(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化材として長繊維に熱可塑性樹脂を含浸してなる長繊維プリプレグを、成形しようとする製品の形状に近似させた芯金の外側に、一部分を除き長繊維の方向が斜めになるように複数層巻き付けて重ね合わせて各層の長繊維プリプレグ同士を付着させ、次いで、芯金を抜き取って中空状の長繊維強化層を形成し、次に、上記中空状に形成した長繊維強化層を射出成形金型の内にセットした後、上記長繊維プリプレグの樹脂と同一又は相溶性の良い樹脂を射出成形機により射出して上記中空状の長繊維強化層内に注入し、該長繊維強化層を内部へ注入される射出成形樹脂により上記射出成形金型内の形状に沿わせて変形させると共に該長繊維強化層と注入された樹脂とを一体にしてなる成形品を成形することを特徴とする長繊維強化成形品の成形方法。
【請求項２】
強化材として長繊維に熱可塑性樹脂を含浸してなる長繊維プリプレグを、成形しようとする製品の形状に近似させて上記長繊維プリプレグの樹脂と同一又は相溶性の良い樹脂で作った芯金の外側に、長繊維の方向が斜めになるように複数層重ね合わせて一部を除き巻き付けて長繊維強化層を作り、次いで、該長繊維強化層を射出成形金型内にセットした後、該射出成形金型の温度を高めて上記芯金の樹脂を溶かした後、上記芯金の樹脂と同じ樹脂を射出成形機にて射出して上記長繊維強化層内に注入することにより、該長繊維強化層を上記射出成形金型内の形状に変形させると共に該長繊維強化層、芯金の樹脂、注入樹脂を一体にした成形品を成形することを特徴とする長繊維強化成形品の成形方法。
【請求項３】
長繊維プリプレグの重ね合わせを、樹脂が内側から外側へ洩れることがなく且つ膨張できるように長繊維の方向が層ごとに交差するように複数層重ねて貼り合わせるようにする請求項１又は２記載の長繊維強化成形品の成形方法。
【請求項４】
射出成形機により射出される樹脂の中空状の長繊維強化層内への注入を、射出成形機のノズルを予め長繊維強化層の中空部内へ深く差し込んでおき、樹脂の注入に伴い上記ノズルを後退させながら行うようにする請求項１、２又は３記載の長繊維強化成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は長繊維で強化された射出成形品の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形法で成形品を成形する場合は、２つ割り構造とした射出成形金型の内部に、射出成形機より射出される樹脂を注入充填させ、しかる後、射出成形金型を開いて内部の成形品を取り出すようにしているのが一般的であるが、近年、射出成形法で成形品の引張り強度を向上させる方法として、上記成形金型内に注入する樹脂中に、短繊維を１０〜４０％混入して成形することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、短繊維を強化繊維として混入させた場合は、引張り強さは２倍程度向上させることができるが、曲げ、圧縮、衝撃等の他の強さは、強化繊維を混入しない場合と同等か、むしろ低下する傾向があり、十分な強化は図れていない。
【０００４】
そこで、本発明は、射出成形法を用いて高強度、高弾性で且つ軽量の射出成形品を成形する方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、強化材として長繊維に熱可塑性樹脂を含浸してなる長繊維プリプレグを、成形しようとする製品の形状に近似させた芯金の外側に、一部分を除き長繊維の方向が斜めになるように複数層巻き付けて重ね合わせて各層の長繊維プリプレグ同士を付着させ、次いで、芯金を抜き取って中空状の長繊維強化層を形成し、次に、上記中空状に形成した長繊維強化層を射出成形金型の内にセットした後、上記長繊維プリプレグの樹脂と同一又は相溶性の良い樹脂を射出成形機により射出して上記中空状の長繊維強化層内に注入し、該長繊維強化層を内部へ注入される射出成形樹脂により上記射出成形金型内の形状に沿わせて変形させると共に該長繊維強化層と注入された樹脂とを一体にしてなる成形品を成形する方法とする。
【０００６】
長繊維強化層が長繊維プリプレグを芯金の外側に複数層巻き付けて重ね合わせて各層の長繊維プリプレグ同士を付着させたものであるため、内部に注入する樹脂が洩れることがないと共に、長繊維が斜めになるようにしてあるので、内部へ樹脂を注入して成形するときに伸びる方向へ無理なく伸ばすことができ、強度、弾性率を向上させることができる。又、長繊維強化層内部に射出成形樹脂を注入するだけで成形できるので、成形時間を短縮でき、且つ製品形状も安定し、更に軽量化させることができる。
【０００７】
又、強化材として長繊維に熱可塑性樹脂を含浸してなる長繊維プリプレグを、成形しようとする製品の形状に近似させて上記長繊維プリプレグの樹脂と同一又は相溶性の良い樹脂で作った芯金の外側に、長繊維の方向が斜めになるように複数層重ね合わせて一部を除き巻き付けて長繊維強化層を作り、次いで、該長繊維強化層を射出成形金型内にセットした後、該射出成形金型の温度を高めて上記芯金の樹脂を溶かした後、上記芯金の樹脂と同じ樹脂を射出成形機にて射出して上記長繊維強化層内に注入することにより、該長繊維強化層を上記射出成形金型内の形状に変形させると共に該長繊維強化層、芯金の樹脂、注入樹脂を一体にした成形品を成形する方法とすると、芯金を抜き出す工程が省略できると共に、芯金が溶けて長繊維強化層内に残るので、不足分だけ射出成形樹脂を注入すればよいことになるので、射出成形樹脂の量を少なくすることができる。
【０００８】
更に、射出成形機により射出される樹脂の中空状の長繊維強化層内への注入を、射出成形機のノズルを予め長繊維強化層の中空部内へ深く差し込んでおき、樹脂の注入に伴い上記ノズルを後退させながら行うようにすることにより、長繊維強化層の内部へ確実に注入させることができるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の一形態についての成形過程を示すもので、本発明の成形方法の概要は、先ず、成形しようとする製品に近似させて芯金１を作って、その外側に、強化材として長繊維に熱可塑性樹脂を含浸して作った長繊維プリプレグ２を一部分を除き複数層に重ね合わせて巻き付けて、各層の長繊維プリプレグ２同士を付着させ、次いで、芯金１を引き抜いて内部を中空状とした長繊維強化層３を作る。次に、上記長繊維強化層３を射出成形金型内にセットした後、該長繊維強化層３内に射出成形樹脂４を注入して長繊維強化層を変形させることにより成形品を成形するようにする。
【００１１】
詳述すると、たとえば、コンプレッサの静翼を成形しようとする場合は、先ず、図１（イ）に示す如く、製品としてのコンプレッサの静翼に近似した外形を有するように金属製の芯金１を作り、この芯金１の外側に、長繊維２ａに強化材として熱可塑性樹脂を含浸させて作った長繊維プリプレグ２を、その長繊維２ａの方向が斜め方向となるようにして一端部を残して巻き付けると共に、２〜３層巻き付けて重ね合わせる。この場合、重ね合わされる各層の長繊維プリプレグ２の各長繊維２ａの方向が図１（ロ）に実線と破線で示す如く、互に交差するようにする。
【００１２】
次いで、上記芯金１に巻き付けた長繊維プリプレグ２に外側から熱を加えて、各層の長繊維プリプレグ２同士を付着させて一体化させた後、上記芯金１を抜き出して、図１（ハ）に示す如き内部が中空状になった長繊維強化層３を形成する。
【００１３】
次に、上記中空状の長繊維強化層３を、図２に示す２つ割り構造の射出成形金型５の内部にセットし、中空状の長繊維強化層３の開口部３ａに、射出成形機８のノズル７を、上記射出成形金型５一端の孔６を通して挿入させ、しかる後、射出成形金型５を加熱して内部の長繊維強化層３を伸縮できるように少し軟らかくしておき、この状態で射出成形機８より射出成形樹脂４を射出させてノズル７より中空状の長繊維強化層３内へ注入することにより該長繊維強化層３を射出成形金型５内部の形状に沿わせて変形させて成形させるようにする。この際、長繊維強化層３は長繊維プリプレグ２を２〜３層に重ねて貼り合わせると共に、長繊維２ａの向きが斜めで且つ積層するプリプレグ間では交差するようにしてあるので、内部へ注入する樹脂が外部へ洩れることがないと共に、膨張させられて成形金型５内で成形されるときに伸びる方向へ長繊維強化層３が無理なく伸びることができる。なお、上記射出注入する樹脂４は、長繊維プリプレグ２の樹脂と同一又は相溶性の良いものを使用する。又、この樹脂４に短繊維を強化材として混入させると、強度的により有効である。
【００１４】
中空状の長繊維強化層３内への樹脂４の射出注入が終って成形金型５内で成形が行われると、射出成形金型５を離型させ、内部から長繊維強化層３と射出成形樹脂４とが一体となった図１（ニ）に示す成形品９を取り出すようにする。
【００１５】
上記の成形方法において、射出成形機８からの樹脂４が、中空状の長繊維強化層３の内部に入り難いときは、射出成形機８のノズル７を長くしておいて、予め上記長繊維強化層３内の最深部まで挿入しておき、射出成形時に上記ノズル７を後退させながら樹脂４を注入して行くようにすれば、確実に隅々にまで注入することができる。
【００１６】
なお、本発明の長繊維強化成形品の成形方法は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、たとえば、長繊維強化層３を形成するときに用いる芯金１を長繊維強化層３内に注入する樹脂４と同一の樹脂で作り、この樹脂製の芯金の外側に、上記実施の形態と同様に長繊維プリプレグ２を巻き付けて長繊維強化層を作るようにしてもよい。この場合は、射出成形機から樹脂を注入する前に射出成形金型５内に入れた長繊維強化層３の芯金１を溶かすために、成形金型５内の温度を高めて芯金１を作っている樹脂を溶融させて長繊維強化層３の内部に残し、次いで、射出成形機８から樹脂４を金型内の長繊維強化層３内部に注入して、長繊維強化層３を膨張させると共に、注入樹脂４を長繊維強化層３、芯金１の樹脂と一体にさせる。
【００１７】
この方法によれば、金属製の芯金１を用いる場合における芯金１の引き抜き作業が不要となり、且つ芯金を形成していた樹脂が溶けて注入樹脂と同様に長繊維強化層３内に残るので、射出成形機８により注入する樹脂４の量を少なくできるという利点がある。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の長繊維強化成形品の成形方法によれば、強化材として長繊維に熱可塑性樹脂を含浸してなる長繊維プリプレグを、成形しようとする製品の形状に近似させた芯金の外側に、一部分を除き長繊維の方向が斜めになるように複数層巻き付けて重ね合わせて各層の長繊維プリプレグ同士を付着させ、次いで、芯金を抜き取って中空状の長繊維強化層を形成し、次に、上記中空状に形成した長繊維強化層を射出成形金型の内にセットした後、上記長繊維プリプレグの樹脂と同一又は相溶性の良い樹脂を射出成形機により射出して上記中空状の長繊維強化層内に注入し、該長繊維強化層を内部へ注入される射出成形樹脂により上記射出成形金型内の形状に沿わせて変形させると共に該長繊維強化層と注入された樹脂とを一体にしてなる成形品を成形するようにするので、長繊維で強化された成形品が得られて、成形品の強度、弾性率が向上すると共に、製品内部が射出成形樹脂のため軽量化が図れ、又、射出成形で長繊維強化層を変形させて成形するときに長繊維強化層が伸びる方向へ無理なく伸びることができ、更に、成形時間を短縮できる優れた効果を奏し得られる。又、上記芯金を長繊維プリプレグの繊維と同一又は相溶性の良いもので作ることにより、芯金を引き抜くことなく、溶かして長繊維強化層内に注入した状態にできて、射出成形樹脂の注入量を減らすことができ、更に、長繊維プリプレグの重ね合わせを、樹脂が内側から外側へ洩れることがなく且つ膨張できるように長繊維の方向が層毎に交差するように複数層重ねて貼り合わせるようにすることにより、長繊維強化層の強度を高めることができ且つ長繊維強化層が伸び易くできる。又、射出成形機により射出される樹脂の中空状の長繊維強化層内への注入を、射出成形機のノズルを長くしておいて、予め長繊維強化層の中空部内へ深く差し込んでおき、樹脂の注入に伴い上記ノズルを後退させながら行うようにすることにより、長繊維強化層の内部へ確実に樹脂を注入することができる、という効果も奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形方法の実施の一形態を示す成形過程を示すもので、（イ）は芯金の概略図、（ロ）は芯金の外側に長繊維プリプレグを複数層に重ねて巻き付けた状態を示す図、（ハ）は芯金を抜き出して中空状の長繊維強化層とした状態を示す図、（ニ）は射出成形樹脂を長繊維強化層内部へ注入して成形した成形品を示す図である。
【図２】射出成形金型内に長繊維強化層をセットして射出成形する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  芯金
２  長繊維プリプレグ
２ａ  長繊維
３  長繊維強化層
４  射出成形樹脂
５  射出成形金型
７  ノズル
８  射出成形機
９  成形品
【図１】
0003799710.tif 000002
【図２】
0003799710.tif 000003