CN104275809A - 纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置 - Google Patents

纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104275809A
CN104275809A CN201410235152.XA CN201410235152A CN104275809A CN 104275809 A CN104275809 A CN 104275809A CN 201410235152 A CN201410235152 A CN 201410235152A CN 104275809 A CN104275809 A CN 104275809A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mould
reinforced composite
fiber reinforced
die cavity
forming surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410235152.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104275809B (zh
Inventor
峯英生
切通毅
原田一行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN104275809A publication Critical patent/CN104275809A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104275809B publication Critical patent/CN104275809B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0288—Controlling heating or curing of polymers during moulding, e.g. by measuring temperatures or properties of the polymer and regulating the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0053—Moulding articles characterised by the shape of the surface, e.g. ribs, high polish
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/203—Making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/026—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing of layered or coated substantially flat surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/001—Producing wall or panel-like structures, e.g. for hulls, fuselages, or buildings
    • B29D99/0014—Producing wall or panel-like structures, e.g. for hulls, fuselages, or buildings provided with ridges or ribs, e.g. joined ribs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52—Heating or cooling
    • B29C2043/522—Heating or cooling selectively heating a part of the mould to achieve partial heating, differential heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52—Heating or cooling
    • B29C2043/527—Heating or cooling selectively cooling, e.g. locally, on the surface of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0266—Local curing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/04—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using liquids, gas or steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/021—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles characterised by the shape of the surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明的纤维强化复合件的成形方法在第一模具(10)和第二模具(12)的合模中途，使设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状(14)的第二模具(12)的型腔形成面(13)与纤维强化复合件(15)接触，并在设有凹陷形状(14)的第二模具(12)的型腔形成面(13)的温度被设定为比第一模具(10)的型腔形成面(11)的温度高的环境下，对纤维强化复合件(15)进行加热。然后，通过将第一模具(10)和第二模具(12)合模，加压纤维强化复合件(15)使其流动，并使纤维强化复合件(15)流入凹陷形状(14)内，来将厚壁部一体成形于成形品的主体部。

Description

纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置
技术领域
本发明涉及纤维强化复合件(fibre reinforced composite)的成形方法及其成形装置。
背景技术
包含强化纤维和基质树脂的纤维强化复合件具有比强度、比弹性模量较高、力学特性优异、以及耐老化、耐化学性等高功能特性等，因此，其在飞机的零件、汽车的零件、建材、体育用品等用途上被关注，需求量每年都在提高。
在纤维强化复合件的预浸料坯(prepreg)的制造方法中，例如存在使强化纤维的丝束(Tow)或织布浸在未固化的热固性树脂中的方法，将热固性的树脂粉末涂布于强化纤维或其织物、接着在加压下熔融该树脂粉末并使其含浸在组织中的方法等。然而，通过上述方法制造出的预浸料坯是粘着性的或难以加工成复杂的形状等，不容易处理。
在强化纤维中，使用了玻璃纤维、碳素纤维等无机纤维、芳香族聚酰胺纤维等有机纤维。另外，强化纤维从其使用形态出发大致被分为连续纤维和不连续纤维。连续纤维是指长度为数m以上的纤维。由作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件构成的成形品例如通过手工敷层法(hand lay-up method)、压热器法(autoclave method)制造出。在手工敷层法中，在利用刷毛、辊子等将未固化的热固性树脂涂布于加工成织物、针织物等织布的连续纤维之后，通过使该热固性树脂固化来制造出成形品。在压热器法中，在连续纤维上层叠所需片数的含浸有未固化的热固性树脂的预浸料坯，并用压热器进行加热、加压，以制造出成形品。不连续纤维是将连续纤维切断为数mm至数cm后的纤维，其被称为切碎线、切割线等。由作为强化纤维包含不连续纤维的纤维强化复合件构成的成形品是例如通过在手工敷层法中，使不连续纤维在模具内规则或不规则地设置之后，用刷毛或辊子等涂布未固化的热固性树脂，并使该热固性树脂固化而制造出的。或者，将预先混合有未固化的热固性树脂和不连续纤维的片材状的SMC(片状模塑料：sheet molding compound)基材、或预先混炼有未固化的热固性树脂和不连续纤维的块状的BMC(团状模塑料：bulk moldingcompounds)基材在模具内进行加热、加压，以制造出成形品。
使用SMC基材、BMC基材这样的强化纤维是不连续纤维的基材来制造出成形品的方法具有以下特长：由于预先将树脂含浸于强化纤维，因此，工序简单(不需要使树脂流入的工序)，生产率较高，强化纤维较短，因此，基材容易流动，能制造出复杂形状的成形品，该方法被广泛地运用到浴缸等建材、阻流板等汽车零件的制造等。
特别地，SMC基材是在聚酯树脂、乙烯基酯树脂等未固化的热固性树脂片材上随机或沿一个方向散布由切断为10mm～50mm的玻璃纤维、碳素纤维构成的强化纤维的、厚度数mm的片材状的基材，在使用SMC基材的成形品的制造方法(SMC法)中，SMC基材配置于模具内，并被加热、加压而扩展。藉此，基材流动而形成为最终形状，并且通过加热使基材固化，从而制造出成形品。如上所述，SMC法与金属冲压成型法类似，因此，开始普及到引擎盖、门面板等汽车零件的制造。
另外，在强化纤维是连续纤维的基材中，已知有一种除了在连续纤维中含浸未固化的热固性树脂的预浸料坯之外，还层叠由热塑性树脂纤维和强化纤维或其混纺线构成的织物(织布)和热塑性树脂片材，并在特定温度下进行加热及加压而成形的基材(例如参照专利文献1)。
当在基质树脂中使用热塑性树脂时，基质树脂的选择方案很多，并也能使用被称为工程塑料的高性能树脂，因此，预计纤维强化复合件的用途会扩大。另外，与使用热固性树脂的情况相比，可大幅缩短成形周期，因此，纤维强化复合件朝汽车等大量生产品的应用备受期待、关注。
另外，将碳素纤维作为强化纤维、并将尼龙、PC(聚碳酸酯)等热塑性树脂作为基质树脂的碳素纤维强化热塑性树脂组成物(CFRTP Carbon FiberReinforced Thermoplastics)通过注塑成形法，即便是复杂形状的成形也能灵活地加以应对，即、具有较高的成形性，因此，近年来，使用于计算机、OA设备、数码相机、数字摄像机、移动电话、AV设备、电话机、传真机、家电产品、玩具用品等电气或电子设备的零件，收容这些零件、高密度安装电路的框体(例如参照专利文献2)。
但是，需要在作为电气或电子设备的框体的主体部上一体成型地设置电气或电子设备的零件与主体部的连接部分即所谓被称为凸起或肋的厚壁部，将作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件成形为凸起或肋的厚壁部是非常困难的。因此，将基质树脂是热塑性树脂、且强化纤维是不连续纤维的纤维强化复合件作为材料另行成形凸起或肋，并利用粘接剂等与框体的顶面部一体化(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭63－87228号公报
专利文献2：日本专利特开2004-358828号公报
如上所述，在计算机、OA设备、数码相机、数字摄像机、移动电话、AV设备、家电产品、玩具用品等电气或电子设备的框体材料中使用纤维强化复合件的情况下，需将纤维强化复合件成形为被称为凸起或肋的较细且复杂的形状。然而，包括机械特性比不连续纤维优异的连续纤维以作为强化纤维的纤维强化复合件形成凸起或肋的形状是非常困难的。因此，将强化纤维是不连续纤维的纤维强化复合件作为材料另行成形出凸起或肋，并利用粘接剂等与框体的顶面部一体化。然而，在利用粘接剂等使凸起或肋与顶面部一体化的情况下，存在凸起或肋容易在应力集中的该凸起或肋的根部处从顶面部折曲这样的问题。另外，可考虑使成形性优先，使用模具，将作为强化纤维包含不连续纤维的热塑性纤维强化复合件成形为包括凸起或肋的框体的形状，但作为强化纤维包含不连续纤维的纤维强化复合件与作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件相比，拉伸强度等机械特性较低，因此，即便在该情况下，也存在凸起或肋容易在应力集中的该凸起或肋的根部处从顶面部折曲这样的问题。
发明内容
本发明为解决上述现有问题而作，其目的在于提供能与成形品的主体部同时，将凸起或肋等较细且复杂形状的厚壁部和该成形品一体形成的纤维强化复合件的成形方法及其成形装置。
本发明的纤维强化复合件的成形方法将包含强化纤维和热塑性的基质树脂的纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在上述模具内对上述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，对上述纤维强化复合件进行冷却，来获得成形品，其特征是，包括：加热工序，在该加热工序中，在上述第一模具和上述第二模具的合模中途，使上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面与上述纤维强化复合件接触，在设有上述凹陷形状的上述一方型腔形成面的温度被设定为比未设有上述凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高的环境下，对上述纤维强化复合件进行加热；加压工序，在该加压工序中，通过将上述第一模具和上述第二模具合模，并对上述纤维强化复合件进行加压，使上述纤维强化复合件在上述模具的型腔内流动，从而使上述纤维强化复合件流入上述凹陷形状；以及冷却工序，在该冷却工序中，对上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使上述纤维强化复合件冷却，在上述纤维强化复合件的成形方法中，将上述第一模具和上述第二模具开模，以获得上述成形品。
另外，本发明的纤维强化复合件的成形方法将包含强化纤维和热塑性的基质树脂的纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在上述模具内对上述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，对热塑性的上述纤维强化复合件进行冷却，来获得成形品，其特征是，包括：加热工序，在该加热工序中，在上述第一模具和上述第二模具的合模中途，使上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面与上述纤维强化复合件接触，在设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的上述第一模具和上述第二模具的型腔形成面中、上述凹陷形状的体积较大的一方型腔形成面的温度被设定为比另一方型腔形成面的温度高的环境下，对上述纤维强化复合件进行加热；加压工序，在该加压工序中，通过将上述第一模具和上述第二模具合模，并对上述纤维强化复合件进行加压，从而使上述纤维强化复合件在上述模具的型腔内流动，并使上述纤维强化复合件流入上述凹陷形状内；以及冷却工序，在该冷却工序中，对上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使上述纤维强化复合件冷却，在上述纤维强化复合件的成形方法中，将上述第一模具和上述第二模具开模，以获得上述成形品。
本发明的纤维强化复合件的成形品利用包含强化纤维和基质树脂的纤维强化复合件，将主体部和凸起或肋的厚壁部一体成型于上述主体部，其特征是，基质树脂是热塑性树脂，强化纤维是连续纤维，上述主体部与上述厚壁部的边界面通过上述强化纤维相连。
本发明的纤维强化复合件的成形装置在对配置于模具内的、包含强化纤维和基质树脂的纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使其冷却，来获得成形品，其特征是，包括：第一模具，该第一模具设有型腔形成面；第二模具，该第二模具设有与上述第一模具的型腔形成面一起形成型腔的型腔形成面；加热回路，该加热回路使上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面的温度比未设有用于使上述厚壁部成形的凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高；合模机构，合模机构开始上述第一模具和上述第二模具的合模动作，在该合模中途，当上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面中、设有上述凹陷形状的一方型腔形成面与上述纤维强化复合件接触时，使上述合模动作暂时停止，并在该合模动作停止时的位置将上述第一模具和上述第二模具保持规定期间，然后，通过将上述第一模具和上述第二模具合模，并对上述纤维强化复合件进行加压，使上述纤维强化复合件在上述模具的型腔内流动，并使上述纤维强化复合件流入上述凹陷形状内；冷却回路，在上述合模之后，该冷却回路对上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使上述纤维强化复合件冷却；以及开模机构，在上述冷却之后，该开模机构将上述第一模具和第二模具开模。
另外，本发明的纤维强化复合件的成形装置在对纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使其冷却，来获得成形品，上述纤维强化复合件包含强化纤维和热塑性的基质树脂，并配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，其特征是，包括：第一模具，该第一模具设有型腔形成面，该型腔形成面具有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状；第二模具，该第二模具设有具有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状、且与上述第一模具的型腔形成面一起形成型腔的型腔形成面；加热回路，该加热回路使上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面中、上述凹陷形状的体积较大的一方型腔形成面的温度比另一方型腔形成面的温度高；合模机构，合模机构开始上述第一模具和上述第二模具的合模动作，在该合模中途，当上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面与上述纤维强化复合件接触时，使上述合模动作暂时停止，并在该合模动作停止时的位置将上述第一模具和上述第二模具保持规定期间，然后，通过将上述第一模具和上述第二模具合模，并对上述纤维强化复合件进行加压，使上述纤维强化复合件在上述模具的型腔内流动，并使上述纤维强化复合件流入上述凹陷形状内；冷却回路，在上述合模之后，该冷却回路对上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使上述纤维强化复合件冷却；以及开模机构，在上述冷却之后，该开模机构将上述第一模具和第二模具开模。
根据本发明，能使强化纤维是连续纤维的热塑性纤维强化复合件成形，并能与成形品的主体部同时，将凸起或肋等较细且复杂的形状和该成形品一体形成。
附图说明
图1是表示本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的一结构例的主要部分的剖视图。
图2是本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的合模中途状态的剖视图。
图3是本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形装置合模时的状态的剖视图。
图4是从本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形装置取出的成形品的一例的剖视图。
图5是表示本发明实施方式一的成形品的凸起或肋的一例的剖视图。
图6是表示本发明实施方式一的成形品的凸起或肋的另一例的剖视图。
图7是表示本发明实施方式一的纤维强化复合件的一结构例的示意图。
图8是用于说明本发明实施方式一的成形品的凸起或肋的成形工艺的剖视图。
图9是表示本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形方法的一例的流程图。
图10是表示本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的变形例的主要部分的剖视图。
图11是用于说明本发明实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的另一变形例的放大剖视图。
图12是用于说明本发明实施方式二的纤维强化复合件的成形装置的一结构例的放大剖视图。
(符号说明)
10  第一模具
11  第一模具的凹形状的型腔形成面
12  第二模具
13  第二模具的凸形状的型腔形成面
14  凹陷形状
15  热塑性的纤维强化复合件
16a、16b、25  加热回路
17a、17b  冷却回路
18  被加工件按压板
19  成形品
19b 成形品19的主体部
19c 成形品19的与主体部19b的边界面
20  凸起或肋的厚壁部
21  纤维束
22、22a～22c  织物
23  基质树脂
24  厚壁部的根部
26  突起部
27  凹陷形状周边的两侧的型腔形成面间的间隙
28  突起部的宽度
29  突起部与第一模具之间的间隙
30  第二热塑性纤维强化复合件
t   厚壁部的宽度或直径
h   厚壁部的高度
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。然而，有时对于相同的构成要素标注相同的符号，并省略重复的说明。另外，为了容易理解附图，在主体上示意地示出了各构成要素。此外，图示出的各构成要素的厚度、长度等考虑到制图方便，与实际情况有所不同。另外，以下实施方式所示的各构成要素的形状、尺寸等是一例，并没有特别限定，能在实质上不脱离本发明的效果的范围中进行各种变更。另外，能恰当地组合以下的实施方式中说明的事项。
(实施方式一)
图1是表示实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的一结构例的主要部分的剖视图。该成形装置包括具有型腔形成面的模具，通过将配置于该模具内的包含连续纤维的强化纤维和热塑性树脂的基质树脂的热塑性的纤维强化复合件加热及加压之后、进行冷却，而能获得由该纤维强化复合件构成的成形品。以下，对该实施方式一的纤维强化复合件的成形装置进行详细说明。
如图1所示，该成形装置的模具由固定侧的第一模具10和可动侧的第二模具12构成。在第一模具10上形成有凹形状的型腔形成面11，在第二模具12上形成有凸形状的型腔形成面13。凸形状的型腔形成面13与凹形状的型腔形成面11一起形成用于对成形品进行成形的型腔。另外，凸形状的型腔形成面13具有用于使凸起或肋成形的凹陷形状14。
为了在模具内对热塑性的纤维强化复合件15进行加热或冷却，在第二模具12的凸形状的型腔形成面13及第一模具10的凹形状的型腔形成面11各自的最附近处分别配置有电气式加热器等的加热回路16a及16b，在加热回路16a及16b各自的外侧分别配置有冷却回路17a及17b。另外，也可与图1所示的配置相反地，将冷却回路17a及17b分别配置于比加热回路16a及16b更靠近型腔形成面13及11的位置。
图2是表示实施方式一的纤维强化复合件的成形装置在合模中途的状态的剖视图。如图2所示，配置于第一模具10侧的被加工件按压板18朝第一模具10移动，在凹形状的型腔形成面11的周围将纤维强化复合件15夹在被加工件按压板18与第一模具10之间，以对纤维强化复合件15进行约束。另外，也可省略被加工件按压板18。
在被加工件按压板18对纤维强化复合件15进行了约束之后，利用未图示的合模机构使第二模具12朝第一模具10移动至凸形状的型腔形成面13与纤维强化复合件15接触的位置，并在该位置保持规定期间。此时，利用加热回路16a将凸形状的型腔形成面13加热至纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且低于纤维强化复合件15中含有的强化纤维的熔融温度的范围内的温度。藉此，靠形成有用于使凸起或肋成形的凹陷形状14的凸形状的型腔形成面13一侧的纤维强化复合件15的表面温度处于纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上，提高了靠凸形状的型腔形成面13一侧的纤维强化复合件15的流动性。
图3是表示实施方式一的纤维强化复合件的成形装置在合模时的状态的剖视图。第一模具10和第二模具12在合模中途的状态下被保持了上述规定的期间之后，被未图示的合模机构合模。此时，纤维强化复合件15被加热至纤维强化复合件15中含有的热塑性的基质树脂的熔融温度以上、且低于纤维强化复合件15中含有的强化纤维的熔融温度的温度，纤维强化复合件15因合模力而被加压，从而使基质树脂在模具的型腔内流动，因该基质树脂的流动也会使强化纤维在模具的型腔内流动。另外，此时，配置于第一模具10的加热回路16b被设定为纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且比配置于第二模具12的加热回路16a的温度更低的温度。藉此，纤维强化复合件15的基质树脂的熔融度在型腔形成面13一侧要比型腔形成面11一侧高。即，纤维强化复合件15的基质树脂的粘性在型腔形成面11一侧要比型腔形成面13一侧低，因此，促进了基质树脂及强化纤维朝型腔形成面13一侧的流动，其结果是，基质树脂及强化纤维也能流入用于使凸起或肋成形的凹陷形状14的较细且复杂的间隙，提高了凸起或肋的成形性。
当该模具合模时，在纤维强化复合件15的内部，基质树脂处于熔融状态，强化纤维处于在该熔融状态的基质树脂中浮游的状态。此外，首先，通过加压使基质树脂流入用于使凸起或肋成形的凹陷形状14的空间。然后，在该基质树脂的流入的影响下，强化纤维也流入凹陷形状14的空间。
然后，利用分别配置于第二模具12及第一模具10的冷却回路17a及17b对第二模具12的凸形状的型腔形成面13和第一模具10的凹形状的型腔形成面11进行冷却，藉此，将纤维强化复合件15中含有的基质树脂固化。
然后，利用未图示的开模机构，使第二模具12远离第一模具10，将第一模具10和第二模具12开模。在该开模后，处于基质树脂的固化温度以下的成形品被从模具内取出。图4是从本实施方式一的纤维强化复合件的成形装置取出的成形品19的剖视图。在该成形品19的主体部19b上一体成形有厚壁部20。
根据上述结构，通过在模具内对纤维强化复合件15进行加热，使该纤维强化复合件15中含有的基质树脂熔融并同时进行压缩，使基质树脂在模具的型腔内流动，并利用该基质树脂的流动使该纤维强化复合件15中含有的强化纤维也在模具的型腔内流动，使强化纤维是连续纤维的纤维强化复合件15具有凸起或肋等较细且复杂的形状，因此，能获得在凸起或肋中具有连续纤维的成形品19。
另外，用于使凸起或肋成形的凹陷形状14也可形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11，在该情况下，利用加热回路16b将凹形状的型腔形成面11加热至纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且低于纤维强化复合件15中含有的强化纤维的熔融温度的范围内的温度，并利用加热回路16a将第二模具12的凸形状的型腔形成面13加热至纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且比第一模具10的凹形状的型腔形成面11的温度低的温度。此外，在第一模具10和第二模具12合模中途，当第一模具10的凹形状的型腔形成面11与纤维强化复合件15接触时，暂时停止合模，并在该合模停止时的位置将第一模具10和第二模具12保持规定期间。利用未图示的合模机构进行该模具的合模动作。
另外，用于使凸起或肋成形的凹陷形状14也可形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11和第二模具12的凸形状的型腔形成面13这两个型腔形成面。在该情况下，利用加热回路16a及16b将凸形状的型腔形成面13和凹形状的型腔形成面11分别加热至纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且低于纤维强化复合件15中含有的强化纤维的熔融温度的范围内的温度。另外，利用加热回路16a及16b，使凹陷形状14的空间的总体积较大的一方的型腔形成面11或13的温度比另一方的型腔形成面13或11的温度高，并在第一模具10和第二模具12的合模中途，当第一模具10的凹形状的型腔形成面11和第二模具12的凸形状的型腔形成面13与纤维强化复合件15接触时，暂时停止合模，并在该合模停止时的位置将第一模具10和第二模具12保持规定期间。利用未图示的合模机构进行该模具的合模动作。
另外，也可将凹形状的型腔形成面11形成于第二模具12，将凸形状的型腔形成面13形成于第一模具10。
图5是表示实施方式一的成形品的凸起或肋的一例的剖视图。如图5所示，凸起或肋的厚壁部20例如具有宽度t或直径φｔ为1mm左右、高度h为10mm左右的从平面部突出的形状。但是，上述具体的尺寸是一例，h/t的值为大约10左右的形状是可以形成的。另外，厚壁部20也可以呈图6所示的底切形状。能利用包括滑动芯部的模具对底切形状的厚壁部20进行成形。
图7是表示作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件15的一构成例的示意图。强化纤维是连续纤维的纤维强化复合件15也可以是以下构件：如A部的放大图所示，捆束有数千根连续纤维的纤维束21沿纵横方向排列的织物22无论如B部的放大图所示重叠几层，连续纤维的周围都被热塑性树脂的基质树脂覆盖。另外，如B部的放大图所示，若在微观上进行观察的话，织物22的层之间被基质树脂23埋没。重叠织物22的片数因期望的厚度等而改变。另外，纤维束21也可沿一个方向排列。
图8(a)～图8(d)是用于对本实施方式一的凸起或肋的成形工艺进行说明的剖视图。另外，在图8(a)～图8(d)中，未图示出加热回路16a及16b和冷却回路17a及17b。如上所述，当对纤维强化复合件15进行加压时，第二模具12侧的纤维强化复合件15的表面的熔融度比第一模具10侧的纤维强化复合件15的表面的熔融度高，第二模具12的凸形状的型腔形成面侧的纤维强化复合件15的流动性升高。藉此，促进了基质树脂23及织物22朝用于使凸起或肋成形的凹陷形状14的流动，如图8(b)～图8(d)所示，纤维强化复合件15因合模力而被加压，基质树脂23流入凹陷形状14，并在该基质树脂23的流入的影响下，织物22也流入凹陷形状14的空间。
其结果是，如图8(d)所示，由连续纤维构成的织物22的层在重叠的状态下沿着厚壁部20的截面形状分布，连续纤维遍布厚壁部20的截面形状的全部范围。另外，在厚壁部20的根部24，与其它部分比较，在厚壁部20的外表面附近，织物22的层分布得较密。藉此，提高了厚壁部20的刚度。
如图8(b)～图8(d)所示，关于连续纤维在厚壁部20的根部24的分布，由流入凹陷形状14的基质树脂23拉伸的多个织物22a～22c的层从配置于凹陷形状14一侧的织物22a开始依次流入凹陷形状14的空间内，并使多个织物22a～22c的层靠近厚壁部20的根部24，从而形成为与原来的织物22a～22c的层的分布不同的较密分布。另外，远离凹陷形状14的织物22c朝凹陷形状14的空间内流入的量比织物22a少。
另外，在织物的情况下，连续纤维的纤维束被配置在正交的两个方向上，因此，在厚壁部20上，连续纤维被配置在正交的两个方向上，连续纤维的纤维束三维地分布于厚壁部的内部。
根据上述结构，在由作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件15构成的成形品19中，连续纤维分布在厚壁部20的截面形状的全部范围中，且在厚壁部20的根部24处，与其它部分比较，连续纤维在厚壁部20的外表面附近分布得较密，因此，提高了厚壁部20的刚度。另外，如专利文献2记载的那样，在由纤维强化复合件构成的框体以外，通过注塑成形等形成凸起或肋的厚壁部的情况下，厚壁部20与框体即主体部19b的边界面的强度取决于树脂的强度。与此相对，根据该实施方式一，凸起或肋的厚壁部20与成形品19的主体部19b的边界面19c通过强化纤维的连续纤维相连，能充分地应用纤维强化复合件15的机械特性。
接着，对使用以上说明的纤维强化复合件的成形装置的纤维强化复合件的成形方法进行说明。该成形方法中，通过将包含强化纤维的连续纤维和基质树脂的热塑性树脂的纤维强化复合件配置于具有型腔形成面的模具内，并在该模具内加热及加压纤维强化复合件之后，对该纤维强化复合件进行冷却，从而获得由纤维强化复合件构成的成形品。以下，使用图9，对该实施方式一的纤维强化复合件的成形方法进行详细说明。图9是表示本实施方式一的成形方法的一例的流程图。
首先，在步骤S1中，将纤维强化复合件15搬运至模具内。此时，纤维强化复合件15被搬运至第一模具10与被加工件按压板18之间。另外，纤维强化复合件15只要由例如机器人、机械臂等夹持、搬运至模具内即可。
接着，在步骤S2中，环状的被加工件按压板18移动，与第一模具10一起夹住纤维强化复合件15，以约束纤维强化复合件15。
接着，在步骤S3中，开始模具的合模动作，使第二模具12移动至第二模具12的凸形状的型腔形成面13与纤维强化复合件15接触的位置，并在该位置暂时保持第二模具12，将纤维强化复合件15加热至纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且低于纤维强化复合件15中含有的强化纤维的熔融温度的温度。此时，第二模具12的凸形状的型腔形成面13处于纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且低于纤维强化复合件15中含有的强化纤维的熔融温度的温度，第一模具10的凹形状的型腔形成面11处于纤维强化复合件15中含有的基质树脂的熔融温度以上、且比第二模具12的凸形状的型腔形成面13的温度低的温度。
接着，在步骤S4中，再次开始模具的合模动作，通过将第一模具10和第二模具12合模，并对纤维强化复合件15进行加压，使基质树脂在模具的型腔内流动，并利用该基质树脂的流动，使强化纤维也在模具的型腔内流动。藉此，基质树脂和强化纤维流入用于使凸起或肋的厚壁部20成形的凹陷形状14内。
然后，在步骤S5中，利用分别配置于第二模具12及第一模具10的冷却回路17a及17b对第二模具12的凸形状的型腔形成面13和第一模具10的凹形状的型腔形成面11进行冷却，并对纤维强化复合件15进行冷却，从而使基质树脂固化。
接着，在步骤S6中，将第一模具10和第二模具12开模，以将附着于第二模具12的凸形状的型腔形成面13的成形品19取出。
另外，在用于使凸起或肋成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11和第二模具12的凸形状的型腔形成面13这两个型腔形成面的情况下，只要进行以下步骤即可：在上述步骤S3中，在第一模具10和第二模具12的合模中途，当第一模具10的型腔形成面11和第二模具12的型腔形成面13与纤维强化复合件15接触时，暂时停止合模，并在该合模停止时的位置将第一模具10和第二模具12保持规定期间，对纤维强化复合件15进行加热。此时，第一模具10的型腔形成面11和第二模具12的型腔形成面13中、凹陷形状14的空间的体积较大的一方的型腔形成面11或13的温度被设定为比另一方的型腔形成面13或11的温度高。
接着，参照图10，对本实施方式一的实施例进行说明。图10是表示实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的变形例的主要部分的剖视图。在图10所示的成形装置中，配置于用于使凸起或肋的厚壁部20成形的凹陷形状14附近的加热回路25由与其它的加热回路16a不同的回路构成，该加热回路25的温度在基质树脂的熔融温度以上、且低于强化纤维的熔融温度的范围内被设定为比加热回路16a的温度高。如上所述，加热回路16a的温度被设定为基质树脂的熔融温度以上、且低于强化纤维的熔融温度的温度。
根据上述结构，第二模具12的凸形状的型腔形成面13中、设有用于使凸起或肋成形的凹陷形状14的部分的温度比该凸形状的型腔形成面13中的其它部分的温度高，在凹陷形状14附近，增加了基质树脂的流动性，且随着远离凹陷形状14，基质树脂的粘性提高。因此，当加压纤维强化复合件15时，基质树脂及强化纤维朝粘性较低的凹陷形状14一侧流动，因此，进一步提高了凸起或肋的厚壁部的成形性。
另外，在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11的情况下，也同样地只要在第一模具10的凹陷形状14附近配置与加热回路16b不同回路的加热回路，使第一模具10的型腔形成面11中的设有凹陷形状14的部分的温度局部比该型腔形成面11中的其它部分的温度高即可。如上所述，加热回路16a及16b的温度均被设定为基质树脂的熔融温度以上、且低于强化纤维的熔融温度的温度。
另外，在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11和第二模具12的凸形状的型腔形成面13这两个型腔形成面的情况下，只要在第二模具12的凹陷形状14附近配置与加热回路16a不同回路的加热回路，且在第一模具10的凹陷形状14附近配置与加热回路16b不同回路的加热回路，使第二模具12的型腔形成面13中的设有凹陷形状14的部分的温度局部比该型腔形成面13中的其它部分的温度高，且使第一模具10的型腔形成面11中、设有凹陷形状14的部分的温度局部比该型腔形成面11中的其它部分的温度高即可。如上所述，加热回路16a及16b的温度均被设定为基质树脂的熔融温度以上、且低于强化纤维的熔融温度的温度。
另外，也可将凹形状的型腔形成面11形成于第二模具12，将凸形状的型腔形成面13形成于第一模具10。
接着，参照图11，对本实施方式一的另一变形例进行说明。图11是用于表示本实施方式一的纤维强化复合件的成形装置的另一变形例的放大剖视图。但是，在图11中，仅示出了为说明与图1或图10所示的结构不同的部分所需的结构。在图11所示的成形装置中，在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14的外周部的型腔形成面上设置有突起部26。该突起部26配置于从凹陷形状14起远离5～25mm左右的位置。另外，将突起部26的高度设定为0.1mm～凹陷形状14周边的两侧的型腔形成面11、13间的间隙27的1/3左右，将突起部26的宽度28设定为0.5mm左右以上。在第一模具10和第二模具12的合模中途，当该突起部26与第二模具12的凸形状的型腔形成面13接触时，暂时停止合模，并在该合模停止时的位置将第一模具10和第二模具12保持规定期间。
根据上述结构，当对纤维强化复合件15进行加压时，比起用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14的周边，突起部26先对纤维强化复合件15进行压缩，因此，基质树脂及强化纤维流入凹陷形状14一侧，接着，当凹陷形状14的周边的纤维强化复合件15被压缩时，由于第二模具12的突起部26与第一模具10的型腔形成面11之间的间隙29比凹陷形状14周边的两侧的型腔形成面11、13间的间隙27薄，因此，凹陷形状14的周边的基质树脂及强化纤维难以朝突起部26一侧流出，促进了基质树脂及强化纤维朝凹陷形状14的流动，因此，进一步提高了凸起或肋的成形性。
另外，在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11的情况下、或在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11和第二模具12的凸形状的型腔形成面13这两个型腔形成面的情况下，也同样地只要在凹陷形状14的外周部的型腔形成面上设置突起部26即可。
另外，也可将凹形状的型腔形成面11形成于第二模具12，将凸形状的型腔形成面13形成于第一模具10。
(实施方式二)
以下，对于本发明的实施方式二，参照图12说明与上述实施方式一不同的事项。图12是用于说明本实施方式二的纤维强化复合件的成形装置的放大剖视图。然而，在图12中仅示出了为说明与上述实施方式一说明的结构不同的部分所需的结构。如图12所示，在该实施方式二的成形装置中，在与用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14相对的位置局部重叠有纤维强化复合件。与纤维强化复合件15重叠的第二热塑性纤维强化复合件30的体积比凹陷形状14的体积大。在第一模具10和第二模具12的合模中途，当该第二热塑性纤维强化复合件30与第二模具12的凸形状的型腔形成面13接触时，暂时停止合模，并在该合模停止时的位置将第一模具10和第二模具12保持规定期间。第二热塑性纤维强化复合件30以外的结构、成形方法与实施方式一相同。
根据上述结构，当纤维强化复合件15及第二热塑性纤维强化复合件30被加压时，基质树脂及强化纤维容易流入用于使凸起或肋成形的凹陷形状14内，进一步提高了凸起或肋的厚壁部的成形性。另外，和纤维强化复合件15重叠的第二热塑性纤维强化复合件30与重叠着第二热塑性纤维强化复合件30的纤维强化复合件15的边界面通过加热和加压而被一体化。
另外，第二热塑性纤维强化复合件30也可例如在纤维强化复合件15被搬运至模具内之前，利用例如粘接剂等临时固定于纤维强化复合件15。另外，例如，也可将纤维强化复合件15和第二热塑性纤维强化复合件30中的任一方为先并依次搬运至模具内。或者，纤维强化复合件15和第二热塑性纤维强化复合件30例如也可被机器人、机械臂等一起夹持，并同时搬运至模具内。
另外，在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11的情况下、或在用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状14形成于第一模具10的凹形状的型腔形成面11和第二模具12的凸形状的型腔形成面13这两个型腔形成面的情况下，也同样地只要在与凹陷形状14相对的部位重叠第二热塑性纤维强化复合件30即可。
另外，也可将凹形状的型腔形成面11形成于第二模具12，将凸形状的型腔形成面13形成于第一模具10。
工业上的可利用性
本发明能使凸起或肋等较细且复杂形状的厚壁部与成形品的主体部同时一体形成为该成形品，对于需要轻量、薄型、高刚度的各种成形品是有用的。

Claims (12)

1.一种纤维强化复合件的成形方法，将包含强化纤维和热塑性的基质树脂的纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在所述模具内对所述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使所述纤维强化复合件冷却，来获得成形品，其特征在于，包括：
加热工序，在该加热工序中，在所述第一模具和所述第二模具的合模中途，使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面与所述纤维强化复合件接触，在设有所述凹陷形状的所述一方型腔形成面的温度被设定为比未设有所述凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高的环境下，对所述纤维强化复合件进行加热；
加压工序，在该加压工序中，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，从而使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；以及
冷却工序，在该冷却工序中，对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却，
在所述纤维强化复合件的成形方法中，将所述第一模具和所述第二模具开模，以获得所述成形品。
2.如权利要求1所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，
在所述加热工序中，所述一方型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度被设定为局部比其它部分的温度高。
3.一种纤维强化复合件的成形方法，将包含强化纤维和热塑性的基质树脂的纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在所述模具内对所述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，对所述纤维强化复合件进行冷却，来获得成形品，其特征在于，包括：
加热工序，在该加热工序中，在所述第一模具和所述第二模具的合模中途，使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面与所述纤维强化复合件接触，在设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的所述第一模具和所述第二模具的型腔形成面中、所述凹陷形状的体积较大的一方型腔形成面的温度被设定为比另一方型腔形成面的温度高的环境下，对所述纤维强化复合件进行加热；
加压工序，在该加压工序中，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，从而使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；以及
冷却工序，在该冷却工序中，对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却，
在所述纤维强化复合件的成形方法中，将所述第一模具和所述第二模具开模，以获得所述成形品。
4.如权利要求3所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，
在所述加热工序中，所述第一模具的型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度被设定为局部比所述第一模具的型腔形成面中的其它部分的温度高，且所述第二模具的型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度被设定为局部比所述第二模具的型腔形成面中的其它部分的温度高。
5.如权利要求1或3所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，
在所述加压工序中，利用形成于设有所述凹陷形状的型腔形成面中的所述凹陷形状的外周部的突起部，比起与所述凹陷形状相对的部位的所述纤维强化复合件，先对与该外周部相对的部位的所述纤维强化复合件进行加压。
6.如权利要求1或3所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，
热塑性的第二纤维强化复合件与和所述凹陷形状相对的部位的热塑性的所述纤维强化复合件局部重叠。
7.一种纤维强化复合件的成形品，利用包含强化纤维和基质树脂的纤维强化复合件，将主体部和凸起或肋的厚壁部一体成型于所述主体部，其特征在于，
基质树脂是热塑性树脂，强化纤维是连续纤维，
所述主体部与所述厚壁部的边界面通过所述强化纤维相连。
8.一种纤维强化复合件的成形装置，在对纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使其冷却，来获得成形品，所述纤维强化复合件包含强化纤维和基质树脂，并配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，其特征在于，所述成形装置包括：
第一模具，该第一模具设有型腔形成面；
第二模具，该第二模具设有与所述第一模具的型腔形成面一起形成型腔的型腔形成面；
加热回路，该加热回路使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面的温度比未设有用于使所述厚壁部成形的凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高；
合模机构，合模机构开始所述第一模具和所述第二模具的合模动作，在该合模中途，当所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面中、设有所述凹陷形状的一方型腔形成面与所述纤维强化复合件接触时，使所述合模动作暂时停止，并在该合模动作停止时的位置将所述第一模具和所述第二模具保持规定期间，然后，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；
冷却回路，在所述合模之后，该冷却回路对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却；以及
开模机构，在所述冷却之后，该开模机构将所述第一模具和所述第二模具开模。
9.如权利要求8所述的纤维强化复合件的成形装置，其特征在于，
所述加热回路使所述一方型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度局部比该一方型腔形成面中的其它部分的温度高。
10.一种纤维强化复合件的成形装置，在对纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使其冷却，来获得成形品，所述纤维强化复合件包含强化纤维和热塑性的基质树脂，并配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，其特征在于，所述成形装置包括：
第一模具，该第一模具设有型腔形成面，该型腔形成面具有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状；
第二模具，该第二模具设有具有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状、且与所述第一模具的型腔形成面一起形成型腔的型腔形成面；
加热回路，该加热回路使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面中、所述凹陷形状的体积较大的一方型腔形成面的温度比另一方型腔形成面的温度高；
合模机构，合模机构开始所述第一模具和所述第二模具的合模动作，在该合模中途，当所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面与所述纤维强化复合件接触时，使所述合模动作暂时停止，并在该合模动作停止时的位置将所述第一模具和所述第二模具保持规定期间，然后，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；
冷却回路，在所述合模之后，该冷却回路对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却；以及
开模机构，在所述冷却之后，该开模机构将所述第一模具和第二模具开模。
11.如权利要求10所述的纤维强化复合件的成形装置，其特征在于，
所述加热回路使所述第一模具的型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度局部比所述第一模具的型腔形成面中的其它部分的温度高，且使所述第二模具的型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度局部比所述第二模具的型腔形成面中的其它部分的温度高。
12.如权利要求8或10所述的纤维强化复合件的成形装置，其特征在于，
所述成形装置还包括形成于设有所述凹陷形状的型腔形成面中的、所述凹陷形状的外周部的突起部，并且，比起与所述凹陷形状相对的部位的所述纤维强化复合件，所述突起部先对与该外周部相对的部位的所述纤维强化复合件进行加压。
CN201410235152.XA 2013-07-12 2014-05-29 纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置 Active CN104275809B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013146188A JP6020826B2 (ja) 2013-07-12 2013-07-12 繊維強化複合材の成形方法および繊維強化複合材の成形装置
JP2013-146188 2013-07-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104275809A true CN104275809A (zh) 2015-01-14
CN104275809B CN104275809B (zh) 2017-01-18

Family

ID=52251377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410235152.XA Active CN104275809B (zh) 2013-07-12 2014-05-29 纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9511550B2 (zh)
JP (1) JP6020826B2 (zh)
CN (1) CN104275809B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107433723A (zh) * 2016-05-26 2017-12-05 佛吉亚汽车工业公司 零配件的制造方法
CN107921516A (zh) * 2015-08-20 2018-04-17 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 用于生产成型件的方法和成型件
CN109624350A (zh) * 2017-10-09 2019-04-16 苏州易昌泰塑胶有限公司 一种笔记本外壳的制造模具及其制造方法
CN109866411A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 上纬企业股份有限公司 连续纤维复合板材的压合成型方法与压合成型设备
CN116214777A (zh) * 2023-05-10 2023-06-06 宁海县第一注塑模具有限公司 一种成型碳纤维的注塑模具

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002470A1 (ja) * 2014-07-01 2016-01-07 帝人株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法
WO2017061046A1 (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 株式会社Ihi 繊維強化複合部材の成形装置
EP3408434A4 (en) 2016-01-26 2019-11-13 Continental Structural Plastics, Inc. METHOD AND SYSTEM FOR DISMANTLING FIBER CUTTER FOR USE IN PREFORM MATS, AND MOLDING COMPOSITIONS CONTAINING SUCH FIBERS
JP6688964B2 (ja) * 2016-03-03 2020-04-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 熱プレス成形方法および熱プレス成形装置
EP3473399B1 (en) 2016-06-17 2021-06-30 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Production method and production device for thermoplastic resin composite material
IT201700060486A1 (it) * 2017-06-01 2018-12-01 Vins S R L Stampo, impianto e metodo per la produzione mediante forgiatura di un componente in materiale composito a base di spezzoni di materiale fibroso
JP6806036B2 (ja) * 2017-11-08 2021-01-06 新東工業株式会社 主型と中子の嵌合装置、及び、主型と中子の嵌合方法
KR101989787B1 (ko) * 2017-11-10 2019-06-17 주식회사 서연이화 차량용 내장재 부품의 제조방법
DE102017223875A1 (de) * 2017-12-29 2019-07-04 Premium Aerotec Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faservorformlings
FR3077759B1 (fr) * 2018-02-09 2020-03-06 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procede de fabrication d'une piece preimpregnee en materiau composite
EP3778172A4 (en) * 2018-03-29 2021-12-22 Toray Industries, Inc. FIBER REINFORCED RESIN PRODUCTION PROCESS
US11351703B2 (en) * 2018-05-30 2022-06-07 The Boeing Company Matched compression die apparatus
US10926489B2 (en) * 2018-07-12 2021-02-23 Arris Composites Inc. Methods and compositions for compression molding
DE102018117888A1 (de) * 2018-07-24 2020-01-30 Technische Universität Dresden Verfahren zum Herstellen eines Faserkunststoffverbundes
JP7195451B2 (ja) * 2018-10-15 2022-12-23 アリス・コンポジッツ・インコーポレイテッド 複合材料リブ成形および複合材料リブアンドシート成形のための方法および装置
KR102035604B1 (ko) * 2018-11-05 2019-10-23 리얼룩앤컴퍼니 주식회사 3d 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3d 포밍필름 제조 방법
US11628632B2 (en) * 2019-03-25 2023-04-18 The Boeing Company Pre-consolidated charges of chopped fiber for composite part fabrication
WO2020203971A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 川崎重工業株式会社 複合材料製パネル構造体およびその製造方法
KR102480597B1 (ko) * 2019-06-03 2022-12-23 (주)엘엑스하우시스 결합부 일체형 복합소재 성형품 및 그의 제조방법
CN110480986A (zh) * 2019-08-19 2019-11-22 中机精密成形产业技术研究院（安徽）股份有限公司 一种长纤维增强复合材料在线成形模具及温度控制方法
JP7301289B2 (ja) * 2019-08-29 2023-07-03 国立大学法人東海国立大学機構 成形品の製造方法
US11192314B2 (en) * 2019-12-20 2021-12-07 Arris Composites Inc. Method for hybrid preforms
US11717992B2 (en) * 2020-02-07 2023-08-08 The Boeing Company Apparatus and method for improved heating and cooling rates of a composite cure tool
WO2022039226A1 (ja) * 2020-08-19 2022-02-24 川崎重工業株式会社 複合材料製パネル構造体およびその製造方法
EP3974145B1 (en) * 2020-09-25 2023-10-25 matriq AG Method for in situ marking a workpiece in a thermal forming process
CN112848389B (zh) * 2020-12-21 2022-06-24 中南大学 一种混杂纤维增强热塑性复合结构快速成型的方法
US11794376B2 (en) * 2021-03-31 2023-10-24 The Boeing Company Application of gap fillers during layup of charges of composite material
JP7145472B1 (ja) 2022-03-08 2022-10-03 株式会社河村機械工業所 繊維強化熱可塑性樹脂複合材を用いた成形品の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459321A1 (de) * 1990-05-26 1991-12-04 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem thermoplastischen Langfasergranulat
US5783132A (en) * 1994-06-15 1998-07-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin molded article
CN1842381A (zh) * 2003-08-28 2006-10-04 有限公司里那西美特利 液压成形装置以及液压成形方法
CN101909839A (zh) * 2007-10-26 2010-12-08 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 聚合物成形系统和方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4044188A (en) * 1972-10-02 1977-08-23 Allied Chemical Corporation Stampable thermoplastic sheet reinforced with multilength fiber
US3883632A (en) * 1973-10-29 1975-05-13 Union Carbide Corp Method of forming thermoplastic matrix including preheating of thermoplastic blanks
US4014970A (en) * 1974-04-25 1977-03-29 The Budd Company Solid state forming of thermoplastic material
GB8400291D0 (en) * 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced plastics sheets
US4784814A (en) * 1985-07-11 1988-11-15 Ciba-Geigy Corporation Pressure reaction injection molding process for making molded bodies of thermosets optionally containing filler and/or reinforcing material
GB8618726D0 (en) * 1986-07-31 1986-09-10 Wiggins Teape Group Ltd Thermoplastics material
JPS6387228A (ja) 1986-10-01 1988-04-18 株式会社トクヤマ 複合体の製造方法
US4950532A (en) * 1986-10-30 1990-08-21 Azdel, Inc. Process for producing glass fiber reinforced thermoplastic compression molded materials and said molded materials
US4937032A (en) * 1988-05-31 1990-06-26 Phillips Petroleum Company Method for molding a composite with an integrally molded rib
JPH0577253A (ja) * 1991-09-20 1993-03-30 Sumitomo Chem Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂の成形品及び成形方法
JPH06320655A (ja) 1993-05-11 1994-11-22 Nippon Steel Corp 繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品およびその成形方法
FR2740382B1 (fr) * 1995-10-25 1997-12-05 Snecma Procede de moulage de pieces allongees a haute resistance en composite fibre-resine
US6478922B1 (en) * 2000-06-15 2002-11-12 Alliant Techsystems Inc. Method of manufacturing a composite structure using a conformable locating aperture system
JP4220805B2 (ja) * 2003-03-03 2009-02-04 本田技研工業株式会社 繊維強化複合材からなる車両用フードの製造方法
JP2004358828A (ja) 2003-06-05 2004-12-24 Toray Ind Inc 繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品およびその製造方法
ES2606394T3 (es) 2006-09-28 2017-03-23 Toray Industries, Inc. Plástico reforzado con fibra y proceso para su producción
GB2465159B (en) * 2008-11-05 2013-04-17 Aston Martin Lagonda Ltd Manufacture of a structural composites component
JP5904521B2 (ja) * 2010-08-06 2016-04-13 富士重工業株式会社 繊維強化樹脂複合材及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459321A1 (de) * 1990-05-26 1991-12-04 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem thermoplastischen Langfasergranulat
US5783132A (en) * 1994-06-15 1998-07-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin molded article
CN1842381A (zh) * 2003-08-28 2006-10-04 有限公司里那西美特利 液压成形装置以及液压成形方法
CN101909839A (zh) * 2007-10-26 2010-12-08 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 聚合物成形系统和方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107921516A (zh) * 2015-08-20 2018-04-17 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 用于生产成型件的方法和成型件
CN107433723A (zh) * 2016-05-26 2017-12-05 佛吉亚汽车工业公司 零配件的制造方法
CN107433723B (zh) * 2016-05-26 2021-09-07 佛吉亚汽车工业公司 零配件的制造方法
CN109624350A (zh) * 2017-10-09 2019-04-16 苏州易昌泰塑胶有限公司 一种笔记本外壳的制造模具及其制造方法
CN109624350B (zh) * 2017-10-09 2023-09-12 苏州复盈新材股份有限公司 一种笔记本外壳的制造模具及其制造方法
CN109866411A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 上纬企业股份有限公司 连续纤维复合板材的压合成型方法与压合成型设备
CN116214777A (zh) * 2023-05-10 2023-06-06 宁海县第一注塑模具有限公司 一种成型碳纤维的注塑模具

Also Published As

Publication number Publication date
US9511550B2 (en) 2016-12-06
CN104275809B (zh) 2017-01-18
JP2015016649A (ja) 2015-01-29
JP6020826B2 (ja) 2016-11-02
US20150017390A1 (en) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104275809A (zh) 纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置
US9643363B2 (en) Manufacture of a structural composites component
JP7189930B2 (ja) 複雑な形状を有する複合構成要素を製造するための方法およびデバイス
CN109624198A (zh) 一种纤维布复合材料成型方法
CN107331802A (zh) 电池箱体及其制造方法
JP2013176876A (ja) 成形体の製造方法
EP2909012B1 (en) Compliant layer for matched tool molding of uneven composite preforms
JP5819896B2 (ja) 繊維強化部材の製造方法
JP2016203419A (ja) 成形体の製造方法ならびに射出圧縮成形体
KR101961103B1 (ko) 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법
CN108621531B (zh) 复合构造体的制造方法
KR101447136B1 (ko) 섬유 강화 복합재의 성형방법
CN107214975A (zh) 一种模拟涂覆快速成型湿法模压工艺
JP5712038B2 (ja) 賦形成形方法
JP2015136902A (ja) 繊維強化複合材の成形方法および成形装置
JP2015003504A (ja) 成型品およびその製造方法
JP4402114B2 (ja) トランスファー成形金型、トランスファー成形装置、トランスファー成形品の製造方法およびトランスファー成形品
JP6328973B2 (ja) 電磁波遮蔽板及び電磁波遮蔽板の製造方法
JP5362596B2 (ja) 貼合成形方法、貼合成形用金型および貼合成形装置
JP2010221489A (ja) Ｒｔｍ成形方法
JP2016179598A (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形体の成形方法
JP2021008127A (ja) 賦形成形型及び賦形成形方法
JP2017177435A (ja) 複合繊維強化樹脂基材及び成形品の製造方法
KR102111398B1 (ko) 복합소재 성형장치
JP2018130854A (ja) 樹脂成形品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160107

Address after: Osaka Japan

Applicant after: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT Co.,Ltd.

Address before: Osaka Japan

Applicant before: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant