CN107548341B - 纤维增强塑料成型体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纤维增强塑料成型体的制造方法，其在利用成型用模具成型具有中空部的成型品时，能够不使用加压气体、加压流体而提高型芯的内压，使型芯的外周表面积发生变形。将包含由多个刚性粒子构成的粒子群(4a)和核心块(100)的粒子类群容纳于可挠性袋体(4b)，形成型芯(4)。在包含树脂和纤维的预浸料(3)的内部配置前述型芯(4)，将包含前述型芯(4)的前述预浸料(3)配置于成型用模具(15)的内部，进行加压成型。

Description

纤维增强塑料成型体的制造方法

技术领域

本发明涉及对使树脂含浸于纤维而成的预浸料使用型芯来进行加热加压，制造具有封闭截面的纤维增强塑料(FRP；Fiber Reinforced Plastics)制的中空成型体的制造方法。

背景技术

作为具有封闭截面的纤维增强塑料的成型体被广泛用于从航空机的机身、机翼那样的大型成型体到自行车的车架、网球拍、钓竿、高尔夫球杆等小型成型体。此外，作为具有开放截面的纤维增强塑料的成型体被广泛用于安全帽等。

作为用于形成封闭截面的成型体的型芯，正在使用的是将粉粒体用包装膜包裹，进行真空袋包装并形成为预定形状的型芯；将多个粒子群容纳于可挠性袋体，制成可变形为所期望形状的型芯；此外还有通过吹塑成型形成的型芯等。作为将经真空袋包装的粉粒体形成为所期望形状的型芯，公开于例如日本特开平2-238912号公报(专利文献1)中，此外，例如日本特开2012-187730号公报(专利文献2)中公开了将多个粒子群容纳于可挠性袋体并制成可变形为所期望形状的型芯。

以专利文献1中记载的发明作为本发明的以往例1，使用图5和图6进行说明。图5示出利用成型用模具30制造具有作为封闭截面的一种的中空部的成型品的初始阶段。如该图所示，将进行预加热而处于熔融状态的片状的下部纤维增强热塑性树脂材(下部FRTP)34载置于成型用模具30的下模31上。由于下部FRTP 34处于熔融状态，因此该下部FRTP 34因自重而下垂，成为沉入至下模31的凹部的状态。

用包装材33b包入粉粒体33a并通过真空袋包装而固态化为预定形状而成的型芯33被载置于下部FRTP 34的凹部。在载置了型芯33的下部FRTP 34的上部，载置有经加热而处于熔融状态的新的片状的上部FRTP 35。在该状态下，型芯33的周围成为被下部FRTP 34和上部FRTP 35包围的状态。

从该状态开始，使成型用模具30的上模32下降而加压，在与下模31之间将下部FRTP 34与上部FRTP 35一体化，从而在将型芯33容纳于内部的状态下，将下部FRTP 34和上部FRTP 35一体成型，得到半成型品。为了将型芯33从所制得的半成型品排出，在半成型品上开出小孔。若在半成型品上开孔，则空气进入被真空袋包装的型芯33的粉粒体33a间，粉粒体33a间的捆束变松。

并且，通过半成型品上形成的孔，将构成型芯33的粉粒体33a排出至半成型品之外，完成成型品。此时，如果用对于成型品的剥离性好的材料构成对粉粒体33a进行真空袋包装的包装材33b，则包装材33b也能通过孔而从成型品取出。

接下来，以专利文献2中记载的发明作为本发明的以往例2，使用图7进行说明。图7示出使用了以往的型芯的、成型具有中空状的异形截面的成型品时的状态。根据该以往例2，使用将由多个粒子构成的粒子群4a用具有延伸性的包装膜4b包装而成的型芯4。在使上模2下降而在与下模1之间对预浸料3进行加压而压缩成型时，使模具间隔保持装置20工作，利用左右一对按压构件21a、21a阻止上模2向上方移动。同时，使设置于下模1的活塞杆5a突出至空腔内，按压型芯4的一部分。通过用活塞杆5a按压型芯4，从而一边使型芯4的粒子群4a流动，一边提高型芯4的内压而使其变形，消除位于型芯4与预浸料3之间的空隙。所得的成型品中内部没有孔隙，可得到高品质的成型品。而且，提高型芯4的内压时，具备防止上模2向远离下模1的方向移动的模具间隔保持装置20。

模具间隔保持装置20具有在上模2的左右侧面上端部(图7的左右上端肩部)形成的下倾斜面2a、2a，以及以面接触状态与该下倾斜面2a、2a滑动接触的楔形面21b、21b，并且具备在与上模2的移动方向(上下方向)正交的方向(水平方向)上自由滑动的左右一对按压构件21a、21a，以及使该按压构件21a、21a在水平方向上移动而在相互接近和远离的方向上进行驱动的未图示的驱动部。左右一对按压构件21a、21a的相向的楔形面21b、21b的形状如图7所示，设为相对的楔形面21b、21b间的间隔朝下方扩张的形状。

这里，作为以往例2所使用的用于保持型芯4形态的包装膜4b，可以使用尼龙制的膜、聚乙烯制的膜、氟树脂膜、有机硅等。作为具有刚性的粒子而适宜的材料，尤其可列举氧化锆、石英，它们可得到导热率低且弯曲弹性模量高的粒体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2-238912号公报

专利文献2：日本特开2012-187730号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据上述专利文献1提出的具有中空部的成型品的成型方法，如上述那样，在将型芯33夹持于下部FRTP 34和上部FRTP 35之间的状态下使上模32下降，在上模32与下模31之间对下部FRTP 34和上部FRTP 35加压。此时，在沉入至下模31的凹部而形成的下部FRTP 34的凹部载置型芯33的时刻、以及从型芯33上方覆盖上部FRTP 35的时刻，例如如图5所示，在下模31的凹部中的角落部与下部FRTP 34之间、型芯33与下部FRTP 34和上部FRTP 35之间产生空隙。

如果在残留有该空隙的状态下通过上模32和下模31进行加热加压，则无法利用型芯33从内侧充分支撑下部FRTP 34和上部FRTP 35，特别是在沿着与上模32移动的上下方向相同的方向而成型的下部FRTP 34的部位即竖长部位中发生厚度的变化，进一步，下部FRTP34的外周面形状不会形成为沿着下模31凹部的角落部形状的形状。此外，在外表面发生褶皱，成型为沿上下方向压弯的形状。或者，在竖长部位的长度尺寸被压缩为比规定的长度尺寸短的长度尺寸的状态下成型，制品的尺寸精度下降。

特别是，当下部FRTP 34和上部FRTP 35由使用了长纤维的长纤维增强树脂材料构成时，如果在型芯33与下部FRTP 34和上部FRTP 35之间、上模32和下模31与下部FRTP 34和上部FRTP 35之间存在空隙的状态下加压成型，则例如如图6所示，长纤维的纤维取向混乱而发生弯折，导致作为纤维增强塑料的强度下降，成型品的外观恶化。

使用示意性示出了以往例1的构成的图6，进一步进行说明。图6中，以符号37表示上述的竖长部位。并且，示出了将内部配置了型芯33的环状预浸料36容纳于在下模31形成的凹部内，使上模32朝着下模31下降的状态。

如图6所示，通过在上模32与下模31之间夹持预浸料36并进行加热加压，能够制造半成型品。并且，在所制得的半成型品上开孔，将构成型芯33的粒体从半成型品上所开的孔向外排出，从而完成中空状的成型品。

但是，在容纳于下模31的预浸料36中形成的凹部内载置型芯33时，在对半成型品赋形为具有角部的形状的情况等中，大多会在型芯33的外表面与预浸料36的内周面之间产生空隙。特别是，为了将预浸料36顺畅地投入成型用模具30，在成型用模具30与预浸料36之间空出某种程度的间隔，在成型面的角落部与预浸料36之间同样也容易产生空隙。

并且，使上模32朝着下模31下降而对预浸料36进行加压时，由于该空隙的影响，在预浸料36的竖长部位37产生褶皱、弯曲，或者预浸料36的外表面侧的角部不会形成所期望的直角形状，而成为未填充状态。

特别地，如果构成型芯33的粉粒体的使用量少，则预浸料36与型芯33之间形成空隙，在预浸料36的竖长部位37产生弯曲。并且，如图6所示，竖长部位37的一部分变形为向型芯33侧弯曲的形状。而且，在构成型芯33的粉粒体的流动性低的情况下，变形的影响变得显著。

并且，如图6所示，即使竖长部位37的一部分未变形为向型芯33侧弯曲的形状，竖长部位37的长度尺寸也压缩为比规定的长度尺寸短的长度尺寸。

专利文献1的发明中，为了避免产生不良品，需要提高预浸料36的预成型体精度，或者将型芯33的形状形成为所期望的形状，以使得在预浸料36与型芯33之间不形成空隙。但是，正确测定构成型芯33的粉粒体的使用量来进行构成，形状也形成为所期望的形状，从而使预浸料36与型芯33密合，并进一步使预浸料36的外形形状沿着成型用模具30的内表面形状，这对于没有完全固定的粉粒体、固化或未固化的预浸料而言，由于形状不稳定，因此需要花费大量工夫且需要很长的时间。

另一方面，近年来，特别是对于通过上述以往例2成型的成型品等，强烈要求成型品的大型化和轻量化。该成型品的大型化与成型用模具的大型化有关，此外为了实现成型品的轻量化，需要如上述那样使中空部扩大。为了实现该中空部的扩大化，必然不得不使上述型芯大型化，也必须大幅增加填充于具有延伸性的包装膜中的粒子量。对于构成型芯4的粒体，可使用氧化铝、氧化锆等陶瓷、玻璃、硬质耐热树脂、金属、铸造砂、石英等粒体物，但是如果它们的粒子量增加，则不仅体积必然增加而且重量也增加，无法像以往那样以人力处理型芯，必须依赖于机械化。因此，该机械化所需的设计费、制作费、维护费用等增加。

本发明是立足于这样的状况而开发的，目的在于提供一种纤维增强塑料成型体的制造方法，其在利用成型用模具进行具有封闭截面的成型品的成型时，能够均匀地提高预浸料和型芯间的压力，而且即使对型芯施加压力，此外即使在使用了通常的成型用模具的情况下，也能防止构成型芯的介质的一部分从成型用模具漏出，在具有封闭截面的成型品的大型化时也能高效且经济地实施。

解决课题的方法

本发明的纤维增强塑料成型体的制造方法的主要构成为如下的纤维增强塑料成型体的制造方法，包括：

将包含刚性粒子和核心块的粒子类群容纳于可延伸的可挠性袋体，形成型芯；

在包含树脂和纤维的预浸料的内部配置前述型芯；以及

将包含前述型芯的前述预浸料配置于成型用模具内部，进行压缩成型。

这里，上述构成中，在型芯的内部包含上述核心块是最重要的特征部之一，并且核心块优选具有弯折性，通过该核心块的存在，能够使成型品大型化、形状自由度提高和轻量化。

需要说明的是，本发明所说的核心块是指，具有比上述刚性粒子大的外廓体积并且密度低、与上述刚性粒子一起在可挠性袋体内部流动的构件。

发明效果

本发明中，将包含刚性粒子和核心块的粒子类群容纳于可延伸的可挠性袋体，形成型芯。而且，在利用成型用模具进行压缩成型时，隔着预浸料或不隔着预浸料来按压型芯的一部分外表面，从而在型芯的外表面形成凹陷，强制提高基于型芯的内压。并且，通过提高基于型芯的内压，从而在构成型芯的粒子间产生滑动，在使型芯的外表面展开的同时变形为延伸状态。

在构成型芯的粒子类群中，并用了刚性粒子和核心块，如果按压型芯的外表面的一部分而在外表面形成凹陷来提高型芯的内压，则在核心块的外侧，在粒子间发生滑动，刚性粒子移动，型芯内的粒子群的流动性和压力传递性提高。通过按照成型品容积来调整核心块的大小、核心块的个数，能够大幅减少刚性粒子的使用量。此时，为了减少刚性粒子的使用量，优选核心块与粒子群相比为轻量，进一步，如果将核心块设为中空结构，则能够大幅减轻成型时的重量，并且可实现所需的大型化，型芯的处理性也提高。

此外，如果通过用杆类进行按压来撑开型芯的外表面，则即使假设在包入型芯的预浸料与型芯之间形成空隙，也能利用型芯的变形将该空隙填埋并消除。此外，特别是即使在成型用模具的成型面的角落部与预浸料之间形成空隙，也能利用型芯的变形而使预浸料向填埋该空隙的方向移动，能够使角落部的空隙消失。

利用型芯的变形，在预浸料与型芯之间形成的空隙由于基于型芯的高内压而压碎，构成空隙的空气通过预浸料而从成型用模具排放至大气中。空气通过预浸料时所形成的通路在空气通过后被熔融的预浸料自然地堵上。

型芯除了具备容纳于具有延伸性且可挠性优异的袋体中的前述核心块之外，还在内部具备由多个粒子构成的粒子群。因此，即使按压型芯的外表面的一部分，在外表面形成凹陷而使型芯变形，通常，作为型芯内的内部压力也不会像使用了液体、气体时那样在全部的部位成为相同的压力状态。即，即使对粒子群施加压力，也会在其他部位产生比施加了压力的部位处的压力小的压力。并且，如果施加的压力超过某个值，则粒子间会产生滑动。

因此，按压型芯的外表面时，在通过按压而在型芯的外表面形成了凹陷的部位，即使该处的内部压力大幅升高，远离该部位的型芯的外表面侧的部位处的压力升高也比形成了凹陷的部位处的内部压力低。此外，与按压方向正交的方向的压力有难以升高的倾向。

特别是，型芯内的压力的传递性、粒子的流动性受到构成粒子的粒子表面的粗糙度、粒径、粒子的刚性等的影响。如果使用由具有均匀粒径或相同刚性的多个粒子构成的粒子群，则在型芯内，构成粒子群的粒子被最密填充，从而粒子群的流动性受阻，压力的传递性受损。因而，考虑到型芯内的粒径的分布状况、粒子表面的粗糙度的分布状况，从而提高型芯内的粒子群的流动性和压力传递性。然而，由于与按压方向正交的方向的压力存在难以升高的倾向，因此可以使配置于型芯内的核心块具有在与按压方向正交的方向上提高压力的作用。

为此，核心块的形状优选包括在沿着大致按压方向且沿着大致模具内表面的核心块的截面朝着位于该大致按压方向的至少一方的模具内表面缓慢减小的外廓形状，即与前述按压方向正交的周面向外侧弯曲而膨出的形状(包括桶形形状、杯形形状、倒杯形形状、包括圆形在内的竖长椭圆截面形状等)。

这里，例如在截面为矩形的核心块的情况下，当核心块的一面及其相对面被垂直按压时，如果与按压方向大致平行的其他面向外侧弯曲，则能够获得上述作用。此外，在核心块为中空结构的情况下，为了避免因粒子的压力而容易向内侧变形，也设为向与按压方向大致正交的方向膨出的弯曲面形状，进而在按压时，使中空核心块在与按压方向大致正交的方向发生增宽变形，从而能够在与按压方向正交的方向上施加压力。进一步，即使在成型品的形状弯折成中空的L字形状等的情况下，如果核心块被分割、或核心块具有对应于该形状的弯折形状，则在与按压方向大致正交的方向上也能有效地施加压力。

这样一来，即使在远离通过按压而形成了凹陷的部位的型芯内的部位，构成粒子群的粒子间也会发生滑动，型芯变形。通过该变形，能够沿着成型用模具的成型面按压预浸料，能够例如在支撑上述那样的竖长部位的型芯的部位与预浸料之间使压力升高。其结果是，在利用上模和下模加压时，能够防止上述那样的竖长部位弯折、变形。

本发明的成型方法中，将刚性粒子和核心块并用是重要的。

作为刚性粒子，可以使用具有弯曲弹性模量50GPa以上的高刚性的、氧化铝、氧化锆等陶瓷、玻璃、硬质耐热树脂、金属、铸造砂等。特别是，当使用了由陶瓷构成的氧化锆、石英时，这些物质由于导热率低，因此是作为构成型芯的粒子群的粒子的合适材料。

作为核心块，可以与刚性粒子同样地使用陶瓷、玻璃、硬质耐热树脂，就中空结构的核心块而言，铁、铝、铜、钛等金属、包含由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等构成的增强纤维的树脂等可弹性变形的材料成为合适的材料。

如果通过在构成型芯的粒子类群中使用刚性粒子和核心块，从而按压型芯的外表面的一部分，在外表面形成凹陷而提高型芯的内压，则构成粒子群的粒子间发生滑动，刚性粒子移动。利用该情况，通过控制按压力，能够使基于核心块的粒子群的运动朝向所期望的方向，提高型芯内的粒子群的流动性和压力传递性。进一步，通过使中空结构的核心块发生弹性变形，能够进一步积极地施加压力。

而且，如果按照上述的竖长部位处的纵向的长度尺寸成为规定的长度尺寸的方式固定成型用模具的合模位置，则能够通过按压型芯的外表面的一部分而使型芯与预浸料的内表面之间的压力升高。由此，能够避免上述那样的竖长部位处的纵向的长度尺寸被压缩至预定的尺寸以下而变短那样的事态发生，能够将预浸料成型为所期望的厚度。

此外，即使在预浸料的外表面的角部形成例如直角的角部的情况下，也能够使足够量的预浸料移动至成型出角部的成型用模具的角落部，因此能够将预浸料的外表面的角部沿着成型用模具的成型面正确地成型。

如果提高型芯的内压，则粒子群在前后左右方向发生滑动而移动，而容纳粒子群的可挠性袋体由可延伸展开的材质构成。因此，利用可延伸展开的可挠性袋体，能够允许型芯的外形形状随着粒子群的移动而变形。

假设在成型用模具的合模、通过形成凹陷的按压而使型芯的内压升高时，可挠性袋体不具有抵抗前述内压而保持粒子群的强度的情况下，粒子群会破坏可挠性袋体。如果成型用模具的间隙比粒子的直径更小，则只要粒子不破碎，就不会发生粒子从成型用模具漏出。

作为按压型芯的外表面的一部分的构成，可以使用在成型用模具的成型面内自由出入的杆，可以将杆插入成型用模具的内部，按压前述型芯的外周面的一部分。为了使杆在成型用模具的成型面内自由出入，例如可以使用活塞杆作为杆，也可以在多个部位设置按压部。

本发明中，按压型芯的外表面时，可以隔着预浸料或不隔着预浸料而按压型芯的一部分外表面。在大致平面形状部位隔着预浸料进行按压的情况下，在预浸料形成凹部。在凸形状部位隔着预浸料进行按压的情况下，预浸料变得平坦。除了这些作为按压部位的凹部、平坦部、其他按压部位以外，还可以设置将构成型芯的粒体从成型品排出的排出孔。此外，成型品的形状像L字形的管材等那样弯折的情况下，在核心块被分割、或核心块具有弯折性时，可以通过将该管端部的一方进行开口，从而通过开口取出核心块，进而也能够对核心块进行再利用。

此外，在不隔着预浸料而按压型芯的一部分外表面的情况下，可以预先在预浸料的与杆等按压部对应的部位开孔，对型芯直接加压，能够从该成型品的孔位置破坏可挠性袋体，将粒子排出。通过对可挠性袋体进行涂布脱模材料等的脱模处理、或形成双重包装，也能够将粒子所接触的可挠性袋体去除。当前述孔比核心块大的情况下，也能够通过该孔将核心块取出。

附图说明

图1为表示根据本发明的加压成型时的一例的示意图。

图2为表示作为本发明中的型芯的构成构件之一的核心块的不同形状例和结构例的示意图。

图3为示意性表示作为成型品的材料的预浸料和型芯的内部结构的部分截面图。

图4为示意性表示作为成型品的材料的预浸料和型芯的其他内部结构的部分截面图。

图5为示意性表示将以往例1的具有中空部的成型品进行成型时的初始阶段的状态的说明图。

图6为示意性表示同样地将以往例1的具有中空部的成型品进行成型时的加压压缩成型时的状态的说明图。

图7为示意性表示以往例2中加压压缩成型时的状态的说明图。

图8为表示制造具有中空部的成型品的各阶段的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的适宜实施方式，以实施例为中心进行具体说明。需要说明的是，本发明不限于以下叙述的实施例，只要在权利要求记载的范围内，就可以进行各种变形。

实施例

(实施例1)

如图1所示，在室温下将内包有型芯4的预浸料3赋形为与成型用模具15的内周面形状大致相同的形状而得到预成型体，将该预成型体载置于在预先加热了的成型用模具15的下模1中形成的凹部1a内。

预浸料3可以作为在碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等纤维中含浸有未固化的热固性树脂而成的片状预浸料而构成。图示例中，预浸料3的截面形状形成为环状，构成为内部存在型芯4的形状。例如，通过形成为在两张片状的预浸料间包入型芯4，能够像图示例那样构成预浸料3。

并且，通过成型用模具的加热，将成为熔融状态的预浸料3在成型用模具15内加压成型从而使其固化，能够制造具有所期望的形状的纤维增强塑料(FRP)的成型品。代替热固性树脂而含浸热塑性树脂的情况下，将预先加热预浸料3而赋形了的预成型体利用成型用模具加压冷却，能够制造所期望的形状的FRP成型品。进一步，也能够利用代替预浸料而使用未含浸树脂的织物，在合模后注入热固性树脂并固化的RTM(树脂传递成型)法进行制造。

作为含浸于纤维的热固性树脂，可以使用环氧树脂、尿素树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、酚醛树脂等，作为热塑性树脂，可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、氯乙烯树脂、聚酰胺树脂等。

如图1所示，本实施例1中的型芯4将粒子群4a、以及圆截面型且在与长度方向(附图的前后方向)正交的方向上具有弯折性的中空核心块100容纳于可挠性袋体4b而构成。

作为刚性粒子，可以使用具有弯曲弹性模量50GPa以上的高刚性的、氧化铝、氧化锆等陶瓷、玻璃、硬质耐热树脂、金属、铸造砂等。特别是，当使用了由陶瓷构成的氧化锆、石英时，这些物质由于导热率低，因此是作为型芯4的粒子群4a的合适材料。

本发明中使用的刚性粒子的粒径没有特别限定，从预浸料3与成型用模具15和型芯4之间的密合性变得良好的倾向出发，优选设为0.1mm～10mm的范围。更优选为0.5mm～3mm的范围。这里，如图4所示，本发明中使用的刚性粒子更优选包含粒径互不相同的第1粒子群(a)和第2粒子群(b)，前述第1粒子群(a)的直径Da与前述第2粒子群(b)的直径Db之比Da/Db设为1.1以上2.0以下的范围。进一步，相对于可挠性袋体4b中容纳的粒子群的总量，前述第2粒子群(b)的总量的比例特别优选为20～60质量％的范围。

然而，本发明中，作为构成型芯4的必需构成构件之一的核心块100与粒子群4a一起容纳于可延伸展开的可挠性袋体4b中。该核心块100是为了降低随着型芯4的大型化导致型芯4重量增加而配置的。这里，为了实现型芯4的轻量化，优选将核心块100在可挠性袋体4b中所占的体积率设为50％以上。更优选为60％以上。此外，为了得到所期望的形状的成型体，从能够使核心块100与可挠性袋体4b的内表面之间存在足够量的刚性粒子的倾向出发，核心块100在可挠性袋体4b中所占的体积率优选设为90％以下，更优选为80％以下。

图2表示具有多种形状和结构的核心块100。根据本发明人等的实验和试验的结果可知，该核心块100的存在与否以及核心块100的形状和结构会大幅影响纤维增强塑料成型品的品质。如果不使用核心块，则上下作用的压缩应力会达到在水平方向作用的应力的近5倍。

图2表示形状和结构不同的核心块100。图2(a)表示桶形的实心的核心块，图2(b)表示矩形类型的实心的核心块，图2(c)表示矩形类型的中空核心块，图2(d)、图2(f)表示倒杯形的中空核心块，图2(f)表示左右非对称形的中空有底核心块，图2(e)表示竖长椭圆形的中空核心块。图3部分地示出半成型品中预浸料3和型芯4的内部结构。图4部分地示出半成型品中预浸料3和型芯4的其他内部结构。

如果该垂直方向和水平方向的应力之差大，则型芯4内的粒子群4a的上下方向的运动活跃，水平方向的运动变少，由粒子群4a带来的可挠性袋体4b的变形被赋予方向性，例如介由预浸料而被传递至成型用模具的角落部的应力偏于一个方向，例如可挠性袋体的变形朝着纵向变形，在水平方向上的应力不足以将在沿着成型用模具15的纵向的内表面与预浸料3之间形成的空隙填埋，成型结束后该空隙也保持残留的状态，因此优选尽可能消除该应力之差。

关于核心块100的材质，可以与刚性粒子同样地使用陶瓷、玻璃、硬质耐热树脂，就以轻量使压力传递提高的中空结构而言，铁、铝、铜、钛等金属、以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等作为增强纤维的纤维增强树脂等可弹性变形的材料成为合适的材料。

作为用于保持型芯4的形态的可挠性袋体4b，可以使用尼龙制的膜、聚乙烯制的膜、氟树脂膜、硅橡胶、聚丙烯等。

下模1中设有具备活塞杆5a的缸体5，该活塞杆5a在成型用模具15的空腔内插入杆，并对型芯4的外周面的一部分进行按压。需要说明的是，图1中，省略了为了使活塞杆5a滑动而向缸体5的压力室给排工作流体的配管的图示。

首先，通过使上模2和下模1在相互接近的方向上移动，能够完全进行合模，并使载置于下模1的凹部1a内的预浸料3加热固化。该阶段压力不高，在下一阶段使活塞杆5a工作来提高压力，因此作为合模机，只要具备模具的开闭机构即可，不必一定采用高压压力机。

此时，通过使活塞杆5a向成型用模具15空腔内突出，从而对预浸料3内的型芯4的外表面处的一部分部位进行按压。通过该按压，对粒子群4a赋予流动性而使型芯4变形，并且使粒子群4a遍及至成型用模具15的各个角落，使预浸料3与模具内表面之间形成的空隙消除。图1中，容纳于可挠性袋体4b中的粒子大小全部相同，但如图4所示，当混合使用大小不同的粒子时，粒子群4a的流动性提高，型芯4内的粒子群变得容易发生滑动。

特别是为了避免在容易产生空隙的预浸料3内表面的四个角落、沿着沿下模1的凹部(空腔)1a的壁面形成的竖长部位的内表面而成的区域产生弯曲、褶皱、空隙，可以撑开型芯4的外表面、使其与预浸料3的内表面密接，从而能够得到尺寸精度高的成型品。

通过撑开型芯4的外表面，即使在包入型芯4的预浸料3与型芯4之间形成空隙，构成空隙的空气也会因基于型芯4的高内压而压碎，或通过预浸料3而从成型用模具15排放至大气中。空气通过预浸料3时所形成的通路，在空气通过之后被熔融的预浸料3自然地堵上。

此外，在成型用模具15的角部，即使在成型用模具15与预浸料3之间存在空隙时，通过来自撑开了外表面形状的型芯4的按压，预浸料3向空隙侧移动。并且，形成了该空隙的空气能够因高内压而压碎、或从成型用模具15挤出至大气中。

预浸料3向空气被挤出了的空隙的部分移动，形成为沿着成型用模具15的角部形状的形状。由此，将预浸料3加热加压而形成的成型品可得到例如角部形成为直角的高品质的成型品。

该成型期间，对容纳于可挠性袋体4b的内部的上述核心块100从上下施加垂直方向的按压力，但由于将核心块100像已述那样形成为使与垂直方向正交的周面的外廓形状向外侧弯曲而膨出的形状，因此如果为实心则自不必说，即使为中空，其膨出面也不会向内侧收缩变形或沿着垂直方向弯曲，而是会保持原形，因而不仅稳定支持粒子群4a，还能使填埋核心块100周边的粒子群4a向所有方向均等地运动，能够不留空隙地使预浸料3均匀遍及至成型用模具的各个角落，可得到高品质的成型品。

需要说明的是，在实施例的说明中所使用的各图中，为了易于理解可挠性袋体4b，以夸张的状态将可挠性袋体4b的厚度显示得厚。实际上，可挠性袋体4b可以构成为1mm厚以下的薄的膜状。这里，对于成型方管形状的成型品的构成进行了说明，但作为成型品，可以设为具有封闭截面的其他形状。

作为近似封闭截面的形状，有截面形状为C字状的形状等。例如，在形成具有C字状的截面形状的成型品时，可以采用将型芯的一部分与上模2或下模1的成型面直接接触而成的配置构成。并且，通过将不与成型面接触的型芯的周围用预浸料3覆盖，可成型具有C字状的截面形状的成型品。因此，作为本申请发明中的封闭截面，除了方管形状等形状以外，例如C字状的截面形状也包含在本申请发明中的封闭截面中。

如图1所示，通过用活塞杆5a按压型芯4的外表面的一部分，从而在预浸料3的外表面形成凹部6。如果用活塞杆5a按压型芯4的外表面，则作为型芯4内的容积成为如下的状态：在粒子群4a的容积中强制加入了突入的活塞杆5a的容积。作为其结果，能够提高型芯4内的内压。

通过提高型芯4的内压，从而粒子群4a在粒子间发生滑动，向前后左右方向移动。但是，容纳粒子群4a的可挠性袋体4b能够实质上不限制粒子群4a的移动而延伸展开。

如此一来，能够提高型芯4的内压，在构成粒子群4a的粒子间发生滑动，因此能够撑开型芯4的外表面，如图3和图4所示，能够消除型芯4与预浸料3之间空隙。

而且，作为型芯4的外表面形状的撑开，发生在产生空隙那样的、与预浸料3之间的压力低的部位，因此能够在消除空隙的同时将预浸料3的厚度维持为预定的厚度。

如此一来，能够将预浸料3加压成型为具有预定的厚度且具备所期望的外表面形状的形状。

图8表示将结束利用成型用模具15(参照图7)进行的加压成型后的半成型品10a的一部分从成型用模具15取出的状态。在用活塞杆5a进行了按压的预浸料3的部位，形成有凹部6(参照图1).

如果在该凹部6开有用于排出粒子群的孔，则空气从该孔流入构成作为型芯4的构成构件之一的粒子群4a的粒子间，构成粒子群4a的粒子间的结合状态崩溃。并且，能够将结合状态崩溃后的粒子群4a从形成于凹部6的排出用的孔排出至外部。

核心块100如果为能从凹部6取出的大小，则能够与粒子群4a一起取出，如果为不能从凹部6取出的大小，则将成型品10的端部开口而能够取出。如果将容纳有粒子群4a的可挠性袋体4b由对成型品10的剥离性好的材料构成、将可挠性袋体4b构成为双重结构，则也能够将与粒子群4a接触的可挠性袋体4b取出。即使成型品的形状弯折成L字形管等的情况下，如果核心块被分割、或核心块具有弯折性，则同样能够取出。

如此一来，能够在型芯4与预浸料3之间没有空隙的状态下实施对预浸料3的加压成型，因此作为成型品10，能够制造出没有弯曲、褶皱且以所期望的厚度具有所期望的外表面形状的制品。此外，即使在将成型用模具15封闭的状态下型芯4内的内压低的情况下，也能通过从活塞杆5a施加的按压力提高型芯4内的内压，因此作为成型品10，能够制造为以所期望的厚度具有所期望的外表面形状的制品。

更具体地说明本实施例1。如图1所示，制作如下的型芯4，该型芯4是将作为刚性粒子的陶瓷粒子(直径1mm，弯曲弹性模量210GPa)、和作为中空核心块100的圆截面形状且在轴向具有微小段差的螺旋卷的挠性钢管(最外径13.8mm、最内径11mm、纵深20mm、弯曲弹性模量200GPa)用尼龙膜卷绕并容纳而成型芯4。用5层碳纤维增强环氧树脂预浸料3(三菱丽阳公司制，制品名：TR395G100S)卷绕前述型芯4而使其内包，按照与L形状的成型用模具15的内周面形状大致相同的形状，在室温下制成预成型体。在室温下将预成型体载置于在成型用模具15的下模1形成的凹部1a内，将上模2和下模1完全合模，接着用活塞杆5a按压型芯4的外表面的一部分。

在使用由陶瓷粒子和挠性管的核心块100构成的粒子类群作为型芯4的实施例1的制造方法中，粒子群4a的流动性和压力传递性这两者均提高，加热加压成型后从一方的端部将粒子群和挠性管除去，可得到外观良好的L形状管成型品。

符号说明

1：下模；1a：凹部；2：上模；2a：下倾斜面；3：预浸料；4：型芯；4a：粒子群；4b：可挠性袋体(包装膜)；5：缸体；5a：活塞杆；6：凹部；10：成型品；10a：半成型品；15：成型用模具；20：模具间隔保持装置；21a：按压构件；21b：楔形面；30：成型用模具；31：下模；32：上模；33：型芯；33a：粉粒体；33b：包装材；35、34：上下的纤维增强热塑性树脂材(FRTP)；36：预浸料；37：竖长部位；100：核心块。

Claims (11)

1.一种纤维增强塑料成型体的制造方法，包括：

将包含刚性粒子和核心块的粒子类群容纳于可挠性袋体，得到可变形的型芯，

将该型芯配置在包含树脂和纤维的预浸料的内部，

将内置有所述型芯的所述预浸料配置在成型用模具内部，进行压缩成型，以及

在所述压缩成型时按压所述型芯的外表面的一部分，使所述粒子类群流动而使所述型芯变形，

核心块是指，具有比所述刚性粒子大的外廓体积并且密度低、与所述刚性粒子一起在可挠性袋体内部流动的构件。

2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述核心块具有弯折性。

3.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述核心块包含与按压方向正交的周面向外侧弯曲而膨出的形状。

4.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述核心块具有中空形状。

5.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述核心块由可弹性变形的材料构成。

6.根据权利要求2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述核心块为挠性管。

7.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述刚性粒子的弯曲弹性模量为50GPa以上。

8.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述刚性粒子为陶瓷粒子。

9.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，在所述成型用模具的内部插入杆，按压所述型芯的外表面的一部分。

10.根据权利要求9所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，所述杆为活塞杆。

11.根据权利要求9所述的纤维增强塑料成型体的制造方法，压缩成型结束后，将所述刚性粒子通过所述杆的插入位置排出至成型品的外部。

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