JPH02258236A - 短繊維強化樹脂の成形方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は短繊維強化樹脂の成形方法に関し、さらに詳し
くは短繊維強化樹脂を成形する際に起こりやすいウェル
ド強度の低下を抑制するようにした成形方法に関する。

〔従来技術〕

短繊維強化樹脂は優れた強度特性を有することからアル
ミニウム、マグネシウム等の軽金属ダイキャストの代替
品として使用されるようになっている。その成形には直
圧成形法、トランスファ成形法、射出成形法などが使用
され、成形型内に短繊維を分散混合させた可塑状態の樹
脂を強制流動させながら型成形するようにする。

ところが成形品の形状が複雑になるにしたがって、第３
図Ａのように、成形型Ｍの中を樹脂Ｐを流動させるとき
、左右両側から空間Ｅを挟むように合流する部分が発生
するようになる。

このような合流部分が発生すると、第３図Ｂのようにウ
ェルド部Ｗが空気を抱き込むようになり、その結果とし
てウェルド部の強度は低下してしまうことになる。

従来、このようなウェルド部の強度低下を抑制するため
の対策としては、型構造をデザインするとき、上記ウェ
ルド部が発生する個所を成形品において負荷のあまりか
からない個所になるように工夫するようにしていた。し
かし、このようなデザインをするには、トライ　アンド
エラーを重ねなければならず、適正なウェルド部の位置
を決定するまでに長い時間と費用がかかるという問題が
あった。

また、上記成形法では、成形品の表面に空気溜まりに基
づくボイドを発生しやすく、そのため成形後にボイド除
去のための修正作業が必要になり、生産性を低下する原
因になっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上述した従来の欠点を解消し、ウェル
ド部の強度低下や表面のボイド発生を抑制し、成形品の
強度向上や外観品位の向上を図るようにする短繊維強化
樹脂の成形方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明は、短繊維を混合した可塑状
態の樹脂を成形型内に強制流動させて型成形する方法に
おいて、前記成形型を真空源に接続し、前記可塑状態の
樹脂を少なくとも成形型内に流動させて充満状態にする
までの間、前記成形型の内部を真空にすることを特徴と
するものである。

このように樹脂を強制流動させる際に、成形型内を真空
にすることによってウェルド部に空気を抱き込むことが
なくなり、ウェルド部の強度を向上することができる。

また、成形品表面はボイドフリーとなり、外観品位を向
上することができる。したがって、複雑な形状の成形品
を成形する場合であっても、成形型内においてウェルド
部の位置を特定するために多くの時間や費用を費やす必
要はなくなる。

本発明で使用する成形法は、直圧成形法、トランスファ
成形法、射出成形法のいずれも可能であり、可塑状態の
樹脂を成形型内に強制流動させつつ充満状態にする成形
法であればいずれでも適用することができる。樹脂の可
塑状態とは、熱硬化性樹脂であれば未硬化または半硬化
状態をいい、また熱可塑性樹脂であれば溶融状態である
ことをいう。

本発明の成形法で適用する真空圧は大気圧より小さけれ
ば特に限定されず、型形状の複雑さの度合いに応じて決
定すればよい、しかし、好ましくは５００＋ｕｉ）１ｇ
以下にすることが望ましく、かつ型形状が＊＊になるほ
ど真空度を上げることが望ましい、このように成形操作
中の型内を真空にすることにより、二つの樹脂流が合流
する部分に空気を抱き込むことがなくなり、それによっ
てウェルド部の強度を向上することができる。

本発明の成形法に適用可能な樹脂としては、不飽和ポリ
エステル、ビニルエステル、エポキシ、ポリイミド、フ
ェノールなどの熱硬化性樹脂、またポリアミド、ポリエ
ステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセター
ル、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂のいずれでも
よい。しかし、特に熱硬化性樹脂に適用する場合に効果
が大である。

樹脂補強用として樹脂中に混合分散させる短繊維は、従
来使用されている公知の繊維がいずれも使用可能である
。例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの
高強度繊維は特に好ましい。また、ナイロン、ポリエス
テル、ポリビニルアルコール、レーヨン、綿、麻などの
衣料用途等に使用されている繊維も適用可能である。

この短繊維は長繊維を所要の長さにカットすることによ
り得られる。その長さは特に限定されるものではないが
、好ましくは１０〜８０ｖｗの範囲であるのがよい、短
繊維は、多数本の長繊維を束状に収束したストランドか
らカットすると効率的に生産できる。樹脂中には、この
ようにして得た束状短繊維を、その束状のままで分散さ
せるようにしてもよく、或いは１本１本の単繊維毎を分
離して分散させるようにしてもよい。

このような短繊維の樹脂中での分散状態は、成形品の強
度特性を均一化するため、出来るだけ方向をランダム化
し、全体的に均一分散させることが望ましい。

上述のように短繊維束を束状のまま分散させた場合は、
それが１０００本以上の単繊維からなる比較的太い短繊
維束の場合には、大きな補強効果を期待することができ
る。しかし、一般にこのように太い短繊維束では、その
短繊維束が成形品の表面に浮き出しやすく２．平滑性を
悪化するという傾向があり、そのため後工程での表面修
正作業が不可欠となる。しかし、上述した本発明の成形
法によれば、このような１０００本以上の単繊維からな
る短繊維束を使用する場合であっても、この短繊維束の
浮き出しを効果的に抑制し、成形面を平滑にすることが
できる。

本発明の短繊維強化樹脂は、短繊維で補強されるもので
あるが、この短繊維以外の補強手段を併用することは差
し支えない０例えば、短繊維に加えて長繊維を補強用に
併用したり、或いは金属をインサートして併用するよう
にしたものであってもよい。

第１図Ａ、　Ｂは、本発明を実施するための直圧成形型
を示すものである。

１は成形面１ａを有する上型であり、２は成形面２ａを
有する下型である。上型ｌは下型２に対して相対的に上
下動し、かつ第１図Ｂのように完全に下型２に合致する
まで下降したとき、成形面１ａ、２ａの間に成形用の成
形空間を形成する。下型２には、成形面２ａに臨むよう
に突出しビン６が設けられており、成形操作の終了後に
成形面２ａの中に突出することにより、成形済みの成形
品を脱型させるようにする。

また、上下両型１，２の間には真空室３が形成され、こ
の真空室３は連通口４を介して外側に配置した図示しな
い真空源に連通ずる一方、両型１，２の間の隙間を介し
て上記成形空間に通ずるようにしている。５は０リング
であって、上記成形空間および真空室３を外気に対しシ
ールするようにしている。

このような直圧成形型によって、半硬化状態の熱硬化性
樹脂からなる短繊維混入の被成形材料２０を成形するに
は次のようにする。

まず上型１を上方位置に上昇させた状態で、下型２の成
形面２ａにブロック状の被成形材料２０を仕込み、次い
で上型１を下降させて第１図Ａのようにする。ここで上
型１と下型２とは加熱状態にし、真空源により真空室３
を経由して成形面１ａ、２ａの間の成形空間を真空状態
にする０次いで、この真空状態を維持したまま、上型１
を下降させて被成形材料２０を加圧しながら成形面１ａ
、２ａの成形空間内に変形流動させ、最終的に両型を合
致させたとき第２図Ｂのように充満状態にな′るように
する。この充満状態になったのち、この実施例ではさら
に真空状態を継続しながら樹脂の加熱硬化操作を行う。

ただし、上記真空操作は、成形品の形状や樹脂の種類等
により、場合によっては充満状態までで停止することも
ある。

上記樹脂の硬化が完了すると真空操作を停止し、上型１
を上昇させ、突出しピン６を上方へ突出させることによ
り成形品２０゛を脱型する。

このように成形された成形品は、成形操作においてウェ
ルド部に空気を抱き込むことがないから、そのウェルド
部の強度を向上することができる。また、成形表面にボ
イドを形成することもないから、後工程の修正加工が容
易になる。

なお、上述のように直圧成形するときの被成形材料の型
投影面積に占める大きさとしては、少なくとも上記型投
影面積の５％以上になるようにすることが望ましい。

第２図Ａ、Ｂは、本発明を実施するためのトランスファ
成形型を示すものである。

このトランスファ成形型は、上記直圧成形型の上型１ａ
に対してプランジ中７とボット８とを設け、そのボット
８の底面に射出ノズル９を設け、成形面１ａ、２ａで囲
まれる成形空間に連通ずるような構成になっている。

このトランスファ成形型によって、上記と同じ被成形材
料２０を成形品に成形するには次のようにすればよい。

まず、上下両型１．２を加熱すると共に、両型を第２図
Ａのように閉じた状態にする。また、ボット８に被成形
材料２０を仕込み、かつ真空源を作動させて上記成形空
間内を真空状態にする０次いで、この真空状態を維持し
たままプランジ中７を押し下げ、第２図Ｂのように被成
形材料２０を加圧して射出ノズル９から成形空間内に強
制流動させ、最終的に充満状態にする。

次いで、この充満状態で、さらに真空操作を継続しなが
ら樹脂の加熱硬化操作を続行する。

上記樹脂の硬化が完了したら、真空操作を停止すると共
に上型１を上昇させ、突出しピン６を突き上げることに
よって成形品２０゛を脱型する。

このように成形された成形品は、第１図Ａ。

Ｂの実施例の場合と同様に成形操作中にウェルド部に空
気を抱き込むことがないから、そのウェルド部の強度を
向上することができ、また成形表面にボイドを形成する
こともない。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明による短繊維強化樹脂の成形方
法では、可塑状態の樹脂を少なくとも成形型内に流動さ
せて充満状態にするまでの間、成形型の内部を真空状態
にするものであるので、ウェルド部に空気を抱き込むこ
とがなくなり、そのウェルド部の強゛度を向上すること
ができる。また、成形品表面はボイドフリーとなり、外
観品位を向上することができる。したがって、特に複雑
な形状の成形品を成形する場合であっても、成形型にお
けるウェルド部の位置を特定するために、従来のように
トライ　アンド　エラーを繰り返して多くの時間や費用
を費やす必要はなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂはそれぞれ本発明を実施するための直圧成
形型を示すもので、第１図Ａは成形開始時を示す断面図
、第１図Ｂは加熱硬化操作時を示す断面図である。第２
図Ａ、Ｂはそれぞれ本発明を実施するためのトランスフ
ァ成形型を示すもので、第２図Ａは成形開始時を示す断
面図、第２図Ｂは加熱硬化操作時を示す断面図である。 第３図Ａ、Ｂはそれぞれ短繊維強化樹脂成形時のウェル
ド部の形成仮定を示す説明図である。 １・・・上型、２・・・下型、ｌａ、２ａ・・・成形面
、３・・・真空室、４・・・（真空源に対する）連通口
、６・・・突出しビン、２０・・・被成形材料、２０′
・・・成形品。 第１図Ａ 第３図Ａ 第３図Ｂ 第１図Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　短繊維を混合した可塑状態の樹脂を成形型内に強制流
   動させて型成形する方法において、前記成形型を真空源
   に接続し、前記可塑状態の樹脂を少なくとも成形型内に
   流動させて充満状態にするまでの間、前記成形型の内部
   を真空にすることを特徴とする短繊維強化樹脂の成形方
   法。