[發明專利]纖維增強塑料的制造方法

無效

• 申請號: 201180042838.1
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN103097099A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 筱田知行;小松信幸;小谷浩司
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: B29C43/34
• 分類號: B29C43/34;B29C43/12;B29C43/18;B29C70/06;B29K105/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍;王大方

技術領域

本發明涉及一種纖維增強塑料的制造方法。特別是涉及可以簡易地形成厚度為十毫米至數十毫米的纖維增強塑料成型品的纖維增強塑料的制造方法。纖維增強塑料一般簡稱為FRP。

背景技術

在纖維增強塑料的制造方法中有：高壓釜成型法，將預先使樹脂含浸于增強纖維基材中而得到的預浸料坯利用高壓釜加熱和加壓，形成成型品；RTM(Resin?Transfer?Molding，樹脂傳遞模塑)法，將沒有含浸樹脂的增強纖維基材配置在由上模和下模構成的成型模具的內部空間，在用油壓機等對成型模具加壓的狀態下，在該內部空間注入經加壓的樹脂，然后將樹脂加熱固化，形成成型品。

另外，VaRTM(Vacuum?assisted?Resin?Transfer?Molding，真空輔助樹脂傳遞模塑)法是這樣的一種方法：代替上述上模，使用真空袋膜(bagging?film)，對用該真空袋膜密閉的內部通過進行真空抽吸來減壓，利用與大氣壓的壓差，將樹脂注入增強纖維基材中，然后將樹脂加熱固化，形成成型品，由于不使用上述油壓機等加壓裝置，所以作為可通過低成本形成成型品的纖維增強塑料的制造方法，得到廣泛使用。

如果假設RTM法和VaRTM法中的樹脂向增強纖維基材的含浸遵從達西定律，則樹脂的流速v(m/s)可以用下述指標表示：表示樹脂向增強纖維基材含浸的容易性的指標即滲透率K(m)，樹脂的壓力P(Pa)，樹脂的粘度μ(Pa·s)。

v＝-K·▽P/μ????·····(1)

該式中，▽P為壓力梯度。滲透率K(m)的值越大，表示樹脂越容易向增強纖維基材含浸。

即，樹脂的含浸距離與增強纖維基材的滲透率K(m)和樹脂的壓力P(Pa)成正比，與樹脂的粘度μ(Pa·s)成反比。

因此，為了使樹脂含浸在厚度厚的增強纖維基材中，需要提高樹脂的注入壓力P(Pa)或使用粘度低的樹脂。但是，由于在降低所使用的樹脂的粘度方面有限度，所以實際中需要提高樹脂的注入壓力P(Pa)。

為了提高樹脂的注入壓力P(Pa)，在樹脂被注入到成型模具的內部空間時，不打開模具，需要使用油壓機裝置等加壓裝置對模具進行加壓壓縮以便可以保持規定的內部空間。

另一方面，VaRTM法由于利用大氣壓，所以不需要加壓裝置，但是樹脂的注入壓力受大氣壓的限制，因而存在樹脂的含浸厚度有限的問題(專利文獻1)。作為解決該問題的方法，提出了在層合體(由多片增強纖維基材層合而成的層合體)的兩面設置樹脂擴散介質或樹脂通路，通過使樹脂從層合體的兩面向層合體的內部含浸，增加樹脂在層合體中可含浸的厚度(深度)的方法(專利文獻2、3)。

然而，專利文獻2、3都沒有記載防止下述情況的方法，所述情況為：從樹脂擴散介質或樹脂通路注入的樹脂在含浸于增強纖維基材之前形成短程流路(short?pass)，從樹脂抽吸口(真空抽吸口)被排出。因此，具有樹脂在含浸于增強纖維基材中之前被從樹脂抽吸口排出的問題，具有在增強纖維基材中產生未含浸樹脂的部分的問題。

另外，專利文獻2、3都沒有記載防止在從層合體兩面向層合體內部含浸的樹脂之間封入孔隙的方法。因此，具有在成型的纖維增強塑料中殘存孔隙的問題。

在專利文獻4中，對于VaRTM法，有關于防止形成樹脂向抽吸口的短程流路、在增強纖維基材中不產生樹脂未含浸部的記載。但是，僅記載了關于從層合體的單面側注入樹脂的內容，關于為了可向厚度厚的增強纖維基材含浸樹脂而需要從層合體兩面注入樹脂沒有做記載。因此，存在無法向厚度厚的增強纖維基材含浸樹脂，在應用于厚度厚的增強纖維基材時在增強纖維基材中產生樹脂未含浸部分的問題。

專利文獻1：JP2007-176163A

專利文獻2：JP2004-188965A

專利文獻3：JP2008-179149A

專利文獻4：JP4432563B

發明內容

本發明的目的在于提供一種在RTM法或VaRTM法中使樹脂含浸于特別是厚度為10mm以上的厚增強纖維基材中且不會產生未含浸樹脂部分、并且抑制了增強纖維基材中孔隙的產生的纖維增強塑料的制造方法。

特別是目的在于提供一種纖維增強塑料的制造方法，該制造方法在VaRTM法中不使用油壓機等大型壓縮裝置，使樹脂含浸于厚的增強纖維基材中且不產生未含浸樹脂部分，而且抑制增強纖維基材中的孔隙的產生，由此相對于使用由上模和下模構成的成型模具和油壓機等加壓裝置的RTM法，可以大幅度降低設備費用，可以以盡可能低的成本成型纖維增強塑料。