JP2011255619A - Method of manufacturing fiber-reinforced plastic molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックの成形体を好適に製造することができる繊維強化プラスチック成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic molded body that can suitably produce a molded article of fiber-reinforced plastic in which a continuous reinforcing fiber is impregnated with a thermoplastic resin.
従来から、炭素、ガラスなどの強化繊維に樹脂を含浸させた繊維強化プラスチックは、金属材料に比べて軽量であり、単なる樹脂材料よりも機械的強度が高いため、様々な産業で利用され、例えば、自動車などの車両部品にも幅広く適用されている。 Conventionally, fiber reinforced plastic obtained by impregnating a resin with carbon, glass or other reinforcing fibers is lighter than metal materials and has higher mechanical strength than mere resin materials. It is also widely applied to vehicle parts such as automobiles.
例えば、繊維強化プラスチックの強化繊維に連続強化繊維を用いて、この連続強化繊維を一方向に引き揃えた場合には、繊維長方向の強度に比べて、これに対する垂直方向の強度は、低下してしまう。従って、このような点を考慮して、成形前の段階で、連続強化繊維を多軸に積層したり、連続強化繊維を織物状にしたり、又は、連続強化繊維を編組体に編み上げたりすることにより、繊維強化プラスチックの機械的強度を等方にしようとされている。 For example, when continuous reinforcing fibers are used as the reinforcing fibers of the fiber reinforced plastic and the continuous reinforcing fibers are aligned in one direction, the strength in the vertical direction relative to the strength in the fiber length direction decreases. End up. Therefore, considering such points, the continuous reinforcing fibers are laminated in a multiaxial manner, the continuous reinforcing fibers are made into a woven shape, or the continuous reinforcing fibers are knitted into a braided body before molding. Therefore, the mechanical strength of the fiber reinforced plastic is made isotropic.
例えば、強化繊維をブレイディング法により、繊維強化プラスチック成形体を製造する方法として、図4に示すように、ブレイディング法により円柱状のマンドレル80に、軸方向Lに傾斜させて多軸に複数の連続強化繊維91,91…を巻き付けて(図4(a)参照)、筒状に編み上げた強化繊維編組体93を成形し(図4(b)参照)、強化繊維編組体93を所望の形状の賦形体95に加圧成形(賦形)し(図4(c)参照)、賦形体95を成形型97に入れ、注入成形法により、注入装置98から樹脂を射出して、連続強化繊維91に樹脂を含浸させる(図4(d)参照)、繊維強化プラスチック成形体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
For example, as a method of manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body by braiding, a reinforcing fiber is made into a multi-axis by tilting in a
また、別の態様としては、連続強化繊維に、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを、マンドレルに巻きつけ後、巻き付けたプリプレグを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させた繊維強化プラスチック筒状体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Another embodiment is a fiber reinforced plastic in which a continuous reinforced fiber is impregnated with an uncured thermosetting resin, wound around a mandrel, and the wound prepreg is heated to cure the thermosetting resin. A method for manufacturing a cylindrical body has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に示す製造方法で、繊維強化プラスチック成形体を製造した場合には、賦形後の含浸工程において、連続強化繊維に充分に樹脂を含浸することができない場合があった。特に、賦形体の肉厚の増加、熱可塑性樹脂の使用に伴いこのような傾向は顕著であった。 However, when a fiber-reinforced plastic molded body is manufactured by the manufacturing method shown in Patent Document 1, there are cases where continuous reinforcing fibers cannot be sufficiently impregnated with resin in the impregnation step after shaping. In particular, such a tendency was remarkable with the increase in the thickness of the shaped body and the use of the thermoplastic resin.
この点を鑑みると、特許文献2に示すように、熱可塑性樹脂よりも粘度が一般的に低いとされる未硬化の熱硬化性樹脂を連続強化繊維に含浸したプリプレグを用いた場合には、このような点は解消されると考えられる。 In view of this point, as shown in Patent Document 2, when using a prepreg in which continuous reinforcing fibers are impregnated with an uncured thermosetting resin whose viscosity is generally lower than that of a thermoplastic resin, Such a point is considered to be eliminated.
しかしながら、熱硬化性樹脂のプリプレグを用いた場合には、円筒状の成形体を製造することは容易であるが、求められる成形体の形状が複雑な形状である場合には、硬化前の熱硬化性樹脂の状態の筒状の編組体を所望の成形体の形状に賦形し、その後、熱硬化性樹脂を硬化させることになる。この場合、未硬化の熱硬化性樹脂の編組体の形状を保ちつつ、編組体をマンドレルから取り出すことは容易ではなく、不安定な形状の編組体を、さらに所望の成形体の形状に賦形することはきわめて困難である。 However, when a prepreg of a thermosetting resin is used, it is easy to produce a cylindrical molded body. However, when the required shape of the molded body is a complicated shape, The tubular braided body in the state of the curable resin is shaped into a desired shape of the molded body, and then the thermosetting resin is cured. In this case, it is not easy to take out the braid from the mandrel while maintaining the shape of the uncured thermosetting resin braid, and the braid with an unstable shape is further shaped into the desired shape of the molded body. It is extremely difficult to do.
本発明は、前記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形された成形体の連続強化繊維に均一に熱可塑性樹脂を含浸することができる成形体を容易に製造することができる繊維強化プラスチック成形体の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to easily produce a molded body capable of uniformly impregnating a continuous reinforcing fiber of a molded molded body with a thermoplastic resin. Another object of the present invention is to provide a method for producing a fiber-reinforced plastic molded product.
前記課題を解決すべく、本発明に係る繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂と連続強化繊維を含むプリプレグから編組体を編み上げる工程と、該編組体の熱可塑性樹脂が溶融するように、前記編組体を加熱しながら、前記編組体を所定の形状に成形する加熱成形工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for producing a fiber-reinforced plastic molded body according to the present invention includes a step of knitting a braided body from a prepreg containing a thermoplastic resin and continuous reinforcing fibers, and the thermoplastic resin of the braided body is melted. And at least a heating forming step of forming the braided body into a predetermined shape while heating the braided body.
本発明によれば、熱可塑性樹脂と連続強化繊維を含むプリプレグから編み上げられた編組体を、加熱成形することにより、成形された成形体の連続強化繊維に均一に熱可塑性樹脂を含浸することができる。 According to the present invention, it is possible to uniformly impregnate a continuous reinforcing fiber of a formed molded body with a thermoplastic resin by thermoforming a braided body knitted from a prepreg containing the thermoplastic resin and the continuous reinforcing fiber. it can.
前記編組体は、熱可塑性樹脂と連続強化繊維とが均一分散するように編み上げられることが好ましい。ここで、編組体を編み上げる工程において、芯材を用いずに、熱可塑性樹脂と連続強化繊維とを含むプリプレグから編組体を編み上げ、加熱成形工程において、編組体を加熱ロール間で加圧成形し、平板状の繊維強化プラスチック成形体としてもよい。また、加熱成形工程において、編組体をプレス成形し、所望の形状の繊維強化プラスチック成形体としてもよい。 The braided body is preferably knitted so that the thermoplastic resin and the continuous reinforcing fibers are uniformly dispersed. Here, in the process of knitting the braided body, the braided body is knitted from the prepreg containing the thermoplastic resin and the continuous reinforcing fiber without using the core material, and in the heat forming process, the braided body is pressure-formed between the heating rolls. A flat fiber-reinforced plastic molded body may be used. In the heat forming step, the braided body may be press-molded to form a fiber-reinforced plastic molded body having a desired shape.
また、芯材を用いる場合、前記編組体を編み上げる工程において、前記プリプレグをブレイディング法により芯材の表面に巻き付けて、前記芯材の表面に前記編組体を編み上げることがより好ましい。 Moreover, when using a core material, it is more preferable that the prepreg is wound around the surface of the core material by a braiding method and the braided body is knitted on the surface of the core material in the step of knitting the braided body.
本発明によれば、ブレイディング法により、芯材の表面にプリプレグを巻き付けるので、芯材の表面を覆うように連続強化繊維が交差した編組体を得ることができる。そして、加熱成形工程において、編組体を加熱して、編組体に含まれる熱可塑性樹脂を溶融することにより、プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂を一体化させ、連続強化繊維に熱可塑性樹脂が均一に含浸された成形体を得ることができる。 According to the present invention, since the prepreg is wound around the surface of the core material by the braiding method, a braided body in which continuous reinforcing fibers intersect so as to cover the surface of the core material can be obtained. In the thermoforming process, the braided body is heated to melt the thermoplastic resin contained in the braided body, thereby integrating the thermoplastic resin contained in the prepreg, so that the thermoplastic resin is uniformly formed on the continuous reinforcing fibers. An impregnated shaped body can be obtained.
また、ブレイディング法により編組体を編み上げるので、得られた成形体の機械的強度を等方にすることができ、より容易にかつ材料の無駄のない状態で、芯材の形状に応じた形状の繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。さらに、ブレイディング時のプリプレグの本数や組角度を適宜調整することにより、異なった機械的特性を備えた繊維強化プラスチック成形体を容易に得ることができる。 In addition, since the braided body is knitted by the braiding method, the mechanical strength of the obtained molded body can be made isotropic, and the shape according to the shape of the core material more easily and without waste of material A fiber-reinforced plastic molded article can be obtained. Furthermore, by appropriately adjusting the number of prepregs and the assembly angle at the time of braiding, a fiber-reinforced plastic molded product having different mechanical characteristics can be easily obtained.
このような繊維強化プラスチック成形体は、芯材を残し、この芯材と共にホットプレスにより加熱成形してもよく、芯材と共に一対の加熱ロール間において加熱成形してもよい。芯材を取り除いた編組体のみを加熱成形してもよい。芯材を残して加熱成形を行う場合には、前記加熱成形工程において、前記編組体の熱可塑性樹脂が、前記芯材表面に溶着するように加熱しながら、前記編組体と共に芯材を一体的に加熱成形することが好ましい。 Such a fiber-reinforced plastic molded body may leave the core material, and may be heat-molded with the core material by hot pressing, or may be heat-molded with the core material between a pair of heating rolls. Only the braided body from which the core material has been removed may be formed by heating. When performing thermoforming while leaving the core material, in the thermoforming step, the core material is integrated with the braided body while heating so that the thermoplastic resin of the braided body is welded to the surface of the core material. It is preferable to heat mold.
本発明によれば、加熱成形工程において、芯材表面に前記編組体の熱可塑性樹脂を溶着させながら、編組体と共に芯材を成形することができるので、芯材と編組体とを接合することができる。 According to the present invention, in the thermoforming process, the core material can be molded together with the braided body while welding the thermoplastic resin of the braided body to the surface of the core material, so that the core material and the braided body are joined. Can do.
ここで、発泡材料からなる芯材であれば、得られた繊維強化プラスチック成形体のさらなる軽量化を図ることができ、さらには、発泡材料の気孔に樹脂が含浸されるので、芯材と編組体の接合性を高めることができる。なお、成形体の使用時に、他の部分に比べて大きな応力が作用し易い成形体の表層には、編組体から得られた繊維強化プラスチックが配置されるので、たとえ発泡材料からなる芯材を用いたとしても、得られた成形体の機械的強度を充分確保することができる。 Here, if the core material is made of a foam material, the obtained fiber-reinforced plastic molded body can be further reduced in weight, and furthermore, the pores of the foam material are impregnated with resin. The bondability of the body can be improved. In addition, since the fiber reinforced plastic obtained from the braided body is disposed on the surface layer of the molded body where a large stress is more likely to act than other parts when using the molded body, a core material made of a foam material is used. Even if it is used, the mechanical strength of the obtained molded article can be sufficiently ensured.
このような芯材としては、例えば、金属製の芯材、樹脂製の芯材等を挙げることができ、繊維強化プラスチック成形体の成形性、機械的強度を確保することができるのであれば、特にその材料は、限定されるものではない。 As such a core material, for example, a metal core material, a resin core material and the like can be mentioned, and if the moldability and mechanical strength of the fiber-reinforced plastic molded body can be ensured, In particular, the material is not limited.
しかしながら、より好ましくは、前記繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、前記芯材に、前記プリプレグの熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹脂を用い、前記加熱成形工程において、前記編組体の熱可塑性樹脂とともに、前記芯材の少なくとも表層の熱可塑性樹脂が溶融するように、前記芯材及び前記編組体を加熱する。 However, more preferably, in the method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body, the same thermoplastic resin as the thermoplastic resin of the prepreg is used for the core material, and in the thermoforming process, together with the thermoplastic resin of the braided body. The core material and the braided body are heated so that the thermoplastic resin in at least the surface layer of the core material melts.
本発明によれば、芯材にプリプレグの熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹脂を用いることにより、芯材と編組体との樹脂は馴染みやすくなる。加熱成形工程において、編組体に覆われた芯材の表面をも溶融するので、さらに、両者の接合性を高めることができる。 According to the present invention, by using the same thermoplastic resin as the prepreg thermoplastic resin for the core material, the resin of the core material and the braided body can be easily adapted. In the thermoforming process, the surface of the core material covered with the braided body is also melted, so that the bondability between them can be further improved.
ここで、本発明にいう「同じ熱可塑性樹脂」とは、その組成が完全に同一の樹脂ばかりでなく、主材となる熱可塑性樹脂が同じ樹脂をも含むものである。例えば、プリプレグに含まれる熱可塑性樹脂が、ナイロン系樹脂である場合には、芯材を構成する熱可塑性樹脂も同種のナイロン系樹脂を用いることを意味する。 Here, the “same thermoplastic resin” referred to in the present invention includes not only a resin whose composition is completely the same, but also a thermoplastic resin as a main material containing the same resin. For example, when the thermoplastic resin contained in the prepreg is a nylon resin, it means that the same kind of nylon resin is used for the thermoplastic resin constituting the core material.
さらに、この芯材の形状は、ブレイディング法により均一にプリプレグを巻き付けることができるのであれば、特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましくは、本発明に係る繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、前記芯材は、長尺状の芯材であり、該芯材の長手方向の断面は、異なる形状の異形断面となっている芯材を用いることがより好ましい。 Further, the shape of the core material is not particularly limited as long as the prepreg can be uniformly wound by the braiding method. However, more preferably, in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded body according to the present invention, the core material is a long core material, and the cross-section in the longitudinal direction of the core material is an irregular cross-section having a different shape. It is more preferable to use the core material.
これまで、このような形状の繊維強化プラスチック成形体を製造する場合には、上述した特許文献1及び2の方法では、編組体をマンドレルから取り出すことができないので、連続強化繊維を多軸に積層したプリプレグや、織物状の連続強化繊維を積層したプリプレグ用いて成形体を製造していた。しかしながら、本発明によれば、長手方向に異形断面を有する芯材を用いて、上述した方法により製造することで、異形断面を有する成形体を容易に製造することができる。 Until now, when manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body having such a shape, the braided body cannot be taken out from the mandrel by the above-described methods of Patent Documents 1 and 2, so that continuous reinforcing fibers are laminated in multiple axes. The molded body was manufactured using the prepreg obtained by laminating woven prepregs or woven continuous reinforcing fibers. However, according to this invention, the molded object which has a deformed cross section can be easily manufactured by manufacturing by the method mentioned above using the core material which has a deformed cross section in a longitudinal direction.
また、これまでの連続強化繊維を多軸に積層したプリプレグや、織物状の連続強化繊維を積層したプリプレグを用いた場合には、成形体に合わせた連続強化繊維を準備してプリプレグを製作することは難しく、加熱成形された成形体のうち不要な部分を切除して、成形品としていた。しかしながら、本発明の場合には、成形体に合わせた芯材を準備し、この芯材に編組体が覆われるので、不要な部分を切除する必要がない。これにより、余分な廃材が発生することなく、これまでに比べて低廉に繊維強化プラスチック成形体を製造することができる。 In addition, when using a prepreg laminated with multi-axial continuous reinforcing fibers or a prepreg laminated with woven continuous reinforcing fibers, prepare the reinforced prepreg according to the molded body. This is difficult, and unnecessary parts of the heat-formed molded body are cut out to obtain a molded product. However, in the case of the present invention, it is not necessary to prepare a core material matched to the molded body and the braided body is covered with the core material, so that unnecessary portions need not be cut off. As a result, a fiber-reinforced plastic molded body can be manufactured at a lower cost than before without generating extra waste material.
さらに、上述した方法では、成形時に芯材を残して成形体を製造したが、芯材を取り除いてもよい。この場合、より好ましい態様は、前記編組体に編み上げる工程後、加熱成形工程前に、前記編組体から前記芯材を取り除き、前記加熱成形工程において、前記編組体を加熱成形する。 Further, in the above-described method, the molded body is manufactured while leaving the core material during molding, but the core material may be removed. In this case, a more preferable aspect is that after the step of knitting the braided body and before the heat forming step, the core material is removed from the braided body, and in the heat forming step, the braided body is heat formed.
本発明によれば、編組体から芯材を取り除いて、編組体のみを加熱成形するので、得られた繊維強化プラスチック成形体の連続強化繊維の密度は、これまでのものに比べて高く、より強度の高い繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。なお、この製造方法により使用される芯材は、長手方向の断面が同一形状の芯材であることがより好ましい。これにより、長手方向に沿って編組体から芯材を容易に引き抜くことができる。 According to the present invention, since the core material is removed from the braided body and only the braided body is heat-molded, the density of the continuous reinforcing fibers of the obtained fiber-reinforced plastic molded body is higher than that of the conventional one. A high-strength fiber-reinforced plastic molded body can be obtained. In addition, as for the core material used by this manufacturing method, it is more preferable that the cross section of a longitudinal direction is a core material of the same shape. Thereby, a core material can be easily extracted from a braided body along a longitudinal direction.
また、上述したプリプレグの連続強化繊維は、少なくとも繊維強化プラスチックとして強度を確保することができる程度、熱可塑性樹脂は、少なくとも連続強化繊維のマトリクス樹脂として作用する程度に含まれていることが好ましい。 In addition, it is preferable that the above-described continuous reinforcing fiber of the prepreg is included in such a degree that at least strength can be secured as a fiber reinforced plastic, and the thermoplastic resin is included in such an extent that it acts as a matrix resin of the continuous reinforcing fiber.
または、プリプレグは、熱可塑性樹脂と連続強化繊維を含む帯状、紐状、又は糸状のプリプレグなどを挙げることができ、プリプレグの連続強化繊維は、プリプレグの長手方向に沿って引き揃えられているものが好ましく、ブレイディング法により芯材に巻きつけることができる程度の可撓性を有するものであれば、これらのプリプレグは特に限定されるものではない。 Alternatively, the prepreg can include a strip-like, string-like, or thread-like prepreg containing a thermoplastic resin and continuous reinforcing fibers, and the continuous reinforcing fibers of the prepreg are aligned along the longitudinal direction of the prepreg. These prepregs are not particularly limited as long as they are flexible enough to be wound around the core by a braiding method.
しかしながら、より好ましくは、前記プリプレグは、連続強化繊維束を開繊した連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグ、または、連続強化繊維と熱可塑性樹脂からなる連続樹脂繊維を束状にしたプリプレグである。 However, more preferably, the prepreg is a prepreg obtained by impregnating a continuous reinforcing fiber obtained by opening a continuous reinforcing fiber bundle with a thermoplastic resin, or a bundle of continuous resin fibers made of continuous reinforcing fiber and a thermoplastic resin. It is.
このように構成されたプリプレグは、これまでの引き抜き成形したプリプレグなどに比べて、可撓性が優れているため、例えば、ブレイディング法により、好適に芯材にプリプレグを巻き付けることができる。 Since the prepreg configured in this manner has superior flexibility as compared to the conventional pultruded prepreg and the like, the prepreg can be suitably wound around the core material by, for example, a braiding method.
本発明によれば、成形された成形体の連続強化繊維に均一に熱可塑性樹脂を含浸することができる。 According to the present invention, it is possible to uniformly impregnate a continuous reinforcing fiber of a molded article with a thermoplastic resin.
以下に、図面に基づき、本発明に係る3つの実施形態を説明する。図1は、第一の実施形態に係る繊維強化プラスチック成形方法を説明するための模式的斜視図であり、(a)は、プリプレグから編組体を編み上げる状態を示した図、(b)は、編み上げ工程に用いるプリプレグの図、(c)は、編み上げ工程後の編組体と芯材の関係を示した図、(d)は、加熱成形工程の繊維強化プラスチックを示した図である。 Below, based on drawing, three embodiment which concerns on this invention is described. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a fiber-reinforced plastic molding method according to the first embodiment, (a) is a diagram showing a state in which a braided body is knitted from a prepreg, and (b) is The figure of the prepreg used for a knitting process, (c) is the figure which showed the relationship between the braided body and core material after a knitting process, (d) is the figure which showed the fiber reinforced plastic of a heat forming process.
まず、三次元ブレイダ(ロータ・キャリア方式三次元織物織機)などのブレイダを用いて、平板状の芯材2Aの表面2aに編組体4Aを成形する。具体的には、ブレイディング法により、熱可塑性樹脂と連続強化繊維を含む複数の紐状のプリプレグ3,3…を、軸方向Lに対して所定の角度で芯材2Aの表面2aに巻き付けて、長尺状の芯材2Aの表面2aに編組体4Aを編み上げる。
First, a
図1(a)は、その一例であり、機械に装着された芯材2Aを軸方向Lに移動させながら、芯材2Aに対して、複数のプリプレグ3,3…を芯材2Aの軸方向Lに沿った表面2aの周りから、交互に網目状に巻きつけて、プリプレグ3を芯材2Aの表面2Aに編み込む。
FIG. 1 (a) is an example of this, and a plurality of
ここで、紐状のプリプレグ3は、図1(b)に示すように、連続強化繊維3aと熱可塑性樹脂からなる連続した樹脂繊維3bとが、均質に混合された連続的な混合紡糸である。しかしながらブレイディング法により芯材2Aに巻きつけることができる程度の可撓性を有するものであれば、これらのプリプレグの構造は特に限定されるものではなく、糸状、紐状、テープ状(フィルム状)のものが挙げられる。また、長手方向に沿って(一方向に)引き揃えられた(配向した)複数の連続強化繊維に、熱可塑性樹脂からなるマトリクス樹脂が含浸された紐状体であってもよく、連続強化繊維束を開繊した連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸した幅狭のテープであってもよい。
Here, the string-
連続強化繊維3aは、繊維強化プラスチックの機械的強度を強化するための樹脂強化用の連続した繊維であり、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、PBO繊維、有機繊維、又は高強度ポリエチレン繊維、天然繊維、金属繊維などの繊維を挙げることができ、長手方向に連続していれば、糸状の繊維はかりでなく、布状繊維であってもよい。但し、安定した材料特性を得るために、より好ましくは、連続した繊維を一方向に引き揃えた(配向した)連続強化繊維である。
The continuous reinforcing
プリプレグを構成する熱可塑性樹脂としては、連続強化繊維3aに含浸でき、繊維に対するマトリクス樹脂として機能するものであればよく、例えば、ナイロン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はアクリル系樹脂、ABS系樹脂等を挙げることができる。
The thermoplastic resin constituting the prepreg is not particularly limited as long as it can be impregnated into the continuous reinforcing
さらに、芯材2Aは、プリプレグ3の熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹脂からなる。また、芯材2Aは得ようとする成形体(本実施形態の場合、L字状の成形体)に応じた形状となっており、本実施形態の場合には、軸方向の断面形状が等しい矩形状の長尺材を用いている。
Furthermore, the core material 2 </ b> A is made of the same thermoplastic resin as the thermoplastic resin of the
このようにして、図1(c)に示すように、多数のプリプレグ3,3…が編成された多軸三次元組紐体(多軸組織の編組体)4Aを得ることができる。ここで、多軸三次元組紐体(多軸組織の編組体)とは、異なる複数(多数)の方向に配列されたプリプレグが相互に交差しかつ結合されてなる編組体のことである。
In this way, as shown in FIG. 1C, a multiaxial three-dimensional braided body (a braided body of a multiaxial structure) 4A in which a large number of
なお、多軸組織として、2軸組織とするか3軸組織とするか、あるいは組角度±θをどのような角度とするかを適宜選択することにより、所望の強度を備えた編組体4Aを得ることができる。また、軸方向に往復した編み込みを行うことにより、多層構造の編組体を得ることもできる。
It should be noted that the
このようにして得られた編組体4Aを、ホットプレス装置内に配置し、編組体4Aの熱可塑性樹脂とともに、芯材2Aの少なくとも表層の熱可塑性樹脂が溶融して、これらが相互に溶着するように、編組体4Aと共に芯材2Aを加熱する。そして、この加熱状態で、プレスにより、芯材2A及び編組体4Aを断面コの字状に成形し、繊維強化プラスチック成形体10Aを得ることができる。
The
このようにして、芯材2Aにプリプレグ3の熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹脂を用いることにより、芯材2Aと編組体4Aとの樹脂は馴染み易くなる。そして、加熱成形工程において、編組体4Aに覆われた芯材2Aの表面をも溶融するので、さらに、両者の接合性を高めることができる。このようにして、芯材2Aと編組体4Aとを一体化させ、図1(d)に示すように、連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸された成形体10Aを得ることができる。
Thus, by using the same thermoplastic resin as the thermoplastic resin of the
また、ブレイディング法により編組体4Aを編み上げるので、得られた成形体10Aの機械的強度の等方性を確保することができ、より容易にかつ材料の無駄のない状態で、芯材の形状に応じた成形体10Aを得ることができる。
In addition, since the
図2は、第二の実施形態に係る繊維強化プラスチック成形方法を説明するための模式的斜視図であり、(a)は、プリプレグから編組体を編み上げる状態を示した図、(b)は、編み上げ工程後の編組体と芯材の関係を示した図、(c)は、加熱成形後の繊維強化プラスチック成形体を示した図である。 FIG. 2 is a schematic perspective view for explaining a fiber-reinforced plastic molding method according to the second embodiment, (a) is a diagram showing a state in which a braided body is knitted from a prepreg, and (b) is The figure which showed the relationship between the braided body after a knitting process, and a core material, (c) is the figure which showed the fiber reinforced plastic molding after heat forming.
なお、第二の実施形態が、第一の実施形態と相違する点は、芯材の形状のみである。従って、第一実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、その以下の詳細な説明は省略する。 The second embodiment is different from the first embodiment only in the shape of the core material. Accordingly, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図2(a)に示すように、本実施形態に係る芯材2Bは、熱可塑性樹脂からなる長尺状の芯材であり、芯材2Bの軸方向の断面は、異なる形状の異形断面となっている。より具体的には、芯材2Bは、軸方向(長手方向)Lの中央の幅方向において、台形状に張り出した張り出し部2bが形成されており、この張り出し部2bが、成形時には成形体のリブを構成することになる。
As shown in FIG. 2A, the
このような芯材2Bを用いて、図2(a)に示すように、ブレイディング法により、芯材2Bの表面2aにプリプレグ3を巻き付けて、図2(b)に示すように、芯材2Bの表面2aに編組体4Bを編み上げる。次に、編組体4Bと芯材2Bの少なくとも表層にある熱可塑性樹脂が溶融するように、芯材2Bと編組体4Bを加熱しながら、これらを、図2(c)に示す形状にホットプレスにより一体成形し、繊維強化プラスチック成形体10Bを得ることができる。
Using such a
これまで、このような形状の繊維強化プラスチック成形体10Bを製造する場合には、連続強化繊維を多軸に積層したプリプレグや、織物状の連続強化繊維を積層したプリプレグ用いて、ホットプレスにより成形することで製造していた。しかしながら、本実施形態の如く成形すれば、軸方向に異形断面を有する成形体を容易に製造することができる。
Until now, when manufacturing a fiber-reinforced plastic molded
また、これまでの連続強化繊維を多軸に積層したプリプレグや、織物状の連続強化繊維を積層したプリプレグを用いた場合には、成形体の形状に合わせた連続強化繊維を準備してプリプレグを製作することは難しく、積層時に位置ずれが生じることもあり、さらには、ホットプレスにより成形された成形体のうち不要な部分を切除して、成形品としていた。 In addition, when using a prepreg laminated with conventional continuous reinforcing fibers in multiple axes or a prepreg laminated with woven continuous reinforcing fibers, prepare the continuous reinforcing fibers according to the shape of the molded body. It is difficult to manufacture, and positional displacement may occur at the time of lamination. Furthermore, an unnecessary portion of the molded body formed by hot pressing is cut out to obtain a molded product.
しかしながら、本実施形態では、繊維強化プラスチック成形体10Bに合わせた芯材2Bを準備し、この芯材2Bに編組体4Bが覆われるので、不要な部分を切除する必要がない。これにより、余分な廃材が発生することなく、これまでに比べてより安価に繊維強化プラスチック成形体10Bを製造することができる。
However, in this embodiment, since the
図3は、第三の実施形態に係る繊維強化プラスチック成形方法を説明するための模式的斜視図であり、(a)は、プリプレグから編組体を編み上げる状態を説明するための図、(b)は、編み上げ工程後の編組体から芯材を取り除いた状態を示した図、(c)は、加熱成形後の繊維強化プラスチック成形体を示した図である。 FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a fiber-reinforced plastic molding method according to the third embodiment, and (a) is a diagram for explaining a state in which a braided body is knitted from a prepreg, and (b). These are the figures which showed the state which removed the core material from the braided body after a knitting process, (c) is the figure which showed the fiber reinforced plastic molding after heat forming.
なお、第三の実施形態が、第一の実施形態と相違する点は、加熱成形前に芯材を編組体から取り除いた点である。従って、第一実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、その以下の詳細な説明は省略する。 The third embodiment is different from the first embodiment in that the core material is removed from the braided body before the heat forming. Accordingly, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
まず、第一実施形態と同様に、図3(a)に示すように、ブレイディング法により、芯材2Aの表面2aにプリプレグ3を巻き付けて、芯材2Aの表面2aに編組体4Aを編み上げる。次に、図3(b)に示すように、芯材2Aを軸方向Lに沿って編組体4Aを移動させ、編組体4Aから芯材2Aを取り除く。次に、編組体4Aの熱可塑性樹脂が溶融するように、編組体4Aを加熱しながら、図3(c)に示す形状にホットプレスにより成形し、軸個方向の断面がL字状の繊維強化プラスチック成形体10Cを得ることができる。
First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 3A, the
このように、編組体4Aから芯材2Aを取り除いて、編組体4Aのみを加熱成形するので、得られた繊維強化プラスチック成形体10Cの連続強化繊維の密度は、これまでのものに比べて高く、より強度の高い繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。
Thus, since the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
例えば、第一から第三の実施形態では、芯材を用いて編組体を編み上げたが、芯材を用いることなくプリプレグから編組体を編み上げて、これを加熱成形してもよい。また、平板状またはシート状の繊維強化プラスチック成形体を製造する場合、一対の加熱ロール間に、編み上げた編組体を挟圧させながら、加熱成形してもよい。 For example, in the first to third embodiments, the braided body is knitted using the core material, but the braided body may be knitted from the prepreg without using the core material, and this may be heat-molded. In the case of producing a flat or sheet-like fiber reinforced plastic molded body, the molded body may be thermoformed while a braided braided body is sandwiched between a pair of heated rolls.
また、第一実施形態及び第三実施形態では、板状の芯材を用いたが、芯材の形状はこの形状に限定されるものではなく、例えば、円柱状の芯材を用いてもよく、必要とされる成形体の形状に合わせた芯材を用いればよい。 Moreover, in 1st embodiment and 3rd embodiment, although the plate-shaped core material was used, the shape of a core material is not limited to this shape, For example, you may use a cylindrical core material. What is necessary is just to use the core material match | combined with the shape of the required molded object.
また、第三実施形態では、引き抜きにより芯材を取り除いたが、芯材を削りとることにより取り除いてもよく、芯材を取り除くことができるのであれば、その方法は特に限定されるものではない。 In the third embodiment, the core material is removed by drawing, but the core material may be removed by shaving, and the method is not particularly limited as long as the core material can be removed. .
1A,1B、1C:繊維強化プラスチック成形体(成形体)、2A,2B:芯材、3:プリプレグ、3a:連続強化繊維、3b:樹脂繊維、4A,4B:編組体、L:軸方向(長手方向) 1A, 1B, 1C: Fiber reinforced plastic molded body (molded body), 2A, 2B: Core material, 3: Prepreg, 3a: Continuous reinforcing fiber, 3b: Resin fiber, 4A, 4B: Braided body, L: Axial direction ( (Longitudinal direction)
Claims (6)
該編組体の熱可塑性樹脂が溶融するように、前記編組体を加熱しながら、前記編組体を所定の形状に成形する加熱成形工程と、を少なくとも含むことを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。 Knitting a braid from a prepreg containing a thermoplastic resin and continuous reinforcing fibers;
And a thermoforming step of forming the braid into a predetermined shape while heating the braid so that the thermoplastic resin of the braid is melted. Production method.
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