JP2017013260A - 樹脂注入成形型、樹脂注入成形装置、およびそれを用いた繊維強化樹脂の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な真空保持性と耐樹脂漏れ性を有し、シール材の破損を防止することによりシール材交換の手間が省くことができる樹脂注入成形型、樹脂注入成形装置、及びそれを用いた繊維強化樹脂の成形方法を提供する。【解決手段】互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする樹脂注入成形型。【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂注入成形型およびそれを用いた繊維強化樹脂の成形方法に関し、特に、型のシール構造を改良した樹脂注入成形型およびそれを用いた繊維強化樹脂の成形方法に関する。

生産性に優れた繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：ＦＲＰ）の成形方法として、強化繊維基材を成形型のキャビティに配置し、マトリックス樹脂を型内に注入して強化繊維基材内に含浸させ、樹脂を硬化させた後、ＦＲＰ成形品を脱型させる、いわゆるＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形方法が知られている。そして、比較的大型のＦＲＰ成形品や肉厚のＦＲＰ成形品を製造する場合には、効率のよい成形方法として、先に強化繊維基材積層体（例えば、複数枚の強化繊維基材）を所定形状に賦形して、ＦＲＰの成形前躯体である強化繊維基材積層体のプリフォームを作製し、そのプリフォームを成形型内に配置して、マトリックス樹脂を型内に注入し、基材に含浸した樹脂を硬化させる成形方法が採用されることが多い。

従来の樹脂注入成形型のシール部には、特許文献１〜３に記載されているような矩形や丸断面のシール材が使用されていた。これらのシール材は一方の型のキャビティ外周に沿って延在するように設けられた溝に装着され、型締めにより他方の型から押圧されることで弾性変形し、キャビティ内の真空保持性と樹脂注入後の耐樹脂漏れ性というシール機能が発揮されるようになっていた。

特許文献１、２には、シール材の溝から突出した突出部を他方の型の平面部で押圧する、一般によく用いられる樹脂注入成形装置が記載されている。さらに特許文献２には、シール材と溝の間への樹脂の差し込み防止を目的として、突出部が角形状または台形形状のシール材の略端部を他方の型に設けた傾斜突起で押圧することでシール材を溝の片側の内側面へ強く押し付けるレジントランスファー成形型が記載されている。また、特許文献２には、シール材と溝の間への樹脂の差し込み防止を目的として、突出部に凹部を設けたシール材の略中央部を他方の型に設けた該凹部に対応する台形突起で押圧することでシール材を溝の両側の内側面へ強く押し付けるレジントランスファー成形型が記載されている。

また、近年では、含浸性を高める方法として、特許文献３に開示されているような、キャビティの厚みを最終的なＦＲＰ成形品の厚みよりも大きくした状態で強化繊維基材と型の間の空隙に樹脂を注入し、次いでキャビティの厚みを減少させて樹脂を加圧することにより基材に含浸させ、その後、硬化させるＲＴＭ成形方法が用いられている。

特開２０１２−１８７９２３号公報 特開平７−１８６１９９号公報 特開２０１１−８４７号公報

ところが、特許文献１、２に開示されたシール材を他方の型の平面部で押圧する方法では、シール性を十分に得ようとして型締め時にきつく締めすぎると、シール材が過剰に押しつぶされて破損し、繰り返し使用する場合に十分な真空保持性と耐樹脂漏れ性を得られない課題があった。また、特許文献２に開示されたシール材の略端部を他方の型の傾斜突起で押圧する方法では、シール材の両端で変形に差が生じ、繰り返し使用時に溝端部で亀裂を生じやすく、十分なシール性を得られない課題があった。さらに、特許文献２に開示された突出部に凹部を設けたシール材の略中央部を他方の型に設けた該凹部に対応する台形突起で押圧する方法では、型締め時にきつく締めすぎると、凹部と溝端部を起点に亀裂が発生し、十分なシール性を得られない課題があった。これらは、図１に示すように、上型３と下型２を型締めする時にきつく締めすぎることにより、シール材１１は溝の角部および上型との接触部で亀裂２０を生じ、亀裂２０の進展によってえぐれやむしれを生じて、真空保持性や耐樹脂漏れ性が低下することによる。

また、シール材として単に変形量が大きいシール材を組み合わせて使用したとしても、樹脂圧は大気圧に比べて数倍から数百倍程度大きいため、真空保持を繰り返し行うことはできても、十分な耐樹脂漏れ性は得られず、成形中の高圧の樹脂がキャビティ外に漏洩する問題が生じた。加えて、変形能が大きいシール材は硬度が小さいため、高い樹脂圧によってシール材が押しやられやすく、シール材とシール溝の隙間に樹脂が入り込み、清掃に手間がかかる問題も生じた。

したがって、従来のシール構造では、たとえシール材の材質を改善したところで、真空保持性と耐樹脂漏れ性を同時に満足した状態で繰り返し使用することはできず、破損したシール材の交換や樹脂の清掃に手間がかかり、生産性を低下させる要因となっていた。

また、特許文献３に開示された樹脂注入後にキャビティの厚みを小さくする方法では、キャビティの厚みをＦＲＰ成形品の厚みより大きくした状態で真空を保持し、キャビティの厚みを減少させるために型締めを行うと、シール材が過剰に押しつぶされるため、亀裂やえぐれ、むしれが生じて破損するという課題があった。

さらに、ＦＲＰ成形品の表面意匠を向上させる方法として、ＲＴＭ成形方法においてＦＲＰ成形品が硬化した後、キャビティの厚みを増加させ、ＦＲＰ成形品と型の間の空隙に樹脂を注入し、硬化させるインモールドコーティングが用いられている。ところが、シール材を他方の型の平面部で押圧する方法や突出部に凹部を設けたシール材の略中央部を他方の型に設けた該凹部に対応する台形突起で押圧する方法では、ＦＲＰ成形品が硬化した後、キャビティの厚みを大きくすると、シール材の押圧が不十分となるため、高圧の樹脂を注入すると、樹脂がキャビティ外に漏洩する問題や、高い樹脂圧によってシール材が押しやられ、シール材とシール溝の隙間に樹脂が入り込み、清掃に手間がかかる課題があった。また、シール材の略端部を他方の型の傾斜突起で押圧する方法では、シール材の両端で変形に差が生じるため繰り返し使用時に溝端部で亀裂を生じやすく、十分なシール性を得られない課題があった。

加えて、通常のＲＴＭ成形型のシール部を用いて成形可能なキャビティの厚みは固定されており、同一の型を用いて複数の異なる厚みを持つ製品を成形することができない課題があった。

そこで本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、十分な真空保持性と耐樹脂漏れ性を有し、シール材の破損を防止することによりシール材交換の手間が省くことができる樹脂注入成形型、樹脂注入成形装置、及びそれを用いた繊維強化樹脂の成形方法を提供することにある。また、前記のようなキャビティの厚みの変化するＲＴＭ成形に好適な樹脂注入成形型、樹脂注入成形装置、及びそれを用いた繊維強化樹脂の成形方法を提供することにある。

本発明者らは、このような課題に基づいて検討を重ねた結果、型のシール材との当接部に突起を設けることで、シール材を繰り返し使用した場合やキャビティの厚みを変化させた場合にもシール材が破損しにくく、また、シール材への押圧が小さい場合でも十分な真空保持性と耐樹脂漏れ性を維持できることを見出した。

本発明の樹脂注入成形型は、前記した課題を解決するために以下の構成を採るものである。すなわち、
（１）互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、
他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする樹脂注入成形型。
（２）前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状の半値幅ｂ［ｍｍ］と前記当接部の断面形状の高さｔ［ｍｍ］の比率ｔ／ｂが０．３以上４以下である、上記（１）に記載の樹脂注入成形型。
（３）前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が略三角形である、上記（１）または（２）に記載の樹脂注入成形型。
（４）前記シール材が前記溝から突出する突出部と前記溝に埋設される装着部からなり、前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記突出部の断面形状が略半円形状である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
（５）前記シール材が中実である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
（６）前記樹脂注入成形型に、前記溝より広い幅を有し、前記溝に沿って広がる逃げ空間を少なくとも一つ設けてなる、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
（７）前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記逃げ空間の断面積の合計Ｓｅ［ｍｍ^２］および排除面積Ｓｐ［ｍｍ^２］が、次の式（Ａ）を満たす、上記（６）に記載の樹脂注入成形型。
０．２ｍｍ^２≦Ｓｅ≦４Ｓｐ （Ａ）
（８）前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記溝の底部の断面形状が略半円形状である、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
（９）上記（１）〜（８）に記載の樹脂注入成形型を有し、さらに、型位置調整機構を有する樹脂注入成形装置。
（１０）互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、前記キャビティ内に強化繊維基材を配置し、前記キャビティに樹脂が注入された状態で樹脂を硬化させて繊維強化樹脂を製造する方法であって、
他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。

本発明に係る樹脂注入成形型によれば、型のシール材との当接部の断面形状が突起状であることにより、シール材を繰り返し使用した場合や、真空保持性および耐樹脂漏れ性を有する状態からキャビティの厚みを小さくする等してシール材をさらに押圧した場合にもシール材に亀裂が生じにくく、破損しにくい。また、キャビティを封止しながら厚みを大きくしてシール材への押圧を小さくした場合にも高い真空保持性と高い耐樹脂漏れ性を維持することができる。

従来のシール構造におけるシール材の破損箇所の一例を示す概略縦断面図である。 本発明の製造方法の第一の実施態様に係る樹脂注入成形型をＲＴＭ成形方法に適用した場合の一例を示すＲＴＭ成形装置の概略断面図である。 本発明の製造方法の第二の実施態様に係る樹脂注入成形型をＲＴＭ成形方法に適用した場合の一例を示すＲＴＭ成形装置の概略断面図である。 図３のＲＴＭ成形装置においてキャビティの厚みがＦＲＰ成形品の厚みよりも大きい状態に保持された状態の一例を示す概略断面図である。 本発明のシール部の一例を示す概略断面図である。 本発明の一例のシール材と溝と逃げ空間の関係を示す概略断面図である。 排除面積Ｓｐの説明図である。 本発明の一例のシール材の装着部と突出部を示す概略断面図である。 逃げ空間の存在しないシール部の概略断面図である。 シール材の突出部の先端と溝が設けられた型の位置関係を示す概略断面図である。 当接部の断面形状の半値幅ｂと高さｔを示す概略断面図である。

本発明の樹脂注入成形型は、互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする。

本発明の樹脂注入成形型において、前記当接部の断面形状の頂点は、型締め時にシール材の幅方向の略中央部に接する。これにより、シール材の幅方向に左右均等な荷重が負荷されるため、シール材の局所的な変形による溝の角部での損傷を防止できる。

前記当接部の断面形状は一定である必要はなく、例えば型締め方向と略平行に押圧される部位の突起の半値幅や高さを型締め方向と略垂直に押圧される部位の突起の半値幅や高さよりも大きくすることができる。また例えば、型締め方向と略平行に押圧される部位のみに突起を設けることもできる。

前記当接部の断面形状の寸法に特に限定はないが、シール材と突起の密着力を大きく確保し、かつシール材の破損を防ぐことができるため、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状の半値幅ｂ［ｍｍ］と前記当接部の断面形状の高さｔ［ｍｍ］の比率ｔ／ｂが０．３以上４以下であることが好ましく、０．４以上２以下であることがさらに好ましい。なお、当接部の断面形状の半値幅ｂとは、図１１に示したとおり、当接部の断面形状の高さｔの半分の高さにおける当接部の断面形状の幅を表す。

前記当接部の断面形状に特に限定はないが、型締めに伴って徐々に押圧力を高めることができるため、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が略三角形であることが好ましい。

本発明の樹脂注入成形型は、前記樹脂注入成形型に、前記溝より広い幅を有し、前記溝に沿って広がる逃げ空間を少なくとも一つ設けてなることが好ましい。ここで、溝とは、溝が設けられた型のうち、シール材と直接接する部分のみを指す。また、逃げ空間とは、前記溝より広い幅を有し、前記溝に沿って広がる空間を指す。例えば、図６の断面図においては、溝１３より広い幅を有する空間が逃げ空間１８となる。また、逃げ空間の存在しないシール部の例を図９に示す。

本発明において、逃げ空間は、シール材の両側に設けることが好ましい。また、シール材の亀裂の発生を防止しやすくなることから、溝と逃げ空間の境界は滑らかな曲面であることが好ましい。

本発明において、前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記逃げ空間の断面積の合計Ｓｅ［ｍｍ^２］および排除面積Ｓｐ［ｍｍ^２］が、次の式（Ａ）を満たすことが好ましい。
０．１ｍｍ^２≦Ｓｅ≦２Ｓｐ （Ａ）
逃げ空間の断面積の合計Ｓｅが小さすぎると押圧時のシール材のひずみを十分に解放しにくくなるため、逃げ空間の断面積の合計Ｓｅは０．２ｍｍ^２以上とすることが好ましく、排除面積Ｓｐの０．０５倍以上とすることがより好ましく、排除面積Ｓｐの０．１倍以上とすることがさらに好ましい。なお、排除面積Ｓｐとは、図７に示すように、押圧される前のシール材の断面と、シール材を押圧した際の当接部の断面とが重なる領域の面積を指す。また、逃げ空間の断面積の合計Ｓｅとは、図６に示すように、溝１３の幅より広い幅を有する空間の、接続面１９より下に位置する空間の断面積の合計を表す。ここで、接続面１９とは、溝の端から外側（溝から遠ざかる方向）に向かって溝の幅一つ分までの区間における、溝が設けられた型の断面の最も高い点を通る水平面、および溝に装着されたシール材１１の断面の最も高い点を通る水平面のうち、低い方の面を表す。また、上型が溝が設けられた型である場合も溝の開口部が上になるように置いて、上記のとおり、逃げ空間の断面積の合計Ｓｅを求める。

逃げ空間の断面積の合計の上限に特に限定はないが、断面積が大きすぎると、拘束力の低下によってシール材が溝から脱落しやすくなるため、図１０の（ａ）、（ｂ）どちらの場合であっても、型の押圧によってシール材が押しのけられる排除面積Ｓｐの４倍以下であることが好ましく、排除面積Ｓｐ以下であることがより好ましい。

本発明の樹脂注入成形型において、溝の断面形状に特に限定はないが、溝を型に立体的に形成する場合の加工が容易であるため、前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記溝の底部の断面形状が略半円形状であることが好ましい。

本発明の樹脂注入成形型において、前記シール材は前記溝から突出する突出部と前記溝に埋設される装着部からなる。シール材の突出部の断面形状は、逃げ空間へ効率よくひずみを解放できるため、装着時にシール材の突出部となる部分の装着前における幅Ｗｐが、装着時にシール材の溝への装着部となる部分の装着前における幅Ｗｓ以下であることが好ましい。より好ましくは、突出部の先端へ向けてシール材の突出部の断面形状の幅を減少させることであり、さらに好ましくは、前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記突出部の断面形状が略半円形状であることである。ここで、シール材の溝への装着部とは、図８に示したとおり、溝１３への装着時にシール材１１と型２が接する領域を表す。また、シール材の突出部とは、図８に示したとおり、シール材１１のうち、装着部１７を除く領域を表す。シール材の装着部の幅Ｗｐと突出部の幅Ｗｓは、ノギスやスコヤーなどを用いて計測することができる。

本発明の樹脂注入成形型において、前記シール材が中実であることが好ましい。中実とすることで、高い樹脂圧によるシール材の押し込みが抑制されるため、シール材と溝の間への樹脂の差込を防止することができる。

シール材の具体的な材質については、特に限定されず、好ましいシール材の材質は樹脂との相性によっても異なるが、シリコーン系やフッ素系の材質であることが好ましい。すなわち、このような材質では、樹脂に対し優れた離型性を有するので、シール材を長持ちさせることができる。

また、シール材の硬さについては、例えば、ＩＳＯ７６９１に基づき、デュロメータ硬さ、ショアＡでＡ１０〜９０の範囲であることが好ましく、より好ましくはＡ３０〜７０の範囲である。硬い場合には樹脂が溝とシール材間に入ることを抑制でき、一方で柔らかい場合には潰し代の設計範囲が広く工業的に利用しやすい。これらの両者の兼ね合いから、上記のような範囲が好ましい。

本発明の樹脂注入成形型において、溝が設けられた型および当接部を有する型はシール材よりも線膨張率が小さいことが好ましく、好ましくは線膨張率が３０×１０^−６以下の範囲である。この線膨張率の範囲は、−２０〜３００℃の温度域の少なくとも一部に含まれていることが好ましい。本発明における成形は樹脂成形であり、ダイキャストなどとは異なるため、樹脂成形温度域のみで上記のような範囲の線膨張率を発現できれば十分である。

本発明の樹脂注入成形型において、溝が設けられた型の溝の仕上げ面には、シール材の傷みを抑制するためにツールマークが無いことが好ましい。また、仕上げ面の表面粗さとしては、一定値以下に保つことが好ましく、Ｒａ：２．５（μｍ）以下が好ましい。

本発明の樹脂注入成形装置は、本発明の樹脂注入成形型を有し、さらに、型位置調整機構を有する。型位置調整機構とは、一方の型および／または他方の型を、相対する型に対して角度と距離を任意に調整可能な機構を指す。本発明の樹脂注入成形装置に用いられる型位置調整機構の例として、プレス機のレベリング装置、サーボ機構、ねじ式機構、圧力媒体式機構、外部装置による押し上げ機構、磁力式機構、ワイヤ式機構、分割金型構造による機構等が挙げられる。これらのうち、位置調整精度の点で好ましいのはプレス機のレベリング装置、サーボ機構、ねじ式機構、圧力媒体式機構、外部装置による押し上げ機構である。

本発明の樹脂注入成形装置は、さらに、第一の樹脂を注入する機構、および第二の樹脂を注入する機構を有していてもよい。

本発明の繊維強化樹脂の製造方法は、互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、前記キャビティ内に強化繊維基材を配置し、前記キャビティに樹脂が注入された状態で樹脂を硬化させて繊維強化樹脂を製造する方法であって、他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする。

本発明の製造方法の好ましい態様について、以下に記載する。

以下に、本発明の製造方法の第一の好ましい実施態様について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は図面に記載された発明に限定されるものではない。図２は、本発明の製造方法の第一の実施態様に係る樹脂注入成形装置をＲＴＭ成形方法に適用した場合の一例を示している。図２において、ＲＴＭ成形装置１は、本発明の製造方法の第一の実施態様に係る樹脂注入成形装置としてのＲＴＭ成形装置を示しており、下型２は本発明における溝が設けられた型としての下型を、上型３は、プレス機構４によって型締めされる、本発明における当接部を有する型としての上型を、それぞれ示している。下型２と上型３との間には、所定形状の成形を行うためのキャビティ５が形成される。このキャビティ５内に、例えば強化繊維基材６またはそれを予め賦形したプリフォームが配置される（基材配置工程）。この強化繊維基材６がキャビティ５内に配置された状態で、上型３が下型２に対し型締めされる（型締め工程）。続いて、樹脂供給路７からＦＲＰを構成するための樹脂が、強化繊維基材６に対し適切な位置で開口された樹脂注入口８を介して注入され、強化繊維基材６に含浸される（樹脂注入含浸工程）。樹脂含浸後には、樹脂が硬化し、所定のＦＲＰ成形品が作製される。

以上のような樹脂注入成形装置としてのＲＴＭ成形装置１において、キャビティ５の周囲にシール部１２が設けられる。このシール部１２の構造および型締めから脱型までの一連の工程を、図５を参照しながら説明する。 下型２のキャビティ５の周囲には、図６で示すシール材１１を挿入するための溝１３がキャビティ５の外周に沿って延在するように設けられており、この溝１３中に、図５の（ａ）に示すようにシール材１１が装着される。また、上型３のシール材１１との当接部には、キャビティの外周に沿って当接部１０が設けられており、当接部１０は型締めによってシール材１１と接触する。シール材１１は、弾性変形、弾性復元可能なゴム等の材質で構成されている。溝１３より広い幅を有し、溝１３に沿って広がる空間を設けることで、逃げ空間１８が形成される。

本発明の製造方法の第一の実施態様のＲＴＭ成形方法の工程について説明する。

型締め工程では、図５の（ｂ）に示すように上型３の型締めによりシール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０と接触した後、図５の（ｃ）に示すように図８で示すシール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０によりさらに押圧される。突起との接触により押しのけられるシール材の体積は、突起の無い場合に比べて小さくなるため、シール材に生じるひずみが小さくなり、損傷が防止される。また同時に、突出部１４の一部が逃げ空間１８へ変形することで、シール材１１のひずみが解放されるため、シール材１１の破損を防止しつつ、十分な真空保持性を得ることができる。

樹脂注入工程では、特に樹脂の粘度が小さい場合に、樹脂がシール部にまで達する場合がある。樹脂がシール部にまで達した場合であっても、当接部１０がシール材１１に食い込むことにより、図５の（ｃ）に示すように未硬化樹脂２１の漏れを防止でき、十分な耐樹脂漏れ性を得ることができる。

またこのとき、図１０の（ａ）に示すように、シール材１１の突出部を図６で示す接続面１９よりも任意量突き出させた状態で溝に装着することで、シール材１１近傍のＦＲＰ成形品の樹脂バリの厚みを大きく設定することができ、脱型時に樹脂バリがシール材１１近傍に残ることを防げるため、型清掃の手間が省ける。

一方、図１０の（ｂ）に示すように、シール材１１の突出部を接続面１９よりも任意量埋設させた状態で溝に装着することで、シール材１１近傍のＦＲＰ成形品の樹脂バリの厚みを小さく設定することができ、トリムなどの２次加工をＦＲＰ成形品外周に加えやすい。図１０の（ａ）に示す場合は、接続面１９から埋設された位置に図６で示す逃げ空間１８を設けることで、効率よくシール材のひずみを解放できる。図１０の（ｂ）に示す場合は、シール材１１の突出部の先端を通る接続面１９と平行な直線から埋設された位置を前記逃げ空間１８を設けることで、効率よくシール材のひずみを解放できる。

さらに、本発明の製造方法の第二の好ましい実施態様について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の製造方法の第二の実施態様に係る樹脂注入成形装置をＲＴＭ成形方法に適用した場合の一例を示している。図３において、１０１は、本発明の製造方法の第二の実施態様に係る樹脂注入成形装置としてのＲＴＭ成形装置を示しており、第一の実施態様の構成に加えて、型位置調整機構９を有する。基材配置工程を実施した後、型締め工程が実施される。ここで、型位置調整機構９によって、キャビティの厚みはＦＲＰ成形品の厚みよりも大きい状態に保持される。続いて、樹脂供給路７からＦＲＰを構成するための樹脂が、強化繊維基材６に対し適切な位置で開口された樹脂注入口８を介して、強化繊維機材と型の間の空隙に注入される（樹脂注入工程）。そして、樹脂の注入中および／または樹脂の注入後にキャビティ５の厚みを減少させることで、加圧された樹脂が強化繊維基材６に含浸される（加圧含浸工程）。樹脂含浸後には、樹脂が硬化し、所定のＦＲＰ成形品が作製される。

本発明の製造方法の第二の実施態様のＲＴＭ成形方法の工程について説明する。

型締め工程では、図５の（ｂ）に示すように上型３の型締めにより図８で示すシール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０と接触し、キャビティ５の厚みをＦＲＰ成形品の厚みよりも大きく保った状態で下型２と上型３との間が気密にシールされ、キャビティ内の真空が保持される。

加圧含浸工程では、樹脂を注入中かつ／または注入後に、図５の（ｃ）に示すように上型３をさらに型締めすることでキャビティの厚みを減少させる。このとき、シール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０によりさらに押圧されるが、突起との接触により押しのけられるシール材の体積は、突起の無い場合に比べて小さくなるため、シール材に生じるひずみが小さくなり、損傷が防止される。また同時に、突出部１４の一部が逃げ空間１８へ変形することで、シール材１１のひずみが解放され、シール材１１の破損を防止しつつ、十分な耐樹脂漏れ性を得ることができる。

また、本発明の製造方法の第三の好ましい実施態様について、図面を参照しながら説明する。本発明の製造方法の第三の実施態様は、本発明の製造方法の第二の実施態様に係る樹脂注入成形装置と同様の構成を用いて実施することができる（図３）。基材配置工程および型締め工程を実施した後、樹脂注入含浸工程もしくは樹脂注入工程および加圧含浸工程を実施し、所定のＦＲＰ成形品が作製される。続いて、型位置調整機構９によってキャビティの厚みがＦＲＰ成形品の厚みよりも大きい状態に保持され（図４）、樹脂供給路７からＦＲＰ成形品の表面意匠性を高めるための樹脂が、ＦＲＰ成形品に対し適切な位置で開口された樹脂注入口８を介して、ＦＲＰ成形品と型の間の空隙に注入される（表面樹脂注入工程）。そして、注入した樹脂が硬化し、表面意匠性に優れた所定のＦＲＰ成形品が作製される。

本発明の製造方法の第三の実施態様のＲＴＭ成形方法の工程について説明する。

表面樹脂注入工程では、図５の（ｂ）に示すように上型３の型締めにより図８で示すシール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０と接触し、キャビティ５の厚みをＦＲＰ成形品の厚みよりも大きく保った状態で下型２と上型３との間が気密にシールされ、キャビティ内の真空保持性と耐樹脂漏れ性が保持される。

加えて、本発明の製造方法の第四の好ましい実施態様について、図面を参照しながら説明する。本発明の製造方法の第四の実施態様は、本発明の製造方法の第二の実施態様に係る樹脂注入成形装置と同様の構成を用いて実施することができる（図３）。基材配置工程を実施した後、型締め工程が実施される。ここで、型位置調整機構９によって、キャビティの厚みは第一の実施態様のＦＲＰ成形品の厚みと異なる厚みに保持される。続いて、樹脂注入含浸工程が実施され、第一の実施態様のＦＲＰ成形品の厚みと異なる厚みを有するＦＲＰ成形品が作製される。

本発明の製造方法の第四の実施態様のＲＴＭ成形方法の工程について説明する。

型締め工程では、キャビティの厚みが第一の実施態様のＦＲＰ成形品の厚みと異なる厚みに保持されるが、図５の（ｂ）に示すように上型３の型締めによりシール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０と接触した状態、もしくは、図５の（ｃ）に示すように図８で示すシール材１１の溝１３からの突出部１４が当接部１０によりさらに押圧された状態に保たれるため、下型２と上型３との間が気密にシールされ、キャビティ内の真空保持性と耐樹脂漏れ性が保持される。

本発明において、前記第一から第四の実施態様は、任意に組み合わせて実施することができる。

本発明の樹脂注入成形型は、図５の（ｄ）に示すように、上型３が型開きされる際には、弾性変形されていたシール材１１の突出部１４が自然に元の断面形状に弾性復元され、シール材１１が硬化樹脂１６から自然に剥離されて、シール材１１と硬化樹脂１６との間には隙間１５が形成される。つまり、シール材１１の自己復元力により、シール材１１を自動的に硬化樹脂１６から剥離させることが可能である。

本発明の樹脂注入成形型は、短時間で繊維強化樹脂の成形を行いたい場合にも好適に用いられる。短時間で成形を行う場合に注入される樹脂の粘度は、強化繊維基材に含浸しやすいことから、低粘度であることが好ましく、例えば、２０００ｃＰ以下であることが好ましい。注入される樹脂が低粘度である場合、型締め時にシール材まで樹脂が到達し、しばしば樹脂漏れにつながることがあるが、本発明の樹脂注入成形型は高い真空保持性、耐樹脂漏れ性を有することから、シール材まで樹脂が到達する場合であっても樹脂漏れを起こさずに短時間で成形できる。

本発明の樹脂注入成形型は、繰り返し使用してもシール材が破損しにくいことから、溝に装着されたシール材を、複数回のＲＴＭ成形に繰り返しそのまま使用することが可能である。

本発明の樹脂注入成形型は、キャビティを封止しながら厚みが変化する場合もシール材の破損が生じにくく、高い真空保持性と高い耐樹脂漏れ性を両立できるため、ボイドや樹脂ヒケの少ない良質な製品を得ることができる。さらに、シール材交換の手間が省け、シール材近傍の樹脂バリを脱型しやすいため、サイクルタイムを短縮することができ、生産性が向上する。加えて、キャビティの厚みが変化する場合もシール材の破損がなく、高い真空保持性と高い耐樹脂漏れ性を繰り返し発現できることにより、キャビティの厚みを変化させながらＲＴＭ成形を行うことが可能になるため、強化繊維基材への樹脂含浸性を高めることや、ＦＲＰ成形品の表面意匠性を向上させることや、複数の異なる厚みのＦＲＰ成形品を同一のＲＴＭ成形型で製造することが可能になる。

以下に、本発明について、実施例を用いて、より具体的に説明する。
（１）シール部およびシール材
シール材として、日本ケミカル機器株式会社製シリコーン押出し成形品（硬さＡ５０、引張強さ９．１ＭＰａ、切断時伸び４００％）を用いた。シール部およびシール材の構成を表１に示す。なお、溝幅は６ｍｍもしくは８ｍｍ、突起形状は三角形とした。

（２）ＲＴＭ成形
図３に示す構成のＲＴＭ成形装置を準備し、ＲＴＭ成形を行った。強化繊維基材として、東レ（株）製炭素繊維織物（織組織：平織、織物目付：３３０ｇ／ｍ^２、強化繊維：Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ）を用いた。樹脂として、２液性エポキシ樹脂（主剤：Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製、硬化剤：東レ株式会社製、酸無水物系硬化剤）を用いた。
（実施例１〜４）
シール部およびシール材の構成を表１のとおりとした後、前述の基材配置工程、型締め工程、樹脂注入工程、加圧含浸工程、脱型工程を行った。なお、加圧含浸工程では、キャビティ厚みを２ｍｍ減少させた。

シール材を溝から取り外して観察したところ、表面に亀裂やえぐれ、むしれ、白変は存在せず、損傷がないことを確認した。
（比較例１〜１１）
シール部およびシール材の構成を表１のとおりとした後、前述の基材配置工程、型締め工程、樹脂注入工程、加圧含浸工程、脱型工程を行った。なお、加圧含浸工程では、キャビティ厚みを２ｍｍ減少させた。

シール材を溝から取り外して観察したところ、表面に亀裂やえぐれ、むしれ、白変は存在してシール材が損傷していたか、樹脂漏れや溝への差込が発生した。

１、１０１ ＲＴＭ成形装置
２ 下型
３ 上型
４ プレス機構
５ キャビティ
６ 強化繊維基材
７ 樹脂供給路
８ 樹脂注入口
９ 型位置調整機構
１０ 当接部
１１ シール材
１２ シール部
１３ 溝
１４ 突出部
１５ 隙間
１６ 硬化樹脂
１７ 装着部
１８ 逃げ空間
１９ 接続面
２０ 亀裂
２１ 未硬化樹脂
ｂ 当接部の断面形状の半値幅
ｔ 当接部の断面形状の高さ
Ｓｐ 排除面積

Claims (10)

1. 互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、
   他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする樹脂注入成形型。
2. 前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状の半値幅ｂ［ｍｍ］と前記当接部の断面形状の高さｔ［ｍｍ］の比率ｔ／ｂが０．３以上４以下である、請求項１に記載の樹脂注入成形型。
3. 前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が略三角形である、請求項１または２に記載の樹脂注入成形型。
4. 前記シール材が前記溝から突出する突出部と前記溝に埋設される装着部からなり、前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記突出部の断面形状が略半円形状である、請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
5. 前記シール材が中実である、請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
6. 前記樹脂注入成形型に、前記溝より広い幅を有し、前記溝に沿って広がる逃げ空間を少なくとも一つ設けてなる、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
7. 前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記逃げ空間の断面積の合計Ｓｅ［ｍｍ^２］および排除面積Ｓｐ［ｍｍ^２］が、次の式（Ａ）を満たす、請求項６に記載の樹脂注入成形型。
   ０．２ｍｍ^２≦Ｓｅ≦４Ｓｐ （Ａ）
8. 前記溝の周方向に対して垂直な断面における前記溝の底部の断面形状が略半円形状である、請求項１〜７のいずれかに記載の樹脂注入成形型。
9. 請求項１〜８に記載の樹脂注入成形型を有し、さらに、型位置調整機構を有する樹脂注入成形装置。
10. 互いに対向しキャビティを形成する少なくとも一対の型であり、一方の型の前記キャビティの外側に略周状に溝が設けられており、前記溝中に装着されるシール材を備えた樹脂注入成形型において、前記キャビティ内に強化繊維基材を配置し、前記キャビティに樹脂が注入された状態で樹脂を硬化させて繊維強化樹脂を製造する方法であって、
    他方の型は前記シール材と接する略周状に突出した当接部を有し、前記当接部の周方向に対して垂直な断面における前記当接部の断面形状が突起状であり、型締め時に前記当接部の断面形状の頂点が前記シール材の幅方向の略中央部と接することを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。
    

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