JP2006240046A - Ｒｔｍ成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間でＦＲＰ成形品を製造する事ができる成形方法を提供する。
【解決手段】 ＲＴＭ成形方法を用いたＦＲＰ成形品の成形時間の短縮や大型品の成形を可能にする製造方法であって、成形型１の上にセットしたプリフォーム２とバギングフィルム４の間にセットしたあて板３のプリフォーム側に樹脂が流動できるパス５を設ける事によって、樹脂がプリフォーム２に含浸する際、プリフォーム２に含浸するよりも速い速度であて板３のパス５を流れる事ができるため、短時間で広範囲に樹脂を流動させプリフォーム２に含浸する事ができ、短時間で大型のＦＲＰ成形品を製造することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ＦＲＰの成形を可能にしたＲＴＭ方法に関わるものである。

ＦＲＰ成形を大がかりな設備を要さず、スピーデイに成形することのできる成形型、装置並びに成形方法に関しては、複数の合わせ型の対向面に成形空間が形成された樹脂成形型であって、表面に、多数の材注入部が成形空間の広さに対しての略均分配列で、外部から成形空間に達するよう形成され、多数の排気孔が各材注入部から離れて成形空間の広さに対して略均分配列で、外部から成形空間に達するように形成されている成形型。型の成形空間に材注入部から配合樹脂を加圧して充填させる方法であって、加圧装置を連結させた多数の材注入部から、同時同圧で配合樹脂を注入させると共に、減圧装置を連結させた多数の排気孔から同時に同圧で減圧させて配合樹脂を充填させる樹脂成形方法については、既に開示されている。（例えば、参考文献１参照。）。

特開２００１−１８２３０号公報（第1図）

ＲＴＭ成形法においては、例えば水槽、自動車のボデイなどのように大きな成形体を形成する場合、大きな金型が必要であり、この金型は配合樹脂を加圧して充填させるために、圧力に耐えられるように頑強に形成されるもので、この金型の製作費は多大でコスト負担が大きく、また金型が重いために開閉並びに運搬に大がかりな設備を要している。
また配合樹脂の充填は一か所からの充填なので、時間がかかり量産に向かない、時間がかかるので、最初に充填した部分の繊維が流れて均一性が維持できず、また角隅部などに巣ができる等品質のバラツキが生じやすい、などの難点があった。

この発明はそれらの実情に鑑みて、簡単軽量な成形型を使用することにより、短時間で広範囲に樹脂を流動させプリフォームに含浸でき、短時間で大型のＦＲＰ成形品を成形することのできる成形方法を提供することを目的としている。

この発明のＲＴＭ成形方法は、真空口を設けた成形型の上に配置された成形品の形状の基になるプリフォームに、樹脂を含浸させて樹脂成形品を成形するＲＴＭ成形方法において、
樹脂の注入穴及びプリフォーム側の表面全体に樹脂の流動可能な流路、当該流路をプリフォーム側に向けて有するあて板を、真空な空間を形成するためのバギングフィルムとプリフォームの間に配置する工程、
真空引きしながら上記注入穴からあて板に樹脂を注入し、上記流動溝内で樹脂を流動させながら、上記プリフォームに樹脂を含浸させる工程、
の順序で成形を行うものである。

この発明は、ＦＲＰの大型品について、あて板を使用して真空吸引することによって、ＦＲＰの大型品の成形を可能にし、なおかつ、成形を短時間で実現きるとういう効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る樹脂含浸状態を示す断面図であり、１は成形型、２はプリフォーム、３はあて板、４はバギングフィルム、５はパス、６は真空口、７は樹脂注入口
である。

この発明は、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：繊維強化プラスチック）で製造される大型品の成形を可能にしたものである。

この成形方法は、ＦＲＰ成形方法の１つであり、ガラスやカーボンのクロスやマット等からなるプリフォームを成形型の上にセットしてバギングフィルムにてバギングし、その中を真空引きし、真空引きの圧力でプリフォームに樹脂（エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂など）を含浸させるものである。

成形型１の上にプリフォーム２、プリフォーム２の上にはあて板３、あて板３の上にはバギングフィルム４がセットされており、成形型１とバギングフィルム４の間を真空引きするための真空口６が成形型１にある。また、真空口６はバギングフィルム４に設けてもよい。

あて板３は、プリフォーム２とバギングフィルム４の間にセットされ、真空口６から減圧されることによって、バギングフィルム４が下がってきてプリフォーム２に密着することを防ぎ、成形される製品の裏面の形状の形成と製品の肉厚を確保する役割を持っている。

バギングフィルム４とあて板３には、プリフォーム２に樹脂を含浸するための樹脂注入口７がある。
あて板３として、編状のものを使用する場合は、樹脂注入口７が、無数に存在する状態であり、注入された樹脂は、あて板３の全面を通過して、プリフォーム２の全体へ流れて行く。
また、あて板３として、１個以上の樹脂注入口７があり、あて板３の製品側の面に流路（以下パス５と表現する。）を掘った形状のものを使用する場合は、樹脂注入口７から注入された樹脂があて板３の裏側のパス５を伝わって全面に広がって行く。

ここで、プリフォーム２は、樹脂トランスファー成形法（ＲＴＭ）、液体樹脂注入法（ＬＲＩ）、樹脂注入可撓性工具法（ＲＩＨＴ）、真空補助樹脂トランスファー成形法（ＶＡＲＴＭ））、樹脂フィルム注入法（ＲＦＩ）等の処理技術で製造、射出／注入および硬化等により製造されるものである。

室温硬化型の樹脂を用いる場合、樹脂の粘度や可使時間によって、含浸できる成形品の大きさに制約ができ、例えば、Φ１ｍの成形品の中央から樹脂を注入し、外周から真空引きをする場合、含浸距離は０．５ｍである。

プリフォーム２への樹脂の含浸速度が１ｃｍ／分と仮定すると、プリフォーム２全体に樹脂が含浸される時間は５０分となる。
しかし、この樹脂の可使時間が３０分であれば、プリフォーム２全体に樹脂を含浸できないので、あて板３としては網状のシート等を使用して流動性を上げる工夫をしている。

図２は実施の形態１に係る成形方法を示すフローチャートである。
成形型１の上にプリフォーム２をセットし、プリフォーム２の上にはあて板３をセットし、あて板３の上にはバギングフィルム４をセットする。

成形型１とバギングフィルム４の間を真空口６から真空に引くため、成形型１とプリフォーム２、プリフォーム２とあて板３、あて板３とバギングフィルム４は密着している。
真空引きの力により、樹脂を樹脂注入口７から注入する。

樹脂があて板３のパス５を流動しパス５全体に広がり、その後プリフォームに含浸される。
空間が広い方が樹脂は流れやすいために、プリフォームに含浸するよりも先にパスを流れる。プリフォーム全体に樹脂が含浸された後に、樹脂を硬化する。

あて板３のパス５の断面積を大きく取る事で、粘度の高い樹脂の使用が容易になるという効果および高速に成形が可能になるという効果がある。

図３は実施の形態１に使用される厚肉のあて板の形状を示す図であり、３、５、７は図１の説明と同じものである。
厚肉のあて板３に１個以上の樹脂注入口７があり、あて板３の成形対象となる製品側の面にパス５を掘った形状をしており、樹脂注入口７から注入された樹脂があて板３の裏側のパス５を伝わって全面に広がって行く。

樹脂が網状のシートを伝わる速度は早いため、樹脂は最初に網状のシートを伝わり、その後プリフォームに含浸されるため、可使時間が短い樹脂でもプリフォーム全体に樹脂を含浸させることができる。

あて板３が網状のシートを使用する方法では、網状のシートを成形品に組み込ませられない時、除去作業が発生するという無駄が発生する場合がある。

また、流動性の制御が難しいため、複雑な形状に不向きであったり、使用できるのは一度きりなので、使い捨てであり無駄がでたりする。

さらにまた、成形品の表面の繊維が乱れるため、成形品に網状のシートの跡が残り外観的な問題があったり、樹脂が広がる速度に限界があるため、粘度が高い樹脂を使用するのが困難であるという問題が発生する場合が生じる。

以上のように、あて板３を網状のものを使用する場合の問題点を解決する場合には、図３のような厚肉のあて板３にパス５を掘った形状のものを使用することにより、流動性のさらなる改善や成形品の表面の繊維乱れ等への対応が可能である。

樹脂の含浸時間は可使時間に制約されるが、この可使時間の長さは樹脂の種類により異なる。パス５の断面積が大きい方が樹脂の流動速度を速くできるが、パス５の断面積が大きいと成形後の作業が煩雑になる時がある。
妥当なパス５の大きさは、成形品の寸法、樹脂の含浸時間や粘度、パス５のピッチなどによって異なる。

樹脂があて板３のパス５を流動する速さはプリフォーム２に含浸する速さよりも速くする事が可能であるため、樹脂はパス５を伝ってすばやく広範囲に広がりプリフォーム２に含浸され、短時間でプリフォーム２全体を含浸する事ができる。

パス５の断面積を大きく取る事により、従来の網状のシートを用いる場合よりも短時間で含浸する事ができるようになった。
あて板３のパス５の断面積を変える事により、樹脂の流動性を制御する事ができる。

あて板３が網状のシートの場合に比べ、繰り返し使用が可能となる効果がある。

また、あて板３が網状のシートの場合に比べ、あて板３の面を成形品に転写するため、外観的な向上を望む事ができるという効果がある。

図４は実施の形態１に使用される薄肉のあて板の形状を示す図であり、３、５、７は図１の説明と同じものである。
図３と同じ目的で、薄肉のあて板３をうねらせてパス５を設けた形状を使用するも可能である

図４のように、あて板３を薄肉の形状とすれば、厚肉の形状で製作に比べ、板金加工等でも製造が可能になり、少ロット製品を対象にした場合等では、図３で示す厚肉のあて板３に比べ、安価な費用で製作が可能になるという効果がある。

以上のように構成されたこの発明は、従来成形方法による型は注入圧に耐えられるように頑強に製造され、高価となり、重いものであったが、この発明ではあて板を使用して、真空引きすることによって、大きな成形品を上型を使用しないで、短時間で広範囲に樹脂を流動させプリフォームに含浸することができ、短時間で大型のＦＲＰ成形品を製造できるという効果がある。

実施の形態１に係る樹脂含浸状態を示す断面図である。 実施の形態１に係る成形方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に使用される厚肉のあて板の形状を示す図である。 実施の形態１に使用される薄肉のあて板の形状を示す図である。

符号の説明

１ 成形型、 ２ プリフォーム、 ３ あて板、 ４ バギングフィルム、 ５ パス、 ６ 真空口、 ７ 樹脂注入口。

Claims (5)

1. 真空口を設けた成形型の上に配置された成形品の形状の基になるプリフォームに、樹脂を含浸させて樹脂成形品を成形するＲＴＭ成形方法において、
   樹脂の注入穴及び上記プリフォーム側の表面全体に樹脂の流動可能な流路を有したあて板を、当該流路が上記プリフォーム側に向くように、真空な空間を形成するためのバギングフィルムと上記プリフォームとの間に配置する工程、
   真空引きしながら上記注入穴からあて板に樹脂を注入し、上記流動溝内で樹脂を流動させながら、上記プリフォームに樹脂を含浸させる工程、
   の順序で成形を行うＲＴＭ成形方法。
2. 上記あて板に網状のシートを使用することを特徴とする請求項１記載のＲＴＭ成形方法。
3. 上記あて板に設けられた流路は溝で形成されることを特徴とする請求項１記載のＲＴＭ成形方法。
4. 上記あて板の材質はＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）製であることを特徴とする請求項１記載のＲＴＭ成形方法。
5. 上記あて板の材質は金属製であることを特徴とする請求項１記載のＲＴＭ成形方法。

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