JP2015513489A - 複合材成形技術 - Google Patents

Abstract

本発明は、１つ以上の特徴（５）を有する部品（１）を成形する方法に関する。少なくとも１個の繊維基材（７）が型（３１、３３）内に配置される。また、これらの型（３１、３３）内には、マトリックス形成材料（２９）も設けられる。このマトリックス形成材料（２９）を溶融させるように熱を加えてマトリックス（９）を形成させ、そして該１つ以上の特徴（５）を一体的に成形する。

Description

本発明は、複合材部品及び複合部品を成形する方法に関する。

繊維基材及びマトリックスを含む成形複合部品を使用することが知られている。繊維性基材は、合成繊維又は天然繊維を含むことができ、マトリックスは、プラスチック材料であることができる。これらの技術は、複合パネルを形成するために開発されている。ブラケット及び支持部材などの追加の器具を複合パネルに結合することができる。この結合プロセスは、複合パネルを成形するときに、予め形成された固定具を型に配置することによって実施でき、又はこれらは、後の工程において所定位置で結合できる。複合材部品の器具への結合は望ましくない。というのは、このものは、一般に、部品が成形される前又は後のいずれかに追加の加工処理工程を付加するからである。

本発明は、少なくとも特定の実施形態では、従来の成形技術に関連する制限を改善又は克服しようとするものである。

本発明の態様は、請求の範囲で規定されるように、複合材部品及び複合材部品の成形方法に関するものである。

さらなる態様では、本発明は、少なくとも1つの特徴を有する部品の成形方法であって：
少なくとも１個の繊維基材を型内に配置し；そして
該型内にマトリックス形成材料を与えること
を含み、
該方法は、該マトリックス形成材料を溶融させるように熱を加えてマトリックスを形成させ、そして該少なくとも１つの特徴を一体的に成形することをさらに含む方法
に関する。

マトリックス形成材料は溶融し、この溶融した材料が型内に流入できる。この溶融材料は各繊維基材に浸透してマトリックスを形成することができる。さらに、溶融した材料は、型内で形成された開口部、凹部又は戻り止めに流入して該少なくとも１つの特徴を一体的に成形することができる。少なくとも１つの一体成形の特徴は、マトリックスと同じ原料から形成される。マトリックス及び少なくとも１つの特徴は、それによって統一される。繊維基材は、型内の該開口部に延在する必要はない。したがって、少なくとも１つの特徴は、マトリックス形成材料から部分的又は実質的に完全に形成できる。

少なくとも１つの特徴は、部品の表面に画定できる。この少なくとも１つの特徴は、突起又は隆起であることができる。少なくとも１つの特徴は、ブラケット、スピゴット、フランジ、リブなどであることができ、部品の表面から外向きに延在する。本発明に係る方法は、一体型の特徴を単一の加工処理サイクルで形成するのを可能にする。得られた複合材部品は、マトリックス形成材料から一体成形された少なくとも１つの特徴を含むことができる。

少なくとも１個の繊維基材は、単一の連続繊維又は複数の繊維を含むことができる。

この方法は、複数の繊維基材を型に配置することを含むことができる。第２繊維基材を型内に配置することができる。繊維基材は、互いに部分的又は完全に重なることができる。繊維基材は、それぞれの複数の繊維を含むことができる。繊維基材中の繊維は互いに整列できるか、又は角度的に互いに補正できる。マトリックス形成材料は、型内において繊維基材間に設けることができる。それによって、この材料は流動性コアを形成することができる。マトリックス形成材料が溶融すると、この溶融材料は、繊維基材を通って外方向に流れることができる。この方法は、型内において繊維基材及びマトリックス形成材料の交互の層を形成させることを含むことができる。

マトリックス形成材料は、型内において少なくとも１個の繊維基材に隣接して配置できる。

少なくとも１個の繊維基材は、１種以上の強化繊維を含むことができる。それにより、溶融材料は、該基材内の繊維間に浸透してマトリックスを形成することができる。繊維は、短繊維又は長繊維であることができる。繊維は、合成繊維、例えばガラス繊維又は炭素繊維であることができるであろう。あるいは、繊維は、例えば、綿、羊毛、亜麻、麻、竹、麻、サイザル、ケナフなどの天然繊維とすることができる。異なる繊維、例えば天然繊維と合成繊維との組み合わせを使用して異なる材料特性を与えることができるであろう。少なくとも１個の繊維基材は、例えば、層に形成される又はマンドレルに巻き付けられる連続繊維を含むことができる。

マトリックス形成材料はプラスチック材料であることができる。例えば、マトリックス形成材料は、熱硬化性又は熱可塑性材料であることができる。マトリックス形成材料は、ポリアミド（ナイロン）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリルなどの重合体であってもよい。また、マトリックス形成材料は、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）などの共重合体であることもできる。マトリックス形成材料は、エポキシ、メラミン、又はシリコーンなどの樹脂や接着剤であることができる。

少なくとも１個の繊維基材中の繊維は、互いに実質的に整列できる。例えば、繊維は、互いに実質的に平行であってもよい。繊維は、スレッド又は糸に形成できる。少なくとも１個の繊維基材は、該スレッド又は糸を織ることによって形成できる。繊維は、スレッド又は糸に紡糸できるであろう。スレッド又はヤーン内の繊維は、例えばラップ紡績糸を使用して互いに実質的に平行に配置できる。

少なくとも１個の繊維基材は、実質的に互いに平行に配置されたスレッド又は糸を含むことができる。少なくとも１個の繊維基材は、例えばストリップの形態に延伸できる。いくつかのストリップを組み合わせて少なくとも１個の繊維基材を形成することができる。

少なくとも１個の繊維基材は、強化繊維からなることができる。あるいは、少なくとも１つの繊維基材は、マトリックス形成繊維をさらに含むことができる。マトリックス形成繊維は、型に導入されたマトリックスを形成する材料と同じ材料又は異なる（相溶性）材料から作製できる。マトリックス形成繊維は、熱を加えたときに溶融できる。加熱すると、マトリックス形成繊維とマトリックス形成材料とは合体することができる。

少なくとも１個の繊維基材は、例えば織布材料から作られた可撓性シートとして与えることができる。あるいは、少なくとも１つの繊維基材は、予備一体化シートとして与えることができる。典型的には、圧力及び熱を加えて予備一体化繊維シートを形成することができる。該予備一体化繊維シート中に繊維を保持するためにマトリックスを設けることができる。該マトリックスは、強化繊維と織り合わされたマトリックス形成繊維によって形成できる。このマトリックスを形成する材料は、熱を加えたときに再溶融でき、それによって型に導入されたマトリックス形成材料を少なくとも１個の繊維基材中の繊維間に浸透させることが可能になる。

少なくとも１個の繊維基材及びマトリックス形成材料は、別々の層として型に導入できる。マトリックス形成材料は、柔軟性又は可塑性の状態で型内に設けることができる。例えば、マトリックス形成材料は、半固体の組成（すなわち、液体と固体との中間の粘度及び剛性を有する）を有することができる。マトリックス形成材料を予備加熱してから、このものを型に導入して所望の特性を与えることができるであろう。マトリックス形成材料を予熱することで、その粘度及び剛性を低下させ、そしてそれを型内に設けるときのその流動特性を改善させることができる。同様に、少なくとも１個の繊維基材を予め加熱できるであろう。

あるいは、マトリックス形成材料は、固体の状態で型内に設けることができる。マトリックス形成材料は、粒状又は粉末状で設けることができるであろう。あるいは、マトリックス形成材料は、少なくとも一つのシート又は層の状態で設けることができる。この層は、繊維基材に隣接して型内に配置できる。マトリックス形成材料は、木材繊維のような充填剤又は増量材料を含むことができる。１個を超える層を、追加の材料を必要とする型の部分に設けることができる。マトリックス形成材料は、これを型内に配置したときに少なくとも１個の繊維基材を支持するための形状に成形できる。

型は、第１及び第２型部を備えることができる。少なくとも１個の繊維基材を所定のサイズに切断した後、型内に配置することができる。あるいは、少なくとも１つの繊維基材を型内で所定のサイズに切断することができる。第１及び第２型部は、少なくとも１個の繊維基材を切断するための剪断縁部を有することができる。

上で概説したように、溶融マトリックス形成材料は、部品上に少なくとも１つの特徴を一体的に形成できる。この少なくとも１つの特徴は、単一の処理加工サイクルでマトリックスの形成と同時に形成できる。開口部及び／又は凹部を第１型部及び／又は第２型部内に形成して１つ以上の特徴を形成させることができる。少なくとも１個のスプルーは、１つ以上の特徴と流体連通できる。このスプルーは、溶融マトリックス形成材料が該方法の間に型を出ることを可能にすることができる。この方法は、マトリックス及び少なくとも１つの特徴を形成するのに十分なマトリックス形成材料を型内に与えることを含むことができる。

この方法は、圧力を加えて型内の材料を圧縮することを含むことができる。圧力を加えると、該型内の溶融マトリックス形成材料の流れを促進することができる。例えば、圧力を加えることで、繊維間及び／又は型に形成された凹部に溶融マトリックス形成材料を押し入れることができる。

本発明に係る方法は、真空成形又は圧縮成形を含めた様々な成形技術で採用できることが分かるであろう。

さらなる態様では、本発明は、部品の成形方法であって、次の工程：
少なくとも１個の繊維基材を型内に配置し、そして
該型内にマトリックス形成材料を与えること
を含み、ここで、該マトリックス形成材料は、少なくとも１個の繊維基材の少なくとも一部と一致して設けられ、
該方法は、該マトリックス形成材料を溶融させるように熱を加えて該少なくとも１個の繊維基材の周囲にマトリックスを形成させることをさらに含む方法に関する。このマトリックスは、繊維基材中の繊維を取り囲む少なくとも１個の繊維基材に浸透できる。

マトリックス形成材料を、固体又は半固体（すなわち、液体と固体との間の中間の粘度及び剛性を有する）のいずれかの状態で型内に設けることができる。マトリックス形成材料は、例えば、その粘度及び剛性を減少させるために加熱できる。マトリックス形成材料は、それを型内に設けるときにその流動特性を改善するために予備加熱できる。

この技術は、突起又は隆起部などの少なくとも１つの必須の特徴を有する部品を成形するのに好適である。これらの特徴は、型に設けられたマトリックス形成材料から形成される。マトリックス形成材料は、該少なくとも１つの基材中の繊維の周囲にマトリックスを形成し、また該少なくとも１つの必須の特徴も形成する。このマトリックスと該少なくとも１つの必須の特徴とが同時に成形される。マトリックス形成材料は、層又はプライとして型に設けることができる。層又はプライは、硬質又は半硬質のものであることができる。少なくとも１個の繊維基材は、硬質又は半硬質の状態であることができる。

さらなる態様では、本発明は、次の構成：
少なくとも１個の繊維基材、及び
マトリックス
を備え、
該部品は、同じ材料から該マトリックスと同時に形成された少なくとも１個の一体成形特徴を備える成形部品に関する。少なくとも１個の一体成形特徴は、マトリックスと同じ原料から形成される。この成形特徴は、マトリックスを形成する材料から実質的に完全に形成できる。マトリックス成及び成形特徴は、統一された一体型構造を有することができる。複合材部品は、ここで説明する方法を用いて形成できる。

少なくとも１個の繊維基材は、１種以上の繊維を含むことができる。成形された特徴は、例えば、ブラケット、スピゴット、フランジ、リッジ又はリブを画定することができる。成形された特徴は、少なくとも１個の繊維基材から離れて延在できる。成形された特徴は、該マトリックス材料から少なくとも実質的に完全に形成できる。成形工程中に、マトリックス材料は型に形成された凹部に流れ込んで成形された特徴を形成する。成形特徴の形成は、マトリックスの形成と同時に生じる。少なくとも１個の繊維基材に設けられた繊維を、成形特徴には延在しないように層に設けかつ配置することができる。部品は、複数の該一体成形特徴を備えることができる。

繊維は、天然繊維及び／又は合成繊維であることができる。

ここで、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して単なる例として説明する
図１は、本発明に係る方法を用いて形成された成形複合材部品の正面斜視図を示す。 図２は、図１に示す複合材部品の背面斜視図を示す。 図３は、図１及び図２に示す複合成形部品の画像である。 図４は、図１及び図２に示す複合成形部品の画像である。 図５Ａは、本発明の方法において使用される繊維基材を形成するために糸の拡大図を示す。 図５Ｂは、本発明の方法において使用される繊維基材を形成するために糸の拡大図を示す。 図６は、複合材部品を成形するためのレイアップ配置の概略図を示す。 図７は、本発明に従って使用できるサンプル不織布材料を示す 図８は、複合材部品を成形するためのレイアップ配置の概略図を示す。 図９は、複合材部品を成形するためのレイアップ配置の概略図を示す。 図１０は、複合材部品を成形するためのレイアップ配置の概略図を示す。 図１１は、複合材部品を成形するためのレイアップ配置の概略図を示す。

本発明に係る部品の成形方法の具体的な実施形態の詳細な説明をここで開示する。開示された実施形態は、本発明の特定の態様を実施することができ、かつ、本発明が具現化できる方法の全ての網羅的なリストを表すものではない方法の単なる例示であると解される。実際に、ここで説明した部品の成形方法は、様々な代替形態で具現化できると解される。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、いくつかの機能は、特定の部品の詳細を示すために誇張され又は最小化され得る。周知の部品、材料又は方法は、本開示を不明瞭にすることを避けるために必ずしも非常に詳細には記載されていない。本明細書に開示される任意の特定の構造及び機能の詳細は、限定と解釈すべきでなく、単に特許請求の範囲の基礎及び当業者が本発明を様々に採用することを教示するための代表的な基礎であると解釈すべきである。

ここでは、本発明に係る複合材部品１の成形方法、特に圧縮成形方法について説明する。図１及び図２は部品１の斜視図を示し、成形部品１の部分を示す画像を図３及び図４に示す。

図１及び図２に示すように、部品１は、自動車のドアの内側に装着するための半構造部材である。部品１は、複数の一体成形特徴（ここでは符号５によって一般的に示される）を有するパネル部３を備える。部品１は、固体マトリックス９に保持された繊維基材７で形成される。図３及び図４に示すように、特徴５は、単一の同時加工処理工程でマトリックス９を形成する材料から一体的に成形される。戻り止め及び凹部はパネル部３に形成できる。本実施の形態では、特徴５は、（４個の）取付ブラケット１１、（２個の）フランジ１３及び（２個の）位置決めスピゴット１５を備える。また、特徴５は、補強リブ、隆起部、ブッシュなどを備えることもできるであろう。

成形品１中の基材３は、それぞれ糸１９から織られた織物１７の２つの層を含む。糸１９は、図５Ａの断面図に示すように、熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、マトリックス形成繊維２３が散在した複数の天然繊維２１（亜麻など）から形成される。天然繊維２１の縦強度を維持するために、糸１９は、図５Ｂに示すように、螺旋状に巻かれた外側繊維２５の内側に天然繊維２１と熱可塑性（例えばポリプロピレン）繊維２３との中央集合体を支持することによりラップ紡績される。従来の方法で糸１９を織って織物１７の各層を形成し、そして異なる織りパターンを使用して基材３に異なる機械的特性を付与することができる。

熱可塑性繊維２３を糸１９に設けて織物１７の層を繊維シート２７（すなわち、繊維を含むシート）に統合することができる。特に、織物１７の層を加熱してポリプロピレン繊維２３を溶融させ、そして天然繊維２１を互いに結合させ、それによってマトリックスを形成させる。圧力を加えることで、織物１７の層を繊維シート２７に形成することを可能にする。繊維シート２７中の天然繊維２１の分布及び並びは実質的に均一である。さらに、繊維シート２７は弾性であるので、容易に取り扱うことができる。

特徴５及びマトリックス９の全部又は一部は、ポリプロピレン及び木質繊維又は随意にパルプなどの充填材料を含む特徴形成材料から形成される。この材料は、例えば、ＴＥＣＮＡＲＯ社（ドイツ国Ｂｕｒｇｗｅｇ５、Ｄ−７４３６０ Ｉｌｓｆｅｌｄ−Ａｕｅｎｓｔｅｉｎ）がＡｒｂｏｆｉｌｌという商品名で供給するものとすることができる。取扱いを容易にするために、本実施形態において特徴形成材料は、連続特徴形成シート２９として供給される。しかし、以下に記載するようにシートは不連続であってもよい。

ここで、本発明の成形方法を図６を参照して説明する。部品１は、それぞれ部品１を画定するための有するプロファイル面を有する第１及び第２協働型部３３、３１を備える圧縮型に形成される。凹部（一般に符号３５で示される）は、特徴５を画定するために第１及び／又は第２型部３３、３１の表面に形成される。

第１及び第２繊維シート２７ａ、２７ｂ及び特徴形成シート２９は、第１及び第２型部３３、３１の間に配置される。特徴形成シート２９を第１及び第２繊維シート２７ａ、２７ｂの間に設けてコアを形成させる。第１及び第２繊維シート２７ａ、２７ｂ及び特徴形成シート２９は、これらを型内に導入する前に適宜予備加熱できる。

第１及び第２型部分３３、３１は、図６において矢印Ａで示すように、第１及び第２繊維シート部２７ａ、２７ｂ及び特徴形成シート２９を圧縮するように一緒にされる。第１及び第２型部３１、３３は、型を閉じたときに必要なサイズに繊維シート２７ａ、２７ｂ及びシート２９を調整する剪断縁部を有する。繊維シート２７ａ、２７ｂの縁部を第１及び第２型部分３３、３１間で保持して、型内において繊維シート部２７ａ、２７ｂを所定位置に保持することができる。第１及び第２繊維シート２７ａ、２７ｂは、第１及び第２型部３３、３１の輪郭に適合して、例えば部品１に戻り止め及び隆起部を形成する。この型を加熱して、特徴形成材料中におけるマトリックス形成材料の粘度を、織物１７における天然繊維２１間に浸透し、かつ、第１及び／又は第２型部３３、３１の凹部３５に流入することができる程度に十分に低下させることができる。本実施形態では、型を１８０〜２００℃に加熱してポリプロピレンを溶融するが、異なる温度範囲が異なる材料に好適である場合がある。第１及び第２型部３３、３１に圧力を加えることにより、型内の溶融ポリプロピレンの流れが促進される。

溶融ポリプロピレンは、織物１７に浸透し、そして第１及び第２型部３３、３１の表面に形成された凹部３５に流入する。それによって、特徴形成材料のポリプロピレンは、単一加工処理工程で特徴５を形成する。特徴形成シート２９に含まれる充填剤材料は、織物１７の繊維の間を通過し、それによって第１及び第２繊維シート２７ａ、２７ｂを通って凹部３５に移動することができる。それによって、型内での溶融ポリプロピレンの流れは、単一処理加工工程で部品１の残りの部分と一体的に特徴５を形成する。特徴形成材料は、繊維基材の繊維をカプセル化するマトリックスの形成を補助するために設けることができることに留意すべきである。同様に、繊維基材中の熱可塑性繊維のいくらかは、成形時に凹部に移動することができるので、特徴を部分的に形成することができる。

第１及び第２型部３３、３１は冷却され、そして成形品１が取り出される。図３及び図４に示すように、取付ブラケット１１及び位置決めスピゴット１５は部品１の残りの部分と一体に形成される。本実施形態では、特徴５は、天然繊維２１の比較的小さな程度の浸透でポリプロピレンから少なくとも実質的に完全に成形される。特徴５をさらに補強するために、追加の天然繊維２１を第１及び第２型部３３、３１の凹部３５の一部又は全部の近いところに設けることができる。

必要に応じて、部品１は、型から取り出された後に余分な材料を除去するように調節できる。例えば、部品１を、第１及び／又は第２型部３３、３１に設けられた１個以上のスプルー（図示せず）を除去するように調節して余分なポリプロピレンを成形方法の間に除去するのを可能にすることができる。別の例では、部品は、フラッシュ（図示せず）を除去するように調節できる。

本実施形態を予備一体化繊維シート２７ａ、２７ｂを参照して説明してきたが、織物１７が予め一体化されていることは必須ではないことが分かるであろう。むしろ、織物１７は、可撓性材料として型内に直接導入できるであろう。このアプローチは、例えば、より大きな取り出しを有する型部に適切な場合がある。同様に、マトリックス形成材料を予備一体化繊維シート２７の形で型に導入することは必須ではない。例えば、マトリックス形成材料を粒状又は粉末状で与えることができる。

部品１上に滑らかな仕上げを提供するために、表面フィルムを第１及び／又は第２型部３３、３１に設けることができる。この表面膜を、例えば、使用中に露出することになる部品１の表面上に設けることができる（Ａ面という）。

上記のように、糸１９を様々なパターンで織って織物１７を形成することができる。例えば、異なる織りパターンを有する織物１７ａ、１７ｂ、１７ｃの３つの異なるサンプルを予備一体化繊維シート２７と共に図７に示す。異なる織りパターンは、成形部品１に異なる機械的性質を与えることができる様々な向きの天然繊維２１を配置する。

また、型内における第１及び第２繊維シート２７ａ、２７ｂの角度方向を補正して成形部品１の機械的特性を変化させることができる。予備一体化繊維シート２７は、織物１７の１を超える層から形成できる。織物１７の層を互いに整列又は角度的に補正することができる。異なるタイプの繊維を織物１７又は異なる繊維シート２７の異なる層に使用することができる。

織物１７を使用するのではなく、整列天然繊維２１及び／又は合成繊維２３からなる長尺テープを使用することができるであろう。このテープを、織物１７と同じで織り、そして適宜予備一体化させることができる。

様々な変更及び修正を、本発明の範囲から逸脱することなく、ここで説明した実施形態に対して行うことができることが分かるであろう。

本発明を、天然繊維２１の均一な分布を有する織物１７を参照して説明してきた。しかし、天然繊維２１の不均一な分布を使用することもできるであろう。織物１７を不均一な分布で織って局所的な補強を与えることができるであろう。実際、三次元織りを使用して向上した材料特性を提供することができた。

マトリックス形成材料は、様々な形態、例えば粉末、顆粒及びシートで設けることができる。さらに、マトリックス形成材料の不均一な分布を型に設けることができる。例えば、追加のマトリックス形成材料を型内の凹部３５の近くに設けて特徴５を形成することができる。

本発明を、圧縮成形技術を参照して説明してきた。圧縮成形技術は、第１型部３３及び第２型部３１を使用する形態であってもよい。上記の説明を考慮して、第２型部３１は部品に圧力を加えて（矢印Ａを介して）第１型部３３に接して成形することができる。したがって、第２型部３１をバッグで置き換え、それによって真空圧縮方法を使用して部品２７ａ、２７ｂ、２９上でかつ第１型部３１にバッグを圧縮する。本発明は、他の成形方法、例えばブロー成形又は真空成形で使用することができることも留意されたい。

本発明を、天然繊維を具体的に参照して説明してきたが、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの合成繊維を使用して実施できることが分かるであろう。実際に、本発明の別の実施形態では、繊維基材２７ａ、２７ｂは、炭素繊維、特にリサイクル炭素繊維を用いて形成される。リサイクル炭素繊維は、他の公知の炭素繊維成形プロセス及び得られた部品の残材から回収できる。リサイクル繊維を梳いて、熱可塑性（マトリックス形成）繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエステル又はポリアミド）と組み合わせて上記のような織物又はテープになる実質的に整列した長繊維を達成する。炭素長繊維は実質的に整列し、かつ、必要に応じて実質的に垂直に織り方に織られるため、得られた部品に、その平面形状で、すなわち部品にわたって優れた強度特性を付与する。

この例では、特徴形成材料２９は、随意に合成繊維も含む。一実施形態では、特徴形成材料は、好ましくは、リサイクル炭素繊維である炭素短繊維を含む。特徴形成材料中の繊維の短い性質は、短繊維が繊維基材の長繊維を通って型部の凹部に流出して特徴を形成することを可能にする。これには、特徴に強度を付与するという利点がある。

合成材料を用いて形成された部品は、外部用途、すなわち、湿気及びガスを受けやすく、かつ、その一方又は両方に対して不浸透性であるべき用途に好適であることができる。例えば、この方法を使用して排気ダクト、翼、自動車のパネルなどを形成することができる。

図８に示すように、本発明のさらなる実施形態では、特徴形成材料２９ａは、凹部３５が存在し、かつ、実際には特徴が形成される型部の領域にわたってのみ設けることができる。これは、繊維基材中のマトリックス形成繊維がマトリックスを形成するために成形時に融着するため可能である。したがって、この実施形態は、この方法によって製造された部品の重量をさらに減少させる。というのは、この特徴は、特徴形成材料からしか形成されないからである。図９を参照すると、第２型部３１は、上記のように、少なくとも１個の凹部３５を備えてもよいことに留意されたい。この例では、特徴形成材料２９ａは、凹部３５にわたって配置される。型が閉じたとき、例えば、第２型部３１が第１型部３３に向かって移動したときに、特徴形成材料２９ａが凹部３５に流入する。好ましくは、特徴形成材料２９ａの容量は、凹部の容量、すなわち実際には形成される特徴と実質的に同等である。

図１０及び図１１を参照すると、本発明に係る方法の別の実施形態では、成形方法は、第１型部３３’が円筒形の型の形をとり、それによって、成形用部品２７ａ’、２７ｂ’及び２９ａ’が該円筒の内部及び外部に配置される（それぞれ、図１０の３３’及び図１１の３３’参照）。部品が円筒の内部に配置される実施形態（図１０）では、マンドレルの形の第２型部３１’を、Ａ方向の力を与えるように円筒を介して引き寄せて、マトリックスの形成と、第１型部３３’の内部表面に配置された凹部３５’への特徴形成材料２９ａ’の流れとを促進させて特徴を形成させる。マンドレルは、第１型部よりも小さい直径を有するように模式的に示されていることに留意すべきである。その直径は、マンドレルの前縁について小さくてもよいが（その引っ張り方向に対して）、力を発揮するためには、マンドレル直径は、成形部品の厚みよりも小さい第１型部の内径に実質的に等しい。成形部品が円筒の外側に配置される実施形態（図１１）では、円筒形バッグなどの形の第２型部３１は、成形部品２７ａ’、２９ａ’及び２７ｂ’並びに第１型部３３’の周囲に又はそれらにわたって配置される。バッグの膨張及びバッグと成形部品との間の空気の除去は、成形部品にＡ方向に圧力を加えて、マトリックスの形成と、第１型部３３’の外側表面上に配置された凹部３５への特徴形成材料２９ａ’の流れとを促進させて特徴を形成させる。前述の実施形態と同様に、図１０及び図１１における特徴形成材料２９ａ’を、型の周囲への連続シートの形で設けることができることに留意すべきである。これらの方法によって製造される部品は、例えば、管状構造が必要であり、かつ、一体成形された特徴が強くしかも軽量である管状構造を付与する排気ダクト等で使用できる。

１ 部品
３ パネル部
５ 特徴
９ 固体マトリックス
１１ 取付ブラケット
１３ フランジ
１５ 位置決めスピゴット
１７ 織物
１９ 糸
２１ 天然繊維
２３ 熱可塑性繊維
２７ 繊維シート
２７ａ 第１繊維シート
２７ｂ 第２繊維シート
２９ 特徴形成シート
３１ 第２型部
３３ 第１型部
３５ 凹部

Claims (30)

1. 少なくとも１つの特徴を有する部品を成形する方法であって、
   型内に少なくとも１個の繊維基材を配置し、ここで、該少なくとも１個の繊維基材は、基材マトリックス形成材料及び複数の繊維を含むものとし、
   該型内に特徴形成材料を与え、ここで、該特徴形成材料は、特徴マトリックス形成材料を含むものとし、そして
   該基材と該特徴マトリックス形成材料とを混合させるように圧力を加えてマトリックスを形成させ、かつ、該少なくとも１つの特徴を一体的に成形させること
   を含む方法。
2. 各繊維基材がシートを形成するように織られた複数の繊維を含み、及び／又は、各繊維基材が単方向テープを形成するように配置された複数の繊維を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記基材マトリックス形成材料が前記特徴マトリックス形成材料と同じ材料である、請求項２に記載の方法。
4. 各繊維基材が予備一体化シート部材として与えられる、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記型内に第２繊維基材を配置し、前記少なくとも１個の繊維基材を少なくとも部分的に重ねる、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記特徴形成材料を前記繊維基材間に設けてコアを形成させる、請求項５に記載の方法。
7. 前記特徴形成材料を少なくとも１つのプライの形で設ける、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記特徴形成材料を固体又は半固体の状態で前記型内に設ける、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記特徴形成材料が重合体及び任意に充填材を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記特徴形成材料が複数の短繊維をさらに含み、ここで、該短繊維は、前記少なくとも１個の繊維基材中の前記複数の繊維よりも短い、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記型が少なくとも１個の凹部を有する第１型部を備え、それによって、少なくとも前記特徴形成材料が、圧力を加えている間に該少なくとも１個の凹部に流入する、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記圧力を第２型部によって加える、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記圧力を真空バッグによって加える、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
14. 前記第２型部が少なくとも１個の凹部を有し、それによって、少なくとも前記特徴形成材料が該少なくとも１個の凹部に流入する、請求項１２に記載の方法。
15. 前記特徴形成材料が、前記少なくとも１個の凹部に流入する前に、前記少なくとも１個の基材を通って流れる、請求項１１又請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１及び第２型部を閉じることによって各繊維基材を所定のサイズに切断することをさらに含む、請求項１２、１４又は１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記圧力を加える前又は前記圧力を加えている間に前記基材及び／又は特徴マトリックス形成繊維を溶融させように熱を加える工程をさらに含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記繊維基材中の前記複数の繊維が天然繊維である、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記繊維基材中の前記複数の繊維が合成繊維である、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
20. 前記特徴形成材料中における前記複数の短繊維のそれぞれが天然繊維である、請求項１０〜１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記特徴形成材料における前記複数の短繊維が合成繊維である、請求項１０〜１９のいずれかに記載の方法。
22. 前記合成繊維が炭素繊維である、請求項１９又は２１に記載の方法。
23. 前記炭素繊維がリサイクル炭素繊維である、請求項２２に記載の方法。
24. 前記圧力を加えることにより、前記特徴形成材料が前記繊維基材を通って流れる、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記特徴形成材料を、前記少なくとも１個の凹部の容量に相当する量で与える、請求項１１〜２４のいずれかに記載の方法。
26. 前記特徴形成材料を、前記少なくとも１個の凹部に隣接して前記型内に配置される材料の別個の部分として与える、請求項１１〜２５のいずれかに記載の方法。
27. 請求項１〜２６のいずれかに記載の方法を使用して形成された成形部品。
28. 成形部品であって、
    少なくとも１個の繊維基材と、
    マトリックスと
    を備え、該部品が、同じ材料から該マトリックスと同時に形成された少なくとも１個の一体成形特徴を備える成形部品。
29. 前記成形特徴が前記マトリックスと同じ材料から少なくとも実質的に完全に形成される、請求項２８に記載の成形部品。
30. 請求項２７、２８又は２９のいずれかに記載の成形部品の特徴を有する成形部品を備える車両。

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