上型図28. 上型および下型の入れ子 図29. 成形面に発生したクラック 図31. H&C金型の昇温カーブ A )℃0 0534219768 ( erutarepmeTA’一一部部ククララッックク発発生生CCTT画画像像ベベーーススププレレーートトのの一一部部をを金金型型ととししてて利利用用すするる造造形形物物ベベーーススププレレーートトA-A’ 断面下型ククララッックク発発生生位位置置5.2 平板成形用H&C金型の製作 これまでの検討で得られた知見を盛り込み，上型および下型の過熱水蒸気流路を有する入れ子の設計を行い，モールドベースに入れ子を組込む構造として金型を設計した．図28に上型および下型の入れ子を示す．造形物に図29に示すような多数のクラックが発生した．種々の応力緩和方策の検討を行い，成形面のクラックは解消できたが，クラックの完全な防止は出来なかった． 造形した上型および下型の入れ子をモールドベースに組込み金型を完成した．入れ子とモールドベースの間には入れ子の熱が奪われないように断熱構造とした．また，上下型には成形面の中央および四隅に熱電対を内蔵し，下型には脱型用のエジェクターピンも内蔵した．金型の詳細な構造は，金型メーカーのノウハウが多く含まれるため省略させていただく． 5.3 H&C金型による熱可塑性CFRPの平板成形 完成した金型を大学所有の37トン油圧プレス機（神藤金属工業所製 AWF-37HHC）に設置し，過熱水蒸気発生装置（トクデン製UPSS-W20）をレンタルし，700 ℃に耐え得る耐熱配管（SUS 316）によって，製作したH&C金型と接続した．配管には過熱水蒸気が金型に到達するまで，極力温度が下がらないように，断熱材を施工した．図成形材料はCF（T700, Toray）とPA6（DIAMIRON, Mitsubishi Chemical）からなる薄層の一方向（UD）プリプレグシート（福井県工業技術センター提供）を用い，厚さ30に実験装置全景を示す． 40 µm，設計Vf 50 %のプリプレグシートを同方向に重ねることで，一方向強化材（UD材）の成形を行った． 金型表面温度（図32）を表面温度計にて測定後，金型温度の過加熱を避けるため，UPSSの設定温度を500 ℃に下げて金型温度を一定に保持した．図31より100 ℃から成形温度到達までの昇温時間は45分程度，図32より金型の温度分布は260±10 ℃程度であることが判る．また，冷却は蒸気と同じ経路に水を使用したところ，蒸発の潜熱により極めて速い冷却が可能であることが判った． 本実験は3回行ったが，非常に良く再現することができた．但し，目標の昇温時間は5分であり，目標との乖離は大きい．また，金型温度が100 ℃を超えるまでは，入れ子の亀裂から蒸気が漏れることによって昇温が妨げられることも判明した． 出口下型上型80100予備成形：1 MPa×5 min.本成形：5 MPa×30 min.入口出口入口CH1CH6CH2CH7CH4CH9CH5CH10冷却：5 MPa×5 min.入口10入口UPSSを500 ℃の待機運転状態とし，成形スタートと同時に設定温度を700 ℃とした．20分後にUPSSの蒸気温度は700 ℃に到達した．図31に金型の温度センサーによって得られた温度カーブを示す．図中1～5は下型，6～10は上型の温度センサーの位置を表す． 35030025020015010050− 65 −図30. 実験装置全景 H&C成形テスト３回目204060Time (min.)CH3CH8
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