JP7140675B2

JP7140675B2 - Composite molded member and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP7140675B2
Application number: JP2018247224A
Authority: JP
Inventors: 聡上坂; 正也坂; 克之井波; 諭瀧田
Original assignee: TAKAGI SEIKO CO., LTD.
Current assignee: TAKAGI SEIKO CO., LTD.
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: JP2020104463A

Description

本発明は、コア部と表皮層からなる複合成形部材及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite molded member comprising a core portion and a skin layer and a method for producing the same.

高い剛性が要求される樹脂成形品においては、繊維強化複合材を金型内に配置し、リブ等を射出成形したもの（特許文献１）や繊維強化複合材と他の樹脂材を積層したものが提案されている（特許文献２）。
また、従来の一般的なマンホール用の蓋は鋳鉄等であり重いことから、繊維強化樹脂製のものが提案されている（特許文献３，４）が、これらは単に複数の材料を積層したり、補強用のリブを成形するものであり、さらなる高剛性で軽量なものが要求されている。 For resin molded products that require high rigidity, fiber-reinforced composite materials are placed in a mold and ribs are injection-molded (Patent Document 1), or fiber-reinforced composite materials and other resin materials are laminated. has been proposed (Patent Document 2).
In addition, conventional general manhole covers are made of cast iron or the like and are heavy. , and ribs for reinforcement are formed, and higher rigidity and lighter weight are required.

特開２００１－１６２６４３号公報JP-A-2001-162643 特開２０１６－１９８９５０号公報JP 2016-198950 A 特開平１０－１８３６５６号公報JP-A-10-183656 特開平１１－６１８６８号公報JP-A-11-61868

本発明は、軽量で高剛性の複合成形部材及びその製造方法の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lightweight and highly rigid composite molded member and a method for manufacturing the same.

本発明に係る複合成形部材は、コア部と、前記コア部の少なくとも一部を包み込むように折返し部が形成された第一表皮層を一体的に有することを特徴とする。 A composite molded member according to the present invention is characterized by integrally having a core portion and a first skin layer formed with a folded portion so as to wrap at least a portion of the core portion.

ここで、コア部の少なくとも一部を包み込むようにした折返し部が、この第一表皮層に形成されているとは、第一表皮層がコア部を包み込むように形成されていれば、コア部全体を包み込む形態に限定されない趣旨である。
よって、第一表皮層がコア部の一部を包み込む場合には、前記第一表皮層の折返し部端部にて生じる開口部に設けた第二表皮層を有するようにしてもよい。 Here, the expression that the first skin layer is formed with a folded portion that wraps at least a portion of the core portion means that the first skin layer is formed so as to wrap the core portion. It is intended not to be limited to a form that envelops the whole.
Therefore, when the first skin layer partially wraps the core portion, the second skin layer may be provided in the opening formed at the end of the folded portion of the first skin layer.

本発明において、第一表皮層がコア部に対して一体的に有するとは、従来の単なる積層ではなく、第一表皮層の内側にコア部が、この第一表皮層と一体的に射出成形されていることをいう。 In the present invention, the first skin layer integrally with the core portion means that the core portion is integrally injection molded with the first skin layer inside the first skin layer instead of the conventional simple lamination. It means that

本発明において、前記第一表皮層、あるいは第二表皮層は繊維強化複合材であってもよく、それにより高剛性が得られやすい。
繊維はガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の各種ファイバーを用いることができる。
また、第一及び第二表皮層は、複数の層からなるものであってもよい。
例えば、ガラス繊維強化複合材と炭素繊維強化複合材を重ねる例、樹脂シート材を繊維強化シート材に重ねた複層材の例、加飾フィルム等を他のシート材に貼り合せた例等、多種多様の複層材であってもよい。 In the present invention, the first skin layer or the second skin layer may be a fiber-reinforced composite material, thereby easily obtaining high rigidity.
Various fibers such as glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber can be used as the fiber.
Also, the first and second skin layers may consist of a plurality of layers.
Examples include stacking a glass fiber reinforced composite material and a carbon fiber reinforced composite material, stacking a resin sheet material on a fiber reinforced sheet material for a multi-layer material, bonding a decorative film, etc. to another sheet material, etc. It may be a multi-layered material of various types.

本発明において、前記コア部は、前記第一表皮層を形成した繊維強化複合材のマトリックス樹脂と同種の樹脂で成形されているのが好ましい。
このようにすると、コア部と表皮層の界面での密着性が高い。
樹脂は熱可塑性樹脂であれば、各種材料を用いることができ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル等が例として挙げられ、コア部はそれらの発泡性樹脂であってもよい。
このコア部に用いる材料に、リサイクル材を用いることもできる。
また近年は、植物由来のカーボンニュートラルな素材として、セルロースナノファイバーの開発が進められており、コア部にこのような材料を活用してもよい。 In the present invention, it is preferable that the core portion is formed of the same resin as the matrix resin of the fiber-reinforced composite material forming the first skin layer.
By doing so, the adhesion at the interface between the core portion and the skin layer is high.
Various materials can be used as long as the resin is a thermoplastic resin, and examples include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacetal, polyamide, polyimide, polyester, etc., and the core portion may be those foamable resins. .
A recycled material can also be used for the material used for this core part.
In recent years, cellulose nanofibers have been developed as plant-derived carbon-neutral materials, and such materials may be used for the core portion.

本発明に係る複合成形部材は、表皮層がコア部を包み込むように成形されているので、軽量でありながら高い剛性を得ることができ、各種自動車部品、各種機械部品及び高強度部品等に展開できるが、例えばマンホール用に蓋に展開できる。 Since the composite molded member according to the present invention is molded so that the skin layer wraps around the core portion, it is possible to obtain high rigidity while being lightweight. Yes, but can be developed into lids, for example for manholes.

本発明に係る複合成形部材の製造方法は、第一表皮層となる基材を固定型内に投入するステップと、前記基材の端部側に可動型又は治具を用いて折返し部を形成すると同時又は折返し部の形成後にコア部を射出成形するステップを有することを特徴とする。 A method for manufacturing a composite molded member according to the present invention includes the steps of: placing a base material to be a first skin layer into a fixed mold; Then, at the same time or after forming the folded portion, the step of injection molding the core portion is provided.

本発明に係る複合成形部材は、コア部を表皮層で包み込むように成形されているので、従来の積層材は端部に積層部が露出しているのと相違し、外観性に優れ、積層端部から表皮層が剥がれることもない。
これにより、従来の積層法と同様の軽量化を図ることができるとともに、それ以上の高剛性を得ることができる。 Since the composite molded member according to the present invention is molded so that the core portion is wrapped with the skin layer, unlike conventional laminated materials in which the laminated portion is exposed at the end, the composite molded member has an excellent appearance and a laminated structure. The skin layer does not peel off from the edge.
As a result, it is possible to achieve weight reduction similar to that of the conventional lamination method, and to obtain higher rigidity.

本発明に係る複合成形部材の製造の流れを模式的に示す。（ａ）は金型を開き、表皮層を成形するための基材Ｍ_１を投入した状態、（ｂ）は治具３にて基材Ｍ_１の折返し部１２ｂを折り曲げる状態、（ｃ）は可動型にて折返し部１２ｂをさらに内側に折り曲げる状態、（ｄ）は固定型と可動型でキャビティー部を形成した状態、（ｅ）はコア部を射出成形した状態を示す。1 schematically shows the flow of manufacturing a composite molded member according to the present invention. ( _a ) shows the state in which the mold is opened and the substrate _M1 for molding the skin layer is put in; (d) shows a state in which a cavity is formed with a fixed mold and a movable mold, and (e) shows a state in which a core portion is injection-molded. （ａ）は基材Ｍ_１を示し、（ｂ）は成形後の状態、（ｃ）は断面図を示す。( _a ) shows the base material M1, (b) shows the state after molding, and (c) shows a sectional view. 表皮層を第一表皮層と第二表皮層で形成した例を示し、（ａ）は第一表皮層となる基材Ｍ_１と第二表皮層となる基材Ｍ_２を示す。（ｂ）は成形後の外観、（ｃ）はその断面図を示す。An example in which the skin layer is formed of a first skin layer and a second skin layer is shown, and (a) shows a base material M1 serving as the _first skin layer and a base material M2 serving as the _second skin layer. (b) shows the appearance after molding, and (c) shows its cross-sectional view. コア部の材料に発泡材を用いた例を示し、（ａ）はコアバック型を前進させた状態、（ｂ）はコアバック型を後退させ発泡させた状態を示す。An example of using a foam material for the core portion is shown, (a) shows a state in which the core-back mold is advanced, and (b) shows a state in which the core-back mold is retracted and foamed. 発泡材を用いた製品例を示す。An example of a product using foam material is shown. バー又はブロック状の製品例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は裏面図を示す。An example of a bar or block-shaped product is shown, (a) is a perspective view, and (b) is a back view.

本発明に係る複合成形部材の構造例、及びその製造方法例を以下図に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。 An example of the structure of the composite molded member according to the present invention and an example of the manufacturing method thereof will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

図１に製造の流れを模式的に示し、図２に製品の構造例を示す。
図１（ａ）に示すように金型は、固定型１に対して開閉する可動型２を有し、固定型１には後述するコア部を射出成形するための射出孔１ａが設けられている。
金型を図１（ａ）に示したように開いた状態で、図２（ａ）に示したような基材Ｍ_１を固定型１の上面に投入する。
基材Ｍ_１は、第一表皮層１２を形成するためのものであり、端部側が折り曲げやすいように複数の切り込み部１２ｄを有し、中央部側には後述するコア部を射出成形するためのゲート孔１２ｃを有する。
基材Ｍ_１は、樹脂製のシート材であり、長繊維を用いた連続繊維性のファイバーからなる繊維強化複合材が好ましい。 FIG. 1 schematically shows the production flow, and FIG. 2 shows an example of the product structure.
As shown in FIG. 1(a), the mold has a movable mold 2 that opens and closes with respect to a fixed mold 1. The fixed mold 1 is provided with an injection hole 1a for injection-molding a core portion, which will be described later. there is
With the mold opened as shown in FIG. ₁ (a), a base material M1 as shown in FIG.
The base material M1 is for forming the _first skin layer 12, and has a plurality of notches 12d on the end side so that it can be easily bent, and the core part described later is injection-molded on the center side. of gate holes 12c.
The base material M1 is _a sheet material made of resin, and is preferably a fiber-reinforced composite material made of continuous fibrous fibers using long fibers.

次に、図１（ｂ）に示すように可動構造の治具３を用いて、基材Ｍ_１の端部を上側に折り曲げ、図１（ｃ）に示すように可動型２を下降させることで、基材Ｍ_１の端部を内側方向にさらに折り曲げる。
これにより、図１（ｄ）に示すように基材Ｍ_１の内側に可動型２とで、キャビティー部４が形成される。
この状態になるのと同時に、固定型１に設けた射出孔１ａからコア部を形成するための熱可塑性樹脂を射出する。
樹脂は、基材Ｍ_１に設けたゲート孔１２ｃからキャビティー部４内に射出され、その射出圧にて第一表皮層１２の外形が賦形されつつ、第一表皮層１２の内側にコア部１１が一体的に成形される。
その外観を図２（ｂ）に示し、（ｃ）に断面図を示す。
コア部１１を包み込むように、第一表皮層１２が形成されている。
第一表皮層１２は、基部１２ａと、基部１２ａから折り返した折返し部１２ｂを有し、第一表皮層１２の上部側に形成された開口１２ｅには、コア部１１の表面部１１ａが成形されている。
ここで、基材Ｍ_１は成形しやすいように、予備加熱して金型内に投入するのが好ましい。
また、金型に温調機能を設けてもよい。 Next, as shown in FIG. ₁ (b), using a jig 3 having a movable structure, the end of the substrate M1 is bent upward, and the movable die 2 is lowered as shown in FIG. 1(c). , the end of the base material _M1 is further bent inward.
Thereby, as shown in FIG. ₁ (d), a cavity portion 4 is formed inside the base material M1 together with the movable mold 2. Next, as shown in FIG.
Simultaneously with this state, the thermoplastic resin for forming the core portion is injected from the injection hole 1a provided in the fixed mold 1. As shown in FIG.
The resin is injected into the cavity portion 4 from the gate hole 12c provided in the base material M1, and the injection pressure shapes the outer shape of the _first skin layer 12 while forming the core inside the first skin layer 12. A portion 11 is integrally molded.
Its appearance is shown in FIG. 2(b), and its sectional view is shown in (c).
A first skin layer 12 is formed so as to wrap the core portion 11 .
The first skin layer 12 has a base portion 12a and a folded portion 12b that is folded back from the base portion 12a. ing.
Here, the base material _M1 is preferably preheated and put into the mold so that it can be easily molded.
Also, the mold may be provided with a temperature control function.

図３は、表皮層を第一表皮層１２と第二表皮層１３にて形成した例を示す。
この場合には、図３（ａ）に示すように第一表皮層となる基材Ｍ_１に第二表皮層となる基材Ｍ_２を重ねるように金型内に投入する。
その後は、図１に示した同様のプロセスで成形することができ、その外観を図３（ｂ）に断面図を図３（ｃ）に示す。
第一表皮層１２の開口部が第二表皮層１３にて塞がれるように、コア部１１を包み込んでいる。 FIG. 3 shows an example in which the skin layer is formed of a first skin layer 12 and a second skin layer 13. As shown in FIG.
In this case, as shown in FIG. 3(a), the base material M1 serving as the _first skin layer and the base material M2 serving as the _second skin layer are placed in the mold.
After that, it can be molded by the same process as shown in FIG. 1, and its appearance is shown in FIG. 3(b) and its cross-sectional view is shown in FIG. 3(c).
The core part 11 is wrapped so that the opening of the first skin layer 12 is closed with the second skin layer 13 .

図４は、コア部用の樹脂として発泡材を用いた例であり、成形品の外観を図５に示す。
金型は、図４に示すように可動型２の内側に前進及び後退移動制御されたコアバック型５を有し、コア部１１１を射出成形と同時又は射出成形後にコアバック型５を後退移動させながら、発泡させることで発泡材からなるコア部１１１ａが成形される。
これにより軽量となる。 FIG. 4 shows an example in which a foamed material is used as the resin for the core portion, and FIG. 5 shows the appearance of the molded product.
As shown in FIG. 4, the mold has a core-back mold 5 whose forward and backward movement is controlled inside the movable mold 2, and the core-back mold 5 is moved backward at the same time as or after injection molding the core part 111. The core portion 111a made of the foamed material is formed by foaming the core portion 111a.
This makes it lighter.

上記に説明した実施例は、マンホール用の蓋を想定して、円盤形状の複合成形部材の例となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図６に示すようにコア部１１を包み込むように、第一表皮層１２を形成したブロック状、あるいはバー状の製品であってもよい。
本実施例は、補強用のリブ１４を設けた例であり、図６（ｂ）に裏面図を示すように基部１２ａ側には、適宜ゲート孔１２ｃを有する。 Although the above-described embodiment is an example of a disc-shaped composite molded member assuming a manhole cover, the present invention is not limited thereto.
For example, as shown in FIG. 6, it may be a block-shaped or bar-shaped product in which the first skin layer 12 is formed so as to wrap the core portion 11 .
This embodiment is an example in which ribs 14 for reinforcement are provided, and as shown in the rear view of FIG.

１固定型
２可動型
１１コア部
１２第一表皮層 1 Fixed mold 2 Movable mold 11 Core part 12 First skin layer

Claims

integrally having a core portion and a first skin layer formed with a folded portion having a cut portion on an end side so as to wrap at least a part of the core portion;
The first skin layer is a fiber-reinforced composite material made of continuous fibers using long fibers,
A molded composite member, wherein the core portion is molded from the same resin as the matrix resin of the fiber-reinforced composite material forming the first skin layer .

A fiber-reinforced composite material having a second skin layer that closes the opening formed at the folded end of the first skin layer from the inside, and the second skin layer is a fiber-reinforced composite material made of continuous fibers using long fibers. A composite molded member according to claim 1, characterized in that: