JP2662038B2 - 複合成形品の製造方法 - 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。

［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。

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。

［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳述する。

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。

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。

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。

「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。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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。