JPS6087019A - 繊維強化プラスチツクの圧縮成形用素材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 繊維強化プラスチックは比強度、その他の物性に優れて
いるため、汎ぐ利用されており、対象品に従って各種の
成形法が採用されている。

この内、塊状の複雑形状成形品は主として射出成形によ
っているが、繊維の含有率は通常６０％以下に制約され
るため、成形品の強度、その他の物性の範囲も制約され
る。また長緻維を成形品中で有効に活用できない欠点が
ある。

このような欠点を除去するために、業に本発明者等は、
未硬化の繊維強化プラスチックの素材を閉塞した金型内
に配置して加圧成形し、金型温度を制御してプラスチッ
クの硬化反応を完了する繊維強化プラスチックの成形方
法を提案した。

本発明はこのような繊維強化プラスチックの成形方法に
適した素材を提供することを目的として提案されたもの
で、繊維に樹脂を含浸させたタックフリー状の材料より
成形された円柱、角柱、円筒等の連続断面体の外周等の
所要の部分に樹脂の含浸されない高繊維密度層を配設し
たことを特徴とするものである。

本発明に係る繊維強化プラスチックの圧縮成形用素材は
、繊維に樹脂を含浸させたタックフリー状（所謂Ｂステ
ージ）ＩｃＬだものを、予め円柱、角柱、円筒等の連続
断面体に成形して構成されているので、他の成形法、例
えは汐−トモールディングコンパウンド、バルクモール
デイングコウパウント８或いはレイアップ法等によるも
のに比較して素材に対する気泡の混入が少なく、強度等
物性が向上し、品質のバラツキが少なくなる。

而して前記素材を用いて圧縮成形を行なうど流動距離が
短いことによって、通常の圧縮成形法に比して小さな力
で円滑に流動変形させることができ、従って複雑な形状
の成形品を精度よ（成形でき、繊維含有量の多い素材で
の成形が可能となり、）；りの発生が少な（なり、材料
歩留りが良好である。また空孔の少ない制料を使用でき
るので、成形品の空孔も少なくなり、優れた物性な有す
る成形品が得られる。

更に本発明においては、熱硬化性樹脂より成形された前
記円柱、角柱、円筒等の連続断面体における外周、内周
面等、強度の要求される所要の部分に樹脂の含浸されな
い高繊維密度層が配設されているので、同層は加工時内
部の樹脂が浸透して所定厚で緻密に配列された状態とな
り、強度、剛性が向上し、また耐摩耗性等の物性が強く
表われ、成形品の物性が向上する等、本発明は多（の利
点を有するものである。

以下本発明を図示の実施例につ〜・て説明する。

第１図及び第２図に示す繊維強化プラスチックの圧縮成
形用素材（２）は、内部がプラスチックスのマトリック
スで半硬化状に成形された円柱状の短繊維含有部（２α
）と、外周の樹脂が含浸されない繊維そのものよりなる
長繊維ｆｆｉ　（２ｈ）より構成されている。このとき
、長繊維は外周に成る角度をもって巻付けられているが
、この巻付角は、圧縮成形時の軸方向圧縮量と、周方向
膨出量との関係より成形後成形品の表層で長繊維カー出
来るだけたるみのない姿で成形されるよう′に適切な角
度に調整される。

第６図及び第４図は前記素材の他の実施例な示し、素材
（３）の外周面に配設された樹脂の含浸されない長繊維
層が（３ｚ）、（３Ｃ）の２層で形成され、巻付角が互
に逆方向とされたものである。また第２６図に示す素材
（８）は外周にｉ＃脂の含浸されていない長繊維の筒状
編組品（８りを配設したものである。

第５図及び第６図は前記素材の他の実施例を示し、織布
や不織布マット、抄紙品等をテープ（４α〕をプラスチ
ックスのマトリックスで半硬化状に成形された円柱状の
短繊維含有部（２α）の外周に巻付けて素材（４）を形
成したものである。

第７図は第６図に相当する断面図であるが、円柱状の短
繊維含有部（２α）の外周にはテープ（４α）＜４ｈ）
が２層に巻付けられている。巻付は方向は例えば互に逆
方向とされている。

第８図に示す素材（５）はプラスチックスのマトリック
スで半硬化状に成形された円筒状の短繊維含有部（２０
α）に樹脂の含浸されない長繊維層または織布や不織布
マット、抄紙品等をテープ状に切断した高繊維密度層を
例えば（５α）　、　（５ｂ＋の如く２層に配設したも
のである。第９図は円筒状の短繊維含有部（２０りの内
、外周部に樹脂の含浸されない高繊維密度層（６α）　
、　（６ｂ）を配設したものである。

第１０図に示す素材（７）はプラスチックスのマトリッ
クスで半硬化状に成形された角柱状の短繊維含有部（２
１α）の外周部に樹脂の含浸されていない長繊維層（７
α）を配設したものである。

ここで長短繊細やテープ状に切断された織布、不織布マ
ット、抄紙品等の繊維材質は炭素、ガラス、金属、セラ
ミック等の無ａ質およびアラミド系に代表される有機質
繊維並に各種のホイスカー等が使用され長蒜維やテープ
の配列層数は成形性、使用目的に応じて夫々選択される
。

一方マトリックスとしてのプラスチックは熱硬化性樹脂
の例えばエポキシ樹脂不飽和ポリエステル樹脂、ポリイ
ミド８系樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等
が利用できる。

素材段階としてはマトリックスのプラスチックは、その
種類によって半硬化のＢステージ、または増粘剤の添加
により成形に適当な流動性を残した状態とする。粟にま
た安定剤、硬化促進剤、離形剤、着色剤、充填材等は必
要に応じて添加する。

以上の説明では、思料はプラスチックスのマトリックス
で半硬化状に成形された短繊維含有部より成るものとし
て説明して℃・るがこれは短粋維を含有しない樹脂その
ものでもかまわない。

第１１図及び第１２図は第１６図に示した平歯車（１）
の成形工程を示し、（至）（４すは上下金型で、両型間
に成形用空隙（５０１が設けられている。また６０．・
、釦は上下ポンチである。

而して第１１図に示すように上金型（至）と下金型−と
の間に前記第１図に示した素材（２）を配置し−この状
態で両全型■ＧｌＯに力を加えて閉塞状態とし、上部ポ
ンチ岐及び下部ポンチ眞でｊｌ（２１を加圧して第１２
図に示す如く同素材（２）を圧縮変形させて前記空隙Ｇ
ｅ内を繊維強化プラスチックで充満させて平歯車（１）
の形状に成形する。

一方前記金屋（至）（４０は氷相（２）の旧質、形状、
特にマトリックスの羽質及び成形品形状によって所定の
温度に制御して所定時間保持し、プラスチックの硬化を
完了させ、しかるのち金型を開いて成形品を取出す。

第１４図は前記素材（２）を使用した平歯車（１）の表
面の繊維配列を説明的に示したもので、（２ｂ）は長繊
維を示すが、実際は素材外周の長繊維には加工時内部の
樹脂が滲透して所定厚さで緻密に配列された状態となる
。

第１５図は第６図で示される氷相（３）で同様に成形さ
れた平歯車（９）の表面を示し、長繊維（３Ｃ）、（３
ｈ）が交叉状に表層部に配設される。また本成形品は第
２６図に示される素材（８）からも同様に得られる。

なお本成形工程では、素材（２）の代りにテープ状の織
布や不織布マット、抄紙品等を巻付けた第５図に示した
素材（４）をも同様に使用することもできる。

第１６図及び第１７図は平歯車のボス部に軸穴を形成す
る場合の成形方法を示し、（５）は円筒形の第８図に示
す繊維強化プラスチツク素材で、同素材（５）を上下金
型（１３）（１４）間に配置し、管状の上下ポンチ（１
５１１（１６）で素材（５）を圧縮するとともに細大成
形用軸αηを下部ポンチα６）の中空部を貫通して上部
ポンチα粉の中空部に嵌入せしめ、同軸（１７）によっ
て軸穴を成形し、軸穴付き歯車（ｔ９）を成形するもの
である。

なお図中（１唱ま上下金型（１０００荀間に形成された
成形用空隙である。

第１８図は軸穴付き両車σ匂の軸穴をスプラインとした
もので、第９図に示す素材（６）を使用して、スプライ
ン部にも加圧成形時の内部樹脂の浸透による高繊維密度
層を形成して、強度、耐摩耗性を向上させた例である。

第１９図は金属製軸（ハ）が一体栽型された繊維強化プ
ラスチック乎歯車Ｃ２４）、第２０図はキー溝を有する
金属製メツシュ（ハ）を有する繊維強化プラスチツク傘
歯車（ハ）、第２１図はキー溝を有する金属製ブツシュ
（財）を具えた繊維強化プラスナックカム（ハ）を示し
、これらの場合は図示していないが原理的に第１６図に
示した細大成形用軸αηの先端部が入子として繊維強化
プラスチツク素材と一体化すると考えればよい。

第２２図及び第２３図は夫々第２４図及び第２５図に示
す如き扁平な成形品（２）も（１）を成形する場合を示
し、上下金型０η（２）内に矩形状の第１０図に示す素
材（７）を配置し、上下ポンチ（ロ）（ハ）で連続断面
の同素材（力を横方向から圧縮して同素材（７）を上下
金型０υ０２間の成形用空隙（至）に充満させ、前記成
形品を成形するものである。なお第２６図において成形
品は第２４図のＡ−Ａ部分に相当する断面部分が示され
ている。

このように本発明においては素相が事前に円柱、角柱、
円筒等の連続断面体に成形されているため、他の成形法
に比較して気泡の混入が少なく、強度等の物性が向上し
、品質のバシツキが少なくなる。

また圧縮成形時、変形させる部分の近傍に力を加えるた
め、通常の圧縮成形法に比して変形させるための力が小
さくてよく、従って繊維含有量の多い素材の成形が可能
となる。

また前記連続断面体の外周等、強度の要求される部分に
高繊維密度層が配設されているので、強度、剛性が向上
し、更に耐摩耗性等の物性が強く表われ、成形品の物性
が向上する。

なお以上閉塞金型による成形例について記載したが、通
常の閉塞しない金型についても同様の作用効果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、本発明は勿論
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神に逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る繊維強化プラスチックの圧縮成形
用素材の一実施例の斜面図、第２図はその縦断面図、第
３図は本発明に係る素材の他の実流側の斜面図、第４図
はその部分拡大縦断面図、第５図は本発明に係る素材の
他の実施例の製造過程の状態を示す斜面図、第６図及び
第７図は同素材の部分縦断面図、第８図及び第９図は夫
々本発明に係る素材の他の各実施例を示す縦断面図、第
１０図は本発明に係る素材の更に他の実施例の斜面図、
第１１図及び第」２図は夫々前記素材を使用した繊維強
化プラスチックの液圧成形方法の工程を示す縦断面図、
第１６図は前記素材によって成形された成形品の斜面図
、第１４図及び第１５図は夫々その部分拡大図、第１６
図及び第１７図は夫々前記素材を使用した液圧成形方法
の他の例の工程を示す縦断面図、第１８図乃至第２０図
は面図を示す。第２２図及び第２３図は夫々前記素材を
使用した液圧成形方法の更に他の例の工程を示す縦断面
図、第２４図及び第２５図は夫々前記素材によって成形
された各成形品の斜面図、第２６図は本発明に係る素材
の更に他の実施例の斜面図である。 （２）・・・素材、（２ｂ）・・・長繊維層、（３）・
・・素材、（３Ａ）Ｃ３Ｃ）・・・長繊維層、（４）−
・・素材、Ｃ４ａ）（４ｂ）・・・テープ、（５）・・
・素材、（５αＸ５Ａ）・・・高繊維密度層、（６）・
・・素材、（６α）（６ｚ）・・・高繊維密度層、（７
）・・・素材、（７α）・・・長繊維層、（８）・・・
素材、（８α）・・・長繊維の筒状編組品復代理人　弁
理士　岡　本　重　文外６名第１０図 第１３図 −１９ 第１９図 第２１図 手続補正書（自発） 昭和５８年１１月１５日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特　許　願　第１９５１９５号２、発明の名
称　繊維強化プラスチックの圧縮成形用素材３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 （Ｉ（２０）三菱重工業株式会社 ４、復代理人 ５、補正の対象　明　細　書 ６、補正の内容　別紙のとおり ７、補正の内容 明細書中 （１）ｆｆｉ２頁第１６行の「バルクモールディングコ
ラハウ」を「バルクモールディングコンパラ」と補正し
ます。 （２）第６頁第５行の「エポキシ樹脂ｊの次に「、Ｊを
加スします。 （３）第１１頁第８行、第１２行及び第１７行の「液圧
成形方法」を「圧縮成形方法」と補止し才す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タックフリー状の熱硬化性樹脂より成形された円柱、角
   柱、円筒等の連続断面体の外周、内周表面等、所要の部
   分に樹脂の含浸されない高繊維密度層を配設してなるこ
   とを特徴とする繊維強化プラスチックの圧縮成形用素材
   。