JPWO2007013544A1 - Rtm成形方法 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、光硬化樹脂は、エネルギー線の到達する表層数μm〜mmのみしか硬化せず、深部は未硬化のため厚肉材への適用が困難か、又は、不可能という問題や、エネルギー線の透過障害となるフィラー等を含有する樹脂の場合、容易に硬化阻害が発生し硬化不能に陥るという問題を有し、利用範囲もフォトレジスト、コーティング、塗料、接着剤、ワニス等の分野が中心であった。
したがって、従来の熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂による製造方法と比較して樹脂粘度の温度変化が極めて微小で、かつ含浸後のハンドリングが容易であるが、完全硬化には加熱硬化過程が必要であるため、加熱硬化に要する光熱費や作業時間等による加工コストの問題や硬化完了に長時間を要する問題、さらに大型FRPの成形には大型の加熱炉が必要な点などは未解決である。
また、本発明に係るRTM成形方法では、その実施の形態で、上記注入ライン及び/又は吸引ラインに設けたエネルギー線照射窓から上記樹脂組成物にエネルギー線を照射し、該樹脂組成物の連鎖硬化を開始させ、さらに上記樹脂溜まりに保持された樹脂組成物を硬化させ、該樹脂組成物の硬化直後の温度を上昇させるようにすることができる。また、上記強化繊維材をカーボン繊維とし、該カーボン繊維を通電加熱することにより上記樹脂組成物の硬化直後の温度を上昇させるようにすることもできる。
図1は断面図であり、図1において、ベースとなる成形型1は、アルミニウム治具2、上下のガラス板3、4を供えている。図示のように成形型1内では、平板状の強化繊維材5がガラス板3、4に挟持される。強化繊維材5は、例えば、強化繊維の織物を積層したものからなる。板3、4は、保温性の観点からガラスとしている。なお、成形型1全体として保温度が高くなるように構成することが好ましい。後述するような樹脂の連鎖硬化を促進するためである。
さらに、樹脂注入口6のある左端部分に空間にも、樹脂溜まり14が形成されている。
樹脂注入ライン8は、加圧容器15内に設置された樹脂槽16に接続されている。
上記構成で、加圧容器15からバルブ11に至るまで、密封構造が形成される。
なお、図中点で示したものは熱電対17である。
なお、本発明に係るRTM成形方法では、炭素繊維を採用する場合でもVfを高く設定することができる。
「連鎖硬化型の樹脂組成物」とは、UV(紫外線)等のエネルギー線により硬化を開始し、硬化の際、自己の硬化反応熱をも利用した連鎖硬化を伴って硬化する樹脂組成物である。
すなわち、連鎖硬化型の樹脂組成物では、エネルギー線をいったん照射すると、照射された部位で硬化が起こり、次にこの硬化発熱により連鎖硬化に移行する。これによって、エネルギー線の到達の有無や遮蔽物等に無関係に硬化が可能であるため、エネルギー線の届かない深部にまで、すみやかに硬化をする挙動を示す。例えば、板厚1cmのCFRPを3分で硬化可能である。
この特開2001−89639に記載された連鎖硬化型の樹脂組成物では、光重合開始剤成分特定の鉄−アレン系化合物を用い、硬化剤成分と反応可能な光重合性樹脂成分1molに対し、該硬化剤成分を0.1〜1.4molの比率で配合し、これによって連鎖硬化を起こさせるようにしている。また、特定のスルホニウム塩を用い、硬化剤成分と反応可能な光重合性樹脂成分1molに対し、該硬化剤成分が0.1〜1.4molの比率であり、樹脂組成物中の前記光重合開始剤成分以外の他成分の総重量100重量部に対し、該光重合開始剤成分を0.1〜6.0重量部の比率で配合し、これによってUV光(紫外線)を照射して連鎖硬化を起こさせるようにしている。
アルミニウムブロック13内には樹脂溜まりが形成されており、まず連鎖硬化開始と共にここで、温度上昇が起こる。そして、ここで得られた熱により樹脂注入ライン8内の樹脂組成物が順次硬化発熱しながら、硬化現象が進行し、樹脂溜まり14まで進行する。樹脂溜まり14には、樹脂組成物のみが存在する。そこで、すみやかに連鎖硬化が進行し、強化繊維材5に含浸した樹脂組成物も十分な重合温度を得る。これによって図1の右端に至るまで連鎖硬化が進行する。連鎖硬化の進行は熱電対17でモニターすることができる。
なお、連鎖硬化進行時の硬化先端部分の温度上昇の傾きは、300℃/min以上であることが好適である。
本発明に係る成形方法では、Vf41〜70%でも十分に連鎖硬化が進行する。
また、エネルギー線は、窓からではなく、ガラスファイバーを用いた導光路方式とすることもできる。
さらに、樹脂組成物が予定外に硬化開始しないように、樹脂槽16、成形型1を熱硬化開始温度より10℃、好ましくは20℃、さらに好ましくは30℃低く維持するような冷却手段も設けることができる。
この実施の形態では、成形型1内の樹脂溜まりは図示されていないが、同様に設けることができる。この実施の形態では、熱電対17に加え、含浸硬化を観測する観測窓18が長手方向に沿って設けられている。
この実施の形態でも、図1について説明したと同様のRTM成形方法を実施することができる。得られるFRP成形体は、特に航空機に用いられる骨組部材として利用することができる。
Claims (6)
- 成形型内に強化繊維材を配置し、該成形型内に連通する樹脂注入ラインと吸引ラインを設け、該成形型内を吸引により減圧するとともに樹脂組成物を成形型内に注入し強化繊維材に含浸させてFRP成形体を成形するRTM成形方法において、上記樹脂組成物が連鎖硬化型の樹脂組成物であり、該樹脂組成物の硬化開始後、連鎖硬化する該樹脂組成物の硬化先端部分での硬化開始後10秒以内の最高温度を、含浸後、硬化前の樹脂組成物の温度に対し、50℃以上上昇させるようにし、Vf41%以上で樹脂組成物を連鎖硬化させるようにしたことを特徴とするRTM成形方法。
- 上記樹脂組成物の硬化開始後、連鎖硬化する該樹脂組成物の硬化先端部分での硬化開始後10秒以内の最高温度を、含浸後、硬化前の樹脂組成物の温度に対し、100℃〜350℃の範囲で上昇させるようにしてなることを特徴とする請求項1のRTM成形方法。
- 成形型内に強化繊維材を配置し、該成形型内に連通する樹脂注入ラインと吸引ラインを設け、該成形型内を吸引により減圧するとともに樹脂組成物を成形型内に注入し強化繊維材に含浸させてFRP成形体を成形するRTM成形方法において、上記樹脂組成物が連鎖硬化型の樹脂組成物であり、該樹脂組成物の硬化開始後、連鎖硬化する該樹脂組成物の硬化先端部分での硬化開始後10秒以内の最高温度を、該樹脂組成物の熱硬化開始温度以上となるように上昇させるようにし、Vf41%以上で樹脂組成物を連鎖硬化させるようにしたことを特徴とするRTM成形方法。
- 上記成形型内に設けた樹脂溜まりに上記樹脂組成物を保持し、該樹脂溜まりの樹脂を硬化させることにより、該樹脂組成物の硬化直後の温度を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかのRTM成形方法。
- 上記注入ライン及び/又は吸引ラインに設けたエネルギー線照射窓から上記樹脂組成物にエネルギー線を照射し、該樹脂組成物の連鎖硬化を開始させ、さらに上記樹脂溜まりに保持された樹脂組成物を硬化させ、該樹脂組成物の硬化直後の温度を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のRTM成形方法。
- 上記強化繊維材がカーボン繊維であり、該カーボン繊維を通電加熱することにより上記樹脂組成物の硬化直後の温度を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のRTM成形方法。
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