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公開番号2024071859
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-27
出願番号2022182329
出願日2022-11-15
発明の名称繊維強化樹脂成形体およびその製造方法
出願人東レ株式会社
代理人
主分類B29C 70/10 20060101AFI20240520BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】
複雑形状への良好な成形性と、優れた力学特性を両立できる繊維強化樹脂成形体を提供するものである。
【解決手段】
強化繊維およびマトリックス樹脂を含む未硬化の繊維強化樹脂層から成るプリフォームを用いて、平板部と、該平板部の片面から立設され、該平板部の平面上にて延在するリブ部とを有する繊維強化樹脂成形体を成形する、成形体の製造方法であって、
該プリフォームを加熱および加圧することにより、その一部を、予め成形された凹部を有するリブ補強部材の該凹部へ嵌入させて、該リブ補強部材と共にリブ部を一体に形成するリブのプリフォームとして、残りの少なくとも一部は該平板部を形成する平板のプリフォームとして、硬化することで成形する、繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
強化繊維およびマトリックス樹脂を含む未硬化の繊維強化樹脂層から成るプリフォームを用いて、平板部と、該平板部の片面から立設され、該平板部の平面上にて延在するリブ部とを有する繊維強化樹脂成形体を成形する、成形体の製造方法であって、
該プリフォームを加熱および加圧することにより、その一部を、予め成形された凹部を有するリブ補強部材の該凹部へ嵌入させて、該リブ補強部材と共にリブ部を一体に形成するリブのプリフォームとして、残りの少なくとも一部は該平板部を形成する平板のプリフォームとして、硬化することで成形する、繊維強化樹脂成形体の製造方法。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記成形体において、前記リブのプリフォームから形成される箇所のみが前記リブ補強部材により覆われる、請求項1に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項3】
前記成形体において、前記リブのプリフォームおよび前記平板のプリフォームの表面の少なくとも一部から形成される箇所が前記リブ補強部材により覆われる、請求項1に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項4】
前記プリフォームにおいて、平板のプリフォームの全積層材合計厚さをt‘とすると、前記リブ補強材の凹部の溝高さhが、(t‘×1.5)<hを満たす、請求項1に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項5】
前記プリフォームにおいて、平板のプリフォームの全積層材合計厚さをt‘とすると、前記リブ補強部材の凹部の溝幅wが、(t‘×3.0)>w>(t‘×0.5)を満たす、請求項1に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項6】
前記リブ補強部材は、繊維強化樹脂層をその構成に含むものであり、該繊維強化樹脂層を構成する強化繊維は連続繊維である、請求項1~5のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項7】
前記繊維強化樹脂層のうち1層以上が、リブ直交方向に配向する強化繊維を含む、請求項6に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項8】
前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、n層(nは2以上の整数)の不連続繊維強化樹脂層(以下、不連続繊維層)のみで構成されるか、または、n層の不連続繊維層と1層以上の連続繊維強化樹脂層(以下、連続繊維層)との複層構成をとる、請求項1~5のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項9】
前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、複数の不連続繊維層を含む場合において、
リブ部の先端側から順に第x層(xは1以上n以下の整数)の不連続繊維層に含まれる不連続繊維の平均繊維長をLxとしたとき、xの数が大きくなるにつれてLxはより大きいものである、請求項8に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項10】
前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、前記複層構成をとる場合において、
前記第n層の不連続繊維強化樹脂層よりもリブ部側に存在する連続繊維層の繊維配向方向が、リブ方向である、請求項8に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、航空機部材、自動車部材、スポーツ用具等に用いられる、リブ部が形成された繊維強化樹脂成形体およびその製造方法に関するものである。
続きを表示(約 2,800 文字)【背景技術】
【0002】
近年、航空機や自動車部材の軽量化要求に伴う繊維強化樹脂(FRP)の需要拡大に伴い、FRP部材のハイサイクル生産技術開発が進んでいる。プリプレグによるFRP部材の成形においては脱オートクレーブ化が進み、プレス成形による高速成形技術の開発が進んでいる。しかしながら、一般的なFRP部材は、繊維束が連続繊維であるが故、優れた力学特性を有する一方、プレス成形により凹凸を有する複雑形状に成形することは難しかった。
【0003】
このような点を踏まえ、近年は、単純なプレスによる成形が難しい複雑形状を有する自動車部材などを対象に、板状部と突起部を有する繊維強化プラスチックを構成する積層体に用いられる、繊維束に切り込みを入れることで流動性を向上させたプリプレグや(特許文献1)、繊維束をチョップしてランダムに分散させた不連続繊維からなるシートモルディングコンパウンド(SMC)等の、不連続繊維を用いた中間基材(特許文献2)の需要が増えている。しかしながら、不連続繊維を用いたFRP部材は、連続繊維を用いたFRP部材と比較し、力学特性では大きく劣る問題があった。
【0004】
連続繊維の力学特性と、不連続繊維の成形性を両立するために、成形体中の繊維長を変更し、複雑形状となる箇所は繊維長が短い不連続繊維、複雑形状の成形性へ影響が小さい箇所に、繊維長が長い不連続繊維、もしくは連続繊維を適用(特許文献3)することで、連続繊維の力学特性と、不連続繊維の成形性をある程度両立することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
国際公開第2008/038429号公報
国際公開第2017/110616号公報
特開2022-116535号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した技術(特許文献3)は、上記した配置構成により、連続繊維の力学特性と、不連続繊維の成形性を両立した。しかしながら、成形性を優先している面があり、また、弾性率や強度等の機械特性が低い不連続繊維で構成される複雑形状箇所において、機械特性が低い問題が生じるものであった。
【0007】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、リブ部を有する複雑形状の繊維強化樹脂成形体において、良好な成形性と、優れた力学特性を両立させる製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するため、本発明では、以下1~11に示す製造方法を採る。
1. 強化繊維およびマトリックス樹脂を含む未硬化の繊維強化樹脂層から成るプリフォームを用いて、平板部と、該平板部の片面から立設され、該平板部の平面上にて延在するリブ部とを有する繊維強化樹脂成形体を成形する、成形体の製造方法であって、
該プリフォームを加熱および加圧することにより、その一部を、予め成形された凹部を有するリブ補強部材の該凹部へ嵌入させて、該リブ補強部材と共にリブ部を一体に形成するリブのプリフォームとして、残りの少なくとも一部は該平板部を形成する平板のプリフォームとして、硬化することで成形する、繊維強化樹脂成形体の製造方法。
2. 前記成形体において、前記リブのプリフォームから形成される箇所のみが前記リブ補強部材により覆われる、上記1に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
3. 前記成形体において、前記リブのプリフォームおよび前記平板のプリフォームの表面の少なくとも一部から形成される箇所が前記リブ補強部材により覆われる、上記1に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
4. 前記プリフォームにおいて、平板のプリフォームの全積層材合計厚さをt‘とすると、前記リブ補強材の凹部の溝高さhが、(t‘×1.5)<hを満たす、上記1~3のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
5. 前記プリフォームにおいて、平板のプリフォームの全積層材合計厚さをt‘とすると、前記リブ補強部材の凹部の溝幅wが、(t‘×3.0)>w>(t‘×0.5)を満たす、上記1~4のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
6. 前記リブ補強部材は、繊維強化樹脂層をその構成に含むものであり、該繊維強化樹脂層を構成する強化繊維は連続繊維である、上記1~5のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
7. 前記繊維強化樹脂層のうち1層以上が、前記リブ部の延在方向と略直交する方向に配向する強化繊維を含む、上記6に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
8. 前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、n層(nは2以上の整数)の不連続繊維強化樹脂層(以下、不連続繊維層)のみで構成されるか、または、n層の不連続繊維層と1層以上の連続繊維強化樹脂層(以下、連続繊維層)との複層構成をとる、上記1~7のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
9. 前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、複数の不連続繊維層を含む場合において、
リブ部の先端側から順に第x層(xは1以上n以下の整数)の不連続繊維層に含まれる不連続繊維の平均繊維長をLxとしたとき、xの数が大きくなるにつれてLxはより大きくなる、上記8に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
10. 前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、前記複層構成をとる場合において、
前記第n層の不連続繊維強化樹脂層よりもリブ部側に存在する連続繊維層の繊維配向方向が、リブ部の延在方向と略一致する方向である、上記8または9に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
11. 前記プリフォームに含まれる繊維強化樹脂が、前記複層構成をとる場合において、
前記リブ部の基底側から順に位置する1層または2層以上が、リブ直交方向を繊維方向とする連続繊維層である、上記8~10のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【0009】
また、本発明に係る繊維強化樹脂成形体は、上記1~11のいずれかに記載の製造方法により製造されたものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、繊維強化樹脂成形体の成形に際してリブ部を有する複雑形状への良好な成形性が示され、また、本発明に係る製造方法により得られた繊維強化樹脂成形体は優れた力学特性を示し、両特性が両立することができる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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