JP2001252923A - Method for manufacturing prepreg mold and prepreg mold - Google Patents
Method for manufacturing prepreg mold and prepreg moldInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、様々な部品の成形
に用いられるプリプレグ型およびその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prepreg used for molding various parts and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】様々な部品を成形するために用いられる
繊維強化プラスチックからなる型には、切削により製造
されたもの（切削型とする）と、転写により製造された
もの（転写型とする）がある。前記切削型は、通常コン
ピュータを用いたＮＣ加工により製造される。ＮＣ加工
においては、成形する部品の形状に関する細かいデータ
が必要となる。これに対し、転写型は成形する部品と同
形状のマスターモデルを用い、そのマスターモデルの形
状をそのまま写し取る（転写）方法により製造されるも
ので、上記ＮＣ加工のような部品の形状データを必要と
しないで部品の形状を正確に型に転写できるものであ
る。2. Description of the Related Art Molds made of fiber-reinforced plastic used for molding various parts include those manufactured by cutting (referred to as cutting molds) and those manufactured by transfer (referred to as transfer molds). There is. The cutting die is usually manufactured by NC processing using a computer. In NC processing, detailed data on the shape of a part to be formed is required. On the other hand, the transfer die is manufactured by using a master model having the same shape as the part to be molded and by transferring (transferring) the shape of the master model as it is. In this case, the shape of the part can be accurately transferred to the mold.
【０００３】このような転写型としては、ハンドレイ型
と、プリプレグ型があげられる。前記ハンドレイ型は、
強化繊維からなる織布に樹脂を含浸させながらマスター
モデルの形状を型取って製造されるものである。前記プ
リプレグ型は、予め強化繊維からなる織布に熱硬化性樹
脂が半硬化状態で含浸されてなるプリプレグを、マスタ
ーモデルの形状を型取るようにして、このマスターモデ
ル上に積層し、これらを加圧加熱して硬化させて得られ
るものである。また、上記プリプレグ型には、強化繊維
として炭素繊維織布を用いたプリプレグを使用したもの
がある。このようなプリプレグ型は、軽量で、耐久性に
優れ、寸法精度に優れるため、航空宇宙部品などの部品
に幅広く用いられている。[0003] As such a transfer type, there are a hand lay type and a prepreg type. The hand lay type,
It is manufactured by taking the shape of a master model while impregnating a woven fabric made of reinforcing fibers with a resin. The prepreg mold is a prepreg obtained by impregnating a thermosetting resin in a semi-cured state with a woven fabric made of reinforcing fibers in advance, so as to mold the shape of the master model, and is laminated on the master model. It is obtained by curing under pressure and heat. Some of the prepreg types use a prepreg using a carbon fiber woven fabric as a reinforcing fiber. Such a prepreg type is widely used for components such as aerospace components because of its light weight, excellent durability, and excellent dimensional accuracy.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記プリプ
レグ型において、正確な寸法の部品を製造するために
は、部品のマスターモデルの形状を忠実に反転させるこ
とが重要である。このためには、マスターモデル表面に
隙間無く所定枚数のプリプレグを積層することが必要と
される。しかしながら、従来のプリプレグ型の製造方法
においては、マスターモデルが角部や微細形状のような
複雑な形状を有するものである場合、プリプレグの強化
繊維がマスターモデルの形状に追従できず、複雑な形状
部分において隙間が開いてしまうなどして、マスターモ
デルの形状を正確に転写することができなかった。この
ため、硬化後にプリプレグ型の補修を必要としたり、製
造されたプリプレグ型の耐久性が低下したりして、その
使用範囲が限定されるという問題があった。By the way, in the prepreg type, it is important to faithfully invert the shape of the master model of the part in order to manufacture a part having accurate dimensions. For this purpose, it is necessary to stack a predetermined number of prepregs on the surface of the master model without gaps. However, in the conventional prepreg-type manufacturing method, when the master model has a complicated shape such as a corner or a fine shape, the reinforcing fibers of the prepreg cannot follow the shape of the master model, and the It was not possible to transfer the shape of the master model accurately, for example, due to the opening of a gap in the portion. Therefore, there is a problem that the prepreg needs to be repaired after curing or the durability of the manufactured prepreg decreases, thereby limiting the range of use.
【０００５】本発明は前記問題を解決するためになされ
たもので、プリプレグをマスターモデル上に積層する際
に、マスターモデルが複雑な形状を有するものであって
も、その形状にプリプレグを隙間無く追随させることが
でき、マスターモデルの形状を正確に転写できるプリプ
レグ型の製造方法を得、寸法精度、耐久性に優れたプリ
プレグ型を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. When a prepreg is laminated on a master model, even if the master model has a complicated shape, the prepreg is formed in the shape without gaps. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a prepreg mold that can follow the shape of a master model and that can accurately transfer the shape of a master model, and to provide a prepreg mold having excellent dimensional accuracy and durability.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するためになされたもので、繊維織布に熱硬化性樹脂
が含浸されてなるプリプレグを、マスターモデル上に複
数積層し、これを加圧加熱して硬化させてプリプレグ型
を製造する方法であって、上記マスターモデルに接する
プリプレグに、上記繊維織布が炭素繊維本数が２０００
本以上のトウからなり、目付が１５０ｇ／ｍ2 以下であ
る炭素繊維織布であるプリプレグを用いることを特徴と
する。また、本発明のプリプレグ型の製造方法において
は、上記マスターモデルに接するプリプレグに、トウ幅
が広げられて目空きのないシート状とされているものを
用いることが望ましい。このようなプリプレグ型の製造
方法であれば、マスターモデルの形状にプリプレグを隙
間無く追随させることができ、プリプレグ型の転写性を
高めることができる。Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a plurality of prepregs obtained by impregnating a thermosetting resin into a fiber woven fabric are laminated on a master model. Is heated and cured to produce a prepreg mold. The prepreg in contact with the master model has a carbon fiber count of 2,000.
It is characterized by using a prepreg, which is a carbon fiber woven fabric made of at least 150 tows and having a basis weight of 150 g / m 2 or less. In the prepreg-type manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a prepreg in contact with the master model, which has a wide tow width and is in a sheet shape with no void. According to such a prepreg-type manufacturing method, the prepreg can follow the shape of the master model without a gap, and the transferability of the prepreg type can be improved.
【０００７】また、本発明のプリプレグ型は、本発明の
プリプレグ型の製造方法を用いて製造されたものであ
る。よって、このプリプレグ型は、寸法精度が高く、そ
の安定性、耐久性に優れたものとなる。The prepreg of the present invention is manufactured by using the method of manufacturing the prepreg of the present invention. Therefore, this prepreg type has high dimensional accuracy, and is excellent in stability and durability.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明のプリプレグ型の製造方法
は、マスターモデルに接するプリプレグに、炭素繊維２
０００本以上からなるトウからなり、目付が１５０ｇ／
ｍ2以下である炭素繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸させ
て半硬化させたプリプレグ（以下、追随用プリプレグと
する）を用いることを特徴とするものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the method for producing a prepreg mold of the present invention, a carbon fiber 2
Consists of tows consisting of more than 000 pieces, with a basis weight of 150 g /
A prepreg obtained by impregnating a thermosetting resin into a carbon fiber woven fabric having a size of m 2 or less and semi-cured (hereinafter, referred to as a prepreg for following) is used.
【０００９】通常プリプレグ型に用いられるプリプレグ
の強化繊維としては、製造後のプリプレグ型の強度、耐
久性等を考慮して、炭素繊維本数１０００〜１２０００
本のトウを平織りした、目付が１２０〜６５０ｇ／ｍ2
のものが広く用いられており、上記追随用プリプレグ
のような比較的目付が少ない織布からなるプリプレグ
は、強度的に劣り、プリプレグ型のプリプレグとしては
用いられることのないものである。しかしながら、本発
明者らは、このような追随用プリプレグが、マスターモ
デルの形状に対して追随性が高いことを見いだし、これ
をプリプレグ型の最下層に用いることで、マスターモデ
ルの複雑形状部分における追随性を向上させることがで
きることを見いだした。また、本発明のプリプレグ型の
製造方法は、この追従性プリプレグの上に通常用いらる
プリプレグを積層することで、強度的にも問題のないプ
リプレグ型を得ることができることを見いだし本発明に
至ったものである。The reinforcing fiber of the prepreg usually used in the prepreg type has a carbon fiber number of 1000 to 12000 in consideration of the strength and durability of the prepreg type after production.
The tow of the book is plain woven, and the basis weight is 120 to 650 g / m 2.
Is widely used, and a prepreg made of a woven fabric having a relatively small basis weight, such as the prepreg for following, is inferior in strength and is not used as a prepreg-type prepreg. However, the present inventors have found that such a prepreg for following has a high followability to the shape of the master model, and by using this for the lowermost layer of the prepreg type, We have found that we can improve following ability. Further, the method for producing a prepreg of the present invention has found that a prepreg having no problem in strength can be obtained by laminating a prepreg which is usually used on this compliant prepreg. It is a thing.
【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明のプリプレグ型の製造方法においては、通常用いら
れる対象とする部品と同形状のマスターモデルを用意す
る。このとき、マスターモデル上に、離型剤を塗布する
などの離型処理を施すことが好ましい。そして、このマ
スターモデル上に、上記追随用プリプレグを積層する。
追随用プリプレグは、炭素繊維織布に、熱硬化性樹脂を
含浸させて半硬化させたものである。上記炭素繊維織布
としては、炭素繊維２０００本以上、好ましくは、３０
００〜１２０００本からなり、目付が１５０ｇ／ｍ2以
下、好ましくは、５０〜１２０ｇ／ｍ2であるトウを平
織りしたものが好適に用いられる。上記熱硬化性樹脂と
しては、エポキシ樹脂等、通常のプリプレグに用いられ
るものでよく、特に限定させるものではない。また、熱
硬化性樹脂には必要に応じて硬化剤、充填剤等が添加さ
れる。Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the method of manufacturing a prepreg according to the present invention, a master model having the same shape as a part to be usually used is prepared. At this time, it is preferable to perform a release treatment such as applying a release agent on the master model. Then, the following prepreg is laminated on the master model.
The following prepreg is obtained by impregnating a thermosetting resin into a carbon fiber woven fabric and semi-curing it. As the carbon fiber woven fabric, 2000 carbon fibers or more, preferably 30 carbon fibers
Consists 00-12000 present, a basis weight of 150 g / m 2 or less, preferably, is suitably used those plain weave tow is 50 to 120 / m 2. The thermosetting resin may be a resin used for a normal prepreg, such as an epoxy resin, and is not particularly limited. Further, a curing agent, a filler, and the like are added as necessary to the thermosetting resin.
【００１１】また、上記追随用プリプレグにおいては、
そのプリプレグ製造時に、トウあるいはトウの織布を加
圧して、トウの幅を広げ、目空きのないシート状にする
ことが好ましい。前記加圧方法としては、ニップロール
および振動、空気流等により加圧する方法があげられ
る。このように、加圧により目空きのない状態とされた
プリプレグは、カバリング性に優れ、マスターモデルの
形状への追随性が高く、また目空きが少ないために、ピ
ンホール等の表面欠損も少なく、作業性にも優れるので
好ましい。[0011] In the following prepreg,
During the production of the prepreg, it is preferable to press the tow or the woven fabric of the tow to widen the width of the tow and form a sheet having no void. Examples of the pressurizing method include a pressurizing method using a nip roll, vibration, air flow, or the like. As described above, the prepreg in which no vacancies are formed by pressurization is excellent in covering properties, has high followability to the shape of the master model, and has few vacancies, so that there are few surface defects such as pinholes. It is preferable because of excellent workability.
【００１２】ついで、マスターモデル上に敷き詰められ
た追随用プリプレグ上に、上述の通常のプリプレグ型の
製造に用いられるプリプレグを複数枚積層する。つい
で、これらマスターモデル上に積層されたプリプレグを
加圧加熱処理して、プリプレグを硬化させ、マスターモ
デルを脱型し、プリプレグ型を得る。Next, a plurality of prepregs used for manufacturing the above-mentioned ordinary prepreg are laminated on the following prepreg spread on the master model. Next, the prepregs laminated on these master models are subjected to heat treatment under pressure to harden the prepregs, and the master model is released to obtain a prepreg mold.
【００１３】このようなプリプレグ型の製造方法によれ
ば、マスターモデルが角部や微細形状のような複雑な形
状を有するものであっても、上記追随用プリプレグの追
随性が高いため、強化繊維がマスターモデルの形状に隙
間無く追随することができ、マスターモデルの形状を正
確に転写することができる。よって、このようなプリプ
レグ型の製造方法により得られたプリプレグ型において
は、部品を正確に製造することができ、また、その耐久
安定性が高く、多種多様な部品の製造に用いることがで
きる。According to such a prepreg-type manufacturing method, even if the master model has a complicated shape such as a corner portion or a fine shape, the prepreg for follow-up has high followability, so that the reinforcing fiber Can follow the shape of the master model without any gaps, and can accurately transfer the shape of the master model. Therefore, in the prepreg mold obtained by such a prepreg mold manufacturing method, a component can be manufactured accurately, and its durability stability is high, and it can be used for manufacturing a wide variety of components.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような、幅１
ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍの溝３を５ｍｍ間
隔で５本有する円錐台形のマスターモデル１を用いて、
プリプレグ型を次の手順で作製した。追随用プリプレグ
として、炭素繊維数１２０００本のトウを平織し、クロ
ス目付５０ｇ／ｍ2 、エポキシ樹脂を４５重量％含浸し
た三菱レイヨン（株）製プリプレグを製造した。このプ
リプレグは、製織時には目が開いた状態であったが、そ
の後のプリプレグ製造工程において、織布をニップロー
ルで綿圧１０００ｋｇ／ｍで３回加圧処理を施してトウ
の幅を広げ、目空きのない状態にした。ついで、対象と
する部品と同形状のマスターモデル１に、離型剤を塗布
した。ついで、図１に示すように、このマスターモデル
１表面に、上記追随用プリプレグを１層積層し、つい
で、この追随用プリプレグの上に、炭素繊維数１２００
０本のトウを平織し、クロス目付４００ｇ／ｍ2 、エポ
キシ樹脂を４５重量％含浸した三菱レイヨン（株）製プ
リプレグを５層積層した。そして、このマスターモデル
１にプリプレグ２を積層したものをナイロンバックで被
覆、密封し、このナイロンバック内を脱気状態として、
これをオートクレーブで４気圧、１３０℃で１時間、加
圧加熱してプリプレグ２を硬化した。その後、マスター
モデル１をプリプレグ２から脱し、上記プリプレグ型を
得た。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. As shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the width 1
mm, a depth of 0.5 mm, and a length of 20 mm, using a frustroconical master model 1 having five grooves 3 at 5 mm intervals,
A prepreg mold was produced in the following procedure. As a follow-up prepreg, a prepreg manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. was manufactured by plain weaving a tow having 12,000 carbon fibers, impregnating 50 g / m 2 of cloth, and impregnating 45% by weight of an epoxy resin. This prepreg was open during weaving, but in the subsequent prepreg manufacturing process, the woven fabric was subjected to pressure treatment with a nip roll three times at a cotton pressure of 1000 kg / m to widen the width of the tow, and the vacant space was opened. Without any. Next, a release agent was applied to the master model 1 having the same shape as the target component. Next, as shown in FIG. 1, the following prepreg was laminated on the surface of the master model 1 by one layer, and then the number of carbon fibers was 1200 on the prepreg.
Zero tows were plain woven, and five layers of prepreg manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. impregnated with 400 g / m 2 of cloth and impregnated with 45% by weight of an epoxy resin were laminated. Then, a layer obtained by laminating the prepreg 2 on the master model 1 is covered and sealed with a nylon bag, and the inside of the nylon bag is degassed.
This was pressurized and heated at 130 ° C. for 1 hour at 4 atm in an autoclave to cure the prepreg 2. Thereafter, the master model 1 was removed from the prepreg 2 to obtain the prepreg mold.
【００１５】このようにして得られたプリプレグ型は、
マスターモデル１の形状を正確に転写しており、軽量
で、寸法精度の高い、良好なものであった。The prepreg type thus obtained is
The shape of the master model 1 was accurately transferred, and it was lightweight, high in dimensional accuracy, and excellent.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明のプリプレグ
型の製造方法においては、繊維織布に熱硬化性樹脂が含
浸されてなるプリプレグを、マスターモデル上に複数積
層し、これを加圧加熱して硬化させてプリプレグ型を製
造する方法において、上記マスターモデルに接するプリ
プレグに、上記繊維織布が炭素繊維本数が２０００本以
上のトウからなり、目付が１５０ｇ／ｍ2 以下である炭
素繊維織布であるプリプレグを用いたものであるので、
マスターモデルの形状に、プリプレグを隙間なく追随さ
せることができるので、従来の製造方法に比べてマスタ
ーモデルの形状をプリプレグ型に写し取る転写性を向上
させることができる。また、上記マスターモデルに接す
るプリプレグに、トウ幅が広げられて目空きのないシー
ト状とされているものを用いれば、上記効果をさらに向
上させることができるとともに、プリプレグの目空きが
少ないために、ピンホール等の表面欠損も少なくなる。
また、このプリプレグ型の製造方法によって得られたプ
リプレグ型は、寸法精度が高く、正確に部品を製造する
ことができるものである。また、軽量で寸法安定性、耐
久性に優れるものであるので、複雑な形状を有する様々
な部品の製造に用いることができる。As described above, in the method of manufacturing a prepreg type according to the present invention, a plurality of prepregs each made of a fiber woven fabric impregnated with a thermosetting resin are laminated on a master model, A prepreg in contact with the master model, wherein the fiber woven fabric is made of a tow having 2,000 or more carbon fibers and has a basis weight of 150 g / m 2 or less. Because it uses prepreg that is cloth,
Since the prepreg can follow the shape of the master model without gaps, the transferability of copying the shape of the master model to a prepreg mold can be improved as compared with the conventional manufacturing method. In addition, if the prepreg in contact with the master model is a prepreg having a sheet shape in which the width of the tow is widened and there is no space, the above effect can be further improved, and the space of the prepreg is small. Also, surface defects such as pinholes are reduced.
The prepreg mold obtained by this prepreg mold manufacturing method has high dimensional accuracy and can accurately manufacture parts. In addition, since it is lightweight and has excellent dimensional stability and durability, it can be used for manufacturing various parts having complicated shapes.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】（ａ）実施例で製造したプリプレグ型の形状を
示した上面平面図である。 （ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ’方向断面図である。 （ｃ）（ａ）におけるＢ−Ｂ’方向断面図である。FIG. 1A is a top plan view showing a shape of a prepreg mold manufactured in an example. (B) It is an AA 'direction sectional view in (a). (C) It is sectional drawing in the BB 'direction in (a).
１ マスターモデル ２ プリプレグ ３ 溝 1 master model 2 prepreg 3 groove
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｌ 31:00 Ｂ２９Ｌ 31:00 Ｃ０８Ｌ 63:00 Ｃ０８Ｌ 63:00 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｘ (72)発明者 沼田 喜春 愛知県豊橋市牛川通四丁目１番地の２ 三 菱レイヨン株式会社豊橋事業所内 Ｆターム(参考） 4F072 AA04 AA07 AB10 AB15 AB28 AD23 AG03 AH04 AH21 AJ04 AJ40 AK05 AL09 4F202 AA39 AB03 AB11 AD16 CA03 CB01 CB22 CD04 CD26 CK88 CN01 4F205 AA36 AA39 AD02 AD16 AD19 HA08 HA09 HA14 HA25 HA33 HA37 HA45 HB01 HC02 HC05 HC17 HK03 HK04 HK16 HT02 HT13 HT27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) B29K 105: 08 B29L 31:00 B29L 31:00 C08L 63:00 C08L 63:00 B29C 67/14 X (72 ) Inventor Yoshiharu Numata 4-1-1, Ushikawa-dori, Toyohashi-shi, Aichi F-term (reference) in Toyohashi Works, Toyohashi 4F072 AA04 AA07 AB10 AB15 AB28 AD23 AG03 AH04 AH21 AJ04 AJ40 AK05 AL09 4F202 AA39 AB03 AB11 AD16 CA03 CB01 CB22 CD04 CD26 CK88 CN01 4F205 AA36 AA39 AD02 AD16 AD19 HA08 HA09 HA14 HA25 HA33 HA37 HA45 HB01 HC02 HC05 HC17 HK03 HK04 HK16 HT02 HT13 HT27
Claims (3)
るプリプレグを、マスターモデル上に複数積層し、これ
を加圧加熱して硬化させてプリプレグ型を製造する方法
であって、 上記マスターモデルに接するプリプレグに、上記繊維織
布が炭素繊維本数が２０００本以上のトウからなり、目
付が１５０ｇ／ｍ2 以下である炭素繊維織布であるプリ
プレグを用いることを特徴とするプリプレグ型の製造方
法。1. A method for producing a prepreg mold by laminating a plurality of prepregs each made of a fiber woven fabric impregnated with a thermosetting resin on a master model, and curing the prepregs by heating under pressure. A prepreg-type prepreg characterized in that a prepreg that is a carbon fiber woven fabric having a carbon fiber count of 2000 or more and a basis weight of 150 g / m 2 or less is used as a prepreg in contact with a master model. Production method.
に、トウ幅が広げられて目空きのないシート状とされて
いるものを用いることを特徴とする請求項１記載のプリ
プレグ型の製造方法。2. The method for producing a prepreg mold according to claim 1, wherein a prepreg in contact with the master model is formed in a sheet shape having an enlarged tow width and no gap.
の製造方法により製造されたことを特徴とするプリプレ
グ型。3. A prepreg mold produced by the method for producing a prepreg mold according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP2000064013A JP2001252923A (en) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | Method for manufacturing prepreg mold and prepreg mold |
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- 2000-03-08 JP JP2000064013A patent/JP2001252923A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |