JP2019072971A - 複合成形品の製造方法及び製造システム - Google Patents
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Abstract
Description
これらの複合材は高強度,高剛性が得られるものの、重量が大きくなるので発泡体からなるシートを積層することも記載されている。
また、特許文献2には発泡体に熱可塑性樹脂シートを積層した複合体を金型内に配置し、易流動化剤を添加した熱可塑性樹脂を射出するインサート射出成形方法が記載されている。
しかし、これらの開示する技術は積層体を成形することができても、例えば表皮部と内部とで材料が異なるものや3次元的に異形状の複合成形品を製造することは出来なかった。
前記基材は、金型内に投入する前に余熱してもよく、また金型内で余熱してもよい。
ここで予備成形する手段は、金型を構成する可動型、あるいは金型の内部に設けた賦形型等にて予備的にプレス成形可能であれば、特に限定されない。
例えば、外側に補強リブ等の補強部を部分的に形成する等である。
例えば、各種樹脂シート材であってもよい。
また、高強度の表皮を必要とする複合成形品にあっては、熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊維材との複合基材が好ましい。
マトリックスとしては、ポリプロピレン,ポリエチレン,ポリアミド系樹脂であるナイロン(ナイロン6,ナイロン66)等が例として挙げられる。
繊維材とは、ガラス繊維,炭素繊維,アラミド繊維等が例として挙げられ、これらは無方向性の短繊維,配向性の高い長繊維等、用途に応じて選択できる。
各種熱可塑性樹脂を射出材として用いることができるが、軽量化のためには射出後又は同時に発泡させてもよい。
ポリエチレン,ポリプロピレン等のポリオレフィン系、ポリスチレン,ポリウレタン等を発泡させたものが例として挙げられる。
また、上記射出材は、表皮に用いたマトリックスと同系統の樹脂が好ましいが、複合成形品の用途等に応じて、異なる樹脂でもよい。
発泡方法にも特に制限がなく、各種発泡剤を用いてもよく、炭酸ガス,窒素ガス等でもよい。
また、独泡型,連泡型を問わない。
また、前記内側に射出注入した射出材を発泡させることで、軽量化を可能にした内部の発泡体と、高強度の繊維複合材からなる表皮の複合成形品を得ることができる。
このように本発明は、プレス成形と射出成形とを一体的に複合化できたので、高剛性で軽量な複合成形品を低コストで生産することができる。
また、表皮に用いた基材の樹脂と内部に用いた射出材とが、ともに熱可塑性の樹脂であることから、基材と射出材の接合が強固となる。
固定型12に対して上下方向に可動する可動型11を備え、可動型11又は固定型12のどちらか一方又は両方に前進,後退移動制御された賦形型13を有する。
図1(a)は、賦形型13を可動型側に設け、賦形型13と固定型12とでキャビティを形成する例になっている。
2枚の基材1,2を熱可塑性樹脂の物性に合せて、例えば160〜260℃にて予備加熱し、金型内に重ねて投入する。
次に賦形型13にて、2枚の基材1,2が融着しない範囲にて、プレス成形による予備成形する。
図1(a)では、基材1,2の端部が重なった重なり部Sを形成し、その内側に内部Dとして隙間があるように図示してあるが、これは分かりやすくするためであり、この内部Dに射出材を射出できるようになっていればよい。
従って、この段階では基材1,2は賦形不足の状態になっている。
射出材P0を発泡させる場合には、賦形型13を後退させ、拡張キャビティ部Cを形成し、発泡させることで発泡体P1の圧力にて製品が賦形される。
複合成形品の表皮となる2枚の基材1,2をプレス成形した後に、その内側に射出材P0として、ポリプロピレンを射出し、複合成形品を得た。
基材1,2は、約200〜230℃にて予熱した。
基材の厚みは0.5〜20mm、好ましくは1〜5mm程度がよく、この厚みや予熱温度にもよるが、約20MPaにてプレス成形した。
この場合にプレス成形は、可動型11の前進量を制御し、基材1,2の内側に射出材を射出できるように予備的に賦形することになる。
本実施例では、型温90〜120℃,冷却時間120秒に設定した。
また、射出材はポリプロピレン樹脂のみでもよいが、このポリプロピレンをマトリックスとしたガラス繊維や炭素繊維との複合材でもよい。
実施例2は、実施例1に対して複合成形品の内側に補強のためのリブRを射出成形により形成した例である。
本実施例では、固定型にリブ溝部を設けた例になっている。
この場合に、製品形状を安定させるために、まず内側の射出材P0を先に射出し、それとは少しタイミングをずらしてリブRの部分を射出成形するのが好ましい。
例えば、ランナー14とランナー14aとで、バルブ制御により射出タイミングを制御する。
また、コアバック量や樹脂材によっては製品の取り出しまでの冷却時間が長くなる場合もある。
その場合には、金型を加熱及び冷却が可能なヒートアンドクール仕様にしてもよい。
この場合には、成形後にバリ部1b,2b等を除去することになる。
射出ゲートは基材に射出用の孔1aを設けてもよい。
このように、金型にピンチオフ機能を有すると、シート状の基材を用いて表皮の内側に射出材を内包させることができる。
また、射出材を発泡させた発泡体P1にしてもよい。
例えば、繊維複合材の表皮と、発泡体の内部からなる高強度,軽量品を得ることができる。
具体的な用途例としては、高強度成形品として自動車のピラー部品,フレーム材等が例として挙げられる。
また、発泡体による軽量化や衝撃吸収作用,振動吸収作用,断熱効果等があることから、自動車のバンパービーム,クラッシュボックス,フロア部材,ドア,ダッシュボート,ホイールハウス,内装材等としても利用できる。
2 基材
11 可動型
12 固定型
13 賦形型
14 ランナー
15 ゲート
C 拡張キャビティ部
D 内部(内側)
P0 射出材
P1 発泡体
S 重なり部(融着部)
Claims (5)
- 複数の基材又は中空部を有する基材を金型内に投入し、予備成形することで予備成形体を得るステップと、
前記予備成形と同時又はその直後に前記予備成形体の複数の基材の内側又は中空部に射出材を射出することで、射出成形体を得ることを特徴とする複合成形品の製造方法。 - 前記予備成形体の外側にも、射出材を射出することを特徴とする請求項1記載の複合成形品の製造方法。
- 前記基材は、繊維と熱可塑性樹脂との複合材であることを特徴とする請求項1又は2記載の複合成形品の製造方法。
- 前記射出材を射出後又は同時にキャビティ容積を広げるコアバック発泡成形をするステップを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
- 複数の基材又は中空部を有する基材を金型内に投入する手段と、
前記金型内に投入された基材を予備成形する手段と、
前記予備成形された予備成形体の内側に射出材を射出する射出成形手段とを有し、
前記金型はコアバック機構を有することを特徴とする複合成形品の製造システム。
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