JP3486782B2 - 樹脂成形型におけるシール面圧調整方法 - Google Patents

樹脂成形型におけるシール面圧調整方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、FRP製品などを成形
する樹脂成形型のパーティング面におけるシール面圧調
整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、FRP(ガラス繊維強化樹脂)製
品が自動車の外板等の各種成形品に使用されるようにな
った。例えば自動車のフェンダーをFRP製とする場合
には、成形品の剛性、強度等を確保するため、ガラス繊
維等の強化用繊維を複数枚重ねて予めマット状に成形
し、このガラス繊維マットを金型内にセットし、この型
内に溶融樹脂を注入して成形するレジントランスファモ
ールディング(以下、RTMという)が採用されてい
る。
【0003】RTMに使用する成形型は、図2、図3に
示すように、下型1と上型2との間にキャビティ3を形
成し、キャビティ3の周縁を突合わせてパ−ティング面
としたものであって、パ−ティング面には角ゴム等の弾
性シール7を配設する。この成形型は、ニッケル鍍金な
どにより析出成形した電鋳殻1a,2aを金型の成形面
に使用し、これらをそれぞれアングル鋼材1b,2b等
で支持した電鋳型が多く使用されている。5は樹脂溜
り、6は型締時に下型1と上型2との間隔を規制する突
き当てである。この金型を用いて、図3に示すようにキ
ャビティ3にガラス繊維マットFをセットし、熱硬化性
樹脂を上型2の注入口4から注入し、恒温保持された金
型の熱により反応硬化させる。
【0004】上記RTMの特徴は、低粘性樹脂を通常1
0Kg/cm2以下の低い注入圧力でキャビティ3に樹
脂を注入するので型締め力が小さくて済み、したがっ
て、低剛性で低パ−ティング面クリアランス精度の安価
な成形型を使用することが可能となる点にある。
【0005】従来のRTM成形方法では、図3に示すよ
うにキャビティ3にガラス繊維マットFをセットする
際、ガラス繊維マットFの端部をパーティング面Pに重
ね、型締したときに弾性シール7でガラス繊維マットF
の端部を押圧圧縮してピンチオフ部を構成し、キャビテ
ィ3に樹脂を注入したときにガラス繊維マットFを通し
てキャビティ3内の空気を押出し、一方、粘性のある樹
脂は、このピンチオフ部で阻止される。引き続き樹脂を
過充填させ、樹脂溜り5へ樹脂がオーバーフローするの
を確認し、樹脂の反応硬化を待って型開きし、脱型して
FRP成形品を得るようにしている。
【0006】しかし、このFRP成形品に余肉として発
生するバリは、パーティング面の隙間に発生する薄バリ
ではなく、ガラス繊維マットFを含有するFRP材のバ
リであるので、レーザーや超高圧水を用いて図3に一点
鎖線で示すトリムラインTに沿って全周に亘って切断仕
上げする必要がある。したがって、無駄になる材料が多
くなり、また切断仕上げのための設備費が嵩むと共に、
粗い切断面をサンディング仕上げする必要もあって、生
産性が阻害され、コストも高くなる。
【0007】実開昭62−58618号公報には、ゴム
又は合成樹脂の弾性材によるシーリング材を下型又は上
型の当り面に装着し、シーリング材に対応する面を仕上
げ面としたモールド成形用型が記載されている。また、
本出願人の出願に係る特願平5−230717号には、
樹脂注入圧力を5〜10Kg/cm2とするとき、弾性
シールの面圧を20〜30Kg/cm2に調整するRT
M成形型が記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の公開公報等に示
されたように、成形品のトリムライン外周をパーティン
グ面として弾性体でシールする型構造とし、ガラス繊維
マットをキャビティ内だけにセットすると、前記のよう
なガラス繊維マットを含有するFRP材のバリの発生を
防止することができるが、弾性体が相手方の型に当るシ
ール面圧が高過ぎると、樹脂を注入したときに型内のエ
アーが抜けず、型内にエアー溜りができて樹脂が十分に
型内に充填できず、成形品にショートと呼ばれる樹脂の
未充填部が出るなど、成形不良の原因となる。また、弾
性体のシール面圧が低過ぎると、型内にエアーは溜らな
いが、注入した樹脂が漏れてしまい樹脂が型内に均一に
充填されず、成形品にショートが発生する。
【0009】図5に自動車のフェンダーを前記のRTM
で成形し、脱型した状態のFRP成形品を示し、この成
形品の縦横寸法は、約80×100cmである。このよ
うな大型で複雑な三次元形状の成形型のパーティング面
Pのクリアランス精度を一定公差内に製作するのは困難
であり、また型を温度調節した場合に材料の熱膨張係数
に起因する変形、樹脂注入圧による変形があるため、パ
ーティング面全周に亘って所望の精度を確保するには、
膨大な手間と費用を要し、RTMの利点が失われてしま
う。
【0010】樹脂成形型に一定圧力で注入された溶融樹
脂のパーティング面に到達したときにおける樹脂圧は、
樹脂のゲル化に伴いキャビティ内の流動長さに応じて減
少し、また強化用繊維マットに含浸する損失も加わって
減少し、パーティング面の各部位ごとに複雑に変化す
る。上記の理由で、成形品の樹脂注入口位置4’に近い
部位では、樹脂圧が高くて注入した樹脂が漏れてしま
い、B1に示すように製品にバリが発生し、また樹脂が
キャビティ内を流れ易い方向や、パーティング面が面直
の部位にもB2,B3のようにバリが発生する。このよう
にバリが発生するため、材料の無駄が多く、成形後に製
品からバリを除く作業が必要となる。また、樹脂注入口
位置4’から遠くで樹脂圧が低くなり、型内の空気が抜
け難い部位では、成形品内にショートと呼ばれる樹脂の
未充填部S1や、成形品端部に未充填部S2が出て成形不
良となる。
【0011】本発明は前記の課題を解決し、低剛性かつ
低精度の安価な成形型を使用して、樹脂充填が良好に行
われて成形不良を発生させることがなく、またバリの発
生を極力抑制できる樹脂成形型におけるシール面圧調整
方法を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、分割型の一方
の型の成形面の周りの全部又は一部に凹部を形成して他
方の型と当接する弾性シールを配設し、前記凹部に敷込
むシム板の厚さを各シール部位ごとに変え、型締したと
きのパーティング面におけるシール面圧を各シール部位
ごとに高低複数段階に調整する樹脂成形型におけるシー
ル面圧調整方法であって、原則として樹脂注入口に近い
部位のパーティング面におけるシール面圧を最も高く、
樹脂注入口より遠い部位のパーティング面におけるシー
ル面圧を最も低く調整する。
【0013】
【作用】樹脂成形型に一定圧力で注入された溶融樹脂の
パーティング面に到達したときにおける樹脂圧は、樹脂
のゲル化に伴いキャビティ内の流動長さに応じて減少
し、また強化用繊維マットに含浸する損失も加わって減
少し、パーティング面の各部位ごとに複雑に変化する。
したがって、各パーティング面におけるクリアランス精
度及びシール面圧を適正に調整しないと、型内のエアー
が充分抜けなかったり、樹脂漏れが生じて成形不良を生
ずる。本発明は、パーティング面の各部位ごとに弾性シ
ール面圧を適正に調整して製品に成形不良を発生させな
いと共に、極力バリの発生を抑制する。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は本発明で使用する成形型の一部断面図で、従来の
成形型を示す図2、図3と同じ部位には同一符号を付し
てある。ニッケル鍍金などにより析出成形した電鋳殻1
a,2aを成形面に使用し、これをアングル鋼材1b,
2b等で支持した電鋳型で下型1と上型2を構成して両
者の間にキャビティ3を形成し、キャビティ3の周縁を
突合わせてパ−ティング面Pとしたものであって、パ−
ティング面Pには上型2のキャビティ3の周りを取囲む
部位に凹溝8を形成して角ゴム等の弾性シール7を装着
する。弾性シール7の材質は、注入する樹脂に含有され
る溶剤で膨張しないように、シリコンゴム、フッ素ゴム
等を使用する。
【0015】凹溝8の深さを弾性シール7の厚さより大
きくし、その底部に凹溝8の周方向に沿って適宜の長さ
に分割したシム板9を1枚ないし複数枚敷込み、型締し
たときにパーティング面Pにおける弾性シール7の押圧
力を部位ごとに変えるようにしてある。5は樹脂溜り、
6は型締時に下型1と上型2との間隔を規制する突き当
てである。
【0016】この金型を用いて、キャビティ3内にガラ
ス繊維マットFをセットし、型を閉じてプレス機で成形
圧力を加えると、突き当て6が圧力を受けて下型1と上
型2の間隔を保持すると共に、パーティング面Pにおい
て弾性シール7と下型1との間に面圧が発生し、キャビ
ティ3の周りをシールする。熱硬化性樹脂を上型2の注
入口から注入し、恒温保持された金型の熱により反応硬
化させる。
【0017】本発明の第1実施例をシール面圧調整の模
式図である図4で説明する。図4は自動車のフェンダー
成形用下型のキャビティ3とその周りのパーティング面
を示すもので、パーティング面Pにおける各部位のシー
ル面圧を、前記シム板を使用して10〜30Kg/cm
2の範囲で3種類に調整し、高圧部位(約30Kg/c
2)を左下がり斜線、中圧部位(約20Kg/cm2
を右下がり斜線、低圧部位(約10Kg/cm2)を白
抜きで示してある。熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエ
ステル樹脂に充填剤として炭酸カルシウム50部をコン
パウンドしたものを使用し、キャビティ3内にセットす
るガラス繊維マットの量は、成形品に対して30wt%
とする。成形条件は、樹脂注入圧力を6Kg/cm2
注入時間3分、シール面当り幅8mm、硬化時間15分
とする。
【0018】樹脂注入口の位置を4’で示す。この樹脂
注入口から近い部位a1,a2では、パーティング面に到
達した樹脂圧力が高いので、この部位における樹脂の漏
れを防止するため、シール面圧を高圧(約30Kg/c
2)に調整する。a3部は樹脂注入口の位置から遠い
が、その部位に至るキャビティ3の形状が平坦であるの
で同じく高圧に調整する。c1,c2,c3部は、樹脂注
入口からの距離が遠く、キャビティ形状の影響により樹
脂が分岐して流れ、樹脂の充填不良を生じ易い部位であ
るので、所定長さに亘ってシール面圧を低圧(約10K
g/cm2)に調整し、キャビティ3内の空気を排出す
ると共に、樹脂を若干オーバーフローさせて成形品にシ
ョートが発生するのを防止する。
【0019】キャビティ3の注入樹脂の最終充填部とな
るそれぞれの部位c,c,cは、空気の排出を良くする
ため、それぞれシール面圧を低圧に調整し、それ以外の
部位bは、それぞれ中圧(約20Kg/cm2)に調整
する。このようにシール面圧を調整した成形型を用いて
成形した製品には、弾性シール7の下面の途中迄樹脂が
侵入して固化したバリが認められた。
【0020】パーティング面における面圧調整は、黄
銅、ゴムシート等で0.1〜0.5mmの範囲で各種厚
さのシム板を用意し、上型2の凹溝8の底と下型1の当
り面との間隔を実測し、その部位の上型2の凹溝8の底
に所望厚さのシム板9を敷込み、その上に弾性シール7
を装着する。この場合に、弾性シールの圧縮強さに応じ
て求めたシム板厚さに対する面圧との関係を示すデータ
シートを利用すると、必要とするシム板厚さを概略設定
できる。このようにして弾性シール7の全周に亘りシム
調整した後、圧力測定フイルム(例えば、商品名プレス
ケール、富士写真フイルム株式会社製)を使用してシー
ル面の面圧をチェックする。
【0021】このようにしてシール面圧を調整した型を
用いて樹脂充填を実施し、成形品にショートができた部
位では、シム板の厚さを減じて面圧を低下させることで
空気抜きを図り、極力バリの発生が少なく、かつ成形品
に欠陥が出ないことを確認してから実生産に供する。
【0022】次に、第2実施例を図6、図7で説明す
る。図7は、トラックのルーフ上に取付けて荷台側の空
気抵抗の低減を図るエアデフレクターの斜視図で、この
エアデフレクター10の製品寸法は、L:180cm、
D:95cm、H:65cmの大形である。図6は、エ
アデフレクター10の表側面を成形する下型の斜視図
に、シール面圧の調整状態を模式的に示してある。電鋳
殻11を成形面に使用し、これをアングル鋼材12で支
持して下型を構成したもので、13は上型との突き当
て、14は樹脂注入口の位置を示す。上型に装着した弾
性シールのシム板の厚さを調整してパ−ティング面にお
けるシール面圧を調整する点は、先に説明したのと同じ
である。
【0023】先ず、事前にパーティング面における各部
位のシール面圧を、前記シム板を使用して全周に亘って
均等に約10Kg/cm2となるように調整し、樹脂を
注入して成形したところ、成形品には、図7に示す部位
S1,S2にショートが発生した。この対策として樹脂注
入圧力を上昇させると、他の部位からの樹脂漏れ量が多
くなる。またショート発生部位近傍におけるガラス繊維
マットの充填量を減らしてキャビティ内の樹脂の流動を
良くすることも考えられるが、製品強度が低下する。
【0024】パーティング面における各部位のシール面
圧を、前記シム板を使用して5〜20Kg/cm2の範
囲で3種類に調整し、高圧部位(約20Kg/cm2
を左下がり斜線、中圧部位(約10Kg/cm2)を右
下がり斜線、低圧部位(約5Kg/cm2)を白抜きで
示してある。成形条件は、樹脂注入圧力を5Kg/cm
2、注入時間6分、シール面当り幅15mmとする他
は、前記実施例と同じとする。
【0025】樹脂注入口から近い部位a1では、パーテ
ィング面に到達した樹脂圧力が高いので、またa2部位
では注入樹脂圧により型に変位(約1.5mm)が生じ
てクリアランスが増加するので、これらの部位における
樹脂の漏れを防止するため、シール面圧を高圧(約20
Kg/cm2)に調整する。c1,c2部は、樹脂注入口
の14からの距離が遠く、樹脂の充填不良を生じ易い部
位であることが事前のテストで判明しているので、所定
長さ(30mm)に亘ってシール面圧を低圧(約5Kg
/cm2)に調整し、キャビティ内の空気を排出すると
共に、樹脂を若干オーバーフローさせて成形品にショー
トが発生するのを防止する。注入樹脂の最終充填部とな
るそれぞれの部位cは、空気の排出を良くするため、そ
れぞれシール面圧を低圧に調整し、それ以外のb部は、
それぞれ中圧(約10Kg/cm2)に調整する。
【0026】この成形型は、キャビティ寸法が大きいた
め、注入した樹脂のゲル硬化進行が速く、シール面圧は
先の実施例のフェンダーの場合より、相当低い面圧とす
ることでショートの発生がなく、約3〜8%の樹脂オー
バーフロー量で安定的に成形ができた。
【0027】本願の方法はRTM以外の低圧成形法に適
用できるのは勿論であり、また平坦面が多い成形品に対
しては、必ずしもパーティング面の全周に亘り弾性シー
ルを設置する必要はなく、該当部位を金属面同士のシー
ル面としても良い。成形用樹脂として低粘度の樹脂を使
用する場合又は樹脂注入圧力を大幅に上昇させる場合に
は、シール面及び弾性シールの装着溝に樹脂の差込みが
発生する。この対策としては、硬度の高い弾性シール材
を使用し、かつシール面圧を上昇させるのが有効とな
る。
【0028】
【発明の効果】本発明は、型内のエアーは充分抜ける
が、樹脂漏れは起きないようにパーティング面における
弾性シールの面圧を各部位ごとに調整することで、成形
品に成形不良を発生させることがないと共に、バリの発
生を極力抑制して生産性の向上とコストの低減を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する金型の要部の断面図。
【図2】従来のRTM成形型の説明図。
【図3】従来のRTM成形型における成形方法を示す断
面図。
【図4】本発明のシール面圧調整の第1実施例の模式
図。
【図5】従来のRTM成形型による成形品の正面図。
【図6】本発明のシール面圧調整の第2実施例の斜視
図。
【図7】第2実施例の成形品の斜視図。
【符号の説明】
1 下型 2 上型 3 キャビティ 7 弾性
シール 8 凹溝 9 シム板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 哲 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (56)参考文献 特開 平7−60765(JP,A) 特開 昭63−28613(JP,A) 特開 平7−186199(JP,A) 実開 平6−83333(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 70/00 - 70/88 B29C 45/00 - 45/84

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分割型の一方の型の成形面の周りの全部
    又は一部に凹部を形成して他方の型と当接する弾性シー
    ルを配設し、前記凹部に敷込むシム板の厚さを各シール
    部位ごとに変え、型締したときのパーティング面におけ
    るシール面圧を各シール部位ごとに高低複数段階に調整
    することを特徴とする樹脂成形型におけるシール面圧調
    整方法。
  2. 【請求項2】 樹脂注入口に近い部位のパーティング面
    におけるシール面圧を最も高く、樹脂注入口より遠い部
    位のパーティング面におけるシール面圧を最も低く調整
    する請求項1記載の樹脂成形型におけるシール面圧調整
    方法。
  3. 【請求項3】 注入樹脂の圧力で変形し易い部位のパー
    ティング面におけるシール面圧を高く調整する請求項1
    記載の樹脂成形型におけるシール面圧調整方法。
  4. 【請求項4】 パーティング面におけるシール面圧を均
    等に調整した型により事前に成形し、該成形品の樹脂未
    充填部を検知し、その近傍に対応するパーティング面に
    おけるシール面圧を最も低く調整する請求項1記載の樹
    脂成形型におけるシール面圧調整方法。
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JP6026860B2 (ja) * 2012-11-19 2016-11-16 三光合成株式会社 賦形成形方法
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