JPWO2017068812A1 - 繊維強化樹脂構造物の製造方法、繊維強化樹脂構造物の製造システム及び繊維強化樹脂構造物 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成する工程と、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(2)前記金型の溝に前記熱硬化性樹脂を充填する工程は、ノズルから金型の溝に熱硬化性樹脂を吐出することにより行う、(1)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(3)前記半硬化本体部を形成する工程は、複数種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を組み合わせて板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、(1)又は(2)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(4)前記半硬化本体部を形成する工程は、第1の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片の開口部に、第2の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を入れ込むことで板状体を形成する、(3)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(5)前記第1の種類の繊維強化樹脂は、CFRPであり、前記第2の種類の繊維強化樹脂は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、(4)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(6)前記半硬化本体部を形成する工程は、発泡樹脂を含有する板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、(1)又は(2)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(7)前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟んでから発泡させる、(6)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(8)前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟む前に発泡させる、(6)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(9)前記半硬化本体部に段差を形成する工程をさらに有する、(6)〜(8)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(10)前記半硬化本体部の厚みを調整する工程をさらに有する、(6)〜(9)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(11)前記半硬化本体部の厚みを1mm以下に調整する、(10)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(12)前記板状体は、熱硬化性樹脂を含有する、(6)〜(11)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(13)前記付加構造部と前記本体部を接着する工程において、前記半硬化本体部を所望の形状にプレス成形する、(1)〜(12)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(14)前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部を前記半硬化本体部に押し付けて圧接するプレス成形を用いて行われる、(1)〜(12)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(15)前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部を真空引きして圧接するオートクレーブ成形又は真空バック成形を用いて行われる、(1)〜(12)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(16)前記半硬化本体部を形成する工程と前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、RTM成形又はVaRTM成形を用いて行われる、(1)又は(2)に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(17)熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、前記金型の溝の前記付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(18)熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第1のプリプレグシートを前記付加構造部に接触させた状態で加熱し、前記第1のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化して、前記第1のプリプレグシートを前記付加構造部に接着させる工程と、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第2のプリプレグシートと、未発泡の発泡樹脂を含有するシートを重ねて接着させる工程と、加熱により前記シートの発泡樹脂を発泡させて板状体を形成しつつ、当該板状体を前記第1のプリプレグシートに接着させて、前記板状体とその両面に接着された第1のプリプレグシート及び第2のプリプレグシートからなる本体部と前記付加構造部とを接着した状態にする工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
(19)熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造システムであって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成し、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成し、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して付加構造部と本体部を接着し、前記金型を前記付加構造部から離脱させる、繊維強化樹脂構造物の製造システム。
(20)繊維強化樹脂構造物であって、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂からなる本体部と、前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、前記本体部は、複数種類の繊維強化樹脂片を組み合わせた板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。
(21)前記板状体は、開口部を有する第1の種類の繊維強化樹脂片と、当該開口部に配置された、第2の種類の繊維強化樹脂片とを有する、(20)に記載の繊維強化樹脂構造物。
(22)前記第1の種類の繊維強化樹脂片は、CFRPであり、前記第2の種類の繊維強化樹脂片は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、(21)に記載の繊維強化樹脂構造物。
(23)繊維強化樹脂構造物であって、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、前記本体部は、発泡樹脂を含有する板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。
(24)前記板状体は、熱可塑性樹脂を含有する、(23)に記載の繊維強化樹脂構造物。
(25)前記本体部は、段差を有する、(23)又は(24)に記載の繊維強化樹脂構造物。
(26)前記本体部の厚みが、1mm以下である、(23)〜(25)のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物。
図2は、硬化して本体部10となる前の半硬化本体部20を形成するプロセスを示す。先ず2種類の繊維強化樹脂、例えば第1の種類としてのCFRP(炭素繊維強化樹脂)と第2の種類としてのGFRP(ガラス繊維強化樹脂)のプリプレグ30、31が用意される(図2の(a))。各プリプレグ30、31には、硬化していない(未硬化(Aステージ)或いは半硬化(Bステージ))の例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂が含浸されている。
第1の実施の形態で記載した半硬化本体部20を形成する工程では、2種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片30、31を組み合わせて板状体40を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート41で挟むようにしていたが、図12に示すように発泡樹脂を含有する板状体100を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート41で挟むようにしてもよい。すなわち、半硬化本体部20が硬化されてできる本体部10は、発泡樹脂を含有する板状体100と、板状体100の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシート41とを有するものであってもよい。ここで発泡樹脂とは、樹脂内に多数の発泡体が混在するものをいう。発泡体には、例えば加熱により発泡するアクリルなどの球状体が用いられ、発泡体を含有する樹脂には、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。
上記第2の実施の形態では、半硬化付加構造部と半硬化本体部を加熱し硬化させることにより接着していたが、半硬化付加構造部を予め硬化させておき、その硬化した付加構造部と半硬化本体部を加熱し半硬化本体部を硬化させることにより接着させてもよい。かかる場合、例えば図20に示すように付加構造部11の形状に対応して形成された金型60の溝61に熱硬化性樹脂が充填され、加熱により熱硬化性樹脂が硬化されて付加構造部11が形成される。また、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部20が形成される。この半硬化本体部20は、例えば第2の実施の形態のように発泡樹脂を含有する板状体100を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート41で挟むことにより形成される。なお、半硬化本体部20は、第1の実施の形態のように複数種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を組み合わせて板状体40を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート41で挟むことにより形成することもできる。その後半硬化本体部20は、例えば接合装置80の載置台90に載置される。
第3の実施の形態では、三層構造の本体部10が一体的に形成されていたが、本体部10の三層構造を分離し、付加構造部11と第1のプリプレグシート41aを予め接着してもよい。かかる場合、例えば図22に示すように付加構造部11の形状に対応して形成された金型60の溝61に熱硬化性樹脂が充填され、加熱により熱硬化性樹脂が硬化されて付加構造部11が形成される。次に、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第1のプリプレグシート41aを付加構造部11に接触させ、その状態で加熱し、第1のプリプレグシート41aの熱硬化性樹脂が硬化されて、第1のプリプレグシート41aが付加構造部11に接着する。一方で、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第2のプリプレグシート41bと、未発泡の発泡樹脂を含有する発泡樹脂シート101が重ねられて接着された状態(二層構造)で載置台90に載置される。次に加熱により発泡樹脂シート101の発泡樹脂が発泡されて板状体100が形成される。このとき、例えば金型60と載置台90の間隔が所望の間隔(最終的な本体部10の厚みに合わせた間隔)に調整されており、板状体100が膨張し上方の第1のプリプレグシート41aに接着される。こうして、板状体100とその両面に接着された第1のプリプレグシート41a及び第2のプリプレグシート41bからなる本体部10と付加構造部11とが接着した状態になる。最後に金型60が付加構造部11から外され、繊維強化樹脂構造物1ができる。
10 本体部
11 付加構造部
20 半硬化本体部
30、31 プリプレグ片
40 板状体
41 プリプレグシート
50 半硬化付加構造部
60 金型
61 溝
71 ノズル
B 熱硬化性樹脂
Claims (26)
- 熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成する工程と、
繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、
前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、
前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。 - 前記金型の溝に前記熱硬化性樹脂を充填する工程は、ノズルから金型の溝に熱硬化性樹脂を吐出することにより行う、請求項1に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記半硬化本体部を形成する工程は、複数種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を組み合わせて板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記半硬化本体部を形成する工程は、第1の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片の開口部に、第2の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を入れ込むことで板状体を形成する、請求項3に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記第1の種類の繊維強化樹脂は、CFRPであり、
前記第2の種類の繊維強化樹脂は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、請求項4に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。 - 前記半硬化本体部を形成する工程は、発泡樹脂を含有する板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟んでから発泡させる、請求項6に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟む前に発泡させる、請求項6に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記半硬化本体部に段差を形成する工程をさらに有する、請求項6〜8のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記半硬化本体部の厚みを調整する工程をさらに有する、請求項6〜9のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記半硬化本体部の厚みを1mm以下に調整する、請求項10に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記板状体は、熱硬化性樹脂を含有する、請求項6〜11のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記付加構造部と前記本体部を接着する工程において、前記半硬化本体部を所望の形状にプレス成形する、請求項1〜12のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部を前記半硬化本体部に押し付けて圧接するプレス成形を用いて行われる、請求項1〜12のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部を真空引きして圧接するオートクレーブ成形又は真空バック成形を用いて行われる、請求項1〜12のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 前記半硬化本体部を形成する工程と前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、RTM成形又はVaRTM成形を用いて行われる、請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
- 熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、
繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、
前記金型の溝の前記付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、
前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。 - 熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第1のプリプレグシートを前記付加構造部に接触させた状態で加熱し、前記第1のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化して、前記第1のプリプレグシートを前記付加構造部に接着させる工程と、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第2のプリプレグシートと、未発泡の発泡樹脂を含有するシートを重ねて接着させる工程と、
加熱により前記シートの発泡樹脂を発泡させて板状体を形成しつつ、当該板状体を前記第1のプリプレグシートに接着させて、前記板状体とその両面に接着された第1のプリプレグシート及び第2のプリプレグシートからなる本体部と前記付加構造部とを接着した状態にする工程と、
前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。 - 熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造システムであって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成し、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成し、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して付加構造部と本体部を接着し、前記金型を前記付加構造部から離脱させる、繊維強化樹脂構造物の製造システム。 - 繊維強化樹脂構造物であって、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂からなる本体部と、
前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、
前記本体部は、複数種類の繊維強化樹脂片を組み合わせた板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。 - 前記板状体は、開口部を有する第1の種類の繊維強化樹脂片と、当該開口部に配置された、第2の種類の繊維強化樹脂片とを有する、請求項20に記載の繊維強化樹脂構造物。
- 前記第1の種類の繊維強化樹脂片は、CFRPであり、
前記第2の種類の繊維強化樹脂片は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、請求項21に記載の繊維強化樹脂構造物。 - 繊維強化樹脂構造物であって、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、
前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、
前記本体部は、発泡樹脂を含有する板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。 - 前記板状体は、熱可塑性樹脂を含有する、請求項23に記載の繊維強化樹脂構造物。
- 前記本体部は、段差を有する、請求項23又は24に記載の繊維強化樹脂構造物。
- 前記本体部の厚みが、1mm以下である、請求項23〜25のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物。
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