JP4572676B2 - ＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置にかかわり、更に詳しくはバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ：Vacuum-assisted Resin Transfer Molding) において分割注入を行うことにより樹脂成形物の硬化不良を改善し、モールド及び積層体に加工を施すことなく成形出来る繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置に関するものである。

従来、繊維強化樹脂成形物の製造方法として、樹脂トランスファー成形法（ＲＴＭ）またはバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）が知られており、特にバキューム樹脂トランスファー成形法は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）シート等の大型の樹脂成形物を製造する場合、大型成型性及びコスト面から多く適用されている。

上記、バキューム樹脂トランスファー成形法は、鉄等の金属製モールド上にガラス繊維等の繊維補強基材、ネット等のマット材を順次積層させた後、離型剤を塗布し、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、バキュームバック内の積層体をバッキュームした状態で積層体に反応樹脂材料を供給して含浸硬化させる方法が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。

然しながら、大型の樹脂成形物を製造する際、コア・インフュージョン(Core Infusion) でのモールド面における樹脂の流路経路が大きな問題となっている。

即ち、上記のような大型の樹脂成形物を製造する場合、積層体（コア材及び繊維補強基材等）に反応樹脂材料を均一に注入して含浸させることが難しいことから、分割注入するのが一般的であり、その際にはスパイラルホースを積層体の上、若しくは積層体の端部に一定間隔で配設し、そこから反応樹脂材料をを注入する方法が行われている。

しかし、この成型方法は、コア・インフュージョンの際にモールド（金属プレート等）面側に反応樹脂材料を注入することが困難であり、このため、モールドに穴開け加工を施して、その穴からモールド面へ反応樹脂材料を注入したり、また積層体に溝を切ったり、穴を開けてバッグ面からモールド面へ樹脂の流れを作る方法が行われていた。

然しながら、モールドに穴開け加工を施したり、積層体に溝を切ったりするには、多くの手間と時間がかかり、またコストアップと成る問題があり、生産性の向上を図ることが出来ないと言う問題があった。

更に、鉄等の金属製モールドを使用する際、低温環境下（例えば、１５℃を下回る状態）では、反応樹脂材料の発熱した反応熱が金属製モールドに吸収されて反応樹脂材料の硬化不良が起こる場合が多い。

即ち、金属製モールドの熱容量が大きいために、反応樹脂材料の常温硬化に必要な反応熱を金属製モールドが吸収してしまい、その結果として、反応樹脂材料の硬化が促進されずに均一な硬化状態とならず、硬化不良を起こすと言う問題が発生していた。
特表２０００−５０１６５９号公報 特表２００１−５１０７４８号公報

この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたもので、モールドや積層体に穴や溝加工を施すことなく、積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させることが出来、安価で生産性の向上を図ることが出来るＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、この発明のＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法は、金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を取付け、前記ゴム状弾性シート上に、マット材、繊維補強基材を少なくとも一層以上順次積層させた後、その全体をフィルム状のバキュームバックにより気密的に覆い、バキュームバック内の積層体をバッキュームして負圧状態にした状態で、前記樹脂供給通路に接続した反応樹脂材料の供給手段から反応樹脂材料を供給し、カバー部材の樹脂抽出孔から反応樹脂材料を抽出させて前記積層体全体に反応樹脂材料を均一に含浸せて硬化させることを要旨とするものである。

ここで、前記繊維補強基材間にコア材を介在させ、またゴム状弾性シートに、並列または交差する複数本の樹脂供給通路を形成し、この各樹脂供給通路の一端側に、反応樹脂材料の供給手段に接続するパイプをそれぞれ接続し、他端側にバキューム手段を接続するものである。

また、この発明のＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置は、金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を着脱可能に装着し、前記カバー部材の中空部内の樹脂供給通路の一端側に反応樹脂材料の供給手段に接続する供給パイプを接続し、他端側にバッキューム手段を接続したことを要旨とするものである。

ここで、前記カバー部材は、断面凹状の樋型をしており、上面に所定の間隔で樹脂抽出孔を形成し、また前記金属製のモールドが、金属製プレートである。

このように構成することで、モールドや積層体に穴や溝加工を施すことなく、積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させることが出来、安価で生産性の向上を図ることが出来るものである。

この発明は、上記のように構成したので、モールドに穴開け加工を施したり、積層体に溝を切ったり、穴を開ける作業を省略でき、この結果、安価で生産性の向上を図ることが出来、また積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させることが出来るので、樹脂成形物の硬化不良を有効に防止し、品質の向上を図ることが出来る効果がある。

以下、添付図面に基づきこの発明の実施の形態を説明する。

図１は、バキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ：Vacuum-assisted Resin Transfer Molding) による繊維強化樹脂成形物の製造方法を実施するための製造装置の概略斜視図、図２は図１のＸ部の拡大斜視図、図３は要部拡大断面図を示し、この繊維強化樹脂成形物の製造装置は、この発明の実施形態では、特にオートクレーブに入らないような形状（大きさ）の繊維強化樹脂成形物Ｗを製造する装置について説明する。

この発明の製造装置は、金属製のモールド１（金属プレート）上に、弾性があり，かつ平滑性，断熱性のゴムシート、またはポリウレタンシート等の分割された所定の厚さのゴム状弾性シート２を敷設し、この分割されたゴム状弾性シート２間には、それぞれ長手方向に連続する断面方形状の樹脂供給通路３を形成するものである。

前記樹脂供給通路３には、複数の樹脂抽出孔４を備え、かつゴム状弾性シート２の表面と面一となるカバー部材５を着脱可能に装着し、このカバー部材５は、樹脂，ゴム等の非金属材料または金属材料により断面凹状の樋型に形成され、前記樹脂供給通路３とカバー部材５とで常温硬化型の反応樹脂材料Ｑ（例えば、ビニールエステル等の熱可塑性材料）が流通する中空部３ａを区画形成するものである。

前記中空部３ａ内の樹脂供給通路３の一端側には、反応樹脂材料Ｑを収容した供給タンクや供給容器等の供給手段６に接続する供給パイプ７を接続し、また樹脂供給通路３の他端側には、吸引ポンプ等のバッキューム手段８を接続する吸引パイプ９が接続される。

前記ゴム状弾性シート２上には、ネット材等のマット材１０、ガラス繊維等の繊維補強基材１１、ウレタン等のコア材１２、繊維補強基材１３、ネット材等のマット材１４を順次積層させて敷設する。そしてこのように形成した積層体全体をフィルム状のバキュームバック１５で覆い、周縁部を金属製のモールド１上に接着テープ１６等で密閉する。

このようなＶａＲＴＭ製法による製造装置により、繊維強化樹脂成形物の製造方法について説明する。

先ず金属製のモールド１上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路３を形成した分割されたゴム状弾性シート２を敷設し、前記樹脂供給通路３に、複数の樹脂抽出孔４を備え、かつゴム状弾性シート２の表面と面一となる断面凹状の樋型に形成されたカバー部材５を取付ける。

そして、中空部３ａ内の樹脂供給通路３の一端側に、反応樹脂材料Ｑを収容した供給タンクや供給容器等の供給手段６に接続する供給パイプ７を接続し、また樹脂供給通路３の他端側には、吸引ポンプＰ等のバッキューム手段８を接続する吸引パイプ９が接続する。

この状態から、ゴム状弾性シート２上に、ネット材等のマット材１０、ガラス繊維等の繊維補強基材１１、ウレタン等のコア材１２、繊維補強基材１３、ネット材等のマット材１４を順次積層させて敷設する。

なお、コア材１２の材質は特に限定されず、金属または非金属材料により形成したハニカムコア等の他、他の材料を使用することも可能であり、更にコア材１２は必ずしも介在させる必要はない。そして、このように形成した積層体全体をフィルム状のバキュームバック１５で覆い、周縁部を金属製のモールド１上に接着テープ１６等で密閉する。

このように構成した状態で、前記バキュームバック１５で密封状態に覆われた積層体の内部をバッキューム手段８により吸引して負圧状態にし、一方、前記樹脂供給通路３に接続した反応樹脂材料Ｑの供給手段６から反応樹脂材料Ｑを供給すると、反応樹脂材料Ｑはカバー部材５の中空部３ａ内から樹脂供給通路３に流入し、更にカバー部材５に形成された複数の樹脂抽出孔４から積層体の内部に反応樹脂材料Ｑを抽出されて積層体全体に反応樹脂材料Ｑを均一に含浸せることが可能となる。

このように、大型の繊維強化樹脂成形物Ｗを製造する場合、上記のような樹脂供給通路３を介して複数の樹脂抽出孔４から反応樹脂材料Ｑを抽出させることで、時間差を持たせて樹脂材料の注入を行うことが出来、繊維強化樹脂成形物Ｗの一端側から反応樹脂材料Ｑを供給して含浸させる場合に比べて、均一に反応樹脂材料Ｑを含浸させることが出来るものである。

なお、この発明の実施例としては、例えば、
繊維強化樹脂成形物Ｗの大きさ（タテ×ヨコ×厚さ）：４ｍ×７ｍ×１０ｍｍ
バッキューム手段８による吸引圧力：０．１Ｍｐａ
反応樹脂材料Ｑの供給手段６からの樹脂材料の供給量：４２０kg
なお、流量は始めは多く、徐々に少なくなるようにするものである。

また、この発明の実施形態では、金属製のモールド１上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路３を形成した分割されたゴム状弾性シート２を敷設してあるので、反応樹脂材料Ｑが熱容量の大きい金属製のモールド１に直接接触することがなく、この結果、繊維強化樹脂成形物Ｗの発熱した反応熱が金属製のモールド１に吸熱されることがなく硬化不良を有効に防止することが出来る。

また、ゴム状弾性シート２は、樹脂材料に対する離型効果もあるため、予め離型剤を塗布する必要がなく、金属製のモールド１から繊維強化樹脂成形物Ｗを円滑に離型または剥離させることが出来る。この結果、生産性の向上を図ることも可能となる。

バキューム樹脂トランスファー成形法による繊維強化樹脂成形物の製造方法を実施するための製造装置の概略斜視図である。 図１のＸ部の拡大斜視図である。 要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 金属製のモールド ２ ゴム状弾性シート
３ 樹脂供給通路 ３ａ 中空部
４ 樹脂抽出孔 ５ カバー部材
６ 供給手段 ７ 供給パイプ
８ バキューム手段 ９ 吸引パイプ
１０ マット材 １１ 繊維補強基材
１２ コア材 １３ 繊維補強基材
１４ マット材 １５ バキュームバック
１６ 接着テープ

Claims (6)

1. 金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を取付け、前記ゴム状弾性シート上に、マット材、繊維補強基材を少なくとも一層以上順次積層させた後、その全体をフィルム状のバキュームバックにより気密的に覆い、バキュームバック内の積層体をバッキュームして負圧状態にした状態で、前記樹脂供給通路に接続した反応樹脂材料の供給手段から反応樹脂材料を供給し、カバー部材の樹脂抽出孔から反応樹脂材料を抽出させて前記積層体全体に反応樹脂材料を均一に含浸せて硬化させるＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法。
2. 前記繊維補強基材間にコア材を介在させる請求項１に記載のＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法。
3. ゴム状弾性シートに、並列または交差する複数本の樹脂供給通路を形成し、この各樹脂供給通路の一端側に、反応樹脂材料の供給手段に接続するパイプをそれぞれ接続し、他端側にバキューム手段を接続する請求項１または２に記載のＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造方法。
4. 金属製のモールド上に、マット材、繊維補強基材を少なくとも一層以上順次積層させた後、その全体をフィルム状のバキュームバックで気密的に覆い、バキュームバック内の積層体をバッキューム手段によりバッキュームして負圧状態にし、この状態で、反応樹脂材料供給手段から反応樹脂材料を供給し、前記積層体全体に反応樹脂材料を均一に含浸せて硬化させるＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置において、
   前記金属製のモールド上に、少なくとも一本以上の樹脂供給通路を形成したゴム状弾性シートを敷設し、前記樹脂供給通路に、複数の樹脂抽出孔を備え、かつゴム状弾性シートの表面と面一となるカバー部材を着脱可能に装着し、前記カバー部材の中空部内の樹脂供給通路の一端側に反応樹脂材料の供給手段に接続する供給パイプを接続し、他端側にバッキューム手段を接続したことを特徴とするＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置。
5. 前記カバー部材は、断面凹状の樋型をしており、上面に所定の間隔で樹脂抽出孔を形成した請求項４に記載のＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置。
6. 前記金属製のモールドが、金属製プレートである請求項４または５に記載のＶａＲＴＭ製造法による繊維強化樹脂成形物の製造装置。
   

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