(57)【要約】【課題】従来、ＲＴＭ成形と機械加工を組合わせることによって穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造していた方法を、合理化し、ＲＴＭ成形のみでＦＲＰ成形品を製造する方法を提供すること。【解決手段】ＲＴＭ成形法によって穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造するに際し、成形型に敷設したプリフォームの前記穴開き部に相当する箇所に設けられた成形型のピン穴にピンを配置し、該ピンで前記プリフォームを穿設し、しかる後、成形型を型締めしてＲＴＭ成形法によりＲＴＭ成形体を成形し、次いで、前記ピンを抜いた跡の穴を利用して、所望の穴開き部を形成せしめることからなるＦＲＰ成形品の製造方法。【選択図】図１
2009226654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＴＭ成形法によって穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造するに際し、成形型に敷設したプリフォームの前記穴開き部に相当する箇所に設けられた成形型のピン穴にピンを配置し、該ピンで前記プリフォームを穿設し、しかる後、成形型を型締めしてＲＴＭ成形法によりＲＴＭ成形体を成形し、次いで、前記ピンを抜いた跡の穴を利用して、所望の穴開き部を形成せしめることを特徴とする穴開き部を有するＦＲＰ成形品の製造方法。
【請求項２】
ピンには、ピン穴への樹脂の侵入を防止するためのＯリング溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の穴開き部を有するＦＲＰ成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂トランスファー（ＲＴＭ）成形法による、穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造する方法に関する。
【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、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（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】
上記のようなＲＴＭ成形法は、従来幾つかの部品の組み立てによって製作していた製品を、一体的に成形することができるという特徴を有する。そして、また、他の部品あるいは副資材等を所望の箇所に配置あるいは設置した製品を、一体的に成形加工できるという利点もある。このような特徴・利点を利用して、金属部材等を有する各種のＦＲＰ成形品が製造されている（例えば、特許文献１〜３参照）。そして、本発明者はそれらの応用の一つとして、ＲＴＭ成形後更に特定の機械加工を行って目的とするＦＲＰ成形品を製造する方法について、合理化することを検討し、本発明に至ったものである。
【特許文献１】特開平７−５２８６１号公報
【特許文献２】特開平８−５３０９２号公報
【特許文献３】特開平１１−１３９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来、ＲＴＭ成形と機械加工を組合わせることによって穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造していた方法を、合理化し、ＲＴＭ成形のみでＦＲＰ成形品を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＲＴＭ成形法によって穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造するに際し、成形型に敷設したプリフォームの前記穴開き部に相当する箇所に設けられた成形型のピン穴にピンを配置し、該ピンで前記プリフォームを穿設し、しかる後、成形型を型締めしてＲＴＭ成形法によりＲＴＭ成形体を成形し、次いで、前記ピンを抜いた跡の穴を利用して、所望の穴開き部を形成せしめることを特徴とする穴開き部を有するＦＲＰ成形品の製造方法である。
【０００７】
本発明のピンには、ピン穴への樹脂の侵入を防止するためのＯリング溝が設けられているものが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
従来は、穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造する場合、ＲＴＭ成形と機械加工を組合わせることによって、即ち、先ず、ＲＴＭ成形で成形体を得た後、別工程で、これに必要な機械加工を施すことによって、目的とする穴開き部を有するＦＲＰ成形品を製造していた。
従って、生産工程が増えるために、生産コストのアップは避けられないものであった。本発明によれば、成形型に敷設したプリフォームの必要な箇所に設けられた成形型のピン穴にピンを配置し、該ピンで前記プリフォームを穿設し、ＲＴＭ成形法によりＲＴＭ成形体を成形した後、前記ピンを抜くという簡単な操作のみで、ピンと同形状の穴開き部が形成できるので、生産コストが非常に低減できる。あるいは、ピンを抜いた後の穴を利用することによって、簡単な作業で目的とする穴開き部とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、ＲＴＭ成形の成形型に敷設したプリフォームの所望の穴開き部に相当する箇所にピンを穿設し、しかる後、成形型を型締めしてＲＴＭ成形法によりＲＴＭ成形体を成形し、次いで、前記ピンを抜いた跡の穴を利用して、所望の穴開き部を形成せしめることからなる穴開き部を有するＦＲＰ成形品の製造方法である。本発明における穴開き部とは、プリフォームあるいは成形品に形成された穴（又は孔）状の空洞部を意味する。その形状や大きさは問わないが、典型的には、直径が５〜３０ｍｍ程度の穴が適当である。余り大きい穴は、別工程の機械加工によって形成する方が便利な場合があるので、本発明を採用する利点は少ない。
【００１０】
本発明で用いられるピンの形状と大きさは、前記穴状の空洞部と同じ形状と大きさであるものが好ましい。しかし、ＲＴＭ成形で、一旦、ピンで穴が形成されると、その後、簡単な作業で、その形成された穴を所望の穴開き部にまで広げることができるので、ピンの形状や大きさは、穴開き部よりも小さめのものでも良い。また、ピンの材質も特に限定されるものではなく、例えば、金属製のものでも樹脂製のものでも良い。
【００１１】
本発明において、プリフォームの所望の穴開き部に相当する箇所にピンを穿設する方法としては、成形型に設けられたピン穴に予めピンを立てておき、プリフォームを成形型にセットする際、プリフォームの穴開き部に相当する箇所を開裂して、ピンに合わせてセットするようにすれば良い。あるいは、プリフォームを成形型にセットした後、穴開き部に相当する箇所に設けられた成形型のピン穴にピンを突き刺し、その部分を開裂する方法でも良い。
【００１２】
前記方法を図を用いて説明する。図１は、本発明の製造方法の一例の概要を示す図である。（ａ）は、成形型のピン穴が設けられた下型を示し、（ｂ）は、そのピン穴にピンが配置された状態を示している。（ｃ）は、下型にプリフォームが敷設され、穴開き部に相当する箇所で、ピンがプリフォームを穿設している状態を示している。（ｄ）は、対応する位置にピンの受け穴を有する上型を用いて、成形型を型締めする状態を示している。（ｅ）は、ＲＴＭ成形後脱型し、ピンを抜いた状態の成形品を示している。なお、成形型の形状によっては、前記ピンの受け穴は必ずしも必要ではない。
【００１３】
本発明のピンは、図２に示したように、ピン穴への樹脂の侵入を防止するためのＯリング溝が設けられているものが好ましい。図２において、１はピンを、２はＯリングを配置するためのＯリング溝を示す。Ｏリング溝の形状や数は問わないが、このようにＯリングを配置したピンを用いると、ＲＴＭ成形時にピン穴への樹脂の侵入を防止することができるので、脱型を容易に行うことができる。
【００１４】
本発明のＲＴＭ成形法で、ＦＲＰ成形品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。
【００１５】
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。
【００１６】
ＲＴＭ成形法は、長繊維や短繊維からなる繊維強化材を、成形品形状に賦形したプリフォームとしてあるいはシート状の繊維強化材として、上型下型からなる金型内部に配置し、金型を型締めした後、樹脂注入口から樹脂を減圧下に注入して繊維強化材に含浸させ、必要なら加熱して硬化の後、金型を開いて脱型する成形方法である。いわゆるプリプレグが必要でなく、オートクレーブ法やハンドレイアップ法に比べて生産性が良く、両面の仕上がりの良い、品質の優れた成形品が得られるという特徴がある。なお、本発明のプリフォームには、予め成形品形状に賦形されたいわゆるプリフォームだけでなく、ＲＴＭ成形のために、例えば、上型下型からなる金型内部にシート状に配置された繊維強化材も含むものである。
【００１７】
本発明の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】
【００１８】
（１）金型
水平方向に対して回転中心軸（Φ１０ｍｍ）を持つ成形品を成形するための上下分割型の金型を準備し、この中心軸部分に相当する箇所に、鉄製で、直径が１０ｍｍ、高さ２２ｍｍのピンを配置できるように、下型にピン穴を上型に受け穴を設けた。また、金型には樹脂注入口と排出口の役割を担う穴を設けた。
【００１９】
（２）プリフォームの作製
炭素繊維束（東邦テナックス社製ベスファイト（登録商標）、１２０００フィラメント、引張強度３９２０ＭＰａ、引張弾性率２３５ＧＰａ）を用いて、織物（綾織物、目付３８０ｇ／ｍ２）を製造した。５００ｍｍ×５００ｍｍにカットした上記織物を２枚積層し、各層間に熱可塑性樹脂シートであるスパンファブＰＡ１５４１（日東紡社製、目付１２ｇ／ｍ２）を配置しプリフォーム基材とした。これを、ピンを配置する前の上記金型のキャビティに敷設して賦形し、１２０℃に加熱して熱可塑性樹脂シートを溶融し、プリフォームを製造した。
【００２０】
（３）ＦＲＰ成形品の製造
上記で得たプリフォームを、ピンを配置した金型にセット（敷設）した。この際、プリフォームの穴開き部に相当する箇所を開裂して、ピンに合わせてセットした。そして、上型と下型を型締めし、樹脂注入口と樹脂排出口形成のためのホースを配置した。続いて金型を８０℃に加温し、キャビティ内を５ｔｏｒｒ以下に減圧した後、樹脂注入口を通して、真空系内へ混合樹脂（ＥＰ８０７（三菱ガス化学社製）の１００質量部と、ジェファーミンＴ-４０３（三洋化成社製）の４５質量部を、６０℃に加温し樹脂注入前に混合を行ったもの）の注入を行った。注入した混合樹脂が金型のキャビティ内に充満し、プリフォームに含浸した状態で８０℃で１時間保持し、成形物を得た。成形物を脱型後、前記ピンを引き抜いたところ、中心軸部分に直径が１０ｍｍの穴開き部を有するＦＲＰ成形品が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の製造方法の一例の概要を示す図である。
【図２】本発明で用いられるＯリング溝が設けられたピンの例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ピン
２  Ｏリング溝
【図１】
2009226654.tif 000003
【図２】
2009226654.tif 000004