JPH09254172A - 複合材料の成形装置 - Google Patents
複合材料の成形装置Info
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- JPH09254172A JPH09254172A JP6445296A JP6445296A JPH09254172A JP H09254172 A JPH09254172 A JP H09254172A JP 6445296 A JP6445296 A JP 6445296A JP 6445296 A JP6445296 A JP 6445296A JP H09254172 A JPH09254172 A JP H09254172A
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- B29C43/203—Making multilayered articles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＦＲＴＰ品を短時間で均一に加熱する。
【解決手段】 プレス型１３の上型１７および下型１８
に、冷却ライン３２および加熱ヒータ３３を設け、プレ
ス型１３のＦＲＴＰ品１２投入側にホットプレート１４
を設け、ホットプレート１４の上方に、反射板１５およ
び赤外線ヒータ１６を設け、ホットプレート１４上に置
かれたＦＲＴＰ品１２を、ホットプレート１４および赤
外線ヒータ１６の両方で加熱し、加熱したＦＲＴＰ品１
２を直ちにプレス型１３に投入して成形する。
に、冷却ライン３２および加熱ヒータ３３を設け、プレ
ス型１３のＦＲＴＰ品１２投入側にホットプレート１４
を設け、ホットプレート１４の上方に、反射板１５およ
び赤外線ヒータ１６を設け、ホットプレート１４上に置
かれたＦＲＴＰ品１２を、ホットプレート１４および赤
外線ヒータ１６の両方で加熱し、加熱したＦＲＴＰ品１
２を直ちにプレス型１３に投入して成形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機部品に利用
される熱可塑性樹脂繊維強化複合材料のうち、高温高圧
の成形条件が必要なガラス長繊維やカーボン長繊維を補
強材料とした高耐熱型熱可塑性樹脂繊維強化複合材料
を、低コストで多品種少量生産に適した複合材料の成形
装置に関する。
される熱可塑性樹脂繊維強化複合材料のうち、高温高圧
の成形条件が必要なガラス長繊維やカーボン長繊維を補
強材料とした高耐熱型熱可塑性樹脂繊維強化複合材料
を、低コストで多品種少量生産に適した複合材料の成形
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱硬化性樹脂長繊維強化複合材料（以
下、ＦＲＰと称す）において、ＦＲＰを深絞り形の成形
品に成形する場合、図１１に示すレイアップ品１を、成
形型とシリコンバックと加熱装置を有する複合材料の成
形装置（特開平３−２２７６０７号公報参照）や、成形
型と成形補助型と押型を有する複合材料の成形装置（特
開平３−８３６２４号公報参照）を用いて予備的に賦形
し、予備的に成形したＦＲＰを、本成形を行なうように
している。
下、ＦＲＰと称す）において、ＦＲＰを深絞り形の成形
品に成形する場合、図１１に示すレイアップ品１を、成
形型とシリコンバックと加熱装置を有する複合材料の成
形装置（特開平３−２２７６０７号公報参照）や、成形
型と成形補助型と押型を有する複合材料の成形装置（特
開平３−８３６２４号公報参照）を用いて予備的に賦形
し、予備的に成形したＦＲＰを、本成形を行なうように
している。
【０００３】熱可塑性樹脂繊維強化複合材料（以下、Ｆ
ＲＴＰと称す）においては、複数枚のプリプレグ２を半
田ごて３等を用いて樹脂を溶融することで仮止めしたレ
イアップ品（図１２）や、特開平１−２６７０１０号公
報に示されている方法等により成形した平板成形品４
（図１３）を、特開平４−２２０３２７号公報に示され
ている成形装置とともに加熱炉に入れ、加熱炉内で雰囲
気により加熱するとともに、型締めにより賦形する方
法、または、特開平４−２９８３３号公報に示されてい
るように、加熱炉内で真空圧により賦形する方法、ある
いは、特開平４−８５１３号公報に示されているよう
に、加熱した金型により、軟化した成形素材を加圧成形
する方法が採られている。
ＲＴＰと称す）においては、複数枚のプリプレグ２を半
田ごて３等を用いて樹脂を溶融することで仮止めしたレ
イアップ品（図１２）や、特開平１−２６７０１０号公
報に示されている方法等により成形した平板成形品４
（図１３）を、特開平４−２２０３２７号公報に示され
ている成形装置とともに加熱炉に入れ、加熱炉内で雰囲
気により加熱するとともに、型締めにより賦形する方
法、または、特開平４−２９８３３号公報に示されてい
るように、加熱炉内で真空圧により賦形する方法、ある
いは、特開平４−８５１３号公報に示されているよう
に、加熱した金型により、軟化した成形素材を加圧成形
する方法が採られている。
【０００４】ＦＲＴＰにおいて、成形品により高品質を
必要とする場合、ＦＲＴＰ品全体をもう一度加熱加圧し
て本形成を行なう場合もある。ここで、本成形とは、図
１４に示すように、予め成形型のモールドに近い形まで
賦形した賦形品５を、加熱ヒータ６および冷却ライン７
を有する上型８と加熱ヒータ６および冷却ライン７を有
する下型９の間にセットし、ＦＲＴＰ品を型ごと昇温し
て加圧脱型することである。
必要とする場合、ＦＲＴＰ品全体をもう一度加熱加圧し
て本形成を行なう場合もある。ここで、本成形とは、図
１４に示すように、予め成形型のモールドに近い形まで
賦形した賦形品５を、加熱ヒータ６および冷却ライン７
を有する上型８と加熱ヒータ６および冷却ライン７を有
する下型９の間にセットし、ＦＲＴＰ品を型ごと昇温し
て加圧脱型することである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のＦＲＰの成形装
置においては、成形温度が１５０℃前後と低いため、真
空バッグを用いた成形手段が一般的であるが、加熱炉内
での雰囲気温度による加熱方式を採っているため、昇温
に長時間を要するという問題がある。
置においては、成形温度が１５０℃前後と低いため、真
空バッグを用いた成形手段が一般的であるが、加熱炉内
での雰囲気温度による加熱方式を採っているため、昇温
に長時間を要するという問題がある。
【０００６】従来のＦＲＴＰの成形装置においては、必
要とする成形温度が２００〜４００℃と高いため、特開
平４−２２０３２７号公報に示されているように、成形
治具にヒータを埋込み、炉内雰囲気加熱と併用するよう
にしているが、これだけでは複雑形状品を成形する場
合、治具が大型化するため昇温に長時間を要するという
問題がある。真空バッグやシール材の耐熱温度が成形温
度よりも低いため、特開平３−２２７６０７号公報に示
されているＦＲＰの成形方法ではＦＲＴＰを成形するこ
とはできない。
要とする成形温度が２００〜４００℃と高いため、特開
平４−２２０３２７号公報に示されているように、成形
治具にヒータを埋込み、炉内雰囲気加熱と併用するよう
にしているが、これだけでは複雑形状品を成形する場
合、治具が大型化するため昇温に長時間を要するという
問題がある。真空バッグやシール材の耐熱温度が成形温
度よりも低いため、特開平３−２２７６０７号公報に示
されているＦＲＰの成形方法ではＦＲＴＰを成形するこ
とはできない。
【０００７】本発明は、かかる現況に鑑みなされたもの
で、高温高圧の成形条件が必要なガラス長繊維やカーボ
ン長繊維を補強材料として持つ高耐熱型のＦＲＴＰ品
を、均一にしかも短時間で加熱成形できる複合材料の成
形装置を提供することを目的とする。
で、高温高圧の成形条件が必要なガラス長繊維やカーボ
ン長繊維を補強材料として持つ高耐熱型のＦＲＴＰ品
を、均一にしかも短時間で加熱成形できる複合材料の成
形装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の複合材料の成形
装置は、熱可塑性樹脂複合材料を、ホットプレートの内
部に配設された電熱ヒータにより短時間で均一に加熱す
るとともに、平板状ホットプレートの上方に設けた赤外
線ヒータと反射板により確実に加熱し、加熱した熱可塑
性樹脂複合材料を直ちにプレス型に投入しプレス機によ
り加圧して成形することで、雰囲気加熱方式に比較して
短時間で加熱成形でき、樹脂の劣化も防止する。
装置は、熱可塑性樹脂複合材料を、ホットプレートの内
部に配設された電熱ヒータにより短時間で均一に加熱す
るとともに、平板状ホットプレートの上方に設けた赤外
線ヒータと反射板により確実に加熱し、加熱した熱可塑
性樹脂複合材料を直ちにプレス型に投入しプレス機によ
り加圧して成形することで、雰囲気加熱方式に比較して
短時間で加熱成形でき、樹脂の劣化も防止する。
【０００９】なお、熱可塑性樹脂複合材料がホットプレ
ートに密着していない場合には、ホットプレートにより
効率よく加熱することは不可能となるが、赤外線ヒータ
による加熱により熱可塑性樹脂複合材料は軟化してホッ
トプレートに密着することになるので、ホットプレート
による効率的な加熱が可能となる。
ートに密着していない場合には、ホットプレートにより
効率よく加熱することは不可能となるが、赤外線ヒータ
による加熱により熱可塑性樹脂複合材料は軟化してホッ
トプレートに密着することになるので、ホットプレート
による効率的な加熱が可能となる。
【００１０】本発明の複合材料の成形装置は、プレス機
への複合材料投入方向両端部の赤外線ヒータの熱出力を
中央部の熱出力よりも大に設定することで、加熱温度の
均一化を図る。
への複合材料投入方向両端部の赤外線ヒータの熱出力を
中央部の熱出力よりも大に設定することで、加熱温度の
均一化を図る。
【００１１】本発明の複合材料の成形装置は、ホットプ
レートの中央部と周縁部とを断熱材により熱的に隔離す
ることで、ホットプレート全体を均一温度にする。
レートの中央部と周縁部とを断熱材により熱的に隔離す
ることで、ホットプレート全体を均一温度にする。
【００１２】本発明の複合材料の成形装置は、電熱ヒー
タの温度検知器と、赤外線ヒータの温度検知器と、これ
ら各温度検知器からの検知信号に基づき前記各ヒータの
温度を制御する電力制御装置とをそれぞれ設けること
で、熱可塑性樹脂複合材料を短時間で均一に加熱する。
タの温度検知器と、赤外線ヒータの温度検知器と、これ
ら各温度検知器からの検知信号に基づき前記各ヒータの
温度を制御する電力制御装置とをそれぞれ設けること
で、熱可塑性樹脂複合材料を短時間で均一に加熱する。
【００１３】本発明の複合材料の成形装置は、反射板を
プレス型に向かって上り勾配に傾斜させることで、加熱
された熱可塑性樹脂複合材料をプレス型に投入される間
赤外線ヒータによって加熱し、放熱し易い熱可塑性樹脂
複合材料の温度低下を有効に防止する。
プレス型に向かって上り勾配に傾斜させることで、加熱
された熱可塑性樹脂複合材料をプレス型に投入される間
赤外線ヒータによって加熱し、放熱し易い熱可塑性樹脂
複合材料の温度低下を有効に防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１５】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
複合材料の成形装置を示す図であり、この成形装置１１
は、ＦＲＴＰ品１２（図２）を成形するプレス型１３
と、このプレス型１３のＦＲＴＰ品１２投入側に配設さ
れた平板状のホットプレート１４と、このホットプレー
ト１４の上方に配設された反射板１５および赤外線ヒー
タ１６とを備えて構成されている。ＦＲＴＰ品１２は、
ホットプレート１４上において、ホットプレート１４お
よび赤外線ヒータ１６により２００〜４００℃まで加熱
され、その後直ちに、プレス型１３の上型１７と下型１
８との間に投入され、プレス機４４による加圧により成
形される。
複合材料の成形装置を示す図であり、この成形装置１１
は、ＦＲＴＰ品１２（図２）を成形するプレス型１３
と、このプレス型１３のＦＲＴＰ品１２投入側に配設さ
れた平板状のホットプレート１４と、このホットプレー
ト１４の上方に配設された反射板１５および赤外線ヒー
タ１６とを備えて構成されている。ＦＲＴＰ品１２は、
ホットプレート１４上において、ホットプレート１４お
よび赤外線ヒータ１６により２００〜４００℃まで加熱
され、その後直ちに、プレス型１３の上型１７と下型１
８との間に投入され、プレス機４４による加圧により成
形される。
【００１６】前記ホットプレート１４は、スチールある
いはニッケル合金等、熱膨張の小さな金属により成形さ
れたものであり、図２に示すように、ＦＲＴＰ品１２よ
りも稍大きな平面部分を有する平板状をなし、上面が下
型１８の上面とほぼ面一になるように脚１９上に設置さ
れている。
いはニッケル合金等、熱膨張の小さな金属により成形さ
れたものであり、図２に示すように、ＦＲＴＰ品１２よ
りも稍大きな平面部分を有する平板状をなし、上面が下
型１８の上面とほぼ面一になるように脚１９上に設置さ
れている。
【００１７】前記ホットプレート１４は、図４ないし図
６に示すように、中央プレート２０と、この中央プレー
ト２０の周囲に配設された４個の周縁プレート２１，２
２，２３，２４とから構成されている。中央プレート２
０と各周縁プレート２１，２２，２３，２４の間および
ホットプレート１４と前記脚１９との間は、断熱材２５
により熱的に隔離された構造となっている。
６に示すように、中央プレート２０と、この中央プレー
ト２０の周囲に配設された４個の周縁プレート２１，２
２，２３，２４とから構成されている。中央プレート２
０と各周縁プレート２１，２２，２３，２４の間および
ホットプレート１４と前記脚１９との間は、断熱材２５
により熱的に隔離された構造となっている。
【００１８】また、ホットプレート１４の内部には、例
えば丸棒状の電熱ヒータで構成された複数本の縦方向ヒ
ータ２６および複数本の横方向ヒータ２７が平面升目状
に配設されている。縦方向ヒータ２６および横方向ヒー
タ２７は、耐熱温度が８７０℃程度の２０００〜５００
０Ｗ程度の市販の棒状電熱ヒータである。各縦方向ヒー
タ２６および各横方向ヒータ２７の一端側には、図４な
いし図６に示すように、縦方向ヒータ２６および各横方
向ヒータ２７の温度を各別に検知するための熱電対２８
が近接配置されている。そして、これら各熱電対２８に
より検知された温度信号は、図１に示すように、パーソ
ナルコンピュータ２９に接続された電力コントローラ３
０に入力され、各縦方向ヒータ２６および各横方向ヒー
タ２７は、この電力コントローラ３０からの制御信号に
より、各別に温度制御される。
えば丸棒状の電熱ヒータで構成された複数本の縦方向ヒ
ータ２６および複数本の横方向ヒータ２７が平面升目状
に配設されている。縦方向ヒータ２６および横方向ヒー
タ２７は、耐熱温度が８７０℃程度の２０００〜５００
０Ｗ程度の市販の棒状電熱ヒータである。各縦方向ヒー
タ２６および各横方向ヒータ２７の一端側には、図４な
いし図６に示すように、縦方向ヒータ２６および各横方
向ヒータ２７の温度を各別に検知するための熱電対２８
が近接配置されている。そして、これら各熱電対２８に
より検知された温度信号は、図１に示すように、パーソ
ナルコンピュータ２９に接続された電力コントローラ３
０に入力され、各縦方向ヒータ２６および各横方向ヒー
タ２７は、この電力コントローラ３０からの制御信号に
より、各別に温度制御される。
【００１９】前記反射板１５は、図１に示すように、プ
レス型１３へのＦＲＴＰ品１２の投入方向両端部が下方
に屈曲するトンネル形状をなしている。反射板１５の内
部には、棒状をなす複数本の赤外線ヒータ１６がプレス
型１３へのＦＲＴＰ品１２の投入方向と直交する方向に
並設されている。これら各赤外線ヒータ１６の配列ピッ
チは、図２に示すように、投入方向において、中央部に
比較して前端部と後端部が狭ピッチとなるように設定さ
れ、端部の熱出力を中央部の熱出力よりも大にすること
で、ＦＲＴＰ品１２の全面を均一に加熱できるようにし
ている。
レス型１３へのＦＲＴＰ品１２の投入方向両端部が下方
に屈曲するトンネル形状をなしている。反射板１５の内
部には、棒状をなす複数本の赤外線ヒータ１６がプレス
型１３へのＦＲＴＰ品１２の投入方向と直交する方向に
並設されている。これら各赤外線ヒータ１６の配列ピッ
チは、図２に示すように、投入方向において、中央部に
比較して前端部と後端部が狭ピッチとなるように設定さ
れ、端部の熱出力を中央部の熱出力よりも大にすること
で、ＦＲＴＰ品１２の全面を均一に加熱できるようにし
ている。
【００２０】前記ホットプレート１４の近傍位置には、
図１に示すように、ＦＲＴＰ品１２の表面の温度を測定
するための赤外線温度計３１が設置されている。この赤
外線温度計３１で検知された温度信号は、前記電力コン
トローラ３０に入力されて電力コントローラ３０から出
力される制御信号によって赤外線ヒータ１６を制御す
る。
図１に示すように、ＦＲＴＰ品１２の表面の温度を測定
するための赤外線温度計３１が設置されている。この赤
外線温度計３１で検知された温度信号は、前記電力コン
トローラ３０に入力されて電力コントローラ３０から出
力される制御信号によって赤外線ヒータ１６を制御す
る。
【００２１】前記プレス型１３の各型１７，１８の内部
には、図１に示すように、冷却ライン３２が配設され、
また、各型１７，１８のＦＲＴＰ品１２に当たる面に近
接して加熱ヒータ３３が配設され加圧中は加熱されてい
る。各型１７，１８は、冷却ライン３２を流れる冷媒に
より冷却され、加圧後すみやかに両型１７，１８および
ＦＲＴＰ品１２の温度を下げることで、ＦＲＴＰ品の劣
化を防ぎ作業を短縮できるようにしている。
には、図１に示すように、冷却ライン３２が配設され、
また、各型１７，１８のＦＲＴＰ品１２に当たる面に近
接して加熱ヒータ３３が配設され加圧中は加熱されてい
る。各型１７，１８は、冷却ライン３２を流れる冷媒に
より冷却され、加圧後すみやかに両型１７，１８および
ＦＲＴＰ品１２の温度を下げることで、ＦＲＴＰ品の劣
化を防ぎ作業を短縮できるようにしている。
【００２２】なお、各型１７，１８に設けた加熱ヒータ
３３は、電力コントローラ３０により制御される。
３３は、電力コントローラ３０により制御される。
【００２３】次に、作用について説明する。
【００２４】ＦＲＴＰ品１２を、図２に示すようにホッ
トプレート１４に載置し、ホットプレート１４の内部に
設けた縦方向ヒータ２６および横方向ヒータ２７と反射
板１５の内部に設けた赤外線ヒータ１６に通電すると、
ＦＲＴＰ品１２は、ホットプレート１４により下面側か
ら加熱され、赤外線ヒータ１６により上面側から加熱さ
れる。このように、ＦＲＴＰ品１２の両面を同時に加熱
することで、たとえば、ＦＲＴＰ品１２の下面がホット
プレート１４に密着していないために、ホットプレート
１４の熱がＦＲＴＰ品１２に効率よく伝わらず、短時間
でＦＲＴＰ品１２を昇温させることがは不可能な場合で
も、ホットプレート１４の上面を赤外線ヒータ１６によ
る加熱することで、ＦＲＴＰ品１２を軟化させて、ホッ
トプレート１４に密着させることができる。このため、
ホットプレート１４に載置されたＦＲＴＰ品１２は、赤
外線ヒータ１６により直接加熱されることと相俟って、
短時間で所望の温度まで昇温する。
トプレート１４に載置し、ホットプレート１４の内部に
設けた縦方向ヒータ２６および横方向ヒータ２７と反射
板１５の内部に設けた赤外線ヒータ１６に通電すると、
ＦＲＴＰ品１２は、ホットプレート１４により下面側か
ら加熱され、赤外線ヒータ１６により上面側から加熱さ
れる。このように、ＦＲＴＰ品１２の両面を同時に加熱
することで、たとえば、ＦＲＴＰ品１２の下面がホット
プレート１４に密着していないために、ホットプレート
１４の熱がＦＲＴＰ品１２に効率よく伝わらず、短時間
でＦＲＴＰ品１２を昇温させることがは不可能な場合で
も、ホットプレート１４の上面を赤外線ヒータ１６によ
る加熱することで、ＦＲＴＰ品１２を軟化させて、ホッ
トプレート１４に密着させることができる。このため、
ホットプレート１４に載置されたＦＲＴＰ品１２は、赤
外線ヒータ１６により直接加熱されることと相俟って、
短時間で所望の温度まで昇温する。
【００２５】ホットプレート１４は、中央プレート２０
と周縁プレート２１，２２，２３，２４とに分割され、
中央プレート２０と周縁プレート２１，２２，２３，２
４との間を断熱材２５により熱的に隔離しているので、
周縁プレート２１，２２，２３，２４の加熱量を多くし
た際に、周縁プレート２１，２２，２３，２４の熱が中
央プレート２０に吸収されることがなく、これにより、
ホットプレート１４全体を均一温度にすることができる
赤外線加熱方式によりＦＲＴＰ品１２を４００℃程度ま
で加熱する場合、主として照射面端部において加熱効率
が低下するので、ＦＲＴＰ品１２の表面を均一に加熱す
ることが困難であるが、赤外線ヒータ１６の配列ピッチ
をＦＲＴＰ品１２のプレス型１３への投入方向両端部で
狭くし中央部で広くするようにしたことで、両端部の熱
出力が大となってＦＲＴＰ品１２の表面を均一に加熱す
ることができる。
と周縁プレート２１，２２，２３，２４とに分割され、
中央プレート２０と周縁プレート２１，２２，２３，２
４との間を断熱材２５により熱的に隔離しているので、
周縁プレート２１，２２，２３，２４の加熱量を多くし
た際に、周縁プレート２１，２２，２３，２４の熱が中
央プレート２０に吸収されることがなく、これにより、
ホットプレート１４全体を均一温度にすることができる
赤外線加熱方式によりＦＲＴＰ品１２を４００℃程度ま
で加熱する場合、主として照射面端部において加熱効率
が低下するので、ＦＲＴＰ品１２の表面を均一に加熱す
ることが困難であるが、赤外線ヒータ１６の配列ピッチ
をＦＲＴＰ品１２のプレス型１３への投入方向両端部で
狭くし中央部で広くするようにしたことで、両端部の熱
出力が大となってＦＲＴＰ品１２の表面を均一に加熱す
ることができる。
【００２６】なお、この赤外線ヒータ１６およびホット
プレート１４の各ヒータ２６，２７は、熱電対２８およ
び赤外線温度計３１からの温度検知信号に基づき電力コ
ントローラ３０により制御される。このため、ＦＲＴＰ
品１２を短時間で均一に加熱でき、樹脂の劣化を防止す
ることができる。
プレート１４の各ヒータ２６，２７は、熱電対２８およ
び赤外線温度計３１からの温度検知信号に基づき電力コ
ントローラ３０により制御される。このため、ＦＲＴＰ
品１２を短時間で均一に加熱でき、樹脂の劣化を防止す
ることができる。
【００２７】このようにして、ＦＲＴＰ品１２を所望の
温度まで加熱昇温したら、加熱したＦＲＴＰ品１２を直
ちにプレス型１３の上型１７と下型１８との間に投入す
る。プレス型１３の両型１７，１８は、電力コントロー
ラ３０の制御により予め所望の温度まで加熱されている
ので、両型１７，１８の間に置かれたＦＲＴＰ品１２
は、プレス機１３による加熱・加圧により成形される。
両型１７，１８により成形されたＦＲＴＰ品１２は、両
型１７，１８を冷却ライン３２により冷却することによ
り、作業の短縮が図られる。
温度まで加熱昇温したら、加熱したＦＲＴＰ品１２を直
ちにプレス型１３の上型１７と下型１８との間に投入す
る。プレス型１３の両型１７，１８は、電力コントロー
ラ３０の制御により予め所望の温度まで加熱されている
ので、両型１７，１８の間に置かれたＦＲＴＰ品１２
は、プレス機１３による加熱・加圧により成形される。
両型１７，１８により成形されたＦＲＴＰ品１２は、両
型１７，１８を冷却ライン３２により冷却することによ
り、作業の短縮が図られる。
【００２８】なお、ホットプレート１４のヒータ２６，
２７は、外周部の温度低下を防止するため、外周部に位
置するヒータ２６，２７の出力を大きくするが、中央プ
レート２０と周縁プレート２１，２２，２３，２４の間
に断熱材２５が配置されているので、ホットプレート１
４の温度分布は均一になる。
２７は、外周部の温度低下を防止するため、外周部に位
置するヒータ２６，２７の出力を大きくするが、中央プ
レート２０と周縁プレート２１，２２，２３，２４の間
に断熱材２５が配置されているので、ホットプレート１
４の温度分布は均一になる。
【００２９】図７は、ＦＲＴＰ品１２加熱時のホットプ
レート１４の温度変化を示すグラフであり、ホットプレ
ート１４は、加熱後２０分間程度で４００℃程度の一定
温度ＬT となる。そして、ＦＲＴＰ品１２は、ホットプ
レート１４が一定温度ＬT となっている間にプレス型１
３に投入される。
レート１４の温度変化を示すグラフであり、ホットプレ
ート１４は、加熱後２０分間程度で４００℃程度の一定
温度ＬT となる。そして、ＦＲＴＰ品１２は、ホットプ
レート１４が一定温度ＬT となっている間にプレス型１
３に投入される。
【００３０】図８は、プレス温度と時間との関係を示す
グラフであり、図中、符号Ａはプレス型の温度変化、符
号Ｂは部品温度を示す。
グラフであり、図中、符号Ａはプレス型の温度変化、符
号Ｂは部品温度を示す。
【００３１】すなわち、プレス型は、図８に示すよう
に、部品のガラス転移点まで加熱されて一定に維持さ
れ、プレス型１３に、例えば４００℃まで加熱された部
品が投入される。そして、部品は、プレス機により加圧
されて成形される。部品の成形後、プレス型の冷却ライ
ン３２を通る冷媒によりプレス型は３０分間程度で室温
まで冷却され、プレス型により成形された部品も短時間
で冷却される。
に、部品のガラス転移点まで加熱されて一定に維持さ
れ、プレス型１３に、例えば４００℃まで加熱された部
品が投入される。そして、部品は、プレス機により加圧
されて成形される。部品の成形後、プレス型の冷却ライ
ン３２を通る冷媒によりプレス型は３０分間程度で室温
まで冷却され、プレス型により成形された部品も短時間
で冷却される。
【００３２】なお、ここで、部品の温度は、その材料の
種類や板厚により異なり、またプレス型の温度も異な
る。例えば部品の温度は、カーボン長繊維を補強材料と
して用いている場合には、融点＋３０℃〜ガラス転移点
の間の温度であり、またガラス長繊維を補強材料として
用いている場合には、融点＋１０℃〜ガラス転移点の間
の温度であり、さらに、樹脂のみの場合には、その材料
の熱変形温度である。
種類や板厚により異なり、またプレス型の温度も異な
る。例えば部品の温度は、カーボン長繊維を補強材料と
して用いている場合には、融点＋３０℃〜ガラス転移点
の間の温度であり、またガラス長繊維を補強材料として
用いている場合には、融点＋１０℃〜ガラス転移点の間
の温度であり、さらに、樹脂のみの場合には、その材料
の熱変形温度である。
【００３３】しかして、ＦＲＴＰ品１２を、ホットプレ
ート１４と赤外線ヒータ１６とを併用して加熱し、各ヒ
ータ１６，２６，２７を、電力コントローラ３０により
制御することで、ＦＲＴＰ品１２を短時間で均一に加熱
することができる。このため、樹脂を劣化させることな
く低コスト成形サイクルを実現でき、高品質、多品種少
量生産に対応することができる。
ート１４と赤外線ヒータ１６とを併用して加熱し、各ヒ
ータ１６，２６，２７を、電力コントローラ３０により
制御することで、ＦＲＴＰ品１２を短時間で均一に加熱
することができる。このため、樹脂を劣化させることな
く低コスト成形サイクルを実現でき、高品質、多品種少
量生産に対応することができる。
【００３４】また、ホットプレート１４の各ヒータ２
６，２７は、その長手方向一端部側にのみ熱電対２８が
配設され、熱電対２８が設けられていない側は、熱電対
２８が設けられている側と対称であることから、熱電対
２８が設けられている側と同様に制御されるようになっ
ているので、各ヒータ２６，２７の両端部に熱電対２８
をそれぞれ設置する場合に比較してコストダウンを図る
ことができ、しかも温度差は±５℃程度に抑えることが
できる。
６，２７は、その長手方向一端部側にのみ熱電対２８が
配設され、熱電対２８が設けられていない側は、熱電対
２８が設けられている側と対称であることから、熱電対
２８が設けられている側と同様に制御されるようになっ
ているので、各ヒータ２６，２７の両端部に熱電対２８
をそれぞれ設置する場合に比較してコストダウンを図る
ことができ、しかも温度差は±５℃程度に抑えることが
できる。
【００３５】図９は、本発明の第２の実施の態様を示す
もので、この第２の実施の態様では、ホットプレート１
４、反射板１５および赤外線ヒータ１６を、プレス機４
４のベッド４１上に設置するとともに、プラテン４２が
反射板１５に接触しないよう、プラテン４２と上型１７
との間にスペーサ４３を介装している。
もので、この第２の実施の態様では、ホットプレート１
４、反射板１５および赤外線ヒータ１６を、プレス機４
４のベッド４１上に設置するとともに、プラテン４２が
反射板１５に接触しないよう、プラテン４２と上型１７
との間にスペーサ４３を介装している。
【００３６】なお、その他の点については、前記第１の
実施の態様と同一構成となっており、作用も同一であ
る。
実施の態様と同一構成となっており、作用も同一であ
る。
【００３７】しかして、ホットプレート１４がベッド４
１上に設置されているので、加熱後のＦＲＴＰ品１２を
速やかにプレス型１３の両型１７，１８間に投入し、放
熱によるＦＲＴＰ品１２の温度低下を防止することがで
きる。また、装置を小型にして真空チャンバ内に設置す
ることができるので、この場合には、空気による酸化を
防止して、安定した品質の成形品を得ることができる。
１上に設置されているので、加熱後のＦＲＴＰ品１２を
速やかにプレス型１３の両型１７，１８間に投入し、放
熱によるＦＲＴＰ品１２の温度低下を防止することがで
きる。また、装置を小型にして真空チャンバ内に設置す
ることができるので、この場合には、空気による酸化を
防止して、安定した品質の成形品を得ることができる。
【００３８】図１０は、本発明の第３の実施の態様を示
すもので、この第３の実施の態様では、反射板１５およ
び赤外線ヒータ１６を、プレス型１３に向かって上り勾
配に傾斜配置している。
すもので、この第３の実施の態様では、反射板１５およ
び赤外線ヒータ１６を、プレス型１３に向かって上り勾
配に傾斜配置している。
【００３９】なお、その他の点については、前記第１の
実施の態様と同一構成となっており、作用も同一であ
る。
実施の態様と同一構成となっており、作用も同一であ
る。
【００４０】しかして、ＦＲＴＰ品１２は、所望温度ま
で加熱してもプレス型１３の両型１７，１８間の投入の
際、温度低下が大きくなる場合があるが、加熱したＦＲ
ＴＰ品１２を両型１７，１８間に投入する際に、ＦＲＴ
Ｐ品１２の移動に合わせ、傾斜配置した各赤外線ヒータ
１６の出力を調整しながら照射することにより、ＦＲＴ
Ｐ品１２の放熱による温度低下を防止することができ
る。このため、安定した品質の成形品を得ることができ
る。
で加熱してもプレス型１３の両型１７，１８間の投入の
際、温度低下が大きくなる場合があるが、加熱したＦＲ
ＴＰ品１２を両型１７，１８間に投入する際に、ＦＲＴ
Ｐ品１２の移動に合わせ、傾斜配置した各赤外線ヒータ
１６の出力を調整しながら照射することにより、ＦＲＴ
Ｐ品１２の放熱による温度低下を防止することができ
る。このため、安定した品質の成形品を得ることができ
る。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、熱可塑性
樹脂複合材料を、ホットプレートおよび赤外線ヒータを
併用して加熱するとともに、加熱後直ちにプレス機に投
入し加圧して成形するようにしているので、雰囲気加熱
方式に比較して短時間で加熱成形でき、樹脂の劣化を防
止して高品質の成形品を得ることができる。
樹脂複合材料を、ホットプレートおよび赤外線ヒータを
併用して加熱するとともに、加熱後直ちにプレス機に投
入し加圧して成形するようにしているので、雰囲気加熱
方式に比較して短時間で加熱成形でき、樹脂の劣化を防
止して高品質の成形品を得ることができる。
【００４２】本発明はまた、少なくともプレス機への熱
可塑性樹脂複合材料投入方向両端部の赤外線ヒータの熱
出力を、中央部の熱出力よりも大に設定するようにして
いるので、赤外線ヒータによる加熱温度の均一化を図る
ことができる。
可塑性樹脂複合材料投入方向両端部の赤外線ヒータの熱
出力を、中央部の熱出力よりも大に設定するようにして
いるので、赤外線ヒータによる加熱温度の均一化を図る
ことができる。
【００４３】本発明はまた、ホットプレートの中央部と
周縁部とを、断熱材により熱的に隔離するようにしてい
るので、周縁部から中央部への熱の流れを防止してホッ
トプレート全体を均一温度にすることができる。
周縁部とを、断熱材により熱的に隔離するようにしてい
るので、周縁部から中央部への熱の流れを防止してホッ
トプレート全体を均一温度にすることができる。
【００４４】本発明はまた、電熱ヒータの温度検知器
と、赤外線ヒータの温度検知器と、これら各温度検知器
からの検知信号に基づき各ヒータの温度を制御する電力
制御装置とをそれぞれ設けるようにしているので、電力
制御装置による温度制御により、熱可塑性樹脂複合材料
を、短時間で均一に加熱することができ、高品質、多品
種少量生産に対応することができる。
と、赤外線ヒータの温度検知器と、これら各温度検知器
からの検知信号に基づき各ヒータの温度を制御する電力
制御装置とをそれぞれ設けるようにしているので、電力
制御装置による温度制御により、熱可塑性樹脂複合材料
を、短時間で均一に加熱することができ、高品質、多品
種少量生産に対応することができる。
【００４５】本発明はまた、反射板を、プレス機に向か
って上り勾配に傾斜させるようにしているので、加熱さ
れた熱可塑性樹脂長繊維強化複合材料をプレス機に投入
する間も、赤外線ヒータにより加熱することができ、放
熱し易い熱可塑性樹脂長繊維強化複合材料の温度低下
を、有効に防止することができる。
って上り勾配に傾斜させるようにしているので、加熱さ
れた熱可塑性樹脂長繊維強化複合材料をプレス機に投入
する間も、赤外線ヒータにより加熱することができ、放
熱し易い熱可塑性樹脂長繊維強化複合材料の温度低下
を、有効に防止することができる。
【００４６】本発明はさらに、プレス機の上型および下
型の冷却手段を設けるようにしているので、温度を迅速
に低下させて作業効率を向上させることができる。
型の冷却手段を設けるようにしているので、温度を迅速
に低下させて作業効率を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の態様に係る熱可塑性樹脂
複合材料の成形装置を示す斜視図。
複合材料の成形装置を示す斜視図。
【図２】ホットプレートと赤外線ヒータによるＦＲＴＰ
品の加熱状態を示す図。
品の加熱状態を示す図。
【図３】プレス型、ホットプレート、反射板および赤外
線ヒータを図１の左方から見た構成図。
線ヒータを図１の左方から見た構成図。
【図４】ホットプレートを上面側から見た構成図。
【図５】図４の右側面図。
【図６】図４の底面図。
【図７】ホットプレートの昇温状態を示すグラフ。
【図８】プレス温度と時間との関係を示すグラフ。
【図９】本発明の第２の実施の態様を示す図２相当図。
【図１０】本発明の第３の実施の態様を示す図２相当
図。
図。
【図１１】ＦＲＰのレイアップ品を示す図。
【図１２】ＦＲＴＰのプリプレグを半田ごてを用いて仮
止めする方法を示す図。
止めする方法を示す図。
【図１３】ＦＲＴＰの平板成形品を示す図。
【図１４】賦形品を成形型により本成形する方法を示す
図。
図。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係るプレス機と
成形装置を示す図。
成形装置を示す図。
１１ 成形装置 １２ ＦＲＴＰ品 １３ プレス型 １４ ホットプレート １５ 反射板 １６ 赤外線ヒータ １７ 上型 １８ 下型 ２０ 中央プレート ２１，２２，２３，２４ 周縁プレート ２５ 断熱材 ２６ 縦方向ヒータ ２７ 横方向ヒータ ２８ 熱電対 ３０ 電力コントローラ ３１ 赤外線温度計 ３２ 冷却ライン ３３ 加熱ヒータ ４１ ベッド ４２ プラテン ４３ スペーサ ４４ プレス機
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 105:08 307:04 309:08
Claims (6)
- 【請求項１】熱可塑性樹脂複合材料を加熱してプレス機
で成形する複合材料の成形装置において、前記プレス機
の複合材料投入側に配設された平板状のホットプレート
と、このホットプレートの上方に配設された反射板と、
この反射板に設けられた赤外線ヒータと、前記ホットプ
レートの内部に配設された電熱ヒータと、前記プレス機
内に接地されるプレス型の上型および下型の各内部に配
設された加熱ヒータとを備え、熱可塑性樹脂複合材料
を、ホットプレートおよびヒータで加熱後、直ちにプレ
ス型に投入プレス機により加圧して成形することを特徴
とする複合材料の成形装置。 - 【請求項２】赤外線ヒータは、少なくともプレス型への
複合材料投入方向両端側の熱出力が中央部の熱出力より
も大に設定されていることを特徴とする請求項１記載の
複合材料の成形装置。 - 【請求項３】ホットプレートは、その中央部と周縁部と
が断熱材により熱的に隔離されていることを特徴とする
請求項１または２記載の複合材料の成形装置。 - 【請求項４】ヒータの温度検知器と、赤外線ヒータの温
度検知器と、これら各温度検知器からの検知信号に基づ
き前記各ヒータの温度を制御する電力制御装置とを備え
ていることを特徴とする請求項１記載の複合材料の成形
装置。 - 【請求項５】反射板は、プレス機に向かって上り勾配に
傾斜する機能を所有していることを特徴とする請求項１
記載の複合材料の成形装置。 - 【請求項６】プレス型の上型および下型に冷却手段を設
けたことを特徴とする請求項１記載の複合材料の成形装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6445296A JPH09254172A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 複合材料の成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6445296A JPH09254172A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 複合材料の成形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09254172A true JPH09254172A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13258661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6445296A Pending JPH09254172A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 複合材料の成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09254172A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002187150A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Asahi Fiber Glass Co Ltd | 繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法 |
| JP2020115446A (ja) * | 2018-11-27 | 2020-07-30 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | スマートサセプタ誘導加熱装置のための加熱回路レイアウト |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6445296A patent/JPH09254172A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002187150A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Asahi Fiber Glass Co Ltd | 繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法 |
| JP2020115446A (ja) * | 2018-11-27 | 2020-07-30 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | スマートサセプタ誘導加熱装置のための加熱回路レイアウト |
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