(57)【要約】【課題】  プリプレグを金型内で圧縮成形した際の脱型が容易であって、外観の良好なＦＲＰ成形品を生産性よく製造できる方法を提供する。【解決手段】  強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを金型内で圧縮成形し、繊維強化樹脂複合材料からなる成形品を製造する方法であって、あらかじめ前記金型の成形面に、合成イソパラフィンを主成分とする溶剤にシリコーン樹脂が溶解した樹脂溶液を塗布し、前記シリコーン樹脂からなる皮膜を形成しておくことを特徴とする成形品の製造方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを金型内で圧縮成形し、繊維強化樹脂複合材料からなる成形品を製造する方法であって、
あらかじめ前記金型の成形面に、合成イソパラフィンを主成分とする溶剤にシリコーン樹脂が溶解した樹脂溶液を塗布し、前記シリコーン樹脂からなる皮膜を形成しておくことを特徴とする成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮成形法により繊維強化樹脂複合材料（以下、ＦＲＰという。）成形品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰは、軽量かつ高強度で高剛性の特徴を生かし、スポーツ・レジャー用途から自動車や航空機等の産業用途まで、幅広く用いられている。このようなＦＲＰからなる成形品は、強化繊維と熱硬化性樹脂組成物からなるプリプレグや、シートモールディングコンパウンド（以下、ＳＭＣという）などの成形材料を用いて成形されることが多いが、特にプリプレグとして、一方向に引き揃えられた強化繊維を含有するＵＤプリプレグや織物プリプレグなどを用いると、ＳＭＣを用いた場合より強度の高いＦＲＰ成形品が得られるなどの利点がある。
【０００３】
また、プリプレグからＦＲＰ成形品を得る方法としては、オートクレーブを用いた方法（特許文献１参照。）、真空バッグによる方法（特許文献２参照。）、圧縮成形法（特許文献３参照。）などが知られている。圧縮成形法は、プリプレグを金型内に配置し、型締めし、型内を加熱および加圧した後、脱型する方法であって、成形時間が比較的短時間であることから、ＦＲＰ成形品の大量生産に好適である。
【特許文献１】特開平１０−１２８７７８号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９６１３号公報
【特許文献３】特開平１０−９５０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧縮成形法でＦＲＰ成形品を製造した場合、ＦＲＰ成形品が金型の成形面に密着してしまい、脱型が困難となるという問題がある。このような問題は、強化繊維を含まない熱硬化性樹脂の成形時にも認められるものではあるが、連続した強化繊維で補強されているＦＲＰ成形品は、特に脱型が困難となる傾向がある。
このようにＦＲＰ成形品が金型の成形面に密着してしまうと、脱型に長時間を要し、圧縮成形法のメリットである生産性が損なわれてしまうえ、脱型時に使用する脱型ピンなどの治具がＦＲＰ成形品を変形させるなどして、得られるＦＲＰ成形品の外観が低下してしまう可能性もある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、プリプレグを金型内で圧縮成形した際の脱型が容易であって、外観の良好なＦＲＰ成形品を生産性よく製造できる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の製造方法は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを金型内で圧縮成形し、ＦＲＰからなる成形品を製造する方法であって、あらかじめ前記金型の成形面に、合成イソパラフィンを主成分とする溶剤にシリコーン樹脂が溶解した樹脂溶液を塗布し、前記シリコーン樹脂からなる皮膜を形成しておくことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プリプレグを金型内で圧縮成形した際の脱型が容易であって、外観の良好なＦＲＰ成形品を生産性よく製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のＦＲＰ成形品の製造方法は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを金型内で圧縮成形するものである。
使用する強化繊維としては、特に制限はなく、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、高強度ポリエステル繊維、ボロン繊維などが例示できるが、中でも炭素繊維は、比強度および比弾性に優れることから、航空機や自動車等の部材として最も好適である。
【０００９】
プリプレグの形態も特に限定されず、一方向に引き揃えられた強化繊維を含むＵＤプリプレグ、製織された強化繊維を含む織物プリプレグなどを使用できる。また、得られるＦＲＰ成形品の外観の意匠性を高めるために、ＦＰＲ成形品の表面を形成するプリプレグには強化繊維を織物の形態とし、ＦＲＰ成形品の内部を構成するプリプレグには強化繊維を一方向に引き揃えた形態とするなど、複数の形態のプリプレグを併用することも可能である。
【００１０】
プリプレグに使用される熱硬化性樹脂にも特に制限はなく、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。特に、ＦＲＰ成形品として高強度のものを得るためには、エポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂の例として、２官能性エポキシ樹脂では、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、あるいはこれらを変性したエポキシ樹脂等が挙げられる。３官能以上の多官能性エポキシ樹脂としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジルアミンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタンやトリス（グリシジルオキシメタン）のようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、あるいはこれらを変性したエポキシ樹脂やこれらのエポキシ樹脂をブロム化したブロム化エポキシ樹脂が挙げられる。また、これらエポキシ樹脂を１種単独で使用しても、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
さらに熱硬化性樹脂は、硬化剤、離型剤、脱泡剤、紫外線吸収剤、充填材などの各種添加剤などを含有した熱硬化性樹脂組成物の形態で使用されても構わない。
【００１１】
次に、強化繊維および熱硬化性樹脂から構成されるプリプレグを用いてＦＲＰ成形品を製造する方法について具体的に説明する。
次に、強化繊維および熱硬化性樹脂から構成されるプリプレグを用いてＦＲＰ成形品を製造する方法について具体的に説明する。
まず、金型の成形面に付着している有機物、酸化物などの付着物をリムーバーで除去し、その後、有機溶剤により成形面を清浄な状態とする。リムーバーとしては、例えばフレコート（商品名、Ｌｏｃｔｉｔｅ（株）製）などを使用でき、有機溶剤としては、アセトン、エチルメチルケトン等を好適に使用できる。
【００１２】
ついで、清浄な状態の金型の成形面に、合成イソパラフィンを主成分とする溶剤にシリコーン樹脂が溶解した樹脂溶液を塗布する。また、ここで主成分とは５０質量％以上のことを指し、溶剤として合成イソパラフィン以外のものが５０質量％以下の範囲で含まれていてもよい。
合成イソパラフィンとは、化学式ＣｎＨ２ｎ＋２で表される複数のパラフィンの混合物であり、無色透明の液体である。ｎとしては、好適には１〜１０の整数である。
ここで、溶剤の主成分を合成イソパラフィンとすることにより、樹脂溶液を成形面に塗布する際の塗布性、作業性、取扱性が優れる。また、合成イソパラフィンは環境負荷が少ない点でも好ましい。さらに、溶剤としては、合成イソパラフィンとともに、酢酸エチルを併用することが好ましい。このように併用すると、揮発性の高い酢酸エチルの作用により、塗布後の乾燥が常温または低温加熱で速く進行し、作業性が向上する。
【００１３】
シリコーン樹脂としては特に制限はないが、ジメチルポリキシロキサンの特長を活かしながら、メチル基の一部に各種有機基が導入された反応性シリコーン樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
合成イソパラフィンを主成分とする溶剤にシリコーン樹脂が溶解した樹脂溶液中におけるシリコーン樹脂の濃度は、１〜２０質量％が好適である。
また、シリコーン樹脂が合成イソパラフィンを主成分とする溶剤に溶解した市販の樹脂溶液としては、例えば信越化学（株）製「ＳＥＰＡ  ＣＯＡＴ  ＳＰ」があり、このような市販品も使用できる。
【００１５】
樹脂溶液を成形面に塗布し、皮膜を形成する具体的方法としては、室温の成形面に樹脂溶液を塗布して、そのまま３〜２４時間程度放置する方法、１４０〜１５０℃程度に加熱された金型に樹脂溶液を塗布する方法のいずれでもよい。室温の成形面に樹脂溶液を塗布する方法によれば、溶剤の蒸発速度が遅いため、得られるＦＲＰ成形品の表面の光沢が優れる。一方、加熱された金型に樹脂溶液を塗布する方法によれば、塗布後１０〜３０分間程度で皮膜の形成が完了するため、ＦＲＰ成形品の生産性がより優れる。よって、目的に応じて、樹脂溶液を成形面に塗布する際の成形面の温度を決定すればよい。
また、樹脂溶液を成形面に塗布する具体的方法としては、刷毛塗り法、スプレー法などが挙げられ、その塗布量としては、最終的に形成される皮膜の厚さが２〜１０μｍとなる範囲が好ましい。
【００１６】
このようにして成形面に皮膜を形成した後、金型内にプリプレグを配置する。このとき、プリプレグにはあらかじめ切込みを入れておいてもよいし、予備賦形したプリフォームの形態で配置してもよい。
プリプレグを金型内に配置した後、金型を型締めし、加熱、加圧して圧縮成形する。そして、型開きし、ＦＲＰ成形品を取り出す。
【００１７】
圧縮成形での加熱温度には制限はなく、熱硬化性樹脂の種類などに応じて決定すればよいが、高温であるほど成形時間を短くできるため、加熱温度は１２０℃以上が好ましく、１４０℃以上がさらに好ましい。しかしながら、温度が高すぎると金型の冷却に非常に時間がかかり生産性が低下するし、十分に冷却しないうちに金型に次のプリプレグを配置すると、熱硬化性樹脂が金型内全体に行き渡らないうちに硬化が始まってしまい、得られるＦＲＰ成形品が所望の形状とならない場合がある。よって、加熱温度は２００℃以下が好ましく、１８０℃以下がさらに好ましい。
また、加圧の程度にも制限はないが、高圧であるほど得られるＦＲＰ成形品は表面のピンホールや内部のボイドが低減される傾向がある。よって、プリプレグに加わる圧力が０．５ＭＰａ以上であることが好ましく、１ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、上限が５０ＭＰａであれば、十分にＦＲＰ成形品の表面のピンホールや内部のボイドを低減できる。
【００１８】
このように、金型の成形面に、合成イソパラフィンを主成分とする溶剤にシリコーン樹脂が溶解した樹脂溶液を塗布し、シリコーン樹脂からなる皮膜を形成してから、プリプレグを金型内に配置して圧縮成形することにより、ＦＲＰ成形品が金型の成形面に密着せず、型開き後の脱型を容易に短時間で行うことができる。また、容易に脱型できるので、脱型時における脱型ピンの使用により、ＦＲＰ成形品を変形させてしまうなどの不都合が起こらない。よって、外観の良好なＦＲＰ成形品を生産性よく製造できる。
【００１９】
なお、シリコーン樹脂からなる皮膜を形成する前に、金型の成形面を粗面化処理しておくと、皮膜の耐久性が向上するとともに、皮膜とＦＲＰ成形品との有効接触面積が大きくなるために、脱型がより容易になる。
粗面化処理としては、サンドブラスト処理、酸などの薬品による処理が例示できる。粗面化の程度としては、♯３０００〜♯４００仕上げが好ましく、より好ましくは、♯１０００〜♯８００仕上げである。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものでない。なお、各評価は下記の通り実施し、表中には略号（○、×）で評価結果を記載した。
１）ＦＲＰ成形品の脱型性  ○：圧縮成形後のＦＲＰ成形品を金型から取り出す際に、ＦＲＰ成形品が金型の成形面に密着せず、容易に取り出すことができる。
×：圧縮成形後のＦＲＰ成形品を金型から取り出す際に、ＦＲＰ成形品が金型の成形面に密着し、容易には取り出すことができない。
２）ＦＲＰの外観
○：圧縮成形後のＦＲＰ成形品に脱型ピンを使用したことによる変形や割れがない。
×：圧縮成形後のＦＲＰ成形品に脱型ピンを使用したことによる変形や割れが認められる。
【００２１】
＜実施例１＞
プリプレグ（三菱レイヨン（株）製）を２９０×２９０ｍｍに切り出し、これを繊維方向が０°／９０°／０°／９０°／０°／９０°／０°／９０°／０°／９０°／０°／９０°となるように計１２枚積層し、プリプレグ積層体を準備した。
プリプレグは、以下のようにして作製した。
エポキシ樹脂組成物（三菱レイヨン製耐熱変性エポキシ樹脂  １００部、エピコート８２８  ２０部、ＰＤＭＵ  ５部、ＤＩＣＹ  １０部）を離型紙上に樹脂目付け５４ｇ／ｍ２で均一に塗布し樹脂層を形成した。この樹脂層を三菱レイヨン（株）製炭素繊維（ＴＲ５０Ｓ）を繊維目付けが２５０ｇ／ｍ２になるように一方向に引きそろえたシート状物の両面に貼り付けた後、ローラーで加熱及び加圧してエポキシ樹脂組成物を炭素繊維に含浸させて、樹脂含有率３０％のプリプレグを作成した。
一方、クロム鍍金された３００×３００ｍｍの平板用金型の成形面の付着物を、フレコート（商品名、Ｌｏｃｔｉｔｅ（株）製）で除去し、ついで、成形面をアセトンで洗浄して清浄にした。
ついで、この金型を１４０℃に加熱し、その成形面に、信越化学（株）製「ＳＥＰＡ  ＣＯＡＴ  ＳＰ」を塗布し、３０分間保持して焼き付け、シリコーン樹脂からなる厚さ３μｍの皮膜を形成した。
なお、信越化学（株）製「ＳＥＰＡ  ＣＯＡＴ  ＳＰ」は、酢酸エチルと合成イソパラフィンからなる溶剤（１：１の質量比）に反応性シリコーン樹脂が３質量％の濃度で溶解した樹脂溶液である。また、合成イソパラフィンは、比重（２０℃）＝０．８、粘度（２０℃）＝１ｍＰａ・ｓｅｃ、沸点＝９５〜１５５℃、引火点＝７℃、発火点２００℃以上の特性を有し、水には不溶なものである。
そして、先に準備したプリプレグ積層体を金型内に置き、直ちに金型を締め、７ＭＰａの圧力を５分間加え続けた後型開きし（加熱温度は１４０℃を維持）、脱型ピンを使用して平板状のＦＲＰ成形品を脱型し取り出した。
【００２２】
＜比較例１〜８＞
金型の成形面に、信越化学（株）製「ＳＥＰＡ  ＣＯＡＴ  ＳＰ」の代わりに表１に示す離型剤を塗布し、３０分間保持して焼き付けた以外は、実施例１と同様にしてＦＲＰ成形品を得た。
なお、使用したプリプレグ、その積層構成はいずれも実施例１と同様である。また、圧縮成形時の加熱温度（１４０℃）、圧力（７ＭＰａ）、保持時間（５分間）も、いずれも実施例１と同じである。
【００２３】
【表１】
2006327103.tif 000002
【００２４】
離型剤１：Ｃｈｅｍｔｒｅｎｄ社製モノコートＥ２６８ＮＣ
シリコーン樹脂成分を含まない溶剤タイプ（スプレー缶）
離型剤２：ダイキン工業（株）社製ダイフリーＭＥ８１０
水性溶剤に、樹脂成分としてフッ素系樹脂を含む。
離型剤３：ダイキン工業（株）社製ダイフリーＧＷ１０５１
水性溶剤に、樹脂成分としてフッ素系樹脂とシリコーン樹脂とを含む。
離型剤４：ダイキン工業（株）社製ダイフリーＧＷ１０７０
水性溶剤に、樹脂成分としてフッ素系樹脂とシリコーン樹脂とを含む。
離型剤５：ダイキン工業（株）社製ダイフリーＧＡ６０１０
樹脂成分として、フッ素系樹脂とシリコーン樹脂とを含む代替フロンタイプ（スプレー
缶）。
離型剤６：Ｃｈｅｍｔｒｅｎｄ社製ケムリースＳＵ−５
水性溶剤に、樹脂成分としてフッ素系樹脂とシリコーン樹脂とを含む。
離型剤７：ナガセケムテックス（株）製モールドリリースＱＺ−１３
溶剤を含まないワックスタイプ。
離型剤８：Ｒｏｃｋｔｉｔｅ社製（旧Ｄｅｘｔｏｒ）Ｆｒｅｋｏｔｅ  ４４ＮＣ
シリコーン樹脂成分を含まない溶剤タイプ（スプレー缶）。