(57)【要約】【課題】樹脂が金型内部にどのように充填されるかをシミュレーションによって簡便且つ高精度に予測できるようにする。【解決手段】成形する樹脂成形品の全体又は一部の形状に沿った空洞部を備えた模擬容器を作製し、成形に用いる樹脂又は軟質な材料からなる解析用材料を模擬容器の空洞部に充填し、模擬容器内で圧縮して解析用成形品を成形する。この解析用成形品の強度又は断面の状態を検証し評価することで実成形時の樹脂の流動挙動を解析し、解析結果を製品設計に反映させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形品を圧縮成形法により成形する際の成形金型内部の樹脂の流動挙動を解析する方法であって、
成形する前記樹脂成形品の全体又は一部の形状に沿った空洞部を備えた模擬容器を作製し、
前記成形に用いる樹脂又は軟質な材料からなる解析用材料を模擬容器の空洞部に充填し、模擬容器内で圧縮して解析用成形品を成形し、
この解析用成形品の強度又は断面の状態を検証し評価することで前記樹脂成形品の実成形時の樹脂の流動挙動を解析する樹脂流動性のシミュレーション方法。
【請求項２】
合成樹脂製の模擬容器を用いてなる請求項１に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
【請求項３】
３Ｄプリンターにより作製された模擬容器を用いてなる請求項２に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
【請求項４】
積層した樹脂シート材を解析用材料として用いてなる請求項１から３の何れかに１項に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
【請求項５】
フィラー含有樹脂を解析用材料として用いてなる請求項１から４の何れか１項に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
【請求項６】
模擬容器を構成する合成樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（℃）と、解析用材料として用いる樹脂の圧縮成形中の最高温度Ｔｍａｘ（℃）が下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
式（１）：−１００（℃）≦  Ｔｇ−Ｔｍａｘ  ≦  ３００（℃）
【請求項７】
模擬容器を構成する合成樹脂のガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上であることを特徴とする請求項６に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
【請求項８】
定着部材を介して固定型と可動型を型締めする構造の模擬容器を用いてなる請求項１から７の何れか１項に記載の樹脂流動性のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、繊維が混入されたＦＲＰ、その他フィラーが添加された樹脂材料を金型に注入し、冷却固化させて樹脂製品を成形する場合に、予め金型内における樹脂の流動性を予測し検証するための手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＦＲＰやＣＦＲＰなどのＦＲＰ（繊維強化樹脂）は、樹脂に繊維を混練することで、樹脂単体にはない高強度、高弾性率といった特性を発揮する。
ＦＲＰは軽量で高い強度が必要とされる部材の材料として用いられ、軽量で高剛性であることが要求される自動車の内外装材は、図８に示されるように、ＦＲＰ成形品１００の表面にリブ１００ａやボス１００ｂといった複雑な凹凸形状を賦形して設計されることが多い。
【０００３】
この場合、リブやボスといった凹凸部位に繊維が十分に充填されていなければ目的とする強度が発現せず、製品不良を引き起こす。精度の高い強度設計をするにはは、リブやボスといった凹凸部位に繊維が十分に充填されることを把握することが肝要であり、通常、凹凸部位を有する樹脂製品の金型を設計するにあたり、シミュレーションソフトを用いて金型内部の溶融樹脂の挙動予測を行い、凹凸部位に樹脂がうまく充填されるか否かを確認している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２６８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記シミュレーションソフトでは、フィラーが混入されていない単体の樹脂のシミュレーションは高精度で行えるものの、ＦＲＰ製品のシミュレーションにおいては、観察対象が微細な繊維ということと相まって計算処理が複雑となり、高い精度でシミュレーションを行うには不十分であった。
前記の通り、ＦＲＰ製品の微細な凹凸部位への繊維の充填性の予測は、製品不良を発生しないようにするためにも非常に重要であり、ＦＲＰ製品の製品化に先立ち、実際に金型でＦＲＰ成形品を試作・評価することができれば微細な凹凸部位への樹脂及び繊維の充填度合を確実に確認することが可能である。しかし、そのためには高価な金型を作製する必要があり、試作・評価を繰り返し実施することは、それに要する時間とコストの面から効率的ではない。
【０００６】
ＦＲＰ製品の繊維充填性の予測に当たっては、簡便に評価することができ、且つ予測精度が高いことが望まれるが、これらを満たす方法は確立されていないのが現状である。
【０００７】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、圧縮成形法によって樹脂成形品を成形するにあたり、成形金型に樹脂がどのように充填されるかをシミュレーションによって簡便且つ高精度に予測できるようにし、これにより樹脂成形品の設計時間を短縮し、開発に要する時間とコストを削減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の通り、実際に金型を作製し、これを用いて樹脂成形品を試作し評価したのでは時間とコストが嵩むことは避けられない。
そこで、前記の課題解決にあたり本発明では、実際の金型の代替えとして模擬容器を用い、実際に実際の材料、或いはそれに相当する材料を用い、これを前記模擬容器に充填して成形を行うことにより、樹脂が金型内部にどのように充填されるかの予測を簡便に且つ高精度に行うことのできる手法を構築した。
【０００９】
すなわち、本発明の樹脂流動性のシミュレーション方法は、樹脂成形品を圧縮成形法により成形する際の成形金型内部の樹脂の流動挙動を解析する方法であって、
成形する前記樹脂成形品の全体又は一部の形状に沿った空洞部を備えた模擬容器を作製し、
前記成形に用いる樹脂又は軟質な材料からなる解析用材料を模擬容器の空洞部に充填し、模擬容器内で圧縮して解析用成形品を成形し、
この解析用成形品の強度又は断面の状態を検証し評価することで前記樹脂成形品の実成形時の樹脂の流動挙動を解析することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のシミュレーション方法において、模擬容器は成形する樹脂成形品の全体に沿った空洞部（キャビティ）、又は樹脂成形品の凹凸部位を含む一部分の形状に沿った空洞部と、空洞部内に充填された解析用材料を圧縮する部位を備えた形態に構成される。
【００１１】
前記空洞部内に充填された解析用材料を圧縮部位で圧縮する際、材料から生じる反力によって模擬容器を変形させてしまうと、目的の成形品が得られないこととなる。一般的な成形においては、設計された通りの形状が保てるように、鋼で作られた模擬容器を用いて圧縮成形を行うことが望ましい。
また、圧縮成形時に型に起こる変形を抑えるため、模擬容器は肉厚が厚いことが好ましい。模擬容器の変形が起こり難いように、容器の外周面を金属板や繊維強化樹脂で囲うなどして補強してもよく、容器の内部に金属板や繊維強化樹脂を配置するなどして補強してもよい。
【００１２】
また、本発明においては、金属製の模擬容器以外に、合成樹脂その他の材料により形成された模擬容器を用いることができる。
例えば、ベースとなる模擬容器から、シリコンや石膏、樹脂などの材料に形状を転写することで、模擬型を反転させた子型容器を作ることができ、さらに子型容器からシリコンなどの前記材料に形状を転写することで、孫型容器を作ることができる。このような模擬型の転写物、その転写物の系統から作られた型容器を用いて解析用材料を圧縮成形してもよい。
【００１３】
さらに、合成樹脂製の模擬容器として、３Ｄプリンターで造形されたものを用いることができる。
３Ｄプリンターは３ＤＣＡＤによって作図された形状を読み込み、読み込んだ形状に合わせて、例えば樹脂溶融法によって樹脂の積層を繰り返し、製品形状を得る方法であり、その際、積層ピッチや成形品内部の空洞率を設定することが可能である。
【００１４】
３Ｄプリンターで作製する模擬容器は、熱溶解積層法、インクジェット法、粉末焼結法、光造形法、或いはプロジェクション法などの、いかなる方法で造形されたものであっても構わず、また、模擬容器は、表面を平滑にするためにコーティングが施されていてもよく、成形品を容器から取り外しやすいように離形処理が施されていてもよい。
【００１５】
３Ｄプリンターで造形する模擬容器は、目的とする樹脂成形品の表面に賦形されたリブやボスなどの凹凸部位に、樹脂及びこれに添加されたフィラーがどのように入っていくかを評価することができれば、樹脂成形品の全体を成形する形態のものでも、一部分を成形するものでも何れでも構わない。
なお、前記の通り、一般的に３Ｄプリンターでは内部空洞率を設定し、外観を変えずに造形時間の短縮、材料の低減を図ることができるが、本発明においては模擬容器で樹脂材料を圧縮成形する観点から、模擬容器の内部における空洞率が高いことによって剛性が低下してしまうことは好ましくない。
実際の製品設計で３ＤＣＡＤモデルを作成し、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）によって製品の剛性や強度を解析し、安全性や軽量性を検証する工程は必要不可欠であるが、３Ｄプリンターで必要な形状データも３ＤＣＡＤモデルであり、樹脂流動性のシミュレーションへの３Ｄプリンターで造形した模擬容器の利用は、充填性予測を行う成形に必要な容器を作製するにあたって新たに３ＤＣＡＤモデルを作成しなくて良い点もメリットといえる。樹脂流動性のシミュレーションに３Ｄプリンターで作製した模擬容器を用いることで、最終的な製品形状を得る工程において３ＤＣＡＤが作成される関係から、余分な工程が省かれることなる。
【００１６】
模擬容器の材料は、３Ｄプリンターの材料であるＡＢＳ樹脂、ＰＬＡ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＳＡ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などの熱可塑性樹脂、又はＵＶ硬化樹脂を用いることができる。これら樹脂の中でも荷重撓み温度やガラス転移点が高いポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂が好ましい。
【００１７】
前記模擬容器を構成する合成樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、１００℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましく、１６０℃以上がさらに好ましい。ガラス転移温度Ｔｇを上記範囲とすることで、模擬容器が温度変化によってその剛性が低下し、変形することをより抑制することができ、成形材料のシミュレーションをより正確に予測することができる。
【００１８】
また、模擬容器を合成樹脂材料で形成する場合、その全体又は一部を透明乃至半透明に設ければ、容器の外側から空洞部内に充填された樹脂の流動の様子を目視で確認することができて好ましい。なお、半透明の定義としては、ＬＥＤランプなどの光源から可視光を照射することによって容器内の充填材料の影を外側から確認することができる程度に透光性を有することをいう。
【００１９】
前記の通り、合成樹脂製の模擬容器を用いても樹脂流動性のシミュレーションは可能であり、解析用材料としてフィラー含有樹脂を容器内に充填して圧縮成形することができる。
例えば、ＳＭＣとよばれるＳｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ材料は、繊維が充填されているものの、材料作製後は常温で人の手によって曲げられるほど軟らかく、高温下で架橋反応が進むことによって硬化が進展する。また、成形開始時には常温で金型へ配置されるため、ＳＭＣ材料は軟らかい状態である。
解析用材料としてＳＭＣ材料を用いた場合に、模擬容器を用いて圧縮成形を行う際、成形過程において軟らかい樹脂を圧縮成形するには、模擬容器は金属ほどの弾性率を必要とせず、合成樹脂製の模擬容器でも空洞部内面に賦形された樹脂成形品の形状を充填材料に転写して成形品の形状を保持することが可能である。
【００２０】
模擬容器は、成形する樹脂成形品の全体又は一部に沿った形状の空洞部を有する固定型と、空洞部に充填された解析用材料を圧縮する部位を有する可動型により構成することができる。固定型と可動型はともに複数の部材に分割し、及び接続一体化することができる形態に構成することができるとともに、ボルトとナットなどの定着部材を介して固定型と可動型を型締めすることで、可動型で固定型内に充填された材料を圧縮するように構成することができる。
例えば、模擬容器の少なくとも一つの型にナットをインサート成形しておき、少なくとも一つの型とボルトで締結して、固定型に可動型を押圧連結するように形成することが可能である。この場合、固定型内部に材料を充填する工程において、型閉じのための装置などを必要としないため好ましい。なお、ナットをインサート成形せずともボルト径よりも小さな穴を空けておくことで、ボルトと締結するように形成されていてもよい。
【００２１】
前記本発明のシミュレーション方法において、解析用材料は、実際の樹脂成型品の成形に用いられる樹脂や、これと同様な性状の軟質な材料を用いることができる。
【００２２】
解析用材料として用いる樹脂は、前述のような熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。但し、熱可塑性樹脂を成形する場合には、別途熱源を用意し、十分な流動性が得られるような温度条件で成形を行う必要がある。
また、熱硬化性樹脂であっても別途熱源を用意し、温調を行った上で成形を行っても何ら問題はない。
【００２３】
模擬容器で成形を行う際、通常の成形金型での成形と同じように模擬容器に温度調整を施して成形することが可能である。この場合の調整温度は、解析用材料のガラス転移温度Ｔｇよりも低い温度とすることが成形性の観点から好ましい。
【００２４】
詳細には、模擬容器を構成する合成樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（℃）と、解析用材料として用いる樹脂の圧縮成形中の最高温度Ｔｍａｘ（℃）が下記式（１）を満たす温度に調整するようにすることができる。
式（１）：−１００（℃）≦  Ｔ１−Ｔｍａｘ  ≦  ３００（℃）
より詳細には、式（１）より得られる数値の下限は、−１００℃以上であることが好ましく、−５０℃以上であることがより好ましく、−３０℃以上であることがさらに好ましい。
また、式（１）より得られる数値の上限は、特に規定することはないが、３００℃以下であることが好ましく、１００℃以下であることがより好ましく、５０℃以下であることがさらに好ましく、０℃以下であることが特に好ましい。式（１）より得られる数値を上記範囲とすることで、樹脂成形品を所望の形状で得る目的において模擬容器が変形することなく、成形材料のシミュレーションをより正確に予測することができる。
【００２５】
また、解析用材料としてＳＭＣ材料を用いた場合、繊維を樹脂に含浸させてつくられるシート状の材料を、成形品の形状に沿って設けた模擬容器の空洞部に充填し、圧縮成形によって解析用成形品を得ることができる。ＳＭＣ材料の成形は、常温や低温に保った材料で成形を行うことができるため、模擬容器の温調を行わずに常温で充填した材料を圧縮し、その後に加熱するといった方法をとることも可能である。
【００２６】
模擬容器に充填する解析用材料に含まれる繊維又はフィラーは、容器への充填開始時にランダムに配置されていても、規則性を有して配置されていても何れでも構わない。
繊維又はフィラーは、最低でも１本、又は１束が樹脂に混入していればよく、混入数に制限はないが、圧縮成形時の樹脂の流動性を妨げるような充填率であることは好ましくない。
繊維の長さは短いもので１ｍｍ以上であることが好ましく、長さに制限はないが基材である成形品の形状において最も長い直線距離を上限とするのが好ましい。例えば２５ｍｍ角の正方形の基材を用いた場合、対角線上に繊維があるときには上限が３５ｍｍ程度となる。
【００２７】
模擬容器に充填する材料は、繊維が入っていなくても、樹脂の流動性だけを評価することも可能である。例えば、着色した材料を容器内に充填させることによって、特定の部位に充填される樹脂が、もともとどの部位に配置したものなのかを、容器から取り出した解析用成形品から知ることができる。
【００２８】
模擬容器で繊維含有樹脂を圧縮成形する際は、通常の成形で用いるプレス機で圧縮してもよいし、万力で型を締める方法でも構わない。
また、模擬容器が、ボルトを締結するなどの定着機構を備えているときは、ボルト締結による力で、容器空洞部内に充填された材料を容器内部へ押圧圧縮させることも可能である。
【００２９】
模擬容器による成形は、型閉じを完全に行わずに途中で停止させることで、成形状態の途中経過を確認することもできるし、模擬容器による成形品体積に比べて解析用材料の充填量を少なくし、ショートショットと呼ばれる充填不良時の挙動を現出させることも可能である。
【００３０】
模擬容器により成形された解析用成形品の成形品の評価としては、成形品を焼きだして繊維がどのように分布しているか確認する方法や、成形品を切り出して機械物性を測定する方法、或いはＸ線撮影によって繊維を確認する方法をとるなどして評価することができる。目的の樹脂成形品によって要求される特性は異なるため、成形品の評価方法はどのような方法であっても構わない。
また、この際、解析用成形品を模擬容器から取り外さずに、例えば模擬容器ごと切断するなどして評価したり、焼きだして確認したりすることも可能である。
【００３１】
解析用成形品を用いて成形性の評価を行い、目的の形状に繊維が十分に充填されることが確認された後は、模擬容器で予測された成形性を反映させた樹脂成形品の製品用の金型を作製し、金型を用いて製品を作製することが可能である。
【００３２】
以上の工程において、作製された模擬容器を用いて樹脂流動試験を行うことによって、表面に凹凸部位を有する任意の形状における樹脂成形品の成形性、性能の予測が可能となる。
予測結果が目標値に対して十分であれば、製品設計の際に、実際に製品を作製する金型に結果を反映させることが可能であり、逆に不十分な結果であれば、再度３Ｄプリンターを用いるなどして模擬容器を作製し、或いは成形条件に修正を施した樹脂流動性のシミュレーションを実施し、目標値を満たす条件、形状を探索することが可能である。
なお、模擬容器で製品を作ることが十分に可能であれば、それをそのまま製造に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明が適用される樹脂成形品の形態の一例を示した図である。
【図２】図１の樹脂成形品を成形する模擬容器の部材展開外観図である。
【図３】（Ａ）から（Ｃ）は図２の部材を組み合わせて一体の模擬容器を構成する過程を示した図である。
【図４】固定型と可動型を定着部材で締結する形態の模擬容器の断面図である。
【図５】積層シート状の解析用材料の外観図である。
【図６】図５の解析用材料を図２の模擬容器の空洞部内に挿入した状態に外観図である。
【図７】（Ａ）と（Ｂ）は図６の状態から可動型で材料を圧縮して成形された解析用成形品の外観図と断面図である。
【図８】表面に凹凸部位を有する樹脂成形品の一例の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の樹脂流動性のシミュレーション方法を、図面を参照して説明する。
前述の通り、本発明は、樹脂成形品を圧縮成形法により成形する際の成形金型内部の樹脂の流動挙動を解析する方法であり、成形する樹脂成形品の全体又は一部の形状に沿った空洞部を備えた模擬容器を用い、模擬容器の空洞部に解析用材料を充填し、これを模擬容器内で圧縮して硬化させることにより解析用成形品を成形する。そして、この解析用成形品の表面形状又は断面の状態を検証し評価することで実成形時の樹脂の流動挙動を解析するものである。
【００３５】
詳しくは、例えば図１に示される、リブ１ａを有する断面逆Ｔ字形の樹脂成形品１を圧縮成形法により成形する場合に、樹脂成形品１の全体又は一部分を、模擬容器を用いて解析用成形品を成形し、解析用成形品における樹脂の充填度合や成形品の凹凸部位への樹脂の流動性、特にフィラーを含む樹脂成形品では凹凸部位へのフィラーの流動状態を検証し、検証結果から実際の成形金型における樹脂の流動性を予測して製品設計に反映させるものである。
【００３６】
図２は、前記図１に示される樹脂成形品１の成形に用いる模擬容器２の一形態を示している。
この模擬容器２は、３Ｄプリンターにより成形された合成樹脂製の成形容器であり、向かい合わせに接合することで上部に材料の充填領域である空洞部２ａを形成する一対の型半部２１ａ，２１ｂ及び接続した型半部２１ａ，２１ｂの外周に嵌合する型枠部２１ｃからなる固定型２１と、固定型２１の上面に被せ、且つ下方へ押圧することで空洞部２ａ内に充填された材料を圧縮する可動型２２により構成されている。前記空洞部２ａの内面は、樹脂成形品１のリブ１ａを含む表面形状に沿った凹凸形状に形成してある。
【００３７】
図３に示されるように、模擬容器２の固定型２１は、型半部２１ａ，２１ｂ同士を向かい合わせに接合し（同図（Ａ））、その外周に型枠部２１ｃを嵌め込むことで組み立てられ（同図（Ｂ））、樹脂成形品の全体又は一部の形状に沿った内面形状に設けられた空洞部２ａが、組み立てられた固定型２１の上部に配置される。
そして、前記空洞部２ａ内に解析用材料を充填し、空洞部２ａの上部を可動型２２で塞ぎ（同図（Ｃ））、充填された材料を可動型２２で下方へ押圧し圧縮することで、空洞部２ａ内を流動した解析用材料に空洞部２ａの内面形状が転写され、解析用成形品が造形される。
模擬容器２は、図４に示されるように、ボルトとナットなどの定着部材２３，２３を介して固定型２１と可動型２２を型締めすることで、可動型２２で固定型２１内に充填された解析用材料を圧縮するように構成してもよい。
【００３８】
以下、図１に示される樹脂成形品１（基材厚み５ｍｍ、リブ１ａの厚み４ｍｍ、リブ１ａの高さ１５ｍｍ）を成形する場合の樹脂流動性をシミュレーションしたときの実施例について説明する。
【００３９】
〈実施例１〉
解析用材料として、無水マレイン酸とグリコールの縮合反応によって得たポリエステルに、スチレンとラジカル開始材であるＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を添加することによって得られるシート状のＳＭＣ材料を用いた。使用するＳＭＣ材料全体に対する繊維の体積含有率は３０％に設定した。
【００４０】
模擬容器２として、前記図２及び図３に示された固定型２１及び可動型２２からなる容器を用いた。
模擬容器２は、その成形材料として、ポリエーテルイミド（ＳＴＲＡＴＡＳＹＳ社製、製品名「ＵＬＴＥＭ  ９０８５  Ｍｏｄｅｌ」：ガラス転移温度１８６℃）を用い、３Ｄプリンターを用いて作製した。なお、ガラス転移温度は樹脂材料の動的粘弾性測定を測定し、ｔａｎδのピーク温度から求められる。
【００４１】
前記手法によって得た、厚さ２ｍｍのシート状のＳＭＣ材料（反応熱最高温度：２００℃）を積層し、これを前記模擬容器２の固定型２１の空洞部２ａ内に設置し、固定型２１の上部開口に可動型２２を被せ、充填された材料を可動型２２で加圧した。加圧は、模擬容器２をプレス機に設置して、通常のプレス成形と同様の加圧となるようにして行った。
加圧処理後、ＳＭＣ材料が充填されたままの模擬容器２を雰囲気温度が１５０℃のオーブンの中に静置し、３０分後にオーブンから取り出した。
【００４２】
オーブンから取り出した模擬容器２の可動型２２を取り外して中を確認すると、ＳＭＣ材料は硬化反応を起こして十分に硬化しており、さらに固定型２１から取り外すことで、図１に示された形状の解析用成形品が得られた。
【００４３】
〈実施例２〉
模擬容器２を、その成形材料として、ポリカーボネイト（ＳＴＲＡＴＡＳＹＳ社製、製品名「ＰＣ−ＩＳＯ  Ｍｏｄｅｌ（Ｔｒａｎｓｌｕｃｅｎｔ）」：ガラス転移温度１６１℃）を用い、３Ｄプリンターを用いて作製した以外、実施例１と同じ条件で解析用成形品を作製し、樹脂流動性のシミュレーションを行った。
【００４４】
その結果、オーブンから取り出した模擬容器２の可動型２２を取り外して中を確認すると、ＳＭＣ材料は硬化反応を起こして十分に硬化しており、さらに固定型２１から取り外すことで、図１に示された形状の解析用成形品が得られた。
【００４５】
〈実施例３〉
解析用材料として、市販の粘土を用いた。
粘土は赤色と白色の二種類を用い、それぞれ５ｍｍ程度の長さに折った市販のシャープペンシルの芯をフィラーに見立てて複数混入し、これを図５に示されるように、これを赤色の粘土１１ａと白色の粘土１１ｂをともに厚さ２ｍｍで交互に重ねて４層に積層したものを解析用材料１１とした。
【００４６】
模擬容器２として、前記図４に示された、定着部材２３を備えた固定型２１及び可動型２２からなる容器を用いた。
模擬容器２は、その成形材料として、アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸エステル（ＡＳＡ樹脂）（ＳＴＲＡＴＡＳＹＳ社製、製品名「ＡＳＡ  Ｍｏｄｅｌ（Ｎａｔｕｒａｌ）」：ガラス転移温度１０８℃）を用い、３Ｄプリンターを用いて作製した。
【００４７】
図６に示されるように、解析用材料１１を前記模擬容器２の固定型２１の空洞部２ａ内に設置し、固定型２１の上部開口に可動型２２を被せ、充填された材料を可動型２２で加圧することで材料の流動を促し、容器内部に充填した。
加圧は、容器に設けられた定着部材２３であるボルト・ナットを利用し、固定型２１と可動型２２をボルトで締結することで、ボルトの力によって両型を締め付けて行った。
【００４８】
加圧処理後、ボルトを取り外して固定型２１と可動型２２を分離させると、解析用材料１１である粘土は硬化していて、図７（Ａ）に示された形状の解析用成形品１が得られた。
この解析用成形品１の基部を切断すると、同図（Ｂ）に示されるように、色の違いによって材料の流動状態が断面から観察することができた。
また、観察の結果、材料に混入させた芯は、粘土の流動に沿った方向に向いており、ガラス繊維を含有するＳＭＣ材料に見られるような繊維配向挙動が確認された。
このような観点から、着色粘土と芯といった模擬材料によって、樹脂流動と繊維配向をシミュレーションすることが可能であることがわかった。
このように、流動の過程で着色粘土の何色の層がどこに流動するか知ることができ、さらには芯状の物体の向きを見ることで繊維配向を簡易に予測することが可能である。
【００４９】
（比較例）
模擬容器２を、その成形材料として、ＡＳＡ樹脂を用い、３Ｄプリンターを用いて作製した以外、実施例１と同じ条件で解析用成形品を作製し、樹脂流動性のシミュレーションを行った。
【００５０】
その結果、オーブンから取り出した模擬容器２の可動型２２を取り外して中を確認すると、模擬容器２自体の高温時の自重による変形が確認され、この形状変形によってＳＭＣ材料と空洞部２ａの内面が固着してしまい、所望の形状の解析用成形品を得ることができなかった。
【００５１】
以上の実施例と比較例から、ＳＭＣ材料を成形する際は、ガラス転移温度Ｔｇが高い樹脂材料を用いた模擬容器２を作製し、これを用いて解析用成形品を成形すれば、適正な樹脂成形品の評価の実施が可能な解析用成形品が得られることが確認できた。また、解析用成形品の評価によって適切な設計情報を得ることが可能であることが判明した。
また、解析用材料として粘土を用いるなどの簡易的なシミュレーションでは、ＡＳＡ樹脂のようなガラス転移温度が低い材料からなる模擬容器２を用いることによっても、実際の樹脂の流動や繊維やフィラーなどの配向に関する有用な情報を得ることが可能であることは判明した。
【００５２】
なお、図示した樹脂成形品１や模擬容器２の形状及び形態は一例であり、本発明は図示した構成や形態のものに限定されない。また、実施例で提示した成形に用いる樹脂材料は一例である。
【符号の説明】
【００５３】
１  樹脂成形品（解析用成形品）、２  模擬容器、２ａ  空洞部、２１  固定型、２２  可動型、２３  定着部材
【図１】
2018134807.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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