JP6021262B2 - Compression molding method for fiber composite molded article and compression molding apparatus for fiber composite molded article - Google Patents
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Description
本発明は、一方の金型と他方の金型の間に形成されるキャビティに繊維材料を配置した状態で供給装置から溶融状態の熱可塑性樹脂を供給して繊維複合成形品を成形する繊維複合成形品の圧縮成形方法および圧縮成形装置に関するものである。 The present invention provides a fiber composite that forms a fiber composite molded article by supplying a molten thermoplastic resin from a supply device in a state where a fiber material is disposed in a cavity formed between one mold and the other mold. The present invention relates to a compression molding method and a compression molding apparatus for a molded product.
従来、炭素繊維等の繊維材料をキャビティ内に配置し、熱可塑性樹脂を供給して繊維複合成形品を成形する方法として、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。
特許文献１は、炭素繊維等の繊維基材に対して熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれかの樹脂をマトリクス材料として含浸させることが記載されている。そして熱可塑性樹脂をマトリクス材料として用いる場合は、成形型の温度をマトリクス材料の融点以下にすることが記載されている。また特許文献２では、炭素繊維を含有するナイロン系樹脂などを配置した上で、上型と下型からなる金型の型温を８０℃にして射出した上でプレスを行うことが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known as methods for forming a fiber composite molded product by arranging a fiber material such as carbon fiber in a cavity and supplying a thermoplastic resin.
Patent Document 1 describes that a fiber base material such as carbon fiber is impregnated with any one of a thermoplastic resin and a thermosetting resin as a matrix material. And when using a thermoplastic resin as a matrix material, it describes that the temperature of a shaping | molding die shall be below melting | fusing point of a matrix material. Patent Document 2 describes that after pressing a nylon resin containing carbon fiber and the like and injecting the mold temperature of the upper mold and the lower mold at 80 ° C., pressing is performed. Yes.
上記のように、特許文献１、特許文献２では、炭素繊維等の繊維材料に対して溶融状態の熱可塑性樹脂を供給して圧縮し、繊維材料に熱可塑性樹脂を含浸させている。しかしながら特許文献１、特許文献２はともに、金型温度が融点温度よりも低いために繊維材料に熱可塑性樹脂を十分に含浸させることはできなかった。またキャビティへのゲートの数は特許文献１では２個、特許文献２では１個のものが開示されているが、特許文献１および特許文献２では、少数のゲートから射出された溶融樹脂が早く冷却される結果、繊維材料に対する熱可塑性樹脂の分布にムラができやすいものであった。すなわちゲートに近い部分では繊維材料に対する熱可塑性樹脂の比率が高く、ゲートから遠い部分では、繊維材料に対する熱可塑性樹脂の比率が低くなりがちであった。 As described above, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a molten thermoplastic resin is supplied to a fiber material such as carbon fiber and compressed, and the fiber material is impregnated with the thermoplastic resin. However, in both Patent Document 1 and Patent Document 2, since the mold temperature is lower than the melting point temperature, the fiber material could not be sufficiently impregnated with the thermoplastic resin. The number of gates to the cavity is two in Patent Document 1 and one in Patent Document 2, but in Patent Document 1 and Patent Document 2, the molten resin injected from a small number of gates is faster. As a result of cooling, the distribution of the thermoplastic resin relative to the fiber material was likely to be uneven. That is, the ratio of the thermoplastic resin to the fiber material tends to be high near the gate, and the ratio of the thermoplastic resin to the fiber material tends to be low near the gate.
そこで本発明では、繊維材料に対して熱可塑性樹脂が十分に含浸された繊維複合成形品の圧縮成形方法および繊維複合成形品の圧縮成形装置を提供することを目的とする。また特には各部分を比べても繊維材料に対して熱可塑性樹脂が均一に含浸されている繊維複合成形品の圧縮成形方法および繊維複合成形品の圧縮成形装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a compression molding method and a compression molding apparatus for a fiber composite molded product in which a fiber material is sufficiently impregnated with a thermoplastic resin. It is another object of the present invention to provide a compression molding method for a fiber composite molded article and a compression molding apparatus for a fiber composite molded article in which a thermoplastic resin is uniformly impregnated into a fiber material even if each portion is compared.
本発明の請求項１に記載の繊維複合成形品の圧縮成形方法は、一方の金型と他方の金型の間に形成されるキャビティに繊維材料を配置した状態で供給装置から溶融状態の熱可塑性樹脂を供給して繊維複合成形品を成形する繊維複合成形品の圧縮成形方法において、前記一方の金型と他方の金型の少なくとも一方にはホットランナと、前記ホットランナに接続されキャビティにノズル孔の１個あたりの成形品面積が２５〜２５００ｃｍ ２ となるように開口された複数のホットランナノズルとが設けられ、キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給前から一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に加熱し、前記複数のホットランナノズルのノズル孔を介して熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、射出開始時から１０秒以上４００秒以下の時間は一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に保持しつつキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a compression molding method for a fiber composite molded article, wherein the fiber material is disposed in a cavity formed between one mold and the other mold, and the molten heat is supplied from the supply device. In a compression molding method of a fiber composite molded article in which a plastic resin is supplied to form a fiber composite molded article, at least one of the one mold and the other mold is a hot runner, and the hot runner is connected to the cavity. There are provided a plurality of hot runner nozzles opened so that the area of the molded product per nozzle hole is 25 to 2500 cm 2, and one mold from before the molten thermoplastic resin is supplied into the cavity The temperature of the other mold is heated to the melting point temperature or more of the thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is injected into the cavity through the nozzle holes of the plurality of hot runner nozzles. The time from 0 second to 400 seconds is to compress the molten thermoplastic resin and the fiber material in the cavity while maintaining the temperature of one mold and the other mold at or above the melting point temperature of the thermoplastic resin. Features.
本発明の請求項２に記載の繊維複合成形品の圧縮成形方法は、請求項１において、一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度〜融点プラス１００℃に保持しつつキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮する際の面圧は、０．３〜１０ＭＰａであることを特徴とする。 The compression molding method for a fiber composite molded article according to claim 2 of the present invention is the method according to claim 1, wherein the temperature of one mold and the other mold is maintained between the melting point temperature of the thermoplastic resin and the melting point plus 100 ° C. surface pressure when compressing the thermoplastic resin and a fiber material in a molten state in the cavity while is characterized in that a 0.3 to 10 MPa.
本発明の請求項３に記載の繊維複合成形品の圧縮成形方法は、請求項１または請求項２において、前記複数のホットランナノズルのノズル孔を介して射出速度５〜１００ｍｍ／ｓｅｃで真空状態のキャビティ内に射出を行うことを特徴とする。 A compression molding method for a fiber composite molded article according to claim 3 of the present invention is the vacuum molding method according to claim 1 or 2, wherein the vacuum condition is obtained at an injection speed of 5 to 100 mm / sec through the nozzle holes of the plurality of hot runner nozzles. The injection is performed in the cavity .
本発明の請求項４に記載の繊維複合成形品の圧縮成形装置は、一方の金型と他方の金型の間に形成されるキャビティに繊維材料を配置した状態で供給装置から溶融状態の熱可塑性樹脂を供給して繊維複合成形品を成形する繊維複合成形品の圧縮成形装置において、加熱手段が設けられた一方の金型と他方の金型と、一方の金型または他方の金型の少なくとも一方に設けられたホットランナと、前記ホットランナに接続されキャビティにノズル孔の１個あたりの成形品面積が２５〜２５００ｃｍ ２ となるように開口された複数のホットランナノズルと、前記複数のホットランナノズルのノズル孔を介してキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給する供給装置と、一方の金型と他方の金型が取付けられキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮可能な圧縮装置とが設けられ、キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給前から一方の金型と他方の金型の温度を熱可塑性樹脂の融点温度以上に加熱し、キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出開始時から１０秒以上４００秒以下の時間は一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に保持しつつキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a compression molding apparatus for a fiber composite molded product, wherein the fiber material is disposed in a cavity formed between one mold and the other mold, and the molten material is heated from the supply apparatus. In a compression molding apparatus for a fiber composite molded product that supplies a plastic resin to form a fiber composite molded product, one mold and the other mold provided with heating means, and one mold or the other mold A hot runner provided on at least one of the hot runner nozzles, and a plurality of hot runner nozzles connected to the hot runner and opened in the cavity so that a molded product area per nozzle hole is 25 to 2500 cm 2 ; A supply device for supplying molten thermoplastic resin into the cavity through the nozzle hole of the hot runner nozzle, and one mold and the other mold are attached, and the molten thermoplastic tree in the cavity A compression device capable of compressing fat and fiber material is provided, and the temperature of one mold and the other mold is heated to the melting point temperature of the thermoplastic resin or higher before supplying the molten thermoplastic resin in the cavity. In the cavity, the temperature of one mold and the other mold is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin for a time of 10 seconds to 400 seconds from the start of injection of the molten thermoplastic resin in the cavity. It is characterized by compressing a molten thermoplastic resin and a fiber material.
本発明の請求項５に記載の繊維複合成形品の圧縮成形装置は、請求項４において、前記圧縮装置は縦方向に圧縮を行う縦型の圧縮装置であり、
前記一方の金型と他方の金型は、加熱手段と冷却手段が設けられた上型と下型であり、前記下型に繊維材料が載置された状態で型閉および圧縮が行われることを特徴とする。
The compression molding apparatus for a fiber composite molded article according to claim 5 of the present invention is the vertical compression apparatus according to claim 4, wherein the compression apparatus compresses in the vertical direction.
The one mold and the other mold are an upper mold and a lower mold provided with heating means and cooling means, and the mold closing and compression are performed in a state where the fiber material is placed on the lower mold. It is characterized by.
本発明の炭素繊維複合成形品の圧縮成形方法および圧縮成形装置は、一方の金型と他方の金型の間に形成されるキャビティに繊維材料を配置した状態で供給装置から溶融状態の熱可塑性樹脂を供給して繊維複合成形品を成形する繊維複合成形品の圧縮成形方法において、前記一方の金型と他方の金型の少なくとも一方にはホットランナと、前記ホットランナに接続されキャビティにノズル孔の１個あたりの成形品面積が２５〜２５００ｃｍ ２ となるように開口された複数のホットランナノズルとが設けられ、キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給前から一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に加熱し、前記複数のホットランナノズルのノズル孔を介して熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、射出開始時から１０秒以上４００秒以下の時間は一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に保持しつつキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮するので、繊維材料に対して熱可塑性樹脂が十分に含浸されている繊維複合成形品を成形することができる。 The compression molding method and compression molding apparatus for a carbon fiber composite molded product according to the present invention includes a thermoplastic material in a molten state from a supply device in a state where a fiber material is disposed in a cavity formed between one mold and the other mold. In a compression molding method of a fiber composite molded product in which a resin composite is molded by supplying a resin, at least one of the one mold and the other mold is a hot runner, and a nozzle connected to the hot runner is connected to the nozzle. There are provided a plurality of hot runner nozzles opened so that the area of the molded product per hole is 25 to 2500 cm 2, and before the molten thermoplastic resin is supplied into the cavity, one mold and the other The mold is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is injected into the cavity through the nozzle holes of the plurality of hot runner nozzles. 10 seconds or more and 400 seconds or less since the compression of the molten thermoplastic resin and fiber material in the cavity while maintaining the temperature of one mold and the other mold at or above the melting temperature of the thermoplastic resin. A fiber composite molded article in which a thermoplastic resin is sufficiently impregnated into a fiber material can be molded .
図１により本実施形態の繊維複合成形品の圧縮成形装置１１（以下単に圧縮成形装置１１と略す）について説明する。圧縮成形装置１１は、縦型の圧縮装置１２と供給装置である縦型の射出装置１３とを備えている。圧縮装置１２は、ベース１４上に立設されたフレームの上部に固定盤１５が固定されている。また固定盤１５の下方には受圧盤１６が４本のタイバ１７により接続して設けられている。また固定盤１５と受圧盤１６の間には可動盤１８が上下方向に昇降自在に設けられている。また受圧盤１６と可動盤１８との間には繊維材料と熱可塑性樹脂材料を圧縮するための圧縮機構が設けられている。ここでは圧縮機構１９は、圧縮用サーボモータモータ２０とトグル機構２１とからなる。 A compression molding apparatus 11 (hereinafter simply referred to as a compression molding apparatus 11) for a fiber composite molded product according to this embodiment will be described with reference to FIG. The compression molding apparatus 11 includes a vertical compression apparatus 12 and a vertical injection apparatus 13 that is a supply apparatus. In the compression device 12, a fixed platen 15 is fixed to an upper part of a frame standing on the base 14. A pressure receiving plate 16 is provided below the fixed plate 15 by being connected by four tie bars 17. Further, a movable platen 18 is provided between the fixed platen 15 and the pressure receiving plate 16 so as to be movable up and down. A compression mechanism for compressing the fiber material and the thermoplastic resin material is provided between the pressure receiving plate 16 and the movable platen 18. Here, the compression mechanism 19 includes a compression servo motor 20 and a toggle mechanism 21.
また可動盤１８の下面側には成形品を突き出すエジェクタ機構２２が設けられている。可動盤１８の上面には図示しない断熱板を介して一方の金型である下型２３（可動金型）が取付けられ、固定盤１５の下面には図示しない断熱板を介して他方の金型である上型２４（固定金型）が取付けられるようになっている。金型について説明すると、金型は下型２３に対して上型２４が嵌合される印籠構造の圧縮成形用の金型である。また前記下型２３と上型２４は、加熱手段と冷却手段を有しており、成形の際に温度を昇降可能となっている。 In addition, an ejector mechanism 22 is provided on the lower surface side of the movable platen 18 to project a molded product. A lower mold 23 (movable mold), which is one mold, is attached to the upper surface of the movable platen 18 via a heat insulating plate (not shown), and the other mold is attached to the lower surface of the fixed plate 15 via a heat insulating plate (not shown). The upper mold 24 (fixed mold) is attached. The mold will be described. The mold is a compression molding mold having a stamping structure in which the upper mold 24 is fitted to the lower mold 23. The lower mold 23 and the upper mold 24 have heating means and cooling means so that the temperature can be raised and lowered during molding.
図２に示されるように圧縮成形用の金型の下型２３は、凹状のキャビティ面２５が形成されている。そして下型２３の内部はエジェクタ機構により作動するエジェクタプレート４６とエジェクタピン４７が設けられている。そしてエジェクタピン４７の表面がキャビティ面２５の一部となっている。また下型２３内部のキャビティ面２５の表面から３〜１０ｍｍ離れた位置には加熱手段である電気ヒータ２６が多数本、キャビティ面２５全体をカバーするように埋設されており、キャビティ面２５が加熱可能となっている。またキャビティ面２５を基準にして、前記電気ヒータ２６が埋設されている部分よりも遠い（深い）位置には冷却手段である冷却用媒体を流通させる流路２７がキャビティ面２５全体をカバーするように複数本形成されている。そして流路２７は図示しない冷却媒体の供給装置に接続されている。なお加熱手段である電気ヒータ３０、冷却手段である流路３１はキャビティ面２９を複数に分割して各ゾーン毎にゾーン制御するものでもよい。また下型２３は、図示しない熱電対等の温度センサを備えている。更にまた下型２３の周囲には上型２４との間で真空チャンバを形成する際のＯリング２８が取付けられている。 As shown in FIG. 2, a concave cavity surface 25 is formed in the lower mold 23 of the compression mold. The lower mold 23 is provided with an ejector plate 46 and an ejector pin 47 that are operated by an ejector mechanism. The surface of the ejector pin 47 is a part of the cavity surface 25. In addition, a large number of electric heaters 26 as heating means are embedded at a position 3 to 10 mm away from the surface of the cavity surface 25 inside the lower mold 23 so as to cover the entire cavity surface 25, and the cavity surface 25 is heated. It is possible. In addition, with respect to the cavity surface 25, a flow path 27 for circulating a cooling medium as a cooling means covers the entire cavity surface 25 at a position farther (deeper) than a portion where the electric heater 26 is embedded. Are formed in multiple numbers. The flow path 27 is connected to a cooling medium supply device (not shown). Note that the electric heater 30 serving as a heating unit and the flow path 31 serving as a cooling unit may be configured such that the cavity surface 29 is divided into a plurality of zones and zone control is performed for each zone. The lower mold 23 includes a temperature sensor such as a thermocouple (not shown). Furthermore, an O-ring 28 for forming a vacuum chamber with the upper die 24 is attached around the lower die 23.
圧縮成形用の金型の上型２４は、凸状のコア部の前面がキャビティ面２９となっている。そして前記凸状のコア部が下型２３の凹状のキャビティ面２５の部分に嵌合されることにより、凸状のコア部の側面には隙間が形成されずに圧縮成形が可能なキャビティＣが形成される。上型２４も下型２３と同様に、キャビティ面２９の表面近傍には加熱手段である電気ヒータ３０が多数本、キャビティ面２９全体をカバーするように埋設されており、キャビティ面２９が加熱可能となっている。またキャビティ面２９を基準にして、前記電気ヒータ３０が埋設されている部分よりも遠い（深い）位置には冷却手段である冷却用媒体を流通させる流路３１がキャビティ面２９全体をカバーするように複数本形成されている。そして流路３１は図示しない冷却媒体の供給装置に接続されている。また上型２４は、図示しない熱電対等の温度センサを備えている。なお加熱手段である電気ヒータ３０、冷却手段である流路３１はキャビティ面２９を複数に分割して各ゾーン毎にゾーン制御するものでもよい。 In the upper mold 24 of the compression mold, the front surface of the convex core portion is a cavity surface 29. Then, the convex core portion is fitted into the concave cavity surface 25 of the lower mold 23, whereby a cavity C that can be compression-molded without forming a gap on the side surface of the convex core portion. It is formed. Similarly to the lower die 23, the upper die 24 is embedded with a large number of electric heaters 30 as heating means in the vicinity of the surface of the cavity surface 29 so as to cover the entire cavity surface 29, and the cavity surface 29 can be heated. It has become. Further, with respect to the cavity surface 29, a flow path 31 for circulating a cooling medium as a cooling means covers the entire cavity surface 29 at a position farther (deeper) than a portion where the electric heater 30 is embedded. Are formed in multiple numbers. The flow path 31 is connected to a cooling medium supply device (not shown). The upper mold 24 includes a temperature sensor such as a thermocouple (not shown). Note that the electric heater 30 serving as a heating unit and the flow path 31 serving as a cooling unit may be configured such that the cavity surface 29 is divided into a plurality of zones and zone control is performed for each zone.
また上型２４の上部にはノズルタッチ面３２が形成され、ノズルタッチ面３２の注入孔３３に連通してホットランナ３４が形成されている。ホットランナ３４のマニホールドブロック３５には、それぞれホットランナノズル３６が設けられている。そしてキャビティ面２９には前記ホットランナノズル３６のノズル孔３７がそれぞれ開口されている。またそれぞれのホットランナノズル３６は、油圧シリンダ３８により作動されるゲートバルブ３９により開口が開閉されるようになっている。より具体的には図３に示されるようにホットランナ３４は、注入孔３３に接続されるホットランナ３４から分岐して４本のホットランナ３４のマニホールドブロック３５が形成され、それぞれのマニホールドブロック３５に３個のホットランナノズル３６が設けられている。従って本実施形態では、キャビティ面２９に対して１２個のノズル孔３７が開口形成されている。また電気ヒータ３０は、ホットランナノズル３６およびノズル孔３７の部分を避けるようにキャビティ面２９の全面にほぼ均等になるように配設されている。 A nozzle touch surface 32 is formed on the upper die 24, and a hot runner 34 is formed in communication with the injection hole 33 of the nozzle touch surface 32. A hot runner nozzle 36 is provided in each manifold block 35 of the hot runner 34. In the cavity surface 29, nozzle holes 37 of the hot runner nozzle 36 are opened. Each hot runner nozzle 36 is opened and closed by a gate valve 39 operated by a hydraulic cylinder 38. More specifically, as shown in FIG. 3, the hot runner 34 branches from the hot runner 34 connected to the injection hole 33 to form manifold blocks 35 of four hot runners 34, and each manifold block 35. Three hot runner nozzles 36 are provided. Therefore, in this embodiment, twelve nozzle holes 37 are formed in the cavity surface 29. Further, the electric heaters 30 are arranged so as to be substantially uniform over the entire cavity surface 29 so as to avoid the hot runner nozzles 36 and the nozzle holes 37.
なおキャビティ面２９におけるノズル孔３７は、繊維材料複合成形品の各部において繊維材料と熱可塑性樹脂を均等な割合とするために複数設けられることが好ましい。ノズル孔３７の開口部の数は、成形される繊維複合成形品の面積によって限定されない。しかし繊維複合成形品の面積をノズル孔３７の開口部の数で除算することにより求められるノズル孔３７の一個あたりの成形品面積は、２５〜２５００ｃｍ２が望ましい。更には５０〜１０００ｃｍ２がより望ましい。なおこれらのホットランナ３４とそのノズル孔３７は下型２３、または下型２３と上型２４の双方に設けられていてもよく、少なくとも一方の金型に設けられていればよい。ホットランナ３４が双方の金型に設けられる場合、供給装置もそれに対応して設けることが一般的である。 In addition, it is preferable that a plurality of nozzle holes 37 in the cavity surface 29 are provided in order to make the fiber material and the thermoplastic resin an equal ratio in each part of the fiber material composite molded product. The number of openings of the nozzle hole 37 is not limited by the area of the fiber composite molded product to be molded. However, the area of the molded product per nozzle hole 37 obtained by dividing the area of the fiber composite molded product by the number of openings of the nozzle hole 37 is preferably 25 to 2500 cm 2 . Furthermore, 50 to 1000 cm 2 is more desirable. These hot runners 34 and their nozzle holes 37 may be provided in the lower mold 23, or both the lower mold 23 and the upper mold 24, and may be provided in at least one mold. When the hot runner 34 is provided in both molds, the supply device is generally provided correspondingly.
上型２４の周囲には、下方に向けてチャンバ形成板４０が形成されている。そして前記したように下型２３の周囲には上型２４との間で真空チャンバを形成する際のＯリング２８が取付けられているので、下型２３が上昇した際に、前記チャンバ形成板４０と下型２３のＯリング２８に摺接して内部に外界と隔離されたチャンバを形成可能となっている。そして上型２４には真空ポンプ４１に接続される管路４２が接続され、上型の内部の管路を介して、パーティング面４４に形成された吸引孔４５に接続されている。従って下型２３が上昇され上型２４と下型２３の間に外界と隔離したチャンバを形成した上で真空ポンプ４１によりチャンバ内を吸引することによりキャビティＣ内を真空にできる。なおキャビティＣの真空構造は、圧縮成形装置１１全体、或いは圧縮成形装置１１の固定盤１５と可動盤１８の間全体を真空にするものでもよい。 A chamber forming plate 40 is formed around the upper mold 24 in a downward direction. As described above, the O-ring 28 used to form a vacuum chamber with the upper mold 24 is attached around the lower mold 23. Therefore, when the lower mold 23 is raised, the chamber forming plate 40 is used. And a chamber that is slidably contacted with the O-ring 28 of the lower mold 23 and is isolated from the outside. A pipe line 42 connected to the vacuum pump 41 is connected to the upper mold 24, and is connected to a suction hole 45 formed in the parting surface 44 via a pipe line inside the upper mold. Accordingly, the lower mold 23 is raised to form a chamber isolated from the outside world between the upper mold 24 and the lower mold 23, and the inside of the cavity C can be evacuated by suctioning the chamber by the vacuum pump 41. The vacuum structure of the cavity C may be such that the entire compression molding apparatus 11 or the entire space between the fixed platen 15 and the movable platen 18 of the compression molding apparatus 11 is evacuated.
また固定盤１５の上部には供給装置である縦型の射出装置１３が設けられている。固定盤１５の上面には縦型の射出装置１３を昇降させ、ノズル５１を上型２４のノズルタッチ面３２に当接させるためのノズルタッチ用シリンダ５２が設けられている。そしてノズルタッチ用シリンダ５２のロッドは射出装置１３のハウジングプレート５３に取付けられている。またハウジングプレート５３の中央には加熱筒５４が下方に向けて固定されている。加熱筒５４の内孔には図示しないスクリュが回転可能かつ前後進可能に設けられている。加熱筒５４の先端には射出孔を有するノズル５１が取付けられている。ハウジングプレート５３には樹脂材料の供給口５５が加熱筒５４に向けて設けられており、供給口５５は図示しない材料供給装置に接続されている。ハウジングプレート５３にはスクリュを前後進させる射出用サーボモータ５６が設けられ、ハウジングプレート５３の上方に設けられたプッシャプレート５７を昇降移動させるようになっている。プッシャプレート５７にはスクリュを回転させる計量用サーボモータ５８が設けられ、その駆動軸がカップリング等の接続手段を介してスクリュ軸の後端に接続されている。なお射出装置１３の構造は上記に限定されず、水平方向に射出装置が設けられたもの等でもよい。 Further, a vertical injection device 13 which is a supply device is provided on the upper portion of the fixed platen 15. On the upper surface of the fixed platen 15, a nozzle touch cylinder 52 is provided for moving the vertical injection device 13 up and down to bring the nozzle 51 into contact with the nozzle touch surface 32 of the upper mold 24. The rod of the nozzle touch cylinder 52 is attached to the housing plate 53 of the injection device 13. A heating cylinder 54 is fixed downward in the center of the housing plate 53. A screw (not shown) is provided in the inner hole of the heating cylinder 54 so as to be able to rotate and move forward and backward. A nozzle 51 having an injection hole is attached to the tip of the heating cylinder 54. The housing plate 53 is provided with a resin material supply port 55 facing the heating cylinder 54, and the supply port 55 is connected to a material supply device (not shown). The housing plate 53 is provided with an injection servo motor 56 for moving the screw back and forth, and a pusher plate 57 provided above the housing plate 53 is moved up and down. The pusher plate 57 is provided with a measuring servo motor 58 for rotating the screw, and its drive shaft is connected to the rear end of the screw shaft through a coupling means such as a coupling. The structure of the injection device 13 is not limited to the above, and a structure in which the injection device is provided in the horizontal direction may be used.
また図示はしないが、圧縮成形装置１１の隣には炭素繊維等の繊維材料を搬入する搬入用ロボットと、成形の完了した繊維複合成形品を取出する搬出用ロボットが設けられている。なおこれらロボットは１台で繊維材料の搬入と繊維複合成形品の取出を共用するものでもよい。 Although not shown in the figure, next to the compression molding apparatus 11, a carry-in robot for carrying in a fiber material such as carbon fiber and a carry-out robot for taking out a fiber composite molded product that has been formed are provided. One robot may be used for both carrying in the fiber material and taking out the fiber composite molded product.
次に本実施形態の圧縮成形装置１１を用いた繊維複合成形品の圧縮成形方法について図４により説明する。本実施形態において使用される繊維材料は炭素繊維が用いられる。またマトリックス樹脂として使用される熱可塑性樹脂はポリアミドである。本実施形態において炭素繊維は、厚みが１〜３０ｍｍ、面積は下型２３のキャビティ面２５の面積に略等しいか僅かに小さい面積の炭素繊維マットＦの形態で用いられる。炭素繊維マットＦは、方向性を持って織られたものでもよく、不織状態のものでもよい。また炭素繊維マットＦの枚数も限定されない。ただし繊維複合成形品が成形された際の総重量に占める炭素繊維の比率が、一例として２５〜７０％、更に望ましくは３５〜６０％にとなるようにすることが望ましい。 Next, a compression molding method of a fiber composite molded product using the compression molding apparatus 11 of this embodiment will be described with reference to FIG. Carbon fiber is used as the fiber material used in this embodiment. The thermoplastic resin used as the matrix resin is polyamide. In the present embodiment, the carbon fiber is used in the form of a carbon fiber mat F having a thickness of 1 to 30 mm and an area substantially equal to or slightly smaller than the area of the cavity surface 25 of the lower mold 23. The carbon fiber mat F may be woven with directionality or may be non-woven. Further, the number of carbon fiber mats F is not limited. However, it is desirable that the ratio of the carbon fiber to the total weight when the fiber composite molded article is formed is, for example, 25 to 70%, more preferably 35 to 60%.
まず圧縮装置１２の型開位置ｐ１において停止された下型２３の上に、図示しない搬入用ロボットにより、前記炭素繊維マットＦを載置する。この際に既に下型２３および上型２４は電気ヒータ２６，３０に通電して昇温が開始されているか昇温完了していることが成形サイクルを早くするために望ましい。そして炭素繊維マットＦが載置された後、下型２３が型開位置ｐ１から上昇開始されると、次に上型２４と下型２３の間に外界と隔離したチャンバが形成されるチャンバ形成位置ｐ２において一旦下型２３の上昇を停止する。そしてチャンバ形成位置ｐ２において真空ポンプ４１とチャンバを接続し、チャンバ内を真空ポンプ４１により吸引して真空状態とする。このチャンバ形成位置ｐ２においては僅かに上型２４と下型２３は嵌合され、上型２４のキャビティ面２９の外側に位置するパーティング面４４の吸引孔４５から吸引することにより、炭素繊維の吸引孔４５への目詰まりが防止される。チャンバの真空度については限定されるものではないが、一例として１０ｈＰａ〜１００ｈＰａに真空化される。そして更に下型２３を上昇させて、溶融樹脂の射出（供給）を開始する射出開始位置ｐ３（供給開始位置）に到達すると下型２３の上昇を停止させる。この際の射出開始位置ｐ３は、圧縮用サーボモータ２０によりクローズドループ制御により位置制御され正確な位置に停止される。 First, the carbon fiber mat F is placed on the lower mold 23 stopped at the mold opening position p1 of the compression device 12 by a loading robot (not shown). At this time, it is desirable that the lower mold 23 and the upper mold 24 are already energized to the electric heaters 26 and 30 and the temperature raising is started or the temperature raising is completed in order to speed up the molding cycle. After the carbon fiber mat F is placed, when the lower mold 23 starts to rise from the mold opening position p1, a chamber is formed in which a chamber isolated from the outside is formed between the upper mold 24 and the lower mold 23. At the position p2, the ascent of the lower mold 23 is once stopped. Then, the vacuum pump 41 and the chamber are connected at the chamber formation position p2, and the inside of the chamber is sucked by the vacuum pump 41 to be in a vacuum state. At the chamber forming position p2, the upper die 24 and the lower die 23 are slightly fitted and sucked from the suction hole 45 of the parting surface 44 located outside the cavity surface 29 of the upper die 24, thereby Clogging of the suction hole 45 is prevented. The degree of vacuum of the chamber is not limited, but is evacuated to 10 hPa to 100 hPa as an example. Then, when the lower mold 23 is further raised to reach the injection start position p3 (supply start position) where the injection (supply) of the molten resin is started, the lower mold 23 is stopped from rising. At this time, the injection start position p3 is controlled by the compression servomotor 20 by closed loop control and stopped at an accurate position.
そして溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒの供給前には、下型２３と上型２４は電気ヒータ２６，３０への通電を継続し、金型温度（熱電対等のセンサにより検出される温度）を熱可塑性樹脂（ポリアミド）の融点温度以上に加熱しておく。この際下型２３および上型２４の温度は温度センサにより検出され、ＰＩＤ制御がなされる。本発明においてこの際の金型温度としては、少なくとも融点温度〜融点プラス１００℃の範囲が望ましく、更には融点温度〜融点プラス８０℃の範囲が望ましい。従って本実施形態では２２５〜３２５℃の範囲内の温度にまで昇温がされる。 Before the molten thermoplastic resin R is supplied, the lower mold 23 and the upper mold 24 continue to energize the electric heaters 26 and 30 to heat the mold temperature (temperature detected by a sensor such as a thermocouple). It is heated above the melting point temperature of the plastic resin (polyamide). At this time, the temperatures of the lower mold 23 and the upper mold 24 are detected by a temperature sensor, and PID control is performed. In the present invention, the mold temperature at this time is preferably at least in the range of the melting point temperature to the melting point plus 100 ° C., and more preferably in the range of the melting point temperature to the melting point plus 80 ° C. Therefore, in this embodiment, the temperature is raised to a temperature within the range of 225 to 325 ° C.
次に射出装置１３の射出用サーボモータ５６を回転駆動させスクリュを前進させて計量された溶融状態の熱可塑性樹脂ＲをキャビティＣ内に射出（供給）する。この際にホットランナ３４（マニホールド３５を含む）とホットランナノズル３６も熱可塑性樹脂の融点温度以上に制御されており、ホットランナ３４内の溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒも融点温度以上の温度となっている。そして射出装置１３により射出開始と同時にゲートバルブ３９を後退させてホットランナノズル３６をキャビティＣに連通させノズル孔３７から溶融状態の熱可塑性樹脂ＲをキャビティＣ内に射出する。この際の射出速度は、キャビティＣ内に配置された炭素繊維マットＦの位置をずらしてしまわないように比較的低速であることが望ましい。一例として射出速度（供給速度）は、スクリュの前進速度において５〜１００ｍｍ／ｓｅｃが望ましい。 Next, the injection servo motor 56 of the injection device 13 is driven to rotate, the screw is advanced, and the molten thermoplastic resin R measured is injected (supplied) into the cavity C. At this time, the hot runner 34 (including the manifold 35) and the hot runner nozzle 36 are also controlled to be higher than the melting point temperature of the thermoplastic resin, and the molten thermoplastic resin R in the hot runner 34 is also set to a temperature higher than the melting point temperature. It has become. Simultaneously with the start of injection by the injection device 13, the gate valve 39 is moved backward to allow the hot runner nozzle 36 to communicate with the cavity C, and the molten thermoplastic resin R is injected into the cavity C from the nozzle hole 37. It is desirable that the injection speed at this time be relatively low so as not to shift the position of the carbon fiber mat F disposed in the cavity C. As an example, the injection speed (supply speed) is preferably 5 to 100 mm / sec at the screw forward speed.
この際にキャビティ面２９に対して複数設けられたノズル孔３７から満遍なく溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒが供給されるので、繊維複合成形品の各部の繊維材料と樹脂材料の比率を略均等にすることができる。そしてスクリュが所定位置まで前進したら圧縮機構１９を作動させて下型２３を上昇させ、キャビティＣ内の繊維材料と溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒに圧縮を加える。この際のタイミングとしては、上記の方法の他、射出開始と同時、射出中、射出後のいずれでもよい。またキャビティＣ内の樹脂圧を検出して樹脂圧により圧縮を開始するもの等でもよい。また保圧については、ゲートバルブ３９を閉鎖せずに、射出装置１３側からの溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒの供給を継続して保圧を行うものでもよく、射出後すぐにゲートバルブ３９を閉鎖して圧縮装置１２の圧縮機構１９のみにより圧縮することにより、保圧を行わないか保圧を短い間で終らせるものでもよい。 At this time, since the thermoplastic resin R in a molten state is supplied uniformly from the plurality of nozzle holes 37 provided to the cavity surface 29, the ratio of the fiber material and the resin material in each part of the fiber composite molded article is made substantially uniform. be able to. When the screw advances to a predetermined position, the compression mechanism 19 is operated to raise the lower mold 23 and compress the fiber material in the cavity C and the molten thermoplastic resin R. In addition to the above method, the timing at this time may be at the same time as the start of injection, during injection, or after injection. Moreover, the thing etc. which detect the resin pressure in the cavity C and start compression by the resin pressure may be used. As for holding pressure, the gate valve 39 may not be closed and the molten thermoplastic resin R may be continuously supplied from the injection device 13 side to hold the pressure. By closing and compressing only by the compression mechanism 19 of the compression device 12, the pressure holding may not be performed or the pressure holding may be finished in a short time.
本発明では、射出後（供給後）も一定以上の時間Ｔは、下型２３および上型２４の温度を熱可塑性樹脂の融点温度以上に保持する。そしてキャビティＣ内の熱可塑性樹脂が溶融状態のまま炭素繊維マットＦ（繊維材料）とともに圧縮し、炭素繊維マットＦへの熱可塑性樹脂の含浸を図る。本発明では、射出開始時を基点として、射出開始から１０秒後以上であって射出開始から４００秒以下の範囲の時間は、金型温度を熱可塑性樹脂の融点温度以上の状態を保持して炭素繊維マットＦ（繊維材料）への熱可塑性樹脂の含浸を図る。図４に示されるように圧縮装置１２による圧縮は当初キャビティＣ内に空間がある際は急速に型位置が移動されて圧縮がなされる。そして圧力制御開始位置ｐ４においてキャビティＣ内がほとんど溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒと炭素繊維マットＦ（繊維材料）で満たされると圧縮制御（圧力制御）が開始される。 In the present invention, the temperature of the lower mold 23 and the upper mold 24 is maintained at the melting point temperature or higher of the thermoplastic resin for a certain time T after injection (after supply). Then, the thermoplastic resin in the cavity C is compressed together with the carbon fiber mat F (fiber material) in a molten state, and the carbon fiber mat F is impregnated with the thermoplastic resin. In the present invention, the mold temperature is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point temperature of the thermoplastic resin for a time in the range of not less than 10 seconds after the start of injection and not more than 400 seconds from the start of injection. The carbon fiber mat F (fiber material) is impregnated with a thermoplastic resin. As shown in FIG. 4, the compression by the compression device 12 is performed by rapidly moving the mold position when there is initially a space in the cavity C. When the cavity C is almost completely filled with the molten thermoplastic resin R and the carbon fiber mat F (fiber material) at the pressure control start position p4, compression control (pressure control) is started.
本実施形態の圧縮制御は圧縮用のサーボモータ２０によってクローズドループ制御により圧力制御が行われる。圧力制御についてはキャビティＣ内圧を測定する方法の他、タイバセンサにより型締力を測定する方法や、圧縮用のサーボモータ２０のトルクを制御する方法などが想定される。また圧縮装置に油圧シリンダを設けたものでは、クローズドループ制御が可能なサーボバルブやそれに類するバルブを使用し、圧縮用シリンダの圧力を設定圧力に制御することが望ましい。ただし本発明としてクローズドループ制御は必須ではない。 In the compression control of the present embodiment, pressure control is performed by closed-loop control by a servo motor 20 for compression. Regarding the pressure control, in addition to the method of measuring the cavity C internal pressure, a method of measuring the mold clamping force by a tie bar sensor, a method of controlling the torque of the servo motor 20 for compression, and the like are assumed. If the compression device is provided with a hydraulic cylinder, it is desirable to use a servo valve capable of closed-loop control or a similar valve and control the pressure of the compression cylinder to the set pressure. However, closed loop control is not essential for the present invention.
圧縮制御時のキャビティＣ内の溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒと炭素繊維マットＦ（繊維材料）を圧縮する際の面圧は、０．１〜２０ＭＰａであることが望ましく、更には０．３〜１０ＭＰａであることがより望ましい。本実施形態では、このように金型温度を融点温度以上として一定以上の時間Ｔ圧縮を図ることにより、繊維材料への熱可塑性樹脂の含浸が良好になるほか、多点からの射出を行ってもウエルドが発生しないかまたはウエルドの影響を極めて小さくすることができる。そして圧縮成形開始位置ｐ４からも熱可塑性樹脂の融点以上の金型温度により圧縮されることにより、溶融状態の熱可塑性樹脂Ｒと炭素繊維マットＦ（繊維材料）の間に存在していたボイドは解消され、僅かづつキャビティＣの容積が減少され型位置ｐ４は型閉方向へ移動する。そして予めタイマにより設定された所定時間Ｔ１（一定時間）が経過するか所定の型位置に到達すると、電気ヒータ２６，３０への通電を停止し、同時に金型２３，２４内の流路２７，３１へ冷却媒体を流通させて金型２３，２４を冷却開始する。 The surface pressure when compressing the molten thermoplastic resin R and the carbon fiber mat F (fiber material) in the cavity C in the compression control is preferably 0.1 to 20 MPa, and more preferably 0.3 to 10 MPa is more desirable. In this embodiment, the mold temperature is set to the melting point temperature or higher and T compression is performed for a predetermined time or longer, so that the fiber material is satisfactorily impregnated with the thermoplastic resin, and injection is performed from multiple points. However, no weld occurs or the influence of the weld can be made extremely small. The voids existing between the molten thermoplastic resin R and the carbon fiber mat F (fiber material) are compressed from the compression molding start position p4 at a mold temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin. The volume of the cavity C is gradually reduced and the mold position p4 moves in the mold closing direction. When a predetermined time T1 (predetermined time) set in advance by a timer elapses or reaches a predetermined mold position, energization to the electric heaters 26, 30 is stopped, and at the same time, the flow paths 27, The cooling medium is circulated to 31 to start cooling the dies 23 and 24.
金型２３，２４の冷却を開始すると温度センサにより測定される金型温度は、熱可塑性樹脂の融点温度ｔ１を下回って更に下降を続け、熱変形温度ｔ２を下回る。融点温度ｔ１を下回ると溶融樹脂の冷却固化が開始されるが、冷却固化に伴い収縮が発生するから、圧縮機構１９によるキャビティ面２５への圧縮は継続する必要がある。そして所定の時間が経過すると金型２３，２４のチャンバ内の真空状態を解消させ、圧縮成形装置１１の圧縮用サーボモータ２０を駆動させて可動盤１８と下型２３を下降させる。所定の型開位置ｐ１まで下型２３が下降されるとエジェクタ機構２２が作動されて下型２３から繊維複合成形品が突き出され、図示しない取出機により炭素繊維複合成形品が取出される。なお取出しが行われるとすぐに次のサイクルのために金型２３，２４の昇温が開始される。 When cooling of the molds 23 and 24 is started, the mold temperature measured by the temperature sensor continues to fall below the melting point temperature t1 of the thermoplastic resin, and falls below the thermal deformation temperature t2. When the temperature falls below the melting point temperature t1, cooling and solidification of the molten resin is started. However, since shrinkage occurs along with the cooling and solidification, the compression to the cavity surface 25 by the compression mechanism 19 needs to be continued. When a predetermined time elapses, the vacuum state in the chambers of the molds 23 and 24 is released, the compression servo motor 20 of the compression molding apparatus 11 is driven, and the movable platen 18 and the lower mold 23 are lowered. When the lower mold 23 is lowered to the predetermined mold opening position p1, the ejector mechanism 22 is operated to eject the fiber composite molded product from the lower mold 23, and the carbon fiber composite molded product is taken out by a take-out machine (not shown). As soon as the removal is performed, the molds 23 and 24 are heated up for the next cycle.
または別の実施形態としては、圧縮装置は、固定盤または可動盤の四隅に圧縮用シリンダが設けられ、型締用シリンダのロッドがタイバとなっているタイプの圧縮装置を用いてもよい。その場合、固定盤に対する可動盤の四隅の位置（または固定金型に対する可動金型の四隅の位置）をそれぞれ検出して、固定盤と可動盤の間で平行制御を行いながら位置制御を行う。溶融状態の熱可塑性樹脂の圧縮は、圧縮シリンダの作動油の圧力を制御（フィードフォーワード制御では圧力制御）に加えて、固定盤に対する可動盤の四隅の位置をそれぞれ検出して、固定盤に対する可動盤の四隅の距離がそれぞれ等しくなるように平行制御（フィードバック制御）がなされることが望ましい。 Alternatively, as another embodiment, the compression device may be a compression device in which compression cylinders are provided at the four corners of the fixed plate or movable plate, and the rods of the clamping cylinders are tie bars. In this case, the positions of the four corners of the movable plate with respect to the fixed platen (or the positions of the four corners of the movable die with respect to the fixed die) are detected, and the position control is performed while performing parallel control between the fixed platen and the movable platen. When compressing molten thermoplastic resin, in addition to controlling the pressure of hydraulic oil in the compression cylinder (pressure control in feedforward control), the positions of the four corners of the movable plate relative to the fixed platen are detected, respectively. It is desirable to perform parallel control (feedback control) so that the four corner distances of the movable plate are equal to each other.
また本発明については、繊維複合成形品に更に熱可塑性樹脂のみによる表面層を追加形成するものでもよい。その手順としては、本発明と同様にキャビティＣ内で繊維樹脂複合成形品の冷却が完了されてから、僅かに下型２３を表面層の厚みに対応して数ミリ程度下降させる。この際に繊維複合成形品はノズル孔３７が形成された金型（上型２４）とは反対側の金型（下型２３）のキャビティ面２５に保持され、繊維複合成形品と上型２４のキャビティ面２９の間には間隙が形成されるようにする。そしてそこへ再び射出装置１３からノズル孔３７を介して溶融樹脂を射出充填する。この際は熱可塑性樹脂は繊維材料を含浸させる目的はなく、すぐに冷却固化されてもよいので、金型温度は、融点温度ｔ１以上まで昇温する必要はない。そして前記間隙へ射出された溶融樹脂は圧縮することが望ましいが、キャビティ間隙を一定を保ち、射出装置側から保圧を加えるだけのものでもよい。このようにして表面に熱可塑性樹脂のみからなる層が形成され、美観に優れた繊維複合成形品を成形することができる。 In the present invention, a surface layer made of only a thermoplastic resin may be additionally formed on the fiber composite molded article. As the procedure, after the cooling of the fiber resin composite molded product is completed in the cavity C as in the present invention, the lower mold 23 is slightly lowered by several millimeters corresponding to the thickness of the surface layer. At this time, the fiber composite molded article is held on the cavity surface 25 of the mold (lower mold 23) opposite to the mold (upper mold 24) in which the nozzle holes 37 are formed. A gap is formed between the cavity surfaces 29. Then, the molten resin is injected and filled again from the injection device 13 through the nozzle hole 37. At this time, the thermoplastic resin does not have the purpose of impregnating the fiber material and may be immediately cooled and solidified, so that the mold temperature does not need to be raised to the melting point temperature t1 or higher. It is desirable to compress the molten resin injected into the gap, but it is also possible to keep the cavity gap constant and only apply holding pressure from the injection device side. In this way, a layer composed only of a thermoplastic resin is formed on the surface, and a fiber composite molded article having an excellent aesthetic appearance can be formed.
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。まず圧縮装置については電動、油圧に関わらず、上方の可動盤と可動金型（上型）が、下方の固定盤と固定金型（下型）に向けて型開閉移動されるものでもよい。また圧縮装置の下型は、圧縮装置の加圧位置から圧縮装置の外へ水平方向に移動可能なものでもよい。その場合、炭素繊維マットＦ（繊維材料）の載置や、複合成形品の取出しは、圧縮装置の外で行うこともでき、下型と上型の交換やメンテナンスも容易になる。更に圧縮装置は、水平方向に可動盤が移動するものでもよい。 The present invention is not enumerated one by one, but is not limited to that of the above-described embodiment, and it goes without saying that those skilled in the art also apply modifications made in accordance with the spirit of the present invention. is there. First, regarding the compression device, the upper movable plate and the movable mold (upper mold) may be opened / closed toward the lower fixed plate and the fixed mold (lower mold) regardless of electric or hydraulic pressure. Moreover, the lower mold | type of a compression apparatus may be a thing which can move to a horizontal direction out of a compression apparatus from the pressurization position of a compression apparatus. In that case, the placement of the carbon fiber mat F (fiber material) and the removal of the composite molded product can be performed outside the compression device, and the replacement and maintenance of the lower mold and the upper mold are facilitated. Further, the compression device may be one in which the movable platen moves in the horizontal direction.
金型は、図１のような印籠構造のものでなく、コア部に対してその周囲の外周枠の部分が相対的に移動可能であって、外周枠の部分が他の金型と樹脂が漏れないように当接されるものでもよい。金型の加熱手段は、流路内に熱媒油または蒸気を供給するものでもよく、抵抗発熱する板状のヒータ、赤外線ヒータ、誘導加熱等により金型を加熱するものでもよい。また金型自体に温度センサを設けることは必須ではない。金型自体に温度センサが設けられていない場合は、供給される熱媒油等の供給装置や供給管に温度センサを取付けて温度測定を行い、その温度により本発明の金型温度が融点温度ｔ１以上かどうかを判断する。また電気ヒータを使用したものにおいてはＯＮ、ＯＦＦタイプのサーモスタットを用いたものでもよい。また金型は、取付面の側に断熱板を取付けたものでもよい。 The mold is not of the stamping structure as shown in FIG. 1, and the peripheral frame portion around the core portion can move relative to the core portion. You may contact | abut so that it may not leak. The mold heating means may supply heat medium oil or steam into the flow path, or may heat the mold by a plate-like heater that generates resistance, an infrared heater, induction heating, or the like. It is not essential to provide a temperature sensor in the mold itself. If the mold itself is not provided with a temperature sensor, the temperature is measured by attaching a temperature sensor to the supply device or supply pipe for the supplied heat transfer oil, etc. It is determined whether or not t1 or more. Further, in the case of using an electric heater, an ON / OFF type thermostat may be used. The mold may have a heat insulating plate attached to the mounting surface.
供給装置は、上記の本実施形態では射出装置を使用して射出を行っているが、ピストンにより単に押出しのみを行うプランジャにより溶融状態の熱可塑性樹脂を供給するものや、回転機能のみを有するスクリュが設けられた押出機により溶融状態の熱可塑性樹脂を供給するものでもよい。また供給装置を高圧としキャビティ内を真空状態として差圧により溶融状態の熱可塑性樹脂を供給する供給装置などでもよい。 In the present embodiment, the supply device performs injection by using the injection device. However, the supply device supplies a molten thermoplastic resin by a plunger that only performs extrusion by a piston, or a screw having only a rotation function. The thermoplastic resin in a molten state may be supplied by an extruder provided with Alternatively, the supply device may be a high pressure device and the inside of the cavity may be in a vacuum state to supply a molten thermoplastic resin by a differential pressure.
使用される繊維材料は、炭素繊維の他、ガラス繊維、ケプラー繊維、アルミ等の金属繊維、天然繊維等の他の種類の繊維材料であってもよい。更には使用される熱可塑性樹脂についても限定はされず、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、熱可塑ポリウレタン等が代表的なものとして挙げられ、他の種類の熱可塑性樹脂でもよい。また熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との混合材料でもよい。 The fiber material used may be carbon fiber, glass fiber, Kepler fiber, metal fiber such as aluminum, and other types of fiber material such as natural fiber. Further, the thermoplastic resin used is not limited, and typical examples include polypropylene, polyethylene, polystyrene, ABS resin, AS resin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyamide, polyacetal, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, and thermoplastic polyurethane. Other types of thermoplastic resins may be used. Moreover, the mixed material of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be sufficient.
１１ 圧縮成形装置
１２ 圧縮装置
１３ 射出装置（供給装置）
１９ 圧縮機構
２３ 下型（一方の金型）
２４ 上型（他方の金型）
２５，２９ キャビティ面
２６，３０ 電気ヒータ（加熱手段）
２７，３１ 流路（冷却手段）
３４ ホットランナ
３６ ホットランナノズル
３７ ノズル孔
Ｃ キャビティ
Ｆ 炭素繊維マット（繊維材料）
Ｒ 溶融状態の熱可塑性樹脂
Ｔ 一定以上の時間
ｔ１ 熱可塑性樹脂の融点温度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Compression molding apparatus 12 Compression apparatus 13 Injection apparatus (supply apparatus)
19 Compression mechanism 23 Lower mold (one mold)
24 Upper mold (the other mold)
25, 29 Cavity surface 26, 30 Electric heater (heating means)
27, 31 Channel (cooling means)
34 Hot runner 36 Hot runner nozzle 37 Nozzle hole C Cavity F Carbon fiber mat (fiber material)
R Molten state thermoplastic resin T More than a certain time t1 Melting point temperature of thermoplastic resin
Claims (5)
前記一方の金型と他方の金型の少なくとも一方にはホットランナと、
前記ホットランナに接続されキャビティにノズル孔の１個あたりの成形品面積が２５〜２５００ｃｍ ２ となるように開口された複数のホットランナノズルとが設けられ、
キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給前から一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に加熱し、
前記複数のホットランナノズルのノズル孔を介して熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、
射出開始時から１０秒以上４００秒以下の時間は一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に保持しつつキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮することを特徴とする繊維複合成形品の圧縮成形方法。 Compression of a fiber composite molded article in which a fiber material is placed in a cavity formed between one mold and the other mold, and a molten thermoplastic resin is supplied from a supply device to form a fiber composite molded article. In the molding method,
At least one of the one mold and the other mold has a hot runner,
The molded article area per connection to the nozzle holes into the cavity in the hot runner is provided and a plurality of hot runner nozzles open so that 25~2500cm 2,
Before the molten thermoplastic resin is supplied into the cavity, the temperature of one mold and the other mold is heated above the melting temperature of the thermoplastic resin,
Injecting a thermoplastic resin into the cavity through the nozzle holes of the plurality of hot runner nozzles ,
The time between 10 seconds and 400 seconds from the start of injection is to hold the molten thermoplastic resin and fiber material in the cavity while maintaining the temperature of one mold and the other mold at or above the melting point temperature of the thermoplastic resin. A compression molding method of a fiber composite molded product, characterized by compressing.
加熱手段が設けられた一方の金型と他方の金型と、
一方の金型または他方の金型の少なくとも一方に設けられたホットランナと、
前記ホットランナに接続されキャビティにノズル孔の１個あたりの成形品面積が２５〜２５００ｃｍ ２ となるように開口された複数のホットランナノズルと、
前記複数のホットランナノズルのノズル孔を介してキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給する供給装置と、
一方の金型と他方の金型が取付けられキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮可能な圧縮装置とが設けられ、
キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給前から一方の金型と他方の金型の温度を熱可塑性樹脂の融点温度以上に加熱し、
キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出開始時から１０秒以上４００秒以下の時間は一方の金型と他方の金型の温度を前記熱可塑性樹脂の融点温度以上に保持しつつキャビティ内の溶融状態の熱可塑性樹脂と繊維材料を圧縮することを特徴とする繊維複合成形品の圧縮成形装置。 Compression of a fiber composite molded article in which a fiber material is placed in a cavity formed between one mold and the other mold, and a molten thermoplastic resin is supplied from a supply device to form a fiber composite molded article. In the molding equipment,
One mold provided with heating means and the other mold,
A hot runner provided in at least one of one mold or the other mold;
A plurality of hot runner nozzles moldings area per one connected to said hot runner nozzle holes into the cavity is opened so that 25~2500cm 2,
A supply device for supplying a molten thermoplastic resin into a cavity through nozzle holes of the plurality of hot runner nozzles;
One mold and the other mold are attached, and a molten thermoplastic resin in the cavity and a compression device capable of compressing the fiber material are provided,
Before the molten thermoplastic resin is supplied into the cavity, the temperature of one mold and the other mold is heated above the melting temperature of the thermoplastic resin,
During the time from 10 seconds to 400 seconds from the start of injection of molten thermoplastic resin in the cavity, the temperature of one mold and the other mold is maintained at the melting point temperature of the thermoplastic resin or higher. A compression molding apparatus for a fiber composite molded product, comprising compressing a molten thermoplastic resin and a fiber material.
前記一方の金型と他方の金型は、加熱手段と冷却手段が設けられた上型と下型であり、
前記下型に繊維材料が載置された状態で型閉および圧縮が行われることを特徴とする請求項４に記載の圧縮成形装置。 The compression device is a vertical compression device that performs compression in the vertical direction,
The one mold and the other mold are an upper mold and a lower mold provided with heating means and cooling means,
The compression molding apparatus according to claim 4, wherein the mold closing and the compression are performed in a state where the fiber material is placed on the lower mold.
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