[发明专利]RTM成型方法及装置

说明书

本申请是申请日为2005年02月16日、申请号为200580005211.3(国际申请号为PCT/JP2005/002314)、发明名称为“RTM成型方法及装置”的申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及用于成型比较大型的FRP(纤维增强树脂)的RTM(树脂传递成型(Resin Transfer Molding))成型方法和装置，特别涉及能高速成型及提高表面质量的RTM成型方法和装置。 

背景技术

FRP，特别是CFRP(碳纤维增强树脂)作为轻质、且具有高机械性质的复合材料被应用于各个领域。作为FRP成型方法的一种，已知有在模中载置由强化纤维织物的层积材料等构成的强化纤维基材，闭模后，降低模内压力，注入液体树脂，加热使之固化的RTM成型方法。另外也提议，在上述以往的成型中，通过用上下赋型模挟压，在配设在成型模之前预先赋予强化纤维基材一定程度的形状(如专利文献1)。 

在以往的RTM成型方法中，通常从一个注入口加压注入树脂。然后，根据情况设置多个树脂排出口。但是，该方法由于难以较大地设定流动的树脂的量，且只有一个树脂注入口，所以存在大型制品RTM成型困难的问题。即，存在着下述问题：在使树脂流动中，树脂的凝胶化加剧(树脂粘度增加)，树脂无法流入成型制品的整个区域。另外，如果向树脂中加入缓凝剂延长凝胶化时间，则虽消耗时间使树脂流入整个区域，但规定的树脂流动占用时间，从而生产速度、生产量降低。进而，当成型大型制品、特别是比较大的三维立体结构时，如果从一个注入口使树脂流动，则会出现因形状而产生树脂不能流到的区域的现象。即使设置多个树脂排出口控制树脂流动，对能良好成型的复杂结构也存在一定的局限性。 

另一方面，作为从成型体的整个面同时注入树脂的方法，有RFI (树脂膜浸Resin Film Infusion)法。该方法为以在未含浸的强化纤维基材中粘合含浸半固化的树脂薄膜的状态进行加热，经热压机等加压使熔融树脂含浸的方法，但该方法存在难以成型复杂的形状、在强化纤维基材的一部分中容易生成未含浸部分等问题。 

作为在具有一定复杂程度且大型的成型制品中也能含浸的方法，例如有专利文献2中所述的方法等。该方法为使用例如使熔融树脂含浸到海绵材料中的矩阵式树脂载体代替上述RFI法中的树脂薄膜含浸的方法，虽然是一种经改良的方法，但是作为通过便宜且简单的方法加压含浸大型制品的方法，采用在包装材料薄膜覆盖被成型体全体的状态下降低其中压力的方法且加压力最大只能达0.1Mpa，所以存在不能完全含浸至厚板或细微部分的问题。 

由于上述方法均不是从最初开始边使熔融的矩阵式树脂流动边使之含浸到强化纤维基材中的方法，所以有生成未含浸部分的因素。 

另外，作为以往的RTM成型方法，也已知有从一条注入管路加压注入树脂的方法。例如，当成型制品由多角形形状(多边)构成时，树脂注入从一边向对向的其他边注入(如专利文献3，专利文献4)。但是，该方法中，虽然树脂从一边向对边边依次含浸强化纤维基材边流动，但是如果成型制品变得比较大时，则存在下述问题:树脂流动需要极多的时间，且随情况的变化，树脂在流动中到达凝胶化时间而在完全含浸前停止流动。因此，提出了如上述专利文献3所述的在成型制品的多处设置树脂注入管路并依次注入的方法，但由于该方法从成型制品的成型区域内注入树脂，所以对使用芯材且在该芯材两面配置有强化纤维基材的夹层成型制品而言，无法从成型模两侧注入而不适用。另外，即使不是夹层成型制品，也不适用于两面模且表面要求高图案性的成型制品的成型。故上述以往的RTM成型方法难以高效地成型较大型的成型制品。 

通常，在由较多模构成的RTM成型模中，因成型中需要极多的时间所以存在生产率低的大问题。另一方面，成型模为上下膜的构成时，具有向模面安装所述强化纤维基材比较容易且安装时间也短的优点， 相反，一般的树脂注入方法，即在用0.2～1.0Pa的压力加压，不特别控制流速注入树脂的情况下，树脂以与压力相应的流速流入模内，在较短的时间内向模内充填树脂，但强化纤维基材因树脂流而变得混乱，或流速快且生成不均匀树脂流，从而容易在成型制品的表面上产生空隙或针孔。