JP2009269349A - Molding core, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細長形状に形成された成形用中子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a molding core formed in an elongated shape and a method for manufacturing the same.
航空機、船舶、自動車等の構造部材として、軽量化の観点から繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)製のものが広く使用されている。かかる構造部材を製造する方法として、例えば、特許文献1及び2に開示されているように、予め強化繊維基材を積層した繊維積層体を最終製品形状に賦形してプリフォームとし、そのプリフォームにマトリクス樹脂を注入して硬化させるRTM法(Resin Transfer Molding法)、或いは、繊維及び樹脂を交互に何層も積層したものをオートクレーブに入れ、所定の圧力下で所定の熱を加えて樹脂を硬化させるオートクレーブ法が挙げられる。
ところで、上記構造部材に補強用の中空リブを形成するような場合、成形前の金型への材料セッティング時に細長形状に形成されたゴム製の成形用中子を予め設けておき、成形後に成形品から成形用中子を引き抜くといったことが行われる。 By the way, in the case of forming a reinforcing hollow rib on the structural member, a rubber molding core formed in an elongated shape is provided in advance when setting the material to the mold before molding, and molding is performed after molding. For example, the molding core is pulled out from the product.
ところが、成形用中子は、構造部材の製造に繰り返して使用されるものであるため、ゴムだけで形成されていたのでは、構造部材の製造時の加圧に対する耐圧性を維持することが困難であり、また、構造部材の製造時の加熱及び冷却による収縮のため寸法安定性を維持することも困難であるという問題がある。 However, since the molding core is repeatedly used for the production of the structural member, it is difficult to maintain the pressure resistance against the pressurization during the production of the structural member because it is formed of only rubber. In addition, there is a problem that it is difficult to maintain dimensional stability due to shrinkage caused by heating and cooling during the manufacture of the structural member.
本発明の目的は、耐圧性及び寸法安定性を維持することができる成形用中子及びその製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the core for shaping | molding which can maintain pressure resistance and dimensional stability, and its manufacturing method.
本発明は、細長形状に形成された成形用中子であって、
粘弾性を有する材料で形成された中子本体と、
上記中子本体にその長さ方向に沿って埋設された筒状の繊維補強材と、
を備えたことを特徴とする。
The present invention is a molding core formed in an elongated shape,
A core body formed of a viscoelastic material;
A cylindrical fiber reinforcement embedded in the core body along its length direction;
It is provided with.
本発明は、細長形状に形成され、粘弾性を有する材料で形成された中子本体と、該中子本体にその長さ方向に沿って埋設された筒状の繊維補強材と、を備えた成形用中子の製造方法であって、
芯材に筒状の繊維補強材を被せ、それを中子本体形成用の材料に埋設して加熱及び加圧することを特徴とする。
The present invention includes a core body that is formed in an elongated shape and made of a material having viscoelasticity, and a cylindrical fiber reinforcing material that is embedded in the core body along the length direction thereof. A method for producing a molding core, comprising:
The core material is covered with a cylindrical fiber reinforcing material, embedded in a material for forming the core body, and heated and pressurized.
本発明の成形用中子によれば、中子本体にその長さ方向に沿って筒状の繊維補強材が埋設されて補強されているので、繰り返し使用されても耐圧性及び寸法安定性を維持することができる。 According to the molding core of the present invention, since the cylindrical fiber reinforcing material is embedded and reinforced along the length direction of the core body, the pressure resistance and the dimensional stability are maintained even if it is repeatedly used. Can be maintained.
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
図1は、本実施形態に係る成形用中子10を示す。本実施形態に係る成形用中子10は、RTM法或いはオートクレーブ法といった方法で航空機、船舶、自動車等のFRP製の構成部材を製造する際、成形前の材料セッティング時に金型内に予め設けられ、成形後に成形品である構成部材から引き抜かれ、それによって構成部材に中空部分を形成するために用いられるものである。
FIG. 1 shows a molding
この成形用中子10は、横断面形状が矩形の長尺の細長形状に形成されている。成形用中子10には、その中心に長さ方向に延びるように横断面外郭形状が矩形の中空部が形成されている。成形用中子10は、直線状に形成されていてもよく、また、弓形状に形成されていてもよい。成形用中子10は、例えば、長さが0.5〜15m、幅が50〜150mm、及び高さが20〜150mm、並びに、中空部Hの縦径が10〜50mm、及び横径が20mm〜100mmであり、肉厚が概ね2〜30mmである。
The molding
この成形用中子10は、その外形を構成する中子本体11が粘弾性を有する材料で形成され、そして、その中子本体11の表面を包んで覆うようにシート状のフッ素フィルムからなる表面被覆フィルム12が中子本体11と一体成形されて設けられ、また、中子本体11に中空部を囲うように繊維補強材13が埋設された構成を有する。
The molding
この成形用中子10によれば、中子本体11にその長さ方向に沿って筒状の繊維補強材13が埋設されて補強されているので、繰り返し使用されても耐圧性及び寸法安定性を維持することができる。
According to the
また、成形用中子の長さが長いと成形品である構成部材から成形用中子を引き抜くことが困難であるが、この成形用中子10によれば、中子本体11と一体成形されたフッ素フィルムの表面被覆フィルム12が中子本体11の表面を被覆するように設けられているので、表面の滑り抵抗が低く、そのため成形品である構成部材から容易に引き抜くことができる。
In addition, when the length of the molding core is long, it is difficult to pull out the molding core from the constituent member that is a molded product. However, according to the
中子本体11を形成する粘弾性を有する材料としては、例えば、ゴム材料や樹脂材料等の架橋したポリマー組成物が挙げられる。なお、かかるポリマー組成物は、原料ポリマーに硬化剤や顔料等を配合した未架橋ポリマー組成物が加熱及び加圧されて架橋したものである。成形用中子10はJIS K6253に準じて測定されるデュロメータ タイプA スプリング式の表面硬さが例えば50〜80であり、未架橋ポリマー組成物はかかる表面硬さが実現されるように配合設計されている。
Examples of the viscoelastic material forming the
ポリマー組成物は、耐熱性の観点からシリコーンゴム組成物が好ましい。この場合、原料ポリマーとしては、例えば、ポリジメチルシリコーンゴム(MQ)、メチルビニルシリコーンゴム(VMQ)、メチルフェニルシリコーンゴム(PMQ)、フルオロシリコーンゴム(FVMQ)等が挙げられる。硬化剤としては、例えば、アルキル系有機過酸化物などの有機過酸化物等が挙げられる。シリコーンゴム組成物には、その他に補強剤(シリカ)、顔料、内部離型剤等が配合されていてもよい。 The polymer composition is preferably a silicone rubber composition from the viewpoint of heat resistance. In this case, examples of the raw material polymer include polydimethyl silicone rubber (MQ), methyl vinyl silicone rubber (VMQ), methyl phenyl silicone rubber (PMQ), and fluorosilicone rubber (FVMQ). Examples of the curing agent include organic peroxides such as alkyl organic peroxides. In addition, the silicone rubber composition may contain a reinforcing agent (silica), a pigment, an internal mold release agent, and the like.
表面被覆フィルム12を構成するフッ素フィルムとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で形成されたもの、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)で形成されたもの、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)で形成されたもの、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)で形成されたものが挙げられ、これらのうちポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で形成されたものが好ましい。
Examples of the fluorine film constituting the
表面被覆フィルム12は、シート状に形成され、中子本体11を包むように設けられている。成形用中子10の表面に皺があることは、成形品である構成部材にその皺が転写されることから、また、成形品である構成部材から成形用中子10を引き抜くときの抵抗となることから好ましくない。しかしながら、このように表面被覆フィルム12がシート状に形成されて中子本体11を包むように設けられていることにより、成形用中子10の製造時において、表面被覆フィルム12の余剰分が端に向かって延ばされ、それによって成形用中子10の表面における表面被覆フィルム12の皺の発生が抑制されることとなる。
The
表面被覆フィルム12は、厚さが例えば50〜200μmである。
The
また、表面被覆フィルム12は、中子本体11の角部11aの頂部で突き合わされるように設けられている。これにより、成形品である構成部材の平面部分に表面被覆フィルム12の不連続となった突き合わせ部分が配置されず、その転写が防止され、また、成形用中子10の製造時には、中子本体11を形成する材料の余剰分が表面被覆フィルム12の突き合わせ部分から流出し、それによって内部歪みの少ない中子本体11が成形されることとなる。
Moreover, the
なお、表面被覆フィルム12は、これに限定されるものではなく、中子本体11に被せるように設けられた筒状のものであってもよく、また、中子本体11に螺旋状に巻き付けるように設けられる帯状のものであってもよい。
The
繊維補強材13は、筒状に形成され、中子本体11の内側層に中空部から露出すると共に中空部を内包するように埋設されている。
The
繊維補強材13を構成する繊維材料としては、例えば、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等が挙げられる。繊維補強材13を構成する繊維材料は、単一種で構成されててもよく、また、複数種で構成されていてもよい。
Examples of the fiber material constituting the
繊維補強材13は、組物で構成されていてもよく、また、織物で構成されていてもよく、さらに、編物で構成されていてもよく、その他に不織布で構成されていてもよい。繊維補強材13は、厚さが例えば0.1〜1.0μmである。
The
組物としては、例えば、平打組物;丸打組物;縦縞組物や交叉結合組物や二重組物や組物レース金剛打組物などの特殊組物が挙げられる。 Examples of the braid include, for example, a flat strut braid; a round strut braid; a vertical stripe braid, a cross-jointed braid, a double braid, and a braid lace rugged hammer strut.
組物の繊維補強材13を構成する糸は、特に限定されるものではなく、単一種の繊維材料だけで構成された糸であってもよく、また、複数種の繊維材料が混在して構成された糸であってもよい。糸は、太さが例えば200〜1500dtexであり、また、糸の交差角度が10〜90°である。糸を構成する単糸繊維径は例えば5〜50μmである。
The yarn constituting the braided
組物の繊維補強材13は、中子本体にに対し、2方向に延びる糸が如何なる方向に延びるように設けられていてもよく、例えば、それらの一方が中子本体の長さ方向に延びるように設けられていてもよく、また、それらの一方が中子本体の幅方向に延びるように設けられていてもよく、さらに、それらのいずれもが中子本体の長さ方向又は幅方向に対して傾斜して設けられていてもよい。
The
織物としては、例えば、平織、斜紋織、朱子織などの基本組織の織物;変化平織、変化斜紋織、変化朱子織などの変化組織の織物;蜂巣織、ハックアバック織、梨地織などの特別組織の織物;緯二重織、経二重織、二重織などの重ね組織の織物;捩り組織の織物;緯パイル組織、経パイル組織などの添毛組織の織物;紋組織の織物が挙げられる。 As the woven fabric, for example, a woven fabric having a basic structure such as plain weave, oblique woven fabric, or satin weaving; Woven double woven fabrics, warp double woven fabrics, double woven fabrics and other laminated fabrics; twisted fabrics; weft pile fabrics, warp pile woven fabrics; .
織物の繊維補強材13を構成する経糸及び緯糸は、特に限定されるものではなく、単一種の繊維材料だけで構成された糸であってもよく、また、複数種の繊維材料が混在して構成された糸であってもよい。経糸及び緯糸は、太さが例えば300〜1500dtexであり、また、交差角度が一般的には90°である。経糸及び緯糸を構成する単糸繊維径は例えば10〜300μmである。
The warp and weft constituting the woven
織布の繊維補強材13は、中子本体にに対し、経糸及び緯糸が如何なる方向に延びるように設けられていてもよく、例えば、それらの一方が中子本体の長さ方向に延びるように設けられていてもよく、また、それらの一方が中子本体の幅方向に延びるように設けられていてもよく、さらに、それらのいずれもが中子本体の長さ方向又は幅方向に対して傾斜して設けられていてもよい。
The
編物としては、平編、ゴム編、両面編、パール編などの基本組織の編物;タック編、ウエルト編、レース目編、アイレット編、添え糸編、逆添え糸編、パイル編、インレイ編、ジャカード編、ブリスタ編(以上、いずれの基本組織にも共通の変化組織)、鹿の子編、裏毛編、半移し編、シンカフィッシュネット、アコーディオン編、ボスネック柄、スパイラルメッシュ(以上、平編型変化組織)、テレコ編、片畦編、両畦編、振り編、縄編、目落し編、ミラノリブ、ダブルピッケ(以上、ゴム編型変化組織)、モックミラノリブ、エイトロック、3段両面編、シングルピッケ(以上、両面編型変化組織)などの変化組織の編物が挙げられる。 As the knitted fabric, knitted fabrics with basic structures such as flat knitting, rubber knitting, double-sided knitting, pearl knitting, etc .; Jacquard edition, Blister edition (change organization common to all basic organizations), Kanoko edition, back hair edition, semi-transfer edition, sinker fish net, accordion edition, boss neck pattern, spiral mesh (above, flat knitting type) (Change organization), teleco knitting, one-sided knitting, two-sided knitting, swing knitting, rope knitting, stitch knitting, milan rib, double picke (more than rubber knitting type knitting structure), mock milan rib, eight lock, three-step double ed Examples thereof include knitted fabrics having a changed structure such as picket (above, double-sided knitted pattern changing structure).
編物の繊維補強材13を構成する糸は、特に限定されるものではなく、単一種の繊維材料だけで構成された糸であってもよく、また、複数種の繊維材料が混在して構成された糸であってもよい。糸は、太さが例えば100〜1500dtexである。糸を構成する単糸繊維径は例えば5〜100μmである。
The yarn constituting the
組物の繊維補強材13は、中子本体にに対し、ウエール及びコースが如何なる方向に延びるように設けられていてもよく、例えば、それらの一方が中子本体の長さ方向に延びるように設けられていてもよく、また、それらの一方が中子本体の幅方向に延びるように設けられていてもよく、さらに、それらのいずれもが中子本体の長さ方向又は幅方向に対して傾斜して設けられていてもよい。
The
繊維補強材13は、端同士が接合されて筒状に形成されたものであってもよく、また、シームレスの筒状に形成されたものであってもよい。シームレスの筒状に形成された繊維補強材13としては、例えば、袋織の織物、組物、丸編の編物が挙げられる。
The
次に、本実施形態に係る成形用中子10の製造方法について図2(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)に基づいて説明する。
Next, the manufacturing method of the
中子成形用金型20は、下型21及び上型22からなり、下型21にはキャビティを構成する下側凹溝23及び上向きに突出したガイドピン24がそれぞれ設けられており、上型22にはガイドピン24に対応するガイド孔25が設けられている。
The core molding die 20 includes a
まず、図2(a)に示すように、下型21の下側凹部23の底面及び側面を覆うと共に下型21上面に延びるようにフッ素フィルムの表面被覆フィルム12を設け、その上から下側凹部23の底面及び側面に対応して未架橋ポリマー組成物Rを層状に設ける。このとき、表面被覆フィルム12として、一方の表面に接着性付与処理が施されたものを用い、その処理が施された側が内側の未架橋ポリマー組成物R側となるようにする。接着性付与処理としては、例えば、ナトリウム処理やコロナ放電処理等が挙げられるが、接着性能の持続性の観点からナトリウム処理が施されたものを用いることが好ましい。また、このとき、予め表面被覆フィルム12上に未架橋ポリマー組成物Rを層状にトッピングしたトッピングシートを用いてもよい。
First, as shown in FIG. 2 (a), a
次いで、図2(b)に示すように、芯金(芯材)26に繊維補強材13を被せる。このとき、繊維補強材13として、RFL水溶液に浸漬された後に加熱されるRFL処理等の接着処理が施されたものを用いてもよく、また、かかる接着処理が施されていないものを用いてもよい。芯金26に繊維補強材13を設ける作業性が良好であるという観点からは、繊維補強材13として軸方向に圧縮又は伸張することにより内径が大小する組物が好ましい。また、このとき、芯金26に繊維補強材13を設けた上に未架橋ポリマー組成物を覆うように設けてもよい。さらに、芯金26を未架橋ポリマー組成物で覆った後に繊維補強材13を被せても、或いは、その上にさらに未架橋ポリマー組成物を覆うように設けてもよい。これにより繊維補強材13の埋設位置を設定することができる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the
次いで、図2(c)に示すように、繊維補強材13を設けた芯金26を下型21の下側凹部23内の未架橋ポリマー組成物R上に嵌め入れるように設ける。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the
次いで、図3(a)に示すように、下型21の下側凹部23に嵌め入れられた繊維補強材13を設けた芯金26を覆うように未架橋ポリマー組成物Rを層状に設け、そして、その上を覆うと共に下型21上面に延びるようにフッ素フィルムの表面被覆フィルム12を設ける。従って、下型21上面には一対の表面被覆フィルム12が重なるように設けられる。このとき、表面被覆フィルム12として、一方の表面に接着性付与処理が施されたものを用い、その処理が施された側が内側の未架橋ポリマー組成物側となるようにする。また、このとき、予め表面被覆フィルム12上に未架橋ポリマー組成物Rを層状にトッピングしたトッピングシートを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 3A, the uncrosslinked polymer composition R is provided in a layered manner so as to cover the cored
次いで、図3(b)に示すように、上型22を下方に下ろし、ガイドピン24をガイド孔25に挿入して案内することにより型締めする。このとき、金型温度を例えば150〜180℃、型締め圧力を0.2〜1MPa、及び保持時間を5〜60分とする。これにより未架橋ポリマー組成物Rの架橋反応が進行して中子本体11が成形されると共に、表面被覆フィルム12が中子本体11に接着して一体成形されて中子本体11の表面を被覆するように設けられ、また、繊維補強材13が中子本体11に埋設される。また、ポリマー組成物の余剰分は下型21と上型22との間の一対の表面被覆フィルム12間から型合わせ部分に流動してバリBを形成する。これにより内部歪みの少ない中子本体11が成形されることとなる。さらに、表面被覆フィルム12の余剰分も端に向かって延ばされて同様に型合わせ部分に流動してバリBを形成する。これにより成形用中子10の表面における表面被覆フィルム12の皺の発生が抑制されることとなる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
そして、図3(c)に示すように、型開きし、中子成形用金型20から成形体を取り出し、その成形体から芯金26を引き抜くと共にバリBをカットして成形用中子10を得る。このとき、バリBをカットすることにより、成形用中子10は、表面被覆フィルム12が中子本体11の角部11aの頂部で突き合わされるように設けられた構成となる。
Then, as shown in FIG. 3C, the mold is opened, the molded body is taken out from the core molding die 20, the
得られた成形用中子10には、加熱温度を200℃〜250℃、及び加熱時間を1〜16時間とする2次硬化熱処理を施してもよい。これによりFRP成形時の縮み抵抗性を向上させることができる。
The obtained
なお、本実施形態では、横断面形状が矩形である成形用中子10としたが、特にこれに限定されるものではなく、三角形、台形などの他の多角形状のものであってもよく、また、楕円形状乃至円形状のものであってもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、中空部を有する成形用中子10としたが、特にこれに限定されるものではなく、中実のものであってもよい。この場合、製造の際、芯金26の代わりに未架橋ポリマー組成物の芯材を用いればよい。
Moreover, in this embodiment, although it was set as the
また、本実施形態では、繊維補強材13が中子本体11の内側層に埋設された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、中子本体11の中間層に埋設された構成であってもよく、さらに、中子本体11の外側層に埋設された構成であってもよい。後者の場合、表面被覆フィルム12が設けられずに繊維補強材13が表面に露出した構成であってもよい。
In the present embodiment, the
本発明は、FRP製の構成部材の製造の際に用いられる細長形状に形成された成形用中子及びその製造方法について有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful about the core for shaping | molding formed in the elongate shape used in the case of manufacture of the structural member made from FRP, and its manufacturing method.
10 成形用中子
11 中子本体
12 表面被覆フィルム
26 芯金(芯材)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
粘弾性を有する材料で形成された中子本体と、
上記中子本体にその長さ方向に沿って埋設された筒状の繊維補強材と、
を備えたことを特徴とする成形用中子。 A molding core formed in an elongated shape,
A core body formed of a viscoelastic material;
A cylindrical fiber reinforcement embedded in the core body along its length direction;
A molding core characterized by comprising:
上記繊維補強材が組物で構成されていることを特徴とする成形用中子。 In the molding core according to claim 1,
A molding core, wherein the fiber reinforcing material is formed of a braid.
芯材に筒状の繊維補強材を被せ、それを中子本体形成用の材料に埋設して加熱及び加圧することを特徴とする成形用中子の製造方法。 A core for molding, comprising: a core body formed in an elongated shape and made of a material having viscoelasticity; and a cylindrical fiber reinforcing material embedded in the core body along its length direction. A manufacturing method of
A method for producing a molding core, wherein a core is covered with a cylindrical fiber reinforcing material, embedded in a core body forming material, and heated and pressurized.
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2008
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