[发明专利]纤维增强塑料的成形方法及其成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及在纤维浸透有树脂的预浸料使用芯子而进行加热加压、从而制造具有闭合剖面的纤维增强塑料(FRP：Fiber Reinforced Plastics)的成形体的成形方法及其成形装置。

背景技术

作为具有闭合剖面的纤维增强塑料的成形体，广泛应用于航空机的机体、机翼之类的大型的成形体至自行车的框架、网球拍、钓竿、高尔夫球杆等小型的成形体。另外，作为具有开放剖面的纤维增强塑料的成型体广泛应用于头盔等。

作为用于形成闭合剖面的芯子，使用由包装薄膜包裹粉末颗粒群并进行真空封装包装而形成为规定形状的芯子、使用了通过吹塑成形而形成的成形品的芯子等。例如日本特开平2-238912号公报(专利文献1)中公开了使用将用真空封装包装的粉末颗粒群形成为所希望的形状的芯子的成形品的成形方法。另外，作为通过吹塑成形而形成的芯子，例如通过日本特开平7-100856号公报(专利文献2)所公开的多层塑料成形品的制造方法来使用。

专利文献1所记载的发明作为本发明的具有闭合剖面的纤维增强塑料成形品的成形方法的以往例1，基于图12～图14进行说明。图12中表示了利用成形用金属模具30对作为闭合剖面的一个形态的具有中空部的成形品进行制造的中途的状态。即，进行预备加热而处于熔融状态的片状的下部纤维增强热塑性树脂材(以下，称作下部FRTP。)34载置在成形用金属模具30的下模31上。下部FRTP34处于熔融状态，从而下部FRTP34成为因自重而向下模31的凹部内垂下并沉入的状态。

芯子33用包装材料料33b包入粉末颗粒群33a，并通过真空封装包装而固化成规定形状，该芯子33载置在下部FRTP34的凹部。在载置有芯子33的下部FRTP34的上部，载置有对加热而处于熔融状态的新的片状的上部纤维增强热塑性树脂材(以下，称作上部FRTP。)35。该状态下，芯子33的周围成为由下部FRTP34和上部FRTP35围起的状态。

从该状态开始，使成形用金属模具30的上模32下降，并在与下模31之间对上部FRTP35和下部FRTP34进行加热固化，从而以在内部收纳有芯子33的状态一体成形下部FRTP34和上部FRTP35。为了从完成的半成形品排出芯子33，在半成形品开设通到芯子33的内部的较小的孔。若在半成形品开设孔，则空气进入真空封装后的芯子33的粉末颗粒群33a，从而粉末颗粒群33a之间的捆扎松动。

而且，通过开设于半成形品的孔，向半成形品外排出构成芯子33的至少粉末颗粒群33a，从而完成成形品。此时，若对粉末颗粒群33a进行包装的包装材料33b由相对于成形品而剥离性优异的材料构成，则也能够残留成形品的中空部地取下包装材料33b。

专利文献2所记载的发明作为与本发明相关的以往例2，使用图15进行说明。图15中表示了如下状态：在形成外层的成形用金属模具41a、41b间放置了通过吹塑成形而成形的芯子43。如图15所示，成形用金属模具41a、41b构成为能够收纳芯子43，在成形用金属模具41a、41b的合模时，在成形用金属模具41a、41b的各配合面42a、42b与芯子43之间形成作为填充熔融树脂的中空部的模腔。

由挤出机44向模腔内供给可塑化的熔融树脂45。通过向处于合模状态的成形用金属模具41a、41b的模腔内供给熔融树脂45，能够将在芯子43具有与熔融树脂一体化的中空部的产品成形为所希望的形状。但是，当成形产品时，在相对于熔融树脂的温度而芯子43的耐热性较低的情况、芯子43的壁厚较薄的情况下，有在赋形时芯子43因对芯子43施加的压力而变形的情况。另外，当芯子43的形状存在宽广的平坦部分时，由于该平坦部分中刚性不足，从而同样有芯子43变形的情况。

为了防止芯子43的变形，在专利文献2所记载的发明中，采用了能够提高芯子43的内压的结构。作为这样的结构，设有与芯子43的内部连通的加压单元46，通过从加压单元46向芯子43的内部导入加压后的气体、液体，来增加芯子43的内压而防止了变形。