JP2002192535A - Rtm成形方法 - Google Patents

Rtm成形方法

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JP2002192535A JP2000396669A JP2000396669A JP2002192535A JP 2002192535 A JP2002192535 A JP 2002192535A JP 2000396669 A JP2000396669 A JP 2000396669A JP 2000396669 A JP2000396669 A JP 2000396669A JP 2002192535 A JP2002192535 A JP 2002192535A
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cavity
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rtm molding
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Shunei Sekido
俊英 関戸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂注入圧を増加することなく、キャビティ
内の樹脂流動に問題が生じやすい部分にも良好に樹脂が
流動できるようにし、全体的に欠陥のないFRP構造体
を得ることが可能なRTM成形方法を提供する。 【解決手段】 金型により形成されるキャビティ内に強
化繊維基材を配置し、樹脂をキャビティ内に注入した後
硬化させるRTM成形方法において、キャビティ内の少
なくとも一部位に、注入されてきた樹脂を拡散させる媒
体を配置することを特徴とするRTM成形方法。

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(繊維強化
プラスチック)構造体のRTM(Resin Tran
sfer Molding)成形方法に関し、とくに、
金型のキャビティでの部分的な樹脂流動不良、含浸不良
を防止できるようにしたRTM成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、FRP構造体を成形する方法
として、金型により形成される密閉されたキャビティ内
に強化繊維基材を配置し、キャビティ内に樹脂を加圧注
入して強制的にキャビティ内に充満させるとともに強化
繊維基材に含浸させ、樹脂を加熱等により硬化させてF
RPを成形するRTM成形方法が知られている。
【0003】この従来のRTM成形方法においては、と
くにキャビティが凹凸が入りくんだ複雑な形状に形成さ
れる場合、キャビティ内に部分的に樹脂が良好に流動さ
れない部位が生じることがある。また、高密度で充填さ
れた強化繊維基材に樹脂を加圧注入しても、部分的に流
動抵抗が高い部分が存在すると、その部分に良好に樹脂
を流動させるのが困難になることがある。
【0004】このようにキャビティ内に樹脂の流動が困
難か、樹脂が流れ込まない部位が生じると、樹脂含浸不
良が生じたり、気泡が押し出されないため気泡を巻き込
んだりし、欠量やボイド等の欠陥を生じることがある。
とくにこのような欠陥が意匠面に存在すると、FRP製
品の品質にとって致命的となる。また、樹脂の欠量が生
じると、部分的に強度不足が生じ、構造的な欠陥ともな
る。このような欠陥は、とくに、キャビティを形成する
金型の凹部、中でも凹部のコーナ部や、キャビティ内へ
の樹脂注入口近辺に発生しやすい。
【0005】上記のような欠陥の発生を防止するため
に、樹脂の注入圧を高めることも考えられるが、樹脂の
加圧力を高めると、キャビティ内に配置されている強化
繊維基材の繊維配向が乱れ、その部分の強度低下を招く
ことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、上記のような問題点に着目し、樹脂注入圧を増加す
ることなく、キャビティ内の樹脂流動に問題が生じやす
い部分にも良好に樹脂が流動できるようにし、全体的に
欠陥のないFRP構造体を得ることが可能なRTM成形
方法を提供することにある。
【0007】
【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成形方法は、金型により形成さ
れるキャビティ内に強化繊維基材を配置し、樹脂をキャ
ビティ内に注入した後硬化させるRTM成形方法におい
て、キャビティ内の少なくとも一部位に、注入されてき
た樹脂を拡散させる媒体を配置することを特徴とする方
法からなる。
【0008】このRTM成形方法においては、従来樹脂
が流動しにくかった部位に上記媒体のみを配置すること
もでき、媒体とともに離型資材(ピールプライ)を配置
することもできる。離型資材を配置する場合には、脱型
後、媒体および離型資材を成形されたFRP構造体から
除去することができる。
【0009】本発明における樹脂拡散のための媒体とし
ては、注入されてきた樹脂を媒体を介して拡散できるも
のであれば特に限定されない。たとえば、樹脂案内流路
を形成可能な織物や編物、あるいは多孔質体からなるシ
ート、さらには多数の溝を形成したシート等を使用で
き、中でも織物や編物が好ましい。媒体を構成する織物
や編物の材質としては、たとえばポリエステルやポリプ
ロピレンを用いることができる。
【0010】また、本発明における離型資材としても、
成形後に容易に剥離除去できるものであれば特に限定さ
れないが、上記媒体とともに設けられるので、少なくと
も媒体による樹脂拡散機能を損なわないものが好まし
い。このような離型資材としては、たとえばナイロンや
ポリエステルの離型用織布を用いることができる。
【0011】また、本発明に係るRTM成形方法におい
ては、樹脂を注入する前にキャビティ内を真空吸引によ
り減圧し、その減圧状態に保っておくことが好ましい。
キャビティ内は通常密閉状態とされるから、キャビティ
内を減圧しておくことにより、樹脂注入圧をそれ程高め
なくてもキャビティ内との差圧を大きくすることがで
き、キャビティ内において樹脂が流動しやすくなるばか
りか、気泡も残存しにくくなる。
【0012】また、本発明に係るRTM成形方法におい
ては、キャビティ内への樹脂注入口から離れた位置に開
閉可能な樹脂流出口を設け、注入された樹脂の少なくと
も一部が、樹脂注入口から、キャビティ内に配置されて
いる強化繊維基材を通るとともに、上記媒体配置部位を
通って、樹脂流出口に向けて流れるようにすることが好
ましい。このように構成すると、樹脂が比較的流れやす
い流路が意図的に形成され、その流路に沿って樹脂が意
図的に流されることになるので、従来樹脂が流動しにく
かった部位にも良好に樹脂を流動させることができ、か
つ、その部位において上記媒体によって樹脂を良好に拡
散させることが可能になる。
【0013】本発明においては、上記樹脂拡散のための
媒体は、とくに従来のRTM成形方法では樹脂が流動し
にくく欠陥の生じやすかった部位に配置される。たとえ
ば、金型のキャビティ形成部のうち凹部、とくに凹部の
コーナ部を含む部位への配置が効果的である。また、媒
体を、キャビティ内の樹脂注入口を含む部位に配置する
ことも効果的である。
【0014】上記のような本発明に係るRTM成形方法
においては、キャビティ内に部分的に媒体を配置するこ
とにより、従来欠量やボイド等の欠陥が生じやすかった
部位においても、媒体に沿わせて樹脂を良好に拡散させ
ることが可能になり、全体的に欠陥のないFRP構造体
の成形が可能になる。
【0015】
【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は、本発明の一
実施態様に係るRTM成形方法を示している。図1にお
いて、1は金型を示しており、上型1aと下型1bとの
型締めにより、内部に凹凸形状を有するキャビティ2が
形成されている。このキャビティ2内には、FRPのR
TM成形に際し、強化繊維基材3が所定の形態で配置さ
れる。強化繊維基材3の形態としては特に限定されず、
強化繊維織物や一方向性強化繊維、それらを組み合わせ
たもの、複数層配置したもの、さらにはマット等を組み
合わせたもの等を使用できる。強化繊維の種類としても
特に限定されず、FRP成形用の強化繊維、たとえば炭
素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等、さらには無機繊
維の使用も可能である。
【0016】金型1の中央部から、本実施態様では上型
1a側から、樹脂注入口4を通してキャビティ2内に樹
脂が注入される。この樹脂注入は、加圧によって注入さ
れるが、本発明においては従来樹脂が流動しにくかった
キャビティ2内部位においても樹脂が良好に拡散される
から、加圧力としてはそれ程高める必要はなく、1〜2
kg/cm2 程度で十分である。とくに樹脂注入前にキ
ャビティ2内を真空吸引により減圧状態に保っておくよ
うにすれば、さらに注入圧の低下が可能になる。注入樹
脂としては特に限定されず、FRPのマトリックス樹脂
となるあらゆる樹脂の使用が可能であり、熱硬化性樹脂
に加え熱可塑性樹脂の使用も可能である。特に熱硬化性
樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられ
る。
【0017】また、図1に示した態様では、キャビティ
2内には樹脂注入前に強化繊維基材3のみを配置するこ
ととしているが、必要に応じてコア材等のFRP一体成
形部材を配置しておいてもよい。コア材を配置する場合
には、コア材を間にその両側に強化繊維基材を配置し、
サンドイッチ構造とすることも可能である。
【0018】樹脂注入口4から離れた位置には、開閉可
能なコック5を備えた樹脂流出口6が設けられている。
この樹脂流出口6は、キャビティ2の周囲に設けられた
シール材7の直前部位に配置すればよい。また、樹脂流
出口6は、複数設けることができ、たとえば樹脂注入口
4の周囲に、樹脂注入口4から樹脂流出口6に至る樹脂
流路が複数、極力均一に形成されるように配設すること
ができる。樹脂注入時には、最初にコック5を開いてお
き、キャビティ2内を流れてきた樹脂が樹脂流出口6か
ら流出され始めた時点でコック5を閉じればよい。コッ
ク5を閉じた後には、樹脂の静圧力で樹脂がキャビティ
2内に充満し、キャビティ2内が加圧(たとえば、前述
の1〜2kg/cm2 程度の圧力)され、熱硬化性樹脂
の場合には加熱によって硬化される。
【0019】上記のように形成されたキャビティ2内に
おいて、従来樹脂が流動しにくかった部位に対し、部分
的に樹脂拡散のための媒体が配置される。図1に示した
例では、下型1bのキャビティ形成用の凹部8に、とく
に凹部8のコーナ部を含む部位に媒体9が配置されてい
るとともに、樹脂注入口4のキャビティ2内への開口部
を含む部位に媒体10が配置されている。媒体は、従来
欠量やボイド等の欠陥が生じやすかった部位に対し、選
択的にかつ部分的に配置すればよく、図1の例では、媒
体9、媒体10のいずれか一方とすることもできる。
【0020】媒体9、媒体10としては、樹脂の案内流
路を有し、樹脂を良好に拡散できるものが好ましく、た
とえば図2に示すような、♯50〜200メッシュ程度
の織物または編物を使用することが好ましい。材質とし
ては特に限定されず、前述の如くポリエステルやポリプ
ロピレンからなる織物や編物を使用できる。
【0021】また、図示は省略するが、上記媒体9や媒
体10とともに、いわゆるピールプライと呼ばれる離型
資材を配置することもできる。このようなピールプライ
を配置しておけば、FRP成形、脱型後に、ピールプラ
イおよび媒体を容易に除去することが可能である。
【0022】上記のようなRTM成形方法においては、
樹脂が加圧されて(1〜2kg/cm2 程度)、密閉空
間としてのキャビティ2内に注入され、キャビティ2内
に配置されている強化繊維基材3に含浸される。樹脂
は、キャビティ2内を流動されるが、強化繊維基材3に
よる抵抗が高い部分や、凹部8等、特にそのコーナ部に
おいては、樹脂が流動されにくくなる。しかしこのよう
な流動しにくい部位に、媒体9、媒体10が配置されて
いるので、樹脂は媒体9、媒体10に沿って案内され、
流動抵抗の小さい状態で良好に拡散される。したがっ
て、これらの部位においても、欠量やボイドが生じるお
それはなくなり、外観上も、強度的にも欠陥の発生が防
止される。なお、成形されるFRP構造体の一方の面が
意匠面に形成される場合には、媒体9や媒体10は反意
匠面に配置することが好ましい。また、媒体9や媒体1
0が一体成形されても支障のない場合にはそのまま残す
ことができ、支障のある場合には、前述の如くピールプ
ライとともに配置しておくことで、成形後に容易に除去
できる。
【0023】また、樹脂注入口4近傍は他の部位よりも
流動抵抗が高くなり、樹脂が流れにくくなり、キャビテ
ィ2内全体に樹脂が回り込むのに長時間を要し、樹脂の
ポットライフに達してゲル化が生じ、ボイド発生の原因
となることがある。しかし、この部位に媒体10を配置
しておくことで、樹脂が流入しやすくなり、キャビティ
2内に向けて流動しやすくなるので、この部位における
欠陥の発生も効果的に防止される。
【0024】また、樹脂流出口6を適切に配置しておけ
ば、樹脂流入口4から樹脂流出口6に至る樹脂の流れや
すい流路を意図的に形成することが可能になり、樹脂の
流れに意図的に指向性をもたせることが可能になる。特
に従来樹脂が流れにくかった方向にこのような樹脂流れ
の指向性をもたせ、かつ、流れにくかった部位に媒体9
を配置しておけば、その部位に十分な量の樹脂を流すこ
とが可能になるとともに、流動してきた樹脂を均一かつ
良好に拡散させることができる。その結果、欠量やボイ
ドの発生が確実に防止される。
【0025】さらに、前述の如く密閉されたキャビティ
2内を樹脂注入前に減圧状態に保っておくことにより、
注入圧とキャビティ内圧力との差圧が大きくなって、樹
脂は一層流動しやすくなる。また、樹脂注入圧の低下も
可能となる。その結果、強化繊維基材3の強化繊維の配
向を乱すことなく、確実に万遍なく樹脂を拡散させるこ
とができる。さらに、減圧により気泡も生じにくくな
り、ボイド欠陥の発生が一層確実に防止される。
【0026】上述のように、本発明によるRTM成形方
法によって、欠量やボイドの発生を防止したFRP成形
を行うことができることから、本成形方法で製造した製
品として、表面品位に対して要求が厳しい各種の自動車
部品、例えばボンネット(フード)、ルーフ、フェンダ
ー、バンパー、トランクリッド、ドアなどに本発明を好
適に適用できる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のRTM成
形方法によれば、キャビティ内に部分的に媒体を配置す
ることにより、樹脂注入圧を増加することなく、キャビ
ティ内全域にわたって良好に、かつ、より樹脂を流動さ
せることが可能になり、全体として欠量やボイド等の欠
陥のない優れた品質のFRP構造体を容易に成形するこ
とができる。したがって、本RTM成形方法は、表面品
位に対する要求が厳しい自動車部材の製造方法として適
用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係るRTM成形方法を実
施するための成形装置の部分断面図である。
【図2】図1の方法に使用する媒体の一例を示す概略斜
視図である。
【符号の説明】
1 金型 1a 上型 1b 下型 2 キャビティ 3 強化繊維基材 4 樹脂注入口 5 コック 6 樹脂流出口 7 シール材 8 凹部 9、10 媒体

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型により形成されるキャビティ内に強
    化繊維基材を配置し、樹脂をキャビティ内に注入した後
    硬化させるRTM成形方法において、キャビティ内の少
    なくとも一部位に、注入されてきた樹脂を拡散させる媒
    体を配置することを特徴とするRTM成形方法。
  2. 【請求項2】 前記媒体とともに離型資材を配置し、脱
    型後、媒体および離型資材を除去する、請求項1のRT
    M成形方法。
  3. 【請求項3】 樹脂を注入する前にキャビティ内を吸引
    により減圧する、請求項1または2のRTM成形方法。
  4. 【請求項4】 キャビティ内への樹脂注入口から離れた
    位置に樹脂流出口を設け、注入された樹脂の少なくとも
    一部を、前記樹脂注入口からキャビティ内の強化繊維基
    材および前記媒体配置部位を通して前記樹脂流出口に向
    けて流す、請求項1〜3のいずれかに記載のRTM成形
    方法。
  5. 【請求項5】 前記媒体を、金型のキャビティ形成部の
    うち凹部に配置する、請求項1〜4のいずれかに記載の
    RTM成形方法。
  6. 【請求項6】 前記媒体を、前記凹部のコーナ部を含む
    部位に配置する、請求項5のRTM成形方法。
  7. 【請求項7】 前記媒体を、キャビティ内への樹脂注入
    口を含む部位に配置する、請求項1〜6のいずれかに記
    載のRTM成形方法。
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