赋型成型模以及使用其的预成型体及纤维增强塑料的制造方法技术

为了高精度、均匀地加热增强纤维基材的层合体，使用一种赋型成型模，所述赋型成型模是将形成中空凸部的面板部和平板部一体化得到的纤维增强塑料的树脂传递成型用赋型成型模，将成为热介质流路的金属制配管通过导热性材料与上述面板部的里面一体化，并且将橡胶制圆棒与上述平板部的用于赋型或成型的区域的外侧一体化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过树脂传递成型法(以下有时也称为RTM成型法) 制造纤维增强塑料时所用的赋型成型模、以及使用其的预成型体及纤 维增强塑料的制造方法。更详细而言，涉及通过在一体化设置在赋型 成型模内的配管中流入热介质来加热赋型成型模，而能够不使用烘 箱，加热作为纤维增强塑料材料的增强纤维基材以及基质树脂，制造 预成型体及纤维增强塑料的树脂传递成型用赋型成型模，以及使用其 的预成型体及纤维增强塑料的制造方法。
技术介绍
构成航空器等运输设备的结构构件要求满足机械特性，同时还要 求轻质化和降低成本。其中，对航空器的结构构件轻质化的期望更为 迫切，为了实现机械特性和轻质化，也研究对主翼、尾翼、机身等一 次结构构件进行纤维增强塑料(以下有时也称为FRP)化。作为上述FRP的代表性制造方法，已知有高压蚤成型法(autoclave molding)。高压釜成型中，作为FRP的材料，使用预先在增强纤维中 含浸基质树脂得到的预浸料(pre-preg),将预浸料层合在构件形状 的成型模中后，通过高压釜，用规定的温度及压力进行加热.加压，成 型FRP。此处所用的预浸料具有能高度控制增强纤维体积率Vf,能得 到力学特性优异的FRP的优点，但是存在下述问题预浸料本身是昂 贵的材料，高压釜设备非常昂贵等，导致成型成本高。特别是航空器 用结构构件由于部件的尺寸大，所以使用的高压釜也大，使得设备成 本格外高。另一方面，作为能够降低成型成本的成型法，可以举出树脂传递5成型法(以下有时也称为RTM: Resin Transfer Molding )等树脂注入 成型法。树脂传递成型法是特征在于将层合体(以下称为预成型体)配置 在成型模中后，对基质树脂进行加压，使其注入.含浸在预成型体内， 使用烘箱等将基质树脂固化的FRP的成型法，所述层合体是将未含浸 基质树脂的增强纤维基材调整成成型的形状而得到的。如上所述，由于树脂传递成型法使用未含浸基质树脂的干式增强 纤维基材，所以具有能降低材料成本的优点，进而由于不使用高压釜， 所以有能降低成型成本的优点。其中，利用真空压注入基质树脂的树脂传递成型法(VaRTM: Vaccum Assisted Resin Transfer Molding )能用简单的i殳备成型，所以 作为能大幅降低成型成本的成型法为人们所知。但是，由于上述VaRTM成型法不进行真空压以外的加压，所以 成型品的厚度、形状等品质在很大程度上依赖于预成型体的品质。因 此，制造高品质的预成型体极为重要。作为制造树脂传递成型用预成型体的方法，提出了下述方法，在 具有赋型面的下模的该赋型面上配置层合片，所述层合片由赋予了用 于粘合层间的粘合材料的多张增强纤维基材构成，使具有与该下模的 赋型面一致的赋型面的上模从该层合片上方依次挤压层合片各部位 的小区域，由此赋予层合片规定的预成型体形状，然后，通过加热空 气或有机硅橡胶加热器(heater)等，加热层合片，粘合层合层间， 从而制作预成型体(例如参见专利文献l)。但是，如果采用上述方案，则为了用加热空气加热层合片，必须 使用烘箱。烘箱虽然比高压釜廉价，但用烘箱成型航空器用结构构件 时，需要能装入该构件的大型烘箱，并且加热工序中，需要将赋型模 转移至烘箱中，从而导致成型成本增加。进而，根据成型品的形状， 存在烘箱的热风容易吹到的部位和难以吹到的部位，从而导致加热不 均。另一方面，虽然也记载了用有机硅橡胶加热器等进行加热的方法， 但完全没有记载有机硅橡胶加热器等的设置方法等，加热航空器结构6构件之类大型构件时，具有下述问题需要非常大面积地配置有机硅橡胶，以及在有机硅橡胶接触模的部位和未接触才莫的部位之间产生加热不均，从而导致成型品不良等。作为制造树脂传递成型用预成型体的方法，也提出了下述方法层合表面赋予了树脂的增强纤维基材，配置在赋型模上，从增强纤维基材上覆盖片材，从其上施加压力，由此使增强纤维变形为规定的形状，通过设置在赋型模中的加热机构使该树脂熔融、固化来保持赋予增强纤维的形状(例如参见专利文献2)。但是，上述方案中，关于加热机构的说明只有加热器，如前面所说明，特别是加热航空器结构构件之类大型构件时，有产生加热不均的问题。另外，专利文献2的图1中，虽然赋型模内部标记有加热源，但如上所述在实心的赋型模内部设置加热源时，加热源产生的大部分热量被赋型模本身夺走。因此，除产生温度不均的问题之外，还有无法有效地加热增强纤维基材、并且模的重量增加的问题。上述加热时的问题影响预成型体的形状保持性或厚度等物性。特别是如专利文献1、 2所述，将通过加热使存在于层合层间的粘合材料软化得到的层合片模压或通过利用真空袋的大气压等进行加压，使该粘合材料粘合在增强纤维基材上时，预成型体的形状保持性受到影响。另外，由于在通过加热使粘合材料软化的状态下进行加压，所以粘合材料变得较薄，导致预成型体的厚度也受到影响。并且，在树脂传递成型法中，预成型体的厚度不仅对形状尺寸有影响，还影响基质树脂的含浸性，所以是极重要的控制参数。也就是说，加热及加压条件过高导致预成型体的厚度变得过薄时，预成型体的增强纤维的密度变得过高，从而导致基质树脂的流路阻力增大，有可能产生基质树脂没有被含浸的问题。相反，加热及加压条件不充分导致预成型体的厚度变得过厚时，预成型体的增强纤维的密度降低，同时增强纤维体积含有率(以下有时称为Vf)降低，有可能产生难以呈现规定的力学特性的问题。由此产生加热不均时，因预成型体部位不同导致品质出现不均，7所以在制作用于树脂传递成型的预成型体时，增强纤维基材的层合片 的加热方法极为重要。并且，将如上所述制造的预成型体配置在与赋型模不同的成型模 中，根据需要，配置用于注入及抽吸基质树脂等的辅助材料，在模压 或通过真空袋密闭预成型体的状态下将基质树脂注入.含浸在预成型 体内，通过烘箱等加热基质树脂进行固化。注入.含浸基质树脂时，在固化反应导致基质树脂粘度增加不成为 问题的温度范围内，加热配置在成型模内的预成型体及基质树脂，由 此降低基质树脂的粘度，提高含浸性。另外，在结束将基质树脂含浸 在预成型体内后，需要加热到基质树脂的固化温度来固化基质树脂。因此，除准备赋型模之外，需要另外准备成型模，同时需要将配 置有预成型体的成型模转移至烘箱等加热设备中，有成型时间过长的 问题。特别是在航空器用结构构件中存在下述问题由于结构构件的尺 寸大，所以成型模的重量非常重，转移至烘箱等加热设备中需要耗费 劳力和时间，或者需要牵引车等设备，花费很多设备费用等。专利文献l:特开2004- 322422号公才艮专利文献2:特开2006- 123404号公才艮
技术实现思路
鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供能高精度、均 匀且有效地加热增强纤维基材的层合体的赋型成型模、以及使用其的 树脂传递成型用预成型体及纤维增强塑料的制造方法。本专利技术为了解决上述课题，采用下面的任一种手段。 (1) 一种赋型成型模，是形成中空凸部的面板部和平板部一体 化得到的纤维增强塑料的树脂传递成型用赋型成型模，其中，成为热 介质流路的金属制配管通过导热性材料在所述面板部的里面成为一 体化，并且橡胶制圆棒在所述平板部的赋型或成型中使用的区域的外 侧成为一体化。(2) 如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种赋型成型模，是形成中空凸部的面板部和平板部被一体化形成的纤维增强塑料的树脂传递成型用赋型成型模，其中，成为热介质流路的金属制配管通过导热性材料在所述面板部的里面成为一体化，并且橡胶制圆棒在所述平板部的赋型或成型中使用的区域的外侧成为一体化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：筱田知行，浅原信雄，山本晃之助，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]