(57)【要約】【課題】ラバー成形型から被成形物に付与される成形圧力を、目標とする所定の圧力に安定して制御でき、所定形状の成形物を安定して成形できるようにした、ラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法を提供する。【解決手段】被成形物の成形温度における、自身の熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与可能なラバー成形型を注型するに際し、その注型温度を、被成形物の成形温度に対して、予め計算により求められた温度差をもって設定することを特徴とするラバー成形型の製造方法、及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形物の成形温度における、自身の熱膨張に基づき発生する成形圧力を前記被成形物に付与可能なラバー成形型を注型するに際し、その注型温度を、前記被成形物の成形温度に対して、予め計算により求められた温度差をもって設定することを特徴とする、ラバー成形型の製造方法。
【請求項２】
前記被成形物の成形温度から、下記式で計算される温度差ΔＴを差し引いた温度で、ラバー成形型を注型することを特徴とする、請求項１に記載のラバー成形型の製造方法。
ΔＴ＝（Ｐ／Ｅ＋δ／Ｌ）／α
ここで、
Ｐ：被成形物の成形圧力
Ｅ：ラバーの縦弾性係数
δ：ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙
Ｌ：ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み
α：ラバーの線膨張係数
である。
【請求項３】
前記ラバー成形型が、少なくとも上型、下型を有する分割型からなる、請求項１または２に記載のラバー成形型の製造方法。
【請求項４】
前記ラバー成形型が、剛体からなる外型内に設置されて用いられるものからなる、請求項１〜３のいずれかに記載のラバー成形型の製造方法。
【請求項５】
前記ラバー成形型が、前記被成形物としてのＦＲＰの成形に用いられるものからなる、請求項１〜４のいずれかに記載のラバー成形型の製造方法。
【請求項６】
前記ラバー成形型が、内部に閉空間を有する被成形物の成形に用いられるものからなる、請求項１〜５のいずれかに記載のラバー成形型の製造方法。
【請求項７】
前記ラバー成形型が、シリコーンゴムからなる、請求項１〜６のいずれかに記載のラバー成形型の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法により製造されたラバー成形型を用いて被成形物を成形することを特徴とする、ラバー成形方法。
【請求項９】
前記ラバー成形型を、剛体からなる外型の内面に当接させて該外型内に設置し、該ラバー成形型のキャビティ内で被成形物を成形する、請求項８に記載のラバー成形方法。
【請求項１０】
前記被成形物としてＦＲＰを成形する、請求項８または９に記載のラバー成形方法。
【請求項１１】
強化繊維プリプレグを含む被成形物を成形する、請求項１０に記載のラバー成形方法。
【請求項１２】
内部に閉空間を有する被成形物を成形する、請求項８〜１１のいずれかに記載のラバー成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法に関し、とくに、ラバー成形型を製造する際の注型温度に着目した新規な概念に基づくラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ラバー成形型を用い、被成形物（例えば、ＦＲＰ〔繊維強化プラスチック〕成形物）の成形温度におけるラバー成形型の熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与しながら、被成形物を成形するようにしたラバー成形方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。このラバー成形方法は、一般に、比較的複雑な表面形状を有する被成形物、とくに、プリプレグを用いた被成形物の成形に適していると言われている。ただし、上記特許文献１に開示のラバー成形方法では、被成形物の成形後に中子を成形物の内部から取り出すようになっているため、閉空間を有する成形物の成形には使用できない。
【０００３】
このような従来のラバー成形方法においては、ラバー成形型を剛体からなる外型（ケーシング）内に隙間をもって設置し、そのラバー成形型のキャビティ内で、ラバー成形型の熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与しながら、加熱して被成形物を成形するようになっている。このラバー成形における加熱時の発生圧力は、主としてケーシングとラバー成形型との間の隙間でコントロールされているが、ラバー成形型の初期寸法や内部応力などが未管理あるいは不安定なために、ラバー成形型ごとに制御量が異なったり、被成形物に付与される成形圧力がばらつき、所定形状の成形物が安定して得られないという問題がある。とくに、被成形物が中空の閉空間を有する形状の場合に、被成形物の断面変形が大きくなるなどの問題がある。
【特許文献１】特開平３−２７２８３２号公報
【特許文献２】特開平４−２９４１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の課題は、ラバー成形型から被成形物に付与される成形圧力を、目標とする所定の圧力に安定して制御でき、所定形状の成形物を、とくに閉空間を有する形状の成形物であっても、安定して成形できるようにした、ラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係るラバー成形型の製造方法は、被成形物の成形温度における、自身の熱膨張に基づき発生する成形圧力を前記被成形物に付与可能なラバー成形型を注型するに際し、その注型温度を、前記被成形物の成形温度に対して、予め計算により求められた温度差をもって設定することを特徴とする方法からなる。
【０００６】
このラバー成形型の製造方法は、とくに、上記被成形物の成形温度から、下記式で計算される温度差ΔＴを差し引いた温度で、ラバー成形型を注型することを特徴とする方法からなる。
ΔＴ＝（Ｐ／Ｅ＋δ／Ｌ）／α
ここで、
Ｐ：被成形物の成形圧力
Ｅ：ラバーの縦弾性係数
δ：ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙
Ｌ：ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み
α：ラバーの線膨張係数
である。
【０００７】
この本発明に係るラバー成形型の製造方法においては、上記ラバー成形型としては、例えば、少なくとも上型、下型を有する分割型からなる構成とすることができる。分割型であれば、被成形物の表面形状が曲面を有する等の複雑な形状である場合にあっても、組み立てられた分割型内に容易に所定形状のキャビティを形成することが可能になる。
【０００８】
また、上記ラバー成形型は、通常、剛体からなる外型（ケーシングと呼ばれることもある。）内に設置されて用いられる。すなわち、形状が一定の剛体からなる外型を基準にして、ラバー成形型をそのキャビティ側に向けて成形時に熱膨張させ、その熱膨張に基づき発生する成形圧力を被成形物に付与しながら被成形物の成形を行うのである。
【０００９】
このラバー成形型は、例えば、被成形物としてのＦＲＰの成形に用いられる。中でも、比較的複雑な表面形状を有するＦＲＰの成形に用いられる。
【００１０】
また、このラバー成形型は、とくに、内部に閉空間を有する被成形物の成形に用いて好適なものである。すなわち、内部に閉空間を形成したまま、被成形物の断面形状の有害な変形を起こすことなく、外部側からラバー成形型の熱膨張に基づき発生する所定の成形圧力を安定して付与できるようになる。
【００１１】
上記ラバー成形型の材質としては、とくに限定されないが、成形温度との関係を考慮すると、耐熱性が高く、弾力性に富み、かつ、被成形物の成形後の離型性に優れたものが好ましい。とくに、シリコーンゴムからなることが好ましいが、その他に、フッ素系ゴム等の適用も可能である。
【００１２】
本発明に係るラバー成形方法は、上記のような方法により製造されたラバー成形型を用いて被成形物を成形することを特徴とする方法からなる。
【００１３】
このラバー成形方法においては、上記ラバー成形型を、剛体からなる外型（ケーシングと呼ばれることもある。）の内面に当接させて該外型内に設置し、該ラバー成形型のキャビティ内で被成形物を成形することが好ましい。とくに、このラバー成形型は予めΔＴを定める際にラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙（δ）を設定しているので、ラバー成形型の反キャビティ側表面を外型の内面に当接させておくことで、従来方法のようにこの間の隙間をコントロールする必要がなくなり、ラバー成形型は、専ら、キャビティ方向に向けて熱膨張すればよいことになる。
【００１４】
このラバー成形方法においても、被成形物としてＦＲＰを成形することができる。とくにこのラバー成形方法は、強化繊維プリプレグを含む被成形物を成形するのに好適な方法である。また、内部に閉空間を有する被成形物についても、目標とする形状に安定して成形できるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法によれば、ラバー成形型の注型温度を、被成形物の成形温度に対して予め計算により求められた温度差をもって設定された温度、とくに、被成形物の成形温度から、被成形物の成形圧力、ラバーの縦弾性係数、ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙、ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み、ラバーの線膨張係数を用いて計算された温度差ΔＴを差し引いた温度に設定することにより、逆に、注型温度と成形温度（加熱温度）の温度差の管理を介して、成形時に実際に負荷される成形圧力を、目標とする圧力に安定して管理することが可能となる。目標とする所定の成形圧力に安定して制御される結果、複雑な形状、例えば閉空間を有する複雑な形状の成形物であっても、安定して成形できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るラバー成形型及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法を示している。図１において、被成形物１は、予め硬化されたＦＲＰ製あるいは樹脂製の上シェル２と下シェル３を、閉空間４を形成するように組み合わせたものからなり、その外周側に、未硬化の強化繊維プリプレグ５が単層あるいは複数層積層の形態で、鉢巻き状に巻かれたものからなる。本実施態様では、さらに、強化繊維プリプレグ５の外層側に、形態保持用あるいは締め付け用若しくは最外層形成用のカバーフィルム６（例えば、熱収縮性ポリプロピレンフィルム）が巻かれている。
【００１７】
上記被成形物１が、分割型からなる上ラバー成形型７及び下ラバー成形型８によって形成されるキャビティ９内に、キャビティ９内面との間に空隙をもって設置されている。上ラバー成形型７及び下ラバー成形型８は、剛体からなる外型としての上ケーシング１０と下ケーシング１１内に、これらケーシング１０、１１の内面に当接されて設置されている。上ラバー成形型７及び下ラバー成形型８は、例えばシリコーンゴムから構成されている。この状態で、被成形物１の成形に必要な温度（成形温度）に加熱され、成形が行われる。
【００１８】
上ラバー成形型７及び下ラバー成形型８は、剛体からなる上ケーシング１０と下ケーシング１１に当接されているので、成形温度に加熱されると、上ケーシング１０と下ケーシング１１の内面を基準面として、実質的にキャビティ９方向のみに熱膨張する。この熱膨張したラバー成形型７、８が被成形物１に接触した時点から、この熱膨張に基づき発生する成形圧力が被成形物１に付与され、被成形物１が目標とする形状の成形物へと成形される。
【００１９】
この成形圧力が次のように設定、管理される。すなわち、まず、ラバー成形型７、８自体を注型により製造する際に、その注型温度が、被成形物１の成形温度に対して、予め計算により求められた温度差をもって設定される。とくに、被成形物１の成形温度から、下記式で計算される温度差ΔＴを差し引いた温度で、ラバー成形型が注型される。
ΔＴ＝（Ｐ／Ｅ＋δ／Ｌ）／α
ここで、
Ｐ：被成形物の成形圧力
Ｅ：ラバーの縦弾性係数
δ：ラバー成形型のキャビティと被成形物との間の空隙
Ｌ：ラバー成形型の成形圧力負荷方向の厚み
α：ラバーの線膨張係数
である。
【００２０】
上記式による関係を図２に示す。すなわち、従来のラバー成形では、上記のような設定温度差や注型温度は考慮されておらず、管理されていなかったが、本発明では、被成形物１の成形温度（加熱温度）に対して、上記ΔＴだけ差し引いた注型温度にて、つまり、このように意図的に管理された注型温度にて、ラバー成形型７、８が製造される。
【００２１】
このように製造されたラバー成形型７、８では、上記のように注型温度が管理されることで、注型温度と成形温度（加熱温度）の温度差が意図的に管理されることになり、前述の式のようにラバー成形型の寸法とラバーの線膨張係数から計算される発生圧力（つまり、実際に負荷される成形圧力）が、管理値として設定可能となる。その結果、目標とする所定の成形圧力を安定して加えることが可能になる。したがって、成形製品のばらつきが抑えられ、品質、形状ともに安定した成形物が得られるようになる。
【００２２】
なお、上記実施態様において成形されるＦＲＰ成形物自体の形状や構造は特に限定されず、その強化繊維やマトリックス樹脂の種類も特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係るラバー成形型の製造方法及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法は、あらゆるラバー成形用途に適用でき、とくに閉空間を有する複雑な形状のＦＲＰのラバー成形に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施態様に係るラバー成形型及びそのラバー成形型を用いたラバー成形方法を示す概略断面図である。
【図２】本発明における成形温度と注型温度との温度差設定の概念を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  被成形物
２  上シェル
３  下シェル
４  閉空間
５  未硬化の強化繊維プリプレグ
６  カバーフィルム
７  上ラバー成形型
８  下ラバー成形型
９  キャビティ
１０  上ケーシング
１１  下ケーシング
【図１】
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【図２】
2007268726.tif 000004