JPH04208416A - 繊維強化複合体の成形方法および装置 - Google Patents

繊維強化複合体の成形方法および装置

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JPH04208416A
JPH04208416A JP2152164A JP15216490A JPH04208416A JP H04208416 A JPH04208416 A JP H04208416A JP 2152164 A JP2152164 A JP 2152164A JP 15216490 A JP15216490 A JP 15216490A JP H04208416 A JPH04208416 A JP H04208416A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample chamber
preform
resin
matrix resin
chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2152164A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Nissei
日聖 昌夫
Yasumi Miyashita
康己 宮下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 航空機・船舶・車両等の構造部材用として使用される繊
維強化複合体の新規な成形方法、およびこれを実行する
に適した成形用型装置を提供する。
〔従来技術〕
高強度高弾性率の長繊維と熱硬化性のマトリックスレジ
ンからなる繊維強化複合体の成形方法のひとつとしてレ
ジンインジェクション(R1)と呼ばれる手法がある。
これは中空の成形型中に芯体となるプリフォームをセッ
トし、レジンを注入して含浸し加熱硬化させる方法であ
る。ここで[プリフォームJとは通常高強度高弾性率の
長繊維からなる織物基布を積層したもの、またはこれを
ステッチ糸により縫合一体化したもの、あるいは立体織
物・編組物など、三次元の繊維構造物を意味している。
第2図は一般的なR1成形法の実施態様をしめず概念図
である。図のようにプリフォーム8を成形型1の試料室
9にセットしたのちベントロ3を介して型内を減圧とし
、注入口2からマトリックスレジンを注入しプリフォー
ム8に均等に含浸せしめる。このあと注入口2、ベント
ロ3を密閉し、系全体を電熱ヒータなとの加熱手段(図
示されていない)により所定の温度・時間条件により加
熱処理してレジンを硬化させるのである。この時、レジ
ンの硬化時収縮特性により成形品表面にシワ・凹凸を生
じ、あるいは成形品内部にボイド・気泡を生じて製品の
表面品位が低下することがあり、これが従来技術の課題
のひとつとなっていた。
R1法においてはできるだけ硬化時のこのような体積変
化の小さいレジンを選択すべく配慮しているが、この分
野で多く使用される例えばエポキシ系レジンては硬化前
後で5%前後の体積変化が一般的であり、被加工体か成
形型内で型離れすることにより表面の平滑性が失われや
すく、はなはだしいときは表面にシワ・凹凸を生じる結
果となる。
これを防止するため、[法において被加工体を加圧状態
とし、この状態を維持しつつ系全体を加熱処理してレジ
ンを硬化させる手法として、試料室に注入したマトリッ
クスレジンに、油圧シリンダ等を介して直接に加圧する
ことか提案されている。しかしこの方法では、レジンの
硬化か進行して流動性か失われてくると(とくにレジン
注入口付近での硬化か進むと)、被加圧体の全体に均等
な加圧かなされにくくなる難点かある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はR1法のこのような問題点を改良するために、
レジンの硬化過程の始終にわたって被加工体の表面に適
当な圧力を付加することによって、シワ・凹凸・ボイド
・空泡などの生成を抑制し、品位良好な複合体部材の成
形を可能にする成形方法を提供することを意図したちの
である。
〔課題を解決するための手段〕
上記のような問題点を解決するために、■高強度高弾性
率繊維からなるプリフォームを、成形型内の実質的に密
閉された試料室中に置き、熱硬化性のマトリックスレジ
ンを試料室に注入してプリフォームに含浸せしめたのち
、あらかじめ該試料室内側に挿着された気密性膜により
試料室と隣接して形成される気室に加圧気体を導入して
、前記プリフォームおよびマトリックスレジンからなる
被加工体を加圧状態とし、この状態を保持しつつ成形型
を所定温度に加熱してマトリックスレジンを硬化させる
ことを特徴とする繊維強化複合体の成形方法 を提案する。また上記の方法を効果的に実施するために
、 ■マトリックスレジンの注入口およびベント口を有し実
質的に密閉された試料室と、該試料室の内側に挿着され
た気密性膜により試料室と隣接して形成される気室、お
よび該気室と連通ずる加圧気体の導入口を必須の構成要
件とする繊維強化複合体の成形用型装置 を提案する。
〔作用〕
RI成形法において、マトリックスレジンの注入口2を
有する実質的に密閉された試料室9と、この試料室中に
セットされる通常高強度高弾性率の補強繊維からなるプ
リフォーム8、および上記注入口2から注入されるマト
リックスレジンは基本的な要素である。
第1図は本発明の実施態様を示す概略図である。成形型
1の試料室9に挿着された気密性II!6と、これによ
り形成される気室7およびこれに連通した加圧導入口4
が本発明の特徴を構成する。すなわち図のようにプリフ
ォーム8をセットし、ベントロ3を介して試料室内を減
圧とし、注入口2からマトリックスレジンを注入し、プ
リフォーム8に均等に含浸せしめた後、注入口2、ベン
トロ3を密閉し、加圧導入口4がら加圧気体を導入して
気室7に圧力を付与し、これによってプリフォーム8と
マトリックスレジンからなる被加工体を加圧状態とし、
この状態を維持しつつ系全体を加熱処理してレジンを硬
化させる。このようにマトリックスレジンの硬化過程の
始終にわたり加圧状態をたもっことにより硬化時収縮変
形に起因する表面シワ・凹凸、あるいは成形品内部のボ
イド・空泡の形成を抑制することができる。
ここで、気密性膜6の作用は、プリフォーム8に含浸さ
れたマトリックスレジンか熱処理によりゲル化/硬化す
る過程で高粘稠化しつつ体積収縮する際に、所定の気圧
により被加工体表面と密接したまま追随し、その状態を
徐冷・型出しに至るまで継続することであり、このこと
によって被加工体表面の平滑性を保持することか出来る
[実施例] ・実施例1 炭素繊維織物(東し■トレカ■クロス#C06644B
)を縦350mm横120mmに裁断したもの14枚を
重ね合わせ、KEVLAR@アラミド紡績糸で周囲をロ
ックステッチして厚さ約5.5mmの積層体をつくり、
これをプリフォーム供試体8とした。
5S41鋼材により図2の構造の成形型1をつくった。
試料室9の内寸法は縦355mm横125mm幅5mm
である。内側面には3°の開きテーバをつけ、クロムメ
ツキ平滑仕上げしである。成形型1の密閉は0リング5
と、本体1aと本体1bに係合する計16本のM12ボ
ルト・ナツト (図示されていない)によりおこなわれ
る。
型内をフロン系離型材で処理したのち上記のプリフォー
ム8をセットした。
オートクレーブ用の加圧バッグフィルム(AIRTEC
HINTERNATIONAL INC,、WRITR
ON@$7400 ) 2m1l厚を400mmX 1
70mmに裁断したものを上記のプリフォーム8を覆う
かたちで試料室9上面に挿着し、この状態で成形型lを
密閉した。この成形型1を温度調節できる恒温室中に置
きベントロ3を真空ポンプ減圧系に、加圧気導入口4を
コンプレッサ圧空系にそれぞれ連結した。
エポキシレジンを表1の処方により配合し、真空ポンプ
減圧下に25分間攪拌して充分に脱気したのちレジン注
入口2から試料室へ注入した。注入はベントロ3による
減圧(−50〜−100mmHg)とレジンタンク液面
高さによる静圧差を利用し、内部の気泡残留を避けるた
め10cc/min以下の注入速度となるよう調節を行
った。
ベントロ3からのレジン温圧により試料室9内がレジン
で充満したことを確認したのち注入口2およびベントロ
3を再び密閉し、加圧気導入口4から圧空を導入してバ
ッグフィルム6と成形型lとにより形成される気室7に
ゲージ圧5kg/cm2の加圧をかけ、この状態のまま
表2のプログラムにしたがって恒温室の温度を変化させ
ることによってレジンを硬化させた。
硬化処理終了後−30℃/hrて徐冷して成形型を開き
成形品を取出し試料■とした。
表1 レジンの配合 表2 硬化温度プログラム ・比較例1 上記(1)において、a)成形型1中にオートクレーブ
用バッグフィルムを挿着しない、b)レジン注入後に圧
空の導入を行わない 以外は全く同じ操作を行って得た
成形品を試料■とした。
試料工および■についてそれぞれn=5回の成形試行を
行い、得られた成形品について光沢・ひけ・ボイドによ
る表面品位の目視評価を行った結果表3の知見かえられ
た。すなわち本発明の装置および方法により成形された
試料工は、 R1法において通常行われる手法による試
料■より表面の仕上がり状態が良好であり、ボイドの生
成も抑止されていることが確認された。
表3 成形品の評価 〔効果〕 以上の様に、本発明の方法においては、マトリックスレ
ジンを加熱して硬化させる際に、気密性膜か被加工体と
密接したまま追随するため、マトリックスレジンか体積
変化しても、成形型と被加工体の型離れを防止でき、光
沢か高くボイド、ひけのない繊維強化複合体を生産でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願発明の概略図、第2図は従来技術の概略図
である。 l 成形型  1a 本体  lb 本体2 注入口 
  3 ベントロ 4 加圧導入口    50リング 6 気密性膜     7 気室 8 プリフォーム   9 試料室 第1図 第2図 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 平成2年特許願第152164号 、20発明の名称 繊維強化複合体の成形方法および装置 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 恒 知的財産部(0566)24−3305.3306
4、補正命令の日付(発送日) 平成4年1月28日(発送日) 5、補正の対象 明細書:特許請求の範囲の欄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高強度高弾性率繊維からなるプリフォームを、成形
    型内の実質的に密閉された試料室中に置き、熱硬化性の
    マトリックスレジンを試料室に注入してプリフォームに
    含浸せしめたのち、あらかじめ該試料室内側に挿着され
    た気密性膜により試料室と隣接して形成される気室に加
    圧気体を導入して、前記プリフォームおよびマトリック
    スレジンからなる被加工体を加圧状態とし、この状態を
    保持しつつ成形型を所定温度に加熱してマトリックスレ
    ジンを硬化させることを特徴とする繊維強化複合体の成
    形方法。 2、マトリックスレジンの注入口およびベント口を有し
    実質的に密閉された試料室と、該試料室の内側に挿着さ
    れた気密性膜により試料室と隣接して形成される気室、
    および該気室と連通する加圧気体の導入口を有する、繊
    維強化複合体の成形用型装置。
JP2152164A 1990-06-11 1990-06-11 繊維強化複合体の成形方法および装置 Pending JPH04208416A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002307463A (ja) * 2001-04-17 2002-10-23 Toray Ind Inc 繊維強化樹脂の製造方法
JP2006150614A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Toho Tenax Co Ltd Frp製中空部材の樹脂トランスファー成形法
JP2008501543A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト 複合要素の製造方法及び、複合要素
JP2014517779A (ja) * 2011-05-06 2014-07-24 スネクマ 複合材料製の部品の射出成形方法

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