JP2012228800A - Ｆｒｐパネルの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】含浸距離を短くして製造時間の短縮を図るとともに、樹脂の未含浸やボイド等のない高品質のＦＲＰパネルを製造することができるＦＲＰパネルの製造方法及びその製造装置を提供する。
【解決手段】ＶＡＲＴＭ成形法によるＦＲＰパネルの製造方法であって、被成形体２の中心線に沿って脱気部９を配置し、脱気部９の両側に脱気部９と略平行に複数の樹脂供給部１０を所定間隔で配置し、脱気部９により被成形体２の中心線上から脱気しながら、両側の樹脂供給部１０より同時に樹脂を供給して樹脂含浸を進行させて成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、舟艇、プラント、太陽電池パネル、太陽熱発電パネル等のような大型のＦＲＰパネルの製造方法及び製造装置に関するものである。

従来より、大型のＦＲＰパネルの製造方法としては、ＶＡＲＴＭ（Vacuum Assisted Resin Transfer Molding：真空補助含浸）成形法やＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法が知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
ＲＴＭ成形法は、一般に金属型などで形成した空洞に強化繊維布や心材等を配置しておき、これに樹脂を圧入して繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）を製造する方法である。
一方、ＶＡＲＴＭ成形法は、上記のような空洞を形成した金型等を用いるのではなく、強化繊維布や心材等を配置した被成形物を真空フィルムで覆い閉鎖空間を形成するとともに、その閉鎖空間を真空状態にして、供給部の樹脂溜まりにかかる大気圧により樹脂を閉鎖空間内に注入する方法である。

上記のように、ＶＡＲＴＭ成形法では、成形型に樹脂の注入圧力がかからないので、大型でも成形型の構造強度を向上させる必要がなく、いわゆる手積み成形として用いられる従来のＦＲＰ成形型を用いることができる。
また、ＶＡＲＴＭ成形法は、クローズドモールド法であるので、大規模な成形でも有害なスチレンなど樹脂に含まれる揮発性有機物を空気中に発散することが極めて少ないのでクリーンな成形法である。
更に、この成形法は、ガラス繊維や炭素繊維などの強化材を織った布を成形型の上に積み重ねた後真空フィルムで覆い、周囲をシールして真空状態にした後樹脂を吸い上げて含浸させるので、ＦＲＰの品質管理で最も重要な強化繊維への樹脂含浸工程をかなり厳密に管理することができる。そのため、樹脂が過剰な領域や含浸が不十分な領域の発生や、更には気泡の混入なども防ぐことができるので、高品質なＦＲＰパネルを安定して生産できるというメリットがある。
以上のような事情から、最近では大型のＦＲＰパネルの製造にＶＡＲＴＭ成形法が利用されるようになってきている。

ＶＡＲＴＭ成形法を利用した従来の成形方法を図６に示す。図６は、ＦＲＰパネルの製造装置の概略上面図で、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。
これらの図において、１は定盤のように表面が平坦な成形型、２は成形型１上に積層された繊維強化布３を主体とする方形状の被成形体である。

この被成形体２の上にピールプライ４（離型クロス）、樹脂拡散メディア（ブリーザー）５を重ね、さらに被成形体２の一方の辺の端縁部と中心線上にそれぞれ樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂをその辺と略平行に配置し、被成形体２の対向する他方の辺の端縁部には脱気用スパイラルチューブ９ｃを配置する。各樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂは、樹脂タンク６にそれぞれ樹脂供給ホース７および開閉弁８を介して接続されており、脱気用スパイラルチューブ９ｃは真空ホース１１を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。そして、全体を真空フィルム１３で覆い、周囲をシール部材１４で気密にシールする。

ついで、真空フィルム１３内の空気を脱気用スパイラルチューブ９ｃを通じて吸引し、内部空間を真空状態にしながら樹脂タンク６内の液状の樹脂を樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂより供給する。すると、樹脂は繊維強化布３を拡散しかつ含浸する。その後、樹脂をゲル化、硬化させることで、ＦＲＰパネルを製造することができる。

特開平１１−２３５７７６号公報

鵜沢潔、「近年のＦＲＰ船建造のトピックから」、船艇技報、ｐ．２−７、２００９年４月発行、社団法人船艇協会

上記のように、従来のＶＡＲＴＭ成形法によるＦＲＰパネルの製造方法は、例えば四辺形パネルでは樹脂を供給する端縁から脱気ラインを設けた、対向する端縁に向けて樹脂を含浸させるので、含浸距離（樹脂の行路長）に従って要する含浸時間が決まっているため、製造時間を短縮することは難しいという問題があった。
また、含浸距離を短くするために、対向する両縁から樹脂を含浸させようとしても、両側から含浸してきた樹脂が出合う領域で樹脂が未含浸となったり、エアの存在により含浸不足となる欠陥領域の発生を防止できないといった問題があった。
また、例えば、機械的性能が高いエポキシ樹脂や耐火性のあるフェノール樹脂などは粘度が高く、ゲル化時間も長くできないなどの制約があり、従来法では成形できるパネルの大きさに限界があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、含浸距離を短くして製造時間の短縮を図るとともに、樹脂の未含浸やボイド等のない高品質のＦＲＰパネルを製造することができるＦＲＰパネルの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＦＲＰパネルの製造方法は、成形型上に積層した強化繊維布を主体とする方形状の被成形体を真空フィルムで気密に覆い、ＶＡＲＴＭ成形法により前記被成形体に樹脂を含浸してＦＲＰパネルを製造する方法であって、
前記被成形体の中心線に沿って脱気部を配置し、
前記脱気部の両側に該脱気部と略平行に複数の樹脂供給部を所定間隔で配置し、
前記脱気部により前記被成形体の中心線上から脱気しながら、両側の前記樹脂供給部より同時に樹脂を供給して樹脂含浸を進行させて成形することを特徴とするものである。

また、本発明のＦＲＰパネルの製造方法においては、脱気部として、防水通気性の膜を有する布と通気手段とを有する脱気バッグを用いるものである。

また、複数の樹脂供給部として、螺旋状の樹脂供給用スリットを有するスパイラルチューブを用いるものである。

また、本発明に係るＦＲＰパネルの製造装置は、上記のＦＲＰパネルの製造方法を実施するための製造装置であって、
前記複数の樹脂供給部として、螺旋状の樹脂供給用スリットを有するスパイラルチューブを用い、
前記脱気部として、防水通気性の膜を有する布と通気手段とを有する脱気バッグを用いるものである。

また、脱気バッグは、前記防水通気性の膜を有する布で前記通気手段を包囲して袋状に形成されているものである。

本発明によれば、被成形体の中心線上から脱気しながら両側の端縁部から樹脂を同時に供給するので、含浸距離が短くなるため、ＦＲＰパネルの製造時間を大幅に短縮することができる。また、気体は通過させるが液体は通過させない防水通気性の膜で構成された脱気部を被成形体の中心線に沿って設けることにより中心線上から脱気することができ、未含浸領域や、ボイド、含浸不足領域等の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態１におけるＦＲＰパネルの製造装置の概略構成を示す上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施の形態１の脱気部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態２におけるＦＲＰパネルの製造装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態２の脱気部の拡大断面図である。 従来のＦＲＰパネルの製造装置の概略構成を示す上面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるＦＲＰパネルの製造装置の概略構成を示す上面図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は脱気部の拡大断面図である。
図において、１は定盤のように表面（成形面）が平坦な成形型、２は成形型１上に積層された繊維強化布３を主体とする方形状の被成形体である。

この被成形体２の上にピールプライ４（離型クロス）、樹脂拡散メディア（ブリーザー）５を重ね、さらに被成形体２の中心線に沿って脱気部９を配置し、この脱気部９の両側に脱気部９と略平行に複数の樹脂供給部１０を所定間隔で配置する。樹脂供給部１０は、少なくとも被成形体２の一方の辺の端縁部とこれに対向する他方の辺の端縁部とにそれぞれ配置する。被成形体２の大きさ(図１において横幅)が大きい場合や、ゲル化時間が短い樹脂を使用する場合などにおいては、樹脂供給部１０は更に図１に示すように被成形体２の中間部にも配置する。これらの樹脂供給部１０はほぼ等間隔に、かつ被成形体２の中心線に対して対称に配置することが望ましい。樹脂供給部１０の間隔は５０〜６０ｃｍ程度でよい。

各樹脂供給部１０は、液状樹脂を貯留した樹脂タンク６にそれぞれ樹脂供給ホース７及び開閉弁８を介して接続されている。また、樹脂供給部１０は、樹脂の流れ方向に対して直角の方向に延在するように配置された管形状のものであり、例えば、スパイラルチューブが好適に使用することができる。スパイラルチューブというのは、真空下でも扁平にならないように、ある程度硬いプラスチック製の帯板を螺旋状に巻いて螺旋状のスリットをもつようにチューブ状に形成したものである。このような樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂの内部に樹脂を供給すると、樹脂が螺旋状のスリットを通じて平面的に拡散しながら流出する。なお、樹脂供給部１０としては、硬質の管体に多数の孔やスリット等を設けたものでもよい。また、樹脂には、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。これらの樹脂は常温では液状であり、重合を開始させる硬化剤などを加えて所定の時間でゲル化させ硬化させる。

脱気部９は、真空ホース１１を介して樹脂トラップを経て真空ポンプ（いずれも図示せず）に接続されている。また、脱気部９は、図３に示すように、空気等の気体は通過させるが水等の液体（樹脂）は通過させない半透過性膜を有する防水通気性の布９ｂと、この防水通気性布９ｂの上面に通気手段である脱気用スパイラルチューブ９ｃと通気層９ｄとを有する袋状の脱気バッグ９ａとして構成されている。脱気用スパイラルチューブ９ｃは上記の樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂと同様のものである。上記の真空ホース１１の一端はこの脱気用スパイラルチューブ９ｃに接続されている。
上記の防水通気性布９ｂとしては、例えばレインウェアなどの生地として用いられている商品名「ゴアテックス」（登録商標）をあげることができる。そして、この脱気バッグ９ａには、真空ホース１１が真空フィルム１３を貫通させて防水通気性布９ｂ上の通気層９ｄに接続され、さらに防水通気性布９ｂの周囲を例えば粘着テープ９ｆで樹脂拡散メディア５上に接着し固定している。

上記のように、被成形体２上に脱気部９（脱気バッグ９ａ）及び脱気部９の両側に樹脂供給部１０（樹脂供給用スパイラルチューブ）を配置し、更に全体を真空フィルム１３で覆い周囲をシール部材１４でシールする。

そして、ＦＲＰパネルを成形するに際しては、上記脱気バッグ９ａを通じて被成形体２の中心線上から脱気し真空フィルム１３の内部空間を真空状態にしながら、被成形体２の両側の端縁部及び中間部に設けられた複数の樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂから樹脂を供給する。そうすると、これらの樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂから供給された樹脂は、成形型１上に積層された繊維強化布３上を脱気バッグ９ａに向かって並行に流れるとともに、繊維強化布３を浸透し含浸していく。

被成形体２の中心線上には脱気バッグ９ａが設けられており、脱気バッグ９ａは上述のように空気等の気体は通過させるが水等の液体（樹脂）は通過させないように構成された防水通気性布９ｂと、この防水通気性布９ｂの上面に通気層９ｄとを設けたものであるので、被成形体２の両側から流れてきた樹脂は、中心線上で会合することになる。しかし、脱気バッグ９ａの防水通気性布９ｂのために、空気のみが吸引され、樹脂は吸引されないため、両側からの樹脂が会合する線上に未含浸領域や、ボイド、含浸不足領域等は生じない。

以上のように、本実施の形態によれば、次のような効果がある。
（１）例えば、四辺形のパネルを成形する場合には、対向する長辺の両端縁部から同時に樹脂含浸を開始し、それら両端縁の中間線付近に脱気バッグ９ａを配置することにより、未含浸領域の発生を防止することができる。その結果、樹脂の含浸距離は従来法に比べて半分程度ですみ、また含浸に必要な時間は１／４程度となり、製造時間の大幅な短縮が図れる。ちなみに従来法では含浸距離は５ｍ程度であったが、本実施の形態では少なくともその２倍の１０ｍ以上にまで含浸距離を広げることが可能となる。
（２）大きなパネルでも含浸時間の短縮が図れる結果、粘度が高い樹脂や、ゲル化時間の短い樹脂を適用できるようになる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２におけるＦＲＰパネルの製造装置の概略構成を示す断面図で、図５は実施の形態２の脱気部の拡大断面図である。
この実施の形態２では、中央に屈曲部を有する山形状のＦＲＰパネルを成形する場合を示すものである。すなわち、成形型１を同様の山形状の形状に形成し、この上に複数枚の繊維強化布３を積層する。この山形状の被成形体２を、ピールプライ４及び樹脂拡散メディア５で覆い、さらに、脱気部９である脱気バッグ９ａを被成形体２の中心線、すなわち本例では山形状の被成形体２の頂上部に沿って設け、樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂを山形状の被成形体２の両側の端縁部と中間部に設けている。そして、全体を真空フィルム１３で覆い、周囲をシール部材１４でシールする。また、脱気部９は、上述のように防水通気性の膜を有する布（防水通気性布）９ｂの中に通気メディア９ｅを包含する密閉された袋状の脱気バッグ９ａで構成されている。

そして、これらの樹脂供給用スパイラルチューブ１０ａ、１０ｂから同時に樹脂を真空下で供給することにより、樹脂は山形状の頂上部に設けられた脱気バッグ９ａに向かって並行に上昇していき、山形状に積層された繊維強化布３に樹脂を万遍なく浸透し含浸させることができる。
本実施の形態２によれば、平板だけでなく、未含浸領域や、ボイド、含浸不足の領域のない高品質の山形状のＦＲＰパネルを製造することができる。

１ 成形型
２ 被成形体
３ 繊維強化布
４ ピールプライ
５ 樹脂拡散メディア
６ 樹脂タンク
７ 樹脂供給ホース
８ 開閉弁
９ 脱気部
９ａ 脱気バッグ
９ｂ 防水通気性布
９ｃ 脱気用スパイラルチューブ
９ｄ 通気層
９ｅ 通気メディア
９ｆ 粘着テープ
１０ 樹脂供給部
１０ａ、１０ｂ スパイラルチューブ
１１ 真空ホース
１３ 真空フィルム
１４ シール部材

Claims (5)

1. 成形型上に積層した強化繊維布を主体とする方形状の被成形体を真空フィルムで気密に覆い、ＶＡＲＴＭ成形法により前記被成形体に樹脂を含浸してＦＲＰパネルを製造する方法であって、
   前記被成形体の中心線に沿って脱気部を配置し、
   前記脱気部の両側に該脱気部と略平行に複数の樹脂供給部を所定間隔で配置し、
   前記脱気部により前記被成形体の中心線上から脱気しながら、両側の前記樹脂供給部より同時に樹脂を供給して樹脂含浸を進行させて成形する
   ことを特徴とするＦＲＰパネルの製造方法。
2. 前記脱気部として、防水通気性の膜を有する布と通気手段とを有する脱気バッグを用いることを特徴とする請求項１記載のＦＲＰパネルの製造方法。
3. 前記複数の樹脂供給部として、螺旋状の樹脂供給用スリットを有するスパイラルチューブを用いることを特徴とする請求項１又は２記載のＦＲＰパネルの製造方法。
4. 請求項１又は２に記載のＦＲＰパネルの製造方法を実施するための製造装置であって、
   前記複数の樹脂供給部として、螺旋状の樹脂供給用スリットを有するスパイラルチューブを用い、
   前記脱気部として、防水通気性の膜を有する布と通気手段とを有する脱気バッグを用いる
   ことを特徴とするＦＲＰパネルの製造装置。
5. 前記脱気バッグは、前記防水通気性の膜を有する布で前記通気手段を包囲して袋状に形成されていることを特徴とする請求項４記載のＦＲＰパネルの製造装置。

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