JP7230832B2 - 繊維強化樹脂成形品の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る繊維強化樹脂成形品の一例としての高圧タンクの製造装置を示す縦断面図である。
図2は、実施形態に係る繊維強化樹脂成形品の一例としての高圧タンクの製造方法を説明するフローチャートである。また、図3~図7はそれぞれ、プリフォーム配置工程、真空脱気工程、金型内窒素ガスパージ工程、本締め工程および樹脂注入工程、樹脂注入停止工程および樹脂硬化工程の状態を示す縦断面図である。
まず、前述した構成の下型11と上型12とからなる金型10を用意する。
また、前述したように、中空のライナーの外表面に繊維を巻き付ける(巻回する)ことによって繊維層を形成したプリフォーム2を予め用意する。
次に、制御装置90が温度制御装置40を制御することによって、金型10(下型11、上型12)を所定温度に保温する。樹脂3が熱硬化性樹脂である場合、この所定温度は、樹脂3の硬化温度以上の温度である。
続いて、制御装置90が搬送機構20と駆動機構30を制御することによって、プリフォーム2を金型10内(つまり、下型11と上型12との間)に配置する(図1、図3)。このとき、制御装置90が窒素ガスバージ装置70の調圧バルブ75を開くことによって、窒素ガスタンク71からプリフォーム2(のライナー)の内側に窒素ガスをパージ(加圧充填)し、プリフォーム2(のライナー)に窒素ガスで内圧をかける。具体的には、上型12を開いた状態で、搬送機構20が、制御装置90の制御に従って、下型11にプリフォーム2を載置する。このとき、プリフォーム2がシャフト25により軸支される。その後、窒素ガスバージ装置70の調圧バルブ75が、制御装置90の制御に従って開かれ、窒素ガスタンク71からプリフォーム2(のライナー)の内側に窒素ガスをパージ(加圧充填)してプリフォーム2(のライナー)に窒素ガスで所定圧で内圧をかけながら、駆動機構30が、制御装置90の制御に従って、型締めを開始し、上型12を仮締めする。仮締めとは、上型12が開いた状態と本締めの状態との中間的な状態であって、下型11と上型12とが隙間を空けた状態として、図3に示すように、上型12とプリフォーム2との間に数mmの隙間(第2の隙間)が空く位置に移動させることである。この上型12とプリフォーム2との間に形成される隙間(第2の隙間)は、下型11とプリフォーム2との隙間(第1の隙間)よりも大きい。
次に、上記の仮締めの状態において(言い換えれば、型締め完了前に)、プリフォーム2(のライナー)内の窒素ガス加圧を維持しつつ、制御装置90が真空ポンプ50を制御することによって、金型10内を真空脱気する(図4)。
上記の真空脱気停止(完了)後、制御装置90が窒素ガスバージ装置80の調圧バルブ85を開くことによって、窒素ガスタンク81から金型10内に窒素ガスを所定圧でパージ(加圧充填)する(図5)。上型12が仮締めであるため、上型12とプリフォーム2(の上面)との間に形成された隙間(第2の隙間)に向けて窒素ガスが吐出(加圧充填)される。
続いて、金型10内に窒素ガスをパージしつつ、制御装置90が駆動機構30を制御することによって、上型12を下降端まで下降して完全に閉じて(プリフォーム2に相対的に接近させて)、上型12および下型11を完全に型締め(本締め)する(図6)。これによって、窒素ガスをプリフォーム2の繊維層の積層内まで充填する。
窒素ガスをプリフォーム2の繊維層の積層内まで充填した後、樹脂3を金型10内に射出・注入する(図6)。具体的には、制御装置90は、開閉バルブ65を開き、樹脂溜まり62に貯留されている主剤を加圧装置63によって加圧し、樹脂溜まり67に貯留されている硬化剤を加圧装置68によって加圧し、主剤と硬化剤を混合して(未硬化の)樹脂3とする。これによって、上型12に設けられた樹脂注入配管16内を(未硬化の)樹脂3が流れ、ゲート(図示例では、プリフォーム2の中央部に設けられたゲート)14から、プリフォーム2に向けて樹脂3が射出・注入され、プリフォーム2の繊維層の積層内に含浸される。
樹脂3がプリフォーム2の繊維層の積層内に含浸完了し、樹脂3の硬化発熱終了後、樹脂3の注入を停止する(図7)。
前述の樹脂3の注入停止後、樹脂3を硬化させる(図7)。
樹脂3が硬化した後、制御装置90が駆動機構30を制御することによって、上型12を開く。樹脂3の硬化が完了することで、ライナーの外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンク4が得られる。
2 プリフォーム
3 樹脂
4 高圧タンク(繊維強化樹脂成形品)
10 金型
11 下型(第1の型)
12 上型(第2の型)
14 ゲート(樹脂注入口)
15 真空脱気配管(真空脱気機構)
16 樹脂注入配管(樹脂注入機構)
17 タンク内窒素ガスパージ配管(内圧付与機構)
18 金型内窒素ガスパージ配管(窒素ガス(不活性ガス)充填機構)
20 搬送機構
25 シャフト
30 駆動機構
40 温度制御装置
50 真空ポンプ(真空脱気機構)
60 樹脂注入機(樹脂注入機構)
61、66 樹脂貯蔵器
62、67 樹脂溜まり
63、68 加圧装置
65 開閉バルブ
70 窒素ガスバージ装置(内圧付与機構)
71 窒素ガスタンク
75 調圧バルブ
80 窒素ガスバージ装置(窒素ガス(不活性ガス)充填機構)
81 窒素ガスタンク
85 調圧バルブ
90 制御装置
Claims (6)
- 中空のライナーの外表面に繊維層が形成されたプリフォームを形成し、前記プリフォームの前記繊維層に樹脂を含浸させて硬化させた繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
前記プリフォームに内圧をかけながら、前記プリフォームを金型内に配置する工程と、
前記金型内を真空脱気する工程と、
前記金型内に不活性ガスを充填する工程と、
前記金型内に樹脂を注入して前記繊維層に含浸させる工程と、を含み、
前記金型は、第1の型と第2の型とを含み、
前記プリフォームを前記金型内に配置する工程において、前記第1の型と前記プリフォームとの間の第1の隙間よりも大きい第2の隙間を前記第2の型と前記プリフォームとの間に形成するように、前記プリフォームを前記第1の型と前記第2の型との間に配置し、
前記金型内に不活性ガスを充填する工程において、前記金型内の前記第2の隙間に向けて前記不活性ガスを充填し、
前記金型内に不活性ガスを充填する工程の後かつ前記金型内に樹脂を注入する工程の前に、前記第2の型を前記プリフォームに相対的に接近させることによって、前記金型内の前記不活性ガスを加圧充填する工程をさらに含むことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法において、
不活性ガスを用いて前記プリフォームに内圧をかけることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法において、
前記ライナーは、樹脂製であり、
前記樹脂は、熱硬化性樹脂で構成されていることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 中空のライナーの外表面に繊維層が形成されたプリフォームを形成し、前記プリフォームの前記繊維層に樹脂を含浸させて硬化させた繊維強化樹脂成形品の製造装置であって、
金型と、
前記金型を開閉方向に駆動するための駆動機構と、
前記金型内を真空脱気するための真空脱気機構と、
前記金型内に不活性ガスを充填するための不活性ガス充填機構と、
前記金型内に樹脂を注入するための樹脂注入機構と、
前記プリフォームに内圧をかけるための内圧付与機構と、
前記駆動機構、前記真空脱気機構、前記不活性ガス充填機構、前記樹脂注入機構、および前記内圧付与機構の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記内圧付与機構によって、前記プリフォームに内圧をかけながら、前記駆動機構によって、前記プリフォームを前記金型内に配置し、
前記真空脱気機構によって、前記金型内を真空脱気し、
前記不活性ガス充填機構によって、前記金型内に不活性ガスを充填し、
前記樹脂注入機構によって、前記金型内に樹脂を注入して前記繊維層に含浸させ、
前記金型は、第1の型と第2の型とを含み、
前記制御装置は、
前記プリフォームを前記金型内に配置するときに、前記駆動機構によって、前記第1の型と前記プリフォームとの間の第1の隙間よりも大きい第2の隙間を前記第2の型と前記プリフォームとの間に形成するように、前記プリフォームを前記第1の型と前記第2の型との間に配置し、
前記金型内に不活性ガスを充填するときに、前記不活性ガス充填機構によって、前記金型内の前記第2の隙間に向けて前記不活性ガスを充填し、
前記金型内に不活性ガスを充填した後かつ前記金型内に樹脂を注入する前に、前記駆動機構によって、前記第2の型を前記プリフォームに相対的に接近させることによって、前記金型内の前記不活性ガスを加圧充填することを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造装置。 - 請求項4に記載の繊維強化樹脂成形品の製造装置において、
前記内圧付与機構は、不活性ガスを用いて前記プリフォームに内圧をかけることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造装置。 - 請求項4に記載の繊維強化樹脂成形品の製造装置において、
前記ライナーは、樹脂製であり、
前記樹脂は、熱硬化性樹脂で構成されていることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造装置。
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