JPH0272935A - 繊維強化プラスチック製中空体の成形方法 - 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】 産業上の利用分野 この弁明は、スケルトンやフレーム、フロア、バンパー
ビームなどの自動車用構造部材あるいはその他の中空断
面を有する部材を４１維強化プラスチック（ＦＲＰ）に
よって製造する際の成形方法に関するものである。

従来の技術 周知のようにＦＲＰＧ、ｔｌｌｌ材に代替し得る材料と
して自動車用構造材などに使用されるようになってきて
いるが、ＦＲＰを構造材として使用する場合、強度およ
び剛性を向上させると同時に低コスト化および軽量化を
図るうえで、中空体として構成することが好ましい。Ｆ
ＲＰを素材として中空体を成形する方法として、従来、
接着・接合法、発泡体をコアとしたレジンインジェクシ
ョン法、フィラメントワインディング法、プルトルージ
ョン法などの方法が知られているが、これらの方法では
、生産性が低く、また製造コストが高く、さらには複雑
形状の部材を成形することが困難であるなどの問題があ
る。

この種の方法に替わる中空体の成形方法として、加圧減
圧ゴム袋法が従来知られている。この方法は、ゴム袋な
どの膨張可能な袋状の部材の外周にＦＲＰ素材を配置し
、袋状部材の内外の圧力差によってＦＲＰ素材を膨張さ
せることにより中空断面形状に成形する方法であり、こ
の方法を応用した例が、特開昭６２−１３３２７号公報
や特開昭６０−１３９４３３号公報に記載されている。

発明が解決しようとする課題 特開昭６２−１３３２７号公報に記載された方法は、樹
脂帯を心金に巻き付けて未硬化の樹脂管を造り、その内
部に弾性チューブを挿入するとともに、その外周に円筒
状の金型を外挿し、その状態で弾性チューブに加圧流体
を注入して樹脂管を金型の内面に押圧させてバイブ状成
形体を得る方法である。この方法はフィラメントワイン
ディング法と加圧ゴム袋法とを併用した方法であり、し
たがって加圧膨張させるべき未硬化の繊維強化樹脂製の
中空素材を、心金に樹脂帯を巻き付けることによって作
る必要があり、そのため手作業的要素が強く、生産性に
劣り、しかも心金を事後的に抜き取る心間があるから、
複雑形状の部材を成形する場合には適さない問題がある
。

また特開昭６０−１３９４３３号公報に記載された方法
は、所定の空間形状を有する外型と内圧によって膨張づ
−る袋状の内型との間に繊維強化プラスチック材料を配
置し、前記内型を膨張させることにより繊維強化プラス
チック材料を外型の内面に押し付けて所定の形状に成形
する方法であって、コーナ一部に型材を設けてコーナ一
部の成形を確実に行なう方法である。しかるにこの方法
においでも、型の内部にセットした木材を袋状の内型に
よって膨張させるから、その素材は袋状もしくは中空形
状である必要があり、そのため上記の公報に記載された
方法では、その中空状木材を予め作る必要があり、その
結果、製造工程数が多くなり、また製造コストが高くな
るなどの問題がある。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、生産性
が高く、しかも複雑形状の部材にも適用することのでき
る中空体の成形方法を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段 この発明の方法は、シート状繊維強化プラスチック材料
を開閉型によって中空形状に保持して成形を行なう方法
であり、より具体的には、ｉ稚強化プラスチック材料を
、その内部に配置した袋状膨張体を膨張させることによ
って開閉型の内面に押圧しつつ硬化させることにより４
１雑強化プラスチック製の中空体を成形するにあたり、
重ね合せたシート状繊維強化プラスチック材料の間に前
記袋状膨張体を介在させるとともに、そのシート状ｉ維
強化プラスチック材料の周辺部分を前記開閉型によって
挟み付けて固定することにより中空状素材とし、その中
空状素材を、前記袋状膨張体を膨張させて１１（Ｉ閉型
の内面に押圧しつつ硬化させることにより所定の中空形
状を賦与し、かつ開閉型で挟み付けたシート状ＩａＨ強
化プラスチック材料の周辺部分を互いに圧着硬化させて
接合することを特徴とする方法である。

作　　　　　用 この発明の方法では、袋状膨張体を挟んだ状態でシート
状４ＩＮ強化プラスチック材料を重ね合せ、これらを開
閉型の内部にセットするとともに重ね合せた前記材料の
周辺部分を開閉型によって挟み付ける。したがって重ね
合せたシート状Ｓａ強化プラスチック材料が中空状に保
持されることになり、この状態で前記袋状膨張体を膨張
させると、中空状に保持されたシート状４１雑強化プラ
スチック材料がその内側から加圧されて脹らみ、かつ開
閉型の内面に押し付けられつつキュアーされる。

これと同時に開閉型によって挟み付けられた周辺部分が
互いに圧着硬化される。

実施例 つぎにこの発明の方法を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の方法により矩形もしくは方形断面の
中空体、例えば自動車用バンパービームを成形する際の
過程を模式的に示す図であって、開閉型である上型１と
下型２とは、キャビティを形成する賦形部１ａ、２ａと
その周辺部で材料を挟み付ける材料押え而１ｂ、２ｂと
をそれぞれ有している。またこの開閉型は所定の温度に
加熱可能である。使用するシート状繊維強化プラスチッ
ク材料は、所定の寸法に切断したＳＭＯなどのＦＲＰプ
リプレグ材３．４であって、その複数枚を互いに重ね合
せるとともにその間に袋状膨張体５を介在させる。より
具体的には、このプリプレグ材３．４は、不飽和ポリエ
ステル、ビニルエステル、エポキシ等の熱硬化性樹脂を
、ガラスｍ維やカーボンｍ維もしくはケプラー４１雑な
どの繊維に含浸させた通常ＦＲＰとして使用されている
プリプレグシートである。また袋状膨張体５は、後述づ
るように、前記のプリプレグ材３，４を、加熱昇温させ
た開閉型の内面に押し付けるためのものであるから、伸
縮性や耐熱性および耐摩耗性が共に優れたものであるこ
とが好ましく、具体的にはシリコーンゴムなどの合成ゴ
ムを素材とするものである。袋状膨張体５を挟み込んだ
状態に互いに重ね合せたプリプレグ材３，４は、第１図
（Ａ）に示すように型開きした状態の下型２の上にセッ
トし、その場合、プリプレグ材３．４の周辺部分３ａ、
４ａを材料押え面２ｂの上に載せる。そして上型１を下
降させて型を閉じると、プリプレグ材３．４の周辺部分
３ａ、４ａが上下の材料押え而１ｂ、２ｂによって挟み
付けられ、その結果、プリプレグ材３．４は、それ自体
シート状であるにも拘らず、周辺部分３ａ、４ａが実質
的にシールされるために中空状素材となる。上下の型１
゜２は１８０〜１５０℃程度まで袢渇されており、この
状態で袋状膨張体５の内部に１〜１０Ｖ／ｃｌ程度の圧
力のエアーを供給すると、第１図（Ｂ）に示すように、
袋状膨張体５が膨張して、加熱軟化した中空状のプリプ
レグ材３．４を内側から加圧して膨張させ、上下の型１
，２の賦形部１ａ。

２ａにプリプレグ材３，４を押し付ける。その結果、プ
リプレグ材３．４が賦形部ｉａ、２ａの形状に成形され
、かつ加熱硬化させられる。このとき加圧エアーを高温
にすることにより、プリプレグ材３．４のキュアーがよ
り促進される。これと同時に材料押え而１ｂ、２ｂで挟
み付けられた前記周辺部分３ａ、４ａが互いに圧着され
て硬化し、フランジ部Ｆとなる。

以上のようにして成形した後に袋状膨張体５の内部から
圧力を抜くと、袋状膨張体５が自らの弾性で収縮するた
め、袋状膨張体５を成形品から抜き取ることができる。

第２図は上記の方法によって得られた成形品としてのバ
ンパービーム６の部分斜視視図であり、ここに示すバン
パービーム６はアーム部７も一体成形したものである。

なお、この発明の方法では、袋状膨張体５を収縮させて
抜き取ることになるために、成形すべき中空形状は第３
図に示すように内側に向けて凸となる突出部８を有する
形状であっても支障なく成形することができる。

ところで袋状膨張体５を例えばゴム袋とした場合には、
それ自体に形状を保持する剛性がないために、プリプレ
グ材３，４の間にセットすることが困難な場合があり、
このような場合には、第４図（Ａ）（Ｂ）に示す給排気
管９を使用することが好ましい。すなわちこの給排気管
９は先端部が閉じ、かつ周壁部に多数の小孔１０を設け
たものであって、前記袋状膨張体５の内部に挿入した状
態で後端部からエアーを加圧して供給することにより、
そのエアーが小孔１０から噴出して袋状膨張体５を脹ら
ませるものである。したがってこの給排気管９を使用す
れば、袋状膨張体５の形状を保持させることができるの
で、プリプレグ材３゜４の間に袋状膨張体５を介在させ
、また開閉型の内部にセットすることが容易になる。ま
た上記の給排気管９を使用する場合、第５図に示すよう
に、給排気管９に外挿した袋状膨張体５の基端部を上下
の型１，２によって給排気管９と共に挟み付ければ、給
排気管９および袋状膨張体５の保持およびエアー洩れに
対するシールを同時に行なうことができる。

なお、上記の説明では、プリプレグ材３．４の合せ面と
成形品の内面とが直角となる形状を例に採ったが、成形
品の内面が、プリプレグ材３．４の合せ面を頂部として
所定の角度で交わる形状の場合、プリプレグ材３．４を
膨張させる際に合せ而を引き離すよう荷車が作用し、成
形異常が生じるおそれがあり、このような場合には、第
６図に示すように、所謂プラグとして作用するＦＲＰＶ
の補助片１１を使用してもよい。

発明の詳細 な説明したようにこの発明の方法によれば、袋状膨張体
を挟んだ状態でシート状の繊維強化プラスチック材料を
重ね合せ、かつその周辺部分を開閉型で挟み付け、その
状態で袋状膨張体を膨張させてｉ維強化プラスチック材
料を開閉型の内面に押し付けて加熱硬化させるから、Ｍ
ＩＡｎ強化プラスチック材料を事前に中空状に成形する
必要がなく、その結果、短いサイクルタイムで複雑形状
の成形品を得ることができる。しかもこの発明の方法で
は、開閉型で挟み付けた周辺部分をフランジ部とするこ
ともできるため、フランジを設（）るための特別な成形
が不要であり、そのため型＋ｆ４造ヤ製造工程を簡素化
することができるなどの効果をも得ることができる。そ
してまたこの発明の方法によれば、低圧成形であるため
に、ＳＭＣの圧縮成形のように高圧ブレスｄや鋼材型を
使用する必要がなく、その結果、設備コストを大幅に下
げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞（Ｂ）はこの発明の方法によりバンパービ
ームを成形する場合の過程を示す模式的な断面図、第２
図は得られた成形品の部分斜視図、第３図は内面側に凸
となる突出部がある成形品の成形状態を示す模式的な断
面図、第４図（Ａ＞（Ｂ）は給排気管を使用する場合の
袋状膨張体の作用を説明するための模式図、第５図はそ
の給排気管の使用状況を示す模式的な断面図、第６図は
プラグとして作用する補助片を示す断面図である。 ７・・・上型、　２・・・下型、　１ａ、２ａ・・・賦
形面、ｌｂ、２ｂ・・・材料押え而、　３，４・・・プ
リプレグ材、　３ａ、４ａ・・・周辺部分、　５・・・
袋状膨張体。 （Ａ） 第 １　図 （Ｂ） 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 繊維強化プラスチック材料を、その内部に配置した袋状
   膨張体を膨張させることによつて開閉型の内面に押圧し
   つつ硬化させることにより繊維強化プラスチック製の中
   空体を成形するにあたり、重ね合せたシート状繊維強化
   プラスチック材料の間に前記袋状膨張体を介在させると
   ともに、そのシート状繊維強化プラスチック材料の周辺
   部分を前記開閉型によつて挟み付けて固定することによ
   り中空状素材とし、その中空状素材を、前記袋状膨張体
   を膨張させて開閉型の内面に押圧しつつ硬化させること
   により所定の中空形状を賦与し、かつ開閉型で挟み付け
   たシート状繊維強化プラスチック材料の周辺部分を互い
   に圧着硬化させて接合することを特徴とする繊維強化プ
   ラスチック製中空体の成形方法。