JP4923632B2 - 繊維強化樹脂成形品の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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一方、ソフトピンチオフ構造を持つ成形型を使用するLRTM法では、キャビティ内に生じた気泡がソフトピンチオフ用クロスの部分からキャビティ外へ排出されるため、樹脂の事前脱泡が不要になる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記キャビティは平面矩形状に形成されるとともに、前記注入口は前記キャビティの中央と対応する位置に形成され、前記脱気用部材は前記キャビティにおける矩形状のコーナー部に配置されている。
請求項7に記載の発明は、キャビティが形成された第1の型とそのキャビティを覆う第2の型とを有し、前記キャビティの外側に前記キャビティを囲むように減圧通路が形成された成形型と、前記キャビティ及び前記減圧通路の一部に跨るように配置された脱気用部材と、前記減圧通路を介して前記キャビティ内の圧力を減圧する減圧手段と、前記キャビティに連通する注入孔を介して加圧した樹脂を前記キャビティ内に送り出す樹脂注入手段とを備えた繊維強化樹脂成形品の製造装置であって、前記樹脂注入手段は、前記減圧手段によって前記キャビティ内が減圧された状態で当該キャビティ内に前記樹脂を第1の圧力で注入し、前記キャビティ内に注入された樹脂がゲル化を開始した後、樹脂の注入圧力をLRTM(Light Resin Transfer Molding)法における注入圧力より高い第2の圧力に加圧して注入する。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記キャビティは平面矩形状に形成されるとともに、前記注入孔の注入口は、前記キャビティの中央と対応する位置に形成され、前記脱気用部材は複数設けられ、前記各脱気用部材は前記注入口からの距離が等しくかつ対称となるように、前記キャビティにおける矩形状のコーナー部に配置されている。
繊維強化樹脂成形品の製造にはLRTM(Light Resin Transfer Molding)法と同様にソフトピンチオフ構造を持つ成形型を使用する。図1及び図2に示すように、成形型11は第1の型としての下型12及び第2の型としての上型13を備えている。下型12及び上型13の一方が固定型に、他方が可動型に構成されている。なお、図1(a)は、上型13を省略した成形型11の概略平面図である。
強化繊維基材としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等からなる織物、編物、不織布の積層体又は三次元織物、三次元編物、組み紐が使用される。樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。
樹脂の注入開始から樹脂の注入停止までの圧力変化は、例えば、図3に示すようになる。樹脂の注入は、流量が一定となるように行われるため、キャビティ14内に樹脂が注入されるに伴って圧力は徐々に増加する。そして、ゲル化が開始された時点から圧力が急激に上昇した後、一定の圧力となる。
5点:欠陥(ドライスポット、気泡等)なし
4点:欠陥領域1.0%未満
3点:欠陥領域1.0%以上5%未満
2点:欠陥領域5.0%以上10.0%未満
1点:欠陥領域10.0%未満
その結果、第1実施例では評価点4点となり、第2実施例では評価点3点となり、比較例では評価点2点となった。第1実施例及び比較例により、ゲル化開始後、注入圧力を第2の圧力に加圧することにより品質が向上することが確認された。また、第1実施例及び第2実施例により、樹脂の注入速度が遅い方が、品質が向上することが確認された。
(1)ソフトピンチオフ構造を持つ成形型11のキャビティ14内に強化繊維基材30を配置した状態で、樹脂をLRTM法と同等の圧力で注入するとともに減圧通路15を介してキャビティ14内を減圧する。従って、事前に脱泡しないで樹脂を供給しても、樹脂から発生した気泡がキャビティ14外へ円滑に排出される。
○ ゲル化開始の時点を樹脂の注入開始からの経過時間で定める代わりに、キャビティ14内に注入された樹脂の状態の変化を検出してゲル化開始時点を推定してもよい。例えば、キャビティ14内に注入される樹脂の圧力を検出し、その圧力変化に基づいてキャビティ14内に注入された樹脂のゲル化開始時点を推定する。ゲル化が開始すると、キャビティ14内に樹脂を注入するのに必要な圧力が急激に上昇するため、前記樹脂の圧力変化に基づいてゲル化開始時点を推定できる。この場合、時間のみでゲル化開始時点を類推する場合に比較して、精度が高くなる。
○ 成形型11は、キャビティ14が平面矩形状で、樹脂の注入口19aがキャビティ14の中央に1個設けられ、脱気用部材18(ソフトピンチオフ用のクロス)が4箇所に対称に設けられた構成に限らない。キャビティ14は強化繊維基材30の形状に対応した形状に形成されるため、強化繊維基材30の形状が略四角板状と異なる形状になればキャビティ14の形状もそれに対応して変更される。強化繊維基材30は平板の四角板状に限らず、例えば、曲げ部を有する板状であってもよいし、任意の立体形状であってもよい。それに対応して脱気用部材18の数や配置位置を変更したり、注入口19aの位置や数を変更したりしてもよい。
○ 脱気用部材18は、ガラス繊維や炭素繊維に限らず、使用される樹脂に溶解しない材料であれば樹脂製でもよい。
○ 注入孔19及び排出孔20を共に上型13に設ける代わりに、いずれか一方を下型12に設けたり、共に下型12に設けたりしてもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
Claims (8)
- キャビティが形成された第1の型とそのキャビティを覆う第2の型とを備え、前記キャビティの外側に前記キャビティを囲むように減圧通路が形成されるとともに、前記キャビティ及び前記減圧通路の一部に跨るように脱気用部材を配置した状態で型閉じされる成形型内に強化繊維基材を配置した状態で前記減圧通路を介して前記キャビティ内を減圧するとともに、前記キャビティに連通する注入孔から樹脂を前記キャビティ内に注入して前記強化繊維基材に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程を備えた繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
前記キャビティ内に前記樹脂を第1の圧力で注入し、前記キャビティ内に注入された樹脂がゲル化を開始した後、樹脂の注入圧力をLRTM(Light Resin Transfer Molding)法における注入圧力より高い第2の圧力に加圧して注入することを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 前記樹脂の注入開始から予め設定された所定時間経過した時点で前記注入圧力が前記第2の注入圧力に高められる請求項1に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記キャビティ内に注入された樹脂のゲル化に必要なゲル化時間経過後も、前記第2の注入圧力を予め設定された時間保持する請求項1又は請求項2に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記第2の圧力とは、樹脂がゲル化を開始した後から硬化完了するまでの樹脂中の気泡が前記脱気用部材を通過可能な圧力である請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記脱気用部材は複数設けられ、前記各脱気用部材は前記注入孔の注入口からの距離が等しく、かつ対称に配置されている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- 前記キャビティは平面矩形状に形成されるとともに、前記注入口は前記キャビティの中央と対応する位置に形成され、前記脱気用部材は前記キャビティにおける矩形状のコーナー部に配置されている請求項5に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
- キャビティが形成された第1の型とそのキャビティを覆う第2の型とを有し、前記キャビティの外側に前記キャビティを囲むように減圧通路が形成された成形型と、
前記キャビティ及び前記減圧通路の一部に跨るように配置された脱気用部材と、
前記減圧通路を介して前記キャビティ内の圧力を減圧する減圧手段と、
前記キャビティに連通する注入孔を介して加圧した樹脂を前記キャビティ内に送り出す樹脂注入手段と
を備えた繊維強化樹脂成形品の製造装置であって、
前記樹脂注入手段は、前記減圧手段によって前記キャビティ内が減圧された状態で当該キャビティ内に前記樹脂を第1の圧力で注入し、前記キャビティ内に注入された樹脂がゲル化を開始した後、樹脂の注入圧力をLRTM(Light Resin Transfer Molding)法における注入圧力より高い第2の圧力に加圧して注入する繊維強化樹脂成形品の製造装置。 - 前記キャビティは平面矩形状に形成されるとともに、前記注入孔の注入口は、前記キャビティの中央と対応する位置に形成され、
前記脱気用部材は複数設けられ、前記各脱気用部材は前記注入口からの距離が等しくかつ対称となるように、前記キャビティにおける矩形状のコーナー部に配置されている請求項7に記載の繊維強化樹脂成形品の製造装置。
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