(57)【要約】【課題】  従来の真空含浸成形方法によるＦＲＰ構造物の成形においては、成形物の屈曲部に形成される凹部の成形方法に関して、何らの配慮がなされていない。そこで、樹脂注入により、このような凹部には樹脂がたまり易くなり、樹脂内部のクラックの発生等の欠陥が生じ易い。【解決手段】  本発明の成形方法は、成形型の載置物を真空フィルムで二重に覆って、真空フィルム内を脱気した後、樹脂注入する成形物の成形方法であって、載置物を直接覆う第１の真空フィルム上で、ＦＲＰ成形体の屈曲部に形成される凹部に局所的な当て板を形成し、第１の真空フィルムを覆う第２の真空フィルムの内部を脱気し、当て板を第２の真空フィルムの外から押圧し、第１の真空フィルム内に樹脂を注入するものである。【選択図】        図１
2005067089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型に成形材である載置物を載置し、真空フィルムで二重に覆って、前記真空フィルム内を脱気した後、樹脂を注入し、前記載置物に含浸させ成形する成形物の成形方法であって、
前記成形型に前記載置物を載置し、該載置物を直接覆う第１の真空フィルム内を脱気後、前記第１の真空フィルム上で、成形物の屈曲部に形成される凹部に局所的な当て板を形成し、前記第１の真空フィルムを覆う第２の真空フィルム内を脱気し、前記当て板を前記第２の真空フィルムの外から押圧し、前記第１の真空フィルム内に樹脂を注入することを特徴とする成形物の成形方法。
【請求項２】
前記凹部が、板状の成形物から突出する防撓部の立上り部に形成されるものであり、前記成形物が防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物であることを特徴とする請求項１に記載の成形物の成形方法。
【請求項３】
前記凹部が、板状の成形物の屈曲部に形成されるものであり、前記成形物が屈曲板状ＦＲＰ成形物であることを特徴とする請求項１に記載の成形物の成形方法。
【請求項４】
前記成形材である載置物の主構成を強化材とコア材としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の成形物の成形方法。
【請求項５】
前記成形材である載置物の主構成を別工程で成形したＦＲＰ成形物、強化材及びコア材としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の成形物の成形方法。
【請求項６】
前記当て板を、樹脂の当て板形成材または樹脂を含む当て板形成材を前記第１の真空フィルム上に付与することで形成し、前記樹脂が硬化する前に前記第２の真空フィルムで覆い、かつ該第２の真空フィルム内の脱気を行うことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載の成形物の成形方法。
【請求項７】
前記樹脂が、光硬化ないし紫外線硬化のプリプレグまたはパテであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの請求項に記載の成形物の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空フィルム使用のクローズドモールド法によるＦＲＰ構造物等の成形物の真空含浸成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空含浸成形は、特許文献１の次の記載のように行われた。
「型２１内に、発泡体等からなるコア材２２が配置されるとともに、少なくともその両面に強化繊維基材２３が配置される。・・・上記強化繊維基材２３の型の上面側が、バッグフィルム２９で覆われ、内部が真空ポンプ３０による吸引によって真空状態にされる。次いで、バルブ３１を開いて、液状の樹脂３２が上記真空状態に保たれた型２１内に注入される。・・・注入された樹脂は、前述の如く、コア材２２の大溝２４、小溝２５に沿って強化繊維２３の面方向に拡散され、・・・強化繊維基材２３の厚み方向に含浸される。・・・含浸された樹脂が、常温で、場合によっては加熱によって硬化され、ＦＲＰ構造体が完成する。硬化後にバッグフィルム２９が取り除かれ、硬化したＦＲＰ構造体が型２１から取り出される。このように、ＦＲＰ構造体が一発成形される。」（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平１１−２３５７７６号公報（第３頁〜第５頁、図１〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の真空含浸成形法によるＦＲＰ構造物の成形においては、成形物の屈曲部に形成される凹部の成形方法に関して、何らの配慮がなされていない。そこで、樹脂注入により、このような凹部には樹脂がたまり易くなり、樹脂内部のクラックの発生等の欠陥が生じ易い。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、凹部を有する成形物の成形において、凹部に樹脂がたまり欠陥が生じるのを未然に防止する成形物の成形方法を得ることを目的とする。
また、寸法精度の良い成形方法を得ることを目的とする。
また、簡単な施工により実施でき、作業性の良い成形方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の成形物の成形方法は、真空フィルムで二重に覆って、真空フィルム内を脱気した後、樹脂を注入し、載置物に含浸させ成形する成形物の成形方法であって、成形型に載置物を載置し、該載置物を直接覆う第１の真空フィルム内を脱気後、第１の真空フィルム上で、成形物の屈曲部に形成される凹部に局所的な当て板を形成し、第１の真空フィルムを覆う第２の真空フィルム内を脱気し、当て板を第２の真空フィルムの外から押圧し、第１の真空フィルム内に樹脂を注入するものである。
【０００６】
また、本発明の成形物の成形方法は、凹部が、板状の成形物から突出する防撓部の立上り部に形成されるものであり、成形物が防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物である。
【０００７】
また、本発明の成形物の成形方法は、凹部が、板状の成形物の屈曲部に形成されるものであり、成形物が屈曲板状ＦＲＰ成形物である。
【０００８】
また、本発明の成形物の成形方法は、成形材である載置物の主構成を強化材とコア材としたものである。
【０００９】
また、本発明の成形物の成形方法は、成形材である載置物の主構成を別工程で成形したＦＲＰ成形物、強化材及びコア材としたものである。
【００１０】
また、本発明の成形物の成形方法は、当て板を、樹脂の当て板形成材または樹脂を含む当て板形成材を第１の真空フィルム上に付与することで形成し、樹脂が硬化する前に第２の真空フィルムで覆い、かつ該第２の真空フィルム内の脱気を行うものである。
【００１１】
また、本発明の成形物の成形方法は、樹脂を、光硬化ないし紫外線硬化のプリプレグまたはパテとしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の成形物の成形法によると、載置物を直接覆う第１の真空フィルム上で、屈曲部に形成される凹部に当て板を形成し、当て板を第２の真空フィルムの外から押圧してから第１の真空フィルム内に樹脂を注入するので、成形物の樹脂浸透性を損うことなく、成形物の凹部に樹脂リッチ部の発生を防止し、クラックの発生等の欠陥の発生を防止できる。
【００１３】
また、本発明の成形物の成形法によると、防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物の防撓部の立上り部に形成される凹部に当て板を形成するので、防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物の成形により、板状ＦＲＰ成形物の撓み変形が防止できるとともに、凹部に樹脂がたまることによる欠陥の発生を防止できる。
【００１４】
また、本発明の成形物の成形法によると、板状の成形物の屈曲部に形成される凹部に当て板を形成するので、屈曲板状ＦＲＰ成形物の凹部に樹脂がたまることによる欠陥の発生を防止できる。
【００１５】
また、本発明の成形物の成形法によると、成形材である載置物の主構成を強化材とコア材としたので、成形物を一体成形することにより、作業性が向上する。
【００１６】
また、本発明の成形物の成形法によると、成形材である載置物の主構成を別工程で成形したＦＲＰ成形物、強化材及びコア材としたので、ＦＲＰ成形物を使用することにより、成形後の成形物の寸法精度が向上する。
【００１７】
また、本発明の成形物の成形法によると、当て板を、樹脂または樹脂を含む当て板形成材を第１の真空フィルム上に付与することで形成し、樹脂が硬化する前に第２の真空フィルムで覆い、かつ該第２の真空フィルム内の脱気を行うので、当て板形成材を第１の真空フィルムを介して凹部に密着させ硬化させることにより、当て板が凹部に密着し、凹部に樹脂がたまることを確実に防止できる。
【００１８】
また、本発明の成形物の成形法によると、樹脂を、光硬化ないし紫外線硬化のプリプレグまたはパテとしたので、ランプで光や紫外線を照射して短時間で硬化でき、作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、ＦＲＰ構造物の真空含浸成形の成形方法を説明する図であり、防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物の成形方法を説明する要部断面図である。図２は、同じくＦＲＰ構造物の真空含浸成形の実施を説明する図であり、屈曲板状ＦＲＰ成形物の成形方法を説明する要部断面図である。また、図３は、真空含浸成形の真空脱気工程から圧締・成形工程までを示すタイムチャート図である。
【００２０】
図１において、本成形物は、防撓部９を有する板状ＦＲＰ成形物であり、ＦＲＰ成形部５である板状の第１のＦＲＰ成形部５ａと、ＦＲＰ成形部５である第２のＦＲＰ成形部５ｂ及びコア材部６からなる防撓部９とから構成される。ここに防撓部９は、板状の第１のＦＲＰ成形部５ａが撓み変形するのを防止するために、第１のＦＲＰ成形部５ａ上に1個又は複数個の突出部を設けたものである。この防撓部９は、第１のＦＲＰ成形部５ａの面上に、ほぼ一端から他端まで高さの低い突出部として、普通は複数個配列して形成される（図１で、防撓部９は紙面に垂直方向に延設されている）。このような成形物には第１のＦＲＰ成形部５ａから防撓部９が立上る屈曲部に凹部１が形成される。
第１のＦＲＰ成形部５ａは、強化材に樹脂を含浸させたＦＲＰ成形体であり、形状は板状体である。また、防撓部９は、内部のコア材部６とコア材６の外側を覆う第２のＦＲＰ成形部５ｂとで形成される。コア材部６は、コア材に樹脂を含浸させたものであり、第２のＦＲＰ成形部５ｂは、強化材に樹脂を含浸させたＦＲＰ成形体である。
本板状ＦＲＰ成形物は、第１のＦＲＰ成形部５ａ及び防撓部９共に一体で成形される。
【００２１】
図２において、本成形物は、強化材に樹脂を含浸させたＦＲＰ成形部５である第３のＦＲＰ成形部５ｃからなり、屈曲部を有する屈曲板状ＦＲＰ成形物である。この屈曲板状ＦＲＰ成形物は、屈曲部に凹部１が形成される。
【００２２】
本実施の形態の成形物を成形する真空含浸成形装置は、樹脂注入手段（図示省略）と、脱気手段（図示省略）と、成形部を有し、樹脂注入手段により成形部に樹脂が注入される成形型４と、成形型４の成形部に載置した強化材及びコア材等の載置物を覆う真空フィルム７と、成形型４の周辺部で、成形部を真空フィルム７で外部からシールするシール手段１０等から主として構成される。
【００２３】
真空フィルム７は、成形型４の成形部を直接的に覆う第１の真空フィルム７ａと、第１のフィルム７ａを更に覆う、即ち、成形部を第１の真空フィルム７ａと併せて二重に覆うことにより成形部を間接的に覆う第２の真空フィルム７ｂとからなる。
真空フィルム７は、バッグフィルムともいわれ気密性のあるフィルムであり、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム等が使われる。
【００２４】
また、樹脂注入手段は、樹脂を貯留する樹脂タンク（図示省略）と、樹脂タンクに接続する開閉弁（図示省略）付きの注入管とからなり、注入管が第１の真空フィルム７ａ、第２の真空フィルム７ｂを、それぞれ、貫通して（貫通部は密封する）、先端部が第１の真空フィルム７ａの覆い部分内に開口する。
また、脱気手段は、第１の真空フィルム７ａで覆われた成形型４の成形部の真空脱気を行う第１の脱気手段と、第１の真空フィルム７ａと第２の真空フィルム７ｂ間の真空脱気を行う第２の脱気手段とからなり、第１の脱気手段と第２の脱気手段は、真空ポンプ及びこの真空ポンプに配管接続されたトラップを共通とし、このトラップから、それぞれ、開閉弁を備えた配管を有する。なお、トラップには脱気手段２を動作させたときの真空度を検知する圧力計を設置する。
第１の脱気手段と第２の脱気手段は、それぞれ、真空ポンプと圧力計を設けたトラップとを開閉弁を備えた配管で接続してもよい。
【００２５】
更に、シール手段１０は、成形部を直接覆う第１の真空フィルム７ａでシールする第１のシール手段１０ａと、第１の真空フィルム７ａと第２の真空フィルム７ｂ間を第２の真空フィルム７ｂでシールする第２のシール手段とからなる。
そこで、第１の脱気手段の配管は、第１の真空フィルム７ａ、第２の真空フィルム７ｂを貫通し（貫通部は密封する）、その脱気先端部は、第１の真空フィルム７ａの覆い部分内に開口し、第２の脱気手段の配管は、第２の真空フィルム７ｂを貫通し（貫通部は密封する）、その脱気先端部は、第１の真空フィルム７ａと第２の真空フィルム７ｂ間に開口する。また、第２の真空フィルムは、第１の真空フィルム７ａのシール部である第１のシール部を含めて覆い、成形型４の、より外周側の第２のシール部でシールされる。
【００２６】
次に、本真空含浸装置により、図１、２に示す成形物の成形動作を図３も加えて説明する。
まず、成形型４に成形材である載置物を載置する。即ち、成形型４に、第１のＦＲＰ成形部５ａまたは第３のＦＲＰ成形部５ｃを形成する強化材を形状に合せて載置する。例えば、シート状の強化材を適宜切断して使用する。
そして、図１の成形物の場合は、第１のＦＲＰ成形部５ａ上にコア材部６を形成する所定の形状にしたコア材を載置し、このコア材の外側を覆うように第２のＦＲＰ成形部５ｂを形成する強化材をシート状の強化材を適宜切断する等して、形状に合せて載置する。
また、図２の成形物の場合は、第３のＦＲＰ成形部５ｃ上に樹脂拡散媒体８を載置する。
【００２７】
ここで、強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の織物やマットを使用する。
また、コア材としては、樹脂含浸により防撓部９の内部のコア材部６を形成し成形物の軽量化を図るもので、独立発泡体や木材が使用でき、軽量化の点で発泡体が好ましい。独立発泡体の材質は、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコン、ポリ塩化ビニル等である。
また、樹脂浸透媒体８は、第１の真空フィルム７ａ内で、成形型の成形部内の注入樹脂の拡散を促進するもので、樹脂や金属のメッシュ状のシート等を使う。樹脂浸透媒体８は、成形物の一部としてもよく、また、成形後に成形物から取り外してもよい。
なお、第１のＦＲＰ成形部５ａとしては、強化材でなく別工程で強化材に樹脂含浸し成形したＦＲＰ成形物を使用してもよい。
【００２８】
次いで、成形型４の成形部を上記の載置物上から第１の真空フィルム７ａで覆い、第１のシール手段１０ａにより、第１の真空フィルム７ａの周辺部をシールする。
それから、第１の脱気手段を動作させ、第１の真空フィルム７ａで覆った内部を真空とし、第１の真空フィルム７をＦＲＰ成形体５ａ、５ｂに密着させる（図３の第１の脱気手段による脱気工程）。
次いで、第１の真空フィルム７ａ上で、凹部１に沿って凹部１に局所的に当て板形成材を付与し、当て板２を形成する。ここで、当て板形成材の具体例としては、強化材に樹脂を含浸させたもの、パテ状樹脂等を使用する。
そして、この樹脂が硬化する前に、全体を第２の真空フィルム７ｂで覆い、第２のシール手段１０ｂにより、第２の真空フィルム７ｂの周辺部をシールする。
次いで、第２の脱気手段を動作させ、第２の真空フィルム７ｂで覆った内部を真空とし、第２の真空フィルム７ｂを塗布樹脂２及び第１の真空フィルム７ａに密着させる。
この状態で、塗布樹脂２を常温または加熱して硬化させる（図３の当て板２成形工程）。
【００２９】
その後、樹脂注入手段の開閉弁を開け、樹脂タンクに貯留する樹脂を第１の真空フィルム７ａ内に所定量注入し、ＦＲＰ成形体５及びコア材６に樹脂を含浸させる。そして、第１の脱気手段を停止し、樹脂タンクの開閉弁を閉じる。この間、第２の脱気手段は脱気動作を継続する（図３の樹脂注入・含浸工程）。
第２の脱気手段の脱気動作を継続することにより、第１の真空フィルム７ａ内の成形物である樹脂含浸した強化材（ＦＲＰ成形物使用時は、ＦＲＰ成形物）とコア材は、第２の真空フィルム７ｂ外からの外圧により型４に押しつけられ、一体成形される。そして、注入樹脂のゲル化を確認後第２の脱気手段を停止する（図３の圧締・成形工程）。
最後に、常温または加熱により注入樹脂の硬化後、真空フィルム７を取り外し、成形物を型４から取り出す。
【００３０】
ここで、注入樹脂は、成形物のマトリックス樹脂となるものであり、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂である。凹部１に塗布等で付与する当て板形成材の樹脂も注入樹脂と同種類の樹脂である
しかしながら、凹部１に塗布等で付与する当て板形成材は、光硬化または紫外線硬化プリプレグ（強化材に紫外線硬化樹脂を含浸させたシート状のもの）または光硬化または紫外線硬化パテを用いて、これらを貼付、塗布等により付与し、自然光またはランプにより光または紫外線を照射して硬化させれば、通常の樹脂を常温または加熱硬化するより時間を短縮でき、当て板２の形成が容易となる。
【００３１】
このような成形方法によれば、成形物用の含浸樹脂を注入する前に、屈曲部に形成される凹部１の第１の真空フィルム７ａ上に局所的に当て板２を形成し、第１の真空フィルム７ａ内を脱気し、かつ、第２の真空フィルム７ｂ内を脱気することにより、当て板２を第１の真空フィルム７ａ内の第２のＦＲＰ成形部５ｂまたはＦＲＰ成形部５ｃ上の樹脂拡散媒体８に第１の真空フィルム７ａを介して密着させることにより、第１の真空フィルム７ａ内に含浸樹脂を注入したとき、この注入樹脂は載置物への樹脂浸透性を損うことなく、また、成形物の屈曲部に形成される凹部１にたまることがない。そこで、樹脂がたまることによりクラック欠陥が生じるのを防止できる。また、撓み変形防止のために、防撓部９を有する板状の成形物の防撓部９の立上り部に形成される凹部１にも同様に樹脂がたまることを防止でき、クラック欠陥の発生、撓み変形及び寸法精度不良の発生を防止できる。
しかも、これらの欠陥、不良の発生の防止を簡単な施工により実施できる。
【００３２】
また、第１の真空フィルム７ａ内を脱気し、当て板２を内部のＦＲＰ成形部５ｂまたは樹脂拡散媒体８に密着させることに加えて、当て板２が硬化する前に第２の真空フィルム７ｂで覆い、第２の真空フィルム７ｂ内を脱気し、第２の真空フィルム７ｂ外からの押圧により当て板２を第１の真空フィルム７ａを介して内部のＦＲＰ成形部５ｂまたは樹脂拡散媒体８に密着させた後に硬化させることにより、凹部１に樹脂がたまることを確実に防止できる。
【００３３】
また、防撓部９を有する板状ＦＲＰ成形物の成形において、第１のＦＲＰ成形部５ａ、第２のＦＲＰ成形部５ｂの形成用に、それぞれ、強化材を成形型４に載置して、第１のＦＲＰ成形部５ａ、第２のＦＲＰ成形部５ｂ、コア材部６からなる成形物を一体成形することにより、成形の作業性が向上する。
この際、第１のＦＲＰ成形部５ａを、別工程で成形したＦＲＰ成形物を使用すれば、成形後の成形物の寸法精度が向上する。
【００３４】
さらに、当て板２を光硬化または紫外線硬化プリプレグまたはパテを用いて形成し、ランプにより光または紫外線を照射して硬化形成すれば、通常の樹脂を常温または加熱硬化するより時間を短縮でき、作業性が向上する。
【００３５】
図１の成形物は、第１のＦＲＰ成形部５ａによる、所謂、防撓部９を有する単板の板状成形物の例であるが、板状の成形物として、ＦＲＰ成形部５間にコア材部６を挟んだサンドイッチ状の板状の成形物に防撓部９を設けた防撓部９を有するサンドイッチ状の板状成形物も、同様に成形でき、同様に変形防止と凹部１の樹脂たまりの防止ができる。
【００３６】
本発明のＦＲＰ構造物の成形方法は、第１、第２の真空フィルム７ａ、７ｂを使用し、二重に覆うことにより、第１の真空フィルム７ａ内に真空漏れが生じても、第２の真空フィルム７ｂにより真空漏れによる問題の発生を防止できる。即ち、樹脂注入・含浸工程においては、気泡の巻き込みを防止でき、圧締・成形工程においては、適正な圧締め、成形が可能となる。
また、本発明のＦＲＰ構造物の成形方法は、二重真空フィルム５と当て板２とを使用し、屈曲部に形成される凹部１を有する成形物の成形方法に特徴があるものであり、真空含浸成形における樹脂注入手段、脱気手段、シール手段１０及び成形に使用する材料等は、公知のもの及び公知の方法が広く利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の成形物の成形方法は、ＦＲＰ構造物を成形する所謂真空含浸成形方法として防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物、屈曲部を有する屈曲板状ＦＲＰ成形物等の成形に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の防撓部を有する板状ＦＲＰ成形物の成形方法を説明する要部断面図である。
【図２】本発明の屈曲板状ＦＲＰ成形物の成形方法を説明する要部断面図である。
【図３】本発明の真空含浸成形方法の真空脱気工程から圧締・成形工程までを示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  凹部、２  当て板、４  成形型、７ａ  第１の真空フィルム、７ｂ  第２の真空フィルム、９  防撓部。
【図１】
2005067089.tif 000003
【図２】
2005067089.tif 000004
【図３】
2005067089.tif 000005