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JPH01226311A - シートモールディングコンパウンドとその製造方法およびその成形品 - Google Patents

シートモールディングコンパウンドとその製造方法およびその成形品

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JPH01226311A
JPH01226311A JP63054055A JP5405588A JPH01226311A JP H01226311 A JPH01226311 A JP H01226311A JP 63054055 A JP63054055 A JP 63054055A JP 5405588 A JP5405588 A JP 5405588A JP H01226311 A JPH01226311 A JP H01226311A
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Japan
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smc
resin
layer
specific gravity
molding
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JP63054055A
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Akiyoshi Yamada
山田　章義
Yoshiro Kimura
吉朗 木村
Kiyotaka Nakai
清隆 中井
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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Priority to FR8903203A priority patent/FR2628358B1/fr
Priority to DE3907505A priority patent/DE3907505C2/de
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Priority to US08/227,589 priority patent/US5506039A/en
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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〕 本発明はシートモールディングコンパウンド（以下、Ｓ
ＭＣと略す）の両面の一方の面が低比重ＳＭＣの特性を
具備するとともに、他方の面が高強度ＳＭＣの特性を具
備した軽量、高強度の成形品を製造するための新規なＳ
ＭＣと、その製造方法および係るＳＭＣを組み合せてプ
レス成形して得られる軽量・高強度なサンドイッチ構造
の成形品に関するものである。
〔従来の技術〕
周知のように、繊維強化熱硬化性樹脂（以下、ＦＲＰと
略す）は、金属（特に鉄）に比べ軽量で強度、耐蝕性に
優れる等、多くの特徴を有しており、バスタブ、浄化槽
、パイプ、ボート、いす、各種自動車部品等、多岐に亘
って使用されている。このようなＦＲＰの成形方法には
多くの種類があるが、その１つにプレス成形法がある。
この方法は、予め所定の温度に加熱されたプレス用金型
内にＦＲＰ材料を投入し、加圧・硬化させる方法であり
、ＦＲＰ材料として、液状樹脂を用いる場合と、ＳＭＣ
等の成形材料を用いる場合とがある。この内、成形材料
を用いたプレス成形法は、材料ロスが少ない、生産性が
高い、作業環境が良い等、他のＦＲＰ成形成形比べ多く
の長所を有し、Ｆｒ（Ｐ成形品の生産に広く用いられて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ＳＭＣはこの様に多くの長所を有しているが、アルミニ
ウム等の軽金属よりも比剛性に劣るため、剛性設計され
ている自動車の内・外装部品、例えば、サンルーフハウ
ジング等のＳＭＣ化を図る場合、軽量化メリットがでな
いという問題点がある。
そのため従来より、中空状の軽量充填剤を利用して低比
重ＳＭＣの開発が行なわれている。しかしながら、中空
状の軽量充填剤を増量すれば低比重化は図れるが、機械
的物性（特に曲げ弾性率）の低下が著しくなるという欠
点があり、アルミニウム並の比剛性を有するまでには至
っていない。ＳＭＣ用強化材として一般に用いられてい
るガラス繊維よりも高張力な繊維、例えばカーボン繊維
、アラミド繊維等を用いれば、上記低比重ＳＭＣの高強
度化が可能であるが、価格的な実用性において難がある
。　本発明者らは、このような機械的物性に劣る低比重
ＳＭＣを補強するために高強度ＳＭＣを併用し、高強度
Ｓ　Ｍ　Ｃ／低比重ＳＭＣ／高強度ＳＭＣのようにサン
ドイッチ状に構成することで、比剛性を高めた成形品を
発明し、先に出願した。
本発明者らは、この、成形品のより一層の性能向上を図
るためさらに検討を続けたところ、低比重ＳＭＣと高強
度ＳＭＣの界面の接着性を向上させる必要があること、
多層構造による厚肉化を解決する必要があること、等の
課題のあることが判明した。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、この様な状況に鑑み鋭意研究した結果、
１つのＳＭＣの一方の面が低比重ＳＭＣ。
他方の面が高強度ＳＭＣの特性を具備した特定のＳＭＣ
を用いてプレス成形することにより、上記のような課題
が解決できることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
すなわち、本願の第１の発明は、 片面が中空状の軽量充填剤を含有する低比重ＳＭ　Ｃ（
Ａ　）層から構成されるとともに、他方の面が中空状の
軽量充填剤を含有しない高強度ＳＭＣ（Ｂ）層から構成
されてなり、上記（Ａ）層および（Ｂ）層が強固一体化
されていることを特徴とするシートモールディングコン
パウンド（ＳＭＣ）である。
また、本願の第２の発明は、 ２枚の熱可塑フィルムの一方の内面上に中空状の軽量充
填剤を含有する熱硬化性樹脂層を形成し、他方の熱可塑
性フィルムの内面上に熱硬化性樹脂と繊維強化材とから
なる層を形成し、次いで上記２枚の熱可塑性フィルムの
内面同士を重ね合わせて、含浸・熟成させることを特徴
とするＳＭＣの製造方法である。
さらに、本願の第３の発明は、 前記ＳＭＣの中空状の軽量充填剤を含有する（Ａ）層（
低比重ＳＭＣの特性を有する面）同士が内側に重ね合わ
されてプレス成形されてなる軽量・高強度なサンドイッ
チ構造のＳＭＣ成形品である。
以下、本願発明をさらに詳しく説明する。
本発明のＳＭＣで用いる中空状の軽量充填剤とは、好ま
しくは、比重０．１〜０．７の微小なプラスチック、ガ
ラス等の中空体であり、特に好ましくは１００　ｋｇ／
　ｃｔａ″以上の耐圧強度を有するガラス中空体である
。
ＳＭＣ（Ａ）層は、この軽量充填剤を好ましくは１５体
積％以上、さらに好ましくは２０〜５０体積％含有せし
めたもので、他に熱硬化性樹脂と繊維強化材、例えばガ
ラス繊維等、好ましくはチョツプドガラスストランドを
含むものである。熱硬化性樹脂とは、例えばエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂で、
好ましくは不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹
脂である。
ヂョップドガラスストランドとは、好ましくは直径５〜
３０μのガラスフィラメントを５０〜１０００本程度集
束さ仕たガラスストランドを１／８〜４インチの長さで
カットしたもので、特に繊維長さＦ／２〜２インチのも
のである。その含有量は、好ましくは５〜４０体積％で
ある。
熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくはｌＯ〜８０体積％
である。その他に熱硬化性樹脂中には、硬化剤、離型剤
、着色剤、低収縮化剤、難燃剤、増粘剤、充填剤および
その他公知の添加剤を添加混合することができる。
ＳＭＣ（Ｂ）層は、前記軽量充填剤を含まない熱硬化性
樹脂と繊維強化材とからなるものである。
この（Ｂ）層の熱硬化性樹脂は、前記ＳＭＣ（Ａ）層で
使用されたものと同種同一のものが一体化の上で好まし
いが、一体化の問題がなければ、異種のものでも良い。
繊維強化材は、ガラス繊維、好ましくは前記チョツプド
ストランドで、その含有量は好ましくは３０体積％以上
、さらに好ましくは３５〜５５体積％である。３０体積
％より少ないと、成形品とした時、強度の点から表面層
とならない。
ＳＭＣ（Ａ）層および（Ｂ）層の繊維強化材としては、
２種以上のものを混合してもよい。
本発明のＳＭＣは従来公知のＳＭｃ製造装置を用いて製
造できるものである。図面によりその一例を示して、説
明する。第１図は、ＳＭＣの製造装置の一例を示す概略
図である。本発明では、まず樹脂タンク■に中空状の軽
量充填剤を含有する不飽和ポリエステル樹脂または／お
よびビニルエステル樹脂等の樹脂ペースト２を仕込み、
樹脂タンク３に不飽和ポリエステル樹脂または／および
ビニルエステル樹脂の樹脂ペースト４を仕込む。
樹脂ペースト２および４は、必要に応じて、それぞれ更
に硬化剤、離型剤、着色剤、低収縮化剤、難燃剤、増粘
剤、充填剤、フレーク状あるいは繊維状の補強剤、およ
びその他公知の添加剤等をいずれも混合することができ
る。樹脂タンクｌから供給された樹脂ペースト２をドク
ターナイフ５に上り熱可塑性フィルム　（例えばポリエ
チレンフィルム等）６の内面上に塗布して樹脂層を形成
し、樹脂タンク３から供給された樹脂ペースト４をドク
ターナイフ７により、熱可塑性フィルム　（例えばポリ
エチレンフィルム）８の内面上に塗布した後、その上に
ロービングＩＯをロービングカッター１１で切断して得
られたチョツプドストランド９を散布してフィルム８内
面上に樹脂４とチョツプドストランド９との混合層を形
成し、次いて上記２枚の熱可塑性フィルム６および８の
内面同士を重ね合わせて脱泡・含浸ロール１２にて含浸
し、巻取りロール１３により巻取り、熟成を行い、本発
明のＳＭＣを得る。
なお、樹脂タンクｌに樹脂ペースト４を仕込むとともに
、樹脂タンク３に樹脂ペースト２を仕込んで、上記と同
様にして本発明のＳＭＣを得ることらできる。
第２図は、本発明のＳＭＣの断面概略図であり、前記ド
クターナイフ５および７で樹脂ペースト２および４の塗
布量をそれぞれ調整すれば、低比重ＳＭＣと高強度ＳＭ
Ｃの特性を有する面の構成比率（層の厚み）を任意に変
更することが可能である。
なお、上記説明においては、熱可塑性フィルム８の内面
上に樹脂と繊維強化材との混合層を形成するのに、フィ
ルム８の内面上に樹脂ペースト４をドクターナイフ７に
より塗布し、その上にロービング１０をロービングカッ
ター１１で切断して得られたチョツプドストランド９を
散布することにより行なったが、本発明方法は、この方
法に限られない。この他に以下の方法が考えられる。
（ａ）まず、フィルム内面上にチョツプドストランド（
繊維強化材）を散布し、この上に樹脂液をカーテンコー
ト、シャワーコート、噴霧などの方法により均一にコー
トして含浸させることにより、樹脂と繊維強化材との混
合層をフィルム上に形成する。
（ｂ）チョツプドストランド（繊維強化材）と樹脂液と
を混合しながらフィルム内面上に供給し、ロールにて均
一層とすることにより、樹脂と繊維強化材との混合層を
フィルム上に形成する。
（Ｃ）ガラス繊維シート材（−維強化材）を樹脂ペース
ト貯留槽中を通過させて、シート材に樹脂を含浸させ、
この樹脂含浸シート材をフィルムの内面上に積層するこ
とにより、樹脂と繊維強化材との混合層（樹脂含浸シー
ト材）をフィルム上に形成する。
第３図に本発明のＳＭＣの（Ａ）、（Ｂ）層の界面の拡
大断面図を示したが、チョップガラスストランド９を介
して、２種類の樹脂ペーストの含浸が平衡に達する部分
、すなイつち低比重ＳＭＣ（Ａ）層と高強度Ｓ　Ｍ　Ｃ
（Ｂ　）層の特性を有する部分の界面は、同じチョツプ
ドガラスストランド９を互いに共有した状態である為に
、強固一体化されていることがわかる。
次に本発明のＳ　Ｍ　Ｃをプレス成形して得られる、軽
重・高強度なサンドイッチ構造の成形品について説明す
る。第４図に示すように、例えば、前記ＳＭＣの中空状
の軽量充填剤を含有する（Ａ）層（低比重ＳＭＣの特性
を有する面）同士が内側になるように、２枚重ね合わせ
てプレス成形することにより、軽量・高強度なサンドイ
ッチ構造成形品を得ることができる。係る成形品は、低
比重ＳＭＣと高強度ＳＭＣの界面か強固一体化されたＳ
ＭＣを用いるため、従来の高強度ＳＭＣ／低比重ＳＭＣ
／高強度ＳＭＣサンドイッチ構造の成形品の欠点である
低比重ＳＭＣと高強度ＳＭＣの界面剥離の発生を防止す
ることができ、更に、板厚２ｍｍ以下の薄肉化が容易に
図れるものである。このＳＭＣのプレス成形条件は、通
常のＳ　Ｍ　Ｃのプレス成形条件と同様に、温度が４０
〜１８０℃、圧力がＩ　Ｏ〜２００ｋｇ／ｃｍ’　、加
圧時間が１〜６０分間の範囲であるが、このＳＭＣの組
成内容や成形品の形状、大きさ等により適宜条件を選択
すればよい。
〔作用〕
本発明のＳＭＣは、これまでの方法の欠点であった低比
重ＳＭＣと高強度ＳＭＣの界面密着性を大幅に改善して
おり、得られる成形品は板厚２ｍｍ以下の薄肉化を可能
とし、アルミニウムよりも比剛性および成形自由性に優
れ、自動車の内・外装部品、住宅用パネル、ハウジング
、工業用部品、レジャー用品、電子・電気機器部品等、
多岐に亘って使用することができる。
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
（実施例−１） 第１図に示すＳＭＣ製造装置の樹脂タンクｌに樹脂ペー
ストＡ（表−１）を仕込み、樹脂タンク４に樹脂ペース
トＣ（表−１）を仕込む。樹脂タンクｌから供給された
樹脂ペーストＡをドクターナイフ５により、ポリエチレ
ンフィルム６の内面上にｍ２当りｌｌ００ｇ塗布し、樹
脂タンク３から供給された樹脂ペーストＣをドクターナ
イフ７によりポリエチレンフィルム８の内面上にＣ当り
４００ｇ　塗布した後、その上に１インチ長さのチョツ
プドガラスストランド（ガラスロービングＲＥ　Ｒ４６
３０−Ｓ　Ｍ　１８　　日本硝子繊ｌ１ｌ（株）製）９
をｍ２当り１５００ｇ散布し、次いで上記２枚のポリエ
チレンフィルム６．８の内面同士を重ね合わせて、脱泡
１含浸させたものをロール状に巻き取り、４０〜５０℃
で２４時間熟成を行い、ポリエチレンフィルム６側が低
比重ＳＭＣ，ポリエチレンフィルム８側が高強度ＳＭＣ
の特性を具備したｍ２当り３０００ｇ重量のＳＭＣを得
た。
次に、このＳＭＣを１９０Ｘ１９０ｍｍ寸法に裁断し、
低比重ＳＭＣの特性を有する面同士を内側にして２枚重
ね合わせたものを３００Ｘ３００ｍｍ平板成形用金型に
投入し、温度１４０℃、加圧カフ０トン、加圧時間３分
間の条件でプレス成形を。
行い、厚み１，９ｎ＋ｎ＋の平板成形品を得た。この成
形品の表裏外面は、ブルー着色した高強度ＳＭＣの特性
を有する面で完全に構成されており、フクレ等の外観上
の欠陥は見られなかった。
（実施例−２） 樹脂タンク２に樹脂ペーストＡのかわりに樹脂ペースト
Ｂ（表−１）を仕込み、１インチ長のチョツプドガラス
ストランド９の散布量をｍｌ当り１０００ｇとする他は
、前記実施例−１と同様にしてｍ２当り２５００ｇ重量
のＳＭＣを得た。
次に、このＳＭ、Ｃを２２０Ｘ２２０ｃｍ寸法に裁断し
、実施例〜Ｉと同様にしてプレス成形を行い、厚み２．
０ｍｍの平板成形品を得た。この成形品の表裏外面も、
ブルー着色した高強度Ｓ　Ｍ　Ｃの特性を有する面で完
全に構成されており、フクレ等の外観上の欠陥も見られ
なかった。
（実施例−３） 前記実施例−１のＳＭＣを９２０Ｘ４９０ｍｍの基本寸
法に裁断し、低比重ＳＭＣの特性を有する（Ａ）層同士
を内側にして２枚重ね合わせたものを用いて第５図に示
す自動車のサンルーフハウジング（一般板厚３　ｍｍ）
を成形した。サンルーフハウジングとは、自動車用サン
ルーフの機構部品を取り付けるためのベースになる部品
であり、軽量で高剛性であることを必要としている。こ
の時の成形条件は、金型温度が（上型）１４６℃、（下
型）１４２℃、加圧力４５０トン、加圧時間３分間、チ
ャージ量４．０ｋｇであった。この成形品の製品重量は
鉄インサート１．６ｋｇを含めて５．６ｋｇであり、一
般ＳＭＣ（比重１．８）が７　、１　ｋｇであったのに
比べ、著しく軽量となり、低比重ＳＭＣ（比重１．３３
）と同等の軽量性を示した。また、この成形品の表裏外
面は、ブルー着色した高強度ＳＭＣの特性を存する而で
大略構成されており、フクレ等の外観上の欠陥ら見られ
なかった。
（実施例−４） 第１図に示すＳＭＣ製造装置の樹脂タンク１に樹脂ペー
ストＤ（表−１）を仕込み、樹脂タンク３に樹脂ペース
トＥ（表＝１）を仕込んだ。樹脂タンクｌから供給され
た樹脂ペーストＤをドクターナイフ５により、ポリエチ
レンフィルム６の内面上にｍ！当り１２５０ｇ塗布し、
樹脂タンク３がら供給された樹脂ペーストＥをポリエチ
レンフィルム８の内面上にｍ２当りｌ０００ｇ塗布した
後、その上に１インチ長のチタップドガラスストランド
（ガラスロービングｎＥＲ４６３０−９ＭＩ　８　　日
本硝子繊維（株）製）９をｉ当り７５０ｇ散布し、次い
で上記２枚のポリエチレンフィルム６．８の内面同士を
重ね合せて脱泡・含浸させたものをロール状に巻き取り
、４　ｏｒ５ｏ℃で２４時間熟成を行い、ポリエチレン
フィルム６側が低比重ＳＭＣ，ポリエチレンフィルム８
側が高強度ＳＭＣの特性を具備したｍ２当り３０００ｇ
重量のＳＭＣを得た。
次にこのＳＭＣを実施例−１と同様にしてプレス成形を
行い、厚み２．０ｍｍの平板成形品を得た。
この成形品の表裏外面はブルー着色した高強度ＳＭＣの
特性を有する面で完全に構成されており、フクレ等の欠
陥も見られず、また、反り（変形）が極めて小さいため
表面外観に非常に秀れたものであった。
以　　下　　余　　白 （比較例−り 表−２に示す高強度ＳＭＣ；ＲＭＣ−３４０［大日本イ
ンキ化学工業（株）製）〕と、低比重Ｓ　Ｍ　Ｃ。
ＤＩＣＭＡＴ−５８０２（大日本インキ化学工業（株）
製〕とをそれぞれ１９０Ｘ１９０１１１寸法に裁断し、
ＲＭＣ−３４０１枚／ＤＩＣＭＡＴ−５８０２４枚／Ｒ
ＭＣ−３４０１枚の構成で重ね合わせたものを航記実施
例−１と同じ条件でプレス成形を行い、厚み３．２ａｍ
の平板成形品を得た。この成形品の端部周辺は、ＤＩＣ
ＭＡＴ−５１１０２の白色を呈し、グレー着色したＲＭ
Ｃ−３４０は成形品表裏外面の約８割程度の面積しか構
成できていないものであった。また、その成形品は、１
０円玉程度の大きさのフクレが３ヶ発生しているのが認
められた。
（比較例−２） 低比重Ｓ　Ｍ　Ｃ、ＤＩＣＭＡＴ−５８０２を９２０Ｘ
４９０ｓ＋ｍの基本寸法に裁断したものを用いて、前記
実施例−３と同様にして自動車用サンルーフハウジング
を成形した。この成形品の製品重量は、鉄インサート１
．６ｋｇを含めて５．６ｋｇであった。
次に、実施例−１、−２、−３および比較例−１゜−２
の成形品より２５Ｘ６０ｍ＋＊のテストピースを、平板
成形品の場合は端部５０Ｉｌｌｌを除く中央部から、サ
ンルーフハウジングの場合は第５図に示す位置から、そ
れぞれ切り出して、曲げ強さ、曲げ弾性率（ＪＩＳ　Ｋ
−７２０３に準拠）および比重（ＪＩＳ　Ｋ−７１１２
に準拠）を測定した。その結果を表−３に示した。
（比較例−３） 表−２に示す高強度ＳＭＣ；ＲＭＣ−３４０（大日本イ
ンキ化学工業（株）製〕と、低比重ＳＭＣ。
ＤＩＣＭＡＴ−５８０２（大日本インキ化学工業（株）
製〕とをそれぞれ１９０Ｘ１９０ｍｓ寸法に裁断し、Ｒ
ＭＣ−３４０１枚／ＤＩＣＭＡＴ−５８０２２枚／ＲＭ
Ｃ−３４０１枚の構成で重ね合わせたものを実施例−１
と同じ条件でプレス成形を行い、厚み監、９ＩＲｆｆｌ
の平板成形品を得た。この成形品の端部周辺はＤＩＣＭ
ＡＹ−５８０２の白色を呈し、グレー著色したＲＭＣ−
３４０は成形品表裏外面の約７割程度の面積しか構成で
きていないものであった。また、その成形品は、１０円
玉程度の大きさのフクレが５ケ発生しているのが認めら
れた。
この比較例３は萌記実施例１と同一厚みに設定したもの
で、これにより表３から明らかなように、実施例１の方
が同等以上の強度を有しながらら高い軽量性を示すこと
が分かる。
〔発明の効果〕
本発明のＳＭＣ成形品は、アルミニウムニウムよりも比
強度、比剛性に優れており、従来のサンドイッヂ構造の
成形品よりも成形性（フクレ等）が改善され、板厚２１
以下の薄肉化のニーズにも十分対応できるものであった
。
４、図面の簡単な説明　　　　　　゛ 第１図は本発明のＳＭＣの製造方法を説明するためのも
ので、本発明のＳＭＣ製造装置の概略構成図、第２図は
、本発明のＳＭＣの部分断面図、第３図は、本発明ＳＭ
Ｃの界面の部分拡大断面図、第４図は、本発明のＳＭＣ
による成形品と成形法を示す図、第５図は、本発明のＳ
ＭＣを用いたサンルーフハウジングの平面図である。
１・・・・・・樹脂タンク、２・・・・・・樹脂ペース
ト、３・・・・・樹脂タンク、４・・・・・・樹脂ペー
スト、５・・・・・・ドクターナイフ、６・・・・・・
熱可塑性フィルム、７・・・・・・ドクターナイフ、８
・・・・・・熱可塑性フィルム、９・・・・・・チョツ
プドストランド、ＩＯ・・・・・・ロービング、１１・
・・・・・ロービングカッター、１２・・・・・・脱泡
・含浸ロール、１３・・・・・・巻取りロール、１４・
・・・・・中空状軽量充填剤、（Ａ）・・・・・・低比
重ＳＭＣ層、（Ｂ）・・・・・高強度ＳＭＣ層。
出願人　　大日本インキ化学工業株式会社アイシン精機
株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）片面が中空状の軽量充填剤を含有するシートモー
    ルディングコンパウンド（Ａ）層から構成されるととも
    に、他方の面が中空状の軽量充填剤を含有していないシ
    ートモールディングコンパウンド（Ｂ）層から構成され
    てなり、上記（Ａ）層および（Ｂ）層が強固に一体化さ
    れていることを特徴とするシートモールディングコンパ
    ウンド。
  2. （２）２枚の熱可塑性フィルムの一方の内面上に中空状
    の軽量充填剤を含有する熱硬化性樹脂層を形成し、他方
    の熱可塑性フィルムの内面上に熱硬化性樹脂と繊維強化
    材とからなる層を形成し、次いで上記２枚の熱可塑性フ
    ィルムの内面同士を重ね合せて、含浸・熟成させること
    を特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造
    方法。
  3. （３）請求項１記載のシートモールディングコンパウン
    ドの中空状の軽量充填剤を含有する（Ａ）層同士が内側
    に重ね合わされてプレス成形されてなるシートモールデ
    ィングコンパウンド成形品。
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