JP4611506B2 - 引抜成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、引抜成形品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、繊維強化樹脂(FRP)成形品を引抜成形法にて製造する場合、一般に、未硬化熱硬化性樹脂含浸強化繊維材料を、所定の断面内形を有する成形孔を有する引抜成形用金型の成形孔を通過させつつ、賦形、加熱、保圧の工程を経て、引抜成形されていた。このときの加熱は成形孔の内表面より賦形された未硬化成形体の表面から中心に順次伝熱されて、その硬化反応が進行し、保圧工程にてその硬化が完了する。
【0003】
しかしながら、このような従来の引抜成形法により、引抜成形品を製造した場合、加熱硬化工程における成形体の外層部と中心部との硬化状態に大きな差が発生するので、外層部は硬化しているのに中心部は未硬化又は半硬化状態のまま保圧工程を通過して引抜成形用金型外に出てしまう。引抜成形用金型外では、中心部の未硬化又は半硬化状態の樹脂は強化繊維が配向していない引抜方向に直交する方向、つまり肉厚方向に樹脂圧により膨れた状態となって硬化するため、引抜成形用金型の断面内形よりも大きな肉厚を有する、成形状態がきわめて悪い引抜成形品しか得ることができないという問題点がある。
【0004】
その対策として、引抜速度を遅くして、引抜成形用金型内の保圧工程内にて、中心部の樹脂の硬化を完了させる方法が考えられるが、成形品の肉厚によっては極端に成形速度が遅くなるので、生産効率及び経済性が悪くなるという問題点がある。
【0005】
又、引抜成形用金型を長くして、成形体の引抜成形用金型内での対流時間を長くすることで、保圧工程内で中心部の樹脂の硬化を完了させる方法も考えられるが、製造設備が大型となる上に、引抜成形用金型の長さは引抜力に影響し、引抜能力から自ずと引抜成形可能な引抜成形用金型の長さが制約されるため、大きな改善とはならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し、厚み方向の膨れがなく、均一な肉厚を有する引抜成形品を生産性よく製造することができる引抜成形品の製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項1に記載の発明(本発明1)は、繊維基材に未硬化熱硬化性樹脂を含浸させた成形材料を、引抜成形用金型の成形すべき引抜成形品の断面外形に対応する断面内形を有する成形孔内を通過させつつ賦形・加熱させて、外層部が硬化し中心部が未硬化又は半硬化状態の引抜成形体を連続的に引き抜き、次に、外層部が硬化した該引抜成形体を、引抜速度に連動して引抜方向に移動する保圧型を有する保圧装置を用いて、該保圧型によりその引抜成形体の厚み方向を金型引抜直後の厚みを維持するように所定時間挟持しつつ引抜方向に移動させて中心部を硬化させ、その後、保圧型を脱離させる引抜成形品の製造方法である。
【0008】
さらに、前記引抜成形用金型の成形孔より引き抜いた引抜成形体の前記保圧型による挟持を加圧状態にて行うものである。
【0009】
本発明において、繊維基材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維や、これらの組合せからなる、ロービング、チョップドストランドマット、コンティニアスマット、ロービングクロス、すだれ状クロス、クロス等が挙げられ、これらは単独でも使用できるし、併用してもよい。
本発明において、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等が好適に用いられる。
【0010】
引抜成形用金型の成形孔内を引き抜いた引抜成形体を保圧装置の保圧型にて挟着するまでの間隔は、短い程よいが、150mm程度の間隔があっても効果を発揮させることができる。
【0011】
保圧装置の保圧型による外層部が硬化し中心部が未硬化又は半硬化状態の引抜成形体の厚み方向の型保持力は、引抜成形体の厚みに対して0.03〜0.07MPa/mmとするのが好ましい。
【0012】
【作用】
本発明の引抜成形品の製造方法は、繊維基材に未硬化熱硬化性樹脂を含浸させた成形材料を、引抜成形用金型の成形すべき引抜成形品の断面外形に対応する断面内形を有する成形孔内を通過させつつ賦形・加熱させて、外層部が硬化し中心部が未硬化又は半硬化状態の引抜成形体を連続的に引き抜く工程と、該引抜成形体を、引抜速度に連動して引抜方向に移動する保圧型を有する保圧装置を用いて、該保圧型によりその引抜成形体の厚み方向を金型引抜直後の厚みを維持するように所定時間挟持しつつ引抜方向に移動させて中心部を硬化させ、その後、保圧型を脱離させる工程とからなることにより、引抜速度が速くても、保圧型により引抜成形体の厚み方向を金型引抜直後の厚みを維持するように所定時間挟持しつつ引抜方向に移動される間に中心部が硬化するので、厚み方向に配向した繊維基材が存在しなくても、もはや保圧型を脱離させた時に厚み方向に膨らみが生ずることがなく、均一な肉厚を有している。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の引抜成形品の製造方法により製造される引抜成形品の一例を示す斜視図である。
この引抜成形品は、隣接する軌道の端部側面間にまたがって配設され、ボルト等の締付具にて連結される軌道用絶縁継目板である。
【0014】
図1に示すように、この軌道用絶縁継目板1は、肉厚Aを有する横長の厚肉平板状に形成されており、ガラスロービングGLやガラスマット類GMからなる繊維基材に各々未硬化熱硬化性樹脂が含浸された成形材料を用いて引抜成形法にて製造された一体硬化成形物からなる。この軌道用絶縁継目板1内には、繊維基材、特にガラスロービングGLは、引抜方向である長手方向に沿って配列された状態となっているが、引抜方向と直交する方向である厚み方向Aには配向された状態とはなっていない。
【0015】
軌道用絶縁継目板1の軌道側面側となる内面11側には、一側部に長手方向に沿って軌道頭部の下面に当接する曲面状をなす軌道頭部当接面111が設けられ、他側部に長手方向に沿って軌道底部の上面に当接する曲面状をなす軌道底部当接面112が設けられており、両当接面111,112間は略平坦面とされていて、軌道には直接接触しないような形状とされている。軌道側面とは反対側となる外面12側の略中央部には、長手方向に沿って凹部121が設けられている。この凹部121は、軌道用絶縁継目板1を隣接する軌道の端部側面間にまたがって配設する際に、締結するボルトの頭部を挿入して回転しないようにさせるためのものである。
【0016】
図2は、本発明の引抜成形品の製造方法により、図1に示す軌道用絶縁継目板1を製造する工程を説明する正面図である。
図2に示すように、この引抜成形品の製造方法には、引抜成形用金型21と、保圧装置22とからなる装置2が用いられる。
【0017】
引抜成形用金型21は、成形すべき軌道用絶縁継目板1の断面外形に対応する断面内形を有する成形孔211を備えており、成形孔211を通過する成形材料を加熱する加熱手段(図示せず)が内蔵されている。
【0018】
保圧装置22は、閉型時に、成形すべき軌道用絶縁継目板1の断面外形に対応する断面内形が形成される、上プレスこま221aと下プレスこま221bとからなる複数対の保圧型221を備えている。
複数対の保圧型221の一方を形成する、複数の上プレスこま221a,・・・は、駆動ロール223,223間を周回するような上無端ベルト222に直列的に装着されている。
複数対の保圧型221の他方を形成する、複数の下プレスこま221b,・・・は、駆動ロール225,225間を周回するような下無端ベルト224に直列的に装着されている。
【0019】
そして、保圧装置22は、引抜成形用金型21の成形孔211の出口側にて、その直後から保圧状態を維持する必要がある保圧区間にわたって、無端ベルト222,224の周回により、上プレスこま221aと下プレスこま221b間が閉型した状態の複数対の保圧型221を形成し、かつ、連続プレス機226により複数対の保圧型221に加圧状態を維持させつつ、引抜速度に連動して引抜方向に移動し、保圧区間を通過した後に、上プレスこま221aと下プレスこま221b間が開型した状態となり、それぞれ装着された無端ベルト222,224の周回により元の位置まで戻るような機構を備えている。
周回する保圧型221の周囲は保圧室227によって囲われており、保圧室227内は加熱できるようにされている。
【0020】
次に、この引抜成形品の製造方法の工程を、同じ図2を参照して説明する。
まず、前半の工程にて、繊維基材に未硬化熱硬化性樹脂を含浸させた成形材料3を、引抜成形用金型21の成形孔211内を通過させつつ賦形・加熱させて、外層部が硬化し中心部が未硬化又は半硬化状態の引抜成形体4を連続的に引き抜く。
【0021】
引き続く後半の工程にて、その引抜成形体4を、保圧装置22の複数対の保圧型221にて、その上プレスこま221aと下プレスこま221b間が閉型した状態にて順次金型引抜直後の厚みを維持するように挟着し、連続プレス機226により加圧状態を保持させつつ、引抜成形用金型21の成形孔211の出口の直後から一定区間(保圧区間)にわたって引抜方向に移動させる。これにより、その中心部を硬化させた状態となす。
その後、保圧区間を通過した後、複数対の保圧型221の上プレスこま221aと下プレスこま221b間を順次開型した状態となして脱型して引抜成形品5を得て、これを必要長さに切断することにより、図1に示すような製品としての軌道用絶縁継目板1となす。
【0022】
このような工程を経て製造された軌道用絶縁継目板1は、引抜速度が速くても、保圧型により引抜成形体の厚み方向を加圧状態にて金型引抜直後の厚みを維持するように所定時間保持しつつ引抜方向に移動される間に中心部が硬化するので、厚み方向に配向した繊維基材が存在しなくても、保圧型を脱離させた時に厚み方向に膨らみが生ずることがなく、均一な肉厚を有している。
【0023】
尚、保圧型としては、上記のものに限定されることなく、例えば、図3に示すように、閉型時に、成形すべき軌道用絶縁継目板1の断面外形に対応する断面内形が形成される、複数対の上こま228aと下こま228bとが締結できて、金型引抜直後の引抜成形体の厚み方向を金型引抜直後の厚みを維持できるようにされたものであってもよく、特に加圧状態を保持するようにされていることは必須の条件ではない。
【0024】
又、図4に示すように、閉型時に軌道用絶縁継目板1の内面11側の長手方向に沿う中央部の外形に対応するプレス面を有する上プレスこま221a′と、外面12側の長手方向に沿う中央部の外形に対応するプレス面を有する下プレスこま221b′との複数対からなるものであってもよい(図1参照)。
【0025】
(実施例)
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例1
繊維基材として、ガラスロービング(旭ファイバー社製、#4450)、コンティニアスストランドマット(旭ファイバー社製、#450)、ガラスクロス(日本硝子社製、#560)を用いた。未硬化熱硬化性樹脂として、ビニルエステル樹脂に硬化剤〔有機過酸化物(t−ブチルパーオキシベンゾエート)〕が混合されたものを用いた。
【0026】
図2に示すように、上記の硬化剤が混合された未硬化熱硬化性樹脂に、上記繊維基材を浸漬した成形材料3を、引抜成形用金型21の成形孔211内を通過させつつ賦形・加熱させて、外層部が硬化し中心部が未硬化又は半硬化状態の引抜成形体4を連続的に0.25m/minの速度で引き抜いた。
【0027】
次に、その引抜成形体4を、保圧装置22の複数対の保圧型221にて、その上プレスこま221aと下プレスこま221b間が閉型した状態にて順次挟着し、連続プレス機226により厚み方向に対して厚み当たり0.05MPa/mmの加圧状態を保持させつつ、引抜成形用金型21の成形孔211の出口の直後から一定区間にわたって引抜方向に引抜速度0.25m/minに同調させるように移動させた。これにより、その中心部を硬化させた状態となした。
【0028】
引抜成形用金型21の成形孔211から引抜成形体4を保圧装置22の保圧型221にて挟着するまでの間隔を50mmと、保圧型にて保圧しつつ引抜方向に移動する保圧区間の距離を1.5mとした。
保圧区間を通過した後、複数対の保圧型221の上プレスこま221aと下プレスこま221b間を順次開型した状態となして脱型し、必要長さに切断することにより、長さ560mm、高さ105mm、厚さ42mmの寸法を有する、図1に示すような軌道用絶縁継目板1を得た。
【0029】
得られた軌道用絶縁継目板1の寸法安定性(厚さ標準偏差、軌道用絶縁継目板の肉厚平均値と金型寸法との差)、工程能力(工程能力指数、変動係数)を評価した。その結果を表1に示す。
厚さ標準偏差、軌道用絶縁継目板の肉厚平均値と金型寸法との差、工程能力指数及び変動係数の測定・算出方法は次のとおりである。
標準偏差(σ):n点のデータについて、下記の式で表されるデータのバラツキを求めた。
【0030】
【数1】
【0031】
軌道用絶縁継目板の肉厚平均値と金型寸法との差:ノギスにより計測した。
工程能力指数(Cp):公差の範囲/6σを求めた。
この工程能力指数は、規格公差範囲の大きさに対し、工程の能力が充分かどうかを評価する意義を有する。
変動係数:下記に表される関係式より求めた。
【0032】
【数2】
【0033】
この変動係数は、データのバラツキ度合いを評価する意義を有する。
【0034】
実施例2
保圧型として、図3に示す、上こま228aと下こま228bとからなるものの複数対からなるものを用いて、保圧区間において、閉型時に両者間を締結して、金型引抜直後の引抜成形体の厚み方向を金型引抜直後の厚みを維持したこと、引抜成形体4の引抜速度及び保圧型22の引抜方向への移動速度を0.20m/minとしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例1の同様の寸法を有する軌道用絶縁継目板を得た。
得られた軌道用絶縁継目板1について、実施例1と同様の寸法安定性及び工程能力を評価した。その結果を表1に併せて示す。
【0035】
実施例3
保圧型として、図4に示す上プレスこま221a′と下プレスこま221b′とからなるものの複数対からなるものを用いて、シャコ万力により厚み方向に、面圧2MPa、厚みあたり0.05MPaの保持圧をかけた状態にて、引抜方向に移動させたこと、引抜速度及び保圧型の引抜方向への移動速度を0.20m/minとしたこと、引抜成形用金型21の成形孔211から引抜成形体4を保圧型にて挟着するまでの間隔を150mmとしたこと以外は、実施例1に準じて、実施例1の同様の寸法を有する軌道用絶縁継目板を得た。
得られた軌道用絶縁継目板について、実施例1と同様の寸法安定性及び工程能力を評価した。その結果を表1に併せて示す。
【0036】
比較例
未硬化熱硬化性樹脂含浸強化繊維材料を、所定の断面内形を有する成形孔を有する引抜成形用金型の成形孔を通過させつつ、賦形、加熱、保圧の工程を経て、引抜成形を行って、実施例1の同様の寸法を有する軌道用絶縁継目板を得た。
得られた軌道用絶縁継目板について、実施例1と同様の寸法安定性及び工程能力を評価した。その結果を表1に併せて示す。
【0037】
【表1】
【0038】
表1からも明らかなように、本発明の実施例の場合には、比較例に比べていずれも、厚さ寸法の標準偏差が著しく減少し、工程能力指数(Cp)が1以上となり、公差に対して安定した工程能力を有しており、成形速度の増速も可能となり、約2倍の生産能力を実現することが可能となった。
【0039】
【発明の効果】
本発明の引抜成形品の製造方法は、上記のごとき構成とされているので、厚み方向の膨れがなく、均一な肉厚を有する引抜成形品を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の引抜成形品の製造方法により製造される引抜成形品の一例を示す斜視図である。
【図2】 本発明の引抜成形品の製造方法の工程を、使用される装置とともに示す説明図である。
【図3】 本発明に使用される保圧型の別の例を示す説明図である。
【図4】 本発明に使用される保圧型の更に別の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 軌道用絶縁継目板(引抜成形品)
2 装置
3 成形材料
4 引抜成形体
5 引抜成形品
21 引抜成形用金型
22 保圧装置
221 保圧型
226 プレス装置
221a,221a′ 上プレスこま
221b,221b′ 下プレスこま
228a 上こま
228b 下こま
Claims (1)
- 繊維基材に未硬化熱硬化性樹脂を含浸させた成形材料を、引抜成形用金型の成形すべき引抜成形品の断面外形に対応する断面内形を有する成形孔内を通過させつつ賦形・加熱させて、外層部が硬化し中心部が未硬化又は半硬化状態の引抜成形体を連続的に引き抜き、次に、外層部が硬化した該引抜成形体を、引抜速度に連動して引抜方向に移動する保圧型を有する保圧装置を用いて、該保圧型によりその引抜成形体の厚み方向を金型引抜直後の厚みを維持するように所定時間加圧状態で挟持しつつ引抜方向に移動させる間に中心部を硬化させ、その後、保圧型を脱離させることを特徴とする引抜成形品の製造方法。
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