KR20090018176A - Rtm 성형 장치 및 rtm 성형 방법 - Google Patents

Rtm 성형 장치 및 rtm 성형 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090018176A
KR20090018176A KR1020087032073A KR20087032073A KR20090018176A KR 20090018176 A KR20090018176 A KR 20090018176A KR 1020087032073 A KR1020087032073 A KR 1020087032073A KR 20087032073 A KR20087032073 A KR 20087032073A KR 20090018176 A KR20090018176 A KR 20090018176A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ccp
molded
molded object
shaping
mold
Prior art date
Application number
KR1020087032073A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101036785B1 (ko
Inventor
노리야 하야시
히로시 미즈노
고이치 하세가와
가즈오 오타
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20090018176A publication Critical patent/KR20090018176A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101036785B1 publication Critical patent/KR101036785B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/02Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C39/10Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles incorporating preformed parts or layers, e.g. casting around inserts or for coating articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping 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
    • B29C70/48Shaping 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/22Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/26Moulds or cores
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/22Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/36Removing moulded articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/22Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/42Casting under special conditions, e.g. vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/546Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
    • B29C70/548Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure using distribution constructions, e.g. channels incorporated in or associated with the mould
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0827Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 피성형체에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하도록 구성된 RTM 성형 장치로서, 상기 수지 조성물을 CCP 로 구성하고, 상기 피성형체의 외측에 인접하여 상기 CCP 를 함유하는 CCP 분담층을 배치하고, 상기 CCP 분담층은 상기 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값을 구비하는 구성으로 형성되며, 상기 피성형체와 상기 CCP 분담층 사이에 그 피성형체를 분리하는 성형체 분리 수단을 배치하였다.

Description

RTM 성형 장치 및 RTM 성형 방법{RTM FORMING APPARATUS AND RTM FORMING METHOD}
본 발명은 섬유 강화 플라스틱 (이하, FRP 라고 한다) 제 구조체를 성형할 때에 사용되는 레진 트랜스퍼 몰딩 (Resin Transfer molding) (특허청구의 범위 및 명세서 중에서 RTM 이라고 한다) 성형 장치 및 RTM 성형 방법에 관한 것이고, 특히 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 를 사용함으로써 성형되는 FRP 성형체의 섬유 체적 함유율 (특허청구의 범위 및 명세서 중에서 Vf 라고 약기한다) 을 향상시켜, 보다 강도, 경량성이 우수한 성형체를 얻을 수 있는 RTM 성형 장치 및 RTM 성형 방법에 관한 것이다.
최근 UV 경화 수지로 대표되는 에너지선 경화 수지는 여러 가지 분야ㆍ용도에 사용되고 있는데, 이러한 수지는 일정량 이상의 에너지선이 조사된 부위만을 경화시킨다는 특징을 갖는다. 한편, UV 로 대표되는 에너지선은 수지를 투과하는 과정에서 감쇠되기 때문에, 수지의 심부까지 도달하기 어렵거나, 또는 에너지선과 동등한 파장을 흡수하는 물질 등에 의해 감쇠나 흡수가 크다는 등의 특징을 갖는다.
따라서, 광경화 수지는 에너지선이 도달하는 표층 수 ㎛ ∼ 수 ㎜ 밖에 경화 시키지 않아 심부는 경화되지 않기 때문에, 후육재 (厚肉材) 에 적용하기 곤란하거나 또는 불가능하다는 문제나, 에너지선의 투과 장해가 되는 필러 등을 함유하는 수지의 경우, 용이하게 경화가 저해되어 경화 불능에 빠진다는 문제를 가져, 이용 범위도 포토레지스트, 코팅, 도료, 접착제, 바니시 등의 분야가 중심이었다.
이러한 문제점의 해결책의 대표적인 예로는, 고(高) UV 경화성 수지 (미츠비시 레이욘 주식회사, 활성 에너지선 경화성 조성물, 특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평8-283388호) 나 UVㆍ가열 병용 경화형 수지 (아사히 덴카 공업 주식회사 : 옵토머 KS 시리즈, 히타치 화성 공업 주식회사 : 라데큐어, 토요 방적 : UE 수지, 특허문헌 2 : 일본 특허공고공보 소61-38023호 등) 등이 있다. 그러나, 고 UV 경화성 수지는 필러 등에 의해 에너지선이 블록된 경우에 경화 불능에 빠진다는 문제점은 여전히 남는다. 또, UV 조사 후 가열하는 UVㆍ가열 병용형 수지는 에너지선에 의한 경화 능력은 종래의 광경화 수지 레벨이고, 후육 경화나 필러 함유 경화의 문제점은 전혀 해결되지 않고, 이러한 문제점에는 광경화 후 (표층에만) 실시하는 가열에 의한 열경화로 대응하고 있어, 이러한 문제점이 실질적으로 해결되어 있지 않은 것이 현 상황이다.
상기 서술한 에너지선 차폐성 물질을 함유하여, 에너지선의 감쇠, 흡수가 큰 후육의 수지를 신속하게 경화시킬 수 있는 기술이 확립된 경우, 종래 이용 분야뿐만 아니라, 이러한 광경화 수지의 문제점으로 인하여 지금까지 적용하지 못했던 여러 가지 다른 분야에 대해 적용할 수 있는데, 그 중 한 가지로서 FRP, 특히 CFRP 매트릭스 수지에 대한 적용을 들 수 있다.
종래 FRP 에는 여러 가지 가공 방법이나 제조 방법이 사용되었는데, 매트릭스 수지로는 열경화성 또는 열가소성 수지가 대부분을 차지한다. FRP, 특히 CFRP 를 성형하는 경우의 문제점으로는, 온도 제어가 복잡하여 경화에 장시간을 필요로 하기 때문에 가공 비용이 높은 것, 대형 FRP 를 경화시킬 때에는 대형의 가열로를 필요로 하는 것, 상온 하에서 단시간에 경화시킬 수 있는 수지의 경우에는 성형에 장시간을 필요로 하는 대형 FRP 에 사용할 수 없는 것, 수지 점도의 온도 변화에 따라 수지 함침 상태가 변화되어 성형이 곤란한 것, 잔류 용제로 인하여 수지 경화시에 보이드가 발생하여 성형품의 품질이 저하되는 것 등이 있다.
최근 이러한 문제점의 해결책으로서 매트릭스 수지에 광경화 수지를 이용하는 것이 주목받고 있다. 이러한 매트릭스 수지 경화 방법의 대표적인 예로는, 특히 록타이트 코퍼레이션의 UV 경화와 가열 경화를 병용한 필라멘트 와인딩 성형법 (록타이트 코퍼레이션, 섬유/수지 조성물 및 그 조제법, 특허문헌 3 : 일본 공표특허공보 평7-507836호) 을 예시할 수 있다. 그러나, 이러한 조성물을 사용한 FRP 의 성형법은 수지를 함침시킨 경화되지 않은 FRP 에 UV 를 조사하여 표면을 경화 및 내부를 극도로 증점 (겔화) 시켜, 형상 및 함침 상태를 어느 정도 유지할 수 있게 한 후, 가열에 의해 완전히 경화시키는 것이다.
따라서, 종래의 열가소성 또는 열경화성 수지에 의한 제조 방법과 비교하여 수지 점도의 온도 변화가 매우 미소하고, 또한 함침 후의 핸들링이 용이하지만, 완전 경화에는 가열 경화 과정이 필요하기 때문에, 가열 경화에 필요로 하는 광열비나 작업 시간 등에 의한 가공 비용의 문제나 경화 완료에 장시간을 필요로 하는 문 제, 게다가 대형 FRP 의 성형에는 대형의 가열로가 필요한 점 등은 해결되어 있지 않다.
그래서, 본 발명자들은 상기한 종래의 에너지선 경화 수지의 결점 및 FRP, 특히 CFRP 의 결점을 감안하여, 에너지선 차폐물을 함유하는 후육 수지의 에너지선 경화, 및 FRP, 특히 CFRP 의 에너지선 경화에 대하여 예의 연구하여, 에너지선의 차폐성이 매우 높은 물질, 예를 들어 카본, 탄소 섬유 (CF), 금속, 그 밖에 무기 필러 등을 포함하는 수지계, 예를 들어 탄소 섬유 강화 복합재 (CFRP), 카본/금속물/무기물 함유 수지 등에 있어서도 에너지선 경화를 가능하게 하는 신규 수지 경화 방법과 그 조성물, 성형물 및 성형 방법으로서, 연쇄 경화형 수지 조성물에 관련된 기술을 개발하였다 (특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평11-193322호, 특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 2001-89639호).
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평8-283388호
특허문헌 2 : 일본 특허공고공보 소61-38023호
특허문헌 3 : 일본 공표특허공보 평7-507836호
특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평11-193322호
특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 2001-89639호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 이러한 수지 조성물을 사용해도 성형되는 FRP 성형체의 섬유 체적 함유율 (Vf) 을 상승시키면, 연쇄 경화가 진행되지 않는 경우가 있다는 것이 판명되었다. 그래서, 본 발명자들은 일본 특허출원 2005-216690호에서 다음과 같은 RTM 성형 방법에 관련된 발명을 제공하였다. 또한, 이 발명은 본 출원 시점에서 공지되어 있지 않아, 본 발명에 대한 선행 기술을 이루지는 않는다.
이러한 발명에서는, 성형형 내에 강화 섬유재를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 흡인에 의해 감압함과 함께 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 강화 섬유재에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하는 RTM 성형 방법에 있어서, 상기 수지 조성물이 연쇄 경화형 수지 조성물로서, 그 수지 조성물의 경화 개시 후, 연쇄 경화되는 그 수지 조성물의 경화 선단 부분에서의 경화 개시 후 10 초 이내의 최고 온도를 함침 후 경화 전의 수지 조성물의 온도에 대해 50℃ 이상 상승시키도록 하여, Vf 41% 이상에서 수지 조성물을 연쇄 경화시키도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
또, 이러한 발명에서는, 성형형 내에 강화 섬유재를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 흡인에 의해 감압함과 함께 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 강화 섬유재에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하는 RTM 성형 방법에 있어서, 상기 수지 조성물이 연쇄 경화형 수지 조성물로서, 그 수지 조성물의 경화 개시 후, 연쇄 경화되는 그 수지 조성물의 경화 선단 부분에서의 경화 개시 후 10 초 이내의 최고 온도를 그 수지 조성물의 열경화 개시 온도 이상이 되도록 상승시켜, Vf 41% 이상에서 수지 조성물을 연쇄 경화시키도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
그리고, 이러한 발명에 의한 RTM 성형 방법에서는,
(1) 성형형 내에 형성한 수지 고임부에 상기 수지 조성물을 유지시키고, 그 수지 고임부의 수지를 경화시킴으로써, 그 수지 조성물의 경화 직후의 온도를 상승시키도록 할 수 있다.
(2) 상기 주입 라인 및/또는 흡인 라인에 형성한 에너지선 조사창으로부터 상기 수지 조성물에 에너지선을 조사하여 그 수지 조성물의 연쇄 경화를 개시시키고, 다시 상기 수지 고임부에 유지된 수지 조성물을 경화시켜 그 수지 조성물의 경화 직후의 온도를 상승시키도록 할 수 있다. 또, 상기 강화 섬유재를 카본 섬유로 하고, 그 카본 섬유를 통전 가열함으로써 수지 조성물의 경화 직후의 온도를 상승시키도록 할 수도 있다는 등의 효과가 얻어진다.
그러나, 이러한 발명에서는 상기와 같은 현저한 효과를 나타내는 한편, 또한 다음과 같은 해결해야 할 과제를 안고 있다.
즉, 이러한 발명에서는 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 를 단순하게 RTM (Resin Transfer molding) 성형에 적용하고 있기 때문에, FRP 성형체가 대형이고 Vf 값 (섬유 체적 함유율) 이 높은 Vf 의 FRP 에서는, 경우에 따라 카본 섬유로의 통전이 필요해지는 경우나, 양호한 수지의 함침성을 유지시키기 곤란한 경우가 있고, 이 때문에 높은 Vf 에서도 연쇄 경화성에 제약이 없어, 양호한 수지 함침성을 가능하게 하는 것이 더욱 요망되었다,
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 강도, 경량성이 우수하고 또한 안정적인 품질을 갖춘 성형체를 얻을 수 있는 RTM 성형 장치 및 RTM 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 성형형 내에 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 상기 흡인 라인을 통한 흡인에 의해 감압함과 함께, 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 상기 피성형체에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하도록 구성된 RTM 성형 장치로서, 상기 수지 조성물을 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 로 구성하고, 상기 피성형체의 외측에 인접하여 상기 CCP 를 함유하는 CCP 분담층을 배치하고, 바람직하게는 상기 CCP 분담층과 상기 성형형 사이에 상기 CCP 분담층측으로부터 상기 성형형측으로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단을 배치하고, 상기 CCP 분담층과 열전도 억제 수단은 상기 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값이 되는 조합으로 형성되며, 상기 피성형체와 상기 CCP 분담층 사이에 그 피성형체를 분리하는 성형체 분리 수단을 배치하였다.
그리고, 본 발명에서 구체적으로는 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.
(1) 상기 피성형체의 외측에 상기 성형체 분리 수단, CCP 분담층 및 열전도 억제 수단을 층상으로 배치하여 이루어지는 성형층체를 구성하고, 그 성형층체를 내장하는 상기 성형형에 수지 고임부를 형성한다.
(2) 상기 CCP 분담층은 상기 피성형체의 양 외측과 상기 열전도 억제 수단 사이에 상기 피성형체의 길이 방향을 따라 상기 수지 주입 라인으로부터 도입된 상기 CCP 가 충전되는 CCP 재킷을 구비한다.
(3) 상기 열전도 억제 수단을 열전도율이 0.3W/(mㆍK) 이하인 단열재로 구성한다.
(4) 상기 CCP 재킷의 피성형체측의 면을 다공면으로 한다.
(5) 상기 CCP 재킷과 상기 피성형체 사이에 철망을 포함하는 다공판을 끼워 넣어 장착한다.
또, 본 발명은 다른 형태로, 성형형 내에 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 상기 흡인 라인을 통한 흡인에 의해 감압함과 함께, 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 상기 피성형체에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하도록 구성된 RTM 성형 장치로서, 상기 수지 조성물을 CCP 로 구성하고, 상기 피성형체, 및 그 피성형체의 편측 또는 양 외측에 인접하여 배치되고, 그 피성형체를 따라 상기 수지 주입 라인으로부터 도입된 상기 CCP 가 충전되는 CCP 재킷, 및 그 CCP 재킷과 상기 성형형 사이에 배치되고, 상기 CCP 재킷측으로부터 상기 성형형측으로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단, 및 상기 피성형체와 상기 CCP 재킷 사이에 배치되고, 그 피성형체를 분리하는 성형체 분리 수단에 의해 상기 피성형체의 길이 방향으로 연장되는 성형층체를 구성하고, 그 성형층체의 CCP 입구측을 상기 수지 주입 라인에 접속시킴과 함께 그 성형층체의 반(反)입구측을 상기 흡인 라인에 접속시키고, 상기 CCP 재킷과 열전도 억제 수단은 상기 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값이 되는 조합으로 형성하고 있다.
또, 본 발명은 다른 측면에서, 본 발명에 관련된 RTM 성형 장치를 사용하여 성형체를 제조하는 RTM 성형 방법이다.
게다가 또한, 본 발명은 다른 측면에서, 본 발명에 관련된 RTM 성형 방법에 의해 성형된 성형체이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 강도, 경량성이 우수하고 또한 안정된 품질을 갖춘 성형체를 얻을 수 있는 RTM 성형 장치 및 RTM 성형 방법이 제공된다.
즉, 본 발명에 의하면, 피성형체의 편측 또는 양 외측에 인접하여 바람직하게는 CCP 재킷으로 이루어지는 CCP 분담층을 배치하고, 이 양측의 CCP 분담층의 각각과 성형형 사이에 열전도 억제 수단을 배치하여 Vf 값을 일정값 이상으로 유지시킨 후에, 이러한 CCP 분담층과 열전도 억제 수단을 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값이 되는 조합으로 형성함으로써, 피성형체의 전체 길이에 걸쳐 Vf 값을 항상 적정값으로 유지하여, CCP 의 피성형체에 대한 함침을 행하고, 또한 경화시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 그 피성형체의 양 외측에 피성형체를 따라 배치된 CCP 재킷으로 이루어지는 CCP 분담층에 수지 주입 라인으로부터 소요되는 공급 패턴으로 CCP 를 주입함과 함께, 그 CCP 분담층의 종단부 (반입구측) 에서 흡인 라인으로부터 CCP 분담층 (CCP 재킷) 내를 흡인함으로써, CCP 분담층으로부터의 CCP 를 수지 재킷 또는 상기 다공판을 통하여 피성형체에 함침시킬 수 있다. 또한, 그와 함께 한편, 상기 CCP 분담층 (CCP 재킷) 의 양 외측에 배치한 열전도 억제 수단 (목재를 포함하는 단열재) 에 의해 CCP 분담층 (CCP 재킷) 으로부터 성형형 내로의 방열을 억제함으로써, 피성형체의 전체 길이에 걸쳐 온도 강하를 일으키지 않고, 또한 CCP 주입량과 열전도 억제 수단의 열전도 기능을 조정함으로써 온도 과승 (過昇) 을 발생시키지 않고, CCP 분담층으로부터의 CCP 를 함유하는 피성형체를 경화 (연쇄 경화) 시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 RTM 성형 장치에 있어서의 피성형체의 길이 방향을 따른 단면도를 포함하는 전체 구성도이다.
도 2 는 도 1 의 A-A 선 단면을 길이 방향으로 전개한 도면이다.
도 3 은 CCP 재킷을 설명하는 평면도 [(a)] 및 단면도 [(b)] 이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1a : 성형 상형 1b : 성형 하형
3 : CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 재킷 4 : 단열재 (열전도 억제 수단)
5 : 피성형체 (강화 섬유재) 7 : 이형 시트
8 : 수지 주입 라인 8a, 11 : 개폐 밸브
9 : 흡인 라인 12 : 에너지선 주입창
13 : 알루미늄 블록 15 : 가압 용기
16 : 수지조 17 : 온도 센서
20 : 제어 장치 21 : 수지 유량계
28 : 다공판 30 : 성형층체
30a : 상부 수평부 30b : 수직부
30c : 하부 수평부
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 본 발명에 관련된 RTM 성형 장치 및 RTM 성형 방법에 대하여 그 실시형태를 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 RTM 성형 장치에 있어서의 피성형체의 폭 방향을 따른 단면도를 포함하는 전체 구성도이다. 즉, 피성형체는 도 1 의 지면에 대해 수직 방향으로 연장되는 형태로 되어 있다. 도 2 는 도 1 의 A-A 선 단면도로서, 피성형체의 길이 방향에 대해 수직으로 절단하고, 또한 상하를 잘라내어 나타낸 부분 단면도이다. 즉, 도 2 에서는 상하 방향 (도면 중 L) 이 성형체의 길이 방향이다.
도 1 ∼ 2 에 있어서 베이스가 되는 성형형은 성형 상형 (1a) 과 성형 하형 (1b) 에 의해 구성되고, 그 성형 상형 (1a) 과 성형 하형 (1b) 사이에, 이후에 상세하게 기술될 성형층체 (30) 가 끼워져 있다. 6, 6 은 상기 성형 상형 (1a) 과 성형 하형 (1b) 의 맞춤면을 시일하는 시일재이다. 또한, 피성형체의 길이 방향을 도 2 의 L 로 나타내는 상하 방향으로 하고 있다. 본래 성형 상형 (1a) 을 성형 우형, 성형 하형 (1b) 을 성형 좌형과 같이 지칭해야 하는데, 형(型)을 표기하는 관습에 반하기 때문에, 각각 상하로 지칭하고 있다.
성형형의 상측 (피성형체의 길이 방향에서 보아 상측) 으로서 성형층체 (30) 의 흡인 라인측 상단에는 도시하지 않은 수지 고임부가 형성되어 있다. 그 수지 고임부는 흡인 공간을 겸하고 있다.
성형형의 하단에는 수지 주입구 (14a) 가 개구 형성되고, 그 수지 주입구 (14a) 에는 구리제 튜브 (다른 재료이어도 된다) 로 이루어지는 수지 주입 라인 (8) 이 접속되어 있다. 또, 성형층체 (30) 의 수지 주입 라인측 하단에도 도시하지 않은 수지 고임부가 형성되어 있다. 그 수지 고임부는 성형층체 (30) 의 하단에서 수지를 주입할 수 있게 하기 위해 형성된다. 즉, 성형층체 (30) 의 하단을 성형 상형 (1a) 과 성형 하형 (1b) 에 의해 폐색되지 않도록 하기 위해 형성되어 있다.
상기 수지 주입 라인 (8) 은 가압 용기 (15) 내에 설치된 수지조 (16) 에 접속되고, 또 수지 주입 라인 (8) 을 개폐하는 개폐 밸브 (8a) 가 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는 수지를 주입할 때, 가압 용기 (15) 내를 가압하는 것으로 하고 있다. 그러나, 수지조로부터 수지 주입 펌프로 주입하는 장치 형태로 할 수도 있다.
9 는 도시하지 않은 진공 펌프에 접속되는 구리제 튜브 (다른 재료이어도 된다) 로 이루어지는 흡인 라인으로서, 흡인구 (15a) 를 통하여 수지 고임부 (흡인 공간) 에 연통되어 있다. 11 은 그 흡인 라인 (9) 을 개폐하는 개폐 밸브이다.
흡인 라인 (9) 에는 에너지선 투과창 (12) 을 구비한 알루미늄 블록 (13) 이 형성되어 있다. 그 알루미늄 블록 (13) 은 대략 입방체 형상으로 구성되고, 유 리가 끼워 넣어진 에너지 투과창 (12) 을 구비하고 있다. 또, 그 알루미늄 블록 (13) 내에는 수지 고임부가 형성된다.
상기 알루미늄으로 이루어지는 알루미늄 블록 (13) 은 수지 고임부를 형성하여 에너지선 투과창 (12) 을 형성할 수 있다면 알루미늄에 한정되지 않고, 다른 소재로 대신할 수 있다.
또한, 이 알루미늄 블록 (13) 은 수지 주입 라인 (8) 측에 형성할 수도 있다.
또, 상기 가압 용기 (15) 로부터 개폐 밸브 (11) 에 이르기까지 밀봉 구조가 형성된다.
상기 성형층체 (30) 는, 도 1 과 같이, 수평부 (30a), 수평부 (30c) 및 그 수직부 (30b) 에 의해 구성되고, 폭 방향에서 보아 단면이 「<」형상 (단면을 Z 형상이라고도 한다) 으로 형성되어 있다.
상기 성형층체 (30) 의 길이 방향의 단면 형상을 나타내는 도 2 에 있어서, 5 는 예를 들어 강화 섬유의 직물을 적층한 평판상의 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체이다. 그 피성형체 (5) 의 강화 섬유재로서 채용되는 강화 섬유의 재질로는, 예를 들어 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등을 들 수 있다.
3, 3 은 그 피성형체의 양 외측에 인접하여 배치되고, 그 피성형체를 따라 상기 수지 주입 라인으로부터 도입된 수지 조성물인 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 가 충전되는 CCP 재킷이다.
그 CCP 재킷 (3) 에는 전술한 바와 같이 수지를 다량으로 포함할 수 있는 여 러 가지 부재 구성을 채용할 수 있다.
도 3 에 그 일 형태를 나타낸다. 도 3(a) 는 이러한 CCP 재킷 (3) 의 평면도이다. 이 도 3(a) 는 개념적인 것이다. 또한, 도 3(b) 는 도 3(a) 의 B-B 선에 의한 단면도이다.
CCP 재킷 (3) 은 주입되는 수지가 흐르는 방향으로 뻗어 있는 종벽 (301) 과, 상면 필름 (302) 과, 하면 필름 (303) 으로 구성되고, 서로 인접하는 복수의 홈을 구비한다.
CCP 재킷 (3) 은 판상으로 골판지와 동일한 단면 구조를 갖는 폴리카보네이트제 플라스틱 골판지나 중공 시트 (상품명 예 : 트윈 패널 (우베 닛토 화성 (주)) 로 불리는 소재를 사용할 수 있다. 물론 재킷의 재질은 내열성이나 강성이 높은 목재, 세라믹, 금속 등이면 보다 바람직하다. 즉, CCP 자켓 (3) 의 예로는 단면이 골판지 단면 형상 등의 중공의 판재, 허니컴 구조재, 수지망이나 철망 등의 각종 메시재, 각종 골함석재 등의 각종의 것을 사용할 수 있다.
도 3(a), (b) 는 개념적인 것으로서, CCP 재킷 (3) 은 피성형체 (5) 의 형상에 맞추어 홈의 형태를 정합시킬 수 있다. 예를 들어, 활 형상으로 만곡되는 피성형체에서는 그 만곡을 따라 홈이 형성되도록 한다.
CCP 재킷을 구성하는 소재로는 단면이 각종 골함석 형상이나 중공 형상 등이 적합하다. 이러한 중공 형태인 재료의 경우, 그 홈을 열전기쌍 등의 측정 기구 등의 설치용 통로로서도 이용할 수 있다.
그리고, 피성형체 (5) 측의 필름 (상측이나 하측 중 일방) 에는 직경 1 ∼ 2 ㎜ 정도의 세공 (304) 이 각각의 홈을 따라 약 1 ∼ 2㎝ 간격으로 천공 형성되어 있다.
또, CCP 재킷의 판두께에 대해서는, CCP 의 경화 특성과 외부로의 방열 특성을 기초로 한 Vf 의 적정값으로부터 결정된다. 보통은 0.5㎜ ∼ 20㎜ 정도, 바람직하게는 1㎜ ∼ 10㎜ 정도, 보다 바람직하게는 2㎜ ∼ 6㎜ 정도이다. 0.5㎜보다 얇은 경우에는 설치가 곤란하며 주위로의 방열의 비율이 크고, 20㎜ 이상인 경우에는 수지 재료의 낭비가 많아져 비용 상승으로 이어지기 쉽다.
또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 피성형체 (5) 와 CCP 재킷 (3, 3) 사이의 피성형체 (5) 측에는 이형 시트 (7, 7) 를 개재시키고 있다. 이형 시트 (7, 7) 는 3TLL, 필 플라이 등으로 구성되어 있다. 이형 시트 (7, 7) 는 피성형체 (5) 와 CCP 재킷 (3, 3) 을 분리하기 위한 것이다.
이형 시트 (7, 7) 의 외측에는 필요에 따라 펀칭 메탈, 철망 등으로 이루어지는 다공판 (28, 28) 이 배치된다.
그리고, 상기 CCP 재킷 (3, 3) 의 양 외측과 상기 성형 상형 (1a) 과 성형 하형 (1b) 사이에는 상기 CCP 재킷 (3, 3) 측으로부터 상기 성형 상형 (1a) 및 성형 하형 (1b) 측으로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단을 구성하는 단열재 (4, 4) 가 테플론 (등록 상표) 시트 (90, 90) 를 통하여 배치되어 있다.
이 단열재 (4, 4) 는 수지의 연쇄 경화를 촉진시키기 위해, 저비용이면서 단열성이 큰 목재가 적합한데, 후술하는 바와 같은 상기 피성형체 (5) 의 온도를 제어하기 위해, 열전도율을 바꾼 재료를 선택하여 사용할 수 있다.
즉, 이 단열재 (4, 4) 로는 열전도율이 0.3W/(mㆍK) 이하, 바람직하게는 0.2W/(mㆍK) 이하, 더욱 바람직하게는 0.1W/(mㆍK) 이하인 재료가 적합하다. 이러한 단열재의 예로는 상기한 목재, 단열 보드, 발포 보드 등이 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 본 발명에서는, 상기 CCP 재킷 (3, 3) 과 단열재 (4, 4) 를 사용한 열전도 억제 수단이란 상기 CCP 의 후술하는 바와 같은 경화 특성과, 그 CCP 재킷 (3, 3) 에서부터 단열재 (4, 4) 를 사용한 열전도 억제 수단을 통한 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값 (성형되는 FRP 성형체인 피성형체 (5) 의 섬유 체적 함유율) 까지의 Vf 값으로 CCP 를 경화시킬 수 있게 하는 수단이다. 즉, 예를 들어 43% 까지의 Vf 값이라면 경화시킬 수 있게 한 설정이라면, 그 이하의 Vf 값이라면 CCP 가 충분히 경화되도록 열전도 억제 수단이 기능하도록 설정한다.
본 발명에 관련된 RTM 성형 장치에 채용되어, 상기 CCP 재킷 (3, 3) 에 충전되는 매트릭스 수지인 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 는 UV (자외선) 등의 에너지선에 의해 경화를 개시하고, 경화시에 자기의 경화 반응열까지도 이용한 연쇄 경화를 동반하여 경화되는 수지 조성물이다.
즉, 상기 CCP 에서는 에너지선을 일단 조사하면, 조사된 부위에서 경화가 일어나고, 다음으로 이 경화 발열에 의해 연쇄 경화로 이행된다. 이로써, 에너지선의 도달의 유무나 차폐물 등과 관계없이 경화가 가능하기 때문에, 에너지선이 도달하지 않는 심부로까지 신속하게 경화를 시키는 거동을 나타낸다. 예를 들어, 판두께 1㎝ 인 CFRP 를 3 분에 경화시킬 수 있다.
이러한 CCP 로는 일본 공개특허공보 평11-193322호에 기재된 카티온계 광ㆍ열중합 개시제계 성분과, 카티온계 광중합 개시제의 중량비를 특정 비율로 함유하는 수지 조성물을 채용할 수 있다. 이 수지 조성물은 예를 들어 판두께 1㎝ 인 CFRP 를 3 분에 경화시킬 수 있다.
상기 일본 공개특허공보 평11-193322호에 기재된 수지 조성물에서는 지환식 에폭시, 글리시딜에테르형 에폭시, 에폭시화 폴리올레핀 등의 광중합성 에폭시 폴리머 및 비닐에테르 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 광중합성 수지 100 중량부에 대해 적어도 2 성분으로 이루어지는 광중합 개시제계 성분을 0.6 ∼ 5 중량부 함유하고, 그 광중합 개시제계 성분을 구성하는 카티온계 광ㆍ열중합 개시제계 성분과, 카티온계 광중합 개시제의 중량비가 카티온계 광ㆍ열중합 개시제계 성분/카티온계 광중합 개시제로 하여 1 ∼ 4 가 되도록 배합한 수지 조성물이 특히 우수하다.
또한, 광ㆍ열중합 개시제란 광 및 열 쌍방으로 중합을 개시시키는 중합 개시제이다.
게다가 또한, 중합 개시제로는 광과 열 쌍방으로 중합을 개시할 수 있는 것, 어느 일방으로 중합을 개시하는 것과 같은 범주가 있다 (일본 공개특허공보 평7-300504호, 단락 0002).
또, 일본 공개특허공보 2001-89639에 기재된 연쇄 경화형 수지 조성물도 채용할 수 있다. 이 일본 공개특허공보 2001-89639에 기재된 연쇄 경화형 수지 조성물에서는 광중합 개시제 성분 특정한 철-알렌계 화합물을 사용하고, 경화제 성 분과 반응할 수 있는 광중합성 수지 성분 1mol 에 대해 그 경화제 성분을 0.1 ∼ 1.4mol 의 비율로 배합하고, 이로써 연쇄 경화를 일으키도록 하고 있다. 또, 특정 술포늄염을 사용하고, 경화제 성분과 반응할 수 있는 광중합성 수지 성분 1mol 에 대해 그 경화제 성분이 0.1 ∼ 1.4mol 의 비율이고, 수지 조성물 중의 상기 광중합 개시제 성분 이외의 다른 성분의 총 중량 100 중량부에 대해 그 광중합 개시제 성분을 0.1 ∼ 6.0 중량부의 비율로 배합하고, 이로써 UV 광 (자외선) 을 조사하여 연쇄 경화를 일으키도록 하고 있다.
또, 미국특허 제6,245,827 B1호에 기재된 엘리멘티스사 제조의 수지 조성물도 채용할 수 있다. 이 수지 조성물은 광중합 수지로서 지환식 에폭시, 비닐에테르 또는 이들에 에폭시폴리올레핀을 혼합한 것을 채용하고, 추가로 적어도 1 개의 유기 과산화물 열중합 개시제에 카티온계 광중합 개시제를 배합하고, α-히드록시케톤을 증감제로서 함유하고 있다. 이 수지 조성물도 마찬가지로 연쇄 경화를 일으킨다.
또, 그 밖에 매트릭스 수지로는 상기한 메커니즘으로 연쇄 경화가 진행되는, 예를 들어 비닐에테르계 수지 조성물, 글리시돌 함유계 수지 조성물, 옥세탄계 수지 조성물, 및 라디칼계 조성으로 한 다른 엘리멘티스사 제조의 수지 조성물 등을 들 수 있다.
또한, 도 1 에 있어서, 17 은 열전기쌍 등으로 이루어지는 온도 센서로서, 상기 피성형체 (5) 또는 상기 CCP 재킷 (3, 3) 의 피성형체 (5) 에 대한 근접부에, 상기 수지 주입 라인 (8) 에 접속되는 입구측으로부터 상기 흡인 라인 (9) 에 접속 되는 반입구측에 걸쳐 일정 간격 (일례로서 5㎝ 정도의 간격) 으로 장착되어 상기 피성형체 (5) 의 온도를 검출한다.
21 은 상기 수지 주입 라인 (8) 에 형성된 수지 유량계로서, 상기 CCP 재킷 (3, 3) 에 주입되는 CCP 의 주입 유량을 검출한다.
20 은 제어 수단으로서, 상기 각 온도 센서 (17) 로부터의 성형체 온도 검출값 및 상기 수지 유량계 (21) 로부터의 CCP 의 주입 유량이 입력된다. 이들 성형체 온도 검출값을 계측하여, 제품마다 관계함으로써 품질의 안정성을 유지할 수 있다. 또한, CCP 주입 유량 검출값에 기초하여, 상기 CCP 재킷 (3, 3) 에 주입되는 CCP 의 유입이 적정히 행해지도록 컨트롤한다.
이상과 같이 구성된 RTM 성형 장치에 있어서, 상기와 같이 구성된 피성형체 (5) 를 포함하는 성형층체 (30) 를 상기 성형 상형 (1a) 과 성형 하형 (1b) 사이에 끼워 맞춤면을 시일재 (6, 6) 로 유체가 조밀하게 시일한다.
이어서, 우선 가압 용기 내의 수지조에 탈포한 CCP 를 세팅하고, 수지 주입 라인 (8) 의 개폐 밸브 (8a) 를 닫아 가압 용기 내로부터 개폐 밸브 (8a) 까지를 천천히 진공으로 한다 (충분히 감압한다). 흡인 라인의 개폐 밸브 (11) 를 개방하고, 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 흡인 라인 (9) 을 진공화한다. 형 안이 진공화된 후 (충분히 감압된 후), 가압 용기 내를 상압 내지 수 기압으로 가압하여 수지 주입 라인 (8) 의 개폐 밸브 (8a) 및 흡인 라인의 개폐 밸브 (11) 를 개방하여, 가압 용기 (15) 내의 수지조 (16) 에 저장된 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 가 유출되고, 수지 주입 라인 (8) 을 거쳐 CCP 재킷 (3, 3) 에 주입되어, 여기 에 충전된다.
그 CCP 재킷 (3, 3) 내에 충전된 CCP 는 상기 서술한 홈을 흐르고, 그 홈을 덮는 필름에 천공 형성된 세공으로부터 유출되어 (도 2 에 나타나는 다공판 (28, 28) 및) 이형 시트 (7, 7) 을 통과하여 피성형체 (5) 에 침투되고, 그 피성형체 (5) 는 CCP 가 함침된 상태가 된다.
그리고, 성형체층 (30) 상단의 수지 고임부에 수지가 축적되고, 알루미늄 블록 (12) 내에도 수지가 축적된다.
상기 CCP 재킷 (3, 3) 내에 CCP 가 충전되었다는 것을 계측한 유량 등에 의해 확인한 후에, 개폐 밸브 (11) 를 닫아 가압 용기 내를 예를 들어 6 기압 정도로 가압하고, 다시 수지를 압입하여 수지의 함침성이나 보이드리스에 대한 품질을 높이고, 진공 펌프를 정지시켜 피성형체 (5) 에 대한 CCP 함침 동작을 종료시킨다.
상기 CCP 를 경화시키기 위해서는, 상기 알루미늄 블록 (13) 의 에너지선 투과창 (12) 으로부터 에너지선을 조사한다. UV 경화형 수지 조성물의 경우에는 자외선을 조사한다. 이로써, CCP 가 연쇄 경화를 개시한다. 연쇄 경화를 개시시키기 위해서는 각종 에너지선을 이용하는 것을 생각해 볼 수 있는데, 예를 들어 알루미늄 블록 (13) 이나 구리관의 일부를 가열하는 것도 물론 유효하다.
상기 알루미늄 블록 (13) 내에는 수지 고임부가 형성되어 있으며, 여기에서 UV 등에 의해 경화가 개시되면, 이로써 연쇄 경화로 이행된다. 그리고, 수지 주입 라인 (8) 내의 수지 조성물이 순차적으로 연쇄 경화되면서 경화 현상이 진행되어, 수지 고임부 (14) 까지 진행된다. 그 수지 고임부 (14) 에는 CCP 만이 존재한다. 그래서, 신속하게 연쇄 경화가 진행되고, 이로써 단면이 「<」형상인 성형층체 (30) 내의 흡인측으로부터 입구측의 전체 길이에 걸쳐 연쇄 경화가 진행된다.
또한, 여기에서 하측에 형성한 주입 라인측의 수지 고임부에 열전기쌍을 형성하고, 이 열전기쌍이 연쇄 경화에 의한 발열을 감지했을 때에 주입 라인측의 밸브 (8a) 를 닫도록 할 수도 있다. 이로써, 가압 용기 내의 잔존 수지가 연쇄 경화 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가압 용기를 연쇄 경화 종료까지 6 기압 정도까지 계속 가압할 수도 있어, 그러한 실시형태에서는 주입 라인측의 수지 고임부의 상기 열전기쌍을 감시하여, 연쇄 경화 종료 직전까지 성형층체 (30) 내를 가압하여, 수지의 양호한 함침 상태를 유지할 수 있다.
상기 CCP 의 경화 개시 후에 연쇄 경화되는 그 CCP 의 경화 선단 부분에서의 경화 개시 후 10 초 이내, 바람직하게는 5 초 이내, 더욱 바람직하게는 3 초 이내의 최고 온도를 함침 후 경화 전의 수지 조성물의 온도에 대해 50℃ 이상 상승시키도록 한다. 50℃ 이상의 온도차를 얻으면, 연쇄 경화가 진행되는 것을 본 발명자들은 확인하였다. 또, 그 온도차는 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상이다. 또한, 이러한 온도차를 유지함으로써, 수지 주입 등의 경화 전에 성형 작업에 필요한 시간 내에서, 작업상 바람직한 수지 성상 (예를 들어, 수지 점도) 을 유지할 수 있다.
또한, 연쇄 경화 진행시의 경화 선단 부분의 온도 상승의 기울기는 300℃/min 이상, 보다 바람직하게는 600℃/min 이상, 더욱 바람직하게는 1000℃/min 이 상인 것이 바람직하다.
또, 상기 CCP 의 경화 개시 후에 연쇄 경화되는 그 CCP 의 경화 선단 부분에서의 경화 개시 후 10 초 이내, 바람직하게는 5 초 이내, 더욱 바람직하게는 3 초 이내의 최고 온도를 그 수지 조성물의 열경화 개시 온도 이상이 되도록 상승시키도록 해도 동일한 목적을 달성할 수 있다. 또한, 여기에서 열경화 개시 온도에 추가하여, 바람직하게는 20℃ 이상이 되도록 상승시키는 것이 바람직하다. 게다가 또한, 여기에서 열경화 개시 온도에 추가하여, 더욱 바람직하게는 50℃ 이상이 되도록 상승시키는 것이 바람직하다. 열경화 개시 온도란 DSC (시차 주사 열량계) 측정 (승온 속도 10℃/min) 에서의 경화 개시 온도 (on set 값) 와 경화 종료 온도 (on set 값) 로 규정되는 열경화 개시 온도이다.
그 CCP 의 강화 섬유재로서 탄소 섬유를 채용한 경우, 상기 Vf 41% 이상이 되면, 연쇄 경화형 수지라 하더라도 충분한 경화가 곤란해진다. 본 실시형태에서는 수지 고임부 (14) 를 형성하는 것 및 수지 재킷 (3) 에 의해 연쇄 경화를 계속하는 환경을 유지할 수 있다.
본 발명에 관련된 성형 장치에서는 Vf 41 ∼ 70% 에서도 충분히 연쇄 경화가 진행된다.
본 실시형태에 관련된 RTM 성형 장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이러한 실시형태에 의하면, 성형 상형 (1a) 및 성형 하형 (1b) 내에 배치된 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체 (5) 의 길이 방향을 따라, 그 피성형체 (5) 의 양 외측에 인접하여 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 를 충전하여 이루어지는 CCP 재킷 (3, 3) 을 배치하고, 상기 양측의 CCP 재킷 (3, 3) 각각과 상기 성형 상형 (1a) 및 성형 하형 (1b) 사이에 상기 CCP 재킷 (3, 3) 측으로부터 성형형 (1a, 1b) 측으로의 열전도를 억제하는 단열재 (4, 4) 등의 열전도 억제 수단을 배치하고, 추가로 상기 CCP 재킷 (3, 3) 과 상기 피성형체 (5) 사이에 펀칭 메탈, 철망 등의 다공판 (28, 28) 을 끼워 넣어 장착하였다.
이로써, 우선 그 피성형체 (5) 의 양 외측에 피성형체 (5) 의 길이 방향을 따라 배치된 CCP 재킷 (3, 3) 에 수지 주입 라인 (8) 으로부터 소요되는 공급 패턴으로 CCP 를 주입함과 함께 그 CCP 재킷 (3, 3) 의 종단부에서 흡인 라인 (9) 으로부터 CCP 재킷 (3, 3) 내를 흡인하는 CCP 재킷 (3, 3) 으로부터의 CCP 를, 상기 다공판 (28, 28) 을 통하여 피성형체 (5) 에 함침시킬 수 있다.
한편, 상기 CCP 재킷 (3, 3) 의 양 외측에 배치한 단열재 (4, 4) 등의 열전도 억제 수단에 의해 CCP 재킷 (3, 3) 으로부터 성형형 (1a, 1b) 내로의 방열을 억제함으로써, 피성형체 (5) 전체 길이에 걸쳐 온도 강하를 발생시키지 않고, 또한 단열재 (4, 4) 등의 열전도 억제 수단의 열전도 기능을 조정함으로써 온도 과승을 발생시키지 않고, 적절하게 피성형체를 연쇄 경화시킬 수 있다.
본 발명에서는 섬유 강화 플라스틱 (이하, FRP 라고 한다) 제 구조체를 성형할 때에 사용되는 레진 트랜스퍼 몰딩 (특허청구의 범위 및 명세서 중에서 RTM 이라고 한다) 성형 장치 및 RTM 성형 방법에 대하여, 특히 CCP (연쇄 경화형 수지 조성물) 를 사용함으로써, 성형되는 FRP 성형체의 섬유 체적 함유율을 향상시켜 보다 강도, 경량성이 우수한 성형체를 얻을 수 있게 한다.

Claims (10)

  1. 성형형 내에 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 상기 흡인 라인을 통한 흡인에 의해 감압함과 함께, 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 상기 피성형체에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하도록 구성된 RTM 성형 장치로서, 상기 수지 조성물이 CCP 이고,
    상기 피성형체의 외측에 인접하여 배치되고, 상기 CCP 를 함유하는 CCP 분담층으로서, 상기 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값을 구비하는 구성으로 형성된 CCP 분담층과,
    상기 피성형체와 상기 CCP 분담층 사이에 배치되고, 그 피성형체를 분리하는 성형체 분리 수단을 포함하는 RTM 성형 장치.
  2. 성형형 내에 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 상기 흡인 라인을 통한 흡인에 의해 감압함과 함께, 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 상기 피성형체에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하도록 구성된 RTM 성형 장치로서, 상기 수지 조성물이 CCP 이고,
    상기 피성형체의 외측에 인접하여 배치된 상기 CCP 를 함유하는 CCP 분담층과,
    상기 CCP 분담층과 상기 성형형 사이에 배치되고, 상기 CCP 분담층측으로부터 상기 성형형측으로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단과,
    상기 피성형체와 상기 CCP 분담층 사이에 배치되고, 그 피성형체를 분리하는 성형체 분리 수단을 포함하고,
    상기 CCP 분담층과 열전도 억제 수단은 상기 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값을 구비하도록 조합으로 형성된 RTM 성형 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피성형체의 외측에 상기 성형체 분리 수단, CCP 분담층 및 열전도 억제 수단을 층상으로 배치하여 이루어지는 성형층체와,
    그 성형층체를 내장하는 상기 성형형에 형성된 수지 고임부를 포함하는 RTM 성형 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 CCP 분담층으로서, 상기 피성형체의 편측 또는 양 외측에 상기 수지 주입 라인으로부터 도입된 상기 CCP 가 충전되는 CCP 재킷을 포함하는 RTM 성형 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 열전도 억제 수단을 열전도율이 0.3W/(mㆍK) 이하인 단열재로 구성한 RTM 성형 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 CCP 재킷의 피성형체측의 면이 다공면인 것을 특징으로 하는 RTM 성형 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 CCP 재킷과 상기 피성형체 사이에 철망을 포함하는 다공판을 끼워 넣어 장착한 RTM 성형 장치.
  8. 성형형 내에 강화 섬유재로 이루어지는 피성형체를 배치하고, 그 성형형 내에 연통하는 수지 주입 라인과 흡인 라인을 형성하고, 그 성형형 내를 상기 흡인 라인을 통한 흡인에 의해 감압함과 함께, 수지 조성물을 성형형 내에 주입하여 상기 피성형체에 함침시켜 FRP 성형체를 성형하도록 구성된 RTM 성형 장치로서, 상기 수지 조성물이 CCP 이고,
    상기 피성형체, 및 그 피성형체의 편측 또는 양 외측에 인접하여 배치되고, 그 피성형체를 따라 상기 수지 주입 라인으로부터 도입된 상기 CCP 가 충전되는 CCP 재킷과,
    그 CCP 재킷과 상기 성형형 사이에 배치되고, 상기 CCP 재킷측으로부터 상기 성형형측으로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단과,
    상기 피성형체와 상기 CCP 재킷 사이에 배치되고, 그 피성형체를 분리하는 성형체 분리 수단에 의해 구성된 상기 피성형체의 길이 방향으로 연장되는 성형층체를 포함하고,
    그 성형층체의 CCP 입구측을 상기 수지 주입 라인에 접속시킴과 함께 그 성형층체의 반입구측을 상기 흡인 라인에 접속시키고, 상기 CCP 재킷과 열전도 억제 수단은 상기 CCP 의 경화 특성과 그 CCP 로부터 외부로의 방열 특성에 의해 정해지는 Vf 한계값이 되는 조합으로 형성된 RTM 성형 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 RTM 성형 장치를 사용하여 성형체를 성형하는 RTM 성형 방법.
  10. 제 9 항에 기재된 RTM 성형 방법에 의해 성형된 성형체.
KR1020087032073A 2006-08-08 2007-08-08 Rtm 성형 장치 및 rtm 성형체의 제조 방법 KR101036785B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006215580A JP4444248B2 (ja) 2006-08-08 2006-08-08 Rtm成形装置及びrtm成形体の製造方法
JPJP-P-2006-215580 2006-08-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090018176A true KR20090018176A (ko) 2009-02-19
KR101036785B1 KR101036785B1 (ko) 2011-05-25

Family

ID=39033023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087032073A KR101036785B1 (ko) 2006-08-08 2007-08-08 Rtm 성형 장치 및 rtm 성형체의 제조 방법

Country Status (9)

Country Link
US (4) US8506278B2 (ko)
EP (1) EP2050553B1 (ko)
JP (1) JP4444248B2 (ko)
KR (1) KR101036785B1 (ko)
CN (1) CN101495285B (ko)
BR (1) BRPI0714312A2 (ko)
CA (1) CA2656422C (ko)
RU (1) RU2404891C2 (ko)
WO (1) WO2008018493A1 (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2010021408A1 (ja) * 2008-08-21 2012-01-26 株式会社豊田自動織機 熱伝導性樹脂成形体の製造方法
JP5486891B2 (ja) 2009-10-08 2014-05-07 三菱レイヨン株式会社 連鎖硬化性樹脂組成物および繊維強化複合材料
JP5725646B2 (ja) 2010-03-10 2015-05-27 ホーヤ レンズ マニュファクチャリング フィリピン インク 累進屈折力レンズの設計方法、累進屈折力レンズ設計システム、および累進屈折力レンズの製造方法
FR2960471B1 (fr) * 2010-05-25 2014-03-21 Airbus Operations Sas Moule adapte a recevoir une preforme d'une piece en composite et procede de moulage correspondant
GB201016869D0 (en) * 2010-10-07 2010-11-17 Rolls Royce Plc Methods and apparatus for forming a composite component
JP5693296B2 (ja) * 2011-02-28 2015-04-01 三菱重工業株式会社 Rtm成形装置及びrtm成形方法、並びに半成形体
CA2843843C (en) * 2011-08-03 2015-09-08 Teijin Limited Method for manufacturing shaped product by low-pressure molding
DE102012202653A1 (de) 2012-02-21 2013-08-22 Zf Friedrichshafen Ag Werkzeug für ein LCM-Verfahren
CN111688111A (zh) 2012-06-28 2020-09-22 汉高股份有限及两合公司 复合插入件的制造方法
DE102013006940B4 (de) * 2013-04-23 2015-11-19 Airbus Defence and Space GmbH Fließhilfe für Infusionsaufbau, Infusionsaufbau mit Fließhilfe sowie Verfahren zum Infiltrieren von Fasermaterial mit Harz
JP6152037B2 (ja) * 2013-10-24 2017-06-21 川崎重工業株式会社 繊維強化プラスチックの成形方法
JP2015136923A (ja) * 2014-01-24 2015-07-30 トヨタ自動車株式会社 被加熱材の加熱装置およびその加熱方法
JP5850992B1 (ja) * 2014-07-30 2016-02-03 株式会社フジクラ 光デバイス、及び、光デバイスの製造方法
CN104260367B (zh) * 2014-08-22 2016-06-01 北京卫星制造厂 一种轻质复合材料结构连接件的成型方法
JP2016083780A (ja) * 2014-10-22 2016-05-19 日産自動車株式会社 複合材料の成形方法および成形装置
JP6872763B2 (ja) * 2016-06-03 2021-05-19 学校法人立教学院 セルロースナノファイバー複合膜およびその製造方法
RU174291U1 (ru) * 2017-06-13 2017-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Комбинат композитных материалов" Устройство для инжекционного формования узловых элементов арматурной сетки из полимерных материалов
KR102084047B1 (ko) 2017-12-04 2020-03-04 (주)에이티씨 정밀 구동이 가능한 수지이송성형장치
CN109016325B (zh) * 2018-07-30 2020-07-31 嘉兴晟源工业设计有限公司 一种节能环保绝热材料生产装置
CN108973170B (zh) * 2018-09-13 2020-08-04 航天特种材料及工艺技术研究所 一种复合材料翼面的集成rtm成型设备及方法
RU187667U1 (ru) * 2018-09-26 2019-03-14 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования
CA3127625A1 (en) * 2019-01-29 2020-08-06 Coexpair Improvements in or relating to injection systems
JP7226138B2 (ja) * 2019-06-27 2023-02-21 トヨタ紡織株式会社 基材の製造方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57208210A (en) 1981-06-18 1982-12-21 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Manufacture of laminated plate
JPS6138023A (ja) 1984-07-31 1986-02-24 Asahi Chem Ind Co Ltd 法面緑化工法
US4902215A (en) * 1988-06-08 1990-02-20 Seemann Iii William H Plastic transfer molding techniques for the production of fiber reinforced plastic structures
US4942013A (en) * 1989-03-27 1990-07-17 Mcdonnell Douglas Corporation Vacuum resin impregnation process
US5052906A (en) * 1989-03-30 1991-10-01 Seemann Composite Systems, Inc. Plastic transfer molding apparatus for the production of fiber reinforced plastic structures
US5114633A (en) * 1991-05-16 1992-05-19 Shell Oil Company Method for the resin-impregnation of fibers
BR9404724A (pt) 1993-03-24 1999-06-15 Loctite Corp Composição para enrolamento de filamento compósito de fibra/resina compósito de fibra de grafite e compósito de fibra de vidro
US5388803A (en) * 1993-08-17 1995-02-14 General Electric Company Apparatus for producing textured articles
JP3923096B2 (ja) 1994-03-09 2007-05-30 日本曹達株式会社 新規スルホニウム塩化合物および重合開始剤およびそれらを含有する硬化性組成物
JPH08283388A (ja) 1995-04-06 1996-10-29 Mitsubishi Rayon Co Ltd 活性エネルギー線硬化性組成物
US5576030A (en) * 1995-10-02 1996-11-19 Lockheed Corporation Apparatus for fabricating composite parts
US5653907A (en) * 1996-02-15 1997-08-05 Ford Motor Company Lightweight thermally responsive mold for resin transfer molding
US5914385A (en) * 1996-10-03 1999-06-22 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Polyimide resin composition and method for producing prepreg and paint and method for curing resin using the same
JP3950241B2 (ja) * 1997-10-17 2007-07-25 三菱重工業株式会社 樹脂組成物、樹脂硬化物、及び構造物の補修方法、補強方法、補修用材料、補強用材料
US6148899A (en) * 1998-01-29 2000-11-21 Metal Matrix Cast Composites, Inc. Methods of high throughput pressure infiltration casting
US6537483B1 (en) * 1999-02-05 2003-03-25 The B. F. Goodrich Company Pressure equalized vacuum resin infusion process
JP2001002760A (ja) * 1999-04-23 2001-01-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エネルギー線遮蔽物含有樹脂のエネルギー線照射による樹脂硬化組成物、及び硬化方法
JP2001089639A (ja) 1999-09-24 2001-04-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エネルギー線硬化樹脂組成物
US6245827B1 (en) 1999-10-12 2001-06-12 Elementis Specialties, Inc. Ultraviolet curable resin compositions having enhanced shadow cure properties
DE60018455T3 (de) * 1999-12-07 2009-02-19 The Boeing Company, Seattle Doppelfolien vakuuminjektionsverfahren zur herstellung eines verbundwerkstoffes und damit hergestellter verbundwerkstoff
WO2002081540A1 (fr) * 2001-03-30 2002-10-17 Toray Industries, Inc. Composition de resine epoxy, procede de production de materiaux composites renforces par des fibres et materiaux composites renforces par des fibres
US6630095B2 (en) * 2001-08-01 2003-10-07 Lockheed Martin Corporation Method for making composite structures
US6627142B2 (en) * 2001-08-01 2003-09-30 Lockheed Martin Corporation Apparatus for making composite structures and method for making same
JP2003136548A (ja) * 2001-08-22 2003-05-14 Toray Ind Inc Rtm成形用資材およびその資材を用いたrtm成形法
JP4380974B2 (ja) * 2002-08-30 2009-12-09 三菱重工業株式会社 繊維強化樹脂構造体の製造方法及び、その製造装置
ES2727872T3 (es) * 2002-10-09 2019-10-21 Toray Industries Método de moldeo RTM
US7300894B2 (en) * 2002-12-30 2007-11-27 University Of Maine Composites pressure resin infusion system (ComPRIS)
US7686608B2 (en) * 2003-08-14 2010-03-30 Lockheed-Martin Corporation Apparatus and methods for distributing a substance
US7029267B2 (en) * 2003-10-23 2006-04-18 Saint- Gobain Technical Fabrics Canada, Ltd Reusable vacuum bag and methods of its use
JP2005216690A (ja) 2004-01-30 2005-08-11 Tadayuki Saito 押す操作により一時切断可能な片切りスイッチ
JP2006192628A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材構造物形成装置、複合材構造物の形成方法
TW200716361A (en) * 2005-07-27 2007-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Rtm process

Also Published As

Publication number Publication date
CA2656422A1 (en) 2008-02-14
KR101036785B1 (ko) 2011-05-25
JP4444248B2 (ja) 2010-03-31
US20110260376A1 (en) 2011-10-27
BRPI0714312A2 (pt) 2013-04-24
CN101495285B (zh) 2011-09-28
RU2009101922A (ru) 2010-07-27
EP2050553A4 (en) 2013-11-06
US20090184437A1 (en) 2009-07-23
CA2656422C (en) 2012-03-20
US20130285293A1 (en) 2013-10-31
RU2404891C2 (ru) 2010-11-27
EP2050553A1 (en) 2009-04-22
US8652381B2 (en) 2014-02-18
CN101495285A (zh) 2009-07-29
US8501070B2 (en) 2013-08-06
WO2008018493A1 (fr) 2008-02-14
US8647095B2 (en) 2014-02-11
US20130287877A1 (en) 2013-10-31
JP2008036997A (ja) 2008-02-21
US8506278B2 (en) 2013-08-13
EP2050553B1 (en) 2015-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101036785B1 (ko) Rtm 성형 장치 및 rtm 성형체의 제조 방법
KR100923897B1 (ko) Rtm 성형 방법
DE60105831T2 (de) Sheet moulding compound (smc) mit ventilationsstruktur für eingeschlossene gase
WO2012039409A1 (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
AU2003243331A1 (en) Controlled atmospheric pressure resin infusion process
US20140138872A1 (en) Method and device configured to produce at least two products including fiber reinforced resin
Movva et al. Effect of carbon nanofibers on mold filling in a vacuum assisted resin transfer molding system
JP2000211037A (ja) エネルギ―線照射型連続成形装置および繊維強化プラスチック管状成形体
JP4275130B2 (ja) 石炭灰含有樹脂組成物の成形方法
JP4160966B2 (ja) 繊維強化プラスチック管状成形体の製造方法
JP2005067089A (ja) 成形物の成形方法
KR102585468B1 (ko) 단열성을 갖는 광경화시트 제조방법 및 그 제품
JP2000210963A (ja) エネルギ―線照射型連続成形装置および繊維強化プラスチック板状成形体
JP5738061B2 (ja) Frp構造体の製造方法及び製造装置
KR20230092472A (ko) 섬유강화 복합재료의 제조 장치 및 이를 이용한 섬유강화 복합재료의 제조방법
CN116787758A (zh) 光固化打印方法
JPH04158031A (ja) エポキシ樹脂系複合材料
JP2000212452A (ja) 石炭灰含有樹脂組成物及びその成形装置

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140418

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160418

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170421

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee