JP6542723B2 - Ｆｒｐ成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化樹脂（以下「ＦＲＰ」と言う。）の表面に加飾が施されたＦＲＰ成形品の製造方法に関する。

従来より、加飾されたＦＲＰ成形品の製造方法として、加飾シートを透明樹脂の間にインサート成形する方法が知られている（特許文献１）。
これは、透明樹脂を予めシート状に形成し、加飾シートが樹脂シートの間に位置するように樹脂シートと加飾シートを積層した状態で、１４０〜１５０℃に加熱した型の間に挟んで、１００ｋｇ／ｃｍ^２で２４０秒間、加熱加圧成形するようにしている。
この方法によれば、透明樹脂の内部に加飾シートが封入されているので、成形品の表面に加飾シートが配されているのと異なり、深み感、透明感、高級感があり、擦れや水濡れにより加飾部分が削れたり汚れたりすることがない。

ところで最近では、このようなＦＲＰ成形品の加飾シートとして、織物、その他の表面に凹凸のある高級素材を用いた試みがなされている。
しかしながら、例えば西陣織のようなやわらかな凹凸模様を有する高級素材を加飾シートとして用いた場合に、１００ｋｇ／ｃｍ^２もの高圧で加圧成形すると、素材の凹凸が完全に潰れてしまい、西陣織の高級感が損なわれてしまうため、そのような加飾シート特有の意匠を生かすことができないという問題があった。
また、フラットな着色シートや金箔などの極薄の加飾シートを封入樹脂の間に挟んで加圧する際に、圧力過多で加飾シートが破れたり、圧力不足で封入樹脂と加飾シートとの間にわずかな隙間ができてしまい、いずれにしろ高級感を損なうという問題があった。

特開平８−１７４５８１号公報

そこで本発明は、加飾シートを封入する際に、加飾シートが破れたり、隙間が形成されることなく、また、加飾シートの凹凸や風合を損なうことなく、その意匠を十分に生かすことができるようにすることを技術的課題とする。

この課題を解決するため、本発明は、表層側に形成される加飾層内に加飾シートを封入するＦＲＰ成形品の製造方法において、
前記成形品の表面形状を模る型表面に、当該成形品の表層となる透明なクリアコート層を形成するクリアコート層形成工程と、
クリアコート層の上に加飾シートの表面側を封入する透明の表面側封入樹脂を流し入れ、当該樹脂が流動性を消失する前にその液面に加飾シートを載置し、載置された加飾シートの上に当該加飾シートの裏面側を封入する透明の裏面側封入樹脂を流し入れて、前記加飾シートを液相内に封入した加飾層を形成する加飾層形成工程と、
前記加飾層形成工程で流し入れた透明樹脂の流動性を消失させる予備硬化工程と、
前記予備硬化工程で流動性が消失された加飾層の上に少なくとも一層のＦＲＰ層を積層成形するＦＲＰ層形成工程と、
ＦＲＰ層形成工程が完了した成形品を放置あるいは加熱して硬化させる成形品硬化工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、透明の表面側封入樹脂の液面に加飾シートを載置し、その上から透明の裏面側封入樹脂を流し入れることとしているので、加飾シートの表面側は液状の表面側封入樹脂に接して液相封入され、裏面側は液状の表面側封入樹脂に接して液相封入される。
このように、液相の封入樹脂と加飾シートが接触するので、封入樹脂と加飾シートとの間に隙間が形成されることがない。
また、加飾シートに柔らかな凹凸が形成されている場合であっても、無加圧状態で加飾シートの凹凸内に液状の樹脂が入り込み、その凹凸が潰されることはない。

また、加飾シートを液相封入した加飾層が硬化した後に、当該加飾層の上にＦＲＰ層を積層形成することとしているので、ＦＲＰ層を形成するときに加飾層に圧力が作用したとしても、加飾シートは硬化した加飾層内に保持されているので、その圧力で加飾シートの凹凸が潰されることがない。
したがって、加飾シートとして、表面に柔らかな凹凸のある西陣織のような高級素材を用いた場合でも、織地の凹凸や風合が損なわれず、加飾シートの意匠を十分に生かすことができる。

本発明方法を示す説明図。 図１（ｅ）の拡大図。 型入れが完了した状態を示す説明図。 本発明方法で製造されたＦＲＰ成形品の模式図 実施例２を示す説明図。 実施例２において型入れが完了した状態を示す説明図。 実施例２で製造されたＦＲＰ成形品の模式図

本例は、加飾シートを封入する際に、加飾シートが破れたり、隙間が形成されることなく、また、加飾シートの凹凸や風合を損なうことなく、その意匠を十分に生かすことができるようにするために、ＦＲＰ成形品の表層側に形成される加飾層に加飾シートを液相封入することとした。
具体的には、成形品の表面を模る型表面に、当該成形品の表層となる透明なクリアコート層を形成した後、クリアコート層がある程度硬化した時点で、加飾層を形成する。

加飾層は、まず、クリアコート層の上に加飾シートの表面側を封入する透明の表面側封入樹脂を流し入れ、当該樹脂が流動性を消失する前にその液面に加飾シートを載置する。
これにより、加飾シートの表面側は液状の樹脂に接し、加飾シートに柔らかな凹凸が形成されている場合でも、凹凸がつぶれることがなく、また、凹んだところまで樹脂が入り込み、表面側が液相封入されることとなる。
特に、加飾シートとして通気性を有する布製又は織物製シートを用いれば、凹んだ部位の空気が加飾シートを通って逃がされるので、気泡が形成されることもない。
通気性を有しない加飾シートの場合は、たとえば左右片端側から他端側へ向かって気泡を逃がしながら徐々に液面に接触させれば気泡が形成されることがない。

次いで、載置された加飾シートの上に当該加飾シートの裏面側を封入する裏面側封入樹脂を流し入れると、液状樹脂が加飾シートの裏面に広がり、凹凸が形成されていてもその凹んだ部位にまで入り込むので、裏面側が液相封入されることとなる。
裏面側封入樹脂は、表面側封入樹脂が流動性のあるうちに流し入れる場合であっても、流動性のなくなった後に流し入れる場合であってもよい。
このように、加飾シートの表面側及び裏面側の双方とも液相状態の樹脂と接するので、加飾シートが破れたり、隙間が形成されることなく、また、加飾シートの凹凸や風合を損なうことがない。

そして、加飾層を形成する透明樹脂の流動性を消失させる予備硬化を行った後、加飾層の上に少なくとも一層のＦＲＰ層を積層成形する。
このとき、加飾層に圧力が作用したとしても、加飾シートは硬化した加飾層内に保持されているので、その圧力で加飾シートが破れたり、凹凸が潰されることがない。
したがって、加飾シートとして、表面に柔らかな凹凸のある西陣織のような高級素材を用いた場合でも、織地の凹凸や風合が損なわれず、加飾シートの意匠を十分に生かすことができる。

その後、所定時間放置し、あるいは、加熱してＦＲＰ層を硬化させた後、ＦＲＰ成形品を型から外して完成する。
このＦＲＰ成形品は表層に形成されたクリアコート層と、ＦＲＰ層の間に、透明樹脂で形成される加飾層があり、その加飾層の中間に、凹凸などが潰されることなく加飾シートが浮いた状態で保持されているので、見た目にも美しく、高級感のあるＦＲＰ成形品を製造することができる。
なお、クリアコート層は必要に応じて形成され、クリアコート層がない場合であっても、透明樹脂で形成される加飾層の中間に加飾シートが浮いた状態に保持されているので、同様の高級感を呈する。

本発明に係るＦＲＰ成形品の製造方法により製造されるＦＲＰ成形品１は、図４に示すように、基材となるＦＲＰ層２の表面側に、加飾シートＳが封入された加飾層３が形成され、さらにその表面に、透明のクリアコート層４が形成されている。
すなわち、表層側に形成される加飾層３内に、加飾シートＳが封入されている。

このＦＲＰ成形品１は、図３に示すように、ＦＲＰ成形品１の表面形状を模る型５の型表面５ａに、成形品１の最表層となるクリアコート層４側から基材となるＦＲＰ層２側に向かって順次必要な素材を塗り重ねて積層するハンドレイアップ法（ＨＬＵ法）により製造される。
この場合、ＦＲＰ成形品１の表側が下向きに、裏側が上向きになるように各層が積層されていく。
具体的な工程は以下の通りである。

＜クリアコート層形成工程＞
まず、型５の型表面５ａに離型剤６（図３参照）を塗布した後、図１（ａ）に示すように、クリアコート層４を形成するため熱硬化性の硬質透明樹脂材料やガラス材料を流し込む。
このクリアコート層４は、加飾層３を保護するものとなるから、硬化したときに加飾層３より硬質の素材を用いることが好ましい。
そして、クリアコート層４の流動性がある程度消失され、あるいは、完全に硬化された後、加飾層形成工程に移行する。

＜加飾層形成工程＞
加飾層形成工程では、図１（ｂ）に示すように、クリアコート層形成工程で形成したクリアコート層４の上に加飾シートＳの表面側を封入する透明の表面側封入樹脂７を流し入れる。
次いで、図１（ｃ）に示すように、樹脂７が流動性を消失する前に、その液面７ａに凹凸のある加飾シートＳを載置する。
加飾シートＳとしては、通気性を有する布製又は織物製シートが用いられ、本例では、フラットな織地部分と膨れ織された模様部分で凹凸が形成され、これらが組み合わされて高級感のある複雑な意匠を有する西陣織を用いた。
なお、加飾シートＳは、通気性が高ければ、液面７ａとの間に気泡が残りにくいというメリットがあるが、通気性が低い場合であっても、加飾シートＳを液面７ａの上方に持ち上げた状態から、その左右方端側又は前後方端側を液面７ａに接触させ、他端側へ向かって気泡を逃がすように液面７ａに接触させていけば、加飾シートＳの表面側に凹凸が形成されていても気泡を残さずに、液面７ａに載置できる。

その後、図１（ｄ）に示すように、載置された加飾シートＳの上に当該加飾シートＳの裏面側を封入する透明の裏面側封入樹脂８を流し入れる。
本例では、裏面側封入樹脂８は、表面側封入樹脂７と同一素材が用いられており、したがって、表面側封入樹脂７が流動性を消失していないときに裏面側封入樹脂８を流し入れても、完全に硬化した後に流し入れてもよい。

このようにして、凹凸のある加飾シートＳを表面側封入樹脂７と裏面側封入樹脂８の間に封入した加飾層３が形成されるが、加飾シートＳはその表面側が液相状態の表面側封入樹脂７に接して封入され、表面側封入樹脂７が硬化した後、あるいは、流動性を有したままの状態で、裏面側が液相状態の裏面側封入樹脂７に接して封入されることとなる。
したがって、夫々の樹脂７、８は加飾シートＳの表裏に接する時点で液相であるので、加飾シートＳと樹脂７、８の間に隙間が形成されることがなく、また、膨れ織等により形成された加飾シートＳの凸部Ｂが、加飾層３を形成する際につぶれることがない。
なお、夫々の封入樹脂７、８は、熱硬化性樹脂であることが望ましい。

＜予備硬化工程＞
加飾層形成工程が終了すると、室温で所定時間放置あるいは所定温度で所定時間加熱することにより、表面側封入樹脂７及び裏面側封入樹脂８の流動性を消失させる予備硬化工程を行う。
なお、表面側封入樹脂７が既に硬化されている場合は、裏面側封入樹脂８が流動性を消失し、表面側封入樹脂７が未だ硬化されていない場合は、双方の樹脂７、８が流動性を消失するまで硬化させる。

これにより、図１（ｅ）に示すように、加飾層３は、加飾シートＳが夫々の封入樹脂７、８に封入された状態に硬化される。
加飾層３は、液相の表面側封入樹脂７の上に凹凸のある加飾シートＳを載置し、さらに加飾シートＳの上に液相の裏面側封入樹脂８を流し入れて硬化させているので、図２に示すように、フラットな織地部分Ｆは、表側封入樹脂７と裏面側封入樹脂８で隙間なく挟まれ、膨れ織された模様部分などの凸部Ｂは、表側封入樹脂７と裏面側封入樹脂８の間に当該凸部Ｂに応じた形状に形成されるキャビティ９の内面に密着した状態で封入される。
したがって、膨れ織などにより形成された加飾シートＳの凸部Ｂは、キャビティ９内に封入されることとなるので、この状態で加飾層３が加圧されても、その凸部Ｂがつぶれることがない。

＜ＦＲＰ層形成工程＞
予備硬化工程が終了すると、図１（ｆ）に示すように、流動性が消失された加飾層３の上に少なくとも一層のＦＲＰ層２を積層成形する。
ＦＲＰ層２は、未硬化状態のＦＲＰを加飾層３の上に塗り重ねる。
また、複数のＦＲＰ層２を積層形成する場合は、ＦＲＰを所定厚さに塗っては硬化させを繰り返すことにより予め設定した厚さまで積層すればよい。
ＦＲＰ層２を形成する際に、加飾層３に圧力がかかっても、加飾シートＳの凸部Ｂはキャビティ９内に封入されているので、潰されることはない。
なお、ＦＲＰは樹脂を繊維強化した従来公知の素材が用いられ、例えば、樹脂成分としては公知の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられ、強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、天然繊維などが用いられる。

＜成形品硬化工程＞
最後に、ＦＲＰ層形成工程が完了した後、ＦＲＰ成形品１を放置あるいは加熱して硬化させる成形品硬化工程を行う。
本例では、１日程自然放置（自然硬化）させた後、５５〜１００℃で３０〜６０分程度加熱するアフターキュアを行い、その後、型５からＦＲＰ成形品１を取り出すと、図４に示すような構造のＦＲＰ成形品１が完成する。

本例により、製造されるＦＲＰ成形品１１は、図７に示すように、基材となるＦＲＰ層２の表面側に、加飾シートＳが封入された加飾層３が形成されており、実施例１の成形品１と異なり、最表面側にクリアコート層４が形成されていない。

このＦＲＰ成形品１１は、図６に示すように、ＦＲＰ成形品１１の表面形状を模る型５の型表面５ａに、成形品１の加飾層３側から基材となるＦＲＰ層２側に向かって順次必要な素材を塗り重ねて積層するハンドレイアップ法（ＨＬＵ法）により製造される。
この場合、ＦＲＰ成形品１１の表側が下向きに、裏側が上向きになるように各層が積層されていく。
具体的な工程は、クリアコート層形成工程がないことを除き、基本的に実施例１と同様である。

＜加飾層形成工程＞
まず、型５の型表面５ａに離型剤６（図６参照）を塗布した後、図５（ａ）に示すように、加飾シートＳの表面側を封入する透明の表面側封入樹脂７を流し入れる。
次いで、図５（ｂ）に示すように、樹脂７が流動性を消失する前に、その液面７ａに凹凸のある加飾シートＳを載置する。
その後、図５（ｃ）に示すように、載置された加飾シートＳの上に当該加飾シートＳの裏面側を封入する透明の裏面側封入樹脂８を流し入れる。
本例では、裏面側封入樹脂８は、表面側封入樹脂７と同一素材が用いられており、したがって、表面側封入樹脂７が流動性を消失していないときに裏面側封入樹脂８を流し入れても、完全に硬化した後に流し入れてもよい。

＜予備硬化工程＞
加飾層形成工程が終了すると、室温で所定時間放置あるいは所定温度で所定時間加熱することにより、表面側封入樹脂７及び裏面側封入樹脂８の流動性を消失させる予備硬化工程を行う。
なお、表面側封入樹脂７が既に硬化されている場合は、裏面側封入樹脂８が流動性を消失し、表面側封入樹脂７が未だ硬化されていない場合は、双方の樹脂７、８が流動性を消失するまで硬化させる。
これにより、図５（ｄ）に示すように、加飾層３は、加飾シートＳが夫々の封入樹脂７、８に封入された状態に硬化される。

＜ＦＲＰ層形成工程＞
予備硬化工程が終了すると、図５（ｅ）に示すように、流動性が消失された加飾層３の上に少なくとも一層のＦＲＰ層２を積層成形する。
ＦＲＰ層２を形成する際に、加飾層３に圧力がかかっても、加飾シートＳの凸部Ｂはキャビティ９内に封入されているので、潰されることはない。

＜成形品硬化工程＞
最後に、ＦＲＰ層形成工程が完了した後、ＦＲＰ成形品１１を放置あるいは加熱して硬化させる成形品硬化工程を行う。
本例では、１日程自然放置（自然硬化）させた後、５５〜１００℃で３０〜６０分程度加熱するアフターキュアを行い、その後、型５からＦＲＰ成形品１を取り出すと、図７に示すような構造のＦＲＰ成形品１１が完成する。

本例でも、加飾層３を形成する夫々の樹脂７、８は加飾シートＳの表裏に接する時点で液相であるので、加飾層形成時に、加飾シートＳと樹脂７、８の間に隙間が形成されたり、膨れ織等により形成された加飾シートＳの凸部Ｂがつぶれることがない。
さらに、膨れ織された模様部分などの凸部Ｂは、表側封入樹脂７と裏面側封入樹脂８の間に当該凸部Ｂに応じた形状に形成されるキャビティ９の内面に密着した状態で封入される（図２参照）ので、ＦＲＰ層形成工程で加飾層３が加圧されても、その凸部Ｂがつぶれることがない。

なお、いずれの実施例でも凹凸のある加飾シートＳを用いた場合について説明したが、凹凸のないフラットな着色模様シートや金箔などを用いてもよい。
この場合も、加飾層形成工程において加飾シートＳの表面側及び裏面側とも液相状態の樹脂に接するので、加飾シートＳと樹脂の間に隙間が形成されることがない。
また、加飾層３が硬化された後は、加飾層３に圧力が作用しても、加飾シートＳは硬化された封入樹脂７、８に保護されているので、加飾シートが破れることがない。

本発明は、加飾シートを加飾層に封入するＦＲＰ成形品を製造する用途に適用し得る。

１、１１ ＦＲＰ成形品
２ ＦＲＰ層
Ｓ 加飾シート
３ 加飾層
４ クリアコート層
７ 表面側封入樹脂
７ａ 液面
８ 裏面側封入樹脂

Claims (6)

1. 表層側に形成される加飾層内に加飾シートを封入するＦＲＰ成形品の製造方法において、
   前記成形品の表面形状を模る型表面に、当該成形品の表層となる透明なクリアコート層を形成するクリアコート層形成工程と、
   クリアコート層の上に加飾シートの表面側を封入する透明の表面側封入樹脂を流し入れ、液相状態の当該表面側封入樹脂の液面に加飾シートを載置し、当該表面側封入樹脂が硬化した後に、載置された加飾シートの上に当該加飾シートの裏面側を封入する透明の裏面側封入樹脂を流し入れて、前記加飾シートを封入した加飾層を形成する加飾層形成工程と、
   前記加飾層形成工程で流し入れた透明樹脂を予備硬化させる予備硬化工程と、
   前記予備硬化工程で予備硬化された加飾層の上に少なくとも一層のＦＲＰ層を積層成形するＦＲＰ層形成工程と、
   ＦＲＰ層形成工程が完了した成形品を放置あるいは加熱して硬化させる成形品硬化工程と、
   を備えたことを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
2. 表層側に形成される加飾層内に加飾シートを封入するＦＲＰ成形品の製造方法において、
   前記成形品の表層となる加飾層を形成するために、当該成形品の表面形状を模る型表面に、加飾シートの表面側を封入する透明の表面側封入樹脂を流し入れ、液相状態の当該表面側封入樹脂の液面に加飾シートを載置し、当該表面側封入樹脂が硬化した後に、載置された加飾シートの上に当該加飾シートの裏面側を封入する透明の裏面側封入樹脂を流し入れて、前記加飾シートを封入した加飾層を形成する加飾層形成工程と、
   前記加飾層形成工程で流し入れた透明樹脂を予備硬化させる予備硬化工程と、
   前記予備硬化工程で予備硬化された加飾層の上に少なくとも一層のＦＲＰ層を積層成形するＦＲＰ層形成工程と、
   ＦＲＰ層形成工程が完了した成形品を放置あるいは加熱して硬化させる成形品硬化工程と、
   を備えたことを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
3. 前記加飾シートとして通気性を有する布製又は織物製シートを用いた請求項１又は２に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
4. 前記加飾シートとして西陣織を用いた請求項１又は２記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
5. 前記クリアコート層形成工程において、型表面に離型剤を塗布した後、クリアコート層となる透明樹脂材料又はガラス材料を塗布する請求項１記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
6. 前記加飾層形成工程において、型表面に離型剤を塗布した後、表面側封入樹脂を流し入れる請求項２記載のＦＲＰ成形品の製造方法。

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