[发明专利]成型前体、纤维增强树脂成型体的制造方法及纤维增强树脂成型体

说明书

技术领域

本发明涉及成型前体、利用RTM(树脂传递模塑(Resin Transfer Molding))法使该成型前体含浸基质树脂得到的纤维增强树脂成型体的制造方法、以及纤维增强树脂成型体。本发明的成型前体使由该成型前体和树脂形成的纤维增强树脂成型体的精加工变得容易。

背景技术

纤维增强树脂(FRP)、特别是碳纤维增强树脂(CFRP)，作为轻质且具有高机械特性的复合材料被应用在各种领域中。作为FRP成型体的成型方法之一，已知RTM法，该方法是在成型模的成型腔中配置增强纤维基材，合模后，向该模内注入具有流动性的基质树脂，使其加热固化或冷却固化。在该方法中，根据需要，使模内处于减压状态。

RTM法是有效地表现FRP、特别是CFRP的特征、即轻质且高机械特性、或高效地成型复杂形状的成型体的FRP成型法的最佳方法之一。

但是，作为成型后的后加工之一，已知在除去于得到的成型体的外缘上产生的牢固的毛刺(burr)等不需要的部分时，需要水力喷射加工或NC机械加工等。这使加工工时或工序增加，从而导致成本增加。特别是在CFRP中，存在于在成型体外缘上产生的毛刺中的增强纤维牢固，由于水力喷射加工能力有限或NC机械加工用工具因磨损而导致频繁更换，所以上述除去毛刺的加工工序是希望设法省去的工序之一。

为了省去上述导致成本增加的除去毛刺的操作，以得到尽可能接近成型形状的增强纤维基材的形状(近净成型(Near Net shape))为目的，提出与增强纤维基材的赋形相关的各种方案。

例如，提出了以下方案：在成型模内配置纤维增强基材之前，通过用上下赋型模夹持增强纤维基材，预先赋予使增强纤维基材成型至某种程度的形状(专利文献1)。

还提出了以下方案：在重叠多层的增强纤维基材上赋予热塑性树脂材料，利用赋型模进行加热赋型，由此能够使增强纤维基材更可靠地维持所希望的形状(专利文献2)。

另外，还提出了以下方案：在模中预先配置基准线，在与该基准线相符的增强纤维基材的位置上沿着纺丝进行划线，在成型模中配置增强纤维基材时准确定位(专利文献3)。

专利文献1：特开2003-305719号公报

专利文献2：特开2003-80607号公报

专利文献3：特开2003-127157号公报

发明内容

但是，在上述现有方法中，如果省去水力喷射加工或NC机械加工等，则为了不产生含有增强纤维的毛刺，必须在用树脂进行成型加工前，准备被赋予了比规定的产品形状小一点的形状的增强纤维基材(成型前体)，从而在将增强纤维基材收纳在成型腔中时，增强纤维基材不从腔体中溢出。

例如，如图1所示，当利用RTM法，使用被赋予了比摩托车发动机罩(autobicycle cowl)小一点的形状的增强纤维基材102，成型用于发动机罩等薄板状成型体(厚度：0.5～3mm)的纤维增强树脂成型体101时，如图2所示，在外缘端部E1、E2产生没有纤维增强基材102的树脂富集部分103。当受到冲撞等冲击时，上述发动机罩经常出现由应力集中所致的存在树脂富集部分103的外缘端部E1、E2发生局部缺损的问题。

为了使被增强纤维基材102增强的树脂成型体101直至外缘端部都具有规定强度，必须确保增强纤维基材102到达树脂成型体101的外缘端部E1、E2的边缘。为了使增强纤维基材102到达树脂成型体的外缘，研究了以下方法：如图3所示，在将由增强纤维基材102形成的成型前体100配置在成型下模FM中之前，使用赋型模使其精确地符合预定形状。但是，由用作增强纤维基材102的增强纤维构成的织物的孔发生错位，尺寸变化很大，因此难以得到所要求的尺寸精度(例如，±2mm左右)。另外，虽然可以在将织物放置在下模内的状态下，用剪刀等剪掉织物的端部精确地进行调整，但不仅明显延长操作时间，而且产生由于操作者的熟练程度不同而导致质量存在差别的问题。

本发明的课题涉及目前RTM法存在的问题、即纤维增强树脂成型体的外缘端部E1、E2，提供一种成型前体、使用该成型前体利用RTM法制造纤维增强树脂成型体的方法、以及纤维增强树脂成型体，所述成型前体是为了消除由用于除去成型后的毛刺的水力喷射加工或NC机械加工等引起的成本增加因素或存在增强纤维102a没有到达的树脂富集部分103所致的强度下降因素而改进得到的。

用于解决上述课题的本发明的成型前体、利用RTM法的纤维增强树脂成型体制造方法、以及纤维增强树脂成型体的各种方案，如以下(1)～(29)所示。