JPH08281675A - 繊維強化樹脂成形品及び成形方法並びに成形装置 - Google Patents

繊維強化樹脂成形品及び成形方法並びに成形装置

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JPH08281675A
JPH08281675A JP8024277A JP2427796A JPH08281675A JP H08281675 A JPH08281675 A JP H08281675A JP 8024277 A JP8024277 A JP 8024277A JP 2427796 A JP2427796 A JP 2427796A JP H08281675 A JPH08281675 A JP H08281675A
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fiber
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compression
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Toshiaki Okumura
俊明 奥村
Kaisaburou Saitou
海三郎 斉藤
Takao Yokumoto
貴生 浴本
Ryosaku Kadowaki
良策 門脇
Shuji Yumitori
修二 弓取
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異種材料を使用することなく製造が簡単であ
り、且つリサイクル性を有する吸音特性に優れた繊維強
化樹脂成形品及び成形方法並びに成形装置を提供する。 【解決手段】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂との
混合物を可塑化し、圧縮成形した繊維強化樹脂成形品で
あって、圧縮された繊維の復元膨張によって、繊維が成
形品表面層の一部で起毛した状態、及び／若しくは成形
品内に部分的に空隙状態を形成して吸音部を設けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸音性能と軽量構
造体としての機能を兼ね備えた複合材料構造体に関し、
特に、自動車におけるエンジン音の遮音材、例えば吸音
性能が要求されるアンダーシールド等に好適である、繊
維強化樹脂成形品及び繊維強化樹脂成形品の成形方法並
びに成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】繊維強化熱可塑性樹脂系の複合材料は、
安価で腐食に強く機械的強度が高い等の長所があり、し
かもリサイクルが容易であるという観点から、近年、急
速にその用途が拡大しつつある。この種の複合材料の代
表的なものとしてはガラス繊維で強化されたポリプロピ
レン複合材料が示される。
【０００３】その用途としては例えば、自動車の車体下
部に取り付けられるアンダーシールド、エンジン周りに
取り付けられるエンジントップ、サイドカバー等が考え
られている。従来、この種のシールド材は、エンジン音
の遮音を目的として設けられるものであり、鋼板のよう
な金属部品と、その表面に接着剤で固定されアルミ箔等
で包装された吸音材としてのグラスウールマットとから
構成されている。このようなシールド材をガラス繊維強
化ポリプロピレンに置き換えようとする試みがなされて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記複
合材料は、安価であり錆びず、しかもリサイクル性に優
れてはいるものの、肝心の吸音機能については材料自体
に本来備わっていないものであるため、やはり、従来の
シールド材と同様に、アルミ箔で包装されたグラスウー
ルマット等の吸音材を別途貼り付けなければならなかっ
た。
【０００５】このような構成では、繊維強化熱可塑性樹
脂系の複合材料からなる基材に、接着剤等を用いてグラ
スウールマットを固定するには手間がかかり、製品のコ
スト高及び生産効率の低下を招く、また、グラスウール
マットの取付け時にガラス繊維が飛散して空気中に浮遊
し、皮膚に付着または呼吸器から体内に侵入し、作業環
境が汚染される、さらにまた、リサイクル時にはアルミ
箔、グラスウールマット、基材をそれぞれ分離して回収
しなければならず、本来、繊維強化熱可塑性樹脂系の複
合材料が有するリサイクル性を活用することができなく
なる、といった問題があった。
【０００６】本発明は以上のような従来のシールド材の
課題を考慮してなされたものであり、異種材料を使用す
ることなく製造が簡単であり、且つリサイクル性を有す
る吸音特性に優れた繊維強化樹脂成形品及び成形方法並
びに成形装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、強
化材としての繊維と熱可塑性樹脂との混合物を可塑化
し、圧縮成形した繊維強化樹脂成形品であって、圧縮さ
れた繊維の復元膨張によって、繊維が成形品表面層の一
部で起毛した状態を形成して吸音部が設けられている繊
維強化樹脂成形品である。上記成形品においては、その
一方の表面層の一部が起毛し、他方の表面層は未起毛の
固化層を有することが好ましい。また、成形品中に部分
的に空隙状態が形成されているものも本発明に含まれ
る。
【０００８】請求項４の本発明は、強化材としての繊維
と熱可塑性樹脂との混合物を可塑化し、圧縮成形した繊
維強化樹脂成形品であって、該成形品の各表面層に強化
材としての繊維を含む熱可塑性樹脂の溶融固化層を有
し、圧縮された繊維の復元膨張によって、成形品中に部
分的に空隙状態を形成して吸音部が設けられている繊維
強化樹脂成形品である。
【０００９】請求項５の本発明は、強化材としての繊維
と熱可塑性樹脂との混合物を可塑化し、金型内にその可
塑化した混合物を導入して圧縮成形を行うに際し、繊維
の復元膨張を所望する成形品表面層の一部について圧縮
を開放させ、表面層に繊維が起毛した状態、及び／若し
くは成形品内に部分的に空隙状態を形成し吸音部を設け
る繊維強化樹脂成形品の成形方法である。以下、請求項
５に基づく成形方法を第一の成形方法と呼ぶことがあ
る。
【００１０】請求項６の本発明は、強化材としての繊維
と熱可塑性樹脂との混合物を可塑化し、金型内に該可塑
化した混合物を導入して圧縮成形を行うに際し、繊維の
復元膨張を所望する部分と対応して金型内に予め凹所を
設け、圧縮によって流動する混合物を凹所内に案内しつ
つ圧縮成形を行ない、凹所内に案内された混合物につい
て体積膨張率を高めた状態で、繊維を起毛、及び／若し
くは成形品内に部分的に空隙を形成し、吸音部を設ける
繊維強化樹脂成形品の成形方法である。以下、請求項６
に基づく成形方法を第二の成形方法と呼ぶことがある。
上記成形方法において、金型の一部または凹所について
圧縮を開放させる場合に、減圧しながら開放、或いは開
放後に減圧することができる。
【００１１】また、金型の一部または凹所について減圧
を伴いながら圧縮を開放、或いは圧縮開放後減圧させる
場合に、減圧前または減圧中に、圧縮を開放する成形品
表面層に向けて加熱ガスを供給することができる。
【００１２】また、金型の一部または凹所の温度を、そ
の金型の一部または前記凹所を除く金型温度よりも１０
℃〜１００℃高く保持して成形を行うことは好ましい一
形態である。例えば、熱可塑性樹脂がポリプロピレンで
あれば、その融点に近い１００℃〜２００℃に保持して
成形を行えば、圧縮成形後においても溶融，半溶融状態
を十分に保持することができ、金型を開放させることに
よって容易に体積膨張を発生させることができる。ただ
し、この場合、材料と金型との離型性を確保するため、
例えば、紙，離型紙等を用いることが必要な場合があ
る。
【００１３】離型性を確保するには上記した紙以外に、
樹脂フィルムを使用することができ、また、復元膨張に
おける保温性を確保するためには断熱材を使用すること
もできる。さらにまた、離型性と断熱性を確保するため
に両者を併用することもできる。
【００１４】請求項１２の本発明は、請求項５及び６の
成形方法を実施するためのものであり、強化材としての
繊維と熱可塑性樹脂との混合物を半溶融状態で塊状とし
た予備成形体の成形装置であって、一対の圧縮成形用金
型と、一方の金型圧縮成形面の一部を脱型方向に移動し
得るよう一方の金型内に摺動自在に設けられた摺動部
と、を備えた繊維強化樹脂成形品の成形装置である。
【００１５】上記成形装置において、摺動部が移動した
際に、摺動部における圧縮成形面と成形品表面との間に
生じた空間部内を減圧する減圧手段を備えることができ
る。また、摺動部が移動した際に、摺動部における圧縮
成形面と成形品表面との間に生じた空間部内に加熱ガス
を供給する加熱ガス供給手段を備えることもできる。
【００１６】請求項１５の本発明は、強化材としての繊
維と熱可塑性樹脂との混合物を半溶融状態にて所定形状
に押し出すことにより予備成形体を製造し、圧縮部と非
圧縮部としての開口部を有する金型内に予備成形体を導
入して圧縮成形を行い、圧縮部によって構造体としての
強度を有する薄板部を形成し、開口部によって成形品表
面層における繊維の復元膨張を自由にして繊維が起毛し
た状態、及び／若しくは膨出により繊維間に空隙を形成
し、それにより、得られた成形品表面層に部分的に吸音
部を形成する繊維強化樹脂成形品の成形方法である。以
下、請求項１５に基づく成形方法を第三の成形方法と呼
ぶことがある。
【００１７】請求項１６の本発明は、請求項１５の成形
方法を実施するためのものであり、強化材としての繊維
と熱可塑性樹脂との混合物を半溶融状態で塊状とした予
備成形体の成形装置であって、一対の圧縮成形用金型
と、一方の金型圧縮成形面の一部に形成され、圧縮成形
された成形品表面層における繊維の復元膨張を自由にす
る開口部と、を備えた繊維強化樹脂成形品の成形装置で
ある。なお、上記空隙部とは、強化繊維が膨出によりそ
の繊維間に隙間が形成された状態、連続気泡状の空隙、
中空の空隙またはそれらの組み合わせを示す。
【００１８】本発明の成形方法に使用される材料は、主
として、補強材としての繊維と熱可塑性樹脂である。上
記繊維としては、ガラス繊維，炭素繊維，アラミド繊維
等の人造繊維や、麻，古紙，藁等の天然繊維を、単独ま
たは組み合わせて使用することができる。また繊維の添
加量は１０〜８０重量％、好ましくは３０〜６０重量％
の範囲で使用することが推奨される。
【００１９】一方、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリカーボネー
ト，ポリアミド，合成ゴム，ポリ塩化ビニル等を単独ま
たは組み合わせて使用することができる。樹脂を使用す
るにあたっては１０〜９５体積％、好ましくは６０〜９
０体積％の範囲で使用することが推奨される。なお、樹
脂混合物に対して従来から添加されている炭酸カルシウ
ム，タルク，ガラスビーズ等のフィラー、カーボンブラ
ックやその他の顔料、離型剤や酸化防止剤等の添加剤も
当然に併用することができる。
【００２０】また、遮音性を確保しつつエンジンの発熱
を放熱させることを目的として、アルミニウム等の熱伝
導率の高い金属粉末または金属繊維を添加することもで
きる。
【００２１】本発明は、上述した材料を用いて繊維強化
樹脂成形品を製造するものであるが、重要な点は、繊維
同士が３次元的な交絡を有していることである。この構
成により、高圧下で成形された場合においても、繊維の
弾性的復元力を効果的に発現させることが可能になる。
３次元的な交絡を持たせるための素材としては、例え
ば、エアーミキシングによって繊維を開繊させ、樹脂や
その他の材料と混合して塊状にしたものを使用すること
が推奨される。また、抄紙法により、まず繊維が２次元
的に配向されたシート状物を成形し、さらにそのシート
状物を折り畳むか筒状にまるめる等、塊状にしたものに
ついても、圧縮成形を行えば繊維を実質的にランダム配
向することができるため、３次元的な交絡を得ることが
できる。
【００２２】また、本発明の成形方法は、強化材として
の繊維と、粉末状または繊維状の熱可塑性樹脂との混合
物を塊状にするとともにその表面を溶融して保形した、
いわゆる半製品としての複合体（予備成形体）、及びそ
の半製品としての複合体をさらに所定の製品形状に圧縮
成形して得られる成形品の製造にそれぞれ適用すること
ができる。
【００２３】請求項１〜４の強化繊維樹脂成形品では、
成形品表面層の一部について強化材としての繊維が起毛
した状態、及び／若しくは成形品内に空隙状態が形成さ
れ、それにより成形品の一部に吸音部が形成される。
【００２４】請求項５の成形方法では、強化材としての
繊維と粉末状熱可塑性樹脂との混合物を可塑化し、例え
ば半溶融状態にて所定形状に押し出して予備成形体を製
造し、金型内にその予備成形体を導入して圧縮成形を行
い、繊維の復元膨張を所望する成形品表面層について、
例えば金型の一部を脱型方向に移動させて圧縮を開放さ
せれば、成形品表面層に部分的に繊維が起毛した状態、
及び／若しくは空隙状態が形成され、それにより吸音部
を設けることができる。
【００２５】請求項６の成形方法では、圧縮成形時に混
合物が凹所内に流動し、凹所内の混合物の充填量が増加
される。それにより、繊維の復元膨張を所望する部分に
ついては体積膨張率を高めることができる。
【００２６】請求項１５の成形方法では、請求項５と同
様にして予備成形体を製造し、圧縮部と非圧縮部として
の開口部を有する金型内に予備成形体を導入して圧縮成
形を行えば、上記圧縮部によって構造体としての強度を
有する薄板部が形成され、上記開口部によって成形体表
面層における繊維の復元膨張が自由となり繊維が起毛し
た状態、及び／若しくは膨出により繊維間に空隙が形成
され、それにより、成形品表面層に部分的に吸音部を形
成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施例に基づ
いて本発明を詳細に説明する。本発明はガラス繊維等の
繊維で強化された熱可塑性樹脂系複合材料が、成形加工
に供される前の可塑化時に、体積膨張を起こす性質があ
ることに着目してなされたものである。
【００２８】繊維強化熱可塑性樹脂系複合材料には用途
に応じて種々のものが示されているが、本発明に使用す
る複合材料は、強化材としての繊維，熱可塑性樹脂粉末
または樹脂繊維，及びその他の添加物をエアーミキシン
グした後、例えば円筒状に形を整えたものである。
【００２９】この複合材料は、可塑化され成形加工に供
されるものであるが、その際、樹脂の粘性低下及び繊維
の復元膨張、即ちスプリングバック作用によって可塑化
物の体積膨張が生じ、表面部分については交絡した状態
の繊維に付与されていた圧縮力が開放されて起毛状態が
生じる。本発明の目的とするところは、基本的には成形
品の所望する部分に上記体積膨張部を生じさせて残す
か、或いは、圧縮成形時、材料温度が十分高い間に圧力
を解放し、スプリングバック作用または起毛作用を助長
する手段を講じるものである。
【００３０】まず、本発明の成形方法の基本原理につい
て説明する。図１に示す第一の成形方法を示したもので
ある。この成形方法は、体積膨張を残す際に成形性を良
くするための方法として、成形初期において形状を整
え、その後、面一であった金型の一部を移動させること
により金型内に空間を形成し、スプリングバック作用ま
たは起毛作用を促すようにするものである。
【００３１】また、図２は第二及び第三の成形方法を示
したものである。体積膨張を残すための別の方法とし
て、例えば予め金型構造を体積膨張を見込んだ程度に、
或いはそれ以上の十分な空間を確保したものにすること
が考えられる。その空間が体積膨張よりも小さいもので
あれば体積膨張を起こした部分の表面形状はある程度整
えられた平面状態となる。これとは逆に、その空間が体
積膨張よりも大きいものであれば体積膨張を起こした部
分の表面は毛羽立った状態、即ち起毛状態が得られる。
上記空間を体積膨張よりも小さくして圧縮成形し、次い
で圧力を解放して体積膨張せしめる方法が第二の成形方
法であり、上記空間を体積膨張よりも大きくして成形す
る方法が第三の成形方法である。
【００３２】雄雌一対金型の温度は必ずしも両者を同じ
にする必要はなく、スプリングバックまたは起毛作用を
生じさせたい金型部分または金型面の温度を、これを除
く他の部分の金型温度よりも高く設定することが推奨さ
れる。具体的には、その金型面の温度を１０℃〜１００
℃高く設定し、好ましくは、樹脂の融点に近い温度であ
る１００℃〜２００℃程度に設定すれば、プレスしてい
る時間に影響されず、即ち冷却してしまうことなく体積
膨張を確実に実現することができる。金型の一方の面は
充分冷却して平面，平滑性を確保し、他方の面は体積膨
張をさせ、吸音性を付与するということは、実際の成形
品に望まれるものである。
【００３３】スプリングバック作用を助長するための装
置としては、例えば吸引力の利用、加熱、金型内部への
加熱ガス吹き込み、発泡剤の利用、機械的に複合材料の
表面層を引っ張る等の方法が推奨される。上記発泡剤と
は、発泡剤自体が分解し発泡作用を与えるものが利用で
きる。即ち、エアーミキシングの際に発泡剤も添加して
おけば、可塑化時に発泡剤の作用により体積膨張を起こ
すことになる。このような発泡剤を含む複合材料を、上
記第一〜第三の成形方法で成形すれば、体積膨張が生じ
た成形品が得られる。なお、本発明は必ずしも金型内で
実施される必要はなく、成形加工後に例えば別途吸引装
置で所望する箇所の体積膨張または起毛を行うこともで
きる。
【００３４】次に、上記各成形方法を実施するための具
体的な構成について説明する。図３は第一の成形方法の
実施に使用する金型の構成を示したものである。同図に
おいて、１０は圧縮成形機であり、台座１１から立設さ
れたガイドシャフト１２ａ，１２ｂに沿って昇降する昇
降部１３を有し、その昇降部１３下部には雄型１４ａが
固定され、その雄型１４ａと対向するようにして雌型１
４ｂが台座１１上に固定されている。
【００３５】上記一対の雄雌からなる金型１４ａ，１４
ｂは、閉じた状態を表した図４に示すように、金型内を
昇降可能な筒部１４ｃが雄型１４ａ内に挿入されてお
り、この筒部１４ｃの底面は、圧縮開始時においては雄
型１４ｃの圧縮成形面と面一になることができるととも
に、上昇した場合は、雄型１４ｃ内に凸状の空間を形成
することができるようになっている。なお、筒部１４ｃ
の移動量は成形品形状に応じて自由に調節できるものと
する。
【００３６】また、筒部１４ｃを収納する貫通孔１５の
内壁下側にはガスノズル孔１６及びガス吸込み孔１７が
それぞれ対向して配置されており、筒部１４ｃが上昇す
ることによって（非圧縮成形時に）生じた空間１８内に
高温の不活性ガスを導入、排出することができる。それ
により、筒部１４ｃの底面と対応する複合材料表面を加
熱することができるようになっている。なお、１６ａは
ガス供給路，１６ｂはガスの供給量を制御するためのバ
ルブである。また、１７ａはガス排出路、１７ｂはガス
の排出量を制御するためのバルブである。上記高温の不
活性ガスを導入、排出する経路は加熱ガス供給手段とし
てみなすことができる。
【００３７】なお、上記ガス排気路１７ａに切換バルブ
を設け、一方を排気用として使用し、他方に減圧手段に
接続することもできる。この構成によれば、成形品の表
面を吸引作用によって引っ張ることが可能となり、複合
材料表面層に対して起毛作用、体積膨張作用を助長する
ことが可能になる。
【００３８】図３において可塑化溶融押出機２０は、上
記金型１４ａ，１４ｂ内に導入する複合材料を加熱溶融
して所定形状、例えばシート状に押し出すものであり、
ケーシング２０ａ内のプランジャが押し出し操作を行う
ことにより、ダイス２０ｂから複合材料が帯状に成形さ
れて押し出され、次いで切断装置２０ｃを通過する際
に、所定の長さのシート状に切断され、成形用の複合材
料Ｍ（図中２点鎖線で示す）が得られるようになってい
る。
【００３９】次に、上記構成を有する成形装置を用いた
成形方法をさらに具体的に説明する。 ［実施例１］直径１３μｍ，繊維長１３ｍｍからなるガ
ラス繊維４０重量部と、予め粉砕されたポリプロピレン
パウダー６０重量部とをエアーミキシングし、予備成形
体としての円柱状の半製品（成形用の複合材料）を調整
した。この半製品は、表面の薄層のみ溶融固化した（半
溶融状態）ものである。この半製品を約３００ｇ、専用
の可塑化装置にて溶融押出しを行い、次に圧縮成形用金
型に供給した。その際、金型上面は１４０℃に、金型下
面は７０℃にそれぞれ設定した。また、金型上面と溶融
した複合材料との付着を防止するため、複合材料の上面
に、フィルムとしてのガラス繊維を含有するテフロンシ
ートを配置した。
【００４０】この状態でプレス圧力１００ｋｇ／ｃｍ
2 、冷却時間１３秒の条件下で圧縮成形を実施した。次
に、金型脱型後、直ちに成形体上面を吸引した結果、吸
引を行った部位は吸引を行わなかった部位の約３〜５倍
程度に膨張し、成形品表面において部分的に樹脂または
ガラス繊維を含む樹脂によって薄いスキン層が形成され
ていた。また、その成形体層内部には、繊維のスプリン
グバック作用により微細な空隙が多数存在していること
が認められた。得られた成形品について体積膨張をさせ
た部位から試験片を採取し、（株）神戸製鋼所製の吸音
率・音響インピーダンス計測システム“ＡＣＩＭＳ”を
用いて吸音特性を測定した結果、１５００Ｈｚにおける
吸音率は０．５であり、極めて優れた吸音特性を有して
いることが確認された。なお、成形体上面の吸引は、空
間１８内を減圧手段によって吸引することによっても行
うことができる。この場合、成形体の起毛をより精度良
く形成することができる。
【００４１】［比較例１］実施例１と全く同様にして圧
縮成形に供する複合材料を調整した。その複合材料を用
い、実施例１で使用した圧縮成形機及び金型を用い、成
形を行った。金型は上面、下面とも５０℃に調節し、プ
レス圧力１００ｋｇ／ｃｍ2 、冷却時間３０秒の条件下
で圧縮成形を実施した。得られた成形品は毛羽立ちのな
い平滑な平板であり、体積膨張もほとんど認められなか
った。この平板成形品から試験片を採取し、実施例１と
同様の測定方法で吸音性能を測定した。その結果、吸音
係数は１５００Ｈｚで０．１５程度であった。このよう
に、従来の圧縮成形方法によって成形した繊維強化樹脂
成形品では吸音性能が悪く、吸音材料として使用するこ
とができるレベルに達していないことが判明した。
【００４２】次に、第二の成形方法について説明する。
この成形方法は、体積膨張させたい部分の原料充填量が
他の部分よりも多くなるように、予め金型に対し原料増
加充填分のスペースを確保して圧縮成形を行うものであ
る。この場合の金型は図５に示すように配置される。す
なわち、体積膨張させたい部分の原料充填量が他の部分
よりも増加されるよう、予め、その増加分に対応して金
型内にスペースを確保することであり、そのスペースを
確保する具体的な方法として、雄型３０ａ内に昇降自在
に備えられている入れ子３１を雄型３０ａの下面より所
定距離引き込んでおき、凹所３２を形成しておくことで
ある。この雄型３０ａに対向して雌型３０ｂが配置され
ており、雌型３０ｂの周囲には縁部３３が突設されてい
る。なお、図中符号３４は金型内に充填される可塑化物
である。
【００４３】このような金型の配置は、良好な成形品を
得る上で極めて有効である。本発明の繊維強化樹脂成形
品では体積膨張させる点に特徴を有し、スキン層部分に
おける冷却と、体積膨張部分における保温（或いは冷却
の抑制）という互いに相反する行為を一つの金型で実現
させる必要がある。この場合、圧縮時の材料厚さが平均
して薄いと、上記冷却及び保温が独立して得られるよう
に制御することができない。また、これとは逆に、材料
厚さを平均して厚くすると、成形品の重量が増加し、材
料コストを引き上げるために好ましくない。
【００４４】そこで、体積膨張をさせたい部分にのみ、
原料を余分に充填できる金型構造にしておけば、冷却と
保温を同時に達成することができる。また、このような
金型構造には次のような利点がある。すなわち、成形時
に樹脂の流動を伴うことがある場合には、その流動によ
って繊維が均一に配向されてしまうため、体積膨張がス
ムーズに行われないことが予測される。ところが、上記
したように金型内にスペースを確保すれば、そのスペー
ス内に流入した樹脂の流れは乱流となり、可塑化物中の
繊維は、均一な配向の束縛から解放されてランダムとな
り、体積膨張に好都合な繊維の配置が得られる。このス
ペース自体が、金型内での材料に加わるせん断力を緩和
する作用を持つことになる。なお、上記金型３０ａ，３
０ｂにおいても上述した実施例１と同様に、加熱ガス供
給手段、減圧手段を備えることが好ましい。また、材料
の流動長が長い場合には、当然、せん断力も大きくなっ
て繊維が２次元配向しやすくなる。このような場合、流
動面に上述したようなスペースを複数確保しておけば、
さらに好ましい緩和作用が得られる。
【００４５】［実施例２］実施例１と同様に、直径１３
μm 、繊維長１３mmからなるガラス繊維４０重量部と、
予め粉砕されたメルトフローレイト４５g/min のポリプ
ロピレンパウダー６０重量部をエアーミキシングし、円
柱状の半製品を調整した。この半製品は表面の薄層のみ
溶融固化した状態となっている。
【００４６】この半製品を約３００g 、図５に示した専
用の可塑化装置にて溶融し圧縮成形を行った。金型輪郭
はＡ４サイズに相当するものであり、雄型３０ａの周囲
２cm幅（図中Ｗで示す）を除く部分について入れ子３１
が昇降するようになっている。なお、金型温度は、雄型
３０ａ及び雌型３０ｂ共に１００℃に設定し、成形圧力
は約２００kg/cm2とした。
【００４７】予め設定しておいたプレス圧力に到達後、
所定時間金型を保持し、その後、入れ子３１を所定距離
引き上げ、その状態で約６０秒間保持した。このような
操作を行うことにより、成形体の下面（雌型３０ｂと接
触する側の面）は、金型によって十分冷却された平滑な
スキン層であり、成形体の上面（雄型３０ａと接触する
側の面）は、周囲２cmを除き強化繊維の弾性的復元力に
よって膨出した構造を得た。このような方法に基づき、
厚みが１０mm，１６mm，１９mm及び２７mmからなる４種
類の成形体を製作した。
【００４８】次に、成形体の膨出部から直径８８mmの供
試体を切り出し、表面の開口率が１０％となるように調
整した後、“ＡＣＩＭＳ”を用いて吸音特性を測定し
た。その測定結果を図６に示す。また、比較例として、
全く同一材料でありながら膨出させていない、すなわち
通常の圧縮成形のみを行なって５mm厚さに成形した供試
体の吸音特性を図７に、さらにまた、吸音材として一般
的に使用されているグラスウールマットの吸音特性を図
８にそれぞれ示した。これらの測定結果を比較すること
により、本実施例の吸音特性は、体積膨張させなかった
圧縮成形品に比べ、また、同一厚さであればグラスウー
ルマットと比較しても、吸音性能が格段に高いことが確
認された。
【００４９】［実施例３〜７］次に、実施例１と同様の
材料及び図５に示した金型を用い、体積膨張部分を断熱
しながら成形を行った。具体的には、成形体において膨
出させる部分と接触する金型面に、紙やポリカーボネー
トシート等の断熱材をその厚みを種々変えて取り付ける
ことにより断熱効果の影響を調べ、可塑化物の膨出作用
が高まるかどうかを調べた。
【００５０】金型温度については、雄型３０ａの入れ子
３１の温度を１００℃とし、その他の金型温度について
は９０〜１００℃の範囲に調整した。なお、所定の圧力
に到達して、入れ子３１を引き上げるまでの時間は、約
４〜２０秒程度であり、入れ子３１を所定距離上げた
後、その状態を６０秒間保持した。
【００５１】上記断熱材及びその厚さを変化させた場合
の成形条件を、下記表１に一括して示す。なお、表１中
における“成形時間”とは、所定の成形圧力が発生した
後、入れ子が引き上げられるまでの時間を示し、“保持
時間”とは、入れ子が引き上げられた直後から金型を開
き始めるまでの時間を示し、また、“膨出する前の厚
み”は、可塑化物の充填量及び金型成形表面積に基づい
ておおよそ計算されたものである。
【００５２】
【表１】
【００５３】次に、第三の成形方法について説明する。
第三の成形方法は、強化材としての繊維と粉末状熱可塑
性樹脂との混合物を半溶融状態にて所定形状の一例とし
てシート状に押し出すことにより半製品を製造し、圧縮
部と非圧縮部としての開口部を有する金型内にその半製
品を導入して圧縮成形を行い、圧縮部によって構造体と
しての強度を有する薄板部を形成し、開口部によって成
形品表面層における繊維の復元膨張を自由にして繊維が
起毛した状態若しくは膨出により繊維間に空隙を形成
し、それにより、得られた成形品表面層に部分的に吸音
部を形成するものである。
【００５４】図９は第三の成形方法の実施に使用する成
形装置を示したものである。なお、同図において図３と
同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省
略する。
【００５５】図９に示す成形装置と図３に示すそれとの
違いは金型の構造にある。即ち、図９に示す一対の雄雌
金型３０ａ，３０ｂの一方の金型３０ａでは、その圧縮
成形面の一部に非圧縮部としての開口部３０ｃが筒孔状
に複数形成されており、残りの面が圧縮部としての成形
面３０ｄとなっている。
【００５６】このように構成したものは、圧縮成形を行
ってもその開口部３０ｃについては非圧縮の状態で残さ
れるため、表面層における繊維の復元膨張が自由とな
り、一回のプレス動作で繊維が起毛した状態若しくは膨
出により繊維間に空隙を形成した状態を部分的に得るこ
とができる。図中３１は冷風または熱風を切り換えて供
給するためのノズルであり、冷風を送れば、スプリング
バックを起こした部分が圧縮されることなく冷却され、
固定される。また、スプリングバックしにくい半製品に
ついては熱風を送ることにより、膨張を助長させること
ができる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の繊維強化樹脂成形品によれば、成形品表面層の
一部について強化繊維が起毛した状態、また、一方の表
面層の一部について強化繊維が起毛し他方の表面層は未
起毛の固化層を有する状態、また、上記成形品中に微細
な空隙を有する状態、さらにまた、成形品の各表面層に
強化材としての繊維を含む熱可塑性樹脂の溶融固化層を
有し、その成形品中に微細な空隙を有する状態がそれぞ
れ形成され、それにより実質的に一種の材料で部分的に
吸音部を有する成形品を得ることができる。
【００５８】本発明の成形方法によれば、異種材料を組
み合わせることなく、実質的に同一の材料でリサイクル
性を有し吸音特性に優れた繊維強化樹脂成形品を簡単に
製造することができ、吸音性能が要求されるアンダーシ
ールド等を低コストで製造することができる。
【００５９】本発明の第一の成形方法によれば、繊維が
起毛した状態若しくは膨出により繊維間に空隙を形成し
た状態を、部分的にしかも一回のプレス動作で得ること
ができる。
【００６０】本発明の第二の成形方法によれば、体積膨
張をさせたい部分にのみ、原料を余分に充填することが
できるため、可塑化物中に、体積膨張に好都合な繊維配
置を形成することができ、それにより吸音特性に優れた
繊維強化樹脂成形品を得ることができる。本発明の第三
の成形方法によれば、積膨張よりも大きい空間が金型内
に設けられているため、成形品表面に起毛状態を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形方法の原理を示す模式図である。
【図２】本発明の成形方法の原理を示す模式図である。
【図３】本発明の第一の成形方法に使用される成形装置
の構成図である。
【図４】図３に示す金型の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第二の成形方法に使用される成形装置
の構成図である。
【図６】第二の成形方法による成形品の吸音特性を示す
グラフである。
【図７】従来の成形方法による成形品の吸音特性を示す
グラフである。
【図８】従来の吸音材の吸音特性を示すグラフである。
【図９】本発明の第三の成形方法に使用される成形装置
の構成図である。
【符号の説明】
１０ 圧縮成形機 １１ 台座 １２ａ，１２ｂ ガイドシャフト １３ 昇降部 １４ａ 雄金型 １４ｂ 雌金型 １４ｃ 筒部 １５ 貫通孔 １６ ガスノズル孔 １７ ガス吸い込み孔 ２０ 可塑化溶融押出機 Ｍ 成形用複合材料
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ａ Ｂ２９Ｌ 31:58 (72)発明者 門脇 良策 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 弓取 修二 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂との
    混合物を可塑化し、圧縮成形した繊維強化樹脂成形品で
    あって、 圧縮された前記繊維の復元膨張によって、前記繊維が前
    記成形品表面層の一部で起毛した状態を形成して吸音部
    を設けたことを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
  2. 【請求項２】 前記成形品の一方の表面層の一部は起毛
    し、他方の表面層は未起毛の固化層を有する請求項１記
    載の繊維強化樹脂成形品。
  3. 【請求項３】 前記成形品中に部分的に空隙状態が形成
    されている請求項１または２に記載の繊維強化樹脂成形
    品。
  4. 【請求項４】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂との
    混合物を可塑化し、圧縮成形した繊維強化樹脂成形品で
    あって、 該成形品の各表面層に強化材としての繊維を含む熱可塑
    性樹脂の溶融固化層を有し、圧縮された前記繊維の復元
    膨張によって、前記成形品中に部分的に空隙状態を形成
    して吸音部を設けたことを特徴とする繊維強化樹脂成形
    品。
  5. 【請求項５】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂との
    混合物を可塑化し、金型内に該可塑化した混合物を導入
    して圧縮成形を行うに際し、前記繊維の復元膨張を所望
    する成形品表面層の一部について圧縮を開放させ、前記
    表面層に前記繊維が起毛した状態、及び／若しくは前記
    成形品内に部分的に空隙状態を形成し吸音部を設けるこ
    とを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形方法。
  6. 【請求項６】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂との
    混合物を可塑化し、金型内に該可塑化した混合物を導入
    して圧縮成形を行うに際し、前記繊維の復元膨張を所望
    する部分と対応して金型内に予め凹所を設け、圧縮によ
    って流動する前記混合物を前記凹所内に案内しつつ圧縮
    成形を行ない、前記凹所内に案内された前記混合物につ
    いて体積膨張率を高めた状態で、前記繊維を起毛、及び
    ／若しくは成形品内に部分的に空隙を形成し、吸音部を
    設けることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形方
    法。
  7. 【請求項７】 前記金型の一部または前記凹所について
    圧縮を開放させる場合に、減圧しながら開放、或いは開
    放後に減圧する請求項５または６に記載の成形方法。
  8. 【請求項８】 前記金型の一部または前記凹所について
    減圧を伴いながら圧縮を開放、或いは圧縮開放後減圧さ
    せる場合に、減圧前または減圧中に、圧縮を開放する前
    記成形品表面層に向けて加熱ガスを供給する請求項７に
    記載の成形方法。
  9. 【請求項９】 前記金型の一部または前記凹所の温度
    を、該金型の一部または前記凹所を除く金型温度よりも
    高い温度に保持して成形を行う請求項５〜８のいずれか
    に記載の成形方法。
  10. 【請求項１０】 前記可塑化された混合物と前記金型と
    の間に樹脂フィルム、離型紙または断熱材を敷設し、圧
    縮成形を行う請求項５〜９のいずれかに記載の成形方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記金型において、圧縮を開放する金
    型面に針状または棒状の突起を有し、成形品表面に開孔
    部を形成する請求項５〜１０のいずれかに記載の成形方
    法。
  12. 【請求項１２】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂と
    の混合物を半溶融状態で塊状とした予備成形体の成形装
    置であって、 一対の圧縮成形用金型と、 一方の前記金型圧縮成形面の一部を脱型方向に移動し得
    るよう前記一方の金型内に摺動自在に設けられた摺動部
    と、 を備えたことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記摺動部が移動した際に、前記摺動
    部における圧縮成形面と成形品表面との間に生じた空間
    部内を減圧する減圧手段を備えてなる請求項１２記載の
    成形装置。
  14. 【請求項１４】 前記摺動部が移動した際に、前記摺動
    部における圧縮成形面と成形品表面との間に生じた空間
    部内に加熱ガスを供給する加熱ガス供給手段を備えてな
    る請求項１２または１３に記載の成形装置。
  15. 【請求項１５】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂と
    の混合物を半溶融状態にて所定形状に押し出すことによ
    り予備成形体を製造し、 圧縮部と非圧縮部としての開口部を有する金型内に前記
    予備成形体を導入して圧縮成形を行い、前記圧縮部によ
    って構造体としての強度を有する薄板部を形成し、前記
    開口部によって成形品表面層における前記繊維の復元膨
    張を自由にして前記繊維が起毛した状態若しくは膨出に
    より前記繊維間に空隙を形成し、 それにより、得られた成形品表面層に部分的に吸音部を
    形成することを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形方
    法。
  16. 【請求項１６】 強化材としての繊維と熱可塑性樹脂と
    の混合物を半溶融状態で塊状とした予備成形体の成形装
    置であって、 一対の圧縮成形用金型と、 一方の前記金型圧縮成形面の一部に形成され、圧縮成形
    された成形品表面層における前記繊維の復元膨張を自由
    にする開口部と、 を備えたことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形装
    置。
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