CN101068668B - 成型前体、纤维增强树脂成型体的制造方法及纤维增强树脂成型体 - Google Patents

成型前体、纤维增强树脂成型体的制造方法及纤维增强树脂成型体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及由本体部和从该本体部边缘向外连续延伸的毛刺形成部构成的成型前体，所述本体部由由多根增强纤维组成的第1基材、和在所述本体部的外缘部层叠在所述第1基材上的由多根纤维组成的第2基材形成，所述毛刺形成部由从所述本体部的边缘向外延伸的所述第2基材形成，所述多根纤维的间隙形成成型树脂的流路。

Description

成型前体、纤维增强树脂成型体的制造方法及纤维增强树脂成型体
技术领域
本发明涉及成型前体、利用RTM(树脂传递模塑(Resin Transfer Molding))法使该成型前体含浸基质树脂得到的纤维增强树脂成型体的制造方法、以及纤维增强树脂成型体。本发明的成型前体使由该成型前体和树脂形成的纤维增强树脂成型体的精加工变得容易。
背景技术
纤维增强树脂(FRP)、特别是碳纤维增强树脂(CFRP)，作为轻质且具有高机械特性的复合材料被应用在各种领域中。作为FRP成型体的成型方法之一，已知RTM法，该方法是在成型模的成型腔中配置增强纤维基材，合模后，向该模内注入具有流动性的基质树脂，使其加热固化或冷却固化。在该方法中，根据需要，使模内处于减压状态。
RTM法是有效地表现FRP、特别是CFRP的特征、即轻质且高机械特性、或高效地成型复杂形状的成型体的FRP成型法的最佳方法之一。
但是，作为成型后的后加工之一，已知在除去于得到的成型体的外缘上产生的牢固的毛刺(burr)等不需要的部分时，需要水力喷射加工或NC机械加工等。这使加工工时或工序增加，从而导致成本增加。特别是在CFRP中，存在于在成型体外缘上产生的毛刺中的增强纤维牢固，由于水力喷射加工能力有限或NC机械加工用工具因磨损而导致频繁更换，所以上述除去毛刺的加工工序是希望设法省去的工序之一。
为了省去上述导致成本增加的除去毛刺的操作，以得到尽可能接近成型形状的增强纤维基材的形状(近净成型(Near Net shape))为目的，提出与增强纤维基材的赋形相关的各种方案。
例如，提出了以下方案：在成型模内配置纤维增强基材之前，通过用上下赋型模夹持增强纤维基材，预先赋予使增强纤维基材成型至某种程度的形状(专利文献1)。
还提出了以下方案：在重叠多层的增强纤维基材上赋予热塑性树脂材料，利用赋型模进行加热赋型，由此能够使增强纤维基材更可靠地维持所希望的形状(专利文献2)。
另外，还提出了以下方案：在模中预先配置基准线，在与该基准线相符的增强纤维基材的位置上沿着纺丝进行划线，在成型模中配置增强纤维基材时准确定位(专利文献3)。
专利文献1：特开2003-305719号公报
专利文献2：特开2003-80607号公报
专利文献3：特开2003-127157号公报
发明内容
但是，在上述现有方法中，如果省去水力喷射加工或NC机械加工等，则为了不产生含有增强纤维的毛刺，必须在用树脂进行成型加工前，准备被赋予了比规定的产品形状小一点的形状的增强纤维基材(成型前体)，从而在将增强纤维基材收纳在成型腔中时，增强纤维基材不从腔体中溢出。
例如，如图1所示，当利用RTM法，使用被赋予了比摩托车发动机罩(autobicycle cowl)小一点的形状的增强纤维基材102，成型用于发动机罩等薄板状成型体(厚度：0.5～3mm)的纤维增强树脂成型体101时，如图2所示，在外缘端部E1、E2产生没有纤维增强基材102的树脂富集部分103。当受到冲撞等冲击时，上述发动机罩经常出现由应力集中所致的存在树脂富集部分103的外缘端部E1、E2发生局部缺损的问题。
为了使被增强纤维基材102增强的树脂成型体101直至外缘端部都具有规定强度，必须确保增强纤维基材102到达树脂成型体101的外缘端部E1、E2的边缘。为了使增强纤维基材102到达树脂成型体的外缘，研究了以下方法：如图3所示，在将由增强纤维基材102形成的成型前体100配置在成型下模FM中之前，使用赋型模使其精确地符合预定形状。但是，由用作增强纤维基材102的增强纤维构成的织物的孔发生错位，尺寸变化很大，因此难以得到所要求的尺寸精度(例如，±2mm左右)。另外，虽然可以在将织物放置在下模内的状态下，用剪刀等剪掉织物的端部精确地进行调整，但不仅明显延长操作时间，而且产生由于操作者的熟练程度不同而导致质量存在差别的问题。
本发明的课题涉及目前RTM法存在的问题、即纤维增强树脂成型体的外缘端部E1、E2，提供一种成型前体、使用该成型前体利用RTM法制造纤维增强树脂成型体的方法、以及纤维增强树脂成型体，所述成型前体是为了消除由用于除去成型后的毛刺的水力喷射加工或NC机械加工等引起的成本增加因素或存在增强纤维102a没有到达的树脂富集部分103所致的强度下降因素而改进得到的。
用于解决上述课题的本发明的成型前体、利用RTM法的纤维增强树脂成型体制造方法、以及纤维增强树脂成型体的各种方案，如以下(1)～(29)所示。
(1)一种成型前体，所述成型前体由本体部和从该本体部的边缘向外连续延伸的毛刺形成部构成，所述本体部由由多根增强纤维构成的第1基材、和在所述本体部的外缘部被层叠在所述第1基材上的由多根纤维构成的第2基材形成，所述毛刺形成部是由从所述本体部的边缘向外延伸的所述第2基材形成，所述多根纤维的间隙形成成型树脂的流路。
(2)如(1)所述的成型前体，其中，所述第1基材以被覆位于所述外缘部的所述第2基材的至少一部分的方式被配置。
(3)如(1)所述的成型前体，其中，所述第1基材以夹持位于所述外缘部的所述第2基材的至少一部分的方式被配置。
(4)如(1)所述的成型前体，其中，形成所述第1基材的表层部的表层形成基材以被覆从所述本体部的边缘向外延伸、位于所述毛刺形成部的所述第2基材的方式被配置。
(5)如(1)所述的成型前体，其中，所述本体部具有被层叠在所述第1基材以及所述第2基材上的由多根增强纤维组成的第3基材，所述第2基材被配置在所述第1基材与所述第3基材之间，并与所述本体部的形状几乎相同，所述成型前体形成由所述第1基材、所述第2基材以及所述第3基材构成的3层结构。
(6)如(5)所述的成型前体，其中，所述第1基材和所述第3基材中的至少一方以被覆从所述本体部的边缘向外延伸、位于所述毛刺形成部的第2基材的一部分的方式被配置。
(7)如(5)所述的成型前体，其中，形成所述第1基材的表层部的表层形成基材与形成所述第3基材的表层部的表层形成基材中的至少一方以被覆从所述本体部的边缘向外延伸、位于所述毛刺形成部的所述第2基材的方式被配置。
(8)如(5)所述的成型前体，其中，由发泡体构成的芯基材在所述本体部，以与所述第2基材连接的方式被配置。
(9)如(1)所述的成型前体，其中，所述第2基材的压缩特性值为35％～80％。
(10)如(1)所述的成型前体，其中，所述第1基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
(11)如(5)所述的成型前体，其中，所述第3基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
(12)如(1)所述的成型前体，其中，形成所述第2基材的纤维的强度低于形成所述第1基材的增强纤维的强度。
(13)如(5)所述的成型前体，其中，形成所述第2基材的纤维的强度低于形成所述第3基材的增强纤维的强度。
(14)如(1)所述的成型前体，其中，所述第2基材是无纺布。
(15)如(1)所述的成型前体，其中，所述第2基材的单位面积重量为10～1500g/m2。
(16)一种纤维增强树脂成型体的制造方法，该制造方法是利用包括以下工序的RTM进行的：在成型模的成型腔内配置成型前体的工序；关闭配置了所述成型前体的所述成型模的工序；向所述被关闭的成型模的所述成型腔内注入被加热加压的树脂的工序；固化被注入所述成型腔内的树脂的工序；所述树脂固化后打开所述成型模的工序；以及从所述被打开的成型模中取出成型的纤维增强树脂成型体的工序；
其特征在于，
(a)作为所述成型前体，使用(1)～(15)中任一项所述的成型前体，
(b)在所述成型腔的至少一部分外周，设置所述被注入的树脂流通的薄膜浇口(film gate)，
(c)在成型模的成型腔内配置所述成型前体的工序中，所述成型前体以所述第2基材位于所述薄膜浇口的至少一部分的方式被配置在成型模的成型腔内，
(d)所述第2基材存在于由所述薄膜浇口形成的所述树脂的毛刺部的至少一部分。
(17)如(16)所述的纤维增强树脂成型体的制造方法，其中，在所述薄膜浇口的外侧，设置连通该薄膜浇口的流道(runner)，所述成型前体的第2基材以达到所述流道的位置的状态被配置。
(18)如(16)所述的纤维增强树脂成型体的制造方法，其中，所述薄膜浇口的浇口间隔为0.1～2.0mm。
(19)一种纤维增强树脂成型体，其中，所述纤维增强树脂成型体由基质树脂和由多根增强纤维构成的纤维增强基材构成，所述基质树脂被含浸在所述多根增强纤维的间隙中，所述纤维增强基材为第1基材时，在该第1基材的外缘部具有被层叠在所述第1基材上的由多根纤维构成的第2基材，形成该第2基材的纤维的强度低于形成所述第1基材的增强纤维的强度，在形成所述第2基材的多根纤维的间隙中也含浸所述基质树脂。
(20)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第1基材以被覆位于所述外缘部的所述第2基材的至少一部分的方式被配置。
(21)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第1基材以夹持位于所述外缘部的所述第2基材的至少一部分的方式被配置。
(22)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，被所述第1基材覆盖的由发泡体组成的芯基材被配置在所述第1基材的中央部分。
(23)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，具有被层叠在所述第1基材以及所述第2基材上的由多根增强纤维组成的第3基材，所述第2基材被配置在所述第1基材与所述第3基材之间，并形成为与所述第1基材基本相同的形状，所述纤维增强树脂成型体形成由所述第1基材、所述第2基材以及所述第3基材构成的3层结构。
(24)如(23)所述的纤维增强树脂成型体，其中，由发泡体构成芯基材以与所述第2基材连接的方式被配置。
(25)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第1基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
(26)如(23)所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第3基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
(27)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第2基材是无纺布。
(28)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第2基材的单位面积重量为10～1500g/m2。
(29)如(19)所述的纤维增强树脂成型体，其中，外缘部的厚度是中央厚度的1.5～5倍。
本发明的成型前体、利用RTM法的纤维增强树脂成型体的制造方法以及纤维增强树脂成型体不要求成型前体对成型模的高度对位精度，所以成型过程中的操作容易，也不产生由操作者的不同所导致的产品质量的差别。由于成型后的毛刺部分是含有强度比本体部分低的第2基材的薄树脂毛刺，所以，除去毛刺部分时不需要进行水力喷射加工或NC机械加工等精密且昂贵的机械加工，利用简单的工具就可以除去毛刺部分。由于确实将第1基材和第2基材配置直到外缘，所以，成型腔内成型的成型体是能确保所希望的强度的品质良好的纤维增强树脂成型体。纤维增强树脂成型体的制造成本低廉。能够容易且稳定地制造纤维增强树脂成型体。
附图说明
图1是现有成型体的斜视图。
图2是图1所示成型体的A-A剖面图。
图3是现有的其他成型体的纵剖面图。
图4是用于制造本发明成型体的采用RTM法的成型系统的系统图。
图5是本发明的成型前体之一例的纵剖面图。
图6是本发明的成型前体之一例的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图7是本发明的成型体之一例的斜视图。
图8是图7所示成型体的B-B剖面图。
图9是用于制造本发明的成型体之一例的成型模的纵剖面图。
图10是图9所示成型模处于关闭状态的纵剖面图。
图11是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图12是图11所示赋型模处于关闭状态的纵剖面图。
图13是本发明成型体的其他例子的制造中使用的成型模的纵剖面图。
图14是图13所示成型模处于关闭状态的纵剖面图。
图15是图4所示成型系统中的成型模的树脂注入部的纵剖面图。
图16是本发明的成型前体之一例的斜视图。
图17是图16所示成型前体的C-C剖面图。
图18是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图19是图18所示赋型模处于关闭状态的纵剖面图。
图20是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图21是图20所示赋型模处于关闭状态的纵剖面图。
图22是本发明成型体的其他例子的端部的剖面照片。
图23是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图24是图23所示赋型模处于关闭状态的纵剖面图。
图25是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图26是本发明成型前体中使用的第2基材的压缩特性值的测定装置的主视图简图。
图27是表示图26所示装置中对第2基材施加负荷的状态的主视图简图。
图28是本发明成型前体的其他例子的纵剖面图。
图29是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图30是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图31是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图32是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图33是本发明成型前体的其他例子的制造中使用的赋型模的纵剖面图。
图34是本发明成型前体的其他例子的纵剖面模式图。
符号说明
1 金属模升降装置
2 成型模
3 树脂注入装置
4   混合单元
5   主剂罐
6   固化剂罐
7a  真空泵
7b  加压泵
8a  树脂注入口
8b  树脂排出口
9   油压单元
10  油压泵
11  油压汽缸
12  止回阀
13  树脂注入通路
14  树脂排出通路
15  树脂收集器
16  成型模上模
17  成型模下模
18  薄膜浇口
19  流道
20  密封材料
22a 树脂注入阀
22b 树脂排出阀
22c 控制装置
23  加压装置
24  真空泵
25  金属模调温机
26  腔体(cavity)
31  注入树脂压力计
32  模内压力计
50  成型前体
51  摩托车的发动机罩
52  第1基材
53  第2基材
54  主要含有第1基材的FRP部
55  主要含有第2基材的FRP部
56  成型前体
57  成型前体
58  成型前体
59  成型前体
61  成型模上模
62  赋型模下模
63  赋型模上模
64  赋型模上模
71  本体部
72  毛刺形成部
101 纤维增强树脂成型体
102 增强纤维基材
103 树脂富集部分
110 成型前体
111 第1基材
112 第2基材
113 第3基材
115 赋型模上模
116 赋型模下模
200 成型前体
205 赋型模上模
206 赋型模下模
207 第1基材
208 第2基材
209 第3基材
210 芯基材
300 赋型模
301 赋型模下模
302 赋型模上模
303 赋型模下模
304 赋型模上模
305 第1基材
306 第2基材
307 第3基材
308 芯基材
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方案。
在本发明中，所谓纤维增强树脂成型体是指由被增强纤维增强的树脂(基质树脂)形成的成型体。
作为增强纤维，例如，可以举出碳纤维、玻璃纤维、金属纤维等无机纤维，或芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维等有机纤维。
作为基质树脂，例如可以举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂，而且，还可以使用聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、二聚环戊二烯树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯树脂等热塑性树脂。
作为基质树脂，优选使用粘度低且容易含浸在增强纤维中的热固性树脂、或形成热塑性树脂的RIM(反应注射成型(Reaction Injection Molding))用单体，其中，从能降低成型体的热收缩、抑制裂缝发生的方面考虑，优选环氧树脂、或配合了热塑性树脂或橡胶成分等的改性环氧树脂、尼龙树脂、二聚环戊二烯树脂等。
本发明的成型前体包含本体部和毛刺形成部。所谓本体部是形成成型体的主要结构的部分。所谓毛刺形成部是关闭成型模时在成型模的接合部位形成毛刺的部分。
在本体部主要使用含有通常使用的增强纤维的基材作为第1基材。从毛刺形成部至与毛刺形成部邻接的本体部的外缘部主要使用切削加工性比第1基材好的材料作为第2基材。
通过形成上述构成，基材能到达成型体的端部，且能得到毛刺和端部的切削加工性良好的成型体。因此，可以避免用于除去毛刺的水力喷射加工或NC机械加工等机械加工。
将成型前体用于RTM法的情况下，可以准备使用赋型模预先对第1基材和第2基材进行赋形得到的成型前体，或者也可以在成型模中配置第1基材和第2基材，在成型时的模内形成成型前体。
本发明中使用的第1基材和第3基材是指多根增强纤维集合状态下的基材。作为增强纤维，可以举出上述碳纤维、玻璃纤维、金属纤维等无机纤维，或芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维等有机纤维。作为基材的形态，可以举出织物(平纹织物、斜纹织物、缎纹织物)或无纺布(短切纤维、毡)、编织物、针织材料等。
可以在基材中组合插入材料或部件，根据其用途选择适当的插入材料或部件。作为插入材料或部件的例子，可以举出钢或铝等金属板、或金属柱、金属螺栓、螺母、铰链等接合用金属、铝蜂窝芯、或由聚氨酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、氯乙烯、苯酚、丙烯酸等高分子材料形成的泡沫材料或橡胶材料、木质材料等。主要优选使用以钉或螺丝等进行接合为目的的插入部件、以利用中空结构进行轻质化为目的的插入部件、以减振为目的的插入部件等。
第2基材优选由变形能力大于第1基材、强度及/或杨氏模量低的材料或材料组成构成。例如，使用碳纤维作为第1基材的材料时，第2基材可以由耐燃纱、玻璃纤维、金属纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维等形成。第2基材较优选由强度及/或杨氏模量是第1基材的材料或材料组成的强度及/或杨氏模量的1/4～3/4的材料或材料组成构成。
在同一种材料中，可以使用高强度级材料作为第1基材的材料，使用相对低强度级的材料作为第2基材的材料。作为材料，可以具有相同物性，也可以是由通过低单位面积重量来降低FRP的强度的材料组成得到的材料。
第2基材的形态是具有连续空隙的形态，例如，可以举出无纺布、毡类，或从树脂的含浸性方面考虑，可以举出具有低单位面积重量、例如优选10～1500g/m2、较优选10～200g/m2的织布、编织物、组织物、单向纤维束等。
第2基材优选组合上述材质和形态，例如，可以将碳纤维、耐燃纱、玻璃纤维、金属纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维等增强纤维加工成无纺布、毡类或单位面积重量低的织布、编织物、组织物、单向纤维束等得到的纤维组成材料。另外，作为其他形态，还可以举出由聚氨酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、氯乙烯、苯酚、丙烯酸等高分子材料形成的发泡体(泡沫材料)或橡胶材料等。为了形成位于本体部的外缘部的第2基材，优选表观密度为0.05～1.0g/cm3的硬质芯作为发泡体。
用于RTM法的成型模例如为组合上模和下模得到的成型金属模，上模被安装在金属模升降装置(挤压装置)上。在下模上配置成型前体。为了使成型前体容易收纳在成型模中，有时预先用与以赋予增强纤维基材产品形状为目的的成型模不同的其他赋型模制作而成。
作为成型模的材料，可以举出FRP、铸钢、结构用碳素钢、铝合金、锌合金、镍电铸、铜电铸等。批量生产时，从刚性、耐热性、操作性方面考虑，优选结构用碳素钢。
图4是利用RTM法制造本发明的一个实施方案的纤维增强树脂成型体时使用的成型系统之一例的说明图。图4中，成型模2是成型金属模，由上模2a和下模2b构成。上模2a安装在金属模升降装置1上。金属模升降装置1具有配备了油压泵10、油压汽缸11的油压单元9，利用油压单元9控制上模2a的上下运动以及加压操作。
成型模2连接与树脂注入口8a相连的树脂注入通路13、与树脂排出口8b相连的树脂排出通路14。树脂注入通路13通过树脂注入阀22a与树脂注入口8a相连，树脂排出通路14通过树脂排出阀22b与树脂排出口8b相连。基于来自控制装置22c的指令进行树脂注入阀22a、树脂排出阀22b的开关操作以及其操作时间点。
树脂注入通路13被连接在树脂注入装置3上。树脂注入装置3具有容纳主剂的主剂罐5和容纳固化剂的固化剂罐6，各罐均配有加热机构。向成型模2内注入树脂时，利用加压装置23从各罐向树脂注入通路13供给树脂。在混合单元4混合主剂和固化剂，制成成型用树脂，然后到达树脂注入通路13。为了防止树脂流入真空泵7a，树脂排出通路14上配有树脂收集器15。
根据成型模2的形状或尺寸、在一个模内同时成型的成型体的数量等，树脂注入口8a的数量或位置不同，但优选树脂注入口8a的数量尽可能少。另外，根据成型模的形状或尺寸、在一个模内同时成型的成型体的数量等，树脂排出口8b的数量或位置不同，但优选树脂排出口8b的数量尽可能少。
优选操作者能利用大力钳(vise-grip)等直接夹住树脂注入时的流路，使设置在树脂注入通路13、树脂排出通路14上的树脂注入阀22a或树脂排出阀22b完全开闭或改变口径。
图15表示图4中的成型模2的树脂注入口8a的详细情况。在图15中，成型模2的腔体26的整个周围配置密封材料20，通过关闭上模2a和下模2b，实质上密封腔体26。从树脂注入通路13注入的树脂滞留在流道19中。流道19的长度与腔体26的宽相同，流道19和腔体26通过薄的薄膜浇口18连接。
树脂一旦被填充到流道19中，则通过薄膜浇口18被注入腔体26。通过使树脂注入口8a为上述结构，能使从一点注入的树脂横贯腔体26的宽度，然后一起注入。由此使容纳在腔体26内的增强纤维基材有效地含浸树脂。
需要说明的是，虽然图中未示出，但树脂排出口8b也具有与树脂注入口8a相同的结构。
通过加压装置23对树脂进行加压，通过在加压装置23上使用注射器泵等具有定量性的泵，不仅能够加压树脂，还能够计量树脂。树脂的注入压力Pi优选在0.1～1.0MPa的范围内。
最终，树脂完全含浸在成型模2内的基材(成型前体)59中，树脂一旦到达树脂排出通路14，就关闭树脂排出通路14，不久之后，关闭树脂注入口13，终止树脂的注入。例如，利用金属模调温机25加热成型模2，由此促进树脂的固化。
现有方法中，将符合成型模2的形状的增强纤维基材(相当于本发明中的第1基材)配置到模内以后，合模。此时，增强纤维基材的一部分被夹在模之间。然后，在树脂注入阀22a关闭的状态下，利用真空泵7a，经连通被打开的树脂排出阀22b的树脂排出通路14，使模内处于真空。模内的树脂压力Pm为减压状态，接下来，打开树脂注入阀22a，从树脂注入通路13向模内供给树脂。至树脂完全填满模内，通过加压注入树脂，进行成型体的成型。
但是，如此成型的成型体由于是在一部分增强纤维基材被夹在模之间的状态下成型，所以形成含有增强纤维的毛刺。为了将该成型体制成产品，必须除去含有增强纤维的毛刺。因此，特别是在摩托车的发动机罩等薄板状成型体(厚度：约0.5～3mm)、且要求精度的成型体中，需要通过水力喷射加工或NC机械加工精加工成规定形状的精加工工序。
另外，作为避免上述机械加工的方法，将成型前体制成比产品形状小一点的形状，而不会被从规定的产品形状中挤出、即必须在成型过程中不使增强纤维基材的一部分夹在模之间，但是，如上所述，存在产生未填充增强纤维基材的外缘端部的问题，在外缘端部的特性方面，出现在受到冲撞等外力所致的冲击时外缘端部发生缺损的问题。
为了解决上述现有技术的问题，本发明的成型前体在本体部主要使用含有通常使用的增强纤维的基材作为第1基材，在从毛刺形成部至与其邻接的本体部的外缘部，主要使用由切削加工性比第1基材良好的材料组成的基材作为第2基材。
本发明的成型前体之一例如图5所示。在图5中，成型前体50由含有本体部L1和毛刺形成部L2、L3的纤维结构体组成。本体部L1是形成纤维增强树脂成型体的主要结构的部分，毛刺形成部L2、L3是指关闭成型模时在成型模的腔体部以外的合模部分形成的毛刺所在的部分。在成型体的后加工工序中，除去毛刺部L2、L3得到由本体部L1组成的纤维增强树脂成型体。
接下来说明在成型模中配置第1基材和第2基材，在成型模内制作成型前体的方法之一例。
首先，准备比利用RTM法成型的产品形状(成型模的腔体部分)稍小的第1基材。此时的第1基材的尺寸优选比产品形状小3～80mm左右。如果大于该尺寸，将其配置到赋型模内时，要求高定位精度，并且赋予成型前体形状时所花费的时间和工作量变得极大。如果小于该尺寸，则成型体中的第1基材所占的部分变小，有可能不能得到具有充分强度的成型体。第1基材的尺寸更优选比成型形状小5～20mm。由于尺寸的设定范围有裕度，所以能将第1基材的尺寸精度设定在宽于以往允许的范围内，从而基材的配置变得容易。
接下来，为了填补第1基材与模形状的空隙，以由产品形状向外部突出的方式配置第2基材。为了确保在模内不产生由于不存在第1或第2基材所造成的空隙，以第2基材的一部分与第1基材的一部分重叠的方式配置第2基材。此时，从成型体的强度方面考虑，优选以第2基材的至少一部分被夹持在增强纤维基材中形成夹层结构的方式进行配置。
第2基材从产品形状向外部突出的长度优选从腔体的端部开始计大于1mm小于50mm。如果突出50mm以上，则夹在成型模中的第2基材的量过多，难以合模，或为了使模内处于0.01MPa以下的减压状态而花费时间。突出长度为1mm以下时，为了在模内配置成型前体时进行定位，要求高精度并操作需要花费时间。较优选的突出长度是大于1mm小于等于15mm。
第2基材的单位面积重量由成型形状的厚度决定，但优选为10～1500g/m2。第2基材的单位面积重量如果超过1500g/m2，则夹持在成型模中的第2基材的量过多，难以合模，或为了使模内处于0.01MPa以下的减压状态而花费时间。第2基材的单位面积重量如果低于10g/m2，则不能填埋模内的空隙，有可能使成型体产生树脂富集部。
可以一边被覆第2基材，一边从成型形状向外部突出第1基材的一部分。通过一边被覆第2基材，一边突出位于成型前体表面侧的第1基材的表层形成基材至毛刺形成部，使第2基材不在成型体表面露出，得到外观良好的成型体。此时的第1基材的表层形成基材由1～3ply的纤维片材构成。
表层形成基材的单位面积重量优选100～1000g/m2。表层形成基材的单位面积重量低于100g/m2时，有可能不能完全被覆第2基材，而使其在表面露出。表层形成基材的单位面积重量如果超过1000g/m2，则成型成型体时，成型牢固的毛刺，导致难以进行毛刺的除去加工。能改善成型体的表面外观、容易进行毛刺除去加工的较优选的表层形成基材的单位面积重量为150～350g/m2。
本发明中的第2基材的适用部位并不限定于成型前体的外缘端部。例如，可以利用相同的方法在以下部位适用第2基材，所述部位是急剧变细的部件或厚度急剧增加的部分、不能顺利赋予织物等薄片状基材形状、增强纤维基材难以被填充的角部的圆形或具有多于所需的刻痕的三维曲面的增强等、只利用增强纤维基材不能得到均匀的纤维体积含有率Vf的部位。
接下来利用图6、7和8说明在摩托车发动机罩的制造中使用本发明的例子。图7表示由制成的FRP成型体构成的发动机罩51的斜视图。该发动机罩51如下进行制造：在比发动机罩51形状小的图6所示的由织物的层叠薄板形成的第1基材52的周围配置由强度低于第1基材的增强纤维的材料无纺布组成的第2基材53，向其中注入并使其含浸基质树脂，使FRP部54和FRP部55一体成型，从而制造发动机罩51。
本发明的其他形态如图25所示。在图25中，夹在上模115和下模116之间的成型前体110由第1基材111、第2基材112以及第3基材113构成，并具有第2基材112被夹在第1基材111和第3基材113之间的3层结构。
此处，第2基材优选由变形能力大于第3基材、强度及/或杨氏模量低的材料或材料组成构成。例如，使用碳纤维作为第3基材的材料时，第2基材可以由耐燃纱、玻璃纤维、金属纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维等组成。第2基材较优选由强度及/或杨氏模量是第3基材的材料或材料组成的强度及/或杨氏模量的1/4～3/4的材料或材料组成构成。
此处，第2基材112的压缩特性值优选为20％～90％，较优选为35％～80％。由此能满足与本体部整体相关的跟随成型品厚度变化的特性和对三维形状的赋型性的高要求度。第2基材112可以在成型品的大致整个表面上配置，考虑到轻质性，也可以限定在需要的部分进行配置。该第2基材的压缩特性值也是上述由第1基材和第2基材组成的成型前体中的第2基材的优选值。
所谓压缩特性值是表示在基材的厚度方向上施加规定负荷时在厚度方向的变形程度的值，如下进行测定。
如图26所示，将评价基材261切成50±3mm的正方形，层叠数层至厚度为20mm±5mm，测定此时基材的高度h1。接下来，如图27所示，施加200g的负荷W，使其压缩，测定此时基材的高度h2。利用由此得到的高度h1、h2，按照下式计算出压缩特性值R。
R＝(h1-h2)/h1×100(％)
图28表示本发明成型前体的其他方案。在图28中，成型前体110a由第1基材111a、第2基材112a以及第3基材113a组成，第2基材112a与第1基材111a和第3基材113a相同，占据本体部的大部分。在该成型前体110a中，优选第1、第2及第3基材中的至少一个基材延伸至毛刺形成部114a，从保持成型体外观的连续性方面考虑，较优选在毛刺形成部114a中，第1基材111a或第3基材113a覆盖很多第2基材112a。
基材向上述毛刺形成部114a延伸的长度从本体部的边缘开始计为3～100mm，但从材料效率的观点考虑，较优选5～30mm。对于不延伸的基材，使该基材边缘位于从本体部边缘开始向内3～80mm处，但从该基材的配置方面考虑，较优选5～20mm。
利用图29、30和31说明在成型体中使用芯基材的情形。使用芯基材时，作为夹在上模和下模之间的成型前体必须具有第1基材和第3基材夹持第2基材形成的3层结构部分。
图29表示在成型前体200的外侧配置芯基材210的情形。第2基材208优选配置在芯基材210的周围。图30表示以连接成型前体200a的第2基材208a的方式配置芯基材210a的情形。由此能使芯基材210a不从成型体中露出。图31表示在成型前体200b的第2基材208b的内侧配置芯基材210b的情形。芯基材210b也可以被第2基材208b覆盖。
由第1基材的厚度T1、第2基材的厚度T2以及第3基材的厚度T3利用式Tt＝(T1+T3)/T2求出厚度比率Tt，从得到外观良好的成型体的观点考虑，优选在本体部中Tt为10以下。
下面列举本发明的较具体的实施例和比较例。
实施例和比较例中使用的基材如下所示。
基材B1：
碳纤维织物-东丽(株)制CO6343B
织造组织：平织、织物单位面积重量：198g/m2、增强纤维：T300B-3K、弹性率：230GPa、强度：3530MPa、细度：198tex、纤维数：3000根
基材B2：
碳纤维织物-东丽(株)制BT70-30
织造组织：平织、织物单位面积重量：317g/m2、增强纤维：T700SC-12K、弹性率：230GPa、强度：4900MPa、细度：800tex、纤维数：12000根
基材B3：
耐燃纱无纺布-旭化成(株)制Lastan(注册商标)TOP8300
布帛的形态：毡状无纺布、单位面积重量：300g/m2
基材B4：
玻璃纤维表面薄毡-日东纺(株)制MF30P100BS6
布帛的形态：连续纤维无纺布、单位面积重量30g/m2
基材B5：
碳短切纤维毡-东丽(株)制TORAYCA(注册商标)T700SC
弹性率：230GPa、强度：4900MPa、细度：1650tex、短切纤维长度：最长2英寸、单位面积重量：80g/m2
基材B6：
连续原丝毡(continuous strand mat)-日本板硝子社制
布帛的形态：玻璃连续纤维无纺布、单位面积重量：450g/m2
基材B7：
耐燃纱无纺布-TRUSCO中山(株)制碳毡50CF
布帛的形态：毡状无纺布、单位面积重量680g/m2
基材B8：
玻璃纤维无纺布-矢泽产业(株)制超级棉毡(super wool mat)YWN-8
布帛的形态：毡状无纺布、单位面积重量：720g/m2
基材B11：
在基材B1上预先以10±3g/m2附着熔点为71℃的树脂(环氧改性热塑性树脂)得到的基材
基材B21：
在基材B2上预先以5±3g/m2附着熔点为71℃的树脂(环氧改性热塑性树脂)得到的基材
芯基材C1：
耐热丙烯酸树脂制发泡体-积水化学工业(株)制FOAMAC HR#1006
密度：0.1g/cm3、厚度：6mm
树脂MR1：
环氧树脂-东丽(株)制TR-C35
主剂：环氧树脂-油化Shell Epoxy(株)制“Epicoat”828
固化剂：咪唑衍生物-东丽(株)制BLEND TR-C35H
混合比：主剂/固化剂＝10/1
实施例1
使用由图4说明的成型装置以及由图6说明的成型方法，按照如下说明的顺序制造由图7和图8说明的全长约600mm的摩托车发动机罩。制造得到的发动机罩整体具有优良的强度、刚性，而且无缺损部位。
准备4片裁成比成型形状一侧小约5mm的基材B1作为第1基材52。重叠其中的3片基材B1，并配置到图6所示的赋型模下模58上。为了消除第1基材52和模形状之间的空隙，以从模的棱线向外突出整体平均5mm的方式配置基材B3作为第2基材53。然后，在其上重叠剩下的一片基材B1。
为了与赋型模下模58的形状相吻合，预先在第1基材52上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模58上粘合图中未示出的赋型模上模，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到的由4片基材B1组成的第1基材52和由基材B3组成的第2基材53一体化形成的成型前体59，如图16和17所示。
如图13所示，将得到的成型前体59配置到成型模下模17上。以使成型前体59的第2基材53的端部相对成型腔的棱线突出3mm以上的方式配置成型前体59。然后，利用图中未示出的调温机使成型模上模16、成型模下模17都保持在100℃。然后，如图14所示，降下成型模上模16，使其与成型模下模17密合。此时，第2基材53的一部分夹在成型模上模16和成型模下模17之间。基材B3变形能力大，通过用成型模挟持能挤压变薄，所以能毫无问题地密闭模。
然后，将树脂注入通路13连接在图4所示的成型装置中的树脂注入口8a上，将树脂排出通路14连接在树脂排出口8b上。树脂注入通路13、树脂排出通路14都使用直径12mm、厚度2mm的特氟隆(注册商标)制管。为了防止树脂流入真空泵7a，在树脂排出通路14的通路上设置树脂收集器15。
为了保持模内密闭，在模的外周部配置密封材料20。优选通过关闭成型模上模16，使在树脂注入通路13和树脂排出通路14以外的部分模内部不与外部连通。但是，实质上难以完全密封，例如，在关闭配置在树脂注入通路13上的树脂注入阀22a、打开树脂排出阀22b的状态下，监控真空压力计(图中未示出)的压力，如果真空泵7a停止后10秒钟内模内压力被维持在0.01MPa，则认为成型上无问题，且模处于密闭状态。
真空泵7a通过树脂排出口8b抽吸模内的空气，利用真空压力计32确认模内的压力为0.01MPa以下后，启动加压装置23，开始向模内注入树脂。使用注射器泵作为加压装置23。注入树脂时要防止树脂向罐5、6侧返流。
使用树脂MR1(液态环氧树脂)作为树脂。在树脂注入装置3中，预先分别搅拌主剂罐5中的主剂以及固化剂罐6中的固化剂，同时升温至40℃，使其下降至规定粘度，并利用真空泵24进行脱泡。
由于树脂混合单元4内的空气以及软管中的空气进入树脂中，所以在树脂注入的初期，树脂不流入模内而是从图中未示出的分支通路排出弃掉。将加压装置23设定为200g/冲击(strock)。
废弃最初的树脂后，利用设置在树脂注入通路13上的树脂注入压力计31确认注入树脂压(在该实施例中压力为0.6MPa)，打开树脂注入阀22a，向模内注入树脂。开始注入树脂时，树脂排出通路14处于打开状态。设此时的模内压力(模内树脂压力)为Pm，树脂注入压力为Pi，如果满足Pm＜Pi的关系，则树脂容易注入模内。
树脂充满模内后，关闭树脂排出通路14，继续注入树脂1分钟，为了慎重起见，使树脂注入压力Pi与模内树脂压力Pm相同，以便在树脂中残留气体的情况下，排出该气体。然后1分钟后关闭树脂注入通路13，终止树脂的注入。在该状态下放置40分钟，在该期间使树脂固化。
然后，从成型模中取出成型体。在成型体的周围形成由基材B3和环氧树脂组成的薄毛刺。由于该毛刺是由第2基材和树脂形成的强度低的FRP，由此利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具进行毛刺除去加工。经约1分钟的操作就可以容易地除去毛刺。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例2
除了将实施例1的第2基材变为基材B4以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B4和环氧树脂构成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟30秒内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例3
除了将实施例1的第1基材变为基材B2、将第2基材变为基材B5以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B5和环氧树脂构成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约2分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例4
除了将实施例1的第2基材变为基材B6以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B6和环氧树脂构成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例5
除将实施例1中的成型模上模变为图9和图10所示的端部61a为厚壁的成型模上模61以外，利用与实施例1相同的方法制造成型体。即使密合成型模上模61和成型模下模17后，位于腔体厚壁部61a的第2基材也没有被压坏，而是以沿着模形状的形状成型，无需追加的工序就能够实现厚壁的折边加工。
实施例6
如图11所示，使用4片切成比成型形状一侧小约5mm的基材B1作为第1基材52。重叠其中的3片基材B1，并将其配置在赋型模下模62上。使用将基材B3切成整体比成型形状大5mm的基材作为第2基材53。在第1基材52上以相对于模的棱线整体向外部突出平均5mm的方式重叠第2基材。然后，在其上重叠剩余的1片基材B1。
为了与赋型模下模62的形状相吻合，预先在第1基材52上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模62上密合赋型模上模63，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到的由4片基材B1组成的第1基材52和由1片基材B3组成的第2基材一体化形成的成型前体57，如图12所示。
除了使用所得的成型前体57以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B3和环氧树脂形成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
利用上述方法制造成型前体，由于不必在腔体外缘部附近配置第2基材，所以能大幅度地缩短制造成型前体所需要的时间。
实施例7
如图23所示，准备4片切成比成型形状一侧小5mm的基材B2作为第1基材52，重叠上述4片基材B2，配置在赋型模下模62上。为了消除第1基材52和腔体的空隙，以相对于模的棱线整体向外突出平均5mm的方式在第1基材52上重叠配置基材B3作为第2基材53。
为了与赋型模下模62的形状相吻合，预先在第1基材52上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模62上粘合赋型模上模63，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到的由4片基材B2组成的第1基材52和由1片基材B3组成的第2基材53一体化形成的成型前体57，如图24所示。
除了使用所得的成型前体57以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B3和环氧树脂形成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
利用上述方法制造成型前体，由于不必在第1基材之间夹持第2基材，所以能大幅度地缩短制造成型前体所需要的时间。
实施例8
除了将实施例1的第2基材变为基材B7以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B7和环氧树脂构成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例9
除了将实施例1的第2基材变为基材B8以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B8和环氧树脂构成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟30秒内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例10
如图18所示，准备4片切成比成型形状一侧小5mm的基材B2作为第1基材52，重叠上述4片基材B2，配置在赋型模下模62上。为了消除第1基材52和模形状之间的空隙，以相对于模的棱线整体向外突出平均5mm的方式在第1基材52上重叠配置基材B3作为第2基材53。
为了与赋型模下模62的形状相吻合，预先在第1基材52上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模62上密合赋型模上模63，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到的由4片基材B2组成的第1基材52和由基材B3组成的第1基材53一体化形成的成型前体56，如图19所示。
除了使用成型前体56以外，使用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体的周围形成了由基材B3和环氧树脂形成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约1分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例11
如图20所示，准备1片切成比成型形状一侧大5mm的基材B1和5片切成比成型形状一侧小约5mm的基材B1作为第1基材52。在赋型模下模62上配置被切成比成型形状大的1片基材B1。然后，在其上重叠配置被切成比成型形状小的4片基材B1。为了消除第1基材52和模形状之间的空隙，以相对于模的棱线整体向外部突出平均5mm的方式在第1基材52上重叠配置基材B7作为第2基材53。然后在其上重叠剩余的1片基材B1。
为了与赋型模下模62的形状相吻合，预先在第1基材52上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模62上密合赋型模上模64，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到的由5片基材B1组成的第1基材52和由基材B7组成的第2基材53一体化形成的成型前体58，如图21所示。
除了使用得到的成型前体58以外，使用与实施例5相同的方法制造成型体。如图22所示，得到的成型体70具有本体部71和从其边缘延伸的毛刺形成部72。成型体70由含浸了树脂的第1基材52和第2基材53组成，在其周围形成了由被切成比成型形状大的1片基材B1、基材B7以及环氧树脂组成的薄毛刺。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去上述毛刺。毛刺除去加工在约2分钟内结束，并且能够容易地进行毛刺除去。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置，而只利用简单的毛刺除去工具就可以进行成型体的精加工。
实施例12
如图32所示，准备赋型模300，所述赋型模300在整个边缘具有高度T1为3mm的鼓起部，并具有本体部长度L1为500mm、左侧部长度L2为20mm、右侧部长度L3为20mm、本体部高T2为1.8mm的成型部剖面。赋型模300由赋型模下模301与赋型模上模302构成。
准备纤维排列方向为(0/90)/(±45)、层叠2片基材B11得到的基材作为第1基材。以图32所示的比赋型模下模301的本体部长度L1一侧长约10mm的图案剪裁上述第1基材。然后，准备由1片基材B6组成的1层基材作为第2基材。以比赋型模下模301的本体部长度L1一侧长18mm的图案剪裁上述第2基材。再准备纤维排列方向为(±45)/(0/90)、层叠2片基材B11得到的基材作为第3基材。以比赋型模下模301的本体部长度L1短约5mm的图案剪裁上述第3基材。基材B6的压缩特性值为47.3％。
以第1基材/第2基材/第3基材的顺序层叠上述第1至第3基材，然后配置到赋型模下模301上，关闭赋型模上模302。将赋型模300的温度调节到100℃，在关闭模的状态下保持5分钟，然后开模，取出成型前体。
接下来，将得到的成型前体放置在图中未示出的具有与图32大致相同形状的剖面形状的成型模下模上，关闭上模。将该成型模的温度保持在100℃，在该状态下利用图中未示出的树脂注入机向成型模内注入树脂MR1。树脂注入后保持该状态15分钟，然后打开成型模，从模中取出成型体。
由于得到的成型体在被设置在整个边缘的高度T1的鼓起部也具有取向纤维，所以确认完全没有产生树脂富集部。
由于存在于刚制成的成型体外缘的毛刺部是由第1基材、第2基材以及树脂组成的薄FRP，所以利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具进行毛刺除去加工时，能在约2分钟内容易地除去毛刺。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置就能够进行成型体的精加工。
实施例13
除了将实施例12中的第1基材变为纤维排列方向为(0/90)的1片基材B11、将第2基材变为1片基材B7、将第3基材变为纤维排列方向为(0/90)的1片基材B11以外，使用与实施例12相同的方法制造成型体。基材B7的压缩特性值为39.3％。
由于得到的成型体在被设置在整个边缘的高度T1的鼓起部也具有取向纤维，所以确认几乎不存在树脂富集部。
由于存在于刚制成的成型体外缘的毛刺部是由第1基材、第2基材以及树脂组成的薄FRP，所以利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具进行毛刺除去加工时，能在约1分钟20秒内容易地除去毛刺。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置就能够进行成型体的精加工。
实施例14
如图33所示，准备赋型模300a，所述赋型模300a在整个边缘具有高度T1为5mm的鼓起部，并具有本体部长度L1为500mm、左侧部长度L2为20mm、右侧部长度L3为20mm、中央部长度L4为300mm、本体部中央部的高度T2为2.6mm、本体部中间部的高度T3为9mm的成型部剖面。
准备纤维排列方向为(0/90)/(±45)、层叠了2片基材B21得到的基材作为第1基材。以图33所示的比赋型模下模303的本体部长度L1一侧长约10mm的图案剪裁上述第1基材。然后，准备由2片基材B6组成的2层基材作为第2基材。以比赋型模下模303的本体部长度L1一侧长约3mm的图案剪裁上述第2基材。再准备纤维排列方向为(±45)/(0/90)、层叠了2片基材B21得到的基材作为第3基材。以比赋型模下模303的本体部长度L1短约5mm的图案剪裁上述第3基材。基材B6的压缩特性值为47.3％。
以第1基材305/第2基材306/第3基材307的顺序层叠上述第1至第3基材，然后以图34所示的配置在第2基材的2层基材中间配置由芯基材C1组成的芯基材308。芯基材308的长度L5为290mm。
将得到的层叠体310配置到赋型模下模303上，关闭赋型模上模304。将赋型模300a的温度调节到100℃，在关闭模的状态下保持5分钟，然后打开模，取出成型前体。
接下来，将得到的成型前体放置在图中未示出的具有与图33大致相同形状的剖面形状的成型模的下模上，关闭上模。将该成型模的温度保持在100℃，在该状态下利用图中未示出的树脂注入机向成型模内注入树脂MR1。树脂注入后保持该状态15分钟，然后打开成型模，从模中取出成型体。
由于得到的成型体在被设置在整个边缘的高度T1的鼓起部也具有取向纤维，所以确认树脂富集部极少。芯基材308的周围的纤维取向良好，所以确认其周围完全不存在树脂富集部。
由于存在于刚制成的成型体外缘的毛刺部是由第1基材、第2基材以及树脂组成的薄FRP，所以利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具进行毛刺除去加工时，能在约2分钟内容易地除去毛刺。所以，不需要水力喷射加工或NC机械加工等大规模装置就能够进行成型体的精加工。
比较例1
准备4片基材B1层叠而成的增强纤维基材。将该基材剪裁成成型形状后重叠配置在赋型模下模。
为了与赋型模下模的形状相吻合，预先在增强纤维基材上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模上密合赋型模上模，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至温度为90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到由4片基材B1一体化形成的增强纤维基材组成的成型前体。
将得到的成型前体配置到成型模中，利用与实施例1相同的方法制造成型体。在得到的成型体周围形成了由增强纤维基材和树脂构成的薄毛刺。
由于该毛刺是由增强纤维基材和树脂组成的高强度FRP，难以只利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去毛刺。必须利用NC机械加工进行成型体的精加工。
比较例2
准备4片基材B1层叠而成的增强纤维基材。将该纤维增强基材剪裁成比成型形状一侧短约5mm后重叠配置在赋型模下模。
为了与赋型模下模的形状相吻合，预先在增强纤维基材上赋予热塑性粘合材料(环氧改性热塑性树脂、熔点71℃)。
在赋型模下模上密合赋型模上模，在使基材与模形状相吻合的状态下，将赋型模加热至温度为90℃，保持约10分钟。然后，急速冷却赋型模，从赋型模中取出基材。由此得到由4片基材B1一体化形成的增强纤维基材组成的成型前体。
将得到的成型前体配置到成型模中，利用与实施例1相同的方法制造成型体。确认在得到的成型体的端部存在如图2所示的不存在增强纤维基材的树脂富集部103。成型体不具有所要求的强度。
比较例3
除了将实施例12中的第2基材变为纤维排列方向为(0/90)/(±45)、层叠了2片基材B11得到的基材以外，使用与实施例12相同的方法制造成型体。基材B11的压缩特性值为26.8％。
确认了所得成型体部分具有只有树脂的部分，在被设置在整个边缘的高度T1的鼓起部具有纤维的取向不充分的树脂富集部。
利用简单的毛刺除去工具以及砂磨工具除去了存在于成型体外缘的毛刺。该毛刺除去加工能在约1分钟内容易地进行。但是得到的成型体在鼓起部具有裂缝或豁口。
产业上的可利用性
本发明涉及要求将增强纤维配置到各处的FRP结构体，尤其涉及要求维持端部强度的FRP制薄板、该FRP制薄板的制造方法以及该制造方法中使用的成型前体。本发明的成型前体不仅适用于利用使用了环氧树脂的RTM法的FRP制造方法，而且可以适用于在成型前体中含浸流动树脂的其他FRP制造方法。本发明的成型前体、纤维增强树脂成型体的制造方法以及纤维增强树脂成型体能够适用于汽车部件(外壳和结构部件)、飞机部件(一次、二次结构材料、内装材料、增强部件)、船舶用部件、风车叶片、建筑用镶板材料、其他普通产业用部件等。

Claims (23)

1.一种成型前体，所述成型前体由本体部和从该本体部的边缘向外连续延伸的毛刺形成部构成，所述本体部由第1基材和在所述本体部的外缘部被层叠在所述第1基材上的第2基材形成，所述第1基材由多根增强纤维构成，所述第2基材由多根纤维构成，所述毛刺形成部由从所述本体部的边缘向外延伸的所述第2基材形成，所述多根纤维的间隙形成成型树脂的流路，并且所述第1基材以夹持位于所述外缘部的所述第2基材的至少一部分的方式被配置。
2.如权利要求1所述的成型前体，其中，形成所述第1基材的表层部的表层形成基材以被覆从所述本体部的边缘向外延伸、位于所述毛刺形成部的所述第2基材的方式被配置。
3.如权利要求1所述的成型前体，其中，所述本体部具有被层叠在所述第1基材以及所述第2基材上的由多根增强纤维组成的第3基材，所述第2基材被配置在所述第1基材与所述第3基材之间，并形成为与所述本体部几乎相同的形状，所述成型前体被形成为由所述第1基材、所述第2基材以及所述第3基材构成的3层结构。
4.如权利要求3所述的成型前体，其中，所述第1基材和所述第3基材中的至少一方以被覆从所述本体部的边缘向外延伸、位于所述毛刺形成部的第2基材的一部分的方式被配置。
5.如权利要求3所述的成型前体，其中，形成所述第1基材的表层部的表层形成基材与形成所述第3基材的表层部的表层形成基材中的至少一方以被覆从所述本体部的边缘向外延伸、位于所述毛刺形成部的所述第2基材的方式被配置。
6.如权利要求3所述的成型前体，其中，在所述本体部，由发泡体构成的芯基材以与所述第2基材连接的方式被配置。
7.如权利要求1所述的成型前体，其中，所述第2基材的压缩特性值为35％～80％。
8.如权利要求1所述的成型前体，其中，所述第1基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
9.如权利要求3所述的成型前体，其中，所述第3基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
10.如权利要求1所述的成型前体，其中，所述第2基材是无纺布。
11.如权利要求1所述的成型前体，其中，所述第2基材的单位面积重量为10～1500g/m2。
12.一种纤维增强树脂成型体的制造方法，该制造方法是利用包括以下工序的RTM进行的：在成型模的成型腔内配置成型前体的工序；关闭配置了所述成型前体的所述成型模的工序；向所述关闭的成型模的所述成型腔内注入被加热加压的树脂的工序；固化被注入所述成型腔内的树脂的工序；所述树脂固化后打开所述成型模的工序；以及从所述打开的成型模中取出成型的纤维增强树脂成型体的工序；
其特征在于，
(a)作为所述成型前体，使用权利要求1～11中任一项所述的成型前体，
(b)在所述成型腔外周的至少一部分设置所述被注入的树脂流通的薄膜浇口，
(c)在成型模的成型腔内配置所述成型前体的工序中，所述成型前体以所述第2基材位于所述薄膜浇口的至少一部分的方式被配置在成型模的成型腔内，
(d)所述第2基材存在于由所述薄膜浇口形成的所述树脂的毛刺部的至少一部分。
13.如权利要求12所述的纤维增强树脂成型体的制造方法，其中，在所述薄膜浇口的外侧，设置连通该薄膜浇口的流道，所述成型前体的第2基材以达到所述流道的位置的状态被配置。
14.如权利要求12所述的纤维增强树脂成型体的制造方法，其中，所述薄膜浇口的浇口间隔为0.1～2.0mm。
15.一种纤维增强树脂成型体，所述纤维增强树脂成型体由基质树脂和由多根增强纤维构成的纤维增强基材构成，所述基质树脂被含浸在所述多根增强纤维的间隙中，其特征在于，以所述纤维增强基材为第1基材时，在该第1基材的外缘部具有层叠在所述第1基材上的由多根纤维构成的第2基材，形成该第2基材的纤维的强度低于形成所述第1基材的增强纤维的强度，在形成所述第2基材的多根纤维的间隙中也含浸有所述基质树脂，并且所述第1基材以夹持位于所述外缘部的所述第2基材的至少一部分的方式被配置。
16.如权利要求15所述的纤维增强树脂成型体，其中，被所述第1基材覆盖的由发泡体组成的芯基材被配置在所述第1基材的中央部分。
17.如权利要求15所述的纤维增强树脂成型体，其中，具有层叠在所述第1基材以及所述第2基材上的由多根增强纤维组成的第3基材，所述第2基材被配置在所述第1基材与所述第3基材之间，并形成为与所述第1基材基本相同的形状，所述纤维增强树脂成型体被形成由所述第1基材、所述第2基材以及所述第3基材构成的3层结构。
18.如权利要求17所述的纤维增强树脂成型体，其中，由发泡体构成的芯基材以与所述第2基材连接的方式被配置。
19.如权利要求15所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第1基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
20.如权利要求17所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第3基材的单位面积重量为100～1000g/m2。
21.如权利要求15所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第2基材是无纺布。
22.如权利要求15所述的纤维增强树脂成型体，其中，所述第2基材的单位面积重量为10～1500g/m2。
23.如权利要求15所述的纤维增强树脂成型体，其中，外缘部的厚度是中央部厚度的1.5～5倍。
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