JPS6249842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲルコート層を有する繊維強化プラス
チツクス（以下、単にFRPという）成形品の製
造法に関する。さらに詳しくは、耐久強度にすぐ
れ、さらに厳しい環境条件下にあつてもその外観
を損なわないFRP成形品を製造する方法に関す
る。

FRPは通常硬化性樹脂、触媒、各種添加剤お
よび補強剤を組合わせた素材から成形される強度
の大きい構造材料であり、比較的軽量でしかも多
種多様な成形品に成形することが可能であるか
ら、自動車、船舶などから浴槽、浄化槽、さらに
は平板、波板にいたる広い分野で、なかでも比較
的形状の簡単なものに使用されている。

FRP成形の主な方法としてハンドレイアツプ
法、スプレーアツプ法、レジンインジエクシヨン
法（以下、単にＲ／Ｉ法という）で代表される接
触圧成形法があり、これらの方法のうちハンドレ
イアツプ法およびスプレーアツプ法は比較的大型
のFRP成形品の製造に適しているが、作業能率
がわるくて成型サイクルが長いばかりでなく、硬
化性樹脂が硬化する際に生ずる大きな収縮のため
に成形品の平面が平滑にならず、成形品の表面に
補強繊維が浮き出して外観不良の原因となつてい
る。

他方、マツチドダイ法、SMC法、BMC法など
のプレス成形法はハンドレイアツプ法、スプレー
アツプ法などの接触圧成形法にくらべて作業能率
がよく生産性の高い成形方法であるが、接触圧成
形法にくらべて設備費が高くつきまた成形できる
製品の大きさに限界があるばかりでなく、硬化性
樹脂の硬化時の収縮による成形品表面に補強繊維
が浮き出るという欠点が見受けられる。

このようなFRP成形法のなかにあつて、Ｒ／
Ｉ法はその他の接触圧成形法にくらべて生産性が
高く、また成形品の両面とも外観が比較的よいと
いう特徴があり、中程度の量産に適した成形法と
いえる。

Ｒ／Ｉ法は一般に雌雄一対のFRP製などの型
を用い、あらかじめガラス繊維などの補強材のプ
リフオームを型内に入れ、型を閉じ、ついで適切
な位置に設置された注入孔より不飽和ポリエステ
ル樹脂などの硬化性樹脂を圧入充てん後注入孔に
栓をし、低温（たとえば常温〜約50℃）で硬化成
形する方法であり、基本的な成形工程は、(1)型の
掃除および離型処理（ゲルコート層の形成を行な
うばあいあり）、(2)プリフオームの充てん（イン
サート材の充てんも含む）、(3)型閉め、(4)クラン
プ、(5)硬化性樹脂の注入、(6)硬化、(7)型開き、(8)
脱型および(9)後処理（バリ加工、アフターキユア
ーなど）からなる。

しかしかかるＲ／Ｉ法は比較的形状が簡単な成
形品に限つて適用されているのが現状であり、形
状が複雑でしかも比較的大型の成形品で耐久強度
が要求されるものに適用されたことはなかつた。

しかるに本発明者らは、形状が複雑でしかも比
較的大型のものとしてたとえば車体後部に荷台を
有しかつこの荷台を覆うリヤボデーを有する車の
該リヤボデーをFRP製とすべく検討し、この
FRP製リヤボデーを前述のごときＲ／Ｉ法によ
つて成形することを試みた。

すなわち、第１図は前記自動車のボデーの斜視
図であり、１は鋼製のボデー本体であるが、たと
えばレフトサイドパネル２、ライトサイドパネル
３、リヤルーフ４、バツクドア５などの各部材の
FRP化を試みた。なお６はフロントルーフ、７
および８はウインドオープニング、９はサンルー
フである。

以下、レフトサイドパネル２のFRP化を例に
とつて説明する。第２図はFRP製レフトサイド
パネル２の外面の斜視図、第３図はその裏面の斜
視図、第４図は第２〜３図のＸ―Ｘ線断面図、第
５図は第４図の円Ａ部の拡大図である。図面にお
いて２１はゲルコート層、２２はバツクアツプ
層、２３はガラス繊維などの補強材のプリフオー
ムである。２４はウインドオープニング７の周縁
部に配設されるポリウレタンフオーム、アクリル
樹脂発泡体などからなる樹脂フオーム製インサー
ト材、２５はパネル２の下端部に配設される木材
などからなるインサート材である。木材のインサ
ート材２５が設けられている部分にはボルト孔２
６が穿たれており、ボルトおよびナツトによりパ
ネル２をボデー本体１に固定するようになつてい
る。

前記のごとき形状のレフトサイドパネル２を
Ｒ／Ｉ法により成形するばあい、つぎのごとき問
題が発生した。

すなわち前記形状においてはコーナー部、扁肉
部が多数存在するが、これらコーナー部および扁
肉部にクラツクが発生しやすいという問題であ
る。その原因はたとえば第６図の断面図に示され
るごとく、Ｒ／Ｉ法による成形のばあい下型４１
にゲルコート層２１をスプレー塗布により形成
し、プリフオーム２３をセツトしたのち下型４１
と上型４２を閉じ、硬化性樹脂を注入して成形す
るのであるが、プリフオーム２３は長さ50mm程度
の短いガラス繊維をバインダーにより固着したも
のであるので、曲率半径が小さなコーナー部位な
どに合致した形状のものがえられがたく、また型
にこのプリフオームをセツトするばあいに前記の
ように精度がよくないので適正な位置からずれ、
そのため樹脂のリツチな部位２７が生じることに
なるが、これら樹脂リツチ部位２７には補強材が
存在しないため強度が低く、樹脂の経時的収縮に
よりクラツクが発生しやすくなる。ここでクラツ
クについてさらに詳しく説明すると、樹脂がリツ
チな部位２７は５〜10％の硬化収縮をするが、ガ
ラス繊維で強化された部位は２〜３％しか収縮し
ないため初期または経時的に樹脂がリツチな部位
２７にクラツクが入り、そのクラツクによりゲル
コート層２１が割れる。またゲルコート層２１が
厚すぎたばあい（通常0.3〜0.7mm、0.7mm以上は異
常）は、樹脂のリツチな部位２７の割れが進行し
なくてもゲルコート層のクラツクは進行してゆき
（ゲルコート層の収縮率も５〜10％）、パネルとし
ては使用できないという現象がみられる。

その対策としては、プリフオーム２３を型４
１，４２の形状に極力沿うように成形することが
考えられるが、それでもなおガラス繊維などの補
強材の性質上樹脂リツチ部位の存在およびそれに
よるクラツクの発生はさけられない。

前記のごとく形状が複雑で比較的大型のFRP
成形品をＲ／Ｉ法で製造する際には種々の問題、
とくに耐久強度が小さく、厳しい環境条件下にお
いて外観が損なわれる点で問題があり、実用化に
いたつていないのが現状である。

しかるに本発明者らは前記の点に鑑み、耐久強
度がすぐれ、厳しい環境条件下で外観が損なわれ
ないFRP成形品をＲ／Ｉ法により製造する方法
を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に到
達した。

すなわち本発明は、レジンインジエクシヨン法
によつて複雑な形状を有し、かつその表面にゲル
コート層を形成するFRP成形品を製造するに際
し、前記成形品のバツクアツプ層を構成する樹脂
が偏る部位に予め樹脂とフイラーからなるパテ材
または繊維基材を配設して成形することを特徴と
するゲルコート層を有するFRP成形品の製造方
法に関する。

つぎに本発明の方法を前述の車体後部に荷台を
有しかつこの荷台を覆うリヤボデーを有する車の
該リヤボデー、とくにレフトサイドパネル２の成
形に適用するばあい〔ライトサイドパネル３のば
あいも同様〕を例にとつて説明する。

本発明の特徴は、バツクアツプ層２２を構成す
る樹脂が偏る部位に予め樹脂とフイラーからなる
パテ材または繊維基材を配設して成形することに
より樹脂リツチ部位２７の発生を防止し、それに
よりクラツクの発生を防ぐことにある。

この点を図面により説明すると、第７図の断面
図に示されるごとく、下型４１にゲルコート層２
１をスプレー塗布により形成し、樹脂が偏る部位
に予め前記特定のパテ材または繊維基材を配設し
〔第７図においてはパテ材２８ａを配設〕、補強材
のプリフオーム２３をセツトする〔同時にインサ
ート材（図示されていない）もセツトする〕。つ
いで上型４２を合わせて閉じ、注入孔（図示され
ていない）より硬化性樹脂を注入して成形する。

前記構成によるときは、樹脂が偏る部位に予め
フイラーを含むパテ材または繊維基材を配設する
から、えられるFRP成形品には樹脂リツチ部位
が発生せず、そのため樹脂リツチ部位の存在に起
因するクラツクの発生が防止されるのである。

本発明において、ゲルコート層２１の形成に用
いる硬化性樹脂としては通常のゲルコート層用樹
脂がいずれも用いられ、たとえば不飽和ポリエス
テル樹脂などがあげられる。不飽和ポリエステル
樹脂における不飽和ポリエステルとしては多塩基
酸成分として無水マレイン酸またはこれとイソフ
タル酸を共重合したものなどがあげられ、架橋性
モノマーとしてはスチレンなどがあげられる。

ゲルコート層２１の厚さは0.3〜0.6mmの範囲が
好ましく、外観の美しい成形品がえられる。ゲル
コート層２１が0.6mmより厚いとクラツクが発生
しやすく、0.3mmより薄いとバツクアツプ層２２
の補強材が透けて見えるとともに空気の影響を受
けてゲル化が不充分となる。ゲルコート層２１の
形成方法はとくに制限されず、常法により行なえ
ばよい。

バツクアツプ層２２の形成に用いる硬化性樹脂
としては通常のＲ／Ｉ成形用樹脂がいずれも用い
られ、たとえば不飽和ポリエステル樹脂、エポキ
シ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ジアリルフ
タレート樹脂などがあげられる。不飽和ポリエス
テル樹脂における不飽和ポリエステルとしては多
塩基酸成分として無水マレイン酸またはこれとフ
タル酸を共重合したものなどがあげられ、架橋性
モノマーとしてはスチレンなどがあげられる。

補強材のプリフオーム２３に用いる補強材とし
てはガラス繊維、炭素繊維、石綿、セラミツク繊
維、金属繊維などの無機繊維や動植物繊維、合成
繊維などの有機繊維が使用できる。とくにガラス
繊維が好ましい。プリフオーム２３の成形は常法
により行なえばよい。

本発明において、樹脂が偏る部位に予め設けら
れるパテ材２８ａはフイラーと少量の硬化性樹脂
とからなるものである。フイラーとしては炭酸カ
ルシウム、クレー、タルク、シリカ、アスベスト
などが用いられ、硬化性樹脂としてはバツクアツ
プ層２２におけるものと同様なものが用いられ
る。

フイラーと硬化性樹脂の割合は前者100部（重
量部、以下同様）に対して後者20〜70部が好まし
い。硬化性樹脂の割合が20部より少ないと型内の
所望の位置に配設しがたく、一方70部より多いと
型の形状に沿わない。

本発明の方法において前記パテ材２８ａを用い
るばあい、樹脂が偏る部位に予めパテ材２８ａを
配設する点を除いては、通常のＲ／Ｉ法によつて
成形を行なえばよい。

つぎにパテ材２８ａにかえて繊維基材を用いる
ばあいを第８図によつて説明すると、繊維基材２
８ｂとしてガラス繊維を用い、そのロービングを
５mm程度の長さに截断したチヨツプドガラスを塗
布後５〜10分経過したゲルコートにのせて手先で
押え、好ましくはそのすぐうえにゲルコート層の
外観を向上させるためのサーフエスマツト２９を
敷き、その後の工程はパテ材２８ａを用いるばあ
いと同一の作業を行なえばよい。

前記においては、本発明の方法を車体後部に荷
台を有しかつこの荷台を覆うリヤボデーを有する
自動車におけるレフトサイドパネル２およびライ
トサイドパネル３の成形に適用するばあいを例に
とつて説明したが、リヤルーフ４、バツクドア
５、フロントルーフ６などの部材も同様に成形で
きることはもちろんであり、さらに本発明の方法
はその他各種の自動車部品、浴槽などの日常生活
用品、ボートなどのレージヤー用品などにも適用
しうるものである。

つぎに実施例および比較例をあげて本発明の方
法を説明する。

実施例 第２〜５図に示される形状のFRP製のレフト
サイドパネル２〔FRP層の平均厚さ：約３mm〕
を製造した。

不飽和ポリエステル樹脂（エチレングリコー
ル、無水マレイン酸およびイソフタル酸からなる
不飽和ポリエステル100部、スチレン30部、メチ
ルエチルケトンパーオキサイド１部からなるも
の）を下型４１にスプレー塗布して厚さ0.3mmの
ゲルコート層を形成した。

一方、プリフオーム型に常法によりガラス繊維
（繊維径：10μ、繊維長：約５cm）を不飽和ポリ
エステル樹脂とともに吹付けてプリフオームを作
製した。

前記プリフオームの作製に用いたと同じガラス
繊維100部と不飽和ポリエステル樹脂（プロピレ
ングリコール、フマル酸および無水フタル酸から
なる不飽和ポリエステル100部、スチレン30部、
ベンゾイルパーオキサイド１部からなるもの）50
部とを均一に混合してえたパテ材を前記ゲルコー
ト層上に、樹脂が偏る部位（コーナー部および偏
肉部）に予め配設した。

ついで前記プリフオームをポリウレタンフオー
ムのインサート材２４および木材のインサート材
２５とともにセツトした。

ついで下型４１と上型４２を閉じ、注入孔より
不飽和ポリエステル樹脂（エチレングリコール、
無水マレイン酸およびフタル酸からなる不飽和ポ
リエステル10部、スチレン30部およびメチルエチ
ルケトンパーオキサイド１部からなるもの）を６
Kg／cm²の注入圧で注入し、30分経過後離型し、70
℃×3hrの条件でアフターキユアし、成形品をえ
た。

えられた成形品を冷熱サイクル試験に付したと
ころ、クラツクの発生はまつたく認められなかつ
た。またパテ材にかえてチヨツプドガラスを用い
たばあいも同じ結果がえられた。またこのように
大型のパネルをゲルコート層を一体にして仕上げ
ることができるので塗装設備が全く不要になる。

比較例 パテ材の配設を省略したほかは実施例と同様に
してFRP成形品をえた。

えられた成形品を冷熱サイクル試験に付したと
ころ、コーナー部および偏肉部にクラツクの発生
が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は車体後部に荷台を有しかつこの荷台を
覆うリヤボデーを有する自動車のボデーの斜視
図、第２図および第３図はそれぞれFRP製レフ
トザイドパネルの外面および裏面を示す斜視図、
第４図は第２〜３図のＸ―Ｘ線断面図、第５図は
第４図の一部拡大図、第６図はコーナー部におい
て樹脂リツチ部位が発生する状態を示す断面図、
第７図は本発明の方法にしたがつて樹脂が偏る部
位に予めパテ材を配設する態様を示す断面図、第
８図は前記パテ材にかえて繊維基材を用いる態様
を示す断面図である。 （図面の主要符号）、２：レフトサイドパネ
ル、３：ライトサイドパネル、４：リヤルーフ、
５：バツクドア、６：フロントルーフ、２１：ゲ
ルコート層、２２：バツクアツプ層、２３：プリ
フオーム、２７：樹脂リツチ部位、２８ａ：パテ
材、２８ｂ：繊維基材、４１，４２：型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レジンインジエクシヨン法によつて複雑な形
   状を有し、かつその表面にゲルコート層を形成す
   る繊維強化プラスチツクス成形品を製造するに際
   し、前記成形品のバツクアツプ層を構成する樹脂
   が偏る部位に予め樹脂とフイラーからなるパテ材
   または繊維基材を配設して成形することを特徴と
   するゲルコート層を有する繊維強化プラスチツク
   ス成形品の製造方法。