JPH02266920A - 繊維強化プラスチック材の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三次元織物材等を使用する各種の繊維強化プ
ラスチック材を高品質で＆ｌ！ｌする装置に関する。

〔従来の技術〕

近時、はぼ部品形状に予め織られた織物、即ち−ｍに三
次元織物と称される織物が世界的規模で盛んに開発され
るようになった。これらのうち比較的に単純な形状の部
材に対しては、三次元織物材へ樹脂を圧入する方式また
は、三次元織物材に例エバフィルム状の樹脂をナイロン
フィルムバッグ内で相対させバッグ内を所望の圧力まで
減圧した後、オーブン内で加熱することにより樹脂を三
次元織物材に含浸し、その後オートクレーブ又はプレス
により加熱加圧硬化する方式が行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の技術のうち、三次元織物にフィルム伏の樹
脂をナイロンフィルムバッグ内で相対させバッグ内を所
望の圧力まで減圧した後、オーブン内で加熱することに
より含浸し、その後オートクレーブ又はプレスにより加
熱加圧硬化する方式では、次の１ｌＪ１践点があった。

即ち、減圧下で樹脂を含浸させるため、揮発成分のガス
化によって樹脂含浸後の織物中にボイドが内在する。ま
た、バッグ内を真空にすることによって、バッグ外から
織物材へ外気圧が作用し、織物材が板厚方向に圧縮され
織物材の占める体積が減少することによって、その後の
加圧加熱硬化に必要十分な樹脂の含浸が困難となり、硬
化後の成形品中にボイドが残存する。

本発明は、これらの問題点を改善するために提寓するも
のであって、従来の製造技術に対し、真空容器内で織物
材に圧力を作用させないで樹脂を含浸することができ、
織物材中に十分な樹脂を付与することによって、高品賞
の繊維強化プラスチック材を得ることのできるｍｍ強化
プラスチック材の製造装置を提供しようとするものであ
る。

（Ｌｌｌｌｌを解決するための手段〕 本発明の繊維強化プラスチック材の製造装置は、真空容
器、同真空容器内に配置され加熱源を備えその間に織物
材と樹脂材が挿入される対向して対をなす金型、同金型
の少くとも一方に接続された金型移動装置、及び同金型
移動装置の作動力と移動速度の制御機構を備えたことを
特徴とする。

〔作用〕

本発明では、真空容器内の対向する金型間で、三次元織
物等の織物材と樹脂材とが金型の加熱源によって加熱さ
れる。これによって、樹脂材が溶融し、毛細管現象によ
って織物材へ含浸する。真空容器内は減圧されているた
めに、織物材中の空気等が吸引され、溶融した樹脂は一
様に、かっ、十分に織物材中に含浸する。

また、この含浸工程において、金型移動装置によって、
少くとも一方の金型を他方の金型へ向って移動させる。

この際、制御機構によって金型移動装置の作動力は、小
さい値に設定され、またその金型の移動速度は、含浸に
よつて樹脂材の厚さの減少に見合う速度に設定される。

このようにして、織物材には圧力がかからない状態で、
樹脂材の厚さの減少に伴ってほぼ定速の低い速度で金型
が互いに接近するように移動する。織物材には圧力が加
えられないために体積の減少がなく、また樹脂材は常に
金型に接しており、効率のよい加熱が行なわれる。これ
によって、樹脂材は効果的に溶融され、体積減少のない
織物材へ一様に、かつ十分に含浸される。

含浸が終了すると、金型の作動力を上げて、加圧し、必
要あれば加熱源によって加熱して、樹脂を硬化させる。

この際には、従来の方式における減圧下における硬化の
ように揮発分がガス化することがなく、織物材中にボイ
ドが発生することが避けられる。

また、対向する型が垂直又は傾斜した状態に設置されて
いる場合においても、本発明では、上記のように樹脂材
の溶融・含浸に伴う厚さの減少を補償するように、２個
の型の少くとも一方を他方に向って移動させることによ
って、重力の影響による樹脂の垂れによる隙間の発生が
防止される。

これによって、溶融された樹脂を織物材の上部まで十分
に含浸させることができ、また、加熱効率の低下を避け
ることができる。

（実施例〕 本発明の第一の実施例を第１図ないし第５図によって説
明する。

第１図に示すように、真空容器１の内部にシリンダ２に
よって可動する上型３および支柱４に固定された下型５
が設けられている。第１図には、下型５上にエポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂材６および炭素繊維等の三次元織物
材７が重ね合わせておかれている状態を示している。な
お、真空容器ｌには真空容器ｌの内部を減圧するための
引き口８が装着されており、上型３及び下型５には加熱
１［９が内蔵されている。

第５図に示すように、上記シリンダ２の両端に設けられ
た配管２４．２５は、切替弁２Ｇに接続され、同切曽弁
２０は、また油溜め２３に接続された配管２７及び流量
調整弁２１．１１圧弁２２を介して図示しない油圧源に
接続された配管２６に接続されて、配管２４゜２５と配
管２６．２７との接続関係が切替えられるようになって
いる。

第２図は成形開始の状態を示し、引き口８より真空引き
を行ない真空容器１の内部を減圧する。

シリンダ２は作動されておらず、上型３は三次元織物材
７の真上にあるが熱硬化性樹脂材６および三次元°織物
材７には加圧力は作用しない状態におかれており、三次
元織物材７が板厚方向に圧縮されることはない。三次元
織物材７中の空気等は、真空容器１内の減圧によって同
織物材７中から徘出される。

この状態で、加熱源９により上型３及び下型５を所望の
昇温速度で加熱する。一方、加熱に伴って、熱硬化性樹
脂材６が溶融し、三次元織物材７への含浸が盛んになっ
た時点で、調圧弁２２、流量調整弁２１を介して、圧油
をシリンダ２の上側に供給すると共にシリンダ２の下側
の油を油溜め２３に排出する。これによって、シリンダ
２は下降し、上型３も下型５へ向って下方へ移動する。

この際調圧弁２２によって、上型３を下方へ押す作動力
は例えばｌｏｋｇ／ａｍ”程度の低い値に設定され、ま
た流量調整弁２１によって油量が調整されて、上型３は
熱硬化性樹脂材６の含浸による厚さの減少に見合う微速
で移動する。このようにして、上型３と下型５は、三次
元織物材７と熱硬化性樹脂材６に接触しながら、しかも
三次元織物材７に圧力が加えられない状態で微速移動す
る。これによって、三次元織物材７の体積の減少がなく
、しかも熱硬化性樹脂材６は効率よく加熱されて溶融し
、三次元織物材７の上表面まで一様に十分な量の樹脂が
含浸される。

その後、真空容器ｌの内部を大荒圧に戻した後に更に次
のごとく最終硬化に至らしめる。

即ち、第４図に示すように、上型３をシリンダ２の作動
によって下方向にゆっくりと下げ、調圧弁２２を操作し
て樹脂が含浸された三次元織物材７に所定の圧力を印加
した上、上型３および下型５を硬化温度に昇温しで最終
硬化に至らしめる。この際には、加圧下での加熱硬化が
行なわれるために、揮発分のガス化が避けられ、三次元
織物材７にボイドが発生することがない。

以上のように、本実施例によって得られた成形品にはボ
イドがほとんど認められず、かつ熱硬化性樹脂が十分に
含浸された高品質を有している。

なお、熱硬化性樹脂材６の三次元織物材７への含浸速度
、及び含浸が盛んになる時点は、各温度における樹脂の
粘度特性や三次元織物材の盛り方密度等に依存するので
、これらを予め実験等によって求めておき、これに基づ
いて上記含浸工程における上記上型３の移動速度及びシ
リンダ２の作動力を流量調整弁２１．調圧弁２２によっ
て制御する。

垂直に保持された平板状の三次元織物材へ熱硬化性樹脂
を含浸・硬化する本発明の第二の実施例を第６図及び第
７図によって説明する。

本実施例は、第６図に示すように、第１図で説明した装
置を９０度右方向へ回転し、対向する上型及び下型を垂
直状態に保持された左方型ｌＯと右方型１１としたもの
であり、特に製品が比較的に広い面積を持つ場合、装置
の設置面積を小さくできることにおいて有利である。

本実施例では、成形開始の状態にあって先ず室温状態に
おいて、支柱４によって真空容器ｌ内部に固定された左
方型１０にフィルム状に加工された熱硬化性樹脂材１２
をその粘着性を利用して固定する０次に三次元織物材７
を熱硬化性樹脂材１２にあてて熱硬化性樹脂材１２の粘
着性を利用して固定し、その後右方型１１をシリンダ２
の作動により左方に移動させ三次元織物材７を圧縮しな
いよう軽く接触させることにより第７図に示すように、
成形の準備を完了する。

次に、真空容器１の内部を減圧し型に埋設された加熱源
９により左方型１０および右方型１１を加熱し樹脂含浸
を開始する。昇温に伴い熱硬化性樹脂材１２の三次元織
物材７への含浸が盛んになった時点で、上記第一の実施
例におけると同時に、熱硬化性樹脂材６の厚さの減少に
あわせシリンダ２の左方向への微速移動を開始する。こ
れにより、三次元織物材７へ圧縮力を加えることなく、
熱硬化性樹脂の含浸による左方型１０と三次元織物材７
の隙間を調整し、加熱効率を上げると共に重力の影響に
よる樹脂の垂れによって特に型内にセットされた織物材
の上部において樹脂の含浸不良が生じることを防止する
。

含浸完了後、適切な時期に真空容器ｌ内部を大気に戻す
とともにシリンダ２を等圧加圧に切り替え、三次元織物
材７に所望の圧力を印加し更に昇温を続けて硬化温度に
到達させ硬化温度で一定時間保持した後降温を開始する
０両型の温度が概ね常温に戻ったら型から成形品を取り
出して一連の作業を完了する。

本実施例は、上記第一の実施例のもつ作用及び効果に加
えて、以上のように、金型が垂直状態に設置された場合
において、重力の影響による熱硬化性樹脂の垂れによる
含浸不良が防止され、高品質の製品を得ることができる
。

なお、上記の実施例では、一方の型を他方の型に向って
移動させるようにしているが、両方の型を移動させるよ
うにしてもよい。

また、上記実施例は、熱硬化性樹脂を織物材に含浸させ
るようにしているが、本発明の装置は、熱硬化性樹脂を
織物材に含浸させる場合に適用することもできる。この
場合、含浸後の硬化に当っては、金型による加熱は行な
わず、加圧のみを行なって樹脂を硬化させるようにする
。

〔発明の効果〕

本発明は次の効果を挙げることができる。

（１）　　真空容器中で減圧下で樹脂を含浸させること
により、織物材に一様に十分な樹脂の含浸を行なうこと
ができるので、高品質な製品が成形できる。

（２）型の少くとも一方を織物に圧縮力を与えることな
く徐々に移動させ、樹脂材の厚さの減少を補償すること
によって加熱効率を向上すると共に、重力の影響による
樹脂の垂れを防止し、傾斜若しくは垂直状態にセットさ
れた織物材への…脂含浸を十分に達成することができる
。

（３）樹脂の含浸された織物材を型で加圧して硬化成形
させるために、揮発成分のガス化がなく織物材中のボイ
ドの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例に係る装置の説明図、第
２図は同実施例の成形開始の状態の説明図、第３図は同
実施例の成形途中の状態の説明図、第４図は同実施例の
最終硬化状態の説明図、第５図は同実施例のシリンダの
作動油圧系統の説明図、第６図は本発明の第二の実施例
に係る装置の説明図、第７図は金型が垂直状態で対向す
る装置の図、第８図は同実施例の成形開始の状態の説明
図。 ｌ・・・真空容器、　　　　　２・・・シリンダ、３・
・・上型、　　　　　　４・・・支柱、６・・・熱硬化
性樹脂材、 ８・・・引き口、 １０・・・左方型、 １２・・・フィルム状熱硬化性樹脂材、２１・・・流量
調整弁、 ５・・・下型、 ７・・・三次元織物材、 ９・・・加熱源、 １１・・・右方型、 ２０・・・切替弁、 ２２・・・調圧弁。 手 続 補 正 書 （方式） 平成セ年ε月２り日 特 許 庁 長 官 殿 ｌ。 事件の表示 平成１年 特 許 願 第８７９７４号 ２゜ 発明の名称 繊維強化プラスチック材の製造装置 ３゜ 補正をする者 説明図」を削除する。 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器、同真空容器内に配置され加熱源を備えその間
   に織物材と、樹脂材が挿入される対向して対をなす金型
   、同金型の少くとも一方に接続された金型移動装置、及
   び同金型移動装置の作動力と移動速度の制御機構を備え
   たことを特徴とする繊維強化プラスチック材の製造装置
   。