JP2013136193A - Method for manufacturing fiber-reinforced composite material - Google Patents

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Hirokazu Moriki
宏和 森木
Koji Kotani
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a large-sized composite material component of high quality and low cost that can reduce an environmental load while saving energy without requiring the movement of a large-sized die after maintaining the desired product strength of a final composite material in manufacturing a fiber-reinforced composite material.SOLUTION: A method for manufacturing a composite material includes at least a laminating process for laminating a fiber-reinforced base material 2 on a die 3; a bagging process for covering the laminated fiber-reinforced base material 2 with an airtightly sealable sheet 4 and performing evacuation; and a curing process for curing resin impregnated in the fiber-reinforced base material 2 in which at least the laminating process is performed in a clean room 10 having an opening/closing function.

Description

本発明は、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化複合材料の製造方法について、特には繊維強化複合材料を製造する工程中の金型の移動を最小限に抑える製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced composite material composed of reinforcing fibers and a matrix resin, and more particularly to a method for minimizing the movement of a mold during the process of producing a fiber-reinforced composite material.

近年、地球環境問題への関心の高まりから、部品を軽量化することができる、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化複合材料が広く使用されるようになってきた。繊維強化複合材料の製造方法は、例えば凹凸を有する賦形型に強化繊維基材を積層、賦形し、樹脂を注入させた後、加熱して成形品を製造する方法などがある(特許文献1)。以下に、繊維強化複合材料の製造方法について工程順に説明する。   In recent years, fiber reinforced composite materials composed of reinforced fibers and a matrix resin, which can reduce the weight of components, have been widely used due to increasing interest in global environmental problems. As a method for producing a fiber reinforced composite material, for example, there is a method in which a reinforcing fiber base material is laminated and shaped on a shaping mold having irregularities, a resin is injected, and then heated to produce a molded product (Patent Document) 1). Below, the manufacturing method of a fiber reinforced composite material is demonstrated in order of a process.

まず、(A)強化繊維基材の裁断工程において、強化繊維基材を所望の形状に裁断する。その後、(B)強化繊維基材の積層工程において、製品形状の金型の上に裁断した強化繊維基材を所定枚数積層し、金型形状になじませる。さらに、(C)強化繊維基材のバギング工程で、強化繊維基材が金型の形状にしっかりと沿うように、基材、金型全体をフィルム等で覆い、密閉した後、真空引き(バギング)する。その後、(D)硬化工程で、真空に引かれた状態の強化繊維基材に樹脂を注入し、さらに加熱して樹脂を硬化させることで繊維強化複合材料の成形品を形成する。硬化後は、(E)脱型・加工工程において、金型から成形品を取り外し、機械加工により所定の形状に加工して繊維強化複合材料の製品を得る。   First, in the cutting step of (A) the reinforcing fiber base, the reinforcing fiber base is cut into a desired shape. Thereafter, (B) in the step of laminating the reinforcing fiber base, a predetermined number of the cut reinforcing fiber bases are stacked on the product-shaped mold, and are made to conform to the mold shape. Furthermore, (C) in the bagging process of the reinforcing fiber base material, the base material and the entire mold are covered with a film or the like so that the reinforcing fiber base material firmly follows the shape of the mold, and then vacuumed (bagging) ) Thereafter, in the (D) curing step, a resin is injected into the reinforcing fiber base in a vacuumed state, and further heated to cure the resin, thereby forming a molded product of the fiber reinforced composite material. After curing, in (E) demolding and processing step, the molded product is removed from the mold and processed into a predetermined shape by machining to obtain a product of fiber reinforced composite material.

前記積層工程では、所定の寸法に裁断した強化繊維基材を金型上に所定枚数重ねていく。この際、作業環境の清浄度が低いと強化繊維基材を積層していく途中にホコリなどの異物が混入する可能性がある。積層作業中に異物が混入すると、以後の工程で異物を取り除くことは不可能であり、製品中に異物が入ったままとなる。製品に異物が混入していると、製品使用中に衝撃などの外力が加わった際、異物が損傷、破壊の起点となるおそれがあるため、異物の混入防止対策を施す必要がある。また、強化繊維基材の裁断、積層、バギング工程時の温度、湿度といった作業環境条件が悪いと強化繊維基材等の素材自体が結露する可能性もあり、その場合、強化繊維基材、強化繊維基材の表面にコーティングされている表面処理剤、樹脂物性等が変化し、成形後の製品強度に悪影響を及ぼす。特に航空機部品の製造時においては製品品質に影響を及ぼす上記作業条件をコントロールすることは重要である。   In the laminating step, a predetermined number of reinforcing fiber substrates cut to a predetermined size are stacked on a mold. At this time, if the cleanliness of the working environment is low, foreign substances such as dust may be mixed in the middle of the lamination of the reinforcing fiber base. If foreign matter is mixed during the stacking operation, it is impossible to remove the foreign matter in the subsequent process, and the foreign matter remains in the product. If foreign matter is mixed in the product, it may be a starting point for damage or destruction when an external force such as an impact is applied during use of the product. In addition, if the working environment conditions such as the temperature and humidity during cutting, laminating, and bagging process of the reinforcing fiber base are bad, the raw material such as the reinforcing fiber base may be condensed. The surface treatment agent coated on the surface of the fiber base material, resin physical properties, etc. are changed, which adversely affects the strength of the product after molding. In particular, when manufacturing aircraft parts, it is important to control the above working conditions that affect product quality.

一般的に、特許文献2に記載のように、繊維強化複合材料の積層・バギング工程はクリーンルーム内、硬化工程はオーブンまたはオートクレーブのような加熱設備にて行われるが、航空機部品製造においては、大型の金型に強化繊維基材を積層し、これを加熱する必要がある。しかし、従来の据え付け型のクリーンルーム、加熱設備といった一般的な設備構成、成形環境では、クリーンルームの開口部の大きさが限られているため、クリーンルーム内に大型の金型を搬入・設置することが困難である。また、クリーンルーム内に金型を搬入し、金型に強化繊維基材を積層した後に強化繊維基材を積層したままの状態で、再度クリーンルームから搬出し、加熱設備に移動する必要がある。しかし、開口の大きさに制限がある一般的な据え付け型のクリーンルームでは、こうした作業の際、特に強化繊維基材を積層した金型を、強化繊維基材がずれないよう移動する作業は困難であった。そこで、大型の金型を搬入可能な大きさのクリーンルームを設置した場合、所定のクリーン度、温度、湿度を維持するために大きな空調設備能力を必要とし、その結果、消費電力が莫大となり、環境に与える負荷が大きくなるという問題があった。   Generally, as described in Patent Document 2, the lamination and bagging process of fiber reinforced composite material is performed in a clean room, and the curing process is performed in a heating facility such as an oven or an autoclave. It is necessary to laminate a reinforcing fiber base material on this mold and heat it. However, in general equipment configurations and molding environments such as conventional stationary clean rooms and heating facilities, the size of clean room openings is limited, so large molds can be carried into and installed in clean rooms. Have difficulty. In addition, it is necessary to carry the mold into the clean room, carry out the reinforcing fiber base material on the mold, and then carry it out of the clean room again with the reinforcing fiber base material laminated, and move to a heating facility. However, in a general installation type clean room where the size of the opening is limited, it is difficult to move a mold with laminated reinforcing fiber bases so that the reinforcing fiber bases are not displaced. there were. Therefore, when installing a clean room large enough to carry in a large mold, a large air conditioning facility capacity is required to maintain the specified cleanliness, temperature, and humidity, resulting in enormous power consumption and environmental impact. There was a problem that the load applied to was increased.

複合材料以外の分野においては、特許文献3の如く、例えば反応釜作業時において、周囲と間仕切るためのブースを使用する例がある。これは、医薬品製造現場にて、障害物の多い狭い環境で、医薬品原料などを反応釜へ仕込む作業において、塵芥などが反応釜中に混入しないよう作業エリアをブースで間仕切るという例である。しかし、本例は、作業エリアが狭く、かつ、単に周囲と間仕切ることにより埃の侵入を防止するだけであり、温度・湿度といった作業条件を調整する機能はないため、上記複合材料の製造に必要な作業環境を提供できるものでなかった。   In the field other than the composite material, there is an example of using a booth for partitioning with the surroundings, for example, during the operation of the reaction kettle, as in Patent Document 3. This is an example of partitioning the work area with a booth so that dust or the like is not mixed into the reaction kettle in a work where a pharmaceutical raw material is charged into the reaction kettle at a pharmaceutical manufacturing site in a narrow environment with many obstacles. However, in this example, the work area is narrow and the dust is only prevented from entering by partitioning it with the surroundings, and there is no function to adjust the work conditions such as temperature and humidity. The necessary work environment could not be provided.

また、特許文献4のように、クリーンルーム内で局所的にクリーン度を上げるためのクリーンフードが用いられる例もある。これは、クリーンルーム内で、周囲のクリーン度よりもより高いクリーン度が求められる箇所で、局所的にフードを設置し、周囲よりも雰囲気圧力を上げ局所的にクリーン度を上げるためのものである。しかし、この方法は、据え付け型のクリーンルームが必要な方法であり、また、公知文献2と同様に、作業エリアが狭く、かつ、単に周囲と間仕切ることが目的であるため、上記複合材料の製造の課題を解決できるものではなかった。   In addition, as in Patent Document 4, there is an example in which a clean hood for locally increasing the cleanness in a clean room is used. This is to install a hood locally in a clean room where a higher degree of cleanliness is required than the surrounding cleanliness, and raise the atmospheric pressure more than the surroundings to increase the cleanliness locally. . However, this method is a method that requires a stationary clean room, and, like the known document 2, the work area is narrow and the purpose is simply to partition the surroundings. It was not possible to solve the problem.

以上のように、大型の金型を移動することなく、任意の場所にある大型の金型およびその周辺で必要な作業エリア内の雰囲気を所望のクリーン度、温度・湿度に保つことができれば、金型移動による異物混入が減少し、高品質な製品製造につながるためこれら要求をみたす技術が必要とされていた。   As described above, if the atmosphere in the work area necessary for the large mold in any place and its surroundings can be maintained at the desired cleanliness, temperature and humidity without moving the large mold, The technology to meet these requirements was required because it reduces foreign matter contamination due to mold movement and leads to the production of high-quality products.

特開2010−120167公報JP 2010-120167 A 特開2010−533098公報JP 2010-533098 A 特開2003−260678公報JP 2003-260678 A 特開2000−257932公報JP 2000-257932 A

本発明の課題は、前記従来技術の課題を解決し、繊維強化複合材料を製造する際に、最終的な複合材料の所望の製品強度を維持した上で、大型の金型の移動を必要とせず、かつ、省エネルギーにより環境負荷を減らすことが可能な、高品質且つ低コストの大型複合材料部品の製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and require the movement of a large mold while maintaining the desired product strength of the final composite material when manufacturing a fiber-reinforced composite material. It is another object of the present invention to provide a method for producing a high-quality and low-cost large-sized composite material part that can reduce the environmental burden by energy saving.

(1)強化繊維基材を金型上に積層する積層工程、積層した強化繊維基材を気密密閉可能なシートで覆い真空引きするバギング工程、強化繊維基材内に含浸させた樹脂を硬化させる硬化工程を少なくとも含む、複合材料の製造方法において、少なくとも前記積層工程を開閉機能を有するクリーンルーム内で行うことを特徴とする複合材料の製造方法。
(2)前記クリーンルームが移動可能であることを特徴とする(1)に記載の複合材料の製造方法。
(3)前記バギング工程を前記クリーンルーム内で行うことを特徴とする(1)または(2)に記載の複合材料の製造方法。
(4)前記積層工程から、バギング工程、硬化工程まで、金型を実質的に移動させることなく、一定の場所で行うことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の複合材料の製造方法。
(5)前記金型が外付け加熱装置で加熱できる機能を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の複合材料の製造方法。
(6)前記金型の少なくとも1辺の長さが3m以上であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の複合材料の製造方法。
(7)前記クリーンルームが清浄度を管理する作業室と室内環境制御装置から構成され、各々が分離・移動可能であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の複合材料の製造方法。
(1) Lamination process of laminating a reinforcing fiber base material on a mold, a bagging process of covering the laminated reinforcing fiber base material with an airtightly sealable sheet and drawing a vacuum, and curing the resin impregnated in the reinforcing fiber base material A method for producing a composite material, comprising at least a curing step, wherein at least the laminating step is performed in a clean room having an opening / closing function.
(2) The method for producing a composite material according to (1), wherein the clean room is movable.
(3) The method for producing a composite material according to (1) or (2), wherein the bagging step is performed in the clean room.
(4) The composite according to any one of (1) to (3), wherein the process is performed at a certain place without substantially moving the mold from the stacking process to the bagging process and the curing process. Material manufacturing method.
(5) The method for producing a composite material according to any one of (1) to (4), wherein the mold has a function capable of being heated by an external heating device.
(6) The method for producing a composite material according to any one of (1) to (5), wherein a length of at least one side of the mold is 3 m or more.
(7) The composite material according to any one of (1) to (6), wherein the clean room includes a work room for managing cleanliness and an indoor environment control device, each of which is separable and movable. Manufacturing method.

本発明により、金型の移動が困難な大型部材の成形工程であっても、最終的な複合材料の所望の製品強度を維持した上で、金型の移動が不要で、かつ、省エネルギーにより環境負荷を減らすことができ、高品質且つ大型複合材料部品を製造することができる。   According to the present invention, even if it is a molding process of a large member where it is difficult to move the mold, it is not necessary to move the mold while maintaining the desired product strength of the final composite material, and energy saving The load can be reduced and high quality and large composite parts can be manufactured.

従来実施されてきたVaRTM成形フローを示す概略図である。It is the schematic which shows the VaRTM shaping | molding flow conventionally implemented. 本発明に係るVaRTM成形フローを示す概略図である。It is the schematic which shows the VaRTM shaping | molding flow based on this invention. 本発明に係る移動可能なクリーンルームを設置した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which installed the movable clean room which concerns on this invention.

図1に複合材料のVaRTM(バキュームアシステッドレジントランスファーモールディング)成形フローを示す。本発明にはプリプレグのような予め強化繊維基材に樹脂が含浸された形態も含まれ、強化繊維基材の形態は樹脂の含浸有無により限定されない。   FIG. 1 shows a VaRTM (vacuum assisted resin transfer molding) molding flow of a composite material. The present invention includes a form in which a reinforcing fiber base is impregnated with a resin in advance, such as a prepreg, and the form of the reinforcing fiber base is not limited by the presence or absence of the resin impregnation.

本発明に係る複合材料の製造方法の一実施形態を図1,2により工程順に説明する。   An embodiment of a method for producing a composite material according to the present invention will be described in the order of steps with reference to FIGS.

(A)強化繊維基材の裁断工程
強化繊維基材1は一般的にロール状に巻かれており、これを巻き出して所望の形状、枚数に裁断する。この作業は、強化繊維の劣化防止のため、温度、湿度の管理をすることがのぞましく、また異物混入防止のため周囲環境よりも与圧され、クリーン度を制御した空間で実施することがのぞましい。一般的に、裁断作業はクリーンルーム9を設置し、この室内にて行うが、移動可能なクリーンルーム10を用いれば、クリーンルームの設置されている場所に拘束されることがないため、任意の場所で裁断作業を行うことが可能である。
(A) Cutting process of reinforcing fiber base The reinforcing fiber base 1 is generally wound into a roll, and is unwound and cut into a desired shape and number. In order to prevent deterioration of the reinforcing fibers, it is desirable to manage the temperature and humidity, and to perform the work in a space where the pressure is higher than the surrounding environment and the degree of cleanliness is controlled to prevent contamination. Is not good. Generally, the cutting work is performed in a clean room 9 installed in this room. However, if the movable clean room 10 is used, the cutting operation is not restricted to the place where the clean room is installed, so cutting is performed at an arbitrary place. It is possible to work.

なお、自動積層装置を用いる場合には、ロールから直接強化繊維基材を積層していくため、本工程を省略することが出来る。   In addition, when using an automatic laminating apparatus, since a reinforcement fiber base material is laminated | stacked directly from a roll, this process can be abbreviate | omitted.

(B)強化繊維基材の積層工程
所望の形状、枚数に裁断された強化繊維基材2を、金型3の上に所望の順序で積層する。この工程は強化繊維の劣化防止のため、温度・湿度の管理をすることが望ましい。
(B) Laminating step of reinforcing fiber substrate The reinforcing fiber substrate 2 cut into a desired shape and number is laminated on the mold 3 in a desired order. In this process, it is desirable to control the temperature and humidity in order to prevent deterioration of the reinforcing fibers.

また、本工程において、積層した強化繊維基材の間に異物が入った場合には、最終成形品の中に異物が残留し、成形品に衝撃などの外力が加わった場合、この異物が起点となり損傷、破壊の原因となる可能性があるため、高度に異物混入の防止をする必要があり、クリーン度の制御が必要である。   Also, in this process, if foreign matter enters between the laminated reinforcing fiber base materials, the foreign matter remains in the final molded product, and when external force such as impact is applied to the molded product, this foreign matter is the starting point. Therefore, there is a possibility of causing damage and destruction, and therefore it is necessary to prevent foreign matters from being mixed in at a high level and to control the cleanliness.

この工程は、一般的にはクリーンルーム9を設置し、その室内に金型を搬入して作業を行うが、移動可能なクリーンルーム10を用いればクリーンルーム9の設置されている場所に拘束されることなく、任意の場所で積層作業を行うことが可能である。   This process is generally performed by installing a clean room 9 and carrying a mold into the room, but if a movable clean room 10 is used, the process is not restricted to the place where the clean room 9 is installed. It is possible to perform a laminating operation at an arbitrary place.

クリーンルーム10は、室内容積を可変なように伸縮可能な形状であり、開閉可能な機能を有すれば特に形態は問わない。例えば折りたたみ式の骨組構造に支持された、外気と空調エリアを遮断するためのシートを備える構造としてもよい。本件の例のように、温度、湿度、与圧をコントロールする空調ユニットと、クリーンルームエリア、中間室エリアと全体を3分割可能なものは、それぞれ移動可能なため、金型の設置されている所望の場所まで用意に搬送させることができる。また、本実施の形態では、クリーンルームエリア、中間室は、可動式で開閉機能を有し、伸縮可能なジャバラ状であるため、必要な大きさのクリーンルームエリア、中間室エリアを提供することができる。また、空調ユニットは温度、湿度の制御が可能で、送風部のダンパー調整により与圧が可能である。このように、金型を覆う方法に制限がなく、かつ覆った空間の空調条件を制御できる装置を用いれば、任意の場所でクリーン度の必要な作業を行うことが可能となる。   The clean room 10 has a shape that can be expanded and contracted so that the volume of the room can be changed. For example, it is good also as a structure provided with the sheet | seat for interrupting | blocking outside air and an air-conditioning area supported by the folding frame structure. As in this example, the air conditioning unit that controls the temperature, humidity, and pressurization, and the clean room area and the intermediate room area that can be divided into three parts can be moved, so the mold is installed. Can be transported to the place. Further, in the present embodiment, the clean room area and the intermediate room are movable, open and close, and have a bellows shape that can be expanded and contracted, so that a clean room area and an intermediate room area of a necessary size can be provided. . Further, the air conditioning unit can control the temperature and humidity, and can be pressurized by adjusting the damper of the blower. Thus, there is no limitation on the method of covering the mold, and if an apparatus capable of controlling the air conditioning conditions of the covered space is used, it is possible to perform an operation requiring a clean level at an arbitrary place.

(C)強化繊維基材のバギング工程
金型上に所望の枚数、順序で積層した後、強化繊維基材、金型をフィルム、ラバー等のシート4で覆い、真空吸引する工程をバギングと呼ぶ。金型、強化繊維基材を覆うシートは、気密性が保てるものであればよく、例えばフィルム材、ゴムシートなどが使用できる。この状態で、例えば真空ポンプ5などで真空吸引することで、強化繊維基材を金型形状にしっかりと沿わせる。この工程は、作業環境の清浄度が低いと強化繊維基材、金型と、それらを覆うフィルム等の間にゴミ等の異物が混入する可能性がある。この工程で異物が混入すると、積層体表面に設計で想定していない凹凸ができることとなり、成形後の製品形状への悪影響が懸念される。
(C) Bagging process of reinforcing fiber base material A process of laminating a reinforcing fiber base material and a mold with a sheet 4 such as a film or rubber after laminating in a desired number and order on a metal mold and vacuum suction is called bagging. . The sheet | seat which covers a metal mold | die and a reinforced fiber base material should just maintain airtightness, for example, a film material, a rubber sheet, etc. can be used. In this state, for example, vacuum suction is performed by the vacuum pump 5 or the like, so that the reinforcing fiber base is firmly aligned with the mold shape. In this process, if the cleanliness of the working environment is low, there is a possibility that foreign matters such as dust may be mixed between the reinforcing fiber base material, the mold and the film covering them. If foreign matter is mixed in this step, irregularities that are not assumed in the design are formed on the surface of the laminate, and there is a concern about the adverse effect on the product shape after molding.

強化繊維の劣化防止と、異物混入防止のために清浄な環境で行うことがのぞましく、移動可能なクリーンルームを用いればクリーンルーム設置場所に制限されることなく、任意の場所でバギング作業が可能である。   It is desirable to perform in a clean environment to prevent the deterioration of the reinforcing fibers and to prevent foreign matters from being mixed. If a movable clean room is used, bagging can be performed in any place without being restricted to the place where the clean room is installed. It is.

樹脂の注入が必要な成形法の場合には、樹脂が含浸されていないドライの強化繊維基材を金型形状に賦形した後、樹脂注入機6をセットし、樹脂を注入する。この工程も、強化繊維基材、金型自体はフィルム材、ゴムシートなどのバッグ材に覆われ、かつ真空が保たれているため異物混入の恐れはない。しかし、注入する樹脂が入った容器には異物混入の恐れがあるため、注入樹脂容器まわりはクリーンルームの環境としても良い。クリーンルーム内に加熱設備を設置し、その中で賦形、樹脂注入作業を実施することは、金型が大型の場合は特に難しいが、移動可能なクリーンルームを用いれば、必要な箇所、たとえば注入樹脂容器まわりのみをクリーンな環境に保つことも可能である。なお、プリプレグなど、予め樹脂が含浸した強化繊維基材を用いる場合には、樹脂を注入する工程は必要ない。   In the case of a molding method that requires resin injection, a dry reinforcing fiber base not impregnated with resin is shaped into a mold shape, and then a resin injector 6 is set and the resin is injected. Also in this process, the reinforcing fiber base and the mold itself are covered with a bag material such as a film material and a rubber sheet, and since a vacuum is maintained, there is no possibility of contamination. However, since the container containing the resin to be injected may be mixed with foreign matter, the area around the injected resin container may be a clean room environment. It is especially difficult to install heating equipment in a clean room, and to perform shaping and resin injection work in it, especially when the mold is large, but if you use a movable clean room, it will be necessary place, for example, injection resin It is also possible to keep a clean environment only around the container. In addition, when using the reinforced fiber base material which resin impregnated beforehand, such as a prepreg, the process of injecting resin is unnecessary.

(D)硬化工程
次に、バギングし、真空を保った状態の強化繊維基材、金型を樹脂の硬化温度まで加熱装置8にて加熱する。この工程で、強化繊維基材、樹脂はフィルム材、ゴムシートなどのバッグ材で覆われ、かつ真空に保たれているため、異物混入の恐れはなく、クリーンルーム環境が必須な工程ではない。
(D) Curing Step Next, the reinforcing fiber base material and the mold in a state of bagging and maintaining a vacuum are heated by the heating device 8 to the curing temperature of the resin. In this step, the reinforcing fiber base material and the resin are covered with a bag material such as a film material or a rubber sheet and kept in a vacuum, so there is no fear of foreign matter mixing, and a clean room environment is not an essential step.

従来の、据え付け型のクリーンルームで作業する場合、バギングした強化繊維基材、金型を加熱設備まで運搬する作業が必須である。従来のクリーンルーム内でバギング工程まで実施した場合、金型搬出作業は、制限された開口部から大型で重量のある金型を搬出する作業は困難を伴う。特に樹脂の注入が必要な成形法の場合、樹脂を注入するまでは、強化繊維基材は金型の上にドライな状態で積層されたままでずれやすく、金型移動の際に積層位置がずれてしまう恐れもある。また、クリーンルームから搬出後も、大型の金型を作業場内を加熱設備まで移動する必要があり、周囲の作業者、設備との接触といった危険を伴う可能性もある。移動可能なクリーンルームを用いれば、金型のサイズに制限されず金型周りにクリーンルーム環境を準備することが可能なため、金型の移動が必要なくなる。   When working in a conventional stationary type clean room, it is essential to carry the bagged reinforcing fiber substrate and mold to the heating facility. When the bagging process is performed in a conventional clean room, it is difficult to carry out the mold carry-out work from the limited opening to carry out a large and heavy mold. In particular, in the case of molding methods that require resin injection, the reinforcing fiber base is easy to shift while being laminated in a dry state on the mold until the resin is injected, and the stacking position shifts when the mold moves. There is also a risk. In addition, even after unloading from the clean room, it is necessary to move the large mold to the heating facility in the workplace, which may involve a risk of contact with surrounding workers and facilities. If a movable clean room is used, it is possible to prepare a clean room environment around the mold without being limited by the size of the mold, so that it is not necessary to move the mold.

また、金型自体に、金型を加熱するための温水等の熱媒用通路を設けた金型と、この熱媒を加熱、温調する外付けの加熱装置を用いる金型や、金型中にヒーターを内蔵して外部電源から印加し加熱する電気ヒーター付き金型など、金型自体を加熱することが可能な金型を用いれば、金型を移動させる必要がなくなる。この場合、積層工程からバギング、硬化工程までの作業を、大型で重量のある金型を実質的に移動させることなく、複合材料を製造することが可能となる。なお、本発明で言う実質的に移動させるとは、例えば、積層工程を行うクリーンルームから硬化工程を行う硬化炉までの移動の如く、各工程の作業場所間の移動を意味し、同じ作業場所内で行う金型の位置の微調整のような作業は含まれない。   In addition, a mold using a mold having a heating medium passage such as hot water for heating the mold in the mold itself, and a mold using an external heating device for heating and controlling the temperature of the heating medium, If a mold that can heat the mold itself, such as a mold with an electric heater that is heated by applying an external power source with a built-in heater, there is no need to move the mold. In this case, the composite material can be manufactured without substantially moving a large and heavy mold from the stacking process to the bagging and curing processes. Note that substantially moving in the present invention means, for example, movement between work sites in each process, such as movement from a clean room that performs a lamination process to a curing furnace that performs a curing process. The operations such as the fine adjustment of the mold position performed in the above are not included.

(E)脱型・加工工程
硬化後、真空を開放し、フィルム等のバッグ材をはがし、硬化した繊維強化樹脂成形品を金型から取り外す工程を脱型と呼ぶ。脱型したのち、必要であれば再度加熱装置8にて所望の温度に加熱後、所定の形状に加工し、製品となる。この状態では、樹脂は強化繊維基材に含浸、硬化しているため、異物混入の恐れもなく、強化繊維基材の物性変化の恐れもなくなるため、クリーンルーム環境は不要であるが、移動可能なクリーンルームであれば、こうした場合もクリーンルーム設備を容易に分解、取り外せるため、金型を移動させる必要がなくなる。
(E) Demolding / Processing Step After curing, the step of releasing the vacuum, removing the bag material such as a film, and removing the cured fiber reinforced resin molded product from the mold is called demolding. After demolding, if necessary, the product is again heated to a desired temperature by the heating device 8 and then processed into a predetermined shape to obtain a product. In this state, the resin is impregnated and cured in the reinforcing fiber base material, so there is no fear of contamination and no change in physical properties of the reinforcing fiber base material. In the case of a clean room, the clean room equipment can be easily disassembled and removed in such a case, so there is no need to move the mold.

上記のように、移動可能なクリーンルームを用いることで、いずれの工程も任意の場所で作業可能である。また、クリーンルームと加熱設備との距離が離れている場合は、金型搬送時に、積層した強化繊維基材のズレ発生が懸念されるが、移動可能なクリーンルームを用いることで、金型の搬送を最小限に抑えることが可能である。さらに、加熱設備で直接金型を温調、加熱することにより、金型移動を不要にすることも可能である。また、各々の作業をそれぞれ別の移動可能なクリーンルームで行っている場合、それらを連結することで、強化繊維基材搬送時の強化繊維基材の密閉といった異物混入防止措置も不要となる。   As described above, any process can be performed in any place by using a movable clean room. In addition, when the distance between the clean room and the heating equipment is long, there is a concern about the displacement of the laminated reinforcing fiber base material when the mold is conveyed, but the mold can be conveyed by using a movable clean room. It can be minimized. Furthermore, it is also possible to eliminate the need to move the mold by directly adjusting the temperature of the mold with heating equipment and heating it. Moreover, when each operation | work is performed in the respectively separate clean room which can move, the foreign matter mixing prevention measures, such as sealing of the reinforced fiber base material at the time of conveyance of a reinforced fiber base material, become unnecessary.

また、必要最小限の空間のみ空調することができるため、大型のクリーンルームを設置、空調する方式と比較すると省エネ効果も期待できる。たとえば1000×5000×300mm大の金型を使用して積層作業する場合、通常であれば金型を取り回すスペースも考慮に入れる必要があり、5000×10000mm程度の広さのクリーンルームを設置する必要がある。しかし、移動可能なクリーンルームであれば、室内での金型取り回しスペースを考慮する必要がないため、金型と、積層作業に必要な最小限のスペース、たとえば2000×6000mmの空間を空調するだけで済む。この場合、空調必要面積が50m2から12m2に削減できるため、単純に約75%の省エネ効果となる。 In addition, since only the minimum necessary space can be air-conditioned, an energy saving effect can be expected as compared with a method of installing and air-conditioning a large clean room. For example, when laminating using a 1000 x 5000 x 300 mm mold, it is usually necessary to take into account the space around the mold, and it is necessary to install a clean room with a size of about 5000 x 10000 mm There is. However, if it is a movable clean room, there is no need to consider the mold handling space in the room, so only air conditioning the mold and the minimum space required for stacking work, for example, 2000 x 6000 mm That's it. In this case, the area required for air conditioning can be reduced from 50 m 2 to 12 m 2 , so the energy saving effect is simply about 75%.

図3に本発明で用いる移動可能なクリーンルームを用いた製造作業の模式図の一例を示す。   FIG. 3 shows an example of a schematic diagram of a manufacturing operation using a movable clean room used in the present invention.

本発明に用いる移動可能なクリーンルームは、移動可能とするためのキャスター等をつけた枠部材と、それらにより自立するよう組み立てられた骨組み構造、その骨組みに支持された、外気と空調制御エリアを仕切るための間仕切りとを備える本体、空調制御エリアの内圧、クリーン度、温度・湿度を制御するための空調ユニット3から成る。   The movable clean room used in the present invention is a frame member provided with casters for enabling movement, a frame structure assembled so as to be independent by them, and the outside air supported by the frame and the air conditioning control area. The air conditioning unit 3 for controlling the internal pressure, the cleanliness, the temperature / humidity of the air conditioning control area.

本体部分は、塩ビ等のシートで外気と空調制御エリアを仕切っているが、さらに外気との気密性をあげるため、仕切り下部と床面との隙間をシールするスカート部4を備える。本体部分は、裁断、積層、バギング作業に必要な温度、湿度、クリーン度および与圧付与するため、空調制御されたクリーンルーム部分1と、温度、湿度、クリーン度の空調制御は無いが、外気を遮断可能な開閉部を持つ中間室2を供える。クリーンルーム部分1、中間室2はそれぞれ伸縮可能なフレームと、外気遮断のための伸縮可能なシートから構成されており、任意の大きさで使用可能である。また、クリーンルーム部分1と、中間室2はそれぞれ開閉可能かつ密閉可能な開口部を有し、それぞれを連結させ、場合によってはクリーンルーム部分1と中間室2をつなげて大きな一つのクリーンルームとしても使用可能である。製造作業で使用する金型7、強化繊維基材などをクリーンルーム部分で覆うことにより、任意の場所にて積層、バギング工程を行うことが可能となる。   The main body part divides the outside air and the air conditioning control area with a sheet of vinyl chloride or the like, and further includes a skirt part 4 for sealing the gap between the lower part of the partition and the floor surface in order to improve the airtightness with the outside air. The main body part is provided with temperature, humidity, cleanliness and pressurization necessary for cutting, laminating, and bagging work. An intermediate chamber 2 having an openable / closable part is provided. The clean room portion 1 and the intermediate chamber 2 are each composed of a stretchable frame and a stretchable sheet for blocking outside air, and can be used in any size. Moreover, the clean room part 1 and the intermediate room 2 each have an opening that can be opened and closed, and can be used as one large clean room by connecting the clean room part 1 and the intermediate room 2 in some cases. It is. By covering the mold 7, the reinforcing fiber base, and the like used in the manufacturing operation with the clean room portion, it is possible to perform the lamination and bagging process at an arbitrary place.

クリーンルーム部分の温度、湿度、クリーン度および与圧付与のための空調ユニット部は、クリーン度を保つためのフィルター部5、温度・湿度を制御するための空調部6からなる。なお、クリーンルームの与圧については、空調部にある外気導入調整弁にて適宜調整可能である。   The air conditioning unit for applying the temperature, humidity, cleanness, and pressurization of the clean room includes a filter unit 5 for maintaining cleanliness and an air conditioning unit 6 for controlling temperature and humidity. In addition, about the pressurization of a clean room, it can adjust suitably with the external air introduction adjustment valve in an air-conditioning part.

クリーンルーム部分,中間室と空調ユニットはマグネットもしくは結合金具などで連結しており、それぞれ分離可能である。そのため、移動が必要な際には簡単に分離することが可能であり、かつクリーンルーム部分、中間室は伸縮可能でさらにコンパクトにできる構造のため、作業スペースが狭く、大型の台車を取り回すことができない場合や、金型が巨大で通常のクリーンルームに搬入できない場合でも、簡易に必要な場所にクリーンルーム環境を準備することが可能である。また、空調ユニット、クリーンルーム部分を複数個準備しておけば、空調ユニットの能力範囲内であれば任意の場所で、任意の大きさのクリーンルーム環境を準備することが可能となり、異なる部品を製作する場合でもそれぞれの異物混入を危惧せず平行作業が可能となる。また、脱型など粉塵の発生しやすい作業をしている直近でも、温度、湿度、クリーン度、与圧環境を準備することが可能なため、裁断、積層、バギングなどの作業が可能なため、狭い作業場でも異物混入の可能性を抑えて異なる作業をすることが可能となる。   The clean room part, the intermediate room, and the air conditioning unit are connected by a magnet or a fitting, and can be separated from each other. Therefore, it is possible to separate easily when movement is required, and the clean room part and the intermediate room can be expanded and contracted to make it more compact, so the work space is narrow and large carts can be handled. Even if it is not possible, or even if the mold is large and cannot be carried into a normal clean room, it is possible to easily prepare a clean room environment at a necessary place. Also, if you prepare multiple air conditioning units and clean room parts, it is possible to prepare a clean room environment of any size in any place within the capacity range of the air conditioning unit, and produce different parts. Even in this case, it is possible to perform parallel work without worrying about the contamination of each foreign substance. In addition, since it is possible to prepare temperature, humidity, cleanliness, pressurized environment even in the immediate vicinity of operations that are prone to dust generation such as demolding, operations such as cutting, lamination, bagging, etc. are possible. Even in a small work place, it is possible to perform different work while suppressing the possibility of foreign matter contamination.

本発明は、あらゆる強化繊維プラスチックの製造方法に適用することができ、例えば、車両、船舶、航空機、建築部材などの産業用途、あるいはスポーツ用途など、種々の分野に用いられる広範囲な繊維強化プラスチックの製造方法に適用が可能である。特には、高い安全性と品質を要求される航空機用途の部材の製造に好適である。   The present invention can be applied to any method for producing reinforced fiber plastics. For example, a wide range of fiber reinforced plastics used in various fields such as industrial applications such as vehicles, ships, aircraft, and building materials, and sports applications. It can be applied to a manufacturing method. In particular, it is suitable for the manufacture of components for aircraft applications that require high safety and quality.

1 強化繊維基材
2 強化繊維基材(裁断後)
3 金型
4 シート(覆い)
5 真空ポンプ
6 樹脂注入機
7 樹脂
8 加熱装置
9 クリーンルーム
10 移動可能なクリーンルーム
11 金型温調機
12 クリーンルーム部分
13 中間室
14 空調ユニット
15 スカート
16 フィルター部
17 空調部
1 Reinforcing fiber substrate 2 Reinforcing fiber substrate (after cutting)
3 Mold 4 Sheet (cover)
5 Vacuum pump 6 Resin injection machine 7 Resin 8 Heating device 9 Clean room 10 Movable clean room 11 Mold temperature controller 12 Clean room part 13 Intermediate room 14 Air conditioning unit 15 Skirt 16 Filter part 17 Air conditioning part

Claims (7)

強化繊維基材を金型上に積層する積層工程、積層した強化繊維基材を気密密閉可能なシートで覆い真空引きするバギング工程、強化繊維基材内に含浸させた樹脂を硬化させる硬化工程を少なくとも含む、複合材料の製造方法において、少なくとも前記積層工程を開閉機能を有するクリーンルーム内で行うことを特徴とする複合材料の製造方法。 Laminating process for laminating reinforcing fiber base material on mold, bagging process for covering the laminated reinforcing fiber base material with a hermetic sealable sheet and evacuating, and curing process for curing resin impregnated in reinforcing fiber base material A method for producing a composite material, comprising at least the above-described laminating step in a clean room having an opening / closing function. 前記クリーンルームが移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to claim 1, wherein the clean room is movable. 前記バギング工程を前記クリーンルーム内で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to claim 1, wherein the bagging process is performed in the clean room. 前記積層工程から、バギング工程、硬化工程まで、金型を実質的に移動させることなく、一定の場所で行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the process is performed at a certain location without substantially moving the mold from the laminating process to the bagging process and the curing process. 前記金型が外付け加熱装置で加熱できる機能を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to claim 1, wherein the mold has a function capable of being heated by an external heating device. 前記金型の少なくとも1辺の長さが3m以上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複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to claim 1, wherein a length of at least one side of the mold is 3 m or more. 前記クリーンルームが清浄度を管理する作業室と室内環境制御装置から構成され、各々が分離・移動可能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複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the clean room includes a work room for managing cleanliness and an indoor environment control device, each of which can be separated and moved.
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