(57)【要約】【解決課題】最も外側に位置する強化繊維基材の強化繊維の配向が成形時に乱れるのを防止でき、表面品位や意匠性に優れたＦＲＰ成形品を製造できる方法を提供する。【解決手段】成形型の上に強化繊維基材を積層配置し、積層配置した強化繊維基材をバギングシートで覆い、そのバギングシート内を減圧した後、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いる。【選択図】　図４
2004122527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型内に強化繊維基材を積層配置し、その成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項２】
成形型内に強化繊維基材を積層配置し、成形型内を減圧した後その成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項３】
成形型の上に強化繊維基材を積層配置し、積層配置した強化繊維基材をバギングシートで覆い、そのバギングシート内を減圧した後、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項４】
成形型の上に樹脂分配媒体を配置し、その樹脂分配媒体の上に強化繊維基材を積層配置し、樹脂分配媒体および強化繊維基材をバギングシートで覆い、そのバギングシート内を減圧した後、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項５】
成形型の上に強化繊維基材を積層配置し、積層配置した強化繊維基材の上に樹脂分配媒体を配置し、強化繊維基材および樹脂分配媒体をバギングシートで覆い、そのバギングシート内を減圧した後、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項６】
成形型の上に樹脂分配媒体を配置し、その樹脂分配媒体の上に強化繊維基材を積層配置し、積層配置した強化繊維基材の上に樹脂分配媒体を配置し、強化繊維基材および樹脂分配媒体をバギングシートで覆い、そのバギングシート内を減圧した後、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項７】
得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材を成形型のパーティング部まで延在させておく、請求項１〜６のいずれかに記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項８】
強化繊維基材の組織を固定する熱硬化性樹脂として強化繊維基材に含浸される熱硬化性樹脂と同種の熱硬化性樹脂を用いる、請求項１〜７のいずれかに記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項９】
強化繊維基材の組織を固定する熱硬化性樹脂をその強化繊維基材の表面のみに付与しておく、請求項１〜８のいずれかに記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項１０】
強化繊維基材の組織を固定する熱硬化性樹脂をあらかじめ硬化させておく、請求項１〜９のいずれかに記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法によって製造されたＦＲＰ成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＩ法（Ｒｅｓｉｎ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）、好ましくはＶＡＲＩ法（Ｖａｃｕｕｍ　Ａｓｓｉｓｔ　Ｒｅｓｉｎ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）によるＦＲＰ成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＩ法（Ｒｅｓｉｎ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）は、成形型内に強化繊維基材を積層配置し、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を得るものである。かかるＲＩ法のなかでも、熱硬化性樹脂の注入に先立って成形型内を減圧するＶＡＲＩ法は、比較的大型のＦＲＰ成形品でも製造することができるとして注目されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，０５２，９０６号明細書
ところで、たとえば自動車の外板や内装材のように、高い表面品位や意匠性が特に求められるＦＲＰ成形品を製造する場合、最も外側に位置する強化繊維基材に強化繊維の配向の乱れのないことが要求される。強化繊維の配向が乱れると、強度や剛性、弾性率といった物理的特性もさることながら、表面の平滑性が損なわれたりボイドができたりして表面品位が低下し、また、たとえば強化繊維基材が強化繊維織物である場合、織目が不規則に表れて意匠性が低下したりする。そのため、従来、表面品位や意匠性が特に要求される場合には、得られた成形品の表面を研磨したり、塗装を施したりしているが、手間がかかるために製造コストが高くなる。また、たとえば自動車の内装材のように、表面をむきだしにして高級感を演出したいような場合もある。かかる強化繊維の配向の乱れは、強化繊維基材を積層する過程や、熱硬化性樹脂を注入する過程で生じやすいが、従来、この乱れに対する格別な配慮はなされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の方法の上述した問題点を解決するもので、その目的とするところは、最も外側に位置する強化繊維基材の強化繊維の配向が積層時や成形時に乱れるのを防止することができ、表面品位や意匠性に優れたＦＲＰ成形品を製造することができる方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、成形型内に強化繊維基材を積層配置し、その成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法を提供する。この方法はＲＩ法と呼ばれる方法であるが、成形型内に強化繊維基材を積層配置し、成形型内を減圧した後その成形型内に熱硬化性樹脂を注入するＶＡＲＩ法によることもできる。
【０００６】
また、本発明は、上記目的を達成するために、成形型の上に強化繊維基材を積層配置し、積層配置した強化繊維基材をバギングシートで覆い、そのバギングシート内を減圧した後、成形型内に熱硬化性樹脂を注入して強化繊維基材に含浸し、硬化させてＦＲＰ成形品を製造するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法を提供する。この場合、まず成形型の上に樹脂分配媒体を配置し、その樹脂分配媒体の上に強化繊維基材を積層配置することもできる。また、積層配置した強化繊維基材の上に樹脂分配媒体を配置することもできるし、成形型の上に樹脂分配媒体を配置し、その樹脂分配媒体の上に強化繊維基材を積層配置するとともに積層配置した強化繊維基材の上に樹脂分配媒体を配置することもできる。樹脂分散媒体の使用は、強化繊維基材に対する熱硬化性樹脂の含浸性を向上させる。
【０００７】
上述した方法において、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材を成形型のパーティング部まで延在させておくと、成形品の縁部まで熱硬化性樹脂がよく回り込み、より品位に優れた成形品が得られるようになる。
【０００８】
また、強化繊維基材の組織を固定する熱硬化性樹脂としては、格別の理由がない限り、強化繊維基材に含浸される熱硬化性樹脂と同種の熱硬化性樹脂を用いるようにする。
【０００９】
さらに、強化繊維基材の組織を固定する熱硬化性樹脂を、その強化繊維基材の表面のみに付与しておいたり、あらかじめ硬化させておくのも好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、成形型は、内部にキャビティが形成される金属製の上型１および下型２を有する。また、下型２の一端側には、キャビティの幅方向に延びる溝からなる樹脂注入口３が設けられ、他端側には、やはりキャビティの幅方向に延びる溝からなる減圧吸引口４が設けられている。樹脂注入口３はバルブ１５を介して樹脂タンク５に接続され、樹脂タンク５は加圧ポンプ６に接続されている。また、減圧吸引口４はバルブ１４、真空トラップ１３を介して真空ポンプ７に接続されている。さらに、上型１と下型２との間には、シリコンゴム、ネオプレンゴム、ブチルゴム等のゴムからなるＯ−リング８が介在され、上型１と下型２とで形成されるキャビティ内を気密に保つことができるようになっている。
【００１１】
さて、かかる成形型を用いたＦＲＰ成形品の製造は、図２に示すように、下型２の上に、まず、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材１６を置き、さらにその上に所望の枚数の強化繊維基材１１（熱硬化性樹脂による組織の固定はしていない）を積層配置する。
【００１２】
上記強化繊維基材１６、１１は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維等の高強度、高弾性率繊維からなる織物、編物、不織布等の布帛からなる。なかでも織物が多用される。織物としては、平織物、綾織物、朱子織物、多軸織物、一方向織物、三次元織物等を用いることができる。なお、積層にあたり、成形品に所望の物理的特性が発現されるように、繊維の方向が制御されることはいうまでもない。
【００１３】
また、最も外側に位置する強化繊維基材１６、すなわち、成形品の最外層となる強化繊維基材１６は、上述したように熱硬化性樹脂で組織が固定されている。この、組織が固定された強化繊維基材１６は、図３に示すように、上述した強化繊維基材１１に、好ましくは後に含浸される熱硬化性樹脂と同種の熱硬化性樹脂をスプレイ１２によって吹き付け、付着させることによって得ることができる。このとき、熱硬化性樹脂は、強化繊維基材１６の可とう性を著しく損なわないように、表面のみに付着させるようにするのが好ましい。熱硬化性樹脂の付着量は、強化繊維基材１１の種類等にもよるが、３０ｇ／ｍ２程度以下でよい。そして、通常は、積層配置する前に熱硬化性樹脂を硬化させておく。これにより、強化繊維基材の組織が固定され、積層時や成形時における強化繊維の配向の乱れを防止できる。
【００１４】
次に、積層配置した繊維強化基材１６、１１の上にピールプライ１０を置き、さらにその上に樹脂分配媒体９を置く。
【００１５】
ピールプライ１０は、たとえばナイロンタフタからなり、成形後、成形品からの樹脂分配媒体９の剥離、除去を容易にするものである。樹脂分配媒体９は、樹脂注入口３から注入される熱硬化性樹脂が強化繊維基材１６、１１にくまなく回り込むように樹脂を分配するもので、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ四フッ化エチレン等からなるプラスチック製メッシュのようなものである。
【００１６】
再び図１を参照するに、樹脂分配媒体９を置いた後、上型１を閉じ、成形型を所望の温度に加熱する。
【００１７】
次に、バルブ１５を閉じ、バルブ１４を開いて真空ポンプ７を運転し、減圧吸引口４を介してキャビティ内を減圧する。キャビティ内が所望の減圧度に達した後、バルブ１４を閉じ、バルブ１５を開き、加圧ポンプ６を運転して樹脂タンク５内の熱硬化性樹脂を樹脂注入口３を介してキャビティ内に注入し、強化繊維基材１６、１１に含浸する。熱硬化性樹脂は、ＦＲＰのマトリクス樹脂として周知のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂のようなものである。
【００１８】
熱硬化性樹脂が強化繊維基材１６、１１に含浸され、減圧吸引口４に熱硬化性樹脂が流出してきたらバルブ１５を閉じ、熱硬化性樹脂を硬化させる。熱硬化性樹脂が硬化した後、成形型を開き、離型する。離型の後、樹脂分配媒体９を剥ぎ取る。この剥ぎ取りは、ピールプライ１０を設けていることからそのピールプライ１０とともに容易に行える。かくして、ＦＲＰ成形品が得られる。
【００１９】
図４、図５に示す形態のものは、図１に示した成形型の上型１に代えてバギングシート１７を用いるようにしたもので、図１に示したものと同一の部分には同一の符号が付されている。ただ、樹脂タンク５を大気圧に保つ関係で図１における加圧ポンプ６は設けていない。バギングシート１７は、ナイロン、シリコーン、ポリイミド、ポリエチレン等の、可とう性や耐熱性、離型性を有する高分子材料からなるもので、必要に応じて脱型をより容易にするための離型処理を施しておく。なお、キャビティ内を観察できるという意味で、バギングシート１７は透明性を有するものを用いるのが好ましい。
【００２０】
図１に示した形態において、キャビティ内を減圧することは必須ではない。減圧することなく熱硬化性樹脂を注入することもできるが、減圧したほうが強化繊維基材への含浸性が向上する。なお、熱硬化性樹脂を強化繊維基材に含浸した後、バルブ１４を閉じ、減圧吸引を停止して注入した熱硬化性樹脂をしばらく保圧するようにすると、含浸性がより向上する。
【００２１】
また、樹脂分配媒体は、これを設けると熱硬化性樹脂の含浸速度が向上したり、より厚肉の成形品の成型が可能となるが、必須のものではない。また、樹脂分配媒体は、実施形態に示したように、いずれか一方の側にのみ、たとえば得られる成形品において表面品位や意匠性をそれほど発現させる必要のない側にのみ配置することもできるし、両側に配置することもできる。なお、樹脂分配媒体や上述したピールプライは、差し支えなければ剥ぎ取ることなく成形品中にそのまま残してもよい。
【００２２】
さらに、強化繊維基材の積層配置にあたり、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材は、実施形態に示したように、得られる成形品において表面品位や意匠性を発現させたい表面を形成する最外層に配置する。両表面の表面品位や意匠性を向上させたい場合には、もちろん、両最外層に配置する。
【００２３】
また、最も外側に位置する強化繊維基材、すなわち、成形品の最外層となる強化繊維基材、それも、得られる成形品において表面品位や意匠性を発現させたい表面を形成する最外層となる強化繊維基材を、成形型の、上型と下型の合わせ面、すなわちパーティング部まで延在せしめておくのも好ましい。そうすると、熱硬化性樹脂が強化繊維基材の縁部まで十分に回り込むようになり、成形品の品位がより向上する。なお、その場合、パーティング部に延在していた強化繊維基材の部分がバリとして残るが、成形後に除去すればよい。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した成形型を用いてＦＲＰ成形品を製造した。
【００２５】
すなわち、まず、強化繊維基材１６として、目付が２００ｇ／ｍ２の炭素繊維織物にエポキシ樹脂を目付が１０〜１５ｇ／ｍ２程度になるようにスプレイし、８５℃で０．５時間加熱してエポキシ樹脂を硬化させ、エポキシ樹脂で織組織を固定した炭素繊維織物を用意した。エポキシ樹脂は、炭素繊維織物を構成する織糸内までは入っておらず、表面にのみ付着していて、これにより織組織が固定されていた。
【００２６】
次に、下型２の上に上述の織組織を固定した炭素繊維織物を置き、その上に目付が２００ｇ／ｍ２の炭素繊維織物を７枚積層し、さらにそのうえにピールプライとしてナイロンタフタを置き、そのナイロンタフタの上に樹脂分配媒体としてポリプロピレンメッシュを置き、上型１を閉じた。
【００２７】
次に、バルブ１５を閉じ、バルブ１４を開いてキャビティ内を減圧するとともに、成形型全体を１００℃に加熱した。
【００２８】
次に、キャビティ内の減圧度が３ｍｍＨｇ（４００Ｐａ）に達した時点でバルブ１５を開き、キャビティ内に３００ｋＰａの圧力で高速硬化型のエポキシ樹脂を注入するとともにエポキシ樹脂がバルブ１４に達した時点でそのバルブ１４を閉じ、さらに３０秒後にバルブ１５を閉じた。
【００２９】
１０分経過後、成形型を開き、成形品を取り出した。下型２側の成形品の表面は、強化繊維織物の織目が規則正しく現れていてボイドや強化繊維の配向の乱れは認められず、表面品位が極めて高く、かつ、意匠性に優れていた。
（実施例２）
図４に示した成形型を用いてＦＲＰ成形品を製造した。
【００３０】
すなわち、まず、強化繊維基材１６として、目付が２００ｇ／ｍ２の炭素繊維織物にエポキシ樹脂を目付が１０〜１５ｇ／ｍ２程度になるようにスプレイし、８０℃で１．５時間加熱してエポキシ樹脂を硬化させ、エポキシ樹脂で織組織を固定した炭素繊維織物を用意した。エポキシ樹脂は、炭素繊維織物を構成する織糸内までは入っておらず、表面にのみ付着していて、これにより織組織が固定されていた。
【００３１】
次に、下型２の上に上述の織組織を固定した炭素繊維織物を置き、その上に目付が２００ｇ／ｍ２の炭素繊維織物を７枚積層し、さらにそのうえにピールプライとしてナイロンタフタを置き、そのナイロンタフタの上に樹脂分配媒体としてポリプロピレンメッシュを置き、バギングシート１７としてナイロンシートを被せた。
【００３２】
次に、バルブ１５を閉じ、バルブ１４を開いてキャビティ内を減圧するとともに、成形型全体を７０℃に加熱した。
【００３３】
次に、キャビティ内の減圧度が３ｍｍＨｇ（４００Ｐａ）に達した時点でバルブ１５を開き、キャビティ内に減圧力でエポキシ樹脂を注入するとともに、エポキシ樹脂がバルブ１４に達するとともにキャビティ全体に達したことを確認した時点でバルブ１５、１４を閉じた。
【００３４】
２時間経過後、バギングシートを取り除き、成形品を取り出した。下型２側の成形品の表面は、実施例１と同様、強化繊維織物の織目が規則正しく現れていてボイドや強化繊維の配向の乱れは認められず、表面品位が極めて高く、かつ、意匠性に優れていた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、成形型内に強化繊維基材を積層配置するに際し、得られるＦＲＰ成形品の最外層となる強化繊維基材として、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を用いるから、強化繊維基材の積層時や熱硬化性樹脂の注入時におけるこの繊維強化基材の強化繊維の配向の乱れを防止することができるようになり、実施例にも示したように、表面品位や意匠性に優れたＦＲＰ成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する成形型の一形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の方法で用いる、熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材を製造している様子を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の方法を実施する成形型の別の形態を示す概略縦断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１：上型
２：下型
３：樹脂注入口
４：減圧吸引口
５：樹脂タンク
６：加圧ポンプ
７：真空ポンプ
８：Ｏ−リング
９：樹脂分配媒体
１０：ピールプライ
１１：強化繊維基材
１２：スプレイ
１３：真空トラップ
１４：バルブ
１５：バルブ
１６：熱硬化性樹脂で組織を固定した強化繊維基材
１７：バギングシート
【図１】
2004122527.tif 000003
【図２】
2004122527.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004122527.tif 000006
【図５】
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