(57)【要約】【課題】品位の高い成形品が容易に歩留まり良く成形できる樹脂トランスファー成形法及びサンドイッチ積層板の製造方法を提供する。【解決手段】下型３に繊維強化材１を敷設し、次いでバギングフィルム７又は上型を重ねてバギングフィルム７周縁を下型３に気密にシールし又は上型と下型とを型締めした後、バギングフィルム７又は上型と下型３との間を排気し樹脂を繊維強化材１に注入する樹脂トランスファー成形法において、バギングフィルム７又は上型と下型３との間に網状立体構造を有する樹脂流動基材２を配置する樹脂トランスファー成形法、及び網状立体構造を有する樹脂流動基材を用いたサンドイッチ積層板の製造方法。【選択図】  図１
2004249527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型に繊維強化材を敷設し、バギングフィルム又は上型を重ねてバギングフィルム周縁を下型に気密にシールし又は上型と下型とを型締めした後、バギングフィルム又は上型と下型との間を排気し樹脂を繊維強化材に注入する樹脂トランスファー成形法において、
（１）バギングフィルムと繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材の間、又は
（２）上型と繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材との間
に網状立体構造を有する樹脂流動基材を配置することを特徴とする樹脂トランスファー成形法。
【請求項２】
下型の一面上に繊維強化材、コア材、繊維強化材を順次積重し、これらの上にバギングフィルム又は上型を重ねてバギングフィルム周縁を下型に気密にシールし又は上型と下型とを型締めし、バギングフィルム又は上型と下型との間を排気した後、樹脂トランスファー成形法により樹脂を注入し硬化するサンドイッチ積層板の製造方法において、
（１）バギングフィルムと繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材の間、又は
（２）上型と繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材との間
に網状立体構造を有する樹脂流動基材を配置することを特徴とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、網状立体構造を有する樹脂流動基材を用いた樹脂トランスファー成形法及びサンドイッチ積層板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
樹脂トランスファー成形法は、熱硬化性樹脂を用いた成形法の一種で、型のキャビティーに樹脂を注入して硬化させることにより成形品を得る方法である。樹脂トランスファー成形法は、繊維強化プラスチック、サンドイッチ積層板等の製造に用いられている。
【０００３】
樹脂を注入する型としては一般的に剛性の高い金型が用いられるが、大型の成形品の製造を目的とする場合には型の一部を柔軟性を有するバギングフィルムに置き換えて成形が行われている。
【０００４】
樹脂トランスファー成形法を用いた繊維強化プラスチックの成形は、繊維強化材を型に敷設した後、型のキャビティーに樹脂を注入して繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させることにより行う。注入する樹脂は粘度が高く、樹脂の拡散速度が遅いため、樹脂の注入に長時間を要している。このため、樹脂トランスファー成形においては従来より樹脂の流動速度を向上させるべく樹脂流動基材が用いられている（特許文献１）。
【０００５】
樹脂流動基材は、厚さ０．２〜５．０ｍｍ程度の網状の編物又は織物で、繊維強化材に重ねて配置される。成形時には樹脂流動基材が樹脂の流路となって、樹脂を繊維強化材全体に短時間で行き渡らせることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９２５３５号公報（第３頁、段落番号（００２０））
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、樹脂流動基材を用いた樹脂トランスファー成形法において、従来の平面網状の樹脂流動基材に代えて網状立体構造を有する編織物を用いれば、より樹脂を流動させやすく、品位の高い成形品が歩留まり良く得られ、更に成形に際して種々の製造条件の制御が簡単にできることを見出し本発明を完成するに到った。
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【０００９】
〔１〕  下型に繊維強化材を敷設し、バギングフィルム又は上型を重ねてバギングフィルム周縁を下型に気密にシールし又は上型と下型とを型締めした後、バギングフィルム又は上型と下型との間を排気し樹脂を繊維強化材に注入する樹脂トランスファー成形法において、
（１）バギングフィルムと繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材の間、又は
（２）上型と繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材との間
に網状立体構造を有する樹脂流動基材を配置することを特徴とする樹脂トランスファー成形法。
【００１０】
〔２〕  下型の一面上に繊維強化材、コア材、繊維強化材を順次積重し、これらの上にバギングフィルム又は上型を重ねてバギングフィルム周縁を下型に気密にシールし又は上型と下型とを型締めし、バギングフィルム又は上型と下型との間を排気した後、樹脂トランスファー成形法により樹脂を注入し硬化するサンドイッチ積層板の製造方法において、
（１）バギングフィルムと繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材の間、又は
（２）上型と繊維強化材との間及び／若しくは下型と繊維強化材との間
に網状立体構造を有する樹脂流動基材を配置することを特徴とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる樹脂流動基材は網状立体構造を有する編織物であって、編織物に対して垂直方向に立ち上がった編目を有している点で従来の平面網状の樹脂流動基材と相違する。かかる編織物としては、例えば特開２００２−１４６６５７号公報記載の六角形状の開口部を有する立体構造編地を挙げることができる。
【００１２】
樹脂流動基材の厚さは注入する樹脂の粘度や成形品の用途等により適宜決定されるが、通常０．２〜５．０ｍｍが好ましく、０．５〜２．０ｍｍがより好ましい。樹脂流動基材の厚さは、樹脂流動基材に使用する糸の太さ、材質等を変えることにより所望のものとすることができる。
【００１３】
また、樹脂流動基材の開口幅は０．２〜５．０ｍｍとすることが好ましく、０．５〜２．０ｍｍとすることがより好ましい。
【００１４】
樹脂流動基材に用いる糸の材質としては、通常用いられるナイロン、ポリエステル等のほか、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維を用いることもできる。強化繊維を用いた樹脂流動基材は、成形後樹脂流動基材を除去することなく成形品の一部とする場合に成形品の強度を高めることができ極めて有用である。
【００１５】
樹脂流動基材に用いる糸の太さは、１〜２００ｄｔｅｘとすることが好ましい。
【００１６】
通常の平面網状の樹脂流動基材を用いた樹脂トランスファー成形法は、比較的簡単な形状の構造物を製造することはできたが、複雑な形状を有する構造物を作ることは難しかった。網状立体構造を有する樹脂流動基材を用いることにより樹脂流動基材の曲面への追従性が増し、平面網状織物では成形しにくかった複雑な形状を持つ構造物の成形も容易になる。
【００１７】
また、従来の平面網状の樹脂流動基材を用いた樹脂トランスファー成型法では、平面の編織物で樹脂の流路を確保しなくてはならないため、２００〜１０００ｄｔｅｘ程度の太い糸を用いて厚い編織物とする必要があった。この場合、成形物の大きさに合わせて切断した樹脂流動基材の端部が鋭利になり、バギングフィルムを傷つけ、成形品にボイドが浸入することもあった。本発明で用いる網状立体構造を有する樹脂流動基材は、その構造自体が十分な厚みを有しており太い糸を用いる必要がない。そのため、たとえ切断により樹脂流動基材の端部が鋭利になったとしてもバギングフィルムを傷つけることなく、結果として成形物品位の向上や製品の歩留まり向上に寄与する。
【００１８】
以下、図１を参照して本発明の樹脂トランスファー成形法について説明する。
【００１９】
まずシリコーン油等の公知の離型剤を用いて離型処理した型３上に、繊維強化材１、樹脂流動基材２を順に敷設する（図１（ａ））。
【００２０】
敷設した繊維強化材１及び樹脂流動基材２上にバギングフィルム７を重ねて配置し、バギングフィルム７の周縁をシーラント５を用いて型３と気密にシールし、繊維強化材１及び樹脂流動基材２を密封する。シーラント及びこれを用いるシール方法自体は公知のものである。
【００２１】
バギングフィルム７の材質は特に制限されず、通常用いられるもの、例えばシリコン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリイミド等を使用することができる。更に、バギングフィルム７の形状としては特に制限されず、型や目的とする成形品の形状により適宜選択して用いることができる。なお、本発明においてバギングフィルムは、バッグフィルム、ゴムシート、ゴムバッグ等を包含する。
【００２２】
バギングフィルム７を用いて繊維強化材１と樹脂流動基材２を密封した後、型３とバギングフィルム７間の気体を排気して減圧にし（図１（ｂ））、型の一端側に形成した樹脂注入口から樹脂を注入する。注入した樹脂は樹脂流動基材２を通って型の他端側に形成した樹脂排出口に向かって移動するとともに繊維強化材１全体に含浸する。
【００２３】
樹脂の注入は、樹脂の注入時間を短縮し低い射出圧力で樹脂を注入することができることから、樹脂排出口から型３とバギングフィルム７間を排気しながら行うことが好ましい。
【００２４】
更に効率よく樹脂を行き渡らせ繊維強化材に含浸させるため、型３とバギングフィルム７間の気体を樹脂排出口から排気すると共にバギングフィルム７の外部側から繊維強化材１側に向かって加圧しても良い。この場合、加圧圧力は０．０１〜０．５ＭＰａとすることが好ましい。
【００２５】
その後、オーブン等を用いて樹脂を注入した繊維強化材１を樹脂流動基材２、型３及びバギングフィルム７ごと加熱することにより、繊維強化材に注入した樹脂を硬化させる（図１（ｃ））。得られた成形品は繊維強化材１に樹脂が含浸して硬化した樹脂含浸層９、樹脂流動基材に存在する樹脂が樹脂流動基材と共に硬化した樹脂層１０、その表面を覆う樹脂が硬化した表面樹脂層１１とからなる。
【００２６】
注入した樹脂を硬化させる際においても、型３とバギングフィルム７間の気体を排気しながら行うことが好ましい。
【００２７】
なお、図１においては樹脂流動基材２を繊維強化材１とバギングフィルム７との間に配置したが、樹脂流動基材２に代えて、あるいは樹脂流動基材２と共に繊維強化材１と型３との間に他の樹脂流動基材を配置してもよい。
【００２８】
また、成形品の軽量化のため樹脂層１０を除去する場合、樹脂層１０の離型性を高める目的で、繊維強化材１と樹脂流動基材２の間にピールクロス等を挿入して用いてもよい。
【００２９】
本発明の樹脂トランスファー成形法に用いる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、金属繊維等の通常の繊維強化材に用いる材料が使用できる。中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。
【００３０】
これらの繊維強化材の形態は特に制限されず、織物、不織布等が利用できる。
【００３１】
繊維強化材として織物を用いる場合にはいずれの織形式のものを用いても良いが、それ自体が面対称のものを用いるか、複数の繊維強化材を面対称となるように組み合わせて積重し使用することが好ましい。面対称の繊維強化材あるいは積重して面対称とした繊維強化材を用いることにより、成形品とした際に成形品の反りを防止できる。
【００３２】
面対称の織物又は積重して面対称とすることができる織物としては、一方向織物、多軸織物を挙げることができる。
【００３３】
なお、一方向織物とは、平行に並んだ繊維強化材の束（ストランド）をナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。多軸織物とは、一方向に引き揃えた繊維強化材の束（ストランド）をシート状にして角度を変えて積層し、ナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。
【００３４】
面対称の多軸織物の一例の概略図を図３に示す。この例では多軸織物１００は、ストランドの方向、即ち繊維の引き揃えた方向が多軸織物の長さ方向に対して順に０°、＋４５°、−４５°、＋４５°、０°と面対称になっている。多軸織物１００は、このように積層した５層の繊維強化材を厚さ方向にパンチングしてなる。
【００３５】
他の好ましい多軸織物の例としては、〔０／−４５／−４５／０〕、〔０／＋４５／−４５／−４５／＋４５／０〕、〔０／＋４５／９０／−４５／−４５／９０／＋４５／０〕等を挙げることができる。積重して面対称となる多軸織物の組合わせとしては、例えば〔０／−４５〕及び〔−４５／０〕、〔０／＋４５／−４５〕及び〔−４５／＋４５／０〕、〔０／＋４５／−４５／９０〕及び〔９０／−４５／＋４５／０〕等を挙げることができる。一方向に引き揃えた繊維強化材を積層する角度は０°、±４５°、９０°に限定されず、任意の角度とすることができる。
【００３６】
多軸織物の厚さは、成形品の用途により適宜選択するものであるが、通常０．２〜３ｍｍが好ましい。
【００３７】
繊維強化材の目付は１枚当り２００〜４０００ｇ／ｍ２が好ましく、４００〜２０００ｇ／ｍ２がより好ましい。
【００３８】
本発明の樹脂トランスファー成形法で用いる樹脂としては、通常成形品の製造に用いる熱硬化性樹脂が使用できる。具体的には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂等が挙げられ、本発明においてはこれらの樹脂の混合物を使用することもできる。繊維強化複合材料を用途とする場合には、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂組成物、ビニルエステル組成物が好ましい。これらの熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤等が含まれていてもよい。
【００３９】
熱硬化性樹脂は加熱等により樹脂注入時の粘度が０．０１〜１Ｐａ・ｓとなるものが好ましい。
【００４０】
次に、本発明のサンドイッチ積層板の製造方法について図２を参照して説明する。
【００４１】
離型処理した型３上に、網状立体構造を有する樹脂流動基材１２、繊維強化材１３、コア材１４、繊維強化材１５、網状立体構造を有する樹脂流動基材１６を順次積重する。その後、バギングフィルムで積層材料を密封し上記の樹脂トランスファー成形法と同様の操作を行ってサンドイッチ積層板を製造する。
【００４２】
なお、樹脂流動基材を除去することなくサンドイッチ積層板の一部とする場合には、積層材料を積重する順序は図２に示す限りではなく、繊維強化材に樹脂を供給することができるように積重を行えばいかなる順序であってもよい。
【００４３】
コア材としては、ウレタンフォーム、塩化ビニルフォーム、ポリメタアクリルイミドフォーム、アクリルフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等が例示できる。また、バルサ材も使用できる。
【００４４】
コア材の厚さはサンドイッチ積層板の用途により適宜選択するものであるが、通常１〜２００ｍｍが好ましい。
【００４５】
図１及び２においては型とバギングフィルムを用いる場合を示したが、本発明においては金型、ＦＲＰ型等の剛性を有する分割型を用いてもよい。分割型を用いて樹脂トランスファー成形を行った場合の断面図の一例を図４に示す。
【００４６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００４７】
実施例１
炭素繊維ＨＴＡ−１２Ｋ（東邦テナックス社製）を使用した多軸織物▲１▼（［０／＋４５／９０／−４５］）：ＣＦ目付６００ｇ／ｍ２）を幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍにカットした。断面が長方形の溝（幅２０ｍｍ、深さ３０ｍｍ、Ｒ２ｍｍ）が複数繰り返されるアルミ板を離型処理し、多軸織物▲１▼を０°層を下側にして溝の形成方向が織物の０°方向と一致するようにアルミ板上に配置した。多軸織物▲１▼と同様にして得た多軸織物▲２▼（［−４５／９０／＋４５／０］：ＣＦ目付６００ｇ／ｍ２）を幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍにカットし、積層した多軸織物▲１▼、▲２▼全体が面対称となるように０°層を上側に向けて多軸織物▲１▼上に積層した。更に多軸織物▲２▼上に網状立体構造を有する樹脂流動基材（太さ１５０ｄｔｅｘのポリエステル糸を用いて特開２００２−１４６６５７号公報図２に記載の六角形状の開口部を有する立体構造編地に編んだもの、開口幅２ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を積層した。次いで、アルミ板にシーラントテープと樹脂注入用及び排出用のホースを配置し、積層した材料全体をバギングフィルム（エアテック社製）で覆い密封した。樹脂注入用ホースの口を閉じた後、樹脂排出用ホースから真空ポンプでバギングフィルム内を真空にした。その後、リポキシＲ−８０２を１００質量部、パーメックＮ（日本油脂社製）を１．０質量部、６％ナフテン酸コバルト（関東化学社製）を０．５質量部混合した混合液を２５℃雰囲気下で樹脂注入用ホースからバギングフィルム内に注入し、硬化させて成形品を得た。バギングフィルム内に注入した混合液は、アルミ板の形状に沿った樹脂流動基材を通って多軸織物全体に速やかに行き渡った。得られた成形品は樹脂欠けがほとんどなく、製品の厚さは均一であった。
【００４８】
比較例１
網状立体構造の樹脂流動基材に代えて、平面網状の樹脂流動基材（エアテック社製、商品名：Ｒｅｓｉｎ  Ｆｌｏｗ  ６０）を用いた以外は実施例１と同様にして成形品を得た。
平面網状の樹脂流動基材はアルミ板の形状に沿わず突っ張ってしまい、得られた成形品は溝の形状がＲ５ｍｍ程度の樹脂リッチとなり、部分的に樹脂欠けが生じた。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の樹脂トランスファー成形法は、網状立体構造を有する樹脂流動基材を用いているので、従来の平面網状の樹脂流動基材を用いる成形法と比較してより品位の高い成形品を製造することができる。従って、大型の成形品であっても容易に、歩留まり良く成形することができる。更に、網状立体構造を有する樹脂流動基材は平面網状の樹脂流動基材より形状追従性が良いので、複雑形状の構造物を製造することができる。
【００５０】
また、本発明のサンドイッチ積層板の製造方法によれば、製造時間が短時間であることに加えてコア材に樹脂を流すための溝や貫通孔を加工する必要がないため低コストでサンドイッチ積層板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形法の一例を示すフロー図で、（ａ）は繊維強化材と樹脂流動基材とをバギングフィルムと型との間にシールした状態を示す断面図、（ｂ）はバギングフィルムと型との間を減圧した状態を示す断面図、（ｃ）は繊維強化材に樹脂を含浸させた状態を示す断面図である。
【図２】本発明のサンドイッチ積層板の製造方法の一例を示す説明図で、積層板材料を型の一面上に敷設した状態を示す断面図である。
【図３】本発明に用いる多軸織物の一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の成形法の他の例であって、分割型を用いた例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１３、１５    繊維強化材
２、１２、１６    樹脂流動基材
３    型
３ａ    上型
３ｂ    下型
５    シーラント
７    バギングフィルム
９    樹脂含浸層
１０    樹脂層
１１    表面樹脂層
１４    コア材
１００    多軸織物
【図１】
2004249527.tif 000003
【図２】
2004249527.tif 000004
【図３】
2004249527.tif 000005
【図４】
2004249527.tif 000006