JP6695979B2 - 引抜成形品の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、引抜成形品の製造方法及び製造装置に関する。
強化繊維をプラスチック材料と複合させた複合材料は、航空機、自動車、及び船舶等に使用される。複合材料の成形方法として、マンドレルに巻き付けられたプリプレグシートを加熱硬化して成形し、成形後にマンドレルを引き抜くシートワインディング成形法、及びプリプレグシートを複数重ねて加熱加圧して成形するプレス成形法等が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。また、複合材料の成形方法として、強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された中間成形品を成形型に導入して加熱硬化し、成形型から引き抜く引抜成形法が知られている。
引抜成形法においては、引抜成形品を成形型から離型させるため、中間成形品の熱硬化性樹脂に離型剤が予め含有される。加熱硬化後において、離型剤が引抜成形品の表面に残存していると、引抜成形品と他の部品との接着性が低下する。そのため、引抜成形品と他の部品とを接着させる場合、その接着工程の前に、引抜成形品の表面から離型剤を除去する作業等、接着性を改善するための作業が必要となる。このような作業により工数が増えると、製造コストが増大する。
本発明は、製造コストの増大を抑制しつつ、成形型からの離型性及び他の部品との接着性を両立できる引抜成形品の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
本発明は、強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された中間成形品の表面に、成形型の内面と摺動可能な摺動面を有する活性化シートを配置して、前記中間成形品を前記活性化シートと一緒に前記成形型に導入する工程と、前記成形型において前記中間成形品が加熱硬化されることにより生成された引抜成形品を前記活性化シートと一緒に前記成形型から引き抜く工程と、を含む引抜成形品の製造方法を提供する。
本発明において、前記活性化シートは、前記中間成形品の表面と接触する活性化面を有し、前記活性化面と前記中間成形品の表面との摩擦力は、前記摺動面と前記成形型の内面との摩擦力よりも大きいことが好ましい。
本発明において、前記活性化面の表面粗さは、前記摺動面の表面粗さよりも大きいことが好ましい。
本発明において、前記活性化面は、ナイロン樹脂及びポリエチレン樹脂の少なくとも一方を含み、前記摺動面は、フッ素樹脂及びシリコン樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。
本発明において、前記中間成形品は、前記成形型に連続して導入され、前記活性化シートは、前記中間成形品と同期して前記成形型に導入されることが好ましい。
本発明において、前記活性化シートは、前記成形型の入口において前記中間成形品の表面と接合されることが好ましい。
本発明において、前記活性化シートは、前記成形型に導入される前記中間成形品の表面の全部と接合されることが好ましい。ただし、前記活性化シートは、前記中間成形品の表面の一部、例えば前記引抜成形品が後工程にて他の部品と接着される場合の他の部品との接着面となる前記中間成形品の表面のみに接合されてもよい。
本発明は、強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された中間成形品の表面に、成形型の内面と摺動可能な摺動面を有する活性化シートを供給する活性化シート供給部と、前記活性化シートと一緒に前記成形型に導入された前記中間成形品が加熱硬化されることにより生成された引抜成形品を前記活性化シートと一緒に前記成形型から引き抜く引抜装置と、を備える引抜成形品の製造装置を提供する。
本発明によれば、製造コストの増大を抑制しつつ、成形型からの離型性及び他の部品との接着性を両立できる引抜成形品の製造方法及び製造装置が提供される。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［引抜成形品の製造装置］
図１は、本実施形態に係る引抜成形品Ｍの製造装置１の一例を模式的に示す図である。製造装置１は、強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された中間成形品Ｓを引抜成形することによって、引抜成形品Ｍを製造する。
図１は、本実施形態に係る引抜成形品Ｍの製造装置１の一例を模式的に示す図である。製造装置１は、強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された中間成形品Ｓを引抜成形することによって、引抜成形品Ｍを製造する。
図１に示すように、製造装置１は、強化繊維Ｆａを供給する強化繊維供給部１０と、強化繊維Ｆａに熱硬化性樹脂Ｒａを含浸させて中間成形品Ｓａを生成する樹脂槽２０と、プリフォームＦｂを供給するプリフォーム供給部３０と、プリフォームＦｂに熱硬化性樹脂Ｒｂを含浸させて中間成形品Ｓｂを生成する樹脂槽４０と、樹脂槽４０において生成された中間成形品Ｓｂを予備成形して中間成形品Ｓｃを生成する第１予備成形型５０と、第１予備成形型５０で予備成形された中間成形品Ｓｃと樹脂槽２０において生成された中間成形品Ｓａとを予備成形して中間成形品Ｓを生成する第２予備成形型６０と、第２予備成形型６０で生成された中間成形品Ｓの表面に活性化シートＣを供給する活性化シート供給部７０と、第２予備成形型６０で生成された中間成形品Ｓ及び活性化シートＣが導入され、中間成形品Ｓを加熱硬化する加熱成形型８０と、加熱成形型８０において中間成形品Ｓが加熱硬化されることにより生成された引抜成形品Ｍを加熱成形型８０から引き抜く引抜装置９０とを備える。
強化繊維供給部１０は、強化繊維Ｆａを供給する。本実施形態において、強化繊維Ｆａは、炭素繊維である。なお、強化繊維Ｆａは、プラスチック繊維、ガラス繊維、及び金属繊維の少なくとも一つでもよい。
強化繊維供給部１０は、複数のボビン１２を含む。複数のボビン１２のそれぞれに、連続する強化繊維Ｆａが巻かれている。強化繊維供給部１０は、複数のボビン１２のそれぞれから強化繊維Ｆａを繰り出す。
樹脂槽２０は、強化繊維供給部１０から供給された強化繊維Ｆａに熱硬化性樹脂Ｒａを含浸させる。樹脂槽２０は、熱硬化性樹脂Ｒａが満たされる容器を含む。樹脂槽２０は、軟化状態の熱硬化性樹脂Ｒａを収容する。
軟化状態の熱硬化性樹脂とは、熱硬化される前の状態であり、加熱されることによって熱硬化反応することができる状態をいう。軟化状態の熱硬化性樹脂は、自己支持性を有さず、支持体に支持されていない状態においては形状を保持することができない。
強化繊維Ｆａが樹脂槽２０を通過することによって、強化繊維Ｆａに熱硬化性樹脂Ｒａが付着する。本実施形態において、熱硬化性樹脂Ｒａは、エポキシ樹脂を含む。なお、熱硬化性樹脂Ｒａは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、及びシリコン樹脂の少なくとも一つでもよい。
プリフォーム供給部３０は、プリフォームＦｂを供給する。プリフォームＦｂは、熱硬化性樹脂が含浸されていない強化繊維のシートである。本実施形態において、プリフォームＦｂを形成する強化繊維は、炭素繊維である。なお、プリフォームＦｂを形成する強化繊維は、プラスチック繊維、ガラス繊維、及び金属繊維の少なくとも一つでもよい。
プリフォーム供給部３０は、供給リール３２を有する。供給リール３２に、連続するプリフォームＦｂがロール状に巻かれている。プリフォーム供給部３０は、供給リール３２からプリフォームＦｂを繰り出す。
樹脂槽４０は、プリフォーム供給部３０から供給されたプリフォームＦｂに熱硬化性樹脂Ｒｂを含浸させる。樹脂槽４０は、熱硬化性樹脂Ｒｂが満たされる容器を含む。樹脂槽４０は、軟化状態の熱硬化性樹脂Ｒｂを収容する。
プリフォームＦｂが樹脂槽４０を通過することによって、プリフォームＦｂに熱硬化性樹脂Ｒｂが付着する。本実施形態において、熱硬化性樹脂Ｒｂは、エポキシ樹脂を含む。なお、熱硬化性樹脂Ｒｂは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、及びシリコン樹脂の少なくとも一つでもよい。
第１予備成形型５０は、プリフォーム供給部３０から供給され、樹脂槽４０において熱硬化性樹脂Ｒｂが含浸されたプリフォームＦｂである中間成形品Ｓｂを予備成形する。第１予備成形型５０は、加熱成形型８０による成形前に、中間成形品Ｓｂの形を予め整える。
第１予備成形型５０は、中間成形品Ｓｂに含まれている熱硬化性樹脂Ｒｂが半硬化状態になるように、中間成形品Ｓｂを加熱する。第１予備成形型５０は、中間成形品Ｓｂを加熱して、半硬化状態の熱硬化性樹脂Ｒｂを含む中間成形品Ｓｃを生成する。
半硬化状態の熱硬化性樹脂とは、軟化状態よりも硬化しているものの完全には硬化していない状態であり、加熱されることによって熱硬化反応することができる状態をいう。半硬化状態の熱硬化性樹脂は、自己支持性を有し、支持体に支持されていない状態においても形状を保持することができる。
第２予備成形型６０は、第１予備成形型５０において生成された半硬化状態の熱硬化性樹脂Ｒｂを含む中間成形品Ｓｃと、強化繊維供給部１０から供給され、樹脂槽２０において熱硬化性樹脂Ｒａが含浸された強化繊維Ｆａである中間成形品Ｓａとを予備成形する。第２予備成形型６０には、第１予備成形型５０からの中間成形品Ｓｃと、樹脂槽２０からの中間成形品Ｓａとが供給される。第２予備成形型６０において、中間成形品Ｓａと中間成形品Ｓｃとが合体する。中間成形品Ｓａは、軟化状態の熱硬化性樹脂Ｒａを含み、中間成形品Ｓｃは、半硬化状態の熱硬化性樹脂Ｒｂを含む。第２予備成形型６０は、加熱成形型８０による成形前に、中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｂの形を予め整える。
第２予備成形型６０は、中間成形品Ｓａに含まれている熱硬化性樹脂Ｒａが半硬化状態になるように、中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｃを加熱する。第２予備成形型６０は、中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｃを加熱して、半硬化状態の熱硬化性樹脂Ｒａ及び熱硬化性樹脂Ｒｂを含む中間成形品Ｓを生成する。
第２予備成形型６０で生成された中間成形品Ｓは、加熱成形型８０に供給される。中間成形品Ｓは、強化繊維Ｆａに熱硬化性樹脂Ｒａを含浸させたもの、及び強化繊維のシートであるプリフォームＦｂに熱硬化性樹脂Ｒｂを含浸させたものを含む。中間成形品Ｓに含まれる熱硬化性樹脂は、半硬化状態である。
活性化シート供給部７０は、加熱成形型８０に供給される中間成形品Ｓの表面に、加熱成形型８０の内面と摺動可能な摺動面を有する活性化シートＣを供給する。活性化シート供給部７０は、中間成形品Ｓが加熱成形型８０の内部に導入される前に、中間成形品Ｓの表面に活性化シートＣを供給する。
活性化シート供給部７０は、供給リール７２を有する。供給リール７２に、連続する活性化シートＣがロール状に巻かれている。活性化シート供給部７０は、供給リール７２から活性化シートＣを繰り出す。
加熱成形型８０は、ヒータを有し、第２予備成形型６０から供給された中間成形品Ｓを加熱硬化して成形する。加熱成形型８０は、中間成形品Ｓに含まれている半硬化状態の熱硬化性樹脂が硬化状態になるように、中間成形品Ｓを加熱する。
硬化状態の熱硬化性樹脂とは、熱硬化された後の状態であり、更に加熱されても熱硬化反応することができない状態をいう。硬化状態の熱硬化性樹脂は、自己支持性を有し、支持体に支持されていない状態においても形状を保持することができる。
中間成形品Ｓに含まれる熱硬化性樹脂が加熱成形型８０において加熱硬化されることにより、引抜成形品Ｍが形成される。
加熱成形型８０は、中間成形品Ｓの入口８１と、加熱成形型８０において生成された引抜成形品Ｍの出口８２とを有する。第２予備成形型６０からの中間成形品Ｓは、入口８１を介して、加熱成形型８０の内部に導入される。
本実施形態において、活性化シート供給部７０は、加熱成形型８０の入口８１に活性化シートＣを供給する。活性化シート供給部７０から加熱成形型８０の入口８１に供給された活性化シートＣは、入口８１を介して、中間成形品Ｓと一緒に加熱成形型８０の内部に導入される。活性化シートＣは、加熱成形型８０の入口８１において中間成形品Ｓの表面と接合される。活性化シートＣは、中間成形品Ｓの表面に配置された状態で、中間成形品Ｓと一緒に、加熱成形型８０の内部に導入される。
引抜装置９０は、加熱成形型８０から引抜成形品Ｍを引き抜く。本実施形態において、引抜装置９０は、活性化シートＣと一緒に加熱成形型８０の内部に導入された中間成形品Ｓが加熱硬化されることにより生成された引抜成形品Ｍを、活性化シートＣと一緒に加熱成形型８０から引き抜く。
本実施形態においては、入口８１において中間成形品Ｓの表面と接合された活性化シートＣは、加熱成形型８０の内部を通過するとき、及び加熱成形型８０の出口８２から出た後の両方において、引抜成形品Ｍの表面と接触し続ける。引抜装置９０は、引抜成形品Ｍの表面に活性化シートＣが接合された状態で、引抜成形品Ｍを活性化シートＣと一緒に加熱成形型８０から引き抜く。
本実施形態において、強化繊維Ｆａは、強化繊維供給部１０から連続して供給される。プリフォームＦｂは、プリフォーム供給部３０から連続して供給される。中間成形品Ｓは、加熱成形型８０の入口８１から加熱成形型８０の内部に連続して導入される。引抜装置９０は、引抜成形品Ｍを連続して引き抜く。すなわち、本実施形態において、製造装置１は、連続引抜成形を実施する。
活性化シートＣは、活性化シート供給部７０から連続して供給される。活性化シートＣは、加熱成形型８０の入口８１から加熱成形型８０の内部に連続して導入される。活性化シートＣは、中間成形品Ｓと同期して、加熱成形型８０の内部に導入される。
［活性化シート］
図２は、本実施形態に係る活性化シートＣの一例を模式的に示す断面図である。図２に示すように、活性化シートＣは、中間成形品Ｓの表面に配置された状態で、加熱成形型８０の内面と対向する摺動面Ａと、中間成形品Ｓの表面と接触する活性化面Ｂとを有する。摺動面Ａは、加熱成形型８０の内面と摺動可能である。活性化面Ｂは、製造される引抜成形品Ｍの表面の不活性化を抑制し接着性の低下を防止する。
図２は、本実施形態に係る活性化シートＣの一例を模式的に示す断面図である。図２に示すように、活性化シートＣは、中間成形品Ｓの表面に配置された状態で、加熱成形型８０の内面と対向する摺動面Ａと、中間成形品Ｓの表面と接触する活性化面Ｂとを有する。摺動面Ａは、加熱成形型８０の内面と摺動可能である。活性化面Ｂは、製造される引抜成形品Ｍの表面の不活性化を抑制し接着性の低下を防止する。
活性化シートＣは、基材Ｃｂと、基材Ｃｂの一方の面に設けられた摺動層Ｃｓとを有する。摺動面Ａは、摺動層Ｃｓの表面である。活性化面Ｂは、基材Ｃｂの他方の面である。
活性化面Ｂは、熱可塑性樹脂を含む。本実施形態において、活性化面Ｂは、ナイロン樹脂及びポリエチレン樹脂の少なくとも一方を含む。なお、活性化面Ｂは、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリイミド樹脂の少なくとも一つでもよい。
本実施形態において、基材Ｃｂは、ナイロン樹脂シートである。活性化面Ｂは、ナイロン樹脂シートの表面である。なお、基材Ｃｂは、ポリエチレン樹脂シートでもよい。なお、基材Ｃｂは、ポリプロピレン樹脂シート、ポリ塩化ビニル樹脂シート、ポリスチレン樹脂シート、ポリアミド樹脂シート、ポリアセタール樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、及びポリイミド樹脂シートの少なくとも一つでもよい。
摺動面Ａは、フッ素樹脂及びシリコン樹脂の少なくとも一方を含む。
本実施形態において、摺動層Ｃｓは、フッ素樹脂又はシリコン樹脂を含む材料を基材Ｃｂの一方の面にコーティングすることによって形成される。本実施形態においては、基材Ｃｂの一方の面に、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）がコーティングされることによって、摺動層Ｃｓが形成される。なお、ポリテトラフルオロエチレンシートが基材Ｃｂに貼り付けられることによって、摺動層Ｃｓが形成されてもよい。なお、摺動層Ｃｓは、ポリテトラフルオロエチレンでなくてもよい。シリコン系樹脂組成物が基材Ｃｂの一方の面にコーティングされることによって摺動層Ｃｓが形成されてもよい。
また、活性化面Ｂの表面粗さは、摺動面Ａの表面粗さよりも大きい。本実施形態において、摺動面Ａは、平滑面である。活性化面Ｂは、粗面である。
活性化シートＣの厚みは、加熱成形型８０による引抜成形品Ｍの成形性を阻害せず、且つ、引抜力に耐え得る程度に、適宜設定される。例えば、ナイロン樹脂シートにポリテトラフルオロエチレンをコーティングすることによって活性化シートＣが形成される場合、活性化シートＣの厚みは、１０［μｍ］以上１０００［ｍｍ］以下に設定される。
図３は、本実施形態に係る加熱成形型８０と中間成形品Ｓと活性化シートＣとの関係を模式的に示す断面図である。図３に示すように、活性化シートＣは、活性化面Ｂと中間成形品Ｓの表面とが接触し、摺動面Ａと加熱成形型８０の内面とが対向するように、中間成形品Ｓの表面に配置される。
中間成形品Ｓの熱硬化性樹脂は、半硬化状態である。したがって、活性化面Ｂの表面粗さは、中間成形品Ｓの表面に転写される。中間成形品Ｓの表面と活性化シートＣの活性化面Ｂとが接触した状態で、加熱成形型８０において中間成形品Ｓが加熱硬化されることにより、引抜成形品Ｍの表面は、粗面となる。
中間成形品Ｓの表面と接触する活性化シートＣの活性化面Ｂは、粗面である。加熱成形型８０の内面と接触する活性化シートＣの摺動面Ａは、平滑面であり、フッ素樹脂又はシリコン樹脂を含む。本実施形態において、活性化面Ｂと中間成形品Ｓの表面との摩擦力は、摺動面Ａと加熱成形型８０の内面との摩擦力よりも大きい。
図４は、本実施形態に係る加熱成形型８０と引抜成形品Ｍと活性化シートＣとの関係を模式的に示す斜視図である。活性化シートＣは、入口８１から加熱成形型８０の内部に導入される中間成形品Ｓの表面の全部と接合される。加熱成形型８０の内部において、加熱成形型８０の内面と中間成形品Ｓの表面との間に活性化シートＣが配置される。図４に示すように、引抜成形品Ｍが複数の角部、屈曲部、及び平面部を有する場合においても、活性化シートＣは、引抜成形品Ｍの外形に合わせて曲折し、引抜成形品Ｍの表面の全部と接合される。
［引抜成形品の製造方法］
次に、本実施形態に係る引抜成形品Ｍの製造方法について説明する。図５は、本実施形態に係る引抜成形品Ｍの製造方法の一例を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る引抜成形品Ｍの製造方法について説明する。図５は、本実施形態に係る引抜成形品Ｍの製造方法の一例を示すフローチャートである。
強化繊維供給部１０から供給された強化繊維Ｆａが樹脂槽２０において熱硬化性樹脂Ｒａに含浸され、中間成形品Ｓａが生成される。また、プリフォーム供給部３０から供給されたプリフォームＦｂが樹脂槽４０において熱硬化性樹脂Ｒｂに含浸され、中間成形品Ｓｂが生成される。中間成形品Ｓｂが第１予備成形型５０において予備成形されることにより、中間成形品Ｓｃが生成される。
中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｃが第２予備成形型６０に供給される。中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｃが第２予備成形型６０において予備成形されることにより、中間成形品Ｓが生成される。中間成形品Ｓの熱硬化性樹脂は、半硬化状態である。
中間成形品Ｓの表面に、加熱成形型８０の内面と摺動可能な摺動面Ａを有する活性化シートＣが配置される（ステップＳＰ１）。活性化シートＣは、活性化面Ｂが中間成形品Ｓの表面と接触し、摺動面Ａが加熱成形型８０の内面と接触するように、中間成形品Ｓの表面に接合される。
活性化シートＣは、加熱成形型８０の入口８１において、加熱成形型８０の内部に導入される中間成形品Ｓの表面の全部と接合される。
中間成形品Ｓは、活性化シートＣと一緒に、入口８１から加熱成形型８０の内部に導入される（ステップＳＰ２）。加熱成形型８０の内部に導入された中間成形品Ｓは、活性化シートＣと一緒に、出口８２に向かって加熱成形型８０の内部を移動する。
活性化シートＣの摺動面Ａは、加熱成形型８０の内面に対して高い摺動性を有する。活性化シートＣに包まれた中間成形品Ｓは、活性化シートＣの摺動性により、加熱成形型８０の内部を円滑に移動することができる。
加熱成形型８０において中間成形品Ｓが加熱されることにより、中間成形品Ｓの熱硬化性樹脂は硬化する。中間成形品Ｓが加熱硬化されることにより、引抜成形品Ｍが形成される。
本実施形態においては、活性化シートＣの活性化面Ｂと中間成形品Ｓの表面との摩擦力は、活性化シートＣの摺動面Ａと加熱成形型８０の内面との摩擦力よりも大きい。活性化シートＣの活性化面Ｂと中間成形品Ｓの表面との摩擦力が大きいので、加熱成形型８０の内部において中間成形品Ｓと活性化シートＣとが一緒に移動するとき、中間成形品Ｓと活性化シートＣとがずれたり、活性化シートＣが撚れたりすることが抑制される。また、活性化シートＣの摺動面Ａと加熱成形型８０の内面との摩擦力が小さいので、加熱成形型８０の内面に対する活性化シートＣの高い摺動性が発揮され、中間成形品Ｓ及び活性化シートＣは、加熱成形型８０に対して円滑に移動することができる。
加熱成形型８０において中間成形品Ｓが加熱硬化されることにより生成された引抜成形品Ｍは、引抜装置９０により、活性化シートＣと一緒に加熱成形型８０から引き抜かれる（ステップＳＰ３）。引抜成形品Ｍは、活性化シートＣに包まれた状態で、加熱成形型８０から引き抜かれる。
中間成形品Ｓが加熱成形型８０の内部を移動するとき、及び引抜成形品Ｍが加熱成形型８０の出口８２から出るときのそれぞれにおいて、活性化シートＣは、中間成形品Ｓの表面及び引抜成形品Ｍの表面に配置され続ける。したがって、加熱成形型８０の内面に対する活性化シートＣの摺動性により、中間成形品Ｓ及び引抜成形品Ｍは、加熱成形型８０から円滑に離型される。
また、本実施形態においては、加熱成形型８０の内部を移動する中間成形品Ｓの表面の全部が活性化シートＣで覆われる。これにより、加熱成形型８０の内面と中間成形品Ｓとの接触が抑制され、活性化シートＣによる十分な離型性が発揮される。
製造された引抜成形品Ｍは、活性化シートＣに包まれたまま、切断工程のような次工程に搬送される。引抜成形品Ｍが加熱成形型８０から引き抜かれた後においても、引抜成形品Ｍの表面に活性化シートＣが配置された状態が維持され、引抜成形品Ｍは、活性化シートＣで保護される。これにより、引抜成形品Ｍの表面が傷付いたり、引抜成形品Ｍの表面に異物が付着したり、引抜成形品Ｍの表面の接着性が低下したりすることが抑制される。また、本実施形態においては、引抜成形品Ｍの表面の全部が活性化シートＣで覆われ、引抜成形品Ｍは、活性化シートＣで十分に保護される。
引抜成形品Ｍと他の部品とを接着するとき、引抜成形品Ｍから活性化シートＣが剥がされる。本実施形態においては、中間成形品Ｓの熱硬化性樹脂が半硬化状態において、中間成形品Ｓに活性化シートＣが接合される。そのため、活性化シートＣの活性化面Ｂの表面粗さが、引抜成形品Ｍの表面に転写され、引抜成形品Ｍの表面は接着性が高い状態になる。引抜成形品Ｍから活性化シートＣを剥がしたとき、表面粗さが大きい活性化された引抜成形品Ｍの表面が現れる。表面粗さが大きい引抜成形品Ｍの表面は、アンカ効果により、他の部品と高い接着性で接着することができる。
［作用及び効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、活性化シートＣが中間成形品Ｓの表面に配置された状態で、中間成形品Ｓと活性化シートＣとが一緒に加熱成形型８０に導入され、加熱成形型８０から一緒に引き抜かれる。したがって、加熱成形型８０の内面に対する活性化シートＣの摺動性により、引抜成形品Ｍは、加熱成形型８０から円滑に離型される。
以上説明したように、本実施形態によれば、活性化シートＣが中間成形品Ｓの表面に配置された状態で、中間成形品Ｓと活性化シートＣとが一緒に加熱成形型８０に導入され、加熱成形型８０から一緒に引き抜かれる。したがって、加熱成形型８０の内面に対する活性化シートＣの摺動性により、引抜成形品Ｍは、加熱成形型８０から円滑に離型される。
また、中間成形品Ｓと活性化シートＣとが一緒に加熱成形型８０から引き抜かれ、活性化シートＣが引抜成形品Ｍの表面に配置され続けることにより、引抜成形品Ｍの表面は活性化シートＣで保護される。これにより、引抜成形品Ｍの表面が傷付いたり、引抜成形品Ｍの表面に異物が付着したり、引抜成形品Ｍの表面の接着性が低下したりすることが防止される。
また、中間成形品Ｓの熱可塑性樹脂に離型剤を予め含有させなくても、活性化シートＣにより、加熱成形型８０からの離型性が得られる。そのため、従来のような接着性を改善するための作業が実施されなくても、引抜成形品Ｍから活性化シートＣを剥がすだけで、良好な接着性を有する引抜成形品Ｍの表面を得ることができる。したがって、製造コストの増大を抑制しつつ、加熱成形型８０からの離型性及び他の部品との接着性が両立された引抜成形品Ｍを製造することができる。
また、本実施形態においては、活性化シートＣの活性化面Ｂと中間成形品Ｓの表面との摩擦力は、活性化シートＣの摺動面Ａと加熱成形型８０の内面との摩擦力よりも大きい。これにより、加熱成形型８０の内部において、中間成形品Ｓと活性化シートＣとがずれたり、活性化シートＣが撚れたりすることを抑制しつつ、活性化シートＣと加熱成形型８０とを摺動させながら、中間成形品Ｓ及び活性化シートＣを一緒に移動することができる。
また、本実施形態によれば、活性化面Ｂの表面粗さは、摺動面Ａの表面粗さよりも大きい。これにより、活性化面Ｂと中間成形品Ｓの表面との摩擦力を、摺動面Ａと加熱成形型８０の内面との摩擦力よりも十分に大きくすることができる。また、活性化面Ｂの表面粗さが、引抜成形品Ｍの表面に転写される。これにより、引抜成形品Ｍから活性化シートＣを剥がして、表面粗さが大きい引抜成形品Ｍの表面を得ることができる。表面粗さが大きい引抜成形品Ｍの表面は、アンカ効果により、高い接着性を得ることができる。
また、本実施形態によれば、活性化面Ｂは、ナイロン樹脂及びポリエチレン樹脂の少なくとも一方を含み、摺動面Ａは、フッ素樹脂及びシリコン樹脂の少なくとも一方を含む。活性化シートＣの基材Ｃｂとしてナイロン樹脂シート又はポリエチレン樹脂シートが採用されることにより、引抜力に耐えることができる強度を有する活性化シートＣを得ることができる。また、活性化シートＣの基材Ｃｂに、フッ素樹脂又はシリコン樹脂を含む離型剤がコーティングされたり、フッ素樹脂又はシリコン樹脂を含む離型シートが貼り付けられたりすることにより、活性化シートＣは、十分な離型性を得ることができる。
また、本実施形態によれば、製造装置１は、連続引抜成形を実施し、中間成形品Ｓは、加熱成形型８０に連続して導入され、活性化シートＣは、中間成形品Ｓと同期して加熱成形型８０に導入される。中間成形品Ｓを加熱成形型８０に連続して導入する連続引抜成形が実施される場合、活性化シートＣを中間成形品Ｓと同期して加熱成形型８０に連続して導入することにより、連続引抜成形において、常に十分な離型性を得ることができる。したがって、連続引抜成形を円滑に実施することができる。また、連続引抜成形された引抜成形品Ｍは、活性化シートＣで覆われ保護される。
また、本実施形態においては、中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｃが第２予備成形型６０により予備成形されて中間成形品Ｓが生成された後、加熱成形型８０の入口８１において、中間成形品Ｓの表面と活性化シートＣとが接合される。これにより、予備成形された後の最終形態の中間成形品Ｓに活性化シートＣを接合することができる。また、予備成形後の半硬化状態の中間成形品Ｓに活性化シートＣを接合することができるため、例えば軟化状態の中間成形品Ｓに活性化シートＣを接合する場合に比べて、接合処理は円滑に実施される。また、半硬化状態の中間成形品Ｓに活性化シートＣを接合することにより、活性化面Ｂの表面粗さを引抜成形品Ｍの表面に良好に転写することができる。
また、本実施形態においては、活性化シートＣは、加熱成形型８０に導入される中間成形品Ｓの表面の全部と接合される。これにより、中間成形品Ｓと加熱成形型８０の内面との接触が抑制され、十分な離型性を得ることができる。また、生成される引抜成形品Ｍの表面の全部が活性化シートＣで覆われることとなるため、引抜成形品Ｍは活性化シートＣで十分に保護される。
［他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、摺動面Ａが平滑面であり活性化面Ｂが粗面であることとした。摺動面Ａ及び活性化面Ｂの両方が平滑面でもよいし、摺動面Ａ及び活性化面Ｂの両方が粗面でもよい。また、上述の実施形態においては、活性化面Ｂの表面粗さは摺動面Ａの表面粗さよりも大きいこととした。摺動面Ａの表面粗さと活性化面Ｂの表面粗さとが実質的に等しくてもよいし、摺動面Ａの表面粗さが活性化面Ｂの表面粗さよりも大きくてもよい。
なお、上述の実施形態においては、摺動面Ａが平滑面であり活性化面Ｂが粗面であることとした。摺動面Ａ及び活性化面Ｂの両方が平滑面でもよいし、摺動面Ａ及び活性化面Ｂの両方が粗面でもよい。また、上述の実施形態においては、活性化面Ｂの表面粗さは摺動面Ａの表面粗さよりも大きいこととした。摺動面Ａの表面粗さと活性化面Ｂの表面粗さとが実質的に等しくてもよいし、摺動面Ａの表面粗さが活性化面Ｂの表面粗さよりも大きくてもよい。
なお、上述の実施形態においては、活性化シートＣは、加熱成形型８０の入口８１において中間成形品Ｓの表面と接合されることとした。活性化シートＣと中間成形品Ｓとの接合は、最終形態の中間成形品Ｓを成形する第２予備成形型６０の出口と加熱成形型８０の入口８１との間の任意の位置で実施されてもよい。
なお、上述の実施形態においては、活性化シートＣは、加熱成形型８０に導入される中間成形品Ｓの表面の全部と接合されることとした。活性化シートＣは、加熱成形型８０に導入される中間成形品Ｓの表面の一部と接合されてもよい。例えば、中間成形品Ｓの表面のうち、他の部品と接着される領域のみに、活性化シートＣが接合されてもよい。
なお、上述の実施形態においては、中間成形品Ｓ及び中間成形品Ｓｃを成形するために第１予備成形型５０及び第２予備成形型６０を使用することとした。第１予備成形型５０及び第２予備成形型６０は省略されてもよい。その場合、中間成形品Ｓａ、中間成形品Ｓｂ、及び活性化シートＣは全て加熱成形型８０に直接導入される。
なお、上述の実施形態においては、強化繊維Ｆａ及びプリフォームＦｂを用い、熱硬化性樹脂Ｒａ及び熱硬化性樹脂Ｒｂを含浸する工程を設けた。強化繊維Ｆａ及びプリフォームＦｂがプリプレグに置き換えられてもよい。その場合、樹脂含浸工程は省略可能なため、樹脂槽２０及び樹脂槽４０は使用されず、プリプレグは中間成形品Ｓａ及び中間成形品Ｓｂとしてそのまま加熱成形型８０に導入される。
なお、上述の実施形態においては、強化繊維Ｆａ及びプリフォームＦｂを用いた。強化繊維Ｆａ及びプリフォームＦｂのどちらか１つのみが用いられてもよい。
１ 製造装置、１０ 強化繊維供給部、１２ ボビン、２０ 樹脂槽、３０ プリフォーム供給部、３２ 供給リール、４０ 樹脂槽、５０ 第１予備成形型、６０ 第２予備成形型、７０ 活性化シート供給部、７２ 供給リール、８０ 加熱成形型、８１ 入口、８２ 出口、９０ 引抜装置、Ａ 摺動面、Ｂ 活性化面、Ｃ 活性化シート、Ｃｂ 基材、Ｃｓ 摺動層、Ｆａ 強化繊維、Ｆｂ プリフォーム、Ｍ 引抜成形品、Ｒａ 熱硬化性樹脂、Ｒｂ 熱硬化性樹脂、Ｓ 中間成形品、Ｓａ 中間成形品、Ｓｂ 中間成形品、Ｓｃ 中間成形品。
Claims (7)
- 強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された複数の角部を有する中間成形品の表面の全部と接合されるように、成形型の内面と摺動可能な摺動面を有し前記中間成形品の外形に合わせて屈曲可能な活性化シートを、前記中間成形品を包むように配置して、前記中間成形品を前記活性化シートと一緒に前記成形型に導入する工程と、
前記成形型において前記中間成形品が加熱硬化されることにより生成された複数の角部を有する引抜成形品の表面の全部と前記活性化シートとが接合され、前記活性化シートが前記引抜成形品を包んだ状態で、前記引抜成形品と前記活性化シートとを一緒に前記成形型から引き抜く工程と、
を含む引抜成形品の製造方法。 - 前記活性化シートは、前記中間成形品の表面と接触する活性化面を有し、
前記活性化面と前記中間成形品の表面との摩擦力は、前記摺動面と前記成形型の内面との摩擦力よりも大きい、
請求項１に記載の引抜成形品の製造方法。 - 前記活性化面の表面粗さは、前記摺動面の表面粗さよりも大きい、
請求項２に記載の引抜成形品の製造方法。 - 前記活性化面は、ナイロン樹脂及びポリエチレン樹脂の少なくとも一方を含み、
前記摺動面は、フッ素樹脂及びシリコン樹脂の少なくとも一方を含む、
請求項２又は請求項３に記載の引抜成形品の製造方法。 - 前記中間成形品は、前記成形型に連続して導入され、
前記活性化シートは、前記中間成形品と同期して前記成形型に導入される、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の引抜成形品の製造方法。 - 前記活性化シートは、前記成形型の入口において前記中間成形品の表面と接合される、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の引抜成形品の製造方法。 - 強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸された複数の角部を有する中間成形品の表面の全部と接合されるように、成形型の内面と摺動可能な摺動面を有し前記中間成形品の外形に合わせて屈曲可能な活性化シートを、前記中間成形品を包むように供給する活性化シート供給部と、
前記活性化シートと一緒に前記成形型に導入された前記中間成形品が加熱硬化されることにより生成された複数の角部を有する引抜成形品の表面の全部と前記活性化シートとが接合され、前記活性化シートが前記引抜成形品を包んだ状態で、前記引抜成形品と前記活性化シートとを一緒に前記成形型から引き抜く引抜装置と、
を備える引抜成形品の製造装置。
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