(57)【要約】【課題】樹脂フィルムを必要とせず、エアーの残存によるボイドが発生しない成形法を提供する。【解決手段】型２の一面上に樹脂層４を形成し、前記樹脂層４に繊維強化材シート６を積重した後、積重した繊維強化材シート６上にバッグ８を重ねると共に当該バッグ周縁を型２に気密にシールしてバッグと型との間を排気し、オーブン又はオートクレーブで加熱することにより樹脂層４の樹脂を繊維強化材シート６に含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型に気密にシールしてバッグと型との間を排気し、加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【請求項２】
型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型の他面を被覆した他のバッグに気密にシールし、次いでバッグと型との間を排気し、加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【請求項３】
型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型に気密にシールしてバッグと型との間を排気し、オートクレーブで加圧下加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【請求項４】
型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型の他面を被覆した他のバッグに気密にシールし、次いでバッグと型との間を排気し、オートクレーブで加圧下加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【請求項５】
樹脂層の形成を刷毛塗り法又は噴霧法により行う請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂コート成形法。
【請求項６】
樹脂層を形成する樹脂の２５℃における粘度が１００Ｐａ・ｓ〜半固形であり、成形加熱時に粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓに減少する請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂コート成形法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型の一面に樹脂を塗布して樹脂層を形成し、前記樹脂層の樹脂を繊維強化材に含浸させて加熱硬化させる樹脂コート成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、繊維強化複合材料の製造にはプリプレグが用いられている。プリプレグは、繊維強化材に熱硬化性樹脂を含浸し、手作業で容易に取扱うことができる程度に硬化反応を進めた成形材料である。主として、炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維などの繊維強化材とエポキシ系の樹脂を用いて構成したプリプレグが用いられている。
【０００３】
プリプレグの成形は、型の内面に敷設した複数枚のプリプレグを加圧下で加熱硬化させることにより行う。プリプレグはその構造から表面にタックがあり、積層する際にプリプレグ間にエアーを噛み込む。このため、外部から十分加圧することなく大気圧で加圧成形を行う真空バッグ成形の場合には、得られる成形品中にはエアーの残存によるボイドが発生し、成形品の物性が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
このようなボイドの発生を防止するものとして、国際公開ＷＯ００／２７６３２には、樹脂層の少なくとも一面に繊維強化材を積重した成形材料が開示されている。また、特開平５−２６９９０９号公報には、プリプレグに代えて繊維強化材と熱硬化性樹脂の樹脂フィルムを用いる方法も開示されている。この方法は、繊維強化材と樹脂フィルムを積重した後加熱して樹脂フィルムの樹脂を繊維強化材に含浸させるとともに硬化させ成形品とする。
【０００５】
これらの成形材料を用いる方法は、従来のプリプレグと比較してボイドの発生を抑制することができる。また、オートクレーブのような特別な装置を必要とせず、硬化炉を使用した真空バッグ成形で容易に成形品を得ることができ、低い製造コストで製品が得られる利点がある。しかし、成形材料として用いる樹脂はフィルム化する必要があり、使用できる樹脂が制限される。また、室温でフィルムの形状を保持するため低温で保存を行う必要があるほか、樹脂のライフが短い等その取扱いは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、取扱いが困難な樹脂フィルムを必要とせず、エアーの残存によるボイドが発生しない成形法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００８】
〔１〕　型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型に気密にシールしてバッグと型との間を排気し、加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【０００９】
〔２〕　型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型の他面を被覆した他のバッグに気密にシールし、次いでバッグと型との間を排気し、加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【００１０】
〔３〕　型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型に気密にシールしてバッグと型との間を排気し、オートクレーブで加圧下加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【００１１】
〔４〕　型の一面上に樹脂層を形成し、前記樹脂層に繊維強化材シートを積重した後、積重した繊維強化材シート上にバッグを重ねると共に当該バッグ周縁を型の他面を被覆した他のバッグに気密にシールし、次いでバッグと型との間を排気し、オートクレーブで加圧下加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させ硬化させる樹脂コート成形法。
【００１２】
〔５〕　樹脂層の形成を刷毛塗り法又は噴霧法により行う〔１〕乃至〔４〕のいずれかに記載の樹脂コート成形法。
【００１３】
〔６〕　樹脂層を形成する樹脂の２５℃における粘度が１００Ｐａ・ｓ〜半固形であり、成形加熱時に粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓに減少する〔１〕乃至〔４〕のいずれかに記載の樹脂コート成形法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
樹脂層を形成する樹脂としては、通常用いられ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。
【００１５】
樹脂の硬化温度は、６０〜１８０℃となるよう調製することが好ましく、７０〜１３０℃に調製することがより好ましい。
【００１６】
２５℃における樹脂粘度は、型に塗布した樹脂の液だれを防止するため１００Ｐａ・ｓ〜半固形であることが好ましい。
【００１７】
また、成形加熱時に樹脂粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓに粘度減少するものが好ましい。かかる粘度を有する樹脂は、型に塗布する際に好適に用いることができる。
【００１８】
繊維強化材シートとしては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等の強化繊維が使用できる。中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。また、これらの繊維強化材シートの形態は、一方向に引き揃えたもの又は多方向に引き揃えたもの、織物、編物、不織布等の任意の加工品が利用できる。
【００１９】
繊維強化材シートの目付は２００〜３０００ｇ／ｍ２が好ましく、４００〜２０００ｇ／ｍ２がより好ましい。
【００２０】
以下、図１を参照して本発明の樹脂コート成形法について説明する。
【００２１】
まず、型２の一面に沿って所要の厚さまで型に樹脂を塗布して樹脂層４を形成し、樹脂層４上に繊維強化材シート６を積重する（図１（ａ））。型は特に制限がなく公知のものが使用できる。
【００２２】
型に樹脂層を形成する方法としては、刷毛塗り法、噴霧法等の任意の形成法を用いることができる。樹脂層の樹脂量は、積重する繊維強化材と樹脂層の樹脂量を加えた重量の３５〜５５％とすることが好ましい。
【００２３】
また、型上に形成する樹脂層は、室温で適度なタック性を有することが好ましい。適度なタック性を有する樹脂層は繊維強化材を積重する際に作業性を高めることができ好適である。
【００２４】
室温で適度なタック性を有する樹脂層を形成する方法としては、高粘度の樹脂を加熱して低粘度とし型に塗布後、常温に戻すことにより適度なタック性を有する樹脂層とする方法、低粘度樹脂を型に塗布し、加熱時に繊維強化材に含浸する程度に樹脂を部分的に重合させることにより適度なタック性を有する樹脂層とする方法、樹脂のチキソトロピー性を利用して適度のタック性を有する樹脂層とする方法等を挙げることができる。
【００２５】
繊維強化材シート６を積重した後、バッグ８を繊維強化材に重ねて配置してバッグ８の周縁を型２と気密にシールし、密封する（図１（ｂ））。バッグを用いて繊維強化材シートを密封した後、型２とバッグ８間の気体を排気して減圧にする（図１（ｃ））。型とバッグ間を減圧にすることによりバッグが変形し、繊維強化材は型上に形成された樹脂層に密着する。
【００２６】
バッグの材質は特に制限されず、通常用いられる公知のものを使用することができる。更に、バッグ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シート状、袋状等の形状を適宜選択して用いることができる。また、バッグのシールは減圧により繊維強化材が型上に形成した樹脂層に密着するように行うことができればよい。例えば、バッグをシーラントで型に直接シールする方法、繊維強化材を積重した型を袋状のバッグに挿入しバッグ周縁を型にシールする方法、繊維強化材上に重ねて配置した一のバッグと型の他面に配置した他のバッグをシーラントで気密にシールする方法等を例示できる。バッグ同士をシールして型全体をバッグで覆う方法は、型を貫通する治具取付け孔があって型に直接シールしても密封できない場合や、型が通気性材料で形成されている場合等に特に有効である。
【００２７】
その後、バッグ８で密封された樹脂層４及び繊維強化材シート６をオーブン又はオートクレーブで加熱することにより繊維強化樹脂層１３からなる成形品１２を得る（図１（ｄ））。加熱を行うことにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに十分含浸させ、硬化させて成形品とすることができる。加熱温度は６０〜２００℃が好ましい。また、オートクレーブを用いる場合には、加圧圧力は０．１〜０．５ＭＰａとすることが好ましい。オーブン又はオートクレーブで処理を行う際には、型とバッグ間の気体を排気した後又は排気しながら処理を行うことが好ましい。
【００２８】
更に、本発明の成形法においては発泡コア材を内部に挿入してもよい。発泡コア材を使用した成形法の一例を図２に示す。
【００２９】
型２８上に樹脂を塗布して樹脂層１４ａを形成し、繊維強化材シート１６ａ、発泡コア材２４を敷設する。更に発泡コア材２４上に樹脂を塗布して樹脂層１４ｂを形成し、この樹脂層上に繊維強化材シート１６ｂを敷設する（図２（ａ））。その後、バッグ１８で密封した後、図１に示す場合と同様にバッグ内を減圧し、加熱成形を行い、繊維強化樹脂層２６ａ、２６ｂ、発泡コア材２４からなる成形品２２を得る（図２（ｂ））。発泡コア材としては、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、バルサ材等も使用できる。
【００３０】
なお、本発明の樹脂コート成形法においては、成形品の用途に応じてゲルコートを使用してもよい。ゲルコートを使用する場合には、離型処理を行った型上にゲルコートを塗布してゲルコート層を形成し、ゲルコート層上に樹脂層を形成する。ゲルコート層は室温で又は加熱により重合させゲル化し、繊維強化材には含浸せず成形品の表面に残るため、成形品の表面を滑らかにすることができる。ゲルコートを塗布する場合には通常噴霧法、刷毛塗り法が用いられる。上記樹脂層の形成においても噴霧法又は刷毛塗り法を用いればゲルコート層と樹脂層の形成は同じ設備で行うことができ生産性の点で好ましい。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００３２】
実施例１
８０℃に加熱したエピコート８３４（ジャパンエポキシレジン社製）を８０質量部、エピコート１００１（ジャパンエポキシレジン社製）を２０質量部、アンカー１０４０（エアープロダクツジャパン社製）を５質量部計量、混錬し、離型処理した平らなアルミ板の上に、１５００ｇ／ｍ２になるように刷毛で塗布した。その後、塗布した樹脂が室温に戻り、適度なタックを生じた後、寸法５００ｍｍ×５００ｍｍにカットした炭素繊維織物Ｗ−３１０１（東邦テナックス社製）を１０枚積層し、その上にピールクロスを積層した。その後、積層した材料全体をナイロンバッグ（ＷＲＩＧＨＴＬＯＮ　＃７４００、ＡＩＲＴＥＣＨ社製）で覆い、型とナイロンバッグをシーラントテープでシールし、バッグ内を真空ポンプで減圧した。
【００３３】
その後、硬化炉で１３０℃、２時間、真空ポンプで減圧しながら加熱硬化し、板厚２．２ｍｍのＣＦＲＰ板を得た。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の成形法は、型上に樹脂層を形成しその上に繊維強化材を積重した後加熱することにより樹脂層の樹脂を繊維強化材シートに含浸させるので、樹脂をフィルム化する必要がない。このため、従来のように半硬化状態の樹脂フィルムの状態を使用時期まで保つため低温保存する必要がなく、調合した樹脂をすぐに使用できるため取扱いが容易で、樹脂ライフの点で有利である。真空バッグ成形を行っても従来のプリプレグのようなボイドを生じることがなく、高品位の成形品が得られる。
【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）は樹脂層を形成し繊維強化材を積重した状態を示す断面図、（ｂ）は繊維強化材をバッグと型との間にシールした状態を示す断面図、（ｃ）はバッグと型との間を排気した状態を示す断面図、（ｄ）は樹脂を含浸させ成形品とした状態を示す断面図である。
【図２】本発明の成形法の他の例を示すフロー図で、発泡コア材を用いた成形法を示す図である。
【符号の説明】
２、２８　　型
４、１４ａ、１４ｂ　　樹脂層
６、１６ａ、１６ｂ　　繊維強化材シート
８、１８　　バッグ
１０、２０　　シーラント
１２、２２　　成形品
１３、２６ａ、２６ｂ　　繊維強化樹脂層
２４　　発泡コア材
【図１】
2004066546.tif 000003
【図２】
2004066546.tif 000004