JP2006167933A - Method and apparatus for manufacturing fiber-reinforced resin molded product by vartm manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、VaRTM製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置にかかわり、更に詳しくはバキューム樹脂トランスファー成形法(VaRTM:Vacuum-assisted Resin Transfer Molding) において分割注入を行うことにより樹脂成形物の硬化不良を改善し、モールド及び積層体に加工を施すことなく成形出来る繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a fiber reinforced resin molded product by a VaRTM manufacturing method and a manufacturing apparatus thereof, and more specifically, resin molding by performing divided injection in a vacuum-assisted resin transfer molding method (VaRTM). The present invention relates to a method for manufacturing a fiber-reinforced resin molded product that can improve the curing failure of a product and that can be molded without processing a mold and a laminate, and a manufacturing apparatus therefor.
従来、繊維強化樹脂成形物の製造方法として、樹脂トランスファー成形法(RTM)またはバキューム樹脂トランスファー成形法(VaRTM)が知られており、特にバキューム樹脂トランスファー成形法は、繊維強化プラスチック(FRP)シート等の大型の樹脂成形物を製造する場合、大型成型性及びコスト面から多く適用されている。 Conventionally, a resin transfer molding method (RTM) or a vacuum resin transfer molding method (VaRTM) is known as a method for producing a fiber reinforced resin molded product. In particular, the vacuum resin transfer molding method is a fiber reinforced plastic (FRP) sheet or the like. In the case of manufacturing a large-sized resin molded product, many are applied from the viewpoint of large moldability and cost.
上記、バキューム樹脂トランスファー成形法は、鉄等の金属製モールド上にガラス繊維等の繊維補強基材、ネット等のマット材を順次積層させた後、離型剤を塗布し、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、バキュームバック内の積層体をバッキュームした状態で積層体に反応樹脂材料を供給して含浸硬化させる方法が知られている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。
In the vacuum resin transfer molding method, a fiber reinforced base material such as glass fiber and a mat material such as a net are sequentially laminated on a metal mold such as iron, and then a release agent is applied, and the whole is formed into a film. There is known a method in which a reactive resin material is supplied to the laminate and impregnated and cured while the laminate is covered with a vacuum back and the laminate in the vacuum back is vacuumed (see, for example,
然しながら、大型の樹脂成形物を製造する際、コア・インフュージョン(Core Infusion) でのモールド面における樹脂の流路経路が大きな問題となっている。 However, when manufacturing a large resin molded product, the resin flow path on the mold surface in the core infusion is a big problem.
即ち、上記のような大型の樹脂成形物を製造する場合、積層体(コア材及び繊維補強基材等)に反応樹脂材料を均一に注入して含浸させることが難しいことから、分割注入するのが一般的であり、その際にはスパイラルホースを積層体の上、若しくは積層体の端部に一定間隔で配設し、そこから反応樹脂材料をを注入する方法が行われている。 That is, when manufacturing a large-sized resin molding as described above, it is difficult to uniformly inject and impregnate the reaction resin material into the laminate (core material, fiber reinforced base material, etc.). In such a case, a method in which a spiral hose is arranged on the laminated body or at an end of the laminated body at regular intervals, and a reaction resin material is injected therefrom is used.
しかし、この成型方法は、コア・インフュージョンの際にモールド(金属プレート等)面側に反応樹脂材料を注入することが困難であり、このため、モールドに穴開け加工を施して、その穴からモールド面へ反応樹脂材料を注入したり、また積層体に溝を切ったり、穴を開けてバッグ面からモールド面へ樹脂の流れを作る方法が行われていた。 However, in this molding method, it is difficult to inject the reactive resin material into the mold (metal plate, etc.) surface side during the core infusion. A method of injecting a reactive resin material into the mold surface, cutting a groove in the laminate, or making a hole to create a resin flow from the bag surface to the mold surface has been performed.
然しながら、モールドに穴開け加工を施したり、積層体に溝を切ったりするには、多くの手間と時間がかかり、またコストアップと成る問題があり、生産性の向上を図ることが出来ないと言う問題があった。 However, it takes a lot of work and time to drill holes in the mold and cut grooves in the laminate, and there is a problem of increasing costs, and it is impossible to improve productivity. There was a problem to say.
更に、鉄等の金属製モールドを使用する際、低温環境下(例えば、15℃を下回る状態)では、反応樹脂材料の発熱した反応熱が金属製モールドに吸収されて反応樹脂材料の硬化不良が起こる場合が多い。 Furthermore, when a metal mold such as iron is used, in a low temperature environment (for example, below 15 ° C.), the reaction heat generated by the reaction resin material is absorbed by the metal mold and the reaction resin material is hardened. It often happens.
即ち、金属製モールドの熱容量が大きいために、反応樹脂材料の常温硬化に必要な反応熱を金属製モールドが吸収してしまい、その結果として、反応樹脂材料の硬化が促進されずに均一な硬化状態とならず、硬化不良を起こすと言う問題が発生していた。
この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたもので、モールドや積層体に穴や溝加工を施すことなく、積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させることが出来、安価で生産性の向上を図ることが出来るVaRTM製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been devised by paying attention to such conventional problems, and the laminated body can be uniformly impregnated with the reactive resin material without subjecting the mold or the laminated body to holes or grooves, and is inexpensive. It is an object of the present invention to provide a method for producing a fiber-reinforced resin molded article by the VaRTM production method and a production apparatus thereof that can improve productivity.
この発明は上記目的を達成するため、この発明のVaRTM製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法は、金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を取付け、前記ゴム状弾性シート上に、マット材、繊維補強基材を少なくとも一層以上順次積層させた後、その全体をフィルム状のバキュームバックにより気密的に覆い、バキュームバック内の積層体をバッキュームして負圧状態にした状態で、前記樹脂供給通路に接続した反応樹脂材料の供給手段から反応樹脂材料を供給し、カバー部材の樹脂抽出孔から反応樹脂材料を抽出させて前記積層体全体に反応樹脂材料を均一に含浸せて硬化させることを要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a fiber reinforced resin molded article by the VaRTM production method of the present invention, comprising: a rubber-like elastic sheet having at least one resin supply passage formed on a metal mold. Laying and attaching a cover member provided with a plurality of resin extraction holes in the resin supply passage and flush with the surface of the rubber-like elastic sheet, and a mat material and a fiber-reinforced base material on the rubber-like elastic sheet At least one or more layers are sequentially laminated, and then the whole is hermetically covered with a film-like vacuum back, and the laminated body in the vacuum back is vacuumed to a negative pressure state, and the reaction resin connected to the resin supply passage The reaction resin material is supplied from the material supply means, the reaction resin material is extracted from the resin extraction hole of the cover member, and the entire laminate is uniformly impregnated with the reaction resin material. It is an Abstract that cure.
ここで、前記繊維補強基材間にコア材を介在させ、またゴム状弾性シートに、並列または交差する複数本の樹脂供給通路を形成し、この各樹脂供給通路の一端側に、反応樹脂材料の供給手段に接続するパイプをそれぞれ接続し、他端側にバキューム手段を接続するものである。 Here, a core material is interposed between the fiber reinforced base materials, and a plurality of resin supply passages that are parallel or crossed are formed in the rubber-like elastic sheet, and a reaction resin material is formed on one end side of each resin supply passage. Each of the pipes connected to the supply means is connected, and the vacuum means is connected to the other end side.
また、この発明のVaRTM製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置は、金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を着脱可能に装着し、前記カバー部材の中空部内の樹脂供給通路の一端側に反応樹脂材料の供給手段に接続する供給パイプを接続し、他端側にバッキューム手段を接続したことを要旨とするものである。 The fiber reinforced resin molded product manufacturing apparatus according to the VaRTM manufacturing method of the present invention includes a rubber-like elastic sheet having at least one resin supply passage formed on a metal mold, and the resin supply passage is provided with the rubber elastic sheet. A cover member that includes a plurality of resin extraction holes and that is detachably mounted on the surface of the rubber-like elastic sheet, and is provided with a reaction resin material supply means on one end side of the resin supply passage in the hollow portion of the cover member The gist is that a supply pipe to be connected to is connected and a vacuum means is connected to the other end side.
ここで、前記カバー部材は、断面凹状の樋型をしており、上面に所定の間隔で樹脂抽出孔を形成し、また前記金属製のモールドが、金属製プレートである。 Here, the cover member has a saddle shape with a concave cross section, and resin extraction holes are formed on the upper surface at predetermined intervals, and the metal mold is a metal plate.
このように構成することで、モールドや積層体に穴や溝加工を施すことなく、積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させることが出来、安価で生産性の向上を図ることが出来るものである。 By configuring in this way, the laminated resin can be uniformly impregnated with the reactive resin material without making holes or grooves in the mold or laminated body, and the productivity can be improved at low cost. is there.
この発明は、上記のように構成したので、モールドに穴開け加工を施したり、積層体に溝を切ったり、穴を開ける作業を省略でき、この結果、安価で生産性の向上を図ることが出来、また積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させることが出来るので、樹脂成形物の硬化不良を有効に防止し、品質の向上を図ることが出来る効果がある。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to omit the process of drilling a mold, cutting a groove in a laminated body, or drilling a hole. As a result, it is possible to improve productivity at low cost. In addition, since the laminated resin can be uniformly impregnated with the reaction resin material, it is possible to effectively prevent poor curing of the resin molded product and to improve the quality.
以下、添付図面に基づきこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、バキューム樹脂トランスファー成形法(VaRTM:Vacuum-assisted Resin Transfer Molding) による繊維強化樹脂成形物の製造方法を実施するための製造装置の概略斜視図、図2は図1のX部の拡大斜視図、図3は要部拡大断面図を示し、この繊維強化樹脂成形物の製造装置は、この発明の実施形態では、特にオートクレーブに入らないような形状(大きさ)の繊維強化樹脂成形物Wを製造する装置について説明する。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a manufacturing apparatus for carrying out a method of manufacturing a fiber-reinforced resin molded article by vacuum-assisted resin transfer molding (VaTM), and FIG. 2 is an enlarged view of a portion X in FIG. A perspective view and FIG. 3 show an enlarged cross-sectional view of the main part. In the embodiment of the present invention, the fiber reinforced resin molded product is a fiber reinforced resin molded product having a shape (size) that does not enter into the autoclave. An apparatus for manufacturing W will be described.
この発明の製造装置は、金属製のモールド1(金属プレート)上に、弾性があり,かつ平滑性,断熱性のゴムシート、またはポリウレタンシート等の分割された所定の厚さのゴム状弾性シート2を敷設し、この分割されたゴム状弾性シート2間には、それぞれ長手方向に連続する断面方形状の樹脂供給通路3を形成するものである。
The manufacturing apparatus according to the present invention is a rubber-like elastic sheet having a predetermined thickness divided on a metal mold 1 (metal plate) and having elasticity and a smooth, heat-insulating rubber sheet or polyurethane sheet. 2 is laid, and a
前記樹脂供給通路3には、複数の樹脂抽出孔4を備え、かつゴム状弾性シート2の表面と面一となるカバー部材5を着脱可能に装着し、このカバー部材5は、樹脂,ゴム等の非金属材料または金属材料により断面凹状の樋型に形成され、前記樹脂供給通路3とカバー部材5とで常温硬化型の反応樹脂材料Q(例えば、ビニールエステル等の熱可塑性材料)が流通する中空部3aを区画形成するものである。
The
前記中空部3a内の樹脂供給通路3の一端側には、反応樹脂材料Qを収容した供給タンクや供給容器等の供給手段6に接続する供給パイプ7を接続し、また樹脂供給通路3の他端側には、吸引ポンプ等のバッキューム手段8を接続する吸引パイプ9が接続される。
A
前記ゴム状弾性シート2上には、ネット材等のマット材10、ガラス繊維等の繊維補強基材11、ウレタン等のコア材12、繊維補強基材13、ネット材等のマット材14を順次積層させて敷設する。そしてこのように形成した積層体全体をフィルム状のバキュームバック15で覆い、周縁部を金属製のモールド1上に接着テープ16等で密閉する。
On the rubber-like
このようなVaRTM製法による製造装置により、繊維強化樹脂成形物の製造方法について説明する。 The manufacturing method of a fiber reinforced resin molding is demonstrated with the manufacturing apparatus by such a VaRTM manufacturing method.
先ず金属製のモールド1上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路3を形成した分割されたゴム状弾性シート2を敷設し、前記樹脂供給通路3に、複数の樹脂抽出孔4を備え、かつゴム状弾性シート2の表面と面一となる断面凹状の樋型に形成されたカバー部材5を取付ける。
First, a divided rubber-like
そして、中空部3a内の樹脂供給通路3の一端側に、反応樹脂材料Qを収容した供給タンクや供給容器等の供給手段6に接続する供給パイプ7を接続し、また樹脂供給通路3の他端側には、吸引ポンプP等のバッキューム手段8を接続する吸引パイプ9が接続する。
A
この状態から、ゴム状弾性シート2上に、ネット材等のマット材10、ガラス繊維等の繊維補強基材11、ウレタン等のコア材12、繊維補強基材13、ネット材等のマット材14を順次積層させて敷設する。
From this state, on the rubber-like
なお、コア材12の材質は特に限定されず、金属または非金属材料により形成したハニカムコア等の他、他の材料を使用することも可能であり、更にコア材12は必ずしも介在させる必要はない。そして、このように形成した積層体全体をフィルム状のバキュームバック15で覆い、周縁部を金属製のモールド1上に接着テープ16等で密閉する。
The material of the
このように構成した状態で、前記バキュームバック15で密封状態に覆われた積層体の内部をバッキューム手段8により吸引して負圧状態にし、一方、前記樹脂供給通路3に接続した反応樹脂材料Qの供給手段6から反応樹脂材料Qを供給すると、反応樹脂材料Qはカバー部材5の中空部3a内から樹脂供給通路3に流入し、更にカバー部材5に形成された複数の樹脂抽出孔4から積層体の内部に反応樹脂材料Qを抽出されて積層体全体に反応樹脂材料Qを均一に含浸せることが可能となる。
In such a state, the inside of the laminate covered with the
このように、大型の繊維強化樹脂成形物Wを製造する場合、上記のような樹脂供給通路3を介して複数の樹脂抽出孔4から反応樹脂材料Qを抽出させることで、時間差を持たせて樹脂材料の注入を行うことが出来、繊維強化樹脂成形物Wの一端側から反応樹脂材料Qを供給して含浸させる場合に比べて、均一に反応樹脂材料Qを含浸させることが出来るものである。
Thus, when manufacturing a large fiber-reinforced resin molded product W, the reaction resin material Q is extracted from the plurality of
なお、この発明の実施例としては、例えば、
繊維強化樹脂成形物Wの大きさ(タテ×ヨコ×厚さ):4m×7m×10mm
バッキューム手段8による吸引圧力:0.1Mpa
反応樹脂材料Qの供給手段6からの樹脂材料の供給量:420kg
なお、流量は始めは多く、徐々に少なくなるようにするものである。
As an embodiment of the present invention, for example,
Size of fiber reinforced resin molding W (vertical x horizontal x thickness): 4 m x 7 m x 10 mm
Suction pressure by the vacuum means 8: 0.1 Mpa
Supply amount of resin material from supply means 6 for reaction resin material Q: 420 kg
It should be noted that the flow rate is initially high and gradually decreases.
また、この発明の実施形態では、金属製のモールド1上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路3を形成した分割されたゴム状弾性シート2を敷設してあるので、反応樹脂材料Qが熱容量の大きい金属製のモールド1に直接接触することがなく、この結果、繊維強化樹脂成形物Wの発熱した反応熱が金属製のモールド1に吸熱されることがなく硬化不良を有効に防止することが出来る。
In the embodiment of the present invention, since the divided rubber-like
また、ゴム状弾性シート2は、樹脂材料に対する離型効果もあるため、予め離型剤を塗布する必要がなく、金属製のモールド1から繊維強化樹脂成形物Wを円滑に離型または剥離させることが出来る。この結果、生産性の向上を図ることも可能となる。
Further, since the rubber-like
1 金属製のモールド 2 ゴム状弾性シート
3 樹脂供給通路 3a 中空部
4 樹脂抽出孔 5 カバー部材
6 供給手段 7 供給パイプ
8 バキューム手段 9 吸引パイプ
10 マット材 11 繊維補強基材
12 コア材 13 繊維補強基材
14 マット材 15 バキュームバック
16 接着テープ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を着脱可能に装着し、前記カバー部材の中空部内の樹脂供給通路の一端側に反応樹脂材料の供給手段に接続する供給パイプを接続し、他端側にバッキューム手段を接続したことを特徴とするVaRTM製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置。 After laminating at least one layer of mat material and fiber reinforced base material in sequence on a metal mold, the whole is hermetically covered with a film-like vacuum back, and the laminated body in the vacuum back is vacuumed by vacuum means. In this state, the reaction resin material is supplied from the reaction resin material supply means, and the entire laminate is uniformly impregnated with the reaction resin material and cured to produce a fiber reinforced resin molding by the VaRTM manufacturing method. In the device
A rubber-like elastic sheet having at least one resin supply passage is laid on the metal mold, the resin supply passage has a plurality of resin extraction holes, and the surface and surface of the rubber-like elastic sheet A cover member to be attached is detachably attached, a supply pipe connected to the supply means of the reaction resin material is connected to one end side of the resin supply passage in the hollow portion of the cover member, and a vacuum means is connected to the other end side. An apparatus for producing a fiber-reinforced resin molded article by the VaRTM production method.
The said metal mold is a metal plate, The manufacturing apparatus of the fiber reinforced resin molding by the VaRTM manufacturing method of Claim 4 or 5.
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