(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載される成形技術を実施するには、2枚のFRPシートを準備する必要があり、製造効率が悪い。
【0005】
本発明は、製造効率を向上させることが可能なFRPシートプレス成形方法及び装置、並びにFRP成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため本発明は、繊維強化プラスチック(例えば、後述のシート材SM,SM1,SM2)を用いてプレス成形品(例えば、後述のプレス成形品PM)を成形するFRPシートプレス成形方法であって、加熱した前記繊維強化プラスチックを、成形型(例えば、後述の金型2,3)を閉じてキャビティー(例えば、後述のキャビティー5)内でプレス成形するプレス工程と、前記成形型の閉じた状態を前記プレス工程から維持したまま、前記繊維強化プラスチックの一方の面(例えば、後述の下面LS1)に形成された注入部(例えば、後述の注入部IP1,IP2)から、前記繊維強化プラスチックの内部(例えば、後述の内部IN1,IN2)へ樹脂(例えば、後述の溶融樹脂MP)を加圧注入する補充工程と、を備え、前記繊維強化プラスチックの層(例えば、後述の表層TL及び裏層BL)同士の間に前記樹脂(例えば、後述の樹脂PR)の層を配置した前記プレス成形品を成形するFRPシートプレス成形方法を提供する。
【0007】
このように、FRPシートプレス成形方法によれば、繊維強化プラスチック層の間に樹脂層(プラスチック層)を配置したプレス成形品を成形することができ、必要以上に繊維を使用することなく、十分な強度を有するプレス成形品を成形することが可能である。また、プレス成形品の製造効率を向上させることができる。
【0008】
あるいは、上記目的を達成するため本発明は、成形型(例えば、後述の金型2,3)を用いて、繊維強化プラスチック(例えば、後述のシート材SM,SM1,SM2)でプレス成形品(例えば、後述のプレス成形品PM)を成形するFRPシートプレス成形装置であって、前記成形型は、キャビティー(例えば、後述のキャビティー5)に繋がるスプルー(例えば、後述のスプルー7)を備え、加熱した前記繊維強化プラスチックを、前記成形型を閉じて前記キャビティー内でプレス成形してから、前記成形型の閉じた状態を維持したまま、前記繊維強化プラスチックの一方の面(例えば、後述の下面LS1)に形成された注入部(例えば、後述の注入部IP1,IP2)から、前記繊維強化プラスチックの内部(例えば、後述の内部IN1,IN2)へ前記スプルーを介して樹脂(例えば、後述の溶融樹脂MP)を加圧注入し、前記繊維強化プラスチックの層(例えば、後述の表層TL及び裏層BL)同士の間に前記樹脂(例えば、後述の樹脂PR)の層を配置した前記プレス成形品するように用いるFRPシートプレス成形装置を提供する。
【0009】
このように、FRPシートプレス成形装置によれば、繊維強化プラスチック層の間に樹脂層(プラスチック層)を配置したプレス成形品を成形することができ、必要以上に繊維を使用することなく、十分な強度を有するプレス成形品を成形することが可能である。また、プレス成形品の製造効率を向上させることができる。
【0010】
あるいは、上記目的を達成するため本発明は、成形型(例えば、後述の金型2,3)のキャビティー(例えば、後述のキャビティー5)内でプレス成形された繊維強化プラスチック(例えば、後述のシート材SM,SM1,SM2)と、前記繊維強化プラスチックの一方の面(例えば、後述の下面LS1)に形成された注入部(例えば、後述の注入部IP1,IP2)から、前記繊維強化プラスチックの内部(例えば、後述の内部IN1,IN2)へ加圧注入された樹脂(例えば、後述の溶融樹脂MP)と、を備え、前記繊維強化プラスチックの層(例えば、後述の表層TL及び裏層BL)同士の間に前記樹脂(例えば、後述の樹脂PR)の層を配置したFRP成形品を提供する。
【0011】
このように、FRP成形品によれば、繊維強化プラスチック層の間に樹脂層(プラスチック層)を配置しているので、必要以上に繊維を使用することなく製造することができ、そして、十分な強度を有することができる。また、このようなFRP成形品であれば、製造が容易であり、製造効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、製造効率を向上させることが可能なFRPシートプレス成形方法及び装置、並びにFRP成形品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るFRPシートプレス成形装置1を示す縦断面図である。
図2は、シート材SMの特性を示す断面図である。
図2(A)は、加熱前の状態を示す。
図2(B)は、加熱後の状態を示す。
図3は、プレス成形品PMを成形する流れを示すFRPシートプレス成形装置1の拡大図である。
図3(A)は、シート材SMの表層TL及び裏層BLの温度が低下した状態を示す。
図3(B)は、シート材SMがプレスされた状態を示す。
図3(C)は、シート材SMの内部IN1へ溶融樹脂MPが加圧注入される状態を示す。
図4は、プレス成形品PMを成形する流れを示すFRPシートプレス成形装置1の拡大図である。
図4(A)は、シート材SMの内部IN1へ溶融樹脂MPが加圧注入される直前の状態を示す。
図4(B)は、シート材SMの内部IN1へ溶融樹脂MPが加圧注入される状態を示す。
図5は、プレス成形品PMの断面図である。
図6は、プレス成形品PMの断面写真である。
図6(A)は、縦断面図である。
図6(B)は、
図6(A)における矢印VIB−VIB方向に視た断面図である。
図6(C)は、
図6(A)における矢印VIC−VIC方向に視た断面図である。
図6(D)は、
図6(A)における矢印VID−VID方向に視た断面図である。
【0015】
図1に示すFRPシートプレス成形装置1は、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)のシート材(FRP(Glass/Carbon)シート材)SMをプレス成形する等してプレス成形品(FPR成形品)PM(
図5参照)を製造する際に用いられる。具体的に、FRPシートプレス成形装置1は、上下一対の金型2,3と射出成形機(図示省略)等を備えている。
【0016】
上下一対の金型2,3は、射出成形機(図示省略)によって、互いに当接させられて数百トン以上の力が掛けられる。これら上下一対の金型2,3は、互いの間に、シート材SM1をプレスする空間となるキャビティー5を構成する。下側の金型3は、キャビティー5に繋がるスプルー7を有する。キャビティー5には、シート材SMが配置されると共に、スプルー7を介して、射出成形機から溶融樹脂MPが加圧注入される。
【0017】
射出成形機(図示省略)は、上下一対の金型2,3を互いに当接させて数百トン以上の力を掛ける。この射出成形機は、上下一対の金型2,3の互いの間に構成されたキャビティー5に対し、スプルー7を介して溶融樹脂MPを加圧注入する。
【0018】
詳細は後述するが、キャビティー5に加圧注入された溶融樹脂MPは、シート材SMの一方の面である下面LS1に形成された注入部IP1から、シート材SMの内部IN1へ浸入する。すなわち、射出成形機(図示省略)は、シート材SMの下面LS1に形成された注入部IP1から、シート材SMの内部IN1へスプルー7を介して溶融樹脂MPを加圧注入する。
【0019】
このように、FRPシートプレス成形装置1は、シート材SMの表層TL及び裏層BLの間に樹脂PR(
図5参照)の層を配置したプレス成形品PM(
図5参照)を成形する。
【0020】
次に、
図2及び
図3を参照しながら、FRPシートプレス成形装置1によるFRPシートプレス成形方法について説明する。
【0021】
FRPシートプレス成形装置1によるFRPシートプレス成形方法は、シート材SMを用いてプレス成形品PMを成形する方法である。このFRPシートプレス成形方法は、プレス工程と、補充工程とを備えている。
【0022】
シート材SMは、加熱することでボイド(気泡)を発生させながら膨張し、フェルト状になって柔らかくなる(
図2(A)→
図2(B)参照)。
【0023】
プレス工程では、
図3(A)に示すように、加熱したシート材SMを、金型2,3を閉じてキャビティー5内に配置する。シート材SMは、金型2,3に触れることで表層TL及び裏層BLの温度が下がり、表層TL及び裏層BLが収縮して固くなる。その後、
図3(B)に示すように、所定の製品板厚のクリアランスまで上側の金型2を下げ、シート材SMをキャビティー5内でプレスする。
【0024】
補充工程では、
図3(C)に示すように、金型2,3の閉じた状態をプレス工程から維持したまま、スプルー7を介してキャビティー5へ溶融樹脂MPを加圧注入する。これにより、シート材SMの一方の面である下面LS1に、注入部IP1となる孔が形成され、当該注入部IP1から、シート材SMの内部IN1に溶融樹脂MPが加圧注入される。すなわち、補充工程では、金型2,3の閉じた状態をプレス工程から維持したまま、シート材SMの一方の面である下面LS1に形成された注入部IP1から、シート材SMの内部IN1へ溶融樹脂MPを加圧注入する。
【0025】
溶融樹脂MPが冷えて固まることにより、シート材SMの表層TL及び裏層BLの間に樹脂PR(
図5参照)の層を配置したプレス成形品PM(
図5参照)が成形される。
【0026】
次に、
図4を参照しながら、FRPシートプレス成形装置1によるFRPシートプレス成形方法において、注入部IP1が形成されるメカニズムについて説明する。
【0027】
プレス工程においてスプルー7を介してキャビティー5へ加圧注入された溶融樹脂MPは、
図4(A)に示すように、仮に裏層LS1と下側の金型3との間に流れ込んだとしても、金型3に冷やされて固化し、裏層LS1と金型3との間における流動は止まる。
【0028】
そして、
図4(B)に示すように、注入部IP1となる孔が形成され、スプルー7を介してキャビティー5へ加圧注入された溶融樹脂MPは、より抵抗の少ない方に流れていくので、流動抵抗の少ないシート材SMの内部IN1に流れ、3層構造ができる。
【0029】
次に、
図5及び
図6を参照しながら、FRPシートプレス成形装置1を用いて、FRPシートプレス成形方法によって成形されたプレス成形品PMの構造について説明する。
【0030】
図5及び
図6に示すように、プレス成形品(FRP成形品)PMは、シート材SMの表層TL及び裏層BLの間に樹脂PRの層を配置した3層構造を有する。シート材SMは、金型2,3のキャビティー5内でプレス成形されたものである。樹脂PRは、シート材SMの一方の面である下面LS1(
図1参照)に形成された注入部IP1(
図1参照)から、シート材SMの内部IN1(
図1参照)へ加圧注入された後に、冷やされて固化したものである。
【0031】
以上説明した本実施形態のFRPシートプレス成形方法によれば、以下のような効果を奏する。
【0032】
すなわち、FRPシートプレス成形方法は、繊維強化プラスチックのシート材SMを用いてプレス成形品PMを成形する方法であって、加熱したシート材SMを、金型2,3を閉じてキャビティー5内でプレス成形するプレス工程と、金型2,3の閉じた状態をプレス工程から維持したまま、シート材SMの一方の面である下面LS1に形成された注入部IP1から、シート材SMの内部IN1へ溶融樹脂MPを加圧注入する補充工程と、を備え、シート材SMの表層TL及び裏層BLの間に樹脂PRの層を配置したプレス成形品PMを成形する。
【0033】
このように、FRPシートプレス成形方法によれば、シート材SMの表層TL及び裏層BLの間に樹脂PR層を配置したプレス成形品PMを成形することができ、必要以上に繊維を使用することなく、十分な強度を有するプレス成形品PMを成形することが可能である。また、プレス成形品PMの製造効率を向上させることができる。
【0034】
次に、本発明の別の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図7は、2枚重ねのシート材SM1,SM2の特性を示す断面図である。
図7(A)は、加熱前の状態を示す。
図7(B)は、加熱後の状態を示す。
図8は、別のプレス成形品(図示省略)を成形する流れを示すFRPシートプレス成形装置1の拡大図である。
図8(A)は、シート材SM1,SM2の内部IN2へ溶融樹脂MPが加圧注入される前の状態を示す。
図8(B)は、シート材SM1,SM2の内部IN2へ溶融樹脂MPが加圧注入された状態を示す。なお、本実施形態に係るFRPシートプレス成形装置1は、上述のFRPシートプレス成形装置1と同一の構成であり、上述のシート材SMに代えて、2枚重ねのシート材SM1,SM2を用いてプレス成形品(図示省略)を成形する。
【0035】
詳細は後述するが、キャビティー5に加圧注入された溶融樹脂MPは、2枚重ねのシート材SM1,SM2の一方の面である下面LS2に形成された注入部IP2から、2枚重ねのシート材SM1,SM2の内部IN2へ浸入する。すなわち、射出成形機(図示省略)は、2枚重ねのシート材SM1,SM2の下面LS2に形成された注入部IP2から、2枚重ねのシート材SM1,SM2の内部IN2へスプルー7を介して溶融樹脂MPを加圧注入する。
【0036】
このように、FRPシートプレス成形装置1は、2枚重ねのシート材SM1,SM2の間に樹脂の層を配置したプレス成形品(図示省略)を成形する。
【0037】
次に、
図7及び
図8を参照しながら、FRPシートプレス成形装置1によるFRPシートプレス成形方法について説明する。
【0038】
FRPシートプレス成形装置1によるFRPシートプレス成形方法は、2枚重ねのシート材SMを用いてプレス成形品(図示省略)を成形する方法である。
【0039】
2枚重ねのシート材SM1,SM2は、上述のシート材SM(
図2参照)とは異なり、加熱した場合であっても、膨張することはない(
図7(A)→
図7(B)参照)。
【0040】
プレス工程では、
図8(A)に示すように、加熱した2枚重ねのシート材SM1,SM2を、金型2,3を閉じてキャビティー5内に配置する。この際、2枚重ねのシート材SM1,SM2の下面LS2に形成された注入部IP2を、スプルー7に連続させる。
【0041】
補充工程では、
図8(B)に示すように、金型2,3の閉じた状態をプレス工程から維持したまま、スプルー7を介してキャビティー5へ溶融樹脂MPを加圧注入する。これにより、2枚重ねのシート材SM1,SM2の下面LS2に形成された注入部IP2から、2枚重ねのシート材SM1,SM2の内部IN2に溶融樹脂MPが加圧注入される。すなわち、補充工程では、金型2,3の閉じた状態をプレス工程から維持したまま、2枚重ねのシート材SM1,SM2の一方の面である下面LS2に形成された注入部IP2から、2枚重ねのシート材SM1,SM2の内部IN2へ溶融樹脂MPを加圧注入する。
【0042】
溶融樹脂MPが冷えて固まることにより、2枚重ねのシート材SM1,SM2の間に樹脂(図示省略)の層を配置したプレス成形品(図示省略)が成形される。
【0043】
以上説明した本実施形態のFRPシートプレス製造方法によれば、以下のような効果を奏する。
【0044】
すなわち、FRPシートプレス成形方法は、繊維強化プラスチックの2枚重ねのシート材SM1,SM2を用いてプレス成形品(図示省略)を成形する方法であって、加熱した2枚重ねのシート材SM1,SM2を、金型2,3を閉じてキャビティー5内でプレス成形するプレス工程と、金型2,3の閉じた状態をプレス工程から維持したまま、2枚重ねのシート材SM1,SM2の一方の面である下面LS1に形成された注入部IP2から、2枚重ねのシート材SM1,SM2の内部IN2へ溶融樹脂MPを加圧注入する補充工程と、を備え、2枚重ねのシート材SM1,SM2の間に樹脂(図示省略)を配置したプレス成形品(図示省略)を成形する。
【0045】
このように、FRPシートプレス成形方法によれば、2枚重ねのシート材SM1,SM2の間に樹脂(図示省略)層を配置したプレス成形品(図示省略)を成形することができ、必要以上に繊維を使用することなく、十分な強度を有するプレス成形品を成形することが可能である。また、プレス成形品の製造効率を向上させることができる。
【0046】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。