JP2016083780A - Molding method and molding device for composite material - Google Patents

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Katsuhiro Usui
勝宏 臼井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding method and a molding device for a composite material where mold fastening pressure can be suppressed while reducing molding time.SOLUTION: Provided is a molding method for a composite material where a reinforcing base material is arranged at a cavity at the inside of a molding die capable of opening/closing, a resin is poured into the cavity in a state where mold fastening pressure is applied to the molding die, and the resin is cured to mold a composite material. After the closing of the molding die, the resin is poured into the cavity, when the pressure in the cavity attains the threshold value of the mold fastening pressure or lower, the inside of the cavity is evacuated, and the resin is expanded while exhausting the air (S201 to S207). In this way, the time of vacuum drawing is reduced, and, from the start of the injection of the resin to the completion of the injection thereof, the resin is injected in such a manner that the pressure in the cavity does not exceed the mold fastening pressure.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、複合材料の成形方法および成形装置に関する。   The present invention relates to a method for molding a composite material and a molding apparatus.

近年、自動車の車体軽量化のために強化基材に樹脂を含浸させた複合材料が自動車部品として用いられている。複合材料の成形方法として、量産化に適したRTM(Resin Transfer Molding)成形法が注目されている。RTM成形法は、開閉可能な一対の下型(雌型)、上型(雄型)から成る成形型内のキャビティに強化基材を設置し、型を閉締した後、樹脂注入口から樹脂を注入して強化基材に含浸させ、その後、キャビティ内において硬化させる複合材料の成形方法である。   In recent years, a composite material in which a reinforced base material is impregnated with a resin has been used as an automobile part in order to reduce the weight of an automobile body. As a method for molding a composite material, an RTM (Resin Transfer Molding) molding method suitable for mass production has attracted attention. In the RTM molding method, a reinforced substrate is placed in a cavity in a mold consisting of a pair of lower mold (female mold) and upper mold (male mold) that can be opened and closed, and after closing the mold, resin is injected from the resin injection port. Is injected into a reinforced substrate, and then cured in a cavity.

特開2005−193587号公報JP-A-2005-193588

キャビティ内に樹脂を注入する前に、真空引きをし、成形型内を真空状態にしてから樹脂を注入する方法が一般的に用いられているが、真空引きに時間がかかり製造に要する時間が長くなってしてしまうという問題がある。   Before injecting the resin into the cavity, a method is generally used in which a vacuum is drawn and the mold is evacuated and then the resin is injected. There is a problem of becoming longer.

また、製造時間を短縮するために、樹脂の注入圧力を高くすることができる。しかし、高圧注入によって、キャビティ内の圧力が急激に上がり、型が開いてしまう。そのため、型をプレス機によって高圧力によって型締する必要があり、プレス機が大型化して設備費用が高くなるという問題が生じている。   Further, in order to shorten the manufacturing time, the resin injection pressure can be increased. However, due to the high pressure injection, the pressure in the cavity suddenly increases and the mold opens. Therefore, it is necessary to clamp the die with a high pressure by a press machine, and there is a problem that the press machine becomes large and the equipment cost increases.

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、成形時間を短縮しつつ、型締圧力を抑えることによってプレス機を小型化することを可能とする複合材料の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a method of molding a composite material that can reduce the size of a press machine by reducing the clamping pressure while reducing the molding time and An object is to provide a molding apparatus.

上記目的を達成する本発明に係る複合材料の成形方法は、開閉可能な成形型内のキャビティに強化基材を配置し、前記成形型に型締圧力を負荷した状態において樹脂を前記キャビティ内に注入し、前記樹脂を硬化させて複合材料を成形する成形方法である。前記成形型を閉じた後に、前記樹脂を前記キャビティ内に注入し、前記キャビティ内の圧力が前記型締圧力以下のしきい値に達したときに前記キャビティ内を真空引きし、空気を排出しながら前記樹脂を拡散させる。   In the method of molding a composite material according to the present invention that achieves the above object, a reinforced base material is disposed in a cavity in a mold that can be opened and closed, and a resin is placed in the cavity in a state where a mold clamping pressure is applied to the mold. It is a molding method in which a composite material is molded by pouring and curing the resin. After the mold is closed, the resin is injected into the cavity, and when the pressure in the cavity reaches a threshold value equal to or lower than the mold clamping pressure, the cavity is evacuated and air is discharged. While diffusing the resin.

上記目的を達成する本発明に係る複合材料の成形装置は、強化基材を配置するキャビティが形成された開閉可能な成形型と、前記キャビティ内に樹脂を注入する樹脂注入部と、前記成形型内を減圧する吸引部と、前記キャビティ内の圧力に基づいて前記樹脂注入部および前記吸引部の作動を制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記成形型を閉じた後に、前記樹脂を前記キャビティ内に注入させ、前記キャビティ内の圧力が前記型締圧力以下のしきい値に達したときに前記キャビティ内を真空引きし、空気を排出しながら前記樹脂を拡散させる。   An apparatus for molding a composite material according to the present invention that achieves the above object includes: an openable / closable mold having a cavity in which a reinforcing substrate is disposed; a resin injection portion for injecting resin into the cavity; and the mold A suction part that depressurizes the inside; and a control part that controls the operation of the resin injection part and the suction part based on the pressure in the cavity. The control unit, after closing the mold, injects the resin into the cavity and evacuates the cavity when the pressure in the cavity reaches a threshold value equal to or lower than the mold clamping pressure. The resin is diffused while discharging air.

本発明に係る複合材料の成形方法および成形装置によれば、成形型を閉じた後、樹脂を注入する前に真空引きをしないので、真空引きの時間を削減でき、成形時間を短縮することができる。   According to the method and apparatus for molding a composite material according to the present invention, the vacuuming time is not reduced after the mold is closed and before the resin is injected, so that the time for vacuuming can be reduced and the molding time can be shortened. it can.

また、樹脂の注入圧力および樹脂の注入後における真空引きの吸入圧力を調整し、キャビティ内の圧力が型締圧力を超えないようにすることによって、型締圧力を抑えることができる。型締圧力を抑制できることを通して、プレス機の小型化が可能となり、設備費用の低減に寄与することができる。   Further, the mold clamping pressure can be suppressed by adjusting the resin injection pressure and the suction pressure for vacuuming after the resin injection so that the pressure in the cavity does not exceed the mold clamping pressure. Since the mold clamping pressure can be suppressed, it is possible to reduce the size of the press and contribute to the reduction of the equipment cost.

本実施形態に係る複合材料の成形装置の概略図である。It is the schematic of the shaping | molding apparatus of the composite material which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る樹脂注入部の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the resin injection part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る複合材料の成形方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the shaping | molding method of the composite material which concerns on this embodiment. 図3の樹脂注入・真空吸引工程のサブルーチンフローチャートである。It is a subroutine flowchart of the resin injection | pouring and vacuum suction process of FIG. 図5(A)は、本実施形態に係るキャビティ内の圧力の時間推移を表すグラフ図であり、図5(B)は、本実施形態に係る樹脂の注入圧力の時間推移を表すグラフ図であり、図5(C)は、本実施形態に係る吸入圧力の時間推移を表すグラフ図である。FIG. 5A is a graph showing the time transition of the pressure in the cavity according to this embodiment, and FIG. 5B is a graph showing the time transition of the injection pressure of the resin according to this embodiment. FIG. 5C is a graph showing the time transition of the suction pressure according to this embodiment. 複合材料を使用した自動車部品を示す図である。It is a figure which shows the motor vehicle part using a composite material.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the following description does not limit the technical scope and terms used in the claims. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from actual ratios.

図1は、複合材料200の成形装置100の概略図である。図2は、樹脂注入部30の構成を示す概略図である。図3は、複合材料200の成形方法を示すフローチャートである。図4は、図3の樹脂注入・真空吸引工程(S103)のサブルーチンフローチャートである。図5(A)は、キャビティ内の圧力の時間推移を表すグラフ図であり、図5(B)は、樹脂の注入圧力の時間推移を表すグラフ図であり、図5(C)は、吸入圧力Psの時間推移を表すグラフ図である。図6は、複合材料200を使用した自動車部品の概略図である。   FIG. 1 is a schematic view of a molding apparatus 100 for a composite material 200. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the resin injection unit 30. FIG. 3 is a flowchart showing a method for forming the composite material 200. FIG. 4 is a subroutine flowchart of the resin injection / vacuum suction step (S103) of FIG. FIG. 5 (A) is a graph showing the time transition of the pressure in the cavity, FIG. 5 (B) is a graph showing the time transition of the injection pressure of the resin, and FIG. It is a graph showing the time transition of the pressure Ps. FIG. 6 is a schematic view of an automobile part using the composite material 200.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係る成形方法および成形装置100によって得られる複合材料200は、強化基材210と、樹脂220と、によって構成されている。強化基材210と組み合わせることによって樹脂220単体に比べて高い強度および剛性を備える複合材料200となる。また、図6に示すように、自動車の車体300(図6(B)を参照)に使用される部品であるフロントサイドメンバー301やピラー302等の骨格部品、ルーフ303等の外板部品に複合材料200を使用することによって、鉄鋼材料を使用した場合に比べて車体300の軽量化が可能となる。   The composite material 200 obtained by the molding method and the molding apparatus 100 according to the present embodiment is composed of a reinforced base material 210 and a resin 220. By combining with the reinforced substrate 210, the composite material 200 having higher strength and rigidity than the resin 220 alone is obtained. Further, as shown in FIG. 6, it is combined with a frame part such as a front side member 301 and a pillar 302, which is a part used in a car body 300 (see FIG. 6B), and an outer plate part such as a roof 303. By using the material 200, the weight of the vehicle body 300 can be reduced as compared with the case where a steel material is used.

強化基材210は、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等の織物シートによって形成され、積層された状態においてキャビティ15内に配置してプリフォームする。本実施形態においては、熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ない炭素繊維を用いる。なお、プリフォームは成形型10以外の別型により行ってもよい。   The reinforced substrate 210 is formed of a woven sheet such as carbon fiber, glass fiber, or organic fiber, and is placed in the cavity 15 and preformed in a laminated state. In this embodiment, a carbon fiber having a small thermal expansion coefficient, excellent dimensional stability, and little deterioration in mechanical properties even at high temperatures is used. The preform may be performed by another mold other than the mold 10.

樹脂220は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。本実施形態においては、機械的特性、寸法安定性に優れたエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂は2液タイプが主流であり、主剤および硬化剤を混合して使用する。主剤はビスフェノールA型のエポキシ樹脂、硬化剤はアミン系のものが一般的に用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、所望の材料特性に合わせて適宜選択できる。   As the resin 220, an epoxy resin, a phenol resin, or the like which is a thermosetting resin is used. In the present embodiment, an epoxy resin having excellent mechanical characteristics and dimensional stability is used. Epoxy resin is mainly a two-component type, and a main agent and a curing agent are mixed and used. The main agent is generally a bisphenol A-type epoxy resin, and the curing agent is an amine-based one. However, the main agent is not particularly limited, and can be appropriately selected according to desired material characteristics.

図1を参照して、本実施形態に係る成形装置100は、概説すると、炭素繊維210(強化基材に相当)を配置するキャビティ15が形成された開閉可能な成形型10と、成形型10に型締圧力Pmを負荷するプレス部20と、キャビティ15内に樹脂220を注入する樹脂注入部30と、樹脂注入部30に備えられ樹脂220の注入圧力Piを調整自在な注入バルブ40(圧力調整部に相当)と、を有する。成形装置100は、キャビティ15内の圧力Prを測定する圧力計50と、成形型10内を真空引きする吸引部60と、成形型10の温度を調整する成形型温度調整部70と、成形装置100全体の作動を制御する制御部80と、をさらに有する。制御部80は、圧力計50によって測定したキャビティ15内の圧力Prに基づいて注入バルブ40および吸引部60の作動を制御する。以下、成形装置100について詳述する。   With reference to FIG. 1, the molding apparatus 100 according to this embodiment can be outlined as follows: a mold 10 that can be opened and closed in which a cavity 15 in which a carbon fiber 210 (corresponding to a reinforced base material) is disposed, and a mold 10. The press part 20 for applying the mold clamping pressure Pm to the resin 15, the resin injection part 30 for injecting the resin 220 into the cavity 15, and the injection valve 40 (pressure) provided in the resin injection part 30 and capable of adjusting the injection pressure Pi of the resin 220. Equivalent to the adjustment unit). The molding apparatus 100 includes a pressure gauge 50 that measures the pressure Pr in the cavity 15, a suction unit 60 that evacuates the mold 10, a mold temperature adjustment unit 70 that adjusts the temperature of the mold 10, and a molding apparatus. And a control unit 80 for controlling the operation of the entire system 100. The control unit 80 controls the operation of the injection valve 40 and the suction unit 60 based on the pressure Pr in the cavity 15 measured by the pressure gauge 50. Hereinafter, the molding apparatus 100 will be described in detail.

成形型10は、開閉可能な一対の上型11(雄型)と、下型12(雌型)と、を有する。上型11と下型12の間に、密閉自在なキャビティ15を形成する。炭素繊維210は、積層してプリフォームした状態において予めキャビティ15内に配置する。上型11の上方部に、注入口13を設ける。注入口13を樹脂注入部30に連結し、上方からキャビティ15内に樹脂220を注入する。樹脂220は、炭素繊維210の上面から内部に含浸する。また、下型12の端部に、吸引口14を設ける。吸引口14を吸引部60に連結し、キャビティ15内を真空引きして空気を吸引する。キャビティ15内を密閉状態にするために、上型11と下型12の合わせ面にシール部材等を設けてもよい。   The mold 10 includes a pair of upper and lower molds 11 (male) and a lower mold 12 (female) that can be opened and closed. A sealable cavity 15 is formed between the upper mold 11 and the lower mold 12. The carbon fiber 210 is placed in the cavity 15 in advance in a state of being laminated and preformed. An injection port 13 is provided above the upper mold 11. The injection port 13 is connected to the resin injection part 30 and the resin 220 is injected into the cavity 15 from above. The resin 220 is impregnated into the inside from the upper surface of the carbon fiber 210. A suction port 14 is provided at the end of the lower mold 12. The suction port 14 is connected to the suction part 60, and the inside of the cavity 15 is evacuated to suck air. In order to seal the inside of the cavity 15, a sealing member or the like may be provided on the mating surface of the upper mold 11 and the lower mold 12.

プレス部20は、成形型10の上型11に型締圧力Pmを負荷する。プレス部20は、油圧等の流体圧を用いたシリンダー21を有し、油圧等を制御することによって型締圧力Pmを調整する。   The press unit 20 applies a mold clamping pressure Pm to the upper mold 11 of the mold 10. The press unit 20 includes a cylinder 21 that uses fluid pressure such as hydraulic pressure, and adjusts the mold clamping pressure Pm by controlling the hydraulic pressure or the like.

樹脂注入部30は、主剤を充填した主剤タンク31と、硬化剤を充填した硬化剤タンク32と、主剤、硬化剤、およびそれらが混合された樹脂220の搬送流路を形成するチューブ33a、33b、36(図2を参照)と、樹脂220のキャビティ15内への注入圧力Piを測定する圧力計34と、樹脂220の注入圧力Piを調整自在な注入バルブ40と、を有する。圧力計34は、樹脂220の注入圧力Piを測定するため、注入口13付近のチューブ36に配置する。   The resin injection unit 30 includes a main agent tank 31 filled with a main agent, a curing agent tank 32 filled with a curing agent, and tubes 33a and 33b forming a conveyance path for the main agent, the curing agent, and the resin 220 in which they are mixed. 36 (see FIG. 2), a pressure gauge 34 for measuring the injection pressure Pi of the resin 220 into the cavity 15, and an injection valve 40 capable of adjusting the injection pressure Pi of the resin 220. The pressure gauge 34 is arranged in a tube 36 near the injection port 13 in order to measure the injection pressure Pi of the resin 220.

図2を参照して、樹脂注入部30は、主剤タンク31および硬化剤タンク32に連結されるチューブ33a、33bにそれぞれ配置されたポンプ35a、35bをさらに有する。ポンプ35a、35bは、主剤および硬化剤を一定圧力において注入バルブ40に向けて吐出する。   Referring to FIG. 2, resin injecting unit 30 further includes pumps 35 a and 35 b disposed in tubes 33 a and 33 b connected to main agent tank 31 and hardener tank 32, respectively. The pumps 35a and 35b discharge the main agent and the curing agent toward the injection valve 40 at a constant pressure.

注入バルブ40は、チューブ36を介して成形型10の注入口13に接続する。注入バルブ40は、シリンダー41と、ピストン42と、を有する。シリンダー41は、ピストン42の基端部42aによって区画された2つのチャンバ41u、41dを有する。2つのチャンバ41u、41dに供給する空圧または油圧などの流体圧を調整することによって、ピストン42は図2において上下方向に移動する。ピストン42がシリンダー41内を移動することによって、主剤および硬化剤の流通経路の開度を調整する。この注入バルブ40の開度によって、樹脂220のキャビティ15内への注入量Qiを調整し、成形型10に搬送される樹脂220の注入圧力Piを調整する。なお、樹脂220が硬化する前の状態において粘度が200[mPa・s]以下のとき、キャビティ15内への樹脂220の注入量Qiと注入圧力Piは、Qi=A×Pi(Aは、流出係数、流路面積および流体密度によって決まる値)の式によって表される相関関係にあることが知られている。 The injection valve 40 is connected to the injection port 13 of the mold 10 through the tube 36. The injection valve 40 has a cylinder 41 and a piston 42. The cylinder 41 has two chambers 41 u and 41 d defined by a base end portion 42 a of the piston 42. By adjusting the fluid pressure such as pneumatic pressure or hydraulic pressure supplied to the two chambers 41u and 41d, the piston 42 moves in the vertical direction in FIG. When the piston 42 moves in the cylinder 41, the opening degree of the flow path of the main agent and the curing agent is adjusted. The injection amount Qi of the resin 220 into the cavity 15 is adjusted by the opening of the injection valve 40, and the injection pressure Pi of the resin 220 conveyed to the mold 10 is adjusted. When the viscosity is 200 [mPa · s] or less in the state before the resin 220 is cured, the injection amount Qi and the injection pressure Pi of the resin 220 into the cavity 15 are Qi 2 = A × Pi (A is It is known that there is a correlation expressed by an equation of a value determined by an outflow coefficient, a flow path area, and a fluid density.

シリンダー41は、上側吸入口44a、44bと、下側吐出口45a、45bと、を有する。ピストン42が図において上方に移動すると、下側吐出口45a、45bが開く。下側吐出口45a、45bのそれぞれから吐出した主剤および硬化剤は、混合されて樹脂220となる。樹脂220は、チューブ36を介して注入口13に吐出される。ピストン42が図において下方に移動すると、上側吸入口44a、44bと下側吐出口45a、45bとが、ピストン42に形成した凹部43a、43bを介して連通する。主剤および硬化剤は、下側吐出口45a、45bから凹部43a、43bを通り、上側吸入口44a、44bから主剤タンク31および硬化剤タンク32に再び戻される。この動作によって、主剤および硬化剤は、一定の圧力においてチューブ33a、33b内を循環する。   The cylinder 41 has upper suction ports 44a and 44b and lower discharge ports 45a and 45b. When the piston 42 moves upward in the figure, the lower discharge ports 45a and 45b are opened. The main agent and the curing agent discharged from each of the lower discharge ports 45 a and 45 b are mixed to become the resin 220. The resin 220 is discharged to the injection port 13 through the tube 36. When the piston 42 moves downward in the figure, the upper suction ports 44a and 44b and the lower discharge ports 45a and 45b communicate with each other through the recesses 43a and 43b formed in the piston 42. The main agent and the curing agent pass through the recesses 43a and 43b from the lower discharge ports 45a and 45b, and are returned again to the main agent tank 31 and the curing agent tank 32 from the upper suction ports 44a and 44b. By this operation, the main agent and the curing agent circulate in the tubes 33a and 33b at a constant pressure.

図1を再び参照して、圧力計50は、ひずみゲージ等を備え、キャビティ15内の圧力Prを測定するために成形型10に配置される。   Referring back to FIG. 1, the pressure gauge 50 includes a strain gauge and the like, and is disposed in the mold 10 for measuring the pressure Pr in the cavity 15.

吸引部60は、真空ポンプ61と、圧力計62、吸引バルブ63と、検出部64と、を有する。真空ポンプ61は、樹脂220の注入後にキャビティ15内の圧力Prが型締圧力Pm以下のしきい値Pc(n)(n=1、2・・・)に達したときに吸引口14からキャビティ15内の空気を吸引(真空引き)し、キャビティ15内の圧力Prを減圧する。ここで、nはしきい値の個数であり、後述する樹脂200の注入・真空吸引の工程(ステップS103)の繰り返し数と等しい。繰り返し数は、1回または複数回とし、これに合わせてnの値は1または2以上とする。吸引部60の吸入圧力Psは、圧力計62の値を基に制御する。   The suction unit 60 includes a vacuum pump 61, a pressure gauge 62, a suction valve 63, and a detection unit 64. When the pressure Pr in the cavity 15 reaches a threshold value Pc (n) (n = 1, 2,...) Equal to or lower than the mold clamping pressure Pm after the resin 220 is injected, the vacuum pump 61 opens the cavity from the suction port 14. The air in 15 is sucked (evacuated), and the pressure Pr in the cavity 15 is reduced. Here, n is the number of thresholds, and is equal to the number of repetitions of a resin 200 injection / vacuum suction process (step S103) described later. The number of repetitions is one or more, and the value of n is 1 or 2 according to this. The suction pressure Ps of the suction unit 60 is controlled based on the value of the pressure gauge 62.

吸引バルブ63は、真空ポンプ61と吸引口14との間に設置され、空気の流路を開閉する。これによって、真空ポンプ61による真空吸引の動作のON/OFFを切り替える。   The suction valve 63 is installed between the vacuum pump 61 and the suction port 14 and opens and closes the air flow path. Thereby, ON / OFF of the vacuum suction operation by the vacuum pump 61 is switched.

検出部64は、たとえば、発光素子64aと、受光素子64bと、を備える透過型のセンサーであり、キャビティ15と吸引口14との間に設置する。キャビティ15内の空気が完全に吸引されるとキャビティ15内の樹脂220が吸引される。発光素子64aから受光素子64bへの光路が遮られることによって、検出部64は樹脂220を検出し、吸引バルブ63は流路を閉じ、真空吸引の動作をOFFにする。このようにして、吸引部60は、空気のみを吸引する。   The detection unit 64 is a transmissive sensor including a light emitting element 64 a and a light receiving element 64 b, for example, and is installed between the cavity 15 and the suction port 14. When the air in the cavity 15 is completely sucked, the resin 220 in the cavity 15 is sucked. When the light path from the light emitting element 64a to the light receiving element 64b is blocked, the detection unit 64 detects the resin 220, the suction valve 63 closes the flow path, and turns off the vacuum suction operation. In this way, the suction unit 60 sucks only air.

成形型温度調整部70は、加熱部材71を有し、成形型10を樹脂220の硬化温度まで加熱し、キャビティ15内に注入された樹脂220を硬化する。加熱部材は、電気ヒーターであり、直接的に成形型10を加熱する。なお、加熱部材はこれ限定されず、たとえば、油などの熱媒体を電気ヒーターによって加熱し、成形型10内に熱媒体を循環させることによって、成形型10の温度を調整してもよい。   The mold temperature adjusting unit 70 has a heating member 71, heats the mold 10 to the curing temperature of the resin 220, and cures the resin 220 injected into the cavity 15. The heating member is an electric heater and heats the mold 10 directly. The heating member is not limited to this. For example, the temperature of the mold 10 may be adjusted by heating a heat medium such as oil with an electric heater and circulating the heat medium in the mold 10.

制御部80は、成形装置100全体の動作を制御する。制御部80は、記憶部81と、演算部82と、入出力部83と、を有する。入出力部83は、圧力計34、50、62と、注入バルブ40と、吸引部60と、成形型温度調整部70とに接続される。記憶部81は、ROMやRAMから構成し、後述するキャビティ15内の圧力Prのしきい値Pc(n)等のデータを予め記憶する。演算部82は、CPUを主体に構成され、入出力部83を介して圧力計34、50、62からの樹脂220の注入圧力Pi、吸引部60の吸入圧力Psおよびキャビティ15内の圧力Prのデータを受信する。演算部82は、記憶部81から読み出したデータおよび入出力部83から受信したデータを基に注入バルブ40のピストン42位置、吸引部60の吸入圧力Ps、吸引バルブ63の動作および成形型温度調整部70による成形型10の加熱温度を算出する。算出データを基にした制御信号は、入出力部83を介して注入バルブ40、吸引部60および成形型温度調整部70に送信する。このようにして、制御部80は、樹脂220の注入圧力Pi、吸引部60の吸入圧力Ps、吸引バルブ63の動作、キャビティ15内の圧力Prおよび成形型温度等を制御する。   The control unit 80 controls the overall operation of the molding apparatus 100. The control unit 80 includes a storage unit 81, a calculation unit 82, and an input / output unit 83. The input / output unit 83 is connected to the pressure gauges 34, 50, 62, the injection valve 40, the suction unit 60, and the mold temperature adjusting unit 70. The storage unit 81 includes a ROM and a RAM, and stores in advance data such as a threshold value Pc (n) of a pressure Pr in the cavity 15 described later. The calculation unit 82 is mainly composed of a CPU, and includes an injection pressure Pi of the resin 220 from the pressure gauges 34, 50 and 62, a suction pressure Ps of the suction unit 60 and a pressure Pr in the cavity 15 through the input / output unit 83. Receive data. The calculation unit 82 adjusts the piston 42 position of the injection valve 40, the suction pressure Ps of the suction unit 60, the operation of the suction valve 63, and the mold temperature adjustment based on the data read from the storage unit 81 and the data received from the input / output unit 83. The heating temperature of the mold 10 by the part 70 is calculated. A control signal based on the calculated data is transmitted to the injection valve 40, the suction unit 60, and the mold temperature adjusting unit 70 via the input / output unit 83. In this way, the control unit 80 controls the injection pressure Pi of the resin 220, the suction pressure Ps of the suction unit 60, the operation of the suction valve 63, the pressure Pr in the cavity 15, the mold temperature, and the like.

以下、図3を参照して複合材料200の成形方法の手順について説明する。   Hereinafter, the procedure of the molding method of the composite material 200 will be described with reference to FIG.

図3に示すように、複合材料200の成形方法は、炭素繊維210を配置する工程(ステップS101)と、樹脂220を注入・真空吸引する工程(ステップS102、S103、S104:「No」、S105)と、最後の樹脂220を注入する工程(ステップS104:「Yes」、S106、S107)と、樹脂220を硬化させる工程(ステップS108)と、脱型する工程(ステップS109)と、を有する。以下、各工程について詳述する。なお、ステップS101、S108、S109の操作を除き、制御部80が各ステップの処理を実行する。   As shown in FIG. 3, the molding method of the composite material 200 includes a step of arranging the carbon fibers 210 (step S101) and a step of injecting and vacuuming the resin 220 (steps S102, S103, S104: “No”, S105). ), A step of injecting the last resin 220 (step S104: “Yes”, S106, S107), a step of curing the resin 220 (step S108), and a step of demolding (step S109). Hereinafter, each process is explained in full detail. Note that, except for the operations of steps S101, S108, and S109, the control unit 80 executes the processing of each step.

まず、炭素繊維210を積層し、成形型10のキャビティ15内に配置してプリフォームする(ステップS101)。このとき、キャビティ15に臨む型内面を、所定の有機溶剤を用いて脱脂処理し、離型剤を用いて離型処理を施しておく。   First, the carbon fibers 210 are laminated, placed in the cavity 15 of the mold 10 and preformed (step S101). At this time, the inner surface of the mold facing the cavity 15 is degreased using a predetermined organic solvent, and is subjected to a mold release process using a mold release agent.

次に、樹脂220の注入および真空吸引を行う(ステップS103)。ここで、樹脂220の注入および真空吸引の工程の繰り返しの回数をn回とする。なお、nは1以上の値である。n回目の樹脂220の注入および真空吸引の工程でキャビティ15内の空気が完全に吸引されていない場合は、nの値を1だけインクリメントし(ステップS104:「No」、ステップS105)、樹脂220の注入および真空吸引の工程を繰り返す(ステップS103)。ここで、検出部64が樹脂220の吸引を検出したとき、キャビティ15内の空気が完全に吸引されたものと判断する。キャビティ15内の空気を完全に吸引することによって、樹脂220内および表面に発生する気泡を防止し、成形品の機械的特性や意匠性を向上させることができる。   Next, injection of resin 220 and vacuum suction are performed (step S103). Here, the number of repetitions of the resin 220 injection and vacuum suction steps is n. Note that n is a value of 1 or more. If the air in the cavity 15 is not completely sucked in the nth injection of the resin 220 and vacuum suction, the value of n is incremented by 1 (step S104: “No”, step S105), and the resin 220 is increased. The steps of injection and vacuum suction are repeated (step S103). Here, when the detection unit 64 detects suction of the resin 220, it is determined that the air in the cavity 15 has been completely sucked. By completely sucking the air in the cavity 15, bubbles generated in the resin 220 and on the surface can be prevented, and the mechanical characteristics and design of the molded product can be improved.

キャビティ15内の空気を完全に吸引したら(ステップS104:「Yes」)、最後の樹脂220の注入を開始する(ステップS105)。規定量の樹脂220を注入し、キャビティ15内が完全に樹脂220によって充填されるまで樹脂220の注入を継続する(ステップS107:「No」、ステップS106)。樹脂220をキャビティ15内に完全に充填した時(図5(A)、時間t5を参照)キャビティ15内の圧力Prは最大となる。この時点の圧力をPmaxとする。しきい値Pc(n)およびキャビティ15内の圧力Prの最大値Pmaxは、型締圧力Pmとの関係でPc(n)≦Pmax≦Pmとなるように予め設定する。   When the air in the cavity 15 is completely sucked (step S104: “Yes”), injection of the last resin 220 is started (step S105). A specified amount of the resin 220 is injected, and the injection of the resin 220 is continued until the cavity 15 is completely filled with the resin 220 (step S107: “No”, step S106). When the resin 220 is completely filled in the cavity 15 (see time t5 in FIG. 5A), the pressure Pr in the cavity 15 becomes maximum. The pressure at this time is Pmax. The threshold value Pc (n) and the maximum value Pmax of the pressure Pr in the cavity 15 are set in advance so that Pc (n) ≦ Pmax ≦ Pm in relation to the mold clamping pressure Pm.

規定量の樹脂220の注入が完了したら(ステップS107:「Yes」)、キャビティ15内の樹脂220が十分硬化するまで放置する(ステップS108)。なお、成形型10全体は、成形型温度調整部70によって樹脂220の硬化温度に予め温度調節してある。   When the injection of the specified amount of resin 220 is completed (step S107: “Yes”), the resin 220 in the cavity 15 is left until it is sufficiently cured (step S108). The entire mold 10 is temperature-adjusted in advance to the curing temperature of the resin 220 by the mold temperature adjusting unit 70.

成形された複合材料200を脱型すると、成形が完了する(ステップS109)。   When the molded composite material 200 is removed from the mold, the molding is completed (step S109).

次に、図4を参照して、樹脂200の注入・真空吸引の工程(ステップS103)について詳述する。   Next, referring to FIG. 4, the step of injecting and vacuuming the resin 200 (step S103) will be described in detail.

成形型10を閉じ、注入口13から樹脂220の注入を開始する(ステップS201)。樹脂220の注入開始後、所定時間内に圧力計34によってキャビティ15内の圧力Prを測定する(ステップS202)。n回目の樹脂200の注入・真空吸引の工程において、キャビティ15内の圧力Prがしきい値Pc(n)に達するまで、樹脂220の注入、およびキャビティ15内の圧力Prの測定を継続する(ステップS203:「No」、ステップS201、S202)。キャビティ15内の圧力Prがしきい値Pc(n)に達したら(ステップS203:「Yes」)、樹脂220の注入を停止し(ステップS204)、吸引口14からキャビティ15内の空気の吸引(真空引き)を開始する(ステップS205)。真空引き開始後、所定時間内に圧力計34によってキャビティ15内の圧力Prを測定する(ステップS206)。キャビティ15内の圧力Prが規定圧に減圧されるまで、真空引きおよびキャビティ15内の圧力Prの測定を継続する(ステップS207:「No」、ステップS205、S206)。キャビティ15内の圧力Prが規定圧まで減圧されたら(ステップS207:「Yes」)、真空引きを停止する(ステップS208)。ここで、n回目のしきい値とn+1回目のしきい値との関係は、Pc(n)≦Pc(n+1)となるように予め設定しておく。ただし、Pc(n)は型締圧力Pm以下の値である。本実施形態においては、ステップS103の動作を2回繰り返す。よって、ステップS207の規定圧は、2回の真空吸引によってキャビティ15内の空気を完全に吸引できるような値に設定する。   The mold 10 is closed, and the injection of the resin 220 from the injection port 13 is started (step S201). After the injection of the resin 220 is started, the pressure Pr in the cavity 15 is measured by the pressure gauge 34 within a predetermined time (step S202). In the n-th injection / vacuum suction process of the resin 200, the injection of the resin 220 and the measurement of the pressure Pr in the cavity 15 are continued until the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc (n) ( Step S203: “No”, steps S201, S202). When the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc (n) (step S203: “Yes”), the injection of the resin 220 is stopped (step S204), and the suction of the air in the cavity 15 from the suction port 14 ( Vacuum evacuation is started (step S205). After starting the evacuation, the pressure Pr in the cavity 15 is measured by the pressure gauge 34 within a predetermined time (step S206). The evacuation and measurement of the pressure Pr in the cavity 15 are continued until the pressure Pr in the cavity 15 is reduced to the specified pressure (step S207: “No”, steps S205 and S206). When the pressure Pr in the cavity 15 is reduced to the specified pressure (step S207: “Yes”), the evacuation is stopped (step S208). Here, the relationship between the nth threshold value and the (n + 1) th threshold value is set in advance so that Pc (n) ≦ Pc (n + 1). However, Pc (n) is a value equal to or lower than the mold clamping pressure Pm. In the present embodiment, the operation of step S103 is repeated twice. Therefore, the specified pressure in step S207 is set to a value that allows the air in the cavity 15 to be completely sucked by vacuum suction twice.

次に、図5を参照して、本実施形態の成形方法に係る樹脂220の注入圧力Piおよび吸引部60の吸入圧力Psの制御について詳述する。   Next, control of the injection pressure Pi of the resin 220 and the suction pressure Ps of the suction part 60 according to the molding method of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図5(A)、(B)および(C)に実線によって示されるグラフは、図3および図4に示す本実施形態に係る成形方法によるキャビティ15内の圧力Pr、樹脂220の注入圧力Piおよび吸引部60の吸入圧力Psの時間推移を示す。時間0[sec]〜t0は、型締工程、時間t0〜t1は、1回目の樹脂220の注入工程、時間t1〜t2は、1回目の真空引き工程、時間t2〜t3は、2回目の樹脂220の注入工程、時間t3〜t4は、2回目の真空引き工程、時間t4〜t5は、最後の樹脂220の注入工程、t5以降は樹脂220の硬化工程である。図5(B)および(C)に示すように、樹脂220を注入する間は、吸引部60の吸入圧力Psを0[MPa]として真空吸引を停止する。逆に、真空吸引をする間は、樹脂220の注入圧力Piを0[MPa]として樹脂220の注入を停止する。これによって、真空吸引によってキャビティ15内の圧力Prを減圧する間は、樹脂220の注入を停止する。よって、樹脂220を注入しながら真空吸引を行ったときに比べて、樹脂220を注入することによる加圧がないので、より短い時間でキャビティ15内の圧力Prを減圧することができる。また、キャビティ15内の圧力Prを低圧状態にした後に樹脂220の注入を再度開始するので、高い注入圧力Piによって樹脂220を注入してもキャビティ15内の圧力Prを型締圧力Pm以下に保つことができ、注入速度を上げることができるので、成形時間をさらに短縮することができる。   Graphs indicated by solid lines in FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C show the pressure Pr in the cavity 15, the injection pressure Pi of the resin 220, and the resin 220 according to the present embodiment shown in FIGS. 3 and 4. The time transition of the suction pressure Ps of the suction part 60 is shown. Time 0 [sec] to t0 is the mold clamping process, time t0 to t1 is the first resin 220 injection process, time t1 to t2 is the first evacuation process, and time t2 to t3 is the second time Resin 220 injection step, times t3 to t4 are the second evacuation step, times t4 to t5 are the last resin 220 injection step, and after t5 the resin 220 curing step. As shown in FIGS. 5B and 5C, while the resin 220 is injected, the suction pressure Ps of the suction unit 60 is set to 0 [MPa] and the vacuum suction is stopped. Conversely, during vacuum suction, the injection pressure Pi of the resin 220 is set to 0 [MPa] and the injection of the resin 220 is stopped. Thus, the injection of the resin 220 is stopped while the pressure Pr in the cavity 15 is reduced by vacuum suction. Therefore, compared to when vacuum suction is performed while injecting the resin 220, there is no pressurization by injecting the resin 220, so the pressure Pr in the cavity 15 can be reduced in a shorter time. In addition, since the injection of the resin 220 is started again after the pressure Pr in the cavity 15 is lowered, the pressure Pr in the cavity 15 is kept below the mold clamping pressure Pm even when the resin 220 is injected at a high injection pressure Pi. Since the injection speed can be increased, the molding time can be further shortened.

図5(A)、(B)および(C)に破線によって示されるグラフは、対比例であり、時間0[sec]〜t0は、型締工程、時間t0〜th1は、真空引き工程、時間th1〜th2は、樹脂220の注入工程、th2以降は樹脂220の硬化工程である。対比例は、樹脂220の注入を行う前にキャビティ15内の空気を吸引して排出し、キャビティ15内を真空状態に(真空引き)し、樹脂220の注入は注入圧力Piを注入完了まで一定に高圧注入する点において本実施形態と相違する。図5(A)に破線によって示すように、樹脂220の注入圧力Piを注入完了まで一定に高圧注入した対比例にあっては、キャビティ15内の圧力Prが型締圧力Pmよりも著しく高い圧力Phまで高くなってしまう。これに対して、本実施形態にあっては、樹脂220を複数回に分けて注入することによって、キャビティ15内の圧力Prがより確実に型締圧力Pmを超えることがないように注入することから、プレス部20が発生する型締圧力Pmを抑えることができる。型締圧力Pmを抑制できることを通して、プレス機の小型化が可能となり、設備費用の低減に寄与することができる。   The graphs indicated by broken lines in FIGS. 5A, 5B, and 5C are proportional, and the time 0 [sec] to t0 is the mold clamping process, the time t0 to th1 is the vacuuming process, the time Th1 to th2 are steps of injecting the resin 220, and steps after th2 are a step of curing the resin 220. In contrast, before the resin 220 is injected, the air in the cavity 15 is sucked and discharged, the inside of the cavity 15 is evacuated (evacuated), and the injection of the resin 220 is constant until the injection pressure Pi is completed. This embodiment is different from the present embodiment in that high pressure is injected. As shown by the broken line in FIG. 5A, the pressure Pr in the cavity 15 is significantly higher than the mold clamping pressure Pm in proportion to the injection pressure Pi of the resin 220 that is uniformly injected at a high pressure until the completion of injection. It becomes high up to Ph. On the other hand, in this embodiment, by injecting the resin 220 in a plurality of times, the pressure Pr in the cavity 15 is more reliably injected so as not to exceed the mold clamping pressure Pm. Thus, the mold clamping pressure Pm generated by the press unit 20 can be suppressed. By being able to suppress the mold clamping pressure Pm, it is possible to reduce the size of the press machine and contribute to a reduction in equipment costs.

また、樹脂220の注入を行う前の真空引き工程がない。本実施形態においても樹脂220の注入後に真空引きを行うが、キャビティ15内に樹脂220が注入された後は、樹脂220の体積分だけキャビティ15内の空気の容積が減り、空気が圧縮される。樹脂220によって圧縮された空気は高圧状態にあるので、吸引バルブ63を開いたとき外気圧との差圧が大きいので、より短時間によって空気を吸引でき、成形時間をさらに短縮することができる。   Further, there is no vacuuming step before the resin 220 is injected. Also in this embodiment, vacuuming is performed after the resin 220 is injected, but after the resin 220 is injected into the cavity 15, the volume of the air in the cavity 15 is reduced by the volume of the resin 220, and the air is compressed. . Since the air compressed by the resin 220 is in a high pressure state, when the suction valve 63 is opened, the differential pressure from the external air pressure is large. Therefore, the air can be sucked in a shorter time, and the molding time can be further shortened.

また、本実施形態の成形方法では、硬化開始時のキャビティ15内の圧力Pmaxが型締圧力Pmより低いので、対比例(図5(A)破線)のようにキャビティ15内の圧力Prが急激に降下しない。圧力が急降下すると硬化時の樹脂220の収縮率は高くなる。したがって、本実施形態の成形方法によれば、対比例のように樹脂220の高圧注入を一定にしたときに比べて成形品である複合材料200の成形収縮率を低下させ、設計通りの形状を安定して得ることができる。したがって、寸法安定性の高い良品質な複合材料200の成形品を得ることができる。   Further, in the molding method of the present embodiment, the pressure Pmax in the cavity 15 at the start of curing is lower than the mold clamping pressure Pm, so that the pressure Pr in the cavity 15 is abruptly proportional (as indicated by a broken line in FIG. 5A). Do not fall down. When the pressure drops rapidly, the shrinkage rate of the resin 220 during curing increases. Therefore, according to the molding method of the present embodiment, the molding shrinkage rate of the composite material 200, which is a molded product, is reduced as compared with the case where the high-pressure injection of the resin 220 is made constant as in a comparative manner, and the shape as designed is obtained. It can be obtained stably. Therefore, a molded article of a good quality composite material 200 with high dimensional stability can be obtained.

なお、樹脂220の注入圧力Piの制御は、樹脂220の材料特性によって適宜変更することができる。たとえば、樹脂220がキャビティ15内に注入されてから硬化するまでの硬化時間によって適宜変更する。   Note that the control of the injection pressure Pi of the resin 220 can be appropriately changed according to the material characteristics of the resin 220. For example, the length is appropriately changed according to the curing time from the injection of the resin 220 into the cavity 15 to the curing.

以上説明したように、本実施形態に係る成形装置100および成形方法では、成形型10を閉じた後に、樹脂220をキャビティ15内に注入し、キャビティ15内の圧力Prが型締圧力Pm以下のしきい値に達したときにキャビティ15内を真空引きし、空気を排出しながら樹脂220を拡散させる。   As described above, in the molding apparatus 100 and the molding method according to the present embodiment, the resin 220 is injected into the cavity 15 after the molding die 10 is closed, and the pressure Pr in the cavity 15 is equal to or lower than the clamping pressure Pm. When the threshold value is reached, the cavity 15 is evacuated to diffuse the resin 220 while discharging air.

このように構成した成形装置100および成形装置100を使用した成形方法によれば、成形型10を閉じた後、樹脂220を注入する前に真空引きをしないので、真空引きの時間を削減でき、成形時間を短縮することができる。また、樹脂220の注入圧力Piおよび樹脂220の注入後における真空引きの吸入圧力Psを調整し、キャビティ15内の圧力Prが型締圧力Pmを超えないようにすることによって、型締圧力Pmを抑えることができる。型締圧力Pmを抑制できることを通して、プレス機の小型化が可能となり、設備費用の低減に寄与することができる。   According to the molding apparatus 100 configured as described above and the molding method using the molding apparatus 100, vacuuming is not performed after the molding die 10 is closed and before the resin 220 is injected. The molding time can be shortened. Further, the mold clamping pressure Pm is adjusted by adjusting the injection pressure Pi of the resin 220 and the suction pressure Ps of the vacuum suction after the injection of the resin 220 so that the pressure Pr in the cavity 15 does not exceed the mold clamping pressure Pm. Can be suppressed. By being able to suppress the mold clamping pressure Pm, it is possible to reduce the size of the press machine and contribute to a reduction in equipment costs.

また、本実施形態に係る成形装置100および成形方法では、キャビティ15内へ樹脂220の注入およびキャビティ15内の真空引きを2回繰り返す。   Further, in the molding apparatus 100 and the molding method according to the present embodiment, the injection of the resin 220 into the cavity 15 and the evacuation of the cavity 15 are repeated twice.

このように構成した成形装置100および成形装置100を使用した成形方法によれば、1度に樹脂220を注入するのではなく、複数回に分けて注入することによって、キャビティ15内の圧力Prをより確実に低く制御することができる。これによって、型締圧力Pmを抑制しさらにプレス機の小型化が可能となり、設備費用の低減に寄与することができる。また、キャビティ15内に樹脂220が注入された後は、樹脂220の体積分だけキャビティ15内の空気の容積が減り、空気が圧縮される。樹脂220によって圧縮された空気は高圧状態にあるので、吸引バルブ63を開いたとき外気圧との差圧が大きくなることによって、より短時間によって空気を吸引でき、成形時間をさらに短縮することができる。   According to the molding apparatus 100 configured as described above and a molding method using the molding apparatus 100, the pressure Pr in the cavity 15 can be increased by injecting the resin 220 in a plurality of times instead of injecting the resin 220 at a time. It can be controlled more reliably lower. As a result, the mold clamping pressure Pm can be suppressed and the press machine can be further downsized, which can contribute to a reduction in equipment costs. Further, after the resin 220 is injected into the cavity 15, the volume of air in the cavity 15 is reduced by the volume of the resin 220, and the air is compressed. Since the air compressed by the resin 220 is in a high pressure state, when the suction valve 63 is opened, the pressure difference from the external air pressure becomes large, so that the air can be sucked in a shorter time and the molding time can be further shortened. it can.

また、本実施形態に係る成形装置100および成形方法では、キャビティ15内を真空引きする間は樹脂220の注入を中断する。   Further, in the molding apparatus 100 and the molding method according to the present embodiment, the injection of the resin 220 is interrupted while the cavity 15 is evacuated.

このように構成した成形装置100および成形装置100を使用した成形方法によれば、真空吸引によってキャビティ15内の圧力Prを減圧する間は、樹脂220の注入を停止する。よって、樹脂220を注入しながら真空吸引を行ったときに比べて、樹脂220を注入することによる加圧がないので、より短い時間でキャビティ15内の圧力Prを減圧することができる。また、キャビティ15内の圧力Prを低圧状態にした後に樹脂220の注入を再度開始するので、高い注入圧力Piによって樹脂220を注入してもキャビティ15内の圧力Prを型締圧力Pm以下に保つことができ、注入速度を上げることができるので、成形時間をさらに短縮することができる。   According to the molding apparatus 100 configured as described above and the molding method using the molding apparatus 100, the injection of the resin 220 is stopped while the pressure Pr in the cavity 15 is reduced by vacuum suction. Therefore, compared to when vacuum suction is performed while injecting the resin 220, there is no pressurization by injecting the resin 220, so the pressure Pr in the cavity 15 can be reduced in a shorter time. In addition, since the injection of the resin 220 is started again after the pressure Pr in the cavity 15 is lowered, the pressure Pr in the cavity 15 is kept below the mold clamping pressure Pm even when the resin 220 is injected at a high injection pressure Pi. Since the injection speed can be increased, the molding time can be further shortened.

また、本実施形態に係る成形装置100および成形方法では、強化基材210は炭素繊維から形成されてなる。   Moreover, in the shaping | molding apparatus 100 and shaping | molding method which concern on this embodiment, the reinforced base material 210 is formed from carbon fiber.

このように構成した成形装置100および成形装置100を使用した成形方法によれば、炭素繊維を強化基材に使用することによって、熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ない複合材料200を成形することができる。   According to the molding apparatus 100 configured as described above and the molding method using the molding apparatus 100, the use of carbon fiber as a reinforced base material has a small coefficient of thermal expansion, excellent dimensional stability, and mechanical properties even at high temperatures. The composite material 200 with little deterioration in characteristics can be formed.

また、本実施形態に係る成形装置100および成形方法では、複合材料200は自動車部品301〜303に使用される。   In the molding apparatus 100 and the molding method according to the present embodiment, the composite material 200 is used for the automobile parts 301 to 303.

このように構成した成形装置100および成形方法によれば、量産に適した複合材料200の自動車部品を成形することができ、車体300の軽量化が可能となる。   According to the molding apparatus 100 and the molding method configured as described above, the automobile part of the composite material 200 suitable for mass production can be molded, and the weight of the vehicle body 300 can be reduced.

以上、実施形態を通じて複合材料200の成形方法および成形装置100を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。   As mentioned above, although the shaping | molding method and the shaping | molding apparatus 100 of the composite material 200 were demonstrated through embodiment, this invention is not limited only to the structure demonstrated in embodiment, It changes suitably based on description of a claim. It is possible.

たとえば、吸引部60は、本実施形態においては、キャビティ15内の空気を吸引するとしたが、樹脂220の一部も同時に吸引してもよい。これによって、キャビティ15内の樹脂220の流れが円滑になり、より短時間によって樹脂220を拡散させ、含浸させることができる。   For example, in the present embodiment, the suction unit 60 sucks air in the cavity 15, but a part of the resin 220 may also be sucked at the same time. Thereby, the flow of the resin 220 in the cavity 15 becomes smooth, and the resin 220 can be diffused and impregnated in a shorter time.

また、本実施形態では、樹脂220は、熱硬化性樹脂であるとしたが、熱可塑性樹脂を用いてもよい。この場合は、成形型温度調整部70は、冷却部材72をさらに有し、キャビティ15内に樹脂220を注入する間は成形型10を加熱部材71によって加熱し、樹脂220の注入後は成形型10を冷却する。これによって、樹脂220の注入時の樹脂220の粘度を低下させて炭素繊維210に含浸し易くし、注入後に冷却することによって樹脂220を硬化することができる。   In the present embodiment, the resin 220 is a thermosetting resin, but a thermoplastic resin may be used. In this case, the mold temperature adjusting unit 70 further includes a cooling member 72, the mold 10 is heated by the heating member 71 while the resin 220 is injected into the cavity 15, and the mold is injected after the resin 220 is injected. 10 is cooled. Thereby, the viscosity of the resin 220 at the time of injecting the resin 220 is decreased to facilitate the impregnation of the carbon fibers 210, and the resin 220 can be cured by cooling after the injection.

また、本実施形態では、キャビティ15内の圧力Prを圧力計50によって測定しているが、測定方法はこれに限定されず、樹脂220の注入圧力Piと注入口13の大きさ、キャビティ15の容積から推定してもよい。   In this embodiment, the pressure Pr in the cavity 15 is measured by the pressure gauge 50, but the measurement method is not limited to this, and the injection pressure Pi of the resin 220, the size of the injection port 13, It may be estimated from the volume.

10 成形型、
11 上型、
12 下型、
13 注入口、
14 吸引口、
15 キャビティ、
20 プレス部、
30 樹脂注入部、
31 主剤タンク、
32 硬化剤タンク、
33a、33b、36 チューブ、
34、50、62 圧力計、
35a、35b ポンプ、
40 注入バルブ(圧力調整部)、
41 シリンダー、
42 ピストン、
60 吸引部、
70 成形型温度調整部、
80 制御部、
100 成形装置、
200 複合材料、
210 炭素繊維(強化基材)、
220 樹脂、
300 車体、
Pm 型締圧力、
Pr キャビティ内の圧力、
Pi 注入圧力、
Ps 吸入圧力、
Pc(n) しきい値、
Pmax キャビティ内圧力の最大値、
Qi 注入量。
10 Mold,
11 Upper mold,
12 Lower mold,
13 Inlet,
14 Suction port,
15 cavities,
20 Press department,
30 resin injection part,
31 Main agent tank,
32 Hardener tank,
33a, 33b, 36 tubes,
34, 50, 62 Pressure gauge,
35a, 35b pump,
40 Injection valve (pressure adjustment part),
41 cylinders,
42 piston,
60 suction part,
70 Mold temperature controller,
80 control unit,
100 molding equipment,
200 composite materials,
210 carbon fiber (reinforced substrate),
220 resin,
300 body,
Pm mold clamping pressure,
The pressure in the Pr cavity,
Pi injection pressure,
Ps suction pressure,
Pc (n) threshold,
Pmax Maximum value of the pressure in the cavity,
Qi injection amount.

Claims (12)

開閉可能な成形型内のキャビティに強化基材を配置し、前記成形型に型締圧力を負荷した状態において樹脂を前記キャビティ内に注入し、前記樹脂を硬化させて複合材料を成形する成形方法であって、
前記成形型を閉じた後に、前記樹脂を前記キャビティ内に注入し、
前記キャビティ内の圧力が前記型締圧力以下のしきい値に達したときに前記キャビティ内の空気を真空引きし、空気を排出しながら前記樹脂を拡散させる、複合材料の成形方法。
A molding method in which a reinforced base material is disposed in a cavity in a mold that can be opened and closed, a resin is injected into the cavity in a state where a clamping pressure is applied to the mold, and the resin is cured to mold a composite material. Because
After closing the mold, the resin is injected into the cavity,
A method for molding a composite material, wherein when the pressure in the cavity reaches a threshold value equal to or lower than the mold clamping pressure, the air in the cavity is evacuated and the resin is diffused while discharging the air.
前記キャビティ内へ前記樹脂の注入および前記キャビティ内の真空引きを少なくとも2回は繰り返す、請求項1に記載の複合材料の成形方法。   The method for molding a composite material according to claim 1, wherein the injection of the resin into the cavity and the evacuation of the cavity are repeated at least twice. 前記キャビティ内を真空引きする間は前記樹脂の注入を中断する、請求項1または請求項2に記載の複合材料の成形方法。   The method for molding a composite material according to claim 1, wherein the resin injection is interrupted while the cavity is evacuated. 前記キャビティ内を真空引きするときは前記樹脂の一部も同時に吸引する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合材料の成形方法。   The method for molding a composite material according to claim 1, wherein when the inside of the cavity is evacuated, a part of the resin is also sucked at the same time. 前記強化基材は炭素繊維から形成されてなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合材料の成形方法。   The method for molding a composite material according to claim 1, wherein the reinforced base material is formed of carbon fiber. 前記複合材料は自動車部品に使用される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合材料の成形方法。   The method for molding a composite material according to claim 1, wherein the composite material is used for an automobile part. 強化基材を配置するキャビティが形成された開閉可能な成形型と、
前記キャビティ内に樹脂を注入する樹脂注入部と、
前記樹脂注入部に備えられ前記樹脂の注入圧力を調整自在な圧力調整部と、
前記成形型内を減圧する吸引部と、
前記キャビティ内の圧力に基づいて前記圧力調整部および前記吸引部の作動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記成形型を閉じた後に、前記樹脂を前記キャビティ内に注入させ、
前記キャビティ内の圧力が型締圧力以下のしきい値に達したときに前記キャビティ内の空気を真空引きし、空気を排出しながら前記樹脂を拡散させる、複合材料の成形装置。
A mold that can be opened and closed in which a cavity for placing a reinforced substrate is formed,
A resin injection portion for injecting resin into the cavity;
A pressure adjusting unit provided in the resin injecting unit and capable of adjusting an injection pressure of the resin;
A suction part for decompressing the inside of the mold;
A control unit that controls the operation of the pressure adjusting unit and the suction unit based on the pressure in the cavity;
The control unit, after closing the mold, to inject the resin into the cavity,
An apparatus for molding a composite material, wherein when the pressure in the cavity reaches a threshold value equal to or lower than a mold clamping pressure, the air in the cavity is evacuated and the resin is diffused while discharging the air.
前記制御部は、前記キャビティ内へ前記樹脂の注入および前記キャビティ内の真空引きを少なくとも2回は繰り返すように制御する、請求項7に記載の複合材料の成形装置。   The composite material molding apparatus according to claim 7, wherein the control unit controls the injection of the resin into the cavity and the evacuation of the cavity at least twice. 前記制御部は、前記キャビティ内を真空引きする間は前記樹脂注入部の作動を停止する、請求項7または請求項8に記載の複合材料の成形装置。   The composite material molding apparatus according to claim 7, wherein the control unit stops the operation of the resin injection unit while evacuating the cavity. 前記制御部は、前記キャビティ内を真空引きするときは前記樹脂の一部も同時に吸引する、請求項7〜9のいずれか1項に記載の複合材料の成形装置。   The said control part is a shaping | molding apparatus of the composite material of any one of Claims 7-9 which also attracts | sucks a part of said resin simultaneously when evacuating the inside of the said cavity. 前記強化基材は炭素繊維から形成されてなる、請求項7〜10のいずれか1項に記載の複合材料の成形装置。   The said reinforcement base material is a shaping | molding apparatus of the composite material of any one of Claims 7-10 formed from carbon fiber. 前記複合材料は自動車部品用の材料である、請求項7〜11のいずれか1項に記載の複合材料の成形装置。   The composite material molding apparatus according to claim 7, wherein the composite material is a material for automobile parts.
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