JPH08118485A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維強化樹脂成形体の製造方法であって、厚
みがあって軽量で、しかも機械的強度に優れているうえ
に、平滑な表面を備えている繊維強化樹脂成形体を効率
良く製造する方法を提供する。 【構成】 繊維強化樹脂成形体の製造方法は、相互に分
離せられた織布または不織布製補強繊維上下層および上
下層に粗くかけ渡された多数の連結補強繊維からなる補
強繊維帯状体に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させる工程
と、該樹脂含浸補強繊維７を加熱硬化金型９の直前でピ
ンチローラ８のローラ間に送り込み、ピンチローラ８に
より該補強繊維７を挾みつつ、引き取り方向に送り出
し、テンションを解放してから金型９内に送り込むこと
によって該補強繊維７の表面を構成する織布または不織
布製補強繊維上下層を金型９内面に沿わせつつ引き抜く
工程とを含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂成形体の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、比較的厚みがある繊維強化樹脂成
形体を連続的に製造する場合に用いられる補強繊維材料
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、不織布等であり、これらそれぞれを積層すること
によって成形体に厚みを持たせている。しかしながら、
この方法では積層するのに圧縮しなければならないの
で、得られた成形体の比重はかなり大きくなり、軽量で
かつ機械的強度に優れた繊維強化樹脂成形体を製造する
ことは困難である。

【０００３】そこで、上記の問題を解決するものとし
て、補強繊維となる糸条の表面に樹脂層を形成する工程
と、樹脂層を形成した糸条を三次元構造に製織する工程
と、三次元繊維構造体を加熱して樹脂層を溶融あるいは
固化するとともに、所定の形状に成形する工程とからな
る繊維強化樹脂成形体の製造方法が知られている（特開
昭６３−６０７３８号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方法は、樹脂を含浸させた三次元繊維構造体を引き取
り機により引き取り、加熱硬化金型内を通過させて所定
の横断面形状に成形するものであるが、繊維がある程度
粗の状態で三次元構造に織られているため、金型内を通
過させるときに厚さ方向に変形し易い。したがって、繊
維が金型内面に密接し難いので、成形体の表面が平滑に
ならないという難点がある。

【０００５】また、成形体にそれほど高い強度が要求さ
れない場合は、成形体内部を中空にして軽量化をはかる
方法がとられることがあるが、前記従来方法では、三次
元繊維構造体に樹脂を均一に含浸させ加熱硬化させるも
のであるため、中空の成形体を得ることは難しい。

【０００６】本発明の目的は、上記の従来技術の問題を
解決し、厚みがあって軽量であり、しかも機械的強度に
優れているうえに、平滑な表面を備えている繊維強化樹
脂成形体の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、相互に分離せ
られた織布または不織布製補強繊維上下層および上下層
に粗くかけ渡された多数の連結補強繊維からなる補強繊
維帯状体に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させる工程と、
該樹脂含浸補強繊維を加熱硬化金型の直前でピンチロー
ラのローラ間に送り込み、ピンチローラにより該補強繊
維を挾みつつ、引き取り方向に送り出し、テンションを
解放してから金型内に送り込むことによって該補強繊維
の表面を構成する織布または不織布製補強繊維上下層を
金型内面に沿わせつつ引き抜く工程とを含むことを特徴
とするものであり、このことにより上記の目的が達成さ
れる。

【０００８】すなわち、本発明では、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、これらの間に、三次元方向（厚み方向）の連結補
強繊維を介在させ、この繊維により織布等の相互間に連
結して、不連続繊維部分が発生するのを防止した補強繊
維材料を用いる。

【０００９】そして、この補強繊維材料に未硬化の熱硬
化性樹脂を含浸し、加熱硬化金型に導いて引き抜く。た
だしこのままでは金型内面に補強繊維材料表面を沿わせ
ることが困難なため、金型の直前において該樹脂含浸補
強繊維をピンチローラのローラ間に送り込み、ピンチロ
ーラにより該補強繊維を挾みつつ、引き取り方向に送り
出す。このとき、金型入り口とピンチローラ間の距離よ
りも長い長さを有する樹脂含浸補強繊維を用いることに
より、補強繊維の織布もしくは不織布よりなる上下層の
表面を金型内面に沿って加熱・硬化させることができ、
表面が平滑で、かつ軽量・高剛性な繊維強化樹脂成形体
を製造することができるものである。

【００１０】本発明において用いられる硬化性樹脂とし
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、フェノール樹脂など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、
添加剤などを配合していわゆる樹脂液としたものを使用
する。

【００１１】また本発明において用いられる補強繊維の
具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊
維、ビニロン繊維など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連結補強繊
維を厚み方向にかけ渡して、相互に連結したものが挙げ
られる。各織布等の目付け量は５００〜１５００ｇ／ｍ
² 程度である。なお、上下層ともに織布または不織布は
通常各１枚用いられるが、複数枚重ねて用いてもよい。

【００１２】本発明でいう、連結補強繊維をかけ渡すと
は、補強繊維上下層の相互間に繊維が介在し、この繊維
によって上下層が厚さ方向に連結することをいう。した
がって、連結繊維は、単に上層と下層の対向面にある繊
維に対してのみに係止されていてもよく、または連結繊
維で上層と下層とが緩く縫い合わされている状態でもよ
い。

【００１３】連結繊維をかけ渡す方法としては、例え
ば、２枚の織布を同時に織成できる織機を調整し、織布
の織り込み中に、同織布の織成パターンとは同一または
無関係に２枚の織布間にも糸を往復させてかけ渡す方法
（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）、織布または不織布２枚の間に連結
繊維を一定のピッチで行き来させながら、その都度これ
を織布または不織布に食い込ませる方法等が挙げられる
が、これらに限定されない。

【００１４】つぎに本発明の成形方法について説明す
る。

【００１５】本発明では、上述の補強繊維に未硬化の熱
硬化性樹脂を含浸させたものを加熱硬化金型内に導入す
る。この際、金型の直前においてピンチローラを配置
し、該補強繊維をピンチローラのローラ間に送り込み、
ピンチローラにより該補強繊維を挾みつつ、補強繊維を
引き取り方向に押し出す。このためにはピンチローラを
適当な動力により駆動させる必要がある。そして金型入
り口とピンチローラ間の距離よりも長い長さを有する樹
脂含浸補強繊維を供給することにより、この間の補強繊
維にかかるテンションを解放し、該補強繊維の上下層表
面を構成する織布もしくは不織布間の厚みを広げ、この
厚みよりも少し小さい厚みを有する成形体通路を持つ引
抜金型に導入して、織布もしくは不織布よりなる上下層
の表面を金型内面に沿わせる。この状態で引き取り方向
に移動しながら金型からの熱により樹脂含浸補強繊維を
加熱して、硬化せしめる。硬化が完了して所定形状に賦
形された成形体は引き取り機により引き取られ、さらに
カッターにより定尺に切断される。

【００１６】本発明で用いられるピンチローラの材質
は、ある程度の剛性があるものであれば何でもよいが、
補強繊維を挾み込んでローラと補強繊維の摩擦により補
強繊維を引き取り方向に送り出す必要があるため、ロー
ラ表面はある程度大きい摩擦係数を有していなければな
らない。従って摩擦係数の大きい材料を用いるか、そう
でなければローラ表面にエンボス模様などの模様を施し
て摩擦係数を大きくしたローラを用いる必要がある。ま
たピンチローラによるピンチ圧（挾圧力）は補強繊維と
ローラが滑りを起こさないように、ローラの摩擦係数や
補強繊維にかかるテンションとによって適宜好適な値に
して用いられるものとするが、好ましくは０．２ＭＰａ
〜１．０ＭＰａ程度であるのが望ましい。

【００１７】ピンチローラを駆動させる動力源として
は、特に限定されるものではないが現実的には電気モー
ターなどが好適に用いられる。またピンチローラの径も
限定されるものではないないが、用いる補強繊維の厚み
の数倍程度が望ましい。

【００１８】金型入り口とピンチローラの中心間の距離
は、あまり大きいと補強繊維全体がたるんでしまう恐れ
があるため、金型とピンチローラが干渉しない程度にで
きる限り近い方がよい。

【００１９】ピンチローラにより補強繊維を引き取り方
向に送り出し、テンションを解放する際に、金型入り口
とピンチローラの間の距離よりも長い距離の補強繊維を
供給するわけであるが、この過剰に供給する補強繊維の
割合（長さ）は金型入り口とピンチローラの間の距離の
約１．２倍〜１．５倍程度が望ましい。

【００２０】

【作用】本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、相
互に分離せられた織布または不織布製補強繊維上下層お
よび上下層に粗くかけ渡された多数の連結補強繊維から
なる補強繊維帯状体を用いるため、中空体でありながら
上下層間にも繊維が存在することとなり、軽量であり、
かつ機械的強度に優れたものとなる。また補強繊維のテ
ンションを解放した状態で金型内に導入できるため、テ
ンションを解放しないでテンションによって補強繊維の
厚みが金型成形面厚みよりも小さくなったまま成形した
場合に比べ、補強繊維の表面層を金型内面に確実に押し
付けることができ、表面層を金型内面に沿わせながら成
形することができるため、厚みをもたすことができ、ま
た表面が平滑な繊維強化樹脂成形体を得ることができ
る。そして、得られた繊維強化樹脂成形体は、繊維強化
樹脂上下層間に上下方向にのびた多数の繊維強化樹脂連
結部と、連結部以外の部分に空間部を備えているので、
中空成形体と異なり、多数の繊維強化樹脂連結部によっ
て機械的強度を付与するばかりか、成形体に厚さをも付
与する。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例を比較例とともに、以下に説
明する。

【００２２】実施例１ なお、以下の説明において、前とは図２の右方向をいう
ものとする。

【００２３】補強繊維帯状体(3) は、図１に示すよう
に、相互に分離せられたガラス繊維織布製補強繊維上下
層(1)(1)および上下層(1)(1)に粗くかけ渡された多数の
束状連結補強繊維(2) からなるもの（パラビーム社製、
パラビーム３Ｄ８６０８８、目付け量８６０ｇ／ｍ² 、
厚さ６ｍｍ）を用い、未硬化の熱硬化性樹脂として、液
状の未硬化不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に、ｔ
−ブチルパーオキシベンゾエート１．２重量部と、炭酸
カルシウム１０重量部と、正燐酸系内部離型剤１重量部
とを添加したものを用いた。

【００２４】つぎに、図２に示すように、上記補強繊維
帯状体(3) を樹脂含浸槽(5) 内に充填された未硬化熱硬
化性樹脂液(6) に浸漬して、補強繊維帯状体(3) に未硬
化熱硬化性樹脂を含浸させた後、図３に詳しく示すよう
に、該樹脂含浸補強繊維(7)を加熱硬化金型(9) の直前
に配置したピンチローラ(8) のローラ間に送り込み、該
ピンチローラ(8) によって挾み込む。ピンチローラ(8)
は鉄製で、上下ローラとも５０ｍｍの径を有し、かつ長
さ１００ｍｍを有するものを用いた。そしてローラ表面
には摩擦係数を大きくするためのエンボス模様を施し
た。またピンチローラ(8) によるピンチ圧は、約０．５
ＭＰａになるように設定した。

【００２５】また、ピンチローラ(8) による樹脂含浸補
強繊維(7) の送り速度は引き取り機(10)の引き取り速度
と同じ値に設定し、２０ｃｍ／分としたが、ピンチロー
ラ(8) と金型(9) 入口間の樹脂含浸補強繊維(7) をの長
さがローラと金型入り口の距離の約１．５倍程度になる
ようにして、この間の補強繊維に引き取り力によるテン
ションがほとんどかからないようにした。

【００２６】上記未硬化熱硬化性樹脂含浸補強繊維(7)
を、長さ１ｍ、幅９ｃｍ、厚さ５．５ｍｍの成形型面を
有し、金型温度８０〜１２０℃に設定された引抜成形用
金型(9) 内に導入した。

【００２７】金型(9) からの熱により、樹脂を加熱・硬
化させ、引き取り機(10)により引き取り速度２０ｃｍ／
分にて引き取り、５０ｃｍ程度の長さに切断して、幅９
ｃｍ、厚さ５．５ｍｍの繊維補強樹脂成形体(11)を得
た。

【００２８】比較例１ 未硬化熱硬化性樹脂含浸補強繊維のテンションを取り除
くためのピンチローラを用いないこと以外は、上記実施
例１の場合と同様にして成形し、実施例１と同形状の繊
維補強樹脂成形体を得た。

【００２９】比較例２ 補強繊維帯状体としてガラスロービング（旭ファイバー
社製、４４５０番）とコンティニアスマット（旭ファイ
バー社製、４５０番）を積層したものを用い、これらを
積層して実施例１の場合と同様にして成形し、実施例１
とほぼ同程度の厚みを持った繊維強化樹脂成形体を得
た。

【００３０】実施例１及び比較例１〜２により得られた
繊維強化樹脂成形体について、表面平滑性、見かけの比
重、重量繊維含有率を測定するとともに、得られた成形
体形状での曲げ剛性および外観の評価を行った。その結
果を表１に示す。

【００３１】

【表１】 ここで、表面粗さＲｚは１０点平均粗さであり、繊維含
有率は、ＪＩＳ Ｋ７０５２に準じて測定した。また曲
げ剛性は、ＪＩＳ Ｋ７０５５に準じて測定した。

【００３２】表１からわかるとおり、実施例では表面に
ガラス目は浮きでているものの厚さは一定しており、比
較例１と比べて表面性がかなり優れているといえる。ま
た比較例２の中空体ではない成形体と比べると、表面性
では多少劣っているが、比較例２では曲げ剛性の値は高
いがその分比重がかなり大きく、実施例の方が単位重量
当りの曲げ剛性は優れているといえる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法
によれば、相互に分離せられた織布または不織布製補強
繊維上下層および上下層に粗くかけ渡された多数の連結
補強繊維からなる補強繊維帯状体を用いるため、中空体
でありながら界面間にも繊維が存在することとなり、軽
量であるが機械的強度に優れたものとなる。また補強繊
維の表面を構成する織布または不織布製補強繊維上下層
を金型内面に沿わせながら成形するため、厚みをもたす
ことができ、また表面が平滑な繊維強化樹脂成形体を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】補強繊維帯状体の部分拡大斜視図である。

【図２】本発明の方法の実施に用いられる装置の縦断面
略図である。

【図３】図２の装置の金型入口付近の拡大斜視断面図で
ある。

【符号の説明】

１，１：補強繊維上下層 ２：束状連結補強繊維 ３：補強繊維帯状体 ５：樹脂含浸槽 ６：未硬化熱硬化性樹脂液 ７：樹脂含浸補強繊維帯状体 ８：ピンチローラ ９：加熱硬化金型 １０：引き取り機 １１：繊維強化樹脂成形体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に分離せられた織布または不織布製
   補強繊維上下層および上下層に粗くかけ渡された多数の
   連結補強繊維からなる補強繊維帯状体に未硬化の熱硬化
   性樹脂を含浸させる工程と、該樹脂含浸補強繊維を加熱
   硬化金型の直前でピンチローラのローラ間に送り込み、
   ピンチローラにより該補強繊維を挾みつつ、引き取り方
   向に送り出し、テンションを解放してから金型内に送り
   込むことによって該補強繊維の表面を構成する織布また
   は不織布製補強繊維上下層を金型内面に沿わせつつ引き
   抜く工程とを含むことを特徴とする繊維強化樹脂成形体
   の製造方法。