JP2014100911A - Preform and production method of the same - Google Patents
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Description
本発明は、繊維強化プラスチック成形品の成形に用いられるプリフォームおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a preform used for molding a fiber-reinforced plastic molded article and a method for producing the same.
繊維強化プラスチックを製造するに際し、強化繊維材を予め所定形状に賦形してプリフォームを作製し、作製したプリフォームに樹脂を含浸し、含浸した樹脂を硬化させて所望形状の繊維強化プラスチック成形品を成形する方法はよく知られている。このプリフォームは、強化繊維材のみを用いて作製することも可能であるが、より簡便かつ迅速に所定形態のプリフォームを作製するために、近年、ＴＦＰ(Tailored Fiber Placement)プロセスと呼ばれる技術が知られている。 When manufacturing fiber reinforced plastic, pre-form a reinforcing fiber material into a predetermined shape, impregnate the prepared preform with resin, and cure the impregnated resin to form the desired shape of fiber-reinforced plastic Methods for forming articles are well known. Although this preform can be manufactured using only a reinforcing fiber material, a technique called TFP (Tailored Fiber Placement) process has recently been used in order to manufacture a preform having a predetermined form more easily and quickly. Are known.
このＴＦＰプロセスは、例えば図１に示すように、Ｘ、Ｙ方向に移動制御される枠体１に張設された台布としてのベース基材２上に、所定形態の（例えば、テープ状の）強化繊維材３を順次供給し、ヘッド部４から上糸５を供給するとともに下方から下糸６を供給し、強化繊維材３をベース基材２上に縫製していく技術である。このＴＦＰプロセスでは、比較的自由な形状のプリフォームを自動で高精度に作製することができるという長所がある反面、プリフォームの作製に台布（ベース基材）を必要とするため、このプリフォームを用いて繊維強化プラスチックを成形する場合に、例えばこのプリフォームを積層して繊維強化プラスチックを成形する場合に、本来積層構成に必要としない台布が成形後の成形品の中に残るという問題があった。 For example, as shown in FIG. 1, the TFP process has a predetermined form (for example, a tape shape) on a base substrate 2 as a base cloth stretched on a frame 1 that is controlled to move in the X and Y directions. This is a technique in which the reinforcing fiber material 3 is sequentially supplied, the upper thread 5 is supplied from the head portion 4 and the lower thread 6 is supplied from below, and the reinforcing fiber material 3 is sewn on the base substrate 2. This TFP process has the advantage that a preform having a relatively free shape can be manufactured automatically and with high precision, but on the other hand, a base cloth (base substrate) is required to manufacture the preform. When molding fiber reinforced plastics using, for example, when forming this fiber reinforced plastic by laminating this preform, there is a problem that a base cloth that is not originally required for the laminated structure remains in the molded product after molding. there were.
上記のようなＴＦＰプロセスを用いたプリフォームの製造技術として、以下のような技術が知られている。特許文献１には、ＴＦＰプロセスにより台布としてのベース基材に強化繊維材を縫い付けて繊維構造プリフォームを製造した後、縫い付け糸の一部を溶融させてベース基材をプリフォームから除去する技術が開示されている。この技術では、不要なベース基材を含まない成形品を製造することが可能である。しかし、この技術では、プリフォーム作製後に台布を除去できる構成としているが、除去のために工程が増え、コスト高の原因となっている。 The following techniques are known as preform manufacturing techniques using the TFP process as described above. In Patent Document 1, a fiber structure preform is manufactured by sewing a reinforcing fiber material to a base substrate as a base fabric by a TFP process, and then a part of the sewing thread is melted to remove the base substrate from the preform. Techniques to do this are disclosed. With this technique, it is possible to manufacture a molded product that does not include an unnecessary base material. However, with this technique, the bedcloth can be removed after the preform is produced, but this increases the number of processes for removal, which causes high costs.
また、特許文献２には、熱可塑プリプレグテープを任意の向きおよび任意の方向に着接しながらステッチすることで、多層構造からなる成形品のニヤーネットシェイプを縫成する技術が開示されている。この技術では、ベース基材には、熱可塑プリプレグのマトリックス樹脂と同一の材質からなるシートを選択しており、成形後はベース基材が異物としては残らないようになっている。しかし、この技術は、ベース基材にマトリックス樹脂と同一の材料を用いているが、熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として使用する方法では、成形のために液状の熱硬化性樹脂を供給する際に既に硬化したベース基材が樹脂流路中に存在することとなるため、適用が困難である。 Patent Document 2 discloses a technique for sewing a near net shape of a molded article having a multilayer structure by stitching a thermoplastic prepreg tape in an arbitrary direction and in an arbitrary direction. In this technique, a sheet made of the same material as the matrix resin of the thermoplastic prepreg is selected as the base substrate, and the base substrate does not remain as a foreign substance after molding. However, this technology uses the same material as the matrix resin for the base substrate, but in the method of using a thermosetting resin as the matrix resin, when supplying a liquid thermosetting resin for molding, Since the already hardened base substrate is present in the resin flow path, it is difficult to apply.
そこで本発明の課題は、上記のようなＴＦＰプロセスを用いてプリフォームを作製するに際し、台布として用いられるベース基材が成形後の成形品中に異物としては残らないようにし、ＴＦＰプロセスの長所を最大限活かして効率の良いプリフォームの作製を行いつつ、成形品の成形までを考慮した全工程を効率良くかつ安価に実行可能なプリフォームの製造方法、およびその方法により製造されるプリフォームを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent the base substrate used as a base cloth from remaining as a foreign substance in a molded product after molding when producing a preform using the TFP process as described above. A preform manufacturing method capable of efficiently and inexpensively performing all the processes in consideration of the molding of a molded product while making an efficient preform by making the most of the process, and a preform manufactured by the method Is to provide.
上記課題を解決するために、本発明に係るプリフォームの製造方法は、ベース基材上に強化繊維材を縫い付けることによってプリフォームを作製する方法であって、前記ベース基材として、前記プリフォームを使用した繊維強化プラスチック成形品の成形に用いられ、該成形後に前記成形品中に残される基材を用いることを特徴とする方法からなる。 In order to solve the above problems, a preform manufacturing method according to the present invention is a method for producing a preform by sewing a reinforcing fiber material on a base substrate, and the preform is used as the base substrate. It is used for molding a fiber reinforced plastic molded article using reforming, and comprises a method characterized by using a base material remaining in the molded article after the molding.
このような本発明に係るプリフォームの製造方法においては、ベース基材として、上記プリフォームを使用した繊維強化プラスチック成形品の成形に必要な機能を有する基材が用いられ、該ベース基材は、成形後にも上記成形品中に残される。成形に必要な機能を有するベース基材であるから、成形後に成形品中に残されても成形品にとって異物とはならない。また、ベース基材を成形後の成形品中に残してもよいので、前述の特許文献１のようにそれを除去する工程は不要であり、所望のプリフォームを迅速かつ安価に作製可能となる。また、プリフォーム中に残されるベース基材は、該プリフォームを用いた繊維強化プラスチック成形品の成形に有効に用いられるので、成形品の成形までを考慮した全工程を効率良くかつ安価に実行可能となる。 In such a preform manufacturing method according to the present invention, a base material having a function necessary for molding a fiber-reinforced plastic molded article using the preform is used as the base base material. Even after molding, it remains in the molded product. Since it is a base substrate having a function necessary for molding, even if it remains in the molded product after molding, it does not become a foreign matter for the molded product. Further, since the base substrate may be left in the molded product after molding, there is no need to remove it as in the above-mentioned Patent Document 1, and a desired preform can be quickly and inexpensively manufactured. . In addition, since the base material remaining in the preform is effectively used for molding fiber-reinforced plastic molded products using the preform, the entire process including molding is performed efficiently and inexpensively. It becomes possible.
上記本発明に係るプリフォームの製造方法においては、ベース基材として、繊維強化プラスチック成形品の成形において上記強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体を用いることができる。樹脂拡散媒体が存在することで、成形時に樹脂を所望領域全域にわたって素早く拡散させることが可能になり、プリフォームの強化繊維材中に迅速にかつ均一に含浸させることが可能になる。このような樹脂拡散媒体として、例えば、メッシュや不織布、織物、編物、または面上に樹脂流動用溝が刻設された樹脂拡散媒体などを使用することができる。 In the preform manufacturing method according to the present invention, a resin diffusion medium for diffusing a resin impregnated in the reinforcing fiber material in forming a fiber-reinforced plastic molded product can be used as the base substrate. Due to the presence of the resin diffusion medium, the resin can be quickly diffused over the entire desired region during molding, and can be rapidly and uniformly impregnated into the reinforcing fiber material of the preform. As such a resin diffusion medium, for example, a mesh, a nonwoven fabric, a woven fabric, a knitted fabric, or a resin diffusion medium in which grooves for resin flow are formed on the surface can be used.
上記の樹脂拡散媒体の材質として、例えば、メッシュを用いる場合にはナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等が挙げられ、必要に応じてプラズマ処理やコロナ処理を施して接着性を高めたものを用いてもよい。不織布や織物、編物を用いる場合には、用いられる繊維として、例えば、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維等が挙げられる。不織布や織物、編物の場合、単一の繊維で構成するだけでなく、複数の繊維から構成されるものも用いることができる。不織布の形態としては、例えば、ランダムマットやコンティニュアスストランドマットが挙げられ、織物の組織としては、平織りや綾織り、朱子織り等の組織や一方向に繊維を配置した織物が挙げられる。編物の組織としては、平編、リブ編、両面編、パール編等の緯編組織や、トリコット編、ラッセル編等の経編組織が挙げられる。以上、メッシュや不織布、織物、編物について、それらの材質および形態の例を示したが、形態は単一の形態に限られず、複数の形態を含有する形態、例えば、織物と不織布が一体化されたものや編物と一方向強化繊維基材が一体化されたもの等、さまざまな形態を採ることができる。 Examples of the material of the resin diffusion medium include nylon resin, polypropylene resin, polyethylene resin, etc., when mesh is used, and a plasma treatment or corona treatment is applied as necessary to improve adhesion. May be. In the case of using a nonwoven fabric, a woven fabric, or a knitted fabric, examples of the fiber used include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and nylon fiber. In the case of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric, not only a single fiber but also a plurality of fibers can be used. Examples of the form of the nonwoven fabric include a random mat and a continuous strand mat. Examples of the fabric structure include a plain weave, twill weave and satin weave, and a fabric in which fibers are arranged in one direction. Examples of the knitted fabric structure include weft knitted structures such as flat knitted, rib knitted, double-sided knitted and pearl knitted, and warp knitted structures such as tricot knitted and raschel knitted. As described above, examples of materials and forms of meshes, non-woven fabrics, woven fabrics, and knitted fabrics have been shown. However, the form is not limited to a single form, and forms containing a plurality of forms, for example, a woven fabric and a non-woven fabric are integrated. Various forms can be taken, such as those in which a knitted fabric or a knitted fabric and a unidirectional reinforcing fiber substrate are integrated.
また、上記ベース基材として、繊維強化プラスチック成形品の成形において上記強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体を用いる場合、該樹脂拡散媒体の樹脂流動抵抗は上記強化繊維材の樹脂流動抵抗の１／３以下であることが好ましい。強化繊維材の樹脂流動抵抗よりもはるかに低い樹脂流動抵抗の樹脂拡散媒体を用いることで、強化繊維材中に樹脂を含浸させる前に、あるいは強化繊維材中に樹脂を含浸させながら、含浸されるべき樹脂を所望領域全域にわたって素早く拡散させることができ、成形品の品質の均一化に寄与することができる。樹脂流動抵抗の定義については後述する。 In addition, when a resin diffusion medium that diffuses the resin impregnated in the reinforcing fiber material is used as the base substrate in the formation of a fiber reinforced plastic molded product, the resin flow resistance of the resin diffusion medium is that of the reinforcing fiber material. It is preferable that it is 1/3 or less of the resin flow resistance. By using a resin diffusion medium with a resin flow resistance much lower than the resin flow resistance of the reinforcing fiber material, it is impregnated before impregnating the resin into the reinforcing fiber material or while impregnating the resin into the reinforcing fiber material. The resin to be diffused can be quickly diffused over the entire desired region, which can contribute to uniform quality of the molded product. The definition of the resin flow resistance will be described later.
樹脂拡散媒体の樹脂流動抵抗は低いほうが好ましく、より好ましくは強化繊維基材の樹
脂流動抵抗の１／１０以下であることが好ましい。このように流動抵抗が低ければ、樹脂拡散媒体に注入された樹脂の強化繊維基材の面方向への拡散性が十分に確保されるため、繊維強化材厚みが厚い場合でも、樹脂拡散媒体中に注入された樹脂は、強化繊維基材表面に沿う方向に迅速に拡散されつつ、強化繊維基材の厚み方向にも迅速に含浸されていくことになる。
The resin flow resistance of the resin diffusion medium is preferably low, and more preferably 1/10 or less of the resin flow resistance of the reinforcing fiber substrate. If the flow resistance is low in this manner, the diffusibility of the resin injected into the resin diffusion medium in the surface direction of the reinforcing fiber base is sufficiently ensured. The resin injected into is rapidly diffused in the direction along the surface of the reinforcing fiber base and is also rapidly impregnated in the thickness direction of the reinforcing fiber base.
また、上記ベース基材として、繊維強化プラスチック成形品の成形において上記強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体を用いる場合、該樹脂拡散媒体の一面上に強化繊維材を縫い付けることによってプリフォーム材を少なくとも２体作製し、作製した２体のプリフォーム材を、それらの樹脂拡散媒体同士が当接されるように積層して、積層体の外面が縫い付けられた強化繊維材で形成されたプリフォームを作製するようにすることも可能である。このようにすれば、積層体のプリフォームは、縫い付けられた強化繊維材間に樹脂拡散媒体が介在する形態に形成されるので、両側に位置する強化繊維材に対してプリフォーム全体の内部側において樹脂を迅速に拡散させることができるようになり、一層良好な樹脂拡散、強化繊維材への迅速かつ均一な樹脂含浸が可能になり、成形の効率化、成形品の品質の均一化に寄与することができる。また、積層体のプリフォームの外面側を強化繊維材で形成でき、外面側に樹脂拡散媒体が現れないようにすることができるので、成形品の表面品位を向上することも可能になる。 Further, when a resin diffusion medium that diffuses the resin impregnated in the reinforcing fiber material is used as the base substrate in the formation of a fiber reinforced plastic molded product, the reinforcing fiber material is sewn on one surface of the resin diffusion medium. Reinforcing fibers in which at least two preform materials are produced by laminating the produced two preform materials so that their resin diffusion media are in contact with each other, and the outer surface of the laminate is sewn It is also possible to produce a preform formed of a material. In this way, the preform of the laminate is formed in a form in which the resin diffusion medium is interposed between the sewn reinforcing fiber materials, so that the inside of the entire preform with respect to the reinforcing fiber materials located on both sides is formed. The resin can be diffused quickly on the side, allowing better resin diffusion and rapid and uniform resin impregnation into the reinforcing fiber material, improving the molding efficiency and the quality of the molded product. Can contribute. Moreover, since the outer surface side of the preform of the laminate can be formed of a reinforcing fiber material and the resin diffusion medium can be prevented from appearing on the outer surface side, it is possible to improve the surface quality of the molded product.
あるいは、上記ベース基材として、接着剤成分を含む接着用基材を用いることができる。このような接着用基材を用いることで、ＴＦＰプロセスで作製されたプリフォームを複数、接着用基材の接着機能を利用して容易に積層できるようになるので、とくに積層体構成のプリフォームが要求される場合に、極めて簡便にかつ迅速に所望のプリフォームを作製できるようになり、そのプリフォームの所望の積層体形態を成形完了まで良好に維持できるようになる。 Alternatively, an adhesive substrate containing an adhesive component can be used as the base substrate. By using such an adhesive base material, a plurality of preforms produced by the TFP process can be easily laminated using the adhesive function of the adhesive base material. When required, a desired preform can be produced very easily and quickly, and the desired laminate form of the preform can be maintained well until the completion of molding.
また、上記ベース基材として、接着剤成分を含む接着用基材を用いる場合、該接着用基材の一面上に強化繊維材を縫い付けることによってプリフォーム材を少なくとも２体作製し、作製した少なくとも２体のプリフォーム材を、それらの接着用基材同士が当接されるように積層して、積層体の外面が縫い付けられた強化繊維材で形成されたプリフォームを作製することも可能である。このようにすれば、強化繊維材が縫い付けられたプリフォーム材同士を、接着用基材同士の接合を利用してより強固に接着、積層できるようになる。また、容易に、積層体のプリフォームの外面側を強化繊維材で形成し、外面側に接着用基材が現れないようにすることができるので、成形品の表面品位を向上することも可能になる。 Further, when an adhesive base material containing an adhesive component is used as the base base material, at least two preform materials were produced by sewing a reinforcing fiber material on one surface of the adhesive base material. It is also possible to laminate at least two preform materials so that the bonding base materials are brought into contact with each other, and produce a preform formed of a reinforcing fiber material on which the outer surface of the laminate is sewn. Is possible. In this way, the preform materials sewn with the reinforcing fiber material can be bonded and laminated more firmly using the bonding of the bonding base materials. Also, the outer surface side of the preform of the laminate can be easily formed with reinforcing fiber material so that the adhesive base material does not appear on the outer surface side, so the surface quality of the molded product can be improved. become.
また、本発明に係るプリフォームの製造方法においては、上記繊維強化プラスチック成形品の成形は、例えばＲＴＭ(Resin Transfer Molding)によって行うことができる。すなわち、成形型内に上記のような方法によって製造された所定形態のプリフォームを配置し、型内に樹脂を注入して注入された樹脂を強化繊維材中に含浸させる成形方法である。ＲＴＭとしては、樹脂を加圧注入する方法、型内を減圧し、その真空圧を利用して樹脂を型内に導入する方法のいずれも使用可能である。 In the preform manufacturing method according to the present invention, the fiber-reinforced plastic molded product can be molded by, for example, RTM (Resin Transfer Molding). That is, this is a molding method in which a preform of a predetermined form manufactured by the above method is placed in a molding die, a resin is injected into the die, and the injected resin is impregnated into the reinforcing fiber material. As the RTM, any of a method of injecting a resin under pressure and a method of reducing the pressure inside the mold and introducing the resin into the mold by using the vacuum pressure can be used.
繊維強化プラスチック成形品の成形に用いられる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。 As the resin used for molding the fiber-reinforced plastic molded product, either a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used.
また、上記強化繊維材を構成する強化繊維の種類は特に限定しないが、成形品の高い機械特性が得られ、目標とする機械特性の設計が容易な炭素繊維が含まれていることが好ましい。 Further, the type of reinforcing fiber constituting the reinforcing fiber material is not particularly limited, but it is preferable that carbon fiber containing a high mechanical property of the molded product and easily designing the target mechanical property is included.
本発明に係るプリフォームは、ベース基材上に強化繊維材を縫い付けることによって作製されたプリフォームであって、前記ベース基材として、前記プリフォームを使用した繊維強化プラスチック成形品の成形に用いられ、該成形後に前記成形品中に残される基材が用いられていることを特徴とするものからなる。 The preform according to the present invention is a preform produced by sewing a reinforcing fiber material on a base substrate, and is used for forming a fiber-reinforced plastic molded product using the preform as the base substrate. It is used, and the base material which is left in the molded product after the molding is used.
上記本発明に係るプリフォームにおいては、上記ベース基材として、上記繊維強化プラスチック成形品の成形において上記強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体が用いられている形態を採ることができる。 In the preform according to the present invention, a form in which a resin diffusion medium for diffusing a resin impregnated in the reinforcing fiber material in the molding of the fiber reinforced plastic molded product is used as the base substrate. Can do.
また、上記ベース基材として、上記繊維強化プラスチック成形品の成形において上記強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体が用いられている場合、該樹脂拡散媒体の樹脂流動抵抗は上記強化繊維材の樹脂流動抵抗の１／３以下であることが好ましく、より好ましくは上記強化繊維材の樹脂流動抵抗の１／１０以下である。 Further, when a resin diffusion medium that diffuses the resin impregnated in the reinforcing fiber material in the molding of the fiber reinforced plastic molded product is used as the base substrate, the resin flow resistance of the resin diffusion medium is It is preferably 1/3 or less of the resin flow resistance of the reinforcing fiber material, more preferably 1/10 or less of the resin flow resistance of the reinforcing fiber material.
また、上記ベース基材として、上記繊維強化プラスチック成形品の成形において上記強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体が用いられている場合、該樹脂拡散媒体の一面上に強化繊維材を縫い付けることによって作製された少なくとも２体のプリフォーム材の樹脂拡散媒体同士が当接されるように積層されて、積層体の外面が縫い付けられた強化繊維材で形成されている形態を採ることができる。 Further, when a resin diffusion medium for diffusing a resin impregnated in the reinforcing fiber material is used as the base substrate in the formation of the fiber reinforced plastic molded product, the reinforcing fiber is provided on one surface of the resin diffusion medium. A form in which at least two preform materials produced by sewing materials are laminated so that the resin diffusion media are in contact with each other, and the outer surface of the laminate is formed by a reinforced fiber material sewn Can be taken.
また、上記ベース基材として、接着剤成分を含む接着用基材が用いられている形態を採ることもできる。 Moreover, the form in which the base material for adhesion | attachment containing an adhesive agent component is used as said base base material can also be taken.
また、上記ベース基材として、接着剤成分を含む接着用基材が用いられている場合、該接着用基材の一面上に強化繊維材を縫い付けることによって作製された少なくとも２体のプリフォーム材の接着用基材同士が当接されるように積層されて、積層体の外面が縫い付けられた強化繊維材で形成されている形態を採ることができる。 Further, when an adhesive base material containing an adhesive component is used as the base base material, at least two preforms prepared by sewing a reinforcing fiber material on one surface of the adhesive base material It is possible to adopt a form in which the base materials for adhesion of the materials are laminated so that they are brought into contact with each other and the outer surface of the laminated body is formed by a reinforced fiber material sewn.
上記の接着剤成分を含む接着用基材として、例えば、粉体、帯状、またはシート状のうち少なくとも１つの形態を採った接着剤成分をベース基材に一体化させた基材や、ベース基材を構成する繊維の少なくとも一部に接着剤成分からなる繊維を用いている基材を用いることができる。接着剤成分としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいはこれらを混合させたものが挙げられ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、それらの組み合わせ等の樹脂、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂およびビスマレイミド樹脂、それらの組み合わせ等の樹脂が挙げられる。 As a base material for adhesion containing the above-mentioned adhesive component, for example, a base material in which an adhesive component in at least one of a powder, a strip shape, or a sheet shape is integrated with a base base material, or a base base The base material which uses the fiber which consists of an adhesive component for at least one part of the fiber which comprises material can be used. Examples of the adhesive component include a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a mixture thereof. Examples of the thermoplastic resin include a polyolefin resin, an ABS resin, a polyamide resin, a polyester resin, a polyphenylene ether resin, Polyacetal resin, polycarbonate resin, polyphenylene sulfide resin, polyimide resin, polyetherimide resin, polyether sulfone resin, polyketone resin, polyether ether ketone resin, polyvinyl formal resin, resins such as combinations thereof, and thermosetting resins Examples of the resin include epoxy resins, phenol resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, cyanate ester resins and bismaleimide resins, and combinations thereof.
また、繊維強化プラスチック成形品の成形に用いられる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能であり、上記強化繊維材を構成する強化繊維の種類は特に限定しないが、成形品の高い機械特性が得られ、目標とする機械特性の設計が容易な炭素繊維が含まれていることが好ましい。 In addition, as a resin used for molding a fiber-reinforced plastic molded product, either a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used, and the type of reinforcing fiber constituting the reinforcing fiber material is not particularly limited, but molding It is preferable that the carbon fiber which can obtain the high mechanical characteristic of goods and can design the target mechanical characteristic easily is contained.
このように、本発明に係るプリフォームおよびその製造方法によれば、ＴＦＰプロセスを用いてプリフォームを作製するに際し、台布として用いられるベース基材が成形後の成形品中に異物としては残らないようにすることができ、ＴＦＰプロセスの長所、つまり、比較的自由な形状のプリフォームを自動で高精度に作製することができるという長所を最大限活かして効率良く所望のプリフォームを作製することができるとともに、ベース基材の除去が不要でかつベース基材自体を成形のために有効に活用できることから、成形品の成形までを考慮した全工程を効率良くかつ安価に実行することが可能になる。 As described above, according to the preform and the method for manufacturing the same according to the present invention, when the preform is manufactured using the TFP process, the base substrate used as the base cloth does not remain as a foreign substance in the molded product after molding. To make the desired preform efficiently by making full use of the advantage of the TFP process, that is, the advantage that a preform having a relatively free shape can be automatically and accurately produced. In addition, since it is not necessary to remove the base material and the base material itself can be used effectively for molding, it is possible to efficiently and inexpensively carry out all the processes up to the molding of the molded product. Become.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係るプリフォームは、ベース基材上に強化繊維材を縫い付けることによってプリフォームを作製する、いわゆるＴＦＰプロセスで作製されるものであって、ＴＦＰプロセスは、図１に例示したようなプロセスである。本発明では、このＴＦＰプロセスによるプリフォームの作製において、台布となるベース基材として、作製されるプリフォームを使用した繊維強化プラスチック成形品の成形に用いられ、該成形後に成形品中に残される基材が用いられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The preform according to the present invention is manufactured by a so-called TFP process in which a preform is manufactured by sewing a reinforcing fiber material on a base substrate, and the TFP process is as illustrated in FIG. Is a process. In the present invention, in the preparation of a preform by the TFP process, it is used for forming a fiber-reinforced plastic molded product using the preform to be produced as a base substrate to be a base cloth, and is left in the molded product after the molding. A substrate is used.
ＴＦＰプロセスで作製されたプリフォームは、例えば、図２に示すような形態に形成される。図２（Ａ）に示す形態のプリフォーム１１では、ベース基材１２上に供給された強化繊維材１３が、ステッチ糸１４によりベース基材１２の一面に縫製されている。図２（Ｂ）に示す形態のプリフォーム１５では、ベース基材１６上に多重状態に供給された強化繊維材１７が、ステッチ糸１８によりベース基材１６の一面に縫製されている。
The preform produced by the TFP process is formed in a form as shown in FIG. 2, for example. In the preform 11 in the form shown in FIG. 2A, the reinforcing fiber material 13 supplied on the base substrate 12 is sewn on one surface of the base substrate 12 with
上記のような本発明に係るプリフォームにおいて、ベース基材としては、繊維強化プラスチック成形品の成形において強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体や、接着剤成分を含む接着用基材を用いることができる。ベース基材として、メッシュや不織布、織物、または面上に樹脂流動用溝が刻設された樹脂拡散媒体などを用いる場合、成形時に強化繊維材に対してこのような樹脂拡散媒体が存在することで、樹脂が所望領域全域にわたって素早く拡散され、かつ、強化繊維材中に迅速にかつ均一に含浸されることが可能になる。また、ベース基材として、接着剤成分を含む接着用基材を用いる場合、とくに積層体構成のプリフォームが要求される場合に、接着用基材の接着機能を利用して極めて簡便にかつ迅速に所望の積層体構成のプリフォームを作製できるようになる。 In the preform according to the present invention as described above, as a base substrate, a resin diffusion medium for diffusing a resin impregnated in a reinforcing fiber material in molding of a fiber reinforced plastic molded article, or an adhesive containing an adhesive component A substrate can be used. When using a mesh, non-woven fabric, woven fabric, or a resin diffusion medium in which grooves for resin flow are engraved on the surface as the base substrate, such a resin diffusion medium must be present for the reinforcing fiber material during molding. Thus, the resin can be quickly diffused over the entire desired area and can be impregnated quickly and uniformly in the reinforcing fiber material. In addition, when an adhesive base material containing an adhesive component is used as a base base material, particularly when a preform having a laminate structure is required, the adhesive function of the adhesive base material is used to make it extremely simple and quick. Thus, a preform having a desired laminate structure can be produced.
また、ベース基材として、繊維強化プラスチック成形品の成形において強化繊維材中に含浸される樹脂を拡散させる樹脂拡散媒体を用いる場合、該樹脂拡散媒体の樹脂流動抵抗は強化繊維材の樹脂流動抵抗の１／３以下であることが好ましい。このように、強化繊維材に比べ大幅に低い樹脂流動抵抗の樹脂拡散媒体を用いることで、強化繊維材中に樹脂を含浸させる前に、あるいは強化繊維材中に樹脂を含浸させながら、含浸されるべき樹脂を所望領域全域にわたって素早く拡散させることができ、成形品の品質の均一化に寄与することができる。 When a resin diffusion medium that diffuses the resin impregnated in the reinforcing fiber material is used as the base substrate in the molding of the fiber reinforced plastic molded product, the resin flow resistance of the resin diffusion medium is the resin flow resistance of the reinforcing fiber material. It is preferable that it is 1/3 or less. Thus, by using a resin diffusion medium having a resin flow resistance that is significantly lower than that of the reinforcing fiber material, the reinforcing fiber material is impregnated before the resin is impregnated or while the resin is impregnated into the reinforcing fiber material. The resin to be diffused can be quickly diffused over the entire desired region, which can contribute to uniform quality of the molded product.
上記樹脂流動抵抗は、本発明においては、型内に配置した被測定材の１辺側から他辺側に向けて樹脂または液体を流し、樹脂または液体の流動状態を平面的に観測し、定量的に、以下の（１）、（２）式の通りに定義することができる。
Ｌ＝√（２・Ｋ・Ｔ・Ｐ／μ） （１）
Ｒ＝√（１／Ｋ） （２）
ここで、
Ｔ：所定時間（ｓｅｃ．）
Ｌ：所定時間に樹脂または液体が流動した距離（ｍｍ）
Ｋ：流動係数（ｍｍ2）
μ：樹脂または液体の粘度（Ｐａ・ｓｅｃ．）
Ｐ：型内部と樹脂圧の差圧（Ｐａ）
Ｒ：流動抵抗（ｍｍ-1）
である。
In the present invention, the resin flow resistance is quantitatively determined by flowing a resin or liquid from one side of the material to be measured placed in the mold toward the other side and observing the flow state of the resin or liquid in a plane. In particular, it can be defined as the following equations (1) and (2).
L = √ (2 · K · T · P / μ) (1)
R = √ (1 / K) (2)
here,
T: Predetermined time (sec.)
L: Distance (mm) at which resin or liquid flows during a predetermined time
K: Flow coefficient (mm 2 )
μ: Resin or liquid viscosity (Pa · sec.)
P: Differential pressure between mold interior and resin pressure (Pa)
R: Flow resistance (mm -1 )
It is.
ベース基材として樹脂拡散媒体を用いる場合、ベース基材として接着用基材を用いる場合のそれぞれについて、積層体構成のプリフォームを作製する場合の例を図３、図４に示す。 FIGS. 3 and 4 show examples in which a preform having a laminate structure is produced for each of the case where a resin diffusion medium is used as the base substrate and the case where an adhesive substrate is used as the base substrate.
図３に例示する積層体構成のプリフォーム２１においては、樹脂拡散媒体からなるベース基材２２の一面上に強化繊維材２３を縫い付けることによって作製された２体のプリフォーム材２４が、それらの樹脂拡散媒体同士が当接するように積層されて、積層体の外面が縫い付けられた強化繊維材２３で形成されたプリフォーム２１が作製されている。積層体のプリフォーム２１は、縫い付けられた強化繊維材２３間に樹脂拡散媒体からなるベース基材２２が介在する形態に形成されるので、これら樹脂拡散媒体の両側に位置する強化繊維材２３に対してプリフォーム２１全体の内部側において樹脂が迅速に拡散されることが可能になり、良好な樹脂拡散、強化繊維材２３への迅速かつ均一な樹脂含浸が可能になり、成形の効率化、成形品の品質の均一化が達成される。また、積層体のプリフォーム２１の外面側を強化繊維材で形成され、外面側に樹脂拡散媒体が現れない形態のプリフォーム２１に樹脂が含浸されるので、成形品の表面品位を向上することも可能になる。 In the preform 21 having the laminate structure illustrated in FIG. 3, two preform materials 24 produced by sewing the reinforcing fiber material 23 on one surface of the base substrate 22 made of a resin diffusion medium are used. Thus, a preform 21 formed of a reinforcing fiber material 23 is manufactured so that the resin diffusion media are in contact with each other and the outer surface of the laminate is sewn. Since the preform 21 of the laminate is formed in a form in which a base substrate 22 made of a resin diffusion medium is interposed between the sewn reinforcing fiber materials 23, the reinforcing fiber materials 23 located on both sides of these resin diffusion media. On the other hand, the resin can be quickly diffused on the inner side of the entire preform 21, and good resin diffusion and rapid and uniform resin impregnation into the reinforcing fiber material 23 can be achieved. , Uniform quality of the molded product is achieved. Further, since the outer surface side of the preform 21 of the laminate is formed of a reinforcing fiber material and the resin is impregnated with the preform 21 in a form in which the resin diffusion medium does not appear on the outer surface side, the surface quality of the molded product is improved. Will also be possible.
図４に例示する積層体構成のプリフォーム３１においては、接着用基材からなるベース基材３２の一面上に強化繊維材３３が縫い付けられることによって少なくとも２体の、図示例では４体のプリフォーム材３４が作製され、これらプリフォーム材３４のうち中央部に配置される２体のプリフォーム材３４が、それらの接着用基材同士が当接されるように積層され、その両外面側にそれぞれ接着用基材を内側にしてプリフォーム材３４が積層され、積層体の外面が縫い付けられた強化繊維材３３で形成されたプリフォーム３１が作製されている。接着用基材からなるベース基材３２の接着機能が利用されて容易に所望の積層体構成のプリフォーム３１が作製される。また、積層体の厚み方向中央部においては、接着用基材同士の接合を利用して強固な接着、積層が可能である。さらに、積層体のプリフォーム３１の外面側が強化繊維材３３で形成され、外面側に接着用基材が現れない形態のプリフォーム３１に樹脂が含浸されるので、成形品の表面品位を向上することも可能になる。 In the preform 31 having the laminate structure illustrated in FIG. 4, at least two reinforcing fiber materials 33 are sewn on one surface of a base substrate 32 made of an adhesive substrate, and four in the illustrated example. A preform material 34 is produced, and two of the preform materials 34 arranged in the central portion of the preform materials 34 are laminated so that the bonding base materials are brought into contact with each other, and both outer surfaces thereof are formed. A preform 31 is formed on each side of the reinforcing fiber material 33 in which the preform material 34 is laminated with the adhesive base material inside, and the outer surface of the laminated body is sewn. A preform 31 having a desired laminate structure is easily produced by utilizing the bonding function of the base substrate 32 made of the bonding substrate. Further, in the central portion in the thickness direction of the laminate, strong adhesion and lamination can be performed by using bonding between the bonding substrates. Further, the outer surface side of the preform 31 of the laminate is formed of the reinforcing fiber material 33, and the preform 31 in a form in which the adhesive base material does not appear on the outer surface side is impregnated with the resin. It becomes possible.
上記のようなプリフォーム２１、３１を用いて、前述したように、例えばＲＴＭによっての製造方法においては、繊維強化プラスチック成形品の成形が行われる。成形に用いられる樹脂としては、前述したように、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。 As described above, using the preforms 21 and 31 as described above, for example, in a manufacturing method using RTM, a fiber-reinforced plastic molded product is molded. As the resin used for molding, as described above, either a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used.
本発明に係るプリフォームは、あらゆる繊維強化プラスチック成形品の成形に適用可能である。 The preform according to the present invention can be applied to molding of any fiber-reinforced plastic molded product.
１ 枠体
２ ベース基材
３ 強化繊維材
４ ヘッド部
５ 上糸
６ 下糸
１１、１５ プリフォーム
１２、１６ ベース基材
１３、１７ 強化繊維材
１４、１８ ステッチ糸
２１、３１ 積層体構成のプリフォーム
２２ 樹脂拡散媒体からなるベース基材
２３、３３ 強化繊維材
２４、３４ プリフォーム材
３２ 接着用基材からなるベース基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame 2 Base base material 3 Reinforcement fiber material 4 Head part 5 Upper thread 6 Lower thread 11, 15 Preform 12, 16 Base base material 13, 17
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| JP2012235637 | 2012-10-25 | ||
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- 2013-09-20 JP JP2013195087A patent/JP2014100911A/en active Pending
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