JPH11254566A - Ｆｒｐ構造体およびその製造方法 - Google Patents
Ｆｒｐ構造体およびその製造方法Info
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- JPH11254566A JPH11254566A JP10153597A JP15359798A JPH11254566A JP H11254566 A JPH11254566 A JP H11254566A JP 10153597 A JP10153597 A JP 10153597A JP 15359798 A JP15359798 A JP 15359798A JP H11254566 A JPH11254566 A JP H11254566A
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- Japan
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- frp
- core material
- frp structure
- reinforcing fiber
- resin
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/546—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
- B29C70/547—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure using channels or porous distribution layers incorporated in or associated with the product
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽量かつ高強度、高剛性の、特定の表面積以
上の大型のＦＲＰ構造体と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 溝を有するコア材と、該コア材の少なく
とも片面に配置され、前記溝内に埋設部を有するＦＲＰ
板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面積が１０ｍ2 以
上である、一発成形により成形されているＦＲＰ構造体
およびその製造方法。
上の大型のＦＲＰ構造体と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 溝を有するコア材と、該コア材の少なく
とも片面に配置され、前記溝内に埋設部を有するＦＲＰ
板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面積が１０ｍ2 以
上である、一発成形により成形されているＦＲＰ構造体
およびその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ構造体およ
びその製造方法に関し、とくに大型でありながら軽量で
高強度のＦＲＰ構造体、およびそれを安価に効率よく製
造できる方法に関する。
びその製造方法に関し、とくに大型でありながら軽量で
高強度のＦＲＰ構造体、およびそれを安価に効率よく製
造できる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量で高強度な素材として、ＦＲＰ（繊
維強化プラスチック）が各種産業分野で注目されてお
り、中でもＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が、
その優れた機械特性等から注目されている。
維強化プラスチック）が各種産業分野で注目されてお
り、中でもＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が、
その優れた機械特性等から注目されている。
【０００３】このＦＲＰは、比較的大型の部材に成形す
る場合には、ＦＲＰのスキン材と軽量のコア材との組み
合わせ構造、とくにコア材の両面にＦＲＰスキン板を配
置したサンドイッチ構造を採ることがある。このような
構成により、大型でありながら軽量で、必要な強度、剛
性を備えたＦＲＰ構造体が得られる。さらに補強するた
めに、適当な部位にリブを配置することが有効であるこ
とも知られている。
る場合には、ＦＲＰのスキン材と軽量のコア材との組み
合わせ構造、とくにコア材の両面にＦＲＰスキン板を配
置したサンドイッチ構造を採ることがある。このような
構成により、大型でありながら軽量で、必要な強度、剛
性を備えたＦＲＰ構造体が得られる。さらに補強するた
めに、適当な部位にリブを配置することが有効であるこ
とも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、比較的
大型のＦＲＰ構造体は、ハンドレイアップ法等で成形さ
れることが多かったため、製造が容易ではなく、かつ、
コストも比較的高いという問題があった。さらに、ハン
ドレイアップ法では、ＦＲＰの体積繊維含有率が通常３
０％以下となり、また、ＦＲＰ層中の気泡混入率を表す
ボイド率も５％以上となるため、ＦＲＰの機械的特性を
最大限に引き出すことは難しいという問題があった。
大型のＦＲＰ構造体は、ハンドレイアップ法等で成形さ
れることが多かったため、製造が容易ではなく、かつ、
コストも比較的高いという問題があった。さらに、ハン
ドレイアップ法では、ＦＲＰの体積繊維含有率が通常３
０％以下となり、また、ＦＲＰ層中の気泡混入率を表す
ボイド率も５％以上となるため、ＦＲＰの機械的特性を
最大限に引き出すことは難しいという問題があった。
【０００５】今度本発明者らは、比較的大型のＦＲＰ構
造体を、容易にかつ安価に製造できる成形技術を確立し
た。
造体を、容易にかつ安価に製造できる成形技術を確立し
た。
【０００６】そこで本発明の課題は、従来の技術に対し
容易にかつ安価に製造できる、軽量かつ高強度、高剛性
の、特定の表面積以上の大型のＦＲＰ構造体と、その製
造方法を提供することにある。
容易にかつ安価に製造できる、軽量かつ高強度、高剛性
の、特定の表面積以上の大型のＦＲＰ構造体と、その製
造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のＦＲＰ構造体は、溝を有するコア材と、該
コア材の少なくとも片面に配置され、前記溝内に埋設部
を有するＦＲＰ板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面
積が１０ｍ2 以上であることを特徴とするものからな
る。
に、本発明のＦＲＰ構造体は、溝を有するコア材と、該
コア材の少なくとも片面に配置され、前記溝内に埋設部
を有するＦＲＰ板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面
積が１０ｍ2 以上であることを特徴とするものからな
る。
【０００８】このＦＲＰ構造体においては、コア材の厚
み方向に延び、ＦＲＰ板に接続されるＦＲＰ製リブを有
することが好ましい。このＦＲＰ製リブを形成する樹脂
と上記ＦＲＰ板を形成する樹脂は連続していることが好
ましい。
み方向に延び、ＦＲＰ板に接続されるＦＲＰ製リブを有
することが好ましい。このＦＲＰ製リブを形成する樹脂
と上記ＦＲＰ板を形成する樹脂は連続していることが好
ましい。
【０００９】このような比較的大きな表面積のＦＲＰ構
造体は、真空バッグ法等による一発成形によって、とく
に効率よく安価に製造できる。たとえば、前記ＦＲＰ板
は、強化繊維基材に樹脂が実質的に同時に含浸され実質
的に同時に硬化される一発成形により成形されている。
上記ＦＲＰ製リブも一発成形により成形でき、ＦＲＰ板
と連続した構造とできる。とくにコア材の両面にＦＲＰ
板を配置したサンドイッチ構造とする場合には、この一
発成形体においても、前記ＦＲＰ製リブが両ＦＲＰ板間
にわたって延びていることが好ましい。
造体は、真空バッグ法等による一発成形によって、とく
に効率よく安価に製造できる。たとえば、前記ＦＲＰ板
は、強化繊維基材に樹脂が実質的に同時に含浸され実質
的に同時に硬化される一発成形により成形されている。
上記ＦＲＰ製リブも一発成形により成形でき、ＦＲＰ板
と連続した構造とできる。とくにコア材の両面にＦＲＰ
板を配置したサンドイッチ構造とする場合には、この一
発成形体においても、前記ＦＲＰ製リブが両ＦＲＰ板間
にわたって延びていることが好ましい。
【００１０】また、コア材の表面の溝は、断面積の異な
る少なくとも２種の溝であることが好ましく、さらに好
ましくは、断面積０．５〜１０ｃｍ2 の溝と、それに繋
がるそれよりも断面積の小さな溝との少なくとも２種か
らなるものである。
る少なくとも２種の溝であることが好ましく、さらに好
ましくは、断面積０．５〜１０ｃｍ2 の溝と、それに繋
がるそれよりも断面積の小さな溝との少なくとも２種か
らなるものである。
【００１１】このＦＲＰ構造体においては、ＦＲＰ板の
体積繊維含有率が３５％以上６５％以下であり、ボイド
率が５％以下であることが好ましく、より好ましくは、
体積繊維含有率が４０％以上５５％以下、ボイド率が３
％以下である。このような高体積繊維含有率、および低
ボイド率は、溝付きコア材と上記一発成形により容易に
達成される。
体積繊維含有率が３５％以上６５％以下であり、ボイド
率が５％以下であることが好ましく、より好ましくは、
体積繊維含有率が４０％以上５５％以下、ボイド率が３
％以下である。このような高体積繊維含有率、および低
ボイド率は、溝付きコア材と上記一発成形により容易に
達成される。
【００１２】ＦＲＰ構造体の厚さは１０ｍｍ以上である
ことが好ましく、また、ＦＲＰ構造体が１０ｍ2 以上の
表面積を持つ面を有し、該面の最小辺が１ｍ以上である
ことが好ましい。ＦＲＰ構造体の厚さは、より好ましく
は１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、さらに好ましくは２０
ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である。このような構成によ
り、大型でありながら軽量なＦＲＰ構造体が得られる。
ことが好ましく、また、ＦＲＰ構造体が１０ｍ2 以上の
表面積を持つ面を有し、該面の最小辺が１ｍ以上である
ことが好ましい。ＦＲＰ構造体の厚さは、より好ましく
は１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、さらに好ましくは２０
ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である。このような構成によ
り、大型でありながら軽量なＦＲＰ構造体が得られる。
【００１３】また、本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方
法は、内面積が１０ｍ2 以上の型内に、コア材と、該コ
ア材の面方向に延びる強化繊維基材と、該強化繊維基材
に対し実質的に垂直方向に延びるウエブ部を有するリブ
形成用基材とを配置するとともに、コア材に樹脂を面方
向に拡散するための溝を形成しておき、全体をバッグ基
材で覆った後バッグ基材で覆われた内部を真空状態に
し、樹脂を注入して少なくとも前記強化繊維基材の表面
に拡散させ、該樹脂を強化繊維基材に含浸することによ
り一発成形することを特徴とする方法からなる。
法は、内面積が１０ｍ2 以上の型内に、コア材と、該コ
ア材の面方向に延びる強化繊維基材と、該強化繊維基材
に対し実質的に垂直方向に延びるウエブ部を有するリブ
形成用基材とを配置するとともに、コア材に樹脂を面方
向に拡散するための溝を形成しておき、全体をバッグ基
材で覆った後バッグ基材で覆われた内部を真空状態に
し、樹脂を注入して少なくとも前記強化繊維基材の表面
に拡散させ、該樹脂を強化繊維基材に含浸することによ
り一発成形することを特徴とする方法からなる。
【００１４】本発明のＦＲＰ構造体は、とくに上記のよ
うな一発成形法により、容易に効率よく、片面の表面積
が１０ｍ2 以上の一体成形品に成形される。この一発成
形法では、ごく簡単な型でよいことから型の大きさにつ
いて実質的に制約がなく、型さえ構成できれば、表面積
の極めて大きな大型のＦＲＰ構造体まで容易にかつ安価
に製造することができる。また、本発明に係るＦＲＰ構
造体の製造方法では、型の形状を選べば、曲面形状を持
つＦＲＰ構造体も容易に成形できる。
うな一発成形法により、容易に効率よく、片面の表面積
が１０ｍ2 以上の一体成形品に成形される。この一発成
形法では、ごく簡単な型でよいことから型の大きさにつ
いて実質的に制約がなく、型さえ構成できれば、表面積
の極めて大きな大型のＦＲＰ構造体まで容易にかつ安価
に製造することができる。また、本発明に係るＦＲＰ構
造体の製造方法では、型の形状を選べば、曲面形状を持
つＦＲＰ構造体も容易に成形できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照しながら説明する。本発明に係るＦ
ＲＰ構造体は、溝を有するコア材と、該コア材の少なく
とも片面に配置され、前記溝内への埋設部を有するＦＲ
Ｐ板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面積が１０ｍ2
以上であるものからなる。すなわち、ＦＲＰ構造体は、
少なくとも片面がＦＲＰ板で構成され、その片面の表面
積が１０ｍ2 以上の比較的大型のものである。本発明に
おいて「表面積が１０ｍ2 以上」とは、たとえば連続引
抜き成形による成形品などは排除しており、連続的に広
がり、実質的に同時に成形される一体成形品の表面積
（全体の表面積ではなく片面の表面積）が１０ｍ2 以上
であることを意味する。このとき、１０ｍ2 以上の面積
を持つ面の最小辺が１ｍ以上であると、引抜き成形法で
は大型の金型を製作する必要があり、非常に高コストと
なり、さらに最小辺が２ｍ以上だと、型の価格はさらに
増大し、実質上経済的な成形品は得られないが、後述の
如き一発成形法では安価にかつ容易に製造できる。表面
積の上限は特にないが、大型の一体成形品として、好ま
しくは表面積２０ｍ2 以上、さらに好ましくは５０ｍ2
以上である。もちろん、これ以上の表面積、たとえば１
００ｍ2 以上、さらには５００ｍ2 以上の超大型のもの
まで含む。
形態を、図面を参照しながら説明する。本発明に係るＦ
ＲＰ構造体は、溝を有するコア材と、該コア材の少なく
とも片面に配置され、前記溝内への埋設部を有するＦＲ
Ｐ板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面積が１０ｍ2
以上であるものからなる。すなわち、ＦＲＰ構造体は、
少なくとも片面がＦＲＰ板で構成され、その片面の表面
積が１０ｍ2 以上の比較的大型のものである。本発明に
おいて「表面積が１０ｍ2 以上」とは、たとえば連続引
抜き成形による成形品などは排除しており、連続的に広
がり、実質的に同時に成形される一体成形品の表面積
（全体の表面積ではなく片面の表面積）が１０ｍ2 以上
であることを意味する。このとき、１０ｍ2 以上の面積
を持つ面の最小辺が１ｍ以上であると、引抜き成形法で
は大型の金型を製作する必要があり、非常に高コストと
なり、さらに最小辺が２ｍ以上だと、型の価格はさらに
増大し、実質上経済的な成形品は得られないが、後述の
如き一発成形法では安価にかつ容易に製造できる。表面
積の上限は特にないが、大型の一体成形品として、好ま
しくは表面積２０ｍ2 以上、さらに好ましくは５０ｍ2
以上である。もちろん、これ以上の表面積、たとえば１
００ｍ2 以上、さらには５００ｍ2 以上の超大型のもの
まで含む。
【００１６】本発明に係るＦＲＰ構造体は、基本的には
コア材と補強用リブを有する構造である。とくに、大型
でありながら軽量かつ高強度、高剛性のＦＲＰ構造体と
するには、コア材の両面にＦＲＰ板を有するサンドイッ
チ構造や、それに加えて両ＦＲＰ板間にわたるリブを有
する構造とすることが好ましい。リブもまた、ＦＲＰ製
とし、一体成形することが好ましい。
コア材と補強用リブを有する構造である。とくに、大型
でありながら軽量かつ高強度、高剛性のＦＲＰ構造体と
するには、コア材の両面にＦＲＰ板を有するサンドイッ
チ構造や、それに加えて両ＦＲＰ板間にわたるリブを有
する構造とすることが好ましい。リブもまた、ＦＲＰ製
とし、一体成形することが好ましい。
【００１７】これらＦＲＰ材の強化繊維としては、炭素
繊維の一方向材、織物、マット、ストランドや、ガラス
繊維の一方向材、織物、マット、ロービングを単独ある
いは混合して使用することが好ましい。特に軽量化効果
を最大限に発揮するためには炭素繊維の使用が好まし
い。そして、その炭素繊維も、炭素繊維糸１本のフィラ
メント数が通常の１０，０００本未満のものではなく、
１０，０００〜３００，０００本の範囲、より好ましく
は５０，０００〜１５０，０００本の範囲にあるトウ状
の炭素繊維フィラメント糸を使用する方が、樹脂の含浸
性、強化繊維基材としての取扱い性、さらには強化繊維
基材の経済性において、より優れるため、好ましい。ま
たＦＲＰ構造体の表面に炭素繊維の織物を配置すると、
表面の意匠性が高められ、より好ましい。また、必要に
応じて、あるいは要求される機械特性等に応じて、強化
繊維の層を複数層に積層して強化繊維基材を形成し、そ
の強化繊維基材に樹脂を含浸する。積層する強化繊維層
には、一方向に引き揃えた繊維層や織物層を適宜積層で
き、その繊維配向方向も、要求される強度の方向に応じ
て適宜選択できる。
繊維の一方向材、織物、マット、ストランドや、ガラス
繊維の一方向材、織物、マット、ロービングを単独ある
いは混合して使用することが好ましい。特に軽量化効果
を最大限に発揮するためには炭素繊維の使用が好まし
い。そして、その炭素繊維も、炭素繊維糸１本のフィラ
メント数が通常の１０，０００本未満のものではなく、
１０，０００〜３００，０００本の範囲、より好ましく
は５０，０００〜１５０，０００本の範囲にあるトウ状
の炭素繊維フィラメント糸を使用する方が、樹脂の含浸
性、強化繊維基材としての取扱い性、さらには強化繊維
基材の経済性において、より優れるため、好ましい。ま
たＦＲＰ構造体の表面に炭素繊維の織物を配置すると、
表面の意匠性が高められ、より好ましい。また、必要に
応じて、あるいは要求される機械特性等に応じて、強化
繊維の層を複数層に積層して強化繊維基材を形成し、そ
の強化繊維基材に樹脂を含浸する。積層する強化繊維層
には、一方向に引き揃えた繊維層や織物層を適宜積層で
き、その繊維配向方向も、要求される強度の方向に応じ
て適宜選択できる。
【００１８】ＦＲＰの樹脂としては、エポキシ、不飽和
ポリエステル、フェノール、ビニルエステルなどの熱硬
化性樹脂が、成形性・コストの点で好ましい。ただし、
ナイロンやＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の混合樹脂も使用可能である。
ポリエステル、フェノール、ビニルエステルなどの熱硬
化性樹脂が、成形性・コストの点で好ましい。ただし、
ナイロンやＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の混合樹脂も使用可能である。
【００１９】なお、ＦＲＰの樹脂を無機材料に換えた複
合材料、すなわち、繊維強化無機材料は、とくに耐火材
への応用などに好ましい。したがって、繊維強化無機材
料の板状物を用いた繊維強化無機材料の構造体は、かか
る観点から好ましいものである。好ましい無機材料の例
としては、セメント、モルタル、コンクリートやアルカ
リ珪酸塩、石膏などが挙げられる。とくにセメントやモ
ルタルがより好ましい。
合材料、すなわち、繊維強化無機材料は、とくに耐火材
への応用などに好ましい。したがって、繊維強化無機材
料の板状物を用いた繊維強化無機材料の構造体は、かか
る観点から好ましいものである。好ましい無機材料の例
としては、セメント、モルタル、コンクリートやアルカ
リ珪酸塩、石膏などが挙げられる。とくにセメントやモ
ルタルがより好ましい。
【００２０】コア材としては、発泡体や木材等を使用で
き、軽量化の点で発泡体が好ましい。発泡体の材質とし
ては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ＰＶＣ、シリコンなどを用い、その比重
は０．０２から０．２の間で選択することが好ましい。
ＦＲＰ構造体の要求特性、使用する樹脂の種類などによ
って、コア材の材質、比重を選ぶことができる。比重が
０．０２未満のものを用いると、十分な強度が得られな
くなる恐れが生じる。また、比重が０．２を超えると、
強度は高くなるが、重量が嵩み軽量化という目的に反す
るものになってしまう。
き、軽量化の点で発泡体が好ましい。発泡体の材質とし
ては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ＰＶＣ、シリコンなどを用い、その比重
は０．０２から０．２の間で選択することが好ましい。
ＦＲＰ構造体の要求特性、使用する樹脂の種類などによ
って、コア材の材質、比重を選ぶことができる。比重が
０．０２未満のものを用いると、十分な強度が得られな
くなる恐れが生じる。また、比重が０．２を超えると、
強度は高くなるが、重量が嵩み軽量化という目的に反す
るものになってしまう。
【００２１】本ＦＲＰ構造体のコア材は、その表面に溝
を有している。この溝は、機械加工によって容易に形成
される。また、この溝形状を予め加工した型によってコ
ア材を成形することも可能である。この溝内には、ＦＲ
Ｐ板を構成する、少なくとも樹脂が埋設され、溝内部分
はＦＲＰ板と一体になっている。
を有している。この溝は、機械加工によって容易に形成
される。また、この溝形状を予め加工した型によってコ
ア材を成形することも可能である。この溝内には、ＦＲ
Ｐ板を構成する、少なくとも樹脂が埋設され、溝内部分
はＦＲＰ板と一体になっている。
【００２２】ＦＲＰ構造体がＦＲＰ単板とコア材からな
る構成を採る場合の断面構造としては、たとえば図１に
示す構造が挙げられる。ＦＲＰ構造体１は、コア材３と
ＦＲＰの単板２とからなり、コア材３の溝３ａ内にＦＲ
Ｐ板２の一部が埋設されて、これらコア材３とＦＲＰ板
２の接合体が所望の種々の形状に成形される。ＦＲＰ板
２の表面（片面あるいは両面）には、化粧層、難燃材の
層、耐火層等からなる表面層が設けられてもよく、ま
た、ＦＲＰ板２自身の内部に難燃剤等が配合されてもよ
い。
る構成を採る場合の断面構造としては、たとえば図１に
示す構造が挙げられる。ＦＲＰ構造体１は、コア材３と
ＦＲＰの単板２とからなり、コア材３の溝３ａ内にＦＲ
Ｐ板２の一部が埋設されて、これらコア材３とＦＲＰ板
２の接合体が所望の種々の形状に成形される。ＦＲＰ板
２の表面（片面あるいは両面）には、化粧層、難燃材の
層、耐火層等からなる表面層が設けられてもよく、ま
た、ＦＲＰ板２自身の内部に難燃剤等が配合されてもよ
い。
【００２３】また、サンドイッチ構造としては、たとえ
ば図２に示すような構造を採ることができる。溝４ａを
有する軽量のコア材４の両面にＦＲＰ板５ａ、５ｂ（Ｆ
ＲＰスキン板）が配置され、必要に応じて、両ＦＲＰ板
５ａ、５ｂ間にわたる補強用リブ６が設けられる。リブ
６の材質は特に限定しないが、このリブ６もまたＦＲＰ
から構成し、後述のような一発成形により両ＦＲＰ板５
ａ、５ｂと一体化した構造にすることができる。このサ
ンドイッチ構造のＦＲＰ構造体７に対しても、その表面
に上述のような表面層５ｃを設けてもよい。
ば図２に示すような構造を採ることができる。溝４ａを
有する軽量のコア材４の両面にＦＲＰ板５ａ、５ｂ（Ｆ
ＲＰスキン板）が配置され、必要に応じて、両ＦＲＰ板
５ａ、５ｂ間にわたる補強用リブ６が設けられる。リブ
６の材質は特に限定しないが、このリブ６もまたＦＲＰ
から構成し、後述のような一発成形により両ＦＲＰ板５
ａ、５ｂと一体化した構造にすることができる。このサ
ンドイッチ構造のＦＲＰ構造体７に対しても、その表面
に上述のような表面層５ｃを設けてもよい。
【００２４】ＦＲＰ構造体の厚みとしては、とくに制限
はないが、厚みが１０ｍｍ未満であると、コア材が非常
に薄くなり、実質的にＦＲＰ板とコア材との積層構造を
採る必要がなく、本発明による利点を充分に生かすこと
ができない。また、厚みが３００ｍｍを越えると、コア
材が厚くなるのでコア材のコストが増大する。したがっ
て、厚みは１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好
ましく、より好ましくは２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で
ある。
はないが、厚みが１０ｍｍ未満であると、コア材が非常
に薄くなり、実質的にＦＲＰ板とコア材との積層構造を
採る必要がなく、本発明による利点を充分に生かすこと
ができない。また、厚みが３００ｍｍを越えると、コア
材が厚くなるのでコア材のコストが増大する。したがっ
て、厚みは１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好
ましく、より好ましくは２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で
ある。
【００２５】上記のような本発明に係る大型のＦＲＰ構
造体は、特に真空バッグ法による一発成形で容易に効率
よく製造できる。この真空バッグ法による一発成形は、
ＦＲＰ単板とコア材との湾曲した平面で構成されるＦＲ
Ｐ構造体に対しては、たとえば図３に示すように行われ
る。図３において、１１は内面積が１０ｍ2 以上の型を
示しており、この型１１の内面に沿わせて、樹脂流路と
しての溝を持つフォームコア材１４が配置され、さらに
その上に強化繊維基材１２が配置される。強化繊維基材
１２は、前述の如く強化繊維の層あるいは織物層等が複
数層積層配置されたものが好ましい。この強化繊維基材
１２の上に、必要に応じて、樹脂を基材１２の面方向に
拡散するための媒体１３が配置され、全体がバッグ基材
としてのバッグフイルム１５で覆われる。この媒体１３
を設けなくても樹脂を基材１２の面方向に充分に拡散で
きる場合には、たとえば、コア材表面の溝等により樹脂
を充分に拡散できる場合には、媒体１３はとくに設ける
必要はない。また、強化繊維基材１２は、必要に応じて
フォームコア材１４の上下面（両面）に配置することも
できる。次いで、バッグフイルム１５で覆われた内部
が、吸引ポート１６を介して真空ポンプ１９により、い
わゆる真空状態に減圧された後、バルブ１７を開いて液
状の樹脂１８が吸入により注入される。注入された樹脂
は、フォームコア材１４の溝を介して強化繊維基材１２
の表面の全面にわたって速やかに拡散しつつ、強化繊維
基材１２の厚み方向に含浸される。厚み方向の距離は短
いので、含浸は短時間で完了し、含浸後に硬化されてＦ
ＲＰが完了する。注入される樹脂としては常温硬化型の
樹脂が好ましい。なお、成形されるＦＲＰの表面の平滑
性等を確保するために、バッグフイルム１５と強化繊維
基材１２の間に表面が平滑な鉄板等の剛性板を設けてお
いてもよい。
造体は、特に真空バッグ法による一発成形で容易に効率
よく製造できる。この真空バッグ法による一発成形は、
ＦＲＰ単板とコア材との湾曲した平面で構成されるＦＲ
Ｐ構造体に対しては、たとえば図３に示すように行われ
る。図３において、１１は内面積が１０ｍ2 以上の型を
示しており、この型１１の内面に沿わせて、樹脂流路と
しての溝を持つフォームコア材１４が配置され、さらに
その上に強化繊維基材１２が配置される。強化繊維基材
１２は、前述の如く強化繊維の層あるいは織物層等が複
数層積層配置されたものが好ましい。この強化繊維基材
１２の上に、必要に応じて、樹脂を基材１２の面方向に
拡散するための媒体１３が配置され、全体がバッグ基材
としてのバッグフイルム１５で覆われる。この媒体１３
を設けなくても樹脂を基材１２の面方向に充分に拡散で
きる場合には、たとえば、コア材表面の溝等により樹脂
を充分に拡散できる場合には、媒体１３はとくに設ける
必要はない。また、強化繊維基材１２は、必要に応じて
フォームコア材１４の上下面（両面）に配置することも
できる。次いで、バッグフイルム１５で覆われた内部
が、吸引ポート１６を介して真空ポンプ１９により、い
わゆる真空状態に減圧された後、バルブ１７を開いて液
状の樹脂１８が吸入により注入される。注入された樹脂
は、フォームコア材１４の溝を介して強化繊維基材１２
の表面の全面にわたって速やかに拡散しつつ、強化繊維
基材１２の厚み方向に含浸される。厚み方向の距離は短
いので、含浸は短時間で完了し、含浸後に硬化されてＦ
ＲＰが完了する。注入される樹脂としては常温硬化型の
樹脂が好ましい。なお、成形されるＦＲＰの表面の平滑
性等を確保するために、バッグフイルム１５と強化繊維
基材１２の間に表面が平滑な鉄板等の剛性板を設けてお
いてもよい。
【００２６】図３には、主としてＦＲＰ単板構成のＦＲ
Ｐ構造体の成形法を示したが、サンドイッチ構造のＦＲ
Ｐ構造体についても同様に一発成形できる。たとえば図
４に示すように、内面積１０ｍ2 以上の型２１内に、発
泡体等からなる溝付きコア材２２が配置されるととも
に、その両面に強化繊維基材２３が配置される。コア材
２２は、本実施態様では複数の分割構成とされ、複数の
コア材２２が平面的にみて縦横に配列されている。配列
されたコア材２２の列の端部は、上記強化繊維基材２３
がコア材２２を包み込むように配置されてもよいし、図
４に示すように、コ字状のキャップ状強化繊維基材２８
を別途配置してもよい。
Ｐ構造体の成形法を示したが、サンドイッチ構造のＦＲ
Ｐ構造体についても同様に一発成形できる。たとえば図
４に示すように、内面積１０ｍ2 以上の型２１内に、発
泡体等からなる溝付きコア材２２が配置されるととも
に、その両面に強化繊維基材２３が配置される。コア材
２２は、本実施態様では複数の分割構成とされ、複数の
コア材２２が平面的にみて縦横に配列されている。配列
されたコア材２２の列の端部は、上記強化繊維基材２３
がコア材２２を包み込むように配置されてもよいし、図
４に示すように、コ字状のキャップ状強化繊維基材２８
を別途配置してもよい。
【００２７】各コア材２２は図５に示すように構成され
ており、樹脂の通り道となる大溝２４と、該大溝２４か
ら分岐した多数の小溝２５を有している。この大溝２４
および小溝２５を介して樹脂が強化繊維基材２３の面方
向に拡散され、拡散された樹脂が強化繊維基材２３の厚
み方向に基材２３に含浸される。この実施態様では、コ
ア材２２自身に、溝部分により、樹脂を基材面方向に拡
散するための拡散路を付与してあるが、この構造ととも
に、別部材からなる、樹脂を強化繊維基材の面方向に拡
散するシート状の媒体を設けてもよい。この媒体は、強
化繊維基材２３の上面側に、あるいは上下両面側に配置
することができる。媒体の構造は特に限定されないが、
図５に示したと同様の溝構造を有するシート状部材、あ
るいは縦横に溝を有するシート状部材、さらには網状部
材等から構成できる。
ており、樹脂の通り道となる大溝２４と、該大溝２４か
ら分岐した多数の小溝２５を有している。この大溝２４
および小溝２５を介して樹脂が強化繊維基材２３の面方
向に拡散され、拡散された樹脂が強化繊維基材２３の厚
み方向に基材２３に含浸される。この実施態様では、コ
ア材２２自身に、溝部分により、樹脂を基材面方向に拡
散するための拡散路を付与してあるが、この構造ととも
に、別部材からなる、樹脂を強化繊維基材の面方向に拡
散するシート状の媒体を設けてもよい。この媒体は、強
化繊維基材２３の上面側に、あるいは上下両面側に配置
することができる。媒体の構造は特に限定されないが、
図５に示したと同様の溝構造を有するシート状部材、あ
るいは縦横に溝を有するシート状部材、さらには網状部
材等から構成できる。
【００２８】そして図５に示した実施態様では、コア材
２２の両側部（または四辺部）に切り欠き凹部２６が形
成されており、該切り欠き凹部２６に図４に示すように
断面コ字状のリブを形成するための強化繊維基材２７が
配置されている。パネルの中央部ではこのリブを形成す
るコ字状強化繊維基材２７同士が突き合わされており、
配列されたコア材２２の端部部分では、コ字状のキャッ
プ状強化繊維基材２８が配置されており、これらがコア
材２２とともに強化繊維基材２３で両面から挟まれてい
る。
２２の両側部（または四辺部）に切り欠き凹部２６が形
成されており、該切り欠き凹部２６に図４に示すように
断面コ字状のリブを形成するための強化繊維基材２７が
配置されている。パネルの中央部ではこのリブを形成す
るコ字状強化繊維基材２７同士が突き合わされており、
配列されたコア材２２の端部部分では、コ字状のキャッ
プ状強化繊維基材２８が配置されており、これらがコア
材２２とともに強化繊維基材２３で両面から挟まれてい
る。
【００２９】上記強化繊維基材２３の型の上面側が、バ
ッグ基材２９で覆われ、内部が真空ポンプ３０による吸
引によって真空状態にされる。次いで、バルブ３１を開
いて、液状の樹脂３２が上記真空状態に保たれた型２１
内に注入される。本実施態様では、樹脂の注入、吸引
は、多孔質材等からなるエッジブリーザ３３、３４を介
して行っているが、これらエッジブリーザはとくに設け
なくてもよい。樹脂の注入位置、真空吸引位置は、適宜
変更できる。たとえば、型の中央部から樹脂を注入する
ようにすることもできる。また、本実施態様では、強化
繊維基材２３の上面を直接バッグ基材２９で覆うように
したが、必要に応じて、強化繊維基材２３との間に成形
後に剥離される前述の離型資材を介装してもよい。上記
実施態様では、バッグ基材２９自身が離型資材の機能を
備えている。さらにまた、バッグ基材２９と強化繊維基
材２３の型の上面側との間に、鉄板等の剛性板を配置し
てもよい。また、上記バッグ基材は、型２１内を真空状
態に保つことが可能であれば、フイルムでも、金属板で
も、ＦＲＰ板でも何でもよい。
ッグ基材２９で覆われ、内部が真空ポンプ３０による吸
引によって真空状態にされる。次いで、バルブ３１を開
いて、液状の樹脂３２が上記真空状態に保たれた型２１
内に注入される。本実施態様では、樹脂の注入、吸引
は、多孔質材等からなるエッジブリーザ３３、３４を介
して行っているが、これらエッジブリーザはとくに設け
なくてもよい。樹脂の注入位置、真空吸引位置は、適宜
変更できる。たとえば、型の中央部から樹脂を注入する
ようにすることもできる。また、本実施態様では、強化
繊維基材２３の上面を直接バッグ基材２９で覆うように
したが、必要に応じて、強化繊維基材２３との間に成形
後に剥離される前述の離型資材を介装してもよい。上記
実施態様では、バッグ基材２９自身が離型資材の機能を
備えている。さらにまた、バッグ基材２９と強化繊維基
材２３の型の上面側との間に、鉄板等の剛性板を配置し
てもよい。また、上記バッグ基材は、型２１内を真空状
態に保つことが可能であれば、フイルムでも、金属板で
も、ＦＲＰ板でも何でもよい。
【００３０】注入された樹脂は、前述の如く、コア材２
２の大溝２４、小溝２５に沿って強化繊維基材２３の面
方向に拡散されつつ、拡散した樹脂が強化繊維基材２３
の厚み方向に含浸される。このとき同時に、リブやキャ
ップを形成するコ字状強化繊維基材２７、２８にも樹脂
が含浸され、リブやキャップが一体に成形される。含浸
された樹脂が、常温で、場合によっては加熱によって硬
化され、表面積１０ｍ2 以上の大型のＦＲＰ構造体が完
成する。硬化後にバッグ基材２９が取り除かれ、硬化し
たＦＲＰ構造体が型２１から取り出される。このよう
に、ＦＲＰ構造体が一発成形される。
２の大溝２４、小溝２５に沿って強化繊維基材２３の面
方向に拡散されつつ、拡散した樹脂が強化繊維基材２３
の厚み方向に含浸される。このとき同時に、リブやキャ
ップを形成するコ字状強化繊維基材２７、２８にも樹脂
が含浸され、リブやキャップが一体に成形される。含浸
された樹脂が、常温で、場合によっては加熱によって硬
化され、表面積１０ｍ2 以上の大型のＦＲＰ構造体が完
成する。硬化後にバッグ基材２９が取り除かれ、硬化し
たＦＲＰ構造体が型２１から取り出される。このよう
に、ＦＲＰ構造体が一発成形される。
【００３１】ＦＲＰ構造体の一発成形においては、リブ
の成形方法は上記のような方法以外にも各種の態様を採
ることができる。
の成形方法は上記のような方法以外にも各種の態様を採
ることができる。
【００３２】上記のように、とくに一発成形により、本
発明に係る表面積１０ｍ2 以上の比較的大型のＦＲＰ構
造体が、容易に効率よく、しかも安価に製造できる。と
くにバッグ基材で覆って内部を真空にし、該真空を利用
して樹脂を拡散させる図３や図４に示したような方法で
は、型の大きさや形状に実質的に制約がなく、複雑に折
れ曲がった形状や、たとえば表面積１００ｍ2 以上のよ
うな超大型のＦＲＰ構造体まで、一発成形できる。
発明に係る表面積１０ｍ2 以上の比較的大型のＦＲＰ構
造体が、容易に効率よく、しかも安価に製造できる。と
くにバッグ基材で覆って内部を真空にし、該真空を利用
して樹脂を拡散させる図３や図４に示したような方法で
は、型の大きさや形状に実質的に制約がなく、複雑に折
れ曲がった形状や、たとえば表面積１００ｍ2 以上のよ
うな超大型のＦＲＰ構造体まで、一発成形できる。
【００３３】また、真空圧によって、強化繊維層を圧縮
できることから、本発明に係るＦＲＰ構造体は、ハンド
レイアップ法によるものに比べ、ＦＲＰの体積繊維含有
率が高く、また、ボイド率が低い。したがって、従来の
大型の成形体に比べて、より軽量で高い機械的特性を有
するＦＲＰ構造体が製造可能である。
できることから、本発明に係るＦＲＰ構造体は、ハンド
レイアップ法によるものに比べ、ＦＲＰの体積繊維含有
率が高く、また、ボイド率が低い。したがって、従来の
大型の成形体に比べて、より軽量で高い機械的特性を有
するＦＲＰ構造体が製造可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＦＲＰ構
造体およびその製造方法によれば、軽量で高強度、高剛
性の大型のＦＲＰ構造体を容易にかつ安価に製造でき、
とくに一発成形法の採用により、超大型のものまで容易
に製造できる。
造体およびその製造方法によれば、軽量で高強度、高剛
性の大型のＦＲＰ構造体を容易にかつ安価に製造でき、
とくに一発成形法の採用により、超大型のものまで容易
に製造できる。
【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ構造体の部分
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係るＦＲＰ構造体の部
分断面図である。
分断面図である。
【図３】本発明に係る一発成形方法の一例を示す概略構
成図である。
成図である。
【図４】本発明に係る一発成形方法の別の例を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図５】図４の方法で用いられるコア材の拡大斜視図で
ある。
ある。
１、７ ＦＲＰ構造体 ２、５ａ、５ｂ ＦＲＰ板 ３、４ コア材 ３ａ、４ａ コア材の溝 ６ リブ １１ 型 １２ 強化繊維基材 １３ 媒体 １４ フォームコア材 １５ バッグ基材（バッグフイルム） １６ 吸引ポート １７ バルブ １８ 樹脂 １９ 真空ポンプ ２１ 型 ２２ コア材 ２３ 強化繊維基材 ２４、２５ 溝 ２６ 切り欠き凹部 ２７、２８ コ字状強化繊維基材 ２９ バッグ基材 ３０ 真空ポンプ ３１ バルブ ３２ 樹脂 ３３、３４ エッジブリーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 307:04 Ｂ２９Ｌ 9:00
Claims (14)
- 【請求項１】 溝を有するコア材と、該コア材の少なく
とも片面に配置され、前記溝内に埋設部を有するＦＲＰ
板とからなり、かつ、該ＦＲＰ板の表面積が１０ｍ2 以
上であることを特徴とするＦＲＰ構造体。 - 【請求項２】 コア材の厚み方向に延び、ＦＲＰ板に接
続されるＦＲＰ製リブを有する、請求項１のＦＲＰ構造
体。 - 【請求項３】 前記ＦＲＰ板および前記ＦＲＰ製リブを
形成する樹脂が連続している、請求項２のＦＲＰ構造
体。 - 【請求項４】 前記ＦＲＰ板が、強化繊維基材に樹脂が
実質的に同時に含浸され実質的に同時に硬化される一発
成形により成形されている、請求項１〜３のいずれかに
記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項５】 コア材の表面に断面積の異なる少なくと
も２種の溝が形成されている、請求項１〜４のいずれか
に記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項６】 コア材の表面およびそれに接するＦＲＰ
板の少なくとも片面が曲面である、請求項１〜５のいず
れかに記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項７】 ＦＲＰ構造体が連続的に広がり、その片
面の表面積が１０ｍ2 以上である、請求項１〜６のいず
れかに記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項８】 ＦＲＰ板の体積繊維含有率が３５％以上
６５％以下であり、ボイド率が５％以下である、請求項
１〜７のいずれかに記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項９】 ＦＲＰ構造体の厚さが１０ｍｍ以上で、
かつ、ＦＲＰ構造体が１０ｍ2 以上の表面積を持つ面を
有し、該面の最小辺が１ｍ以上である、請求項１〜８の
いずれかに記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項１０】 ＦＲＰ構造体の強化繊維として、１本
当たりのフィラメント数が１０，０００〜３００，００
０本の範囲にある炭素繊維を用いることを特徴とする、
請求項１〜９のいずれかに記載のＦＲＰ構造体。 - 【請求項１１】 溝を有するコア材と、該コア材の少な
くとも片面に配置され、前記溝内に埋設部を有する繊維
強化無機材料の板状物とからなり、かつ、該繊維強化無
機材料の板状物の表面積が１０ｍ2 以上であることを特
徴とする繊維強化無機材料の構造体。 - 【請求項１２】 内面積が１０ｍ2 以上の型内に、コア
材と、該コア材の面方向に延びる強化繊維基材と、該強
化繊維基材に対し実質的に垂直方向に延びるウエブ部を
有するリブ形成用基材とを配置するとともに、コア材に
樹脂を面方向に拡散するための溝を形成しておき、全体
をバッグ基材で覆った後バッグ基材で覆われた内部を真
空状態にし、樹脂を注入して少なくとも前記強化繊維基
材の表面に拡散させ、該樹脂を強化繊維基材に含浸する
ことにより一発成形することを特徴とする、ＦＲＰ構造
体の製造方法。 - 【請求項１３】 前記リブ形成用基材も強化繊維基材か
らなる、請求項１２のＦＲＰ構造体の製造方法。 - 【請求項１４】 前記コア材の両面に強化繊維基材を配
置し、両ＦＲＰ板間にわたってリブ形成用基材を配置す
る、請求項１２または１３のＦＲＰ構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153597A JPH11254566A (ja) | 1998-01-06 | 1998-05-18 | Ｆｒｐ構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-12066 | 1998-01-06 | ||
| JP1206698 | 1998-01-06 | ||
| JP10153597A JPH11254566A (ja) | 1998-01-06 | 1998-05-18 | Ｆｒｐ構造体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11254566A true JPH11254566A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=26347618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10153597A Pending JPH11254566A (ja) | 1998-01-06 | 1998-05-18 | Ｆｒｐ構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11254566A (ja) |
Cited By (18)
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-
1998
- 1998-05-18 JP JP10153597A patent/JPH11254566A/ja active Pending
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