RTM成型方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及ＲＴＭ成型方法及ＲＴＭ成型裝置，其特征為所述ＲＴＭ成型方法為將強化纖維基材鋪放到由多個模構成的成型模的模腔內，閉模后，注入樹脂而成型的ＲＴＭ成型方法，所述ＲＴＭ成型方法及ＲＴＭ成型裝置的特征為，在強化纖維基材的表面方向假定成分割區域，并形成分別向假定的各分割區域導入注入樹脂至該分割區域內部的樹脂導入通路，各分割區域為注入樹脂可在區域內的整個表面內進行擴展并且可以沿基材厚度方向上實質上均勻地含浸的分割區域。當成型比較大的成型制品時，從樹脂的注入到含浸.固化的成型工藝能高速進行且不會產生樹脂未流入的區域，使成型時間的縮短、生產速度及生產量的提高、無孔隙等的高質量成型制品的制造成為可能。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于成型比較大型的FRP(纖維增強樹脂)的RTM(樹脂傳遞成型(Resin Transfer Molding))成型方法和裝置，特別涉及能高速成型及提高表面質量的RTM成型方法和裝置。
技術介紹
FRP，特別是CFRP(碳纖維增強樹脂)作為輕質、且具有高機械性質的復合材料被應用于各個領域。作為FRP成型方法的一種，已知有在模中載置由強化纖維織物的層積材料等構成的強化纖維基材，閉模后，降低模內壓力，注入液體樹脂，加熱使之固化的RTM成型方法。另外也提議，在上述以往的成型中，通過用上下賦型模挾壓，在配設在成型模之前預先賦予強化纖維基材一定程度的形狀(如專利文獻1)。在以往的RTM成型方法中，通常從一個注入口加壓注入樹脂。然后，根據情況設置多個樹脂排出口。但是，該方法由于難以較大地設定流動的樹脂的量，且只有一個樹脂注入口，所以存在大型制品RTM成型困難的問題。即，存在著下述問題在使樹脂流動中，樹脂的凝膠化加劇(樹脂粘度增加)，樹脂無法流入成型制品的整個區域。另外，如果向樹脂中加入緩凝劑延長凝膠化時間，則雖消耗時間使樹脂流入整個區域，但規定的樹脂流動占用時間，從而生產速度、生產量降低。進而，當成型大型制品、特別是比較大的三維立體結構時，如果從一個注入口使樹脂流動，則會出現因形狀而產生樹脂不能流到的區域的現象。即使設置多個樹脂排出口控制樹脂流動，對能良好成型的復雜結構也存在一定的局限性。另一方面，作為從成型體的整個面同時注入樹脂的方法，有RFI(樹脂膜浸Resin Film Infusion)法。該方法為以在未含浸的強化纖維基材中粘合含浸半固化的樹脂薄膜的狀態進行加熱，經熱壓機等加壓使熔融樹脂含浸的方法，但該方法存在難以成型復雜的形狀、在強化纖維基材的一部分中容易生成未含浸部分等問題。作為在具有一定復雜程度且大型的成型制品中也能含浸的方法，例如有專利文獻2中所述的方法等。該方法為使用例如使熔融樹脂含浸到海綿材料中的矩陣式樹脂載體代替上述RFI法中的樹脂薄膜含浸的方法，雖然是一種經改良的方法，但是作為通過便宜且簡單的方法加壓含浸大型制品的方法，采用在包裝材料薄膜覆蓋被成型體全體的狀態下降低其中壓力的方法且加壓力最大只能達0.1Mpa，所以存在不能完全含浸至厚板或細微部分的問題。由于上述方法均不是從最初開始邊使熔融的矩陣式樹脂流動邊使之含浸到強化纖維基材中的方法，所以有生成未含浸部分的因素。另外，作為以往的RTM成型方法，也已知有從一條注入管路加壓注入樹脂的方法。例如，當成型制品由多角形形狀(多邊)構成時，樹脂注入從一邊向對向的其他邊注入(如專利文獻3，專利文獻4)。但是，該方法中，雖然樹脂從一邊向對邊邊依次含浸強化纖維基材邊流動，但是如果成型制品變得比較大時，則存在下述問題樹脂流動需要極多的時間，且隨情況的變化，樹脂在流動中到達凝膠化時間而在完全含浸前停止流動。因此，提出了如上述專利文獻3所述的在成型制品的多處設置樹脂注入管路并依次注入的方法，但由于該方法從成型制品的成型區域內注入樹脂，所以對使用芯材且在該芯材兩面配置有強化纖維基材的夾層成型制品而言，無法從成型模兩側注入而不適用。另外，即使不是夾層成型制品，也不適用于兩面模且表面要求高圖案性的成型制品的成型。故上述以往的RTM成型方法難以高效地成型較大型的成型制品。通常，在由較多模構成的RTM成型模中，因成型中需要極多的時間所以存在生產率低的大問題。另一方面，成型模為上下膜的構成時，具有向模面安裝所述強化纖維基材比較容易且安裝時間也短的優點，相反，一般的樹脂注入方法，即在用0.2～1.0Pa的壓力加壓，不特別控制流速注入樹脂的情況下，樹脂以與壓力相應的流速流入模內，在較短的時間內向模內充填樹脂，但強化纖維基材因樹脂流而變得混亂，或流速快且生成不均勻樹脂流，從而容易在成型制品的表面上產生空隙或針孔。特別是，為了縮短成型時間、在短時間內成型大面積的成型制品，以樹脂流出壓力為0.5MPa或0.5MPa以上的高壓(因此為高速)注入樹脂時，由于強化纖維基材(特別是平織物)的編織結構容易混亂，且樹脂高速流入模內，因模內的模腔尺寸不均(尤其是厚度不均)或基材的微小厚度不均或基材之間的相互疊加等所致的部分基材構成不同，使得流動阻力在流動區域內分散，不能保持均勻的樹脂流，所以會產生局部“樹脂流的搶先”等，從而生成較大的空隙。另外還存在下述情況實際上樹脂已流入該基材部分中，但因流速快，例如織物網紋中的氣體沒有排出的時間而滯留，從而在表面生成針孔的缺陷。上述引起基材混亂或空隙、針孔等與圖案性相關的外觀質量降低的以往的成型條件或成型工序中，難以為了縮短成型時間而進行高速注入的同時確保高表面質量。成型制品的型號越大，無論怎樣高速注入樹脂，均易發生上述外觀質量上的缺陷。由于樹脂的流動狀態大大影響上述與圖案性相關的空隙或針孔的產生，所以纖維增強基材的密度即單位面積重量也成為重要因素。也就是說，由于每層纖維增強樹脂的單位面積重量影響樹脂的流動阻力或氣泡的排出難易，因此必須設定滿足于樹脂流動條件的合適的單位面積重量。不僅僅單獨從表面質量方面考慮，還從預成型的操作性或強度利用率等觀點考慮也需要適當地設定該單位面積重量。即，如果單位面積重量過大而基材剛性增強，則導致下述情況強化纖維基材難以沿模面對立體形狀進行賦型或預成型化中需大量的操作時間，此時引發基材混亂，從而FRP成型制品的力學特性下降等。即，為了高效地進行生產，需要具有符合生產條件(成型型號·形狀、成型條件等)的單位面積重量。另外，成型條件中，特別是溫度或樹脂注入壓力對表面質量的影響度較高。當所注入的樹脂本身的溫度、或金屬模中加熱的樹脂溫度較高時，樹脂粘度下降流動性上升，對基材的含浸性良好，但粘度上升率升高時，流動性急劇變差，成型制品較大時存在樹脂流動從中途減速，產生未含浸部分的情況。即使樹脂流入整個區域，或即使在粘度升高的區域不產生未被含浸，也易產生空隙或針孔。另一方面，如果金屬模溫度不均，或成型中發生變化，則模內殘留的極微小氣泡之間相互接觸從而長成發展成為空隙或針孔的大氣泡。另外，壓力適度也很重要。即存在以下情況過高時樹脂流速變快，使基材的編織結構混亂或模腔內體積膨脹生成氣泡；過低時殘留氣泡不能壓縮變小。由于在固化過程中反應性樹脂可產生反應氣體，或已包含在樹脂中的微小氣體(氣泡)隨時間生長變大，從而長成空隙或針孔，所以樹脂含浸進入基材后盡早盡快地固化較好。該反應性樹脂的材料特性對成型收率的影響度非常高，例如根據固化劑的種類不同，反應初期樹脂的反應速度達到最大，經過一段時間，反應速度降低，因此存在著固化所需時間變長的情況。與之相對，也存在著下述情況欲使成型模的溫度上升從而縮短固化時間，預先使初期粘度上升至過大，樹脂注入·流動時粘度過度上升，結果發生凝膠化，成型在中途停止，生成未含浸部分。如上所述，FRP成型(特別是RTM成型)中，如果存在滿足于成型尺寸(面積)的適當的成型條件或材料特性、而在適當條件下不成型，則認為在質量方面，特別是表面質量方面容易產生問題。還提出了下述方法以提高成型制品的表面質量作為目的之一，在RTM成型時預先用上下賦型模挾持，在成型模內配設前，預先賦予強化纖維基材一定程度的形狀，直接將強化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種ＲＴＭ成型方法，所述ＲＴＭ成型方法其特征為將強化纖維基材配置到由多個模構成的成型模的模腔內，閉模后注入樹脂而成型的ＲＴＭ成型方法，其特征為，在所述強化纖維基材的表面方向上假定分割區域，并形成分別向假定的各分割區域導入注入樹脂至該分割區域內部的樹脂導入通路，所述各個分割區域為注入樹脂可在區域內的整個表面內進行擴展并且可以沿基材厚度方向上實質上均勻地含浸的分割區域。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：關戶俊英，巖澤茂郎，仙波龍也，
申請(專利權)人：東麗株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]