JP6522456B2 - Method and apparatus for molding composite material molding - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、炭素繊維などの強化繊維が混入される複合材料成形品の成形方法および装置に関する。   Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for molding a composite material molded article in which reinforcing fibers such as carbon fibers are mixed.

射出成形法では、炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維が母材の樹脂に混入された複合材料が用いられることがある。複合材料を用いることにより、成形品の機械的強度の強化や軽量化を図ることができる。
強化繊維を混入した樹脂を射出成形する場合、強化繊維には樹脂の流れ方向に配向する傾向があり、成形品にそりが発生したり、特定方向の強度が弱くなるといった問題がある。このため、複合材料を用いる射出成形では、成形品のそりや強度の方向性の欠点を改善するために、従来から、様々な改良が加えられている。
In the injection molding method, a composite material in which reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers are mixed in a resin of a base material may be used. By using the composite material, the mechanical strength of the molded article can be enhanced and the weight thereof can be reduced.
When a resin mixed with reinforcing fibers is injection molded, the reinforcing fibers tend to be oriented in the flow direction of the resin, and there is a problem that the molded product is warped or the strength in a specific direction is weakened. For this reason, in injection molding using a composite material, various improvements have conventionally been added to ameliorate the defects of the warp of a molded article and the directionality of strength.

例えば、特許文献1では、金型キャビティに繊維入り樹脂材料を最初に充填した後、金型キャビティを広げてから、最初の樹脂の流れ方向に対して交差する方向から繊維入り樹脂材料を充填し、層状の成形品を成形する射出成形方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1, after the fiber-filled resin material is first filled in the mold cavity, the mold cavity is expanded, and then the fiber-filled resin material is filled from the direction intersecting the first resin flow direction. An injection molding method for forming a layered molded article is disclosed.

また、特許文献2では、繊維材を含む基材層を成形する第1の射出装置と、繊維材を含む表層を成形する第2の射出装置からなる2台の射出装置を用い、第1の射出装置の樹脂成形材料と、第2の射出装置の樹脂成形材料とで、繊維材の配合比率が異なるようにした成形方法が開示されている。   Further, in Patent Document 2, a first injection device for forming a base material layer containing a fiber material and a second injection device for forming a surface layer containing a fiber material are used. A molding method is disclosed in which the blending ratio of the fiber material is different between the resin molding material of the injection device and the resin molding material of the second injection device.

特開昭63−315218号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-315218 特開2011−173344号公報JP, 2011-173344, A

しかしながら、特許文献1の成形方法では、射出装置に供給する材料には、あらかじめ強化繊維が混入されているペレットが使用されている。また、特許文献2の成形方法では、強化繊維フィラメントの束を所定の長さに切断したチョップド繊維が材料に用いられている。   However, in the molding method of Patent Document 1, pellets in which reinforcing fibers are mixed in advance are used as materials to be supplied to the injection device. Further, in the molding method of Patent Document 2, chopped fibers obtained by cutting a bundle of reinforcing fiber filaments into a predetermined length are used as the material.

このような強化繊維入りのペレットや、チョップド繊維入りの樹脂成形材料は、もともと繊維の長さが短いので、キャビティに充填した時に、繊維折損が発生し易い。このために、長い繊維が残らずに、強化繊維による所期の目的を達成できないという問題がある。   Since such pellets containing reinforcing fibers and resin molding materials containing chopped fibers originally have a short fiber length, fiber breakage is likely to occur when they are filled in the cavity. For this reason, there is a problem that the intended purpose of reinforcing fibers can not be achieved without remaining long fibers.

本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、金型キャビティ内の樹脂材料の流れ方向を1層目の射出工程と2層目の射出工程とで変えて成形し、折損せずに長い強化繊維が成形品に残るようにすることにより、高強度の成形品を得られるようにした複合材料成形品の成形方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, in which the flow direction of the resin material in the mold cavity is changed between the injection step of the first layer and the injection step of the second layer. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for molding a composite material molded article, in which a high strength molded article can be obtained by leaving long reinforcing fibers in the molded article without breakage.

前記の目的を達成するために、本発明に係る複合材料成形品の成形装置は、連続強化繊維が投入される投入口を母材の供給口とは異なる位置に有するバレルと、前記バレル内に収容されるスクリュと、を有する射出装置と、成形品の第1層を成形する第1の固定金型と、第2層を成形する第2の固定金型と、前記第1の固定金型と第2の固定金型の各々と互換的に組み合わされる移動金型と、からなる金型装置と、型開したときに、固定金型と移動金型との組み合わせを入れ替える金型入れ替え機構と、前記金型装置の開閉および型締を行う型締装置と、を備え、前記金型装置は、前記第1層のキャビティに第1の方向から前記母材に前記連続強化繊維が混合された成形材料を充填する第1の流路と、前記第1の方向とは異なる方向から前記第2層のキャビティに前記成形材料を充填する第2の流路と、を有することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a molding apparatus for a composite material molded article according to the present invention comprises a barrel having an insertion port into which continuous reinforcing fibers are injected at a position different from a supply port of a base material; An injection device having a screw to be accommodated, a first fixed mold for molding a first layer of a molded article, a second fixed mold for molding a second layer, and the first fixed mold And a moving mold that is combined with each other in a compatible manner with each of the second fixed molds, and a mold replacement mechanism that replaces the combination of the fixed mold and the moving mold when the mold is opened. And a mold clamping apparatus for opening and closing and mold clamping the mold apparatus, wherein the mold apparatus comprises the cavity and the continuous reinforcing fiber mixed in the cavity of the first layer from the first direction. The first flow path for filling the molding material, and the first direction from the direction different from the first direction A second flow path for filling the molding material into two layers cavity, is characterized in that it has a.

また、本発明に係る複合材料成形品の成形方法は、上記の複合材料成形装置を用い、射出工程は、前記第1層のキャビティに前記第1の流路から第1の方向に前記成形材料を射出する第1の射出工程と、前記第1層からなる中間成形品に重ねるようにして前記第2層のキャビティには前記第2の流路から第1の方向とは異なる方向に成形材料を射出する第2の射出工程と、を有し、前記第1層と前記第2層とで強化繊維の配向方向が異なるように積層された複合材料成形品を成形することを特徴とするものである。   Further, the method of molding a composite material molded article according to the present invention uses the above-described composite material molding apparatus, and in the injection step, the molding material in the cavity of the first layer from the first flow path to the first direction And a molding material in a direction different from the first direction from the second flow path in the cavity of the second layer so as to be superimposed on the intermediate molded product consisting of the first layer and a first injection step of injecting Forming a composite material molded article in which the first layer and the second layer are laminated such that the orientation directions of the reinforcing fibers are different from each other. It is.

本発明の一実施形態による複合材料成形品の成形方法を実施するための射出成形機の概要を示す側面図である。It is a side view showing the outline of the injection molding machine for enforcing the molding method of the composite material molded article by one embodiment of the present invention. 図1の射出成形機の射出装置を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the injection device of the injection molding machine of FIG. 本発明の実施形態による複合材料成形品の成形に使用する二組の金型を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing two sets of molds used to form a composite material molded article according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による複合材料成形品の成形工程を示す金型の断面図である。It is sectional drawing of the metal mold | die which shows the formation process of the composite material molded article by embodiment of this invention.

以下、本発明による複合材料成形品の成形方法および装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態による複合材料成形品の成形方法を実施する射出成形機10の概要を示す図である。この射出成形機10は、射出装置12と、型締装置14と、から構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a method and apparatus for molding a composite material molded article according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.
FIG. 1 is a schematic view of an injection molding machine 10 for carrying out a method of molding a composite material molded article according to an embodiment of the present invention. The injection molding machine 10 is composed of an injection device 12 and a mold clamping device 14.

まず、型締装置14について説明する。この型締装置14では、固定ダイプレート(固定盤)15と、リンクハウジング(受圧盤)16との間に、移動ダイプレート(可動盤)17が配置されている。固定ダイプレート15と、リンクハウジング16とは、複数の(例えば、4本の)タイバー21によって連結されている。   First, the mold clamping device 14 will be described. In the mold clamping device 14, a movable die plate (movable plate) 17 is disposed between the fixed die plate (fixed plate) 15 and the link housing (pressure receiving plate) 16. The fixed die plate 15 and the link housing 16 are connected by a plurality of (for example, four) tie bars 21.

この実施形態では、樹脂に強化繊維を混合した複合材料からなる2層を積層した成形品を成形するために、2組の金型22、24が用いられている。このうち、第1の金型22は、固定金型22aと移動金型23a(または移動金型23b)とからなり、成形品の第1層を成形するための金型である。第2の金型24は、固定金型22bと移動金型23b(または移動金型23a)とからなり、第2層を成形するための金型である。固定金型22a、22bは、固定ダイプレート15に取り付けられ、移動金型23a、23bは、ロータリー式の旋回ダイプレート(中間盤)25を介して、移動ダイプレート17に取り付けられている。なお、ロータリー式の旋回ダイプレート25については後述する。   In this embodiment, two sets of molds 22 and 24 are used to form a molded article in which two layers of composite material in which reinforcing fibers are mixed with resin are laminated. Among these, the first mold 22 is composed of a fixed mold 22a and a moving mold 23a (or a moving mold 23b), and is a mold for forming a first layer of a molded product. The second mold 24 includes a fixed mold 22b and a moving mold 23b (or a moving mold 23a), and is a mold for molding the second layer. The fixed dies 22a and 22b are attached to the fixed die plate 15, and the movable dies 23a and 23b are attached to the movable die plate 17 via a rotary die plate (intermediate plate) 25 of a rotary type. The rotary die plate 25 will be described later.

型締装置14には、金型開閉機構として、トグルリンクリンク機構18が設けられている。トグルリンク機構18は、リンクハウジング16と、移動ダイプレート17とを連結している。このトグルリンク機構18は、クロスヘッド27を備えており、このクロスヘッド27には、ナット部28が設けられており、サーボモータ29によって駆動されるボールねじ26がナット部28に螺合するようになっている。   The mold clamping device 14 is provided with a toggle link link mechanism 18 as a mold opening and closing mechanism. The toggle link mechanism 18 connects the link housing 16 and the movable die plate 17. The toggle link mechanism 18 includes a cross head 27. The cross head 27 is provided with a nut portion 28 so that a ball screw 26 driven by a servomotor 29 is screwed into the nut portion 28. It has become.

図1では、トグルリンクリンク機構18が伸びて型閉じされた状態が示されている。サーボモータ29によって駆動されて、クロスヘッド27が図1において右方に移動すると、トグルリンク機構18が伸び、移動ダイプレート17は前進して型閉動作が行われる。そして、トグルリンク機構18をさらに伸ばすことで、タイバー21が伸びて大きな型締力が発生する。逆に、クロスヘッド27が図1において左方に移動すると、トグルリンク機構26が屈曲されるので、移動ダイプレート17は後退して、型開動作が行われる。   In FIG. 1, the toggle link linkage 18 is shown in an extended, mold closed condition. When the cross head 27 is moved to the right in FIG. 1 driven by the servomotor 29, the toggle link mechanism 18 is extended and the movable die plate 17 is advanced to perform the mold closing operation. Then, by further extending the toggle link mechanism 18, the tie bar 21 extends and a large mold clamping force is generated. Conversely, when the cross head 27 moves to the left in FIG. 1, the toggle link mechanism 26 is bent, so the movable die plate 17 is retracted and the mold opening operation is performed.

次に、射出装置12について説明する。この実施形態の場合、2組ある第1の金型22、第2の金型24に同時に成形材料を射出できるように、射出装置12は2台並列に設置されている。なお、射出装置12は同一の構成である。   Next, the injection device 12 will be described. In the case of this embodiment, two injection devices 12 are installed in parallel so that the molding material can be injected simultaneously into two sets of the first mold 22 and the second mold 24. The injection device 12 has the same configuration.

図2は、射出装置12の構成を示す。この実施形態では、予備可塑化式の射出装置12が用いられている。この射出装置12は、成形材料を溶融および混練・混合して送り出す可塑化装置30と、溶融した成形材料の計量と金型内のキャビティへの射出を行う射出部32と、を有している。
可塑化装置30のバレル33には、スクリュ34が挿入されている。このスクリュ34の外周には、フライト31が螺旋状に設けられている。また、バレル33には、例えば、ペレット状に加工された樹脂ペレット60をバレル33内に投入するためのホッパ(母材の供給口)35が設けられている。またバレル33の外周部には、加熱ヒータ36が配置されている。
FIG. 2 shows the configuration of the injection device 12. In this embodiment, a pre-plasticizing injection device 12 is used. The injection device 12 has a plasticizing device 30 for melting, kneading and mixing the molding material and feeding it out, and an injection unit 32 for measuring the molten molding material and injecting it into a cavity in the mold. .
A screw 34 is inserted into the barrel 33 of the plasticizing device 30. A flight 31 is provided spirally on the outer periphery of the screw 34. Further, in the barrel 33, for example, a hopper (base material supply port) 35 for charging the resin pellet 60 processed into a pellet shape into the barrel 33 is provided. Further, a heater 36 is disposed on the outer peripheral portion of the barrel 33.

スクリュ34の後端部には、プーリ38aが取り付けられ、スクリュ駆動モータ37にはプーリ38bが取り付けられている。スクリュ駆動モータ37は、プーリ38a、38bに巻き掛けられたベルト39を介してスクリュ34を回転させる。   A pulley 38 a is attached to the rear end of the screw 34, and a pulley 38 b is attached to the screw drive motor 37. The screw drive motor 37 rotates the screw 34 via a belt 39 wound around the pulleys 38a and 38b.

本実施形態の可塑化装置30では、強化繊維を母材の樹脂に混合(混入)するため、バレル33には、加熱ヒータ36の下流側の位置に強化繊維の繊維束66を投入する投入口40が開口するようになっている。投入口40としては、溶融樹脂に含まれる揮発成分を排気するためにバレル33に設けられているベント孔を利用することができる。加熱ヒータ36による加熱とスクリュ34の回転によって溶融した樹脂は、投入口40から投入される強化繊維と混合されながら、バレル33の前方に送られることになる。バレル33の先端部は、射出部32を構成している射出シリンダ50と連結されている。   In the plasticizing apparatus 30 according to the present embodiment, in order to mix (mix) the reinforcing fibers with the resin of the base material, the barrel 33 receives the fiber bundle 66 of the reinforcing fibers at the downstream position of the heater 36. 40 is designed to open. As the inlet 40, the vent hole provided in the barrel 33 can be used to exhaust the volatile component contained in the molten resin. The resin melted by the heating by the heater 36 and the rotation of the screw 34 is sent to the front of the barrel 33 while being mixed with the reinforcing fiber introduced from the inlet 40. The tip end of the barrel 33 is connected to an injection cylinder 50 that constitutes the injection unit 32.

可塑化装置30から射出シリンダ50に送り出された成形材料、この場合、樹脂に強化繊維が混入した成形材料は、駆動シリンダ52によって射出プランジャ51を前進させることで、ノズル42から金型内に射出されるようになっている。   The molding material delivered from the plasticizing device 30 to the injection cylinder 50, in this case, the molding material in which the reinforcing fiber is mixed in the resin, is injected from the nozzle 42 into the mold by advancing the injection plunger 51 by the drive cylinder 52. It is supposed to be

次に、成形品を成形する金型について、図3を参照しながら説明する。図3(a)は、ロータリー式の旋回ダイプレート25と固定ダイプレート15に取り付けられている第1の金型22と第2の金型24の断面を示す。図3(b)は、第1金型22の固定金型22aにおけるキャビティ成形面を示し、図3(c)は、第2金型24の固定金型22bにおけるキャビティ成形面を示している。   Next, a mold for molding a molded article will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a cross section of the first die 22 and the second die 24 attached to the rotary type swiveling die plate 25 and the stationary die plate 15. FIG. 3 (b) shows the cavity molding surface of the fixed mold 22 a of the first mold 22, and FIG. 3 (c) shows the cavity molding surface of the fixed mold 22 b of the second mold 24.

本実施形態では、第1金型22と第2金型24とからなる2組の金型を使用して、2層積層構造の成形品が成形される。第1金型22では、固定金型(第1の固定金型)22aと移動金型23a(または移動金型23b)とによって、第1層からなる中間成形品62を形成する第1のキャビティ54が形成されている。第2金型24では、移動金型23b(または移動金型23a)に中間成形品62が残った状態で、この移動金型23b(または移動金型23a)と固定金型(第2の固定金型)22bとによって、中間成形品62に重ねるようにして第2層が積層される最終の成形品を成形する第2のキャビティ55が形成されている。   In this embodiment, a two-layered mold is formed using two sets of molds consisting of the first mold 22 and the second mold 24. In the first mold 22, a first cavity for forming an intermediate molded product 62 consisting of a first layer by the fixed mold (first fixed mold) 22a and the moving mold 23a (or the moving mold 23b) 54 are formed. In the second mold 24, with the intermediate molded product 62 remaining in the moving mold 23b (or moving mold 23a), the moving mold 23b (or moving mold 23a) and the fixed mold (second fixing) The mold 22 b forms a second cavity 55 for molding the final molded product on which the second layer is laminated so as to be superimposed on the intermediate molded product 62.

この実施形態の場合、図1に示されるように、移動金型23a、23bは、ロータリー式の旋回ダイプレート25に旋回軸44に関して180°対称な位置に取り付けられている。移動金型23a、23bは、同一形状の金型である。旋回ダイプレート25は、旋回駆動機構46によって駆動されて180°旋回することができるようになっている。これら旋回ダイプレート25と旋回駆動機構46によって、金型入れ替え機構が構成されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, the moving molds 23a, 23b are attached to the rotary die plate 25 in a 180 ° symmetrical position with respect to the pivot axis 44. The moving molds 23a and 23b are molds of the same shape. The pivoting die plate 25 is driven by a pivoting drive mechanism 46 so that it can pivot 180 °. The turning die plate 25 and the turning drive mechanism 46 constitute a die replacement mechanism.

図3(b)、図3(c)に示されるように、1層目を成形する固定金型22aと、2層目を成形する固定金型22bとでは、成形材料の流れ方向が直交する(直角に交差する)ようにそれぞれ成形材料の流路が設定されている。   As shown in FIGS. 3B and 3C, the flow direction of the molding material is orthogonal between the fixed mold 22a for forming the first layer and the fixed mold 22b for forming the second layer. The flow paths of the molding material are respectively set to (cross at right angles).

第1層用の固定金型22aの場合、成形材料が第1のキャビティ54内を、例えば、矢印Aの方向に向かって流れるように、流路65が設定されている。これに対して、第2層用の固定金型22bの場合には、矢印Aと直交する方向の矢印B方向に成形材料が第2のキャビティ55内を流れるように、方向、形状の異なる流路66が設定されている。   In the case of the fixed mold 22 a for the first layer, the flow path 65 is set such that the molding material flows in the first cavity 54 in the direction of the arrow A, for example. On the other hand, in the case of the fixed mold 22b for the second layer, the flow having different directions and shapes such that the molding material flows in the second cavity 55 in the direction of the arrow B in the direction orthogonal to the arrow A. The path 66 is set.

次に、以上のような射出成形機を用いて実施する複合材料成形品の成形方法について説明する。   Next, a method of molding a composite material molded article to be carried out using the above-described injection molding machine will be described.

まず、成形に使用される材料について説明する。
母材となる樹脂は、例えば、ナイロン系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ABS系樹脂等、各種の樹脂が用いられる。図2に示されるように、これらの樹脂は、樹脂ペレット60に加工されてホッパ35から可塑化装置30のバレル33内に投入される。
First, materials used for molding will be described.
For example, various resins such as nylon resin, polycarbonate resin, polypropylene resin, polyethylene resin, acrylic resin, and ABS resin are used as the base resin. As shown in FIG. 2, these resins are processed into resin pellets 60 and introduced from the hopper 35 into the barrel 33 of the plasticizing device 30.

樹脂に混入される強化繊維(強化材)には、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維等があり、いずれも強化繊維として用いることが可能である。
強化繊維には、繊維の形態の観点から分けると、綿のように単繊維の塊になっているものと、繊維が糸のように連続する連続繊維(長繊維)と、がある。本実施形態で用いられるのは、連続繊維の形態をなしている強化繊維である。炭素繊維の場合であれば、例えば、太さが5−7μm程度の連続繊維を数万本から十数万本束ねて繊維束にしたものが用いられる。
Carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, plant fibers and the like can be used as the reinforcing fibers (reinforcing material) mixed in the resin, and any of them can be used as a reinforcing fiber.
Reinforcing fibers are divided into single fiber lumps such as cotton and continuous fibers (long fibers) in which the fibers are continuous like yarns, in view of the form of fibers. Used in the present embodiment are reinforcing fibers in the form of continuous fibers. In the case of carbon fibers, for example, a bundle of several tens to several tens of thousands of continuous fibers having a thickness of about 5 to 7 μm to form fiber bundles is used.

図2に示されるように、このような強化繊維からなる繊維束66は、リール68から可塑化装置30のバレル33に向かって繰り出され、投入口40から連続繊維の状態のままでバレル33に投入される。   As shown in FIG. 2, a fiber bundle 66 composed of such reinforcing fibers is drawn from the reel 68 toward the barrel 33 of the plasticizing device 30, and is kept in the form of continuous fibers from the inlet 40 into the barrel 33. It is thrown in.

他方、樹脂ペレット60は、加熱ヒータ36の熱によって溶融されながら、回転するスクリュ34によって前方に向かって送られ、母材の樹脂の溶融、混練が行われる。このとき、投入口40から、強化繊維の繊維束66がバレル33内に送り込まれると、繊維束66は、回転しているスクリュ34のフライト31に絡みつき、バレル33内部に引き込まれていく。   On the other hand, the resin pellet 60 is sent forward by the rotating screw 34 while being melted by the heat of the heater 36, and the resin of the base material is melted and kneaded. At this time, when the fiber bundle 66 of reinforcing fibers is fed into the barrel 33 from the inlet 40, the fiber bundle 66 is entangled in the flight 31 of the rotating screw 34 and drawn into the barrel 33.

そして、繊維束66を形成している繊維は、フライト31とバレル33の内面の間に挟まったときに受けるせん断力によって切断されながら、溶融した樹脂中に分散していく。この場合、繊維束66には連続繊維を用いているので、混入した後も細かく折損されずに強化繊維の長さを確保することが可能である。   Then, the fibers forming the fiber bundle 66 are dispersed in the molten resin while being cut by the shear force received when they are pinched between the flight 31 and the inner surface of the barrel 33. In this case, since continuous fibers are used for the fiber bundle 66, it is possible to secure the length of the reinforcing fibers without being broken finely even after being mixed.

このようにして、可塑化装置30では、強化繊維と樹脂との混練が行われる。強化繊維が混合された溶融樹脂、すなわち複合材料は、バレル33の先端部に送られ、さらにバレル33の先端部から射出シリンダ50の内部に押し出される。   Thus, in the plasticizing device 30, kneading of the reinforcing fiber and the resin is performed. The molten resin mixed with reinforcing fibers, ie, the composite material, is fed to the tip of the barrel 33 and is further extruded from the tip of the barrel 33 into the inside of the injection cylinder 50.

次に、図4は、ロータリー式の旋回ダイプレート25を旋回させ、金型の組み合わせを入れ替えながら行う射出工程を説明する図である。
図4(a)は、第1層からなる最初の中間成形品62を成形するときの射出工程を示す。図4(b)は、図4(a)の位置から旋回ダイプレート25を180°旋回させたときの射出工程を示している。図4(c)は、中間成形品62と、最終の成形品68を同時に成形する射出工程を示している。
Next, FIG. 4 is a view for explaining an injection process which is performed while rotating the rotary type revolving die plate 25 and replacing the combination of dies.
FIG. 4 (a) shows the injection process when molding the first intermediate molded product 62 consisting of the first layer. FIG.4 (b) has shown the injection process when turning the turning die plate 25 180 degree from the position of Fig.4 (a). FIG. 4 (c) shows an injection process in which the intermediate molded article 62 and the final molded article 68 are simultaneously molded.

図4(a)において、最初の段階で型締めされたときには、ロータリー式の中間ダイプレート25に取り付けてある移動金型23a、23bのうち、移動金型23aは固定金型22aと組み合わされて、中間成形品62を成形する第1のキャビティ54を形成している。他方の移動金型23bと固定金型22bとは最終の成形品68を成形する第2のキャビティ55を形成している。この段階では、第2のキャビティ55には中間成形品62は入っていない。   In FIG. 4A, when the mold is clamped in the first stage, the movable mold 23a is combined with the fixed mold 22a among the movable molds 23a and 23b attached to the rotary type intermediate die plate 25. , Forms a first cavity 54 for molding the intermediate molded product 62. The other moving mold 23 b and the fixed mold 22 b form a second cavity 55 for molding the final molded product 68. At this stage, the intermediate mold 62 is not contained in the second cavity 55.

型締めした後、2台ある射出シリンダ50a、50bのうち、第1金型22側の射出シリンダ50aから流路65を通って成形材料が第1のキャビティ54に射出充填される。このとき、第2金型24側の射出シリンダ50bからは、成形材料は第2のキャビティ55に充填されない。その後、保圧を経て成形材料が硬化すると、第1金型22で成形された中間成形品62が移動金型23aに付着した状態で型開が行われる。   After clamping, the molding material is injected and filled into the first cavity 54 from the injection cylinder 50a on the first mold 22 side of the two injection cylinders 50a and 50b through the flow path 65. At this time, the molding material is not filled into the second cavity 55 from the injection cylinder 50 b on the second mold 24 side. Thereafter, when the molding material hardens under holding pressure, mold opening is performed in a state where the intermediate molded product 62 molded by the first mold 22 adheres to the moving mold 23a.

このような中間成形品62では、図3(b)に示されるように、強化繊維の混合した成形材料が矢印A方向から第1のキャビティ54に流入するので、強化繊維の配向もこの方向になる。   In such an intermediate molded product 62, as shown in FIG. 3 (b), since the mixed molding material of reinforcing fibers flows from the direction of arrow A into the first cavity 54, the orientation of the reinforcing fibers is also in this direction. Become.

型開が完了すると、ロータリー式の旋回ダイプレート25が180°旋回し、移動金型23a、23bの位置が入れ替わる。型締めした後は、図4(b)に示されるように、移動金型23bは固定金型22aと組み合わされて、中間成形品62を成形する第1のキャビティ54を形成し、移動金型23aが中間成形品62を付着させたまま固定金型24aと最終の成形品68用の第2のキャビティ55を形成することになる。   When the mold opening is completed, the rotary type swivel die plate 25 pivots 180 °, and the positions of the movable molds 23a and 23b are switched. After clamping, as shown in FIG. 4 (b), the movable mold 23 b is combined with the fixed mold 22 a to form a first cavity 54 for molding the intermediate molded product 62, and the movable mold With the intermediate molded product 62 attached, the fixed mold 24a and the second cavity 55 for the final molded product 68 will be formed.

次に、図4(c)に示されるように、2台の射出シリンダ50a、50bから強化繊維の混合した成形材料が、それぞれ第1金型22内の第1のキャビティ54、第2金型24内の第2のキャビティ55に同時に射出される。この段階の射出工程では、中間成形品62と最終の成形品68とが同時に成形される。   Next, as shown in FIG. 4C, the molding material in which the reinforcing fibers are mixed from the two injection cylinders 50a and 50b is the first cavity 54 and the second mold in the first mold 22, respectively. The second cavities 55 in the cavity 24 are simultaneously injected. In the injection process at this stage, the intermediate molded product 62 and the final molded product 68 are simultaneously molded.

最終の成形品68では、図3(c)に示されるように、強化繊維の混合した成形材料が、中間成形品62の場合とは直交する方向から流路66を通って第2のキャビティ55に流入する。このため、強化繊維の配向は、第1層とは直角に交差する方向になる。   In the final molded product 68, as shown in FIG. 3C, the mixed molding material of reinforcing fibers passes through the flow path 66 from the direction orthogonal to the case of the intermediate molded product 62, and the second cavity 55 Flow into For this reason, the orientation of the reinforcing fibers is perpendicular to the first layer.

最終の成形品68では、折損せずに長い強化繊維が残るようになり、しかも第1層と第2層とで長い強化繊維の配向が交差しているので、方向に因らずに曲げ強度や弾性率などが大幅に向上した高強度の成形品を得ることができる。   In the final molded product 68, since long reinforcing fibers are left without breakage and the orientations of the long reinforcing fibers intersect in the first layer and the second layer, the bending strength is obtained regardless of the direction. It is possible to obtain a high-strength molded article with significantly improved elastic modulus and the like.

以後、型開きを行って、最終の成形品68を取り出す。その後は、旋回ダイプレート25を旋回させ、移動金型23a、23bの入れ替え、型締した後に同様の射出工程が繰り返される。このようにして1回の成形サイクルで、中間成形品62と最終の成形品68とを同時に効率良く成形することが可能である。
以上、本発明に係る複合材料成形品の成形方法および装置について、好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明では、ロータリー式の金型入れ替え機構の替わりに、スライド式の中間ダイプレートに移動金型を取り付けた金型入れ替え機構を適用することも可能である。また、異なる方向の流路についても、固定金型側だけに限らず、移動金型側に形成するようにしてもよい。
Thereafter, the mold is opened and the final molded product 68 is taken out. After that, the turning die plate 25 is turned to replace the movable molds 23a and 23b, and after the mold is clamped, the same injection process is repeated. Thus, it is possible to efficiently mold the intermediate molded article 62 and the final molded article 68 simultaneously in one molding cycle.
The method and apparatus for molding a composite material molded article according to the present invention have been described above by way of preferred embodiments, but in the present invention, a slide-type intermediate die plate is used instead of the rotary mold replacement mechanism. It is also possible to apply a die changing mechanism attached with a moving die. Also, the flow paths in different directions may be formed not only on the fixed mold side but also on the moving mold side.

10…射出成形機、12…射出装置、14…型締装置、15…固定ダイプレート(固定盤)、16…リンクハウジング(受圧盤)、17…移動ダイプレート(可動盤)、18…トグルリンク機構、22a…第1の固定金型、22b…第2の固定金型、24a、24b…移動金型、25…旋回ダイプレート、26…ボールねじ、27…クロスヘッド、30…可塑化装置、32…射出部、33…バレル、34…スクリュ、35…ホッパ、40…強化繊維の投入口、50…射出シリンダ、54…第1のキャビティ、55…第2のキャビティ、60…樹脂ペレット、62…中間成形品、65…第1の流路、66…第2の流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 injection molding machine 12 injection device 14 clamping device 15 fixed die plate (fixed board) 16 link housing (pressure receiving board) 17 movable die plate (movable board) 18 toggle link Mechanism, 22a: first fixed mold, 22b: second fixed mold, 24a, 24b: moving mold, 25: pivoting die plate, 26: ball screw, 27: crosshead, 30: plasticizing device 32: injection part, 33: barrel, 34: screw, 35: hopper, 40: insertion port for reinforced fiber, 50: injection cylinder, 54: first cavity, 55: second cavity, 60: resin pellet, 62 ... intermediate molded article, 65 ... first channel, 66 ... second channel

Claims (4)

連続強化繊維が投入される投入口を母材の供給口とは異なる位置に有するバレルと、前記バレル内に収容されるスクリュと、を有する射出装置と、
成形品の第1層を成形する第1の固定金型と、第2層を成形する第2の固定金型と、前記第1の固定金型と第2の固定金型の各々と互換的に組み合わされる移動金型と、からなる金型装置と、
型開したときに、固定金型と移動金型との組み合わせを入れ替える金型入れ替え機構と、
前記金型装置の開閉および型締を行う型締装置と、を備え、
前記金型装置は、前記第1層のキャビティに第1の方向から前記母材に前記連続強化繊維が混合された成形材料を充填する第1の流路と、前記第1の方向とは異なる方向から前記第2層のキャビティに前記成形材料を充填する第2の流路と、を有することを特徴とする複合材料成形品の成形装置。
An injection device having a barrel having a feeding port for feeding continuous reinforcing fibers at a position different from a feeding port of the base material, and a screw housed in the barrel;
Compatible with a first fixed mold for molding a first layer of a molded article, a second fixed mold for molding a second layer, and each of the first fixed mold and the second fixed mold A moving mold to be combined with a mold apparatus comprising:
A mold replacement mechanism that replaces the combination of a fixed mold and a moving mold when the mold is opened,
A mold clamping device for opening and closing the mold device and clamping the mold device;
The mold apparatus is different from a first flow path for filling a molding material in which the continuous reinforcing fibers are mixed in the base material from the first direction in the cavity of the first layer, and the first direction. And a second flow path for filling the molding material into the cavity of the second layer from the direction.
前記金型入れ替え機構は、旋回軸を中心に旋回可能な旋回ダイプレートに、一対の前記移動金型が前記旋回軸に関して180°対称に配置されているロータリー式金型入れ替え機構であることを特徴とする請求項1に記載の複合材料成形品の成形装置。   The mold replacement mechanism is a rotary mold replacement mechanism in which a pair of the movable molds are disposed 180 ° symmetrically with respect to the pivot axis on a pivot die plate pivotable about a pivot axis. An apparatus for forming a composite material molded article according to claim 1. 前記第1の流路から前記第1層のキャビティに成形材料が流れ込む方向と、前記第2の流路から前記第2層のキャビティに成形材料が流れ込む方向とは直交することを特徴とする請求項1または2に記載の複合材料成形品の成形装置。   The direction in which the molding material flows from the first flow path into the cavity of the first layer and the direction in which the molding material flows from the second flow path into the cavity of the second layer are orthogonal to each other. Item 3. An apparatus for forming a composite material molded article according to item 1 or 2. 前記請求項1乃至3のいずれかの複合材料成形装置を用い、
射出工程は、前記第1層のキャビティに前記第1の流路から第1の方向に前記成形材料を射出する第1の射出工程と、前記第1層からなる中間成形品に重ねるようにして前記第2層のキャビティには前記第2の流路から第1の方向とは異なる方向に成形材料を射出する第2の射出工程と、を有し、
前記第1層と前記第2層とで強化繊維の配向方向が異なるように積層された複合材料成形品を成形することを特徴とする複合材料成形品の成形方法。
The composite material forming apparatus according to any one of claims 1 to 3
In the injection process, a first injection process of injecting the molding material into the cavity of the first layer from the first flow path in a first direction, and an intermediate molded product formed of the first layer are overlapped. And a second injection step of injecting a molding material in a direction different from the first direction from the second flow passage in the cavity of the second layer,
What is claimed is: 1. A method of forming a composite material molded article, comprising: molding a composite material molded article in which the first layer and the second layer are laminated such that the orientation directions of reinforcing fibers are different.
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