JP2017154384A - Method for producing molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や家電などの各種機器において、高強度及び軽量化が要求される部品などに適用される成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a molded product applied to parts that require high strength and light weight in various devices such as automobiles and home appliances.
従来、炭素繊維などの補強繊維及びナイロン6などの熱可塑性樹脂で構成されたプリプレグや、それを用いた成形品として、特許文献1に記載されたものが知られている。このプリプレグは、補強繊維束に熱可塑性樹脂を接合した状態に積層したものである。具体的には、多数本の補強繊維を一方向に引き揃えたシート状態の補強繊維束を作製し、その補強繊維束の少なくとも一方の面に、溶融した状態の熱可塑性樹脂を吹き付け、その後、冷却する。これにより、補強繊維束の表面に、不織布状の熱可塑性樹脂が接合した状態に構成されたプリプレグが作製される。そして、そのプリプレグは、ホットプレス成形やインサート成形などによって、所望の形状を有する成形品に成形される。
Conventionally, as a prepreg composed of a reinforcing fiber such as carbon fiber and a thermoplastic resin such as
しかし、上述したプリプレグの熱可塑性樹脂は、不織布状に成形された状態で、シート状の補強繊維束の表面に接合されているにすぎないため、補強繊維束と熱可塑性樹脂との間の接合度合の強度が不十分である。また、そのプリプレグを用い、例えばインサート成形によって、プリプレグの周囲に熱可塑性樹脂をオーバーコートした成形品を製造した場合、その成形品に曲げなどの外力が作用すると、プリプレグの補強繊維束と熱可塑性樹脂のオーバーコート層との間が剥がれる、いわゆる層間剥離を生じるおそれもある。 However, since the thermoplastic resin of the prepreg described above is only bonded to the surface of the sheet-like reinforcing fiber bundle in a state of being formed into a nonwoven fabric, the bonding between the reinforcing fiber bundle and the thermoplastic resin is performed. The degree of strength is insufficient. In addition, when a molded product in which a thermoplastic resin is overcoated around the prepreg is manufactured by, for example, insert molding using the prepreg, when an external force such as bending acts on the molded product, the reinforcing fiber bundle of the prepreg and the thermoplastic There is also a risk of causing a so-called delamination between the resin overcoat layers.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、プリプレグとオーバーコート層との間の層間剥離を防止できるとともに、強度が非常に高い優れた機械的特性を有する熱可塑性樹脂の成形品を得ることができる成形品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent delamination between the prepreg and the overcoat layer, and has excellent mechanical properties with very high strength. It aims at providing the manufacturing method of the molded article which can obtain the molded article of resin.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、所定種類の連続した補強用の繊維材料から成る連続補強繊維と、所定種類の熱可塑性樹脂から成り、溶融されたときにマトリックスとなる溶融糸とを用いて経編みされた編み生地を、プリプレグの中間体として作製するプリプレグ中間体作製工程と、作製されたプリプレグの中間体を、溶融糸の融点よりも高い所定温度で加熱する加熱工程と、加熱されたプリプレグの中間体を、所定の金型にセットし、金型において加熱及び加圧することにより、所定形状を有するプリプレグを作製するプリプレグ作製工程と、溶融糸に対して相溶性を有する熱可塑性樹脂から成り、溶融したオーバーコート材を、金型内のプリプレグの周囲に射出する射出工程と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、まず、上記の連続補強繊維と溶融糸とを用いて経編みされた編み生地を、プリプレグの中間体として作製する(プリプレグ中間体作製工程)。このプリプレグの中間体は、上記の連続補強繊維と溶融糸が経編みされた編み生地で構成されるので、例えば、連続補強繊維及び溶融糸が縦横に交差する織物生地で構成される場合に比べて、編み目による多数の空洞が形成される。また、経編みされたプリプレグの中間体では、緯編みされる場合に比べて、ほどけにくく、安定した編み生地を得ることができる。 According to this configuration, first, a knitted fabric knitted using the above-described continuous reinforcing fiber and molten yarn is prepared as an intermediate of a prepreg (prepreg intermediate manufacturing step). Since the intermediate body of the prepreg is composed of a knitted fabric in which the continuous reinforcing fiber and the molten yarn are warp knitted, for example, compared to a case where the continuous reinforcing fiber and the molten yarn are composed of a woven fabric crossing vertically and horizontally. Thus, a large number of cavities are formed by stitches. Moreover, the warp knitted intermediate of the prepreg is more difficult to unwind than the case of weft knitting, and a stable knitted fabric can be obtained.
次いで、上記のプリプレグの中間体を、溶融糸の融点よりも高い所定温度で加熱する(加熱工程)。この加熱により,熱可塑性樹脂から成る溶融糸が溶け、プリプレグの中間体においてしっかりと含浸するとともにマトリックスとなる。次いで、加熱したプリプレグの中間体を、所定の金型にセットし、その金型において加熱及び加圧することにより、所定形状を有するプリプレグを作製する(プリプレグ作製工程)。これにより、金型の形状に応じ、強度が非常に高く、所望の成形品を成形するのに適した所定形状のプリプレグを得ることができる。そして、溶融糸に対して相溶性を有する熱可塑性樹脂から成る溶融したオーバーコート材を、金型内のプリプレグの周囲に射出する(射出工程)。これにより、プリプレグの溶融糸と、射出されたオーバーコート材が互いに融合し、強固に一体化した成形品を得ることができる。 Next, the intermediate of the prepreg is heated at a predetermined temperature higher than the melting point of the molten yarn (heating step). By this heating, the molten yarn made of the thermoplastic resin is melted and firmly impregnated in the intermediate of the prepreg and becomes a matrix. Next, the heated intermediate body of the prepreg is set in a predetermined mold, and heated and pressed in the mold to prepare a prepreg having a predetermined shape (prepreg manufacturing step). Thereby, according to the shape of a metal mold | die, the intensity | strength is very high and the prepreg of the predetermined shape suitable for shape | molding a desired molded product can be obtained. Then, a molten overcoat material made of a thermoplastic resin compatible with the molten yarn is injected around the prepreg in the mold (injection step). Thereby, the melted yarn of the prepreg and the injected overcoat material are fused with each other, and a molded product that is firmly integrated can be obtained.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の成形品の製造方法において、プリプレグ中間体作製工程において、編み生地を、製造すべき成形品の外形に近似する形状に賦形し、加熱工程において、所定温度は、溶融糸の融点よりも20〜70℃高い温度であることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、プリプレグ中間体作製工程において、編み生地を、製造すべき成形品の外形に近似する形状に賦形する。この賦形したもの(以下、本欄において「賦形体」という)を、その後の加熱工程において、溶融糸の融点よりも20〜70℃高い温度で、加熱する。これにより、賦形体において、溶融糸を適切に溶融しかつ含浸させることができる。なお、加熱工程における所定温度が、溶融糸の融点よりも20℃未満であると、溶融糸の溶融及び含浸に時間がかかってしまう一方、溶融糸の融点よりも70℃を超えると、材料の劣化が著しくなりかつ加熱による効果が70℃以下の場合とそれほど変わらないからである。
According to this configuration, in the prepreg intermediate production process, the knitted fabric is shaped into a shape that approximates the outer shape of the molded product to be manufactured. This shaped product (hereinafter referred to as “shaped product” in this column) is heated at a
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の成形品の製造方法において、編み生地は、紐状、帯状又はシート状に形成されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、編み生地が、紐状、帯状又はシート状に形成されているので、製造すべき成形品に応じて、これらを適宜、選択したり、組み合わせたりすることにより、高い自由度で、所望の賦形体を容易に得ることができる。 According to this configuration, since the knitted fabric is formed in a string shape, a band shape, or a sheet shape, a high degree of freedom can be achieved by appropriately selecting or combining these according to the molded product to be manufactured. Thus, a desired shaped body can be easily obtained.
請求項4に係る発明は、請求項2に記載の成形品の製造方法において、編み生地は、紐状に形成されており、プリプレグ中間体作製工程において、互いに離隔した複数の凸部を有する治具を用い、治具の複数の凸部の間に、編み生地を巻き付けることにより、賦形を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a molded article according to the second aspect, the knitted fabric is formed in a string shape, and in the prepreg intermediate manufacturing step, a jig having a plurality of protrusions spaced from each other. It is characterized in that shaping is performed by winding a knitted fabric between a plurality of convex portions of a jig using a tool.
この構成によれば、互いに離隔した複数の凸部を有する治具を用い、これらの凸部の間に、紐状の編み生地を巻き付けることにより、前記賦形を行う、すなわち製造すべき成形品の外形に近似する賦形体を作製する。したがって、上記のような治具を用いることにより、所望の賦形体を容易に得ることができる。 According to this configuration, a jig having a plurality of protrusions spaced apart from each other is used, and the shaping is performed by winding a string-like knitted fabric between the protrusions, that is, a molded product to be manufactured. A shaped body approximating the external shape of the material is prepared. Therefore, a desired shaped body can be easily obtained by using the above jig.
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の成形品の製造方法において、射出工程において、作製されたプリプレグを、溶融糸の融点よりも10℃以上高い温度に加熱した状態で、溶融したオーバーコート材を射出することを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、作製されたプリプレグを、溶融糸の融点よりも10℃以上高い温度に加熱することにより、プリプレグにおけるマトリクスをある程度溶かしておくことができる。そして、そのプリプレグの周囲に、溶融したオーバーコート材を射出することにより、プリプレグのマトリックスとオーバーコート材とが互いに融合し、強固に一体化した成形品を得ることができる。
According to this structure, the matrix in a prepreg can be dissolved to some extent by heating the produced prepreg to the
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による成形品の製造方法に用いられ、プリプレグの中間体としての編み生地において、その編み生地を構成する各繊維を模式的に示している。また、図2は、図1の複数の繊維を経編みすることによって得られる編み生地を模式的に示している。なお、図2及び以下の説明では、図1の各繊維を、繊維No.1〜6にそれぞれ対応するA〜Fの符号を用いるとともに、繊維No.3及び4をまとめてGの符号を用いて説明するものとする。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows each fiber constituting a knitted fabric in a knitted fabric as an intermediate of a prepreg used in a method for producing a molded article according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 schematically shows a knitted fabric obtained by warp knitting the plurality of fibers of FIG. 2 and the following description, each fiber of FIG. In addition to using the symbols A to F corresponding to 1 to 6 respectively, 3 and 4 will be described together using the G code.
図1及び図2に示すように、繊維No.1は、上記の編み生地を経編みによって作製する際に、後述する繊維No.2及び6の溶融糸B、F、並びに繊維No.5の結合糸Eを鎖編みによって連結するための鎖編み糸Aである。この鎖編み糸Aとして、例えばナイロン6、レーヨン、ナイロン66、ポリエステル繊維、綿、シルク、アラミド繊維、ポリアリレート繊維などのいわゆる有機スーパー繊維、及び導電糸などを採用することができる。また、鎖編み糸Aの太さは、75〜600デニールであることが好ましい。これは、鎖編み糸Aの太さが75デニール未満であると、編む際に切れやすく、また、600デニールよりも太いと、鎖編みのループを適切に形成することができないからである。
As shown in FIG. 1 and FIG. 1 is a fiber No. 1 described later when the above knitted fabric is produced by warp knitting. 2 and 6 melt yarns B and F, and fiber No. This is a chain knitting yarn A for connecting five binding yarns E by chain knitting. As the chain yarn A, for example,
繊維No.2は、後述する繊維No.3の熱可塑性樹脂繊維Cに対して相溶性を有する熱可塑性樹脂から成り、溶融したときにバインダー機能を有するとともにマトリックスとなる溶融糸Bである。この溶融糸Bとして、例えばナイロン系繊維(ナイロン6、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66など)、ポリプロピレン繊維、及びポリエステル繊維などを採用することができる。また、溶融糸Bの太さは、120〜3000デニールであることが好ましい。これは、溶融糸Bの太さが120デニール未満であると、溶融糸Bとしての上述した機能を十分に果たすことができず、また、3000デニールよりも太いと、太すぎて適切に編むことができないからである。
Fiber No. 2 is fiber No. described later. 3 is a molten yarn B made of a thermoplastic resin having compatibility with the
繊維No.3は、連続した熱可塑性樹脂製の繊維材料から成り、後述する繊維No.4の連続補強繊維束Dの長さ方向に沿って延びかつ連続補強繊維束Dの全体にわたって接するように配置された熱可塑性樹脂繊維Cである。この熱可塑性樹脂繊維Cとして、例えばナイロン繊維、ポリプロピレン繊維及びポリエステル繊維などを採用することができる。上記ナイロン繊維は、例えば、低融点ナイロン、低融点ナイロンとナイロン6の撚り糸、ナイロン6、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12、及びナイロン66などが採用される。また、この熱可塑性樹脂繊維Cの太さは、100〜10000デニールであることが好ましい。これは、熱可塑性樹脂繊維Cの太さが100デニール未満であると、連続補強繊維束Dに対する含浸が不十分であり、また、10000デニールよりも太いと、太すぎて適切に編むことができないからである。
Fiber No. 3 consists of a continuous thermoplastic resin-made fiber material. 4 is a thermoplastic resin fiber C arranged so as to extend along the length direction of the four continuous reinforcing fiber bundles D and to be in contact with the entire continuous reinforcing fiber bundle D. As this thermoplastic resin fiber C, for example, nylon fiber, polypropylene fiber, and polyester fiber can be employed. As the nylon fiber, for example, low melting point nylon, low melting point nylon and
繊維No.4は、連続した補強用の繊維材料から成り、多数の繊維が束ねられることによって構成された連続補強繊維束Dである。この連続補強繊維束Dは、上述したように配置された繊維No.3の熱可塑性樹脂繊維Cとともに混合糸Gを構成する。また、連続補強繊維束Dの繊維として、例えばガラス繊維、炭素繊維、超高分子量ポリエチレン、アラミド繊維、ポリアリレート繊維などを採用することができる。また、この連続補強繊維束Dの太さは、3000〜30000デニールであることが好ましい。これは、連続補強繊維束Dの太さが3000デニール未満であると、プリプレグにおいて十分な強度を得ることができず、また、30000デニールよりも太いと、太すぎて適切に編むことができないからである。さらに、連続補強繊維束D及び熱可塑性樹脂繊維Cによる混合糸Gにおいては、熱可塑性樹脂繊維Cの混合率は、5〜50%であることが好ましい。 Fiber No. 4 is a continuous reinforcing fiber bundle D made of a continuous reinforcing fiber material and formed by bundling a large number of fibers. This continuous reinforcing fiber bundle D is a fiber No. arranged as described above. The mixed yarn G is composed of the three thermoplastic resin fibers C. Further, as the fibers of the continuous reinforcing fiber bundle D, for example, glass fibers, carbon fibers, ultrahigh molecular weight polyethylene, aramid fibers, polyarylate fibers, and the like can be employed. Moreover, it is preferable that the thickness of this continuous reinforcement fiber bundle D is 3000-30000 denier. This is because if the thickness of the continuous reinforcing fiber bundle D is less than 3000 denier, sufficient strength cannot be obtained in the prepreg, and if it is thicker than 30000 denier, it is too thick to be properly knitted. It is. Furthermore, in the mixed yarn G composed of the continuous reinforcing fiber bundle D and the thermoplastic resin fiber C, the mixing ratio of the thermoplastic resin fiber C is preferably 5 to 50%.
繊維No.5は、連続した繊維材料から成り、複数の混合糸Gを結合するための結合糸Eである。この結合糸Eとして、例えばナイロン系繊維、レーヨン、スーパー繊維、ガラス繊維の撚り糸、導電糸などを採用することができる。
Fiber No.
さらに、繊維No.6は、前述した繊維No.2と同様に構成された溶融糸Fである。 Furthermore, fiber No. 6 is the fiber No. described above. 2 is a molten yarn F configured in the same manner as in FIG.
これらの繊維No.1〜6の鎖編み糸A、溶融糸B、熱可塑性樹脂繊維C及び連続補強繊維束Dによる混合糸G、結合糸E、並びに溶融糸Fを、所定の編み機(例えばラッシェル編み機)にセットし、経編み(例えばラッシェル編み)することにより、プリプレグの中間体として、図2に示すような編み生地を作製することができる。なお、この編み生地として、例えば、紐状、帯状及びシート状など、種々の形状のものを作製することが可能である。 These fiber Nos. 1-6 chain yarns A, molten yarns B, thermoplastic resin fibers C and continuous reinforcing fiber bundles D, mixed yarn G, binding yarn E, and molten yarn F are set in a predetermined knitting machine (for example, Raschel knitting machine). By performing warp knitting (for example, Raschel knitting), a knitted fabric as shown in FIG. 2 can be produced as an intermediate of the prepreg. In addition, as this knitted fabric, various shapes such as a string shape, a belt shape, and a sheet shape can be produced.
次に、上記の編み生地を用い、成形品を製造する方法について説明する。なお、本実施形態で使用した編み生地の各繊維材料は、下記の表1のとおりである。 Next, a method for producing a molded product using the knitted fabric will be described. In addition, each fiber material of the knitted fabric used in this embodiment is as shown in Table 1 below.
上記表1において、繊維No.1〜6の各繊維材料の詳細については以下のとおりである。
・繊維No.1及び5:420デニールの太さのナイロン6を使用。
・繊維No.2及び6:640デニールの太さのナイロン6を使用。
・繊維No.3:1260デニールの太さのナイロン6と、600デニールの太さの低融点ナイロンを、2:1の混紡糸で使用。
・繊維No.4:24000デシテックスの太さのガラスロービングを使用。
In Table 1 above, fiber no. Details of the
・ Fiber No. 1 and 5:
・ Fiber No. 2 and 6: Use
・ Fiber No. 3: 1 260
・ Fiber No. 4: Glass roving with a thickness of 24000 dtex is used.
図3は、成形品の一例として、自動車の部品として使用されるトルクロッドを示している。同図に示すように、このトルクロッド1は、棒状に所定長さ延びるロッド部2と、このロッド部2の両端部にそれぞれ設けられ、所定の外径及び内径を有するリング部3、3とで構成されている。また、このトルクロッド1は、後述するように、上記の編み生地を用いて成形され、トルクロッド1よりも一回り小さい外形を有するプリプレグ(以下「トルクロッド型プリプレグ」という)4に対し、その表面に溶融した合成樹脂が射出されることによって製造される。
FIG. 3 shows a torque rod used as an automobile part as an example of a molded product. As shown in the figure, the
図4は、後述するトルクロッド型賦形体10を作製するために使用するものを示しており、上記の編み生地を紐状に形成したもの(以下「紐状編み生地11」という)、2つのカラー12、12、及び治具13を示している。
FIG. 4 shows what is used to produce a torque rod shaped shaped
紐状編み生地11は、製造すべきトルクロッド1の長さの数倍(例えば4〜6倍)の長さを有している。また、各カラー12は、所定種類の合成樹脂、例えば、長繊維状及び/又は短繊維状のガラス繊維を所定量(例えば30〜50wt%)含有するガラス繊維強化ナイロン66から成り、製造すべきトルクロッド1のリング部3の内径及び厚さ(図3の上下方向の高さ)とほぼ同じ寸法の内径及び長さを有する円筒状に形成されている。なお、カラー12の両端部にはそれぞれ、フランジ12a、12aが設けられている。
The string-like
治具13は、所定種類の金属(例えば黄銅)で構成されており、平面形状が横長矩形状のプレート部13aと、このプレート部13a上に、互いに所定距離、隔てた状態で突設された2つの凸部13b、13bとを有している。各凸部13bは、上記のカラー12の内径及び長さとほぼ同じ直径及び長さを有する円柱状に形成されている。また、両凸部13b、13bは、製造すべきトルクロッド1の両リング部3、3間と同じ距離を隔てて設けられている。
The
トルクロッド型賦形体10を作製する場合には、図5(a)に示すように、まず、各カラー12を治具13の各凸部13bにそれぞれ装着する。次いで、同図(b)に示すように、紐状編み生地11を、各カラー12に巻き付けるとともに、両カラー12、12間をつなぐように取り付ける。またこの場合、両カラー12、12間の複数箇所(本実施形態では3箇所)を、所定種類の合成樹脂からなる結束バンド14で固定する。これにより、紐状編み生地11が、製造すべきトルクロッド1に近似した形状に賦形されたトルクロッド型賦形体10が作製される。
When the torque rod shaped shaped
そして、図5(c)に示すように、トルクロッド型賦形体10を、治具13のまま、加熱炉15に入れ、溶融糸であるナイロン6の融点よりも所定温度(例えば20〜70℃)高い温度(例えば270℃)で、所定時間(例えば20分)、加熱する。なお、この加熱の際には、治具13と同じ形状の他の治具をあらかじめ所定温度に加熱し、その加熱した治具にトルクロッド型賦形体10を移して、加熱炉15内で加熱することが好ましい。これにより、トルクロッド型賦形体10を、効率よく加熱することができる。
And as shown in FIG.5 (c), the torque rod
その後、図5(d)に示すように、加熱したトルクロッド型賦形体10(以下、符号として「10A」を付すものとする)を加熱炉15から取り出し、このトルクロッド型賦形体10Aを射出成形機の所定の金型にセットする。
Thereafter, as shown in FIG. 5 (d), the heated torque rod shaped shaped body 10 (hereinafter referred to as “10A” as a symbol) is taken out from the
ここで、図6〜図9を参照しながら、上記の金型の構成及び動作について説明する。図6(a)及び図7(a)に示すように、金型21は、上下方向に互いに所定距離を隔てて配置され、正面形状が互いに対向するコ字状に形成された上フレーム22及び下フレーム23と、これらの上フレーム22の下端部及び下フレーム23の上端部にそれぞれ左右2つずつ設けられた上ガイド24、24及び下ガイド25、25と、上ガイド24、24と下ガイド25、25の間に配置され、これらの上下ガイド24、25によって左右方向にスライド自在に支持された左スライダ26及び右スライダ27と、これらの左右スライダ26、27の間に、上下方向にスライド自在に設けられ、左右スライダ26、27とそれぞれ一体に左右方向に移動自在の左側の上下スライド型板28及び右側の上下スライド型板29と、を備えている。
Here, the configuration and operation of the mold will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 6 (a) and 7 (a), the
また、図6に示すように、金型21は、左右スライダ26、27及び左右の上下スライド型板28、29の背面側に、背面ブロック30を備えている。この背面ブロック30は、上フレーム22及び下フレーム23の間に固定されており、また、背面ブロック30の前面には、上下方向に互いに所定距離を隔てた状態で、所定の径及び長さを有する円柱状の上凸部30a及び下凸部30bが突設されている。さらに、図6(b)に示すように、金型21は、左右の上下スライド型板28、29の前方(同図の右方)に配置された固定側型板31を備えるとともに、その固定側型板31の前方に配置された固定側取付板32を備えている。
As shown in FIG. 6, the
図6(a)に示すように、左スライダ26及び右スライダ27は、正面形状が縦長矩形状に形成されており、両スライダ26、27にはそれぞれ上下2つずつ、図示しないアンギュラピンが挿入されるガイド孔26a、27aが形成されている。なお、上記のアンギュラピンは、左右方向に傾斜した状態で前後方向(図6(a)の表裏方向)に延びるように配置されており、各ガイド孔26a、27aに挿入されることにより、図7(a)に示すように、左スライダ26と右スライダ27が互いに接近するように移動する一方、各ガイド孔26a、27aからアンギュラピンが引き抜かれることにより、左スライダ26と右スライダ27が互いに離隔するように移動する。
As shown in FIG. 6 (a), the
また、左右の上下スライド型板28、29は、前記左右のスライダ26、27のほぼ2倍の長さ寸法を有する縦長で、正面形状が互いに左右対称に形成されている。図7(a)に示すように、左右の上下スライド型板28、29が互いに当接した状態において、両上下スライド型板28、29には、その下半部に、前述したトルクロッド型賦形体10Aを加圧するための所定形状を有する加圧用型41が形成され、上半部に、前述したトルクロッド型プリプレグ4の周囲に溶融樹脂を射出するための所定形状を有する射出用型42が形成されている。
Further, the left and right upper and
具体的には、加圧用型41では、図6(a)に示すように、左右の上下スライド型板28、29の互いに対向する縁部の下半部において、互いに上下方向に所定距離を隔てた状態で、所定の径を有する上半円部41a及び下半円部41bが形成されるとともに、これらの半円部41a、41b間に、直線部41cが形成されている。これにより、図7(a)及び図9(a)に示すように、左右の上下スライド型板28、29が互いに当接した状態において、それらの下半部には、前記背面ブロック30の上下凸部30a、30bの径よりも大きい径を有する上下2つの円形部41A、41Bと、これらを連通するとともに所定幅を有するスリット部41Cとで構成されるダンベル状の加圧用型41が形成される。
Specifically, in the
一方、射出用型42は、上述した加圧用型41とほぼ同様に構成されており、加圧用型41よりも一回り大きく形成されている。具体的には、射出用型42では、図6(a)に示すように、左右の上下スライド型板28、29の互いに対向する縁部の上半部において、互いに上下方向に所定距離を隔てた状態で、所定の径を有する上半円部42a及び下半円部42bが形成されるとともに、これらの半円部42a、42b間に、直線部42cが形成されている。これにより、図7(a)及び図9(a)に示すように、左右の上下スライド型板28、29が互いに当接した状態において、それらの上半部には、加圧用型41の上下の円形部41A、41Bの径よりも一回り大きい径を有する上下2つの円形部42A、42Bと、これらを連通するとともに加圧用型41のスリット部41Cの幅よりも広い所定幅を有するスリット部42Cとで構成されるダンベル状の射出用型42が形成される。
On the other hand, the
また、左右の上下スライド型板28、29の下半部にはそれぞれ、縦長のヒータ43、44が内蔵されている。これらのヒータ43、44により、上下スライド型板28、29を加熱することにより、後述するように、トルクロッド型賦形体10Aの加圧時に、その賦形体10Aを比較的高い温度で加熱することができる。
Further, vertically
さらに、上フレーム22には、上述した左右の上下スライド型板28、29を昇降駆動するためのエアシリンダ45が取り付けられている。このエアシリンダ45の駆動ロッド45aの先端部に設けられたプレスブロック46には、左右の上下スライド型板28、29が、それらの上端部において、左右方向にスライド自在に支持されている。したがって、エアシリンダ45が作動し、図8に示すように、駆動ロッド45aが突出することでプレスブロック46が下降すると、左右の上下スライド型板28、29は、左右スライダ26、27でそれぞれ案内されながら、下方にスライドする。一方、エアシリンダ45が作動し、図6に示すように、駆動ロッド45aが元の位置に復帰することでプレスブロック46が上昇すると、左右の上下スライド型板28、29は、左右スライダ26、27でそれぞれ案内されながら、上方にスライドし、元の位置に戻る。
Further, the
図6(b)及び図7(b)に示すように、左右の上下スライド型板28、29の前方の固定側型板31には、トルクロッド型賦形体10Aを加圧する際に、その前方から加圧するための突起31aが設けられている。また、固定側型板31には、溶融樹脂を射出するための複数(本実施形態では6つ)のゲート31bが設けられている。
As shown in FIGS. 6 (b) and 7 (b), when the torque rod-shaped
一方、固定側取付板32には、射出成形機における射出装置のシリンダ51が接続されており、また、その接続口から固定側型板31側に延びるスプール32aが設けられるとともに、そのスプール32aから各ゲート31bに延びるランナー32bが設けられている。
On the other hand, a
以上のように構成された金型21により、前記トルクロッド型賦形体10Aを用いて、以下のようにトルクロッド1が製造される。図10(a)は、トルクロッド型賦形体10Aを、金型21にセットした状態を示している。同図(a)に示すように、トルクロッド型賦形体10Aを、その両端部のカラー12、12に、背面ブロック30の上凸部30a及び下凸部30bがそれぞれ挿入した状態になるようにセットする。またこの場合、ヒータ43、44により、左右の上下スライド型板28、29を、所定温度に加熱する。
With the
この所定温度は、トルクロッド型賦形体10Aに含まれる溶融糸(本実施形態ではナイロン6)の融点よりも所定温度(例えば15〜55℃)、低い温度(例えば190℃)に設定される。なお、金型21が強制冷却可能に構成されている場合には、上記の所定温度を、溶融糸の融点よりも高い温度(例えば235℃)に設定することも可能である。
This predetermined temperature is set to a predetermined temperature (for example, 15 to 55 ° C.) and a temperature (for example, 190 ° C.) lower than the melting point of the molten yarn (
次いで、金型21の左右のスライダ26、27のガイド孔26a、27aにアンギュラピンを挿入させながら、型締めする。この場合、図10(b)に示すように、両スライダ26、27が互いに接近するのに伴い、左右の上下スライド型板28、29が互いに当接するとともに、固定側型板31が左右の上下スライド型板28、29の下半部に前方から当接する(図7(b)参照)。そして、この状態を、所定時間(例えば1〜2分)、継続する。これにより、金型21にセットされたトルクロッド型賦形体10Aは、ヒータ43、44で加熱されながら、左右の上下スライド型板28、29の加圧用型41によって、上下左右から加圧されるとともに、固定側型板31の突起31aによって、前方から加圧される。以上のようにして、トルクロッド型賦形体10Aが、金型21によって加熱・加圧されることにより、前述したトルクロッド型プリプレグ4が成形される。
Next, the mold is clamped while the angular pins are inserted into the guide holes 26 a and 27 a of the left and
図11(a)は、トルクロッド型プリプレグ4の成形後、金型21を型開きした状態を示している。この状態では、左右のスライダ26、27のガイド孔26a、27aからアンギュラピンが引き抜かれることにより、左右のスライダ26、27が互いに離隔し、それに伴い、左右の上下スライド型板28、29も互いに離隔する。
FIG. 11A shows a state where the
次いで、エアシリンダ45を作動させ、図11(b)に示すように、左右の上下スライド型板28、29を下方にスライドさせる。この状態では、左右の上下スライド型板28、29の射出用型42の左右の半部がそれぞれ、成形されたトルクロッド型プリプレグ4の側方に位置する。
Next, the
次いで、図12(a)及び(b)に示すように、金型21を再度、型締めする。これにより、同図(a)に示すように、左右の上下スライド型板28、29が互いに当接することで形成される射出用型42と、トルクロッド型プリプレグ4との間に、溶融したオーバーコート材が射出される隙間が形成される。
Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the
次いで、図13(a)及び(b)に示すように、射出装置のシリンダ51から金型21に、所定温度に加熱溶融したオーバーコート材を射出する。このオーバーコート材は、例えば、長繊維状及び/又は短繊維状のガラス繊維を所定量(例えば30〜60wt%)含有するガラス繊維強化ナイロン66であり、このオーバーコート材を、溶融糸であるナイロン6の融点(225℃)よりも高い温度(例えば250℃)に加熱溶融した状態で、金型21に射出する。
Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, the overcoat material heated and melted to a predetermined temperature is injected from the
なお、オーバーコート材を金型21に射出する前に、前記ヒータ43、44によって、トルクロッド型プリプレグ4を、それに含まれる溶融糸や熱可塑性樹脂繊維の融点よりも高い所定温度、具体的にはそれらの融点よりも10℃以上高い温度まで加熱し、その状態で、オーバーコート材を射出することが好ましい。これにより、トルクロッド型プリプレグ4に含まれる溶融糸及び熱可塑性樹脂繊維と、射出されたオーバーコート材が互いに融合し、強固に一体化する。
Before injecting the overcoat material into the
そして、金型21へのオーバーコート材の射出後、所定時間(例えば30秒)、冷却することにより、オーバーコート材が固化し、トルクロッド型プリプレグ4の周囲にオーバーコート層が積層される。
After the overcoat material is injected into the
その後、図14(a)及び(b)に示すように、金型21を型開きし、図示しないエジェクタによって、同図(c)に示す成形品としてのトルクロッド1を金型21から取り出す。以上により、トルクロッド1が完成する。
14A and 14B, the
なお、詳細なデータは省略するが、このトルクロッド1と同様の構成材料で作製した試験片を用いて、引張強度及び曲げ試験を行った結果、高い強度及び曲げ応力を有することが確認された。
Although detailed data is omitted, as a result of conducting a tensile strength and bending test using a test piece made of the same material as that of the
以上詳述したように、本実施形態によれば、経編みされた編み生地を用いて、トルクロッド型賦形体10を作製し、これを加熱したトルクロッド型賦形体10Aを金型21にセットして、加熱・加圧することにより、トルクロッド型プリプレグ4を成形する。そして、このプリプレグ4の周囲にオーバーコート材を射出するインサート成形によって、トルクロッド1を作製する。これにより、例えば、トルクロッド1と同一形状及びサイズを有するアルミダイキャスト製のものに比べて、高強度でかつ軽量をトルクロッド1を得ることができ、また、トルクロッド1において、プリプレグ4とその周囲のオーバーコート層との間の層間剥離を防止することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the torque rod type shaped
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、プリプレグの中間体としての編み生地を、表1に示す繊維材料を用いて作製したが、本発明の中間体はこれに限定されるものではなく、繊維No.1〜6の各繊維材料として、前述した種々の繊維材料を採用してもよいことは言うまでもない。また、実施形態では、上記の編み生地を、繊維No.1〜6の各繊維材料を用いて作製したが、本発明において使用する編み生地として、少なくとも、繊維No.4の連続補強繊維束Dと、繊維No.2及び6の溶融糸B、Fを有していればよい。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the said embodiment described. For example, in the embodiment, the knitted fabric as an intermediate of the prepreg was manufactured using the fiber material shown in Table 1, but the intermediate of the present invention is not limited to this, and the fiber No. It goes without saying that the various fiber materials described above may be employed as the
また、実施形態では、成形品として、トルクロッド1を例示したが、本発明の製造方法によって製造される成形品はこれに限定されるものではなく、種々の形状及びサイズの成形品を製造することができる。さらに、実施形態で示したトルクロッド1、トルクロッド型プリプレグ4、及びトルクロッド型賦形体10の細部の構成、治具13及び金型21の細部の構成、並びにトルクロッド1を製造するための各工程における種々の条件は、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
In the embodiment, the
1 トルクロッド
4 プリプレグ
10 トルクロッド型賦形体
10A 加熱後のトルクロッド型賦形体
11 紐状編み生地
13 治具
13a 治具のプレート部
13b 治具の凸部
15 加熱炉
21 金型
26 左スライダ
27 右スライダ
28 左側上下スライド型板
29 右側上下スライド型板
30 背面ブロック
31 固定側型板
32 固定側取付板
41 加圧用型
42 射出用型
51 射出装置のシリンダ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記作製されたプリプレグの中間体を、前記溶融糸の融点よりも高い所定温度で加熱する加熱工程と、
前記加熱されたプリプレグの中間体を、所定の金型にセットし、当該金型において加熱及び加圧することにより、所定形状を有するプリプレグを作製するプリプレグ作製工程と、
前記溶融糸に対して相溶性を有する熱可塑性樹脂から成り、溶融したオーバーコート材を、前記金型内の前記プリプレグの周囲に射出する射出工程と、
を備えていることを特徴とする成形品の製造方法。 A knitted fabric made of warp knitting using a continuous reinforcing fiber made of a predetermined type of continuous reinforcing fiber material and a molten yarn made of a predetermined type of thermoplastic resin, which becomes a matrix when melted, A prepreg intermediate production process to be produced as an intermediate;
A heating step of heating the produced prepreg intermediate at a predetermined temperature higher than the melting point of the molten yarn;
The intermediate of the heated prepreg is set in a predetermined mold, and heated and pressurized in the mold, thereby preparing a prepreg having a predetermined shape;
An injection process comprising a thermoplastic resin having compatibility with the molten yarn, and injecting the molten overcoat material around the prepreg in the mold;
A method for producing a molded product, comprising:
前記加熱工程において、前記所定温度は、前記溶融糸の融点よりも20〜70℃高い温度であることを特徴とする請求項1に記載の成形品の製造方法。 In the prepreg intermediate production step, the knitted fabric is shaped into a shape that approximates the outer shape of the molded product to be manufactured,
The method for producing a molded article according to claim 1, wherein, in the heating step, the predetermined temperature is a temperature 20 to 70 ° C higher than a melting point of the molten yarn.
前記プリプレグ中間体作製工程において、互いに離隔した複数の凸部を有する治具を用い、当該治具の前記複数の凸部の間に、前記編み生地を巻き付けることにより、前記賦形を行うことを特徴とする請求項2に記載の成形品の製造方法。 The knitted fabric is formed in a string shape,
In the prepreg intermediate production step, using a jig having a plurality of convex portions spaced apart from each other, the shaping is performed by winding the knitted fabric between the plurality of convex portions of the jig. The method for producing a molded article according to claim 2, wherein
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