繊維強化プラスチック、その製造方法およびその製造装置
【課題】生産性の高い繊維強化プラスチック、その製造方法およびその製造装置を提供する。
【解決手段】繊維強化プラスチックの製造方法は、樹脂１が繊維基材２に含浸した繊維強化プラスチックの製造方法であって、以下の工程を備えている。成形型３に繊維基材２が載置される。未硬化の状態の樹脂１が通る溝４ａを有するシート部材４により、溝４ａが繊維基材２上に配置されるように成形型３に載置された繊維基材２が気密に覆われる。成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５に未硬化の状態の樹脂１が真空吸引することにより溝４ａを通して繊維基材２に含浸される。繊維基材２に含浸した樹脂１が硬化される。
【解決手段】繊維強化プラスチックの製造方法は、樹脂１が繊維基材２に含浸した繊維強化プラスチックの製造方法であって、以下の工程を備えている。成形型３に繊維基材２が載置される。未硬化の状態の樹脂１が通る溝４ａを有するシート部材４により、溝４ａが繊維基材２上に配置されるように成形型３に載置された繊維基材２が気密に覆われる。成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５に未硬化の状態の樹脂１が真空吸引することにより溝４ａを通して繊維基材２に含浸される。繊維基材２に含浸した樹脂１が硬化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック、その製造方法およびその製造装置に関し、特に、樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化ブラスチック、その製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量で高強度な素材として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）が各種産業分野で注目されている。近年では、比較的大形の繊維強化プラスチック成形体を安価に製造するために、真空吸引による減圧環境下で繊維強化プラスチックの成形を行う真空含浸成形法（ＶａＲＴＭ：Vacuum assist Resin Transfer Molding）が採用されつつある。
【０００３】
真空含浸成形法は、たとえば特開平１１−１０７１０７号公報（特許文献１）に開示されている。この公報に記載された成形法では、まず型の上に、繊維基材として炭素繊維織物が所定の方向に所定の枚数で積層される。その上に樹脂が硬化した後に引き剥がして除去するシート、いわゆるピールプライが積層される。その上に樹脂を繊維基材の全面に拡散させるための媒体（フローメディア）が置かれる。
【０００４】
次に、真空ポンプの空気の吸引口と樹脂容器から注入される樹脂の吐出口（注入口）とが取り付けられる。全体がバッグ・フィルム（バギングフィルム）で覆われ、空気が漏れないようにバッグ・フィルム（バギングフィルム）の周囲がシーラントで型に接着される。ついで、真空ポンプでバッグ・フィルム（バギングフィルム）で覆われた繊維基材を含めた内部が真空状態にされたのち、バルブが解放されて樹脂が注入される。
【０００５】
バッグ・フィルム（バギングフィルム）で覆われた中は真空状態であり、繊維基材の厚さ方向より媒体（フローメディア）の面方向のほうが樹脂の流通抵抗が小さいため、まず樹脂は媒体（フローメディア）の全面に拡がったのち、ついで繊維織物の厚さ方向の含浸が進行する。樹脂含浸完了後、バルブが閉口され樹脂が硬化される。樹脂の硬化後、ピールプライが剥がされ、媒体（フローメディア）およびバッグ・フィルム（バギングフィルム）が除去され、脱型することによって繊維強化プラスチック成形体が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記公報に記載された成形法では、ピールプライ、フローメディアおよびバギングフィルムという３種類の副資材が必要であるため生産性が悪いという問題がある。また３種類の副資材を重ねる作業が必要であるため生産性が悪いという問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性の高い繊維強化プラスチック、その製造方法およびその製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法は、樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造方法であって、以下の工程を備えている。成形型に繊維基材が載置される。未硬化の状態の樹脂が通る溝を有するシート部材により、溝が繊維基材上に配置されるように成形型に載置された繊維基材が気密に覆われる。成形型とシート部材との間で気密に保持された空間に未硬化の状態の樹脂が真空吸引することにより溝を通して繊維基材に含浸される。繊維基材に含浸した樹脂が硬化される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法によれば、成形型とシート部材との間で気密に保持された空間に未硬化の状態の樹脂を真空吸引することにより溝を通して繊維基材に含浸させることができる。シート部材が成形型との間の空間を気密に保持するため、シート部材はバギングフィルムの機能を有している。さらに、シート部材の溝が未硬化状態の樹脂が流れる流路となるため、シート部材はフローメディアの機能も有している。つまりシート部材はバギングフィルムの機能だけでなくフローメディアの機能も有しているため、フローメディアを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため、生産性を向上することができる。また、フローメディアを設ける必要がないため、フローメディアを重ねる必要もない。フローメディアを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態における繊維強化プラスチックを示す概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図３】図１のＰ１部を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態における繊維強化プラスチックの製造装置を示す概略断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に対応する概略平面図であって、主に繊維強化プラスチックの製造装置の注入口および吸引口の配置を示す概略平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における繊維強化プラスチックの製造装置のシート部材を示す概略平面図である。
【図７】図６のＰ２部を示す概略平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態における溝の方向と繊維束の方向との関係を示す概略平面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態のおける繊維強化プラスチックの製造方法を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
最初に本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの構成について説明する。
【００１３】
図１および図２を参照して、繊維強化プラスチック１０は、樹脂１と、繊維基材２とを主に有している。繊維強化プラスチック１０では、樹脂１は繊維基材２に含浸されている。また、樹脂１は繊維基材２の表面を覆っている。繊維基材２は、たとえば４枚の繊維織物２ａを有している。なお、繊維織物２ａの枚数はこれに限定されない。４枚の繊維織物２ａは互いに積層されている。樹脂１は４枚の繊維織物２ａの各々に含浸されている。
【００１４】
繊維織物２ａとしては、たとえば炭素繊維、ガラス繊維、ザイロン繊維、ケプラー繊維などの織物が適用され得る。また、樹脂１は、たとえばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などの低粘度の材料であれば特に限定されるものではないが、常温で硬化可能なビニルエステル樹脂が好ましい。
【００１５】
図２および図３を参照して、樹脂１は繊維強化プラスチック１０の片面１０ａに形成された凸部１１を有している。凸部１１は、繊維強化プラスチック１０の片面１０ａから突出するように形成されている。凸部１１では樹脂１の厚みが大きくなるため曲がり難くなる。凸部１１により曲がりにくくなるため繊維強化プラスチック１０の剛性が向上する。凸部１１は、繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されている。凸部１１が一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されているため、片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまでの全面に渡って繊維強化プラスチック１０の剛性が向上する。
【００１６】
凸部１１は、片面１０ａを上から見てハニカム状に形成されていることが好ましい。この場合、凸部１１がハニカム状に形成されているため凸部１１の剛性が向上する。そして、凸部１１の剛性が向上されるため、繊維強化プラスチック１０の剛性も向上する。なお、凸部１１は、ハニカム状に限定されず、繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成可能な形状であればよい。たとえば、凸部１１は、片面１０ａを上から見て連続的に設けられた複数の三角形または四角形などの形状を有していてもよい。
【００１７】
次に本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。
まず、繊維強化ブラスチックの製造装置の構成について説明する。
【００１８】
図４および図５を参照して、繊維強化プラスチックの製造装置１００は、成形型３と、シート部材４と、樹脂容器６と、注入口６ａと、真空ポンプ７と、吸引口７ａと、シーラント８とを主に有している。なお、図４では、繊維強化プラスチックの製造装置１００の他に、樹脂１および繊維基材２も図示されている。また、図５では、繊維強化プラスチックの製造装置１００の他に、繊維基材２も図示されている。図５のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面位置が図４の断面位置に対応する。
【００１９】
成形型３は、繊維基材２を載置可能に設けられている。成形型３は未硬化状態の樹脂１を保持可能であり、硬化した樹脂１を取り外し可能に設けられている。成形型３の樹脂１と接触する部分は、離型のために、たとえばポリテトラフルオロエチレンでコーティングされていてもよい。
【００２０】
シート部材４は、繊維基材２と接触する面に凹状の溝４ａを有している。溝４ａは、未硬化状態の樹脂１が流通可能に設けられている。シート部材４は、溝４ａが繊維基材２上に配置されるように繊維基材２を成形型３との間で気密に保持可能に設けられている。シート部材４は、繊維基材２の表面と接触する面において溝４ａが設けられていない部分に平面部４ｂを有している。シート部材４は、平面部４ｂにおいて繊維基材２の表面と接触可能に設けられている。成形型３とシート部材４との間には気密に保持された空間５が設けられ得る。
【００２１】
樹脂容器６は、注入口６ａを通じて成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５内に未硬化の状態の樹脂１を供給するためのものである。注入口６ａは繊維強化プラスチック１０の一方端１０ｂ（図１）側の繊維基材２上に配置可能に設けられている。注入口６ａは、シート部材４と接触して配置可能に設けられている。注入口６ａは、繊維基材２とシート部材４とに挟まれて配置可能に設けられている。
【００２２】
真空ポンプ７は、吸引口７ａを通じて樹脂容器６から供給される未硬化の状態の樹脂１が溝４ａを通して流れるように空間５を真空吸引するためのものである。吸引口７ａは繊維強化プラスチック１０の他方端１０ｃ（図１）側の繊維基材２上に配置可能に設けられている。吸引口７ａは、シート部材４と接触して配置可能に設けられている。吸引口７ａは、繊維基材２とシート部材４とに挟まれて配置可能に設けられている。
【００２３】
シーラント８は、成形型３とシート部材４との間の空間５の気密を保持するように設けられている。シーラント８は、成形型３とシート部材４との間に配置され、注入口６ａおよび吸引口７ａの各々が成形型３とシート部材４との間の空間５に挿入された状態で空間５の気密を保持可能に設けられている。
【００２４】
続いて、シート部材の構成についてさらに詳しく説明する。
図６および図７を参照して、シート部材４の中央部には溝４ａが設けられている。溝４ａは、繊維基材２上に配置された状態で図１に示す繊維強化プラスチックの片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるようにシート部材４に形成されている。溝４ａが一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるように形成されているため、未硬化の状態の樹脂１（図５）が溝４ａを通って一方端１０ｂから他方端１０ｃまで流れ得る。溝４ａはハニカム状に形成されていることが好ましい。この場合、溝４ａは、ハニカム状に形成されており、繊維織物２ａ（図５）の表面の全体に張り巡らされている。このため、未硬化の状態の樹脂１は、溝４ａを通って繊維織物２ａの表面の全体に効率的に流れ得る。
【００２５】
図８を参照して、溝４ａは一定の深さで形成されている。溝４ａが一定の深さで形成されているため、繊維強化プラスチック１０の凸部１１（図３）の高さを均一に形成することができる。シート部材４の溝４ａが設けられた面では、平面部４ｂが一定の高さに設けられている。平面部４ｂが一定の高さに設けられているため、平面部４ｂは繊維基材２の表面に均一に接触することができる。
【００２６】
シート部材４の硬度は、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下であることが好ましい。シート部材４の硬さが低すぎる場合、減圧工程において、溝４ａがつぶれ、樹脂１の流路の機能をはたさない。一方、シート部材４の硬さが高すぎる場合、減圧工程において、シート部材４の平面部４ｂが繊維基材２と密着しないため、繊維強化プラスチック１０の厚みをコントロールできない。シート部材４の硬度がＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下であることにより、溝４ａが樹脂１の流路としての機能をはたす。また、平面部４ｂが繊維基材２に密着することで繊維強化プラスチック１０の厚みがコントロールされる。
【００２７】
シート部材４の材質は、離型性のある材質が適用され得る。つまり、シート部材４の材質は、樹脂１を繊維基材２に含浸させて硬化させた後に、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型することができる材質が適用され得る。離型性のある材質としては、摩擦係数が低い材料が適用され得る。また、離型性のある材質として表面張力が低い材料も適用され得る。
【００２８】
シート部材４の材質としては、たとえば、摩擦係数および表面張力が低いシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂などが適用され得る。この場合、シート部材４の材質は、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含んでいることが好ましい。また、シート部材４の耐熱性は、樹脂１の硬化温度以上であることが必要であり、この点においても耐熱性の高いシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンがシート部材４の材質として好ましい。
【００２９】
図９を参照して、溝４ａがハニカム状である場合における溝４ａの方向と繊維織物２ａの繊維束２ｂの方向との関係について説明する。繊維織物２ａとしてクロス（０°／９０°）を用いた場合、溝４ａがハニカム状であるため、シート部材４の溝４ａの方向と繊維織物２ａの繊維束２ｂの方向とが多くの部分で一致しない。つまり、図中Ｙ方向では、溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは一致しない。図中Ｘ方向では、図中Ｘ方向に延びる繊維束２ｂと溝４ａの図中Ｘ方向に延びる部分においてのみ溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは一致するが、それ以外の部分では溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは一致しない。
【００３０】
樹脂１は、溝４ａの方向と一致する繊維束２ｂの方向に含浸し易い。そのため、繊維束２ｂの方向と溝４ａの方向とが一致すると、溝４ａの方向と一致する方向に延びる含浸し易い繊維束２ｂと溝４ａの方向と一致する方向に延びる含浸し難い繊維束２ｂとが生じる。そして、樹脂１が含浸し易い繊維束２ｂ内に含浸し難い繊維束２ｂよりも先に含浸するため、繊維織物２ａ内の樹脂１の含浸が不均一になる。その結果、繊維織物２ａ内にボイドが発生しやすくなる。
【００３１】
本発明の一実施の形態のシート部材４では溝４ａがハニカム状であるため、溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは多くの部分で一致しないようにすることができる。そのため、繊維織物２ａ内に発生するボイドを抑制できる。
【００３２】
続いて、繊維強化ブラスチックの製造装置を用いた繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。
【００３３】
図４を参照して、まず成形型３の上に、４枚の繊維織物２ａが所定の方向に積層される。これにより、４枚の繊維織物２ａが積層された繊維基材２が成形型３に載置される。次に、樹脂容器６からの注入される樹脂１の注入口６ａが繊維強化プラスチック１０の一方端１０ｂ（図１）側の繊維基材２上に配置される。また、真空ポンプ７への空気の吸引口７ａが繊維強化プラスチック１０の他方端１０ｃ（図１）側の繊維基材２上に配置される。
【００３４】
続いて、繊維基材２と、注入口６ａおよび吸引口７ａのそれぞれ一部とがシート部材４により気密に覆われる。未硬化の状態の樹脂１が通る溝４ａが繊維基材２上に配置される。溝４ａが形成されたシート部材４の平面部４ｂが繊維基材２の表面に接するように繊維基材２が空間５内に配置される。空気が漏れないようにシート部材４の周囲がシーラント８で成形型３に接着される。シーラント８により成形型３とシート部材４との間の空間５が気密に保持される。
【００３５】
次に、シート部材４で覆われた繊維基材２を有する空間５が真空ポンプ７で真空状態（減圧状態）にされる。その後、樹脂容器６のバルブが解放されて、真空吸引することにより未硬化の状態の樹脂１が注入口６ａから成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５に注入される。
【００３６】
図１０を参照して、シート部材４で覆われた空間５内は真空状態（減圧状態）であり、未硬化の状態の樹脂１は流通抵抗が小さい溝４ａを通して繊維基材２の表面に拡がる。溝４ａが繊維基材２上に配置された状態で、溝４ａが繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるようにシート部材４に形成されており、注入口６ａが一方端１０ｂ側の繊維基材２上に配置されているため、未硬化状態の樹脂１は一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に流れる。
【００３７】
また、溝４ａが繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの全体に渡ってハニカム状に張り巡らされているため、未硬化状態の樹脂１は繊維基材２の表面の全面に拡がる。未硬化状態の樹脂１が繊維基材の表面の全面に拡がった後、繊維基材２の厚さ方向への樹脂１の含浸が進行する。なお、未硬化の状態の樹脂１が溝４ａを通して繊維基材２の表面に拡がる際にも繊維基材２の厚さ方向へ樹脂１は含浸する。
【００３８】
樹脂１の繊維基材２への含浸が完了した後、樹脂容器６のバルブが閉口される。この状態で保持されることにより繊維基材２に含浸した樹脂１が硬化される。樹脂１が硬化した後、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型し、繊維強化プラスチック１０を成形型３から脱型することによって繊維強化プラスチック１０の成形体が得られる。つまり、樹脂１を繊維基材２に含浸させて硬化させた後に、シート部材４が繊維強化プラスチック１０から離型される。
【００３９】
次に、本発明の一実施の形態の作用効果について説明する。
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５に未硬化の状態の樹脂１を真空吸引することにより溝４ａを通して繊維基材２に含浸させることができる。シート部材４が成形型３との間の空間５を気密に保持するため、シート部材４はバギングフィルムの機能を有している。さらに、シート部材４の溝４ａが未硬化状態の樹脂１が流れる流路となるため、シート部材４はフローメディアの機能も有している。
【００４０】
つまりシート部材４はバギングフィルムの機能だけでなくフローメディアの機能も有しているため、フローメディアを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため生産性を向上することができる。また、フローメディアを設ける必要がないため、フローメディアを重ねる必要もない。フローメディアを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【００４１】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、溝４ａが繊維基材２上に配置された状態で、溝４ａが繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるようにシート部材４に形成されている。そのため、未硬化の状態の樹脂１を溝４ａを通して繊維強化プラスチック１０の片面１０ａ一方端１０ｂから他方端１０ｃまで流すことができる。
【００４２】
これにより、未硬化の状態の樹脂１を繊維強化プラスチック１０の片面１０ａ一方端１０ｂから他方端１０ｃまで確実に流すことができる。また、繊維強化プラスチック１０には溝４ａに対応した凸部１１が繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されるため、片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまでの全面に渡って繊維強化プラスチック１０の剛性を向上することができる。
【００４３】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、溝４ａがハニカム状に形成されている。これにより、未硬化の状態の樹脂１を溝４ａを通して繊維織物２ａの表面に広範囲に効率的に流すことができる。また、繊維強化プラスチック１０には溝４ａに対応したハニカム状の凸部１１が形成されるため、凸部１１の剛性を向上することができる。そして、凸部１１の剛性を向上することができるため、繊維強化プラスチック１０の剛性も向上することができる。
【００４４】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、シート部材４の硬度は、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下である。これにより、シート部材４の溝４ａが樹脂１の流路としての機能をはたすことができる。また、シート部材４の平面部４ｂが繊維基材２に密着できるため繊維強化プラスチック１０の厚みをコントロールすることができる。
【００４５】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、樹脂１を繊維基材２に含浸させて硬化させた後に、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型する工程をさらに備えている。そのため、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型することができる。これにより、シート部材４はピールプライの機能も有しているため、ピールプライを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため、生産性を向上することができる。またピールプライを設ける必要がないため、ピールプライを重ねる必要もない。ピールプライを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【００４６】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、シート部材４の材料は、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含んでいる。シート部材４の材料が摩擦係数および表面張力が低いシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含んでいるため、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から容易に離型することができる。
【００４７】
ところで、繊維強化プラスチック１０の成形体が平面に展開できる形状ではない場合、平面からなる副資材では、成形の際に副資材に余りが生じるため、副資材に切込みを入れたり、副資材を折ったりする必要がある。そのため、生産性が悪いという問題がある。
【００４８】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法では、シート部材４の作製用成形型にシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレン樹脂を流し込んで硬化させ、シート部材４を予め３次元形状に成形することができる。予め３次元形状に成形されたシート部材４を用いることができるため、シート部材４に余りが生じることを抑制することができる。また、シート部材４の余りの処理が不要となる。したがって、生産性を向上させることができる。
【００４９】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法では、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンを材料とするシート部材４は、リサイクルが可能であるため、省資源化に貢献することができる。
【００５０】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、溝４ａが形成されたシート部材４が繊維基材２の表面に接するように繊維基材２が空間５内に配置される。そのため、多くの樹脂１を溝４ａを通して流すことができる。このため、溝４ａを通して効果的に樹脂１を流すことができる。
【００５１】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０は、繊維基材２と繊維基材２に含浸された樹脂１とを備え、樹脂１は、樹脂１が繊維基材２に含浸した繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成された凸部１１を有している。
【００５２】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０によれば、凸部１１により樹脂１の厚みを大きくすることができるため、曲がり難くすることができる。これにより、繊維強化プラスチック１０の剛性を向上することができる。凸部１１が繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されているため、片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまでの全面に渡って繊維強化プラスチック１０の剛性を向上することができる。
【００５３】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの製造装置は、樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造装置であって、繊維基材を載置可能な成形型と、未硬化の状態の樹脂が流通可能な溝を有し、溝が繊維基材上に配置されるように繊維基材を成形型との間で気密に保持可能なシート部材と、成形型とシート部材との間で気密に保持された空間内に未硬化の状態の樹脂を供給するための樹脂容器と、樹脂容器から供給される未硬化の状態の樹脂が溝を通して流れるように空間を真空吸引するための真空ポンプとを備えている。
【００５４】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの製造装置１００によれば、シート部材４は、未硬化の状態の樹脂１が流通可能な溝４ａを有し、溝４ａが繊維基材２上に配置されるように繊維基材２を成形型３との間で気密に保持可能であるため、シート部材４はバギングフィルムの機能だけでなくフローメディアの機能も有している。そのため、フローメディアを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため生産性を向上することができる。また、フローメディアを設ける必要がないため、フローメディアを重ねる必要もない。フローメディアを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明の実施例について説明する。
図４、図５および図１０を参照して、本実施例の繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。まず、離型性を有するようにポリテトラフルオロエチレンによるコーティングが施された成形型３（アルミニウム製、厚み３ｍｍ）の上に、繊維織物２ａ（東レ株式会社製、Ｔ３００炭素繊維平織りクロス）を４枚積層した。
【００５６】
次に、繊維織物２ａが積層された繊維基材２の上に樹脂容器６からの注入される未硬化の状態の樹脂１の注入口６ａと真空ポンプ７の空気の吸引口７ａとを取り付けた。注入口６ａを繊維基材２の一方端側に配置し、吸引口７ａを繊維基材２の他方端側に配置した。
【００５７】
次に、幅１ｍｍ、深さ３ｍｍの溝４ａがハニカム状に形成されたシート部材４（シリコーン製、厚み１０ｍｍ、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ３０）を準備した。次に、繊維織物２ａが積層された繊維基材２と、注入口６ａおよび吸引口７ａのそれぞれ一部とをシート部材４で気密に覆い、空気が漏れないようにシート部材４の周囲をシーラント８で成形型３に接着した。
【００５８】
次に、ビニルエステル樹脂（昭和高分子株式会社製、Ｒ−８０６）を１００重量部、有機過酸化物（昭和高分子株式会社製、３２８Ｅ）を１重量部、８％オクチル酸コバルト（化薬アクゾ株式会社製）を０．２重量部を混合した含浸用の樹脂１を準備した。次に、真空ポンプ７でシート部材４で覆われた繊維基材２を含めた空間５を真空状態にした後、樹脂容器６のバルブを解放して樹脂１を空間５に注入した。樹脂１の繊維基材２への含浸が完了した後、樹脂容器６のバルブを閉口し、室温で１日放置して、樹脂１を硬化させた。
【００５９】
次に、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から取り外して離型し、繊維強化プラスチック１０を成形型３から脱型することによって図１に示すように片面１０ａに凸部１１のある繊維強化プラスチック１０の成形体を得た。本実施例の繊維強化プラスチックの製造方法は生産性が高いことが確認できた。また本実施例の繊維強化プラスチックの製造装置は生産性が高いことが確認できた。また本実施例の繊維強化プラスチックは剛性が高いことが確認できた。
【００６０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
１ 樹脂、２ 繊維基材、２ａ 繊維織物、２ｂ 繊維束、３ 成形型、４ シート部材、４ａ 溝、４ｂ 平面部、５ 空間、６ 樹脂容器、６ａ 注入口、７ 真空ポンプ、７ａ 吸引口、８ シーラント、１０ 繊維強化プラスチック、１０ａ 片面、１０ｂ 一方端、１０ｃ 他方端、１１ 凸部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック、その製造方法およびその製造装置に関し、特に、樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化ブラスチック、その製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量で高強度な素材として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）が各種産業分野で注目されている。近年では、比較的大形の繊維強化プラスチック成形体を安価に製造するために、真空吸引による減圧環境下で繊維強化プラスチックの成形を行う真空含浸成形法（ＶａＲＴＭ：Vacuum assist Resin Transfer Molding）が採用されつつある。
【０００３】
真空含浸成形法は、たとえば特開平１１−１０７１０７号公報（特許文献１）に開示されている。この公報に記載された成形法では、まず型の上に、繊維基材として炭素繊維織物が所定の方向に所定の枚数で積層される。その上に樹脂が硬化した後に引き剥がして除去するシート、いわゆるピールプライが積層される。その上に樹脂を繊維基材の全面に拡散させるための媒体（フローメディア）が置かれる。
【０００４】
次に、真空ポンプの空気の吸引口と樹脂容器から注入される樹脂の吐出口（注入口）とが取り付けられる。全体がバッグ・フィルム（バギングフィルム）で覆われ、空気が漏れないようにバッグ・フィルム（バギングフィルム）の周囲がシーラントで型に接着される。ついで、真空ポンプでバッグ・フィルム（バギングフィルム）で覆われた繊維基材を含めた内部が真空状態にされたのち、バルブが解放されて樹脂が注入される。
【０００５】
バッグ・フィルム（バギングフィルム）で覆われた中は真空状態であり、繊維基材の厚さ方向より媒体（フローメディア）の面方向のほうが樹脂の流通抵抗が小さいため、まず樹脂は媒体（フローメディア）の全面に拡がったのち、ついで繊維織物の厚さ方向の含浸が進行する。樹脂含浸完了後、バルブが閉口され樹脂が硬化される。樹脂の硬化後、ピールプライが剥がされ、媒体（フローメディア）およびバッグ・フィルム（バギングフィルム）が除去され、脱型することによって繊維強化プラスチック成形体が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記公報に記載された成形法では、ピールプライ、フローメディアおよびバギングフィルムという３種類の副資材が必要であるため生産性が悪いという問題がある。また３種類の副資材を重ねる作業が必要であるため生産性が悪いという問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性の高い繊維強化プラスチック、その製造方法およびその製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法は、樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造方法であって、以下の工程を備えている。成形型に繊維基材が載置される。未硬化の状態の樹脂が通る溝を有するシート部材により、溝が繊維基材上に配置されるように成形型に載置された繊維基材が気密に覆われる。成形型とシート部材との間で気密に保持された空間に未硬化の状態の樹脂が真空吸引することにより溝を通して繊維基材に含浸される。繊維基材に含浸した樹脂が硬化される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法によれば、成形型とシート部材との間で気密に保持された空間に未硬化の状態の樹脂を真空吸引することにより溝を通して繊維基材に含浸させることができる。シート部材が成形型との間の空間を気密に保持するため、シート部材はバギングフィルムの機能を有している。さらに、シート部材の溝が未硬化状態の樹脂が流れる流路となるため、シート部材はフローメディアの機能も有している。つまりシート部材はバギングフィルムの機能だけでなくフローメディアの機能も有しているため、フローメディアを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため、生産性を向上することができる。また、フローメディアを設ける必要がないため、フローメディアを重ねる必要もない。フローメディアを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態における繊維強化プラスチックを示す概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図３】図１のＰ１部を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態における繊維強化プラスチックの製造装置を示す概略断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に対応する概略平面図であって、主に繊維強化プラスチックの製造装置の注入口および吸引口の配置を示す概略平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における繊維強化プラスチックの製造装置のシート部材を示す概略平面図である。
【図７】図６のＰ２部を示す概略平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態における溝の方向と繊維束の方向との関係を示す概略平面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態のおける繊維強化プラスチックの製造方法を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
最初に本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの構成について説明する。
【００１３】
図１および図２を参照して、繊維強化プラスチック１０は、樹脂１と、繊維基材２とを主に有している。繊維強化プラスチック１０では、樹脂１は繊維基材２に含浸されている。また、樹脂１は繊維基材２の表面を覆っている。繊維基材２は、たとえば４枚の繊維織物２ａを有している。なお、繊維織物２ａの枚数はこれに限定されない。４枚の繊維織物２ａは互いに積層されている。樹脂１は４枚の繊維織物２ａの各々に含浸されている。
【００１４】
繊維織物２ａとしては、たとえば炭素繊維、ガラス繊維、ザイロン繊維、ケプラー繊維などの織物が適用され得る。また、樹脂１は、たとえばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などの低粘度の材料であれば特に限定されるものではないが、常温で硬化可能なビニルエステル樹脂が好ましい。
【００１５】
図２および図３を参照して、樹脂１は繊維強化プラスチック１０の片面１０ａに形成された凸部１１を有している。凸部１１は、繊維強化プラスチック１０の片面１０ａから突出するように形成されている。凸部１１では樹脂１の厚みが大きくなるため曲がり難くなる。凸部１１により曲がりにくくなるため繊維強化プラスチック１０の剛性が向上する。凸部１１は、繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されている。凸部１１が一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されているため、片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまでの全面に渡って繊維強化プラスチック１０の剛性が向上する。
【００１６】
凸部１１は、片面１０ａを上から見てハニカム状に形成されていることが好ましい。この場合、凸部１１がハニカム状に形成されているため凸部１１の剛性が向上する。そして、凸部１１の剛性が向上されるため、繊維強化プラスチック１０の剛性も向上する。なお、凸部１１は、ハニカム状に限定されず、繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成可能な形状であればよい。たとえば、凸部１１は、片面１０ａを上から見て連続的に設けられた複数の三角形または四角形などの形状を有していてもよい。
【００１７】
次に本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。
まず、繊維強化ブラスチックの製造装置の構成について説明する。
【００１８】
図４および図５を参照して、繊維強化プラスチックの製造装置１００は、成形型３と、シート部材４と、樹脂容器６と、注入口６ａと、真空ポンプ７と、吸引口７ａと、シーラント８とを主に有している。なお、図４では、繊維強化プラスチックの製造装置１００の他に、樹脂１および繊維基材２も図示されている。また、図５では、繊維強化プラスチックの製造装置１００の他に、繊維基材２も図示されている。図５のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面位置が図４の断面位置に対応する。
【００１９】
成形型３は、繊維基材２を載置可能に設けられている。成形型３は未硬化状態の樹脂１を保持可能であり、硬化した樹脂１を取り外し可能に設けられている。成形型３の樹脂１と接触する部分は、離型のために、たとえばポリテトラフルオロエチレンでコーティングされていてもよい。
【００２０】
シート部材４は、繊維基材２と接触する面に凹状の溝４ａを有している。溝４ａは、未硬化状態の樹脂１が流通可能に設けられている。シート部材４は、溝４ａが繊維基材２上に配置されるように繊維基材２を成形型３との間で気密に保持可能に設けられている。シート部材４は、繊維基材２の表面と接触する面において溝４ａが設けられていない部分に平面部４ｂを有している。シート部材４は、平面部４ｂにおいて繊維基材２の表面と接触可能に設けられている。成形型３とシート部材４との間には気密に保持された空間５が設けられ得る。
【００２１】
樹脂容器６は、注入口６ａを通じて成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５内に未硬化の状態の樹脂１を供給するためのものである。注入口６ａは繊維強化プラスチック１０の一方端１０ｂ（図１）側の繊維基材２上に配置可能に設けられている。注入口６ａは、シート部材４と接触して配置可能に設けられている。注入口６ａは、繊維基材２とシート部材４とに挟まれて配置可能に設けられている。
【００２２】
真空ポンプ７は、吸引口７ａを通じて樹脂容器６から供給される未硬化の状態の樹脂１が溝４ａを通して流れるように空間５を真空吸引するためのものである。吸引口７ａは繊維強化プラスチック１０の他方端１０ｃ（図１）側の繊維基材２上に配置可能に設けられている。吸引口７ａは、シート部材４と接触して配置可能に設けられている。吸引口７ａは、繊維基材２とシート部材４とに挟まれて配置可能に設けられている。
【００２３】
シーラント８は、成形型３とシート部材４との間の空間５の気密を保持するように設けられている。シーラント８は、成形型３とシート部材４との間に配置され、注入口６ａおよび吸引口７ａの各々が成形型３とシート部材４との間の空間５に挿入された状態で空間５の気密を保持可能に設けられている。
【００２４】
続いて、シート部材の構成についてさらに詳しく説明する。
図６および図７を参照して、シート部材４の中央部には溝４ａが設けられている。溝４ａは、繊維基材２上に配置された状態で図１に示す繊維強化プラスチックの片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるようにシート部材４に形成されている。溝４ａが一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるように形成されているため、未硬化の状態の樹脂１（図５）が溝４ａを通って一方端１０ｂから他方端１０ｃまで流れ得る。溝４ａはハニカム状に形成されていることが好ましい。この場合、溝４ａは、ハニカム状に形成されており、繊維織物２ａ（図５）の表面の全体に張り巡らされている。このため、未硬化の状態の樹脂１は、溝４ａを通って繊維織物２ａの表面の全体に効率的に流れ得る。
【００２５】
図８を参照して、溝４ａは一定の深さで形成されている。溝４ａが一定の深さで形成されているため、繊維強化プラスチック１０の凸部１１（図３）の高さを均一に形成することができる。シート部材４の溝４ａが設けられた面では、平面部４ｂが一定の高さに設けられている。平面部４ｂが一定の高さに設けられているため、平面部４ｂは繊維基材２の表面に均一に接触することができる。
【００２６】
シート部材４の硬度は、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下であることが好ましい。シート部材４の硬さが低すぎる場合、減圧工程において、溝４ａがつぶれ、樹脂１の流路の機能をはたさない。一方、シート部材４の硬さが高すぎる場合、減圧工程において、シート部材４の平面部４ｂが繊維基材２と密着しないため、繊維強化プラスチック１０の厚みをコントロールできない。シート部材４の硬度がＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下であることにより、溝４ａが樹脂１の流路としての機能をはたす。また、平面部４ｂが繊維基材２に密着することで繊維強化プラスチック１０の厚みがコントロールされる。
【００２７】
シート部材４の材質は、離型性のある材質が適用され得る。つまり、シート部材４の材質は、樹脂１を繊維基材２に含浸させて硬化させた後に、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型することができる材質が適用され得る。離型性のある材質としては、摩擦係数が低い材料が適用され得る。また、離型性のある材質として表面張力が低い材料も適用され得る。
【００２８】
シート部材４の材質としては、たとえば、摩擦係数および表面張力が低いシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂などが適用され得る。この場合、シート部材４の材質は、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含んでいることが好ましい。また、シート部材４の耐熱性は、樹脂１の硬化温度以上であることが必要であり、この点においても耐熱性の高いシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンがシート部材４の材質として好ましい。
【００２９】
図９を参照して、溝４ａがハニカム状である場合における溝４ａの方向と繊維織物２ａの繊維束２ｂの方向との関係について説明する。繊維織物２ａとしてクロス（０°／９０°）を用いた場合、溝４ａがハニカム状であるため、シート部材４の溝４ａの方向と繊維織物２ａの繊維束２ｂの方向とが多くの部分で一致しない。つまり、図中Ｙ方向では、溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは一致しない。図中Ｘ方向では、図中Ｘ方向に延びる繊維束２ｂと溝４ａの図中Ｘ方向に延びる部分においてのみ溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは一致するが、それ以外の部分では溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは一致しない。
【００３０】
樹脂１は、溝４ａの方向と一致する繊維束２ｂの方向に含浸し易い。そのため、繊維束２ｂの方向と溝４ａの方向とが一致すると、溝４ａの方向と一致する方向に延びる含浸し易い繊維束２ｂと溝４ａの方向と一致する方向に延びる含浸し難い繊維束２ｂとが生じる。そして、樹脂１が含浸し易い繊維束２ｂ内に含浸し難い繊維束２ｂよりも先に含浸するため、繊維織物２ａ内の樹脂１の含浸が不均一になる。その結果、繊維織物２ａ内にボイドが発生しやすくなる。
【００３１】
本発明の一実施の形態のシート部材４では溝４ａがハニカム状であるため、溝４ａの方向と繊維束２ｂの方向とは多くの部分で一致しないようにすることができる。そのため、繊維織物２ａ内に発生するボイドを抑制できる。
【００３２】
続いて、繊維強化ブラスチックの製造装置を用いた繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。
【００３３】
図４を参照して、まず成形型３の上に、４枚の繊維織物２ａが所定の方向に積層される。これにより、４枚の繊維織物２ａが積層された繊維基材２が成形型３に載置される。次に、樹脂容器６からの注入される樹脂１の注入口６ａが繊維強化プラスチック１０の一方端１０ｂ（図１）側の繊維基材２上に配置される。また、真空ポンプ７への空気の吸引口７ａが繊維強化プラスチック１０の他方端１０ｃ（図１）側の繊維基材２上に配置される。
【００３４】
続いて、繊維基材２と、注入口６ａおよび吸引口７ａのそれぞれ一部とがシート部材４により気密に覆われる。未硬化の状態の樹脂１が通る溝４ａが繊維基材２上に配置される。溝４ａが形成されたシート部材４の平面部４ｂが繊維基材２の表面に接するように繊維基材２が空間５内に配置される。空気が漏れないようにシート部材４の周囲がシーラント８で成形型３に接着される。シーラント８により成形型３とシート部材４との間の空間５が気密に保持される。
【００３５】
次に、シート部材４で覆われた繊維基材２を有する空間５が真空ポンプ７で真空状態（減圧状態）にされる。その後、樹脂容器６のバルブが解放されて、真空吸引することにより未硬化の状態の樹脂１が注入口６ａから成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５に注入される。
【００３６】
図１０を参照して、シート部材４で覆われた空間５内は真空状態（減圧状態）であり、未硬化の状態の樹脂１は流通抵抗が小さい溝４ａを通して繊維基材２の表面に拡がる。溝４ａが繊維基材２上に配置された状態で、溝４ａが繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるようにシート部材４に形成されており、注入口６ａが一方端１０ｂ側の繊維基材２上に配置されているため、未硬化状態の樹脂１は一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に流れる。
【００３７】
また、溝４ａが繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの全体に渡ってハニカム状に張り巡らされているため、未硬化状態の樹脂１は繊維基材２の表面の全面に拡がる。未硬化状態の樹脂１が繊維基材の表面の全面に拡がった後、繊維基材２の厚さ方向への樹脂１の含浸が進行する。なお、未硬化の状態の樹脂１が溝４ａを通して繊維基材２の表面に拡がる際にも繊維基材２の厚さ方向へ樹脂１は含浸する。
【００３８】
樹脂１の繊維基材２への含浸が完了した後、樹脂容器６のバルブが閉口される。この状態で保持されることにより繊維基材２に含浸した樹脂１が硬化される。樹脂１が硬化した後、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型し、繊維強化プラスチック１０を成形型３から脱型することによって繊維強化プラスチック１０の成形体が得られる。つまり、樹脂１を繊維基材２に含浸させて硬化させた後に、シート部材４が繊維強化プラスチック１０から離型される。
【００３９】
次に、本発明の一実施の形態の作用効果について説明する。
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、成形型３とシート部材４との間で気密に保持された空間５に未硬化の状態の樹脂１を真空吸引することにより溝４ａを通して繊維基材２に含浸させることができる。シート部材４が成形型３との間の空間５を気密に保持するため、シート部材４はバギングフィルムの機能を有している。さらに、シート部材４の溝４ａが未硬化状態の樹脂１が流れる流路となるため、シート部材４はフローメディアの機能も有している。
【００４０】
つまりシート部材４はバギングフィルムの機能だけでなくフローメディアの機能も有しているため、フローメディアを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため生産性を向上することができる。また、フローメディアを設ける必要がないため、フローメディアを重ねる必要もない。フローメディアを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【００４１】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、溝４ａが繊維基材２上に配置された状態で、溝４ａが繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に延びるようにシート部材４に形成されている。そのため、未硬化の状態の樹脂１を溝４ａを通して繊維強化プラスチック１０の片面１０ａ一方端１０ｂから他方端１０ｃまで流すことができる。
【００４２】
これにより、未硬化の状態の樹脂１を繊維強化プラスチック１０の片面１０ａ一方端１０ｂから他方端１０ｃまで確実に流すことができる。また、繊維強化プラスチック１０には溝４ａに対応した凸部１１が繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されるため、片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまでの全面に渡って繊維強化プラスチック１０の剛性を向上することができる。
【００４３】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、溝４ａがハニカム状に形成されている。これにより、未硬化の状態の樹脂１を溝４ａを通して繊維織物２ａの表面に広範囲に効率的に流すことができる。また、繊維強化プラスチック１０には溝４ａに対応したハニカム状の凸部１１が形成されるため、凸部１１の剛性を向上することができる。そして、凸部１１の剛性を向上することができるため、繊維強化プラスチック１０の剛性も向上することができる。
【００４４】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、シート部材４の硬度は、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下である。これにより、シート部材４の溝４ａが樹脂１の流路としての機能をはたすことができる。また、シート部材４の平面部４ｂが繊維基材２に密着できるため繊維強化プラスチック１０の厚みをコントロールすることができる。
【００４５】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、樹脂１を繊維基材２に含浸させて硬化させた後に、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型する工程をさらに備えている。そのため、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から離型することができる。これにより、シート部材４はピールプライの機能も有しているため、ピールプライを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため、生産性を向上することができる。またピールプライを設ける必要がないため、ピールプライを重ねる必要もない。ピールプライを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【００４６】
また、本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、シート部材４の材料は、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含んでいる。シート部材４の材料が摩擦係数および表面張力が低いシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含んでいるため、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から容易に離型することができる。
【００４７】
ところで、繊維強化プラスチック１０の成形体が平面に展開できる形状ではない場合、平面からなる副資材では、成形の際に副資材に余りが生じるため、副資材に切込みを入れたり、副資材を折ったりする必要がある。そのため、生産性が悪いという問題がある。
【００４８】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法では、シート部材４の作製用成形型にシリコーンおよびポリテトラフルオロエチレン樹脂を流し込んで硬化させ、シート部材４を予め３次元形状に成形することができる。予め３次元形状に成形されたシート部材４を用いることができるため、シート部材４に余りが生じることを抑制することができる。また、シート部材４の余りの処理が不要となる。したがって、生産性を向上させることができる。
【００４９】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法では、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンを材料とするシート部材４は、リサイクルが可能であるため、省資源化に貢献することができる。
【００５０】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０の製造方法によれば、溝４ａが形成されたシート部材４が繊維基材２の表面に接するように繊維基材２が空間５内に配置される。そのため、多くの樹脂１を溝４ａを通して流すことができる。このため、溝４ａを通して効果的に樹脂１を流すことができる。
【００５１】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０は、繊維基材２と繊維基材２に含浸された樹脂１とを備え、樹脂１は、樹脂１が繊維基材２に含浸した繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成された凸部１１を有している。
【００５２】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチック１０によれば、凸部１１により樹脂１の厚みを大きくすることができるため、曲がり難くすることができる。これにより、繊維強化プラスチック１０の剛性を向上することができる。凸部１１が繊維強化プラスチック１０の片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまで連続的に形成されているため、片面１０ａの一方端１０ｂから他方端１０ｃまでの全面に渡って繊維強化プラスチック１０の剛性を向上することができる。
【００５３】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの製造装置は、樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造装置であって、繊維基材を載置可能な成形型と、未硬化の状態の樹脂が流通可能な溝を有し、溝が繊維基材上に配置されるように繊維基材を成形型との間で気密に保持可能なシート部材と、成形型とシート部材との間で気密に保持された空間内に未硬化の状態の樹脂を供給するための樹脂容器と、樹脂容器から供給される未硬化の状態の樹脂が溝を通して流れるように空間を真空吸引するための真空ポンプとを備えている。
【００５４】
本発明の一実施の形態の繊維強化プラスチックの製造装置１００によれば、シート部材４は、未硬化の状態の樹脂１が流通可能な溝４ａを有し、溝４ａが繊維基材２上に配置されるように繊維基材２を成形型３との間で気密に保持可能であるため、シート部材４はバギングフィルムの機能だけでなくフローメディアの機能も有している。そのため、フローメディアを別に設ける必要がない。したがって、副資材を削減することができるため生産性を向上することができる。また、フローメディアを設ける必要がないため、フローメディアを重ねる必要もない。フローメディアを重ねる作業が必要でないため、生産性を向上することができる。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明の実施例について説明する。
図４、図５および図１０を参照して、本実施例の繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。まず、離型性を有するようにポリテトラフルオロエチレンによるコーティングが施された成形型３（アルミニウム製、厚み３ｍｍ）の上に、繊維織物２ａ（東レ株式会社製、Ｔ３００炭素繊維平織りクロス）を４枚積層した。
【００５６】
次に、繊維織物２ａが積層された繊維基材２の上に樹脂容器６からの注入される未硬化の状態の樹脂１の注入口６ａと真空ポンプ７の空気の吸引口７ａとを取り付けた。注入口６ａを繊維基材２の一方端側に配置し、吸引口７ａを繊維基材２の他方端側に配置した。
【００５７】
次に、幅１ｍｍ、深さ３ｍｍの溝４ａがハニカム状に形成されたシート部材４（シリコーン製、厚み１０ｍｍ、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ３０）を準備した。次に、繊維織物２ａが積層された繊維基材２と、注入口６ａおよび吸引口７ａのそれぞれ一部とをシート部材４で気密に覆い、空気が漏れないようにシート部材４の周囲をシーラント８で成形型３に接着した。
【００５８】
次に、ビニルエステル樹脂（昭和高分子株式会社製、Ｒ−８０６）を１００重量部、有機過酸化物（昭和高分子株式会社製、３２８Ｅ）を１重量部、８％オクチル酸コバルト（化薬アクゾ株式会社製）を０．２重量部を混合した含浸用の樹脂１を準備した。次に、真空ポンプ７でシート部材４で覆われた繊維基材２を含めた空間５を真空状態にした後、樹脂容器６のバルブを解放して樹脂１を空間５に注入した。樹脂１の繊維基材２への含浸が完了した後、樹脂容器６のバルブを閉口し、室温で１日放置して、樹脂１を硬化させた。
【００５９】
次に、シート部材４を繊維強化プラスチック１０から取り外して離型し、繊維強化プラスチック１０を成形型３から脱型することによって図１に示すように片面１０ａに凸部１１のある繊維強化プラスチック１０の成形体を得た。本実施例の繊維強化プラスチックの製造方法は生産性が高いことが確認できた。また本実施例の繊維強化プラスチックの製造装置は生産性が高いことが確認できた。また本実施例の繊維強化プラスチックは剛性が高いことが確認できた。
【００６０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
１ 樹脂、２ 繊維基材、２ａ 繊維織物、２ｂ 繊維束、３ 成形型、４ シート部材、４ａ 溝、４ｂ 平面部、５ 空間、６ 樹脂容器、６ａ 注入口、７ 真空ポンプ、７ａ 吸引口、８ シーラント、１０ 繊維強化プラスチック、１０ａ 片面、１０ｂ 一方端、１０ｃ 他方端、１１ 凸部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造方法であって、
成形型に前記繊維基材を載置する工程と、
未硬化の状態の前記樹脂が通る溝を有するシート部材により、前記溝が前記繊維基材上に配置されるように前記成形型に載置された前記繊維基材を気密に覆う工程と、
前記成形型と前記シート部材との間で気密に保持された空間に未硬化の状態の前記樹脂を真空吸引することにより前記溝を通して前記繊維基材に含浸させる工程と、
前記繊維基材に含浸した前記樹脂を硬化させる工程とを備えた、繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項２】
前記溝が前記繊維基材上に配置された状態で、前記溝が前記繊維強化プラスチックの片面の一方端から他方端まで連続的に延びるように前記シート部材に形成されている、請求項１に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項３】
前記溝がハニカム状に形成されている、請求項２に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項４】
前記シート部材の硬度は、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂を前記繊維基材に含浸させて硬化させた後に、前記シート部材を前記繊維強化プラスチックから離型する工程をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項６】
前記シート部材の材料は、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項７】
前記溝が形成された前記シート部材が前記繊維基材の表面に接するように前記繊維基材が前記空間内に配置される、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項８】
繊維基材と
前記繊維基材に含浸された前記樹脂とを備え、
前記樹脂は、前記樹脂が前記繊維基材に含浸した前記繊維強化プラスチックの片面の一方端から他方端まで連続的に形成された凸部を有している、繊維強化プラスチック。
【請求項９】
樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造装置であって、
前記繊維基材を載置可能な成形型と、
未硬化の状態の前記樹脂が流通可能な溝を有し、前記溝が前記繊維基材上に配置されるように前記繊維基材を前記成形型との間で気密に保持可能なシート部材と、
前記成形型と前記シート部材との間で気密に保持された空間内に未硬化の状態の前記樹脂を供給するための樹脂容器と、
前記樹脂容器から供給される未硬化の状態の前記樹脂が前記溝を通して流れるように前記空間を真空吸引するための真空ポンプとを備えた、繊維強化プラスチックの製造装置。
【請求項１】
樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造方法であって、
成形型に前記繊維基材を載置する工程と、
未硬化の状態の前記樹脂が通る溝を有するシート部材により、前記溝が前記繊維基材上に配置されるように前記成形型に載置された前記繊維基材を気密に覆う工程と、
前記成形型と前記シート部材との間で気密に保持された空間に未硬化の状態の前記樹脂を真空吸引することにより前記溝を通して前記繊維基材に含浸させる工程と、
前記繊維基材に含浸した前記樹脂を硬化させる工程とを備えた、繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項２】
前記溝が前記繊維基材上に配置された状態で、前記溝が前記繊維強化プラスチックの片面の一方端から他方端まで連続的に延びるように前記シート部材に形成されている、請求項１に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項３】
前記溝がハニカム状に形成されている、請求項２に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項４】
前記シート部材の硬度は、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータで硬さ２０以上５０以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂を前記繊維基材に含浸させて硬化させた後に、前記シート部材を前記繊維強化プラスチックから離型する工程をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項６】
前記シート部材の材料は、シリコーンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれかを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項７】
前記溝が形成された前記シート部材が前記繊維基材の表面に接するように前記繊維基材が前記空間内に配置される、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項８】
繊維基材と
前記繊維基材に含浸された前記樹脂とを備え、
前記樹脂は、前記樹脂が前記繊維基材に含浸した前記繊維強化プラスチックの片面の一方端から他方端まで連続的に形成された凸部を有している、繊維強化プラスチック。
【請求項９】
樹脂が繊維基材に含浸した繊維強化プラスチックの製造装置であって、
前記繊維基材を載置可能な成形型と、
未硬化の状態の前記樹脂が流通可能な溝を有し、前記溝が前記繊維基材上に配置されるように前記繊維基材を前記成形型との間で気密に保持可能なシート部材と、
前記成形型と前記シート部材との間で気密に保持された空間内に未硬化の状態の前記樹脂を供給するための樹脂容器と、
前記樹脂容器から供給される未硬化の状態の前記樹脂が前記溝を通して流れるように前記空間を真空吸引するための真空ポンプとを備えた、繊維強化プラスチックの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１１１６９（Ｐ２０１２−１１１１６９Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３２９８（Ｐ２０１０−２６３２９８）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]