JP2002248620A - Base material for molding fiber-reinforced plastic and molding method of fiber-reinforced plastic - Google Patents
Base material for molding fiber-reinforced plastic and molding method of fiber-reinforced plasticInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック成形用基材および繊維強化プラスチックの成形方法
に関し、とくに、高い生産性をもって目標とする成形品
を得ることのできる繊維強化プラスチック成形用基材お
よび繊維強化プラスチックの成形方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate for molding fiber-reinforced plastics and a method for molding fiber-reinforced plastics, and particularly to a substrate for molding fiber-reinforced plastics capable of obtaining a target molded product with high productivity. And a method for molding a fiber-reinforced plastic.
【０００２】[0002]
【従来の技術】繊維強化複合材料の成形法の一つとし
て、強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させた中間
体であるプリプレグを用いる方法がある。プリプレグの
形態にはシート状と紐（あるいはテープ）状の２種があ
るが、シート状のプリプレグの方が多く用いられてい
る。このような成形法の具体的な用途としては、航空機
部材、船舶部材、風車ブレード、ゴルフシャフト、釣り
竿、ラケットなどがある。2. Description of the Related Art As one method of molding a fiber-reinforced composite material, there is a method of using a prepreg, which is an intermediate obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing fiber base material. There are two types of prepregs, a sheet type and a string (or tape) type, and the sheet type prepreg is more often used. Specific applications of such a molding method include aircraft members, marine members, windmill blades, golf shafts, fishing rods, rackets, and the like.
【０００３】従来のシート状プリプレグは、ほとんどが
マトリックス樹脂を強化繊維に完全に含浸したものが使
われてきた。しかし、最近では、強化繊維にマトリック
ス樹脂を部分的に含浸したプリプレグを用いる成形方法
が提案されている。以後部分的に含浸したプリプレグの
ことを「部分含浸プリプレグ」と呼ぶ。その代表的な構
成は、強化繊維層／マトリックス樹脂層の２層から成る
もの、マトリックス樹脂層／強化繊維層／マトリックス
樹脂層の３層からなるもの、強化繊維層／マトリックス
樹脂層／強化繊維層の３層からなるもの３種である。国
際公開特許WO 00/27632号公報に具体例が記載されてい
る。Most of the conventional sheet prepregs have been completely impregnated with a matrix resin in a reinforcing fiber. However, recently, a molding method using a prepreg in which a reinforcing fiber is partially impregnated with a matrix resin has been proposed. Hereinafter, the prepreg partially impregnated is referred to as “partially impregnated prepreg”. Typical configurations are those composed of two layers of reinforcing fiber layer / matrix resin layer, those composed of three layers of matrix resin layer / reinforced fiber layer / matrix resin layer, reinforcing fiber layer / matrix resin layer / reinforced fiber layer. There are three types consisting of three layers. A specific example is described in WO 00/27632.
【０００４】この部分含浸プリプレグを用いた成形方法
として国際公開特許WO 00/27632号公報には、ツール面
の上に部分含浸プリプレグをレイアップし、真空フィル
ムとシーリング材でバギングした後、加熱硬化し、続い
て得られた製品を脱型する方法が記載されている。しか
しこの方法は、真空フィルムとシーリング材でバギング
する工程において、熟練した作業者が大変長い時間をか
けているなど、大量生産には不向きである。[0004] As a molding method using this partially impregnated prepreg, WO 00/27632 discloses that a partially impregnated prepreg is laid up on a tool surface, bagged with a vacuum film and a sealing material, and then heat-cured. Then, a method for demolding the obtained product is described. However, this method is not suitable for mass production, for example, a skilled worker takes a very long time in the step of bagging with a vacuum film and a sealing material.
【０００５】また、バギング後、真空吸引して充分に減
圧してからでないと、樹脂が低粘度化する温度まで成形
型を加熱することができない。減圧が充分でないまま、
成形型を加熱して樹脂を低粘度化させてしまうと、樹脂
の全体への含浸が不充分になったり、ボイドが多数発生
することになる。そのため、減圧完了までは、金型温度
を低く設定し、減圧完了後に、昇温することになり、成
形の１サイクルにおいて、金型温度調整時間の占める割
合が多くなり、タクトタイム短縮の大きな障害になる。[0005] After the bagging, the mold must be heated to a temperature at which the resin has a low viscosity unless the pressure is sufficiently reduced by vacuum suction. Decompression is not enough
If the viscosity of the resin is lowered by heating the mold, impregnation of the entire resin becomes insufficient or a large number of voids are generated. Therefore, the mold temperature is set low until the decompression is completed, and the temperature is raised after the decompression is completed. In one molding cycle, the ratio of the mold temperature adjustment time occupies a large amount, and the tact time is greatly reduced. become.
【０００６】これとは別に、成形サイクル短縮において
問題となるのが、凹凸のある成形品を成形する際に、直
接成形品形状に部分含浸プリプレグをレイアップしてい
く工程である。Another problem in shortening the molding cycle is the step of laying up the partially impregnated prepreg directly in the shape of the molded product when molding the molded product having irregularities.
【０００７】これも、成形型上でレイアップする場合に
は、型占有時間が長くなる要因であり、前段取りで、プ
リフォームを作成する場合でも、手作業に頼ることにな
り、大量生産には向かない。[0007] This is also a factor of prolonging the occupation time of the mold when laying up on a molding die. Even if a preform is prepared in the pre-setup, it is necessary to rely on manual work, and mass production is required. Is not suitable.
【０００８】また、直接樹脂が成形型に触れる製法であ
るため、成形型の清掃、離型剤塗布などの作業も必要で
あり、そのため、成形サイクルはさらに長くなる。In addition, since the resin is directly in contact with the mold, it is necessary to perform operations such as cleaning of the mold and application of a release agent, so that the molding cycle is further lengthened.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ボイ
ドが少なく、表面意匠性に優れた大面積の繊維強化プラ
スチック部材を、短いタクトタイムで生産性良く成形可
能な、繊維強化プラスチック成形用基材および繊維強化
プラスチックの成形方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a large area fiber reinforced plastic member having a small number of voids and excellent surface design with a short tact time and high productivity. An object of the present invention is to provide a method for molding a substrate and a fiber-reinforced plastic.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る繊維強化プラスチック成形用基材は、
１枚の、または複数枚積層された部分含浸プリプレグ
が、熱可塑性樹脂シートで上下両面から覆われており、
前記部分含浸プリプレグの周囲を囲むように上面および
下面の熱可塑性樹脂シートの重なり部が接着されて閉空
間が形成され、その閉空間内が、−４．０５２×１０4
（Ｐａ）（−０．４気圧）以下に、望ましくは−８．１
０４×１０4 （Ｐａ）（−０．８気圧）以下に減圧され
ていることを特徴とするものからなる。In order to solve the above-mentioned problems, a fiber-reinforced plastic molding substrate according to the present invention comprises:
One or a plurality of laminated partially impregnated prepregs are covered with a thermoplastic resin sheet from both upper and lower surfaces,
The overlapping portions of the upper and lower thermoplastic resin sheets are adhered so as to surround the periphery of the partially impregnated prepreg to form a closed space, and the inside of the closed space is -4.052 × 10 4.
(Pa) (-0.4 atm) or less, preferably -8.1
The pressure is reduced to not more than 04 × 10 4 (Pa) (−0.8 atm).
【００１１】また、本発明に係る繊維強化プラスチック
の成形方法は、 １枚の、または複数枚積層された部分含浸プリプレグ
を形成する工程、 前記部分含浸プリプレグの上下両面を熱可塑性樹脂シ
ートで覆い、前記部分含浸プリプレグの周囲を囲むよう
に、上面および下面の熱可塑性樹脂シートの重なり部を
接着して閉空間を形成し、該閉空間内を−４．０５２×
１０4 （Ｐａ）以下に減圧して繊維強化プラスチック成
形用基材を作成する工程、 前記部分含浸プリプレグの樹脂と熱可塑性樹脂シート
が軟化する温度まで、前記繊維強化プラスチック成形用
基材を予熱した後、上下型で加熱加圧プレスして、賦
形、樹脂硬化させる工程、を有することを特徴とする方
法からなる。The method for molding a fiber-reinforced plastic according to the present invention comprises: forming one or a plurality of laminated partially impregnated prepregs; covering the upper and lower surfaces of the partially impregnated prepreg with thermoplastic resin sheets; The overlapping portions of the upper and lower thermoplastic resin sheets are adhered so as to surround the periphery of the partially impregnated prepreg to form a closed space, and the inside of the closed space is -4.052 ×
Preparing a fiber-reinforced plastic molding substrate by reducing the pressure to 10 4 (Pa) or less; preheating the fiber-reinforced plastic molding substrate to a temperature at which the resin of the partially impregnated prepreg and the thermoplastic resin sheet soften. Thereafter, a step of heating and pressing with an upper and lower mold, shaping, and curing the resin is provided.
【００１２】また、本発明の繊維強化プラスチックの成
形方法においては、上記のように、予め部分含浸プリプ
レグを作成してから繊維強化プラスチック成形用基材を
作成する方法の替わりに、次の方法とすることもでき
る。Further, in the method of molding a fiber-reinforced plastic of the present invention, as described above, instead of the method of preparing a partially impregnated prepreg and then preparing a base material for molding a fiber-reinforced plastic, the following method is used. You can also.
【００１３】すなわち、本発明に係る繊維強化プラスチ
ックの成形方法は、 １枚の、または複数枚積層された、樹脂が未含浸の強
化繊維基材を形成する工程、 前記強化繊維基材の上下両面を熱可塑性樹脂シートで
覆い、前記強化繊維基材の周囲を囲むように、上面およ
び下面の熱可塑性樹脂シートの重なり部を接着して閉空
間を形成し、該閉空間内を−４．０５２×１０4 （Ｐ
ａ）以下に減圧する工程、前記減圧した閉空間内に、
強化繊維体積含有量が４０〜６５％となるような分量だ
け樹脂を注入して、強化繊維に少なくとも部分含浸した
繊維強化プラスチック成形用基材を作成する工程、 前記注入樹脂と熱可塑性樹脂シートが軟化する温度ま
で、前記繊維強化プラスチック成形用基材を予熱した
後、上下型で加熱加圧プレスして、賦形、樹脂硬化させ
る工程、を有することを特徴とする方法からなる。That is, a method of molding a fiber-reinforced plastic according to the present invention includes the steps of forming one or a plurality of laminated reinforcing fiber base materials not impregnated with a resin; Is covered with a thermoplastic resin sheet, and the overlapping portions of the thermoplastic resin sheets on the upper surface and the lower surface are adhered so as to surround the periphery of the reinforcing fiber base material to form a closed space, and the inside of the closed space is -4.052. × 10 4 (P
a) a step of reducing the pressure in the closed space,
A step of injecting a resin by an amount such that the reinforcing fiber volume content becomes 40 to 65% to form a fiber-reinforced plastic molding base material in which the reinforcing fibers are at least partially impregnated with the reinforcing fiber; A step of preheating the fiber-reinforced plastic molding base material to a temperature at which it is softened, followed by heating and pressing with an upper and lower mold to shape and cure the resin.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下に、本発明について、望まし
い実施の形態とともに詳細に説明する。本発明におい
て、部分含浸プリプレグを用いた成形に用いる上下型
は、金属製型、樹脂製型、シリコン製型のいずれであっ
てもよいが、型の内部制約面が得ようとする成形品の最
終形状を有していなければならない。型の内部制約面が
得ようとする成形品の最終形状を有していないと、型と
型内部に配置する部分含浸プリプレグとの間に隙間が生
じ、良好な成形品を得ることが出来ない。すなわち部分
含浸プリプレグに使用されている樹脂量が少ないと、該
隙間部がボイドとなり、樹脂量が多いと樹脂リッチ部分
となってしまう。このような、ボイドや樹脂ッチ部分を
内在した成形品は、その成形品に外力が加わったとき、
該ボイドや樹脂リッチ部分が破壊の開始点となり、機械
物性の低下を招き問題である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with preferred embodiments. In the present invention, the upper and lower molds used for molding using the partially impregnated prepreg may be any of a metal mold, a resin mold, and a silicon mold. Must have final shape. If the internal constrained surface of the mold does not have the final shape of the molded product to be obtained, a gap is generated between the mold and the partially impregnated prepreg disposed inside the mold, and a good molded product cannot be obtained. . That is, if the amount of resin used in the partially impregnated prepreg is small, the gap portion becomes a void, and if the amount of resin is large, it becomes a resin-rich portion. Molded products with such voids and resin-touched parts, when an external force is applied to the molded products,
The voids and the resin-rich portion serve as starting points of destruction, which is a problem that causes a decrease in mechanical properties.
【００１５】また、前記上下型の一方の雌型に、微少な
真空吸引孔を多数設けることにより、予熱して軟化状態
である繊維強化プラスチック成形用基材の雌型への賦形
をより確実に実施することができる。Further, by providing a large number of minute vacuum suction holes in one of the female molds of the upper and lower molds, it is possible to more reliably shape the preheated and softened fiber-reinforced plastic molding base material into the female mold. Can be implemented.
【００１６】また、前記上下型の少なくとも一方に、圧
空注入孔を設けて、賦形後に、さらに加圧することも可
能である。これは、キャビティの斜面部分など型締め圧
力の掛かりにくい部分の加圧に有効である。Further, it is also possible to provide a pressurized air injection hole in at least one of the upper and lower molds, and to further apply pressure after shaping. This is effective for pressurizing a portion where a mold clamping pressure is hardly applied, such as a slope portion of the cavity.
【００１７】また、このような成形方法では、部分含浸
プリプレグを型内に配置する以外の工程を機械化するこ
とが出来るため、大量生産する場合、機械化するのにか
かる費用以上に成形コストを安価にすることが出来る。Further, in such a molding method, steps other than disposing the partially impregnated prepreg in the mold can be mechanized. Therefore, when mass-produced, the molding cost is reduced more than the cost required for mechanization. You can do it.
【００１８】本発明に使用する部分含浸プリプレグの強
化繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊
維、ボロン繊維などが好ましく用いられる。複数の強化
繊維を組み合わせて用いてもよい。強化繊維の形態は、
シード状であれば、あらゆる公知の形態が可能で、織
物、ニット、マット、ステッチドファブリックなどが好
ましく用いられる。As the reinforcing fibers of the partially impregnated prepreg used in the present invention, glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, boron fibers and the like are preferably used. A plurality of reinforcing fibers may be used in combination. The form of the reinforcing fiber is
Any known form is possible as long as it is in the form of a seed, and woven fabric, knit, mat, stitched fabric and the like are preferably used.
【００１９】本発明に使用する部分含浸プリプレグに用
いるマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑
性樹脂のいずれも用いることができる。As the matrix resin used in the partially impregnated prepreg used in the present invention, any of a thermosetting resin and a thermoplastic resin can be used.
【００２０】熱硬化性樹脂としては、未硬化のあるいは
半硬化した一液型樹脂を用いることができる。特にエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ビスマレ
イミド樹脂などが好ましく用いられる。As the thermosetting resin, an uncured or semi-cured one-pack type resin can be used. Particularly, epoxy resin, phenol resin, cyanate resin, bismaleimide resin and the like are preferably used.
【００２１】熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、
ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウ
レタン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリエーテルエーテルケトンなどが好ましく
用いられる。As the thermoplastic resin, polyolefin,
Polyamide, polyester, polycarbonate, polyurethane, polyimide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, and the like are preferably used.
【００２２】本発明においては、部分含浸プリプレグを
１枚だけ配置することもできるし、複数枚積層した積層
体の形態とすることもできる。この部分含浸プリプレグ
の全体を上下面から覆う熱可塑性樹脂シートとしては、
平面状の基材を軟化させて、深絞り成形するため、熱可
塑性樹脂からなるシートを用いる。熱可塑性樹脂の材質
は、特に限定するものではないが、ポリオレフィン、ポ
リアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレ
タン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスル
フィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン，ＡＢＳなどが好ましく用いられ、特
に延伸性の高い材料が好ましい。また、シートの厚さ
も、減圧時や成形時の加工性に支障がなければ、特に限
定するものでなく、薄いフィルムであっても構わない。
さらに、前記熱可塑性樹脂シートは、平面形状のものに
限定されない。たとえば、深絞り成形の困難な成形品形
状の場合には、予め上下面を覆う熱可塑性樹脂シートを
成形品の形状に近い形に賦形しておいて、その形状に合
わせて、部分含浸プリプレグを積層し、その後の工程を
同様に実施することも、本発明の一つの実施形態であ
る。In the present invention, only one partially impregnated prepreg may be provided, or a plurality of laminated prepregs may be formed. As a thermoplastic resin sheet covering the entirety of the partially impregnated prepreg from the upper and lower surfaces,
A sheet made of a thermoplastic resin is used for softening a flat base material and deep drawing. The material of the thermoplastic resin is not particularly limited, but polyolefin, polyamide, polyester, polycarbonate, polyurethane, polyimide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polypropylene, polyethylene, ABS, and the like are preferably used, and particularly, stretching. Materials with high properties are preferred. The thickness of the sheet is not particularly limited as long as it does not affect the workability at the time of decompression or molding, and a thin film may be used.
Further, the thermoplastic resin sheet is not limited to a planar shape. For example, in the case of a molded product shape that is difficult to form by deep drawing, a thermoplastic resin sheet covering the upper and lower surfaces is shaped in advance to a shape close to the shape of the molded product, and a partially impregnated prepreg is formed according to the shape. It is also an embodiment of the present invention that the layers are stacked and the subsequent steps are similarly performed.
【００２３】意匠性や耐候性、樹脂との接着性の高い材
質のシート、または前記特性を付与する表面処理を施し
たシートを使用することにより、繊維強化プラスチック
成形体の表面層を一体成形することが可能である。すな
わち、上下両面を覆う熱可塑性樹脂シートの少なくとも
一方が、成形品と一体となって表面を形成することがで
きる。The surface layer of the fiber-reinforced plastic molded article is integrally formed by using a sheet made of a material having high designability, weather resistance, and adhesion to a resin, or a sheet subjected to a surface treatment for imparting the above-mentioned properties. It is possible. That is, at least one of the thermoplastic resin sheets covering the upper and lower surfaces can form a surface integrally with the molded product.
【００２４】また、樹脂に接着し難いシートを使用する
ことにより、成形後に、取り去ることも可能である。す
なわち、上下両面を覆う熱可塑性樹脂シートの少なくと
も一方が、成形用樹脂に触れる内面が成形用樹脂に対し
て非粘着であり、成形後に取り去られるようにすること
ができる。Further, by using a sheet which is hard to adhere to the resin, it is possible to remove the sheet after molding. That is, at least one of the thermoplastic resin sheets covering the upper and lower surfaces has a non-adhesive inner surface that is in contact with the molding resin, and can be removed after molding.
【００２５】また、上下面の熱可塑性シートの重なり部
を接着して、閉空間を作る手段としては、熱融着の他、
各種接着剤による接着等、様々な手段を用いることがで
きる。As means for forming a closed space by bonding the overlapping portions of the upper and lower thermoplastic sheets, in addition to heat fusion,
Various means such as bonding with various adhesives can be used.
【００２６】本発明の繊維強化プラスチック成形用基材
は、成形前に密閉し、内部を減圧してあるため、公知例
のように成形中に真空吸引を継続して実施することがで
きない。そのため、減圧時の圧力としては−１０．１３
０×１０4 （Ｐａ）（−１気圧）まで減圧することが、
最も好ましいが、少なくとも−４．０５２×１０4 （Ｐ
ａ）、好ましくは、−８．１０４×１０4 （Ｐａ）以下
まで減圧すれば、基材に内在する空気を十分に除去する
ことが出来る。Since the base material for molding a fiber-reinforced plastic of the present invention is sealed before molding and the inside is depressurized, vacuum suction cannot be continuously performed during molding as in a known example. Therefore, the pressure at the time of pressure reduction is 10.13
To reduce the pressure to 0 × 10 4 (Pa) (−1 atm),
Most preferably, at least -4.052 × 10 4 (P
a) Preferably, if the pressure is reduced to -8.104 × 10 4 (Pa) or less, air existing in the base material can be sufficiently removed.
【００２７】減圧が充分でないと、得られる成形品の中
にボイドが残留してしまい、良好な成形品を得ることが
出来ない。成形品に外力が加わったとき、該ボイドが破
壊の開始点となり、機械物性の低下を招き問題である。
さらにこのような減圧により表面ボイドも同時に減り、
意匠性に優れた成形品を得ることが出来る。If the pressure is not sufficiently reduced, voids remain in the obtained molded product, and a good molded product cannot be obtained. When an external force is applied to the molded product, the voids serve as a starting point of destruction, which is a problem that causes deterioration of mechanical properties.
In addition, the surface voids are reduced at the same time by such decompression
A molded article having excellent design properties can be obtained.
【００２８】減圧方法としては真空ポンプ等の一般的な
装置を利用することが出来る。真空吸引配管を前記繊維
強化プラスチック成形用基材内の密閉空間内に差し込
み、減圧した後、熱融着やシール剤、接着剤などにより
完全に密閉する。その際には、前記の方法以外にも、一
般的な方法で実施できる。As a depressurizing method, a general device such as a vacuum pump can be used. A vacuum suction pipe is inserted into the closed space in the fiber-reinforced plastic molding base material, and after reducing the pressure, it is completely sealed by heat sealing, a sealant, an adhesive or the like. In that case, it can be implemented by a general method other than the above method.
【００２９】さらに、本発明においては、前記繊維強化
プラスチック成形用基材内の樹脂含浸促進、ボイド減少
のため、予熱・軟化された繊維強化プラスチック成形用
基材を上下型で加圧プレスすることにより、余剰樹脂や
ボイドを周囲に絞り出すことができる。Further, in the present invention, the preheated and softened fiber-reinforced plastic molding substrate is press-pressed with an upper and lower mold to promote resin impregnation in the fiber-reinforced plastic molding substrate and to reduce voids. Thereby, surplus resin and voids can be squeezed out to the surroundings.
【００３０】その際、繊維強化プラスチック成形用基材
の周囲の密閉用接着部の内側にブリーザーを少なくとも
一部に、場合により全周に配置することにより、余剰樹
脂とボイドの絞り出しを促進することができる。At this time, by arranging a breather on at least a part, and in some cases, the entire circumference inside the sealing adhesive part around the base material for molding the fiber-reinforced plastic, it is possible to promote squeezing of excess resin and voids. Can be.
【００３１】本発明で用いる部分含浸プリプレグは、強
化繊維体積含有量が４０〜６５％であるのが好ましい。
強化繊維体積含有量が４０％未満であると、得られた成
形品の機械物性発現率が低下し好ましくなく、６５％を
超えると、成形品の表面に未含浸が出来るなど、意匠性
の理由から好ましくない。さらに好ましくは４５〜６０
％の範囲である。ただし、前記ブリーザーを配置するな
どして、余剰樹脂とボイドを成形品となる部分から絞り
出す場合には、絞り出される樹脂量を見込んで、予め部
分含浸プリプレグに付与する樹脂量を多めにしておくこ
とも、良好な含浸状態の成形品を得るための一つの手段
である。The partially impregnated prepreg used in the present invention preferably has a reinforcing fiber volume content of 40 to 65%.
If the volume content of the reinforcing fibers is less than 40%, the mechanical property expression rate of the obtained molded article is undesirably reduced, and if it exceeds 65%, the surface of the molded article can be unimpregnated. Is not preferred. More preferably, 45 to 60
% Range. However, when the excess resin and voids are squeezed out from the part to be formed by disposing the breather or the like, the amount of resin to be applied to the partially impregnated prepreg is increased in advance in consideration of the amount of resin to be squeezed out. This is also one means for obtaining a molded article in a good impregnated state.
【００３２】本発明に係る部分含浸プリプレグを用いる
成形方法は、比較的面積の大きい（たとえば、１ｍ2 以
上の）板状の複合材料の成形に適しており、航空機のフ
ェアリングや自動車の外板（ボンネットやフェンダー）
の製造に好適である。The molding method using the partially impregnated prepreg according to the present invention is suitable for molding a plate-like composite material having a relatively large area (for example, 1 m 2 or more), and is suitable for an aircraft fairing or an automobile outer plate. (Bonnet and fender)
It is suitable for the production of
【００３３】[0033]
【実施例】以下の原料を加熱混合して一液型エポキシ樹
脂組成物を調製した。 “エポトート”YD-128（東都化成（株）製エポキシ樹脂） ６４重量部 “エピコート”1007 （ジャパン・エポキシ・レジン社製エポキシ樹脂） ３６重量部 ジシアンジアミド ３重量部 “オミキュア”94 ２重量部EXAMPLES The following materials were mixed under heating to prepare a one-pack type epoxy resin composition. "Epototo" YD-128 (Epoxy resin manufactured by Toto Kasei) 64 parts by weight "Epicoat" 1007 (Epoxy resin manufactured by Japan Epoxy Resin) 36 parts by weight Dicyandiamide 3 parts by weight "Omicure" 94 2 parts by weight
【００３４】このエポキシ樹脂を離型紙上に320g/m2の
目付になるよう300mmの幅でコーティングして樹脂フィ
ルムを作成した。コーティング面にポリエステルフィル
ムを被覆して巻き取った。This epoxy resin was coated on a release paper with a width of 300 mm so as to have a basis weight of 320 g / m 2 to prepare a resin film. The coated surface was covered with a polyester film and wound up.
【００３５】目付190g/m2の炭素繊維平織クロス（“ト
レカ”CO7373、東レ（株）製）を1m×1mの正方形に切り
出した。切り出した炭素繊維クロス上に樹脂フィルムの
ポリエチレンフィルムをはぎ取って、アイロンで軽く押
さえた後離型紙をはぎ取った。もう一枚の炭素繊維クロ
スを被せ、室温、大気圧で圧着して強化繊維層／マトリ
ックス樹脂層／強化繊維層からなる部分含浸プリプレグ
を得た。A carbon fiber plain woven cloth having a basis weight of 190 g / m 2 (“Treca” CO7373, manufactured by Toray Industries, Inc.) was cut into a square of 1 mx 1 m. The polyethylene film of the resin film was peeled off on the cut carbon fiber cloth, and the release paper was peeled off after pressing lightly with an iron. Another carbon fiber cloth was covered and pressed at room temperature and atmospheric pressure to obtain a partially impregnated prepreg composed of a reinforcing fiber layer / a matrix resin layer / a reinforcing fiber layer.
【００３６】図１に示すように、得られた部分含浸プリ
プレグ１を、数種類の所定の形状にカットし、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）製シートからなる下面熱
可塑性樹脂シート２上の所定の位置、順序に積層して配
置した。その際、深絞り成形で、強化繊維が突っ張らな
いように、積層する部分含浸プリプレグ１を分割し、ず
れる部分を見込んで、重ね代を充分取るように配置し
た。また、部分含浸プリプレグ１の積層体の周囲には、
ブリーザー４を配置した。As shown in FIG. 1, the obtained partially impregnated prepreg 1 is cut into several kinds of predetermined shapes, and the predetermined position and order on a lower surface thermoplastic resin sheet 2 made of a polyethylene terephthalate (PET) sheet. And laminated. At that time, the partially impregnated prepreg 1 to be laminated was divided by deep drawing so that the reinforcing fibers did not stretch, and arranged so as to allow sufficient overlapping allowance in anticipation of a displaced portion. In addition, around the laminate of the partially impregnated prepreg 1,
Breather 4 was arranged.
【００３７】次に、積層された部分含浸プリプレグ１の
上からＰＥＴ製シートからなる上面熱可塑性樹脂シート
３で全体を覆い、図２に示すように、積層体の周囲にわ
たって上下面熱可塑性樹脂シート２、３を接着部５で熱
融着して密閉した閉空間を形成した後、真空配管６の針
先を密閉空間内に差し込んで、内部をロータリー式の真
空ポンプ７にて−８．１０４×１０4 （Ｐａ）まで減圧
し、繊維強化プラスチック成形用基材８の脱気を行っ
た。減圧完了後は、真空配管６の針先を抜き取り、吸引
孔を熱融着して塞いだ。Next, the whole of the laminated partially impregnated prepreg 1 is covered with an upper thermoplastic resin sheet 3 made of a PET sheet, and as shown in FIG. After forming a hermetically closed space by heat-sealing the portions 2 and 3 with the bonding portion 5, the needle of the vacuum pipe 6 is inserted into the hermetically sealed space, and the inside is −8.104 by a rotary vacuum pump 7. The pressure was reduced to × 10 4 (Pa), and the substrate 8 for molding fiber-reinforced plastic was degassed. After the completion of the pressure reduction, the needle tip of the vacuum pipe 6 was pulled out, and the suction hole was sealed by heat fusion.
【００３８】次に、図３に示すように、前記繊維強化プ
ラスチック成形用基材８の上下両面を面状の赤外線ヒー
ター１０、１０’で均一に予熱した後、８５℃一定に温
度調整してある上下プレス型１１、１１’内に移動し、
成形品９の形態へと加圧加熱プレスした。そのままの状
態で、１２時間放置して、樹脂を完全に硬化させた後、
脱型した。Next, as shown in FIG. 3, the upper and lower surfaces of the fiber-reinforced plastic molding base material 8 are uniformly preheated by planar infrared heaters 10, 10 ', and then the temperature is adjusted to a constant value of 85.degree. Move into certain upper and lower press dies 11, 11 ',
It was pressurized and heated to form a molded article 9. Leave it in that state for 12 hours to completely cure the resin,
Demolded.
【００３９】得られた成形体は、周辺部、中央部とも２
％未満のボイド率であり、繊維体積含有率はどの部分も
５０〜５５％の範囲に入っていた。また、得られた成形
体表面にはＰＥＴ製シートが一体に熱成形されて、平滑
な意匠面が形成されていた。また、積層段階で、部分含
浸プリプレグ１の強化繊維を分割し、深絞り成形におけ
る繊維のズレを見込んで重ね代を設けておいたことによ
り、成形後も強化繊維の分散状態は良好であった。[0039] The obtained molded body was 2 in both the peripheral portion and the central portion.
% Void fraction and the fiber volume content was in the range of 50-55% for all parts. In addition, a PET sheet was integrally thermoformed on the surface of the obtained molded body to form a smooth design surface. In addition, in the laminating stage, the reinforcing fibers of the partially impregnated prepreg 1 were divided, and a lapping margin was provided in consideration of the deviation of the fibers during deep drawing, so that the dispersion state of the reinforcing fibers was good even after the forming. .
【００４０】この成形においては、予め、減圧された基
材を成形用上下型に投入するため、型の占有時間を大幅
に短縮することができた。また、成形型には、樹脂が直
接触れないため、清掃や離型剤塗布が必要なく、すぐに
次の成形サイクルを開始することができた。さらに、成
形品の周囲にあるブリーザー等の不要部分は、後加工工
程において、一般的な方法でトリミングでき、容易に所
望の製品形態とすることができた。In this molding, since the substrate, which was previously depressurized, was charged into the upper and lower molds for molding, the occupation time of the mold could be greatly reduced. Further, since the resin did not directly contact the molding die, cleaning and application of a release agent were not required, and the next molding cycle could be started immediately. Further, unnecessary portions such as a breather around the molded product can be trimmed by a general method in a post-processing step, and a desired product form can be easily obtained.
【００４１】前記実施例のように、予め部分含浸プリプ
レグを製作してから、繊維強化プラスチック成形用基材
を作成する代わりに、図４、図５に示すように、樹脂未
含浸のドライの強化繊維基材１２を、部分含浸プリレグ
の場合と同様に、積層し、上下面を熱可塑性樹脂シート
２、３で覆った後、周囲を熱融着等で接着して密閉空間
を造り、真空ポンプ７で吸引しながら、樹脂槽中の樹脂
１４を樹脂注入配管１３を介して注入することで、同様
に樹脂が部分含浸、さらに好ましくは完全含浸の繊維強
化プラスチック成形用基材を作成することができる。そ
の後のプレス成形は前記実施例と同様に実施可能であ
る。樹脂注入の方法に関しては、図５に示す方法以外に
も、樹脂供給側を加圧する方法など、一般的な方法を用
いることができる。Instead of preparing a partially impregnated prepreg in advance and forming a fiber-reinforced plastic molding base material as in the above embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, dry strengthening without resin impregnation is performed. As in the case of the partially impregnated pre-leg, the fiber base material 12 is laminated, and the upper and lower surfaces are covered with the thermoplastic resin sheets 2 and 3, and then the surroundings are bonded by heat fusion or the like to form a closed space, and a vacuum pump is provided. By injecting the resin 14 in the resin tank through the resin injection pipe 13 while sucking in step 7, the resin can be similarly partially impregnated, more preferably completely impregnated to form a fiber-reinforced plastic molding substrate. it can. Subsequent press molding can be carried out in the same manner as in the above embodiment. Regarding the resin injection method, a general method such as a method of pressing the resin supply side can be used other than the method shown in FIG.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る繊維
強化プラスチック成形用基材および繊維強化プラスチッ
クの成形方法によれば、ボイドが少なく、表面意匠性に
優れた大面積の部材を生産性良く成形することが出来
る。As described above, according to the fiber reinforced plastic molding base material and the fiber reinforced plastic molding method of the present invention, a large area member having few voids and excellent surface design can be produced. It can be molded well.
【図１】繊維強化プラスチック成形用基材の形成工程を
示す概略側面図である。FIG. 1 is a schematic side view showing a step of forming a fiber-reinforced plastic molding substrate.
【図２】繊維強化プラスチック成形用基材の周囲を熱融
着してから減圧する工程を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a step of heat-sealing the periphery of a fiber-reinforced plastic molding substrate and then reducing the pressure.
【図３】繊維強化プラスチック成形用基材を予熱してか
ら加熱加圧プレスにより成形する工程を示す概略断面図
である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step of preheating a base material for molding a fiber-reinforced plastic and then forming the base material by a hot press.
【図４】予め作成された部分含浸プリプレグを用いない
繊維強化プラスチック成形用基材の形成工程を示す概略
側面図である。FIG. 4 is a schematic side view showing a step of forming a fiber-reinforced plastic molding base material without using a previously prepared partially impregnated prepreg.
【図５】予め作成された部分含浸プリプレグを用いない
繊維強化プラスチック成形用基材の周囲を熱融着してか
ら減圧・樹脂注入する工程を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a step of heat-sealing the periphery of a fiber-reinforced plastic molding base not using a partially impregnated prepreg prepared beforehand and then performing pressure reduction and resin injection.
１ 部分含浸プリプレグ ２ 下面熱可塑性樹脂シート ３ 上面熱可塑性樹脂シート ４ ブリーザー ５ 接着部 ６ 真空配管 ７ 真空ポンプ ８ 繊維強化プラスチック成形用基材 ９ 成形品 １０、１０’ 予熱ヒーター １１、１１’ プレス型（上下型） １２ ドライの強化繊維基材 １３ 樹脂注入配管 １４ 樹脂 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Partially impregnated prepreg 2 Lower surface thermoplastic resin sheet 3 Upper surface thermoplastic resin sheet 4 Breather 5 Adhesion part 6 Vacuum piping 7 Vacuum pump 8 Substrate for fiber-reinforced plastic molding 9 Molded product 10, 10 'Preheater 11, 11' Press type (Vertical type) 12 Dry reinforcing fiber base material 13 Resin injection pipe 14 Resin
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｃ 43/36 Ｂ３２Ｂ 27/12 ４Ｆ２０４ Ｂ３２Ｂ 27/12 Ｂ２９Ｋ 101:10 // Ｂ２９Ｋ 101:10 105:08 105:08 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ａ０１Ｋ 87/00 ６３０Ａ Ｆターム(参考） 2B019 AB02 AB12 AB22 AC00 2C002 AA05 CS03 MM02 PP01 4F072 AA04 AA07 AB10 AD23 AG03 AG17 AG18 AG20 AG22 AH04 AH21 AJ04 AJ37 AJ40 AK02 AK05 AK14 AL02 4F100 AD11 AK01A AK01B AK41 AK42 AK53 BA03 BA04 BA05 BA06 BA10A BA10B BA10C BA10D BA10E BA11 DG01C DG01D DG01E DG11 DH01C DH01D DH01E EJ08 EJ082 EJ17 EJ172 EJ34 EJ342 GB31 GB87 JB16A JB16B JL01 4F202 AA36 AA39 AB24 AD16 AH04 AH28 AH59 CA09 CB01 CB11 CN01 CP06 4F204 AA36 AA39 AB24 AD16 AH04 AH28 AH59 FA01 FB01 FG02 FG07 FH06 FN08 FQ15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B29C 43/36 B32B 27/12 4F204 B32B 27/12 B29K 101: 10 // B29K 101: 10 105: 08 105 : 08 B29L 9:00 B29L 9:00 A01K 87/00 630A F-term (reference) 2B019 AB02 AB12 AB22 AC00 2C002 AA05 CS03 MM02 PP01 4F072 AA04 AA07 AB10 AD23 AG03 AG17 AG18 AG20 AG22 AH04 AH21 AJ04 AK02 AL02 AD11 AK01A AK01B AK41 AK42 AK53 BA03 BA04 BA05 BA06 BA10A BA10B BA10C BA10D BA10E BA11 DG01C DG01D DG01E DG11 DH01C DH01D DH01E EJ08 A EJ082 EJ17 EJ17 EJ172 EJ34 EJ342 AB4AJA4A AB24 AD16 AH04 AH28 AH59 FA01 FB01 FG02 FG07 FH06 FN08 FQ15
Claims (9)
浸プリプレグが、熱可塑性樹脂シートで上下両面から覆
われており、前記部分含浸プリプレグの周囲を囲むよう
に上面および下面の熱可塑性樹脂シートの重なり部が接
着されて閉空間が形成され、その閉空間内が、−４．０
５２×１０4 （Ｐａ）以下に減圧されていることを特徴
とする繊維強化プラスチック成形用基材。1. One or a plurality of laminated partially impregnated prepregs are covered from both upper and lower surfaces with thermoplastic resin sheets, and the upper and lower surfaces of the thermoplastic resin are surrounded by the partially impregnated prepreg. The overlapping portions of the sheets are bonded to form a closed space, and the inside of the closed space is -4.0.
A base material for molding a fiber-reinforced plastic, the pressure of which is reduced to 52 × 10 4 (Pa) or less.
性樹脂シートの重なり部の接着部分との間の少なくとも
一部に、ブリーザーが配置されていることを特徴とす
る、請求項１記載の繊維強化プラスチック成形用基材。2. The fiber reinforced fiber according to claim 1, wherein a breather is arranged at least in a part between the partially impregnated prepreg and an adhesive portion of an overlapping portion of the thermoplastic resin sheet. Substrate for plastic molding.
含有量が４０〜６５％であることを特徴とする、請求項
１または２記載の繊維強化プラスチック成形用基材。3. The fiber-reinforced plastic molding base material according to claim 1, wherein the partially impregnated prepreg has a reinforcing fiber volume content of 40 to 65%.
なくとも一方が、成形品と一体となり表面を形成するも
のであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに
記載の繊維強化プラスチック成形用基材。4. The fiber reinforced plastic according to claim 1, wherein at least one of the thermoplastic resin sheets covering the upper and lower surfaces is formed integrally with a molded product to form a surface. Substrate for molding.
なくとも一方が、成形用樹脂に触れる内面が成形用樹脂
に対して非粘着であり、成形後に取り去られるものであ
ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の
繊維強化プラスチック成形用基材。5. The method according to claim 1, wherein at least one of the thermoplastic resin sheets covering the upper and lower surfaces has an inner surface that is in contact with the molding resin and is non-adhesive to the molding resin, and is removed after molding. Item 4. The fiber-reinforced plastic molding substrate according to any one of Items 1 to 3.
含浸プリプレグを形成する工程、 前記部分含浸プリプレグの上下両面を熱可塑性樹脂シ
ートで覆い、前記部分含浸プリプレグの周囲を囲むよう
に、上面および下面の熱可塑性樹脂シートの重なり部を
接着して閉空間を形成し、該閉空間内を−４．０５２×
１０4 （Ｐａ）以下に減圧して繊維強化プラスチック成
形用基材を作成する工程、 前記部分含浸プリプレグの樹脂と熱可塑性樹脂シート
が軟化する温度まで、前記繊維強化プラスチック成形用
基材を予熱した後、上下型で加熱加圧プレスして、賦
形、樹脂硬化させる工程、を有することを特徴とする繊
維強化プラスチックの成形方法。6. A step of forming one or a plurality of laminated partially impregnated prepregs, wherein upper and lower surfaces of the partially impregnated prepreg are covered with a thermoplastic resin sheet, and an upper surface is formed so as to surround the periphery of the partially impregnated prepreg. And the overlapping portions of the thermoplastic resin sheets on the lower surface are adhered to form a closed space, and the inside of the closed space is -4.052 ×
A step of preparing a base material for molding a fiber-reinforced plastic by reducing the pressure to 10 4 (Pa) or less, and preheating the base material for forming a fiber-reinforced plastic to a temperature at which the resin of the partially impregnated prepreg and the thermoplastic resin sheet soften. And a step of heating and pressing the upper and lower dies to form and harden the resin.
量が４０〜６５％であることを特徴とする、請求項６記
載の繊維強化プラスチックの成形方法。7. The method for molding a fiber reinforced plastic according to claim 6, wherein the volume content of the reinforcing fiber of the partially impregnated prepreg is 40 to 65%.
脂が未含浸の強化繊維基材を形成する工程、 前記強化繊維基材の上下両面を熱可塑性樹脂シートで
覆い、前記強化繊維基材の周囲を囲むように、上面およ
び下面の熱可塑性樹脂シートの重なり部を接着して閉空
間を形成し、該閉空間内を−４．０５２×１０4 （Ｐ
ａ）以下に減圧する工程、前記減圧した閉空間内に、
強化繊維体積含有量が４０〜６５％となるような分量だ
け樹脂を注入して、強化繊維に少なくとも部分含浸した
繊維強化プラスチック成形用基材を作成する工程、 前記注入樹脂と熱可塑性樹脂シートが軟化する温度ま
で、前記繊維強化プラスチック成形用基材を予熱した
後、上下型で加熱加圧プレスして、賦形、樹脂硬化させ
る工程、を有することを特徴とする繊維強化プラスチッ
クの成形方法。8. A step of forming one or a plurality of laminated, non-impregnated, reinforcing fiber bases with a resin, and covering both upper and lower surfaces of the reinforcing fiber base with a thermoplastic resin sheet; The overlapping portions of the upper and lower thermoplastic resin sheets are adhered so as to surround the periphery of the material to form a closed space, and the inside of the closed space is -4.052 × 10 4 (P
a) a step of reducing the pressure in the closed space,
A step of injecting a resin in such an amount that the reinforcing fiber volume content is 40 to 65% to form a fiber-reinforced plastic molding base material in which the reinforcing fibers are at least partially impregnated with the reinforcing fiber; A method of preheating the fiber-reinforced plastic molding base material to a temperature at which the fiber-reinforced plastic material is softened, followed by heating and pressing with an upper and lower mold to shape and cure the resin.
雌型側で真空吸引し、繊維強化プラスチック成形用基材
の雌型への賦形を行うことを特徴とする、請求項６〜８
のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。9. The method according to claim 6, wherein a vacuum suction is performed on one of the female dies of the upper and lower dies during the heating and pressurizing to form the fiber-reinforced plastic molding base material into the female dies. 8
The method for molding a fiber-reinforced plastic according to any one of the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050799A JP2002248620A (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Base material for molding fiber-reinforced plastic and molding method of fiber-reinforced plastic |
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| Country | Link |
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- 2001-02-26 JP JP2001050799A patent/JP2002248620A/en active Pending
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