JP2001260239A - Ｆｒｐ成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性が良く、余剰な樹脂および強化繊維基
材が不要で、容易に繊維体積含有率を上げることがで
き、より軽量でありながらとくに機械的物性に優れたＦ
ＲＰ成形体を成形することが可能な、ＦＲＰ成形体の製
造方法を提供する。 【解決手段】 マトリックス樹脂に対して重量比で５％
〜２０％の有機溶剤を混合してＦＲＰ成形体を得ること
を特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ成形体の製
造方法に関し、とくに、より軽量でより高い物性を有す
るＦＲＰ成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ハンドレイアップによるＦＲ
Ｐ成形体の成形や、ハンドレイアップを行った後に真空
成形するＦＲＰ成形体の成形法が知られている。このよ
うな成形法では、低温では成形作業時にマトリックス樹
脂の粘度が高く、強化繊維基材への均一に含浸が困難で
あるため、通常、余剰の樹脂を調合し使用している。そ
のため、ＦＲＰ成形体の重量が重くなり、また、ＦＲＰ
成形体の繊維体積含有率（以下、単にＶｆと表わすこと
もある。）が上がらないため、ＦＲＰ成形体の物性が低
くなる傾向があった。それに伴って、ＦＲＰ成形体の剛
性を上げるために強化繊維基材層の積層枚数を増やさざ
るを得ず、ＦＲＰ成形体の重量がさらに重くなるという
問題があった。

【０００３】また、粘度の高い、余剰気味のマトリック
ス樹脂を強化繊維基材に含浸させなければならないた
め、成形時の作業性が悪いという問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、上記のような従来の成形法の問題点に着目し、ＦＲ
Ｐ成形体を成形するに際し、作業性が良く、余剰な樹脂
および強化繊維基材が不要で、容易に繊維体積含有率を
上げることができ、より軽量でありながらとくに機械的
物性に優れたＦＲＰ成形体を成形することが可能な、Ｆ
ＲＰ成形体の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【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ＦＲＰ成形体の製造方法は、マトリッ
クス樹脂に対して重量比で５％〜２０％の有機溶剤を混
合してＦＲＰ成形体を得ることを特徴とする方法からな
る。

【０００６】本発明におけるＦＲＰ成形体の成形法自体
はとくに限定されないが、本発明に係る方法は、ハンド
レイアップを用いた方法、とくにハンドレイアップを行
った後に真空成形を行う成形法に好適である。つまり、
ＦＲＰ成形方法の１種であるハンドレイアップ＋真空成
形法であり、ＦＲＰ成形体を得る際には、所定の強化繊
維基材をレイアップし、マトリックス樹脂を手で含浸さ
せた後に真空引きし、好ましくはさらに圧力をかける方
法である。

【０００７】このような成形法において、従来の成形法
では、比較的高粘度（たとえば室温において５００ｃｐ
ｓ以上）の樹脂を用いる場合には、樹脂が流れるのに時
間がかかり、樹脂のゲル化が生じて均一に含浸できない
ため、余剰の樹脂を調合し使用せざるを得ず、ＦＲＰ成
形体の重量は重くなる傾向があった。また、樹脂量が多
いため、Ｖｆが上がらず、ＦＲＰ成形体の物性が低くな
る傾向にあった。それに伴い、ＦＲＰ成形体の剛性を上
げるために強化繊維基材の積層枚数を増やさざるを得
ず、ＦＲＰ成形体の重量がさらに重くなるという問題を
招いていた。

【０００８】これに対し本発明に係る方法では、マトリ
ックス樹脂に対して重量比で５〜２０％の有機溶剤が混
合される。マトリックス樹脂に有機溶剤を混合すること
により、樹脂の粘度が低下し、樹脂の流れが良くなり、
均一に含浸できるようになる。余剰の樹脂を残さなくて
済み、安定して良好なＦＲＰ成形体が得られるようにな
る。また、余剰の樹脂をなくすか、ごく少量に抑えるこ
とができるので、ＦＲＰ成形体がより軽量になる。ま
た、樹脂含浸性が良いので、強化繊維基材の積層枚数は
必要最小限で済み、かつ、樹脂量が少ないのでＶｆを向
上でき、ＦＲＰ成形体のさらなる軽量化をはかるととも
に、ＦＲＰ成形体の機械的物性の向上をはかることがで
きる。より好ましい有機溶剤量は、マトリックス樹脂に
対する重量比で５〜２０％の範囲であり、さらに好まし
くは１０〜１５％の範囲である。

【０００９】有機溶剤の混合比率が２０％を越えると、
必要以上に硬化サイクルが延長したり、真空減圧下で樹
脂が発泡するため、ボイドが発生し、かえって物性を低
下させてしまう問題が発生する。また、５％未満である
と、樹脂の粘度が下がらず、前述の効果は期待できな
い。

【００１０】マトリックス樹脂、有機溶剤の種類はとく
に限定しないが、使用するマトリックス樹脂の種類に応
じて、その粘度低下に最適な有機溶剤を選択することが
好ましい。たとえば、マトリックス樹脂としてフェノー
ル樹脂を用いる場合には、有機溶剤としてアセトンが好
ましく、アセトンを樹脂に対して重量比で５％〜２０％
混合させるのが好ましい。他のマトリックス樹脂とし
て、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステル等
を用いることができ、それらに対する有機溶剤として
は、メタノール、エタノール、トルエン、メチルエチル
ケトンを適宜組み合わせ、前述の範囲で混合することが
できる。

【００１１】強化繊維の種類としてはとくに限定され
ず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維、シリコンカ
ーバイド繊維、さらには他の無機系繊維等を使用するこ
とができる。

【００１２】上述の如く有機溶剤をマトリックス樹脂中
に所定量混合することによって、樹脂の粘度を低下させ
ることができるので、樹脂が容易に強化繊維基材に含浸
できるようになり、結果的に繊維体積含有率（Ｖｆ）を
高くすることができる。Ｖｆは、たとえば３５〜４５％
の範囲とされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施例に基づい
て説明する。繊維強化基材としてＣＫ６２４３Ｃ（東レ
（株）製炭素繊維クロス織物、平織り３００ｇ／ｍ² 目
付）、マトリックス樹脂としてＰＲ−５３７１２（住友
ベークライト（株）製フェノール樹脂）、硬化剤はＨＰ
−１２３（住友ベークライト（株）製）、および有機溶
剤としてアセトンを使用し、厚み２．５ｍｍ狙いで１０
００ｍｍ×１０００ｍｍサイズのＦＲＰパネルを得る方
法で比較を行った。実施例１〜４においては、有機溶剤
としてのアセトンの量を、本発明で規定した範囲内で変
更し、比較例として、アセトンを用いない場合（比較例
１）、アセトンが本発明範囲外のもの（比較例２）につ
いて比較試験を行った。

【００１４】実施例１〜４表１に示すように、フェノー
ル樹脂に対して５％〜２０％とアセトン５％ずつ変更し
て混合し、成形を行った。アセトンで希釈され、低粘度
化した樹脂は、含浸性が良好で、ゲル化時間も長く、取
扱いに問題はなかった。また、曲げ特性にも問題はなか
った。

【００１５】（１）成形型および副資材の準備 成形型１を清浄する。 真空用シール材２（エアテック社製”ＧＳ−２１
３”）を１４００ｍｍ×１４００ｍｍの範囲に貼り付け
る。 成形型１のシール材２の貼り付け範囲の内側に離型剤
（ケムリース社製”ＲＣ−１”）を塗布する。 穴あきフィルム３（エアテック社製”Ａ４０００
Ｐ”）（図１（Ｄ）に図示）を１１００ｍｍ×１１００
ｍｍサイズで、１枚カットする。 ブリーダ４（エアテック社製”エアーウェーブＮ１
０”）（図１（Ｄ）に図示）を１１００ｍｍ×１１００
ｍｍサイズで、１枚カットする。 バッギングフィルム５（東レ合成フィルム（株）製”
トレファンＮＯ”）（図１（Ｄ）に図示）を１５００ｍ
ｍ×１５００ｍｍサイズで、１枚カットする。 真空ライン６および真空用吸引口７（図１（Ｄ）に図
示）を準備する。

【００１６】（２）基材の準備 強化繊維基材８（東レ（株）製炭素繊維クロス織物、
ＣＫ６２４３Ｃ、平織り３００ｇ／ｍ² 目付）（図１
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に図示）を、１０００ｍｍ×１
０００ｍｍのサイズで、６枚カットする。

【００１７】（３）樹脂および溶剤の準備 フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＲＰ−５
３７１２）を、１７００ｇ準備する。 硬化剤（住友ベークライト（株）製ＨＰ−１２３）
を、１０％（１７０ｇ）準備する。 アセトンの必要量を準備する。

【００１８】（４）成形 フェノール樹脂に、硬化剤および、アセトンを所定重
量比投入し、ミキサーで充分に混合する。 混合した樹脂９を約３００ｇ、成形型１上に投入し、
約１０００ｍｍ×１０００ｍｍの範囲に、含浸ローラー
で塗布する（図１（Ａ））。 樹脂を塗布した成形型１上に基材８を１枚積層する
（図１（Ｂ））。 積層した基材８上に、樹脂を約３００ｇ投入し、含浸
ローラーで、樹脂を含浸させる（図１（Ｃ））。 さらに基材８を１枚のせ、樹脂を約３００ｇ投入し、
含浸ローラーで、樹脂を含浸させる（図１（Ｃ））。 前述（５）の作業を繰り返す。 積層作業の終了後、積層体の上に、穴あきフィルム
３、ブリーダ４を順にのせ、バッギングフィルム５でバ
ッグする。 バッグ内を真空引きし、２４時間室温放置し硬化させ
た後に、脱型を行った。

【００１９】（５）試験・評価 得られたＦＲＰパネルを、ＪＩＳ−Ｋ−７０７４炭素
繊維強化プラスチックの曲げ試験方法に準拠し、ｎ＝１
０で３点曲げ試験を行い、結果の比較を行った。 ＦＲＰパネルの厚みおよび厚みムラは、上記３点曲げ
試験時に、試験片を測定したデータを示す。 樹脂のゲル化時間は、樹脂１ｋｇを容器内に入れ、熱
電対で樹脂の温度変化を測定し、樹脂温度が急激に立ち
上がるまでに要した時間を、ゲル化時間とした。 樹脂のフロー量は、（フェノール樹脂の重量＋硬化剤
の重量＋基材の重量＋アセトンの樹脂量−ＦＲＰパネル
の重量）とした。 ＦＲＰパネルのＶｆは、（繊維強化基材の理論上の厚
み÷ＦＲＰパネルの厚み）×１００（％）とした。 結果を成形条件とともに表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】比較例１ フェノール樹脂のみで成形を行った。希釈されていない
樹脂は粘度が高いため、含浸性が悪く、ゲル化時間も短
く、作業しづらい。また、均一に含浸できず、厚みムラ
が大きく、曲げ特性も低めとなった。

【００２２】比較例２ フェノール樹脂に対して３０％のアセトンを混合し、成
形を行った。アセトンで希釈され、低粘度化した樹脂
は、含浸性が良好で、取扱いに問題はないが、真空減圧
下で樹脂が流れすぎ、また、真空減圧下で樹脂が発泡し
たため、ボイドが発生し、曲げ特性が低めとなった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＦＲＰ成
形体の製造方法によれば、マトリックス樹脂に特定量の
有機溶剤を混合して成形するようにしたので、マトリッ
クス樹脂を適切に低粘度化して良好な含浸性を達成で
き、余剰な樹脂および余剰な強化繊維基材が不要とな
り、軽量で高い物性を有するＦＲＰ成形体を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法によるＦＲＰ成形体の成形工程を
示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 成形型 ２ シール材 ３ 穴あきフィルム ４ ブリーダ ５ バッギングフィルム ６ 真空ライン ７ 真空吸引口 ８ 強化繊維基材 ９ 樹脂

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F072 AA01 AA04 AA06 AA07 AA09 AB10 AB27 AD11 AD13 AE01 AG02 AG03 AG13 AG16 AG17 AH02 AH12 AH22 AH36 AK13 4F205 AA37 AD16 AM28 HA03 HA23 HA33 HA35 HB01 HE21 HF02 HK03 HM06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリックス樹脂に対して重量比で５％
   〜２０％の有機溶剤を混合してＦＲＰ成形体を得ること
   を特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 成形方法がハンドレイアップを行った後
   に真空成形することを特徴とする、請求項１に記載のＦ
   ＲＰ成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 ＦＲＰ成形体の繊維体積含有率が３５〜
   ４５％の範囲にあることを特徴とする、請求項１または
   ２に記載のＦＲＰ成形体の製造方法。