JPH04166326A - 繊維強化樹脂成形品の製造方法 - 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〕 本発明は繊維強化樹脂成形品の製造方法に関し、特に補
強マット材とマトリックス樹脂との結合力を高め、繊維
強化樹脂成形品の強度を高め得る繊維強化樹脂成形品の
製造方法に関する。

〔従来技術〕

近年、構造部品や機能部品などに繊維強化樹脂成形品が
幅広く用いられ、部品の機械的性質や機能の向上、製品
の軽量化なとか図られている。

一般に、繊維強化樹脂成形品の製造方法としては、ガラ
ス繊維や炭素繊維などからなるマット材に合成樹脂のバ
インダーを含浸充填させて補強マット材を形成し、次に
補強マット材をプリフォーム金型にセットして所定形状
に予備成形し、次に予備成形された補強マット材を成形
金型内にセットし、成形金型内にマトリックス樹脂を注
入して繊維強化樹脂成形品を製造する方法か広く用いら
れている。上記バインダーとしては、一般に熱硬化性の
合成樹脂材料を用いることか多い。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記従来の繊維強化樹脂成形品の製造方法においては、
補強マット材のバインダーとマトリックス樹脂との化学
反応性か低いために、マトリックス樹脂が補強マット材
に充分に結合しなかったり、強化繊維の表面処理に用い
られる表面処理剤の極性やバインダーの極性が高い場合
には、バインダーとマトリックス樹脂との結合反応を促
進するためにマトリックス樹脂に添加されている触媒か
失活し、マトリックス樹脂とバインダーとか化学反応し
なくなってマトリックス樹脂が補強マット材に充分に結
合しなかったりするため、マトリックス樹脂と補強マッ
ト材との接着界面で眉間剥離を生じ、繊維強化樹脂成形
品の強度と品質か著しく低下するという問題かある。

特に、バインダーの合成樹脂として、熱硬化性の樹脂な
と極性の高い合成樹脂を用いた場合には、マトリックス
樹脂に添加された触媒の失活を招きやすく、マトリック
ス樹脂の化学反応か十分に促進されず、マトリックス樹
脂か補強マット材に強力に結合しないことか多い。

そこで、触媒の失活を防止しつつマトリックス樹脂とバ
インダーとの化学反応を制御してマトリックス樹脂を補
強マット材に結合させる技術の開発か進められているが
、非常に複雑な反応制御をしなければならず、実用化が
困難な状況にある。

本発明は、マトリックス樹脂を補強マット材に強力に結
合させることか出来、繊維強化樹脂成形品の品質を高め
得るような繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方法は、繊維強
化樹脂成形品の製造方法において、強化繊維からなるマ
ット材に熱可塑性樹脂のバインダーを含浸充填させて補
強マット材を形成し、次に上記補強マット材を加熱して
バインダーを軟化させた状態において、マトリックス樹
脂と同系統の合成樹脂からなるパウダーを補強マット材
の表面に付着させ、次にパウダーか付着した補強マット
材をプリフォーム金型にセットして所定形状に予備成形
し、次に予備成形された補強マット材を成形金型内にセ
ットし、成形金型内にマトリックス樹脂を注入して繊維
強化樹脂成形品を成形するものである。

〔作用〕

本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方法においては
、先ず、強化繊維からなるマット材に熱可塑性樹脂のバ
インダーを含浸充填させて補強マット材を形成し、次に
補強マット材を加熱してバインダーを軟化させた状態に
おいて、マトリックス樹脂と同系統の合成樹脂からなる
パウダーを補強マット材の表面に付着させ、次にプリフ
ォーム金型を用いてパウダーか付着した補強マット材を
予備成形する。このとき、補強マット材の表面に付着し
たパウダーは、金型からの圧力によりバインダーにくい
こみ、アンカー効果によりバインダーに強力に結合され
る。

次に予備成形された補強マット材を成形金型内にセット
し、金型内にマトリックス樹脂を注入して繊維強化樹脂
成形品を成形する。このとき、補強マット材に結合され
たパウダーはマトリックス樹脂と同系統の合成樹脂から
なるので、パウダーとマトリックス樹脂とが強力に結合
する。また、バインダーは極性の低い熱可塑性樹脂から
なるので、マトリックス樹脂に含まれた触媒か失活する
ことはなく、触媒によりマトリックス樹脂の化学反応か
促進され、バインダーとマトリックス樹脂との間に所定
の接合界面か形成される。

このように、アンカー効果によりパウダーかバインダー
に強力に結合され、パウダーとマトリックス樹脂とか強
力に結合し、バインダーとマトリックス樹脂との間に所
定の接合界面が形成されるので、マトリック樹脂を補強
マット材に強力に結合させることか出来、繊維強化樹脂
成形品の品質を高めることが出来る。

〔発明の効果〕 本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方法によれば、
以上〔作用〕の項で説明したように補強マット材に付着
されたパウダーがアンカ効果によりバインダーに強力に
結合し、パウダーとマトリックス樹脂とが強力に化学結
合し、バインダーとマトリックス樹脂との間に所定の接
合界面が形成されるので、マトリックス樹脂を補強マッ
ト材に強力に結合させることか出来、繊維強化樹脂成形
品の強度と品質を高めることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

本実施例は、構造部品として用いられるクランク状の繊
維強化樹脂成形品Ｐ（第７図参照）の製造方法に本発明
を適用したものである。

第１工程：第１図に示すように、３ブライの面密度４５
０　ｇ／ｒｒｆのチョツプドストランドマットと２ブラ
イの面密度３０ｇ１ｒｄのガラスサーフェイスマットか
らなる所定の大きさのマット材１を準備し、このマット
材１に無極性の熱可塑性樹脂であるポリプロピレンのバ
インダー２（第８図参照）を含浸充填させて補強マット
材３を形成する。

第２工程：第２図に示すように、ヒータ４により補強マ
ット材３を１６０°Ｃの温度で加熱し、バインダー２を
軟化させる。

第３工程：第３図に示すように、ヒータ４によりバイン
ダー２を加熱して軟化させた状態において、後述するマ
トリックス樹脂５（第８図参照）と同系統の繊維強化ポ
リウレタンからなるパウダー６を補強マット材３の表面
に吹付け、パウダー６を軟化したバインダー２に付着さ
せる。パウダー６は、ＲＲ１Ｍ成形法により成形された
繊維強化ポリウレタンの廃材をカッティングし、これを
大きさ数十μｍの微粒子状に粉砕したものである。

第４工程：第４図に示すように、上型７と下型８からな
るプリフォーム金型９にパウダー６が付着した補強マッ
ト材３をセットし、プリフォーム金型９により補強マッ
ト材３を所定圧力で加圧して予備成形する。このとき、
補強マット材３の表面に付着したパウダー６は、プリフ
ォーム金型９からの圧力によりバインダー２にくいこみ
、アンカー効果によりバインダー２の表面に強力に結合
される。尚、バインダー２か軟化している状態で補強マ
ット材３をプリフォーム金型９にセットしてもよいし、
バインダー２の硬化後再び軟化させて補強マット材３を
プリフォーム金型９にセットしてもよい。

第５工程：第５図に示すように、プリフォーム金型９を
型開きし、予備成形された補強マット材３を取り出す。

第６エ程：第６図に示すように、上型１ｏと下型１１と
からなる成形金型１２のキャビティ１３に予備成形され
た補強マット材３をセットし、型締圧１０　ｋｇｆ　／
ａｄで型締めした後、金型１２を加熱して金型温度を１
００”Ｃに設定する。その後、成形金型１２に付設され
た樹脂注入装置１５により、第１表に示す組成の第１マ
トリツクス樹脂と第２マトリツクス樹脂からなる２液性
のマトリックス樹脂５を、第２表に示す注入条件でキャ
ビティ１３に注入し、その状態で９０秒間保持して繊維
強化樹脂成形品Ｐを成形する。

この間、補強マット材３のバインダー２に結合されたパ
ウダー６とマトリックス樹脂５とは同系統の樹脂なので
、パウダー６とマトリックス樹脂５とか強力に化学結合
し、且つバインダー２は無極性のポリプロピレンからな
るので、マトリックス樹脂５に含まれた触媒（ＰＥＰ　
　１８３Ｓ）の失活を招くことかなく、触媒によりマト
リックス樹脂５の化学反応か促進され、マ）　ＩＪソッ
クス脂５とバインダー２との間に所定の接合界面が形成
される。尚、上記触媒塩ＰＥＰは、Ａｉｒ　Ｐｒｏｄｕ
ｃｔｓ社の登録商標である。

第１表 第２表 尚、第１・第２マトリツクス樹脂は、夫々樹脂注入装置
１５の注入パイプ１６・１７を介して混合部１８に供給
され、混合部１８においてマトリックス樹脂５に混合さ
れ、上記注入条件でキャビティ１３に注入されるように
なっている。

第７エ程：第７図に示すように、成形金型１２を型開き
して、繊維強化樹脂成形品Ｐを取り出す。

このように繊維強化樹脂成形品Ｐを成形することにより
、第８図に示すように、パウダー６を補強マット材３の
バインダー２にアンカー効果により強力に結合させるこ
とか出来、パウダー６とマトリックス樹脂５とを強力に
化学結合させることか出来、バインダー２とマトリック
ス樹脂５との間に所定の接合界面を形成することが出来
るので、マトリックス樹脂５が補強マット材３に強力に
結合された強度と品質の高い繊維強化樹脂成形品Ｐを得
ることか出来る。また、パウダー６は、廃材を有効利用
して生成することが出来るので、ＲＲＩＭＲ１中レタン
材のリサイクル化か可能になり、且つ繊維強化樹脂成形
品Ｐの生産コストの低減を図ることか出来る。

ここで、バインダー２して第３表に示す熱可塑性樹脂を
用い、パウダー及びマトリックス樹脂として上記同様の
パウダー６及びマトリックス樹脂５を用い、上記同様の
方法により成形した繊維強化樹脂成形品ＰＡについて行
った曲げ強度試験及び補強マット材３とマトリックス樹
脂５との結合性の判定結果について説明する。尚、第９
図に示すように、各繊維強化樹脂成形品ＰＡは、両幅Ｗ
か３００ｍｍ、厚さＴか３ｍｍの板状に成形され、曲げ
強度試験及び結合性の判定は、各繊維強化樹脂成形品Ｐ
Ａから横幅Ｗａが１００ｍｍ、縦幅ｗｂか２５ｍｍにカ
ッティングされたテストピースＴ１〜Ｔ３を用いて行っ
た。尚、比較のため、補強マット材３にパウダー６を付
着させない従来方法で成形した繊維強化樹脂成形品から
テストピースＴ１〜Ｔ３と同様の大きさにテストピース
Ｔ４をカッティングし、このテストピースＴ４について
も曲げ強度試験及び結合性の判定を行った。

（本頁以下余白） 第３表 但し、補強マット材３ヘパウダー６を吹付ける時の、バ
インダー２の加熱溶融温度は、テストピースＴ１では１
６０°Ｃ１テストピースＴ２・Ｔ３では１２０°Ｃであ
る。

第４表に各テストピースＴｌ−Ｔ４の曲げ強度試験の試
験結果及び補強マット材３とマトリックス樹脂５との結
合性の判定結果を示す。尚、曲げ強度試験は、第１０図
に示すように、テストピースＴｌ−Ｔ４を５０ｍｍ間隔
で両端支持した状態で、試験棒２０てテストピースＴ１
〜Ｔ４に荷重を加え、テストピースＴｌ−Ｔ４が破断し
たときの荷重を測定することにより行った。また、補強
マット材３とマトリックス樹脂５との結合性の判定は、
補強マット材３とマトリックス樹脂５との接合界面を走
査電子顕微鏡で観察することにより行った。

第４表 Ｏ：接着性良　×：接着性否 第４表の結果から明らかなように、バインダー２として
熱可塑性樹脂を用い、補強マット材３とマトリックス樹
脂５との間にパウダー６を介在させたテストピースＴｌ
−Ｔ３は、従来の方法で成形されたテストピースＴ４に
比べ曲げ強度か約５０％向上しており、また、補強マッ
ト材３とマトリックス樹脂５と９結合性においても、テ
ストピースＴ１〜Ｔ３においては、パウダー６とバイン
ダー２及びマトリックス樹脂５との結合が観察されると
ともに、マトリックス樹脂５とバインダー２との間に所
定の接合界面が形成されているのが観察され、一方テス
トピースＴ４においては、補強マット材３とマトリック
ス樹脂５との接合界面で層間剥離が観察された。

尚、強化繊維はガラス繊維に限らず、炭素繊維、ポリア
ミド系繊維（ケブラー）、ボロン繊維など種々の繊維を
用いることも有り得る。また、マトリックス樹脂として
１液性の樹脂を用いることも可能である。更に、バイン
ダーとして、上記熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂を用
いることも有り得る。加えて、上記形状の繊維強化樹脂
成形品に限らず、種々の形状の繊維強化樹脂成形品の製
造に上記製造方法を適用出来ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はマット材
の説明図、第２図は補強マット材に含浸充填されたバイ
ンダーの軟化処理の説明図、第３図は補強マット材への
パウダーの吹付けの説明図、第４図は補強マット材の予
備成形の説明図、第５図は予備成形された補強マット材
の斜視図、第６図は繊維強化樹脂成形品の成形の説明図
、第７図は繊維強化樹脂成形品の斜視図、第８図は補強
マット材とマトリックス樹脂の結合状態を示す繊維強化
樹脂成形品の拡大断面図、第９図は試験用繊維強化樹脂
成形品の斜視図、第１０図は曲げ強度試験の説明図であ
る。 １・・マット材、　　２・・バインダー、３・・補強マ
ット材、　　５・・マトリックス樹脂、６・・パウダー
、　　９・・プリフォーム金型、１２・・成形金型、　
Ｐ・・繊維強化樹脂成形品。 特許出願人　　　　　　マツダ株式会社Ｐ：峯酷４４Ｆ
ト藪イヒＪ÷１Ｈ旨りふし列杉−Ｙム第８図　　　　　
　　Ｐ ／ １″ ノ 第９図 Ａ ／ 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維強化樹脂成形品の製造方法において、強化繊
   維からなるマット材に熱可塑性樹脂のバインダーを含浸
   充填させて補強マット材を形成し、次に上記補強マット
   材を加熱してバインダーを軟化させた状態において、マ
   トリックス樹脂と同系統の合成樹脂からなるパウダーを
   補強マット材の表面に付着させ、 次にパウダーが付着した補強マット材をプリフォーム金
   型にセットして所定形状に予備成形し、次に予備成形さ
   れた補強マット材を成形金型内にセットし、成形金型内
   にマトリックス樹脂を注入して繊維強化樹脂成形品を成
   形することを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法
   。