JP2018187806A - 複合材の成形方法及び複合材の成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材の面内における一方向において、複合材の板厚が変化しても、未含浸領域の形成を抑制し、複合材を好適に成形することができる複合材の成形方法等を提供する。
【解決手段】強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形方法であって、成形用治具の成形面に、長手方向に亘って積層方向の板厚が変化する強化繊維基材が積層された積層体を配置し、積層体をバギングフィルムで覆って気密に封止し、積層体のバギングフィルム側に設けられた樹脂供給部から、積層体へ向けて樹脂を供給し、積層体の成形面側に設けられると共に積層体の長手方向に亘って設けられた脱気防水部から、バギングフィルム内の樹脂の通過を遮断しつつ、バギングフィルム内の雰囲気を吸引して、積層体に樹脂を含浸させ、積層体への樹脂の含浸後、積層体のバギングフィルムフィルム側に設けられた樹脂排出部から、バギングフィルムフィルム内の樹脂を排出させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複合材の成形方法及び複合材の成形装置に関するものである。

従来、複合材の成形方法として、成形型上に積層した強化繊維基材を、真空フィルムで気密に覆って真空吸引した後、樹脂を注入し含浸して硬化させることで複合材を成形する、いわゆるＶａＲＴＭ成形が知られている（例えば、特許文献１参照）。この成形方法では、強化繊維基材としての被成形体の中心線に沿って、その表面に脱気部を配置している。また、この成形方法では、脱気部の両側の被成形体に複数の樹脂供給部を配置している。そして、この成形方法では、脱気部により被成形体を脱気しながら、両側の樹脂供給部より樹脂を供給して、被成形体に樹脂を含浸させている。ここで、脱気部は、半浸透性の膜（半浸透膜）を有する布と通気手段とを有する脱気バッグとなっており、空気等の気体の通過は許容する一方で、樹脂の通過は不能となっている。

特開２０１２−２２８８００号公報

ところで、強化繊維基材が積層されて成形される被成形体は、樹脂の含浸速度が、被成形体の板厚方向（積層方向）に直交する面内方向に比べて、板厚方向が遅い場合がある。この場合、特許文献１の成形方法では、脱気部が被成形体の表面側（フィルム側）に設けられているため、両側から供給された樹脂が脱気部に向かって流通することにより、脱気部が樹脂によって覆われる可能性がある。脱気部が樹脂によって覆われると、空気を吸引することが困難となることから、被成形体の脱気部とは反対側の成形型側において脱気が不十分となり、これにより、樹脂の未含浸領域が形成される可能性がある。

また、特許文献１の成形方法では、脱気部において、樹脂を排出することができないことから、樹脂が被成形体へ向けて供給されると、樹脂は被成形体に留まることになる。ここで、複合材に対して、予め設定された板厚または繊維含有率が要求される場合、樹脂を排出して、樹脂の注入量を調整する必要があるが、特許文献１の成形方法では、樹脂の注入量を調整することが困難である。

このため、一般的な複合材の成形方法としては、被成形体への樹脂の注入後、被成形体を脱気すると共に樹脂を排出することで、樹脂の注入量を調整している。つまり、この成形方法では、脱気するラインと樹脂を排出するラインとが同じラインとなっている。しかしながら、この成形方法では、複合材が所定の面内方向において板厚が変化する場合、板厚方向と面内方向とにおける樹脂の含浸速度の違いから、樹脂が板厚の薄い部位から板厚の厚い部位へ向かって先回りすることで、板厚の厚い部位において、樹脂の未含浸領域が形成される可能性がある。

そこで、本発明は、複合材の面内における一方向において、複合材の板厚が変化する場合であっても、未含浸領域の形成を抑制することで、複合材を好適に成形することができる複合材の成形方法及び複合材の成形装置を提供することを課題とする。

本発明の複合材の成形方法は、強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形方法であって、前記複合材を成形するための成形用治具の成形面に、前記強化繊維基材が積層された積層体を配置し、前記積層体をフィルムで覆って気密に封止し、前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂供給部から、前記積層体へ向けて樹脂を供給し、前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられた脱気防水部から、前記フィルム内の樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引して、前記積層体に前記樹脂を含浸させ、前記積層体への前記樹脂の含浸後、前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂排出部から、前記フィルム内の樹脂を排出させることを特徴とする。

また、本発明の複合材の成形装置は、強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形装置であって、前記複合材を成形する成形面を有し、前記強化繊維基材が積層された積層体が配置される成形用治具と、前記積層体を覆って気密に封止するフィルムと、前記積層体の前記フィルム側に設けられ、樹脂を供給する樹脂供給部と、前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられ、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引する脱気防水部と、前記積層体の前記フィルム側に設けられ、前記フィルム内の樹脂を排出する樹脂排出部と、を備えることを特徴とする。

また、前記積層体は、前記積層方向に直交する面内の前記一方向に亘って前記積層方向の板厚が変化していることを特徴とする。

これらの構成によれば、積層体のフィルム側から樹脂を供給し、積層体の成形面側からフィルム内の雰囲気を吸引することができる。このとき、フィルム内の雰囲気は、フィルム側から成形面側へ吸引されるので、この吸引によって、樹脂は、含浸速度が遅い積層方向にも好適に含浸する。また、脱気防水部が積層体の一方向に亘って設けられることから、一方向に亘って板厚が変化する複合材においては、積層体の厚さが薄い薄肉部の含浸が終了して、薄肉部に対応する脱気防水部の一部に樹脂が到達して吸引が終了しても、積層体の厚さが厚い厚肉部に対応する脱気防水部の他部において吸引を続けることができる。これにより、脱気防水部の全ての領域に樹脂が到達するまで吸引を続けることができるため、薄肉部及び厚肉部において、成形面側における脱気を好適に行うことができる。このため、一方向に亘って板厚が変化する積層体において、樹脂の未含浸領域が形成されることを抑制することができ、樹脂を積層体に好適に含浸させて、複合材を成形することができる。また、フィルム内の樹脂を排出することで、複合材に要求される板厚または繊維含有率となるように、樹脂の注入量を調整することができる。

また、前記樹脂供給部は、前記樹脂を前記積層体の前記一方向に拡散して供給する樹脂拡散供給部であることが、好ましい。

この構成によれば、樹脂を積層体の一方向に拡散して供給することができるため、板厚が変化する一方向に亘って樹脂を供給できる。このため、積層体のフィルム側から樹脂を拡散させることで、板厚変化による未含浸領域の形成を抑制することができる。

また、前記脱気防水部は、前記フィルム内の前記雰囲気の通過を許容する一方で、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断する通気防水膜と、前記雰囲気の流通方向の下流側に設けられ、前記通気防水膜を通過した前記雰囲気が流通する真空吸引メディアと、前記真空吸引メディアに接続された真空吸引ラインと、を有することが、好ましい。

この構成によれば、真空吸引ラインから真空吸引メディア及び通気防水膜を介してフィルム内の雰囲気を吸引することができる。

また、前記脱気防水部は、前記真空吸引メディア及び前記真空吸引ラインの一方に設けられ、真空度を計測する真空計を、さらに有することが、好ましい。

この構成によれば、通気防水膜により樹脂の流入を抑制することができるため、真空計によりフィルム内の真空度を計測することができる。

また、前記樹脂排出部は、前記樹脂供給部を兼ねていることが、好ましい。

この構成によれば、樹脂排出部と樹脂供給部とを兼用することができるため、装置構成を簡易なものにでき、装置コストの増大を抑制することができる。

また、前記脱気防水部は、成形後の前記複合材が製品として利用されない領域である不使用領域に設けられることが、好ましい。

この構成によれば、脱気防水部は積層体の成形面側に設けられることから、不使用領域に設けることで、製品の成形面が形成不良となる影響を抑制することができる。なお、不使用領域としては、例えば、加工時においてカットされる領域等である。

また、前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、前記樹脂供給部は、前記直交方向の一方側に設けられ、前記脱気防水部は、前記直交方向の他方側に設けられることが、好ましい。

この構成によれば、直交方向の一方側から樹脂を供給しつつ、直交方向の他方側からフィルム内の雰囲気を吸引することができるため、積層体への樹脂の含浸を好適に行うことができる。

また、前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、前記樹脂供給部は、前記直交方向の中央に設けられ、前記脱気防水部は、前記直交方向の両側に設けられることが、好ましい。

この構成によれば、直交方向の中央側から樹脂を供給しつつ、直交方向の両側からフィルム内の雰囲気を吸引することができるため、積層体への樹脂の含浸を好適に行うことができる。

図１は、実施形態１に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。 図２は、実施形態１に係る複合材の成形装置を模式的に示す断面図である。 図３は、脱気防水部の一例を示す模式図である。 図４は、脱気防水部の一例を示す模式図である。 図５は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関するフローチャートである。 図６は、実施形態２に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。 図７は、実施形態３に係る複合材の成形装置の脱気防水部の一例を示す模式図である。 図８は、複合材の一例を模式的に示す斜視図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態１］
実施形態１に係る複合材１の成形装置及び成形方法は、例えば、航空機の機体等を構成する構造体を成形するための装置である。構造体としては、主翼、水平翼または尾翼等の翼体、及び機体等がある。なお、実施形態１では、特に構造体を限定せず、単に複合材１として説明する。

図１は、実施形態１に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。図２は、実施形態１に係る複合材の成形装置を模式的に示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、脱気防水部の一例を示す模式図である。図４は、脱気防水部の一例を示す模式図である。図５は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関するフローチャートである。

実施形態１において成形される複合材１は、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）を用いて構成されている。この複合材１は、シート状の強化繊維基材２を積層して積層体３を成形した後、積層体３に樹脂４を含浸させて硬化させることにより成形される、いわゆるＶａＲＴＭ（Vacuum assisted Resin Transfer Molding：真空含浸工法）成形によって成形される。

図１に示すように、複合材１は、強化繊維基材２の積層方向に直交する面内における所定の面内方向（一方向）に亘って、積層方向の板厚が変化するものとなっている。具体的に、複合材１は、一方向において、板厚が厚い部位である厚肉部１ａと、板厚が薄い部位である薄肉部１ｂと、厚肉部１ａと薄肉部１ｂとの間の板厚が変化する部位となる段部１ｃとを含んで成形されている。ここで、実施形態１では、複合材１が延在する長手方向を一方向とし、長手方向及び積層方向に直交する方向を幅方向（直交方向）とするが、特に限定されず、幅方向を一方向とし、長手方向を直交方向としてもよい。また、板厚は、少なくとも一方向に亘って変化すればよく、例えば、面内において、一方向に直交する他方向に亘って変化する場合として、図８に示す複合材１であってもよい。図８は、複合材の一例を模式的に示す斜視図である。図８に示すように、複合材１の板厚の変化は、長手方向及び幅方向に亘って変化している。つまり、厚肉部１ａは、長手方向の一方側（図８の下側）に寄せて形成される部位と、幅方向の他方側（図８の右側）に寄せて形成される部位とで、平面視Ｌ字状に形成されている。また、薄肉部１ｂは、長手方向の他方側（図８の上側）に寄せて形成される部位と、幅方向の一方側（図８の左側）に寄せて形成される部位とで、平面視Ｌ字状に形成され、厚肉部１ａと相補的な形状となっている。段部１ｃは、厚肉部１ａ薄肉部１ｂとの間に形成され、長手方向に板厚が変化する部位と、幅方向に板厚が変化する部位とを含んでいる。なお、以下の説明では、図１に示す複合材１に適用して説明する。

図１及び図２に示すように、上記の複合材１を成形する成形装置１０は、成形用治具１１と、バギングフィルム（フィルム）１２と、樹脂供給部１３と、脱気防水部１５と、樹脂排出部１６とを備えている。

成形用治具１１は、その上面に、複合材１を成形するための成形面２１を有している。成形面２１は、製品となる複合材１の表面を形成する面であり、複合材１の表面を高精度に形成している。この成形用治具１１の成形面２１には、強化繊維基材２が積層されることで、積層体３が配置される。積層体３は、長手方向に亘って積層方向の板厚が変化するように、強化繊維基材２が積層される。

なお、強化繊維基材２の積層時において、積層体３の上面側の表層には、積層体３の表面を活性化するために引き剥がされるピールプライ５を配置してもよい。

バギングフィルム１２は、成形用治具１１の成形面２１に配置された積層体３を覆うと共に、成形用治具１１との間にシール材１７が設けられることで、その内部を気密に封止している。

樹脂供給部１３は、積層体３に樹脂４を供給するものである。樹脂供給部１３は、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられると共に、積層体３の幅方向の一方側（図１及び図２の左側）に設けられる。この樹脂供給部１３は、樹脂拡散メディア２３と、樹脂供給ライン２４とを有している。

樹脂拡散メディア２３は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、積層体３の上面に配置される。また、樹脂拡散メディア２３は、積層体３の他方側の端部までは伸ばさず、積層体３の幅方向の一方側に寄せて設けられると共に、積層体３の長手方向に亘って配置される。樹脂拡散メディア２３は、例えば、メッシュ、不織布等が用いられる。

樹脂供給ライン２４は、その一端が樹脂拡散メディア２３に接続され、バギングフィルム１２の内外に亘って設けられている。樹脂供給ライン２４は、バギングフィルム１２の外部から、バギングフィルム１２内の樹脂拡散メディア２３へ向けて樹脂４を供給する。この樹脂供給ライン２４には、図示しない開閉弁が設けられており、開閉弁を開弁することで樹脂を供給する一方で、開閉弁を閉弁することで樹脂の供給を停止する。

上記の樹脂供給部１３は、樹脂供給ライン２４から樹脂拡散メディア２３へ向けて樹脂４を供給すると、樹脂拡散メディア２３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散しつつ、積層体３の上面において幅方向の一方側から樹脂４を供給する。このように、樹脂供給部１３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散して供給する樹脂拡散供給部として機能する。なお、樹脂拡散メディア２３は、積層体３の他方側の端部までは伸ばされていないため、積層体３の他方側（吸引側）への樹脂の先回りを抑制することができる。

脱気防水部１５は、樹脂４の流入を遮断しつつ、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引するものである。脱気防水部１５は、積層体３と成形用治具１１との間、つまり積層体３の下面（成形面２１）側に設けられると共に、積層体３の幅方向の他方側（図１及び図２の右側）に設けられる。ここで、積層体３の幅方向の他方側は、成形後の複合材１が製品として利用されない領域である不使用領域となっており、脱気防水部１５は、この不使用領域に設けられる。不使用領域としては、例えば、加工時においてカットされる領域等がある。脱気防水部１５は、通気防水膜２６と、真空吸引メディア２７と、真空吸引ライン２８とを有している。ここで、脱気防水部１５としては、図３及び図４に示すものが例示される。

通気防水膜２６は半浸透性を有し、バギングフィルム１２内の雰囲気の通過を許容する一方で、バギングフィルム１２内の樹脂４の通過を遮断するものであり、例えば、ゴアテックス（登録商標）等が用いられる。通気防水膜２６は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、バギングフィルム１２内の雰囲気の流通方向の最上流側に設けられている。

真空吸引メディア２７は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、雰囲気の流通方向において、通気防水膜２６の下流側に設けられる。つまり、真空吸引メディア２７は、通気防水膜２６と成形用治具１１との間に設けられる。真空吸引メディア２７は、例えば、メッシュ、不織布、溝、ダクト等が適用される。

図３では、真空吸引メディア２７として、メッシュまたは不織布等のシート状の部材が適用された場合を示している。図３に示す脱気防水部１５は、真空吸引メディア２７がシート状の部材である場合、通気防水膜２６が真空吸引メディア２７を覆うように設けられている。

また、図４では、真空吸引メディア２７として、ダクトが適用された場合を示している。図４に示す脱気防水部１５は、真空吸引メディア２７がダクトである場合、通気防水膜２６が真空吸引メディア２７の開口部を覆うように設けられている。

上記の通気防水膜２６及び真空吸引メディア２７は、積層体３の幅方向の他方側に寄せて設けられると共に、積層体３の長手方向に亘って配置される。なお、通気防水膜２６の縁部と成形用治具１１との境界には、境界からの雰囲気の漏出を抑制するためのシールテープ１８を貼着してもよい。

真空吸引ライン２８は、その一端が真空吸引メディア２７に接続され、バギングフィルム１２の内外に亘って設けられている。真空吸引ライン２８は、バギングフィルム１２内の雰囲気を、真空吸引メディア２７を介して吸引する。なお、実施形態１では、真空吸引ライン２８を、バギングフィルム１２の内外に亘って設けたが、成形用治具１１の内部に設けてもよく、配置の態様については特に限定されない。この真空吸引ライン２８には、図示しない開閉弁が設けられており、開閉弁を開弁することで雰囲気を吸引する一方で、開閉弁を閉弁することで雰囲気の吸引を停止する。

上記の脱気防水部１５は、真空吸引ライン２８から真空吸引メディア２７を介して、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引すると、真空吸引メディア２７は、雰囲気を積層体３の幅方向における他方側から長手方向に亘って吸引することで、バギングフィルム１２内を脱気状態とする。一方で、脱気防水部１５は、通気防水膜２６により樹脂４の流入を遮断することから、真空吸引メディア２７及び真空吸引ライン２８への樹脂４の流入を抑制する。また、脱気防水部１５は、通気防水膜２６が樹脂４で覆われると、雰囲気の流通が遮断される。このため、脱気防水部１５は、通気防水膜２６が樹脂４で覆われることによっても、雰囲気の吸引が停止される。

樹脂排出部１６は、積層体３に供給された樹脂４を排出するものである。樹脂排出部１６は、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられると共に、積層体３の幅方向の他方側（図１及び図２の右側）に設けられる。このため、樹脂排出部１６は、幅方向において、脱気防水部１５と同じ側に設けられ、また、積層方向において、積層体３を挟んで、脱気防水部１５と対向する位置に設けられる。この樹脂排出部１６は、樹脂排出メディア３３と、樹脂排出ライン３４とを有している。

樹脂排出メディア３３は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、積層体３の上面に配置される。また、樹脂排出メディア３３は、積層体３の幅方向の他方側に寄せて設けられると共に、積層体３の長手方向に亘って配置される。樹脂排出メディア３３は、例えば、メッシュ、不織布等が用いられる。

樹脂排出ライン３４は、その一端が樹脂排出メディア３３に接続され、バギングフィルム１２の内外に亘って設けられている。樹脂排出ライン３４は、バギングフィルム１２内の樹脂４を、樹脂排出メディア３３を介して排出する。この樹脂排出ライン３４には、図示しない開閉弁が設けられており、開閉弁を開弁することで樹脂を排出する一方で、開閉弁を閉弁することで樹脂の排出を停止する。

上記の樹脂排出部１６は、樹脂排出ライン３４から樹脂排出メディア３３を介して樹脂４を排出すると、樹脂排出メディア３３は、積層体３の長手方向に亘って樹脂４を排出すると共に、積層体３の上面において幅方向の他方側から樹脂４を排出する。

次に、図５を参照して、上記の成形装置１０を用いた複合材１の成形方法について説明する。成形装置１０の成形用治具１１には、脱気防水部１５の通気防水膜２６及び真空吸引メディア２７が予め配置されている。先ず、この成形方法では、成形用治具１１の成形面２１に、強化繊維基材２を積層して積層体３を配置する（ステップＳ１：積層体配置工程）。積層体配置工程Ｓ１では、積層体３が長手方向に亘って板厚が変化するように、強化繊維基材２が積層される。このとき、積層体配置工程Ｓ１では、積層体３の幅方向の他方側と成形用治具１１との間に、脱気防水部１５が位置するように、積層体３が配置される。

次に、成形用治具１１に配置された積層体３に対して、バギングフィルム１２を覆うと共に、シール材１７、樹脂供給部１３及び樹脂排出部１６を配置する（ステップＳ２：準備工程）。準備工程Ｓ２では、積層体３をバギングフィルム１２で覆い、バギングフィルム１２の外側において、バギングフィルム１２と成形用治具１１との間にシール材１７を配置して、気密に封止する。さらに、準備工程Ｓ２では、積層体３の上面において、幅方向の一方側に樹脂供給部１３を配置すると共に、幅方向の他方側に樹脂排出部１６を配置する。

準備工程Ｓ２後、脱気防水部１５により気密に封止されたバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引して、積層体３を脱気する（ステップＳ３：脱気工程）。具体的に、脱気工程Ｓ３では、樹脂供給ライン２４及び樹脂排出ライン３４に設けられる開閉弁を閉弁状態とし、真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態とすることで、積層体３の脱気を行う。

脱気工程Ｓ３後、樹脂供給部１３から積層体３へ向けて樹脂４を供給すると共に、脱気防水部１５からバギングフィルム１２内の樹脂４の通過を遮断しつつ、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引して、積層体３に樹脂４を含浸させる（ステップＳ４：樹脂注入工程）。具体的に、樹脂注入工程Ｓ４では、樹脂排出ライン３４に設けられる開閉弁を閉弁状態とし、樹脂供給ライン２４及び真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態とすることで、積層体３への樹脂４の供給を行う。

樹脂注入工程Ｓ４において、積層体３に樹脂４が注入されると、樹脂４は、積層体３の上面において、面内方向及び積層方向に含浸する。このとき、積層方向における樹脂４の含浸速度は、面内方向における樹脂４の含浸速度に比して遅いことから、樹脂４は、面内方向に広がり易く、積層方向に含浸し難いものとなる。また、積層方向に含浸する樹脂４は、積層体３の厚肉部に比して、薄肉部１ｂの含浸が早いことから、樹脂４は、薄肉部１ｂにおいて成形面２１へ到達した後、厚肉部１ａにおいて成形面２１へ到達する。このため、成形面２１へ到達した樹脂４は、積層体３の長手方向において、薄肉部１ｂ側から厚肉部１ａ側へ向かって、脱気防水部１５の通気防水膜２６を覆う。そして、樹脂４が、脱気防水部１５の通気防水膜２６の全面を覆うと、バギングフィルム１２内の雰囲気の吸引が停止される。

樹脂注入工程Ｓ４後、樹脂排出部１６から、バギングフィルム１２内の樹脂４を排出して、積層体３に対する樹脂４の注入量を調整する（ステップＳ５：樹脂排出工程）。具体的に、樹脂排出工程Ｓ５では、樹脂排出ライン３４及び真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態とし、樹脂供給ライン２４に設けられる開閉弁を閉弁状態とすることで、積層体３からの樹脂４の排出を行う。なお、真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態としても、上記のように、脱気防水部１５の通気防水膜２６の全面が樹脂４で覆われるため、バギングフィルム１２内の雰囲気の吸引は行われない。なお、樹脂排出工程Ｓ５では、真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を閉弁状態としてもよい。また、樹脂排出工程Ｓ５後、樹脂４が含浸した積層体３は、熱硬化プロセスへ移行する。

以上のように、実施形態１によれば、積層体３のバギングフィルム１２側から樹脂４を供給し、積層体３の成形面２１側からバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができる。このとき、バギングフィルム１２内の雰囲気は、バギングフィルム１２側から成形面２１側へ吸引されるので、この吸引によって、樹脂は、含浸速度が遅い積層方向にも好適に含浸する。また、脱気防水部１５が積層体３の一方向に亘って設けられることから、一方向に亘って板厚が変化する複合材１において、薄肉部１ｂの含浸が終了して、薄肉部１ｂに対応する脱気防水部１５の一部に樹脂が到達して吸引が終了しても、厚肉部１ａに対応する脱気防水部１５の他部において吸引を続けることができる。これにより、脱気防水部１５の全ての領域に樹脂が到達するまで吸引を続けることができるため、板厚の薄い薄肉部１ｂ及び板厚の厚い厚肉部１ａにおいて、成形面２１側における脱気を好適に行うことができる。このため、積層体３において、樹脂４の未含浸領域が形成されることを抑制することができ、樹脂４を積層体３に好適に含浸させて、複合材１を成形することができる。

また、実施形態１によれば、積層体３への樹脂４の含浸後、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられた樹脂排出部１６から、バギングフィルム１２内の樹脂４を排出させることができるため、複合材１に要求される板厚または繊維含有率となるように、樹脂４の注入量を調整することができる。

また、実施形態１によれば、樹脂供給部１３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散して供給することができるため、板厚が変化する長手方向に亘って樹脂４を供給できる。このため、積層体３のバギングフィルム１２側から樹脂４を拡散させることで、板厚変化による未含浸領域の形成を抑制することができる。

また、実施形態１によれば、脱気防水部１５において、真空吸引ライン２８から真空吸引メディア２７及び通気防水膜２６を介してバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができる。

また、実施形態１によれば、脱気防水部１５は、積層体３の成形面２１側に設けられることから、不使用領域に設けることで、製品の成形面２１が形成不良となる影響を抑制することができる。

また、実施形態１によれば、樹脂供給部１３において積層体３の幅方向の一方側から樹脂４を供給しつつ、脱気防水部１５において積層体３の幅方向の他方側からバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができるため、積層体３への樹脂の含浸を好適に行うことができる。

また、実施形態１によれば、樹脂拡散メディア２３は、積層体３の他方側の端部までは伸ばされていないため、積層体３の幅方向の他方側において、バギングフィルム１２側から成形面２１側に樹脂４が先回りすることを抑制することができるため、積層体３への樹脂の含浸を好適に行うことができる。

なお、実施形態１では、樹脂供給部１３と樹脂排出部１６とをそれぞれ独立した系統として設けたが、樹脂供給部１３と樹脂排出部１６とは兼用した構成であってもよい。この構成によれば、樹脂供給部１３と樹脂排出部１６とを兼用することにより、装置構成を簡易なものにでき、装置コストの増大を抑制することができる。

［実施形態２］
次に、図６を参照して、実施形態２に係る複合材１の成形装置１０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図６は、実施形態２に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。

実施形態２に係る成形装置１０は、実施形態１の樹脂供給部１３及び脱気防水部１５の配置を変更したものである。具体的に、実施形態２の成形装置１０において、樹脂供給部１３は、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられると共に、積層体３の幅方向の中央に設けられる。このため、樹脂供給部１３は、樹脂供給ライン２４から樹脂拡散メディア２３へ向けて樹脂４を供給すると、樹脂拡散メディア２３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散しつつ、積層体３の上面において幅方向の中央側から樹脂４を供給する。

実施形態２の成形装置１０において、脱気防水部１５は、積層体３と成形用治具１１との間、つまり積層体３の下面（成形面２１）側に設けられると共に、積層体３の幅方向の両側に一対設けられる。このため、脱気防水部１５は、真空吸引ライン２８から真空吸引メディア２７を介して、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引すると、真空吸引メディア２７は、雰囲気を積層体３の幅方向における両側から長手方向に亘って吸引することで、バギングフィルム１２内を脱気状態とする。

以上のように、実施形態２によれば、樹脂供給部１３において積層体３の幅方向の中央から樹脂４を供給しつつ、脱気防水部１５において積層体３の幅方向の両側からバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができるため、積層体３への樹脂の含浸を好適に行うことができる。

［実施形態３］
次に、図７を参照して、実施形態３に係る複合材１の成形装置１０について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図７は、実施形態３に係る複合材の成形装置の脱気防水部の一例を示す模式図である。

実施形態３に係る成形装置１０は、実施形態１の脱気防水部１５に、真空計４１を配置したものである。なお、実施形態３では、実施形態１の図３に示す脱気防水部１５に適用して説明するが、実施形態１の図４に示す脱気防水部１５に適用してもよく、特に限定されない。具体的に、実施形態３の成形装置１０において、真空計４１は、一例として、脱気防水部１５の真空吸引ライン２８に設けられる真空計４１ａ（実線）であり、真空吸引ライン２８における真空度を計測している。また、真空計４１は、一例として、脱気防水部１５の真空吸引メディア２７に設けられる真空計４１ｂ（点線）であってもよく、真空吸引メディア２７における真空度を計測している。なお、真空計４１ｂを真空吸引メディア２７に設ける場合には、積層体３への樹脂４の含浸が最も遅い部位（例えば、厚肉部１ａ）に対応する真空吸引メディア２７の位置に設けることが好ましい。

以上のように、実施形態３によれば、通気防水膜２６により樹脂の流入を抑制することができるため、真空計４１によりバギングフィルム１２内の真空度を計測することができる。

なお、図１及び図６に示す樹脂供給部１３及び脱気防水部１５の配置関係は、特に限定されず、脱気防水部１５が成形面２１側に配置されると共に、積層体３の長手方向に亘って設け、また、積層体３への樹脂４の含浸を好適に行うことが可能であればよい。このため、一例として、樹脂供給部１３を、積層体３のバギングフィルム１２側に設けると共に、積層体３の幅方向の両側に設け、脱気防水部１５を、積層体３の成形面２１側に設けると共に、積層体３の幅方向の中央に設けてもよい。

１ 複合材
１ａ 厚肉部
１ｂ 薄肉部
１ｃ 段部
２ 強化繊維基材
３ 積層体
４ 樹脂
５ ピールプライ
１０ 成形装置
１１ 成形用治具
１２ バギングフィルム
１３ 樹脂供給部
１５ 脱気防水部
１６ 樹脂排出部
１７ シール材
１８ シールテープ
２１ 成形面
２３ 樹脂拡散メディア
２４ 樹脂供給ライン
２６ 通気防水膜
２７ 真空吸引メディア
２８ 真空吸引ライン
３３ 樹脂排出メディア
３４ 樹脂排出ライン
４１ 真空計
４１ａ 真空計
４１ｂ 真空計

Claims (10)

1. 強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形方法であって、
   前記複合材を成形するための成形用治具の成形面に、前記強化繊維基材が積層された積層体を配置し、
   前記積層体をフィルムで覆って気密に封止し、
   前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂供給部から、前記積層体へ向けて樹脂を供給し、
   前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられた脱気防水部から、前記フィルム内の樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引して、前記積層体に前記樹脂を含浸させ、
   前記積層体への前記樹脂の含浸後、前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂排出部から、前記フィルム内の樹脂を排出させることを特徴とする複合材の成形方法。
2. 前記積層体は、前記積層方向に直交する面内の前記一方向に亘って前記積層方向の板厚が変化していることを特徴とする請求項１に記載の複合材の成形方法。
3. 強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形装置であって、
   前記複合材を成形する成形面を有し、前記強化繊維基材が積層された積層体が配置される成形用治具と、
   前記積層体を覆って気密に封止するフィルムと、
   前記積層体の前記フィルム側に設けられ、樹脂を供給する樹脂供給部と、
   前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられ、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引する脱気防水部と、
   前記積層体の前記フィルム側に設けられ、前記フィルム内の樹脂を排出する樹脂排出部と、を備えることを特徴とする複合材の成形装置。
4. 前記樹脂供給部は、前記樹脂を前記積層体の前記一方向に拡散して供給する樹脂拡散供給部であることを特徴とする請求項３に記載の複合材の成形装置。
5. 前記脱気防水部は、
   前記フィルム内の前記雰囲気の通過を許容する一方で、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断する通気防水膜と、
   前記雰囲気の流通方向の下流側に設けられ、前記通気防水膜を通過した前記雰囲気が流通する真空吸引メディアと、
   前記真空吸引メディアに接続された真空吸引ラインと、を有することを特徴とする請求項３または４に記載の複合材の成形装置。
6. 前記脱気防水部は、
   前記真空吸引メディア及び前記真空吸引ラインの一方に設けられ、真空度を計測する真空計を、さらに有することを特徴とする請求項５に記載の複合材の成形装置。
7. 前記樹脂排出部は、前記樹脂供給部を兼ねていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
8. 前記脱気防水部は、成形後の前記複合材が製品として利用されない領域である不使用領域に設けられることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
9. 前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、
   前記樹脂供給部は、前記直交方向の一方側に設けられ、
   前記脱気防水部は、前記直交方向の他方側に設けられることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
10. 前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、
    前記樹脂供給部は、前記直交方向の中央に設けられ、
    前記脱気防水部は、前記直交方向の両側に設けられることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。

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