CN108501406A - 纤维强化复合材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纤维强化复合材料的制造方法，其能够抑制在成形时由混入树脂的气泡所引起的纤维强化复合材料品质的降低。本发明的纤维强化复合材料的制造方法包括：收纳工序，其将强化纤维片材(11)收纳于成形模具(20)的型腔(23)中；及成形工序，其通过将树脂(12)注入成形模具(20)的型腔(23)中，从而将树脂(12)含浸于强化纤维片材(11)中，并固化树脂(12)。进而，在本发明中，在成形工序中，在将包含于树脂(12)中的被细微化的气泡(29)配置于型腔(23)的规定位置之后，固化树脂(12)。

Description

纤维强化复合材料的制造方法
技术领域
本发明涉及纤维强化复合材料的制造方法，尤其涉及在成形模具(金型)的内部将树脂含浸于强化纤维片材并固化时，适宜地控制包含于树脂的气泡的位置及大小的纤维强化复合材料的制造方法。
背景技术
近年来，作为纤维强化复合材料的制造方法，使用有树脂传递模塑(RTM)法、反应注射成型(RIM)法等。在这些方法中，将层叠了多个强化纤维片材的层叠体设置于模具内，闭模后，注入未固化的树脂，使其含浸于层叠体并固化。根据该方法，由于是对由未含浸有树脂的干基材构成的层叠体进行赋型，因此能够制造形状比较复杂的成形品。
但是，含浸树脂之前的强化纤维片材由于在搬运中层叠的强化纤维片材会变得零乱等，而使用性差。因此，通常，在含浸树脂的正式赋型之前，设置预赋型工序(专利文献1)。
在预赋型工序中，在用于预赋型的模具上设置一片强化纤维片材，在其表面分散粉状的固定材料，并在其上层叠下一个强化纤维片材。按顺序重复这些处理而形成强化纤维片材的层叠体，之后，通过预赋型模具进行闭模。由此，在固定强化纤维片材之间的同时，形成被预赋型为适于其后正式赋型的形状的预制体。在正式赋型工序中，通过将该预制体设置在用于正式赋型的模具中，从而使得定位变得容易，并防止正式赋型时的错位。
另一方面，在树脂成形强化纤维片材时，对于去除包含于树脂中的气泡的方法提出有若干方案。在专利文献2中记载有，通过在成形时施加超声波振动来去除气泡的同时含浸树脂的方法。在专利文献3中记载有，通过将超声波照射于树脂组合物来制造具有细微气泡的热可塑性树脂发泡体的方法。在专利文献4中记载有，在成形时，通过在中心部与周边部设置温差来移动并去除气泡的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2008-179130号公报
专利文献2：(日本)特开昭58-82719号公报
专利文献3：(日本)特开2014-129448号公报
专利文献4：(日本)特开昭61-143122号公报
发明内容
但是，如上所述，在正式赋型工序之前进行预赋型的纤维强化复合材料的制造方法中，由于制造工序变得复杂化的同时，增加了制造中所使用的模具，因此存在有制造成本增加的问题。
作为这个问题的应对方法，可以想到无需经过上述的预赋型，而通过将强化纤维片材设置于模具中，并将树脂注入模具的内部来将该树脂含浸于强化纤维片材中，其后，在模具内部固化注入的树脂。
但是，在注入模具的树脂中多多少少混入有气泡，若不采取任何应对而进行上述成形，则在含有气泡的部分会产生空隙。由此，可能发生在产生空隙的部分的纤维强化复合材料的强度降低、外观品质恶化等问题。
另外，虽然通过进行用泵吸引包含于树脂中的气泡的抽真空来防止空隙的产生，但无法达到完全的真空状态，因此可能会在树脂中留有气泡。
进一步地，在上述专利文献2至专利文献4中，虽记载有在树脂成形时去除气泡的方法等，但并没有积极控制包含于树脂中的气泡的尺寸、位置，没有达到精密控制包含于树脂中的气泡的位置的程度。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于：提供一种纤维强化复合材料的制造方法，所述方法能够通过精密控制在成形时混入树脂的气泡的尺寸、位置，来抑制纤维强化复合材料品质的降低。
本发明提供一种纤维强化复合材料的制造方法，其通过在强化纤维片材中含浸树脂并固化树脂来成形纤维强化复合材料，所述纤维强化复合材料的制造方法包括：收纳工序，其将所述强化纤维片材收纳于成形模具的型腔；以及成形工序，其通过将所述树脂注入所述成形模具的所述型腔，将所述树脂含浸于所述强化纤维片材，并固化所述树脂；其中，在所述成形工序中，在将包含于所述树脂的、被细微化的气泡配置于所述型腔的规定位置之后，固化所述树脂。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，通过在所述成形模具形成温度梯度，将包含于所述树脂的所述气泡移动至所述规定位置。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，在所述成形工序中，通过在注入所述型腔的所述树脂固化之前，在所述成形模具的内部产生磁力、声波或静电，从而将包含于所述树脂的所述气泡移动至所述规定位置。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，在所述成形工序中，通过将含有所述气泡的第一树脂从设置于所述成形模具的第一注入口注入所述型腔，并将所述气泡的含量比所述第一树脂少的第二树脂从设置于所述成形模具的第二注入口注入所述型腔，从而将包含于所述第一树脂的所述气泡配置于所述规定位置。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，通过将超声波或振动施加于固化之前的所述树脂，从而将包含于所述树脂的所述气泡进行细微化。
发明效果
本发明提供一种纤维强化复合材料的制造方法，其通过在强化纤维片材中含浸树脂并固化树脂来成形纤维强化复合材料，所述纤维强化复合材料的制造方法包括：收纳工序，其将所述强化纤维片材收纳于成形模具的型腔；以及成形工序，其通过将所述树脂注入所述成形模具的所述型腔，将所述树脂含浸于所述强化纤维片材，并固化所述树脂；其中，在所述成形工序中，在将包含于所述树脂的被细微化的气泡配置于所述型腔的规定位置之后，固化所述树脂。因此，能够通过在树脂固化之前的阶段，将细微化的气泡配置于金属成形模具的型腔的规定位置，从而在所制造的纤维强化复合材料的表面的规定位置形成由于气泡的存在所引起的细微的凹凸表面。由此，在使用粘接剂将所制造的纤维强化复合材料与其他部件接合时，通过在纤维强化复合材料的凹凸表面涂敷粘接剂，从而能够利用锚定效果(アンカー効果)提高凹凸表面与粘接剂的接合强度。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，通过在所述成形模具形成温度梯度，将包含于所述树脂的所述气泡移动至所述规定位置。因此，通过在成形模具形成温度梯度，从而能够调整注入成形模具的内部的树脂所固化的时机，并将包含于树脂的气泡移动至规定位置。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，在所述成形工序中，通过在注入所述型腔的所述树脂固化之前，在所述成形模具的内部产生磁力、声波或静电，从而将包含于所述树脂的所述气泡移动至所述规定位置。因此，通过将磁力、声波或静电施加于成形模具，从而能够将固化前的液状或低粘度状态的树脂所包含的气泡移动至规定位置。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，在所述成形工序中，通过将含有所述气泡的第一树脂从设置于所述成形模具的第一注入口注入所述型腔，并将所述气泡的含量比所述第一树脂少的第二树脂从设置于所述成形模具的第二注入口注入所述型腔，从而将包含于所述第一树脂的所述气泡配置于所述规定位置。因此，通过将含有气泡的第一树脂从第一注入口注入，从而能够无需进行在型腔的内部将气泡移动至规定位置的工序，就将气泡配置于规定位置。
另外，在本发明的纤维强化复合材料的制造方法中，通过将超声波或振动施加于固化之前的所述树脂，从而将包含于所述树脂的所述气泡进行细微化。因此，通过将包含于树脂的气泡进行细微化，从而能够使形成于纤维强化复合材料的表面的作为气泡痕迹的凹凸变小，能够抑制纤维强化复合材料的机械强度降低。另外，通过将气泡细微化，从而能够促进在树脂内部的气泡的移动。
附图说明
图1(A)-图1(C)为示出以本发明一实施方式的纤维强化复合材料的制造方法所制造的纤维强化复合材料的图，图1(A)为立体图，图1(B)及图1(C)为截面图；
图2为本发明一实施方式的纤维强化复合材料的制造方法中所使用的成形模具的截面图；
图3(A)-图3(B)为示出本发明一实施方式的纤维强化复合材料的制造方法的图，图3(A)及图3(B)为截面图；
图4(A)-图4(C)为示出本发明一实施方式的纤维强化复合材料的制造方法的图，图4(A)、图4(B)及图4(C)为放大截面图；
图5(A)-图5(B)为示出本发明其他实施方式的纤维强化复合材料的制造方法的图，图5(A)为成形模具的截面图，图5(B)为表示使用该成形模具成形纤维强化复合材料的情况的放大截面图。
符号说明
10…纤维强化复合材料
11…强化纤维片材
12…树脂
14…凹凸表面
15…粘接部位
16…制品区域
17…废弃区域
20…成形模具
21…上模具
22…下模具
23…型腔
24…导通管路
25…导通管路
26…导通管路
27…导通管路
28…注入口
29…气泡
30…注入口
31…注入口
32…树脂
33…树脂
34…导通管路
35…导通管路
具体实施方式
以下，基于附图对本发明一个实施方式的纤维强化复合材料10的制造方法进行详细说明。在以下的说明中，对同一部件原则上使用同一符号，并省略重复说明。
参考图1(A)-图1(C)，对以本实施方式的纤维强化复合材料10的制造方法所制造的纤维强化复合材料10进行说明。图1(A)为整体表示纤维强化复合材料10的立体图，图1(B)及图1(C)为图1(A)的B-B线处的截面图。另外，图1(B)表示在废弃区域17形成凹凸表面14的情况，图1(C)表示在制品区域16的粘接部位15形成凹凸表面14的情况。
图1(A)中所示的纤维强化复合材料10例如为CFRP(Carbon Fiber ReinforcedPlastics，碳纤维强化塑料)，作为一个例子呈大致盘形。这里，示出在后述的成形工序结束而从成形模具取出之后不久的纤维强化复合材料10。在成形工序结束之后，在被规定为周边部的点划线所示的位置切割纤维强化复合材料10。纤维强化复合材料10在点划线内侧的部分为形成制品的制品区域16，纤维强化复合材料10在点划线外侧的部分为废弃的废弃区域17。具有上述构成的纤维强化复合材料10例如用作轿车等车辆的部件等。
参考图1(B)，纤维强化复合材料10由强化纤维片材11与含浸于强化纤维片材11并固化的树脂12构成。
作为构成强化纤维片材11的强化纤维，例如可以使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。另外，作为强化纤维片材11的形式，可以采用纺织物或编织物等面料材料、UD材料(单向材料)。强化纤维片材11作为层叠多个片状的强化纤维的层叠体而构成。
作为树脂12可以采用环氧树脂等热固化型树脂，或聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)等热可塑性树脂。树脂12在含浸于强化纤维片材11的状态下固化。
根据本实施方式的纤维强化复合材料的制造方法，如后面所述，在成形工序中适当控制混入液状或低粘度的树脂12中的气泡29的位置、大小，然后固化树脂12。因此，树脂12中混入气泡的部分会留下气泡痕迹，但在作为所制造的纤维强化复合材料10的设计面的部分和纤维强化复合材料10安装于车辆等时作用有大的外力的部分中没有形成气泡痕迹。由此，可以防止由于在纤维强化复合材料10形成气泡痕迹所引起的外观的恶化及机械强度的降低。
如图1(B)所示，例如，可以在形成于纤维强化复合材料10的周边部的废弃区域17的下表面形成凹凸表面14。凹凸表面14通过在成形时将混入树脂12的气泡移动至规定位置来形成。通过这样处理，在制品区域16中不会形成凹凸表面14，可以提高制品区域16的外观品质，并可以防止制品区域16的机械强度的降低。
在图1(C)中，通过以与上述相同的手法移动气泡，从而在制品区域16的外周下表面所规定的粘接部位15的下表面形成凹凸表面14。粘接部位15为作为制品的纤维强化复合材料10使用粘接剂与未图示的其他部件接合的部分。通过在凹凸表面14涂敷粘接剂，从而产生粘接剂陷入凹凸表面14的锚定效果，能够提高粘接剂与纤维强化复合材料10的密接强度，并提高纤维强化复合材料10与其他部件接合的接合强度。另外，由于粘接部位15为与其他部件接合的部位并且为外观上不显现的部分，因此通过在粘接部位15处形成凹凸表面14，从而能够使凹凸表面14不显现在外观上，提高安装有纤维强化复合材料10的车辆等制品的外观品质。
一般来说，在使用粘接剂粘接纤维强化复合材料10时，为了提高粘接强度，通过进行药品处理等来进行粘接部分的粗化处理。在本实施方式中，通过在成形工序中控制气泡的大小及位置，从而形成提高了粘接性的凹凸表面14，由此不需要为了提高粘接性而进行的粗化处理，因此能够简化制造工序。
参考图2，对用于本实施方式的纤维强化复合材料10的制造方法的成形模具20进行说明。成形模具20由上模具21和下模具22构成。以在闭合上模具21与下模具22时所形成的两者的间隙来构成型腔23。型腔23与本实施方式中所制造的纤维强化复合材料10的形状相同。
贯通上模具21形成注入口28。在注入口28处，从外部向成形模具20供给液状或低粘度状态的树脂。这里，在上模具21的中央部形成有一个注入口28，但也可以在上模具21的周边部形成注入口28，也可以形成多个注入口28。进而，注入口28可以形成于下模具22。
在本实施方式中所使用的成形模具20中，作为用于将注入型腔23的树脂12中所包含的气泡移动至规定部位的气泡位置控制单元，形成有各管路。具体而言，在上模具21中，以向穿过纸面的方向延伸的方式，形成导通被加热或被冷却的流体的导通管路24、25。形成于上模具21的中央附近的导通管路24的截面积形成为大于形成于上模具21的周边部的导通管路25的截面积。同样，在下模具22中，形成有导通管路26、27，并且形成于下模具22的中央部的导通管路26的截面积大于形成于下模具22的周边部的导通管路27的截面积。在本实施方式中，通过在上述导通管路24、25、26、27中流通被加热或被冷却的流体，从而在成形模具20中形成温度梯度，并通过由该温度梯度来控制填充于型腔23中的树脂的固化时机，从而在型腔23的内部精密控制包含于树脂12中的气泡29的位置。对于该事项将在后面阐述。
需要说明的是，关于导通管路24、25、26、27等，可以使这些管路截面积具有相同程度。在这种情况下，可以将配置于成形模具20的中央部附近的导通管路24等配置得比配置于成形模具20的周边部附近的导通管路25等更密集。通过这样处理，能够通过比成形模具20的周边部附近更加加热或冷却成形模具20的中央部附近，从而形成上述的温度梯度。
进一步地，也可以在成形模具20的中央部附近密集地配置导通管道24等的同时，使配置于中央部附近的导通管路24等的截面积大于形成于周边部附近的导通管路25等的截面积。这样的构成也能够形成上述的温度梯度。
作为控制包含于树脂12中的气泡的位置的位置控制单元，可以采用各种单元。具体而言，作为气泡位置控制单元，可以采用通过加热成形模具20来形成温度梯度并控制气泡29位置的上述的加热单元、通过冷却成形模具20来形成温度梯度并控制气泡29位置的冷却单元、通过超声波来移动气泡29的超声波发生单元、通过静电来移动气泡29的静电发生单元、通过磁力来移动气泡29的磁力发生单元等。
作为将包含于树脂12中的气泡进行细微化的气泡细分化单元，可以采用通过在成形模具20的内部向树脂12施加超声波来细分化气泡的超声波施加单元、通过向树脂12施加振动来细分化气泡的振动施加单元等。通过将气泡细微化，从而如后述那样能够在优化所形成的凹凸表面14(参考图1(B))的形状的同时，能够促进在树脂12的内部中的气泡的移动。
参考图3(A)和图3(B)，对使用上述构成的成形模具20来制造纤维强化复合材料10的成形工序进行说明。这样的成形工序有时也称赋型工序。这里，例示出通过加热成形模具20来形成温度梯度并控制气泡29的位置的情况。
参考图3(A)，首先将强化纤维片材11收纳于上模具21与下模具22之间。这里，强化纤维片材11不是预先预赋型的预制体，而是以由纤维状材料构成的层叠体的状态直接载置于成形模具20的规定位置。
参考图3(B)，其后，通过使上模具21与下模具22抵接，从而将强化纤维片材11收纳于作为上模具21与下模具22的间隙而形成的型腔23。接着，通过在该状态下将树脂12经由注入口28注入型腔23，从而在型腔23的内部中使树脂12含浸于强化纤维片材11。由于在从注入口28注入到型腔23的树脂12中含有在这里未图示的气泡29，因此在型腔23的内部中树脂12中也混入有气泡29。
在本实施方式中，对注入型腔23之前的树脂12，或者，对注入型腔23之后的树脂12，施加超声波或振动。通过这样处理，能够将包含于树脂12的气泡29的直径细微至例如1.0mm以下(优选，例如0.1mm以下)程度，能够使气泡29的移动变得容易。进一步地，通过将气泡29细微化，从而能够使作为气泡痕迹而形成的凹凸表面14(图1(B))的深度变浅，并抑制由于形成凹凸表面14所造成的纤维强化复合材料10强度的降低。
参考图4(A)至图4(C)，对在型腔23的内部将气泡29移动至规定位置的工序进行说明。图4(A)至图4(C)为对该工程依次进行表示的放大截面图。需要说明的是，在这些图中，为了明确表示气泡29，而未图示收纳于型腔23的强化纤维片材11。进一步地，在图4(A)至图4(C)的各图中，以箭头表示气泡29所移动的方向。这里，对从型腔23的中心部朝向周边部移动气泡29的情况进行说明。
在本实施方式中，通过加热在成形模具20形成温度梯度，从而在型腔23的内部使气泡29从中心部向周边部移动。
具体而言，当注入型腔23的树脂为通过加热而固化的热固化型树脂时，在树脂12的注入结束之后，从成形模具20的中心部朝向周边部而逐步加热。该加热通过在形成于成形模具20的各导通管路24等流通高温的流体而得以进行。作为在各导通管路24等流通的流体，例如可以采用加热的蒸汽、水、油等。这里，在导通管路24等流通的加热流体的温度为存在于型腔23的作为固化型树脂的树脂12进行固化反应而固化的温度以上。作为一个例子，在树脂12为环氧树脂的情况下，在导通管路24等流通的加热流体的温度在环氧树脂固化的150℃以上。
如图4(A)所示，首先，在配置于上模具21的中心附近的导通管路24，及配置于下模具22的中心附近的导通管路26流通高温流体。这里，在流体流通的管路上施以阴影线。
这样处理时，通过在导通管路24、26流通的高温流体，能够加热成形模具20的中央附近，并加热固化注入型腔23中央附近的树脂12。与此相伴，混入型腔23的中央附近的树脂12的气泡29从型腔23的中央附近朝向外周部移动。
参考图4(B)，在型腔23的中央附近进行了树脂12的加热固化之后，接下来使加热流体流通于在上模具21中比导通管路24更靠外周部形成的导通管路25。同时，使加热流体流通于在下模具22中比导通管路26更靠外周部形成的导通管路27。通过这样的处理，在导通管路26及导通管路27的附近加热树脂12，由此使树脂12的加热固化朝向周边部进行。伴随着树脂12的加热固化朝向周边部进行，混入树脂12的气泡29朝向周边部进一步移动。这里，由于气泡29通过超声波等得到充分细分化并扩散，并且作用于各个气泡29的浮力较小，因此气泡29在朝向周边部移动时，也能够朝向下方移动。即，型腔23的截面形状即使是朝向周边部而向下方弯曲的弯曲形状，也能够追随这样的弯曲形状而移动气泡29。
参考图4(C)，接下来使加热流体流通于在上模具21中在最外周部形成的导通管路34。同时，使加热流体流通于在下模具22中在最外周部形成的导通管路35。通过这样的处理，在导通管路34及导通管路35的附近加热树脂12，由此使树脂12的加热固化进一步朝向周边部进行。伴随着树脂12的加热固化朝向周边部进行，混入树脂12的气泡29在周边部集合。若加热固化充分进行至树脂12的周边部，则在型腔23的周边部集合了气泡29的位置形成图1(B)等所示的凹凸表面14。
在上述加热固化工序结束之后，将上模具21从下模具22脱模，并从成形模具20取出固化了所含浸的树脂12的强化纤维片材11。然后，通过在图1(A)中在点划线所示的部分进行切割加工，从而得到作为制品的纤维强化复合材料10。
在本实施方式中，进行通过超声波施加单元对树脂12施加超声波等，从而细分化气泡29。通过这样处理，能够将气泡29的直径细微化至例如1.0mm以下(优选，例如0.1mm以下)程度，能够在树脂12的内部良好地移动气泡29。尤其是，由于在本实施方式中将树脂12含浸于强化纤维片材11，不容易在树脂12的内部将气泡29移动至规定位置，但通过将气泡29进行细微化，从而即使是在这种情况下也能使气泡29移动至规定位置。
在上述方法中，通过使加热流体流动于导通管路24等，从而能够在固化作为热固化型树脂的树脂12的同时，在型腔23的内部向规定方向移动气泡29。由此，无需增加工作量即可将气泡29移动至规定位置。
在上述说明中，在成形模具20的中央部的导通管路24等流通高温流体之后，在周边部的导通管路34等流通高温流体，但也可以在这些导通管路同时流通高温流体。由于在截面积比较大的中央部的导通管路24等流通大量的高温流体，因此成形模具20从中央附近开始被高温化，能够取得与上述同样的效果。另外，通过整体加热成形模具20，从而能够缩短加热固化树脂12所需要的时间。
进一步地，在上述处理中，为了固化热固化性树脂而使高温流体流通于导通管路24等，但当作为树脂12采用热可塑性树脂时，取代高温流体而使低温流体流通于导通管路24等。
具体而言，参考图4(A)，首先，通过使低温流体流通于配置在成形模具20的中央部的导通管路24、26，从而在型腔23的中央部进行作为热可塑性树脂的树脂12的固化。进一步地，如图4(B)所示，使低温流体流通于比导通管路24、26更靠周边部配置的导通管路25、27，向周边部进行树脂12的固化。最后，通过使低温流体流通于在成形模具20的周边部配置的导通管路34、35，从而将树脂12的固化进行至周边部。这里，流通于导通管路24等的低温流体的温度为能够固化被填充于型腔23的热可塑性树脂(例如聚丙烯)的温度以下，例如为20℃-60℃以下(优选为，例如大约40℃以下)。这里也可以采用水、油等作为流通于各管路的低温流体。
这里，作为朝向规定位置移动包含于树脂12的气泡29的方法，除上述方法外，还可以采用各种各样的方法。
例如，可以使用静电发生单元，以使气泡29从中心部朝向周边部移动的方式，在成形模具20的型腔23的内部产生静电。进一步地，可以使用超声波发生单元，通过优化超声波的频率和输出，从而以使气泡29从中心部朝向周边部移动的方式，在成形模具20的型腔23的内部产生超声波。更进一步地，可以使用磁力发生单元，以使气泡29从中心部朝向周边部移动的方式，在成形模具20的型腔23的内部产生磁力。
参考图5(A)-图5(B)，对其它实施方式的成形方法进行说明。图5(A)为表示其它实施方式的成形方法的截面图，图5(B)为其截面放大图。在这里，通过将含有气泡29的树脂注入型腔23的规定位置，从而将气泡29配置于规定位置。
参考图5(A)，这里所使用的成形模具20与上述相同由上模具21及下模具22构成。在成形模具20中形成有用于将树脂注入型腔23的多个注入口28等。具体而言，在上模具21的中心部形成有注入口28，并在下模具22的周边部形成有两个注入口30、31。注入口30、31为注入含有气泡的树脂(第一树脂)的第一注入口，注入口28为注入实际上不含有气泡的树脂(第2树脂)的第二注入口。注入口30、31配设于图1(B)等所示的形成有凹凸表面14的区域。
参考图5(B)，树脂32从形成于上模具21的注入口28注入型腔23。在注入树脂32之前实施了脱泡处理，在树脂32中几乎不含有气泡。通过将不含有气泡的树脂32从形成于成形模具20的中心部的注入口28注入型腔23的内部，从而能够使气泡29不会残存于型腔23的中心区域，防止在所制造的纤维强化复合材料10的表面形成气泡痕迹。
另一方面，从配置于下模具22的周边部的注入口31向型腔23的内部注入含有通过超声波等被细微化的气泡29的树脂33。这里，每单位量的树脂33中含有的气泡的量多于每单位量的树脂32中含有的气泡的量。
从注入口31注入的树脂33填充于型腔23的周边部。随此，包含于树脂33的气泡29也配置于型腔23的周边部的上端部分。需要说明的是，含有气泡的树脂33也从图5(A)所示的注入口30注入型腔23。这里，从各注入口28、30、31注入的树脂在型腔23的内部被一体化。
在上述注入工序结束后，进行加热处理等而在型腔23的内部固化含浸于未图示的强化纤维片材11的树脂32、33，并使上模具21与下模具22脱模之后，取出图1(A)-图1(C)所示的纤维强化复合材料10。
如上述那样，通过将含有气泡的树脂33注入图1(B)所示的形成有凹凸表面14的部分来进行注入工序，从而能够将气泡29配置于型腔23内部的规定位置，并在规定位置形成如图1(B)等所示的凹凸表面14。由此，无需在树脂注入后在型腔23的内部移动气泡29，能够简化成形工序。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。

Claims (5)

1.一种纤维强化复合材料的制造方法，其通过在强化纤维片材中含浸树脂并固化所述树脂来成形纤维强化复合材料，所述纤维强化复合材料的制造方法包括：
收纳工序，其将所述强化纤维片材收纳于成形模具的型腔；以及
成形工序，其通过将所述树脂注入所述成形模具的所述型腔来将所述树脂含浸于所述强化纤维片材，并固化所述树脂，
其中，在所述成形工序中，在将包含于所述树脂的、被细微化的气泡配置于所述型腔的规定位置之后，固化所述树脂。
2.如权利要求1所述的纤维强化复合材料的制造方法，其中，
通过在所述成形模具形成温度梯度，将包含于所述树脂的所述气泡移动至所述规定位置。
3.如权利要求1或2所述的纤维强化复合材料的制造方法，其中，
在所述成形工序中，通过在注入所述型腔的所述树脂固化之前在所述成形模具的内部产生磁力、声波或静电，从而将包含于所述树脂的所述气泡移动至所述规定位置。
4.如权利要求1所述的纤维强化复合材料的制造方法，其中，
在所述成形工序中，通过将含有所述气泡的第一树脂从设置于所述成形模具的第一注入口注入所述型腔，并将所述气泡的含量比所述第一树脂少的第二树脂从设置于所述成形模具的第二注入口注入所述型腔，从而将包含于所述第一树脂的所述气泡配置于所述规定位置。
5.如权利要求1-4中任一项所述的纤维强化复合材料的制造方法，其中，
通过将超声波或振动施加于固化之前的所述树脂，从而将包含于所述树脂的所述气泡进行细微化。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109203313A (zh) * 2018-09-29 2019-01-15 中南大学 一种复合材料的固化方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6562764B2 (ja) * 2015-08-10 2019-08-21 株式会社ブリヂストン 防振部材及び防振部材の製造方法
CN113583268B (zh) * 2021-09-01 2022-12-02 西安交通大学 一种用于提升纤维树脂基复合材料性能的方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320302A2 (en) * 1987-12-10 1989-06-14 General Electric Company Method and apparatus for making a fiber reinforced composite article
JPH01311436A (ja) * 1988-06-08 1989-12-15 Fujitsu Ltd 光ディスク基板の製造方法
JPH04332627A (ja) * 1991-05-08 1992-11-19 Fuji Heavy Ind Ltd 複合材の成形装置
US5730922A (en) * 1990-12-10 1998-03-24 The Dow Chemical Company Resin transfer molding process for composites
WO2004000536A1 (en) * 2002-06-24 2003-12-31 Lang Eric J Channel assisted resin transfer molding
CN1513663A (zh) * 2003-06-11 2004-07-21 哈尔滨工业大学 超声处理树脂传递模塑方法及所用的装置
CN101549560A (zh) * 2009-05-19 2009-10-07 哈尔滨工业大学 一种超声处理树脂传递模塑的方法及所用的设备
DE102010033287A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung eines geformten Faserverbundbauteils für ein Kraftfahrzeug
US20140070452A1 (en) * 2011-05-16 2014-03-13 Hiromichi Akiyama Rtm method and rtm apparatus
CN104441689A (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 广州市凯思勒新材料科技有限公司 适用于纤维复合材料的rtm成型工艺
CN103118810B (zh) * 2010-09-24 2015-07-01 朗姆研究公司 改进的超声波清洗的方法和装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5882719A (ja) 1981-11-11 1983-05-18 Dainippon Ink & Chem Inc 繊維強化プラスチツク用成形材料の製法
JPS61143122A (ja) 1984-12-18 1986-06-30 Sumitomo Bakelite Co Ltd 積層板の製造方法
JP5374866B2 (ja) 2006-12-26 2013-12-25 東レ株式会社 積層体の圧縮賦形装置およびプリフォームの製造方法およびプリプレグ成形体の製造方法
JP5946763B2 (ja) 2012-12-28 2016-07-06 積水化学工業株式会社 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320302A2 (en) * 1987-12-10 1989-06-14 General Electric Company Method and apparatus for making a fiber reinforced composite article
JPH01311436A (ja) * 1988-06-08 1989-12-15 Fujitsu Ltd 光ディスク基板の製造方法
US5730922A (en) * 1990-12-10 1998-03-24 The Dow Chemical Company Resin transfer molding process for composites
JPH04332627A (ja) * 1991-05-08 1992-11-19 Fuji Heavy Ind Ltd 複合材の成形装置
WO2004000536A1 (en) * 2002-06-24 2003-12-31 Lang Eric J Channel assisted resin transfer molding
CN1513663A (zh) * 2003-06-11 2004-07-21 哈尔滨工业大学 超声处理树脂传递模塑方法及所用的装置
CN101549560A (zh) * 2009-05-19 2009-10-07 哈尔滨工业大学 一种超声处理树脂传递模塑的方法及所用的设备
DE102010033287A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung eines geformten Faserverbundbauteils für ein Kraftfahrzeug
CN103118810B (zh) * 2010-09-24 2015-07-01 朗姆研究公司 改进的超声波清洗的方法和装置
US20140070452A1 (en) * 2011-05-16 2014-03-13 Hiromichi Akiyama Rtm method and rtm apparatus
CN104441689A (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 广州市凯思勒新材料科技有限公司 适用于纤维复合材料的rtm成型工艺

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴晅: "《气固两相穿越液池过程中的多相流动与传热传质》", 31 December 2016 *
德）F.奥特斯（FRANZ OETERS）著: "《钢冶金学》", 30 June 1997, 冶金工业出版社 *
王景明;孙志杰;赵卫娟;张佐光: "树脂中气泡运动速度的影响因素", 《玻璃钢/复合材料》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109203313A (zh) * 2018-09-29 2019-01-15 中南大学 一种复合材料的固化方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6554128B2 (ja) 2019-07-31
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JP2018140595A (ja) 2018-09-13

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