JP2706988B2 - 繊維強化プラスチック成形体のプレス成形方法及びそれに用いる断熱材 - Google Patents
繊維強化プラスチック成形体のプレス成形方法及びそれに用いる断熱材Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/52—Heating or cooling
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は繊維強化プラスチック成形体をプレス成形す
る際に、プリフォームとともに型の中に装入される断熱
材、及びその断熱材を用いたプレス成形方法に関する。
る際に、プリフォームとともに型の中に装入される断熱
材、及びその断熱材を用いたプレス成形方法に関する。
従来から、繊維強化プラスチック成形体を製造するに
は、通常、射出成形法やシートモールディングコンパウ
ンド法（SMC法）等が用いられている。一般に射出成形
法は小型の成形品に適しており、SMC法は大型の成形品
に適している。
は、通常、射出成形法やシートモールディングコンパウ
ンド法（SMC法）等が用いられている。一般に射出成形
法は小型の成形品に適しており、SMC法は大型の成形品
に適している。
しかし、これら従来の方法では成形圧力が高すぎた
り、成形時間が長すぎたりして、大型で複雑な形状のも
のを効率良く成形するにはふさわしくないことがわかっ
た。
り、成形時間が長すぎたりして、大型で複雑な形状のも
のを効率良く成形するにはふさわしくないことがわかっ
た。
そこで、本出願人は先に、まず樹脂粉末と強化繊維チ
ョップとをプリフォーム成形型に吸着させて、その上に
バインダーを散布し、次いで乾燥することにより、厚さ
が均一で複雑な形状のプリフォームを製造する方法につ
いて特許出願した（特開平１−314146号公報）。この方
法では、プリフォーム成形型を、排風機を有する吸引チ
ャンバーに設置し、あらかじめチョップ繊維及び樹脂パ
ウダーを投入しておいたタンク内にプリフォーム成形型
を挿入し、排風機を作動させることによって、タンク内
のチョップ繊維及び樹脂パウダーを舞い上がらせてプリ
フォーム成形型に吸着させ、未固化のプリフォームを形
成する。さらにプリフォームにバインダーを塗布して含
浸させ、乾燥固化した後、予熱して金型の中に装入して
プレス成形する。
ョップとをプリフォーム成形型に吸着させて、その上に
バインダーを散布し、次いで乾燥することにより、厚さ
が均一で複雑な形状のプリフォームを製造する方法につ
いて特許出願した（特開平１−314146号公報）。この方
法では、プリフォーム成形型を、排風機を有する吸引チ
ャンバーに設置し、あらかじめチョップ繊維及び樹脂パ
ウダーを投入しておいたタンク内にプリフォーム成形型
を挿入し、排風機を作動させることによって、タンク内
のチョップ繊維及び樹脂パウダーを舞い上がらせてプリ
フォーム成形型に吸着させ、未固化のプリフォームを形
成する。さらにプリフォームにバインダーを塗布して含
浸させ、乾燥固化した後、予熱して金型の中に装入して
プレス成形する。
通常のプレス成形によってそのような熱可塑性繊維強
化プラスチック成形体を製造する場合、プレスと同様に
繊維の隙間に樹脂を含浸させるためには金型の加熱と冷
却を行わなければならず、そのため製造時間が長くなる
という欠点があった。この問題を解決するため、さらに
本出願人は先に、プリフォームを金属薄板で形成した予
備加熱板の間に挟持して金型内でコールドプレスして、
溶融した樹脂の含浸と冷却を行う方法を特許出願した
（特開平１−314119号公報）。この方法によれば、金型
の代わりに金属薄板を加熱するので、短時間に少ないエ
ネルギーで加熱がおこなわれるという利点がある。
化プラスチック成形体を製造する場合、プレスと同様に
繊維の隙間に樹脂を含浸させるためには金型の加熱と冷
却を行わなければならず、そのため製造時間が長くなる
という欠点があった。この問題を解決するため、さらに
本出願人は先に、プリフォームを金属薄板で形成した予
備加熱板の間に挟持して金型内でコールドプレスして、
溶融した樹脂の含浸と冷却を行う方法を特許出願した
（特開平１−314119号公報）。この方法によれば、金型
の代わりに金属薄板を加熱するので、短時間に少ないエ
ネルギーで加熱がおこなわれるという利点がある。
しかし上述したような大型で複雑な形状のものを成形
するためには、温度管理を従来以上に厳しく行う必要が
ある。特に成形品の熱容量が大きくなってもその高温状
態を維持しなければならない場合には、熱伝導率の高い
金属薄板を用いた方法では成形品の温度低下が速過ぎて
樹脂を十分に含浸させるのが困難であることがわかっ
た。
するためには、温度管理を従来以上に厳しく行う必要が
ある。特に成形品の熱容量が大きくなってもその高温状
態を維持しなければならない場合には、熱伝導率の高い
金属薄板を用いた方法では成形品の温度低下が速過ぎて
樹脂を十分に含浸させるのが困難であることがわかっ
た。
一方、特開昭53−86754号において、射出成形用の溶
融樹脂材料の冷却速度を制御するために、金型のキャビ
ティに薄肉金属層と耐熱性プラスチック又は無機材料か
らなる断熱材層を設けることが開示されている。しかし
無機材料の断熱材としては具体的な例示がなく、しかも
射出成形用であり、上述した大型の繊維強化プラスチッ
ク用プリフォームをプレス成形する場合のように、温度
管理を厳しくすることは困難である。
融樹脂材料の冷却速度を制御するために、金型のキャビ
ティに薄肉金属層と耐熱性プラスチック又は無機材料か
らなる断熱材層を設けることが開示されている。しかし
無機材料の断熱材としては具体的な例示がなく、しかも
射出成形用であり、上述した大型の繊維強化プラスチッ
ク用プリフォームをプレス成形する場合のように、温度
管理を厳しくすることは困難である。
また実開昭61−201824号においては、被成形材料と成
形用型間の熱伝導を阻止するための保温材を取り付ける
ことが開示されている。しかし、その場合の被成形材は
低熱容量材であって、しかも保温材が具体的に限定され
ておらず、やはり大型の熱可塑性繊維強化プラスチック
成形体材料のプレス成形を温度管理を厳しくしながら行
うには不十分な技術である。
形用型間の熱伝導を阻止するための保温材を取り付ける
ことが開示されている。しかし、その場合の被成形材は
低熱容量材であって、しかも保温材が具体的に限定され
ておらず、やはり大型の熱可塑性繊維強化プラスチック
成形体材料のプレス成形を温度管理を厳しくしながら行
うには不十分な技術である。
従って本発明の目的は、特に大型で複雑な形状の熱可
塑性繊維強化プラスチック成形体をプレス成形する際
に、プリフォームとともに型の中に装入され、プリフォ
ームを保温することによって樹脂の含浸を十分に行なわ
しめる断熱材、及びその断熱材を用いてプレス成形する
方法を提供することである。
塑性繊維強化プラスチック成形体をプレス成形する際
に、プリフォームとともに型の中に装入され、プリフォ
ームを保温することによって樹脂の含浸を十分に行なわ
しめる断熱材、及びその断熱材を用いてプレス成形する
方法を提供することである。
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、断熱材
として熱伝導率が特定値以下の高強度、耐熱性及び可塑
性をもった材料をプリフォームとともに型の中に装入し
てプレスすれば、樹脂が繊維の隙間に十分に含浸し、高
強度、高剛性の繊維強化プラスチック成形体を製造でき
ることを発見し、本発明を完成した。
として熱伝導率が特定値以下の高強度、耐熱性及び可塑
性をもった材料をプリフォームとともに型の中に装入し
てプレスすれば、樹脂が繊維の隙間に十分に含浸し、高
強度、高剛性の繊維強化プラスチック成形体を製造でき
ることを発見し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の繊維強化プラスチック成形体のプ
レス成形用断熱材は、0.2kcal/m・hr・℃以下の熱伝導
率を有することを特徴とする。
レス成形用断熱材は、0.2kcal/m・hr・℃以下の熱伝導
率を有することを特徴とする。
また、本発明の繊維強化プラスチック成形体のプレス
成形方法は、0.2kcal/m・hr・℃以下の熱伝導率を有す
る断熱材の上にプリフォームを載せて予熱した後、前記
断熱材と前記プリフォームを型の中に積層して装入し、
プレスすることを特徴とする。
成形方法は、0.2kcal/m・hr・℃以下の熱伝導率を有す
る断熱材の上にプリフォームを載せて予熱した後、前記
断熱材と前記プリフォームを型の中に積層して装入し、
プレスすることを特徴とする。
以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第１図はプレス前の状態を示していて、１は繊維強化
プラスチックのプリフォームであり、吸引法によって樹
脂パウダーと強化繊維チョップをプリフォーム吸引型に
吸着した後、バインダーを含浸し、乾燥固化して略完成
形状にしたものである。２は断熱材であり、また３は弾
性を有するシリコン型であり、このシリコン型３を介し
て上下の金型４、５の間にプリフォーム１と断熱材２が
積層して挟まれている。
プラスチックのプリフォームであり、吸引法によって樹
脂パウダーと強化繊維チョップをプリフォーム吸引型に
吸着した後、バインダーを含浸し、乾燥固化して略完成
形状にしたものである。２は断熱材であり、また３は弾
性を有するシリコン型であり、このシリコン型３を介し
て上下の金型４、５の間にプリフォーム１と断熱材２が
積層して挟まれている。
断熱材２は低い熱伝導率、及び高い強度、耐熱性及び
可塑性を有するセラミック質材料である。その熱伝導率
は0.2kcal/m・hr・℃以下であり、プリフォームを一定
時間、高温に保持する。熱伝導率は好ましくは0.04〜0.
06kcal/m・hr・℃のものが良い。また断熱材２は、曲げ
強度が25kgf/mm2以上、圧縮強度が20kgf/cm2以上、曲げ
弾性率が2.0×102kgf/mm2以上であることが望ましく、
より好ましくは、曲げ強度が60kgf/mm2以上、圧縮強度
が60kgf/cm2以上、曲げ弾性率が2.0×103kgf/mm2以上で
あれば良い。それによって、高いプレス圧力に耐えるこ
とができる。
可塑性を有するセラミック質材料である。その熱伝導率
は0.2kcal/m・hr・℃以下であり、プリフォームを一定
時間、高温に保持する。熱伝導率は好ましくは0.04〜0.
06kcal/m・hr・℃のものが良い。また断熱材２は、曲げ
強度が25kgf/mm2以上、圧縮強度が20kgf/cm2以上、曲げ
弾性率が2.0×102kgf/mm2以上であることが望ましく、
より好ましくは、曲げ強度が60kgf/mm2以上、圧縮強度
が60kgf/cm2以上、曲げ弾性率が2.0×103kgf/mm2以上で
あれば良い。それによって、高いプレス圧力に耐えるこ
とができる。
成形前にプリフォーム１は断熱材２の上に載せられて
樹脂の融点よりも20℃以上高い温度に予熱される。そし
て第１図のように両者を重ねたまま型の中に装入され、
ただちにプレスされる。プレス開始後、プリフォーム１
は型の中において断熱材２によって一定時間、高温に保
持される。すなわち、断熱材２の有する低い熱伝導率に
よって、第２図に示すように、３分間以上樹脂の融点以
上の温度に保持される。一方、成形サイクルの短縮とい
う観点からは、むやみに保温時間を長くする必要はな
く、５分間以内に樹脂の融点よりも20℃低い温度以下に
冷却されるようにするのが好ましい。この間に樹脂は繊
維の隙間に十分に含浸されるので、完成した成形品は高
強度、高剛性を有する。
樹脂の融点よりも20℃以上高い温度に予熱される。そし
て第１図のように両者を重ねたまま型の中に装入され、
ただちにプレスされる。プレス開始後、プリフォーム１
は型の中において断熱材２によって一定時間、高温に保
持される。すなわち、断熱材２の有する低い熱伝導率に
よって、第２図に示すように、３分間以上樹脂の融点以
上の温度に保持される。一方、成形サイクルの短縮とい
う観点からは、むやみに保温時間を長くする必要はな
く、５分間以内に樹脂の融点よりも20℃低い温度以下に
冷却されるようにするのが好ましい。この間に樹脂は繊
維の隙間に十分に含浸されるので、完成した成形品は高
強度、高剛性を有する。
本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳細に説明
する。
する。
実施例１ 樹脂パウダーとして35＃の６−ナイロンパウダーを用
意し、またチョップ繊維として、平均の長さ25mm、幅2.
5mm及び厚さ0.1mmのチョップド炭素繊維を用い、炭素繊
維の容量比が40％となるように両者を吸引法によってプ
リフォーム成形型に吸着させた。さらに、変性ナイロン
溶液からなるバインダーを添加した後、乾燥固化して、
第１図に示す厚さ10mmの略完成形状のプリフォームを用
意した。
意し、またチョップ繊維として、平均の長さ25mm、幅2.
5mm及び厚さ0.1mmのチョップド炭素繊維を用い、炭素繊
維の容量比が40％となるように両者を吸引法によってプ
リフォーム成形型に吸着させた。さらに、変性ナイロン
溶液からなるバインダーを添加した後、乾燥固化して、
第１図に示す厚さ10mmの略完成形状のプリフォームを用
意した。
断熱材として、Ca3Si3O9の組成を有する珪酸カルシウ
ム（ニチアス（株）製セラモＮ）を7.0mmの厚さに切削
加工したものを用いた。その諸特性は以下のとおりであ
る。
ム（ニチアス（株）製セラモＮ）を7.0mmの厚さに切削
加工したものを用いた。その諸特性は以下のとおりであ
る。
密度 0.5kg/cm2 曲げ強度 70kg f/cm2 曲げ弾性率 2.3×104kg f/cm2 圧縮強度 70kg f/cm2 熱伝導率 0.050〜0.059kcal/m・hr・℃ （100〜400℃） この断熱材の上にプリフォームを載せて炉中で240℃
に20分間予熱した後、両者を重ねたまま190℃で一定に
温度調節されている金型の中に装入して、５分間、20kg
/cm2の圧力でコールドプレスした。成形中にプリフォー
ムの内部（肉厚の中央部）の温度をモニターしたとこ
ろ、第２図に示すように、プレス開始時は240℃で、３
分後に200℃、５分後に193℃となった。その後、型開け
をして室温まで放冷して、成形体を得た。
に20分間予熱した後、両者を重ねたまま190℃で一定に
温度調節されている金型の中に装入して、５分間、20kg
/cm2の圧力でコールドプレスした。成形中にプリフォー
ムの内部（肉厚の中央部）の温度をモニターしたとこ
ろ、第２図に示すように、プレス開始時は240℃で、３
分後に200℃、５分後に193℃となった。その後、型開け
をして室温まで放冷して、成形体を得た。
比較例１ 実施例１と同様のプリフォームを製造し、断熱材は用
いずにその他は同様の条件でプレス成形した。成形中、
プリフォーム内部の温度をモニターした結果、プレス開
始時は240℃で、30秒後に190℃になってしまった。
いずにその他は同様の条件でプレス成形した。成形中、
プリフォーム内部の温度をモニターした結果、プレス開
始時は240℃で、30秒後に190℃になってしまった。
実施例１と比較例１の成形体の曲げ強度と曲げ弾性率
を測定した。各々の物性値平均を第１表に示す。
を測定した。各々の物性値平均を第１表に示す。
以上の試験によって、本発明の方法で製造された繊維
強化プラスチック成形体が高強度、高剛性を有すること
が確認された。
強化プラスチック成形体が高強度、高剛性を有すること
が確認された。
以上説明した通り、本発明の断熱材を使用して繊維強
化プラスチックのプリフォームをプレス成形すれば、プ
リフォームが必要な時間高温に保持され、その間に溶融
した樹脂は繊維の隙間に十分に含浸される。従って、完
成した繊維強化プラスチック成形体は高強度、高剛性を
有する。
化プラスチックのプリフォームをプレス成形すれば、プ
リフォームが必要な時間高温に保持され、その間に溶融
した樹脂は繊維の隙間に十分に含浸される。従って、完
成した繊維強化プラスチック成形体は高強度、高剛性を
有する。
第１図は本発明の実施例によるプレス成形方法を示す断
面図であり、 第２図は本発明の方法によるプレスの温度変化を示すグ
ラフである。 １……プリフォーム ２……断熱材 ３……シリコン型 ４……上型 ５……下型
面図であり、 第２図は本発明の方法によるプレスの温度変化を示すグ
ラフである。 １……プリフォーム ２……断熱材 ３……シリコン型 ４……上型 ５……下型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊田 正隆 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−37102（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−33761（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】繊維強化プラスチック成形体をプレス成形
するための金型の中にプリフォームとともに積層して装
入される断熱材において、0.2kcal/m・hr・℃以下の熱
伝導率を有することを特徴とする繊維強化プラスチック
成形体のプレス成形用断熱材。 - 【請求項２】樹脂と補強繊維からなる繊維強化プラスチ
ック成形体のプレス成形方法において、0.2kcal/m・hr
・℃以下の熱伝導率を有する断熱材の上にプリフォーム
を載せて予熱した後、前記断熱材と前記プリフォームを
金型の中に積層して装入し、プレスすることを特徴とす
る繊維強化プラスチック成形体のプレス成形方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の方法において、前記予熱
温度は前記樹脂の融点よりも20℃以上高い温度であり、
プレス後にはプリフォームを金型の中で、プレス開始時
から３分間以上樹脂の融点以上の温度に保持することを
特徴とする熱可塑性の繊維強化プラスチック成形体のプ
レス成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20639089A JP2706988B2 (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | 繊維強化プラスチック成形体のプレス成形方法及びそれに用いる断熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20639089A JP2706988B2 (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | 繊維強化プラスチック成形体のプレス成形方法及びそれに用いる断熱材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0369320A JPH0369320A (ja) | 1991-03-25 |
| JP2706988B2 true JP2706988B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=16522554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20639089A Expired - Fee Related JP2706988B2 (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | 繊維強化プラスチック成形体のプレス成形方法及びそれに用いる断熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2706988B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6303053B1 (ja) * | 2017-07-26 | 2018-03-28 | 株式会社Ｔｈｅ ＭＯＴ Ｃｏｍｐａｎｙ | 金属−繊維強化樹脂複合成型体の製造方法 |
| JP6401413B1 (ja) * | 2018-03-05 | 2018-10-10 | 株式会社Ｔｈｅ ＭＯＴ Ｃｏｍｐａｎｙ | 金属−繊維強化樹脂複合成型体の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-09 JP JP20639089A patent/JP2706988B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369320A (ja) | 1991-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |