JP2004130599A

JP2004130599A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2004130599A
Application number: JP2002295934A
Authority: JP
Inventors: Shunei Sekido; 関戸　俊英; Kazuaki Kitaoka; 北岡　一章; Koji Kotani; 小谷　浩司; Shigeru Nishiyama; 西山　茂; Masahiko Shimizu; 清水　正彦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP4104414B2

Abstract

【課題】厚物ＦＲＰ構造体に対しても、優れた強度と表面品質を持たせることが可能な、しかも樹脂拡散媒体を配置する場合にもその配置と除去の手間を著しく低減可能な繊維強化樹脂成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】成形型内に強化繊維材を複数層積層して強化繊維材積層体を形成し、成形型内を吸引により減圧しつつ、前記強化繊維材積層体の端面から積層面に沿う方向に樹脂を注入することにより、該強化繊維材積層体内に樹脂を含浸させることを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと言うこともある。）製の構造体を成形するＲｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ（以下、ＲＴＭと言う。）成形方法の改良に関し、詳しくは、強化繊維材を積層した強化繊維材積層体内に迅速かつ十分にマトリックス樹脂を含浸させることにより、強度と表面性状に優れた成形体を得ることができる製造方法に関し、とくに厚いＦＲＰ成形体の成形に好適な繊維強化樹脂成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、航空機用や建築用の構造部材であるパネル、桁材や、自動車用の外板等のＦＲＰ製成形品の製造に用いられＲＴＭ成形方法としては、多くの方法が提案されている。例えば、大型のＦＲＰ構造体をＲＴＭ成形する方法や（特許文献１参照）、樹脂拡散媒体を使用したＲＴＭ成形法がある（特許文献２参照）。
【０００３】
しかし、このような従来のＲＴＭ成形方法は、いずれも、成形型上に強化繊維基材を配置するとともに樹脂注入口と吸引口を配置し、その上からフイルム等のバッグ材で覆ってキャビティ内を吸引により減圧した状態でマトリックス樹脂を注入するが、その樹脂の基材内への流入経路は、主として、樹脂を注入口から成形型内に配置されている基材の表面方向に拡散させ、拡散した樹脂を基材の厚み方向に含浸させるという経路となっている。通常、所定厚みのＦＲＰ成形体を得るために、強化繊維基材は複数の強化繊維材の積層形態に構成されるが、強化繊維基材の厚み方向、つまり、強化繊維材積層体における積層面と垂直の方向については、一般に樹脂の流路抵抗が高く、基材の厚み方向に含浸されていく樹脂の到達距離には限界がある。したがって、高強度製品の成形を目指す場合等、強化繊維材の積層枚数が増やすことが要求される場合には、強化繊維材積層体の隅々まで完全に樹脂を含浸させるのが困難になることがあり、結局、ある厚み以上のＦＲＰ構造体は実質的に成形できないこととなっていた。
【０００４】
また、大形の成形品を得るために樹脂拡散媒体を使用する場合は、通常、樹脂拡散媒体を強化繊維基材と平行に配置して樹脂を基材面方向に拡散させるが、このような成形方法には、得られる成型品の表面に樹脂拡散媒体の凹凸が転写されて表面品質が低下するという問題と、広い面積にわたって樹脂拡散媒体を配置することと樹脂注入後に樹脂拡散媒体の除去に多大な工数を要するという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１４５０４２号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
米国特許第５，０５２，９０６号明細書（請求項１、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術における問題を解消し、厚物ＦＲＰ構造体に対しても、優れた強度と表面品質を持たせることが可能な、しかも樹脂拡散媒体を配置する場合にもその配置と除去の手間を著しく低減可能な繊維強化樹脂成形体の製造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、本発明に係る繊維強化樹脂成形体の製造方法は、成形型内に強化繊維材を複数層積層して強化繊維材積層体を形成し、成形型内を吸引により減圧しつつ、前記強化繊維材積層体の端面から積層面に沿う方向に樹脂を注入することにより、該強化繊維材積層体内に樹脂を含浸させることを特徴とする方法からなる。すなわち、強化繊維材積層体の端面から、主として各強化繊維材の層間に樹脂を注入し、注入した樹脂を各強化繊維材内に含浸させる方法である。
【０００８】
本発明においては、上記構成により、強化繊維材積層体の端面から積層面に沿う方向から樹脂を注入して、まず流動抵抗の低い、強化繊維材積層体を構成する各強化繊維材の層間内に速やかに樹脂を注入し、その後各層間から各強化繊維材の肉厚方向、つまり強化繊維材の積層方向に樹脂を含浸させるので、強化繊維材積層体の全体にわたって迅速にマトリックス樹脂を注入、含浸することができる。したがって、成形すべき成形体の肉厚が厚い場合でも、従来のような肉厚の制限は無くなり、前述の課題が一挙に解決できる。すなわち、強化繊維材と樹脂の種類によって異なるものの、実験によれば、強化繊維材の面と平行な方向における樹脂の流動抵抗は、面と垂直な方向における流動抵抗の約１／５〜１／１０であることが判っており、樹脂の強化繊維材の面と平行方向への拡散速度は面と垂直方向に比較して、非常に速い。ただし、強化繊維材の流動抵抗、樹脂粘度に下限値が存在するため樹脂が各層間を進行できる距離にも限界があるので、成形条件としては、各層間における樹脂が進行が求められる距離は約６００ｍｍ以内にすべきと考えられる。このように、強化繊維材積層体の端面から層間を通して積層面に沿う方向に樹脂を注入することにより、実質的に強化繊維材積層体の厚みの制限が無くなり、厚い成形体まで良好に成形できるようになる。また、この成形対象部分に対しては基本的に樹脂拡散媒体を配置する必要がないので、樹脂拡散媒体の凹凸が転写されることがなくなり、表面性状の向上を達成できるとともに、樹脂拡散媒体の準備作業と除去作業の工数削減による大幅なコストダウンを達成できる。
【０００９】
また、本発明に係るＦＲＰ成形体の製造方法においては、強化繊維材積層体の延べ長さ（屈曲したり湾曲している場合には、その形状に沿った総長）が６００ｍｍ以下であれば、上記端面から層間への樹脂注入により、各強化繊維材に十分に樹脂を含浸させることが可能である。すなわち、この長さが６００ｍｍを越えると、樹脂が含浸しにくくなって樹脂含浸不良部分が生じるおそれがある。該長さが３００ｍｍ以下の場合には、より短時間で樹脂含浸が可能であることからより好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るＦＲＰ成形体の製造方法においては、液状樹脂の注入温度に関し、樹脂含浸開始時から１時間経過するまでの樹脂粘度が１０〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲内に維持されていれば、短時間での樹脂含浸が可能である。すなわち、１０ｍＰａ・ｓより低ければ、樹脂粘度が低すぎるため、積層体の層間において積層面に沿う方向には迅速に浸透できるものの、とくに強化繊維材が強化繊維ストランド等から構成されている場合、そのストランドの周囲からストランド内部に向かって樹脂含浸が実質的に同時進行することとなるため、強化繊維ストランド内部に樹脂未含浸部が生じやすい。一方、１５００ｍＰａ・ｓを越えると、樹脂粘度が高すぎることから、積層体の層間において積層面に沿う方向への樹脂浸透距離が低下するとともに、各強化繊維材にも樹脂が含浸しにくくなるので、樹脂含浸不良部が生じやすくなる。したがって、液状樹脂の注入温度での樹脂粘度は、樹脂含浸開始時から１時間経過するまでの間、１０〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲内に維持されていることが好ましい。
【００１１】
強化繊維材積層体の断面形状は特に限定されず、平板形状のものの他、角形やＣ形、Ｉ形、Ｌ形、Ｚ形またはハット形の断面形状であってもよい。また、スキン材（スキン板材）とストリンガー材（桁材）から構成される補強パネルの場合には、スキン材は単純な平板形状に形成される場合が多いが、ストリンガー材は比較的複雑な形状に形成される場合が多く、このような場合、本発明は、とくにストリンガー構成用部分に適用して好適なものである。たとえば、強化繊維材積層体が、断面形状が角形、Ｃ形、Ｉ形、Ｌ形、Ｚ形またはハット形からなるストリンガー構成用部分と、スキン材構成用部分とからなる場合に、このストリンガー構成用部分の成形に本発明はとくに有効である。つまり、ストリンガー構成用部分の積層体端面から主として各強化繊維材の層間に樹脂を注入した後に、ストリンガー構成用部分全体に樹脂を含浸させる方法である。ただし、これらストリンガー構成用部分とスキン材構成用部分とは一体的に成形すればよい。ストリンガー構成用部分の端面から樹脂を注入していくので、ストリンガー材に対する肉厚の制限が無くなり、また樹脂拡散媒体を配設する必要がないため、表面性状の向上と樹脂拡散媒体の準備作業と除去作業の工数削減による大幅なコストダウンとを達成できる。この場合、スキン材構成用部分に対しては、樹脂を、樹脂拡散媒体を介して該スキン材構成用部分の表面に沿う方向に拡散させつつ厚み方向に含浸させ、スキン材とストリンガー材から構成される補強パネルを一体的に成形することができる。
【００１２】
【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製造方法に用いられる製造装置を示している。図１において、ベースとなる成形型１は、たとえば、ステンレスから作製され、平板状のものに構成される。このように平板状の成形型１に構成される場合には、凹形のキャビティは不要であるが、成形すべき成形品の形状によっては、成形型１に凹形のキャビティが形成される。この成形型１内に、図示例では成形型１上に、強化繊維材積層体２Ａが配置される。強化繊維材積層体２Ａは、複数の強化繊維材２の積層体からなり、各強化繊維材２は、たとえば強化繊維織物からなる。２ｃ、２ｄは、厚物平板状に形成された強化繊維材積層体２Ａの各端面を示している。この各端面２ｃ、２ｄに対し、本実施態様では、樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体３が、ピールプライ６を介して配置されている。ただし、ピールプライ６は、強化繊維材積層体２２の全体を覆うように配置されている。この樹脂拡散媒体３は、樹脂の流動抵抗が強化繊維材積層体２Ａ内を流れる場合の流動抵抗に比べ１／１０以下の低い抵抗を有する媒体であり、具体的には、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂製のメッシュ織物で、目開きが＃４００以下のものが好ましい。これら成形型１上に配置された部材全体が、気密材料からなるバッグ材４で覆われる。バッグ材４としては、気密性および耐熱性を考慮して、例えばナイロン製のフィルムを用いることが好ましい。５は粘着性の高い合成ゴム製のシーラントで、バッグ材４内を減圧状態に保つことができるよう、外部からの空気の流入を防止する。なお、ピールプライ６は、成形体から樹脂拡散媒体３等を容易に除去するために敷設されるもので、例えば、ナイロン製タフタのように離型の機能をなす織物を使用できる。
【００１３】
シールされたバッグ材４内に、樹脂注入口８ａと、吸引によりバッグ材４内を減圧するための吸引口７ａが設けられ、各々、樹脂注入ラインと吸引ラインに接続されている。樹脂注入口８ａ、吸引口７ａには、例えばアルミニウム製のＣチャンネル材等を使用することができ、これらチャンネル材を、樹脂注入ライン、吸引ラインを形成するプラスチック製のチューブを介して外部部材と接続すればよい。９は、ＦＲＰ成形体のマトリックス樹脂となる熱硬化性樹脂であり、該樹脂は例えばプラスチック製のポット内に収容される。１０は真空トラップで、吸引口７ａより吸引した成形体内からの余分な樹脂を蓄積させる。１１は真空ポンプであり、真空トラップ１０、吸引口７ａを介して、バッグ材４で覆われた内部から吸引し、内部を減圧状態に保持する。Ａ１、Ｂ１は樹脂注入ライン、吸引ラインのチューブの開閉を行うためのバルブで、例えばバルブ付き継手やピンチオフプライヤー等を用いることができる。なお、第１のバッグ材をさらに第２のバッグ材で覆い二重バッグとすることで、空気漏れを防ぐことができ、その結果、強化繊維の体積含有率（Ｖｆ）を向上させることができる。
【００１４】
図２は、本発明の別の実施態様に係る製造方法に用いられる製造装置を示しており、繊維強化樹脂成形体として、複合形状のもの、とくに、断面がＩ形状のストリンガー材と、平板状のスキン材との一体複合形態を備えた成形体、いわゆるスキン・ストリンガー一体構造の繊維強化樹脂成形体を成形する場合の製造装置を示している。図１の装置に比べて異なる点は以下の通りである。
【００１５】
２Ｂはスキン材構成用部分を形成する、断面形状が平板状の強化繊維織物の積層体（強化繊維材積層体）であり、２Ｃはストリンガー構成用部分を形成する、断面形状がＩ形の強化繊維織物の積層体（強化繊維材積層体）である。７ｂは、減圧を行うための吸引口であり、８ｂは樹脂注入を行うための樹脂注入口であり、ともに、アルミニウム製のＣチャンネル材等を使用することが好ましい。該チャンネル材は、プラスチック製のチューブを介して外部部材と接続する。１２はストリンガー構成用部分を形成する強化繊維材積層体２Ｃの両側部分をそれぞれ断面Ｃ形状に固定するための治具で、例えば金属や発泡コア等を用いることができる。Ａ２、Ｂ２はチューブの開閉を行うためのバルブで、例えばバルブ付き継手やピンチオフプライヤー等を用いることができる。注入したマトリックス樹脂は、スキン材構成用部分２Ｂの露出上面部分と、Ｉ形断面形状のストリンガー構成用部分２Ｃの強化繊維材積層体の下側端面部分とにわたって配置された樹脂拡散媒体３内を流れ、スキン材構成用部分２Ｂに対しては主としてその厚み方向、ストリンガー構成用部分２Ｃに対しては強化繊維材積層体の端面から層間方向に（強化繊維材の積層面に沿う方向に）含浸される。
【００１６】
図３は、本発明のさらに別の実施態様に係る製造方法に用いられる製造装置を示しており、段差のある強化繊維材積層体を成形する場合の製造装置を示している。２Ｄは、図１に示したのと同様の強化繊維材２の積層体の上面に部分的に配置された強化繊維材積層体である。注入したマトリックス樹脂は、強化繊維材積層体２Ｄの一方の端面まで延びるように配置された樹脂拡散媒体３内を流れ、薄板部（２Ｄが積層されていない部分）に対しては積層方向（厚み方向）に浸透していき、厚板部（２Ｄが積層されている部分）に対しては、強化繊維材積層体２Ｄの端面から積層方向と垂直な面に配設された樹脂拡散媒体３を介して、積層方向と平行方向に（つまり、層間方向に）含浸される。
【００１７】
次に、本発明の製造方法は、上記の各製造装置を用いて以下のように実施される。基本的な実施態様である図１の装置について説明すると、まず、成形型１の型面の上に強化繊維材２を複数層積層して強化繊維材積層体２Ａを形成し、その上から離型用ピールプライ６（例えばナイロン製タフタ）を積層体２Ａの全体を覆うように配置する。この場合、ピールプライ６の外周縁は、図１に示すようにシーラント５まで到達するように配置する。次に、強化繊維材積層体２Ａの両端部近傍に樹脂拡散媒体３を、積層体２Ａの両端面部２ｃ、２ｄまで延びるように配設し、さらにその上に樹脂注入口８ａと吸引口７ａをそれぞれ配設する。つぎにこれら部材全体の上からバッグ基材４（バッグフィルム）を被せ、その周縁部と成形型１との間を全周に渡りシーラント５でシールする。
【００１８】
以上で成形準備が完了したので、バルブＡ１を閉状態にし、真空ポンプ１１を運転する。次にバルブＢ１を開放して、真空トラップ１０を介して吸引口７ａからキャビティ内（バッグ基材４内）を吸引する。次に、成形型１上の部材全体を所定の成形温度まで加熱する。成形型１が所定の成形温度まで上昇したら、バルブＡ１を開放してバッグ材４内の減圧雰囲気圧力にて樹脂注入口８ａよりマトリックス樹脂９を注入すると、樹脂９は、一方の樹脂拡散媒体３を介して拡散された後、まず流動抵抗の低い強化繊維材積層体２Ａの各層間内を速やかに流れ、積層体２Ａの反対側端部に到達する。各層間の流動抵抗が平衡状態になると、今度は各層間から各強化繊維材２の厚み方向、すなわち強化繊維材２の積層方向に含浸していき、流動抵抗が平衡状態に達した時点で樹脂が強化繊維材積層体２Ａの全体にまんべんなく含浸される。所定の樹脂量が注入したことを確認した時点で、バルブＡ１を閉じて樹脂の供給を中止する。その後、所定の温度と時間で該樹脂を硬化させる。硬化終了後、バッグ材やピールプライ（離型用織布）と共に樹脂拡散媒体や樹脂注入、吸引口に用いた全ての副資材を成形品表面から取り除く、最後に成形型面上より成形体を脱型する。得られた成形体は、必要に応じて所定の温度と時間でアフターキュアを行う。
【００１９】
【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
本発明を厚い平板の成形に適用した。図１の製造装置において、まず縦５００ｍｍ、横５００ｍｍに裁断した炭素繊維織物２（強化繊維材）を９６ｐｌｙステンレス製平板の成形型１上にレイアップして、トータル厚みが約５０ｍｍの強化繊維材積層体２Ａを形成した。ここで用いた強化繊維材は、東レ（株）製”トレカ”Ｔ８００Ｓの一方向織物（目付：２８５ｇ／ｍ^２）である。さらに強化繊維材積層体２Ａの上にピールプライ６（ナイロン製タフタ）を配置し、積層体２Ａの両端面２ｃ、２ｄに対し樹脂拡散媒体３（ポリプロピレン製メッシュ材）を配設し、積層体２Ａの両端に連通するように樹脂注入口８ａと吸引口７ａを配設し、全体にバッグ材４（ナイロン製フィルム）を被せて周囲を粘着性の高い合成ゴム製のシーラント５でシールした（なお、この図では省略しているが、二重バッグとした）。
【００２０】
そして、バルブＡ１を閉状態にし、バルブＢ１を開放し、吸引ラインを連通した真空トラップ１０を介して吸引口７ａを真空開放して、キャビティ内を０．１ＭＰａ以下まで減圧した。
【００２１】
その後、電気オーブン内に該成形型を設置し、オーブン内を７０℃に加温した。強化繊維材積層体２Ａ全体が７０℃に達した後に、バルブＡ１を開放して０．０８〜０．１ＭＰａの減圧雰囲気下にて樹脂注入口８ａよりマトリックス樹脂９を注入した。注入樹脂にはエポキシ樹脂（７０℃（注入温度）における樹脂粘度が１３０ｍＰａ・ｓ、７０℃で１時間経過後の樹脂粘度が３２０ｍＰａ・ｓ）を用いた。注入された樹脂は、まず流動抵抗の低い樹脂拡散媒体３内を流れ、強化繊維材積層体２Ａの端部に到達した時点で、そこからは主として積層体２Ａ内を積層体２Ａの積層面に沿う方向に流れ、しかる後に積層体２Ａの厚み方向に含浸していったことが透明のバッグ材４の上から確認された。
【００２２】
所定の樹脂量を注入した時点で、バルブＡ１を閉じて樹脂の供給を中止した。その後、電気オーブン内の温度を１３０℃まで昇温して、約２時間加熱硬化させた。加熱硬化後、バッグ材４等の副資材を取り除き、ＣＦＲＰ成形体を型面上より脱型した。その結果、ＣＦＲＰ成形体については厚みが２５ｍｍと比較的肉厚であるにも拘わらず、完全に樹脂含浸していた。また、成形体の表面性状は平滑であった。
【００２３】
実施例２
本発明をスキン−ストリンガー一体構造体の成形に適用した。図２の製造装置において、まず成形型１の上に幅５００ｍｍ、長さ５００ｍｍに裁断した炭素繊維織物２（強化繊維材）をレイアップし、強化繊維材積層体２Ｂを形成した。ここで用いている各強化繊維材２は、東レ（株）製”トレカ”Ｔ８００Ｓの一方向織物（目付：１９０ｇ／ｍ^２）であり、トータルで１２８ｐｌｙ積層した（以後これをスキン材構成用強化繊維材積層体２Ｂと呼ぶ。）次に幅９８ｍｍ、長さ５００ｍｍに裁断した炭素繊維織物２を、Ｃ形状に固定するための治具１２を用いて３２ｐｌｙ賦形した。該炭素繊維織物２の積層体をさらにもう一組用意し、２つを、両側に治具１２が配置されるよう、背中合わせに対称になるように配置し、Ｉ形の強化繊維材積層体を形成して、既にレイアップされているスキン材構成用強化繊維材積層体２Ｂの上に置いた。そして、そのＩ形の強化繊維材積層体の上に幅６６ｍｍ、長さ５００ｍｍに裁断した炭素繊維織物２を３２ｐｌｙレイアップした（以後、このスキン材構成用強化繊維材積層体２Ｂの上に置いた強化繊維材積層体をストリンガー構成用強化繊維材積層体２Ｃと呼ぶ。）
【００２４】
次にこれら強化繊維材積層体の上に、ピールプライ６（ナイロン製タフタ）、樹脂拡散媒体３（ポリプロピレン製メッシュ材）、樹脂注入口８ａ、８ｂと吸引口７ａ、７ｂを図２に示すように配置した。そして全体にバッグ材４（ナイロン製フィルム）を二重に被せて周囲を粘着性の高い合成ゴム製のシーラント５でシールした。吸引については、バルブＡ１、Ａ２を閉状態にして、バルブＢ１、Ｂ２を開放し、真空ラインを連通した真空トラップ１０を介して吸引口７ａ、７ｂを開放して、キャビティ内を０．１ＭＰａ以下まで減圧した。
【００２５】
バギングおよび減圧終了後、電気オーブン内に該成形型を設置し、オーブン内を７０℃に昇温した。強化繊維材積層体全体が７０℃に達した時点で、バルブＡ１、Ａ２を開放して減圧状態にて樹脂注入口８ａ、８ｂよりマトリックス樹脂９を注入した。樹脂にはエポキシ樹脂（７０℃（注入温度）における樹脂粘度が１３０ｍＰａ・ｓ、７０℃で１時間経過後の樹脂粘度が３２０ｍＰａ・ｓ）を用いた。注入された樹脂は流動抵抗の低い樹脂拡散媒体内を流れ、基材内に含浸していった。スキン材構成用強化繊維材積層体２Ｂに対しては厚み方向に含浸していったが、ストリンガー構成用強化繊維材積層体２Ｃに対しては、Ｉ形強化繊維材積層体の下部側端面から該積層体の層間方向に流れ、主としてＩ形強化繊維材積層体中に浸透した後各強化繊維材の厚み方向（つまり、Ｉ形強化繊維材積層体の厚み方向）に含浸していった。所定の樹脂量を注入した時点で、バルブＡ１、Ａ２を閉じて樹脂の供給を中止した。その後、炉の温度を１３０℃まで昇温して、約２時間で加熱硬化させた。加熱硬化後、バッグ材４等の副資材を取り除き、ＣＦＲＰ成形体を型面上より脱型した。得られたＣＦＲＰ成形体については、とくにストリンガー部の隅々まで完全に樹脂含浸していた。また、ストリンガー部の表面性状は平滑であった。
【００２６】
実施例３
本発明を段付きパネルの成形に適用した。図３の製造装置において、縦５００ｍｍ、横５００ｍｍに裁断した炭素繊維織物２（東レ（株）製”トレカ”Ｔ３００の平織物ＣＯ６３４３（目付：１９０ｇ／ｍ^２））を２４ｐｌｙ、アルミニウム製平板の成形型１上にレイアップして、厚板部にはその上にさらに縦１５０ｍｍ、横５００ｍｍに裁断した該炭素繊維織物を５６ｐｌｙレイアップして強化繊維材積層体２Ｄを形成した。図３に示すように、強化繊維材積層体全体の上に、ピールプライ６（ナイロン製タフタ）を配置し、樹脂拡散媒体３（ポリプロピレン製メッシュ材）を強化繊維材積層体２Ｄの一方の端面まで延びるように配置し、樹脂吸引口８、真空吸引口７ａ、７ｂを図３のように配設して、全体にバッグ材４（ナイロン製フィルム）を二重に被せて、周囲を粘着性の高い合成ゴム製のシーラント５でシールした。バルブＡ１、Ａ２を閉にした状態でバルブＢ１、Ｂ２を開放し、真空トラップ１０を介した真空ラインを通して、真空ポンプ１１でキャビティ内を０．１ＭＰａ以下まで減圧した。
【００２７】
その後、電気オーブン内に成形型を設置し、オーブン内を７０℃に加温した。強化繊維材積層体全体が７０℃に達した後に、バルブＡ１を開放し、減圧状態にて樹脂注入口８よりマトリックス樹脂９（エポキシ樹脂（７０℃（注入温度）における樹脂粘度が１３０ｍＰａ・ｓ、７０℃で１時間経過後の樹脂粘度が３２０ｍＰａ・ｓ））を注入した。注入された樹脂は流動抵抗の低い樹脂拡散媒体３内を流れ薄板部を積層方向に浸透して含浸されていったが、厚板部については、積層方向と垂直な面方向に配設された樹脂拡散媒体部分を介して、樹脂は積層体の層間方法に浸透していき、次いで積層体の厚み方向に含浸されていった。吸引口７ｂから樹脂流出が見られた時点でバルブＢ２を閉に、バルブＡ２を開放して樹脂注入を行った。次に吸引口７ａから樹脂流出があった時点でバルブＡ１、Ａ２を閉にして樹脂注入を停止し、電気オーブン内を１３０℃まで昇温して、そのままの温度で約２時間保ち硬化させた。加熱硬化後、バッグ材４等の副資材を取り除き、ＣＦＲＰ成形体を型面上より脱型した。得られたＣＦＲＰ成形体については、薄板部、厚板部の全てについて樹脂が完全に含浸しており、その厚板部表面性状も平滑であった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る繊維強化樹脂成形体の製造方法によれば、強化繊維材積層体の端面から積層面に沿う方向に樹脂を注入して該強化繊維材積層体内に樹脂を含浸させるようにしたので、厚い強化繊維材積層体に対しても全体にわたって十分に樹脂を含浸させることができ、とくに厚物ＦＲＰ構造体を、優れた強度と表面品質をもって成形することが可能になる。また、基本的に、樹脂を拡散させるための樹脂拡散媒体を強化繊維材積層体の端面にのみ配置すればよいので、とくに大型の成形体を成形する場合に樹脂拡散媒体の配置と除去の手間を著しく低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る繊維強化樹脂成形体の製造方法に用いる装置の概略縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係る繊維強化樹脂成形体の製造方法に用いる装置の概略縦断面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施態様に係る繊維強化樹脂成形体の製造方法に用いる装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１　成形型
２　強化繊維材（強化繊維織物）
２Ａ〜２Ｄ　強化繊維材積層体
２ｃ、２ｄ　積層体端面
３　樹脂拡散媒体
４　バッグ材
５　シーラント
６　ピールプライ
７ａ、７ｂ　吸引口
８、８ａ、８ｂ　樹脂注入口
９　樹脂
１０　真空トラップ
１１　真空ポンプ
１２　形状固定治具
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２　バルブ

Claims

成形型内に強化繊維材を複数層積層して強化繊維材積層体を形成し、成形型内を吸引により減圧しつつ、前記強化繊維材積層体の端面から積層面に沿う方向に樹脂を注入することにより、該強化繊維材積層体内に樹脂を含浸させることを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記強化繊維材積層体の端面から、主として各強化繊維材の層間に樹脂を注入し、注入した樹脂を各強化繊維材内に含浸させる、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記強化繊維材積層体の延べ長さが６００ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
樹脂の注入温度での樹脂粘度が、樹脂含浸開始時から１時間経過するまでの間、１０〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲内に維持されている、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記強化繊維材積層体の断面形状が、角形、Ｃ形、Ｉ形、Ｌ形、Ｚ形またはハット形である、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記強化繊維材積層体は、断面形状が角形、Ｃ形、Ｉ形、Ｌ形、Ｚ形またはハット形からなるストリンガー構成用部分と、スキン材構成用部分とからなる、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記ストリンガー構成用部分の積層体端面から主として各強化繊維材の層間に樹脂を注入した後に、ストリンガー構成用部分全体に樹脂を含浸させる、請求項６に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記スキン材構成用部分に対しては、樹脂を、樹脂拡散媒体を介して該スキン材構成用部分の表面に沿う方向に拡散させつつ厚み方向に含浸させ、スキン材とストリンガー材から構成される補強パネルを一体的に成形する、請求項７に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
前記強化繊維材積層体の端面に、さらに樹脂拡散媒体、または樹脂流路溝を設けた上型を配置する、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。