JP2004130723A - Method of manufacturing fiber-reinforced resin structure and manufacturing device using this method - Google Patents

Method of manufacturing fiber-reinforced resin structure and manufacturing device using this method Download PDF

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JP2004130723A
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Nozomi Kawasetsu
川節  望
Kentaro Shindo
新藤 健太郎
Shigeru Nishiyama
西山  茂
Shigeru Sakai
酒井  茂
Akihisa Okuda
奥田 晃久
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a fiber-reinforced resin structure by which a resin passage enabling a large amount of resin to flow so as to further enhance impregnation efficiency, can be simply formed, and a manufacturing device using this method. <P>SOLUTION: This method is a method of manufacturing the fiber-reinforced resin structure by vacuum-packing a fibrous base material laminated in a cavity 3 and injecting a fluid resin into the vacuum pack. The outside of a first vacuum-packing sheet 1 for forming the cavity 3 is covered with a second vacuum-packing sheet 8. Next, the fibrous base material 7 is vacuum-packed in the way that a resin passage molded component 11 with an irregular part is superposed over the fibrous base material 7 toward the sheet 1, between the sheet 1 and the sheet 8. Thus a vacuum bag is structured in a double layer fashion. After that, the resin passage is formed inside the cavity 3 by adjusting the pressure of the vacuum bag parts A and B, then the fluid resin is injected into between the sheets 1 and 8 and finally the fibrous base material 7 is impregnated with the fluid resin to obtain the fiber-reinforced resin structure. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の機体、風車用FRPブレード、FRP製の船舶、建築部材等、あるいは航空・宇宙機器部材等に適用することができる繊維強化樹脂構造体の製造方法及び、その製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
繊維強化樹脂(FRP)の用途は、多方面に拡がっている。カーボン繊維ロツドは、釣り竿、ゴルフパターに有用に用いられている。多層化繊維強化樹脂は、ボート、ヨットのような船体構造に有用に用いられている。
このように軽量で、かつ高強度の特性から航空機の機体、風車の翼、すなわちFRPブレードのような大型の構造物に対する繊維強化樹脂の利用が望まれる。
【0003】
この種の構造化物体の強度の保証又はその物性の安定のためには、繊維強化樹脂の中に泡、空洞が製造プロセスで、入り込まないことが重要である。成形型の中に敷かれている繊維層に流動性樹脂を流し込んでその繊維層に流動性樹脂を含浸させる工法では、樹脂層の中に空洞が生じることがある。この空洞を層中に生じさせない技術として、真空成形方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
上記特許文献1によると、型の内面と真空フィルムで閉じられるモールドキャビティーの中は一方側で真空引きが行われ他方側から流動性樹脂が注入され、キャビティーの中で空気は流動性樹脂により置換され、泡、空洞がない繊維強化樹脂構造体が製造される技術が記載されている。
【0004】
流動性がある樹脂が繊維層に空間的に均一に分散して配分されるように、真空成形技術が改良される必要がある。そのような改良技術として、(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)が知られている。
これらの公知技術の共通点は、図7に抽象化されて概念的に示されるように、型101と真空フィルム102との間に形成されるキャビティーに格子状穴を持つ構造、特にナイロンネット103を敷き、図8に示されるように、樹脂注入用ホース104に開けた多くの穴から流動性樹脂105を注入し、キャビティーの端部106から真空引き107を行い、ナイロンネット103の格子状網目を透過させて樹脂を基層の繊維マット108に含浸させることである。ナイロンネット103は、流動性樹脂の2次元の拡散均一性を与えるために用いられている。
【0005】
中空化され、軽量化されるが構造上強度が高い半円筒形状、扁平楕円体中空形状(の半分)のFRP製品を製造する場合には、流動速度が均一になり難く、図8に示されるように、流動性樹脂が均一に流れず樹脂が繊維層に含浸されない未含浸部位108が発生しやすく、含浸欠陥が生じやすい。
【0006】
注入される樹脂の流動性と拡散性とを同時的に改善することにより含浸欠陥の発生を抑制することが求められる。樹脂注入速度を速くすることにより製造サイクルを短縮することが望まれる。
【0007】
そこで、樹脂注入速度の調整を容易にすることにより含浸欠陥の発生を抑制するとともに、樹脂注入速度を速くすることにより製造サイクルを短縮することができる繊維強化樹脂構造体の製造装置、及び、その製造方法を先に出願した(特願2002−167785号)。
【0008】
【特許文献1】
特開昭60−83826号公報
【特許文献2】
米国特許第4902215号明細書
【特許文献3】
米国特許第5904972号明細書
【特許文献4】
特開昭60−83826号公報(第2頁、第1図)
【特許文献5】
特開平1−209126号公報(第2頁、第1図)
【特許文献6】
特開昭62−135347号公報(第2、3頁)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
現状の真空含浸成形法は、成形型と真空フィルムを用いたシングルバツグ方式が採用されている。この真空含浸成形法は、キャビティー(バッグ)内部を真空引きした後、繊維基材に樹脂を含浸する。
通常、含浸効率を向上させるために、繊維基材表面に多孔質体のシートを配置するが、大型のFRP構造体を製造する際には、それだけでは不十分である。
本発明は、含浸効率を更に向上させるために、多量の樹脂を流せる樹脂通路を簡便に形成できる繊維強化樹脂構造体の製造方法及び、その製造装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、成形型と真空用シートを用いてキャビティーを形成し、このキャビティー内に積層した繊維基材を真空パックしてからキャビティー内に流動性樹脂を注入し、上記繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造する製造方法において、上記キャビティーを形成する第1の真空用シートの外側を、第2の真空用シートで覆い、上記第1の真空用シートと第2の真空用シートの間に、上記第1の真空用シートに向けて凹凸部を有する樹脂通路成形体を上記繊維基材に重ねるようにして真空パックして、真空バッグを二層構造にするとともに、これら真空バッグの圧力を調整してキャビティー内に樹脂通路を形成し、上記第1の真空用シートの内部に流動性樹脂を注入して、上記繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造することにある。
また、本発明は、成形型と真空フィルムを用いてキャビティーを形成し、このキャビティー内に積層した繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造する製造装置において、上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグの外側に、第2の真空用シートで構成される第2の真空バッグを形成し、上記第1および第2の真空用シートの間に、上記第1の真空用シートに向けて凹凸部を有する樹脂通路成形体を上記繊維基材に重ねるように配置し、上記第1の真空バッグと第2の真空バッグの圧力を調整する手段を設け、上記第1の真空バッグ内と第2の真空バッグ内の圧力差によって、上記第1の真空用シートの内部に流動性樹脂の樹脂通路を形成したことにある。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明による繊維強化樹脂構造体の製造装置の実施の形態は、不変形成形型と、真空用シートとなる真空フィルムを用い、この両者の間に積層した繊維基材(ガラス繊維、カーボン繊維など)を真空パックした後に、樹脂を含浸させ繊維強化樹脂構造体を得る真空樹脂含浸工法で、キャビティー(真空バッグ)を2重にするダブルバッグ方式を採用したものである。
すなわち、成形型に繊維層を直接真空パックする第一バッグ(キャビティー)と、この第一バッグを含めて、さらにその外部から全体を真空パックする第二パッグ(キャビティー)とから構成されている。含浸工程において第二バッグの真空度と、第一バッグの真空度の大小をコントロールすることが特徴である。そして、第一バッグと第二バッグの間に凹凸部を有する成形板を配する。
【0012】
図1および図2は、本発明による繊維強化樹脂構造体の製造装置を示したもので、第2型となる第1の真空用シート(変形成形型)1は、第1型となる不変形成形型2とにより第1のキャビテイー3となる第1の真空バッグAを構成する。第1のキャビティー3は、真空ポンプ(図示しない)に接続されたホース4により減圧される。真空用シート1は、透明樹脂フィルムまたは透明樹脂シートなどで形成され、変形自在で、透明又は半透明である。真空用シート1は、光透過性であり、作業員は、樹脂の拡散の状況を見ながら、注入位置、注入圧力を制御して、その拡散の均一性を調整することができる。
【0013】
真空用シート1には、樹脂注入口となるホース5が接続されている。真空用シート1とホース5は密着していて、真空用シート1とホース5との間で空気漏れはない。第1のキャビテイー3は、周囲にシール材6が配設されて密封されている。第1のキャビテイー3の内部には、第1型となる不変形成形型2の上に繊維基材7が配置されている。この繊維基材7は、繊維積層体で、例えば、複数層の繊維層と複数層の発泡樹脂層とを複合して多層化した積層構造を有している。
繊維層の繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭素チューブが用いられる。
繊維層は、通常は多層化されより強化される。繊維層は、格子状に繊維群が延びマトリックス状に織られているマトリックス繊維から形成される。2つの繊維層の間にサンドイッチ発泡体が介設されることが好ましい。
【0014】
第1のキャビテイー3を構成する真空用シート1の外側には、真空用シート1を覆うようにして第2の真空用シート8が設けられている。この第2の真空用シート8の周囲には、第1型となる不変形成形型2との間にシール材9が配設されて内部が密封されている。第2の真空用シート8は、第1の真空用シート1との間に第2のキャビテイー10となる第2の真空バッグBを形成し、この第2のキャビテイー10の内部に、第1の真空フィルムに向けて凹凸部11Aを有する樹脂通路成形体11が配置されている。この樹脂通路成形体11は、圧力板として上記繊維基材7に重ねるようにして真空パックされて真空バッグBを形成しており、この真空バッグBの内部は、ホース12を介して真空ポンプにより真空引きされるものである。第1の真空バッグAと第2の真空バッグBの内部の圧力は図示しない制御装置によって制御される。
樹脂通路成形体11は、四角形の平板状のもので、少なくとも片面(裏面)に、一定間隔で所定の深さの溝11aが縦横に、格子状に形成されて凹凸部11Aが形成されている。この溝11aの深さ、数は必要に応じて設定すれば良い。
なお、繊維基材7の上面(表面)および下面(裏面)には、図示しないフレキシブルな多孔質体(例えば、パスメディア)を配置して樹脂の含浸を助けるようにしても良い。
【0015】
次に、図1ないし図3を参照しながら、本発明による繊維強化樹脂構造体の製造方法を説明する。
第1型となる不変形成形型2の上に繊維基材7を配置し、繊維基材7を覆うようにして不変形成形型2の上に第1の真空用シート1を配設する。第1の真空用シート1の周囲には、不変形成形型2との間にシール材6を配設して密封して第1の真空バッグAを形成する。
第1の真空用シート1の上には、繊維基材7に重ねるようにして樹脂通路成形体11を圧力板として配置する。樹脂通路成形体11は、溝11aが繊維基材7の上に重なるようにして配置され、樹脂通路成形体11の周囲を覆うようにして第2の真空用シート8を配設する。第2の真空用シート8は、不変形成形型2との間にシール材9を配設して内部が密封され、第2の真空バッグBを形成する。
【0016】
そして、第1の真空用シート1によって形成される第1のキャビテイー3と、第2の真空用シート8によって形成される第2のキャビテイー10をそれぞれ真空ポンプにより真空引きして、第1の真空バッグAと第2の真空バッグBを形成してから第1のキャビテイー3内に樹脂を注入する。上記のようにキヤビティー3は真空状態であり、流動性樹脂は円滑にキヤビティー3に浸入し、繊維基材7に含浸する。
このとき、樹脂含浸開始時および含浸中において、第1のキャビテイー3(第1の真空バッグA)内の圧力P1よりも第2のキャビテイー10(第2の真空バッグB)内の圧力P2を低く(P2<P1)しておくことで、第1のキャビテイー3(第1の真空バツグA)の真空用シート1(真空フィルム)が溝1aに吸引されて繊維基材7(繊維積層体)と第1の真空用シート1間に樹脂通路Cが形成される(図3参照)。この状態で樹脂を流すと、樹脂通路Cを通して多量の樹脂を流すことができ、含浸効率を向上できる。
【0017】
また、樹脂含浸終了後は、第1のキャビテイー3(第1の真空バッグA)内の圧力P1よりも第2のキャビテイー10(第2の真空バッグB)内の圧力P2を高く(P2>P1)しておくことで、第1のキャビテイー3(第1の真空バッグA)は、繊維基材7(繊維積層体)に密着し、表面に樹脂溜まりが無く、繊維含有率が均一で表面性状に優れた高品質の繊維強化樹脂構造体(以下、FRPと略称する。)が作製できる。
【0018】
図4は、特に大型の繊維強化樹脂構造体を製造する場合の本発明の他の実施の形態である。
この場合は、大型の不変形成形型2に大型の繊維基材71(繊維積層体)を配置し、圧力板となる樹脂通路成形体11を複数(図示例では4個)並設して配置することにより複数の第2の真空バッグB1,B2,B3,B4を配置したものである。大型の繊維基材71は、大型の真空用シート13(真空フィルム)で覆われて、第1の真空バッグAが形成されている。この第1の真空バッグAの一端には、樹脂注入口となるホース14が接続され、第1の真空バッグAの他端には、真空ポンプに接続されて真空引きされる吸引用ホース15が接続されている。この真空用シート13の上に、繊維基材71に重ねるようにして複数の樹脂通路成形体11を並べて配置している。これら複数の樹脂通路成形体11には、各別に第2の真空用シート8が被せられて、それぞれ複数の第2の真空バッグB1,B2,B3,B4が形成されている。上記第1の真空バッグAの途中には、第2の真空バッグB1,B2,B3,B4の間を介して樹脂の注入口を兼ねる吸引ホース16が接続されている。また、これら第2の真空バッグB1,B2,B3,B4には、真空ポンプにより真空引きされるホース17がそれぞれ接続されている。
【0019】
そして、含浸状況により各樹脂通路成形体11(圧力板)を配置した第2の真空バッグB1,B2,B3,B4内の圧力P2をコントロールすることで最適な樹脂流れを形成し、高品質の大型FRPを効率よく製造できる。
また、表面性状よりもFRPの強度が優先される製品においては、樹脂含浸が終了し、樹脂注入および真空引きラインを閉じた後に、再び圧力P1よりも圧力P2を低くすることで、樹脂を強制的に樹脂通路成形体11(圧力板)の溝内に排出させ、高繊維含有率の高強度FRPを製造することが可能となる。
【0020】
さらに、図5は、図3と同一部分は同符号を付して説明する本発明の他の実施の形態である。この場合、幅の大きい複数の溝あるいは全面にわたる単一の凹部18aを有する樹脂通路成形体18(圧力板)を用いた実施の形態で、この場合、樹脂含浸開始から含浸途中までは、ある程度の高真空を保ちつつ繊維基材72(繊維積層体)の繊維が密にならずに含浸性に優れた状態とし、含浸終了時には、繊維を密な状態とし、高品質高強度なFRPを効率よく製造することができる。
【0021】
また、図6は、図5と同一部分は同符号を付して説明する本発明の他の実施の形態である。この場合、板厚方向への含浸性に劣る繊維基材72(繊維積層体)を用いた場合の実施の形態で、幅の大きい複数の溝あるいは全面にわたる単一の凹部18aを有する樹脂通路成形体18(圧力板)を用い、第一バッグAの真空フィルムと繊維基材73(繊維積層体)のバッグ面から数層分を一体化(接着剤等を使用)しておくことで、樹脂含浸開始および含浸途中においてP1よりもP2を低くする際に、繊維基材73(繊維積層体)内部に樹脂通路19が形成され、それにより効率よく樹脂を含浸できる。
なお、圧力板を用いる場合においても、特に大型の構造体を作製する場合には、複数の圧力板により複数の第2バッグを配置しても良い。
【0022】
[実施例1]:圧力板単一(図3)
ガラス繊維積層体およびアルミ製圧力板1枚を用いて、ダブルバッグ法によりFRPを成形した。
ガラス繊維の寸法は1000×1000[mm]で10枚積層し、圧力板の寸法は900×900×5[mm]で断面形状が半円の溝(半径2mm)を縦横に配置した。
樹脂注入口は積層体の一辺の中央とし、真空吸引口はその反対の辺の中央とした。
以上の配置で樹脂を含浸させたところ、効率よく含浸でき、また表面性状に優れ繊維含有率が均一の高品質FRP構造体が製造できた。
【0023】
[実施例2]:圧力板複数(図4)
ガラス繊維積層体およびアルミ製圧力板4枚を用いて、ダブルバッグ法によりFRPを成形した。
ガラス繊維の寸法は1000×4000[mm]で10枚積層し、圧力板の寸法は900×900×5 [mm]で断面形状が半円の溝(半径2mm)を縦横に配置した。
4枚の圧力板は、積層体上に100mm間隔で一列に配置し、4つの第2バッグを形成した。樹脂注入口は各圧力板の積層体短辺方向の一辺の中央付近とし、真空吸引口はその反対の辺の中央とした。
以上の配置で、注入タイミングをずらして順番に4つの注入口から含浸させたところ、効率よく表面性状に優れ繊維含有率が均一な高品質大型FRP構造体を製造できた。
【0024】
[実施例3]:高Vf高強度FRP
実施例1と同様に配置し、更に第一バッグ内に直径1mmの穴を1mm間隔に開けた900×900×1[mm]の穴あきアルミ板を真空パッグフィルムに隣接して配置し、FRPを成形した。樹脂含浸が終了し、樹脂注入および真空吸引ラインを閉じた後に、再びP2を低くし、溝部に樹脂を強制的に吸引させ、その状態で樹脂を硬化させた。吸引の際には穴あきAl板により、基材が溝部に吸引されるのを防ぐことができた。
以上の成形法により、高繊維含有率の高強度FRP構造体を製造できた。
【0025】
[実施列4]:低Vf高効率含浸(図5)
炭素繊維積層体およびアルミ製圧力板1枚を用いて、ダブルバッグ法によりFRPを成形した。
炭素繊維の寸法は1000×1000で150枚積層し、圧力板の寸法は1000×1000×5[mm]で片面に980×980×2[mm]の凹部を作製し、反対面には変形を防ぐためのリブを配置した。樹脂注入口は圧力板の一辺の中央とし、真空吸引口はその反対の辺の中央とした。
含浸工程において、P1よりもP2が低い状態においては、第一バッグ内はある程度の眞空度を保ちつつ繊維が密の状態にならず、効率よく含浸できた。
樹脂流入量が含浸予定量の3/4に達した時点で、P1よりもP2を高くし、過剰に樹脂が含浸しないようにした。
これにより、含浸性が低い炭素繊維基材を用いて、高効率に高繊維含有率の厚肉FRPを成形できた。
【0026】
[実施例5]:層間樹脂通路(図6)
炭素繊維積層体およびアルミ製圧力板5枚を用いて、ダプルパッグ法によりFRPを成形した。
炭素繊維の寸法は1000×5000[mm]で80枚積層した。
その際、下部40枚をスプレーノリおよび加圧により圧着一体化し、また、上部40枚と多孔質体および真空パックフィルムをスプレーノリおよび加圧により圧着一体化した。下部の40枚と上部の40枚の間は接着しない状態にした。
圧力板は、外形が1000×1000×8[mm]で、片面に980×1000×4[mm]の凹部を有し、反対面に変形を防ぐためのリブを配置したもので、これを積層体上長手方向と平行に凹部が一列に連結するように配置した。
含浸工程において、P1よりもP2が低い状態においては、接着一体化した上部分が凹部に吸引され、積層体中央に樹脂通路ができ、それにより効率よく含浸できた。
樹脂流入量が含浸予定量の3/4に達した時点で、P1よりもP2を高くし、過剰に樹脂が含浸しないようにした。
これにより、板厚方向への含浸性が低い炭素繊維基材を用いて、高効率に高繊維含有率の大型厚肉FRPを成形できた。
【0027】
さらに、実施の既述の形態のFRP構造体は、平板として記述されているが、樹脂成形技術、特にインサート射出成形技術の一般的特徴として、多様に複合化される内外曲面を持つ複雑なFRP構造体の成形が可能である。そのようなFRP成形方法は、硬さと弾性(柔軟性)が同時に要求されるボート、ヨット、船舶、車体、航空機機体、船舶回転翼、風車のような曲面形成構造体のために有益に利用され得る。
【0028】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、樹脂通路成形体11に形成する溝11aは、必要に応じて任意の形状、あるいは、大きさに形成することができる。また、第1の真空バッグAおよび第2の真空バッグBの圧力も真空ポンプと制御装置によって自動的にコントロールすることも可能である。その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で、適宜、変更して実施し得ることは言うまでもない。
【0029】
【発明の効果】
以上のべたように、本発明による、繊維強化樹脂構造体の製造方法及び、その製造装置によれば、以下の効果を奏する。
請求項1において、成形型と真空用シートを用いてキャビティーを形成し、このキャビティー内に積層した繊維基材を真空パックしてからキャビティー内に流動性樹脂を注入し、上記繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造する製造方法において、上記キャビティーを形成する第1の真空用シートの外側を、第2の真空用シートで覆い、上記第1の真空用シートと第2の真空用シートの間に、上記第1の真空用シートに向けて凹凸部を有する樹脂通路成形体を上記繊維基材に重ねるようにして真空パックして、真空バッグを二層構造にするとともに、これら真空バッグの圧力を調整してキャビティー内に樹脂通路を形成し、上記第1の真空用シートの内部に流動性樹脂を注入して、上記繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造するので、含浸効率が向上し、成型サイクルを短縮できるとともに、高繊維含有率の高強度FRPを作製できる。また、含浸性の低い炭素繊維にも高効率に含浸できる。
請求項2において、上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグ内の圧力よりも、上記第2の真空用シートによって形成される第2の真空バッグ内の圧力を、樹脂含浸中は低く設定するので、樹脂通路を通して多量の樹脂を流すことができることから、含浸効率が向上するとともに、成型サイクルが短縮できる。
請求項3において、上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグ内の圧力よりも、上記第2の真空用シートによって形成される第2の真空バッグ内の圧力を、樹脂含浸終了後は高く設定するので、第1の真空バッグが繊維基材に密着し、表面に樹脂溜りがなく、繊維含有率が均一で表面性状に優れた高品質のFRPが作成できる。
請求項4において、成形型と真空用シートを用いてキャビティーを形成し、このキャビティー内に積層した繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造する製造装置において、上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグの外側に、第2の真空用シートで構成される第2の真空バッグを形成し、上記第1および第2の真空用シートの間に、上記第1の真空用シートに向けて凹凸部を有する樹脂通路成形体を上記繊維基材に重ねるように配置し、上記第1の真空バッグと第2の真空バッグの圧力を調整する手段を設け、上記第1の真空バッグ内と第2の真空バッグ内の圧力差によって、上記第1の真空用シートの内部に流動性樹脂の樹脂通路を形成したので、含浸効率が向上し、成型サイクルを短縮できるとともに、高繊維含有率の高強度FRPを作製できる。また、含浸性の低い炭素繊維にも高効率に含浸できる。
請求項5において、上記樹脂通路成形体を複数、上記繊維基材上に並設し、これら各樹脂通路成形体に対応して第2の真空バッグを複数形成したので、複数の樹脂通路成形体により複数の第2の真空バッグを設けていることから、含浸状況により、複数の第2の真空バッグ内の圧力を制御することによって、最適な樹脂流れを形成し、高品質の大型FRP構造体を効率よく製造できる。
請求項6において、上記繊維基材の層間に分離層を形成し、上記第1の真空バッグ内と第2の真空バッグ内の圧力差によって、上記繊維基材の層間に流動性樹脂の樹脂通路を形成したので、含浸効率が向上し、成型サイクルを短縮できる。請求項7において、上記樹脂通路成形体の第1の真空用シート側に縦横の溝を形成したので、樹脂含浸開始および含浸途中において第1の真空バッグ内の圧力よりも第2の真空バッグ内の圧力を低くする際に、繊維基材内部に樹脂通路が形成され、それにより効率よく樹脂を含浸できる。
請求項8において、上記樹脂通路成形体の第1の真空用シート側に単一の凹部を形成したので、樹脂含浸開始および含浸途中において第1の真空バッグ内の圧力よりも第2の真空バッグ内の圧力を低くする際に、繊維基材内部に樹脂通路が形成され、それにより効率よく樹脂を含浸できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による繊維強化樹脂構造体の製造装置を示す平面図である。
【図2】本発明の実施の形態による繊維強化樹脂構造体の製造装置を示す図1のX−X線断面図である。
【図3】図2の第1の真空バッグ内の圧力よりも第2の真空バッグ内の圧力を低くした状態(P2<P1)を示す断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す平面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図6】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図7】従来の成形装置を示す断面図である。
【図8】図7の平面図である。
【符号の説明】
1  第1の真空用シート(変形成形型、第2型)
2  不変形成形型(第1型)
3  第1のキャビティー
7  繊維基材
8  第2の真空用シート
10  第2のキャビテイー
11  樹脂通路成形体
11a  溝
A  第1の真空バッグ
B  第2の真空バッグ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure applicable to aircraft bodies, FRP blades for windmills, FRP-made ships, building members, etc., or aeronautical / space equipment members, and a manufacturing apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
Applications of fiber reinforced resin (FRP) are expanding in various fields. Carbon fiber rods are usefully used for fishing rods and golf putters. Multilayered fiber reinforced resins are usefully used in hull structures such as boats and yachts.
Because of such lightweight and high-strength characteristics, it is desired to use a fiber-reinforced resin for a large structure such as an aircraft body, a windmill blade, or an FRP blade.
[0003]
In order to guarantee the strength of this type of structured object or to stabilize its physical properties, it is important that bubbles and cavities do not enter the fiber reinforced resin during the manufacturing process. In a construction method in which a fluid resin is poured into a fiber layer laid in a molding die and the fiber layer is impregnated with the fluid resin, a cavity may be formed in the resin layer. A vacuum forming method is known as a technique for preventing this cavity from being generated in a layer (for example, see Patent Document 1).
According to Patent Document 1, the inside of the mold cavity closed by the vacuum film and the inner surface of the mold is evacuated on one side, and the fluid resin is injected from the other side. Describes a technique for producing a fiber-reinforced resin structure having no bubbles and no voids.
[0004]
The vacuum forming technique needs to be improved so that the fluid resin is spatially and uniformly distributed and distributed in the fiber layer. As such an improved technique, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H11-163, and H10-27138 are known.
The common point of these known technologies is that a structure having a lattice hole in a cavity formed between a mold 101 and a vacuum film 102, particularly a nylon net, as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8, a flowable resin 105 is injected from many holes opened in a resin injection hose 104, a vacuum 107 is drawn from an end 106 of the cavity, and a lattice of the nylon net 103 is formed. Is to impregnate the resin into the fiber mat 108 of the base layer through the mesh network. The nylon net 103 is used to provide two-dimensional diffusion uniformity of the fluid resin.
[0005]
In the case of manufacturing a semi-cylindrical or flat ellipsoidal hollow (half) FRP product that is hollow and lightweight but has high structural strength, it is difficult for the flow velocity to be uniform, as shown in FIG. As described above, the non-impregnated portion 108 where the fluid resin does not flow uniformly and the resin is not impregnated into the fiber layer easily occurs, and impregnation defects easily occur.
[0006]
It is required to suppress the occurrence of impregnation defects by simultaneously improving the fluidity and the diffusivity of the injected resin. It is desired to shorten the manufacturing cycle by increasing the resin injection speed.
[0007]
Therefore, a device for manufacturing a fiber-reinforced resin structure capable of suppressing the occurrence of impregnation defects by facilitating adjustment of the resin injection speed and shortening the manufacturing cycle by increasing the resin injection speed, and The manufacturing method was previously filed (Japanese Patent Application No. 2002-167785).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-60-83826 [Patent Document 2]
US Pat. No. 4,902,215 [Patent Document 3]
US Pat. No. 5,904,972 [Patent Document 4]
JP-A-60-83826 (page 2, FIG. 1)
[Patent Document 5]
JP-A-1-209126 (page 2, FIG. 1)
[Patent Document 6]
JP-A-62-135347 (pages 2 and 3)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The current vacuum impregnation molding method employs a single bag method using a molding die and a vacuum film. In this vacuum impregnation molding method, after evacuating the inside of a cavity (bag), a fiber base material is impregnated with a resin.
Usually, in order to improve the impregnation efficiency, a sheet of a porous body is arranged on the surface of the fiber base material. However, this is not sufficient when a large-sized FRP structure is manufactured.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a fiber-reinforced resin structure capable of easily forming a resin passage through which a large amount of resin can flow, and an apparatus for manufacturing the same, in order to further improve the impregnation efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention forms a cavity using a mold and a vacuum sheet, and vacuum-packs the fiber base material laminated in the cavity, and then places a fluid resin in the cavity. In a manufacturing method of injecting and impregnating the fibrous base material with a flowable resin to produce a fiber-reinforced resin structure, the outside of the first vacuum sheet forming the cavity is covered with a second vacuum sheet. A vacuum pack covering the first vacuum sheet and the second vacuum sheet with a resin passage molded body having an uneven portion facing the first vacuum sheet over the fibrous base material; Then, while the vacuum bag has a two-layer structure, the pressure of these vacuum bags is adjusted to form a resin passage in the cavity, and the flowable resin is injected into the first vacuum sheet, Flows to the above fiber substrate The resin is impregnated is to produce a fiber-reinforced resin structure.
Further, the present invention provides a manufacturing apparatus for forming a cavity using a mold and a vacuum film, and impregnating a fibrous base material laminated in the cavity with a fluid resin to produce a fiber-reinforced resin structure. A second vacuum bag composed of a second vacuum sheet is formed outside the first vacuum bag formed by the first vacuum sheet, and the second vacuum bag is formed of the first and second vacuum sheets. In the meantime, a resin passage molded body having an uneven portion facing the first vacuum sheet is arranged so as to overlap the fiber base material, and the pressure of the first vacuum bag and the second vacuum bag is adjusted. Means is provided, and a resin passage of a fluid resin is formed inside the first vacuum sheet by a pressure difference between the first vacuum bag and the second vacuum bag.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
An embodiment of an apparatus for producing a fiber-reinforced resin structure according to the present invention uses an undeformed molding die and a vacuum film serving as a vacuum sheet, and a fiber base material (glass fiber, carbon fiber, etc.) laminated therebetween. ) Is vacuum-packed and then impregnated with a resin to obtain a fiber-reinforced resin structure, employing a double bag system in which cavities (vacuum bags) are doubled.
That is, a first bag (cavity) for directly vacuum-packing the fiber layer in the molding die, and a second bag (cavity) for vacuum-packing the whole including the first bag from outside. I have. In the impregnation step, the degree of vacuum of the second bag and the degree of vacuum of the first bag are controlled. Then, a formed plate having an uneven portion is arranged between the first bag and the second bag.
[0012]
FIGS. 1 and 2 show an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to the present invention, in which a first vacuum sheet (deformation molding die) 1 serving as a second mold is a non-deformable mold serving as a first mold. The first vacuum bag A which becomes the first cavity 3 is constituted by the mold 2. The pressure in the first cavity 3 is reduced by a hose 4 connected to a vacuum pump (not shown). The vacuum sheet 1 is formed of a transparent resin film or a transparent resin sheet, and is freely deformable and transparent or translucent. The vacuum sheet 1 is light-transmissive, and a worker can control the injection position and the injection pressure to adjust the uniformity of the diffusion while watching the state of diffusion of the resin.
[0013]
A hose 5 serving as a resin injection port is connected to the vacuum sheet 1. The vacuum sheet 1 and the hose 5 are in close contact, and there is no air leakage between the vacuum sheet 1 and the hose 5. The first cavity 3 is hermetically sealed with a sealing material 6 disposed around the first cavity 3. Inside the first cavity 3, a fiber base material 7 is disposed on the non-deformable mold 2 serving as the first mold. The fiber base material 7 is a fiber laminate and has a multilayer structure in which, for example, a plurality of fiber layers and a plurality of foamed resin layers are combined to form a multilayer.
Glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, and carbon tubes are used as the fibers of the fiber layer.
The fiber layers are usually multilayered and reinforced. The fiber layer is formed from matrix fibers in which a group of fibers extends in a lattice and is woven in a matrix. Preferably, a sandwich foam is interposed between the two fiber layers.
[0014]
A second vacuum sheet 8 is provided outside the vacuum sheet 1 constituting the first cavity 3 so as to cover the vacuum sheet 1. A seal member 9 is provided around the second vacuum sheet 8 between the second vacuum sheet 8 and the non-deformable mold 2 serving as the first mold, and the inside is sealed. The second vacuum sheet 8 forms a second vacuum bag B serving as the second cavity 10 between the second vacuum sheet 8 and the first vacuum sheet 1, and the first vacuum sheet 8 is provided inside the second cavity 10. The resin passage molded body 11 having the uneven portions 11A is arranged toward the vacuum film. The resin passage molded body 11 is vacuum-packed as a pressure plate so as to overlap the fiber base material 7 to form a vacuum bag B. The inside of the vacuum bag B is connected to a vacuum pump through a hose 12 by a vacuum pump. It is to be evacuated. The pressures inside the first vacuum bag A and the second vacuum bag B are controlled by a control device (not shown).
The resin passage molded body 11 is a rectangular flat plate. At least on one side (back side), grooves 11a of a predetermined depth are formed at regular intervals in a vertical and horizontal manner in a lattice shape, and irregularities 11A are formed. . The depth and number of the grooves 11a may be set as needed.
In addition, a flexible porous body (for example, pass media) (not shown) may be disposed on the upper surface (front surface) and the lower surface (back surface) of the fiber base material 7 to help impregnation of the resin.
[0015]
Next, a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The fiber base 7 is disposed on the undeformed mold 2 serving as the first mold, and the first vacuum sheet 1 is disposed on the undeformed mold 2 so as to cover the fiber base 7. A sealing material 6 is provided around the first vacuum sheet 1 between the first vacuum sheet 1 and the non-deformable mold 2 and sealed to form a first vacuum bag A.
On the first vacuum sheet 1, the resin passage molded body 11 is arranged as a pressure plate so as to overlap the fiber base 7. The resin passage molded body 11 is arranged so that the groove 11 a overlaps the fiber base material 7, and the second vacuum sheet 8 is provided so as to cover the periphery of the resin passage molded body 11. The second vacuum sheet 8 has a sealing material 9 disposed between the second vacuum sheet 8 and the non-deformable molding die 2, and the inside thereof is sealed to form a second vacuum bag B.
[0016]
Then, the first cavity 3 formed by the first vacuum sheet 1 and the second cavity 10 formed by the second vacuum sheet 8 are each evacuated by a vacuum pump, and the first vacuum After forming the bag A and the second vacuum bag B, a resin is injected into the first cavity 3. As described above, the cavity 3 is in a vacuum state, and the fluid resin smoothly enters the cavity 3 and impregnates the fiber base material 7.
At this time, the pressure P2 in the second cavity 10 (second vacuum bag B) is lower than the pressure P1 in the first cavity 3 (first vacuum bag A) at the start of resin impregnation and during the impregnation. By keeping (P2 <P1), the vacuum sheet 1 (vacuum film) of the first cavity 3 (first vacuum bag A) is sucked into the groove 1a, and the fiber substrate 7 (fiber laminate) is A resin passage C is formed between the first vacuum sheets 1 (see FIG. 3). When resin is flowed in this state, a large amount of resin can flow through the resin passage C, and the impregnation efficiency can be improved.
[0017]
After completion of the resin impregnation, the pressure P2 in the second cavity 10 (second vacuum bag B) is higher than the pressure P1 in the first cavity 3 (first vacuum bag A) (P2> P1). 1), the first cavity 3 (first vacuum bag A) is in close contact with the fiber base material 7 (fiber laminate), there is no resin accumulation on the surface, the fiber content is uniform, and the surface properties are improved. A high-quality fiber reinforced resin structure (hereinafter, abbreviated as FRP) excellent in quality can be produced.
[0018]
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention particularly when a large-sized fiber reinforced resin structure is manufactured.
In this case, a large-sized fiber base material 71 (fiber laminate) is arranged in the large-sized non-deformable mold 2, and a plurality of (four in the illustrated example) resin passage molded bodies 11 serving as pressure plates are arranged side by side. By doing so, a plurality of second vacuum bags B1, B2, B3, B4 are arranged. The large-sized fiber base material 71 is covered with a large-sized vacuum sheet 13 (vacuum film) to form a first vacuum bag A. A hose 14 serving as a resin injection port is connected to one end of the first vacuum bag A, and a suction hose 15 connected to a vacuum pump and evacuated is connected to the other end of the first vacuum bag A. It is connected. A plurality of resin passage moldings 11 are arranged on the vacuum sheet 13 so as to overlap the fiber base 71. The plurality of resin passage molded bodies 11 are separately covered with the second vacuum sheets 8 to form a plurality of second vacuum bags B1, B2, B3, and B4, respectively. In the middle of the first vacuum bag A, a suction hose 16 also serving as a resin inlet is connected through the second vacuum bags B1, B2, B3, and B4. Further, hoses 17 evacuated by a vacuum pump are connected to the second vacuum bags B1, B2, B3, and B4, respectively.
[0019]
An optimum resin flow is formed by controlling the pressure P2 in the second vacuum bags B1, B2, B3, and B4 in which the resin passage molded bodies 11 (pressure plates) are arranged according to the impregnation state, thereby achieving high quality. Large FRP can be manufactured efficiently.
For products in which the strength of FRP is prioritized over the surface properties, the resin impregnation is completed, the resin injection and the evacuation line are closed, and then the pressure P2 is reduced again below the pressure P1 to force the resin. It can be discharged into the groove of the resin passage molded body 11 (pressure plate) to manufacture a high-strength FRP having a high fiber content.
[0020]
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention in which the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In this case, in the embodiment using the resin passage molded body 18 (pressure plate) having a plurality of grooves having a large width or a single concave portion 18a over the entire surface, in this case, the resin impregnation from the start to the middle of the impregnation has a certain degree. While maintaining a high vacuum, the fibers of the fiber base material 72 (fiber laminate) do not become dense and have excellent impregnating properties. At the end of impregnation, the fibers are kept in a dense state to efficiently produce high-quality and high-strength FRP. Can be manufactured.
[0021]
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention in which the same parts as those in FIG. In this case, in the embodiment in which the fiber base material 72 (fiber laminate) which is inferior in the thickness direction is used, a resin passage molding having a plurality of grooves having a large width or a single concave portion 18a over the entire surface is adopted. By using the body 18 (pressure plate) to integrate several layers from the bag surface of the first bag A and the bag surface of the fiber substrate 73 (fiber laminate) (using an adhesive or the like), the resin When P2 is made lower than P1 at the start and during the impregnation, the resin passage 19 is formed inside the fiber base material 73 (fiber laminate), whereby the resin can be impregnated efficiently.
In addition, even when a pressure plate is used, particularly when a large-sized structure is manufactured, a plurality of second bags may be arranged by a plurality of pressure plates.
[0022]
[Example 1]: Single pressure plate (FIG. 3)
Using a glass fiber laminate and one aluminum pressure plate, FRP was formed by a double bag method.
Ten dimensions of the glass fiber were laminated at 1000 × 1000 [mm], and the dimensions of the pressure plate were 900 × 900 × 5 [mm].
The resin injection port was located at the center of one side of the laminate, and the vacuum suction port was located at the center of the opposite side.
When the resin was impregnated in the above arrangement, the resin could be impregnated efficiently, and a high-quality FRP structure having excellent surface properties and a uniform fiber content could be produced.
[0023]
[Example 2]: Multiple pressure plates (FIG. 4)
FRP was formed by a double bag method using a glass fiber laminate and four aluminum pressure plates.
Ten dimensions of glass fiber were laminated at 1000 × 4000 [mm], and dimensions of the pressure plate were 900 × 900 × 5 [mm], and grooves (radius: 2 mm) having a semicircular cross section were arranged vertically and horizontally.
The four pressure plates were arranged in a line at 100 mm intervals on the laminate to form four second bags. The resin inlet was located near the center of one side of each pressure plate in the short side direction of the laminate, and the vacuum suction port was located at the center of the opposite side.
With the above arrangement, the impregnation timing was shifted and the impregnation was sequentially performed from the four injection ports. As a result, a high-quality large-sized FRP structure having excellent surface properties and a uniform fiber content could be efficiently produced.
[0024]
[Example 3]: High Vf high strength FRP
A 900 × 900 × 1 [mm] perforated aluminum plate in which holes of 1 mm in diameter are formed at 1 mm intervals in the first bag is arranged adjacent to the vacuum bag film, and the FRP is arranged in the same manner as in Example 1. Was molded. After the resin impregnation was completed and the resin injection and the vacuum suction line were closed, P2 was lowered again, the resin was forcibly sucked into the groove, and the resin was cured in that state. At the time of suction, the substrate was prevented from being sucked into the groove by the perforated Al plate.
By the above molding method, a high-strength FRP structure having a high fiber content could be manufactured.
[0025]
[Embodiment 4]: Low Vf high efficiency impregnation (FIG. 5)
Using a carbon fiber laminate and one aluminum pressure plate, FRP was formed by a double bag method.
The dimensions of the carbon fiber are 1000 × 1000 and 150 sheets are laminated. The dimension of the pressure plate is 1000 × 1000 × 5 [mm], and a 980 × 980 × 2 [mm] recess is made on one side, and the deformation is made on the opposite side. A rib was placed to prevent this. The resin injection port was located at the center of one side of the pressure plate, and the vacuum suction port was located at the center of the opposite side.
In the impregnation step, when P2 was lower than P1, the fibers did not become dense while maintaining a certain degree of vacancy in the first bag, and impregnation could be performed efficiently.
When the inflow amount of the resin reached の of the expected impregnation amount, P2 was set higher than P1 so that the resin was not excessively impregnated.
Thus, a thick FRP having a high fiber content could be formed with high efficiency using a carbon fiber base material having low impregnation.
[0026]
[Example 5]: interlayer resin passage (FIG. 6)
Using a carbon fiber laminate and five aluminum pressure plates, an FRP was formed by the double-pull method.
The dimensions of the carbon fibers were 1000 × 5000 [mm], and 80 sheets were laminated.
At that time, the lower 40 sheets were pressure-bonded and integrated by spraying and pressing, and the upper 40 sheets were pressure-bonded and integrated with the porous body and the vacuum pack film by spraying and pressing. The lower 40 sheets and the upper 40 sheets were not bonded.
The pressure plate has an outer shape of 1000 × 1000 × 8 [mm], has a concave portion of 980 × 1000 × 4 [mm] on one surface, and has a rib arranged on the opposite surface to prevent deformation. The concave portions were arranged so as to be connected in a line in parallel with the longitudinal direction on the body.
In the impregnation step, when P2 was lower than P1, the bonded and integrated upper portion was sucked into the concave portion, and a resin passage was formed in the center of the laminate, whereby the impregnation was efficiently performed.
When the inflow amount of the resin reached の of the expected impregnation amount, P2 was set higher than P1 so that the resin was not excessively impregnated.
As a result, a large thick FRP having a high fiber content could be formed with high efficiency using a carbon fiber base material having low impregnation in the thickness direction.
[0027]
Furthermore, although the FRP structure of the above-described embodiment is described as a flat plate, as a general feature of the resin molding technology, particularly the insert injection molding technology, a complex FRP having inner and outer curved surfaces that are variously compounded is known. The formation of the structure is possible. Such an FRP molding method is beneficially used for a curved surface forming structure such as a boat, a yacht, a ship, a vehicle body, an aircraft fuselage, a ship rotor, a windmill, and the like, in which hardness and elasticity (flexibility) are simultaneously required. obtain.
[0028]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment only. For example, the groove 11a formed in the resin passage molded body 11 may be formed in any shape or size as necessary. it can. Further, the pressures of the first vacuum bag A and the second vacuum bag B can be automatically controlled by a vacuum pump and a control device. In addition, it goes without saying that the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure and the apparatus for manufacturing the same according to the present invention, the following effects can be obtained.
2. The fiber base according to claim 1, wherein a cavity is formed using a mold and a vacuum sheet, and a fibrous base material laminated in the cavity is vacuum-packed, and then a fluid resin is injected into the cavity. In a manufacturing method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure by impregnating a material with a flowable resin, the outside of a first vacuum sheet forming the cavity is covered with a second vacuum sheet, and the first vacuum sheet is formed. Vacuum packing is performed between the vacuum sheet and the second vacuum sheet so that the resin passage molded body having the uneven portion facing the first vacuum sheet is stacked on the fiber base material, and the vacuum bag is formed. In addition to forming a two-layer structure, the pressure of these vacuum bags is adjusted to form a resin passage in the cavity, and a flowable resin is injected into the first vacuum sheet and flows into the fiber base. Impregnated with conductive resin Since the production of fiber-reinforced resin structure, impregnated efficiency is improved, it is possible to shorten the molding cycle can produce high strength FRP of high fiber content. In addition, carbon fibers with low impregnation can be impregnated with high efficiency.
The resin impregnated in claim 2, wherein the pressure in the second vacuum bag formed by the second vacuum sheet is higher than the pressure in the first vacuum bag formed by the first vacuum sheet. Since the inside is set low, a large amount of resin can flow through the resin passage, so that the impregnation efficiency is improved and the molding cycle can be shortened.
The resin impregnated with a resin according to claim 3, wherein the pressure in the second vacuum bag formed by the second vacuum sheet is higher than the pressure in the first vacuum bag formed by the first vacuum sheet. After the completion, the first vacuum bag is in close contact with the fiber base material, there is no resin pool on the surface, and a high-quality FRP having a uniform fiber content and excellent surface properties can be produced.
The manufacturing apparatus according to claim 4, wherein a cavity is formed using a molding die and a vacuum sheet, and a fibrous base material laminated in the cavity is impregnated with a flowable resin to produce a fiber-reinforced resin structure. A second vacuum bag composed of a second vacuum sheet is formed outside the first vacuum bag formed by the first vacuum sheet, and the second vacuum bag is formed of the first and second vacuum sheets. In the meantime, a resin passage molded body having an uneven portion facing the first vacuum sheet is arranged so as to overlap the fiber base material, and the pressure of the first vacuum bag and the second vacuum bag is adjusted. Means are provided, and the resin passage of the fluid resin is formed inside the first vacuum sheet by the pressure difference between the first vacuum bag and the second vacuum bag, so that the impregnation efficiency is improved, If the molding cycle can be shortened Moni, high strength FRP of high fiber content can be produced. In addition, carbon fibers with low impregnation can be impregnated with high efficiency.
The plurality of resin passage moldings according to claim 5, wherein a plurality of the resin passage moldings are arranged in parallel on the fiber base material, and a plurality of second vacuum bags are formed corresponding to the respective resin passage moldings. Since a plurality of second vacuum bags are provided, the optimum resin flow is formed by controlling the pressure in the plurality of second vacuum bags according to the impregnation state, and a high-quality large-sized FRP structure is formed. Can be manufactured efficiently.
7. The resin passage of a fluid resin according to claim 6, wherein a separation layer is formed between the layers of the fiber base material, and a pressure difference between the first vacuum bag and the second vacuum bag causes the flow path of the fluid resin between the fiber base layers. Is formed, the impregnation efficiency is improved, and the molding cycle can be shortened. In Claim 7, since the vertical and horizontal grooves are formed on the first vacuum sheet side of the resin passage molded body, the pressure in the second vacuum bag is lower than the pressure in the first vacuum bag at the start and during the impregnation of the resin. When the pressure is lowered, a resin passage is formed inside the fiber base material, whereby the resin can be impregnated efficiently.
In Claim 8, since a single concave portion is formed on the first vacuum sheet side of the resin passage molded body, the pressure in the first vacuum bag is lower than the pressure in the first vacuum bag during and during the impregnation of the resin. When the internal pressure is reduced, a resin passage is formed inside the fiber base material, whereby the resin can be impregnated efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line XX of FIG. 1 showing the apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to the embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a state where the pressure in a second vacuum bag is lower than the pressure in the first vacuum bag of FIG. 2 (P2 <P1).
FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional molding apparatus.
FIG. 8 is a plan view of FIG. 7;
[Explanation of symbols]
1 First vacuum sheet (deformation mold, second mold)
2 Non-deformable mold (first mold)
3 first cavity 7 fiber base material 8 second vacuum sheet 10 second cavity 11 resin passage molded body 11a groove A first vacuum bag B second vacuum bag

Claims (8)

成形型と真空用シートを用いてキャビティーを形成し、このキャビティー内に積層した繊維基材を真空パックしてからキャビティー内に流動性樹脂を注入し、上記繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造する製造方法において、上記キャビティーを形成する第1の真空用シートの外側を、第2の真空用シートで覆い、上記第1の真空用シートと第2の真空用シートの間に、上記第1の真空用シートに向けて凹凸部を有する樹脂通路成形体を上記繊維基材に重ねるようにして真空パックして、真空バッグを二層構造にするとともに、これら真空バッグの圧力を調整してキャビティー内に樹脂通路を形成し、上記第1の真空用シートの内部に流動性樹脂を注入して、上記繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造することを特徴とする繊維強化樹脂構造体の製造方法。A cavity is formed using a mold and a vacuum sheet, and the fibrous base material laminated in the cavity is vacuum-packed, and then a flowable resin is injected into the cavity. In a manufacturing method of manufacturing a fiber-reinforced resin structure by impregnating a first vacuum sheet forming the cavity, the outside of the first vacuum sheet is covered with a second vacuum sheet. Between the two vacuum sheets, the resin path molded body having the concave and convex portions facing the first vacuum sheet is vacuum-packed so as to overlap the fiber base material, and the vacuum bag has a two-layer structure. At the same time, the pressure of these vacuum bags is adjusted to form a resin passage in the cavity, and a fluid resin is injected into the first vacuum sheet to impregnate the fibrous base material with the fluid resin. Fiber reinforced resin structure Method for producing a fiber reinforced plastic structure, characterized in that to produce the. 上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグ内の圧力よりも、上記第2の真空用シートによって形成される第2の真空バッグ内の圧力を、樹脂含浸中は低く設定することを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。The pressure in the second vacuum bag formed by the second vacuum sheet is set lower during the resin impregnation than the pressure in the first vacuum bag formed by the first vacuum sheet. The method for producing a fiber-reinforced resin structure according to claim 1, wherein: 上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグ内の圧力よりも、上記第2の真空用シートによって形成される第2の真空バッグ内の圧力を、樹脂含浸終了後は高く設定することを特徴とする請求項2に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。The pressure in the second vacuum bag formed by the second vacuum sheet is set higher after the resin impregnation than the pressure in the first vacuum bag formed by the first vacuum sheet. The method for producing a fiber-reinforced resin structure according to claim 2, wherein: 成形型と真空用シートを用いてキャビティーを形成し、このキャビティー内に積層した繊維基材に流動性樹脂を含浸させて繊維強化樹脂構造体を製造する製造装置において、上記第1の真空用シートによって形成される第1の真空バッグの外側に、第2の真空用シートで構成される第2の真空バッグを形成し、上記第1および第2の真空用シートの間に、上記第1の真空用シートに向けて凹凸部を有する樹脂通路成形体を上記繊維基材に重ねるように配置し、上記第1の真空バッグと第2の真空バッグの圧力を調整する手段を設け、上記第1の真空バッグ内と第2の真空バッグ内の圧力差によって、上記第1の真空用シートの内部に流動性樹脂の樹脂通路を形成したことを特徴とする繊維強化樹脂構造体の製造装置。In a manufacturing apparatus for forming a cavity using a molding die and a vacuum sheet, and impregnating a fibrous base material laminated in the cavity with a fluid resin to produce a fiber-reinforced resin structure, the first vacuum Forming a second vacuum bag formed of a second vacuum sheet outside the first vacuum bag formed by the vacuum sheet, and providing the second vacuum bag between the first and second vacuum sheets. A means for adjusting the pressure of the first vacuum bag and the second vacuum bag, arranging a resin passage molded body having an uneven portion toward the vacuum sheet so as to overlap the fibrous base material; An apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin structure, wherein a resin passage for a flowable resin is formed inside the first vacuum sheet by a pressure difference between the first vacuum bag and the second vacuum bag. . 上記樹脂通路成形体を複数、上記繊維基材上に並設し、これら各樹脂通路成形体に対応して第2の真空バッグを複数形成したことを特徴とする請求項4に記載の繊維強化樹脂構造体の製造装置。5. The fiber reinforcement according to claim 4, wherein a plurality of the resin passage molded bodies are arranged in parallel on the fiber base material, and a plurality of second vacuum bags are formed corresponding to the respective resin passage molded bodies. Equipment for manufacturing resin structures. 上記繊維基材の層間に分離層を形成し、上記第1の真空バッグ内と第2の真空バッグ内の圧力差によって、上記繊維基材の層間に流動性樹脂の樹脂通路を形成したことを特徴とする請求項4または5に記載の繊維強化樹脂構造体の製造装置。Forming a separation layer between the layers of the fiber base material, and forming a resin passage of a fluid resin between the layers of the fiber base material by a pressure difference between the first vacuum bag and the second vacuum bag. An apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to claim 4 or 5, wherein 上記樹脂通路成形体の第1の真空用シート側に縦横の溝を形成したことを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂構造体の製造装置。The apparatus for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to any one of claims 4 to 6, wherein vertical and horizontal grooves are formed on the first vacuum sheet side of the resin passage molded body. 上記樹脂通路成形体の第1の真空用シート側に単一の凹部を形成したことを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂構造体の製造装置。The apparatus for producing a fiber-reinforced resin structure according to any one of claims 4 to 6, wherein a single recess is formed on the first vacuum sheet side of the resin passage molded body.
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