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1、(10)申请公布号 CN 103687707 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103687707 A (21)申请号 201280035773.2 (22)申请日 2012.07.11 2011-159882 2011.07.21 JP B29C 39/22(2006.01) B29C 39/10(2006.01) B29C 39/42(2006.01) B29C 43/12(2006.01) B29C 43/34(2006.01) B29C 43/56(2006.01) B29K 105/08(2006.01) B29L 31/30(2006.01) (71)申请人 三菱。
2、重工业株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 服部英敬 渡边晃永 林宣也 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 岳雪兰 (54) 发明名称 纤维强化树脂和轻量化芯的复合材料、 制造 该复合材料的方法以及装置 (57) 摘要 一种复合材料及其制造方法、 制造装置, 在制 造包括纤维强化树脂和与纤维强化树脂邻接的轻 量化芯的复合材料时, 能够不增加复合材料的重 量, 防止树脂流入轻量化芯表面的孔内的同时, 以 高生产率生产高成型精度的复合材料。为了制 造包括轻量化芯和与该轻量化芯的表面的至少 一部分邻接的纤维强化树脂的复合材料, 首先, 执 行步骤 100, 在成型模。
3、具内配置型芯和与该型芯 邻接的纤维基材, 所述型芯的一部分所拥有的形 状和轻量化芯的与纤维强化树脂邻接的部分的形 状实质上相同 ; 执行步骤 110, 向成型模具内注入 树脂材料, 使该树脂材料浸渍纤维基材 ; 执行步 骤 120, 固化树脂材料 ; 执行步骤 130, 从成型模具 取出型芯和包括纤维基材的固化树脂 ; 执行步骤 150, 使包括纤维基材的固化树脂与轻量化芯一体 化。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.01.20 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/067663 2012.07.11 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2。
4、013/011884 JA 2013.01.24 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书10页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103687707 A CN 103687707 A 1/2 页 2 1. 一种制造复合材料的方法, 所述复合材料包括轻量化芯和与所述轻量化芯的表面的 至少一部分邻接的纤维强化树脂, 其特征在于, 所述制造复合材料的方法包括以下步骤 : 在成型模具内配置型芯和与该型芯邻接的纤维基材, 所述型芯的一部分所拥有的形状 和所述轻量化芯的与所述纤维强化树。
5、脂邻接的部分的形状实质上相同 ; 向所述成型模具内注入树脂材料, 使该树脂材料浸渍于所述纤维基材 ; 固化所述树脂材料 ; 使在所述成型模具成型的、 包括所述纤维基材的固化树脂, 与所述型芯分离 ; 使所述轻量化芯与包括所述纤维基材的固化树脂一体化, 形成所述复合材料。 2. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 作为所述树脂材料, 使用链式固化型的树 脂组合物。 3. 根据权利要求 2 所述的方法, 其特征在于, 在所述固化步骤, 通过引起所述链式固化 型的树脂组合物的链式固化反应, 使所述树脂材料固化至能够进行处理的状态。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的方法, 其特。
6、征在于, 在所述固化步骤, 通过热或 者紫外线, 或者通过热和紫外线双方, 固化所述树脂材料。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法, 其特征在于, 所述成型模具是非绝热性的 成型模具。 6. 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的方法, 其特征在于, 在所述复合材料的形成步 骤, 在所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂之间配置粘接剂。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法, 其特征在于, 所述复合材料的形成步骤包 括 : 在配置所述型芯的位置, 且在具有与所述轻量化芯实质上相同的形状的部分的位置, 使 所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂一体化。 8.根据权利要求1至7中任。
7、一项所述的方法, 其特征在于, 所述复合材料的形成步骤包 括 : 在所述成型模具内配置所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂, 使所述轻量化 芯和包括所述纤维基材的固化树脂一体化。 9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法, 其特征在于, 所述复合材料的形成步骤包 括 : 将所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂封入袋中, 加热所述袋, 使所述轻量化 芯和包括所述纤维基材的固化树脂一体化。 10. 根据权利要求 1 至 9 中任一项所述的方法, 其特征在于, 在所述复合材料的形成步 骤, 通过加热到包括所述纤维基材的固化树脂的玻璃化转变温度以上, 进行所述一体化。 11. 一种制造复合材料。
8、的装置, 所述复合材料包括轻量化芯和与所述轻量化芯的表面 的至少一部分邻接的纤维强化树脂, 其特征在于, 所述制造复合材料的装置包括 : 成型模具, 在型腔内配置了纤维基材之后, 注入树脂材料, 使该树脂材料浸渍于所述纤 维基材并固化, 由此形成所述纤维强化树脂 ; 型芯, 该型芯的一部分所拥有的形状和所述轻量化芯的与所述纤维强化树脂邻接的部 分的形状实质上相同。 12. 根据权利要求 11 所述的装置, 其特征在于, 在所述成型模具内, 所述型芯在所述复 合材料的所述轻量化芯的位置配置具有与所述轻量化芯实质上相同的形状的部分。 13. 一种复合材料, 其包括轻量化芯和与所述轻量化芯的表面的至。
9、少一部分邻接的纤 维强化树脂, 其特征在于, 权 利 要 求 书 CN 103687707 A 2 2/2 页 3 所述纤维强化树脂是, 在成型模具内配置型芯和与该型芯邻接的纤维基材, 向所述成 型模具内注入树脂材料, 使该树脂材料浸渍于所述纤维基材, 固化所述树脂材料之后, 与所 述型芯分离的、 包括所述纤维基材的固化树脂, 所述型芯的一部分所拥有的形状和所述轻 量化芯的与所述纤维强化树脂邻接的部分的形状实质上相同 , 所述轻量化芯与包括该纤维基材的固化树脂一体化。 14. 根据权利要求 13 所述的复合材料, 其特征在于, 所述树脂材料是链式固化型的树 脂组合物。 权 利 要 求 书 CN。
10、 103687707 A 3 1/10 页 4 纤维强化树脂和轻量化芯的复合材料、 制造该复合材料的 方法以及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种包括纤维强化树脂和与所述纤维强化树脂邻接的轻量化芯的复 合材料、 制造所述复合材料的方法以及装置。 背景技术 0002 对于用于航空器等的结构部件, 要求强度高的同时重量轻。例如, 在航空器的舵 面、 整流片等二次结构部件, 采用蜂窝夹层板。 蜂窝夹层板是指将纤维强化树脂作为板的表 层, 且为了谋求板的轻量化, 将蜂窝材料作为板的芯层的材料。 0003 在 (日本) 特开2000-167950号公报中, 作为一种制造蜂窝夹层板的方法, 公开有如 。
11、下所述的现有方法 : 通过手工层压 () , 在预浸材料 () 和蜂窝 芯之间使用粘接剂层叠预浸材料和蜂窝芯, 通过真空袋覆盖层叠的预浸材料和蜂窝芯, 在 真空袋的内部空间抽取真空, 使用热压机或高压锅进行加压加热。 0004 此外, 在 (日本) 特开2000-167950号公报中, 作为一种改进了上述现有方法的蜂窝 夹层板制造方法, 公开有 : 在蜂窝芯的两面隔着具有热固化型的粘接功能的密封材料分别 层叠了干织物 () , 以密封材料的固化温度加热密封材料以及干织物, 进行密封材料的一次固化的同时, 干燥干织物, 在干燥过的干织物中浸渍热固化性树脂, 将 这些整体以规定条件加压加热, 使浸。
12、渍在干织物的树脂固化。向预先配置在这样的成型 模具内的纤维基材注入树脂而进行浸渍, 成型纤维强化树脂的方法, 被称为树脂传递模塑 (RTM) 成型法。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献 1 :(日本) 特开 2000-167950 号公报 发明内容 0008 发明要解决的技术问题 0009 为了使结构部件轻量化, 作为轻量化芯, 除了上述的蜂窝材料之外, 使用发泡树脂 体等, 但是在这样的轻量化芯的表面以及内部形成有为了谋求轻量化的许多孔。在 RTM 成 型法中, 在成型包括与轻量化芯的表面邻接的纤维强化树脂的复合材料的情况下, 有必要 防止注入的树脂流入该表面的。
13、孔。 这是因为, 如果树脂流入轻量化芯的孔内, 将会有要成型 复合材料的重量增加, 纤维材料蜿蜒弯曲, 外观不美观以及根据情况强度下降的问题。 0010 于是, 在 (日本) 特开 2000-167950 号公报所述的 RTM 成型法中, 在轻量化芯的两面 设置具有热固化型的粘接性能的密封材料, 在将该密封加热至树脂浸渍温度而进行一次固 化之后, 注入树脂而浸渍于纤维基材, 由此, 通过一次固化的密封材料防止向轻量化芯的孔 内的树脂流入。 但是, 在所述公报的方法中, 利用对复合材料来说原本不需要的密封材料密 封轻量化芯的表面, 因此, 存在复合材料的重量增加相当于密封材料的重量的问题。此外,。
14、 说 明 书 CN 103687707 A 4 2/10 页 5 在轻量化芯和密封材料的粘接性不充分的情况下, 将导致树脂流入轻量化芯的一部分孔, 但是这样的缺陷只能在复合材料制造完毕后的检查中检测出, 存在只能进行废弃处理的问 题。 0011 另一方面, 在使用预浸材料的复合材料的制造方法中, 虽然不易产生像 RTM 成型 法这样的树脂流入轻量化芯表面的孔内的问题, 然而在与轻量化芯粘接的同时固化的预浸 材料的表面会产生微小的凹部, 存在外观不美观以及根据情况强度下降的问题。 此外, 作为 该技术方案的替代方案, 还考虑了固化了预浸材料之后与轻量化芯粘接, 但是存在使已固 化的纤维强化树脂与。
15、轻量化芯很好地配合需要很高的技术的问题。此外, 存在纤维强化树 脂和轻量化芯的粘接力有时变小的问题。 0012 进一步地, 在使用预浸材料的复合材料的制造方法中, 由于预浸材料的固化需要 长时间, 所以存在难以应对高生产率生产的问题。 此外, 除了高压锅的运行成本 (电力、 氮气 等的使用成本) 高之外, 还存在高压锅自身的价格昂贵, 装置的设置占空间, 从而难以在工 厂引进许多高压锅的问题。 0013 因此, 本发明鉴于上述技术问题, 旨在提供一种复合材料的制造方法, 在制造包括 纤维强化树脂和与所述纤维强化树脂邻接的轻量化芯的复合材料时, 能够不增加复合材料 的重量, 防止树脂流入轻量化芯。
16、表面的孔内的同时, 还能够以高生产率生产高成型精度的 复合材料。 此外, 本发明还旨在提供用于这样的制造方法的制造装置、 通过这样的制造方法 制造的复合材料。 0014 解决技术问题的技术方案 0015 为了实现上述目的, 作为一个实施方式, 本发明是, 一种制造复合材料的方法, 所 述复合材料包括轻量化芯和与所述轻量化芯的表面的至少一部分邻接的纤维强化树脂, 所 述制造复合材料的方法包括以下步骤 : 在成型模具内配置型芯和与该型芯邻接的纤维基 材, 所述型芯的一部分所拥有的形状和所述轻量化芯的与所述纤维强化树脂邻接的部分的 形状实质上相同 ; 向所述成型模具内注入树脂材料, 使该树脂材料浸渍。
17、于所述纤维基材 ; 固化所述树脂材料 ; 使在所述成型模具成型的、 包括所述纤维基材的固化树脂, 与所述型芯 分离 ; 使所述轻量化芯与包括所述纤维基材的固化树脂一体化, 形成所述复合材料。 0016 作为所述树脂材料, 优选地, 使用链式固化型的树脂组合物。 此外, 优选地, 在所述 固化步骤, 通过引起所述链式固化型的树脂组合物的链式固化反应, 使所述树脂材料固化 至能够进行处理的状态。 0017 优选地, 在所述固化步骤, 通过热或者紫外线, 或者通过热和紫外线双方, 固化所 述树脂材料。此外, 优选地, 作为所述成型模具, 使用非绝热性的成型模具。 0018 优选地, 在本发明的复合材。
18、料中, 所述轻量化芯和所述纤维强化树脂可以直接邻 接、 也可以经由粘结剂邻接。在经由粘结剂邻接的情况下, 在所述复合材料的形成步骤, 能 够在所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂之间配置粘接剂。 0019 优选地, 在所述复合材料的形成步骤, 在配置所述型芯的位置, 且在具有与所述轻 量化芯实质上相同的形状的部分的位置, 使所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂 一体化。 0020 优选地, 作为所述复合材料的形成步骤, 在所述成型模具内配置所述轻量化芯和 包括所述纤维基材的固化树脂, 使所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂一体化。 说 明 书 CN 103687707 A 5 3/。
19、10 页 6 此外, 优选地, 作为所述复合材料的形成步骤, 将所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化 树脂封入袋中, 加热所述袋, 使所述轻量化芯和包括所述纤维基材的固化树脂一体化。 0021 优选地, 在所述复合材料的形成步骤, 通过加热到包括所述纤维基材的固化树脂 的玻璃化转变温度以上, 进行所述一体化。 0022 作为另外一个实施方式, 本发明是, 一种制造复合材料的装置, 所述复合材料包括 轻量化芯和与所述轻量化芯的表面的至少一部分邻接的纤维强化树脂, 所述制造复合材料 的装置包括 : 成型模具, 在型腔内配置了纤维基材之后, 注入树脂材料, 使该树脂材料浸渍 于所述纤维基材并固化, 。
20、由此形成所述纤维强化树脂 ; 型芯, 该型芯的一部分所拥有的形状 和所述轻量化芯的与所述纤维强化树脂邻接的部分的形状实质上相同。 0023 优选地, 在所述成型模具内, 所述型芯在所述复合材料的所述轻量化芯的位置配 置具有与所述轻量化芯实质上相同的形状的部分。 0024 作为另外一个实施方式, 本发明是, 一种复合材料, 其包括轻量化芯和与所述轻量 化芯的表面的至少一部分邻接的纤维强化树脂, 所述纤维强化树脂是, 在成型模具内配置 型芯和与该型芯邻接的纤维基材, 向所述成型模具内注入树脂材料, 使该树脂材料浸渍于 所述纤维基材, 固化所述树脂材料之后, 从成型体与所述型芯分离的、 包括所述纤维。
21、基材的 固化树脂, 所述型芯的一部分所拥有的形状和所述轻量化芯的与所述纤维强化树脂邻接的 部分的形状实质上相同, 所述成型体包括所述型芯和包括所述纤维基材的固化树脂, 所述 轻量化芯与包括该纤维基材的固化树脂一体化。优选地, 所述树脂材料是链式固化型的树 脂组合物。 0025 发明的效果 0026 这样, 根据本发明, 在用于成型复合材料的成型模具内配置包括一部分所拥有的 形状和轻量化芯的与所述纤维强化树脂邻接的部分的形状实质上相同的型芯, 注入树脂 材料, 使树脂材料浸渍于纤维基材并固化, 成型纤维强化树脂之后, 分离型芯和纤维强化树 脂, 然后, 使轻量化芯与纤维强化树脂一体化而形成复合材。
22、料, 因此, 能够不增加复合材料 的重量, 防止树脂流入轻量化芯表面的孔内的同时, 以高生产率生产高成型精度的复合材 料。 附图说明 0027 图 1 是说明本发明涉及的制造纤维强化树脂和轻量化芯的复合材料的方法的一 个实施方式的流程图。 0028 图 2 是表示在图 1 所示的制造方法中使用的、 本发明涉及的制造纤维强化树脂和 轻量化芯的复合材料的装置的一个实施方式的示意剖视图。 0029 图3是示意地表示图2所示的制造装置的上模和第一型芯的固定方法的一个例子 的放大剖视图。 0030 图4是示意地表示图2所示的制造装置的上模和第一型芯的固定方法的一个例子 的放大剖视图。 0031 图5是示。
23、意地表示图2所示的制造装置的上模和第一型芯的固定方法的一个例子 的放大剖视图。 0032 图 6 是在图 1 所示的制造方法的步骤 130 中, 示意地表示图 2 所示的制造装置的 说 明 书 CN 103687707 A 6 4/10 页 7 使用状态的剖视图。 0033 图 7 是在图 1 所示的制造方法的步骤 140 中, 示意地表示图 2 所示的制造装置的 使用状态的剖视图。 0034 图 8 是在图 1 所示的制造方法的步骤 160 中, 示意地表示图 2 所示的制造装置的 使用状态的剖视图。 0035 图 9 是表示在图 1 所示的制造方法中使用的、 本发明涉及的制造纤维强化树脂和。
24、 轻量化芯的复合材料的装置的其他实施方式的示意剖视图。 0036 图 10 是利用在图 9 所示的制造装置获得的纤维强化树脂, 示意地说明图 1 所示的 制造方法的步骤 160 的剖视图。 0037 图11是表示在图1所示的制造方法中使用的、 本发明涉及的制造纤维强化树脂和 轻量化芯的复合材料的装置的其他实施方式的示意剖视图。 0038 图 12 是利用在图 9 或者图 11 所示的制造装置获得的纤维强化树脂, 示意地说明 图 1 所示的制造方法的步骤 160 的剖视图。 具体实施方式 0039 下面, 参照附图, 对本发明的一个实施方式进行说明。如图 1 所示, 在本实施方式 中, 首先, 。
25、执行在成型模具配置型芯和纤维基材的步骤 100。如图 2 所示, 成型模具 10 包括 上模 11、 下模 12、 框模 13、 第一型芯 18a。通过这些模具, 在其内部形成具有要成型复合材 料的形状的型腔 14。此外, 成型模具 10 包括向该型腔 14 内注入树脂材料的树脂注入配管 15 和用于使型腔 14 内成为真空状态的真空配管 16。在上模 11、 下模 12、 框模 13 的各自之 间, 配置有用于封止合模面的封止材料 17。 0040 第一型芯 18a 与上模 11 邻接, 具有要成型复合材料的成型面。优选地, 第一型芯 18a被固定在上模11, 或者, 与上模11一体化。 作。
26、为在上模11固定第一型芯18a的方法, 例 如, 如图 3 所示, 可以通过螺栓或销 19 将第一型芯 18a 和上模 11 的接合面之间直接连接、 结合。此外, 如图 4 所示, 可以在框模 13 的内侧面的上端设置凹部 32, 在上模 11 的内侧面 设置与该凹部32卡合的突出部11a, 通过螺栓或销19结合第一型芯18a的外边缘和上模的 突出部 11a。进一步地, 第一型芯 18a 可以固定在框模 13。例如, 如图 5 所示, 通过在第一 型芯 18a 的外边缘设置与设在框模 13 的内侧面上端的凹部 32 卡合的突出部 33, 相对框模 13 固定第一型芯 18a。 0041 此外,。
27、 成型模具10包括第二型芯18b, 所述第二型芯18b具有与要成型复合材料的 轻量化芯的与纤维强化树脂邻接的部分实质上相同的形状。该第二型芯 18b 在型腔 14 内 被配置在与要成型复合材料的轻量化芯对应的位置。虽然没有特别地图示, 第二型芯 18b 通过框模 13 的结构、 夹具等被固定在规定的位置。 0042 上模 11、 下模 12、 框模 13 以及第一、 第二型芯 18 可以使用通常作为模具材料而 被使用的材料, 例如, 可以由铝、 铝合金、 铁、 不锈钢、 殷钢 () 等合金钢等的金属制 成, 也可以由纤维强化树脂、 玻璃制成。 此外, 这些模具可以不由上述非绝热性材料, 而是由。
28、 绝热性材料构成。作为绝热性材料, 虽然没有特别的限定, 但是优选地, 热传导率在 0.3W/ (mK) 以下, 进一步优选地, 是 0.2W/(mK) , 最优选地, 是在 0.1W/(mK) 以下的材料。 此外, 作为材料, 优选容积比热小的材料, 例如容积比热在铝以下的材料。此外, 作为材料, 说 明 书 CN 103687707 A 7 5/10 页 8 优选热容量小的材料, 例如热容量在铝以下的材料。 例如, 可以使用表面为耐热性的高分子 膜且内部为发泡体的材料。 0043 然后, 在型腔 14 内, 在要成型复合材料的纤维强化树脂的位置配置纤维基材 21。 作为纤维基材21, 能够。
29、广泛地使用玻璃纤维、 碳纤维、 芳香族聚酰胺纤维 (繊維) 等 纤维强化树脂用的纤维。 根据需要, 可以在纤维基材21安装夹具、 螺母等部件。 可以将用于 在规定的位置固定纤维基材 21 的结构, 设在与纤维基材 21 相接的型芯以及成型模具。例 如, 在图 2 中, 设在第一型芯 18a、 第二型芯 18b、 下模 12、 或者框模 13。 0044 根据需要, 可以在第一以及第二型芯18和纤维基材21之间配置剥离板片 ( ) 31 等脱模材料。或者, 可以在第一以及第二型芯 18 的表面进行脱模处理。或者, 可以由脱模材料构成第一以及第二型芯 18。在与第二型芯 18b 一起将纤维基材 2。
30、1 配置在 成型模具 10 内之后, 合模固定有第一型芯 18a 的上模 11、 下模 12 以及框模 13。合模之后, 根据需要, 通过位于上模 11 以及下模 12 的外侧的热板加压机 (省略图示) 等夹住成型模具 10, 从外侧施加压力。 0045 接着, 如图1所示, 执行向型腔内注入树脂材料的步骤110。 另外根据需要, 在该树 脂注入步骤之前执行对成型模具内进行减压的步骤 102。在该步骤中, 如图 2 所示, 通过真 空配管 16, 利用真空泵 (省略图示) 等对型腔 14 内进行减压。特别是, 优选地, 将型腔 14 内 减压至真空状态。此外, 根据需要, 还可以对成型模具 1。
31、0 加热。在加热的情况下, 加热至浸 渍温度、 干燥温度等规定的温度。 0046 此外, 如图 1 所示, 根据需要, 执行对成型模具内的纤维基材进行干燥的步骤 104。 例如, 干燥能够通过利用位于上模 11 以及下模 12 的外侧的热板加压机 (省略图示) 加热成 型模具 10 而进行。根据需要, 可以将成型模具 10 加热至树脂材料的浸渍温度。需要说明 的是, 在图 1 中表示了在减压步骤 102 之后执行干燥步骤 104 的情况, 但是也可以在干燥步 骤 104 之后执行减压步骤 102。 0047 如图 2 所示, 在树脂注入步骤 110, 经由树脂注入配管 15 从树脂罐 (省略图。
32、示) 等 向型腔 14 内注入树脂材料。根据需要, 可以在注入之前预热树脂材料。树脂材料通过第一 型芯18a、 下模12和纤维基材21之间的树脂流路、 第二型芯18b和纤维基材21之间的树脂 流路, 在成型模具 10 内流动, 填满型腔 14 内。根据需要, 可以在上模 11、 下模 12、 第一以及 第二型芯 18 的各部设置树脂材料流动的树脂流路。 0048 被注入到型腔 14 内的树脂材料浸渍于纤维基材 21。此时, 根据需要, 对树脂罐进 行加压。通过加压树脂罐, 能够促进树脂材料的浸渍。此外, 在以树脂材料填满型腔 14 内 后, 根据需要, 关闭真空配管16, 通过来自树脂注入配管。
33、15的压力加压型腔14内的压力 (图 1 的步骤 112) 。作为加压力, 优选地在三个大气压以上, 更优选地在五个大气压以上, 最优 选地在十个大气压以上。此外, 型腔 14 内的压力上限没有特别的限定, 但是优选地, 在 100 个大气压以下。在树脂材料浸渍于纤维基材 21 之后, 根据需要, 可以通过热板压力机 (省略 图示) 等进一步夹紧成型模具 10。 0049 在树脂注入步骤之后, 执行使注入的树脂材料固化的步骤120。 固化根据所使用的 树脂材料, 通过施加热或者紫外线, 或者热和紫外线双方进行。 热的施加, 例如, 能够通过上 述的热板压力机 (省略图示) 等、 被安装在成型模。
34、具 10 的加热器 (省略图示) 等进行。此外, UV 的照射能够通过 UV 灯 (省略图示) 进行。 说 明 书 CN 103687707 A 8 6/10 页 9 0050 作为树脂材料, 虽然没有特别的限定, 但是优选地使用链式固化型的树脂组合物。 “链式固化型 (連鎖硬化型) 的树脂组合物” 是具有以下特征的树脂 : 通过热或 UV 等能量线 的照射开始固化, 在固化时, 产生固化反应热, 固化反应通过该固化反应热而链式进行, 从 而持续地产生固化反应热, 无论组合物中是否存在能量线遮蔽性物质, 在没有能量线的照 射的情况下, 固化反应通过固化反应的自发热也能够链式进行 ( (日本) 。
35、特开平11-193322号 公报、(日本) 专利第 3950241 号公报、(日本) 专利第 3944217 号公报) 。 0051 作为这样的链式固化型的树脂组合物, 例如, 可以使用在光聚合性低聚物或光聚 合性单体等光聚合性树脂成分中配合有聚合引发剂成分的树脂组合物, 所述聚合引发剂成 分是以光聚合引发剂、 通过光和热两者引发聚合的光热聚合引发剂为组分的包含二组分以 上的聚合引发剂。作为光聚合性树脂成分, 优选阳离子类树脂, 更优选的是环氧树脂, 进一 步优选为脂环式环氧树脂、 缩水甘油醚型环氧树脂、 环氧化聚烯烃树脂。作为光聚合引发 剂, 优选重氮鎓盐、 碘鎓盐、 吡啶鎓盐、 鏻盐、 锍。
36、盐、 铁 - 丙二烯化合物及磺酸酯。作为光热聚 合引发剂, 优选芳基锍盐。优选地, 相对于光聚合性树脂成分 100 重量份, 包含 0.5 6.0 重量份的聚合引发剂成分。优选地, 光热聚合引发剂 / 光聚合引发剂的重量比为 1 4。 0052 另外, 作为链式固化型的树脂组合物, 例如, 可以使用在光聚合性树脂成分中配合 有光聚合引发剂成分和用于使光聚合性树脂成分常温固化或加热固化的固化剂成分的树 脂组合物 ( (日本) 特开 2001-89639 号公报、(日本) 专利第 4108094 号公报、(日本) 专利第 4241721号公报) 。 在该树脂组合物中, 作为光聚合性树脂成分, 优选。
37、分子结构中具有环状醚 结构的环氧树脂。作为光聚合引发剂成分, 优选铁 - 丙二烯系化合物或锍盐。作为固化剂 成分, 优选酸酐。优选地, 相对于 1mol 的光聚合性树脂成分, 以 0.1 1.4mol 的比例配合 固化剂成分。另外, 相对于树脂组合物中的光聚合引发剂成分以外的总重量为 100 重量份 的其他成分, 优选以 0.1 6.0 重量份的比例配合光聚合引发剂成分。 0053 进一步地, 作为链式固化型的树脂组合物, 例如, 可以使用包含分子内具有两个环 己烯氧化物的脂环式环氧化合物和改性双酚 A 型环氧树脂, 在上述两成分的总计为 100 质 量 % 时, 脂环式环氧化合物的含量为 2。
38、5 90 质量 % 的树脂组合物 ; 或者, 使用包含分子内 具有两个环己烯氧化物的脂环式环氧化合物、 改性双酚 A 型环氧树脂和液态双酚型环氧树 脂, 在上述三成分的总计为 100 质量 % 时, 脂环式环氧化合物的含量为 25 90 质量 % 的树 脂组合物 ( (日本) 特开 2011-079989 号公报) 。 0054 通过使用这样的链式固化型的树脂组合物, 通过施加热、 UV 等的能量来引发链式 固化反应, 能够使成型模具 11 内的树脂材料固化。即使型芯 18 是难以对树脂材料整体均 等地施加用于固化的能量的形状, 链式固化反应也能够通过自发热使固化反应链式进行, 因此能够在短时。
39、间完成树脂材料整体的固化。固化时间根据成型对象的大小或板厚、 树脂 的种类等变化, 例如, 在纵向和横向的长度为 1m 厚度为 2mm 左右的一般的 CFRP 的情况下, 从链式固化开始到固化结束为止大概是 1 10 分钟左右。固化可以进行到能够对树脂材 料进行处理的状态。 例如, 只要含有纤维基材的固化的树脂材料在常温下能够维持其形状, 就能够进行处理。链式固化反应结束后, 链式固化型的树脂组合物固化到这样能够进行处 理的状态。 0055 在固化步骤 120 加热的情况下, 虽然温度根据树脂材料的组成和使用的催化剂而 不同, 但是例如优选80250, 其中, 更优选的是110以上, 进一步优。
40、选为150以上。 说 明 书 CN 103687707 A 9 7/10 页 10 此外, 通过在成型模具 10(包括型芯 18) 使用非绝热性材料, 能够容易地进行固化中的树脂 材料的温度控制。 0056 作为树脂材料, 除链式固化型的树脂组合物之外, 还可以使用固化型树脂或热塑 性树脂。 作为固化型树脂, 可以使用例如环氧树脂、 酚醛树脂、 双马来酰亚胺树脂、 聚酰亚胺 树脂、 不饱和聚酯树脂、 苯并噁嗪树脂等。在固化步骤 120 中对固化型树脂进行加热的情况 下, 虽然根据其组成会有所不同, 但是优选在 100 350的范围。作为热塑性树脂, 例如, 可以使用 PPS、 PEEK、 PE。
41、KK、 PEK、 PI、 PEI、 PA 等。 0057 固化步骤 120 中的固化还包括半固化。在本说明书中,“半固化” 是指树脂材料虽 然已经固体化, 却是交联反应没有全部完成的状态的固化, 即, 是进行到能够进行处理的状 态的固化状态。当然, 在该固化步骤 120 中可以使树脂材料完全固化。 0058 在固化步骤120之后, 如图1所示, 执行从成型模具取出型芯和纤维强化树脂的步 骤 130。如图 6 所示, 取下上模 11 以及第一型芯 18a, 打开成型模具 10, 取出通过成型模具 10 成型的包括纤维基材的固化树脂, 即, 取出纤维强化树脂 22 和第二型芯 18b。然后, 分离。
42、 该纤维强化树脂 22 和第二型芯 18b。在纤维强化树脂 22 和第二型芯 18b 之间配置了脱模 部 31 的情况下, 也分离脱模部 31。 0059 在该取出步骤 130 之前, 根据需要, 执行冷却成型模具 10 的步骤 122。例如, 冷却 能够使用水冷机等冷却设备 (省略图示) 。通过冷却成型模具 10, 成型模具 10 的处理、 第二 型芯 18b 以及纤维强化树脂 22 从成型模具 10 的取出能够安全且容易地进行。 0060 在分离纤维强化树脂后, 执行在成型模具配置蜂窝材料和纤维强化树脂的步骤 140。如图 7 所示, 在成型模具 10 内的配置有第二型芯的位置, 配置蜂窝。
43、材料 23, 在配置有 纤维基材的位置, 配置纤维强化树脂22。 所以, 在取出步骤130中, 根据情况, 能够不从下模 12取出纤维强化树脂22, 而在下模22之上配置蜂窝材料23。 需要说明的是, 只要是能够使 要成型复合体的重量轻量化的轻量化芯, 则不限于蜂窝材料 23, 例如, 可以使用 ROHACELL (, 注册商标) 等发泡树脂体。根据需要, 在蜂窝材料 23 与纤维强化树脂 22 之间, 也可以配置膜状的粘接剂 24。作为粘接剂 24, 可以使用环氧树脂系粘接剂等。另外, 作为 粘接剂 24, 可以使用与树脂材料所使用的树脂组合物相同的树脂组合物, 例如, 可以使用上 述链式固。
44、化型的树脂组合物。 0061 在成型模具 10 内配置了蜂窝材料 23 和纤维强化树脂 22 之后, 合模具有第一型芯 18a 的上模 11、 下模 12 以及框模 13。在合模之后, 根据需要, 通过位于上模 11 以及下模 12 的外侧的热板压力机 (省略图示) 等夹住成型模具 10, 从外侧施加压力。 0062 此外, 如图 1 所示, 在配置了蜂窝材料和纤维强化树脂之后, 根据需要, 执行对成 型模具抽取真空的步骤142。 如在减压步骤102所说明的那样, 抽取真空能够通过利用真空 配管 16 使成型模具 10 内减压至真空状态而进行。 0063 然后, 执行使蜂窝材料和纤维强化树脂一。
45、体化的步骤 150。如图 7 所示, 纤维强化 树脂 22 在固化步骤 120 已经被固化, 所以即使与蜂窝材料 23 直接接触而被一体化, 也能够 防止树脂流入蜂窝材料 23 表面的孔内。 0064 一体化例如能够通过位于成型模具 10 的上模 11 以及下模 12 的外侧的热板压力 机 (省略图示) 、 安装在成型模具 10 的加热器 (省略图示) , 加热成型模具 10 而进行。在纤维 强化树脂22处于半固化状态的情况下, 通过加热纤维强化树脂22至完全固化, 粘接蜂窝材 说 明 书 CN 103687707 A 10 8/10 页 11 料 23 和纤维强化树脂 22, 进行一体化。例。
46、如, 在使用粘接剂 24 的情况下, 如果是热固化性 的粘接剂, 则能够通过加热到粘接剂的固化温度以上, 粘接蜂窝材料 23 和纤维强化树脂 22 而进行一体化。此外, 所述加热还可以使半固化状态的纤维强化树脂 22 的后固化和粘接剂 的固化同时进行, 由此能够提高粘接品质, 缩短制造时间。如果粘接剂 24 不是热固化型, 则 不需要特别地加热就能够粘接蜂窝材料 23 和纤维强化树脂 22 而进行一体化。 0065 此外, 通过在一体化步骤 150 加热成型模具 10, 能够进一步提高复合材料 20 的一 体化精度。特别在半固化状态的纤维强化树脂 22 的情况下, 能够提高复合材料 20 的一。
47、体 化精度。优选地, 在一体化步骤 150 中的加热温度在纤维强化树脂 22 的玻璃化转变温度以 上。通过使加热温度在玻璃化转变温度以上, 纤维强化树脂 22 的树脂成分软化, 所以纤维 强化树脂 22 的表面配合蜂窝材料 23 的形状变形, 能够提高复合材料的成型精度。从该角 度考虑, 作为半固化状态的纤维强化树脂22, 优选地使用玻璃化转变温度为80200, 更 优选地, 使用玻璃化转变温度为 80 150的树脂组合物。 0066 接着, 如图1所示, 执行从成型模具取出复合材料的步骤160。 如图8所示, 打开上 模 11 以及第一型芯 18a, 从成型模具 10 取出三层结构的复合材料。
48、 20, 所述三层结构的复合 材料 20 包括蜂窝材料 23 的芯层、 从两侧夹住蜂窝材料 23 的两层纤维强化树脂 22。这样, 复合材料 20 在除了纤维强化树脂 22 和蜂窝材料 23 之外, 根据需要仅具有粘接剂 24, 所以 不增加复合材料的重量。此外, 由于使用了在步骤 100 130 中成型复合材料的成型模具 10, 所以纤维强化树脂 22 尺寸稳定, 容易与蜂窝材料 23 配合, 能够获得高成型精度的复合 材料 20。进一步地, 由于采用了这样的 RTM 成型法, 与使用预浸材料的成型法相比, 能够以 高生产率进行生产。 0067 在图 1 至图 8 所示的本实施方式中, 表示。
49、了制造三层结构的复合材料 20 的情况, 在所述三层结构的复合材料20, 相对蜂窝材料23, 通过两片纤维强化树脂22从两侧夹住所 述蜂窝材料23。 但本发明不限于此。 例如, 根据本发明, 可以制造一片纤维强化树脂与蜂窝 材料的一侧的面邻接的两层结构的复合材料。另外, 也可以制造通过纤维强化树脂覆盖蜂 窝材料的周围整体的多层结构的复合材料。 0068 此外, 在本实施方式中, 表示了使用其整体形状具有与蜂窝材料 23 实质上相同的 形状的第二型芯18b制造复合材料20的情况, 但本发明不限于此, 例如, 可以使用包括具有 与蜂窝材料实质上相同的形状的部分的型芯来制造复合材料。在这种情况下, 在配置了型 芯的位置中, 在具有与蜂窝材料相同形状的部分的位置配置蜂窝材料, 并且, 在型芯的其余 的部分配置中空的部件或实心的部件。 由此, 能够得到具有蜂窝材料、 中空或实心的部件。