JPH07124981A

JPH07124981A - 複合成形品の製造法

Info

Publication number: JPH07124981A
Application number: JP5273478A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Takamoto; 裕光高本; Hidetoshi Okamura; 英俊岡村; Yojiro Iriyama; 要次郎入山
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】表面に金属箔を固着した、高温での塗装性の
良好な、芯部に発泡コアを有する軽量で靭性の高いＦＲ
Ｐ複合成形品を効率よく安定に製造する。【構成】成形用の型内に、軟質プラスチックフイルム
及び金属箔を設置し、強化繊維シートの如き補強材及び
目開きの小さい織物、不織布等の分離層を配置し、その
内部に発泡性樹脂粒子及び液状成形樹脂システムの混合
物を入れ、金型を閉じて加熱成形することにより、少な
くとも片側の表層部に金属箔面を持ちかつ繊維強化樹脂
で強化された表層部と発泡コアからなる芯部とを有する
複合成形品を製造する。このものは、高温塗装、静電塗
装が可能な軽量で剛性を有する有用なＦＲＰ複合成形品
となる。【効果】従来公知の類似の成形法に比べて、高温での
塗装性が優れた芯部にコアを有する軽量で靭性の高いＦ
ＲＰを効率よく安定に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複合成形品の製造方法に
関するものである。更に詳しくは、（イ）成形品の少な
くとも片側の表面に薄い金属箔層を有し、（ロ）その内
側の層に繊維状補強材を含有する樹脂（ＦＲＰ）層より
なる強化層が存在し、そして（ハ）中心部に発泡した樹
脂層を含有する軽量な芯部（発泡コア）が内在してお
り、かつ、これらが一体化された表面性の良好な複合成
形品を、効率的に製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】芯部に発泡コアを有するＦＲＰ複合成形
品は、軽量性と強靭性に優れているため、スポーツ用品
分野、自動車・電車・航空機・船舶など輸送機器の構造
材、内外装部材、医療機器、通信機器など極めて広い用
途がある。

【０００３】芯部に発泡コアを有するＦＲＰ複合成形品
を同時に成形する方法としては、特開平３―１８３５１
１号、特開平３―１８０３２９号、特開平３―４５３１
５号、特開平３―２８８６２９号及び米国特許第５，２
４２，６３７号などに提案された、発泡性樹脂粒子と液
状成形樹脂とを含むスラリーを使用し、型内で発泡性樹
脂粒子の熱膨張力を利用して発泡コアと繊維状補強材を
含有する樹脂層よりなる表層部とを同時に成形する方法
が知られている。

【０００４】他方、上述のような方法等で得られる軽量
基材を成形した後又は成形時に、表層に金属箔を貼りつ
ける方法も知られている（特開平４―２１４３３８
号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の方法
によれば、成形品表面のピンホールやボイドのない表面
性の優れた成形品を得るためには、液状成形樹脂システ
ムと発泡性樹脂粒子及び必要な充填材料を混合したスラ
リー中に存在する多くの空気を減圧下にて脱気したり、
金型内に配置した強化繊維や分離膜中の空気を除くため
に余剰の樹脂を添加し、発泡性樹脂粒子の膨脹により多
くの樹脂を金型の外に排出するなど、複雑で非経済的な
作業が必要である。

【０００６】また、一般に、成形品を塗装する場合は、
塗装時間を短縮するために約１４０℃付近の高温で塗装
が実施されることが多い。しかるに、上述の方法による
複合成形品をこの温度にさらすと補強材として用いた繊
維の痕跡が表層に浮きだし、商品価値が低下する。

【０００７】すなわち、これらの成形法において得られ
た複合成形品は、内部に発泡性樹脂粒子を内包しており
該成形品がマトリックス樹脂の軟化点を越えた温度に加
熱されると液状成形樹脂が軟化変形する余地を残してい
るため、塗装時に塗料を硬化させるため高温（約１４０
℃付近）に加熱されると、発泡性樹脂粒子により生じる
残圧の影響で成形品の内部から一部ガス発生して成形品
表面が変形したり、強化繊維の痕跡が生じたりする。

【０００８】また、予め複合成形品を成形し、これを基
材としてその上に金属箔を接着する方法では、接着斑が
生じたり、接着のために多くの工程を必要とするという
問題がある。

【０００９】また、成形時に金属箔を積層する方法にお
いても、塗装などにより高温に加熱されると表面性が悪
化するという問題はさけられない。

【００１０】したがって、この方法において、高温で塗
装しても表面に変形が生じない複合成形品が一挙に製造
できれば、建築材、車輌等の部品や構造材で金属部分と
同時に塗装するオンライン塗装が可能になる。さらに表
面に金属層を配置することにより静電塗装が可能とな
り、より商品価値が増すとともに生産効率を大幅に改善
することができる。

【００１１】本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意
研究の結果、本発明に到達したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも片
側の表面に金属箔を有し、かつ液状成形樹脂システムに
より所定の形状に成形された表層部及び発泡コアからな
る芯部を有する高温焼き付け又は静電塗装可能なサンド
イッチ複合成形品を製造するに当たり、（ａ）成形用の
型の内壁面に沿って、厚み０．０５〜０．２ｍｍの軟質
プラスチックフイルムを配置すること、（ｂ）次に、シ
ート状の金属箔又は金型内面にフィットするように賦形
された金属箔を上記フィルム上へ積層するように設置す
ること、（ｃ）さらに、繊維状補強材層及び液状成形樹
脂システムは通すが発泡性樹脂粒子は通さない分離層を
設置すること、（ｄ）上記繊維状補強材層及び分離層に
囲まれた、成形後の発泡コアとなる部分に、少なくとも
発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂システムとを含む混合物
を存在させること、（ｅ）型を閉じた後、型の所定領域
を十分高い温度まで加熱すること及び／又は上記液状成
形樹脂システムの反応熱による温度上昇により、コア部
に位置する発泡性樹脂粒子を加熱発泡させて体積膨脹を
生じさせ、これにより金属箔、繊維状補強材層及び分離
層を含む表層部形成材料を型の内壁面に対して押し付け
るとともに、液状成形樹脂システムの一部を表層部に至
らしめること、（ｆ）液状成形樹脂システムを硬化させ
ると共に金属箔を同時に接着して複合成形品を形成させ
ること、そして、（ｇ）得られた複合成形品を型から取
り出し、表面に付着したフィルムを除去すること、を特
徴とする複合成形品の製造方法である。

【００１３】以下、本発明方法の各工程を順を追って説
明する。

【００１４】本発明方法では、まず成形用の型を用意す
る。この型は成形温度に応じ、金型、木型、樹脂型等の
うちから適宜選択して使用される。これらの型は上下に
２分割するタイプのものが好ましい。

【００１５】そして、まずこの型内、すなわちこの型の
キャビティ内壁面に沿って、軟質プラスチックフィルム
を設置する。ここで用いるフィルムとしては、成形温度
に溶融しない軟質高分子化合物からなるものが用いら
れ、例えばポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、
ナイロン６６、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可
塑性樹脂フィルムで厚さが０．０５〜０．２ｍｍのもの
が用いられる。フィルムの厚みがこの範囲外のもの、す
なわち０．０５ｍｍよりも薄いものでは、成形後金属箔
上に凹みが生じる。また、厚すぎると経済的に不利とな
るばかりでなく、成形時の型からの伝熱が悪くなるとい
う不都合があるので好ましくない。

【００１６】次に、このフィルム表面に直接積層するよ
うにして、平坦な金属箔又は予め金型内面にフィットす
るように賦形した金属箔を設置する。

【００１７】ここで成形品の最外層に用いられる金属箔
は、厚みが０．０１〜０．２ｍｍで、アルミ、アルミ合
金、銅、軟鋼等の材料からなるものが有利に用いられ
る。

【００１８】この金属箔は成形用の型の全内壁面に配置
してもよく、必要な側（塗装面）のみに配置してもよ
い。本発明方法では、その内側（すなわち型の内壁面側
と反対の側）に繊維状補強材層及び分離層をそれぞれ一
層又は複数層設置する。

【００１９】繊維状補強材としては、炭素繊維、ガラス
繊維、アラミド繊維、アリレート繊維等の高強力、高モ
ジュラス繊維の織物、編物、組物、不織布、マットある
いは一方向配列繊維シート等が用いられる。

【００２０】また、分離層としては、熱膨脹後の発泡性
樹脂粒子を実質的に通さず液状成形樹脂システムは通す
分離機能を有する部分が少なくともその一部又は全部を
構成し、残りは液状成形樹脂システムをも通さない材料
からなるものが用いられる。

【００２１】かかる分離層の分離機能を発現し得るもの
として、例えば目開きの小さい繊維シート及び／又は多
孔質シートがあげられる。分離層用の繊維シートとして
は、各種天然繊維、合成繊維、無機繊維等の織布、編
物、組物、不織布、紙等が用いられ、多孔質シートとし
ては連通気孔を有するシート又はフィルムであって、ポ
リウレタン、ポリスチレンあるいはポリプロピレン等の
フォームシートや延伸、抽出又は凝固法などでつくるポ
リエチレン、ポリプロピレンあるいはポリスルホン等の
多孔膜が用いられる。その目開きは、発泡性樹脂粒子の
種類や発泡性に応じて、これらが通過しない範囲のもの
が選択される。

【００２２】この分離層として、それ自体補強材として
の機能を有するガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等
の目開きの小さいシートを用いることもできる。この場
合は、分離層自体が表層部の補強材を兼ねる。また、こ
の分離層として容易に成形品の形状に合わせうるように
伸縮性を有する材料を選択することもできる。

【００２３】この分離層は、一部が液状成形樹脂システ
ムを通さない材料で構成されたものでもよい。例えば、
分離機能を有する材料からなる部分とその部分で用いて
いる材料とは異なった材料とをつなぎあわせる以外に、
分離機能を有する繊維シート及び／又は多孔質シートの
一部を予め樹脂でその目開きを封止処理したもの、繊維
シートがポリプロピレン繊維など加熱処理により融着さ
せ得る場合は融着処理により一部の目開きをつぶしたも
の、一部にフィルム等を貼り付けたものなど、が用いら
れる。

【００２４】また、これらの繊維状補強材及び／又は分
離層等は、予めプリプレグの形で樹脂処理しておくこと
も可能である。

【００２５】本発明方法では、上記のように、成形用の
型のキャビティ内壁面に沿ってまず軟質プラスチックフ
ィルムを配置し、次いでその上にシート状の金属箔又は
金型キャビティにフィットするよう予め賦形された金属
箔を設置し、さらにその上に繊維状補強材と分離層と
を、分離層がコア側に位置するように設置し、次に、そ
の内側に相当する成形にて発泡コアが形成されるべき部
分に、発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂システムと、必要
に応じて後述の第三成分とを含むスラリーを供給する。
スラリー供給方法としては、供給する際にあらかじめ混
合物を調製し、型内に繊維構造材（補強材と分離層）を
設置した後に繊維構造材内に混合物を注入する方法と、
予め繊維構造材に混合物を含浸させておき、これを型内
に設置する方法とがある。

【００２６】本発明方法で用いる発泡性樹脂粒子として
は、加熱により体積が少なくとも２倍、好ましくは３〜
６倍、更に好ましくは６倍以上に増大するものでもあ
り、使用する成形用の液状樹脂に溶解しないものであ
る。また発泡空間部に液状樹脂が入らないためには発泡
が独立気泡となるものが用いられる。

【００２７】かかる発泡性樹脂としては、例えばポリウ
レタン、フェノール、ポリウレア、メラミン、ポリイミ
ド等の硬化型フォームやその前駆体、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリルニトリル、ポリスチ
レン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＰＯ、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ポリイミドあるいは
その共重合体等の熱可塑性樹脂があげられる。

【００２８】かかる発泡性樹脂の発泡は、発泡剤分解
法、溶剤気散法、化学反応法、気体混入法等いずれの方
法も適用できる。この中で発泡剤分解法や溶剤気散法が
好ましく用いられる。

【００２９】発泡性樹脂粒子として特に好ましいもの
は、「マイクロスフェアー」、「エクスパンセル」等の
商品名で知られる熱膨張性又は発泡性の物質を内包する
熱膨張性樹脂粒子である。

【００３０】一方、液状成形樹脂システムとしては、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル
樹脂、硬化性ジシクロペンタジエン樹脂、非発泡性ウレ
タン樹脂など一般によく知られている液状成形樹脂シス
テムが好ましく用いられる。

【００３１】発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂システムを
含む混合物には、上記二成分以外にさらに第三成分とし
て、シリカバルーン、シラスバルーンのような非膨張性
の無機中空粒子を混入してもよい。これらの無機中空粒
子は、上記の分離層を基本的に透過しないものが用いら
れる。更に、一般にウレタン樹脂発泡等に用いられる独
立気泡を形成するシリコーン整泡剤を併用してもよい。

【００３２】また、成形品の強度を上げるため、上記の
混合物に、更に炭素繊維、アラミド繊維や、シリコーン
カーバイド、チタン酸カリ、ボロン等の短繊維やウィス
カーなどの６ｍｍよりも短い短繊維も加えることが出
来、また、必要に応じ顔料等を添加することも出来る。
いずれにせよ、各成分を成形後の発泡コア部の密度が
０．８／ｃｍ³以下となるように配合するのが適当であ
る。

【００３３】本発明方法では、型の加熱あるいは成形液
状樹脂システムの反応熱によって、発泡性樹脂粒子が発
泡・膨脹し、その圧力で分離層及びその外側に位置する
繊維状補強材、金属箔、軟質フイルムが型の内壁面に強
く押し付けられ、該内壁面に沿った外形を形成させると
同時に、液状成形樹脂システムが分離層及び補強材層に
浸透し、金属箔を接着する。樹脂の過剰分は型の貯り部
分に集めるか、ベントから抜き出される。

【００３４】そして、加熱による発泡性樹脂粒子の膨脹
と同時並行的に液状成形樹脂システムの硬化が進み、樹
脂が充分硬化した段階で、型を開き、得られた複合成形
品を型から取り出す。

【００３５】型から取り出した複合成形品の金属箔側の
表面には、軟質フィルムが被覆しているので、これを剥
がして除去する。かくして本発明の目的とする製品が得
られる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、これらは本発明を説明するためのものであって、こ
れらの実施例により本発明が限定されるものではない。

【００３７】［実施例１］厚さ０．１ｍｍのナイロンフ
ィルム（東レ合成フィルム（株）製「レイファンＴ１４
０１」）及び厚さ０．１ｍｍの両面鏡面のアルミ箔（昭
和アルミ（株）製Ｅ４３―０２、２ＮＣＡＩＥ―５０
８）を入手した。

【００３８】一方、発泡性樹脂粒子「マツモトマイクロ
スフェアＦ―８２Ｄ」（松本油脂製薬（株）製）を入手
した。この粒子は１０５℃で発泡膨脹するものである。

【００３９】繊維状補強材として、チョップドストラン
ドマット（旭ファイバーグラス製ＣＭ４５５）目付け約
４５０ｇ／ｍ²、コンティニュアスガラスマット（旭ガ
ラスファイバー社製Ｍ８６０９―３００、目付け３００
ｇ／ｍ²）及びフィラメントマット（日東紡績株式会社
製ＭＦ―６０、目付け６０ｇ／ｍ²）を入手した。

【００４０】また、分離層として、ポリエステルを主と
した目開きの小さい不織布「ユニセルＢＴ６０５Ｗ」
（ユニセル（株）製）を入手した。

【００４１】さらに、液状成形樹脂システムとして、エ
ポキシ樹脂を準備した。この樹脂は油化シェル製の「エ
ピコート８２８」とイソホロンジアミン（硬化剤）とか
らなるものである。

【００４２】上記の「エピコート８２８」１００部とイ
ソホロンジアミン２４部及び発泡性樹脂粒子３８部、ガ
ラスビーズ１８部を混合してスラリーとした。

【００４３】成形用の型として、厚み１０ｍｍ、６５０
ｍｍ角のキャビティと金型に熱媒を通して加熱ができる
ようにジャケットを備えた上下１対の金型を準備した。

【００４４】予め切り取っておいたアルミ箔、ガラスマ
ット、分離層及びスラリーを、金型（下型）内壁面か
ら、ナイロンフィルム／アルミ箔／フィラメントマット
／分離層／スラリー／分離層／チョップドストランドマ
ットの順に金型を納めた。

【００４５】上型を載せ、金型を閉じて金型内を減圧に
すると共に金型のジャケットに１６０℃の熱媒体を通し
て金型温度を１５０℃に調節した。

【００４６】キャビティ中心部に設置した温度センサー
により温度が１４０℃に達したのを確認して約１０分後
に熱媒体を冷媒に切り替え、温度が６０℃になった時点
で金型を開き、板状の複合成形品を取り出し、該成形品
表面のナイロンフィルムを取り除いた。こうして得られ
た複合成形品は凹凸の無い鏡面の光沢を有するものであ
った。

【００４７】この成形品の表面を塗装するべく、アルミ
箔側をイソプロピルアルコールで拭き清浄にした後、ス
プレーガンで下塗り用塗料（関西ペイント（株）製「Ｓ
Ｕカラーコート」）を厚み約４０μｍになるように吹き
付け塗装した。このものを８０℃のオーブン内で２０分
乾燥硬化させた。次に、上塗り用塗料（大日本塗料
（株）「モナーク」）を厚み約３０μｍになるように吹
き付けと塗装し、１４０℃のオーブン内で２０分焼き付
け硬化させた。得られた成形品の表面はピンホールや凹
凸の無い自動車用外板としてそのまま使用できるもので
あった。

【００４８】［実施例２］直径１ｍｍのガス抜き用の穴
を４個有する３８０ｍｍＬ×２７０ｍｍＷ×５ｍｍｔの
金型を用いて、金型を減圧にしない以外は実施例１と同
様に行ない成形し、金属箔を表面に積層した複合材料成
形板を得た。

【００４９】得られた成形板は凹凸の無い鏡面を保持し
た良好な成形板であった。

【００５０】［比較例１］ナイロンフィルムを用いない
他は実施例１と全く同様にして成形を実施した。得られ
た成形板の表層は多くの凹凸が生じていた。このものを
実施例１と同様にして塗装したが塗装面に凹凸が生じ
た。

【００５１】［比較例２］ナイロンフィルムの代わりに
表面のなめらかな紙を用いた以外は実施例１と同様の方
法で成形して成形板を得た。得られた成形板には凹凸が
見られなかったが、オレンジ肌になっていた。この成形
板を実施例１と同様にして塗装したがやはり塗装後もオ
レンジ肌が生じた。

【００５２】［実施例３］実施例１と同様の原材料を準
備した。また、縦３００ｍｍ横２１０ｍｍの金型の中央
部に直径１００ｍｍの円形リブを有する金型を準備し
た。平板部は５ｍｍであり、リブ部分は１０ｍｍとし
た。なお、厚みが変化する境界部は１５度の勾配を設け
た。なお、この金型はジャケットを有しており熱媒体を
通し加熱冷却が可能としたものである。

【００５３】リブが存在する方の金型内壁面から、ナイ
ロンフィルム／アルミ箔／チョップドストランドマット
／分離膜／スラリー／分離膜／コンティニュアスマット
の順にセットした。

【００５４】金型を閉じて金型のジャケットに１６０℃
の熱媒体を通して金型温度を１４０℃に調節した。

【００５５】キャビティ中心部に設置した温度センサー
により温度が１４０℃に達したのを確認し、約１０分後
に熱媒体を冷媒に切り替え温度が６０℃になった時点で
金型を開き、成形品を取り出して、ナイロンフィルムを
取除いた。金型の形状通りにアルミ箔が賦型されたリブ
構造の表面性の優れた成形品が得られた。

【００５６】［実施例４］実施例１と同様にして成形し
た板状の成形品アルミ箔側表面に静電塗装を施した結
果、表面性の優れた塗装面を得ることが出来た。

【００５７】

【発明の効果】以上の如く本発明方法によれば、金属箔
表面を有し、表面状態が良好で、しかも高温での塗装性
の良好な、軽量で剛性の高いＦＲＰ複合成形品を安定し
て製造することが可能となる。すなわち、本発明方法に
よれば、成形品の表面に金属箔を成形時に同時に一体に
固着させることにより外金属箔と基材の接着力を増大で
き、また表面塗装に際して成形品の表面を通常金属等で
実施されている程度の清掃操作でよく、さらに有機溶剤
を使用しない静電塗装を可能にした、軽量で靭性の高い
複合成形品を得ることができる。しかも、本発明方法は
離型処理、減圧、脱気等のわずらわしい操作を実施しな
いでも安定して効率よく成形できるなど多くの利点を有
するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ３２Ｂ 5/18 15/08 １０５Ｚ 7148−4Ｆ 27/04 Ｚ 8413−4Ｆ // Ｂ２９Ｋ 105:04 105:06 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも片側の表面に金属箔を有し、
かつ液状成形樹脂システムにより所定の形状に成形され
た表層部及び発泡コアからなる芯部を有する高温焼き付
け又は静電塗装可能なサンドイッチ複合成形品を製造す
るに当たり、（ａ）成形用の型の内壁面に沿って軟質プ
ラスチックフイルムを配置すること、（ｂ）次に、シー
ト状の金属箔又は金型内面にフィットするように賦形さ
れた金属箔を上記フィルム上へ積層するように設置する
こと、（ｃ）さらに、繊維状補強材層及び液状成形樹脂
システムは通すが発泡性樹脂粒子は通さない分離層を設
置すること、（ｄ）上記繊維状補強材層及び分離層に囲
まれた、成形後の発泡コアとなる部分に、少なくとも発
泡性樹脂粒子と液状成形樹脂システムとを含む混合物を
存在させること、（ｅ）型を閉じた後、型の所定領域を
十分高い温度まで加熱すること及び／又は上記液状成形
樹脂システムの反応熱による温度上昇により、コア部に
位置する発泡性樹脂粒子を加熱発泡させて体積膨脹を生
じさせ、これにより金属箔、繊維状補強材層及び分離層
を含む表層部形成材料を型の内壁面に対して押し付ける
とともに、液状成形樹脂システムの一部を表層部に至ら
しめること、（ｆ）液状成形樹脂システムを硬化させる
と共に金属箔を同時に接着して複合成形品を形成させる
こと、そして、（ｇ）得られた複合成形品を型から取り
出し、表面に付着したフィルムを除去すること、を特徴
とする複合成形品の製造法。
【請求項２】軟質プラスチックフィルムとして厚み
０．０５〜０．２ｍｍの熱可塑性樹脂フイルムを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の製造法。