JP2023097542A - Method for manufacturing preform with three-dimensional shape configured by multiple preform elements - Google Patents

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Abstract

To provide a preform that does not spoil dimensional accuracy of a molded body after molding by restraining shape change of a preform element and the shape change of the preform after assembling while restraining wrinkles generated caused by a difference in peripheral lengths.SOLUTION: A preform has three or more preform elements. A first preform element has a corner. A third preform element has a recess that fits the corner to eliminate springback even after assembling. In order to shape without generating wrinkles, the preform contains a thermosetting resin and reinforcing fibers divided by cutting in, and the shaping is divided into two steps of a pre-shaping step and a main shaping step according to a shaping temperature of a base material, a curvature and a bending angle of the corner of the preform element, to shape a precursor of the preform element for each sheet of release paper of a carrier. By specifying the bending angle of a bending portion of the preform element and the curvature of the corner, each preform element can be aligned without being displaced during assembly.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、オートクレーブ成型、プレス成型等に供することができる、主に強化繊維と熱硬化性樹脂とからなるプリプレグのプリフォームに関するものである。より具体的に、本発明は、特に3次元形状を有する繊維強化樹脂成型品の製造が容易であり、複雑形状の成型品が得られる。航空機部材や自動車構造材に好適に用いることが可能な、プリプレグによるプリフォームに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a prepreg preform mainly composed of reinforcing fibers and a thermosetting resin, which can be subjected to autoclave molding, press molding, and the like. More specifically, according to the present invention, it is particularly easy to manufacture a fiber-reinforced resin molded article having a three-dimensional shape, and a molded article having a complicated shape can be obtained. The present invention relates to a preform made of prepreg, which can be suitably used for aircraft members and automobile structural materials.

繊維強化樹脂は、軽量かつ高強度、高剛性であるため、釣り竿やゴルフシャフト等のスポーツ・レジャー用途、自動車や航空機等の産業用途などの幅広い分野で用いられている。繊維強化樹脂成型体の製造には、例えば、マトリックス樹脂が付着されていない強化繊維基材(ドライな強化繊維基材)中の空間にマトリックス樹脂を注入し、含浸させるレジントランスファー成型法(RTM法)がある(例えば特許文献1)。しかし、基材加工や製造における大規模な設備投資等、製造コストがかかる。そこで、製造コストの観点から強化繊維シートに樹脂が強化繊維等の長繊維からなる繊維補強材に樹脂を含浸した中間材料であるプリプレグを使用する方法が好適に用いられる。 Fiber-reinforced resins are lightweight, high-strength, and high-rigidity, so they are used in a wide range of fields, such as sports and leisure applications such as fishing rods and golf shafts, and industrial applications such as automobiles and aircraft. For the production of the fiber-reinforced resin molded product, for example, a resin transfer molding method (RTM method) in which the matrix resin is injected into the space in the reinforcing fiber base material to which the matrix resin is not attached (dry reinforcing fiber base material) and impregnated. ) (for example, Patent Document 1). However, manufacturing costs are high, such as large-scale capital investment in base material processing and manufacturing. Therefore, from the viewpoint of manufacturing cost, a method of using a prepreg, which is an intermediate material obtained by impregnating a resin-impregnated fiber reinforcing material made of long fibers such as reinforcing fibers, as a reinforcing fiber sheet is preferably used.

プリプレグを所望の形状に切断した後に積層、賦形し、プレス成型もしくはオートクレーブ成型させることにより繊維強化樹脂からなる成型品を得ることができる。プリプレグを積層、賦形してできたプリフォームを所望の3次元形状に成型するために、複数のプリフォーム要素を組み合わせて、成型品の略形状とするプリフォームを経由して成型する製造方法もある(例えば特許文献2)。しかし、アセンブリ前のプリフォーム要素を所望の形状に賦形する際に基材と成型型との周長差によりシワが発生する課題があった。シワを抑制するために、プリフォーム要素に張力を付与しながら賦形することで、基材の周長差を解消しながら所望の形状に賦形する技術(例えば特許文献3)や、予め基材に切込を入れることで、強化繊維の突っ張りを抑制した状態で賦形する技術がある(例えば特許文献4)。また、曲げる部分だけ層間接着力を弱めることで層間を滑らせて、シワを抑制する技術もある。 A molded article made of fiber-reinforced resin can be obtained by cutting the prepreg into a desired shape, laminating, shaping, and press-molding or autoclave-molding the prepreg. In order to mold a preform made by laminating and shaping prepregs into a desired three-dimensional shape, a manufacturing method in which a plurality of preform elements are combined and molded via a preform having the approximate shape of a molded product. There is also (for example, patent document 2). However, when the preform element before assembly is formed into a desired shape, there is a problem that wrinkles are generated due to the difference in peripheral length between the base material and the mold. In order to suppress wrinkles, a technique of shaping the base material while applying tension to the preform element to shape it into a desired shape while eliminating the difference in the circumference of the base material (for example, Patent Document 3), or a technique of forming the base material in advance. There is a technique of forming a shape while suppressing tension of reinforcing fibers by making cuts in the material (for example, Patent Document 4). In addition, there is also a technique to suppress wrinkles by weakening the interlayer adhesive strength only in the bent portion to allow the interlayer to slide.

再公表WO2008/090911号公報Republished WO2008/090911 再公表WO2018/147324号公報Republished WO2018/147324 特開2014-73580号公報JP 2014-73580 A 再公表WO2017/159567号公報Republished WO2017/159567 再公表WO2021/106070号公報Republished WO2021/106070

ところが、それらの従来技術で賦形したプリフォーム要素でも、運搬もしくは保管時に基材中の強化繊維のスプリングバックが発生し、成型前に形状が変化し、成型後の寸法精度の低下を招く。また、組み合わせる際にプリフォーム要素同士を位置合わせしづらく、さらにアセンブリ後も強化繊維のスプリングバックにより、プリフォーム形状が変化する問題があった。 However, even in preform elements shaped by these conventional techniques, springback occurs in the reinforcing fibers in the base material during transportation or storage, and the shape changes before molding, resulting in a decrease in dimensional accuracy after molding. Further, there is a problem that it is difficult to align the preform elements with each other when assembling them, and that the shape of the preform changes after assembly due to the springback of the reinforcing fibers.

そこで本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、周長差起因で発生するシワを抑制しながら、プリフォーム要素の形状変化およびアセンブリ後のプリフォームの形状変化を抑制することで成型後の成型体の寸法精度を損なわないプリフォームを製造することである。 Accordingly, an object of the present invention is to focus on the above-described problems and to suppress the shape change of the preform element and the shape change of the preform after assembly while suppressing wrinkles caused by the difference in circumference. To manufacture a preform that does not impair the dimensional accuracy of a molded body after molding.

上記課題を解決するための本発明のプリフォームおよびその製造方法は以下の構成を有する。
[1]熱硬化樹脂および切込により分断された強化繊維で構成されたプリプレグを用いたプリフォーム要素を少なくとも3つ以上組み合わせたプリフォームの製造方法であって、少なくとも下記(1)~(6)の工程を有するプリフォームの製造方法。
(1)前記プリプレグを積層してプリフォーム要素前駆体を得る積層工程
(2)第1の賦形型に前記プリフォーム要素前駆体を沿わせて、前記プリプレグ中の樹脂粘度が10Pa・s以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、屈曲角θ1(°)に屈曲させた、曲率半径R1(mm)のコーナー部を有する第1のプリフォーム要素前駆体を得る前賦形工程
(3)第2の賦形型に前記第1のプリフォーム要素前駆体を沿わせ、0.1MPa以下に減圧した状態とし、前記プリプレグ中の樹脂粘度が500Pa・s以上に硬化するまで冷却し、屈曲角θ2(°:θ1≧θ2かつ90°≧θ2)に屈曲させた、曲率半径R2(mm)のコーナー部(R1>R2)を有する第1のプリフォーム要素を得る本賦形工程
(4)プリフォーム要素中の樹脂粘度が10Pa・S以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱された第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素前駆体を組み合わせる接合工程
(5)第3のプリフォーム要素前駆体にR3(mm:R3≧R2)の曲率半径を有する凹部を形成し、第3のプリフォーム要素とする凹部形成工程
(6)前記第2のプリフォーム要素を接合させた第3のプリフォーム要素の凹部に、第1のプリフォーム要素のコーナー部を嵌合させ、0.1MPa以下に減圧した状態で、前記プリプレグ中の樹脂粘度が10Pa・S以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、一体化させるアセンブリ工程
[2]前記(1)積層工程および前記(2)前賦形工程において、さらに前記(2)、(3)の工程において、プリプレグに担持させた離型カバーとともに賦形する[1]に記載のプリフォームの製造方法。
[3]前記曲率半径R1(mm)が8mm以上10mm以下であり、前記曲率半径R2(mm)が2mm以上4mm以下である[1]または[2]に記載のプリフォームの製造方法。
A preform and a method for manufacturing the same of the present invention for solving the above problems have the following configurations.
[1] A method for manufacturing a preform by combining at least three or more preform elements using a prepreg composed of a thermosetting resin and reinforcing fibers divided by cuts, and comprising at least the following (1) to (6) ) A method for manufacturing a preform having the step of
(1) A lamination step of laminating the prepregs to obtain a preform element precursor (2) Laminating the preform element precursor along a first shaping mold so that the resin viscosity in the prepreg is 10 Pa s or more Preforming step (3) of obtaining a first preform element precursor having a corner portion with a radius of curvature R1 (mm), which is heated until softened to 500 Pa·s or less and bent at a bending angle θ1 (°). The first preform element precursor is placed along the second shaping mold, the pressure is reduced to 0.1 MPa or less, and the viscosity of the resin in the prepreg is cooled to 500 Pa s or more. Obtaining a first preform element having a corner portion (R1>R2) with a radius of curvature R2 (mm) bent at θ2 (°: θ1≧θ2 and 90°≧θ2) Bonding step (5) of combining the second preform element and the third preform element precursor heated until the resin viscosity in the reform element is softened to 10 Pa·s or more and 500 Pa·s or less; third preform element forming a recess having a curvature radius of R3 (mm: R3≧R2) in the precursor to form a recess as a third preform element (6) forming a third preform to which the second preform element is joined The corner portions of the first preform element are fitted into the concave portions of the reform element, and the pressure is reduced to 0.1 MPa or less and heated until the resin viscosity in the prepreg softens to 10 Pa·S or more and 500 Pa·s or less. [2] In the (1) laminating step and (2) preforming step, and further in the steps (2) and (3), the prepreg is formed together with the release cover carried by the prepreg. A method for manufacturing a preform according to [1], wherein the preform is shaped.
[3] The preform manufacturing method according to [1] or [2], wherein the radius of curvature R1 (mm) is 8 mm or more and 10 mm or less, and the radius of curvature R2 (mm) is 2 mm or more and 4 mm or less.

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、シワの発生なく、スプリングバックによる形状変化を抑制し、高精度で位置合わせできるプリフォーム要素を提供し、さらにアセンブリ後もスプリングバックによる形状変化を抑制することで、寸法精度が低下することのない、3次元形状の成型品を低コストで提供することができる。 According to the preform and its manufacturing method according to the present invention, it is possible to provide a preform element that does not generate wrinkles, suppresses shape change due to springback, can be aligned with high accuracy, and furthermore, has shape change due to springback even after assembly. By suppressing the , it is possible to provide a three-dimensional molded product at low cost without lowering the dimensional accuracy.

アセンブリ後のプリフォームの模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the preform after assembly; (a)前記の前賦形工程における第1の賦形型の正面図、(b)本賦形工程での第2の賦形型の正面図を示す。(a) A front view of the first shaping die in the pre-shaping step, and (b) a front view of the second shaping die in the main shaping step. 第1のプリフォーム要素の模式図であって、(a)屈曲変形前のプリフォーム要素前駆体、(b)前記の前賦形工程における第1の賦形型に沿わせたプリフォーム要素、(c)本賦形工程における第2の賦形型に沿わせたプリフォーム要素を示す。Schematic diagram of a first preform element, comprising (a) a preform element precursor before bending deformation, (b) a preform element along the first shaping die in the pre-shaping step, (c) shows the preform element aligned with the second shaping die in this shaping step; アセンブリされた第2プリフォーム要素と第3のプリフォーム要素の模式図であり、(a)前記の接合工程で接合された第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素、(b)前記の凹部形成工程で曲率半径を有する凹部形成した第3のプリフォーム要素を示す。FIG. 3 is a schematic diagram of assembled second preform elements and third preform elements, (a) second preform elements and third preform elements joined in the joining step; 3 shows a third preform element recessed with a radius of curvature in the recessing step of FIG.

繊維強化樹脂を用いた成型品として三次元的な複雑形状を所望するとき、一般的には、所望形状に裁断された複数の裁断体を積層し、積層してできたプリフォーム要素前駆体を賦形してできたプリフォーム要素を組み合わせて構成されるプリフォームを成型する。本発明のプリフォームは、少なくとも3つ以上のプリフォーム要素を有し、少なくともその中の一つのプリフォーム要素(本発明では第1のプリフォーム要素として定義)がコーナー部を有し、少なくとも1つのプリフォーム要素(本発明では第3のプリフォーム要素として定義)が、前記コーナー部を嵌合する凹部を有することで、アセンブリ後もスプリングバックが解消される。 When a three-dimensional complex shape is desired as a molded product using a fiber reinforced resin, generally, a plurality of cut bodies cut into the desired shape are laminated and laminated to form a preform element precursor. A preform is formed by combining shaped preform elements. The preform of the present invention has at least three or more preform elements, at least one preform element (defined as a first preform element in the present invention) has a corner portion, and at least one preform element has a corner portion. Since one preform element (defined as a third preform element in the present invention) has a recess for fitting the corner portion, springback is eliminated even after assembly.

また、シワの発生なく賦形するために熱硬化樹脂と切込により分断された強化繊維を含むことを特徴とし、なおかつ賦形を、基材中の樹脂粘度範囲すなわち賦形温度、プリフォーム要素のコーナー部の曲率および屈曲部の屈曲角度に応じて前賦形工程と本賦形工程の2段階に分け、担持体の離型紙ごとプリフォーム要素前駆体を賦形することを特徴とする。さらに前記プリフォーム要素の屈曲部の屈曲角度およびコーナー部の曲率を規定することで、アセンブリの際にズレなく、各プリフォーム要素を位置合わせすることができる。 In addition, it is characterized by containing reinforcing fibers divided by thermosetting resin and cuts for shaping without wrinkles, and shaping is performed by adjusting the resin viscosity range in the base material, that is, the shaping temperature, the preform element It is characterized in that the preform element precursor is shaped together with the release liner of the carrier in two stages, a pre-shaping process and a main shaping process, according to the curvature of the corner portion and the bending angle of the bent portion. Furthermore, by defining the bending angles of the bent portions of the preform elements and the curvatures of the corner portions, the preform elements can be aligned without misalignment during assembly.

次に、本発明の実施形態の詳細を説明する。 Next, details of embodiments of the present invention will be described.

[プリプレグ]
本発明で使用されるプリプレグは、強化繊維と熱硬化性樹脂から構成される。
[Prepreg]
The prepreg used in the present invention is composed of reinforcing fibers and thermosetting resin.

プリプレグを構成する強化繊維としては、例えば、連続繊維を用いることができる。強化繊維として連続繊維を用いたプリプレグによるプリフォームは、その成型品が負荷にさらされたときに繊維が持つ強度を利用しやすいため、高強度である構成として例示することができる。連続繊維を用いたプリプレグとしては、その連続繊維が同じ方向に並んだ一方向プリプレグや、連続繊維が織られた形態の織物プリプレグ、もしくは連続繊維が編まれたブレーディングに樹脂を含浸した構成を例示することができる。 Continuous fibers, for example, can be used as the reinforcing fibers constituting the prepreg. A preform made of prepreg using continuous fibers as reinforcing fibers can be exemplified as a high-strength structure because the strength of the fibers can be easily utilized when the molded product is exposed to a load. The prepreg using continuous fibers includes a unidirectional prepreg in which the continuous fibers are arranged in the same direction, a woven fabric prepreg in which the continuous fibers are woven, or a braid in which the continuous fibers are woven and impregnated with a resin. can be exemplified.

強化繊維として連続繊維を用いたプリプレグにおいては、該連続繊維を横切るように複数の切込をいれたものを使用する(以下、このようなプリプレグを、切込挿入プリプレグという)。機械特性の観点からは、一方向プリプレグに切り込みをいれ、切込挿入プリプレグとして用いることがより好ましい。また、切込挿入プリプレグは、強化繊維を連続繊維としただけの、切り込みのはいっていない通常のプリプレグと併用して裁断体に使用することができる。 In prepregs using continuous fibers as reinforcing fibers, a prepreg with a plurality of incisions across the continuous fibers is used (hereinafter, such a prepreg is referred to as an incision-inserted prepreg). From the viewpoint of mechanical properties, it is more preferable to cut the unidirectional prepreg and use it as a cut-inserted prepreg. In addition, the incision-inserted prepreg can be used as a cut body in combination with a normal prepreg in which the reinforcing fibers are continuous fibers and are not incised.

切込挿入プリプレグを賦形すると、切込挿入箇所に開口、ずれが生じやすくなり、プリプレグの強化繊維方向への伸張性が向上する。また、繊維が分断されることで賦形後のスプリングバックも抑制される。圧縮成型時も流動で切込挿入箇所が開放して強化繊維の繊維束同士が離反することで、プリプレグとして柔軟性を示すようになり、流動性が高まる。このようにしてプリプレグが流動できる構成とすることで、成型品端部にまで強化繊維が到達し、樹脂過多となる領域が減じられ、機械特性と外観に優れた成型品を得ることができる。なお、流動性の点から、前記切り込みは、プリプレグの厚み方向に亘って全域に入れることが好ましい。 When the cut-inserted prepreg is shaped, openings and deviations are likely to occur at the cut-inserted locations, and the extensibility of the prepreg in the direction of the reinforcing fibers is improved. In addition, the springback after shaping is suppressed by splitting the fibers. During compression molding, the incision insertion point is opened by the flow and the fiber bundles of the reinforcing fibers are separated from each other, so that the prepreg exhibits flexibility and fluidity is enhanced. By making the prepreg flowable in this way, the reinforcing fibers reach the ends of the molded product, and the area where the resin is excessive is reduced, and a molded product with excellent mechanical properties and appearance can be obtained. From the viewpoint of fluidity, it is preferable that the cuts are formed in the entire thickness direction of the prepreg.

切込によって切断された強化繊維の長さは、好ましくは3mm以上100mm以下であり、より好ましくは5mm以上75mm以下であり、さらに好ましくは10mm以上50mm以下である。強化繊維の長さを上記好ましい範囲の下限値以上とすることで、成型品は十分な機械特性を発現する。一方、強化繊維の長さを上記好ましい範囲の上限値以下とすることで、プリフォーム要素前駆体の各構成要素は成型時に十分な流動性を得られる。 The length of the reinforcing fibers cut by cutting is preferably 3 mm or more and 100 mm or less, more preferably 5 mm or more and 75 mm or less, and still more preferably 10 mm or more and 50 mm or less. By making the length of the reinforcing fiber equal to or greater than the lower limit of the above preferred range, the molded product exhibits sufficient mechanical properties. On the other hand, by making the length of the reinforcing fiber equal to or less than the upper limit of the preferred range, each constituent element of the preform element precursor can obtain sufficient fluidity during molding.

切込長さは、切込方向とプリプレグの強化繊維の主軸方向の成す角によって異なるが、強化繊維の繊維直交方向への投影長さとして、好ましくは0.05mm以上25mm以下であり、より好ましくは0.1mm以上10mm以下であり、さらに好ましくは0.15mm以上5mm以下である。切込長さを上記好ましい範囲の下限値以上とすることで、切込挿入箇所の開放量が大きくなり、プリフォーム要素前駆体の構成要素は十分な流動性を発現する。一方、切込長さを上記好ましい範囲の上限値以下とすることで、切込挿入箇所の開放が抑制され、外観品位や機械特性に優れた成型品を得られる。 The cut length varies depending on the angle formed by the cut direction and the main axis direction of the reinforcing fibers of the prepreg, but the projected length of the reinforcing fibers in the direction orthogonal to the fibers is preferably 0.05 mm or more and 25 mm or less, and more preferably. is 0.1 mm or more and 10 mm or less, more preferably 0.15 mm or more and 5 mm or less. By setting the cut length to the lower limit value or more of the above preferred range, the opening amount of the cut insertion portion is increased, and the constituent elements of the preform element precursor exhibit sufficient fluidity. On the other hand, by setting the cut length to the upper limit value or less of the preferable range, opening of the cut insertion portion is suppressed, and a molded product excellent in appearance quality and mechanical properties can be obtained.

プリプレグとして好ましい強化繊維の体積含有率は、好ましくは40%以上80%未満であり、より好ましくは45%以上75%未満であり、さらに好ましくは50%以上70%未満である。上述したように、一方向プリプレグや切込挿入プリプレグは、強化繊維の充填効率に優れることから、強化繊維の補強効果を引き出すのに好適であり、成型品の剛性を改善する上で効果的である。 The volume content of the reinforcing fibers preferable for the prepreg is preferably 40% or more and less than 80%, more preferably 45% or more and less than 75%, and still more preferably 50% or more and less than 70%. As described above, the unidirectional prepreg and the incision-inserted prepreg are excellent in filling efficiency of the reinforcing fibers, and therefore are suitable for drawing out the reinforcing effect of the reinforcing fibers, and are effective in improving the rigidity of the molded product. be.

プリプレグに含まれる強化繊維の量は、シート状物とした場合における強化繊維の目付け量として、50g/m以上1000g/m未満であることが好ましい。強化繊維束に熱硬化性樹脂を含浸した小片あるいはチョップド繊維束を前駆体とするプリプレグにおいては、目付け量が小さすぎると、プリプレグの面内に強化繊維が存在しない空孔を生じる場合がある。目付けを上記好ましい範囲の下限値以上とすることにより繊維強化樹脂おいて弱部となる空孔を排除することができるようになる。また、目付けが上記好ましい範囲の上限未満であれば、成型の予熱において内部へ熱を均一に伝えることができるようになる。目付けは、構造としての均一性と伝熱の均一性を両立させる上で、より好ましくは100g/m以上600g/m未満であり、さらに好ましくは150g/m以上400g/m未満である。強化繊維の目付け量の測定は、強化繊維のシート状物から10cm角の領域を切り出し、その質量を測り、面積で除することで実施する。測定は強化繊維のシート状物の異なる部位について10回行い、その平均値を強化繊維の目付け量として採用する。 The amount of reinforcing fibers contained in the prepreg is preferably 50 g/m 2 or more and less than 1000 g/m 2 in terms of basis weight of reinforcing fibers in the case of forming a sheet. In a prepreg whose precursor is a small piece obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with a thermosetting resin or a chopped fiber bundle, if the basis weight is too small, voids in which no reinforcing fiber exists may occur in the plane of the prepreg. By setting the basis weight to be equal to or higher than the lower limit of the above preferred range, it becomes possible to eliminate the voids that are weak points in the fiber-reinforced resin. Further, if the basis weight is less than the upper limit of the preferred range, heat can be uniformly transferred to the inside during preheating for molding. The basis weight is more preferably 100 g/m 2 or more and less than 600 g/m 2 , still more preferably 150 g/m 2 or more and less than 400 g/m 2 in order to achieve both structural uniformity and heat transfer uniformity. be. The basis weight of the reinforcing fiber is measured by cutting out a 10 cm square region from the reinforcing fiber sheet, measuring the mass, and dividing by the area. The measurement is performed 10 times for different parts of the reinforcing fiber sheet, and the average value is adopted as the basis weight of the reinforcing fiber.

プリプレグとして、熱硬化性樹脂が強化繊維に未含浸である部位を含んだプリプレグを用いることもできる。ここで未含浸の部位とは、強化繊維の表面に熱硬化性樹脂が付着していない部位のことである。プリプレグにおける樹脂未含浸の部位は、プレス成型等の圧縮成型を経ることにより他の部位から流動してきた熱硬化性樹脂が含浸し、健全な部位として所望の特性を発現しうる。 As the prepreg, a prepreg containing a portion where the reinforcing fibers are not impregnated with the thermosetting resin can also be used. Here, the non-impregnated portion means a portion where the thermosetting resin is not adhered to the surface of the reinforcing fiber. A portion of the prepreg that is not impregnated with a resin is impregnated with a thermosetting resin that has flowed from another portion through compression molding such as press molding, and can exhibit desired characteristics as a sound portion.

プリプレグに用いられる強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維、天然繊維、および鉱物繊維などを使用することができ、これらは1種または2種以上を併用することができる。中でも、比強度と比剛性が高く軽量化効果の観点から、ポリアクリロニトリル(PAN)系、ピッチ系およびレーヨン系などの炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成型品の導電性を高めるという観点から、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。 Examples of reinforcing fibers used in prepreg include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, metal fiber, natural fiber, and mineral fiber. A species or two or more species can be used in combination. Among them, carbon fibers such as polyacrylonitrile (PAN)-based, pitch-based, and rayon-based carbon fibers are preferably used from the viewpoint of high specific strength and high specific rigidity and weight reduction effect. In addition, from the viewpoint of enhancing the conductivity of the resulting molded product, reinforcing fibers coated with a metal such as nickel, copper, or ytterbium can also be used.

プリプレグに使用される熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、マレイミド樹脂およびポリイミド樹脂等の各種樹脂、これらの共重合体、変性体、および、これらの少なくとも2種類をブレンドした樹脂が挙げられる。なかでも、得られる成型品の力学特性の観点からエポキシ樹脂が好ましく用いられる。 Thermosetting resins used in prepregs include, for example, various resins such as unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, phenol resins, urea-melamine resins, maleimide resins and polyimide resins, copolymers thereof, Examples include modified products and resins in which at least two of these are blended. Among them, an epoxy resin is preferably used from the viewpoint of the mechanical properties of the resulting molded product.

プリプレグは離型カバーにより担持されたものを使用することが望ましい。プリプレグを離型カバーで担持することで搬送時にプリプレグの樹脂が手や搬送装置に付着することを防ぐことが出来るため、ハンドリング性が向上するばかりか、搬送中のプリプレグの繊維乱れやプリフォーム要素前駆体の形状変化を防げるため、好ましい機械特性の成型品を得る。離型カバーの材質としては例えばポリオレフィンやポリエステル、ポリエステル、ポリプロピレン、フッ素樹脂などのフィルムや離型紙があるが、特に限定されない。 It is desirable to use a prepreg carried by a release cover. By supporting the prepreg with a mold release cover, it is possible to prevent the resin of the prepreg from adhering to the hand or the conveying device during transportation. Molded articles with favorable mechanical properties are obtained because the shape change of the precursor can be prevented. Materials for the release cover include, for example, polyolefin, polyester, polyester, polypropylene, fluororesin films, and release paper, but are not particularly limited.

賦形工程ではプリプレグと離型カバーとの密着性の観点からプリプレグを担持していた離型カバーごと賦形することが好ましく、本発明では離型紙に担持されたプリプレグを用いた。プリプレグと離型紙の密着性すなわち剥離強度はプリプレグの表面樹脂量、離型紙のコーティング剤の種類、付着量、熱処理量で調整する公知の方法を適用することで、所望の値に設定できる。好ましい範囲は50~2000mN/25mmで、剥離強度が低過ぎると基材に対して離型紙が浮き賦形時にシワは発生し、高過ぎるとプリフォームから剥がした際に離型紙自体も剥がれて、成型時に異物として残留し機械特性を低下させる。 In the shaping process, from the viewpoint of adhesion between the prepreg and the release cover, it is preferable to shape the prepreg together with the release cover carrying the prepreg. In the present invention, the prepreg carried by the release paper was used. The adhesion between the prepreg and the release paper, that is, the peel strength, can be set to a desired value by applying a known method for adjusting the amount of surface resin of the prepreg, the type of coating agent on the release paper, the amount of adhesion, and the amount of heat treatment. A preferable range is 50 to 2000 mN/25 mm. If the peel strength is too low, wrinkles will occur when the release paper is lifted from the substrate, and if it is too high, the release paper itself will peel off when peeled from the preform. It remains as a foreign matter during molding and deteriorates mechanical properties.

プリプレグと離型紙の剥離強度は下記のような公知な方法で測定される。離型紙を担持したシート状プリプレグを炭素繊維の方向を長さ方向として幅25mm、長さ300mmの短冊状に裁断し、試験片とする。次に、試験片を、試験片の全体を覆うことのできる大きさの両面接着テープ(例えば、ソニーケミカル社製両面テープT4000、幅50mm)を用いて、折れ角165°のステンレス製の支持具に、離型紙を外側にして張り付ける。別の支持具を引張試験機の下側チャック(固定)に装着するとともに、プリプレグから10mmほどあらかじめ引き剥がした離型紙の引き剥がし端をクリップ、金属線を介して上側チャック(可動)に装着し、23℃、50%RHの雰囲気にて引張速度200mm/分で離型紙を引っ張ってプリプレグから引き剥がし、そのときの荷重をチャート上に記録する。そして、荷重の山の頂点を高い方から5点、荷重の谷底点を低いほうから5点読み取り、それら10点の荷重の単純平均値を求めて剥離強度とする。なお、引張試験機としては、例えば、東洋ボールドウィン社製テンシロンUTM-4Lなどの万能型引張試験機を用いることができる。 The peel strength between the prepreg and the release paper is measured by the following known method. A sheet-like prepreg carrying a release paper is cut into strips having a width of 25 mm and a length of 300 mm with the direction of the carbon fibers as the length direction to obtain a test piece. Next, the test piece is attached to a stainless steel support with a bending angle of 165° using a double-sided adhesive tape large enough to cover the entire test piece (for example, double-sided tape T4000 manufactured by Sony Chemicals Co., Ltd., width 50 mm). , with the release paper facing out. Attach another support to the lower chuck (fixed) of the tensile tester, and attach the peeled end of the release paper, which has been peeled off from the prepreg by about 10 mm in advance, to the upper chuck (movable) via a clip and metal wire. , 23° C. and 50% RH, the release paper is pulled at a tensile speed of 200 mm/min to separate from the prepreg, and the load at that time is recorded on a chart. Five peak points of the load are read from the highest point, and five points of the bottom point of the load are read from the lowest point. As the tensile tester, for example, a universal tensile tester such as Tensilon UTM-4L manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd. can be used.

離型カバーの厚さは50~100μm以下が望ましく、薄過ぎると剛性が低く、離型紙自体にシワが入りプリフォーム要素のシワに繋がり、厚過ぎると屈曲変形できない。 The thickness of the release cover is desirably 50 to 100 μm or less. If it is too thin, the stiffness will be low, and the release paper itself will wrinkle, leading to wrinkles in the preform element.

[プリフォーム要素前駆体]
本発明で提示しているプリフォーム要素前駆体は、賦形する前の工程(前賦形工程)で得られる、プリプレグの積層体あるいは巻取体を示している。プリフォーム要素前駆体を所望の形状に賦形して、プリフォーム要素を形成する。
[Preform Element Precursor]
The preform element precursor presented in the present invention indicates a prepreg laminate or roll obtained in a step prior to shaping (pre-shaping step). A preform element precursor is formed into a desired shape to form a preform element.

[第1のプリフォーム要素]
本発明で提示している第1のプリフォーム要素は、プリフォームを構成するパーツである。所望の3次元形状を形成するため、アセンブリ後のプリフォーム内では外側に位置するように配置される。プリプレグを積層して得たプリフォーム要素前駆体を前賦形工程および本賦形工程で屈曲変形させ、コーナー部を形成する。
[First preform element]
The first preform elements proposed by the present invention are the parts that make up the preform. They are positioned outwardly within the preform after assembly to form the desired three-dimensional shape. A preform element precursor obtained by laminating prepregs is bent and deformed in a pre-shaping step and a main-shaping step to form a corner portion.

[第2のプリフォーム要素]
本発明で提示している第2のプリフォーム要素は、プリフォームを構成するパーツである。所望の3次元形状を形成するため、アセンブリ後のプリフォーム内では外側に位置するように配置させる。コーナー部の有無は特に限定されない。形状は特に限定されない。
[Second preform element]
The second preform elements proposed by the present invention are the parts that make up the preform. In order to form the desired three-dimensional shape, they are arranged so that they are positioned outwardly within the preform after assembly. The presence or absence of corner portions is not particularly limited. The shape is not particularly limited.

[第3のプリフォーム要素]
本発明で提示している第3のプリフォーム要素は、プリフォームを構成するパーツである。第1のプリフォーム要素と第2のプリフォーム要素のアセンブリ位置を決める、位置決めおよび締結の役割を担うため、第1のプリフォーム要素と第2のプリフォーム要素に接するように配置させたものである。また、アセンブリ後も第1のプリフォーム要素がスプリングバックする際にストッパーの役割を担うため、第1のプリフォーム要素をアセンブリする際にコーナー部に沿うような曲率の凹部を有する形状が望ましい。そのため、第3のプリフォーム要素を得るためのプリフォーム要素前駆体としては、プリプレグをロール状に巻き取ったものを用いることが望ましく、成型等のプリフォーム加工時にも、その他のプリフォーム要素間にボイドを発生させることなく、成型品コーナー部を所望の曲率に調整することができる。
[Third preform element]
The third preform element proposed by the present invention is the parts that make up the preform. In order to determine the assembly position of the first preform element and the second preform element, and play a role of positioning and fastening, it is arranged so as to contact the first preform element and the second preform element. be. Further, since it plays a role of a stopper when the first preform element springs back after assembly, it is desirable to have a shape having a concave portion with a curvature along the corner portion when assembling the first preform element. Therefore, as the preform element precursor for obtaining the third preform element, it is desirable to use a prepreg wound into a roll. It is possible to adjust the corner portion of the molded product to a desired curvature without causing voids.

[プリフォーム]
本発明で提示しているプリフォームはプリフォーム要素を組み合わせて形成させたものである。プリフォームをプレス成型、オートクレーブ成型あるいはOoA成型等により硬化させて、成型品を得ることができる。
[preform]
The preform proposed in the present invention is formed by assembling preform elements. A molded article can be obtained by curing the preform by press molding, autoclave molding, OoA molding, or the like.

ここまで説明したプリプレグを用いたプリフォームの製造方法について、以下説明する。本発明に係るプリフォームの製造方法は、下記(1)~(6)の工程を有するものである。
(1)前記プリプレグを積層してプリフォーム要素前駆体を得る積層工程
(2)第1の賦形型に前記プリフォーム要素前駆体を沿わせて、前記プリプレグ中の樹脂粘度が10Pa・s以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、屈曲角θ1(°)に屈曲させた、曲率半径R1(mm)のコーナー部を有する第1のプリフォーム要素前駆体を得る前賦形工程
(3)第2の賦形型に前記第1のプリフォーム要素前駆体を沿わせ、0.1MPa以下の減圧状態とし、前記プリプレグ中の樹脂粘度が500Pa・s以上に硬化するまで冷却し、屈曲角θ2(°:θ1≧θ2かつ90°≧θ2)に屈曲させ、曲率半径R2(mm)のコーナー部(R1>R2)を有する第1のプリフォーム要素を得る本賦形工程
(4)プリフォーム要素中の樹脂粘度が10Pa・S以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素前駆体を組み合わせる接合工程
(5)第3のプリフォーム要素前駆体にR3(mm:R3≧R2)の曲率半径を有する凹部を形成し、第3のプリフォーム要素とする凹部形成工程
(6)前記第2のプリフォーム要素を接合させた第3のプリフォーム要素の凹部に、前記第1のプリフォーム要素のコーナー部を嵌合させ、0.1MPa以下の減圧状態で、前記プリプレグ中の樹脂粘度が10Pa・S以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、一体化させるアセンブリ工程
各工程について、以下説明する。
A method for manufacturing a preform using the prepreg described so far will be described below. A preform manufacturing method according to the present invention includes the following steps (1) to (6).
(1) A lamination step of laminating the prepregs to obtain a preform element precursor (2) Laminating the preform element precursor along a first shaping mold so that the resin viscosity in the prepreg is 10 Pa s or more Preforming step (3) of obtaining a first preform element precursor having a corner portion with a radius of curvature R1 (mm), which is heated until softened to 500 Pa·s or less and bent at a bending angle θ1 (°). The first preform element precursor is placed along the second shaping die, the pressure is reduced to 0.1 MPa or less, and the viscosity of the resin in the prepreg is cooled to 500 Pa s or more. (°: θ1≧θ2 and 90°≧θ2) to obtain a first preform element having a corner portion (R1>R2) with a radius of curvature R2 (mm) (main shaping step (4) preform element) Bonding step (5) third preform element precursor by heating until the viscosity of the resin inside softens to 10 Pa s or more and 500 Pa s or less, and combining the second preform element and the third preform element precursor forming a recess having a radius of curvature of R3 (mm: R3≧R2) in the third preform element to form a recess (6) forming a third preform element to which the second preform element is joined; The corner portion of the first preform element is fitted in the concave portion of, and heated under a reduced pressure of 0.1 MPa or less until the resin viscosity in the prepreg softens to 10 Pa S or more and 500 Pa S or less, Assembly process for integration Each process will be described below.

[裁断工程]
本発明で用いられる裁断体は、シート状のプリプレグを所定形状に裁断したものまたはテープ状のプリプレグを裁断体形状に配置したものである。プリプレグの形態としては、広幅のシート状物または細幅のテープ状物、さらにこれらを複数層積層した形態が好適な例として挙げられる。
[Cutting process]
The cut body used in the present invention is obtained by cutting a sheet-like prepreg into a predetermined shape or by arranging tape-like prepreg in the shape of a cut body. Preferred examples of the form of the prepreg include a wide sheet-like article, a narrow tape-like article, and a form obtained by laminating a plurality of these.

[積層工程]
1つのプリフォーム要素前駆体を複数のプリプレグで構成する場合、プリプレグの各層の繊維方向を互いに同一方向とすると、成型時の繊維直交方向への流動性が向上し好ましい。一方、1枚の裁断体を構成するプリプレグの各層の繊維方向を互いに異なる方向とすると、繊維強化樹脂として複数の方向に強化されることになるため、好ましい機械特性を示す。そのため、複数のプリプレグの層は、少なくとも一部において、隣接する2層のプリプレグの繊維配向が互いに異なるように配置することも好ましい。なかでも、繊維強化樹脂は、通常、繊維方向の機械特性が繊維直交方向の機械特性よりも良好であるため、たとえば隣接する2層のプリプレグの繊維配向を互いに直交配置させることが好ましい。複数層からなるプリプレグの層のうち例えば隣接する2層のプリプレグの繊維方向を互いに直交配置させると、一方の層の繊維直交方向と他方の層の繊維方向が同一の方向となるため、良好な機械特性を効率的に発現することができる。このとき、次工程へのハンドリング性を低下させないためにプリフォーム要素前駆体の最外層表面の離型カバーは剥がさずに担持したままにするのが望ましい。
[Lamination process]
When one preform element precursor is composed of a plurality of prepregs, it is preferable that the fiber directions of the layers of the prepregs are made to be the same, because the fluidity in the direction perpendicular to the fibers during molding is improved. On the other hand, when the fiber directions of the layers of the prepreg constituting one cut body are different from each other, the fiber-reinforced resin is reinforced in a plurality of directions, exhibiting favorable mechanical properties. Therefore, it is also preferable that the plurality of prepreg layers are arranged such that the fiber orientations of two adjacent prepreg layers are different from each other, at least in part. Among them, fiber-reinforced resins generally have better mechanical properties in the direction of the fibers than in the direction perpendicular to the fibers, so it is preferable, for example, to arrange the fibers of two adjacent layers of prepreg so that the fibers are oriented perpendicular to each other. When the fiber directions of, for example, two adjacent prepreg layers among the prepreg layers consisting of multiple layers are arranged orthogonally to each other, the fiber orthogonal direction of one layer and the fiber direction of the other layer are the same direction, so it is favorable. Mechanical properties can be efficiently expressed. At this time, it is desirable that the release cover on the surface of the outermost layer of the preform element precursor is not peeled off so as not to deteriorate the handling property in the next step.

[前賦形工程]
プリフォーム要素前駆体を第1の賦形型に沿わせて第1のプリフォーム要素の略形状に屈曲変形させる工程で、プリフォーム要素前駆体を屈曲角θ1(°)に屈曲し、曲率半径R1(mm)のコーナー部を形成する。曲率半径R1(mm)は8mm以上10mm以下であることが好ましい。屈曲角θ1(°)は特に限定されないが、曲率R1(mm)は本賦形後に得られる、プリフォーム要素の所望の曲率R2(mm)よりも大きな値の略形状のプリフォーム要素を経由することで、プリプレグ層間の浮きがなく、シワのないプリフォーム要素を提供できる。
[Preforming process]
In the step of bending and deforming the preform element precursor along the first shaping die into the approximate shape of the first preform element, the preform element precursor is bent at a bending angle θ1 (°) and has a curvature radius of A corner portion of R1 (mm) is formed. The radius of curvature R1 (mm) is preferably 8 mm or more and 10 mm or less. The bending angle θ1 (°) is not particularly limited. Thus, it is possible to provide a wrinkle-free preform element without lifting between prepreg layers.

プリフォーム要素前駆体を加熱し、前駆体中の樹脂の粘度を10~100Pa・sに軟化させて賦形することが好ましい。樹脂粘度が高過ぎるままだと、プリフォーム要素が硬過ぎて所望の形状まで変形できない。樹脂粘度が低くなり過ぎると、軟化により崩れて所望の形状に形成できない。また、樹脂の硬化が進むと、成型の際に型に沿わず成型不良が発生する。なお、樹脂粘度はあらかじめプリフォームを構成する樹脂を昇温測定し、得られた樹脂粘度カーブから逆算し、第1の賦形型の加熱温度を設定することが好ましい。プリプレグ中の樹脂の粘度カーブは、TAインスツルメンツ社製ARES-G2を用いて周波数3.14rad/sec、昇温速度1.7℃/minで測定する。 Preferably, the preform element precursor is heated to soften the viscosity of the resin in the precursor to 10 to 100 Pa·s before shaping. If the resin viscosity remains too high, the preform element will be too stiff to deform to the desired shape. If the viscosity of the resin becomes too low, it will soften and collapse, making it impossible to form the desired shape. In addition, as the resin hardens, it does not conform to the mold during molding, resulting in molding defects. Incidentally, it is preferable to set the heating temperature of the first shaping mold by calculating the resin viscosity in advance from the obtained resin viscosity curve by heating and measuring the resin constituting the preform in advance. The viscosity curve of the resin in the prepreg is measured using ARES-G2 manufactured by TA Instruments at a frequency of 3.14 rad/sec and a heating rate of 1.7° C./min.

このとき、プリフォーム要素前駆体の最外層表面の離型カバーは剥がさずに担持したまま賦形することが望ましく、別の離型カバーを用いると密着性が損なわれ、離型カバーと表面プリプレグとの間に浮きが発生し、シワが発生し、表面品位が損なわれる。 At this time, it is desirable that the release cover on the surface of the outermost layer of the preform element precursor is not peeled off, but is shaped while being supported. , wrinkles are generated, and the surface quality is impaired.

第1の賦形型は賦形形状に合わせて、屈曲角θ1(°)で曲率R1(mm)のコーナー部を有すればよく、大きさやそれ以外の形状、特に限定されないが、プリフォーム要素前駆体を所望の位置で屈曲させるために、プリフォーム要素前駆体を引っ掛けるための溝や段差等の位置決め機構があることが好ましい。また、材質も特に限定されないが、プロフォーム要素前駆体への熱伝導性が高いことが好ましいため、例えばアルミニウム合金等や銅合金が挙げられ、治具内にヒーター機構や熱水の通水機構があることが望ましい。 The first shaping mold may have a corner portion with a bending angle θ1 (°) and a curvature R1 (mm) in accordance with the shaping shape, and the size and other shape are not particularly limited, but the preform element In order to bend the precursor at a desired position, it is preferable to have a positioning mechanism such as a groove or a step for hooking the preform element precursor. In addition, the material is not particularly limited, but since it is preferable that it has high thermal conductivity to the proform element precursor, for example, an aluminum alloy or a copper alloy can be used. It is desirable to have

賦形方法はエアー方式や磁力方式等の自動装置や手動での賦形等あるが、特に限定されない。本発明では図3に示すように加熱した第1の賦形型の位置決め機構にプリフォーム前駆体の端を引っかけて型に沿うように固定し、賦形型のコーナー部に接する部分を起点として、反対側の浮き上がった前駆体を複数回撫でつけるように賦形し、略形状のプリフォーム要素を得ることができる。 The shaping method includes automatic devices such as an air system and a magnetic force system, and manual shaping, but is not particularly limited. In the present invention, as shown in FIG. 3, the end of the preform precursor is hooked on the positioning mechanism of the heated first shaping die and fixed along the shaping die, and the portion in contact with the corner of the shaping die is used as the starting point. , the floated precursor on the opposite side can be shaped by stroking multiple times to obtain a substantially shaped preform element.

[本賦形工程]
本賦形工程は、前賦形工程で得られた、略形状のプリフォーム要素を第2の賦形型に沿わせて第1のプリフォーム要素に賦形する工程で、プリフォーム要素前駆体を屈曲角θ2(°)に屈曲し、曲率半径R2(mm)のコーナー部を形成する工程である。アセンブリ工程で第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素に第1のプリフォーム要素を干渉なく潤滑に嵌合させるために、屈曲角θ2(°)は90°以下が好ましく、曲率半径R2(mm)も最終的に得られるプリフォーム内の凹部、すなわち第3のプリフォーム要素のコーナー部の曲率半径R3(mm)よりも小さい曲率が好ましい。前記屈曲角θ2(°)が90°以上もしくは、前記曲率半径R2(mm)が前記曲率半径R3(mm)より大きいと、アセンブリ工程で第1のプリフォーム要素がその他のプリフォーム要素に引っ掛かり、うまく嵌合できなくなる。
[Main shaping process]
This shaping step is a step of shaping the substantially shaped preform element obtained in the pre-shaping step along a second shaping mold into a first preform element. is bent at a bending angle θ2 (°) to form a corner portion with a radius of curvature R2 (mm). The bending angle θ2 (°) is preferably 90° or less, and the curvature radius R2 The curvature (mm) is also preferably smaller than the curvature radius R3 (mm) of the recess in the finally obtained preform, that is, the corner portion of the third preform element. If the bending angle θ2 (°) is 90° or more, or if the radius of curvature R2 (mm) is larger than the radius of curvature R3 (mm), the first preform element is caught by other preform elements in the assembly process, It will not fit properly.

第1の賦形型とは異なる、室温の第2の賦形型に沿わせて賦形することで、賦形型自体の冷却の時間を割愛して、プリフォーム要素の冷却時間を縮小することができる。 By shaping along the second shaping die different from the first shaping die at room temperature, the cooling time of the shaping die itself is omitted, and the cooling time of the preform element is shortened. be able to.

このとき、プリフォーム要素と第2の賦形型を密閉された空間内で0.1MPa以下に減圧しながら冷却することで、積層時に抜けなかったプリフォーム要素前駆体内部の層間空気を抜き、層間密着させて、形状を整えることができる。 At this time, by cooling the preform element and the second shaping mold in a sealed space while reducing the pressure to 0.1 MPa or less, the interlayer air inside the preform element precursor that did not escape during lamination is removed, The shape can be adjusted by making the layers adhere to each other.

プリフォーム要素を冷却し、プリフォーム要素中の樹脂粘度を100Pa・s以上に固めながら層間密着させることで、スプリングバックしづらいプリフォーム要素を得ることができる。なお、前賦形工程同様、冷却温度は、あらかじめプリフォームを構成する樹脂を等温測定し、得られた樹脂粘度カーブから逆算し、樹脂粘度が100Pa・s以上となる温度域でプリフォーム要素を脱型すればよい。 By cooling the preform element and solidifying the resin viscosity in the preform element to 100 Pa·s or more and making the interlayers adhere to each other, it is possible to obtain a preform element that is difficult to spring back. As in the pre-shaping step, the cooling temperature is determined by isothermally measuring the resin constituting the preform in advance, calculating backward from the obtained resin viscosity curve, and cooling the preform element in a temperature range where the resin viscosity is 100 Pa s or more. It should be demolded.

このとき、前賦形工程同様プリフォーム要素の最外層表面の離型カバーは剥がさずに担持したまま賦形することが望ましい。 At this time, as in the pre-shaping step, it is desirable to carry the release cover on the surface of the outermost layer of the preform element without peeling it off.

第2の賦形型は賦形形状に合わせて、屈曲角θ2(°)で曲率R2(mm)のコーナー部を有すればよく、大きさやそれ以外の形状、特に限定されない。 The second shaping die may have a corner portion with a bending angle θ2 (°) and a curvature R2 (mm) in accordance with the shaping shape, and the size and other shapes are not particularly limited.

材質も第2の賦形型同様に、材質も特に限定されないが、プロフォーム要素からの熱伝導性が高いことが好ましいため、例えばアルミニウム合金等や銅合金が挙げられる。 As with the second shaping die, the material is not particularly limited, but it is preferable that the proform element has high thermal conductivity, so aluminum alloys and copper alloys, for example, can be used.

[接合工程]
熱された第2のプリフォーム要素に第3のプリフォーム要素前駆体を、プリフォーム要素中の樹脂粘度が10~500Pa・sとなる温度域まで加熱し接合する。このとき、それぞれのプリフォーム要素の接合する箇所のみ離型カバーを剥がす。接合するためには一度接合したプリフォーム要素同士が外れないことが重要で、加熱方法は特に限定されず、室温環境下でそれぞれのプリフォーム要素のタックで接合し、オーブンに入れて加熱する方法もあれば、加熱された治具上でプリフォーム要素を接合する方法もある。
[Joining process]
The third preform element precursor is heated to a temperature range where the viscosity of the resin in the preform element is 10 to 500 Pa·s and joined to the heated second preform element. At this time, the release cover is peeled off only at the joints of the respective preform elements. In order to join, it is important that the preform elements that have been joined once do not come off, and the heating method is not particularly limited. Another method is to join the preform elements on a heated fixture.

また、前記の通り第3のプリフォーム要素の位置がアセンブリする際の全てのプリフォーム要素の位置関係を決めるため、接合する第2のプリフォーム要素にマーキングして位置決めするとよい。マーキング方法は成型時に影響なければよく、特に限定されないが、例えば、第2のプリフォーム要素に微小な切込や樹脂片等のマーカーを入れて、位置決めしてもよい。 In addition, as described above, in order to determine the positional relationship of all preform elements when the position of the third preform element is assembled, it is preferable to mark and position the second preform element to be joined. The marking method is not particularly limited as long as it does not affect the molding. For example, a fine cut or a marker such as a resin piece may be made in the second preform element for positioning.

[凹部形成工程]
接合工程で組み合わされた第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素中の樹脂粘度を10~500Pa・sに軟化させて、アセンブリ工程で第1のプリフォーム要素を嵌合させるための、曲率半径R3(mm)の凹部を第3のプリフォーム要素に形成する。凹部形成方法は特に限定されないが、例えば曲率半径R3(mm)の円断面形状の治具を第3のプリフォーム要素に押し付けることで、所望の形状のコーナー部を形成できる。さらに、密閉された空間内で0.1MPa以下に減圧しながら第3のプリフォーム要素を前記円柱形状の治具で賦形して凹部を形成することが好ましい。これは、アセンブリあるいは成型時にプリフォーム内の各プリフォーム要素が変形もしくは流動し形状が変化することを避けるため、位置決め機構となる、第3のプリフォーム要素内を層間密着させ、固めておくことが望ましいためである。第2のプリフォーム要素あるいは第3のプリフォーム要素が複雑な形状でスプリングバックしやすい形状である場合は、樹脂粘度を1000Pa・s以上に固めてから脱型してもよい。
[Recess forming step]
For softening the resin viscosity in the second preform element and the third preform element combined in the joining process to 10 to 500 Pa s and fitting the first preform element in the assembly process, A recess having a radius of curvature R3 (mm) is formed in the third preform element. Although the method of forming the recess is not particularly limited, for example, a corner portion having a desired shape can be formed by pressing a jig having a circular cross section with a curvature radius of R3 (mm) against the third preform element. Furthermore, it is preferable to form the recess by shaping the third preform element with the cylindrical jig while reducing the pressure to 0.1 MPa or less in a closed space. In order to avoid deformation or flow of each preform element in the preform during assembly or molding and change in shape, the inside of the third preform element, which serves as a positioning mechanism, should be tightly adhered between layers. is desirable. If the second preform element or the third preform element has a complicated shape and is likely to spring back, the mold may be removed after the resin viscosity is set to 1000 Pa·s or more.

[アセンブリ工程]
本賦形工程で得られた第1のプリフォーム要素のコーナー部を凹部形成工程で得られた第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素の凹部に嵌合させる。それぞれのプリフォーム要素の接合する箇所のみ離型カバーを剥がす。組み合わせた後に、密閉された空間内で0.1Mpa以下に減圧しながら再度プリフォーム中の樹脂の粘度を10~500Pa・sに軟化させて層間密着させた後、冷却し、脱型する。このとき、第2の賦形型に沿わせてプリフォームをアセンブリしてもよい。
[Assembly process]
The corner portions of the first preform element obtained in the shaping step are fitted into the recesses of the second preform element and the third preform element obtained in the recess forming step. Only the part where each preform element joins is peeled off the release cover. After combining, the viscosity of the resin in the preform is softened again to 10 to 500 Pa·s while the pressure is reduced to 0.1 Mpa or less in a closed space, and the layers are adhered to each other, then cooled and removed from the mold. At this time, the preform may be assembled along the second shaping mold.

次に、実施例により本発明のプリフォーム要素、プリフォームおよびその成型品について、さらに詳細に説明する。本発明の実施例で用いた評価方法は、次のとおりである。 Next, the preform elements, preforms and moldings thereof according to the present invention will be described in more detail with reference to examples. The evaluation methods used in the examples of the present invention are as follows.

[第1のプリフォーム要素の表面品位]
プリフォーム要素前駆体を屈曲角90°で曲げて賦形した、第1のプリフォーム要素の最外層の最大凹凸差Rt(μm)を測定して、表面品位を評価した。シワによる偏肉や、離型カバー剥離時の樹脂ムラにより、最大凹凸差Rt(μm)は大きくなる。基準として、Rt≦80μmであれば、表面品位は良好と判断する。なお、最大凹凸差Rt(μm)は炭素繊維の配向方向と直交する方向における、JISB 0601:2013に基づいて測定されるうねり曲線から算出した。接触式表面粗さ測定器としては、例えば、株式会社小坂研究所製表面粗さ測定器SE-3500を用い、検出器としては触針先端半径2μmのダイヤモンド製の針を備え、測定力0.7mNで測定できるものを使用し、測定速度2mm/secで20mm走行して測定した。
[Surface Quality of First Preform Element]
The maximum unevenness difference Rt (μm) of the outermost layer of the first preform element formed by bending the preform element precursor at a bending angle of 90° was measured to evaluate the surface quality. The maximum unevenness difference Rt (μm) increases due to uneven thickness due to wrinkles and resin unevenness when the release cover is peeled off. As a standard, if Rt≦80 μm, the surface quality is judged to be good. The maximum unevenness difference Rt (μm) was calculated from an undulation curve measured in accordance with JISB 0601:2013 in a direction perpendicular to the orientation direction of the carbon fibers. As the contact-type surface roughness measuring instrument, for example, a surface roughness measuring instrument SE-3500 manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd. is used. A device that can be measured at 7 mN was used, and the measurement was performed by traveling 20 mm at a measurement speed of 2 mm/sec.

[第1のプリフォーム要素の寸法精度]
プリフォーム要素前駆体を屈曲角90°で曲げて賦形した、第1のプリフォーム要素を10分間放置し、屈曲角度変化量を評価した。屈曲角度が大きい程、スプリングバックによる形状変化が大きいとみなした。角度変化量が15°以下であれば、問題なくアセンブリできる程度と判断した。
[Dimensional Accuracy of First Preform Element]
A first preform element formed by bending a preform element precursor at a bending angle of 90° was allowed to stand for 10 minutes, and the amount of change in bending angle was evaluated. It was considered that the greater the bending angle, the greater the shape change due to springback. It was judged that assembly could be performed without any problem if the amount of change in angle was 15° or less.

[アセンブリ後のプリフォームの寸法精度]
第1のプリフォーム要素、第2のプリフォーム要素および第3のプリフォーム要素をアセンブリし、10分間放置した後の3辺の寸法を測定し、測定値と所望の寸法との乖離度で評価した。乖離度5%以内であれば、寸法精度が良好と判断した。
[Dimensional accuracy of preform after assembly]
After assembling the first preform element, the second preform element and the third preform element and leaving them for 10 minutes, the dimensions of three sides were measured, and the deviation between the measured values and the desired dimensions was evaluated. bottom. If the degree of deviation was within 5%, it was determined that the dimensional accuracy was good.

[成型品評価]
成型品の表面外観の目視観察および内部の顕微鏡観察を実施し、次の基準で評価した。なお内部観察ではキーエンス製VHX6000を使用した。
〇:表面の平滑性が均一かつ、内部に繊維の座屈、ボイドおよびマイクロクラック等の欠陥がない。
×:表面の平滑性にムラがある、あるいは内部に上記の欠陥がある。
[Molded product evaluation]
Visual observation of the surface appearance of the molded product and microscopic observation of the inside were carried out and evaluated according to the following criteria. For internal observation, VHX6000 manufactured by Keyence was used.
◯: The surface has uniform smoothness, and there are no defects such as fiber buckling, voids, or microcracks inside.
x: Surface smoothness is uneven, or the above defects are present inside.

実施例、比較例で用いたプリプレグは、次のとおりである。 The prepregs used in Examples and Comparative Examples are as follows.

[プリプレグ]
プリプレグとして、トレカT800糸および3900系エポキシ樹脂を用いた一方向プリプレグを用いた。このプリプレグをプリプレグAとし、プリプレグAの特性は次の通りである。
・炭素繊維密度:1.80g/cm
・樹脂含有率:35%
・厚み:0.17mm
・離型カバー:裏面に厚み50μmの離型紙を担持
[Prepreg]
As the prepreg, a unidirectional prepreg using Torayca T800 yarn and 3900 series epoxy resin was used. This prepreg is referred to as prepreg A, and the properties of prepreg A are as follows.
・Carbon fiber density: 1.80 g/cm 3
・Resin content: 35%
・Thickness: 0.17mm
・Release cover: Release paper with a thickness of 50 μm is carried on the back side

[切込挿入プリプレグ]
上記プリプレグに自動裁断機を用いて平均の切込長さ(強化繊維の繊維直交方向への投影長さ)が0.24mm、切込方向とプリプレグの強化繊維の主軸方向の成す角が14°の切込を挿入することで、切断された強化繊維の平均長さが25mmの切込挿入プリプレグを作製した。なお、切込はプリプレグの厚み方向に貫通させた。このプリプレグをプリプレグBとした。切込以外の特性は前述のプリプレグAと同様であった。
[Incision insertion prepreg]
Using an automatic cutting machine for the prepreg, the average cut length (the projected length of the reinforcing fiber in the direction perpendicular to the fiber) is 0.24 mm, and the angle formed by the cutting direction and the main axis direction of the reinforcing fiber of the prepreg is 14 °. By inserting the cuts, a cut-inserted prepreg in which the cut reinforcing fibers had an average length of 25 mm was produced. Note that the cut was made to penetrate the prepreg in the thickness direction. This prepreg was designated as prepreg B. The properties other than the cut were the same as those of the prepreg A described above.

[積層構成]
第1のプリフォーム要素前駆体および第2のプリフォーム要素前駆体の積層構成は[45/-45/0/90]とした。第3のプリフォーム要素前駆体は実施例と比較例で変えた。
[Lamination structure]
The stack configuration of the first preform element precursor and the second preform element precursor was [45/-45/0/90] s . The third preform element precursor varied between the examples and comparative examples.

(実施例1)
プリプレグ(B)を80mm×300mmに裁断し、積層構成が[45/0/-45/90]となるように積層し、第1のプリフォーム要素前駆体、第2のプリフォーム要素前駆体を作製した。[45/0/-45/90]における各数字は、プリフォーム要素前駆体の長手方向を0°方向とし、プリフォーム要素前駆体の長さ方向と強化繊維の主軸方向との成す角の大きさ(°)を表し、「s」とは、[ ]内の組合せを繰り返して積層したものと、この順序と逆順に積層したものとを準備し、これらを対称となるように積層した態様を示す。また、プリフォーム要素前駆体を得る際、最外層の表裏面のみに離型紙を残すように、不要な離型カバーをプリプレグから剥がしながら積層した。
(Example 1)
The prepreg (B) is cut to 80 mm × 300 mm, laminated so that the lamination structure is [45/0/-45/90] s , a first preform element precursor, a second preform element precursor was made. [45/0/−45/90] Each number in s is the angle between the longitudinal direction of the preform element precursor and the main axis direction of the reinforcing fibers, with the longitudinal direction of the preform element precursor being the direction of 0°. Represents the size (°), "s" is prepared by repeating the combination in [ ] and laminating in the reverse order, and laminating them so that they are symmetrical indicates Further, when obtaining the preform element precursor, the prepreg was laminated while peeling off the unnecessary release cover from the prepreg so that the release paper was left only on the front and back surfaces of the outermost layer.

続いて、プリプレグ(B)を50mm×300mmに裁断し、繊維方向に対して90°方向が円周方向となるように、巻いてロール状の第3のプリフォーム要素前駆体を作製した。 Subsequently, the prepreg (B) was cut into a size of 50 mm×300 mm and wound so that the circumferential direction was 90° to the fiber direction to produce a roll-shaped third preform element precursor.

まず、第1のプリフォーム要素前駆体を、60℃に加熱した、屈曲角度θ1=90°、曲率R1=10mmのコーナー部を有する第1の賦形型に沿わせて前賦形した。 First, the first preform element precursor was preshaped along a first shaping die heated to 60° C. and having corner portions with a bending angle θ1=90° and a curvature R1=10 mm.

次に前賦形工程で得られた、第1のプリフォーム要素を室温に保持された、屈曲角度θ2=80°、曲率R2=R4mmのコーナー部を有する第2の賦形型に沿わせて、密閉された空間内で0.1MPa以下に減圧して本賦形を実施した。 Next, the first preform element obtained in the pre-shaping step was held at room temperature, and was placed along a second shaping die having a corner portion with a bending angle θ2 = 80° and a curvature R2 = R4 mm. , This shaping was carried out by reducing the pressure to 0.1 MPa or less in a closed space.

その結果、第1のプリフォーム要素表面はシワなく、最大凹凸差Rt(μm)は20μmで、表面品位は〇であった。 As a result, the surface of the first preform element had no wrinkles, the maximum unevenness difference Rt (μm) was 20 μm, and the surface quality was ◯.

さらに、第1のプリフォーム要素の屈曲角度θ2(°)の変化量を計測した結果、11°に抑えられ、第1のプリフォーム要素の寸法精度としても〇であった。 Furthermore, as a result of measuring the amount of change in the bending angle θ2 (°) of the first preform element, it was suppressed to 11°, and the dimensional accuracy of the first preform element was also good.

ここで、積層工程で得られた、第2のプリフォーム要素前駆体はそのままプリフォーム要素とし、第3のプリフォーム要素前駆体を接合する位置に、切込線を入れてマーキングした。60℃に加熱されたツール板の上で第2のプリフォーム要素のマーキングした位置に第3のプリフォーム要素前駆体を接合した。 Here, the second preform element precursor obtained in the lamination step was used as a preform element as it was, and a cut line was made to mark the position where the third preform element precursor was to be joined. A third preform element precursor was bonded to the marked position of the second preform element on a tool plate heated to 60°C.

さらに、第3のプリフォーム要素前駆体に曲率R3=8mmの円柱状の治具を沿わせて、密閉された空間内で0.1MPa以下に減圧して、曲率R3=8mmのコーナー部を有する凹部を形成した。 Furthermore, a columnar jig with a curvature R3 = 8 mm was placed along the third preform element precursor, and the pressure was reduced to 0.1 MPa or less in a sealed space to form corners with a curvature R3 = 8 mm. A recess was formed.

上記の本賦形工程で得られた第1のプリフォーム要素の曲率R2=4mmのコーナー部を、上記凹部形成工程で得られた第3のプリフォーム要素の曲率R3=8mmの凹部に嵌合させた。60℃に加熱したツール板上で、密閉された空間を形成し、0.1MPa以下に減圧してアセンブリした。 The corner portion with a curvature R2 = 4 mm of the first preform element obtained in the main shaping step is fitted into the recess with a curvature R3 = 8 mm of the third preform element obtained in the recess forming step. let me A closed space was formed on a tool plate heated to 60° C., and the pressure was reduced to 0.1 MPa or less for assembly.

その結果、プリフォームの寸法が、所望の寸法から最大でも3%以下の乖離度に抑えられ、プリフォーム寸法精度としても〇であった。 As a result, the deviation of the preform dimensions from the desired dimensions was suppressed to 3% or less at the maximum, and the preform dimensional accuracy was also good.

得られたプリフォームをオートクレーブ成型し、100%硬化後した成型品の断面を観察した結果、成型品内部にボイドあるいはクラック、繊維層の座屈ないことを確認できたことから、成型品内部評価結果も〇であった。 The obtained preform was molded in an autoclave, and the cross section of the molded product after 100% curing was observed. As a result, it was confirmed that there were no voids or cracks inside the molded product, and no buckling of the fiber layer. The result was also 0.

(実施例2)
実施例1と同様にプリプレグ(B)を裁断および積層および巻き取り、第1、第2および第3のプリフォーム要素前駆体を得た。
(Example 2)
The prepreg (B) was cut, laminated and wound up in the same manner as in Example 1 to obtain first, second and third preform element precursors.

次に、第1のプリフォーム要素前駆体を、60℃に加熱した、屈曲角度θ1=90°、曲率R1=8mmのコーナー部を有する第1の賦形型に沿わせて前賦形した。 Next, the first preform element precursor was pre-shaped along a first shaping die heated to 60° C. and having corner portions with a bending angle θ1=90° and a curvature R1=8 mm.

次に前賦形工程で得られた、第1のプリフォーム要素を室温に保持された、屈曲角度θ2=80°、曲率R2=2mmのコーナー部を有する第2の賦形型に沿わせて、密閉された空間内で0.1MPa以下に減圧して本賦形を実施した。 Next, the first preform element obtained in the pre-shaping step was held at room temperature and was placed along a second shaping die having a corner portion with a bending angle θ2 = 80° and a curvature R2 = 2 mm. , This shaping was carried out by reducing the pressure to 0.1 MPa or less in a closed space.

その結果、第1のプリフォーム要素表面はシワなく、最大凹凸差Rt(μm)は22μmで、表面品位は〇であった。 As a result, the surface of the first preform element had no wrinkles, the maximum unevenness difference Rt (μm) was 22 μm, and the surface quality was ◯.

さらに、第1のプリフォーム要素の屈曲角度θ2(°)の変化量を計測した結果、10°に抑えられ、第1のプリフォーム要素の寸法精度としても〇であった。 Furthermore, as a result of measuring the amount of change in the bending angle θ2 (°) of the first preform element, it was suppressed to 10°, and the dimensional accuracy of the first preform element was also good.

ここで、積層工程で得られた、第2のプリフォーム要素前駆体はそのままプリフォーム要素とし、第3のプリフォーム要素前駆体を接合する位置に、切込線を入れてマーキングした。60℃に加熱されたツール板の上で第2のプリフォーム要素のマーキングした位置に第3のプリフォーム要素前駆体を接合した。 Here, the second preform element precursor obtained in the lamination step was used as a preform element as it was, and a cut line was made to mark the position where the third preform element precursor was to be joined. A third preform element precursor was bonded to the marked position of the second preform element on a tool plate heated to 60°C.

さらに、第3のプリフォーム要素前駆体に曲率R3=8mmの円柱状の治具を沿わせて、密閉された空間内で0.1MPa以下に減圧して、曲率R3=8mmのコーナー部を有する凹部を形成した。 Furthermore, a columnar jig with a curvature R3 = 8 mm was placed along the third preform element precursor, and the pressure was reduced to 0.1 MPa or less in a sealed space to form corners with a curvature R3 = 8 mm. A recess was formed.

上記の本賦形工程で得られた第1のプリフォーム要素の曲率R2=2mmのコーナー部を、上記凹部形成工程で得られた第3のプリフォーム要素の曲率R3=8mmの凹部に嵌合させた。60℃に加熱したツール板上で、密閉された空間を形成し、0.1MPa以下に減圧してアセンブリした。 The corner portion of the first preform element having a curvature of R2 = 2 mm obtained in the main shaping step is fitted into the recess of the third preform element having a curvature of R3 = 8 mm obtained in the recess forming step. let me A closed space was formed on a tool plate heated to 60° C., and the pressure was reduced to 0.1 MPa or less for assembly.

その結果、プリフォームの寸法が、所望の寸法から最大でも2%以下の乖離度に抑えられ、プリフォーム寸法精度としても〇であった。 As a result, the deviation of the preform dimensions from the desired dimensions was suppressed to a maximum of 2% or less, and the preform dimensional accuracy was also good.

得られたプリフォームをオートクレーブ成型し、100%硬化後した成型品の断面を観察した結果、成型品内部にボイドあるいはクラック、繊維層の座屈ないことを確認できたことから成型品内部評価結果も〇であった。 The resulting preform was molded in an autoclave, and the cross section of the molded product after 100% curing was observed. As a result, it was confirmed that there were no voids or cracks inside the molded product, and no buckling of the fiber layer. was also 0.

(比較例1)
プリプレグ(A)を実施例と同様に裁断および積層し、第1および第2プリフォーム要素前駆体を得た。第3のプリフォーム要素前駆体はピラミッド形状に[0/90]20Sで積層した。
(Comparative example 1)
The prepreg (A) was cut and laminated in the same manner as in Examples to obtain first and second preform element precursors. A third preform element precursor was laminated with [0/90] 20S in a pyramidal configuration.

次に、実施例2と同様に前賦形および本賦形を実施した。このとき、プリフォーム要素前駆体最外層を担持していた離型紙を剥ぎ取り、賦形時の当て紙としてFEPフィルムを用いた。 Next, pre-shaping and main shaping were carried out in the same manner as in Example 2. At this time, the release paper supporting the outermost layer of the preform element precursor was peeled off, and an FEP film was used as a backing paper for shaping.

その結果、第1のプリフォーム要素表面に樹脂量のムラが発生し、最大凹凸差Rt(μm)は100μmとなり、表面品位は×であった。 As a result, unevenness in the amount of resin occurred on the surface of the first preform element, the maximum unevenness difference Rt (μm) was 100 μm, and the surface quality was x.

さらに、実施例2と同様に接合、凹部形成、アセンブリを実施した。 Furthermore, bonding, recess formation, and assembly were carried out in the same manner as in Example 2.

その結果、第1のプリフォーム要素が上手く嵌合せず、プリフォームの寸法が、所望の寸法から最大6%乖離したため、プリフォーム寸法精度は×であった。 As a result, the first preform element did not fit well, and the dimensions of the preform deviated from the desired dimensions by 6% at maximum, so the preform dimensional accuracy was x.

得られたプリフォームをオートクレーブ成型し、100%硬化後した成型品の断面を観察した結果、成型品内部に第1のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素の間にボイドおよびクラックがあることを確認したので成型品内部評価結果も×であった。 The resulting preform was molded in an autoclave, and the cross section of the molded product after 100% curing was observed. was confirmed, the molded product internal evaluation result was also x.

(比較例2)
実施例2と同様にプリプレグ(B)を裁断および積層および巻き取り、第1、第2および第3のプリフォーム要素前駆体を得た。
(Comparative example 2)
The prepreg (B) was cut, laminated and wound up in the same manner as in Example 2 to obtain first, second and third preform element precursors.

次に、第1のプリフォーム要素前駆体を、60℃に加熱した、屈曲角度θ1=90°、曲率R1:2mmのコーナー部を有する第1の賦形型に沿わせて前賦形し、そのまま第1の賦形型で本賦形を実施した。 Next, the first preform element precursor is preshaped along a first shaping die heated to 60° C. and having corner portions with a bending angle θ1=90° and a curvature R1: 2 mm, The main shaping was carried out with the first shaping die as it was.

その結果、第1のプリフォーム要素の屈曲部からシワは発生し、最大凹凸差Rt(μm)は500μmで、表面品位は×であった。 As a result, wrinkles were generated from the bent portion of the first preform element, the maximum unevenness difference Rt (μm) was 500 μm, and the surface quality was x.

さらに、第1のプリフォーム要素の屈曲角度θ2(°)の変化量を計測した結果、8°に抑えられ、第1のプリフォーム要素の寸法精度は〇であった。 Furthermore, as a result of measuring the amount of change in the bending angle θ2 (°) of the first preform element, it was suppressed to 8°, and the dimensional accuracy of the first preform element was ◯.

さらに、実施例2と同様に接合、凹部形成、アセンブリを実施した結果、プリフォームの寸法が、第1のプリフォーム要素表面のシワによりアセンブリ位置がずれ、所望の寸法から最大で8%乖離したため、プリフォーム寸法精度を×であった。 Furthermore, as a result of carrying out bonding, recess formation, and assembly in the same manner as in Example 2, the dimensions of the preform deviated from the desired dimensions by a maximum of 8% due to the wrinkles on the surface of the first preform element causing the assembly position to shift. , the preform dimensional accuracy was ×.

得られたプリフォームをオートクレーブ成型し、100%硬化後した成型品の断面を観察した結果、成型品内部にボイドあるいはクラック、繊維層の座屈ないことを確認できたことから成型品内部評価結果は〇であった。 The resulting preform was molded in an autoclave, and the cross section of the molded product after 100% curing was observed. As a result, it was confirmed that there were no voids or cracks inside the molded product, and no buckling of the fiber layer. was 0.

(比較例3)
実施例2と同様にプリプレグ(B)を裁断および積層および巻き取り、第1、第2および第3のプリフォーム要素前駆体を得た。
(Comparative Example 3)
The prepreg (B) was cut, laminated and wound up in the same manner as in Example 2 to obtain first, second and third preform element precursors.

次に、実施例2と同様に前賦形を実施し、次に前賦形工程で得られた、第1のプリフォーム要素を室温に保持された、屈曲角度θ2=80°、曲率R2=2mmのコーナー部を有する第2の賦形型に沿わせて、減圧せずに本賦形した。 Next, preshaping was carried out in the same manner as in Example 2, and then the first preform element obtained in the preshaping step was held at room temperature, bending angle θ2 = 80°, curvature R2 = Main shaping was carried out along a second shaping mold having a corner portion of 2 mm without reducing the pressure.

その結果、第1のプリフォーム要素表面の最大凹凸差Rt(μm)は23μmで、表面品位は〇であったが、第1のプリフォーム要素の屈曲角度θ2(°)の変化量はスプリングバックにより50°となったため、第1のプリフォーム要素の寸法精度は×であった。 As a result, the maximum unevenness difference Rt (μm) on the surface of the first preform element was 23 μm, and the surface quality was ◯. , the dimensional accuracy of the first preform element was x.

さらに、実施例2と同様に接合、凹部形成、アセンブリを実施した結果、プリフォームの寸法が、第1のプリフォーム要素のスプリングバックにより上手く嵌合せず、所望の寸法から最大で13%乖離したため、プリフォーム寸法精度は×であった。 Furthermore, as a result of performing bonding, recess formation, and assembly in the same manner as in Example 2, the dimensions of the preform did not fit well due to the springback of the first preform element, and deviated from the desired dimensions by up to 13%. , the preform dimensional accuracy was x.

得られたプリフォームをオートクレーブ成型し、100%硬化後した成型品の断面を観察した結果、成型品内部にボイドあるいはクラック、繊維層の座屈ないことを確認できたことから成型品内部評価結果は〇であった。 The resulting preform was molded in an autoclave, and the cross section of the molded product after 100% curing was observed. As a result, it was confirmed that there were no voids or cracks inside the molded product, and no buckling of the fiber layer. was 0.

(比較例4)
実施例1と同様にプリプレグ(B)を裁断および積層し前賦形・本賦形することで、第1のプリフォーム要素を得た。
(Comparative Example 4)
A first preform element was obtained by cutting and laminating the prepreg (B) in the same manner as in Example 1, followed by pre-shaping and main shaping.

その結果、第1のプリフォーム要素表面の最大凹凸差Rt(μm)は20μmで、表面品位は〇であった。また、屈曲角度θ2(°)の変化量も10°となったため、第1のプリフォーム要素の寸法精度は〇であった。 As a result, the maximum unevenness difference Rt (μm) on the surface of the first preform element was 20 μm, and the surface quality was ◯. Further, since the amount of change in the bending angle θ2 (°) was also 10°, the dimensional accuracy of the first preform element was ◯.

ここで、第2のプリフォーム要素前駆体はそのままプリフォーム要素とし、第1のプリフォーム要素前駆体を接合する位置に、切込線を入れてマーキングした。 Here, the second preform element precursor was used as a preform element as it was, and the position where the first preform element precursor was to be joined was marked with a cut line.

上記の本賦形工程で得られた第1のプリフォーム要素の曲率R2=2mmのコーナー部を、第2のプリフォーム要素のマーキング位置に沿って接合し、60℃に加熱したツール板上で、密閉された空間を形成し、0.1MPa以下に減圧してアセンブリした。 The corners of the first preform element with a curvature R2 = 2 mm obtained in the above main shaping step are joined along the marking positions of the second preform element, and on a tool plate heated to 60 ° C. , a closed space was formed, and the pressure was reduced to 0.1 MPa or less for assembly.

その結果、プリフォームの寸法が、第1のプリフォーム要素が座屈し、所望の寸法から最大で10%乖離したため、プリフォーム寸法精度は×であった。 As a result, the first preform element buckled and the dimensions of the preform deviated from the desired dimensions by 10% at the maximum, so the preform dimensional accuracy was x.

得られたプリフォームをオートクレーブ成型し、100%硬化後した成型品の断面を観察した結果、成型品内部に繊維層の座屈を確認したので成型品内部評価結果も×であった。 The obtained preform was molded in an autoclave, and the cross section of the molded product after 100% curing was observed.

これらの結果を表1に整理した。 These results are summarized in Table 1.

Figure 2023097542000002
Figure 2023097542000002

本発明のプリフォームを用いて得られる成型品の用途としては、例えば、自動車や航空機におけるストリンガー等のジョイント部材などの航空機用部品が挙げられる。 Applications of molded articles obtained using the preform of the present invention include, for example, aircraft parts such as joint members such as stringers in automobiles and aircraft.

11 第1のプリフォーム要素前駆体
12 前賦形された第1のプリフォーム要素
13 本賦形された第1のプリフォーム要素
4 離型カバー
5 第1の賦形型
6 第2の賦形型
7 バギングフィルム
8 加熱源
11 first preform element precursor 12 pre-shaped first preform element 13 main-shaped first preform element 4 release cover
5 first shaping die 6 second shaping die 7 bagging film 8 heat source

Claims (3)

熱硬化樹脂および切込により分断された強化繊維で構成されたプリプレグを用いたプリフォーム要素を少なくとも3つ以上組み合わせたプリフォームの製造方法であって、少なくとも下記(1)~(6)の工程を有するプリフォームの製造方法。
(1)前記プリプレグを積層してプリフォーム要素前駆体を得る積層工程
(2)第1の賦形型に前記プリフォーム要素前駆体を沿わせて、前記プリプレグ中の樹脂粘度が10Pa・s以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、屈曲角θ1(°)に屈曲させた、曲率半径R1(mm)のコーナー部を有する第1のプリフォーム要素前駆体を得る前賦形工程
(3)第2の賦形型に前記第1のプリフォーム要素前駆体を沿わせ、0.1MPa以下に減圧した状態とし、前記プリプレグ中の樹脂粘度が500Pa・s以上に硬化するまで冷却し、屈曲角θ2(°:θ1≧θ2かつ90°≧θ2)に屈曲させた、曲率半径R2(mm)のコーナー部(R1>R2)を有する第1のプリフォーム要素を得る本賦形工程
(4)プリフォーム要素中の樹脂粘度が10Pa・S以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱された第2のプリフォーム要素と第3のプリフォーム要素前駆体を組み合わせる接合工程
(5)第3のプリフォーム要素前駆体にR3(mm:R3≧R2)の曲率半径を有する凹部を形成し、第3のプリフォーム要素とする凹部形成工程
(6)前記第2のプリフォーム要素を接合させた第3のプリフォーム要素の凹部に、前記第1のプリフォーム要素のコーナー部を嵌合させ、0.1MPa以下に減圧した状態で、前記プリプレグ中の樹脂粘度が10Pa・S以上500Pa・s以下に軟化するまで加熱し、一体化させるアセンブリ工程
A method for manufacturing a preform by combining at least three or more preform elements using a prepreg composed of a thermosetting resin and reinforcing fibers divided by cuts, the method comprising at least the following steps (1) to (6). A method for manufacturing a preform having
(1) A lamination step of laminating the prepregs to obtain a preform element precursor (2) Laminating the preform element precursor along a first shaping mold so that the resin viscosity in the prepreg is 10 Pa s or more Preforming step (3) of obtaining a first preform element precursor having a corner portion with a radius of curvature R1 (mm), which is heated until softened to 500 Pa·s or less and bent at a bending angle θ1 (°). The first preform element precursor is placed along the second shaping mold, the pressure is reduced to 0.1 MPa or less, and the viscosity of the resin in the prepreg is cooled to 500 Pa s or more. Obtaining a first preform element having a corner portion (R1>R2) with a radius of curvature R2 (mm) bent at θ2 (°: θ1≧θ2 and 90°≧θ2) Bonding step (5) of combining the second preform element and the third preform element precursor heated until the resin viscosity in the reform element is softened to 10 Pa·s or more and 500 Pa·s or less; third preform element forming a recess having a curvature radius of R3 (mm: R3≧R2) in the precursor to form a recess as a third preform element (6) forming a third preform to which the second preform element is joined The corner portions of the first preform element are fitted into the concave portions of the reform element, and the pressure is reduced to 0.1 MPa or less until the resin viscosity in the prepreg softens to 10 Pa·s or more and 500 Pa·s or less. Assembly process that heats and integrates
前記(1)積層工程および前記(2)前賦形工程において、プリプレグに担持させた離型カバーとともに賦形する請求項1に記載のプリフォーム要素の製造方法。 2. The method of manufacturing a preform element according to claim 1, wherein in the (1) lamination step and the (2) pre-shaping step, the prepreg is shaped together with a release cover carried by the prepreg. 前記曲率半径R1(mm)が8mm以上10mm以下であり、前期曲率半径R2(mm)が2mm以上4mm以下である請求項1または2に記載のプリフォームの製造方法。 3. The method of manufacturing a preform according to claim 1, wherein the curvature radius R1 (mm) is 8 mm or more and 10 mm or less, and the curvature radius R2 (mm) is 2 mm or more and 4 mm or less.
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