Rtm成型方法、及纤维增强树脂成型体的制造方法

专利名称：Rtm成型方法、及纤维增强树脂成型体的制造方法
技术领域：
本发明涉及纤维增强树脂(FRP)成型品的RTM(树脂传递成型(Resin Transfer Molding))成型方法，特别是涉及在有效地进行向成型模内注入树脂的工序的同时能够得到表面质量优异的成型品的RTM成型方法。另外，本发明涉及利用上述RTM成型方法制造纤维增强树脂成型体的纤维增强树脂成型体的制造方法。
背景技术：
FRP，其中碳纤维增强树脂(CFRP)作为轻质、且具有高机械特性的复合材料被应用于各个领域。作为将FRP成型的方法，已知有下述方法将预先在增强纤维基材中含浸有树脂的中间材料、即预浸料坯载置在成型模上，在高压釜内，使含浸于增强纤维基材中的树脂固化的方法。在大多数情况下，将多片预浸料坯层合并载置于成型模上。但是，近年来，由于RTM成型方法的成型周期短，且可以得到高质量的成型品，所以逐渐被广泛使用，所述RTM成型方法如下在成型模上载置由增强纤维织物等形成的增强纤维基材，关闭成型模后，使成型模内减压，将处于具有流动性的状态的热固性树脂、或处于具有流动性的状态的热塑性树脂注入成型模模腔中，使该树脂含浸在增强纤维基材中，使该树脂固化(专利文献1)。树脂为热固性树脂的情况下，有时使用用语“硬化”来代替上述用语“固化”。在上述RTM成型方法中，存在下述问题，S卩，由于在树脂向成型模模腔内注入的树脂注入口及其附近部分，形成成型品的树脂残留、固化，所以为了除去树脂需要花费大量的时间。为了解决上述问题，公开了以下方法，即，在成型模中的多个模的对合面上，使用树脂管向模腔内注入树脂，注入树脂后，关闭多个模时，通过多个模夹持树脂管的方法。将成型品成型后，将成型品从成型模中取出，同时将树脂管取出，在所述树脂管内部残留的树脂已经固化，对该树脂管进行废弃处理。在下次成型时使用新的树脂管。作为通过减少成型模的清洁操作来实现缩短成型循环时间的方法，公开上述方法(专利文献2)。但是，即使采用上述方法，被多个模夹持的树脂管在来自成型模的热量的作用下残留于其内部的树脂固化，无法用于下一次树脂注入。因此，存在每次成型循环中需要树脂管的交换操作及使用后的树脂管的废弃操作的问题。另外，向模腔内注入树脂的树脂管仅配置于成型模的多个模的对合面上。因此，在具有树脂的流动距离变长的形状的成型品、例如具有较大表面积的成型品成型时，存在难以缩短树脂向增强纤维基材中含浸所需的含浸时间的问题。专利文献1 日本特开2007-007910号公报专利文献2 日本特开2005-169786号公报

发明内容
鉴于上述现有技术中的问题，本发明的课题在于提供一种RTM成型方法，在该RTM 成型方法中，不使用一次性树脂管，将树脂注入到成型模内部(即，模腔)，在下一个成型工序开始时，不需要进行树脂管的交换操作和使用后的树脂管的废弃操作即可进行下一次树脂注入，能够得到表面质量优异的纤维增强树脂成型体。进而，提供一种RTM成型方法，所述RTM成型方法在成型模的多个模的对合面之外的位置，在多个模的至少一个模上设置树脂注入口，由此即使为具有较大表面积的成型品的成型，可以缩短树脂含浸到收纳于模腔内的增强纤维基材中所需的树脂含浸时间。另外，本发明的课题在于提供一种纤维增强树脂成型体的制造方法，所述制造方法利用本发明的RTM成型方法制造纤维增强树脂成型体。本发明的RTM成型方法如下所述。一种RTM成型方法，所述RTM成型方法如下进行使用由下述(a) (f)装置构成的成型模(a)多个模；(b)温度控制装置，设置于该多个模中的至少一个模上用于调节模的温度；(c)模开闭装置，开闭该多个模；(d)模腔， 上述多个模关闭时，形成于上述多个模的内壁面之间；(e)树脂导入通路，向该模腔内供给处于具有流动性的状态的树脂；和(f)阀装置，设置于该树脂导入通路中，且用于开始及停止从该树脂导入通路向上述模腔内供给上述树脂，(g)将增强纤维基材收纳于上述模腔内后，利用上述模开闭装置关闭上述多个模，(h)关闭上述多个模后，将上述树脂从上述树脂导入通路经过上述阀装置供给到上述模腔内，(i)完成上述树脂供给后，利用上述阀装置，停止上述树脂供给，(j)利用上述温度控制装置调节上述模腔内的温度，使含浸于上述模腔内的上述增强纤维基材中的上述树脂固化，(k)完成上述树脂固化后，利用上述模开闭装置，打开上述多个模的空间，从上述成型模中取出由上述增强纤维基材和上述树脂形成的纤维增强树脂成型体，其中，(1)在上述成型模中设置有多个上述阀装置，(m)在该多个阀装置中分别设置有调节该阀装置温度的一个或多个温度控制系统，(η)将上述处于具有流动性的状态的树脂从上述多个阀装置供给到上述模腔内。本发明的RTM成型方法中，优选方案为在设置于上述阀装置中的一个或多个温度控制系统中的至少一个系统中，使温度调节用介质连续流动，由此，即使在上述模腔内进行上述处于具有流动性的状态的树脂的固化时，在上述树脂导入通路中的树脂流动停止的状态下，也可以将滞留在上述树脂导入通路中的上述处于具有流动性的状态的树脂保持在具有流动性的状态。本发明的RTM成型方法中，优选方案为上述阀装置中，作为其一部分的前端部被埋入上述模内，上述树脂导入通路形成在所述模中，所述树脂导入通路经过上述阀装置， 前端开口在形成上述模腔的上述模的内壁面上，设置于上述阀装置上的一个或多个温度控制系统中的至少一个系统位于树脂滞留部与上述阀装置的上述前端部之间，所述树脂滞留部，是在上述树脂导入通路中的树脂流动停止的状态下，在上述树脂导入通路中滞留上述处于具有流动性的状态的树脂的树脂滞留部。本发明的RTM成型方法中，优选方案为位于上述树脂滞留部与上述阀装置的前端部之间的上述系统是使温度调节用介质在设置于上述阀装置内部的温度调节用介质流路中流动的系统，通过该温度调节用介质，冷却上述阀装置。本发明的RTM成型方法中，优选方案为在上述阀装置的上述前端部配置其他温度控制系统，该其他温度控制系统对上述阀装置进行加热。本发明的RTM成型方法中，优选上述阀装置的上述前端部的直径d和深度h满足 d彡h的关系。本发明的RTM成型方法中，优选上述多个阀装置各自独立地开闭。本发明的RTM成型方法中，优选上述设置于成型模中的温度控制装置在上述阀装置的上述前端部的周边部和其他部分由不同系统的温度控制装置构成。本发明的RTM成型方法中，优选方案为上述设置于成型模中的温度控制装置中， 将上述阀装置的上述前端部的周边部的温度控制装置配置于成型模中，包围上述阀装置的上述前端部。本发明的RTM成型方法中，优选将上述设置于成型模中的温度控制装置设置于下述位置，即，与上述阀装置的上述前端部和上述模之间的界面的距离L满足L < 30mm的关系。本发明的RTM成型方法中，优选将多个包含上述多个阀装置的上述树脂导入通路与相同的树脂供给源连接，在将该树脂供给源和上述阀装置连接的上述多个树脂导入通路中设置供给树脂温度调节装置，用于将树脂温度调节至与向上述模腔内导入树脂时的树脂温度相比较高的温度，通过该供给树脂温度调节装置，可以调节上述树脂导入通路中的树脂温度。本发明的RTM成型方法中，优选上述增强纤维基材为片材状。本发明的RTM成型方法中，优选上述增强纤维基材在其内部具有芯材。本发明的RTM成型方法中，优选在上述模腔内，在上述树脂导入通路于上述模的内壁面中的开口位置与增强纤维基材之间设置上述模腔内的树脂流路形成用介质。本发明的RTM成型方法中，优选上述介质的厚度为0. 2至1mm。本发明的纤维增强树脂成型体的制造方法如下所述。—种纤维增强树脂成型体的制造方法，所述制造方法利用本发明的RTM成型方法制造纤维增强树脂成型体。根据本发明的RTM成型方法，向成型模内注入液态树脂(处于具有流动性的状态的树脂)、在成型模内使该树脂固化时，可以防止树脂注入通路中液态树脂的不合适的固化，可以进行所期望的顺利的树脂注入操作及顺利的树脂注入的开始、停止动作。另外，由于可以防止注入树脂的固化，所以即使不用使用一次性树脂管，也可以实现树脂流路的开闭。因此，可以提高成型循环整体的操作性，可以提高成型品的生产率。另外，也可以削减目前产生的树脂管等废弃物。另外，采用上述RTM成型方法时，可以顺利地向成型模的模腔中注入树脂，反复成型时，可以实现间隔时间的缩短，可以大幅度地提高FRP成型品的生产效率。对于所谓树脂的固化的用语，在树脂为热固性树脂的情况下，通常使用术语“固化”，树脂为热塑性树脂的情况下，通常使用术语“凝固”或“固化”。


图1为用于实施本发明的RTM成型方法的成型模的一个例子的部分截面正面简图。图2为表示图1所示的成型模中的阀装置的树脂导入通路中的树脂流动的状态 (导入通路的连通状态)的部分截面放大正面简图。图3为表示图2所示的阀装置的树脂导入通路中的树脂不流动的状态(导入通路的关闭状态)的部分截面放大正面简图。图4为表示图1所示的成型模中的阀装置的其他实施方式的一个例子的树脂导入通路中的树脂不流动的状态(导入通路的关闭状态)的部分截面正面简图。图5为表示在图3所示的阀装置上追加表示优选的尺寸关系的阀装置的部分截面正面简图。图6为图2所示的阀装置的前端部的周边部的2S-2S截面箭头方向的俯视简图， 表示温度控制装置和阀装置的前端部的位置关系的一个例子。图7为图6所示的温度控制装置的其他实施方式的俯视简图。图8为图6所示的温度控制装置的另一个实施方式的俯视简图。图9为图1所示的成型模的另一个实施方式的部分截面正面简图。
具体实施例方式图1给出用于实施本发明的RTM成型方法的成型模的方案之一。图1中，成型模 IA具有多个型，例如具有上模1和下模2。在多个模1、2的至少一个模中、例如在上模1内部，设置有调节模温度的温度控制装置5a。在该实施方式中，在下模2的内部也设置有温度控制装置恥。上述温度控制装置如、恥例如由埋入上模1中的允许温度调节用介质流动的介质流路、或能够控制温度的电热体(例如电加热器)形成。图1所示的温度控制装置fe、5b由允许温度调节用介质流动的介质流路构成。使介质在介质流路中流通，所述介质由设置于成型模IA外部的介质供给装置供给进行循环。 根据目的，对介质进行加热或冷却。作为介质，例如可以使用水或油。成型模IA具有开闭多个模1、2的模开闭装置1B。模开闭装置IB由下述部分构成安装在下模2上的升降下盘23、安装在上模1上的支柱22、安装在支柱22上部的升降上盘21、和安装在升降上盘21上且使升降上盘21升降的升降装置lBd。在上述实施方式中，升降下盘23被固定在成型模IA的基台(图中未示出)上，不能在上下方向移动。因此， 下模2也被固定在该位置。上模1相对于下模2通过升降装置IBd分离、接触。由此，在上模1与下模2之间，进行双方模的开闭。在上模1和下模2的对合面上，在下模2的上面设置有密封用0型环17。在成型模IA中设置有多个阀装置，所述阀装置用于开始及停止树脂的供给，所述树脂是供给到模腔3内的处于具有流动性的状态的树脂(流动树脂)。在上述实施方式中， 在上模1上设置有多个阀装置6A、6B，所述阀装置6A、6B用于开始及停止树脂的供给，所述树脂是供给到模腔3内的处于具有流动性的状态的树脂(流动树脂)。虽然未作图示，但是多个阀装置也可以分散地设置于上模1和下模2上。在上述实施方式中，各阀装置6A、6B由下述部分构成由圆柱形成的阀主体6a、设置于阀主体6a内部的树脂流路6b、和使树脂流路6a中的树脂流通开始或者停止的阀、例如活塞10。图2及图3给出将图1中的阀装置6A放大得到的图。图2为表示在图1所示的成型模中IA中的阀装置6A的树脂流路6b中树脂流动的状态(导入通路的连通状态)的部分截面放大正面简图。图3为表示在图2所示的阀装置6A的树脂流路6b中树脂不流动的状态(流路的关闭状态)的部分截面放大正面简图。在阀主体6a中设置有从其上面贯通到下面的活塞移动孔10a。活塞10以嵌合于活塞移动孔IOa中的状态上下可移动地安装在阀主体6a上。在活塞10的上部安装有在活塞驱动装置15。活塞驱动装置15被安装在升降上盘21下面。设置于阀主体6a内部的树脂流路6b的入口 6c在阀本体6a的侧周面开口，其出口 6d在阀主体6a下面开口。树脂流路6b由沿着横向的树脂流路6b-l和与其连通且沿着上下方向的树脂流酪6b-2构成。上述沿着上下方向的树脂流路6b-2和活塞移动孔IOa的一部分一致。由此，在活塞10下降、堵住沿着横向的树脂流路6b-l时，从沿着横向的树脂流路6b-l至沿着上下方向的树脂流路6b-2的树脂向模腔3内的供给被停止。上述树脂的供给被停止时，树脂流路6b-l形成滞留树脂的树脂滞留部11。阀主体6a的前端部6e被插入到阀装置安装孔Ia中，埋入上模1中，所述阀装置安装孔Ia以从上模1上面沿着内壁面贯通的方式设置于上模1中。比阀主体6a的前端部 6e更靠近上侧的部分、即阀本体6a的后端部6f位于比上模1的上面更靠近外侧的位置。 后端部6f的外径大于前端部6e的外径，两者间形成阶差。在后端部6f的下面与模1的上面之间设置有密封用0型环14。另外，在活塞移动孔IOa的上侧开口的周围，设置有密封用 0型环6g。树脂流路6b_l (树脂滞留部11)位于比阀主体6a的前端部6e更靠近上侧阀主体 6a的后端部6f的位置，但由于前端部6e埋入上模1中，所以处于易受到上模1温度的影响的状态。即，树脂为热固性树脂的情况下，为了在模腔3中使该热固性树脂固化，使温度控制装置fe、5b中采用的温度为热固性树脂固化的温度，因此相当于该温度的热从阀主体6a 的前端部6e传递到树脂滞留部11，使滞留在树脂滞留部11中的树脂也固化的可能性变大。另一方面，树脂为热塑性树脂的情况下，为了在模腔3内使该热塑性树脂固化，使温度控制装置fe、5b中采用的温度为热塑性树脂固化的温度，因此相当于该温度的热从阀主体6a的前端部6e传递到树脂滞留部11，使滞留在树脂滞留部11中的树脂也固化的可能性变大。为了尽量排除上述可能性、维持树脂滞留部11中的树脂的流动性、在下一个成型工序开始时能够立即开始树脂向模腔3中的供给，而在成型模IA的多个阀装置6A、6B上分别设置能够调节各自温度的一个或多个温度控制系统12a、12b。各温度控制系统12a、12b 例如由埋入阀主体6a中的允许温度调节用介质流动的介质流路、或能够控制温度的电热体(例如电加热器)形成。图1所示的温度控制装置12a、12b由允许温度调节用介质流动的介质流路构成。 使介质在介质流路中流通，所述介质由设置于阀装置6A、6b外部的介质供给装置供给并进行循环。根据目的，对介质进行加热或冷却。作为介质，例如可以使用水或油。成型模IA中，处于具有流动性的状态的树脂Rm的树脂供给支管ICa与阀装置6A 中的阀主体6a的树脂入口 6c连接，处于具有流动性的状态的树脂Rm的树脂供给支管ICb与阀装置6B的树脂入口连接，所述阀装置6B由与阀装置6A相同的结构构成，上述树脂供给支管ICaUCb在它们的上流侧与一根树脂供给主管IC连接。树脂供给主管IC与处于具有流动性的状态的树脂Rm的供给源(图中未示出)连接。成型模IA中，将增强纤维基材4收纳于模腔3内后，多个模1、2通过模开闭装置 IB关闭，多个模1、2关闭后，树脂Rm从树脂供给支管ICa经过阀装置6A供给到模腔3内。 同样地树脂Rm从树脂供给支管ICb经过阀装置6B供给到模腔3内。向模腔3内供给树脂 Rm结束后，通过阀装置6A、6B停止树脂Rm的供给。与此同时或者之后，通过温度控制装置 5a,5b控制模腔3内的温度，使含浸于模腔3内的增强纤维基材4中的树脂Rm固化，树脂 Rm固化结束后，通过模开闭装置1B，多个模1、2之间开放，将由强化纤维基材4和固化的树脂形成的纤维增强树脂成型体FRP 1从成型模IA中取出。上述RTM成型方法中使用的成型模IA中，在成型模IA中配置多个阀装置。虽然其配置情况也取决于成型模的大小，但在图1的成型模IA中在位于距离上模1的中央为左右相等距离的位置配置有由相同结构构成的阀装置6A、6B。进行成型的成型品的表面积大的情况下，在上模1中配置更多阀装置。另外，进行成型的成型品的厚度厚的情况下，也可以在下模2中配置阀装置。上述RTM成型方法中使用的成型模IA中，在一方的阀装置6A中设置有调节阀装置6A温度的一个或多个温度控制系统12a。进而，在另一方的阀装置6B中设置有调节阀装置6B温度的一个或多个温度控制系统12b。成型模IA的各模1、2，只要为能够加工成所需的模腔3的形状的材质即可，可以使用任何材料，但使用金属材料时，通过温度控制装置fedb可以有效地调节模1、2的温度， 故优选。作为金属，例如可以使用铝、铁、锌合金。考虑到传热等，阀装置的阀主体6a的材质优选为金属。为了防止磨耗或树脂的粘附，优选对活塞移动孔IOa的壁面及活塞10的表面施行表面处理。作为表面处理，例如包括氮化处理。在流路关闭时，活塞10的前端到达活塞移动孔IOa的前端(树脂流路6b_2的前端)、即上模1的内壁面，使活塞10的前端与形成模腔3的面形成连续的形状，如上所述进行设计时，活塞移动孔IOa (树脂流路6bD的痕迹不会残留在成型的纤维增强树脂成型体的表面，故优选。设置于阀装置中的至少一个温度控制系统优选设置在后端部6f的树脂滞留部11 与前端部6e之间。由此，可以有效地抑制阀主体6a的埋入在模1中的部分(前端部6e) 的温度对树脂滞留部11的影响。即，即使受到来自成型模的热的影响的埋入部分(前端部 6e)与成型模为等同的温度，也可以通过上述温度控制系统屏蔽埋入部分(前端部6e)的温度，将树脂滞留部11保持在能够维持树脂的流动性的温度。因此，由于不会发生由树脂流路6b-l内的树脂固化(硬化)引起的流路阻塞，所以不需要固化树脂的除去操作，可以立即转移到下一次的成型，能够实现生产率优异的连续的成型品的成型。特别是树脂为热固性树脂的情况下，为了促进被供给的树脂的固化，对成型模进行加热，与成型模接触的阀装置的埋入部分也因来自成型模的热而处于高温状态。由于埋入部分为高温，所以向阀装置的其他部分的传热加快，存在阀装置整体处于高温的倾向。解决上述问题优选采用下述方案利用位于树脂滞留部与阀装置的埋入到成型模中的部分之间的温度控制系统，冷却阀装置，由此阻断来自埋入部分的传热，因此，树脂滞留部保持为低温，树脂的固化反应被抑制。另一方面，通过利用温度控制系统的冷却作用，阀装置的埋入成型模中的部分也被冷却，进而有时与埋入部接触的成型模的周边部分的温度降低。形成模腔的模的内壁面的温度降低时，有时树脂的固化时间延长，或者因固化状态的恶化而导致纤维增强树脂成型体的表面质量恶化。需要解决上述问题时，可以在阀装置的埋入成型模中的部分配置其他温度控制系统13。图4给出在阀装置中配置上述其他温度控制系统13的方案之一。图4所示阀装置 46A中，除了其他温度控制系统13的部分之外其他部分具有与图2所示的阀装置6A相同的结构。图4中，对与图2所示的部件相同的部件标注与图2所示的部件编号相同的编号。图4所示的阀装置46A中，温度控制系统13的类型为加热阀装置46A的前端部 6e。通过加热埋入成型模中的部分(前端部6e)，可以防止形成模腔3的模1的内壁面的温度降低。由此可以防止树脂的固化时间延长，或者成型品的表面质量恶化。图4给出上述温度控制系统13被埋入前端部6e的内侧的情况，但也可以配置在前端部6e的外周壁部分，或者也可以配置在活塞10中。作为温度控制系统13，可以采用使加热介质、例如水、蒸汽、油等加热介质在加热介质流通的介质流路中流动的类型。另外，也可以为在进行加热的部分配置电加热器并通电的类型。使用电加热器时，可以以较小的空间设置温度控制系统13，防止阀装置大型化，故优选。图5表示阀装置形状，其中追加表示图3所示的阀装置6A中的前端部6e的优选尺寸关系。图5中，阀装置6A的埋入成型模中的部分(前端部6e)的直径用d(mm)表示， 埋入模1中的深度用h(mm)表示。直径d与深度h优选满足d < h的关系。前端部6e受到温度调节作用、及来自模1的吸热作用，所述温度调节作用是通过设置在树脂滞留部11与前端部6e之间的温度控制系统1 产生的。直径d(mm)大的情况下，由温度控制系统1 产生的冷却作用易于传导至前端部6a，相对于此，来自模1的热未充分地传导至前端部6e的中心部分，中心部分的温度易降低。除此之外，模1中的前端部 6e的周边部分受到来自温度控制系统1 的冷却作用的影响，温度易降低。结果，树脂的固化时间延长，或者固化状态恶化，成型品的表面质量变差。满足上述关系d < h时，由于相对于直径d (mm)，前端部6e和模1的接触面变大， 所以由温度控制系统1 产生的冷却作用难以传导至前端部6e，除此之外，通过温度控制系统1 冷却模1中的前端部6a的周边部的作用变小，难以发生形成模腔3的模1的内壁面的温度降低，从而树脂的固化状态变良好，可以在短时间内得到表面质量优异的成型品。 优选阀装置的埋入模中的部分(前端部)的前端面与形成模腔的模的内壁面一致。多个阀装置也可以设置于形成成型模的多个模中的任一个模中。通过将多个阀装置设置于成型模中，即使为具有较大表面积的模腔，也可以从多个阀装置有效地将树脂注入到模腔中，因此可以大幅度地缩短树脂含浸到增强纤维基材中的含浸时间。多个阀装置可以全部被配置在一个模中，也可以分开配置在多个模中。另外，各阀装置的树脂流路可以同时开闭，或者也可以根据树脂含浸到模腔内的强化纤维基材中的含浸状态，在不同的时机进行开闭。设置于成型模中的温度控制装置优选在阀装置的埋入模中的部分(阀装置的前端部)的周边部和其他部分由不同系统的温度控制装置构成。利用图1、2的成型模说明上述实施方式。即，在上述实施方式中，模1中的阀装置6A的前端部6e的周边部通过与温度控制装置fe不同的温度控制装置fe-i进行温度调节，其他部分通过温度控制装置fe进行温度调节。为了防止树脂在树脂滞留部中固化，通过温度控制系统，将阀装置控制在树脂不发生固化的温度下。另一方面，通过温度控制装，将成型模控制在树脂迅速且充分地固化的温度。但是，在埋入一部分阀装置的位置的周边部分，该周边部受到阀装置温度的影响，该周边部的温度有时会偏离适于树脂固化的温度。利用其他系统的温度控制装置，对成型模的一般部和埋入阀装置的周边部进行温度调节，由此可以在各自的位置实现适于树脂固化的温度。所谓成型模的一般部，是指不受因阀装置的存在而产生的温度分布的影响的部分， 是指在形成模腔的模的内壁面中距离阀装置中心大致50mm以上的位置。优选成型模的埋入一部分阀装置的周边部分的温度控制装置系统，以包围埋入一部分阀装置的部分的方式配置在成型模中。图6、图7及图8给出了上述实施方式的3个例子。通过以包围埋入一部分阀装置的部分的方式配置温度控制装置，可以将埋入阀装置的部分的周边部的模1的内壁面温度与模腔3的温度保持基本相同。图6中，在阀装置前端部6e的周边部中的模1中以夹持前端部6e的方式配置两个彼此平行的温度控制装置5a_l。温度控制装置位于距离前端部6e的外周面为最短距离L的位置。图7中，以前端部6e作为中心，在阀装置前端部6e的周边部中的模1上配置4个温度控制装置fe-2。温度控制装置位于距离前端部6e的外周面为最短距离L 的位置。图8中，以前端部6e作为中心，在阀装置前端部6e的周边部中的模1上以U字形的方式配置1个温度控制装置如-3。温度控制装置位于距离前端部6e外周面为最短距离L的位置。上述最短距离L优选满足L彡30mm的关系。最短距离L超过30mm时，有时由成型模的温度控制装置产生的温度控制作用不能充分地达到阀装置前端部6e，模腔中的树脂固化状态变差。最短距离L为30mm以下时，由成型模的温度控制装置产生的温度控制作用充分地作用至阀装置前端部6e，模腔中的树脂迅速且良好地固化，可以得到表面质量优异的纤维增强树脂成型体。最短距离L小于5mm时，难以进行用于在模1内配置温度控制装置的模加工，设备费用变高，或者由加工时的变形导致在模1和阀装置前端部6e的界面产生间隙，易于从模腔中漏出树脂，故不优选。作为实施本发明的RTM成型方法时所用的形成增强纤维基材的增强纤维，例如有碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、金属纤维、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维。上述纤维可以单独使用或组合使用。其中，优选使用机械特性优异的碳纤维。作为增强纤维基材的形态，例如包括增强纤维按照单向排列的片材、由增强纤维形成的织物、无纺布。除增强纤维之外，增强纤维基材也可以在其内部或外部伴有促进树脂流动的树脂流动介质。通常多片增强纤维基材以沿着模腔的形状的方式配置在模的内壁面。或者，事先层合多片增强纤维基材，制成被赋予了一定形状的预成型体，将该预成型体以沿着模腔的形状的方式配置在模的内壁面。作为树脂流动介质，可以使用目前公知的树脂流动介质。本发明的RTM成型方法也可以在成型具有纤维增强树脂和芯材的层合结构的纤维增强树脂成型体时使用。作为上述纤维增强树脂成型体，例如包括在芯材的两侧配置有纤维增强树脂层的夹心结构体。作为芯材，例如包括弹性体、发泡材料、蜂窝材料。为了轻质化，优选使用发泡材和蜂窝材料。作为发泡材料，包括由聚氨酯、丙烯酸、聚苯乙烯、聚酰亚胺、氯乙烯、苯酚等高分子材料形成的发泡材料。作为蜂窝材料，例如包括由铝合金、纸、 芳族聚酰胺纸形成的蜂窝结构材料。作为实施本发明的RTM成型方法时所用的树脂，优选使用由粘度低、且易于含浸到增强纤维基材中的热固性树脂或热塑性树脂形成的树脂注射成型(RIM)用单体。作为热固性树脂，例如包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、 三聚氰二胺树脂，还包括双马来酰亚胺三嗪树脂(Bismaleimide-I^riazine Resin)等聚酰亚胺树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚邻苯二甲酸二烯丙酯树脂，以及三聚氰胺树脂、尿素树脂及氨基树脂。作为热塑性树脂，例如包括尼龙6树脂、尼龙66树脂、尼龙11树脂等聚酰胺树脂、 或上述聚酰胺树脂的共聚聚酰胺树脂，还包括聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等聚酯树脂、或上述聚酯树脂的共聚聚酯树脂，进一步包括聚碳酸酯树脂、聚酰胺聚亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂等，进而还包括以聚酯弹性体树树脂、聚酰胺弹性体树脂等为代表的热塑性弹性体树树脂。作为树脂，也可以使用从上述热固性树脂、热塑性树脂、橡胶中选择的多种物质经混合得到的树脂。其中，作为优选的树脂，从抑制成型时的热收缩的观点考虑，包括环氧树脂，所述成型时的热收缩影响汽车用外板构件的设计性。通常作为复合材料用环氧树脂，使用双酚A型环氧树脂、线型酚醛型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂作为主剂。另一方面，作为固化剂，从操作性、物性等的均衡性优异的方面考虑，优选使用二氯苯基二甲基脲与双氰胺组合得到的固化剂。但是，没有特别限定， 也可以使用二氨基二苯砜、芳香族二胺、聚酰胺酸酐等。另外，树脂与增强纤维基材的比率， 从保持作为外板的适当的刚性的方面考虑，优选以体积比率计在30 70至70 30的范围内，从树脂含浸到增强纤维基材中的含浸性和含浸速度的观点考虑，更优选以体积比率计在40 60至60 40的范围内。另外，从降低FRP结构体的热收缩，抑制破裂发生的方面考虑，优选使用配合了环氧树脂或热塑性树脂或橡胶成分等的改性环氧树脂、尼龙树脂、 二环戊二烯树脂。实施例1图9表示在图1所示的成型模IA中追加表示测定模1温度的温度检测装置和测定阀装置温度的温度检测装置的成型模1A。图9的成型模IA中，关闭上模1和下模2 时，在上模1的内壁面和下模2的内壁面之间形成模腔3。上模1的内壁面具有平面尺寸 800mmX 800mm、高50mm的平缓的曲面形状，形成的模腔3的厚度为1.4mm。下模2的内壁面具有基本沿着上模1的内壁面的形状的形状，能够形成模腔3的上述厚度。在上模1及下模2中分别设置有多个贯通孔，将这些贯通孔用作温度控制装置fe、5b。在上模1上以大致等距配置的方式设置5个阀装置6A。图9给出其中2个阀装置6A。设置于各阀装置6A侧面的树脂导入口通过树脂供给用尼龙管与树脂注入机(图中未示出)连接。阀装置6A下部(前端部6e)形成为圆筒，前端部6e埋入上模1中，使其前端面达到模腔面。在前端部6e的前端面设置有树脂喷出口。使被埋入的部分(前端部6e)的直径d为30mm、被埋入的深度h为40mm。阀装置6A的流路开闭装置采用活塞阀方式，使其分别与油压汽缸连接，且能够驱动开闭。活塞阀开放时，形成树脂流路，使树脂从侧面树脂导入口沿着横向进入阀装置内部，从活塞阀滑动的空间伸向下方直至达到树脂喷出口。活塞阀关闭时，活塞形成下述结构在树脂流路内下降直至达到与模腔相同的面的位置，在该部分内成为树脂流路的空间被活塞占有，但从树脂导入口到活塞滑动的部分之间的树脂流路残留有空间。在上述空间的下部设置2个贯通孔，将上述贯通孔用作温度控制系统12a。使由设置于外部的冷却器供给的冷却水在上述贯通孔中循环。阀装置6A通过螺栓固定在上模1 中，在上模1和阀装置6A之间设置有0型环。从阀装置6A外部至与上述空间相邻的位置， 设置掘入部，在掘入部内部配置热电偶18，以使可以测定该部分的温度。成型模中，通过使热水在温度控制装置fe、5b的贯通孔内部循环，使模腔的表面温度(距离模腔面的阀装置6A中心IOOmm的模温度测定位置19的温度)为100°C。此时， 阀装置6A露出模腔3的部分的表面温度为95°C，利用设置在阀装置6A中的热电偶18获得的温度测定值为35°C。将成型模安装在升降装置上，使升降装置上盘21上升，由此打开成型模，在模腔3 中配置增强纤维基材4后，使升降装置上盘21下降，合模。作为增强纤维基材，使用将4片东丽(株)制CK6252C(平织、单位面积重量为315g/m2、增强纤维T700SC-12K)层合形成的增强纤维基材。通过未作图示的真空泵将模腔3内部保持为真空状态，使用未作图示的树脂注入机，输送液态树脂、作为该液态树脂，使用环氧树脂(东丽(株)制的环氧树脂TR-C35)。 该环氧树脂TR-C35由主剂(jER^8(日本环氧树脂(株)制、环氧树脂)和固化剂(东丽 (株)制Blend TR-C35H(咪唑衍生物))构成，将主剂与固化剂的混合比设为10 1。确认液态树脂经过管发生分支、从各阀装置6A侧面的树脂导入口进入树脂流路到达流路开闭装置时，使活塞阀上升，打开流路。确认模腔3内充满液态树脂时，使活塞阀下降，关闭流路。从树脂注入开始到液态树脂充满模腔3内所需的时间为1分钟。在上述状态下保持17分钟后，打开成型模，从成型模中取出成型后的纤维增强树脂成型品。制造的纤维增强树脂成型品中，增强纤维基材内完全地含浸树脂并固化，表面状态也良好。接着，清洁成型模，在模腔中配置层合结构与第1次相同的增强纤维基材，关闭成型模，按照与第1次相同的顺序进行第2次成型。注入液态树脂所需的时间、固化时间与第 1次相同。从成型模中取出的纤维增强树脂成型品具有与第1次成型相同的良好表面。从第1次取出纤维增强树脂成型品到第2次取出纤维增强树脂成型品所需的时间较短，为22 分钟。实施例2在实施例1使用的成型模中，相对于5个阀装置分别埋入4根筒式加热器20使其位于距离阀装置下部被埋入的孔Ia为20mm的位置(图7中L = 20mm的位置)，进行通电加热。结果，保持模腔3的表面温度为100°C时，阀装置6A在模腔3上露出的部分的表面温度为98°C。利用设置在阀装置6A上的热电偶18获得的温度测定值为38°C。在与实施例1相同的条件下注入液态树脂，结果直至充满液态树脂所需的时间为1分钟。在上述状态下保持15分钟后，打开成型模，从成型模中取出纤维增强树脂成型品。 增强纤维基材内完全地含浸树脂并固化，成型品的表面状态也良好，能够以比实施例1缩短2分钟的时间得到与实施例1同样的成型品。接着，清洁成型模，按照与第1次相同的顺序进行成型，可以在短时间内得到与第 1次成型相同的表面状态优异的纤维增强树脂成型品。从第1次取出纤维增强树脂成型品到第2次取出纤维增强树脂成型品所需的时间较短，为20分钟。比较例1使用具有与实施例1相同的模腔形状但没有设置阀装置的成型模，与实施例1的成型模同样地使热水流过设置于成型模的贯通孔，由此加热保持模腔表面温度为100°c。将从树脂注入机延伸的树脂供给用尼龙管与设置在成型模的多个模的对合面JF(参见图9) 上的树脂导入口连接。保持成型模内为真空，使用与实施例1相同的增强纤维基材、液态树脂，向模腔中注入、充满液态树脂。在上述状态下保持15分钟后，打开成型模得到纤维增强树脂成型品。 纤维增强树脂成型品中，增强纤维基材内完全地含浸树脂并固化，表面状态也良好。接着，从成型模上拆卸用于注入的树脂管，废弃后，清洁成型模，同样地将增强纤维基材层合并配置于模腔内。将树脂管设置在成型模的多个对合面JF上，关闭成型模，固定管后，将树脂管的另一端与树脂注入机连接。之后，按照与第1次同样的顺序进行第2次成型，结果注入液态树脂所需的时间、固化时间与第1次相同。从成型模中取出的纤维强化树脂成型品具有与第1次成型相同的良好的表面。从第1次取出纤维增强树脂到第2次取出纤维增强树脂为止所需的时间为30分钟，由于树脂管的拆卸、废弃、新树脂管的安装均占用时间，所以多次成型需要很长时间。另外，产生树脂管的废弃物。产业上的可利用性根据本发明的RTM成型方法，在向成型模内注入液态树脂(处于具有流动性的状态的树脂)在成型模内使该树脂固化时，可以防止树脂注入通路中的液态树脂不合适的固化，可以进行所期望的顺利的树脂注入操作及顺利的树脂注入开始、停止动作。另外，由于可以防止注入树脂固化，所以即使不使用一次性的树脂管，也可以开闭树脂流路。因此，可以提高成型循环整体的操作性，可以提高成型品的生产率。另外，也可以减少目前产生的树脂管等废弃物。另外，使用上述RTM成型方法时，可以顺利地进行树脂注入到成型模的模腔中，进行重复成型时，可以缩短间隔时间，可以大幅度地提高FRP成型品的生产效率。符号说明1 上模IA 成型模la:阀装置的安装孔IB 模开闭装置IBd:升降装置IC 树脂供给主管ICaUCb 树脂供给支管2:下模
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3:模腔4:增强纤维基材fe、5b:温度控制装置5a-l、fe-2、5a-3 温度控制装置6A、6B:阀装置6a:阀主体6b:树脂流酪6b-l 沿着横向的树脂流路6b-2 沿着上下方向的树脂流路6c:树脂流路的入口6d:树脂流路的出口6e:阀主体的前端部6f:阀主体的后端部6g:0 型环10 活塞IOa:活塞移动孔11 树脂滞留部12a、12b 温度控制系统13 其他温度控制系统14:0 型环15 活塞驱动装置17:0 型环18:热电偶19 模温度测定位置20 筒式加热器21 升降上盘22:支柱23:升降下盘46A:阀装置d:阀装置前端部的直径FRPl 纤维增强树脂成型体h 阀装置前端部埋入模中的深度JF 成型模的多个模的对合面L 阀装置前端部与温度控制装置之间的最短距离Rm 处于具有流动性的状态的树脂
权利要求
1.一种RTM成型方法，使用由下述(a) (f)装置构成的成型模，(a)多个模；(b)温度控制装置，设置在所述多个模的至少一个模上，调节模的温度；(c)模开闭装置，开闭所述多个模；(d)模腔，所述多个模关闭时形成于所述多个模的内壁面之间；(e)树脂导入通路，向所述模腔内供给处于具有流动性的状态的树脂；(f)阀装置，设置在所述树脂导入通路中，用于开始及停止从所述树脂导入通路向所述模腔内供给所述树脂，(g)将增强纤维基材收纳于所述模腔内后，利用所述模开闭装置关闭所述多个模，(h)关闭所述多个模后，将所述树脂从所述树脂导入通路经过所述阀装置供给到所述模腔内，(i)完成所述树脂供给后，利用所述阀装置，停止所述树脂供给，(j)利用所述温度控制装置调节所述模腔内的温度，使含浸于所述模腔内的所述增强纤维基材中的所述树脂固化，(k)完成所述树脂的固化后，利用所述模开闭装置，打开所述多个模的空间，从所述成型模中取出由所述增强纤维基材和所述树脂形成的纤维增强树脂成型体，其中，(1)在所述成型模中设置有多个所述阀装置，(m)在所述多个阀装置中分别设置有一个或多个调节所述阀装置温度的温度控制系统，(η)将所述处于具有流动性的状态的树脂从所述多个阀装置供给到所述模腔内。
2.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，在设置于所述阀装置中的一个或多个温度控制系统中的至少一个系统中，使温度调节用介质连续流动，由此在所述模腔内将所述处于具有流动性的状态的树脂固化时，在所述树脂导入通路中的树脂流动停止的状态下，滞留在所述树脂导入通路中的所述处于具有流动性的状态的树脂也能保持具有流动性的状态。
3.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，所述阀装置中，作为其一部分的前端部被埋入所述模中，所述树脂导入通路设置在所述模中，所述树脂导入通路经过所述阀装置，前端开口在形成所述模腔的所述模的内壁面上，设置于所述阀装置上的一个或多个温度控制系统中的至少一个系统位于树脂滞留部与所述阀装置的所述前端部之间，所述树脂滞留部是在所述树脂导入通路中的树脂流动停止的状态下、在所述树脂导入通路中滞留处于具有流动性的状态的树脂的树脂滞留部。
4.如权利要求3所述的RTM成型方法，其中，位于所述树脂滞留部与所述阀装置的前端部之间的所述系统，是使温度调节用介质在设置于所述阀装置内部的温度调节用介质流路中流动的系统，通过所述温度调节用介质冷却所述阀装置。
5.如权利要求3所述的RTM成型方法，其中，在所述阀装置的所述前端部配置其他温度控制系统，所述其他温度控制系统对所述阀装置进行加热。
6.如权利要求3所述的RTM成型方法，其中，所述阀装置的所述前端部的直径d和深度 h满足d≤h的关系。
7.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，所述多个阀装置各自独立地开闭。
8.如权利要求3所述的RTM成型方法，其中，所述设置于成型模中的温度控制装置在所述阀装置的所述前端部的周边部和其他部分由不同系统的温度控制装置构成。
9.如权利要求8所述的RTM成型方法，其中，所述设置于成型模中的温度控制装置中， 所述阀装置的所述前端部的周边部的温度控制装置配置在成型模上，包围所述阀装置的所述前端部。
10.如权利要求3所述的RTM成型方法，其中，将所述设置于成型模中的温度控制装置设置于下述位置上，所述位置是与所述阀装置的所述前端部和所述模之间的界面的距离L 满足L彡30mm的关系的位置。
11.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，将多个包含所述多个阀装置的所述树脂导入通路与相同的树脂供给源连接，在将所述树脂供给源和所述阀装置连接的所述多个树脂导入通路中设置供给树脂温度调节装置，用于将树脂温度调节至与向所述模腔内导入树脂时的树脂温度相比较高的温度，通过所述供给树脂温度调节装置，调节所述树脂导入通路的树脂温度。
12.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，所述增强纤维基材为片材状。
13.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，所述增强纤维基材在其内部具有芯材。
14.如权利要求1所述的RTM成型方法，其中，在所述模腔内，在所述树脂导入通路的位于所述模内壁面上的开口位置与增强纤维基材之间，设置所述模腔内的树脂流路形成用介质。
15.如权利要求14所述的RTM成型方法，其中，所述介质的厚度为0.2至1mm。
16.一种纤维增强树脂成型体的制造方法，所述制造方法利用权利要求1所述的RTM成型方法制造纤维增强树脂成型体。
全文摘要
一种RTM成型方法，所述RTM成型方法使用由温度控制装置和阀装置构成的成型模，所述温度控制装置设置于形成成型模的多个模中的至少一个模上用于调节模的温度，所述阀装置用于开始及停止向成型模的模腔内供给处于具有流动性的状态的树脂，在上述成型模中设置有多个阀装置，在该多个阀装置中分别设置有一个或多个调节该阀装置温度的温度控制系统，将上述处于具有流动性的状态的树脂从上述多个阀装置供给到上述模腔内，使其含浸在收纳于上述模腔内的增强纤维基材中。
文档编号B29C39/38GK102292201SQ201080005157
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月29日
发明者山崎真明, 竹本秀博, 辻诚司 申请人:东丽株式会社