JPH0757533B2 - Method for manufacturing fiber-reinforced resin product and manufacturing mold - Google Patents
Method for manufacturing fiber-reinforced resin product and manufacturing moldInfo
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- JPH0757533B2 JPH0757533B2 JP3272892A JP27289291A JPH0757533B2 JP H0757533 B2 JPH0757533 B2 JP H0757533B2 JP 3272892 A JP3272892 A JP 3272892A JP 27289291 A JP27289291 A JP 27289291A JP H0757533 B2 JPH0757533 B2 JP H0757533B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化樹脂製品の製造
方法および該方法に用いる成形用の金型に関し、特に、
繊維強化材をキャビティ内に配置した後に未反応原料液
をキャビティ内に射出して、繊維強化材に含浸させつつ
反応を生じさせる反応射出成形法により、ヘルメット等
の半球殻形状の成形品を製造するために好適に用いられ
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced resin product and a molding die used in the method, and more particularly,
A hemispherical shell-shaped molded product such as a helmet is manufactured by the reaction injection molding method in which the unreacted raw material liquid is injected into the cavity after the fiber reinforcement is placed in the cavity, and the reaction is caused while impregnating the fiber reinforcement. It is preferably used for
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の繊維強化樹脂製品を反応
射出成形法により製造する方法において、図3に示すよ
うに、製品面を形成する金型1の型面2の少なくとも一
部に可撓性シート3を用い、金型型面により囲まれるキ
ャビティ4内に繊維強化材5を配置した後、上記シート
3をかぶせて金型1に固定し、シート3と金型型面2に
より囲繞されるキャビティを形成し、上記シート3に対
して外部より圧力空気を注入口6より加えて、シート3
を介してキャビティ4の内部に配置している繊維強化材
5を加圧し、未反応原料液をキャビティ内に射出口7よ
り射出して繊維強化材中に原料液を含浸させつつ反応を
生じさせる方法が本出願人より提案されている。(特願
平2−75226号)2. Description of the Related Art Conventionally, in a method for producing a fiber reinforced resin product of this type by a reaction injection molding method, as shown in FIG. 3, at least a part of a mold surface 2 of a mold 1 which forms a product surface can be formed. The flexible sheet 3 is used, and the fiber reinforcement 5 is placed in the cavity 4 surrounded by the mold surface, and then the sheet 3 is covered and fixed to the mold 1, and the sheet 3 and the mold surface 2 surround it. To form a cavity, and pressurized air is applied to the sheet 3 from the outside through the inlet 6, so that the sheet 3
The fiber reinforced material 5 disposed inside the cavity 4 is pressurized via the, and the unreacted raw material liquid is injected into the cavity from the injection port 7 to cause a reaction while impregnating the raw material liquid into the fiber reinforced material. A method has been proposed by the applicant. (Japanese Patent Application No. 2-75226)
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記したキャビティの
一部を可撓性シートを用いて形成し、該シートを外部よ
り加圧する製造方法では、その余剰となる樹脂の排出が
不十分で成形品の肉厚、重量のばらつきが非常に大きい
ものであった。In the manufacturing method in which a part of the above-mentioned cavity is formed by using a flexible sheet and the sheet is pressed from the outside, the excess resin is not sufficiently discharged and a molded product is obtained. The variation in thickness and weight was extremely large.
【0004】上記不具合の解決方法として、 未反応原料液の射出の際にキャビティ内を減圧する; 射出時間を長くとる; シートの加圧時間を長くとる 等の改良方法が考えられ、本出願人はこれら方法を用い
て実験を重ねた。As a method for solving the above-mentioned problems, an improved method such as depressurizing the inside of the cavity at the time of injecting the unreacted raw material liquid; prolonging the injection time; prolonging the pressurization time of the sheet is considered. Repeated experiments using these methods.
【0005】特に、マトリクス樹脂として反応射出成形
するRIMナイロンやシクロペンタジエンを使用した場
合、その未反応原料液の反応時間が速く、キャビティ内
の繊維強化材の量に対して樹脂量が多いままに、即ち、
余剰樹脂が十分に排出されないままに、成形が完了し
た。その場合、図4に示すように、型面側に部分的に樹
脂のみの部分Zが生じた状態で成形が完了し、重量や肉
厚の不安定となる欠点があった。特に、重合時間が短い
樹脂を用いた場合に顕著となっていた。In particular, when RIM nylon or cyclopentadiene for reaction injection molding is used as the matrix resin, the reaction time of the unreacted raw material liquid is fast and the resin amount remains large relative to the amount of the fiber reinforcing material in the cavity. , That is,
Molding was completed while the excess resin was not sufficiently discharged. In that case, as shown in FIG. 4, there is a drawback that the molding is completed in a state where the resin-only portion Z is partially generated on the mold surface side, and the weight and wall thickness become unstable. This was especially noticeable when a resin having a short polymerization time was used.
【0006】本発明は、上記した問題点を解消し、繊維
強化材中に樹脂が均一に浸透し、樹脂が不十分な部分お
よび樹脂のみの部分が生じることのない製造方法および
該方法に用いる金型を提供することを目的とするもので
ある。The present invention solves the above-mentioned problems, and is used for a manufacturing method and a method in which a resin is uniformly penetrated into a fiber reinforced material and a resin-insufficient portion and a resin-only portion are not produced. The purpose is to provide a mold.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、金型内に予め繊維強化材を配置した後、
金型内に未反応原料液を射出し、金型内で繊維強化材に
含浸させつつ反応を生じさせて成形する繊維強化樹脂製
品の製造方法において、上記金型の型面内に繊維強化材
を配置した後、金型のキャビティの一部を構成する可撓
性シートを外部より加圧して、シートを介してキャビテ
ィ内部に配置している繊維強化材を加圧しつつ、該加圧
下で未反応原料液をキャビティ内に射出すると共に、射
出された余剰の原料液をキャビティを形成する金型の型
面に設けた割り面を通して樹脂溜めに排出して、所要の
肉厚と重量を得るようにしたことを特徴とする繊維強化
樹脂製品の製造方法を提供するものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a method in which a fiber reinforcement is placed in advance in a mold,
In a method for producing a fiber-reinforced resin product, in which an unreacted raw material liquid is injected into a mold and a reaction is caused while the fiber-reinforced material is impregnated in the mold to mold the fiber-reinforced resin product, After arranging, the flexible sheet forming a part of the cavity of the mold is pressed from the outside to pressurize the fiber reinforced material arranged inside the cavity through the sheet, while not applying the pressure. The reaction raw material liquid is injected into the cavity, and the excess injected raw material liquid is discharged into the resin reservoir through the split surface provided on the mold surface of the mold that forms the cavity, so that the required wall thickness and weight are obtained. The present invention provides a method for producing a fiber-reinforced resin product characterized by the above.
【0008】上記シートとしては可撓性を有するもので
あれば良く、ナイロン、セロファン、ゴム、ポリエステ
ル、ポリエーテルケトン等が用いられる、尚、離型性、
重合性、耐熱性、強度等を考慮するとシリコンゴムが最
も好ましい。また、上記可撓性シートを介してキャビテ
ィ内部に付加する圧力媒体としては、圧縮空気等の気体
あるいは液体等の等方的な圧力媒体を用いている。As the above-mentioned sheet, any sheet having flexibility may be used, and nylon, cellophane, rubber, polyester, polyetherketone, etc. may be used.
Silicone rubber is most preferable in consideration of polymerizability, heat resistance, strength and the like. As the pressure medium added to the inside of the cavity via the flexible sheet, an isotropic pressure medium such as gas such as compressed air or liquid is used.
【0009】また、上記シートを介して付加する圧力
は、原料液の射出前および射出時に付加する一次圧力
と、原料液の射出後で原料液の固化完了前まで付加する
二次圧力との2段階に分け、二次圧力を一次圧力および
原料液射出圧力より大きく設定することが好ましい。The pressure applied through the sheet is a primary pressure applied before and during the injection of the raw material liquid and a secondary pressure applied after the injection of the raw material liquid until the solidification of the raw material liquid is completed. It is preferable to set the secondary pressure to be higher than the primary pressure and the raw material liquid injection pressure in stages.
【0010】特に、上記一次圧力をP1、二次圧力をP
2、未反応原料液の射出圧力をQとすると、下記の3式
を全て充足するように設定することが最も好ましい。 P1≦Q、 1.2×P1<P2、 Q<P2Particularly, the primary pressure is P1 and the secondary pressure is P
2. If the injection pressure of the unreacted raw material liquid is Q, it is most preferable to set the following three formulas to be satisfied. P1 ≦ Q, 1.2 × P1 <P2, Q <P2
【0011】また、樹脂浸透性を考慮して、繊維強化材
を配置したキャビティ内を減圧することも有効である。It is also effective to depressurize the inside of the cavity in which the fiber reinforcing material is placed, in consideration of the resin permeability.
【0012】本発明においては、特に、樹脂浸透性が良
くない部分に樹脂を十分に浸透させるため、繊維強化材
層のうち、キャビティを形成するシート面及び/又は金
型型面に沿って、繊維の占める体積割合の小さい繊維層
を配置することを特徴としている。上記繊維の占める体
積割合の小さい繊維としては、ガラス、カーボン、スチ
ール、有機繊維の不織布やマット等が好適に用いられ
る。上記シート面および型面に沿って配置する繊維層以
外の主繊維層には、連続繊維あるいは長繊維形態のカー
ボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊
維、スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機繊維及
び/またはそれらの混合物が好適に用いられる。In the present invention, in particular, in order to sufficiently permeate the resin into a portion having poor resin permeability, in the fiber reinforcing material layer, along the sheet surface and / or the mold surface forming the cavity, It is characterized in that a fiber layer having a small volume ratio of fibers is arranged. As the fibers having a small volume ratio, the glass, carbon, steel, non-woven fabric of organic fibers, mats, and the like are preferably used. The main fiber layers other than the fiber layers arranged along the sheet surface and the mold surface include carbon fibers in the form of continuous fibers or long fibers, glass fibers, aramid fibers, silicon carbide fibers, steel fibers, amorphous metal fibers, organic fibers. And / or a mixture thereof is preferably used.
【0013】更に、本発明においては、上記したよう
に、上記シート側でない金型の型面に割り面を設け、該
割り面にキャビティ内部と連通する部分に樹脂溜めを配
置し、上記割り面より余剰樹脂を押し出して樹脂溜めに
排出するようにしている。Further, in the present invention, as described above, a split surface is provided on the mold surface of the mold which is not on the sheet side, and a resin reservoir is arranged in a portion communicating with the inside of the cavity on the split surface. The excess resin is pushed out and discharged to the resin reservoir.
【0014】上記繊維強化材に対する余剰樹脂を金型型
面に設けた割り面より排出するようにしているのは、下
記の理由による。即ち、キャビティに開口する点状の排
出口を設けた場合には該排出口の周辺が先に二次圧力に
より加圧されてP2に達してしまうと、排出口以外の部
分では余剰樹脂をキャビティ内に残留させることにな
る。そこで、上記点状の排出口を増加することが考えら
れるが、その場合には成形品を金型より離型することが
困難となる。これに対して、上記のように、金型の型面
に割り面を設けて、該割り面より樹脂溜めに樹脂を排出
する場合、樹脂溜め内が二次圧力のP2以上にならない
限り樹脂の排出を継続させることが出来る。Excess resin for the fiber reinforced material is discharged from the split surface provided on the mold surface for the following reason. That is, in the case where a point-like discharge port that opens to the cavity is provided, if the periphery of the discharge port is first pressurized by the secondary pressure and reaches P2, the excess resin is removed from the cavity in the portion other than the discharge port. Will be left inside. Therefore, it is conceivable to increase the number of dot-shaped outlets, but in that case, it becomes difficult to release the molded product from the mold. On the other hand, as described above, when the split surface is provided on the mold surface of the mold and the resin is discharged from the split surface to the resin reservoir, unless the inside of the resin reservoir becomes equal to or higher than the secondary pressure P2, Emission can be continued.
【0015】尚、上記割り面はアンダーカットにならな
いように形成する必要がある。また、キャビティに開口
する割り面の先端部分と該割り面の内部位置に設けると
樹脂溜めは、バリ厚よりも厚いフィルム状あるいは溝状
により連通しても良く、また、このバリ厚そのままの厚
みであっても良い。The split surface must be formed so as not to undercut. When the tip of the split surface that opens to the cavity and the internal position of the split surface are provided, the resin reservoir may be communicated by a film or groove that is thicker than the burr thickness. May be
【0016】上記樹脂溜めの容積Vと、成形品の樹脂の
占める設計体積V1及びキャビティ内部に射出する未反
応原料液の体積V2の関係において、樹脂浸透を向上さ
せるには、十分な樹脂量を射出することが好ましく、よ
って、V2>V1とし、かつ、樹脂溜めとしての効果を
持たせるために、V>V2−V1であることが好まし
い。In the relationship between the volume V of the resin reservoir, the design volume V1 occupied by the resin of the molded product, and the volume V2 of the unreacted raw material liquid injected into the cavity, a sufficient amount of resin is required to improve the resin penetration. It is preferable to inject, and therefore V2> V1 and V> V2-V1 are preferable in order to have an effect as a resin reservoir.
【0017】上記成形に用いられる樹脂としては、反応
射出成形(RIM)あるいはレジントランスファーモール
ディング(RTM)が可能なナイロン、シクロペンタジエ
ン、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、ポリエステル
アミド等が用いられる。耐衝撃性を考慮すると、ナイロ
ン、シクロペンタジエンが好ましい。例えば、 RIMナ
イロンである場合、金型内に重合触媒と重合開始剤とを
含む溶融したラクタム類を注入し、これを加熱によりポ
リアミド重合とするモノマーキャスティング法により成
形される。As the resin used for the above-mentioned molding, nylon, cyclopentadiene, epoxy, urethane, polyester, polyesteramide or the like capable of reaction injection molding (RIM) or resin transfer molding (RTM) is used. Considering the impact resistance, nylon and cyclopentadiene are preferable. For example, in the case of RIM nylon, it is molded by a monomer casting method in which molten lactams containing a polymerization catalyst and a polymerization initiator are injected into a mold, and the polyamide is polymerized by heating.
【0018】上記モノマーであるω−ラクタム類として
は、α−ピロリドン、α−ピペリドン、ω−エナントラ
クタム、ε−カプロラクタム、ω−カプリロラクタム、
ω−ペラルゴノラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウ
ンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム、あるいはこれ
らのc−アルキル置換−ω−ラクタム、並びにこれらの
二種以上のω−ラクタムの混合物があげられる。また、
ω−ラクタムは必要に応じて改良成分(ソフト成分)を含
むことができる。該ソフト成分は分子中に使用する開始
剤と反応する官能基を有し、しかも、Tgの低い化合物
で、通常の官能基を有するポリエーテルや液状ポリブタ
ジエンなどが使用される。The ω-lactams which are the above-mentioned monomers include α-pyrrolidone, α-piperidone, ω-enanthlactam, ε-caprolactam, ω-caprylolactam,
ω-pelargonolactam, ω-decanolactam, ω-undecanolactam, ω-laurolactam, c-alkyl-substituted-ω-lactams thereof, and mixtures of two or more kinds of these ω-lactams. Also,
The ω-lactam can optionally contain an improving component (soft component). The soft component is a compound having a functional group that reacts with the initiator used in the molecule and has a low Tg, and a polyether having a normal functional group, liquid polybutadiene, or the like is used.
【0019】上記ω-ラクタム類として使用される市販
の原料としては、宇部興産(株)会社のUBEナイロン(U
X-21)等がある。これはアルカリ触媒とカプロラクタ
ムからなるA成分と、ソフト成分を含むプレポリマーと
カプロラクタムからなるB成分とから構成されている。Commercially available raw materials used as the above-mentioned ω-lactams include UBE nylon (U manufactured by Ube Industries, Ltd.).
X-21) etc. It is composed of an A component consisting of an alkali catalyst and caprolactam, a prepolymer containing a soft component and a B component consisting of caprolactam.
【0020】上記重合触媒としては、水素化ナトリウム
が好ましいが、その他のナトリウム、カリウム、水素化
リチウム等の公知のω−ラクタムの重合触媒を使用する
ことが出来る。その添加量はω−ラクタムに対して0.
1〜0.5モル%の範囲が好ましい。As the above-mentioned polymerization catalyst, sodium hydride is preferable, but other known .omega.-lactam polymerization catalysts such as sodium, potassium and lithium hydride can be used. The amount added is 0 for ω-lactam.
The range of 1-0.5 mol% is preferable.
【0021】また、重合開始剤(活性剤)としては、 N−
アセチル−ε−カプロラクタムが用いられるが、その他
のトリアリルイソシアヌレート、N−置換エチレンイミ
ン誘導体、1.1’−カルボニルビスアジリジン、オキ
サゾリン誘導体、2−(N−フェニルベンズイミドイ
ル)アセトアニリド、2−(N−フェニルベンズイミド
イル)アセトアニリド、2−N−モリホリノ−シクロヘ
キセン−1.3−ジカルボキサニリド等や公知のイソシ
アネート、カルボジイミド等の化合物を用いることが出
来る。上記重合開始剤の添加量はω−ラクタムの量に対
して0.05〜1.0モル%の範囲内にあることが好まし
い。As the polymerization initiator (activator), N-
Acetyl-ε-caprolactam is used, but other triallyl isocyanurates, N-substituted ethyleneimine derivatives, 1.1′-carbonylbisaziridine, oxazoline derivatives, 2- (N-phenylbenzimidoyl) acetanilide, 2- Compounds such as (N-phenylbenzimidoyl) acetanilide, 2-N-morpholino-cyclohexene-1.3-dicarboxanilide and known isocyanates and carbodiimides can be used. The amount of the polymerization initiator added is preferably within the range of 0.05 to 1.0 mol% with respect to the amount of ω-lactam.
【0022】マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン
樹脂を用いる場合、該シクロペンタジエン樹脂となる重
合性モノマーとしては、ジシクロペンタジエンのほか、
ジヒドロジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエ
ン、テトラシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−
メチルシクロペンタジエン共二重体等が用いられる。When a cyclopentadiene resin is used as the matrix resin, dicyclopentadiene may be used as the polymerizable monomer for the cyclopentadiene resin.
Dihydrodicyclopentadiene, tricyclopentadiene, tetracyclopentadiene, cyclopentadiene-
A methylcyclopentadiene co-duplex or the like is used.
【0023】上記シクロペンタジエン樹脂の重合触媒と
しては、タングステン、モリブデン、タンタル等のハロ
ゲン化物、オキシハロゲン化物、酸化物、有機アンモニ
ウム塩等が好適に用いられる。重合開始剤としては、周
期率表第I族〜第III族の金属のアルキル化物を中心とす
る有機金属化合物、アルコール、フェノール等の酸素含
有化合物等が好適に用いられる。As the polymerization catalyst for the cyclopentadiene resin, halogen compounds such as tungsten, molybdenum and tantalum, oxyhalides, oxides, organic ammonium salts and the like are preferably used. As the polymerization initiator, organometallic compounds centered on alkylated metals of metals of groups I to III of the periodic table, oxygen-containing compounds such as alcohols and phenols are preferably used.
【0024】さらに、上記重合触媒および活性剤(重合
開始剤)を含む溶液は、重合反応が非常に速く開始され
るので、成形用金型に充分に流れ込まない間に硬化が起
こることがあるため、活性調節剤としてアルキレングリ
コールまたはポリアルキレングリコールから選ばれるグ
リコール化合物のモノエーテルおよび/またはモノエス
テルが好適に用いられる。また、金型への射出に際して
は、金型温度を通常40〜130℃の範囲とし、通常1
〜5分間重合反応を行うことが好ましい。Further, since the polymerization reaction of the solution containing the above-mentioned polymerization catalyst and activator (polymerization initiator) is initiated very quickly, curing may occur before the solution sufficiently flows into the molding die. The monoether and / or monoester of a glycol compound selected from alkylene glycol or polyalkylene glycol is preferably used as the activity modifier. When injecting into the mold, the mold temperature is usually set in the range of 40 to 130 ° C.
It is preferable to carry out the polymerization reaction for 5 minutes.
【0025】尚、本製造方法に用いる樹脂は、上記ポリ
アミド樹脂(ナイロン)やシクロペンタジエン樹脂に限定
されず、 いわゆる反応射出成形(RIM)あるいはレジン
トランスファーモールディング(RTM)に用いられる樹
脂、例えば、 エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ウレタン樹脂、架橋ポリエステルアミドなど好
適に用いられる。The resin used in the present production method is not limited to the above polyamide resin (nylon) or cyclopentadiene resin, but may be a resin used in so-called reaction injection molding (RIM) or resin transfer molding (RTM), such as epoxy resin. Resins, acrylic resins, polyester resins, urethane resins, crosslinked polyesteramides, etc. are preferably used.
【0026】本発明は上記した製造方法に用いるための
金型も提供するものであり、該金型は、キャビティを金
型の型面と該型面内に繊維強化材を配置した後に金型に
固定する可撓性シートにより囲繞して形成し、かつ、該
可撓性シートを外部より加圧する手段を設け、かつ、上
記金型にキャビティの内部と連通する割り面を設けると
共に、該割り面の一部に余剰樹脂溜を設け、さらに、キ
ャビティへの射出口を上記可撓性シートと繊維強化材の
間に未反応原料液が射出される位置に設けていることを
特徴としている。The present invention also provides a mold for use in the above-mentioned manufacturing method, wherein the mold is provided with a cavity on the mold surface of the mold and a fiber reinforcing material is disposed in the mold surface. Is formed by surrounding it with a flexible sheet that is fixed to the mold, and is provided with a means for externally pressing the flexible sheet, and the mold is provided with a split surface that communicates with the inside of the cavity. A surplus resin reservoir is provided on a part of the surface, and an injection port to the cavity is provided between the flexible sheet and the fiber reinforced material at a position where the unreacted raw material liquid is injected.
【0027】本発明に係わる製造方法は、特に、ヘルメ
ット等の半球殻形状の成形品の製造に好適に用いられる
ものであり、その場合には、金型の型面はを半球形状に
凹設していると共に、上記可撓性シートを上記金型型面
の内周面に沿って押圧されるようにし、成形品が半球殻
形状となるようにキャビティを形成している。The manufacturing method according to the present invention is particularly suitable for use in manufacturing a hemispherical shell-shaped molded article such as a helmet. In that case, the mold surface of the mold is recessed into a hemispherical shape. In addition, the flexible sheet is pressed along the inner peripheral surface of the mold surface to form a cavity so that the molded product has a hemispherical shell shape.
【0028】上記したように、本発明に係わる金型で
は、型面の一部をシートにより形成するため、金型型面
は成形する製品の片面のみを規定する型面のみを備えれ
ば足りる。そのため、製品の外側の割り面をアンダーカ
ットにならないよう注意するのみであり、製品面の内面
は可撓性シートで形成されるためアンダーカットを心配
する必要はない。As described above, in the mold according to the present invention, since a part of the mold surface is formed by the sheet, it is sufficient that the mold surface has only the mold surface that defines only one surface of the product to be molded. . Therefore, care is taken not to undercut the outer split surface of the product, and there is no need to worry about undercut because the inner surface of the product surface is formed of a flexible sheet.
【0029】[0029]
【作用】上記した本発明に係わる製造方法によれば、余
剰樹脂を金型型面に設けた割り面より排出するため、部
分的に樹脂のみの層が取り残された状態で成形が完了す
ることが防止でき、重量や肉厚を安定させることが出来
る。さらに、樹脂の浸透しにくい部分に原料液を射出す
ると共に、繊維の占める体積割合の小さい繊維強化材を
配置しているため、樹脂の浸透が不十分な部分が生ずる
ことを防止できる。According to the above-described manufacturing method of the present invention, since the surplus resin is discharged from the split surface provided on the mold surface, the molding can be completed in a state where the resin layer is partially left. Can be prevented and the weight and wall thickness can be stabilized. Further, since the raw material liquid is injected to the portion where the resin is difficult to penetrate and the fiber reinforcing material having a small volume ratio of the fibers is arranged, it is possible to prevent the portion where the resin does not penetrate sufficiently.
【0030】[0030]
【実施例】図1は本発明に係わる金型の実施例を示し、
該金型10は、下型11に上面開口で半球形状に凹設さ
れた型面12を形成している。該下型11の上面には、
型面12内に繊維強化材13を配置した後、可撓性シー
ト14をかぶせ、該シート14の周縁部を下型11の上
面に締結具(図示せず)で固定するようにしている。即ち、
シート14により通常の金型上型を構成するように
し、シート14と下型型面12とによりキャビティ15
を形成している。EXAMPLE FIG. 1 shows an example of a mold according to the present invention.
The mold 10 has a lower mold 11 having a mold surface 12 that is recessed in a hemispherical shape with an upper opening. On the upper surface of the lower mold 11,
After arranging the fiber reinforcement 13 in the mold surface 12, the flexible sheet 14 is covered, and the peripheral edge of the sheet 14 is fixed to the upper surface of the lower mold 11 with a fastener (not shown). That is,
The sheet 14 constitutes an upper mold of a normal mold, and the cavity 14 is formed by the sheet 14 and the lower mold surface 12.
Is formed.
【0031】上記金型下型11には、型面12の最下端
位置に、型面12に開口する未反応原料液の射出口20
を設けている。また、上端と下端との中間位置に割り面
17を形成している。即ち、下型11を下部の第1型1
1aと上部の第2型11bとの分割し、この第1型11
aと第2型11bとの接合部分に樹脂溜め18を形成
し、該樹脂溜め18に排出通路口19と連通している。
第1型11aの上端面にはキャビティ15に連通する樹
脂溜め16を設けている。該樹脂溜め16は金型外部と
連通せず、樹脂溜めとなるものであるが、余剰樹脂がな
い場合には成形品の端部に局在するボイド、ベアを内包
するためのものである。この樹脂溜め16をシート14
が加圧しないようにスペーサ25を設けている。尚、樹
脂溜め16と排出通路19はスペーサ25と第1型11
aの間に設置しても良い。In the lower die 11 of the mold, an injection port 20 for the unreacted raw material liquid that opens at the die surface 12 is provided at the lowermost position of the die surface 12.
Is provided. A split surface 17 is formed at an intermediate position between the upper end and the lower end. That is, the lower mold 11 is replaced with the lower first mold 1
1a and the upper second mold 11b are divided, and the first mold 11 is divided.
A resin reservoir 18 is formed at the joint between a and the second die 11b, and the resin reservoir 18 communicates with a discharge passage port 19.
A resin reservoir 16 communicating with the cavity 15 is provided on the upper end surface of the first die 11a. The resin reservoir 16 does not communicate with the outside of the mold and serves as a resin reservoir. However, when there is no excess resin, it is for containing voids and bares localized at the end of the molded product. This resin reservoir 16 is used as a sheet
The spacer 25 is provided so as not to apply pressure. It should be noted that the resin reservoir 16 and the discharge passage 19 are connected to the spacer 25 and the first mold 11
It may be installed between a and.
【0032】上記樹脂溜め18とキャビティ15に面す
る割り面17の内端位置との間には、バリの厚さよりも
厚い溝17aを形成している。この溝17aは通常のバ
リ厚のみの厚さを持つバリ面でも良い。樹脂溜め18に
上記したように排出通路口19を連通している。また、
型面12の最下端位置に連通して上記射出口20からも
排出しては排出通路としている。A groove 17a thicker than the thickness of the burr is formed between the resin reservoir 18 and the inner end position of the split surface 17 facing the cavity 15. The groove 17a may be a burr surface having a thickness that is only the normal burr thickness. The discharge passage port 19 communicates with the resin reservoir 18 as described above. Also,
It communicates with the lowermost position of the mold surface 12 and is discharged from the injection port 20 to form a discharge passage.
【0033】また、上記シート13の上部には、圧力保
持板21をシート14と共に金型11に固定して配置し
ており、該圧力保持板21に形成した圧縮空気注入口2
2に圧縮空気供給パイプ23を接続して、シート14を
圧縮空気で加圧出来るようにしている。A pressure holding plate 21 is fixed to the die 11 together with the sheet 14 above the sheet 13, and the compressed air injection port 2 formed in the pressure holding plate 21 is disposed.
A compressed air supply pipe 23 is connected to 2 so that the sheet 14 can be pressurized with compressed air.
【0034】上記した金型を用いて、半球殻形状の成形
品(ヘルメット)を以下の如く成形した。 カーボンクロス(東邦レーヨン製W3101)を頭頂部は
10層、それ以外は6層積層し、かつ、金型側面にガラ
ス繊維不織布(日本バイリーン製キュムラスEPM40
25)を積層して、 図2に示すように、予め半球殻形状
に成型した繊維強化材13を金型型面12の円弧面に沿
って配置する。A hemispherical shell-shaped molded product (helmet) was molded as follows using the above-mentioned mold. Carbon cloth (W3101 made by Toho Rayon) was laminated 10 layers on the top and 6 layers other than that, and glass fiber non-woven fabric (Cumuras EPM40 made by Japan Vilene) on the side of the mold.
25) are laminated, and as shown in FIG. 2, the fiber reinforcing material 13 molded in advance in a hemispherical shell shape is arranged along the arc surface of the mold surface 12.
【0035】ついで、厚さ1.3mmのシリコンゴム(信越
化学製KE555U)からなる可繞性シート14を圧力
保持板21と共に金型下型11の上面に固定する。Then, a bendable sheet 14 made of silicon rubber (KE555U made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a thickness of 1.3 mm is fixed to the upper surface of the lower die 11 of the mold together with the pressure holding plate 21.
【0036】上記シート14に対して圧縮空気注入口2
2より注入する圧縮空気を作用し、シート14を2kg/c
m2で加圧し、 シート14の型面開口部に位置する部分を
押圧して、型面12に沿って配置した繊維強化材13に
押し付ける。即ち、図2に示すように、金型型面12と
シート14とにより繊維強化材13を充填した半球殻形
状のキャビテイ15を形成する。The compressed air inlet 2 for the sheet 14
Compressed air injected from 2 acts and the sheet 14 is 2 kg / c
A pressure of m 2 is applied to press the portion of the sheet 14 located in the mold surface opening portion, and press the fiber reinforcing material 13 arranged along the mold surface 12. That is, as shown in FIG. 2, the mold surface 12 and the sheet 14 form a hemispherical shell-shaped cavity 15 filled with the fiber reinforcement 13.
【0037】金型を150℃に昇温すると共に、射出口
(排出通路)20を減圧源(図示せず)に連通して上記キャ
ビテイ15内に5mmHgに減圧した。The mold is heated to 150 ° C. and the injection port
The (exhaust passage) 20 was connected to a decompression source (not shown) to reduce the pressure in the cavity 15 to 5 mmHg.
【0038】ついで、RIMナイロン(宇部興産製UX
−21)のモノマーを90℃に溶融し、射出口20より
射出した。その時にシート14に付加する圧縮空気圧は
0kg/cm2(大気圧)とした。Next, RIM nylon (UX manufactured by Ube Industries)
The monomer (-21) was melted at 90 ° C. and injected through the injection port 20. The compressed air pressure applied to the sheet 14 at that time was 0 kg / cm 2 (atmospheric pressure).
【0039】所定量のRIMナイロンを射出した後、射
出圧を解放すると共に、シート14に二次圧力をかけて
加圧し、 型面12に設けた割り面17より余剰樹脂を溝
17aを通して樹脂溜め18に排出した。その際、キャ
ビテイ15の最下端位置からも射出口(排出通路)20を
経て余剰樹脂を排出した。After injecting a predetermined amount of RIM nylon, the injection pressure is released, and a secondary pressure is applied to the sheet 14 to pressurize it, and excess resin is collected from the split surface 17 provided on the mold surface 12 through the groove 17a. It was discharged to 18. At that time, the surplus resin was discharged from the lowermost position of the cavity 15 through the injection port (discharge passage) 20.
【0040】射出後、2分以内で重合が終了し、シート
14を取り除いて離型し、ヘルメットからなる成形品を
取り出した。該ヘルメットの重量は235gであった。After the injection, the polymerization was completed within 2 minutes, the sheet 14 was removed and the mold was released, and a molded article composed of a helmet was taken out. The helmet weighed 235 g.
【0041】上記ヘルメットからなる成形品を切断して
分析したところ、図4のような金型型面12側に過剰樹
脂部分の存在は認められず、厚みは均一なものとなり、
改良効果が認められたが、シート14側の表面にわずか
に樹脂浸透不良の部分が認められた。When the molded article made of the above helmet was cut and analyzed, no excess resin portion was found on the mold surface 12 side as shown in FIG. 4, and the thickness was uniform,
Although the improvement effect was recognized, a portion with poor resin penetration was recognized on the surface of the sheet 14 side.
【0042】尚、比較例として、前記第3図に示す従来
の金型により、上記第1図の実施例の金型を用いて成形
したのと同一条件でヘルメットを成形した。As a comparative example, a helmet was molded using the conventional mold shown in FIG. 3 under the same conditions as those using the mold of the embodiment shown in FIG.
【0043】上記実施例および比較例の金型によりそれ
ぞれ成形したヘルメットの性能をまとめると下記の表1
に示す通りである。Table 1 below summarizes the performances of the helmets molded by the molds of the above-mentioned examples and comparative examples.
As shown in.
【0044】[0044]
【表1】 実施例 比較例 金型型面側に余剰樹脂 無 有 シート側表面への樹脂浸透性 良 不良 [Table 1] Example Comparative example No excess resin on the die surface side Resin penetration into the sheet side surface Good or bad
【0045】[0045]
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、繊維に対する樹脂の量をコントロール出来る
ように、キャビテイを構成する金型型面に割り面を設
け、該割り面に樹脂溜めを設けて、余剰樹脂を樹脂溜め
にスムーズに排出しているため、成形品に余剰樹脂が集
中した部分が生じることがなく、成型品の重量および肉
厚を安定させることが出来る。As is apparent from the above description, according to the present invention, a split surface is provided on the mold surface constituting the cavity and the resin is provided on the split surface so that the amount of resin with respect to the fiber can be controlled. Since the reservoir is provided and the excess resin is smoothly discharged to the resin reservoir, a portion where the excess resin is concentrated does not occur in the molded product, and the weight and wall thickness of the molded product can be stabilized.
【0046】特に、余剰樹脂の排出は、射出終了後にシ
ートに付加する二次圧力を大きくすることにより、より
効果的になされ、繊維含有率が高く、軽量な成形品を得
ることが出来る。上記成形品がヘルメットの場合、繊維
含有率が高くなると耐衝撃性、強度を向上させることが
出来るうえに、軽量化により頭部への負担を軽減できる
特有の効果を有する。In particular, the discharge of the surplus resin is made more effective by increasing the secondary pressure applied to the sheet after the injection is completed, and a molded product having a high fiber content and a light weight can be obtained. When the molded article is a helmet, the higher the fiber content, the higher the impact resistance and strength, and the lighter weight has the unique effect of reducing the burden on the head.
【0047】また、本発明では、シートと繊維強化材と
の間に原料液を射出すると共に、シート側および金型型
面に沿った部分に繊維の占める体積割合の小さい繊維層
を配置するため、樹脂浸透が悪かった部分に樹脂を十分
に浸透させることが出来、繊維強化材中に均一に樹脂を
浸透させることが出来る利点を有する。Further, in the present invention, the raw material liquid is injected between the sheet and the fiber reinforcing material, and the fiber layer in which the volume ratio of the fibers is small is arranged in the sheet side and the portion along the mold surface. The resin has a merit that it can be sufficiently permeated into a portion where resin permeation is poor, and the resin can be evenly permeated into the fiber reinforced material.
【図1】 本発明に係わる金型の実施例を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a mold according to the present invention.
【図2】 上記金型を用いて成形する本発明に係わる成
形方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a molding method according to the present invention for molding using the mold.
【図3】 シートを用いた金型の従来例を示す断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional example of a mold using a sheet.
【図4】 従来例による成形品の問題点を示すための成
形品の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a molded product for showing problems of the molded product according to the conventional example.
10 金型 11 下型 12 型面 13 繊維強化材 14 可撓性シート 15 キャビティ 17 割り面 18 樹脂溜め 20 射出口 10 Mold 11 Lower Mold 12 Mold Surface 13 Fiber Reinforcement Material 14 Flexible Sheet 15 Cavity 17 Split Surface 18 Resin Reservoir 20 Injection Port
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 // B29K 105:06 B29L 31:48 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area // B29K 105: 06 B29L 31:48
Claims (5)
金型内に未反応原料液を射出し、金型内で繊維強化材に
含浸させつつ反応を生じさせて成形する繊維強化樹脂製
品の製造方法において、 上記金型の型面内に繊維強化材を配置した後、金型のキ
ャビティの一部を構成する可撓性シートを外部より加圧
して、シートを介してキャビティ内部に配置している繊
維強化材を加圧しつつ、該加圧下で未反応原料液をキャ
ビティ内に射出すると共に、射出された余剰の原料液を
キャビティを形成する金型の型面に設けた割り面を通し
て樹脂溜めに排出して、所要の肉厚と重量を得るように
したことを特徴とする繊維強化樹脂製品の製造方法。1. After arranging a fiber reinforcing material in a mold in advance,
In a method for producing a fiber reinforced resin product, which comprises injecting an unreacted raw material liquid into a mold and causing a reaction while impregnating the fiber reinforced material in the mold to form a fiber reinforced resin product, After arranging, the flexible sheet forming a part of the cavity of the mold is pressed from the outside to pressurize the fiber reinforced material arranged inside the cavity through the sheet, while not applying the pressure. The reaction raw material liquid is injected into the cavity, and the excess injected raw material liquid is discharged into the resin reservoir through the split surface provided on the mold surface of the mold that forms the cavity, so that the required wall thickness and weight are obtained. A method for producing a fiber-reinforced resin product, characterized in that
は、キャビティを形成するシート面及び/又は金型型面
に沿って、繊維の占める体積割合の小さい繊維層を配置
することを特徴とする請求項1記載の繊維強化樹脂製品
の製造方法。2. The fiber reinforcing material previously arranged in the mold is characterized in that a fiber layer having a small volume ratio of fibers is arranged along a sheet surface forming a cavity and / or a mold surface. The method for producing a fiber-reinforced resin product according to claim 1.
で、かつ未反応原料液が反応固化する前に、シートを介
して繊維強化材を加圧している圧力を増加する二次圧力
作用工程を含むことを特徴とする請求項1あるいは2の
いずれか1項に記載の製造方法。3. A secondary pressure increasing device for pressurizing the fiber reinforced material through the sheet after the completion of injection of the unreacted raw material liquid into the mold and before the unreacted raw material liquid is reacted and solidified. The manufacturing method according to claim 1, further comprising a pressure action step.
配置した後に、該キャビティ内に未反応原料液を射出
し、繊維強化材に含浸させつつ反応を生じさせて繊維強
化樹脂成形品の製造するための金型において、 上記キャビティを金型の型面と該型面内に繊維強化材を
配置した後に金型に固定する可撓性シートにより囲繞し
て形成し、かつ、該可撓性シートを外部より加圧する手
段を設け、かつ、 上記金型にキャビティの内部と連通する割り面を設ける
と共に、該割り面の一部に余剰樹脂溜を設けたことを特
徴とする繊維強化樹脂成形品の製造用金型。4. A fiber-reinforced resin molded article is prepared by previously arranging a fiber-reinforced material in a cavity of a mold and then injecting an unreacted raw material liquid into the cavity to cause a reaction while impregnating the fiber-reinforced material. In a mold for manufacturing, the cavity is formed by surrounding the mold surface of a mold and a flexible sheet which is fixed to the mold after arranging a fiber reinforcement in the mold surface, and -Reinforced resin characterized in that a means for pressurizing the flexible sheet from the outside is provided, and a split surface communicating with the inside of the cavity is provided in the mold, and an excess resin reservoir is provided at a part of the split surface. Mold for manufacturing molded products.
と共に、上記可撓性シートを上記金型型面の内周面に沿
って押圧されるようにし、成形品が半球殻形状となるよ
うにキャビティを形成していることを特徴とする請求項
3記載の金型。5. The mold surface is recessed in a hemispherical shape, and the flexible sheet is pressed along the inner peripheral surface of the mold surface to form a molded product in a hemispherical shell. The mold according to claim 3, wherein the cavity is formed so as to have a shape.
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