JPH1095023A - Smc又はbmcの成形方法 - Google Patents

Smc又はbmcの成形方法

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JPH1095023A
JPH1095023A JP25073996A JP25073996A JPH1095023A JP H1095023 A JPH1095023 A JP H1095023A JP 25073996 A JP25073996 A JP 25073996A JP 25073996 A JP25073996 A JP 25073996A JP H1095023 A JPH1095023 A JP H1095023A
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JP
Japan
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molding
mold
shear rate
smc
pinholes
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Pending
Application number
JP25073996A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Harada
哲哉 原田
Kenichi Hamada
健一 濱田
Takashi Tomiyama
隆史 冨山
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、経済的且つ効率的に材料
毎、金型毎の良好な外観性、低ピンホール性を有するF
RP成形品が得られる成形方法にある。 【解決手段】 SMC、BMC成形材料を成形するに際
し、下記に示される式1のずり速度(γ)が、(1)SMC
もしくはBMCチャージ面積、(2)成形圧力、(3)型締速
度を調整することにより、単調に増加するように成形条
件を設定することを特徴とするSMC又はBMCの成形
方法。 【数1】 γ=3h'(t)r / h(t)2 …式1 (t:時間、h(t):時間tでの型実間隔、h'(t):実型締
速度、r:金型中心からの距離、γ:rの位置でのずり速
度。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浴槽等の住設部材
および自動車部品等の工業部材に好適に用いられるFR
P成形材料の中で主に油圧プレスを用いて圧縮成形され
るシートモールディングコンパウンド(SMC)または
バルクモールディングコンパウンド(BMC)の成形品
の外観欠陥、具体的には、成形品表面に発生する直径2
mm以下の穴で一般的には「ピンホール」または「す」
と呼ばれている欠陥を低減可能ならしめる成形方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より油圧プレスを用いて圧縮成形さ
れるシートモールディングコンパウンド(SMC)およ
びバルクモールディングコンパウンド(BMC)の成形
品の「ピンホール」または「す」のごとき外観欠陥を低
減化する方法としては、成形条件を試行錯誤的に変更
し、「ピンホール」または「す」のごとき外観欠陥の発
生率の少ない最適成形条件を金型の種類毎および材料の
種類毎に模索し決定していた。具体的には、成形圧
力、型締速度、材料形状(一般的には金型に設置す
る材料の金型表面積に対する被覆率で表されるチャージ
面積が用いられる。)、成形金型温度、材料温度等
の成形条件を、従来の経験と勘を考慮し適宜選択決定し
SMCまたはBMC成形品を成形していた。
【0003】一方、圧縮成形過程において上型と下型と
の間に閉じこめられる空気を金型に真空脱気装置を連結
し、強制的に金型外へ排出することにより、成形品の
「ピンホール」または「す」のごとき外観欠陥が無く、
良好な外観性能を有する成形品を得る技術は、「真空成
形法」としてよく知られた技術である。
【0004】最適成形条件を試行錯誤的に模索する方法
は、成形品の「ピンホール」または「す」のごとき外観
欠陥が無く、良好な外観性能を有する成形品が得られる
成形条件を決定するに多大な時間的、経済的労力を必要
とするものである。
【0005】一方「真空成形法」では、上下金型間に閉
じこめられた空気を効率的に脱気装置を用いて排出可能
ならしめるために上下金型のかみ合わせ部分にパッキン
等を設け金型の気密性を付与させる必要があり、金型費
用が高くなるため、SMC、BMC用金型に一般的には
採用されていない。したがって、公知技術では、成形品
の「ピンホール」または「す」のごとき外観欠陥が無
く、良好な外観性能を有する成形品を効率的且つ経済的
に成形する方法はなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、経済
的且つ効率的に材料毎、金型毎の良好な外観性を有する
成形品が得られる成形方法にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題について鋭意研究の結果、本発明を完成するに至っ
たものである。
【0008】即ち、本発明は SMC、BMC成形材料
を成形するに際し、下記に示される式1)のずり速度
(γ)が、(1)成形圧力、(2)型締速度、(3)SMCもし
くはBMCチャージ面積を調整することにより、単調に
増加するように成形条件を設定することを特徴とするS
MC又はBMCの成形方法を提供するものである。
【0009】
【数2】γ=3h'(t)r / h(t)2 …式1 (t:時間、h(t):時間tでの型実間隔、h'(t):実型締
速度、r:金型中心からの距離、γ:rの位置でのずり速
度。)
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のSMC、BMC成形材料
とは、、不飽和樹脂、不飽和重合性単量体、硬化剤、必
要により硬化促進剤からなる樹脂組成物を繊維強化材に
含浸して製造される公知のものである。
【0011】これらの成形材料を成形するに際し、下記
に示される式1のずり速度(γ)が、(1)成形圧力、(2)
型締速度、(3)SMCもしくはBMCチャージ面積を成
形条件として調整することにより、γの値が、単調に増
加するようにを(1)及至(3)を設定する必要がある。
【0012】
【数3】γ=3h'(t)r / h(t)2 …式1 (t:時間、h(t):時間tでの型実間隔、h'(t):実型締
速度、r:金型中心からの距離、γ:rの位置でのずり速
度。)
【0013】SMCの金型内流動・賦形中のずり速度
は、Menges(SPI conferense、Sec.23-C)と同様の
方法で測定した。
【0014】成形方法 2−1)成形装置は、概略図を図1に示した。プレスは
200トン、金型は400φ円板金型を用いた。 2−2)材料 住設用低収縮SMC2種類(A、B)
を使用する。
【0015】2−3)成形条件 成形条件を変化させ(表1)、実験計画法を用いて21通
りの成形条件を選択した。SMCの成形は各条件におい
て二回実施した。
【0016】
【表1】成形条件 ───────────────────── 上型温度(℃)* 3水準 130 140 150 成形圧力(ton) 3水準 30 70 120 型締速度(mm/sec) 3水準 1 3 5 チャージ面積(%) 3水準 30 45 60 ─────────────────────* 上型温度−下型温度 = 5℃
【0017】2−4)SMC型内流動挙動の解析 成形過程における流動挙動の解析は、Mengesらの文献に
従い前述の式1にてずり速度γを算出した。成形後、成
形品表面のピンホールを目視検視し、その発生個数を数
えた。また、色の異なるSMCを重ねてチャージし成
形、SMCの流動状態を可視化した。得られた成形品の
色の分布を観察し、流動状態を考察した。
【0018】
【実施例】以下に、本発明を実施例と比較例で詳細に説
明するが、文中「部」、「%」は特に断わりのない限り
重量基準である。
【0019】[実施例1]ピンホール数と成形条件 実験計画法に従い、SMC−Aを図−1の装置を用い、
21通りの条件でSMCを成形した。ピンホール数と成
形条件とを重回帰分析し、相関係数の高い回帰式(RーSQ
=0.88)が得られた。
【0020】影響因子の高い順に列記すると、(1)チャ
ージ面積、(2)成形圧力、(3)型締速度≒成形温度であっ
た。一例を型締速度3mm/sec、上型温度140℃の時の回帰
計算の結果を図−2に示す。ピンホール数はチャージ面
積と成形圧力に大きく依存し、チャージ面積が小さく、
成形圧力が高いほど減少する。これは従来の経験則に一
致していることを確認した。
【0021】<ずり速度(γ)と成形条件> [実施例2](ずり速度と成形圧力) 大日本インキ化学工業(株)製シートモールディングコ
ンパウンド(SMC)ディックマット2400を上記金
型を用いてチャージ面積45%、および型締め速度3mm
/secの成形条件を一定とし、成形圧力を30トン、70
トン、120トンの3水準で成形した。成形過程でのず
り速度の変化および成形品に発生したピンホールの個数
を 図2に示した。成形圧力が30トンの場合には、成
形過程でのずり速度は材料厚みの減少即ち型締めと共に
増減を繰り返し、最高到達ずり速度も比較的低く、成形
品には103個のピンホールが発生した。成形圧力が7
0トンの場合には、成形過程でのずり速度は材料厚みの
減少即ち型締めと共に増加傾向を示すも増減を繰り返
し、最高到達ずり速度も比較的低く、成形品には46個
のピンホールが発生した。成形圧力が120トンの場合
には、成形過程でのずり速度は材料厚みの減少即ち型締
めと共に単調に増加し、最高到達ずり速度も比較的高
く、成形品にはピンホールは発生せず、外観品質の良好
な成形品が得られた。
【0022】[実施例3](ずり速度と型締め速度) 大日本インキ化学工業(株)製シートモールディングコ
ンパウンド(SMC)ディックマット2400を上記金
型を用いてチャージ面積60%、および成形圧力120
トンの成形条件を一定とし、型締め速度を1mm/sec、3
mm/sec、5mm/secの3水準で成形した。成形過程でのず
り速度の変化および成形品に発生したピンホールの個数
を 図3に示した。型締め速度が1mm/secの場合には、
成形過程でのずり速度は材料厚みの減少即ち型締めと共
に増加傾向を示すも増減を繰り返し、最高到達ずり速度
は比較的低く、成形品には23個のピンホールが発生し
た。型締め速度が3mm/sec、5mm/secの場合には、成形
過程でのずり速度は、成形過程でのずり速度は材料厚み
の減少即ち型締めと共に単調に増加し、最高到達ずり速
度も比較的高く、成形品に発生したピンホール数はそれ
ぞれ4個、0個であり、外観品質の比較的良好な成形品
が得られた。
【0023】[実施例4](ずり速度とチャージ面積) 大日本インキ化学工業(株)製シートモールディングコ
ンパウンド(SMC)ディックマット2400を上記金
型を用いて、型締め速度を3mm/secおよび成形圧力12
0トンの成形条件を一定とし、チャージ面積を60%、
45%、30%の3水準で成形した。成形過程でのずり
速度の変化および成形品に発生したピンホールの個数を
図4に示した。チャージ面積が60%の場合には、成形
過程でのずり速度は材料厚みの減少即ち型締めと共に増
加傾向を示すも最高到達ずり速度は比較的低く、成形品
には12個のピンホールが発生した。チャージ面積が4
5%、3%の場合には、成形過程でのずり速度は材料厚
みの減少即ち型締めと共に単調に増加し、かつ最高到達
ずり速度も比較的高く成形品にピンホールは発生せず、
外観品質の良好な成形品が得られた。
【0024】これらから各成形条件毎に、式1によりγ
値を算出した。成形中、いずれの条件下においても、金
型締切に伴い、金型間距離が小さくなるほどγ値は増加
し、その最大値を得た後、SMC流動が終点を迎えた
時、急激にγ値は低下する。流動初期と賦形中のγの最
大値(Logγs、Logγe)によってピンホール数を重回帰
し、相関係数の高い回帰式(R-SQ=0.83)が得られた。
ふたつのγの値が大きいほどピンホールは減少する(図
5)。
【0025】ずり速度γは、材料の賦形スピードを意味
するもので、SMC材料の賦形は、金型締切りによる材
料の機械的のび変形と加熱金型からの伝熱による材料の
溶融流動により行われていると仮定すると、ずり速度γ
が大きい成形条件では、材料の金型内賦形スピードが速
い、即ち、金型締切りによる材料の変形抵抗が少なく、
比較的に容易にのび変形する。
【0026】一方、ずり速度γが小さい成形条件では、
材料の金型内賦形スピードが遅い、即ち、金型締切りに
よる材料変形抵抗が大きく、伝熱による材料の溶融流動
の寄与が大きくなると考えられる。このことは、同一組
成で色の異なるSMCを重ねてチャージし、γ値の違う
成形条件で成形した結果からも確認した。
【0027】小さいγ値の流動状態を経る成形条件の場
合、下層にチャージしたSMC材料が成形品端部におい
て表側でも観察され、ピンホール欠陥数は多かった。材
料が型内に投入され、下金型接触部の加熱を受ける下層
のSMCが溶融流動し上層へ巻き上がる際に空気を巻き
込む結果、ピンホール数が多くなったものと考えられ
る。一方、大きいγ値の流動状態を経る成形条件の場
合、下層にチャージしたSMC材料は成形品表面で観察
されず、ピンホール欠陥数は少なかった。SMC材料は
均一に伸び変形したものと考えられる。
【0028】[実施例5] (ピンホールとSMC種
類) γの異なる成形条件を選択し配合の異なるSMC−Bを
成形した。このSMCにおいてもピンホール数は、成形
過程中のγが大きくなるほど減少した。異なる材料でも
同様のピンホール数とγの相関を示した。即ち、異なる
材料に適用しても、ずり速度γはピンホール数の尺度と
なることを確認した。
【0029】SMC材料の成形過程中におけるγの推移
は、SMC型内流動挙動の評価に有効で、得られたγの
推移によりピンホール数を予測することが可能である。
即ち、成形時にγ値を測定するによりピンホールを低減
する成形条件の定量的選択が可能である。
【0030】大きいγ値を得る成形条件(例えば高い成
形圧力、小さいチャージ等)を選択することにより、S
MCは金型内空気を巻き込みにくい流動状態となり、ピ
ンホール数は減少することを確認した。
【0031】
【発明の効果】本発明は、特定の式1から算出されるず
り速度(γ)を目安として(1)成形圧力、(2)型締速度、
(3)SMCもしくはBMCチャージ面積の成形条件を調
整することにより、外観性、低ピンホール性に優れたF
RP成形品の成形方法を提供することができる。
【0032】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図は、本発明の成形装置概略断面図であ
る。
【図2】第2図は、本発明のずり速度(γ)と成形圧力
(1)との関係を示す図である。
【図3】第3図は、本発明のずり速度(γ)と型締速度
(2)との関係を示す図である。
【図4】第4図は、本発明のずり速度(γ)とチャージ
面積(3)との関係を示す図である。
【図5】第5図は、本発明の賦形過程中のずり速度
(γ)とピンホール数との関係を示す図である。
【0000】
【符号の説明】
1.変位センサー、2.マイコン、3.A/D変換機、
4.油圧センサー 5.油圧プレス 、6.上型、 7.下型

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SMC、BMC成形材料を成形するに際
    し、下記に示される式1のずり速度(γ)が、(1)成形圧
    力、(2)型締速度、(3)SMCもしくはBMCチャージ面
    積を調整することにより、単調に増加するように成形条
    件を設定することを特徴とするSMC又はBMCの成形
    方法。 【数1】γ=3h'(t)r / h(t)2 …式1 (t:時間、h(t):時間tでの型実間隔、h'(t):実型締
    速度、r:金型中心からの距離、γ:rの位置でのずり速
    度。)
JP25073996A 1996-09-20 1996-09-20 Smc又はbmcの成形方法 Pending JPH1095023A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2950993A4 (en) * 2013-01-29 2016-10-26 Continental Structural Plastics Inc VACUUM FORMING HEAT-CLEARED RAILING ARTICLE
JP2018134807A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 三菱ケミカル株式会社 樹脂流動性のシミュレーション方法

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EP2950993A4 (en) * 2013-01-29 2016-10-26 Continental Structural Plastics Inc VACUUM FORMING HEAT-CLEARED RAILING ARTICLE
US10471668B2 (en) 2013-01-29 2019-11-12 Continental Structural Plastics Inc. Vacuum molding of thermoset sheet articles
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