(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ＦＲＰ製中空部材の内圧成形法であって、作業効率やエネルギー効率の良い成形法を提供することにある。【解決手段】ＦＲＰ製中空部材を内圧成形法により成形するに際し、加圧用バッグの加圧に加熱媒体を用いることを特徴とする内圧成形法である。具体的な操作としては、例えば、加熱空気、熱水、水蒸気、ポリアルキレングリコール、シリコーンオイル等の加熱媒体を、中空の成形素材の中に配置された加圧用バッグに加圧下に導入し、成形素材を金型に密着させると共に加熱・硬化を行わせる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ製中空部材を内圧成形法により成形するに際し、加圧用バッグの加圧に加熱媒体を用いることを特徴とする内圧成形法。
【請求項２】
加圧用バッグを室温で膨らませた後、加圧用バッグに加熱媒体を導入し、加圧と加熱を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の内圧成形法。
【請求項３】
加熱媒体が加熱空気、熱水、水蒸気、ポリアルキレングリコール、シリコーンオイルのうちのいずれか、又はこれらの混合媒体であることを特徴とする請求項１又は２記載の内圧成形法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ製中空部材の内圧成形法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維からなるものであり、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用されている。
【０００３】
ＦＲＰを管状ないし中空状の中空部材に成形する方法としては、遠心成形法、プルトルージョン成形法、フィラメントワインディング成形法、内圧成形法等が知られている。遠心成形法は、回転する円筒体の内面に、この円筒体内に同心的に配備されたローラから繊維を巻き付け、この繊維にマトリックス用の樹脂を噴霧して含浸させた後、硬化させる方法であり、比較的径が大きく、単純な形状の製品を製造するのに適している。プルトルージョン成形法は、樹脂を強化繊維基材に含浸させた後、金型を利用して引き抜き、樹脂を固化或いは硬化させて成形品を得る方法であり、一様の断面の真直ぐなパイプの製造に用いられる。フィラメントワインディング成形法は、樹脂を含浸した繊維をマンドレルに巻き付け、樹脂が固化或いは硬化した後にマンドレルを引き抜く方法であり、長繊維の比率を高めることができるので比較的高強度で、軸対称の中空体を製造するのに用いられる。内圧成形法は、金型キャビティ内に筒状の成形素材を配置し、これを筒の内側から圧力を与えて金型に密着させた状態にて加熱硬化させる方法であり、マトリックス樹脂が熱硬化性であっても熱可塑性であっても適用可能であり、通常の中空管状のＦＲＰ製品を成形するのに適している。
【特許文献１】特開昭６１−２３０９２５号公報
【特許文献２】特開平６−１５５５９５号公報
【０００４】
内圧成形法で中空のＦＲＰ製品を成形するには、通常、プリプレグを用い、金型キャビティ内に中空状に配置したプリプレグの内部に、膨張性を有するバッグやチューブ等を入れる。次いで、圧縮空気等を用いてバッグやチューブ等をふくらませ、型の内側から圧力をかけてプリプレグを型の内壁面に押しつけ、この状態でプリプレグを加熱硬化させ成形を行う加圧バッグ成形法が、一般的に用いられている。そして、加熱硬化の手段としては、従来、硬化炉、オートクレーブ、ホットプレス等を用いて外部から加熱する方式が取られている。しかしながら、上記のような従来の内圧成形法では、加圧と加熱硬化が別々の操作・設備で行われるため作業効率が悪く、また、外部加熱は、大きな設備を必要とし、更に、エネルギー効率も悪いという問題があった。
【特許文献３】特開２００３−３３４８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ＦＲＰ製中空部材の内圧成形法であって、作業効率やエネルギー効率の良い成形法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題は、ＦＲＰ製中空部材を内圧成形法により成形するに際し、加圧用バッグの加圧に加熱媒体を用いることを特徴とする内圧成形法によって達成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＦＲＰ製の中空部材を、内圧成形法により作業性やエネルギー効率良く、容易に成形することができる。また、従来法と異なり、加熱硬化のために外部加熱炉等を用いる必要がないので、短時間で硬化が可能で、コスト的にも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、ＦＲＰ製中空部材を内圧成形法により成形するに際し、加圧用バッグの加圧に加熱媒体を用いることを特徴とする内圧成形法であるが、具体的な操作としては、加圧用バッグを室温で膨らませた後、加圧用バッグに加熱媒体を導入し、加圧と加熱を同時に行う方法が好ましい。
【０００９】
本発明における内圧成形法とは、金型キャビティ内に筒状のプリプレグ等の成形素材を配置し、これを筒の内側から圧力を与えて金型に密着させた状態にて加熱硬化させる方法を意味する。例えば、ナイロンやシリコンゴムのような、可撓性があり且つ耐熱性に優れた材料で形成した加圧用バッグに、プリプレグ等の成形素材を筒状に巻き付け、あるいは、芯金を用いて予備成形した成形素材の中心にこのバッグを配置したものを、金型キャビティ内に配備し、バッグ内に加圧媒体を送り込んでバッグを膨張させ、成形素材を金型内面に押し付けて加熱成形する方法である。従来は、加圧媒体として圧縮空気等が用いられ、加熱には、硬化炉、オートクレーブ、ホットプレス等が用いられていたが、本発明では、加圧用バッグに加熱媒体を導入し、加圧と加熱を同時に行うものである。加熱・硬化のための特別な設備・装置は必要としない。  
【００１０】
本発明は、ＦＲＰ製中空部材を成形するものであるが、中空部材とは、中空である限り断面形状はどんなものでも構わない。また、ＦＲＰは、繊維強化材に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などのマトリックス樹脂を含浸・硬化させて得られるものであるが、本発明においては、用いられる繊維強化材やマトリックス樹脂に関しては特に制限はい。繊維強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等が挙げられる。
【００１１】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂の予備重合樹脂から選ばれる樹脂がある。これらは１種又は２種以上の混合物として用いることもできる。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドがある。これらの樹脂は、２種以上併用しても良い。
【００１２】
繊維強化材は、通常、例えば、平織、綾織、朱子織等の経糸と緯糸から構成されるものの他、繊維束を一方向に引き揃えシート状とし、これを直角方向にステッチ糸で縫合した一軸織物、一方向に引き揃えたシート状物を角度を変えて複数積層し、これを直角方向にステッチ糸で縫合した多軸織物等の形で用いられる。
【００１３】
本発明において用いられる加熱媒体としては、加熱空気、熱水、水蒸気、ポリオキシアルキレングリコール、シリコーンオイル等の熱媒オイル、等が挙げられる。
【００１４】
加熱媒体の温度は、ＦＲＰ用として使用するマトリックス樹脂の種類によって異なるが、通常、５０〜２００℃の範囲である。加圧用バッグの加圧は、成形素材が金型に密着させられる状態になる程度であれば十分であり、成形体の形状にもよるが、通常、４〜９ｋｇ／ｃｍ２程度である。具体的には、加圧用バッグの押圧がこの範囲になる様に、加熱媒体を加圧用バッグに導入すれば良い。
【実施例】
【００１５】
ＦＲＰ製中空部材を成形するため、金型（アルミ製）を用い、金型のキャビティ内面に、プリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ−３１０１／Ｑ−１１２、平織物使用、エポキシ樹脂を４０％含有）を５枚、筒状に積層した。次いで、ナイロンバッグ（ＷＲＩＧＨＴＬＯＮ＃７４００、ＡＩＲＴＥＣＨ社製）を挿入して型締めを行った。その後、１００℃の熱水を導入し、４気圧の圧力をかけ、２時間成形を行った。得られたＦＲＰ製中空部材は、従来の方法で得られたものに比し、何ら遜色のないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、ＦＲＰ製の中空部材を、内圧成形法により、作業性やエネルギー効率良く、容易に成形することができるので、その産業上のメリットは大きいものがある。