JP7070035B2

JP7070035B2 - Manufacturing method of fiber reinforced plastic molded product

Info

Publication number: JP7070035B2
Application number: JP2018084338A
Authority: JP
Inventors: 暁加地; 恒男高野; 孝志本間
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-04-25
Also published as: JP2019188707A

Description

本発明は、繊維強化プラスチック成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a fiber reinforced plastic molded product.

中空形状、Ｕ字状等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ；ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）成形体は、航空機の胴体や翼等の大型ものものから、自転車のフレーム、テニスラケット、釣竿やゴルフシャフト等の小型のものまで幅広く利用されている。 Fiber reinforced plastic (FRP) moldings such as hollow and U-shaped are from large ones such as aircraft fuselage and wings to small ones such as bicycle frames, tennis rackets, fishing rods and golf shafts. It is widely used.

中空形状、Ｕ字状等の繊維強化プラスチック成形体の製造方法としては、繊維（フィラメント）に樹脂を含浸させたプリプレグを中子の周囲に配置して成形を行った後に、前記中子を取り除く方法が知られている。
例えば、ワックス製成形型にＦＲＰ材を積層し、成形硬化後、ワックス製成形型を溶融除去する方法が提案されている（特許文献１）。
また、合成ワックスで中子を作製する工程と、前記中子の外面全体にプリプレグを貼付し、貼付したプリプレグにワックス排出孔を形成する工程と、中子とプリプレグを加熱し、プリプレグを熱硬化させつつ、溶融した合成ワックスをワックス排出孔から排出して繊維強化プラスチック成形体を得る工程と、を有する方法が提案されている（特許文献２）。 As a method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body having a hollow shape or a U-shape, a prepreg in which a fiber (filament) is impregnated with a resin is placed around a core to perform molding, and then the core is removed. The method is known.
For example, a method has been proposed in which an FRP material is laminated on a wax molding die, and after molding and curing, the wax molding die is melt-removed (Patent Document 1).
In addition, a step of producing a core with synthetic wax, a step of attaching a prepreg to the entire outer surface of the core and forming a wax discharge hole in the pasted prepreg, and a step of heating the core and the prepreg to heat-cure the prepreg. A method having a step of discharging the molten synthetic wax from the wax discharge hole to obtain a fiber-reinforced plastic molded body has been proposed (Patent Document 2).

さらに、繊維強化材と熱硬化性樹脂とを含むプリプレグを、中実なマンドレル材料の周囲に配置する工程と、前記プリプレグを硬化させて繊維強化プラスチック成形体を形成する工程と、前記繊維強化プラスチック成形体のガラス転移温度よりも低い温度で前記マンドレル材料を溶融させて液体材料とする工程と、前記液体材料を排出する工程と、前記繊維強化プラスチック成形体を冷却する工程と、を有する方法が提案されている（特許文献３）。
また、変形容易な中空体からなるマンドレルに流体を封入し、マンドレルの周囲に網目状に連続した樹脂含浸繊維束を巻きつけた後、加熱された成形型で拘束しながらマンドレルの内圧を高めて上記の樹脂を硬化させる方法が提案されている（特許文献４）。 Further, a step of arranging a prepreg containing a fiber reinforced material and a thermosetting resin around a solid mandrel material, a step of curing the prepreg to form a fiber reinforced plastic molded body, and a step of forming the fiber reinforced plastic. A method comprising a step of melting the mandrel material to a liquid material at a temperature lower than the glass transition temperature of the molded body, a step of discharging the liquid material, and a step of cooling the fiber reinforced plastic molded body. It has been proposed (Patent Document 3).
In addition, a fluid is enclosed in a mandrel made of a hollow body that is easily deformable, a continuous resin-impregnated fiber bundle is wound around the mandrel, and then the internal pressure of the mandrel is increased while restraining it with a heated molding die. A method for curing the above resin has been proposed (Patent Document 4).

特開平４－７１２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-7127 特開２００７－３０７８５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-307853 特表２０１４－５３４９１４号公報Japanese Patent Publication No. 2014-534914 特開昭６２－５８４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-5842

特許文献１の方法では、常温硬化で成形を行うため、硬化時間が長くなり、生産効率の低下を招く。また、ワックス表層に直接ハンドレイアップを行うため、ワックス溶融除去後、フィラメント間にワックスが残留する可能性がある。
特許文献２の方法では、プリプレグを硬化させつつ中子を溶融させて除去するため、工程数が少ない。しかし、プリプレグの硬化が充分に進む前に中子の一部が除去されやすく、特に大型の繊維強化プラスチック成形体の場合に形状が安定せず、また成形体にボイド等の空隙が生じることがある。そのため、高品質な繊維強化プラスチック成形体を効率的に得ることが難しく、経済的にも不利である。 In the method of Patent Document 1, since molding is performed at room temperature curing, the curing time becomes long and the production efficiency is lowered. In addition, since the hand lay-up is performed directly on the wax surface layer, the wax may remain between the filaments after the wax is melted and removed.
In the method of Patent Document 2, since the core is melted and removed while the prepreg is cured, the number of steps is small. However, a part of the core is easily removed before the prepreg is sufficiently cured, the shape is not stable especially in the case of a large fiber reinforced plastic molded body, and voids and other voids may be generated in the molded body. be. Therefore, it is difficult to efficiently obtain a high-quality fiber-reinforced plastic molded product, which is economically disadvantageous.

さらに、特許文献３の方法では、特に上型と下型を備える成形用金型等の型締め時の圧力が一方向にかかりやすい場合に、マンドレル材料に均一に圧力が加わり難く、立ち面（金型キャビティ底部から上方向に延びる面）のボイドや角部の欠け等の成形不良が生じやすい。
また、特許文献４の方法では、マンドレル内に空気等のガスを封入するため、成形圧力が低くなりやすく、立ち面や角部では成形不良が生じやすい。 Further, in the method of Patent Document 3, it is difficult to uniformly apply pressure to the mandrel material, especially when the pressure at the time of mold clamping of a molding die provided with an upper die and a lower die is likely to be applied in one direction. Molding defects such as voids on the surface extending upward from the bottom of the mold cavity and chipping of corners are likely to occur.
Further, in the method of Patent Document 4, since a gas such as air is sealed in the mandrel, the molding pressure tends to be low, and molding defects are likely to occur on the standing surface and the corners.

本発明は、容易に中子の圧力を制御することができ、中空形状の繊維強化プラスチック成形体を効率的かつ経済的に製造できる繊維強化プラスチック成形体の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a fiber reinforced plastic molded body, which can easily control the pressure of a core and can efficiently and economically manufacture a hollow fiber reinforced plastic molded body. ..

本発明は、以下の構成を有する。
[１] 熱可塑性の固形物を含む中子の周囲に、熱硬化性樹脂と繊維とを含むプリプレグを配置した成形前駆体を、成形用金型により加熱圧縮成形した後、前記熱可塑性の固形物を排出することにより中空形状の繊維強化プラスチック成形体を得る、繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[２] 前記成形前駆体の中子の体積が、前記中空形状の中空部の体積以下である、[１]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[３] 前記熱可塑性の固形物が、粒状の樹脂あるいは粉状の樹脂である、[１]又は [２]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[４] 前記熱可塑性の固形物に、凹凸加工、穴開け加工および溝加工の少なくとも１つが施されている、[１]又は [２]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[５] 前記熱可塑性の固形物の内部に空隙が存在する、[１]～[４]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[６] 前記熱可塑性の固形物がワックスである、[１]～[５]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。 The present invention has the following configurations.
[1] A molding precursor in which a prepreg containing a thermosetting resin and a fiber is arranged around a core containing a thermoplastic solid is heat-compressed by a molding mold, and then the thermoplastic solid is formed. A method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body, which obtains a hollow-shaped fiber-reinforced plastic molded body by discharging an object.
[2] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded product according to [1], wherein the volume of the core of the molding precursor is equal to or less than the volume of the hollow portion of the hollow shape.
[3] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded product according to [1] or [2], wherein the thermoplastic solid is a granular resin or a powdery resin.
[4] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded body according to [1] or [2], wherein the thermoplastic solid material is subjected to at least one of uneven processing, drilling processing and grooving processing.
[5] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of [1] to [4], wherein voids are present inside the thermoplastic solid material.
[6] The method for producing a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of [1] to [5], wherein the thermoplastic solid is wax.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法によれば、容易に中子の圧力を制御することができ、中空形状の繊維強化プラスチック成形体を効率的かつ経済的に製造できる。 According to the method for producing a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention, the pressure of the core can be easily controlled, and a hollow-shaped fiber-reinforced plastic molded body can be efficiently and economically manufactured.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における加熱圧縮成形の一例を示した模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which showed an example of heat compression molding in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded article of this invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物としてのワックスを内包する繊維強化プラスチック成形体が得られた状態を示した模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which showed the state which showed the state which contained the wax as a thermoplastic solid substance in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded body of this invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において得られたワックスを内包する繊維強化プラスチック成形体にワックスを排出するための排出口を形成した状態を示した模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which showed the state which formed the discharge port for discharging the wax in the fiber reinforced plastic molded body containing the wax obtained by the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded body of this invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において得られたワックスを内包する繊維強化プラスチック成形体に形成された排出口を介してワックスを排出した後の状態を示した模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which showed the state after discharging the wax through the discharge port formed in the fiber reinforced plastic molded body containing the wax obtained in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded body of this invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物の形状の一例を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed an example of the shape of the thermoplastic solid substance in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded article of this invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物の形状の一例を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed an example of the shape of the thermoplastic solid substance in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded article of this invention. 本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法における熱可塑性の固形物の形状の一例を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed an example of the shape of the thermoplastic solid substance in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic molded article of this invention. 本発明の実施例および比較例における、中子の内圧の経時変化挙動を示したグラフである。It is a graph which showed the time-dependent change behavior of the internal pressure of a core in an Example and a comparative example of this invention.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、熱可塑性の固形物を含む中子の周囲に、熱硬化性樹脂と繊維とを含むプリプレグを配置した成形前駆体を、成形用金型により加熱圧縮成形した後、前記熱可塑性の固形物を排出することにより中空形状の繊維強化プラスチック成形体を得る方法である。 In the method for producing a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention, a molding precursor in which a prepreg containing a thermosetting resin and a fiber is arranged around a core containing a thermoplastic solid is heated by a molding mold. This is a method of obtaining a hollow fiber reinforced plastic molded body by discharging the thermoplastic solid substance after compression molding.

本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法によって得られる繊維強化プラスチック成形体は、繊維強化プラスチックからなる外層を有する中空形状の成形品である。
本発明で用いる熱可塑性の固形物は、中空形状や断面Ｕ字状等の繊維強化プラスチック成形体を製造する際に用いる中子としての機能を有するものである。また、本発明で用いる熱可塑性の固形物は、常温（２０℃）に代表される加熱加圧成形前の雰囲気温度下では可塑性を示さないが、加熱圧縮成型時には軟化又は溶融し、自由に変形する性質を持つ物質から構成されるものである。
この熱可塑性の固形物は、加熱圧縮成形後、例えば、成形体の熱変形温度以下、かつ熱可塑性の固形物の融点以上の温度とすることで、得られた成形体から容易に除去することができる。 The fiber-reinforced plastic molded body obtained by the method for producing a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention is a hollow molded product having an outer layer made of fiber-reinforced plastic.
The thermoplastic solid material used in the present invention has a function as a core used in producing a fiber-reinforced plastic molded product having a hollow shape or a U-shaped cross section. Further, the thermoplastic solid material used in the present invention does not show plasticity under the atmospheric temperature before heat pressure molding represented by normal temperature (20 ° C.), but softens or melts during heat compression molding and is freely deformed. It is composed of substances that have the property of plasticity.
This thermoplastic solid material can be easily removed from the obtained molded product after heat compression molding, for example, by setting the temperature below the heat distortion temperature of the molded product and above the melting point of the thermoplastic solid material. Can be done.

この熱可塑性の固形物を構成する物質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、スズ、インジウム等のような低融点金属、はんだ、ウッド合金、ローズ合金、リポヴィッツ合金、ニュートン合金等のような易融合金、低融点ガラス、ワックス等が挙げられる。これらの中でも、プリプレグの成形温度以下の融点を有することができるとともに、所望の形状への加工が容易であり、かつ密度が低く、上記の成形前駆体を軽量化できる点から、ワックスを使用することが好ましい。 Examples of the substance constituting this thermoplastic solid include thermoplastic resins such as polyolefins, polyvinyl chlorides, polystyrenes, polyvinyl acetates, polyurethanes and acrylic resins, low melting point metals such as tin and indium, and solders. Examples thereof include easy-fused gold such as wood alloys, rose alloys, Lipowitz alloys, Newton alloys, low melting point glass, waxes and the like. Among these, wax is used because it can have a melting point equal to or lower than the molding temperature of the prepreg, can be easily processed into a desired shape, has a low density, and can reduce the weight of the above-mentioned molding precursor. Is preferable.

このワックスとしては、パラフィンワックス等のような天然ワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス等のような合成ワックスを適宜選択して使用することができる。ワックスとしては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。ワックスとしては、比較的低温で溶けるロストワックス鋳造（ｌｏｓｔ－ｗａｘｃａｓｔｉｎｇ）用ワックスを使用することが好ましい。ロストワックス鋳造用ワックスを使用することにより、本発明の繊維強化プラスチック成形体の成形後のワックスの除去が容易となる傾向にある。
これらワックスは、その融点（Ｔｍ）が、プリプレグの成形温度（Ｔｆ）に対して、Ｔｆ－６０≦Ｔｍ≦Ｔｆの関係にあることが好ましい。融点Ｔｍが前記範囲内であれば、成形不良が生じることを抑制でき、外観に優れた繊維強化プラスチック成形体が得られる。融点Ｔｍを好ましくはＴｆ－６０以上、より好ましくはＴｆ－５０以上、さらに好ましくはＴｆ－４０以上とすることによって、加熱圧縮成形前にはワックスが軟化し難く、中子の形状が安定するため、加熱圧縮成形前にプリプレグにシワが生じて繊維強化プラスチック成形体の外観が低下することを抑制できる。融点Ｔｍを好ましくはＴｆ以下、より好ましくはＴｆ－１０以下、さらに好ましくはＴｆ－２０以下とすることによって、加熱圧縮成形時にワックスが溶融して中子の内圧が高まりやすく、成形不良を抑制しやすい。 As this wax, a natural wax such as paraffin wax or a synthetic wax such as Fischer-Tropsch wax or polyethylene wax can be appropriately selected and used. As the wax, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. As the wax, it is preferable to use a wax for lost-wax casting that melts at a relatively low temperature. By using the lost wax casting wax, it tends to be easy to remove the wax after molding the fiber-reinforced plastic molded product of the present invention.
It is preferable that the melting point (Tm) of these waxes has a relationship of Tf-60 ≦ Tm ≦ Tf with respect to the molding temperature (Tf) of the prepreg. When the melting point Tm is within the above range, it is possible to suppress the occurrence of molding defects, and a fiber-reinforced plastic molded product having an excellent appearance can be obtained. By setting the melting point Tm to Tf-60 or higher, more preferably Tf-50 or higher, still more preferably Tf-40 or higher, the wax is less likely to soften before heat compression molding, and the shape of the core is stabilized. It is possible to prevent the prepreg from being wrinkled before heat compression molding and deteriorating the appearance of the fiber-reinforced plastic molded product. By setting the melting point Tm to Tf or less, more preferably Tf-10 or less, still more preferably Tf-20 or less, the wax is likely to melt during heat compression molding and the internal pressure of the core is likely to increase, thereby suppressing molding defects. Cheap.

本発明に用いる熱可塑性の固形物を含む中子の体積は、成形後の中空形状の中空部の体積以下とすることが好ましい。繊維強化プラスチック成形体の成形前駆体を加熱圧縮する際に、熱可塑性の固形物が温度上昇により体積膨張して、中子の内圧が高まる。熱可塑性の固形物の体積膨張が大きく、中子の内圧が過大となって、成形不良が生じる可能性がある場合には、予め熱可塑性の固形物の体積を、成形後の中空形状の中空部の体積より小さくしておき、中子の内圧を制御する。熱可塑性の固形物の体積は、熱可塑性の固形物の各種材料選定や成形温度の条件により、適宜変更される。 The volume of the core containing the thermoplastic solid material used in the present invention is preferably equal to or less than the volume of the hollow portion having a hollow shape after molding. When the molding precursor of the fiber-reinforced plastic molded product is heated and compressed, the thermoplastic solid material expands in volume due to the temperature rise, and the internal pressure of the core increases. If the volume expansion of the thermoplastic solid is large and the internal pressure of the core becomes excessive, which may cause molding defects, the volume of the thermoplastic solid is preliminarily set to the hollow hollow shape after molding. Keep it smaller than the volume of the part to control the internal pressure of the core. The volume of the thermoplastic solid is appropriately changed depending on the selection of various materials for the thermoplastic solid and the conditions of the molding temperature.

熱可塑性の固形物の体積を小さくする方法としては、熱可塑性の固形物を粒状の樹脂あるいは粉状の樹脂とする方法、熱可塑性の固形物に、凹凸加工、穴開け加工および溝加工の少なくとも１つを施す方法、熱可塑性の固形物の内部に空隙を形成する方法が好ましい。これらの方法は、目的とする中子の内圧に応じて適宜選択される。また、熱可塑性の固形物の体積が、成形後の中空形状の中空部の体積と同じ場合であっても、熱可塑性の固形物の体積を小さくする方法を適用することにより、中子の内圧の上昇挙動を、前記の方法を適用しない場合と異なるようにすることが可能である。 As a method for reducing the volume of the thermoplastic solid material, a method of converting the thermoplastic solid material into a granular resin or a powdery resin, a method of processing the thermoplastic solid material into unevenness, drilling, and grooving at least. The method of applying one and the method of forming voids inside the thermoplastic solid matter are preferable. These methods are appropriately selected according to the internal pressure of the target core. Further, even if the volume of the thermoplastic solid is the same as the volume of the hollow portion of the hollow shape after molding, the internal pressure of the core is increased by applying the method of reducing the volume of the thermoplastic solid. It is possible to make the ascending behavior of the above method different from the case where the above method is not applied.

以下、本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法の一例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図の寸法等は一例であって、本発明は各図に示したものに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, an example of the method for manufacturing the fiber-reinforced plastic molded product of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions and the like of each figure are examples, and the present invention is not necessarily limited to those shown in each figure, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.

本実施形態の繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、下記の成形工程を有し、さらに、下記のワックス等に代表される熱可塑性の固形物の排出工程を有する。
本実施形態の繊維強化プラスチック成形体の製造方法では、熱可塑性の固形物としてワックスを使用する場合を例示する。また、本実施形態の繊維強化プラスチック成形体の製造方法では、中子が、ワックスと、ワックスを包囲するバリア層とからなる場合を例示する。
成形工程：図１に示すように、ワックス１をバリア層２内に収容した中子３の周囲にプリプレグ４を配置した成形前駆体５を、成形用金型１０によりワックス１の少なくとも一部を溶融させつつ加熱圧縮成形する。
熱可塑性の固形物の排出工程：図２Ａ～図２Ｃに示すように、成形工程後で得られた繊維強化プラスチック成形体６からワックス１を排出する。
この例は、パイプ等に用いられる四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を製造するものである。 The method for producing a fiber-reinforced plastic molded product of the present embodiment has the following molding steps, and further has the following steps of discharging thermoplastic solids typified by wax and the like.
In the method for producing a fiber-reinforced plastic molded product of the present embodiment, a case where wax is used as a thermoplastic solid substance is exemplified. Further, in the method for producing a fiber-reinforced plastic molded product of the present embodiment, a case where the core is composed of a wax and a barrier layer surrounding the wax is exemplified.
Molding step: As shown in FIG. 1, the molding precursor 5 in which the prepreg 4 is arranged around the core 3 in which the wax 1 is housed in the barrier layer 2 is subjected to at least a part of the wax 1 by the molding die 10. Heat compression molding while melting.
Thermoplastic solid matter discharge step: As shown in FIGS. 2A to 2C, the wax 1 is discharged from the fiber reinforced plastic molded body 6 obtained after the molding step.
This example is for manufacturing a square tubular fiber reinforced plastic molded body 6 used for a pipe or the like.

（成形工程）
図１は、成形用金型１０の長さ方向に対して垂直な方向に切断した断面図である。
本実施形態の成形工程では、まず、図１に示すように、ワックス１をバリア層２内に収容した中子３の周囲にプリプレグ４を配置した成形前駆体５を、成形用金型１０により加熱圧縮成形する。これにより、プリプレグ４が硬化して、図２Ａに示すように、中子３を内包する繊維強化プラスチック成形体６が得られる。なお、中子３の周囲にプリプレグ４を配置する際には、中子３の外面に添って（中子３の外形形状に添って）プリプレグ４を配置する。 (Molding process)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the molding die 10 cut in a direction perpendicular to the length direction.
In the molding step of the present embodiment, first, as shown in FIG. 1, the molding precursor 5 in which the prepreg 4 is arranged around the core 3 in which the wax 1 is housed in the barrier layer 2 is molded by the molding die 10. Heat compression molding. As a result, the prepreg 4 is cured, and as shown in FIG. 2A, a fiber-reinforced plastic molded body 6 containing the core 3 is obtained. When arranging the prepreg 4 around the core 3, the prepreg 4 is arranged along the outer surface of the core 3 (according to the outer shape of the core 3).

中子３を形成する方法は、特に限定されない。中子３を形成する方法としては、例えば、事前に型で所定の形状に成形したワックス１を、バリア層２を形成するフィルムで覆い、該フィルムの端部同士を接着するか熱融着してバリア層２を形成し、バリア層２内にワックス１を密封して中子３とする方法が挙げられる。また、シュリンクチューブ内に予め所定の形状に成形したワックス１を入れ、該シュリンクチューブを熱収縮させてワックス１に密着させるとともに、該シュリンクチューブの両端部を熱融着して密封することによりバリア層２を形成して、中子３とする方法を採用してもよい。シュリンクチューブを用いる方法は、バリア層２がワックス１の形状に添い易く、容易に密封できる点で有利である。また、所定の形状にブロー成形して得たバリア層２内にワックスを溶融させて充填し、バリア層２の開口部を熱融着して密封し、中子３を形成してもよい。
あるいは、バリア層２となる液体ゴムをワックス１の周囲全面に塗布し、その液体ゴムを乾燥させてバリア層２とし、中子３を形成してもよい。さらに別の方法として、液体ゴムをワックス１の周囲全面に塗布した後、その液体ゴムの塗布面に繊維補強材となる不織布を貼り付け、さらに不織布に液体ゴムを塗布して、液体ゴムと不織布からなるバリア層２を形成し、中子３を形成する方法を採用してもよい。 The method for forming the core 3 is not particularly limited. As a method for forming the core 3, for example, the wax 1 previously molded into a predetermined shape by a mold is covered with a film forming the barrier layer 2, and the ends of the film are bonded or heat-sealed. A method of forming the barrier layer 2 and sealing the wax 1 in the barrier layer 2 to form the core 3 can be mentioned. Further, the wax 1 molded into a predetermined shape is put in the shrink tube, the shrink tube is heat-shrinked to be brought into close contact with the wax 1, and both ends of the shrink tube are heat-sealed and sealed to form a barrier. A method of forming the layer 2 to form the core 3 may be adopted. The method using a shrink tube is advantageous in that the barrier layer 2 easily conforms to the shape of the wax 1 and can be easily sealed. Further, the wax may be melted and filled in the barrier layer 2 obtained by blow molding into a predetermined shape, and the opening of the barrier layer 2 may be heat-sealed and sealed to form the core 3.
Alternatively, the liquid rubber to be the barrier layer 2 may be applied to the entire periphery of the wax 1 and the liquid rubber may be dried to form the barrier layer 2 to form the core 3. As yet another method, after applying the liquid rubber to the entire circumference of the wax 1, a non-woven fabric serving as a fiber reinforcing material is attached to the coated surface of the liquid rubber, and then the liquid rubber is applied to the non-woven fabric to obtain the liquid rubber and the non-woven fabric. A method of forming the barrier layer 2 made of the material and forming the core 3 may be adopted.

プリプレグ４は、繊維と熱硬化性樹脂とを含む成形用複合材料である。プリプレグ４としては、例えば、繊維を一方向に引き揃えたＵＤ（ｕｎｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）材、繊維を製織したクロス材、繊維からなる不織布や繊維をチョップしたＳＭＣ（ｓｈｅｅｔｍｏｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄ）等の繊維強化材に、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のプリプレグが挙げられる。
繊維としては、特に限定されず、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維等が挙げられる。これらのうち、繊維強化プラスチック成形体６に求められる形状安定性、機械的強度等の性能が発現し易いという観点から、炭素繊維が好ましい。繊維としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Prepreg 4 is a molding composite material containing fibers and a thermosetting resin. Examples of the prepreg 4 include a UD (uni-directional) material in which fibers are aligned in one direction, a cloth material in which fibers are woven, a non-woven fabric made of fibers, and a fiber reinforced material such as SMC (sheet molding compound) in which fibers are chopped. Examples thereof include a sheet-shaped prepreg impregnated with an uncured thermosetting resin.
The fiber is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, and metal fiber. Of these, carbon fiber is preferable from the viewpoint of easily exhibiting performance such as shape stability and mechanical strength required for the fiber-reinforced plastic molded body 6. As the fiber, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、フェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 The thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resin, urea resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester, polyurethane, and phenol resin. As the thermosetting resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

また、プリプレグ４全質量に対する熱硬化性樹脂の含有量（以下、「樹脂含有量」という）は、１５～５０質量％が好ましく、２０～４５質量％がより好ましく、２５～４０質量％がさらに好ましい。樹脂含有量が、１５質量％以上であれば、繊維と熱硬化性樹脂との接着性を充分に確保することができる。一方、樹脂含有量が、５０質量％以下であれば、繊維強化プラスチック成形体６の難燃性がより向上する。 The content of the thermosetting resin (hereinafter referred to as "resin content") with respect to the total mass of the prepreg 4 is preferably 15 to 50% by mass, more preferably 20 to 45% by mass, and further preferably 25 to 40% by mass. preferable. When the resin content is 15% by mass or more, the adhesiveness between the fiber and the thermosetting resin can be sufficiently ensured. On the other hand, when the resin content is 50% by mass or less, the flame retardancy of the fiber reinforced plastic molded body 6 is further improved.

プリプレグ４は、必要に応じて、繊維及び熱硬化性樹脂以外の任意成分（添加剤）を含んでいてもよい。そのような任意成分の例としては、例えば、難燃剤（例えば、リン含有エポキシ樹脂や赤燐、ホスファゼン化合物、リン酸塩類、リン酸エステル類等）、シリコーンオイル、湿潤分散剤、消泡剤、脱泡剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン類等の離型剤、結晶質シリカ、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム等の粉体やガラス繊維、炭素繊維等の無機充填剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
また、プリプレグ４全質量に対する任意成分の含有量は、０～２５質量％が好ましく、１～２０質量％がより好ましく、１～１５質量％がさらに好ましい。 The prepreg 4 may contain an optional component (additive) other than the fiber and the thermosetting resin, if necessary. Examples of such optional components include flame retardants (eg, phosphorus-containing epoxy resins, red phosphorus, phosphazene compounds, phosphates, phosphate esters, etc.), silicone oils, wet dispersants, defoaming agents, etc. Defoaming agents, natural waxes, synthetic waxes, metal salts of linear fatty acids, acid amides, esters, demolding agents such as paraffins, crystalline silica, molten silica, calcium silicate, alumina, calcium carbonate, talc. , Powders such as barium sulfate, glass fibers, inorganic fillers such as carbon fibers, colorants such as carbon black and red iron oxide, silane coupling agents and the like.
The content of the optional component with respect to the total mass of prepreg 4 is preferably 0 to 25% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and even more preferably 1 to 15% by mass.

成形前駆体５の形態は、特に限定されず、例えば、２枚のシート状のプリプレグ４で中子３全体を包み込むように配置した形態が挙げられる。 The form of the molding precursor 5 is not particularly limited, and examples thereof include a form in which two sheet-shaped prepregs 4 are arranged so as to wrap the entire core 3.

この例の成形用金型１０は、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を製造するためのものであり、下型１２と上型１４とを備える。下型１２の上面側には凹部１２ａが形成されている。上型１４の下面側には、下型１２の凹部１２ａに嵌まり込む凸部１４ａが形成されている。成形用金型１０においては、下型１２と上型１４とを近接させて型締めすることで、内部に目的の繊維強化プラスチック成形体６の形状と相補的な形状のキャビティ（凹部１２ａと凸部１４ａによって形成される空間）が形成される。 The molding die 10 of this example is for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body 6 having a square cylinder shape, and includes a lower die 12 and an upper die 14. A recess 12a is formed on the upper surface side of the lower mold 12. On the lower surface side of the upper mold 14, a convex portion 14a that fits into the concave portion 12a of the lower mold 12 is formed. In the molding die 10, the lower die 12 and the upper die 14 are brought close to each other and molded to form a cavity (concave portion 12a and convex) having a shape complementary to the shape of the target fiber reinforced plastic molded body 6 inside. The space formed by the portion 14a) is formed.

成形用金型１０は開閉機構を備えていれば充分であり、高圧プレス機を採用していなくてもよい。つまり、下型１２と上型１４とを互いに近接させて型締めした段階では、成形前駆体５にかかる圧力は必ずしも充分に高くなくてもよい。型締めの段階で成形前駆体５にかかる圧力が不充分であっても、後述するように加熱圧縮成形時にワックス１が溶融して中子３の内圧が高まることで、成形前駆体５に充分な圧力がかかる。そのため、成形不良が起きることを抑制でき、寸法精度の高い繊維強化プラスチック成形体６が得られる。 It suffices if the molding die 10 is provided with an opening / closing mechanism, and a high-pressure press machine may not be adopted. That is, at the stage where the lower mold 12 and the upper mold 14 are brought close to each other and molded, the pressure applied to the molding precursor 5 does not necessarily have to be sufficiently high. Even if the pressure applied to the molding precursor 5 at the mold clamping stage is insufficient, the wax 1 melts during heat compression molding and the internal pressure of the core 3 increases, which is sufficient for the molding precursor 5, as described later. Pressure is applied. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of molding defects, and a fiber reinforced plastic molded body 6 with high dimensional accuracy can be obtained.

成形前駆体５を成形用金型１０で加熱圧縮成形する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。中子３の周囲にプリプレグ４を配置して成形前駆体５を形成した後、成形前駆体５を、室温にて成形用金型１０のキャビティ形状と略同じ形状に予備賦形して、プリフォームとする。次いで、予め加熱した成形用金型１０の下型１２の凹部１２ａ内に成形前駆体５（プリフォーム）を載置し、成形用金型１０を型締めして加熱圧縮成形し、プリプレグ４を硬化させる。 Examples of the method for heat-compressing the molding precursor 5 with the molding die 10 include the following methods. After arranging the prepreg 4 around the core 3 to form the molding precursor 5, the molding precursor 5 is preformed at room temperature into substantially the same shape as the cavity shape of the molding die 10. It will be reformed. Next, the molding precursor 5 (preform) is placed in the recess 12a of the lower mold 12 of the preheated molding die 10, the molding die 10 is molded and heat-compressed, and the prepreg 4 is formed. Cure.

なお、加熱圧縮成形方法は、前記方法に限定されない。例えば、以下のＲＴＭ（レジントランスファー成形）法を採用してもよい。具体的には、中子３の周囲に、プリプレグの代わりに、熱硬化性樹脂を含浸していない繊維強化材（ファブリック）を配置し、下型１２の凹部１２ａ内に中子３と繊維強化材を載置し、成形用金型１０を型締めする。次いで、成形用金型１０内に未硬化の熱硬化性樹脂を注入し、繊維強化材に熱硬化性樹脂を含浸させた後、成形用金型１０を加熱硬化して成形体６を得る。 The heat compression molding method is not limited to the above method. For example, the following RTM (resin transfer molding) method may be adopted. Specifically, a fiber reinforced material (fabric) not impregnated with a thermosetting resin is placed around the core 3 instead of the prepreg, and the core 3 and the fiber reinforced are placed in the recess 12a of the lower die 12. The material is placed and the molding die 10 is molded. Next, an uncured thermosetting resin is injected into the molding die 10, the fiber reinforcing material is impregnated with the thermosetting resin, and then the molding die 10 is heat-cured to obtain a molded body 6.

本発明においては、成形温度以下で溶融する熱可塑性の固形物を中子に使用することが好ましい。このようにすれば、中子においてバリア層内に収容した熱可塑性の固形物の少なくとも一部を溶融させつつ成形前駆体を加熱圧縮成形することができる。
この例では、成形用金型１０の熱がプリプレグ４に伝わり、さらにバリア層２を介してワックス１にも伝わることで、ワックス１の少なくとも一部が溶融する。 In the present invention, it is preferable to use a thermoplastic solid substance that melts at a molding temperature or lower as the core. In this way, the molding precursor can be heat-compressed while melting at least a part of the thermoplastic solid material contained in the barrier layer in the core.
In this example, the heat of the molding die 10 is transferred to the prepreg 4, and further transferred to the wax 1 via the barrier layer 2, so that at least a part of the wax 1 is melted.

ワックス１は加熱により膨張し、さらに溶融時に大きく膨張するため、加熱圧縮成形時には中子３の内圧が高まる。また、バリア層２内で溶融状態となったワックス１は流動するため、中子３全体で内圧が均一になる。中子３の内圧が均一になることで、加熱圧縮成形において、プリプレグ４には成形用金型１０の下型１２と上型１４とを閉じる上下方向以外の方向にも圧力が均一にかかる。 Since the wax 1 expands by heating and further expands greatly when melted, the internal pressure of the core 3 increases during heat compression molding. Further, since the wax 1 in the molten state flows in the barrier layer 2, the internal pressure becomes uniform in the entire core 3. Since the internal pressure of the core 3 becomes uniform, in the heat compression molding, the pressure is uniformly applied to the prepreg 4 in directions other than the vertical direction in which the lower mold 12 and the upper mold 14 of the molding die 10 are closed.

中子３ではワックス１がバリア層２に収容されているため、溶融したワックス１がプリプレグ４の外側に漏れ出すことが抑制されている。また、バリア層２は可撓性を有し伸延できるため、ワックス１の流動に伴う中子３の外形形状の変形を許容できる。そのため、ワックス１の膨張により内圧が高まると中子３が広がる。これにより、仮に中子３とその周囲に配置したプリプレグ４との間に空隙が形成されていても、中子３の変形によって該空隙が埋められる。また、成形用金型１０内の隅部において成形面とプリプレグ４との間に空隙が形成されていたとしても、中子３の変形（膨張）に伴ってプリプレグ４が成形面に押し付けられることで該空隙が埋められる。このように、プリプレグ４が中子３と成形用金型１０の成形面に隙間なくしっかりと密着するため、成形不良が生じることが抑制される。これにより、特に立ち面の曲がりやシワ、ボイド等が生じ難くなり、所定の肉厚を有する寸法精度の高い繊維強化プラスチック成形体６が得られる。角部が直角の繊維強化プラスチック成形体６を製造する場合も、成形用金型１０の隅部にプリプレグ４が充分に満たされ、該角部が成形用金型１０の成形面に沿って高い精度で直角になる。 In the core 3, since the wax 1 is contained in the barrier layer 2, the molten wax 1 is suppressed from leaking to the outside of the prepreg 4. Further, since the barrier layer 2 is flexible and can be stretched, it is possible to allow the deformation of the outer shape of the core 3 due to the flow of the wax 1. Therefore, when the internal pressure increases due to the expansion of the wax 1, the core 3 expands. As a result, even if a gap is formed between the core 3 and the prepreg 4 arranged around the core 3, the gap is filled by the deformation of the core 3. Further, even if a gap is formed between the molding surface and the prepreg 4 at the corner of the molding die 10, the prepreg 4 is pressed against the molding surface as the core 3 is deformed (expanded). The void is filled with. In this way, the prepreg 4 firmly adheres to the molding surface of the core 3 and the molding die 10 without any gaps, so that molding defects are suppressed. As a result, bending, wrinkles, voids, etc. of the standing surface are less likely to occur, and a fiber-reinforced plastic molded body 6 having a predetermined wall thickness and high dimensional accuracy can be obtained. Also in the case of manufacturing a fiber reinforced plastic molded body 6 having right corners, the corners of the molding die 10 are sufficiently filled with the prepreg 4, and the corners are high along the molding surface of the molding die 10. It becomes a right angle with accuracy.

加熱圧縮成形時に、成形用金型１０の型締め圧力よりもワックス１の膨張に起因する中子３の内圧が大きくなり過ぎると、成形用金型１０が開くことになる。また、中子３の内圧が過大になるとバリア層２の破損や、プリプレグ４の繊維の目開きの原因となり、成形不良につながる。その対策として、予めワックス１の体積を、成形後の中空形状の中空部の体積より小さくしておき、体積膨張による中子３の内圧を制御する。予め小さくしておくワックス１の体積は、成形時に膨張したワックス１の体積と中空部の体積が同等になるようにしておくことが好ましい。 At the time of heat compression molding, if the internal pressure of the core 3 due to the expansion of the wax 1 becomes too large as the mold clamping pressure of the molding die 10, the molding die 10 will open. Further, if the internal pressure of the core 3 becomes excessive, the barrier layer 2 may be damaged or the fibers of the prepreg 4 may be opened, leading to molding defects. As a countermeasure, the volume of the wax 1 is set to be smaller than the volume of the hollow portion having a hollow shape after molding in advance, and the internal pressure of the core 3 due to the volume expansion is controlled. It is preferable that the volume of the wax 1 to be reduced in advance is such that the volume of the wax 1 expanded at the time of molding and the volume of the hollow portion are equal to each other.

図３には、ワックス１の体積を減らす方法の一つとして、直方体状のワックス１に穴開け加工を施した例を示す。ここでは、ワックス１に、その高さ方向（下型１２と上型１４とを閉じる上下方向）に貫通する２つの貫通穴１ａを、ワックス１の縦方向（ワックス１の上面１ｂおよび下面１ｃの長辺方向）に等間隔に形成した場合を示す。貫通穴１ａは、ワックス１の上面１ｂおよび下面１ｃに開口部を有する。また、貫通穴１ａの開口部は、ワックス１の上面１ｂおよび下面１ｃにて、等間隔に配置されている。この例では、成形時の加熱により、表層から溶融したワックス１は、貫通穴１ａに流れ込み、ワックス１が中実の場合と比較して中子３の内部におけるワックス１の体積が減るため、中子３の内圧の上昇が抑制される。また、貫通穴１ａの直径、数、深さ等を適宜調整することにより、中子３の内圧の上昇挙動を制御することが可能になる。 FIG. 3 shows an example in which a rectangular parallelepiped wax 1 is drilled as one of the methods for reducing the volume of the wax 1. Here, the wax 1 is provided with two through holes 1a penetrating in the height direction (vertical direction in which the lower mold 12 and the upper mold 14 are closed) in the vertical direction of the wax 1 (upper surface 1b and lower surface 1c of the wax 1). The case where they are formed at equal intervals in the long side direction) is shown. The through hole 1a has openings in the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1. Further, the openings of the through holes 1a are arranged at equal intervals on the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1. In this example, the wax 1 melted from the surface layer due to heating during molding flows into the through hole 1a, and the volume of the wax 1 inside the core 3 is reduced as compared with the case where the wax 1 is solid. The increase in the internal pressure of the child 3 is suppressed. Further, by appropriately adjusting the diameter, number, depth, etc. of the through holes 1a, it becomes possible to control the rising behavior of the internal pressure of the core 3.

図４には、ワックス１の体積を減らす方法の一つとして、直方体状のワックス１の表層に溝加工を施した例を示す。ここでは、ワックス１の表層（上面１ｂ側の層）に、ワックス１の縦方向（ワックス１の上面１ｂおよび下面１ｃの長辺方向）の全長に延在する２つの溝１ｄを、ワックス１の横方向（ワックス１の上面１ｂおよび下面１ｃの短辺方向）に等間隔に形成した場合を示す。溝１ｄは、ワックス１の縦方向と垂直な断面において、上面１ｂから下面１ｃ側に窪む凹状をなしている。この例では、成形時の加熱により、表層から溶融したワックス１は、溝１ｄに流れ込み、ワックス１が中実の場合と比較して中子３の内部におけるワックス１の体積が減るため、成形開始初期の中子３の内圧の上昇を抑えることができる。溝１ｄの形状、大きさ（幅、深さ）、数等を適宜調整することにより、中子３の内圧の上昇挙動を制御することが可能になる。 FIG. 4 shows an example in which the surface layer of the rectangular parallelepiped wax 1 is grooved as one of the methods for reducing the volume of the wax 1. Here, on the surface layer of the wax 1 (the layer on the upper surface 1b side), two grooves 1d extending in the vertical direction of the wax 1 (the long side direction of the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1) are formed in the wax 1. The case where the wax 1 is formed at equal intervals in the lateral direction (the short side direction of the upper surface 1b and the lower surface 1c of the wax 1) is shown. The groove 1d has a concave shape that is recessed from the upper surface 1b to the lower surface 1c in a cross section perpendicular to the vertical direction of the wax 1. In this example, the wax 1 melted from the surface layer due to heating during molding flows into the groove 1d, and the volume of the wax 1 inside the core 3 is reduced as compared with the case where the wax 1 is solid, so that the molding is started. It is possible to suppress an increase in the internal pressure of the initial core 3. By appropriately adjusting the shape, size (width, depth), number, etc. of the groove 1d, it becomes possible to control the rising behavior of the internal pressure of the core 3.

図５には、ワックス１の体積を減らす方法の一つとして、直方体状のワックス１の内部に空間１ｅを形成した例を示す。ここでは、ワックス１の内部に空間１ｅを形成した場合を示す。空間１ｅは直方体状をなしている。この例では、成形時の加熱により、ワックス１の溶融が進んだ際、ワックス１が中実の場合と比較して中子３の内部におけるワックス１の体積が減るため、中子３の内圧の上昇を抑えることができる。空間１ｅの位置、形状、大きさ、数等を適宜調整することにより、中子３の内圧の上昇挙動を制御することが可能になる。 FIG. 5 shows an example in which a space 1e is formed inside the rectangular parallelepiped wax 1 as one of the methods for reducing the volume of the wax 1. Here, the case where the space 1e is formed inside the wax 1 is shown. Space 1e has a rectangular parallelepiped shape. In this example, when the wax 1 is melted by heating during molding, the volume of the wax 1 inside the core 3 is reduced as compared with the case where the wax 1 is solid, so that the internal pressure of the core 3 is reduced. The rise can be suppressed. By appropriately adjusting the position, shape, size, number, etc. of the space 1e, it becomes possible to control the rising behavior of the internal pressure of the core 3.

加熱圧縮成形においては、ワックス１の一部のみを溶融させてもよく、全体を溶融させてもよい。ワックス１は、成形用金型１０からの熱伝導により溶融する。ワックス１は熱伝導率が低いため、特に中子３の容積が大きく、成形時間が短い場合には、ワックス１の表層のみが溶融する。
加熱圧縮成形における成形サイクルを向上させるには、プリプレグ４を効率良く加熱する必要がある。中子３のワックス１を溶融させるために熱が消費されるほど、プリプレグ４の温度を上げるのに時間を要する。成形サイクルの向上の点では、加熱圧縮成形においてワックス１の表層のみを溶融させることが好ましい。また、ワックス１の表層のみを溶融させる場合は、仮に溶融したワックス１がバリア層２から漏れ出すことがあったとしも、溶融している量が少量である。よって、成形用金型１０から漏れ出したワックス１は急激に冷却されて固化するため、ワックス１の漏れ出しによる悪影響を最小限にできる。 In the heat compression molding, only a part of the wax 1 may be melted, or the whole may be melted. The wax 1 is melted by heat conduction from the molding die 10. Since the wax 1 has a low thermal conductivity, only the surface layer of the wax 1 melts, especially when the volume of the core 3 is large and the molding time is short.
In order to improve the molding cycle in heat compression molding, it is necessary to efficiently heat the prepreg 4. The more heat is consumed to melt the wax 1 of the core 3, the longer it takes to raise the temperature of the prepreg 4. From the viewpoint of improving the molding cycle, it is preferable to melt only the surface layer of the wax 1 in the heat compression molding. Further, when only the surface layer of the wax 1 is melted, even if the melted wax 1 may leak from the barrier layer 2, the melted amount is small. Therefore, the wax 1 leaking from the molding die 10 is rapidly cooled and solidified, so that the adverse effect of the leakage of the wax 1 can be minimized.

（熱可塑性の固形物の排出工程）
成形工程後で得られた繊維強化プラスチック成形体６からワックス１を排出する。ワックス１を排出する方法としては、加熱圧縮成形後において、繊維強化プラスチック成形体６の熱変形温度以下、かつワックス１の融点以上の温度で、ワックス１を繊維強化プラスチック成形体６の外部に排出する方法が好ましい。具体的には、ワックス１の融点＋２０度以上の温度にすれば、排出が促進されるため好ましい。
具体的には、例えば、図２Ｂに示すように、繊維強化プラスチック成形体６に排出孔７を形成した後、繊維強化プラスチック成形体６を、その熱変形温度以下で、かつワックス１の融点以上に加熱する。これにより、図２Ｃに示すように、溶融したワックス１が排出孔７から繊維強化プラスチック成形体６の外部に排出される。ワックス１を溶融させることで排出孔７が小径であっても、ワックス１を排出させることができる。 (The process of discharging thermoplastic solids)
Wax 1 is discharged from the fiber-reinforced plastic molded body 6 obtained after the molding step. As a method of discharging the wax 1, after heat compression molding, the wax 1 is discharged to the outside of the fiber reinforced plastic molded body 6 at a temperature equal to or lower than the heat distortion temperature of the fiber reinforced plastic molded body 6 and higher than the melting point of the wax 1. The method of doing is preferable. Specifically, it is preferable to set the temperature to the melting point of wax 1 + 20 ° C. or higher because the discharge is promoted.
Specifically, for example, as shown in FIG. 2B, after forming the discharge holes 7 in the fiber-reinforced plastic molded body 6, the fiber-reinforced plastic molded body 6 is placed below its heat distortion temperature and above the melting point of wax 1. Heat to. As a result, as shown in FIG. 2C, the melted wax 1 is discharged from the discharge hole 7 to the outside of the fiber reinforced plastic molded body 6. By melting the wax 1, the wax 1 can be discharged even if the discharge hole 7 has a small diameter.

繊維強化プラスチック成形体６に排出孔７を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、ドリル加工、ホールソー加工等が挙げられる。
中子３及び繊維強化プラスチック成形体６を加熱する方法としては、特に限定されず、例えば、オーブン加熱、赤外線加熱等が挙げられる。 The method for forming the discharge hole 7 in the fiber-reinforced plastic molded body 6 is not particularly limited, and examples thereof include drilling and hole sawing.
The method for heating the core 3 and the fiber-reinforced plastic molded body 6 is not particularly limited, and examples thereof include oven heating and infrared heating.

この例のように長尺な繊維強化プラスチック成形体６の場合には、製品の品質に悪影響がない範囲で、繊維強化プラスチック成形体６に排出孔７に加えてエアブロー孔をさらに設け、エアブロー孔を通じてエアブローを行って排出孔７からのワックス１の排出を促進してもよい。また、中子３内に予め紐を配置しておき、ワックス１の排出時に紐を引き出すことにより、ワックス１の排出を促すこともできる。
繊維強化プラスチック成形体６内のバリア層２は、必要に応じて引き出してもよく、そのまま繊維強化プラスチック成形体６内に残してもよい。 In the case of a long fiber-reinforced plastic molded body 6 as in this example, the fiber-reinforced plastic molded body 6 is further provided with an air blow hole in addition to the discharge hole 7 to the extent that the quality of the product is not adversely affected. Air blow may be performed through the air blow to promote the discharge of the wax 1 from the discharge hole 7. Further, it is also possible to promote the discharge of the wax 1 by arranging the string in the core 3 in advance and pulling out the string when the wax 1 is discharged.
The barrier layer 2 in the fiber-reinforced plastic molded body 6 may be pulled out as needed, or may be left as it is in the fiber-reinforced plastic molded body 6.

以上説明した本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法においては、ワックス等に代表される熱可塑性の固形物を含む中子を用いて加熱圧縮成形を行う。圧縮成形時に熱可塑性の固形物の少なくとも一部を溶融させることにより、中子の内圧を充分に高めることができるため、中子とプリプレグの間や、プリプレグと成形用金型の成形面の間に空隙が存在した状態でプリプレグの硬化が進行することを抑制できる。また、熱可塑性の固形物を含む中子の体積を、成形後の中空形状の中空部の体積以下とすることにより、中子の内圧を制御することができる。加熱圧縮成形前には熱可塑性の固形物が軟化し難く中子の形状が安定するため、加熱圧縮成形前にプリプレグにシワが生じることは少なく、繊維強化プラスチック成形体にもシワができることを抑制できる。このように、大型の繊維強化プラスチック成形体であっても成形不良が生じることを抑制でき、外観に優れた中空形状の繊維強化プラスチック成形体を効率的かつ経済的に製造することができる。 In the method for producing a fiber-reinforced plastic molded product of the present invention described above, heat compression molding is performed using a core containing a thermoplastic solid material typified by wax or the like. By melting at least a part of the thermoplastic solid during compression molding, the internal pressure of the core can be sufficiently increased, so that between the core and the prepreg or between the prepreg and the molding surface of the molding die. It is possible to suppress the progress of curing of the prepreg in the presence of voids in the prepreg. Further, the internal pressure of the core can be controlled by setting the volume of the core containing the thermoplastic solid material to be equal to or less than the volume of the hollow portion having a hollow shape after molding. Since the thermoplastic solid is hard to soften and the shape of the core is stable before heat compression molding, wrinkles are less likely to occur on the prepreg before heat compression molding, and wrinkles are suppressed even on the fiber reinforced plastic molded body. can. As described above, it is possible to suppress the occurrence of molding defects even in a large-sized fiber-reinforced plastic molded product, and it is possible to efficiently and economically manufacture a hollow-shaped fiber-reinforced plastic molded product having an excellent appearance.

なお、本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法は、前記した方法には限定されない。例えば、前記した方法は、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体を製造する方法であったが、断面Ｕ字状の繊維強化プラスチック成形体を製造する方法であってもよい。この場合は、中子の一部が露出し、それ以外の部分がプリプレグで覆われた成形前駆体を形成し、中子の一部が成形用金型の成形面に接する状態で加熱圧縮成形を行う。また、ワックス等に代表される熱可塑性の固形物の排出においては、繊維強化プラスチック成形体に排出孔を設ける必要はない。 The method for producing the fiber-reinforced plastic molded product of the present invention is not limited to the above-mentioned method. For example, the above-mentioned method is a method of manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body having a square cylinder shape, but may be a method of manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body having a U-shaped cross section. In this case, heat compression molding is performed in a state where a part of the core is exposed, the other part forms a molding precursor covered with a prepreg, and a part of the core is in contact with the molding surface of the molding die. I do. Further, when discharging a thermoplastic solid material typified by wax or the like, it is not necessary to provide a discharge hole in the fiber reinforced plastic molded body.

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。 Hereinafter, the present invention will be further described by way of examples, but the present invention is not limited to the following description.

［中子の内圧、ワックスの表面温度及び中心温度］
加熱圧縮成形における中子の内圧は、下金型端面と面位置が同じになるように圧電圧力センサーを取り付け、測定した。また、中子内のワックスの表面温度及び中心温度は、熱電対により測定した。 [Internal pressure of core, surface temperature and center temperature of wax]
The internal pressure of the core in heat compression molding was measured by attaching a piezoelectric pressure sensor so that the surface position was the same as the end face of the lower mold. The surface temperature and the center temperature of the wax in the core were measured by a thermocouple.

［実施例１］
ワックス１として合成ワックス（製品名「Ｆｉｌｅ－Ａ－ＷａｘＧｒｅｅｎ」、ＦｒｅｅｍａｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ＆ＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ社製、融点Ｔｍ：１１７℃、密度：０．９ｇ／ｃｍ^３）を用い、このワックス１をポリオレフィン製のシュリンクチューブ（厚み：１５μｍ；融点Ｔｂ：１４５℃）内に入れ、該シュリンクチューブを熱収縮させてワックス１に密着させるとともに、該シュリンクチューブの両端部を熱融着して密封することにより、シュリンクチューブからなるバリア層２を形成して中子３を作製した。
ワックス１の形状を、縦１００ｍｍ、横５０ｍｍ、高さ２４ｍｍの直方体とした。また、図３と同様の向きに、ワックス１に直径６ｍｍの貫通穴１ａを均等な間隔で１８カ所形成した。これにより、穴開け加工前に対して、ワックス１の重量を１０％程度減らした。
次いで、プリプレグ４として、炭素繊維からなる繊維強化材にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグ（三菱レイヨン社製、製品名「ＴＲ３１１０３６０ＧＭＰ」；樹脂含有率：４０質量％）を用い、該プリプレグ２枚を中子３の周囲全体を覆うように配置した後、成形用金型１０のキャビティ形状と略同形状に、室温にて予備賦形して成形前駆体５（プリフォーム）を得た。
次いで、成形用金型１０の下型１２の凹部１２ａ内に成形前駆体５を配置して成形用金型１０を型締めした。型締めから型開きまでの平均成形温度を１４０℃、成形時間を５分として加熱圧縮成形を実施して、中子３を内包する繊維強化プラスチック成形体６を作製した。
次いで、ドリル加工により、繊維強化プラスチック成形体６にワックス排出用の排出孔７（直径：１０ｍｍ）を形成した。
次いで、オーブン加熱により中子３及び繊維強化プラスチック成形体６を１３０℃に加熱し、ワックス１を溶融させて排出孔７から排出し、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を得た。 [Example 1]
A synthetic wax (product name "File-A-Wax Green", manufactured by Freeman Manufacturing & Supply Company, melting point Tm: 117 ° C., density: 0.9 g / cm ³ ) was used as the wax 1, and the wax 1 was made of polyolefin. It is placed in a shrink tube (thickness: 15 μm; melting point Tb: 145 ° C.), and the shrink tube is heat-shrinked to be brought into close contact with wax 1, and both ends of the shrink tube are heat-sealed and sealed to shrink. A barrier layer 2 made of a tube was formed to prepare a core 3.
The shape of the wax 1 was a rectangular parallelepiped having a length of 100 mm, a width of 50 mm, and a height of 24 mm. Further, in the same direction as in FIG. 3, 18 through holes 1a having a diameter of 6 mm were formed in the wax 1 at equal intervals. As a result, the weight of the wax 1 was reduced by about 10% as compared with that before the drilling process.
Next, as the prepreg 4, a prepreg (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., product name "TR3110 360 GMP"; resin content: 40% by mass) in which a fiber reinforced material made of carbon fiber was impregnated with an epoxy resin was used, and two prepregs were used. After arranging so as to cover the entire circumference of the child 3, the molding precursor 5 (preform) was obtained by preforming at room temperature into substantially the same shape as the cavity of the molding mold 10.
Next, the molding precursor 5 was placed in the recess 12a of the lower mold 12 of the molding die 10, and the molding die 10 was molded. Heat compression molding was carried out with an average molding temperature of 140 ° C. from mold clamping to mold opening and a molding time of 5 minutes to prepare a fiber-reinforced plastic molded body 6 containing a core 3.
Next, a discharge hole 7 (diameter: 10 mm) for discharging wax was formed in the fiber-reinforced plastic molded body 6 by drilling.
Next, the core 3 and the fiber-reinforced plastic molded body 6 were heated to 130 ° C. by heating in an oven to melt the wax 1 and discharge it from the discharge hole 7 to obtain a square tubular fiber-reinforced plastic molded body 6.

［実施例２］
ワックス１の形状を、縦１００ｍｍ、横５０ｍｍ、高さ２４ｍｍの直方体の上面１ｂおよび下面１ｃに、図４と同様の向きに、幅５ｍｍ、深さ４ｍｍの溝１ｄを均等な間隔で３つずつ形成したものとした。これにより、溝加工前に対して、ワックス１の重量を１０％程度減らしたこと以外は実施例１と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を得た。 [Example 2]
The shape of the wax 1 is formed on the upper surface 1b and the lower surface 1c of a rectangular parallelepiped having a length of 100 mm, a width of 50 mm, and a height of 24 mm, and three grooves 1d having a width of 5 mm and a depth of 4 mm are formed at equal intervals in the same direction as in FIG. It was formed. As a result, a square tubular fiber-reinforced plastic molded body 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the weight of the wax 1 was reduced by about 10% as compared with that before grooving.

［実施例３］
ワックス１を、次のように形成した。縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、高さ２４ｍｍの直方体のワックスに、その側面から中心部に向かい、かつ直方体の上面および下面と平行に、縦３０ｍｍ、横２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの穴を形成し、穴開け加工前に対して、１０％程度重量を減らした、中空形状のワックスを２つ用意した。次いで、その中空形状のワックスにおける穴を形成した面（穴の開口部が存在する面）同士を溶着させて、図５に示すような、内部に空間１ｅを有するワックス１を形成した。このワックス１を使用したこと以外は実施例１と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を得た。 [Example 3]
Wax 1 was formed as follows. A hole of 30 mm in length, 20 mm in width, and 10 mm in height is formed in a rectangular parallelepiped wax having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a height of 24 mm from the side surface toward the center and parallel to the upper surface and the lower surface of the rectangular parallelepiped. Two hollow waxes were prepared, which were reduced in weight by about 10% compared to before processing. Next, the surfaces of the hollow wax in which the holes were formed (the surfaces in which the openings of the holes exist) were welded to each other to form the wax 1 having the space 1e inside as shown in FIG. A square tubular fiber-reinforced plastic molded product 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the wax 1 was used.

［実施例４］
ワックス１に形成する貫通穴１ａの数を９カ所とし、穴開け加工前に対して、ワックス１の重量を５％程度減らしたこと以外は実施例１と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を得た。 [Example 4]
The number of through holes 1a formed in the wax 1 is set to 9, and the weight of the wax 1 is reduced by about 5% compared to before the drilling process. A plastic molded body 6 was obtained.

［比較例１］
ワックス１の形状を、縦１００ｍｍ、横５０ｍｍ、高さ２４ｍｍの中実な直方体としたこと以外は実施例１と同様にして、四角筒状の繊維強化プラスチック成形体６を得た。 [Comparative Example 1]
A square tubular fiber-reinforced plastic molded body 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the shape of the wax 1 was a solid rectangular parallelepiped having a length of 100 mm, a width of 50 mm, and a height of 24 mm.

図６に型締めから型開きまでの成形時間５分間における、中子の内圧の経時変化挙動を示した。縦軸は、成形開始の金型を閉じた際の圧力を初期圧力として、測定圧力を初期圧力で割った値を示している。各実施例、比較例を比較したところ、比較例１に対し、実施例１～４のいずれの場合も、緩やかな上昇カーブとなった。また、実施例４は、実施例１と比較例１の間の上昇挙動を示し、中子の内圧の上昇挙動を制御することができた。 FIG. 6 shows the temporal change behavior of the internal pressure of the core during the molding time of 5 minutes from the mold clamping to the mold opening. The vertical axis shows the value obtained by dividing the measured pressure by the initial pressure, with the pressure when the mold at the start of molding is closed as the initial pressure. When each Example and Comparative Example were compared, a gentle upward curve was obtained in each of Examples 1 to 4 with respect to Comparative Example 1. Further, Example 4 showed an ascending behavior between Example 1 and Comparative Example 1, and was able to control the ascending behavior of the internal pressure of the core.

１ワックス（熱可塑性の固形物）
２バリア層
３中子
４プリプレグ
５成形前駆体
６繊維強化プラスチック成形体
７排出孔
１０成形用金型
１２下型
１４上型 1 Wax (thermoplastic solid)
2 Barrier layer 3 Core 4 Prepreg 5 Molding precursor 6 Fiber reinforced plastic molded body 7 Discharge hole 10 Molding mold 12 Lower mold 14 Upper mold

Claims

中空部を有する繊維強化プラスチック成形体の製造方法であって、
熱硬化性樹脂と繊維とを含むプリプレグを、熱可塑性の固形物を含む中子の周囲に配置し、成形用金型により加熱圧縮成形した後、前記熱可塑性の固形物を溶融させて排出することにより前記中空部を形成することを含み、
前記熱可塑性の固形物は、前記加熱圧縮成形をするときの温度において軟化又は溶融し、自由に変形する性質を持ち、
前記加熱圧縮成形のときには前記熱可塑性の固形物が温度上昇により体積膨張することによって前記中子の内圧が高まり、
前記内圧が過大とならないように、前記加熱圧縮成形の前において、前記中子に含まれる前記熱可塑性の固形物の体積を前記中空部の体積よりも小さくする、製造方法。 A method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded body having a hollow portion.
A prepreg containing a thermosetting resin and fibers is placed around a core containing a thermoplastic solid material, and after heat compression molding with a molding mold, the thermoplastic solid material is melted and discharged. Including forming the hollow portion by
The thermoplastic solid has the property of softening or melting at the temperature at which the heat compression molding is performed and freely deforming.
At the time of the heat compression molding, the internal pressure of the core increases due to the volume expansion of the thermoplastic solid material due to the temperature rise.
A manufacturing method in which the volume of the thermoplastic solid contained in the core is made smaller than the volume of the hollow portion before the heat compression molding so that the internal pressure does not become excessive .

前記加熱圧縮成形の前において、前記中子の体積が、前記中空部の体積以下である、請求項１に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the volume of the core is equal to or less than the volume of the hollow portion before the heat compression molding .

前記熱可塑性の固形物が樹脂であり、前記加熱圧縮成形の前において粒状あるいは粉状である、請求項１又は２に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic solid is a resin, which is granular or powdery before the heat compression molding .

前記熱可塑性の固形物に、凹凸加工、穴開け加工および溝加工の少なくとも１つが施されている、請求項１又は２に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic solid material is subjected to at least one of uneven processing, drilling processing, and grooving processing.

前記熱可塑性の固形物の内部に空隙が存在する、請求項１、２または４のいずれか一項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 , 2 or 4, wherein voids are present inside the thermoplastic solid substance.

前記熱可塑性の固形物がワックスである、請求項１、２、４または５のいずれか一項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 , 2, 4 or 5, wherein the thermoplastic solid is wax.