JP2021123041A - preform - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレス成形等の圧縮成形に供することができる、主に強化繊維と熱硬化性樹脂とからなるプリプレグによる積層体に関するものである。より具体的に、本発明は、成形品端部の機械特性にすぐれ、さらにバリ取り性に優れた成形品が得られる、自動車構造材や航空機部材およびスポーツ用具等に好適に用いることが可能な、プリプレグによるプリフォームに関するものである。 The present invention relates to a laminate made of a prepreg mainly composed of reinforcing fibers and a thermosetting resin, which can be used for compression molding such as press molding. More specifically, the present invention can be suitably used for automobile structural materials, aircraft members, sports equipment, etc., which can obtain a molded product having excellent mechanical properties at the end of the molded product and further excellent deburring property. , It is about preform by prepreg.
繊維強化樹脂は、軽量かつ高強度、高剛性であるため、釣り竿やゴルフシャフト等のスポーツ・レジャー用途、自動車や航空機等の産業用途などの幅広い分野で用いられている。繊維強化樹脂の製造には、強化繊維等の長繊維からなる繊維補強材に樹脂を含浸した中間材料であるプリプレグを使用する方法が好適に用いられる。プリプレグを所望の形状に切断した後に積層、賦形し、金型内で加熱硬化させることにより繊維強化樹脂からなる成形品を得ることができる。(例えば特許文献1) Since fiber reinforced plastics are lightweight, have high strength, and have high rigidity, they are used in a wide range of fields such as sports / leisure applications such as fishing rods and golf shafts, and industrial applications such as automobiles and aircraft. A method of using a prepreg, which is an intermediate material obtained by impregnating a fiber reinforcing material made of long fibers such as reinforcing fibers with a resin, is preferably used for producing a fiber reinforced resin. A molded product made of a fiber reinforced resin can be obtained by cutting the prepreg into a desired shape, laminating and shaping the prepreg, and heat-curing the prepreg in a mold. (For example, Patent Document 1)
また、プリプレグに切込を挿入した切込プリプレグを用いることで、良好な流動性と複雑形状追従性を有しつつ、優れた力学特性や低ばらつき性を発現する繊維強化プラスチックの製造方法も存在する。(例えば特許文献2) In addition, there is also a method for manufacturing fiber reinforced plastics that exhibits excellent mechanical properties and low variation while having good fluidity and complex shape followability by using a notched prepreg with a notch inserted in the prepreg. do. (For example, Patent Document 2)
ところが、特許文献1に例示されるようなプリプレグを所望の形状に裁断した後に積層、賦形してプリフォームとし、金型内で圧縮成形する方法において、プリプレグを単に平面的に積層してプレス成形を行う従来の方法では、金型のパーティングラインに強化繊維が樹脂と共に侵入し、成形品の外周端部に繊維を含む硬いバリが発生する。このバリを取り除くためには機械的な後加工が必要で、作業に手間や時間を要するほか、熟達した技術が必要な場合がある。また、特に成形品の端部形状が肉厚変化を有する場合、異なる形状に裁断したプリプレグを段差状に積層してプレス成形することがあるが、プリプレグが流動しない場合に段差部に樹脂リッチが発生して機械特性や意匠性が低下する問題があった。 However, in a method in which a prepreg is cut into a desired shape as illustrated in Patent Document 1, then laminated and shaped to form a preform, and compression molded in a die, the prepreg is simply laminated in a plane and pressed. In the conventional method of molding, the reinforcing fibers invade the parting line of the mold together with the resin, and hard burrs containing the fibers are generated at the outer peripheral end of the molded product. Mechanical post-processing is required to remove this burr, which requires labor and time, and may require skillful techniques. Further, especially when the end shape of the molded product has a change in wall thickness, prepregs cut into different shapes may be laminated in a stepped shape and press-molded, but when the prepreg does not flow, the stepped portion is rich in resin. There was a problem that it was generated and the mechanical properties and design were deteriorated.
一方、同様の圧縮成形の方法において、流動性に優れる切込プリプレグを用いる特許文献2の方法は、力学特性や流動性、低ばらつき性の両立を目的としたものであり、成形品外周端部に発生したバリの後加工に関しての着眼がない。また、プリフォームの段差部への繊維流動により樹脂リッチが解消されるため機械特性には優れるものの、段差部における繊維のアライメントには改善の余地があった。 On the other hand, in the same compression molding method, the method of Patent Document 2 using a cut prepreg having excellent fluidity is aimed at achieving both mechanical properties, fluidity, and low variability, and is an outer peripheral end portion of a molded product. There is no focus on post-processing of burrs that occur in. Further, although the resin richness is eliminated by the fiber flow to the stepped portion of the preform, the mechanical properties are excellent, but there is room for improvement in the fiber alignment at the stepped portion.
したがって従来技術では、成形品端部の良好な機械特性と優れたバリ取り性を両立させた繊維強化樹脂成形品を得るのは極めて困難であった。 Therefore, with the prior art, it has been extremely difficult to obtain a fiber-reinforced resin molded product having both good mechanical properties at the end of the molded product and excellent deburring property.
そこで本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、成形品端部の良好な機械特性と優れたバリ取り性に有効なプリプレグのプリフォームを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to pay attention to the above-mentioned problems and to provide a prepreg preform which is effective for good mechanical properties and excellent deburring property at the end of a molded product.
上記課題を解決するための本発明は、以下のいずれかの構成を有する。
(1)強化繊維と熱硬化性樹脂とを含み、所定形状を有する一方向プリプレグからなるプリプレグ裁断体を2枚以上積層したプリフォームであって、前記一方向プリプレグは前記強化繊維が連続繊維であり、かつ、該連続繊維を横切る複数の切込を有する切込プリプレグであり、前記プリフォームは前記プリプレグ裁断体を1枚以上有する積層体と、前記積層体の外周端部を積層厚み方向の全体に亘って被覆する折返し延在部を少なくとも一部に有する前記一方向プリプレグからなる延在裁断体を1枚以上有し、前記積層体の厚みが前記延在裁断体の厚み以上であることを特徴とする、プリフォーム。
(2)前記積層体の外周端部の少なくとも一部を積層厚み方向の全体に亘って被覆するとともに、前記積層体の一方の表面の一部を被覆することを特徴とする、(1)に記載のプリフォーム。
(3)前記積層体が段差部を有し、前記段差部の少なくとも一部が前記折返し延在部に被覆されることを特徴とする、(2)に記載のプリフォーム。
(4)前記折返し延在部の繊維方向と前記折返し延在部の延在方向の成す角度が絶対値で75度以上90度以下であることを特徴とする、(1)から(3)のいずれかに記載のプリフォーム。
(5)前記延在裁断体を前記積層体の他方の表面に配置することを特徴とする、(1)から(3)のいずれかに記載のプリフォーム。
(6)前記折返し延在部の繊維方向と等しい繊維方向を有するカバー裁断体が、前記折返し延在部の表面または前記折返し延在部と前記積層体の間に配置されることを特徴とする、(1)から(5)のいずれかに記載のプリフォーム。
(7)前記折返し延在部の繊維方向と等しい繊維方向を有するカバー裁断体が、前記折返し延在部の表面または前記折返し延在部と前記積層体の間に、前記一方の表面を被覆する領域と前記積層体の積層厚み方向を被覆する領域とに亘って配置されることを特徴とする、(2)から(5)のいずれかに記載のプリフォーム。
The present invention for solving the above problems has any of the following configurations.
(1) A preform in which two or more prepreg cut bodies composed of a unidirectional prepreg having a predetermined shape containing reinforcing fibers and a thermosetting resin are laminated, and the unidirectional prepreg is a continuous fiber. It is a cut prepreg having a plurality of cuts that cross the continuous fiber, and the preform is a laminate having one or more prepreg cut bodies and an outer peripheral end portion of the laminate in the thickness direction of the laminate. It has one or more extended cutting bodies made of the one-way prepreg having at least a part of the folded extending portion covering the whole, and the thickness of the laminated body is equal to or larger than the thickness of the extending cutting body. A preform that features.
(2) It is characterized in that at least a part of the outer peripheral end portion of the laminated body is covered over the entire area in the thickness direction of the laminated body, and a part of one surface of the laminated body is covered. The listed preform.
(3) The preform according to (2), wherein the laminated body has a stepped portion, and at least a part of the stepped portion is covered with the folded-back extending portion.
(4) 2. The preform described in either.
(5) The preform according to any one of (1) to (3), wherein the extended cut body is arranged on the other surface of the laminated body.
(6) A cover cut body having a fiber direction equal to the fiber direction of the folded extending portion is arranged on the surface of the folded extending portion or between the folded extending portion and the laminated body. , (1) to (5).
(7) A cover cut body having a fiber direction equal to the fiber direction of the folded extending portion covers the surface of the folded extending portion or one of the surfaces between the folded extending portion and the laminated body. The preform according to any one of (2) to (5), wherein the preform is arranged over a region and a region covering the laminated thickness direction of the laminated body.
本発明に係るプリフォームによれば、プレス成形によって繊維強化樹脂成形品を得る場合であっても、成形品端部の積層構造や繊維アライメントを保持可能であり、プレス成形後の成形品のバリ取りを短時間で容易に行うことが可能となる。 According to the preform according to the present invention, even when a fiber-reinforced resin molded product is obtained by press molding, the laminated structure and fiber alignment of the end portion of the molded product can be maintained, and the deburring of the molded product after press molding can be maintained. Deburring can be done easily in a short time.
繊維強化樹脂を用いた成形品として三次元的な複雑形状を所望するとき、一般的には、所望形状に裁断された複数のプリプレグシートを積層し、製品形状に適したプリフォームを作製し、所定の成形条件にて成形品を得る。本発明のプリフォームは、そのようにして成形品を製造する際に用いる、強化繊維と熱硬化性樹脂とを含み、所定形状を有する一方向プリプレグからなるプリプレグ裁断体を2枚以上積層したプリフォームであって、その一方向プリプレグは強化繊維が連続繊維であり、かつ、その連続繊維を横切る複数の切込を有する切込プリプレグであり、プリフォームはプリプレグ裁断体を1枚以上有する積層体と、その積層体の外周端部を積層厚み方向の全体に亘って被覆する折返し延在部を少なくとも一部に有する一方向プリプレグからなる延在裁断体を1枚以上有し、積層体の厚みが前記延在裁断体の厚み以上であることを特徴とする、プリフォームである。 When a three-dimensional complex shape is desired as a molded product using a fiber reinforced resin, generally, a plurality of prepreg sheets cut into the desired shape are laminated to prepare a preform suitable for the product shape. A molded product is obtained under predetermined molding conditions. The preform of the present invention is a product obtained by laminating two or more prepreg cut bodies made of a unidirectional prepreg having a predetermined shape, including reinforcing fibers and a thermosetting resin, which are used in manufacturing a molded product in this way. A reform, the unidirectional prepreg is a cut prepreg in which the reinforcing fibers are continuous fibers and has a plurality of cuts across the continuous fibers, and the preform is a laminate having one or more prepreg cut pieces. And one or more extended cutting bodies made of a unidirectional prepreg having at least a part of a folded extending portion that covers the outer peripheral end portion of the laminated body over the entire thickness direction of the laminated body, and the thickness of the laminated body. Is a preform characterized by having a thickness equal to or greater than the thickness of the extended cutting body.
次に、本発明の実施形態の詳細を説明する。 Next, the details of the embodiment of the present invention will be described.
[一方向プリプレグ]
本発明で使用されるプリプレグ裁断体を得るための材料となる一方向プリプレグは、強化繊維と熱硬化性樹脂から構成される。プリプレグの形態としては、例えば、図1に示すような広幅のシート状物、または細幅のテープ状物が好適な例として挙げられる。
[One-way prepreg]
The unidirectional prepreg used as a material for obtaining the prepreg cut body used in the present invention is composed of reinforcing fibers and a thermosetting resin. As the form of the prepreg, for example, a wide sheet-like material as shown in FIG. 1 or a narrow tape-like material can be mentioned as a preferable example.
一方向プリプレグを構成する強化繊維としては、同じ方向に並んだ連続繊維を用いることができる。 As the reinforcing fibers constituting the unidirectional prepreg, continuous fibers arranged in the same direction can be used.
強化繊維として連続繊維を用いた一方向プリプレグにおいては、連続繊維を横切るように複数の切り込み154をいれることも好ましい(以下、このような一方向プリプレグを、切込プリプレグという)。また、切込プリプレグは、強化繊維を連続繊維としただけの、切り込みの入っていない通常の一方向プリプレグと併用して使用することができる。
In a unidirectional prepreg using continuous fibers as reinforcing fibers, it is also preferable to make a plurality of
切込プリプレグを成形する際、加圧力が作用すると、切込挿入箇所に開口、ずれが生じやすくなり、切込プリプレグの強化繊維方向への伸張性が向上する。また、圧縮成形時の流動で切込挿入箇所が開口して強化繊維の繊維束同士が離反することで、切込プリプレグとして柔軟性を示すようになり、流動性が高まる。このようにして切込プリプレグが流動できる構成とすることで、成形品端部にまで強化繊維が到達し、樹脂リッチとなる領域が減じられ、機械特性と外観に優れた成形品を得ることができる。なお、流動性の点から、前記切り込みは、切込プリプレグの厚み方向に亘って全域に入れることが好ましい。 When a pressing force is applied when forming the cut prepreg, the cut prepreg is likely to be opened or displaced at the cut insertion portion, and the extensibility of the cut prepreg in the reinforcing fiber direction is improved. Further, the cut insertion portion is opened by the flow during compression molding, and the fiber bundles of the reinforcing fibers are separated from each other, so that the cut prepreg becomes flexible and the fluidity is enhanced. By making the cut prepreg flowable in this way, the reinforcing fibers reach the end of the molded product, the area where the resin is rich is reduced, and a molded product having excellent mechanical properties and appearance can be obtained. can. From the viewpoint of fluidity, it is preferable that the cut is made in the entire area in the thickness direction of the cut prepreg.
切込のピッチは、好ましくは3mm以上100mm以下であり、より好ましくは5mm以上75mm以下であり、さらに好ましくは10mm以上50mm以下である。強化繊維の長さを上記好ましい範囲の下限値以上とすることで、成形品は十分な機械特性を発現する。一方、強化繊維の長さを上記好ましい範囲の上限値以下とすることで、積層体の各構成要素は成形時に十分な流動性を得られる。 The cutting pitch is preferably 3 mm or more and 100 mm or less, more preferably 5 mm or more and 75 mm or less, and further preferably 10 mm or more and 50 mm or less. By setting the length of the reinforcing fiber to the lower limit of the above preferable range or more, the molded product exhibits sufficient mechanical properties. On the other hand, by setting the length of the reinforcing fibers to be equal to or less than the upper limit of the above preferable range, each component of the laminated body can obtain sufficient fluidity at the time of molding.
切込長さは、切込方向と切込プリプレグの強化繊維の主軸方向の成す角によって異なるが、強化繊維の繊維直交方向への投影長さとして、好ましくは0.05mm以上25mm以下であり、より好ましくは0.1mm以上10mm以下であり、さらに好ましくは0.15mm以上5mm以下である。切込長さを上記好ましい範囲の下限値以上とすることで、切込挿入箇所の開放量が大きくなり、積層体の構成要素は十分な流動性を発現する。一方、切込長さを上記好ましい範囲の上限値以下とすることで、切込挿入箇所の開放が抑制され、外観品位や機械特性に優れた成形品を得られる。 The cut length varies depending on the cutting direction and the angle formed by the main axis direction of the reinforcing fibers of the cut prepreg, but the projected length of the reinforcing fibers in the fiber orthogonal direction is preferably 0.05 mm or more and 25 mm or less. It is more preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less, and further preferably 0.15 mm or more and 5 mm or less. By setting the cut length to be equal to or greater than the lower limit of the above preferable range, the opening amount of the cut insertion portion is increased, and the components of the laminated body exhibit sufficient fluidity. On the other hand, when the cut length is set to be equal to or less than the upper limit of the above preferable range, the opening of the cut insertion portion is suppressed, and a molded product having excellent appearance quality and mechanical properties can be obtained.
一方向プリプレグとして好ましい強化繊維の体積含有率は、好ましくは40%以上80%未満であり、より好ましくは45%以上75%未満であり、さらに好ましくは50%以上70%未満である。上述したように、一方向プリプレグや切込プリプレグは、強化繊維の充填効率に優れることから、強化繊維の補強効果を引き出すのに好適であり、成形品の剛性を改善する上で効果的である。 The volume content of the reinforcing fiber preferably as a unidirectional prepreg is preferably 40% or more and less than 80%, more preferably 45% or more and less than 75%, and further preferably 50% or more and less than 70%. As described above, the unidirectional prepreg and the cut prepreg are excellent in filling efficiency of the reinforcing fibers, and are therefore suitable for drawing out the reinforcing effect of the reinforcing fibers, and are effective in improving the rigidity of the molded product. ..
一方向プリプレグに含まれる強化繊維の量は、シート状物とした場合における強化繊維の目付け量として、50g/m2以上1000g/m2未満であることが好ましい。強化繊維束に熱硬化性樹脂を含浸した小片あるいはチョップド繊維束を前駆体とする切込プリプレグにおいては、目付け量が小さすぎると、切込プリプレグの面内に強化繊維が存在しない空孔を生じる場合がある。目付けを上記好ましい範囲の下限値以上とすることにより繊維強化樹脂おいて弱部となる空孔を排除することができるようになる。また、目付けが上記好ましい範囲の上限未満であれば、成形の予熱において内部へ熱を均一に伝えることができるようになる。目付けは、構造としての均一性と伝熱の均一性を両立させる上で、より好ましくは100g/m2以上600g/m2未満であり、さらに好ましくは150g/m2以上400g/m2未満である。強化繊維の目付け量の測定は、強化繊維のシート状物から10cm角の領域を切り出し、その質量を測り、面積で除することで当該領域の目付を導出する。この測定を強化繊維のシート状物の異なる領域について10回行い、その平均値を強化繊維の目付け量として採用する。 The amount of reinforcing fibers contained in the unidirectional prepreg, a basis weight of the reinforcing fibers in the case of the sheet is preferably less than 50 g / m 2 or more 1000 g / m 2. In a cut prepreg using a small piece of a reinforcing fiber bundle impregnated with a thermosetting resin or a chopped fiber bundle as a precursor, if the amount of graining is too small, pores in the surface of the cut prepreg in which the reinforcing fiber does not exist are generated. In some cases. By setting the basis weight to be equal to or higher than the lower limit of the above preferable range, it becomes possible to eliminate pores that are weak parts in the fiber reinforced resin. Further, if the basis weight is less than the upper limit of the above preferable range, heat can be uniformly transferred to the inside in the preheating of molding. The basis weight is more preferably 100 g / m 2 or more and less than 600 g / m 2 , and further preferably 150 g / m 2 or more and less than 400 g / m 2 in order to achieve both structural uniformity and heat transfer uniformity. be. To measure the basis weight of the reinforcing fibers, a region of 10 cm square is cut out from the sheet-like material of the reinforcing fibers, the mass thereof is measured, and the weight of the region is divided by the area to derive the basis weight of the region. This measurement is performed 10 times for different regions of the sheet-like material of the reinforcing fibers, and the average value is adopted as the basis weight of the reinforcing fibers.
一方向プリプレグとして、熱硬化性樹脂が強化繊維に未含浸である部位を含んだ一方向プリプレグを用いることもできる。ここで未含浸の部位とは、強化繊維の表面と内部の一方または両方に熱硬化性樹脂が付着していない部位のことである。一方向プリプレグにおける樹脂未含浸の部位は、プレス成形等の圧縮成形を経ることにより他の部位から流動してきた熱硬化性樹脂が含浸し、健全な部位として所望の特性を発現しうる。 As the unidirectional prepreg, a unidirectional prepreg containing a portion where the thermosetting resin is not impregnated in the reinforcing fiber can also be used. Here, the unimpregnated portion is a portion where the thermosetting resin does not adhere to one or both of the surface and the inside of the reinforcing fiber. The resin-unimpregnated portion of the unidirectional prepreg is impregnated with the thermosetting resin that has flowed from another portion through compression molding such as press molding, and can exhibit desired characteristics as a healthy portion.
一方向プリプレグに用いられる強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維、天然繊維、および鉱物繊維などを使用することができ、これらは1種または2種以上を併用することができる。中でも、比強度と比剛性が高く軽量化効果の観点から、PAN系、ピッチ系およびレーヨン系などの炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成形品の導電性を高めるという観点から、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。 As the reinforcing fiber used for the unidirectional prepreg, for example, carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, metal fiber, natural fiber, mineral fiber and the like can be used, and these can be used. Can be used alone or in combination of two or more. Among them, carbon fibers such as PAN-based, pitch-based and rayon-based are preferably used from the viewpoint of high specific strength and specific rigidity and weight reduction effect. Further, from the viewpoint of increasing the conductivity of the obtained molded product, reinforcing fibers coated with a metal such as nickel, copper or ytterbium can also be used.
一方向プリプレグに使用される熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、マレイミド樹脂およびポリイミド樹脂等の樹脂、これらの共重合体、変性体、および、これらの少なくとも2種類をブレンドした樹脂が挙げられる。中でも、得られる成形品の力学特性の観点からエポキシ樹脂が好ましく用いられる。また、一方向プリプレグは成形工程で硬化させるため、用いる熱硬化性樹脂の未硬化状態のガラス転移温度は、80℃以下であることが好ましく、より好ましくは70℃以下であり、さらに好ましくは60℃以下である。 Examples of the thermosetting resin used for the unidirectional prepreg include unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, phenol resin, urea-melamine resin, maleimide resin, polyimide resin and other resins, and copolymers thereof. , Modified products, and resins blended with at least two of these. Of these, epoxy resins are preferably used from the viewpoint of the mechanical properties of the obtained molded product. Further, since the unidirectional prepreg is cured in the molding step, the glass transition temperature of the thermosetting resin used in the uncured state is preferably 80 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or lower, and further preferably 60 ° C. It is below ° C.
[プリプレグ裁断体]
本発明で使用されるプリプレグ裁断体111〜113は、図1に示すシート状の一方向プリプレグを所定形状に裁断したもの、シート状の一方向プリプレグをテープ状に裁断した後に所定形状に配置したもの、または裁断したテープ状の一方向プリプレグを所定形状に配置したものである。さらには、図1に示すシート状の一方向プリプレグを複数層積層した後に、所望形状に裁断したプリプレグ裁断体も使用できる。複数層に積層する際は、少なくとも1層の一方向プリプレグを異なる繊維方向に積層することで繊維強化樹脂として複数の方向に強化されることになるため、好ましい機械特性を発現させることができる。
[Prepreg cut body]
The
[積層体]
本発明で使用される積層体は、プリプレグ裁断体を積層したものである。積層体を構成するプリプレグ裁断体の各層の繊維方向を互いに異なる方向とすると、繊維強化樹脂として複数の方向に強化されることになるため、好ましい機械特性を示す。そのため、複数のプリプレグの層は、少なくとも一部において、隣接する2層のプリプレグの繊維配向が互いに異なるように配置することも好ましい。中でも、繊維強化樹脂は、通常、繊維方向の機械特性が繊維直交方向の機械特性よりも良好であるため、たとえば隣接する2層の一方向プリプレグの繊維配向を互いに直交するように配置することが好ましい。複数層からなるプリプレグの層のうち例えば隣接する2層の一方向プリプレグの繊維方向を互いに直交するように配置すると、一方の層の繊維直交方向と他方の層の繊維方向が同一の方向となるため、良好な機械特性を効率的に発現することができる。
[Laminate]
The laminate used in the present invention is a laminate of prepreg cut bodies. When the fiber directions of the layers of the prepreg cut body constituting the laminated body are different from each other, the fiber-reinforced resin is reinforced in a plurality of directions, which is preferable in terms of mechanical properties. Therefore, it is also preferable that the layers of the plurality of prepregs are arranged so that the fiber orientations of the two adjacent prepregs are different from each other, at least in part. Among them, since the fiber-reinforced resin usually has better mechanical properties in the fiber direction than the mechanical properties in the fiber orthogonal direction, for example, the fiber orientations of the two adjacent unidirectional prepregs may be arranged so as to be orthogonal to each other. preferable. If, for example, the fiber directions of the unidirectional prepregs of two adjacent layers of the prepreg layers composed of a plurality of layers are arranged so as to be orthogonal to each other, the fiber orthogonal directions of one layer and the fiber directions of the other layer become the same direction. Therefore, good mechanical properties can be efficiently exhibited.
本発明で使用される積層体の厚みは、最も肉厚の部分が0.4mm以上50mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.8mm以上25mm以下であり、さらに好ましくは1.6mm以上12.5mm以下である。厚みが上記好ましい範囲内にあることにより、積層体内部にまで均一に熱を伝えることが容易となり、引いては外観に優れる成形品が得られるようになる。 The thickness of the laminate used in the present invention is preferably 0.4 mm or more and 50 mm or less in the thickest portion, more preferably 0.8 mm or more and 25 mm or less, and further preferably 1.6 mm or more 12 It is 5.5 mm or less. When the thickness is within the above preferable range, it becomes easy to uniformly transfer heat to the inside of the laminate, and by extension, a molded product having an excellent appearance can be obtained.
[延在裁断体]
本発明で使用される延在裁断体120は、図1に示すシート状の一方向プリプレグを所定形状に裁断したもの、またはテープ状の一方向プリプレグを所定形状に配置したものである。さらには、これらを複数層積層した後に、所望形状に裁断したものも使用できる。
[Deferred cutting body]
The
延在裁断体は、図2に示すプリフォームの外周端部105となる延在裁断体の折り曲げ線124から法線方向に延在する折返し延在部121を有する。すなわち、折返し延在部とは最終的なプリフォームの外周端部105を境界に折り返される延在裁断体の領域である。折返し延在部の繊維方向1520と折返し延在部の延在方向1210の成す角300は図2に示される。
The extended cutting body has a folded extending
プリフォームの端部が曲線形状である場合、延在部は図3に示す曲線形状のプリフォームの外周端部となる延在裁断体の折り曲げ線124から法線方向に延在する折返し延在部121を有する。すなわち、このような延在裁断体においては折返し延在部の延在方向はその位置により変化し、折返し延在部の繊維方向1520と折返し延在部の延在方向1210の成す角300も分布を持つ。
When the end of the preform has a curved shape, the extending portion extends in the normal direction from the
また、折返し延在部は積層体の端部115に対応する位置以外の位置で折り返すことができる。例えば、積層体の端部が曲線形状を有する場合であっても、プリフォームの端部形状が直線形状を有するように折り返すことができ、また、逆も可能である。
Further, the folded-back extending portion can be folded back at a position other than the position corresponding to the
折返し延在部の延在長さは、最終的なプリフォームの寸法やプリフォームの積層枚数によっても異なるが、折り返す際に積層体の外周端部を積層厚み方向に全体に亘って被覆するために、延在方向に対して積層体端部の厚み以上の長さとすることが好ましい。 The extending length of the folded-back extending portion varies depending on the size of the final preform and the number of laminated preforms, but when the folded-back portion is folded, the outer peripheral end portion of the laminated body is covered over the entire thickness in the laminated thickness direction. In addition, it is preferable that the length is equal to or larger than the thickness of the end portion of the laminated body with respect to the extending direction.
延在裁断体は、最終的なプリフォームにおいて積層体の外周端部を積層厚み方向の全体に亘って被覆する折返し延在部を少なくとも一部に有する。特に、形状が複雑でバリ取りが困難な製品の領域に対応する位置や、繊維アライメントの乱れの抑制を所望する位置に有することがバリ取り性や成形品端部の機械特性の観点から好ましい。 The extended cut body has at least a part of a folded extended portion that covers the outer peripheral end portion of the laminated body over the entire thickness direction of the laminated body in the final preform. In particular, it is preferable to have a position corresponding to a region of a product having a complicated shape and difficult to deburr, or a position desired to suppress disturbance of fiber alignment from the viewpoint of deburring property and mechanical properties of the end of the molded product.
[プリフォーム]
本発明のプリフォームは、積層体と延在裁断体から構成される。
[preform]
The preform of the present invention is composed of a laminated body and a stretched cut body.
延在部で折り返していないプリフォーム(従来のプリフォームと呼ぶ)においては、圧縮成形時の加圧によってプリフォームが金型キャビティ形状に応じて変形を生じ、プリフォーム端部の繊維や樹脂が金型キャビティ内に充填される。従来のプリフォームが複数の繊維方向に配向するように積層した一方向プリプレグの層で形成される場合、一方向プリプレグは繊維方向よりも繊維直交方向に流動しやすい流動異方性を持つ。そのため、はじめに繊維直交方向に一方向プリプレグの層の流動を生じた後、層間のせん断力により他の一方向プリプレグの層の流動に引きずられて繊維直交方向以外の方向にも流動する。加圧時の樹脂粘度およびプリフォームの積層厚み方向の樹脂粘度分布にもよるが、従来のプリフォームの外周端部から複数のプリプレグの層が伸長または流動し、複数の繊維方向の繊維と樹脂が金型キャビティのパーティングラインから流出し、複数の繊維方向の繊維と樹脂からなるバリを形成する。 In the preform that is not folded back at the extending part (called a conventional preform), the preform is deformed according to the shape of the mold cavity due to the pressure during compression molding, and the fibers and resin at the end of the preform are removed. It is filled in the mold cavity. When the conventional preform is formed of layers of unidirectional prepregs laminated so as to be oriented in a plurality of fiber directions, the unidirectional prepreg has a flow anisotropy that facilitates flow in the fiber orthogonal direction rather than the fiber direction. Therefore, first, the flow of the unidirectional prepreg layer is generated in the fiber orthogonal direction, and then the flow of the unidirectional prepreg layer is dragged by the shearing force between the layers and the prepreg layer flows in the direction other than the fiber orthogonal direction. Although it depends on the resin viscosity at the time of pressurization and the resin viscosity distribution in the stacking thickness direction of the preform, a plurality of prepreg layers extend or flow from the outer peripheral end of the conventional preform, and the fibers and the resin in the multiple fiber directions. Outflows from the parting line of the mold cavity, forming burrs consisting of fibers and resins in multiple fiber directions.
さらに、金型キャビティ外に流出するバリの量にもよるが、従来のプリフォームにおいては、プリフォーム外周端部が金型キャビティのパーティングラインに局所的に流動することで、プリフォーム端部近傍の繊維アライメントに乱れを生じる場合がある。 Further, although it depends on the amount of burrs flowing out of the mold cavity, in the conventional preform, the outer peripheral end portion of the preform flows locally to the parting line of the mold cavity, so that the preform end portion The fiber alignment in the vicinity may be disturbed.
一方、本発明のプリフォームにおいては、積層体の外周端部が折返し延在部で被覆されているため、圧縮成形時に折返し延在部と延在裁断体の折返し延在部以外の領域が金型キャビティに押圧されて積層体端部に抵抗を与え、積層体端部の金型キャビティ外への流出を抑制する。特に、プリフォームの折返し延在部の折返し境界側を金型キャビティのパーティングライン側に配置する構成とすると、折返し延在部先端が金型キャビティのパーティングラインから離れるため、押圧時の摩擦抵抗が増加してバリを抑制するため好ましい。また、加圧時の樹脂粘度および積層厚み方向の樹脂粘度分布により各一方向プリプレグの層の流動の程度が変化するため、積層体端部を積層厚み方向全体に亘って被覆することが重要である。 On the other hand, in the preform of the present invention, since the outer peripheral end portion of the laminated body is covered with the folded extending portion, the region other than the folded extending portion and the folded extending portion of the extended cutting body is gold during compression molding. It is pressed by the mold cavity to give resistance to the end of the laminate and suppress the outflow of the end of the laminate to the outside of the mold cavity. In particular, if the folding boundary side of the folding extension portion of the preform is arranged on the parting line side of the mold cavity, the tip of the folding extension portion is separated from the parting line of the mold cavity, so that friction during pressing is performed. This is preferable because resistance increases and burrs are suppressed. In addition, since the degree of flow of the prepreg layer in each direction changes depending on the resin viscosity during pressurization and the resin viscosity distribution in the stacking thickness direction, it is important to cover the end of the laminate over the entire stacking thickness direction. be.
さらに、圧縮成形によってプリフォームが金型キャビティ外に流出した場合であっても、積層体の端部よりも金型キャビティのパーティングラインに近い折返し延在部が先に流出してバリを形成する。これにより、バリの有する繊維は大部分が折り返し延在部の繊維方向となる。繊維強化樹脂は、繊維方向の強度が繊維直交方向よりも高いという異方性を有するため、バリの繊維方向が単一であることにより、後加工時に工具に付加する抵抗が一定となって工具の振動が抑制され、加工性が向上するばかりか工具寿命が向上する。さらに、プリフォーム外周端部が金型キャビティのパーティングラインに局所的に流動した場合であっても、折返し延在部がバッファーとなって、積層体端部の繊維アライメントが乱れにくい。 Further, even when the preform flows out of the mold cavity due to compression molding, the folded-back extending portion closer to the parting line of the mold cavity flows out earlier than the end portion of the laminate to form burrs. do. As a result, most of the fibers of the burr are in the fiber direction of the folded and extended portion. Since the fiber-reinforced resin has anisotropy that the strength in the fiber direction is higher than that in the fiber orthogonal direction, the resistance applied to the tool during post-machining becomes constant due to the single fiber direction of the burr. Vibration is suppressed, and not only workability is improved, but also tool life is improved. Further, even when the outer peripheral end portion of the preform flows locally to the parting line of the mold cavity, the folded-back extending portion serves as a buffer, and the fiber alignment at the end portion of the laminate is less likely to be disturbed.
本発明のプリフォームは、積層体の厚みが延在裁断体の厚み以上であることが重要である。本発明の延在裁断体により積層体の繊維アライメントの乱れが抑制されるが、このような構成をとることでプリフォーム端部において繊維アライメントの乱れが抑制される領域が半数以上を占めるため、機械特性が良好に保たれ好ましい。 In the preform of the present invention, it is important that the thickness of the laminated body is equal to or larger than the thickness of the extended cut body. The extended cutting body of the present invention suppresses the disorder of the fiber alignment of the laminated body. However, with such a configuration, the region where the disorder of the fiber alignment is suppressed occupies more than half of the preform end portion. It is preferable that the mechanical properties are kept good.
以上のような本発明のプリフォームは、積層構造を保つ限りは、成形品の形状に応じて曲面形状といった三次元形状に賦形したものであってもよい。 The preform of the present invention as described above may be shaped into a three-dimensional shape such as a curved surface shape according to the shape of the molded product as long as the laminated structure is maintained.
本発明のプリフォームは、図4に示すように、さらに、積層体の外周端部115の少なくとも一部を積層厚み方向の全体に亘って被覆すると共に、その積層体の一方の表面117の一部を被覆することが好ましい。ここで、積層体の一方の表面とは、延在裁断体の折返し延在部以外の領域が積層されていない表面をいう。このとき、折返し延在部の端部125は一方の表面117まで到達している。このような構成とすることで、圧縮成形時に折返し延在部と延在裁断体の折返し延在部以外の領域が金型キャビティに押圧されて積層体端部に抵抗を与え、積層体端部の金型キャビティ外への流出を抑制することができる。
As shown in FIG. 4, the preform of the present invention further covers at least a part of the outer
本発明のプリフォームは、図5に示すように、さらに、積層体が段差部を有し、その段差部の少なくとも一部が折返し延在部に被覆されることが好ましい。積層体が延在裁断体の折返し延在部以外の領域が積層されていない表面に段差を有するとき、それぞれの段差の表面が積層体の一方の表面117となる。
In the preform of the present invention, as shown in FIG. 5, it is preferable that the laminated body further has a stepped portion, and at least a part of the stepped portion is covered with a folded extending portion. When the laminated body has a step on the surface where the region other than the folded and extended portion of the extended cut body is not laminated, the surface of each step becomes one
このような構成とすることで、段差部が金型キャビティの形状に対応して変形するため、積層体としての各領域における厚みを所望する成形品の各領域の厚みに近づけることができ、圧縮成形時の加圧によっては積層体全体を均等に加圧できる。その結果、一方向プリプレグの繊維直交方向のみならず、繊維方向にも伸張性を発現できるようになり、少ない流動で積層体を所望する成形品の形状に沿わせることが出来る。 With such a configuration, the stepped portion is deformed according to the shape of the mold cavity, so that the thickness in each region of the laminated body can be brought close to the thickness of each region of the desired molded product, and compression can be performed. Depending on the pressurization during molding, the entire laminate can be pressed evenly. As a result, extensibility can be exhibited not only in the fiber orthogonal direction of the unidirectional prepreg but also in the fiber direction, and the laminate can be made to follow the desired shape of the molded product with a small amount of flow.
段差部は、成形品の形状にもよるが、積層体全体を均等に加圧するという観点からは少なくとも2段以上であることが好ましく、4段以上であることがさらに好ましい。 The stepped portion is preferably at least two steps or more, and more preferably four steps or more, from the viewpoint of evenly pressurizing the entire laminated body, although it depends on the shape of the molded product.
本発明のプリフォームは、さらに、折返し延在部の繊維方向と折返し延在部の延在方向の成す角度300が絶対値で75度以上90度以下であることが好ましい。なお、ここでいう角度は2直線の成す鈍角と鋭角のうち鋭角の角度(すなわち90度未満)を意味し、2直線が直角を成す場合は90度を意味する。
Further, in the preform of the present invention, it is preferable that the
このような構成とすることで、圧縮成形によってプリフォームの折返し延在部にあたる部分が絶対値で75度以上90度以下の繊維方向のバリとなる。バリの繊維方向が単一であることによる前述の効果に加え、繊維直交方向の強度が繊維方向よりも小さいという異方性より、後加工時の工具抵抗が低減される。さらに、本発明で使用する一方向プリプレグは切込プリプレグであるため、バリ除去時にバリが周囲の製品部を巻き込んで成形品端部が破損する可能性が小さくなる。 With such a configuration, the portion corresponding to the folded and extended portion of the preform becomes a burr in the fiber direction of 75 degrees or more and 90 degrees or less in absolute value by compression molding. In addition to the above-mentioned effect of having a single fiber direction of the burr, the anisotropy that the strength in the fiber orthogonal direction is smaller than that in the fiber direction reduces the tool resistance during post-machining. Further, since the one-way prepreg used in the present invention is a notched prepreg, the possibility that burrs will get caught in the surrounding product part and damage the end portion of the molded product at the time of deburring is reduced.
さらに、このような構成とすることで、段差部に折返し延在部の繊維が侵入して、積層体の繊維のアライメントの乱れを抑制することができる。 Further, with such a configuration, it is possible to suppress the disorder of the alignment of the fibers of the laminated body due to the invasion of the fibers of the folded extending portion into the stepped portion.
本発明のプリフォームは、さらに、延在裁断体を前記積層体の他方の表面に配置することが好ましい。ここで、積層体の他方の表面とは、延在裁断体の折返し延在部以外の領域が積層されている表面をいう。このような構成とすることで、1枚の延在裁断体で積層体の端部を被覆することができるようになる。 In the preform of the present invention, it is preferable that the extended cutting body is further arranged on the other surface of the laminated body. Here, the other surface of the laminated body means a surface on which regions other than the folded and extended portion of the extended cutting body are laminated. With such a configuration, it becomes possible to cover the end portion of the laminated body with one extended cutting body.
本発明に使用する積層体は、他方の面にも段差を有することができる。このような構成をとると、他方の面の段差は上に積層された延在裁断体に覆われるため、滑らかで良好な意匠性の表面を持つ成形品を取得することができる。 The laminate used in the present invention may also have a step on the other surface. With such a configuration, since the step on the other surface is covered with the extended cutting body laminated on the other surface, it is possible to obtain a molded product having a smooth and good design surface.
本発明に使用する積層体は、金型キャビティの形状に応じて、面外に折り曲げたものや、三次元的な形状に賦形したものとすることができる。このとき、積層厚み方向1000は積層体の位置により変化するため、積層体端部の積層厚み方向が位置により異なる場合がある。
The laminate used in the present invention may be bent out of the plane or shaped into a three-dimensional shape according to the shape of the mold cavity. At this time, since the
本発明のプリフォームは、図6に示すように、さらに、折返し延在部の繊維方向と等しい繊維方向を有するカバー裁断体が、折返し延在部の表面または折返し延在部と積層体の間に配置されることが好ましい。ここでいう折返し延在部の繊維方向とは、折返し延在部を折り返してプリフォーム化した後の繊維方向を指す。 In the preform of the present invention, as shown in FIG. 6, a cover cut body having a fiber direction equal to the fiber direction of the folded extending portion is further placed on the surface of the folded extending portion or between the folded extending portion and the laminated body. It is preferable to be arranged in. The fiber direction of the folded-back extending portion as used herein refers to the fiber direction after the folded-back extending portion is folded back and preformed.
このような構成とすることで、圧縮成形によってプリフォームが金型キャビティ外に流出した場合であっても、積層体の端部よりも金型キャビティのパーティングラインに近い領域に存在する同一方向の繊維がより多くなるため、前述の理由からより好ましい。同一方向の繊維を増加させる観点からは、カバー裁断部を折返し延在部の表面に配置しても折返し延在部と積層体の間に配置しても良いが、成形品に要求される意匠性や成形時のバリの発生状況に応じて適宜変更しても良い。 With such a configuration, even if the preform flows out of the mold cavity due to compression molding, the same direction exists in a region closer to the parting line of the mold cavity than the end of the laminate. It is more preferable for the above-mentioned reasons because it has more fibers. From the viewpoint of increasing the number of fibers in the same direction, the cover cutting portion may be arranged on the surface of the folded extending portion or between the folded extending portion and the laminate, but the design required for the molded product. It may be changed as appropriate depending on the properties and the state of occurrence of burrs during molding.
本発明に使用するカバー裁断体は、積層体の一方の面を連続的に被覆するように配置できる。このような構成とすることで、成形品表面が単一の繊維方向の層で覆われるため、その力学異方性から繊維方向に高い力学特性をもつ成形品となると共に、意匠性に優れた成形品を得ることができる。 The cover cut body used in the present invention can be arranged so as to continuously cover one surface of the laminated body. With such a configuration, the surface of the molded product is covered with a single layer in the fiber direction, so that the molded product has high mechanical properties in the fiber direction due to its mechanical anisotropy and is excellent in designability. A molded product can be obtained.
本発明に使用するカバー裁断体は、積層体の一方の面を不連続的に被覆するように配置できる。不連続に配置する場合、例えば積層体の一方の面の段差部を被覆するように配置することができる。このような構成とすることで、段差にカバー裁断体の繊維が侵入し、積層体の繊維のアライメントの乱れを抑制して機械特性を良好に保ちながら、滑らかで良好な意匠性の表面を持つ成形品を取得することができる。 The cover cut body used in the present invention can be arranged so as to discontinuously cover one surface of the laminated body. When discontinuously arranged, for example, it can be arranged so as to cover the stepped portion on one surface of the laminated body. With such a configuration, the fibers of the cover cut body invade the step, and the surface of the laminated body has a smooth and good design while suppressing the disorder of the alignment of the fibers and maintaining good mechanical properties. Molded products can be obtained.
本発明のプリフォームは、図7に示すように、さらに、折返し延在部の繊維方向と等しい繊維方向を有するカバー裁断体が、折返し延在部の表面または折返し延在部と積層体の間に、一方の表面を被覆する領域と積層体の積層厚み方向を被覆する領域とに亘って配置されることが好ましい。ここでいう折返し延在部の繊維方向とは、折返し延在部を折り返してプリフォーム化した後の繊維方向を指す。 In the preform of the present invention, as shown in FIG. 7, a cover cut body having a fiber direction equal to the fiber direction of the folded extending portion is further placed on the surface of the folded extending portion or between the folded extending portion and the laminated body. It is preferable that the layers are arranged over a region covering one surface and a region covering the laminated thickness direction of the laminated body. The fiber direction of the folded-back extending portion as used herein refers to the fiber direction after the folded-back extending portion is folded back and preformed.
このような構成とすることで、圧縮成形によってプリフォームが金型キャビティ外に流出した場合であっても、積層体の端部よりも金型キャビティのパーティングラインに近い領域に存在する同一方向の繊維がより多くなるため、前述の理由からより好ましい。さらに、圧縮成形時に折返し延在部と延在裁断体の折返し延在部以外の領域が金型キャビティに押圧されて積層体端部に抵抗を与え、積層体端部の金型キャビティ外への流出を抑制することができる。 With such a configuration, even if the preform flows out of the mold cavity due to compression molding, the same direction exists in a region closer to the parting line of the mold cavity than the end of the laminate. It is more preferable for the above-mentioned reasons because it has more fibers. Further, during compression molding, a region other than the folded extending portion and the folded extending portion of the extended cutting body is pressed by the mold cavity to give resistance to the end portion of the laminate, and the end portion of the laminate is moved out of the mold cavity. The outflow can be suppressed.
同一方向の繊維を増加させる観点からは、カバー裁断部を折返し延在部の表面に配置しても折返し延在部と積層体の間に配置しても良いが、成形品に要求される意匠性や成形時のバリの発生状況に応じて適宜変更しても良い。 From the viewpoint of increasing the number of fibers in the same direction, the cover cutting portion may be arranged on the surface of the folded extending portion or between the folded extending portion and the laminate, but the design required for the molded product. It may be changed as appropriate depending on the properties and the state of occurrence of burrs during molding.
本発明に使用するカバー裁断体は、積層体の一方の面を連続的に被覆するように配置できる。このような構成とすることで、成形品表面が単一の繊維方向の層で覆われるため、その力学異方性から繊維方向に高い力学特性をもつ成形品となると共に、意匠性に優れた成形品を得ることができる。 The cover cut body used in the present invention can be arranged so as to continuously cover one surface of the laminated body. With such a configuration, the surface of the molded product is covered with a single layer in the fiber direction, so that the molded product has high mechanical properties in the fiber direction due to its mechanical anisotropy and is excellent in designability. A molded product can be obtained.
本発明に使用するカバー裁断体は、積層体の一方の面を不連続的に被覆するように配置できる。不連続に配置する場合、例えば積層体の一方の面の段差部を被覆するように配置することができる。このような構成とすることで、段差にカバー裁断体の繊維が侵入し、積層体の繊維のアライメントの乱れを抑制して機械特性を良好に保ちながら、滑らかで良好な意匠性の表面を持つ成形品を取得することができる。 The cover cut body used in the present invention can be arranged so as to discontinuously cover one surface of the laminated body. When discontinuously arranged, for example, it can be arranged so as to cover the stepped portion on one surface of the laminated body. With such a configuration, the fibers of the cover cut body invade the step, and the surface of the laminated body has a smooth and good design while suppressing the disorder of the alignment of the fibers and maintaining good mechanical properties. Molded products can be obtained.
[製造方法]
続いて、本発明のプリフォームの製造方法を説明するが、製造方法はこれに限定されるものではない。
[Production method]
Subsequently, the method for producing the preform of the present invention will be described, but the production method is not limited thereto.
図2(c)に示す本発明のプリフォームの製造方法を説明する。 The method for producing the preform of the present invention shown in FIG. 2C will be described.
はじめに、裁断工程を実施する。図1に示すシート状の切込プリプレグを所定形状に裁断する方法により、プリプレグ裁断体111、112、113および延在裁断体120が得る。あるいは、裁断したテープ状の切込プリプレグを所定形状に配置する方法によりプリプレグ裁断体111、112、113および延在裁断体120を得てもよい。材料である切込プリプレグの片面または両面に離型紙や離型フィルムが貼付されている場合、ハンドリング性の観点からプリプレグ裁断体および延在裁断体の片面の離型紙や離型フィルムを剥がさずに残しておくことが好ましい。延在裁断体の離型紙や離型フィルムを剥がさずに残しておく面は、後述の積層工程において積層体と接しない面であることが好ましい。
裁断工程における裁断の方法として、自動裁断機を使用する方法やカッターやハサミを用いて手動で裁断する方法が例示される。また、裁断工程における配置の方法として、
テープレイアップ自動機や積層自動機を用いる方法や、手動で所定長さにカットしたテープを手動で配置して所定形状とする方法が例示される。
First, the cutting process is carried out. The
Examples of the cutting method in the cutting process include a method using an automatic cutting machine and a method of manually cutting using a cutter or scissors. In addition, as a method of arrangement in the cutting process,
Examples include a method using an automatic tape layup machine and an automatic laminating machine, and a method of manually arranging tapes cut to a predetermined length to form a predetermined shape.
次に、積層工程を実施する。ここでは、プリプレグ裁断体および延在裁断体を、折返し延在部が折り返されない状態で積層するが、最終的に所望の機械特性を発現する積層構成に積層すればよく、各プリプレグ裁断体と延在裁断体の積層の作業順序は重要ではない。切込プリプレグの表面は室温もしくは成形温度よりも低い温度でタック性(粘着性)を持つため、各プリプリプレグシートを積層して押圧することで一体化した積層体を得ることができる。なお、積層の際は前述の離型紙や離型フィルムを剥がして積層するが、ハンドリング性の観点から、延在裁断体表面の積層体と接しない面の離型紙または離型フィルムは剥がさずに残しておくことが好ましい。積層体をあらかじめ積層して作製した後、延在裁断体上に積層してもよい。プリプレグ裁断体と延在裁断体は、図2(b)に示すように平面的に積層してもよいし、成形品が三次元形状を有する場合はその形状に応じて三次元的に積層してもよい。 Next, a laminating step is carried out. Here, the prepreg cut body and the extended cut body are laminated in a state where the folded and extended portion is not folded back, but it may be laminated in a laminated structure that finally exhibits the desired mechanical properties, and each prepreg cut body and the extended cut body may be laminated. The work order of laminating the extended cut pieces is not important. Since the surface of the cut prepreg has tackiness (adhesiveness) at room temperature or a temperature lower than the molding temperature, it is possible to obtain an integrated laminated body by laminating and pressing each prepreg sheet. When laminating, the above-mentioned release paper or release film is peeled off and laminated, but from the viewpoint of handleability, the release paper or release film on the surface of the extended cutting body that does not come into contact with the laminate is not peeled off. It is preferable to leave it. After laminating the laminated body in advance, it may be laminated on the extended cutting body. The prepreg cut body and the extended cut body may be laminated in a plane as shown in FIG. 2 (b), or when the molded product has a three-dimensional shape, the prepreg cut body and the extended cut body are three-dimensionally laminated according to the shape. You may.
積層工程における積層の方法として、積層自動機を用いる方法や、手動で積層する方法が例示される。手動で積層する場合は、積層体を延在裁断体上の所定位置に積層するため、型紙や定規で位置合わせをしながら積層すると効率が良く好ましい。 Examples of the laminating method in the laminating step include a method using a laminating automatic machine and a method of manually laminating. In the case of manually laminating, since the laminated body is laminated at a predetermined position on the extended cutting body, it is efficient and preferable to laminate while aligning with a paper pattern or a ruler.
さらに続く工程として、折返し工程を実施する。ここでは、図2(b)に示す折返し線124で折返し延在部121を折り返し、積層体の外周端部を積層厚み全体に亘って折返し延在部で被覆することで図2(c)に示すプリフォームを作製する。
As a subsequent step, a turn-back step is carried out. Here, the folded-
折返し工程における折返しの方法として、手動で折返し延在部を折り返し線124の位置で折り返す方法が例示される。その際、目測で折り返してもプリフォームをプレス成形すると材料が流動するため大きな影響はないが、折返し線124をあらかじめ罫書きし、この罫書き線で折り返すと位置ずれが生じにくく、安定した寸法のプリフォームを取得できる。また、折返し線124の形状に対応する治具を延在裁断体に押し付けながら折り曲げると、外周端部形状にばらつきが生じにくく好ましい。
As a folding method in the folding step, a method of manually folding the folded extending portion at the position of the
また、延在裁断体表面の離型紙や離型フィルムを貼付したまま折返し、形状が定着した後に離型紙や離型フィルムを剥がすと、タック折返し延在部の形状を保ちながら折り返すことができるため好ましい。一方、延在裁断体表面の離型紙や離型フィルムを剥がしてから折り返すと、折返し抵抗と面内変形抵抗が小さくなるため、形状に沿わせながら折返しやすくなり好ましい。特に、折返し線124が曲線である場合や、後述の積層体が段差部を持つ場合に好ましい方法である。
In addition, if the release paper or release film on the surface of the extended cut body is folded back with the release paper or release film attached, and the release paper or release film is peeled off after the shape is fixed, the tack folded back can be folded back while maintaining the shape of the extended part. preferable. On the other hand, if the release paper or the release film on the surface of the extended cutting body is peeled off and then folded back, the folding resistance and the in-plane deformation resistance are reduced, so that it is easy to fold back while following the shape, which is preferable. In particular, this method is preferable when the
以上のように作製した本発明のプリフォームは、例えば成形品のキャビティ形状を持つ金型を用いたプレス成形で加工することができ、端部の機械特性に優れ、かつ、バリ取り性に優れた成形品を得ることができる。 The preform of the present invention produced as described above can be processed by press molding using, for example, a mold having a cavity shape of a molded product, and has excellent mechanical properties at the end and excellent deburring property. A molded product can be obtained.
次に、図4(b)に例示される積層体の外周端部の少なくとも一部を積層厚み方向の全体に亘って被覆するとともに、積層体の一方の表面の一部を被覆することを特徴とする本発明のプリフォームの製造方法を説明する。 Next, at least a part of the outer peripheral end portion of the laminate illustrated in FIG. 4B is covered over the entire thickness direction of the laminate, and a part of one surface of the laminate is covered. The method for producing the preform of the present invention will be described.
前述と同様の方法で裁断工程、積層工程を実施した後、折り返し工程を実施する。前述と同様の方法により折返し延在部を折返し線124で折り返して積層厚み方向全体に亘って積層体の外周端部115を被覆した後、残りの折返し延在部を積層体の表面に沿って、折返し延在部の先端125が積層体の一方の表面117上に位置するように積層する。
After performing the cutting step and the laminating step by the same method as described above, the folding step is carried out. The folded-back extending portion is folded back along the
次に、図8(c)に例示される段差部を持つプリフォームの製造工程を説明する。 Next, the manufacturing process of the preform having the stepped portion exemplified in FIG. 8C will be described.
はじめに、前述と同様の方法で裁断工程を実施し、図8(a)に示すような異なる形状のプリプレグ裁断体111、112、113および延在裁断体120を得る。
First, a cutting step is carried out in the same manner as described above to obtain
次に、前述と同様の方法で積層工程を実施する。 Next, the laminating step is carried out by the same method as described above.
さらに、折返し工程を実施する。前述と同様の方法により折返し延在部を折返し線124で折り返して積層厚み方向全体に亘って積層体の外周端部115を被覆する。続いて、残りの折返し延在部は積層体の段差部の表面に沿って積層してもよいし、段差部から浮かせて貼り付けてもよい。段差部の表面に沿って積層する方法は、折返し延在部と積層体の段差部の間に空隙が生じないため、成形品内部に気泡が発生しにくく好ましい。一方、段差部から浮かせて貼り付ける方法は、折返し延在部の貼り付けに時間を要さず、さらに折返し延在部の長さが短い場合でも段差部を被覆することができるため、少ない作業時間で効率よくプリフォームを作製できる好ましい形態である。
Further, a turn-back process is carried out. By the same method as described above, the folded-back extending portion is folded back along the folded-
さらに、折返し延在部の繊維方向と折返し延在部の延在方向の成す角とプリフォームの製造方法の関係について述べる。 Further, the relationship between the fiber direction of the folded-extended portion and the angle formed by the extended direction of the folded extended portion and the method of manufacturing the preform will be described.
折返し工程において、折返し延在部の繊維方向と折返し延在部の延在方向の成す角度が絶対値で75度以上90度以下の場合は折り返しの抵抗が小さいため、室温で折り返して折返し延在部を押圧することで形状を定着させることができ好ましい。一方、折返し延在部の繊維方向と折返し延在部の延在方向の成す角度が絶対値で75度未満となる場合、特に0度となる場合は折り返しの抵抗が大きく、延在裁断体が元の平面形状に戻ろうとすることがある。このような場合、ドライヤーや電気ヒーター、オーブン内で成形温度よりも低い温度に加熱してから折り返すことで、折り返しの抵抗を低下させつつ、切込プリプレグ表面のタック性を増大させることができるため、形状を定着させやすくなる。 In the folding process, if the angle between the fiber direction of the folded extending part and the extending direction of the folded extending part is 75 degrees or more and 90 degrees or less in absolute value, the resistance of folding is small, so the folding is folded back at room temperature and extended. It is preferable that the shape can be fixed by pressing the portion. On the other hand, when the angle formed by the fiber direction of the folded and extended portion and the extended direction of the folded and extended portion is less than 75 degrees in absolute value, especially when it is 0 degrees, the resistance of the folded back is large and the extended cutting body is formed. It may try to return to the original planar shape. In such a case, by heating to a temperature lower than the molding temperature in a dryer, an electric heater, or an oven and then folding back, it is possible to increase the tackiness of the cut prepreg surface while reducing the folding resistance. , It becomes easy to fix the shape.
さらに、図6(b)、(c)に例示される、カバー裁断体130を有するプリフォームの製造工程を説明する。
Further, the manufacturing process of the preform having the cover cut
裁断工程において、プリプレグ裁断体や延在裁断体と同様の方法でカバー裁断体130を製作する。
In the cutting process, the
図6(b)に例示されるように、カバー裁断体130を折返し延在部と積層体の間に配置する場合は、積層工程においてカバー裁断体130を積層体や延在裁断体の対応する位置に積層することが好ましい。これに続いて、折返し工程を実施し、本発明のカバー裁断体130を有するプリフォームを得る。
As illustrated in FIG. 6B, when the
また、図6(c)に例示されるように、カバー裁断体130を折返し延在部の表面に配置する場合は、積層工程と折返し工程を実施し、カバー裁断体130を含まないプリフォームとした後に、カバー裁断体130を対応する位置に積層することが好ましい。これにより、本発明のカバー裁断体を有するプリフォームを得ることができる。
Further, as illustrated in FIG. 6 (c), when the
また、必要に応じて、カバー裁断体130は部分的に折返し延在部と積層体の間に配置したり、折返し延在部の表面に配置したり、これらを併用することができる。
Further, if necessary, the cover cut
さらに、図7(b)、(c)に例示される、カバー裁断体130が積層体の一方の表面を被覆する領域と積層体の積層厚み方向を被覆する領域とに亘って配置されるプリフォームの製造工程を説明する。
Further, the
図7(b)に例示されるように、カバー裁断体130を折返し延在部と積層体の間に配置する場合は、積層工程においてカバー裁断体130を積層体や延在裁断体の対応する位置に積層することが好ましい。カバー裁断体130を特に積層体の段差部に沿って積層する場合は、積層体の段差部の表面に沿って積層してもよいし、段差部から浮かせて貼り付けてもよい。段差部の表面に沿って積層する方法は、折返し延在部と積層体の段差部の間に空隙が生じないため、成形品内部に気泡が発生しにくく好ましい。一方、段差部から浮かせて貼り付ける方法は、折返し延在部の貼り付けに時間を要さず、さらに折返し延在部の長さが短い場合でも段差部を被覆することができるため、少ない作業時間で効率よくプリフォームを作製できる好ましい形態である。これに続いて、折返し工程を実施し、本発明のカバー裁断体を有するプリフォームを得る。
As illustrated in FIG. 7B, when the
また、図7(c)に例示されるように、カバー裁断体130を折返し延在部の表面に配置する場合は、積層工程と折返し工程を実施し、カバー裁断体を含まないプリフォームとした後に、カバー裁断体を対応する位置に積層することが好ましい。これにより、本発明のカバー裁断体を有するプリフォームを得ることができる。
Further, as illustrated in FIG. 7 (c), when the
また、必要に応じて、カバー裁断体130は部分的に折返し延在部と積層体の間に配置したり、折返し延在部の表面に配置したり、これらを併用することができる。
Further, if necessary, the cover cut
[用途]
本発明のプリフォームを用いて得られる成形品の用途としては、例えば、電気、電子機器部品、土木、建材用部品、自動車、二輪車用構造部品、航空機用部品が挙げられる。
[Use]
Applications of the molded product obtained by using the preform of the present invention include, for example, electrical and electronic equipment parts, civil engineering, building material parts, automobiles, motorcycle structural parts, and aircraft parts.
また、力学特性の観点から、電気、電子機器用の筐体、土木、建材用のパネル、自動車用の構造部品、および航空機用の部品に好ましく用いられる。 Further, from the viewpoint of mechanical properties, it is preferably used for housings for electric and electronic devices, civil engineering, panels for building materials, structural parts for automobiles, and parts for aircraft.
100:プリフォーム
105:プリフォーム端部
1000:積層厚み方向
110:積層体
111、112、113:プリプレグ裁断体
115:積層体の外周端部
116:積層体の他方の表面
117:積層体の一方の表面
120:延在裁断体
121:延在部
1210:延在方向
124:折り曲げ線
125:延在部の端部
130:カバー裁断体
150:一方向プリプレグ
152:強化繊維
153:熱硬化性樹脂
154:切込
1520:繊維方向
300:折返し延在部の繊維方向と折返し延在部の延在方向の成す角
100: Preform 105: Preform end 1000: Laminated thickness direction 110:
Claims (7)
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JP2020018748A Pending JP2021123041A (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | preform |
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