JP5099469B2 - Rubber mold manufacturing method and rubber molding method using the rubber mold - Google Patents
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Description
本発明は、ラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法に関し、とくに、ラバー成形型を製造する際の注型温度に着目した新規な概念に基づくラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a rubber mold and a rubber molding method using the rubber mold, and in particular, a method for manufacturing a rubber mold based on a novel concept focusing on a casting temperature when manufacturing a rubber mold. And a rubber molding method using the rubber molding die.
従来から、ラバー成形型を用い、被成形物(例えば、FRP〔繊維強化プラスチック〕成形物)の成形温度におけるラバー成形型の熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与しながら、被成形物を成形するようにしたラバー成形方法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2)。このラバー成形方法は、一般に、比較的複雑な表面形状を有する被成形物、とくに、プリプレグを用いた被成形物の成形に適していると言われている。ただし、上記特許文献1に開示のラバー成形方法では、被成形物の成形後に中子を成形物の内部から取り出すようになっているため、閉空間を有する成形物の成形には使用できない。 Conventionally, a rubber mold is used to apply a molding pressure generated on the basis of the thermal expansion of the rubber mold at the molding temperature of the molding (for example, FRP (fiber reinforced plastic) molding) to the molding. A rubber molding method in which a molded product is molded is known (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). This rubber molding method is generally said to be suitable for molding a molding having a relatively complicated surface shape, particularly a molding using a prepreg. However, the rubber molding method disclosed in Patent Document 1 cannot be used for molding a molded product having a closed space because the core is taken out from the molded product after molding the molding.
このような従来のラバー成形方法においては、ラバー成形型を剛体からなる外型(ケーシング)内に隙間をもって設置し、そのラバー成形型のキャビティ内で、ラバー成形型の熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与しながら、加熱して被成形物を成形するようになっている。このラバー成形における加熱時の発生圧力は、主としてケーシングとラバー成形型との間の隙間でコントロールされているが、ラバー成形型の初期寸法や内部応力などが未管理あるいは不安定なために、ラバー成形型ごとに制御量が異なったり、被成形物に付与される成形圧力がばらつき、所定形状の成形物が安定して得られないという問題がある。とくに、被成形物が中空の閉空間を有する形状の場合に、被成形物の断面変形が大きくなるなどの問題がある。
そこで本発明の課題は、ラバー成形型から被成形物に付与される成形圧力を、目標とする所定の圧力に安定して制御でき、所定形状の成形物を、とくに閉空間を有する形状の成形物であっても、安定して成形できるようにした、ラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to stably control a molding pressure applied from a rubber mold to a workpiece to a predetermined target pressure, and to mold a predetermined shape, particularly a shape having a closed space. An object of the present invention is to provide a rubber molding die manufacturing method and a rubber molding method using the rubber molding die that can stably mold even a product.
上記課題を解決するために、本発明に係るラバー成形型の製造方法は、被成形物の成形温度における、自身の熱膨張に基づき発生する成形圧力を前記被成形物に付与可能なラバー成形型を注型するに際し、その注型温度を、前記被成形物の成形温度に対して、予め計算により求められた温度差をもって設定することを特徴とする方法からなる。 In order to solve the above-mentioned problems, a rubber molding die manufacturing method according to the present invention is a rubber molding die capable of applying a molding pressure generated based on its own thermal expansion at a molding temperature of the molding to the molding. In casting, the casting temperature is set with a temperature difference obtained in advance by calculation with respect to the molding temperature of the molding object.
このラバー成形型の製造方法は、とくに、上記被成形物の成形温度から、下記式で計算される温度差ΔTを差し引いた温度で、ラバー成形型を注型することを特徴とする方法からなる。
ΔT=(P/E+δ/L)/α
ここで、
P:被成形物の成形圧力
E:ラバーの縦弾性係数
δ:ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙
L:ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み
α:ラバーの線膨張係数
である。
This method for producing a rubber mold comprises, in particular, a method characterized by casting the rubber mold at a temperature obtained by subtracting the temperature difference ΔT calculated by the following equation from the molding temperature of the molding. .
ΔT = (P / E + δ / L) / α
here,
P: Molding pressure of the molding E: Longitudinal elastic modulus of rubber δ: Gap between the cavity of the rubber molding die and the molding L: Thickness in the molding pressure loading direction of the rubber molding die α: Linear expansion coefficient of the rubber It is.
この本発明に係るラバー成形型の製造方法においては、上記ラバー成形型としては、例えば、少なくとも上型、下型を有する分割型からなる構成とすることができる。分割型であれば、被成形物の表面形状が曲面を有する等の複雑な形状である場合にあっても、組み立てられた分割型内に容易に所定形状のキャビティを形成することが可能になる。 In the method for manufacturing a rubber mold according to the present invention, the rubber mold may be composed of a split mold having at least an upper mold and a lower mold, for example. With the split mold, it is possible to easily form a cavity with a predetermined shape in the assembled split mold even when the surface shape of the molding is a complicated shape such as a curved surface. .
また、上記ラバー成形型は、通常、剛体からなる外型(ケーシングと呼ばれることもある。)内に設置されて用いられる。すなわち、形状が一定の剛体からなる外型を基準にして、ラバー成形型をそのキャビティ側に向けて成形時に熱膨張させ、その熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与しながら被成形物の成形を行うのである。 The rubber mold is usually used by being installed in a rigid outer mold (sometimes called a casing). That is, with the outer mold made of a rigid body having a fixed shape as a reference, the rubber mold is thermally expanded at the time of molding toward the cavity side, and the molding pressure generated based on the thermal expansion is applied to the object to be molded. The molded product is molded.
このラバー成形型は、例えば、被成形物としてのFRPの成形に用いられる。中でも、比較的複雑な表面形状を有するFRPの成形に用いられる。 This rubber mold is used, for example, for molding FRP as a molding object. Among them, it is used for molding FRP having a relatively complicated surface shape.
また、このラバー成形型は、とくに、内部に閉空間を有する被成形物の成形に用いて好適なものである。すなわち、内部に閉空間を形成したまま、被成形物の断面形状の有害な変形を起こすことなく、外部側からラバー成形型の熱膨張に基づき発生する所定の成形圧力を安定して付与できるようになる。 In addition, this rubber mold is particularly suitable for use in molding a molding having a closed space inside. That is, it is possible to stably apply a predetermined molding pressure generated based on the thermal expansion of the rubber mold from the outside without causing a harmful deformation of the cross-sectional shape of the molding while the closed space is formed inside. become.
上記ラバー成形型の材質としては、とくに限定されないが、成形温度との関係を考慮すると、耐熱性が高く、弾力性に富み、かつ、被成形物の成形後の離型性に優れたものが好ましい。とくに、シリコーンゴムからなることが好ましいが、その他に、フッ素系ゴム等の適用も可能である。 The material of the rubber mold is not particularly limited, but considering the relationship with the molding temperature, it has high heat resistance, high elasticity, and excellent releasability after molding of the molding. preferable. In particular, it is preferably made of silicone rubber, but in addition, fluorine-based rubber or the like can be applied.
本発明に係るラバー成形方法は、上記のような方法により製造されたラバー成形型を用いて被成形物を成形することを特徴とする方法からなる。 The rubber molding method according to the present invention comprises a method characterized by molding a molding using a rubber molding die manufactured by the method as described above.
このラバー成形方法においては、上記ラバー成形型を、剛体からなる外型(ケーシングと呼ばれることもある。)の内面に当接させて該外型内に設置し、該ラバー成形型のキャビティ内で被成形物を成形することが好ましい。とくに、このラバー成形型は予めΔTを定める際にラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙(δ)を設定しているので、ラバー成形型の反キャビティ側表面を外型の内面に当接させておくことで、従来方法のようにこの間の隙間をコントロールする必要がなくなり、ラバー成形型は、専ら、キャビティ方向に向けて熱膨張すればよいことになる。 In this rubber molding method, the rubber mold is placed in the outer mold in contact with the inner surface of a rigid outer mold (sometimes referred to as a casing), and in the cavity of the rubber mold. It is preferable to mold the molding object. In particular, since the rubber mold has a gap (δ) between the cavity of the rubber mold and the object to be molded when ΔT is determined in advance, the surface on the side opposite to the cavity of the rubber mold is the inner surface of the outer mold. With this, it is not necessary to control the gap between them as in the conventional method, and the rubber mold only needs to be thermally expanded exclusively in the cavity direction.
このラバー成形方法においても、被成形物としてFRPを成形することができる。とくにこのラバー成形方法は、強化繊維プリプレグを含む被成形物を成形するのに好適な方法である。また、内部に閉空間を有する被成形物についても、目標とする形状に安定して成形できるようになる。 Also in this rubber molding method, FRP can be molded as a molding object. In particular, this rubber molding method is a suitable method for molding a molding including a reinforcing fiber prepreg. In addition, a molded article having a closed space inside can be stably molded into a target shape.
本発明に係るラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法によれば、ラバー成形型の注型温度を、被成形物の成形温度に対して予め計算により求められた温度差をもって設定された温度、とくに、被成形物の成形温度から、被成形物の成形圧力、ラバーの縦弾性係数、ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙、ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み、ラバーの線膨張係数を用いて計算された温度差ΔTを差し引いた温度に設定することにより、逆に、注型温度と成形温度(加熱温度)の温度差の管理を介して、成形時に実際に負荷される成形圧力を、目標とする圧力に安定して管理することが可能となる。目標とする所定の成形圧力に安定して制御される結果、複雑な形状、例えば閉空間を有する複雑な形状の成形物であっても、安定して成形できるようになる。 According to the rubber molding die manufacturing method and the rubber molding method using the rubber molding die according to the present invention, the temperature at which the molding temperature of the rubber molding die is calculated in advance with respect to the molding temperature of the molding object. The temperature set with the difference, especially the molding temperature of the molding, the molding pressure of the molding, the elastic modulus of rubber, the gap between the rubber mold cavity and the molding, the molding of the rubber molding Conversely, by setting the temperature minus the temperature difference ΔT calculated using the thickness in the pressure load direction and the linear expansion coefficient of the rubber, the temperature difference between the casting temperature and the molding temperature (heating temperature) is managed. Thus, the molding pressure actually applied during molding can be stably managed at the target pressure. As a result of being stably controlled to a predetermined molding pressure as a target, even a molded product having a complicated shape, for example, a complicated shape having a closed space, can be stably molded.
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係るラバー成形型及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法を示している。図1において、被成形物1は、予め硬化されたFRP製あるいは樹脂製の上シェル2と下シェル3を、閉空間4を形成するように組み合わせたものからなり、その外周側に、未硬化の強化繊維プリプレグ5が単層あるいは複数層積層の形態で、鉢巻き状に巻かれたものからなる。本実施態様では、さらに、強化繊維プリプレグ5の外層側に、形態保持用あるいは締め付け用若しくは最外層形成用のカバーフィルム6(例えば、熱収縮性ポリプロピレンフィルム)が巻かれている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a rubber molding die and a rubber molding method using the rubber molding die according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an object 1 is composed of a combination of a pre-cured FRP or resin upper shell 2 and lower shell 3 so as to form a closed space 4. These reinforced fiber prepregs 5 are made of a single layer or multiple layers laminated and wound in a headband shape. In this embodiment, a cover film 6 (for example, a heat-shrinkable polypropylene film) for maintaining the shape, for fastening, or for forming the outermost layer is wound on the outer layer side of the reinforcing fiber prepreg 5.
上記被成形物1が、分割型からなる上ラバー成形型7及び下ラバー成形型8によって形成されるキャビティ9内に、キャビティ9内面との間に空隙をもって設置されている。上ラバー成形型7及び下ラバー成形型8は、剛体からなる外型としての上ケーシング10と下ケーシング11内に、これらケーシング10、11の内面に当接されて設置されている。上ラバー成形型7及び下ラバー成形型8は、例えばシリコーンゴムから構成されている。この状態で、被成形物1の成形に必要な温度(成形温度)に加熱され、成形が行われる。
The molding 1 is placed in a cavity 9 formed by an upper rubber molding die 7 and a lower rubber molding die 8 made of a split die, with a gap between the inner surface of the cavity 9. The upper rubber molding die 7 and the lower rubber molding die 8 are placed in contact with the inner surfaces of the
上ラバー成形型7及び下ラバー成形型8は、剛体からなる上ケーシング10と下ケーシング11に当接されているので、成形温度に加熱されると、上ケーシング10と下ケーシング11の内面を基準面として、実質的にキャビティ9方向のみに熱膨張する。この熱膨張したラバー成形型7、8が被成形物1に接触した時点から、この熱膨張に基づき発生する成形圧力が被成形物1に付与され、被成形物1が目標とする形状の成形物へと成形される。
Since the upper rubber mold 7 and the lower rubber mold 8 are in contact with the
この成形圧力が次のように設定、管理される。すなわち、まず、ラバー成形型7、8自体を注型により製造する際に、その注型温度が、被成形物1の成形温度に対して、予め計算により求められた温度差をもって設定される。とくに、被成形物1の成形温度から、下記式で計算される温度差ΔTを差し引いた温度で、ラバー成形型が注型される。
ΔT=(P/E+δ/L)/α
ここで、
P:被成形物の成形圧力
E:ラバーの縦弾性係数
δ:ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙
L:ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み
α:ラバーの線膨張係数
である。
This molding pressure is set and managed as follows. That is, first, when the rubber molds 7 and 8 themselves are manufactured by casting, the casting temperature is set with respect to the molding temperature of the molding 1 with a temperature difference obtained in advance by calculation. In particular, the rubber mold is cast at a temperature obtained by subtracting the temperature difference ΔT calculated by the following equation from the molding temperature of the article 1.
ΔT = (P / E + δ / L) / α
here,
P: Molding pressure of the molding E: Longitudinal elastic modulus of rubber δ: Gap between the cavity of the rubber molding die and the molding L: Thickness in the molding pressure loading direction of the rubber molding die α: Linear expansion coefficient of the rubber It is.
上記式による関係を図2に示す。すなわち、従来のラバー成形では、上記のような設定温度差や注型温度は考慮されておらず、管理されていなかったが、本発明では、被成形物1の成形温度(加熱温度)に対して、上記ΔTだけ差し引いた注型温度にて、つまり、このように意図的に管理された注型温度にて、ラバー成形型7、8が製造される。 The relationship according to the above equation is shown in FIG. That is, in the conventional rubber molding, the set temperature difference and the casting temperature as described above are not taken into consideration and managed, but in the present invention, the molding temperature (heating temperature) of the molding 1 is not controlled. Thus, the rubber molds 7 and 8 are manufactured at the casting temperature subtracted by ΔT, that is, at the casting temperature intentionally controlled as described above.
このように製造されたラバー成形型7、8では、上記のように注型温度が管理されることで、注型温度と成形温度(加熱温度)の温度差が意図的に管理されることになり、前述の式のようにラバー成形型の寸法とラバーの線膨張係数から計算される発生圧力(つまり、実際に負荷される成形圧力)が、管理値として設定可能となる。その結果、目標とする所定の成形圧力を安定して加えることが可能になる。したがって、成形製品のばらつきが抑えられ、品質、形状ともに安定した成形物が得られるようになる。 In the rubber molds 7 and 8 manufactured in this way, the temperature difference between the casting temperature and the molding temperature (heating temperature) is intentionally managed by managing the casting temperature as described above. Thus, the generated pressure (that is, the molding pressure that is actually applied) calculated from the dimensions of the rubber mold and the linear expansion coefficient of the rubber can be set as the management value, as in the above formula. As a result, it becomes possible to stably apply a target predetermined molding pressure. Therefore, variations in the molded product are suppressed, and a molded product having a stable quality and shape can be obtained.
なお、上記実施態様において成形されるFRP成形物自体の形状や構造は特に限定されず、その強化繊維やマトリックス樹脂の種類も特に限定されない。 In addition, the shape and structure of FRP molding itself shape | molded in the said embodiment are not specifically limited, The kind of the reinforced fiber and matrix resin is also not specifically limited.
本発明に係るラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法は、あらゆるラバー成形用途に適用でき、とくに閉空間を有する複雑な形状のFRPのラバー成形に好適なものである。 The method for producing a rubber mold and the rubber molding method using the rubber mold according to the present invention can be applied to all types of rubber molding, and are particularly suitable for rubber molding of FRP having a complicated shape having a closed space. .
1 被成形物
2 上シェル
3 下シェル
4 閉空間
5 未硬化の強化繊維プリプレグ
6 カバーフィルム
7 上ラバー成形型
8 下ラバー成形型
9 キャビティ
10 上ケーシング
11 下ケーシング
1 Molded object 2 Upper shell 3 Lower shell 4 Closed space 5 Uncured reinforcing fiber prepreg 6 Cover film 7 Upper rubber mold 8 Lower rubber mold 9
Claims (12)
ΔT=(P/E+δ/L)/α
ここで、
P:被成形物の成形圧力
E:ラバーの縦弾性係数
δ:ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙
L:ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み
α:ラバーの線膨張係数
である。 The method for producing a rubber mold according to claim 1, wherein the rubber mold is cast at a temperature obtained by subtracting a temperature difference ΔT calculated by the following formula from a molding temperature of the molding.
ΔT = (P / E + δ / L) / α
here,
P: Molding pressure of the molding E: Longitudinal elastic modulus of rubber δ: Gap between the cavity of the rubber molding die and the molding L: Thickness in the molding pressure loading direction of the rubber molding die α: Linear expansion coefficient of the rubber It is.
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