JP2007118598A - Method and apparatus for manufacturing preform - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing preform Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007118598A JP2007118598A JP2006266724A JP2006266724A JP2007118598A JP 2007118598 A JP2007118598 A JP 2007118598A JP 2006266724 A JP2006266724 A JP 2006266724A JP 2006266724 A JP2006266724 A JP 2006266724A JP 2007118598 A JP2007118598 A JP 2007118598A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheet
- jig
- fiber laminate
- preform
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 115
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 69
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 69
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 51
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 29
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 26
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 13
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 17
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 10
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920006284 nylon film Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 2
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 102100040287 GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein Human genes 0.000 description 1
- 101710185324 GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein Proteins 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、繊維強化プラスチック(以下、単にFRPという。)製の構造体をResin Transfer Molding法(以下、単にRTM法という。)、Resin Film Infusion法などで製造する際に使用する繊維積層体(以下、単にプリフォームという。)の製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、航空機、船舶、自動車部材の構造部材であるFRP製スキンパネルの補強部材となる航空機翼のストリンガーやリブ、船舶の船底補強のスティフナやリブなどの成形に使用するプリフォームの製造方法において、プリフォームの一括賦形による製造時間短縮およびプリフォームの寸法精度向上や品位向上等を実現させることのできるプリフォームの製造方法に関する。 The present invention provides a fiber laminate used when a structure made of fiber reinforced plastic (hereinafter simply referred to as FRP) is produced by the Resin Transfer Molding method (hereinafter simply referred to as RTM method), Resin Film Infusion method or the like ( Hereinafter, it is simply referred to as a preform). More specifically, for example, preforms used for forming stringers and ribs of aircraft wings that serve as reinforcing members for FRP skin panels that are structural members of aircraft, ships, and automobile members, and stiffeners and ribs for reinforcing ship bottoms. In a manufacturing method, the present invention relates to a preform manufacturing method capable of realizing a shortening of manufacturing time by batch forming of preforms and improvement of dimensional accuracy and quality of the preform.
従来、例えば、航空機、自動車、船舶、建築などの複合材料構造部材の成形方法においては、RTM成形法が生産性と製造コストの点で優れることから広く採用され、最近では樹脂注入工程において成形すべき繊維積層体をバッグ材で密閉し、減圧吸引した状態でマトリクス樹脂を注入する、いわゆるVacuum−Assisted Resin Tranfer Molding(真空RTM成形)法が主流になっている。 Conventionally, for example, RTM molding methods have been widely adopted in molding methods of composite material structural members such as aircraft, automobiles, ships, and buildings because they are excellent in terms of productivity and manufacturing cost. The so-called Vacuum-Assisted Resin Transfer Molding (vacuum RTM molding) method, in which the fiber laminate is sealed with a bag material and injected with a matrix resin in a state of being sucked under reduced pressure, has become the mainstream.
RTM成形は、予め強化繊維基材を積層してなる繊維積層体を最終製品形状に賦形したプリフォームを準備した後、このプリフォームにマトリクス樹脂を注入、硬化する特徴を有する。このため、繊維積層体を最終製品形状に賦形するプリフォーム工程が必要であり、最終製品の形状、品位はプリフォームの形状に大きく依存するため、プリフォーム工程は非常に重要な工程である。 RTM molding is characterized in that after preparing a preform in which a fiber laminate formed by previously laminating a reinforcing fiber substrate is shaped into a final product shape, a matrix resin is injected into the preform and cured. For this reason, a preform process for shaping the fiber laminate into the final product shape is necessary, and the shape and quality of the final product largely depend on the shape of the preform, so the preform process is a very important process. .
繊維積層体を3次元形状に賦形する時に、プリフォームに皺が生じやすいため、強化繊維基材を一枚毎に賦形することもあるが、積層枚数が多数の場合、プリフォーム工程に長時間を要するなどの問題がある。そのため、予め強化繊維基材を所定の積層構成に基づき積層した繊維積層体を最終製品形状に一括賦形することが求められている。 When forming a fiber laminate into a three-dimensional shape, wrinkles are likely to occur in the preform, so the reinforcing fiber base material may be formed one by one. There are problems such as taking a long time. Therefore, it is required to collectively shape a fiber laminate obtained by previously laminating a reinforcing fiber base based on a predetermined lamination configuration into a final product shape.
繊維積層体からC型などの3次元形状のプリフォームを得る従来の方法として、複数枚の繊維積層体を所望の形状の治具に配置した後、まとめてバッグ材で覆い、内部を真空圧状態にして、大気圧で繊維積層体を治具に押しつけつつ加熱を行う方法がある(例えば、特許文献1参照)。このような単に真空圧を利用して賦形する方法では、作業の効率という点では優れるものの、加圧する方向、順序を制御することができないため、曲げの内側と外側の周長の差を緩和するような基材間のすべりが円滑におこらず、曲げのコーナー部に皺やたるみが生じるという問題があった。この皺やたるみを有するプリフォームを用いて成形した場合、成形品の表面にも皺が生じたり、たるみ部分には樹脂リッチ層やボイドが生じたりするなどの品位低下が見られる可能性が大きい。 As a conventional method of obtaining a three-dimensional shape preform such as a C shape from a fiber laminate, a plurality of fiber laminates are placed in a jig having a desired shape and then collectively covered with a bag material. There is a method in which heating is performed while pressing the fiber laminate against a jig at atmospheric pressure (see, for example, Patent Document 1). Although this method of simply using vacuum pressure is excellent in terms of work efficiency, the direction and sequence of pressurization cannot be controlled, so the difference in circumference between the inside and outside of the bend is alleviated. There is a problem that the sliding between the base materials does not occur smoothly and wrinkles and sagging occur at the corners of the bending. When molding is performed using a preform having wrinkles or sagging, there is a high possibility that the surface of the molded product will be wrinkled or that the quality will be deteriorated such as a resin-rich layer or void in the sagging portion. .
また、3次元形状のプリフォームを得る別の技術として、繊維積層体を雌型冶具上に載せ、雌型内に雄型冶具を押し込むことで所定形状のプリフォームを作る方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この方法も雄型を雌型に押し込む際に基材がずれたり、皺が生じてしまう。また、両面金型を必要とするため、航空機主翼部材などの大型成型品のプリフォームを準備するために、金型設備のコストが高くなってしまうという問題を有していた。
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、簡易的な設備で、繊維積層体を一括賦形することにより、皺やたるみなどの品位が損なわれることがなく、また優れた力学特性を有する繊維強化プラスチックを得ることができるプリフォームの製造方法および製造装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve such conventional problems, and by forming a fiber laminate in a simple manner with simple equipment, the quality such as wrinkles and sagging is not impaired, and excellent mechanical properties It is an object of the present invention to provide a preform manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of obtaining a fiber reinforced plastic having the following.
上記課題を達成するために、本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
(1)少なくとも下記(A)〜(D)の工程を含むことを特徴とするプリフォームの製造方法。
(A)ツール面上に治具を配置し、その上に繊維積層体を配置する繊維積層体のセット工程。
(B)前記繊維積層体の上側に前記治具の展開図形状に形成されたシートを、該シートの展開基準領域が治具の対応する面に実質的に重なるように配置するシートのセット工程。
(C)前記シートを介して繊維積層体に圧力をかけることにより、繊維積層体を治具の形状に沿わせた際に、治具とツール面で形成されるコーナー部に前記シートが密着しない位置に前記シートの端部を固定するシートの固定工程。
(D)前記シートを介して前記繊維積層体に圧力を加える圧力付加工程。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration. That is,
(1) A method for producing a preform, comprising at least the following steps (A) to (D).
(A) A step of setting a fiber laminate in which a jig is arranged on the tool surface and a fiber laminate is arranged thereon.
(B) Sheet setting step in which a sheet formed in a developed view shape of the jig is arranged on the upper side of the fiber laminate so that a development reference area of the sheet substantially overlaps a corresponding surface of the jig. .
(C) When a pressure is applied to the fiber laminate through the sheet, the sheet does not adhere to the corner formed by the jig and the tool surface when the fiber laminate is made to conform to the shape of the jig. A sheet fixing step of fixing the end of the sheet to a position.
(D) A pressure application step of applying pressure to the fiber laminate through the sheet.
(2)前記圧力付加工程(D)において、まず、シートの展開基準領域に圧力を付与した後、シートの展開端部に向かって圧力付与領域を拡大していくことを特徴とする前記(1)に記載のプリフォームの製造方法。 (2) In the pressure applying step (D), first, after applying pressure to the development reference area of the sheet, the pressure application area is expanded toward the development end of the sheet (1) ) A method for producing a preform according to the above.
(3)前記シートの固定工程(C)において、シートの端部を固定する位置を、ツール面と治具で形成される治具の輪郭線を法線方向に平行移動した線上に設定することを特徴とする前記(1)または(2)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。 (3) In the sheet fixing step (C), the position for fixing the end of the sheet is set on a line obtained by translating the contour line of the jig formed by the tool surface and the jig in the normal direction. The method for producing a preform according to any one of (1) and (2) above.
(4)シートの伸度が0.002%以上30%以下の範囲内であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。 (4) The method for producing a preform according to any one of (1) to (3), wherein the elongation of the sheet is in the range of 0.002% to 30%.
(5)繊維積層体の層間に樹脂材料を含むことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。 (5) The method for producing a preform according to any one of (1) to (4), wherein a resin material is included between layers of the fiber laminate.
(6)バッグ材で少なくとも繊維積層体を覆って真空引きすることにより、シートを介して繊維積層体に圧力を加えることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。 (6) The plug according to any one of (1) to (5) above, wherein pressure is applied to the fiber laminate through a sheet by covering the fiber laminate with a bag material and evacuating it. Reform manufacturing method.
(7)前記圧力付加工程(D)において、少なくとも繊維積層体を40℃以上180℃以下の範囲内に加熱することを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。 (7) The preform according to any one of (1) to (6), wherein in the pressure application step (D), at least the fiber laminate is heated within a range of 40 ° C. to 180 ° C. Manufacturing method.
(8)前記シートが繊維積層体に対して離型性を有するものであることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。 (8) The method for producing a preform according to any one of (1) to (7), wherein the sheet has releasability with respect to the fiber laminate.
(9)プリフォームの強化繊維体積含有率Vpfが35%〜65%であることを特徴とする、(1)〜(8)のいずれかに記載のプリフォームの製造方法によって得られたプリフォーム。 (9) The preform obtained by the method for producing a preform according to any one of (1) to (8), wherein the reinforcing fiber volume content Vpf of the preform is 35% to 65%. .
(10)(9)に記載のプリフォームに、マトリックス樹脂を注入、含浸、硬化して得られる強化繊維体積含有率Vfが40%〜72%の範囲内である繊維強化プラスチック成形品。 (10) A fiber-reinforced plastic molded article having a reinforcing fiber volume content Vf in the range of 40% to 72% obtained by injecting, impregnating and curing the matrix resin into the preform according to (9).
(11)少なくとも下記(A)〜(D)の手段を含むことを特徴とするプリフォームの製造装置。
(A)治具を配置するためのツールと、該ツール面上に配置された治具と、さらに該治具の上面に配置される繊維積層体とを有する繊維積層体のセット手段。
(B)前記繊維積層体の上側に配置される前記治具の展開図形状に形成されたシートを有し、該シートは該シートの展開基準領域が治具の対応する面に実質的に重なるように配置されるようにしたシートのセット手段。
(C)前記シートを介して繊維積層体に圧力をかけることにより、繊維積層体を治具の形状に沿わせた際に、治具とツール面で形成されるコーナー部に前記シートが密着しない位置に前記シートの端部を固定するシートの固定手段。
(D)前記シートを介して前記繊維積層体に圧力を加える圧力付加手段。
(11) A preform manufacturing apparatus comprising at least the following means (A) to (D).
(A) A fiber laminate setting means comprising a tool for placing a jig, a jig placed on the tool surface, and a fiber laminate placed on the upper surface of the jig.
(B) a sheet formed in a developed view shape of the jig disposed on the upper side of the fiber laminate, and the sheet has a developed reference area substantially overlapping a corresponding surface of the jig. Sheet setting means arranged in such a manner.
(C) When a pressure is applied to the fiber laminate through the sheet, the sheet does not adhere to the corner formed by the jig and the tool surface when the fiber laminate is made to conform to the shape of the jig. A sheet fixing means for fixing the end of the sheet to a position.
(D) Pressure applying means for applying pressure to the fiber laminate through the sheet.
本発明は、上記構成を採用することにより、簡易な設備で、繊維積層体を一括賦形することにより、皺やたるみなどを抑制でき、品位の優れたプリフォームを得ることができる。 By adopting the above configuration, the present invention can suppress wrinkles, sagging, and the like by batch forming the fiber laminate with simple equipment, and can obtain a preform having excellent quality.
以下、さらに詳しく本発明のプリフォームの製造方法および製造装置について図面を用いて説明する。 Hereinafter, the preform manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は本発明のプリフォームの製造方法および製造装置を説明するための概略断面図であり、図2は図1の斜視図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a preform manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of FIG.
本発明のプリフォームの製造方法および製造装置は、炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維基材2からなる繊維積層体1を、ツール5面上にセットされた所望の形状の治具4の上側に配置し、その上から治具4の展開図形状に形成されたシート3で該シート3の展開基準領域が治具4の対応する面に実質的に重なるように配置させ、さらに繊維積層体1を加圧して治具4の形状に沿わせた後も、治具4とツール5面で形成されるコーナー部7にシート3が密着しない位置にシート3をツール5面上の固定部6に固定させ、さらに該シート3を介して繊維積層体1全体に圧力を加えて所望の形状にせしめてプリフォームを製造するものである。
The preform manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention includes an upper side of a
すなわち、本発明のプリフォームの製造方法および製造装置は、次に記載する(A)〜(D)の工程または手段を少なくとも含んでなるものである。
(A)ツール面上に配置された治具の上側に繊維積層体を配置する繊維積層体のセット工程もしくは手段。
(B)前記繊維積層体の上側に前記治具の展開図形状に形成されたシートを、該シートの展開基準領域が治具の対応面に実質的に重なるように配置するシートのセット工程もしくは手段。
(C)前記シートを介して繊維積層体に圧力をかけることにより、繊維積層体を治具の形状に沿わせた際に、治具とツール面で形成されるコーナー部に前記シートが密着しない位置に前記シートの端部を固定するシートの固定工程もしくは手段。
(D)前記シートを介して前記繊維積層体に圧力を加える圧力付加工程もしくは手段。
That is, the preform manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention includes at least the following steps (A) to (D) or means.
(A) A fiber laminated body setting step or means for arranging the fiber laminated body on the upper side of the jig arranged on the tool surface.
(B) a sheet setting step in which a sheet formed in a developed view shape of the jig is arranged on the upper side of the fiber laminate so that a development reference area of the sheet substantially overlaps a corresponding surface of the jig; means.
(C) When a pressure is applied to the fiber laminate through the sheet, the sheet does not adhere to the corner formed by the jig and the tool surface when the fiber laminate is made to conform to the shape of the jig. A sheet fixing step or means for fixing the end of the sheet to a position.
(D) A pressure applying step or means for applying pressure to the fiber laminate through the sheet.
上記(A)の工程もしくは手段において、ツール5は治具4を配置するために平面状の型に形成されたものであり、治具4は繊維積層体1を所望の形状に賦形するための所望の3次元の立体形状に形成されたものであり、後述する圧力付加工程で加える圧力によって塑性変形しないような材質である金属製、合成樹脂製またはGFRP、CFRP製が好ましい。
In the process or means of (A) above, the
繊維積層体1は強化繊維基材2が複数枚積層されたものである。積層枚数は特に限定されるものではなく、一括で賦形できることから枚数が多ければ多いほど効率が良く本発明の効果を発揮することができる。強化繊維基材2の強化繊維としてはカーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が好ましいが、強化繊維の形態については、成形すべきFRPにより、織物、一方向基材などの用途に応じて様々なものを使用することができ、目付、繊維の繊度、弾性率等の諸特性値についても同様である。
The
また、基材間は、取り扱い性の観点から熱可塑性樹脂を含む樹脂材料を介して接合されていることが好ましい。基材間が接合一体化されていることにより、繊維積層体1を治具に配置する際の搬送性が向上し、また、賦形時の基材のずれや脱落によるプリフォーム不良を防止することができる。また、接合部の強さや分布などは適宜選択することができ、取り扱い性を満たし、且つ、繊維積層体1を賦形したときに曲げの内側と外側の周長の差を緩和するような基材間のすべりが円滑におこるならば、特に限定されるものではない。
Moreover, it is preferable that the base material is joined via the resin material containing a thermoplastic resin from a viewpoint of handleability. Since the substrates are joined and integrated, the transportability when placing the
上記(B)の工程もしくは手段において、治具4の展開図形状に形成されたシート3とは、(1)治具4の立体形状を構成する面を平面上に展開した治具形状展開領域(展開する面は賦形する形状によって適宜選択可能)、と(2)ツール5の面を覆う領域、の2つの領域を有した形状を成すシートのことをいう。
In the process or means of (B) above, the
治具形状展開領域は、後述する面圧付加工程において、シートが繊維積層体に密着でき、かつ、後述する面圧付加時に治具とツール面からなるコーナー部に密着しないのであれば、特に限定されるものではなく、展開する面、部分は適宜選択することができる。また、治具とプリフォームの賦形形状が異なる場合は、プリフォーム形状を構成する面を平面上に展開して治具形状展開領域としても良い。また治具形状展開領域は治具形状が複雑で、同一平面で展開できない場合は、複数の平面を継ぎ合わせて形成しても良い。 The jig shape development region is particularly limited as long as the sheet can be in close contact with the fiber laminate in the surface pressure applying step described later and is not in close contact with the corner portion formed of the jig and the tool surface when the surface pressure is applied described later. The surface and the part to be developed can be appropriately selected. Further, when the shaping shape of the jig and the preform is different, the surface constituting the preform shape may be developed on a plane to form a jig shape development region. Further, the jig shape development region may be formed by joining a plurality of planes when the jig shape is complicated and cannot be developed on the same plane.
ツール面を覆う領域の形状は、後述するシートの固定位置に固定できる形状ならば特に限定されるものではない。 The shape of the region covering the tool surface is not particularly limited as long as the shape can be fixed to a fixing position of the sheet described later.
また、シートの展開基準領域とは、(A)の繊維積層体1のセット工程もしくは手段において、治具4の上に繊維積層体1を配置したときに治具4と繊維積層体1が接する面(図1では治具の上面部)に対応するシートの領域のことである。ここで、シートの展開基準領域が治具4の対応する面に実質的に重なるとは、圧力付加工程(D)において、シートが、治具4の形状に沿うように変形する時に、各面が抵抗なく沿える程度に、展開基準領域と治具4の対応する面の中央の位置と方向が一致している状態をいい、通常、ズレが、0〜20mm、0〜±10°以内であれば、かかる状態をえることができる。
In addition, the sheet development reference region refers to the
治具4の展開図形状に形成されたシート3を用いることにより、圧力付加工程(D)において、シート3が隙間なく繊維積層体1に密着することができるので、シート3を介して繊維積層体1に隈なく力を伝えることができ、結果として皺のないプリフォームを得ることができる。
By using the
また、本発明で用いるシート3は、(C)工程で圧力を付与した際に伸びずに、治具4とツール5面からなるコーナー部7に密着しないことが求められるため、伸縮性の小さいものが好ましい。そのため、シート3に用いる材料の伸度は、0.002%以上30%以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、0.002%以上10%以下の範囲内である。伸度が0.002%未満の場合、伸度が小さすぎるために、複雑形状への賦形が困難であるため、好ましくない。一方、30%より大きいと、圧力をかけた場合シート3自体が伸びることにより、繊維積層体1を治具4に密着、賦形させる力を十分に発現できないため、好ましくない。
In addition, the
ここでいうシートの伸度とは、JIS L1096−6(引張り強さ及び伸び率)に準じて測定した値をいう。具体的には、先ずシートから幅5cm、長さ30cmになるように裁断し、試験片とする。次に、試験片を引っ張り試験機のつかみでつかみ間隔が20cmとなるように把持し、引っ張り速度30cm/minで試験を行い、切断時の伸びを測定した。伸度は以下の式で算出し、5回の測定の平均値で表す。 Here, the elongation of the sheet refers to a value measured according to JIS L1096-6 (tensile strength and elongation). Specifically, first, the sheet is cut so as to have a width of 5 cm and a length of 30 cm to obtain a test piece. Next, the test piece was held with a tensile tester so that the holding interval was 20 cm, the test was performed at a pulling speed of 30 cm / min, and the elongation at the time of cutting was measured. The elongation is calculated by the following formula and expressed as an average value of five measurements.
具体的なシート3の材質としては、ガラスクロス、アラミドクロス、金属などの薄板等を用いることが可能である。
As a specific material of the
さらに本発明で用いるシート3は、繊維積層体1に対し離型性があることが好ましい。シート3は繊維積層体1に圧力を付与する際に、直接に繊維積層体1に接触するため、繊維積層体1に対して離型性を有していないと、圧力付与後にシート3を繊維積層体1から外すときに繊維積層体1の品位を劣化させる懸念があるため好ましくない。とりわけ、強化繊維基材2が、層間強化もしくはタック性付与による取り扱い性の向上を目的として、基材の表面に熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂もしくはその両方を有している場合には、シート3が繊維積層体1に密着するため、シート3に離型性が求められる。
Furthermore, the
具体的には、上記のガラスクロス、アラミドクロス、金属薄板などの表面は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー)、ETFE(エチレンテトラフルオロエチレン共重合体)などのフッ素樹脂等がコーティングされていることが好ましい。 Specifically, the surface of the above glass cloth, aramid cloth, metal thin plate, etc. is made of PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl). It is preferable that a fluororesin such as vinyl ether copolymer) or ETFE (ethylene tetrafluoroethylene copolymer) is coated.
上記(C)の工程もしくは手段における、シート3の固定部6を図3を用いて説明する。シート3の固定部6は繊維積層体1を加圧して治具4の形状に沿わせた後も、治具4とツール5面で形成されるコーナー部7にシート3が密着しない位置とする。またここでいうコーナー部7は、治具4の製品部よりも下側部分とツール5面で形成される部分をいう。前述の様に固定部6を設定することにより、コーナー部7では、シートが繊維積層体1または治具に密着しない、つまり繊維積層体1には圧力がかからない。シート3をコーナー部7に密着させないことにより、圧力を付加したときに、A部に付加された圧力がシート3と繊維積層体1の間に、下方向にずりさげるような力Fを生む。この力Fが働くことにより賦形中にシートを介して繊維積層体1に下方向にテンションがかかる。この下方向への力Fが作用することは、皺などの不良のないプリフォームが得られる条件の一つであるが、以下に図8を用いて説明する。繊維積層体1に圧力が付加されると、板厚が減少するが、それにより圧力付加後の繊維積層体11のコーナーR部の周長は圧力付加前の繊維積層体1に比べて短くなる。この短くなった周長差分が緩和されずにそのまま残ると、皺に繋がってしまうが、図に示すように下方向にずりさげる力Fが繊維積層体に作用し続けることにより、この周長差が端部に逃げやすくなり、結果として皺のないプリフォームを得ることができる。
The fixing
また、図4は図3の治具4、ツール5、固定部6を真上から見た図であるが、シート3の端部を固定する固定部6の位置は、ツール5面と治具4で形成される治具4の輪郭線8を法線方向に平行移動した線上に設定することが好ましい。
4 is a view of the
固定部6がツール5面と治具4で形成される治具4の輪郭線8を法線方向に平行移動した線上に設定された位置でないと、シート3と繊維積層体1との間に隙間やシート3で覆えない部分がでてくる。シート3と繊維積層体1の間に隙間や覆えない部分があると、圧力を付与したときにシート3を介して圧力を付与できない部分が生じてしまい、皺などの形状不良の発生の原因になる。また平行移動した線は、ずれ角α°の範囲を有していても良く、具体的なα°としては上述した効果が得やすいことから、±10°以内であることが好ましく、より好ましくは±5°以内であり、さらに好ましくは±3°以内である。
If the fixing
シート3の固定方法は、圧力付加中に固定がはずれたりしなければ限定されるものではないが、テープ等の粘着力を用いたシート固定、磁石により挟み込み、機械的に圧力を付与するシート固定、ピン等を刺すシート固定、磁石シートと金型を磁力により固定する等の方法や、これらの組み合わせ方法が好ましく使用される。
The fixing method of the
上記(D)の工程もしくは手段において、圧力は図1に示すように、シート3を介して図の矢印で示す方向に圧力を繊維積層体1に加える。この場合の圧力としては、30kPa以上500kPa以下が好ましい。この圧力が30kPa未満であると前記繊維積層体1の押さえが不十分であるため成形工程で皺になり易く、一方、500kPaを越えると、前記シート3が賦形中に破断する懸念がある。
In the step (D) or means, as shown in FIG. 1, the pressure is applied to the
図9は繊維積層体1に圧力が付加される順番を説明するためのものであるが、シート3は図9の(a)に示すようようにシートの展開基準領域が治具の対応面上に実質的に重なるように配置する。
そうすることにより、図9の(b)に示すようにシート3に圧力を付加したときに、先に凸部を形成する繊維積層体1に力がかかり、繊維積層体1の上面部を先に賦形することができる。続いて、側面部を形成する繊維積層体1の側面上方から下方に向かって力が付与される(図9の(c)(d)参照)ために、繊維積層体1の側面上方から順番に賦形することができ、屈曲部の繊維積層体1の内外の周長の差を緩和するすべりが円滑に起こるため、皺やたるみを抑制した賦形が可能となる。従来の賦形方法では、ランダムな位置に力を付与していたので、先に曲面部の両脇が固定されると、その間に挟まれた部分が周長差を端部に円滑に逃がすことができず、結果として皺が発生していたが、本発明の賦形方法により、内外の周長差を緩和するすべりを円滑に起こすことができる様になった。
また上述の効果をより良好に得るため、シートの展開基準領域と治具の対応面のずれ角β°は±5°以内であることが好ましく、±3°以内であれば、より好ましい。
FIG. 9 is a diagram for explaining the order in which pressure is applied to the
By doing so, when pressure is applied to the
Further, in order to obtain the above-described effect better, the deviation angle β ° between the sheet development reference region and the corresponding surface of the jig is preferably within ± 5 °, more preferably within ± 3 °.
具体的な圧力付加方法としては、シートの展開基準領域に圧力を賦与した後、シートの展開端部に向かって圧力賦与領域が拡大していけば特に限定されるものではないが、設備が簡便であることから、ツール5の面の全体をバッグ材で覆い、周囲を密閉し、ツール5とバッグ材で形成される閉空間内を吸引して減圧雰囲気にする、真空バック方式が好ましく使用される。
The specific pressure application method is not particularly limited as long as the pressure application area is expanded toward the development end of the sheet after applying pressure to the development standard area of the sheet, but the equipment is simple. Therefore, a vacuum bag method is preferably used in which the entire surface of the
また、圧力付加の際に少なくとも繊維積層体1を含む全体の温度を加熱することが好ましい。加熱温度の範囲は40℃以上180℃以下の範囲内に加熱することが好ましく、より好ましくは50℃以上130℃以下である。その理由は基材間の樹脂材料などを介して効率良く、所望の形状に賦形した状態を維持、固定できるからである。
Moreover, it is preferable to heat the entire temperature including at least the
本発明は、以上の(A)〜(D)の4工程もしくは手段を経ることにより、簡易な設備で皺やうねり等の少ない品位に優れたプリフォームを得ることができる。 According to the present invention, a preform excellent in quality such as wrinkles and undulations can be obtained with simple equipment by passing through the above four steps or means (A) to (D).
本発明のプリフォームは、上記プリフォームの製造方法によって得られ、且つ強化繊維体積含有率Vpfが35%〜65%の範囲内であることが好ましい。 The preform of the present invention is preferably obtained by the above-described preform manufacturing method, and the reinforcing fiber volume content Vpf is preferably in the range of 35% to 65%.
該強化繊維体積含有率Vpfが35%未満であると、プリフォームが嵩高となるので、成形品であるFRPの強化繊維体積含有率が低下するため好ましくない。一方、該強化繊維体積含有率Vpfが65%よりも大きいと、マトリックス樹脂が含浸しにくくなり、未含浸やボイドなどの欠陥が発生しやすくなるため好ましくない。 When the reinforcing fiber volume content Vpf is less than 35%, the preform becomes bulky, which is not preferable because the reinforcing fiber volume content of the FRP that is a molded product is lowered. On the other hand, when the reinforcing fiber volume content Vpf is larger than 65%, it is difficult to impregnate the matrix resin, and defects such as non-impregnation and voids are likely to occur.
また、プリフォームの形状を維持、固定するために、基材間に樹脂材料が付着していることが好ましい。 Further, in order to maintain and fix the shape of the preform, it is preferable that a resin material adheres between the base materials.
樹脂材料としては、粒子状樹脂、繊維状樹脂またはフィルム状樹脂が付着していることが望ましい。具体的な樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられ、これらを単独で使用しても組み合わせて使用しても良い。 As the resin material, it is desirable that particulate resin, fibrous resin, or film resin is adhered. Specific resin materials include thermoplastic resins and thermosetting resins, and these may be used alone or in combination.
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルケトンケトン、これらの変性樹脂、共重合樹脂などを使用するのが好ましく、その中でもポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルホンを使用するのが層間の強度を増加させることができる点でより好ましい。 Examples of thermoplastic resins include polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene ether, polyethernitrile, polyetheretherketone, and polyetherketoneketone, their modified resins, copolymer resins, etc. Among them, it is preferable to use polyamide, polyether imide, polyphenylene ether, or polyether sulfone, because the strength between the layers can be increased.
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などが好ましく使用することができる。 As the thermosetting resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, phenol resin and the like can be preferably used.
また、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を組み合わせて使用することは、両者の優れた点を両立でき好ましい。例えば、熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂で改質することにより、熱可塑性樹脂の耐溶剤性を熱硬化性樹脂により改善しかつ、熱可塑性樹脂の特有の高い靭性向上効果を得ることが可能となる。 In addition, it is preferable to use a combination of a thermoplastic resin and a thermosetting resin because both excellent points can be achieved. For example, by modifying a thermoplastic resin with a thermosetting resin, it is possible to improve the solvent resistance of the thermoplastic resin with the thermosetting resin, and to obtain a characteristic high toughness improvement effect of the thermoplastic resin. Become.
本発明のFRP成形品は、上記プリフォームにマトリックス樹脂を注入し、強化繊維体積含有率Vfが40%〜72%の範囲内にあることを特徴とするものである。 The FRP molded product of the present invention is characterized in that a matrix resin is injected into the preform and the reinforcing fiber volume content Vf is in the range of 40% to 72%.
すなわち、FRPの強化繊維体積含有率Vfが40%よりも低いと、FRPとして強度、弾性率が低く、所定の力学特性を発現するためには、厚みが必要となり、結果として軽量化の効果が小さくなる懸念があるため、好ましくない。 That is, when the reinforcing fiber volume content Vf of the FRP is lower than 40%, the strength and elastic modulus of the FRP are low, and a thickness is required to express the predetermined mechanical properties, resulting in the effect of weight reduction. This is not preferable because there is a concern of becoming smaller.
一方、強化繊維体積含有率Vfが72%よりも高いと、マトリックス樹脂の量が少なすぎることにより、ボイドなどの欠陥が発生しやすいため好ましくない。 On the other hand, if the reinforcing fiber volume content Vf is higher than 72%, the amount of the matrix resin is too small, and defects such as voids are likely to occur.
また、FRPの強化繊維体積率Vfは、プリフォームの強化繊維体積率Vpf−5%以上Vpf+20%以下に調節することが好ましい。マトリックス樹脂注入前のVpfで表される単位体積当たりの強化繊維含有量の値と、成形後のVfで表される単位体積当たりの強化繊維含有量の値との差を、上記範囲内に制御することにより、含浸から成形に至る過程における厚み変化を抑制でき、ひいてはかかる厚み変化に伴う周長差変化に起因する積層体各層のズレが抑えられることから、基材のシワの発生をより効果的に抑えることができるためである。FRPの強化繊維体積率Vfは、プリフォームにマトリックス樹脂を注入した後、吸引口および/もしくは真空吸引口からマトリックス樹脂を吸引する時間や温度、さらにはプリフォームへの外部からの加圧などにより、マトリックス樹脂の排出量を制御することにより調整可能である。 Moreover, it is preferable to adjust the reinforcing fiber volume fraction Vf of the FRP to a reinforcing fiber volume fraction Vpf−5% or more and Vpf + 20% or less of the preform. The difference between the value of reinforcing fiber content per unit volume represented by Vpf before matrix resin injection and the value of reinforcing fiber content per unit volume represented by Vf after molding is controlled within the above range. As a result, the thickness change in the process from impregnation to molding can be suppressed, and as a result, the displacement of each layer of the laminate due to the change in the circumferential length accompanying such thickness change can be suppressed. This is because it can be suppressed. The FRP reinforcing fiber volume fraction Vf is determined by the time and temperature at which the matrix resin is sucked from the suction port and / or the vacuum suction port after the matrix resin is injected into the preform, and further from the external pressure applied to the preform. It can be adjusted by controlling the discharge amount of the matrix resin.
以下に本発明のFRP成形品の製造方法の一例について、図面を用いて詳細に説明する。先ず図10に示すように、ベースツール5面上に配置された治具4の所定位置に上記方法で作成したプリフォーム12を配置する。ベースツール5や治具4は、別途準備する手間が省けることから、プリフォームの製造に用いたものをそのまま転用することが好ましい。
Below, an example of the manufacturing method of the FRP molded product of this invention is demonstrated in detail using drawing. First, as shown in FIG. 10, the
次に、マトリックス樹脂を注入して成形するために必要な成形用副資材を配置する。ここでいう成形用副資材とは、ピールプライ13、樹脂流路用メディア14、などのことである。図10では、プリフォーム12の上にピールプライ13、ピールプライ13の上に樹脂流路用メディア14を配置している。また治具4の一端側の位置にはマトリックス樹脂の注入口が設けられているとともに、該注入口16に対応する治具の他端側の位置にはプリフォーム12および成形用副資材の上から全体を覆うバッグ材9とツール5面で構成されるキャビティを真空吸引する吸引口が設けられている。該注入口16、吸引口17は別途チャンネル材などを配置してもよいが、配置の手間が省けることから、ベースツール5にあらかじめ溝加工されているものが好ましい。
Next, a molding auxiliary material necessary for injecting and molding the matrix resin is disposed. The auxiliary material for molding here refers to the
さらに、該注入口16の上から治具4にかけて、マトリックス樹脂をプリフォームに導くメディア14が配置されている。樹脂流路用メディア14は、ポリプロピレンやポリエチレンなどからなる厚みが0.15〜1.0mm程度のネット状物が好ましく用いられる。
Further, a medium 14 for guiding the matrix resin to the preform is disposed from above the
また、吸引口17からはマトリックス樹脂を吸引するための樹脂流路用メディア18が配置されている。樹脂流路用メディア18は、樹脂流路用メディア14と同じものを用いることができる。樹脂流路用メディア18の上には、必要に応じて、マトリックス樹脂がショートパスを形成して、プリフォーム12に含浸する前に吸引口17から吸引されることを防ぐために、フィルム15を配置するのも好ましい。フィルム15は真空バッグ成形のバッグ材9に用いられる、ナイロン製のものを使用することができる。
Further, a resin flow path medium 18 for sucking the matrix resin is arranged from the
次に、プリフォーム12および成形用副資材の上から全体をバッグ材9で覆い、バッグ材9の端部をシーラントテープ10を用いてベースツール5に密着させ、内部を真空吸引する。真空吸引後、これら一式を熱風炉などに投入し、プリフォーム全体が所定温度になるように加熱し、樹脂を注入する。ボイドなどの成形品を抑制する点からも、真空リーク量は少ないほうが好ましく、具体的には2Torr/分以下が好ましく、より好ましくは1Torr/分以下である。
Next, the
樹脂の注入温度は、マトリックス樹脂の硬化特性やプリフォームへの樹脂含浸特性、成形品強度などへの影響がなければ特に限定されるものではないが、強化繊維体積含有率Vfの高いFRP成形品を得るために、強化繊維体積含有率Vpfの高いプリフォームを使用する場合、マトリックス樹脂の含浸性が低下する傾向にある。この場合においても、マトリックス樹脂を加熱することにより粘度を低下させて、注入、含浸させることが好ましい。また所望の強化繊維体積含有率Vfを得るために、注入後、吸引口および/もしくは真空吸引口からマトリックス樹脂を吸引する時間や温度、さらにはプリフォームへの外部からの加圧などにより、マトリックス樹脂の排出量を制御してもよい。 The resin injection temperature is not particularly limited as long as it does not affect the curing characteristics of the matrix resin, the resin impregnation characteristics to the preform, the strength of the molded article, etc., but the FRP molded article having a high reinforcing fiber volume content Vf. Therefore, when a preform having a high reinforcing fiber volume content Vpf is used, the impregnation property of the matrix resin tends to decrease. Even in this case, it is preferable to lower the viscosity by heating the matrix resin, and to inject and impregnate it. Further, in order to obtain a desired reinforcing fiber volume content Vf, the matrix is determined by the time and temperature at which the matrix resin is sucked from the suction port and / or the vacuum suction port after injection, and further by external pressurization to the preform. The amount of resin discharged may be controlled.
以下、本発明の実施例を図面に示す実施例に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.
(実施例1)
図5は本発明の実施例に係る縦断面図であり、バッグ材9でツール5の面を密閉し、内部を減圧している様子を示している。図6は図5のツール5の面、治具4、シートの固定部6を真上から見た図であり、図7は治具4の展開図形状に形成されたシート3の形状を示した図である。
Example 1
FIG. 5 is a longitudinal sectional view according to an embodiment of the present invention, and shows a state where the surface of the
(A)繊維積層体1のセット工程
まず図5に示すように、ツール5の面上にアルミニューム製の凸型治具4(異型断面、最大幅:300mm、長さ:600mm、高さ:70mm、コーナー半径R:5mm)を配置した。次に、凸型治具4上に表面に粒子状樹脂を有する基材(東レ株式会社製炭素繊維基材:炭素繊維T800S、目付250g/m2)を24枚積層した繊維積層体1を配置した。
(A) Setting process of
(B)シートのセット工程
図7に示す凸型治具4の展開図形状に形成されたPTFEをコーティングしたガラスクロスのシート3を繊維積層体1の上に配置し、該シート3の展開基準領域が治具4の対応面上に重なるようにシート3を配置した。
(B) Sheet setting
(C)シートの固定工程
図7に示すシート3の端部を、(1)図5に示すように繊維積層体1に圧力をかけて治具4の形状に沿わせた後も、治具4とツール5面で形成されるコーナー部7にシート3が密着しない位置で、かつ(2)図6に示すようにツール5面と治具4で形成される治具4の輪郭線を法線方向に70mm平行移動した線上に位置する場所に、固定部6としてPE(ポリエチレン)テープで固定した。
(C) Sheet fixing step (1) Even after the end of the
(D)圧力付加工程
ツール5面上にシーラントテープ10、バッグ材9を図5のように配置し、バッグ材9とツール5面で構成される空間を減圧し、真空度が750mmHg以上であることを確認し、加熱炉内に入れた。次に、常温20℃から70℃まで加熱し、70℃で2時間保持した。その後、賦形品を冷却してから脱型したところ、皺などの品質不良のないプリフォームを得ることができた。
(D) Pressure application process The
(比較例1)
(C)シートの固定工程において、凸型治具4とツール5面で構成されるコーナー部7に前記シート3が密着するようにシート3の端部を固定した以外は、実施例1と同様にして繊維積層体を加熱、冷却してプリフォームを作製したところB部に高さ1mmの皺が生じていた。
(Comparative Example 1)
(C) In the sheet fixing step, the same as in Example 1 except that the end of the
(比較例2)
(C)シートの固定工程において、シートの固定位置と輪郭線8のずれ角を15°に設定した以外は実施例1と同様に賦形を行った。賦形後のプリフォームのコーナーR部を観察したところ、高さ2mmほどの皺が散在していた。
(Comparative Example 2)
(C) In the sheet fixing step, shaping was performed in the same manner as in Example 1 except that the deviation angle between the sheet fixing position and the
(比較例3)
(B)シートのセット工程において、PTFEをコーティングしたガラスクロスのシートの代わりに、伸度が400%のナイロン製のフィルムを用いた以外は実施例1と同様に賦形を行った。バッグ材9とツール5面で構成される空間を減圧後、凸型治具4とツール5面で構成されるコーナー部7を観察したところ、ナイロン製のフィルムとコーナー部が密着していた。
(Comparative Example 3)
(B) In the sheet setting step, shaping was performed in the same manner as in Example 1 except that a nylon film having an elongation of 400% was used instead of the glass cloth sheet coated with PTFE. After decompressing the space formed by the
その後、繊維積層体1を加熱、冷却してプリフォームを作製したところ、高さ1mmほどの皺が生じていた。
Then, when the fiber laminated
(実施例2)
実施例1と同じ繊維積層体1と、同じ形状の凸型治具4を用いて、賦形、成形を行った。
(Example 2)
Using the
(A)繊維積層体1のセット工程
図11に示すように繊維積層体1の上に繊維積層体1の全体を覆うピールプライ13と樹脂流路用メディア14を配置した。また、ベースツール5には注入口16、吸引口17用の樹脂溝が加工されたものを用い、注入口16の上から治具4にかけて樹脂流路用メディア14を設け、また治具の側面の所定位置から吸引口にかけて吸引用の樹脂流路用メディア18および樹脂ショートパス対策用のフィルム15を配置した。この繊維積層体1のセット工程において、後述する成形工程に必要な副資材などの組付は完了させた。
(A) Setting Step of
(B)シートのセット工程
実施例1と同様に凸型治具4の展開図形状に形成されたPTFEをコーティングしたガラスクロスのシート3を樹脂流路用メディア14の上に配置し、該シート3の展開基準領域が治具4の対応面上に重なるようにシート3を配置した。
(B) Sheet setting step As in Example 1, the
(C)シートの固定工程
実施例1と同様に、繊維積層体1に圧力をかけて治具4の形状に沿わせた後、治具4とツール5面で形成されるコーナー部7にシート3が密着しない位置でかつツール5面と治具4で形成される治具4の輪郭線を法線方向に70mm平行移動した線上に位置する場所(樹脂溝より外側)に、固定部6としてPE(ポリエチレン)テープで固定した。
(C) Sheet fixing step In the same manner as in Example 1, after applying pressure to the
(D)圧力付加工程
ツール5面上にシーラントテープ10、バッグ材9を配置し、バッグ材9とツール5面で構成される空間を減圧し、真空度が750mmHg以上であることを確認し、加熱炉内に入れた。次に、繊維積層体1の全体が70℃になるよう加熱し、2時間保持しプリフォーム12を作製した。
その後冷却し、バッグ材9、シート3を取り外してから、図10に示すようにプリフォーム12および成形用副資材の上から全体をバッグ材9で覆い、バッグ材9の端部をシーラントテープ10を用いてベースツール5に密着させ、内部を真空吸引した。
真空吸引後、これら一式を熱風炉に投入し、プリフォーム12全体が所定温度になるように加熱した。加熱した状態で真空リーク量を測定した結果2Torr/分であった。
(D) Pressure application process The
Then, after cooling and removing the
After vacuum suction, the set was put into a hot stove and heated so that the
その後180℃硬化型のエポキシ樹脂を60℃に保温した後、注入口16から注入した。マトリックス樹脂は樹脂流路用メディア14を通じてプリフォーム12全体に拡散した。
マトリックス樹脂がプリフォーム12に含浸し、吸引用メディア14から吸引され始めたのを確認すると共に、吸引口17を閉じて、マトリックス樹脂の吸引を止めた。注入口16を真空吸引ラインにつなぎ、過剰に注入されたマトリックス樹脂を吸引して、ブリードさせた。ブリード後、熱風炉の温度を上げて、マトリックス樹脂を130℃、2時間にて1次硬化させた。
バッグ材9を開放し、1次硬化したFRP成形品を治具4から脱型して取り出した。得られた成形品を目視により外観検査をした結果、皺のないFRP成形品を得ることができた。
上面部の厚みを5カ所計測し、厚みから強化繊維体積含有率Vfを算出したところ、Vfは59%であった。
Thereafter, the 180 ° C. curable epoxy resin was kept at 60 ° C. and then injected from the
It was confirmed that the matrix resin was impregnated into the
The
When the thickness of the upper surface portion was measured at five places and the reinforcing fiber volume content Vf was calculated from the thickness, Vf was 59%.
本発明は自動車、航空機、船舶、産業用途の型材・補強部材としてのスティフナやスパーのプリフォームに用いられるが、これに限らず三次元形状を有するプリフォームを作る際に応用することができる。 The present invention is used for stiffeners and spar preforms as molds and reinforcing members for automobiles, aircraft, ships, and industrial applications, but is not limited to this, and can be applied to making preforms having a three-dimensional shape.
1:繊維積層体
2:強化繊維基材
3:シート
4:治具
5:ツール
6:固定部
7:コーナー部
8:治具の輪郭線
9:バッグ材
10:シーラントテープ
11:圧力付加後の繊維積層体
12:プリフォーム
13:ピールプライ
14:樹脂流路用メディア
15:フィルム
16:注入口
17:吸引口
18:樹脂流路用メディア
1: Fiber laminate 2: Reinforced fiber base material 3: Sheet 4: Jig 5: Tool 6: Fixed part 7: Corner part 8: Outline of jig 9: Bag material 10: Sealant tape 11: After pressure application Fiber laminate 12: Preform 13: Peel ply 14: Resin channel medium 15: Film 16: Injection port 17: Suction port 18: Resin channel medium
Claims (11)
(A)ツール面上に治具を配置し、その上に繊維積層体を配置する繊維積層体のセット工程。
(B)前記繊維積層体の上側に前記治具の展開図形状に形成されたシートを、該シートの展開基準領域が治具の対応する面に実質的に重なるように配置するシートのセット工程。
(C)前記シートを介して繊維積層体に圧力をかけることにより、繊維積層体を治具の形状に沿わせた際に、治具とツール面で形成されるコーナー部に前記シートが密着しない位置に前記シートの端部を固定するシートの固定工程。
(D)前記シートを介して前記繊維積層体に圧力を加える圧力付加工程。 A method for producing a preform, comprising at least the following steps (A) to (D).
(A) A step of setting a fiber laminate in which a jig is arranged on the tool surface and a fiber laminate is arranged thereon.
(B) Sheet setting step in which a sheet formed in a developed view shape of the jig is arranged on the upper side of the fiber laminate so that a development reference area of the sheet substantially overlaps a corresponding surface of the jig. .
(C) When a pressure is applied to the fiber laminate through the sheet, the sheet does not adhere to the corner formed by the jig and the tool surface when the fiber laminate is made to conform to the shape of the jig. A sheet fixing step of fixing the end of the sheet to a position.
(D) A pressure application step of applying pressure to the fiber laminate through the sheet.
(A)治具を配置するためのツールと、該ツール面上に配置された治具と、さらに該治具の上面に配置される繊維積層体とを有する繊維積層体のセット手段。
(B)前記繊維積層体の上側に配置される前記治具の展開図形状に形成されたシートを有し、該シートは該シートの展開基準領域が治具の対応する面に実質的に重なるように配置されるようにしたシートのセット手段。
(C)前記シートを介して繊維積層体に圧力をかけることにより、繊維積層体を治具の形状に沿わせた際に、治具とツール面で形成されるコーナー部に前記シートが密着しない位置に前記シートの端部を固定するシートの固定手段。
(D)前記シートを介して前記繊維積層体に圧力を加える圧力付加手段。 A preform manufacturing apparatus including at least the following means (A) to (D).
(A) A fiber laminate setting means comprising a tool for placing a jig, a jig placed on the tool surface, and a fiber laminate placed on the upper surface of the jig.
(B) a sheet formed in a developed view shape of the jig disposed on the upper side of the fiber laminate, and the sheet has a developed reference area substantially overlapping a corresponding surface of the jig. Sheet setting means arranged in such a manner.
(C) When a pressure is applied to the fiber laminate through the sheet, the sheet does not adhere to the corner formed by the jig and the tool surface when the fiber laminate is made to conform to the shape of the jig. A sheet fixing means for fixing the end of the sheet to a position.
(D) Pressure applying means for applying pressure to the fiber laminate through the sheet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006266724A JP2007118598A (en) | 2005-09-29 | 2006-09-29 | Method and apparatus for manufacturing preform |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005283737 | 2005-09-29 | ||
| JP2006266724A JP2007118598A (en) | 2005-09-29 | 2006-09-29 | Method and apparatus for manufacturing preform |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007118598A true JP2007118598A (en) | 2007-05-17 |
Family
ID=38142945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006266724A Pending JP2007118598A (en) | 2005-09-29 | 2006-09-29 | Method and apparatus for manufacturing preform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007118598A (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260925A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Toray Ind Inc | Fiber reinforced plastic, its manufacturing method and preform |
| WO2008041556A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Toray Industries, Inc. | Shaping mold and process for the production of preforms and fiber-reinforced plastics with the mold |
| JP2009166279A (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Toray Ind Inc | Method of manufacturing fiber reinforcing resin composite material and device thereof |
| JP2010150685A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Toray Ind Inc | Bent-shaped reinforcing fiber base material, laminate using the same, preform, fiber-reinforced resin composite material and methods for producing them |
| JP2010540294A (en) * | 2007-10-04 | 2010-12-24 | エアバス・ユ―ケ―・リミテッド | Molding method of molding material |
| KR20110073436A (en) * | 2008-09-04 | 2011-06-29 | 에어버스 오퍼레이션즈 리미티드 | Fabrication and Assembly of Laminate Panels |
| EP2471649A1 (en) | 2010-12-31 | 2012-07-04 | Fundacion Inasmet | Membrane manipulating and compacting device for the automated manufacture of composite preforms, and method for obtaining such preforms |
| EP2511080A1 (en) | 2011-04-12 | 2012-10-17 | Fundacion Tecnalia Research & Innovation | Device for the preparation of preforms of carbon fiber-reinforced components |
| JP2012525279A (en) * | 2009-04-28 | 2012-10-22 | エアバス オペレーションズ ゲーエムベーハー | Method for producing fiber composite components for aerospace applications |
| JP2016137725A (en) * | 2010-11-11 | 2016-08-04 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Resin infusion of composite parts using perforated caul sheet |
| US9682514B2 (en) | 2010-06-25 | 2017-06-20 | The Boeing Company | Method of manufacturing resin infused composite parts using a perforated caul sheet |
| WO2018110079A1 (en) | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 三菱重工業株式会社 | Composite material forming method, and composite material |
-
2006
- 2006-09-29 JP JP2006266724A patent/JP2007118598A/en active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260925A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Toray Ind Inc | Fiber reinforced plastic, its manufacturing method and preform |
| WO2008041556A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Toray Industries, Inc. | Shaping mold and process for the production of preforms and fiber-reinforced plastics with the mold |
| US10016949B2 (en) | 2007-10-04 | 2018-07-10 | Airbus Operations Limited | Method of moulding a charge |
| JP2010540294A (en) * | 2007-10-04 | 2010-12-24 | エアバス・ユ―ケ―・リミテッド | Molding method of molding material |
| JP2009166279A (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Toray Ind Inc | Method of manufacturing fiber reinforcing resin composite material and device thereof |
| KR101635070B1 (en) | 2008-09-04 | 2016-07-01 | 에어버스 오퍼레이션즈 리미티드 | Assembling and shaping laminate panel |
| JP2012501877A (en) * | 2008-09-04 | 2012-01-26 | エアバス オペレーションズ リミティド | Assembly and molding of laminated panels |
| KR20110073436A (en) * | 2008-09-04 | 2011-06-29 | 에어버스 오퍼레이션즈 리미티드 | Fabrication and Assembly of Laminate Panels |
| JP2010150685A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Toray Ind Inc | Bent-shaped reinforcing fiber base material, laminate using the same, preform, fiber-reinforced resin composite material and methods for producing them |
| JP2012525279A (en) * | 2009-04-28 | 2012-10-22 | エアバス オペレーションズ ゲーエムベーハー | Method for producing fiber composite components for aerospace applications |
| US8889050B2 (en) | 2009-04-28 | 2014-11-18 | Airbus Operations Gmbh | Method for producing a fibre composite component for air and space technology |
| US9682516B2 (en) | 2010-06-25 | 2017-06-20 | The Boeing Company | Resin infusion of composite parts using a perforated caul sheet |
| US9682514B2 (en) | 2010-06-25 | 2017-06-20 | The Boeing Company | Method of manufacturing resin infused composite parts using a perforated caul sheet |
| JP2016137725A (en) * | 2010-11-11 | 2016-08-04 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Resin infusion of composite parts using perforated caul sheet |
| EP2471649A1 (en) | 2010-12-31 | 2012-07-04 | Fundacion Inasmet | Membrane manipulating and compacting device for the automated manufacture of composite preforms, and method for obtaining such preforms |
| EP2511080A1 (en) | 2011-04-12 | 2012-10-17 | Fundacion Tecnalia Research & Innovation | Device for the preparation of preforms of carbon fiber-reinforced components |
| US8764428B2 (en) | 2011-04-12 | 2014-07-01 | Fundacion Tecnalia Research & Innovation | Device for the preparation of preforms of carbon fiber-reinforced components |
| WO2018110079A1 (en) | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 三菱重工業株式会社 | Composite material forming method, and composite material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7409885B2 (en) | Molded composite stringer | |
| JP5597134B2 (en) | Molding method of molding material | |
| US10590909B2 (en) | Method of manufacturing a wind turbine blade by embedding a layer of pre-cured fibre reinforced resin | |
| US8420002B2 (en) | Method of RTM molding | |
| CA2662476C (en) | Forming-molding tool and process for producing preforms and fiber reinforced plastics with the tool | |
| JP5476916B2 (en) | Manufacturing method of fiber reinforced plastic | |
| JP6273804B2 (en) | Manufacturing method of fiber reinforced plastic molding | |
| JP5151668B2 (en) | Manufacturing method of FRP | |
| US20170305044A1 (en) | Bonding apparatus and bonding method | |
| JP2007118598A (en) | Method and apparatus for manufacturing preform | |
| TW201919839A (en) | Fiber reinforced plastic and fiber reinforced plastic manufacturing method | |
| JP4967405B2 (en) | Manufacturing method of fiber reinforced plastic | |
| US20200198263A1 (en) | Mold for manufacturing composite material molded product, and method for manufacturing composite material molded product | |
| JP2006219078A (en) | Aircraft composite and method for manufacturing aircraft composite structure | |
| JP6717105B2 (en) | Method for producing fiber-reinforced resin molding | |
| JP2005288785A (en) | Method for producing preform | |
| EP3782803B1 (en) | Highly contoured composite structures and system and method for making the same | |
| EP4563334A1 (en) | Molding method and molding device for composite material | |
| JP5906082B2 (en) | Method for producing resin impregnated material | |
| JP2020116771A (en) | Molding method |