JP2008254195A - Method and apparatus for manufacturing fiber-reinforced composite material - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing fiber-reinforced composite material Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing technique of a fiber-reinforced composite material high in fiber volume content Vf and uniform in in-plane distribution in a VaRTM (Vacuum assisted Resin Transfer Molding) for forming a composite material by impregnating a fibrous base material with a liquid resin using atmospheric pressure difference to cure the impregnated base material. <P>SOLUTION: The manufacturing apparatus 90 of the fiber-reinforced composite material is equipped with a mold 32 on which the fibrous base material 31 is placed in an airtight state, a first hermetically sealed container 10 which houses the liquid resin L under a pressure lower than the atmospheric pressure and has an injection pipe 13 connected to the vicinity of the fibrous base material 31, a second hermetically sealed container 20 having a suction pipe 23 connected to the vicinity of the fibrous base material 31, an open valve 11 for opening the first hermetically sealed container 10 to the atmosphere to produce atmospheric pressure difference ΔP, a communication pipe 40 having a switching valve 41 for changing over the maintenance/elimination of the atmospheric pressure difference ΔP and a vacuum pump 50 connected to the second hermetically sealed container 20 to evacuate the container 20 and also evacuating the first hermetically sealed container 10 through the communication pipe 40. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、気圧差を利用して繊維質基材に液状樹脂を含浸し硬化させて複合材料を形成するVaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)技術に関連する技術分野に属する。   The present invention belongs to a technical field related to VaRTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) technology in which a fibrous base material is impregnated with a liquid resin using a pressure difference and cured to form a composite material.

図7を参照し、VaRTM技術による繊維強化複合材料の成形について基本的な説明を行う。
図7(a)は、VaRTM技術による従来の製造装置の縦断面を示す図である。図示されるように、繊維質基材31(ガラス繊維やカーボン繊維の織物など)は、成形型32の上に載置されている。さらにこの繊維質基材31の上を密閉シート33で覆ってこの密閉シート33の周縁を封止材35により封止して繊維質基材31を気密状態におく。そして、この繊維質基材31を真空ポンプ50により真空吸引した後に、大気圧Pで押圧されている液状樹脂Lを減圧弁52により減圧しながら注入して繊維質基材31に含浸させる。こののち、繊維質基材31に含浸した液状樹脂Lは常温または光、熱処理等により硬化して繊維強化複合材料となる。
With reference to FIG. 7, a basic description will be given of molding of a fiber-reinforced composite material by VaRTM technology.
Fig.7 (a) is a figure which shows the longitudinal cross-section of the conventional manufacturing apparatus by VaRTM technique. As shown in the figure, a fibrous base material 31 (glass fiber, carbon fiber fabric, etc.) is placed on a mold 32. Further, the fibrous base material 31 is covered with a sealing sheet 33 and the peripheral edge of the sealing sheet 33 is sealed with a sealing material 35 to keep the fibrous base material 31 in an airtight state. Then, the fibrous base material 31 is vacuum sucked by the vacuum pump 50, and then the liquid resin L pressed at the atmospheric pressure P 0 is injected while being decompressed by the pressure reducing valve 52 to impregnate the fibrous base material 31. After that, the liquid resin L impregnated in the fibrous base material 31 is cured by normal temperature or light, heat treatment, or the like to become a fiber-reinforced composite material.

図7(b)から(e)は、繊維質基材31に液状樹脂Lが含浸していくプロセスにおいて、系内の圧力P及び繊維質基材中の樹脂含浸量(以下、樹脂量)の分布を説明する図である。
図7(b)は減圧弁52が完全に閉じられた状態における系内の圧力分布を示しており、真空ポンプ50から減圧弁52にかけてはこの真空ポンプ50により到達された真空圧Pを示し、減圧弁52から先(図中左側)は大気圧Pを示している。
図7(c)は減圧弁52を若干開いた状態における系内の圧力分布と樹脂量分布を示しており、減圧弁52から繊維質基材31の縁端にかけて、この減圧弁52の開放量に比例する差圧ΔPが発生する。繊維質基材31の内部には圧力Pが傾斜して分布している。そして、液状樹脂Lが繊維質基材31の内部を図中左から右に流動し、含浸がほぼ平衡に達した状態では、樹脂量も圧力Pに対応して傾斜分布している。
FIGS. 7B to 7E show the pressure P in the system and the resin impregnation amount in the fibrous base material (hereinafter referred to as the resin amount) in the process of impregnating the fibrous base material 31 with the liquid resin L. It is a figure explaining distribution.
FIG. 7B shows the pressure distribution in the system when the pressure reducing valve 52 is completely closed, and shows the vacuum pressure P 1 reached by the vacuum pump 50 from the vacuum pump 50 to the pressure reducing valve 52. , first from the pressure reducing valve 52 (left side in the drawing) indicates the atmospheric pressure P 0.
FIG. 7C shows the pressure distribution and resin amount distribution in the system with the pressure reducing valve 52 slightly opened. The amount of opening of the pressure reducing valve 52 from the pressure reducing valve 52 to the edge of the fibrous base material 31 is shown. A differential pressure ΔP c proportional to The pressure P is distributed in an inclined manner inside the fibrous base material 31. Then, the liquid resin L flows in the fibrous base material 31 from the left to the right in the figure, and in a state where the impregnation has almost reached equilibrium, the resin amount is also distributed in a gradient corresponding to the pressure P.

図7(d)は減圧弁52をさらに開いて差圧ΔP(>ΔP)にした状態における系内の圧力分布と樹脂量分布を示している。ここで、繊維質基材31に含浸している液状樹脂Lの界面は、図7(c)の状態における傾きを保ったまま押し上げられるので樹脂量の分布の傾きはあまり変化しない。
よって、樹脂量分布が液状樹脂Lの流動する方向に沿って傾斜することが避けられない問題がある。
FIG. 7D shows a pressure distribution and a resin amount distribution in the system in a state where the pressure reducing valve 52 is further opened to obtain a differential pressure ΔP d (> ΔP c ). Here, since the interface of the liquid resin L impregnated in the fibrous base material 31 is pushed up while maintaining the inclination in the state of FIG. 7C, the inclination of the resin amount distribution does not change much.
Therefore, there is an unavoidable problem that the resin amount distribution is inclined along the direction in which the liquid resin L flows.

このような問題を解決する第1の従来技術として、繊維質基材31に密着する密閉シート33の片面に均等間隔で溝を複数刻設し、この溝に液状樹脂Lを流動させて、繊維質基材31の主面の側から液状樹脂Lを含浸させる技術が知られている(例えば、特許文献1)。
また第2の技術として、液状樹脂Lを注入する注入孔の複数を一列に並べて構成される注入ロッドと、液状樹脂Lを吸引する吸引孔の複数を一列に並べて構成される吸引ロッドとを交互に平行に繊維質基材31の主面に配置して液状樹脂Lを含浸させる技術が知られている(例えば、特許文献2)。
そして、第3の技術として、液状樹脂Lを繊維質基材31に含浸させた後に、含浸させた液状樹脂Lのうち上流部分を吸引する技術が知られている(例えば、特許文献3)。
特開平10−504501号公報 特開平11−501880号公報 特開2004−284120号公報
As a first conventional technique for solving such a problem, a plurality of grooves are formed at equal intervals on one surface of the sealing sheet 33 that is in close contact with the fibrous base material 31, and the liquid resin L is caused to flow in the grooves, thereby producing fibers. A technique for impregnating the liquid resin L from the main surface side of the base material 31 is known (for example, Patent Document 1).
Further, as a second technique, an injection rod configured by arranging a plurality of injection holes for injecting the liquid resin L in a row, and a suction rod configured by arranging a plurality of suction holes for sucking the liquid resin L in a row alternately A technique is known in which the liquid resin L is impregnated in parallel with the main surface of the fibrous base material 31 (for example, Patent Document 2).
And as a 3rd technique, after impregnating the liquid base material 31 with the liquid resin L, the technique of attracting | sucking an upstream part among the impregnated liquid resin L is known (for example, patent document 3).
JP-A-10-504001 Japanese Patent Laid-Open No. 11-501880 JP 2004-284120 A

しかし、特許文献1に開示されている技術では、液状樹脂Lを吸引する吸引孔の配置位置を最適化しなければ所望の効果が得られないので設計自由度が小さく、また特殊な密閉シートを用いるので高コスト化が避けられない。
また、特許文献2に開示されている技術では、近接する注入孔と吸引孔との間において繊維体積含有率Vf分布が傾斜する問題は解消されない。ここで、繊維体積含有率Vfは、複合材料の中に含まれる繊維と樹脂の割合を示すものであって、Vf=繊維体積/(繊維体積+樹脂体積+不純物体積)で示される。
そして、特許文献3に開示されている技術では、Vfの分布の問題が解消されたとしても、Vfの低い複合材料が得られるので新たに別の問題が発生する。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、繊維体積含有率Vfが高くさらに面内分布の均一な繊維強化複合材料の製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since a desired effect cannot be obtained unless the position of the suction hole for sucking the liquid resin L is optimized, the design freedom is small, and a special sealing sheet is used. Therefore, high cost is inevitable.
Further, with the technique disclosed in Patent Document 2, the problem that the fiber volume content Vf distribution is inclined between adjacent injection holes and suction holes cannot be solved. Here, the fiber volume content Vf indicates the ratio of the fiber and the resin contained in the composite material, and is represented by Vf = fiber volume / (fiber volume + resin volume + impurity volume).
And even if the technique of patent document 3 is solved, even if the problem of distribution of Vf is eliminated, since a composite material with low Vf is obtained, another problem newly arises.
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material having a high fiber volume content Vf and a uniform in-plane distribution, and a method for manufacturing the same.

前記した課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、気圧差を利用して繊維質基材に含浸させた液状樹脂を硬化させてなる繊維強化複合材料の製造装置において、前記繊維質基材の片面に接しその反対面を覆う密閉シートでこの繊維質基材を気密状態にして載置する成形型と、大気圧よりも低圧で前記液状樹脂を収容するとともにこの液状樹脂から延びる注入管が前記繊維質基材の近傍に接続する第1密封容器と、大気圧よりも低圧な内部から延びる吸引管が前記繊維質基材の近傍に接続する第2密封容器と、前記第1密封容器を大気開放により昇圧し前記第2密封容器との間に前記気圧差を生じさせる開放弁と、を備え、前記液状樹脂が前記繊維質基材に含浸した後に前記気圧差が解消する方向に前記第1密封容器の内部を降圧し前記第2密封容器の内部を昇圧することを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、注入された液状樹脂は、生じた気圧差により第1密封容器から第2密封容器に向かって繊維質基材の面に沿って一方向に流動する。そして、液状樹脂の繊維質基材への含浸が平衡状態に到達した時点において、繊維体積含有率Vfは、下流側よりも上流側に偏在した状態になっているが、前記気圧差が解消するように第1密封容器の内部を降圧し前記第2密封容器の内部を昇圧して液状樹脂を逆方向に流動させるので、Vfの分布の不均一性を修正することができる。
さらに、繊維質基材に含浸される前の液状樹脂の装置内での脱泡が可能となるので、繊維質基材中に取り込まれる気泡も極限まで低減する。
In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 is directed to an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material obtained by curing a liquid resin impregnated in a fibrous base material using a pressure difference. A mold for placing the fibrous base material in an airtight state with a sealing sheet that contacts one side of the porous base material and covers the opposite surface, and accommodates the liquid resin at a pressure lower than atmospheric pressure and extends from the liquid resin A first sealed container in which an injection tube is connected in the vicinity of the fibrous base material, a second sealed container in which a suction pipe extending from the inside at a pressure lower than atmospheric pressure is connected in the vicinity of the fibrous base material, and the first A release valve that raises the pressure of the sealed container by opening to the atmosphere and generates the pressure difference with the second sealed container, and the pressure difference is eliminated after the liquid resin is impregnated into the fibrous base material. The pressure inside the first sealed container is reduced Characterized by boosting the internal serial second sealed container.
By configuring the invention in this manner, the injected liquid resin flows in one direction along the surface of the fibrous base material from the first sealed container toward the second sealed container due to the generated pressure difference. And, when the impregnation of the liquid resin into the fibrous base material reaches an equilibrium state, the fiber volume content Vf is unevenly distributed upstream rather than downstream, but the pressure difference is eliminated. Since the liquid resin flows in the opposite direction by reducing the pressure inside the first sealed container and increasing the pressure inside the second sealed container, the non-uniformity of the distribution of Vf can be corrected.
Furthermore, since the defoaming in the apparatus of the liquid resin before impregnating the fibrous base material is possible, bubbles taken into the fibrous base material are reduced to the limit.

次に、請求項2の発明は、請求項1に記載の繊維強化複合材料の製造装置において、第1密封容器及び前記第2密封容器の内部を連通するとともに前記気圧差の維持/解消を切り替える切替弁を有する連通管を備えることを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、前記気圧差が解消する方向に前記第1密封容器の内部を降圧し前記第2密封容器の内部を昇圧する構成が簡便になる。
Next, according to a second aspect of the present invention, in the fiber reinforced composite material manufacturing apparatus according to the first aspect, the inside of the first sealed container and the second sealed container is communicated and the maintenance / elimination of the pressure difference is switched. A communication pipe having a switching valve is provided.
By configuring the invention in this way, the configuration in which the pressure inside the first sealed container is reduced and the inside of the second sealed container is increased in the direction in which the pressure difference is eliminated is simplified.

次に、請求項3の発明は、請求項2に記載の繊維強化複合材料の製造装置において、前記第2密封容器に接続してその内部を減圧するとともに、前記連通管を通じて第1密封容器の内部も減圧する真空ポンプを備えることを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、一つの減圧手段により発明を達成させることができる。
Next, the invention of claim 3 is the fiber reinforced composite material manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is connected to the second sealed container to decompress the inside thereof, and the first sealed container of the first sealed container is connected through the communication pipe. A vacuum pump for reducing the pressure inside is also provided.
By configuring the invention in this way, the invention can be achieved by one decompression means.

次に請求項7の発明は、気圧差を利用して繊維質基材に含浸させた液状樹脂を硬化させてなる繊維強化複合材料の製造方法において、密閉シートで覆われ成形型に載置されて気密状態にある繊維質基材を吸引する吸引工程と、前記吸引工程に同期して前記液状樹脂を大気圧よりも低圧にする減圧工程と、低圧にされた前記液状樹脂を昇圧して前記繊維質基材との間に前記気圧差を発生させる気圧差工程と、前記液状樹脂を繊維質基材に注入しこの繊維質基材を通過した前記液状樹脂を吸引し前記含浸を促進する含浸工程と、繊維質基材に注入された前記液状樹脂を降圧して逆方向に流動させ、前記繊維質基材を通過した前記液状樹脂を昇圧して逆方向に流動させ、含浸する前記液状樹脂の分布の不均一性を修正する修正工程と、を含むことを特徴とする。
さらに、請求項8の発明は、請求項7に記載の繊維強化複合材料の製造方法において、前記修正工程における降圧/昇圧は前記気圧差(ΔP)を解消するように同期して実行されることを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、繊維質基材繊維に含浸された液状樹脂の体積含有率Vfの分布の不均一性が修正されることになる。
Next, the invention of claim 7 is a method for producing a fiber reinforced composite material obtained by curing a liquid resin impregnated in a fibrous base material using a pressure difference, and is covered with a sealing sheet and placed on a mold. A suction step for sucking the fibrous base material in an airtight state, a pressure reduction step for reducing the liquid resin to a pressure lower than the atmospheric pressure in synchronization with the suction step, and a pressure increase for the liquid resin that has been set to a low pressure A pressure difference process for generating the pressure difference between the fibrous base material and an impregnation that injects the liquid resin into the fibrous base material and sucks the liquid resin that has passed through the fibrous base material to promote the impregnation. And the step of depressurizing the liquid resin injected into the fibrous base material to flow in the reverse direction, pressurizing the liquid resin that has passed through the fibrous base material to flow in the reverse direction, and impregnating the liquid resin Correcting a non-uniformity of the distribution of And butterflies.
Further, the invention of claim 8 is the method for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 7, wherein the step-down / step-up in the correction step is executed in synchronism so as to eliminate the pressure difference (ΔP). It is characterized by.
By configuring the invention in this way, the non-uniformity of the distribution of the volume content Vf of the liquid resin impregnated in the fibrous base fiber is corrected.

請求項1から請求項3、請求項7、請求項8の発明によれば、気圧差を利用して繊維質基材に液状樹脂を含浸し硬化させて複合材料を形成するVaRTM技術において、繊維体積含有率Vfが高くさらに面内分布の均一な繊維強化複合材料の製造装置及びその製造方法を提供することができる。
請求項4から請求項6の発明によれば、ロッドのサイズ及び配置を適宜調節することにより液状樹脂の注入速度及び注入位置を調節することが可能となり、繊維強化複合材料中の気泡の混入が少ない高品質の繊維強化複合材料の製造装置及びその製造方法を提供することができる。
According to the inventions of claims 1 to 3, 7 and 8, in VaRTM technology in which a fiber material is impregnated with a liquid resin and cured using a pressure difference to form a composite material, An apparatus and a method for manufacturing a fiber-reinforced composite material having a high volume content Vf and a uniform in-plane distribution can be provided.
According to the fourth to sixth aspects of the present invention, it is possible to adjust the injection speed and injection position of the liquid resin by appropriately adjusting the size and arrangement of the rods, and mixing of bubbles in the fiber reinforced composite material can be achieved. It is possible to provide a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a high-quality fiber-reinforced composite material with a small amount.

図面を参照して、本発明に係る繊維強化複合材料の製造装置について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る繊維強化複合材料の製造装置の第1実施形態を示す鳥瞰図である。図2(a)は、第1実施形態に係る繊維強化複合材料の製造装置の縦断面を示す断面図である。
繊維強化複合材料の製造装置90(以下、単に「製造装置90」と言う場合がある)は、図1に示されるように、第1密封容器10と、第2密封容器20と、複合材料部30と、連通管40と、真空ポンプ50とから構成される。
このように製造装置90が構成されることにより、第1密封容器10と第2密封容器20との間で生じる気圧差(ΔP,ΔP)を利用し、複合材料部30に液状樹脂Lを注入し、その後、この液状樹脂Lを光、常温または図示しない加熱装置により熱硬化させて、繊維強化複合材料を製造することができる。
With reference to drawings, the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material which concerns on this invention is demonstrated.
(First embodiment)
FIG. 1 is a bird's-eye view showing a first embodiment of an apparatus for producing a fiber-reinforced composite material according to the present invention. Fig.2 (a) is sectional drawing which shows the longitudinal cross-section of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material which concerns on 1st Embodiment.
As shown in FIG. 1, a fiber-reinforced composite material manufacturing apparatus 90 (hereinafter sometimes simply referred to as “manufacturing apparatus 90”) includes a first sealed container 10, a second sealed container 20, and a composite material section. 30, a communication pipe 40, and a vacuum pump 50.
By configuring the manufacturing apparatus 90 in this way, the liquid pressure difference L (ΔP 2 , ΔP 3 ) generated between the first sealed container 10 and the second sealed container 20 is used for the liquid resin L in the composite material portion 30. Then, the liquid resin L can be thermoset by light, room temperature or a heating device (not shown) to produce a fiber reinforced composite material.

第1密封容器10は、大気圧を遮断して、その内部を任意の圧力値に設定した場合、その圧力値を保持することができるものである。
そして第1密封容器10は、液状樹脂Lが満たされている容器12を、その内部に収容することができるようになっている。この第1密封容器10が真空圧に設定されて、その内部に液状樹脂Lが収容されることにより、液状樹脂Lの装置内での脱泡が可能となる。
The 1st sealed container 10 can hold | maintain the pressure value, when the atmospheric pressure is interrupted | blocked and the inside is set to arbitrary pressure values.
And the 1st sealed container 10 can accommodate now the container 12 with which the liquid resin L is filled. When the first sealed container 10 is set to a vacuum pressure and the liquid resin L is accommodated therein, the liquid resin L can be defoamed in the apparatus.

また第1密封容器10の壁面には、先端が複合材料部30側の注入孔14に接続する注入管13が貫通し、この注入管13の反対端が液状樹脂L中に浸漬するように保持されている。これにより脱泡された液状樹脂Lは大気圧の空気に暴露されることなく複合材料部30に注入されるため、この複合材料部30中に取り込まれる気泡を極限まで低減することができる。   Further, the injection tube 13 whose tip is connected to the injection hole 14 on the composite material part 30 side passes through the wall surface of the first sealed container 10 and is held so that the opposite end of the injection tube 13 is immersed in the liquid resin L. Has been. As a result, the defoamed liquid resin L is injected into the composite material part 30 without being exposed to air at atmospheric pressure. Therefore, bubbles taken into the composite material part 30 can be reduced to the limit.

さらに第1密封容器10の壁面には開放弁11が設けられており、この開放弁11は、任意の圧力値に設定されている第1密封容器10を大気開放して、大気圧Pに戻すように機能するものである。また、後記する真空ポンプ50による減圧動作をさせながらこの開放弁11の開放量(絞り量)を適当に調節することにより、この真空ポンプ50の到達真空度Pと大気圧Pとの間の任意の圧力値に第1密封容器10を設定することが可能である。
このように、開放弁11を適宜調節することにより、大気圧Pよりも低圧(到達真空度P)に設定された第1密封容器10を昇圧し第2密封容器20との間に任意の気圧差(ΔP;但し、0<ΔP,ΔP<P−P)を生じさせることができる。
Further, an opening valve 11 is provided on the wall surface of the first sealed container 10, and the opening valve 11 opens the first sealed container 10 set to an arbitrary pressure value to the atmosphere, so that the atmospheric pressure P 0 is reached. It functions to return. Further, by appropriately adjusting the opening amount (throttle amount) of the open valve 11 while performing a pressure reducing operation by the vacuum pump 50 described later, the vacuum pump 50 reaches between the ultimate vacuum P 1 and the atmospheric pressure P 0. It is possible to set the first sealed container 10 to any pressure value.
As described above, by appropriately adjusting the release valve 11, the first sealed container 10 set at a pressure lower than the atmospheric pressure P 0 (the ultimate vacuum P 1 ) is boosted and optionally between the second sealed container 20. Pressure difference (ΔP; where 0 <ΔP 2 , ΔP 3 <P 0 −P 1 ).

第2密封容器20は、その基本構造が第1密封容器10と同様のものである。この第2密封容器20に設置されている開放弁21は、その内部を大気開放するものであるが前記したような気圧調整のために積極的に用いるものではなく、主に、接続される真空ポンプ50のリーク弁として用いたり、内部に配置される後記するトラップ22の出し入れをするときに用いられる。   The basic structure of the second sealed container 20 is the same as that of the first sealed container 10. The release valve 21 installed in the second sealed container 20 opens the inside to the atmosphere, but is not actively used for adjusting the atmospheric pressure as described above. This is used as a leak valve of the pump 50, or when a trap 22 described later disposed inside is taken in and out.

また第2密封容器20の壁面には、注入孔14と複合材料部30を挟んで対向する位置にある吸引孔24に先端が接続する吸引管23が貫通している。そして、この吸引管23の反対端は、トラップ22中、または上に位置している。
このトラップ22は、繊維質基材31の内部を通過し吸引管23を流動して第2密封容器20の内部に排出された液状樹脂Lを回収するものである。
このトラップ22に回収された、または吸引管23に回収された液状樹脂Lは、第2密封容器20の内圧が昇圧すると、この第2密封容器20から第1密封容器10の方向に向かって、吸引管23を逆方向に流動する。
Further, a suction tube 23 whose tip is connected to a suction hole 24 located opposite to the injection hole 14 and the composite material portion 30 passes through the wall surface of the second sealed container 20. The opposite end of the suction tube 23 is located in or on the trap 22.
The trap 22 collects the liquid resin L that has passed through the inside of the fibrous base material 31, flows through the suction pipe 23, and is discharged into the second sealed container 20.
When the internal pressure of the second sealed container 20 is increased, the liquid resin L collected in the trap 22 or collected in the suction pipe 23 is moved from the second sealed container 20 toward the first sealed container 10. The suction tube 23 flows in the reverse direction.

そして、第2密封容器20は、接続管51、開閉弁52を介して真空ポンプ50が接続され、その内部がこの真空ポンプ50の到達真空度Pにまで減圧される。また、この真空ポンプ50は、第2密封容器20を減圧するとともに、後記する連通管40を通じて第1密封容器10の内部も減圧する。 The second sealing container 20, connection tube 51, the vacuum pump 50 is connected via an on-off valve 52, the inside is reduced to the ultimate vacuum P 1 of the vacuum pump 50. In addition, the vacuum pump 50 depressurizes the second sealed container 20 and also depressurizes the inside of the first sealed container 10 through the communication pipe 40 described later.

連通管40は、第1密封容器10及び第2密封容器20の内部を気体が相互に行きかうように連通するものである。そして、この連通管40の途中経路に設けられている切替弁41は、その閉/開動作に対応して第1密封容器10及び第2密封容器20に生じた気圧差(ΔP,ΔP)の維持/解消を切り替えるものである。
すなわち、この切替弁41が「閉」から「開」に動作すると、気圧差(ΔP,ΔPが解消する方向に、第1密封容器10の内部が降圧し、第2密封容器20の内部が昇圧し、第1密封容器10及び第2密封容器20はともに圧力P(P<P<P)になる。
The communication pipe 40 communicates with the inside of the first sealed container 10 and the second sealed container 20 so that the gas goes to each other. Then, the switching valve 41 provided in the midway path of the communication pipe 40 has a pressure difference (ΔP 2 , ΔP 3) generated in the first sealed container 10 and the second sealed container 20 corresponding to the closing / opening operation. ) Is maintained / resolved.
That is, when the switching valve 41 operates from “closed” to “open”, the inside of the first sealed container 10 is lowered in the direction in which the pressure difference (ΔP 2 , ΔP 3 is eliminated), and the inside of the second sealed container 20 is The pressure of the first sealed container 10 and the second sealed container 20 becomes both pressure P 4 (P 1 <P 4 <P 0 ).

複合材料部30は、図2(a)に示されるように、繊維質基材31と、成形型32と、密閉シート33と、離型シート34と、封止材35と、拡散媒体36とから構成される。
このように複合材料部30が構成されることにより、注入管13から注入され吸引管23から吸引される液状樹脂Lは、繊維質基材31の全体に行き渡るように内部流動し、含浸することになる。
As shown in FIG. 2A, the composite material part 30 includes a fibrous base material 31, a mold 32, a sealing sheet 33, a release sheet 34, a sealing material 35, a diffusion medium 36, and the like. Consists of
By configuring the composite material portion 30 in this way, the liquid resin L injected from the injection tube 13 and sucked from the suction tube 23 flows and impregnates so as to reach the entire fibrous base material 31. become.

繊維質基材31は、含浸される液状樹脂Lとの親和性が高く、この液状樹脂Lが流動する方向に対して流動抵抗が小さくなるように繊維が織り込まれれていることが望ましい。
そして、この繊維質基材31の近傍には、液状樹脂Lを注入する注入管13の先端、及び液状樹脂Lを吸引する吸引管23の先端が配置されている。
The fibrous base material 31 has a high affinity with the liquid resin L to be impregnated, and it is desirable that the fibers are woven so that the flow resistance becomes small in the direction in which the liquid resin L flows.
In the vicinity of the fibrous base material 31, the tip of the injection tube 13 for injecting the liquid resin L and the tip of the suction tube 23 for sucking the liquid resin L are arranged.

なお、この繊維質基材31を構成する繊維の材質は、限定はなく、金属、セラミックス、高分子、ガラス、植物を適宜採用することができる。また、繊維質基材31は、気圧差により液状樹脂Lがその内部を流動する性状のものであればよく、繊維で構成されていることに限定されず、例えば多孔質体で構成されてもよい。
さらに、繊維質基材31の形状は、図示されるような、平板形状に限定されるものでなく、任意形状である。そして、配置される注入管13及び吸引管23の先端の位置も、図示するように繊維質基材31の両端を挟むような配置に限定されるものでなく、繊維質基材31の内部全般に液状樹脂Lが行き渡るように適宜変更される。
In addition, the material of the fiber which comprises this fibrous base material 31 does not have limitation, A metal, ceramics, polymer | macromolecule, glass, a plant can be employ | adopted suitably. The fibrous base material 31 is not limited to being composed of fibers as long as the liquid resin L flows through the inside due to a pressure difference, and may be composed of, for example, a porous body. Good.
Furthermore, the shape of the fibrous base material 31 is not limited to a flat plate shape as illustrated, but is an arbitrary shape. Further, the positions of the tips of the injection tube 13 and the suction tube 23 to be arranged are not limited to the arrangement in which both ends of the fibrous base material 31 are sandwiched as shown, but the inside of the fibrous base material 31 in general. The liquid resin L is appropriately changed so as to be distributed.

成形型32は、繊維質基材31の片面に接し、この繊維質基材31の反対面を覆う密閉シート33とともにこの繊維質基材31を気密状態に保持し載置するものである。
このように気密状態に置かれた繊維質基材31は、吸引管23により吸引されることにより、大気圧Pによって成形型32に押し付けられることになり、繊維強化複合材料の片面に形状が付与されることになる。
The molding die 32 is in contact with one side of the fibrous base material 31 and holds and places the fibrous base material 31 in an airtight state together with a sealing sheet 33 that covers the opposite surface of the fibrous base material 31.
The fibrous base material 31 placed in an airtight state is sucked by the suction pipe 23 and is pressed against the forming die 32 by the atmospheric pressure P 0 , and the shape of one side of the fiber reinforced composite material is reduced. Will be granted.

密閉シート33は、繊維質基材31の成形型32側とは反対面に、大気圧Pで押し付けられることにより、適宜、弾性変形及び塑性変形し、この反対面に隙間無く密着するものである。このようにして、密閉シート33は、繊維強化複合材料の成形型32側とは反対面に形状を付与するものである。 Closing sheet 33, on the opposite side to the mold 32 side of the fibrous base material 31, by being pressed by the atmospheric pressure P 0, as appropriate, elastic deformation and plastic deformation, intended to close contact without gaps on the opposite surface is there. Thus, the sealing sheet 33 gives a shape to the surface opposite to the mold 32 side of the fiber reinforced composite material.

拡散媒体36は、密閉シート33と繊維質基材31との間に配置される網目状のものであって、その間を伝って液状樹脂Lが繊維質基材31の主面側から充填されるようにするものである。
離型シート34は、繊維質基材31と拡散媒体36との間に挟持されるものであって、含浸された液状樹脂Lを硬化させた後に、この拡散媒体36の付着を防止して形成された繊維強化複合材料からの剥離を容易にするものである。さらに離型シート34は、液状樹脂Lが、拡散媒体36と繊維質基材31との間を自由に行き来できるように液状樹脂Lに対し透過性を有するものである。
The diffusion medium 36 is a mesh-like material disposed between the sealing sheet 33 and the fibrous base material 31, and the liquid resin L is filled from the main surface side of the fibrous base material 31 through the space. It is what you want to do.
The release sheet 34 is sandwiched between the fibrous base material 31 and the diffusion medium 36, and is formed by curing the impregnated liquid resin L and preventing the diffusion medium 36 from adhering thereto. It facilitates peeling from the fiber-reinforced composite material. Further, the release sheet 34 is permeable to the liquid resin L so that the liquid resin L can freely move between the diffusion medium 36 and the fibrous base material 31.

封止材35は、繊維質基材31の周縁を取り囲むように配置されるものであって(図1参照)、成形型32及び密閉シート33に密着して気密状態を達成するものである。
この封止材35には、注入管13の先端が接続する注入孔14、及び吸引管23の先端が接続する吸引孔24が設けられている。
ところで、これら注入孔14及び吸引孔24の設けられる位置は、封止材35に限定されるものでなく、成形型32又は密閉シート33に穿孔を設けて配置してもよい。
The sealing material 35 is disposed so as to surround the periphery of the fibrous base material 31 (see FIG. 1), and is in close contact with the forming die 32 and the sealing sheet 33 to achieve an airtight state.
The sealing material 35 is provided with an injection hole 14 to which the tip of the injection tube 13 is connected, and a suction hole 24 to which the tip of the suction tube 23 is connected.
By the way, the positions where the injection holes 14 and the suction holes 24 are provided are not limited to the sealing material 35, and the mold 32 or the sealing sheet 33 may be provided with perforations.

次に図2(b)〜(e)を参照して、本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法の実施形態を説明する。   Next, with reference to FIG.2 (b)-(e), embodiment of the manufacturing method of the fiber reinforced composite material which concerns on this invention is described.

まず、図1に示される、第1密封容器10及び第2密封容器20の開放弁11,21を「閉」にして、連通管40の切替弁41、真空ポンプ50の接続管51の開閉弁52を「開」にして、真空ポンプ50を動作させると、繊維質基材31(図2(a)参照)が吸引される(吸引工程)。さらにこの吸引工程に同期して第1密封容器10が液状樹脂Lとともに大気圧よりも低圧に設定され、液状樹脂Lが脱泡される(減圧工程)。
この吸引工程、減圧工程においては、図2(b)に示されるように、製造装置90の全ての系が真空ポンプ50の到達真空度Pにまで到達する。
First, the open valves 11 and 21 of the first sealed container 10 and the second sealed container 20 shown in FIG. 1 are “closed”, and the switching valve 41 of the communication pipe 40 and the open / close valve of the connection pipe 51 of the vacuum pump 50 are shown. When 52 is set to “open” and the vacuum pump 50 is operated, the fibrous base material 31 (see FIG. 2A) is sucked (suction process). Further, in synchronization with this suction process, the first sealed container 10 is set to a pressure lower than the atmospheric pressure together with the liquid resin L, and the liquid resin L is degassed (decompression process).
In the suction process and the decompression process, as shown in FIG. 2B, all the systems of the manufacturing apparatus 90 reach the ultimate vacuum P 1 of the vacuum pump 50.

次に、連通管40の切替弁41を「閉」にして、第1密封容器10の開放弁11の開放量を小さく設定「小開」すると、図2(c)に示されるように、低圧(真空度P)に設定されていた液状樹脂Lは昇圧して、繊維質基材31との間に気圧差ΔPを発生させる。また、繊維質基材31の内部には、勾配がΔP/xで表される圧力分布が発生する(気圧差工程)。
そして、この気圧差ΔPに触発されて液状樹脂Lが流動し、繊維質基材31の内部を通過してほぼ平衡状態に達すると、圧力分布に対応した分布を有するVfの液状樹脂Lが含浸することになる。
Next, when the switching valve 41 of the communication pipe 40 is “closed” and the opening amount of the open valve 11 of the first sealed container 10 is set to “small open”, as shown in FIG. The liquid resin L that has been set to (vacuum degree P 1 ) is increased in pressure to generate an atmospheric pressure difference ΔP 2 with the fibrous base material 31. In addition, a pressure distribution with a gradient represented by ΔP 2 / x is generated inside the fibrous base material 31 (atmospheric pressure difference process).
When the liquid resin L flows under the pressure difference ΔP 2 and passes through the inside of the fibrous base material 31 and reaches an almost equilibrium state, the Vf liquid resin L having a distribution corresponding to the pressure distribution is obtained. Will be impregnated.

次に、除々に樹脂の流動抵抗が大きくなり流速が遅くなるため、所定の流速となるように第1密封容器10の開放弁11の開放量を調整して「中開」にすると、図2(d)に示されるように、気圧差はΔPにまで増大する。すると、Vfはその分布の傾きをあまり変化させずに上昇していく。このように、開放弁11の開放量を段階的に大きくすることで、Vf分布の傾きを小さく維持したまま、高Vf値で液状樹脂Lを繊維質基材31に注入することができる。さらに、この繊維質基材31を通過した液状樹脂Lが吸引管23により積極的に吸引されることにより低分布で高Vf値の含浸が促進される(含浸工程)。
ボイド、樹脂抜けを防ぐためには樹脂の流速を遅くすることが効果的であるが、本発明の方法では両タンクの差圧を利用するため、流速コントロールが容易かつ確実に行うことができる。
Next, since the flow resistance of the resin gradually increases and the flow rate becomes slower, the amount of opening of the release valve 11 of the first sealed container 10 is adjusted to “middle open” so as to obtain a predetermined flow rate, and FIG. as shown (d), the pressure difference increases until the [Delta] P 3. Then, Vf rises without much changing the slope of the distribution. Thus, by increasing the opening amount of the release valve 11 stepwise, the liquid resin L can be injected into the fibrous base material 31 with a high Vf value while keeping the slope of the Vf distribution small. Furthermore, the liquid resin L that has passed through the fibrous base material 31 is actively sucked by the suction pipe 23, thereby promoting impregnation with a low distribution and a high Vf value (impregnation step).
In order to prevent voids and resin loss, it is effective to slow down the flow rate of the resin, but in the method of the present invention, since the differential pressure between the two tanks is used, the flow rate can be controlled easily and reliably.

次に、樹脂が全面に行き渡った後、平衡状態になるのを待って、この開放弁11を「閉」に設定し、連通管40の切替弁41を「開」に設定する。すると、気体が第1密封容器10から第2密封容器20に移動するので、図2(e)に示されるように、第1密封容器10の内圧は大気圧PからPに降圧し、繊維質基材31に注入された液状樹脂Lは、注入管13を逆方向に流動し、容器12に戻される。そして、第2密封容器20の内圧はPからPに昇圧するので、トラップ22に回収された液状樹脂Lは押し上げられ、繊維質基材31を一度通過して吸引管23内にある液状樹脂Lは再び繊維質基材31に向かって逆方向に流動する。
これにより、繊維質基材31におけるVf値の分布は解消され、含浸する液状樹脂Lの分布の不均一性は修正される(修正工程)。
なお、この修正工程における、第1密封容器10の降圧、及び第2密封容器20の昇圧は、例示したように、切替弁41を切り替えて気圧差ΔPが同期して解消するように実行してもよいが、それぞれ別個の圧力調整手段を用いて別々に実行してもよい。
Next, after the resin has spread over the entire surface, the release valve 11 is set to “closed” and the switching valve 41 of the communication pipe 40 is set to “open” after reaching an equilibrium state. Then, since the gas moves from the first sealed container 10 to the second sealed vessel 20, as shown in FIG. 2 (e), the internal pressure of the first sealed container 10 lowers from atmospheric P 0 to P 4, The liquid resin L injected into the fibrous base material 31 flows in the reverse direction through the injection tube 13 and is returned to the container 12. Then, since the internal pressure of the second sealed container 20 is increased from P 1 to P 4 , the liquid resin L collected in the trap 22 is pushed up, passes through the fibrous base material 31 once, and is in the liquid state in the suction pipe 23. The resin L again flows in the opposite direction toward the fibrous base material 31.
Thereby, the distribution of the Vf value in the fibrous base material 31 is eliminated, and the nonuniformity of the distribution of the liquid resin L to be impregnated is corrected (correcting step).
In this correction process, the pressure reduction of the first sealed container 10 and the pressure increase of the second sealed container 20 are performed so that the pressure difference ΔP is synchronously eliminated by switching the switching valve 41 as illustrated. However, it may be performed separately using separate pressure adjusting means.

(第2実施形態)
図3は、本発明に係る繊維強化複合材料の製造装置の第2実施形態を示す上面図である。図4は、第2実施形態に係る繊維強化複合材料の製造装置の図3中(X−X)切断部を示す断面図である。
なお、図3において図1と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、すでに記載した内容を援用して、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a top view showing a second embodiment of the apparatus for producing a fiber-reinforced composite material according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the (XX) cutting section in FIG. 3 of the apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material according to the second embodiment.
3 that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted by using the already described contents.

第2実施形態に係る繊維強化複合材料の製造装置90´は、注入管13及び吸引管23が、それぞれの先端に設けられている注入ロッド15及び吸引ロッド25を介して、繊維質基材31の近傍に接続されている点において、第1実施形態(図1参照)の製造装置90と相異している。   In the fiber reinforced composite material manufacturing apparatus 90 ′ according to the second embodiment, the injection tube 13 and the suction tube 23 are connected to the fibrous base material 31 via the injection rod 15 and the suction rod 25 provided at the respective tips. Is different from the manufacturing apparatus 90 of the first embodiment (see FIG. 1) in that it is connected in the vicinity.

注入ロッド15には、その長手方向に沿う導管16が、元端が注入管13に接続し先端が封止されるよう設けられ、この導管16から略垂直方向に分岐して繊維質基材31に開口する複数の注入孔17,17…が設けられている。
吸引ロッド25には、その長手方向に沿う導管26が、元端が吸引管23に接続し先端が封止されるよう設けられ、この導管26から略垂直方向に分岐して繊維質基材31に開口する複数の吸引孔27,27…が設けられている。
The injection rod 15 is provided with a conduit 16 along its longitudinal direction so that the leading end is connected to the injection tube 13 and the tip is sealed, and the fiber base 31 is branched from the conduit 16 in a substantially vertical direction. Are provided with a plurality of injection holes 17, 17.
The suction rod 25 is provided with a conduit 26 extending in the longitudinal direction so that the leading end is connected to the suction tube 23 and the tip is sealed, and the fiber base 31 is branched from the conduit 26 in a substantially vertical direction. Are provided with a plurality of suction holes 27, 27.

そして、注入ロッド15及び吸引ロッド25は、繊維質基材31の主面に、交互に互いに平行に配置されている。そして、注入孔17,17…から、繊維質基材31の主面に対し液状樹脂Lが注入され、図4中矢印で示すように繊維質基材31の内部を通過して、吸引孔27,27…において吸引される。   The injection rod 15 and the suction rod 25 are alternately arranged on the main surface of the fibrous base material 31 in parallel with each other. And liquid resin L is inject | poured with respect to the main surface of the fiber base material 31 from the injection holes 17, 17 ..., passes through the inside of the fiber base material 31, as shown by the arrow in FIG. , 27...

第2実施形態のように製造装置90´が構成されることにより、大面積を有する繊維質基材31であっても、短時間でかつ低分布で高Vf値の液状樹脂Lの含浸を実行することができる。
さらに、液状樹脂Lが、第1密封容器10を出発し、注入管13の移動中に、この液状樹脂Lの内部に発生した気泡は、導管16にトラップされるので、この気泡が繊維質基材31の内部に混入することがなく、高Vf値の液状樹脂Lが含浸されることになる。
By constructing the manufacturing apparatus 90 'as in the second embodiment, the impregnation with the liquid resin L having a high Vf value is performed in a short time with a low distribution even for the fibrous base material 31 having a large area. can do.
Further, since the liquid resin L leaves the first sealed container 10 and the bubbles generated inside the liquid resin L during the movement of the injection tube 13 are trapped in the conduit 16, the bubbles are trapped in the fibrous base material. The liquid 31 having high Vf value is impregnated without being mixed into the material 31.

次に図5を参照して、注入ロッド及び吸引ロッド(両者を特に区別しない場合、単に「ロッド」という)の他の実施例の説明をする。
図5(a)に示されるように、ロッド60Aは、導管61と、外被部材62と、離型シート63と、を含んで構成される。
Next, with reference to FIG. 5, another embodiment of an injection rod and a suction rod (in the case where both are not particularly distinguished will be simply referred to as “rod”) will be described.
As shown in FIG. 5A, the rod 60 </ b> A includes a conduit 61, an outer cover member 62, and a release sheet 63.

導管61は、その長手方向に向かって液体樹脂が流動する空間を形成するとともに、その側面から液体樹脂が漏出する構造を有するものであって、例えば、コイル線材、立体網状の形状マット、側面に多数の穿孔を設けた円筒部材などを適用することが考えられる。
外被部材62は、メッシュや不織布、立体網状の形状マット等の自由に形状変化させることが可能な拡散媒体で構成され、導管61の外側面の全体を被覆するとともに両端が合わされて導管61の外側面から突出する脚部64を形成するものである。
そして、この脚部64の先端部分において、外被部材62の両端はそれぞれ反対方向に開いて、離型シート63に密着する。
離型シート63は、脚部64が密着している面とは反対面において、繊維質基材31上の拡散媒体36または離型シート34に接触するものである。
The conduit 61 forms a space in which the liquid resin flows in the longitudinal direction and has a structure in which the liquid resin leaks from the side surface. For example, the conduit 61 has a structure such as a coil wire, a three-dimensional net-like shape mat, and a side surface. It is conceivable to apply a cylindrical member provided with a large number of perforations.
The jacket member 62 is formed of a diffusion medium that can freely change its shape, such as a mesh, a nonwoven fabric, or a three-dimensional net-like shape mat. The outer cover member 62 covers the entire outer surface of the conduit 61 and is joined at both ends to The leg part 64 which protrudes from an outer surface is formed.
At both ends of the leg portion 64, both ends of the jacket member 62 are opened in opposite directions and are in close contact with the release sheet 63.
The release sheet 63 is in contact with the diffusion medium 36 or the release sheet 34 on the fibrous base material 31 on the surface opposite to the surface where the legs 64 are in close contact.

このように、ロッド60Aが構成されることにより、導管61の長手方向に沿う液体樹脂の流路が規定されるとともに、脚部64を経由して液体樹脂が繊維質基材31に含浸するようになっている。   As described above, the configuration of the rod 60 </ b> A defines the flow path of the liquid resin along the longitudinal direction of the conduit 61 and impregnates the fibrous base material 31 with the liquid resin via the legs 64. It has become.

図5(b)(c)(d)は注入ロッド15、吸引ロッド25(図3参照)のさらなる他の実施例を示す断面図である。
図5(a)に示されるロッド60Aは繊維質基材31の上方に設けられる場合を図示しているが、図5(b)(c)に示されるロッド60B、60Cは繊維質基材31の下方に設けられる構造を示す。また、図5(d)に示されるロッド60Dは繊維質基材31が縦面になり、その側方に設けられる構造を示す。これにより、繊維質基材31がどのような向きにあっても、複雑な形状を有していても対応し設けることができる。さらに、注入ロッド60Aが設けられている繊維質基材31の反対面に吸引ロッド60B,60Cを設置することにより、液体樹脂を繊維質基材31に厚さ方向に含浸させることも可能になる。
5B, 5C, and 5D are cross-sectional views showing still another embodiment of the injection rod 15 and the suction rod 25 (see FIG. 3).
The rod 60A shown in FIG. 5A is shown above the fibrous base material 31. The rods 60B and 60C shown in FIGS. The structure provided below is shown. Further, the rod 60D shown in FIG. 5 (d) shows a structure in which the fibrous base material 31 has a vertical surface and is provided on the side thereof. Thereby, even if the fibrous base material 31 is in any direction, even if it has a complicated shape, it can be provided. Furthermore, by installing suction rods 60B and 60C on the opposite surface of the fibrous base material 31 provided with the injection rod 60A, it becomes possible to impregnate the fibrous base material 31 in the thickness direction with the liquid resin. .

さらに、図5(b)に示されるロッド60Bでは、脚部64が断面J字形状を有することにより、また図5(d)に示されるロッド60Dでは、脚部64が断面L字形状を有することにより、繊維質基材31から押し出されて来た気体及び樹脂から発生した気体と繊維質基材31を通過した液体樹脂との分離が導管61、外被部材62、離型シート63内で促進される効果と、修正工程(段落0031の記載参照)において樹脂が逆流する際に、吸引ロッド60B,60D内の気体が繊維質基材31に逆流することを防ぐ効果を持つ。
そして、図5(c)に示される吸引ロッド60Cにおいても、導管61が下側に開口する断面c字形状を有することにより、繊維質基材31から押し出されてた気体および樹脂から発生した気体と繊維質基材31を通過した液体樹脂との分離が導管61内で促進される効果が得られる。
Further, in the rod 60B shown in FIG. 5 (b), the leg portion 64 has a J-shaped cross section, and in the rod 60D shown in FIG. 5 (d), the leg portion 64 has an L-shaped cross section. Thus, separation between the gas extruded from the fibrous base material 31 and the gas generated from the resin and the liquid resin that has passed through the fibrous base material 31 is performed in the conduit 61, the jacket member 62, and the release sheet 63. The effect of being promoted and the effect of preventing the gas in the suction rods 60 </ b> B and 60 </ b> D from flowing back to the fibrous base material 31 when the resin flows backward in the correction step (see the description in paragraph 0031).
And also in the suction rod 60C shown in FIG. 5 (c), the gas generated from the resin extruded from the fibrous base material 31 and the resin by having the conduit 61 having a c-shaped cross section opening downward. And the liquid resin that has passed through the fibrous base material 31 can be separated in the conduit 61.

図6(a)〜(d)は図5に示されるロッド15,25を固定するクリップの実施例を示す断面図であって、破線は取付又は取外する際のクリップの形状を示し、実線はロッドを固定している際のクリップの形状を示している。
これらクリップ71,72,73,74は、ロッド15,25を保持して繊維質基材31に安定して配置するものである。
6A to 6D are cross-sectional views showing an embodiment of a clip for fixing the rods 15 and 25 shown in FIG. 5, and a broken line shows a shape of the clip at the time of attachment or removal, and a solid line. Indicates the shape of the clip when the rod is fixed.
These clips 71, 72, 73, 74 hold the rods 15, 25 and are stably disposed on the fibrous base material 31.

図6(a)のクリップ71は、弾性を有する板材を加工して作製されたものであって、ロッド60に対する取付又は取外の際は、破線のように押し広げて弾性変形させることにより行い、またその復元力によりロッド60に固定されるようになっている。
図6(b)のクリップ72は、ヒンジ部分を中心に相互に回動する一対の部材から構成されるものであって、ロッド60に対する取付又は取外の際は、ヒンジの付勢力に抗して破線のように押し広げて行い、またその復元力によりロッド60に固定されるようになっている。
The clip 71 in FIG. 6A is manufactured by processing a plate material having elasticity, and when being attached to or detached from the rod 60, the clip 71 is expanded and elastically deformed as indicated by a broken line. Further, it is fixed to the rod 60 by its restoring force.
The clip 72 shown in FIG. 6B is composed of a pair of members that rotate relative to each other about the hinge portion. When the clip 72 is attached to or removed from the rod 60, the clip 72 resists the biasing force of the hinge. Then, it is expanded as shown by a broken line, and is fixed to the rod 60 by its restoring force.

図6(c)のクリップ73は、可撓性の部材からなる断面矩形のものであって、ロッド60に対する取付又は取外の際は、部材の弾性力に抗して破線のように押し広げて行い、またその復元力によりロッド60に固定されるようになっている。
図6(d)のクリップ74は、可撓性の部材からなる断面円形のものであって、ロッド60に対する取付又は取外の際は、部材の弾性力に抗して破線のように押し広げて行い、またその復元力によりロッド60に固定されるようになっている。
The clip 73 shown in FIG. 6C has a rectangular cross section made of a flexible member. When the clip 73 is attached to or detached from the rod 60, the clip 73 resists the elastic force of the member and expands like a broken line. And is fixed to the rod 60 by its restoring force.
The clip 74 in FIG. 6 (d) has a circular cross section made of a flexible member, and when attached to or removed from the rod 60, the clip 74 is pushed and expanded as shown by a broken line against the elastic force of the member. And is fixed to the rod 60 by its restoring force.

以上の説明において、本発明は、記載されている実施形態に限定されるものでなく、特に、複合材料部30,30´は、通常のVaRTM工法に適用されるものであれば、本発明を適宜採択することができる。
また、第1密封容器10及び第2密封容器20をそれぞれ別個に減圧制御できる構成を有していれば、本発明にとって連通管40も必須の構成ではないといえる。
In the above description, the present invention is not limited to the described embodiments, and in particular, the composite material portions 30 and 30 ′ can be used as long as they are applied to a normal VaRTM method. It can be adopted as appropriate.
Moreover, if it has the structure which can carry out pressure reduction control of the 1st sealed container 10 and the 2nd sealed container 20, respectively, it can be said that the communicating pipe 40 is not an essential structure for this invention.

本発明に係る繊維強化複合材料の製造装置の第1実施形態を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows 1st Embodiment of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material which concerns on this invention. (a)は第1実施形態に係る繊維強化複合材料の製造装置の縦断面図を示し、(b)〜(e)は本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法の実施形態を説明する図である。(A) shows the longitudinal cross-sectional view of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material which concerns on 1st Embodiment, (b)-(e) is a figure explaining embodiment of the manufacturing method of the fiber reinforced composite material which concerns on this invention. It is. 本発明に係る繊維強化複合材料の製造装置の第2実施形態を示す上面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material which concerns on this invention. 第2実施形態に係る繊維強化複合材料の製造装置の図3中(X−X)切断部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the (XX) cutting part in FIG. 3 of the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material which concerns on 2nd Embodiment. (a)は注入ロッド及び吸引ロッドの他の実施例を示す断面図であり、(b)(c)は吸引ロッドのさらなる他の実施例を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the other Example of an injection | pouring rod and a suction rod, (b) (c) is sectional drawing which shows the further another Example of a suction rod. (a)〜(d)は図5に示される注入ロッド及び吸引ロッドを固定するクリップの実施例を示す断面図であって、破線は取付又は取外する際のクリップの形状を示し、実線は固定している際のクリップの形状を示している。(A)-(d) is sectional drawing which shows the Example of the clip which fixes the injection | pouring rod and suction rod which are shown by FIG. 5, Comprising: A broken line shows the shape of the clip at the time of attachment or removal, A continuous line is The shape of the clip when fixed is shown. (a)はVaRTM技術による従来の繊維強化複合材料の製造装置の縦断面図を示し、(b)〜(e)はVaRTM技術による繊維強化複合材料の基本的な成形プロセスを説明する図である。(A) shows the longitudinal cross-sectional view of the conventional fiber reinforced composite material manufacturing apparatus by VaRTM technology, (b)-(e) is a figure explaining the basic forming process of the fiber reinforced composite material by VaRTM technology. .

符号の説明Explanation of symbols

10 第1密封容器
11 開放弁
13 注入管
14,17 注入孔
15 注入ロッド
16,26 導管
17 注入孔
20 第2密封容器
23 吸引管
24,27 吸引孔
25 吸引ロッド
31 繊維質基材
32 成形型
33 密閉シート
35 封止材
40 連通管
41 切替弁
50 真空ポンプ
62 外被部材
64 脚部
90,90´ 製造装置
L 液状樹脂
大気圧
真空圧
ΔP,ΔP,ΔP 圧力
Vf 繊維体積含有率
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st sealed container 11 Opening valve 13 Injection pipe 14, 17 Injection hole 15 Injection rod 16, 26 Conduit 17 Injection hole 20 2nd sealed container 23 Suction pipe 24, 27 Suction hole 25 Suction rod 31 Fiber base material 32 Mold 33 Sealing sheet 35 Sealing material 40 Communication pipe 41 Switching valve 50 Vacuum pump 62 Cover member 64 Leg 90, 90 'Production equipment L Liquid resin P 0 Atmospheric pressure P 1 Vacuum pressure ΔP, ΔP 2 , ΔP 3 pressure Vf Fiber Volume content

Claims (8)

気圧差を利用して繊維質基材に含浸させた液状樹脂を硬化させてなる繊維強化複合材料の製造装置において、
前記繊維質基材の片面に接しその反対面を覆う密閉シートでこの繊維質基材を気密状態にして載置する成形型と、
大気圧よりも低圧で前記液状樹脂を収容するとともにこの液状樹脂から延びる注入管が前記繊維質基材の近傍に接続する第1密封容器と、
大気圧よりも低圧な内部から延びる吸引管が前記繊維質基材の近傍に接続する第2密封容器と、
前記第1密封容器を大気開放により昇圧し前記第2密封容器との間に前記気圧差を生じさせる開放弁と、を備え、
前記液状樹脂が前記繊維質基材に含浸した後に前記気圧差が解消する方向に前記第1密封容器の内部を降圧し前記第2密封容器の内部を昇圧することを特徴とする繊維強化複合材料の製造装置。
In an apparatus for producing a fiber reinforced composite material obtained by curing a liquid resin impregnated into a fibrous base material using a pressure difference,
A mold for placing the fibrous base material in an airtight state with a sealing sheet that contacts one side of the fibrous base material and covers the opposite surface; and
A first sealed container containing the liquid resin at a pressure lower than atmospheric pressure and an injection tube extending from the liquid resin connected to the vicinity of the fibrous base material;
A second sealed container in which a suction pipe extending from the inside at a pressure lower than atmospheric pressure is connected in the vicinity of the fibrous base material;
An open valve for increasing the pressure of the first sealed container by opening to the atmosphere and generating the pressure difference with the second sealed container;
A fiber-reinforced composite material characterized in that, after the liquid resin is impregnated into the fibrous base material, the inside of the first sealed container is depressurized and the inside of the second sealed container is pressurized in a direction in which the pressure difference is eliminated. Manufacturing equipment.
第1密封容器及び前記第2密封容器の内部を連通するとともに前記気圧差の維持/解消を切り替える切替弁を有する連通管を備えることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化複合材料の製造装置。   2. The fiber-reinforced composite material according to claim 1, further comprising a communication pipe having a switching valve that communicates the insides of the first sealed container and the second sealed container and switches between maintaining and eliminating the pressure difference. apparatus. 前記第2密封容器に接続してその内部を減圧するとともに、前記連通管を通じて第1密封容器の内部も減圧する真空ポンプを備えることを特徴とする請求項2に記載の繊維強化複合材料の製造装置。   3. The fiber-reinforced composite material according to claim 2, further comprising a vacuum pump that is connected to the second sealed container and depressurizes the interior thereof, and also decompresses the interior of the first sealed container through the communication pipe. apparatus. 前記注入管の先端に設けられ前記繊維質基材の主面に前記液状樹脂を注入する導管が設けられている注入ロッドと、
前記吸引管の先端に設けられ前記繊維質基材の主面から前記液状樹脂を吸引する導管が設けられている吸引ロッドと、を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の繊維強化複合材料の製造装置。
An injection rod provided with a conduit for injecting the liquid resin to the main surface of the fibrous base material provided at the tip of the injection tube;
The suction rod provided with the conduit | pipe which is provided in the front-end | tip of the said suction pipe, and attracts | sucks the said liquid resin from the main surface of the said fiber base material is provided. An apparatus for producing a fiber-reinforced composite material according to item 1.
前記注入ロッド及び前記吸引ロッドは、前記導管の外側面を被覆するとともに両端が合わされて前記外側面から突出する脚部を形成する外被部材を備え、前記繊維質基材から押し出された気体及び樹脂から発生した気体が樹脂注入後の繊維質基材に混入することを防止する構造を有することを特徴とする請求項4に記載の繊維強化複合材料の製造装置。   The injection rod and the suction rod include an outer cover member that covers the outer surface of the conduit and that has both ends joined to form a leg portion that protrudes from the outer surface, and the gas extruded from the fibrous base material and The apparatus for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 4, having a structure for preventing gas generated from the resin from being mixed into the fibrous base material after the resin is injected. 前記注入ロッド及び前記吸引ロッドは、前記繊維質基材の互いに反対側の主面にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の繊維強化複合材料の製造装置。   6. The apparatus for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 4, wherein the injection rod and the suction rod are respectively provided on main surfaces on opposite sides of the fibrous base material. 気圧差を利用して繊維質基材に含浸させた液状樹脂を硬化させてなる繊維強化複合材料の製造方法において、
密閉シートで覆われ成形型に載置されて気密状態にある繊維質基材を吸引する吸引工程と、
前記吸引工程に同期して前記液状樹脂を大気圧よりも低圧にする減圧工程と、
低圧にされた前記液状樹脂を昇圧して前記繊維質基材との間に前記気圧差を発生させる気圧差工程と、
前記液状樹脂を繊維質基材に注入しこの繊維質基材を通過した前記液状樹脂を吸引し前記含浸を促進する含浸工程と、
繊維質基材に注入された前記液状樹脂を降圧して逆方向に流動させ、前記繊維質基材を通過した前記液状樹脂を昇圧して逆方向に流動させ、含浸する前記液状樹脂の分布の不均一性を修正する修正工程と、を含むことを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
In the method for producing a fiber-reinforced composite material obtained by curing a liquid resin impregnated into a fibrous base material using a pressure difference,
A suction step of sucking a fibrous base material that is covered with a sealing sheet and placed in a mold and in an airtight state;
A pressure reducing step for making the liquid resin lower than atmospheric pressure in synchronization with the suction step;
A pressure difference step of increasing the pressure of the liquid resin at a low pressure to generate the pressure difference with the fibrous base material;
An impregnation step of injecting the liquid resin into a fibrous base material and sucking the liquid resin that has passed through the fibrous base material to promote the impregnation;
The liquid resin injected into the fibrous base material is depressurized to flow in the reverse direction, the liquid resin that has passed through the fibrous base material is pressurized to flow in the reverse direction, and the distribution of the liquid resin to be impregnated And a correction step for correcting the non-uniformity.
前記修正工程における降圧/昇圧は前記気圧差を解消するように同期して実行されることを特徴とする請求項7に記載の繊維強化複合材料の製造方法。   The method for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 7, wherein the step-down / step-up in the correcting step is performed in synchronism so as to eliminate the pressure difference.
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