JPH07266440A

JPH07266440A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法およびその製造装置

Info

Publication number: JPH07266440A
Application number: JP6061274A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Watanabe; 充彦渡辺; Mitsuo Okubo; 光夫大久保
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】繊維強化樹脂成形体の製造方法であって、平
滑な表面を有し、機械的強度に優れたものが得られ、軽
量化も可能な製造方法を提供する。【構成】積み重ね状態に配設された織布の相互の間
に、糸状繊維がかけ渡されてなる補強繊維材料３を使用
し、これに未硬化の熱硬化性樹脂４を含浸させ、成形材
料通路８が減圧状態に保持された加熱硬化金型７に導入
して引き抜く。かくすることにより、織布同士の界面に
も繊維が介在して、該界面の接着強度が向上し、成形材
料が成形材料通路８の壁面を摺接しながら通過するの
で、得られる成形体の平滑性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、比較的厚みがあって表
面が平滑であり、軽量ではあるが機械的強度に優れた繊
維強化樹脂成形体の製造が可能であり、また、より空隙
率の高い成形体の製造も可能な繊維強化樹脂成形体の製
造方法及びその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維強化樹脂成形体の成形材料と
して使用されている補強繊維材料の繊維形態は、一方向
に引き揃えられた繊維の集束体、織布、不織布等の連続
繊維であり、このままでは比較的厚みのある成形体を製
造することができない。従って、その場合の製造方法と
して、樹脂を含浸した複数枚の織布、不織布等を積層し
て、一体的に加熱・硬化する方法、或いは、繊維の表面
に予め樹脂層を形成し、この繊維を用いて三次元構造に
製織したものを補強繊維材料として使用し、これを加熱
して所定形状に成形する方法（特開昭６３−６０７３８
号公報参照）等が知られている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、織布
や不織布等を積層する方法を採った場合、例えば織布と
織布との間にはマトリックス樹脂が存在するだけである
から、界面の接着強度に劣るという問題があり、三次元
構造に製織した補強繊維材料を用いる場合は、成形材料
が加熱硬化金型内を通過する際に、補強繊維材料が三次
元構造を採るが為に、加熱による成形材料の収縮率が大
きくて、金型内面を摺動させることができず、その為
に、得られる成形体の表面の平滑性が損なわれるという
問題があり、また、表面層が樹脂リッチとなる傾向にあ
るから、マトリックス樹脂の分散が不均一となり、全体
の機械的強度が低下し、中でも表面層の強度低下が著し
くて、成形体の使用中に欠損し易いという問題もあっ
た。

【０００４】一方、上記従来技術の何れに於いても、成
形体の重量が比較的大きくなる傾向にある。ところが、
成形体にそれほど高い機械的強度が要求されない場合
は、成形体内部を中空にしたり、空隙率を高めて軽量化
を図ることが望まれるが、上述の各製造方法では、軽量
化を図ることが極めて困難である。

【０００５】本発明は、上述のような従来技術の欠点を
解消し、厚みがあって且つ高度の表面平滑性が具備さ
れ、機械的強度に優れた成形体の製造が可能であり、も
し所望ならば、内部に中空部を形成したり、空隙率を高
めたりして軽量化したものの製造も可能な繊維強化樹脂
成形体の製造方法を提供し、併せて、その為に用いて好
適な製造装置を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】請求項１記載の発明は、
「積み重ね状態に配設された織布もしくは不織布の、相
互の間に糸状繊維がかけ渡されてなる補強繊維材料を使
用し、該補強繊維材料に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸さ
せ、成形材料通路が減圧状態に保持された加熱硬化金型
に導いて引き抜くことを特徴とする繊維強化樹脂成形体
の製造方法」であり、このことにより上記目的が達成さ
れる。

【０００７】即ち、三次元構造に製織した補強繊維材料
を用いる代わりに、複数枚の織布等を用いることとし、
これらの間に、三次元方向（厚み方向）の糸状繊維を介
在させ、この繊維により織布等の相互間を連結して、補
強繊維材料の不連続部分が発生するのを防止すると共
に、成形中における成形材料の収縮率低下を抑えるよう
にした点が第一の狙いである。また、加熱硬化金型の成
形材料通路を減圧して、成形材料が該通路壁面を強制的
に摺接しながら通過できるようになし、成形材料通路の
横断面積に占める成形材料量の割合、含浸した樹脂量等
との関係で、場合によっては、成形体内部の中空化や空
隙率のアップも可能とした点が第二の狙いである。

【０００８】請求項２記載の発明は、「積み重ね状態に
配設された織布もしくは不織布の、相互の間に糸状繊維
がかけ渡されてなる補強繊維材料を使用し、該補強繊維
材料に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた後、補強繊維
材料に押圧力を作用させて未硬化の熱硬化性樹脂の一部
を絞り取り、然る後、成形材料通路が減圧状態に保持さ
れた加熱硬化金型に導いて引き抜くことを特徴とする繊
維強化樹脂成形体の製造方法」であり、このことにより
上記目的が達成される。

【０００９】即ち、上記請求項１記載の発明の製造方法
に加えて、加熱硬化金型内に樹脂含浸補強繊維材料を送
り込む前に、該補強繊維材料に押圧力をかけて、一定量
の樹脂を絞り取る工程を追加し、空隙率のより高い製品
や、中空部分の容積のより大きな製品の製造を可能とし
たことを骨子とするものである。

【００１０】請求項３記載の発明は、「加熱硬化金型外
に設置された真空ポンプと、金型内に穿設された気体通
路とを備えた減圧装置が付設され、該気体通路の一端が
成形材料通路に開口せしめられると共に、他端が真空ポ
ンプに連結されてなる加熱硬化金型を有することを特徴
とする繊維強化樹脂成形体の製造装置」であり、このこ
とにより上記目的が達成される。

【００１１】即ち、製造装置に配設される加熱硬化金型
として、成形材料の通路壁にその一端が臨むようにした
気体通路を設け、他端を真空ポンプに連結してなる減圧
装置を付設したものを使用し、加熱硬化金型内における
所期の減圧雰囲気が、簡単な装備で確実に得られるよう
にした点を骨子とするものである。

【００１２】本発明に用いる熱硬化性樹脂としては、不
飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル
樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
そして、該樹脂固形分にこれを溶解させる溶媒やモノマ
ー、その他必要に応じて用いられる充填材、添加剤等を
配合して所謂樹脂液としたものを使用する。

【００１３】本発明に用いる補強繊維材料としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等に
よって構成されたロービングクロス等の織布やチョップ
ドストランドマット、コンティニアスマット等の不織布
を積み重ねた状態に配設し、さらに、各織布等の間を、
上述のような種類の糸状繊維を厚み方向にかけ渡して、
相互に連結したものが使用される。各織布等の目付け量
は、５００〜１５００ｇ／ｍ²程度である。

【００１４】請求項１または２記載の発明でいう、糸状
繊維をかけ渡すという意味は、糸状繊維が、織布等の繊
維と同じような織成パターンで、緻密に且つ組織的に織
成された状態を指す他、単に織布等の相互の間に比較的
粗目に介在し、且つ相互の織布に対して何らかの形で係
止している状態を言う。従って、糸状繊維は単に織布等
の対向面に位置する繊維に対してのみ係止されていても
よく、或いは積み重ね状態にある織布等を緩く縫い合わ
せる状態で挿し通されていてもよい。要は、織布等の相
互間に繊維が介在し、該繊維によって織布等が積み重ね
方向に連結された状態であればよい。

【００１５】織布等の間に、糸状繊維をかけ渡す手段と
しては、例えば２枚の織布を同時に織成できる織機があ
るが、この織機を調整して、織布の織り込み中に、２枚
の織布間にも、該織布の織成パターンとは無関係に糸を
往復させ、かけ渡すようにした方法（得られた製品はパ
ラビーム社よりパラビーム３Ｄとして市販されてい
る）、或いは、積み重ね状態にある複数枚の織布等の間
に糸状繊維を一定のピッチで行き来させながら、その都
度織布等に喰い込ませる方法等が挙げられ、その手段に
ついては特に限定はない。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明の繊維強化樹脂成形体の製
造方法は、三次元構造に製織した補強繊維材料の代わり
に、複数枚の織布等を用いることとし、且つこれらの相
互間に糸状繊維がかけ渡されたものを補強繊維材料とし
て使用するので、界面間にも繊維が存在することとな
り、更に、加熱硬化金型内での成形材料の収縮も抑えら
れる。また更に、該加熱硬化金型の成形材料通路が減圧
状態に保持されたものを使用して引き抜くので、成形材
料が該通路壁面を強制的に摺接しながら通過できる。

【００１７】請求項２記載の発明の繊維強化樹脂成形体
の製造方法は、上記請求項１記載の発明の製造方法に加
えて、加熱硬化金型に導入する前に、補強繊維材料に含
浸された樹脂液を絞り取るようにしたので、空隙率や中
空部容積のより大なる成形体の製造ができる。

【００１８】請求項３記載の発明の繊維強化樹脂成形体
の製造装置は、加熱硬化金型内に設けられた気体通路の
一端が成形材料通路に開口し、他端が真空ポンプに連結
された減圧装置を有する加熱硬化金型を使用するので、
該減圧装置を駆動すれば、加熱硬化金型内の成形材料通
路は減圧状態となり、繊維強化樹脂成形体の製造に用い
た場合、成形材料は該通路壁面を摺接しながら通過す
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて
詳細に説明する。

【００２０】図１は、請求項１または２記載の発明に用
いる補強繊維材料を模式的に示す斜視図であり、図２は
同上の補強繊維材料を用いて、請求項１または２記載の
発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法を実施する為の、
請求項３記載の製造装置の一例を示す概略説明図であ
る。

【００２１】これらの図において、１、１は上下に配設
された不織布、２はこの不織布１、１間にかけ渡された
糸状繊維であり、３はこのような構成からなる補強繊維
材料である。４は熱硬化性樹脂液、５は該樹脂液が含浸
せしめられた補強繊維材料である。尚、請求項１記載の
発明の場合、樹脂液４は、このように後述する加熱硬化
金型に送り込む前段階で含浸させてもよいし、加熱硬化
金型の入り口付近に設けられた図示しない樹脂液注入孔
より送り込んでもよい。６、６はピンチローラーであっ
て、補強繊維材料５内の過剰の樹脂液を絞り取るもので
あり、請求項２記載の発明を実施する場合に用いるので
あって、常時必要なものではない。

【００２２】７は加熱硬化金型であって、引抜方向に成
形材料通路８が貫設されており、その壁面は、平滑な板
状の成形体の製造が可能な型面を形成している。そし
て、樹脂液４を含浸した補強繊維材料５がその一端から
連続的に送り込まれる。９はこの加熱硬化金型７に付設
された減圧装置であって、型外に設置された真空ポンプ
１０と金型７内に穿設された気体通路１１、１１と、該
気体通路１１の他端と真空ポンプ１０とを連結するパイ
プ１２、１２とからなる。

【００２３】気体通路１１、１１の一端は、成形材料通
路８の幅方向（図２では紙面に対して垂直方向）の上下
に対向して、細長く形成されたスリット状の開口部１
３、１３となされている。尚、開口部の形状はスリット
の他一個もしくは複数個の孔であってもよい。スリット
の場合、その幅は０．５〜１０ｍｍ程度、好ましくは
１．０〜３．０ｍｍ程度である。いずれにしても、開口
部の形状や個数等は、成形材料や引抜速度、その他の要
素等を勘案して設定する。また、開口部１３と成形材料
通路８とのコーナー部分は摩擦抵抗を減らす為にアール
を付すのが好ましい。該アールはスリット幅もしくは孔
径の１／５〜１／２程度でよい。

【００２４】減圧装置９の減圧程度は、一概には言えな
いが、通常、真空度７５０ｍｍＨｇ（絶対圧１０ｍｍＨ
ｇ）前後が好ましい。１４、１４は加熱硬化金型７の外
周壁に取り付けられたヒーター、１５、１５は加熱硬化
金型７内に配設された冷却水配管、１６は上下に並設さ
れた無端ベルトからなる引取機である。

【００２５】上述の装置を用いて、請求項１または２記
載の発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法を実施するに
は、先ず、補強繊維材料３を連続的に繰り出しつつ、浸
漬槽内の樹脂液４中を通過させて樹脂液４を含浸した補
強繊維材料５とする。次いで、空隙率や中空部分の容積
が大きな成形体を製造する場合にはピンチローラー６、
６間に送りこんで押圧し、過剰の樹脂液を絞り落とす。
そうでない場合はピンチローラー６、６を開放した状態
にして通過させる。尚、ピンチローラー６、６を使用す
る場合、その圧力は０．５×１０⁴〜２．０×１０⁴Ｎ
／ｍ²程度とするのが好ましい。

【００２６】引き続き、ヒーター１４と冷却水配管１５
内の冷媒により、所定の温度に制御された加熱硬化金型
７の成形材料通路８内に送り込む。該加熱硬化金型７内
は、付設された減圧装置９により減圧状態に保持されて
いるから、樹脂液４を含浸した補強繊維材料５の上下面
が、それぞれ成形材料通路８の壁面に摺接されつつ、加
熱・硬化せしめられる。通常、加熱硬化金型７の手前側
半分で半硬化状態とされ、向こう側半分で半硬化状態の
成形材料の外面が規制されて硬化がほぼ完了する。所定
形状に賦形されると、成形体Ｍとなって引取機１６によ
り引き取られ、更に、図示しないカッターにより定尺に
切断される。

【００２７】上記実施例では、加熱硬化金型７の開口部
として、一対のスリット状開口部１３、１３を具備した
例を示したが、その他、図３に示すように、引き抜き方
向にスリット状開口部１３、１３・・を複数対並設した
ものを使用してもよい。尚、同図では、加熱硬化金型７
内の手前側において、マトリックス樹脂が適度に半硬化
状態になったか否かを判断する為に、成形材料通路８の
壁面での圧力を計測する圧力センサー１７が取り付けら
れている。

【００２８】実施例１上記製造工程に従って、次の成形材料及び成形条件によ
り繊維強化樹脂成形体を製造した。

【００２９】（１）成形材料補強繊維材料；ガラス繊維織物（パラビーム社製、商品名＝パラビーム３Ｄ、８６０８８、目付け量＝８６０ｇ／ｍ²、厚さ＝６ｍｍ）マトリックス樹脂配合組成；不飽和ポリエステル樹脂１００重量部硬化剤；ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート１．２重量部充填材；炭酸カルシウム１０重量部内部離型剤；正燐酸系内部離型剤１．０重量部

【００３０】（２）成形条件ピンチローラー；開放金型温度；１１０〜１８０℃ 金型寸法（成形材料通路）；１ｍ（長さ）×９ｃｍ
（幅）×６ｍｍ（厚さ）開口部；図３に示す構造のもの、スリット幅＝２ｍ
ｍ、スリット同士の間隔＝２０ｍｍ成形材料通路内の真空度；７５０ｍｍＨｇ（大気圧と
の差）引取速度；２０ｃｍ／分定尺に切断した成形体の寸法；５０ｃｍ（長さ）×９
ｃｍ（幅）×６ｍｍ（厚さ）

【００３１】実施例２ピンチローラーのピンチ圧力を、１．０×１０⁴Ｎ／ｍ
²に設定して、補強繊維材料の樹脂含浸量を実施例１の
場合の約１／２程度にしたこと以外は、実施例１と同様
にして繊維強化樹脂成形体を製造した。

【００３２】比較例１減圧装置を駆動しなかったこと以外は実施例１と同様に
して繊維強化樹脂成形体を製造した。

【００３３】比較例２補強繊維材料としてガラスロービング（旭ファイバー社
製、商品名＝４４５０番）と、コンティニアスマット
（旭ファイバー社製、商品名＝４５０番）の２枚を使用
し、これらの補強繊維材料に、実施例１と同様のマトリ
ックス樹脂を含浸させ且つ重ね合わせた状態で、減圧装
置を持たない他は実施例１と同様の製造装置、成形条件
で繊維強化樹脂成形体を製造した。

【００３４】上記各実施例及び比較例で得られた繊維強
化樹脂成形体について、表面粗さ、見掛け比重、繊維重
量含有率、曲げ剛性等を測定した。その結果を表１に示
す

【００３５】

【表１】

【００３６】尚、各測定法は次の通りである。表面粗さ；ＪＩＳＢ−０６０１で規定する十点平均粗
さ測定法に準拠する。繊維重量含有率；ＪＩＳ−Ｋ−７０５２に準拠する。曲げ剛性；ＪＩＳ−Ｋ−７０５５に準拠する。

【００３７】表１の結果から明らかなように、各実施例
の場合、加熱硬化金型内の雰囲気が減圧状態にあるか
ら、各比較例に比べて表面粗さが小さく平滑性に優れて
いる。また実施例２は補強繊維材料への樹脂含浸量を少
なくしたので他例に比べて比重が小さくなり、繊維重量
含有率が高くなっており、軽量性に富むものが得られて
いる。曲げ剛性については、比較例２が一番良いが、そ
れ以上に比重が大きいので、各実施例の方が各比較例に
比べて単位重量当たりの曲げ剛性に優れていると言え
る。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明の繊維強化樹脂成形
体の製造方法は、三次元構造に製織した補強繊維材料の
代わりに、複数枚の織布等を用いることとし、且つこれ
らの相互間に糸状繊維がかけ渡されたものを補強繊維材
料として使用するので、この糸状繊維が三次元方向に介
在することとなり、加熱硬化金型内での成形材料の収縮
も抑えられる。また、該加熱硬化金型の成形材料通路が
減圧状態に保持されたものを使用するので、成形材料が
該通路壁面を強制的に摺接しながら通過できる。

【００３９】従って、各織布等の界面にも補強繊維材料
が介在し、界面の接着強度に優れたものとなる。また、
得られる成形体の表面平滑性が向上し、機械的強度にも
優れたものが得られる。また更に、中空成形体や空隙率
の高い成形体の製造も容易である。

【００４０】請求項２記載の発明の繊維強化樹脂成形体
の製造方法は、上記請求項１記載の発明の製造方法に加
えて、加熱硬化金型に導入する前に、補強繊維材料に含
浸された樹脂液を絞り取るようにしたので、空隙率や中
空部容積のより大なる軽量な成形体の製造ができる。

【００４１】従って、材料費の節約が可能となり、得ら
れる成形体の用途範囲も拡大する。

【００４２】請求項３記載の発明の繊維強化樹脂成形体
の製造装置は、加熱硬化金型内に設けられた気体通路の
一端が成形材料通路に開口し、他端が真空ポンプに連結
された減圧装置を有する加熱硬化金型を使用するので、
該減圧装置を駆動すれば、加熱硬化金型内の成形材料通
路は減圧状態となり、繊維強化樹脂成形体の製造に用い
た場合、成形材料は該通路壁面を摺接しながら通過す
る。

【００４３】従って、加熱硬化金型内での所期の減圧状
態が、簡単な装備で確実に得られ、請求項１または２記
載の発明の製造方法に用いて好適な製造装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１または２記載の発明に用いる補強繊維
材料を模式的に示す斜視図である。

【図２】同上の補強繊維材料を用いて、請求項１または
２記載の発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法を実施す
る為の、請求項３記載の製造装置の一例を示す概略説明
図である。

【図３】同上装置の他の例を、やや拡大して示す要部の
みの概略説明図である。

【符号の説明】１不織布２糸状繊維３補強繊維材料４熱硬化性樹脂液５樹脂液を含浸した補強繊維材料６ピンチローラー７加熱硬化金型８成形材料通路９減圧装置 10 真空ポンプ 11 気体通路 13 スリット状の開口部 16 引取機Ｍ成形体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積み重ね状態に配設された織布もしくは
不織布の、相互の間に糸状繊維がかけ渡されてなる補強
繊維材料を使用し、該補強繊維材料に未硬化の熱硬化性
樹脂を含浸させ、成形材料通路が減圧状態に保持された
加熱硬化金型に導いて引き抜くことを特徴とする繊維強
化樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】積み重ね状態に配設された織布もしくは
不織布の、相互の間に糸状繊維がかけ渡されてなる補強
繊維材料を使用し、該補強繊維材料に未硬化の熱硬化性
樹脂を含浸させた後、補強繊維材料に押圧力を作用させ
て未硬化の熱硬化性樹脂の一部を絞り取り、然る後、成
形材料通路が減圧状態に保持された加熱硬化金型に導い
て引き抜くことを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造
方法。
【請求項３】加熱硬化金型外に設置された真空ポンプ
と、金型内に穿設された気体通路とを備えた減圧装置が
付設され、該気体通路の一端が成形材料通路に開口せし
められると共に、他端が真空ポンプに連結されてなる加
熱硬化金型を有することを特徴とする繊維強化樹脂成形
体の製造装置。