JPH04355105A - プラスチック中空構造部材の成形方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維で補強したプラス
チック材による中空構造部材、特に中空部分にリブを設
けた中空部材を成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、炭酸ガスによる地球の温暖化問題
が大きく取り上げられ、環境汚染の低減および省エネル
ギ−が強く叫ばれている。そこで、自動車ではエンジン
の改良等と共に、車の燃費向上として車体の軽量化の要
求度が高まっている。車体の軽量化に対応するには素材
としてプラスチィック材料が適しており、インパネ、ト
リムカバ−等には既に用いられ、乗用車においては車両
重量の６〜７％が合成樹脂（プラスチック）で構成され
ているが、さらに、ボデイ−、シャシ−、フレ−ム等に
もプラスチック材料の使用が試みられている。しかし、
これらの部所にプラスチック部材を用いるためには、部
材は軽量であると共に剛性を有している必要がある。そ
こで、従来よりプラスチック材料の軽量化と剛性の両方
を満足させるためには、プラスチック材にガラスマット
を充填して補強すると共に、製品の形状を中空とした構
造が採用されていた。

【０００３】中空構造の製品の成形方法としては図１５
に示すように、下金型１と上金型２との間に風船５とプ
リプレグ材３、４を配設し、型締めの後、風船を膨らま
せてプリプレグ材３、４を中空の金型形状に成形してい
た。さらに、特公昭６４−２０４８号公報には、外型と
中空弾性体との間の空隙部分に繊維強化材を装着した後
、中空弾性体の中空部を加圧して中空部内を一定圧に保
持し、この状態で外型と中空弾性体との間隙部分に合成
樹脂液を圧入して、繊維強化材と合成樹脂液とを一体化
することにより、強化プラスチック管継手を製造する方
法が示されている。また、特開昭６３−２２６１８号公
報には１つのモ−ルドにこのモ−ルドとは異なる方向に
延長したモ−ルドを設け、モ−ルド内に補強材料と気嚢
をセットし、気嚢を膨らませて延長部分をもつ中空の補
強構造物を成型する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリプ
レグ材を用いた従来技術は成形時、図１７に示すように
、補強用の長繊維６が樹脂の成形と共に矢印Ｘ方向に伸
長して補強材の分布が疎となり、補強効果を減少したり
、矢印Ｙ方向の樹脂の移動に対して長繊維６が伴わず、
穿孔７が生じたり、繊維が切断し、繊維と樹脂との界面
ぬれ性が劣化したりして、確実な強度を達成させること
ができなかった。また、それぞれの公報に記載のものは
単純な管状の成形にはよいが中空部分にリブを形成する
ような複雑な形状を成形することはできなかった。

【０００５】そこで、本発明は中空部分にリブが形成で
き、しかも軽量で剛性を満足した中空構造部材を形成で
きる成形方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック中
空構造部材の成形方法は、金型内面に繊維長の長いガラ
ス繊維をマット状とし、予め成形金型の内壁面の形状に
仮成形されている補強材を配設すると共に、補強材間に
膨張前の第１段階の弾性体袋を配設する補強材および弾
性体袋配設工程と、弾性体袋に空気圧をかけ、ある程度
膨張させて第２段階の弾性体袋とすると共に、液体状の
熱可塑性樹脂を注入する樹脂注入工程と、弾性体袋にさ
らに空気圧をかけ、補強材内に樹脂を含浸させる樹脂含
浸工程とを具備する。

【０００７】さらに、本発明のプラスチック中空構造部
材の成形方法は、金型内面に繊維長の長いガラス繊維を
マット状とし、予め成形金型の内壁面の形状に仮成形さ
れている補強材を配設すると共に、補強材間に複数個の
第１段階の弾性体袋を配設する補強材および弾性体袋配
設工程と、それぞれの弾性体袋に空気圧をかけ、ある程
度膨張させて第２段階の弾性体袋とすると共に、液体状
の熱可塑性樹脂を注入し、金型と弾性体袋間の間隙およ
び各弾性体袋間の間隙に樹脂を流入させる樹脂注入工程
と、それぞれの弾性体袋にさらに空気圧をかけ、ガラス
マット内に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程とを備え、各
弾性体袋の間隙に流入した樹脂は硬化して中空構造部材
の中空部内にリブを形成する構成を具備する。

【０００８】

【作用】樹脂を含浸した補強材は金型内面の形状となっ
ているので、成形時に移動することがない。また、弾性
体袋は樹脂に圧力をかけて補強材に含浸させると共に、
複数の弾性体袋の間隙に流入した樹脂は中空部内にリブ
を形成する。

【０００９】

【実施例】本発明の詳細を図面を参照して説明する。 実施例１ 図１から図３は実施例１の成形工程の説明図である。こ
の実施例は基本となる単純な形状の中空構造部材を成形
する。 補強材と弾性体袋配設工程 成形装置１０は第１の金型１１と第２の金型１２とを備
え、第２の金型１２にはキャビテイ−１３内に貫通する
樹脂の注入孔１４を穿孔する。第１の金型１１および第
２の金型１２に繊維長が長いガラス繊維をマット状にし
たガラスマット２０を載置する。ガラスマット２０は予
め加熱成形してほぼ金型形状とした仮成形状態で各金型
内に設置する。第１の金型１１のガラスマット２０上に
シリコンゴム等の素材で構成した膨張前の弾性体袋（風
船）３０を載置する。このように弾性体袋３０の膨張前
の状態を第１段階の弾性体袋という。第１段階の弾性体
袋３０の空気入れ部３０１を外部に出した状態で金型を
クランプする。 樹脂注入工程 弾性体袋３０に空気入れ部３０１から空気を入れて弾性
体袋３０をある程度膨らませる（第２段階の弾性体袋）
。次に樹脂注入孔１４から液状の熱可塑性樹脂４０を注
入する。液状の樹脂４０はある程度脹らんだ状態の第２
段階の弾性体袋３０の回りのキャビテイ−１３内に充填
される（図２参照）。 樹脂含浸工程 樹脂注入と同時に弾性体袋３０に空気圧をかけ膨張させ
る（図３参照）。キャビテイ１３内に流入した樹脂４０
は膨張する弾性体袋３０に押圧されてガラスマット２０
内に浸入し、ガラスマット２０内に樹脂４０が含浸して
行く。 成形工程 マット状となったガラス繊維を均一に分布した状態で樹
脂４０が硬化する。 成形品排出工程 金型１１、１２を開放して成形品５０を取り出す。

【００１０】このようにして成形した成形品５０は、あ
る程度金型形状、すなわち成形品の形状に仮成形したガ
ラスマット２０に樹脂４０が含浸し、硬化して成形され
るので、各工程途上ガラスマット２０の長繊維は機械的
な引張を受けず、繊維長が長い状態で成形品内に存在す
る。また、成形時に繊維の移動がないので、補強用の長
繊維の分布が均一となると同時に繊維移動による穿孔が
発生しないので中空構造部材の強度を低下させない。な
お、この実施例では樹脂含浸工程において第２段階の弾
性体袋３０は樹脂注入と同時に空気圧をかけているが、
樹脂を必要量注入後に空気圧をかける構成としても成形
品は上記効果を奏する。この場合には成形装置は排気手
段を備える。

【００１１】実施例２ この実施例は成形品の中空部内にリブを形成した中空構
造部材の成形方法を示す。 実施例２の１ 中空内を２分した成形品６０を成形する（図５、図６参
照）。 補強材と弾性体袋配設工程 第１の金型１１とキャビテイ−１３内に貫通する樹脂の
注入孔１４を穿孔する第２の金型１２とを有する成形装
置１０内にガラスマット２０を配設する工程は、実施例
１で説明した工程と同様なのでその説明を省略する。そ
して、キャビテイ１３内には第１段階の弾性体袋を２個
設置する。これらの弾性体袋３１ａ、３１ｂは空気圧を
かけて脹らませたとき、板状の底辺３３を形成するよう
に構成された風船である。第１の弾性体袋３１ａはその
空気入れ部３０２を金型の外部に突出させ、第２の弾性
体袋３１ｂは空気入れ部３０３を反対側の外部に突出さ
せて、底辺３３部分を対応させて対称的に配設する。弾
性体袋３１ａ、３１ｂの空気入れ部３０２、３０３を外
部に出した状態で金型をクランプする。 樹脂注入工程 弾性体袋３１ａ、３１ｂに空気入れ部３０２、３０３か
ら空気を入れて第２段階の弾性体袋３１ａ、３１ｂとし
、熱可塑性樹脂４０を注入孔１４から弾性体袋３１ａ、
３１ｂの回りのキャビテイ−１３内に注入する。樹脂４
０は弾性体袋３１ａ、３１ｂとの間隙にも流入しながら
キャビテイ１３内を充填する。 樹脂含浸工程 樹脂注入と同時に、あるいは注入後に、弾性体袋３１ａ
、３１ｂに空気圧をかけ膨張させる（図５参照）。樹脂
４０は膨張する弾性体袋３１ａ、３１ｂに押圧されてガ
ラスマット２０内に浸入し、ガラスマット２０内に樹脂
４０が含浸して硬化すると同時に、２つの弾性体袋３１
ａ、３１ｂの底辺３３間の間隙に流入した樹脂４１は上
辺と下辺を連結する状態で硬化する。 成形品排出工程 金型１１、１２を開放して成形品６０を取り出す。この
ようにして成形した成形品６０は、周壁は補強用の長繊
維が均一に分布した管体を形成すると同時に、特別な工
程を付加することなく、管内部にリブ６１を形成する。

【００１２】実施例２の２ ２分した中空内に突出部を形成した成形品７０を成形す
る（図７、図８参照）。補強材と弾性体袋配設工程ガラ
スマット２０を配設した金型のキャビテイ−１３内に第
１段階の弾性体袋を２個設置する。これらの弾性体袋３
２ａ、３２ｂは空気圧をかけて脹らませたとき、板状の
底辺３５を形成すると同時に内部に突出する凹部３４を
形成するように構成された風船である。第１の弾性体袋
３２ａと第２の弾性体袋３２ｂの底辺３５部分を対応さ
せて対称的に配設し、弾性体袋３２ａ、３２ｂの空気入
れ部３０４、３０５を外部に出した状態で金型をクラン
プし、樹脂液を注入する。 樹脂含浸工程 樹脂注入と同時に、あるいは注入後に、弾性体袋３２ａ
、３２ｂに空気圧をかけ膨張させる（図７参照）。樹脂
４０は膨張する弾性体袋３２ａ、３２ｂに押圧されてガ
ラスマット２０内に浸入し、ガラスマット２０内に樹脂
４０が含浸して硬化すると同時に、２つの凹部３４内に
流入した樹脂４２および２つの弾性体袋３２ａ、３２ｂ
の底辺３５間の間隙に流入した樹脂４１が硬化する。 樹脂４１は上辺と下辺を連結するリブ７１となり、樹脂
４２は２つの中空部分のそれぞれに突部７２を形成する
。このようにして成形した成形品７０は、周壁は補強用
の長繊維が均一に分布した管体を形成すると同時に、特
別な工程を付加することなく、管内部にリブ７１および
突部７２を形成し、例えば、車両用の燃料タンクのバッ
ファプレ−トの成形に採用できる。

【００１３】実施例２の３　　突出部を形成した２つの
中空に連通部分をもつ成形品８０を成形する（図９、図
１０参照）。 補強材と弾性体袋配設工程 ガラスマット２０を配設した金型のキャビテイ−１３内
に配設する２つの弾性体袋３３ａ、３３ｂは空気圧をか
けて脹らませたとき、板状の底辺３７を形成すると同時
に内部に突出する凹部３４を形成し、さらに、底辺３７
となる部分の一部分を接着剤により接着して接合部３６
を構成した風船である。 樹脂含浸工程 弾性体袋３３ａ、３３ｂの凹部３４、接合部３６を同一
面、この実施例においては下面となるようにキャビテイ
１３内に配設し、樹脂注入と同時に、あるいは注入後に
、弾性体袋３３ａ、３３ｂに空気圧をかけ膨張させる（
図９参照）。樹脂４０は膨張する弾性体袋３３ａ、３３
ｂに押圧されてガラスマット２０内に浸入するとともに
、２つの凹部３４および、２つの弾性体袋３３ａ、３３
ｂ間の間隙の接合部３５端まで流入する。流入した樹脂
が硬化する。このようにして成形した成形品８０は、周
壁は補強用の長繊維が均一に分布した管体を形成すると
同時に、特別な工程を付加することなく、突出部８２を
形成した２つの中空部分を連結する連通部分８３を形成
した成形品８０を形成することができる。この方法もま
た車両用の他の形状のバッファプレ−ト等の成形に採用
できる。

【００１４】実施例２の４ 四角柱状中空内を３分した成形品９０を成形する（図１
１、図１２参照）。ガラスマット２０を配設したキャビ
テイ１３内には第１段階の弾性体袋を３個設置する。こ
れらの弾性体袋３８ａ，３８ｂ，３８ｃは空気圧をかけ
て脹らませたとき、四角柱状を形成する風船である。両
端に配置する弾性体袋３８ａ，３８ｃの空気入れ部３０
８、３０９は上下金型間から、中間部分に配設する弾性
体袋３８ｂの空気入れ部３１０は、金型に穿孔した孔１
５からそれぞれ取りだしている。 樹脂注入工程、樹脂含浸工程 樹脂４０を注入と同時、あるいは注入後に弾性体袋３８
ａ，３８ｂ，３８ｃに空気入れ部３０８、３０９、３１
０から空気を入れ各風船を脹らませる。樹脂４０は弾性
体袋３８ａ，３８ｂ，３８ｃの間隙に流入しながら四角
柱状に脹らんだ弾性体袋３８ａ，３８ｂ，３８ｃの回り
のキャビテイ−１３内を充填する。そして、樹脂４０は
硬化して成形品９０を形成する。このようにして成形し
た成形品９０は、周壁は補強用の長繊維が均一に分布し
た管体を形成すると同時に、特別な工程を付加すること
なく、管内部に２本のリブ９１、９２を形成し、中空部
内を３つの中空部分に区画する。

【００１５】実施例２の５ 中空内を４分した成形品１００を成形する（図１３、図
１４参照）。 補強材と弾性体袋配設工程 ガラスマット２０を配設したキャビテイ１３内には第１
段階の弾性体袋４個を金型上部分に２個、下部分に２個
の配置で、左右対称の位置に設置する。これらの弾性体
袋３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄは空気圧をかけて脹
らませたとき、四角柱状を形成する風船である。各々の
弾性体袋３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄはその各々の
空気入れ部３１１、３１２、３１３、３１４を金型に穿
孔した孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから出してい
る。 樹脂注入工程、樹脂含浸工程 樹脂４０を注入と同時、あるいは注入後に弾性体袋３９
ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄに空気入れ部３１１、３１
２、３１３、３１４から空気を入れ各風船を脹らませる
。樹脂４０は弾性体袋３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ
との間隙に流入しながら弾性体袋３９ａ，３９ｂ，３９
ｃ，３９ｄの回りのキャビテイ−１３内を充填する。 そして、樹脂４０は硬化して成形品１００を形成する。 このようにして成形した成形品１００は、周壁は補強用
の長繊維が均一に分布した管体を形成すると同時に、特
別な工程を付加することなく、管内部に交差する縦リブ
１０１、横リブ１０２を形成し、中空部内を４つの中空
部分に区画する。

【００１６】

【発明の効果】本発明の中空構造部材成形方法で成形す
る構造部材は、各成形工程の過程で機械的な引張力を受
けることがないので、長繊維は長い繊維長を有する状態
で構造部材中に存在し、さらに、成形時に繊維の移動が
ないので、繊維分布が均一となり、成形された構造部材
の強度は高い。また、特別な成形装置を取り付けること
なく中空部分を区画するリブが形成でき、本発明は各種
の成形部材を簡単に成形することができる。

【００１７】本発明の成形方法は従来よりある射出成形
機をそのまま利用可能であって、設備コストのかからな
い経済的な成形方法である。そして、成形時に樹脂内の
補強用の繊維は移動しないので樹脂と繊維との界面ぬれ
性が良好であって、強度劣化が発生しない。また、リブ
形成も簡単で応用範囲が広範囲となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する成形機による工程説明図。

【図２】本発明を適用する成形機による工程説明図。

【図３】本発明を適用する成形機による工程説明図。

【図４】成形品の断面図。

【図５】実施例２の１の成形機の説明図。

【図６】成形品の断面図。

【図７】実施例２の２の成形機の説明図。

【図８】成形品の断面図。

【図９】実施例２の３の成形機の説明図。

【図１０】成形品の断面図。

【図１１】実施例２の３の成形機の説明図。

【図１２】成形品の断面図。

【図１３】実施例２の４の成形機の説明図。

【図１４】成形品の断面図。

【図１５】従来の成形機の工程説明図。

【図１６】従来の成形機の工程説明図。

【図１７】樹脂内の繊維の状態説明図。

【符号の説明】

１０　　成形機 １１　　第１の金型 １２　　第２の金型 １３　　キャビテイ １４　　樹脂注入孔 １５、１６　　孔 ２０　　ガラスマット ３０、３１、３２、３８、３９　　弾性体袋４０　　樹
脂 ５０、６０、９０、１００　　成形品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　繊維長の長いガラス繊維をマット状と
   した補強材を金型内面に配設すると共に、補強材間に膨
   張前の第１段階の弾性体袋を配設する補強材および弾性
   体袋配設工程と、弾性体袋に空気圧をかけ、ある程度膨
   張させて第２段階の弾性体袋とすると共に、液体状の熱
   可塑性樹脂を注入する樹脂注入工程と、弾性体袋にさら
   に空気圧をかけ、補強材内に樹脂を含浸させる樹脂含浸
   工程とを備え、前記補強材は予め成形金型の内壁面の形
   状に仮成形されていることを特徴とするプラスチック中
   空構造部材の成形方法。
2. 【請求項２】　　金型内面に繊維長の長いガラス繊維を
   マット状とした補強材を配設すると共に、補強材間に複
   数個の膨張前の第１段階の弾性体袋を配設する補強材お
   よび弾性体袋配設工程と、それぞれの弾性体袋に空気圧
   をかけ、ある程度膨張させて第２段階の弾性体袋とする
   と共に、液体状の熱可塑性樹脂を注入し、金型と弾性体
   袋間の間隙および各弾性体袋間の間隙に樹脂を流入させ
   る樹脂注入工程と、それぞれの弾性体袋にさらに空気圧
   をかけ、補強材内に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程とを
   備え、前記補強材は予め成形金型の内壁面の形状に仮成
   形されていると共に、各弾性体袋の間隙に流入した樹脂
   は硬化して中空構造部材の中空部内にリブを形成するこ
   とを特徴とするプラスチック中空構造部材の成形方法。