JP2000079649A - Frp構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
とともに、コア材内部における発泡液の発泡を現場でも
行えるようにする。 【解決手段】 中空体と、該中空体の周囲に配置された
FRP層とを有するFRP構造体であって、前記FRP
層が、強化繊維基材に樹脂が実質的に同時に含浸され実
質的に同時に硬化される一発成形により成形されている
FRP構造体、および中空体と、該中空体の周囲に配置
されたFRP層とを有するFRP構造体であって、前記
中空体に対し樹脂拡散手段が設けられており、少なくと
も前記FRP層の強化繊維基材と前記中空体が樹脂によ
り一体化されていることを特徴とするFRP構造体、な
らびにその製造方法。
Description
びその製造方法に関し、とくに中空体からなるコア材を
用いた軽量で高強度のFRP構造体を安価に効率よく製
造できる方法に関する。
維強化プラスチック)が各種産業分野で注目されてお
り、中でもCFRP(炭素繊維強化プラスチック)が、
その優れた機械特性等から注目されている。
る場合には、FRPのスキン材と軽量のコア材との組み
合わせ構造、とくにコア材の両面にFRPスキン板を配
置したサンドイッチ構造を採ることがある。このような
構成により、大型でありながら軽量で、必要な強度、剛
性を備えたFRP構造体が得られる。
造体においては、そのコア材として、軽量性等を確保す
る点から、発泡材、たとえばポリウレタン発泡材を用い
ることが多い。ところが、このような発泡材からなるコ
ア材は、重量の割には嵩高であるため重量当たりの輸送
コストが高く、FRP構造体全体に占めるコストの割合
が大きくなって、結局FRP構造体の製造コスト低減の
上で障害となることがある。
題点に着目し、安価に効率よく一発成形できるFRP構
造体およびその製造方法を提供することにある。
材が備えていた断熱性、遮音性等の優れた特性を、FR
P構造体の成形現場や施工現場でも簡単に付与できるF
RP構造体およびその製造方法を提供することも課題と
する。
に、本発明のFRP構造体は、中空体と、該中空体の周
囲に配置されたFRP層とを有するFRP構造体であっ
て、前記FRP層が、強化繊維基材に樹脂が実質的に同
時に含浸され実質的に同時に硬化される一発成形により
成形されていることを特徴とするものからなる。
体と、該中空体の周囲に配置されたFRP層とを有する
FRP構造体であって、前記中空体に対し樹脂拡散手段
が設けられており、少なくとも前記FRP層の強化繊維
基材と前記中空体が樹脂により一体化されていることを
特徴とするものからなる。この樹脂拡散手段は、たとえ
ば、網状体などの媒体、あるいは、中空体の表面に設け
られた溝から構成できる。
ックまたはゴムまたは厚さが1mm以下の薄肉金属から
構成できる。また、この構成材料を可撓性のものとして
もよい。中空体の断面は、たとえば円形または矩形に形
成できる。さらに、中空体内には、発泡材が充填されて
いてもよい。
中空体の少なくとも一面に、樹脂拡散手段と強化繊維基
材とを配置し、全体をバッグ基材で覆った後バッグ基材
で覆われた内部を真空状態にし、樹脂を注入して前記樹
脂拡散手段を介して樹脂を前記強化繊維基材の面方向に
拡散させつつ厚み方向に含浸することにより一発成形す
ることを特徴とする方法からなる。
料から構成し、成形前あるいは成形時に内圧を加えるよ
うにしてもよい。また、中空体内には、成形後に、ある
いは成形時に、発泡液を注入し、中空体内で発泡させて
中空体内に発泡材を充填させるようにしてもよい。とく
に成形後に発泡液を注入することにより、成形現場や施
工現場での発泡が可能になる。
法においては、コア材を中空体から構成するので、該中
空体を、たとえば引き抜き成形等によって製造すること
が可能となり、コア材が安価に製造される。これによ
り、FRP構造体全体の製造コストが大幅に低減され
る。
を中空体のまま残しておけば、FRP層によって必要な
強度が確保されつつ、内部が中空状態の、極めて軽量の
FRP構造体が得られる。
中空体内に発泡材を充填すれば、耐圧縮力を向上できる
ばかりでなく、断熱性や遮音性等の要求特性を、現場で
簡単に付与することができる。現場に運ぶのは、発泡前
の発泡液でよいから、輸送コストが嵩むこともなく、所
望の性能が安価に付与される。
形態を、図面を参照しながら説明する。本発明に係るF
RP構造体は、コア材として機能する中空体と、該中空
体の周囲に配置されたFRP層とを有するものである。
このFRP層は、強化繊維とマトリックス樹脂とを含む
複合材料である。FRP層の強化繊維としては、炭素繊
維の織物、マット、ストランドや、ガラス繊維の織物、
マット、ロービングを単独あるいは混合して使用するこ
とが好ましい。特に軽量化効果を最大限に発揮するため
には炭素繊維の使用が好ましい。そして、その炭素繊維
も、炭素繊維糸1本のフィラメント数が通常の10,0
00本未満のものではなく、10,000〜300,0
00本の範囲、より好ましくは50,000〜150,
000本の範囲にあるトウ状の炭素繊維フィラメント糸
を使用する方が、樹脂の含浸性、強化繊維基材としての
取扱い性、さらには強化繊維基材の経済性において、よ
り優れるため、好ましい。またFRP構造体の表面に炭
素繊維の織物を配置すると、表面の意匠性が高められ、
より好ましい。また、必要に応じて、あるいは要求され
る機械特性等に応じて、強化繊維の層を複数層に積層し
て強化繊維基材を形成し、その強化繊維基材に樹脂を含
浸する。積層する強化繊維層には、一方向に引き揃えた
繊維層や織物層を適宜積層でき、その繊維配向方向も、
要求される強度の方向に応じて適宜選択できる。
ポリエステル、フェノール、ビニルエステルなどの熱硬
化性樹脂が、成形性・コストの点で好ましい。ただし、
ナイロンやABS樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の混合樹脂も使用可能である。
スチック、特にフィルムやゴム等を使用できる。とく
に、ゴム等の可撓性の材料から構成しておけば、後述の
製造方法で説明するように、内圧をかけて膨らませるこ
とができる。
P層の体積繊維含有率が35%以上65%以下であり、
ボイド率が5%以下であることが好ましく、より好まし
くは、体積繊維含有率が40%以上55%以下、ボイド
率が3%以下である。このような高体積繊維含有率、お
よび低ボイド率は、たとえば溝付き中空体を用いた一発
成形により容易に達成される。
の代表的な例を示す。図1において、1は成形用の型を
示している。型1内に、コア材として空気圧0.5kg
/cm2 Gでふくらませたナイロン袋であり、その断面
が矩形からなる中空体2を配置するが、中空体2がゴム
等の可撓性材料からなる場合には、たとえば1〜2kg
/cm2 Gの内圧を加えて外方に向けて加圧しておく。
中空体2の周囲に、本実施態様では、まず、樹脂拡散手
段として、成形時に樹脂を面方向に拡散可能な網状の媒
体3(網状体)が配置され、該媒体3の周囲に強化繊維
基材4が配置される。これら中空体2、媒体3、強化繊
維基材4の組立体の上面側に、スチール板やプラスチッ
ク板、FRP板等からなる剛性板5が設けられ、全体が
バッグ基材6(本実施態様ではバッグフイルム)で覆わ
れた後、内部が真空ポンプ7によって真空状態にされ
る。しかる後に、バルブ8が開かれた液状の樹脂9が、
真空状態にされた型内に、樹脂の注入口10を通して主
として媒体3部分に向けて注入される。
化繊維基材4の面方向に速やかに拡散しつつ、強化繊維
基材4の厚み方向に含浸する。余分な樹脂は、ブリード
ライン11から排出される。含浸された樹脂が、常温
で、場合によっては加熱によって硬化され、FRP構造
体が完成する。硬化後にバッグ基材6と剛性板5が取り
除かれ、硬化したFRP構造体が型1から取り出され
る。このように、FRP構造体が一発成形される。
3と中空体2とがそのまま残るが、FRP構造体の物性
としては主としてFRP層によって支配されるので、と
くに問題となることはない。中空体2の内圧は、残圧と
してそのまま残ってもよいし、開放されて大気圧となっ
てもよい。
ブリードライン11を、成形されるFRP構造体の外側
に配設したが、図2に示すように、注入樹脂が媒体3部
分に直接注入され、かつ、媒体3部分から直接ブリード
アウトされるように、注入口21とブリードライン22
を内側、つまり媒体3の位置に設けるようにしてもよ
い。
成形前、成形時、成形後のいずれの段階においても、発
泡材を充填することが可能である。とくに、成形後に充
填させる場合には、成形現場やFRP構造体の施工現場
において、注入した発泡液を現場発泡させることができ
る。
に、タンク31内に収容された発泡液を注入機32を用
いて中空体33内に注入すればよい。注入後に発泡によ
り、図4に示すように、内部発泡材34が充填されたコ
ア材35が完成する。
ばよいので、輸送が容易であり、嵩高の発泡材を現場ま
で運ぶ必要がなくなる。
性や遮音性等の特性を付与できる。
き等による成形が可能であるから、安価に製作でき、F
RP構造体全体のコスト低減に大きく貢献できる。
脂拡散手段として網状体からなる媒体3を用いる場合を
示したが、このような媒体とは別に、あるいは媒体とと
もに、樹脂拡散手段として、中空体の表面に溝を形成し
た構成とすることもできる。
示す中空体91を用いることができる。図5に示す中空
体81においては、中空体81の四辺(又は三辺)に切
り欠き凹部82が設けられ、片面あるいは両面に、大溝
83と小溝84からなる溝が刻設されており、これら溝
を介して樹脂が迅速に、中空体81やその周囲に配置さ
れた強化繊維基材の面方向に拡散され、所望のFRP層
が形成される。
中空体91の側面に周方向に延びる溝92が形成され、
同時に、片面あるいは両面に大溝93、小溝94が形成
されている。小溝94は、全周にわたって延びていても
よい。これら溝を介して樹脂が迅速に、中空体91やそ
の周囲に配置された強化繊維基材の面方向に拡散され、
所望のFRP層が形成される。
造体およびその製造方法によれば、たとえば真空バッグ
方によるFRP構造体の一発成形を、中空体コア材を用
いて安価に効率よく行うことができる。また、中空体内
への発泡材充填を現場で簡単に行うことができ、耐圧縮
力の向上の他にも断熱性、遮音性等の所望の特性を現場
で容易に付与することができる。
方法を示す概略構成図である。
る。
示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 中空体と、該中空体の周囲に配置された
FRP層とを有するFRP構造体であって、前記FRP
層が、強化繊維基材に樹脂が実質的に同時に含浸され実
質的に同時に硬化される一発成形により成形されている
ことを特徴とするFRP構造体。 - 【請求項2】 中空体と、該中空体の周囲に配置された
FRP層とを有するFRP構造体であって、前記中空体
に対し樹脂拡散手段が設けられており、少なくとも前記
FRP層の強化繊維基材と前記中空体が樹脂により一体
化されていることを特徴とするFRP構造体。 - 【請求項3】 前記樹脂拡散手段が網状体からなる、請
求項2のFRP構造体。 - 【請求項4】 前記樹脂拡散手段が前記中空体の表面に
設けられた溝からなる、請求項2のFRP構造体。 - 【請求項5】 前記中空体がプラスチックまたはゴムま
たは薄肉金属から構成されている、請求項1ないし4の
いずれかに記載のFRP構造体。 - 【請求項6】 前記中空体の断面が円形または矩形から
なる、請求項1ないし5のいずれかに記載のFRP構造
体。 - 【請求項7】 前記中空体内に発泡材が充填されてい
る、請求項1ないし6のいずれかに記載のFRP構造
体。 - 【請求項8】 FRP層の体積繊維含有率が35%以上
65%以下であり、ボイド率が5%以下である、請求項
1〜7のいずれかに記載のFRP構造体。 - 【請求項9】 FRP構造体の強化繊維として、1本当
たりのフィラメント数が10,000〜300,000
本の範囲にある炭素繊維を用いることを特徴とする、請
求項1〜8のいずれかに記載のFRP構造体。 - 【請求項10】 中空体の少なくとも一面に、樹脂拡散
手段と強化繊維基材とを配置し、全体をバッグ基材で覆
った後バッグ基材で覆われた内部を真空状態にし、樹脂
を注入して前記樹脂拡散手段を介して樹脂を前記強化繊
維基材の面方向に拡散させつつ厚み方向に含浸すること
により一発成形することを特徴とする、FRP構造体の
製造方法。 - 【請求項11】 前記中空体を可撓性の材料から構成
し、内圧を加える、請求項10のFRP構造体の製造方
法。 - 【請求項12】 前記中空体と樹脂拡散手段と強化繊維
基材との組立体を型内に形成するとともに、その組立体
の少なくとも一面上に剛性板を設け、全体をバッグ基材
で覆った後バッグ基材で覆われた内部を真空状態にし、
樹脂を注入して前記樹脂拡散手段を介して樹脂を前記強
化繊維基材の面方向に拡散させつつ厚み方向に含浸する
ことにより一発成形し、成形後にバッグ基材および剛性
板を取り除いて成形されたFRP構造体を型から取り出
す、請求項10または11のFRP構造体の製造方法。 - 【請求項13】 前記中空体内に発泡液を注入し、中空
体内で発泡させる、請求項10ないし12のいずれかに
記載のFRP構造体の製造方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2000048823A1 (fr) * | 1999-02-17 | 2000-08-24 | Toray Industries, Inc. | Corps cylindrique en plastique renforce de fibre de verre et procede de production |
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-
1998
- 1998-07-31 JP JP10217026A patent/JP2000079649A/ja active Pending
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