JP4761178B2

JP4761178B2 - Method for manufacturing FRP large planar body

Info

Publication number: JP4761178B2
Application number: JP2001196103A
Authority: JP
Inventors: 俊英関戸
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003011136A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ製大型面状体の製造方法に関し、とくに、航空機用部材等の最大長さ５ｍ以上にも及ぶ大型の面状体をＦＲＰ（繊維強化プラスチック）にて効率よく安価に成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＰ、とくにＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）は、軽量で高い機械特性を発揮できることから、大型の面状体の構成材料として検討され始めている。たとえば、航空機用部材として、中、小型飛行機や大型旅客機、軍用機、スペースシャトルなどの一次構造材（胴体や主翼、尾翼、翼リブ等）、二次構造材（フェアリングやコントロールサーフェス、トレーリングエッジ等）への採用、翼状部材（たとえば、大型風車用翼状体等）や大型円周分割曲面部材（たとえば、煙突や煙道用曲面体等）への採用、鉄道車両用部材（たとえば、先頭車両分割部材、旅客車両分割構体等）への採用が検討され始めている。
【０００３】
このような大型の面状体をＦＲＰで従来方法により成形しようとすると、通常、プリプレグを準備し、高価な両面型、オートクレーブを用いて成形する方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、このような方法では、著しく高価なオートクレーブ設備が必要になるとともに、高価な大型の高強度両面型、プリプレグ保冷用の冷凍庫なども必要となり、さらに多大な成形工数も必要となるため、成形コストが著しく高くなる。また、各工程それぞれ別個に広い生産スペースが必要になるとともに、成形サイクルが長くなるため、量産性に乏しく、生産性も悪い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、ＦＲＰ製大型面状体を、高価な設備を使用することなく安価に製造でき、かつ、比較的狭いスペースでも高い成形効率をもって短い成形サイクルで成形できる、量産性に優れたＦＲＰ製大型面状体の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【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製大型面状体の製造方法は、片面成形型上に強化繊維基材と樹脂拡散通路形成部材とを配置する配置工程と、成形型の成形面全体をバッグ材で覆うバギング工程と、成形型とバッグ材で囲まれた成形部を吸引により減圧する減圧工程と、成形型を含め成形部全体を熱風により所定の温度に加熱する熱風加熱工程と、成形部全体を加熱しながら前記減圧された成形部に熱硬化性樹脂を注入し、前記樹脂拡散通路形成部材を介して注入樹脂を拡散させつつ前記強化繊維基材に含浸する樹脂注入・拡散・含浸工程と、成形部全体の温度が前記樹脂注入・拡散・含浸工程より２０℃以上高くかつ前記熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度に保つ保温工程と、を有することを特徴とする方法からなる。
【０００７】
このＦＲＰ製大型面状体の製造方法においては、上記樹脂拡散通路形成部材としては、シート状の樹脂拡散媒体を用いることもできるし、樹脂通路用溝が形成されたコア材を用いることもでき、それら両方を用いることもできる。強化繊維基材とシート状の樹脂拡散媒体を用いれば、ＦＲＰスキン構造を有する大型面状体を成形することができ、樹脂通路用溝が形成されたコア材を用いれば、いわゆるＦＲＰサンドイッチ構造を有する大型面状体を成形することができる。
【０００８】
本発明において特に効果が得られるのは、たとえば、最大長さ５ｍ以上の面状体を成形する場合や最大幅２ｍ以上の面状体を成形する場合である。また、面積としては、特に、たとえば３０〜５０ｍ²程度のＦＲＰ製面状体の成形に適用して好適なものである。
【０００９】
上記強化繊維基材としては、炭素繊維の織物を含むものであることが好ましい。特に９０％以上が炭素繊維の織物であることが好ましい。織物の形態であると、広い面積、長尺のものであっても取扱いが容易になり、また、炭素繊維基材とすることで高い機械物性が容易に得られる。炭素繊維の織物としては、一方向性織物（横糸にはガラス繊維や合成繊維糸を用いればよい。）、平織物（扁平糸織物も含む）、綾織物，繻子織物、多軸織物、三次元織物、三次元編組等を使用できる。
【００１０】
上記強化繊維基材は複数枚積層配置することもできる。この場合、強化繊維基材同士が部分的に互いに固定されていると、広い面積や長尺のものにあっても、ずれを生じさせることなく、型への賦形を行うことが可能になる。たとえば、予め、積層された強化繊維基材を厚み方向に少なくとも一カ所固定された状態で成形型面に配置することができる。固定方法としては、ステッチ、固着剤（熱可塑性粒子、合成繊維、熱硬化性樹脂噴霧等）による熱融着か熱硬化を採用すればよい。
【００１１】
マトリックス樹脂として使用する熱硬化性樹脂として、ガラス転移温度が１２０℃以上の高耐熱性樹脂を用いることが好ましい。また、良好な拡散、含浸性を得るために、成形時の型温度での粘度が５ポイズ以下の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。このような高耐熱性樹脂として、たとえば、エポキシ樹脂、ビスマレイイミド樹脂、硬化型ポリイミド樹脂やフェノール樹脂等の高耐熱性熱硬化性樹脂を使用できる。
【００１２】
また、コア材を用いる場合には、たとえば、１００℃加熱状態で真空圧が作用した時の収縮率が５％以下の耐熱性コア材を用いることが好ましい。このようなコア材として、たとえば、塩化ビニル製又はポリメタクリルイミド製のフォームコアやバルサコア等の耐熱性コア材を用いることができる。
【００１３】
また、本発明では、樹脂注入、含浸温度と樹脂硬化温度とが２０℃以上離れている条件（ステップキュア）を採用することとしている。また、良好な拡散、含浸性を確保するために、マトリックス樹脂が注入時の型温での粘度が３００ｃｐ以下の熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。
【００１４】
また、成形型を熱風により昇温させながら樹脂を注入することもでき、成形サイクルを短縮して、より効率のよい量産向きの成形を行うこともできる。注入温度、硬化温度に関しては、たとえば、成形型の温度が１００℃以下のときに樹脂の注入を開始し、１００℃以上で樹脂を硬化させるような形態を採用することができる。
【００１５】
このようにキャビティ内を真空吸引して空気を排出しながら良好な拡散、含浸性を確保しつつ、広い面積にわたって注入樹脂を十分に行き渡らせることにより、たとえば、成形体のボイド発生率にて０．２％以下の大型成形品を得ることが可能である。
【００１６】
熱風による加熱には、熱風循環型加熱オーブンや局部排気型熱風発生機（ブロワーで送風）等を使用することができる。熱風の温度むらとしては、±５℃以下に納めることが好ましい。
【００１７】
大型の面状体を成形するに際し、複数の減圧吸引口を介して成形部を減圧し、複数の樹脂注入口から樹脂を注入することができる。複数の樹脂注入口からの樹脂注入開始のタイミングをずらすことができ、時間差をもって順次樹脂注入することができる。即ち、樹脂流動は樹脂注入口より遠ざかるに従って、流動抵抗の増加により非線型的に遅くなる。従って、注入口を複数にして、新しく樹脂注入を開始することにより、広い面積、長尺の成形体に対しても、充分対応することも可能で、比較的短時間で樹脂含浸できるとと共に、また各部位に樹脂含浸洩れによるボイド等を生じさせることなく、良好な成形状態を確保することが可能になる。また、複数の減圧吸引口や複数の樹脂注入口を適切に配置しておくことで、比較的複雑な形状や構造を有する成形体に対しても、たとえば、局部的にリブを有するスキン構造体、該リブの一部に開口部分（穴開き部）を有するスキン構造体、サンドイッチ構造部分の周囲がスキン構造をなすサンドイッチ構造体などに対しても、適切に対応できるようになる。
【００１８】
また、本発明に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法においては、注入された樹脂がゲル化するまで吸引し続けるようにすることができ、それによって、より確実に樹脂の拡散を達成できると共に、樹脂から発生する揮発性ガスの残存によるボイドの発生も防止できる。
【００１９】
樹脂拡散通路形成部材は、そのまま成形品と一体に成形品内に残すこともでき、成形後に成形品からシート状の樹脂拡散媒体を剥離除去することもできる。樹脂拡散媒体を剥離除去する場合には、樹脂拡散媒体と強化繊維基材との間に、剥離しやすい離型織布であるピールプライを介装しておけばよい。
【００２０】
このような本発明に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法においては、従来のプリプレグ／オートクレーブ方式による成形に比べ、片面型でよく、その型も、真空圧に耐え得るだけの低強度な非金属等の安価な型でよく、かつ、オートクレーブ設備やプリプレグ保冷用の冷凍庫等の高価なが不要であり、安価な熱風を加熱熱源とすることができる。また、プリプレグに比べ安価な強化繊維基材を直接使用でき、成形のための工数も少なくて済む。さらに、オートクレーブ設備やプリプレグ保冷用の冷凍庫等が不要であることから、成形用のスペースが少なくて済み、強化繊維基材のレイアップから、樹脂注入、硬化、脱型までを同一の場所で行うことができる。したがって、生産設備費、製造コストを著しく低減できるとともに、比較的狭い場所で大型面状体を成形することが可能になる。
【００２１】
また、同一場所で賦形から脱型まで行うことができ、所定温度への加熱も熱風を用いて成形型、成形部全体を速やかに加熱できるから、成形サイクルが短くなり、極めて高い成形効率を達成できる。したがって、優れた量産性も同時に達成される。
【００２２】
また、樹脂注入は真空圧による圧力差（最大１ｋｇ／ｃｍ²）でなされるが、より高圧で樹脂を吐出できれば、一層効果的に樹脂注入が可能となる。そのためには、樹脂槽を成形型面より高い位置に設置すると良い。それによって、流体力学的なヘッド差が増圧できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、望ましい実施の形態とともに、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法の工程フローを示している。図１に示した工程について、順に説明する。
【００２４】
▲１▼強化繊維基材準備工程（図示例では、織物基材準備）
たとえば炭素繊維の一方向性織物（横糸にはガラス繊維や合成繊維糸を用いればよい。）を含む各種の織物（平織物（扁平糸織物も含む）、綾織物，繻子織物、多軸織物、三次元織物、三次元編組等）を所定のサイズ、形状に裁断して、成形型面上に配置可能な状態に準備する工程である。この場合、成形用型面とは別の簡易型（例えば、木製や樹脂製型）で製品と近似の形状に予め賦形し固着して置いたり（プリフォーム化）、織物基材を積層し成形型面上に配置した際に生じ易い各基材のずれや乱れを防止するために、全面積の少なくとも一カ所において局部的に基材間を固定することもある。その基材の賦形後の固着手段や基材間の固定手段としては、ピンポイント的又はライン状に熱可塑性樹脂粒子を散布したり、熱硬化性樹脂を噴霧を散布したり、また熱可塑性繊維を配置したりして、その後それらの部位を熱プレスする方法を用いることができる。また、上記プリフォーム化において、上記織物基材を賦形する際、該基材に適度の張力（例えば、１０ｃｍ当たりに２００ｇ〜５００ｇ）を付与して行い、次の固着の際まで該張力を保持するようにすると良い。
【００２５】
▲２▼樹脂準備工程
マトリックス樹脂としては、耐熱性の高い熱硬化性樹脂、特に加熱することによってガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上、望ましくは１２０℃以上の樹脂を選定することが好ましい。又、樹脂の粘度が成形時の型温度での粘度が５ポイズ以下、望ましくは２ポイズ以下の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。又、その樹脂の常温時引張り伸度は耐衝撃性や疲労特性の点から３％以上、望ましくは4.5 ％以上とすることが好ましい。そのような樹脂としては、エポキシ樹脂やビスマレイイミド樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。上記のような熱硬化性樹脂は、通常、主剤と硬化剤に分けられるが、それぞれを真空脱泡することが好ましい。その場合、泡抜けを良くするために攪拌したり加熱したりすることができる。そして、樹脂注入直前にそれらを緩やかに攪拌して混合する。
【００２６】
▲３▼コア材加工・準備工程
サンドイッチ構造体を成形する場合には、所定の溝加工を行ったコア材を準備する。コア材には、１００℃加熱状態（望ましくは１２０℃加熱状態）で真空圧が作用した時の収縮率が５％以下の耐熱性があることが好ましい。コア材としては多孔質やソリッド状のもののどちらでもよいが、外周面から樹脂が浸透しないことが必要であり、フォーム材の場合独立気泡発泡体である必要がある。又、用途によっては、吸湿性の低い材料（例えば、吸湿後の膨潤率が５％以下）が求められる場合がある。具体的な材料としては、塩化ビニル製（たとえば、”クレゲセル”（商品名））やポリメタクリルイミド製（たとえば、”ロハセル”（商品名））のフォームコアや、それらのフォームコアが詰められたアルミ製ハニカムコアなどが掲げられる。また、木製コアやバルサコア等も適用可能である。
【００２７】
▲４▼成形型面へのレイアップ工程
上記強化繊維基材やコア材を、予め離型剤が塗布された成形型面上にレイアップする。この場合、基材やコア材が動かないように粘着テープや重量物を基材やコア材の端部に置いて仮固定する場合もある。又、コア材と基材の固定のために、スプレー糊や熱硬化性樹脂を適量局部的に噴霧してもよい。
【００２８】
▲５▼副資材セット工程
ＦＲＰスキン構造を成形する場合、樹脂の流動を容易にするために樹脂流動抵抗の低い網目状からなる樹脂拡散媒体を、そしてその樹脂拡散媒体と基材との間に離型用織布（ピールプライ）を重ねて配置する。又、特にサンドイッチ構造の場合、非型面側の基材とバギング材との間に比較的剛性を有する押圧板（たとえば、ガラス繊維基材で補強した厚さ１〜２ｍｍ程度の樹脂製プレート）を配置することにより、平滑性を発揮させることもできる。その押圧板は複数枚設けて配置しながら繋ぎ合わせてもよい。そして、真空吸引（減圧吸引）ライン及び樹脂注入ラインをセットする。具体的には開口部を有するライン状機材（たとえば、アルミニウム製Ｃ型チャンネル材）を基材の端部周辺に配置し、該ライン状機材の端部に樹脂製チューブを連通させる。
【００２９】
▲６▼成形面全体をバギング／内部を真空吸引する工程
成形用基材と副資材を型面上に配置した後、たとえば、それらの外周の型面上にシール用粘着性テープを貼り付け、その上にバッグ材として例えばバギング用フィルムを配置して成形面上の成形部全体を覆う。また、強化繊維基材の体積含有率をより向上させる場合には、樹脂注入後、バッグ内の圧力上昇を防止する効果を発揮させるために、更に該バギング用フィルムの外側にもう一重バギング用フィルムを被覆してもよい。又、経済性を高めるためにバッグ材として、再使用が可能なシリコーンゴム製などのラバーシートを用いてもよい。更に、ヒータを内蔵したラバーシートは加熱、保温上より効果的な場合もある。そして、バギングした内部を真空吸引してボイドの原因となる空気を極力排出しておくと共に、真空圧によって基材を押圧して強化繊維基材の繊維体積含有率を高めることが好ましい。そして、その繊維体積含有率が少なくとも４５％以上、望ましくは５０％以上となるように基材の積層条件を決めることが好ましい。
【００３０】
▲７▼成形型全体を熱風加熱する工程
成形型を含め成形部全体を熱風で加熱する。すなわち、注入後の樹脂を硬化するための熱源として、成形型全体を加熱する熱風を適用する。特に、スキン構造体の成形には、型内に熱源を保有しなくとも基材の上面から効率的に加熱できる。たとえば、成形型全体を加熱オーブン内に投入して密閉し、オーブン内で熱風を循環させる方法が熱効率が高く最も好ましいが、断熱材で簡易的な部屋を作製して成形型全体を覆い、その中に熱風をブロアーで送風する方法でもよい。何れにしても、型の加熱を目標加熱温度に対し±５℃以下（望ましくは±２℃以下）の範囲に納めることが好ましい。熱風加熱により、オートクレーブに比べ、高い経済性を達成できる。但し、既設のオートクレーブがそのまま利用できる場合には、温度斑の点で優れるオートクレーブを利用してもよい。
【００３１】
▲８▼樹脂注入・含浸工程
予め脱泡しておいた主剤と硬化剤を容器に入れて空気が混入せぬように穏やかに攪拌・混合する。そして、たとえば真空吸引を続行しながら樹脂注入ラインに連通したチューブ端を上記容器の樹脂内に投入し、基材を配置した型のキャビティ内に樹脂を大気圧の押圧力で流入させる。該キャビティ内に流入した樹脂は、スキン構造の場合には樹脂拡散媒体内を、サンドイッチ構造の場合はコアに加工した溝内を面方向に流れて拡散するとともに、やがて強化繊維基材内に浸透して行くことによって強化繊維基材内に含浸していく。基材への含浸が終了すると、やがて樹脂は真空吸引ラインへと流出する。本発明におけるように５ｍ以上もの大型成形体を成形する場合、樹脂の注入速度を所定レベルより低下させて、全体への含浸が終了する前に樹脂のゲル化が始まることが生じないように、樹脂の注入ラインを複数にする場合が多い。又、同様に真空吸引ラインも複数にする場合もある。そのように複数のラインを設ける場合、各樹脂注入ラインに樹脂を流すタイミングは必ずしも一定や同時ではなく、未含浸部分が生じないように樹脂の流動状況を観察しながら判断することが好ましい。バッグ材が透明または半透明のものであれば、樹脂の流動状況を容易に観察することができる。
【００３２】
▲９▼樹脂を加熱硬化する工程
含浸が終了した後には樹脂注入を停止し、樹脂注入ラインに空気が流入しないように樹脂注入用チューブを完全に閉鎖することが望ましい。その状態で、所定の温度をなす熱風を所定の時間送風しながら成形部全体を加熱し続けることによって、含浸した樹脂を硬化させる。
【００３３】
（10）成形品を脱型する工程
加熱硬化後に、ＦＲＰ成形品を脱型する。脱型時に変形しないまでに剛性を有していることを確認し、バギング用フィルムやラバーシートを取り除いて成形体を型上より脱型する。樹脂拡散通路形成部材をそのまま成形品内に残すこともできるし、必要に応じて、樹脂拡散通路形成部材、とくにシート状の樹脂拡散媒体を成形後に成形品から剥離除去することもできる。樹脂拡散媒体と強化繊維基材との間に予めピールプライを介装しておけば、容易に剥離除去することができる。
【００３４】
【実施例】
以下に、より具体的な実施例について説明する。
まず、成形条件と成形装置の構成仕様について、以下のような実施例を実施した。
(1)形状；弓形状曲面体（航空機のフェアリング部材を想定）
【００３５】
(2)寸法；長さ=約７ｍ、幅＝約５ｍ（幅方向の１／３の地点で110°に屈曲）
【００３６】
(3)構造；ほぼ全体がサンドイッチ構造、全周の端部100mmがスキン構造
【００３７】

【００３８】

【００３９】
(6)成形型；厚さ10mmでマトリックスがエポキシ樹脂のCFRP製型。架台はアルミニウム製アングル材による枠組み構造体。架台の熱膨張による成形型の変形を防止するために成形型と架台は緩く固定。
【００４０】

【００４１】
(8)真空吸引；レイアップした基材の端部に、アルミニウム製Ｃ型材を用いて長手方向ラインへライン状に形成。また、長手方向に４分割した地点からＴ型分岐管を用いて該ラインを脱した真空吸引チューブを派生させている。そして、該チューブは真空トラップを介して真空ポンプに連通している。
【００４２】
(9)樹脂注入；レイアップした基材の端部に、アルミニウム製Ｃ型材を用いて長手方向ラインへライン状に形成。また、長手方向に３分割した地点からＴ型分岐管を用いて該ラインを脱した樹脂注入チューブを派生させている。そして、該チューブはバルブを介して樹脂タンクに連通している。そして、上記樹脂注入ラインを基材の端部の他に幅方向のほぼ中央にも設置。
【００４３】
＜成形方法＞
長さ７ｍ、幅５ｍ以上からなり、周辺端部100mmだけはＣＦＲＰスキン層のＣＦＲＰサンドイッチ構造からなる大型曲面状体を以下の方法で成形した。
【００４４】
(1)強化繊維基材（東レ（株）製炭素繊維”トレカ”T700クロス）を所定のサイズ、形状に自動裁断機でカッティングし、６プライを積層した後、予め織物の炭素繊維ストランドに挿入されていたナイロン糸をアイロンを用いて、レイアップ時に屈曲部分に位置するところを加熱し溶融させることによって、６プライの基材同士を厚み方向で固着させた。それを２セット分準備した。
【００４５】
(2)次に、長手方向と垂直な横断面を示す図２に示すように、成形型10の型面上に強化繊維積層基材12b→フォームコア材13→積層基材12aの順に配置した。そして、その上にＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）製押圧板14a 、14b （厚さ1.5mm；６枚に分割）を配設した後、アルミニウム製Ｃ型チャンネル材を長手方向に並べて樹脂注入ライン17a 、17b と真空吸引ライン18を形成した。それぞれのチャンネル材において、樹脂注入ライン17a 、17b は３分割に、真空吸引ライン18は４分割に分かれており、それぞれのラインはＴ型分岐管で連通されると共に、該Ｔ型分岐管のラインと直角方向には樹脂注入用や真空吸引用のチューブ19a 、19b 、21を繋いでいる。又、樹脂注入ライン17bは幅方向のほぼ中央にも更に１ライン設けている。又、上記基材の間には、樹脂通路用溝（記載せず）が形成されたコア材13を配置している。図３の平面図で各ラインの状況を示す。図３における３０は、Ｔ型分岐管を示している。
【００４６】
(3)その後、成形面の全体をバギングフィルム15によって全体を覆い、周囲はシール用粘着テープ16a 、16b を用いて完全に真空シールした。そして、真空吸引ライン18に連通したチューブ21や真空トラップ24を介して真空ポンプ25によってバギング内部を真空吸引した。内部は、約6torrの真空度に達した。
【００４７】
(4)次に、架台28を含む成形型10の全体を熱風発生機26によって送風される150℃の熱風で加熱した。型の周囲は断熱効果の高い断熱ボードとその支持用のスチール細管製支持枠体からなる保温ボックス27で全体を覆っている。そして、熱風発生機26から発生して保温ボックス27内に送風される熱風の熱量（Ａ地点）を有効に利用するために、保温ボックス27の排気口（Ｂ地点）から出た熱風は、保温された排気ダクト（記載せず）を通って熱風発生機26に戻るように構成されている。
【００４８】
(5)それから、型温度が80℃に達した時点で、予め脱泡を済ませて混合し注入可能な状態に樹脂槽23a 、23b 内に準備されていたエポキシ樹脂22のうち、まず樹脂槽23a 内のエポキシ樹脂22をバルブ20aを開いて大気圧によって注入開始した。但し、樹脂槽23a 、23b は成形型より２ｍ高い位置に配置し、正確には、大気圧より２０％高い圧力で注入させた。樹脂22は、樹脂注入ライン17aから反対側の真空吸引ライン18に向かって流動し基材にも含浸し始めていき、やがて中央部に設けたもう１つの樹脂注入ライン17bに達した頃には樹脂の流速がかなり落ちていた。そのため、次に樹脂注入ライン17a側のバルブ20aを閉じるのと殆ど同時に、バルブ20bを開放して樹脂注入ライン17b側への樹脂注入を開始した。
【００４９】
(6)そして、該樹脂注入ライン17bから流入した樹脂22は、やがて真空吸引ライン18を経て真空吸引用チューブ21に到達した。それを確認した後、樹脂注入ライン17b側のバルブ20bも閉じて、完全に樹脂注入を停止した。その時点での型温は既に130℃に到達していた。
【００５０】
(7)それ以降は、型温が約130℃を保つように熱風温度を調節しながら約３hrの間保持し、基材に含浸したエポキシ樹脂を硬化させた。
【００５１】
(8)樹脂が脱型可能な状態まで硬化していることを確認して各チューブやバギングフィルムなどの副資材を除去し、成形体を型面から取り出した。該成形体を検査したところ、どこにもピンホールやボイドが見当たらない極めて良好な成形が行われていたことが実証された。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法によれば、オートクレーブやプリプレグ保冷用冷凍庫等の高価な設備を使用することなく、簡単な設備で、かつ比較的狭いスペースで、長さ５ｍ以上もの大型のＦＲＰ製面状体を安価に製造でき、しかも、実質的に同じ場所で成形作業を実施でき、必要な加熱も容易に実施できることから、成形サイクルを大幅に短縮でき、量産性に優れた製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法の工程フロー図である。
【図２】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法を示す、成形装置の概略横断面図である。
【図３】図２の成形装置の真空吸引ライン、樹脂注入ラインの平面図である。
【符号の説明】
１０成形型
１２ａ、１２ｂ強化繊維基材
１３コア材
１４ａ、１４ｂ押圧板
１５バッグ材
１６ａ、１６ｂシール用粘着テープ
１７ａ、１７ｂ樹脂注入ライン
１８真空吸引ライン
１９ａ、１９ｂ樹脂注入用チューブ
２０ａ、２０ｂバルブ
２１真空吸引用チューブ
２２エポキシ樹脂
２３ａ、２３ｂ樹脂槽
２４真空トラップ
２５真空ポンプ
２６熱風発生機
２７保温ボックス
２８架台
３０Ｔ型分岐管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing FRP large planar bodies, and in particular, large planar bodies having a maximum length of 5 m or more, such as aircraft members, are efficiently and inexpensively molded with FRP (fiber reinforced plastic). Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
FRP, in particular CFRP (carbon fiber reinforced plastic), is lightweight and can exhibit high mechanical properties, and therefore has begun to be studied as a constituent material for large planar bodies. For example, as aircraft components, primary structural materials (fuselage, main wings, tail wings, wing ribs, etc.), secondary structural materials (fairing, control surfaces, trailing), such as medium and small airplanes, large passenger aircraft, military aircraft, space shuttles, etc. Adopting to edges, etc., Adopting wing-like members (for example, wings for large windmills) and large circumferentially divided curved surface members (for example, chimneys, curved surfaces for flues, etc.), members for railway vehicles (for example, head) Application to vehicle dividing members, passenger vehicle dividing structures, etc.) has begun to be studied.
[0003]
If such a large planar body is to be molded by FRP by a conventional method, a method of preparing a prepreg and molding it using an expensive double-sided mold or autoclave is usually considered.
[0004]
However, such a method requires remarkably expensive autoclave equipment, an expensive large-sized high-strength double-sided mold, a prepreg cold storage freezer, etc., and also requires a large number of molding steps. Cost is significantly increased. In addition, a wide production space is required for each process, and the molding cycle becomes long, so that mass productivity is poor and productivity is poor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is to produce an FRP large-sized planar body at a low cost without using expensive equipment, and can be molded in a short molding cycle with a high molding efficiency even in a relatively narrow space, and is excellent in mass productivity. Another object of the present invention is to provide a method for producing a large FRP sheet.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a method for producing a large FRP sheet according to the present invention includes an arrangement step of arranging a reinforcing fiber substrate and a resin diffusion passage forming member on a single-sided mold, and molding of the mold. A bagging process for covering the entire surface with a bag material, a pressure reducing process for depressurizing a molding part surrounded by the molding die and the bag material, and a hot air heating process for heating the entire molding part including the molding die to a predetermined temperature with hot air And a resin injection for impregnating the reinforcing fiber base material while injecting a thermosetting resin into the decompressed molded part while heating the entire molded part and diffusing the injected resin through the resin diffusion passage forming member. A diffusion / impregnation step; and a heat retention step in which the temperature of the entire molded part is 20 ° C. higher than the resin injection / diffusion / impregnation step and is maintained at a temperature necessary for curing the thermosetting resin. It consists of a method.
[0007]
In the FRP large planar body manufacturing method, as the resin diffusion passage forming member, a sheet-like resin diffusion medium can be used, or a core material in which a resin passage groove is formed can be used. Both of them can also be used. If a reinforcing fiber base and a sheet-shaped resin diffusion medium are used, a large planar body having an FRP skin structure can be formed. If a core material having a resin passage groove is used, a so-called FRP sandwich structure is formed. A large planar body having the same can be formed.
[0008]
In the present invention, the effect is particularly obtained when, for example, a planar body having a maximum length of 5 m or more is molded or a planar body having a maximum width of 2 m or more is molded. In addition, the area is particularly suitable when applied to the formation of FRP planar bodies of about 30 to 50 m ² , for example.
[0009]
The reinforcing fiber substrate preferably includes a carbon fiber fabric. In particular, 90% or more is preferably a carbon fiber fabric. When it is in the form of a woven fabric, it is easy to handle even if it is a wide area and long, and high mechanical properties can be easily obtained by using a carbon fiber substrate. Carbon fiber fabrics include unidirectional fabrics (glass fibers and synthetic fiber yarns may be used for weft yarns), plain fabrics (including flat yarn fabrics), twill fabrics, cocoon fabrics, multiaxial fabrics, and three-dimensional fabrics. Woven fabrics, 3D braids, etc. can be used.
[0010]
A plurality of the reinforcing fiber bases may be laminated. In this case, if the reinforcing fiber bases are partially fixed to each other, it is possible to perform shaping on the mold without causing a shift even in a wide area or a long one. . For example, the laminated reinforcing fiber base materials can be arranged on the mold surface in a state where at least one reinforcing fiber base material is fixed in the thickness direction. As a fixing method, heat fusion or thermosetting using a stitch or a fixing agent (thermoplastic particles, synthetic fibers, thermosetting resin spray, etc.) may be employed.
[0011]
As the thermosetting resin used as the matrix resin, a high heat resistant resin having a glass transition temperature of 120 ° C. or higher is preferably used. In order to obtain good diffusion and impregnation properties, it is preferable to use a thermosetting resin having a viscosity at the mold temperature of molding of 5 poises or less. As such a high heat resistance resin, for example, a high heat resistance thermosetting resin such as an epoxy resin, a bismaleimide resin, a curable polyimide resin or a phenol resin can be used.
[0012]
Moreover, when using a core material, it is preferable to use the heat resistant core material whose shrinkage rate is 5% or less when a vacuum pressure acts in a 100 degreeC heating state, for example. As such a core material, for example, a heat-resistant core material such as a foam core or a balsa core made of vinyl chloride or polymethacrylimide can be used.
[0013]
Further, in the present invention, a condition (step cure) in which the resin injection, the impregnation temperature and the resin curing temperature are separated by 20 ° C. or more is adopted . In order to ensure good diffusion and impregnation properties, it is preferable to use a thermosetting resin having a viscosity of 300 cp or less at the mold temperature when the matrix resin is injected.
[0014]
Further, the resin can be injected while raising the temperature of the mold with hot air, and the molding cycle can be shortened to perform more efficient molding for mass production. With respect to the injection temperature and the curing temperature, for example, it is possible to adopt a form in which the resin injection is started when the temperature of the mold is 100 ° C. or lower and the resin is cured at 100 ° C. or higher.
[0015]
In this way, by sufficiently injecting the resin over a wide area while ensuring good diffusion and impregnation properties while vacuuming the inside of the cavity and discharging the air, for example, the void generation rate of the molded body is 0. It is possible to obtain a large molded product of 2% or less.
[0016]
For heating with hot air, a hot air circulation type heating oven, a local exhaust type hot air generator (air blow by a blower) or the like can be used. The temperature variation of the hot air is preferably within ± 5 ° C.
[0017]
When molding a large planar body, the molding part can be decompressed through a plurality of vacuum suction ports, and the resin can be injected from the plurality of resin injection ports. The timing of resin injection start from a plurality of resin injection ports can be shifted, and resin injection can be sequentially performed with a time difference. That is, the resin flow becomes nonlinearly slow as the flow resistance increases as the distance from the resin injection port increases. Therefore, by making a plurality of injection ports and starting a new resin injection, it is possible to sufficiently cope with a large area, a long molded body, and can be impregnated with a resin in a relatively short time, In addition, it is possible to ensure a good molding state without causing voids or the like due to resin impregnation leakage at each part. In addition, by appropriately arranging a plurality of vacuum suction ports and a plurality of resin injection ports, for example, a skin structure body having ribs locally even for a molded body having a relatively complicated shape or structure. Further, it is possible to appropriately cope with a skin structure having an opening portion (a perforated portion) in a part of the rib, a sandwich structure having a skin structure around the sandwich structure portion, and the like.
[0018]
Moreover, in the manufacturing method of the large-sized planar body made of FRP according to the present invention, it is possible to keep sucking until the injected resin is gelled, thereby achieving more reliable resin diffusion. Further, the generation of voids due to the remaining volatile gas generated from the resin can be prevented.
[0019]
The resin diffusion path forming member can be left in the molded product integrally with the molded product, or the sheet-shaped resin diffusion medium can be peeled off from the molded product after molding. When the resin diffusion medium is peeled and removed, a peel ply, which is a release woven fabric that can be easily peeled, may be interposed between the resin diffusion medium and the reinforcing fiber substrate.
[0020]
In such a method for producing a large-sized planar body made of FRP according to the present invention, a single-sided mold may be used as compared with molding by a conventional prepreg / autoclave system, and the mold also has a low strength that can withstand vacuum pressure. An inexpensive mold such as a metal may be used, and an expensive such as an autoclave facility or a refrigerated freezer is unnecessary, and an inexpensive hot air can be used as a heating heat source. Further, an inexpensive reinforcing fiber base can be used directly compared to a prepreg, and the number of man-hours for molding can be reduced. In addition, since there is no need for autoclave equipment or a refrigerated freezer for prepregs, etc., there is little space for molding, and reinforced fiber base layup, resin injection, curing, and demolding are performed in the same place. be able to. Therefore, the production equipment cost and the manufacturing cost can be remarkably reduced, and a large planar body can be formed in a relatively narrow place.
[0021]
In addition, from shaping to demolding can be performed at the same place, and heating to a predetermined temperature can be performed quickly using hot air to heat the entire mold and molded part, so the molding cycle is shortened and extremely high molding efficiency is achieved. Can be achieved. Therefore, excellent mass productivity is achieved at the same time.
[0022]
In addition, the resin is injected by a pressure difference due to vacuum pressure (maximum 1 kg / cm ² ). However, if the resin can be discharged at a higher pressure, the resin can be injected more effectively. For this purpose, the resin tank is preferably installed at a position higher than the mold surface. Thereby, the hydrodynamic head difference can be increased.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with preferred embodiments with reference to the drawings.
FIG. 1: has shown the process flow of the manufacturing method of the FRP large-sized planar body which concerns on one embodiment of this invention. The steps shown in FIG. 1 will be described in order.
[0024]
(1) Reinforcing fiber base material preparation process (in the example shown, preparation of a textile base material)
For example, various kinds of woven fabrics (flat fibers (including flat woven fabrics)) including unidirectional woven fabrics of carbon fibers (glass fibers and synthetic fiber yarns may be used for weft yarns), twill fabrics, cocoon fabrics, multiaxial fabrics, A three-dimensional woven fabric, a three-dimensional braid, and the like) are cut into a predetermined size and shape and prepared so as to be placed on a mold surface. In this case, a simple mold (for example, a wooden or resin mold) separate from the mold surface may be pre-shaped in a shape similar to the product and fixed (preform), or a woven base material may be laminated. In order to prevent displacement and disorder of the respective base materials that are likely to occur when they are arranged on the mold surface, the base materials may be locally fixed at least at one place in the entire area. As the means for fixing the substrate after shaping and the means for fixing between the substrates, it is possible to spray thermoplastic resin particles in a pinpoint or linear manner, spray a thermosetting resin, or thermoplastic. It is possible to use a method in which fibers are arranged and then those parts are hot-pressed. Further, in shaping the preform, when shaping the textile substrate, an appropriate tension (for example, 200 g to 500 g per 10 cm) is applied to the substrate, and the tension is applied until the next fixing. It is good to hold it.
[0025]
(2) Resin preparation step As the matrix resin, it is preferable to select a thermosetting resin having high heat resistance, particularly a resin having a glass transition temperature Tg of 100 ° C or higher, preferably 120 ° C or higher by heating. Further, it is preferable to use a thermosetting resin having a resin viscosity of 5 poises or less, preferably 2 poises or less at the mold temperature at the time of molding. Further, the tensile elongation at room temperature of the resin is preferably 3% or more, more preferably 4.5% or more from the viewpoint of impact resistance and fatigue characteristics. As such a resin, an epoxy resin, a bismaleimide resin, a thermosetting polyimide resin, a phenol resin, or the like can be used. The thermosetting resins as described above are usually divided into a main agent and a curing agent, but it is preferable to vacuum degas each of them. In that case, it can be stirred or heated to improve bubble removal. And just before resin injection | pouring, they are gently stirred and mixed.
[0026]
{Circle around (3)} Core Material Processing / Preparation Step When forming a sandwich structure, a core material subjected to predetermined groove processing is prepared. The core material preferably has heat resistance with a shrinkage rate of 5% or less when a vacuum pressure is applied in a 100 ° C. heated state (preferably a 120 ° C. heated state). The core material may be either porous or solid, but it is necessary that the resin does not penetrate from the outer peripheral surface, and in the case of a foam material, it needs to be a closed cell foam. Depending on the application, a material with low hygroscopicity (for example, a swelling rate of 5% or less after moisture absorption) may be required. Specific materials include foam cores made of vinyl chloride (for example, “Cragecel” (trade name)) and polymethacrylamide (for example, “Rohacel” (trade name)), and those foam cores. Examples include aluminum honeycomb cores. Wooden cores and balsa cores can also be used.
[0027]
(4) Lay-up process on the mold surface The reinforced fiber base material and the core material are laid up on the mold surface to which a release agent has been applied in advance. In this case, an adhesive tape or a heavy object may be temporarily placed on the end of the base material or core material so that the base material or core material does not move. Further, an appropriate amount of spray paste or thermosetting resin may be locally sprayed for fixing the core material and the base material.
[0028]
(5) Sub-material setting process When forming the FRP skin structure, in order to facilitate the flow of the resin, a resin diffusion medium having a low resin flow resistance is formed between the resin diffusion medium and the substrate. A woven fabric for release (peel ply) is placed in piles. In particular, in the case of a sandwich structure, a relatively rigid pressing plate (for example, a resin plate having a thickness of about 1 to 2 mm reinforced with a glass fiber substrate) between the non-mold side substrate and the bagging material. By arranging, smoothness can be exhibited. A plurality of the pressing plates may be provided and connected while being arranged. Then, a vacuum suction (vacuum suction) line and a resin injection line are set. Specifically, a line-shaped equipment having an opening (for example, an aluminum C-type channel material) is disposed around the end of the base material, and a resin tube is communicated with the end of the line-shaped equipment.
[0029]
(6) Bagging of the entire molding surface / Vacuum suction inside of the substrate After the molding base material and the auxiliary material are arranged on the mold surface, for example, an adhesive tape for sealing is applied on the outer mold surface, A bagging film, for example, is disposed thereon as a bag material to cover the entire molding portion on the molding surface. Further, when the volume content of the reinforcing fiber base material is further improved, in order to exert the effect of preventing an increase in pressure in the bag after the resin is injected, another bagging film is further provided outside the bagging film. May be coated. Also, a rubber sheet made of reusable silicone rubber or the like may be used as the bag material in order to improve economy. Further, a rubber sheet with a built-in heater may be more effective in heating and heat retention. Then, it is preferable to vacuum the bagged interior to discharge air that causes voids as much as possible, and press the base material by vacuum pressure to increase the fiber volume content of the reinforcing fiber base material. And it is preferable to determine the lamination conditions of the base material so that the fiber volume content is at least 45% or more, desirably 50% or more.
[0030]
(7) Step of heating the entire mold with hot air The entire molded part including the mold is heated with hot air. That is, hot air that heats the entire mold is applied as a heat source for curing the resin after injection. In particular, the skin structure can be molded efficiently from the upper surface of the substrate without having a heat source in the mold. For example, a method in which the entire mold is put in a heating oven and hermetically sealed and hot air is circulated in the oven is most preferable because of its high thermal efficiency, but a simple room is made of heat insulating material to cover the entire mold. A method may be used in which hot air is blown by a blower. In any case, it is preferable to keep the mold heating within a range of ± 5 ° C. or less (preferably ± 2 ° C. or less) with respect to the target heating temperature. High economic efficiency can be achieved by heating with hot air compared to autoclave. However, when an existing autoclave can be used as it is, an autoclave that is excellent in terms of temperature spots may be used.
[0031]
(8) Resin injection / impregnation step The main agent and the curing agent, which have been degassed in advance, are placed in a container and gently stirred and mixed so that air does not enter. Then, for example, while continuing vacuum suction, the tube end communicated with the resin injection line is put into the resin of the container, and the resin is caused to flow into the cavity of the mold in which the base material is arranged with a pressing force of atmospheric pressure. The resin that has flowed into the cavity flows and diffuses in the resin diffusion medium in the case of the skin structure, and in the groove direction processed into the core in the case of the sandwich structure, and then penetrates into the reinforcing fiber substrate. As a result, the reinforcing fiber base material is impregnated. When the impregnation of the substrate is completed, the resin eventually flows out to the vacuum suction line. When molding a large molded article of 5 m or more as in the present invention, the resin injection rate is lowered below a predetermined level so that the resin gelation does not start before the entire impregnation is completed. In many cases, a plurality of resin injection lines are used. Similarly, there may be a plurality of vacuum suction lines. In the case where a plurality of lines are provided in this way, it is preferable that the timing of flowing the resin in each resin injection line is not always constant or simultaneous, and that the determination is made while observing the flow state of the resin so that an unimpregnated portion does not occur. If the bag material is transparent or translucent, the flow state of the resin can be easily observed.
[0032]
(9) It is desirable to stop the resin injection after the impregnation of the step of heat curing the resin and completely close the resin injection tube so that air does not flow into the resin injection line. In this state, the impregnated resin is cured by continuing to heat the entire molded part while blowing hot air having a predetermined temperature for a predetermined time.
[0033]
(10) Demolding the molded product After the heat curing, the FRP molded product is demolded. After confirming that it is rigid before it is deformed at the time of demolding, the bagging film and the rubber sheet are removed, and the molded body is demolded from the mold. The resin diffusion passage forming member can be left in the molded product as it is, or the resin diffusion passage forming member, particularly the sheet-shaped resin diffusion medium, can be peeled off from the molded product after molding. If a peel ply is previously interposed between the resin diffusion medium and the reinforcing fiber base, it can be easily peeled and removed.
[0034]
【Example】
Hereinafter, more specific examples will be described.
First, the following examples were carried out regarding the molding conditions and the configuration specifications of the molding apparatus.
(1) Shape: Bow-shaped curved surface (assuming aircraft fairing members)
[0035]
(2) Dimensions: Length = about 7m, width = about 5m (bend at 110 ° at 1/3 point in the width direction)
[0036]
(3) Structure: Almost all sandwich structure, 100mm edge part is skin structure.

[0038]

[0039]
(6) Mold: CFRP mold with 10mm thickness and epoxy resin matrix. The frame is a frame structure made of aluminum angle material. To prevent deformation of the mold due to thermal expansion of the gantry, the mold and gantry are loosely fixed.
[0040]

[0041]
(8) Vacuum suction: Formed in the shape of a line in the longitudinal direction at the end of the laid-up substrate using an aluminum C-shaped material. Further, the vacuum suction tube is derived from the point divided into four in the longitudinal direction using a T-shaped branch pipe. The tube communicates with a vacuum pump through a vacuum trap.
[0042]
(9) Resin injection: Formed in the shape of a line in the longitudinal direction at the end of the laid-up substrate using an aluminum C-shaped material. Moreover, the resin injection tube which derived | led-out the said line was derived using the T-type branch pipe from the point divided into 3 in the longitudinal direction. The tube communicates with the resin tank through a valve. And the said resin injection line is installed also in the approximate center of the width direction other than the edge part of a base material.
[0043]
<Molding method>
A large curved body having a length of 7 m, a width of 5 m or more, and a CFRP sandwich structure of a CFRP skin layer only at the peripheral edge 100 mm was formed by the following method.
[0044]
(1) Reinforcing fiber substrate (Toray Industries, Inc. carbon fiber “Torekka” T700 cloth) is cut into a predetermined size and shape with an automatic cutting machine, 6 plies are laminated, and then inserted into the carbon fiber strand of the fabric in advance. By using an iron to heat and melt the nylon yarn that had been located at the bent portion during layup, the six-ply substrates were fixed in the thickness direction. Two sets of it were prepared.
[0045]
(2) Next, as shown in FIG. 2 showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the reinforcing fiber laminated base material 12b → the foam core material 13 → the laminated base material 12a are arranged on the mold surface of the mold 10 in this order. . Then, GFRP (glass fiber reinforced plastic)

press plates

14a and 14b (thickness 1.5 mm; divided into 6 sheets) are disposed thereon, and aluminum C-shaped channel members are arranged in the longitudinal direction to form a resin injection line 17a. 17b and a vacuum suction line 18 were formed. In each channel material, the

resin injection lines

17a and 17b are divided into three parts, and the vacuum suction line 18 is divided into four parts, and each line is connected by a T-type branch pipe, and the line of the T-type branch pipe Are connected to

tubes

19a, 19b and 21 for resin injection and vacuum suction. In addition, one more resin injection line 17b is provided at substantially the center in the width direction. Further, a core material 13 in which a resin passage groove (not shown) is formed is disposed between the base materials. The state of each line is shown in the plan view of FIG. Reference numeral 30 in FIG. 3 denotes a T-shaped branch pipe.
[0046]
(3) Thereafter, the entire molding surface was covered with the bagging film 15, and the surroundings were completely vacuum-sealed using the sealing tapes 16a and 16b. Then, the inside of the bagging was vacuumed by a vacuum pump 25 through a tube 21 and a vacuum trap 24 communicating with the vacuum suction line 18. The interior reached a vacuum of about 6 torr.
[0047]
(4) Next, the entire mold 10 including the gantry 28 was heated with hot air of 150 ° C. blown by the hot air generator 26. The entire periphery of the mold is covered with a heat insulating box 27 composed of a heat insulating board having a high heat insulating effect and a supporting frame made of steel thin tubes for supporting the mold. Then, in order to effectively use the amount of heat of hot air generated from the hot air generator 26 and blown into the heat insulation box 27 (point A), the hot air emitted from the exhaust port (point B) of the heat insulation box 27 is kept warm. It is configured to return to the hot air generator 26 through the exhaust duct (not shown).
[0048]
(5) Then, when the mold temperature reaches 80 ° C., among the epoxy resins 22 prepared in the

resin tanks

23a and 23b in such a manner that they are previously degassed, mixed and injected, first the resin tank 23a The epoxy resin 22 inside was started to be injected by the atmospheric pressure by opening the valve 20a. However, the

resin tanks

23a and 23b were arranged at a position 2 m higher than the mold, and accurately, the

resin tanks

23a and 23b were injected at a pressure 20% higher than the atmospheric pressure. The resin 22 flows from the resin injection line 17a toward the opposite vacuum suction line 18 and begins to be impregnated into the base material. When the resin 22 reaches the other resin injection line 17b provided in the center, the resin 22 The flow velocity of was considerably lowered. Therefore, almost simultaneously with closing the valve 20a on the resin injection line 17a side, the valve 20b was opened and resin injection into the resin injection line 17b side was started.
[0049]
(6) The resin 22 flowing in from the resin injection line 17b eventually reached the vacuum suction tube 21 via the vacuum suction line 18. After confirming this, the valve 20b on the resin injection line 17b side was also closed to completely stop the resin injection. The mold temperature at that time had already reached 130 ° C.
[0050]
(7) After that, the hot air temperature was adjusted so as to keep the mold temperature at about 130 ° C. and maintained for about 3 hours to cure the epoxy resin impregnated in the base material.
[0051]
(8) After confirming that the resin was cured to a demoldable state, auxiliary materials such as each tube and bagging film were removed, and the molded body was taken out from the mold surface. Inspection of the molded body demonstrated that a very good molding was found where no pinholes or voids were found anywhere.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a large FRP sheet according to the present invention, a simple facility and a relatively narrow space can be used without using expensive facilities such as an autoclave and a prepreg cold storage freezer. Therefore, it is possible to manufacture a large FRP sheet with a length of 5m or more at low cost, and to perform the molding operation at substantially the same place and to easily perform the necessary heating, greatly reducing the molding cycle. And can be manufactured with excellent mass productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow diagram of a method for producing an FRP large planar body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a molding apparatus showing a method for manufacturing a large FRP sheet body according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a vacuum suction line and a resin injection line of the molding apparatus of FIG. 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10

Mold

12a, 12b Reinforcing fiber base material 13

Core material

14a, 14b Pressure plate 15 Bag material 16a, 16b Sealing

adhesive tape

17a, 17b Resin injection line 18

Vacuum suction line

19a, 19b

Resin injection tube

20a, 20b Valve 21 Vacuum suction tube 22

Epoxy resin

23a, 23b Resin tank 24 Vacuum trap 25 Vacuum pump 26 Hot air generator 27 Thermal insulation box 28 Base 30 T-type branch pipe

Claims

片面成形型上に強化繊維基材と樹脂拡散通路形成部材とを配置する配置工程と、
成形型の成形面全体をバッグ材で覆うバギング工程と、
成形型とバッグ材で囲まれた成形部を吸引により減圧する減圧工程と、
成形型を含め成形部全体を熱風により所定の温度に加熱する熱風加熱工程と、
成形部全体を加熱しながら前記減圧された成形部に熱硬化性樹脂を注入し、前記樹脂拡散通路形成部材を介して注入樹脂を拡散させつつ前記強化繊維基材に含浸する樹脂注入・拡散・含浸工程と、
成形部全体の温度が前記樹脂注入・拡散・含浸工程より２０℃以上高くかつ前記熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度に保つ保温工程と、
を有することを特徴とする、ＦＲＰ製大型面状体の製造方法。An arrangement step of arranging the reinforcing fiber base and the resin diffusion passage forming member on the single-sided mold,
A bagging process for covering the entire molding surface of the mold with a bag material;
A depressurization step of depressurizing the molding part surrounded by the mold and the bag material by suction;
A hot air heating process for heating the entire molded part including the mold to a predetermined temperature with hot air;
Resin injection / diffusion / impregnation in which the reinforcing fiber base material is impregnated while injecting a thermosetting resin into the decompressed molded part while heating the entire molded part and diffusing the injected resin through the resin diffusion passage forming member An impregnation step;
A temperature maintaining step in which the temperature of the entire molded part is 20 ° C. higher than the resin injection / diffusion / impregnation step and is maintained at a temperature necessary for curing the thermosetting resin;
The manufacturing method of the large-sized planar body made from FRP characterized by having.

前記樹脂拡散通路形成部材として、シート状の樹脂拡散媒体を用いる、請求項１のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The manufacturing method of the FRP large-sized planar body of Claim 1 using a sheet-like resin diffusion medium as said resin diffusion channel | path formation member.

前記樹脂拡散通路形成部材として、樹脂通路用溝が形成されたコア材を用いる、請求項１または２のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The manufacturing method of the FRP large-sized planar body of Claim 1 or 2 using the core material in which the groove | channel for resin passages was formed as said resin diffusion channel | path formation member.

最大長さ５ｍ以上の面状体を成形する、請求項１ないし３のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large-sized FRP planar body according to any one of claims 1 to 3, wherein a planar body having a maximum length of 5 m or more is formed.

最大幅２ｍ以上の面状体を成形する、請求項１ないし４のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The manufacturing method of the large-sized FRP planar body according to any one of claims 1 to 4, wherein a planar body having a maximum width of 2 m or more is formed.

前記強化繊維基材が炭素繊維の織物を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The manufacturing method of the FRP large-sized planar body in any one of Claim 1 thru | or 5 in which the said reinforced fiber base material contains the textile fabric of carbon fiber.

前記強化繊維基材を複数枚積層配置する、請求項１ないし６のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing an FRP large-sized planar body according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of the reinforcing fiber base materials are laminated and disposed.

前記強化繊維基材同士が部分的に互いに固定されている、請求項７のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to claim 7, wherein the reinforcing fiber bases are partially fixed to each other.

前記熱硬化性樹脂として、ガラス転移温度が１２０℃以上の高耐熱性樹脂を用いる、請求項１ないし８のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein a high heat-resistant resin having a glass transition temperature of 120 ° C or higher is used as the thermosetting resin.

前記成形型を熱風により昇温させながら樹脂を注入する、請求項１ないし９のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to any one of claims 1 to 9, wherein the resin is injected while the mold is heated by hot air.

前記成形型の温度が１００℃以下のときに樹脂の注入を開始し、１００℃以上で樹脂を硬化させる、請求項１ないし１０のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to any one of claims 1 to 10, wherein resin injection is started when the temperature of the mold is 100 ° C or lower and the resin is cured at 100 ° C or higher.

複数の減圧吸引口を介して成形部を減圧し、複数の樹脂注入口から樹脂を注入する、請求項１ないし１１のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The manufacturing method of the FRP large-sized planar body in any one of Claims 1 thru | or 11 which pressure-reduces a shaping | molding part via several vacuum suction port, and inject | pours resin from several resin injection port.

複数の樹脂注入口からの樹脂注入開始のタイミングをずらす、請求項１２のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The manufacturing method of the FRP large-sized planar body of Claim 12 which shifts the timing of the resin injection start from a plurality of resin injection ports.

樹脂槽を成形面より高い位置に配置して、樹脂の吐出圧を高める、請求項１ないし１３のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP planar body according to any one of claims 1 to 13, wherein the resin tank is arranged at a position higher than the molding surface to increase the discharge pressure of the resin.

注入された樹脂がゲル化するまで減圧吸引口より吸引し続ける、請求項１ないし１４のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to any one of claims 1 to 14, wherein suction is continued from a vacuum suction port until the injected resin is gelled.

前記樹脂拡散通路形成部材を成形品内に残す、請求項１ないし１５のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to any one of claims 1 to 15, wherein the resin diffusion passage forming member is left in a molded product.

前記樹脂拡散通路形成部材を成形後に成形品から剥離除去する、請求項１ないし１５のいずれかに記載のＦＲＰ製大型面状体の製造方法。The method for producing a large FRP sheet according to any one of claims 1 to 15, wherein the resin diffusion passage forming member is peeled off from a molded product after molding.