(57)【要約】【課題】シリコンバッグの経済性を維持しつつ、作業性及び品質を向上させることができる複合材製品製造方法を提供する。【解決手段】成形型１の上に載置した強化繊維基材２をシリコンシート１０に封入する密封工程と、成形型１とシリコンシート１０との間に形成された成形空間内から真空引きする真空吸引工程と、真空とした成形空間の内部に液状樹脂９を注入して強化繊維基材２に含浸させる注入・含浸工程と、強化繊維基材２に含浸した液状樹脂９を硬化させる樹脂硬化工程と、を備えている真空含浸工法を用いて複合材製品を製造する複合材製品製造方法において、シート状素材として薄肉化した透明なシリコンシート１０が用いられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型の上に載置した強化繊維基材をシート状素材に封入する密封工程と、
前記成形型と前記シート状素材との間に形成された成形空間内から真空引きする真空吸引工程と、
真空とした前記成形空間の内部に液状樹脂を注入して前記強化繊維基材に含浸させる注入・含浸工程と、
前記強化繊維基材に含浸した液状樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
を備えている真空含浸工法を用いて複合材製品を製造する複合材製品製造方法において、
前記シート状素材として薄肉化した透明なシリコンシートが用いられていることを特徴とする複合材製品製造方法。
【請求項２】
前記シリコンシートは、シート内部に配置した強化繊維により強度を得て薄肉化されていることを特徴とする請求項１に記載の複合材製品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型の複合材製品、たとえば風車ブレードや航空機部品等の複合材製品に適用される複合材製品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば風車のブレードやナセルカバー、航空機部品、及び繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics ：ＦＲＰ）船等のように、大型の複合材製品を製造する複合材製品製造方法としては、真空含浸工法（ＶａＲＴＭ）と呼ばれる製造方法が広く普及している。この真空含浸工法は、オートクレーブ（圧力釜）等の大掛かりな設備が不要であること、大型構造物の一体成形が容易であること、そして、有機溶剤の揮発が少なく作業環境もよい、という特徴を有している。
【０００３】
従来の真空含浸工法において、成形型上に載置した強化繊維基材は真空バッグに封入される。この後、真空バッグの内部が真空吸引され、真空状態とした真空バッグの内部に液状樹脂が注入される。この液状樹脂は、強化繊維基材に含浸した状態で硬化させる。
このような真空含浸工法において、真空の成形空間を形成する真空バッグとしては、使い捨てのナイロン製真空バッグフィルムや、再利用可能なシリコンバッグ（たとえば特許文献１及び２参照）が使用されている。
【特許文献１】特開２００３−０４２０５６号公報
【特許文献２】特表平１０−５０４５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、大型の複合材製品製造方法として広く利用されている真空含浸工法においては、使い捨てのため経済性に難がある真空バッグフィルムの代わりに、再利用可能なシリコンバッグを使用する方法が実用化されている。
しかし、従来のシリコンバッグは、板厚が厚く白濁色であることから、下記のような問題が指摘されている。
【０００５】
１）シリコンバッグは厚板であるため重量が重い。このため、製品が大型化すればするほどシリコンバッグも大きくなって重くなり、ハンドリングが困難となる。
２）重いシリコンバッグをガラス繊維基板等の強化繊維基材上に広げる際には、繊維上を引きずることになる。このため、強化繊維基材の繊維を所定位置からずらす可能性があり、繊維にしわを生じる等の欠陥が発生しやすくなる。
３）白濁色のシリコンバッグは、樹脂の流れや含浸状況を目視で確認することが困難であるから、未含浸欠陥の発見が困難となり、品質低下の原因となる。なお、使い捨ての真空バッグフィルムは、透明であるためガラス繊維への樹脂の含浸状況を目視で確認でき、従って、未含浸欠陥が発生した場合には即座に補修作業を実施できる。
【０００６】
このように、従来のシリコンバッグは、板厚が厚く白濁色であることから、製造時の作業性や製品の品質に問題を有している。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリコンバッグの経済性を維持しつつ、作業性及び品質を向上させることができる複合材製品製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る複合材製品製造方法は、成形型の上に載置した強化繊維基材をシート状素材に封入する密封工程と、前記成形型と前記シート状素材との間に形成された成形空間内から真空引きする真空吸引工程と、真空とした前記成形空間の内部に液状樹脂を注入して前記強化繊維基材に含浸させる注入・含浸工程と、前記強化繊維基材に含浸した液状樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、を備えている真空含浸工法を用いて複合材製品を製造する複合材製品製造方法において、前記シート状素材として薄肉化した透明なシリコンシートが用いられていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような複合材製品製造方法によれば、シート状素材として薄肉化した透明なシリコンシートが用いられているので、成形空間を形成するシート状素材は、薄肉化によりシート全体の重量が軽量化され、かつ、透明化により内部を流れる液状樹脂の状態が可視化される。
【０００９】
上記の発明において、前記シリコンシートは、シート内部に配置した強化繊維により強度を得て薄肉化されていることが好ましく、これにより、薄いシリコンシートの強度を確実に増して薄肉化することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明によれば、成形空間を形成するシート状素材の薄肉化により、シート全体の軽量化によりハンドリングが容易になる。さらに、成形空間を形成するシート状素材の透明化により、内部を流れる液状樹脂の状態が可視化されるため、樹脂の流れや含浸状況を目視で確認することが容易になる。
この結果、本発明の複合材製品製造方法によれば、シリコンバッグが有する経済性を維持しつつ複合材製品製造時の作業性を向上させることができ、さらに、未含浸欠陥や繊維にしわを生じる等の欠陥防止により複合材製品の品質を向上させることができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る複合材製品製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、複合材製品を製造する際に採用される真空含浸工法（ＶａＲＴＭ）を示す説明図であり、図中の符号１は成形型（ツール）、２は強化繊維基材、３は剥離シート（ピールプライ）、４は樹脂拡散用網状シート（パスメディア）、１０は薄肉化した透明なシリコンシート（シート状素材）である。
また、図１において、図中の符号５は液状樹脂を成形空間内の強化繊維基材２へ注入するための注入口、６は液状樹脂の流出を防止するシール、７は成形空間内から真空引きするための吸引口、８は真空引きによる空気の流入を防止するシール、９は成形空間２へ注入された液体樹脂である。
【００１２】
このような真空含浸工法は、たとえば風車のブレードやナセルカバー、航空機部品、及びＦＲＰ船等のように、特に大型の複合材製品を製造する場合に採用される複合材製品製造方法である。
本発明の複合材製品製造方法は、成形型１の上に載置した強化繊維基材２をシリコンシート１０に封入する密封工程と、成形型１とシリコンシート１０との間に形成された成形空間内から真空引きする真空吸引工程と、真空とした成形空間の内部に液状樹脂９を注入して強化繊維基材２に含浸させる注入・含浸工程と、強化繊維基材２に含浸した液状樹脂９を硬化させる樹脂硬化工程と、を備えている。
【００１３】
密封工程では、成形型１の上に強化繊維基材２を裁置し、成形完了後の剥離を容易にする剥離シート３と、液状樹脂９の拡散を促進するための樹脂拡散用網状シート４とを、強化繊維基材２の上面及び側面に被せる。この後、強化繊維基材２、剥離シート３及び樹脂拡散用網状シート４の上にシリコンシート１０を被せ、一方の側端部にシール６を介在させて注入口５を取り付けるとともに、他方の側端部にシール８を介在させて吸引口７を取り付ける。この結果、成形型１とシリコンシート１０との間には、強化繊維基材２をシリコンシート１０に封入してシール６，８により密封された成形空間が形成される。
【００１４】
ここでシリコンバッグとして使用するシリコンシート１０は、薄肉化した透明なシリコンシートが用いられている。このシリコンシート１０は、一般にシリコーンゴムと呼ばれるものである。ここで、シリコーンゴムについて好適な具体例を挙げると、たとえば信越化学（株）の商品名「ＫＥ５５５−Ｖ」及びその同等品がある。
本発明では、上述したシート状素材のシリコンシート１０として、図３に示す板厚ｔが０．４〜２．０ｍｍの薄い透明なシリコーンゴムを使用する。なお、従来使用されているシリコンバッグの板厚は２〜５ｍｍ程度であるから、シリコンシート１０はかなり薄くて軽いものとなる。
【００１５】
このように、シート状素材として薄肉化した透明なシリコンシート１０を使用すると、薄肉化によりシート全体の重量が軽量化されたシリコンシート１０により成形空間を形成し、かつ、透明化により内部を流れる液状樹脂９の状態は可視化される。すなわち、薄肉化した透明なシリコンシート１０が、成形空間を形成するためのシリコンバッグとして機能する。
また、薄いシリコンシート１０は、変形が容易であるため、シリコンバッグ内部の凹凸とのなじみもよく、従って、液体樹脂９の樹脂溜まりを低減して品質向上に貢献する。
【００１６】
そして、シリコンシート１０の強度を増すため、たとえば図２及び図３に示すように、シリコンシート素材１１のシート内部に強化繊維１２が配置されている。ここで使用する強化繊維１２は、たとえば直径を０．１〜１．０ｍｍ程度としたガラス繊維のより線が好適である。また、シリコンシート素材１１の内部に配置する強化繊維１２のピッチＰは、上下方向及び左右方向において、各々１．０〜１０ｍｍ程度が好適である。
このように、シート内部に強化繊維１２を配置したシリコンシート１０は、強化繊維１２が有する引張強度から破断等に対する強度を得られるため、薄肉化が容易になる。換言すれば、強化繊維１２が薄いシリコンシート１０の破断強度を確実に増すので、強化繊維１２がない場合と比較して、より一層薄肉化することができる。
【００１７】
上述した密封工程の後には、成形型１とシリコンシート１０との間に形成された成形空間内から真空引きする真空吸引工程が実施される。この真空吸引工程では、吸引口７から真空引きして成形空間内を真空とし、次の注入・含浸工程では、真空とした成形空間の内部に注入口６から液状樹脂９が注入される。この液状樹脂９は、強化繊維基材２の全体にわたって含浸され、次の樹脂硬化工程において、強化繊維基材２に含浸した液状樹脂９を硬化させる。
こうして製造された複合材製品は、含浸した液状樹脂９を硬化させた強化繊維基材２がシリコンシート１０の中から取り出され、さらに、剥離シート３及び樹脂拡散用網状シート４が剥離・除去される。なお、ここで使用したシリコンシート１０は、次の複合材製品を製造する際に再使用される。
【００１８】
従って、上述した複合材製品製造方法によれば、成形空間を形成するシリコンシート１０の薄肉化によりシート全体が板厚ｔに比例して軽量化され、製造作業時にシリコンバッグとなるシリコンシート１０のハンドリングが容易になる。
さらに、成形空間を形成するシリコンシート１０の透明化により、成形空間内部を流れる液状樹脂の状態が可視化されるため、樹脂の流れや含浸状況をシリコンシート１０の外側から目視で確認することが容易になり、欠陥捕集の作業性が向上する。すなわち、最終的に液状樹脂９が含浸した際の気泡の残存状況を確認できるため、気泡の排出作業を的確に実施して複合材製品の品質を向上させることができる。
また、透明なシリコンシート１０は、使い捨てされる従来の真空バッグフィルムと同様に、含浸状況のモニタリングが可能になるので、液状樹脂９の含浸速度測定時に正確なデータを取得できる。
【００１９】
この結果、シリコンシート１０を用いたシリコンバッグが有する経済性、すなわち再利用が可能であるという経済性を維持しつつ、複合材製品製造時の作業性を向上させることができ、さらに、未含浸欠陥や繊維にしわを生じる等の欠陥防止により複合材製品の品質を向上させることができる。
【００２０】
ところで、上述した強化繊維１２の挿入量については、ピッチＰを狭めて多く（密に）すればシリコンシート素材１１の板厚ｔをさらに薄くすることが可能になる。しかし、強化繊維１２の挿入量を多くすると、透明なシリコンシート素材１１の可視化を妨げることになるので、板厚ｔと強化繊維１２の挿入量及び挿入形態は、成形する製品の大きさや要求される可視化の程度により適宜選択されるべきである。ここで、強化繊維１２の挿入形態とは、使用する強化繊維１２の種類、線経、強化繊維間のピッチＰ、強化繊維１２の配置方向（縦、横、斜め等）、板厚ｔ方向に配置する繊維数等について、選択される一または複数の組み合わせである。
【００２１】
すなわち、シリコンシート１０に使用される強化繊維１２については、上述したガラス繊維に限定されることはなく、諸条件（たとえば、複合材製品の大きさや狙いとするシリコンシート素材１１の板厚ｔ等）に応じて引張強度の高い繊維材を適宜選択することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る複合材樹脂製品の製造方法について、一実施形態を示す製造状況を示す説明図である。
【図２】図１で使用するシリコンシートの平面図である。
【図３】図２に示すシリコンシートの断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    成形型
２    強化繊維基材
９    液状樹脂
１０    シリコンシート（シート状素材）
１１    シリコンシート素材
１２    強化繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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