JPH0671680A

JPH0671680A - 熱硬化性樹脂コンパウンドの金型成形法

Info

Publication number: JPH0671680A
Application number: JP22708192A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Yamada; 和昭山田; Fumitaka Nakamura; 文孝中村; Kenji Matsufuji; 健二松藤
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】滞留気泡を確実に排除し、かつ成形所要時間
を短縮する熱硬化性樹脂コンパウンドの金型成形法を提
供する。【構成】キャビテイブロック及びコアーブロックで構
成される上下加熱金型を用いて、熱硬化性樹脂コンパウ
ンドを加熱加圧流動させて成形品を得る方法において、
上下加熱金型２、３を樹脂硬化反応開始温度以上に設定
し、かつ樹脂硬化時期が成形品の厚み方向に遷移するよ
うに、上下金型２、３間で温度差を設けると共に、低温
度設定金型側に樹脂液圧検知手段８を備え、最終に硬化
収縮する樹脂の圧力低下を知って金型２、３を開き、成
形を完了する熱硬化性樹脂コンパウンドの金型成形法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＦＲＰ成形品を加熱
加圧成形で得るためのバルクモールドコンパウンド法、
シートモールドコンパウンド法による樹脂の金型成形法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱硬化性樹脂コンパウンドを材
料とする成形には、成形時間を短くするため、速硬化性
樹脂を用いて、高温の加熱金型で高圧型締めを行い、迅
速に材料を型内流動充填する成形方法が採られる。しか
し、材料に内在する空気が充分に排出されず、成形品に
はふくれ、ピンホール、充填むら等の欠陥が発生する。
そこで、成形型締め時期を合わせて、特定の箇所から型
内を減圧脱気する成形法（特開昭６０−５０１１５３号
公報）、型の成形面を通気性材料で構成して減圧脱気す
る成形法（特開平１−２５９９１４号公報）、材料に予
熱処理を加えて型内流動性を高めて脱気し易くした後、
減圧脱気する成形法（特開昭６２−２３１７１３号公
報）、金型加熱領域を複数分割して樹脂硬化時期に合わ
せて個別に温度調節する成形法（特開平１−２９０４１
６号公報）等の成形法が提示されている。また、樹脂硬
化反応の完了時期を成形中の金型変位で知り、成形時間
を短くする方策が特開昭６０−３８１１７号公報に見ら
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】材料に内在する空気を
排除するために、加熱溶融状態で粘度を下げて気泡の流
動を促進し、材料の周囲を減圧脱気する操作を型内で行
うのが、従来の技術である。しかし、流動中の材料温度
むらや粘度むらに加え、高温度部では速硬化性樹脂の反
応が開始し、ゲル化増粘も同時進行する。従って、空気
の排出条件は型内の場所で異なり、適正流動範囲となる
時間帯も短く、安定し難い。図２に従来方式である減圧
脱気を併用した上下加熱加圧金型による成形法を示す。
１は流動中の成形材料、２は上金型、３は下金型、４は
上金型加熱装置、５は下金型加熱装置及び６は減圧脱気
装置である。上下の金型の中間に置かれた成形材料１は
加熱加圧されて金型周辺へ流動し、型内に充填される。
減圧脱気はキャビティとコアとの嵌合部の外周より行
う。従って材料内部に含まれる気泡は嵌合部付近では排
出されるが、中央部では殆ど排出されない。滞留した気
泡は成形品のふくれやピンホールの原因になる。なお、
７は成形材料中の気泡である。また、揮発性材料を含む
材料は、硬化反応開始前に減圧脱気すると容易に飛散
し、材料組成比率が場所により変化する不具合も生ず
る。

【０００４】このような不具合を避けるため、硬化反応
を遅らせる樹脂材料配合としたり、金型温度を硬化反応
開始温度付近に低く抑えて設定したり、型を独立した温
度制御ブロックに分割して、成形サイクルに同期して型
温度を変化させたり、型締め速度を遅くして、減圧脱気
時期と流動状態とを同期させる微妙な調整を加えること
になる。また、滞留空気の排出が完全でないため、成形
硬化時間を充分にとって、ふくれを抑えている。しか
し、これでは成形所要時間が延び、生産性が劣る結果と
なってしまう。本発明は、滞留気泡を確実に排除し、な
おかつ成形所要時間を短縮できる成形法を提供するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、キャビテイブ
ロック及びコアーブロックで構成される上下加熱金型を
用いて、熱硬化性樹脂コンパウンドを加熱加圧流動させ
て成形品を得る方法において、上下加熱金型を樹脂硬化
反応開始温度以上に設定し、かつ樹脂硬化時期が成形品
の厚み方向に遷移するように、上下金型間で温度差を設
けると共に、低温度設定金型側に樹脂液圧検知手段を備
え、最終に硬化収縮する樹脂の圧力低下を知って金型を
開き、成形を完了する熱硬化性樹脂コンパウンドの金型
成形方法に関する。

【０００６】本発明は減圧脱気装置を必要としない。し
かし、材料及び型で空気が閉じ込められ易いリブ等の形
状を有する場合は、減圧脱気装置を組み合わせる。図１
に本発明の成形法を示す。上下金型２及び３には高温と
低温とで温度差を得るように設定された金型加熱装置４
及び５が備わる。そして、上下金型の何れかに樹脂液圧
検知器８を設ける。図２ではそれを下金型に設けたもの
で、液圧検知部は液溜りを得るために金型成形面より沈
ませる。金型温度は樹脂液圧検知側を低く設定する。成
形材料１の硬化反応は、高温度設定金型面側より開始
し、順次低温側へ遷移する。最終の硬化反応箇所は樹脂
液圧検知部である。検知部は樹脂が固化するまで液圧を
検知する。樹脂が固化すると、検知部は閉栓状態とな
り、金型面圧を受けずに、樹脂の硬化収縮に応じて圧力
を低下する。これにより樹脂の最終の硬化完了を知り、
加圧を停止し、金型を開く工程へ移る。図３に、この成
形１サイクルの樹脂圧力の変化状況を示した。

【０００７】

【作用】成形材料に内在する空気は、前工程の複合材料
製造プロセスで混入するものであり、成形直前では排除
し難い。従って、材料を成形金型内で加熱流動させて、
滞留している空気を金型外へ排出する方策が求められ
る。本発明者らの実験結果から、滞留空気による成形品
のふくれ現象は、上下金型温度を高くするに従い、厚み
の中央部に顕著に発生し、上下金型温度を低くすると、
成形バリが多くなる反面、ふくれは減少することが判明
した。また、そのときのバリは排出空気で多孔質になっ
ていることもわかった。次に、上下金型の温度差を徐々
に大きくすると、成形品のふくれ層は、厚み方向から見
た場合に低温度金型側に寄ってくることもわかった。こ
れは、滞留空気が樹脂硬化に伴い、残された未硬化の液
状域に移動して行くためである。そして、低温度側金型
を硬化反応の開始温度にまで下げると、ふくれ現象は皆
無となり、反り変形性も良好になる。

【０００８】熱硬化性樹脂コンパウンドは、短時間加熱
成形用として硬化反応の開始温度を１００〜１５０℃に
するのが好ましい。１００℃未満では反応が敏感であ
り、上記材料の保管条件が厳しくなり、１５０℃を越え
ると一部の材料成分が加熱中に沸騰するからである。即
ち、低温度側金型を上記の硬化反応開始温度に設定し、
高温度側金型の温度をそれより２０〜４０℃高くするこ
とにより、ふくれ現象を無くすことができる。温度差が
２０℃未満では、樹脂硬化反応が厚み方向に均等に遷移
せず、空気排出が不充分になり易い。また、４０℃を越
えると、反応開始剤が分解してしまう不具合を生ずる場
合がある。この条件で得られた成形品は、圧縮されて滞
留している空気がないため、反り変形性でも優れてい
る。このとき成形材料は予熱しないので、低温度側金型
を硬化反応開始温度に設定しても、低温度金型側の材料
は反応開始直前温度にしか達せず、最終の硬化完了時に
自己発熱と共に温度上昇する。従って低温度側では部分
的に反応が進むことはない。

【０００９】得られた成形品のバリは、多孔質であるこ
とから、空気は低温設定の型を伝って外へ排出されてい
る。また、高温側の成形表面は光沢面で得られるが、低
温側は曇り面であり、一部の空気は薄膜となって低温型
との境界面に残っている。これはリブ形状部や樹脂液圧
検知部の離型性を向上させるのに有効である。先に述べ
た樹脂液圧検知の方法により、曇り面と云えども未硬化
部が残ることはない。従来から、上下金型の温度差を設
けることは、特開昭６０−３８１１７号公報の実施例に
見られるように公知である。本発明における２０℃以上
の温度差は、滞留する空気を積極的に排出する作用と、
樹脂の最終の硬化時期を知る作用とを両立させる手段と
して有効なのである。また、片側の金型温度を高く設定
できるため、最終の硬化完了時間も短縮出来るのであ
る。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。成形材料：熱硬化性樹脂コンパウンドは表１の材料構成
のシートモールドコンパウンドを用いた。

【００１１】

【表１】成形基本条件：下記に示す通りである。金型……２００×３５０×６ｍｍの平板成形品型加圧力……９０ｋｇ／ｃｍ² 各成形条件を加えた実施例及び比較例を表２に一覧で示
す。表中、○印は成形良好、×印は成形不良、△印は成
形がやや不良であることを示す。

【００１２】

【表２】

【００１３】表２から、実施例のものはふくれが発生し
ておらず、反り変形も比較例のものより小さいことがわ
かる。なお、前記実施例において樹脂液圧検知手段は、
センサがニレコ製ストレンゲージ式キャビティ内圧セン
サ、アンプがニレコ製モバック１００及び記録計が日置
電機（株）製メモリハイコーダ８８２１の組合せを用い
た。

【００１４】

【発明の効果】本発明によって得られる効果は次の通り
である。（１）ふくれのない成形品が安定して得られる。（２）低温側の成形面は光沢面とならないが、深いピン
ホールが発生しない。（３）低温側の離型性が良く、リブ等の交錯形状を容易
に設けられる。（４）平坦形状の成形は金型内の減圧脱気装置を必要と
しない。（５）温度制御を複雑に分割するような金型を必要とし
ない。（６）成形材料の予熱や型への厳密チャージを必要とし
ない。（７）成形１サイクル毎に硬化完了時期を正確に知るこ
とが出来、無駄な加圧時間を削除できる。（８）成形１サイクル毎に硬化完了しているので、成形
品の寸法変化が小さい。（９）成形１サイクル毎の硬化完了時期の変化から、材
料硬化特性のバラツキがわかる。（10）片側の金型温度を高く設定できるため、成形時間
を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形法を説明する断面図である。

【図２】従来の成形法を説明する断面図である。

【図３】成形１サイクルの樹脂圧力の時間的変化を示す
グラフである。

【符号の説明】

１…成形材料、２…上金型、３…下金型、４…上金型加
熱装置、５…下金型加熱装置、６…減圧脱気装置、７…
気泡、８…樹脂液圧検知器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャビテイブロック及びコアーブロック
で構成される上下加熱金型を用いて、熱硬化性樹脂コン
パウンドを加熱加圧流動させて成形品を得る方法におい
て、上下加熱金型を樹脂硬化反応開始温度以上に設定
し、かつ樹脂硬化時期が成形品の厚み方向に遷移するよ
うに、上下金型間で温度差を設けると共に、低温度設定
金型側に樹脂液圧検知手段を備え、最終に硬化収縮する
樹脂の圧力低下を知って金型を開き、成形を完了するこ
とを特徴とする熱硬化性樹脂コンパウンドの金型成形
法。
【請求項２】樹脂硬化反応開始温度が１００〜１５０
℃の範囲の熱硬化性樹脂コンパウンドであって、上下加
熱金型間の温度差を２０〜４０℃の範囲に設定すること
により、成形品の表裏が高温側光沢面及び低温側曇り面
からなることを特徴とする請求項１記載の熱硬化性樹脂
コンパウンドの金型成形法。