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WO2007102395A1 - 繊維強化樹脂の製造方法 - Google Patents

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WO2007102395A1
WO2007102395A1 PCT/JP2007/053913 JP2007053913W WO2007102395A1 WO 2007102395 A1 WO2007102395 A1 WO 2007102395A1 JP 2007053913 W JP2007053913 W JP 2007053913W WO 2007102395 A1 WO2007102395 A1 WO 2007102395A1
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WO
WIPO (PCT)
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resin
base material
fiber
fiber reinforced
impregnation
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2007/053913
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Toshihide Sekido
Hidehiro Takemoto
Seiji Tsuji
Shintaro Tanaka
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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.)
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Publication date
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Priority to AU2007223505A priority patent/AU2007223505A1/en
Priority to EP07737593.9A priority patent/EP2006064B1/en
Priority to US12/281,785 priority patent/US8741198B2/en
Priority to KR1020087024463A priority patent/KR101332539B1/ko
Publication of WO2007102395A1 publication Critical patent/WO2007102395A1/ja
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    • B29C70/547—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure using channels or porous distribution layers incorporated in or associated with the product
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06M17/00—Producing multi-layer textile fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2971—Impregnation

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a fiber reinforced resin (hereinafter sometimes referred to as FRP (Fiber Reinforced Plastic)), and in particular, a method for producing a fiber reinforced resin by an RTM molding method (Resin Transfer Molding). About.
  • FRP Fiber Reinforced Plastic
  • a double-sided mold that is a pair of upper and lower sides is used, and the resin is pressurized and injected into the resin discharge port from the resin injection roller, and the air in the mold is formed by the resin.
  • RTM molding method that closes the oil outlet after extrusion and pressurizes and hardens the inside of the mold
  • RTM molding method that vacuums the inside of the mold and then sucks or pressurizes the resin to cure it
  • FRP is used in a very wide field as a composite material having light weight and high mechanical properties.
  • the RTM molding method is widely used.
  • the molding cycle time is relatively short, but defects such as pinholes and voids may remain on the surface of the molded product due to defects in the flow of grease, so apply it to products that require good appearance.
  • a surface repair process was required before the painting process.
  • FRP manufactured by the RTM molding method tended to be a high-cost product because it took time and effort to finish the appearance.
  • Patent Document 2 in the lamination, a random mat layer is provided immediately below the reinforcing fiber material that becomes the surface layer, thereby removing air bubbles in the reinforcing fiber base material, and reinforcing fibers in the surface layer.
  • a molding method has been proposed that promotes the impregnation of greaves into the substrate.
  • the random mat layer is disposed directly under the surface layer base material, air bubbles contained in the resin accumulate in the random mat layer, and pinholes penetrating the surface layer base material immediately above are formed. It sometimes occurred.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-100847
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-232601
  • pinholes are generated on the surface of a molded article by providing an intermediate layer having a specific cover factor and a resin diffusion layer having a specific impregnation property. It can be seen that RTM molded products with almost no surface quality are obtained.
  • the present invention has been completed.
  • the method for producing a fiber reinforced resin according to the present invention is a method for producing a fiber reinforced resin in which at least a reinforcing fiber substrate is disposed in a mold cavity, and the resin is injected into the cavity and cured.
  • a method that is, a method for producing a fiber reinforced resin by an RTM molding method, wherein at least one surface of the reinforcing fiber base material is a surface layer forming base material, the surface layer forming base material, and the reinforcing fiber base material.
  • a resin diffusion medium having an impregnation coefficient ratio of 1.5 to 10 with the surface layer forming base material, and an intermediate comprising at least one woven fabric having a cover factor of 90% to LOO%
  • the resin can be contained in the resin diffusion medium and impregnation can be promoted by supplying the resin with few bubbles from the resin diffusion medium to the surface layer side substrate, it is difficult with the conventional RTM molding method. In addition, it is possible to efficiently and stably form a molded product with extremely few defects such as voids on the surface of the design.
  • impregnation coefficient of ⁇ diffusion medium is 1 X 10- 1Q m 2 or more.
  • the impregnation coefficient is a force that represents the ease of impregnation of the resin. The measurement method will be described later.
  • the thickness of the resin diffusion medium is preferably in the range of 200 to 2000 ⁇ m. Since it is preferable for the resin diffusion medium to have a high impregnation coefficient as described above, a sufficient amount of resin can be transferred from the end of the resin diffusion medium to the center by using such a substrate with a high impregnation coefficient. It becomes possible to make it flow toward a part or the edge part on the opposite side. However, if this resin diffusion medium is too thin, it will be difficult to flow a sufficient amount of resin, and if it is too thick, it will be difficult to maintain the desired laminate form as a whole. Therefore, the thickness is It is preferable to be in the range of 200 to 2000 ⁇ m.
  • a core material is disposed on at least one side of the above-described resin diffusion medium, and at least an end of the core material on the resin injection side. It is possible to employ a form in which a 50 to 2000 m thick resin fluid base material is provided. It is not necessary for this resin flow base material to cover the entire surface of the core material as long as it is disposed only at the end of the core material. Further, it may be arranged at least at one end in the flow direction of the resin, but is preferably arranged at both ends. As described above, the specific resin flow base layer is disposed at the end of the core material, so that the flow of the resin at the end of the core material is extremely stable. Easy-to-reach bubble force Dispersed within the molded body and contained, making it difficult to expose on the surface. As a result, the surface quality of the molded body is greatly improved.
  • the impregnation coefficient is 1 X 10- 1Q m 2 or more.
  • the above-described resin-fluid flow stabilization, bubble dispersion, and containment effect are further improved.
  • a groove force is applied to at least one surface of the core material. Due to the presence of the core groove, the diffusion resin by the resin diffusion medium can be diffused more quickly and uniformly, and in combination with the action of the resin fluid base material disposed at the end of the core material, Therefore, it is avoided that bubbles stay and grow, and more uniform molding becomes possible. The invention's effect
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a basic form of a method for producing a fiber reinforced resin according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an impregnation coefficient measuring apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example in which the end portion of the resin diffusion medium is extended in the method for producing a fiber reinforced resin according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a laminated structure of base materials used in Example 1.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a laminated structure of base materials used in Example 4.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of a molded product in the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of a basic form of a method for producing a fiber reinforced resin according to the present invention.
  • Reinforcing fiber base material 3 is disposed in mold 2 of cavity 1 consisting of upper die 2a and lower die 2b.
  • surface layer forming base materials 4a and 4b are provided on both sides of reinforcing fiber base material 3.
  • the surface layer formation Resin diffusion media 5 &, 5b and force with an impregnation coefficient ratio of 1.5 to 10 between the base material 4a, 4b and the reinforcing fiber base 3 and the surface layer forming base material 4a, 4b They are arranged through intermediate layers 6a and 6b made of a woven fabric having a cover factor of 90% to 100%.
  • the cavity 1 is depressurized by vacuum suction, for example, as indicated by an arrow 7, and the grease is injected into the cavity 1, which is reduced in pressure, as indicated by the arrow 8.
  • the base material in 1 After impregnating the base material in 1, it is cured by heating, for example, to produce a predetermined fiber-reinforced resin molded body.
  • the reinforcing fiber substrate in the present invention is a general term for substrates having reinforcing fiber force other than the surface layer forming substrate, intermediate layer substrate, and resin diffusion medium substrate described later.
  • the reinforcing fiber used for the reinforcing fiber substrate in the present invention include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, PBO (polyparaphenylene-benzobisoxazole) fiber, Tyranno (titanium alumina) fiber, nylon fiber, and the like. Is mentioned. In the case of woven fabrics that can be woven fabrics or non-woven fabrics, plain weaves, twill weaves, satin weaves, etc. are mentioned, and it is not only composed of a single fiber but also woven with multiple fibers. May be. In the case of a non-woven fabric, for example, a random mat or a continuous strand mat can be used.
  • the resin diffusion medium in the present invention means that the resin in the resin diffusion medium layer easily flows. In addition, it is a layer having a higher impregnation coefficient than other base materials. This is a base material that satisfies an impregnation coefficient ratio with a base material for surface layer formation described later.
  • a mesh or a fiber base material can be used for forming the resin diffusion medium.
  • the material of the mesh include nylon resin, polypropylene resin, polyethylene resin, and the like, and those having improved adhesion by performing plasma treatment or corona treatment as necessary may be used.
  • the fibers used include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, PBO (polyparaphenylene-benzobisoxazole) fibers, tyrano (titanium alumina) fibers, and nylon fibers. It is done.
  • woven fabrics that can be woven or non-woven fabrics, plain weaves, twill weaves, satin weaves, etc. are mentioned, and it is not only composed of a single fiber but also woven with multiple fibers.
  • a nonwoven fabric for example, a random mat or a continuous strand mat can be used.
  • the intermediate layer in the present invention is a woven base material having a cover factor as high as 90% to 100% so that bubbles in the resin flowing in the resin diffusion medium do not reach the outer layer.
  • Examples of fibers used for the fabric base material of the intermediate layer include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, PBO (polyparaphenylene-benzobisoxazole) fibers, tyrano (titanium alumina) fibers, nylon fibers, and the like. Is mentioned.
  • examples of the base material structure include plain weaves, twill weaves, and satin weaves with woven fabrics, and it is not only composed of a single fiber but also a structure in which a plurality of fibers are woven.
  • Impregnation coefficient ratio K1 / K2 Kl: The largest value of the impregnation coefficient of the base material in the laminated structure
  • the resin impregnation coefficient is a value measured by the following measurement method.
  • v (m / s) is the impregnation rate
  • K (m 2 ) is the impregnation coefficient
  • ⁇ ( ⁇ a) / AL (m) is the pressure gradient per unit length.
  • L (m) is the distance to the flow front (the tip of the fluidized resin) of the resin injection port force.
  • the impregnation coefficient can also be calculated by knowing the distance to the flow front, the time to reach it, the viscosity of the resin and the molding pressure. Therefore, the impregnation coefficient can be measured by conducting an impregnation coefficient measurement experiment on a basic shape such as a flat plate using an apparatus as shown in Fig. 2 as an example, and measuring the impregnation coefficient K.
  • an impregnation coefficient measuring apparatus 11 when measuring the impregnation coefficient, for example, an impregnation coefficient measuring apparatus 11 as shown in FIG. 2 is used.
  • the pressure ⁇ is set to lOOkPa by maintaining the pressure inside the device 11 at a gauge pressure higher than the vacuum level of ⁇ lOOkPa.
  • the cover factor refers to the ratio of the fiber area per unit area.
  • the cover factor is measured by the following procedure. Expand the target substrate with a copy machine, etc., and measure the longitudinal dimension Y and transverse dimension X per 10 fiber bundles. At this time, enlargement with a copier is performed so that the horizontal dimension per 10 fiber bundles is 100 ⁇ 5 mm, and measurement is performed using calipers that can display up to 0.01 mm.
  • the width of each of the 10 fiber bundles is 30 for a longitudinal fiber, with a total of 30 fiber bundles at a pitch of XZ2 and 3 for each fiber bundle at a pitch of YZ2. Measure a total of 30 points, and calculate the longitudinal fiber width average value X and the transverse fiber width average value y.
  • Cover factor Cf is expressed by the following equation.
  • the thickness of the resin diffusion medium used in the present invention is preferably 200 to 2000 ⁇ m from the viewpoint of obtaining a molded article having good appearance. If it is thinner than 200 m, it will prevent the passage of air bubbles inside the resin, and it will be easy to form a void pool near the injection port, and if it is thicker than 2000 m, more voids can accumulate in the layer. As a result, the weight of the molded body increases and the light weight effect is lost.
  • a thick resin dispersion medium for example, when a glass fiber mat is used, it is possible to use a 200 to 900 g / m 2 (a plurality of sheets may have a basis weight). realizable. It should be noted that the resin diffusion medium may satisfy the above thickness even if it is composed of only one layer or a plurality of layers in the molded body.
  • the resin flows mainly into the resin diffusion medium layer, and bubbles in the resin that adversely affect the appearance are removed from the resin diffusion medium layer. Since it becomes easy to stay inside, it becomes possible to obtain a molded article having a good appearance. From this point of view, the upper limit is preferably as long as the coefficient is large, but the above-mentioned ranges are listed as currently available. Further, when a material having a larger impregnation coefficient becomes available, it can be preferably applied. [0034] Furthermore, the form of the material used for the resin diffusion medium may be a mesh, a woven fabric, or a nonwoven fabric as described above. For example, when a nonwoven fabric such as a glass fiber chopped mat or a continuous strand mat is used, Low cost molded bodies can be obtained, and voids are easily stored in the layer.
  • the resin diffusion medium may be a combination of an extended form at each end, which may be extended at both ends, or a form having a different relationship with the adjacent layer.
  • L1 and L2 indicate the protruding length of the resin diffusion medium 21, and it is only necessary to extend outward from at least one adjacent layer.
  • the protruding length is preferably 1 mm or more, and preferably in the range of lmm to 30 mm.
  • the thickness is between the resin diffusion medium 32. It is preferable to provide a 50-2000 m slag fluid base material 33.
  • the resin fluid base material 33 need not be disposed over the entire surface of the core material 31 as long as it is disposed only at the end of the core material 31.
  • the groove 36 is machined on at least one side of the core material 33. Is also preferable. Due to the presence of the core groove 36, the diffusion resin by the resin diffusion medium 32 is diffused more quickly and uniformly.
  • the bubble component present in the resin is mainly passed through the resin diffusion medium layer, and the bubbles are formed by the specific intermediate layer. Since it is difficult to reach the surface of the body, it is possible to obtain a molded product of fiber reinforced resin that has excellent surface quality and has almost no pinholes in appearance while reducing the need for post-processing such as repair. .
  • the fiber reinforced resin obtained as described above is a carbon fiber reinforced plastic (CF) that is lightweight, high-strength, highly elastic, and excellent in impact resistance by using carbon fiber as the reinforcing fiber.
  • CF carbon fiber reinforced plastic
  • RP carbon fiber reinforced plastic
  • the CFRP member is made of a reinforcing fiber other than carbon fiber (for example, glass fiber, aramid fiber, PBO (polypropylene-ethylene benzoate) as long as it does not impair the light weight, high strength, high elasticity, and impact resistance.
  • CFRP members are preferably used as automotive parts that require mass production with a particularly short molding cycle.
  • Base material d Glass fiber surface mat, MF30P100BS6 manufactured by Nittobo Co., Ltd. (Fabric form: continuous fiber nonwoven fabric, basis weight: 30 gZm 2 )
  • Substrate e Carbon fiber mat, “Toray force” (registered trademark) T700SC (elasticity: 230GPa, strength: 4900MPa, fineness: 1650tex) manufactured by Toray Industries, Inc. (cut length: 2 inches max., Weight per unit:
  • Substrate f Conti-verse strand mat, manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (Fabric form: glass continuous fiber nonwoven fabric, basis weight: 450 g / m 2 )
  • Substrate g Mesh sheet NB20 (NBC Co., Ltd .: nylon mesh, thickness 520 m)
  • Substrate i Glass fiber nonwoven fabric, Super wool mat YWN-8 manufactured by Yazawa Sangyo Co., Ltd. (Fabric form: felted nonwoven fabric, basis weight: 72 OgZm 2 )
  • Base material b Base material b: Epoxy-modified thermoplastic resin with a melting point of 71 ° C adhered to 5g 3gZm 2
  • Base material c A base material obtained by adhering 5 g 3gZm 2 of epoxy-modified thermoplastic resin having a melting point of 71 ° C to base material c.
  • Blend TR—C35H imidazole derivative
  • Viscosity at 100 ° C: 17mmPa 's value measured based on WLF equation after measuring viscosity at 30 ° C, 50 ° C, 70 ° C using E-type viscometer
  • a reinforcing fiber base (51a, 51b, 51c, 5 Id) shown in FIG. 6 is placed in a molding lower die 42 having a 480 mm X 480 mm cavity 41 having the shape shown in FIG.
  • the upper mold (not shown) was closed.
  • the structure of each base material such as the reinforcing fiber used here is as follows.
  • Intermediate layer base material 31b Base material a (0 ° / 90 ° fiber orientation) X lPly
  • Base material of resin diffusion medium layer 31c Base material f X lPly
  • Reinforced fiber base material 31d Base material a (0 ° / 90 ° fiber orientation) X 2Ply
  • the impregnation coefficient of the base material a and the base material f was measured by the apparatus shown in FIG. In the measurement, a liquid having a viscosity almost equal to that of the resin a at a molding temperature of 100 ° C. was measured at 25 ° C., and the following numerical values were obtained.
  • Impregnation coefficients of the substrate a K 0. 6 X 10- 10 m 2
  • the resin a is fed from the resin injection port 44 using a resin injection machine (not shown). Injected. After visually confirming that bubbles exceeding ⁇ 2mm were not included in the resin discharged from the resin discharge port 45, the resin discharge port 45 was closed, and then the resin injection port 44 was closed. . At this time, the maximum injection pressure applied to the fat was 0.75 MPa.
  • the mold After holding in this state for 15 minutes, the mold was opened to obtain a molded product. After cooling the resulting molded product to 25 ° C, the plate thickness of this molded product is 15 mm inside from the edge of the molded product, one corner at each corner and the center of each side. When measured with a micrometer, the average was about 2.1 mm.
  • the surface of the obtained molded product was polished with # 600 sanding paper, degreased with acetone, coated with an FRP primer (manufactured by Musashi Holt), and dried at room temperature for 1 hour. After that, when the number of pinholes on the surface exceeding the diameter of ⁇ 0.2mm was counted with the light of a fluorescent lamp on the surface of the molded product, the pinholes were ineffective. Also cut out each layer When the thickness of the base material 51c of the resin diffusion medium layer was measured, the average was about 1.1 mm.
  • a molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the configuration of each reinforcing fiber substrate was as follows.
  • Surface layer base material 51a Base material b '(0 ° / 90 ° fiber orientation) XlPly
  • Resin diffusion media layer base material 51c Base material f XlPly
  • Substrate f impregnation factor K 3. lX10 " 10 m 2
  • Impregnation coefficient of substrate c, K 0.63 X 10 " 10 m 2
  • the impregnation coefficient ratio at this time was 4.7.
  • the plate thickness of the resulting molded product was measured with a micrometer at a total of 8 force points, 15 points inside the edge of the molded product, one at each corner and at the center of each side. About 2.2 mm.
  • the molded product was surface-treated in the same manner as in Example 1, and then the number of pinholes on the surface exceeding the diameter of ⁇ 0.2mm was visually counted while applying the light of a fluorescent lamp to the surface of the molded product. However, the pinhole was powerless. Further, when the product was cut out and the thickness of each layer was measured, the thickness of the base material 51c of the resin diffusion medium layer was about 1. Omm.
  • a molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the configuration of each reinforcing fiber substrate was as follows.
  • Surface layer base material 51a Base material h (0 ° / 90 ° fiber orientation)
  • Resin diffusion media layer base material 51c Base material g XlPly
  • Impregnation coefficients of the substrate h K 0. 58X10- 10 m 2
  • Substrate g impregnation coefficient K 2. 3X10— 10 m 2
  • Impregnation coefficients of the substrate c K 0.62X10- 10 m 2 Therefore, the impregnation coefficient ratio at this time was 4.0.
  • the plate thickness of the resulting molded product was measured with a micrometer at a total of 8 force points, 15 points inside the edge of the molded product, one at each corner and at the center of each side. About 2.2 mm.
  • the molded product was surface-treated in the same manner as in Example 1, and then the number of pinholes on the surface exceeding a diameter of ⁇ 0.2mm was visually counted while applying fluorescent light to the surface of the molded product. However, the pinhole was powerless.
  • the thickness of the base material 51c of the resin diffusion medium layer was about 0.9 mm.
  • a molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the configuration of each reinforcing fiber substrate was as shown in FIG.
  • Intermediate layer base material 61b Base material a (0 ° / 90 ° fiber orientation) X lPly
  • Resin diffusion media layer base material 61c Base material f X lPly
  • Reinforcing fiber substrate 61d substrate f X lPly
  • Impregnation coefficients of the substrate a K 0. 6 X 10- 10 m 2
  • Substrate f impregnation factor K 3. l X 10 " 10 m 2
  • the impregnation coefficient ratio at this time was 5.2.
  • the plate thickness of the center part 72a of the end portion 71a of the molded article 71 shown in FIG. 8 obtained in the same manner as in Example 1 was measured, it was about 3.2 mm.
  • the thickness of the central portion 72b was measured and found to be about 9.3 mm.
  • the molded product was surface-treated in the same manner as in Example 1, and the number of pinholes on the surface with a diameter of more than 0.2 mm was visually counted while applying fluorescent light to the surface of the molded product.
  • the pinhole was powerless.
  • 6 lb and 6 Id of the reinforcing fiber base at the central portion 72b were about 1. Omm, respectively.
  • a molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the configuration of each reinforcing fiber substrate was as follows.
  • Reinforced fiber base material 51a Base material a (0 ° / 90 ° fiber orientation)
  • Reinforced fiber base material 51b Base material d
  • Reinforced fiber base material 51c Base material a (0 ° / 90 ° fiber orientation) X 3Ply
  • Impregnation coefficients of the substrate a K 0. 6 X 10- 10 m 2
  • Impregnation coefficient of substrate d K l. 3 X 10 " 1 V
  • the impregnation coefficient ratio at this time was about 2.2.
  • the average was about 1.1 mm.
  • the method for producing a fiber reinforced resin according to the present invention can be suitably applied to, for example, an outer plate part represented by an automobile bonnet and a cowl of a motorcycle, a top board of a desk, a chair, and the like.
  • an outer plate part represented by an automobile bonnet and a cowl of a motorcycle, a top board of a desk, a chair, and the like.
  • the scope of application is not limited to these.

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Abstract

　型のキャビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、キャビティ内に樹脂を注入し硬化させる繊維強化樹脂の製造方法であって、強化繊維基材の少なくとも片面に、表層形成用基材と、該表層形成用基材と強化繊維基材との間に位置し表層形成用基材との含浸係数比率が１．５～１０である樹脂拡散媒体とを、カバーファクターが９０％～１００％である少なくとも１枚の織物からなる中間層を介して配置することを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。ＲＴＭ成形において表層に発生していたピンホールを減少させ、後工程の塗装工程等に必要な補修工程を低減することができ、生産性を向上させることができる。

Description

明 細 書
繊維強化樹脂の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、繊維強化榭脂（以下、 FRP (Fiber Reinforced Plastic)と称すること もある。）の製造方法に関し、とくに、 RTM成形法 (Resin Transfer Molding)に よる繊維強化樹脂の製造方法に関する。
なお、本発明における RTM成形法には、上下対となる両面成形型を使用し、榭脂 注入ロカゝら榭脂排出口へ向けて榭脂を加圧注入し、榭脂による型内の空気押し出し 後に榭脂排出口を閉じ型内を榭脂を加圧して硬化させる RTM成形法、型内を真空 状態にした後、榭脂を吸引あるいは加圧注入し、硬化させる RTM成形法、および、 片面成形型に基材を配置し、フィルムなどのバッグ材でバギングして内部を減圧した 後、内部の真空圧によって榭脂を吸引注入する真空 RTM成形法が含まれる。
背景技術
[0002] FRPは軽量、かつ、高 ヽ機械的性質を有する複合材料として極めて広!ヽ分野で活 用されている。このような FRPの成形方法の一つとして、 RTM成形法が広く用いられ ている。 RTM成形法においては、成形サイクルタイムは比較的短いが、榭脂流れの 不具合などにより成形品表面にピンホールゃボイドと呼ばれる欠陥が残ることがあり、 外観の良さを必要とする商品に適用しょうとする場合には、塗装工程の前に表面補 修工程等が必要であった。このようなこと力ゝら、 RTM成形法により製造された FRPは 、外観の仕上げに手間と労力がかかり、高コストの製品となりがちであった。
[0003] そこで、このような従来の RTM成形法の問題点を解決するための検討が種々なさ れてきた。例えば特許文献 1では、 RTM成形に使用する成形型内に表層形成部材 Zろ過抵抗の大き ヽ分離基材 Z繊維状補強材 Zろ過抵抗の小さ ヽ分離基材 Z発 泡性榭脂粒子からなる積層物を型内に入れ、成形型温度を上げ発泡性粒子の体積 膨張によって表層基材を成形型に押し付け、そこへ液状成形榭脂を注入し、高表面 品質複合材料成形品を得る成形方法が提案されて ヽる。しカゝしながらこの方法では 、ろ過抵抗の大き 、分離基材で発泡性粒子が表層へ流出しな 、構成とすることが必 須であり、積層構成が制限されること、発泡性粒子の発泡温度まで加熱して成形後、 当該粒子の発泡内圧による成形品変形を防ぐため液状榭脂硬化後、十分に成形型 温度を下げなければならないため、設備の増大、成形サイクルタイムが長くなるとい つた問題があった。
[0004] また、特許文献 2には、積層にお 、て表層となる強化繊維機材の真下にランダムマ ット層を設けることで、強化繊維基材中の気泡を抜き、かつ表層の強化繊維基材へ の榭脂の含浸を促進する成形方法が提案されている。しカゝしながらこの方法では、表 層基材の真下にランダムマット層を配置することから、榭脂中に含まれる気泡がラン ダムマット層に溜まり、直上の表層基材に貫通するピンホールを生じることがあった。 特許文献 1：特開平 7— 100847号公報
特許文献 2：特開 2005— 232601号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明の目的は、従来の RTM成形法にぉ 、て表層に発生して 、たピンホール等 の表面欠陥を減少させ、後工程の塗装工程等に必要な補修工程を低減させることで 成形品の生産性を向上させることにある。
課題を解決するための手段
[0006] 上記課題を解決するために種々の検討を行った結果、特定のカバーファクターを 有する中間層と特定の含浸性を有する榭脂拡散層を設けることで、成形品表面にピ ンホール発生がほとんどなく表面品位に優れた RTM成形品が得られることが分かり
、本発明が完成された。
[0007] すなわち、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法は、型のキヤビティ内に少なくと も強化繊維基材を配置し、前記キヤビティ内に榭脂を注入し硬化させる繊維強化榭 脂の製造方法 (つまり、 RTM成形法による繊維強化樹脂の製造方法)であって、前 記強化繊維基材の少なくとも片面に、表層形成用基材と、該表層形成用基材と前記 強化繊維基材との間に位置し前記表層形成用基材との含浸係数比率が 1. 5〜10 である榭脂拡散媒体とを、カバーファクターが 90%〜： LOO%である少なくとも 1枚の 織物からなる中間層を介して配置することを特徴とする方法力もなる。 [0008] このような本発明における RTM成形法においては、積層構成内に特定の中間層 および榭脂拡散媒体を配置することで、榭脂注入に伴い混入する気泡を、まず榭脂 流動性の良い榭脂拡散媒体内を主として榭脂と共に流動させることにより、良好に排 出させたり当該榭脂拡散媒体層内に滞在させたりすることができ、更に、所定範囲の カバーファクターを有する中間層を最外層と樹脂拡散媒体の間に設けることで、樹脂 拡散媒体内に滞在する気泡が成形品表面へ露出することを防ぐことができるようにな る。一方樹脂は、樹脂拡散媒体内に包含させ、かつ樹脂拡散媒体から表層側基材 へと気泡の少な 、榭脂を供給して含浸を進めることができるので、従来の RTM成形 法では困難であった意匠表面のボイドゃピンホール等の欠陥が発生することが極め て少ない成形品を効率よく短時間で安定的に成形できる。
[0009] 上記本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法にお！ヽては、榭脂拡散媒体の少なく とも一端部が、少なくとも一方の隣接層よりも外側に向けて延長されている形態を採 用することが可能である。榭脂拡散媒体の少なくとも一端部を、少なくとも一方の隣接 層よりも長くすることにより、その長く形成された端部力も注入樹脂が樹脂拡散媒体内 に進入、展開されやすくなり、榭脂が確実に榭脂拡散媒体の層内に供給されるように なる。その結果、積層体の内部まで確実に榭脂が行き渡るようになって、積層体全体 に対する榭脂含浸性が大幅に向上される。
[0010] この榭脂拡散媒体の含浸係数は 1 X 10— 1Qm2以上であることが好ましい。含浸係数 は、榭脂の含浸のし易さを表す係数である力 その測定方法については後述する。 含浸係数が高い榭脂拡散媒体を用いることにより、所望の範囲への榭脂の展開が容 易化されるとともに、展開された榭脂の含浸性も向上され、かつ、上記の端部を長く 形成したことによる作用効果が一層良好に発現される。
[0011] また、榭脂拡散媒体の厚みとしては、 200〜2000 μ mの範囲にあることが好ましい 。榭脂拡散媒体には上述の如く含浸係数の高いことが好ましいことから、このような含 浸係数の高い基材を用いることにより、十分な量の榭脂を榭脂拡散媒体の端部から 中央部あるいは反対側の端部に向けて流動させることが可能になる。しかしこの榭脂 拡散媒体が薄すぎると、十分な量の榭脂を流動させることが難しくなり、反対に厚す ぎると、積層体全体として、所望の積層形態の維持が難しくなる。したがって、厚みは 200〜2000 μ mの範囲内とすることが好ましい。
[0012] 上記のような好ま U、含浸係数や厚みを考慮すると、榭脂拡散媒体としては、例え ばメッシュを用いることが好まし 、。
[0013] また、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法にお!ヽては、上記榭脂拡散媒体の 少なくとも片面側にコア材を配置し、該コア材の少なくとも榭脂注入側の端部に厚み 50〜2000 mの榭脂流動基材を設ける形態を採用することができる。この榭脂流 動基材はコア材の端部のみに配置すればよぐコア材の全面にわたっている必要は ない。また、榭脂流動方向に少なくとも一方の端部に配置されていればよいが、望ま しくは両端部に配置される。このようにコア材の端部に、特定の榭脂流動基材の層が 配置されることで、コア材端部での榭脂流動が極めて安定し、従来この部位力 成形 体の表面へと至りやす力つた気泡力 成形体内部に細力べ分散されて封じ込められ、 表面に露出しにくくなる。その結果、成形体の表面品位が大幅に向上されることにな る。
[0014] この榭脂流動基材としては、その含浸係数が 1 X 10— 1Qm2以上であることが好ま ヽ 。つまり、含浸係数の高い榭脂流動基材とすることで、上記榭脂流動の安定化、気泡 の分散、封じ込め効果がより向上される。
[0015] また、上記コア材の少なくとも片面に溝力卩ェが施されていることも好ましい。コア溝 の存在により、榭脂拡散媒体による拡散榭脂がより迅速にかつ均一に拡散されるよう になるので、上記コア材端部に配置された榭脂流動基材による作用と併せて、局部 的に気泡が滞留したり成長したりすることが回避され、より均一な成形が可能となる。 発明の効果
[0016] このように、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法によれば、積層構成内に特定 の中間層および榭脂拡散媒体を配置することで、榭脂拡散媒体層内に滞在する気 泡が成形品表面へ露出することを効果的に防ぐことができ、表面にボイドゃピンホー ル等の欠陥が発生することが極めて少ない成形品を効率よく短時間で安定的に成形 できるようになる。この結果、後工程として塗装工程があるような製造工程でも、表面 補修の工程を省略もしくは大幅に軽減でき、低コストの成形品を得ることができる。 図面の簡単な説明 [0017] [図 1]本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法の基本形態の一例を示す概略構成図 である。
[図 2]含浸係数測定装置の概略構成図である。
[図 3]本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法にお!ヽて榭脂拡散媒体の端部を延長 する場合の一例を示す概略構成図である。
[図 4]本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法においてコア材の端部に榭脂流動基 材を設ける場合の一例を示す概略構成図である。
[図 5]実施例 1で用いた下型の斜視図である。
[図 6]実施例 1で用いた基材の積層構成を示す概略斜視図である。
[図 7]実施例 4で用いた基材の積層構成を示す概略斜視図である。
[図 8]本発明における成形品の一例を示す概略斜視図である。
符号の説明
[0018] 1:キヤビティ
2a:上型
2b:下型
3:強化繊維基材
4a、 4b:表層形成用基材
5a、 5b:樹脂拡散媒体
6a、 6b:中間層
11:含浸係数測定装置
12:榭脂タンク
13:真空ポンプ
14:基材
15:注入口
16:排出口
17:含浸方向
21:樹脂拡散媒体
22a, 22b:隣接層 31:コア材
32:樹脂拡散媒体
33:樹脂流動基材
34:中間層
35:表層形成用基材
36:溝
41:キヤビティ
42:下型
43:シール材
44：注入口
45:排出口
51a:表層形成用基材
51b:中間層の基材
51c:樹脂拡散媒体の基材
51d:強化繊維基材
61a:表層形成用基材
61b:中間層の基材
61c:樹脂拡散媒体の基材
61d:強化繊維基材
61e:コア材
71:成形品
72a：端部中央部厚み測定位置
72b:中央部厚み測定位置
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
図 1は、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法の基本形態の一例を示している。 上型 2a、下型 2bからなる型 2のキヤビティ 1内に、強化繊維基材 3が配置され、本実 施態様では、強化繊維基材 3の両面側に、表層形成用基材 4a、 4bと、該表層形成 用基材 4a、 4bと強化繊維基材 3との間に位置し表層形成用基材 4a、 4bとの含浸係 数比率が 1. 5〜10でぁる榭脂拡散媒体5&、 5bと力 カバーファクターが 90%〜 10 0%である織物からなる中間層 6a、 6bを介して配置される。この状態で、キヤビティ 1 内が例えば矢印 7で示すように真空吸引により減圧され、減圧されたキヤビティ 1内に 、矢印 8で示すように榭脂注入が行われ、注入された榭脂が、キヤビティ 1内の基材 に含浸された後、例えば加熱により硬化され、所定の繊維強化樹脂の成形体が製造 される。
[0020] 本発明で使用する榭脂としては、例えば、エポキシ榭脂ゃビュルエステル榭脂，不 飽和ポリエステル榭脂，フ ノール榭脂等の熱硬化性榭脂や、アクリル榭脂ゃポリア ミド榭脂、ポリオレフイン榭脂等が挙げられる。特に常温での粘度が lOPa' s以下であ るような粘度が低く繊維への含浸の良好な榭脂が好適である。
[0021] 本発明における強化繊維基材とは、後述する表層形成用基材，中間層用基材，榭 脂拡散媒体用基材以外の強化繊維力もなる基材の総称である。本発明における強 化繊維基材に用いられる強化繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維，ァラミド 繊維， PBO (ポリパラフエ-レンベンゾビスォキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミ ナ)繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また、織り組織としては、織布でも不織布 でもよぐ織布の場合、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成 するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよい。不織布の場合は、例えば、 ランダムマットやコンティ -ァスストランドマット等が挙げられる。
[0022] 本発明における表層形成用基材とは、成形品の最表層に配置する基材のことであ り、後述の榭脂拡散媒体との含浸係数比率を満足する基材である。本発明における 表層形成用基材に用いられる繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維，ァラミド 繊維， PBO (ポリパラフエ-レンベンゾビスォキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミ ナ)繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また、織り組織としては、織布でも不織布 でもよぐ織布の場合、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成 するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよい。不織布の場合は、例えば、 ランダムマットが挙げられる。
[0023] 本発明における榭脂拡散媒体とは、榭脂拡散媒体層内の樹脂が流動しやす 、よう に、その他の基材よりも含浸係数が高い層のことであり。後述の表層形成用基材との 含浸係数比率を満足する基材である。
[0024] この榭脂拡散媒体の形成には、メッシュや繊維基材を用いることができる。メッシュ の材質としては、例えば、ナイロン榭脂，ポリプロピレン榭脂，ポリエチレン榭脂等が 挙げられ、必要に応じてプラズマ処理やコロナ処理を施して接着性を高めたものを用 いてもよい。繊維基材を用いる場合には、用いられる繊維としては、例えば炭素繊維 やガラス繊維，ァラミド繊維， PBO (ポリパラフエ-レンベンゾビスォキサゾール)繊維 ,チラノ (チタンアルミナ)繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また、織り組織として は、織布でも不織布でもよぐ織布の場合、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、 単一の繊維で構成するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよ!ヽ。不織布 の場合は、例えば、ランダムマットやコンティ -ァスストランドマット等が挙げられる。
[0025] 本発明における中間層は、榭脂拡散媒体内を流動する榭脂内の気泡が外層に達 しな 、ようにカバーファクターが 90%〜100%と高 、織物基材である。
[0026] この中間層の織物基材に用いられる繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維， ァラミド繊維， PBO (ポリパラフエ-レンベンゾビスォキサゾール)繊維，チラノ（チタン アルミナ)繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また基材の組織としては、織布がよ ぐ平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成するだけでなく複数 の繊維を織った組織となってもょ 、。
[0027] 本発明にお ヽて、表層形成用基材と榭脂流動媒体は、含浸係数の異なる基材層 から構成されており、下記の式に示す含浸係数比率が 1. 5〜10であることが、成形 後の表面にピンホールと称する直径で 0. 2mm以上 2mm以下，深さで 0. 2mm以上 1 mm以下の穴状等の欠陥が少な 、外観を得る為には必要である。この含浸係数比率 が 1. 5よりも低い場合は、榭脂流動差が実質的に生じず、気泡を含んだ榭脂が表層 形成用基材側にも流動し、外観表面にピンホールを形成しやすくなる。また、含浸係 数比率が 10を超える場合は、外観表面のピンホールは少ない反面、榭脂の含浸量 が増えることから、成形品の重量増を招く場合がある。
含浸係数比率 = K1/K2 Kl:積層された構成の内、基材の含浸係数の最も大きな値
(樹脂拡散媒体層の含浸係数）
K2：積層された構成の内、基材の含浸係数の最も小さな値
[0028] ここで榭脂含浸係数とは、以下の測定法により測定された値のことである。
榭脂の含浸過程にぉ 、て、基材に含浸する榭脂の挙動は下式に示すダルシー則 に従うことが知られており、含浸速度は以下の式で得られる。
Figure imgf000011_0001
ここで、 v(m/s)は含浸速度、 K(m2)は含浸係数、 は榭脂粘度 (Pa's)、 ΔΡ(Ρ a)/AL(m)は単位長さ当たりの圧力勾配である。この式を時間 t(s)で積分すれば 、含浸係数は以下の式で得ることができる。
K=(LXLX μ)/(2ΧΡΧί)···(2)
ここで、 L (m)は榭脂注入口力もフローフロント (流動榭脂の先端)までの距離であ る。（2)式から、榭脂注入ロカもフローフロントまでの距離とそこへの到達時間、榭脂 粘度、成形圧力が分かれば、含浸係数が計算できる。よって含浸係数の測定は、一 例として図 2に示すような装置を用いて平板のような基本形状に対して含浸係数測定 実験を行 ヽ、これらを測定することで含浸係数 Kが測定できる。
[0029] 本発明では含浸係数を測定する場合は、例えば、図 2に示すような含浸係数測定 装置 11を用いる。この装置 11内をゲージ圧で- lOOkPaよりも真空度の高 、圧力を保 持することで、圧力 ΔΡを lOOkPaとする。また測定においては、実際の榭脂を用いて 、成形温度中で測定することが好ましいが、予め成形温度下での榭脂粘度が分かつ ていれば、その粘度に調整した液体、例えばシリコンオイルやエーテル系合成油等 を用いて測定することもできる。なお、榭脂中入口力もフローフロントまでの距離 Lは、 本発明では、 500mmとし、この時の樹脂の到達した時間 tを 1/lOOsecまで測定可能 なディジタル式のストップウォッチで計測する。更にこれら測定は、計 3回行った平均 値を用いて、含浸係数を算出する。図 2において、 12は榭脂タンク、 13は真空ボン プ、 14は基材、 15は注入口、 16は排出口を、矢印 17は榭脂含浸方向を、それぞれ 示している。
[0030] 本発明における中間層に用いられる織物基材としては、カバーファクターが 90%〜 100%の基材を用いる。中間層に 90%以上のカバーファクターの高い基材を 1層以 上配置することで、榭脂流動媒体から表層形成用基材へ気泡が流出し難くなり、外 観にピンホールの少な 、成形体が得られる。
[0031] ここでカバーファクターとは、単位面積あたりに占める繊維面積の割合のことを示し 、基材が織布の場合、以下の手順で測定される。対象となる基材をコピー機等で拡 大し、繊維束 10本当たりの縦寸法 Yと横寸法 Xを測定する。この時のコピー機での拡 大は、繊維束 10本当たりの横寸法が 100± 5mmになるように行い、 0.01mmまで表示 可能なノギスを用いて測定を行う。次にその 10本の各繊維束の幅を縦繊維に対して は、 XZ2のピッチで各繊維束 3点の計 30点を、横方向の繊維に対しては、 YZ2の ピッチで各繊維 3点の計 30点を測定し、縦方向繊維幅平均値 Xと横方向繊維幅平均 値 yを算出する。カバーファクター Cfは以下の式で表される。
Cf= {Y* x+ (X— X) *y}Z(X*Y)
[0032] 本発明にお 、て用いられる榭脂拡散媒体の厚みとしては、 200〜2000 μ mである ことが、良好な外観性の成形体を得ることから好ましい。 200 mよりも薄いと榭脂内 部の気泡の通過を妨げて、榭脂注入口付近にボイド溜まりを形成し易くなり、また 20 00 mよりも厚いと層内に蓄積できるボイドが多くできる反面、成形体としての重量が 増加し軽量ィ匕の効果が無くなる。なお、力かる厚みの榭脂拡散媒体を得るためには 、例えばガラス繊維マットを用いる場合であれば、 200〜900g/m2 (複数枚でこの 目付としても良い)のものを使用することで実現できる。なお、榭脂拡散媒体は、成形 体の中に 1層のみで構成していても、複数層で構成していても、上記厚みを満足して いればよい。
[0033] また、榭脂拡散媒体層に用いられる基材の含浸係数を 1 X 10— 1Qm2以上、例えば 1
X 10— 1Q〜1 X 10— 9m2とすることで、榭脂が主に榭脂拡散媒体層中に流れるようになり 、外観に悪影響を及ぼす樹脂中の気泡等を本樹脂拡散媒体層内に滞在させやすく なることから、良好な外観を持つ成形体を得ることが可能になる。かかる観点より、上 限は係数が大きければ大きい方が好ましいが、現状入手可能なものとして上記のよう な範囲が挙げられる。さらに、含浸係数がさらに大きいものが入手可能となった場合 には、好ましく適用することが可能である。 [0034] 更に、榭脂拡散媒体に用いる材料の形態としては、前述の如ぐメッシュでも、織布 でも、不織布でも構わないが、例えばガラス繊維チョップドマットや連続ストランドマツ トといった不織布を用いると、低コストの成形体とすることもでき、また、層内にボイドを 蓄えやすくなる。
[0035] また、本発明においては、榭脂拡散媒体の少なくとも一端部が、少なくとも一方の 隣接層よりも外側に向けて延長されている形態を採用してもよい。榭脂拡散媒体は 両端で延長されていてもよぐ各端部の延長形態や隣接層との関係が異なる形態の 組み合わせであってもよい、例えば図 3に示すように、榭脂拡散媒体 21の一方の端 部は両隣接層 22a、 22bよりも飛び出しており、他方の端部は隣接層 22bに対しての み飛び出している形態とすることもできる。 Ll、 L2は榭脂拡散媒体 21の飛び出し長 さを示しており、少なくとも一方の隣接層より外側に向けて延長されていればよい。こ のはみ出し長さは lmm以上が望ましぐ好ましくは、 lmm〜30mmの範囲である。この ように榭脂拡散媒体の少なくとも一端部を、少なくとも一方の隣接層よりも長くすること により、その長く形成された端部から注入樹脂が樹脂拡散媒体内に進入、展開され やすくなり、榭脂がより確実に榭脂拡散媒体の層内に供給されるようになる。
[0036] また、榭脂拡散媒体の少なくとも片面側にコア材が配置される場合、このコア材の 端部部位力 成形体の表面へと気泡が至りやすくなるおそれがある。そこで、本発明 においては、例えば図 4に示すように、コア材 31の少なくとも榭脂注入側の端部にお いて（図示例では両端部において）、榭脂拡散媒体 32との間に、厚み 50〜2000 mの榭脂流動基材 33を設けることが好ましい。この榭脂流動基材 33はコア材 31の 端部のみに配置すればよぐコア材 31の全面にわたっている必要はない。このような 特定の榭脂流動基材 33がコア材 31の端部に配置されることで、コア材 31の端部で の榭脂流動が極めて安定し、この部位力 成形体の表面へと至りやす力つた気泡が 、成形体内部に細かく分散されて封じ込められ、表面に露出しに《なる。その結果、 成形体の表面品位が大幅に向上されることになる。なお、図 4において、 34は中間 層、 35は表層形成用基材を、それぞれ示している。
[0037] 上記榭脂流動基材 33としては、前述の如ぐその含浸係数が 1 X 10— 1Qm2以上であ ることが好ましい。また、上記コア材 33の少なくとも片面に溝 36が加工されていること も好ましい。コア溝 36の存在により、榭脂拡散媒体 32による拡散榭脂がより迅速にか つ均一に拡散されるようになる。
[0038] このように、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法によれば、榭脂内に存在する 気泡成分を榭脂拡散媒体層を主として通過させ、かつ、特定の中間層により気泡が 成形体表面側には至りにくい形態としたので、補修等の後工程の必要性を低減する とともに、外観にピンホールがほとんどない表面品位に優れた繊維強化樹脂の成形 体を得ることが可能となる。
[0039] 以上のようにして得られた繊維強化榭脂は、強化繊維に炭素繊維を用いることによ り、軽量、高強度、高弾性、および耐衝撃性に優れた炭素繊維強化プラスチック (CF RP)とすることができ、自動車、圧力容器、航空機用構造材、船舶用構造材、ゴルフ クラブ用シャフト、スキーボード、釣り竿などに好適な CFRP部材として用いられる。な お、 CFRP部材には、軽量、高強度、高弾性、および耐衝撃性を損なわない限りに おいて、炭素繊維以外の強化繊維 (例えば、ガラス繊維、ァラミド繊維、 PBO (ポリパ ラフエ-レンベンゾビスォキサゾール)繊維、チラノ (チタンアルミナ）繊維、ナイロン繊 維など)を有していてもよぐ炭素繊維以外の強化繊維が強化繊維全体の 50質量％ 未満の含有量であれば、ここで言う CFRP部材に含まれるものとする。
さらに CFRP部材は、特に短い成形サイクルで大量生産が要求される自動車用部 材として好ましく用いられる。
実施例
[0040] 以下に、実施例に基づいてより具体的に説明する。
実施例に使用した材料は以下のものである。
•基材 a：炭素繊維織物、東レ (株)製 C06343B (織り組織：平織り、織物目付： 198g 強ィ匕繊維： T300B— 3K、弾性率： 230GPa、強度： 3530MPa、繊度： 198te x、フィラメント数： 3000本）、カバーファクター = 95〜97%
•基材 b：炭素繊維織物、東レ (株)製 BT70 - 30 (織り組織：平織り、織物目付： 317g 強ィ匕繊維： T700SC— 12K、弾性率： 230GPa、強度： 4900MPa、繊度： 80 Otex、フィラメント数： 12000本）、カバーファクター = 96〜98%
•基材 c：炭素繊維織物、東レ (株)製 BT70 - 20 (織り組織：平織り、織物目付： 214g 強ィ匕繊維： T700SC— 12K、弾性率： 230GPa、強度： 4900MPa、繊度： 80 Otex、フィラメント数： 12000本）、カバーファクター = 93〜96%
•基材 d：ガラス繊維サーフェースマット、 日東紡 (株)製 MF30P100BS6 (布帛の形 態:連続繊維不織布、 目付: 30gZm2)
•基材 e：炭素繊維マット、東レ (株)製"トレ力"（登録商標) T700SC (弾性率： 230GP a、強度： 4900MPa、繊度： 1650tex)の短繊維マット（カット長：最大 2インチ、 目付：
Figure imgf000015_0001
•基材 f：コンティ -ァスストランドマット、 日本板硝子社製 (布帛の形態：ガラス連続繊 維不織布、 目付: 450g/m2)
'基材 g :メッシュシート NB20 (NBC株式会社製：ナイロンメッシュ，厚み 520 m) '基材 h :ガラス織布、ュ-チカグラスファイバー (株)製 E10T (目付： 106gZm2,織り 密度：縦 = 60本 Z25mm,横 = 58本 Z25mm)
•基材 i：ガラス繊維不織布、矢澤産業 (株)製スーパーウールマット YWN— 8 (布帛の 形態:フェルト状不織布、 目付: 72 OgZm2)
'基材 a，：基材 aに予め融点 71°Cのエポキシ変性熱可塑性榭脂を 10± 3gZm2付着 させた基材
•基材 b，：基材 bに融点 71°Cのエポキシ変性熱可塑性榭脂を 5士 3gZm2付着させた 基材
•基材 c，：基材 cに融点 71°Cのエポキシ変性熱可塑性榭脂を 5士 3gZm2付着させた 基材。
'コア材 a：積水化学工業製"フォーマッグ' HR # 1006 (耐熱アクリル榭脂製発泡体）
、密度 =0. lg/cm3 ,厚み = 6mm
'榭脂 a :東レ (株)製、エポキシ榭脂 TR— C35
主剤： "ェピコード， 828 (油化シェルエポキシ社製、エポキシ榭脂）
硬化剤：東レ (株)製ブレンド TR— C35H (イミダゾール誘導体）
混合比:主剤:硬化剤 = 10 : 1
100°Cでの榭脂粘度： 17mmPa' s (E型粘度計を用いて 30°C, 50°C, 70°Cにて粘 度を測定し WLF式に基づき換算した値） [0041] [実施例 1]
図 5に示す形状の 480mm X 480mmのキヤビティ 41を有する成形下型 42に、図 6 に示す強化繊維基材等（51a, 51b, 51c, 5 Id)を配置し、シール材 43でシールし つつ図示しない上型を閉じた。ここで用いた強化繊維等の各基材の構成は以下の通 りである。
表層形成用基材 31a : 基材 a (0° /90° 繊維配向） X lPly
中間層の基材 31b : 基材 a (0° /90° 繊維配向） X lPly
樹脂拡散媒体層の基材 31c :基材 f X lPly
強化繊維基材 31d: 基材 a (0° /90° 繊維配向） X 2Ply
[0042] 図 2に示した装置により基材 aおよび基材 fの含浸係数の測定を行った。測定に際し て、成形温度 100°Cでの榭脂 aの粘度と 25°Cでほぼ同等の粘度を有する液体を用 V、て、 25°Cで測定を行ったところ以下の数値を得た。
基材 aの含浸係数 K=0. 6 X 10— 10 m2
基材 fの含浸係数 K= 3. 1 X 10— ω m2
したがって、この時の含浸係数比率は 5. 2であった。
[0043] 次に、成形下型 42および上型を 100°Cの温度に保持し、真空状態に保った状態 で、図示しない榭脂注入機を用いて榭脂 aを榭脂注入口 44より注入した。榭脂排出 口 45から排出される榭脂に φ 2mmを超えるような気泡が含まれていないことを目視 にて確認して榭脂排出口 45を閉じ、続いて榭脂注入口 44を閉じた。この時の榭脂 に与えた注入圧は最大で 0. 75MPaであった。
[0044] この状態で 15分保持した後、成形型を開けて成形品を得た。得られた成形品を 25 °Cに冷却後、この成形品の板厚について、成形品の縁部より 15mm内側を各角部お よび各辺の中央部にて 1力所ずつ合計 8力所をマイクロメーターにて測定したところ、 平均で約 2. 1mmであった。
[0045] 次に得られた成形品の表面を # 600のサンデイングペーパーで研磨し、アセトンで 脱脂後、 FRP用プライマー (武蔵ホルト製)を塗布して、 1時間室温で乾燥させた。そ の後、成形品の表面に蛍光灯の光をあてながら、目視にて口径 φ 0.2mmを超える表 面のピンホール数を数えたところ、ピンホールは無力 た。また製品を切り出し各層 の厚みを測定したところ、榭脂拡散媒体層の基材 51cは平均で約 1. 1mmであった。
[0046] [実施例 2]
各強化繊維基材の構成を以下とした以外は、実施例 1と同様にして成形品を得た。 表層形成用基材 51a: 基材 b' (0° /90° 繊維配向） XlPly
中間層の基材 51b: 基材 c，（0° /90° 繊維配向） XlPly
樹脂拡散媒体層の基材 51c:基材 f XlPly
強化繊維基材 51d: 基材 c' (0° /90° 繊維配向） X2Ply
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。
基材 b，の含浸係数 K=0.66 X 10— 10m2
基材 f の含浸係数 K= 3. lX10"10m2
基材 c，の含浸係数 K=0.63 X 10"10m2
したがって、この時の含浸係数比率は 4. 7であった。得られた成形品の板厚を、成 形品の縁部より 15mm内側を各角部および各辺の中央部にて 1力所ずつ合計 8力所 をマイクロメーターにて測定したところ、平均で約 2. 2mmであった。
[0047] 次に成形品を実施例 1と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光を あてながら、目視にて口径 φ 0.2mmを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピ ンホールは無力つた。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、榭脂拡散媒 体層の基材 51cの厚みは約 1. Ommであった。
[0048] [実施例 3]
各強化繊維基材の構成を以下とした以外は、実施例 1と同様にして成形品を得た。 表層形成用基材 51a: 基材 h(0° /90° 繊維配向） XlPly
中間層の基材 51b: 基材 b(0° /90° 繊維配向） X2Ply
樹脂拡散媒体層の基材 51c:基材 g XlPly
強化繊維基材 51d: 基材 b(0° /90° 繊維配向） XlPly
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。
基材 hの含浸係数 K=0. 58X10— 10m2
基材 gの含浸係数 K=2. 3X10— 10m2
基材 cの含浸係数 K=0.62X10— 10m2 したがって、この時の含浸係数比率は 4. 0であった。得られた成形品の板厚を、成 形品の縁部より 15mm内側を各角部および各辺の中央部にて 1力所ずつ合計 8力所 をマイクロメーターにて測定したところ、平均で約 2. 2mmであった。
[0049] 次に成形品を実施例 1と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光を あてながら、目視にて口径 φ 0.2mmを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピ ンホールは無力つた。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、榭脂拡散媒 体層の基材 51cの厚みは約 0. 9mmであった。
[0050] [実施例 4]
各強化繊維基材の構成を図 7に示す通りとした以外は、実施例 1と同様にして成形 品を得た。
表層形成用基材 61a: 基材 a (0° /90° 繊維配向） X lPly
中間層の基材 61b : 基材 a (0° /90° 繊維配向） X lPly
樹脂拡散媒体層の基材 61c :基材 f X lPly
強化繊維基材 61d: 基材 f X lPly
=fァ材 61e : =fァ材 a
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。
基材 aの含浸係数 K=0. 6 X 10— 10m2
基材 fの含浸係数 K= 3. l X 10"10m2
したがって、この時の含浸係数比率は 5. 2であった。実施例 1と同様にして得られ た図 8に示す成形品 71の端部中央部 72aの板厚を測定したところ、約 3. 2mmであつ た。また中央部 72bの板厚を測定したところ、約 9. 3mmであった。
[0051] 次に成形品を実施例 1と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光を あてながら、目視にて口径 φ 0.2mmを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピ ンホールは無力つた。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、中央部 72b での強化繊維基材 6 lbおよび 6 Idはそれぞれ約 1. Ommであった。
[0052] 〔比較例 1〕
各強化繊維基材の構成を以下とした以外は、実施例 1と同様にして成形品を得た。 強化繊維基材 51a:基材 a (0° /90° 繊維配向） X lPly 強化繊維基材 51b :基材 d X lPly
強化繊維基材 51c :基材 a (0° /90° 繊維配向） X 3Ply
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。
基材 aの含浸係数 K=0. 6 X 10— 10m2
基材 dの含浸係数 K= l . 3 X 10"1 V
したがって、この時の含浸係数比率は約 2. 2であった。実施例 1と同様にして得ら れた成形品の板厚を測定したところ、平均で約 1. 1mmであった。
[0053] 次に成形品を実施例 1と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光を あてながら、目視にて口径 φ 0.2mmを超える表面のピンホール数を数えたところ、強 化繊維基材 51 a側にピンホールが 21個確認され、強化繊維基材 51 c側にはピンホ ールが 33個有った。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、榭脂拡散媒 体層の基材 51cは平均で約 0. 03mmであった。
産業上の利用可能性
[0054] 本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法は、例えば、自動車のボンネットおよびォ ートバイのカウルに代表されるような外板部品や、机の天板，椅子等に好適に適用で きる力 適用範囲はこれらに限定されるものではない。

Claims

請求の範囲
[1] 型のキヤビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、前記キヤビティ内に榭脂を注 入し硬化させる繊維強化樹脂の製造方法であって、前記強化繊維基材の少なくとも 片面に、表層形成用基材と、該表層形成用基材と前記強化繊維基材との間に位置 し前記表層形成用基材との含浸係数比率が 1. 5〜10である榭脂拡散媒体とを、力 バーファクターが 90%〜 100%である少なくとも 1枚の織物からなる中間層を介して 配置することを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。
[2] 榭脂拡散媒体の少なくとも一端部が、少なくとも一方の隣接層よりも外側に向けて 延長されて!ヽる、請求項 1に記載の繊維強化樹脂の製造方法。
[3] 前記榭脂拡散媒体の含浸係数が 1 X 10— 1Qm2以上である、請求項 1または 2に記載 の繊維強化樹脂の製造方法。
[4] 前記榭脂拡散媒体の厚みが 200〜2000 mである、請求項 1〜3のいずれかに 記載の繊維強化樹脂の製造方法。
[5] 前記榭脂拡散媒体としてメッシュを用いる、請求項 1〜4のいずれかに記載の繊維 強化樹脂の製造方法。
[6] 前記榭脂拡散媒体の少なくとも片面側にコア材を配置し、該コア材の少なくとも榭 脂注入側の端部に厚み 50〜2000 mの榭脂流動基材を設ける、請求項 1〜5のい ずれかに記載の繊維強化樹脂の製造方法。
[7] 前記榭脂流動基材の含浸係数が 1 X 10— 1Qm2以上である、請求項 6に記載の繊維 強化樹脂の製造方法。
[8] 前記コア材の少なくとも片面に溝加工が施されている、請求項 6または 7に記載の 繊維強化樹脂の製造方法。
[9] 請求項 1〜8のいずれかに記載の製造方法により得られた繊維強化樹脂が用いら れてなる炭素繊維強化プラスチック部材。
[10] 自動車用部材として用いられる、請求項 9に記載の炭素繊維強化プラスチック部材
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