JP2006175606A - Insert for frp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FRP積層品を構成するFRP層の層間に埋設されるFRP用インサートに関するものである。 The present invention relates to an FRP insert embedded between FRP layers constituting an FRP laminate.
繊維強化プラスチックスであるFRP(Fiber Reinforced Plastics)の積層品、特に、炭素繊維強化プラスチックスであるCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)の積層品は、軽量であって高強度であるため、自動車などの車体構造部品としても使用されている。そして、この種のFRP積層品においては、通常、他の部材との締結部位などを構成するインサート部材が埋設されている(例えば特許文献1参照)。 FRP (Fiber Reinforced Plastics) laminates, which are fiber reinforced plastics, especially CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) laminates, which are carbon fiber reinforced plastics, are lightweight and have high strength. It is also used as a vehicle body structural part. And in this kind of FRP laminated product, the insert member which comprises the fastening site | part with another member etc. is normally embed | buried (for example, refer patent document 1).
ここで、特許文献1には、ウレタン発泡コアをFRP層で挟んだサンドイッチ構造のFRP積層品の内部に1個のインサート部材を埋設した構造が示されている。なお、このようなサンドイッチ構造のFRP積層品としては、合成樹脂発泡体をコア材としたもの(例えば特許文献2参照)や、バルサ材をコア材としたもの(例えば特許文献3参照)が知られている。
ところで、特許文献1に記載されたようなインサート部材の埋設構造においては、FRP積層品の所定部位に複数のインサート部材を所定位置に配置して埋設する場合、その都度、各インサート部材を相互に正確に位置決めして埋設しなければならない。このため、各インサート部材の埋設作業が甚だ面倒であり、その作業性が低下するという問題がある。また、各インサート部材の相互位置の精度が低下し易いという問題がある。
By the way, in the embedding structure of the insert member as described in
そこで、本発明は、FRP積層品の所定部位に複数のインサート部材を容易かつ高精度に配置して埋設することができ、しかも、FRP積層品の成形時の加圧環境下においても不用意に潰れることがなく、また、FRP積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることのないFRP用インサートを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can embed a plurality of insert members in a predetermined part of an FRP laminate product easily and with high accuracy, and inadvertently even in a pressurized environment when molding the FRP laminate product. It is an object of the present invention to provide an insert for FRP that is not crushed and that does not hinder original thermosetting at the time of molding an FRP laminate.
本発明に係るFRP用インサートは、FRP積層品の所定部位を構成するFRP層の層間に埋設されるFRP用インサートであって、その設置面方向の所定位置に位置決めして複数のインサート部材を保持したコア材と、このコア材を覆うFRP被覆層とを備えていることを特徴とする。 The FRP insert according to the present invention is an FRP insert embedded between the layers of the FRP layer constituting a predetermined part of the FRP laminated product, and is positioned at a predetermined position in the installation surface direction to hold a plurality of insert members. And a FRP coating layer covering the core material.
本発明に係るFRP用インサートは、FRP積層品を成形する際、その所定部位に他の部材との締結部などを構成するため、所定部位を構成するFRP層の層間に設置されて埋設される。ここで、本発明のFRP用インサートでは、コア材によって複数のインサート部材が設置面方向の所定位置に位置決めされて保持されているため、複数のインサート部材がFRP積層品の所定部位に容易かつ高精度に配置されて埋設される。 The FRP insert according to the present invention is installed and embedded between the layers of the FRP layer constituting the predetermined portion in order to form a fastening portion with another member at the predetermined portion when the FRP laminated product is formed. . Here, in the insert for FRP of the present invention, since the plurality of insert members are positioned and held at predetermined positions in the installation surface direction by the core material, the plurality of insert members can be easily and highly positioned at predetermined portions of the FRP laminated product. Arranged with accuracy.
また、本発明のFRP用インサートは、耐圧強度の高いFRP被覆層で覆われているため、コア材に耐圧性の低い材料を使用した場合においても、FRP積層品の成形時の加圧環境下で不用意に潰れることがない。そして、このFRP用インサートは、FRP被覆層が内部の湿気の放出を遮断するため、コア材に吸湿性の高い材料を使用した場合においても、FRP積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。 In addition, since the FRP insert of the present invention is covered with an FRP coating layer having a high pressure resistance, even when a material having a low pressure resistance is used for the core material, it is under a pressurized environment at the time of molding the FRP laminated product. It won't be inadvertently crushed. And since this FRP insert blocks the release of moisture inside the FRP coating layer, even when a highly hygroscopic material is used for the core material, the original thermosetting at the time of molding the FRP laminated product is hindered. There is nothing.
本発明のFRP用インサートにおいて、その製造工程を簡略化し、耐圧強度を高めるためには、FRP被覆層をCFRPのプリプレグにより成形されるCFRP被覆層とするのが好ましい。また、軽量化を達成するためには、インサート部材をCFRP積層品で構成するのが好ましく、コア材をバルサ材や発砲プラスチックで構成すると一層好ましい。 In the FRP insert of the present invention, in order to simplify the manufacturing process and increase the pressure resistance, the FRP coating layer is preferably a CFRP coating layer formed from a CFRP prepreg. In order to achieve weight reduction, the insert member is preferably made of a CFRP laminate, and the core material is more preferably made of a balsa material or a foamed plastic.
コア材を板状のバルサ材で構成する場合、その耐圧強度を高めるためには、バルサ材の木質繊維方向をFRP用インサートの設置面に直交させ、かつ、バルサ材の側面を設置面に対して順勾配の傾斜面に形成するのが好ましい。 When the core material is composed of a plate-shaped balsa material, in order to increase its pressure resistance, the wood fiber direction of the balsa material is perpendicular to the installation surface of the FRP insert, and the side surface of the balsa material is relative to the installation surface. It is preferable to form it on a forward inclined surface.
本発明に係るFRP用インサートによれば、コア材によって複数のインサート部材が設置面方向の所定位置に位置決めされて保持されているため、複数のインサート部材をFRP積層品の所定部位に容易かつ高精度に配置して埋設することができる。その結果、複数のインサート部材を締結部材としてFRP積層品と他の部材とを容易に締結することができる。 According to the insert for FRP according to the present invention, since the plurality of insert members are positioned and held at predetermined positions in the installation surface direction by the core material, the plurality of insert members can be easily and highly positioned at predetermined portions of the FRP laminated product. It can be placed with accuracy. As a result, the FRP laminate and other members can be easily fastened with a plurality of insert members as fastening members.
また、本発明のFRP用インサートは、耐圧強度の高いFRP被覆層で覆われているため、コア材に耐圧性の低い材料を使用した場合においても、FRP積層品の成形時の加圧環境下で不用意に潰れることがない。そして、このFRP用インサートは、FRP被覆層が内部の湿気の放出を遮断するため、コア材に吸湿性の高い材料を使用した場合においても、FRP積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。 In addition, since the FRP insert of the present invention is covered with an FRP coating layer having a high pressure resistance, even when a material having a low pressure resistance is used for the core material, it is under a pressurized environment at the time of molding the FRP laminated product. It won't be inadvertently crushed. And since this FRP insert blocks the release of moisture inside the FRP coating layer, even when a highly hygroscopic material is used for the core material, the original thermosetting at the time of molding the FRP laminated product is hindered. There is nothing.
以下、図面を参照して本発明に係るFRP用インサートの実施の形態を説明する。参照する図面において、図1は一実施形態に係るFRP用インサートが埋設されたFRP積層品の所定部位の断面図、図2は図1に示したFRP用インサートの平面図、図3は図2のIII−III線に沿う断面図である。 Embodiments of an FRP insert according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a cross-sectional view of a predetermined portion of an FRP laminated product in which an FRP insert according to an embodiment is embedded, FIG. 2 is a plan view of the FRP insert shown in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which follows the III-III line.
図1に示すように、一実施形態に係るFRP用インサート1は、FRP積層品Aの所定部位に他の部材との締結部などを構成するため、FRP積層品Aの所定部位を構成する複数層のFRP層Bの任意の層間に設置されて埋設されるものである。 As shown in FIG. 1, the FRP insert 1 according to an embodiment forms a fastening portion with another member at a predetermined portion of the FRP laminated product A, so that a plurality of portions constituting the predetermined portion of the FRP laminated product A are included. It is installed and buried between arbitrary layers of the FRP layer B of the layer.
なお、FRP積層品Aを成形するための強化繊維や熱硬化性樹脂の種類および製法は、特に限定されるものではないが、一実施形態においては、カーボン繊維にエポキシ樹脂を含浸させたカーボン/エポキシプリプレグを複数層積層してオートクレーブ成形することにより、複数のCFRP層Bが積層されたCFRP積層品Aが成形される。 In addition, although the kind and manufacturing method of the reinforced fiber and thermosetting resin for shape | molding FRP laminated product A are not specifically limited, In one Embodiment, carbon / impregnated carbon fiber impregnated with epoxy resin A CFRP laminate A in which a plurality of CFRP layers B are laminated is formed by laminating a plurality of epoxy prepregs and performing autoclave molding.
FRP用インサート1は、側面形状が台形の厚板状に成形されており、その平面形状は、例えば図2に示すように、角の丸い概略正方形となっている。そして、このFRP用インサート1には、複数のインサート部材が埋設されている。例えば、FRP用インサート1の中央部にはインサート部材2Aが埋設され、FRP用インサート1の角部付近にはインサート部材2Aの両側に配置して一対のインサート部材2B,2Bと他の一対のインサート部材2C,2Cとが埋設されている。
The
これらのインサート部材2A,2B,2Cの材質は、締結部材として一般に使用される鋼材でも構わないが、一実施形態においては、軽量化するためにCFRPの積層品されている。そして、図2に示す例では、インサート部材2Aは平面視正方形のブロック状に成形され、インサート部材2B,2Bはインサート部材2Aより若干小さい平面視正方形のブロック状に成形され、インサート部材2C,2Cはボルト挿通孔を有する円筒状に形成されている。
The material of these
図3に示すように、FRP用インサート1は、CFRP積層品A(図1参照)に対する設置面1Aの方向(図2の平面方向)にインサート部材2A,2B,2C(図2参照)を位置決めした状態で嵌合して保持するコア材3と、インサート部材2A,2B,2Cを含めてコア材3の全面を覆うFRP被覆層4とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 3, the FRP insert 1 positions the
コア材3は、軽量化のために板状のバルサ材で構成されており、このバルサ材の木質繊維方向は、FRP用インサート1の設置面1Aに直交する板厚方向に沿っている。そして、このバルサ材からなるコア材3は、その周面がFRP用インサート1の設置面1Aに対して例えば45°の順勾配の傾斜面3Aに形成されることで、台形の断面形状に形成されている。
The
FRP被覆層4は、FRP用インサート1の耐圧強度を高め、かつ、その製造工程を簡略化するため、例えばカーボン繊維にエポキシ樹脂を含浸させたカーボン/エポキシプリプレグをオートクレーブ成形して得られるCFRP被覆層4とされている。
The
図4は、以上の構造を有するFRP用インサート1の成形工程を示している。まず、板状のバルサ材からなるコア材3には、その側面の全周に傾斜面3Aが形成されると共に、インサート部材2A,2B,2C(図2参照)を嵌合して保持する保持穴3B,3C等が板厚方向に貫通して形成される。
FIG. 4 shows a molding process of the FRP insert 1 having the above structure. First, the
続いて、コア材3の保持穴3B,3C等にそれぞれインサート部材2B,2C等が嵌合される。この場合、インサート部材2B,2C等は、緩みを防止するため、適宜充填材や接着剤を介して保持穴3B,3C等に嵌合される。
Subsequently, the
インサート部材2B,2C等が嵌合されたコア材3は、適宜乾燥された後、その下面および傾斜面3Aを含む上面に沿ってそれぞれカーボン/エポキシプリプレグPPが添設される。この場合、カーボン/エポキシプリプレグPPが接触するコア材3の表面には、予め接着剤を塗布しておくのが望ましい。
After the
カーボン/エポキシプリプレグPPが上面および下面に添設されたコア材3は、図示しないオートクレーブ内のテーブルT上に載置されてバックフィルムFにより気密に覆われる。そして、この状態でテーブルTの排気穴T1からバックフィルムF内の空気が図示しない真空ポンプ等により吸引された後、カーボン/エポキシプリプレグPPがバックフィルムFを介して所定の加圧条件下で加熱硬化される。
The
オートクレーブ内における加圧条件は、バルサ材からなるコア材3が木質繊維方向と直交する横方向に潰れない程度、すなわち、1〜3(atm)程度に設定される。また、加熱温度は130℃程度に設定される。そして、このような条件による4時間程度の加熱硬化処理により、カーボン/エポキシプリプレグPPが硬化したCFRP被覆層4がコア材3の全面に成形される。
The pressurizing condition in the autoclave is set to such an extent that the
そこで、コア材3の周囲にはみ出したCFRP被覆層4をトリミングすることにより、側面の全周にCFRP被覆層4の傾斜面1Bが形成されたFRP用インサート1が成形される。
Therefore, by trimming the
このような工程により成形された一実施形態のFRP用インサート1は、コア材3が軽量なバルサ材で構成され、インサート部材2A,2B,2Cも鋼材より極めて軽量なCFRPの積層品で構成されているため、極めて軽量である。また、このFRP用インサート1は、コア材3がCFRP被覆層4で覆われているため、耐圧強度が極めて高い。
In one embodiment of the
一実施形態のFRP用インサート1は、図1に示したCFRP積層品Aを成形する際、その所定部位に他の部材との締結部を構成するため、CFRP積層品Aの所定部位を構成する複数層のCFRP層Bの任意の層間に設置されて埋設される。
The
ここで、一実施形態のFRP用インサート1では、コア材3によって複数のインサート部材2A,2B,2Cが設置面1A方向の所定位置に相互に位置決めされて保持されているため、複数のインサート部材2A,2B,2CがCFRP積層品Aの所定部位に容易かつ高精度に配置されて埋設される。
Here, in the
また、FRP用インサート1は、コア材3が耐圧性の低いバルサ材で構成されているものの、このコア材3が耐圧強度の極めて高いCFRP被覆層4で覆われており、しかも、CFRP被覆層4の側面の全周が45°程度の傾斜面1Bとなっているため、CFRP積層品Aを6(atm)程度の加圧環境下において180〜200℃程度の加熱条件で硬化させる際にも、不用意に潰れることがない。
In the
そして、このFRP用インサート1は、CFRP被覆層4が内部の湿気の放出を遮断するため、コア材3に吸湿性の高いバルサ材を使用しているにも拘わらず、CFRP積層品Aの成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。
The
従って、一実施形態のFRP用インサート1によれば、複数のインサート部材2A,2B,2CをCFRP積層品Aの所定部位に容易かつ高精度に配置して埋設することができる。その結果、各インサート部材2Cにボルトを挿通し、あるいはインサート部材2A,2Bにタップ加工を施してボルトがねじ込まれるナットを形成する等の処理により、CFRP積層品Aと他の部材とを容易に締結することが可能となる。
Therefore, according to the
本発明のFRP用インサートは、一実施形態に限定されるものではない。例えば、FRP用インサートは、図5に示すような円形の平面形状を有するFRP用インサート11としてもよいし、あるいは楕円形の平面形状を有するもの(図示省略)としてもよい。 The insert for FRP of the present invention is not limited to one embodiment. For example, the FRP insert may be the FRP insert 11 having a circular planar shape as shown in FIG. 5, or may have an elliptical planar shape (not shown).
また、図2に示したインサート部材2A,2B,2Cの配置や形状あるいは個数は、図2に示した例に限らず、適宜変更することができる。例えば、図5に示すように、各インサート部材は、図2に示したインサート部材2Cと同様のボルト挿通孔を有する円筒状のインサート部材12としてもよいし、あるいは、図2に示したインサート部材2A,2Bと同様のブロック状(図示省略)としてもよい。
Further, the arrangement, shape, or number of the
さらに、コア材3の材質は、バルサ材に限らず、発泡ウレタン等の発泡プラスチックとしてもよい。
Furthermore, the material of the
なお、FRP用インサート1のCFRP被覆層4を構成するカーボン/エポキシプリプレグPPは、ガラス繊維、アラミド繊維、各種の金属繊維などを強化繊維とし、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などをマトリックス樹脂としたその他のプリプレグに変更することができる。
The carbon / epoxy prepreg PP constituting the
1 FRP用インサート
1A 設置面
2A インサート部材
2B インサート部材
2C インサート部材
3 コア材
3A 傾斜面
4 FRP被覆層(CFRP被覆層)
11 FRP用インサート
12 インサート部材
A FRP積層品(CFRP積層品)
B FRP層(CFRP層)
PP カーボン/エポキシプリプレグ
DESCRIPTION OF
11 Insert for
B FRP layer (CFRP layer)
PP carbon / epoxy prepreg
Claims (4)
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2004
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