JP6645801B2 - 繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 - Google Patents
繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6645801B2 JP6645801B2 JP2015209293A JP2015209293A JP6645801B2 JP 6645801 B2 JP6645801 B2 JP 6645801B2 JP 2015209293 A JP2015209293 A JP 2015209293A JP 2015209293 A JP2015209293 A JP 2015209293A JP 6645801 B2 JP6645801 B2 JP 6645801B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- molded product
- resin
- resin material
- reinforcing fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims description 324
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims description 324
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 220
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 159
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 51
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 34
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 14
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- -1 etc.) Polymers 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 4
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 2
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920000690 Tyvek Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
(1)樹脂および強化繊維を含む第1の樹脂材料をプレス成形して一次成形品を得た後、一次成形品と金型のキャビティ面との間に残った空間部に第2の樹脂材料を充填する、オーバーモールディングと呼ばれる方法(例えば、特許文献1)。
(2)複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって連続強化繊維を不連続強化繊維に切断したプリプレグを用いる方法(例えば、特許文献2、3)。
<1>樹脂および強化繊維を含む第1の樹脂材料からなる成形品本体部と、前記成形品本体部から突出したリブ部とを有する繊維強化樹脂成形品であり;前記リブ部が、前記成形品本体部と連続した前記第1の樹脂材料からなるリブ根元部と、前記リブ根元部に接合した第2の樹脂材料からなるリブ上部とを有し;前記リブ根元部の平均高さHaと前記リブ部の最大厚さTrとの比(Ha/Tr)が1.0以上である、繊維強化樹脂成形品。
<2>前記第1の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、<1>の繊維強化樹脂成形品。
<3>前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第2のプリプレグの1層以上とを有する積層基材、または前記第2のプリプレグの2層以上からなる積層基材であり、前記第2のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数(100%)のうち、20〜100%である、<1>の繊維強化樹脂成形品。
<4>前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、前記ランダム材の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、<1>の繊維強化樹脂成形品。
<5>前記不連続強化繊維の長さが、5〜100mmである、<2>〜<4>のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
<6>前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、<1>〜<5>のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
<7>前記<1>の繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、前記リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて前記第1の樹脂材料をプレス成形して前記成形品本体部と前記リブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、前記空間部の残りの空間に前記第2の樹脂材料を充填する、繊維強化樹脂成形品の製造方法。
<8>前記第1の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、<7>の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
<9>前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第2のプリプレグの1層以上とを有する積層基材、または前記第2のプリプレグの2層以上からなる積層基材であり、前記第2のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数(100%)のうち、20〜100%である、<7>の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
<10>前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、前記ランダム材の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、<7>の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
<11>前記不連続強化繊維の長さが、5〜100mmである、<8>〜<10>のいずれかの繊維強化樹脂成形品の製造方法。
<12>前記第1の樹脂材料に含まれる前記不連続強化繊維が、前記リブ部に対応する前記空間部側から、前記第1の樹脂材料の全厚さ(100%)に対して20%以上の深さにまで存在している、<8>〜<11>のいずれかの繊維強化樹脂成形品の製造方法。
<13>前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、<7>〜<12>のいずれかの繊維強化樹脂成形品の製造方法。
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法によれば、所定形状のリブ部を有し、かつリブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品を製造できる。
「リブ部」は、補強等を目的として成形品本体部から突出した部分を意味し、成形品本体部の周縁から立ち上がった壁部;軸、ネジ等を通す穴が形成された円筒状のボス部を包含する。
「リブ根元部の平均高さHa」は、繊維強化樹脂成形品(試験片)におけるリブ根元部の高さ、すなわち成形品本体部とリブ部との境界からリブ根元部とリブ上部との境界までの高さHを測定し、これらを平均化した値である。
「リブ部の最大厚さTr」は、繊維強化樹脂成形品(試験片)のリブ部において、リブ部の長さ方向および高さ方向に直交する方向のリブ部の厚さが最大となる部分における厚さである。
「連続強化繊維」とは、繊維強化樹脂成形品や樹脂材料内において切断されずに連続的に存在している強化繊維を意味し、通常、100mm超のものである。
「不連続強化繊維」とは、連続強化繊維に比べ長さが短く、繊維強化樹脂成形品や樹脂材料内において断続的またはランダムに存在している強化繊維を意味し、通常、100mm以下のものである。
図1〜図7における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。また、図2〜図7においては、図1と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図1は、本発明の繊維強化樹脂成形品の一例を示す斜視図である。
繊維強化樹脂成形品10は、樹脂および強化繊維を含む第1の樹脂材料からなる平板状の成形品本体部12と;成形品本体部12の第1の面から突出し、第1の面の中央から前後方向、左右方向および対角線方向の合計8方向に放射状にに延びる8枚の板状のリブ部14と;成形品本体部12の周縁から第1の面側に立ち上がり、8枚のリブ部の端部に接続する4枚の板状の壁部16(リブ部)とを有する。
リブ部14および壁部16は、成形品本体部12と連続した第1の樹脂材料からなるリブ根元部18と、リブ根元部18に接合した第2の樹脂材料からなるリブ上部20とを有する。
以下、リブ部14および壁部16をまとめて単に「リブ部」とも記す。
本発明において、リブ根元部18の平均高さHaとリブ部の最大厚さTrとの比(Ha/Tr)は、1.0以上であり、1.1以上が好ましく、1.2以上がより好ましい。Ha/Trが1.0以上であれば、後述する作用機序に記載した理由から、リブ部における機械的強度が高くなる。
第1の樹脂材料は、樹脂および強化繊維を含む。第1の樹脂材料は、繊維強化樹脂成形品10の要求特性に応じて、他の成分を含んでいてもよい。
樹脂としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ナイロン6とナイロン66との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、ステンレスの繊維、鉄の繊維、金属を被覆した炭素繊維等が挙げられる。
強化繊維は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
強化繊維としては、繊維強化樹脂成形品の機械的強度が高い点から、炭素繊維またはガラス繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。
強化繊維の平均繊維直径は、1〜50μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。
連続強化繊維を含む樹脂材料および不連続強化繊維を含む樹脂材料の具体例、これらの好ましい形態、これらの組み合わせ等については、後述する繊維強化樹脂成形品10の製造方法における工程(a)において詳しく説明する。
第2の樹脂材料は、樹脂を含む。第2の樹脂材料は、繊維強化樹脂成形品10の要求特性に応じて、他の成分を含んでいてもよい。
樹脂としては、射出成形に適している点から、熱可塑性樹脂が用いられる。
熱可塑性樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ナイロン6とナイロン66との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。
以上説明した繊維強化樹脂成形品10にあっては、リブ上部20が連続強化繊維を含まない第2の樹脂材料からなるため、後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に第1の樹脂材料が十分に流れ込まずに形成された残りの空間に第2の樹脂材料を確実に充填できる。その結果、所定形状のリブ部を有する繊維強化樹脂成形品10となる。
Ha/Trが1.0以上の場合、後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に流れ込む第1の樹脂材料の流れ込む距離が長くなるため、第1の樹脂材料に含まれる強化繊維が流れの方向、すなわちリブ部の高さ方向に十分に配向する。その結果、リブ根元部18に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に十分に配向する。リブ根元部18に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に配向することによって、リブ部を倒そうとする力に対する抵抗が大きくなる。さらに、リブ根元部18に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に配向することによって、強化繊維がリブ上部20に入り込み、リブ根元部18とリブ上部20との界面における接合強度が高くなる。これらのことから、リブ部の機械的強度が高くなる。リブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品10は、高い機械的強度の要求される各種構造材に適用可能である。
リブ根元部18に含まれる強化繊維の配向は、X線CT等を用いて観察できるが、本発明のように後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に第1の樹脂材料が流れ込む場合には、リブ部に対応する空間部への第1の樹脂材料の流入量、すなわちHa/Trから判断できる。
本発明の繊維強化樹脂成形品は、樹脂および強化繊維を含む第1の樹脂材料からなる成形品本体部と、成形品本体部から突出したリブ部とを有する繊維強化樹脂成形品であり;リブ部が、成形品本体部と連続した第1の樹脂材料からなるリブ根元部と、リブ根元部に接合した第2の樹脂材料からなるリブ上部とを有し;リブ根元部の平均高さHaとリブ部の最大厚さTrとの比(Ha/Tr)が1.0以上であるものであればよく、図示例の繊維強化樹脂成形品に限定されない。
また、リブ部は、図示例のような板状のものに限定されず、柱状、筒状等の他の形状のものであってもよい。
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて第1の樹脂材料をプレス成形して成形品本体部とリブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、空間部の残りの空間に第2の樹脂材料を充填してリブ上部を賦形する方法である。
以下、繊維強化樹脂成形品10の製造方法の具体例について説明する。
工程(a):第1の樹脂材料を準備する工程。
工程(b):工程(a)の後、第1の樹脂材料を成形可能な温度に加熱する工程。
工程(c):工程(b)の後、加熱状態にある第1の樹脂材料を、繊維強化樹脂成形品10およびリブ部に対応する空間部を有する金型を用いてプレス成形するとともに、リブ部に対応する空間部に第2の樹脂材料を充填する工程。
第1の樹脂材料としては、例えば、連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるもの、不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるもの、または連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたものが挙げられる。
第1のプリプレグは、繊維強化樹脂成形品10の要求特性に応じてどのように用いてもよい。例えば、一方向に機械的強度が必要な場合には1層のみで用いるまたは繊維方向を揃えて2層以上積層することが好ましく、等方的な機械的強度が必要な場合には、疑似等方積層することが好ましい。
第2のプリプレグは、繊維強化樹脂成形品10の要求特性に応じてどのように用いてもよい。例えば、一方向に機械的強度が必要な場合には1層のみで用いるまたは繊維方向を揃えて2層以上積層することが好ましく、等方的な機械的強度が必要な場合には、疑似等方積層することが好ましい。
第1の樹脂材料(α)は、第1のプリプレグの1層以上と第2のプリプレグの1層以上とを有する積層基材、または第2のプリプレグの2層以上からなる積層基材である。
第1の樹脂材料(β)は、第1のプリプレグの1層以上とランダム材とを組み合わせたもの、またはランダム材のみからなるものである。
繊維強化樹脂シートは、種類の異なる2種以上の繊維強化樹脂シート(例えば、プリプレグからなる繊維強化樹脂シートと、ランダム材からなる繊維強化樹脂シートと)を単に積み重ねたものであってもよい。
第1の樹脂材料(繊維強化樹脂シート等)を成形可能な温度とは、第1の樹脂材料に含まれる樹脂が溶融する温度である。
第1の樹脂材料(繊維強化樹脂シート等)を成形可能な温度に加熱する方法としては、加熱ヒータを用いる方法、金型の加熱機能を用いる方法等が挙げられる。
図3に示すような、凹部30を有する上型32と;型閉した際に凹部30と嵌合する凸部34を有する下型36とからなる金型38を用意する。
金型38においては、型閉した際に上型32と下型36との間に成形品本体部12に対応する第1の空間部40が形成される。
下型36の凸部34には、型閉した際に第1の空間部40と連続した、リブ部に対応する第2の空間部42が形成されるように、溝部44が形成されている。
下型36には、射出装置(図示略)から射出された樹脂の通り道となるランナ46、およびランナ46を通った樹脂が第2の空間部42に吐出されるゲート48とが形成されている。
プレス成形によって、成形品本体部12とリブ根元部18とを有する一次成形品が得られると同時に、第2の空間部42のうちリブ根元部18が形成されていない残りの空間に第2の樹脂材料が充填され、リブ上部20が賦形される。
以上説明した繊維強化樹脂成形品10の製造方法にあっては、リブ部に対応する第2の空間部42を有する金型38を用いて第1の樹脂材料(繊維強化樹脂シート50)をプレス成形して成形品本体部12とリブ根元部18とを有する一次成形品を得たと同時に、第2の空間部42の残りの空間に第2の樹脂材料を充填してリブ上部20を賦形する方法において、プレス成形の際に第2の空間部42に第1の樹脂材料が十分に流れ込まずに形成された残りの空間に第2の樹脂材料を確実に充填できる。その結果、所定形状のリブ部を有する繊維強化樹脂成形品10が得られる。
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、特定の構造を有し、かつHa/Trが1.0以上である本発明の繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて第1の樹脂材料をプレス成形して成形品本体部とリブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、空間部の残りの空間に第2の樹脂材料を充填する方法であればよく、上述した具体例の製造方法に限定されない。
また、第2の樹脂材料の充填は、一次成形品を得たと同時に行ってもよく、一次成形品を得た後に行ってもよい。
(Ha/Tr)
図1に示すような繊維強化樹脂成形品10(縦:200mm、横:300mm、成形品本体部12の厚さ:1.0〜2.0mmまで可変、リブ部14および壁部16の高さ:40mm、リブ部14の厚さ=最大厚さTr:3.4mm)について、図4に示すように、8本のリブ部14をそれぞれリブ部A〜Hと称する。
高速精密切断機(平和テクニカ社製、ファインカット HS−45A II型)を用い、図4に示すように、リブ部D〜Fおよびそれらの両側の成形品本体部12を破線で示す箇所から切り出し、図5に示すような、リブ部14の長さ方向の長さが15mm、リブ部14の長さ方向に直交する方向の長さが35mmである試験片を得た。
試験片のリブ根元部18およびその周辺をリブ部14の長さ方向および高さ方向に直交する方向から写真撮影を行った。この際に第1の樹脂材料を黒色に着色することで、着色されていない第2の樹脂材料を含む投影図を得た。この投影図を画像処理ソフトで二値化することで第1の樹脂材料と第2の樹脂材料との境界を鮮明にした後、画像処理ソフトで境界を直線化してリブ根元部18の平均高さHaを求めた。リブ根元部18の平均高さHaをリブ部14の最大厚さTr(3.4mm)で除してHa/Trを算出した。
図6に示すように、試験片のリブ部14とは反対側の成形品本体部12の第2の面に、金属タブ52(アルミニウム製、厚さ:1mm)をエポキシ系接着剤を用いて接着した。
図7に示すような、下方に開放したスリット54を有する角筒状の支持体56と;支持体56内に配置された押さえ板58と;支持体56の上部から挿入されたボルト60とを有する冶具62を用意した。
冶具62に固定された試験片について、インストロン万能試験機(インストロンジャパン社製、5566型)を用い、試験速度:1mm/minで引張試験を実施し、その最大荷重を記録し、これを引張強度とした。
炭素繊維(三菱レイヨン社製、パイロフィル(登録商標)TR−50S15L)を、繊維方向が一方向となるように平面状に引き揃えてシート状の強化繊維束(目付:75.0g/m2)とした。強化繊維束の両面から、酸変性ポリプロピレンフィルム(三菱化学社製、モディック(登録商標)P958、目付:36g/m2)で挟み、カレンダロールに通して、酸変性ポリプロピレンを強化繊維束に含浸し、長尺のプリプレグ(繊維体積含有率(Vf):34%、厚さ:0.12mm)を得た。
長尺のプリプレグから複数枚の枚葉のプリプレグ(290×190mm角)を切り出した。枚葉のプリプレグの周縁から5mm以内の部分を除く領域に、カッティングプロッタ(レザック社製、L−2500)を用いて図2に示すように一定間隔で切れ込み28を入れ、第2のプリプレグ(不連続強化繊維を含む樹脂材料)とした。切れ込みの長さは28.3mmとし、繊維方向の切れ込み28の間隔Pは25.0mmとし、繊維方向と切れ込み28の長さ方向とがなす角θは45°とした。
積層基材を、プレス射出ハイブリッド成形機(佐藤鉄工所社製)に配備した平板金型によって予備プレス成形し、繊維強化樹脂シートを得た。予備プレス成形の条件は、金型温度:200℃、圧力:3MPa、保持時間:120秒とした。
繊維強化樹脂成形品10の成形品本体部12とリブ部14との境界付近におけるX線CT画像を図8に示す。図8に示す立方体の下部が成形品本体部12であり、上部がリブ部14である。成形品本体部12から連続した炭素繊維がリブ部14に入り込み、リブ根元部18において炭素繊維がリブ部14の高さ方向に配向していることが確認された。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表1に示す。
16枚の第1のプリプレグ(1)(連続強化繊維を含む樹脂材料)のみを繊維配向が疑似等方([0/45/90/−45]s2)になるように積層して積層基材(第1の樹脂材料)を得た。この積層基材を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
繊維強化樹脂成形品の成形品本体部とリブ部との境界付近におけるX線CT画像を図9に示す。図9に示す立方体の下部が成形品本体部であり、上部がリブ部である。成形品本体部から連続した炭素繊維がわずかにリブ部に入り込んでいたが、リブ根元部において炭素繊維はリブ部の高さ方向に配向していなかった。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表2に示す。
12枚の第1のプリプレグ(1)(連続強化繊維を含む樹脂材料)および4枚の第2のプリプレグ(不連続強化繊維を含む樹脂材料)の合計16枚を繊維配向が疑似等方([0/45/90/−45]s2)になるよう積層し、積層基材(第1の樹脂材料)を得た。1〜12枚目は第1のプリプレグ(1)とし、13〜16枚目は第2のプリプレグとした。この積層基材を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂成形品10を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表3に示す。
16枚の第2のプリプレグ(不連続強化繊維を含む樹脂材料)のみを繊維配向が疑似等方([0/45/90/−45]s2)になるように積層して積層基材(第1の樹脂材料)を得た。この積層基材を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂成形品10を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表4に示す。
15枚の第1のプリプレグ(1)(連続強化繊維を含む樹脂材料)および1枚の第2のプリプレグ(不連続強化繊維を含む樹脂材料)の合計16枚を繊維配向が疑似等方([0/45/90/−45]s2)になるよう積層し、積層基材(第1の樹脂材料)を得た。1〜15枚目は第1のプリプレグ(1)とし、16枚目は第2のプリプレグとした。この積層基材を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表5に示す。
炭素繊維(三菱レイヨン社製、パイロフィル(登録商標)TR−50S15L)を、繊維方向が一方向となるように平面状に引き揃えてシート状の強化繊維束(目付:100.0g/m2)とした。強化繊維束の両面から、ポリアミド(宇部興産社製、1013B)からなるフィルム(目付:34.0g/m2)で挟み、カレンダロールに通して、ポリアミドを強化繊維束に含浸し、長尺のプリプレグ(繊維体積含有率(Vf):48%、厚さ:0.12mm)を得た。
12枚の第1のプリプレグ(2)のみを繊維方向が直交するように[(0/90)3s]に積層し、積層基材を得た。
積層基材を、プレス射出ハイブリッド成形機(佐藤鉄工所社製)に配備した平板金型によって予備プレス成形し、第1の繊維強化樹脂シートを得た。予備プレス成形の条件は、金型温度:250℃、圧力:2MPa、保持時間:180秒とした。
チップ状物の適当量を、プレス射出ハイブリッド成形機(佐藤鉄工所社製)に配備した平板金型内にランダムに分散させ、予備プレス成形し、ランダム材(不連続強化繊維を含む樹脂材料)からなる第2の繊維強化樹脂シート(厚さ:0.5mm)を得た。予備プレス成形の条件は、金型温度:250℃、圧力:2MPa、保持時間:180秒とした。
型開して図1に示すような繊維強化樹脂成形品10を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表6に示す。
積層基材として、8枚の第1のプリプレグ(2)のみを繊維方向が直交するように[(0/90)2S]に積層したものを用い、第2の繊維強化樹脂シートとして、ランダム材からなる厚さ1.0mmの繊維強化樹脂シートを用いた以外は、実施例4と同様にして繊維強化樹脂成形品10を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表7に示す。
積層基材として、14枚の第1のプリプレグ(2)のみを繊維方向が直交するように[(0/90)2S]に積層したものを用い、第2の繊維強化樹脂シートとして、ランダム材からなる厚さ0.2mmの繊維強化樹脂シートを用いた以外は、実施例4と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表8に示す。
積層基材として、16枚の第1のプリプレグ(2)のみを繊維方向が直交するように[(0/90)4S]に積層したものを用い、第2の繊維強化樹脂シートを用いなかった以外は、実施例4と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
Ha/Trおよび引張強度(最大荷重)の結果を表9に示す。
12 成形品本体部、
14 リブ部、
16 壁部、
18 リブ根元部、
20 リブ上部、
22 連続強化繊維、
24 強化繊維束、
26 プリプレグ、
28 切れ込み、
30 凹部、
32 上型、
34 凸部、
36 下型、
38 金型、
40 第1の空間部、
42 第2の空間部、
44 溝部、
46 ランナ、
48 ゲート、
50 繊維強化樹脂シート、
52 金属タブ、
54 スリット、
56 支持体、
58 押さえ板、
60 ボルト、
62 冶具。
Claims (15)
- 樹脂および強化繊維を含む第1の樹脂材料からなる成形品本体部と、
前記成形品本体部から突出したリブ部とを有する繊維強化樹脂成形品であり、
前記リブ部が、
前記成形品本体部と連続した前記第1の樹脂材料からなるリブ根元部と、
前記リブ根元部上に賦形された第2の樹脂材料からなるリブ上部とを有する、繊維強化樹脂成形品。 - 前記リブ根元部の平均高さHaと前記リブ部の最大厚さTrとの比(Ha/Tr)が1.0以上である、請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品。
- 前記第1の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、
前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、請求項1または2に記載の繊維強化樹脂成形品。 - 前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第2のプリプレグの1層以上とを有する積層基材、または前記第2のプリプレグの2層以上からなる積層基材であり、
前記第2のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数(100%)のうち、20〜100%である、請求項1または2に記載の繊維強化樹脂成形品。 - 前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、
前記ランダム材の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、請求項1または2に記載の繊維強化樹脂成形品。 - 前記不連続強化繊維の長さが、5〜100mmである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品。
- 前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品。
- 樹脂および強化繊維を含む第1の樹脂材料からなる成形品本体部と、
前記成形品本体部から突出したリブ部とを有し、
前記リブ部が、
前記成形品本体部と連続した前記第1の樹脂材料からなるリブ根元部と、
前記リブ根元部に接合した第2の樹脂材料からなるリブ上部とを有する、繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、
前記リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて前記第1の樹脂材料をプレス成形して前記成形品本体部と前記リブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、前記空間部の残りの空間に前記第2の樹脂材料を充填する、繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 前記リブ根元部の平均高さHaと前記リブ部の最大厚さTrとの比(Ha/Tr)が1.0以上である、請求項8に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記第1の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、
前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、請求項9に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第2のプリプレグの1層以上とを有する積層基材、または前記第2のプリプレグの2層以上からなる積層基材であり、
前記第2のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数(100%)のうち、20〜100%である、請求項9に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 前記第1の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第1のプリプレグの1層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、
前記ランダム材の割合が、前記第1の樹脂材料(100質量%)のうち、20〜100質量%である、請求項9に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 前記不連続強化繊維の長さが、5〜100mmである、請求項10〜12のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記第1の樹脂材料に含まれる前記不連続強化繊維が、前記リブ部に対応する前記空間部側から、前記第1の樹脂材料の全厚さ(100%)に対して20%以上の深さにまで存在している、請求項10〜13のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、請求項9〜14のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209293A JP6645801B2 (ja) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | 繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015209293A JP6645801B2 (ja) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | 繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017080930A JP2017080930A (ja) | 2017-05-18 |
JP6645801B2 true JP6645801B2 (ja) | 2020-02-14 |
Family
ID=58712396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015209293A Active JP6645801B2 (ja) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | 繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6645801B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7415599B2 (ja) * | 2020-01-29 | 2024-01-17 | トヨタ紡織株式会社 | 成形構造体 |
JP7523253B2 (ja) * | 2020-05-26 | 2024-07-26 | 旭化成株式会社 | 成形体及びその製造方法 |
JP7145472B1 (ja) | 2022-03-08 | 2022-10-03 | 株式会社河村機械工業所 | 繊維強化熱可塑性樹脂複合材を用いた成形品の製造方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5731531A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-20 | Toyota Motor Corp | Molding of box-shaped product |
JP2002264233A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Nittobo Frp Laboratory Co Ltd | 凸部付frp製成形板、及び凸部付frp製成形板製造方法 |
JP4079377B2 (ja) * | 2005-01-25 | 2008-04-23 | 株式会社明治ゴム化成 | 合成樹脂製パレット |
JP4584023B2 (ja) * | 2005-05-17 | 2010-11-17 | 信越ポリマー株式会社 | 基板収納容器及びその製造方法 |
KR101286085B1 (ko) * | 2006-09-28 | 2013-07-15 | 도레이 카부시키가이샤 | 섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법 |
JP2009255470A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Kasai Kogyo Co Ltd | 自動車用内装部品 |
WO2014103711A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 東レ株式会社 | 中空構造を有する成形体およびその製造方法 |
JP6136381B2 (ja) * | 2013-03-07 | 2017-05-31 | 東レ株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法 |
-
2015
- 2015-10-23 JP JP2015209293A patent/JP6645801B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017080930A (ja) | 2017-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8101262B2 (en) | Fiber-reinforced plastic and process for production thereof | |
US8354156B2 (en) | Prepreg base material, layered base material, fiber-reinforced plastic, process for producing prepreg base material, and process for producing fiber-reinforced plastic | |
KR101643114B1 (ko) | 적층 기재 및 그의 제조 방법 | |
JP5578290B1 (ja) | 中空構造を有する成形体およびその製造方法 | |
JP5167953B2 (ja) | 積層基材、繊維強化プラスチック、およびそれらの製造方法 | |
US10994510B2 (en) | Composite structure and method for manufacturing same | |
JP6645801B2 (ja) | 繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 | |
EP2669081A1 (en) | Joint body of carbon fiber reinforced composite material | |
JPWO2017115640A1 (ja) | サンドイッチ構造体および成形体、並びにそれらの製造方法 | |
KR101678350B1 (ko) | 섬유 강화 수지 적층체 | |
DE102015101564A1 (de) | Verfahren zum Herstellen faserverstärkter Kunstharzmaterialien | |
JP2012148443A (ja) | リブ付き構造の繊維強化樹脂材とその製造方法 | |
JP6107787B2 (ja) | 繊維強化樹脂成形部材の製造方法と部材の接続方法 | |
BR102015031536A2 (pt) | método para a manufatura de componentes de veículos/componentes estruturais a partir de material de plástico | |
JP2011166124A (ja) | 電気・電子機器筐体 | |
JP7056721B2 (ja) | 複合材料成形品及びその製造方法 | |
EP3578331B1 (en) | Method for producing fiber-reinforced plastic | |
JP2014104641A (ja) | 積層基材および繊維強化複合材料 | |
JP2020049925A (ja) | 炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法 | |
JP7039823B2 (ja) | 炭素繊維強化プラスチック積層体およびその製造方法 | |
KR20190104988A (ko) | 섬유 강화 플라스틱의 제조 방법 | |
TW202216860A (zh) | 纖維強化塑膠及纖維強化塑膠之製造方法 | |
JP2021041557A (ja) | 炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材およびその製造方法 | |
JP2017132062A (ja) | 繊維強化樹脂構造体の製造方法 | |
US20210023744A1 (en) | Method and Apparatus for Composite Rib and Sheet Molding II |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151126 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180720 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20181214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200109 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6645801 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |