JP4653539B2

JP4653539B2 - 繊維強化プラスチックの真空注入成形方法

Info

Publication number: JP4653539B2
Application number: JP2005099694A
Authority: JP
Inventors: 吾郎南; 俊秀野中
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006272910A

Description

本発明は繊維強化プラスチックの真空注入成形方法に関する。

軽量で高強度な素材として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が各種産業分野で注目されており、中でも炭素繊維強化プラスチックはその優れた機械特性等から多用されつつある。そして、このような繊維強化プラスチックは、従来ハンドレイアップ成形法により形成されることが多かったが、比較的大型の成形体を製造するには好ましくなく、コストがかかるとともに、製造中にスチレン等が揮散する問題等もあって、近年では真空吸引による減圧環境下で成形を行う真空注入成形法が採用されつつある。

この種の真空注入成形法については、例えば特許文献１にその基本的な技術が開示されており、成形型に繊維レイアップ層を配置し、この上に樹脂分配用の注入管を配設してバッグフィルムで包被するとともに、その周囲をシールして、真空吸引されたバッグフィルム内に樹脂を注入することにより成形体を得る構成とされている。また注入管は、繊維レイアップ層の上に配設されたチューブ状受け部に接続され、断面中空のチューブ状受け部から注入されるようになっている。
特開平１０−５０４５０１号公報

上記のような従来の真空注入成形法は、各種の成形法の中でも薄肉の成形品の製造に用いられる技術であり、樹脂の注入管はバッグフィルムの内側辺縁部に配設される形式が採用されていた。したがって、比較的大型の成形体を形成する場合には、このような注入管により注入樹脂を均一に拡散させることが困難であり、特に、炭素繊維強化プラスチックの成形においては、成形品の厚みが薄いために樹脂の注入時間を短く管理することが求められ、短時間に注入樹脂を全体に拡散させることが容易ではなかった。

そこで、注入管を成形型の辺縁部に配設するだけでなく、成形型の中央部にも配設して、樹脂を短時間に拡散させるようにすることが望ましい。しかし、注入管を強化繊維材料の直上に配設して成形すると、真空圧を大きくすることによって成形体に注入管の外形の型が残ってしまうという問題点があった。例えば、上記特許文献１には繊維レイアップ層の上のチューブ状受け部を介して樹脂注入する構成が開示されているが、この種のチューブ状受け部は、使用する注入管の口径が限定される上、成形体の大きさごとに長さの異なるものを用意する必要があって、コストの嵩む要因となる。

そこで本発明は、上記のような事情にかんがみてなされたものであり、注入管の口径や成形体の大きさ等にかかわらず、どのような成形体に対しても共通の部材を用いて、バッグフィルム内に短時間で樹脂を拡散させることができるようにして、これにより製造コストを抑えつつ効率よく成形することを可能にし、かつ、注入管の外形の型を残すことなく、表面平滑性に優れた成形体を得ることのできる繊維強化プラスチックの真空注入成形方法を提供するものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、成形型上にシート状の強化繊維材料を配設し、強化繊維材料の上に成形体の離型性を高める離型シート、および注入樹脂の拡散を促進する樹脂拡散ネットを順に敷設し、これらの強化繊維材料、離型シート並びに樹脂拡散ネ
ットをバッグフィルムによって成形型上に気密に被覆し、このバッグフィルム内を減圧する減圧源およびバッグフィルム内に樹脂を注入する注入管を配設して、真空吸引による減圧環境下でバッグフィルム内に樹脂を注入して成形体を得る繊維強化プラスチックの真空注入成形方法であって、前記注入管は、樹脂拡散ネットの上面に略平板状の注入管用サドルに支持されて配設され、この注入管用サドルには、注入管径よりも小さい幅の樹脂注入溝が形成されており、この注入管用サドルの樹脂注入溝の上に注入管を配置して樹脂注入がなされることを特徴としている。

この発明によれば、バッグフィルム内の樹脂拡散ネットの上面に樹脂の注入管を配設して樹脂の拡散を容易にし、強化繊維材料に対して短時間で均一に樹脂を含浸させることができる。そして、このように注入管を樹脂拡散ネットの上面に配設しても、注入管用サドルを介在させているので、注入管の外形の型を成形体の表面に残すことなく、平滑な表面に仕上げることができる。

また、本発明は上記構成の真空注入成形方法において、注入管用サドルが所定長さで略長方形状に形成され、樹脂注入溝はサドル中央に長手方向に形成されており、この注入管用サドルを複数個、樹脂拡散ネット上に連続させて敷設し、注入管の配設長さ全体が支持されることを特徴としている。

これにより、成形体の大きさにかかわらず共通の注入管用サドルを用いて注入管を必要箇所に必要長さだけ配設することができ、製造コストを抑えつつ効率よく成形することができる。

上述のように構成される本発明の繊維強化プラスチックの真空注入成形方法によれば、成形型の辺縁部だけでなく、強化繊維材料の直上にも注入管を配設することができ、成形体に注入管の型を残すことなく表面を平滑な状態に成形することができる。これにより、短時間での樹脂の拡散を可能にし、効率よく低コストで成形することができる。また、注入管用サドルが、注入管を樹脂注入溝の上に配設するだけで利用可能な構成であるので、注入管の口径を選ばず、一種類の注入管用サドルでどのような注入管を用いる場合にも使用することができる。さらに、成形型の大きさに合わせて、必要な箇所に注入管用サドルを複数個連続して敷設することで、どのような大きさの成形体にも適用することができる。

以下、本発明に係る螺旋案内板の真空注入成形方法を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明の繊維強化プラスチックの真空注入成形方法を示し、図１は本発明の真空注入成形方法を模式的に示す断面図、図２，３は注入管用サドルの斜視図、図４は本発明の真空注入成形方法の一例を示す斜視図である。なお、図１においては、図面を見やすくするために、成形型１や注入管９等の構成要素において断面ハッチングを省略して示している。

本発明の繊維強化プラスチックの真空注入成形方法においては、まず成形型１の上にシート状の強化繊維材料２を配設して進められる。強化繊維材料２には、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等の織物または不織布が好ましい。

次に、強化繊維材料２を配設した成形型１の上に離型シート３を敷設する。離型シート３は、硬化した注入樹脂の離型性を高めるものであり、注入樹脂に対して非接着性の材料
からなるシートが好ましい。また、成形型１の辺縁部には、注入樹脂の注入管９を配設する。この注入管９としては、例えば断面中空の多孔導管や、長尺帯状部材を螺旋状に巻回して管状に形成した導管などが好ましく、粘着材料やシールテープ等を用いて所定位置に固定される。

次に、離型シート３の上に樹脂拡散ネット４を敷設する。樹脂拡散ネット４は、注入樹脂の拡散を促進するものであり、注入樹脂を強化繊維材料２に偏りなく含浸させるとともに、成形型１上の所望の範囲全体に注入樹脂を拡散させうる、網状のシート材が好ましい。

かかる樹脂拡散ネット４の上にも、注入樹脂を短時間で拡散させるために、注入樹脂の注入管９を配設する。この樹脂拡散ネット４の上に配設する注入管９は、略平板状の注入管用サドル１０に支持されて配設される。

注入管用サドル１０は、図２に示すように、所定長さで略長方形状に形成されており、サドル中央に樹脂注入溝１０１が長手方向に形成されている。樹脂注入溝１０１は、注入管９の口径よりも小さい幅のスリット状に設けられ、この注入溝１０１の上に注入管９を支持しうるように構成されている。

この樹脂注入溝１０１は注入管用サドル１０の長手方向に１条設けられるだけでなく、サドルの大きさに合わせて、図３に示すように長手方向に不連続に複数条設けられてもよい。また、このような注入管用サドル１０は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、合成樹脂（例えばＰＶＣ等）、鉄、またはシリコンなどの合成ゴム類等のいずれの材質からなるものであってもよく、注入樹脂の流動性や脱型性に応じて適宜選択される。

かかる注入管用サドル１０を複数個、成形型１の幅方向に連続させて樹脂拡散ネット４上に敷設する。これにより、樹脂拡散ネット４の上面に樹脂注入溝１０１が同一直線上に不連続に複数条設けられることになり、これらの樹脂注入溝１０１の上に注入管９を配設する。そして、樹脂拡散ネット４上の注入管９の配設長さ全体が、これらの注入管用サドル１０に支持される。また、成形体の大きさ（すなわち成形型１の大きさ）に合わせて、かかる注入管用サドル１０を介した注入管９を、適宜間隔で複数本、樹脂拡散ネット４の上面に配設するようにしてもよい。注入管９は、上記と同様、例えば断面中空の多孔導管や、長尺帯状部材を螺旋状に巻回して管状に形成した導管などが好ましい。

続いて、これらの離型シート３並びに樹脂拡散ネット４、および注入管９を配設した成形型１を、バッグフィルム５で気密に被覆する。バッグフィルム５は、この種の真空注入成形法に一般的に用いられる気密な合成樹脂製のフィルム材であれば特に限定されない。そして、成形型１の周縁部において、粘着材料やシールテープなどのシール材７を用いてバッグフィルム５を成形型１の表面に固着する。これにより、成形型１とバッグフィルム５との間を、気密かつ密閉された成形部として構成する。また、バッグフィルム５で被覆した成形型１の端部には、成形部内の空気を吸気して減圧する減圧源８が接続される。

樹脂注入にあたっては、減圧源８によりバッグフィルム５による成形部内を減圧し、真空状態にする。そして、かかる真空吸引による減圧環境下で、注入管９から樹脂を注入し、成形部内に拡散させる。この注入樹脂としては、例えば、低粘度系のビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。注入樹脂は、成形型１の辺縁部から樹脂拡散ネット４を介して強化繊維材料２に含浸するとともに、樹脂拡散ネット４の上面の注入管９からも注入管用サドル１０の樹脂注入溝１０１を介して成形部内の全体にわたって均等に拡散され、強化繊維材料２に含浸する。

樹脂注入が完了すると、成形部内の真空状態を維持したまま注入樹脂を硬化させ、これにより、強化繊維材料と含浸一体化させる。成形型１から固化した成形体を脱型した後は、成形体の縁をトリミングして所望の成形体を得ることができる。ここで、樹脂拡散ネット４の上面にも注入管９を配設して樹脂注入を行ったが、注入管用サドル１０が介在することにより、成形体の表面に注入管９の外形の型が残らず、平滑な表面に仕上げることができる。

また、注入管用サドル１０は、樹脂注入溝１０１の上に注入管９を配設するだけで利用可能な構成であるので、注入管９の口径を選ばず、どのような注入管９にも用いることができる。さらに、成形型１の大きさに合わせて、必要な箇所に注入管用サドル１０を複数個連続して敷設することで、どのような大きさの成形体にも適用することができ、成形体の大きさ等にかかわらず共通の部材を用いて成形することができる。

したがって、本発明に係る繊維強化プラスチックの真空注入成形方法により、バッグフィルム内に短時間で注入樹脂を拡散させることができ、しかも成形体の表面に注入管の外形の型を残すことなく、製造コストを抑えつつ効率よく成形することができる。

また、従来の成形法に比較して物性を安定させることができるので、製品強度を高め、作業者の熟練度によらずに高品質の繊維強化プラスチックを形成することができ、作業中のスチレン等の揮散問題も解消することができる。

本発明は、繊維強化プラスチックを一定の品質を確保しつつ短時間で製造するのに利用することができる。

本発明に係る繊維強化プラスチックの真空注入成形方法を模式的に示す断面図である。本発明の真空注入成形方法における注入管用サドルの一例を示す斜視図である。注入管用サドルの他の形態を示す斜視図である。本発明に係る繊維強化プラスチックの真空注入成形方法の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１成形型
２強化繊維材料
３離型シート
４樹脂拡散ネット
５バッグフィルム
５１樹脂注入孔
６接着材料
７シール材
８減圧源
９注入管
１０注入管用サドル
１０１樹脂注入溝

Claims

成形型上にシート状の強化繊維材料を配設し、強化繊維材料の上に成形体の離型性を高める離型シート、および注入樹脂の拡散を促進する樹脂拡散ネットを順に敷設し、これらの強化繊維材料、離型シート並びに樹脂拡散ネットをバッグフィルムによって成形型上に気密に被覆し、このバッグフィルム内を減圧する減圧源およびバッグフィルム内に樹脂を注入する注入管を配設して、真空吸引による減圧環境下でバッグフィルム内に樹脂を注入して成形体を得る繊維強化プラスチックの真空注入成形方法であって、
前記注入管は、断面中空の多孔導管、または、長尺帯状部材を螺旋状に巻回して管状に形成した導管であり、
前記注入管は、樹脂拡散ネットの上面に略平板状の注入管用サドルに支持されて配設され、この注入管用サドルには、注入管径よりも小さい幅の樹脂注入溝がサドル中央に長手方向に形成されており、この注入管用サドルを複数個、樹脂拡散ネット上に連続させて敷設し、この注入管用サドルの樹脂注入溝の上に注入管を配設長さ全体が支持されるように配置して樹脂注入がなされることを特徴とする繊維強化プラスチックの真空注入成形方法。