JP2023105450A - Method for producing fiber reinforced resin molded product - Google Patents

Method for producing fiber reinforced resin molded product Download PDF

Info

Publication number
JP2023105450A
JP2023105450A JP2022006280A JP2022006280A JP2023105450A JP 2023105450 A JP2023105450 A JP 2023105450A JP 2022006280 A JP2022006280 A JP 2022006280A JP 2022006280 A JP2022006280 A JP 2022006280A JP 2023105450 A JP2023105450 A JP 2023105450A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
molded product
producing
reinforced resin
resin molded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022006280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
勝宏 臼井
Katsuhiro Usui
賢求 姜
Hyungoo Kang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2022006280A priority Critical patent/JP2023105450A/en
Publication of JP2023105450A publication Critical patent/JP2023105450A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

To provide a method for producing a fiber reinforced resin molded product that can improve productivity while reducing an amount of carbon fiber waste and ensuring a mechanical strength of the molded product.SOLUTION: A method for producing a fiber reinforced resin molded product includes producing a fiber reinforced resin molded product having a fiber volume content (Vf) of 45% or more to 52% or less by impregnating and curing a thermosetting resin material into a preform made by arranging tape substrates comprising carbon fiber bundles in a width direction and stacking them in a thickness direction, the preform placed inside a cavity of a mold, and then forming them. In the method for producing a fiber reinforced resin molded product, when the preform is produced, the tape substrates are arranged with a gap therebetween.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、繊維強化樹脂成形品の製造方法に係り、さらに詳細には、炭素繊維の廃棄量を低減すると共に、成形品の機械的強度を確保しつつ、生産性を向上し得る繊維強化樹脂成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced resin molded product, and more particularly, a fiber-reinforced resin that can improve productivity while reducing the amount of carbon fiber waste and ensuring the mechanical strength of the molded product. The present invention relates to a method for manufacturing molded articles.

従来、軽量かつ機械的強度が高く、良好な外観を確保しながら、トリム加工を簡単に行うことができ、外周部分の強度が製品中央部分と同等となる、繊維強化プラスチックの成型方法が提案されている(特許文献1参照。)。この繊維強化プラスチックの成型方法は、織物などの強化繊維のみからなる第1の基材の外周部の少なくとも一部に、強化繊維に予め樹脂を含浸させた第2の基材を配置したプリフォームを構成し、該プリフォームを金型のキャビティ内に収納した後、樹脂を注入・硬化させることを特徴とする。この成型方法においては、RTM(Resin Transfer Molding)成形法が利用されている。 Conventionally, there have been proposals for molding methods for fiber-reinforced plastics that are lightweight, have high mechanical strength, can be easily trimmed while ensuring a good appearance, and have the strength of the outer peripheral portion equivalent to that of the central portion of the product. (See Patent Document 1.). This method of molding a fiber-reinforced plastic is a preform in which a second base material in which the reinforcing fibers are pre-impregnated with a resin is arranged on at least a part of the outer peripheral portion of the first base material made only of reinforcing fibers such as textiles. and after housing the preform in the cavity of the mold, the resin is injected and cured. In this molding method, an RTM (Resin Transfer Molding) molding method is used.

特開2010-76356号公報JP 2010-76356 A

しかしながら、特許文献1に記載のような繊維強化プラスチックをさらに厚肉化しようとすると、強化繊維、すなわち炭素繊維からなる織物の部分がさらに厚くなるため、樹脂含浸に時間がかかり、樹脂の含浸不良が発生し、機械的強度の低下が生じるおそれがあるという問題点があった。また、樹脂の含浸不良を防止するために、樹脂含浸に時間をかけると、生産性が低下するという問題点があった。さらに、炭素繊維からなる織物を積層して用いると、プリフォーム構成時のトリミング代が増大し易く炭素繊維の廃棄量が多くなるという問題点もあった。 However, when trying to further increase the thickness of the fiber-reinforced plastic as described in Patent Document 1, the portion of the woven fabric made of reinforcing fibers, that is, carbon fibers, becomes even thicker. There is a problem that there is a possibility that the mechanical strength may be reduced. In addition, if the resin impregnation takes time in order to prevent resin impregnation failure, there is a problem that productivity decreases. Furthermore, when fabrics made of carbon fibers are laminated and used, there is also the problem that the trimming allowance during preform construction tends to increase, resulting in a large amount of carbon fiber waste.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、炭素繊維の廃棄量を低減すると共に、成形品の機械的強度を確保しつつ、生産性を向上し得る繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and is a fiber that can improve productivity while reducing the amount of carbon fiber waste and ensuring the mechanical strength of the molded product. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a reinforced resin molded product.

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、炭素繊維束からなるテープ基材をその幅方向に並べ且つその厚さ方向に積層しさらに賦形したプリフォームを用い、このプリフォームを作製する際に、テープ基材の間に隙間を設けて並べることにより、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention used a preform formed by arranging tape substrates made of carbon fiber bundles in the width direction and laminating them in the thickness direction and shaping them, The present inventors have found that the above object can be achieved by arranging the tape substrates with a gap between them when producing this preform, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、成形型のキャビティ内に配置された、炭素繊維束からなるテープ基材をその幅方向に並べ且つその厚さ方向に積層すると共に賦形して作製したプリフォームに、熱硬化性樹脂材料を含浸・硬化させて成り、繊維体積含有率(V)が45%以上52%以下である繊維強化樹脂成形品の製造方法である。この繊維強化樹脂成形品の製造方法においては、プリフォームを作製する際に、テープ基材の間に隙間を設けて並べる。 That is, in the method for producing a fiber-reinforced resin molded product of the present invention, tape substrates made of carbon fiber bundles placed in a cavity of a mold are arranged in the width direction and laminated in the thickness direction, and shaped. A method for producing a fiber-reinforced resin molded article having a fiber volume content (V f ) of 45% or more and 52% or less, which is obtained by impregnating and curing a thermosetting resin material in a preform produced by the above. In this method for producing a fiber-reinforced resin molded product, when the preform is produced, the tape substrates are arranged with a gap therebetween.

本発明によれば、炭素繊維束からなるテープ基材をその幅方向に並べ且つその厚さ方向に積層しさらに賦形したプリフォームを用い、このプリフォームを作製する際に、テープ基材の間に隙間を設けて並べたため、炭素繊維の廃棄量を低減すると共に、成形品の機械的強度を確保しつつ、生産性を向上し得る繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供できる。 According to the present invention, when using a preform obtained by arranging tape base materials made of carbon fiber bundles in the width direction and laminating them in the thickness direction and shaping the preform, when producing this preform, the tape base material is Since the carbon fibers are arranged with a gap between them, it is possible to provide a method for manufacturing a fiber-reinforced resin molded product that can improve productivity while reducing the amount of carbon fiber waste and ensuring the mechanical strength of the molded product.

本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法の一実施形態を示すフロー図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flowchart which shows one Embodiment of the manufacturing method of the fiber reinforced resin molding of this invention. 図2(A)~(F)は、シート状基材の若干例を模式的に示す平面図である。FIGS. 2A to 2F are plan views schematically showing some examples of sheet-like substrates. 図3(A)及び(B)は、積層基材の一例及び他の例を模式的に示す分解斜視図である。FIGS. 3A and 3B are exploded perspective views schematically showing one example and another example of the laminated substrate. 図4(A)及び(B)は、プリフォームの一例を模式的に示す平面図及び断面図である。4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing an example of a preform. 成形品作製工程の要領を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the point of a molded article production process typically. テープ基材の間の隙間と繊維体積含有率(V)との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the gap between tape substrates and fiber volume fraction (V f ). テープ基材の間の隙間と圧縮強度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the gap between tape substrates and compressive strength. テープ基材の間の隙間と引張強度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the gap between tape substrates and tensile strength.

以下、本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the method for producing a fiber-reinforced resin molded product of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the dimensional ratios in the drawings quoted below are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from the actual ratios.

図1に示すように、本実施形態の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、プリフォーム作製工程S1と、成形品作製工程S2を有する。 As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a fiber-reinforced resin molded product according to this embodiment includes a preform manufacturing step S1 and a molded product manufacturing step S2.

<プリフォーム作製工程S1>
プリフォーム作製工程S1は、シート状基材作製工程S11と積層基材作製工程S12と賦形工程S13を有する。以下、各工程について更に詳細に説明する。
<Preform manufacturing step S1>
The preform manufacturing process S1 includes a sheet-like base material manufacturing process S11, a laminated base material manufacturing process S12, and a shaping process S13. Each step will be described in more detail below.

(シート状基材作製工程S11)
シート状基材作製工程においては、図2(A)~(E)に示すように、炭素繊維束からなるテープ基材15をその幅方向に並べて賦形前の積層基材11(11’)(図3参照)を形成するためのシート状基材13を作製する。シート状基材13を作製する際には、テープ基材15の間に隙間15Aを設けて並べる。
(Sheet-like base material preparation step S11)
In the sheet-shaped base material production process, as shown in FIGS. 2A to 2E, tape base materials 15 made of carbon fiber bundles are arranged in the width direction to form a laminated base material 11 (11′) before shaping. (see FIG. 3) is produced. When the sheet-shaped base material 13 is produced, the tape base materials 15 are arranged with a gap 15A between them.

ここで、炭素繊維束からなるテープ基材15としては、例えば、連続繊維からなる炭素繊維を糸で束ねて一体化した炭素繊維束をテープ状にしたものや、炭素繊維束を糸で更に束ねて一体化してテープ状にしたものを挙げることができる。このテープ基材15の幅は、例えば、5mm以上50mm以下であることが好ましく、5mm以上25mm以下であることがより好ましい。また、このテープ基材15の厚さは、例えば、0.1mm以上0.5mm以下であることが好ましい。さらに、このテープ基材15は、その表面側や裏面側に他のテープ基材や成形型への固定に利用できるエポキシ樹脂などのバインダーを含んでいることが好ましく、その含有量は5g/m以上15g/m以下であることが好ましい。 Here, as the tape substrate 15 made of a carbon fiber bundle, for example, a carbon fiber bundle formed by bundling carbon fibers made of continuous fibers with a thread and integrated into a tape shape, or a carbon fiber bundle further bundled with a thread. can be exemplified as a tape-like material formed by integrating the tape. The width of the tape substrate 15 is, for example, preferably 5 mm or more and 50 mm or less, more preferably 5 mm or more and 25 mm or less. Moreover, it is preferable that the thickness of the tape base material 15 is, for example, 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. Furthermore, the tape base 15 preferably contains a binder such as an epoxy resin that can be used for fixing to other tape bases or molds on the front side and back side, and the content is 5 g/m. It is preferably 2 or more and 15 g/m 2 or less.

上述の隙間15Aの幅は、0.5mm以上3mm以下であることが好ましく、0.5mm以上2mm以下であることがより好ましい。 The width of the gap 15A is preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more and 2 mm or less.

テープ基材15を並べる際には、例えば、成形品の長手方向を0°方向とした場合に、テープ基材15の長手方向を0°方向としたシート状基材131,134(図2(A)、(D)参照)、45°方向としたシート状基材132,135(図2(B)、(E)参照)、-45°方向としたシート状基材133(図2(C)参照)のように、成形品に対してテープ基材15の配向を変えたシート状基材13を適宜用いることが好ましい。 When arranging the tape substrates 15, for example, when the longitudinal direction of the molded product is the direction of 0°, the sheet-like substrates 131 and 134 (see FIG. 2 ( A) and (D)), sheet-like substrates 132 and 135 in the direction of 45° (see FIGS. 2B and 2E), sheet-like substrate 133 in the direction of −45° (see FIG. 2C )), it is preferable to appropriately use the sheet-like substrate 13 in which the orientation of the tape substrate 15 is changed with respect to the molded product.

なお、幅が狭い形状のシート状基材134としては、テープ基材15の長手方向を0°方向としたもののみを示したが(図2(D)参照、)、図2(B)、(C)に示した幅が広い形状のシート状基材132,133と同様にテープ基材の長手方向を45°方向、-45°方向としたものを適宜用いることもできる。 As the sheet-like base material 134 having a narrow width, only the tape base material 15 whose longitudinal direction is 0° direction is shown (see FIG. 2(D)), but FIG. As with the wide-shaped sheet-like substrates 132 and 133 shown in (C), it is also possible to appropriately use tape substrates whose longitudinal direction is 45° or -45°.

本実施形態においては、成形品作製用の可動型33の樹脂注入口33A側に配置され、プリフォーム10の表面を構成するシート状基材13を作製する際には、可動型33の可動方向に直交する方向において、樹脂注入口33Aの配設位置からその近傍までの領域内には、テープ基材15の間に隙間15Aを設けないことが好ましい(図2(E)、図4、図5参照)。なお、前記直交方向は、図2(E)におけるシート状基材の面内方向である。 In the present embodiment, when producing the sheet-like base material 13 which is arranged on the resin injection port 33A side of the movable mold 33 for producing a molded product and constitutes the surface of the preform 10, the movable direction of the movable mold 33 is In the direction orthogonal to , it is preferable not to provide a gap 15A between the tape substrates 15 in the region from the arrangement position of the resin injection port 33A to the vicinity thereof (Figs. 5). The orthogonal direction is the in-plane direction of the sheet-like substrate in FIG. 2(E).

上述の樹脂注入口33Aの配設位置からその近傍領域までの距離は、50mm以下であることが好ましい。 It is preferable that the distance from the arrangement position of the resin injection port 33A to the neighboring area is 50 mm or less.

また、樹脂注入口33A側のプリフォーム10の表面には、シート状基材13として炭素繊維からなる織物又はノンクリンプファブリック136を設けてもよい(図2(F)参照)。 Further, a woven fabric or non-crimp fabric 136 made of carbon fiber may be provided as the sheet-like base material 13 on the surface of the preform 10 on the resin injection port 33A side (see FIG. 2(F)).

なお、シート状基材作製工程においては、最後にトリミングを行ってもよい。 In addition, in the sheet-like base material production process, trimming may be performed at the end.

(積層基材作製工程S12)
積層基材作製工程においては、例えば、シート状基材13を19枚積層して賦形前の積層基材11(11’)を作製する(図3参照)。なお、図示しないが、各シート状基材に設けられた隙間は、テープ基材の乱れを抑制する観点からは、積層基材の層間においてずらして設けられていることが好ましい。一方、各シート状基材に設けられた隙間は、樹脂含浸性の向上の観点からは、積層基材の層間において揃って設けられていることが好ましい。ずらして設けられている場合の典型例としては、テープ基材の幅の半分だけずらして設けられている例を挙げることができる。
(Laminated substrate preparation step S12)
In the layered base material production step, for example, 19 sheet-like base materials 13 are laminated to produce a layered base material 11 (11') before shaping (see FIG. 3). In addition, although not shown, it is preferable that the gaps provided between the sheet-like base materials are shifted between the layers of the laminated base material from the viewpoint of suppressing disorder of the tape base material. On the other hand, from the viewpoint of improving resin impregnation, it is preferable that the gaps provided in each sheet-like base material are evenly provided between the layers of the laminated base material. A typical example of the staggered arrangement is the staggered arrangement by half the width of the tape substrate.

ここで、積層基材111は、シート状基材132にシート状基材133を積層したものである。また、積層基材112は、幅が狭い形状のシート状基材を11枚積層したものである。より詳細には、シート状基材134を6枚積層したものに、45°方向及び-45°方向にテープ基材の配向を変えたものを積層し、さらに、シート状基材134を3枚積層したものである。さらに、積層基材113は、シート状基材131を4枚積層したものに、シート状基材133を積層したものである。シート状基材13を積層する際には、上述したようにシート状基材13を構成するテープ基材15の配向を変えることによって、一体化させることが好ましい。 Here, the layered base material 111 is obtained by laminating a sheet-like base material 133 on a sheet-like base material 132 . Further, the laminated base material 112 is obtained by laminating eleven narrow sheet-like base materials. More specifically, six sheet-like substrates 134 are laminated, and tape substrates whose orientation is changed in the 45° direction and −45° direction are laminated, and three sheet-like substrates 134 are laminated. It is laminated. Further, the laminated base material 113 is obtained by laminating a sheet-like base material 133 on a laminate of four sheet-like base materials 131 . When laminating the sheet-shaped substrates 13, it is preferable to integrate them by changing the orientation of the tape substrates 15 constituting the sheet-shaped substrates 13 as described above.

なお、積層基材作製工程においては、シート状基材の位置決めが容易になるという観点から、最後にトリミングを行うことが好ましい。また、積層基材の形状によっては、途中でトリミングを行ってもよい。 In addition, in the layered base material production process, it is preferable to perform trimming at the end from the viewpoint of facilitating the positioning of the sheet-like base material. Further, depending on the shape of the laminated base material, trimming may be performed in the middle.

(賦形工程S13)
賦形工程においては、例えば、積層基材11を図示しないプリフォーム型に配置し、例えば、プレス加圧により25kPa以上100kPa以下で加圧、10秒間以上60秒間以下保持して賦形することにより、プリフォーム10を作製する(図4参照)。
(Shaping step S13)
In the shaping step, for example, the laminated base material 11 is placed in a preform mold (not shown), for example, by pressing at a pressure of 25 kPa or more and 100 kPa or less and holding it for 10 seconds or more and 60 seconds or less to shape it. , to produce a preform 10 (see FIG. 4).

<成形品作製工程S2>
成形品作製工程においては、例えば、高圧RTM成形法を利用することが好ましい。具体的には、図5に示すように、固定型31及び可動型33を備え、可動型33が樹脂柱入口33Aを有する成形型30のキャビティ30Aに図示しないプリフォームを配置する。次いで、熱硬化性樹脂主剤容器35及び硬化剤容器37から高圧により熱硬化性樹脂主剤21及び硬化剤23を供給し、これらの混合物である熱硬化性樹脂材料20を樹脂注入路39及び樹脂注入口33Aを通じてキャビティ30Aに供給する。しかる後、図示しないプリフォームに熱硬化性樹脂材料20を含浸・硬化させることにより、繊維体積含有率(V)が45%以上52%以下である繊維強化樹脂成形品1を作製する。このような繊維強化樹脂成形品は、例えば、自動車部品の一例であるセンターピラーに適用可能である。なお、図5においては、熱硬化性樹脂材料20の含浸・硬化が均一となるように、可動型33のほぼ中央に樹脂柱入口33Aが設けられている。
<Molded article production step S2>
It is preferable to use, for example, a high-pressure RTM molding method in the molded product manufacturing process. Specifically, as shown in FIG. 5, a fixed mold 31 and a movable mold 33 are provided, and the movable mold 33 places a preform (not shown) in a cavity 30A of the mold 30 having a resin column inlet 33A. Next, the thermosetting resin main agent 21 and the curing agent 23 are supplied from the thermosetting resin main agent container 35 and the curing agent container 37 under high pressure, and the thermosetting resin material 20, which is a mixture of these, is supplied to the resin injection path 39 and the resin injection path 39. Cavity 30A is fed through inlet 33A. After that, a preform (not shown) is impregnated with the thermosetting resin material 20 and cured to produce a fiber-reinforced resin molded product 1 having a fiber volume content (V f ) of 45% or more and 52% or less. Such a fiber-reinforced resin molded product can be applied, for example, to a center pillar, which is an example of automobile parts. In FIG. 5, a resin column inlet 33A is provided substantially in the center of the movable mold 33 so that the thermosetting resin material 20 is evenly impregnated and cured.

ここで、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を好適例として挙げることができる。熱硬化性樹脂主剤の粘度は、例えば、25℃において5000mPa・s以上15000mPa・s以下であることが好ましい。熱硬化性樹脂主剤や硬化剤の注入圧力は、例えば、8MPa以上20MPa以下であることが好ましい。熱硬化性樹脂材料の注入速度は80cm/s以上200cm/s以下であることが好ましく、熱硬化性樹脂主剤及び硬化剤の割合は体積比で2.5~4:1であることが好ましい。熱硬化性樹脂主剤や硬化剤の注入速度は、それぞれ、例えば、78cm/s、22cm/sであることが特に好ましい。型締め力は、例えば250ton以上300ton以下であることが好ましい。型隙間量は、例えば、2.5mm以上3.5mm以下であることが好ましい。型内真空度は、例えば、0.35kPa以上0.55kPa以下であることが好ましい。型締め保持時間は、30秒間以上40秒間以下であることが好ましい。 Here, as a thermosetting resin, an epoxy resin can be given as a suitable example. The viscosity of the main thermosetting resin is preferably, for example, 5000 mPa·s or more and 15000 mPa·s or less at 25°C. The injection pressure of the thermosetting resin main agent and curing agent is preferably, for example, 8 MPa or more and 20 MPa or less. The injection speed of the thermosetting resin material is preferably 80 cm 3 /s or more and 200 cm 3 /s or less, and the volume ratio of the thermosetting resin main agent and the curing agent is preferably 2.5 to 4:1. preferable. It is particularly preferable that the injection speeds of the main thermosetting resin and curing agent are, for example, 78 cm 3 /s and 22 cm 3 /s, respectively. The mold clamping force is preferably 250 tons or more and 300 tons or less, for example. It is preferable that the mold gap amount is, for example, 2.5 mm or more and 3.5 mm or less. The degree of vacuum in the mold is preferably, for example, 0.35 kPa or more and 0.55 kPa or less. The clamping holding time is preferably 30 seconds or more and 40 seconds or less.

次に、本実施形態の利点について説明する。
本実施形態の繊維強化樹脂成形品の製造方法によれば、上述のようにプリフォームを作製する際にテープ基材の間に隙間を設けて並べ、繊維強化樹脂成形品の繊維体積含有率(V)を45%以上52%以下とすることにより、無駄になる炭素繊維を少なくすることができ、樹脂含浸の際の樹脂流動を促進でき、さらに樹脂含浸性を向上できる。これにより、炭素繊維の廃棄量を低減できると共に、成形品の機械的強度を確保しつつ、生産性を向上できる繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供できる。さらに、樹脂含浸性が向上するので、必要な型締め力を低減でき、プレス機を小型化できるという副次的利点もある。
Next, advantages of this embodiment will be described.
According to the method for producing a fiber-reinforced resin molded product of the present embodiment, when the preform is produced as described above, the tape substrates are arranged with a gap between them, and the fiber volume content of the fiber-reinforced resin molded product ( By setting V f ) to 45% or more and 52% or less, waste carbon fibers can be reduced, resin flow during resin impregnation can be promoted, and resin impregnability can be improved. As a result, it is possible to provide a method for manufacturing a fiber-reinforced resin molded product that can reduce the amount of carbon fiber waste and improve productivity while ensuring the mechanical strength of the molded product. Furthermore, since resin impregnation is improved, there is a secondary advantage that the required mold clamping force can be reduced and the size of the press machine can be reduced.

本実施形態によれば、上述の隙間の幅を0.5mm以上3mm以下とすることにより、上述した利点に加えて、圧縮強度を確実に確保することができるという利点がある。 According to the present embodiment, by setting the width of the above-described gap to 0.5 mm or more and 3 mm or less, in addition to the advantages described above, there is an advantage that the compressive strength can be reliably ensured.

本実施形態によれば、上述の隙間の幅を0.5mm以上2mm以下とすることにより、上述した利点に加えて、圧縮強度及び引張強度を確実に確保することができるという利点がある。 According to the present embodiment, by setting the width of the above-described gap to 0.5 mm or more and 2 mm or less, in addition to the advantages described above, there is an advantage that the compressive strength and the tensile strength can be reliably secured.

本実施形態によれば、上述のように樹脂注入口の配設位置からその近傍までの領域内には、テープ基材の間に隙間を設けないことにより、上述した利点に加えて、樹脂注入口近傍のテープ基材の乱れを抑制することができる。これにより、機械的強度低下を抑制することができる。 According to this embodiment, in addition to the advantages described above, by not providing a gap between the tape substrates in the area from the position where the resin injection port is arranged to the vicinity thereof, resin injection can be achieved. Disturbance of the tape substrate near the entrance can be suppressed. Thereby, a decrease in mechanical strength can be suppressed.

本実施形態によれば、上述の樹脂注入口からその近傍領域までの距離を50mm以下とすることにより、上述した利点に加えて、機械的強度を確実に確保することができる。また、織物又はノンクリンプファブリックを用いることなく、テープ基材のみでプリフォームを作製することができるという副次的利点もある。 According to this embodiment, by setting the distance from the resin injection port to the neighboring area to 50 mm or less, it is possible to ensure mechanical strength in addition to the advantages described above. It also has the side advantage of being able to make a preform from just the tape substrate without using a woven or non-crimped fabric.

本実施形態によれば、樹脂注入口側のプリフォームの表面に炭素繊維からなる織物又はノンクリンプファブリックを設けることにより、上述した利点に加えて、テープ基材の乱れを抑制することができる。これにより、機械的強度の低下を抑制することができる。 According to this embodiment, by providing the surface of the preform on the side of the resin injection port with the woven fabric or non-crimp fabric made of carbon fiber, in addition to the advantages described above, it is possible to suppress the disturbance of the tape base material. This makes it possible to suppress a decrease in mechanical strength.

以下、本発明を若干の試験例により更に詳細に説明する。 The present invention will now be described in more detail with some test examples.

(試験例1~試験例9)
炭素繊維束からなるテープ基材(幅:25mm、厚さ:0.33mm)をテープ基材の間の隙間を-2.5mm~10mmとして配置してシート状基材を得た(図2参照)。
(Test Examples 1 to 9)
A sheet-like substrate was obtained by arranging tape substrates (width: 25 mm, thickness: 0.33 mm) made of carbon fiber bundles with a gap between the tape substrates of −2.5 mm to 10 mm (see FIG. 2). ).

次いで、得られたシート状基材を8枚積層して、各例の積層基材を得た。各例の積層基材における各シート状基材のテープ基材の配向方向は、-45°/45°/0°/0°/0°/0°/45°/-45°である(図3参照)。なお、同配向方向のテープ基材からなるシート状基材間において隙間は揃った状態とした。 Next, eight sheets of the obtained sheet-like base material were laminated to obtain a laminated base material of each example. The orientation directions of the tape base material of each sheet-like base material in the laminated base material of each example are −45°/45°/0°/0°/0°/0°/45°/−45° (Fig. 3). The gaps between the sheet-like substrates made of the tape substrates having the same orientation direction were evenly spaced.

さらに、得られた各例の積層基材を平板型の上に配置し、プレス加圧により50kPaで加圧、30秒間保持することにより、各例のプリフォームを得た。 Furthermore, the obtained laminated base material of each example was placed on a flat plate and pressurized at 50 kPa for 30 seconds to obtain a preform of each example.

しかる後、得られたプリフォームを固定型及び可動型を備えた成形型のキャビティ内に配置し、エポキシ樹脂材料を含浸・硬化させて、各例の繊維強化樹脂成形品を得た(図5参照)。なお、隙間が-2.5mmとは、テープ基材を2.5mm分重ねていることを意味する。 After that, the obtained preform was placed in a cavity of a mold equipped with a fixed mold and a movable mold, and impregnated with an epoxy resin material and cured to obtain a fiber-reinforced resin molded product of each example (Fig. 5 reference). The gap of -2.5 mm means that the tape substrates are overlapped by 2.5 mm.

ここで、エポキシ樹脂主剤の粘度は、25℃において10000mPa・sである。エポキシ樹脂主剤や硬化剤の注入圧力は、10MPaである。さらに、エポキシ樹脂主剤や硬化剤の注入速度は、それぞれ、78cm/s、22cm/sである。型締め力は、275tonである。型隙間量は、3mmである。型内真空度は、0.45kPaである。型締め保持時間は、35秒間である。固定型及び可動型の成形型温度はともに120℃である。 Here, the viscosity of the epoxy resin main agent is 10000 mPa·s at 25°C. The injection pressure of the epoxy resin main agent and curing agent is 10 MPa. Furthermore, the injection speeds of the epoxy resin main agent and curing agent are 78 cm 3 /s and 22 cm 3 /s, respectively. The mold clamping force is 275 tons. The mold gap amount is 3 mm. The degree of vacuum in the mold is 0.45 kPa. The clamp holding time is 35 seconds. The mold temperatures of the stationary mold and the movable mold are both 120°C.

上述の各試験例(隙間が-2.5mmの場合を除く。)においては、樹脂含浸の際の樹脂流動を促進でき、さらに樹脂含浸性を向上できた。その結果、これらの製造方法においては、炭素繊維の廃棄量を低減でき、さらに、繊維強化樹脂成形品の機械的強度を確保しつつ、生産性を向上できた。一方、隙間が-2.5mmの試験例においては、樹脂の含浸不良が観察された。 In each of the test examples described above (excluding the case where the gap was -2.5 mm), the resin flow during resin impregnation could be promoted, and the resin impregnation property could be improved. As a result, in these manufacturing methods, the amount of carbon fiber waste can be reduced, and productivity can be improved while ensuring the mechanical strength of the fiber-reinforced resin molded product. On the other hand, in the test example in which the gap was -2.5 mm, poor resin impregnation was observed.

<繊維体積含有率(V)の測定>
各例の繊維強化樹脂成形品の比較的内部から試料を切り出し、燃焼法により繊維体積含有率(V)を測定し、算出した。
<Measurement of Fiber Volume Content (V f )>
A sample was cut out from the relatively inside of the fiber-reinforced resin molded product of each example, and the fiber volume content (V f ) was measured and calculated by the combustion method.

図6より、テープ基材の間の隙間と繊維体積含有率(V)との間には相関関係がある。特に、テープ基材の幅が25mmの場合、実験値と計算値がほぼ一致することが分かった。テープ基材の幅が25mm以下の場合、繊維体積含有率(V)を45%以上52%以下とするために隙間の幅をテープ基材の幅が25mmの場合より狭くすることが好ましい。また、テープ基材の幅が25mm超の場合、繊維体積含有率(V)を45%以上52%以下とするために隙間の幅を若干広くすることができる。例えば、テープ基材の幅が50mmである場合、隙間の幅を7mm程度まで広くすることができる。 From FIG. 6, there is a correlation between the gap between the tape substrates and the fiber volume fraction (V f ). In particular, when the width of the tape base material is 25 mm, it was found that the experimental value and the calculated value substantially match. When the width of the tape substrate is 25 mm or less, it is preferable to make the width of the gap narrower than when the width of the tape substrate is 25 mm so that the fiber volume fraction (V f ) is 45% or more and 52% or less. Moreover, when the width of the tape base material is more than 25 mm, the width of the gap can be slightly widened in order to make the fiber volume fraction (V f ) 45% or more and 52% or less. For example, when the width of the tape substrate is 50 mm, the width of the gap can be increased to about 7 mm.

<圧縮強度の測定>
上述した各例の繊維強化樹脂成形品と同様の製造方法で作製した繊維強化樹脂成形品の比較的内部から試料を切り出し、JIS K 7076に準拠して、0°方向の圧縮強さを測定し、算出した。
<Measurement of compressive strength>
A sample was cut out from the relatively inside of the fiber-reinforced resin molded product manufactured by the same manufacturing method as the fiber-reinforced resin molded product of each example described above, and the compressive strength in the 0° direction was measured in accordance with JIS K 7076. , was calculated.

図7より、350MPa以上の圧縮強度を確保するという観点からは、テープ基材間における隙間の幅は、0.5mm以上3mm以下であることが好ましいことが分かった。 From FIG. 7, it was found that the width of the gap between the tape substrates is preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less from the viewpoint of ensuring a compressive strength of 350 MPa or more.

<引張強度の測定>
上述した各例の繊維強化樹脂成形品と同様の製造方法で作製した繊維強化樹脂成形品の比較的内部から試料を切り出し、JIS K 7073に準拠して、0°方向の引張強さを測定し、算出した。
<Measurement of tensile strength>
A sample was cut out from the relatively inside of the fiber-reinforced resin molded product produced by the same manufacturing method as the fiber-reinforced resin molded product of each example described above, and the tensile strength in the 0 ° direction was measured according to JIS K 7073. , was calculated.

図7及び図8より、350MPa以上の圧縮強度及び750MPa以上の引張強度を確保するという観点からは、テープ基材間における隙間の幅は、0.5mm以上3mm以下であることが好ましいことが分かった。さらに、図7及び図8より、350MPa以上の圧縮強度及び1200MPa以上の引張強度を確保するという観点からは、テープ基材間における隙間の幅は、0.5mm以上2mm以下であることが好ましいことが分かった。 7 and 8, from the viewpoint of ensuring a compressive strength of 350 MPa or more and a tensile strength of 750 MPa or more, it is preferable that the width of the gap between the tape substrates is 0.5 mm or more and 3 mm or less. rice field. Furthermore, from FIGS. 7 and 8, from the viewpoint of ensuring a compressive strength of 350 MPa or more and a tensile strength of 1200 MPa or more, the width of the gap between the tape substrates is preferably 0.5 mm or more and 2 mm or less. I found out.

以上、本発明を一実施形態及び若干の試験例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 As described above, the present invention has been described by one embodiment and some test examples, but the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the present invention.

例えば、上述の実施形態においては、テープ基材を並べて先にシート状基材を作製し、次いで、これを積層して、積層基材を作製する場合を例に挙げて説明したが、テープ基材を並べながら積層して、積層基材を作製してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the tape base material is arranged to form a sheet-like base material, and then the sheet-like base material is laminated to prepare the laminated base material. A laminated base material may be produced by laminating the materials while arranging them.

また、例えば、上述の実施形態においては、成形型が、固定型及び可動型を備え、可動型が樹脂柱入口を有する場合を例に挙げて説明したが、繊維強化樹脂成形品の形態に応じて、成形型の形態も適宜変更できる。 Further, for example, in the above-described embodiments, the mold has a fixed mold and a movable mold, and the movable mold has a resin column inlet. Therefore, the shape of the mold can be changed as appropriate.

1 繊維強化樹脂成形品
10 プリフォーム
11,11’,111,112,113 積層基材
13,131,132,133,134,135,136 シート状基材
15 テープ基材
15A 隙間
20 熱硬化性樹脂材料
21 熱硬化性樹脂主剤
23 硬化剤
30 成形型
30A キャビティ
31 固定型
33 可動型
33A 樹脂注入口
35 熱硬化性樹脂主剤容器
37 硬化剤容器
39 樹脂注入路
1 Fiber-reinforced resin molded article 10 Preforms 11, 11', 111, 112, 113 Laminated base material 13, 131, 132, 133, 134, 135, 136 Sheet-like base material 15 Tape base material 15A Gap 20 Thermosetting resin Material 21 Thermosetting resin main agent 23 Curing agent 30 Mold 30A Cavity 31 Fixed mold 33 Movable mold 33A Resin injection port 35 Thermosetting resin main agent container 37 Curing agent container 39 Resin injection path

Claims (6)

成形型のキャビティ内に配置された、炭素繊維束からなるテープ基材をその幅方向に並べ且つその厚さ方向に積層すると共に賦形して作製したプリフォームに、熱硬化性樹脂材料を含浸・硬化させて成り、繊維体積含有率(V)が45%以上52%以下である繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
前記プリフォームを作製する際に、前記テープ基材の間に隙間を設けて並べる
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。
A thermosetting resin material is impregnated into a preform made by arranging carbon fiber bundle tape substrates in the width direction, laminating them in the thickness direction, and shaping them, placed in the cavity of the mold. - A method for producing a fiber-reinforced resin molded product obtained by curing and having a fiber volume content (V f ) of 45% or more and 52% or less,
A method for producing a fiber-reinforced resin molded article, wherein the tape substrates are arranged with a gap therebetween when producing the preform.
前記隙間の幅が、0.5mm以上3mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。 2. The method for producing a fiber-reinforced resin molded article according to claim 1, wherein the width of said gap is 0.5 mm or more and 3 mm or less. 前記隙間の幅が、0.5mm以上2mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。 2. The method for producing a fiber-reinforced resin molded article according to claim 1, wherein the width of said gap is 0.5 mm or more and 2 mm or less. 前記成形型が、固定型及び可動型を備え、
前記可動型が、樹脂注入口を有し、
前記樹脂注入口側に位置する前記プリフォームの表面を構成する前記テープ基材を並べる際、前記可動型の可動方向に直交する方向における前記樹脂注入口の配設位置からその近傍までの領域内には、前記テープ基材の間に隙間を設けない
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1つの項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
the mold comprises a fixed mold and a movable mold;
The movable mold has a resin injection port,
When arranging the tape base material constituting the surface of the preform positioned on the resin injection port side, within the area from the arrangement position of the resin injection port to the vicinity thereof in the direction orthogonal to the moving direction of the movable mold The method for producing a fiber-reinforced resin molded product according to any one of claims 1 to 3, wherein no gap is provided between the tape base materials.
前記樹脂注入口の配設位置からその近傍領域までの距離が、50mm以下であることを特徴とする請求項4に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。 5. The method for producing a fiber-reinforced resin molded product according to claim 4, wherein the distance from the position where the resin injection port is arranged to the area in the vicinity thereof is 50 mm or less. 前記成形型が、固定型及び可動型を備え、
前記可動型が、樹脂注入口を有し、
前記樹脂注入口側の前記プリフォームの表面に炭素繊維からなる織物又はノンクリンプファブリックを設ける
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1つの項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
the mold comprises a fixed mold and a movable mold;
The movable mold has a resin injection port,
The method for producing a fiber-reinforced resin molded product according to any one of claims 1 to 3, wherein a woven fabric or non-crimped fabric made of carbon fiber is provided on the surface of the preform on the resin injection port side. .
JP2022006280A 2022-01-19 2022-01-19 Method for producing fiber reinforced resin molded product Pending JP2023105450A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022006280A JP2023105450A (en) 2022-01-19 2022-01-19 Method for producing fiber reinforced resin molded product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022006280A JP2023105450A (en) 2022-01-19 2022-01-19 Method for producing fiber reinforced resin molded product

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023105450A true JP2023105450A (en) 2023-07-31

Family

ID=87468852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022006280A Pending JP2023105450A (en) 2022-01-19 2022-01-19 Method for producing fiber reinforced resin molded product

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023105450A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101295936B1 (en) Reinforced thermoplastic-resin multilayer sheet material, process for producing the same, and reinforced thermoplastic-resin multilayer molded article
US5204033A (en) Method of fabricating a preform in a resin transfer molding process
EP1880819B1 (en) Preform moulding material
EP2554348B1 (en) Method for laminating fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg
JP6085798B2 (en) COMPOSITE MATERIAL FOR 3D SHAPE FORMING AND ITS MANUFACTURING METHOD
WO2014038710A1 (en) Manufacturing method for article molded from fiber-reinforced composite material, and article molded from fiber-reinforced composite material
EP3812118B1 (en) Prepreg sheet and manufacturing method therefor, fiber-reinforced composite material molded article and manufacturing method therefor, and method for manufacturing preform
US10493657B2 (en) Sheet-like reinforcing fiber base material, preform and fiber-reinforced resin molded product
US10576700B2 (en) Method for producing a fiber-reinforced plastic molded article
US10596778B2 (en) Fiber-reinforced composite material
US11173687B2 (en) Reinforced substrate for composite material, composite material, and method for manufacturing reinforced substrate for composite material
JP2008290421A (en) Manufacturing method of molding comprising prepreg laminate
KR20120091168A (en) Woven preform, composite, and method of making thereof
WO2017212835A1 (en) Reinforced base material for composite material component, composite material component, and method for manufacturing same
CA3088144A1 (en) Method for producing fiber-reinforced resin
JP2023105450A (en) Method for producing fiber reinforced resin molded product
CN106113531A (en) A kind of anti-roll production technology sticking up CFRT one-way tape composite sheet
CN113728038A (en) Method for producing fiber-reinforced composite material molded article, reinforced fiber base material, and fiber-reinforced composite material molded article
KR102307481B1 (en) manufacturing method for composite using preform
JP2017014367A (en) Fiber fabric used for production of composite material and method for producing composite material using fiber fabric
JP4019822B2 (en) Manufacturing method of fiber reinforced composite material
JP6460398B2 (en) RTM molding method
KR102056409B1 (en) Method of molding composite material using vartm
US11203178B2 (en) Reinforced substrate for composite material, composite material, and method for manufacturing reinforced substrate for composite material
JP2015189150A (en) Manufacturing method of frp structure