JPH08323870A - 繊維強化複合材の成形用金型 - Google Patents
繊維強化複合材の成形用金型Info
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- JPH08323870A JPH08323870A JP7134149A JP13414995A JPH08323870A JP H08323870 A JPH08323870 A JP H08323870A JP 7134149 A JP7134149 A JP 7134149A JP 13414995 A JP13414995 A JP 13414995A JP H08323870 A JPH08323870 A JP H08323870A
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- molding
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維強化複合材の成形用金型の薄肉軽量化を
可能とし、寸法精度が良好な成形品を製造することを可
能とする。 【構成】 金型１は下型２、中枠３、隔壁４及び上型５
の４部品からなり、各部品の周囲に所定間隔で形成され
た複数のボルト挿通孔６に挿通されるボルト７及びナッ
ト８により締付け固定されるようになっている。中枠３
には成形室３ａが形成され、上型５には隔壁４と対応す
る側に副室５ａが形成されている。下型２、中枠３、隔
壁４及び上型５には互いに連通した注入孔９が形成さ
れ、中枠３、隔壁４及び上型５にはベント孔１０が形成
されている。注入孔９にはマトリックスレジンの注入管
路に接続するためのニップル１１が固定され、ベント孔
１０の端部には真空ポンプに連結された管路に接続する
ためのニップル１２が固定されている。
可能とし、寸法精度が良好な成形品を製造することを可
能とする。 【構成】 金型１は下型２、中枠３、隔壁４及び上型５
の４部品からなり、各部品の周囲に所定間隔で形成され
た複数のボルト挿通孔６に挿通されるボルト７及びナッ
ト８により締付け固定されるようになっている。中枠３
には成形室３ａが形成され、上型５には隔壁４と対応す
る側に副室５ａが形成されている。下型２、中枠３、隔
壁４及び上型５には互いに連通した注入孔９が形成さ
れ、中枠３、隔壁４及び上型５にはベント孔１０が形成
されている。注入孔９にはマトリックスレジンの注入管
路に接続するためのニップル１１が固定され、ベント孔
１０の端部には真空ポンプに連結された管路に接続する
ためのニップル１２が固定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化複合材の成形用
金型に係り、特に航空機、船舶、車両等の構造部材、部
品用として使用される繊維強化複合材の製造に適した成
形用金型に関するものである。
金型に係り、特に航空機、船舶、車両等の構造部材、部
品用として使用される繊維強化複合材の製造に適した成
形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前記の繊維強化複合材を製造する方法の
ひとつとしてレジントランスファーモールディング（以
下ＲＴＭと略記）法が採用されている。ＲＴＭ法は、成
形金型内に強化材として機能する高強度・高弾性率繊維
の集合構造体（織物、編物、不織布の積層体又は三次元
織物、三次元編物あるいはランダムマット等、以下プリ
フォームと総称）を載置し、この成形金型内に熱硬化性
のマトリックスレジンを注入してプリフォームに含浸さ
せた後、加熱硬化させて複合成形材を得る方法である。
ひとつとしてレジントランスファーモールディング（以
下ＲＴＭと略記）法が採用されている。ＲＴＭ法は、成
形金型内に強化材として機能する高強度・高弾性率繊維
の集合構造体（織物、編物、不織布の積層体又は三次元
織物、三次元編物あるいはランダムマット等、以下プリ
フォームと総称）を載置し、この成形金型内に熱硬化性
のマトリックスレジンを注入してプリフォームに含浸さ
せた後、加熱硬化させて複合成形材を得る方法である。
【０００３】ＲＴＭ法で平板状成形品を製造する場合の
金型は、図９に示すように、下型３１、中枠３２及び上
型３３からなり、下型３１及び中枠３２には注入孔３４
が形成され、上型３３及び中枠３２にはベント孔３５が
形成されている。中枠３２にプリフォーム３６を収容す
るための成形室（キャビティ）３７が形成されている。
金型は、図９に示すように、下型３１、中枠３２及び上
型３３からなり、下型３１及び中枠３２には注入孔３４
が形成され、上型３３及び中枠３２にはベント孔３５が
形成されている。中枠３２にプリフォーム３６を収容す
るための成形室（キャビティ）３７が形成されている。
【０００４】繊維強化複合材を構成する熱硬化性マトリ
ックスレジンは、通常加熱硬化時に体積収縮し、成形品
の表面にひけや凹凸を生じたり、あるいは成形品の内部
にボイド、剥離等の欠陥が生じて製品の品質が低下し易
い特性がある。この不都合を解消する対策として、硬化
過程のマトリックスレジンに空気圧あるいは油圧で作動
するピストン装置等により一定の加圧を行うのが一般的
である。また、強化繊維とマトリックスレジンの密着性
を高める目的から、マトリックスレジンの注入圧力を高
めにとることが望ましいとされている。この圧力は数ｋ
ｇ／ｃｍ2 から百数十ｋｇ／ｃｍ2 の範囲で選択され
る。
ックスレジンは、通常加熱硬化時に体積収縮し、成形品
の表面にひけや凹凸を生じたり、あるいは成形品の内部
にボイド、剥離等の欠陥が生じて製品の品質が低下し易
い特性がある。この不都合を解消する対策として、硬化
過程のマトリックスレジンに空気圧あるいは油圧で作動
するピストン装置等により一定の加圧を行うのが一般的
である。また、強化繊維とマトリックスレジンの密着性
を高める目的から、マトリックスレジンの注入圧力を高
めにとることが望ましいとされている。この圧力は数ｋ
ｇ／ｃｍ2 から百数十ｋｇ／ｃｍ2 の範囲で選択され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】マトリックスレジンの
加熱硬化を加圧状態で行いその圧力を高くとるために
は、成形用金型の耐圧強度を高める必要がある。金型の
変形による製品の寸法精度の低下を防ぐには堅牢重厚な
金型構造をとらざるを得ない。特に需要の多い平板状成
形品では金型中央部と対応する部分の肉厚が過大となり
易いため、金型が重厚となる。金型が重厚となると、取
扱が不便になるだけでなく、マトリックスレジンの加熱
硬化時に金型を加熱するのに必要な熱エネルギーの消費
量も増加するという問題がある。
加熱硬化を加圧状態で行いその圧力を高くとるために
は、成形用金型の耐圧強度を高める必要がある。金型の
変形による製品の寸法精度の低下を防ぐには堅牢重厚な
金型構造をとらざるを得ない。特に需要の多い平板状成
形品では金型中央部と対応する部分の肉厚が過大となり
易いため、金型が重厚となる。金型が重厚となると、取
扱が不便になるだけでなく、マトリックスレジンの加熱
硬化時に金型を加熱するのに必要な熱エネルギーの消費
量も増加するという問題がある。
【０００６】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであってその目的は、寸法精度が良好な成形品を製造
することができ、しかも薄肉軽量化が可能な繊維強化複
合材の成形用金型を提供することにある。
のであってその目的は、寸法精度が良好な成形品を製造
することができ、しかも薄肉軽量化が可能な繊維強化複
合材の成形用金型を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め請求項１に記載の発明では、マトリックスレジンの注
入孔及びベント孔に連通する成形室と、前記成形室と隔
壁を介して実質的に平行に配置されるとともに、少なく
とも注入孔を介して成形室と同じ圧力に保持可能な圧力
バランス室とを備えた。
め請求項１に記載の発明では、マトリックスレジンの注
入孔及びベント孔に連通する成形室と、前記成形室と隔
壁を介して実質的に平行に配置されるとともに、少なく
とも注入孔を介して成形室と同じ圧力に保持可能な圧力
バランス室とを備えた。
【０００８】請求項２に記載の発明では、前記圧力バラ
ンス室は注入孔及びベント孔を介して前記成形室と連通
され、注入孔から成形室にマトリックスレジンが注入さ
れた状態で圧力バランス室内にもマトリックスレジンが
満ちるように形成されている。
ンス室は注入孔及びベント孔を介して前記成形室と連通
され、注入孔から成形室にマトリックスレジンが注入さ
れた状態で圧力バランス室内にもマトリックスレジンが
満ちるように形成されている。
【０００９】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記圧力バランス室は
前記成形室を挟んで両側に設けられている。請求項４に
記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記
金型は成形室が形成された中枠と、中枠と当接して配置
される第１の型と、前記圧力バランス室が形成されると
ともに隔壁を介して中枠に対して第１の型と反対側に配
置される第２の型とからなる。
請求項２に記載の発明において、前記圧力バランス室は
前記成形室を挟んで両側に設けられている。請求項４に
記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記
金型は成形室が形成された中枠と、中枠と当接して配置
される第１の型と、前記圧力バランス室が形成されると
ともに隔壁を介して中枠に対して第１の型と反対側に配
置される第２の型とからなる。
【００１０】
【作用】請求項１に記載の発明では、繊維強化複合材を
製造する場合、金型の成形室内にプリフォームをセット
し、ベント孔を介して成形室内を減圧とし、注入孔から
金型内にマトリックスレジンを注入する。そして、プリ
フォームにマトリックスレジンが均等に含浸し、注入孔
にマトリックスレジンが存在する状態でベント孔を密閉
し、注入孔に接続された加圧系により金型内を所定の圧
力となるように保持した状態で金型を加熱してマトリッ
クスレジンを硬化させる。
製造する場合、金型の成形室内にプリフォームをセット
し、ベント孔を介して成形室内を減圧とし、注入孔から
金型内にマトリックスレジンを注入する。そして、プリ
フォームにマトリックスレジンが均等に含浸し、注入孔
にマトリックスレジンが存在する状態でベント孔を密閉
し、注入孔に接続された加圧系により金型内を所定の圧
力となるように保持した状態で金型を加熱してマトリッ
クスレジンを硬化させる。
【００１１】加熱硬化時にマトリックスレジンが体積収
縮するが、注入孔から所定の圧力が作用しているため、
成形室内におけるマトリックスレジンの硬化時収縮分が
注入孔口と成形室との間に存在するマトリックスレジン
の移動により補充され、成形室の内面とマトリックスレ
ジンとの間に空隙が発生するのが抑止される。また、注
入孔に接続された加圧系の作用により圧力バランス室の
圧力が成形室と等しい内圧力に保持される。そして、成
形室の内圧が成形室と圧力バランス室との間の隔壁の剛
性を上回る高さになっても隔壁は変形せず、圧力バラン
ス室の隔壁と反対側の壁が変形する。従って、得られる
成形品の寸法は設計値の公差以内にとどまる。
縮するが、注入孔から所定の圧力が作用しているため、
成形室内におけるマトリックスレジンの硬化時収縮分が
注入孔口と成形室との間に存在するマトリックスレジン
の移動により補充され、成形室の内面とマトリックスレ
ジンとの間に空隙が発生するのが抑止される。また、注
入孔に接続された加圧系の作用により圧力バランス室の
圧力が成形室と等しい内圧力に保持される。そして、成
形室の内圧が成形室と圧力バランス室との間の隔壁の剛
性を上回る高さになっても隔壁は変形せず、圧力バラン
ス室の隔壁と反対側の壁が変形する。従って、得られる
成形品の寸法は設計値の公差以内にとどまる。
【００１２】請求項２に記載の発明では、前記圧力バラ
ンス室は注入孔及びベント孔を介して前記成形室と連通
され、前記加圧系による加圧力が金型内に収容されたマ
トリックスレジンを介して圧力バランス室に作用する。
従って、圧力バランス室にマトリックスレジンと異なる
非圧縮性流体を収容した場合に比較して、金型の構成が
簡単となる。
ンス室は注入孔及びベント孔を介して前記成形室と連通
され、前記加圧系による加圧力が金型内に収容されたマ
トリックスレジンを介して圧力バランス室に作用する。
従って、圧力バランス室にマトリックスレジンと異なる
非圧縮性流体を収容した場合に比較して、金型の構成が
簡単となる。
【００１３】請求項３に記載の発明では、圧力バランス
室が前記成形室を挟んで両側に設けられているため、成
形室を挟んで両側に配置される部分の剛性が小さくても
撓みが防止され、金型全体として軽量化が図れる。
室が前記成形室を挟んで両側に設けられているため、成
形室を挟んで両側に配置される部分の剛性が小さくても
撓みが防止され、金型全体として軽量化が図れる。
【００１４】請求項４に記載の発明では、マトリックス
レジンの加熱硬化後、金型を分解して成形品を取り出す
際の作業性が良くなる。
レジンの加熱硬化後、金型を分解して成形品を取り出す
際の作業性が良くなる。
【００１５】
（実施例１）以下、本発明を平板状の繊維強化複合材の
成形用金型に具体化した一実施例を図１〜図３に従って
説明する。図１に示すように、金型１は第１の型として
の下型２、中枠３、隔壁４及び第２の型としての上型５
の４部品からなり、各部品の周囲に所定間隔で形成され
た複数のボルト挿通孔６に挿通される六角穴付ボルト７
及びナット８により締付け固定されるようになってい
る。中枠３には成形室３ａが形成され、上型５には隔壁
４と対応する側に圧力バランス室を構成する副室５ａが
形成されている。金型１の材質にはＳＫ５鋼が使用され
ている。
成形用金型に具体化した一実施例を図１〜図３に従って
説明する。図１に示すように、金型１は第１の型として
の下型２、中枠３、隔壁４及び第２の型としての上型５
の４部品からなり、各部品の周囲に所定間隔で形成され
た複数のボルト挿通孔６に挿通される六角穴付ボルト７
及びナット８により締付け固定されるようになってい
る。中枠３には成形室３ａが形成され、上型５には隔壁
４と対応する側に圧力バランス室を構成する副室５ａが
形成されている。金型１の材質にはＳＫ５鋼が使用され
ている。
【００１６】下型２、中枠３、隔壁４及び上型５には互
いに連通した注入孔９が形成され、中枠３、隔壁４及び
上型５にはベント孔１０が形成されている。注入孔９に
はマトリックスレジンの注入管路に接続するためのニッ
プル１１が設けられ、ベント孔１０の端部には減圧装置
に連結された管路に接続するためのニップル１２が設け
られている。
いに連通した注入孔９が形成され、中枠３、隔壁４及び
上型５にはベント孔１０が形成されている。注入孔９に
はマトリックスレジンの注入管路に接続するためのニッ
プル１１が設けられ、ベント孔１０の端部には減圧装置
に連結された管路に接続するためのニップル１２が設け
られている。
【００１７】前記のように構成された金型１は、金型１
を組付けるとともにベント孔１０側を閉塞した状態で注
入孔９側から圧力を加えると、成形室３ａ内と副室５ａ
内の圧力が平衡状態となる。
を組付けるとともにベント孔１０側を閉塞した状態で注
入孔９側から圧力を加えると、成形室３ａ内と副室５ａ
内の圧力が平衡状態となる。
【００１８】次に下型２及び上型５の厚さが５０ｍｍ、
中枠３の厚さが１０ｍｍ、隔壁４及び副室５ａの厚さが
５ｍｍにそれぞれ形成され、金型の平面サイズが３００
ｍｍ×５００ｍｍ、成形室３ａ及び副室５ａの平面サイ
ズが２００ｍｍ×３５０ｍｍにそれぞれ形成された金型
１を使用した繊維強化複合材の製造例を説明する。
中枠３の厚さが１０ｍｍ、隔壁４及び副室５ａの厚さが
５ｍｍにそれぞれ形成され、金型の平面サイズが３００
ｍｍ×５００ｍｍ、成形室３ａ及び副室５ａの平面サイ
ズが２００ｍｍ×３５０ｍｍにそれぞれ形成された金型
１を使用した繊維強化複合材の製造例を説明する。
【００１９】先ず下型２及び中枠３を重ねた状態で、２
００ｍｍ×３５０ｍｍに裁断した炭素繊維織物（トレカ
クロス♯CO6644B 東レ（株）製）２９枚を予め離型剤処
理した成形室３ａ内に、図１に鎖線で示すようにプリフ
ォーム１３として載置した後、隔壁４及び上型５を重ね
てボルト７及びナット８により締付け固定して金型１の
セットを完了した。
００ｍｍ×３５０ｍｍに裁断した炭素繊維織物（トレカ
クロス♯CO6644B 東レ（株）製）２９枚を予め離型剤処
理した成形室３ａ内に、図１に鎖線で示すようにプリフ
ォーム１３として載置した後、隔壁４及び上型５を重ね
てボルト７及びナット８により締付け固定して金型１の
セットを完了した。
【００２０】次に図２に示すように、注入孔９側のニッ
プル１１が下側となるように金型１を配置するととも
に、真空ポンプ１４及び攪拌装置１５を備えたレジンタ
ンク１６に連結された注入管路１７に注入孔９側を接続
し、減圧装置としての真空ポンプ１８に連結された管路
１９にベント孔１０側を接続した。なお、ベント孔１０
からのレジンの溢出を確認するため管路１９の途中に、
ガラス製の減圧トラップ２０が設けられている。なお、
管路１９の一部を透明材料で構成してもよい。そして、
レジンタンク１６内でマトリックスレジンとして、エポ
キシレジンを次の処方により配合し、減圧下で攪拌して
十分脱気した後、管路１５から金型１内に注入した。
プル１１が下側となるように金型１を配置するととも
に、真空ポンプ１４及び攪拌装置１５を備えたレジンタ
ンク１６に連結された注入管路１７に注入孔９側を接続
し、減圧装置としての真空ポンプ１８に連結された管路
１９にベント孔１０側を接続した。なお、ベント孔１０
からのレジンの溢出を確認するため管路１９の途中に、
ガラス製の減圧トラップ２０が設けられている。なお、
管路１９の一部を透明材料で構成してもよい。そして、
レジンタンク１６内でマトリックスレジンとして、エポ
キシレジンを次の処方により配合し、減圧下で攪拌して
十分脱気した後、管路１５から金型１内に注入した。
【００２１】 エポキシレジンの処方例 エピコート８０７（油化シェルエポキシ（株）製）…１００部 ハードナーＨＮ５５００（日立化成（株）製）…８５部 エピキュア３０１０（油化シェルエポキシ（株）製）…１部 マトリックスレジンの注入はベント孔１０を介した減圧
（約５０TORR）と、注入側レジンタンク１６の静圧との
圧力差を利用して行った。ベント孔１０からレジンが溢
出することにより成形室３ａ及び副室５ａ内がレジンで
充満したことを確認した後、ベント孔１０を密閉した。
（約５０TORR）と、注入側レジンタンク１６の静圧との
圧力差を利用して行った。ベント孔１０からレジンが溢
出することにより成形室３ａ及び副室５ａ内がレジンで
充満したことを確認した後、ベント孔１０を密閉した。
【００２２】次に注入孔９側のニップル１１に、油圧あ
るいは空圧で作動するピストンを備えたシリンダによる
加圧を行う加圧装置（図示せず）を連結した。そして、
注入孔９に所定の圧力（例えば、１５０ｋｇ／ｃｍ2 ）
が加わる状態に圧力調整し、所定の硬化プログラムに従
って金型１を加熱保持してマトリックスレジンを硬化さ
せた。加熱は、先ず６０℃で４時間、次いで９０℃で２
時間、最後に１２０℃で２時間と３段階で順次高温とな
るように行った。
るいは空圧で作動するピストンを備えたシリンダによる
加圧を行う加圧装置（図示せず）を連結した。そして、
注入孔９に所定の圧力（例えば、１５０ｋｇ／ｃｍ2 ）
が加わる状態に圧力調整し、所定の硬化プログラムに従
って金型１を加熱保持してマトリックスレジンを硬化さ
せた。加熱は、先ず６０℃で４時間、次いで９０℃で２
時間、最後に１２０℃で２時間と３段階で順次高温とな
るように行った。
【００２３】加熱硬化処理終了後、放冷し、次に金型１
を開いて成形板（試料１）２１を得た。そして、成形板
２１について図３に示す各位置Ｐ1 〜Ｐ9 における厚さ
をノギスで測定した。図３における各長さは、Ｌ1 ＝５
５ｍｍ、Ｌ2 ＝１２０ｍｍ、Ｌ3 ＝２０ｍｍ、Ｌ4 ＝８
０ｍｍである。結果を表１に示す。
を開いて成形板（試料１）２１を得た。そして、成形板
２１について図３に示す各位置Ｐ1 〜Ｐ9 における厚さ
をノギスで測定した。図３における各長さは、Ｌ1 ＝５
５ｍｍ、Ｌ2 ＝１２０ｍｍ、Ｌ3 ＝２０ｍｍ、Ｌ4 ＝８
０ｍｍである。結果を表１に示す。
【００２４】比較例として上型５に副室５ａを設けず、
隔壁４を使用しない図９に示す従来の金型を使用して、
実施例と同一のプリフォーム、エポキシレジン及び成形
手順で成形板（試料２）を調整した。試料２についても
試料１と同様に厚さを測定した。結果を表１に示す。
隔壁４を使用しない図９に示す従来の金型を使用して、
実施例と同一のプリフォーム、エポキシレジン及び成形
手順で成形板（試料２）を調整した。試料２についても
試料１と同様に厚さを測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１に示すように、本発明の金型１を使用
して成形した試料１と、従来の金型を使用して成形した
試料２とを比較すると明らかな差異が認められる。試料
２ではその中央部Ｐ4,Ｐ5,Ｐ6 における厚さが他の部分
の厚さより明らかに厚くなっており、加熱硬化時におけ
る内圧の影響により上型が凸状変形し、その影響が現れ
ている。一方、試料１の場合も上型の変形はみられる
が、その影響は副室５ａ内に形成されたレジン板（図示
せず）の厚さの変動として現れており、成形板自体の厚
さ変動は僅かである。即ち、成形室３ａと平行に配設さ
れた副室５ａ内の圧力が成形室３ａ内の圧力と平衡とな
るため、隔壁４が撓むのが防止されて、厚さの変動が小
さい成形板が得られることが確認された。
して成形した試料１と、従来の金型を使用して成形した
試料２とを比較すると明らかな差異が認められる。試料
２ではその中央部Ｐ4,Ｐ5,Ｐ6 における厚さが他の部分
の厚さより明らかに厚くなっており、加熱硬化時におけ
る内圧の影響により上型が凸状変形し、その影響が現れ
ている。一方、試料１の場合も上型の変形はみられる
が、その影響は副室５ａ内に形成されたレジン板（図示
せず）の厚さの変動として現れており、成形板自体の厚
さ変動は僅かである。即ち、成形室３ａと平行に配設さ
れた副室５ａ内の圧力が成形室３ａ内の圧力と平衡とな
るため、隔壁４が撓むのが防止されて、厚さの変動が小
さい成形板が得られることが確認された。
【００２７】副室５ａで形成されたレジン板の分、従来
の金型に比較してレジンの使用量が増加するが、複合材
の補強材料であるプリフォームに対してマトリックスレ
ジンは安価であり、複合材の品質が確保されるならば、
レジンの損失は許容し得る。副室５ａの厚さを小さくす
ることによりレジンのロスは少なくなる。
の金型に比較してレジンの使用量が増加するが、複合材
の補強材料であるプリフォームに対してマトリックスレ
ジンは安価であり、複合材の品質が確保されるならば、
レジンの損失は許容し得る。副室５ａの厚さを小さくす
ることによりレジンのロスは少なくなる。
【００２８】この実施例の金型１は成形室３ａが中枠３
に形成されているため、マトリックスレジンの加熱硬化
後、成形板２１を成形室３ａから取り出すときに、金型
１を分解して中枠３を外し、成形板２１のいずれか一方
の面を押すことにより容易に取出すことができ、作業性
が良くなる。
に形成されているため、マトリックスレジンの加熱硬化
後、成形板２１を成形室３ａから取り出すときに、金型
１を分解して中枠３を外し、成形板２１のいずれか一方
の面を押すことにより容易に取出すことができ、作業性
が良くなる。
【００２９】なお、本発明は前記各実施例に限定される
ものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 （１） 図４に示すように、下型２の上面にも圧力バラ
ンス室を構成する副室２ａを形成し、下型２と中枠３と
の間にも隔壁４を配置する構成としてもよい。圧力バラ
ンス室を成形室３ａを挟んで片側に設けた場合は、圧力
バランス室と反対側に配置される型は成形室の内圧で撓
まない強度となるように形成する必要があるため、ある
程度重厚となる。しかし、圧力バランス室が隔壁４を挟
んで成形室３ａの両側に配置される構成の場合は、成形
室３ａと圧力バランス室を区画する隔壁４には平衡状態
の成形室３ａと圧力バランス室の内圧が作用するため、
内圧が高くなっても成形室３ａの形状は一定に保持され
る。そして、圧力バランス室が形成された下型２及び上
型５が多少変形しても、成形室３ａで形成される成形板
は所定の厚さとなる。従って、下型２及び上型５の両者
を軽量で薄く形成することが可能となり、金型１の取扱
いがより容易になるとともに、マトリックスレジンを硬
化する際に金型を加熱するのに必要な熱エネルギーの消
費が少なくなる。
ものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 （１） 図４に示すように、下型２の上面にも圧力バラ
ンス室を構成する副室２ａを形成し、下型２と中枠３と
の間にも隔壁４を配置する構成としてもよい。圧力バラ
ンス室を成形室３ａを挟んで片側に設けた場合は、圧力
バランス室と反対側に配置される型は成形室の内圧で撓
まない強度となるように形成する必要があるため、ある
程度重厚となる。しかし、圧力バランス室が隔壁４を挟
んで成形室３ａの両側に配置される構成の場合は、成形
室３ａと圧力バランス室を区画する隔壁４には平衡状態
の成形室３ａと圧力バランス室の内圧が作用するため、
内圧が高くなっても成形室３ａの形状は一定に保持され
る。そして、圧力バランス室が形成された下型２及び上
型５が多少変形しても、成形室３ａで形成される成形板
は所定の厚さとなる。従って、下型２及び上型５の両者
を軽量で薄く形成することが可能となり、金型１の取扱
いがより容易になるとともに、マトリックスレジンを硬
化する際に金型を加熱するのに必要な熱エネルギーの消
費が少なくなる。
【００３０】（２） 図５に示すように、注入孔９及び
ベント孔１０の一部を中枠３及び隔壁４の境界と、隔壁
４及び上型５の境界とに設けてもよい。この場合、注入
孔９及びベント孔１０内で硬化したレジンの除去が容易
となる。
ベント孔１０の一部を中枠３及び隔壁４の境界と、隔壁
４及び上型５の境界とに設けてもよい。この場合、注入
孔９及びベント孔１０内で硬化したレジンの除去が容易
となる。
【００３１】（３） 下型２と中枠３とが一体となった
形状、即ち図６に示すように、上面に成形室２ｂを形成
した下型２と、隔壁４と、上型５の３部品で金型１を構
成してもよい。この場合、部品点数が少なくなる。
形状、即ち図６に示すように、上面に成形室２ｂを形成
した下型２と、隔壁４と、上型５の３部品で金型１を構
成してもよい。この場合、部品点数が少なくなる。
【００３２】（４） 平板状成形品に限らず、図７に示
すように、湾曲板状成形品の製造に使用する金型に適用
してもよい。この場合、成形室３ａと対応する下型２の
上面は成形室３ａ側に向かって凸となるように形成され
ているため、成形室３ａの内圧に対して変形し難くな
り、平板状成形品を製造する場合に比較して下型２を薄
くできる。なお、ボルト及びナットの図示を省略してい
る。
すように、湾曲板状成形品の製造に使用する金型に適用
してもよい。この場合、成形室３ａと対応する下型２の
上面は成形室３ａ側に向かって凸となるように形成され
ているため、成形室３ａの内圧に対して変形し難くな
り、平板状成形品を製造する場合に比較して下型２を薄
くできる。なお、ボルト及びナットの図示を省略してい
る。
【００３３】（５） 上型５に副室５ａを形成する代わ
りに、図８に示すように、非圧縮性流体（例えば油）が
収容された圧力バランス室２２を設け、圧力バランス室
２２及び注入孔９と連通するとともにピストン２３を摺
動可能に収容したピストン収容部２４を設けてもよい。
非圧縮性流体としてはマトリックスレジンの熱膨張特性
に近い熱膨張特性を有するものが好ましい。なお、ボル
ト及びナットの図示を省略している。
りに、図８に示すように、非圧縮性流体（例えば油）が
収容された圧力バランス室２２を設け、圧力バランス室
２２及び注入孔９と連通するとともにピストン２３を摺
動可能に収容したピストン収容部２４を設けてもよい。
非圧縮性流体としてはマトリックスレジンの熱膨張特性
に近い熱膨張特性を有するものが好ましい。なお、ボル
ト及びナットの図示を省略している。
【００３４】この上型５を使用する場合は、隔壁４は不
要となる。マトリックスレジンの加熱硬化時に注入孔９
から加圧系により圧力が加えられると、注入孔９内に存
在するレジンを介してピストン２３に成形室３ａ内の圧
力と等しい圧力が作用する。そして、ピストン２３を介
してその圧力が圧力バランス室２２内の非圧縮性流体に
作用し、圧力バランス室２２の内圧と成形室３ａの内圧
とが平衡状態となる。その結果、成形室３ａと圧力バラ
ンス室２２との間に位置する壁５ｂは薄くても、レジン
に加えられる圧力により壁５ｂは変形しない。この場
合、圧力バランス室２２内にはレジンが充填されないた
め、副室５ａを設けた場合に比較してレジンのロスが少
なくなる。また、下型２にも同様な構成の圧力バランス
室２２とピストン２３備えたピストン収容部２４を設け
てもよい。
要となる。マトリックスレジンの加熱硬化時に注入孔９
から加圧系により圧力が加えられると、注入孔９内に存
在するレジンを介してピストン２３に成形室３ａ内の圧
力と等しい圧力が作用する。そして、ピストン２３を介
してその圧力が圧力バランス室２２内の非圧縮性流体に
作用し、圧力バランス室２２の内圧と成形室３ａの内圧
とが平衡状態となる。その結果、成形室３ａと圧力バラ
ンス室２２との間に位置する壁５ｂは薄くても、レジン
に加えられる圧力により壁５ｂは変形しない。この場
合、圧力バランス室２２内にはレジンが充填されないた
め、副室５ａを設けた場合に比較してレジンのロスが少
なくなる。また、下型２にも同様な構成の圧力バランス
室２２とピストン２３備えたピストン収容部２４を設け
てもよい。
【００３５】（６） マトリックスレジンの加熱硬化時
に、最後まで所定の圧力に加圧保持する必要はなく、マ
トリックスレジンがもはや体積収縮しない状態となった
後は、加圧を停止して加熱のみ継続してもよい。
に、最後まで所定の圧力に加圧保持する必要はなく、マ
トリックスレジンがもはや体積収縮しない状態となった
後は、加圧を停止して加熱のみ継続してもよい。
【００３６】前記各実施例及び変更例から把握できる請
求項記載以外の発明について、以下にその効果とともに
記載する。 （１） 請求項１に記載の発明において、圧力バランス
室はその周囲が周囲が壁面で囲繞されかつ内部は非圧縮
性流体で充満され、圧力バランス室と注入孔との間に
は、ピストンが摺動可能に収容されたピストン収容部が
介在し、ピストンを介して注入孔内の圧力が圧力バラン
ス室内に作用する構成とする。この場合、圧力バランス
室内にレジンを注入する構成の金型に比較して、レジン
のロスが少なくなる。
求項記載以外の発明について、以下にその効果とともに
記載する。 （１） 請求項１に記載の発明において、圧力バランス
室はその周囲が周囲が壁面で囲繞されかつ内部は非圧縮
性流体で充満され、圧力バランス室と注入孔との間に
は、ピストンが摺動可能に収容されたピストン収容部が
介在し、ピストンを介して注入孔内の圧力が圧力バラン
ス室内に作用する構成とする。この場合、圧力バランス
室内にレジンを注入する構成の金型に比較して、レジン
のロスが少なくなる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４
に記載の発明によれば、加圧状態でマトリックスレジン
を加熱硬化させる際、成形室及び圧力バランス室の内圧
が平衡となるため、金型全体として変形しても厚さ精度
が良好な成形品を製造することができる。また、金型の
薄肉軽量化が可能となり、金型の取扱いが容易になると
ともに、加熱硬化時の熱エネルギーの消費量が少なくな
る。
に記載の発明によれば、加圧状態でマトリックスレジン
を加熱硬化させる際、成形室及び圧力バランス室の内圧
が平衡となるため、金型全体として変形しても厚さ精度
が良好な成形品を製造することができる。また、金型の
薄肉軽量化が可能となり、金型の取扱いが容易になると
ともに、加熱硬化時の熱エネルギーの消費量が少なくな
る。
【００３８】請求項２に記載の発明はさらに、圧力バラ
ンス室にマトリックスレジンと異なる非圧縮性流体を収
容した場合に比較して、金型の構成が簡単となる。請求
項３に記載の発明はさらに、圧力バランス室が成形室を
挟んで両側に設けられているため、成形室を挟んで両側
に配置される部分（壁）の剛性が小さくても撓みが防止
され、金型全体として軽量化が図れる。
ンス室にマトリックスレジンと異なる非圧縮性流体を収
容した場合に比較して、金型の構成が簡単となる。請求
項３に記載の発明はさらに、圧力バランス室が成形室を
挟んで両側に設けられているため、成形室を挟んで両側
に配置される部分（壁）の剛性が小さくても撓みが防止
され、金型全体として軽量化が図れる。
【００３９】請求項４に記載の発明はさらに、マトリッ
クスレジンの加熱硬化後、金型を分解して成形品を取り
出す際の作業性が良くなる。
クスレジンの加熱硬化後、金型を分解して成形品を取り
出す際の作業性が良くなる。
【図１】 第１実施例の金型の断面図。
【図２】 金型内にマトリックスレジンを注入する装置
の概略図。
の概略図。
【図３】 成形板の厚さ測定位置を示す模式図。
【図４】 変更例の金型の断面図。
【図５】 別の変更例の金型の断面図。
【図６】 別の変更例の金型の断面図。
【図７】 別の変更例の金型の模式断面図。
【図８】 別の変更例の金型の模式断面図。
【図９】 従来例の金型の模式断面図。
１…金型、２…第１の型としての下型、２ａ，５ａ…圧
力バランス室としての副室、３…中枠、２ｂ，３ａ…成
形室、４…隔壁、５…第２の型としての上型、９…注入
孔、１０…ベント孔、２２…圧力バランス室、２３…ピ
ストン、ピストン収容部。
力バランス室としての副室、３…中枠、２ｂ，３ａ…成
形室、４…隔壁、５…第２の型としての上型、９…注入
孔、１０…ベント孔、２２…圧力バランス室、２３…ピ
ストン、ピストン収容部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｌ 31:30
Claims (4)
- 【請求項１】 マトリックスレジンの注入孔及びベント
孔に連通する成形室と、前記成形室と隔壁を介して実質
的に平行に配置されるとともに、少なくとも注入孔を介
して成形室と同じ圧力に保持可能な圧力バランス室とを
備えた繊維強化複合材の成形用金型。 - 【請求項２】 前記圧力バランス室は注入孔及びベント
孔を介して前記成形室と連通され、注入孔から成形室に
マトリックスレジンが注入された状態で圧力バランス室
内にもマトリックスレジンが満ちるように形成されてい
る請求項１に記載の繊維強化複合材の成形用金型。 - 【請求項３】 前記圧力バランス室は前記成形室を挟ん
で両側に設けられている請求項１又は請求項２に記載の
繊維強化複合材の成形用金型。 - 【請求項４】 前記金型は成形室が形成された中枠と、
中枠と当接して配置される第１の型と、前記圧力バラン
ス室が形成されるとともに隔壁を介して中枠に対して第
１の型と反対側に配置される第２の型とからなる請求項
２に記載の繊維強化複合材の成形用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7134149A JPH08323870A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 繊維強化複合材の成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7134149A JPH08323870A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 繊維強化複合材の成形用金型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08323870A true JPH08323870A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=15121620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7134149A Pending JPH08323870A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 繊維強化複合材の成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08323870A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013533138A (ja) * | 2010-06-14 | 2013-08-22 | オートモビリ ランボルギーニ ソチエタ ペル アツイオニ | 複合材料で作られたモールド及びこのモールドを用いたプロセス |
| JP2014517782A (ja) * | 2011-05-27 | 2014-07-24 | スネクマ | 樹脂を注入することにより複合構成要素を作製するための圧力維持装置および関連する方法 |
| CN112793050A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-14 | 上海自图新材料科技有限公司 | 含有膜内衬复合材料管道一体成型模具及一体成型的方法 |
| KR102312636B1 (ko) * | 2021-06-24 | 2021-10-14 | 주식회사 하이인텍 | 튜브형 고속 성형장치 |
| DE112020006763T5 (de) | 2020-06-26 | 2022-12-15 | Hitachi Astemo, Ltd. | Verfahren zur herstellung eines rohrkörpers aus faserverstärktem harz |
| DE112021002951T5 (de) | 2020-09-24 | 2023-04-06 | Hitachi Astemo, Ltd. | Verfahren zur herstellung eines rohrkörpers aus faserverstärktem harz |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP7134149A patent/JPH08323870A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013533138A (ja) * | 2010-06-14 | 2013-08-22 | オートモビリ ランボルギーニ ソチエタ ペル アツイオニ | 複合材料で作られたモールド及びこのモールドを用いたプロセス |
| US9649784B2 (en) | 2010-06-14 | 2017-05-16 | Automobili Lamborghini S.P.A. | Mold made of a composite material and process employing this mold |
| US10960579B2 (en) | 2010-06-14 | 2021-03-30 | Automobili Lamborghini S.P.A. | Mold made of a composite material and process employing this mold |
| JP2014517782A (ja) * | 2011-05-27 | 2014-07-24 | スネクマ | 樹脂を注入することにより複合構成要素を作製するための圧力維持装置および関連する方法 |
| DE112020006763T5 (de) | 2020-06-26 | 2022-12-15 | Hitachi Astemo, Ltd. | Verfahren zur herstellung eines rohrkörpers aus faserverstärktem harz |
| DE112021002951T5 (de) | 2020-09-24 | 2023-04-06 | Hitachi Astemo, Ltd. | Verfahren zur herstellung eines rohrkörpers aus faserverstärktem harz |
| CN112793050A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-14 | 上海自图新材料科技有限公司 | 含有膜内衬复合材料管道一体成型模具及一体成型的方法 |
| KR102312636B1 (ko) * | 2021-06-24 | 2021-10-14 | 주식회사 하이인텍 | 튜브형 고속 성형장치 |
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