JP2001260238A - Ｒｔｍ成形法およびｆｒｐ成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形の必要が範囲全域にわたって樹脂未含浸
部の発生を防止できるようにしたＲＴＭ成形法と、その
方法を用いて成形した均一で良好な品質のＦＲＰ成形体
を提供する。 【解決手段】 コア材の表面に溝を設け、樹脂をコア材
の一面側から注入し前記溝を通して拡散させつつコア材
表面上に配された強化繊維に含浸せしめるＲＴＭ成形法
において、前記コア材として、樹脂注入側の面から反対
側の面に貫通する貫通孔を有するコア材を使用すること
を特徴とするＲＴＭ成形法、およびその方法で成形した
ＦＲＰ成形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＲＴＭ成形法（Ｒ
ｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）および
ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）成形体に関し、とく
に、マトリックス樹脂を強化繊維に均一に含浸させるこ
とのできるＲＴＭ成形法、およびそのＲＴＭ成形法によ
り成形した均一で優れた特性を有するＦＲＰ成形体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コア材の表面に強化繊維を配し、マトリ
ックス樹脂を注入して強化繊維に含浸させてＦＲＰ成形
体を成形するに際し、コア材の表面に溝を設け、該溝に
沿わせて樹脂を拡散させつつ強化繊維に含浸させるよう
にしたＲＴＭ成形法が知られている。たとえば図８に示
すように、コア材１０１の表面に適宜溝１０２（図示例
では、大溝１０２ａと小溝１０２ｂが刻設されてい
る。）を設け、注入樹脂１０３が溝１０２を伝わって拡
散することにより、極力樹脂未含浸部を発生させないよ
うにした方法である。この方法では、注入樹脂１０３
が、溝１０２を伝わって裏面側にまで回り込むことまで
意図されている。

【０００３】とくに、コア材１０１の表裏両面側に強化
繊維を配してＦＲＰサンドイッチ構造体を製作する際に
は、コア材の樹脂注入側と反対の面側では、強化繊維へ
の樹脂含浸が難しくなることがあるため、上記のような
溝１０２を設けその溝１０２を伝わって樹脂が流れるこ
とができるようにすることにより、反対面側でも所望の
樹脂含浸を行わせるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、比較的
高粘度（たとえば室温において粘度５００ｃｐｓ以上）
の樹脂を用いる場合には、樹脂が溝１０２を伝わって反
対面に行くまでに時間がかかり、樹脂のゲル化が生じて
未含浸部が残るおそれがあるという問題があった。

【０００５】こうした問題を解決するために、高粘度の
樹脂を使用する場合には、成形型を加温して樹脂の粘度
を下げて含浸させる、あるいは樹脂に高圧力をかけて含
浸させるなどの方法が用いられてきた。ところが、成形
型を加熱する場合には、特に大型の成形体を作る場合に
は、成形型の加温設備の費用が非常に高いものとなる。
一方、高圧力をかけるためには、成形型も金属製の大き
なものにならざるを得ず、非常に値段の高い成形型が必
要となる。

【０００６】特に最近注目されている、ＦＲＰの建築材
料分野への応用については、樹脂が難燃性を持つ必要が
あり、そのため建築用途で準不燃材料として知られてい
るフェノール樹脂がよく用いられるが、ＲＴＭ成形用の
フェノール樹脂は粘度が高いため、通常のＲＴＭ成形法
ではコア材の樹脂注入側と反対面側に未含浸部が発生す
ることがあり、品質の良い成形体を得るのは困難であっ
た。

【０００７】そこで本発明の課題は、上記のような実情
に鑑み、高粘度樹脂を使用する場合にあっても、とくに
コア材の樹脂注入面と反対面側にも樹脂が容易に拡散さ
れるようにし、成形の必要な範囲全域にわたって樹脂未
含浸部の発生を防止できるようにしたＲＴＭ成形法と、
その方法を用いて成形した均一で良好な品質のＦＲＰ成
形体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るＲＴＭ成形法は、コア材の表面に溝を
設け、樹脂をコア材の一面側から注入し前記溝を通して
拡散させつつコア材表面上に配された強化繊維に含浸せ
しめるＲＴＭ成形法において、前記コア材として、樹脂
注入側の面から反対側の面に貫通する貫通孔を有するコ
ア材を使用することを特徴とする方法からなる。

【０００９】このＲＴＭ成形法においては、コア材の一
面側に注入された樹脂が、コア材に設けた貫通孔を通し
て、反対面側にも容易に流れるため、高粘度樹脂を使用
する場合にあっても、反対面側に良好にかつ均一に樹脂
を拡散させることができるようになる。したがって、注
入樹脂は、注入面側においても反対面側においても、溝
を介して良好に拡散されつつ、強化繊維に含浸されるよ
うになり、樹脂未含浸部の発生が効率よく防止される。
未含浸部が発生しないため、均一で優れた品質のＦＲＰ
成形体が得られる。

【００１０】コア材に設ける貫通孔としては、コア材の
両面にわたって貫通する孔であればとくに限定されない
が、貫通孔の断面積の和がコア材の一面の面積の１／１
００から１／５０００の範囲にあることが好ましい。貫
通孔の断面積の和が上記範囲よりも大きいと、樹脂は注
入側と反対の面側に良好に流れるものの、コア材の貫通
孔に樹脂が入り込みそのまま成形されてしまうため、通
常軽量の発泡体等が使用されるコア材に対して樹脂の密
度が高くなりすぎ、成形後のＦＲＰ成形体の重量が大き
くなりすぎるおそれがある。また、貫通孔の断面積の和
が上記範囲よりも小さいと、反対面側への樹脂の拡散量
が小さくなるため、未含浸部の発生防止効果が損なわれ
る。

【００１１】また、貫通孔の個数についても特に限定さ
れないが、貫通孔を通しての反対面側への樹脂の良好な
拡散効果を得るためには、コア材表面の１ｍ² あたり１
〜５０個設けられることが好ましい。

【００１２】本発明に係るＦＲＰ成形体は、上記のよう
なＲＴＭ成形法を用いて成形したものである。コア材の
両面側にマトリックス樹脂が均一に回り込んで強化繊維
に均一に含浸されるため、均一で良好な品質のＦＲＰ成
形体となる。

【００１３】とくに、前述したような準不燃性材料とし
て用いられるフェノール樹脂をマトリックス樹脂とする
場合、該マトリックス樹脂の粘度が多少高くても、上述
した優れた樹脂拡散性能を発揮させることができる。し
たがって、建築分野等、比較的大型の構造体を成形する
場合に、均一で優れた品質のＦＲＰ成形体を得ることが
可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、
本発明の一実施態様に係るＲＴＭ成形法を実施するため
の装置の概略構成を示している。図において、１は成形
型を示しており、成形型１上または成形型１内に、表面
（本実施態様では両面）に溝２を有するコア材３が配置
され、コア材３の表面（本実施態様では両面）上に、強
化繊維基材４が配される。強化繊維基材４は、成形すべ
き成形体に応じて、適宜、複数枚積層される。

【００１５】コア材３は、たとえば図３に示すように形
成され、この例では、コア材３の両面に、溝２として、
大溝２ａと、該大溝２ａから分岐した小溝２ｂとが刻設
されている。このコア材３に、樹脂注入面側（図３の上
面側）から、反対の面側に貫通する貫通孔５が設けられ
る。貫通孔５の面積や個数は、前述した好ましい範囲内
に設定されている。

【００１６】成形型１上にコア材３と強化繊維基材４を
配置した状態にて、その全体がバッグフィルム６で覆わ
れる。バッグフィルム６内を真空引き可能なように、バ
ッグフィルム６の周縁部と成形型１との間にシール材７
が配されている。

【００１７】バッグフィルム６には、樹脂注入口８が適
当数設けられており、各樹脂注入口８は、本実施態様で
は、図３に示した大溝２ａに対応する位置で、かつ、貫
通孔５の上方の位置に配置されている。真空引き（減
圧）は、バッグフィルム６内に配置された真空パイプ９
を介し、吸引口１０を通して行われる。吸引は、図示を
省略した真空ポンプにより行われる。

【００１８】マトリックス樹脂は、樹脂注入口８から注
入され、同時にバッグフィルム６内が真空状態（減圧状
態）とされる。注入された樹脂は、コア材３の樹脂注入
面側において、溝２を通して拡散されつつ強化繊維基材
４に含浸される。また、注入された樹脂は、貫通孔５を
通して、樹脂注入面側とは反対の面側に供給され、その
反対面側においても溝２を通して拡散されつつ強化繊維
基材４に含浸される。貫通孔５の存在により、注入樹脂
は容易に反対面側にも流れ、該反対面側における樹脂未
含浸部の発生が防止される。

【００１９】成形されたＦＲＰ成形体は、たとえば図４
に示すようになる。コア材３の両面側に、強化繊維基材
４とマトリックス樹脂とからなるＦＲＰスキン層１１が
配されたサンドイッチ構造のＦＲＰ成形体１２が成形さ
れる。この例では、各コア材３間にリブ１３が配された
構造となっている。リブ１３によって両ＦＲＰスキン層
１１が連結され、一層高強度、高剛性のＦＲＰ成形体１
２となる。リブ１３も、ＦＲＰスキン層１１と同種のＦ
ＲＰからなることが好ましい。

【００２０】このＦＲＰ成形体１２においては、溝２や
貫通孔５内には、基本的には樹脂のみが硬化されて残存
することになる。貫通孔５の面積や個数を前述した好ま
しい範囲にすることにより、ＦＲＰ成形体１２の強度、
剛性を確保しつつ、軽量性を確保できる。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。 実施例１、比較例１ 材料として、東レ（株）製の炭素繊維クロス（目付３０
０ｇ／ｍ² ）と、ガラス繊維クロス（６００ｇ／
ｍ² ）、フェノール樹脂を用い、長さ５ｍ、幅２ｍ、厚
さ１００ｍｍのＦＲＰサンドイッチパネルを成形した。
図１に示したように強化繊維基材、コア材などを配置
し、全体をバッグフィルムで多い内部を真空にした（積
層は炭素繊維クロス２プライ、ガラス繊維クロス６プラ
イ）。樹脂注入口を通して、真空系内へフェノール樹脂
の注入を行った。なお、使用した樹脂及び成形条件は以
下の通りであり、成形したＦＲＰ成形体の断面は図４に
示したようになった。 樹脂温度 ： ２５℃ 樹脂粘度 ： ５２０ｃｐｓ 樹脂ゲル化時間 ： ２５分 成形雰囲気温度 ： ２０℃

【００２２】コア材については、比較例１においては図
７（Ａ）、（Ｂ）に示すようにコア材１１１に溝１１２
を設けただけのもの、一方実施例１においては、図５
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コア材２１に溝２２を設
けるとともに、注入口に対応する位置に貫通孔２３をコ
ア材２１の略中央部に１個設けたものを用いた。コア材
はいずれも一辺５０ｃｍの正方形のものを用いた。実施
例１では貫通孔２３は、直径２ｃｍの孔をコア材１個に
ついて１個設けた。

【００２３】上記の実施例１、比較例１において、それ
ぞれ樹脂注入面の裏面での未含浸領域（樹脂が含浸せず
クロスがむき出しになっている部分）の面積の比較を行
った結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１で
は、樹脂未含浸部の発生を完全に防止できた。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例２ 実施例１と同様のＦＲＰ成形品を同じ材料、条件で成形
を行った。コア材については図６（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように、コア材３１に溝３２を設けるとともに、直径
０．５ｃｍの貫通孔３３を４個開けたものを用いて成形
を行ったところ、実施例１と同様、未含浸部のない成形
品が得られた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＲＴＭ成
形法によれば、コア材に貫通孔を設けて、高粘度の樹脂
であっても注入側と反対面側に容易に流れることができ
るようにしたので、成形範囲全域にわたって、樹脂未含
浸部の発生を効率よく防止できる。したがって、この方
法により成形されたＦＲＰ成形体は、樹脂が強化繊維に
均一に含浸されて硬化され、均一で優れた品質を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係るＲＴＭ成形法を実施
するための成形装置の概略縦断面である。

【図２】図１の成形装置の斜視図である。

【図３】図１の成形法に使用するコア材の一例を示す斜
視図である。

【図４】図１の成形法により成形されたＦＲＰ成形体の
一例を示す部分縦断面図である。

【図５】実施例１で使用したコア材を示し、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は斜視図である。

【図６】実施例２で使用したコア材を示し、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は斜視図である。

【図７】比較例１で使用したコア材を示し、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は斜視図である。

【図８】従来のコア材の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 成形型 ２、２ａ、２ｂ、２２、３２ 溝 ３、２１、３１ コア材 ４ 強化繊維基材 ５、２３、３３ 貫通孔 ６ バッグフィルム ７ シール材 ８ 樹脂注入口 ９ 真空パイプ １０ 吸引口 １１ ＦＲＰスキン層 １２ ＦＲＰ成形体 １３ リブ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア材の表面に溝を設け、樹脂をコア材
   の一面側から注入し前記溝を通して拡散させつつコア材
   表面上に配された強化繊維に含浸せしめるＲＴＭ成形法
   において、前記コア材として、樹脂注入側の面から反対
   側の面に貫通する貫通孔を有するコア材を使用すること
   を特徴とするＲＴＭ成形法。
2. 【請求項２】 貫通孔の断面積の和がコア材の一面の面
   積の１／１００から１／５０００の範囲にあることを特
   徴とする、請求項１に記載のＲＴＭ成形法。
3. 【請求項３】 貫通孔を、１ｍ² あたり１〜５０個設け
   ることを特徴とする、請求項１または２に記載のＲＴＭ
   成形法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ
   成形法で成形されたＦＲＰ成形体。
5. 【請求項５】 マトリックス樹脂がフェノール樹脂であ
   る、請求項４に記載のＦＲＰ成形体。