JP2010173165A - Method for molding fiber-reinforced plastic - Google Patents

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隆造 木部
Tomoyuki Shinoda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for molding fiber-reinforced plastic capable of attaining high strength and reducing the weight of a composite material by ensuring compatibility between a reduction of amount of disposal of resin and yield improvement of a molded article regarding a method for molding the fiber-reinforced plastic with a VaRTM method without using an upper mold. <P>SOLUTION: In the method for molding the fiber-reinforced plastic, a reinforced fiber material 2 and a sub material are disposed on a molding mold 1, the reinforced fiber material and the sub material are covered with a closed medium 8, the closed medium 8 and the molding mold 1 are airtightly sealed, the closed medium 8 is exhausted from the molding mold 1, and a resin is injected in the reinforced fiber material 2 to be cured. A resin injection path 5 and a vacuum suction path 6 are provided, and after a defined amount of resin is injected and impregnated from the resin injection path 5 while exhausting from the vacuum suction path 6, the injection of the resin is stopped, and the exhaust is stopped before the resin flows from the vacuum suction path 6, and the resin is cured without removing the resin which is substantially injected and impregnated in the reinforced fiber material 2 by vacuum suction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、航空機などの一次構造部材として好適に用いることができる、強化炭素繊維と樹脂とからなる繊維強化プラスチックの成形方法に関する。   The present invention relates to a method for molding a fiber reinforced plastic made of reinforced carbon fiber and resin, which can be suitably used as a primary structural member such as an aircraft.

従来、繊維強化プラスチック製の複合材料は様々な分野で利用されている。特に、航空機用途の複合材料においては、高強度化、軽量化、低コスト化が要求されるため、成形工程における廃棄物の量を削減し、且つ、複合材料全体に占める強化繊維の体積含有率(Vf)を55%〜60%程度のいわゆる高Vf化することが望ましい。   Conventionally, composite materials made of fiber reinforced plastics are used in various fields. In particular, composite materials for aircraft use are required to have high strength, light weight, and low cost, so the amount of waste in the molding process is reduced, and the volume content of reinforcing fibers in the entire composite material It is desirable to increase the so-called Vf so that (Vf) is about 55% to 60%.

繊維強化プラスチックを成形する方法として、強化繊維を所定の形状に賦形することによって強化繊維材(プリフォーム)を製作し、この強化繊維材を両面型にて形成されるキャビティー内に配置した後、該キャビティー内に樹脂を注入することにより、強化繊維材に樹脂を含浸させて成形体を成形するRTM(esin ransfer olding)法が知られている(図1)。RTM法においては、樹脂を加圧し、大気圧との差圧によりキャビティー内に樹脂を注入するため、樹脂の加圧設備と、両面型用のプレス機が必要になり、成形装置が大がかりになる。一方、両面型は使用せずに下型の上に強化繊維材を配置した後、強化繊維材をバギングフィルムなどの密閉媒体にて密閉し、密閉内部を真空吸引して減圧し、該密閉内部に大気圧を利用して樹脂を注入することにより、強化繊維材に樹脂を含浸させて成形体を製造するVaRTM(acuum ssisted esin ransfer olding)法が知られている。VaRTM法は、上型が不要であり、且つ真空圧のみで樹脂を含浸させるため、成形装置の簡略化を図ることができる好適な方法である。しかしながら、VaRTM法においては、上型を使用しないため、樹脂の注入時にバギングフィルムにかかる圧力が大気圧とつりあってスプリングバッグにより板厚が厚くなる現象が起こる。RTM法に比べて、VaRTM法においては成形中に板厚が厚くなる分、密閉内部に余剰に注入された樹脂を排出して、成形体の厚みの制御が必要になる課題があった。このような繊維強化プラスチックの成形方法に関する従来技術としては、特許文献1〜3に記載の技術が提案されている。 As a method of molding fiber reinforced plastic, a reinforcing fiber material (preform) is manufactured by shaping the reinforcing fiber into a predetermined shape, and this reinforcing fiber material is placed in a cavity formed by a double-sided mold. after, by injecting resin into the cavity, RTM molding a molded body impregnated with a resin (R esin T ransfer M olding) method is known to the reinforcing fiber material (Figure 1). In the RTM method, the resin is pressurized and the resin is injected into the cavity by the pressure difference from the atmospheric pressure, so a resin pressurizing facility and a double-sided press machine are required, and the molding equipment is large. Become. On the other hand, after the reinforcing fiber material is placed on the lower mold without using the double-sided mold, the reinforcing fiber material is sealed with a sealing medium such as a bagging film, and the sealed interior is evacuated to reduce the pressure. utilizing atmospheric pressure by injecting resin, the resin is impregnated to produce a molded article VaRTM (V acuum a ssisted R esin T ransfer M olding) method is known to the reinforcing fiber material. The VaRTM method is a suitable method that does not require an upper mold and can impregnate a resin only with a vacuum pressure, and can simplify the molding apparatus. However, in the VaRTM method, since the upper mold is not used, the pressure applied to the bagging film at the time of injecting the resin balances with the atmospheric pressure, resulting in a phenomenon that the plate thickness is increased by the spring bag. Compared to the RTM method, the VaRTM method has a problem that the thickness of the molded body needs to be controlled by discharging the excessively injected resin into the sealed portion because the plate thickness is increased during the molding. As conventional techniques related to such a fiber-reinforced plastic molding method, techniques described in Patent Documents 1 to 3 have been proposed.

特許文献1に記載のRTM成形法では、下型とバギングフィルム又は上型の内部に敷設された強化繊維材に、樹脂注入路から樹脂の注入・含浸を行うと共に、樹脂排出路から排気して樹脂を樹脂注入路から樹脂排出路まで充満して、強化繊維材に樹脂を含浸させた後、樹脂注入路と樹脂排出路とから強化繊維材に余剰に含浸された樹脂を排出させながら硬化することにより、成形品の厚みを調整することができる方法が記載されている。しかし、このRTM成形法では、製品となる成形品を構成する樹脂の量よりも多い樹脂量を強化繊維材に注入・含浸した後、所定の厚みになるまで、強化繊維材に含浸された樹脂を吸引除去するため、成形品を構成している樹脂量に加えて排出される樹脂量も必要であり、製造コストと廃棄物を増やす原因となっていた。   In the RTM molding method described in Patent Document 1, resin is injected and impregnated from the resin injection path into the reinforcing fiber material laid in the lower mold and the bagging film or the upper mold, and exhausted from the resin discharge path. After filling the resin from the resin injection path to the resin discharge path and impregnating the reinforcing fiber material with the resin, the resin is cured while discharging the resin excessively impregnated in the reinforcing fiber material from the resin injection path and the resin discharge path. Thus, a method is described in which the thickness of the molded product can be adjusted. However, in this RTM molding method, the resin impregnated in the reinforcing fiber material is poured into the reinforcing fiber material after being injected and impregnated with a resin amount larger than the amount of the resin constituting the molded product to be a predetermined thickness. Therefore, the amount of resin discharged in addition to the amount of resin constituting the molded product is also necessary, which increases manufacturing costs and waste.

特許文献2に記載のRTM成形法は、注入ポートと排出ポートとが形成された冶具の内部にプリフォームを配置し、前記注入ポートを通じて前記冶具内に樹脂を注入すると共に、前記排出ポートを通じて前記冶具内の樹脂を排出する第1含浸工程と、前記排出ポートを通じての樹脂の排出を継続しつつ、前記注入ポートからの樹脂の注入を停止して前記注入ポートから樹脂を排出する第2含浸工程を備えることを特徴としている。このRTM成形方法では、成形後の複合材料の繊維含有率Vfを均一にするために、特許文献1と同様に、第1含浸工程により、プリフォームに余剰に注入・含浸された樹脂を、第2含浸工程において排出することを特徴としている。そのため、成形後の複合材料を構成している樹脂量に加えて排出される樹脂量も必要であり、製造コストと廃棄物を増やす原因となっていた。   In the RTM molding method described in Patent Document 2, a preform is disposed inside a jig in which an injection port and a discharge port are formed, resin is injected into the jig through the injection port, and the resin is injected through the discharge port. A first impregnation step of discharging the resin in the jig, and a second impregnation step of stopping the injection of the resin from the injection port and discharging the resin from the injection port while continuing to discharge the resin through the discharge port It is characterized by having. In this RTM molding method, in order to make the fiber content Vf of the composite material after molding uniform, similarly to Patent Document 1, the resin that has been excessively injected and impregnated into the preform by the first impregnation step is used. 2 It is characterized by discharging in the impregnation step. Therefore, in addition to the amount of resin constituting the composite material after molding, the amount of resin discharged is also necessary, which has been a cause of increasing manufacturing costs and waste.

特許文献3には、FRP成形体の目標の体積含有率よりも低い体積含有率となるように樹脂を強化繊維材に含浸させた後、樹脂の注入を停止し、しかる後に目標の繊維体積含有率になるまで樹脂の吸引を継続することにより、FRP成形品が目標とする繊維体積含有率になるようにするRTM成形方法が記載されている。このRTM成形も特許文献1,2と同様に、成形後のFRP成形品を構成している樹脂量に加えて排出される樹脂量も必要であり、製造コストと廃棄物を増やす原因となっていた。   In Patent Document 3, after impregnating a reinforcing fiber material with a resin so as to have a volume content lower than the target volume content of the FRP molded product, the injection of the resin is stopped, and then the target fiber volume is contained. The RTM molding method is described in which the suction of the resin is continued until the ratio reaches the desired fiber volume content of the FRP molded product. Similarly to Patent Documents 1 and 2, this RTM molding also requires the amount of resin discharged in addition to the amount of resin constituting the molded FRP molded product, which is a cause of increasing manufacturing costs and waste. It was.

一方、樹脂の注入後に樹脂の排出を停止してしまうと、プリフォーム内部に余分な樹脂が残り、強化繊維のVfが低下し、所定のVf要求値を満たすのが困難であった。また、特許文献1,2のように、プリフォームに余分に含浸された樹脂を吸引除去すると、特に積層枚数が少なく、薄い繊維強化プラスチックを成形する場合においては、必要以上に樹脂を吸引除去してしまい、成形後の繊維強化プラスチックが薄くなりすぎることにより、Vfが要求値の上限を超えてしまう問題もあった。   On the other hand, if the discharge of the resin is stopped after the injection of the resin, excess resin remains in the preform, the Vf of the reinforcing fiber is lowered, and it is difficult to satisfy the predetermined Vf required value. In addition, as in Patent Documents 1 and 2, if the resin excessively impregnated into the preform is removed by suction, the resin is removed by suction more than necessary, especially when the number of laminated sheets is small and thin fiber reinforced plastic is to be molded. As a result, there is a problem that Vf exceeds the upper limit of the required value because the fiber reinforced plastic after molding becomes too thin.

つまり上型を使用しないVaRTM成形においては、最終的に成形される繊維強化プラスチックの成形品を構成する樹脂量よりも多い樹脂量を意図的にプリフォーム内に注入・含浸させた後、プリフォーム内から余剰に注入・含浸された樹脂を吸引除去することにより、成形品の厚み、Vfを制御する方法しか示されていなかった。   In other words, in VaRTM molding without using the upper mold, a preform is intentionally injected and impregnated into the preform with an amount of resin larger than the amount of resin constituting the final molded product of fiber reinforced plastic. Only a method of controlling the thickness and Vf of the molded product by sucking and removing the excessively injected and impregnated resin from the inside has been shown.

特開2005−212383号公報JP 2005-212383 A 特許第4035464号公報Japanese Patent No. 4035464 特許第4104413号公報Japanese Patent No. 4104413

本発明の課題は、上型を使用しないVaRTM法にて繊維強化プラスチックを成形する方法に関し、上記のような従来技術における問題を解消し、樹脂の廃棄量削減と成形品の収率の向上との両立を可能ならしめて、複合材料の高強度化、軽量化することが可能な繊維強化プラスチックの成形方法を提供する。   An object of the present invention relates to a method of molding fiber reinforced plastic by the VaRTM method that does not use an upper mold, solves the above-mentioned problems in the prior art, reduces the amount of discarded resin, and improves the yield of molded products. Therefore, the present invention provides a method for molding a fiber reinforced plastic that can increase the strength and weight of a composite material.

上記課題を解決するために、本発明に係る繊維強化プラスチックの成形方法は、成形型の上に強化繊維材、副資材を配置し、強化繊維材、副資材を密閉媒体で覆い、該密閉媒体と成形型の間を気密にシールし、密閉媒体と成形型との間を排気すると共に強化繊維材に樹脂を注入して硬化させる繊維強化プラスチックの成形方法において、樹脂注入路と真空吸引路を設けて、真空吸引路から排気しながら、樹脂注入路から規定量の樹脂を注入・含浸した後、樹脂の注入を停止し、且つ真空吸引路から樹脂が流出する前に、排気を停止し、実質的に強化繊維材に注入・含浸した樹脂を真空吸引により除去しないで、樹脂を硬化させる工程と、を備えている方法からなる。   In order to solve the above problems, a method for molding a fiber reinforced plastic according to the present invention includes arranging a reinforcing fiber material and a subsidiary material on a mold, covering the reinforcing fiber material and the subsidiary material with a sealed medium, and the sealed medium. In a method for molding fiber reinforced plastic, the resin injection path and the vacuum suction path are provided with an airtight seal between the sealing mold and the mold, and an exhaust between the sealing medium and the mold, and a resin is injected into the reinforcing fiber material and cured. Provided, after injecting and impregnating a specified amount of resin from the resin injection path while exhausting from the vacuum suction path, stopping the injection of the resin and stopping the exhaust before the resin flows out of the vacuum suction path, And a step of curing the resin without substantially removing the resin injected and impregnated into the reinforcing fiber material by vacuum suction.

上記複合材料の成形方法において、樹脂の規定量とは、成形後の繊維体積含有率Vfを有する繊維強化プラスチックを構成する樹脂量と、樹脂注入路と樹脂吸引路の空隙を満たす樹脂量と、樹脂注入・含浸により副資材に含浸する樹脂量の合計であることが好ましい。   In the molding method of the composite material, the specified amount of resin is the amount of resin constituting the fiber reinforced plastic having the fiber volume content Vf after molding, the amount of resin that fills the gap between the resin injection path and the resin suction path, The total amount of resin impregnated in the auxiliary material by resin injection / impregnation is preferred.

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、繊維体積含有率Vfの範囲は、50〜60%であることが好ましい。   In the fiber reinforced plastic molding method, the fiber volume content Vf is preferably 50 to 60%.

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、副資材は、ピールプライおよび樹脂拡散媒体であることができる。   In the fiber reinforced plastic molding method, the auxiliary materials may be a peel ply and a resin diffusion medium.

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、副資材に金網が含まれることができる。   In the fiber-reinforced plastic molding method, the auxiliary material may include a wire mesh.

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、ピールプライに含浸する樹脂の量は、20g/m〜60g/mであることが好ましい。 In the molding method of the fiber-reinforced plastic, the amount of resin impregnated into peel ply is preferably 20g / m 2 ~60g / m 2 .

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、樹脂拡散媒体に含浸する樹脂の量は、100g/m〜700g/mであることが好ましい。 In the molding method of the fiber-reinforced plastic, the amount of resin impregnated into the resin distribution medium is preferably 100g / m 2 ~700g / m 2 .

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、金網に含浸する樹脂の量は、100g/m〜700g/mであることが好ましい。 In the molding method of the fiber-reinforced plastic, the amount of resin impregnated wire mesh is preferably 100g / m 2 ~700g / m 2 .

上記繊維強化プラスチックの成形方法において、樹脂の注入量を重量でモニタリングすることができる。   In the fiber reinforced plastic molding method, the amount of resin injected can be monitored by weight.

本発明に係る、上型が不要なVaRTM法で繊維強化プラスチックを成形する方法によれば、余分な樹脂の排出を防ぐことができるため、廃棄物とコストの削減効果を高める。また、密閉媒体と成形型との間の空隙を満たす樹脂量を注入することで、強化繊維材に含浸される樹脂量を制御して、成形品の厚みおよびVfを制御することができ、強度、軽量性に優れた成形体を得ることができる。   According to the method of molding fiber reinforced plastic by the VaRTM method that does not require an upper mold according to the present invention, it is possible to prevent the discharge of excess resin, and thus the waste and cost reduction effects are enhanced. Also, by injecting a resin amount that fills the gap between the sealing medium and the mold, the amount of resin impregnated in the reinforcing fiber material can be controlled, and the thickness and Vf of the molded product can be controlled. Thus, a molded article excellent in lightness can be obtained.

上型を用いたRTM成形法の成形装置である。It is a molding device of an RTM molding method using an upper mold. 実施形態に係わるRTM成形方法に用いる成形装置である。It is a shaping | molding apparatus used for the RTM shaping | molding method concerning embodiment.

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、本発明の一実施形態に係わるRTM成形方法に用いる成形装置の一例を示している。図2において、成形型1の材質としてはスチール、アルミ、インバーなどの金属材料、木材、または繊維強化プラスチックを挙げることができ、後述する成形工程による大気圧がかかっても変形しない剛性と、後述する樹脂硬化工程に耐え得る耐熱性とを兼ね備える必要があるが、このような特性を有する物であれば、その構造や材料に制限はない。成形型の形状は、平板型、凸型、凹型などの形態を挙げることができ、繊維強化プラスチックの所望の形状に合わせた形状をしている。また、成形型1には、繊維強化プラスチックを成形後に脱型するための脱型機構を設けても良い。   FIG. 2 shows an example of a molding apparatus used in the RTM molding method according to one embodiment of the present invention. In FIG. 2, examples of the material of the mold 1 include metal materials such as steel, aluminum, and invar, wood, and fiber reinforced plastic. Rigidity that does not deform even when atmospheric pressure is applied by a molding process that will be described later, Although it is necessary to combine heat resistance that can withstand the resin curing step, there is no limitation on the structure or material as long as it has such characteristics. Examples of the shape of the molding die include a flat plate shape, a convex shape, and a concave shape, and a shape that matches the desired shape of the fiber reinforced plastic. The mold 1 may be provided with a demolding mechanism for demolding the fiber reinforced plastic after molding.

成形型1内に、図示例では成形型1上に、強化繊維材2が配置される。強化繊維材2を構成する強化繊維としては、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール(PBO)繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩(バサルト)繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変成した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが好ましく用いられる。その中でも、炭素繊維はこれら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有しており、さらに耐熱性や耐薬品生にも優れていることから、軽量化が望まれる航空機の構造部材などの部材に好適である。さらに、炭素繊維の中でも、高強度の炭素繊維が得られやすいポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が特に好ましい。   In the illustrated example, the reinforcing fiber material 2 is disposed on the mold 1 in the mold 1. Reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber material 2 include organic fibers such as aramid fibers, polyethylene fibers, polyparaphenylene benzoxador (PBO) fibers, glass fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, tyrano fibers, basalts. (Basalt) Inorganic fibers such as fibers and ceramic fibers, metal fibers such as stainless fibers and steel fibers, and other reinforcing fibers using boron fibers, natural fibers, and modified natural fibers as fibers are preferably used. Among them, carbon fiber is lighter among these reinforcing fibers, and has particularly excellent properties in specific strength and specific modulus, and is also excellent in heat resistance and chemical resistance, so it is lightweight. It is suitable for a member such as a structural member of an aircraft that is desired. Furthermore, among the carbon fibers, polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers from which high-strength carbon fibers can be easily obtained are particularly preferable.

強化繊維材2は、例えば強化繊維布帛を積層したものからなり、最終成形品の形状を有していることが好ましい。なお、積層体を形成する強化繊維布帛の表面には、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を含んでいても良い。かかる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、酢酸セルロース樹脂などを使用することができる。この中でも、強化繊維布帛積層体の布帛間を加熱加圧により付着させること、繊維強化プラスチックの硬化後にマトリックス樹脂と接着させることを考慮すると、マトリックス樹脂と接着性が良好な熱可塑性樹脂を単独で、もしくは熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とをブレンドして使用することが好ましい。   The reinforcing fiber material 2 is made of, for example, a laminate of reinforcing fiber cloths, and preferably has the shape of a final molded product. In addition, the surface of the reinforcing fiber fabric forming the laminate may include a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin. As such a thermosetting resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, a phenol resin, or the like can be used. The thermoplastic resins include polyvinyl acetate resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, polyphenylene oxide resin, polyphenylene sulfide resin, polyarylate resin, polyester resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyimide resin, polyetherimide resin, polysulfone. Resins, polyethersulfone resins, polyetheretherketone resins, polyaramid resins, polybenzimidazole resins, polyethylene resins, polypropylene resins, cellulose acetate resins, and the like can be used. Among these, considering that the fabric of the reinforced fiber fabric laminate is adhered by heating and pressing, and that the fiber reinforced plastic is bonded to the matrix resin after curing, the matrix resin and the thermoplastic resin having good adhesion are used alone. Alternatively, it is preferable to use a blend of a thermoplastic resin and a thermosetting resin.

熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の強化繊維布帛への付着形態は、点状、線状または不連続線状のいずれであっても良い。点状に付着させるためには、粒子状もしくは粉体状の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を強化繊維布帛の表面に散布して熱融着させると良い。また、線状または不連続線状に付着させるためには、不織布や織物などの連続繊維からなる布帛を強化繊維布帛の表面に貼り合わせた後に熱融着させると良い。かかる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂は、強化繊維布帛の片面に設けても、両面に設けても良い。   The adhesion form of the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin to the reinforcing fiber fabric may be any of dot-like, linear or discontinuous linear. In order to make it adhere in a dot shape, it is preferable that a particulate or powdery thermoplastic resin and / or a thermosetting resin is sprayed on the surface of the reinforcing fiber fabric and thermally fused. Moreover, in order to make it adhere in linear or discontinuous linear form, it is good to heat-bond, after bonding the fabric which consists of continuous fibers, such as a nonwoven fabric and a textile fabric, on the surface of a reinforced fiber fabric. Such thermoplastic resin and / or thermosetting resin may be provided on one side or both sides of the reinforcing fiber fabric.

こうして得られる積層体を、成形型1の上面に配置する。   The laminate obtained in this way is placed on the upper surface of the mold 1.

本実施形態では、強化繊維材2の上に、マトリックス樹脂を拡散させるための樹脂拡散媒体4がピールプライ3を介して配置される。樹脂拡散媒体4には、マトリックス樹脂の流動抵抗が強化繊維材2内を流れる場合の流動抵抗に比べて低い抵抗をなす媒体であることが好ましく、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、樹脂拡散媒体に含浸する樹脂の量は、100g/m〜700g/mであることが好ましい。ピールプライ3は、繊維強化プラスチックから樹脂拡散媒体4を容易に除去するために介装され、例えばナイロン製織物が用いられる。強化繊維材2にマトリックス樹脂が好適に流れることが好ましく、ピールプライに含浸する樹脂の量は、20g/m〜60g/mであることが好ましい。また、繊維強化プラスチックの表面粗度を低減、またはマトリックス樹脂の流動を増やす目的で、ピールプライ3上に金網を配置しても良い。金網に含浸する樹脂の量は、100g/m〜700g/mであることが好ましい。金網は例えばSUS304製のメッシュ織物で、強化繊維材2の形状に沿える剛性であることが好ましい。これら成形型1に配置された部材全体が、密閉部材からなる密閉媒体8で覆われる。ここで密閉媒体8とは、後述する樹脂注入含浸工程と、樹脂硬化工程で、加熱された状態で密閉媒体8の内部を密閉に保つことができる耐久性と、注入するマトリックス樹脂に対する耐薬品性を備える必要があり、密閉媒体8の材質としては、ナイロン、フッ素、シリコン、アラミド、ポリイミド、ポリエチレンなどの高分子材料を挙げることができるが、このような特性を有する物であれば、その構造や材料に制限はない。後述する樹脂注入含浸工程と、樹脂硬化工程で用いられる密閉媒体8は、加熱時の耐久性に優れる点を考慮すると、ナイロンフィルムを使用することが好ましい。密閉媒体8の内部を減圧状態に保ち、外部からの空気の流入を防止できるよう、粘着性の高い合成ゴム製のシーラント7で密閉媒体8の内部を密閉する。 In the present embodiment, a resin diffusion medium 4 for diffusing a matrix resin is disposed on the reinforcing fiber material 2 via the peel ply 3. The resin diffusion medium 4 is preferably a medium in which the flow resistance of the matrix resin is lower than the flow resistance when flowing through the reinforcing fiber material 2, and specifically, a mesh made of polyethylene or polypropylene resin. in textiles, the amount of resin impregnated into the resin distribution medium is preferably 100g / m 2 ~700g / m 2 . The peel ply 3 is interposed in order to easily remove the resin diffusion medium 4 from the fiber reinforced plastic. For example, a nylon fabric is used. Preferably the matrix resin flows suitably reinforcing fiber material 2, the amount of resin impregnated into peel ply is preferably 20g / m 2 ~60g / m 2 . Further, a wire mesh may be disposed on the peel ply 3 for the purpose of reducing the surface roughness of the fiber reinforced plastic or increasing the flow of the matrix resin. The amount of resin to be impregnated into the metal mesh is preferably 100g / m 2 ~700g / m 2 . The wire mesh is, for example, a mesh fabric made of SUS304, and preferably has a rigidity that conforms to the shape of the reinforcing fiber material 2. The entire members arranged in the mold 1 are covered with a sealing medium 8 made of a sealing member. Here, the sealed medium 8 is a durability that can keep the inside of the sealed medium 8 sealed in a heated state in a resin injection impregnation step and a resin curing step, which will be described later, and chemical resistance to the matrix resin to be injected. The material of the sealing medium 8 can be a polymer material such as nylon, fluorine, silicon, aramid, polyimide, polyethylene, etc. There are no restrictions on materials. As the sealing medium 8 used in the resin injection impregnation step and the resin curing step, which will be described later, it is preferable to use a nylon film in view of excellent durability during heating. The inside of the sealing medium 8 is sealed with a highly adhesive sealant 7 made of synthetic rubber so that the inside of the sealing medium 8 can be kept in a reduced pressure state and the inflow of air from the outside can be prevented.

シーラント7によりシールされた密閉媒体8内に、樹脂注入路5と、真空吸引により密閉媒体内を減圧するための真空吸引路6が設けられ、それぞれ樹脂注入ライン9と真空吸引ライン12に接続されている。樹脂注入路5、真空吸引路6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9、真空吸引ライン12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。また、成形型1に溝加工を施し、樹脂注入路5、真空吸引路6として使用してもよい。真空トラップ13は真空容積を確保し、密閉媒体8で密閉された内部の真空度を安定させる効果と、真空ポンプ14内に排気以外のものが流入するのを防ぐ目的から、真空トラップ13は真空吸引ライン12を介して真空吸引路6に接続される。真空ポンプ14は、真空吸引路6、真空トラップ13を介して、密閉媒体8で密閉された内部から排気し、内部を減圧状態に保持する。   A resin injection path 5 and a vacuum suction path 6 for depressurizing the inside of the sealed medium by vacuum suction are provided in the sealed medium 8 sealed by the sealant 7, and are connected to the resin injection line 9 and the vacuum suction line 12, respectively. ing. For the resin injection path 5 and the vacuum suction path 6, for example, an aluminum C channel material or the like can be used, and these channel materials are passed through plastic tubes forming the resin injection line 9 and the vacuum suction line 12. And connecting to an external member. Alternatively, the mold 1 may be grooved and used as the resin injection path 5 and the vacuum suction path 6. The vacuum trap 13 secures a vacuum volume, stabilizes the degree of vacuum inside the sealed medium 8, and prevents vacuum other than exhaust from flowing into the vacuum pump 14. The suction line 12 is connected to the vacuum suction path 6. The vacuum pump 14 evacuates from the inside sealed with the sealing medium 8 through the vacuum suction path 6 and the vacuum trap 13, and keeps the inside in a reduced pressure state.

繊維強化プラスチックを構成するマトリックス樹脂10は、例えばプラスチック製のポット内に収容される。マトリックス樹脂10としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。その中でも、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等や、それらの混合樹脂が好ましく、高靭性を付与するという点を考慮すると、エポキシ樹脂が特に好ましい。また、マトリックス樹脂10の注入量をモニタリングするために、マトリックス樹脂10は樹脂量モニタリング装置11上に配設される。樹脂量モニタリング装置11は繊維強化プラスチックの繊維体積含有率Vfを1.0%の精度で制御できる性能を備えていることが好ましく、例えば、1.0gまでの測定性能を備えた秤などが挙げられるが、Vf制御が可能である測定精度であれば、その測定性能に制限はない。ここで、成形品Vfを50〜60%の範囲で制御することが好ましいのは、例えば、航空機部材の場合、対金属材料とのコスト・性能比較では、Vfを50%以上とする必要があり、また、繊維体積含有率が60%を超えるような高Vfとなった場合には、含浸不良となってボイドを発生し、成形体における層間剪断強度が低下する等の問題が生じやすくなるためである。成形品の繊維体積含有率Vfの測定方法としては、板厚換算法、硫酸分解法、硝酸分解法等があげられる。   The matrix resin 10 constituting the fiber reinforced plastic is accommodated in, for example, a plastic pot. Examples of the matrix resin 10 include thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, epoxy acrylate resins, urethane acrylate resins, phenoxy resins, alkyd resins, urethane resins, maleimide resins, and cyanate resins. Preferably used. Among these, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, a phenol resin, an acrylic resin, or a mixed resin thereof is preferable, and an epoxy resin is particularly preferable in view of imparting high toughness. Further, in order to monitor the injection amount of the matrix resin 10, the matrix resin 10 is disposed on the resin amount monitoring device 11. The resin amount monitoring device 11 preferably has a performance capable of controlling the fiber volume content Vf of the fiber reinforced plastic with an accuracy of 1.0%, such as a scale having a measurement performance up to 1.0 g. However, the measurement performance is not limited as long as Vf control is possible. Here, it is preferable to control the molded product Vf in a range of 50 to 60%. For example, in the case of an aircraft member, Vf needs to be 50% or more in cost / performance comparison with a metal material. In addition, when the fiber volume content is as high as Vf exceeding 60%, impregnation is poor and voids are likely to occur, resulting in problems such as a decrease in interlayer shear strength in the molded body. It is. Examples of the method for measuring the fiber volume content Vf of the molded product include a plate thickness conversion method, a sulfuric acid decomposition method, and a nitric acid decomposition method.

上記のような成形装置を用いて本発明に係わる繊維強化プラスチックの成形方法は次のように行われる。まず、成形型1の成形面の上に強化繊維材2を配置し、その上にピールプライ3と樹脂拡散媒体4を配置する。樹脂注入路5と真空吸引路6は、例えば強化繊維材2の両端に配置し、それらに樹脂注入ライン9と真空吸引ライン12を接続する。これら樹脂注入路5および樹脂注入ライン9、真空吸引路6および真空吸引ライン12は、それぞれ、少なくとも1ライン配設する。次に、上記のように成形型1上に積層された各部材の上部から全体を覆うように密閉媒体8を被せ、密閉媒体の内部を減圧状態に維持するために周囲をシーラント7でシールする。そして、バルブA1を閉じ、バルブA2を開いて、真空吸引路6、真空吸引ライン12、真空トラップ13を介して、真空ポンプ14により吸引することによって、密閉媒体8で密閉された内部を0.1MPa以下の減圧状態にする。   The method for molding a fiber reinforced plastic according to the present invention using the molding apparatus as described above is performed as follows. First, the reinforcing fiber material 2 is disposed on the molding surface of the mold 1, and the peel ply 3 and the resin diffusion medium 4 are disposed thereon. The resin injection path 5 and the vacuum suction path 6 are disposed at both ends of the reinforcing fiber material 2, for example, and the resin injection line 9 and the vacuum suction line 12 are connected to them. At least one line of the resin injection path 5 and the resin injection line 9, the vacuum suction path 6 and the vacuum suction line 12 is provided. Next, the sealing medium 8 is covered so as to cover the entire top of each member laminated on the mold 1 as described above, and the periphery is sealed with a sealant 7 in order to maintain the inside of the sealing medium in a reduced pressure state. . Then, the valve A1 is closed, the valve A2 is opened, and the vacuum pump 14 is used for suction through the vacuum suction path 6, the vacuum suction line 12, and the vacuum trap 13, whereby the inside sealed with the sealing medium 8 is reduced to 0. The pressure is reduced to 1 MPa or less.

次に樹脂注入含浸工程において、成形型1をマトリックス樹脂10の注入温度まで加熱する。加熱方法としては、熱風加熱、熱媒加熱などが挙げられるが、温度制御が可能である加熱方法であれば、その加熱方法に制限はない。前記注入温度は、使用するマトリックス樹脂10を低粘度に保てる温度に加熱されていることが好ましく、樹脂の含浸効率と、繊維強化プラスチック面内の厚み斑を防ぐ条件に鑑みると、60〜90℃での加熱がより好ましい。   Next, in the resin injection impregnation step, the mold 1 is heated to the injection temperature of the matrix resin 10. Examples of the heating method include hot air heating and heating medium heating, but there is no limitation on the heating method as long as the temperature can be controlled. The injection temperature is preferably heated to a temperature at which the matrix resin 10 to be used can be kept at a low viscosity, and in view of the impregnation efficiency of the resin and the condition for preventing the thickness unevenness in the fiber reinforced plastic surface, 60 to 90 ° C. Heating at is more preferred.

成形型1が前記注入温度まで上昇したら、バルブA1を開き、樹脂注入路5よりマトリックス樹脂10を、樹脂注入ライン9を介して、密閉媒体8の内部に注入する。このとき、マトリックス樹脂10を収容するポットからバルブA1まで繋ぐ樹脂注入ライン9に樹脂が満たされた時点で、バルブA1を一旦閉め、マトリックス樹脂10の注入量モニタリング開始状態とすることが好ましい。樹脂量モニタリング装置11は、樹脂の重量をモニタリングできるように配設することが好ましく、樹脂注入ライン9に直接触れないように組み付けることがより好ましい。バルブA1を開いた後、マトリックス樹脂10は真空吸引ラインに向かって樹脂拡散媒体4内を拡散し、樹脂拡散媒体4内のマトリックス樹脂10は強化繊維材2内に含浸し始める。繊維体積含有率Vfが所定のVfに到達するために必要な樹脂量M1、バルブA1から樹脂注入路5までの空隙M2、樹脂注入路5の空隙M3、樹脂拡散媒体4の空隙M4、ピールプライ3の空隙M5、真空吸引路6の空隙M6、真空吸引路6からバルブA2までの空隙M7で求められる、M1〜M7の容積を満たす樹脂量の注入が確認されるまで、バルブA1を開き、密閉媒体内部にマトリックス樹脂10を注入する。ここで、副資材に金網を含む場合は、金網の空隙も考慮して、樹脂を注入する。M1〜M7の容積を満たす樹脂量のマトリックス樹脂10の注入が確認されたとき、バルブA1を閉じてマトリックス樹脂10の供給を停止する。そして、バルブA2より樹脂が流出する前にバルブA2を閉じて、バルブA1、A2間の領域に、M1〜M7の容積を満たす量のマトリックス樹脂10を閉じこめる。   When the mold 1 rises to the injection temperature, the valve A1 is opened, and the matrix resin 10 is injected into the sealed medium 8 from the resin injection path 5 through the resin injection line 9. At this time, when the resin is filled in the resin injection line 9 connecting the pot containing the matrix resin 10 to the valve A1, it is preferable to close the valve A1 once and start the injection amount monitoring of the matrix resin 10. The resin amount monitoring device 11 is preferably arranged so that the weight of the resin can be monitored, and more preferably assembled so as not to directly touch the resin injection line 9. After opening the valve A1, the matrix resin 10 diffuses in the resin diffusion medium 4 toward the vacuum suction line, and the matrix resin 10 in the resin diffusion medium 4 starts to be impregnated in the reinforcing fiber material 2. The amount of resin M1 required for the fiber volume content Vf to reach a predetermined Vf, the gap M2 from the valve A1 to the resin injection path 5, the gap M3 of the resin injection path 5, the gap M4 of the resin diffusion medium 4, the peel ply 3 The valve A1 is opened and sealed until the injection of the resin amount satisfying the volume of M1 to M7 required by the gap M5, the gap M6 of the vacuum suction path 6 and the gap M7 from the vacuum suction path 6 to the valve A2 is confirmed. Matrix resin 10 is injected into the medium. Here, when the auxiliary material includes a metal mesh, the resin is injected in consideration of the void of the metal mesh. When the injection of the matrix resin 10 having the resin amount satisfying the volumes M1 to M7 is confirmed, the valve A1 is closed to stop the supply of the matrix resin 10. And before resin flows out from valve | bulb A2, valve | bulb A2 is closed and the matrix resin 10 of the quantity which fills the volume of M1-M7 is enclosed in the area | region between valve | bulb A1, A2.

密閉媒体内部に注入されたマトリックス樹脂10を注入温度で保持する樹脂注入含浸工程、または、後の樹脂硬化工程において加熱し、硬化温度以下の領域において低粘度化することで、密閉媒体内部の樹脂圧力分布を安定させ、M1〜M7の空隙をマトリックス樹脂10で満たす。さらに、強化繊維材2を所定のVfに到達させるために必要な樹脂量M1を強化繊維材2内に残し、前記樹脂注入含浸工程、または後の樹脂硬化工程において強化繊維材層内のマトリックス樹脂10の厚み分布を安定化し、繊維体積含有率Vfを50〜60%の範囲内で制御する。   Resin inside the sealed medium is heated by a resin injection impregnation step for holding the matrix resin 10 injected into the sealed medium at the injection temperature, or heated in a later resin curing step to lower the viscosity in a region below the curing temperature. The pressure distribution is stabilized, and the gaps M1 to M7 are filled with the matrix resin 10. Further, the resin amount M1 necessary for causing the reinforcing fiber material 2 to reach a predetermined Vf is left in the reinforcing fiber material 2, and the matrix resin in the reinforcing fiber material layer in the resin injection impregnation step or the subsequent resin curing step. 10 thickness distribution is stabilized, and fiber volume content Vf is controlled within the range of 50 to 60%.

次に樹脂硬化工程において、マトリックス樹脂10を加熱し硬化させる。加熱温度は、マトリックス樹脂10の硬化温度まで加熱することが好ましく、繊維強化プラスチックに求められる物性(例えば、耐久性など)に鑑みると、120℃以上200℃以下がより好ましい。硬化が終了した後、成形型1より繊維強化プラスチックを脱型する。得られた繊維強化プラスチックは必要に応じて所定の温度と時間において二次硬化を行うこともできる。   Next, in the resin curing step, the matrix resin 10 is heated and cured. The heating temperature is preferably heated to the curing temperature of the matrix resin 10, and is more preferably 120 ° C. or higher and 200 ° C. or lower in view of physical properties (for example, durability) required for the fiber reinforced plastic. After the curing is completed, the fiber reinforced plastic is removed from the mold 1. The obtained fiber reinforced plastic can be subjected to secondary curing at a predetermined temperature and time as required.

このようにして得られた繊維強化プラスチックの成形方法は、余分なマトリックス樹脂10の排出を防ぐため、廃棄物とコストの削減効果を高める。成形サイクルに関しては、樹脂の排出を省略する分、時間を短縮できる。また、樹脂が排出した場合には、吸引する配管やトラップに溜まる樹脂の除去と洗浄作業、樹脂が溜まったチューブの廃棄作業等が必要になり、繰り返し成形するための作業を本発明により省略でき、成形サイクルを早めることができる。成形品質に関しては、密閉媒体8と成形型1との間の空隙を満たす樹脂量を注入することで、強化繊維材2に含浸される樹脂量を制御して、繊維強化プラスチックの繊維体積含有率Vfを制御することができ、強度、軽量性に優れ、航空機などの一次構造部材として好適に用いることができる成形体を得ることができる。   The molding method of the fiber reinforced plastic thus obtained increases the effect of reducing waste and costs in order to prevent the discharge of excess matrix resin 10. With respect to the molding cycle, the time can be shortened by omitting the resin discharge. In addition, when the resin is discharged, it is necessary to remove and clean the resin collected in the pipes and traps to be sucked, and to dispose of the tube in which the resin is accumulated. The molding cycle can be accelerated. Regarding molding quality, the amount of resin impregnated in the reinforcing fiber material 2 is controlled by injecting the amount of resin that fills the gap between the sealing medium 8 and the mold 1, and the fiber volume content of the fiber reinforced plastic. Vf can be controlled, and a molded body that is excellent in strength and light weight and can be suitably used as a primary structural member such as an aircraft can be obtained.

以下、本発明の実施例を、図面に用いてさらに詳細に説明する。なお、本発明が、図面に記載された態様に限定されるものではない。
(実施例1)
図2の成形装置を用い、縦200mm、横200mmに裁断した炭素繊維織物をステンレス製平板からなる成形型1上に積層した。用いた強化繊維材形成用の強化繊維材は、東レ(株)製“トレカ”(登録商標)T800Sの一方向織物(基材目付:190g/m)であり、8ply積層した。積層した強化繊維材2の上に、ピールプライ3(ポリエステル製)及び樹脂拡散媒体4(ポリプロピレン製メッシュ材)を配置した。ピールプライ3に含浸する樹脂量は41g/mであり、樹脂拡散媒体4に含浸する樹脂量は401g/mのものを使用した。強化繊維材2に対して両端に樹脂注入路5(アルミ製Cチャンネル)と真空吸引路6(アルミ製Cチャンネル)を配設して、樹脂注入ライン9(ナイロン製チューブ)と真空吸引ライン12(ナイロン製チューブ)を介して、真空トラップ13と真空ポンプ14に接続した。全体に密閉媒体8(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7でシールした。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the aspect described in drawing.
Example 1
The carbon fiber fabric cut into a length of 200 mm and a width of 200 mm was laminated on a mold 1 made of a stainless steel flat plate using the molding apparatus shown in FIG. The reinforcing fiber material used for forming the reinforcing fiber material was “Torayca” (registered trademark) T800S unidirectional woven fabric (base weight: 190 g / m 2 ) manufactured by Toray Industries, Inc., and 8 ply was laminated. On the laminated reinforcing fiber material 2, a peel ply 3 (made of polyester) and a resin diffusion medium 4 (polypropylene mesh material) were arranged. The amount of resin impregnated in the peel ply 3 was 41 g / m 2 , and the amount of resin impregnated in the resin diffusion medium 4 was 401 g / m 2 . A resin injection path 5 (aluminum C channel) and a vacuum suction path 6 (aluminum C channel) are arranged at both ends with respect to the reinforcing fiber material 2, and a resin injection line 9 (nylon tube) and a vacuum suction line 12 are disposed. The vacuum trap 13 and the vacuum pump 14 were connected via a (nylon tube). The whole was covered with a sealing medium 8 (nylon film) and the periphery was sealed with a highly adhesive synthetic rubber sealant 7.

このとき、繊維強化プラスチックの繊維体積含有率Vfが57%に到達するために必要な樹脂量M1は23.6gであり、樹脂注入ライン9の空隙M2、樹脂注入路5の空隙M3、樹脂拡散媒体4の空隙M4、ピールプライ3の空隙M5、真空吸引路6の空隙M6、真空吸引ライン12の空隙M7の空隙M2〜M7の合計を満たす樹脂量は105.2gであった。   At this time, the resin amount M1 necessary for the fiber volume content Vf of the fiber reinforced plastic to reach 57% is 23.6 g, and the gap M2 of the resin injection line 9, the gap M3 of the resin injection path 5, the resin diffusion The amount of resin satisfying the total of the gap M4 of the medium 4, the gap M5 of the peel ply 3, the gap M6 of the vacuum suction path 6, and the gaps M2 to M7 of the gap M7 of the vacuum suction line 12 was 105.2 g.

上記の状態で、バルブA1を閉じ、バルブA2を開いて、真空吸引ライン、真空トラップを介して真空吸引路から吸引し、密閉媒体内を0.1MPaまで減圧した。その後、電気オーブン内に成形型を配置し、オーブン内を70℃に加温した。オーブン内が70℃に達した後に、バルブA1を開放して、バルブA1に樹脂が到達した時点でバルブA1を閉めた。樹脂量モニタリング装置11によりマトリックス樹脂10の樹脂量を確認した後、バルブA1を開放して、真空圧にて樹脂注入路5よりマトリックス樹脂10を注入した。マトリックス樹脂としてはエポキシ樹脂(注入温度の70℃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)を使用した。注入された樹脂は流動抵抗の低い樹脂拡散媒体4内を流れながら強化繊維材2内に含浸されていった。M1〜M7の容積を満たす樹脂量128.8gを注入した時点でバルブA1を閉じてマトリックス樹脂の供給を停止し、真空吸引路から樹脂が流出する前に、バルブA2を閉じ、排気を停止した。その後、電気オーブン内の温度を130℃まで昇温して、マトリックス樹脂を2時間加熱硬化させた。加熱硬化後、炭素繊維強化プラスチックを成形型より脱型した。得られた繊維強化プラスチックについて、樹脂注入側、真空吸引側、両者の中間点で繊維体積含有率Vfを測定した結果、55.8〜57.3%の範囲内であった。繊維体積含有率Vfは硫酸分解法により測定し、ASTM D3171の規格に基づいて実施した。
(比較例1)
実施例1と同様の成形装置を使用した。バルブA1を閉じ、バルブA2を開いて、真空吸引ライン、真空トラップを介して真空吸引路から吸引し、密閉媒体内を0.1MPaまで減圧した。その後、電気オーブン内に成形型を配置し、オーブン内を70℃に加温した。強化繊維材全体が70℃に達した後に、バルブA1を開放して、真空圧にて樹脂注入路5よりマトリックス樹脂10を注入した。マトリックス樹脂としてはエポキシ樹脂(注入温度の70℃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)を使用した。注入された樹脂は流動抵抗の低い樹脂拡散媒体4内を流れながら強化繊維材2内に含浸されていった。マトリックス樹脂10を、樹脂注入路5から真空吸引路6まで充満させる量(175.1g)を注入したあと、バルブA1を閉じてマトリックス樹脂の供給を停止した。その後、真空吸引路6から樹脂の排出を60分間継続した後、バルブA2を閉じ、樹脂の排出を停止した。真空吸引路から流れ出た樹脂量は50.8gであった。その後、電気オーブン内の温度を130℃まで昇温して、マトリックス樹脂を2時間加熱硬化させた。加熱硬化後、炭素繊維強化プラスチックを成形型より脱型した。得られた繊維強化プラスチックについて、樹脂注入側、真空吸引側、両者の中間点で繊維体積含有率Vfを測定した結果、60.3〜61.8%の範囲内であった。繊維強化プラスチックの繊維体積含有率Vfが60%を超える結果となった。
(比較例2)
比較例1において、樹脂量165.4gを注入し、樹脂の排出を1分間継続した。真空吸引路から流れ出た樹脂量は40.2gであった。得られた繊維強化プラスチックについて、樹脂注入側、真空吸引側、両者の中間点で繊維体積含有率Vfを測定した結果、58.1〜63.0%の範囲内であった。繊維強化プラスチックの繊維体積含有率Vfが60%を超える結果となった。
In the above state, the valve A1 was closed, the valve A2 was opened, and suction was performed from the vacuum suction path via the vacuum suction line and the vacuum trap, and the inside of the sealed medium was reduced to 0.1 MPa. Thereafter, the mold was placed in an electric oven, and the inside of the oven was heated to 70 ° C. After the inside of the oven reached 70 ° C., the valve A1 was opened, and the valve A1 was closed when the resin reached the valve A1. After the resin amount of the matrix resin 10 was confirmed by the resin amount monitoring device 11, the valve A1 was opened, and the matrix resin 10 was injected from the resin injection path 5 by a vacuum pressure. As the matrix resin, an epoxy resin (resin viscosity at an injection temperature of 70 ° C. is 130 mPa · s, and a resin viscosity after 1 hour at 70 ° C. is 320 mPa · s) was used. The injected resin was impregnated in the reinforcing fiber material 2 while flowing in the resin diffusion medium 4 having low flow resistance. When 128.8 g of the resin amount satisfying the volume of M1 to M7 was injected, the valve A1 was closed to stop the supply of the matrix resin, and the valve A2 was closed and the exhaustion was stopped before the resin flowed out from the vacuum suction path. . Thereafter, the temperature in the electric oven was raised to 130 ° C., and the matrix resin was heated and cured for 2 hours. After heat curing, the carbon fiber reinforced plastic was removed from the mold. The obtained fiber reinforced plastic was measured for fiber volume content Vf at the resin injection side, the vacuum suction side, and the midpoint between the two, and as a result, it was within the range of 55.8 to 57.3%. The fiber volume content Vf was measured by the sulfuric acid decomposition method, and was carried out based on the standard of ASTM D3171.
(Comparative Example 1)
The same molding apparatus as in Example 1 was used. The valve A1 was closed, the valve A2 was opened, and suction was performed from the vacuum suction path via a vacuum suction line and a vacuum trap, and the inside of the sealed medium was reduced to 0.1 MPa. Thereafter, the mold was placed in an electric oven, and the inside of the oven was heated to 70 ° C. After the entire reinforcing fiber material reached 70 ° C., the valve A1 was opened, and the matrix resin 10 was injected from the resin injection path 5 at a vacuum pressure. As the matrix resin, an epoxy resin (resin viscosity at an injection temperature of 70 ° C. is 130 mPa · s, and a resin viscosity after 1 hour at 70 ° C. is 320 mPa · s) was used. The injected resin was impregnated in the reinforcing fiber material 2 while flowing in the resin diffusion medium 4 having low flow resistance. After injecting an amount (175.1 g) for filling the matrix resin 10 from the resin injection path 5 to the vacuum suction path 6, the valve A1 was closed to stop the supply of the matrix resin. Thereafter, the resin was continuously discharged from the vacuum suction path 6 for 60 minutes, and then the valve A2 was closed to stop the resin discharge. The amount of resin flowing out from the vacuum suction path was 50.8 g. Thereafter, the temperature in the electric oven was raised to 130 ° C., and the matrix resin was heated and cured for 2 hours. After heat curing, the carbon fiber reinforced plastic was removed from the mold. The fiber reinforced plastic obtained was measured for fiber volume content Vf at the resin injection side, the vacuum suction side, and the midpoint between the two, and was found to be in the range of 60.3 to 61.8%. The fiber volume content Vf of the fiber reinforced plastic exceeded 60%.
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, 165.4 g of resin was injected, and resin discharge was continued for 1 minute. The amount of resin flowing out from the vacuum suction path was 40.2 g. The obtained fiber reinforced plastic was measured for fiber volume content Vf at the resin injection side, the vacuum suction side, and the midpoint between the two, and as a result, it was within the range of 58.1 to 63.0%. The fiber volume content Vf of the fiber reinforced plastic exceeded 60%.

本発明は、航空機、船舶、自動車に限らず、産業用途やスポーツ用途などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。   The present invention can be applied not only to airplanes, ships, and automobiles, but also to industrial uses and sports uses, but the application range is not limited thereto.

1:成形型
2:強化繊維材
3:ピールプライ
4:樹脂拡散媒体
5:樹脂注入路
6:真空吸引路
7:シーラント
8:密閉媒体
9:樹脂注入ライン
10:マトリックス樹脂
11:樹脂量モニタリング装置
12:真空吸引ライン
13:真空トラップ
14:真空ポンプ
15:上型
1: Mold 2: Reinforcing fiber material 3: Peel ply 4: Resin diffusion medium 5: Resin injection path 6: Vacuum suction path 7: Sealant 8: Sealing medium 9: Resin injection line 10: Matrix resin 11: Resin amount monitoring device 12 : Vacuum suction line 13: Vacuum trap 14: Vacuum pump 15: Upper mold

Claims (9)

成形型の上に強化繊維材、副資材を配置し、強化繊維材、副資材を密閉媒体で覆い、該密閉媒体と成形型の間を気密にシールし、密閉媒体と成形型との間を排気すると共に強化繊維材に樹脂を注入して硬化させる繊維強化プラスチックの成形方法において、樹脂注入路と真空吸引路を設けて、真空吸引路から排気しながら、樹脂注入路から規定量の樹脂を注入・含浸した後、樹脂の注入を停止し、且つ真空吸引路から樹脂が流出する前に、排気を停止し、実質的に強化繊維材に注入・含浸した樹脂を真空吸引により除去しないで、樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化プラスチックの成形方法。 The reinforcing fiber material and the auxiliary material are arranged on the mold, the reinforcing fiber material and the auxiliary material are covered with a sealing medium, and the space between the sealing medium and the mold is hermetically sealed, and the space between the sealing medium and the molding die is set. In a fiber reinforced plastic molding method in which a resin is injected into a reinforcing fiber material and cured by evacuation, a resin injection path and a vacuum suction path are provided, and a specified amount of resin is discharged from the resin injection path while exhausting from the vacuum suction path After the injection / impregnation, stop the injection of the resin, and before the resin flows out from the vacuum suction path, stop the exhaust, and do not remove the resin substantially injected / impregnated into the reinforcing fiber material by vacuum suction, A method for molding a fiber-reinforced plastic, comprising curing a resin. 前記規定量は、成形後の繊維体積含有率Vfを有する繊維強化プラスチックを構成する樹脂量と、樹脂注入路と樹脂吸引路の空隙を満たす樹脂量と、樹脂注入・含浸により副資材に含浸する樹脂量の合計であることを特徴とする、請求項1に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The prescribed amount impregnates the auxiliary material by resin amount constituting the fiber reinforced plastic having the fiber volume content Vf after molding, the resin amount filling the gap between the resin injection path and the resin suction path, and resin injection / impregnation. The method for molding a fiber-reinforced plastic according to claim 1, wherein the total amount of the resin. 前記繊維体積含有率Vfの範囲は、50〜60%であることを特徴とする請求項2に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 3. The fiber reinforced plastic molding method according to claim 2, wherein the fiber volume content Vf ranges from 50 to 60%. 前記副資材は、ピールプライおよび樹脂拡散媒体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The method for molding a fiber reinforced plastic according to any one of claims 1 to 3, wherein the auxiliary material is a peel ply and a resin diffusion medium. 前記副資材に金網が含まれることを特徴とする請求項4に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The method for molding fiber-reinforced plastic according to claim 4, wherein the auxiliary material includes a wire mesh. ピールプライに含浸する樹脂の量は、20g/m〜60g/mであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The amount of resin to be impregnated into the peel ply is a molding method of fiber reinforced plastic according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a 20g / m 2 ~60g / m 2 . 樹脂拡散媒体に含浸する樹脂の量は、100g/m〜700g/mであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The amount of resin to be impregnated into the resin distribution medium, method of molding a fiber reinforced plastic according to claim 1, characterized in that a 100g / m 2 ~700g / m 2 . 金網に含浸する樹脂の量は、100g/m〜700g/mであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The amount of resin to be impregnated into the wire mesh, molding method of a fiber reinforced plastic according to any one of claims 1-7, characterized in that a 100g / m 2 ~700g / m 2 . 樹脂の注入量を重量でモニタリングする、請求項1〜8のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。 The method for molding a fiber reinforced plastic according to any one of claims 1 to 8, wherein the injection amount of the resin is monitored by weight.
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