JPS6040963B2 - 強化樹脂凹形物体の製法および成形型 - Google Patents

強化樹脂凹形物体の製法および成形型

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JPS6040963B2 JP57105565A JP10556582A JPS6040963B2 JP S6040963 B2 JPS6040963 B2 JP S6040963B2 JP 57105565 A JP57105565 A JP 57105565A JP 10556582 A JP10556582 A JP 10556582A JP S6040963 B2 JPS6040963 B2 JP S6040963B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強化樹脂からなる凹形物体、たとえばヘルメッ
トなど、なちびにこれを製造する方法および装置に関す
る。
強化樹脂からなる凹形物体の使用目的の要求は、特に保
護ヘルメットの場合に、よく知られている。
本発明はヘルメットに限定するものではなが、これに応
用できるものであって、凹形物体の構造は衝撃を反復し
ても耐えることができ、かつ軽量でなければならない。
上記要求に応ずるために、適当な繊維で強化し成形した
樹脂からなる凹形物体を提供する努力がなされた。
しかし、こうして得た凹形物体の構造は、所望の要求を
部分的に満足させるに過ぎず、重要な他の要求、特に反
復衝撃に対する抵抗を満足させない。要約すれば、前記
装置の構造は、反復衝撃が絶えず同一領域に局限された
ときにも、この構造体が弾性的に反応し、クラックまた
はフレークを生じて構造に損傷を与えることがなく、こ
れによって衝撃を広い領域にわたって分散させなくては
ならない。ヘルメットの場合は、特にこの構造の経線面
にそろってクラックおよび破損が生じると、使用者の安
全を害なうので、これを避ける必要がある。本発明の目
的は、特に頭当てとして形成した、衝撃に耐える保護ヘ
ルメットとして使用するのに適した凹形物体であって、
弾性構造を形成し、できるだけ均一な低抗を得るように
、適当な繊維強化材を結合用樹脂に埋没した凹形物体を
提供することである。
本発明の他の目的は、特殊な型の凹形物体であって、そ
の内面および外面が平滑な仕上げを有して繊維強化材ま
たはこれを形成する要素がある程度の剛性を有するャー
ンまたはスレッドであって、前記表面から突出する額向
を有するときでも、模様および記号を容易につけること
ができる凹形物体を提供することである。
本発明のまた他の目的は、凹形物体であって、その外面
が仕上げ加工を実際的に必要とせず、使用目的の要求に
基づき、審美的要求に応ずるために、所望の色彩および
／または模様を有する凹形物体を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、不連続な形状およびアンダ
ーカットを有する樹脂凹形物体であって、その表面の部
分が垂直に対して９０ｏより小さい角度をなす凹形物体
を提供することである。本発明の方法は芳香族ポリアミ
ド繊維ニットの複数の層によって形成された強化剤を結
合用樹脂のなかに一体化した凹形物体を提供するもので
あって、この繊維強化材を成形型の二つの部分の一つに
つけ、この強化材の周辺の少なくとも一部分を成形型に
つけ、繊維強化材を作るのに使用したスレッドまたはャ
ーン弾性限より低い張力を繊維強化材に加えて、次の成
形工程、特に結合用樹脂の固化または重合においてこの
張力を保持し、得た凹形物体を成形型から取出し、これ
によって繊維強化材を樹脂のなかに閉込めた状態で一体
化して保持することを特徴とする凹形物体を提供するこ
とである。本発明の織威繊維および／またはネット状繊
維の補強材は帽状体の形をした複数の要素とし、その少
なくとも一部分は、帽状体の中央領域を渦巻き状に織成
することによって得る。
あるいはこの要素幅状体は織成した管状物体から得る。
この管状物体は、一端をクラウン状とし、このクラウン
状の接合部の縁を、縫製によつ、またはこの材料が熱可
塑性ャーンである場合には溶接によって結合し、こうし
て得た帽状体を結合帯城の角度を変えて相互に順次贋層
し、実際的に均一な厚みの均質な層を形成する。凹形物
体の使用目的の要求に基づいて、要素幅状体は、密度ま
たは織り密度が異なる領域を作るように織成し、この物
体の成形工程において、加圧液体によって繊維強化材を
作るのに使用したスレッドまたはャーンの弾性眼より低
い張力を加える。
繊維強化材を作るのに使用したスレッドまたはャーンの
弾性限より低い張力を繊維強化材に予め加える適当な基
準は、帽状体を形成するスレツドまたはャーンの物理的
特性、および／またはこの帽状体の織成特性による。
たとえば、繊維強化材に加える張力は、この場合に使用
するスレッドまたはャーンの弾性率または引張り強さを
制限値と考えることができる。明らかなように、繊維強
化材に予め加える張力は、製造しようとする凹形物体を
得るのに使用する結合用樹脂の処理および成形温度に関
連する。製造しようとする凹形物体の使用目的に再び関
して、この凹形物体の内部および外部において、適当な
樹脂、たとえば熱可塑性樹脂のフィルムからなるラィニ
ング層とともに繊維強化材を結合用樹脂のなかに一体化
するか、または熱硬化性樹脂によってもよい。
後者の場合には、凹形物体、特にヘルメットを容易にか
つ迅速に製造することができ、この物体の外面を平滑と
し、実際的に仕上げ工程を必要としない。さらに、この
ラィニングフィルムは、外部または内部の帽状体として
予め成形し、これによって物体の仕上げ面を形成し、か
つ所望の特性を得ることができる。このように、適当な
材料、たとえば熱可塑性樹脂の外部帽状体によって平滑
かつ平坦な表面を形成することができ、かつ繊維強化ス
レッド‘こよって生ずる結合部または突出部が凹形物体
の表面から突出することを防止する。さらに、ラィニン
グフィルムまたは蝿状体に模様または図形をつけて、こ
れを凹形物体の表面に再現することができる。これは織
縦強イ幻材の結合用樹脂が、限られた程度であっても、
透明であるときに特に再現性がよい。次に添付図面を参
照し、次の記述によって本発明を説明する。
これは本発明の方法を実施する装置の好ましい実施態様
を例示のために説明するものである。添付の第１図およ
び第２図を参照して、本発明の方法を保護ヘルメットの
構造について説明する。
このヘルメットを得るために、まず繊維強イｑ材を形成
することが必要である。
繊維強化材としては、熱可塑性樹脂、たとえばボリ塩化
ビニル、ポリスチロール、ポリアクリル、ポリアミド、
ポリウレタンなどの樹脂のスレッドまたはフィラメント
を作用することができるが、特に“Ｋｅｖｌａｒ”とし
て知られる芳香族ポリアミド繊維ニットを少なくとも部
分的に使用する。本発明の繊維強化材は複数の層を鰭層
して形成し、この層は使用するフィラメントまたはスレ
ツドの組成および各層のスレッドの数は両方とも異なっ
ていてもよい。
さらに綴り密度または鋼密度も異なっていてよい。繊維
強化材の各層は織成した幅状体からなり、これは所定の
直径まで過巻状に巻き、これを超えるとらせん状、すな
わち形成中の帽状体の各巻きに対するステッチ数を実際
的に一定として巻続ける。あるいは、適当な直径を有す
る管状織成繊維から出発して幅状体を形成することがで
きる。所望の長さの要素を得るために各要素の一端をク
ラウン状に縫製することができる。次に、各クラウンの
接合部または尖点を内側に曲げて繊維管状体の轍上に接
合部の尖頭を位置させる。最後に、接合部の緑または境
界を相互に縫合わせて接合するか、または合成物質のス
レッドの場合は溶接して帽状体を形成する。こうして形
成した帽状体の数は、実際には二つ以上であるが、これ
を積層して所望の特性を有する繊維強化材を形成する。
幅状体Ｄの積層工程において、帽状体の、接合部を溶接
して底とするときは、経線の接合リブを互いに角度を変
えて配置し、繊維強化材の構造および厚みを均質かつ実
際的に均一となるように形成する。
帽状体○の緑ＤＩは拡げて、これによって次の引張り工
程における固定を確実とし、この操作において異なる繊
維層を互いの上で自由に滑らせて張力をかけることがで
きる。
こうして織成した脂状体Ｄを得るが、成形操作の前に、
予備処理、たとえば適当な物質で機潤させて予備成形な
どを行ない、各場合において得る最終製品の特殊な要求
に応じることができる。
再び第１および第２図を参照して、これらの断面図は本
発明の方法を実施する成形型の二つの態様を示し、特殊
な場合として、本発明者による他の特許において考慮し
たと同機な保護ヘルメットを提供する。雌型Ａおよび雄
型Ｂからなる図示の成形型は、雄型を形成する凸部ＢＩ
を有し、これは支持板Ｂ２で固定されて、ここに記載す
るように、雌型の凹部ＡＩに入る。
これらはヘルメットの形状を再現する成形型である。成
形型の二つの部分ＡおよびＢは、公知の方法で、プレス
の静止面および可動面にそれぞれ固定して次のように相
互にブロックを形成する。
本発明によって、凸部ＢＩの上部に設けた溝Ｂ３に、弾
性ラィニングＣを入れて保持する。この弾性ラィニング
はカラーＣ１によって封止し、型面となる加圧ダイアフ
ラグム（以下袋材ともいう）を形成する。これらの都材
の間で形成した密閉間隙Ｃ２は導管Ｂ４を介して適当な
加圧流体源と連結し、この流体はオイルまたは圧縮空気
が好ましいが、適当な圧力、たとえば２ぴ気圧で間隙Ｃ
２に導入して、袋材Ｃを膨張して変形させる。この場合
、雄型Ｂの内面は雌型Ａの鋳型面ＡＩと対応する鋳型面
である必要がなくて、単に加圧ダイアフラグムと協働し
て加圧媒体を入れる密封空間を形成する部材として作用
すればよい。このような流体加圧は、凹形部体の不規則
な内面に均一な圧力を加え得るので、好ましい。第１図
において、雌型Ａの凹部ＡＩは肩部Ａ２を有し、この底
は下方に傾斜して狭くなる。
肩部Ａ２は雄型Ｂの板Ｂ２によって、繊維強化材Ｄを封
止するブロック部材を形成する。これについて後に説明
する。
再び本発明の方法の実施について、繊維強化材を形成す
る糟層した複数の幅状体０は第１図の雌型Ａの凹部ＡＩ
に入れる。
図示の場合に、繊維Ｄは外部幅状体Ｆと内部脂状体Ｇと
の間に予め配置する。これらの帽状体は目的に適する特
性を有する。これは後に説明をする。外部隅状体Ｆは間
隙ＡＩの壁に接触するか、または近接し、適当な物質た
とえば木綿またはこれと同様なャーンで織成した繊維か
らなり、適当なコンシステンシ−を有する外面層すなわ
ち被覆を形成して、成形後に、合成物質の帽状体Ｄの尖
点などがヘルメット表面から突出することを防止する。
階状体Ｆは熱可塑性樹脂、たとえばポリエチレン、ポリ
塩化ビニルまたはこれと同様な物質のラミナまたはフィ
ルムから形成することが有利であって、次の成形工程に
おいて結合用樹脂と一体化して、所望の特性を有する平
滑な、かつ良好な仕上げの外部表面を形成する。特に所
望の審美的特性を有するヘルメットを製造することがで
きる。これは階状体Ｆに所望のように着色し、かつ予め
模様をつけることができ、帽状体は繊維であっても、ま
たは熱可塑性物質であってもよいためである。一つの場
合において、成形工程において階状体Ｆを結合用樹脂に
一体化して固定する。
同様な結果は内部帽状体Ｇについても得られ、この帽状
体は成形型の弾性袋材Ｃおよび他の部分に対する保護要
素として作用する。再び第１図を参照して、横層した一
組の帽状体Ｄ，Ｆ，Ｇを雌型Ａのなかにおき、繊維幅状
体○の拡がった縁０１を外側に畳み、雌型の肩部Ａ２の
なかに部分的に入れ、その深さを前記ＤＩによって形成
される厚みより浅くする。
幅状体の外面層Ｆはその縁ＦＩを成形型の肩部Ａ２につ
けないで、外面層Ｆが成形工程において、成形型の凹部
ＡＩに付着するようにすることができる。また外面層Ｆ
を適当な寸法として、この層が肩部Ａ２の底に固定され
ているときにおいても、凹部ＡＩは常に付着するように
し、成型工程において繊維強化材Ｄに適当な張力を常に
加えて、同様な結果を得ることができる。次に予め凹部
ＡＩに入れた繊維強化材○、幅状体Ｇが形成する閉口に
雄型ＢＩを導入する。
このとき、弾性袋材Ｃが雄型の型面に付着しているので
、この操作は容易に行なわれる。成形型の二つの部分Ａ
，Ｂを結合するには、板Ｂ２を幅状体○の縁ＤＩと孫合
させた後に加圧して、周辺の肩部の底に密着させる。続
いて、加圧流体、たとえばオイルを圧力１０〜３疎気圧
として間隙Ｃ２に導入し、弾性袋材Ｃを変形させ、繊維
強化材Ｄに張力を加える。
この操作は適当な方法で行ない、たとえば帽状体Ｄの異
なる繊維層に圧力を次第に加え、これらの繊維層を凹部
ＡＩの壁の形に完全に密着させる。特に、間隙Ｃ２のな
かの圧力は、使用する繊維の構造によっても決定される
。これらは第３図および第４図で示すように、繊維強化
材Ｄの異なる値状体および各幅状体における異なる領域
によって決定される。特に、圧力およびこれによってヘ
ルメットの繊維強化材の帽状体Ｄに加える張力は、この
繊維強化材を形成するスレッドの物理的特性、ならびに
各場合において製造する凹形物体の使用目的の要求によ
つて決定される。
特殊な場合としてヘルメットでは、衝撃抵抗が強くてヘ
ルメット構造を構成する層が剥れたりクラツクが入った
りすることを防止する必要がある。一般に、繊維強化材
Ｄの張力は、強化材Ｄを形成するャーンの引張り強さを
超えないようにし、特にヘルメットの場合には、繊維強
化材のヤーンの弾性率を超えてはならない。
第３図および第４図を参照して明かなように、繊維強化
材Ｄに加える張力はこの強化材のなかの領域によって異
なる。
この場合弾性袋材Ｃを弾性の異なる領域、たとえば厚み
の異なる領域に使用すると、この繊維強化材の領域に張
力を大きく、または小さく加えることができる。凹形物
体が突出部分または異形部分を有する場合は、本発明者
の他の特許の数示に従って、雄型Ｂは、この物体の所要
の異形を再生することができる。強化材Ｄは張力を加え
た後に、雄型Ｂの適当な場所にある導管Ｂ５を通して成
形型の凹部ＡＩに適当な樹脂、たとえば熱硬化性のェポ
キシまたはポリエステル樹脂を導入する。
結合用樹脂は、帽状体Ｆを凹部Ｆを凹部ＡＩに挿入した
後に、特に幅状体Ｆが、熱可塑性合成物質であるときは
、予め凹部ＡＩに導入して凹形物体の外面層を形成する
。凹部ＡＩに注入した結合用樹脂は繊維強化材を膨潤さ
せ、これらの集合体に弾性袋材Ｃによって圧力を加えた
ときに、凹部ＡＩの形をとらせる。結合用樹脂が重合し
て固化したとき、袋村Ｃから圧力を抜いて、成形型を開
き雌型Ａからヘルメットを取出す。
ヘルメットの繊維強化材Ｄは結合用樹脂に埋没して固定
され、張力を常に加えた状態に保持する。こうして製造
した凹形物体は平滑であって、実質的に仕上げを必要と
せず、また前述のごとく、外面層Ｆに色彩および／また
は模様などを施しておいて、この物体の面が所要のごと
く着色されることを考慮すべきである。こうして製造し
た凹形物体、特にヘルメットはすべての点において完全
であって、強イり材Ｄを形成する繊維が合成樹脂のよう
に、制限された可孫性を有するスレッドまたはフィラメ
ントからなるときでさえ、物体表面に突出点または尖点
が存在しない。
第１図の成形型に関して述べたことは第２図の成形型ま
たはその製法についても同様にあてはまる。
この場合、繊維強化材○の拡がった縁０１は、型面を有
する雄型ＢＩの周辺の溝Ｂ３のなかに入り、この雄型は
固定用のカラーＣＩを固定する。帽状体Ｄを成形型の雄
型Ｂに固定するので、脂状体ＤおよびＦ，Ｇは、所要の
ごとく雄型に錨止し、集合体全体を凹部Ａのなかに常に
容易に係合することができるので、凹形物体の製造が容
易になる。前述のごとく、本発明によって機械的応力「
特に衝撃応力に耐える凹形物体を得ることができる。こ
れは繊維強化材が常に緊張状態として存在するので、こ
の物体の壁が前記応力に弾性的に反応するためである。
繊維強化材Ｄの引張り操作は、製造する凹形物体の放射
方向または実質的に放射方向の面に対して実質的に平行
な方向に、織成繊維またはネット状繊維を変形するよう
に行なう。
繊維強化材○を構成する層に張力を加えるのに、内層か
ら始めて外層に向けて張力を次第に変化させる。これは
強化材の異なる帽状体を形成するャーンの織度および／
または織物の密度ならびにこの帽状体の寸法を変化させ
ることによって変化させる。繊維強化材Ｄの異なる層に
実質的に均一かつ一定な張力を与えようとする場合には
同一の基準を適用できることは明かである。本発明の方
法または使用する成形型は、この方法によって製造する
凹形物体の使用目的の要求に応じて、本発明の範囲から
逸脱することなく、他の変化および変更を行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法を実施する成形型の一部分の断面
図であり、第２図は成形型の他の変形の同様な断面図で
あり、第３および４図は本発明によって得た二つの凹形
物体の一部分の通常の拡大断面図である。 Ａ・・・・・・雌型、Ｂ・・・・・・雄型、Ｃ・・・・
・・袋村、Ｄ……繊維強化材、Ｆ・・・・・・外面層、
Ｇ・・・・・・内面層、ＡＩ・・・・・・凹部、Ａ２…
・・・肩部、Ｂ２・・・・・・突出部、Ｂ３・・・・・
・縁の溝、Ｃ２・・・・・・間隙、０１・・・・・・繊
維強化材の縁。 ‘ＺＧ・ナ ′ バＺＧ ‘ＺＧ．Ｊ ‘＃Ｇ．〆

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維強化材として芳香族ポリアミド繊維ニツトの複
    数の層を結合用樹脂に埋没して強化した凹形物体の製法
    であつて、繊維強化材Ｄの層を雌型Ａおよび雄型Ｂから
    なる成形型の二つの部分Ａ，Ｂのいずれか一つに配置し
    、繊維強化材の周辺の縁Ｄ１の少なくとも一部分を、さ
    きに繊維強化材を配置した成形品の一つの部分に固定し
    、雄型Ｂに周辺を固定した加圧用ダイヤフラムＣを介し
    て雄型Ｂの側から流体圧力を繊維強化材Ｄに加え、これ
    によつて雄型Ｂに近い層から雌型Ａに近い層に向かつて
    増加する張力であつて、繊維強化材Ｄを作るのに使用し
    たスレツドまたはヤーンの弾性限より低い張力を繊維強
    化材Ｄに生ぜしめ、重合および固化を含む次の成形工程
    においてこの張力を保持し、樹脂によつて緊張状態に保
    持して凹形物体を成形した後に、成形型から取出すこと
    を特徴とする、強化した樹脂からなる凹形物体の製法。 ２ 予め、繊維強化材Ｄをたとえば帽状に成形し、この
    帽状体の縁の少なくとも一部分を成形型の二つの部分Ａ
    ，Ｂのいずれか一つに固定し、かつ繊維強化材Ｄに張力
    を加える間、前記縁の固定を保持する、特許請求の範囲
    第１項記載の製法。３ 繊維強化材Ｄが複数の編成した
    帽状体からなり、その縁Ｄ１が、少なくとも部分的に拡
    がつていて、帽状体に張力を加えるときに、この張力に
    反対する拘止部となる、特許請求の範囲第１項〜第２項
    のいずれかに記載の製法。 ４ 繊維強化材Ｄと、雌型Ａおよび／またはダイアフラ
    ムＣとの間に、凹形物体の外面および／または内面を形
    成する層の一部に少なくとも一つのフイルムＦ，Ｇを挿
    入する、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
    載の製法。 ５ 成形した凹形物体の表面に移すことができる色彩お
    よび模様をフイルムＦ，Ｇに予め形成する、特許請求の
    範囲第４項記載の製法。 ６ フイルムＦ，Ｇとして、熱可塑性フイルムを凹形部
    体の構造物に一体化して固定する、特許請求の範囲第４
    項または第５項記載の製法。 ７ 繊維強化材として芳香族ポリアミド繊維ニツトの複
    数の層を結合用樹脂に埋没して強化した凹形物体を製造
    するために、繊維強化材Ｄの層を雌型Ａおよび雄型Ｂか
    らなる成形型の二つの部分Ａ，Ｂのいずれか一つに配置
    し、繊維強化材の周辺の縁Ｄ１の少なくとも一部分を、
    さきに繊維強化材を配置した成形型の一つの部分に固定
    し、雄型Ｂに周辺を固定した加圧用ダイヤフラムＣを介
    し雄型Ｂの側から流体圧力を繊維強化材Ｄに加え、これ
    によつて雄型Ｂに近い層から雌型Ａに近い層に向かつて
    増加する張力であつて、繊維強化材Ｄを作るのに使用し
    たスレツドまたはヤーンの弾性限より低い張力を繊維強
    化材Ｄに生ぜしめ、重合および固化を含む次の成形工程
    においてこの張力を保持し、樹脂によつて緊張状態に保
    持して凹形物体を成形した後に、成形型から取出す工程
    を実施するのに使用する、凹形物体の形を形成する雌型
    Ａを有する成形型であつて、この成形型の雄型Ｂの壁の
    縁の少なくとも一部分に弾性的に変形できる材料Ｃを固
    定し、この材料Ｃを変形させて、前記張力を繊維強化材
    Ｄに与える加圧流体用の間隙Ｃ２を形成し、かつ雌型Ａ
    または雄型Ｂに繊維強化材Ｄを縁Ｄ１の少なくとも一部
    分で固定する手段を有する、凹形物体用の成形型。 ８ 雄型Ｂがその端の一つに向かう周辺の溝Ｂ３を有し
    、この溝Ｂ３が繊維強化材Ｄからなる帽状体の縁Ｄ１と
    、この帽状体に張力を与える弾性的に変形できる加圧用
    ダイアフラムＣの縁とを共に保持する溝である、特許請
    求の範囲第７項記載の成形型。 ９ 雌型Ａの凹部Ａ１の開口の縁と雄型Ｂの板との間に
    、繊維強化材からなる帽状体Ｄの縁Ｄ１の少なくとも一
    部分を合せて緊密に保持する、周辺の肩部Ａ２と、これ
    に対応する突出部Ｂ２とを有し、かつ雄型Ｂが前記帽状
    体Ｄに張力を与える少なくとも一つの弾性的に変形でき
    る加圧用ダイアフラムＣを有する特許請求の範囲第８項
    記載の成形型。
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