JP2003136548A

JP2003136548A - Ｒｔｍ成形用資材およびその資材を用いたｒｔｍ成形法

Info

Publication number: JP2003136548A
Application number: JP2002239411A
Authority: JP
Inventors: Shiyouji Murai; 彰児村井; Akihiko Kitano; 彰彦北野; Hitoshi Nishiyama; 等西山
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】離型資材および分散媒体を使用するＲＴＭ成
形法において、これら成形用資材の賦形を容易にかつ短
時間で行うことができるようにすると共に、分散媒体の
賦形性を確保しつつそのずれを防止して、成形品に樹脂
未含浸部が発生しないようにした、ＲＴＭ成形用資材１
およびその資材１を用いたＲＴＭ成形法を提供する。【解決手段】液状樹脂を透過可能な可撓性の離型資材
２の少なくとも一部に、可撓性の樹脂分散媒体３が局部
的に接合されて接合部４を形成し、そして一体化されて
いることを特徴とするＲＴＭ成形用資材１、およびその
資材を用いたＲＴＭ成形法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば輸送機器、
建築材料、各種産業機器用部材などに好適に使用できる
ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）構造体を成形するため
のＲＴＭ（ResinTransfer Molding) 成形法に用いる成
形用資材およびその成形用資材を用いたＲＴＭ成形法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動車のボンネットや
航空機のドアフレームなどの製造に用いられているＦＲ
Ｐ構造体を成形法の一つとして、強化繊維基材が配され
減圧された成形型内へ液状の樹脂を注入して強化繊維基
材に含浸させ、硬化させるＲＴＭ成形法が知られてい
る。また、このＲＴＭ成形法において、注入樹脂を所定
部位全般にわたって良好に分散させるために、ネット状
のもの等からなる樹脂の分散媒体を強化繊維基材の表面
上に配置する方法、および、この分散媒体は本質的にＦ
ＲＰを構成するものではないから、成形後に剥離できる
ように、分散媒体と強化繊維基材の間に樹脂透過性の離
型資材（ピールプライとも呼ばれている。）を介在させ
る方法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のＲＴＭ成形法においては、強化繊維基材の表面上
に離型資材を配置し、さらにその上に分散媒体を配置す
るので、これら成形用資材を強化繊維基材の表面に沿わ
せて賦形するのに時間がかかるという問題がある。ま
た、分散媒体は、ネット状のもの等からなるので、変形
したり位置がずれやすく、型内で分散媒体がずれると、
樹脂が良好に分散されない部分が生じることがあり、そ
の部分に対応する強化繊維基材部分に樹脂が良好に含浸
されなくなって、成形品に樹脂未含浸部が生じるおそれ
がある。特に複雑な形状や曲面部を有するＦＲＰ構造体
を成形する場合に、このような問題が生じやすい。

【０００４】そこで本発明の課題は、離型資材および分
散媒体を使用するＲＴＭ成形法において、これら成形用
資材の賦形を容易にかつ短時間で行うことができるよう
にするとともに、分散媒体の賦形性を確保しつつそのず
れを防止して成形品に樹脂未含浸部が発生しないように
した、ＲＴＭ成形用資材およびその資材を用いたＲＴＭ
成形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ＲＴＭ成形用資材は、液状樹脂を透過
可能な可撓性の離型資材の少なくとも一部に、可撓性の
樹脂分散媒体が局部的に接合されて一体化されているこ
とを特徴とするものからなる。

【０００６】このＲＴＭ成形用資材においては、上記離
型資材と分散媒体の接合部の面積を１箇所当たり１ｃｍ
²以下とすることが好ましい。

【０００７】また、離型資材と分散媒体の接合部の形状
としては、長さ／幅比を表すアスペクト比にて２０以下
とすることが好ましい。

【０００８】また、離型資材と分散媒体の接合部の接合
強度としては、１８０度引き剥がし試験にて１箇所当た
り５ｇ〜１０００ｇの範囲内にあることが好ましい。

【０００９】さらに、離型資材と一体化される分散媒体
は一種類であってもよいが、樹脂が流れやすい部位、流
れにくい部位等に応じて、複数種の分散媒体を使用し、
それらを離型資材と一体化するようにしてもよい。

【００１０】本発明に係るＲＴＭ成形法は、このような
ＲＴＭ成形用資材を用いる成形法であり、強化繊維基材
の表面に沿わせて、上記のようなＲＴＭ成形用資材を、
離型資材側が強化繊維基材の表面側になるように配し、
周囲を減圧して（たとえば、型内を減圧して）樹脂を注
入し、注入した樹脂を分散媒体を介して分散させつつ、
離型資材を通して強化繊維基材に含浸させ、含浸後に樹
脂を硬化させることを特徴とする方法からなる。また、
上記ＲＴＭ成形法において、周囲を減圧せず、樹脂を加
圧注入して含浸させる方法であってもよい。樹脂硬化後
には、離型資材および分散媒体をそのまま成形品内に残
すことも可能であるが、通常、重量軽減のため、離型資
材を剥離することにより、離型資材および分散媒体を成
形品から除去する。

【００１１】本発明の繊維強化複合材料は、離型資材お
よび分散媒体の少なくとも一部を成形品内に残すこと
で、成形品の剛性を向上させることができる。

【００１２】上記のような本発明に係るＲＴＭ成形用資
材およびその資材を用いたＲＴＭ成形法においては、離
型資材と分散媒体が一体化されているので、これら部材
を別々に配置、賦形する必要がなく、単に一体化された
ＲＴＭ成形用資材を強化繊維基材の表面に沿わせて配置
するだけで、所定の賦形が完了し、成形のための賦形の
作業が大幅に簡略化されるとともに時間が短縮される。

【００１３】また、離型資材と分散媒体が一体化されて
いるので、分散媒体自体がずれやすいものから構成され
ていたとしても、離型資材によって保持されることによ
り、ずれの発生が防止される。また、一体化は、分散媒
体を局部的に離型資材に接合することによって行われて
いるので、分散媒体として要求される変形容易姓や賦形
性が損なわれることはなく、分散媒体は、曲面や複雑な
表面形状を有する強化繊維基材に対しても、その表面に
沿わせて容易にかつ良好に賦形される。その結果、分散
媒体は、所望の形態に良好に賦形されつつその形態が安
定して保持されることになり、注入樹脂が隅々まで良好
に拡散されて、未含浸部の発生が防止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態について、図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施態様に係るＲＴＭ
成形用資材を示している。図１において、１はＲＴＭ成
形用資材全体を示しており、該資材１は、液状樹脂を透
過可能な可撓性のシート状部材からなる離型資材２と、
該離型資材２に接合により一体化された可撓性のシート
状部材からなる樹脂分散媒体３とから形成されている。
分散媒体３は、必ずしも離型資材２の全面に配置される
必要はなく、樹脂の分散を必要とする部位について、少
なくとも一部に配置されればよい。この分散媒体３は、
成形時に注入されてきた液状の樹脂を、強化繊維基材に
含浸すべき部位全体にわたって良好に分散できるように
するための部材であり、この目的が達成される限り形態
は特に限定されず、たとえば図示の如くネット状のシー
ト部材からなる。分散媒体３は、その全面にわたって離
型資材２に接合されるのではなく、接合部４で局部的に
接合されて離型資材２と一体化されている。つまり、強
化繊維基材の表面に対して賦形する場合、離型資材２と
分散媒体３との間のずれについてはある程度許容し、と
くに分散媒体３が強化繊維基材の表面形状に沿って良好
に賦形できるように、分散媒体３自身の動きにはある程
度の自由度が付与されている。換言すれば、分散媒体３
と離型資材２を一体化されたＲＴＭ成形用資材１として
取り扱うことができるようにしつつ、分散媒体３には良
好な賦形性を確保するために必要な自由度が与えられて
いる。

【００１６】したがって、分散媒体３と離型資材２が一
体化されたＲＴＭ成形用資材１を一体物の複合資材とし
て取り扱うことができ、従来の別々に配置していた場合
に比べ、賦形のための時間が大幅に短縮されるととも
に、取り扱い性も大幅に向上される。また、離型資材２
と一体化されても、両者の接合は局部的に行われてお
り、分散媒体３自身には良好な賦形性が確保されている
ので、強化繊維基材の表面形状に沿った良好な賦形が行
われ、分散媒体３のずれによる未含浸部の発生も防止さ
れる。

【００１７】上記ＲＴＭ成形用資材１において、離型資
材２と分散媒体３の接合部４の面積としては、１箇所当
たり１ｃｍ²以下とすることが好ましい。接合部４のサ
イズが１ｃｍ²よりも大きくなると、接合部４によって
樹脂の流れが阻害されるおそれが生じるので好ましくな
い。１箇所当たり１ｃｍ²以下であれば、接合部４にも
毛細管現象等により十分に樹脂が流れたり回り込んだり
することができる。

【００１８】また、離型資材２と分散媒体３の接合部４
の形状に関しては、１箇所当たりについて、長さ／幅比
を表すアスペクト比にて２０以下であることが好まし
い。アスペクト比が２０よりも大きいと、とくにその長
手方向に垂直な方向の流れ等が、接合部によってせき止
められてしまうおそれがあり、未含浸部発生の原因とな
るおそれが生じる。アスペクト比が２０以下であれば、
樹脂の流れを阻止することがないので、未含浸部の発生
が防止される。

【００１９】また、離型資材２と分散媒体３の接合部４
の接合強度については、幅２５ｍｍの離型資材２と分散
媒体３を把持して引っ張り試験機により両者を１８０度
引き剥がししたときの強度（１８０度引き剥がし試験に
おける強度）にて、１箇所当たり５ｇ〜１０００ｇの範
囲内、より好ましくは５ｇ〜５００ｇの範囲内にあるこ
とが望ましい。接合強度がこの範囲よりも低いと、一体
化された分散媒体３が取り扱い時に不要に剥がれてしま
うおそれがあり、接合強度がこの範囲よりも高いと、修
正等が必要になり一旦分散媒体３を部分的にあるいは全
体にわたって離型資材２から剥がす必要が生じたとき、
簡単に引き剥がすことが難しくなる。上記の範囲内であ
れば、分散媒体３を簡単に引き剥がすことができ、容易
に修正を行うことが可能になる。

【００２０】また、本発明に係るＲＴＭ成形用資材にお
いては、複数種の分散媒体が一体化された構成とするこ
ともできる。たとえば図２に示すように、各部の樹脂の
流れやすさに応じて、ネットの目の粗さの異なる分散媒
体３ａ、３ｂ、３ｃを配置し、これらを局部的な接合部
４ａ、４ｂ、４ｃを介して離型資材２と一体化すること
ができる。このようにすれば、各成形部位に応じて、そ
れぞれ最適な樹脂分散状態を得ることが可能になる。た
とえば、樹脂の流れにくい箇所（たとえば、コーナー部
や厚肉部など）には、選択的に流れの良い分散媒体を配
置することができる。

【００２１】さらに、離型資材と分散媒体との接合方法
については、特に限定されず、上記のような局部的接合
を行うことができるものであれば、どのような方法でも
よい。たとえば図３に示すように、分散媒体３を離型資
材２に熱融着により接合する方法（熱融着部５）、接着
剤を介して接合する方法（接着部６）、ホッチキスなど
を用いて接合する方法（ホッチキス止め部７）等を採用
でき、これらを組み合わせて使用することもできる。

【００２２】上記のように構成されたＲＴＭ成形用資材
１を用いて、本発明に係るＲＴＭ成形法は、たとえば図
４〜図６に示すように実施される。

【００２３】図４は、ＲＴＭ成形用の型、とくに下型１
１を示している。図示例では、下型１１には、曲面を有
するキャビティ１２が形成されており、このキャビティ
１２に、図５に示すように、強化繊維基材１３（たとえ
ば複数枚のドライの強化繊維織物）が配され、その上
に、または／および、その下あるいは基材１３内に、Ｒ
ＴＭ成形用資材１が、離型資材２側が強化繊維基材１３
側となるように配置される。分散媒体３と離型資材２が
一体化されたＲＴＭ成形用資材１であるので、取り扱い
は楽であり、所望の配置も容易に行われる。そして、こ
の上に図６に示すように上型１４が配置されて型締めさ
れる。この状態で、真空吸引口１５（図５に図示）を通
しての吸引によりキャビティ１２内が減圧され、樹脂注
入口１６（図５に図示）を通して液状の樹脂がキャビテ
ィ１２内に注入される。樹脂を注入するときに強化繊維
基材に未含浸部がない状態で樹脂含浸ができれば、キャ
ビティ１２内の負圧を利用して吸引注入しても、あるい
は樹脂を加圧して、キャビティ１２内に注入してもよ
い。

【００２４】注入された樹脂は、ＲＴＭ成形用資材１の
分散媒体３を介して良好に拡散されつつ、離型資材２を
透過して強化繊維基材１３に含浸されていく。分散媒体
３が強化繊維基材１３の表面に沿って良好に賦形されて
いるので樹脂は良好に拡散され、含浸すべき強化繊維基
材１３の含浸部に速やかに均一に含浸されていく。した
がって、未含浸部の発生は防止される。また、樹脂の拡
散過程においても、分散媒体３が離型資材２との一体化
により、ずれないように止められているので、分散媒体
３のずれ発生は防止され、樹脂の良好な拡散状態が確保
される。

【００２５】樹脂含浸後には、加熱等により注入樹脂が
硬化され、樹脂硬化後に脱型されてＦＲＰ成形品が取り
出される。この状態では、ＲＴＭ成形用資材１はＦＲＰ
成形品と一体化された状態にあるので、通常、離型資材
２をはぎ取ることにより、分散媒体３ごとＲＴＭ成形用
資材１が除去され、成形が完了する。なお、本発明にお
いて分散媒体とは、型内での樹脂流動を補助的に促進で
きればよいものであり、例えば金属、ネット、プラスチ
ックネット等がある。また、離型資材とは、強化繊維基
材に樹脂を透過することができ、後に成形品から剥ぎ取
ることができるものであればよく、例えばナイロン繊
維、ポリエステル繊維等からなる織物や不織布などがあ
る。また、本発明においてＦＲＰとは、強化繊維により
強化されている樹脂を指し、強化繊維としては、例え
ば、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、あるいはケブ
ラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有
機繊維からなる補強繊維が挙げられる。ＦＲＰのマトリ
ックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹
脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さ
らには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ジシク
ロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、及び前記
熱硬化樹脂と熱可塑樹脂のアロイ樹脂も使用可能であ
る。

【００２６】また、本発明で使用する強化繊維基材と
は、上記ＦＲＰに成形する前の基材を指し、例えば樹脂
の含浸されていない強化繊維の他、強化繊維の織物やチ
ョップドファイバー、マット、ニット材料、さらにこれ
らとインサート部品との組み合わせ等が挙げられ、その
用途により使い分けられる。前記インサート部品とは、
例えばスチールやアルミニウムなどの金属板や、金属
柱、金属ボルト、ナット、ヒンジなどの接合用の金属、
アルミハニカムコア、ノメックスハニカム、あるいはポ
リウレタン、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、
フェノール、アクリルなどの高分子材料からなるフォー
ム材やゴム質材、木質材等が挙げられ、主として、釘が
効くことや、ネジが立てられる等の接合を目的としたイ
ンサート部品、中空構造で軽量化を目的としたインサー
ト部品、振動時の減衰を目的としたインサート部品など
が多く用いられる。

【００２７】以上より、本発明のＲＴＭ成形用資材は、
短時間で効率よく所定形状に賦形できることから、自動
車や鉄道車輌等の輸送機器や、また、壁や床材などの建
築材料および各種産業機器部材として好適である。

【００２８】

【実施例】以下に、具体的な実施例、比較例に基づいて
説明する。

【００２９】実施例１ナイロン製厚み０．１ｍｍの離型資材（AIRTECH 社製、
Release Ply A ）、およびポリプロピレン製の厚み０．
６ｍｍの分散媒体（三井石化産資社製、TSX-160)を準備
した。これら離型資材と分散媒体を４００ｍｍ×４００
ｍｍにカットし、離型資材の上に分散媒体を配置した。
続いて、分散媒体の一部分（不連続に５カ所）を、１５
０℃に加温したはんだごてで円形状（アスペクト比１）
に面積０．５ｃｍ²だけ溶かし、離型資材に熱融着する
ことで、離型資材および分散媒体を一体化し、ＲＴＭ成
形用資材を作成した。

【００３０】このような方法で作成したＲＴＭ成形用資
材は、曲げたり、折ったり、ねじるなど作業上、手で扱
っても剥がれることはなく、離型資材と分散媒体は十分
に一体化されていた。このとき、融着部分１個あたりの
接着強度は１０ｇであった。

【００３１】続いて、このＲＴＭ成形用資材を使用して
ＦＲＰ製部材を成形した。成形にはＣＫ６２５０Ｅ（炭
素繊維：Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ、組織：平織、目付：１９
０ｇ／ｍ²、東レ（株）製）のドライクロスを準備し
た。このドライクロスを３００ｍｍ×３００ｍｍにカッ
トし、５００ｍｍ×５００ｍｍの曲面を有するアルミ製
下型上に４層積層し、次にＲＴＭ成形用資材をドライク
ロスの上に賦形し、型締めを行った。このＲＴＭ成形用
資材を賦形する際、予め一体化してあるため、型上での
賦形作業は大変効率的に行うことができ、短時間で作業
を終了した。

【００３２】その後”エピコート”８０７（油化シェル
エポキシ社製、エポキシ樹脂）７０重量部”エピコー
ト”６３０（油化シェルエポキシ社製、エポキシ樹脂）
３０重量部、”アンカミン”２０４９（パシフィックア
ンカーケミカル社製、アミン硬化剤）４３重量部を混合
して得た液状エポキシ樹脂を型内に圧力０．３ＭＰａ下
にて圧注入を行い、１００℃に昇温して２時間硬化し、
脱型後、ＦＲＰ製部材を得た。得られたＦＲＰ製部材の
表面部分には未含浸部分はなく、健全かつ高剛性な成形
品を得ることができた。

【００３３】比較例１離型資材と分散媒体を一体化することなくＦＲＰ製部材
を成形した。実施例１と同様に、ドライクロスを３００
ｍｍ×３００ｍｍにカットし、５００ｍｍ×５００ｍｍ
の曲面を有するアルミ製下型上に４層積層し、次に離型
資材をドライクロスの上に賦形し、さらに分散媒体を離
型資材の上に賦形し、型締めを行った。これ以外は実施
例１と同様の成形方法でＦＲＰ製部材を得た。

【００３４】この方法では離型資材と分散媒体が一体化
されていないため、曲面を持つ型上に分散媒体を賦形す
る時、分散媒体が型面に沿わず、型締めしようとすると
分散媒体の位置が所定の位置よりずれてしまい、型締め
することが非常に困難であった。そのため、分散媒体の
型上への賦形、および型締めに大変時間がかかったこと
は言うまでもない。

【００３５】この方法で得られたＦＲＰ製部材は、樹脂
拡散流路である分散媒体が型内でずれてしまっていたた
め、樹脂が含浸していないところができてしまい、健全
な成形品を得ることができなかった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＲＴ
Ｍ成形用資材およびその資材を用いたＲＴＭ成形法によ
れば、離型資材と分散媒体を局部接合により一体化した
ＲＴＭ成形用資材を用いるので、該成形用資材を短時間
で効率よく所定の形態に賦形でき、作業効率の向上を達
成しつつ、樹脂未含浸部のない優れたＦＲＰ成形品を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係るＲＴＭ成形用資材の
斜視図である。

【図２】本発明の別の実施態様に係るＲＴＭ成形用資材
の斜視図である。

【図３】離型資材と分散媒体の接合の各種方法を示すＲ
ＴＭ成形用資材の斜視図である。

【図４】本発明の一実施態様に係るＲＴＭ成形法に用い
る下型の斜視図である。

【図５】図４の下型に強化繊維基材およびＲＴＭ成形用
資材を配置した状態を示す斜視図である。

【図６】図５の状態から上型により型締めした状態を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ＲＴＭ成形用資材２離型資材３、３ａ、３ｂ、３ｃ分散媒体４、４ａ、４ｂ、４ｃ接合部５熱融着部６接着部７ホッチキス止め部１１下型１２キャビティ１３強化繊維基材１４上型１５真空吸引口１６樹脂注入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F204 AA36 AA39 AB03 AD16 AD19 EA03 EA04 EB01 EB11 EF01 EF05 EF27 EF30 EK09 EK17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液状樹脂を透過可能な可撓性の離型資材
の少なくとも一部に、可撓性の樹脂分散媒体が局部的に
接合されて一体化されていることを特徴とするＲＴＭ成
形用資材。
【請求項２】離型資材と分散媒体の接合部の面積が１
箇所当たり１ｃｍ²以下である、請求項１のＲＴＭ成形
用資材。
【請求項３】離型資材と分散媒体の接合部の形状が、
長さ／幅比を表すアスペクト比にて２０以下である、請
求項１または２のＲＴＭ成形用資材。
【請求項４】離型資材と分散媒体の接合部の接合強度
が１箇所当たり５ｇ〜１０００ｇの範囲内にある、請求
項１ないし３のいずれかに記載のＲＴＭ成形用資材。
【請求項５】複数種の分散媒体が一体化されている、
請求項１ないし４のいずれかに記載のＲＴＭ成形用資
材。
【請求項６】強化繊維基材の表面に沿わせて、請求項
１ないし５のいずれかに記載のＲＴＭ成形用資材を、離
型資材側が強化繊維基材の表面側になるように配し、周
囲を減圧した後、樹脂を注入し、注入した樹脂を分散媒
体を介して分散させつつ離型資材を通して強化繊維基材
に含浸させ、含浸後に樹脂を硬化させることを特徴とす
る、ＲＴＭ成形法。
【請求項７】離型資材と樹脂分散媒体とが、少なくと
も一部に付着してなることを特徴とする繊維強化複合材
料。