JPH06270278A - 合成樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡便に中空状の繊維強化合成樹脂成形品を製造
する方法の提供。 【構成】製品と相似形状の昇華性コア体１０の表面にゴ
ムを被覆して筒体９を形成し、この筒体９の上に繊維強
化合成樹脂の成形素材８を被せ、このようにした成形素
材を金型１の中に配置して成形温度まで加熱してその状
態を一定時間保つ。 【効果】成形素材が加熱された際に昇華性コア体から昇
華ガスが出て、これにより成形素材には筒体を介して内
圧が加えられ、この際筒体は製品と相似形のコア体と全
く同一形状であり、成形素材も製品の形状に倣って筒体
に被せられているので、製品の形状が複雑でも局部的に
無理な膨張がなく、良好な成形ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成樹脂成形品の製造方
法に係り、さらに詳しくは、中空状の繊維強化合成樹脂
熱可塑性合成樹脂成形品を内圧成形法により製造する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】繊維強化合成樹脂（ＦＲＰ）は、エポキ
シ、不飽和ポリエステルのような熱硬化性樹脂や、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ＰＰＳ、ＰＥ
ＥＫ等の熱可塑性樹脂をマトリックス材とし、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミッド繊維等を強化繊維とするもの
で、軽量でしかも強度が優れているため、航空宇宙産業
から建築、スポーツ用品のような身近な製品に至るま
で、広く利用されている。

【０００３】ＦＲＰを管状ないし中空状に成形する方法
としては、遠心成形法、プルトルージョン法、フイラメ
ントワインデイング成形法等が知られている。

【０００４】遠心成形法は、回転する円筒体の内面に、
この円筒体内に同心的に配備されたローラから強化用の
繊維を巻き付け、この強化用繊維にマトリックス用の合
成樹脂を噴霧して含浸させた後硬化させる成形方法であ
る。

【０００５】この成形法は、比較的径が大きく、単純な
形状の製品しか製造できず、しかも装置が大掛かりとな
って製造コストが高くなる欠点がある。

【０００６】プルトルージョン成形法は、マトリックス
用の合成樹脂を強化用繊維基材に含浸させた後金型を利
用して引き抜き、合成樹脂を硬化させて成形品を得る方
法であるが、一様の断面をした真っ直ぐなパイプしか製
造できず、しかも設備費が高い欠点がある。

【０００７】フイラメントワインデイング成形法は、マ
トリックス用の合成樹脂を含浸した強化用繊維をマンド
レルに巻き付け、合成樹脂が硬化した後にマンドレルを
引き抜く成形方法である。

【０００８】この成形法は強化用繊維の長繊維の比率を
高められるので比較的強度の高い中空体が得られるが、
軸対称の製品しか製造できず、しかも設備費が高い欠点
がある。

【０００９】また前記成形法は、いずれも、マトリック
ス樹脂として熱硬化性樹脂を利用するために開発された
ものであるので、最近開発が盛んになったマトリックス
樹脂として熱可塑性樹脂を利用した成形素材の成形には
余り適さない。

【００１０】このような事情により、マトリックス用の
合成樹脂が熱硬化性であっても熱硬化性であっても適用
でき、特別に大型の設備を必要としないで容易に中空状
の繊維強化合成樹脂製品を成形でる方法として、内圧成
形法が開発された。

【００１１】内圧成形法は、金型キャビテイ内に筒状の
成形素材を配置し、成形素材を成形温度に加熱した後筒
の内側から圧力を加えて膨らませキャビテイに密着させ
る成形法である。

【００１２】内圧成形においては、ナイロンやシリコン
ゴムのような、可撓性がありしかも耐熱性に優れた材料
で形成した袋に筒状の成形素材を巻付けるか、或いは芯
金を用いて予備成形した成形素材の中心にこの袋を入れ
たものを金型キャビテイ内に配置し、成形素材を成形温
度にまで加熱した後、袋内に圧搾空気のような加圧用流
体を送り込んで袋を膨張させ成形素材に内圧を加えるて
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
内圧成形法では、成形素材に対する加圧力は加圧用流体
による袋の膨張に依存しているので、圧力を局部的に調
節できなかった。

【００１４】このため、成形しようとする中空体が単純
なパイプ状の場合は良いが、複雑な形状になると成形素
材の受ける内圧力が部分的に不均一になって成形品の肉
厚が均一にならない欠点がある。

【００１５】また、成形品の形状が複雑だと袋が局部的
に過度に膨張して、袋が破裂してしまう場合もあった。

【００１６】さらに、複雑な形状の成形をすると、成形
素材は、大きく膨張して変形する部分では所定の各度に
配向されていた補強用繊維が一方向を向いてしまって本
来の補強効果が得られなくなり、同時にマトリツクス樹
脂も一方向に伸びてしまい、成形品が部分的に薄くなっ
たり穴が明いてしまったりした。

【００１７】本発明は前記したような従来技術の欠点を
解消し、複雑形状の中空体でも容易かつ良好な品質状態
で成形できる内圧成形法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、繊維
強化合成樹脂よりなる成形素材を可撓性及び耐熱性に優
れた材料からなる筒体に被せて成形型中に配備し、成形
素材を成形温度に加熱した後筒体に内圧を加えて膨張さ
せキヤビテイ面に押し付けて成形する繊維強化合成樹脂
成形品の製造方法において、前記筒体が成形品と相似形
状の昇華性コア体ゴムを被覆して形成されており、成形
素材を成形温度に加熱した際に昇華性コア体から発生す
る昇華ガスの圧力により筒体に内圧を加え膨張させ成形
することを特徴とする合成樹脂成形品の製造方法であ
る。

【００１９】成形素材に内圧を与えるために膨張する筒
体が成形品と相似形状の昇華性コア体体にゴムを被覆し
て形成されているので筒体は製品と全く相似形状であ
り、内圧を与えるために膨張しても局部的膨張し過ぎて
破れない。

【００２０】さらにこの筒体の上に被せる成形素材はコ
ア体の形状に倣って大きく変形させる部分は少したるま
せて被せられるので、成形素材も部分的に大きく変形し
て補強用繊維の配向が乱れたり、穴が明いたりする部分
がなくなるので良好な成形ができる。

【００２１】さらに、成形素材を成形温度まで加熱する
際に、コア体から昇華ガスが発生し、このガスの圧力で
筒体を介して成形素材に内圧を加えられるので、加圧用
流体をわざわざ筒体の中に流し込む必要がなく、さら
に、加圧用ガスの発生源であるコア体が、製品すなわち
キャビテイと相似形状をしているので成形面全体にわた
って均一な圧力が加えられ、肉厚が均一でボイド等の欠
陥もない良好な成形ができる。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例につき図に基づいて説明
する。

【００２３】本実施例ではマトリックス樹脂としてのナ
イロン樹脂連続繊維に強化用繊維として連続炭素繊維が
５０％混繊され製組されて得られるＮｙ６−ＣＦ丸打ち
ブレード材を成形素材とし、中央部の径が大きなパイプ
状の成形品を成形する。

【００２４】図１には成形素材を金型内に配置した成形
前の状態が示され、１がアルミ合金製の金型で、この金
型１は、キャビテイ３が形成された上型２とキャビテイ
５が形成された下型４とから成っており、上下の型２及
び４共に冷却水を流す冷却パイプ６と加熱用のヒータ７
とが埋められている。

【００２５】８が筒体９の外側に被せられた成形素材で
あり、この筒体９は製品形状と相似形の昇華性コア体１
０に被覆したゴムで形成されており、１１は昇華性コア
体１０に筒体を形成するゴムを被覆する前に被せた薄い
ゴム袋である。

【００２６】図３により昇華性コア体に筒体を被覆する
方法を説明すると、まず、（ａ）図に示すように、昇華
性コア体１０にこれよりやや大きな薄いゴム袋１１を被
せる。

【００２７】これは昇華性コア体１０に液状ゴムを被覆
して筒体９を形成する際に液状ゴムが昇華性コア体１０
の中に浸み込むのを防ぐとともに、昇華性コア体１０と
筒体９との間には多少の空隙が有った方が昇華ガスの発
生のために良いからである。

【００２８】次に、（ｂ）図に示すように、ゴム袋１１
を被せられた昇華性コア体１０を室温硬化型のシリコン
ゴム液の中に浸け、適宜回転させながらゴム袋１１の表
面をシリコンゴムで被覆し、その後シリコンゴム液の中
から引き上げて被覆されたシリコンゴム液を硬化させ
る。

【００２９】このような操作を数回繰り返すと昇華性コ
ア体１０の表面にはゴム袋１１を介して筒体９として十
分な厚さでのシリコンゴムの被覆ができる。

【００３０】昇華性コア体１０の表面に筒体９としての
シリコンゴムの被覆が出来たなら、（ｃ）図に示すよう
に、この筒体９の上に成形素材８を昇華性コア体１０の
形状に倣わせ適度にたるませるとともに強化用繊維の配
向方向を適切な方向としつつ３層程度の厚さで被せられ
る。

【００３１】このようにして、昇華性コア体１０の表面
にまず筒体９としてのシリコンゴムの被覆を形成し、次
いでこの筒体９の上に成形素材８を被せたら、成形終了
後ガス抜きのために筒体９の少なくとも一端は開口し、
この開口にガス抜き穴が設けられた取付治具を嵌めて金
型１の中に配置する。

【００３２】次に昇華性コア体１０について説明する
と、これを形成する材料としての昇華性をもつ物質には
多くのものがあるが、成形素材を加熱した際にできるだ
け長い時間固体状態で形状を保つているのが好ましいの
で、成形温度にもよるが、融点が２００℃以上であるの
が好ましい。

【００３３】このような昇華性物質としては、アセアン
トレンキノン、アセトアミド安息香酸、アセトフエノン
カルボン酸、アセトナフテンキノン、アゾナフタリン、
アミノナフトール、イソバニリン酸、塩酸フエニルヒド
ラジン、オキシアントラキノン、オキシクマリン、オキ
シトルイル酸、オキシピリジン、カンタリジン、キノフ
タロン、クリソキノン、クロル安息香酸、ジオキシアセ
トフエノン、ジオキシアントラキノン その他多くの物
質を挙げられる。

【００３４】このような昇華性物質を用いての製品と相
似形のコア体は、勿論固体状の材料を機械加工しても良
いが、射出成形、或いは注型により容易に作れる。

【００３５】昇華性コア体１０の大きさは、昇華ガスが
十分膨張して内圧を掛けられるように、製品形状より成
形素材８及び筒体９分の肉厚を差し引き、さらに１０〜
２０％小さくするのが好ましい。

【００３６】前記したようにして成形素材８を金型１の
中に配置したら、加熱用ヒータ７で上下の型２及び４を
加熱し、本実施例の場合で２４０℃の成形素材８が成形
温度となるまで加熱しさらにその温度に１時間程度保持
する。

【００３７】すると、図２に示すように、昇華性コア体
１０から発生するガスで筒体９がゴム袋１１とともに膨
らまされ、これにより成形素材８はキヤビテイ３及び５
に向かって押し付けられる。

【００３８】なおこの成形の際、ゴム袋１１は薄いので
膨張により破れてしまっても成形には何ら支障はない。

【００３９】成形に際して、筒体９は前記したように製
品形状と全く相似形であるし、成形素材８も昇華性コア
体１０に倣って適度にたるませた状態でキヤビテイ３及
び５内に配置されているので、成形素材８及び筒体９と
もに局部的に無理に膨らまされるようなことはなく、し
かも内圧を与えるガスの発生源である昇華性コア体１０
が製品と相似形状をしているので、成形時に筒体が破裂
しないばかりでなく、成形素材８がキャビテイ３及び５
に均一な状態で良く倣い、肉厚が均一でボイドもない良
好な成形品１３が形成される。

【００４０】成形が終わったなら、図示していないが、
筒体９の開口に嵌め込まれた取付治具及び金型１に設け
たガス抜き穴から筒体９内のガスを抜くと同時に、冷却
管６に冷却水を通して上下の型２及び４を冷却し、その
後型を開いて成形品１３を筒体９とともに取り出す。

【００４１】成形が終わった状態では、昇華性コア体１
０は昇華により小さくなっているので、筒体９を成形品
１３から容易に引き抜ける。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上のような構成及び作用のも
のであり、中空状のＦＲＰ製品を内圧成形によって作る
際、いかにその形状が複雑であっても、内圧を与える際
に筒体が破れず、又成形品が肉厚がばらついたり、強化
用繊維の配向が乱れたり、穴が明いたり、さらにボイド
が有ったりしないで良好な状態となる。

【００４３】又この成形方法は極めて簡便であり、従来
のように、内圧を与えるための圧搾空気、不活性ガス等
を金型へ注入するための装置も要らない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 成形素材の金型への配置状態、

【図２】 成形素材の内圧成形状態、

【図３】 昇華性コア体の表面への筒体被覆状
態。

【符号の説明】

１ 金型 ３，５ キャビテイ ８ 成形素材 ９ 筒体 １０ 昇華性コア体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維強化合成樹脂よりなる成形素材を可撓
   性及び耐熱性に優れた材料からなる筒体に被せて成形型
   中に配備し、成形素材を成形温度に加熱した後筒体に内
   圧を加えて膨張させキヤビテイ面に押し付けて成形する
   繊維強化合成樹脂成形品の製造方法において、前記筒体
   が成形品と相似形状の昇華性コア体にゴムを被覆して形
   成されており、成形素材を成形温度に加熱した際に昇華
   性コア体から発生する昇華ガスの圧力により筒体に内圧
   を加え膨張させ成形することを特徴とする合成樹脂成形
   品の製造方法。