KR101974677B1 - 섬유 강화 수지의 제조 방법 - Google Patents

섬유 강화 수지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101974677B1
KR101974677B1 KR1020147012943A KR20147012943A KR101974677B1 KR 101974677 B1 KR101974677 B1 KR 101974677B1 KR 1020147012943 A KR1020147012943 A KR 1020147012943A KR 20147012943 A KR20147012943 A KR 20147012943A KR 101974677 B1 KR101974677 B1 KR 101974677B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin
reinforcing fiber
fiber base
base material
injection
Prior art date
Application number
KR1020147012943A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140127797A (ko
Inventor
고노스케 야마모토
세이지 츠지
마사시 기타가와
Original Assignee
도레이 카부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도레이 카부시키가이샤 filed Critical 도레이 카부시키가이샤
Publication of KR20140127797A publication Critical patent/KR20140127797A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101974677B1 publication Critical patent/KR101974677B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14631—Coating reinforcements
    • 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
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 성형형 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 해당 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 해당 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서, 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 성형형 내의 강화 섬유 기재 중에 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 주입구로부터 주입된 수지를, 주입 수지 통과용 공간을 통하여 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 것을 특징으로 하는 방법을 제공할 수 있다. 주입구 바로 아래의 강화 섬유 기재 부위에 주입 수지 통과용 공간을 형성해 둠으로써, 주입 수지에 의한 강화 섬유 기재 표면의 눌러 내림을 억제할 수 있고, 표면의 수지층을 경감시켜, 우수한 생산성을 유지하면서 성형품의 표면 의장성을 향상시킬 수 있다.

Description

섬유 강화 수지의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING FIBER-REINFORCED RESIN}
본 발명은 섬유 강화 수지(FRP: Fiber Reinforced Plastic)의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법의 개량에 관한 것이다.
복수개의 형(型)을 포함하는 성형형의 캐비티부에 배치된 강화 섬유 기재, 특히 표면적이 큰 강화 섬유 기재에 FRP 성형용의 매트릭스 수지를 함침시킬 때에 성형 시간의 단축, 제조 비용의 저감, 생산성의 향상 등을 도모하기 위하여, 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 복수개의 주입구로부터 거의 동시에 수지를 주입하여, 강화 섬유 기재 중에 특히 그의 두께 방향으로 함침시키는, 소위 다점 주입법을 채용한 RTM(Resin Transfer Molding)법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 또한, 성형품의 표면 품위를 향상시키기 위하여, 성형형 내에 배치되는 강화 섬유 기재의 적어도 한쪽 면에 수지 확산 매체를 갖는 표층부를 형성하여, 강화 섬유 기재의 표면의 면방향으로 신속하게 수지가 퍼지도록 한 RTM법(예를 들어, 특허문헌 2)이나, 강화 섬유 기재의 적어도 편측의 표층부 내에 랜덤 매트층을 개재시켜, 특히 의장면측에 보이드나 핀홀이 발생하지 않도록 하여 표면 품위를 향상시키도록 한 RTM법(예를 들어, 특허문헌 3)도 알려져 있지만, 이들 특허문헌 2, 3에서는, 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하는 형태에 대해서는, 전혀 언급되어 있지 않다.
상기한 바와 같이, 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하는 방법, 특히 다점 주입법은 성형 시간의 단축, 제조 비용의 저감, 우수한 생산성의 유지 등을 도모할 수 있다는 이점이 있지만, 종래의 방법으로는 이하와 같은 문제가 발생할 우려가 있다.
즉, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이 상형(101)과 하형(102)을 포함하는 성형형(103) 내에 배치된 강화 섬유 기재(104)(예를 들면, 복수매의 강화 섬유재가 적층된 강화 섬유 기재)에 대하여, 강화 섬유 기재(104)의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구(105)로부터 수지를 주입하는 경우(참조 부호 106은, 도면의 지면과 수직 방향으로 배열된 강화 섬유 다발을 예시하고 있다), 도 6에 도시한 바와 같이 주입 수지(107)에 의해, 특히 주입 수지(107)의 초기 유동에 의한 충돌(충돌부(108))에 의해, 강화 섬유 기재(104)의 표층 부위가 눌려 내려가, 강화 섬유 기재(104)의 표면이 패어져 이 표면 부위가 수지 풍부 부분 또는 수지만의 부분으로 형성되어 버리는 경우가 있다. 또한, 이때 강화 섬유 기재(104)의 표층부에 있어서의 내부의 강화 섬유 다발(106)의 배열에 흐트러짐이 발생할 우려도 있다. 또한, 수지 주입 완료 후에 있어서도, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이 상기 주입구(105) 바로 아래의 성형품(109)의 표면을 형성하는 부위에 수지만의 층(110)이 있으면, 수지 주입 완료 후의 표면(111)에서부터, 수지의 경화 수축에 의해 표면(111)이 패어져 수지 경화 수축 후의 표면(112)이 되어 버려, 성형품(109)의 의장성을 악화시킬 우려가 있다. 특히 판 두께가 두꺼운 성형품(예를 들어, 1.6㎜ 이상)이나 섬유 체적 함유율이 낮은 성형품(예를 들어, 50％ 이하)에서는 수지의 절대량이 많으므로, 패임이 현저해지기 쉽다. 그리고, 특히 다점 주입법을 사용한 RTM 성형에서는, 상기와 같은 주입구 바로 아래의 강화 섬유 기재의 눌러 내림에 의한 수지 풍부 부분의 형성 개소가 많아져, 표면의 의장성을 악화시키는 원인이 되기 쉽다.
또한, 또 하나의 주입구 바로 아래의 의장성이 나빠지기 쉬운 원인으로서, 주입구 바로 아래의 주입구로부터 개방된 부분 이후에는 성형품 형성을 위하여 주입 후의 수지를 경화시켜 가고 싶지만, 주입구 내부에서는, 수지의 경화를 억제하여 주입되어야 할 수지의 원활한 유동을 유지할 목적으로 상대적으로 저온으로 제어하기 때문에, 결과적으로 주입구 바로 아래 부분에서 수지의 온도가 낮아지는 경향이 있고, 이 부분에 경화 수축이 집중되기 쉬운 것을 들 수 있다.
일본 특허 공개 제2005-246902호 공보 일본 특허 공개 제2007-269015호 공보 일본 특허 공개 제2005-232601호 공보
본 발명의 과제는, 상기와 같은 종래 방법에 있어서의 문제점에 착안하여, 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하는 방법에 있어서, 특히 다점 주입법에 있어서, 강화 섬유 기재측에 개량을 가함으로써, 주입 수지에 의한 강화 섬유 기재의 표면의 눌러 내림을 억제하고 표면의 수지층을 경감시켜, 우수한 생산성을 유지하면서 성형품의 표면 의장성을 향상시키는 것이 가능한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법은, 성형형 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 상기 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 성형형 내의 강화 섬유 기재 중에 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 상기 주입구로부터 주입된 수지를, 상기 주입 수지 통과용 공간을 통하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 것을 특징으로 하는 방법을 포함한다. 또한, 해당 공간부는 수지 주입 직후의 급격한 압력 상승을 억제하고, 나아가 해당 성형형 내에 도입된 직후의 수지 온도를 금형 온도와 조화시키는 효과도 있다.
이러한 본 발명에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서는, 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입할 때, 해당 주입구 바로 아래의 강화 섬유 기재측에, 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 구멍 등을 포함하는 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 해당 주입 수지 통과용 공간을 통하여 주입 수지를 강화 섬유 기재 중에 함침시킨다. 해당 주입 수지 통과용 공간의 존재에 의해, 주입구로부터 주입된 수지는 우선 주입 수지 통과용 공간 내로 주입되고, 그곳으로부터 강화 섬유 기재 중에 함침되므로, 주입구로부터 주입된 직후의 수지 강화 섬유 기재 표면으로의 초기 충돌은 없어지거나 또는 완화되어, 해당 충돌에 의해 발생하였던 강화 섬유 기재 표면의 눌러 내림이 억제되어, 표면의 패임이 억제되어, 이 부분의 표면의 수지층이 경감된다. 이러한 수지층의 경감에 의해, 수지의 경화 수축이 억제된다. 또한, 표면의 패임이 억제되기 때문에, 강화 섬유 기재의 표층부 중의 강화 섬유의 배열 흐트러짐도 억제된다. 나아가, 금형 내에 수지가 완전 충전된 뒤, 상기 주입 수지 통과용 공간은 수지 재료만으로 충전되어 있기 때문에, 주변의 강화 섬유 기재 부분에 함침된 수지가 경화 수축될 때 수지 공급원이 된다. 그 결과, 성형되는 성형품의 표면 품위가 대폭 향상되어, 의장성이 향상된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 주입 수지 통과용 공간은, 강화 섬유 기재가 두께 방향으로 적어도 부분적으로 형성되어 있으면 되지만, 즉 강화 섬유 기재의 주입구측 표면부터 어느 정도의 깊이까지 형성되어 있으면 되지만, 강화 섬유 기재를 두께 방향으로 관통하여 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 구성에 있어서는, 주입구로부터 주입된 수지는 가속 중의 초기 유동의 수지가 강화 섬유 기재에는 직접 충돌하지 않고, 관통한 주입 수지 통과용 공간 내를 통과하여 주입구가 형성된 형과는 반대측의 형의 내면에 충돌하게 된다. 형의 내면으로의 충돌에 의해 주입 수지의 기세가 꺾이고, 그런 뒤에 수지가 강화 섬유 기재 중에 함침되어 간다. 따라서, 수지의 강화 섬유 기재 표면으로의 초기 충돌에 의해 발생하였던 강화 섬유 기재 표면의 눌러 내림이 한층 억제되어, 표면의 패임이 한층 억제되어, 이 부분의 표면의 수지층이 한층 경감되고, 이 부분의 수지 경화 수축이 한층 억제된다. 또한, 표면의 패임이 한층 억제되기 때문에, 강화 섬유 기재의 표층부 중의 강화 섬유의 배열 흐트러짐도 한층 억제된다. 그 결과, 성형되는 성형품의 표면 품위가 보다 대폭 향상되어, 의장성이 보다 향상된다.
본 발명에 있어서의 상기 주입 수지 통과용 공간의 강화 섬유 기재의 표면 방향에 있어서의 면적으로는, 상기 주입구의 성형형 내로의 개구 면적 이상인 형태, 상기 주입구의 성형형 내로의 개구 면적보다 작은 형태 모두 채용 가능하다. 주입구로부터의 수지 주입 속도나, 다점 주입의 경우의 인접 주입구 부분끼리간의 서로의 영향 정도 등을 고려하여 적절히 선택하면 된다.
또한, 본 발명에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법은, 특히 다점 주입되는 경우의 성형품 의장성 향상에 큰 효과를 기대할 수 있다. 즉, 주입구가 복수개 개설 되어 있는 경우에 특히 유효하고, 그 경우 특히 유효하다고 생각되는 적어도 하나의 주입구에 대하여, 바람직하게는 복수개의 주입구에 대하여, 상기 주입 수지 통과용 공간이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법은 상기 강화 섬유 기재가 적층된 복수매의 강화 섬유 기재의 형태인 경우에도 적용할 수 있고, 그들 적층된 복수매의 강화 섬유 기재에 대하여 상기 주입 수지 통과용 공간이 형성되면 된다.
이러한 적층된 복수매의 강화 섬유 기재 형태의 경우, 해당 복수매의 강화 섬유 기재에 대하여, 강화 섬유 기재보다 수지의 유동성이 높은 중간층이 배치되고, 해당 중간층의 일부는 상기 주입 수지 통과용 공간에 면하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 중간층에 표층측보다 수지 유동성이 좋은 재료를 배치하는 구성이다. 이 유동성은 일반적으로 다르시(Darcy) 법칙을 사용한 투과성(permeability)으로 정의되며, 실험에 의해 구할 수 있다. 이 중간층에 유동성이 좋은 재료를 배치하는 구성에서는, 주입 수지 통과용 공간으로부터 중간층 내로 유입한 수지는, 그 양측에 적층되어 있는 강화 섬유 기재층 내보다 신속하게 층 내를 유동하므로, 중간층 내를 유동하고 있는 수지의 일부가 중간층으로부터 표층측으로 기재 두께 방향으로 유동하여, 중간층으로부터 기재 표면측으로의 수지 흐름을 형성한다. 이 기재 표면측으로의 수지 흐름은, 복수매의 강화 섬유 기재의 적층체의 표층측을 성형형의 내면으로 누르려 하고 이 누름에 의해 기재 표층측의 수지 풍부 부분은 더 저감됨으로써 한층 우수한 성형품 표면의 의장성을 기대하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 성형형이 양면형을 포함하는 경우, 캐비티의 두께로서는, 미리 정한 소정의 두께로 설정되는 것이 바람직하다. 여기에서 미리 정한 소정의 두께란, 실질적으로 목표로 하는 성형품 두께이다. 본 발명의 방법에서는, 상술한 바와 같이 주입구 바로 아래 부분에 패임이 발생하기 어려워지므로, 수지가 함침되기 직전의 강화 섬유 기재의 형태에 있어서도, 수지가 함침된 후의 형태에 있어서도, 표면에 패임이 없는 목표로 하는 형상이 유지되기 쉬워져, 캐비티의 두께를 단순히 목표로 하는 소정의 성형품 두께로 설정해 두면, 수지 주입 시의 강화 섬유 기재 형태, 수지 주입, 및 경화 후 성형품 형태 양쪽이 원하는 형태로 유지된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 주입 수지 통과용 공간을 통하여 주입 수지가 강화 섬유 기재 중에 함침되는 구성이기 때문에, 상기 주입 수지 통과용 공간 내로 보내진 수지는 경화 성형 후에도 남게 된다. 그러나, 특히 면적이 크고, 비교적 복잡한 형상의 성형품인 경우에는 제품의 제품 범위 내 위치에 구멍 등의 성형 후에 절단될 것이 요구되는 부위가 존재하는 경우가 많다. 그러한 경우에는, 상기 주입 수지 통과용 공간을 용이하게, 성형해야 할 제품의 제품 범위 내 위치에 형성할 수 있으며, 예를 들어 성형해야 할 제품의 제품 범위 내 위치이면서 성형 후에 절단되어야 할 부위에 형성할 수 있고, 경화 수지가 잔존한 성형 후의 주입 수지 통과용 공간이나 그의 주위부는, 필요에 따라 제거하면 되고, 그대로 잔존시켜도 문제없는 경우에는 그대로 남길 수도 있다.
또한, 본 발명은 주입구 바로 아래의 수지 점도 저감, 그에 수반하는 주입 압력의 저감에도 효과를 기대할 수 있기 때문에 정압 토출 펌프보다 정량 토출 펌프를 사용한 주입 성형에 사용하는 것이 바람직하다. 상기 정량 토출 펌프란 기어 펌프, 액셜 피스톤 펌프, 서보 모터를 탑재한 플런저 펌프 등 펌프 회전수나 변위에 의해 유량을 조정하여 토출하는 타입의 펌프이다. 이러한 펌프군은 유량 일정 토출 능력이 우수한 한편, 강화 섬유 기재 내와 같이 유동 저항이 큰 것의 내부를 흐를 때에 배압의 상승이 급격해질 우려가 있어, 주입 압력의 저감을 도모할 수 있는 본 발명의 효과가 커서 바람직하다.
나아가, 본 발명은 복수개의 주입구를 갖는 제조 방법에 적절하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 주입구 바로 아래를 갖는 금형에 있어서, 상기 주입구 바로 아래의 캐비티 두께나 강화 섬유 적층체의 섬유 체적 함유율을 동등하게 하는 것은 어려워, 비교적 흐르기 쉬운 주입구가 있으면 유동 패턴이 무너져, 그에 수반하는 문제가 발생하는 경우가 있다. 상기 유동 패턴이 무너지는 문제를 개선하기 위하여, 금형 자체를 가공 조정하는 방법을 들 수 있지만, 금형의 사이즈가 큰 경우에는 용이하지 않다. 한편, 본 발명은 현장에서 용이하게 가공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법에 의하면, 주입구 바로 아래의 강화 섬유 기재 부위에 주입 수지 통과용 공간을 형성해 둠으로써, 주입 수지에 의한 강화 섬유 기재 표면의 눌러 내림을 억제할 수 있어 표면의 수지층을 경감시켜, 우수한 생산성을 유지하면서 성형품의 표면 의장성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 나타내는 주입구 근방의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 방법을 다점 주입법에 적용한 일례를 나타내는 성형형의 개략 투시 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 나타내는 주입구 근방의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 나타내는 주입구 근방의 개략 구성도이다.
도 5는 종래의 섬유 강화 수지의 제조 방법 수지 주입 개시 전의 상태의 일례를 나타내는 주입구 근방의 개략 구성도이다.
도 6은 도 5의 방법에 있어서의 수지 주입 개시 직후의 상태의 일례를 나타내는 주입구 근방의 개략 구성도이다.
도 7은 도 5의 방법에 있어서의 수지 주입 후 수지를 경화시킨 경우의 일례를 나타내는 주입구 근방의 개략 구성도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 도시하고 있다. 상형(1)과 하형(2)을 포함하는 성형형(3) 내에, 예를 들어 복수매의 강화 섬유재의 적층체를 포함하는 강화 섬유 기재(4)가 배치되고, 강화 섬유 기재(4)의 한 표면에 대면하는 방향으로 상형(1)에 개설된 주입구(5)로부터, 성형해야 할 섬유 강화 수지의 매트릭스 수지가 되는 수지가 주입되고, 주입된 수지가 강화 섬유 기재(4) 중에 함침된다. 주입구(5)의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분이 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거됨으로써, 성형형(3) 내의 강화 섬유 기재(4) 중에 주입 수지 통과용 공간(6)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 주입 수지 통과용 공간(6)은 강화 섬유 기재(4)를 두께 방향으로 관통하여 형성되어 있다. 주입구(5)로부터 주입된 수지(7)는 이 주입 수지 통과용 공간(6)을 통하여 강화 섬유 기재(4) 중에 함침된다. 본 실시 형태에서는, 주입 수지 통과용 공간(6)이 강화 섬유 기재(4)를 관통하여 형성되어 있으므로, 주입구(5)로부터 주입된 수지(7)는 주입된 직후의 초기 유동에 있어서 강화 섬유 기재(4)에는 직접 충돌하지 않고, 하형(2)의 내면에 충돌하여(충돌부(8)), 주입 수지(7)의 기세가 꺾인다. 주입구(5)로부터 주입 수지 통과용 공간(6) 내에 주입된 수지(7)는, 주입 수지 통과용 공간(6)으로부터 강화 섬유 기재(4) 중으로 수지 흐름(9)으로 나타낸 바와 같이 함침되어 간다.
상기 방법에 있어서는, 주입구(5) 바로 아래의 강화 섬유 기재(4)에, 관통 구멍 형태의 주입 수지 통과용 공간(6)이 형성되어 있고, 주입구(5)로부터 주입된 수지(7)는 우선 주입 수지 통과용 공간(6) 내로 주입되어, 그곳으로부터 강화 섬유 기재(4) 중에 함침되므로, 주입구(5)로부터의 주입 직후의 수지의 강화 섬유 기재(4) 표면으로의 초기 충돌은 없어져, 해당 충돌에 의해 발생하였던 강화 섬유 기재(4) 표면의 눌러 내림이 억제되어, 표면의 패임 발생이 억제된다. 또한, 주입 수지 통과용 공간(6)이 관통 구멍 형태로 형성되어 있으므로, 상술한 바와 같이 주입 수지(7)는 하형(2)의 내면에 충돌하여, 그 기세가 꺾인다. 이 점에서도, 강화 섬유 기재(4) 표면의 눌러 내림이 보다 억제되어, 표면의 패임 발생이 보다 억제된다. 따라서, 이 부분의 표면에는 수지 풍부 층이나 수지만의 층이 실질적으로 형성되지 않는다. 그로 인해, 이 부분에서 수지층이 형성되어 있는 경우의 종래 방법에 있어서의 수지의 경화 수축이 억제된다. 또한, 표면의 패임이 억제되므로, 강화 섬유 기재(4)의 표층부 중의 도 5에 도시한 바와 같은 강화 섬유의 배열 흐트러짐도 억제된다. 이들 표면의 패임 발생 억제, 수지의 경화 수축의 억제, 강화 섬유의 배열의 흐트러짐 억제 결과, 성형되는 성형품의 표면 품위가 대폭 향상되어, 그 의장성이 대폭 향상된다.
상기와 같은 방법은 상술한 바와 같이 특히 다점 주입의 경우에 유효하다. 도 2에, 도 1의 방법을 다점 주입법에 적용한 경우의 일례를 나타낸다. 참조 부호 11은 성형형을, 참조 부호 12는 성형시의 시일 라인을 나타내고 있으며, 참조 부호 13이 캐비티 내에서 성형되는 제품의 외형을 나타내고 있다. 이 캐비티 내에 강화 섬유 기재가 배치되고 수지의 주입, 섬유 강화 수지의 성형이 행하여지지만, 성형형(11)의 적당한 위치에, 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구(14)가 복수개 형성되고, 본 예에서는 캐비티 내를 흡인에 의해 감압시켜 수지를 주입하기 때문에, 주입구(14)와는 다른 적당한 위치에 흡인구(15)가 복수개 형성되어 있다. 모든 주입구(14)에 대하여, 도 1에 도시한 것과 동등한 주입 수지 통과용 공간이 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 필요한 주입구(14)에 대해서만 주입 수지 통과용 공간이 형성되어 있을 수도 있고, 특정한 주입구(14)에 대해서는 수지 통과용 공간을 형성시키지 않고 나머지 주입구(14)에 대해서만 주입 수지 통과용 공간을 형성하는 형태로 할 수도 있다. 이렇게 다점 주입의 경우에 본 발명이 적용됨으로써, 종래법에서는 복수개 발생할 우려가 있던 표면의 패임 발생이나 수지의 경화 수축, 강화 섬유의 배열 흐트러짐이 억제되어, 성형품의 표면 품위가 대폭 향상되어, 그 의장성이 대폭 향상된다.
또한, 도 2에 도시한 예에 있어서는, 성형품의 범위 내의 특정한 주입구 주위에 상당하는 부분에 절단 부분(16)이 설정되어 있고, 절단 부분(16) 내는 성형 후에 성형품으로부터 제거되고 그 제거 후의 공간 부분이 부가 부품의 설치나 다른 부재의 맞설치에 이용된다. 따라서, 이 절단 부분(16)의 범위 내에 주입 수지 통과용 공간이 형성되어 있으면, 해당 주입 수지 통과용 공간 내에 잔존한 성형 후의 수지만을 포함하는 부분은, 절단에 따라 성형품으로부터 제거된다. 물론, 수지만을 포함하는 부분이 잔존하게 되는 경우에는 그대로 남기면 된다. 어느 성형 형태를 채용할지는 성형품의 요구 사양에 따라 정하면 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 도시하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수매의 강화 섬유재의 적층체를 포함하는 강화 섬유 기재(21) 중에 강화 섬유 기재(21)보다 수지의 유동성이 높은 중간층(22)이 배치되어 있다. 이러한 유동성이 높은 중간층(22)이 배치된 형태에서는, 주입 수지 통과용 공간(6) 내에 주입된 수지(7)는, 주입 수지 통과용 공간(6)으로부터는 강화 섬유 기재(21) 내와 중간층(22) 내의 양쪽로 유입되지만(수지 흐름(23, 24)), 중간층(22) 내로 유입된 수지(24)는 그 양측에 적층되어 있는 강화 섬유 기재(21)의 층 내보다 신속하게 층 내를 유동하므로, 중간층(22) 내를 유동하고 있는 수지의 일부가 중간층(22)으로부터 기재의 표층측으로 기재 두께 방향으로 유동하여, 중간층(22)으로부터 기재 표면측으로의 수지 흐름(25)을 형성한다. 이 기재 표면측으로의 수지 흐름(25)은, 복수매의 강화 섬유 기재의 적층체의 표층측을 성형형(3)의 내면으로 누르려고 하므로, 이 누름에 의해 기재 표층측의 수지 풍부 부분이 넓은 범위에 걸쳐 저감됨으로써, 한층 우수한 성형품 표면의 의장성이 실현된다. 그 밖의 구성, 작용, 효과는 상술한 도 1에 도시한 실시 형태에 준한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 섬유 강화 수지의 제조 방법을 도시하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 비의장면측(31)과 의장면측(32)을 갖는 성형에 있어서, 해당 의장면측(32)에 강화 섬유 기재(33)를 연속층으로서 남김으로써, 의장면측의 품위(이음매)를 유지한 채, 본 발명의 효과를 발휘할 수 있어 바람직하다. 상기 연속층의 매수로서는 원하는 품위를 얻기 위하여 적절히 선택할 수 있지만, 적층 구성에 대하여 하등 한정되는 것은 아니다. 그 밖의 구성, 작용, 효과는 상술한 도 1에 도시한 실시 형태에 준한다.
또한, 본 발명에 있어서는, 사용되는 강화 섬유 기재의 강화 섬유는 특별히 한정되지 않고, 탄소 섬유나 유리 섬유, 아라미드 섬유, 나아가 이들 강화 섬유를 조합한 기재를 사용할 수 있다. 또한, 기재의 형태도 직물이나 한 방향으로 강화 섬유를 배열한 것, 그들의 적층체 등 임의의 형태를 적용할 수 있다. 또한, 섬유 강화 수지의 매트릭스 수지에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 열경화성 수지, 열가소성 수지 모두 적용할 수 있지만, 수지의 경화 수축이 발생하기 쉬운 경우에, 나아가 다점 주입법을 사용하는 경우에 본 발명은 특히 유효하다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은 실질적으로 모든 섬유 강화 수지의 제조에 적용할 수 있고, 특히 성형품의 표면에 양호한 의장성이 요구되는 경우에 적합하다.
1 상형
2 하형
3 성형형
4, 21 강화 섬유 기재
5 주입구
6 주입 수지 통과용 공간
7 주입 수지
8 충돌부
9, 23 강화 섬유 기재 중으로의 수지 흐름
11 성형형
12 시일 라인
13 성형되는 제품의 외형
14 주입구
15 흡인구
16 절단 부분
22 중간층
24 중간층 내로의 수지 흐름
25 중간층으로부터 기재 표면측으로의 수지 흐름
31 비의장면측
32 의장면측
33 강화 섬유 기재의 연속층

Claims (10)

  1. 성형형(型) 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 상기 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서,
    상기 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 성형형 내의 강화 섬유 기재 중에 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 상기 주입구로부터 주입된 수지를, 상기 주입 수지 통과용 공간을 통하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법이며,
    상기 주입 수지 통과용 공간의 상기 강화 섬유 기재의 표면 방향에 있어서의 면적이 상기 주입구의 성형형 내로의 개구 면적 이상인 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  2. 성형형(型) 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 상기 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서,
    상기 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 성형형 내의 강화 섬유 기재 중에 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 상기 주입구로부터 주입된 수지를, 상기 주입 수지 통과용 공간을 통하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법이며,
    상기 주입 수지 통과용 공간의 상기 강화 섬유 기재의 표면 방향에 있어서의 면적이 상기 주입구의 성형형 내로의 개구 면적보다 작은 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  3. 성형형(型) 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 상기 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서,
    상기 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 성형형 내의 강화 섬유 기재 중에 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 상기 주입구로부터 주입된 수지를, 상기 주입 수지 통과용 공간을 통하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법이며,
    상기 주입구는 복수개 개설되어 있으며, 적어도 하나의 주입구에 대하여 상기 주입 수지 통과용 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  4. 성형형(型) 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 상기 강화 섬유 기재의 표면에 대면하는 방향으로 개설된 주입구로부터 수지를 주입하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법에 있어서,
    상기 주입구의 바로 아래에 위치하는 강화 섬유 기재 부분을 두께 방향으로 적어도 부분적으로 미리 제거해 둠으로써 성형형 내의 강화 섬유 기재 중에 주입 수지 통과용 공간을 형성하고, 상기 주입구로부터 주입된 수지를, 상기 주입 수지 통과용 공간을 통하여 상기 강화 섬유 기재 중에 함침시키는 섬유 강화 수지의 제조 방법이며,
    상기 강화 섬유 기재는 적층된 복수매의 강화 섬유 기재이고, 상기 복수매의 강화 섬유 기재에 대하여 강화 섬유 기재보다 수지의 유동성이 높은 중간층이 배치되고, 상기 중간층의 일부는 상기 주입 수지 통과용 공간에 면하고 있는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주입 수지 통과용 공간이 상기 강화 섬유 기재를 두께 방향으로 관통하여 형성되어 있는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형형이 양면형을 포함하고, 캐비티의 두께가 미리 정한 소정의 두께로 설정되는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주입 수지 통과용 공간이 성형해야 할 제품의 제품 범위 내 위치에 형성되는, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 섬유 기재 중에 수지를 함침시키는 방법이 정량 토출 방법인, 섬유 강화 수지의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020147012943A 2012-02-15 2013-02-15 섬유 강화 수지의 제조 방법 KR101974677B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012030436 2012-02-15
JPJP-P-2012-030436 2012-02-15
PCT/JP2013/053698 WO2013122207A1 (ja) 2012-02-15 2013-02-15 繊維強化樹脂の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140127797A KR20140127797A (ko) 2014-11-04
KR101974677B1 true KR101974677B1 (ko) 2019-05-02

Family

ID=48984316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147012943A KR101974677B1 (ko) 2012-02-15 2013-02-15 섬유 강화 수지의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150014883A1 (ko)
EP (1) EP2815864A4 (ko)
JP (1) JP6066331B2 (ko)
KR (1) KR101974677B1 (ko)
CN (1) CN104105584B (ko)
WO (1) WO2013122207A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10456157B2 (en) * 2015-08-26 2019-10-29 Ethicon Llc Ultrasonic surgical instrument clamp arm with snap-on clamp pad
US11225942B2 (en) * 2017-07-05 2022-01-18 General Electric Company Enhanced through-thickness resin infusion for a wind turbine composite laminate
WO2020038584A1 (en) * 2018-08-23 2020-02-27 Rhodia Operations Composites with flow enhancing structures and process for their manufacture

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4560523A (en) 1984-04-30 1985-12-24 A&M Engineered Composites Corporation Intrusion molding process for forming composite structures
WO1989000495A1 (en) 1987-07-10 1989-01-26 3-D Composites Limited Moulding method
JP2001129827A (ja) * 1999-11-08 2001-05-15 Toray Ind Inc 長繊維ペレットおよびその製造方法ならびにその製造装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2913036A (en) * 1956-08-10 1959-11-17 Anthony Bros Fibre Glass Pool Process and apparatus for molding large plastic structures
US5132069A (en) * 1987-07-10 1992-07-21 Newton John R Method of injection molding composite articles
GB8716315D0 (en) * 1987-07-10 1987-08-19 Newton J R Moulding method
FR2623121B1 (fr) * 1987-11-16 1993-10-01 Cappello Lucio Procede pour realiser par injection des pieces en materiaux composites contenant des fibres de renfort dans une matrice en resine de synthese allege par incorporation de gaz
US5958325A (en) * 1995-06-07 1999-09-28 Tpi Technology, Inc. Large composite structures and a method for production of large composite structures incorporating a resin distribution network
US5919327A (en) * 1995-06-30 1999-07-06 Insituform (Netherlands) B.V. Method and apparatus for sealed end for cured in place pipe liners
US6508974B1 (en) * 1996-02-15 2003-01-21 David Loving Process for fiberglass molding using a vacuum
US6090335A (en) * 1999-01-08 2000-07-18 Northrop Grumman Corporation Process of forming fiber reinforced composite articles using an insitu cured resin infusion port
JP2001260238A (ja) * 2000-03-15 2001-09-25 Toray Ind Inc Ｒｔｍ成形法およびｆｒｐ成形体
CN1308128C (zh) * 2001-04-08 2007-04-04 特伦奇德国有限公司 用于制造电气塑料绝缘子的方法和装置
US7060156B2 (en) * 2001-07-23 2006-06-13 Vrac, Llc Three-dimensional spacer fabric resin interlaminar infusion media process and vacuum-induced reinforcing composite laminate structures
US20030119398A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-26 Alex Bogdanovich 3-D resin transfer medium and method of use
JP2003268137A (ja) * 2002-03-15 2003-09-25 Mitsubishi Rayon Co Ltd プリプレグ及びプリプレグの製造方法
JP4378687B2 (ja) 2004-02-17 2009-12-09 東レ株式会社 繊維強化樹脂およびその製造方法
JP4442256B2 (ja) 2004-03-08 2010-03-31 東レ株式会社 Ｒｔｍ成形方法
US20070149080A1 (en) * 2004-03-30 2007-06-28 Nobuo Asahara Preform, frp, and processes for producing these
JP2006142651A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Mitsubishi Rayon Co Ltd 浴槽の製造方法
JP2006306057A (ja) * 2005-03-28 2006-11-09 Toray Ind Inc Ｆｒｐ構造体の製造方法
TW200716361A (en) * 2005-07-27 2007-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Rtm process
JP4984973B2 (ja) 2006-03-08 2012-07-25 東レ株式会社 繊維強化樹脂の製造方法
JP5136876B2 (ja) * 2006-11-28 2013-02-06 東レ株式会社 強化繊維積層体およびその製造方法
JP2009019201A (ja) * 2007-06-12 2009-01-29 Toray Ind Inc 成形材料、プリフォームおよび繊維強化樹脂
JP2011161879A (ja) * 2010-02-15 2011-08-25 Toray Ind Inc 真空ｒｔｍ成形方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4560523A (en) 1984-04-30 1985-12-24 A&M Engineered Composites Corporation Intrusion molding process for forming composite structures
WO1989000495A1 (en) 1987-07-10 1989-01-26 3-D Composites Limited Moulding method
JP2001129827A (ja) * 1999-11-08 2001-05-15 Toray Ind Inc 長繊維ペレットおよびその製造方法ならびにその製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6066331B2 (ja) 2017-01-25
CN104105584A (zh) 2014-10-15
US20150014883A1 (en) 2015-01-15
KR20140127797A (ko) 2014-11-04
JPWO2013122207A1 (ja) 2015-05-18
EP2815864A4 (en) 2015-11-04
EP2815864A1 (en) 2014-12-24
WO2013122207A1 (ja) 2013-08-22
CN104105584B (zh) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101151966B1 (ko) Ｒｔｍ 성형방법 및 장치
JP4825899B2 (ja) 繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造装置
KR20130111552A (ko) 섬유 강화 플라스틱의 제조 방법
KR101974677B1 (ko) 섬유 강화 수지의 제조 방법
JP6728856B2 (ja) Ｒｔｍ製造装置および繊維強化プラスチックのｒｔｍ製造方法
DE102011120903A1 (de) Faserverbund-Halbzeug und Verfahren zur Herstellung von Sandwichbauteilen
US20160368187A1 (en) Method for producing plastic components, which have a high mechanical load-bearing capacity, with a correct final contour
JP2013006389A5 (ko)
JP4548243B2 (ja) 成形品の成形方法
JP2009028939A (ja) Ｒｔｍ成形方法
JP6750735B2 (ja) 複合材料の成形方法および複合材料の成形装置
JP6735736B2 (ja) 補強構造が結合された多重シェル複合材料構成品の製造
WO2018179633A1 (ja) プレス成形金型および樹脂成形品
JP4442256B2 (ja) Ｒｔｍ成形方法
JP6257249B2 (ja) 木質成形体及びその製造方法
KR102349669B1 (ko) 섬유 강화 플라스틱의 성형방법
JP6791380B2 (ja) 複合材料の成形方法
JP6786989B2 (ja) 複合材料の成形方法
JP5362596B2 (ja) 貼合成形方法、貼合成形用金型および貼合成形装置
JP7003585B2 (ja) 繊維強化樹脂成形品、及び繊維強化樹脂成形品の製造方法
JP7252021B2 (ja) 樹脂注入成形品およびその製造方法
JP6451345B2 (ja) 複合材料の成形方法および成形装置
EP3210738B1 (en) Composite-material moulding method and moulding device
JP7443717B2 (ja) 複合材料の成形方法および複合材料の成形装置
JPH1158536A (ja) 繊維強化樹脂複合体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant