KR102024401B1

KR102024401B1 - Ｒｔｍ 방법

Info

Publication number: KR102024401B1
Application number: KR1020147012957A
Authority: KR
Inventors: 고노스케 야마모토; 세이지 츠지; 가즈야 와타나베
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2019-09-23
Also published as: EP2818294B1; CN104066564A; EP2818294A1; KR20140126691A; JP5963059B2; EP2818294A4; CN104066564B; WO2013125641A1; JPWO2013125641A1; US20150048546A1; US9616622B2

Abstract

본 발명은 성형형의 캐비티 내에 배치한 프리폼에 복수개의 주입구로부터 수지를 주입, 함침시키는 RTM 방법이며, 복수개의 주입구를, 프리폼에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 내 위치에 대응한 캐비티의 중앙부의 제1 위치와, 최종 성형품의 제품 범위 외 위치에 대응하거나, 또는 캐비티 내의 프리폼의 범위 외 위치에 대응한 캐비티의 외주부에 위치하는 제2 위치에 배치하고, 제1 위치와 제2 위치의 주입구간에 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍을 상이하게 하는 RTM 방법을 제공한다. 복수개의 주입구로부터 수지를 주입하는 RTM 방법에 있어서, 수지 함침의 고속화와 성형품의 품위 향상의 양쪽을 달성할 수 있다.

Description

ＲＴＭ 방법{RTM METHOD}

본 발명은 RTM(Resin Transfer Molding) 방법에 관한 것이며, 특히 복수개의 주입구로부터 캐비티 내에 수지를 주입하는 RTM 방법의 개량에 관한 것이다.

성형형(型)의 캐비티 내에 강화 섬유 기재로 형성된 프리폼을 배치하고, 복수개의 주입구로부터 캐비티 내에 수지를 주입하여 프리폼에 함침시키는 RTM 방법은 잘 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 캐비티 내에 배치된 강화 섬유 기재에 대하여, 성형품의 제품 범위 내 위치에 배치된 복수개의 주입구로부터 동시에 수지를 주입하는 방법, 소위 다점 주입법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 수지가 유동하는 방향의 양측부에 수지 유동을 제어하는 시일부를 형성하여, 캐비티의 외주부측으로부터 수지를 주입하는 성형 방법이 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 다점 주입법에서는, 예를 들면 도 1(A)에 도시한 바와 같이, 강화 섬유 기재로 형성된 프리폼 (1)에 대하여 최종 성형품의 제품 라인 (2)의 범위 내에 배치된 복수개의 주입구 (3)으로부터 수지(화살표)가 주입되는데, 각 주입구 (3)으로부터의 수지가 프리폼 (1)의 전체에 널리 퍼지는데에 비교적 긴 시간을 필요로 하고, 수지 함침이 늦다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 캐비티의 외주부측으로부터 수지를 주입하는 방법에서는, 예를 들면 도 1(B)에 도시한 바와 같이, 프리폼 (1)에 대하여 그의 외주부측에 배치된 주입구 (4)로부터 수지(화살표)가 주입되는데, 역시 각 주입구 (4)로부터의 수지가 프리폼 (1)의 전체에 널리 퍼지는데에 비교적 긴 시간을 필요로 하고, 수지 함침이 늦다는 문제가 있다.

도 1(A), (B)에 도시한 바와 같은 방법에 있어서의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면 도 1(C)에 도시한 바와 같이 양자를 조합하는 것도 생각할 수 있지만, 단순히 조합하는 것만으로는 프리폼 (1)로의 수지 함침은 빨라지지만, 최종 성형품의 제품 라인 (2)의 범위 내의 어느 부위 (5)에, 특히 주입구 (3)으로부터의 수지의 흐름과 주입구 (4)로부터의 수지의 흐름이 충돌하는 부위 등에 수지의 경화에 따른 싱크 마크(sink mark)가 생길 가능성이 있으며, 이것이 성형품의 품위를 저해할 우려가 있다. 또한, 단순히 조합하는 것만으로는, 성형 제품 내로의 수지 함침의 개량을 위한 수지 흐름에 대하여 적극적으로 외주측 부분을 이용하는 흘림 방법이 되지 않아, 특허문헌 2에서는 오히려 적극적인 외주의 흐름을 저해하기 위해 시일부를 형성하고 있다.

또한, 본 발명에 관련된 문헌으로서 특허문헌 3을 들 수 있으며, 이 특허문헌 3에서는 성형 중의 온도를 파라미터로 한 RTM 방법이 개시되어 있지만, 금형 내의 온도 분포를 적극적으로 제어하는 시도에 대해서는 기재되어 있지 않다. 즉, 수지 함침의 고속화를 적극적으로 겨냥한 것이 아니고, 수지 함침의 고속화와 성형품의 품위 향상의 양립을 의도하고 있는 것도 아니다.

일본 특허 공개 제2005-246902호 공보 일본 특허 공개 제2007-144994호 공보 일본 특허 공개 제2003-71856호 공보

따라서 본 발명의 과제는, 복수개의 주입구로부터 수지를 주입하는 RTM 방법에 있어서 종래 기술에서는 상정되어 있지 않았던 개량을 가함으로써, 수지 함침의 고속화와 성형품의 품위 향상의 양쪽을 달성하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 RTM 방법은, 성형형의 캐비티 내에 강화 섬유 기재로 형성된 프리폼을 배치하고, 복수개의 주입구로부터 캐비티 내에 수지를 주입하여 프리폼에 함침시키는 RTM 방법이며, 상기 복수개의 주입구를, 상기 프리폼에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 내 위치에 대응하여 캐비티의 중앙부에 위치하는 제1 위치와, 상기 프리폼에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 외 위치에 대응하거나, 또는 상기 캐비티 내의 상기 프리폼의 범위 외 위치에 대응하여, 캐비티의 외주부에 위치하는 제2 위치에 배치하고, 적어도, 상기 제1 위치에 배치된 주입구와 상기 제2 위치에 배치된 주입구간에 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍을 상이하게 하고, 상기 제1 위치에 배치된 주입구로부터의 주입 수지의 온도를 상기 제2 위치에 배치된 주입구로부터의 주입 수지의 온도보다 낮게 제어하고, 미리 감압한 캐비티 내에 수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 방법을 포함한다.

이러한 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서는, 캐비티의 중앙부의 제1 위치에 배치된 주입구와 캐비티의 외주부의 제2 위치에 배치된 주입구의 양쪽으로부터 수지가 주입되기 때문에, 프리폼으로의 수지 함침이 단시간에 행해지게 되어, 우선 수지 함침의 고속화가 달성된다. 또한, 제1 위치에 배치된 주입구와 제2 위치에 배치된 주입구간에 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍이 상이하기 때문에, 먼저 폐쇄된 주입구측으로부터 주입되어 특정 영역으로 퍼진 수지는 상대적으로 빨리 경화되려고 하고, 이 때에 경화 수축에 의한 싱크 마크가 생기려고 하지만, 아직 폐쇄되어 있지 않은 주입구측으로부터 주입되는 수지가 이 싱크 마크가 생기려는 부위에 보충됨으로써, 결과적으로 상기 경화 수축에 따른 싱크 마크의 발생을 억제 또는 방지할 수 있게 된다. 싱크 마크 발생의 억제 또는 방지에 의해 성형품의 품위가 향상된다. 그 결과, 수지 함침의 고속화와 성형품의 품위 향상 양쪽의 달성이 가능해진다. 나아가, 외주 유로로부터만 수지를 주입한 경우의 최종 함침 위치가 최종적으로 제품 내에서 점으로 집약되는 것을 피할 수 있기 때문에, 상기 집약에 의해 발생하는 프리폼의 줄 밀림을 억제할 수 있다. 또한, 반대로 중앙부의 유동을 지배적으로 한 경우에는 수지의 유동 자체가, 예를 들면 직물인 경우에는 프리폼을 구성하는 강화 섬유를 안으로부터 밖으로 늘리는 방향으로 움직이기 때문에, 적절한 시간에 외주부의 유동으로 전환시킴으로써, 적절히 상기 줄 밀림을 억제할 수 있다. 상기 줄 밀림이 발생하는 기준은 프리폼의 재료 구성에서 유래하지만, 본 발명의 범위 내에서 본 발명을 적절하게 적용함으로써 줄 밀림을 억제하는 효과를 기대할 수 있다.

상기 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서, 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍으로서는, 특히 상기 제1 위치에 배치된 주입구를 상기 제2 위치에 배치된 주입구보다 먼저 폐쇄하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 위치에 배치된 주입구로부터 주입되고, 캐비티의 중앙부에 대응하는 프리폼의 중앙부에 함침된 수지는 보다 빠르게 경화되려고 하여, 이 때에 경화 수축에 따른 싱크 마크가 생기려고 하지만, 그 부위에 대하여, 아직 폐쇄되어 있지 않은 제2 위치에 배치된 주입구로부터 주입되는 수지가 충분히 보충되어, 싱크 마크의 발생이 효율적으로 억제 또는 방지된다. 즉, 적극적으로 외주측으로부터의 주입 수지의 흐름이 이용되어, 성형품의 품위가 향상된다.

또한, 상기 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서는, 상술한 바와 같이, 상기 제1 위치에 배치된 주입구로부터의 주입 수지의 온도를, 상기 제2 위치에 배치된 주입구로부터의 주입 수지의 온도보다 낮게 제어한다. 이와 같이 하면, 수지의 경화 수축에 따른 최종적인 싱크 마크를 외주측에 집중시키는 것이 가능해져, 의장성이 요구되는 성형품 중앙부에 싱크 마크의 발생이 없는 제품 형태를 보다 확실하게 실현할 수 있다. 특히, 프리폼 외주부에, 최종 성형품의 제품 범위 외가 되는 부위가 초기 설정되어 있고, 이 부위가 성형 후에 성형품으로부터 제거되는 형태인 경우 특히 유효한 방법이다.

또한, 상기 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서는, 줄 밀림을 억제하기 위해, 프리폼으로의 수지 충전 완료 전에 주입 초기의 수지 주입 유량 또는 주입 압력을 감소시키는 것도 바람직하다. 수지의 최종 함침 지점에서는 플로우 프론트가 작아져 압력이 급격하게 올라가기 쉽고, 줄 밀림이 발생할 위험도 높아지기 때문에, 이러한 방법을 적용함으로써 줄 밀림을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 프리폼에 수지를 함침시킨 후에도, 상기 제2 위치에 배치된 주입구 내지 주입구 근방에 배치된 압력 공급원으로부터 캐비티 내에 수지압을 가하도록 하는 것도 바람직하다. 이와 같이 하면, 예를 들면 제1 위치에 배치된 주입구로부터 주입되고, 캐비티의 중앙부에 대응하는 프리폼의 중앙부에 함침되어 먼저 경화되려고 하는 수지가 존재하는 경우, 그 부위의 외주측으로부터 수지압이 가해지게 되기 때문에, 수지 경화에 따라 그 부위가 부압이 되는 것이 방지되고, 경화 수축에 따른 싱크 마크의 발생도 방지된다.

또한, 상기 제2 위치에 배치된 주입구로부터의 수지 주입 완료 후에, 상기 제2 위치에 배치된 주입구 내지 주입구 근방에 배치된 압력 공급원으로부터 캐비티 내에 가해지는 수지압을 높이도록 하는 것도 바람직하다. 이와 같이 하면, 상기와 마찬가지로 제1 위치에 배치된 주입구로부터 주입되고, 캐비티의 중앙부에 대응하는 프리폼의 중앙부에 함침되어 먼저 경화되려고 하는 수지가 존재하는 경우, 그 부위의 수지는 경화 수축에 따라 유동하려고 하지만, 이 경화 수축시의 수지 유동에 대하여 의도적으로 효율적으로 외주측으로부터 수지를 공급, 보충할 수 있게 되어, 수지의 경화 수축에 따른 싱크 마크의 발생을 억제 또는 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서, 복수개의 주입구로부터 캐비티 내에 수지를 주입하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 미리 캐비티 내를 감압시키고, 감압시킨 캐비티 내에 수지를 주입하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 프리폼의 넓은 범위에 걸쳐서 구석구석까지 양호하게 수지를 함침시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 관한 RTM 방법에 따르면, 캐비티의 중앙부의 제1 위치에 배치된 주입구와 캐비티의 외주부 제2 위치에 배치된 주입구의 양쪽으로부터 수지를 주입함으로써, 프리폼으로의 수지 함침의 고속화를 달성할 수 있음과 동시에, 양쪽 주입구 사이에서 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍을 적절히 상이하게 함으로써, 주입된 수지가 경화되려고 할 때의 경화 수축에 따른 싱크 마크의 발생을 억제 또는 방지할 수 있으며, 수지 유동 중에 발생하는 프리폼의 줄 밀림을 억제함으로써 성형품의 품위 향상도 동시에 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 과제를 설명하기 위한 수지 주입 방법을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 RTM 방법을 도시하는 모식도이다.
도 3은 도 2의 B-B선을 따른 종단면의 일례를 나타내는 성형 장치의 개략 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 RTM 방법의 일례(수준 1)를 나타내는 공정도이다.
도 5는 본 발명에 관한 RTM 방법의 다른 예(수준 2)를 나타내는 공정도이다.
도 6은 본 발명에 관한 RTM 방법의 또 다른 예(수준 3)를 나타내는 공정도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 RTM 방법을 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 도면 부호 11은, 도 3을 사용하여 후술하는 바와 같은 성형 장치의 성형형 캐비티 내에 배치되는 강화 섬유 기재로 형성된 프리폼을 나타내고 있으며, 도면 부호 12는, 프리폼 (11)에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위를 나타내는 제품 라인을 나타내고 있다. 본 실시 형태에 관한 RTM 방법에 있어서는, 복수개의 주입구로부터 캐비티 내에 수지를 주입하여 프리폼 (11)에 함침시키지만, 복수개의 주입구는 프리폼 (11)에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 내 위치(제품 라인 (12)의 범위 내 위치)에 대응하여 캐비티(도 3에 예시)의 중앙부에 위치하는 제1 위치(즉, 중앙부의 위치)에 배치된 주입구 (13)(3개의 주입구 (13)을 도시)과, 캐비티 내의 프리폼 (11)의 범위 외 위치에 대응하여 캐비티의 외주부에 위치하는 제2 위치(즉, 외주부의 위치)에 배치된 주입구 (14)(2개의 주입구 (14)를 도시)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 외주부측의 주입구 (14)는 프리폼 (11)에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 외 위치에 대응하여(즉, 도 2에 있어서의 프리폼 (11)의 외형선과 제품 라인 (12) 사이의 영역에) 배치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서의 주입 수지로서는, 열경화성 수지 뿐만 아니라 열가소성 수지도 가능하다.

상기 중앙부에 배치된 각 주입구 (13)으로부터 주입되는 수지는, 도면의 화살표로 나타내는 바와 같이 주입구 (13)으로부터 방사상으로 원 형상으로 퍼져, 프리폼 (11)에 함침되어 간다. 또한, 외주부에 배치된 각 주입구 (14)로부터 주입되는 수지는, 도면의 화살표로 나타내는 바와 같이 프리폼 (11)의 외주를 따라 흐름과 동시에 프리폼 (11)의 내부를 향해 흐르고, 프리폼 (11)의 외주측으로부터 중앙부를 향해 함침되어 간다. 도면에 있어서의 T1은 주입구 (14)로부터 주입되는 수지의 온도를, T2는 주입구 (13)으로부터 주입되는 수지의 온도를 각각 나타내고 있다. 본 발명에 관한 RTM 방법에 있어서는, 중앙부에 배치된 주입구 (13)과 외주부에 배치된 주입구 (14)간에 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍이 상이한 타이밍이 된다. 특히, 후술하는 표 1, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 중앙부에 배치된 주입구 (13)을 외주부에 배치된 주입구 (14)보다 먼저 폐쇄시키는 것이 바람직하다.

이와 같이, 중앙부에 배치된 주입구 (13)과 외주부에 배치된 주입구 (14)간에 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍이 상이한 타이밍이 되는 것 이외에, 예를 들면 이하와 같은 조건이 채용되는 것이 바람직하다. 마찬가지로 도 2를 참조하면서 설명하는데, 예를 들면 주입 수지의 온도를 T1>T2로 함으로써, 최종 싱크 마크를 외주부측에 집중시키는 것이 가능해진다. 또한, 주입 수지가 열경화성 수지인 경우, 주입구 (13)으로부터의 수지와 주입구 (14)로부터의 수지의 충돌부에 발생하기 쉬운 웰드 라인을 배려할 필요가 없어질 가능성도 있다. 또한, 미리 감압한 캐비티 내에 수지를 주입하는 진공 성형을 행하는 경우에는, 양쪽 주입구로부터의 수지 합류부에서의 보이드를 배려할 필요가 없어질 가능성도 있다.

또한, 주입구 (14)로부터 예를 들면 프리폼 (11)에 이르기까지의 부분을 성형품 두께 이하로 해두면, 성형 후의 폐기 수지량을 감소시킬 수 있다. 나아가, 고반응성의 수지를 사용한 경우에 수지만의 판 두께를 감소시키게 되어 자기 발열에 의한 가용 시간의 감소를 억제하는 효과도 기대할 수 있다. 또한, 온도 T1 부분에서의 발열 등에 의한 성형 제품 내 영역으로의 영향을 억제할 수도 있다. 또한, 성형 온도가 높은 경우에는, 예를 들면 주입구 (14)로부터의 수지 주입 압력을 수지 주입 완료 후에 보다 높아지도록 하면 싱크 마크 발생의 억제가 가능해진다.

여기서, 프리폼 (11)에 생길 가능성이 있는 줄 밀림을 억제하기 위해, 수지 충전 완료 전(완전 충전량의 85 내지 99％)에 있어서 수지의 유량이나 주입 압력을 감소시키는 것도 효과가 있기 때문에 바람직하다. 최종 함침 지점에서는 플로우 프론트가 작아져 압력이 급격하게 올라가기 쉽고, 줄 밀림이 발생할 위험도 높아지기 때문이다.

상기 줄 밀림을 억제하는 다른 방법으로서, 중앙부의 흐름을 외주에 비해 지배적으로 하는 방법을 들 수 있다. 줄 밀림의 발생은 외주부로부터 중앙부로 향하는 흐름에 기인하며, 중앙부로부터 외주부로 향하는 흐름에 있어서는 프리폼의 줄을 늘리는 방향이 되어 발생하기 어렵다. 그 때문에, 본 발명은 줄 밀림의 억제에도 이용할 수 있다.

또한, 수지 주입, 함침 완료 후에 주입구 (14)로부터의 주입에 대해서만 수지압이 걸리게 하는 것도 바람직하다. 이와 같이 하면, 제품 내와 중앙부는 T1보다 온도가 높아 먼저 경화되는 경우, 그의 제품 내 부분이 경화시에 부압이 되지 않기 때문에 성형품의 싱크 마크 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 주입구 (14) 이외로부터 수지압을 걸리게 하는 방법으로서, 금형이나 프레스기의 기능으로도 대용할 수 있다.

또한, 외주부측으로부터 압력을 부여해두면, 수지 경화 수축시의 수지 유동 에 따라 요구되는 수지 공급도 효율적으로 행하는 것이 가능해진다.

상기와 같은 수지 주입은, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같은 RTM 성형 장치를 사용하여 행해진다. 도 3은 도 2의 B-B선을 따른 종단면의 일례를 나타내는 성형 장치의 종단면도로서 예시되어 있다. 도 3에 예시한 성형 장치 (21)은, 캐비티 (22)를 형성하는 성형형 (23)으로서의 상형 (24)와 하형 (25)를 구비하고 있으며, 상형 (24)는 프레스 기구 (26)에 의해 형 폐쇄, 형 개방되도록 되어 있다. 캐비티 (22) 내에는, 예를 들면 강화 섬유 기재의 적층체를 포함하고, 미리 소정 형상으로 부형된 프리폼 (27)이 배치된다. 이 프리폼 (27)이 캐비티 (22) 내에 배치된 상태에서 상형 (24)가 하형 (25)에 대하여 형 폐쇄되고, 수지 공급로 (28)로부터 FRP를 구성하기 위한 수지가 공급되어, 복수개의 주입구 (13), (14)로부터 캐비티 (22) 내에 수지가 주입되어 프리폼 (27)에 함침된다. 수지 주입구 (13), (14)는, 예를 들면 핀상의 밸브체 (29), (30)에 의해 개폐되고, 캐비티 (22)의 주위는 시일재 (31)로 시일되어 있다. 성형형 (23)은, 예를 들면 열매체 유통로 (32)가 유통되는 열매체에 의해 가열, 냉각되고, 수지 주입시에는 가열되어 수지의 양호한 함침이 도모되며, 수지 함침 후에는 냉각(자연 방냉도 가능)되어 주입, 함침된 수지가 경화되어, 소정의 FRP 성형품이 제조된다.

본 발명에 있어서의 수지의 주입 개시부터 정지, 수지 경화까지의 각 동작의 타이밍은, 예를 들면 표 1에 나타내는 수준 1, 수준 2, 수준 3과 같이 실시할 수 있다. 표 1에 있어서의 온도의 항에서 밖으로부터 안이 0 내지 -ΔT로 기재되어 있는 것은, 외주부의 온도에 비해 중앙부(제품 범위 내부)의 온도가 상대적으로 ΔT만큼 낮은 것을 나타내고 있다.

수준 1에 있어서는, 도 4(A)에 도시한 바와 같이 캐비티 (41) 내에 외주부의 주입구 (42)와 중앙부의 주입구 (43)으로부터의 수지 주입이 개시되고(주입 동작은 검정색 동그라미로 표시함), 외주부의 주입구 (42)로부터의 주입 수지는, 외주부의 유로 (44)를 통해 프리폼 (45) 내(도면 부호 45는 프리폼의 단부를 나타내고 있음)까지 유동되어 유동 선단부로서의 플로우 프론트 (46)을 형성한다. 중앙부의 주입구 (43)으로부터의 주입 수지는, 원 형상으로 퍼지도록 유동되어 유동 선단부로서의 플로우 프론트 (47)을 형성한다. 또한, 도면 부호 48은 소정 범위 외로의 수지의 유동을 저지하는 시일 라인을 나타내고 있다.

상기 상태에서 각 주입구로부터의 수지 주입, 유동이 진행되지만, 이어서 도 4(B)에 도시한 바와 같이 중앙부의 주입구 (43)만이 먼저 폐쇄되어(주입구 폐쇄는 X표로 표시함), 외주부의 주입구 (42)로부터의 주입 수지의 유동은 진행된다.

결국, 도 4(C)에 도시한 바와 같이, 실질적으로 필요한 양의 수지 주입이 완료되어, 프리폼 (45)의 전체 영역에 걸쳐서 수지가 함침된 유동 정지 상태에 이르지만, 이때에도 외주부의 주입구 (42)는 개방된 채로, 그에 따라 외주부의 주입구 (42)로부터의 주입 수지의 압력이 외주측에서부터 가해진다(유동 정지 (1)). 이에 따라, 상술한 바와 같이 싱크 마크의 발생이 억제됨과 동시에, 제품 내부 영역에서의 수지 유동에 따른 공급 수지의 부족도 방지된다.

이어서, 도 4(D)에 도시한 바와 같이 프리폼 (45)의 중앙부 영역으로부터 수지의 경화가 먼저 진행되고(경화가 진행되고 있는 영역 (49)), 이 단계에서 개방되어 있었던 외주부의 주입구 (42)가 폐쇄되어, 모든 주입 수지의 유동이 정지된다(유동 정지 (2)). 도 4(D)에 도시한 상태에서 프리폼 (45)의 전체 영역에 걸쳐서 수지 경화가 진행되어, 성형이 완료된다.

수준 2는, 도 5(A) 내지 (D)에 도시한 바와 같이 동작이 진행되지만, 도 4에 도시한 것과 동등한 부호를 사용하여 설명한다. 수준 2에 있어서는, 도 5(A)에 도시한 동작은 도 4(A)에 도시한 것과 동등한 조건으로 진행되지만, 도 5(B)에 도시한 동작에 있어서는, 도 4(B)에 도시한 동작에 비해 중앙부의 주입구 (43)은 개방된 채로 프리폼 (45) 내로의 수지 유동 선단부로서의 플로우 프론트 (46)이 보다 진행된다. 결국, 도 5(C)에 도시한 바와 같이, 도 4(C)에 도시한 것과 동등한 상태에 이르지만, 상기한 바와 같은 도 5(B)에 도시한 동작에 있어서 중앙부의 주입구 (43)이 폐쇄되지 않기 때문에, 프리폼 (45)의 필요한 영역으로의 수지 주입, 함침은 수준 1에 비해 보다 빨리 완료된다. 도 5(C), (D)에 도시한 동작의 조건은, 실질적으로 도 4(C), (D)에 도시한 동작의 조건과 동일하다.

수준 3은, 도 6(A) 내지 (E)에 도시한 바와 같이 동작이 진행되지만, 도 5에 도시한 것과 동등한 부호를 사용하여 설명한다. 수준 3에 있어서는, 도 5에 도시한 수준 2의 동작에 비해, 도 6(D)에 도시한 바와 같이 유동 정지 (2)의 단계에서는 외주부의 주입구 (42)가 개방된 채가 되어, 그로부터의 주입 수지의 압력이 보다 높아진다. 또한, 이 수지압의 증대에 의해, 프리폼 (45) 내에서의 수지의 경화 수축에 의해 발생할 우려가 있는 싱크 마크의 발생이 충분히 저지됨과 동시에, 수지 유동에 따라 요구될 가능성이 있는 수지의 보충이 외주측으로부터 충분히 행해진다. 이에 따라, 도 6(E)에 도시한 바와 같이, 도 6(D)에 있어서의 경화가 진행되고 있는 영역 (49)가 경화된 영역 (50)으로 변화되고, 나머지 영역이 경화가 진행되고 있는 영역 (51)이 되어, 이 상태에서 외주부의 주입구 (42)가 폐쇄된다. 도 6(A) 내지 (C)에 도시한 동작의 조건은, 실질적으로 도 5(A) 내지 (C)에 도시한 동작의 조건과 동일하다.

상기 도 4 내지 도 6에 예시한 바와 같이, 외주부의 주입구 (42), 중앙부의 주입구 (43)의 폐쇄 타이밍은 각종 조건을 채용할 수 있다.

어떠한 동작 수준의 경우에 있어서도, 주입구로부터의 수지 주입 후의 압력 상승은 성형품의 표면성 향상에 있어서 바람직하다. 단, 주입구 바로 아래에 강화 섬유 기재의 올과 올 사이의 흐트러짐이 발생하는 경우에는 주입 직후 부위의 압력을 떨어뜨리는 것이 바람직하다. 또한, 빠른 함침을 실현할 수 있는 조건을 채용하면, 고사이클화(대량 생산)가 가능해진다. 주입 시간과 경화 시간에 대해서는, 동일한 수지를 동일한 온도에서 경화시킨 경우, 주입과 경화 시간의 비율은 거의 동일하다. 압력을 높임으로써 빠르게 할 수도 있지만, 압력을 지나치게 높이면 섬유 흐트러짐이 발생하기 쉬워지고, 예를 들면 외주부 주입에서는 프리폼 단부 흐트러짐이 발생하기 때문에 단부는 제품으로서 이용할 수 없어, 큰 프리폼을 준비할 필요가 있다. 단, 외주부에 버리는 부분이 필요한 경우에는 그러하지 않다.

본 발명에 관한 RTM 방법은 수지 함침의 고속화와 성형품의 품위 향상 양쪽의 달성이 요구되는 모든 FRP(섬유 강화 플라스틱)의 성형에 적용 가능하다.

1 프리폼
2 제품 라인
3, 4 주입구
5 제품 라인의 범위 내의 어느 부위
11 프리폼
12 제품 라인
13 중앙부의 주입구
14 외주부의 주입구
21 성형 장치
22 캐비티
23 성형형
24 상형
25 하형
26 프레스 기구
27 프리폼
28 수지 공급로
29, 30 핀상의 밸브체
31 시일재
41 캐비티
42 외주부의 주입구
43 중앙부의 주입구
44 외주부의 유로
45 프리폼
46, 47 플로우 프론트
48 시일 라인
49 경화가 진행되고 있는 영역
50 경화된 영역
51 경화가 진행되고 있는 영역

Claims

성형형(型)의 캐비티 내에 강화 섬유 기재로 형성된 프리폼을 배치하고, 복수개의 주입구로부터 캐비티 내에 수지를 주입하여 프리폼에 함침시키는 RTM 방법이며, 상기 복수개의 주입구를, 상기 프리폼에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 내 위치에 대응하여 캐비티의 중앙부에 위치하는 제1 위치와, 상기 프리폼에 있어서의 최종 성형품의 제품 범위 외 위치에 대응하거나, 또는 상기 캐비티 내의 상기 프리폼의 범위 외 위치에 대응하여, 캐비티의 외주부에 위치하는 제2 위치에 배치하고, 적어도, 상기 제1 위치에 배치된 주입구와 상기 제2 위치에 배치된 주입구간에 수지 주입 후의 주입구 폐쇄 타이밍을 상이하게 하고, 상기 제1 위치에 배치된 주입구로부터의 주입 수지의 온도를 상기 제2 위치에 배치된 주입구로부터의 주입 수지의 온도보다 낮게 제어하고, 미리 감압한 캐비티 내에 수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 RTM 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 위치에 배치된 주입구를 상기 제2 위치에 배치된 주입구보다 먼저 폐쇄시키는, RTM 방법.
제1항에 있어서, 프리폼으로의 수지 충전 완료 전에 주입 초기의 수지 주입 유량 또는 주입 압력을 감소시키는, RTM 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프리폼에 수지를 함침시킨 후에도, 상기 제2 위치에 배치된 주입구 내지 주입구 근방에 배치된 압력 공급원으로부터 캐비티 내에 수지압을 가하는, RTM 방법.
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