JPH02175217A - ガラス繊維マット強化プラスチックパネルの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガラス繊維で強化されたプラスチックパネル
を成形する方法に関する（例えば米国特許第４□６１０
．８３５号明細書参照）、さらに詳細には、本発明は、
繊維部分がパネル上の表面きずとして見えないガラス繊
維マット強化プラスチックパネルを製造する方法に関す
る。

（従来の技術） 近年、ガラス繊維強化プラスチックは自動車業界におい
て広く使用されている。これらのプラスチックとしては
、シート成形コンパウンド、ガラス繊維強化した反応射
出成形可能な材料、及び他の種々のガラス繊維強化プラ
スチック等がある。

ガラスＭｌ’維強化プラスチックは、軽量で強度が高く
、鯖を発生することがなく、しかも比較的安価である等
の利点があるため、自動車外装ボディーパネル向けの種
々の用途に理想的な材料となっている。

自動車業界にとっては、これらの材料のうち、ガラス繊
ｍ強化した反応射出成形可能な材料（１？Ｉ？ＩＮ）が
特に重要である。なぜなら、比較的低コストの成形用具
で経済的に処理できるからである。

ガラス繊維マットを充填したＩＩＲＩＭ材料は大幅に改
良された剛性を有するので自動車外装ボディーパネル向
けの種々の用途に特に適している。このようなガラス繊
維マット強化ＲＩＭの処理は比較的単純である。その処
理方法は、モールドキャビティ中にガラスＷ維マットを
配置する工程、及びＲＩＭ材料がガラス繊維マットに含
浸していくよう、閉じたモールド中に１２１Ｍ材料を注
入する工程を含む。

処理の完了したプラスチック成形品は、モールド中にて
キュアーした後取り出すことができる。

上記方法において使用される典型的なＲＩＭ材料は２つ
の成分（すなわちインシアネートとポリオール）から作
製されるポリウレタンベースの材料である。　ＲＩＭ処
理において使用されるこのような材料系のモールド内圧
力は、−ａには３４４．７　ｋＰａ（５０ｐｓｌ）未満
である。従って該方法に対しては、型締力の低い安価な
成形用具を使用することができる。

ガラス繊維マットで強化したＩ？ＩＦＩ材料は、ミルド
ガラスで強化したＲＩＭ材料に比べて寸法安定性が大幅
に改良される。実際、ガラス繊維マット強化ＲＩＭの寸
法安定性は、アルミニウムの寸法安定性よりさらに優れ
る。この優れた寸法安定性は、ＲＲＩＭの他の利点（す
なわち剛性、強度、及び処理しやすさ）が保持されたま
まで達成される。

ガラス繊維マット強化ＲＩＦＩｊｊｊ料の処理に対して
新たな問題点が明らかとなった。この問題は一般には“
繊維露出欠陥（ｆｉｂｒｅ　ｒｅａｄｏｕｔ　ｄｅｆｓ
ｃｔ）’と呼ばれており、ガラス繊維マット強化ＲＩＭ
成形品の表面層において観察される。パネルを自動車用
外装ボディ（外観上の美的特質が最も大切である）に使
用するときには、これは特に重大な問題となる。

″繊維露出欠陥”′の問題が起こる原因のほとんどは、
プラスデックパネルの表面層にガラス繊維が存在するこ
とによるものである。圧縮することによりモールド中に
てパネルが得られる場合、パネル表面とパネルの表面層
中のガラス繊維との間に位置せしめられた樹脂材料のほ
うが、ガラス繊維から離れて位置せしめられている４１
１ｉｎ８材籾より高い圧力がかかった状態になっている
。従って、モールドから成形品を取り出したとき、ガラ
ス繊維に隣接して位置せしめられた硬化材料のほうが、
ガラス繊維に隣接していない樹脂材料より大きく膨張す
る。この結果、パネルのすぐ下に位置するガラス繊維が
突き出たように見える表面をもったパネルが得られるこ
とになる（これが“繊維露出現象“又は″繊維露出欠陥
”として広く知られているものである）。

ガラス繊維マット強化プラスチックパネルにおいて見ら
れる繊維露出欠陥を抑えるためにこれまで多くの検討が
なされている。この中に、米国特許第４，６１０，８３
５号明細書に開示されている発明がある。該明ｔＪＩＩ
ｇは、成形サイクルの終了前に圧力を解除すれば、二次
成形処理にてトップコート層を塗布することにより繊維
露出が認められないようにすることができる、ことを示
している。しかしながら、該処理は微妙な制御を必要と
し、量産処理に対しては適合しえないと思われる。

（発明が解決しようとする課題） 従って本発明の目的は、量産処理に容易に適合し且つ繊
維露出欠陥を生じることなくガラス繊維マット強化１１
１Ｍパネルを製造する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、容易に化粧して自動車外装ボディ
パネル用の予備化粧表面が得られるよう、繊維露出欠陥
を生じることなくガラス繊維マット強化ＲＩＭパネルを
製造する方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、平滑なパネルを製造するの
に特別の処理時間が必要とならないよう成形装置に全く
新しい機能を組み込むことによって、繊維露出欠陥を生
じることなくガラス繊維マット強化ＲＩＭパネルを製造
する方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、成形されたパネルに隣接し
た成形装置中に軟質シート材料の少なくとも１つの層が
使用されるよう組み込むことによって、繊維露出欠陥を
生じることなくガラス繊維マット強化Ｒ［ｌ’ｌパネル
を製造する方法を提供することにある。

（ｉ！ｉ！題を解決するための手段） 本発明に従ってガラス繊維マット強化プラスチックパネ
ルを圧縮成形する方法は、２つのモールド部材を緊密に
型締めして前記モールド部材に圧力を加える工程の前に
、成形パネルの外観表面を与える鏡像モールド表面に対
向しているモールド内側表面に隣接して軟質シート材料
の少なくとも１つの層を配置する工程を含むことを特徴
とする。

繊維露出欠陥形成の原因をなすファクターの１つは、ガ
ラス繊維に隣接した樹脂材料の部分においてパネル表面
層の応力状態が不均等となっていることによるものであ
る、ということが見出されている０本発明は、成形処理
時において成形装置中に軟質シート材料の少なくとも１
つの層（成形パネルの非外観表面に隣接して配置）が使
用される、という新規な技術からなる。

本発明の好ましい実施態様によれば、繊維露出欠陥を生
じることなくガラス繊維マット強化ＲＩＭパネルを製造
する方法は、以下のような操作工程によって実施するこ
とができる。

先ず最初に、対向している２つの内側モールド表面の少
なくとも１つが成形パネル上に再現させるべき外観表面
となっているような一組のマツチドメタルモールドを用
意する。この外観表面は、成形パネルの仕上がり表面に
対する鏡像となっている。軟質シート材料の少なくとも
１つの層が、パネル表面の非外観側を与えるモールド表
面上に配置される０次いで、ガラス繊維マットの１つ以
上の層がモールド中に配置される。モールドを閉じた後
、モールドキャビティ中にポリマー樹脂が注入される。

充分な時間をかけて樹脂を硬化させてからモールドを開
く、このようにして、平滑な外観表面を有するガラス繊
維マット強化プラスチックパネルが製造される。

軟質シート材料は、モールドの型締圧によってガラス繊
維に加わった応力を除去するという重要な機能を果たす
。

本発明の他の実施ＬＭ欅においては、成形パネルの外観
表面に隣接したガラス繊維マットの上部にガラス繊維ベ
ールのさらなる１つの層又は複数の層を配置して、外観
表面からのガラス繊維の距離が調節される。このガラス
繊維ベールの１つの層又は複数の層によって、２１Ｍパ
ネルの外観表面の平滑性がさらに改良され、従って自動
車業界におけるいわゆる“クラス八表面”が成形プロセ
スから直接得られる。“クラスＡ表面“とは、一般には
、さらなる仕上げ工程を施すことなく直接塗装すること
ができ、そしてこれを自動車の外面として使用すること
のできるような表面を意味する。

本発明は、繊維露出欠陥を生じることなくガラス繊維マ
ット強化プラスチックパネルを製造することのできるユ
ニークな方法である０本発明の方法では、成形パネルの
非外観側を形成するのに使用されるモールド表面に隣接
した２つの内側モールド表面の間に軟質シート材料の追
加の層を使用する。ガラス繊維マットがモールドキャビ
ティ中に配置された後、センターゲート又はサイドゲー
トを通してポリウレタンＲ１１’ｌ材料がモールド内に
注入される。

２１Ｍパネルの外観表面においてガラス繊維マットの上
部に１層以上のガラス繊維ベールを使用したときに、よ
り顕著な改良が達成される０本プロセスについては、本
発明の他の実施態様において詳細に説明する。ガラス繊
維ベールの使用によるこの改良は、ガラス繊維マットが
２１Ｍパネルの外観表面に露出していないという事実に
よるものであると主として考えられる。

第１図を参照すると、２つのモールド部材１２と１４０
間に収容されたガラスＩＡ！維１０及びガラス繊維ベー
ル１６の層の概略表示の拡大断面図が示されている。こ
の概略表示は分かり易くするためのものであり、従って
各材料の相対的な厚さは正確な縮尺率で書かれてはいな
い０本発明においては、ガラス繊維ベール１６の層の使
用は任意であり、必須要件ではないことに留意すべきで
ある。

ガラス繊維ベールの層を使用する目的は、ガラス繊維マ
ット２０に含まれているガラス繊！１ｉｌｏの、Ｒ１１
ｌパネルの外観表面１８からの距離を１ｌｉｌｖｉする
ことにある。ガラス繊維ベールは、ランダムに配向して
いる通常長さ１〜１０ｃ麟のチッップトグラスファイバ
ーからなる。ガラス繊維ベールのタイプに応じて、フィ
ラメントの大きさ及び−束当たりのフィラメントの数が
変わる０本発明においては、使用したガラス繊維ベール
は一束当たり１〜５本のフィラメントを存するタイプの
ベールであり、繊維の長さは２〜５ｃ■である。ポリエ
ステル繊維ベールを使用して同じ目的を達成することも
できた。

使用したきめの細かいガラス繊維ベールは米国のインタ
ーナショナル・ペーパー・カンパニーから市販されてお
り（グレード８００００１１０）　、本品は７５％の１
２．７ｍ閣（０，５３＞）グラスフィラメント及び２５
％の２５．４ｍｓ＋（１：＞）グラスフィラメントから
なる。

これと同等の材料としては、米国のデクスター・コーポ
レーション（Ｄｅｘｔｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
から市販されているきめの細かいポリエステル繊維ベー
ル（グレード９３８４）がある。

強化用ガラス繊維マットは、米国のオーエンズーコーニ
ング・ファイバーグラス・カンパニ（Ｏｗｅｎｓ−Ｃｏ
ｒｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒｇｌａｓ　Ｃｏｉ＊ｐａｎｙ）
から市販されているもの（グレード８６１０）及び米国
のＰＰＧ社から市販されているもの〔アズデル（＾ｚｄ
ｅｌ：商標）ゲラスマット〕を使用した。

第１図に示すように、ガラス繊維ベールの厚さを測定し
、充分な数の層を使用して、強化用ガラス繊維マット２
０と２１Ｍパネルの外観表面１８との間に０．６−膳の
距離を設けた。しかしながら、ガラス繊維ベールを使用
したにもかかわらず、繊維露出が依然としてパネルの外
観表面上に認められた。

この欠陥が生じる原因は、モールドに対する型締圧が、
マット中に含まれているガラス繊維を介してキャビティ
の一方の側から他の側に移ることによるものであると考
えられた。ガラス繊維の特質により、支柱として作用し
かつキャビティを横切って主として型締圧を伝える高応
力ｆｉｌ域が存在する。これらの高応力領域は、成形さ
れたパネル表面上に最もひどい繊維露出欠陥を現す領域
である。

この繊維露出欠陥を最小限に抑えるか又は生じないよう
にするために、Ｉ？ＩＦＩパネルの非外観側に軟質シー
ト材料の薄層が使用される。これについては第２図に示
す、内側モールド表面２４とガラス繊維マット２０との
間において、ＲＩＭパネルの非外観側に軟質シート材料
２２の薄層が使用される。第２図かられかるように、軟
質シート層であるために、局部的に応力のかかったガラ
ス繊維がゆるめられ、従ってＲ１１’ｌパネルの外観表
面には殆ど突出物が生じない。

ガラス繊維マット強化反応射出成形のプロセスを使用し
て本発明を説明する。これについては、第３図及び第３
Ａ図に示されている。先ず、２つの金属板（３０と３２
）及び開口部の付いたシムプレート３４を使用してモー
ルドを組み立てる。２つの金属板（それぞれ上側モール
ド部材３０及び下側モールド部材３２として機能する）
は、当該金属板を合わせてボルト締めするために四隅に
孔を有する（図示せず）、上部プレート３０に中央注入
口３６が設けられ、この注入口により、ジムプレート３
４の開口によって形成されたモールドキャビティ中にポ
リウレタン樹脂を注入することができる０本発明を分か
り易く説明する便宜上、ここでは中央ゲート法を選択し
ている。サイドゲートを使用する方法も試みたが、この
場合も平滑なパネルの製造に関しては同様に良好な結果
が得られた。

軟質シート材料の層３８が、シムプレート３４に向かい
合っている上部プレート３０に配置され、このときフラ
ンジ付き金属ブツシュ４０を使用することによって、軟
質シート材料における中央孔は、上部金属プレート中の
中央注入口３６と整合されている。これについては、第
３Ａ図に拡大して示しである。

ガラス繊維７７Ｆの１つ以上の層をジムプレート３４の
開口部内に配置した後、モールドを閉じて四隅をボルト
締めし、これをプレス中に置いて６６’Ｃ（１５０°Ｆ
）に加熱する。モールドを所望の温度にした後、プレス
を開き、中央ゲートを通して高温モールド中にポリウレ
タン樹脂を注入する。ポリウレタン樹脂をプレス中で１
分間キュアーし、次いでモールドを開いて成形品を取り
出す、軟質シート層は、モールド上に留まってもよいし
、あるいは成形品と一体になってもよい、成形品には繊
維露出欠陥は認められなかった。この実験室的なプロセ
ス説明においては、成形圧力はボルトの締め圧によって
加られ、またプレスは圧力を供給するためでなく、モー
ルドを加熱するためにのみ使用した。

これとは別に、モールドを閉じる前に、ＲＩＭパネルの
外観側に隣接したガラス繊維マットの上部にきめの細か
いガラス繊維ベール及びきめの粗いガラス繊維ベールの
１つ以上の層を配置してもよい、これらのさらなるガラ
ス繊維ベールを使用することによって、より改良された
表面平滑性を存するｓｉｎパネルが得られる。

ポリウレタン樹脂は、ジフェニルメタンジイソシアネー
トとポリエーテルポリオールとからなる二成分系を使用
した。該イソシアネートとしては、米国ダウケミカル・
カンパニーからｍＭされている当量が１８３．３のアイ
ソネート（Ｉｓｏｎａｔｅ：　Ｕ！標）１８１を使用し
た。該ポリオールとしては、米国ユニオンカーバイド・
カンパニーから市販されている当量が１５１６．２のナ
イアックス（Ｎｉａｘ：商Ｉｆ）　１１３４を使用した
。さらに、使用するポリウレタン樹脂系の処理特性を改
良するために、鎖延長剤としてエチレングリコール〔米
国のフィッシャー・サイエンティフィ’／り（Ｆｉｓｈ
ｅｒ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）からグレードＡＲとして
市販〕及び触媒としてアルキル錫メルカプチド〔米国の
ライトコ・カンパニー（Ｗｉｔｃ。

Ｃｏｍｐａｎｙ）からフォルムレフ°ン（Ｆｏｒ＋＋ｒ
ｅｚ　；商標）　ＵＬ−２９として市販〕を加えた。使
用するポリウレタン樹脂系の配合処方例を第１表に示す
。

第１表 軟質シート材料としては、エビクロロヒドリンとネオブ
レンからなる独立気泡型フオームラバー材料を使用した
。該ネオブレン材料の物理的特性を第２表に示す６本発
明の方法に対しては、０．２５４−一（０，０１Ｓ＞）
以上の厚さの軟質シート材料が最も適している。

第２表 多くの異なったタイプの軟質シート材料を検討すること
により、本発明の方法においては、種々の材料を使用し
て同様に満足できる結果が得られることが１４明した。

こうした材料としては、フオームラバー、プラスチック
フオーム、及びフェルト材料等がある。材料のデュロメ
ーター読み取り値がＡＳＴＨＥ−２２４０によるショア
ー′へ′スケールに関シテ６０以下、＋　ＬテＡＳＴＭ
　Ｄ−１０５６４，：ヨル圧ｗｉ撓みが６．８９〜３４
４．７４ｋＰａ（１〜５０ｐｓｉ）の範囲であるときに
より良好な結果が得られることが明らかとなった。

中央ゲートよりポリウレタン材料を射出成形する方法に
代えて、ハンドレイアップ法に類似の方法による本方法
を説明する。先ず最初に、第１表に示した樹脂配合処方
を使用することによってゲルコートを作製する（３０重
量％の炭酸カルシウムを充填）０次いで、平滑な表面を
有するモールドの下側プレートに厚さ約０．５−ｍのゲ
ルコートを施す、このゲルコートを６６°Ｃ（１５０°
Ｆ）で５分間部分硬化する。ハンドレイアップ法をシミ
ュレートするため、４Ｎのガラス繊維マットに液状樹脂
を含浸し、これをゲルコートの上部に手積みする。軟質
シート層を設けた上側モールドブレートをガラス繊維マ
ットの上に配置し、手で押しつけて過剰の樹脂を除く０
次いでこのモールド集成体を６６゛ｃ（１５０”　Ｆ）
に加熱したプレス中に５分間設置して最終的な硬化操作
を行う、硬化終了後、平滑な表面を有するＲＩＶＩパネ
ルが得られ、本ＲＩＦＩパネルには繊維露出欠陥が認め
られなかった。

上記の実施態様ではポリウレタン樹脂を使用した場合に
ついて説明したが、本発明においては、他のポリマー材
料についても検討し、同等程度に有用であることが判明
している点に留意すべきである０例えば、使用した他の
ポリマー材料としては、米国ダウケミカル・カンパニー
からスペクトリム（Ｓｐｅｃｔｒｉｍ：商［り　ＭＭ３
７３として市販されているポリイソシアヌレート、同じ
く米国ダウケミカルＣｏ、からスペクトリムＭＭ３１０
として市販されているポリカーボネート、及び米国アッ
シュランド・カンパニーからアロボール（＾ｒｏｐｏ　
Ｉ　：商標）５０４３７として市販されているスチレン
ベースの相互貫入網目型ポリマー等がある。これら３種
のポリマー材料を本発明に使用すると、いずれの場合も
平滑な外観表面を有するプラスチックパネルが得られた
１反応射出成形タイプの方法で適切に使用することので
きるポリマー材料はいずれも本発明に対して適切に使用
することができる、と考えられる。

追加のガラス繊維ベールの層を使用した場合と使用しな
い場合について、好ましい実施態様及び他の実施態様に
従って本発明を説明してきたが、当接術者が、同じ原理
を使用して、これらの実施態様の開示内容を開示技術の
他の変形に容易に採用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２つのモールド表面の間に配置されたガラス
繊維マット中に含まれているガラス繊維及び１層のガラ
ス繊維ベールの拡大断面図である（本発明外）。 第２図は、２つのモールド表面の間に配置されたガラス
繊維マット中に含まれているガラス繊維、ＩＮのガラス
繊維ベール、及びＩＮの軟質シート材料の拡大断面図で
ある。 第３図は、本発明において使用される実験室的モールド
の概略を示した図である。 第３Ａ図は、第３図の３Ａ・３Ａ線断面図である。 第４図は、ガラス繊維マットで強化したＲＩＭパネルの
表面からのプロフィルメーターによる読み取り値を示し
ており；　（ａ）は軟質シート層を使用しないで成形し
た場合、（ｂ）は軟質シートａを使用して成形した場合
である。 図中、 ＩＯ・・ガラス繊維、　１２．１．４　　・・モールド
部材、１６・・ガラス繊維ベール、　１８・・外観表面
、２０・・ガラス繊維マット、　２２・・軟質シート材
料、２４・・内側モールド表面、　３０．３２　　・・
金属板、３４・・シムプレート、　３６・・注入口、３
８・・軟質シート材Ｈの層、　４０・・金属ブツシュで
ある。 （外４名） ■ 〉 Ｆで・１・ 〜・Ｚ ＩＪＪ　　　Ｌ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一組をなす２つのマッチドモールド部材（１２，１
   ４）を使用して、少なくとも１つの外観表面を有するガ
   ラス繊維マット強化プラスチックパネルを圧縮成形する
   方法であって、前記部材の少なくとも１つ（１４）が前
   記パネルの外観表面の鏡像であるモールド内側表面（１
   ８）を有し、 該方法は、 （ａ）前記モルード部材（１２，１４）のモールド内側
   表面によって画定されるモールドキャビティ中に少なく
   とも１つのガラス繊維マット（２０）を配置する工程； （ｂ）２つのモールド部材（１２，１４）を一緒になる
   ように型締めして前記モールド部材（１２，１４）に圧
   力を加える工程； （ｃ）液状ポリマー材料を前記キャビティ 中に導入して、前記マット（２０）に前記ポリマー材料
   を含浸させる工程；そして （ｄ）前記モールド部材（１２，１４）を介して伝えら
   れる熱と圧力の下で前記含浸マット（２０）を硬化して
   前記パネルを作製する工程； からなり、 ２つのモールド部材（１２，１４）を一緒になるように
   型締めして前記モールド部材（１２，１４）に圧力を加
   える工程の前に、前記成形パネルの外観表面を与える鏡
   像モールド表面（１８）に対向しているモールド内側表
   面に隣接して軟質シート材料の少なくとも１層（２２）
   を配置する工程を含むことを特徴とする前記圧縮成形法
   。 ２、前記モールド部材（１２，１４）のモールド内側表
   面によって画定されるモールドキャビティ中に前記ガラ
   ス繊維マット（２０）を配置する工程の後に、 前記パネルの外観表面を与える前記鏡像モールド表面（
   １８）に対向しているモールド内側表面を覆う形で配置
   され且つ該モールド内側表面に隣接した前記軟質シート
   材料の前記１つの層と共に前記２つのモールド部材（１
   ２，１４）を閉じ；モールドキャビティからの液状ポリ
   マー材料の漏れを防止するに足る型締圧の下で前記２つ
   のモールド部材（１２，１４）を一緒になるように型締
   めし；そして 前記モールドにおける注入口（３６）を通して、前記マ
   ット（２０）に含浸させるに足る量の前記液状ポリマー
   材料を前記モールドキャビティ中に注入する； ことを特徴とする、請求項１記載のガラス繊維マット強
   化プラスチックパネルの製造法。 ３、前記軟質シート材料の層（２２）が０．２５４ｍｍ
   以上の厚さを有することを特徴とする、請求項１又は２
   に記載のガラス繊維マット強化プラスチックパネルの製
   造法。 ４、前記軟質シート材料の層（２２）が、ＡＳＴＭＥ−
   ２２４０による測定にて６０以下のショアー“Ａ”デュ
   ロメーター硬さ値を有することを特徴とする、請求項１
   〜３のいずれかに記載のガラス繊維マット強化プラスチ
   ックパネルの製造法。 ５、前記製造法が、前記マット（２０）に前記液状ポリ
   マー材料を含浸させる工程の前に、前記マット（２０）
   と前記鏡像モールド表面（１８）との間にきめの細かい
   ガラス繊維ベールの少なくとも１層（１６）を配置する
   工程を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか
   に記載のガラス繊維マット強化プラスチックパネルの製
   造法。