JP6771265B2 - プリフォーム、該プリフォームの製造方法、及び上記プリフォームを用いた繊維強化プラスチック。 - Google Patents
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Description
加えて、FRPの生産性を上げコストを削減する上で、プリフォーム成形プロセスの短時間化が重要である。
特に、炭素繊維強化シートは面方向に滑り易いものであるため、含浸圧が高いと流動するマトリックス樹脂によりズレやたわみが生じ易い。
したがって、マトリックス樹脂を充分含浸させることが困難である。
そして、上記形状保持部材が、上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有するものであり、上記形状付与部の少なくとも一方が屈曲して上記積層体を賦形したものであることを特徴とする。
上記積層体の形状を保持する形状保持部材と、を備えるプリフォームの製造方法である。
そして、上記形状保持部材が、上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有するものであり、
上記形状付与部の少なくとも一方を屈曲させ、上記積層体を賦形する賦形工程を有することを特徴とする。
上記積層体の形状を保持する形状保持部材と、
上記積層体の強化繊維間にマトリックス樹脂と、を備える繊維強化プラスチックである。
そして、上記形状保持部材が、上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有するものであり、
少なくとも上記積層体が屈曲した箇所に上記形状保持部材の形状付与部が配置されたものであることを特徴とする。
図1に本発明のプリフォームの概略図、図2に図1中A−A’の断面図を示す。
図1、図2中、1はプリフォーム、2は強化繊維シートの積層体、3は形状保持部材、31は形状保持部材の貫通部、32は形状保持部材の形状付与部、Eは屈曲部である。
また、上記形状保持部材3は上記貫通部31の両端に形状付与部32a、32bを有する。そして、上記形状付与部32a、32bが、それぞれ上記積層体2の表面又は裏面に当接して、形状付与部32a、32bで上記積層体2を挟み、強化繊維シートが積層方向に拡がることを防止する。
上記形状保持部材の形状付与部32の形状を、山折り、谷折り、又はこれらを複合した形状等、任意の形状にすることで、プリフォーム1を所望の形状に賦形することができる。
上記形状保持部材3は、図3、図4に示すように、積層体を貫通する貫通部31と、上記積層体を拘束する共に積層体に所定の形状を付与し、その形状を保持する形状付与部32とを有するものである。
図2にステープルで賦形した状態、また、図5にリベットや割ピンで賦形した状態を示す。
0.3mmではプリフォームの形状保持が充分でない場合があり、1mmを超えると繊維強化プラスチック製造時に含浸させるマトリックス樹脂が大きく分流してウェルドラインが生じることがある。
したがって、マトリックス樹脂の粘度を下げることが可能となり、含浸圧力による積層ズレ・皺の発生を防止できると共に、マトリックス樹脂の種類が制限されず用途に応じた自由な選択が可能である。
上記強化繊維シートとしては、織布、不織布のいずれでもよく、織布の織り方としては、平織り、朱子織り、綾織り、ななこ織りの他、長繊維を一定方向に配列させたものであってもよい。
炭素繊維は、軽量であり、且つ強度に優れたCFRPを得ることができる。
次に、本発明のプリフォームの製造方法について説明する。
上記プリフォームの製造方法は、強化繊維シートを複数積層した積層体2に形状保持部材3を付与する付与工程と、形状保持部材3が付与された積層体2を金型で押圧して賦形する賦形工程とを有する。
上記積層体2をプレスすることで、積層体を挟む両側の形状付与部32a、32bが塑性変形して、積層体2に所定の形状を付与すると共に、その形状を保持することができる。
本発明の繊維強化プラスチックは、上記本発明のプリフォームを用いて成形したものである。
上記繊維強化プラスチックは、強化繊維シートを複数積層した積層体と、形状保持部材と、上記積層体の強化繊維間にマトリックス樹脂を備えるものであり、少なくとも上記積層体が屈曲した箇所に上記形状保持部材の形状付与部が配置されたものである。
<樹脂材料>
繊維強化プラスチックを構成するマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
(プリフォームの作製)
連続した強化炭素繊維シート(トレカクロス:C06343B:東レ社製)を、縦310mm、横130mmに切り取ってクロスを14枚準備した。
次に、上記クロスを純アセトン中に浸漬し、一晩放置した後、新品の純アセトンでよく洗い、クロスを網に載せて風乾させた。乾燥後、縦300mm、横120mmにトリミングした。
上記金型として真空成型に用いられるような下型が多孔質のアルミ製金型を用いた。
実施例1のプリフォームを図7に示す。
RTM金型に上記プリフォームを入れ、上記RTM金型内を真空引きし、しばらく乾燥させた後、触媒および活性剤を含むナイロン6モノマー溶液(ナガセケムテックス製:DENATITE GAP−1R、 DENATITE GAP−1DA)を混合後、を金型内に1.0MPaで液送した。液送終了後、2分後に取り出し、本発明の繊維強化プラスチックを得た。
実施例1でトリミングした強化炭素繊維シートと、ナイロン不織布を交互に積層した積層体をハット形状型の上に載せた。
上記積層体と上記型とをバギングフィルムに入れて真空引きし、温度140℃で10分保持し、上記ナイロン不織布を融かして、強化炭素繊維シート同士を接着した後、常温まで冷却してプリフォームを作製した。比較例1のプリフォームを図8に示す。
実施例1でトリミングした強化炭素繊維シートの外周部に、幅1cmのナイロン不織布を額縁状に配置して交互に積層する他は比較例1と同様にしてプリフォームを作製した。比較例2のプリフォームを図9に示す。
上記実施例1、比較例1、2プリフォームの外観および断面を観察し、形状付与性、及び、繊維ズレの有無を確認した。
一方、比較例2は、積層方向で強化炭素繊維シートが浮いており、またプリフォームの端部では繊維ズレが確認された。
2 積層体
3 形状保持部材
31 貫通部
32a 形状付与部
32b 形状付与部
4 金型
E 屈曲部
Claims (9)
- 強化繊維シートを複数積層した積層体と、
上記積層体の形状を保持する形状保持部材と、を備え、
上記形状保持部材が、上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有するものであり、
上記形状付与部の少なくとも一方が屈曲して上記積層体を賦形したものであることを特徴とするプリフォーム。 - 上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有する形状保持部材を、上記積層体の外周部に、さらに有することを特徴とする請求項1に記載のプリフォーム。
- 上記形状保持部材の構成材料が金属材料を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のプリフォーム。
- 上記形状保持部材がステープルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載のプリフォーム。
- 強化繊維シートを複数積層した積層体と、
上記積層体の形状を保持する形状保持部材と、を備えるプリフォームの製造方法であって、
上記形状保持部材が、上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有するものであり、
上記形状付与部の少なくとも一方を屈曲させ、上記積層体を賦形する賦形工程を有することを特徴とするプリフォームの製造方法。 - 強化繊維シートを複数積層した積層体と、
上記積層体の形状を保持する形状保持部材と、
上記積層体の強化繊維間にマトリックス樹脂と、を備える繊維強化プラスチックであって、
上記形状保持部材が、上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有するものであり、
少なくとも上記積層体が屈曲した箇所に上記形状保持部材の形状付与部が配置されたものであることを特徴とする繊維強化プラスチック。 - 上記積層体を貫通する貫通部と、上記貫通部の両端に、それぞれ上記積層体の表面又は裏面に当接する形状付与部を有する形状保持部材を上記積層体の外周部に、さらに有することを特徴とする請求項6に記載の繊維強化プラスチック。
- 上記形状保持部材の構成材料が金属材料を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の繊維強化プラスチック。
- 上記形状保持部材がステープルであることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1つの項に記載の繊維強化プラスチック。
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