JPH0321436A - 繊維強化樹脂中実構造部材の製造方法 - 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） この発明は、繊維強化樹脂より成る三次元中実構造部材
の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 繊維強化樹脂構造部材は、軽量、高強度、高剛性等、そ
の特性を活かして宇宙、航空機用からスポーツ、レジャ
ー用まで、現在様々な分野で使用されている。それらの
内、あるものは中空構逍であるが、テニスラケット、ゴ
ルフクラブのウッドヘッドなどのように圧縮力や剪断力
が働く部材には、中空構造より圧縮力、剪断力に対し有
利な中実構造の部材が用いられる。

従来、繊維強化樹脂より成る三次元中丈構造部材の製造
方法としては、マトリックス樹脂を含浸させた繊維を、
所定形状の中子に積層し、その後外側より圧力をかけつ
つ加熱、硬化させる方法（外圧成形法）が一般的である
。特に軽量の構造部材を製造する場合は、中子として発
泡ウレタン等の発泡体が一般に用いられる。

しかしながら、外圧成形法は一つ一つψ子を精確に作る
必要があり、且つ成形された構進部材は、積層特に繊維
のオーバーラップができ、また、外圧をかけた場合皺が
よりやすいなど、積層した樹脂含浸繊維の厚みを精密に
制御することが困難であり、寸法精度や外観が良好でな
いという欠点があった。そのために研磨等の後加工を施
すことは、生産性の低下ばかりではなく、強化繊維が削
られることによる強度、剛性の低下をひきおこすことに
なり、信頼性を低下させる一要囚であった。さらに、外
圧をかけるための、真空バッグやオートクレープといっ
た設備を必要とし、生産性に劣るという欠点があった。

簡便に、延伸したテープを巻き付けたり、雌型で締め付
けて外圧をかけるという方法もあるが、テープを巻き付
ける方法は丸棒などの４ｔ純な形状に眼られ、型締めす
る方法は外圧が一定方向しかかからず、且つ皺になった
り型当り不良を起こしやすいという欠点があった。

一方、寸法精度向上を目的として最近実用化されつつあ
る方法として、樹脂含浸繊維を中空の袋に積層後、これ
を雌型内に装入し、中空の袋に高圧空気等の流体を送り
込んで内圧をかけ、加熱成形（内圧成形法）した後、硬
化した中空構造部材の内部に発泡体等の中子を充填する
方法がある。

この方法は外圧成形法に比べると、形状が雌型と同一で
あるため寸法精度がよく、研磨等の後加工が不要なもの
である（たとえば第２回炭素繊維協会複合材料シンポジ
ウムテキスト（１９８９）参照）。

しかし尚上記方法は加圧のための設備を必要とし、且つ
製造工程が、中空体構造と中子充填という２工程に亘る
ため、工程が煩雑になり、坐産性は外圧成形法よりも更
に劣るものである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述の製造法の課題に鑑み、特別な装置を用
いることなく簡便に、寸法精度のすぐれた三次元中実構
造部材を製造する方法を提供すると共にこれにより、生
産性の向上を図ることを目的とするものである。

（課題を解訣するための手段） 本発明は、中子の周囲に発泡性の樹脂シートを巻き付け
、さらにその周囲に樹脂を含浸した繊維を積層し、雌型
内に装入後加熱、硬化させることを特徴とする繊維強化
樹脂中実構造部材の製造方法である。

本発明の製造方法では、加熱の際に発泡性の樹脂シート
が発泡、硬化するため、その発泡圧により、特別な加圧
装置を用いることなく適度な戊形圧力（内圧）が得られ
る。即ち本発明の方法は、内圧成形法の一種であるため
、成形された構造部材の形状は雌型と同一であり寸法精
度や外観が非常に良好であり、強度等その用途あるいは
使用目的に合わせるための特性上の理由から、良好な寸
法精度を保ったまま構造物の各箇所において自由に凌合
材の厚さを変えることが可能である。更に、人為的に内
圧をかけるのではなく発泡圧を内圧に用いるため、加圧
のための装置は不要であり、また、加圧のためのチュー
ブ等を加熱炉等の加熱装置の外に引き出す必要がなく、
完全に炉を閉鎖したまま加熱ができる。更に、本発明の
方法は成形時に既に中実構造になっているため、従来の
内圧成形法のように中空部材成形後に中子を充填する工
程が不要であり、生産性が飛躍的に上昇した。

また、本発明で用いられる中子の形状は外圧成形法ほど
の精確性は不要である。

（作　　用） 以下本発明を図に示す具体例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本製造法を説明するための断面図である。中子
１に允泡性の樹脂シ一ト２を巻き付け、更に樹脂含浸繊
維３を積層した後、雌型４内に装入し、加熱する。加熱
により発泡性樹脂シート２が発泡、硬化して樹脂含浸繊
維３を雌型４の内側に押しつけることにより三次元構造
部材が戊形される。

本発明の方法によれば、三次元構造物としては任意の形
状が成形ＦｉＪ能であり、雌型も、その形状に対応でき
る構造になっていれば、二つ割、三つ割等、どのような
構造でもよい。材質も、金屈、樹脂、ＦＲＰ等、成形温
度までの耐熱性があるものであればいかなるものでも使
用可能である。

中子の材質は硬化温度までの耐熱性があればいかなるも
のでも使用可能であるが、軽量化のためには、望ましく
は発泡ウレタン、発泡フェノール等の発泡体や、バルサ
材等の軽質木材がよい。

発泡性樹脂シートは、加熱することにより発泡する性質
を有する可とう性の樹脂シートであればいかなるもので
も使用可能であり、例えばハニカム接着用として市販さ
れている構造用発泡性接着フィルムなどが使用可能であ
る。尚、発泡性樹脂シートが、発泡の際容易に樹脂含浸
繊維の外部に漏れると、発泡圧力がうまく樹脂含浸繊維
に伝わらず、成形不良となる。そのため、成形の際には
、発泡性樹脂シートを完全に樹脂含浸繊維で覆うか、あ
るいは何らかの栓止めをして、発泡性樹脂シートが樹脂
含浸繊維の外部に容易に漏れないようにしなければなら
ない。

樹脂含ｉ２繊維に使用される繊維は、ガラス繊維、炭素
繊維、アラミド繊維等一般に繊維強化プラスチック（Ｆ
ＲＰ）として使用されるどのような繊錐でも使用可能で
あり、形状としては短繊維、連続繊維、マット等どのよ
うな形でもよい。また繊維に含浸される樹脂はエボキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、′ポリイミド樹脂等の
熱硬化性樹脂であればどのような樹脂でも使用可能であ
る。この場合、樹脂に液状ゴム等の変性剤や充填剤等を
混合することも可能である。

（実　施　例） 以下、実施例として丸棒を製造した例を図面に基づいて
説明する。

第２図は成形用の金属製の二つ割の雌型４の斜視図であ
る。この雌型は直径３０ｍｍ，長さ１５０１■の丸捧が
製造可能である。この雌型はボルト穴５でボルト締めで
きるようになっている。

第１図は、第２図のＡ−Ａ線部分の横断面図である。中
子１は直径２５關、長さｌｏｏｍ傷の発泡ウレタンであ
り、直径２５ｗ＋ｍのアルミニウム製丸棒より作製した
石膏雌型に離型処理をした後、２液ｄ合型の硬質発泡ウ
レタンを流し込んで作製した。この中子に、厚さ１．５
關の１２０℃硬化型変性エボキシ製発泡性接着フィルム
２を１層巻き付け、史に厚さ０．２ｍｍのｉ２０℃砂化
型エポキシ含浸炭素繊維一方向プリブレグ３を軸心方向
に対してＯ０方向になるように４層巻き付けた。その際
、両端はシリコンゴム栓で栓止めをし、発泡性接着フィ
ルムが外部に漏れないようにした。これを離型剤を塗市
した雌型４内に装入し、ボルトで締めたのち、この雌型
４を加熱炉で１２０℃に加熱して、ブリブレグ及び発泡
製接着フィルムを硬化し、冷却後、脱型した。

得られた丸棒は寸法精度が非常によく、後加工の不要な
ものであった。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明にかかる繊維強化樹
脂構造部材製造法は、中子に発泡製の樹脂シートを巻き
付け、その周囲に樹脂を含浸した繊維を積層し、雌型内
に装入した後加熱するようにしたものである。これによ
り、■中空部材に比べ強度や剛性上有利な中実部４イが
、■寸法精度や外蜆を非常に良好に、■（５１らの加圧
設備も用いず、■加熱装置を完全に閉鎖したまま、■中
子充填の必要なく製造工程上非常に簡便に製造可能とな
った。生産性は延伸テープを巻き付けた外圧成形法にほ
ぼ匹敵するが、寸法精度の良さや複雑形状への適用可能
性は、本発明の方法が格段に優れているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図Ａ−Ａ線の断面図であり、本発明の方広
を説明する図、第２図は本発明に使用する雌型の斜視図
の一例である。 １・・・中　子　　　　　　２・・・発泡性樹脂シ一ト
３・・・樹脂含浸繊維　　　４・・・雌　型５・・・ボ
ルト穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中子の周囲に発泡性の樹脂シートを巻き付け、さ
   らにその周囲に樹脂を含浸した繊維を積層し、雌型内に
   装入後加熱、硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂
   中実構造部材の製造方法。