JP2662038B2 - Manufacturing method of composite molded products - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複合成形品の製造方法に関するものである。
更に詳細には、少くとも硬化樹脂により所定の形状に成
形された表層部、発泡コアからなる芯部および表層部と
芯部との間に存在する繊維質シートからなる分離層とか
ら構成される複合成形品を製造する方法に関するもので
ある。The present invention relates to a method for producing a composite molded article.
More specifically, it is composed of a surface layer formed at least in a predetermined shape by a cured resin, a core formed of a foamed core, and a separation layer formed of a fibrous sheet existing between the surface layer and the core. The present invention relates to a method for producing a composite molded article.

［従来の技術］ 芯部に発泡コアを有し表層部付近が繊維強化樹脂で構
成されている複合成形品は、軽量性と強靭性にすぐれて
いるため各種の用途への応用が期待されている。かかる
複合成形品の製法としては、例えば、芯部の発泡コアを
予め成形し、これを強化材としての織布で包んだのち、
あらためて型に挿入し、液状成形樹脂を注入して表層部
を形成する方法（特開昭55−82612号，特開昭61−27951
7号，特開昭63−162207号参照）が知られている。[Prior art] Composite molded articles having a foamed core in the core and a surface layer in the vicinity of a fiber reinforced resin are excellent in lightness and toughness, and are expected to be applied to various uses. I have. As a method for producing such a composite molded article, for example, after previously forming a foamed core of a core portion, and wrapping this in a woven cloth as a reinforcing material,
A method of forming a surface layer portion by inserting the mold into a mold again and injecting a liquid molding resin (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 55-82612 and 61-27951)
No. 7, JP-A-63-162207).

なかでも、特開昭63−162207号に“TERTM"法として記
載されている方法は、熱弾性硬質フォームを所定形状に
予備成形すること、予備成形フォームを織布で包むこ
と、その内部制約面が最終部材の外形を形成しかつ上記
予備成形フォームコアの特定部位を加熱可能な型内に置
き、熱硬化性の液状成形樹脂を注入し、加熱によりフォ
ームコアを膨張させ、その膨張力でフォームコアを包む
織布を型の内部制約面に押しつけると共に樹脂を硬化さ
せて成形品を得る方法である。この方法は、従来にない
軽量で強靭な複合成形品が得られるという利点を有する
が、（ａ）フォームコアとして、型の形状と出来る限り
近似した形状のものを予備成形する必要がある、（ｂ）
フォームコアの材質として熱膨張挙動が適切な範囲のも
のを選択する必要がある、更に（ｃ）フォームコアとし
て熱硬化樹脂が浸透しないように独立気泡を有するもの
を用いる必要がある、などの種々の制約がある。Above all, the method described as the "TERTM" method in JP-A-63-162207 is to preform a thermoelastic rigid foam into a predetermined shape, wrap the preformed foam with a woven fabric, Forms the outer shape of the final member and places the specific part of the preformed foam core in a mold that can be heated, injects a thermosetting liquid molding resin, expands the foam core by heating, and expands the foam by the expansion force. This is a method in which a woven fabric wrapping the core is pressed against the inner restricted surface of the mold and the resin is cured to obtain a molded product. This method has the advantage of obtaining a lightweight and tough composite molded product that has never existed before, but (a) it is necessary to preform a foam core having a shape as close as possible to the shape of the mold, b)
It is necessary to select a material having an appropriate range of thermal expansion behavior as the material of the foam core, and (c) it is necessary to use a foam core having closed cells so that the thermosetting resin does not penetrate. There are restrictions.

［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明は、フォームコアの熱膨張力を利用す
る“TERTM"法における上記の制約をなくして、より容易
に、より複雑な形状を有する複合成形品を製造する方法
を提供することを主たる目的とするものである。[Problems to be Solved by the Invention] Accordingly, the present invention eliminates the above-mentioned restrictions in the “TERTM” method utilizing the thermal expansion force of a foam core, and makes it easier to form a composite molded article having a more complicated shape. The main purpose is to provide a manufacturing method.

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる課題を達成するものであり、少くと
も硬化樹脂により所定の形状に成形された表層部、発泡
コアからなる芯部および表層部と芯部との間に介在する
繊維質シートを主体とする分離層を有する複合成形品を
製造するに当り、 （ア）硬質フォームコアを所望形状に近い形に予備成形
すること、 （イ）該フォームコアを、膨張後の中空状樹脂粒子を実
質上通さないが液状の硬化性樹脂は通す繊維質シートか
らなる分離層にて包むこと、 （ウ）予備成形したフォームコアと分離層との間に、中
空状の熱膨張性樹脂粒子と液状の硬化性樹脂との混合物
を注入すること、 （エ）その内部制約面が最終成形品の形状を形成する型
内に上記の包まれたフォームコアを置くこと、 （オ）該混合物が型からの伝熱及び／又は上記硬化性樹
脂の反応熱による温度上昇により、中空状の熱膨張性樹
脂粒子を加熱させて体積膨張を生じさせ、これにより上
記の分離層を型の内部制約面に対して押しつけるととも
に、液状硬化性樹脂を分離層に浸透させかつ少くともそ
の一部を該分離層を通過させて表層部に至らしめるこ
と、 （カ）液状成形樹脂を硬化させること、そして、 （キ）得られた複合成形品を型から取出すこと、 を特徴とする複合成形品の製造方法である。[Means for Solving the Problems] The present invention achieves the above object, and at least a surface layer formed into a predetermined shape with a cured resin, a core portion formed of a foamed core, and a surface layer portion and a core portion. In producing a composite molded article having a separation layer mainly composed of a fibrous sheet interposed therebetween, (a) preforming a rigid foam core into a shape close to a desired shape; Wrapping in a separation layer consisting of a fibrous sheet that does not substantially pass through the expanded hollow resin particles but does allow the liquid curable resin to pass through; (c) a hollow space between the preformed foam core and the separation layer (D) placing the above wrapped foam core in a mold whose internal constraining surface forms the shape of the final molded article. (E) the mixture is transferred from the mold And / or the temperature rise due to the heat of reaction of the curable resin causes the hollow thermally expandable resin particles to be heated to cause volume expansion, thereby pressing the separation layer against the internal constraint surface of the mold. (I) allowing the liquid curable resin to penetrate the separation layer and at least part of the resin to pass through the separation layer to reach the surface layer portion; (f) curing the liquid molding resin; Removing the composite molded product from the mold.

本発明方法によれば、まず、特開昭63−162207号の記
載の方法と同様に、フォームを所定形状に予備成形する
が、本発明方法では、予備成形したフォームコアの形状
と型の形状との近似性は必須ではない。極論すれば、予
備成形したフォームコアが後述の如く繊維質シートで包
んだ状態で型のキャビティ内に入りさえすれば、どんな
形状でも構わない。According to the method of the present invention, first, the foam is preformed into a predetermined shape in the same manner as in the method described in JP-A-63-162207, but in the method of the present invention, the shape of the preformed foam core and the shape of the mold are determined. Is not essential. In extreme terms, any shape is acceptable as long as the preformed foam core enters the mold cavity while being wrapped in a fibrous sheet as described below.

また、フォームコアは、特に熱膨張性を必要としない
ので、どのような種類のものでも使用可能である。この
予備成形フォームコアの表面に予め適当な樹脂を塗布し
て保護表皮層を形成したり、フイルムをはりつけたりし
てもよい。Further, since the foam core does not particularly require thermal expansion properties, any type can be used. An appropriate resin may be applied in advance to the surface of the preformed foam core to form a protective skin layer, or a film may be attached.

次に、このフォームコアを少くとも分離層となる繊維
質シートを含む繊維素材で包み込む。分離層用の繊維質
シートとしては、後述する熱膨張後の樹脂粒子は実質的
に通さず液状成形樹脂は通す分離機能を有するものを用
いる。かかる繊維質シートとしては、各種天然繊維，合
成繊維，無機繊維等の織布，編布，組物，不織布等が用
いられる。その目開きは、使用する熱膨張性樹脂粒子の
大きさ，種類に応じて適宜選択される。この繊維質シー
トとして補強材として機能を有するガラス繊維，炭素繊
維，アラミド繊維等のシートを用いてもよい。また、分
離層用の繊維質シートと補強用繊維質シートとを併用し
てもよい。この場合は前者の分離層用繊維質シートを内
側に配置するのが好ましい。後者の補強用繊維質シート
の目開きは自由に選択でき、例えば一方向繊維配列プリ
プレグも使用できる。この際、最外層に、印刷などによ
り模様を施した布帛を用いると化粧板等として有用な複
合成形品が得られる。また、繊維質シートに予め液状成
形樹脂と同一もしくは同系統の液状樹脂を塗布等により
浸透させておくこともできる。Next, the foam core is wrapped with a fiber material including at least a fibrous sheet to be a separation layer. As the fibrous sheet for the separation layer, a sheet having a separation function of allowing the resin particles after thermal expansion, which will be described later, to pass substantially but not the liquid molding resin to be used is used. As such a fibrous sheet, a woven fabric, a knitted fabric, a braid, a nonwoven fabric, or the like of various natural fibers, synthetic fibers, inorganic fibers, and the like is used. The aperture is appropriately selected according to the size and type of the heat-expandable resin particles to be used. As the fibrous sheet, a sheet made of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, or the like having a function as a reinforcing material may be used. Further, a fibrous sheet for a separation layer and a fibrous sheet for reinforcement may be used in combination. In this case, the former fibrous sheet for a separation layer is preferably disposed inside. The aperture of the latter reinforcing fiber sheet can be freely selected, and for example, a unidirectional fiber array prepreg can also be used. At this time, if a fabric having a pattern formed by printing or the like is used for the outermost layer, a composite molded article useful as a decorative board or the like can be obtained. Alternatively, the fibrous sheet may be previously infiltrated with a liquid resin of the same or the same type as the liquid molding resin by coating or the like.

予備成形したフォームコアを繊維質シートで包む方法
としては、フォームコアを繊維質シートからなる袋に入
れるのが簡便である。As a method of wrapping the preformed foam core with a fibrous sheet, it is convenient to put the foam core in a bag made of a fibrous sheet.

次いで、繊維質シートからなる分離層とフォームコア
との間の空隙に中空状の発泡性樹脂粒子と液状の硬化性
樹脂との混合物を注入する。ここで用いる中空状の熱膨
張性樹脂粒子としては、加熱によって体積が少くとも２
倍、好ましくは３〜６に増大する平均粒径10〜100μｍ
の樹脂粒子が好ましく、例えば、加熱により発泡してマ
イクロカプセル化する低沸点炭化水素を内包した塩化ビ
ニリディン系樹脂粒子が好適に使用される。一方、硬化
性の液状樹脂としては、エポキシ樹脂，不飽和ポリエス
テル樹脂，ジシクロペンタジエン樹脂，非発泡性ウレタ
ン樹脂等一般によく知られている液状成形樹脂が好まし
く用いられる。Next, a mixture of hollow foamable resin particles and a liquid curable resin is injected into a gap between the separation layer made of a fibrous sheet and the foam core. The hollow thermally expandable resin particles used here have a volume of at least 2 by heating.
Average particle size of 10 to 100 μm which is doubled, preferably increased to 3 to 6
The resin particles are preferably used. For example, vinylidin chloride-based resin particles containing a low-boiling-point hydrocarbon which is foamed by heating and microencapsulated are preferably used. On the other hand, as the curable liquid resin, generally well-known liquid molding resins such as an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a dicyclopentadiene resin, and a non-foamable urethane resin are preferably used.

樹脂粒子と液状樹脂との配合割合は、得られる成形品
の密度や強靭性等によっても異るが、一般に重量比にし
て5/95〜40/60の範囲が好ましい。この混合物には、上
記両成分以外にシリカバルーン，シラスバルーンのよう
な非膨張性の無機中空粒子や顔料などを混入してもよ
い。この無機中空粒子は発泡後の樹脂粒子の径より大き
いものが好ましい。The mixing ratio of the resin particles to the liquid resin varies depending on the density, toughness, and the like of the obtained molded product, but is generally preferably in the range of 5/95 to 40/60 by weight. In addition to the above-mentioned components, non-expandable inorganic hollow particles such as silica balloons and shirasu balloons and pigments may be mixed in the mixture. The inorganic hollow particles are preferably larger than the diameter of the resin particles after foaming.

上記空隙に上記混合物を注入する量は、型のキャビテ
ィとフォームコアとの大きさの差、樹脂粒子の配合率、
加熱時の体積膨張律を考慮して、適宜選定すべきであ
る。The amount of the mixture to be injected into the void is the difference between the size of the mold cavity and the foam core, the mixing ratio of the resin particles,
It should be appropriately selected in consideration of the volume expansion law during heating.

なお、上記の混合物を注入する代りに、発泡コアとな
る部分に、中空状の膨張性樹脂粒子とシリカバルーン，
シラスバルーンのような無機の中空粒子などの固形物を
予め混合したものを入れておき、別に液状の成形樹脂を
注入するようにしてもよい。Instead of injecting the above mixture, the hollow expandable resin particles and silica balloon,
It is also possible to put in advance a solid material such as inorganic hollow particles such as a shirasu balloon and to inject a liquid molding resin separately.

次に、このように繊維質シート（分離層）で包んだフ
ォームコアを型のキャビティ内に入れ、この型を外部か
ら加熱するか若しくは液状樹脂の硬化発熱又はその両方
によって昇温させ、繊維質シートからなる分離層の内側
に注入した混合液中の樹脂粒子を発泡等により体積膨張
させる。Next, the foam core thus wrapped with the fibrous sheet (separation layer) is put into the cavity of the mold, and the mold is heated from the outside or the temperature is raised by the heat generated by curing of the liquid resin or both, and the fibrous material is heated. The volume of the resin particles in the mixture injected into the inside of the separation layer made of the sheet is expanded by foaming or the like.

この際、樹脂粒子の体積膨張を液状樹脂が流動性を保
っている状態で起させることにより、樹脂粒子の膨張圧
力で分離層が型の制約面に押しつけられ該制約面に沿っ
た外形を形成させると同時に液状樹脂が分離層に浸透し
その一部は該層を通り抜け成形品の表面層（外皮）を形
成する。そして樹脂の過剰分を型の貯り部分に集めるか
又はベントから抜いたのち、型内の樹脂を硬化させるこ
とにより、所望の成形品を得る。硬化は、通常、型の所
定箇所を樹脂の硬化温度以上に加熱することにより行わ
れる。At this time, by causing the volume expansion of the resin particles while the liquid resin maintains the fluidity, the separation layer is pressed against the constraint surface of the mold by the expansion pressure of the resin particles to form an outer shape along the constraint surface. At the same time, the liquid resin penetrates into the separation layer and a part thereof passes through the layer to form a surface layer (skin) of the molded article. Then, after the excess resin is collected in the storage portion of the mold or removed from the vent, the resin in the mold is cured to obtain a desired molded product. Curing is usually performed by heating a predetermined portion of the mold to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the resin.

上述の如く本発明方法は、樹脂粒子の体積膨張の圧力
を利用して分離層を型の内部制約面に押しつけることで
外形を形成し、液状成形樹脂は一部分が分離層を通過し
て表層部（外皮）になることにより発泡コア・分離層・
表層部の一体化を図ることを基本的な特徴としている。
従ってこの特徴を利用出来る限り、熱膨張性樹脂粒子と
液状樹脂以外に第３成分として体積膨張の期待出来ない
無機中空粒子，短繊維，顔料などを添加することが出来
る。As described above, in the method of the present invention, the outer shape is formed by pressing the separation layer against the inner constraint surface of the mold by using the pressure of the volume expansion of the resin particles, and the liquid molding resin partially passes through the separation layer to form the surface layer (Outer skin) to become foam core, separation layer,
The basic feature is to integrate the surface layer.
Therefore, as long as this feature can be used, inorganic hollow particles, short fibers, pigments, and the like, for which volume expansion cannot be expected, can be added as the third component in addition to the heat-expandable resin particles and the liquid resin.

更に分離層に重ねて複合サンドイッチ成形品を作る際
に一般に用いられる補強材を併用することも出来る。ま
た一般の繊維強化プラスチックの成形で知られているよ
うな型に予めゲルコートをした上で本発明の成形を行な
うことも可能である。Further, a reinforcing material generally used in producing a composite sandwich molded product by overlapping with the separation layer may be used in combination. It is also possible to perform the molding of the present invention after gel coating in advance on a mold known in the molding of general fiber reinforced plastics.

なお、熱膨張性樹脂粒子は液状樹脂との混合によって
もその体積膨張特性を維持し、液状樹脂は反応硬化性を
維持する組合せと成形条件を選択する必要がある。The heat-expandable resin particles maintain their volume expansion characteristics even when mixed with the liquid resin, and it is necessary to select a combination and molding conditions for the liquid resin to maintain the reaction curability.

［発明の効果］ 以上の如き本発明方法によれば、従来の“TERTM"法に
おける諸々の制約なしに、軽量かつ強靭な複合成形品を
製造することができる。[Effects of the Invention] According to the method of the present invention as described above, a lightweight and tough composite molded article can be manufactured without various restrictions in the conventional "TERTM" method.

［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳述する。[Examples] Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail.

ただし実施例の記載によって本発明の範囲が制限され
るものではない。However, the description of the examples does not limit the scope of the present invention.

実施例１ 本例は平板状の複合サンドイッチコア成形体を本発明
方法により製造する例である。Example 1 This example is an example in which a flat composite sandwich core molded body is manufactured by the method of the present invention.

タテ160mm,ヨコ60mm,厚み3mmの平板用の透明のアクリ
ル樹脂製の「型」（上部にベント、下部に液注入口を有
する）を用意した。次に、タテ150mm,ヨコ50mm,厚み10m
mの硬質発泡ウレタンフォームを、目開きの小さいガラ
ス繊維織物（日東紡製WE−181−100BV）からなるタテ16
5mm,ヨコ58mm,厚み15mmの袋状物に入れ、次に、熱をか
けると発泡してマイクロカプセル化する低沸点炭化水素
を内包した平均粒径10〜20μｍの塩化ビニリデン共重合
物の中空微粒子（「マツモトマイクロスフェア−Ｆ−30
D」）と無機質中空球体（「シリカバルーン」Ｑ−CEL）
とエポキシ樹脂（「エピコート」／「エポメート」100/
31混合物）を重量比14:17:69で混合したペースト状物
を、スプーンですくって、ガラス繊維織物の袋状物の中
に入れ、袋の上部を封止して、「型」に入れ、「型」を
締付けて垂直に立てた。ペースト状のものは、「型」内
を流動して降下し、「型」の下部より80mmの高さまで充
填された状態となった。A transparent acrylic resin “mold” (having a vent at the upper part and a liquid inlet at the lower part) for a flat plate having a length of 160 mm, a width of 60 mm and a thickness of 3 mm was prepared. Next, vertical 150mm, horizontal 50mm, thickness 10m
m made of rigid foamed urethane foam, made of glass fiber fabric with small openings (WE-181-100BV manufactured by Nitto Bo)
Hollow microparticles of vinylidene chloride copolymer with an average particle size of 10 to 20 μm containing low-boiling hydrocarbons that are put into a 5 mm, 58 mm wide, 15 mm thick bag-like material, and then foam and microencapsulate when heated. ("Matsumoto Microsphere-F-30
D ") and inorganic hollow spheres (" Silica balloon "Q-CEL)
And epoxy resin (Epicoat / Epomate 100 /
31 mixture) at a weight ratio of 14:17:69, spoon it, put it in a glass fiber woven bag, seal the top of the bag, put it in the “mold” , The "mold" was tightened and stood upright. The paste-like material flowed down the “mold” and descended, and was filled to a height of 80 mm below the “mold”.

「型」の上部ベントは開放して、90℃の湯浴中に
「型」全体を浸漬したところ、約20分経過して体積膨張
が始まり28分経過後にベントより少量の液状樹脂の吹き
出しがあり、膨張が完了した。50分後に、「型」を取出
し水冷後、成形品を離型し、上下の表層部がガラス繊維
で強化した緻密な硬化樹脂層であり、その間に多孔質コ
ア層を有するサンドイッチ構造の軽量な成形品を得た。The upper vent of the mold was opened and the entire mold was immersed in a hot water bath at 90 ° C. After about 20 minutes, volume expansion started, and after 28 minutes, a small amount of liquid resin was blown out of the vent. Yes, swelling is complete. After 50 minutes, take out the "mold", after water cooling, release the molded product, the upper and lower surface layer is a dense cured resin layer reinforced with glass fiber, lightweight sandwich structure with a porous core layer between them A molded product was obtained.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】少くとも硬化樹脂により所定の形状に成形
された表層部、発泡コアからなる芯部および表層部と芯
部との間に介在する繊維質シートからなる分離層を有す
る複合成形品を製造するに当り、 （ア）硬質フォームコアを所望形状に近い形に予備成形
すること、 （イ）該フォームコアを、膨張後の中空状樹脂粒子を実
質上通さないが液状の硬化性樹脂は通す繊維質シートか
らなる分離層にて包むこと、 （ウ）予備成形したフォームコアと分離層との間に、中
空状の熱膨張性樹脂粒子と液状の硬化性樹脂との混合物
を注入すること、 （エ）その内部制約面が最終成形品の形状を形成する型
内に上記の包まれたフォームコアを置くこと、 （オ）該混合物が型からの伝熱及び／又は上記硬化性樹
脂の反応熱による温度上昇により、中空状の熱膨張性樹
脂粒子を加熱させて体積膨張を生じさせ、これにより上
記の分離層を型の内部制約面に対して押しつけるととも
に、液状硬化性樹脂を分離層に浸透させかつ少くともそ
の一部を該分離層を通過させて表層部に至らしめるこ
と、 （カ）液状成形樹脂を硬化させること、そして、 （キ）得られた複合成形品を型から取出すこと、 を特徴とする複合成形品の製造方法。1. A composite molded article having at least a surface layer molded into a predetermined shape with a cured resin, a core made of a foamed core, and a separation layer made of a fibrous sheet interposed between the surface layer and the core. (A) preforming a rigid foam core into a shape close to a desired shape; and (a) a liquid curable resin which does not substantially pass the expanded hollow resin particles through the foam core. (C) Inject a mixture of hollow thermally expandable resin particles and a liquid curable resin between the preformed foam core and the separation layer. (D) placing the wrapped foam core in a mold whose internal constraining surface forms the shape of the final molded article; and (e) the mixture is capable of transferring heat from the mold and / or the curable resin. Hollow due to temperature rise due to heat of reaction The heat-expandable resin particles are heated to cause volume expansion, thereby pressing the above-described separation layer against the inner constraint surface of the mold, and allowing the liquid curable resin to penetrate into the separation layer and at least a part thereof. (F) curing the liquid molding resin, and (g) removing the obtained composite molded product from the mold. Production method.