JPS6025252B2 - レジンインジエクシヨン法による繊維強化熱硬化性樹脂の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はしジンインジェクション法による繊維強化熱硬
化性樹脂の成形法に関するものであり、特に複数個の熱
硬化性樹脂注入孔より順次注入された熱硬化性樹脂を可
及的に同時に硬化させる方法に関するものである。

繊維強化熱硬化性樹脂（以下、ＦＲＰと呼ぶ）の成形法
は、ハンドレイアツプ、マッチドダイモールディング、
フィラメントワインディング等各種のものが知られてい
るが、レジンインジェクション法もその一つである。

レジンインジェクション法とはあらかじめ型内に強イ燭
離を充填して型を閉じ、次いで注入孔より熱硬化性樹脂
を注入して強化繊維に含浸させるとともに型に充満させ
、最後に熱硬化性樹脂を硬化して型から成形品を取り出
す方法である。この方法は、中規模数の製品を得るのに
適し、外観が良く機械的特性のすぐれた蜜出品を得るこ
とができる。通常のレジンィンジェクション法では熱硬
化性樹脂の注入孔は１つである。

しかしながら、特に大型の成形品、形状が複雑な成形品
、ＦＲＰ層が薄い成形品では注入が困難である。たとえ
ば、大型の成形品では、熱硬化性樹脂を全体に充満させ
るには長時間を要し、注入抵抗も大きい。形状の複雑な
成形品、薄い成形品、芯村オやインサートを有する成形
品なども樹脂が流れ難く、注入抵抗が大きい。このため
、注入孔を複数個設け、複数の注入孔から同時にあるい
は順瀦熱硬化性樹脂を注入し、注入時間を短縮し、完全
に型内に充満させる改良方法が考えられる。しかしなが
ら、複数個の注入孔から熱硬化性樹脂を同時に注入する
ことは、注入変遷の大型化や複雑化を招き、また注入装
置を複数個使用することも不経済であるので、順次注入
する方法が好ましいと考えられる。しかしながら、同一
の熱硬化性樹脂を順次注入すると、通常注入時に触媒系
と熱硬化性樹脂が混合されるため、その硬化は先に注入
したものほど速く、後に注入したものほど遅くなる。従
って、成形品の硬化時間が不一致となり、成形品に歪や
変形をもたらす結果となることがわかった。本発明者は
このＲ側鰯点を解決するために種々研究検討した結果、
複数個の注入孔から注入した熱硬化性樹脂の硬化状態を
注入に要する時間にかかわらず可及的に一致させること
が重要であることを見し、出した。即ち、本発明は、レ
ジンィンジェクション法による繊維強化熱硬化性樹脂の
成形において、型に熱硬化性樹脂注入孔を複数個設けて
該注入孔より熱硬化性樹脂を順次注入し、かつ少くとも
最初に注入する熱硬化性樹脂と最後に注入する熱硬化性
樹脂の硬化特性を変え、全体の熱硬化性樹脂の硬化状態
を可及的に一致させることを特徴とするレジンィンジェ
クション法による繊維強化熱硬化性樹脂の成形方法であ
る。本発明の方法により、異る時間に注入された熱硬化
性樹脂がほぼ同時に硬化するため、成形品の変形や歪を
起すことがない。一般に、熱硬化性樹脂の性質としてそ
の硬化時間は明瞭でないことが多い。

たとえば、常温硬化型の不飽和ポリエステルを例にとれ
ば、スチレン等の架橋剤による架橋が３５〜４０％でゲ
ル化を起し、４０〜６０％で固化し、さらに８０％以上
で型から取り出せる程度に固化する。さらに、アフター
キュァを行い、９０％以上の架橋を行う。しかし、その
後、常温においても徐々に架橋が進行する。このように
、熱硬化性樹脂の硬化時点は明瞭ではないが、熱硬化性
樹脂の硬化時の発熱温度を時間に対してプロットすると
後述する第２図に示したように、明瞭な最大発熱温度が
存在することがわかっている。本発明において問題とな
る熱硬化性樹脂の変形や歪は、この時点での樹脂の膨張
と関係が深いため、本発明において、硬イ凸伏態を一致
させるとは、この最大発熱時点を一致させること、また
は場合によってはそれと同時に最大発熱温度も一致させ
ることを意味する。なお、実際上は完全に両者を一致さ
せることは困簸なことがあり、多少の時間的ずれがあっ
ても許容しうる範囲内であれば問題は少し、。たとえば
、型に注入孔を２つ設けた場合について本発明を説明す
る。

第１図に型の断面図を示した。上型１および下型２がク
ランプ３等で合わせられ、型内にガラス繊維等の強化繊
維４が充填されている。上型１には、熱磁化性樹脂を注
入するための第１の注入孔５−と第２の注入孔６が設け
られている。図示されていない注入装置によりまず最初
に第１の注入孔５より熱硬化性樹脂が触媒および促進剤
が混合されて注入され、この第１の注入孔５に近い型内
部分に熱硬化性樹脂を充満させる。次いで、注入装置を
第１の注入孔５より外し、第２の注入孔６へ取り付け、
再び熱硬化性樹脂を注入し残っている第２の注入孔６近
傍の型内に充満させる。型内に熱硬化性樹脂を完全に充
満させた後、熱硬化性樹脂を硬化し、成形物を取り出す
。たとえば、常温硬化型の熱硬化性樹脂を用い、第１の
注入孔５からの注入時間を３０分と仮定すると、同一の
硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用いる限り、第１の注
入孔５から注入された熱硬化性樹脂は第２の注入孔６か
ら注入された熱硬化性樹脂よりも３０分早く硬化する。

本発明では、これを防ぐために、第１の注入孔５から注
入する熱硬化性樹脂の硬化時間を３０分遅くするかある
いは第２の注入孔６から注入する熱硬化性樹脂の硬化時
間を３０分遠くする。たとえば、第２図に示したように
、第１の注入孔５から注入された熱硬化性樹脂の硬化状
態Ａ〔注入開始時Ｔ，〕と第２の注入孔６から注入され
た熱硬化性樹脂の硬イＱ伏態Ｂ〔注入開始時Ｔ２〕とを
、最大発熱温度を一致させるように調節する。これによ
り、型内の熱硬化性樹脂全体はほぼ同時に硬化し、変形
や歪を超すことが防がれる。熱硬化性樹脂の硬化特性を
変えることは種々の方法が可能である。

たとえば、熱硬化性樹脂の種類を変えること、部分的に
外部から加熱あるいは冷却することなどがあるが、最も
適当な方法は触媒系を変えることおよびその添加量を変
えることである。触媒系は、触媒、促進剤、禁止剤等よ
りなり、通常は触媒と促進剤とで構成される。触媒系を
変えることにより、硬化時間を任意に短縮あるいは延長
することができ、注入に要する時間等により適切な触媒
系を選択して使用する。触媒としては、熱硬化性樹脂硬
化用のあらゆるものが使用できる。たとえば不飽和ポリ
エステル樹脂の場合、代表的なものは、過酸化ペンゾィ
ル、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサ
／ンパーオキサイド、ｔープチル／ｆ−ペンゾエート、
ジクミルパーオキサイド、ラウリロイルパーオキサイド
などの一種または二種以上のの組み合わせがあり、併用
する促進剤としてはジメチルアニリン、ナフテン酸コバ
ルトなどの一種または二種以上の組み合わせがある。常
温硬化型の不飽和ポリェステル樹脂用の触媒系の場合は
、通常触媒と促進剤が組み合わされるが、加熱硬化型の
場合は触媒のみの系が多い。また、硬化時間を遅くする
ため、ヒドロキノン、ベンゾキノン、カテコール、およ
びそれらの誘導体などの禁止剤を用いることができる。
また、触媒系の添加量も硬化特性に影響し、一般に添加
量が多い程、硬化が速くなる。

一般に、不飽和ポリエステル樹脂には触媒系は０．０１
〜５％程度使用され、この範囲内で、あるいは場合によ
ってはこの範囲内に限定されることなく、適当な添加量
が選定される。以上、熱硬化性樹脂として不飽和ポリエ
ステル樹脂を代表例として説明したが、ピニルェステル
樹脂、ェポキシ樹脂、あるいはその他の熱硬化性樹脂も
同様に硬化特性を変えることができる。

また、触媒系を変える方法以外にも、前記したように、
熱硬化性樹脂あるいは型を部分的に冷却または加熱して
硬化特性を変えることなく硬イＱ氏態を調節することが
できる。たとえば、最初に注入した熱硬化性樹脂の充満
部分を冷却し、次に注入する熱硬化性樹脂を型内に充満
してしまうまで最初に注入した熱硬化性樹脂の硬化開始
を抑制する方法を使用することもできる。本発明は、特
に常温硬化型の熱硬化性樹脂を用いる成形に適している
。

加熱硬化型の熱硬化性樹脂を用いる場合は、常温におい
て熱硬化性樹脂を注入しても、長時間硬化が始まらない
ため、次の注入を行う時間は充分にあり、次いで硬化の
ために加熱すると注入時点に差はあっても、ほぼ同時に
硬化が始まり全体が均一に硬化する。従って、硬化時の
不均一による問題は少いが、加熱硬化型であっても、比
較的低い温度で硬化が始まる場合、注入時間が特に長時
間を要する場合などには本発明を適用できる。以上、型
に二つの注入孔を設けた場合の説明を行ったが、注入孔
を３あるいはそれ以上設けた場合も、同様の方法により
、注入した型内の熱硬化性樹脂全体をほぼ同時に硬化さ
せることができる。

本発明のレジンィンジヱクション法は前記の如く、公知
の成形方法であり、型は通常樹脂型が使用される。

その他、金型、ＦＲＰ型などを用いることがある。型内
に充填する補強繊維は、プリフオーム、各種マット、各
種クロスが主として用いられるが、これらに限定される
ものではない。また、型には補強繊維以外に、各種の芯
対オ、インサート、表面材などを充填し、成形物と一体
化することができる。補強繊維としては、ガラス繊維、
カーボン繊維、石綿、セラミックス繊維、金属繊維、あ
るいはその他の無機繊維、またはポリアミド繊維などの
合成繊維、麻などの植物繊維、あるいはその他の有機繊
維が単独であるいは併用して使用できる。

特にガラス繊維およびカーボン繊維は引っ張り強度が高
く、補強繊維として最も適している。熱硬化性樹脂とし
ては、不飽和ポリエステル樹脂、ピニルェステル樹脂、
ェポキシ樹脂、アリル樹脂、あるいは最近開発された常
温で液状で比較的低温低圧で硬化可能な各種の熱硬化性
樹脂が単独で、あるいは併用して使用できる。特に、不
飽和ポリエステル樹脂、ビニルヱステル樹脂が本発明の
熱硬化性樹脂として適している。熱硬化性樹脂には、着
色剤、充填剤、滋型剤等各種の添加剤を添加して使用す
ることができる。以下、本発明を実施例により具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるも
のではない。

実施例 １ ２種類の常温硬化型の不飽和ポリエステル樹脂組成物凶
および【８｝を調製した。

蜘‘ａ’不飽和ポリエステル １０礎都（重量部以下
同じ）スチレン ３部 ナフテン酸コバルト（６％溶液以下同 じ） ０．２部【ｂー
不飽和ポリエステル １０庇部スチレン
３部メチルエチルケトンバーオキサイド ０．５部 （５５％溶液以下同じ） 上記ゆ，‘ｂ’を注入直前に混合する。

‘Ｂ’‘ｃ｝ 不飽和ポリエステル １０
碇部スチレン ３部ナフテン酸コバルト
０．２邦‘ｄ’不飽和ポリエステル
１０礎部スチレン ３部メチ
ルエチルケトンパーオキサイド 〇‐指芯 上記【ｄ，【ｄーを注入直前に混合する。

第１図に示したような型にガラス繊維を充填し、まず■
を注入した。

注入に要した時間は１技分であった。■の注入終了後、
直ちに他の注入孔から‘Ｂ’を注入した。‘Ｂ｝の注入
もほぼ１２分で終了した。弧は室温（２５℃）で注入開
始後４８分で最高発熱温度に達し、一方‘８１‘チ【Ｂ
ー注入開始後３０３で最高発熱温度に達した。両者の注
入開始時間には１３分の差があったので、両者は同時に
最高発熱温度に達した。得られた成形品は歪などの欠点
がなく、かつＷと【Ｂ’との接点も完全に一体化してい
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明成形方法を用いる複数個の注入孔５，
６を有するレジンインジェクション成形型１，２の断面
を示したものである。 第２図は常温磁化型不飽和ポリエステル樹脂の硬化特性
を示したグラフであり、前に注入した樹脂のと後に注入
した樹脂‘８１とが最大発熱時間が一致するように調和
されている。茅／四 多２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レジンインジエクシヨン法による繊維強化熱硬化性
   樹脂の成形において、型に熱硬化性樹脂注入孔を複数個
   設けて該注入孔より熱硬化性樹脂を順次注入するに当り
   、注入する熱硬化性樹脂の触媒系および／またはその添
   加量を変えることにより、注入された型内の熱硬化性樹
   脂全体を最大発熱時点が可及的に一致するように硬化さ
   せることを特徴とするレジンインジエクシヨン法による
   繊維強化熱硬化性樹脂の成形方法。 ２ 熱硬化性樹脂が常温硬化型の熱硬化性樹脂であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１の成形方法。 ３ 熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であること
   を特徴とする特許請求の範囲２の成形方法。