JP2023103616A - Preform manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FRP製成形品のプリフォームを製造するのに用いるプリフォームの製造方法に関し、さらに、同製造方法により製造したプリフォーム、同製造方法に用いる枠状治具、及びFRP製成形品の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a preform manufacturing method used to manufacture a preform for an FRP molded product, and furthermore, a preform manufactured by the same manufacturing method, a frame-shaped jig used for the manufacturing method, and an FRP molded product. It relates to the manufacturing method of
従来におけるプリフォームの製造方法としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載のプリフォームの製造方法は、シート状ベース基材の所定位置に強化繊維束を一方向に配置して接着することでプリフォームを製造する。シート状ベース基材は、不織布やマットから成るもので、強化繊維束と交差する方向に延びる多数の切り込みが形成してあり、これにより容易に変形することが可能である。
As a conventional preform manufacturing method, for example, there is a method described in
しかしながら、上記したような従来のプリフォームの製造方法では、シート状ベース基材を用いていたため、その分、プリフォームの厚さが増すうえに、ベース基材の部分が樹脂リッチの状態になるので、強度分布が不均一になる虞があり、このような問題点を解決することが課題であった。また、従来の製造方法では、プリフォームの形状に合わせてベース基材を切断する必要があるので、賦形型に配置する際の位置決めの基準が明確ではなく、プリフォームの形状精度に影響を及ぼす虞があった。 However, in the above-described conventional preform manufacturing method, since a sheet-like base material is used, the thickness of the preform increases accordingly, and the base material portion becomes resin-rich. Therefore, there is a risk that the intensity distribution will become non-uniform. In addition, in conventional manufacturing methods, it is necessary to cut the base material according to the shape of the preform. There was a fear that
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、均一な強度分布と良好な形状精度を有するプリフォームを得ることができるプリフォームの製造方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a preform manufacturing method capable of obtaining a preform having a uniform strength distribution and good shape accuracy.
本発明に係わるプリフォームの製造方法は、FRP製成形品のプリフォームを製造するに際し、長手方向に強化繊維を配向した繊維テープと、成形品の輪郭形状を囲繞する枠状治具とを用いる。そして、プリフォームの製造方法は、枠状治具に、その内側領域を覆うように繊維テープを平行に配置すると共に、繊維テープを積層して繊維積層体を形成し、枠状治具及び繊維積層体を賦形型に移動させて、繊維積層体を賦形することを特徴としている。 The preform manufacturing method according to the present invention uses a fiber tape having reinforcing fibers oriented in the longitudinal direction and a frame-shaped jig that surrounds the contour shape of the molded product when manufacturing a preform for an FRP molded product. . Then, the preform manufacturing method includes disposing fiber tapes in parallel on a frame-shaped jig so as to cover the inner region thereof, laminating the fiber tapes to form a fiber laminate, It is characterized by moving the laminate to a shaping mold to shape the fiber laminate.
本発明に係わるプリフォームの製造方法は、枠状治具上において、平行に配列し且つ積層した繊維テープのみで繊維積層体を形成するので、均一な強度分布を有するものとなり、また、繊維積層体を枠状治具とともに賦形型に配置して賦形するので、賦形型に対して精度良く位置決めすることが可能になり、良好な形状精度を有するプリフォームを得ることができる。 In the method of manufacturing a preform according to the present invention, the fiber laminate is formed only by the fiber tapes arranged and laminated in parallel on the frame-shaped jig, so that the fiber laminate has a uniform strength distribution. Since the body is placed in the shaping mold together with the frame-shaped jig and shaped, it is possible to position the body with high accuracy with respect to the shaping mold, and a preform having good shape accuracy can be obtained.
以下、図面に基づいて、本発明に係わるプリフォームの製造方法の一実施形態を説明する。また、以下の実施形態では、同製造方法により製造したプリフォーム、同製造方法に用いる枠状治具、及びFRP製成形品の製造方法の実施形態も含めて説明する。 An embodiment of the preform manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the following embodiments, the preform manufactured by the same manufacturing method, the frame-shaped jig used in the same manufacturing method, and the manufacturing method of the FRP molded product will also be described.
プリフォームの製造方法は、FRP製成形品のプリフォームを製造するに際し、図1に示すように、長手方向に強化繊維を配向した繊維テープ1と、成形品の輪郭形状を囲繞する枠状治具2とを用いる。
As shown in FIG. 1, a
繊維テープ1は、図1(C)に示すように、連続した炭素繊維等の強化繊維の束を平坦にしてステッチ1Aで固定したものである。この繊維テープ1は、より好ましい実施形態として、少なくとも片面にバインダが塗布してある。
As shown in FIG. 1C, the
枠状治具2は、金属やプラスチック等で成形することができる。枠状治具2は、成形品の輪郭に応じて様々な形状に形成したものであるが、図示例では、長方形における一方の長辺の中央を内側へ台形状に屈曲させた形状になっている。
The frame-
また、枠状治具2は、後述する繊維積層体の賦形時において、賦形型の一部として用いられる。このため、枠状治具2は、賦形型内に繊維積層体が引き込まれる分を考慮して、成形品の輪郭形状よりも一回り大きい内側領域を有しており、繊維積層体が賦形型に沿って滑らかに変形できるように、内側に、下り勾配を成す傾斜面2Aを有している。この枠状治具2は、図1(A)に示す基板3上に配置されると共に、図1(B)に示す位置決めピン4により位置決めする。
Further, the frame-
さらに、プリフォームの製造方法では、図1及び図2に示すように、枠状治具2の内側領域に、薄板状のテープサポーター5を配置する。テープサポーター5は、その材料が限定されるものではなく、少なくとも枠状治具2の厚さに相当する厚さ寸法を有する。
Furthermore, in the preform manufacturing method, as shown in FIGS. The material of the
さらに、プリフォームの製造方法では、枠状治具2の上面に、繊維テープ1の両端部を位置決めするための止着部としての両面粘着テープ6を配置する。両面粘着テープ6は、一方の面と他方の面とで粘着力の大きさが異なる。そして、この実施形態では、枠状治具2において繊維テープ1の長手方向と交差する辺、すなわち、枠状治具2の長方形部分の両短辺、及び台形部分の両斜辺に沿って両面粘着テープ6を配置している。これらの両面粘着テープ6は、粘着力が大きい面を上側にして枠状治具2に貼り付けてある。
Furthermore, in the preform manufacturing method, a double-sided
ここで、プリフォームの製造方法では、上記の繊維テープ1及び両面粘着テープ6を配置する際に、図1(A)及び図3に示すテープヘッド装置10を用いることができる。テープヘッド装置10は、一定方向に移動しながら繊維テープ1及び両面粘着テープ6を個別に繰り出して、加圧用ローラ10Aにより下向きに押圧する。このテープヘッド装置10は、例えば、多軸制御型の作業ロボットに装着して用いることができる。
Here, in the preform manufacturing method, the
また、図示のテープヘッド装置10は、繰り出した繊維テープ1を赤外線等で加熱する加熱器10Bを備えている。これは、先述したように、繊維テープ1の少なくとも片面にバインダが塗布してある場合に、下層又は上層の繊維テープ1、若しくは上下の繊維テープ1を加熱してバインダを溶融させ、これを加圧用ローラ10Aで押圧することで上下の繊維テープ1を接着する。
The illustrated
プリフォームの製造方法は、上述の如く基台3上に枠状治具2を位置決めし、テープサポーター5及び両面粘着テープ6を配置した後、図1(A)に示すように、枠状治具2に、その内側領域を覆うように繊維テープ1を平行に配置すると共に、繊維テープ1を積層して、図1(B)に示す繊維積層体Sを形成する。
In the preform manufacturing method, after positioning the frame-
なお、図1(A)は、一部の繊維テープ1示しているが、実際には、枠状治具2の内側全域を覆うように繊維テープ1を配列し、所望の枚数を積層する。この際、テープサポーター5は、枠状治具2の内側に繊維テープ1が自重で垂れ下がるのを阻止し、繊維積層体Sの形状を維持する。
Although FIG. 1(A) shows a part of the
次に、プリフォームの製造方法は、基台3上から枠状治具2とともに繊維積層体Sを移動させて、図4(A)に示す賦形型60にセットする。この際、繊維積層体Sは、それ自体及び枠状治具2により形状を維持することが可能であるから、枠状治具2とともに容易に移動可能である。
Next, in the preform manufacturing method, the fiber laminate S is moved from the
図示の賦形型60は、固定された下型60Lと、上下動可能な上型60Uとを備えている。下型60Lは、扁平な凹状の成形空間60Sを有し、他方、上型60Uは、成形空間60Sに対応する扁平な凸状を成している。繊維積層体Sは、枠状治具2とともに下型60Lの上面に位置決めされる。
The illustrated shaping die 60 includes a fixed lower die 60L and a vertically movable upper die 60U. The
その後、プリフォームの製造方法は、賦形型60において、上型60Uを下降させることで、図4(B)に示すように、上型60Uと下型60Lとの間で繊維積層体Sを加圧して三次元形状のプリフォームPに賦形する。この際、プリフォームの製造方法では、枠状治具2が、成形品の輪郭形状よりも大きい内側領域と内側の傾斜面2Aとを有するので、繊維積層体Sが滑らかに変形して中央の主要部分が賦形される。
Thereafter, in the preform manufacturing method, the upper mold 60U is lowered in the
しかも、プリフォームの製造方法では、一方の面と他方の面とで粘着力の大きさが異なる両面粘着テープ6を使用し、粘着力が大きい面を上側、すなわち繊維テープ1側にして配置してある。これにより、プリフォームの製造方法では、繊維積層体Sを賦形する際の圧力によって両面粘着テープ6が枠状治具2から剥がれ、賦形の抵抗になるのを防止している。なお、両面粘着テープ6が付着している繊維積層体Sの周囲部分は、後工程で切除する。
Moreover, in the method of manufacturing the preform, the double-sided
上記のように賦形されたプリフォームPは、その後、RTM(Resin Transfer Molding)成形される。つまり、プリフォームPは、熱硬化性樹脂の含浸、加熱及び加圧が施されてFRP製の成形品となる。 The preform P shaped as described above is then RTM (Resin Transfer Molding) molded. That is, the preform P is impregnated with a thermosetting resin, heated and pressurized to become an FRP molded product.
このようにして、プリフォームの製造方法は、枠状治具2上において、平行に配列し且つ積層した繊維テープ1のみで繊維積層体Sを形成するので、均一な強度分布を有するものとなる。また、上記のプリフォームの製造方法は、繊維積層体Sを枠状治具2とともに賦形型60に配置して賦形するので、賦形型60に対して精度良く位置決めすることが可能になり、良好な形状精度を有するプリフォームPを得ることができる。
In this manner, the preform manufacturing method forms the fiber laminate S only with the
また、上記のプリフォームの製造方法は、枠状治具2を基板3上に配置して繊維積層体Sを形成し、基板3上から、枠状治具2及び繊維積層体Sを移動させて賦形型60に配置するので、繊維積層体Sの形成作業や移動作業が容易であり、移動時における繊維積層体Sの形崩れを防止することができ、形状精度のさらなる向上に貢献することができる。
In the preform manufacturing method described above, the frame-shaped
さらに、上記のプリフォームの製造方法は、枠状治具2上に、粘着力が大きい面を上側にして配置した両面粘着テープ6により、繊維テープ1の両端部を位置決めする。これにより、上記のプリフォームの製造方法では、比較的安価で、容易に且つ確実に繊維テープ1の位置決めを行うことができると共に、賦形時には、後に切除する部分に両面粘着テープ6が付着するので、剥がす工程も不要であり、プリフォームPや成形品に異物として残ることもない。
Further, in the preform manufacturing method described above, both ends of the
さらに、上記のプリフォームの製造方法は、枠状治具2を基板3上に配置すると共に、枠状治具2の内側領域にテープサポーター5を配置して、繊維積層体Sを形成するので、繊維テープ1の垂れ下がりを防いで、繊維積層体Sの形状を維持することができる。
Furthermore, in the preform manufacturing method described above, the frame-shaped
さらに、上記のプリフォームの製造方法は、少なくとも片面にバインダを塗布した繊維テープ1を用い、枠状治具2に、一層目の繊維テープ1を配列した後、二層目以降においては、繊維テープ1を加熱してバインダにより上下の繊維テープ1同士を貼り付ける。これにより、上記のプリフォームの製造方法は、繊維テープ1同士が互いに接着された繊維積層体Sを得ることができ、繊維積層体Sの形崩れをより確実に防止すると共に、プリフォームPや成形品の形状精度のさらなる向上を実現することができる。
Furthermore, in the preform manufacturing method described above, the
また、上記のプリフォームの製造方法によれば、上下の繊維テープ1同士をバインダで接着するので、下層において隣接する繊維テープ1同士の間に、上層の繊維テープ1を配置することも可能であり、下層の繊維テープ1とは異なる方向に向けて上層の繊維テープ1を配置して強化繊維の配向を調整することもできる。
Further, according to the preform manufacturing method described above, since the upper and
さらに、上記のプリフォームの製造方法は、テープヘッド装置10を用いることで、繊維テープ1及び両面粘着テープ6の少なくとも一方の配置を自動化することができ、配置精度の向上やサイクタイムの短縮化を実現することができる。
Furthermore, in the preform manufacturing method described above, by using the
さらに、上記のプリフォームの製造方法により製造したプリフォームPは、強化繊維の分布が均一であると共に、形状精度が良好であり、FRP製成形品の品質向上に貢献することができる。 Furthermore, the preform P manufactured by the above preform manufacturing method has a uniform distribution of reinforcing fibers and good shape accuracy, and can contribute to the improvement of the quality of FRP molded products.
さらに、上記のプリフォームの製造方法に用いる枠状治具2は、比較的簡易な構造で繊維テープ1を配列して位置決めすることができるので、繊維積層体Sを精度良く形成することが可能であると共に、賦形型60に対する繊維積層体Sの移動作業や位置決め作業に容易に対処し得る。また、枠状治具2の上面に配置する止着部としては、上記の両面粘着テープ6のほか、賦形時の抵抗にならないものであれば良く、繊維テープ1の強化繊維間を貫通するピンや切刃等であっても良い。
Furthermore, since the
さらに、上記のプリフォームPをRTM成形することにより得たFRP製成形品の製造方法によれば、強度分布が均一で形状精度に優れた高品質のFRP製成形品を提供することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing an FRP molded article obtained by RTM molding the preform P, it is possible to provide a high-quality FRP molded article having a uniform strength distribution and excellent shape accuracy.
本発明に係わるプリフォームの製造方法、プリフォーム、枠状治具、及びFRP製成形品の製造方法は、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The preform manufacturing method, preform, frame-shaped jig, and FRP molded product manufacturing method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and do not depart from the gist of the present invention. It can be changed as appropriate within the range.
1 繊維テープ
2 枠状治具
3 基板
5 テープサポーター
6 両面粘着テープ
10 テープヘッド装置
60 賦形型
P プリフォーム
S 繊維積層体
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
長手方向に強化繊維を配向した繊維テープと、前記成形品の輪郭形状を囲繞する枠状治具とを用い、
前記枠状治具に、その内側領域を覆うように前記繊維テープを平行に配置すると共に、前記繊維テープを積層して繊維積層体を形成し、
前記枠状治具及び前記繊維積層体を賦形型に移動させて、前記繊維積層体を賦形することを特徴とするプリフォームの製造方法。 When manufacturing preforms for FRP molded products,
Using a fiber tape in which reinforcing fibers are oriented in the longitudinal direction and a frame-shaped jig that surrounds the contour shape of the molded product,
The fiber tapes are arranged in parallel on the frame-shaped jig so as to cover the inner region thereof, and the fiber tapes are laminated to form a fiber laminate,
A method of manufacturing a preform, wherein the frame-shaped jig and the fiber laminate are moved to a shaping mold to shape the fiber laminate.
前記基板上から、前記枠状治具及び前記繊維積層体を移動させて前記賦形型に配置することを特徴とする請求項1に記載のプリフォームの製造方法。 placing the frame-shaped jig on a substrate to form the fiber laminate;
2. The method of manufacturing a preform according to claim 1, wherein the frame-shaped jig and the fiber laminate are moved from the substrate and arranged in the shaping mold.
前記枠状治具上に、粘着力が大きい面を上側にして前記両面粘着テープを配置し、前記両面粘着テープにより前記繊維テープの両端部を位置決めすることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリフォームの製造方法。 Using double-sided adhesive tape with different adhesive strength on one side and the other side,
3. The method according to claim 1, wherein the double-sided adhesive tape is placed on the frame-shaped jig with the side having the higher adhesive strength facing upward, and both ends of the fiber tape are positioned by the double-sided adhesive tape. A method for manufacturing the described preform.
前記枠状治具に、一層目の前記繊維テープを配列した後、二層目以降においては、前記繊維テープを加熱して前記バインダにより上下の前記繊維テープ同士を貼り付けることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のプリフォームの製造方法。 A binder is applied to at least one side of the fiber tape,
After arranging the first layer of the fiber tapes on the frame-shaped jig, the fiber tapes are heated and the upper and lower fiber tapes are attached to each other by the binder in the second and subsequent layers. Item 5. A method for manufacturing a preform according to any one of Items 1 to 4.
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