JP7287526B2 - Method for producing fiber-reinforced plastic molded article - Google Patents

Method for producing fiber-reinforced plastic molded article Download PDF

Info

Publication number
JP7287526B2
JP7287526B2 JP2022049113A JP2022049113A JP7287526B2 JP 7287526 B2 JP7287526 B2 JP 7287526B2 JP 2022049113 A JP2022049113 A JP 2022049113A JP 2022049113 A JP2022049113 A JP 2022049113A JP 7287526 B2 JP7287526 B2 JP 7287526B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wax
molding
fiber
reinforced plastic
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022049113A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022075968A (en
Inventor
暁 加地
恒男 高野
孝志 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018084338A external-priority patent/JP7070035B2/en
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2022049113A priority Critical patent/JP7287526B2/en
Publication of JP2022075968A publication Critical patent/JP2022075968A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7287526B2 publication Critical patent/JP7287526B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、繊維強化プラスチック成形体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic molded article.

中空形状、U字状等の繊維強化プラスチック(FRP;Fiber Reinforced Plastics)成形体は、航空機の胴体や翼等の大型ものものから、自転車のフレーム、テニスラケット、釣竿やゴルフシャフト等の小型のものまで幅広く利用されている。 Fiber reinforced plastics (FRP) moldings of hollow shape, U shape, etc., range from large ones such as aircraft fuselages and wings to small ones such as bicycle frames, tennis rackets, fishing rods and golf shafts. is widely used.

中空形状、U字状等の繊維強化プラスチック成形体の製造方法としては、繊維(フィラメント)に樹脂を含浸させたプリプレグを中子の周囲に配置して成形を行った後に、前記中子を取り除く方法が知られている。
例えば、ワックス製成形型にFRP材を積層し、成形硬化後、ワックス製成形型を溶融除去する方法が提案されている(特許文献1)。
また、合成ワックスで中子を作製する工程と、前記中子の外面全体にプリプレグを貼付し、貼付したプリプレグにワックス排出孔を形成する工程と、中子とプリプレグを加熱し、プリプレグを熱硬化させつつ、溶融した合成ワックスをワックス排出孔から排出して繊維強化プラスチック成形体を得る工程と、を有する方法が提案されている(特許文献2)。
As a method for producing a hollow, U-shaped, or other fiber-reinforced plastic molded body, a prepreg in which fibers (filaments) are impregnated with a resin is placed around a core, and the core is removed after molding. method is known.
For example, a method has been proposed in which an FRP material is laminated on a wax mold, and after the molding is cured, the wax mold is melted and removed (Patent Document 1).
Further, a step of making a core with synthetic wax, a step of attaching a prepreg to the entire outer surface of the core, forming a wax discharge hole in the attached prepreg, heating the core and the prepreg, and thermosetting the prepreg. (Patent Document 2).

さらに、繊維強化材と熱硬化性樹脂とを含むプリプレグを、中実なマンドレル材料の周囲に配置する工程と、前記プリプレグを硬化させて繊維強化プラスチック成形体を形成する工程と、前記繊維強化プラスチック成形体のガラス転移温度よりも低い温度で前記マンドレル材料を溶融させて液体材料とする工程と、前記液体材料を排出する工程と、前記繊維強化プラスチック成形体を冷却する工程と、を有する方法が提案されている(特許文献3)。
また、変形容易な中空体からなるマンドレルに流体を封入し、マンドレルの周囲に網目状に連続した樹脂含浸繊維束を巻きつけた後、加熱された成形型で拘束しながらマンドレルの内圧を高めて上記の樹脂を硬化させる方法が提案されている(特許文献4)。
Furthermore, the steps of placing a prepreg containing a fiber reinforcement and a thermosetting resin around a solid mandrel material, curing the prepreg to form a fiber-reinforced plastic molding, and A method comprising the steps of melting the mandrel material to a liquid material at a temperature lower than the glass transition temperature of the molded article, discharging the liquid material, and cooling the fiber-reinforced plastic molded article. It has been proposed (Patent Document 3).
In addition, fluid is enclosed in a mandrel made of an easily deformable hollow body, and after winding a continuous resin-impregnated fiber bundle in a mesh shape around the mandrel, the internal pressure of the mandrel is increased while restraining it with a heated molding die. A method for curing the above resin has been proposed (Patent Document 4).

特開平4-7127号公報JP-A-4-7127 特開2007-307853号公報JP 2007-307853 A 特表2014-534914号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-534914 特開昭62-5842号公報JP-A-62-5842

特許文献1の方法では、常温硬化で成形を行うため、硬化時間が長くなり、生産効率の低下を招く。また、ワックス表層に直接ハンドレイアップを行うため、ワックス溶融除去後、フィラメント間にワックスが残留する可能性がある。
特許文献2の方法では、プリプレグを硬化させつつ中子を溶融させて除去するため、工程数が少ない。しかし、プリプレグの硬化が充分に進む前に中子の一部が除去されやすく、特に大型の繊維強化プラスチック成形体の場合に形状が安定せず、また成形体にボイド等の空隙が生じることがある。そのため、高品質な繊維強化プラスチック成形体を効率的に得ることが難しく、経済的にも不利である。
In the method of Patent Literature 1, molding is performed by curing at room temperature, so that the curing time is long, resulting in a decrease in production efficiency. In addition, since hand lay-up is performed directly on the wax surface layer, wax may remain between filaments after the wax is melted and removed.
In the method of Patent Document 2, the core is melted and removed while curing the prepreg, so the number of steps is small. However, part of the core tends to be removed before the prepreg hardens sufficiently, and in the case of large-sized fiber-reinforced plastic moldings in particular, the shape is not stable, and voids and other gaps may occur in the molding. be. Therefore, it is difficult to efficiently obtain a high-quality fiber-reinforced plastic molded article, which is economically disadvantageous.

さらに、特許文献3の方法では、特に上型と下型を備える成形用金型等の型締め時の圧力が一方向にかかりやすい場合に、マンドレル材料に均一に圧力が加わり難く、立ち面(金型キャビティ底部から上方向に延びる面)のボイドや角部の欠け等の成形不良が生じやすい。
また、特許文献4の方法では、マンドレル内に空気等のガスを封入するため、成形圧力が低くなりやすく、立ち面や角部では成形不良が生じやすい。
Furthermore, in the method of Patent Document 3, especially when the pressure is likely to be applied in one direction during mold clamping, such as a molding die having an upper mold and a lower mold, it is difficult to uniformly apply pressure to the mandrel material, and the standing surface ( Molding defects such as voids on the surface extending upward from the mold cavity bottom and chipping of corners are likely to occur.
Further, in the method of Patent Document 4, since a gas such as air is enclosed in the mandrel, the molding pressure tends to be low, and molding defects tend to occur on standing surfaces and corners.

本発明は、容易に中子の圧力を制御することができ、中空形状の繊維強化プラスチック成形体を効率的かつ経済的に製造できる繊維強化プラスチック成形体の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a fiber-reinforced plastic molded article that can easily control the pressure of the core and can efficiently and economically produce a hollow fiber-reinforced plastic molded article. .

本発明は、以下の構成を有する。
[1]熱可塑性の固形物を含む中子の周囲に、熱硬化性樹脂と繊維とを含むプリプレグを配置した成形前駆体を、成形用金型により加熱圧縮成形した後、前記熱可塑性の固形物を排出することにより中空形状の繊維強化プラスチック成形体を得る、繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[2]前記成形前駆体の中子の体積が、前記中空形状の中空部の体積以下である、[1]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[3]前記熱可塑性の固形物が、粒状の樹脂あるいは粉状の樹脂である、[1]又は[2]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[4]前記熱可塑性の固形物に、凹凸加工、穴開け加工および溝加工の少なくとも1つが施されている、[1]又は[2]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[5]前記熱可塑性の固形物の内部に空隙が存在する、[1]~[4]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[6]前記熱可塑性の固形物がワックスである、[1]~[5]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
The present invention has the following configurations.
[1] A molding precursor in which a prepreg containing a thermosetting resin and fibers is arranged around a core containing a thermoplastic solid is heat-compressed using a molding die, and then the thermoplastic solid A method for producing a fiber-reinforced plastic molded article, in which a hollow-shaped fiber-reinforced plastic molded article is obtained by discharging an object.
[2] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded article according to [1], wherein the volume of the core of the molding precursor is equal to or less than the volume of the hollow portion of the hollow shape.
[3] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded article according to [1] or [2], wherein the thermoplastic solid is granular resin or powdery resin.
[4] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded article according to [1] or [2], wherein the thermoplastic solid material is subjected to at least one of uneven processing, hole processing and groove processing.
[5] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [4], wherein voids are present inside the thermoplastic solid.
[6] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [5], wherein the thermoplastic solid is wax.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法によれば、容易に中子の圧力を制御することができ、中空形状の繊維強化プラスチック成形体を効率的かつ経済的に製造できる。 According to the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, the core pressure can be easily controlled, and a hollow fiber-reinforced plastic molded article can be produced efficiently and economically.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における加熱圧縮成形の一例を示した模式断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of heat compression molding in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention; 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物としてのワックスを内包する繊維強化プラスチック成形体が得られた状態を示した模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a fiber-reinforced plastic molded article containing wax as a thermoplastic solid is obtained in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention; FIG. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において得られたワックスを内包する繊維強化プラスチック成形体にワックスを排出するための排出口を形成した状態を示した模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a discharge port for discharging wax is formed in a fiber-reinforced plastic molded article containing wax obtained in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention; FIG. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において得られたワックスを内包する繊維強化プラスチック成形体に形成された排出口を介してワックスを排出した後の状態を示した模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state after the wax is discharged through a discharge port formed in the fiber-reinforced plastic molded article encapsulating the wax obtained in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物の形状の一例を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of the shape of a thermoplastic solid in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention; FIG. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物の形状の一例を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of the shape of a thermoplastic solid in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention; FIG. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物の形状の一例を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of the shape of a thermoplastic solid in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention; FIG. 本発明の実施例および比較例における、中子の内圧の経時変化挙動を示したグラフである。4 is a graph showing changes over time in internal pressure of cores in Examples and Comparative Examples of the present invention.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、熱可塑性の固形物を含む中子の周囲に、熱硬化性樹脂と繊維とを含むプリプレグを配置した成形前駆体を、成形用金型により加熱圧縮成形した後、前記熱可塑性の固形物を排出することにより中空形状の繊維強化プラスチック成形体を得る方法である。 In the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, a molding precursor in which a prepreg containing a thermosetting resin and fibers is arranged around a core containing a thermoplastic solid is heated by a molding die. After compression molding, the thermoplastic solid matter is discharged to obtain a hollow fiber-reinforced plastic molding.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法によって得られる繊維強化プラスチック成形体は、繊維強化プラスチックからなる外層を有する中空形状の成形品である。
本発明で用いる熱可塑性の固形物は、中空形状や断面U字状等の繊維強化プラスチック成形体を製造する際に用いる中子としての機能を有するものである。また、本発明で用いる熱可塑性の固形物は、常温(20℃)に代表される加熱加圧成形前の雰囲気温度下では可塑性を示さないが、加熱圧縮成型時には軟化又は溶融し、自由に変形する性質を持つ物質から構成されるものである。
この熱可塑性の固形物は、加熱圧縮成形後、例えば、成形体の熱変形温度以下、かつ熱可塑性の固形物の融点以上の温度とすることで、得られた成形体から容易に除去することができる。
A fiber-reinforced plastic molded article obtained by the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is a hollow molded article having an outer layer made of fiber-reinforced plastic.
The thermoplastic solid material used in the present invention has a function as a core used when manufacturing a fiber-reinforced plastic molded article having a hollow shape or a U-shaped cross section. In addition, the thermoplastic solid used in the present invention does not show plasticity under the atmospheric temperature before heat and pressure molding, typified by room temperature (20 ° C.), but softens or melts and freely deforms during heat compression molding. It consists of substances that have the property of
The thermoplastic solid matter can be easily removed from the obtained molded article after hot compression molding, for example, by setting the temperature to a temperature equal to or lower than the heat distortion temperature of the molded article and equal to or higher than the melting point of the thermoplastic solid matter. can be done.

この熱可塑性の固形物を構成する物質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、スズ、インジウム等のような低融点金属、はんだ、ウッド合金、ローズ合金、リポヴィッツ合金、ニュートン合金等のような易融合金、低融点ガラス、ワックス等が挙げられる。
これらの中でも、プリプレグの成形温度以下の融点を有することができるとともに、所望の形状への加工が容易であり、かつ密度が低く、上記の成形前駆体を軽量化できる点から、ワックスを使用することが好ましい。
Substances constituting this thermoplastic solid include, for example, thermoplastic resins such as polyolefin, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polyurethane, and acrylic resins, low melting point metals such as tin and indium, solder, Examples include fusible metals such as Wood alloys, Rose alloys, Lipovitz alloys, Newton alloys, low-melting glass, and waxes.
Among these, wax is used because it can have a melting point lower than the molding temperature of the prepreg, can be easily processed into a desired shape, has a low density, and can reduce the weight of the molding precursor. is preferred.

このワックスとしては、パラフィンワックス等のような天然ワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス等のような合成ワックスを適宜選択して使用することができる。ワックスとしては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ワックスとしては、比較的低温で溶けるロストワックス鋳造(lost-wax casting)用ワックスを使用することが好ましい。ロストワックス鋳造用ワックスを使用することにより、本発明の繊維強化プラスチック成形体の成形後のワックスの除去が容易となる傾向にある。
これらワックスは、その融点(Tm)が、プリプレグの成形温度(Tf)に対して、Tf-60≦Tm≦Tfの関係にあることが好ましい。融点Tmが前記範囲内であれば、成形不良が生じることを抑制でき、外観に優れた繊維強化プラスチック成形体が得られる。融点Tmを好ましくはTf-60以上、より好ましくはTf-50以上、さらに好ましくはTf-40以上とすることによって、加熱圧縮成形前にはワックスが軟化し難く、中子の形状が安定するため、加熱圧縮成形前にプリプレグにシワが生じて繊維強化プラスチック成形体の外観が低下することを抑制できる。融点Tmを好ましくはTf以下、より好ましくはTf-10以下、さらに好ましくはTf-20以下とすることによって、加熱圧縮成形時にワックスが溶融して中子の内圧が高まりやすく、成形不良を抑制しやすい。
Natural wax such as paraffin wax and synthetic wax such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax can be appropriately selected and used as the wax. As the wax, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. As the wax, it is preferable to use a lost-wax casting wax that melts at a relatively low temperature. The use of the lost wax casting wax tends to facilitate the removal of the wax after molding of the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention.
The melting point (Tm) of these waxes preferably satisfies the relation of Tf-60≦Tm≦Tf with respect to the molding temperature (Tf) of the prepreg. If the melting point Tm is within the above range, it is possible to suppress the occurrence of molding defects and obtain a fiber-reinforced plastic molded article excellent in appearance. By setting the melting point Tm to preferably Tf-60 or higher, more preferably Tf-50 or higher, and even more preferably Tf-40 or higher, the wax is less likely to soften before hot compression molding, and the shape of the core is stabilized. Also, it is possible to suppress deterioration of the appearance of the fiber-reinforced plastic molded article caused by wrinkles in the prepreg before heat compression molding. By setting the melting point Tm to preferably Tf or less, more preferably Tf-10 or less, and even more preferably Tf-20 or less, the wax melts during hot compression molding, the internal pressure of the core tends to increase, and molding defects are suppressed. Cheap.

本発明に用いる熱可塑性の固形物を含む中子の体積は、成形後の中空形状の中空部の体積以下とすることが好ましい。繊維強化プラスチック成形体の成形前駆体を加熱圧縮する際に、熱可塑性の固形物が温度上昇により体積膨張して、中子の内圧が高まる。熱可塑性の固形物の体積膨張が大きく、中子の内圧が過大となって、成形不良が生じる可能性がある場合には、予め熱可塑性の固形物の体積を、成形後の中空形状の中空部の体積より小さくしておき、中子の内圧を制御する。熱可塑性の固形物の体積は、熱可塑性の固形物の各種材料選定や成形温度の条件により、適宜変更される。 The volume of the core containing the thermoplastic solid material used in the present invention is preferably equal to or less than the volume of the hollow portion of the hollow shape after molding. When the molding precursor of the fiber-reinforced plastic molding is heat-compressed, the volume of the thermoplastic solid expands due to the temperature rise, and the internal pressure of the core increases. If there is a possibility that the volume expansion of the thermoplastic solid is large and the internal pressure of the core becomes excessive and molding defects may occur, the volume of the thermoplastic solid is preliminarily adjusted to the hollow shape of the hollow shape after molding. The internal pressure of the core is controlled by making it smaller than the volume of the core. The volume of the thermoplastic solid can be appropriately changed depending on the selection of various materials for the thermoplastic solid and the conditions of the molding temperature.

熱可塑性の固形物の体積を小さくする方法としては、熱可塑性の固形物を粒状の樹脂あるいは粉状の樹脂とする方法、熱可塑性の固形物に、凹凸加工、穴開け加工および溝加工の少なくとも1つを施す方法、熱可塑性の固形物の内部に空隙を形成する方法が好ましい。これらの方法は、目的とする中子の内圧に応じて適宜選択される。また、熱可塑性の固形物の体積が、成形後の中空形状の中空部の体積と同じ場合であっても、熱可塑性の固形物の体積を小さくする方法を適用することにより、中子の内圧の上昇挙動を、前記の方法を適用しない場合と異なるようにすることが可能である。 As a method for reducing the volume of the thermoplastic solid, there is a method of making the thermoplastic solid into a granular resin or a powdery resin, and the thermoplastic solid is subjected to at least uneven processing, drilling and grooving. A method of applying one, forming voids inside a thermoplastic solid, is preferred. These methods are appropriately selected according to the target inner pressure of the core. In addition, even if the volume of the thermoplastic solid is the same as the volume of the hollow part of the hollow shape after molding, by applying a method for reducing the volume of the thermoplastic solid, the internal pressure of the core can be reduced. It is possible to make the rising behavior of .DELTA.

以下、本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法の一例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図の寸法等は一例であって、本発明は各図に示したものに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 An example of the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions and the like in each drawing are examples, and the present invention is not necessarily limited to those shown in each drawing, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of not changing the gist of the invention.

本実施形態の繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、下記の成形工程を有し、さらに、下記のワックス等に代表される熱可塑性の固形物の排出工程を有する。
本実施形態の繊維強化プラスチック成形体の製造方法では、熱可塑性の固形物としてワックスを使用する場合を例示する。また、本実施形態の繊維強化プラスチック成形体の製造方法では、中子が、ワックスと、ワックスを包囲するバリア層とからなる場合を例示する。
成形工程:図1に示すように、ワックス1をバリア層2内に収容した中子3の周囲にプリプレグ4を配置した成形前駆体5を、成形用金型10によりワックス1の少なくとも一部を溶融させつつ加熱圧縮成形する。
熱可塑性の固形物の排出工程:図2A~図2Cに示すように、成形工程後で得られた繊維強化プラスチック成形体6からワックス1を排出する。
この例は、パイプ等に用いられる四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を製造するものである。
The method for producing a fiber-reinforced plastic molded article according to the present embodiment includes the following molding steps, and further includes a step of discharging thermoplastic solids such as wax described below.
In the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present embodiment, the case of using wax as the thermoplastic solid is exemplified. Further, in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present embodiment, a case where the core is made of wax and a barrier layer surrounding the wax is exemplified.
Molding step: As shown in FIG. 1, a molding precursor 5 having a prepreg 4 arranged around a core 3 containing a wax 1 in a barrier layer 2 is formed by a molding die 10 to at least partly remove the wax 1. Hot compression molding is performed while melting.
Step of discharging thermoplastic solids: As shown in FIGS. 2A to 2C, the wax 1 is discharged from the fiber-reinforced plastic molding 6 obtained after the molding step.
In this example, a rectangular tube-shaped fiber-reinforced plastic molding 6 used for pipes and the like is manufactured.

(成形工程)
図1は、成形用金型10の長さ方向に対して垂直な方向に切断した断面図である。
本実施形態の成形工程では、まず、図1に示すように、ワックス1をバリア層2内に収容した中子3の周囲にプリプレグ4を配置した成形前駆体5を、成形用金型10により加熱圧縮成形する。これにより、プリプレグ4が硬化して、図2Aに示すように、中子3を内包する繊維強化プラスチック成形体6が得られる。なお、中子3の周囲にプリプレグ4を配置する際には、中子3の外面に添って(中子3の外形形状に添って)プリプレグ4を配置する。
(Molding process)
FIG. 1 is a cross-sectional view taken in a direction perpendicular to the length direction of the mold 10 for molding.
In the molding process of this embodiment, first, as shown in FIG. Heat compression molding. As a result, the prepreg 4 is cured to obtain a fiber-reinforced plastic molding 6 containing the core 3 as shown in FIG. 2A. When arranging the prepreg 4 around the core 3, the prepreg 4 is arranged along the outer surface of the core 3 (along with the outer shape of the core 3).

中子3を形成する方法は、特に限定されない。中子3を形成する方法としては、例えば、事前に型で所定の形状に成形したワックス1を、バリア層2を形成するフィルムで覆い、該フィルムの端部同士を接着するか熱融着してバリア層2を形成し、バリア層2内にワックス1を密封して中子3とする方法が挙げられる。また、シュリンクチューブ内に予め所定の形状に成形したワックス1を入れ、該シュリンクチューブを熱収縮させてワックス1に密着させるとともに、該シュリンクチューブの両端部を熱融着して密封することによりバリア層2を形成して、中子3とする方法を採用してもよい。シュリンクチューブを用いる方法は、バリア層2がワックス1の形状に添い易く、容易に密封できる点で有利である。また、所定の形状にブロー成形して得たバリア層2内にワックスを溶融させて充填し、バリア層2の開口部を熱融着して密封し、中子3を形成してもよい。
あるいは、バリア層2となる液体ゴムをワックス1の周囲全面に塗布し、その液体ゴムを乾燥させてバリア層2とし、中子3を形成してもよい。さらに別の方法として、液体ゴムをワックス1の周囲全面に塗布した後、その液体ゴムの塗布面に繊維補強材となる不織布を貼り付け、さらに不織布に液体ゴムを塗布して、液体ゴムと不織布からなるバリア層2を形成し、中子3を形成する方法を採用してもよい。
A method for forming the core 3 is not particularly limited. As a method of forming the core 3, for example, the wax 1, which has been molded into a predetermined shape in advance with a mold, is covered with a film that forms the barrier layer 2, and the ends of the film are adhered or heat-sealed. A method of forming the barrier layer 2 by pressing and sealing the wax 1 in the barrier layer 2 to form the core 3 can be exemplified. In addition, the wax 1 preliminarily formed into a predetermined shape is placed in the shrink tube, and the shrink tube is heat-shrunk to adhere to the wax 1, and both ends of the shrink tube are heat-sealed to seal the barrier. A method of forming the layer 2 to form the core 3 may be employed. The method using a shrink tube is advantageous in that the barrier layer 2 easily conforms to the shape of the wax 1 and can be easily sealed. Alternatively, the core 3 may be formed by melting and filling wax in the barrier layer 2 obtained by blow molding into a predetermined shape, and sealing the opening of the barrier layer 2 by heat-sealing.
Alternatively, the liquid rubber to be the barrier layer 2 may be applied to the entire circumference of the wax 1 , the liquid rubber may be dried to form the barrier layer 2 , and the core 3 may be formed. As another method, liquid rubber is applied to the entire circumference of the wax 1, and then a nonwoven fabric serving as a fiber reinforcing material is attached to the surface to which the liquid rubber is applied. A method of forming the barrier layer 2 made of and forming the core 3 may be employed.

プリプレグ4は、繊維と熱硬化性樹脂とを含む成形用複合材料である。プリプレグ4としては、例えば、繊維を一方向に引き揃えたUD(uni-directional)材、繊維を製織したクロス材、繊維からなる不織布や繊維をチョップしたSMC(sheet molding compound)等の繊維強化材に、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のプリプレグが挙げられる。
繊維としては、特に限定されず、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維等が挙げられる。これらのうち、繊維強化プラスチック成形体6に求められる形状安定性、機械的強度等の性能が発現し易いという観点から、炭素繊維が好ましい。繊維としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The prepreg 4 is a molding composite material containing fibers and thermosetting resin. As the prepreg 4, for example, a UD (uni-directional) material in which fibers are aligned in one direction, a cloth material in which fibers are woven, a nonwoven fabric made of fibers, a sheet molding compound (SMC) in which fibers are chopped, and other fiber reinforcing materials. , a sheet-like prepreg impregnated with an uncured thermosetting resin.
The fibers are not particularly limited, and examples thereof include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, silicon carbide fibers, metal fibers and the like. Among these, carbon fiber is preferable from the viewpoint that performance required for the fiber-reinforced plastic molded body 6, such as shape stability and mechanical strength, can be easily exhibited. As the fibers, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、フェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Thermosetting resins are not particularly limited, and examples thereof include epoxy resins, urea resins, vinyl ester resins, unsaturated polyesters, polyurethanes, and phenol resins. As the thermosetting resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

また、プリプレグ4全質量に対する熱硬化性樹脂の含有量(以下、「樹脂含有量」という)は、15~50質量%が好ましく、20~45質量%がより好ましく、25~40質量%がさらに好ましい。樹脂含有量が、15質量%以上であれば、繊維と熱硬化性樹脂との接着性を充分に確保することができる。一方、樹脂含有量が、50質量%以下であれば、繊維強化プラスチック成形体6の難燃性がより向上する。 In addition, the content of the thermosetting resin (hereinafter referred to as "resin content") with respect to the total mass of the prepreg 4 is preferably 15 to 50% by mass, more preferably 20 to 45% by mass, and further 25 to 40% by mass. preferable. If the resin content is 15% by mass or more, it is possible to sufficiently secure the adhesiveness between the fibers and the thermosetting resin. On the other hand, if the resin content is 50% by mass or less, the flame retardancy of the fiber-reinforced plastic molding 6 is further improved.

プリプレグ4は、必要に応じて、繊維及び熱硬化性樹脂以外の任意成分(添加剤)を含んでいてもよい。そのような任意成分の例としては、例えば、難燃剤(例えば、リン含有エポキシ樹脂や赤燐、ホスファゼン化合物、リン酸塩類、リン酸エステル類等)、シリコーンオイル、湿潤分散剤、消泡剤、脱泡剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン類等の離型剤、結晶質シリカ、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム等の粉体やガラス繊維、炭素繊維等の無機充填剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
また、プリプレグ4全質量に対する任意成分の含有量は、0~25質量%が好ましく、1~20質量%がより好ましく、1~15質量%がさらに好ましい。
The prepreg 4 may contain optional components (additives) other than the fibers and the thermosetting resin, if necessary. Examples of such optional components include flame retardants (e.g., phosphorus-containing epoxy resins, red phosphorus, phosphazene compounds, phosphates, phosphate esters, etc.), silicone oils, wetting and dispersing agents, antifoaming agents, Defoaming agents, natural waxes, synthetic waxes, metal salts of straight-chain fatty acids, acid amides, esters, mold release agents such as paraffins, crystalline silica, fused silica, calcium silicate, alumina, calcium carbonate, talc , powders such as barium sulfate, inorganic fillers such as glass fibers and carbon fibers, coloring agents such as carbon black and red iron oxide, and silane coupling agents.
Also, the content of the optional component with respect to the total mass of the prepreg 4 is preferably 0 to 25% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and even more preferably 1 to 15% by mass.

成形前駆体5の形態は、特に限定されず、例えば、2枚のシート状のプリプレグ4で中子3全体を包み込むように配置した形態が挙げられる。 The form of the molded precursor 5 is not particularly limited, and for example, a form in which two sheet-like prepregs 4 are arranged so as to wrap the entire core 3 can be mentioned.

この例の成形用金型10は、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を製造するためのものであり、下型12と上型14とを備える。下型12の上面側には凹部12aが形成されている。上型14の下面側には、下型12の凹部12aに嵌まり込む凸部14aが形成されている。成形用金型10においては、下型12と上型14とを近接させて型締めすることで、内部に目的の繊維強化プラスチック成形体6の形状と相補的な形状のキャビティ(凹部12aと凸部14aによって形成される空間)が形成される。 A molding die 10 of this example is for manufacturing a rectangular tube-shaped fiber-reinforced plastic molding 6 and includes a lower die 12 and an upper die 14 . A concave portion 12 a is formed on the upper surface side of the lower mold 12 . A convex portion 14 a that fits into the concave portion 12 a of the lower mold 12 is formed on the lower surface side of the upper mold 14 . In the molding die 10, the lower mold 12 and the upper mold 14 are brought close to each other and clamped to form a cavity having a shape complementary to the shape of the desired fiber-reinforced plastic molded body 6 (recess 12a and protrusion 12a). A space formed by the portion 14a) is formed.

成形用金型10は開閉機構を備えていれば充分であり、高圧プレス機を採用していなくてもよい。つまり、下型12と上型14とを互いに近接させて型締めした段階では、成形前駆体5にかかる圧力は必ずしも充分に高くなくてもよい。型締めの段階で成形前駆体5にかかる圧力が不充分であっても、後述するように加熱圧縮成形時にワックス1が溶融して中子3の内圧が高まることで、成形前駆体5に充分な圧力がかかる。そのため、成形不良が起きることを抑制でき、寸法精度の高い繊維強化プラスチック成形体6が得られる。 It is sufficient for the molding die 10 to have an opening/closing mechanism, and a high-pressure press may not be used. That is, at the stage where the lower mold 12 and the upper mold 14 are brought close to each other and the molds are clamped, the pressure applied to the molding precursor 5 does not necessarily have to be sufficiently high. Even if the pressure applied to the molded precursor 5 at the stage of mold clamping is insufficient, the wax 1 melts during heat compression molding as described later, and the internal pressure of the core 3 increases, so that the molded precursor 5 is sufficiently pressed. pressure is applied. Therefore, the occurrence of molding defects can be suppressed, and a fiber-reinforced plastic molded article 6 with high dimensional accuracy can be obtained.

成形前駆体5を成形用金型10で加熱圧縮成形する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。中子3の周囲にプリプレグ4を配置して成形前駆体5を形成した後、成形前駆体5を、室温にて成形用金型10のキャビティ形状と略同じ形状に予備賦形して、プリフォームとする。次いで、予め加熱した成形用金型10の下型12の凹部12a内に成形前駆体5(プリフォーム)を載置し、成形用金型10を型締めして加熱圧縮成形し、プリプレグ4を硬化させる。 Examples of the method of heat-compression molding the molding precursor 5 with the molding die 10 include the following methods. After the prepreg 4 is arranged around the core 3 to form the molded precursor 5, the molded precursor 5 is preliminarily shaped at room temperature into a shape substantially the same as the cavity shape of the mold 10 for molding. Reform. Next, the molding precursor 5 (preform) is placed in the recess 12a of the lower mold 12 of the preheated molding die 10, and the molding die 10 is clamped to perform hot compression molding, thereby forming the prepreg 4. Harden.

なお、加熱圧縮成形方法は、前記方法に限定されない。例えば、以下のRTM(レジントランスファー成形)法を採用してもよい。具体的には、中子3の周囲に、プリプレグの代わりに、熱硬化性樹脂を含浸していない繊維強化材(ファブリック)を配置し、下型12の凹部12a内に中子3と繊維強化材を載置し、成形用金型10を型締めする。次いで、成形用金型10内に未硬化の熱硬化性樹脂を注入し、繊維強化材に熱硬化性樹脂を含浸させた後、成形用金型10を加熱硬化して成形体6を得る。 In addition, the hot compression molding method is not limited to the above method. For example, the following RTM (resin transfer molding) method may be employed. Specifically, instead of the prepreg, a fiber reinforcing material (fabric) that is not impregnated with a thermosetting resin is arranged around the core 3, and the core 3 and the fiber reinforcement are placed in the recess 12a of the lower mold 12. The material is placed and the molding die 10 is clamped. Next, an uncured thermosetting resin is injected into the molding die 10 to impregnate the fiber reinforcing material with the thermosetting resin.

本発明においては、成形温度以下で溶融する熱可塑性の固形物を中子に使用することが好ましい。このようにすれば、中子においてバリア層内に収容した熱可塑性の固形物の少なくとも一部を溶融させつつ成形前駆体を加熱圧縮成形することができる。
この例では、成形用金型10の熱がプリプレグ4に伝わり、さらにバリア層2を介してワックス1にも伝わることで、ワックス1の少なくとも一部が溶融する。
In the present invention, it is preferable to use a thermoplastic solid that melts below the molding temperature for the core. In this way, the molding precursor can be heat-compression-molded while at least part of the thermoplastic solid contained in the barrier layer is melted in the core.
In this example, the heat of the molding die 10 is transmitted to the prepreg 4 and also to the wax 1 through the barrier layer 2, so that at least part of the wax 1 is melted.

ワックス1は加熱により膨張し、さらに溶融時に大きく膨張するため、加熱圧縮成形時には中子3の内圧が高まる。また、バリア層2内で溶融状態となったワックス1は流動するため、中子3全体で内圧が均一になる。中子3の内圧が均一になることで、加熱圧縮成形において、プリプレグ4には成形用金型10の下型12と上型14とを閉じる上下方向以外の方向にも圧力が均一にかかる。 Since the wax 1 expands when heated and further expands greatly when melted, the internal pressure of the core 3 increases during hot compression molding. Further, since the wax 1 melted in the barrier layer 2 flows, the internal pressure of the entire core 3 becomes uniform. Since the inner pressure of the core 3 becomes uniform, pressure is uniformly applied to the prepreg 4 also in directions other than the vertical direction in which the lower mold 12 and the upper mold 14 of the molding die 10 are closed in the heat compression molding.

中子3ではワックス1がバリア層2に収容されているため、溶融したワックス1がプリプレグ4の外側に漏れ出すことが抑制されている。また、バリア層2は可撓性を有し伸延できるため、ワックス1の流動に伴う中子3の外形形状の変形を許容できる。そのため、ワックス1の膨張により内圧が高まると中子3が広がる。これにより、仮に中子3とその周囲に配置したプリプレグ4との間に空隙が形成されていても、中子3の変形によって該空隙が埋められる。また、成形用金型10内の隅部において成形面とプリプレグ4との間に空隙が形成されていたとしても、中子3の変形(膨張)に伴ってプリプレグ4が成形面に押し付けられることで該空隙が埋められる。このように、プリプレグ4が中子3と成形用金型10の成形面に隙間なくしっかりと密着するため、成形不良が生じることが抑制される。これにより、特に立ち面の曲がりやシワ、ボイド等が生じ難くなり、所定の肉厚を有する寸法精度の高い繊維強化プラスチック成形体6が得られる。角部が直角の繊維強化プラスチック成形体6を製造する場合も、成形用金型10の隅部にプリプレグ4が充分に満たされ、該角部が成形用金型10の成形面に沿って高い精度で直角になる。 Since the wax 1 is housed in the barrier layer 2 of the core 3 , leakage of the melted wax 1 to the outside of the prepreg 4 is suppressed. In addition, since the barrier layer 2 is flexible and can be stretched, it can allow deformation of the outer shape of the core 3 due to the flow of the wax 1 . Therefore, when the expansion of the wax 1 increases the internal pressure, the core 3 expands. As a result, even if a gap is formed between the core 3 and the prepreg 4 arranged around it, the gap is filled by the deformation of the core 3 . Moreover, even if a gap is formed between the molding surface and the prepreg 4 at the corners in the molding die 10, the prepreg 4 is pressed against the molding surface as the core 3 deforms (expands). fills the voids. In this way, the prepreg 4 is tightly and without gap between the core 3 and the molding surface of the molding die 10, so that the occurrence of molding defects is suppressed. As a result, bending of the standing surface, wrinkles, voids, etc. are particularly difficult to occur, and a fiber-reinforced plastic molded body 6 having a predetermined thickness and high dimensional accuracy can be obtained. Even when manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body 6 having right-angled corners, the corners of the molding die 10 are sufficiently filled with the prepreg 4, and the corners are raised along the molding surface of the molding die 10. Accurately square.

加熱圧縮成形時に、成形用金型10の型締め圧力よりもワックス1の膨張に起因する中子3の内圧が大きくなり過ぎると、成形用金型10が開くことになる。また、中子3の内圧が過大になるとバリア層2の破損や、プリプレグ4の繊維の目開きの原因となり、成形不良につながる。その対策として、予めワックス1の体積を、成形後の中空形状の中空部の体積より小さくしておき、体積膨張による中子3の内圧を制御する。予め小さくしておくワックス1の体積は、成形時に膨張したワックス1の体積と中空部の体積が同等になるようにしておくことが好ましい。 During hot compression molding, if the internal pressure of the core 3 caused by the expansion of the wax 1 becomes too much larger than the clamping pressure of the molding die 10, the molding die 10 will open. Further, if the internal pressure of the core 3 becomes excessive, it may cause breakage of the barrier layer 2 and opening of the fibers of the prepreg 4, leading to poor molding. As a countermeasure, the volume of the wax 1 is previously made smaller than the volume of the hollow portion of the hollow shape after molding, and the internal pressure of the core 3 due to volume expansion is controlled. It is preferable that the volume of the wax 1, which is previously reduced, is equal to the volume of the wax 1 expanded during molding and the volume of the hollow portion.

図3には、ワックス1の体積を減らす方法の一つとして、直方体状のワックス1に穴開け加工を施した例を示す。ここでは、ワックス1に、その高さ方向(下型12と上型14とを閉じる上下方向)に貫通する2つの貫通穴1aを、ワックス1の縦方向(ワックス1の上面1bおよび下面1cの長辺方向)に等間隔に形成した場合を示す。貫通穴1aは、ワックス1の上面1bおよび下面1cに開口部を有する。また、貫通穴1aの開口部は、ワックス1の上面1bおよび下面1cにて、等間隔に配置されている。この例では、成形時の加熱により、表層から溶融したワックス1は、貫通穴1aに流れ込み、ワックス1が中実の場合と比較して中子3の内部におけるワックス1の体積が減るため、中子3の内圧の上昇が抑制される。また、貫通穴1aの直径、数、深さ等を適宜調整することにより、中子3の内圧の上昇挙動を制御することが可能になる。 FIG. 3 shows an example in which a rectangular parallelepiped wax 1 is perforated as one method of reducing the volume of the wax 1 . Here, the wax 1 is provided with two through holes 1a penetrating in the height direction (vertical direction to close the lower mold 12 and the upper mold 14), and the vertical direction of the wax 1 (upper surface 1b and lower surface 1c of the wax 1). The figure shows the case where they are formed at equal intervals in the long side direction). The through hole 1a has openings on the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1. As shown in FIG. The openings of the through holes 1a are arranged at equal intervals on the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1. As shown in FIG. In this example, the wax 1 melted from the surface layer due to heating during molding flows into the through holes 1a, and the volume of the wax 1 inside the core 3 is reduced compared to when the wax 1 is solid. An increase in the internal pressure of the child 3 is suppressed. Further, by appropriately adjusting the diameter, number, depth, etc. of the through-holes 1a, it is possible to control the rise behavior of the internal pressure of the core 3. FIG.

図4には、ワックス1の体積を減らす方法の一つとして、直方体状のワックス1の表層に溝加工を施した例を示す。ここでは、ワックス1の表層(上面1b側の層)に、ワックス1の縦方向(ワックス1の上面1bおよび下面1cの長辺方向)の全長に延在する2つの溝1dを、ワックス1の横方向(ワックス1の上面1bおよび下面1cの短辺方向)に等間隔に形成した場合を示す。溝1dは、ワックス1の縦方向と垂直な断面において、上面1bから下面1c側に窪む凹状をなしている。この例では、成形時の加熱により、表層から溶融したワックス1は、溝1dに流れ込み、ワックス1が中実の場合と比較して中子3の内部におけるワックス1の体積が減るため、成形開始初期の中子3の内圧の上昇を抑えることができる。溝1dの形状、大きさ(幅、深さ)、数等を適宜調整することにより、中子3の内圧の上昇挙動を制御することが可能になる。 FIG. 4 shows an example in which the surface layer of the rectangular parallelepiped wax 1 is grooved as one method of reducing the volume of the wax 1 . Here, in the surface layer of the wax 1 (the layer on the upper surface 1b side), two grooves 1d extending along the entire length of the wax 1 in the longitudinal direction (long side direction of the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1) are formed. The figure shows the case where they are formed at regular intervals in the horizontal direction (the short side direction of the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1). The groove 1d is recessed from the upper surface 1b toward the lower surface 1c in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wax 1. As shown in FIG. In this example, the wax 1 melted from the surface layer due to heating during molding flows into the groove 1d, and the volume of the wax 1 inside the core 3 is reduced compared to when the wax 1 is solid. An initial increase in internal pressure of the core 3 can be suppressed. By appropriately adjusting the shape, size (width, depth), number, etc. of the grooves 1d, it is possible to control the internal pressure rise behavior of the core 3. FIG.

図5には、ワックス1の体積を減らす方法の一つとして、直方体状のワックス1の内部に空間1eを形成した例を示す。ここでは、ワックス1の内部に空間1eを形成した場合を示す。空間1eは直方体状をなしている。この例では、成形時の加熱により、ワックス1の溶融が進んだ際、ワックス1が中実の場合と比較して中子3の内部におけるワックス1の体積が減るため、中子3の内圧の上昇を抑えることができる。空間1eの位置、形状、大きさ、数等を適宜調整することにより、中子3の内圧の上昇挙動を制御することが可能になる。 FIG. 5 shows an example in which a space 1 e is formed inside a rectangular parallelepiped wax 1 as one method of reducing the volume of the wax 1 . Here, a case where a space 1e is formed inside the wax 1 is shown. The space 1e has a rectangular parallelepiped shape. In this example, when the wax 1 melts due to heating during molding, the volume of the wax 1 inside the core 3 decreases compared to when the wax 1 is solid, so the internal pressure of the core 3 increases. rise can be suppressed. By appropriately adjusting the position, shape, size, number, etc. of the spaces 1e, it is possible to control the internal pressure rise behavior of the core 3 .

加熱圧縮成形においては、ワックス1の一部のみを溶融させてもよく、全体を溶融させてもよい。ワックス1は、成形用金型10からの熱伝導により溶融する。ワックス1は熱伝導率が低いため、特に中子3の容積が大きく、成形時間が短い場合には、ワックス1の表層のみが溶融する。
加熱圧縮成形における成形サイクルを向上させるには、プリプレグ4を効率良く加熱する必要がある。中子3のワックス1を溶融させるために熱が消費されるほど、プリプレグ4の温度を上げるのに時間を要する。成形サイクルの向上の点では、加熱圧縮成形においてワックス1の表層のみを溶融させることが好ましい。また、ワックス1の表層のみを溶融させる場合は、仮に溶融したワックス1がバリア層2から漏れ出すことがあったとしも、溶融している量が少量である。よって、成形用金型10から漏れ出したワックス1は急激に冷却されて固化するため、ワックス1の漏れ出しによる悪影響を最小限にできる。
In hot compression molding, only a part of the wax 1 may be melted, or the whole may be melted. The wax 1 is melted by heat conduction from the mold 10 for molding. Since the wax 1 has a low thermal conductivity, only the surface layer of the wax 1 melts particularly when the core 3 has a large volume and the molding time is short.
In order to improve the molding cycle in hot compression molding, it is necessary to heat the prepreg 4 efficiently. It takes time to raise the temperature of the prepreg 4 so that heat is consumed to melt the wax 1 of the core 3 . From the viewpoint of improving the molding cycle, it is preferable to melt only the surface layer of the wax 1 in the hot compression molding. Further, when only the surface layer of the wax 1 is melted, even if the melted wax 1 leaks out from the barrier layer 2, the melted amount is small. Therefore, since the wax 1 leaking out of the molding die 10 is rapidly cooled and solidified, the adverse effects caused by the leakage of the wax 1 can be minimized.

(熱可塑性の固形物の排出工程)
成形工程後で得られた繊維強化プラスチック成形体6からワックス1を排出する。ワックス1を排出する方法としては、加熱圧縮成形後において、繊維強化プラスチック成形体6の熱変形温度以下、かつワックス1の融点以上の温度で、ワックス1を繊維強化プラスチック成形体6の外部に排出する方法が好ましい。具体的には、ワックス1の融点+20度以上の温度にすれば、排出が促進されるため好ましい。
具体的には、例えば、図2Bに示すように、繊維強化プラスチック成形体6に排出孔7を形成した後、繊維強化プラスチック成形体6を、その熱変形温度以下で、かつワックス1の融点以上に加熱する。これにより、図2Cに示すように、溶融したワックス1が排出孔7から繊維強化プラスチック成形体6の外部に排出される。ワックス1を溶融させることで排出孔7が小径であっても、ワックス1を排出させることができる。
(Step of discharging thermoplastic solids)
The wax 1 is discharged from the fiber-reinforced plastic molding 6 obtained after the molding process. As a method for discharging the wax 1, the wax 1 is discharged to the outside of the fiber-reinforced plastic molded body 6 at a temperature equal to or lower than the thermal deformation temperature of the fiber-reinforced plastic molded body 6 and at a temperature equal to or higher than the melting point of the wax 1 after hot compression molding. method is preferred. Specifically, it is preferable to set the temperature to the melting point of the wax 1 plus 20 degrees or more because the discharge is promoted.
Specifically, for example, as shown in FIG. 2B, after the discharge holes 7 are formed in the fiber-reinforced plastic molded body 6, the fiber-reinforced plastic molded body 6 is heated at a temperature not higher than the heat deformation temperature and not less than the melting point of the wax 1. heat to Thereby, as shown in FIG. 2C, the melted wax 1 is discharged from the discharge hole 7 to the outside of the fiber-reinforced plastic molding 6 . By melting the wax 1, the wax 1 can be discharged even if the diameter of the discharge hole 7 is small.

繊維強化プラスチック成形体6に排出孔7を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、ドリル加工、ホールソー加工等が挙げられる。
中子3及び繊維強化プラスチック成形体6を加熱する方法としては、特に限定されず、例えば、オーブン加熱、赤外線加熱等が挙げられる。
A method for forming the discharge holes 7 in the fiber-reinforced plastic molded body 6 is not particularly limited, and examples thereof include drilling, hole sawing, and the like.
A method for heating the core 3 and the fiber-reinforced plastic molding 6 is not particularly limited, and examples thereof include oven heating and infrared heating.

この例のように長尺な繊維強化プラスチック成形体6の場合には、製品の品質に悪影響がない範囲で、繊維強化プラスチック成形体6に排出孔7に加えてエアブロー孔をさらに設け、エアブロー孔を通じてエアブローを行って排出孔7からのワックス1の排出を促進してもよい。また、中子3内に予め紐を配置しておき、ワックス1の排出時に紐を引き出すことにより、ワックス1の排出を促すこともできる。
繊維強化プラスチック成形体6内のバリア層2は、必要に応じて引き出してもよく、そのまま繊維強化プラスチック成形体6内に残してもよい。
In the case of the long fiber-reinforced plastic molded body 6 as in this example, the fiber-reinforced plastic molded body 6 is further provided with an air blow hole in addition to the discharge hole 7 to the extent that the quality of the product is not adversely affected. The discharge of the wax 1 from the discharge hole 7 may be accelerated by blowing air through the nozzle. Further, by arranging a string in advance in the core 3 and pulling out the string when the wax 1 is discharged, the discharge of the wax 1 can be promoted.
The barrier layer 2 in the fiber-reinforced plastic molded body 6 may be pulled out as necessary, or left as it is in the fiber-reinforced plastic molded body 6 .

以上説明した本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法においては、ワックス等に代表される熱可塑性の固形物を含む中子を用いて加熱圧縮成形を行う。圧縮成形時に熱可塑性の固形物の少なくとも一部を溶融させることにより、中子の内圧を充分に高めることができるため、中子とプリプレグの間や、プリプレグと成形用金型の成形面の間に空隙が存在した状態でプリプレグの硬化が進行することを抑制できる。また、熱可塑性の固形物を含む中子の体積を、成形後の中空形状の中空部の体積以下とすることにより、中子の内圧を制御することができる。加熱圧縮成形前には熱可塑性の固形物が軟化し難く中子の形状が安定するため、加熱圧縮成形前にプリプレグにシワが生じることは少なく、繊維強化プラスチック成形体にもシワができることを抑制できる。このように、大型の繊維強化プラスチック成形体であっても成形不良が生じることを抑制でき、外観に優れた中空形状の繊維強化プラスチック成形体を効率的かつ経済的に製造することができる。 In the method for producing a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention described above, hot compression molding is performed using a core containing a thermoplastic solid material such as wax. By melting at least a part of the thermoplastic solid matter during compression molding, the internal pressure of the core can be sufficiently increased. It is possible to suppress the progress of hardening of the prepreg in a state where voids exist in the prepreg. In addition, the internal pressure of the core can be controlled by setting the volume of the core containing the thermoplastic solid to be equal to or less than the volume of the hollow portion of the hollow shape after molding. Before hot compression molding, the thermoplastic solid is hard to soften and the shape of the core is stable, so wrinkles are less likely to occur in the prepreg before hot compression molding, and wrinkles are suppressed in fiber-reinforced plastic moldings. can. As described above, it is possible to suppress the occurrence of molding defects even in a large-sized fiber-reinforced plastic molded article, and to efficiently and economically produce a hollow-shaped fiber-reinforced plastic molded article having an excellent appearance.

なお、本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、前記した方法には限定されない。例えば、前記した方法は、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体を製造する方法であったが、断面U字状の繊維強化プラスチック成形体を製造する方法であってもよい。
この場合は、中子の一部が露出し、それ以外の部分がプリプレグで覆われた成形前駆体を形成し、中子の一部が成形用金型の成形面に接する状態で加熱圧縮成形を行う。また、ワックス等に代表される熱可塑性の固形物の排出においては、繊維強化プラスチック成形体に排出孔を設ける必要はない。
The method for producing the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is not limited to the method described above. For example, the method described above is a method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded article having a rectangular cylindrical shape, but it may be a method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded article having a U-shaped cross section.
In this case, a molding precursor is formed in which a part of the core is exposed and the other part is covered with prepreg, and heat compression molding is performed in a state where a part of the core is in contact with the molding surface of the molding die. I do. Further, in discharging thermoplastic solids such as wax, it is not necessary to provide a discharge hole in the fiber-reinforced plastic molding.

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。 EXAMPLES The present invention will be further described with reference to examples below, but the present invention is not limited by the following description.

[中子の内圧、ワックスの表面温度及び中心温度]
加熱圧縮成形における中子の内圧は、下金型端面と面位置が同じになるように圧電圧力センサーを取り付け、測定した。また、中子内のワックスの表面温度及び中心温度は、熱電対により測定した。
[Internal pressure of core, surface temperature and center temperature of wax]
The inner pressure of the core in hot compression molding was measured by attaching a piezoelectric pressure sensor so that the surface position was the same as the end surface of the lower mold. Also, the surface temperature and center temperature of the wax in the core were measured with a thermocouple.

参考例1]
ワックス1として合成ワックス(製品名「File-A-Wax Green」、Freeman Manufacturing & Supply Company社製、融点Tm:117℃、密度:0.9g/cm3)を用い、このワックス1をポリオレフィン製のシュリンクチューブ(厚み:15μm;融点Tb:145℃)内に入れ、該シュリンクチューブを熱収縮させてワックス1に密着させるとともに、該シュリンクチューブの両端部を熱融着して密封することにより、シュリンクチューブからなるバリア層2を形成して中子3を作製した。
ワックス1の形状を、縦100mm、横50mm、高さ24mmの直方体とした。また、図3と同様の向きに、ワックス1に直径6mmの貫通穴1aを均等な間隔で18カ所形成した。これにより、穴開け加工前に対して、ワックス1の重量を10%程度減らした。
次いで、プリプレグ4として、炭素繊維からなる繊維強化材にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグ(三菱レイヨン社製、製品名「TR3110 360GMP」;樹脂含有率:40質量%)を用い、該プリプレグ2枚を中子3の周囲全体を覆うように配置した後、成形用金型10のキャビティ形状と略同形状に、室温にて予備賦形して成形前駆体5(プリフォーム)を得た。
次いで、成形用金型10の下型12の凹部12a内に成形前駆体5を配置して成形用金型10を型締めした。型締めから型開きまでの平均成形温度を140℃、成形時間を5分として加熱圧縮成形を実施して、中子3を内包する繊維強化プラスチック成形体6を作製した。
次いで、ドリル加工により、繊維強化プラスチック成形体6にワックス排出用の排出孔7(直径:10mm)を形成した。
次いで、オーブン加熱により中子3及び繊維強化プラスチック成形体6を130℃に加熱し、ワックス1を溶融させて排出孔7から排出し、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を得た。
[ Reference example 1]
As the wax 1, a synthetic wax (product name “File-A-Wax Green”, manufactured by Freeman Manufacturing & Supply Company, melting point Tm: 117°C, density: 0.9 g/cm3) is used, and this wax 1 is a polyolefin shrink. The shrink tube is placed in a tube (thickness: 15 μm; melting point Tb: 145° C.), and the shrink tube is heat-shrunk to adhere to the wax 1, and both ends of the shrink tube are heat-sealed to form a shrink tube. A core 3 was produced by forming a barrier layer 2 consisting of
The shape of the wax 1 was a rectangular parallelepiped with a length of 100 mm, a width of 50 mm and a height of 24 mm. 18 through-holes 1a each having a diameter of 6 mm were formed in the wax 1 in the same direction as in FIG. As a result, the weight of the wax 1 was reduced by about 10% compared to before the drilling process.
Next, as the prepreg 4, a prepreg (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., product name “TR3110 360 GMP”; resin content: 40% by mass) in which a fiber reinforcing material made of carbon fiber is impregnated with an epoxy resin is used. After being arranged so as to cover the entire circumference of the element 3, it was preliminarily shaped at room temperature to have substantially the same shape as the cavity shape of the molding die 10 to obtain a molding precursor 5 (preform).
Next, the molding precursor 5 was placed in the concave portion 12a of the lower mold 12 of the molding die 10, and the molding die 10 was clamped. Heat compression molding was carried out at an average molding temperature of 140° C. from mold closing to mold opening for a molding time of 5 minutes to produce a fiber-reinforced plastic molded body 6 enclosing the core 3 .
Next, a discharge hole 7 (diameter: 10 mm) for discharging wax was formed in the fiber-reinforced plastic molding 6 by drilling.
Next, the core 3 and the fiber-reinforced plastic molding 6 were heated to 130° C. by heating in an oven to melt the wax 1 and discharge it through the discharge hole 7 to obtain a fiber-reinforced plastic molding 6 in the shape of a rectangular tube.

参考例2]
ワックス1の形状を、縦100mm、横50mm、高さ24mmの直方体の上面1bおよび下面1cに、図4と同様の向きに、幅5mm、深さ4mmの溝1dを均等な間隔で3つずつ形成したものとした。これにより、溝加工前に対して、ワックス1の重量を10%程度減らしたこと以外は参考例1と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を得た。
[ Reference example 2]
The shape of the wax 1 is a rectangular parallelepiped having a length of 100 mm, a width of 50 mm and a height of 24 mm. It was formed. As a result, a fiber-reinforced plastic molded article 6 having a rectangular tubular shape was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that the weight of the wax 1 was reduced by about 10% compared to before the grooving.

参考例3]
ワックス1を、次のように形成した。縦50mm、横50mm、高さ24mmの直方体のワックスに、その側面から中心部に向かい、かつ直方体の上面および下面と平行に、縦30mm、横20mm、高さ10mmの穴を形成し、穴開け加工前に対して、10%程度重量を減らした、中空形状のワックスを2つ用意した。次いで、その中空形状のワックスにおける穴を形成した面(穴の開口部が存在する面)同士を溶着させて、図5に示すような、内部に空間1eを有するワックス1を形成した。このワックス1を使用したこと以外は参考例1と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を得た。
[ Reference example 3]
Wax 1 was formed as follows. In a rectangular parallelepiped wax of 50 mm long, 50 mm wide and 24 mm high, a hole of 30 mm long, 20 mm wide and 10 mm high is formed from the side toward the center and parallel to the upper and lower surfaces of the rectangular parallelepiped. Two pieces of hollow wax having a weight reduced by about 10% compared to before processing were prepared. Next, the surfaces of the hollow wax having the holes formed thereon (the surfaces having the openings of the holes) were welded together to form a wax 1 having a space 1e inside as shown in FIG. A rectangular tubular fiber-reinforced plastic molding 6 was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that this wax 1 was used.

参考例4]
ワックス1に形成する貫通穴1aの数を9カ所とし、穴開け加工前に対して、ワックス1の重量を5%程度減らしたこと以外は参考例1と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を得た。
[ Reference Example 4]
In the same manner as in Reference Example 1, except that the number of through-holes 1a formed in the wax 1 was set to 9 and the weight of the wax 1 was reduced by about 5% compared to before the hole-making process, a fiber-reinforced rectangular tubular shape was obtained. A plastic molding 6 was obtained.

参考例5
ワックス1の形状を、縦100mm、横50mm、高さ24mmの中実な直方体としたこと以外は参考例1と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体6を得た。
[ Reference Example 5 ]
A fiber-reinforced plastic molding 6 in the form of a square tube was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that the shape of the wax 1 was a solid rectangular parallelepiped with a length of 100 mm, a width of 50 mm, and a height of 24 mm.

図6に型締めから型開きまでの成形時間5分間における、中子の内圧の経時変化挙動を示した。縦軸は、成形開始の金型を閉じた際の圧力を初期圧力として、測定圧力を初期圧力で割った値を示している。各実施例、比較例を比較したところ、比較例1に対し、実施例1~4のいずれの場合も、緩やかな上昇カーブとなった。また、実施例4は、実施例1と比較例1の間の上昇挙動を示し、中子の内圧の上昇挙動を制御することができた。 FIG. 6 shows the change behavior of the internal pressure of the core over time during a molding time of 5 minutes from mold closing to mold opening. The vertical axis indicates the value obtained by dividing the measured pressure by the initial pressure, with the pressure when the mold is closed at the start of molding as the initial pressure. When each example and comparative example were compared, all of examples 1 to 4 showed a gentle upward curve compared to comparative example 1. In addition, Example 4 exhibited a rise behavior between Example 1 and Comparative Example 1, and was able to control the rise behavior of the internal pressure of the core.

1 ワックス(熱可塑性の固形物)
2 バリア層
3 中子
4 プリプレグ
5 成形前駆体
6 繊維強化プラスチック成形体
7 排出孔
10 成形用金型
12 下型
14 上型
1 wax (thermoplastic solid)
2 barrier layer 3 core 4 prepreg 5 molding precursor 6 fiber-reinforced plastic molding 7 discharge hole 10 molding die 12 lower die 14 upper die

Claims (5)

中空部を有する繊維強化プラスチック成形体の製造方法であって、
熱硬化性樹脂と繊維とを含むプリプレグを、ワックスからなるワックス部を含む中子の周囲に配置し、成形用金型により加熱圧縮成形した後、前記ワックス部を溶融させて排出することにより前記中空部を形成することを含み、前記加熱圧縮成形においては前記ワックス部の表層のみが溶融する、中空形状の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
A method for producing a fiber-reinforced plastic molded article having a hollow portion,
A prepreg containing a thermosetting resin and fibers is arranged around a core containing a wax portion made of wax, and heat-compressed using a molding die, and then the wax portion is melted and discharged. A method for producing a hollow-shaped fiber-reinforced plastic molded article, comprising forming a hollow portion, wherein only the surface layer of the wax portion melts in the heat compression molding.
前記加熱圧縮成形の前において、前記ワックス部に含まれるワックスの体積が、前記中空部の体積より小さい、請求項1に記載の製造方法。 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the volume of wax contained in said wax portion is smaller than the volume of said hollow portion before said heat compression molding. 前記中子が前記ワックス部と前記ワックス部を包囲するバリア層とからなる、請求項1又は2に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein said core comprises said wax portion and a barrier layer surrounding said wax portion. 前記ワックス部に、凹凸加工、穴開け加工および溝加工の少なくとも1つが施されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。 4. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the wax portion is subjected to at least one of uneven processing, boring processing and groove processing. 前記ワックス部の内部に空隙が存在する、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein voids are present inside the wax portion.
JP2022049113A 2018-04-25 2022-03-24 Method for producing fiber-reinforced plastic molded article Active JP7287526B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022049113A JP7287526B2 (en) 2018-04-25 2022-03-24 Method for producing fiber-reinforced plastic molded article

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018084338A JP7070035B2 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Manufacturing method of fiber reinforced plastic molded product
JP2022049113A JP7287526B2 (en) 2018-04-25 2022-03-24 Method for producing fiber-reinforced plastic molded article

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018084338A Division JP7070035B2 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Manufacturing method of fiber reinforced plastic molded product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022075968A JP2022075968A (en) 2022-05-18
JP7287526B2 true JP7287526B2 (en) 2023-06-06

Family

ID=87890905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022049113A Active JP7287526B2 (en) 2018-04-25 2022-03-24 Method for producing fiber-reinforced plastic molded article

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7287526B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007307853A (en) 2006-05-22 2007-11-29 Toyota Motor Corp Method for molding frp-made blow molded article
WO2018079824A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 三菱ケミカル株式会社 Method for manufacturing fiber reinforced plastic molded body

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007307853A (en) 2006-05-22 2007-11-29 Toyota Motor Corp Method for molding frp-made blow molded article
WO2018079824A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 三菱ケミカル株式会社 Method for manufacturing fiber reinforced plastic molded body

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022075968A (en) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6504269B2 (en) Method for producing fiber-reinforced plastic molding
JP7070035B2 (en) Manufacturing method of fiber reinforced plastic molded product
JP5901518B2 (en) Manufacturing method for advanced composite components
JP6191776B2 (en) Manufacturing method of fiber reinforced plastic molding
US5262118A (en) Method for producing a hollow FRP article
JP7151272B2 (en) Method for manufacturing fiber-reinforced plastic molded product
JP2023033471A (en) Manufacturing method of fiber-reinforced resin product and core
US11931927B2 (en) Method for producing fiber reinforced plastic product, and core
JP7287526B2 (en) Method for producing fiber-reinforced plastic molded article
JP6185356B2 (en) FRP molded product manufacturing method and mold
CN106113531B (en) A kind of anti-roll production technology for sticking up CFRT one-way tape composite sheets
JPH0699506A (en) Laminated molding and its production
JPS63290715A (en) Manufacture of synthetic resin hollow molded product
JP2007307853A (en) Method for molding frp-made blow molded article
WO2022220247A1 (en) Method for manufacturing fiber-reinforced resin article, and fiber-reinforced resin article
JPH04294132A (en) Manufacture of hollow product of fiber reinforced thermoplastic plastic
RU2738650C1 (en) Method of moulding articles reinforced with continuous fibre carcass
JP2023093152A (en) Core manufacturing method and FRP product manufacturing method
JP5729060B2 (en) Method and apparatus for molding fiber reinforced plastic
JPS60259432A (en) Forming method of reinforced plastic product
JPS62198448A (en) Manufacture of tubular member made of composite material
JP2012096519A (en) Method for molding fiber reinforced resin structure
Gardner et al. Fibre-reinforced moulded racquet frame
CN107972293A (en) A kind of carbon fiber product molding machine and method
JP2004130726A (en) Core for molding fiber-reinforced plastics

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230508

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7287526

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151