(57)【要約】【課題】最適なＳＭＣ成形を実現し得るＳＭＣ成形システム及びＳＭＣ成形品の製造方法を提供する。【解決手段】ＳＭＣ成形システム１は、ＳＭＣ製造装置２と、ＳＭＣの抜き取り検査結果を記憶するＳＭＣ製造データベース部３と、ＳＭＣを所定の長さにカットするカット装置４と、ＳＭＣの硬さを測定するＳＭＣ硬さ測定装置５と、所定長さのＳＭＣを用いて成形を行う成形プレス６と、成形プレスの締め切り速度を制御する制御部７とを備える。ＳＭＣ製造データベース部３は、ＳＭＣの抜き取り検査結果として、少なくともＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値を記憶している。制御部７は、ＳＭＣ製造データベース部３及びＳＭＣ硬さ測定装置５に対しそれぞれ電気的に接続されていて、ＳＭＣ製造データベース部に記憶されたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値とＳＭＣ硬さ測定装置で測定したＳＭＣの硬さとに基づいて成形プレスの締め切り速度を変更制御する。【選択図】図１
2015202590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＭＣを製造するＳＭＣ製造装置と、このＳＭＣ製造装置で製造されたＳＭＣの抜き取り検査結果を記憶するＳＭＣ製造データベース部と、前記ＳＭＣを成形するために所定の長さにカットするカット装置と、このカット装置に取り付けられたＳＭＣの硬さを測定するＳＭＣ硬さ測定装置と、前記カット装置で所定の長さにカットされたＳＭＣを用いて成形を行う成形プレスと、この成形プレスの締め切り速度を制御する制御部とを備え、
前記ＳＭＣ製造データベース部は、ＳＭＣの抜き取り検査結果として、少なくともＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値を記憶しており、
前記制御部は、前記ＳＭＣ製造データベース部及び前記ＳＭＣ硬さ測定装置に対しそれぞれ電気的に接続されていて、前記ＳＭＣ製造データベース部に記憶されたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値と前記ＳＭＣ硬さ測定装置で測定したＳＭＣの硬さとに基づいて成形プレスの締め切り速度を変更制御するように設けられていることを特徴とするＳＭＣ成形システム。
【請求項２】
ＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値を測定し記憶しておく測定記憶工程と、
カット装置に取り付けられたＳＭＣの硬さを測定する測定工程と、
前記測定記憶工程で測定し記憶していたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値と前記測定工程で測定したＳＭＣの硬さとに基づいて成形プレスの締め切り速度を変更して成形を行う成形工程とを備えたことを特徴とするＳＭＣ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、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）を用いてＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の成形を行うためのＳＭＣ成形システム及びＳＭＣ成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＳＭＣ成形システム及びＳＭＣ成形品の製造方法として、例えば特許文献１に記載されているように、ＳＭＣの硬さを硬さ測定器などを用いて測定し、その測定値に基づいて、成形プレスの締め切り速度を変更制御するようにしたものは知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１１０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳＭＣの硬さは、コンパウンドの硬さと、繊維層への樹脂の含浸状態による繊維層硬さとからなるが、従来の如く硬さ測定器などで測定されるＳＭＣの硬さは、コンパウンドの硬さを指すことが殆どである。それ故、ＳＭＣの硬さ（コンパウンドの硬さ）が同じでも繊維層硬さが異なると最適な条件が変わることから、従来のＳＭＣ成形システムなどでは最適な成形ができないという問題がある。
【０００５】
一方、ＳＭＣ製造装置で製造したＳＭＣは、通常、抜き取り検査が行われ、その検査結果は、ＳＭＣ製造データベース部に記憶して保存される。この抜き取り検査結果の中には、ＳＭＣ製造時に粘度計で測定される樹脂成形材料の粘度が含まれるが、このＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度は、ＳＭＣの繊維層硬さと相関関係を有している。
【０００６】
本発明はかかる諸点に鑑み、その課題は、ＳＭＣの硬さとは別に、ＳＭＣの繊維層硬さと相関関係を有するＳＭＣ製造時の粘度をも考慮して成形条件を設定して、最適なＳＭＣ成形を実現し得るＳＭＣ成形システム及びＳＭＣ成形品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため、本発明のＳＭＣ成形システムは、ＳＭＣを製造するＳＭＣ製造装置と、このＳＭＣ製造装置で製造されたＳＭＣの抜き取り検査結果を記憶するＳＭＣ製造データベース部と、前記ＳＭＣを成形するために所定の長さにカットするカット装置と、このカット装置に取り付けられたＳＭＣの硬さを測定するＳＭＣ硬さ測定装置と、前記カット装置で所定の長さにカットされたＳＭＣを用いて成形を行う成形プレスと、この成形プレスの締め切り速度を制御する制御部とを備える。そして、前記ＳＭＣ製造データベース部は、ＳＭＣの抜き取り検査結果として、少なくともＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値を記憶している。また、前記制御部は、前記ＳＭＣ製造データベース部及び前記ＳＭＣ硬さ測定装置に対しそれぞれ電気的に接続されていて、前記ＳＭＣ製造データベース部に記憶されたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値と前記ＳＭＣ硬さ測定装置で測定したＳＭＣの硬さとに基づいて成形プレスの締め切り速度を変更制御するように設ける構成とする。
【０００８】
また、本発明のＳＭＣ成形品の製造方法は、ＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値を測定し記憶しておく測定記憶工程と、カット装置に取り付けられたＳＭＣの硬さを測定する測定工程と、前記測定記憶工程で測定し記憶していたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値と前記測定工程で測定したＳＭＣの硬さとに基づいて成形プレスの締め切り速度を変更して成形を行う成形工程とを備える構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＳＭＣ成形システム及びＳＭＣ成形品の製造方法によれば、ＳＭＣの繊維層硬さと相関なＭＣ製造時の樹脂成形材料の粘度値とＳＭＣの硬さとに基づいて成形プレスの締め切り速度が適切に変更されるため、最適なＳＭＣ成形を実現することができる。その結果、成形不良の抑制化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は前記ＳＭＣ成形システムのＳＭＣ製造装置の概略構成図である。
【図３】図３は前記ＳＭＣ成形システムのカット装置の概略構成図である。
【図４】図４は前記ＳＭＣ成形システムの成形プレスの概略構成図である。
【図５】図５は締め切り速度の補正値データテーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係るＳＭＣ成形システムの全体構成を示す。ＳＭＣ成形システム１は、ＳＭＣ製造装置２と、ＳＭＣ製造データベース部３と、カット装置４と、ＳＭＣ硬さ測定装置５と、成形プレス６と、制御部７とを備えている。
【００１３】
ＳＭＣ製造装置２は、図２に示すように、ＳＭＣ１１を製造する装置である。ＳＭＣ１１は、下側に配置される下側離型フィルム１２と上側に配置される上側離型フィルム１３との間に、熱硬化性樹脂である樹脂成形材料１４と、ガラス繊維等の繊維１５とを挟んで含浸させて増強したシート状の成形材料である。また、ＳＭＣ製造装置２は、第１送出部２１、第１樹脂供給部２２、繊維散布部２３、第２送出部２４、第２樹脂供給部２５、積層送出部２６、押圧含浸部２７、端部樹脂供給部２８及びタンク２９を有している。
【００１４】
第１送出部２１は、ロール状に巻いた長尺の下側離型フィルム１２を連続して送り出すようになっており、第２送出部２４は、ロール状に巻いた長尺の上側離型フィルム１３を連続して送り出すようになっている。尚、下側離型フィルム１２と上側離型フィルム１３は、樹脂成形材料１４から剥離し易い素材（例えばポリプロピレンフィルム）からなる。
【００１５】
第１樹脂供給部２２は、第１送出部２１によって送り出された下側離型フィルム１２の幅方向の中央部上に樹脂成形材料１４を連続的に供給して所定幅の下側樹脂層を形成する。第１樹脂供給部２２には、タンク２９に溜められた樹脂成形材料１４が供給される。繊維散布部２３は、前記下側樹脂層上に繊維１５を連続的に散布して所定幅の繊維層を形成する。繊維散布部２３は、ガラスロービング３１を切断して得られる多数の細かいガラス繊維である繊維１５を散布する構成になっている。尚、本実施形態では繊維１５としてガラス繊維を用いるが、繊維１５はガラス繊維に限定されるものではない。
【００１６】
第２樹脂供給部２５は、第２送出部２４によって送り出された上側離型フィルム１３の幅方向の中央部上に樹脂成形材料１４を連続的に供給して所定幅の上側樹脂層を形成する。第２樹脂供給部２５には、タンク２９に溜められた樹脂成形材料１４が供給される。
【００１７】
積層送出部２６は、下側離型フィルム１２と上側離型フィルム１３とを上側樹脂層が繊維層に接するように重ねて送り出す。詳しくは、積層送出部２６は、上側樹脂層が上面に形成された上側離型フィルム１３を上下反転させて、この上側樹脂層を下側離型フィルム１２の樹脂層の幅方向の中央部に重ね合わせて、この両離型フィルム１２，１３を送り出す。
【００１８】
押圧含浸部２７は、この重ね合わせた状態の両離型フィルム１２，１３を上下から押圧して繊維層に上側樹脂層及び下側樹脂層を含浸させる。押圧含浸部２７は、例えば、図示の如き上下一対のコンベア３２，３２からなり、両離型フィルム１２，１３を挟んで上下にジグザグに送り出すことで、上下方向だけでなく幅方向にも押圧して繊維層に樹脂層を含浸させるようになっている。
【００１９】
端部樹脂供給部２８は、積層送出部２６によって下側離型フィルム１２と上側離型フィルム１３とを重ねる前に、樹脂層の幅方向の両端部上にそれぞれ樹脂成形材料１４を供給する。端部樹脂供給部２８は、図に詳示していないが、樹脂層の幅方向の各端部にそれぞれ樹脂成形材料を供給する一対の塗装ノズルを有してなり、端部樹脂供給部２８には、タンク２９に溜められた樹脂成形材料１４が供給される。
【００２０】
ＳＭＣ製造装置２で製造されたＳＭＣ１１は、上方に開口するコンテナ３３内につづら折り状に重ねて収納し、熟成庫（図示せず）にて熟成される。
【００２１】
ＳＭＣ製造データベース部３は、ＳＭＣ製造装置２で製造されたＳＭＣ１１の抜き取り検査結果を記憶するものである。ＳＭＣ製造データベース部３は、単に記憶部を備えるだけでなく、パーソナルコンピュータで構成して、表示部及び操作部を備えることが好ましい。その場合、ＳＭＣ製造データベース部３には、ＳＭＣ１１の抜き取り検査結果として、少なくともＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値が操作部により入力して記憶される。
【００２２】
ここで、ＳＭＣ１１の繊維層硬さは、ＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度に影響される。つまり、樹脂成形材料１４の粘度が低いとＳＭＣ製造装置２の押圧含浸部２７での上側樹脂層及び下側樹脂層から繊維層への樹脂の含浸が進み、繊維層が硬くなるからである。樹脂成形材料１４の粘度は、ＳＭＣ製造前に加えられる増粘剤により時間経過と共に粘度が高くなっていく。この粘度の上昇速度は、環境温度や湿度の影響を受けて変化する。つまり粘度の上昇速度が速いと、粘度がすぐに高くなり、繊維層への樹脂の含浸が多くなる。よって、ＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値を測定することにより、樹脂層への樹脂の含浸度合い、つまり樹脂層硬さを推定することが可能になる。
【００２３】
ＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値としては、増粘剤を加えた時点から３０分後の粘度値を用いる。また、この粘度値の測定は、ＳＭＣ製造時に、増粘剤を加えた樹脂成形材料をサンプリングし、粘度計にて測定する。この測定された粘度値のデータは、ＳＭＣ１１のロット番号と共にＳＭＣ製造データベース部３に記憶される。
【００２４】
カット装置４は、熟成庫にて熟成されたＳＭＣ１１を成形するために所定の長さにカットする装置である。このカットに先立って、ＳＭＣ１１は、図示していないが、一旦コンテナ３３内から取り出された後、離型フィルム巻き取り装置によって離型フィルム１２，１３が剥がされ、コンテナ３３内につづら折り状に重ねて戻される。尚、離型フィルム１２，１３は、それぞれ巻き取りローラ（図示せず）に巻き取られる。
【００２５】
カット装置４は、図３に示すように、搬送装置４１と、カット台４２と、カット刃４３とを有している。搬送装置４１は、離型フィルム１２，１３を剥がしてコンテナ３３内に戻されたＳＭＣ１１をコンテナ３３内からカット台４２上に所定の長さ毎に間欠的に搬送する装置である。搬送装置４１は、ＳＭＣ１１を挟持する一対のローラからなる送りローラ４５と、ＳＭＣ１１の途中を支持する２つのガイドローラ４６，４６とを有している。２つのガイドローラ４６，４６は、ＳＭＣ１１の搬送方向に互いに所定間隔を隔てた状態でかつ同一の高さ位置に設けられていて、ＳＭＣ硬さ測定装置５の後述するたわみ量測定時のＳＭＣ１１の架け渡し部として機能するようになっている。
【００２６】
カット台４２は、カット刃４３によりＳＭＣ１１を所定の長さにカットする第１スペースＳ１と、所定の長さにカットされたＳＭＣ１１を所定枚数積み重ねる第２スペースＳ２とを有している。カット刃４３は、カット台４２に対し昇降動可能に設けられていて、下降時にカット台４２の第１スペースＳ１１上のＳＭＣ１１をカットするようになっている。
【００２７】
ＳＭＣ硬さ測定装置５は、カット装置４に取り付けられたＳＭＣ１１の硬さを測定する装置である。ＳＭＣ１１の硬さは、保管期間や保管時の温度によって変化することから、成形直前のカット装置４によるＳＭＣ１１の切断時に測定を行う。この測定は、通常、圧子を一定の力でＳＭＣ１１に押し込み、その押し込み量を測定して、それを硬さとすることが多いが、本実施形態では、ＳＭＣ１１のたわみ量を測定して、それを硬さとしている。
【００２８】
すなわち、ＳＭＣ硬さ測定装置５は、本実施形態の場合、図１に示すように、ＳＭＣ１１のたわみ量を検出するたわみ量検出部５１と、このたわみ量検出部５１で検出したＳＭＣ１１のたわみ量を制御部７に向けて出力するための出力部５２とを有している。たわみ量検出部５１は、カット装置４の搬送装置４１の停止時で２つのガイドローラ４６，４６間に架け渡されたＳＭＣ１１のたわみ量を測定する。ここで、ＳＭＣ１１の硬さとたわみ量の関係は、ＳＭＣ１１が硬い場合、ＳＭＣ１１の剛性が高く自重による変形が小さいため、たわみ量が小さくなる。一方、ＳＭＣ１１が柔らかい場合、ＳＭＣ１１の剛性が低く自重による変形が大きいため、たわみ量が大きくなる。このようなＳＭＣ１１の硬さとたわみ量の関係は、ＳＭＣ１１の硬さとたわみとの対応データを収集し、これらの対応データから容易に把握できるようにすれば良い。また、たわみ量検出部５１としては、例えばレーザ変形などに採用されるレーザ光を照射し、その反射光を計測して距離を計測するなどの非接触式のものを用いることが好ましい。
【００２９】
成形プレス６は、図４に示すように、下金型６１と、この下金型６１に対し昇降動可能に設けられた上金型６２とを有している。そして、成形時には、成形プレス６の上金型６２を上昇位置に上昇させた後、先ず、カット装置４で所定の長さにカットされかつカット台４２上に積み重ねられた所定枚数のＳＭＣ１１を成形プレス６の下金型６１上の所定位置にセットする。続いて、成形プレス６の上金型６２を下降させ、下金型６１と上金型６２とでプレスすることにより、成形品が得られる。
【００３０】
制御部７は、成形プレス６の締め切り速度（成形時の上金型６２の下降速度）を制御するものであって、成形プレス６に一体に組み付けられ又は成形プレス６と別体で電気的に接続されたパーソナルコンピュータで構成されている。
【００３１】
制御部７は、ＳＭＣ製造データベース部３及びＳＭＣ硬さ測定装置５（詳しくはその出力部５２）に対しそれぞれ電気的につまりデータが授受可能な状態に接続されている。そして、制御部７は、ＳＭＣ製造データベース部３に記憶されたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値（繊維層硬さ）とＳＭＣ硬さ測定装置５で測定したＳＭＣ１１の硬さ（たわみ量）とに基づいて成形プレス６の締め切り速度を変更制御するようになっている。
【００３２】
ＳＭＣ製造データベース部３に記憶されたＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値（樹脂層硬さ）は、成形時に制御部７にてオペレータがＳＭＣ製造データベース部３より取り出して使用する。その取り出しは、ＳＭＣ製造データベース部３での記憶時に入力したＳＭＣ１１のロッド番号をキーにして行われる。
【００３３】
また、ＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値とＳＭＣ１１の硬さとに基づいて成形プレス６の締め切り速度を変更制御するに当たっては、標準の締め切り速度に対し、例えば図５に示す補正値データテーブルを用いて補正を行い、補正後の締め切り速度で行う。このデータテーブルの補正値の意義について、次に述べる。
【００３４】
ＳＭＣ１１の成形は、成形プレス６で、増粘剤により硬くなったＳＭＣ１１を加熱、加圧しながら、一旦柔らかくして流動させ、成形プレス６の上下金型６１，６２間の隙間内に充填させ、更に加熱を続けて硬化させる。
【００３５】
ＳＭＣ１１が硬い場合、一旦柔らかくするのに時間が掛かるため、締め切り速度が速いと、流動末端まで材料が届かないことが生じる。逆に、ＳＭＣ１１が柔らかい場合、材料が早く流れ出すため、締め切り速度が遅いと、エアを巻き込み易く、ピンホールが発生し易くなる。この経験則から、（１）ＳＭＣ１１が硬い場合、締め切り速度は遅くすることが良く、図５に示すデータテーブルの一番上の補正値（−０．５ｍｍ／ｓｅｃ）は、これを実現するものである。また、（２）ＳＭＣ１１が柔らかい場合、締め切り速度は速くすることが良く、図５に示すデータテーブルの一番下の補正値（＋０．５ｍｍ／ｓｅｃ）は、これを実現するものである。尚、図５に示すデータテーブルの場合、ＳＭＣ硬さ（たわみ量）は、たわみ量を基準にしていることから、数値が小さい程硬く、逆に数値が大きい程柔らかいことを意味する。一方、繊維層硬さ（粘度値）は、数値が大きい程硬く、逆に数値が小さい程柔らかいことを意味する。
【００３６】
しかし、ＳＭＣ１１の成形時の流動は、ＳＭＣ１１の樹脂成形材料１４だけでなく、ガラス繊維等の繊維１５も同時に流動する。樹脂成形材料１４と繊維１５の硬さが同じならば、前記の経験則に従って成形をすれば成形不良の発生を抑えられるが、違う場合、繊維１５が流れ難くなり、繊維１５が表面に出てきたりして不良になる。樹脂成形材料１４の硬さ（ＳＭＣ１１の硬さ又はコンパウンド硬さともいう）と繊維１５の硬さ（繊維層硬さともいう）とが違う場合には、下記の（３）、（４）の如くすることが、成形不良を少なくできることが経験上判っている。
【００３７】
（３）ＳＭＣ１１が硬くても、繊維層硬さが柔らかい場合、締め切り速度はやや速くすることが良く、図５に示すデータテーブルの上から２番目の補正値（＋０．２５ｍｍ／ｓｅｃ）は、これを実現するものである。また、（４）ＳＭＣ１１が柔らかくても、繊維層硬さが硬い場合、締め切り速度はやや遅くすることが良く、図５に示すデータテーブルの下から２番目の補正値（−０．２５ｍｍ／ｓｅｃ）は、これを実現するものである。
【００３８】
次に、ＳＭＣ成形システム１の作用効果を説明する。制御部７は、従来の如く単にＳＭＣ硬さに基づくだけでなく、ＳＭＣ１１の繊維層硬さと相関関係を有するＳＭＣ製造時の樹脂成形材料１４の粘度値にも基づいて、成形プレス６の締め切り速度を変更制御するようになっている。より具体的には、ＳＭＣ１１が硬い場合、粘度値が低ければ締め切り速度をやや速くし、粘度値が高ければ締め切り速度を遅くする一方、ＳＭＣ１１が柔らかい場合、粘度値が高ければ締め切り速度をやや遅くし、粘度値が低ければ締め切り速度を速くする。このため、最適な条件でＳＭＣ成形を行うことができ、成形不良の抑制化を図ることができる。
【００３９】
ここで、本発明の効果を実証するために、図１に示すＳＭＣ成形システム１において、ＳＭＣ１１を成形し、重量２１ｋｇの浴槽成形品を製造する場合に、本発明の方式と従来の方式とで試験を行った。この場合、標準的な硬さを有する単位重量６ｋｇ／ｍ２、幅１ｍの長尺のＳＭＣ１１を長さ５００ｍｍにカット装置４で切断し、これを７枚積層した後、成形プレス６の下金型６１にセットし、加熱加圧して成形を行った。
【００４０】
従来の方式では、成形時の成形プレス６の締め切り速度が標準的な速度に設定されているため、ＳＭＣの物性のバラツキに対応できず、成形品の不良率は３０％であった。尚、成形時の成形プレス６の締め切り速度の標準的な速度は、成形プレス６の両金型６１，６２が完全に閉まるまでの上金型６２と下金型６１の間隔が０〜３０ｍｍの間は、１ｍｍ／ｓｅｃに設定されていた。また、成形に用いられる標準的な硬さを有する長尺のＳＭＣ１１のたわみ量は１００ｍｍであった。
【００４１】
一方、本発明の方式は、事前にＳＭＣ１１の硬さ及び繊維層硬さをそれぞれ測定し、図５に示すデータテーブルを用いて、締め切り速度を補正した。これにより、本発明の方式では、成形不良を１０％まで低減することができた。
【００４２】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば前記実施形態では、ＳＭＣ製造データベース部３及び成形プレス６の制御部７をそれぞれ別々のパーソナルコンピュータで構成したが、本発明は、この両者を１つのパーソナルコンピュータで構成しても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１    ＳＭＣ成形システム
２    ＳＭＣ製造装置
３    ＳＭＣ製造データベース部
４    カット装置
５    ＳＭＣ硬さ測定装置
６    成形プレス
７    制御部
１１    ＳＭＣ
１４    樹脂成形材料
【図１】
2015202590.tif 000003
【図２】
2015202590.tif 000004
【図３】
2015202590.tif 000005
【図４】
2015202590.tif 000006
【図５】
2015202590.tif 000007