JP2015532900A - 繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、繊維強化されたプラスチック構成部材（１）を製造する方法であって、少なくとも、個々の繊維マット（５）を裁断する方法ステップと、少なくとも２つの工具部分（３１，３２；２１，２２）を有する成形工具（３０；２０）の外又は内において複数の繊維マット（５）を積み重ねて１つの繊維半製品（４）とする方法ステップと、プラスチック構成部材（１）の繊維予備成形体（３）を製造する予備成形プロセスを実施する方法ステップと、プラスチック構成部材（１）の本成形体（２）を製造するＲＴＭプロセスを実施する方法ステップとを含む、繊維強化されたプラスチック構成部材（１）を製造する方法に関する。公知の方法に対し、本発明に係る方法は、第２／第３の方法ステップに関して前に、同時にかつ／又は後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延び、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料（６）を、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット（５）及び／又は繊維半製品（４）に被着かつ／又は供給し、シーリング材材料の被着及び／又は供給を、遅くともＲＴＭプロセスの実施前には、繊維予備成形体（３）の、好ましくは完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域（３ａ）において、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙がシーリング材材料（６）により閉鎖されているように実施することを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の方法ステップを少なくとも含む、繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法に関する。

請求項１１の上位概念部に記載の方法を実施する装置も、本発明の対象である。

繊維強化されたプラスチック構成部材（繊維複合構成部材）、特に炭素繊維強化されたプラスチック構成部材（ＣＦＲＰ構成部材）を製造するために、とりわけレジントランスファーモールディング（Ｒｅｓｉｎ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ−Ｍｏｕｌｄｉｎｇ：ＲＴＭ）法が公知である。この方法を用いた繊維複合構成部材の製造は、産業的な使用においては、以下のように進行する個々のプロセスにて実施される。

第１のプロセスステップ、いわゆる予備成形プロセス又はプリフォームプロセスにおいて、一般に裁断された繊維マット等の多層の織物若しくは編物又は組織体として存在する繊維半製品が変形加工される。その結果、繊維半製品は、既に、製造したい複合構成部材の幾何学形状を概ね有している。繊維半製品の個々の繊維マットは、繊維マット自体の他に一般にバインダも含んでいる。バインダは、接着剤状の特性を有している。バインダは、個々の繊維マット同士の、ひいては予備成形された繊維予備成形体（プリフォーム）の事前固化を引き起こす。これにより、繊維予備成形体は、形状安定的に後続のプロセスに供給可能である。繊維予備成形体は、単にプリフォームとも称呼可能である。

つまり一般に、予備成形プロセスのために、事前に二次加工された繊維マットが、予め規定された繊維層構造に応じて層状に重ねて置かれ、１つの繊維半製品を形成する。複数の繊維マットから形成されるこの繊維半製品は、その後、室温で、又は変形加工温度に加熱されて、予備成形工具又はプリフォーム工具内へと移される。繊維予備成形体への繊維半製品の変形加工は、工具の閉鎖により実施される。最終的に、こうして形成された繊維プリフォームの縁部領域は、さらに裁断（以下、トリミング又はネットシェーピングともいう）、例えばパンチング又は超音波切断により裁断され得る。その結果、繊維プリフォームは、所定の輪郭縁を有する。繊維プリフォームあるいは繊維予備成形体は、最終的に離型され、場合によっては後続のプロセスステップ及び方法ステップの実施のために一時保管される。

一時保管中、既に最初の品質管理が行われてもよい。この場合、目視検査により、特に繊維予備成形体（プリフォーム）の成形バリ及び場合によっては存在する繊維変形、繊維波打ち、褶曲又はこれに類する表面欠陥の判別が可能である。

後続の第２のプロセスステップ、すなわちＲＴＭプロセスにおいて、繊維予備成形体は、ＲＴＭ工具の、クリーニングされ、好ましくは離型処理、すなわち付着防止剤のコーティングが施されたキャビティ内に装填される。一般に２つの部分からなる成形工具は、次にプレスにより閉鎖され、２成分の樹脂系が、成形工具のキャビティ内に射出される。樹脂系は、マトリックス材料として繊維予備成形体の繊維構造を通り抜け、繊維を埋封する。樹脂系の硬化後、こうして得られた繊維強化されたプラスチック構成部材の本成形体は、離型され、場合によっては改めて品質検査され得る。樹脂の射出時に繊維予備成形体の浸潤のために工具を密閉して維持すべく、工具上側部分と工具下側部分との間には、通常、エラストマーシールが存在している。一般に、このために市販されている丸紐シールが使用される。このとき、繊維予備成形体の外郭は、やはり極めて精緻である必要がある。このことは、既述のように、大抵の場合、ＲＴＭプロセス前の予備成形体のトリミングにより達成される。しかし、この場合、さらに、プリフォームとシールとの間に隙間が生じることは、避けられない。この隙間は、一種の「通路」が大抵の場合縁部領域に発生し、この通路を通して樹脂が管理不能に流入し、流動フロントが繊維プリフォーム内で短絡してしまうという不都合な特性につながる。これにより、望ましくない空気封入及び含浸欠陥が発生する恐れがある。加えて、「通路」にも樹脂が充填されねばならず、このことは、大量生産時、樹脂消費量の増大につながり、ひいては特に競争上の欠点となりかねない。

ＲＴＭ法において全自動の大量生産プロセスを実現するために、工具上側部分と工具下側部分との間に配置されるシールが樹脂と接触し、サイクル後、時間をかけてクリーニングされねばならないか、又はそれどころか周期的に交換されねばならないという事実は、取扱い技術上の大きな課題の１つである。

その改良のために、独国特許出願公開第１０２００７０４６７３４号明細書において、開放されたＲＴＭ成形工具内で、ガス不密のシールを、工具内に装填された繊維半製品の縁部領域に被着することが提案されている。このシールは、急速硬化するフレキシブルな接着剤としてか、又はガス透過性の消費型シーリングコード（Ｖｅｒｂｒａｕｃｈｓｄｉｃｈｔｓｃｈｎｕｒ）として形成されていることができる。ＲＴＭ成形工具が閉鎖されると、このとき、接着剤又は消費型シーリングコードは、圧縮され、部分的に繊維半製品内に押し込まれはするものの、これは、成形工具のキャビティ内に存在する空気がほぼ排気されたとき、空気が繊維半製品の下側の層の繊維間隙を通り抜けることができることによって、引き続き成形工具のキャビティの縁部領域と中央領域との間での圧力補償が可能な程度でしかない。

好適なシール方法を求めて、圧潰エッジシールのアプローチも導入された。この場合、繊維予備成形体は、その周囲を取り巻くように延びる外縁において、ＲＴＭ成形工具の成形工具内に設けられた圧潰エッジを介して過圧縮される。独国特許出願公開第１０２００７０４６７３４号明細書において公知の、部分的にのみ繊維材料内に押し込まれるガス不密のシールの場合と同様に、樹脂は、この圧潰箇所において比較的高い流動抵抗を受け、５バール又は１０バールの低い射出圧であれば、圧潰エッジの外に流出することはない。

しかし、公知の形態のシールは、高いプロセス信頼性で機能せず、加えて経験から１０バールまで又は最大２０バールまでの射出圧でしか使用可能でない。それを上回る圧力では、圧潰エッジによっても、独国特許出願公開第１０２００７０４６７３４号明細書において公知のガス不密のシールによっても、シール性は、高信頼性に維持され得ない。例えば圧潰エッジは、繊維半製品の、積み重ねられた繊維マットから形成される布帛積層体を過圧するだけでなく、同時に内部に、圧力がより高いときにはもはや密ではなくなるくさびも形成してしまう。また、独国特許出願公開第１０２００７０４６７３４号明細書において公知のガス不密のシールの場合、繊維半製品の下側の層の、空気透過のために残された繊維間隙は、高圧で射出される又は過圧縮される樹脂のための通路を形成してしまう。

しかし、例えば３５バールから１００バールまで又は１００バールを超える高いキャビティ圧は、今日のいわゆる高圧ＲＴＭ法（英：ＨＰ−ＲＴＭ、ＨＰ＝ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に特有である。高圧ＲＴＭ法は、高反応性の樹脂系の使用による繊維強化構造の繊維の完全な含浸時に可及的迅速な樹脂射出を用いた特に繊維強化されたプラスチック構成部材、例えば高性能繊維複合材料の製造に傾注する。このことから、これまで一般的であったサイクル時間の大幅な短縮が生じる。高反応性の樹脂成分及び硬化剤成分の均質な混合のために、高圧ＲＴＭ装置が使用される。その際、高圧圧縮（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ＲＴＭ法（ＨＰ−ＣＲＴＭ）と高圧射出（Ｉｎｊｅｋｔｉｏｎ）ＲＴＭ法（ＨＰ−ＩＲＴＭ）との区別がある。

ＨＰ−ＣＲＴＭプロセスでは、樹脂が、規定されて（僅かに）開放された、繊維予備成形体を内包する工具型内に射出される。射出工程後、工具型は、閉鎖され、繊維予備成形体は、１００バールまでの液圧プレスの閉鎖力から結果として生じる高い工具内圧に基づいて圧縮（過圧縮）され、同時に含浸もされる。

ＨＰ−ＩＲＴＭ法では、完全に閉鎖された工具型内に既に存在する繊維予備成形体が、例えば３５バールの明らかに高い樹脂射出圧により含浸される。高い射出圧は、含浸期間の時間的な短縮につながる。

両ＨＰ−ＲＴＭ法は：
− ＨＰ−ＣＲＴＭ法及びＨＰ−ＩＲＴＭ法における短い射出時間及び含浸時間；
− 高反応性の樹脂系の使用による短いサイクル時間；
− 比較的に極めて少ない樹脂余剰分にて加工されるため、経済的かつ環境的に効率的な加工プロセス；
− プラスチック成形品、特に軽量構造のためのプラスチック成形品内の最適化された樹脂と繊維の関係構築；
という利点を有している。

本発明の根底にある課題は、特に工具部分間に配置されるシールの樹脂による汚損を高信頼性に回避し、その際に、ＲＴＭ法、特に高圧ＲＴＭ法（ＨＰ−ＲＴＭ）の利点を享受しつつ、同様に経済的であり、かつ自動化された大量生産プロセスにも向いた、従来技術と比較して改善されたシール法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法と、請求項１１の特徴を有する当該方法を実施する装置とにより解決される。個々に又は互いに組み合わされて使用可能な好ましい態様及び形態は、従属請求項の対象である。

本発明に係る、繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法は、公知の方法に対して、方法ステップ１．２及び／又は方法ステップ１．３に関して前に、同時にかつ／又は後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延び、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料を、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット及び／又は繊維半製品に被着かつ／又は供給し、シーリング材材料の被着及び／又は供給を、遅くとも、方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの実施前には、繊維予備成形体の、好ましくは完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域において、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙がシーリング材材料により閉鎖されているように実施することを特徴とする。

好ましくは完全に周囲を取り巻くように延びる、シーリング材材料により閉鎖された縁部領域を有して繊維予備成形体を形成することは、特にＨＰ−ＲＴＭプロセスに特有であるような例えば３５バールの高い射出圧及び／又は例えば１００バール以上の高い工具圧でも、樹脂が、シーリング材材料により閉鎖された繊維気孔及び繊維間隙を介して、繊維予備成形体の、完全に周囲を取り巻く縁部領域を通過し得ないという利点を有している。

これにより、好ましくは初めてＨＰ−ＲＴＭ法のためにも、ＲＴＭ工具において工具上側部分と工具下側部分との間に配置されるシールに樹脂が到達しないことが保証され得る。その結果、シールは、もはや樹脂により汚損されることはなく、時間をかけてクリーニングしたり、この理由から周期的に交換したりする必要はなくなる。

本発明の第１の態様において、シーリング材材料を、繊維マットの、方法ステップ１．１で予定される裁断工程（二次加工）中又は裁断工程後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マットに被着かつ／又は供給してもよい。

本発明の択一的又は累積的な態様において、シーリング材材料を、方法ステップ１．２で予定される繊維マットを積み重ねて繊維半製品とする工程前又は工程中に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マットに被着かつ／又は供給してもよい。

さらに択一的又は累積的に、本発明の別の態様において、シーリング材材料を、方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセスの実施前に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように繊維半製品に被着かつ／又は供給してもよい。

本発明の別の択一的又は累積的な態様において、シーリング材材料を、方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセスの実施後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように繊維予備成形体に被着かつ／又は供給してもよい。

最後に、本発明の別の択一的又は累積的な態様において、シーリング材材料の被着及び／又は供給の前又は後に、繊維マット、繊維半製品及び／又は繊維予備成形体の縁部領域のトリミングをしてもよい。

シーリング材材料として特にシーリングコード（Ｄｉｃｈｔｓｃｈｎｕｒ）、接着剤、エラストマー、例えばシリコーン若しくはポリウレタン、並びに／又は繊維マット、繊維半製品及び／若しくは繊維予備成形体の繊維気孔及び繊維間隙に入り込むために非硬化状態で低粘性の特性を有する材料が実証されている。

個々の繊維マットの固定は、古典的にバインディング材（Ｂｅｂｉｎｄｅｒｕｎｇｓｍｉｔｔｅｌ）により実施してもよい。択一的又は累積的に、繊維マットの唯一の固定を、各繊維マット及び／又は少なくとも隣接する繊維マットに被着かつ／又は供給されるシーリング材材料により達成しても有利である。シーリング材材料は、積層されて繊維半製品を形成する繊維マットを、時として繊維マットの古典的なバインディング工程が省略可能であるように、まとめて保持する。

これに関してのみならず、特に、提供後に急速硬化する天然の又は人工的に促進される特性を有する材料であるシーリング材材料は、実証されている。シーリング材材料は、好ましくは後続の方法ステップ及び／又はプロセスステップにおける、特に方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセス及び／又は方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの前又は間の加工を容易にする。

最終的に、シーリング材材料を切り離しつつプラスチック構成部材の本成形体をトリミングすることにより、プラスチック構成部材の最終成形体を得てもよい。

繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する特に前述の方法を実施する装置も、本発明の対象である。本発明に係る装置は、方法ステップ１．２及び／又は方法ステップ１．３に関して前に、同時にかつ／又は後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延び、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料を、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット及び／又は繊維半製品に被着かつ／又は供給し、遅くとも、方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの実施前には、繊維予備成形体の、完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域において、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙がシーリング材材料により閉鎖されているようにする被着及び／又は供給手段を備えることを特徴とする。

装置の第１の態様において、例えばフラットヘッドノズルとして形成される被着及び／又は供給手段であって、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料がフラットヘッドノズルにより、フラットヘッドノズルが好ましくは圧力をかけてシーリング材材料を単数又は複数の繊維マットの繊維気孔及び繊維間隙に圧送することで被着かつ／又は供給されるように、繊維マット又は繊維半製品に対して所定の間隔を置いて案内されている被着及び／又は供給手段が実証されている。

シーリング材材料が、当初、１つの繊維マットにのみ被着され、かつ／又は部分的にのみ繊維マットの繊維気孔及び繊維間隙内に供給される場合、繊維予備成形体を製造する予備成形工具の少なくとも１つの予備成形工具部分内かつ／又は本成形体を製造する成形工具の少なくとも１つの工具部分内で、繊維マットに被着されるシーリング材材料が工具部分内に横たわることになる高さに、圧潰エッジを形成することが実証されており、圧潰エッジによりシーリング材材料は、成形工具の閉鎖時に、各繊維マットの、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙内に供給可能かつ／又は既に実施された供給後に過圧縮可能である。

例えば信頼性の高い縁部加圧によりサイクル時間を短縮するためにかつ／又はプロセス信頼性を向上させるために、シーリング材材料の自然硬化は、熱作用により促進され得る。好ましくは、このために、繊維予備成形体を製造する予備成形工具に、熱作用を用いてシーリング材材料の硬化を促進する手段、例えばホットプレスが設けられていてもよい。

プラスチック構成部材の繊維予備成形体の製造及びプラスチック構成部材の本成形体の製造は、同一の成形工具内で実施可能である。これに伴う長いプロセスサイクルの欠点に対しては、プロセスエラーの早期の発見が利点として対峙する。

好ましくは個々のプロセスステップあるいは方法ステップが完全に又は部分的に別個の品質検査にかけられる場合、プラスチック構成部材の繊維予備成形体の製造を予備成形工具内で実施し、プラスチック構成部材の本成形体の製造を少なくとも２つの部分からなる本成形工具あるいは成形型内で実施することも実証されている。

本発明は、初めて、繊維マット、繊維半製品及び／又は繊維予備成形体の周囲を取り巻くように延びる縁部領域におけるすべての繊維気孔及び繊維間隙の高信頼性の閉鎖を保証する。それゆえ本発明は、特にいわゆる高圧ＲＴＭ法（ＨＰ−ＲＴＭ）に好適である。

以下に、本発明のこれらの特徴及び利点並びにその他の特徴及び利点について、図示の実施の形態を参照しながら詳説する。ただし、本発明は、図示の実施の形態に限定されるものではない。

繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法を実施する装置の典型的なステーションａ）〜ｈ）を示す概略図である。 フラットヘッドノズルとして形成された被着及び／又は供給手段を示す概略図である。 繊維半製品の少なくともそれぞれの第２の繊維マットへの、余剰分を伴ったシーリング材材料の被着あるいは供給を示す概略図である。 繊維半製品の各繊維マット内へのシーリング材材料の被着あるいは供給を示す概略図であって、繊維予備成形体に変形加工する過程における繊維マット相互の変位を示す図をさらに含む概略図である。 繊維半製品の変形加工により得られる繊維予備成形体の繊維マットの少なくとも２つの層内へのシーリング材材料の被着あるいは供給を示す概略図である。 繊維予備成形体の縁部区分におけるシーリング材材料の付着を示す概略図であって、ＲＴＭプロセスにおける封止動作を示す図を含む概略図ある。 既にトリミングされた繊維予備成形体の切断縁へのシーリング材材料の被着あるいは供給の第１の態様を示す概略図である。 既にトリミングされた繊維予備成形体の切断縁へのシーリング材材料の被着あるいは供給の第２の態様を示す概略図である。 繊維強化されたプラスチック構成部材を製造するＲＴＭ装置、特にＨＰ−ＣＲＴＭ法を実施するＲＴＭ装置における典型的なプロセスステップａ）〜ｄ）を示す概略図である。

好ましい実施の形態の以下の説明において、同一の符号は同一の構成部材を指している。理解を助けるべく、導入説明として、様々な符号及び構成部材が本発明においてどのように解釈されるかについて予め説明する。繊維予備成形体３は、製造の過程において繊維半製品４から形成される。繊維半製品４は、他方、少なくとも２つの繊維マット５からか、又はこれに類する繊維布帛からなっており、これにより繊維マット積層体とも称呼可能である。この場合、繊維予備成形体３は、縁部領域３ａを有している。縁部領域３ａは、裁断されてもよいし、裁断されていてもよい。これにより縁部領域３ａは、繊維予備成形体３の切断縁３ｂとしての外郭あるいは外縁を形成する。繊維半製品４も、縁部領域４ａを有している。完成したプラスチック構成部材１の本成形体２は、主として、本明細書では詳細に説明することを要しない、なおも必要な移送工程又は加工工程の点で様々である。

図１は、繊維強化されたプラスチック構成部材１を製造する方法を実施する装置１０の典型的なステーションａ）〜ｈ）を略示しており、当該方法は、少なくとも以下の方法ステップ、すなわち：裁断ステーション（図１ａ参照）において個々の繊維マット５を裁断する方法ステップ（方法ステップ１．１）と、予備成形装置（図１ｄ参照）の、少なくとも２つの工具部分３１，３２を有する予備成形工具３０あるいは予備成形型の外又は内において、又は特に予備成形工具と本成形工具とが統合されて形成されている場合（図示せず）は、ＲＴＭ装置の、少なくとも２つの工具部分２１，２２を有する成形工具２０あるいは成形型の内において、バインディングあり又はなしにて、（図１ｃ参照）複数の繊維マット５を積み重ねて１つの繊維半製品４とする方法ステップ（方法ステップ１．２）と、予備成形装置（図１ｄ参照）の予備成形工具３０又は成形工具２０内でプラスチック構成部材１の繊維予備成形体３（図１ｄ／ｅ参照）を製造する予備成形プロセスを実施する方法ステップ（方法ステップ１．３）と、ＲＴＭ装置（図１ｆ参照）の成形工具２０内でプラスチック構成部材１の本成形体２を製造するＲＴＭプロセスを実施する方法ステップ（方法ステップ１．４）と、を含んでいる。

本発明に係る装置１０は、方法ステップ１．２及び／又は方法ステップ１．３に関して前に、同時にかつ／又は後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延び、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料６を、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット５及び／又は繊維半製品４に被着かつ／又は供給し、遅くとも、方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの実施前には、繊維予備成形体３の、好ましくは完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域３ａにおいて、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙がシーリング材材料６により閉鎖されているようにする被着及び／又は供給手段１１を備えることを特徴としている。

図２は、例えばフラットヘッドノズル１２として形成される被着及び／又は供給手段１１を示している。フラットヘッドノズル１２が、繊維マット５に対して所定の間隔を置いて、又は特に工具３１，３２又は工具２１，２２の１つの工具内に被着及び／又は供給手段１１が形成されている場合（図示せず）は、繊維半製品４に対して所定の間隔を置いて、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料６がフラットヘッドノズル１２により被着かつ／又は供給されるように案内、特に後者の場合にはフラットヘッドノズル１２が好ましくは圧力をかけてシーリング材材料６を単数又は複数の繊維マット５の繊維気孔及び繊維間隙内に吐出あるいは圧送することで被着かつ／又は供給されるように案内され得ることが看取可能である。

本発明の第１の態様において、シーリング材材料６は、繊維マット５の、方法ステップ１．１で予定される裁断工程（二次加工）中又は裁断工程後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット５に被着かつ／又は供給されてもよい。

本発明の択一的又は累積的な態様において、シーリング材材料６は、方法ステップ１．２で予定される繊維マット５を積み重ねて繊維半製品４とする工程前又は工程中に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット５に被着かつ／又は供給されてもよい。

やはり択一的又は累積的に、本発明の別の態様において、シーリング材材料６は、方法１．３で予定される予備成形プロセスの実施前に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように繊維半製品４に被着かつ／又は供給されてもよい。本発明の別の択一的又は累積的な態様において、シーリング材材料６は、方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセスの実施後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように繊維予備成形体３に被着かつ／又は供給されてもよい。

最後に、本発明の別の択一的又は累積的な態様において、シーリング材材料６の被着及び／又は供給の前又は後に、繊維マット５、繊維半製品４及び／又は繊維予備成形体３の縁部領域３ａのトリミングがなされてもよい。

繊維予備成形体３の縁部領域３ａがまずトリミングされる場合、繊維予備成形体３のトリミングされた縁部３ａ自体は、好ましくはシーリング材材料６により効果的に封止され得る。その結果、シーリング材材料６の事前の被着及び／又は供給は、省略可能である。

繊維予備成形体３の縁部領域３ａにおいて先にシーリング材材料６が被着かつ／又は供給される場合、シーリング材材料６は、十分な硬化後、有利には縁部領域３ａのトリミングを容易にし、かつ／又はシーリング材材料６は、有利にはトリミング中に縁部領域３ａの繊維がほぐれてしまうことを防止する。また、シーリング材材料６は、繊維予備成形体３のさらなる取扱いあるいは移送の過程において、縁の保護及び／又は変形の防止にも役立つ。獲得したいプラスチック構成部材１の重要性及び使用される方法、特にＨＰ法、ＲＴＭ法次第では、個々の、複数のかつ／又はすべての繊維マット５、繊維半製品４並びに／又は繊維予備成形体３及び／若しくはそのトリミングされた縁部領域３ａにおける被着及び／又は供給も、合目的であり得る。その都度被着かつ／又は供給されるシーリング材材料６は、好ましくはその都度、周囲を取り巻くように被着される。しかし、少なくとも部分的に周囲を取り巻くような、つまり断片的なシーリング材材料６の被着及び／又は供給も可能である。好ましくは、これらが相俟って、繊維予備成形体３の、完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域３ａを生じるようになっていることが望ましい。しかし、このことは、もちろん、多数の影響、例えば工具幾何学形状及び／又は製造したいプラスチック成形品１の幾何学形状に左右される。

これにより、特に有利には、遅くとも、方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの実施前に、繊維予備成形体３の、完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域３ａにおいて、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙がシーリング材材料６により、シーリング材材料６が既にやはり完全に周囲を取り巻くように被着又は供給されているか、部分的に周囲を取り巻くように被着又は供給されているかにかかわらず、閉鎖されている。

部分的に周囲を取り巻く被着及び／又は供給は、繊維マット５毎にそれぞれ異なる区分又は周囲を取り巻く縁部間隔にかかわらず、繊維予備成形体３への変形加工中の繊維半製品４の個々のマットの、時として明らかに異なる場合のあるドレープ過程（Ｄｒａｐｉｅｒｗｅｇｅｎ）の予測可能性を好ましくは有している。それでも、再度強調しておくならば、好ましくは、部分的に周囲を取り巻くようにシーリング材材料６を被着又は供給する場合、十分に多くの区分及び／又はそれぞれ異なる縁部間隔を、繊維予備成形体３の完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域３ａの、できる限りすべての繊維気孔及び繊維間隙がシーリング材材料６により最終的に閉鎖、つまり封止されているように、寸法設定しておくことが望ましい。

シーリング材材料６として特にシーリングコード、接着剤、エラストマー、例えばシリコーン若しくはポリウレタン、並びに／又は繊維マット５、繊維半製品４及び／若しくは繊維予備成形体３の繊維気孔及び繊維間隙に入り込むために非硬化状態で低粘性の特性を有する材料が実証されている。

個々の繊維マット５の固定は、古典的にバインディング材により実施してもよい。択一的又は累積的に、繊維マット５の唯一の固定を、各繊維マット５及び／又は少なくとも隣接する繊維マット５に被着かつ／又は供給されるシーリング材材料６により達成しても有利である。シーリング材材料６は、積層されて繊維半製品４を形成する繊維マット５を、時として繊維マット５の古典的なバインディング工程が省略可能であるか、又は前もってバインディングされた繊維マット５が不要であるように、まとめて保持する。

これに関してのみならず、後続の方法ステップ及び／又はプロセスステップにおける、特に方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセス及び／又は方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの前又は間の加工を容易にする目的で、特に提供後に急速硬化する天然の又は人工的に促進される特性を有するシーリング材材料６が、実証されている。

図３及び図４は、繊維マット５の裁断前、裁断中若しくは裁断後の、又は繊維マット５を積み重ねて繊維半製品４とする際の、個々の繊維マット５へのシーリング材材料６の被着あるいは供給のそれぞれ異なる態様を示している。

図３は、繊維半製品４の少なくとも１つの第２の繊維マット５それぞれに対する、余剰分を伴ったシーリング材材料６の被着あるいは供給を示している。封止されるマット５上にあるシーリング材材料６の余剰分は、圧縮された状態で、処理されない繊維マット５の封止を担う。圧縮は、例えば縁部加圧、特に繊維予備成形体３を製造する予備成形工具３０に設けられた、熱作用を用いてシーリング材材料６の硬化を促進する手段３３、例えばホットプレスビード（図１ｄ参照）、及び／又は本成形体２を製造する成形工具２０（図９参照）内で、繊維マット５に被着されたシーリング材材料６が工具部分２１，２２；３１，３２内に横たわることになる高さに形成される圧潰エッジ４０を用いた縁部加圧により促進又は実施可能である。

図４は、繊維半製品４の各繊維マット５内へのシーリング材材料６の被着あるいは供給を示している。図４ａにおいて変形加工前の繊維半製品４において示してあるように、シーリング材材料６の被着あるいは供給は、繊維マット５毎に場合によってはずらされて、変形加工後にその際に場合によっては生じる繊維マット５相互の層変位にもかかわらず、すべての繊維マット５を通した一貫した封止が保証されているように実施可能である。このことは、図４ａに示した繊維半製品４の変形加工後である図４ｂにおいて、繊維予備成形体３の縁部領域３ａに関して示してある。繊維マット５の張り出した繊維は、トリミング（ネットシェーピング）の枠内で簡単に切り離される。

図５及び図６は、繊維予備成形体３の縁部領域３ａのトリミング前又は後の、繊維予備成形体３へのシーリング材材料６の被着あるいは供給のそれぞれ異なる態様を示している。

図５は、繊維半製品４の変形加工により得られる繊維予備成形体３の繊維マット５の少なくとも２つの層、特に最上位又は最下位の層内へのシーリング材材料６の被着あるいは供給を示している。図示したように、シーリング材材料６は、最上位及び最下位の層を介して、繊維予備成形体３の、供給点の間に位置するすべての繊維気孔及び繊維間隙の完全なシールに至るまで供給される。

図６は、繊維予備成形体３の縁部区分３ａ、好ましくは既にトリミングされた縁部区分３ａにおけるシーリング材材料６の付着を示している。ここで図６ａは、シーリングコードとして形成されたシーリング材材料６を、圧潰していない状態で示しており、図６ｂは、成形工具２０の工具上側部分２１による圧潰によるシーリング材材料６の封止作用を示している。

図７及び図８は、既にトリミングされた繊維予備成形体３の切断縁３ｂへのシーリング材材料６の被着あるいは供給のそれぞれ異なる態様を示している。

図７は、繊維予備成形体３の垂直にトリミングされた縁部区分３ａの切断縁３ｂにおけるシーリング材材料６の付着を示している。Ｕ字形の被着、好ましくはＵ字断面を有する適合されたフラットノズルを用いたＵ字形の被着の図示の好ましい態様では、シーリング材材料６が、好ましくは、上下からだけでなく、切断縁３ｂにもわたって、完全にシールするために繊維予備成形体３に供給可能である。これにより好ましくは、上下のみから供給されるシーリング材材料６に対して短縮された供給時間が生じる。

図８は、繊維予備成形体３の、くさび形にトリミングされ、例えば上向きにテーパをなす縁部区分３ａの切断縁３ｂにおけるシーリング材材料６の付着を示している。供給時間の短縮の他に、この態様は、付加的に予備成形体３の厚さ全体にわたって気孔フリーであるという利点を有し、改善されたシール特性も示す。

最後に、図７及び図８に示した両態様は、繊維予備成形体３のすべての層を介した切断縁３ｂの固定の利点について共通しており、これに伴い、繊維予備成形体３の取扱い、特に繊維予備成形体３を搬送したり、成形工具２０に装填したりする際の取扱いが容易になるという付加的な利点が生じる。

もちろん、繊維マット５、繊維半製品４及び／又は繊維予備成形体３における図３〜図８に示した態様は、全体的に又は部分的に組み合わされて使用されてもよい（図示せず）。

最後に図９は、繊維強化されたプラスチック構成部材１を製造するＨＰ−ＲＴＭ法を実施するＲＴＭ装置における典型的なプロセスステップａ）〜ｄ）を例示している。図９ａは、ＲＴＭ装置の、少なくとも２つの工具部分２１，２２を有する成形工具２０あるいは成形型を、開放された位置で示している。その際、上側の工具部分（雄型）２１と下側の工具部分（雌型）２２とは、互いに対応するように形成されており、最終的な閉鎖位置で、後に樹脂系が射出されることになるプラスチック構成部材１の本成形体２に相当するキャビティを形成するようになっている。射出装置２４を介した樹脂の射出時に、繊維予備成形体３の浸潤のために、成形工具２０を周囲の空気圧に対して密に閉鎖して維持すべく、工具上側部分２１と工具下側部分２２との間に少なくとも１つの主シール、特にエラストマーを含む主シール２３が存在する。しかし、工具部分２１，２２の構造次第では、図９ａに示すように、場合によっては２つ以上の、別の工具部分２２を含む工具部分２１を周囲の空気圧に対して完全に、例えば周囲を取り巻くように封止するシール２３ａ，２３ｂが設けられていてもよい。キャビティの、浸潤前に必要な排気のために、少なくとも２つの工具部分２１，２２の少なくとも１つの工具部分内には、真空ポートに通じる少なくとも１つの開口２５が形成されている。図９ａには、工具下側部分２２に形成された開口２５が示されている。

図９ｂは、図９ａに示したＲＴＭ装置の２つの部分からなる成形工具２０を示している。成形工具２０内には、予備成形された（ただし本実施の形態では概略的に略平たんに図示された）繊維予備成形体３が装填されており、繊維予備成形体３は、その縁部領域３ａに統合されたシーリング材材料６を有している。この繊維予備成形体３では、つまり、繊維予備成形体３の、完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域３ａにおいて、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙が、シーリング材材料６により閉鎖されている。如何にして、既に第１の閉鎖位置で、まず部分的に閉鎖された工具部分２１，２２が、周囲を取り巻くように延びる下側のシール２３ａを介して互いに気密に密閉可能であり、かつ如何にして、これにより形成されるキャビティが、開口２５を介して真空ポートに向かって排気可能であるかが、看取可能である。

図９ｃは、図９ｂに示したＲＴＭ装置の２つの部分からなる成形工具２０を、さらに閉鎖された第２の閉鎖位置で示している。第２の閉鎖位置で、真空ポートに通じる開口２５は、今や第１の（下側の）シール２３ａにより、工具部分２１，２２により形成されるキャビティに対して封止され、工具部分２１，２２は、付加的に第２の（上側の）シール２３ｂにより封止されている。その結果、開口２５を介して真空は、工具部分２１，２２が既に、排気されたキャビティ内に樹脂系を供給するための第２の閉鎖位置に移動していても、なおも成形工具２０内に維持され得る。これにより、プラスチック構成部材１内の望ましくない空気封入は、常に回避され、好ましくはＲＴＭ装置において特にＨＰ−ＣＲＴＭプロセスが実施される場合、つまり第２の閉鎖位置で工具部分２１，２２をまず所定の間隙寸法まで閉鎖し、これにより樹脂を言及すべき程の流動抵抗なしに繊維予備成形体３の外側の層の上側又は図示したように下側において射出することができるようにし、最終的な閉鎖位置への工具部分２１，２２の続いての閉鎖により過圧縮する場合にも、回避される。

図９ｄは、図９ｃに示したＲＴＭ装置の２つの部分からなる成形工具２０を、第３の最終的な閉鎖位置で示している。この第３の閉鎖位置で、工具部分２１，２２に残されるキャビティは、今や、製造したいプラスチック構成部材１の所望の構成部材厚さに相当している。その結果、先に射出した樹脂は、繊維予備成形体３の気孔及び間隙内に押し込まれ、その際に、シーリング材材料６により予め繊維予備成形体３内に形成され一体化されたシールを通過することはない。

最終的に、シーリング材材料６を切り離しつつプラスチック構成部材１の本成形体２（図１ｇ参照）を簡単にトリミングすることにより、プラスチック構成部材１の最終成形体（図１ｈ参照）を得ることができる。

プラスチック構成部材の所望される仕様次第で、プラスチック構成部材は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、スチール繊維、天然繊維、ナイロン繊維若しくはこれに類する繊維からなるマット、これらの繊維の混合物からなるマット及び／又はいわゆるランダム配向繊維マット（リサイクリング繊維マット）を含んでいてもよい。

本発明により、統合されたシール、すなわち完全に周囲を取り巻くように延びる、シーリング材材料６により閉鎖された縁部領域３ａを有して繊維予備成形体３を形成することは、特にＨＰ−ＲＴＭプロセスに特有であるような例えば３５バールの高い射出圧及び／又は例えば１００バール以上の高い工具圧でも、樹脂が、シーリング材材料６により閉鎖された繊維気孔及び繊維間隙を介して、繊維予備成形体３の、完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域を通過し得ないという利点を有している。

これにより、好ましくは初めてＨＰ−ＲＴＭ法のためにも、ＲＴＭ工具において成形工具２０の工具部分２１，２２間に配置される主シール２３；シール２３ａ，２３ｂに樹脂が到達しないことが保証され得る。その結果、シール２３；２３ａ，２３ｂは、もはや樹脂により汚損されることはなく、時間をかけてクリーニングしたり、周期的に交換したりする必要はなくなる。

１ プラスチック構成部材
２ １の本成形体
３ 繊維予備成形体
３ａ ３の縁部領域
３ｂ ３の切断縁
４ 繊維半製品
４ａ ４の縁部領域
５ 繊維マット
６ シーリング材材料
１０ 装置
１１ 被着及び／又は供給手段
１２ フラットヘッドノズル
２０ 成形工具
２１ ２０の工具部分
２２ ２０の工具部分
２３ 主シール
２３ａ シール
２３ｂ シール
２４ 射出装置
２５ 開口
３０ 予備成形工具
３１ 工具部分
３２ 工具部分
３３ 手段
４０ 圧潰エッジ

Claims (15)

1. 繊維強化されたプラスチック構成部材（１）を製造する方法であって、少なくとも：
   １．１． 個々の繊維マット（５）を裁断する方法ステップと；
   １．２． 少なくとも２つの工具部分（３１，３２；２１，２２）を有する成形工具（３０；２０）の外又は内において複数の繊維マット（５）を積み重ねて１つの繊維半製品（４）とする方法ステップと；
   １．３． 前記プラスチック構成部材（１）の繊維予備成形体（３）を製造する予備成形プロセスを実施する方法ステップと；
   １．４． 前記プラスチック構成部材（１）の本成形体（２）を製造するＲＴＭプロセスを実施する方法ステップと；
   を含む、繊維強化されたプラスチック構成部材（１）を製造する方法において、
   前記方法ステップ１．２及び／又は方法ステップ１．３に関して前に、同時にかつ／又は後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延び、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料（６）を、個々の、複数のかつ／又はすべての前記繊維マット（５）及び／又は前記繊維半製品（４）に被着かつ／又は供給し、遅くとも、前記方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの実施前には、前記繊維予備成形体（３）の、特に完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域（３ａ）において、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙が前記シーリング材材料（６）により閉鎖されているようにすることを特徴とする、繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法。
2. 前記シーリング材材料（６）を、前記繊維マット（５）の、前記方法ステップ１．１で予定される裁断工程中又は裁断工程後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように、個々の、複数のかつ／又はすべての前記繊維マット（５）に被着かつ／又は供給する、請求項１記載の方法。
3. 前記シーリング材材料（６）を、前記方法ステップ１．２で予定される前記繊維マット（５）を積み重ねて前記繊維半製品（４）とする工程前又は工程中に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように、個々の、複数のかつ／又はすべての前記繊維マット（５）に被着かつ／又は供給する、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記シーリング材材料（６）を、前記方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセスの実施前に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように前記繊維半製品（４）に被着かつ／又は供給する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記シーリング材材料（６）を、前記方法ステップ１．３で予定される予備成形プロセスの実施後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように前記繊維予備成形体（３）に被着かつ／又は供給する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記シーリング材材料（６）の被着及び／又は供給の前又は後に、前記繊維マット（５）、前記繊維半製品（４）及び／又は前記繊維予備成形体（３）の縁部領域（３ａ）のトリミングをする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記シーリング材材料（６）は、シーリングコード、接着剤、エラストマー、例えばシリコーン若しくはポリウレタン、並びに／又は前記繊維マット（５）、前記繊維半製品（４）及び／若しくは前記繊維予備成形体（３）の繊維気孔及び繊維間隙に入り込むために非硬化状態で低粘性の特性を有する材料である、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記方法ステップ１．２で積み重ねられて前記繊維半製品（４）とされる前記繊維マット（５）相互の固定を、バインディング材及び／又は前記シーリング材材料（６）を用いて行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記シーリング材材料（６）は、提供後に硬化、好ましくは急速硬化する天然の又は人工的に促進される特性を有する材料である、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記シーリング材材料（６）を切り離しつつ前記プラスチック構成部材（１）の本成形体（２）をトリミングすることにより、前記プラスチック構成部材（１）の最終成形体を得る、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 繊維強化されたプラスチック構成部材（１）を製造する特に請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法であって、少なくとも：
    １．１． 個々の繊維マット（５）を裁断する方法ステップと；
    １．２． 少なくとも２つの工具部分（３１，３２；２１，２２）を有する成形工具（３０；２０）の外又は内において複数の繊維マット（５）を積み重ねて１つの繊維半製品（４）とする方法ステップと；
    １．３． 前記プラスチック構成部材（１）の繊維予備成形体（３）を製造する予備成形プロセスを実施する方法ステップと；
    １．４． 前記プラスチック構成部材（１）の本成形体（２）を製造するＲＴＭプロセスを実施する方法ステップと；
    を含む、繊維強化されたプラスチック構成部材（１）を製造する方法を実施する装置（１０）であって、
    前記方法ステップ１．２及び／又は方法ステップ１．３に関して前に、同時にかつ／又は後に、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延び、シーリング材としての使用に好適なシーリング材材料（６）を、個々の、複数のかつ／又はすべての前記繊維マット（５）及び／又は前記繊維半製品（４）に被着かつ／又は供給し、遅くとも、前記方法ステップ１．４で予定されるＲＴＭプロセスの実施前には、前記繊維予備成形体（３）の、好ましくは完全に周囲を取り巻くように延びる縁部領域（３ａ）において、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙が前記シーリング材材料（６）により閉鎖されているようにする被着及び／又は供給手段（１１）を備えることを特徴とする、繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する方法を実施する装置。
12. フラットヘッドノズル（１２）として形成される被着及び／又は供給手段（１１）を備え、シーリング材としての使用に好適な前記シーリング材材料（６）が前記フラットヘッドノズル（１２）により、該フラットヘッドノズル（１２）が好ましくは圧力をかけて前記シーリング材材料（６）を単数又は複数の前記繊維マット（５）の繊維気孔及び繊維間隙に圧送することで被着かつ／又は供給されるように、前記被着及び／又は供給手段（１１）は、前記繊維マット（５）又は前記繊維半製品（４）に対して所定の間隔を置いて案内されている、請求項１１記載の装置。
13. 前記繊維予備成形体（３）を製造する予備成形工具（３０）の少なくとも１つの予備成形工具部分（３１，３２）内かつ／又は前記本成形体（２）を製造する成形工具（２０）の少なくとも１つの工具部分（２１，２２）内で、前記繊維マット（５）及び／又は前記繊維半製品（４）に被着かつ／又は供給されるシーリング材材料（６）が前記工具部分（２１，２２；３１，３２）内に横たわることになる高さに、圧潰エッジ（４０）が形成されており、該圧潰エッジ（４０）により前記シーリング材材料（６）は、前記成形工具（３１，３２；２１，２２）の閉鎖時に、各前記繊維マット（５）の、そこにあるすべての繊維気孔及び繊維間隙内に供給可能かつ／又は既に実施された供給後に過圧縮可能である、請求項１１又は１２記載の装置。
14. 前記繊維予備成形体（３）を製造する予備成形工具（３０）に、熱作用を用いて前記シーリング材材料（６）の硬化を促進する手段（３３）、例えばホットプレスが設けられている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 前記方法ステップ１．３と前記方法ステップ１．４とを同一の工具部分又は相前後して存在するそれぞれ異なる工具部分（３１，３２；２１，２２）内で実施することが可能な成形工具（３０；２０）を備える、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の装置。

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