JP2016221732A

JP2016221732A - プリフォーム部材接着方法

Info

Publication number: JP2016221732A
Application number: JP2015108082A
Authority: JP
Inventors: 裕一由井; Yuichi Yui; 奥田　晃久; Akihisa Okuda; 晃久奥田; 浩庸秋山; Hiroyasu Akiyama
Original assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Current assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-28
Also published as: US20160346973A1; US10717243B2

Abstract

【課題】ＲＴＭ工法による樹脂含浸前又は樹脂含浸中の加熱によって、被成形物のプリフォーム部材に接着剤が浸入することによる、樹脂の未含浸部分の発生を防ぐことで、被成形物の強度を確保することができる、プリフォーム部材接着方法を提供する。【解決手段】ＲＴＭ工法において、接着剤３によってプリフォーム部材１と他の部材（プリフォーム部材又は硬化済み部材２）とを接着する、プリフォーム部材接着方法であって、接着剤３をプリフォーム部材１と他の部材２との接着面に挿入する前に、予め接着剤３のみを加熱処理し粘度を上昇させておく。【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding：樹脂注入成形法）における、プリフォーム部材接着方法に関する。

ＲＴＭ工法とは、成形型の上に積層した強化繊維基材（ガラス繊維やカーボン繊維等）等の複合材からなる被成形物に対し、真空バッグフィルムあるいは金型により密封して真空吸引を行い、樹脂を注入することで、樹脂含浸を行う成形方法である。このＲＴＭ工法を用いることによって、高価な加圧炉等が必要なく低コストで複合材を成形することができるというメリットがある。

ＲＴＭ工法の一工程として、プレヒートが行われる場合がある。プレヒートとは、プリフォーム部材に熱を加えることで、プリフォーム部材への樹脂含浸を容易にするものである。

特開２００３−１１２３１号公報

被成形物の形状によっては、初めから一体物として製造することが困難である場合がある。そのような場合には、別体として製造した部材同士を接着させる（例えば上記特許文献１）。ＲＴＭ工法においては、プリフォーム部材同士、あるいは、プリフォーム部材と硬化後の被成形物（以下「硬化済み部材」という）とを、互いの接着面に接着剤を挿入し、樹脂含浸後の加熱によって接着させる。

ＲＴＭ工法による樹脂含浸前又は樹脂含浸中には、加熱が行われる場合がある。接着剤を含んだ被成形物を加熱すると、接着剤は、温度上昇に伴い粘度が低下することでプリフォーム部材に吸い上げられ、プリフォーム部材中の繊維束（の表面）に付着する。

この状態で樹脂含浸を行うと、表面に接着剤が付着した繊維束の内部には樹脂が入っていかず、樹脂の未含浸部分が発生し、結果として被成形物の強度が低下する。

そこで本発明では、ＲＴＭ工法におけるプレヒート、つまり、樹脂含浸前又は樹脂含浸中に加熱する工程において、被成形物のプリフォーム部材に接着剤が浸入することによる、樹脂の未含浸部分の発生を防ぐことができ、さらに、接着強度低下を防ぐことができ、結果として被成形物の強度を確保することができる、プリフォーム部材接着方法を提案することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るプリフォーム部材接着方法は、
ＲＴＭ工法において、接着剤によってプリフォーム部材と他の部材とを接着する、プリフォーム部材接着方法であって、
前記接着剤を前記プリフォーム部材と前記他の部材との接着面に挿入する前に、予め前記接着剤のみを加熱処理し粘度を上昇させておく
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るプリフォーム部材接着方法は、
上記第１の発明に係るプリフォーム部材接着方法において、
粘度を、所定の下限値を下回らないように上昇させておくことを特徴とする。

本発明に係るプリフォーム部材接着方法によれば、ＲＴＭ工法において、接着剤によってプリフォーム部材と他の部材とを接着する、プリフォーム部材接着方法であって、前記接着剤を前記プリフォーム部材と前記他の部材との接着面に挿入する前に、予め前記接着剤のみを加熱処理し粘度を上昇させておくものとしたので、ＲＴＭ工法におけるプレヒート、つまり、樹脂含浸前又は樹脂含浸中の加熱によって、被成形物のプリフォーム部材に接着剤が浸入することによる、樹脂の未含浸部分の発生を防ぐことができ、さらに、接着強度低下を防ぐことができ、結果として被成形物の強度を確保することができる。

Ｔ字型のプリフォーム部材、硬化済み部材、及び、これら二部材間に挿入される接着剤を備える被成形物の概略図である。ＶａＲＴＭ工法における樹脂含浸前又は樹脂含浸中に加熱されている接着剤の粘度を表したグラフである。予め加熱処理していない接着剤を用いた被成形物に対し、ＲＴＭ工法を行った場合の樹脂含浸状態を説明する模式図である。予め加熱処理した接着剤を用いた被成形物に対し、ＲＴＭ工法を行った場合の樹脂含浸状態を説明する模式図である。

以下、本発明に係るプリフォーム部材接着方法を実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例］
本発明の実施例に係るプリフォーム部材接着方法について図１〜４を用いて説明する。

図１は、Ｔ字型のプリフォーム部材１、硬化済み部材２、及び、これら二部材間に挿入される接着剤３を備える被成形物１１の概略図である。以下では、このような被成形物１１に対してＲＴＭ工法の一つであるＶａＲＴＭ工法を行う場合を例として説明する。

本発明の実施例に係るプリフォーム部材接着方法は、接着剤３をプリフォーム部材１と硬化済み部材２との接着面に挿入する前に、予め接着剤３のみを加熱処理し、粘度を上昇させてから使用するというものである。

図２は、ＶａＲＴＭ工法における樹脂含浸前又は樹脂含浸中に加熱されている接着剤３の粘度を表したグラフであり、縦軸が粘度η及び温度Ｔ、横軸が時間ｔである。また、縦軸の「ＳＴ温度」とはステージングの設定温度であり、「ＲＩＰｒｅ‐Ｈｅａｔ温度」とはプレヒートの設定温度である。

「ステージング」とは、硬化済み部材の接着部に配置した状態で接着剤３を予め加熱処理する工程で、プリフォーム部材１は存在しない。また、「プレヒート」とは、上述の通り、樹脂含浸前又は樹脂含浸中に加熱する工程であり、プリフォーム部材１が存在する。図中のａの示す曲線は上述のように予め加熱処理を行った場合の接着剤３について、ｂの示す曲線は予め加熱処理を行っていない場合の接着剤３についてのものである。

ステージングを実施しない場合は、図２のｂに示す曲線のように、プレヒートにおける接着剤３の粘度ηが、接着剤３の吸い上げを発生しない下限値（図２中のη_m）を下回り、プリフォーム部材１内に接着剤３が吸い上げられてしまう。

しかしながら、ステージングを実施する場合は、図２のａに示す曲線のように、プレヒートに入る前段階で、既にある程度、粘度が高いため、接着剤３の粘度ηが、接着剤３の吸い上げを発生しない下限値（図２中のη_m）を下回らず、プリフォーム部材１内に接着剤３が吸い上げられることは無い。これは、ステージングにおいて、接着剤３の粘度ηが一旦低下するが、その後、硬化が進むことにより、接着剤３の粘度ηが上昇した状態になっているためである。

図３は、予め加熱処理していない接着剤３を用いた被成形物１１に対し、ＶａＲＴＭ工法を行った場合の樹脂含浸状態を説明する模式図である。図中のドット部分は樹脂含浸された範囲を表している。

図３に示すように、プリフォーム部材１は、複数の繊維束２１を有している。ＶａＲＴＭ工法による樹脂含浸前又は樹脂含浸中の加熱により、上述のようにプリフォーム部材１内に接着剤３が吸い上げられる。この吸い上げられた接着剤３ａによって一部の繊維束２１ａの表面が覆われる。

この状態で図３中の矢印の方向へ向けて樹脂が含浸していくと、接着剤３ａが浸入していない部分の繊維束２１ｂの中には樹脂が含浸するものの、吸い上げられた接着剤３ａによって表面が覆われている繊維束２１ａの中には樹脂が含浸しない。すなわち、プリフォーム部材１に樹脂未含浸部分が発生してしまう。なお、接着剤３ａも繊維束２１ａの表面を覆うだけであって繊維束２１ａの内部には侵入しないため、やはり強度の確保が不十分となる。

一方、上述のように予め加熱処理を行った場合は、図２のａの示す曲線のように、ＶａＲＴＭ工法による樹脂含浸前又は樹脂含浸中の加熱によって、接着剤３の粘度ηは一度低下するものの、上記下限値η_mを下回ることはなくなり、接着剤３の吸い上げを防ぐことができる（ただし、下限値ηを下回わらないために必要な、予め行う加熱処理の条件設定については、実験データ等から求めておく必要がある）。

図４は、予め加熱処理した接着剤３を用いた被成形物１１に対し、ＶａＲＴＭ工法を行った場合の樹脂含浸状態を説明する模式図である。図中のドット部分は樹脂含浸された範囲を表している。

図４に示すように、ＶａＲＴＭ工法による樹脂含浸前又は樹脂含浸中の加熱により、上述のようにプリフォーム部材１内に接着剤３が吸い上げられることがなく、図３のように繊維束２１の表面を接着剤３ａが覆うことがなくなるため、この状態で矢印の方向へ向けて樹脂が含浸していくと、プリフォーム部材１中の全ての繊維束２１に樹脂が含浸する。

このようにして、本発明の実施例に係るプリフォーム部材接着方法では、樹脂の未含浸部分の発生を防ぐことで、被成形物の強度を確保することができる。

なお、上述ではプリフォーム部材１と硬化済み部材２との接着に接着剤３を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリフォーム部材１と他の部材（他のプリフォーム部材等）との接着に接着剤３を用いる場合全般に適用できる。また、上述ではプリフォーム部材１の形状がＴ字型であるものとしたが、言うまでもなく、プリフォーム部材１の形状は実施例のものに限定されない。

本発明は、ＲＴＭ工法におけるプリフォーム部材接着方法として好適である。

１プリフォーム部材
２硬化済み部材
３接着剤
３ａ（プリフォーム部材１内に吸い上げられた）接着剤
１１被成形物
２１繊維束
２１ａ（表面が接着剤３ａに覆われた）繊維束
２１ｂ（接着剤３ａが浸入していない）繊維束

Claims

ＲＴＭ工法において、接着剤によってプリフォーム部材と他の部材とを接着する、プリフォーム部材接着方法であって、
前記接着剤を前記プリフォーム部材と前記他の部材との接着面に挿入する前に、予め前記接着剤のみを加熱処理し粘度を上昇させておく
ことを特徴とするプリフォーム部材接着方法。
粘度を、所定の下限値を下回らないように上昇させておく
ことを特徴とする、請求項１に記載のプリフォーム部材接着方法。