JPH08132536A - 繊維強化プラスチックの積層成形法 - Google Patents

繊維強化プラスチックの積層成形法

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JPH08132536A
JPH08132536A JP6277630A JP27763094A JPH08132536A JP H08132536 A JPH08132536 A JP H08132536A JP 6277630 A JP6277630 A JP 6277630A JP 27763094 A JP27763094 A JP 27763094A JP H08132536 A JPH08132536 A JP H08132536A
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JP
Japan
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molding
core material
matrix resin
laminate
curing
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JP6277630A
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English (en)
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Hitoshi Noda
整 野田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリプレグを用いず、曲面形状の成形が容易
であり、コキュアを行うため芯材上に積層する場合に、
芯材の損傷を引き起こさないFRPの積層成形法を提供
すること。 【構成】 強化繊維材のみを成形治具または芯材に積層
し、これをマトリックス樹脂溶液に浸漬し、溶媒気化後
に硬化成形することを特徴とするFRPの積層成形法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化プラスチック
(以下FRPという)の製造に適用される積層成形法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のFRP積層成形は、図3に示すよ
うな成形法を採っている。すなわち、織物材などの強化
繊維に熱硬化性のマトリックス樹脂を予め含浸させたプ
リプレグ6を用いて、これを成形治具またはコキュア用
の芯材7上で、その形状になじませて積層し、オートク
レーブ等により温度・圧力を加えて硬化成形している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】各種の成形法によるF
RPの中で、積層成形によるFRPは繊維体積含有率を
高く出来るため、緻密で高強度という特性を付与できる
が、従来の成形法によって曲面成形を行う場合は、プリ
プレグに含まれているマトリックス樹脂の粘着性によ
り、プリプレグを成形治具または芯材の形状になじませ
ること、及びプリプレグの正確なポジショニング、位置
が正しくなかった場合の再ポジショニングが困難なため
良質のFRPを成形しにくかった。また、サンドイッチ
構造の表皮材成形で、芯材とコキュアを行う場合に、芯
材上へのプリプレグ積層において、プリプレグを芯材の
曲面形状に無理になじませるため、芯材に割れ、欠け、
裂け等の損傷を引き起こすことが多かった。この発明
は、従来の成形法がもつ、以上の問題を解消させ、プリ
プレグを用いず、曲面形状の成形が容易であり、コキュ
アを行うため芯材上に積層する場合に、芯材の損傷を引
き起こさないFRPの積層成形法を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、強化繊維
材のみを成形治具または芯材に積層し、これをマトリッ
クス樹脂溶液に浸漬し、溶媒気化後に硬化成形すること
を特徴とするFRPの積層成形法によって達成すること
ができる。すなわち、従来のプリプレグの代わりに、強
化繊維材のみを成形治具またはコキュア用の芯材上への
積層し仮止めする。この状態のまま、溶媒気化後に適正
な樹脂含浸量となるよう調整済のマトリックス樹脂溶液
に浸漬することにより、強化繊維にマトリックス樹脂を
含浸させ、浸漬後取り出して溶媒を気化させた後にオー
トクレーブ等により温度・圧力を加えて硬化成形する方
法である。
【0005】ここで取り上げた強化繊維材は、単独で成
形治具またはコキュア用の芯材に積層出来るものであれ
ば、織物、不織布いずれでもよく、その製織法も限定さ
れない。必要に応じて2種類以上の強化繊維材を併用し
ても構わない。強化繊維材を構成する強化繊維も、溶媒
で調整したマトリックス樹脂溶液で含浸できるものであ
れば任意のものでよく、例えばガラス繊維、炭素繊維の
ような無機質繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、
ポリエチレン繊維、ビニロン繊維のような有機質繊維等
を用いることができる。これらの強化繊維は必要に応じ
て2種類以上混合して用いることができるが、それらの
熱膨張率は近いことが好ましい。
【0006】成形治具は、成形品の成形・取り出しが可
能であれば、1個でも、2個以上の組み合わせでもよ
く、強化繊維材と接する面には離型処理及びまたは離型
剤を適用してもよい。成形治具の材質はFRPの成形温
度・圧力で劣化するものでなければ、アルミニウム、ス
チール等の金属材料、または、硬質ゴム、硬質プラスチ
ック等何でもよいが、その熱膨張率は成形品(FRP)
の熱膨張率と近いことが好ましい。また2種類以上の材
質で治具を構成する場合もこのことは同様である。芯材
は、マトリックス樹脂を含浸させた強化繊維材とコキュ
ア出来るものであれば、その材質・構造は問わないが、
多孔質材などマトリックス樹脂がしみ込みやすい場合は
事前にコキュア面を樹脂等によりシールしておくことが
好ましい。成形治具と同様に芯材の熱膨張率は、成形品
(FRP)の熱膨張率と近いことが好ましい。また、2
種類以上の材質で芯材を構成する場合も、このことは同
様である。
【0007】強化繊維材を2層以上、複数積層する場
合、1層ずつ積層→マトリックス樹脂含浸→溶媒気化→
硬化のサイクルを繰り返すか、または、複数層を積層し
ておき1回のサイクルで同時にマトリックス樹脂含浸→
溶媒気化→硬化を行うのが良い。各層の樹脂分率を均一
にするため、未硬化の含浸済強化繊維材層を含むものを
マトリックス樹脂溶液に浸漬してはならない。これは、
サンドイッチ構造で隣接していない両側の表皮材を積層
し、成形する場合にもあてはまる。
【0008】強化繊維材の仮止めには接着剤を用いるの
が一般的であり、強化繊維材のマトリックス樹脂含浸を
妨げたり、硬化の際にマトリックス樹脂の反応を阻害し
たり、硬化後の接着剤残留成分による成形品の形状・強
度の劣化を招くものでなければ何でもかまわないが、そ
の目的から接着力の弱い接着剤をなるべく少量で使用す
べきである。仮止めの手順としては、成形治具またはコ
キュア用の芯材、すでに積層または硬化した強化繊維材
に仮止め用接着剤を適用した上で、強化繊維材の積層を
行うのが良く、これから積層しようとする強化繊維材に
直接仮止め用接着剤を適用するのは、曲面形状へのなじ
みやすさを悪化させるため好ましくない。
【0009】マトリックス樹脂は、熱硬化性で、未反応
時に溶媒に溶解するものであり、硬化後は強化繊維材と
FRPを形成出来るものであれば、その種類は何でもよ
く、必要に応じて2種類以上のマトリックス樹脂を併用
しても構わないが、それらマトリックス樹脂の硬化温度
は接近しているほうが好ましい。マトリックス樹脂とし
ては、例えばポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂等が用
いられる。溶媒は、未反応のマトリックス樹脂を溶解で
きるものであることが必須であり、かつ、比較的低分子
量で低沸点のものの方が本成形体法に適している。これ
も必要に応じて2種類以上の溶媒を併用してもよい。こ
の溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、N−
メチルピロリドン等が用いられる。マトリックス樹脂と
溶媒の混合比は、一般に樹脂100重量部に対して溶媒
100〜400重量部が好ましく、特に150〜300
重量部とするのが好ましい。例えば、樹脂としてポリイ
ミドを用い溶媒としてメタノールを用いる場合は、ポリ
イミド100重量部に対してメタノール100〜400
重量部が好ましく、なかでも150〜300重量部が望
ましい。メタノールが100重量部より少ないと、成形
後に気泡が入って良質なFRPとならず、また、成形の
際にマトリックス樹脂が流出して無駄になる。一方、3
00重量部より多いと、マトリックス樹脂が少なすぎて
成形が困難であり、かつ成形後のFRPの強度が低すぎ
て使用不可能である。また同時にメタノールが多すぎる
ため、気化させるのに長い期間及びまたは加熱エネルギ
ーを必要とするため効率的でない。マトリックス樹脂溶
液は、特段のコントロールをせず強化繊維材を自然に浸
漬し溶媒気化した後に、強化繊維材に含まれるマトリッ
クス樹脂分率がFRP成形に適正な値となるよう事前に
検討し、必要に応じて溶媒による希釈、または、脱溶媒
を行うなどして調製すべきである。
【0010】浸漬は、強化繊維材へのマトリックス樹脂
含浸を特段のコントロールすることなく自然に行えるな
らばどんな装置・方法でよいが、マトリックス樹脂のし
み込みで不都合を生じる部分があるときは、予めその部
分を樹脂等によりシールすべきである。溶媒の気化は、
マトリックス樹脂が硬化したり、劣化して本来の硬化プ
ロセスで硬化出来なくなることがなければ、自然乾燥、
オーブンによる加熱乾燥等どんな方法・条件で行っても
よく、これも必要に応じて2種類以上の方法・条件を併
用してもよい。硬化方法・硬化条件は、従来技術と変化
ないため説明を省略する。
【0011】
【作用】強化繊維材のみを積層することと、マトリクッ
ス樹脂の自由な含浸により、曲面形状への適応性と位置
の正確性を高め、コキュアする芯材へ無用な力が加わる
ことを避けている。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るがこれによって本発明を限定するものではない。 (実施例1)強化繊維材として♯120ガラスクロス1
を、コキュア用の芯材としてマイクロバルーン/ポリイ
ミドPMR−15(商品名)からなるシンタクティック
フォーム2を、仮止め用接着剤としてスプレー糊を、マ
トリックス樹脂としてポリイミドPMR−15、3を、
溶媒としてメタノール4を用いた。図1は、ドーム形状
表皮材を成形中における強化繊維材積層状況を、図2
は、同じく強化繊維材積層済の芯材をマトリックス樹脂
溶液に浸漬中の状況を示したものである。シンタクティ
ックフォーム2はマトリックス樹脂溶液のしみ込みを避
けるため、事前にポリイミドでシールしたものを使用し
ていた。これに仮止め用スプレー糊を適用した後、♯1
20ガラスクロス1を積層した。その際、端部からはみ
出した余分な♯120ガラスクロスは、表皮材成形部に
重ならないよう仮止めした。これをその状態のまま、マ
トリックス樹脂溶液槽5内でポイリミドPMR−15、
3とメタノール4からなる溶液に浸漬した。その混合比
は、ポイリミドPMR−15、100重量部に対して、
メタノール200重量部とした。浸漬後、取り出して常
温の室内で一昼夜自然乾燥してメタノールを気化させた
後、表皮材成形部からはみ出した余分な♯120ガラス
クロスを鋏、ナイフ等で切除してから、オートクレーブ
等により温度・圧力を加えて硬化させる。成形品とし
て、従来のプリプレグを用いた際に、芯材の形状になじ
ませきれずに生ずるシワが皆無で、かつ、芯材シンタク
ティックフォームの損傷の全くない、FRPが得られ
た。本実施例では、ドーム形状の成形を取りあげたが、
成形品形状はこれに限らずどんな形状であってもよい。
【0013】
【発明の効果】成形治具またはコキュア用の芯材上に、
強化繊維材のみで積層を行ったものを、調整済のマトリ
ックス樹脂溶液に特段のコントロールなしで浸漬するこ
とによって、強化繊維材にマトリクッス樹脂含浸を行っ
た後に、溶媒気化、硬化を行うことにより、曲面形状に
容易になじませることが可能で、かつ、強化繊維材の正
確なポジショニング、適正でなかった場合の再ポジショ
ニングが容易な、FRPの積層成形が可能となった。な
おかつ、コキュア用の芯材上への強化繊維材積層におい
て、無用な力が加わらなかったため、芯材の損傷を完全
に防止できることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例に係わる、ドーム形表
皮材を成形中における強化繊維材の積層状況図。
【図2】図2は、同じく強化繊維材積層済の芯材をマト
リクス樹脂溶液に浸漬中の状況図。
【図3】図3は、従来のプリプレグによるドーム形状表
皮材を成形中の状況図。
【符号の説明】
1:♯120ガラスクロス 2:シンタクティックフ
ォーム 3:ポリイミドPMR−15 4:メタノール 5:マトリックス樹脂溶液槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強化繊維材のみを成形治具または芯材に
    積層し、これをマトリックス樹脂溶液に浸漬し、溶媒気
    化後に硬化成形することを特徴とする繊維強化プラスチ
    ックの積層成形法。
JP6277630A 1994-11-11 1994-11-11 繊維強化プラスチックの積層成形法 Withdrawn JPH08132536A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011048216A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 R-Idea Ab Method for producing a composite material
JP2016107628A (ja) * 2014-11-28 2016-06-20 三菱電機株式会社 曲面状サンドイッチ構造体の製造方法

Cited By (3)

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