JP5221105B2 - 繊維強化樹脂製賦形品およびその製造方法 - Google Patents
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プリフォームとしては、一方向に繊維が配向した底面部と、該底面部より立ち上がった側面部とを有し、側面部に円弧状の隅角部が形成されたものを用いることがある。
その対策として、側面部に円弧状の隅角部が形成されるように、複数枚のプリプレグを組み合わせて、プリフォームを製造することがあった。しかし、複数枚のプリプレグを用いても、成形品の強度低下を充分に防止できなかった。
そこで、自動化による連続生産を目的として、雌型と雄型とによりプリプレグを挟んで賦形する方法を適用することが考えられる。ところが、側面部に円弧状の隅角部が形成されるプリフォームを得るために、複数枚のプリプレグを用い、さらに雌型と雄型を用いた賦形方法を適用すると、プリフォーム中の繊維が蛇行してしまうことがあった。プリフォーム中の繊維が蛇行すると、プリフォームから得られる成形品の強度が低下したり、表面平滑性が低下して塗装性が損なわれたりする傾向にあった。
また、側面部に円弧状の隅角部を形成するにもかかわらず、成形品の強度低下および表面平滑性低下が防止された繊維強化樹脂製賦形品を高い生産性で製造できる繊維強化樹脂製賦形品の製造方法を提供することを目的とする。
底面部には、一方向に配向した繊維が含まれ、
隅角部の円弧の頂点を境界とした際の片側の第1側面部には、第1側面部の立ち上がり方向に対して85°〜90°で配向した繊維が含まれ、
もう一方の片側の第2側面部の、第1側面部側の部分には、前記第1側面部内の繊維が、第2側面部の立ち上がり方向に対して90°〜95°で配向するように繊維が入り込み、且つ、第2側面部の第1側面部側の部分には、第2側面部の立ち上がり方向に対して90°〜95°以外の方向で配向する繊維が含まれず、
第2側面部の残部には、第2側面部の立ち上がり方向に対して平行に配向した繊維が含まれていることを特徴とする。
雌型と雄型により挟んで賦形した際に、第1プリプレグおよび第2プリプレグを下記(a)〜(g)のように配置することを特徴とする。
(a)第1プリプレグおよび第2プリプレグが互いに重ならず、かつ、隙間が形成されないように並べる。
(b)第1プリプレグおよび第2プリプレグの両方が底面部と側面部を形成する。
(c)第1プリプレグにより、隅角部の円弧の頂点を境界とした際の片側の第1側面部を形成し、第1プリプレグおよび第2プリプレグの両方により、もう一方の片側の第2側面部を形成する。
(d)底面部における第2プリプレグの第1プリプレグ側の端部が、隅角部の、第1側面部における曲がり始め部分に達する。
(e)第2側面部における第1プリプレグの第2プリプレグ側の端部と、底面部および第2側面部の境界との角度が0度を超え90度以下になる。
(f)底面部における第1プリプレグの繊維方向と第2プリプレグの繊維方向とが、第2プリプレグの底面部と第2側面部との境界に対して垂直になる。
(g)底面部における第1プリプレグおよび第2プリプレグの、互いに突き合う端部が、底面部の繊維方向に対して平行になる。
本発明の繊維強化樹脂製賦形品の製造方法によれば、側面部に円弧状の隅角部を形成するにもかかわらず、成形品の強度低下および表面平滑性低下が防止された繊維強化樹脂製賦形品を高い生産性で製造できる。
本発明の繊維強化樹脂製賦形品(以下、賦形品と略す。)の一実施形態例について説明する。図1に、本実施形態例の賦形品を示す。この賦形品1は、底面部10と底面部10より立ち上がった側面部20とを有し、側面部20に円弧状の隅角部21が形成されたものである。
隅角部21の円弧の頂点Aを境界とした際の片側の第1側面部20aには、第1側面部20aの立ち上がり方向に対して垂直に配向した繊維22が含まれている。
隅角部21の円弧の頂点Aを境界とした際のもう一方の片側の第2側面部20bの、第1側面部20a側の部分には、第1側面部20a内の垂直に配向した繊維22が入り込んでいる。本実施形態例では、第2側面部20bに入り込んだ繊維22の長さは、底面部10に近づくにつれて短くなっている。
第2側面部20bの残部には、第2側面部20bの立ち上がり方向に対して平行に配向した繊維23が含まれている。本実施形態例では、繊維23の長さは、隅角部21の頂点A側にて、隅角部21の頂点Aに近づくにつれて短くなっている。
上記賦形品1では、第1の側面部20aと第2の側面部20bとの角度が90°になるように配置されている。
本発明の繊維強化樹脂製賦形品の製造方法(以下、製造方法と略す。)の一実施形態例について説明する。
本実施形態例の製造方法は、図2に示すように、側面31aに円弧状の隅角部31bが形成された台状凸部31を有する雌型30と、雄型とを用いて、第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bを一体化して、賦形品1を製造する方法である。
なお、図2は、第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bを雌型と雄型とにより挟んだ際の状態であるが、説明のために雄型の記載は省略している。
(a)第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bが互いに重ならず、かつ、隙間が形成されないように並べる。
(b)第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bの両方が底面部10と側面部20を形成する。
(d)底面部10における第2プリプレグ40bの第1プリプレグ40a側の端部41が、隅角部21の最も底面部10側の部分Dに沿い、第1側面部20aにおける曲がり始め部分Cに達する。
(e)第2側面部20bにおける第1プリプレグ40aの第2プリプレグ40b側の端部42と、底面部10および第2側面部20bの境界Eとの角度αが0度を超え90度以下になる(図示例では60度)。角度αが90度を超えると、第2側面部20bにおいて、第2プリプレグ40bの第1プリプレグ40a側かつ底面部10より最も遠い側の端部に、底面部10に達しない繊維長の短い繊維が存在してしまう。そのため、成形品の第2側面部20bの強度が低下する。
また、本実施形態例では、第2側面部20bにおいて、第1プリプレグ40aの第2プリプレグ40bの側の端部42を、隅角部21の頂点Aから第2側面部20bの曲がり始め部分Bまでの間に配置する。
このように底面部10の繊維が配向することにより、第1側面部20aにおける第1プリプレグ40aの繊維方向が第1側面部20aの立ち上がり方向に対して垂直になり、第2側面部20bにおける第2プリプレグ40bの繊維方向が第2側面部20bの立ち上がり方向に対して平行になる。
(g)底面部10における第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bの、互いに突き合う端部43,44が、底面部10の繊維方向に対して平行になる。
第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bに含まれる繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、高強度ポリエステル繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維、ナイロン繊維などが挙げられる。これらの中でも、賦形品1より得られる成形品の比強度および比弾性に優れることから、炭素繊維が好ましい。
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、賦形品1より得られる成形品の強度を高くできることから、エポキシ樹脂が好ましい。
また、第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bには、硬化剤、離型剤、脱泡剤、紫外線吸収剤、充填材などの各種添加剤などが含まれてもよい。
しかし、本実施形態例では、第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bを、雌型30と雄型により挟んだ際に、上記(c),(d)のように配置するため、第1プリプレグ40aの第1側面部20aを、隅角部21の曲がり始め部分Cより曲げることが可能になる。したがって、第1プリプレグ40aを、雌型30の隅角部31bに沿って曲げることができ、その結果、隅角部21が形成された賦形品1を得ることができる。また、得られる賦形品1は、隅角部21の全体にわたって繊維を含むため、成形品の強度の低下を防止できる。
しかし、本実施形態例では、第1プリプレグ40aおよび第2プリプレグ40bを、上記(f),(g)のように配置するため、底面部10にて繊維11が分断する形態にならない。したがって、成形品になったときの底面部10の強度低下を防止できる。
底面部10における第2プリプレグ40bの第1プリプレグ40a側の端部41が、第1側面部20aの曲がり始め部分Cより先まで達するようにしても構わない。
このような形態でも、上記実施形態例の賦形品と同様に、側面部20に円弧状の隅角部21を形成するにもかかわらず、成形品の強度低下および表面平滑性低下が防止された賦形品3を高い生産性で製造できる。
なお、繊維24が第1側面部20aの立ち上がり方向に対して85°未満で配向し、第2側面部20bに入り込む賦形品を形成することは困難である。
10 底面部
11,12 繊維
20 側面部
20a 第1側面部
20b 第2側面部
21 隅角部
22,23,24 繊維
30 雌型
31 台状凸部
31a 側面
31b 隅角部
40a 第1プリプレグ
40b 第2プリプレグ
41,42,43,44 端部
Claims (2)
- 底面部と該底面部より立ち上がった側面部とを有し、側面部に円弧状の隅角部が形成された繊維強化樹脂製賦形品であって、
底面部には、一方向に配向した繊維が含まれ、
隅角部の円弧の頂点を境界とした際の片側の第1側面部には、第1側面部の立ち上がり方向に対して85°〜90°で配向した繊維が含まれ、
もう一方の片側の第2側面部の、第1側面部側の部分には、前記第1側面部内の繊維が、第2側面部の立ち上がり方向に対して90°〜95°で配向するように入り込み、且つ、第2側面部の第1側面部側の部分には、第2側面部の立ち上がり方向に対して90°〜95°以外の方向で配向する繊維が含まれず、
第2側面部の残部には、第2側面部の立ち上がり方向に対して平行に配向した繊維が含まれていることを特徴とする繊維強化樹脂製賦形品。 - 雌型と雄型を用いて、一方向に配向した繊維を含む第1プリプレグと第2プリプレグとを一体化して、底面部と該底面部より立ち上がった側面部とを有し、側面部に円弧状の隅角部が形成された繊維強化樹脂製賦形品を製造する方法であって、
雌型と雄型により挟んで賦形した際に、第1プリプレグおよび第2プリプレグを下記(a)〜(g)のように配置することを特徴とする繊維強化樹脂製賦形品の製造方法。
(a)第1プリプレグおよび第2プリプレグが互いに重ならず、かつ、隙間が形成されないように並べる。
(b)第1プリプレグおよび第2プリプレグの両方が底面部と側面部を形成する。
(c)第1プリプレグにより、隅角部の円弧の頂点を境界とした際の片側の第1側面部を形成し、第1プリプレグおよび第2プリプレグの両方により、もう一方の片側の第2側面部を形成する。
(d)底面部における第2プリプレグの第1プリプレグ側の端部が、隅角部の、第1側面部における曲がり始め部分に達する。
(e)第2側面部における第1プリプレグの第2プリプレグ側の端部と、底面部および第2側面部の境界との角度が0度を超え90度以下になる。
(f)底面部における第1プリプレグの繊維方向と第2プリプレグの繊維方向とが、第2プリプレグの底面部と第2側面部との境界に対して垂直になる。
(g)底面部における第1プリプレグおよび第2プリプレグの、互いに突き合う端部が、底面部の繊維方向に対して平行になる。
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JP2007293173A JP5221105B2 (ja) | 2007-11-12 | 2007-11-12 | 繊維強化樹脂製賦形品およびその製造方法 |
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