JPH09104072A - 繊維強化プラスチック製品の成形方法 - Google Patents

繊維強化プラスチック製品の成形方法

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JPH09104072A
JPH09104072A JP7262789A JP26278995A JPH09104072A JP H09104072 A JPH09104072 A JP H09104072A JP 7262789 A JP7262789 A JP 7262789A JP 26278995 A JP26278995 A JP 26278995A JP H09104072 A JPH09104072 A JP H09104072A
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JP
Japan
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resin
raw material
molding
zone
fiber
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JP7262789A
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Junichi Shimokata
潤一 下方
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Uchihama Kasei Co Ltd
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Uchihama Kasei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い強度のFRP製品を、製品形状に制約さ
れることなく成形可能な方法を提供する。 【解決手段】 スクリュー3を備えた成形機に樹脂材料
を供給し、この樹脂材料を取り出すノズル4へ送り出す
際に強化用繊維をスクリュー部へ投入して樹脂材料と混
練する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック(FRP)製品の成形方法に関する。より詳しく言
えば、本発明は、成形樹脂材料との混練時の強化用ガラ
ス繊維の切断に伴う成形製品の強度低下を防止可能なF
RP製品の成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス等の繊維を補強材として使用した
プラスチック成形品(以下「FRP成形品」とする)
は、通常のプラスチック成形品に比べて強度が高く、そ
のため高い強度を要求される分野で広く利用されてい
る。
【0003】FRP成形品を製造する方法の一つとし
て、バルクモールディングコンパウンド射出成形法が知
られている。この方法は、強化用短繊維を樹脂、硬化剤
等と混練したバルクモールディングコンパウンド(BM
C)を射出成形機に投入して、所定形状のFRP成形品
を製造するものである。
【0004】このBMC射出成形法を工程順に説明する
と、まずBMCとして必要な原材料(熱硬化性樹脂、硬
化剤、充填剤、ガラス繊維、その他)の1バッチ分を計
量する。次に、双腕式ニーダ等の混練機に原材料を投入
し、混練してBMCとする。続いて、1バッチ分のBM
Cを更に小分けして成形機に投入しながら製品の成形を
行う。
【0005】FRP成形品を製造するもう一つの方法
に、シートモールディングコンパウンド(SMC)を利
用する方法がある。この方法では、ガラス繊維マットに
樹脂配合物を含浸させてからゲル化させたシート状成形
材料を使って、圧縮成形により成形が行われる。
【0006】BMCもSMCも、主に繊維(ガラスな
ど)、樹脂材料(不飽和ポリエステル樹脂など)、硬化
禁止剤、充填剤(炭酸カルシウムなど)が混練された変
形可能な(軟らかい)成形材料である。BMCは塊状に
されており、射出成形により複雑な形状の製品を得るの
に用いられる。SMCはシート状であり、板状の大型製
品の成形などに用いられる。
【0007】上述のようにシート状であるSMCは、大
型で大面積の製品(例えば浴槽等)の成形に向いている
が、自動車用部品などの形状が複雑なFRP成形品を得
るのには不向きであり、こうした用途にはBMCが用い
られている。BMCでは、樹脂材料として不飽和ポリエ
ステル樹脂に代表される熱硬化性樹脂を使用する場合、
強化用繊維を熱硬化性樹脂に対して均一に混合させる際
に繊維の切断が引き起こされる。そして、混練したBM
Cを成形機に投入し、ノズルから金型等へ押し出す際に
も、成形機のスクリューの回転により繊維は更に切断さ
れる。このため、得られた製品中の繊維は初めの長さに
比べてかなり短くなり、強度の高い成形品を得るのが困
難である。また、混練した1バッチ分のBMCを使い切
るまで保存しておくため、熱硬化性樹脂が硬化する前に
成形処理を完了することが必要であり、処理時間を制約
される。更に、高温で保存している間に硬化しにくい樹
脂材料を選ぶことが必要であり、使用する材料が制限さ
れる。
【0008】一方、樹脂材料として熱可塑性樹脂を用い
る場合には、強化用繊維、樹脂、添加剤などを混練して
ペレットを作る際にやはり繊維の切断が引き起こされ
る。そして、このペレットを成形機に投入し、加熱・溶
融させてノズルから取り出す際にも、スクリューにより
繊維はやはり更に切断される。
【0009】FRP成形品中の強化用繊維の長さは、そ
のFRP製品の強度を左右する。すなわち、FRP製品
の強度は、繊維の長さが長いほど向上することが知られ
ている。これまでのBMCを使って成形する方法では、
原料樹脂が熱硬化性であれ熱可塑性であれ、成形品が得
られるまでに強化用繊維は前述のように二度の混練・混
合作用を受けるため、その長さは初めの長さに比べてか
なり短くなってしまう。一方、BMCによらず、SMC
を用いれば、繊維の切断が避けられるのでより高強度の
FRP製品を得ることができるが、この場合には複雑な
形状の製品を製造するのが難しい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い強度の
FRP製品を、製品形状に制約されることなく成形可能
な方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化プラス
チック製品の成形方法は、スクリューを備えた成形機に
樹脂材料を供給し、この樹脂材料をスクリュー部を通し
て当該樹脂材料を取り出すノズルへ送り出す際に、強化
用繊維をスクリュー部へ投入して樹脂材料と混練するこ
とを特徴とする方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明を実施する際に使用される
成形機は、スクリューを備えたものであればどのような
ものでもよい。このような成形機の例としては、押出成
形機、射出成形機を挙げることができる。
【0013】本発明で成形する樹脂は、特に限定される
ことなく、熱硬化性樹脂材料及び熱可塑性樹脂材料のい
ずれでもよい。代表的な熱硬化性樹脂は、ポリエステル
樹脂である。熱可塑性樹脂の例としては、ナイロン、ポ
リプロピレン等を挙げることができる。
【0014】強化用繊維を除いて、樹脂に配合される他
の成分は、予め樹脂に混合しておくことができる。すな
わち、熱可塑性樹脂を使用する場合には、強化用繊維以
外の添加剤等を予め樹脂と混練し、ペレット化したもの
を成形機に投入することができる。熱硬化性樹脂の場合
には、強化用繊維以外の成分である硬化剤、充填剤等を
前もって樹脂と混練した配合物を用意しておいて、この
配合物を成形機へ供給することができる。また、熱硬化
性樹脂を使用する場合には、成形作業時に樹脂、硬化
剤、充填剤等をそれぞれ成形機のスクリュー部へ投入す
るようにしてもよい。この場合には、樹脂と硬化剤とは
成形作業の直前まで混合されることがないため、硬化剤
を配合した原料を保管するときに必要になるような処理
時間の管理やそのほかの在庫管理が不用になる上に、成
形手順を短縮化することもできる。
【0015】本発明では、強化用繊維としてどのような
繊維材料を使用してもよい。使用可能な強化用繊維の代
表例は、ガラス繊維、炭素繊維、芳香続ポリアミド繊維
等であり、これらの繊維は表面処理を施されていても差
し支えない。強化用繊維は、成形機に供給した樹脂材料
を、この樹脂材料を取り出すノズルへスクリュー部を通
して送り出す際に、スクリュー内へ投入して樹脂材料と
混練される。
【0016】次に、図1を参照して、熱硬化性樹脂をガ
ラス繊維で補強したFRP製品を射出成形する際に使用
される射出成形機を説明する。この図には、本発明の理
解に必要な射出成形機のスクリュー部1と金型2だけを
示している。成形機のこのほかの部分は、通常のものと
変わらない。
【0017】この成形機のスクリュー部1には、スクリ
ュー3が配置されており、これの回転運動により原材料
はノズル4を経て金型2へ充填されて、所定形状の成形
品に成形される。スクリュー部1は、原料供給・混合ゾ
ーンと、混練ゾーンと、原料充填ゾーンからなる。原料
投入・混合ゾーンでは、樹脂、硬化剤、充填剤、ガラス
繊維が個々に投入されて混合される。ガラス繊維の投入
は一番最後が望ましいが、硬化剤や充填剤の投入順序は
この図のとおりでなくてもよい。全部の成分を混合後、
原料は混練ゾーンで十分に混練されて原料充填ゾーンに
至る。そしてこの原料充填ゾーンに充填された所定量の
原料が、ノズル4を通して金型へ押し出される。
【0018】原料の混練と押し出しを、図2により更に
詳しく説明する。図2(a)は、ガラス繊維以外の必要
な成分を全て混合した溶融樹脂配合物10をスクリュー
3の回転運動でノズル4の方向へ供給しているところを
示している。この時点では、ガラス繊維はまだスクリュ
ー部に投入されていない。次に、図2(b)に示したよ
うにスクリュー部へガラス繊維11を投入して、スクリ
ュー3の回転により溶融樹脂配合物10とともに前進さ
せながら、樹脂配合物10とガラス繊維11の混練を行
う。ガラス繊維の投入量と投入のタイミングは、適当な
手段により制御される。混練された樹脂とガラス繊維が
原料充填ゾーンに達すると、図2(c)に示したように
充填された原料のためにスクリュー3が後退する。この
時、充填ゾーンの樹脂は弁(図示せず)の働きでノズル
4から出ないようにこのゾーン内に保持される。続い
て、ノズルの弁が開けられて、スクリュー3を前進させ
ることにより成形原料がノズル4を通って金型へ押し出
される(図2(d))。
【0019】この方法によれば、どのような形状のFR
P製品を成形することも可能である。例えば、熱可塑性
樹脂としてナイロンを使用し、これをガラス繊維で強化
して、各種の自動車部品、例としてはエンジンヘッドカ
バー、ウォーターインレットパイプ等を製造することが
できる。更に、やはり熱可塑性樹脂としてポリプリピレ
ンを使い、強化用繊維としてガラス繊維を使用して、エ
ンジンアンダーカバー等の自動車部品を製造することも
できる。また、熱硬化性樹脂としてポリエステルを用い
て、これをガラス繊維で強化して、同じように自動車部
品のエンジンヘッドカバー、スポイラー、フードバルジ
等を製造することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば成
形原料樹脂とこれに混入させる強化用繊維との混練を成
形機のスクリュー部のうちの限られた領域(図1で言え
ば「混練ゾーン」)において行うだけであるから、混練
に伴う繊維の切断が最小限に抑制され、従って繊維での
強化の効果が大きいFRP製品を製造することが可能に
なり、すなわち強度の向上したFRP製品を得ることが
可能になる。しかも、本発明によれば、複雑な形状の成
形品の製造に適した射出成形機等を利用することができ
るため、製品形状に制約されずに強度の向上したFRP
製品を製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法で使用する成形機の例を説明する
図である。
【図2】本発明の方法を説明する図であって、(a)は
溶融樹脂配合物10を供給しているところを示す図であ
り、(b)はガラス繊維11の投入と混練を示す図であ
り、(c)は充填ゾーンに成形原料が充填されたところ
を示す図であり、(d)は成形原料をノズルを通して金
型へ押し出すところを説明する図である。
【符号の説明】
1…成形機のスクリュー部 2…金型 3…スクリュー 4…ノズル 10…溶融樹脂 11…ガラス繊維
───────────────────────────────────────────────────── 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 // B29C 45/47 9350−4F B29C 45/47 B29K 101:00 105:06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリューを備えた成形機に樹脂材料を
    供給し、この樹脂材料をスクリュー部を通して当該樹脂
    材料を取り出すノズルへ送り出す際に、強化用繊維をス
    クリュー部へ投入して樹脂材料と混練することを特徴と
    する繊維強化プラスチック製品の成形方法。
  2. 【請求項2】 前記成形機が射出成形機又は押出成形機
    である、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記樹脂材料が熱可塑性樹脂である、請
    求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記樹脂材料が熱硬化性樹脂である、請
    求項1又は2記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記樹脂材料が硬化剤及び充填剤を含有
    している、請求項4記載の方法。
JP7262789A 1995-10-11 1995-10-11 繊維強化プラスチック製品の成形方法 Pending JPH09104072A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006502888A (ja) * 2002-10-15 2006-01-26 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 繊維強化熱可塑性ポリマー組成物を含む物品
JP2015016639A (ja) * 2013-07-11 2015-01-29 アイシン精機株式会社 射出成形装置およびガラス繊維強化樹脂の製造方法
JP2019069522A (ja) * 2017-10-05 2019-05-09 住友ベークライト株式会社 熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006502888A (ja) * 2002-10-15 2006-01-26 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 繊維強化熱可塑性ポリマー組成物を含む物品
JP2015016639A (ja) * 2013-07-11 2015-01-29 アイシン精機株式会社 射出成形装置およびガラス繊維強化樹脂の製造方法
JP2019069522A (ja) * 2017-10-05 2019-05-09 住友ベークライト株式会社 熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法

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