(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂の進入溝が設けられた成形型の表面に、第１強化繊維基材層、芯材層、第２強化繊維基材層をこの順に積層し、さらにこの積層体の上に樹脂拡散媒体を配置した後、これらの全体をバッグフィルムで覆い、次にバッグフィルムで覆われた内部を大気圧よりも低い状態にした後、マトリックス樹脂を前記積層体の強化繊維基材層内に含浸させることにより、前記第１および第２強化繊維基材層と前記芯材層とを一体化させるサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、樹脂タンクから注入されるマトリックス樹脂の吐出口を成形型の溝および樹脂拡散媒体に接するように取り付け、マトリックス樹脂を前記成形型の進入溝と前記樹脂拡散媒体とから前記積層体の強化繊維基材層内に含浸させることを特徴とするサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第２強化繊維基材層と前記樹脂拡散媒体との間に、ピールプライを介在させることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂拡散媒体を前記芯材層と前記第２強化繊維基材層との間に介在させること特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項４】
ピールプライを前記成形型と前記第１強化繊維基材層との間に介在させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項５】
前記第１および第２強化繊維基材層に合成樹脂を含浸させ硬化させた後に、前記繊維強化樹脂層の表面に転写された溝部の合成樹脂および／またはピールプライを除去することを特徴とする請求項４記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯材層の両側に繊維強化樹脂層が形成された、いわゆるサンドイッチ構造を有する板状の繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと略記する。）構造体およびその製造方法に関し、特に  船、車輌、屋根材等のＦＲＰからなる大型の構造体の製造に適した製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＦＲＰ構造体の成形法としては、ハンドレイアップ成形法や真空バッグ成形法など様々な成形方法がある。なかでも真空バッグ成形法は、ハンドレイアップ成形法と同様に型の上に配置した強化繊維基材に合成樹脂を含浸させた後、全体をバッグフィルムで覆ってこれを型に密着させ、バッグ内を真空脱泡することから、ボイドの少ない高品質のＦＲＰ構造体が得られるという特徴があり、例えばボートなどの成形に使用されている。
【０００３】
しかし、この成形法を芯材層の両面に強化繊維基材層を配置したサンドイッチ構造からなる板状構造体の成形に適用すると、芯材層がバッグ内での空気の自由な移動を遮断することからボイドの抜けが悪く、また、合成樹脂の流れも遮断することから余分な樹脂を絞ることができず、特に、大型の成形品においては高品質のＦＲＰ構造体が得られないという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を改善する真空バッグ成形法の一つとして、成形型の上に強化繊維基材を積層した後、型全体をバッグフィルムで覆い密着させた後、真空吸引した状態でバッグ内の強化繊維基材内に樹脂を含浸させる減圧注入法を用いることができるが、この成形法をそのまま適用すると、大型の成形品においては樹脂含浸に非常に時間がかかるため、樹脂の注入箇所や真空吸引箇所の数を増やさなければいけない問題があった。
【０００５】
この問題を改善すべく、ＷＯ９６／４０４８８には、上記減圧注入成形法において、芯材に溝を設け、この溝から芯材の両面に配置した強化繊維基材に樹脂を含浸する方法が提案されている。この方法は、樹脂が芯材の溝を介して強化繊維基材内に浸入することから短時間での含浸が可能となり、樹脂注入箇所や真空吸引箇所の数をさほど増やす必要もないというメリットがある。
【０００６】
しかし、例えば、船、車輌、屋根材等の大型のＦＲＰ成形品においては、当然所定寸法の芯材に配置した芯材の溝を樹脂が流れるように連続させることが必要となるが、芯材配置時やバック時のバック圧で溝の位置がずれるようなことがあれば樹脂流路が遮断されることになり、強化繊維基材に樹脂が含浸できない部分が生じるという問題がある。また、成形時のバック圧によりバックフィルムが積層した強化繊維基材とともにこの溝部内に食い込み、したがって強化繊維が屈曲することから強化繊維の持つ優れた機械的特性を有効に発揮できなくなる問題がある。さらに、成形毎に芯材層に溝を付ける必要があり、量産してもコストが低減しにくいという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決すること、すなわち、成形すべきものが大型のＦＲＰ構造体の成形品であっても、短時間に合成樹脂含浸が均一、かつ容易にできるとともに、強化繊維の持つ高強度・高弾性率の特性を十分に発揮でき、しかも成形作業性にも優れるサンドイッチ構造からなるＦＲＰ構造体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した問題点を解決するために鋭意検討を行い、以下の製造方法を用いることにより、大型のＦＲＰ成形品であっても短時間に樹脂含浸ができるとともに、強化繊維の持つ高強度・高弾性率の特性を十分に発揮でき、また、作業性にも優れるサンドイッチ構造からなるＦＲＰ構造材の製造方法を見い出すに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の繊維強化樹脂構造体の製造方法は、上記課題を解決するため、合成樹脂の進入溝が設けられた成形型の表面に、第１強化繊維基材層、芯材層、第２強化繊維基材層をこの順に積層し、さらにこの積層体の上に樹脂拡散媒体を配置した後、これらの全体をバッグフィルムで覆い、次にバッグフィルムで覆われた内部を大気圧よりも低い状態にした後、マトリックス樹脂を前記積層体の強化繊維基材層内に含浸させることにより、前記第１および第２強化繊維基材層と前記芯材層とを一体化させるサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、樹脂タンクから注入されるマトリックス樹脂の吐出口を成形型の溝および樹脂拡散媒体に接するように取り付け、マトリックス樹脂を前記成形型の進入溝と前記樹脂拡散媒体とから前記積層体の強化繊維基材層内に含浸させることを特徴とするサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂構造体の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のＦＲＰ構造体の製造方法の望ましい実施の形態を図を用いて工程順に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の製造方法の実施に用いる製造装置の一実施例の断面図である。図において、１は、表面に合成樹脂流路の溝２が設けられた金属製の成形型、Ｓは、強化繊維基材層３と芯材層４とからなる本発明の製造方法による成形対象のサンドイッチ状の構造体であり、５、６、７、８、９は、構造体Ｓへの含浸性を高めるためのそれぞれピールプライ、樹脂拡散媒体、エッジ・ブリーザ、バッグフィルムシール材である。また、１０、１１、１２は、いずれも構造体Ｓへの合成樹脂供給手段であり、それぞれ吐出口、吸引口、バルブである。
【００１３】
本発明の製造方法は、かかる製造装置を用いて以下に述べる手順にて行われる。
【００１４】
まず、矩形断面の溝２を設けた成形型１に、成形型表面に接して芯材４の周囲に強化繊維基材層３を巻き付けたサンドイッチ状の構造体Ｓを配置する。配置後の構造体Ｓにおいて、成形型１側に位置する強化繊維基材層３が本発明で言う第１強化繊維基材層であり、反対側に位置する強化繊維基材層３が本発明で言う第２強化繊維材層である。ここで、成形型１は、金属、ＦＲＰなど後述するバック圧力でも変形しにくい高剛性の材料から構成されたものを用いるのが好ましい。また、サンドイッチ状構造体Ｓの形状は、勿論成形すべき形状によって定まるのであるが、本発明では主として板状であり、勿論平面形状の他曲面も有する形状を備えている。なお、図においては、芯材層４の周囲に強化繊維基材層３を２層巻き付けたサンドイッチ状構造体を１つ配置したケースを示したが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、複数個配置してもよい。このようにすることにより、特に、大型の成形品においては、部分的に芯材層の両面に配置した強化繊維基材層が強化繊維基材で連結させることができることから、サンドイッチ構造体に曲げなどの負荷が作用した場合に剪断破壊がしにくくなり、機械的特性を向上させることができる。
【００１５】
次に、サンドイッチ状構造体Ｓの上に、樹脂が硬化した後に引き剥がして除去するためのシート、いわゆるピールプライ５を積層し、さらにその上に樹脂を強化繊維基材上面全体に拡散させるための樹脂拡散媒体６を置く。
【００１６】
なお、本実施例においては上述したように、(１) 成形型１の表面と接して第１強化繊維基材層３を配置した後、その上に芯材層４、第２強化繊維基材層３、ピールプライ５、樹脂拡散媒体６をこの順に積層する製法について記載したが、必ずしもこの順に限定されるものではなく、例えば（２）第１強化繊維基材層３、芯材層４、第２強化繊維基材層３、樹脂拡散媒体６の順に積層したり、（３）強化繊維基材層３、芯材層４、樹脂拡散媒体６、強化繊維基材層３の順であってもよい。しかし、成形後に樹脂含浸媒体を除去する場合においては、樹脂拡散媒体を除去しやすいようにするため、上記(１) の工程順で積層するのが好ましい。
【００１７】
次に、強化繊維基材３が成形型１と接した周囲には、エッジ・ブリーザ７として織物や不織布など多孔性の材料を複数枚積層して張り巡らす。この場合、成形型の溝２が、真空吸引口１１やエッジ・ブリーザ７に接しているかもしくは近すぎると、溝部に流れ込んだ樹脂が第１、第２強化繊維基材層３に含浸するよりも先に真空吸引口およびエッジ・ブリーザの方に流れてしまうことになる。この対策として、（Ａ）成形型１の溝部の平面視の最大外形を成形型と接した第１強化繊維基材層３の平面視の最大外形と比較した場合、前者の最大外形が後者の最大外形よりも１０〜５０ｍｍ程度小さくなるように配置し、真空吸引口やエッジ・ブリーザから最も近い溝位置までの距離が１０ｍｍ以上離れるようにする、（Ｂ）成形型の溝部面積が成形型と接した第１強化繊維基材層３の面積より小さくできない場合には、成形型と接した第１強化繊維基材層より周囲がそれぞれ１０〜５０ｍｍ程度小さくしたのと同じ効果が得られるように溝２を適当な部材で塞ぐか、ないしは、樹脂が浸透しない樹脂遮断材を挿入するとよい。同様に、樹脂拡散媒体６においても真空吸引口やエッジ・ブリーザに接しているもしくは近すぎると、樹脂拡散媒体に流れ込んだ樹脂が第２強化繊維層に含浸するよりも先に真空吸引口およびエッジ・ブリーザの方に流れてしまうことから、（Ａ）真空吸引口１１やエッジ・ブリーザ７から最も近い樹脂拡散媒体６までの距離が１０ｍｍ以上離れるように樹脂拡散媒体６の平面視の最大外形が樹脂拡散媒体面の第２強化繊維基材層の平面視の最大外形よりも１０〜５０ｍｍ程度小さくなるように配置するとよい。
【００１８】
ついで、全体をバッグフィルム８で覆い、空気が漏れないようにバッグフィルムと成形型１の周囲を、ブチルゴム系やシリコーンゴム系のシール材９で型に接着させ、ついでバッグフィルムの上部に図示しない樹脂タンクから注入される合成樹脂の吐出口１０とバルブ１２を図示の如く成形型１の溝２および樹脂拡散媒体６に接するように取り付ける。一方、図示しない真空ポンプの空気の吸引口１１は、樹脂の吐出口１０から遠いエッジ・ブリーザ上に取り付け、吐出口および吸引口の取り付け部から空気が漏れないようにシール材で接着させる。なお、樹脂タンクには、硬化剤を所定量入れた常温でシロップ状の常温硬化型あるいは加熱硬化型のマトリックス樹脂を入れておく。
【００１９】
ついで、真空ポンプでバッグフィルムで覆われたサンドイッチ状構造体Ｓを真空圧力が７００〜７６０Ｔｏｒｒ程度の真空状態になるように吸引したのち、バルブ１２を解放して溝２と樹脂拡散媒体６の両流路から樹脂を注入する。注入された樹脂は、バッグフィルムで覆われた中が真空状態であることから、第２強化繊維基材層側においてはピールプライ５を通過した後、成形型と接する第１強化繊維基材層側においては、流通抵抗の小さい成形型の溝内に拡がった後、強化繊維基材層３の厚み方向（および第１強化繊維基材層側においては隣り合う溝間の面方向）に進行し、短時間に樹脂含浸が完了する。また、同時に、樹脂拡散媒体６と接する第２強化繊維基材層３においても、樹脂が流通抵抗の小さい樹脂拡散媒体全面に拡がった後、ついで第２強化繊維基材層の厚み方向に含浸が進行することから短時間に樹脂含浸が完了する。なお、真空ポンプは少なくとも樹脂の含浸が完了するまで運転し、バッグフィルムの中を真空状態に保つことが好ましい。樹脂の含浸完了後は、バルブ１２を閉じ、室温に放置あるいは適当な温度に全体を加熱することによりし注入樹脂を硬化させる。樹脂の硬化後、バッグフィルムを除去し、成形型からサンドイッチ状構造体Ｓを脱型することによって短時間に樹脂含浸が可能であるなど成形性に優れた大型のＦＲＰ成形品が得られる。
【００２０】
ここで、本発明の製造方法においては、第１および第２強化繊維基材層３への樹脂含浸は、それぞれ成形型１に設けた溝２および樹脂含浸媒体６を経て行うために、所定寸法の芯材を複数個敷き詰めて芯材層４を構成する場合であっても、樹脂の流路である溝２ないし樹脂含浸媒体６は連続して常時存在する。このため、従来技術のように芯材の位置が多少ずれたとしても確実に強化繊維基材に樹脂含浸ができるとともに、芯材の配置作業を短時間で行うことができるという効果がある。さらに、成形毎に芯材に溝加工をする必要がないため作業性もよい。
【００２１】
その上、サンドイッチ構造からなるＦＲＰ構造体Ｓの芯材部分自体には溝を設けないことから成形時のバック圧によりバックフィルムが積層した強化繊維基材層とともに溝内に入り込み強化繊維が屈曲するようなこともなく、強化繊維の持つ優れた機械的特性を有効に発揮することができる。
【００２２】
上記に記載した製造方法は、大きくは減圧注入成形法の範疇に入るが、樹脂注入と同時に樹脂を第１および第２強化繊維基材層の面方向に拡散させる点で、従来の減圧注入成形法とは異なる。
【００２３】
本発明のサンドイッチ状構造体Ｓの成形方法は、その一方の面が成形型に連続した溝に接しており、また、他方の面が樹脂拡散媒体と接していることから、溝や樹脂拡散媒体により強化繊維基材層の面方向に樹脂を均一に拡散させた後、これとは直交する方向の第１および第２強化繊維基材層の内部にまで樹脂が含浸することから、大型の成形品においても安定して短時間に樹脂の含浸が可能となる。また、成形後において成形型と接する面は、合成樹脂のみからなる帯状の突起を有することになるが、この突起はサンドイッチ構造体に刃物などの擦過や衝撃が作用した際には適度な防護層となり、サンドイッチ構造体に刃物や衝突により傷がつくのを防ぐことができる。
【００２４】
また、本発明に係る製造方法は、成形型１と第１強化繊維基材層３の間にピールプライ５を配置したことを特徴とするものである。ピールプライを配することにより、真空バッグにより第２強化繊維基材層方向に加圧されるとピールプライがつっぱった状態で固定されることから、ピールプライを配さない場合に比べ、強化繊維が成形型の溝部に入り込むのを防ぐことができ、強化繊維基材の屈曲が発生しにくい。
【００２５】
また、図示は省略したが本発明に係る他の製造方法は、成形型１と第１強化繊維基材層３の間にピールプライ５を配置し、樹脂を含浸させた後、ＦＲＰ表面に転写された溝部の合成樹脂および／またはピールプライを除去することを特徴とするものである。ここで、ピールプライ５は、樹脂が硬化した後にＦＲＰ成形品表面に固着するが、このピールプライを引き剥がして除去することにより、溝２に相当する樹脂からなる帯状の突起をなくすることができ、表面が平滑なＦＲＰ構造体を得ることができる。
【００２６】
次に、本発明に使用する成形型の溝２の配置の一例を示す一部断面の斜視図を図２に示す。成形型１において溝２は、型面全面ではなく周囲には溝の存在しない部分を有する。この溝の存在しない部分は、真空バック時に空気が漏れないようにシール材で型に密着させるシール材の取り付け位置となる。なお、成形型面における溝の存在する部分の面積は、積層体が成形型に接する面積より大きくてもかまわないが、使用する樹脂量をできるだけ少なくするために、積層体と同じ面積であるかないしは周囲が５０ｍｍ程度まで小さい方が好ましい。
【００２７】
また、成形型表面における溝２の配列形状は、特に限定されないが、第１強化繊維基材層への合成樹脂の含浸を安定させるために、連続した溝が並行に配列し交錯した、すなわち、成形型表面から見た溝の配置形状が、菱形や長方形、正方形の格子状ないし、交錯しないまでも隣の溝と並行に配向した直線状が好ましい。
【００２８】
前記帯状の隣り合う溝と溝との間隔は、溝の断面形状にもよるが、１０〜２００ｍｍの範囲が好ましい。１０ｍｍ未満であると、第１強化繊維基材層に合成樹脂が含浸する時間は短時間ですむものの溝の数が多くなりすぎ、合成樹脂からなる突起部分が多くなることからＦＲＰ重量が重くなってしまう。また、２００ｍｍを越えると隣り合う溝部の距離が離れすぎることにより、樹脂の含浸時間が遅くなることや樹脂が未含浸となる箇所が発生しやすくなる。さらに好ましくは、適度に防護層となる樹脂突起を形成することができ、かつ、短時間に樹脂含浸できることから１０〜１００ｍｍの範囲がよい。さらに、本発明に使用した溝２の断面拡大図を図３に示したが、溝の断面形状は、成形時に樹脂の吐出口から樹脂を流し込む際に樹脂が流れやすく、かつ、成形後に成形型からＦＲＰ構造体が脱型しやすければ、特に溝の断面形状は限定されるものではないが、好ましくは、強化繊維基材もしくはピールプライと接している成形型の面が、溝の底部および中間部より同じ幅もしくは広幅の断面形状であるＶ字形、Ｕ字形、四角形および多角形であるとよい。前記溝２の幅は、溝の深さにもよるが、０．５〜５ｍｍの範囲が好ましい。０．５ｍｍ未満であると溝の深さを大きくしても樹脂の流通抵抗が大きくなり、樹脂が流れにくくなる。また、５ｍｍを越えると樹脂は流れやすくなるものの、真空バッグ時に強化繊維基材層が溝に入り込みやすくなり、強化繊維基材の屈曲および膨れを生じやすくなる。このため、０．５〜５ｍｍの範囲が好ましい。さらに好ましくは、樹脂が流れやすく、強化繊維基材の溝への入り込みが少ないことから０．５〜２ｍｍの範囲がよい。
【００２９】
前記溝２の深さは、溝の幅にもよるが、０．５〜２０ｍｍの範囲が好ましい。０．５ｍｍ未満であると溝の幅を大きくしても、樹脂の流通抵抗が大きくなり樹脂が流れにくくなる。また、２０ｍｍを越えると成形後ＦＲＰ構造体を成形型から脱型する際に、ＦＲＰに転写された樹脂部分が折れやすく、樹脂の突起からなる防護層を安定して形成することができない。また、うまく脱型できたとしても突起の長さが長すぎるため重量が重くなる。さらに好ましくは、脱型しやすく、ＦＲＰ重量もさほど大きくならないことから０．５〜１０ｍｍの範囲がよい。
【００３０】
本発明に用いる第１および第２強化繊維基材層３を構成する強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維やポリアミド繊維からなる織物やチョップド・ストランド・マット、コンティニュアンス・ストランド・マットであってもよい。また、これら強化繊維糸を平行に配列したシートを０°（繊維基材の長さ方向）、９０°（繊維基材の幅方向）や±４５°（繊維基材の斜め方向）に積層され、これをガラス繊維、ポリエステル繊維やポリアミド繊維などのステッチ糸で縫合した多軸ステッチ布帛であってもよい。
【００３１】
本発明に用いるマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、変性エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂である。
【００３２】
本発明に用いる芯材層４を構成する芯材は、有機系あるいは無機系の発泡体であると、得られる成形体が軽量となるので好ましいが、発泡していない樹脂板や無機系の板、または金属板や木材であってもよい。有機系あるいは無機系の発泡体としては、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、ＰＶＣ（塩化ビニル）、シリコーン、イソシアヌレート、フェノール、アクリル樹脂のフォームや軽量気泡コンクリート、珪酸カルシウムフォームや炭酸カルシウムフォームなどが挙げられる。
【００３３】
なお、芯材の圧縮強さは、０．１ＭＰａ以上が好ましい。圧縮強さが０．１ＭＰａ未満であると、成形時に真空バッグする際減圧され、芯材の潰れが発生してしまうので好ましくない。
【００３４】
本発明の成形に用いるピールプライ５は、合成樹脂を通過させることができることが必要であり、例えばナイロン繊維織物、ポリエステル繊維織物やガラス繊維織物などである。なお、ナイロン繊維織物やポリエステル繊維織物は安価であるため好ましく用いられるが、これら織物を製造する際に用いられている油剤やサイジング剤がＦＲＰの樹脂に混入するのを防ぐため、精錬を行い、また、成形で用いる樹脂の硬化発熱などの熱による収縮を防ぐため、熱セットされた織物を使用することが好ましい。
【００３５】
本発明に用いる樹脂拡散媒体６の一実施例を図４に示したが、樹脂拡散媒体はバッグ内の真空圧力を繊維基材に伝え、かつ注入される樹脂を樹脂拡散媒体の隙間を通して、媒体側の繊維基材上面に樹脂を行き渡らせるものである。すなわち、バッグフィルムとピールプライ間に配置する樹脂拡散媒体に樹脂が注入されると、図４において、注入された樹脂はバッグフィルムに接するＡ群のバー１３の隙間を流れて、バー１３の方向とＢ群のバー１４の隙間を流れるから全面に樹脂が均一に拡散することになる。また、バー１３にかかる力をバー１４に伝えることができる。バーの太さは特に限定されるものではないが、０．２〜２ｍｍが好ましい。また、隙間の幅は０．２〜２ｍｍが好ましい。樹脂拡散媒体の具体的なものとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルや金属などからなるメッシュ状のシートで、たとえば、メッシュ状樹脂フィルム、織物、網状物や編物などであり、必要に応じてこれらを数枚重ねて使用することができる。
【００３６】
本発明に用いるバッグフィルム８は、気密性であることが必要で例えばナイロンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ＰＶＣ（塩化ビニル）フィルム、ポリプロピレンフィルムやポリイミドフィルムなどである。
【００３７】
また、本発明に用いるエッジ・ブリーザ７は、空気および樹脂を通過させることができることが必要であり、例えばナイロン繊維織物、ポリエステル繊維織物、ガラス繊維織物やナイロン繊維、ポリエステル繊維からなる不織布を使用することができる。
【００３８】
図５は、以上に述べた本発明の製造方法によって得られたＦＲＰ構造体の一例の斜視図である。芯材層４の両面に繊維強化樹脂３が配されたサンドイッチ構造からなる繊維強化樹脂構造体において、繊維強化樹脂層３の少なくとも片面に樹脂からなる帯状の突起部を有している。前記溝付きの成形型を用いて成形した後に脱型することで、成形型と接する面は、樹脂のみからなる帯状の突起を突起を有することになるが、この突起はサンドイッチ構造体に刃物などの擦過や衝撃が作用した際には保護層となり、サンドイッチ構造体に刃物擦過や衝撃による傷が付きにくくなることから、ＦＲＰサンドイッチ構造体の持つ優れた機械的特性が急激に低下するようなことはない。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
【００４０】
まず、以下に示す条件で幅が２００ｃｍ、長さが４００ｃｍ、厚みが５１ｍｍのサンドイッチ構造の積層体である図１のサンドイッチ状構造体Ｓを製作した。
【００４１】
強化繊維基材としては、炭素繊維が二方向に配向した３００ｇ／ｍ2の炭素繊維クロス、８００ｇ／ｍ2のガラスロービングクロス、４５０ｇ／ｍ2のガラスチョップドストランドマットを用いた。また、マトリックス樹脂として、水溶性レゾールタイプのフェノール樹脂を用いた。さらに、芯材として幅が１００ｃｍで長さが１００ｃｍであり、厚みが５０ｍｍで密度が６０ｋｇ／ｍ3のフェノール樹脂発泡体を用いた。
【００４２】
また、成形型１としては、溝断面が幅１ｍｍ、深さ２ｍｍの長方形であり、並行して隣り合う溝２と溝２との間隔が２５ｍｍであり、型面において溝によって囲まれた部分が菱形の格子状であり、成形型表面における溝部の面積が、樹脂が未含浸であるサンドイッチ構造体の成形型と接する面積よりもそれぞれ周囲２５ｍｍ小さくしたものを用いた。
【００４３】
そして、成形型表面に離型剤を塗布し、ついで発泡体からなる板状の芯材層４を幅方向に２枚長さ方向に４枚の計８枚並べ、周囲に強化繊維基材層３として、芯材と接する面からガラスロービングクロス、炭素繊維クロス、ガラスロービングクロス、炭素繊維クロス、ガラスチョップドストランドマットの順で巻き付けた樹脂が未含浸のサンドイッチ状構造体を配置し、その上にナイロン繊維織物からなるピールプライ５を配置した。
【００４４】
さらにその上に樹脂拡散媒体６としてポリエチレンからなる厚みが１．０ｍｍ、メッシュの開口寸法が２．６×２．６ｍｍ、メッシュの開口率（全体面積；１００に対するメッシュの開口部面積の比率）が６２％のメッシュシートを強化繊維基材の上面全体よりそれぞれ周囲２５ｍｍ小さくしたものを配置した。ここで、ガラスロービングクロス、炭素繊維クロス、ガラスチョップドストランドマット、ピールプライ、樹脂拡散媒体は製品幅が１００ｃｍであったため幅方向にラップさせながら４枚並べて使用した。
【００４５】
さらに積層した樹脂が未含浸であるサンドイッチ構造体の周囲に、ガラス繊維織物からなるエッジ・ブリーザ７を張り巡らした。
【００４６】
そして、積層体全体を全体をポリプロピレンフィルムからなるバッグフィルム８で覆い、空気が漏れないようにバッグフィルムの周囲をシール材で接着させた。さらに、バッグフィルム上部に樹脂タンクから注入される樹脂の吐出口を成形型の溝および樹脂拡散媒体と接するように取り付け、また、真空ポンプの吸引口を樹脂の吐出口から一番遠いエッジ・ブリーザ上に取り付けた。そして、吐出口および吸引口の取り付け部から空気が漏れないようにシール材９で密着させた。つぎに、真空ポンプでバックフィルムに覆われた内部を７５６Ｔｏｒｒの真空状態にしたのち、樹脂吐出口１０のバルブ１２を解放して樹脂粘度が４ポイズの常温硬化型フェノール樹脂を注入し、成形型表面に設けた溝部および樹脂拡散媒体から強化繊維基材に樹脂を含浸させた。そして、樹脂が充分硬化するまで真空ポンプを運転した。樹脂硬化後にバッグフィルムを除去し、成形型から脱型してサンドイッチ構造からなるＦＲＰ構造体Ａを得た。
（比較例）
比較例として、芯材に溝を設ける方法でＦＲＰ構造体Ｂを得た。すなわち、芯材の強化繊維基材層３と接する面に、溝２の断面が３×３ｍｍ、溝と溝との間隔は２５ｍｍで正方形の格子状に溝が配置した芯材を用い、この溝から強化繊維基材層に樹脂を含浸させる他は実施例と同じようにしてサンドイッチ構造からなるＦＲＰ構造体Ｂを得た。
【００４７】
そして、これらのサンドイッチ構造体の機械的特性を調査すべく、圧子間隔が１８０ｃｍ、支点間距離が３６０ｃｍで４点曲げ試験を行った。
【００４８】
これら樹脂含浸時間、強化繊維基材への樹脂含浸状態などの成形性と４点曲げ試験結果をまとめたのが次の表１である。
【００４９】
【表１】
0004106826.tif 000002
表１に示すように、実施例のものは成形型に設けた溝および積層体上面に配置した樹脂拡散媒体の両流路から繊維基材層に樹脂を含浸させるため、短時間に樹脂を繊維基材層に均一に含浸させることができ、また、樹脂の流路である溝および樹脂含浸媒体は連続して常時存在するため、確実に強化繊維基材に樹脂含浸ができる。さらに、芯材に樹脂の流路となる溝を設ける必要や溝の位置をあわせる必要もないことから、芯材の配置作業を短時間で行うことができることや成形毎に芯材に溝加工をする必要がないため作業性もよい。さらに強化繊維基材に樹脂が完全に含浸できることから、曲げ試験においても破壊荷重が１０．３ｋＮと強化繊維の持つ高強度、高弾性特性を十分に発揮することができた。
【００５０】
一方、比較例のものにおいては、成型時のバック圧により芯材に設けた溝の位置がずれてしまったため、一部樹脂の未含浸箇所が発生するとともに樹脂の含浸速度も遅かった。さらに、曲げ試験においても一部樹脂が未含浸部分が存在するとともに、バックフィルム面におけるのＦＲＰ構造体の強化繊維がバック圧で芯材の溝に入り込み、強化繊維が屈曲したことで、破壊荷重が４．２２ｋＮと低く、強化繊維の持つ高強度、高弾性特性を有効に発揮することができなかった。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＦＲＰ構造体の製造方法によれば、サンドイッチ状の構造体を真空バッグ成形で製作する際に、芯材の両面に配した強化繊維基材層の一方の層には強化繊維基材層と接した成形型に設けた溝から、他方の層には強化繊維基材層と接しさせて配置した樹脂拡散媒体から同時に樹脂を含浸させるために、成形対象が大型のＦＲＰ構造体であっても短時間に強化繊維基材層内部にまで樹脂を十分に、かつ均一に含浸させることが可能であり、また、成形時のバック圧によりバックフィルムが積層した強化繊維基材とともに成形型の溝内部にまで入り込み、強化繊維を屈曲させるようなこともない。したがって、強化繊維の持つ優れた機械的特性を有効に発揮することができる大型のＦＲＰ構造体を作業性よく容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＦＲＰ構造体の製造方法の実施に用いる製造装置の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の製造方法に用いられる成形型の溝の一実施例の斜視図である。
【図３】図２の成形型の溝の拡大斜視図である。
【図４】本発明の製造方法に用いられる樹脂拡散媒体の斜視図である。
【図５】本発明の製造方法により得られたＦＲＰ構造体の斜視図である。
【符号の説明】
１：成形型
２：溝
３：第１、第２強化繊維基材層
４：芯材層
５：ピールプライ
６：樹脂拡散媒体
７：エッジ・ブリーザ
８：バッグフィルム
９：シール材
１０：吐出口
１１：吸引口
１２：バルブ
１３：Ａ群のバー
１４：Ｂ群のバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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