JP2023059650A - FRP structural member and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化樹脂(FRP)を含む構造部材と、その製造方法に関する。 The present invention relates to a structural member containing fiber reinforced resin (FRP) and a manufacturing method thereof.
特開2019-214914号公報(特許文献1)及び特開2019-214915号公報(特許文献2)には、強化繊維と第一のマトリクス樹脂からなる二つの硬質複合材部、および、これらに接して配置され、強化繊維と第二のマトリクス樹脂からなる軟質複合材部から構成される板材が開示される。この板材は、軟質複合材部が屈曲可能部分である。この板材は、折り畳むことができる。 Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2019-214914 (Patent Document 1) and 2019-214915 (Patent Document 2) disclose two hard composite material portions made of reinforcing fibers and a first matrix resin, and in contact with these Disclosed is a board comprising a flexible composite material portion arranged in a vertical direction and comprising reinforcing fibers and a second matrix resin. In this plate material, the soft composite material portion is a bendable portion. This plate material can be folded.
上記従来技術では、製造工程において、強化繊維の一部に第1マトリクス樹脂を含浸させ、他の部分の第2マトリクス樹脂を含浸させる必要がある。このように、複数種類のマトリクス樹脂を強化繊維に含浸させる場合、製造工程が複雑になる。 In the conventional technology described above, it is necessary to impregnate part of the reinforcing fibers with the first matrix resin and other parts with the second matrix resin in the manufacturing process. In this way, when the reinforcing fibers are impregnated with a plurality of types of matrix resins, the manufacturing process becomes complicated.
本願は、製造工程を簡素化しつつ、折り曲げが可能な板状のFRP構造部材及びその製造方法を開示する。 The present application discloses a plate-shaped FRP structural member that can be bent while simplifying the manufacturing process, and a manufacturing method thereof.
本発明の実施形態におけるFRP構造部材(繊維強化樹脂構造部材)は、伸縮可能な強化繊維と伸縮可能なマトリクス樹脂で構成された繊維強化樹脂のベースシートと、前記ベースシートに互いに離間して積層された2つの板材と、を備える。前記ベースシートに前記2つの板材が積層された部分は、前記2つの板材が積層されていない部分よりも剛性が高い高剛性部を構成する。前記2つの板材が積層されていない部分は、前記2つの板材が積層された部分より厚みが薄く、且つ折り曲げ可能なヒンジ部を構成する。 The FRP structural member (fiber reinforced resin structural member) in the embodiment of the present invention includes a fiber reinforced resin base sheet composed of stretchable reinforcing fibers and stretchable matrix resin, and laminated on the base sheet spaced apart from each other. and two plate members. A portion where the two plate members are laminated on the base sheet constitutes a high-rigidity portion having higher rigidity than a portion where the two plate members are not laminated. The portion where the two plate members are not laminated is thinner than the portion where the two plate members are laminated and forms a foldable hinge portion.
本開示によれば、製造工程を簡素化しつつ、折り曲げが可能な板状のFRP構造部材及びその製造方法が提供される。 According to the present disclosure, a bendable plate-like FRP structural member and a method for manufacturing the same are provided while simplifying the manufacturing process.
本発明の実施形態におけるFRP構造部材は、伸縮可能な強化繊維と伸縮可能なマトリクス樹脂で構成された繊維強化樹脂のベースシートと、前記ベースシートに互いに離間して積層された2つの板材と、を備える。前記ベースシートに前記2つの板材が積層された部分は、前記2つの板材が積層されていない部分よりも剛性が高い高剛性部を構成する。前記2つの板材が積層されていない部分は、前記2つの板材が積層された部分より厚みが薄く、且つ折り曲げ可能なヒンジ部を構成する。 The FRP structural member in the embodiment of the present invention comprises a fiber-reinforced resin base sheet composed of stretchable reinforcing fibers and a stretchable matrix resin, two plate members laminated on the base sheet with a space therebetween, Prepare. A portion where the two plate members are laminated on the base sheet constitutes a high-rigidity portion having higher rigidity than a portion where the two plate members are not laminated. The portion where the two plate members are not laminated is thinner than the portion where the two plate members are laminated and forms a foldable hinge portion.
上記FRP構造部材では、ベースシートとベースシートに積層された2つの板材により高剛性部が構成され、2つの板材の間のベースシートの中間部が、折り曲げ可能なヒンジ部を構成する。FRP構造部材は、高剛性部において形状を保持したまま、ヒンジ部で折り曲げ可能である。ベースシートは、高剛性部とヒンジ部の両方にわたって配置される。ベースシートは、伸縮可能な強化繊維と伸縮可能なマトリクス樹脂で構成される。さらに、ヒンジ部は、高剛性部より厚みが小さい。そのため、ヒンジ部は曲げることが可能であり、且つ、ヒンジ部を曲げた時の反発力が小さくなる。この構成のFRP構造部材は、ベースシートに、少なくとも2つの板材を積層して、一体で形成できる。そのため、製造工程を簡素化できる。このように、製造工程を簡素化しつつ、折り曲げが可能な板状のFRP構造部材を提供することができる。 In the above FRP structural member, the base sheet and two plate members laminated on the base sheet constitute a highly rigid portion, and the intermediate portion of the base sheet between the two plate members constitutes a foldable hinge portion. The FRP structural member can be bent at the hinge portion while maintaining its shape in the highly rigid portion. A base sheet is placed over both the rigid portion and the hinge portion. The base sheet is composed of stretchable reinforcing fibers and stretchable matrix resin. Furthermore, the hinge portion has a smaller thickness than the highly rigid portion. Therefore, the hinge portion can be bent, and the repulsive force when the hinge portion is bent is reduced. The FRP structural member having this configuration can be integrally formed by laminating at least two plate materials on the base sheet. Therefore, the manufacturing process can be simplified. In this way, it is possible to provide a bendable plate-like FRP structural member while simplifying the manufacturing process.
伸縮可能な強化繊維とは、繊維の織り方又は編み方若しくは繊維自体の伸縮性により、引張荷重に対してその引張方向において5%以上の破断までの伸び率を有する強化繊維を意味する。強化繊維の伸び率は、各繊維材についてJISによって定められた伸び率計測方法に従って計測する。一般紡績糸の伸び率は、JIS L1095:2010の9.5.1、ガラス繊維の伸び率は、JIS R3420:2013、化学繊維フィラメントの伸び率は、JIS L1013:2021の8.5、織物及び編物の伸び率は、JIS L1096:2010の8.14.1のA法又はB法(A法優先)の測定方法に従って計測する。 A stretchable reinforcing fiber means a reinforcing fiber that has an elongation to break of 5% or more in the tensile direction with respect to a tensile load due to the weaving or knitting method of the fiber or the stretchability of the fiber itself. The elongation of reinforcing fibers is measured according to the elongation measuring method defined by JIS for each fiber material. The elongation rate of general spun yarn is JIS L1095: 2010 9.5.1, the elongation rate of glass fiber is JIS R3420: 2013, the elongation rate of chemical fiber filament is JIS L1013: 2021 8.5, textiles and The elongation of the knitted fabric is measured according to the measurement method of JIS L1096:2010 8.14.1 A method or B method (A method is preferred).
伸縮可能なマトリクス樹脂は、引張及び圧縮の力に対して伸縮可能であるマトリクス樹脂である。伸縮可能なマトリクス樹脂とは、その樹脂の硬化物の破断までの伸び率が、使用する強化繊維の破断までの伸び率以上であるマトリクス樹脂を意味する。 A stretchable matrix resin is a matrix resin that is stretchable against tensile and compressive forces. The stretchable matrix resin means a matrix resin whose elongation to breakage of a cured product of the resin is equal to or higher than the elongation to breakage of the reinforcing fiber used.
伸縮可能な強化繊維及び伸縮可能なマトリクス樹脂は、曲げ荷重に対して曲げることが出来る。そのため、ベースシートのヒンジ部は、折り曲げ可能である。FRP構造部材は、ヒンジ部で折れ曲がることにより、2つの高剛性部が接する状態に折り畳み可能に構成されてもよい。ヒンジ部は、例えば、折り曲げ線に沿って折り曲げ可能であってもよい。ヒンジ部の折り曲げ線は、2つの板材の間において、前記2つの板材のいずれにも交わらない方向に延びる線であってもよい。 The stretchable reinforcing fibers and stretchable matrix resin can bend against bending loads. Therefore, the hinge portion of the base sheet can be folded. The FRP structural member may be configured to be foldable so that the two high-rigidity portions are in contact with each other by bending at the hinge portion. The hinge portion may be foldable, for example along a fold line. The bending line of the hinge portion may be a line extending between two plate members in a direction not intersecting with any of the two plate members.
ベースシートの強化繊維は、例えば、全方向強化繊維(例えば、マット)、1層又は複数層の一方向強化繊維、織物(例えば、ロービングクロス)、編物又はネットで形成されてもよい。 The reinforcing fibers of the base sheet may be formed, for example, of omnidirectional reinforcing fibers (eg mat), one or more layers of unidirectional reinforcing fibers, woven fabric (eg roving cloth), knitted fabric or net.
板材が積層されていない、ベースシートのヒンジ部の引張弾性率は、ヒンジ部を折り曲げやすくする観点から、例えば、1GPa以下が好ましく、0.5GPa以下がより好ましい。また、折り曲げによる強化繊維の破断を抑える観点から、ベースシートの伸び率は、例えば、3%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、7%以上がさらに好ましい。ヒンジ部の引張弾性率及び伸び率の測定は、JIS K7164:2005に準拠するものとする。ヒンジ部の引張弾性率及び伸び率の測定には、ベースシートのヒンジ部を含む部分を取り出したものを試験片とする。なお、ベースシートが、一方向繊維強化樹脂である場合は、ヒンジ部の引張弾性率及び伸び率の測定は、JIS K7165:2008に準拠するものとする。 The tensile modulus of the hinge portion of the base sheet, on which no plate material is laminated, is preferably, for example, 1 GPa or less, more preferably 0.5 GPa or less, from the viewpoint of facilitating bending of the hinge portion. Moreover, from the viewpoint of suppressing breakage of reinforcing fibers due to bending, the elongation rate of the base sheet is preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and even more preferably 7% or more. The tensile modulus and elongation of the hinge portion shall be measured in accordance with JIS K7164:2005. For the measurement of the tensile modulus and elongation of the hinge portion, a portion of the base sheet including the hinge portion is taken out and used as a test piece. When the base sheet is made of unidirectional fiber reinforced resin, the tensile modulus and elongation of the hinge portion shall be measured according to JIS K7165:2008.
ベースシートのヒンジ部は、曲げやすさの観点から、例えば、下記式のFの値はθがπ(rad)であるとき、F≦1.0(N/mm)であることが好ましく、F≦0.5(N/mm)であることがより好ましく、F≦0.12(N/mm)がさらに好ましく、F≦0.06(N/mm)がさらに好ましい。
F=(E×t3×θ)/(12×w×D) (N/mm)
E:弾性率
t:ヒンジ部の厚さ
w:ヒンジ部の幅(曲げた部分の円周長)
θ:板の曲げ角度
D:力点から折り曲げ部までの距離
上記式は、奥行き1mmのヒンジ部を、ヒンジ部からDmm離れた位置の力点で力を加えて曲げ、θrad曲げたとき、Fの力が必要で、その時のヒンジ幅はwであることを示している。ただし、ヒンジ幅wの部分は、該当するヒンジ部全ての部分が理想的に円弧を描いて曲がっていることを前提とする。また、材料のヒステリシス特性は考慮しない。発明者は、本実施形態におけるFRP構造部材の曲げ特性が、上記式で示されることを見出した。
From the viewpoint of ease of bending, the hinge portion of the base sheet, for example, the value of F in the following formula is preferably F ≤ 1.0 (N / mm) when θ is π (rad). It is more preferably ≦0.5 (N/mm), still more preferably F≦0.12 (N/mm), and still more preferably F≦0.06 (N/mm).
F=(E× t3 ×θ)/(12×w×D) (N/mm)
E: elastic modulus t: thickness of hinge portion w: width of hinge portion (circumferential length of bent portion)
θ: Bending angle of the plate D: Distance from the point of force to the bent portion is required, and the hinge width at that time is w. However, the portion of the hinge width w is based on the premise that all the corresponding portions of the hinge portion are ideally bent in an arc. Also, the hysteresis characteristics of the material are not considered. The inventor found that the bending properties of the FRP structural member in this embodiment are expressed by the above formula.
前記ベースシートのマトリクス樹脂は、前記高剛性部及び前記ヒンジ部に連続する1種類のマトリクス樹脂を含んでもよい。これにより、製造工程をより簡素化できる。言い換えれば、ベースシートのマトリクス樹脂は、前記高剛性部及び前記ヒンジ部に連続するマトリクス樹脂で形成されてもよい。この場合、高剛性部とヒンジ部で、異なる種類のマトリクス樹脂を形成する構成に比べて、製造工程を簡素化できる。 The matrix resin of the base sheet may include one type of matrix resin continuous with the high-rigidity portion and the hinge portion. This can further simplify the manufacturing process. In other words, the matrix resin of the base sheet may be formed of a matrix resin that is continuous with the high-rigidity portion and the hinge portion. In this case, the manufacturing process can be simplified as compared with a configuration in which different types of matrix resin are formed for the high-rigidity portion and the hinge portion.
前記ベースシートの前記マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよい。これにより、強度の高いFRP構造部材を得ることができる。 The matrix resin of the base sheet may be a thermosetting resin. As a result, an FRP structural member with high strength can be obtained.
前記ベースシートの前記マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂であり、且つ、前記2つの板材は、前記ベースシートのマトリクス樹脂に接着剤を介さず接して積層されてもよい。 The matrix resin of the base sheet may be a thermosetting resin, and the two plate members may be laminated in contact with the matrix resin of the base sheet without an adhesive interposed therebetween.
熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル(エポキシアクリレート)樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、熱硬化性ポリイミド又は、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。 As the thermosetting resin, for example, unsaturated polyester, vinyl ester (epoxy acrylate) resin, epoxy resin, phenol resin, diallyl phthalate resin, melamine resin, urea resin, thermosetting polyimide or polyurethane resin can be used. can.
なお、ベースシートのマトリクス樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、非晶ポリアリレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ABS樹脂、又は、アクリル樹脂を例示することができる。 The matrix resin of the base sheet may be a thermoplastic resin. Thermoplastic resins include polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, thermoplastic polyimide, polyamideimide, amorphous polyarylate, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyester, polyolefin, ABS resin, or acrylic resin. can be exemplified.
前記2つの板材は、強化材及びマトリクス樹脂で構成され、前記2つの板材のマトリクス樹脂は、前記ベースシートのマトリクス樹脂と連続して形成されてもよい。これにより、2つの板材及びベースシートを、接着剤を介さずに積層することができる。2つの板材のマトリクス樹脂と、ベースシートのマトリクス樹脂が一体として形成されるので、2種類以上のマトリクス樹脂を用いる工法と比較して、工程の短縮化が図れる。 The two plate members may be composed of a reinforcing material and a matrix resin, and the matrix resin of the two plate members may be formed continuously with the matrix resin of the base sheet. Thereby, the two plate materials and the base sheet can be laminated without using an adhesive. Since the matrix resin of the two plate materials and the matrix resin of the base sheet are integrally formed, the process can be shortened compared to the construction method using two or more kinds of matrix resins.
板材のマトリクス樹脂と、ベースシートのマトリクス樹脂を同じ種類の樹脂としてもよい。これにより、製造工程をより簡素化できる。なお、板材のマトリクス樹脂と、ベースシートのマトリクス樹脂は、必ずしも、同じ種類でなくてもよい。例えば、板材のマトリクス樹脂の引張弾性率は、ベースシートのマトリクス樹脂の引張弾性率より高くてもよい。 The same kind of resin may be used for the matrix resin of the plate material and the matrix resin of the base sheet. This can further simplify the manufacturing process. Note that the matrix resin of the plate material and the matrix resin of the base sheet do not necessarily have to be of the same type. For example, the tensile modulus of the matrix resin of the plate may be higher than the tensile modulus of the matrix resin of the base sheet.
板材のマトリクス樹脂及びベースシートのマトリクス樹脂は、いずれも、熱硬化性樹脂であってもよい。これにより、強度の高いFRP構造部材を得ることができる。 Both the matrix resin of the plate material and the matrix resin of the base sheet may be thermosetting resins. As a result, an FRP structural member with high strength can be obtained.
なお、板材の強化材は、繊維又は板状の芯材であってもよい。板材は、繊維強化樹脂の他、例えば、パンチングメタル等の金属板、バルサの板等の木材、その他の材料の板とマトリクス樹脂との複合材とすることができる。或いは、板材は、複合材料でなくてもよい。 In addition, the reinforcing material of the plate material may be a fiber or a plate-like core material. The plate material can be, for example, a metal plate such as punching metal, a wood plate such as a balsa plate, or a composite material of a plate of other materials and a matrix resin, in addition to the fiber-reinforced resin. Alternatively, the plate may not be a composite material.
前記ベースシートは、少なくとも2層で構成され、前記2つの板材は、前記ベースシートの2層の間に配置されてもよい。これにより、板材がベースシートからはがれて脱落しにくくなる。さらに、板材を外部環境から守ることができる。例えば、板材に比較的腐食しやすい木材を使用した場合でも、材料寿命を延ばすことができる。 The base sheet may be composed of at least two layers, and the two plate members may be arranged between the two layers of the base sheet. This makes it difficult for the plate material to separate from the base sheet and fall off. Furthermore, the plate material can be protected from the external environment. For example, even if wood that is relatively susceptible to decay is used as the plate material, the life of the material can be extended.
例えば、前記ベースシートは、積層された第1層と第2層を含み、前記ベースシートの第1層の上に前記板材が積層され、前記第2層は、前記第1層の上の前記板材を覆うように設けられてもよい。 For example, the base sheet includes laminated first and second layers, wherein the plate material is laminated on the first layer of the base sheet, and the second layer is on the first layer. You may provide so that a board|plate material may be covered.
前記ベースシートの強化繊維は、有機繊維であってもよい。有機繊維は無機繊維よりも伸び率が高いことが多く、ヒンジ部の折り曲げがし易くなる。また、ヒンジ部の折り曲げの繰り返しに対して強化繊維の疲労強度が高くなる。有機繊維は、例えば、セルロース繊維、麻繊維、アラミド繊維、又は、ナイロン繊維等である。なお、有機繊維は、構成要素の原子として炭素C及び酸素Oを含む繊維とする。 The reinforcing fibers of the base sheet may be organic fibers. Organic fibers often have a higher elongation rate than inorganic fibers, making it easier to bend the hinge portion. In addition, the fatigue strength of the reinforcing fiber increases against repeated bending of the hinge portion. Organic fibers are, for example, cellulose fibers, hemp fibers, aramid fibers, or nylon fibers. The organic fibers are fibers containing carbon (C) and oxygen (O) as constituent atoms.
ベースシートの強化繊維に、例えば、66ナイロン繊維(ポリアミド66)を用いることで、ガラス繊維と比較して折り曲げによる繊維破断が発生しにくく、セルロース繊維と比較してマトリクス樹脂と強化繊維の剥離が発生しにくくなる。 By using, for example, 66 nylon fiber (polyamide 66) as the reinforcing fiber of the base sheet, fiber breakage due to bending is less likely to occur compared to glass fiber, and separation of the matrix resin and reinforcing fiber is less likely to occur than cellulose fiber. less likely to occur.
前記ベースシートの強化繊維は、使用するマトリクス樹脂との接着性を高めるための表面処理がなされていることが好ましい。これにより、ヒンジ部の折り曲げによって、強化繊維とマトリクス樹脂が剥離しにくくなる。又は、ベースシートの強化繊維の材料として、ベースシートのマトリクス樹脂と接着性が高い材料を用いても、同様の効果が得られる。 It is preferable that the reinforcing fibers of the base sheet are surface-treated to enhance adhesion with the matrix resin used. This makes it difficult for the reinforcing fibers and the matrix resin to separate from each other when the hinge portion is bent. Alternatively, a similar effect can be obtained by using a material having high adhesion to the matrix resin of the base sheet as the material of the reinforcing fibers of the base sheet.
例えば、表面処理がなされていないセルロース繊維は、親水性が高いため、樹脂との親和性が低くなる。そのため、セルロース繊維は樹脂からの剥離が起きやすい傾向にある。一方、ガラス繊維のように、適切なサイジング剤が表面に塗布されると、樹脂との接着性が向上する。なお、ガラスの場合には、サイジング剤には、シランカップリング剤が含有されていることが多い。表面処理により樹脂との接着性が向上した繊維であれば、樹脂からの剥離が起きにくい。 For example, cellulose fibers that have not undergone surface treatment have high hydrophilicity, and therefore have low affinity with resins. Therefore, the cellulose fibers tend to be easily peeled off from the resin. On the other hand, like fiberglass, when a suitable sizing agent is applied to the surface, adhesion with the resin is improved. In the case of glass, the sizing agent often contains a silane coupling agent. If the fiber has improved adhesiveness to the resin by surface treatment, it is difficult for the fiber to separate from the resin.
セルロース繊維の表面に適切な表面処理を施すことで、セルロース繊維の樹脂との親和性を向上させることができる。ベースシートの強化繊維に、表面処理がなされたセルロース繊維を用いることで、ヒンジ部の折り曲げによるマトリクス樹脂からの強化繊維の剥離が発生しにくくなる。 By subjecting the surface of the cellulose fiber to an appropriate surface treatment, the affinity of the cellulose fiber with the resin can be improved. By using surface-treated cellulose fibers as the reinforcing fibers of the base sheet, the reinforcing fibers are less likely to separate from the matrix resin due to bending of the hinge portion.
このように、ベースシートの強化繊維にマトリクス樹脂との親和性を高める表面処理を施した繊維を用いるか、又は、マトリクス樹脂との親和性の高い繊維を用いることで、ヒンジ部の曲げによる強化繊維のマトリクス樹脂からの剥離を抑えることができる。表面処理としては、例えば、表面に疎水性を付与する表面処理が挙げられる。 In this way, by using a surface-treated fiber that enhances affinity with the matrix resin as the reinforcing fiber of the base sheet, or by using a fiber that has a high affinity with the matrix resin, the hinge portion is reinforced by bending. Peeling of fibers from the matrix resin can be suppressed. Surface treatments include, for example, surface treatments that impart hydrophobicity to the surface.
前記ベースシートは、前記ヒンジ部の表面において、折り曲げ線に沿って延びる溝を有してもよい。これにより、ヒンジ部の曲率を小さく制限することができる。そのため、ヒンジ部の過度の折り曲げによるマトリクス樹脂からの強化繊維の剥離が発生しにくくなる。 The base sheet may have a groove extending along the folding line on the surface of the hinge portion. Thereby, the curvature of the hinge portion can be restricted to be small. As a result, the reinforcing fibers are less likely to separate from the matrix resin due to excessive bending of the hinge portion.
ベースシートのヒンジ部の曲げ内側及び外側の表面のうち少なくとも一方に折り曲げ線に沿って延びる溝が設けられてもよい。また、ベースシートのヒンジ部の表面において、折り曲げ線に沿って延びる溝に対して交差する方向に延びる溝がさらに設けられてもよい。 At least one of the bend inner and outer surfaces of the hinge portion of the base sheet may be provided with grooves extending along the bend line. Further, a groove extending in a direction crossing the groove extending along the folding line may be further provided on the surface of the hinge portion of the base sheet.
本発明の実施形態におけるFRP構造部材の製造方法は、型の上に、ベースシート用の強化繊維を配置する工程と、前記ベースシート用の強化繊維の一部の領域に2つ以上の板材用素材を離間して配置する工程と、前記ベースシート用の強化繊維にマトリクス樹脂材料を含浸させる工程と、前記ベースシート用の強化繊維に含浸させた前記マトリクス樹脂材料を硬化させる工程とを有する。 A method for manufacturing an FRP structural member according to an embodiment of the present invention includes the steps of placing reinforcing fibers for a base sheet on a mold; The method includes a step of arranging materials at intervals, a step of impregnating the reinforcing fibers for the base sheet with a matrix resin material, and a step of curing the matrix resin material with which the reinforcing fibers for the base sheet are impregnated.
上記製造方法によれば、製造工程を簡素化しつつ、折り曲げが可能な板状のFRP構造部材を提供することができる。なお、ベースシート用の強化繊維にマトリクス樹脂材料を含浸させる工程は、板材用素材をベースシート用の強化繊維の一部の領域に配置する工程より前でもよいし、後でもよい。 According to the manufacturing method described above, it is possible to provide a bendable plate-like FRP structural member while simplifying the manufacturing process. The step of impregnating the reinforcing fibers for the base sheet with the matrix resin material may be performed before or after the step of arranging the plate material on a partial region of the reinforcing fibers for the base sheet.
上記製造方法は、さらに、前記2つ以上の板材用素材が配置された前記ベースシート用の強化繊維に対して、前記板材用素材を覆うようにベースシート用強化繊維をさらに配置する工程を有してもよい。これにより、2層のベースシートの間に板材を配置したFRP構造部材を製造することができる。 The manufacturing method further includes the step of further arranging a base sheet reinforcing fiber so as to cover the plate material with respect to the base sheet reinforcing fiber on which the two or more plate materials are arranged. You may As a result, it is possible to manufacture an FRP structural member in which a plate material is arranged between two layers of base sheets.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態によるFRP構造部材について説明する。図中、同一又は相当部分には、同一符号を付して、その部材についての説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。 Hereinafter, FRP structural members according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description of those members will not be repeated. Also, the dimensions of the constituent members in each drawing do not faithfully represent the actual dimensions of the constituent members, the dimensional ratios of the respective constituent members, and the like.
図1は、本実施形態におけるFRP構造部材の構成例を示す側面図である。図2及び図3は、図1に示すFRP構造部材をヒンジ部で折り曲げた状態を示す側面図である。図4は、図1に示すFRP構造部材の上面図である。 FIG. 1 is a side view showing a configuration example of an FRP structural member in this embodiment. 2 and 3 are side views showing a state in which the FRP structural member shown in FIG. 1 is folded at the hinge portion. 4 is a top view of the FRP structural member shown in FIG. 1. FIG.
図1に示すFRP構造部材1は、ベースシート2と、2つの板材3を備える。ベースシート2は、繊維強化樹脂(FRP)である。ベースシート2に板材3が積層された部分は、高剛性部Gを構成する。ベースシート2の板材が積層されていない部分は、ヒンジ部Hを構成する。高剛性部Gは、ヒンジ部Hより剛性が高い。ヒンジ部Hの厚みtは、高剛性部Gの厚みtgより小さい(t<tg)。ヒンジ部Hは、折り曲げ可能である。
An FRP
2つの板材3は、互いに離間して配置される。2つの板材3の間がヒンジ部Hとなる。すなわち、図4に示すように、互いに離間する2つの高剛性部Gの間にヒンジ部Hが配置される。ヒンジ部Hは、折り曲げ線C1に沿って折り曲げ可能となる。ヒンジ部Hの折り曲げ線C1は、上面視において、2つの高剛性部G(板材3)の間において、これら2つの高剛性部G(板材3)と交わらない方向、すなわち、高剛性部Gに接しない方向に延びる線である。
The two
ベースシート2は、高剛性部Gとヒンジ部Hの両方にわたって連続して形成される。ベースシート2のマトリクス樹脂は、高剛性部G及びヒンジ部Hに連続する1種類のマトリクス樹脂で形成される。ベースシート2のFRPは、伸縮可能な強化繊維と伸縮可能なマトリクス樹脂で構成される。これにより、ヒンジ部Hが、折り曲げ可能になる。例えば、図3に示すように、ヒンジ部Hは、曲げ角度θが180度(θ=π)まで折り曲げ可能に構成される。ベースシート2のFRPにおいて、強化繊維の伸縮性より、マトリクス樹脂の伸縮性の方が高い。
The
高剛性部Gの剛性は、板材3の剛性によって調整することができる。例えば、高剛性部Gに求められる剛性に応じて板材3の材料及び厚みを選択してもよい。FRP構造部材1では、高剛性部Gの剛性が高い方が好ましい場合が多い。例えば、高剛性部Gは、人の力では折り曲げることができない程度の剛性を有してもよい。板材3は、例えば、強化材(芯材)とマトリクス樹脂で構成される複合材料とすることができる。板材3の強化材の伸び率は、ベースシート2の強化材の伸び率より低くてもよい。
The rigidity of the high-rigidity portion G can be adjusted by the rigidity of the
ヒンジ部Hの剛性は曲げやすさの観点から低い方が好ましい。ヒンジ部Hの剛性は、強化繊維及びマトリクス樹脂の材料の他、ヒンジ部H(ベースシート2)の厚みt、及びヒンジ部Hの幅wによって調整することができる。 It is preferable that the rigidity of the hinge portion H is low from the viewpoint of ease of bending. The rigidity of the hinge portion H can be adjusted by the thickness t of the hinge portion H (base sheet 2) and the width w of the hinge portion H in addition to the materials of the reinforcing fibers and the matrix resin.
また、ヒンジ部Hの180度曲げを実現するためには、ヒンジ部Hの幅wは、高剛性部Gの厚みtgの2倍以上(w ≧ 2tg)であることが好ましい。また、ヒンジ部Hを曲げた際に、ヒンジ部Hが円弧を描いて曲がるために、W ≧ 3.14tgであることが好ましい。 Moreover, in order to realize 180-degree bending of the hinge portion H, the width w of the hinge portion H is preferably twice or more the thickness tg of the high-rigidity portion G (w≧2tg). Further, when the hinge portion H is bent, the hinge portion H bends in an arc, so it is preferable that W≧3.14tg.
図1に示す例では、ベースシート2は、第1ベースシート2a及び第2ベースシート2bの2層で構成される。板材3は、第1ベースシート2aと第2ベースシート2bの層間に配置される。第1ベースシート2aは、1又は複数の強化繊維の層である第1繊維層を含む。第2ベースシート2bは、1又は複数の強化繊維の層である第2繊維層を含む。板材3は、第1繊維層と第2繊維層の間に配置される。第1ベースシート2aと第2ベースシート2bのマトリクス樹脂は、同じマトリクス樹脂で形成されてもよい。この場合、ヒンジ部Hにおいて、第1ベースシート2aのマトリクス樹脂と、第2ベースシート2bのマトリクス樹脂が連続して形成される。
In the example shown in FIG. 1, the
なお、第1ベースシート2a、第2ベースシート2b及び板材3のマトリクス樹脂は一体化されてもよい。すなわち、ベースシート2の強化繊維(図1の例では、第1繊維層、第2繊維層)及び板材3の強化材が、連続した1種類のマトリクス樹脂によって結合されてもよい。これにより、FRP構造部材1の全体が1種類のマトリクス樹脂により一体化される。
The matrix resin of the
図5は、FRP構造部材の変形例を示す側面図である。図5の例では、ベースシート2は、1層である。1層のベースシート2に、2つの板材3が互いに離間して積層される。板材3の上には、ベースシートが積層されていない。この場合も、製造工程を簡素化しつつ、折り曲げが可能な板状のFRP構造部材が得られる。
FIG. 5 is a side view showing a modification of the FRP structural member. In the example of FIG. 5, the
図6は、FRP構造部材の他の変形例を示す側面図である。図6の例では、1層のベースシート2の表裏両面のうち、一方の面と、その反対側の面にそれぞれ板材3が積層される。図5の構成において、ベースシート2に積層されたそれぞれの板材3を覆うように、ベースシートがさらに積層されてもよい。すなわち、板材3が2層のベースシートの間に配置されるよう構成されてもよい。
FIG. 6 is a side view showing another modification of the FRP structural member. In the example of FIG. 6,
図7は、FRP構造部材の他の変形例を示す側面図である。図8は、図7に示すFRP構造部材のヒンジ部Hを曲げた状態を示す側面図である。図7に示す例では、ベースシート2は、ヒンジ部Hの表面に溝2vを有する。溝2vは、ヒンジ部Hの折り曲げ線に沿って延びる。すなわち、折り曲げ線に垂直な断面において、ヒンジ部Hの表面に凹凸が設けられる。これにより、溝2vがない場合に比べて、折り曲げ時のヒンジ部Hの曲率が小さくなる。すなわち、折り曲げ時のヒンジ部Hの曲がり度合いが溝2vにより緩和される。これにより、折り曲げによるヒンジ部Hへの負担が緩和される。なお、ヒンジ部Hの表面に溝2vに加えて、溝2vと交差する方向(例えば、直交する方向)に延びる他の溝がさらに設けられてもよい。また、図7及び図8に示す例では、ヒンジ部Hの曲げ内側の表面及び外側の表面の両方に溝2vが設けられる。これに対して、ヒンジ部Hの曲げ内側の表面及び外側の表面のうち一方の表面に溝2vが設けられ、他方の表面に溝が設けられない構成であってもよい。
FIG. 7 is a side view showing another modification of the FRP structural member. FIG. 8 is a side view showing a state in which the hinge portion H of the FRP structural member shown in FIG. 7 is bent. In the example shown in FIG. 7, the
図9は、図1に示すFRP構造部材1の製造工程の一例を示す図である。図9(a)に示すように、まず、型11に、第1ベースシート2a用の強化繊維20aが配置される。図9(b)に示すように、強化繊維20aの上に、2つ以上の板材3用の強化材30を、離間して配置する。図9(c)に示すように、強化繊維20aに配置された強化材30を覆うように、第2ベースシート2b用の強化繊維20bを配置する。強化繊維20bは、強化繊維20aの全体を覆うように配置される。図9(a)~図9(c)は、材料をセットする工程の例を示す。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the manufacturing process of the FRP
強化繊維20a及び強化繊維20bは、例えば、1又は複数層の繊維層とすることができる。繊維層は、例えば、ストランドマット又はロービングクロス等であってもよい。板材3用の強化材30は、板材用素材の一例である。強化材30は、例えば、繊維層又は板材とすることができる。強化材30は、強化繊維20a、20bよりも曲がりにくいことが好ましい。また、強化繊維20a、20bは、強化材30より伸縮性が高い、すなわち伸び率が高いことが好ましい。
The reinforcing
図9(d)に示すように、型11上の強化繊維20a、20b及び強化材30をフィルム5で覆い、密封する。フィルム5の替わりに型(上型)が用いられてもよい。これにより、強化繊維20a、20b及び強化材30は、密閉空間に収納される。強化繊維20bとフィルム5の間には、フローメディア(樹脂流動媒体)4が挿入されてもよい。フローメディア4は、例えば、ニット又はメッシュ生地のものが用いられる。なお、フローメディア4の他、ブリーザー、ピールプライ(剥離材)その他の副資材が挿入されてもよい。
As shown in FIG. 9(d), the reinforcing
また、フィルム5と型11で囲まれる空間内に、樹脂を導入するための樹脂パイプライン6、及び、密閉空間を真空減圧するための真空パイプライン7が配置されてもよい。樹脂パイプライン6は、樹脂タンク(図示省略)に接続される。樹脂パイプライン6には樹脂タンクから樹脂が供給される。真空パイプライン7は、真空ポンプ(図示省略)に接続される。なお、樹脂パイプライン6及び真空パイプライン7の位置は、図17に示す例に限られない。
Also, in the space surrounded by the
型11とフィルム5で囲まれた空間に強化繊維20a、20b及び強化材30を密封した状態でこの空間を真空減圧する。この空間が所定の真空圧に達した時点で、硬化剤を混合したマトリクス樹脂材料を空間内に吸引する。これにより、強化繊維20a、20b及び強化材30の周りの空気が、マトリクス樹脂材料と入れ替わる(図9(e))。これにより、マトリクス樹脂材料が吸引賦形(注入成形)される。強化繊維20a、20b及び強化材30がマトリクス樹脂材料に含浸される。
The space surrounded by the
注入成形されたマトリクス樹脂材料は硬化させられる。硬化は、成形されたマトリクス樹脂材料を加熱する工程を含んでもよい。熱による硬化以外に、紫外線、可視光線、高周波、電磁波、又は放射線等による硬化もあり得る。成形されたマトリクス樹脂材料を硬化することで、ベースシート2と板材3を含むFRP構造部材が形成される。これにより、マトリクス樹脂によりベースシート2と板材3が一体化される。そのため、接着剤等を用いなくても、ベースシート2と板材3を結合することができる。図9(f)に示すように、フィルム5等を取り除き、FRP構造部材1を離型する。
The cast matrix resin material is allowed to cure. Curing may include heating the molded matrix resin material. In addition to curing by heat, curing by ultraviolet rays, visible rays, high frequencies, electromagnetic waves, radiation, or the like is also possible. By curing the molded matrix resin material, an FRP structural member including the
図9に示す例は、レジントランスファーモールディング法(RTM法)を用いた例である。FRP構造部材の製造工程は、これに限られない。例えば、強化繊維20a、20b又は強化材30に樹脂を含浸させたプリプレグを型11上に積層してもよい。また、例えば、ハンドレイアップ法、スプレーアップ成形法、バッグ成形法、オートクレーブ成形法、シートモールディングコンパウンド(SMC)成形法、バルクモールディングコンパウンド(BMC)成形法、その他の製法を用いて、FRP構造部材を製造することができる。
The example shown in FIG. 9 is an example using a resin transfer molding method (RTM method). The manufacturing process of the FRP structural member is not limited to this. For example, a prepreg obtained by impregnating the reinforcing
(実験例1)(要求される曲げ力の測定)
図1~図4に示す構成のFRP構造部材において、ヒンジ部Hを曲げるのに要する力(F×L)を測定した。ここで、Lは奥行きすなわち折り曲げ線C1の方向のFRP構造部材の寸法(mm)である。Fは、奥行き1mmあたりの力である。図3に示すように、θ=π[rad]=180°になるように曲げた場合の曲率半径rを測定し、ヒンジ部Hの幅wをw=rθとした。ヒンジ部Hの端Kから力の測定点までの折り曲げ線C1に垂直な方向の距離をD(mm)とした。すなわち、K点からD(mm)の距離の位置で、フォースゲージにより荷重を測定した。ベースシート2a、2bのそれぞれにおける繊維層を1層(1PLY)とした場合と、2層(2PLY)とした場合についてそれぞれ測定した。繊維層を2層の構成で、マトリクス樹脂を変えて測定した。下記表1は、測定結果を示す。ベースシート2a、2bの繊維層は、66ナイロンのロービングクロスとした。マトリクス樹脂Aの組成は、柔軟樹脂100%である。マトリクス樹脂Bの組成は、柔軟樹脂75%、硬質樹脂25%である。マトリクス樹脂Aの注型板物性は、JISK7113による引張強さが6.6MPa、引張弾性率が14MPa、伸び率が170%であり、JISK7215による硬さが52、JISK6919による吸水率が1.02wt%である。マトリクス樹脂Bの注型板は、マトリクス樹脂Aの注型板より硬い。引張弾性率Eは、実験に用いたベースシート2a、2bと同じ構成のFRPの引張試験(JISL7164:2005に準拠)によって測定した。
(Experimental Example 1) (Measurement of required bending force)
The force (F×L) required to bend the hinge portion H of the FRP structural member having the configuration shown in FIGS. 1 to 4 was measured. where L is the depth or dimension (mm) of the FRP structural member in the direction of the folding line C1. F is the force per mm of depth. As shown in FIG. 3, the curvature radius r was measured when θ=π[rad]=180°, and the width w of the hinge portion H was set to w=rθ. The distance in the direction perpendicular to the bending line C1 from the end K of the hinge portion H to the force measurement point was defined as D (mm). That is, the load was measured with a force gauge at the position of the distance D (mm) from the K point. Measurements were taken for each of the
上記表1におけるF×Lの理論値は、下記式により計算した。
F×L={(E×t3×θ)/(12×w×D)}×L
The theoretical value of F×L in Table 1 above was calculated by the following formula.
F×L={(E×t 3 ×θ)/(12×w×D)}×L
上記表1の結果から、上記式は、おおむね実測値に近いことがわかった。なお、実測値が理論値より小さくなっているのは、FRP構造部材の自重の分だけフォースゲージを押し付ける力が小さくなるためと考えられる。このF値が0.05前後だと、ヒンジ部が曲がりやすく、それ以下だと人が簡単に曲げられることがわかった。また、F=0.12で曲がりやすいが、それなりに力が必要であった。また、ベースシートを、引張弾性率が1.0GPa以下、好ましくは、0.5GPa以下になるように構成することで、実用的なサイズの折り曲げ可能なFRP構造部材を容易に実現できることがわかった。 From the results in Table 1 above, it was found that the above formula is generally close to the measured values. The reason why the measured values are smaller than the theoretical values is considered to be that the force that presses the force gauge is reduced by the weight of the FRP structural member. It was found that when the F-number is around 0.05, the hinge portion is easily bent, and when it is less than that, it is easily bent by a person. Also, it is easy to bend at F=0.12, but a certain amount of force is required. Further, it was found that by configuring the base sheet to have a tensile modulus of 1.0 GPa or less, preferably 0.5 GPa or less, a foldable FRP structural member of a practical size can be easily realized. .
(実験例2)(様々な強化繊維を用いた場合の特性評価)
ベースシートの強化繊維を変えて図1に示す構成のFRP構造部材を作成し、特性を評価した。ベースシートの強化繊維として、セルロース、ガラス、布(市販の布)、66ナイロンのそれぞれを用いた場合の特性を評価した。セルロースについては、ベースシートの表面に溝(凹凸)を設けない場合(図1の構成)と、溝を設けた場合(図5の構成)の両方について評価した。ガラスについては、伸縮可能な織り方(メリヤス織り)で織ったクロスと、伸縮不可能なガラス繊維の両方について評価した。評価項目は、曲げやすさ、折り曲げによる繊維と樹脂の剥離、折り曲げによる繊維破断、折り曲げによる樹脂割れとした。曲げやすさは、θが180°となるように曲げた時に、曲げやすさを定性的に評価した。繊維の剥離、繊維判断及び樹脂割れについては、θ=180°の曲げを数十回繰り返した後でこれらが発生したか否かを調べた。下記表2は、評価結果を示す。表2において、板厚は、ヒンジ部Hの厚みを示す。
(Experimental Example 2) (Characteristic evaluation when using various reinforcing fibers)
By changing the reinforcing fiber of the base sheet, an FRP structural member having the structure shown in FIG. 1 was produced, and its properties were evaluated. Properties were evaluated when cellulose, glass, cloth (commercially available cloth), and 66 nylon were used as reinforcing fibers for the base sheet. Cellulose was evaluated both when grooves (unevennesses) were not provided on the surface of the base sheet (configuration in FIG. 1) and when grooves were provided (configuration in FIG. 5). For glass, both cloth woven with a stretchable weave (knitted weave) and non-stretchable glass fibers were evaluated. Evaluation items were ease of bending, separation of fibers and resin due to bending, fiber breakage due to bending, and resin cracking due to bending. Ease of bending was qualitatively evaluated when bent so that θ was 180°. With respect to fiber peeling, fiber determination, and resin cracking, it was examined whether or not these occurred after bending at θ=180° was repeated several tens of times. Table 2 below shows the evaluation results. In Table 2, plate thickness indicates the thickness of the hinge portion H.
表2に示す結果から、伸縮不可能なガラス繊維をベースシートの強化繊維に用いた場合は、同程度の厚みで布の強化繊維を用いた場合と比べても、ヒンジ部で曲げるのが困難となることがわかった。伸縮可能な織り方をしたガラス繊維を用いた場合、繊維破断及び樹脂割れが生じた。 From the results shown in Table 2, when non-stretchable glass fiber is used as the reinforcing fiber of the base sheet, it is difficult to bend at the hinge part even when compared with the case of using cloth reinforcing fiber with the same thickness. It was found that Fiber breakage and resin cracking occurred when stretchable woven glass fibers were used.
セルロース、布、66ナイロン等の有機繊維をベースシートの強化繊維に用いた場合、曲げやすく、且つ、繊維破断は生じなかった。そのため、有機繊維をベースシートの強化繊維に用いることが好ましいと考えられる。また、亜麻を用いた場合でも、板厚が4.5mmの場合は、曲げにくくなった。このことから、ヒンジ部Hの板厚は、4.5mm未満とすることが、曲げやすさの観点から好ましいと考えられる。 When organic fibers such as cellulose, cloth, and 66 nylon were used as the reinforcing fibers of the base sheet, it was easy to bend and no fiber breakage occurred. Therefore, it is considered preferable to use organic fibers for the reinforcing fibers of the base sheet. Also, even when flax was used, bending was difficult when the plate thickness was 4.5 mm. From this, it is considered preferable that the plate thickness of the hinge portion H is less than 4.5 mm from the viewpoint of ease of bending.
また、ベースシートの表面に凹凸(溝)を設けることで、ヒンジ部の曲率を小さく制限し、繊維と樹脂の剥離を生じにくくできることがわかった。なお、ベースシートの表面に凹凸に設けた場合は、溝の凹んだ部分で樹脂割れが生じた。 Further, it has been found that by providing unevenness (grooves) on the surface of the base sheet, the curvature of the hinge portion can be restricted to a small value, and separation between the fibers and the resin can be prevented. In addition, when unevenness was provided on the surface of the base sheet, the resin cracked at the recessed portion of the groove.
ガラス繊維及び66ナイロンをベースシートの強化繊維に用いた場合、強化繊維とマトリクス樹脂の剥離は生じなかった。ガラスはシランカップリング剤が含まれるサイジング剤による表面処理が施されているため、接着性が高いと考えられる。一方66ナイロンは石油由来の材料であり、セルロースなどと比べると、樹脂との親和性が高いと推察される。このことから、強化繊維を表面処理して、マトリクス樹脂との親和性を高めることで、折り曲げ時の強化繊維のマトリクス樹脂からの剥離を抑制できると考えられる。 When glass fiber and 66 nylon were used as the reinforcing fibers of the base sheet, no peeling occurred between the reinforcing fibers and the matrix resin. Since the glass is surface-treated with a sizing agent containing a silane coupling agent, it is considered to have high adhesiveness. On the other hand, 66 nylon is a petroleum-derived material, and is presumed to have a higher affinity with resins than cellulose or the like. From this, it is considered that separation of the reinforcing fibers from the matrix resin during bending can be suppressed by surface-treating the reinforcing fibers to increase affinity with the matrix resin.
66ナイロンをベースシートの強化繊維に用いることで、ある程度曲げやすく、且つ、折り曲げによる強化繊維の剥離及び破断、並びにマトリクス樹脂の割れが生じにくいFRP構造部材が得られることがわかった。 It was found that by using nylon 66 as the reinforcing fibers of the base sheet, it is possible to obtain an FRP structural member that is somewhat bendable and is resistant to peeling and breakage of the reinforcing fibers and cracking of the matrix resin due to bending.
1つのFRP構造部材において、ベースシートに積層される板材は、2つに限られず、3つ以上であってもよい。すなわち、1つのFRP構造部材において、3以上の剛性部が設けられてもよい。また、ベースシートは、2層以上、積層されてもよい。板材も、2層以上積層されてもよい。 In one FRP structural member, the number of plate members laminated on the base sheet is not limited to two, and may be three or more. That is, one FRP structural member may be provided with three or more rigid portions. Also, the base sheet may be laminated in two or more layers. The plate material may also be laminated in two or more layers.
ベースシート又は板材を構成するFRPには、充填剤が含まれてもよい。充填剤は、特に限定されないが、例として、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、タルク、ガラスフレーク、又は、クレー等が挙げられる。 The FRP that constitutes the base sheet or plate may contain a filler. The filler is not particularly limited, but examples thereof include calcium carbonate, aluminum hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, alumina, talc, glass flakes, clay, and the like.
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the scope of the invention.
1:FRP構造部材、2:ベースシート、3:板材 1: FRP structural member, 2: base sheet, 3: plate material
Claims (9)
前記ベースシートに互いに離間して積層された2つの板材と、を備え、
前記ベースシートに前記2つの板材が積層された部分は、前記2つの板材が積層されていない部分よりも剛性が高い高剛性部を構成し、
前記2つの板材が積層されていない部分は、前記2つの板材が積層された部分より厚みが薄く、且つ折り曲げ可能なヒンジ部を構成する、FRP構造部材。 a fiber-reinforced resin base sheet composed of stretchable reinforcing fibers and stretchable matrix resin;
and two plate members laminated on the base sheet spaced apart from each other,
The portion where the two plate materials are laminated on the base sheet constitutes a high-rigidity portion having higher rigidity than the portion where the two plate materials are not laminated,
The FRP structural member, wherein the portion where the two plate members are not laminated is thinner than the portion where the two plate members are laminated and forms a foldable hinge portion.
前記ベースシートのマトリクス樹脂は、前記高剛性部及び前記ヒンジ部に連続する1種類のマトリクス樹脂を含む、FRP構造部材。 The FRP structural member according to claim 1,
The FRP structural member, wherein the matrix resin of the base sheet includes one type of matrix resin continuous with the high-rigidity portion and the hinge portion.
前記2つの板材は、強化材及びマトリクス樹脂で構成され、前記2つの板材のマトリクス樹脂は、前記ベースシートのマトリクス樹脂と連続して形成される、FRP構造部材。 The FRP structural member according to any one of claims 1 to 3,
The FRP structural member, wherein the two plate members are composed of a reinforcing material and a matrix resin, and the matrix resin of the two plate members is formed continuously with the matrix resin of the base sheet.
前記ベースシートは、少なくとも2層で構成され、前記2つの板材は、前記ベースシートの2層の間に配置される、FRP構造部材。 The FRP structural member according to any one of claims 1 to 4,
The FRP structural member, wherein the base sheet is composed of at least two layers, and the two plate materials are arranged between the two layers of the base sheet.
前記ベースシートの強化繊維は、有機繊維である、FRP構造部材。 The FRP structural member according to any one of claims 1 to 5,
The FRP structural member, wherein the reinforcing fibers of the base sheet are organic fibers.
前記ベースシートの強化繊維は、前記ベースシートの前記マトリクス樹脂との接着性を高めるための表面処理がなされている、FRP構造部材。 The FRP structural member according to any one of claims 1 to 6,
The FRP structural member, wherein the reinforcing fibers of the base sheet are surface-treated to enhance adhesion of the base sheet to the matrix resin.
型の上に、ベースシート用の強化繊維を配置する工程と、
前記ベースシート用の強化繊維の一部の領域に2つ以上の板材用素材を離間して配置する工程と、
前記ベースシート用の強化繊維にマトリクス樹脂材料を含浸させる工程と、
前記ベースシート用の強化繊維に含浸させた前記マトリクス樹脂材料を硬化させる工程と、を有する、FRP構造部材の製造方法。 A method for manufacturing an FRP structural member, comprising:
placing reinforcing fibers for the base sheet on the mold;
a step of arranging two or more plate materials in a partial area of the base sheet reinforcing fibers;
a step of impregnating the reinforcing fibers for the base sheet with a matrix resin material;
and curing the matrix resin material impregnated into the reinforcing fibers for the base sheet.
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