JPH08118370A - 2段階発泡体,2段階発泡体を利用した複合材及び2段階発泡体を利用した複合材の成形方法 - Google Patents

2段階発泡体,2段階発泡体を利用した複合材及び2段階発泡体を利用した複合材の成形方法

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JPH08118370A
JPH08118370A JP6253288A JP25328894A JPH08118370A JP H08118370 A JPH08118370 A JP H08118370A JP 6253288 A JP6253288 A JP 6253288A JP 25328894 A JP25328894 A JP 25328894A JP H08118370 A JPH08118370 A JP H08118370A
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JP
Japan
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core
fiber
fine particles
composite
foam
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Application number
JP6253288A
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English (en)
Inventor
Jiro Watanabe
次郎 渡邊
Ichiro Kobayashi
一朗 小林
Shinya Ono
信也 小野
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd:The
横浜ゴム株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コアの製作が容易で、製品の表面平滑性も良
好であり、製品の信頼性も高く、安価で生産性を向上さ
せることが出来る2段階発泡体,2段階発泡体を利用し
た複合材及び2段階発泡体を利用した複合材の成形方法
を提供することを目的とするものである。 【構成】 コア1の材料としては、発泡ウレタン原料の
ポリオール側に、未膨張の熱膨張性微粒子を混合してお
き、この混合物を発泡ウレタン原料のイソシアネートと
混合させて製造される発泡体で、常温では安定している
が、熱膨張性微粒子の熱膨張温度に応じた熱を加える
と、更に二次発泡を開始するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、2段階発泡体、2段
階発泡体を利用した複合材及び2段階発泡体を利用した
複合材の成形方法にかかわり、更に詳しくは2段階に発
泡する発泡体と、この発泡体を利用して製作した表面平
滑な複合材及び2段階発泡体を利用して生産性を向上さ
せることが出来る複合材の成形方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、コア(芯材)の外周面に繊維強化
樹脂層を一体的に成形してなる複合材を成形する場合、
複合材の表面平滑性の向上及び繊維含有率を向上させる
ため、繊維強化樹脂層に内圧をかける成形法が一般的に
行われている。この内圧をかける成形法としては、例え
ば、ブラダーによる方法(ゴムの袋内に加圧空気を供給
させて膨らませる方法),熱膨張コアを用いる方法(特
開昭63−162207号公報)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記ブラ
ダーによる方法は、形状がしっかりとしていないため、
補強層となる繊維が巻き付け難く、また熱膨張コアを用
いる方法の場合には、ポリイミド,ポリ塩化ビニルから
なるコアの場合、特殊処理が必要で、コア製作に多くの
手間と時間がかかり、またポリウレタン等の発泡材を使
用する場合には、内圧が小さいため、表面平滑性良好を
複合製品を製作することが難しいと言う問題があった。
【0004】この発明は、かかる従来の問題点に着目し
て案出されたもので、コアの製作が容易で、製品の表面
平滑性も良好であり、製品の信頼性も高く、安価で生産
性を向上させることが出来る2段階発泡体,2段階発泡
体を利用した複合材及び2段階発泡体を利用した複合材
の成形方法を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、発泡ウレタン原料と未膨張の熱膨張性微
粒子とを混合させて成る2段階発泡体を要旨とするもの
である。前記未膨張の熱膨張性微粒子としては、熱可塑
性樹脂中に発泡剤を分散させたもの、または低沸点溶剤
の回りを熱可塑性樹脂で被覆したものを使用する。
【0006】また、2段階に発泡可能な発泡体により形
成したコアと、このコアの外周面に被覆した未硬化の繊
維強化プラスチックとを、加熱,硬化させて一体的に成
形した2段階発泡ウレタンを利用した複合材を要旨とす
るものである。
【0007】
【発明の作用】この発明は、上記のように構成され、予
め、発泡ウレタン原料と未膨張の熱膨張性微粒子とを混
合させ、これをモールドに入れて所定形状のコアを製作
し、このコアの外周面に未硬化の繊維強化樹脂シートを
被覆してモールド内に収容し、加熱することにより、前
記コアを二次発泡させて繊維強化樹脂シートの内側から
内圧をかけながらコアの外周面の繊維強化樹脂層を硬化
し、一体的に成形するものである。
【0008】また、他の成形方法としては、予め、発泡
ウレタン原料と未膨張の熱膨張性微粒子とを混合させ、
これをモールドに入れて所定形状のコアを製作し、この
コアの外周面に補強繊維を被覆してモールド内に収容
し、この補強繊維に外部より樹脂を注入含浸させなが
ら、かつ加熱させて、前記コアを二次発泡させて樹脂を
含浸させた補強繊維の内側から内圧をかけながらコアの
外周面の繊維強化樹脂層を硬化,一体的に成形するもの
である。このような成形方法で複合材を成形することに
より、コアの製作が容易である上に、表面平滑性も良好
な複合材を製作出来るものである。
【0009】
【発明の実施例】以下、添付図面に基づきこの発明の実
施例を説明する。図1は、この発明を実施したコア(芯
材)を入れた複合材から成る成形品の断面図を示し、1
はコア,2はコア1の外周面に被覆されて一体的に成形
された繊維強化樹脂層を示している。
【0010】前記コア1の材料は、発泡ウレタン原料の
ポリオール側に、未膨張の熱膨張性微粒子を混合してお
き、この混合物を発泡ウレタン原料のイソシアネートと
混合させて製造される発泡体で、この発泡体は、常温で
は安定しているが、熱膨張性微粒子の熱膨張温度に応じ
た熱を加えると、更に二次発泡を開始するものである。
【0011】また、発泡ウレタン原料のポリオール側に
混合させる未膨張の熱膨張性微粒子としては、熱可塑性
樹脂中に発泡剤を分散したもの(発泡スチロールビー
ズ,発泡ポリプロピレンビーズ,発泡ポリエチレンビー
ズ,発泡ABSビーズ,発泡PVCビーズ等)の他、低
沸点溶剤の回りを熱可塑性樹脂で被覆したもの(マイク
ロスフェアー:ブテンの回りにアクリロニトリル/塩化
ビニリデン共重合体)等である。
【0012】発泡剤としては、アゾジカルボンアミド,
ジアゾアミノベンゼン,N,N’−ジニトロソペンタメ
チレンテトラミン,N,N’−ジエチル−N,N’−ジ
ニトロテレフタールイミド等が用いられ、発泡時に加熱
すると気化するものである。また、前記未膨張の熱膨張
性微粒子の配合量は、多すぎると樹脂の流動性が低下
し、また少ないと膨張率が小さくなるため、樹脂100
重量部に対して、10〜70重量部、好ましくは10〜
50重量部が適当であり、用途によって配合量を決定す
る。
【0013】また、ウレタン原料の混合量が多すぎる
と、発泡の際の発熱が大きく、その熱で熱膨張性微粒子
が発泡してしまい二次発泡の樹脂を失うものである。従
って成形品を成形するモールドの形状(放熱し易さ)に
もよるが、1回の樹脂混合量は、2kg以内が好ましい。
次に、コア(芯材)を入れた複合材から成る成形品の製
造方法を、図2,図3を参照しながらプリプレグ積層法
(第1実施例)と、RTM法(レジントランスファーモ
ールディング法 第2実施例)について説明する。
【0014】まず、プリプレグ積層法(第1実施例)と
して、予め、発泡ウレタン原料と未膨張の熱膨張性微粒
子とを混合させ、これを図示しないモールドに入れて常
温で一次発泡させて所定形状のコアを製作する。次い
で、このコア1の外周面に未硬化の繊維強化樹脂シート
2を被覆して上下のモールド3a,3b内に収容して閉
鎖し、シャコ万力4により強固に固定する。ここで使用
する繊維強化樹脂シート2は、炭素繊維またはガラス繊
維,有機繊維のマットあるいは織物に不飽和ポリエステ
ル,ビニルエステル,エポキシ樹脂等の未硬化の樹脂を
含浸させたものである。
【0015】そして、このモールド3a,3bを、オー
ブンの中に入れて加熱すると、前記コア1は二次発泡
し、繊維強化樹脂シート2には内側から内圧がかかる。
内圧がかかった状態において、コア1の外周面の繊維強
化樹脂シート2が硬化して、コア1と繊維強化樹脂から
成る成形品が製造される。そして、モールド3a,3b
を、オーブンの中から取り出し、シャコ万力4を外して
成形品を取り出すと、コア1の外周面に繊維強化樹脂層
が一体的に成形された製品が完成する。
【0016】また、図3に示すRTM法(第2実施例)
としては、上記と同様に、予め、発泡ウレタン原料と未
膨張の熱膨張性微粒子とを混合させ、これをモールドに
入れて常温で一次発泡させ所定形状のコアを製作する。
そして、このコア1の外周面に補強繊維5を被覆してR
TM用モールド9a,9b内に収容し、上下のモールド
9a,9bを閉鎖し、シャコ万力4により強固に固定す
る。
【0017】前記モールド9a,9bには、樹脂注入口
7と脱気口8を予め設けてあり、樹脂注入機6から、不
飽和ポリエステル,ビニルエステル,エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂をラインを通して型内に注入する。樹脂が
型内の補強繊維に十分に含浸し、脱気口8よりあふれた
時点で樹脂の注入を中止し、注入口7,脱気口8には栓
をして型をオーブンに入れ、加熱する。
【0018】加熱によって前記コア1は二次発泡するた
め、樹脂含浸済の補強繊維に内側から内圧がかけられた
状態で外周の樹脂が硬化し、複合材が成形される。硬化
後、モールド9a,9bを、オーブンの中から取り出
し、シャコ万力4を外して成形品を取り出すと、コア1
の外周面に繊維強化樹脂層が一体的に成形された製品が
完成する。
【0019】いずれの成形方法においても、型を加熱し
た時点で、まずコア1が膨張し、その後、迅速に外周の
繊維強化樹脂が硬化していく事が必要で、これには硬化
のタイミングを合わせた樹脂の選択が不可欠である。ま
た、本発明の発泡体は複合材に限らず、各種精密機械等
を輸送する際の固定用パッキング材等、他の用途に用い
ることができる。
【0020】次に、この発明の実施例と、比較例とを、
以下の表1及び表2を参照しながら説明する。 〔実施例1〜8〕硬質発泡ウレタン原料(大日精化
(株)製・PUC−718)及び軟質発泡ウレタン原料
(大日精化(株)製・PUC−453)100重量部に
未膨張の熱膨張性微粒子(松本油脂製薬(株)製・マイ
クロスフェアーF−20D)を10〜70重量部加えて
ホモジナイザーで10秒間混合し、それを迅速に型に注
入してコアを作製した。
【0021】コアの形状は縦×横×厚さ=62×62×
9(mm)である。出来上がったコアは100℃のオーブ
ン中に10分間入れ、冷却後、体積を測定し、計算より
初期体積に対する膨張率を算出した。また、型注入時の
流動性を目視で観察した。結果を表1に示す。 [比較例1〜4]同様の発泡ウレタン原料を用い熱膨張
性微粒子を全く混合しないものと、80重量部混合した
ものの配合で実施例同様の実験を行ない、その結果を表
1に示した。
【0022】この結果、熱膨張性微粒子の配合量は、樹
脂100重量部に対して、10〜70重量部が適当であ
り、多すぎると樹脂の流動性が低下し、また少ないと体
積膨張率が小さくなることが判った。従って、樹脂10
0重量部に対して、熱膨張性微粒子の配合量は10〜7
0重量部が適当であり、用途によって配合量を決定する
のが好ましい。 〔実施例9〕まずモールドにより、発泡ウレタン原料
(大日精化(株)製:PUC−718)100重量部
に、未膨張の熱膨張性微粒子(松本油脂製薬(株)製:
マイクロスフェアーF−20D)を40重量部混合し、
型に注入してコアを作製した(コア形状(mm):縦×横
×厚さ=62×62×9)。
【0023】このコアの外周面に、ガラスチョップドス
トランドマット(3層分)とガラス繊維平織クロス(一
層分)とに、不飽和ポリエステル(昭和高分子(株)
製:リゴラック1557と化薬アクゾ製・カヤブチルB
の100対1の混合物)を含浸させた繊維強化樹脂シー
ト2を巻付け、図2に示したようなモールド(キャビテ
ィ形状(mm):縦×横×厚さ=70×70×15)内に
配置し、シャコ万力により強固に固定する。
【0024】そして、このモールドを120℃のオーブ
ン中に60分入れて、コアを膨張させると同時に、ガラ
ス/不飽和ポリエステル系からなる繊維強化樹脂シート
に内側から圧力をかけ、ガラス/不飽和ポリエステル系
の硬化を行った。その後、モールドを開いて成形品を取
り出し、成形品の表面平滑性を目視により観察した。ま
た繊維強化樹脂層の部分は、切り出して繊維含有率を測
定した。 〔比較例5〕コアとして硬質発泡ウレタンのみを使用し
て上記と全く同様な方法で成形品を製作した。上記のよ
うな方法により製作した成形品を比較した結果、表2の
ような結果を得ることが出来た。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】 上記の表2から明らかなように、この発明の実施例で
は、表面平滑性及び繊維含有率が、共に比較例に比べて
優れていることが判った。
【0027】
【発明の効果】この発明は上記のように構成したので、
以下のような優れた効果を奏するものである。 発泡ウレタン原料に未膨張の熱膨張性微粒子を混合
させて発泡させるだけで、5分〜10分のサイクルでコ
アを製作でき、従来のようにコア材に特殊処理が不要と
なり、コアの生産性が向上する。 また、成形品の製作時には、コアの外周を覆う繊維
強化樹脂に内圧がかかるので、表面平滑性が良く、かつ
ボイド等の欠陥が少なくなるため、製品の信頼性を向上
させることが出来る。 更に、発泡ウレタン原料に混合させる未膨張の熱膨
張性微粒子の配合量を適宜変えることにより、繊維強化
樹脂シートの内圧をコントロールでき、成形品にあった
成形を効率良く行うことが出来る。 任意の形状の複合材を効率良く成形出来る効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施したコアを入れた複合材から成
る成形品の断面図である。
【図2】コアを入れた複合材のプリプレグ積層法による
成形方法を示すモールドの断面図である。
【図3】コアを入れた複合材のRTM成形による成形方
法を示すモールドの断面図である。
【符号の説明】
1 コア 2 繊維強化樹脂シ
ート(プリプレグ) 3a,3b モールド 4 シャコ万力 5 補強繊維 6 樹脂注入機 7 樹脂注入口 8 脱気口 9a,9b RTM成形用モールド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発泡ウレタン原料と未膨張の熱膨張性微
    粒子とを混合させて成る2段階発泡体。
  2. 【請求項2】 前記未膨張の熱膨張性微粒子は、熱可塑
    性樹脂中に発泡剤を分散させた物または低沸点溶剤の回
    りを熱可塑性樹脂で被覆したものを使用する請求項1に
    記載の2段階発泡体。
  3. 【請求項3】 2段階に発泡可能な発泡体により形成し
    たコアと、このコアの外周面に被覆した未硬化の繊維強
    化樹脂とを、加熱,硬化させて一体的に成形した2段階
    発泡体を利用した複合材。
  4. 【請求項4】 予め、発泡ウレタン原料と未膨張の熱膨
    張性微粒子とを混合させ、これをモールドに入れて所定
    形状のコアを製作し、このコアの外周面に未硬化の繊維
    強化樹脂シートを被覆してモールド内に収容し、加熱す
    ることにより、前記コアを二次発泡させて繊維強化樹脂
    シートの内側から内圧をかけながらコアの外周面に繊維
    強化樹脂層を一体的に成形することを特徴とする2段階
    発泡体を利用した複合材の成形方法。
  5. 【請求項5】 予め、発泡ウレタン原料と未膨張の熱膨
    張性粒子とを混合させ、これをモールドに入れて所定形
    状のコアを製作し、このコアの外周面に補強繊維を被覆
    してモールド内に収容し、この補強繊維に外部より樹脂
    を注入含浸させ、さらに加熱して、前記コアを二次発泡
    させて樹脂を含浸させた補強繊維の内側から内圧をかけ
    ながらコアの外周面に繊維強化樹脂層を一体的に成形す
    ることを特徴とする2段階発泡体を利用した複合材の成
    形方法。
JP6253288A 1994-10-19 1994-10-19 2段階発泡体,2段階発泡体を利用した複合材及び2段階発泡体を利用した複合材の成形方法 Granted JPH08118370A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104760179A (zh) * 2014-01-08 2015-07-08 杨贤斌 一种具有二次发泡功能的pu发泡体
CN108638534A (zh) * 2018-04-04 2018-10-12 江苏亨睿碳纤维科技有限公司 一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法

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