JPS6143540A

JPS6143540A - Ｆｒｐ部品の製造方法

Info

Publication number: JPS6143540A
Application number: JP59165235A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Hara; 原　寿広; Koji Hida; 飛田　幸司; Atsuo Muneto; 宗藤　厚生
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-08-06
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1986-03-03
Also published as: JPH0455088B2

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、長繊維が配合されたプリプレグシートの積層
材を使用して凹凸部を有するＦＲＰ部品を製造する方法
に関し、例えば自動車におけるエンジンマウントメンバ
等の製造に利用されるものである。

（従　　来　　技　　術）近年の自動車においては、車体の軽量化、高強度化が強
（要請されており、そのため各種部品にＦＲＰ　（ガラ
ス繊維強化プラスチック）を使用することが試みられて
いる。ところで、このＦＲＰ部品の製造には、予めガラ
ス繊維等に熱硬化性樹脂を含浸させてシート状に成形し
たプリプレグシートと称せられる成形素材を用い、これ
を熱プレス成形する方法が一般に採用されている。これ
は、先ず製品のボリュームに応じて予め適当な大きさに
切断したプリプレグシートの積層材を下型上にセットし
、然る後、これを上型及び下型によって加熱しながらプ
レスすることにより該シート中の樹脂分を軟化させ、こ
れにより上記積層材を一体化して所要形状の製品を得る
ものである。

一方、製品強度を向上させるため、プリプレグシートに
はガラス長繊維（連続ガラス繊維）が配合されることが
あるが、この種のプリプレグシートを用いて例えばエン
ジンマウントメンバ等の凹凸部を有するＦＲＰ部品を製
造する場合、上記のような従来の方法によれば次のよう
な問題が生じる。即ち、第７図に示すように、成形用の
上型△及び下型Ｂには製品の凹凸部を成形するための凹
部Ａ＋　、Ａ２及び凸部Ｂ＋　、Ｂ２が形成されるが、
該凸部Ｂ＋　、Ｂ２の近傍では下型Ｂ上へのプリプレグ
シートＣ・・・Ｃのセット時に該シートＣ・・・Ｃが未
だ十分に軟化していないため下型Ｂに密接せず、該シー
トＣ・・・Ｃと下型Ｂとの間に隙間ａ１．ａ２が生じた
状態となる。そのため、この状態で型合せした場合、上
記プリプレグシートＣ・・・Ｃの両端部が上型Ａ及び下
型Ｂにおける上記凹凸部Ａ１゜Ａ２．Ｂ１　、Ｂ２によ
って拘束されると共に、上記隙間ａ１．ａ２が消滅する
ように下型Ｂに沿って押し付けられるため、該シートＣ
・・・Ｃないし該シートＣ・・・Ｃ中のガラス長繊維に
製品長手方向（図面上、左右方向）の張力が作用するこ
とになる。そして、このようにガラス長繊維が引張られ
た状態で、上記両型Ａ、Ｂの加熱及び加圧によりプリプ
レグシートＣ・・・Ｃ中の樹脂が次第に軟化して流動性
を有するようになると、該樹脂のガラス長繊維に対する
拘束が解かれるため、該長繊維は自らの収縮力によって
製品長手方向に最短距離を通過するように移動し、その
結果、第８図に示すように上記下型Ｂの凸部Ｂ１（Ｂ２
）の頂部付近ではガラス長繊維りが下型Ｂ側に寄り集っ
た状態となり、製品の厚さ方向上方部に長繊維りが存在
しない樹脂リッチ部分Ｅ１が生じることになる。

また、第９図に示ずように型内の端部においては上記ガ
ラス長繊維りが型の凹凸に沿って移動した分だけ該長繊
維の長さが足りなくなり、そのため、製品の端部におい
てもその長手方向に該長繊維りが存在しない樹脂リッチ
部分Ｅ２が生じる。そして、製品にこのような樹脂リッ
チ部分Ｅ１．Ｅ２が存在すると、その部分の強度が弱く
なって部分的に割れが生じたり、最悪の場合は製品が破
損したりすることになる。

また、上記のようにしてガラス長繊維が引張られた状態
でプレス成形された場合、上記樹脂による長繊維に対す
る拘束が解かれた後においても該長繊維に作用する張力
は完全には解消されず、つまり、該張力が完全に解消さ
れる以前に樹脂が硬化し、そのため、この長繊維に作用
する張力によって製品に変形（反り）が生じることにな
る。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は、ガラス長繊維が配合されたプリプレグシート
のプレス加工時における上記のような問題に対処するも
ので、この種のプリプレグシートを用いて凹凸部を有す
るＦＲＰ部品ないし製品を成形する場合において、上記
凹凸部に生じ易いガラス長繊維の偏在化を防止すると共
に、製品端部にも該長繊維が存在するようにし、もって
製品強度の向上を図ることを目的とする。また、これに
加えて本発明においては、ガラス長繊維に大ぎな張力が
作用しないようにすることにより、製品の長さ方向の変
形を防止する。

（発　　明　　の　　構　　成）上記目的達成のため、本発明に係るＦＲＰ部品の製造方
法は次のように構成したことを特徴とする。

即ち、長ｔｕ　ｉ（ｔを配合したプリプレグシートを用
いて凹凸部を有する部品を熱プレス成形する方法におい
て、成形金型における上記凹凸部に対応する凹凸部付近
でオーバーラツプするように予め分断しておいたシート
をプレス成形後も該シート中の長繊維が該凹凸部の頂部
付近で重複するように余分に重複させて積層し、然る後
、その上から熱プレス成形する。

このような方法によれば、金型の凹凸部付近で−オーバ
ーラップされたプリプレグシートが、該金型によるプレ
ス時にオーバーラツプ部の寸法が小さくなるように互い
に反対方向にずれながら上記凹凸部に沿うこととなるた
め、プリプレグシートないし該シート中の長繊維に作用
する張力が上記シートのずれによって解消されると共に
、該シートの端部が金型の端部から離れることもない。

そのため、加熱成形後においても、製品端部にも長繊維
、が存在するようになると共に、上記金型の凹凸部の頂
部付近で互いに逆方向に延びる長繊維が重複して存在す
ることとなる。これにより、製品の凹凸部や端部におけ
る長繊維の不在ないし樹脂リッチ部分の発生が防止され
ると共に、該長繊維に張力が作用することによる製品の
長さ方向の変形が防止されることになる。

（実　　施　　例）以下、本発明の実施例について説明する。

この実施例は、第１図に示すような両端部Ｘｔ。

Ｘ２の近傍に凸部Ｘ３．Ｘ４を有する製品（エンジンマ
ウントメンバ）Ｘを製作する場合に関するものであって
、そのプレス成形用の金型は、Ｆ２図に示すように上型
１及び下型２とで構成され、該上型１及び下型２には上
記凸部Ｘ３．Ｘ４を成形すべく凹部１ａ、Ｉｂ及び凸部
２ａ、２ｂが夫々形成されている。そして、この上型１
及び下型２によって上記製品Ｘをプレス成形するのであ
るが、その場合、成形素材としては、長繊維を含むガラ
ス繊維に熱硬化性樹脂を含浸させてシート状に形成した
プリプレグシートを使用する。このプリプレグシートは
、上記下型２における凸部２ａ。

２ｂ付近でオーバーラツプさせた状態で該型２内に収ま
るように、予め上記製品Ｘないし下型２（又は上型１）
の形状に合せて適当な長さに分断してＪ３いたものであ
って、この実施例においては、下型２の両端部２ｃ、２
ｄに夫々セットされる短いシート３，３，４．−４と、
中央部にセットされる長いシート５．５とに分断されて
いる。

然して、下型２上に上記各シート３．３．４゜４．５．
５を載置するのであるが、この時、左右両端部の各シー
ト３．３．４．４と中央のシート５．５とが上記下型２
における凸部２ａ、２ｂの頂部付近で交互にオーバーラ
ツプするようにセットする。ここで、上記シート３；　
３．４．４，５゜５の各オーバーラツプ部Ｙ、Ｙ’　の
寸法Ｌｏ、ＬＯ′は下型２の凸部２ａ、２ｂの形状や大
きさに応じて加減され、またシートの枚数も製品の厚み
等に応じて増減される。

上記のようにしてプリプレグシート３．３，４゜４．５
．５を下型２上にセットした後、上型１を下方に移動さ
せて、該上型１及び下型２により加熱しながら上記各シ
ート３．３，４，４．５．５を熱プレスする。これによ
り、上記各シート３゜３、．４，４，５．５を構成する
合成樹脂はプレスに伴う熱及び圧力によって軟化して型
内を流動し、その結果、第３，４図に示すように、該型
内の空間が該樹脂６によって充填されるのである。

然して、この型合せ時における当初においては、上記各
シート３．’３，４．４，５．５が型面に沿うＪ：うに
上型１によって下型２に押し付けられるため、該シート
ないしその中に含まれるガラス長繊維に製品長手方向の
張力が作用すると共に、樹脂による拘束が解かれた時に
該長繊維が上記張力を解消させるように自ら収縮しよう
とする。そして、このようにガラス長繊維が収縮すると
、上記凸部２ａ、２ｂの頂部付近に該長繊維の偏在化が
生じたり、或いは型内の端部で該長繊維が存在しなくな
ったりする可能性が生じる。しかし、各ブ。

リブレグシート３，３，４．４，５．５は上記したよう
に下型２の凸部２ａ、２ｂ付近で予め分断された上で十
分にオーバーラツプされており、そのため型合は時にお
いては該シートのオーバーラツプ部Ｙ、Ｙ’　の寸法し
ｏ、Ｌｏ’　が小さくなるように互いに反対方向に、つ
まり上記張力を解消させる方向にずれながら型面に沿う
ようになる。

その結果、上記樹脂６の軟化後には、第３図に示すよう
に、各シート３．３　（４，４）及び５，５に含まれて
いたガラス長繊維７及び８が上記下型２の凸部２ａ（２
ｂ）の頂部付近において、そのオーバーラツプ部Ｚの寸
法Ｌ１が上記シートのオーバーラツプ部Ｙ（Ｙ’）の寸
法Ｌｏ　（Ｌｏ’　）よりも小さくなった状態で、重複
して存在することとなる。これにより、製品Ｘの凸部Ｘ
３．Ｘ４における樹脂リッチ部分の発生が防止され、該
凸部Ｘ３．Ｘ４の強度が向上することになる。

また、上記したように型合せ時に下型２ａ、２ｂ付近で
生じる上記各プリプレグシート３，３゜４．４．５．５
のずれによって端部のシート３゜３．４．４が中央側に
寄せられることがなくなると共に、これらのシート中の
ガラス長繊維７，８に張力が作用しなくなり、そのため
合成樹脂の拘束が解かれた後においても該シート中のガ
ラス長繊維７，８が収縮しないようになる。これにより
、成形復にお（ｆ、る製品の長手方向の変形が防止され
ると共に、第４図に示すように、型内の端部（製品Ｘの
端部Ｘ１ないし×２となる部分）においてもガラス長繊
維７（８）が存在するようになって上記凸部Ｘ３．Ｘ４
と同様に強度が向上することになる。

次に、本発明の効果を確認するために行った実験につい
て簡単に説明する。

第５図に示すように、製品Ｘ（エンジンマウントメンバ
）の両端を固定した状態で、該製品Ｘにおける一方の凸
部×３に上方から荷ｔＰを加え、その荷重点における下
方への変位ｍを測定した。

その結果、第６図のグラフに示すように、本発明に係る
製品Ｘは、従来方法による製品Ｘ′　（凸部に樹脂リッ
チ部分が存在する製品）に比較して、同一荷重に対する
変位徂が小さく即ち剛性が大幅に高くなっていると共に
、印加し得る最大荷重も約１００ｎ大きくなっており、
このように強度が著しく向上していることが確認された
。尚、この実験で使用した製品×、Ｘ′は、いずれもガ
ラス長繊維を５Ｑｗｔ％、ガラス短繊維を１０ｗｔ％夫
々含むものである。

（発　　明　　の　　効　　果）以上のように本発明によれば、ガラス長繊維が配合され
たプリプレグシートを用いて凹凸部を有する部品ないし
製品を成形する場合において、該凹凸部に生じ易いガラ
ス長繊維の偏在化が防止されると共に、製品端部にも該
長ｍ維が存在するようになり、その結果、製品の強度が
向上し或いは樹脂リッチ部における割れ等が防止される
ことになる。また、本発明によれば、成形時にガラス長
ｍ維に対して大きな張力が作用しなくなり、その結果、
製品完成後の変形（反り）が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例によって製作された製品の
１例を示す斜視図、第２図は該実施例において下型上に
プリプレグシートをセットした状態を示す概略断面図、
第３，４図は熱プレス時における下型の凸部周辺及び端
部周辺を夫々示す拡大断面図、第５図は製品強度を確認
するために行りた実験についての説明図、第６図は該実
験によって得られた製品強度の特性を従来例と比較して
示ずグラフ、第７図は従来におけるＦＲＰ部品の製造方
法を説明するために用いた概略断面図、第８．９図は同
じくその問題点を説明するために用いた要部拡大断面図
である。１．２・・・成形金型（上型、下型）、１ａ　、ｌｂ　
、２ａ、２ｂ　−・・凹凸部、３．４．５・・・プリプ
レグシート、７．８・・・長繊維、Ｘ・・・部品（製品）、Ｘ３．Ｘ
４・・・凹凸部（凸部）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）長繊維を配合したプリプレグシートを用いて凹凸
部を有する部品を熱プレス成形する方法であって、成形
金型における上記凹凸部に対応する凹凸部付近で上記シ
ートを分断すると共に、プレス成形後も該シート中の長
繊維が該凹凸部の頂部付近で重複するように予め余分に
重複させて積層し、然る後、その上から熱プレス成形す
るようにしたことを特徴とするＦＲＰ部品の製造方法。