JP2024020732A - Manufacturing method for frp products - Google Patents

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暁 加地
Akira Kachi
恒男 高野
Tsuneo Takano
孝志 本間
Takashi Honma
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Abstract

To provide a method for manufacturing FRP products using a novel molding process.SOLUTION: A method for manufacturing FRP products includes: preparing a molding die 10 having a thermosetting prepreg 2, a core 1 made of wax, and a molding cavity 12 that is connected to the outside through an opening 11; charging the molding die 10 with the prepreg 2 and core 1; vacuum bagging the charged molding die 10; and curing the prepreg 2 by heating the vacuum bagged molding die 10 under ambient pressure above atmospheric pressure. In the charging of the molding die, the prepreg 2 is sandwiched between a portion of the surface of the core 1 and the surface of the molding cavity 12, and the opening 11 is not blocked by the prepreg 2. At least a portion of the core 1 is melted by the heating described above.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、FRP物品の製造方法、とりわけFRP管に適した製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a manufacturing method for FRP articles, and particularly to a manufacturing method suitable for FRP pipes.

繊維強化樹脂(FRP; Fiber Reinforced Plastic)は、軽量かつ力学特性に優れていることから、自動車用の補強部材(reinforcement)を含む様々な用途で使用されており、近年その重要度はますます高くなっている。 Fiber Reinforced Plastic (FRP) is lightweight and has excellent mechanical properties, so it is used in a variety of applications including reinforcement for automobiles, and its importance has been increasing in recent years. It has become.

プリプレグを固体ワックスからなるコア(中子)と共に成形型に入れ、プレス機で加圧しながら加熱して、ワックスの融解に伴い発生する内圧を加えた状態でプリプレグを硬化させる、中空FRP成形品の製造方法が知られている(特許文献1)。
超高分子量ポリエチレンからなる熱膨張性のマンドレルと、該マンドレルの外側に配される外型としての銅パイプとの間に、樹脂マトリックスが熱可塑性であるプリプレグを介在させたものを、オーブン中で加熱することにより、FRTP(Fiber Reinforced Thermoplastic)からなるパイプを成形する方法が知られている(特許文献2)。
A hollow FRP molded product in which the prepreg is put into a mold together with a core made of solid wax, heated while being pressurized by a press machine, and the prepreg is cured under the internal pressure generated as the wax melts. A manufacturing method is known (Patent Document 1).
A prepreg whose resin matrix is thermoplastic is interposed between a thermally expandable mandrel made of ultra-high molecular weight polyethylene and a copper pipe as an outer mold placed outside the mandrel, and then heated in an oven. A method of forming a pipe made of FRTP (Fiber Reinforced Thermoplastic) by heating is known (Patent Document 2).

国際公開第2018/079824号International Publication No. 2018/079824 特開平5-293908号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-293908

密閉式の成形型内でワックスコアを融解させる方法では、成形キャビティの内圧が、プレス機により外部から加える圧力よりも高くなることによって、成形中に成形型が開く問題が発生し得る。 In the method of melting the wax core in a closed mold, the internal pressure of the molding cavity becomes higher than the pressure applied from the outside by the press, which can cause the problem of the mold opening during molding.

本発明者等は、開放式の成形型を用いた場合であっても、成形中に融解するワックスコアを用いることでプリプレグを加圧しながら硬化させ、ボイドの少ない中空のFRP物品を製造し得ることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の一態様によれば、熱硬化性のプリプレグ、ワックスからなるコア、および、成形キャビティを有する成形型を準備すること、前記成形型を前記プリプレグと前記コアでチャージすること、前記チャージした成形型を真空バギングすること、および、前記真空バギングした成形型を大気圧以上の雰囲気圧力下で加熱して前記プリプレグを硬化させることを含み、前記成形型は、前記成形キャビティを前記成形型の外部につなげる開口を有しており、前記成形型のチャージにおいては、前記コアの表面の一部と前記成形キャビティの表面との間に前記プリプレグが挟まれるとともに前記開口が前記プリプレグによって塞がれないようにされ、前記加熱により前記コアの少なくとも一部が融解する、FRP物品の製造方法が提供される。
The present inventors have discovered that even when an open mold is used, by using a wax core that melts during molding, the prepreg can be cured under pressure and a hollow FRP article with few voids can be manufactured. They discovered this and completed the present invention.
According to one aspect of the present invention, a mold having a thermosetting prepreg, a core made of wax, and a molding cavity is provided, the mold is charged with the prepreg and the core, and the charged vacuum bagging the mold; and curing the prepreg by heating the vacuum-bagged mold under an atmospheric pressure or higher, the mold having a mold cavity in the mold. It has an opening connected to the outside, and when charging the mold, the prepreg is sandwiched between a part of the surface of the core and the surface of the molding cavity, and the opening is closed by the prepreg. There is provided a method for manufacturing an FRP article, wherein at least a portion of the core is melted by the heating.

中空のFRP物品の製造に好ましく用い得る新規な製造方法が提供される。 A novel manufacturing method that can be preferably used for manufacturing hollow FRP articles is provided.

図1は、コアを模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing the core. 図2は、成形型を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the mold. 図3は、コアの周囲にプリプレグを配置する様子を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing how the prepreg is arranged around the core. 図4は、図2の成形型をプリプレグおよびコアでチャージする様子を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing how the mold shown in FIG. 2 is charged with prepreg and a core. 図5は、コアをポリマーフィルムで包み、その周囲にプリプレグを配置する様子を模式的に示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view schematically showing how a core is wrapped with a polymer film and prepregs are arranged around it. 図6は、図2の成形型をプリプレグおよびコアでチャージする様子を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing how the mold shown in FIG. 2 is charged with prepreg and a core. 図7は、プリプレグおよびコアでチャージした成形型を真空バギングする様子を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing vacuum bagging of a mold charged with prepreg and core. 図8は、ピストンを成形型の開口に差し込んだ様子を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing how the piston is inserted into the opening of the mold. 図9は、ワックスで形成した栓を、コアと一緒にポリマーフィルムで包んで用いる様子を模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing how a plug made of wax is used by being wrapped with a polymer film together with a core.

以下、本発明のいくつかの実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。図面における寸法比は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる場合がある。また、図面において、同一の構成については同じ符号を用いて示し、重複する構成について説明を省略することがある。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The dimensional ratio in the drawings is for convenience of explanation and may differ from the actual one. In addition, in the drawings, the same configurations may be indicated using the same reference numerals, and the description of the overlapping configurations may be omitted.

1.FRP物品の製造方法
本発明の一態様は、次の(a)~(d)のステップを含むFRP物品の製造方法に関する。
(a)熱硬化性のプリプレグ、ワックスからなるコア、および、成形キャビティを有する成形型を準備すること。
(b)前記成形型を前記プリプレグと前記コアでチャージすること。
(c)前記チャージした成形型を真空バギングすること。
(d)前記真空バギングした成形型を大気圧以上の雰囲気圧力下で加熱して前記プリプレグを硬化させること。
(a)~(d)の各ステップの詳細は次の通りである。
1. Method for manufacturing an FRP article One aspect of the present invention relates to a method for manufacturing an FRP article including the following steps (a) to (d).
(a) Preparing a mold having a thermosetting prepreg, a core made of wax, and a molding cavity.
(b) charging the mold with the prepreg and the core;
(c) Vacuum bagging the charged mold.
(d) Curing the prepreg by heating the vacuum-bagged mold under atmospheric pressure or higher.
Details of each step (a) to (d) are as follows.

(a)プリプレグ、コア、成形型の準備
出発材料として、熱硬化性樹脂を含有する樹脂マトリックスと繊維補強材とからなる熱硬化性のプリプレグを準備する。
プリプレグは所定の形状にカットされる。
(a) Preparation of prepreg, core, and mold As a starting material, a thermosetting prepreg consisting of a resin matrix containing a thermosetting resin and a fiber reinforcing material is prepared.
The prepreg is cut into a predetermined shape.

コアは、ワックスで形成される。ワックスにはフィラーが配合されていてもよい。
プリプレグの樹脂マトリックスの硬化特性に応じて、ワックスが有するべき融解温度は異なる。なぜなら、プリプレグを硬化させるステップ(d)において、プリプレグの樹脂マトリックスがゲル化する前に、コアの融解が始まることが好ましいからである。
ゲル化とは、樹脂マトリックスに含まれる熱硬化性樹脂成分が反応して3次元架橋構造を形成することであり、ゲル化によって樹脂マトリックスは流動性を失う。
例えばFRP管を成形する場合であれば、図1に示すような円柱状のコアを準備する。
The core is formed of wax. The wax may contain a filler.
Depending on the curing properties of the prepreg resin matrix, the wax should have different melting temperatures. This is because, in the step (d) of curing the prepreg, it is preferable that the melting of the core begins before the resin matrix of the prepreg gels.
Gelation means that the thermosetting resin components contained in the resin matrix react to form a three-dimensional crosslinked structure, and the resin matrix loses fluidity due to gelation.
For example, when molding an FRP pipe, a cylindrical core as shown in FIG. 1 is prepared.

図2は、図1に示すコア1を用いてFRP管を成形する場合に用いる成形型の断面図である。
図2に示すように、成形型10は、開口11と、開口11を通して成形型10の外部とつながった成形キャビティ12を有する。成形型10は2個の部分型13,14からなる分割型であり、それら部分型13,14を組み合わせたときに成形キャビティ12が形成される。
成形型が有する部分型の数は2個には限定されず、3個以上の部分型からなる成形型を準備してもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a mold used when molding an FRP pipe using the core 1 shown in FIG. 1.
As shown in FIG. 2, the mold 10 has an opening 11 and a mold cavity 12 connected to the outside of the mold 10 through the opening 11. The mold 10 is a split mold consisting of two partial molds 13 and 14, and a molding cavity 12 is formed when these partial molds 13 and 14 are combined.
The number of partial molds that a mold has is not limited to two, and a mold consisting of three or more partial molds may be prepared.

(b)成形型のチャージ
準備した成形型を、準備したプリプレグおよびコアでチャージする。
チャージは、コアの表面の一部と成形キャビティの表面との間にプリプレグが挟まれ、かつ、成形型の開口がプリプレグによって塞がれないように行われる。
(b) Charging the mold The prepared mold is charged with the prepared prepreg and core.
Charging is performed such that the prepreg is sandwiched between a part of the surface of the core and the surface of the molding cavity, and the opening of the mold is not blocked by the prepreg.

コア1と成形型10を用いてFRP管を成形する場合であれば、プリプレグ2を図3に示すようにコア1の周囲に配置した後、図4に示すように、コア1と共に成形型10の成形キャビティ12内に配置する。
プリプレグ2は、積層された複数のプリプレグシートからなってもよい。
When molding an FRP pipe using the core 1 and the mold 10, after placing the prepreg 2 around the core 1 as shown in FIG. is placed in the molding cavity 12 of.
The prepreg 2 may consist of a plurality of laminated prepreg sheets.

好適例では、成形中にコアが融解したときに、液体になったワックスが望まない場所へ流れ込まないよう、図5に示すようにコア1をポリマーフィルム3で包んでその周囲にプリプレグ2を配置し、図6に示すように成形型10をそれらコア1、ポリマーフィルム3およびプリプレグ2でチャージしてもよい。
図4及び図6に示す一例のように、開口11を通してコア1の一部を成形型10の外側に出すのは好ましい態様であるが、必須ではない。
In a preferred example, the core 1 is wrapped with a polymer film 3 and the prepreg 2 is placed around it, as shown in FIG. 5, so that when the core melts during molding, the liquid wax does not flow into undesired areas. However, as shown in FIG. 6, a mold 10 may be charged with the core 1, polymer film 3, and prepreg 2.
Although it is a preferable embodiment to expose a portion of the core 1 to the outside of the mold 10 through the opening 11 as in the example shown in FIGS. 4 and 6, it is not essential.

部分型どうしの結合は、ねじ止め、クランプなど適宜な方法で行い得る。
プリプレグは、所定の形状に成形すべき部分が成形キャビティ内に配置されていればよく、製品に使用しない部分が成形キャビティの外に出ていても構わない。
The partial molds may be connected to each other by an appropriate method such as screwing or clamping.
The portion of the prepreg that is to be molded into a predetermined shape only needs to be placed within the molding cavity, and the portion that is not used for the product may be placed outside the molding cavity.

(c)チャージした成形型の真空バギング
コアとプリプレグでチャージした成形型を真空バギングする。
具体的には、図7に示すようにコア1とプリプレグ2でチャージした成形型10をブリーザークロス21と一緒にバギングフィルム20で覆い、真空口金22を真空ポンプ(図示せず)に接続し、バギングフィルム20の内側を吸引する。バギングフィルム20の内側が真空に保たれるようにバルブ23を閉じてから、真空口金22と真空ポンプの接続を外す。
(c) Vacuum bagging of the charged mold The mold charged with the core and prepreg is vacuum bagged.
Specifically, as shown in FIG. 7, a mold 10 charged with a core 1 and a prepreg 2 is covered with a bagging film 20 together with a breather cloth 21, a vacuum cap 22 is connected to a vacuum pump (not shown), The inside of the bagging film 20 is sucked. After closing the valve 23 so that the inside of the bagging film 20 is kept in a vacuum, the vacuum mouthpiece 22 and the vacuum pump are disconnected.

(d)プリプレグの硬化
真空バギングした成形型をオートクレーブに入れ、加圧しながら加熱する。
オートクレーブ内の圧力は、好ましくは2気圧以上、より好ましくは3気圧以上、更に好ましくは6気圧以上である。オートクレーブ内の圧力は、例えば10気圧以下とし得るが、限定するものではない。
オートクレーブ内の温度と加熱時間は、プリプレグが十分に硬化するように設定される。
(d) Curing of prepreg The vacuum-bagged mold is placed in an autoclave and heated while being pressurized.
The pressure inside the autoclave is preferably 2 atmospheres or more, more preferably 3 atmospheres or more, and still more preferably 6 atmospheres or more. The pressure inside the autoclave may be, for example, 10 atmospheres or less, but is not limited thereto.
The temperature and heating time in the autoclave are set so that the prepreg is sufficiently cured.

コアが融解し始めると、液状となったワックスが圧力媒体として作用し、成形キャビティ内の圧力と成形型の外部の圧力とがバランスする。つまり、成形型の外部の圧力と等しい圧力でプリプレグが成形型の内面に押し付けられる。
コアの融解が始まるのは、プリプレグの樹脂マトリックスがゲル化により流動性を失う前であることが好ましい。プリプレグは加圧された状態で硬化するので、ボイドがなく、表面外観が良好な硬化物が得られる。
成形キャビティの内圧は成形型の外部の圧力を超えないから、成形中に成形型が開くことはない。
As the core begins to melt, the liquid wax acts as a pressure medium, balancing the pressure inside the mold cavity with the pressure outside the mold. That is, the prepreg is pressed against the inner surface of the mold with a pressure equal to the pressure outside the mold.
It is preferable that the melting of the core begins before the resin matrix of the prepreg loses fluidity due to gelation. Since the prepreg is cured under pressure, a cured product with no voids and a good surface appearance can be obtained.
Since the internal pressure in the mold cavity does not exceed the pressure outside the mold, the mold will not open during molding.

一例では、真空口金を真空ポンプに接続した状態のまま、真空バギングした成形型をオートクレーブに入れ、オートクレーブ内で成形型を加熱しながら、成形型を覆うバギングフィルムの内側を真空吸引してもよい。この真空吸引は、成形型を加熱する間じゅう継続してもよいし、あるいは、一時的であってもよい。 In one example, a vacuum-bagged mold may be placed in an autoclave with the vacuum cap connected to the vacuum pump, and the inside of the bagging film covering the mold may be vacuum-sucked while the mold is heated in the autoclave. . This vacuum suction may continue throughout the heating of the mold, or may be temporary.

(e)取出し
プリプレグの硬化が完了したら、成形型をオートクレーブから取り出し、バギングフィルムを剥がし、成形型を開いて、成形品(硬化したプリプレグ)を取り出す。
コアに含まれるワックスの融解温度より成形品の温度が高い状態ではコアが柔らかいので、成形品からコアを容易に抜くことができる。ワックスが固化するまで冷ましてから成形型を開く場合には、成形品を取り出した後で再び加熱してコアを軟化させ、成形品から抜き取ればよい。
(e) Removal Once the prepreg has been cured, the mold is taken out from the autoclave, the bagging film is peeled off, the mold is opened, and the molded product (cured prepreg) is taken out.
Since the core is soft when the temperature of the molded product is higher than the melting temperature of the wax contained in the core, the core can be easily removed from the molded product. If the mold is opened after the wax has cooled until solidified, the core may be heated again after the molded product is taken out to soften it and then removed from the molded product.

2.各種の実施形態
(1)プリプレグ
一方向プリプレグ(UDプリプレグ)、織物プリプレグ、不織布プリプレグ、SMC(sheet molding compound)およびトウプリプレグを含む様々なプリプレグを用いることができる。
プリプレグの繊維補強材に用いられる繊維の典型例は炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維であるが、植物繊維のような天然繊維を用いたプリプレグも好ましく使用することができる。
プリプレグの繊維含有量は、例えば、30~70wt%の範囲内である。
2. Various Embodiments (1) Prepreg A variety of prepregs can be used, including unidirectional prepreg (UD prepreg), woven prepreg, nonwoven prepreg, SMC (sheet molding compound), and tow prepreg.
Typical examples of fibers used for the fiber reinforcement material of prepreg are carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber, but prepreg using natural fibers such as vegetable fibers can also be preferably used.
The fiber content of the prepreg is, for example, in the range of 30 to 70 wt%.

同種のシート状プリプレグを積層して使用することができる。UDプリプレグを積層するときは、要求に応じて、プライ間で繊維方向を揃えてもよいし、クロスプライまたはアングルプライを採用してもよい。
異種のプリプレグ、すなわち繊維補強材の形態、繊維の種類、繊維含有量、マトリックス樹脂の少なくともいずれかが異なるプリプレグを組み合わせて用いることもできる。
Sheet prepregs of the same type can be laminated and used. When laminating UD prepregs, the fiber direction may be made the same between the plies, or cross ply or angle ply may be used, depending on requirements.
It is also possible to use a combination of different types of prepregs, that is, prepregs that differ in at least one of the form of the fiber reinforcing material, the type of fiber, the fiber content, and the matrix resin.

(2)プリプレグの樹脂マトリックス
プリプレグの樹脂マトリックスに用いられる熱硬化性樹脂の典型例はエポキシ樹脂、ユリア樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂およびフェノール樹脂であるが、これらに限定されるものではない。これらの熱硬化性樹脂は2種以上を混合して用いることができる。
樹脂マトリックスには、硬化剤に加えて、増粘剤、反応性希釈剤、低収縮剤、難燃剤、消泡剤、脱泡剤、離型剤、粒子状充填剤、着色剤、シランカップリング剤等、必要に応じて様々な添加剤が添加され得る。
(2) Resin matrix of prepreg Typical examples of thermosetting resins used for the resin matrix of prepreg include, but are not limited to, epoxy resin, urea resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin, and phenolic resin. It's not something you can do. These thermosetting resins can be used in combination of two or more types.
In addition to curing agents, the resin matrix contains thickeners, reactive diluents, low shrinkage agents, flame retardants, antifoaming agents, defoamers, mold release agents, particulate fillers, colorants, and silane coupling agents. Various additives may be added as necessary.

(3)ワックス
作業環境温度は通常28℃以下であるから、コアに用いられるワックスには28℃で融解しないことが求められる。このことから、ワックスの融解温度は、好ましくは30℃以上である。
ワックスは、成形温度よりも低い温度で融解することが求められる。ワックスの融解温度が低い程、プリプレグの樹脂マトリックスがゲル化する前に、コアが確実に融解し始める。樹脂マトリックスがゲル化する温度は120℃より高いことが多いので、ワックスの融解温度は好ましくは120℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは100℃以下である。
(3) Wax Since the working environment temperature is usually below 28°C, the wax used for the core is required not to melt at 28°C. For this reason, the melting temperature of the wax is preferably 30°C or higher.
The wax is required to melt at a temperature lower than the molding temperature. The lower melting temperature of the wax ensures that the core begins to melt before the prepreg resin matrix gels. Since the temperature at which the resin matrix gels is often higher than 120°C, the melting temperature of the wax is preferably 120°C or lower, more preferably 110°C or lower, and still more preferably 100°C or lower.

ワックスの種類に限定はない。使用可能なワックスは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスのような石油ワックス、フィッシャー・トロプシュ・ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、脂肪酸アミドワックス、ヒドロキシ脂肪酸アミドワックス、脂肪酸エステルワックスのような合成ワックス、石油ワックスや合成ワックスを化学的に変成させてなる酸化パラフィンワックスや酸化ポリオレフィンワックスのようなワックス、これらのワックスに合成樹脂をブレンドしてなるワックス、異種ワックスをブレンドしてなるワックスを含む。 There are no restrictions on the type of wax. Usable waxes include paraffin wax, petroleum wax such as microcrystalline wax, Fischer-Tropsch wax, polyethylene wax, polypropylene wax, synthetic wax such as fatty acid amide wax, hydroxy fatty acid amide wax, fatty acid ester wax, and petroleum wax. This includes waxes such as oxidized paraffin wax and oxidized polyolefin wax, which are made by chemically modifying synthetic waxes, waxes made by blending these waxes with synthetic resins, and waxes made by blending different types of waxes.

(4)ポリマーフィルム
コアをポリマーフィルムで覆うときの方法には、例えば以下がある。
・コアをポリマーフィルムで包み、包んだ状態が崩れないように、耐熱テープで止める。密封はしてもよいが、必須ではない。耐熱テープで止める代わりに、接着剤を用いてもよいし、融着してもよい。
・コアをポリマーからなるシュリンクチューブの内側に配置した状態でシュリンクチューブを熱収縮させ、更に該シュリンクチューブの両端を融着で閉じる。
・コアの表面に低温硬化型の液状ゴムを塗布し、コアが融解しない温度で硬化させる。液状ゴムの硬化物がポリマーフィルムとなる。
・コアの表面にUV硬化型エラストマーの原料液を塗布し、UV照射して硬化させる。UV硬化型エラストマーの硬化物がポリマーフィルムとなる。
(4) Polymer film Examples of methods for covering the core with a polymer film include the following.
・Wrap the core in polymer film and secure with heat-resistant tape to prevent the wrapped state from collapsing. It may be sealed, but it is not required. Instead of fixing with heat-resistant tape, adhesive may be used or fusion bonding may be used.
- Heat shrink the shrink tube with the core placed inside the shrink tube made of polymer, and then close both ends of the shrink tube by fusion.
・A low-temperature curing liquid rubber is applied to the surface of the core and cured at a temperature that does not melt the core. The cured product of liquid rubber becomes a polymer film.
・Coat the raw material liquid of UV-curable elastomer on the surface of the core and cure it by UV irradiation. The cured product of the UV-curable elastomer becomes a polymer film.

ポリマーフィルムが成形温度において伸び変形可能であると、シール効果がより高くなる。この伸び変形は、弾性的であっても塑性的であってもよく、その両方の性質を有してもよい。
ポリマーフィルムの好ましい材料には、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、シリコーン、フッ素ゴムのような合成ポリマーが含まれ、更には、これらのポリマーからなるエラストマーが含まれる。
The sealing effect will be higher if the polymer film is stretchable at the forming temperature. This elongation deformation may be elastic or plastic, or may have both properties.
Preferred materials for the polymer film include synthetic polymers such as polyolefins, polyamides, polyesters, polyurethanes, silicones, fluororubbers, and further include elastomers made of these polymers.

(5)ピストンを用いる態様
一例では、図8に示すように、成形型10をチャージするとき、成形温度において全く融解しないか、または殆ど融解しない材料からなる、ピストン24を開口11に差し込んでもよい。
プリプレグを硬化させるステップ(d)において、コアが融解し始めた後は、ピストン24を介して、成形型10の外部の圧力と成形キャビティ12内の圧力とがバランスすることになる。
ピストン24には、コア1が融解したときに、液状のワックスが成形型10とバギングフィルム20の隙間に流れ出し難くする働きもある。流れ出たワックスは回収に手間がかかる。
(5) Embodiment using a piston In one example, as shown in FIG. 8, when charging the mold 10, a piston 24 made of a material that does not melt at all or hardly melts at the molding temperature may be inserted into the opening 11. .
In step (d) of curing the prepreg, after the core begins to melt, the pressure outside the mold 10 and the pressure inside the mold cavity 12 are balanced via the piston 24.
The piston 24 also has the function of making it difficult for liquid wax to flow out into the gap between the mold 10 and the bagging film 20 when the core 1 melts. It takes time and effort to collect the wax that flows out.

(6)コアの膨張を利用する態様
一例では、プリプレグを硬化させるステップ(d)において、コアの融解が始まる前に、コアの熱膨張によってプリプレグが成形キャビティの表面に押し付けられるようにしてもよい。そのためには、成形型をチャージするとき、プリプレグと成形キャビティの表面の間の隙間を十分に小さくすればよい。
他の一例では、図9に示すように、融解温度がコア1を構成するワックスのそれよりも高く、かつ成形温度よりは低いワックスで形成した栓25を、コア1と一緒にポリマーフィルム3で包んで用いることもできる。栓25が成形型10の開口11を塞ぐので、プリプレグを硬化させるステップ(d)では、コア1の融解が始まった後も成形キャビティ12の内圧は上昇を続ける。栓25を構成するワックスの融解が始まると、栓25が成形型10の開口11を塞ぎ得なくなり、成形キャビティ12の内圧が成形型10の外部の圧力とバランスするまで低下する。
コア1を構成するワックスと栓25を構成するワックスが成形後に容易に分別できるよう、これらのワックスは互いに相溶しないことが好ましい。
(6) Embodiment utilizing expansion of the core In one example, in step (d) of curing the prepreg, the prepreg may be pressed against the surface of the molding cavity by thermal expansion of the core before melting of the core begins. . To this end, when charging the mold, the gap between the prepreg and the surface of the molding cavity should be made sufficiently small.
In another example, as shown in FIG. 9, a plug 25 made of wax whose melting temperature is higher than that of the wax constituting the core 1 but lower than the molding temperature is formed with the polymer film 3 together with the core 1. It can also be used wrapped. Since the plug 25 closes the opening 11 of the mold 10, the internal pressure of the mold cavity 12 continues to rise even after the core 1 begins to melt in step (d) of curing the prepreg. When the wax constituting the plug 25 begins to melt, the plug 25 can no longer close the opening 11 of the mold 10, and the internal pressure of the molding cavity 12 decreases until it balances with the pressure outside the mold 10.
It is preferable that the wax constituting the core 1 and the wax constituting the stopper 25 are incompatible with each other so that the wax constituting the plug 25 can be easily separated after molding.

(7)オートクレーブを用いない態様
オートクレーブの代わりに、加圧機構を有さないオーブン(内部が常圧:1気圧)の中に、真空バギングした成形型を入れてプリプレグを硬化させてもよい。硬化中にプリプレグに加わる圧力は1気圧であるが、ボイドの発生を抑制する効果はある。更に、前記(6)項に説明した方法で、コアの膨張もプリプレグを加圧するために利用すれば、ボイドの発生をより効果的に抑えることができる。
(7) Embodiment that does not use an autoclave Instead of an autoclave, the prepreg may be cured by placing a vacuum-bagged mold in an oven (inside normal pressure: 1 atm) that does not have a pressure mechanism. The pressure applied to the prepreg during curing is 1 atm, which has the effect of suppressing the generation of voids. Furthermore, if the expansion of the core is also used to pressurize the prepreg in the method described in item (6) above, the generation of voids can be more effectively suppressed.

3.実施形態のまとめ
本発明の好ましい実施形態には以下が含まれるが、限定するものではない。
[実施形態1]熱硬化性のプリプレグ、ワックスからなるコア、および、成形キャビティを有する成形型を準備すること、前記成形型を前記プリプレグと前記コアでチャージすること、前記チャージした成形型を真空バギングすること、および、前記真空バギングした成形型を大気圧以上の雰囲気圧力下で加熱して前記プリプレグを硬化させることを含み、前記成形型は、前記成形キャビティを前記成形型の外部につなげる開口を有しており、前記成形型のチャージにおいては、前記コアの表面の一部と前記成形キャビティの表面との間に前記プリプレグが挟まれるとともに前記開口が前記プリプレグによって塞がれないようにされ、前記加熱により前記コアの少なくとも一部が融解する、FRP物品の製造方法。
[実施形態2]前記成形型のチャージの前に、前記コアをポリマーフィルムで包む、実施形態1に係る製造方法。
[実施形態3]前記成形型のチャージは、前記開口を通して、前記コアの一部が前記成形型の外側に出るように行われる、実施形態1または2に係る製造方法。
[実施形態4]前記成形型のチャージにおいては、前記開口をピストンで塞ぐ、実施形態1または2に係る製造方法。
[実施形態5]前記プリプレグの樹脂マトリックスがゲル化する前に、前記加熱による前記コアの融解が始まる、実施形態1~4のいずれかに係る製造方法。
[実施形態6]前記ワックスの融解温度が30~120℃の範囲内である、実施形態1~5のいずれかに係る製造方法。
[実施形態7]前記雰囲気圧力が2気圧以上であり、10気圧以下であってもよい、実施形態1~6のいずれか係る製造方法。
[実施形態8]前記加熱にオートクレーブが使用される、実施形態1~7のいずれかに係る製造方法。
[実施形態9]前記加熱に加圧機構を有さないオーブンが使用される、実施形態1~6のいずれかに係る製造方法。
[実施形態10]前記加熱が行われる間に、前記成形型を覆うバギングフィルムの内側の継続的または一時的な真空吸引が行われる、実施形態1~9のいずれかに係る製造方法。
3. Summary of Embodiments Preferred embodiments of the invention include, but are not limited to:
[Embodiment 1] Preparing a mold having a core made of thermosetting prepreg and wax, and a molding cavity, charging the mold with the prepreg and the core, and vacuuming the charged mold. and curing the prepreg by heating the vacuum-bagged mold under atmospheric pressure or higher, the mold having an opening connecting the mold cavity to an exterior of the mold. In charging the mold, the prepreg is sandwiched between a part of the surface of the core and the surface of the molding cavity, and the opening is not blocked by the prepreg. . A method for producing an FRP article, wherein at least a portion of the core is melted by the heating.
[Embodiment 2] The manufacturing method according to Embodiment 1, wherein the core is wrapped with a polymer film before charging the mold.
[Embodiment 3] The manufacturing method according to Embodiment 1 or 2, wherein the mold is charged so that a part of the core comes out of the mold through the opening.
[Embodiment 4] The manufacturing method according to Embodiment 1 or 2, wherein in charging the mold, the opening is closed with a piston.
[Embodiment 5] The manufacturing method according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein melting of the core by the heating starts before the resin matrix of the prepreg gels.
[Embodiment 6] The manufacturing method according to any one of Embodiments 1 to 5, wherein the melting temperature of the wax is within the range of 30 to 120°C.
[Embodiment 7] The manufacturing method according to any one of Embodiments 1 to 6, wherein the atmospheric pressure is 2 atm or more and may be 10 atm or less.
[Embodiment 8] The manufacturing method according to any one of Embodiments 1 to 7, wherein an autoclave is used for the heating.
[Embodiment 9] The manufacturing method according to any one of Embodiments 1 to 6, wherein an oven having no pressure mechanism is used for the heating.
[Embodiment 10] The manufacturing method according to any one of Embodiments 1 to 9, wherein while the heating is performed, continuous or temporary vacuum suction is performed inside the bagging film covering the mold.

以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、各実施形態は例として提示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載された各実施形態は、発明の効果が奏される範囲内で、様々に変形することができ、かつ、実施可能な範囲内で、他の実施形態により説明された特徴と組み合わせることができる。 Although the present invention has been described above based on specific embodiments, each embodiment is presented as an example and does not limit the scope of the present invention. Each embodiment described in this specification can be variously modified within the scope where the effects of the invention can be achieved, and the features described in other embodiments may be modified to the extent that it is practicable. Can be combined.

1 コア(中子)
10 成形型
11 開口
12 成形キャビティ
13 部分型(上型)
14 部分型(下型)
20 バギングフィルム
21 ブリーザークロス
22 真空口金
23 バルブ
24 ピストン
25 栓
1 core
10 Molding mold 11 Opening 12 Molding cavity 13 Partial mold (upper mold)
14 Partial mold (lower mold)
20 Bagging film 21 Breather cloth 22 Vacuum cap 23 Valve 24 Piston 25 Plug

Claims (10)

熱硬化性のプリプレグ、ワックスからなるコア、および、成形キャビティを有する成形型を準備すること、
前記成形型を前記プリプレグと前記コアでチャージすること、
前記チャージした成形型を真空バギングすること、および、
前記真空バギングした成形型を大気圧以上の雰囲気圧力下で加熱して前記プリプレグを硬化させること
を含み、
前記成形型は、前記成形キャビティを前記成形型の外部につなげる開口を有しており、
前記成形型のチャージにおいては、前記コアの表面の一部と前記成形キャビティの表面との間に前記プリプレグが挟まれるとともに前記開口が前記プリプレグによって塞がれないようにされ、
前記加熱により前記コアの少なくとも一部が融解する、
FRP物品の製造方法。
providing a mold having a thermoset prepreg, a core made of wax, and a mold cavity;
charging the mold with the prepreg and the core;
vacuum bagging the charged mold; and
Curing the prepreg by heating the vacuum-bagged mold under atmospheric pressure or higher,
The mold has an opening that connects the mold cavity to the outside of the mold,
In charging the mold, the prepreg is sandwiched between a part of the surface of the core and the surface of the molding cavity, and the opening is not blocked by the prepreg,
At least a portion of the core is melted by the heating;
Method for manufacturing FRP articles.
前記成形型のチャージの前に、前記コアをポリマーフィルムで包む、請求項1に記載の製造方法。 2. The method of claim 1, wherein the core is wrapped with a polymer film before charging the mold. 前記成形型のチャージは、前記開口を通して、前記コアの一部が前記成形型の外側に出るように行われる、請求項1または2に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein the mold is charged so that a part of the core comes out of the mold through the opening. 前記成形型のチャージにおいては、前記開口をピストンで塞ぐ、請求項1または2に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein in charging the mold, the opening is closed with a piston. 前記プリプレグの樹脂マトリックスがゲル化する前に、前記加熱による前記コアの融解が始まる、請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein melting of the core by the heating begins before the resin matrix of the prepreg gels. 前記ワックスの融解温度が30~120℃の範囲内である、請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the melting temperature of the wax is within the range of 30 to 120°C. 前記雰囲気圧力が2気圧以上である、請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the atmospheric pressure is 2 atmospheres or more. 前記加熱にオートクレーブが使用される、請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein an autoclave is used for the heating. 前記加熱に加圧機構を有さないオーブンが使用される、請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein an oven without a pressure mechanism is used for the heating. 前記加熱が行われる間に、前記成形型を覆うバギングフィルムの内側の継続的または一時的な真空吸引が行われる、請求項1~9のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 9, wherein while the heating is performed, continuous or temporary vacuum suction is performed inside a bagging film covering the mold.
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