CN113442470B - 纤维强化树脂成型品的制造方法和制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够使高压罐等纤维强化树脂成型品的强度有效地提高的纤维强化树脂成型品的制造方法和制造装置。使用加热至比模具(10)高温的切断型芯(17)来促进流道(16b)的切断部位的树脂(热固化性树脂)(3)的固化，并且通过该切断型芯(17)进行流道(16b)的切断部位的树脂(3)的切断。切断型芯(17)的加热温度比模具(10)的温度高，比在从模具(10)取出高压罐(4)后进行的后固化工序的加热温度低。

Description

纤维强化树脂成型品的制造方法和制造装置
技术领域
本发明涉及通过纤维加强(强化)的高压罐等纤维强化树脂成型品的制造方法和制造装置。
背景技术
在燃料电池车中使用储藏天然气、氢气等燃料气体的高压罐(以下，存在简称为罐的情况)。作为将具有阻气性的中空的衬里作为型芯材并由碳纤维强化塑料、玻璃纤维强化塑料(以下，总体上为纤维强化树脂层)包覆衬里的纤维强化树脂成型品来制造这样的高压罐。作为衬里，从轻型化等的观点出发，通常使用树脂制的中空容器。
作为高压罐的制造方法，以往公知有FW(Filament Winding-长丝缠绕)法、RTM(Resin Transfer Molding-树脂传递成型)法。例如专利文献1公开了利用RTM法的高压罐的制造方法。在该制造方法中，将在形成高压罐的内部空间的衬里的外表面形成了纤维层的预制件配置于模具内，朝向配置于上述模具内的上述预制件从浇口射出树脂，并且以上述预制件的中心轴线为旋转中心使上述预制件在上述模具内沿着周向旋转。
专利文献1：日本特开2019-056415号公报
专利文献2：日本特开2019-081310号公报
在这样的高压罐的制造方法中，当在模具内使浸渍于高压罐(的纤维层)的树脂固化后，需要进行浇口切割来除去多余的树脂(例如参照专利文献2)。目前，在从模具取出成型后的高压罐后，通过激光、喷水来进行浇口切割。但是，通过这样的手法，由激光造成的树脂的烧焦、由喷水形成的水分等异物进入于高压罐，因此可能导致高压罐的强度降低。另外，在基于激光、喷水的后处理中，若花费设备投资、时间，则成本上升，并且若其处理时间按照每个高压罐进行变动，则高压罐的固化状态可能进行变动而导致性能不稳定。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够使高压罐等纤维强化树脂成型品的强度有效地提高的纤维强化树脂成型品的制造方法和制造装置。
为了实现上述目的，本发明的一个形态是形成在衬里的外表面形成有纤维层的预制件并使树脂浸渍于上述预制件的上述纤维层而固化的纤维强化树脂成型品的制造方法，其特征在于，上述纤维强化树脂成型品的制造方法包括：准备模具的工序，上述模具设置有用于向型腔注入由热固化性树脂构成的树脂的流道，并且设置有为了切断上述流道的树脂而能够相对于上述流道相对地移动的切断型芯；将上述预制件配置于上述型腔的工序；通过上述流道向上述型腔注入树脂的工序；停止上述树脂向上述型腔的注入，使上述树脂固化，并且将上述切断型芯加热至比上述模具高的温度的工序；在上述流道的上述切断型芯所处的部位的上述树脂的粘度变为了规定范围内时，使上述切断型芯相对于上述流道相对地移动来将上述流道的上述树脂切断的工序；以及在浸渍至上述预制件的上述树脂的固化完成后，打开上述模具来取出上述预制件的工序。
在优选的形态中，在根据上述树脂的固化时间与粘度的关系预先决定好的时机，判定为上述流道的上述切断型芯所处的部位的上述树脂的粘度变为了规定范围内。
在另一优选的形态中，在将上述流道的上述树脂切断的工序中，通过上述切断型芯将上述流道的上述树脂的一部分切断，在取出上述预制件的工序中，在打开上述模具时，在上述流道的上述树脂中的比上述切断型芯靠上述型腔侧的部分与和上述型腔侧相反的一侧的部分之间产生剪切，从而将上述流道的上述树脂的剩余部分切断。
在又一优选的形态中，在取出上述预制件的工序之后，包括以比上述模具的温度高的温度将上述预制件加热的后固化工序。
在又一优选的形态中，所述切断型芯的加热温度比上述模具的温度高，比上述后固化工序的加热温度低。
在又一优选的形态中，上述模具包括第1模和第2模，在将上述预制件配置于上述型腔的工序中，以在上述第2模与上述预制件之间形成比上述第1模与上述预制件之间的第1缝隙大的第2缝隙的方式将上述预制件配置于上述第1模与上述第2模之间，在通过上述流道向上述型腔注入树脂的工序中，还包括通过使上述第2模与上述预制件相对地接近来压缩填充上述型腔的上述树脂的工序。
另外，本发明的另一形态是形成在衬里的外表面形成有纤维层的预制件并使树脂浸渍于上述预制件的上述纤维层而固化的纤维强化树脂成型品的制造装置，其特征在于，上述纤维强化树脂成型品的制造装置具备：模具，设置有用于向型腔注入由热固化性树脂构成的树脂的流道，并且设置有为了切断上述流道的树脂而能够相对于上述流道相对地移动的切断型芯；加热机构，用于加热上述切断型芯；切断型芯驱动机构，用于驱动上述切断型芯；模具驱动机构，用于在开闭方向上驱动上述模具；树脂注入机构，用于通过上述流道向上述型腔注入树脂；以及控制装置，控制上述加热机构、上述切断型芯驱动机构、上述模具驱动机构、以及上述树脂注入机构的运行状态，对于上述控制装置而言，通过上述模具驱动机构，将上述预制件配置于上述型腔，通过上述树脂注入机构，通过上述流道向上述型腔注入树脂，停止由上述树脂注入机构进行的上述树脂向上述型腔的注入，使上述树脂固化，并且通过上述加热机构，将上述切断型芯加热至比上述模具高的温度，在上述流道的上述切断型芯所处的部位的上述树脂的粘度变为了规定范围内时，通过上述切断型芯驱动机构，使上述切断型芯相对于上述流道相对地移动来将上述流道的上述树脂切断，在浸渍至上述预制件的上述树脂的固化完成后，通过上述模具驱动机构，打开上述模具并取出上述预制件。
在优选的形态中，上述控制装置在根据上述树脂的固化时间与粘度的关系预先决定好的时机判定为上述流道的上述切断型芯所处的部位的上述树脂的粘度变为了规定范围内。
在另一优选的形态中，上述模具包括第1模和第2模，并设置顶出部件，上述顶出部件在上述流道的比上述切断型芯所处的部位靠与上述型腔侧相反的一侧的位置形成上述流道的一部分，并且能够与上述第2模一体移动，并且能够相对于上述第1模相对移动，对于上述控制装置而言，通过上述切断型芯驱动机构，使上述切断型芯相对于上述流道相对地移动来将上述流道的上述树脂的一部分切断，在通过上述模具驱动机构将上述模具打开时，通过上述第2模和上述顶出部件夹持上述流道的上述树脂中的比上述切断型芯靠与上述型腔侧相反的一侧的部分，在上述流道的上述树脂中的比上述切断型芯靠上述型腔侧的部分与和上述型腔侧相反的一侧的部分之间产生剪切，从而将上述流道的上述树脂的剩余部分切断。
在又一优选的形态中，还具备用于实施后固化工序的固化炉，上述后固化工序在取出上述预制件后以比上述模具的温度高的温度加热上述预制件。
在又一优选的形态中，上述切断型芯的加热温度比上述模具的温度高，比上述后固化工序的加热温度低。
在又一优选的形态中，上述模具包括第1模和第2模，对于上述控制装置而言，通过上述模具驱动机构，以在上述第2模与上述预制件之间形成比上述第1模与上述预制件之间的第1缝隙大的第2缝隙的方式将上述预制件配置于上述第1模与上述第2模之间，通过上述树脂注入机构，通过上述流道向上述型腔注入树脂，并且通过上述模具驱动机构，使上述第2模与上述预制件相对地接近，由此压缩填充上述型腔的上述树脂。
根据本发明的一个形态，使用加热至比模具高温的切断型芯来促进切断部位的树脂的固化，并且用该切断型芯进行切断部位的树脂的切断，由此能够没有异物地进行浇口切割，并且，固化状态稳定，因此能够使高压罐等纤维强化树脂成型品的强度提高。
另外，通过后固化工序，能够使高压罐等纤维强化树脂成型品的强度提高，并且在模具内进行浇口切割，由此到进行后固化为止的产品的温度变化较少，因此能够使高压罐等纤维强化树脂成型品的强度、品质有效地提高。
另外，通过将切断型芯的温度设为规定范围，能够在切断部位获得良好的切断面，因此能够使高压罐等纤维强化树脂成型品的强度有效地提高。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的高压罐(纤维强化树脂成型品)的制造装置的纵向剖视图。
图2是表示实施方式所涉及的高压罐(纤维强化树脂成型品)的制造装置的将上模取下后的下模的俯视图。
图3是对实施方式所涉及的高压罐(纤维强化树脂成型品)的制造方法进行说明的流程图。
图4是实施方式所涉及的高压罐的制造装置的表示预制件配置工序和真空脱气工序的状态的纵向剖视图。
图5是实施方式所涉及的高压罐的制造装置的表示树脂注入工序的状态的纵向剖视图。
图6是实施方式所涉及的高压罐的制造装置的表示正式紧固工序的状态的纵向剖视图。
图7是实施方式所涉及的高压罐的制造装置的表示树脂注入停止和切断型芯高温加热工序的状态的纵向剖视图。
图8是实施方式所涉及的高压罐的制造装置的表示切断型芯上升工序的状态的纵向剖视图。
图9是实施方式所涉及的高压罐的制造装置的表示树脂固化完成工序的状态的纵向剖视图。
图10是表示树脂(环氧树脂)的固化时间与粘度的关系的简图。
图11是用于流道内的树脂的切断结构例的说明的主要部位放大纵向剖视图。
附图标记说明
1…高压罐(纤维强化树脂成型品)的制造装置；2…预制件；3…树脂；4…高压罐(纤维强化树脂成型品)；9…型腔；10…模具；11…下模(第1模)；11a…嵌合槽；11b…插通孔；12…上模(第2模)；14…浇口；15…真空脱气配管(真空脱气机构)；16…树脂注入配管(树脂注入机构)；16a…主流道(树脂注入机构)；16b…流道(树脂注入机构)；17…切断型芯；19…顶出销(顶出部件)；20…搬运机构；25…轴；30…模具驱动机构；40…温度控制装置；50…真空泵(真空脱气机构)；60…树脂注入机(树脂注入机构)；61、66…树脂储藏器；62、67…树脂积存部；63、68…加压装置；65…开闭阀；70…切断型芯驱动机构；80…加热机构；90…控制装置。
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。
以下，举出作为纤维强化树脂成型品的一个例子的燃料电池车用高压罐为例来进行说明。其中，成为本发明的应用对象的纤维强化树脂成型品并不限定于燃料电池车用高压罐，构成纤维强化树脂成型品的衬里乃至预制件的形状、材料等也不局限于图示例。
在RTM法中，通过在衬里缠绕几重(几层)碳纤维(卷绕)来制作在衬里的外表面形成有纤维层的预制件，并通过使环氧树脂浸渍于预制件的纤维层并固化，从而制造在衬里的外周形成有包括碳纤维和环氧树脂在内的纤维强化树脂层的燃料电池车用高压罐。衬里是形成高压罐的内部空间的树脂制(例如尼龙树脂制)的中空容器。
对于燃料电池车用高压罐而言，碳纤维层叠得较厚，因此树脂难以浸渍至碳纤维的内层、树脂流动终端部(可以认为树脂流动在预制件上最晚、换言之树脂在预制件上最迟到达的部位)。即，为了确保强度，燃料电池车用高压罐的碳纤维的层叠厚度非常厚(通常的RTM成型体部件的大约10倍)，树脂浸渍较为困难。另外，若为了缩短树脂的固化时间而使模具温度上升至树脂固化开始温度，则粘度上升显著，而难以使树脂浸渍至大型圆筒形状的高压罐的树脂流动终端部。另外，若为了通过低粘度化来提高树脂浸渍性而降低模具温度，则树脂的固化时间变长，并且环氧树脂的分子间结合变低，从而导致性能降低。
因此，当在RTM模具内以可脱模程度的低温下的模具温度进行RTM成型的情况下，为了确保物性而需要高温下的后固化。但是，若在RTM成型与后固化之间存在时间、罐温度的变动，则产生罐本身的品质、性能降低。例如若在RTM成型后，在处理流道、浇口等罐产品以外的部位时，在那样的后处理中花费设备投资、时间，则导致成本上升，并且若其处理时间按照每个罐进行变动，并产生罐温度的降低、变动，则罐固化状态进行变动，产生性能不稳定而导致重要品质问题。
因此，本实施方式采用了以下的结构。
[高压罐的制造装置]
图1和图2表示作为实施方式所涉及的纤维强化树脂成型品的一个例子的高压罐的制造装置，图1是纵向剖视图，图2是将上模取下后的下模的俯视图。
作为在本实施方式中制造的高压罐的中间体的预制件2包括衬里、和形成于衬里的外表面并与衬里成为一体的纤维层。衬里形成高压罐的内部空间，是具有阻气性的树脂制的中空容器。纤维层例如具有10mm～30mm左右的厚度。通过长丝缠绕法，在衬里的外表面缠绕几重纤维，由此形成纤维层。
作为卷绕于衬里的纤维，例如能够使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。纤维可以由连续纤维构成，也可以由长纤维、短纤维构成。如后述的那样，通过使树脂浸渍并固化于在衬里卷绕的纤维(层)，从而形成包覆衬里的周围的纤维强化树脂层。作为树脂，能够使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂等热固化性树脂。
制造装置1使用RTM(Resin Transfer Molding)法，使树脂(热固化性树脂)3(附图标记在图5等中图示)浸渍于构成预制件2的纤维层，进而使浸渍的树脂3固化，由此制造高压罐。
制造装置1具备由多个模具、例如作为固定模的下模11、和作为可移动模的上模12构成的模具10。通过将下模11与上模12闭合(也称为合模)，从而形成用于纤维强化树脂层的型腔9。为了将层叠了纤维的预制件2配置于模具10内，例如将模具10的型腔9制成大出与预制件2的公差对应的量。
此外，这里，将下模11作为固定模，并将上模12作为可移动模(相对于固定模可移动的模具)，但例如可以将上模12作为固定模，并将下模11作为可移动模，也可以将下模11与上模12双方作为可移动模。另外，这里，由下模11和上模12两个模具构成模具10，但也可以由三个以上的模具构成。
预制件2通过沿着衬里的轴配置的轴25轴支承于模具10内。即，轴25构成将预制件2支承于模具10内(型腔9内)的支承机构。
在模具10(在图示例中为下模11)埋设有真空脱气配管15。在真空脱气配管15连接有真空泵50。通过驱动真空泵50，能够经由真空脱气配管15将模具10内(型腔9内)真空脱气(排气)。即，真空泵50和真空脱气配管15构成将模具10内(型腔9内)真空脱气的真空脱气机构。
另外，在模具10埋设有树脂注入配管(也称为树脂注入浇口)16。在树脂注入配管16连接有树脂注入机60。能够从树脂注入机60经由树脂注入配管16(从后述的3个部位的浇口14)向模具10内(型腔9内)注入(供给)树脂3(详细情况之后进行说明)。树脂3例如是由主剂和固化剂构成的两组分的热固化性的环氧树脂。因此，树脂注入机60具备主剂用的树脂储藏器61、树脂积存部62、加压装置63、固化剂用的树脂储藏器66、树脂积存部67、加压装置68、以及作为将主剂与固化剂混合而成的树脂3向树脂注入配管16供给的开闭阀65。
在本例子中，树脂注入配管16从上模12朝向下模11延伸配置。如图2所示，在下模11，主流道16a与上述树脂注入配管16连续设置，并向型腔9侧延伸配置，并且延伸配置有多个从上述主流道16a分支并形成向型腔9开口的浇口(树脂注入口)14的流道16b。在本例子中，浇口14设置3个部位，中央的浇口14配置于与预制件2的(轴向的)中央部对置的位置，两端的浇口14配置于与预制件2的(轴向的)两端部对置的位置。此外，从主流道16a分支的流道16b的个数、大小、浇口14的开口位置、大小等并不局限于图示例。
在树脂注入配管16中流动的树脂3从主流道16a向三个流道16b流动。因此，能够从树脂注入机60经由树脂注入配管16和主流道16a、流道16b并从浇口14(3个部位)向模具10内(型腔9内)注入(供给)树脂3。即，树脂注入机60和树脂注入配管16以及主流道16a、流道16b构成向模具10内(型腔9内)注入树脂3的树脂注入机构。
另外，在模具10，为了切断(也称为浇口切割)在流道16b中流动并且固化为规定粘度后的树脂3，设置有作为相对于流道16b相对地上下运动的可移动型芯的切断型芯17。在本例子中，在下模11中的型腔9附近，换言之，在浇口14的附近，设置在上下方向上延伸的嵌合槽11a，在该嵌合槽11a，可上下滑动地容纳有具有切断流道16b内的树脂3的刀尖的切断型芯17。在本实施方式中，切断型芯17能够通过加热机构80加热至规定温度(之后进行说明)。
这里，参照图11对用于将流道16b内的树脂3(完全)切断的结构例进行说明。
如在图11中将其主要部位剖面放大图示的那样，在下模11，在上述嵌合槽11a和切断型芯17等的基础上，还设置从流道16b中的切断型芯17与树脂注入配管16之间、换言之流道16b中的比切断型芯17所处的部位靠上游侧的位置向下方延伸的插通孔11b，在该插通孔11b，可上下滑动地嵌插有作为顶出部件的顶出销19。对于该顶出销19而言，前端面(上端面)形成流道16b的一部分，并且与上模12一起(与上模12成为一体)移动，能够相对于下模11在上下方向上相对移动。此外，在图11所示的例子中，切断型芯17和顶出销19的前端面(上端面)与流道16b的底面共面，但也可以不与流道16b的底面共面。
之后对制造流程整体进行说明，但流道16b内的树脂3的切断如以下那样进行。首先，在树脂注入配管16内流动的(未固化的)树脂3通过主流道16a和流道16b而从浇口14向型腔9内射出、注入(后述的树脂注入工序：S206，和正式紧固工序：S207)。此时，顶出销19的前端面(上端面)形成流道16b的一部分，并且将切断型芯17保温在模具温度。
在向型腔9内的树脂注入停止后，使树脂3固化，并且通过加热机构80将切断型芯17高温加热(后述的树脂注入停止和切断型芯高温加热工序：S208)。此时，切断型芯17从模具10的温度(约100℃)加热至比模具10高的温度(大约130℃)。
在经过规定时间后(在切断型芯17所处的部位的树脂3变为了半固化状态的时机)，使切断型芯17(相对于流道16b相对地)上升，用切断型芯17的刀尖将流道16b内的切断型芯17所处的部位的树脂3切断(后述的切断型芯上升工序：S209)。此时，为了防止模具10(上模12)、切断型芯17的刀尖的破损、确保耐久性，使切断型芯17的刀尖上升至不与上模12(的下表面)接触的位置。因此，将流道16b内的切断型芯17所处的部位的树脂3切断为残留上部。换言之，在该阶段，并未将流道16b内的树脂3完全切断。
在型腔9内的树脂固化完成后，打开模具10(上模12)，并取出高压罐(后述的脱模工序：S211)。此时，若使上模12相对于下模11上升，则插通至上述下模11内的顶出销19与上模12一起(与上模12一体地)上升。因此，流道16b内的树脂3的比切断型芯17靠上游侧的部分(相对于切断型芯17与型腔9侧相反的一侧的部分)在被上模12(的下表面)和顶出销19(的上端面)夹持的状态下与它们一起上升。另一方面，流道16b内的树脂3的比切断型芯17靠下游侧的部分(相对于切断型芯17为型腔9侧的部分)保持与成型后的高压罐一起配置于下模11上的状态不变。由此，在流道16b内的树脂3中，在比切断型芯17靠下游侧的部分与靠上游侧的部分之间产生(上下方向的)剪切，未被切断型芯17切断而残留的树脂3的上部(剩余部分)通过剪切而被切断，从而在切断型芯17的前后将流道16b内的树脂3完全切断。
此外，用于将上述的流道16b内的树脂3切断的结构例是一个例子，例如当然也可以用切断型芯17的刀尖将流道16b内的树脂3完全切断。
另外，虽然省略图示，但本实施方式的制造装置1具备用于实施后固化工序的固化炉，上述后固化工序将从模具10取出后的高压罐4(即，树脂3的浸渍、固化后的预制件2)以比模具10的温度(例如大约80℃～100℃)高的温度(例如大约140℃～160℃)加热。
另外，制造装置1具备：搬运机构20，用于将预制件2搬运至规定位置；模具驱动机构30，用于在开闭方向(上下方向)上驱动模具10(详细而言，为上模12)；温度控制装置40，控制模具10(下模11、上模12)的温度；切断型芯驱动机构70，用于在切断方向(上下方向)上驱动切断型芯17；加热机构80，用于加热切断型芯17；以及作为控制器的控制装置90，控制制造装置1整体的运行状态(详细而言，为搬运机构20、模具驱动机构30、温度控制装置40、作为真空脱气机构的真空泵50、作为树脂注入机构的树脂注入机60的加压装置63、68和开闭阀65、切断型芯驱动机构70、加热机构80的运行状态等)。
[高压罐的制造方法]
图3是对作为实施方式所涉及的纤维强化树脂成型品的一个例子的高压罐的制造方法进行说明的流程图。另外，图4～图9分别是表示预制件配置工序和真空脱气工序、树脂注入工序、正式紧固工序、树脂注入停止和切断型芯高温加热工序、切断型芯上升工序、以及树脂固化工序的状态的纵向剖视图。另外，图10是表示在半固化状态的判定中参照的树脂(环氧树脂)的固化时间与粘度的关系的简图。
(模具准备工序：S201)
首先，准备由上述的结构的下模11和上模12构成的模具10。如上述那样，在模具10(下模11)设置有能够通过加热机构80加热至规定温度的切断型芯17等。
(预制件准备工序：S202)
另外，如上述那样，预先准备通过在衬里的外表面(卷绕)缠绕纤维而形成了纤维层的预制件2。
(模具保温工序：S203)
接下来，通过控制装置90控制温度控制装置40，从而将模具10(下模11、上模12)保温于规定温度。在树脂3是热固化性树脂的情况下，该规定温度是树脂3的固化温度以上的温度。另外，优选该规定温度是能够脱模程度的低温，例如是大约80℃～100℃。
此外，这里，最初将模具10保温于树脂3的固化温度以上，但例如也可以构成为：最初，预先将模具10保温于不足树脂3的固化温度的温度，并在后述的工序的适当的时机(例如在将模具10完全合模后等)将模具10保温于树脂3的固化温度以上。
(预制件配置工序：S204)
接着，通过控制装置90控制搬运机构20和模具驱动机构30，从而将预制件2配置于模具10内(即，形成于下模11与上模12之间的型腔9)(图1、图4)。具体而言，在将上模12打开的状态下，搬运机构20根据控制装置90的控制，将预制件2载置于下模11(下模11的与型腔9对应的部分)。此时，通过轴25轴支承预制件2。其后，模具驱动机构30根据控制装置90的控制在降低了切断型芯17的状态下开始合模，并将上模12暂时紧固。暂时紧固是指上模12打开的状态与正式紧固的状态的中间的状态，作为下模11与上模12空着缝隙的状态，如图4所示，使上模12移动至在上模12与预制件2之间空着数mm的缝隙(第2缝隙)的位置。形成于该上模12与预制件2之间的缝隙(第2缝隙)大于下模11与预制件2的缝隙(第1缝隙)。
(真空脱气工序：S205)
接下来，在上述的暂时紧固的状态下(换言之，在合模完成前)，通过控制装置90控制真空泵50，从而将模具10内真空脱气(图4)。
(树脂注入工序：S206)
在上述的真空脱气停止(完成)后，将树脂3向模具10内射出、注入(图5)。具体而言，控制装置90打开开闭阀65，通过加压装置63将存积于树脂积存部62的主剂加压，通过加压装置68将存积于树脂积存部67的固化剂加压，并将主剂与固化剂混合而成为(未固化的)树脂3。由此，(未固化的)树脂3在从上模12设置到下模11的树脂注入配管16内流动，通过主流道16a和流道16b，并从浇口(在图示例中，设置于预制件2的中央部和两端部的3个部位的浇口)14朝向预制件2射出、注入树脂3。上模12是暂时紧固，因此主要朝向形成于上模12与预制件2(的上表面)之间的缝隙(第2缝隙)射出、注入树脂3。
(正式紧固工序：S207)
其后，通过控制装置90控制模具驱动机构30来将上模12下降至下降端并完全闭合(使其与预制件2相对地接近)，并将上模12和下模11完全合模(正式紧固)(图6)。由此，使模具10内的树脂3均匀地压缩填充，并浸渍于预制件2的纤维层的层叠内。
(树脂注入停止和切断型芯高温加热工序：S208)
而且，在树脂3浸渍于纤维层内完成后，停止树脂3向模具10内(型腔9内)的注入，并使树脂3固化(图7)。同时，通过控制装置90控制加热机构80，从而仅切断型芯17开始高温加热。这里，切断型芯17从模具10的温度(例如大约80℃～100℃)加热至比模具10高的温度(例如大约120℃～140℃)。由此，加速、促进流道16b内的切断型芯17所处的部位的树脂3的固化。另外，仅对体积比模具10相对小的切断型芯17进行高温加热，由此将流道16b内的切断型芯17所处的部位的树脂3有效地(换言之，在短时间内)固化。
(切断型芯上升工序：S209)
通过切断型芯17的高温加热，在流道16b内的切断型芯17所处的部位(以下，称为产品以外的部位)的树脂3变为了半固化状态的时机，通过控制装置90控制切断型芯驱动机构70来将切断型芯17上升，并将产品以外的部位的树脂3切断(图8)。产品以外的部位的树脂3变为半固化状态的时机例如能够作为根据图10所示的树脂3的固化时间与粘度的关系预先决定好的时机来判定。另外，“半固化状态”是指树脂3的粘度在规定范围内的状态，在本实施方式中，是指从在固化开始而粘度上升后暂时开始下降的状态到达到基于完全固化的最高粘度的大约90％的粘度的状态的状态。这里，优选维持切断型芯17的温度(例如大约120℃～140℃)，并且用该切断型芯17将树脂3切断。
(树脂固化工序：S210)
在由上述的切断型芯17进行切断后，使模具10内(型腔9内)的树脂3(详细而言，为浸渍至型腔9内的预制件2的树脂3)固化(图9)。这里的树脂3的硬度(粘度)是能够脱模程度的硬度。
(脱模工序：S211)
在树脂3的固化完成后，通过控制装置90控制模具驱动机构30来打开模具10(上模12)，并从模具10取出成型后的高压罐4(树脂3的浸渍、固化后的预制件2)。此外，在本实施方式中，在打开上模12时，将产品以外的部位的树脂3完全切断(剪切)(参照图11)。通过树脂3的固化完成，从而获得在衬里的外周形成了纤维强化树脂层的高压罐4。
(后固化工序：S212)
其后，通过控制装置90控制搬运机构20来将从模具10取出的成型后的高压罐4向用于实施后固化工序的固化炉(未图示)搬运。后固化工序是以比模具10的温度(例如约80℃～100℃)高的温度(例如大约140℃～160℃)加热该高压罐4的工序。由此，加强高压罐4的树脂3的分子间结合(促进反应)，使高压罐4的树脂3作为产品固化(完全固化)至物性稳定的硬度。
此外，后固化工序的加热温度比切断型芯17的加热温度高。换言之，上述的切断型芯17的加热温度(例如大约120℃～140℃)比模具10的温度(例如大约80℃～100℃)高，而比后固化工序的加热温度(例如大约140℃～160℃)低。例如，若切断型芯17的加热温度过高(为固化温度以上)，则局部开始固化，也成为后工序的树脂固化工序(S210)中的固化状态的不稳定的重要因素。换言之，通过提高切断型芯17的加热温度来比罐部分更接近完全固化，能够将树脂3整齐地切断(若切断面不干净，则强度从此处下降)，但进一步提高切断型芯17的加热温度并使其完全固化，则不与罐部分一体化(变为异物，因此强度从此处下降)。
如以上说明的那样，在燃料电池车用高压罐中，在基于RTM方法的罐制造时，当在环氧树脂浸渍、模具内固化后对产品部位以外的流道、浇口等进行切断、后处理时，若到接下来的后固化工序为止的时间、罐温度进行变动，则产生导致罐性能降低的重要品质问题。
本实施方式为了RTM方法中的固化条件(时间、温度)的控制、稳定化、和基于RTM模具内的后处理实施的工序集中，而设置在RTM工序中的树脂浸渍中在模具内将罐产品部位以外切断的作为可移动型芯的切断型芯17和切断型芯用加热机构80，将切断部位迅速固化并且在模具内切断，由此在RTM树脂浸渍工序内将产品部位以外除去。
当在将罐(预制件2)设置于模具10并合模后注入树脂3后，使树脂3浸渍并固化于罐内(预制件2的纤维层)。在树脂3的固化开始的时机，开始切断部位的切断型芯17的高温加热，促进产品部位以外的切断部位的树脂3固化。在仅切断部位的树脂3半固化的时机，被加热的切断型芯17上升，在模具内将切断部位的树脂3切断。其后，在树脂3固化完成并取出罐后，仅向后固化工序连续地输送罐，由此制造高压罐。到环氧树脂浸渍、模具内固化后的后固化工序为止的时间、温度不会变动，因此能够制造固化反应稳定的高压罐。
此外，不会高温加热整个模具，因此不会因由加热引起的粘度上升而环氧树脂的浸渍性降低，能够在RTM模具内将罐产品部位以外的切断部位的树脂3切断，从而能够连续生产。
由此，在本实施方式中，在通过RTM浸渍技术将厚壁罐成型时，在模具内将罐产品部位以外的切断部位的树脂3切断，由此能够控制固化反应并使其稳定化，并且也能够通过后处理工序集中进行连续生产，因此能够制造兼得树脂浸渍性、品质、罐性能提高和低成本化的高压罐4。
由此，根据本实施方式，使用加热至比模具10高温的切断型芯17来促进流道16b的切断部位的树脂(热固化性树脂)3的固化，并且用该切断型芯17进行流道16b的切断部位的树脂3的切断，由此能够没有异物地进行浇口切割，并且固化状态稳定，因此能够使高压罐(纤维强化树脂成型品)4的强度提高。
另外，通过后固化工序，能够使高压罐(纤维强化树脂成型品)4的强度提高，并且通过在模具10内进行浇口切割，从而到进行后固化为止的产品的温度变化较少，因此能够使高压罐(纤维强化树脂成型品)4的强度、品质有效地提高。
另外，通过将切断型芯17的温度设为规定范围，能够在流道16b的切断部位获得良好的切断面，因此能够使高压罐(纤维强化树脂成型品)4的强度有效地提高。
以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，即使存在不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等，它们也包含在本发明中。

Claims (10)

1.一种纤维强化树脂成型品的制造方法，是形成在衬里的外表面形成有纤维层的预制件并使树脂浸渍于所述预制件的所述纤维层而固化的纤维强化树脂成型品的制造方法，其特征在于，
所述纤维强化树脂成型品的制造方法包括：
准备模具的工序，所述模具设置有用于向型腔注入由热固化性树脂构成的树脂的流道，并且设置有为了切断所述流道的树脂而能够相对于所述流道相对地移动的切断型芯；
将所述预制件配置于所述型腔的工序；
通过所述流道向所述型腔注入树脂的工序；
停止所述树脂向所述型腔的注入，使所述树脂固化，并且将所述切断型芯加热至比所述模具高的温度的工序；
在所述流道的所述切断型芯所处的部位的所述树脂的粘度变为了规定范围内时，使所述切断型芯相对于所述流道相对地移动来将所述流道的所述树脂切断的工序；以及
在浸渍至所述预制件的所述树脂的固化完成后，打开所述模具并取出所述预制件的工序，
在将所述流道的所述树脂切断的工序中，通过所述切断型芯将所述流道的所述树脂的一部分切断，
在取出所述预制件的工序中，在打开所述模具时，在所述流道的所述树脂中的比所述切断型芯靠所述型腔侧的部分与和所述型腔侧相反的一侧的部分之间产生剪切，从而将所述流道的所述树脂的剩余部分切断。
2.根据权利要求1所述的纤维强化树脂成型品的制造方法，其特征在于，
在根据所述树脂的固化时间与粘度的关系预先决定好的时机，判定为所述流道的所述切断型芯所处的部位的所述树脂的粘度变为了规定范围内。
3.根据权利要求1所述的纤维强化树脂成型品的制造方法，其特征在于，
在取出所述预制件的工序之后，包括以比所述模具的温度高的温度加热所述预制件的后固化工序。
4.根据权利要求3所述的纤维强化树脂成型品的制造方法，其特征在于，
所述切断型芯的加热温度比所述模具的温度高，比所述后固化工序的加热温度低。
5.根据权利要求1所述的纤维强化树脂成型品的制造方法，其特征在于，
所述模具包括第1模和第2模，
在将所述预制件配置于所述型腔的工序中，以在所述第2模与所述预制件之间形成比所述第1模与所述预制件之间的第1缝隙大的第2缝隙的方式将所述预制件配置于所述第1模与所述第2模之间，
在通过所述流道向所述型腔注入树脂的工序中，还包括通过使所述第2模与所述预制件相对地接近来压缩填充所述型腔的所述树脂的工序。
6.一种纤维强化树脂成型品的制造装置，是形成在衬里的外表面形成有纤维层的预制件并使树脂浸渍于所述预制件的所述纤维层而固化的纤维强化树脂成型品的制造装置，其特征在于，
所述纤维强化树脂成型品的制造装置具备：
模具，设置有用于向型腔注入由热固化性树脂构成的树脂的流道，并且设置有为了切断所述流道的树脂而能够相对于所述流道相对地移动的切断型芯；
加热机构，用于加热所述切断型芯；
切断型芯驱动机构，用于驱动所述切断型芯；
模具驱动机构，用于在开闭方向上驱动所述模具；
树脂注入机构，用于通过所述流道向所述型腔注入树脂；以及
控制装置，控制所述加热机构、所述切断型芯驱动机构、所述模具驱动机构以及所述树脂注入机构的运行状态，
对于所述控制装置而言，
通过所述模具驱动机构，将所述预制件配置于所述型腔，
通过所述树脂注入机构，通过所述流道向所述型腔注入树脂，
停止由所述树脂注入机构进行的所述树脂向所述型腔的注入，使所述树脂固化，并且通过所述加热机构，将所述切断型芯加热至比所述模具高的温度，
在所述流道的所述切断型芯所处的部位的所述树脂的粘度变为了规定范围内时，通过所述切断型芯驱动机构，使所述切断型芯相对于所述流道相对地移动来将所述流道的所述树脂切断，
在浸渍至所述预制件的所述树脂的固化完成后，通过所述模具驱动机构，打开所述模具并取出所述预制件，
所述模具包括第1模和第2模，并设置有顶出部件，所述顶出部件在所述流道的比所述切断型芯所处的部位靠与所述型腔侧相反的一侧的位置形成所述流道的一部分，并且能够与所述第2模一体移动，并且能够相对于所述第1模相对移动，
对于所述控制装置而言，
通过所述切断型芯驱动机构，使所述切断型芯相对于所述流道相对地移动来将所述流道的所述树脂的一部分切断，
在通过所述模具驱动机构将所述模具打开时，通过所述第2模和所述顶出部件夹持所述流道的所述树脂中的比所述切断型芯靠与所述型腔侧相反的一侧的部分，在所述流道的所述树脂中的比所述切断型芯靠所述型腔侧的部分与和所述型腔侧相反的一侧的部分之间产生剪切，从而将所述流道的所述树脂的剩余部分切断。
7.根据权利要求6所述的纤维强化树脂成型品的制造装置，其特征在于，
所述控制装置在根据所述树脂的固化时间与粘度的关系预先决定好的时机判定为所述流道的所述切断型芯所处的部位的所述树脂的粘度变为了规定范围内。
8.根据权利要求6所述的纤维强化树脂成型品的制造装置，其特征在于，
还具备用于实施后固化工序的固化炉，所述后固化工序在取出所述预制件后以比所述模具的温度高的温度加热所述预制件。
9.根据权利要求8所述的纤维强化树脂成型品的制造装置，其特征在于，
所述切断型芯的加热温度比所述模具的温度高，比所述后固化工序的加热温度低。
10.根据权利要求6所述的纤维强化树脂成型品的制造装置，其特征在于，
所述模具包括第1模和第2模，
对于所述控制装置而言，
通过所述模具驱动机构，以在所述第2模与所述预制件之间形成比所述第1模与所述预制件之间的第1缝隙大的第2缝隙的方式将所述预制件配置于所述第1模与所述第2模之间，
通过所述树脂注入机构，通过所述流道向所述型腔注入树脂，并且通过所述模具驱动机构，使所述第2模与所述预制件相对地接近，由此压缩填充所述型腔的所述树脂。
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