JPS63112144A - 繊維強化合成樹脂成形品の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、強化繊維により補強された合成樹脂成形品を
製造する方法に関する。

（従来の技術） 従来、大なる機械的強度を備えることが要求される成形
品は、通常、素材として金属材料が用いられて製造され
ていたが、近年においては軽量化等を図るため、素材と
して金属材料に代えて、合成樹脂が用いられて製造され
る場合が増えつつある。そして、合成樹脂が用いられて
製造される成形品において、合成樹脂のみでは強度が不
足する宜がある場合には、合成樹脂中もしくはその表面
部に炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を補強材として
配して強度不足を補うようにすることはよく知られてい
るところである。

強化繊維で補強された合成樹脂成形品、例えば、自動車
のホイール（リム）を製造するにあたっては、従来、例
えば、特開昭５５−２５３２２号公報にも示されている
如く、ホイールの右側構成部と左側構成部とを別体に形
成するようになされ、円錐台状の各構成部を形成する際
には、強化繊維から成る経糸及び緯糸を夫々放射状及び
同心円上に配した円形繊物に熱硬化性樹脂を含浸させた
もの（プリプレグシート）を準備し、このプリプレグシ
ートを円錐台状の成形面を有する成形型内に積層し、積
層されたプリプレグシートを加熱状態のもとにプレス成
形するようになすことが知られている。

そして、右側構成部と左側構成部とが夫々上述の如くに
して、円錐台状に成形された後、二つの構成部の底面を
対接させて、それらを、例えば、加熱状態のもとに押圧
して一体的に接合することにより、成形品としてのホイ
ールを得るようにされる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の如くにして繊維強化合成樹脂成形
品が製造される場合には、次の如くの問題が生じる虞が
ある。

即ち、一般に、繊維強化合成樹脂成形品は、その内部あ
るいは外表面に配される強化繊維が、弛緩状態とされる
より張力が加えられた状態とされる方がその強度が大な
るものとされるが、上述の如くにして成形品が製造され
る場合には、強化繊維が弛緩状態とされるので、得られ
る成形品に、要求される強度を充分に備えさせることが
難しい場合がある。

また、ホイール等の成形品を製造する場合、各構成部を
別体に形成した後、それらを接合するようにされると、
斯かる接合部に強度不足が生じて、成形品全体の強度低
下をまねき易く、さらに、工数が多くなってしまう欠点
もある。

斯かる点に鑑み、本発明は、各構成部が別体とされるこ
となく一体形成され、その内部あるいは外表面に強化繊
維が張力を加えられた状態で配された成形品を得るよう
になされ、成形品に、要求される強度を充分に備えさせ
ることができるようにされた繊維強化合成樹脂成形品の
製造法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係る繊維強化合成樹
脂成形品の製造法は、まず、第１の工程において熱可塑
性合成樹脂から成る中空の成形体を得、次に、第２の工
程において、第１の工程により得られた成形体の外表面
に、樹脂が含浸された強化繊維を張力が加えられた状態
で巻き付けて、この強化繊維から成る被覆層を形成し、
続いて、第３の工程において被覆層が形成された成形体
の内部に熱風を導入しつつ、成形体を加熱状態のもとに
プレス成形して成形品を得るようにされる。

（作　用） 上述の如くの構成とされる繊維強化合成樹脂成形品の製
造法によれば、得られる成形品の内部あるいは外表面に
、強化繊維が張力を加えられた状態で配されるので、強
化繊維が弛緩状態で配される場合に比して、成形品の強
度が大幅に増大するものとなる。

また、強化繊維から成る被覆層が形成された中空の成形
体を加熱状態のもとにプレス成形する際、成形体の内部
に熱風を導入するようになされるので、成形体が軟化し
てその成形性が向上するとともに、成形体の内周面部分
が容易に融着するものとなり、一体性が高められて全体
の強度が増大するものとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図〜第５図は、本発明に係る繊維強化合成樹脂成形
品の製造法の一例が自動車用のホイールの製造に適用さ
れた場合における一連の工程を部分的に示す。

斯かる一連の工程においては、まず、第１図に示される
如くのブロー成形用押出ヘッド１０に、溶解状態とした
熱可塑性合成樹脂、例えば、ポリエチレンを供給し、斯
かるポリエチレンをブロー成形用押出ヘッド１０の下端
に設けられた環状ノズル部１２から連続的に押し出す。

これにより、環状ノズル部１２から次第に伸びていく筒
状前をなして連続的に押し出されるポリエチレンは、パ
リソン（管状押出成形体）１４を形成するものとされて
、互いに離隔せしめられた一対のブロー成形用金型１６
に挾まれる位置に配される。次に、一対のプロー成形用
金型１６を互いに近接する方向に移動させてブロー成形
用金型１６を閉じた状態にする。

このとき、第２図に示される如く、パリソン１４の先端
部分は、ブローノズル１８を介在せしめて、ブロー成形
用金型１６の夫々の下端面部によって包囲され、また、
パリソン１４の上端部は、ブロー成形用金型１６の夫々
の上端面部によって包囲された状態で保持される。続い
て、ブローノズル１８からパリソン１４の内部に加圧ガ
スを吹き込んで、ブロー成形を行う。これにより、パリ
ソン１４が、その外壁面がブロー成形用金型１６の内壁
面に沿う形状となるように成形され、その後、所定時間
をおいてブロー成形用金型１６をブロー成形用押出ヘッ
ド１０から切り離すことにより、対向する開口部が形成
された、ポリエチレンから成る中空成形体が得られる。

次に、第３図に示される如く、上述のようにして得られ
た、対向する開口部１９ａ及び１９ｂを有するポリエチ
レンから成る中空成形体２０を、挟持具２１を介してモ
ータ２２の回転軸２４に装着し、フィラメントワインデ
ィング法により、中空成形体２０の外表面に、炭素繊維
あるいはガラス繊維から成る強化繊維２６の被覆層を形
成すべく、アンコイラ−２８に巻かれた強化繊維２６の
一端を中空成形体２０の左側構成部２０ａと挾持具２１
との間に連結する。この場合、アンコイラ−２８から中
空成形体２０に至る強化繊維２６の供給経路には、不飽
和ポリエステル、エポキシあるいはビニルエステル等の
熱硬化性樹脂溶液３０が貯留された浸漬用容器３２、及
び、中空成形体２０に対する強化繊維２６の供給位置を
変えるための供給調整部３３が設けられたピストンロッ
ド３７を有するシリンダ３５が配されている。

そして、中空成形体２０の外表面に強化繊維２６の被覆
層を形成するにあたっては、アンコイラ−２８を回転さ
せて強化繊維２６を繰り出し、モータ２２により中空成
形体２０を回転させるとともに、シリンダ３５により供
給調整部３３を移動させて、浸漬用容器３２内で熱硬化
性樹脂が含浸された強化繊維２６を、張力が加えられた
状態で中空成形体２０に巻き付ける。このとき、アンコ
イラ−２８の回転速度（巻戻し速度）、モータ２２の回
転速度、供給調整部３３の移動速度等を調整して強化繊
維２６の張力を所定値に維持する。

また、斯かる場合には、中空成形体２０の回転速度及び
回転方向と供給調整部３３の移動速度及び移動方向とを
調整して、第３図において一点鎖線で模式化されて示さ
れる如くに、強化繊維２６を中空成形体２０の左側構成
部２０ａから右側構成部２０ｂを通って元の位置の右隣
りに戻すように巻回して、中空成形体２０の外表面を全
体に互って隙間なく覆い、次に、強化繊維２６を右側構
成部２０ｂから左側構成部２０ａを通って元の位置の左
隣りに戻すように巻回して、強化繊維２６が巻き付けら
れた中空成形体２０の外表面を逆方向から全体に亙って
隙間なく覆い、これをＩサイクルとして、斯かるサイク
ルを、強化繊維２６により形成される層の厚みが所定量
となるまで複数回繰り返して行う。これにより、中空成
形体２０の外表面には、所定厚みの被覆層が形成される
。

続いて、第４図に示される如くに、上述のようにして熱
硬化性樹脂が含浸され、張力が加えられた状態にある強
化繊維２６から成る被覆層４０が形成された中空成形体
２０゛に所定の機械加工（開口部１９ａ及び１９ｂを適
当な寸法にする切削加工等）を加えた後、中空成形体２
０゛を対をなす上下プレス用成形型４２の間に配し、配
された中空成形体２０’　の側部外周側に側部プレス用
成形型４４を位置させる。ここで、側部プレス用成形型
４４は、中空成形体２０°の周方向に沿って複数、例え
ば、８分割（第４図には、それらのうちの２つのみが示
されている。）されており、それらのうちの一つには、
中空成形体２０”に形成されている開口部１９ａにその
先端部４６ａが挿入される熱風導入通路部４６が形成さ
れており、他の一つには、開口部１９ｂにその先端部４
８ａが挿入される熱風排出通路部４８が形成されている
。熱風導入通路部４６には、ポンプ５０から加熱用ヒー
タ５２及び熱風供給通路５４を介して１２０〜１３０　
’　Ｃ程度に加熱された空気（熱風）が供給されるよう
になされている。

そして、中空成形体２０”をプレス成形する際には、上
下プレス用成形型４２及び側部プレス用成形型４４を図
示されないヒータで所定温度に加熱し、上下プレス用成
形型４２を移動させてそれらを互いに近接させるととも
に、側部プレス用成形型４４の夫々を中空成形体２０″
の中心軸Ｏに向けて、同時もしくは順次移動させ、かつ
、熱風供給通路５４及び熱風導入通路部４６を通じて中
空成形体２０′内に熱風を導入する。これにより、中空
成形体２０′のポリエチレン層Ｐ（前述の中空成形体２
０）が軟化するとともに、その内周側が溶は始め、中空
成形体２０゛が上下プレス用成形型４２及び側部プレス
用成形型４４に押圧されて容易に変形していく。

このようにして、加熱状態のもとで中空成形体２０”内
に熱風を導入しつつ、上下プレス用成形型４２及び側部
プレス用成形型４４を型締めすると、最終的には、第５
図に示される如く、中空成形体２０′における内周部分
を形成するポリエチレン層Ｐが溶融状態となって、中空
成形体２０において左側構成部２０ａを形成していた部
分と右側構成部２０ｂを形成していた部分とが完全に密
着して一体化するとともに、被覆層４０を形成する強化
繊維２６に含浸された熱硬化性樹脂が、上下プレス用成
形型４２及び側部プレス用成形型４４に加熱されて硬化
するものとなる。そして、第５図に示される状態から所
定時間放置した後、上下プレス用成形型４２及び側部プ
レス用成形型４４の型開きを行うと、外表面には、張力
が加えられた状態の強化繊維２６が熱硬化性樹脂によっ
て固められて成る補強被覆層が形成された、成形品とし
ての自動車のホイールが得られる。この場合、強化繊維
は、中心軸Ｏ（近傍）から外周側（タイヤ装着側）に向
けて放射状あるいは渦巻状に配向せしめられ、ホイール
の強度の増大に寄与するものとなる。

なお、中空成形体２０°をプレス成形するにあたっては
、側部プレス用成形型として、必ずしも上述の如くに多
数に分割された成形型を用いる必要はなく、例えば、成
形半径が夫々大、中、小とされた３種類の対をなす成形
型を準備し、最初に成形半径の大なる成形型を用い、次
に成形半径が中の成形型を用い、最後に成形半径の小な
る成形型を用いて、中空成形体２０°の径を段階的に縮
小するようにしてもよい。

また、上述の例においては、本発明に係る繊維強化合成
樹脂成形品の製造法を自動車のホイールの製造に適用し
た場合について説明したが、本発明に係る繊維強化合成
樹脂成形品の製造法は、ホイールに限られず各種の成形
品の製造に適用することができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る繊維強化合
成樹脂成形品の製造法によれば、得られる成形品の内部
あるいは表面部に強化繊維が、張力を加えられた状態で
配されるので、強化繊維が弛緩状態で配される場合に比
して成形品の強度を大幅に増大させることができる。

また、強化繊維から成る被覆層が形成された中空の成形
体を加熱状態のもとにプレス成形する際、成形体の内部
に熱風を導入するようになされるので、成形体が軟化し
てその成形性が向上するとともに、成形体の内周部分が
容易に融着するものとなって、一体性が高められ、それ
によっても、成形品の強度を一層増大させることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第５図は本発明に係る繊維強化合成樹脂成形品の
製造法の一例が、自動車用ホイールの製造に適用された
場合における一連の工程を部分的に示す図である。 図中、１０はブロー成形用押出ヘッド、１４はパリソン
、１６はブロー成形用金型、２０は中空成形体、２２は
モータ、２６は強化繊維、３０は熱硬化性樹脂溶液、３
５はシリンダ、４０は被覆層、４２は上下プレス用成形
型、４４は側部プレス用成形型、４６は熱風導入通路部
、５０はポンプ、５２は加熱用ヒータ、５４は熱風供給
通路である。 特許出願人　　　マツダ株式会社 代理人　弁理士　神　原　頁　昭　、　　）第３図 中空成粒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性合成樹脂から成る中空の成形体を得る第１の工
   程と、上記成形体の外表面に、樹脂が含浸された強化繊
   維を張力が加えられた状態で巻き付けて、該強化繊維か
   ら成る被覆層を形成する第２の工程と、上記被覆層が形
   成された成形体の内部に熱風を導入しつつ、該成形体を
   加熱状態のもとにプレス成形して成形品を得る第３の工
   程と、を含んで成る繊維強化合成樹脂成形品の製造法。