JP4609745B2 - Ｆｒｐの真空成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰの真空成形方法に関し、とくに、片面型の表面側をバギング、シールしてＦＲＰを真空成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、片面型のキャビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、型の表面側にバッグ材を配置してキャビティ内をバギング、シールし、キャビティ内を減圧するとともにキャビティ内に樹脂を注入するようにした、いわゆるＦＲＰの真空成形方法が知られている。この方法においてバッグ材としては、たとえば１枚のフイルムやゴム材からなるシート材が用いられ、キャビティ内をシールするために、バッグ材の周縁部と型面との間に、たとえば粘着性を有するゴム製シール材が介装される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記のような従来のＦＲＰの真空成形方法には、以下のような問題が残されている。
まず、上記のような真空成形の利点の一つは、キャビティ内の減圧によってシート材からなるバッグ材が自然に内部充填基材の表面の形状に沿い、その状態で樹脂を注入できるので、成形物の表面形状を容易に所望の形状に成形できることにある。しかし、樹脂は大気圧や低圧で注入されるが、その樹脂注入による加圧力によって、キャビティ内に注入された樹脂が該樹脂の有する静圧力によって強化繊維基材とともに膨れ気味になり、それをバッグ材による加圧力と該樹脂の静圧力との圧力差が小さくなり、該加圧力で外側から樹脂注入前の圧力で完全に押さえることは難しい。そのため、成形物における強化繊維の体積含有率をあるレベル以上に上げることが難しいという問題がある。強化繊維の体積含有率が低いと、その分ＦＲＰとしての機械的な物性が低くなる。
【０００４】
また、キャビティ内の減圧状態（つまり、真空吸引状態）が良好な程、注入樹脂を迅速かつ均一に強化繊維基材に含浸させることが可能になるが、そのためには、バッグ材がその周縁部で確実にシールされている必要がある。シールが不完全であると、キャビティ内へのエア洩れ等が生じ、成形品にボイド等が発生する原因となる。また、所定の減圧度に到達するための時間が長くなり、成形サイクルが長くなって、結果的に成形のコストアップを招く。従来の成形方法におけるシール部には、前述の如く単に粘着性を有するゴム製シール材が配置されているだけであり、バッグ材との密着不足によるシール不良が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、とくに、バッグ材によるキャビティ内のシール性能を向上し、それによって成形されるＦＲＰの品質の向上（ボイドの発生の抑制等）をはかるとともに、成形サイクルの時間を短縮して成形コストの低減をはかることができるＦＲＰの真空成形方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るＦＲＰの真空成形方法は、型のキャビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、型の表面側にバッグ材を配置してキャビティ内をバギング、シールし、キャビティ内を減圧するとともにキャビティ内に樹脂を注入するＦＲＰの真空成形方法において、前記バギングとして、バッグ材の周縁部と型との間にシール材を二重に配置し、両シール材間も減圧することを特徴とする方法からなる。
【００１０】
シール材としては、弾力性を有するシール材、たとえばＯリングを用いることが好ましい。また、バッグ材としては、たとえば伸縮自在のゴムシートや、剛体からなるプレート状のバッグ材でその周縁部、つまりシール材への当接部位が弾力性を有するもの（たとえば、少なくとも周縁部がゴム製シートで形成されたもの）等を用いることができる。
【００１１】
型のキャビティ内には、少なくとも強化繊維基材が配置されるが、それとともにコア材を配置する場合、本発明に係る方法の適用による効果が大きい。すなわち、コア材の存在によって、成形すべきＦＲＰの基本形状が定められるので、コア材上に配置された強化繊維基材、およびそれを覆うバッグ材を、容易に所定の形状に沿わせることができる。
【００１３】
上記のような本発明に係るＦＲＰの真空成形方法においては、バッグ材の周縁部を二重に配置したシール材でシールし、両シール材間を減圧することにより、この部分でバッグ材の周縁部が吸引されて両シール材に良好に密着する。とくに内側のシール材にあっては、両シール材間の減圧吸引力と、キャビティ内を減圧することによる吸引力との両方が作用することになるので、内側のシール材とバッグ材とはとくに強力に密着し、いわゆるセルフシールが極めて良好に行われることになる。その結果、バッグ材の周縁部におけるシール性能が大幅に向上され、外部からのエア洩れ等による成形ＦＲＰのボイド発生等の問題が解消され、ＦＲＰの品質が向上されるとともに、キャビティ内を所定の減圧度にするための時間が短縮され、ＦＲＰの成形サイクルが短縮される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の参考形態に係るＦＲＰの真空成形方法の実施の様子を示している。図１において、片面型１のキャビティ２内には、発泡材等の軽量材からなり、所定形状に形成されたコア材３と、コア材３の外表面上に配置された強化繊維基材４とが収容される。この型１の表面側に、２枚の可撓性シート材からなるバッグ材５ａ、５ｂが設けられ、キャビティ２内が二重にバギングされる。バッグ材５ａ、５ｂは、その周縁部がそれぞれ独立に、シール材６ａ、６ｂによって型１の表面との間がシールされている。
【００１５】
上記参考形態では、両バッグ材５ａ、５ｂ間にスペーサ７が介在されている。スペーサ７としては、両バッグ材５ａ、５ｂ間を所定の間隔に保つことができる、多孔質状のシート材やネット材、あるいは粉体や粒体を使用することができる。両バッグ材５ａ、５ｂ間は、吸引口８を介してのエア吸引により、減圧できるようになっている。
【００１６】
型１のキャビティ２内は、コア材３と強化繊維基材４を配置し、上記の二重バギングを行った後、吸引口９を介してのエア吸引により、所定の減圧度（真空度）まで減圧される。この減圧と実質的に同時に、あるいは減圧後に、樹脂槽１０に貯留されている樹脂１１が、注入口１２を介してキャビティ２内に注入される。この注入は、基本的には、樹脂槽１０の貯留樹脂面に加わる大気圧と、減圧されたキャビティ２内の圧力との差によって樹脂１１が自然にキャビティ２内に流入することを利用すればよいが、必要に応じて若干の樹脂注入圧を加えてもよい。
【００１７】
上記のようなＦＲＰの真空成形方法における作用を、図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示したようなＦＲＰの真空成形方法における、樹脂注入による成形時のバギング、シール状態を原理的に示したものである。２枚のバッグ材５ａ、５ｂ間は、エア吸引によりたとえばＶａ’の減圧度に減圧され、型１のキャビティ２内も、エア吸引によりたとえばＶａの減圧度に減圧される。Ｖａ’とＶａは、同じ値でも異なる値であってもよい。両減圧により、強化繊維基材にスペーサ７が介在されたバッグ材５ａ、５ｂは、両バッグ材５ａ、５ｂ間を所定の間隔に保たれながら、キャビティ２内の充填物の表面形状に沿うように、本実施態様では外側の強化繊維基材４の表面形状に沿うように、キャビティ２側に向かって変形される。
【００１８】
この状態にて、樹脂１１がキャビティ２内に注入されるが、この注入に伴い、キャビティ２内に流入してきた樹脂１１により、キャビティ２内に樹脂圧が加わる。この樹脂圧により、キャビティ２内の充填物、とくに強化繊維基材４が外側に膨らもうとする。しかし、上記二重バギングのバッグ材５ａ、５ｂは、両者間がシール材６ａ、６ｂでシールされて所望の減圧度に保たれているので、あたかも一枚の剛体板の如くに挙動し、外部側から加わる大気圧とキャビティ２内の減圧圧力との差圧により、キャビティ２内方向に向けて十分に高い加圧力を及ぼす。この加圧力は、両バッグ材５ａ、５ｂが、キャビティ２内充填物の表面形状に沿った状態にて発揮されることになる。したがって、キャビティ２内への樹脂注入に伴いキャビティ２内側から外側に向けて膨張圧が加わりそれによって強化繊維基材４が外側に膨らもうとする際、その樹脂および強化繊維基材部分は、所定形状に保持されたバッグ材５ａ、５ｂによって、十分に高い外部側からの加圧力をもって押さえ込まれる。その結果、成形されるＦＲＰの繊維体積含有率が大幅に増大されることになり、ＦＲＰの物性が向上される。
【００１９】
図３は、本発明の一実施態様に係るＦＲＰの真空成形方法の実施の様子を示している。図３において、型２１のキャビティ２２内には、コア材２３と強化繊維基材２４が配置され、それらが、型２１の表面側に配置されたバッグ材２５によってバギング、シールされる。キャビティ２２内から吸引口２６を介してエア吸引され、キャビティ２２内が所定の圧力まで減圧され、その状態で前述の参考形態同様、樹脂が注入される。
【００２０】
型２１の表面側で、バッグ材２５の周縁部に対向する部位には、環状に延びるシール材用の溝２７ａ、２７ｂが内側、外側の二重に設けられており、各溝２７ａ、２７ｂには、それぞれシール材２８ａ、２８ｂが装着されている。シール材２８ａ、２８ｂは、たとえば弾力性を有するＯリングからなり、各溝２７ａ、２７ｂより、たとえば２〜４ｍｍ程度突出させた状態で装着されている。
【００２１】
両シール材２８ａ、２８ｂ間からは、型２１に設けた吸引口２９を介してエア吸引され、両シール材２８ａ、２８ｂ間が減圧されてバッグ材２５の周縁部が両シール材２８ａ、２８ｂに強力に密着される。また、キャビティ２２内の減圧によっても、バッグ材２５の周縁部がとくに内側のシール材２８ｂに密着される。すなわち、エア吸引力によって各シール材２８ａ、２８ｂがセルフシールされる。両シール材２８ａ、２８ｂ間の減圧度Ｖａ”とキャビティ２２間の減圧度Ｖａは、同じ値でも異なる値であってもよい。
【００２２】
本実施態様では、バッグ材２５は、その中央部が弾力性の高い伸縮可能な、たとえばゴム製バッグ材からなり、その周縁部は、同じ材質でありながら比較的弾力性の低い肉厚部に形成されている。
【００２３】
このような本実施態様に係るＦＲＰの真空成形方法においては、両シール材２８ａ、２８ｂによって二重シールされるとともに、両シール材２８ａ、２８ｂ間が減圧されて両シール材２８ａ、２８ｂが良好にセルフシールされるので、バッグ材２５の周縁部は、キャビティ２２内を、従来のシール方法に比べはるかに高いシール力をもって確実にシールできるようになる。その結果、外部からキャビティ２２内へのエア洩れ等が確実に回避され、成形されるＦＲＰのボイド発生等の問題が解消され、ＦＲＰの品質、物性が向上される。また、シール性能向上の結果、キャビティ２２内を所定の減圧度にするための時間が短縮されるので、ＦＲ製品を連続的に生産していく際の成形サイクルが大幅に短縮されることになる。
【００２４】
バッグ材の形態としては、図３に示したものに限られず、たとえば図４に変形例を示すように、バッグ材３１の中央部を所定形状を有する剛体板３２で構成し、周縁部を、弾力性を有するシート材３３、たとえばゴム製シートで構成することもできる。このように構成すれば、弾力性を有するシート材３３が、シール材２８ａ、２８ｂ間の減圧により、より良好にシール材２８ａ、２８ｂに密着することができる。とくに内側のシール材２８ｂに対しては、シール材２８ａ、２８ｂ間の減圧とキャビティ２２内の減圧の両方を介してより良好にセルフシールでき、バッグ材３１の周縁部が確実にシールされる。その結果、成形されるＦＲＰの品質、物性が向上され、成形サイクルが短縮される。
【００２５】
なお、本発明に係る方法において適用される強化繊維基材は特に限定されず、あらゆる種類の強化繊維が使用でき、その形態も、織物、一方向引き揃え繊維、マット等あらゆる形態を採用でき、積層構成についても何ら限定されない。また、コア材を設けず、強化繊維基材のみをキャビティ内に配置する場合にも本発明を適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＦＲＰの真空成形方法によれば、バッグ材の周縁部を二重シールして両シール材間を減圧することにより、キャビティ内に対するシール性能を大幅に向上でき、外部からのエア洩れ等を確実に防止して、成形されるＦＲＰの品質、物性を向上することができるとともに、キャビティ内を所定の減圧度にするための時間を短縮して成形サイクルを短縮し、成形コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考形態に係るＦＲＰの真空成形方法を実施するための装置の概略構成図である。
【図２】 図１の装置による真空成形方法の樹脂注入時の作用を説明するための概略構成図である。
【図３】 本発明の一実施態様に係るＦＲＰの真空成形方法を実施するための装置の部分概略構成図である。
【図４】 図３の変形例に係る装置の部分概略構成図である。
【符号の説明】
１、２１ 型
２、２２ キャビティ
３、２３ コア材
４、２４ 強化繊維基材
５ａ、５ｂ、２５、３１ バッグ材
６ａ、６ｂ、２８ａ、２８ｂ シール材
７ スペーサ
８、９、２６、２９ 吸引口
１０ 樹脂槽
１１ 樹脂
２７ａ、２７ｂ シール材用の溝
３２ 剛体板
３３ 弾力性を有するシート材

Claims (4)

1. 型のキャビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、型の表面側にバッグ材を配置してキャビティ内をバギング、シールし、キャビティ内を減圧するとともにキャビティ内に樹脂を注入するＦＲＰの真空成形方法において、前記バギングとして、バッグ材の周縁部と型との間にシール材を二重に配置し、両シール材間も減圧することを特徴とする、ＦＲＰの真空成形方法。
2. 弾力性を有するシール材を用いる、請求項１のＦＲＰの真空成形方法。
3. 少なくともシール材への当接部位が弾力性を有するバッグ材を用いる、請求項１または２のＦＲＰの真空成形方法。
4. キャビティ内に強化繊維基材とともにコア材を配置する、請求項１〜３のいずれかに記載のＦＲＰの真空成形方法。

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