JPH05116173A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外観良好な繊維強化樹脂成形体のＳＲＩＭによ
る工業的有利な製造方法を提供する。 【構成】上型（１）及び下型（２）より成る成形型
（３）のキャビティ内に繊維強化材（１１）を載置して
成形型（３）を閉じ、次いで、上記のキャビティ内に液
状樹脂原料（１２）を注入して硬化させ、硬化完了後、
成形型（３）を開いて成形体を脱型する繊維強化樹脂成
形体の製造方法において、成形体最外層の一部または全
部に対応するキャビティ内の位置に、未硬化ないしは半
硬化状態のフィルム状樹脂（１０）を載置し、その上に
繊維強化材（１１）を載置して液状樹脂原料（１２）の
注入を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂成形体の
製造方法に関するものであり、詳しくは、表面に繊維の
露出がなく外観良好な繊維強化樹脂成形体のＳＲＩＭ(
Structural reaction injection molding)による工業的
有利な製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲＩＭは、反応射出成形（ＲＩＭ）を
応用した繊維強化樹脂成形体の製造技術であり、ＳＲＩ
Ｍによる繊維強化樹脂成形体の製造は、次のように行な
われる。すなわち、上型および下型より成る成形型のキ
ャビティ内に繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次い
で、上記のキャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化
させ、硬化完了後、成形型を開いて成形体を脱型する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のＳＲＩＭにおい
ては、通常、繊維強化材の繊維層に空気が存在する状態
で液状樹脂原料が注入されるために、成形体表面におい
て、液状樹脂原料が含浸されない部分が生じ、また、空
気と液状樹脂原料との混合によりボイドが発生し、更に
は、繊維が露出することがある。このような現象は、繊
維強化樹脂成形体の外観を著しく損なって商品価値を低
下させるばかりか、露出した繊維による使用上の危険性
を惹起する。

【０００４】従来、上記のような問題に対処するため、
繊維強化材の最外層に繊維のフィラメントをランダムに
積層した薄いマット（サーフェイスマット）を配置する
試みが行われてきたが、表面性の改善は十分とは言えな
い。また、成形後にパテ等で表面の欠陥を補修すること
も行われているが、斯かる方法は、工業的に有利な方法
とは言えない。本発明は、上記実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、外観良好な繊維強化樹脂成形体の
ＳＲＩＭによる工業的有利な製造方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、上型および下型より成る成形型のキャビティ内に繊
維強化材を載置して成形型を閉じ、次いで、上記のキャ
ビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化させ、硬化完了
後、成形型を開いて成形体を脱型する繊維強化樹脂成形
体の製造方法において、成形体最外層の一部または全部
に対応するキャビティ内の位置に、未硬化ないしは半硬
化状態のフィルム状樹脂を載置し、その上に繊維強化材
を載置して液状樹脂原料の注入を行なうことを特徴とす
る繊維強化樹脂成形体の製造方法に存する。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明の製造方法で用いられる各原料について説明する。
本発明において、繊維強化材を構成する補強用繊維とし
ては、特に制限はなく、従来公知の各種の繊維を使用す
ることができる。具体的には、例えば、ガラス繊維、炭
素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、珪素繊維、芳香族
ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。繊
維強化材の形態としては、マット、織物等の形態が代表
的であるが、これらを組み合わせた形態であってもよ
い。そして、マット等を構成する繊維の長さは、限定さ
れないが、機械的強度を高くするためには長い方が好ま
しい。

【０００７】本発明において、液状樹脂原料としては、
反応射出成形機によって成形可能な各種の熱硬化性また
は熱可塑性樹脂の原料が挙げられる。そして、これらの
原料樹脂は、一般的には、二液あるいは三液性であり、
通常は、ミキシングヘッドで衝突混合されてキャビティ
内に注入され、硬化させられる。液状樹脂原料の粘度
は、型温や混合比に依存するが、混合後、成形型内に注
入する時点までは低いほど好適であり、具体的には５０
ｃｐ以下とするのが好ましい。硬化速度は、成形型内に
充填する際は遅く、充填が完了した後は速やかに硬化反
応が完結するように調整するのが好ましい。具体的に
は、硬化時間として、１０分以下、好ましくは５分以
下、より好ましくは３分以下に調整するのがよい。

【０００８】本発明において、好適な熱硬化性樹脂とし
ては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、
ウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイソシアヌレート
樹脂等が挙げられる。また、アリル、ビニル、アクリ
ル、メタクリル型の炭素−炭素二重結合を有するモノマ
ーとノルボルネン型重合性モノマー又はオリゴマーとの
重合による熱硬化性樹脂も好適である。そして、熱可塑
製樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリカーボネイト樹
脂等が挙げられる。勿論、上記の各樹脂は、キャビティ
内で硬化されて樹脂となり、モノマー、プレポリマー等
の状態でキャビティ内に注入される。また、使用するモ
ノマー等には、反応性希釈剤、触媒、内部離型剤等の添
加物を適宜添加してもよい。

【０００９】本発明において、フィルム状樹脂として
は、前記の各熱硬化性樹脂をフィルム状態として利用す
ることができ、当該フィルムは、未硬化ないしは半硬化
状態で使用される。半硬化状態とは、樹脂の粘度をゲル
化しない範囲内でバージンのものより上昇させた状態を
言い、通常、Ｂステージとも呼ばれる。例えば、半硬化
状態のエポキシ樹脂フィルムとしては、米国Ｆｉｂｅｒ
ｉｔｅ社のレジンフィルム「ＭＸＦ−７３０３」、「Ｍ
ＸＨ−７３０３」、「ＭＸＧ−７６６４」等が挙げられ
る。未硬化状態とは、フィルムとしての形状を保持し得
る程度に高分子量化されているが未だ硬化されていない
状態を言う。そして、斯かる状態は、樹脂の粘度で規定
すれば、取り扱い温度（すなわち、成形型の温度）にお
いて１０〜１００万ポイズ、好ましくは１００〜１０万
ポイズの範囲である。そして、このような粘度範囲のフ
ィルム状樹脂は、適切なドレープ性（しなやかさ）、タ
ック性（ベタツキ）等を有し、ハンドリング上好適であ
る。

【００１０】上記の未硬化ないしは半硬化状態のフィル
ム状樹脂は、通常、０．０１〜１０ｍｍ、好ましくは
０．１〜１ｍｍの範囲の厚さで使用され、そして、ガラ
ス、炭素、ポリエステル等の繊維を含有させることもで
きる。また、着色されたフィルム状樹脂を用いることに
より、繊維強化樹脂成形体の塗装を省略し得る。

【００１１】次に、添付図面を参照して本発明の製造方
法について説明する。図１は、本発明の実施態様を示す
断面説明図、図２及び３は、本発明の製造方法に使用さ
れる成形型の一例を分解して示した平面説明図であり、
図中、（１）は上型、（２）は下型、（３）は成形型、
（４）はミキシングヘッド、（５）液状樹脂原料吐出
口、（６）はランナー形成部、（７）はゲート形成部、
（８）はキャビティ形成部、（９）液溜め空間形成部、
（１０）は未硬化ないしは半硬化状態のフィルム状樹
脂、（１１）は繊維強化材、（１２）は液状樹脂原料で
ある。

【００１２】本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法
は、ＳＲＩＭによる方法であり、当該ＳＲＩＭは、従来
公知の方法と同様に行なうことができる。成形型（３）
は、上型（１）と下型（２）とをそのパーティング面で
組み合わせて構成され、金属製、樹脂製のいずれを用い
てもよい。そして、キャビティの表面は、研磨等により
平滑に仕上げておくことが好ましい。これは、成形体の
表面平滑性や離型性を良好にする上で重要である。

【００１３】先ず、本発明においては、上記のキャビテ
ィ内にフィルム状樹脂（１０）を載置する。フィルム状
樹脂（１０）は、成形体最外層の一部または全部に対応
するキャビティ内の位置に載置する。すなわち、成形体
表面において、液状樹脂原料が含浸されない部分やボイ
ドが発生する部分は、一定の成形条件下では、ほぼ同様
の場所に発生するため、繰り返し成形により当該場所を
予見することができる。従って、このような場合は、外
観不良となる成形体最外層の一部に対応するキャビティ
内の位置に載置すれば十分である。

【００１４】次いで、本発明においては、上記のフィル
ム状樹脂（１０）の上に繊維強化材（１１）を載置す
る。成形体の両面について表面性の改善を図る必要のあ
る場合には、繊維強化材（１１）上に、更に、フィルム
状樹脂（１０）を載置することもできる。そして、その
後に成形型（３）を閉じる。

【００１５】次いで、ミキシングヘッド（４）により液
状樹脂原料を衝突混合させた後、ランナー及びゲートを
通してキャビティ内に注入して硬化させる。ミキシング
ヘッド（４）は、ランナーの長さが液状樹脂原料を混合
するのに十分である場合は、省略することも可能であ
る。注入方法としては、反応射出成形の常法により行
い、温度、圧力等の操作条件は個々の液状樹脂原料の性
状、成形体の要求性能等により適宜決められる。注入量
は、成形する成形体の体積、繊維含有率等により決めら
れる。成形型の温度は、成形に用いる液状樹脂原料の硬
化温度により適宜決められる。そして、硬化完了後、成
形型（３）を開いて成形体を脱型する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の例におい
ては、次の仕様の成形型および原料を使用した。 （１）成形型としては、縦１０２０ｍｍ、横５１０ｍｍ
の大きさの盤面を有し、深さ３ｍｍのキャビティを有す
る金属製の成形型を用いた。

【００１７】（２）液状樹脂原料としては、以下のＡ及
びＢを用いた。 Ａ：ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテルとグリシ
ジルメタクリレート（「ＳＹモノマーＧ」：阪本薬品社
製）とを重量比で５０対５０で混合したもの Ｂ：メチル無水テトラヒドロフタール酸と２−エチル−
４−メチル−イミダゾールと１，１−ビス（ｔ−ブチル
パーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン
（「パーヘキサ３Ｍ」：日本油脂社製）とを重量比で１
０６：５：１で混合したもの

【００１８】（３）繊維強化材としては、縦１０１５ｍ
ｍ、横５０５ｍｍで目付け量１８００ｇ／ｍ² のガラス
繊維マットを用いた。 （４）フィルム状樹脂としては米国Ｆｉｂｅｒｉｔｅ社
のＭＸＧ−７６６４を用いた。

【００１９】実施例１ 外観不良箇所が発生することが予見されていたキャビテ
ィ内の最も後方寄りの中央部付近にフィルム状樹脂を載
置し、更に、その上に繊維強化材をキャビティのほぼ全
面に載置し、約５０ｔｏｎの型締め力で上型と下型とを
締めた。型温度を上型および下型とも１２０℃に保持
し、樹脂原料ＡとＢとを重量比で１０：９となるように
ミキシングヘッドにより衝突混合させて直ちにキャビテ
ィ内に注入した。液状樹脂原料の硬化が完了した後、成
形型を開いて成形体を脱型した。得られた成形体の表面
は、フィルム状樹脂を載置した部分および載置しなかっ
た部分のいずれもが平滑であり、ボイドも見られず、外
観は良好であった。

【００２０】比較例１ 実施例１において、キャビティ内にフィルム状樹脂を載
置しない以外は、実施例１と同様にして成形を行った。
得られた成形体は、最も後方寄りの中央部付近の表面に
細かいボイドと樹脂を含浸して固くなった繊維が多数見
られ、外観は不良であった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、表面が平
滑でボイドのきわめて少ない繊維強化樹脂成形体を容易
に得ることが出来る。これにより、外観が向上し、商品
価値を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す断面説明図である。

【図２】本発明の製造方法に使用される成形型の一例を
分解して示した平面説明図である。

【図３】本発明の製造方法に使用される成形型の一例を
分解して示した平面説明図である。

【符号の説明】

（１） ：上型 （２） ：下型 （３） ：成形型 （４） ：ミキシングヘッド （５） ：液状樹脂原料吐出口 （６） ：ランナー形成部 （７） ：ゲート形成部 （８） ：キャビティ形成部 （９） ：液溜め空間形成部 （１０）：未硬化ないしは半硬化状態のフィルム状樹脂 （１１）：繊維強化材 （１２）：液状樹脂原料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上型および下型より成る成形型のキャビ
   ティ内に繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次いで、
   上記のキャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化さ
   せ、硬化完了後、成形型を開いて成形体を脱型する繊維
   強化樹脂成形体の製造方法において、成形体最外層の一
   部または全部に対応するキャビティ内の位置に、未硬化
   ないしは半硬化状態のフィルム状樹脂を載置し、その上
   に繊維強化材を載置して液状樹脂原料の注入を行なうこ
   とを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。