KR102082540B1 - 프리폼의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

적어도 편면에 고착재를 부여한 복수의 강화 섬유 기재를 적층하여 얻어진 기재 적층체, 혹은 강화 섬유 기재 사이에 고착재를 끼운 복수의 강화 섬유 기재를 적층하여 얻어진 기재 적층체 중 어느 하나 혹은 둘 다를, 대향하는 2개 이상의 형으로 구성되는 부형형 사이에 끼운 후에 상기 기재 적층체의 적층 방향으로 통전하여 상기 강화 섬유 기재를 가열하고, 상기 고착재에 열을 부여함으로써 상기 기재 적층체의 기재층 사이를 고착시키는 강화 섬유 프리폼의 제조 방법에 있어서, 통전 가열 전에 있어서의 상기 기재 적층체의 고착하는 영역의 전기 저항을 비고착 영역의 전기 저항보다 상대적으로 작게 함으로써, FRP의 성형 전구체인 소정 형상의 프리폼을 제조할 때에, 짧은 부형 사이클 시간을 가지고 작은 에너지 소비로 행하는 것이 가능해져, 생산성을 높일 수 있다.

Description

프리폼의 제조 방법 및 제조 장치{PRODUCTION METHOD AND PRODUCTION DEVICE FOR PREFORM}
본 발명은 복수매의 강화 섬유 기재를 적층하여 제작하는 프리폼의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
생산성이 우수한 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics: FRP)의 성형 방법으로서, 드라이의 강화 섬유 포백을 포함하는 기재 적층체를 성형형 내에 배치하고, 매트릭스 수지를 형 내에 주입하여 강화 섬유 기재 적층체 내에 함침시키고, 수지를 경화시킨 후, 성형품을 탈형시키는, 소위 RTM 성형 방법이 알려져 있다. 그리고, 비교적 대형의 성형품이나 두께가 두꺼운 성형품을 제조하는 경우에는, 효율적인 성형 방법으로서 먼저 강화 섬유 기재 적층체(예를 들어, 복수매의 강화 섬유 기재)를 소정 형상으로 부형하여, FRP의 성형 전구체인 강화 섬유 기재 적층체의 프리폼을 제작하고, 그 프리폼을 성형형 내에 배치하여, 매트릭스 수지를 형 내에 주입하고, 기재에 함침한 수지를 경화시키는 성형 방법이 채용되는 경우가 많다.
이러한 RTM 성형에 사용하는 프리폼의 제작에는, 종래, 예를 들어 (1) 기재를 복수매 적층한 기재 적층체를 부형형에 올려두고, 부형형을 닫고, 부형형으로 기재에 소정의 형상을 부여하는 공정, (2) 부형형을 가열하고(또는 미리 가열해 두고), 간접적으로 기재 적층체를 가열하고, 기재 사이에 개재하는 고착재를 연화 또는 용융시키는 공정, (3) 부형형으로 프리폼의 형상을 유지시키면서, 프리폼을 냉각하고, 상기 고착재를 고화시켜 기재의 층간을 고착하는 공정, (4) 부형된 프리폼을 부형형으로부터 취출하는 공정과 같은 일련의 공정을 거치도록 하고 있다.
이러한 일련의 공정에 있어서, 상기 공정 (2)에서 부형형을 가열하는 방법으로서는, 열매, 전기 히터 등에 의한 가열과 같은 방법이 채용되고, 공정 (3)의 냉각의 방법으로서는 공기(상온, 냉각), 냉각수 등에 의한 냉각과 같은 방법이 채용된다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).
그런데, 이러한 부형형(일반적으로 금형)의 전체에 대하여 열매체를 이용하여 가열, 냉각을 반복하는 방법에서는 가열, 냉각을 포함하는 1 사이클에 걸리는 시간이 길고, 가열에 필요로 하는 에너지의 소비도 크다는 문제가 있어, 소정 형상의 프리폼을 단시간에 대량으로 생산하는 것이 곤란하다.
따라서, 기재 적층체 또는 강화 섬유 성형체의 면내 방향 혹은 두께 방향으로 통전함으로써, 강화 섬유가 갖는 전기 저항에 의해 발생하는 줄 열을 이용하여 발열하는 방법이 시도되고 있다(예를 들어, 특허문헌 2, 3을 참조).
이러한 가열 방법은 통전 가열법이라 불리고 있는데, 이 방법을 프리폼의 제작에 이용하면, 종래 기술과 같이 형 전체를 가열하지 않고 기재만을 가열할 수 있다. 즉, 적층한 기재를 상하형을 포함하는 부형형에 설치하고, 부형형을 닫고 프레스한 후, 상하형을 각각 전극으로 하여 기재의 적층 방향으로 통전하고, 기재를 구성하는 재료가 갖는 전기 저항에 의해 상기 기재를 발열시킬 수 있다. 기재에 생긴 열은 기재 사이에 개재하는 고착재에 전열하여, 고착재를 연화 또는 용융한다. 통전이 종료하면, 고착재는 분위기 온도까지 자연 냉각되어 고화하여, 기재층간을 고착한다. 이에 의해, 상기 프리폼 제작에서의 공정 (2), 공정 (3)에 필요로 하는 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. 또한, 단시간의 통전으로 기재를 승온시킬 수 있고, 또한 형 전체를 가열하는 일이 없기 때문에, 가열에 필요로 하는 에너지 소비도 대폭으로 억제 가능하게 된다.
그러나, 종래의 통전 가열법에서는 기재 적층체에 대하여 고착하고 싶은 개소를 적절히 고착할 수 없어, 고착 개소를 예측·제어할 수는 없었다. 또한, 부형형이 국부적으로 일부 용융·손상되는 문제도 발생하였다. 이로 인해, 종래의 통전 가열법에서는 소정 형상의 프리폼을 고정밀도로 생산성 좋게 제조하는 것이 곤란하였다.
일본 특허 공개 제2011-168009호 공보 일본 특허 공개 (소)59-2815호 공보 일본 특허 공개 제2009-73132호 공보
이에 본 발명의 과제는 상기와 같은 종래 기술의 현 상황을 감안하여, 통전 가열법을 이용하여 FRP의 성형 전구체인 소정 형상의 프리폼을 제조할 때에, 기재 적층체에 대하여 고착하고 싶은 개소를 적절히 고착시킴과 함께, 부형 후의 부형형의 손상을 억제하여, 짧은 사이클 시간을 가지고 에너지 소비를 작게 하여, 생산성을 높이는 데에 있다.
종래의 통전 가열법이 갖는 문제에 대하여 발명자들이 상세하게 검토를 행한 바, 부형형의 국부적인 용융·손상은 프레스시의 적층체 두께가 작아지는 장소에서 발생하고 있음을 발견하였다. 일반적으로 전류는 전기 저항이 낮은 개소에 보다 많이 흐르기 때문에, 적층체 두께가 작아지는 장소가 있었을 경우, 전기 저항이 낮은 이 개소에만 집중적으로 전류가 흐르게 되어, 적층체가 국소적으로 발열하여, 그 근방의 상하형을 일부 용융·손상시켰던 것이다. 또한, 이러한 집중적인 통전은 형 표면 조도에 기인하는 미소한 형 캐비티 두께의 변화나 강화 섬유 기재를 구성하는 포백 표면의 미소한 요철의 변화에 의해서도 발생하고, 기재 적층체에 대하여 고착하고 싶은 개소와는 다른, 의도하지 않는 개소에서 집중적·국소적인 통전이 발생한 결과, 고착하고 싶은 개소에 충분한 전류가 흐르지 않기 때문에 적층체가 발열하지 않고, 고착하고 싶은 개소를 적절히 고착하지 못했던 것이다.
본 발명자들은 이러한 지견에 기초하여 더욱 검토를 거듭한 결과, 본 발명에 도달하였다.
본 발명의 강화 섬유 프리폼의 제조 방법은 상기한 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 취하는 것이다. 즉, 적어도 편면에 고착재를 부여한 복수의 강화 섬유 기재를 적층하여 얻어진 기재 적층체, 혹은 강화 섬유 기재 사이에 고착재를 끼운 복수의 강화 섬유 기재를 적층해서 얻어진 기재 적층체 중 어느 하나 혹은 둘 다를, 대향하는 2개 이상의 형으로 구성되는 부형형 사이에 끼운 후에 기재 적층체의 적층 방향으로 통전하여 강화 섬유 기재를 가열하고, 고착재에 열을 부여함으로써 기재 적층체의 기재층간을 고착시키는 강화 섬유 프리폼의 제조 방법이며, 기재 적층체의 고착 영역에서의 전기 저항을 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 수단을 갖는, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 강화 섬유 프리폼의 제조 장치는 상기한 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 취하는 것이다. 즉, 대향하는 2개 이상의 형으로 구성되는 부형형에, 각각의 형에 전원을 접속하여 부형형 사이에 설치한 강화 섬유 기재 적층체에 전압을 인가할 수 있도록 한 프리폼의 제조 장치이며, 기재 적층체의 고착 영역에서의 전기 저항을 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 기구를 갖는 강화 섬유 프리폼의 제조 장치이다.
본 발명에 따른 프리폼의 제조 방법 및 제조 장치에 따르면, FRP의 성형 전구체인 프리폼을, 짧은 부형 사이클 시간을 갖고, 또한 작은 에너지 소비로, 소정 형상으로 효율적으로 부형하는 것이 가능해지고, 우수한 생산성을 가지고 원하는 프리폼을 제조할 수 있다.
또한, 종래의 통전 가열법에 의한 프리폼 제조 방법에서 예측 불가능했던 통전 개소를 특정 개소로 할 수 있기 때문에, 부형형이나 적층체에 손상을 주지 않고, 원하는 프리폼을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 강화 섬유 프리폼의 제조 방법의 기본 형태의 일례를 설명하는 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강화 섬유 프리폼의 제조 방법의 기본 형태의 다른 일례를 설명하는 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고착 영역 내의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단에 관한 제1 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고착 영역 내의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단에 관한 제2 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고착 영역 내의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단에 관한 제3 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고착 영역 내의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단에 관한 제4 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고착 영역 내의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단에 관한 제5 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 고착 영역에서의 섬유량을 비고착 영역에서의 섬유량보다 증가시키는 수단에 관한 일 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 고착 영역에서의 섬유량을 비고착 영역에서의 섬유량보다 증가시키는 수단에 관한 일 실시 형태를 나타내는, 부형형의 개략 단면도이다.
도 10은 실시예 1에서 사용한 부형형의 개략 단면도이다.
도 11은 실시예 2에서 사용한 부형형의 개략 단면도이다.
도 12는 비교예에서 사용한 부형형의 개략 단면도이다.
이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명이 도면에 기재된 발명으로 한정되는 것은 아니다.
도 1의 (a)는 본 발명에 따른 강화 섬유 프리폼의 제조 장치의 개략도이다.
부형형(11)은 대향하는 상형(13)과 하형(14)을 구비하고 있고, 이 상형(13)과 하형(14)은 트랜스(17)를 통해 전원(18)에 접속되어 있다. 상형(13)과 하형(14)은, 예를 들어 알루미늄이나 구리, 철과 같은 도전성 재료로 구성되어 있고, 각각 전극으로서 작용한다. 또한, 기재 적층체의 고착 영역이 접하는 개소만을 도전성 재료로 구성하고, 기재 적층체의 비고착 영역이 접하는 개소를 절연 부재로 구성하여도 상관없다. 여기서 고착 영역이란, 기재 적층체에 있어서, 원하는 프리폼을 얻기 위해 기재의 층간을 고착할 필요가 있는 영역을 가리킨다. 또한, 비고착 영역이란, 기재 적층체에 있어서, 고착 영역 이외의 영역을 가리킨다. 전원(18)의 전압은 트랜스(17)에 의해 전압값이 조정되고, 상형(13) 및 하형(14)의 사이에 인가된다.
부형형(11) 내의 소정의 위치에 기재 적층체(12)가 배치되어 프레스 부형한 상태에서 상형(13) 및 하형(14)에 전압을 인가함으로써, 기재 적층체(12)에는 적층 방향(두께 방향)으로 전류가 흐른다. 본 발명에서는 기재 적층체(12) 중, 고착 영역(15)에서의 전기 저항을 비고착 영역(16)에서의 전기 저항보다 상대적으로 작아지도록 설정하는 수단을 갖는 것이 중요하다. 여기서, 고착 영역(15) 및 비고착 영역(16)에서의 전기 저항은, 예를 들어 미리 예비 시험을 행하고, 통전 후에 얻어진 프리폼의 각각의 영역으로부터, 20mm 사방의 크기의 시험체를 잘라내고, 잘라낸 시험체의 두께가 바뀌지 않도록 시험체의 표리에 절연 저항계의 측정 단자를 설치하여, 적층 방향의 전기 저항을 측정함으로써 얻을 수 있다. 또한, 전기 저항의 설정에 대해서는 후술한다. 또한, 구체적으로, 통전 전의 각 영역에서의 전기 저항을 특정하지 않더라도, 후술하는 구체적인 실시 형태에 따르면, 고착 영역에서의 전기 저항이 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작아지도록 되어 있다.
도 1의 (b)는 본 발명에 따른 강화 섬유 프리폼의 제조 장치의 개략도이며, 통전 중의 상태를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 기재 적층체에 대하여, 비고착 영역(16)에서의 전기 저항보다 고착 영역(15)의 전기 저항을 작게 함으로써, 통전 시에 통전 경로(19)로 나타낸 바와 같이, 고착 영역(15)을 전류가 우선적으로 흐른다. 이에 의해 고착 영역(15) 내에 존재하는 기재 적층체(12) 중의 강화 섬유 기재에 줄열이 발생하고, 기재 사이에 미리 개재시킨 고착재(도시하지 않음)에 전열한다. 그 결과, 후술하는 방법에 의해 기재층간이 고착된다. 즉, 비고착 영역(16)에서의 전기 저항보다 고착 영역(15)에서의 전기 저항을 작게 함으로써, 고착하고 싶은 영역을 확실하게 고착하는 것이 가능해진다. 고착 영역(15)은 비고착 영역(16)의 전기 저항보다 작아지도록 설정되지만, 고착 영역(15) 내의 전기 저항은 균일하게 정돈하는 것이 바람직하다. 고착 영역(15) 내의 전기 저항을 균일하게 정돈함으로써, 고착 영역(15) 내는 동일 조건에서 동량의 전류가 통하여 동량의 줄열이 발생하기 때문에, 고착 영역(15) 내가 균일한 고착력으로 고착된 프리폼을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 도 2와 같이, 상형 및/또는 하형은 부형하는 형상이나 크기에 맞춰 복수로 분할된 형을 사용할 수도 있다. 부형형(21) 내의 소정의 위치에 기재 적층체(22)가 배치되어 프레스 부형한 상태에서 상형(23) 및 하형(24)에 전압을 인가함으로써, 조절 기구(20)에 의해 결정된 통전 경로(29)를 경유하여, 기재 적층체(22)에는 적층 방향(두께 방향)으로 전류가 흐른다. 복수로 분할된 형을 사용하는 경우, 통전 경로(29)에 흐르는 전류 및/또는 인가하는 전압은 조절 기구(20)에 의해 조절할 수 있다. 예를 들어, 분할된 복수의 형의 각각에 상이한 전류 및/또는 전압으로 동시에 통전할 수도 있고, 복수의 형 중 특정 형에만 통전할 수도 있다. 물론, 모든 분할형에 동일한 전류 및/또는 전압으로 동시에 통전할 수도 있다. 또한, 복수로 분할된 형을 사용한 경우, 그의 분할형 중 특정 형만 부형 프레스함으로써 특정 형에만 통전할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 고착 영역에 존재하는 강화 섬유는 도전성을 가질 필요가 있다. 도전성을 갖는 강화 섬유로서, 탄소 섬유, 금속 섬유 등이 있지만, 프리폼에 수지를 함침, 경화시켜 얻는 성형품을 경량 또한 기계적 특성이 우수한 것으로 하기 위해, 주로 탄소 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 비고착 영역에 존재하는 강화 섬유로서는 반드시 도전성을 가질 필요는 없지만, 도전성을 갖는 강화 섬유를 사용하는 경우에는 고착 영역에 존재하는 강화 섬유 중 가장 체적 저항률이 높은 강화 섬유, 혹은 그 이상의 체적 저항률의 강화 섬유를 사용한다. 특히, 비고착 영역에 부분적으로 삽입하는 등의 경우에는 도전성일 필요는 없고, 예를 들어 유리 섬유, 아라미드 섬유, 보론 섬유, 알루미나 섬유, 탄화규소 고강도 합성 섬유 등의 실질적으로 도전성을 갖지 않는 강화 섬유를 사용할 수 있다. 강화 섬유 기재의 형태는 특별히 한정되지 않고, 일방향 시트, 직물이나 부직포 등을 채용할 수 있다.
기재 적층체를 얻기 위해, 적어도 편면에 고착재를 부여한 복수의 강화 섬유 기재를 적층한다. 기재 적층체는 기재 사이에 고착재를 끼운 복수의 강화 섬유 기재를 적층하여 얻을 수도 있다. 이들 2가지 방법으로 얻어지는 기재 적층체 중 어느 하나 혹은 둘 다를, 상기한 바와 같이, 대향하는 2개 이상의 형으로 구성되는 부형형 사이에 끼운 후에 기재 적층체의 적층 방향으로 통전하여 강화 섬유 기재를 가열하고, 고착재에 열을 부여함으로써 기재 적층체의 기재층간을 고착시킨다.
본 발명에 있어서, 고착재는 분체, 띠상, 섬유상 또는 시트상 중 적어도 하나의 형태를 취할 수 있다. 바꿔 말하면, 원하는 형상 혹은 필요한 역학 물성 등을 감안하여, 적층체 내에서 복수의 형태의 고착재를 사용할 수 있다. 기재 적층체에 있어서 기재층간의 고착재에 의해, 열 고착법에 의해 기재끼리가 고착된다. 적층체 내에서의 고착재의 배치는 특별히 한정되지 않고 미리 기재에 부착시킬 수도 있고, 강화 섬유 기재의 적층 시에 층간에 삽입할 수도 있다.
여기서, 열 고착법이란, 고착재에 열을 부여함으로써, 고착재를 물리적 및/또는 화학적 변화를 시킴으로써 고화시켜 기재층간을 고착하는 방법을 말한다. 예를 들어, 열가소성 수지를 주성분으로 하는 고착재의 경우에 있어서는, 고착재에 열을 부여하여 용융시키고, 그 후에 냉각하여 기재층간의 고착재를 고화시켜, 기재끼리를 고착할 수 있다. 또한, 열경화성 수지를 주성분으로 하는 고착재의 경우에 있어서는, 반응에 필요한 열을 고착재에 부여함으로써, 기재층간에 존재하는 고착재가 고화(경화)함으로써 기재층간을 고착할 수 있다. 고착재의 부여량은 강화 섬유 기재 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 범위인 것이 바람직하다. 고착재의 부여량이 0.1 중량부보다 작은 경우에는 프리폼으로서 형상 유지할 수 없어, 성형에 사용할 수 없는 경우가 많다. 한편, 고착재의 부여량이 10 중량부보다 큰 경우, 고착재가 성형 시의 수지 함침을 저해할 가능성이 있다.
본 발명에 있어서는, 고착 영역(25)에서의 전기 저항을 비고착 영역(26)의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 수단의 하나로서, 기재 적층체를 부형형 사이에 끼웠을 때의 고착 영역(25)에서의 섬유 점유율을 비고착 영역(26)에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단을 채용할 수 있다. 고착 영역(25)에서의 섬유 점유율을 높게 함으로써, 그 영역에서는 근방의 섬유끼리가 밀착하여, 전류가 흐를 수 있는 길이 증가하기 때문에, 고착 영역(25)의 전기 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 섬유 점유율(Vf)이란 다음 식으로 구한 값을 말한다(단위는 ％).
Vf(％)=(W×n)/(ρ×T×10)
여기서, W: 1m2당의 강화 섬유 기재의 질량(g/m2)
n: 강화 섬유 기재의 적층 매수
ρ: 강화 섬유의 밀도(g/cm3)
T: 형간 거리(mm)
고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단에 있어서, 고착 영역의 섬유 점유율과 비고착 영역의 섬유 점유율의 차이는 1％ 이상이며, 또한 고착 영역에서의 섬유 점유율이 25 내지 70％의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 고착 영역의 섬유 점유율이 25 내지 50％의 범위에 있는 것이다. 이러한 섬유 점유율의 차이가 1％ 미만인 경우, 고착 영역과 비고착 영역 사이의 전기 저항차가 충분히 발생하지 않기 때문에, 본 발명의 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 단, 이러한 섬유 점유율의 차이가 1％ 이상이었다고 하더라도, 고착 영역의 섬유 점유율이 70％보다 큰 경우, 예를 들어 강화 섬유 기재의 단위 면적당 중량 편차에 기인하여 기재층 사이에서 극단적으로 전기 저항이 낮은 접촉 개소가 발생하고, 그 장소에 집중적으로 통전하기 때문에, 통전 개소를 예측·제어하는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 그 근방의 상하형의 일부가 용융·손상을 일으킨다. 한편, 상기 섬유 점유율의 차이가 1％ 이상이고, 또한 고착 영역의 섬유 점유율이 25 내지 70％, 특히 25 내지 50％의 범위에 있는 경우, 기재층간의 접촉 개소에 있어서의 전기 저항의 편차가 작아져, 예를 들어 강화 섬유 기재의 단위 면적당 중량 편차에 의하지 않고 광범위하게 통전하기 때문에, 통전 개소를 예측·제어할 수 있다. 또한, 상기의 고착 영역의 섬유 점유율이 25％ 미만인 경우에는 프리폼 전체의 섬유 밀도가 저하되기 때문에, 프리폼의 강성이 저하되어, 형상의 유지가 곤란해진다.
본 발명에 있어서는 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단으로서, 고착 영역에서의 적층체 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단을 채용할 수 있다. 이후, 이 수단의 실시 형태의 일례에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 고착 영역에서의 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단의 제1 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 기재 적층체(32)의 고착 영역(35)과 부형형면이 접촉하는 개소의 형면에, 융기(37)를 설치할 수 있다. 부형형(31)의 융기의 형상은 한정되지 않지만, 기재 적층체(32)와 접촉하는 면은 평활하면서 하형(34)의 표면과 평행하고, 고착 영역(35)의 적층체 두께가 균일해지는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 고착 영역에서의 적층체의 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단의 제2 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 기재 적층체(42)의 고착 영역(45) 이외의 영역인 비고착 영역(46)과 부형형면이 접촉하는 개소의 형면에 오목부(47)를 설치할 수 있다. 부형형(41)의 오목부 형상은 한정되지 않지만, 비고착 영역(46)에 있어서 기재 적층체(42)와 상형(43) 또는 하형(44)이 접촉하지 않는 형상이 보다 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 고착 영역에서의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단의 제3 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 부형형(51)의 형면과 고착 영역(55)에 존재하는 기재 적층체(52)가 접촉하는 개소에, 부형형(51)의 일부인 형 가동부(57)를 설치하고, 부형형(51) 내의 소정 위치에 기재 적층체(52)를 배치하여 끼운 후에, 형 가동부(57)를 돌출시켜, 고착 영역(55)에서의 기재 적층체의 두께를 작게 한다. 형 가동부(57)의 형상은 한정되지 않지만, 기재 적층체(52)와 접촉하는 면은 평활하면서 하형(54)의 표면과 평행하고, 이 영역에서의 적층체 두께가 균일하게 되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 고착 영역에서의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단의 제4 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 부형형(61)의 형면과 비고착 영역(66)에 존재하는 기재 적층체(62)가 접촉하는 개소에, 부형형(61)의 일부인 형 가동부(67)를 설치하고, 부형형(61) 내의 소정 위치에 기재 적층체(62)를 배치하여 끼운 후에, 형 가동부(67)가 기재 적층체로부터 이격되는 방향으로 이동하여, 비고착 영역(66)에서의 기재 적층체(62)의 두께를 크게 한다. 기재 적층체(62)와 접촉하는 면은 평활하면서 하형(64)과 평행하고, 고착 영역(65)에서의 적층체 두께가 균일해지는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명에 따른 고착 영역에서의 적층체 두께를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단의 제5 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 부형형(71) 내의 소정 위치에 기재 적층체(72)를 배치하고, 또한 기재 적층체(72)를 구성하는 강화 섬유 이외의 도전성 부재(77)를 기재 적층체(72)와 부형형(71) 사이에 배치하거나, 기재 적층체(72) 중에 삽입하거나, 또는 상기 부형형(71) 혹은 기재 적층체(72) 위에 부착할 수 있다. 도전성 부재(77)를 기재 적층체(72) 중에 삽입하는 경우, 강화 섬유 기재의 적층 시에 미리 도전성 부재(77)를 삽입하고, 도전성 부재(77)가 삽입된 기재 적층체(72)를 부형형(71) 내의 소정 위치에 배치한다. 도전성 부재(77)를 구성하는 재료는 한정되지 않지만, 예를 들어 구리, 알루미늄 및 그들의 합금 등, 도전성이 높은 재료가 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 다른 수단으로서, 고착 영역에서의 섬유량을 비고착 영역에서의 섬유량보다 많게 하는 수단을 채용할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 고착 영역에서의 섬유량을 비고착 영역에서의 섬유량보다 많게 하는 수단의 일 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 예를 들어 기재 적층체(82)의 최외층에 다른 기재를 배치하는 것일 수도 있고, 기재 적층체(82) 내부에 다른 기재나 섬유 다발을 삽입하는 것일 수도 있다. 다른 기재의 형태도 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 직물일 수도 있고 부직포일 수도 있다. 고착재의 유무도 한정되지 않지만, 도 8과 같이 기재 적층체의 최외층에 배치하는 경우에는 제조한 프리폼의 표면에 불필요한 섬유를 부착시키지 않아도 되고, 또한 동일한 기재를 통전할 때마다 재활용하여 사용할 수 있는 점에서도 고착재를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
기재 적층체의 형상이 급경사이기 때문에 섬유를 배치하기 어려운 경우에는 섬유의 배치 개소에 박리가 용이한 약점착재를 사용할 수도 있다. 물론, 고착 영역(85)의 섬유를 증가시키는 방법은 한정된 것은 아니다. 본 발명에서, 고착 영역 내에 배치 또는 삽입하는 강화 섬유는 도전성을 갖는 것이 필요한 점에서, 탄소 섬유가 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 고착 영역에서의 섬유량을 비고착 영역에서의 섬유량보다 많게 하는 수단의 다른 실시 형태를 나타내는, 기재 적층체를 배치한 부형형의 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 예를 들어 기재 적층체(92) 중, 비고착 영역(96) 내에 존재하는 기재의 일부를 가위 등으로 잘라내고, 제거하여, 비고착 영역 내의 섬유량을 고착 영역에서의 섬유량보다 저감시키고 있다. 그에 의해, 고착 영역에서의 섬유량이 비고착 영역에서의 섬유량보다 많게 되어 있다. 물론, 비고착 영역(96)의 섬유를 저감시키는 방법은 이 방법으로 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하에, 본 발명에 대하여 실시예를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 강화 섬유 프리폼에 있어서의 각 개소의 적층 방향의 전기 저항은 다음과 같이 하여 구하였다. 즉, 강화 섬유 프리폼에 있어서, 측정 대상으로 하는 개소로부터, 20mm 사방의 크기의 시험체를 잘라내고, 잘라낸 시험체의 두께가 변하지 않도록 시험체의 표리에 절연 저항계(쓰루가 덴끼사제: MODEL3565)의 측정 단자를 설치하여, 적층 방향의 전기 저항을 측정하였다.
(실시예 1)
(1) 부형형
도 10에 도시한 바와 같은 단면 형상을 갖는 알루미늄제의 부형형(101)을 준비하였다. 부형형(101)을 사용해서 프리폼을 제작하는 경우, 본 실시예에서는 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)를 고착 영역으로 하였다. 상형(103)은 입면부의 고착 필요 개소(106)와 접하는 개소에 φ30mm, 높이 0.8mm의 원주상의 융기(107)를 설치하였다.
(2) 강화 섬유 기재
강화 섬유 기재에는 도레이(주)제 탄소 섬유 직물 BT70-30(직조직: 평직, 직물 단위 면적당 중량: 300g/m2, 강화 섬유: T700S-12K)을 사용하였다. 또한, 이 기재에는 미리 연화점 71℃의 분말상의 고착재를 전체면에 균일하게 살포하여 부착시켰다.
이 기재를 150mm 사방으로 커트한 후, 4장 적층하여 기재 적층체(102)를 얻었다. 그 후, 부형형(101)의 하형(104) 상에 배치하였다.
(3) 프리폼의 제작
기재 적층체(102)를 부형형(101) 사이에 끼워 가압하였다. 이때, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 1.0mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 1.8mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 섬유 점유율은 66.7％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 37.0％이며, 섬유 점유율의 차이는 29.7％였다.
그 후, 기재 적층체(102)의 적층 방향으로 400A의 직류 전류를 3초간 통전하여 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서 층간의 고착 상태는 양호하였다. 또한, 그 밖의 개소에서는 층간은 고착되어 있지 않았다. 즉, 고착 필요 개소가 고착된, 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106)의 전기 저항은 모두 30Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 1000Ω이었다.
또한, 더 추가하여 동일한 부형형을 사용하여, 동일한 방법으로 10조의 기재 적층체에 통전한 바, 8조는 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 2조는 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 일부의 고착이 약하여, 운반 시에 부분적으로 기재가 박리되었다.
(실시예 2)
(1) 부형형
도 11에 도시한 바와 같은 단면 형상을 갖는 알루미늄제의 부형형(111)을 준비하였다. 부형형(111)을 사용해서 프리폼을 제작하는 경우, 본 실시예에서는 평면부의 고착 필요 개소(115) 및 입면부의 고착 필요 개소(116)를 고착 영역으로 하였다. 본 실시예에서는 실시예 1에서 나타낸 바와 같은 융기는 없는 부형형으로 하였다.
(2) 강화 섬유 기재
강화 섬유 기재에는 실시예 1과 동일한 기재를 사용하였다.
이 기재를, 150mm 사방으로 커트한 후, 4장 적층하여 기재 적층체(112)를 얻었다. 그 후, 부형형(111)의 하형(114) 상에 배치하였다.
(3) 프리폼의 제작
본 실시예에서는, 우선 φ30mm, 두께 0.5mm의 알루미늄판(117)을 기재 적층체(112) 상에 복수 배치하였다.
이어서, 기재 적층체(112)를 부형형(111) 사이에 끼워 가압하였다. 이때, 평면부의 고착 필요 개소(115) 및 입면부의 고착 필요 개소(116)에 있어서는 상형(113)과 하형(114)과의 사이의 거리가 1.2mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(113)과 하형(114)과의 사이의 거리가 1.7mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(115) 및 입면부의 고착 필요 개소(116)의 섬유 점유율은 55.6％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 39.2％이며, 섬유 점유율의 차이는 16.4％였다.
그 후, 기재 적층체(112)의 적층 방향으로 400A의 직류 전류를 3초간 통전하여 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(115) 및 입면부의 고착 필요 개소(116)에 있어서 층간의 고착 상태는 양호하였다. 또한, 그 밖의 개소에서는 층간은 고착되어 있지 않았다. 즉, 고착 필요 개소가 고착된, 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(115), 입면부의 고착 필요 개소(116) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(115), 입면부의 고착 필요 개소(116)의 전기 저항은 모두 40Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 900Ω이었다.
또한, 더 추가하여 동일한 부형형을 사용하여, 동일한 방법으로 10조의 기재 적층체에 통전한 바, 8조는 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 2조는 평면부의 고착 필요 개소(115) 및 입면부의 고착 필요 개소(116)의 일부의 고착이 약하여, 운반 시에 부분적으로 기재가 박리되었다.
(실시예 3)
평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 1.9mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 2.4mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 섬유 점유율은 35.1％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 27.8％이며, 섬유 점유율의 차이는 7.3％인 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 통전하여 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서 층간의 고착 상태는 양호하였다. 또한, 그 밖의 개소에서는 층간은 고착되어 있지 않았다. 즉, 고착 필요 개소가 고착된, 극히 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106)의 전기 저항은 모두 55Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 1100Ω이었다.
또한, 더 추가하여 동일한 부형형을 사용하여, 동일한 방법으로 10조의 기재 적층체에 통전한 바, 10조 모두 극히 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌다.
(실시예 4)
평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서는, 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 2.1mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 2.6mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 섬유 점유율은 31.7％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 25.6％이며, 섬유 점유율의 차이는 6.1％인 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 통전하여 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서 층간의 고착 상태는 양호하였다. 또한, 그 밖의 개소에서는 층간은 고착되어 있지 않았다. 즉, 고착 필요 개소가 고착된, 극히 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106)의 전기 저항은 모두 75Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 1100Ω이었다.
또한, 더 추가하여 동일한 부형형을 사용하여, 동일한 방법으로 10조의 기재 적층체에 통전한 바, 10조 모두 극히 양호한 강화 섬유 프리폼이 얻어졌다.
(실시예 5)
평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 0.9mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 1.4mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 섬유 점유율은 74.1％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 47.6％이며, 섬유 점유율의 차이는 26.5％인 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 통전하여 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 일부에서 집중적인 통전이 발생하여, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106) 층간에 있어서 일부 박리되어 있는 개소가 있는 강화 섬유 프리폼을 얻었다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106)의 전기 저항은 모두 30Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 900Ω이었다.
더 확인하면, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서, 상형(103) 및 하형(104)의 일부에 손상이 확인되었다. 즉, 고착 필요 개소가 고착된, 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 상형(103) 및 하형(104)의 일부에 손상이 발생했기 때문에, 연속해서 강화 섬유 프리폼의 성형을 행할 수 없었다.
(실시예 6)
평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 2.6mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 2.7mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 섬유 점유율은 25.6％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 24.7％이며, 섬유 점유율의 차이는 0.9％인 것, 기재 적층체(102)의 적층 방향으로 400A의 직류 전류를 10초간 통전한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 통전해서 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)와 그 밖의 개소와의 사이의 전기 저항차가 충분히 생기지 않아, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)와 그 밖의 개소에 있어서 층간은 부분적으로 고착하였다. 즉, 고착 필요 개소 및 그 밖의 개소가 고착한, 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 사이클 시간이 길어져 에너지 소비가 증대하였다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106)의 전기 저항은 모두 100Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 120Ω이었다.
또한, 더 추가하여 동일한 부형형을 사용하여, 동일한 방법으로 10조의 기재 적층체에 통전한 바, 8조는 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 2조는 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 일부의 고착이 약하여, 운반 시에 부분적으로 기재가 박리되었다.
(실시예 7)
평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 2.7mm, 그 밖의 개소에 있어서는 상형(103)과 하형(104)과의 사이의 거리가 3.0mm이며, 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 섬유 점유율은 24.7％, 그 밖의 개소의 섬유 점유율은 22.2％이고, 섬유 점유율의 차이는 2.5％인 것, 기재 적층체(102)의 적층 방향으로 400A의 직류 전류를 10초간 통전한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 통전해서 프리폼을 얻었다. 그 결과, 평면부의 고착 필요 개소(115) 및 입면부의 고착 필요 개소(116)에 있어서 층간의 고착 상태는 양호하였고, 또한 그 밖의 개소에서는 층간은 고착되어 있지 않았다. 즉, 고착 필요 개소가 고착한, 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 사이클 시간이 길어져 에너지 소비가 증대하였다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106) 및 그 밖의 개소에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(105), 입면부의 고착 필요 개소(106)의 전기 저항은 모두 120Ω, 그 밖의 개소의 전기 저항은 1200Ω이었다.
또한, 더 추가하여 동일한 부형형을 사용하여 동일한 방법으로 10조의 기재 적층체에 통전한 바, 8조는 강화 섬유 프리폼이 얻어졌지만, 2조는 평면부의 고착 필요 개소(105) 및 입면부의 고착 필요 개소(106)의 일부의 고착이 약하여, 운반 시에 부분적으로 기재가 박리되었다.
(비교예 1)
(1) 부형형
도 12에 도시한 바와 같은 단면 형상을 갖는 알루미늄제의 부형형(121)을 준비하였다. 부형형(121)을 사용해서 프리폼을 제작하는 경우, 본 비교예에 있어서는 평면부의 고착 필요 개소(125)를 고착 영역으로 하였다. 본 비교예에 있어서는 실시예 1에서 나타낸 바와 같은 융기는 없는 부형형으로 하였다.
(2) 강화 섬유 기재
강화 섬유 기재에는 실시예 1과 동일한 기재를 사용하였다.
이 기재를, 150mm 사방으로 커트한 후, 4장 적층하여 기재 적층체(122)를 얻었다. 그 후, 부형형(121)의 하형(124) 상에 배치하였다.
(3) 프리폼의 제작
기재 적층체(122)를 부형형(121) 사이에 끼워 가압하였다. 이때, 부형형(121)의 상형(123)과 하형(124)과의 사이의 거리가 모두 1.8mm, 상형(123)과 하형(124)과의 사이의 섬유 점유율은 모두 37.0％가 되도록 하고, 평면부의 고착 필요 개소(125)를 포함하는 모든 개소의 고착을 하기로 하였다.
기재 적층체(122)의 적층 방향으로 400A의 직류 전류를 3초간 통전한 바, 평면부의 고착 필요 개소(125)에 있어서 층간은 고착되어 있지 않아, 강화 섬유 프리폼이 얻어지지 않았다. 더 조사하자, 입면부의 일부에, 실제로 고착한 개소(126)가 존재하는 것이 확인되었다. 이에 실제로 고착한 개소(126)를 상세히 조사한 바, 실제로 고착한 개소(126)에서는 부형형(121)의 상형(123)과 하형(124)과의 사이의 거리가 1.6mm이고, 상형(123)과 하형(124)과의 사이의 섬유 점유율이 41.7％로서, 가장 섬유 점유율이 높은 개소임을 알 수 있었다. 이때, 평면부의 고착 필요 개소(125)와 실제로 고착한 개소(126)와의 섬유 점유율의 차이는 4.7％였다.
얻어진 강화 섬유 프리폼을 사용하여 평면부의 고착 필요 개소(125) 및 실제로 고착한 개소(126)에 대하여 적층 방향의 전기 저항을 측정한 결과, 평면부의 고착 필요 개소(125)의 전기 저항은 1000Ω, 실제로 고착한 개소(126)의 전기 저항은 50Ω이었다.
또한, 더 추가하여, 동일한 방법으로 10조의 적층체에 통전한 바, 10조 모두 평면부의 필요 고착 개소의 적어도 일부가 고착되지 않아, 강화 섬유 프리폼이 얻어지지 않았다.
실시예 및 비교예에서의 주요 조건 및 평가 결과를 표 1에 통합하였다.
Figure 112015061012998-pct00001
또한, 표 1의 평가란에 있어서, 평가 기호는 다음을 의미한다.
S: 부형형의 손상이 없고 에너지 소비도 적고, 극히 양호한 프리폼을 취득할 수 있었다.
A: 부형형의 손상이 없고 에너지 소비도 적고, 양호한 프리폼을 취득할 수 있었다.
B: 프리폼은 취득할 수 있었지만, 부형형이 일부 손상했거가, 혹은 통전 시간이 길어져 에너지 소비가 컸다.
C: 프리폼을 취득할 수 없었다.
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121: 부형형
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122: 기재 적층체
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103, 113, 123: 상형
14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104, 114, 124: 하형
15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95: 고착 영역
16, 26, 36, 46, 56, 66, 76, 86, 96: 비고착 영역
17, 27: 트랜스
18, 28: 전원
19, 29: 통전 경로
20: 조절 기구
37: 융기
47: 오목부
57, 67: 형 가동부
77: 도전성 부재
105, 115, 125: 평면부의 고착 필요 개소
106, 116: 입면부의 고착 필요 개소
126: 실제로 고착한 개소
107: 융기
117: 알루미늄판

Claims (17)

  1. 적어도 편면에 고착재를 부여한 복수의 강화 섬유 기재를 적층하여 얻어진 기재 적층체, 혹은 강화 섬유 기재 사이에 고착재를 끼운 복수의 강화 섬유 기재를 적층하여 얻어진 기재 적층체 중 어느 하나 혹은 둘 다를, 대향하는 2개 이상의 형으로 구성되는 부형형 사이에 끼운 후에 기재 적층체의 적층 방향으로 통전하여 강화 섬유 기재를 가열하고, 고착재에 열을 부여함으로써 기재 적층체의 기재층 사이를 고착시키는 강화 섬유 프리폼의 제조 방법이며, 기재 적층체의 고착 영역에서의 전기 저항을 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 수단을 갖는, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 고착 영역에서의 전기 저항을 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 수단이, 기재 적층체를 부형형 사이에 끼웠을 때의 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단이, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단이, 고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 부형형면이 접촉하는 개소의 형면을 융기시키는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단이, 비고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 부형형면이 접촉하는 개소의 형면을 오목하게 하는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단이, 부형형 사이에 기재 적층체를 끼운 후에 부형형 중 고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 부형형면이 접촉하는 개소의 형 가동부를 고착 영역의 기재 적층체의 두께를 작게 하는 방향으로 돌출시키는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단이, 부형형 사이에 기재 적층체를 끼운 후에 부형형 중 비고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 부형형면이 접촉하는 개소의 형 가동부를 비고착 영역의 기재 적층체의 두께를 크게 하는 방향으로 이동시키는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 수단이, 고착 영역에 강화 섬유 이외의 도전성 부재를 삽입 또는 부착하는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  9. 제2항에 있어서, 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단이, 고착 영역에서의 섬유량을 비고착 영역에서의 섬유량보다 많게 하는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 수단에서, 고착 영역에서의 섬유 점유율과 비고착 영역에서의 섬유 점유율의 차이를 1％ 이상으로 하고, 또한 고착 영역에서의 섬유 점유율을 25 내지 70％로 하는, 강화 섬유 프리폼의 제조 방법.
  11. 대향하는 2개 이상의 형으로 구성되는 부형형에, 각각의 형에 전원을 접속하여 부형형 사이에 설치한 강화 섬유 기재 적층체에 전압을 인가할 수 있도록 한 프리폼의 제조 장치이며, 기재 적층체의 고착 영역에서의 전기 저항을 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 기구를 갖는, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서, 고착 영역의 전기 저항을 비고착 영역에서의 전기 저항보다 상대적으로 작게 하는 기구가, 기재 적층체를 끼웠을 때의 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 기구인, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서, 기재 적층체를 끼웠을 때의 고착 영역에서의 섬유 점유율을 비고착 영역에서의 섬유 점유율보다 상대적으로 높게 하는 기구가, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 기구인, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
  14. 제13항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 기구가, 고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 접촉하는 개소의 부형형면이 미리 융기해 있는 것인, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
  15. 제13항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 기구가, 비고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 접촉하는 개소의 부형형면이 미리 오목하게 되어 있는 기구인, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
  16. 제13항에 있어서, 고착 영역의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 기구가, 부형형 사이에 기재 적층체를 끼운 후에 부형형 중 고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 부형형면이 접촉하는 개소의 형 가동부가 고착 영역의 기재 적층체의 두께를 작게 하는 방향으로 돌출되는 기구인, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
  17. 제13항에 있어서, 고착 영역에서의 기재 적층체의 두께를 비고착 영역에서의 기재 적층체의 두께보다 상대적으로 작게 하는 기구가, 부형형 사이에 기재 적층체를 끼운 후에 비고착 영역에 존재하는 기재 적층체와 부형형면이 접촉하는 개소가 비고착 영역의 기재 적층체의 두께를 크게 하는 방향으로 이동하는 기구인, 강화 섬유 프리폼의 제조 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009073132A (ja) 2007-09-24 2009-04-09 Toyota Motor Corp 融着体の製造方法
JP2011168009A (ja) 2010-02-22 2011-09-01 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS592815A (ja) 1982-06-30 1984-01-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の製造方法
JP3336864B2 (ja) * 1996-01-18 2002-10-21 松下電工株式会社 積層体の製造方法およびその製造装置
KR20140139493A (ko) * 2012-03-19 2014-12-05 도레이 카부시키가이샤 탄소 섬유 프리폼, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 탄소 섬유 프리폼의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009073132A (ja) 2007-09-24 2009-04-09 Toyota Motor Corp 融着体の製造方法
JP2011168009A (ja) 2010-02-22 2011-09-01 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法

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