JP6754617B2 - 繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法に関する。

従来から、繊維強化樹脂成形品においては、剛性を向上させるために、マトリックス樹脂の内部に複数の粒状の固形充填材を充填（埋設）する技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。この固形充填材の一例として、内部が中空に形成されたガラスビーズが適用される。

そして、ガラスビーズが埋設された繊維強化樹脂成形品の表面を研磨したのち、この研磨した表面に塗料を塗布して塗膜を形成することによって塗膜付き繊維強化樹脂成形品を作成する。

特許第４４７８２７９号公報

ここで、前記ガラスビーズは、ゴム等よりも延性が低く、脆性破壊しやすい。従って、マトリックス樹脂の表面からガラスビーズが突出している状態で、マトリックス樹脂の表面を研磨すると、ガラスビーズが割れるおそれがある。この場合、前述した塗装時に、ガラスビーズの割れ部から中空の内部に塗料が浸入するため、塗膜の表面が微細な凹凸となって、塗膜付き繊維強化樹脂成形品の外観品質が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、表面に塗膜を形成した場合に塗膜の外観品質が良好となる繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る繊維強化樹脂成形品は、マトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂の内部に充填された繊維および複数の固形充填材と、を備える。前記固形充填材は、軟質体で形成されている。前記繊維強化樹脂成形品は、前記マトリックス樹脂の表面及び当該表面に露出した前記固形充填材の一部がそれぞれ研磨された状態で、前記マトリックス樹脂の表面及び前記研磨された部分の固形充填材にそれぞれ塗膜が形成されている。

また、繊維強化樹脂成形品の製造方法は、軟質体を冷却することによって硬化させた樹脂を粉砕することによって粒状の固形充填材を作成し、前記粒状の固形充填材および繊維をマトリックス樹脂の内部に充填する。前記マトリックス樹脂の表面及び当該表面に露出した部分の固形充填材をそれぞれ研磨し、前記研磨したマトリックス樹脂の表面及び当該表面に露出した部分の固形充填材にそれぞれ塗膜を形成する。

本発明に係る繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法によれば、表面に塗膜を形成した場合に塗膜の外観品質が良好となる繊維強化樹脂成形品を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂成形品の断面図である。 図２は、図１の繊維強化樹脂成形品の表層部を拡大した断面図である。 図３は、表面を研磨した後の繊維強化樹脂成形品の断面図である。 図４は、図３の研磨面の上に塗装を施した塗膜付き繊維強化樹脂成形品の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面とともに詳述する。
[繊維強化樹脂成形品の構成]
まず、図１，２に示すように、本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂成形品１の構成を説明する。

繊維強化樹脂成形品１は、マトリックス樹脂３と、マトリックス樹脂３の内部に充填された繊維５と、マトリックス樹脂３における少なくとも表層部に充填され、粒状に形成された複数の固形充填材７と、を備えている。以下、具体的に説明する。

母材となるマトリックス樹脂３は、例えばウレタン樹脂等の種々の樹脂が適用可能である。また、繊維５は、例えば、連続する複数の炭素繊維等が適用可能である。

固形充填材７は、粒状の軟質体で形成されている。本明細書において、「軟質体」とは、ガラスよりも延性が高い軟らかく弾性を有する物質であり、例えば、ＡＣＭ（アクリルゴム）などのゴムを含むものとする。固形充填材７を充填する理由は、マトリックス樹脂３の剛性を向上させるためである。固形充填材７は、マトリックス樹脂３における少なくとも表層部９に充填されていればよいが、本実施形態では、マトリックス樹脂３の全体にほぼ均等な間隔をおいて配置した形態を示した。

また、固形充填材７の形状は、球殻状、多孔質状、中実状などの各種の中空状の粒状体を適用可能である。本実施形態では、球殻状の固形充填材７を適用したが、これに限定されない。なお、球殻状とは、内方が中空で気体が封入されたバルーン状の形態を示すものとし、完全な球でなくとも多少変形したものも含む。さらに、固形充填材７は、多孔質の軟質体であってもよい。このように固形充填材７は、弾性を有するため、押圧荷重や摩擦力が入力された場合に弾性変形し、破損等の脆性破壊が起こりにくいという性質がある。

[繊維強化樹脂成形品の製造方法]
次いで、繊維強化樹脂成形品１の製造方法を手順を追って説明する。

（１）まず、固形充填材７の製造方法を説明する。

（１−１）冷却工程
通常の発泡ゴムシート（軟質体）を準備し、この発泡ゴムシートを冷却することにより、硬化させる。例えば、ゴムの種類としてＡＣＭ（アクリルゴム）を用いた場合、冷却温度を−２０℃程度に設定することが望ましい。その他のゴムを用いた場合は、そのゴムに適した冷却温度に適宜設定すればよい。

（１−２）粉砕工程
この冷却によって硬化した樹脂を粉砕して、粒状の固形充填材７を作成する。具体的には、冷却して硬化させた発泡ゴムシートを粉砕機を用いて粉砕する。この発泡ゴムシートから作成される固形充填材７は、多孔質の軟質体で形成される。

（２）次に、繊維強化樹脂成形品１の成形手順を説明する。

（２−１）充填工程
充填工程においては、前記粒状の固形充填材７をマトリックス樹脂３の内部に充填する。具体的には、熱硬化性樹脂の場合、軟化状態のマトリックス樹脂３に繊維５と固形充填材７を混ぜ込んで捏ねたのち、この捏ねた軟化状態の樹脂を、加熱した金型の内部に流入させることにより、マトリックス樹脂３を加熱して硬化させる。これにより、硬化したマトリックス樹脂３内に繊維５と固形充填材７が充填された状態となる。なお、図２に示すように、マトリックス樹脂３の表面４から固形充填材７が露出していると、金型の内面が固形充填材７の露出部分を押圧しながら加熱することにより、球殻状の固形充填材７におけるマトリックス樹脂３の表面４に露出している部分が平坦状に変形する場合がある。

（３）次に、塗膜付き繊維強化樹脂成形品１１の製造手順を説明する。
（３−１）研磨工程
繊維強化樹脂成形品１の表面４に研磨を施して、図３に示すように、表面４が研磨面１０になった繊維強化樹脂成形品１が形成される。

（３−２）塗装工程
図３の研磨面１０の上に塗料を塗布すると塗膜付き繊維強化樹脂成形品１１が完成する。なお、塗膜１３の表面１４は研磨面１０に沿った平坦な形状になる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
[１]本実施形態に係る繊維強化樹脂成形品１は、母材となるマトリックス樹脂３と、マトリックス樹脂３の内部に充填された繊維５と、マトリックス樹脂３における少なくとも表層部９に充填され、粒状に形成された複数の固形充填材７と、を備えている。固形充填材７は、軟質体で形成されている。

固形充填材７が、ガラスなどよりも延性が高い軟質体で形成されている。このため、マトリックス樹脂３の表面４を研磨する場合、固形充填材７における表面４から露出している部分が研磨時に脆性破壊を起こしにくい。従って、マトリックス樹脂３の研磨面１０の上に塗料を塗布したとき、塗膜１３の表面１４は凹凸が少ない平滑面になるため、表面１４の外観品質が良好な塗膜付き繊維強化樹脂成形品１１を得ることができる。

[２]固形充填材７の軟質体は、多孔質に形成されている。
固形充填材７は多孔質に形成されているため、中実状の固形充填材をマトリックス樹脂３に充填した場合よりも、繊維強化樹脂成形品１の重量を低減することができる。

[３]本実施形態に係る繊維強化樹脂成形品１を製造する製造方法は、軟質体を冷却することによって硬化させる冷却工程と、この硬化した樹脂を粉砕して、粒状の固形充填材７を作成する粉砕工程と、粒状の固形充填材７をマトリックス樹脂３の内部に充填する充填工程と、を有する。

軟質体は、常温では粉砕が困難であるため、軟質体から粒状の固形充填材７を作成することは困難である。しかし、本実施形態では、軟質体を冷却することによって硬化させる冷却工程を有するため、マトリックス樹脂３の内部に充填される固形充填材７を軟質体にすることが容易にできる。このため、マトリックス樹脂３の表面４を研磨する場合、固形充填材７の露出部分が研磨時に脆性破壊を起こしにくい。従って、マトリックス樹脂３の研磨面１０の上に塗料を塗布したとき、塗膜１３の表面１４は凹凸が少ない平滑面になるため、塗膜１３の表面１４の外観品質が良好な塗膜付き繊維強化樹脂成形品１１を得ることができる。

[４]本実施形態に係る繊維強化樹脂成形品１の製造方法に用いる固形充填材７の軟質体は、多孔質に形成されている。

固形充填材７は多孔質に形成されるため、中実状の固形充填材をマトリックス樹脂３に充填した場合よりも、繊維強化樹脂成形品１の重量を低減することができる。

ところで、本発明は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

１ 繊維強化樹脂成形品
３ マトリックス樹脂
５ 繊維
７ 固形充填材
９ 表層部

Claims (4)

1. 母材となるマトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂の内部に充填された繊維と、前記マトリックス樹脂における少なくとも表層部に充填され、粒状に形成された複数の固形充填材と、を備え、
   前記固形充填材は、軟質体で形成され、
   前記マトリックス樹脂の表面及び当該表面に露出した前記固形充填材の一部がそれぞれ研磨された状態で、前記マトリックス樹脂の表面及び前記研磨された部分の固形充填材にそれぞれ塗膜が形成されていることを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
2. 請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品であって、
   前記固形充填材の軟質体は、多孔質に形成されていることを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
3. 繊維強化樹脂成形品を製造する製造方法であって、
   軟質体を冷却することによって硬化させる冷却工程と、
   この硬化した樹脂を粉砕して、粒状の固形充填材を作成する粉砕工程と、
   前記粒状の固形充填材を、その固形充填材の一部がマトリックス樹脂の表面に露出するように、マトリックス樹脂の内部に充填する充填工程と、
   前記マトリックス樹脂の表面及び当該表面に露出した部分の固形充填材をそれぞれ研磨する研磨工程と、
   前記研磨したマトリックス樹脂の表面及び当該表面に露出した部分の固形充填材にそれぞれ塗膜を形成する塗膜形成工程と、
   を有することを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。
4. 請求項３に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
   前記固形充填材の軟質体は、多孔質に形成されていることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。

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