JP6478098B2 - 射出成形部材の製造方法 - Google Patents
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繊維強化樹脂を用いた成形方法として、特許文献1は、ナイロン系樹脂を含浸させた一方向強化繊維テープを金型のキャビティ内に貼り付け、次に、炭素繊維を含有するナイロン系樹脂を金型のキャビティに射出し、射出完了後にプレス(型締め)することによって成形品を成形する方法を開示している。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号によって特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
さらに、連続繊維強化樹脂テープの配置する位置によっては、連続繊維強化樹脂テープを成形品の内部に隠すことができるため、優れた意匠性を確保することもできる。
請求項2に記載の発明によれば、連続繊維強化樹脂テープを簡易に配置することができるので、製造工程の複雑化を防止でき、それによって製造コストの低減を図ることができる。
図1A〜図1Cは、本発明の一実施形態に係る射出成形部材1の製造方法を説明するための模式図である。図2は、連続繊維強化樹脂テープ8の接着に関連する工程を説明するための図である。
射出成形部材1を製造するには、まず、図1Aに示すように、キャビティ2を有する金型3が準備される。金型3は、たとえば、ダイレクトゲート式の2プレート金型であり、上型4および下型5を含む。なお、図1A〜図1Cに示した金型3は、本発明の説明をするために模式的に表したものに過ぎず、本発明の実施にあたって使用する金型としては、目的とする射出成形部材1の形状に応じたものを採用すればよい。たとえば、金型は、サイドゲート式の2プレート金型、サブマリンゲート式の2プレート金型、ピンゲート式の3プレート金型等、各種の金型であってよい。
下型5は、射出成形部材1の外面を成形するためのものである。下型5の内面7(成形面)は、射出成形部材1の外面に合わせて湾曲した凹面となっている。また、下型5は、2つの分割型5aによって構成されている。各分割型5aは、互いに接近離反するように水平移動可能に設けられている。また、各分割型5aは、たとえば、流体圧シリンダを備えるアクチュエータ等によって水平移動される。
連続繊維強化樹脂テープ8は、シート状に形成された連続繊維からなる基材にベース樹脂(マトリクス樹脂)を含浸した複合材からなる。
連続繊維強化樹脂テープ8を構成する連続繊維としては、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が挙げられる。また、連続繊維の形態としては、連続繊維を経糸(たていと)と緯糸(よこいと)に交互に配向(織る)させたクロス材であってもよいし、連続繊維を一方向に配向させたUD(Uni Direction)材であってもよい。また、クロス材の織り方としては、平織、綾織、朱子織、からみ織、模紗織、斜紋織等、一般的に知られている織り方が挙げられるが、樹脂を含浸できるものであればこれらに限られない。
連続繊維強化樹脂テープ8は、この実施形態では、上型4の外面6に接着される。接着は、たとえば、接着剤で固定することによって、連続繊維強化樹脂テープ8が動かない程度に、連続繊維強化樹脂テープ8を上型4に軽く固定することである。また、連続繊維強化樹脂テープ8は、図2に示すように、上型4の外面6の全体を覆うように配置されてもよい。なお、図2では、連続繊維強化樹脂テープ8として、UDテープを使用した例を示している。
原料樹脂10としては、連続繊維強化樹脂テープ8のベース樹脂の融点よりも低い融点を有する樹脂が使用され、好ましくは、当該相対的に低い融点を有し、かつ、連続繊維強化樹脂テープ8のベース樹脂との間に分子間力を発現させることができる分子構造を有する樹脂が使用される。当該分子構造とは、たとえば、ベース樹脂の分子構造と類似構造を有することによって、互いに引き合う相互作用を生じさせるものをいう。また、原料樹脂10としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
原料樹脂10の具体例としては、たとえば、連続繊維強化樹脂テープ8のベース樹脂としてポリイミド系樹脂(分解温度:320℃以上)が使用される場合、ポリアミド系樹脂(融点:300℃以上)が使用される。好ましくは、連続繊維強化樹脂テープ8のベース樹脂としてポリイミド(熱分解温度:500℃以上)が使用され、PA66(融点:250℃〜280℃)が使用される。ポリイミド系樹脂およびポリアミド系樹脂は、いずれもアミド結合を有する点で、互いに類似する分子構造を有している。
原料樹脂10の射出後、型締め装置(図示せず)によって、図1Cに示すように、キャビティ2内の原料樹脂10がプレスされる。以上の工程を経て、図3に示す射出成形部材1が得られる。得られた射出成形部材1は、その内部に、湾曲した内面11によって区画された空洞12を備えている。
さらに、図2に示すように、金型3(この実施形態では、上型4)の成形面の全体を覆うように連続繊維強化樹脂テープ8を配置すれば、得られた射出成形部材1の表面全域に亘って連続繊維強化樹脂テープ8を分布させることができるので、心金の代用とすることもできる。
たとえば、図4に示すように、連続繊維強化樹脂テープ8は、ベース樹脂を含浸したクロス材からなる複合材であってもよい。
また、連続繊維強化樹脂テープ8は、金型3の表面の全体に配置する必要はなく、図5に示すように、金型3の表面に選択的に配置してもよい。
また、図7Aに示すように、連続繊維強化樹脂テープ8は、金型3のR部(図7Aでは外面6)に対して部分的に浮くように仮接着されてもよい。この場合、図7Bおよび図7Cに示すように、連続繊維強化樹脂テープ8の周囲に原料樹脂10を回り込ませることができる。これにより、連続繊維強化樹脂テープ8の全面に対して原料樹脂10を結合させて、連続繊維強化樹脂テープ8を原料樹脂10内に埋め込むことができる。その結果、連続繊維強化樹脂テープ8の剥がれを防止でき、さらに、意匠性を一層向上させることができる。
本発明の構成を採用した製法によって得られる射出成形部材は、車両部品の他、たとえば、鉄道車両、船舶、航空機、ユニットバス、浄化槽、プリント基板、遊具、スキー板等、各種分野で使用される部品や本体に使用することができる。
Claims (2)
- 金型のキャビティに連続繊維強化樹脂テープを配置する工程と、
前記連続繊維強化樹脂テープのベース樹脂が流動しない温度で流動状態の原料樹脂を前記キャビティに射出する工程と、
前記原料樹脂を成形品に成形する工程とを含み、
前記ベース樹脂がポリイミドを含み、前記原料樹脂がポリアミドを含み、
前記射出工程は、前記ポリアミドの融点以上、かつ前記ポリイミドの分解温度未満の温度で前記ポリアミドを前記キャビティに射出する工程を含む、射出成形部材の製造方法。 - 前記連続繊維強化樹脂テープを配置する工程は、前記連続繊維強化樹脂テープを前記キャビティ内に接着する工程を含む、請求項1に記載の射出成形部材の製造方法。
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