JPH03295619A - Manufacture of fiber reinforced plastic molded object - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、繊維強化プラスチック成形体(以下rFRP
成形体」という)の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to fiber reinforced plastic molded articles (hereinafter referred to as rFRP).
(hereinafter referred to as "molded object").
従来、FRP成形体の製造方法においては、繊維に樹脂
を含浸させるために、その都度、成形型の加熱と冷却を
行わなければならず、成形型の昇温、冷却に長時間を要
していた。Conventionally, in the manufacturing method of FRP molded objects, in order to impregnate the fibers with resin, the mold must be heated and cooled each time, and it takes a long time to heat up and cool the mold. Ta.
かかる問題点を解決する方法として、例えばチョップ繊
維と樹脂パウダーとバインダーで成形固化したプリフォ
ームを、2枚の金属薄板で形成した予備加熱板の間に挟
持したまま、樹脂融点より低温に保った成形内で、コー
ルドプレスして溶融した樹脂の含浸と冷却を同時に行う
FRP成形体の製造方法が提唱されている。As a method to solve this problem, for example, a preform formed by molding and solidifying chopped fibers, resin powder, and a binder is sandwiched between two preheating plates made of thin metal plates, and the molding process is kept at a temperature lower than the melting point of the resin. A method for manufacturing an FRP molded body has been proposed in which cold pressing is performed to simultaneously impregnate and cool a molten resin.
〔発明が解決しようとする課題]
ところで、前記に示すようなFRP成形体の製造方法で
は、プリフォームの予備加熱を行い、かつコールドプレ
スにより成形型内で樹脂の含浸と冷却とを同時に行うこ
とにより、成形型温度を加熱、冷却する必要がなくなり
、従って高い成形サイクルで成形品を得られるわけであ
るが、通常、コールドプレスによる成形型の温度は樹脂
の融点より20〜30°C低く設定されているため、予
備加熱されたプリフォームの温度が短時間で低下してし
まい良好な含浸状態の成形体が得られないというのが実
情であった。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the method for producing an FRP molded body as described above, the preform is preheated, and the resin impregnation and cooling are simultaneously performed in the mold by cold pressing. This eliminates the need for heating and cooling the mold temperature, and therefore allows molded products to be obtained with a high molding cycle, but the temperature of the mold in cold press is usually set 20 to 30°C lower than the melting point of the resin. As a result, the temperature of the preheated preform decreases in a short period of time, making it impossible to obtain a molded article in a good impregnated state.
本発明は、以上のような従来の技術を背景になされたも
のであり、高い成形サイクルで成形体が得られるととも
に、樹脂の含浸状態を良好にして強度的にも優れた成形
体が得られることを可能にしたFRP成形体の製造方法
を提供することを目的とする。The present invention was made against the background of the above-mentioned conventional technology, and it is possible to obtain a molded body with a high molding cycle, and also to obtain a molded body with good resin impregnation state and excellent strength. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an FRP molded body that makes it possible to do this.
本発明は、FRP成形用素材を金属製の板型に載置して
予備加熱し、次いで該FRP成形用素材を前記金属製の
板型に載置した状態のままで下型の温度を樹脂融点以上
に設定した成形型で加圧したのち、前記FRP成形用素
材を一定の加圧力に保持したまま前記金属製の板型を前
記下型から分離し、前記金属製の板型のみを冷却するこ
とを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法
を提供するものである。In the present invention, an FRP molding material is placed on a metal plate mold and preheated, and then, while the FRP molding material is placed on the metal plate mold, the temperature of the lower mold is adjusted to the temperature of the resin. After pressurizing with a mold set above the melting point, the metal plate mold is separated from the lower mold while maintaining the FRP molding material at a constant pressure, and only the metal plate mold is cooled. The present invention provides a method for producing a fiber-reinforced plastic molded article.
〔作用〕
本発明によれば、金属製の板型に載置された状態で予備
加熱されたFRP成形用素材を、成形型によって該FR
P成形用素材を構成している樹脂の融点以上の温度で加
圧するため、樹脂の含浸状態が良好となり、また下型の
温度は前記樹脂の融点以上の一定の温度に保たれていれ
ばよいため、下型の加熱、冷却が不要となるとともに、
前記FRP成形用素材を成形型で加圧したのち、該FR
P成形用素材を一定の加圧力に保持したまま金属製の板
型を下型から分離して該金属製の板型のみを冷却するこ
とにより、冷却時間を大幅に短縮することが可能となり
、高い成形サイクルで成形体が得られるものとなる。[Function] According to the present invention, the FRP molding material, which has been preheated while being placed on a metal plate mold, is molded into the FR material by the mold.
Since the pressure is applied at a temperature higher than the melting point of the resin constituting the P molding material, the impregnation state of the resin is good, and the temperature of the lower mold only needs to be kept at a constant temperature higher than the melting point of the resin. Therefore, there is no need to heat or cool the lower mold, and
After pressurizing the FRP molding material with a mold, the FR
By separating the metal plate mold from the lower mold and cooling only the metal plate mold while holding the P molding material at a constant pressure, it is possible to significantly shorten the cooling time. A molded body can be obtained with a high molding cycle.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明するが、
本発明はこれに限定されない。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
The present invention is not limited to this.
第1図〜第2図は、本発明の一実施例を示したものであ
り、繊維強化プラスチック成形体Sの製造方法は、チョ
ップ繊維と樹脂パウダーとバインダーで成形固化したプ
リフォーム(繊維強化プラスチック成形用素材)10を
鉄板型(金属製の板型)11に載置して予備加熱したの
ち、第1図(a)および(b)に示すように鉄板型11
に載置した状態のままでプリフォーム10を、弾性体型
21が形成された上型20と、樹脂融点以上の温度に設
定され、かつリフト装置31が設けられた下型30で加
圧し、次にまたプリフォーム10を一定の加圧力に保持
したまま第1図(c)に示すように鉄板型11をリフト
装置31で持ち上げて下型30から分離したのち、鉄板
型11のみを冷却装置40により冷却し、プリフォーム
10が硬化して安定したのち、脱型して繊維強化プラス
チック成形体Sを得るものである。Figures 1 and 2 show an embodiment of the present invention, and the method for producing the fiber-reinforced plastic molded body S is a preform (fiber-reinforced plastic) molded and solidified with chopped fibers, resin powder, and a binder. The molding material) 10 is placed on an iron plate mold (metal plate mold) 11 and preheated, and then the iron plate mold 11 is placed as shown in FIGS. 1(a) and (b).
The preform 10 is pressurized with the upper mold 20 in which the elastic body 21 is formed and the lower mold 30 which is set at a temperature higher than the melting point of the resin and equipped with a lift device 31. In addition, while holding the preform 10 under a constant pressure, as shown in FIG. 1(c), the iron plate mold 11 is lifted up by a lift device 31 and separated from the lower mold 30, and then only the iron plate mold 11 is placed in a cooling device 40. After the preform 10 is cured and stabilized, the preform 10 is demolded to obtain a fiber-reinforced plastic molded product S.
プリフォーム10の製造方法としては、例えばまず炭素
繊維やガラス繊維のチョップ繊維を図示しない多孔状の
プリフォーム型上に均一に吸着させ、次いで樹脂パウダ
ーを吹き付けて吸着させる。As a method for manufacturing the preform 10, for example, chopped fibers such as carbon fibers or glass fibers are first uniformly adsorbed onto a porous preform mold (not shown), and then resin powder is sprayed to adsorb the fibers.
さらに、バインダーを塗布してプリフォームを固化し、
乾燥する。これにより、チョップ繊維と樹脂パウダーと
が均一にブレンドされたプリフォーム10が得られる。Furthermore, a binder is applied to solidify the preform,
dry. Thereby, a preform 10 in which chopped fibers and resin powder are uniformly blended is obtained.
そして、このプリフォーム10を、型面がプリフォーム
IOの裏面10aと同一形状に形成されている鉄板型1
1に載置して図示しない加熱炉中で予備加熱して樹脂を
溶融したのち、上型20と下型30で加圧されるわけで
ある。Then, this preform 10 is placed into an iron plate mold 1 whose mold surface is formed in the same shape as the back surface 10a of the preform IO.
1 and is preheated in a heating furnace (not shown) to melt the resin, and then pressurized with an upper mold 20 and a lower mold 30.
また、予備加熱の温度は、プリフォーム10を構成する
樹脂の融点(Tm)以上の温度にする必要があり、通常
、Tm+15℃〜Tm+35℃、好ましくはTm+20
℃〜Tm+30°Cの範囲内である。Further, the preheating temperature needs to be higher than the melting point (Tm) of the resin constituting the preform 10, and is usually Tm+15°C to Tm+35°C, preferably Tm+20°C.
It is within the range of °C to Tm+30 °C.
さらに、予備加熱時間は、通常、10〜15分であり、
好ましくは、5〜10分である。Furthermore, the preheating time is usually 10 to 15 minutes,
Preferably it is 5 to 10 minutes.
さらにまた、プリフォーム10の加圧力は、通常、20
〜50kg/cii、好ましくは20〜30kg/dで
あり、プリフォームlOの加圧時間は、通常3〜5分、
好ましくは2〜3分である。Furthermore, the pressing force of the preform 10 is usually 20
~50 kg/cii, preferably 20 to 30 kg/d, and the pressurization time of the preform IO is usually 3 to 5 minutes.
Preferably it is 2 to 3 minutes.
なお、本実施例ではプリフォーム10を一枚しか使用し
ていないが、必ずしもこれに限定させる必要はなく、例
えばプリフォーム10を2層以上積層した状態で鉄板型
11に載置させることも可能である。Although only one preform 10 is used in this example, it is not necessarily limited to this. For example, two or more layers of preforms 10 may be stacked and placed on the iron plate mold 11. It is.
上型20には、プリフォーム10の表面lObと同一形
状の型面を有する弾性体型21が形成されており、これ
により深絞り性が要求される場合にも、その深絞り部分
に充分な圧力を加えることができ、外観および強度性に
優れた繊維強化プラスチック成形体Sを得ることが可能
となる。The upper die 20 is formed with an elastic body 21 having a die surface having the same shape as the surface lOb of the preform 10, so that even when deep drawability is required, sufficient pressure can be applied to the deep drawing part. It becomes possible to obtain a fiber-reinforced plastic molded article S having excellent appearance and strength.
また、弾性体型21の素材としては、耐熱性および離型
性に優れたシリコンゴムまたはフッ素ゴムとするのが好
ましい。The material of the elastic body 21 is preferably silicone rubber or fluororubber, which has excellent heat resistance and mold release properties.
さらに、弾性体型21の設定温度は、通常、Tm−30
°C−Tm−10℃、好ましくはTm−25℃〜Tm−
15℃の範囲内であり、樹脂の融点(Tm)以下とする
のは、弾性体そのものが断熱体であるためであり、Tm
以下としても鉄板に直接接触させたときのような急激な
温度低下はなく、またTm以上にした場合には弾性体型
を冷却しなければならなくなるからである。Furthermore, the set temperature of the elastic body 21 is usually Tm-30.
°C-Tm-10°C, preferably Tm-25°C to Tm-
The reason why the temperature is within the range of 15°C and below the melting point (Tm) of the resin is that the elastic body itself is a heat insulator, and Tm
This is because even if the temperature is below Tm, the temperature will not drop as rapidly as when it is brought into direct contact with an iron plate, and if the temperature is above Tm, the elastic body must be cooled.
なお、本実施例では弾性体型21を使用しているが深絞
り性が要求されない場合には、必ずしも弾性体型に限定
する必要はな(、通常の金型を使用することも可能であ
る。Although the elastic body 21 is used in this embodiment, if deep drawability is not required, it is not necessarily limited to the elastic body (it is also possible to use a normal mold).
下型30には、鉄板型11に載置した状態のプリフォー
ム10を上型20と下型30で加圧したのち、プリフォ
ーム10を一定の加圧力に保持したまま上方に持ち上げ
て下型30と分離させるためのリフト装置31が内設さ
れている。The lower mold 30 is made by pressing the preform 10 placed on the iron plate mold 11 with the upper mold 20 and the lower mold 30, and then lifting the preform 10 upward while maintaining a constant pressure. A lift device 31 for separating the device from the device 30 is provided inside.
また、本実施例ではリフト装置31として、ダンパーを
使用しているが、必ずしもこれに限定させる必要はなく
、第2図に示すように鉄板型11と下型30の間にクツ
ションビン32を介在させて鉄板型11を下型30から
分離させることも可能であり、またプリフォームlOを
一定の加圧力で保持するのためにクランクボルト33を
上型20と鉄板型11の間に介在させることもできる。Furthermore, although a damper is used as the lift device 31 in this embodiment, it is not necessarily limited to this, and a cushion bin 32 may be interposed between the iron plate mold 11 and the lower mold 30 as shown in FIG. It is also possible to separate the iron plate mold 11 from the lower mold 30 by using the steps shown in FIG. can.
なお、下型30の設定温度は、プリフォーム10を構成
する樹脂の融点(Tm)以上の温度にする必要があり、
通常、Tm+3℃〜Tm+10°C1好ましくはTm+
3°C−Tm+5℃の範囲内である。Note that the set temperature of the lower mold 30 needs to be higher than the melting point (Tm) of the resin constituting the preform 10.
Usually Tm+3℃~Tm+10℃1 Preferably Tm+
It is within the range of 3°C-Tm+5°C.
また、鉄板型11を下型30から分離させた状態でのプ
リフォーム10の加圧力は、通常、5〜20kg/ci
a、好ましくは5〜10kg/dである。Further, the pressing force of the preform 10 when the iron plate mold 11 is separated from the lower mold 30 is usually 5 to 20 kg/ci.
a, preferably 5 to 10 kg/d.
冷却装置40は、空気圧縮機41から接続チューブ42
およびノズル43を介して送り出された圧縮空気を下型
30から分離させた鉄板型11の裏面11bに噴射して
、プリフォーム10を強制空冷するためのものであり、
この空冷により、2〜3分の間にプリフォーム10の温
度がTm−20°C以下になるように冷却する必要があ
る。The cooling device 40 connects an air compressor 41 to a connecting tube 42.
The compressed air sent out through the nozzle 43 is injected onto the back surface 11b of the iron plate mold 11 separated from the lower mold 30 to forcefully air-cool the preform 10.
By this air cooling, it is necessary to cool the preform 10 so that the temperature of the preform 10 becomes Tm-20°C or less within 2 to 3 minutes.
また、圧縮空気の空気量および空気圧は、プリフォーム
10の形状、大きさなどにより適宜選択すればよい。Further, the amount of compressed air and the air pressure may be appropriately selected depending on the shape, size, etc. of the preform 10.
なお、本実施例では、冷却手段として空冷方式を採用し
たが、必ずしもこれに限定させる必要はなく、例えば水
冷方式を採用することも可能である。In this embodiment, an air cooling method is used as the cooling means, but it is not necessarily limited to this, and for example, a water cooling method can also be used.
以上、説明してきたように、本実施例によれば、鉄板型
11に載置された状態で予備加熱されたプリフォーム1
0を、上型20と下型30によってプリフォーム10を
構成している樹脂の融点以上の温度で加圧するため、樹
脂の含浸状態が良好となり、また下型30の温度は樹脂
の融点以上の一定の温度に保たれていればよいため、下
型30の加熱、冷却が不要となるとともに、プリフォー
ム10を上型20と下型30で加圧したのち、プリフォ
ーム10を一定の加圧力で保持したまま鉄板型11を下
型30から分離して鉄板型11のみを冷却することによ
り、冷却時間を大幅に短縮することが可能となり、高い
成形サイクルで繊維強化プラスチック成形体Sが得られ
るものとなる。As described above, according to this embodiment, the preform 1 is preheated while being placed on the iron plate mold 11.
0 is pressurized by the upper mold 20 and the lower mold 30 at a temperature higher than the melting point of the resin constituting the preform 10, the impregnation state of the resin is good, and the temperature of the lower mold 30 is higher than the melting point of the resin. Since it only needs to be kept at a constant temperature, there is no need to heat or cool the lower die 30, and after the preform 10 is pressurized by the upper die 20 and the lower die 30, the preform 10 is held at a constant pressure. By separating the iron plate mold 11 from the lower mold 30 while holding it and cooling only the iron plate mold 11, it becomes possible to significantly shorten the cooling time, and a fiber-reinforced plastic molded product S can be obtained with a high molding cycle. Become something.
以下、本実施例をさらに詳細に説明するため、従来例と
の比較において説明する。Hereinafter, in order to explain this embodiment in more detail, it will be explained in comparison with a conventional example.
まず、前記に示す方法により、強化チョップ繊維と35
#の6−ナイロンパウダーとバインダーで成形固化した
プリフォームを鉄板型に載置して加熱炉中で240°C
に予備加熱したのち、鉄板型に載置した状態のままでプ
リフォームを、190°Cの温度に保たれているシリコ
ン型を有する上型と、215°Cの温度に保たれている
下型30によって、20kg/cdの加圧力で3分間加
熱加圧し、そののちプリフォームを5 kg/ajの加
圧力で保持したまま鉄板型をリフト装置で持ち上げて下
型から分離したのち、鉄板型のみを冷却装置により、空
気量が1.0rrf/分および空気圧が3.2kg/d
の圧縮空気を鉄板型の裏面に吹き付けて強制空冷し、そ
ののちプリフォームが硬化して安定したのち、脱型して
繊維強化プラスチック成形体を得た。First, by the method shown above, the reinforced chopped fiber and 35
#6 - The preform molded and solidified with nylon powder and binder is placed on an iron plate mold and heated at 240°C in a heating furnace.
After being preheated to , the preform was placed on the iron plate mold, and the upper mold had a silicone mold kept at a temperature of 190°C, and the lower mold was kept at a temperature of 215°C. 30, heated and pressurized for 3 minutes at a pressure of 20 kg/cd, and then, while holding the preform at a pressure of 5 kg/aj, lifted the iron plate mold with a lift device and separated it from the lower mold, and then removed only the iron plate mold. The cooling device reduces the air flow to 1.0rrf/min and the air pressure to 3.2kg/d.
Compressed air was blown onto the back side of the iron plate mold for forced air cooling, and after the preform had hardened and stabilized, it was demolded to obtain a fiber-reinforced plastic molded product.
その際、プリフォームの温度をモニターした結果、3分
後に235°C15分後に190℃となった。At that time, the temperature of the preform was monitored and found that it was 235°C after 3 minutes and 190°C after 15 minutes.
以上のようにして得た繊維強化プラスチック成形体は、
樹脂の含浸状態が良好で強度的に優れたものであった(
以下「本実施例」という)。The fiber-reinforced plastic molded article obtained as described above is
The resin impregnation state was good and the strength was excellent (
(hereinafter referred to as "this example").
次に、本実施例と同様の条件で、鉄板型を冷却しないで
下型の温度を190℃一定にしてコールドプレスした場
合、30数秒でプリフォームの温度が190℃になって
しまい良好な含浸状態の成形体は得られなかった(以下
「比較例」という)。Next, when cold pressing was performed under the same conditions as in this example, without cooling the iron plate mold and keeping the temperature of the lower mold constant at 190°C, the temperature of the preform reached 190°C in 30 seconds, resulting in good impregnation. A molded article in good condition was not obtained (hereinafter referred to as "comparative example").
なお、本実施例と比較例の、物性比較を第1表に、プリ
フォームの温度と成形時間との関係を第3図および第4
図に示す。A comparison of the physical properties of this example and a comparative example is shown in Table 1, and the relationship between preform temperature and molding time is shown in Figures 3 and 4.
As shown in the figure.
本発明は、以上にように構成されているため、高い成形
サイクルで繊維強化プラスチック成形体が得られるとと
もに、樹脂の含浸状態を良好にして強度的にも優れた成
形体が得られることを可能にした繊維強化プラスチック
成形体の製造方法を提供することができる。Since the present invention is configured as described above, it is possible to obtain a fiber-reinforced plastic molded product with a high molding cycle, and also to obtain a molded product with excellent strength by improving the resin impregnation state. A method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded article can be provided.
第1図および第2図は、本発明の実施例である繊維強化
プラスチック成形体の製造方法を説明するための各工程
における金型の断面図、第3図は、本実施例と従来例に
おけるプリフォーム温度と成形時間の関係を示す図であ
る。
10ニブリフオーム(繊維強化プラスチック成形用素材
)
11:鉄板型(金属製の板型)
20:上型
21:弾性体型
30:下型
31:リフト装置
40:冷却装置
S:繊維強化プラスチック成形体
第1図1 and 2 are cross-sectional views of a mold in each step for explaining the method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded article according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure showing the relationship between preform temperature and molding time. 10 Nib form (fiber-reinforced plastic molding material) 11: Iron plate type (metal plate type) 20: Upper mold 21: Elastic body 30: Lower mold 31: Lifting device 40: Cooling device S: Fiber-reinforced plastic molded body No. 1 figure
Claims (1)
に載置して予備加熱し、次いで該繊維強化プラスチック
成形用素材を前記金属製の板型に載置した状態のままで
下型の温度を樹脂融点以上に設定した成形型で加圧した
のち、前記繊維強化プラスチック成形用素材を一定の加
圧力に保持したまま前記金属製の板型を前記下型から分
離し、前記金属製の板型のみを冷却することを特徴とす
る繊維強化プラスチック成形体の製造方法。(1) A fiber-reinforced plastic molding material is placed on a metal plate mold and preheated, and then a lower mold is placed while the fiber-reinforced plastic molding material is placed on the metal plate mold. After pressurizing with a mold whose temperature is set above the melting point of the resin, the metal plate mold is separated from the lower mold while maintaining the fiber-reinforced plastic molding material at a constant pressure, and the metal plate mold is separated from the lower mold. A method for producing a fiber-reinforced plastic molded article, characterized by cooling only the plate mold.
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---|---|---|---|
JP9776790A JPH03295619A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Manufacture of fiber reinforced plastic molded object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9776790A JPH03295619A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Manufacture of fiber reinforced plastic molded object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03295619A true JPH03295619A (en) | 1991-12-26 |
Family
ID=14201016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9776790A Pending JPH03295619A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Manufacture of fiber reinforced plastic molded object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03295619A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101015008B1 (en) * | 2008-06-23 | 2011-02-16 | 주식회사 엘지화학 | Heat staking jig and method of heat staking using the same |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP9776790A patent/JPH03295619A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101015008B1 (en) * | 2008-06-23 | 2011-02-16 | 주식회사 엘지화학 | Heat staking jig and method of heat staking using the same |
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