JP5633989B2 - プレス成形方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上金型と下金型とで、鋼板と熱硬化性樹脂を含む繊維強化プラスチック製板体とを一体化接合するプレス成形方法に関するものである。
この種のプレス成形方法は、特許文献１に開示されているが、この特許文献１によれば、接合を良好にするために、前記繊維強化プラスチック製板体の前記鋼板とのとの接合面に合成樹脂を塗布させている。
しかしながら、前記鋼板は量産効果を上げるために、表面及び裏面にメッキ層が形成されているために、前記鋼板と前記繊維強化プラスチック製板体とを一体化接合すると、前記鋼板の前記繊維強化プラスチック製板体との接合面に形成されているメッキ層により、前記接合は壊れやすく、その接合は不十分であった。
そこで本発明は、前記鋼板と前記繊維強化プラスチック製板体とを確実に一体化接合できるプレス成形方法を提供することを目的とする。
このため本発明は、上金型と下金型とで、鋼板と熱硬化性樹脂を含む繊維強化プラスチック製板体とを一体化接合するプレス成形方法であって、前記鋼板の前記繊維強化プラスチック製板体との接合面に形成されたメッキ層をプラズマエッチング処理により除去した後に、前記上金型と前記下金型で形成されるキャビティ内に納められた前記鋼板と前記繊維強化プラスチック製板体とを前記上金型と前記下金型のキャビティ形成面を前記熱硬化性樹脂が硬化する所定温度に加熱した状態下で前記上金型と前記下金型とで加圧して一体化接合することを特徴とする。
本発明によれば、鋼板の繊維強化プラスチック製板体との接合面に形成されたメッキ層をプラズマエッチング処理により除去した後に、前記鋼板と前記繊維強化プラスチック製板体とを確実に一体化接合できるプレス成形方法を提供することができる。
以下、図１乃至図４に基づき、所定のサイズの薄い鋼板４と炭素繊維強化プラスチック（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製板体５とを確実に一体化接合できるプレス成形方法の実施形態を説明する。プレス金型装置１は、上金型２と下金型３とを備えている。前記鋼板４と前記炭素繊維強化プラスチック製板体５とは、同様な形状を呈しており、両者共に下水平板部４Ａ、５Ａと、この下水平板部４Ａ、５Ａの左右両側には連続した各斜板部４Ｂ、５Ｂと、この各斜板部４Ｂ、５Ｂに連続した各上水平板部４Ｃ、５Ｃとから構成される（図２参照）。
これら上金型２と下金型３とで形成されるキャビティＳ内に前記鋼板４及び前記炭素繊維強化プラスチック製板体５を配設し、型閉めすることにより、両者を一体化接合する。そして、前記上金型２と前記下金型３のキャビティＳ形成面の近くには、このキャビティＳ形成面に沿って、電気ヒータ６、７を埋設する。
前記炭素繊維強化プラスチックのマトリックス（母材）は、一般にエポキシ樹脂やポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂にカーボン繊維を入れた複合材料である。例えば、ＰＣＭ法（プレス成形）では、シート状の材料を適切に積層してプリフォームを作成して、プレス成形加工を行って前記炭素繊維複合材料製板体と鋼板の一体成形品を作製する。
本プレス成形方法の使用者が入手する前記鋼板４は、一般には表面及び裏面にメッキが施されてメッキ層が形成されているが、プレス加工して前記鋼板４と前記炭素繊維強化プラスチック製板体５とを確実に一体化接合する前の工程として、例えばプラズマエッチング装置により前記鋼板４の前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面に形成されているメッキ層及び、前記接合面に付着している酸化物、有機物などをプラズマエッチング処理して除去する。従って、前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面（図１における上面）はメッキ層が除去されているが、接合面の裏面である図１における下面はメッキ層８が形成されたままである。このような前記鋼板４の前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面に形成されているメッキ層などをプラズマエッチング処理して除去する場合に限らず、その他の方法及び装置により除去してもよい。
なお、前述したプラズマエッチング処理により、前記鋼板４の前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面に形成されているメッキ層を除去できるが、この接合面に微細な凹凸を形成することにもなり、後工程での一体化接合の際のアンカー効果が得られる。即ち、前記鋼板４と前記繊維強化プラスチック製板体５との接合がより強固なものとなり、接合強度が向上する。
そして、前記繊維強化プラスチック製板体５を、冷蔵庫に冷蔵保存しておく。この場合の保存温度は５℃程度であり、この保存の目的は繊維強化プラスチック製板体５を組成する前記エポキシ樹脂やポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂中に含まれている硬化溶剤等の揮発を防ぐためである。
次に、前記鋼板４と繊維強化プラスチック製板体５とを一体化接合するプレス成形方法について、以下説明する。先ず、図１に示すように、常時前記電気ヒータ６、７に通電して、前記上金型２と前記下金型３の前記キャビティＳ形成面の表面温度を前記繊維強化プラスチック製板体５中に含まれる前記熱硬化性樹脂が熱硬化する温度である１２０以上〜１５０℃以下、例えば１４０℃程度に加熱しておき、前記上金型２と前記下金型３を型開きしている状態下で、前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面に形成されているメッキ層などが除去された前記鋼板４を前記下金型３のキャビティＳ形成面上に載置して前記キャビティＳ内に収納すると共に、前記鋼板４上に冷蔵庫から冷蔵保存されていた前記繊維強化プラスチック製板体５を載置して前記キャビティＳ内に収納する。
次いで、図３に示すように、前記上金型２と前記下金型３とを型閉めすることにより、両者を一体化接合して成形する。この成形圧力は、２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、例えば６０ｋｇｆ／ｃｍ２である。そして、この場合、前記上金型２と前記下金型３の前記キャビティＳ形成面の表面温度は、例えば１４０℃程度に加熱されており、温度上昇した前記繊維強化プラスチック製板体５が常温程度（例えば、２０℃程度であり、以下同じ。）に至ると、前記繊維強化プラスチック製板体５は軟化する。やがて、温度上昇に伴い、前記鋼板４と前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面は徐々に互いに密着することとなる。
この場合、前述したように、冷蔵庫から前記繊維強化プラスチック製板体５を取出して、直ちに前記下金型３のキャビティＳ形成面上に載置した前記鋼板４上に載置する場合に限らず、冷蔵庫から取出して常温状態下においたままとして、例えば前記繊維強化プラスチック製板体５が軟化する少し前か又は軟化した少し後に、前記下金型３のキャビティＳ形成面上に載置した前記鋼板４上にこの繊維強化プラスチック製板体５を載置して、前記上金型２と前記下金型３とを型閉めして、前記鋼板４と前記繊維強化プラスチック製板体５とを一体化接合して成形してもよい。
そして、前記繊維強化プラスチック製板体５が１４０℃程度に至ると、前記繊維強化プラスチック製板体５は硬化が促進されることとなる。従って、前記キャビティＳ内から取出される程度まで硬化したら、型開きし、前記キャビティＳ内から前記鋼板４と前記繊維強化プラスチック製板体５とが強力に接合固定されて一体化接合された成形品１０を取出す。
この場合、前述したように、プラズマエッチング処理により、前記鋼板４の前記繊維強化プラスチック製板体５との接合面に形成されているメッキ層は除去されると共に前記接合面に微細な凹凸が形成されているので、アンカー効果により前記鋼板４と前記繊維強化プラスチック製板体５との接合がより強固なものとなる。
なお、これらの成形サイクル時間、特に型閉めしている時間は実験結果に基づいて決定される。
また、本発明のプレス成形方法は、自動車の構成部品、例えば自動車のセンターピラーなどの構成部品の製作に好適である。
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
１ プレス金型装置
２ 上金型
３ 下金型
４ 鋼板
５ 炭素繊維強化プラスチック製板体
６、７ 電気ヒータ
Ｓ キャビティ
２ 上金型
３ 下金型
４ 鋼板
５ 炭素繊維強化プラスチック製板体
６、７ 電気ヒータ
Ｓ キャビティ
Claims (1)
- 上金型と下金型とで、鋼板と熱硬化性樹脂を含む繊維強化プラスチック製板体とを一体化接合するプレス成形方法であって、前記鋼板の前記繊維強化プラスチック製板体との接合面に形成されたメッキ層をプラズマエッチング処理により除去した後に、前記上金型と前記下金型で形成されるキャビティ内に納められた前記鋼板と前記繊維強化プラスチック製板体とを前記上金型と前記下金型のキャビティ形成面を前記熱硬化性樹脂が硬化する所定温度に加熱した状態下で前記上金型と前記下金型とで加圧して一体化接合することを特徴とするプレス成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012070733A JP5633989B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | プレス成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012070733A JP5633989B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | プレス成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013202784A JP2013202784A (ja) | 2013-10-07 |
| JP5633989B2 true JP5633989B2 (ja) | 2014-12-03 |
Family
ID=49522440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012070733A Active JP5633989B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | プレス成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007001226A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Toray Ind Inc | 金属シートと繊維強化プラスチックの複合部材の成形方法、及び該成形に使用する金属シートと繊維強化プラスチック基材の複合基材 |
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-
2012
- 2012-03-27 JP JP2012070733A patent/JP5633989B2/ja active Active
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| JP2013202784A (ja) | 2013-10-07 |
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