JP4370917B2 - 繊維強化樹脂製外板部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車、トラック、工事車両、鉄道車輌、単車、小型機、航空機などの輸送機器や建築部材、スポーツ部材等の外板として使用される、軽量かつ高強度の繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという。）製外板部材の製造方法に関する。

従来、ＦＲＰの製造方法には、ＲＴＭ成形法（レジントランスファーモールディング法）、ＲＦＩ（レジンフィルムインフュージョン）成形法、ＲＩＭ（レジンインジェクションモールディング法）成形法などの、成形型キャビティー中に強化繊維基材をセットし、キャビティー内部を真空にして、樹脂を該強化繊維基材に含浸させて硬化させる成形法が比較的低コストであるため用いられる。

例えば、特許文献１には、樹脂注入圧を増加することなく、キャビティ内の樹脂流動に問題が生じやすい部分にも良好に樹脂が流動できるようにし、全体的に欠陥のないＦＲＰ構造体を得ることが可能な成形方法として、金型により形成されるキャビティ内に強化繊維基材を配置し、樹脂をキャビティ内に注入した後硬化させるＲＴＭ成形方法において、キャビティ内の少なくとも一部位に、注入されてきた樹脂を拡散させる媒体を配置することを特徴とするＲＴＭ成形方法が開示されている。

また、特許文献２には、ヘリコプターのローターハブ等の航空機一次構造材としての厚肉部品を、高い寸法精度を確保し、且つ成形割れ、ボイド等の内部欠陥を無くして内部品質を良好にする成形法として、マッチドダイ方式の成形治具内に、樹脂を含浸した強化繊維材料を積層充填し、次に必要に応じ型閉じ前に成形治具内を真空引きして積層充填した材料を真空状態にし、次いで成形治具の型閉め及び加熱を行い、積層充填した材料から樹脂をトラップにオーバーフローさせ、このオーバーフローさせた樹脂を介して外部より成形治具内部の積層充填材料を加圧して成形することを特徴とする複合材製品の製造方法が開示されている。

しかし、これらの従来技術は、キャビティー内部を減圧することで、構造体の内部欠陥となる部材内部のボイドを低減させようとするものであると同時に、キャビティー内部と樹脂の差圧を大きくして樹脂の流動性を向上させることも目的としており、キャビティー内のシール性、すなわち、シール構造に関する技術的創意工夫は十分なされていない。その理由は、従来よりＲＴＭ成形においては、キャビティー内の気体は樹脂の流入と共に、金型のパーティングラインやシール部を通って、金型外部に排出させるという考えが常識となっているからである。

例えば、特許文献３および特許文献４には、樹脂注入の際に樹脂は抜けないが、エアーだけは抜けるシール構造を有するＲＴＭ成形技術が開示されている。

より具体的には、上記特許文献３の技術は、分割型の一方の型の周りに他方の型と当接する弾性シールを配設した金型内に樹脂を注入する成形法において、樹脂注入圧力を５〜１０ｋｇ／ｃｍ² 、弾性シールの面圧を２０〜３０ｋｇ／ｃｍ² の範囲内に調整することでエアーが抜けるようにしたＲＴＭ成形法であり、特許文献４の技術は、分割型の一方の型の周りの全部また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、エアーが抜けるように前記凹部に敷き込むシム板の厚さを各シール部位毎に変え、型締めした時のパーティング面におけるシール面圧を各シール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構造である。

しかしながら、成形対象となる部材がＦＲＰ製の外板部材である場合は、顧客の目に触れるＦＲＰ製品の外表面に用いられているものであるため、上記した構造体同様、内部欠陥／ボイドの低減技術に加え、外板の商品性を左右する意匠性に係わる極めて微少な表面ピットを低減、より好ましくはピットを無くす技術が不可欠となる。ここで外板部材の塗装工程において問題となるピットの大きさは、数十μｍと通常、ボイド外径の１／１０以下の大きさであり、上記した公知の成形技術を用いて見かけ上は樹脂を強化繊維基材に充填したとしても、外板表面及び表面近傍の断面内には数十μｍのピットが形成される。このピット発生の原因は、キャビティー内を減圧する際の外気混入対策として、金型のシール部が樹脂のみをシールする機能しか有していないために、減圧時に金型外部からシールを介して空気がキャビティー内に流れ込んでいることにある。すなわち、金型内部には高速で空気が流動しており、樹脂のフローフロントで樹脂内部に取り込まれ／巻き込まれてピットとなってしまい、外板部材の塗装工程前処理である研磨工程でピットが顕在化するのである。

このような状況の中、外板部材をＲＴＭ成形するに当たり、型のシール構造に注目した技術として、特許文献５に記載の従来技術がある。本技術は、型の成形部を取り囲む内外二重の樹脂溜り溝を形成し、該内外二重の樹脂溜り溝間と外側樹脂溜り溝の外周とに第一のシ−ル材と第二のシ−ル材とを設置すると共に、前記両樹脂溜り溝に対向する部位にそれぞれ真空吸引装置に連通する脱気口を設けたことを特徴とするものである。該技術においては、上記したように、外板部材の製造におけるシールの重要性が認識されてはいるものの、上記従来技術同様、その目的は単に外板の成形品内部に空気が残らないという構造的機能の確保であり、表面ピットの解消という観点でシール技術を検討するレベルまで高められてはいない。事実、該技術では、ゲルコートいう手法で外板の表面を予め形成している。さらに、該技術は二重シールという高価かつ、複雑な構造、手順によっており、シール技術という観点からだけでも、より簡単で効果的なシール構造と、外板部材の表面特性に焦点を絞った製造条件に関する新技術が求められていた。

本発明は、上記従来技術の背景に鑑み、ＦＲＰ製の外板部材を表面ピットの無い状態で成形可能となる高意匠性を有するＦＲＰ製成形体の製造方法を提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のＦＲＰ製外板部材の製造方法は、
強化繊維および樹脂で構成される繊維強化樹脂製の外板部材を、以下の（１）〜（３）の手順で成形する製造方法において、成形金型同士のシール部を、弾性材料からなる中空の紐状体で構成し、かつ、該紐状体の中空率を、型締め前の状態で、該紐状体の両端部に第二のシール材を充填することにより、該両端部を０％とすることを特徴とする繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。

（１）複数の該成形金型によりその内部に該外板部材の形状を有するキャビティーを設けると共に、キャビティー内部に強化繊維基材をセットし、型締めする。

（２）キャビティー内部を減圧し、続いて樹脂を加圧注入し、硬化させる。

（３）該成形金型を開けて、硬化したＦＲＰ製外板部材を取り出す。

本発明によれば、自動車などの外板部材をその表面にピットがまた、断面内の表面付近にはボイドがない状態の表面意匠性に優れた高品位のＦＲＰ製外板部材を製造することが可能となる。また、併せて表面不良による不良品の削減、すなわち、スクラップ／廃棄物量の削減、経済的ロスの低減も可能となる。

本発明は、前記課題、つまり、ＦＲＰ製の外板部材を表面ピットの無い状態で成形可能となるＦＲＰ製成形体の製造方法について、鋭意検討し、その成形金型同士のシール部を、弾性材料からなる中空の紐状体という特定なシール材で構成し、かつ、該紐状体の中空部の中空率を、型締め前の状態で、該紐状体の両端部に第二のシール材を充填することにより、該両端部を０％にしたところ、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。

かかるＦＲＰ製外板部材の製造方法は、次の３工程が採用される。

（１）複数の該成形金型によりその内部に該外板部材の形状を有するキャビティーを設けると共に、キャビティー内部に強化繊維基材をセットし、型締めする。

（２）キャビティー内部を減圧し、続いて樹脂を加圧注入し、硬化させる。

（３）成形金型を開けて、硬化したＦＲＰ製外板部材を取り出す。

かかる本発明の製造対象となる部材は、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸し、所定の温度で硬化させた、いわゆるＦＲＰ製の外板部材である。

本発明の特徴は、弾性材料からなる中空の紐状体で成形金型同士のシール部を構成し、かつ、このシール部の該紐状体の中空部の中空率を、型締め前の状態で、該紐状体の両端部に第二のシール材を充填することにより、該両端部を０％にするところにある。かくすることにより、該紐状体を傷つけることなく、該シール部の気密化を確実に達成することに成功したものである。

以下、本発明の製造方法をその一実施例の図面を参照しながら各工程毎に説明する。

図１は、本発明の製造方法に用いる上下金型およびそのシール状態を示した全体斜視図、図２は、図１の金型のＡ−Ａ矢視断面図、図３はＢ−Ｂ矢視断面図である。

図１〜３において、１は下型、２は上型、３は金型に設けられたシール溝、４はシール用の紐状体、５はその中空部、６は紐状体の端部、７は第二のシール材、８は樹脂注入口、９は強化繊維、９ａは下型１の内部に設けられたキャビティー、１０は減圧ライン口、１１は減圧ラインの弁、１２は圧力計である。

１．金型準備工程
ここで用いる下型１と上型２は、例えばスチール、アルミニウム、ＦＲＰなどの材質からなり、外板部材の形状に依存して、図１のように２分割、場合によっては複数の分割金型で構成される。スチール製型は、耐熱性があり、傷つきにくいという観点からは、大量生産向きで好ましい。アルミニウムは、加工性が容易で、型コストを安くできると同時に、熱伝達効率が良好であるため、昇温、降温を短時間で繰り返す成形条件では好ましい材質である。外板形状が単純な場合には、上下の２型、アンダーカットが出るような複雑形状の場合には、３型以上の分割型となる。また、金型は、金型同士が組合わさった状態で、外板部材の最終形状にほぼ近いキャビティー９ａを金型内部に形成する。また、金型同士の接触面には後述するシール材を配置することから、シール材の位置決めに好適なシール溝が形成されることが好ましい。シール溝など、後述する弾性材からなる紐状体が接触する箇所においては、型の表面は鏡面仕上げすることが好ましい。具体的には、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義される、粗さ番号７：▽▽▽（すなわち中心線平均粗さで１．６ａ以下、最大高さで６．３Ｓ以下、十点平均粗さで６．３Ｚ以下）より高精度の表面仕上げを施すことが好ましい。本精度の実現には、バフ仕上げ、つや出し加工、ラップ仕上げ等公知の金属表面加工技術の適用が挙げられる。また、クロムメッキやニッケルメッキなどのメッキ加工を施すことも型の表面精度を向上させる実用的な処理方法である。

また、シール溝の形状は、上記図２および図３の態様の他、図４の各断面図に例を示すように、シール断面が逆Ｕ字（e）、丸（b）、楕円（c）、四角（d）、三角（f）、六角形などの各種形状の断面などとできるが、シール材の形状と必ずしも一致する必要はなく、紐状体と金型との接触面積を大きくするために、四角断面のシール溝に丸断面の紐状体をセットしても差し支えない。この場合、紐状体とシール溝の間に形成される空間が紐状体の変形の緩和空間となり、紐状体の寿命を向上させる役割も果たす。

次に、金型間をシールするシール材をセットする。成形型同士のシールを、弾性材料からなる中空の紐状体４とし、該紐状体４の中空部５の体積（図４（ａ）の中空部５に相当する体積Ｖ１）と、中空部５を含む見かけ上の体積（図４（ａ）における紐状体４と中空部５の断面積を合わせた体積Ｖ２）の比（Ｖ１／Ｖ２）で示される中空率（以下、単に中空率という）が、型締め前の状態で、該紐状体の両端部に第二のシール材を充填することにより、該両端部で０％（例えば、図３、５の状態）とすることが重要である。なお、以上の説明の「体積」に関し、これは断面積と長手方向の距離との積が該当するがこの説明は省略してある。

以上のように中空率を０％にすることで、中空部５を通じて空気が型外部から型内部へ浸入することが確実に抑制でき、良好な表面特性を持つ成形体が得られる。中空率が０％で無い場合には、型締めに伴いシール材が圧縮されて、中空部５の体積が小さくなり、シール材の中空部を通じての型内部への空気の流入は少なくできる方向にはあるが、シール材にかかる圧力は必ずしも均一とはならず、樹脂ショット毎に、また、使用時間と共に圧力が変化するので、型締め前の状態で予めシール材の両端部の中空率を０％にしておくことが安定的に生産が可能となる製造方法となる。

尚、本発明における中空の紐状体４とは、例えば中空丸紐シール材に代表される、内部に空洞を有する紐状のシール材のことである。一般的には、キャストあるは押し出し成形により製造されるため、中空部５は円筒状であり、その断面（シール材の長手方向に垂直な断面）は多くの場合円形となり、シール材の断面はドーナツ状の断面となる。但し、本発明においては、図４で示したように紐状体の断面は必ずしも円形である必要はなく、楕円や多角形であっても差し支えない。同様に中空部の断面形状も円形である必要はなく、楕円や多角形であっても差し支えない。従って、紐状体の断面は多角形で、中空部が円形という組み合わせであっても差し支えない。中空丸紐、中空楕円紐、扁平紐など、図４に示す各種中空断面のシーリング材、さらには、肉厚が一定ではない中空断面を有する紐材でも差し支えない。

本発明の中空の紐状体４を構成する弾性材料としては、例えばバイトン（Ｒ）（E.I.Du Pont de Nemours and Companyの登録商標）に代表されるフッ素ゴム、ＮＢＲ、ゴム、シリコーンゴム、ハイバロン、ＥＰＴ、ＮＢＲ、ＣＲ、ウレタンゴム、天然ゴムなどのゴム材料や、テフロン（Ｒ）材料、紙、コルク、あるいは、バイトンスポンジ、シリコンスポンジ、ネオスポンジ（Ｒ）、ウレタンスポンジ等のスポンジ類が挙げられ、中でもフッ素ゴムは耐熱性が必要な場合に好ましい。また、シリコンゴムは耐熱性があると同時に、外板を構成する樹脂の種類を問わず離型性、耐溶剤性が優れていて最も好ましい材料である。また、硬さとしては、ＪＩＳ Ｋ６３０１の５．２．２のＡ型で測定されるスプリング硬さ（Ｈｓ）が３０〜９０の範囲内であることが好ましい。硬さが３０より小さいとシール材の形状復元に時間がかかって連続生産に向かないためであり、逆に９０より大きくなると硬すぎて、シール材が割れて連続生産に不適となるからである。最も好ましい範囲としては、硬さは４０〜７０の範囲内である。

本発明では、中空率は、紐状体が壊れずにどれだけ変形できるかを表す指標であり、中空率が大きくなるほど、紐状体は変形しやすいことを意味する。紐状体が変形しやすいと、例え紐状体の断面形状とシール溝形状が異なっていても、紐状体は各種形状のシール溝にもフィット可能であり、長期使用しても耐久性のあるシール性能が得られる。紐状体の両端部で中空率を０％とすることで、上述した減圧工程において紐状体の中空部を通過して空気が流入することが抑制できて、型のシール性が確保できる。該紐状体の両端部は、空気の流入口となりうることから、予め中空率を０％にしておく必要がある。尚、紐状体の外形が多角形であるとねじれが抑制できて、ねじれる懸念がある場合には好ましい。また、紐状体が丸断面であると、ねじれても対称性が確保できるという利点があり、シール溝の形状が複雑な場合に好ましい。

本発明では、該紐状体の中空部の中空率を０％にする方法としては、中空部に第二のシール材を充填する方法（図３、図５）を採用する。第二のシール材は各種選定でき、溝形状、シール状態に合わせて調整できる。尚、第二のシール材は紐状体より柔らかい材料とすることが、中空部の変形に第二のシール材が追従変形でき、確実にシールできるので好ましい。

尚、該紐状体の中空率の測定は、紐状体の形状が単純な場合は幾何計算により算出できるが、型にセットした状態での中空率の測定には、紐状体を切断して断面を出し、断面積で中空部の面積を除して計算する。

尚、該紐状体の中空率は、両端部では０％であり、それ以外の部分では４０％より小さいことが、より高品位な外板部材を得る上で好ましい。中空率を４０％より小さくする理由は、中空率を４０％より大きくすると、紐状体の反発性が低下し、型締め後も十分なシールが得られず、樹脂の加圧時などに樹脂漏れの可能性があり、所望の外板部材が得られないからである。

該紐状体の中空率を紐状体の長手方向に沿って、すなわち、シールする箇所で変化させることで減圧時にも空気が流入しない良好なシール性が確保できる。すなわち、型締め後に空気が型内に流入する箇所にある紐状体の中空率を高くしたり、低くして型内部への空気の流入が止まるように中空率を調整する。中空率を小さくする方法としては、中空の紐状体の中空部に、両端部に用いられる第二のシール材と同様のシール材を一部または全部詰め込んだり、シール溝の幅や深さを小さくする方法が安価で、簡単である。溝幅の狭い箇所では、紐状体の中空率は型締め前にほぼ中実状態となり、型締めにより高い反発力が得られる。また、紐状体の断面形状を変化させる（例えば、丸断面から四角断面に変化させる）ことでも中空率を長手方向に変化させることが可能である。逆に、中空率を大きくする方法としては、シール溝の幅や深さを大きくする方法が簡単な手法である。さらに、紐状体の長手方向に中空率を変化させることで、型形状、不均一な型圧力の分布に対応したシールが可能となる。さらに、型閉じ前に中空率を調整することから、点検が容易、且つ、再現性があるため、大量生産に向く。さらに、紐状体の中空率を紐状体の長手方向に調整する方法は、型が長期使用に変形したり、シール溝が清掃や樹脂の付着により変形した後も、簡単にシール性能を確保できるので、経済性にも優れる。

尚、型締め後に空気が型内に流入する箇所を発見するには、実際に外板部材を成形して、成形した外板表面のピットのある場所を調べることが簡単、且つ確実な方法である。勿論、型締めを行った後で、集音マイクや流量計を用いてシール具合を確認しても差し支えない。成形した外板表面の一部にピットが存在する場合、その箇所に相当する紐状体のシール性高めるために、中空率を小さくしたり、紐状体の大きさを大きくする。但し、中空率を小さくしても改善しない場合は、中空率が小さすぎて、紐状体が型締め後に割れる等の損傷が発生することを示唆しており、この場合、中空率は逆に大きくして、紐状体が潰れすぎないようにする必要がある。

本発明のように複数の成形金型で外板をＲＴＭ成形する場合には、該成形金型同士の当たり面が生産量と共に、傷ついたり変形したりして経時変化するため、本発明のように中空状の紐状体を用いて、長手方向に中空率を変化させる方法は、極めて柔軟に対応できるシール調整法である。

特に、本発明は、中空の紐状体４の両端部を中空率０％とするので、中空率が０％となる箇所で囲まれる中空部の気体は型締め後も中空部を出ることができず、このことを利用して、紐状体の見かけの弾性／反発性を向上させることも可能である。紐状体同士を接続する場合にも、該紐状体の両端部の中空部により柔らかい第二のシール材７を充填することで接続部からの気体の流入を抑制することが可能となる。さらに、図１に示すように、例えば、樹脂注入口８が紐状体４と交差する場合でも、該紐状体の両端部の中空部に第二のシール材を封入することで、紐状体の中空部への樹脂流入が抑制できて、紐状体の長期繰り返し使用が可能となる。

以上は、主としてＲＴＭ成形におけるシール機構の説明であるが、同様のシール機構は、ＲＴＭに類似の、レジンフィルムインフュージョン（ＲＦＩ）法、レジンインジェクションモールディング（ＲＩＭ）法などの成形法にも適用が可能な汎用性のある技術である。

２．繊維強化基材セット工程
次に、上記成形金型で構成されるキャビティー内に、型締め前に下記する強化繊維、必要に応じて発泡材、木材、ハニカムコアなどの部品を配置、セットする。外板をサンドイッチ構造とする場合には、塩ビフォーム、ウレタンフォーム、アクリルフォーム等の軽量発泡材を強化繊維の間に挟み込んだ状態で該型内にセットする。また、接合用の金属部品を強化繊維でくるんだり、くるまずに直接、該成形金型にセットしたりする。

前記強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、金属繊維、窒化珪素繊維などの無機繊維や、ポリアミド系合成繊維、ポリオレフィン系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、ポリフェニルスルフォン系合成繊維、ポリベンゾオキサジン系合成繊維、アセテート、アクリロニトリル系合成繊維、モダクリル繊維、ポリ塩化ビニル系合成繊維、ポリ塩化ビニリデン系合成繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、タンパク−アクリロニトリル共重合系繊維、フッ素系繊維、ポリグリコール酸繊維、フェノール繊維、パラ系アラミド繊維などの有機繊維等の中から単種、あるいは複数種選んで使用することができる。これら強化繊維は、織布状、不織布状、綿状、紐状、マット状、短繊維状など各種形態を採りうる。中でも、外板に適する繊維としては、高強度・高剛性である炭素繊維やガラス繊維が挙げられ、形態としては、織物、不織布やマット、短繊維状のものが好ましく使用される。

また、本発明の強化繊維には、繊維の一部に樹脂が既に強化繊維間の一部または全部に樹脂が含浸された状態（プリプレグ、セミプレグ、部分含浸プリプレグなど呼ばれる状態）のものも含まれる。このように予め樹脂が含浸された強化繊維を使用することで、樹脂の注入量を減らすことができ、樹脂の注入時間、ひいては、成形時間の短縮を実現させることができる。

３．シール・型締め・減圧工程
次いで、該キャビティー内部を真空ポンプ、真空ラインなどにより減圧する。減圧することでピットの原因となる低分子量の異物や型内部の空気量を減らし、後述するシール材との組み合わせにより外板部材の表面ピットを無くすことが出き、部材の収率向上、塗装工程の簡略化、低コスト化が達成できる。好ましい減圧度の程度は、キャビティー内の圧力が−４５０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは−５５０ｍｍＨｇ以下であるのがよい。キャビティー内の圧力の測定は、キャビティー内に圧力センサーを挿入するか、樹脂注入口あるいは減圧（真空）吸引口に圧力計を接続して測定できるが、減圧動作を減圧ラインを弁で閉じて一旦停止した状態で測定することが好ましく、さらには、減圧動作を停止した後１分間放置した状態で圧力測定する方が、後述のシール性をより正確に確認できてより好ましい。減圧動作を停止した直後から圧力が上がるようなシール状態だとすると、減圧中に型内部に空気が流入し、流れている状態であることを示しており、この空気が樹脂注入中の樹脂内に巻き込まれて、外板部材の表面あるいは部材の表面近傍に意匠性を害するピットを多数形成することになる。キャビティー内圧力は、真空ポンプや真空ラインの排気／脱気能力が大きいと、見かけ上シールが完全であるかのレベルまで減圧できるので、減圧を停止し、型内を密閉した後、樹脂注入を完了させるに要する時間以上放置した後の圧力変化を測定した方が本発明の効果を発現させる上で好ましい。

４．樹脂の加圧注入工程
減圧状態を確認したら、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる樹脂の注入を行う。かかる樹脂としては、具体的には、熱硬化性樹脂として、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、グアナミン樹脂、また、ビスマレイド・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、さらにメラニン樹脂やユリア樹脂やアミノ樹脂等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１などのポリアミド、またはこれらポリアミドの共重合ポリアミド、また、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラートなどのポリエステル、またはこれらポリエステルの共重合ポリエステル、さらにポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリオレフィンなど、さらにまた、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマーなどに代表される熱可塑性エラストマー、等が挙げられる。また、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数をブレンドした樹脂を用いることもできる。中でも、外板の意匠性に影響を与える成形時の熱収縮を抑える観点から、エポキシ樹脂が好ましく使用される。

かかるエポキシ樹脂としては、主剤として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリジシルアミン型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。一方、硬化剤としては、ジシアンジアミドにジクロロフェニルジメチル尿素を組み合わせた硬化剤系が作業性、物性等のバランスに優れている点で好適に使用されている。しかし、かかる硬化剤は、特に限定されるものではなく、ジアミノジフェニルスルホン、芳香族ジアミン、酸無水物ポリアミドなども使用することができる。また、樹脂と前述の強化繊維の比率は、重量比率で２０：８０〜７０：３０の範囲内であるのが、外板として適当な剛性を保持する点で好ましい。

かかる樹脂は、該成形金型に穿孔して設けた注入口あるいは、金型間のパーティングラインから加圧注入する。樹脂を加圧することでキャビティー内への樹脂充填時間が短くなって生産効率が向上するばかりでなく、樹脂がキャビティー内の残存気体と接触する時間を短くでき、ピットの生成を低減できる。さらに、樹脂充填後にも加圧状態となるため、樹脂は金型に圧着された状態となって金型の平滑表面が部材表面に転写されることになると同時に、ピットの原因となる微少な気泡を樹脂中に溶け込ませる役割も果たし（樹脂への気体の溶解度は圧力と共に増大する）、外板部材として極めて好ましい表面の形成が可能となるからである。好ましい樹脂の圧力は、注入口で０．１５ＭＰａ〜０．４５ＭＰａの範囲内である。本圧力より低いと、上記したピットレス表面形成が困難になり、圧力が高すぎると、設備が複雑、大型化してコスト増となって、本発明の目的から逸脱するからである。

５．樹脂硬化工程
前記樹脂の硬化は、少なくとも数分の時間、具体的には３〜１２０分程度をかけて行う。熱硬化性樹脂の場合、加熱することで硬化時間を短縮できる。また、触媒を添加することで硬化時間を調整することも可能である。樹脂の種類とシール材の組み合わせによっては、シール材の劣化が起こりうるので、温度は低く、硬化時間は短い方が好ましい。エポキシ樹脂とシリコン材の場合は、１８０℃以下、より好ましくは１２０℃以下で、硬化時間は７０分以内、より好ましくは２０分以内である。

６．脱型工程
かかる樹脂の硬化が完了すると、必要に応じて冷却し、脱型／外板部材を型から取りだして、成形は完了する。尚、硬化の完了に関し、脱型に際しては、必ずしも、硬化反応は完了している必要はなく、脱型に耐えうる剛性、すなわち、部材形状が保持できる状態にまで硬化が進んでいれば、十分な場合もある。特に大量生産を必要とする部材の場合、型の占有時間が成形効率に大きく影響するので、完全硬化以前に脱型した後、後硬化（アフターキュア）をオーブンなどで施して生産効率を向上させるやり方を講じても差し支えない。尚、本工程において、シール材が傷まないように、木製やプラスチック製のヘラを用いることが好ましい。また、成形金型の清掃においては、アセトンなどの溶剤でシール材を劣化させることなく、かつ、シール材を傷つけないように、真鍮などの柔らかい金属やゴム材を使用して、室温より型温度が高い状態で行うことが好ましい。

尚、本発明でいう外板部材とは、自動車やトラックにおけるドアパネルやフード、ルーフ、トランクリッド、フェンダー、スポイラー、サイドスカート、フロントスカート、マッドガード、ドアインナーパネル等のいわゆるパネル部材、鉄道車両におけるドア、サイドパネル、内装パネルなどのパネル類、クレーンなどの建設機械のカバー類、建築における仕切板、パーティシャン、ドアパネル、遮蔽板等、スポーツにおけるサーフィンボード、スケートボード、自転車部品などの、製品の外側にあって、意匠性が求められる部材が該当する。中でも自動車の外板部材は、通称クラスＡと呼ばれる極めて平滑な表面（外観）が要求されるため、本発明の好ましい適用対象部材といえる。

（実施例１）
自動車のスポイラー外板（表面積０．３ｍ² ）を、図１に示す上下型１、２して、アルミニウム製の上下型を用いてＲＴＭ成形した。アルミニウム製の下型のキャビティー周囲には、幅８．５ｍｍ、深さ８．５ｍｍ、全長２８００ｍｍのＵ字溝を形成（コーナー部分では溝幅は８ｍｍ）した。続いて、外形１０ｍｍ、内径６ｍｍ（中空率３６％）、全長２８０５ｍｍのシリコンゴム製の中空紐状体）の両端の中空部に、直径８ｍｍの中実フッ素ゴム製スポンジ（バイトン（Ｒ））を長さ１０ｍｍ挿入し、両端部で中空率０％の紐状体を作成し、該Ｕ字溝に指で押し込んだ。その結果、溝の端部で中空率が０％、コーナー部分で中空率が２５％、その他の部分で中空率が２５〜３０％とした。
続いて、下型のキャビティー内に、スポイラー形状に裁断した炭素繊維平織物（目付２００／ｍ² 、東レ（株）製のトレカ（Ｒ） Ｔ３００−３Ｋ織物：ＣＫ６３４３）５枚をセットし、上型を閉じた。

続いて、キャビティー内を上からの中心に設けた真空ラインを通じて−７００ｍｍＨｇまで減圧し、真空ライン弁を閉じて、２分間内圧をモニターしたところ、圧力変化は５ｍｍＨｇ（真空度は−６９５ｍｍＨｇまで低下）であった。

続いて、真空ラインを再び開いて、キャビティー内を減圧しながら、樹脂注入口からエポキシ樹脂を樹脂圧０．２〜０．２５ＭＰａで、毎分２００ｃｃの割合でキャビティーの容積に相当する容積の５％増しである２１００ｃｃ注入した。その後、樹脂の注入口及び真空ラインを閉じて樹脂を１００℃で６０分間かけて硬化させ、型を開いて、スポイラー外板を得た。

続いて、該スポイラー外板を＃１０００のペーパーで水研、バフ研磨し、ウレタン塗料で厚さ約７０μｍの塗装を施したところ、大きさが１０μｍ以上の表面ピットが、コーナー部に５個見つかった。

（比較例１）
実施例１において、紐状体の端部に充填した中実フッ素ゴム製スポンジを除去して、端部での中空率を２０％とした他は、実施例１と同様にして、スポイラー外板を成形した。キャビティー内を上からの中心に設けた真空ラインを通じて−７００ｍｍＨｇまで減圧し、真空ライン弁を閉じて、２分間内圧をモニターしたところ、圧力変化は７００ｍｍＨｇ（常圧に戻ってしまった）であった。

続いて、実施例１と全く同様にして、該スポイラー外板を＃１０００のペーパーで水研、バフ研磨し、ウレタン塗料で厚さ約７０μｍの塗装を施したところ、大きさが１０μｍ以上の表面ピットは８００個以上と、補修もできない低品位のものであった。

（比較例２）
実施例１において、紐状体を外形１０ｍｍの中実シリコンゴム製紐状体とした他は、実施例１と同様にして、スポイラー外板を成形した。キャビティー内を上からの中心に設けた真空ラインを通じて−７００ｍｍＨｇまで減圧し、真空ライン弁を閉じて、２分間内圧をモニターしたところ、圧力変化は４００ｍｍＨｇ（真空度は−３００ｍｍＨｇまで低下）であった。

続いて、実施例１と全く同様にして、該スポイラー外板を＃１０００のペーパーで水研、バフ研磨し、ウレタン塗料で厚さ約７０μｍの塗装を施したところ、大きさが１０μｍ以上の表面ピットがコーナー部を中心に３００個以上存在し、補修の効かない低品位のものであった。さらに、成形後の紐状体を観察したところ、コーナー部で紐状体にヘアークラックが入っていることが確認できた。

（実施例２）
シリコンゴム製の紐状体をシール材の形状を外形１０ｍｍ、内径４ｍｍとし、該紐状体の中空部に充填する中実フッ素ゴム製のスポンジの径を６ｍｍとして、溝の両端部で中空率が０％、コーナー部分で中空率が６％、その他の部分で中空率が６〜１２％のシール状態とした以外は、実施例１と全く同様にして、スポイラー外板を得た。続いて、実施例１と全く同様にして、該スポイラー外板を＃１０００のペーパーで水研、バフ研磨し、ウレタン塗料で厚さ約７０μｍの塗装を施したところ、大きさが１０μｍ以上の表面ピットは見つからなかった。

本発明は、主として自動車やトラックにおけるドアパネルやフード、ルーフ、トランクリッド等の外観品位を問題視する部材の外板として好適に適用できるが、これに限らず例えば鉄道車両におけるドアや建設機械のカバー類、建築における仕切板、遮蔽板等やスポーツにおけるサーフィンボード、スケートボード等に適用することができる。

本発明の製造方法に用いる上下金型およびそのシール状態を示した全体斜視図である。 図１の金型のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１の金型のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明に用いられる各種紐状体の拡大断面図である。 紐状体の中空部に第二のシール材を充填し、シール部の長手方向の少なくとも一部で０％とした拡大斜視図である。

符号の説明

１：下型
２：上型
３：シール溝
４：紐状体
５：中空部
６：紐状体の端部
７：第二のシール材
８：樹脂注入口
９：強化繊維
１０：減圧ライン口
１１：減圧ラインの弁
１２：圧力計

Claims (8)

1. 強化繊維および樹脂で構成される繊維強化樹脂製の外板部材を、以下の（１）〜（３）の手順で成形する製造方法において、成形金型同士のシール部を、弾性材料からなる中空の紐状体で構成し、かつ、該紐状体の中空率を、型締め前の状態で、該紐状体の両端部に第二のシール材を充填することにより、該両端部を０％とすることを特徴とする繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
   （１）複数の該成形金型によりその内部に該外板部材の形状を有するキャビティーを設けると共に、キャビティー内部に強化繊維基材をセットし、型締めする。
   （２）キャビティー内部を減圧し、続いて樹脂を加圧注入し、硬化させる。
   （３）該成形金型を開けて、硬化したＦＲＰ製外板部材を取り出す。
2. 前記第二のシール材が前記中空の紐状体より柔らかい材料であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
3. 前記中空率が、紐状体の長手方向に亘り、型締め前の状態で０〜４０％の範囲内で変化させたことを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
4. 前記紐状体の中空部に、気体を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
5. 前記成形金型が、アルミニウムからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
6. 前記キャビティー内部の減圧度を、−４５０ｍｍＨｇ以下にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
7. 前記樹脂を加圧注入する際の樹脂の加圧を、０．１５ＭＰａから０．４５ＭＰａの範囲内にすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。
8. 前記繊維強化樹脂製外板部材が、自動車の外板部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂製外板部材の製造方法。

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