(57)【要約】【課題】ＲＴＭ成形法での量産速度向上、管状コネクタの再利用回数の改善による低コスト化を目的として、新しい構造の管状コネクタを提供すること。【解決手段】ＲＴＭ成形用金型の樹脂の注入口及び排出口に取り付けられ、樹脂の注入用又は排出用ホースを挿入するための管状コネクタにおいて、該管状コネクタの内壁に接して、該樹脂の注入用又は排出用ホースの外径と略等しい内径を有する、例えば、フッ素樹脂のチューブからなるダミーホースが固着されているＲＴＭ成形用金型の管状コネクタ。ダミーホースは、管状コネクタの長さに略等しいか約２倍以内の長さのものが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＴＭ成形用金型の樹脂の注入口及び排出口に取り付けられ、樹脂の注入用又は排出用ホースを挿入するための管状コネクタにおいて、該管状コネクタの内壁に接して、該樹脂の注入用又は排出用ホースの外径と略等しい内径を有するダミーホースが固着されていることを特徴とするＲＴＭ成形用金型の管状コネクタ。
【請求項２】
管状コネクタの内壁とダミーホースの間に、Ｏリングが配置されていることを特徴とする請求項１記載のＲＴＭ成形用金型の管状コネクタ。
【請求項３】
ダミーホースは、管状コネクタの長さに略等しいか約２倍以内の長さのものであることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＴＭ成形用金型の管状コネクタ。
【請求項４】
ダミーホースが、フッ素樹脂のチューブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のＲＴＭ成形用金型の管状コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化材とマトリックス樹脂とからなる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を成形する方法の一つである、樹脂トランスファー（ＲＴＭ）成形法で用いられる、成形用金型の管状コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、アラミド繊維等の繊維強化材と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。そして、その成形方法としては色々な方法・手段が知られているが、ＲＴＭ成形法は、特に多品種中量生産に適する成形法として注目されている。
【０００３】
ＲＴＭ成形法においては、上型と下型からなる金型内部に、繊維強化材を成形品形状に賦形したプリフォーム又はシート状の繊維強化材を配置し、金型を型締めした後、上型と下型が形成するキャビティ内を、金型の排出口から排出用ホースを介して排気し、一方、金型の注入口から注入用ホースを介して樹脂をキャビティ内に注入して繊維強化材に含浸せしめ、そして必要なら加熱して硬化させる方法がとられる。プリフォームとは、例えば、繊維強化材の連続ストランドを熱可塑性樹脂をバインダーとして結合し、成形型に近似した形状寸法に製作した半成形品である。
【０００４】
ＲＴＭ成形法においては、樹脂の繊維強化材への拡散速度を高めて注入時間を短縮する方法として、型に溝を形成する方法（例えば、特許文献１参照）、樹脂流動基材（メディア）を用いる方法（例えば、特許文献２参照）、溝加工や貫通穴加工をしたコア材を用いる方法（例えば、特許文献３参照）がある。これらの方法はいずれも、樹脂の流路を確保することにより樹脂の拡散速度を向上させ、樹脂の注入に要する時間を短縮するものである。
【特許文献１】特開２００１−６２９３２号公報
【特許文献２】特開２０００−５０１６５９号公報
【特許文献３】特開２００２−８６５７９号公報
【０００５】
また、ＲＴＭ成形法において、一般に、金型のキャビティ内を減圧下で樹脂を注入すると、樹脂が繊維強化材に含浸するに従い、キャビティ内の真空度は均一にならずに、排気口から離れるにつれ真空度が低下する。そして、排気口から最も遠く位置する樹脂注入口付近と排気口付近の真空度が異なり、硬化後の成形物の厚みが異なったものとなる。かかる問題点を改善するために、樹脂を加圧注入することも行われている（例えば、特許文献４参照）。加圧注入は、排気口からキャビティ内を吸引し、キャビティ内を減圧した段階で排気口を閉じて行うこともあり、あるいは排気口を閉じることなく減圧しながら行うこともある。
【特許文献４】特開２００５−１９３５８７号公報
【０００６】
以上のごとくＲＴＭ成形法においては色々な改善・工夫が行われているが、いずれの場合においても、ＲＴＭ成形用金型には樹脂の注入口及び排出口が設けられており、ここに取り付けられた管状コネクタに樹脂の注入用又は排出用ホースを挿入し、キャビティ内の減圧あるいはキャビティ内への樹脂の注入を行うという基本的な操作は避けられない。そして、本発明者らは、かかる点にも解決すべき問題点があることを知見し、本発明に到達したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＲＴＭ成形法の特徴として高サイクル化、低コスト化が挙げられる。従って、このＲＴＭ成形法に用いる成形用金型の樹脂注入及び樹脂排出又は排気を担う部分の構造は、真空が保持できる上に簡便な取替えが可能でなければならない。従来、この部分には、一般的に“プッシュワン”と呼ばれる管状コネクタ（チューブ継手）が用いられており、この管状コネクタに、樹脂の注入用又は排出用ホースを挿入することによって、比較的簡便に真空保持と簡便な取替えができるようになっている。しかしながら、この従来の構造では、取替えに１０分／個程度の時間がかかり、未だＲＴＭ成形法での量産速度を満足できる対応が出来ているとは言い難い。しかも、管状コネクタは成形毎に樹脂に接触するので、真空用Ｏリング部分が徐々に劣化し、取替えを余儀なくされ、ＲＴＭ成形法の低コスト化を妨げている。
【０００８】
従って、本発明の課題は、ＲＴＭ成形法での量産速度向上、管状コネクタの再利用回数の改善による低コスト化を目的として、新しい構造の管状コネクタを開発し提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、従来から用いてきた成形用金型の管状コネクタの構造を基本的に利用しながら、管状コネクタの内表面に直接接する部分にダミーホースを配し、このホースは交換しないようにし、成形サイクル毎に交換するのをその内側に挿入する本ホースのみにすることを検討した。そして、かかる２重ホース構造にすることによって、管状コネクタ内面に付着する樹脂に阻害されること無くホースの着脱が容易に行え、Ｏリングの劣化も防ぐことができ、また、真空保持の役割を持つ管状コネクタへ、取替え用の本ホースが接触しないことで、再利用回数が増え、コスト低減につながることを知見し、本発明に到達した。
【００１０】
本発明の請求項１に記載された発明は、ＲＴＭ成形用金型の樹脂の注入口及び排出口に取り付けられ、樹脂の注入用又は排出用ホースを挿入するための管状コネクタにおいて、該管状コネクタの内壁に接して、該樹脂の注入用又は排出用ホースの外径と略等しい内径を有するダミーホースが固着されていることを特徴とするＲＴＭ成形用金型の管状コネクタである。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、管状コネクタの内壁とダミーホースの間に、Ｏリングが配置されていることを特徴とする請求項１記載のＲＴＭ成形用金型の管状コネクタである。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、ダミーホースは、管状コネクタの長さに略等しいか約２倍以内の長さのものであることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＴＭ成形用金型の管状コネクタである。
【００１３】
そして、請求項４に記載された発明は、ダミーホースが、フッ素樹脂のチューブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のＲＴＭ成形用金型の管状コネクタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の管状コネクタが取り付けられたＲＴＭ成形用金型を用いると、樹脂の注入用又は排出用ホースの着脱が容易に行えるので、ＲＴＭ成形法での量産速度が向上するという効果が得られる。また、Ｏリングの劣化も防ぐことができ、更に、ホースの再利用回数も増えるのでＲＴＭ成形法のコスト低減の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、ＲＴＭ成形用金型の樹脂の注入口及び排出口に取り付けられ、樹脂の注入用又は排出用ホースを挿入するための管状コネクタにおいて、この管状コネクタの内壁に接して、この樹脂の注入用又は排出用ホースの外径と略等しい内径を有するダミーホースが固着されているものである。
【００１６】
前記本発明について図を用いて説明する。図１は、ＲＴＭ成形用金型の樹脂の注入口（又は排出口）に取り付けられた、本発明の管状コネクタの断面状態を示す模式図である。１は金型、２は管状コネクタ（通常、チューブ継手あるいはプッシュワンとして市販されている）、３はダミーホース、４は樹脂の注入用ホース（又は樹脂の排出又はキャビティ内の排気のための排出用ホース）、５はＯリングを示す。
【００１７】
通常、ＲＴＭ成形用金型には樹脂の注入口及び排出口に管状コネクタが取り付けられている（図１参照）。そして、注入口側の管状コネクタに樹脂注入用のホースが差し込まれる。一方、排出口側にも管状コネクタが取り付けられており、ここに差し込まれたホース（排出用ホース）は、金型のキャビティ内の減圧のために、あるいは過剰に注入された樹脂の排出のために用いられる。本発明は、かかる管状コネクタが図１に示したように構築されているものである。
【００１８】
図１に示したように、本発明の管状コネクタ２の内壁に接して、樹脂の注入用（又は排出用）ホースの外径と略等しい内径を有するダミーホース３が固着されている。固着のさせ方は特に制限されるものではなく、単に挿入し摩擦力で固着しても、あるいは接着剤等で接着・固定しても良い。ダミーホースの長さは特に制限はされないが、余り長いものは不便であるので、管状コネクタの長さに略等しいか約２倍以内の長さのものが好ましい。また、ダミーホースの材質も特に制限はないが、挿入時の取り扱いやすさ等の点で、フッ素樹脂のチューブが好ましい。
【００１９】
管状コネクタの内壁とダミーホース３の間には、Ｏリング５を配置して、ダミーホースと管状コネクタとのシール状態を完全なものにするようにするのが好ましい。Ｏリングの材質や形状等は、特に限定はなく、通常使用されているもので良い。
【００２０】
本発明において、ダミーホース３の内径は、樹脂の注入用（又は排出用）ホース４の外径と略等しいものであるから、図１に示したように、樹脂の注入用（又は排出用）ホース４は、ダミーホース３に容易に挿入することができ、且つ、ダミーホースとのシール状態も十分に保持される。
【００２１】
本発明の管状コネクタを用いるＲＴＭ成形法で、繊維強化プラスチックを成形するに際し用いられるマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂があるが、好ましいのは熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混合して用いることもできる。好ましい熱硬化性樹脂としては、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あり、これらの熱硬化性樹脂を適宜量配合したものでも良い。これらの樹脂のうち、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂が好ましい。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良い。
【００２２】
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。繊維強化材の形態としては特に制限されず、織物又は不織布等が利用できる。織物としては、平織物、綾織物、朱子織物等、あるいは一軸織物、多軸織物等を挙げることができる。織物を形成する強化繊維ストランドは、繊維径４〜８μｍのモノフィラメントを一束あたり５００〜２４，０００本とすることが好ましい。織物等の厚さは、成形品の用途により適宜選択するものであり、特に制限はない。なお、一軸織物とは、互いに平行に並んだ強化繊維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、互いに平行に並んだ強化繊維ストランドを角度を変えて積層してナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。
【００２３】
ＲＴＭ成形法おいて用いられる型としては、特に制限はないが、剛性の高い金属の金型やＦＲＰ型等の金型が用いられる。下型には、シリコーンワックス等の公知の離型剤を用いて離型処理した後、繊維強化材を敷設・積層しても良い。また、成形品を取出す際の離型性を高める目的で、繊維強化材上にはピールクロス等を重ねても良い。以下、実施例により本発明を詳述する。
【実施例】
【００２４】
（１）前準備
管状コネクタ（プッシュワン又はメイルコネクタとして一般に市販されているもの）でΦ１２ｍｍ×１／２Ｂ（オス・テーパネジ）のものを用意し、ネジ側よりプッシュワン内部の真空用Ｏリングまで、Φ１２ｍｍのドリルを用いて既存の穴を広げた。
【００２５】
（２）プッシュワンへのダミーホースの挿入
前記の穴の拡張加工を施したプッシュワンに、外径Φ１２ｍｍ×内径Φ１０ｍｍのフッソ樹脂製ホース（ダミーホース）を挿入し固着した。ダミーホースの長さは、プッシュワンの１．５倍程度のものを使用し、図１に示したように、一部がプッシュワンから突き出るようにした。
【００２６】
（３）プッシュワンの金型への取付
前記のようにして作成した本発明のプッシュワンを、ＲＴＭ成形用金型の樹脂注入口及び排出口（１／２Ｂメステーパネジ）に取り付けた（図１参照）。
【００２７】
（４）成形の準備
金型としては、繊維強化材が配置できるだけのクリアランスを有しているものを用いた。繊維強化材としては、炭素繊維を使った綾織物の３層構造のものを用いた（東邦テナックス社製、Ｗ−７Ｕ６１：３８０ｇ／ｍ２／Ｗ−３１６１：２００ｇ／ｍ２／Ｗ−７Ｕ６１：３８０ｇ／ｍ２）。下型のパーティングライン面上の外周には、型内キャビティを真空状態に保ち、更に注入される樹脂が外部に漏れるのを防ぐためのＯリングを配置した。Ｏリング配置用のミゾ形状は、高さ４．２ｍｍ×幅７．５ｍｍとした。Ｏリングとしては、外径Φ７ｍｍ×内径Φ３ｍｍの中空ホースのものを用いた。
【００２８】
前記繊維強化材の織物と真空用Ｏリングを金型に配置した後、金型を閉じた。次いで、前記（３）で金型の樹脂注入口及び排出口に取り付けたプッシュワンに、ウレタン樹脂製ホース（外径Φ１０ｍｍ×内径Φ８ｍｍ）を差し込んだ。
【００２９】
（５）成形加工
樹脂注入口側のホースをクランプ等で閉じ、樹脂排出口側のホース端は真空ポンプにつないだ。そして、真空ポンプを動作させ、金型のキャビティ内を真空状態とした。その後、樹脂注入用ホースの先端を樹脂タンクの中に差し込み、クランプを開放し、真空圧力を利用し、樹脂タンクからキャビティ内に樹脂を注入した。樹脂としては、エポキシ樹脂であるアデカレジンＥＰ−４９０１（アデカ社製）を１００重量部と１，３−ＢＡＣ（三菱ガス化学社製）を２０重量部混合した混合液を用いた。キャビティ内に樹脂が十分充填された後、樹脂注入口側及び排出口側のホースをクランプ等で閉じた。金型内は密閉状態となり、金型内部に注入された樹脂はその後硬化し、繊維強化プラスチック成形品が型内で出来上がった。
【００３０】
（６）脱型
樹脂が十分硬化した後、金型を開放し脱型した。フッソ樹脂製のダミーホースはプッシュワンに着けたまま、その内側にあるウレタン樹脂製のホースを金型から引き抜いた。こうすることで、金型に取り付けたプッシュワンは、真空用Ｏリングを傷付けることなく、毎回成形に用いることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、ＲＴＭ成形用金型の樹脂の注入口（又は排出口）に取り付けられた、本発明の管状コネクタの断面状態を示す模式図である。
【図１】
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