JPS63104805A

JPS63104805A - 圧縮成形方法およびその装置

Info

Publication number: JPS63104805A
Application number: JP25049786A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kataoka; 英明片岡; Hidenori Shirohashi; 白橋　英憲; Sadahiko Iikura; 飯倉　貞彦
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd; Ikegai Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd; Ikegai Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1986-10-21
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1988-05-10

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、繊維強化熱可塑性樹脂シートと熱可塑性溶融
樹脂を別々に供給して一体的に圧縮成形する方法とその
装置に関する。

［従来の技術］近年、熱可塑性樹脂からなる成形品の強化を図るため、
繊維を強化材として樹脂中に充填させる方法が採用され
ている。この方法を用いた圧縮成形法のうち、比較的大
型の成形品に適したものとして、いわゆるスタンピング
モールド成形法と構造材スタンバプル成形法とがある。

このうち、スタンピングモールド成形法は、押出機で溶
融された樹脂を、成形品の大きさに応じたーバッチに相
当する量に自動計量し、その計量部の先端に取付けられ
たノズルを金型のキャビティ上で移動させながら、リブ
や肉厚部には大量の溶融樹脂を分配し、また穴あけ部や
肉薄部には少量の溶融樹脂を分配した後、コアーを下降
させて圧縮成形する方法である。そして、成形品中にｍ
雄強化材を充填させる場合には、溶融樹脂中に短繊維を
混入させ、これをキャビティ中に分配していた。

一方、構造材スタンパプル成形法は、まず強化材として
の長繊維の集団を熱可塑性樹脂で複合材料として、それ
をシート状に成形する。そして。

そのシート化した複合材料を所定の寸法に切断してブラ
ンクとし、このブランクを予熱ヒータで加熱した後金、
型上に置き、プレス成形して冷却固化する方法である。

［解決すべき問題点］、ｔｌ：述したスタンピングモールド成形法および構造
材スタンパプル成形法は、それぞれ優れた特徴点を有す
る一方で、次のような改良を必要とした点を有していた
。

すなわち、スタンピングモールド成形法においては、強
化材として混入できるｉａ誰が短繊維であり、しかもそ
の混入できる比率が２０ｗｔ１までであるため、耐衝撃
性が必ずしも十分ではなかった。また、溶融した樹脂が
金型に早くあたる部分に、チャージマークとして一部表
面を害する箇所が発生するといった問題があった。

また、構造材スタンバプル成形法においては、成形品の
良し悪しが、金型設計、ブランクのサイズ、ホットブラ
ンクのチャージの方法、予熱条件、プレス条件（圧力と
速度）、冷却条件などの成形条件による強化材繊維の流
れの均一性にょうて決定される。しかし実際には、ブラ
ンクの合せ面は強化材繊維の流れが悪く樹脂が多量に流
れるため、物性にばらつきを生じるといった問題があっ
た。また、ブランクを金型上に置くことにより、成形品
重量より多くする必要があり、成形品の金型の合せ面、
ボス、インサートにパリが多量に出るため、後加工にお
けるパリ取りや穴あけ工程が非常に面倒になるといった
問題もあった。

さらに、従来法においては、任意の箇所を繊維強化熱可
塑性樹脂で補強した成形品の成形は不可部であり、強度
をもたせるためには成形品を肉厚にしなければならず軽
量化を図ることが困難であった。

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので１強
化材として長繊維やのスワー　ル状マット等の各種マッ
トを用いることができるようにするとともに、その含有
率を５〜６０ｗｔ、％としたことを可使ならしめて十分
な耐衝撃性、剛性等の機械的強度を有し、しかも、物性
のばらつきがなく、表面性にも優れた成形品を簡単な後
工程を経て得られるようにした圧縮成形方法とその装置
の提供を目的とした。

Ｅ問題点の解決手段］上記目的を達成するため本発明の圧縮成形方法は、繊維
強化熱可塑性樹脂シートのブランクと熱可塑性溶融樹脂
を成形手段の下型内に別々に供給し、次いで、成形手段
の下型と上型を型締めして繊維強化熱可塑性樹脂シート
と熱可塑性溶融樹脂を一体的に圧縮成形する方法としで
ある。

また１本発明の圧縮成形装置は、上型と下型を型締めし
て圧縮成形を行なう成形手段と、上型と下型が離れてい
る間に下型に繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランクを
供給するブランク搬入部と、上型と下型が離れている間
に下型に所定量の熱可塑性溶融樹脂を供給する樹脂供給
手段とで構成しである。

［実施例］以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

まず、圧縮成形装置の一実施例を第１図を参照して説明
する。第１図は装置の全体図を示し、１０は成形手段、
２０は繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランク製造・搬
入手段、３０は熱可塑性溶融樹脂を供給する樹脂供給手
段、４０は制御装置である。

成形手段ｌＯは油圧プレス式となっており、成形品を圧
縮成形するための下型１１と上型１２（通常、下型１１
がキャビティで、上型１２がファー）からなる金型を有
し、上型１２が下型１１と待機位置との間を油圧シリン
ダ等（図示せず）によって往復動する構成としである。

金型には、成形の進行にともなって金型温度の調整を行
なうための温度調整器が設けである。

ブランク製造・搬入手段２０は、製造ラインより送られ
てきた繊維強化熱可塑性樹脂シートを、成形品の充填箇
所の容積、形状等に応じた寸法および重量に裁断してブ
ランク２４を作るブランキング部２１と、このブランク
２４を加熱する加熱部２２と、加熱したブランク２５を
成形手段１０の下ｙＩ！ｌｌに供給するブランク搬入部
２３とで構成しである０通常、ブランキング部２１にお
ける裁断機（図示せず）としては、シェアリングを用い
、加熱部２２としては遠赤外線加熱炉等を用いる。

また、ブランク搬入部２３としてはロボットを用い、制
御装置４０からの指令により、成形手段１０の上型１２
が待機位置に停止し、下型１１と離れている間に、加熱
部２２からブランク２５を取り出し下型の任意の位置に
供給配置する。

樹脂供給手段３０は、熱可塑性樹脂を溶融する押出機か
らなる樹脂溶融部３１と、樹脂溶融部３１から送られて
きた樹脂を成形品の大きさに応じた１バツチ相巴量分だ
け計量保持する計量部３２と、計量された樹脂をノズル
３３を介して成形手段ｌＯの下型１１に供給する射出部
３４と、計量部３２と射出部３４（ノズル３３）を前後
左右方向に移動させるための移動部３５とで構成しであ
る。樹脂溶融部３１の押出機は、溶融樹脂が充填設定量
に達するまでスクリューが回転し、計量ａｌ１３２から
の充填完了信号によって停止する。

樹脂溶融部３１と計量部３２の間は、自在接手シリンダ
３６によって接続することにより、計量部３２、射出部
３４（ノズル３３）の前後左右の移動を可能ならしめて
いる。

また、移動部３５は、制御装置４０からの指令によって
射出部３４等を移動させ、上型１２が待機位置で停止し
ている間にノズル３３から下型１１の任意の位置に任意
の量の溶融樹脂を供給する。ノズル３３の形状はロッド
状あるいはベルト状としである。

制御装置４０は、上述した各制御信号のほかに、各手段
１０，２０．３０の相互間の作動制御をも行なう０例え
ば、成形手段１０の上型１２が待機位置で停止している
間にブランク搬入部２３より下型１１にブランク２５を
供給させ、また、樹脂供給手段３０より下型１１に溶融
樹脂を供給させて、その後上型１２を下降させて圧縮成
形を行なう手順、あるいは下型１１へのブランク搬入部
２３によるブランク供給と、樹脂供給手段３０による溶
融樹脂供給の順序等を制御する。

本発明において用いられる熱可塑性溶融樹脂としては、
通常、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン
、ポリアミド、ポリカーボネート、塩化ビニール、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン
、ポリアセタール等がある。

また、繊維強化熱可塑性樹脂シートとしては５〜６０ｗ
ｔ１％、特に５〜５０ｗｔ、％のガラス繊維を含有する
ものが好ましい、ガラス繊維としては、繊維径が１〜５
０ＪＬ層、好ましくは５〜３０誇■で、長さが、平均繊
維長１〜１５■■の短繊！ｌ（チョツプドストランド）
、または平均繊維長が１５ｍｍを越えるか、もしくは実
質的に連続した長ｍ雄のものが用いられる。これらのガ
ラス繊維の形態としてはチョツプドストランドマット、
スワール（渦巻き）状マット、ニードルパンチングマッ
トあるいは一方向引き揃えマー、トなどが挙げられ、特
に連続ガラス繊維のスワール状マットをニードルパンチ
したものが好ましい。

このようなガラス繊維マットに、加熱した熱可塑性溶融
樹脂を含浸させ、加圧することによって繊維強化熱可塑
性樹脂シートが得られる。

なお、繊維強化熱可塑性樹脂シートと熱可塑性溶融樹脂
との接着性を向１させるため、繊維強化熱可塑性ｍ面シ
ートと熱可塑性溶融樹脂との間に、両接着性樹脂を添加
することも可能である。

次に、上記実施例装置を用いて行なう圧縮成形方法の実
施例について説明する。

成形手段１０における金型の上型１２が待機位置で停止
し、下型１１から離れている間に、制御装３４０からの
指令にもとづいて、ブランク搬入部２３と樹脂供給手段
３０を作動させ、加熱部２２で加熱された繊維強化熱可
塑性樹脂シートのブランク２５と、ノズル３３からロッ
ド状あるいはベルト状に射出される熱可塑性溶融樹脂の
溶融樹脂とを下型１１に別々に供給する。この場合、繊
維強化熱可塑性樹脂シートのブランクは成形品の種類に
応じ、強度を要する部分に供給配置する。また、ブラン
ク２５を、溶融樹脂の下部としたか上部としたか、ある
いは複数層の中の中間部としたかによってブランク２５
と溶融樹脂の供給順序を変える。

下型ｌｌへのブランク２５と溶融樹脂の供給が終了した
ら、ブランク搬入部２３とノズル３３を金型と干渉しな
い位置まで後退させ、その後上型１２を下降させて下型
１１とともに型締めを行ない、ａｍ強化熱可塑性樹脂シ
ートと熱可塑性溶融樹脂を一体的に圧縮成形する。これ
により、任意の箇所に繊維強化熱可塑性樹脂シートを強
ｊヒ材として充填した。頑強で全体的には軽量な成形品
を得ることができる。

本圧縮成形方法によって得た成形品の評価を、反り、歪
による変形、気泡、繊維強化熱可塑性樹脂シートと樹脂
との間の剥離の有無および成形品の表面性によって行な
ったところ１次のような条件で成形した場合に、特に優
れた成形品の得られることが判明した。

■　ガラス長繊維を４０　ｗｔ、Ｚ含有した繊維強化熱
可塑性樹脂シートのブランク２５を最初に下型１１に供
給配置し１次いでポリプロピレンからなる溶融樹脂を下
型１１に供給した後、上型１２を下降させ圧縮成形した
場合。

■　ガラス長縁ｊ１３５ｗｔ、％とスワールマット１５
ｗｔ．％を含有した繊維強化熱可塑性樹脂シートのブラ
ンク２５を最初に下型１１に供給配ｔし、次いでポリプ
ロピレンからなる溶融樹脂を下型１１に供給した後、上
型１２を下降させ圧縮成形した場合。

■　上記■、■の場合において、ブランク２５を第２図
に示すように、中央に配置し、周辺に溶融樹脂をロッド
状もしくはベルト状に供給した場合。

この場合、溶融樹脂の一部はブランク２５の上部へ流動
する。また、ロッド状もしくはベルト状の溶融樹脂を供
給すると、溶融樹脂が繊維強化熱可塑性樹脂シートのブ
ランク２５内に均等に浸透し、成形品にそりの発生がほ
とんどなくなる。

■　上記■、■の場合において、ブランク２５を第３図
に示すように、長芋方向に沿った両側にブランク２５を
配近し、ブランク２５とブランク２５の間に溶融樹脂を
ロッド状もしくはベルト状に供給した場合。

この場合も、溶融樹脂の一部はブランク２５のｈ部へ流
動する。また、ロッド状もしくはベルト状の溶融樹脂を
供給すると、■の場合と同様に繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートのブランク２５内に均等に浸透し、成形品にそりの
発生がほとんどなくなる。

なお、ブランク２５の下型１１への配置は、上述した■
、■の場合のほか、第４図および第５図に示すようにブ
ランク２４を下型の三何方に配置した場合、第６図およ
び第７図に示すように、下型１１の長手方向にブランク
２５を複数個適当な間隔をあけて配置した場合等につい
ても、十分使用可能な成形品を得ることができた。

■　上記■、■の場合において、ブランク２５を予め２
００℃〜２３０℃程度に加熱した上で、下型１１に供給
配置した場合。

また、層間剥離を少なくするには、ｍ維強化熱可塑性樹
脂シートに使用している樹脂と熱可塑性溶融樹脂を同一
種類としたことが好ましく、同一種類であれば全ての熱
可塑性樹脂を使用できる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、発明の要
旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば、繊
維強化熱可塑性樹脂シートのブランク２５を複数枚重ね
て下型１１に供給配置したり、成形手段１０．ブランク
搬入部２３もしくは樹脂供給手段３０として、上述した
ちの以外のものを用いることも可能である。

［発明の効果］先述した本発明によれば、次のような効果を有する。

■　強度を要する部分のみ重点的に強化材を補強した、
全体として頑強でかつ軽量な成形品を得られる。

■　物性のばらつきがなく、変形、気泡、居間剥離のな
い、表面性にも優れた成形品を得られる。

■　圧縮成形後に行なう後加工が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮成形装置の一実施例の全体図、第２
図ないし第７図は下型へのブランクの供給配ご状態を示
す平面図である。ｌＯ：成形手段　１１：下型１２二上型　　　２０ニブランク製造・搬入手段２３ニ
ブランク搬入部３０：樹脂供給手段

Claims

【特許請求の範囲】

（１）繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランクと熱可塑
性溶融樹脂を成形手段の下型内に別々に供給し、次いで
、成形手段の下型と上型を型締めして繊維強化熱可塑性
樹脂シートのブランクと熱可塑性溶融樹脂を一体的に圧
縮成形することを特徴とした圧縮成形方法。
（２）繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランクを熱可塑
性溶融樹脂の下部に供給配置することを特徴とした特許
請求の範囲第１項記載の圧縮成形方法。
（３）繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランクを、任意
の配置状態で供給することを特徴とした特許請求の範囲
第１または２項記載の圧縮成形方法。
（４）熱可塑性溶融樹脂を、ロッド状もしくはベルト状
に供給することを特徴とした特許請求の範囲第１または
２項記載の圧縮成形方法。
（５）熱可塑性溶融樹脂を、任意の配置状態で供給した
繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランクの間にロッド状
もしくはベルト状に供給することを特徴とした特許請求
の範囲第３項記載の圧縮成形方法。
（６）繊維強化熱可塑性樹脂シートのブランクを加熱し
て供給することを特徴とした特許請求の範囲第１、２、
３、４または５項記載の圧縮成形方法。
（７）熱可塑性溶融樹脂が、繊維強化熱可塑性樹脂シー
トの樹脂と同種の熱可塑性樹脂であることを特徴とした
特許請求の範囲第１、２、３、４、５または６項記載の
圧縮成形方法。
（８）繊維強化熱可塑性樹脂シートが、５〜６０ｗｔ．
％のガラス繊維からなる短繊維、長繊維および／もしく
はマットを含有するガラス繊維強化熱可塑性樹脂シート
であることを特徴とした特許請求の範囲第１、２、３、
４、５、６または７項記載の圧縮成形方法。
（９）繊維強化熱可塑性樹脂シートが、５〜６０ｗｔ．
％のスワール状マット、チョップドストランドマット、
ニードルパンチングマットおよび／もしくは一方向引き
揃えマットを含有するガラス繊維強化熱可塑性樹脂シー
トであることを特徴とした特許請求の範囲第１、２、３
、４、５、６または７項記載の圧縮成形方法。
（１０）繊維強化熱可塑性樹脂シートが、５〜６０ｗｔ
．％のガラス長繊維を含有するガラス繊維強化熱可塑性
樹脂シートであることを特徴とした特許請求の範囲第１
、２、３、４、５、６または７項記載の圧縮成形方法。
（１１）繊維強化熱可塑性樹脂シートが、ガラス繊維か
らなる５〜５５ｗｔ．％の一方向に引き揃えた長繊維と
、５５〜５ｗｔ．％のスワールマットを含有するガラス
繊維強化熱可塑性樹脂シートであることを特徴とした特
許請求の範囲第１、２、３、４、５、６または７項記載
の圧縮成形方法。
（１２）上型と下型を型締めして圧縮成形を行なう成形
手段と、上型と下型が離れている間に下型に繊維強化熱
可塑性樹脂シートのブランクを供給するブランク搬入部
と、上型と下型が離れている間に下型に所定量の熱可塑
性溶融樹脂を供給する樹脂供給手段とからなることを特
徴とした圧縮成形装置。
（１３）ブランク搬入手段と樹脂供給手段が所定の順序
で作動することを特徴とした特許請求の範囲第１２項記
載の圧縮成形装置。
（１４）樹脂供給手段が、ロッド状もしくはベルト状に
樹脂を供給するノズルを有していることを特徴とした特
許請求の範囲第１２または１３項記載の圧縮成形装置。