JPS6131218A - Frp成形品の製造方法 - Google Patents

Frp成形品の製造方法

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JPS6131218A
JPS6131218A JP15231084A JP15231084A JPS6131218A JP S6131218 A JPS6131218 A JP S6131218A JP 15231084 A JP15231084 A JP 15231084A JP 15231084 A JP15231084 A JP 15231084A JP S6131218 A JPS6131218 A JP S6131218A
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JP
Japan
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resin
gate
hole
core body
fiber layer
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Pending
Application number
JP15231084A
Other languages
English (en)
Inventor
Kohei Tsumura
津村 航平
Mitsuhiro Inoue
光弘 井上
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6131218A publication Critical patent/JPS6131218A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は繊維強化プラスチック(以下FRPという)成
形品の製造方法に係るものである。
〔従来の技術〕
FRPの成形法には種々の方法があったが最近は成形時
間が短かく、美しい外観と最適な機械特性が得られる成
形法が望まれるようになった。従来この要求に近い成形
法として、トランスファー成形法、射出成形法、SMC
法等生産性の優れた機械成形法があった。これらは樹脂
を含浸させたカットした強(L繊維を金型内で流動させ
なから゛成形する方法で、成形時間が短か(外観が優れ
ていた。しかしこれらは短か(カットした繊維を流動さ
せるため流動方向に配向してしまい、方向による強度、
弾性率の差が太き(なり設計と59の機械特性が得られ
なかった。また形状が平面だけでなく立体の場合や厚さ
が厚い場合に軽量化や薄肉化のために金型のキャビティ
に軽量芯体な入れ、芯体と金型内面の空間に樹脂を含浸
させた強化繊維を圧入して成形していたが、この時も繊
維が流動方向に配向し、必要な機械特性が出す最適設計
がしに(かった。本発明者らは機械特性を向上させる成
形法として、芯体とそれを覆う強化繊維層な金IpKあ
らかじめ配置させ、液状樹脂あるいは熱により溶融させ
た固形樹脂をキャビティー内に圧入して強化繊維層に含
浸させその後硬化させる方法な先に出願した。この方法
は芯体を覆う強化繊維の量を最適設計に基づき変化でき
、前もって配置された強化繊林層に樹脂を含浸させるた
め、繊維が流動により配向したりすることがなく、また
繊維も短繊維だけでなく長繊維あるいは連続繊維も使用
できるため、短繊維を流動させながら成形する方法に比
べ強度弾性率等機械特性を向上させることができ、しか
も金型内に樹脂を圧入して成形するため成形性、外観は
従来の機械成形並である。しかし芯体と金型の隙間の強
化繊維層に樹脂を含浸させるため、隙間が狭い部分や、
強化繊維の含有率が多い部分は含浸しK<<なり含浸不
良を生じる場合があった。
q!IKゲートの反対側の強化繊維に含浸不足が多発し
た。そこで軽量芯体のゲート付近に樹脂の貫通兼を設け
ることにより樹脂の含浸性が向上したが、ゲート位置と
貫通穴の位置ずれがあると小さい含浸不足を生じた。ま
たゲート付近は樹脂の流動により強化繊維が乱れ外観が
低下する時がありた。
〔−明が解決しようとする問題点〕
本発明は樹脂を強化繊維層に含浸しゃすくさせ含浸不足
を屏消し、さらに強化繊維の乱れを方正して強度と外観
にすぐれた成形品を提供するものである。
〔問題点を解消するための手段〕
本発明は樹脂が通過する貫通穴を有するる体とそれを覆
う強化繊維層をゲート部がキャピテイ@に凸形になった
金型にあらかじめ貫通穴と凸形ゲート部の位置が一致す
るように配置さ也液状樹脂あるいは熱により溶融させた
固形樹脂をキャビティ内に圧入して強化繊維層に含浸さ
せた後熱硬化させることを特徴とするFRP成形品の製
造方法に関する。
芯体は成形品の軽量化や肉厚を調整するために使用する
もので成形品の形状と要求される特性に応じ逼切な形状
に成形し、材質は樹脂の注型品、発泡体、又は中空体や
金属の中空体、低温溶融金属あるいは無機質の微小中空
体の樹脂硬化物が軒量化、成形性の良さから適している
芯体を轡う強化繊維の形態はロービング、クロス、編組
、マット、不織布または短繊維等でこれらを組合せたも
のでよい。種類は力〜ボン繊維、ガラス繊維、ケプラー
繊維、SiC繊維、ボロン繊維等でこれらを組合せても
よい。これらを芯体を覆う方法としてクロス、マット、
編組でくるんでも、重ねて固定してもよく、またロービ
ングを巻いてもこれらを組合せても良い。
/さ 芯体とそれを覆う強化繊維層を金型内忙あらかじめ配置
させる。この時、繊維忙樹脂が含浸していなくても良い
。ただし樹脂との接着性を向上させるために表面処理剤
としての樹脂は付着しておいた方が良い。そして金型を
閉じた後ゲートからキャビティ内に液状樹脂あるいは固
形樹脂を熱により溶融させながら圧入する。樹脂は熱硬
化性樹脂が良く、たとえばエポキシ樹脂、フヱノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、またはジアリルフタレー
ト樹脂等が適している。
圧入はトランスフ1成形機、射出成形機等で行なっても
、空気圧やプランジャーで圧入しても良く、加圧力は2
kg/aIP以上で含浸可能であるが、I Dkg/a
t 〜100kg/cyが含浸のしやすさ、美しい外観
、金型の樹脂もれの点から優れている。芯体と金型の隙
間は一般に1龍〜1゜酎と狭いため、ゲート付近の強化
繊維層は含浸しやすいがその反対側はゲートから遠いこ
ととゲートから入2つた樹脂の加圧力で芯体が後に押さ
れ繊維間の隙間が狭(なり樹脂が含浸しにくくなる。そ
こで芯体に芯体を貫通する樹脂通過穴を設は樹脂が芯体
の表面だけでなく貫通穴を通って反対側に流れることK
より含浸しゃすくなる。貫通穴の形状は円柱形が流動性
が良く曲がっても良いが直線の方が望ましく、本数は1
本でも良いが2本以上あっても良(、入口が1ケ所で出
口が2ケ所以上に分岐していてもかまわない。穴の径は
樹脂が流動しやすいように2〜sI1m位が適している
。大きすぎると強化繊維が入いり込み好ましくない。
また芯体が中空体の場合は中空体にチェーブ状の貫通穴
を設けることにより中実体と同様に取り扱える。
貫通穴の位置はゲート付近が好ましいが、従来の方法で
は穴をゲート付近にしても、ずれが大きいと注入された
樹脂が貫通穴を通らず、主に型と軽量体の間を流れ、軽
量体を後に押しゲートの反対側に含浸不足が生じたり、
ゲート付近の強化繊維が乱れることがありだ。そこで、
ゲートから注入された樹脂が必ず貫通穴に流れるようK
するため、ゲートをキャビティーの内側に凸形に出し、
貫通穴とゲート部の位置の位置が一致するよう忙なって
おり、ゲートから注入された樹脂が貫通穴に流れやす(
なっている。
凸形の形状は脱型のしやすさから円錐台形が良い。さら
に凸形ゲートの高さを成形品の肉厚より高くし、型内に
強化繊維層で機った軽量芯体を配置させた時K、凸形ゲ
ートの先端を貫通穴に挿入させるよ5にすれば注入樹脂
は必ず貫通穴に流れ、ゲートと反対側の強化繊維層の含
浸不足もなくなり、ゲート付近の繊維層れも減少し、設
計した肉厚のまま成形できるため最適設計しやすい。
本発明の成形法は軽量化と高い機械特性を要求される成
形品に向いている。たとえばFRPゴルフヘッド、FR
Pテニスラケッ)、FRPスキー板等の形状、重量、剛
性、強度に制約があり、美しい外観を要求されるスポー
ツ用品や、厚さが厚く軽量化を要求される成形品の成形
に適している。
〔実施例〕
FRPゴルフヘッドを本発明の製造方法で成形した実施
例を示す。
第1図は芯体(1)Kカーボン繊維を巻いて成形するカ
ーボン繊維強化プラスチツク製ゴルフヘッドの製造方法
を示す断面説明図である。
ヘッド成形品の形状より全体に4B小さい芯体(1)を
成形する。芯体は比重α4の硬質発泡ウレタンで作り、
重量を50gKした。そしてヘッドのソールにあたる部
分すなわち芯体の底面部のはぼ中央に直径6IllIの
貫通穴(3)をあけた。
凸形ゲートの位置と貫通穴(5)の位置を一致させた。
凸形ゲートは高さ7Bの円錐台形状で先端外径5III
I+、底部7IIu11とし、ゲート先端の内径は3m
mにした。
そして芯体にカーボン繊維p−ピングを巻きつけた。カ
ーボン繊維はPAN系高強度繊維で6000フイラメン
トのロービングを使用し、厚さが全体に約4amになる
よう樹脂を含浸させないで60g巻きつけた。これをト
ランスファ成形機にとりつけたヘッドの形状をしたキャ
ビティ(4)を有する金型(5)、(6)に配置させ成
形した。
配置させる時に凸形グー) (10)の先端が型締め後
貫通大に入るよう注意した。
金型をヒータ(力で150℃に加熱しておき、脱型しや
すくするためのam剤を塗布した。
圧入する樹脂はクレゾールノボラック系エポキシ樹脂を
使用した。硬化剤と触媒を配合し固形樹脂を作り粉末に
して金型の加熱室(8)K100g投入した。樹脂を溶
融させながらゲート(10)からプランジャー(11)
でキャビティ内に圧入した。圧力は50kg/−とし加
圧時間6分で成形した。
固形樹脂は150℃で溶融すると3 Po1seKなる
よう配合した。キャビティ内の溶融樹脂は芯体の周囲と
貫通穴を流れカーボン繊維に含浸し、加圧状態で硬化し
た。脱型後、ボイドがなく含浸不足のない外観の美しい
外観の重さ180gのカーボンヘッドが得られた。脱型
後加熱室とゲート部に少し樹脂硬化物が残ったが簡単に
取り除くことができ、すぐに次の成形が可能であつた。
成形したヘッドの圧縮強度を測定した。試験はヘッドの
ネック部を上にし、平行板ではさみネック部に荷重を加
えた。その結果1200kgでネック部にクラックが発
生した。比較のため同一形状の182gの木製ゴルフヘ
ッドを測定した結果450kgでクラックが発生しカー
ボンゴルフヘッドの約173の強度であった。カーボン
ゴルフヘッドの断面を調べるため切断した結果FRP部
の肉厚は約4Bであった。
次に比較例として、実施例と同一形状の発泡ウレタン芯
体を作り、同じ位置に直径6III!llの貫通穴を設
け、ゲート部が凸形になっていない金型忙配置させて、
同様な条件で10個成形した結果、脱型した成形品は、
ゲート位置と反対側の部分圧直径約3flIII+の円
形状に小さい含浸不足の生じたものが5個あった。また
ゲート部の強化繊維に大きい繊維層れの生じた物が2個
あった。ゲート部の断面を調べた結果、貫通穴とゲート
の位置がずれτおり、ゲート付近のFRP層の厚さが5
.5 mmになり設計より厚くなっていた。このように
実施例で示した凸形ゲートを使用した場合は、貫通穴と
ゲートのずれがなくなり、注入樹脂が貫通穴を流れやす
くなり反対側の強化繊維に良(含浸し、含浸不良がな(
なり、樹脂の注入圧による芯体のずれや繊維層れがなく
なった。
〔発明の効果〕
本発明により外観のよい強度に優れたFRP成形品が得
られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用したカーボンゴIL/7ヘツドの
製造方法を示す断面説明図である。 符号の説明 1 発泡ウレタン芯体  2 カーボン繊維層3 貫通
穴       4 キャビティ5 下型      
  6 上型 7 ヒータ       8 加熱室 9 固形樹脂     1o  凸形ゲート1 プラン
ジャー    12  可動盤6 固定盤

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、樹脂が通過する貫通穴を有する芯体とそれを覆う強
    化繊維層をゲート部がキャビティ側に凸形になった金型
    にあらかじめ貫通穴と凸形ゲート部の位置が一致するよ
    うに配置させ、液状樹脂あるいは熱により溶融させた固
    形樹脂をキャビティ内に圧入して強化繊維層に含浸させ
    た後熱硬化させることを特徴とするFRP成形品の製造
    方法。 2、金型の凸形ゲートの先端が芯体の貫通穴に挿入する
    ように配置させた特許請求の範囲第1項記載のFRP成
    形品の製造方法。
JP15231084A 1984-07-23 1984-07-23 Frp成形品の製造方法 Pending JPS6131218A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991004852A1 (fr) * 1989-10-03 1991-04-18 Marc Vanden Broeck Materiau composite
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WO2017148998A1 (de) * 2016-03-04 2017-09-08 KTM Technologies GmbH Verfahren zur herstellung eines faserverstärkten strukturhohlbauteils sowie strukturhohlbauteil
US11396142B2 (en) 2016-12-12 2022-07-26 KTM Technologies GmbH Disposable mold core, method for producing a component, and the component itself

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