JP6384654B2

JP6384654B2 - ドライスポット除去装置及びドライスポット除去方法

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Publication number: JP6384654B2
Application number: JP2014100420A
Authority: JP
Inventors: 祥村田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: JP2015217532A

Description

本発明は、VaRTM（Vacuum assisted Resin Transfer Molding）成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去装置及びドライスポット除去方法に関するものである。

上記したVaRTM成形は、例えば、船舶や航空機や車両のFRP部品の成形に用いられる成形法であり、成形型上に載置した繊維シート積層体をフィルムで包み込んだ状態でフィルム内を真空引きし、これによりフィルムと繊維シート積層体との間に流し込んだ樹脂を繊維シート積層体に含浸させて硬化させる成形法である。

このVaRTM成形では、ドライスポット（ボイド）と呼ばれるこの成形法特有の樹脂未含浸部位が生じることがあり、従来において、このドライスポットを除去する除去装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

このドライスポット除去装置は、筒状の装置本体と、この装置本体に一体で形成されたジョイント部と、このジョイント部と吸引用管を介して接続する吸引部を有しており、このドライスポット除去装置において、繊維シート積層体に対する樹脂含浸中にドライスポットを検出した場合には、ドライスポット発生箇所ないしその近傍でフィルムに孔を形成するのに続いてこの孔に装置本体の端部を密着させて、吸引部によりジョイント部及び吸引用管を介してドライスポットの気体を排気するようになっている。

特許第5374519号

ところが、上記した従来のドライスポット除去装置では、樹脂含浸中にドライスポットを検出した場合、ドライスポット発生箇所ないしその近傍でフィルムに孔を形成した後に、この孔に装置本体の端部を密着させるようにしているので、すなわち、フィルム上に真空環境を形成することなく孔を穿つようにしているので、この孔開け工程においてフィルム内に空気が入り込む虞が多分にあり、その結果、成形不良が生じてしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、成形不良が生じる懸念がなく、樹脂含浸中に生じるドライスポットを確実に除去することが可能であるドライスポット除去装置及びドライスポット除去方法を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、成形型上に載置した繊維シート積層体をフィルムで包み込んだ状態で前記フィルム内を真空引きすることで、前記フィルムと前記繊維シート積層体との間に樹脂を流し込んで該樹脂を前記繊維シート積層体に含浸させるVaRTM成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去装置であって、筒状を成す装置本体と、前記装置本体の中空部分に軸方向に移動可能に配置された移動体と、前記装置本体の中空部分における前記移動体の移動を規制するロック機構と、前記ロック機構により前記移動体の移動が規制された状態において前記装置本体の中空部分を真空引きすることで該装置本体の端部を前記ドライスポット発生箇所ないしその近傍における前記フィルムに密着させる排気手段と、前記装置本体の中空部分を真空引きして該装置本体の端部が前記フィルムに密着した状態において前記ロック機構による移動規制を解くことで前記移動体と一体で移動して前記フィルムを貫通して前記ドライスポット内の気体を排気する貫通手段を備えている構成としている。

また、本発明の第２の態様において、前記移動体は、前記装置本体の中空部分と前記排気手段とを連通する排気チューブの端部であり、前記貫通手段は、前記排気チューブの端部に配置されている構成とし、本発明の第３の態様において、前記移動体は、前記装置本体の中空部分と前記排気手段とを連通する排気チューブの端部に固定された移動筒体であり、前記貫通手段は、前記移動筒体又は前記排気チューブの端部のいずれかに配置されている構成としている。

一方、本発明に係るドライスポット除去方法は、成形型上に載置した繊維シート積層体をフィルムで包み込んだ状態で前記フィルム内を真空引きすることで、前記フィルムと前記繊維シート積層体との間に樹脂を流し込んで該樹脂を前記繊維シート積層体に含浸させるVaRTM成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去方法であって、前記ドライスポット発生箇所ないしその近傍における前記繊維シート積層体と反対側の前記フィルム上に真空環境を形成した後、前記フィルム上の真空環境を維持しつつ該フィルムに貫通孔を穿って前記ドライスポット内の気体を排気する構成としている。

本発明に係るドライスポット除去装置において、ドライスポット発生箇所の直上のフィルムに装置本体の端部を密着させることが望ましいが、ドライスポット発生箇所の直上が装置本体の端部よりも狭隘であったり、稜線にかかっていたり、突起上であったりした場合には、ドライスポット発生箇所の近傍に装置本体の端部を密着させても構わない。
この際、排気手段によってドライスポット内の気体を排気し且つドライスポット内に周囲の樹脂を引き込んで充填し得る範囲をドライスポット発生箇所の近傍と規定する。

本発明に係るドライスポット除去装置では、VaRTM成形時における樹脂含浸中にドライスポットが発生した場合、ドライスポット発生箇所ないしその近傍に装置本体の端部をセットし、シールテープ等の接着手段で装置本体の端部をフィルムに密着させる。この際、ロック機構により移動体を装置本体の中空部分における所定の待機位置に固定する。

次いで、排気手段により装置本体の中空部分を真空引きすることで、ドライスポット発生箇所ないしその近傍におけるフィルム上に真空環境を形成した後、ロック機構による移動規制を解くことで貫通手段を移動体と一体で移動させると、貫通手段がフィルムを貫通してこれにより形成されたフィルムの孔からドライスポット内の気体が排気され、ドライスポット内に周囲の樹脂が引き込まれてドライスポットが除去されることとなる。

この孔開けの間、装置本体の中空部分の真空状態が維持されているので、すなわち、フィルム上に真空環境が形成されているので、貫通手段により形成されたフィルムの孔からフィルム内に空気が入り込むといったことが回避され、その結果、成形不良が生じる懸念が払拭されることとなる。

また、本発明に係るドライスポット除去装置において、装置本体の中空部分と排気手段とを連通する排気チューブの端部を移動体とし、この排気チューブの端部に貫通手段を配置するように成すと、装置本体の小型化が図られることとなり、ドライスポット発生箇所の直上に装置本体の端部を配置し易くなる。

さらに、本発明に係るドライスポット除去装置において、排気チューブの端部に固定された移動筒体を移動体とし、移動筒体又は排気チューブの端部のいずれかに貫通手段を配置するように成すと、移動筒体を利用することでロック機構の構造の容易化が図られることとなる。

本発明に係るドライスポット除去装置では、新たな成形不良が発生する懸念を払拭したうえで、樹脂含浸中に生じるドライスポットを確実に除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施例によるドライスポット除去装置によりドライスポットを除去している状況を示すFRP部品製造装置の断面説明図である。図１のドライスポット除去装置の分解斜視説明図である。図１のドライスポット除去装置の作動前の状況を示す断面説明図（ａ）及び作動中の状況を示す断面説明図（ｂ）である。本発明の他の実施例によるドライスポット除去装置の分解斜視説明図である。図４のドライスポット除去装置の作動前の状況を示す断面説明図（ａ）及び作動中の状況を示す断面説明図（ｂ）である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施例によるドライスポット除去装置を示している。

図１に示すように、VaRTM成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去装置１０が用いられるFRP部品製造装置１は、成形型２（実際は複雑な形状の場合がほとんどであるが、簡単のため平板状としている。）と、この成形型２上に載置した繊維シート積層体Ｗを包み込む網目状の樹脂流動媒体４と、繊維シート積層体Ｗを樹脂流動媒体４とともに包み込む真空バッグフィルム５を備えており、繊維シート積層体Ｗと網目状の樹脂流動媒体４との間には、成形終了後の繊維シート積層体Ｗから樹脂流動媒体４を剥がし易くするための離型シート３が介在させてある。

このFRP部品製造装置１の真空バッグフィルム５には、樹脂注入口５ａ及び排気口５ｂが設けられており、樹脂注入口５ａには、弁７を介してタンク６内の樹脂Ｐを真空バッグフィルム５内に供給する注入チューブ６ａが接続してあり、一方、排気口５ｂは、排気チューブ８ｂを介してドレンタンク８及び真空ポンプ９に接続している。

このFRP部品製造装置１では、成形型２上に載置した繊維シート積層体Ｗを真空バッグフィルム５で包み込み、この状態で真空ポンプ９を作動させて真空バッグフィルム５内を真空引きすることで、図１に破線の矢印で示すように、真空バッグフィルム５内の気体を排気しつつ、図１に実線の矢印で示すように、真空バッグフィルム５と繊維シート積層体Ｗとの間の樹脂流動媒体４に樹脂Ｐを流し込んで繊維シート積層体Ｗに含浸させて硬化させるようになっている。

このVaRTM成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去装置１０は、図２に示すように、円筒状を成す装置本体１１と、この装置本体１１の中空部分に軸方向に移動可能に嵌合配置された排気チューブ１３の一端部（移動体）１３ａと、装置本体１１の中空部分における排気チューブ１３の一端部１３ａの移動を規制するロック機構と、このロック機構により排気チューブ１３の一端部１３ａの移動が規制された状態において装置本体１１の中空部分を真空引きすることでこの装置本体１１の端部をドライスポットＤＳの発生箇所の直上における真空バッグフィルム５に密着させる排気手段と、排気チューブ１３の一端部１３ａの端面に配置された刃部（貫通手段）１７を備えている。

この場合、排気チューブ１３の他端部１３ｂは、FRP部品製造装置１のドレンタンク８に接続され、装置本体１１の中空部分を真空引きする排気手段には、FRP部品製造装置１の真空ポンプ９が用いられている。

また、装置本体１１の中空部分における排気チューブ１３の一端部１３ａの移動を規制するロック機構は、装置本体１１の先端における内周縁に形成された環状溝１１ａに配置される押圧リング１４と、装置本体１１の先端に配置されて該先端に形成されたねじ孔１１ｂにねじ１５をねじ込むことで固定される蓋体１６を具備している。

このロック機構では、図３（ａ）に示すように、ねじ１５を締め付けて蓋体１６を装置本体１１の先端に固定することで、これにより環状溝１１ａ内で変形する押圧リング１４を排気チューブ１３の一端部１３ａに押し付けて、装置本体１１の中空部分における移動を規制し、一方、図３（ｂ）に示すように、ねじ１５を緩めて蓋体１６を装置本体１１の先端から浮かせることで、押圧リング１４の排気チューブ１３の一端部１３ａに対する押付け状態を緩和して、排気チューブ１３の一端部１３ａの移動規制を解くようになっている。

つまり、このドライスポット除去装置１０では、装置本体１１の中空部分を真空引きしてその端部を真空バッグフィルム５に密着させた状態において、ロック機構による移動規制を解くことで排気チューブ１３の端部１３ａと一体で刃部１７を移動させて真空バッグフィルム５を貫通させ、これにより形成された真空バッグフィルム５の孔ＨからドライスポットＤＳ内の気体を排気するようになっている。なお、図３における符号１８はシールテープである。

このドライスポット除去装置１０では、VaRTM成形時における樹脂含浸中にドライスポットＤＳが発生した場合、ドライスポットＤＳの発生箇所（或いはその近傍）に装置本体１１の端部をセットし、シールテープ１８で装置本体１１の端部を真空バッグフィルム５に密着させる。

この際、ロック機構のねじ１５を締め付けて蓋体１６を装置本体１１の先端に固定することにより、環状溝１１ａ内で変形する押圧リング１４を排気チューブ１３の一端部１３ａに押し付けて、装置本体１１の中空部分における排気チューブ１３の一端部１３ａの移動を規制して所定の待機位置に固定する。

次いで、この状態で真空ポンプ９を作動させて装置本体１１の中空部分を真空引きすることで、ドライスポットＤＳの発生箇所（或いはその近傍）における真空バッグフィルム５上に真空環境を形成した後、ロック機構のねじ１５を緩めて蓋体１６を装置本体１１の先端から浮かせることにより、押圧リング１４の排気チューブ１３の一端部１３ａに対する押し付け状態を緩和して、排気チューブ１３の一端部１３ａの移動規制を解いて刃部１７を一体的に移動させると、刃部１７が真空バッグフィルム５を貫通してこれにより形成された孔ＨからドライスポットＤＳ内の気体が排気され、ドライスポットＤＳ内に周囲の樹脂Ｐが引き込まれてドライスポットＤＳが除去されることとなる。

この孔Ｈを開ける間、装置本体１１の中空部分の真空状態が維持されているので、すなわち、真空バッグフィルム５上に真空環境が形成されているので、刃部１７により形成された真空バッグフィルム５の孔Ｈから真空バッグフィルム５内に空気が入り込むといったことが回避され、その結果、新たな成形不良が生じる懸念が払拭されることとなる。

また、この実施例に係るドライスポット除去装置１０では、装置本体１１の中空部分と真空ポンプ９とを連通する排気チューブ１３の一端部１３ａを移動体とし、この排気チューブ１３の一端部１３ａに刃部１７を配置しているので、装置本体１１の小型化が図られることとなり、ドライスポットＤＳの発生箇所の直上に装置本体１１を配置し易くなる。

図４及び図５は、本発明の他の実施例によるドライスポット除去装置を示しており、図４に示すように、この実施例によるドライスポット除去装置２０では、排気チューブ１３の一端部１３ａに固定した移動筒体２２を移動体として、排気チューブ１３の一端部１３ａに刃部１７を配置するようにしている。

また、この実施例によるドライスポット除去装置２０のロック機構は、移動筒体２２の外周壁に形成した径方向のピン孔２２ｂと、このピン孔２２ｂに取り外し可能に嵌合するピン２５を具備しており、このロック機構では、図５（ａ）に示すように、移動筒体２２のピン孔２２ｂに嵌合したピン２５を装置本体２１の先端に引っ掛けることで、装置本体２１の中空部分における排気チューブ１３の一端部１３ａ及び移動筒体２２の移動を規制し、一方、図５（ｂ）に示すように、ピン孔２２ｂからピン２５を離脱させることで、排気チューブ１３の一端部１３ａ及び移動筒体２２の移動規制を解くようになっている。なお、図４及び図５における符号２２ａは装置本体２１の外周壁に形成された環状溝であり、符号２４はこの環状溝２２ａに嵌め込まれたＯリングである。

この実施例によるドライスポット除去装置２０では、VaRTM成形時における樹脂含浸中にドライスポットＤＳが発生した場合、ドライスポットＤＳの発生箇所（或いはその近傍）に装置本体２１の端部をセットし、シールテープ１８で装置本体２１の端部を真空バッグフィルム５に密着させる。

この際、ロック機構の移動筒体２２のピン孔２２ｂに嵌合したピン２５を装置本体２１の先端に引っ掛けることにより、装置本体２１の中空部分における排気チューブ１３の一端部１３ａ及び移動筒体２２の移動を規制して所定の待機位置に固定する。

次いで、この状態で真空ポンプ９を作動させて装置本体２１の中空部分を真空引きすることで、ドライスポットＤＳの発生箇所（或いはその近傍）における真空バッグフィルム５上に真空環境を形成した後、ロック機構のピン孔２２ｂからピン２５を離脱させることにより、排気チューブ１３の一端部１３ａ及び移動筒体２２の移動規制を解いて刃部１７を一体的に移動させると、刃部１７が真空バッグフィルム５を貫通してこれにより形成された孔ＨからドライスポットＤＳ内の気体が排気され、ドライスポットＤＳ内に周囲の樹脂Ｐが引き込まれてドライスポットＤＳが除去されることとなる。

この孔Ｈを開ける間も、装置本体２１の中空部分の真空状態が維持されているので、すなわち、真空バッグフィルム５上に真空環境が形成されているので、刃部１７により形成された真空バッグフィルム５の孔Ｈから真空バッグフィルム５内に空気が入り込むといったことが回避され、その結果、成形不良が生じる懸念が払拭されることとなる。

また、この実施例に係るドライスポット除去装置２０では、排気チューブ１３の一端部１３ａに固定した移動筒体２２を移動体として、排気チューブ１３の一端部１３ａに刃部１７を配置しているので、上記したように、移動筒体２２を利用したロック機構の構築が可能となる。すなわち、移動筒体２２に形成したピン孔２２ｂに対してピン２５を着脱するだけで、排気チューブ１３の一端部１３ａ及び移動筒体２２の移動規制及び規制解除を行い得ることとなる。

本発明に係るドライスポット除去装置及びドライスポット除去方法の構成は、上記した実施例に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、貫通手段に針を用いた構成とすることが可能である。

２成形型
５真空バッグフィルム（フィルム）
９真空ポンプ（排気手段）
１０，２０ドライスポット除去装置
１１，２１装置本体
１１ｂねじ孔（ロック機構）
１３排気チューブ
１３ａ排気チューブの一端部（移動体）
１４押圧リング（ロック機構）
１５ねじ（ロック機構）
１６蓋体（ロック機構）
１７刃部（貫通手段）
２２移動筒体（移動体）
２２ｂピン孔（ロック機構）
２５ピン（ロック機構）
ＤＳドライスポット
Ｈ孔（貫通孔）
Ｐ樹脂
Ｗ繊維シート積層体

Claims

成形型上に載置した繊維シート積層体をフィルムで包み込んだ状態で前記フィルム内を真空引きすることで、前記フィルムと前記繊維シート積層体との間に樹脂を流し込んで該樹脂を前記繊維シート積層体に含浸させるVaRTM成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去装置であって、
筒状を成す装置本体と、
前記装置本体の中空部分に軸方向に移動可能に配置された移動体と、
前記装置本体の中空部分における前記移動体の移動を規制するロック機構と、
前記ロック機構により前記移動体の移動が規制された状態において前記装置本体の中空部分を真空引きすることで該装置本体の端部を前記ドライスポット発生箇所ないしその近傍における前記フィルムに密着させる排気手段と、
前記装置本体の中空部分を真空引きして該装置本体の端部が前記フィルムに密着した状態において前記ロック機構による移動規制を解くことで前記移動体と一体で移動して前記フィルムを貫通して前記ドライスポット内の気体を排気する貫通手段を備えているドライスポット除去装置。
前記移動体は、前記装置本体の中空部分と前記排気手段とを連通する排気チューブの端部であり、前記貫通手段は、前記排気チューブの端部に配置されている請求項１に記載のドライスポット除去装置。
前記移動体は、前記装置本体の中空部分と前記排気手段とを連通する排気チューブの端部に固定された移動筒体であり、前記貫通手段は、前記移動筒体又は前記排気チューブの端部のいずれかに配置されている請求項１に記載のドライスポット除去装置。
成形型上に載置した繊維シート積層体をフィルムで包み込んだ状態で前記フィルム内を真空引きすることで、前記フィルムと前記繊維シート積層体との間に樹脂を流し込んで該樹脂を前記繊維シート積層体に含浸させるVaRTM成形時に生じるドライスポットを除去するドライスポット除去方法であって、
前記ドライスポット発生箇所ないしその近傍における前記繊維シート積層体と反対側の前記フィルム上に真空環境を形成した後、
前記フィルム上の真空環境を維持しつつ該フィルムに貫通孔を穿って前記ドライスポット内の気体を排気するドライスポット除去方法。