纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置制造方法及图纸

本发明专利技术的纤维强化复合件的成形方法在第一模具(10)和第二模具(12)的合模中途，使设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状(14)的第二模具(12)的型腔形成面(13)与纤维强化复合件(15)接触，并在设有凹陷形状(14)的第二模具(12)的型腔形成面(13)的温度被设定为比第一模具(10)的型腔形成面(11)的温度高的环境下，对纤维强化复合件(15)进行加热。然后，通过将第一模具(10)和第二模具(12)合模，加压纤维强化复合件(15)使其流动，并使纤维强化复合件(15)流入凹陷形状(14)内，来将厚壁部一体成形于成形品的主体部。

【技术实现步骤摘要】
纤维强化复合件的成形方法及纤维强化复合件的成形装置
本专利技术涉及纤维强化复合件(fibrereinforcedcomposite)的成形方法及其成形装置。
技术介绍
包含强化纤维和基质树脂的纤维强化复合件具有比强度、比弹性模量较高、力学特性优异、以及耐老化、耐化学性等高功能特性等，因此，其在飞机的零件、汽车的零件、建材、体育用品等用途上被关注，需求量每年都在提高。在纤维强化复合件的预浸料坯(prepreg)的制造方法中，例如存在使强化纤维的丝束(Tow)或织布浸在未固化的热固性树脂中的方法，将热固性的树脂粉末涂布于强化纤维或其织物、接着在加压下熔融该树脂粉末并使其含浸在组织中的方法等。然而，通过上述方法制造出的预浸料坯是粘着性的或难以加工成复杂的形状等，不容易处理。在强化纤维中，使用了玻璃纤维、碳素纤维等无机纤维、芳香族聚酰胺纤维等有机纤维。另外，强化纤维从其使用形态出发大致被分为连续纤维和不连续纤维。连续纤维是指长度为数m以上的纤维。由作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件构成的成形品例如通过手工敷层法(handlay-upmethod)、压热器法(autoclavemethod)制造出。在手工敷层法中，在利用刷毛、辊子等将未固化的热固性树脂涂布于加工成织物、针织物等织布的连续纤维之后，通过使该热固性树脂固化来制造出成形品。在压热器法中，在连续纤维上层叠所需片数的含浸有未固化的热固性树脂的预浸料坯，并用压热器进行加热、加压，以制造出成形品。不连续纤维是将连续纤维切断为数mm至数cm后的纤维，其被称为切碎线、切割线等。由作为强化纤维包含不连续纤维的纤维强化复合件构成的成形品是例如通过在手工敷层法中，使不连续纤维在模具内规则或不规则地设置之后，用刷毛或辊子等涂布未固化的热固性树脂，并使该热固性树脂固化而制造出的。或者，将预先混合有未固化的热固性树脂和不连续纤维的片材状的SMC(片状模塑料：sheetmoldingcompound)基材、或预先混炼有未固化的热固性树脂和不连续纤维的块状的BMC(团状模塑料：bulkmoldingcompounds)基材在模具内进行加热、加压，以制造出成形品。使用SMC基材、BMC基材这样的强化纤维是不连续纤维的基材来制造出成形品的方法具有以下特长：由于预先将树脂含浸于强化纤维，因此，工序简单(不需要使树脂流入的工序)，生产率较高，强化纤维较短，因此，基材容易流动，能制造出复杂形状的成形品，该方法被广泛地运用到浴缸等建材、阻流板等汽车零件的制造等。特别地，SMC基材是在聚酯树脂、乙烯基酯树脂等未固化的热固性树脂片材上随机或沿一个方向散布由切断为10mm～50mm的玻璃纤维、碳素纤维构成的强化纤维的、厚度数mm的片材状的基材，在使用SMC基材的成形品的制造方法(SMC法)中，SMC基材配置于模具内，并被加热、加压而扩展。藉此，基材流动而形成为最终形状，并且通过加热使基材固化，从而制造出成形品。如上所述，SMC法与金属冲压成型法类似，因此，开始普及到引擎盖、门面板等汽车零件的制造。另外，在强化纤维是连续纤维的基材中，已知有一种除了在连续纤维中含浸未固化的热固性树脂的预浸料坯之外，还层叠由热塑性树脂纤维和强化纤维或其混纺线构成的织物(织布)和热塑性树脂片材，并在特定温度下进行加热及加压而成形的基材(例如参照专利文献1)。当在基质树脂中使用热塑性树脂时，基质树脂的选择方案很多，并也能使用被称为工程塑料的高性能树脂，因此，预计纤维强化复合件的用途会扩大。另外，与使用热固性树脂的情况相比，可大幅缩短成形周期，因此，纤维强化复合件朝汽车等大量生产品的应用备受期待、关注。另外，将碳素纤维作为强化纤维、并将尼龙、PC(聚碳酸酯)等热塑性树脂作为基质树脂的碳素纤维强化热塑性树脂组成物(CFRTPCarbonFiberReinforcedThermoplastics)通过注塑成形法，即便是复杂形状的成形也能灵活地加以应对，即、具有较高的成形性，因此，近年来，使用于计算机、OA设备、数码相机、数字摄像机、移动电话、AV设备、电话机、传真机、家电产品、玩具用品等电气或电子设备的零件，收容这些零件、高密度安装电路的框体(例如参照专利文献2)。但是，需要在作为电气或电子设备的框体的主体部上一体成型地设置电气或电子设备的零件与主体部的连接部分即所谓被称为凸起或肋的厚壁部，将作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件成形为凸起或肋的厚壁部是非常困难的。因此，将基质树脂是热塑性树脂、且强化纤维是不连续纤维的纤维强化复合件作为材料另行成形凸起或肋，并利用粘接剂等与框体的顶面部一体化(例如参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开昭63－87228号公报专利文献2：日本专利特开2004-358828号公报如上所述，在计算机、OA设备、数码相机、数字摄像机、移动电话、AV设备、家电产品、玩具用品等电气或电子设备的框体材料中使用纤维强化复合件的情况下，需将纤维强化复合件成形为被称为凸起或肋的较细且复杂的形状。然而，包括机械特性比不连续纤维优异的连续纤维以作为强化纤维的纤维强化复合件形成凸起或肋的形状是非常困难的。因此，将强化纤维是不连续纤维的纤维强化复合件作为材料另行成形出凸起或肋，并利用粘接剂等与框体的顶面部一体化。然而，在利用粘接剂等使凸起或肋与顶面部一体化的情况下，存在凸起或肋容易在应力集中的该凸起或肋的根部处从顶面部折曲这样的问题。另外，可考虑使成形性优先，使用模具，将作为强化纤维包含不连续纤维的热塑性纤维强化复合件成形为包括凸起或肋的框体的形状，但作为强化纤维包含不连续纤维的纤维强化复合件与作为强化纤维包含连续纤维的纤维强化复合件相比，拉伸强度等机械特性较低，因此，即便在该情况下，也存在凸起或肋容易在应力集中的该凸起或肋的根部处从顶面部折曲这样的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述现有问题而作，其目的在于提供能与成形品的主体部同时，将凸起或肋等较细且复杂形状的厚壁部和该成形品一体形成的纤维强化复合件的成形方法及其成形装置。本专利技术的纤维强化复合件的成形方法将包含强化纤维和热塑性的基质树脂的纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在上述模具内对上述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，对上述纤维强化复合件进行冷却，来获得成形品，其特征是，包括：加热工序，在该加热工序中，在上述第一模具和上述第二模具的合模中途，使上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面与上述纤维强化复合件接触，在设有上述凹陷形状的上述一方型腔形成面的温度被设定为比未设有上述凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高的环境下，对上述纤维强化复合件进行加热；加压工序，在该加压工序中，通过将上述第一模具和上述第二模具合模，并对上述纤维强化复合件进行加压，使上述纤维强化复合件在上述模具的型腔内流动，从而使上述纤维强化复合件流入上述凹陷形状；以及冷却工序，在该冷却工序中，对上述第一模具的型腔形成面和上述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使上述纤维强化复合件冷却，在上述纤维强化复合件的成形方法中，将上述第一模具和上述第二模具开模，以获得上述成形品。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维强化复合件的成形方法，将包含强化纤维和热塑性的基质树脂的纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在所述模具内对所述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使所述纤维强化复合件冷却，来获得成形品，其特征在于，包括：加热工序，在该加热工序中，在所述第一模具和所述第二模具的合模中途，使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面与所述纤维强化复合件接触，在设有所述凹陷形状的所述一方型腔形成面的温度被设定为比未设有所述凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高的环境下，对所述纤维强化复合件进行加热；加压工序，在该加压工序中，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，从而使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；以及冷却工序，在该冷却工序中，对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却，在所述纤维强化复合件的成形方法中，将所述第一模具和所述第二模具开模，以获得所述成形品。

【技术特征摘要】
2013.07.12 JP 2013-1461881.一种纤维强化复合件的成形方法，将纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在所述模具内对所述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，使所述纤维强化复合件冷却，来获得成形品，所述纤维强化复合件是将捆束有强化纤维的织物重叠并利用热塑性的基质树脂将重叠的所述织物的层之间埋没而形成的，其特征在于，包括：加热工序，在该加热工序中，在所述第一模具和所述第二模具的合模中途，使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面中、设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的一方型腔形成面与所述纤维强化复合件接触，在设有所述凹陷形状的所述一方型腔形成面的温度被设定为比未设有所述凹陷形状的另一方型腔形成面的温度高的环境下，对所述纤维强化复合件进行加热；加压工序，在该加压工序中，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，从而使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；以及冷却工序，在该冷却工序中，对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却，在所述纤维强化复合件的成形方法中，将所述第一模具和所述第二模具开模，以获得所述成形品。2.如权利要求1所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，在所述加热工序中，所述一方型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度被设定为局部比其它部分的温度高。3.一种纤维强化复合件的成形方法，将纤维强化复合件配置于由第一模具和第二模具形成型腔的模具内，在所述模具内对所述纤维强化复合件进行完加热及加压之后，对所述纤维强化复合件进行冷却，来获得成形品，所述纤维强化复合件是将捆束有强化纤维的织物重叠并利用热塑性的基质树脂将重叠的所述织物的层之间埋没而形成的，其特征在于，包括：加热工序，在该加热工序中，在所述第一模具和所述第二模具的合模中途，使所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面与所述纤维强化复合件接触，在设有用于使凸起或肋的厚壁部成形的凹陷形状的所述第一模具和所述第二模具的型腔形成面中、所述凹陷形状的体积较大的一方型腔形成面的温度被设定为比另一方型腔形成面的温度高的环境下，对所述纤维强化复合件进行加热；加压工序，在该加压工序中，通过将所述第一模具和所述第二模具合模，并对所述纤维强化复合件进行加压，从而使所述纤维强化复合件在所述模具的型腔内流动，并使所述纤维强化复合件流入所述凹陷形状内；以及冷却工序，在该冷却工序中，对所述第一模具的型腔形成面和所述第二模具的型腔形成面进行冷却，以使所述纤维强化复合件冷却，在所述纤维强化复合件的成形方法中，将所述第一模具和所述第二模具开模，以获得所述成形品。4.如权利要求3所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，在所述加热工序中，所述第一模具的型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度被设定为局部比所述第一模具的型腔形成面中的其它部分的温度高，且所述第二模具的型腔形成面中的设有所述凹陷形状的部分的温度被设定为局部比所述第二模具的型腔形成面中的其它部分的温度高。5.如权利要求1或3所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，在所述加压工序中，利用形成于设有所述凹陷形状的型腔形成面中的所述凹陷形状的外周部的突起部，比起与所述凹陷形状相对的部位的所述纤维强化复合件，先对与该外周部相对的部位的所述纤维强化复合件进行加压。6.如权利要求1或3所述的纤维强化复合件的成形方法，其特征在于，热塑性的第二纤维强化复合件与和所述凹陷形状相对的部位的热塑性的所述纤维强化复合件局部重叠。7.一种纤维强化复合件的成形品，利用纤维强化复合件，将主体部和凸起或肋的厚壁部一体成型于所述主体部，所述纤维强化复合件是将捆束有强化纤维的织物重叠并利用热塑性的基质树脂将重叠的所述织物的层之间埋没而形成的，其特征在于，基质树脂是热塑性树脂，强化纤维是连续纤维，所述主体部与...

【专利技术属性】
技术研发人员：峯英生，切通毅，原田一行，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP