JPH07117141A - 繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚肉でかつ内部に気泡が残存しない繊維強化
熱硬化性樹脂成形体を引抜成形により連続的に、しかも
安価に製造することができる方法を提供する。 【構成】 成形体の製造方法は、入口側に所要の通路断
面積を有する複数の成形材料通過用分岐通路11と、内部
にすべての分岐通路11と連通しかつ全分岐通路11の合計
断面積に略相当する断面積を有する成形材料通過用主通
路10を備えた硬化金型6 を用意する。未硬化樹脂配合物
含浸強化繊維5 を硬化金型6 の入口側において分割して
複数の分岐通路11に引き込んだ後、硬化金型6 の内部
で、強化繊維5 に含浸された樹脂配合物が未硬化である
間に、すべての未硬化樹脂配合物含浸強化繊維5 を主通
路10に導いて合流一体化させる。引き続きこれが主通路
10内を通過する間に、樹脂配合物を加熱硬化せしめ、所
定の断面積を有する繊維強化熱硬化性樹脂からなる成形
体9 を硬化金型6 の主通路10より引き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱硬化性樹脂
成形体の製造方法、さらに詳しくは、引抜成形法によ
り、特に成形体の厚みが例えば１５ｍｍを超えるような
厚肉の成形体の製造に好適に用いられる成形体の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、引抜成形法においては、直線状連
続繊維を主体とする強化繊維に樹脂配合物を含浸させる
方法として、例えば樹脂液を貯めた樹脂液槽内に強化繊
維が連続的に通過して含浸する方法、あるいはまた硬化
金型の入口付近に設けられた樹脂液注入孔より圧入し、
硬化金型内で含浸させる方法が行なわれている。ここ
で、前者の方法では、樹脂液を含浸した後の強化繊維は
繊維自体の弾力により繊維が開繊し、気泡が含まれてい
ることが常であり、これらの気泡の多くは樹脂含浸強化
繊維が硬化金型に引き込まれる際に絞り出された余剰樹
脂と共に外部へ取り除かれていた。

【０００３】さらに積極的に気泡を取り除く方法とし
て、例えば特開平４−３０５４３９号公報に開示されて
いるように、硬化金型に引き込まれる前段階で樹脂含浸
強化繊維を真空脱気工程に通すことにより、強制的に気
泡を取り除く方法が取られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、成形体が例
えば３〜５ｍｍ程度の厚みを有するものである場合に
は、上記のいずれの方法でも問題なく強化繊維中の気泡
を除去することが可能であるが、特に厚肉で、例えば厚
みが１５ｍｍを越えるような成形体を製造するような場
合には、金型の入口で樹脂液と共に絞り出す従来の方法
では、金型入口部分で成形体形状に集束する強化繊維に
気泡が巻き込まれ、すべての気泡を絞り出せず成形体の
内部に気泡が残存するという問題があった。

【０００５】また、硬化金型の入口付近から樹脂液を注
入する従来の方法では、強化繊維の内部まで樹脂液を完
全に含浸することができないという問題があり、さらに
真空脱気により気泡を取り除く方法では、強化繊維の内
部に存在する気泡は、繊維自体が障害となり大きな効果
は期待できないばかりか、樹脂液に含まれている低沸点
成分が揮発し、樹脂配合物の粘度が上昇しさらに脱泡が
困難になるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記の従来技術の問題を
解決し、厚みが例えば１５ｍｍを越える厚肉の成形体で
かつ内部に気泡が残存しない繊維強化熱硬化性樹脂成形
体を連続的にしかも安価に製造することができる方法を
提供しようとするにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、繊維強化熱硬化性樹脂成形体を引抜成
形により製造する方法であって、入口側に所要の通路断
面積を有する複数の成形材料通過用分岐通路と、内部に
すべての成形材料通過用分岐通路と連通しかつ全分岐通
路の合計断面積に略相当する断面積を有する成形材料通
過用主通路を備えた硬化金型を用意し、直線状連続繊維
を主体とする強化繊維に未硬化の熱硬化性樹脂配合物を
含浸させ、この未硬化樹脂配合物含浸強化繊維を硬化金
型の入口側において分割して複数の成形材料通過用分岐
通路に引き込んだ後、硬化金型の内部で、強化繊維に含
浸された樹脂配合物が未硬化である間に、すべての未硬
化樹脂配合物含浸強化繊維を成形材料通過用主通路に導
いて合流一体化させ、引き続きこれが主通路内を通過す
る間に、樹脂配合物を加熱硬化せしめ、所定の断面積を
有する繊維強化熱硬化性樹脂からなる成形体を硬化金型
の主通路より引き出すことを特徴とする、繊維強化熱硬
化性樹脂成形体の製造方法を要旨としている。

【０００８】本発明の方法において用いる硬化金型は、
入口側に所要の通路断面積を有する複数の成形材料通過
用分岐通路が設けられている。

【０００９】そして、成形体を形成する全強化繊維は、
各分岐通路の入口よりその分岐通路の断面積に応じて配
分され、硬化金型に引き込まれていく。

【００１０】硬化金型の入口側の通路の分割は、例えば
上下、あるいは左右のいずれの方向、任意の形状に分割
してもよいが、マット等のシート状強化繊維を使用する
場合は、シート状強化繊維の挿入に障害にならない形状
にするのが好ましい。

【００１１】分割して硬化金型に引き込まれた未硬化樹
脂配合物含浸強化繊維は、樹脂液が未硬化である間に、
該金型内の成形材料通過用主通路に導いて合流一体化さ
せ、引き続きこれが主通路内を通過する間に、樹脂配合
物を加熱硬化せしめる。

【００１２】なお、ここでいう樹脂液が未硬化であると
は、硬化が進行してゲル状になる前の液状を保っている
間をいう。

【００１３】本発明において硬化金型の入口側通路の分
割数は、成形体の厚みに応じて適宜変化させることが可
能であるが、多数に分割すると成形上煩雑になり不具合
が生じるため、できるだけ少数にする必要がある。ここ
で好ましくは、分割した分岐通路の入口の厚み（高さ）
が１０ｍｍ以下であるのが、気泡を完全に絞り出すのに
好ましい。

【００１４】本発明において用いる硬化性樹脂として
は、例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビ
ニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が
挙げられる。

【００１５】本発明において、樹脂液に必要に応じて添
加する充填材は、例えば炭酸カルシウム、水酸化アルミ
ニウム、ガラスパウダー、ガラスビーズ、ガラスバルー
ン、ウィスカ等であって、本発明に使用する熱硬化性樹
脂中で溶解することなく、固体の状態で分散するものが
使用でき、無機物であっても有機物であってもよい。ま
たその形状も球形粒子、繊維状粉末、フレーク状粉末等
であっても良い。

【００１６】本発明において用いる強化繊維としては、
ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維等のロービング（直線
状連続繊維）や連続ストランドマット、チョップドスト
ランドマット、クロスマット、ラミマット等が挙げられ
るが、ロービングを単独で用いる場合と、ロービングお
よびマットの両方をあわせて用いる場合とがある。強化
繊維の体積含有率は、３０％以上５０％以下の範囲であ
るのが好ましい。

【００１７】本発明の方法において、強化繊維は、硬化
性樹脂配合物を入れた含浸槽を通る過程で硬化性樹脂配
合物を含浸され、ガイドによって成形体の断面形状を複
数に分割した形状に賦形した後、硬化金型の複数設けら
れた分岐通路の入口に配分して金型内に引き込まれる。

【００１８】複数に分割された強化繊維は、加熱金型内
のそれぞれの成形材料通過用分岐通路を通過し、その
後、硬化金型内部の成形材料通過用主通路で合流し、成
形体形状に一体化される。合流する前後で、成形材料通
路を通る硬化性樹脂配合物含浸強化繊維は屈曲して進行
することになり、合流する前の各々の成形材料通過用分
岐通路のなす角度ができるだけ小さい方が強化繊維の進
行がスムーズに行える。

【００１９】主通路に導いて合流一体化させた樹脂配合
物含浸強化繊維は、引き続きこれが主通路内を通過する
間に、加熱硬化せしめ、所定の断面積を有する成形体を
金型の主通路の終端より引き出す。その後、成形体は、
切断機によって任意の長さに切断する。

【００２０】

【作用】上記の方法において使用する硬化金型は、その
入口側に所要の通路断面積を有する複数の成形材料通過
用分岐通路と、内部にすべての成形材料通過用分岐通路
と連通しかつ全分岐通路の合計断面積に略相当する断面
積を有する成形材料通過用主通路を備えている。

【００２１】そして、未硬化樹脂配合物含浸強化繊維を
硬化金型の入口側において分割して複数の成形材料通過
用分岐通路に引き込むため、強化繊維内に内在する気泡
は硬化金型の分岐通路の入口部分で余剰樹脂と共に絞り
出され易くなり、さらに各々の分岐通路ので分岐通路の
断面形状に集束する強化繊維が少量となるため、気泡の
巻き込みが解消される。そのため厚肉であるにもかかわ
らず極めて空洞率の小さい成形体が得られ、厚みが例え
ば１５ｍｍを越える厚肉の成形体でかつ内部に気泡が残
存しない高強度の繊維強化熱硬化性樹脂成形体を安定し
て連続的に製造することができる。

【００２２】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を、図面を参照して
詳細に説明する。

【００２３】本発明の成形体の製造方法の実施に用いる
装置の具体例を示す図１と図２において、連続繊維から
なる強化繊維(1) は、複数のボビンから連続的に引き出
される。強化繊維(1) は、成形体を形成するための熱硬
化性樹脂配合物の未硬化の液(3) を入れた含浸槽(2) 内
を連続的に通過して、繊維(1) 内に未硬化樹脂配合物が
含浸される。

【００２４】そして、本発明の方法によれば、この未硬
化樹脂配合物含浸強化繊維(5) を、ガイド(4) によって
成形体の断面形状を上下２つに分割した形状に賦形した
後、硬化金型(6) の入口側において上下２つの成形材料
通過用分岐通路(11)(11)の入口(7)(7)に引き込む。

【００２５】ついで、硬化金型(6) の内部で、強化繊維
に含浸された樹脂配合物が未硬化である間に、すべての
未硬化樹脂配合物含浸強化繊維(5) を成形材料通過用主
通路(10)に導いて合流一体化させる。

【００２６】金型(6) の主通路(10)の外周壁にはヒータ
ー(12)が配置されており、引き続き未硬化樹脂配合物含
浸強化繊維(5) が主通路(10)内を通過する間に、樹脂配
合物を加熱硬化せしめて、所定の断面積を有する繊維強
化熱硬化性樹脂からなる成形体(9) を形成し、この成形
体(9) を、硬化金型(6) の主通路(10)より引取機(8)に
よって引き出し、さらに、成形体(9) を図示しないカッ
ターにより切断する。

【００２７】このようにして、成形された成形体(9) の
断面は、図３に示すように、上下２つの繊維強化熱硬化
性樹脂からなる成形体部分(9a)(9b)が一体化された構造
となっており、かつ成形体(9) は上下成形体部分(9a)(9
b)の断面積を合わせた断面積を有している。

【００２８】実施例１ 上記成形工程に従って、次の成形材料及び成形条件によ
り実施例１の成形体(9) を製造した。

【００２９】(1) 成形材料 強化繊維 ガラスロービング（旭ファイバーグラス社製、４４５０
番） コンテニュアスマット（旭ファイバーグラス社製、４５
０番） ロービング：コンテニュアスマット＝９５：５（重量
比） 樹脂配合物 樹 脂：イソフタル酸系不飽和ポリエステル １００重量部 硬化剤：ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート １．５重量部 離型剤：正リン酸系内部離型剤 ０．７重量部 充填剤：炭酸カルシウム ３０重量部 (2) 成形条件 金型温度分布 １００℃から１５０℃ 金型寸法 全長＝１０００ｍｍ 成形速度 ５０ｃｍ／分 硬化金型(6) の上下２つの分岐通路(11)の入口(7) を、
それぞれ幅１００ｍｍ、厚み１０ｍｍの形状に分割して
上下に配置し、上記成形材料と成形条件によって成形
し、幅１００ｍｍ、厚み２０ｍｍの成形体(9) を得た。
成形体(9) 中の繊維含有率は約４０体積％であった。

【００３０】実施例２ 図４は、本発明の第２実施例に使用する装置を示すもの
である。ここで、上記第１実施例の場合と異なる点は、
硬化金型(6) の入口側の分岐通路(11)を上中下３段とし
た点にある。そして、硬化金型(6) の上中下３段の分岐
通路(11)の入口(7) を、同様に幅１００ｍｍ、厚み１０
ｍｍとして、上記実施例１の場合と同様に成形体(9) を
製造した。

【００３１】このようにして、得られた成形体(9) の断
面は、図５に示すように、上中下３つの繊維強化熱硬化
性樹脂からなる成形体部分(9a)(9b)(9c)が一体化された
構造となっており、かつ成形体(9) は上中下成形体部分
(9a)(9b)(9c)の断面積を合わせた断面積、すなわち幅１
００ｍｍおよび厚み３０ｍｍを有するものであった。

【００３２】比較例１ 上記実施例１と同様の成形材料と成形条件によって、幅
１００ｍｍ、厚み２０ｍｍの成形体を、金型の通路の入
口側を分割せずに（すなわち主通路のみで分岐通路を設
けず）成形した。

【００３３】比較例２ 同様に幅１００ｍｍ、厚み３０ｍｍの成形体を、金型の
通路の入口側を分割せずに成形した。

【００３４】つぎに、上記実施例１と２および比較例１
と２で製造した成形体の性能評価し、得られた結果を表
１に示す。

【００３５】なお、表１において、曲げ強さおよび曲げ
弾性率は成形体の引抜方向でＪＩＳＫ７０５５に基づい
て測定し、空洞率はＪＩＳ Ｋ７０５３に基づいて測定
した。

【００３６】

【表１】 上記表１から明らかなように、本発明の方法によって得
られた実施例１と２の成形体は空洞率が小さく、高強度
を有していた。

【００３７】これに対し、比較例１と２による成形体
は、本発明の方法による成形体に比べて、空洞率が大き
く、従って強度が弱いものであった。

【００３８】なお、図６は、本発明の変形例により製造
された成形体(9) を示すものである。上記第１実施例の
場合と異なる点は、硬化金型(6) の入口側の分岐通路(1
1)を上下および左右に２段ずつ設けた点にある（図示
略）。

【００３９】この変形例の成形体(9) の断面は、同図に
示すように、上下および左右２つずつの繊維強化熱硬化
性樹脂からなる成形体部分(9a)(9b)(9c)(9d)が一体化さ
れた構造となっており、かつ成形体(9) は４つの成形体
部分(9a)(9b)(9c)(9d)の断面積を合わせた断面積となさ
れている。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上述のように、繊維強化熱硬
化性樹脂成形体を引抜成形により製造する方法であっ
て、入口側に所要の通路断面積を有する複数の成形材料
通過用分岐通路と、内部にすべての成形材料通過用分岐
通路と連通しかつ全分岐通路の合計断面積に略相当する
断面積を有する成形材料通過用主通路を備えた硬化金型
を用意し、直線状連続繊維を主体とする強化繊維に未硬
化の熱硬化性樹脂配合物を含浸させ、この未硬化樹脂配
合物含浸強化繊維を硬化金型の入口側において分割して
複数の成形材料通過用分岐通路に引き込んだ後、硬化金
型の内部で、強化繊維に含浸された樹脂配合物が未硬化
である間に、すべての未硬化樹脂配合物含浸強化繊維を
成形材料通過用主通路に導いて合流一体化させ、引き続
きこれが主通路内を通過する間に、樹脂配合物を加熱硬
化せしめ、所定の断面積を有する繊維強化熱硬化性樹脂
からなる成形体を硬化金型の主通路より引き出すことを
特徴とするものである。

【００４１】従って本発明の方法によれば、樹脂配合物
を含浸した強化繊維を分割して硬化金型に引き込むた
め、強化繊維内に内在する気泡は硬化金型の分岐通路の
入口部分で余剰樹脂と共に絞り出され易くなり、さらに
各々の分岐通路ので分岐通路の断面形状に集束する強化
繊維が少量となるため、気泡の巻き込みが解消される。

【００４２】そのため厚肉であるにもかかわらず極めて
空洞率の小さい成形体が得られ、厚みが例えば１５ｍｍ
を越える厚肉の成形体でかつ内部に気泡が残存しない高
強度の繊維強化熱硬化性樹脂成形体を安定して連続的に
製造することができる。しかも本発明の方法において使
用する装置は、簡単な構造を有するものであるため、製
造工程が煩雑にならず、極めて少ない設備投資で実施で
きるため、高強度繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造コ
ストを大幅に低減し得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方
法を実施する装置の第１の例を示す概略図である。

【図２】同装置の硬化金型部分の拡大断面図である。

【図３】図１の装置を用いた本発明の方法により製造さ
れた成形体の横断面図である。

【図４】本発明の成形体の製造方法を実施する装置の第
２の例を示すもので、該装置の硬化金型部分の拡大断面
図である。

【図５】図４の装置を用いた本発明の方法により製造さ
れた成形体の横断面図である。

【図６】本発明の方法により製造された成形体の第３の
例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 強化繊維 ２ 含浸槽 ３ 未硬化の熱硬化性樹脂配合物 ４ ガイド ５ 未硬化樹脂配合物含浸強化繊維 ６ 硬化金型 ７ 分岐通路の入口 ８ 引取機 ９ 繊維強化熱硬化性樹脂成形体 １０ 成形材料通過用主通路 １１ 成形材料通過用分岐通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化熱硬化性樹脂成形体を引抜成形
   により製造する方法であって、入口側に所要の通路断面
   積を有する複数の成形材料通過用分岐通路と、内部にす
   べての成形材料通過用分岐通路と連通しかつ全分岐通路
   の合計断面積に略相当する断面積を有する成形材料通過
   用主通路を備えた硬化金型を用意し、直線状連続繊維を
   主体とする強化繊維に未硬化の熱硬化性樹脂配合物を含
   浸させ、この未硬化樹脂配合物含浸強化繊維を硬化金型
   の入口側において分割して複数の成形材料通過用分岐通
   路に引き込んだ後、硬化金型の内部で、強化繊維に含浸
   された樹脂配合物が未硬化である間に、すべての未硬化
   樹脂配合物含浸強化繊維を成形材料通過用主通路に導い
   て合流一体化させ、引き続きこれが主通路内を通過する
   間に、樹脂配合物を加熱硬化せしめ、所定の断面積を有
   する繊維強化熱硬化性樹脂からなる成形体を硬化金型の
   主通路より引き出すことを特徴とする、繊維強化熱硬化
   性樹脂成形体の製造方法。