JP2022061351A - 繊維強化成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができる繊維強化成形体の製造方法を提供する。【解決手段】本方法は、強化繊維を含んだ芯材と、芯材が埋設されたマトリックス樹脂と、を有する繊維強化成形体１の製造方法であって、芯材となる繊維集合体１４を、ワックスを構成成分とする中型２０の周面に沿わせて配置する配置工程と、繊維集合体１４の配置状態を維持して型２５を締める型締め工程と、型２５内へマトリックス樹脂となる前駆樹脂１５５を充填する充填工程Ｒ３と、ワックスを加熱により膨張させる膨張工程Ｒ４と、前駆樹脂１５５をマトリックス樹脂へ転換する転換工程Ｒ５と、を備える。また、中型２０は、中子２１又はキャビティの内壁とすることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維強化成形体の製造方法に関する。更に詳しくは、強化繊維を含んだ芯材と、芯材が埋設されたマトリックス樹脂と、を有する繊維強化成形体の製造方法に関する。

従来、繊維強化成形体を製造する方法として、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法やＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法等が知られている（特許文献１参照）。これらは、強化繊維を含んだ織物を成形型のキャビティに配置したうえで、キャビティ内に未硬化樹脂を注入して、織物に未硬化樹脂を含浸させた後、未硬化樹脂を硬化させて繊維強化成形体を得る方法であり、ＶａＲＴＭ法は、上記のなかでも、未硬化樹脂の含浸を補助するためにキャビティ内を脱気する操作を伴う点でＲＴＭ法と異なる。

特開２０１５－１８６８８４号公報

上述のようなＲＴＭ法及びＶａＲＴＭ法等のＲＴＭ系製法は、量産に適するというメリットがあるが、繊維強化成形体内の繊維含有率を上げ難いという問題を有する。一般に、繊維強化成形体は、繊維含有率を高めることで、質量あたりの機械特性を高くすることができる。ＲＴＭ系製法でいえば、キャビティ内へ充填する繊維量を増やすことで、繊維含有率を向上させることができることになる。

しかしながら、充填繊維量は、現状で最大化されており、これ以上に増やすことが難しいという実情がある。即ち、ＲＴＭ系製法では、成形型内の空隙を樹脂（マトリックス樹脂となる）へ置換するものであるため、樹脂漏れや圧抜けを防止するために正常な型閉じを要する。このため、キャビティからはみ出さないよう、繊維を充填する必要がある。一方で、上述した織物など、繊維強化成形体内において芯材となる繊維集合体は、繊維が集合されて形成されているため、中実なプラスチック板等と異なり、見掛け体積が大きく、体積は可変である。つまり、圧縮によって一時的に減容できても、圧縮を解けば元の体積へ戻る性質を有する。このため、キャビティから繊維がはみ出さないようにしつつ、繊維集合体を減容状態でキャビティ内へ充填することは極めて困難な状況がある。従って、現状で行われているように、自然な状態の見掛け体積のまま繊維集合体をキャビティへ充填する他無く、現状以上に繊維含有率の高い多い繊維強化成形体を得ることが困難な状況がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができる繊維強化成形体の製造方法を提供することを目的とする。

即ち、上記問題を解決するために、本発明は以下に示される。
［１］本発明の繊維強化成形体の製造方法は、強化繊維を含んだ芯材と、前記芯材が埋設されたマトリックス樹脂と、を有する繊維強化成形体の製造方法であって、
前記芯材となる繊維集合体を、ワックスを構成成分とする中型の周面に沿わせて配置する配置工程と、
前記繊維集合体の前記配置状態を維持して型を締める型締め工程と、
前記型内へ前記マトリックス樹脂となる前駆樹脂を充填する充填工程と、
前記ワックスを加熱により膨張させる膨張工程と、
前記前駆樹脂を前記マトリックス樹脂へ転換する転換工程と、を備えることを要旨とする。
［２］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記中型を、中子、又は、キャビティの内壁にすることができる。
［３］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記中型を、中子にして、
前記型締め工程を、前記繊維集合体が配置された前記中子の周囲を外型で覆って型締めを行う工程にすることができる。
［４］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記中型を、キャビティの内壁にして、
前記型締め工程を、前記キャビティを閉じて型締めする工程にすることができる。
［５］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記中型は、前記繊維集合体の厚みを収容する凹部を前記周面に有することができる。
［６］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記中型は、前記繊維集合体に設けられた貫通孔に係合する凸部を前記周面に有することができる。
［７］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記配置工程は、前記中型の前記周面に沿わせた前記繊維集合体の外表面側から前記中型へ向けて係止具を打ち込んで行うことができる。
［８］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記繊維集合体は、前記強化繊維を含む連続繊維を束ねた繊維束と、前記繊維束が縫着された基層と、を有し、
前記繊維束が、前記基層上に複列に並ぶように縫着された帯状部を有することができる。
［９］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記中型が、中子であって、
前記配置工程は、前記帯状部を、前記中子の前記周面に巻き付けるように沿わせる工程を含むことができる。
［１０］本発明の繊維強化成形体の製造方法では、前記繊維強化成形体は、隣り合った２つの補強孔Ｈ_１及び補強孔Ｈ_２を含む、補強構造を形成するための複数の補強孔を有し、
前記補強孔Ｈ_１の開口面と、前記補強孔Ｈ_２の開口面と、が互いに異なる平面に属するものにすることができる。

本発明の繊維強化成形体の製造方法によれば、ＲＴＭ系製法に伴うメリットを享受しつつ、従来に比べて、繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
繊維強化成形体の製造方法の一例を説明する説明図である。 繊維強化成形体の製造方法の一例を説明する説明図である。 繊維強化成形体の製造方法の一例を説明する説明図である。 繊維強化成形体の製造方法の一例を説明する説明図である。 外型及び中型のバリエーションを説明する説明図である。 外型及び中型のバリエーションを説明する説明図である。 凹部を有する中型のバリエーションを説明する説明図である。 配置工程の他例を説明する説明図である。 縫着型の繊維集合体の縫着態様を説明する説明図である。 縫着型の繊維集合体の縫着態様を説明する説明図である。 縫着型の繊維集合体の縫着態様を説明する説明図である。 繊維強化成形体の一例を説明する説明図である。 繊維強化成形体の一例を説明する説明図である。 繊維強化成形体の一例を説明する説明図である。 繊維強化成形体の他例を説明する説明図である。

ここで示される事項は、例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
尚、図９（ｂ）では、縫糸１７５を図示するが、その他の図では煩雑になるため縫糸１７５の図示を省略する。また、例えば、図面における図１内の（ａ）図は、明細書内において図１（ａ）又は図１ａと記載する。

本発明の繊維強化成形体の製造方法は、強化繊維（１２）を含んだ芯材（１３）と、芯材（１３）が埋設されたマトリックス樹脂（１５）と、を有する繊維強化成形体（１）の製造方法である（図１～図４及び図１５参照）。
この製造方法は、配置工程（Ｒ１）、型締め工程（Ｒ２）、充填工程（Ｒ３）、膨張工程（Ｒ４）、転換工程（Ｒ５）を備える。更に、転換工程（Ｒ５）以降に、取出工程（Ｒ６）を備えることができる。

上記のうち、配置工程（Ｒ１）は、芯材（１３）となる繊維集合体（１４）を、ワックスを構成成分とする中型（２０）の周面（２０１）に沿わせて配置する工程である。
また、型締め工程（Ｒ２）は、繊維集合体（１４）の配置状態を維持して型を締める工程である。
更に、充填工程（Ｒ３）は、型内へマトリックス樹脂（１５）となる前駆樹脂（１５５）を充填する工程である。
また、膨張工程（Ｒ４）は、ワックスを加熱により膨張させる工程である。
更に、転換工程（Ｒ５）は、前駆樹脂（１５５）をマトリックス樹脂（１５）へ転換する工程である。
また、取出工程（Ｒ６）は、型から繊維強化成形体（１）を取り出す工程である。

［１］配置工程
配置工程Ｒ１は、芯材１３となる繊維集合体１４を、ワックスを構成成分とする中型２０の周面２０１に沿わせて配置する工程である（図１ａ～図１ｃ、図３ａ～図３ｂ、図８及び図１２参照）。

（１）芯材及び繊維集合体
芯材１３は、繊維強化成形体１内において、マトリックス樹脂１５を補強する部分であり、繊維の集合体から形成される。即ち、マトリックス樹脂１５が、芯材１３の内部にまで含浸された状態で転換（硬化、固化等）され、全体として高い強度を有する繊維強化成形体１となっている。従って、マトリックス樹脂１５のみからなる樹脂部材に比べ、樹脂内に芯材１３が加わることで、繊維強化成形体１は機械的強度が増強されたものとなる。
尚、本明細書では、繊維強化成形体１の一部をなす繊維の集合体を芯材１３と称し、繊維強化成形体１が完成される以前の芯材１３を繊維集合体１４と称する。芯材１３と繊維集合体１４とは、上述の通り、基本的には同じものであることから、以下では、繊維集合体１４を用いて説明するが、芯材１３も同様である。

繊維集合体１４の形態は限定されない。例えば、不織布、織物、編物及び繊維束（トウ）並びにこれらの複合形態とすることができる。
上記のうち、繊維束１７は、連続繊維１７１を束ねた形態であり、連続繊維１７１の一部又は全部として強化繊維１２が含まれる。尚、繊維束１７は、強化繊維１２のみから形成されてもよいし、強化繊維以外の他の繊維１７２を含んでもよい。
また、上記のうち、複合形態は、不織布、織物、編物及び繊維束のうちの２種以上を組合せた形態である。具体的には、繊維束が基層に固定された形態が挙げられる。固定手段は限定されず、例えば、縫着、接着、融着等の手段のうちの１種又は２種以上を採用できる。即ち、繊維集合体１４は、繊維束１７と、繊維束１７が縫着された基層１８と、を有し、繊維束１７が、基層１８上に縫着された形態等とすることができる。繊維束１７は、基層１８の一面のみに縫着されてもよいし、基層１８の両面に縫着されてもよい。

縫着型の繊維集合体１４では、基層として、不織布、織物及び編物等のうちの１種又は２種以上を採用できる。即ち、例えば、繊維束１７が織物製の基層１８に縫着された形態や、繊維束１７が不織布製の基層１８に縫着された形態が挙げられる（図９～図１１参照）。
このように、繊維束１７が基層１８に縫着された形態の繊維集合体１４（以下、この形態の繊維集合体１４を「縫着型の繊維集合体」ともいう）（図９～図１１参照）では、繊維束１７は、縫糸１７５によって縫着される。縫糸１７５のどのような繊維を用いてもよい。即ち、後述する強化繊維と同様の繊維を用いてもよく、強化繊維以外の他の繊維を用いてもよい。

また、縫着型の繊維集合体１４における基層１８は、上記のなかでも、織物が好ましい。織物である場合は、繊維束１７を縫着し易いこと、縫着した際の縫糸１７５に対する拘束が高いこと、基層１８として柔軟性に優れること、更には、前駆樹脂を含浸させ易いこと等の利点を有する。基層１８が織物である場合、この織物を構成する繊維には、どのような繊維を用いてもよい。即ち、後述する強化繊維と同様の繊維を用いてもよく、強化繊維以外の他の繊維を用いてもよい。

更に、縫着型の繊維集合体１４では、通常、基層１８の形状が、繊維集合体１４の全体概形を決定する。例えば、基層１８が帯状部１４１を有する場合、その形状に応じて、繊維集合体１４も帯状部１４１を有することができる（図１、図２、図８、図９参照）。
尚、縫着型の繊維集合体１４では、上述の通り、繊維束１７が基層１８に縫着された領域（縫着領域）を有することができるが、その他に、繊維束１７が基層１８に縫着されずに基層１８から離間可能に配された領域（非縫着領域）を有することができる。

上述の通り、繊維束１７を基層１８に固定する手段として縫着を選択した場合、縫糸１７５のテンションにより、繊維束１７の拘束の程度を自在に制御できる。従って、基層１８に対して繊維束１７を強固に固定しながら、繊維束１７の可動性（基層１８に対する可動性、及び／又は、繊維束１７同士の間の可動性）を、繊維束を製織してなる織布等と比較してより多く確保できる。その結果、例えば、縫着領域における繊維集合体１４の柔軟性を高く保つことができる。

更に、縫着領域において、繊維束１７は、どのように縫着してもよいが、基層１８に対して複列に並ぶように平面状に配置することができる。より具体的には、所定面を埋めるように複数本の繊維束１７を引き揃えて縫着（図１０ａ参照）することができる。更に、繊維束１７を折りたたんで所定面を埋めるように縫着することができる。より具体的には、１本の繊維束１７を蛇腹状に折り畳んで配置（図１０ｂ参照）することができる。また、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置（図１０ｃ参照）することができる。これらの縫着態様は、１種のみを用いてよく２種以上を併用してもよい。また、当然ながら、これら以外の縫着態様を利用できる。

また、繊維束１７の縫着は、基層１８に対して１層となるように敷き詰めて縫着（図１１ａ参照）してもよいし、２層以上となるように複層に敷き詰めて縫着（図１１ｂ及び図１１ｃ参照）してもよい。更に、基層１８の表裏に各々敷き詰めて縫着してもよい。また、２層以上に敷き詰めて縫着する場合や、表裏に敷き詰めて縫着する場合には、一層を構成する繊維束１７の配列方向と、隣接される他層を構成する繊維束１７の配列方向と、は平行に配置してもよいが、配列方向が異なるように、交差させて配置（図１１ｂ及び図１１ｃ参照）できる。この場合、交差角度は９０度以下（０度＜θ≦９０度）にすることができる。

更に、前述の通り、芯材１３は強化繊維１２を含む。即ち、繊維集合体１４も強化繊維１２を含んでいる。繊維集合体１４は、どの部分に強化繊維１２を含んでもよい。即ち、例えば、縫糸１７５として強化繊維１２を含んでもよいし、基層１８として強化繊維１２を含んでもよいが、とりわけ、繊維束１７として強化繊維１２を含むことが好ましい（図９ｂ参照）。

強化繊維１２は、通常の繊維に比べて機械的強度に優れる繊維であり、例えば、ＪＩＳ Ｌ１０１５による引張強さにおいて７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上（通常５０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を有する繊維が好ましい。
強化繊維１２は、無機材料からなる繊維であってもよく、有機材料からなる繊維であってもよく、これらを併用した繊維であってもよい。無機材料繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維）、ガラス繊維、金属繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、有機材料繊維としては、芳香族ポリアミド樹脂繊維（パラ型アラミド：商品名「ケブラー」、商品名「トワロン」、商品名「テクノーラ」等、メタ型アラミド：商品名「ノーメックス」、商品名「コーネックス」等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、商品名「ザイロン」等）、芳香族ポリエステル樹脂繊維（商品名「ベクトラン」等）、高強度ポリエチレン樹脂繊維（商品名「ダイニーマ」）などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

また、強化繊維１２の繊維形態は限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよいが、これらのなかでは、フィラメントヤーンであることが好ましい。更に、強化繊維１２は、モノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよく、これらを併用してもよい。

繊維集合体１４は、構成繊維の全てが強化繊維１２からなってもよいし、部分的に強化繊維１２を含んでもよい。強化繊維１２による構成率は限定されないが、繊維集合体１４をなす全構成繊維１００質量％に対し、強化繊維１２の含有割合は、５０質量％以上（１００質量％でもよい）にすることができ、７５質量％以上にすることができ、９０質量％以上にすることができる。即ち、繊維集合体１４が、強化繊維以外の他繊維を含む場合、構成繊維全体を１００質量％とした場合に、他繊維は５０質量％未満（１質量％以上）にすることができ、２５質量％未満にすることができ、１０質量％未満にすることができる。

強化繊維１２以外の他繊維の構成材料は限定されず、上述した強化繊維以外の繊維を利用できる。具体的には、各種の樹脂繊維及び植物性繊維等を用いることができ、このうち樹脂繊維を構成する樹脂として、ポリアミド（脂肪族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等を利用できる。また、植物繊維としては、綿繊維及び麻繊維等を用いることができる。
また、他繊維の繊維形態も限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよい。

また、繊維束１７は、どのように束化されていてもよい。複数の連続繊維が単に引き揃えただけの状態であってもよいし、糸（束化用の糸）を用いて複数の連続繊維が結束されていてもよいし、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を介して連続繊維同士が結着されて束化されていてもよく、更に、その他の方法によって束化されてもよい。

１本の繊維束１７を構成する連続繊維の本数は限定されず、例えば、３０００本以上とすることができる。繊維束１７を構成する連続繊維の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながら繊維集合体１４及び芯材１３として優れた強度を発揮させることができる。この本数は限定されないが、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。

また、繊維束１７を扱う際の作業性を考慮した場合、１本の繊維束１７を構成する連続繊維の本数が多い繊維束（太束）を用いることができる。この場合、１本の繊維束１７を構成する連続繊維の本数は、例えば、３００００本以上とすることができ、更に４００００本以上とすることができ、更に６００００本以上とすることができる。一方、１本の繊維束１７を構成する連続繊維の本数は、例えば、１５０００００本以下、更に１００００００本以下とすることができる。

（２）中型
中型２０は、型２７の内側に配置される部材であり、繊維集合体１４を周面２０１に沿わせて配置するための部材である。
中型２０としては、具体的には、中子２１（図１～図２参照）や、キャビティの内壁２２（図３～図４参照）等の態様が例示される。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
上述のうち、中型２０が中子２１である場合、結果として、中子２１は、繊維集合体１４に立体形状を与える部材となる。即ち、通常、繊維集合体１４は、平面形状をなしており、中子２１の周面２０１へ沿わせて配置（固定）することで、立体形状を付与できる。そして、転換工程Ｒ５において前駆樹脂をマトリックス樹脂１５へ転換した後、中子２１を除去することにより、繊維強化成形体１を得ることができる。また、中子２１に対する外型２５としては、特定形状を有した金属製や樹脂製等の定形型を外型２５として用いることができる。また、特定形状を有さない（不定形状である、自在形状である）袋状等の不定形型を外型２５として用いることができる。袋状の外型２５を用いる場合、中子２１を袋状の外型２５で覆い、必要に応じて袋内を脱気することにより、全体（中子２１と外型２５との全体）として型２７（成形型２７）を形成できる（図１、図３及び図５参照）。

上述のうち、中型２０がキャビティの内壁２２（図３参照）である場合、中型２０は、キャビティの内壁の全体を構成してもよいし、キャビティの内壁の一部のみを構成してもよい。また、中型２０がキャビティの内壁２２である場合、賦形部として、キャビティの内壁２２から突出された凸形状（繊維強化成形体１へ凹形状を付与する）を有してもよいし、キャビティの内壁２２から凹んだ凹形状（繊維強化成形体１へ凸形状を付与する）を有してもよいし、これらの両方の形状を有してもよい。更に、賦形部は、平面形状を賦形する平面を有してもよい。賦形部が平面形状である場合には、膨張工程のワックス膨張により、繊維集合体１４及び前駆樹脂１５５を平面押圧することができるため、賦形部が平面形状であっても繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができる。
キャビティの内壁２２としては、例えば、型２７（成形型２７）が、上型２７１と下型２７２とを有し、これら上型２７１と下型２７２とによって形成されるキャビティの内壁２２がワックスを構成成分として形成されている態様が挙げられる（図３参照）。

また、中型２０はワックスを構成成分とする。中型２０がワックスを構成成分とすることにより、ワックスを膨張させることができる。このため、繊維集合体１４への前駆樹脂１５５の含浸を効率化することができる。更に、必要以上の前駆樹脂１５５が繊維集合体１４へ含浸されないように、前駆樹脂１５５を押し出すことができる。
即ち、後述する膨張工程Ｒ４において、中型２０を加熱すると、中型２０を構成するワックスが膨張されることによって、中型２０が熱膨張される。例えば、ワックスは１５℃から３５℃へ２０℃加熱することで数％の膨張を得ることもできる。これは、一般的な熱可塑性樹脂と比較して数倍～十数倍大きい熱膨張率である。この大きな熱膨張にともない、前駆樹脂１５５が繊維集合体１４へ含浸する際の含浸圧力が高まるため、繊維集合体１４への前駆樹脂１５５の含浸をより効率的に行うことができるようになる。加えて、中型２０（中型２０が中子２１であってもキャビティの内壁２２であっても）の膨張により、繊維集合体１４及び前駆樹脂１５５の収容空間（キャビティ）を縮小することができる。縮小された収容空間内において、繊維集合体１４の体積は変化されないため、結果的に、前駆樹脂１５５の絞り出しにより、前駆樹脂１５５の量を減じることが可能であり、繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができる。具体的には、例えば、型締め力を高めて（５ＭＰａ程、２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下など）、型内に充填された前駆樹脂１５５を絞り出すことができる。

また、ワックスを構成成分とする中型２０を用いることによる利点は更に存在する。以前より、繊維集合体１４への前駆樹脂１５５の含浸を促進するために、型内へ充填する前駆樹脂の充填圧力を高くする方法が知られている。加圧は、型外から行われ、樹脂充填ルートでのみ加圧が可能であるが、型内の全ての空間を前駆樹脂が埋めるまでは、前駆樹脂の流動抵抗が働くため流動箇所により圧力が異なる状況が形成される。このため、得ようとする成形体の形状が複雑になればなるほど、深部にまで均等に加圧することが困難となる状況がある。例えば、小断面ルート（断面積の小さな箇所）では圧力が相対的に高くなり、大断面ルート（断面積の大きな箇所）では圧力が相対的に小さくなってしまう。その一方で、樹脂注入端からより遠い箇所や、小断面ルートでは前駆樹脂の性状変化の影響をより強く受けることになる。即ち、樹脂注入端からは、前駆樹脂の注入を行うため、より長い時間の加圧状態や加温状態（注入樹脂自体の温度）が形成される。これに対して、樹脂充填が早期に完了し易い樹脂注入端からより遠い箇所では、樹脂温度の低下、樹脂体積の低下等を生じ、圧力が低下し易い状況が形成される。また、前駆樹脂が次第に硬化する際には粘度が高くなり、硬化し始めると、結果的に、小断面ルートでは、そのルート断面が更に小さくなる状況を生じる。一方で、充填ルートを増やしたり、上流側における注入圧力や加圧圧力を増大させると、繊維集合体１４に対する圧力も高まり、繊維集合体１４を構成する繊維が流動し易くなるという問題を生じる。このように、含浸圧力の適切な負荷・コントロールは、複雑な相反関係が存在するため、非常に難しい技術となっている。

この点、ワックスを構成成分とする中型２０は、外部からの加圧ではなく、膨張による内部からの加圧を行うことができる。即ち、繊維集合体１４により近い位置から直接的に、含浸圧力を高めることができる。従って、中型２０が、型の深部に存在すれば、型の深部からでも加圧を行うことができる。また、前駆樹脂１５５を充填するルートの有無に関わらず圧力を生じさせることができる。従って、外部からの圧力が届き難い形状や箇所における含浸圧力を積極的に形成できる。得ようとする成形体の断面積の影響を受け難く、繊維集合体１４が沿って配置された箇所へ直接的に加圧を行うことができる。更に、繊維集合体１４を構成する繊維の流動を抑制するために、所定箇所からの圧力を軽減して、その軽減した圧力を内圧で補うこともできる。このような中型２０の熱膨張に伴う加圧作用は、従来、利用されている外部からの加圧に変えて利用することもできるし、外部からの加圧と共に利用することもできる。また、注入圧力や型圧力による圧力コントロール以外に、温度を用いた圧力コントロールを行うことが可能となる。このように、ワックスを構成成分とする中型２０を用いることは、加圧の自由度を飛躍的に向上させることができるという利点を有する。また、それにより、従来に比べてより均質な加圧を形成し易いという利点を有する。

ワックスは、上述の通り、熱膨張性を有すればよく、種類は問わない。また、ワックスは１種の成分からなってよく２種以上の成分からなってもよい。本発明で用いるワックスは、概要として、常温（例えば２５℃）で固体であり、ＪＩＳ Ｋ２２３５に規定される融点（ＪＩＳ Ｋ２２３５の融点測定が不能な場合にはＪＩＳ Ｋ００６５に規定される凝固点）が、５０℃以上（通常２５０℃以下）ことが好ましい。更に、後述する通り、取出工程Ｒ６において、融点を超える温度へ加熱することにより、溶融されることが好ましい。そして、溶融された場合、液状又はペースト状になることが好ましい。即ち、溶融により、得られる繊維強化成形体から取り外すことができるように溶融されることが好ましい。

ワックスは、天然ワックスでもよく、合成ワックスでもよく、これらの混合物であってもよい。
このうち、天然ワックスには、石油系ワックス、鉱物系ワックス、動物系ワックス、植物系ワックス等が含まれる。
また、石油系ワックスには、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等が含まれる。更に、鉱物系ワックスには、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン等が含まれる。また、動物系ワックスには、イボタ蝋、蜜蝋、ウールワックス等が含まれる。更に、植物系ワックスには、カルナバワックス、キャンデリラワックス、木蝋、パームワックス、ライスワックス、植物油水添物（水添ヒマシ油等）、植物油重合物等が含まれる。
一方、合成ワックスには、フィッシャー・トロプシュワックス、合成炭化水素系ワックス、アマイドワックス、極性基付与ワックス等が含まれる。このうち、合成炭化水素系ワックスには、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化ポリエチレン、酸化ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、塩化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等のポリオレフィン系ワックス、ポリテトラフルオロエチレンワックス等のシリコン系ワックス等が含まれる。
また、これらのワックスは、水素添加処理、酸化処理及び／又は塩素化処理等の各種処理がなされたものであってもよい。更には、必要に応じて精製処理（溶剤抽出、蒸留、吸着、ろ過等）がなされていてもよい。
上述の各種ワックスは、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

また、ワックスは、中型２０を構成するために、適度な硬さを有するものであることが好ましい。具体的には、ＪＩＳ Ｋ２２３５による針入度が、２５℃において１０以下（０以上）、且つ、３５℃において１８以下（０以上）であることが好ましい。この針入度は、更に、２５℃において８以下（０以上）、且つ、３５℃において１６以下（０以上）であることがより好ましく、２５℃において６以下（０以上）、且つ、３５℃において１４以下（０以上）であることが特に好ましい。

更に、前述の通り、本発明で用いるワックスは、融点（融点測定が不能な場合には凝固点）は５０℃以上（通常２５０℃以下）であることが好ましいが、より詳しくは、前駆樹脂１５５の転換温度Ｔ_Ａ（℃）よりも、ワックスの融点Ｔ_Ｂ（℃）が２５℃以上高温であることが好ましい。前駆樹脂１５５の転換温度Ｔ_Ａは、例えば、前駆樹脂１５５が、熱硬化性樹脂である場合、硬化開始温度を意味する。また、例えば、前駆樹脂１５５が、熱可塑性樹脂である場合は、マトリックス樹脂１５の融点を意味する。即ち、前駆樹脂１５５が、硬化開始温度がＴ_Ａ（℃）の熱硬化性樹脂である場合、ワックスの融点Ｔ_Ｂ（℃）は、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≧２５であることが好ましい。ワックスの融点が上記範囲であれば、前駆樹脂１５５を硬化樹脂へ十分に転換したうえで、中型２０を取り外すことができる。この温度相関は、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≧３０がより好ましく、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≧４０が更に好ましく、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≧５０が特に好ましい。一方、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）の上限は限定されないが、通常、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≦３００であり、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≦２００でもよく、更にはＴ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≦１５０でもよく、更にはＴ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≦１００でもよい。

更に具体的には、上記の場合のＴ_Ｂ（℃）は、５０≦Ｔ_Ｂ（℃）≦１７０とすることができ、更には７０≦Ｔ_Ｂ（℃）≦１４０とすることができ、更には８０≦Ｔ_Ｂ（℃）≦１２０とすることができる。上述の通り、Ｔ_Ｂ（℃）≧５０であれば、中型２０に対して、彫り込み及び／又は切削等の方法により、凹部２０３、凸部２０５等を形成し易い（型成形を行うこともできる）。また、係止具２０７の打ち込みの観点からも適する。

このようなワックスは、適宜、合成することもできるが、例えば、品名「Ｈｉ－Ｍｉｃ－２０９５」（融点１０１℃、日本精蝋製）、品名「Ｈｉ－Ｍｉｃ－１０９０」（融点８８℃、日本精蝋製）、品名「Ｈｉ－Ｍｉｃ－１０８０」（融点８４℃、日本精蝋製）、品名「ＩＴＯＨＷＡＸ－Ｊ５３０」（融点１４３℃、伊藤製油製）、品名「ＩＴＯＨＷＡＸ－Ｊ６３０」（融点１４３℃、伊藤製油製）、品名「ＩＴＯＨＷＡＸ－Ｊ５００」（融点１１４℃、伊藤製油製）、品名「Ｌｉｃｏｗａｘ ＰＥ５２０」（融点１１７～１２３℃、クラリアント製）、品名「Ｌｉｃｏｗａｘ ＰＥＤ５２２」（融点９２～９７℃、クラリアント製）、品名「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｈ１」（凝固点９６～１００℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｈ１Ｎ４」（凝固点９６～１００℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｈ１Ｎ６」（凝固点９６～１００℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｈ１Ｎ８」（凝固点９６～１００℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｈ８」（凝固点９６～１００℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｃ１０５／Ｈ１０５」（凝固点１０２～１０８℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｓａｓｏｂｉｔ」（凝固点１００～１１０℃、サゾール製）、「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｃ１０５／Ｈ１０５」（凝固点１０２～１０８℃、サゾール製）、品名「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｓｐｒａｙ３０」（凝固点９６～１００℃、サゾール製）、品名「Ｓａｓｏｌｗａｘ Ｓｐｒａｙ１０５」（凝固点１０２～１０８℃、サゾール製）、品名「ハイワックス ＮＬ－１００」（融点１０３℃、三井化学製），品名「キャスティングワックス Ｋ－７２４」（融点９４℃、加藤洋行製）、精製カルナバワックス（融点８０～８６℃）等を用いることができる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

また、ワックスの膨張率は限定されないが、２５℃から５０℃へと加熱した場合（２５℃→５０℃）の膨張率は５％以上（通常１５％以下）であることが好ましく、更には７～１２％であることがより好ましい。また、２５℃から８０℃へと加熱した場合（２５℃→８０℃）の膨張率は１０％以上（通常３０％以下）であることが好ましく、更には１２～２５％であることがより好ましい。
膨張率は、ＪＩＳ Ｋ７１１２に規定され、２５℃→５０℃の膨張率は、２５℃における密度をρ_２５（ｇ／ｃｍ^３）とし、５０℃における密度をρ_５０（ｇ／ｃｍ^３）とすると（ρ_２５－ρ_５０）／ρ_２５×１００により算出される。同様に、２５℃→８０℃の膨張率は、８０℃における密度をρ_８０（ｇ／ｃｍ^３）とすると（ρ_２５－ρ_８０）／ρ_２５×１００により算出される。

尚、中型２０全体の膨張率は、必要に応じて調整できる。具体的には、ワックスと共に、ワックスより低熱膨張な材料を配合することにより、所望の熱膨張率を得ることができる。低熱膨張材料としては、例えば、ガラス、金属、無機化合物（炭酸カルシウム及び酸化チタン）、鉱物及びセラミックス（雲母、カオリン、タルク、焼成クレー、ケイソウ土）、樹脂（尿素樹脂等）、木材を利用できる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、これらの低熱膨張材料は、粉末状、粒状等で利用できる。

更に、膨張率制御と共に又は単独で、膨張量制御を行うことができる。具体的には、中型２０自体の厚みを変化させることにより、膨張量を制御できる。例えば、中型２０が凹形状をなす場合に、中型２０の側壁より、中型２０の底壁を厚く形成すると、左右方向の膨張量より、上下方向の膨張量を大きくすることができる（図７ａ参照）。また、中型２０が凹形状をなす場合に、中型２０の側壁内に空隙２０４を設け、中型２０の底壁に空隙を設けないことにより、結果的に、側壁と底壁との厚み差を形成でき、左右方向の膨張量より、上下方向の膨張量を大きくすることができる（図７ｂ参照）。
尚、上記では、例示として、左右方向の膨張量より上下方向の膨張量を大きくする態様を示しているが、当然ながら、所望の方向、部位において行うことができる。

中型２０を構成するワックスの量は限定されず、必要とする熱膨張率又は膨張量を得ることができればよいが、例えば、中型全体を１００体積％（２５℃における体積）とした場合に、３０体積％以上（１００体積％であってもよい）のワックスを含むことができる。この割合は、更に、５０体積％以上にすることができ、更に７０体積％以上にすることができ、特に９０体積％以上にすることができる。
尚、ワックスを構成する成分として炭化水素を含む場合には、その直鎖状炭化水素の比率を大きくすることにより、溶融時の流動性を向上させることができる。また、炭素数分布をよりシャープにすることで高硬度化することができる。同様に、炭素数分布をよりシャープにすることで感温性を向上させることができる。

中型２０は、どのように形成してもよく、種々の立体造形方法を利用できる。例えば、粗塊を切削して必要な形状を得ることができる。また、鋳造により必要な形状を得ることができる。更には、３Ｄプリンティングにより必要な形状を得ることができる。これらの立体形状は、そのまま中型２０として利用してもよいし、得られた造形を手直しした後、再度、型取りして雌型を形成し、次いで、雌型内に中型２０となる材料を投入して、雄型としての中型２０を得ることもできる（再鋳造）。

上述の通り、中型２０はワックスを構成成分とする。このため、取出工程Ｒ６において得られた成形体を取り出す際の離型性に優れるというメリットを有する。例えば、マトリックス樹脂１５としてエポキシ系樹脂を利用する場合であれば、エポキシ系樹脂は金属に対する接着性が高く、離型に際して、白化や破損を生じる場合がある。本発明においては、構成成分であるワックスが、その表面部に含まれた中型２０を用い、中型２０の表面がマトリックス樹脂１５と接するように用いることで、この問題を低減、又は、防止できる。この作用をより効果的に得るためには、例えば、図５に示すように、外型２５の内側にも付属型２５５（外型に付属した中型）を設けることもできる。

更に、中型２０は、ワックスを構成成分とするため、必要に応じて賦形（切削、加熱溶融、加圧、鋳造）を行うことができる。このため、後述する充填工程Ｒ３において、充填する前駆樹脂１５５（マトリックス樹脂１５となる）を型内へ供給するためのルート設計の自由度が高いというメリットを有する。即ち、中型２０に、前駆樹脂１５５が流動するための溝や孔等の流動ルート２０９（図６参照）を容易に、その都度、設けることができる。特に、繊維集合体１４が配置された領域を避けた流動ルートを形成することで、前駆樹脂１５５の流動を早めることができる（繊維集合体１４が配置された領域では、繊維集合体１４が流動抵抗となるが、専用の流動ルートには流動抵抗がない）。従って、例えば、注入口が少ない外型２５を利用する場合であっても、素早く前駆樹脂１５５を充填することができる。

（３）配置
繊維集合体１４を中型２０に対して配置する際には、どのような手法を用いてもよいが、例えば、中型２０は、繊維集合体１４の厚みの一部又は全部を収容する凹部２０３（図１ａ及び図３ａ参照）を周面２０１に有することができる。凹部２０３を有することにより、繊維集合体１４は、この凹部２０３へ嵌め込んで配置できる。また、凹部２０３は、繊維集合体１４へ前駆樹脂（未硬化樹脂、溶融樹脂等）を含浸させる際には、繊維集合体１４が前駆樹脂の含浸圧力によって移動することを抑制する機能を発揮させることができる。

この凹部２０３の形状は限定されないが、例えば、中型２０の幅方向の厚みＷよりも、中型２０の深さ方向の厚みＤの方が厚い凹部にすることができる（図７ａ～図７ｃ参照）。このような凹部では、膨張工程Ｒ４において、中型２０の幅方向よりも、中型２０の深さ方向への圧力を高めることができる。即ち、繊維集合体１４の繊維の積層方向（繊維集合体１４の厚み方向）への圧力を高めることができるため、前駆樹脂１５５が含浸された繊維集合体１４を厚さ方向へ押し潰すことができる。これにより、繊維集合体１４の繊維の積層方向の間隙を縮小し、繊維集合体１４に含浸される必要以上の前駆樹脂１５５を系外へ押し出すことができる。その結果、繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができる。
尚、図７（ａ）に示すように、上述の厚みＷは、Ｗ_１又はＷ_２のいずれか一方の厚みＷと厚みＤとの相関を示す。また、図７（ｂ）に示すように、中型２０に対して空隙２０４（スリット等）を設けることによって膨張量を低減することもできる。この場合、厚みＷは、空隙２０４（スリット等）を除いた実際の厚みを意味する（図７ｂ参照）。更に、図７ｃに示すように、中型２０の幅方向の厚みＷは無くす（０ｍｍにする）こともできる。

また、中型２０は、繊維集合体１４に設けられた貫通孔１４３（図１ｂ参照）に係合する凸部２０５（図１ａ参照）を周面２０１に有することができる。凸部２０５を有することにより、繊維集合体１４に設けられた貫通孔１４３を凸部２０５へ嵌め込んで配置（固定）できる。また、凸部２０５は、繊維集合体１４へ前駆樹脂（未硬化樹脂、溶融樹脂等）を含浸させる際には、繊維集合体１４が樹脂の含浸圧力によって移動することを抑制する機能を発揮させることができる。

更に、中型２０の周面２０１に沿わせた繊維集合体１４の外表面側から中型２０へ向けて係止具２０７（図８ｂ参照）を打ち込むことによって配置（固定）することができる。具体的には、（１）コの字、Ｕの字、Ｌの字などの型をなした係止具、（２）画鋲、釘及びビス等のように幅広な係止部を有する係止具などの各種の係止具２０７を中型２０へ打ち込んで繊維集合体１４を周面２０１へ配置（固定）することができる。上記（１）としては、例えば、ステープラ、ホチキス、紙綴器等と称される装置を利用できる。これらの係止具２０７も、繊維集合体１４へ前駆樹脂を含浸させる際には、繊維集合体１４が樹脂の含浸圧力によって移動することを抑制する機能を発揮できる。

また、配置工程Ｒ１では、繊維集合体１４を、中型２０の周面２０１に沿わせて配置（固定）する。沿わせることで、中型２０の膨張性及び離型性の両方を享受できる。即ち、中型２０の周面２０１に沿わせて繊維集合体１４を配置することにより、繊維集合体１４と周面２０１とが接することになり、膨張工程Ｒ４におけるワックスの膨張を繊維集合体１４（前駆樹脂１５５が含浸された繊維集合体１４）に対して直に作用させることができる。また、取出工程Ｒ６において、繊維強化成形体１を中型２０から離型し易くすることができる。

更に、繊維集合体１４が帯状部１４１を有し、中型２０が、帯状部１４１を収容する溝部（凹形状部）を有する場合、配置工程Ｒ１では、溝部へ帯状部１４１を収容することができる。この態様は、中型２０が、中子２１であるか、内壁２２であるかを問わない。
また、繊維集合体１４が帯状部１４１を有し、中型２０が中子２１である場合、配置工程Ｒ１では、帯状部１４１を、中型２０の周面２０１に巻き付けるように沿わせることができる。中型２０が中子２１である場合、中子２１へ帯状部１４１を巻き付けることにより、自由度の高い形状設計が可能となる。即ち、帯状部１４１を有さない平面形状の繊維集合体１４を中子２１へ巻き付けると、繊維集合体１４は、筒形状にしか立体化することはできない。これに対して、帯状部１４１を有する繊維集合体１４を中子２１へ巻き付ける場合は、筒形状に加えて、螺旋形状や分岐形状等、自在な形状へと賦形することができる。このため、骨格構造等を容易に形成できる。例えば、中子２１が立方体形状である場合、中子２１は、その周面２０１として６面の正方形を有する。平面形状の繊維集合体１４を用いると、これら６面の全てを通るように繊維集合体１４を巻回することができないが、帯状部１４１を有する繊維集合体１４では、リボンを掛ける要領により、６面の全てを通る骨格形状を形成できる。

同様に、本方法では、無端状で三次元的に連なった帯状部を有する繊維強化成形体１、リング状部、環状部及び開口部のうちの少なくともいずれかを有する繊維強化成形体１、湾曲されたねじれ面を有する帯状部を備えた繊維強化成形体１、立体的に異なる方向へ分岐された帯状分岐部を備えた繊維強化成形体１（図８参照）等の製造に適する。特に、第１分岐部１４１ａと第２分岐部１４１ｂとを有する帯状分岐部を備えた繊維集合体１４を用いる場合には、各々の分岐部を中型２０の異なる周面２０１（第１面２０１ａ及び第２面２０１ｂ）へ配置（固定）することができる。

［２］型締め工程
型締め工程Ｒ２は、繊維集合体１４の配置状態を維持して型２７を締める工程である（図１ｄ～図１ｅ、図３ｂ～図３ｃ、図５参照）。
即ち、例えば、中型２０が、中子２１である場合、繊維集合体１４が配置された中子２１の周囲を外型２５で覆って型締めを行う工程とすることができる。外型２５としては、特定形状を有する金属製や樹脂製等の定形型を外型２５として用いることができる。
外型２５として、特定形状を有する定形型を用いる場合、型を必要に応じて分割することができる。例えば、図１ｄにおいては、上型と下型とに分割された態様を例示している。分割態様はこれに限定されるものではない。また、必要に応じて可動型を備えることもできる。更に、必要に応じて、型締めした後に、型内を脱気することができる。この場合、外型２５に脱気口２５１（図１～図４参照）を設けることにより、脱気口２５１を通じて脱気を行うことができる。

また、外型２５としては、特定形状を有さない（不定形状である、自在形状である）袋状等の不定形型を外型２５として用いることができる。この不定形型としては、例えば、樹脂製の袋が挙げられる。袋状の外型２５を用いる場合、中子２１を袋状の外型２５で覆い、全体（中子２１と外型２５との全体）として型２７（成形型２７）を形成できる（図１、図３及び図５参照）。即ち、外型２５が、不定形の袋状である場合、型締め工程Ｒ２は、繊維集合体１４が配置（固定）された中型２０の周面２０１を外型２５で覆う工程となることから、外型配設工程と換言できる。中子２１を袋状の外型２５で覆った後は、必要に応じて袋内を脱気することができる。脱気により中子２１と外型２５とを密着させることができる。

更に、例えば、中型２０が、キャビティの内壁２２（図３参照）である場合、このキャビティを備えた型２７を閉じて型締めを行うことができる。即ち、例えば、型２７が、上型２７１と下型２７２とを有し、これら上型２７１と下型２７２とによって形成されるキャビティの内壁２２が中型２０とされている場合、上型２７１と下型２７２とを閉じて型締めを行うことができる。

［３］充填工程
充填工程Ｒ３は、型２７内へマトリックス樹脂１５となる前駆樹脂１５５を充填する工程である。即ち、例えば、中型２０が中子２１である場合、外型２５と中子２１との間隙へ前駆樹脂１５５を充填する工程である（図２ｅ～図２ｆ、図４ｄ～図４ｅ参照）。

マトリックス樹脂１５は、芯材１３を埋設する樹脂である。より具体的には、芯材１３の内部に行きわたるように、前駆樹脂１５５の状態において含浸されて転換（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。

マトリックス樹脂１５の種類（前駆樹脂１５５の種類）は限定されず、種々の樹脂を利用できる。即ち、硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。一方、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、樹脂種に関わりなく、本発明の方法は、より低温で硬化される前駆樹脂１５５を用いる場合に特に有用といえる。即ち、前述の通り、前駆樹脂１５５の転換温度をＴ_Ａ（℃）とし、ワックスの融点をＴ_Ｂ（℃）とした場合、Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ（℃）≧２５であることが好ましい。そして、Ｔ_Ｂ（℃）は、例えば、５０≦Ｔ_Ｂ（℃）≦１７０とすることができることから、Ｔ_Ａ（℃）は、例えば、２５≦Ｔ_Ａ（℃）≦１４５とすることができる。

マトリックス樹脂１５を、型２７へ充填する方法は限定されず、従来公知の方法を利用できる。例えば、前述のように、外型２５を用いる場合、外型２５に充填口２５２（図１～図４参照）を設けることにより、充填口２５２を通じて充填を行うことができる。更に、前駆樹脂１５５を充填するのに必要な流動ルートは、中型２０（中型２０の表面、中型２０の内部）や外型２５（外型２５の内表面）に対して設けることもできる。

［４］膨張工程
膨張工程Ｒ４は、ワックスを加熱により膨張させる工程である（図２ｇ及び図４ｆ参照）。
前述の通り、中型２０はワックスを含むため、ワックスの膨張に起因する体積膨張を得ることができる。ワックスを膨張させることで、中型２０が膨張されて、充填工程Ｒ３で充填された前駆樹脂を、繊維集合体１４内へより効果的に含浸させ、前駆樹脂を行きわたらせることができる。また、中型２０を膨張させることで、繊維集合体１４に内包されている気体を、繊維集合体１４外へ積極的に排出することができる。更に、必要以上の余剰の前駆樹脂は系外へ押し出して、繊維含有率の高い繊維強化成形体を形成できる。

この膨張工程Ｒ４は、充填工程Ｒ３の後、及び／又は、充填工程Ｒ３と同時に行うことができる。即ち、充填工程Ｒ３が完了し、必要な前駆樹脂の全量が型２７内へ充填された後に、膨張工程Ｒ４を開始することができる。また、充填工程Ｒ３が完了前に、必要な前駆樹脂１５５の一部が型２７内へ充填された後に、膨張工程Ｒ４を開始することができる。

膨張工程Ｒ４における加熱温度は、必要な膨張が得られるように適宜コントロールすることができる。例えば、加熱による到達温度によって膨張量をコントロールすることができる。即ち、より高い到達温度にすることで、膨張量を最大にすることができる。また、昇温スピードにより膨張スピードをコントロールすることができる。
加熱には、型外に設置した外部ヒータを利用してもよいし、型内に設置した内部ヒータを利用してもよい。ヒータは、通電により自己発熱するヒータを利用してもよく、誘導加熱により発熱するヒータを利用してもよい。

［５］転換工程
転換工程Ｒ５は、前駆樹脂１５５をマトリックス樹脂１５へ転換する工程である（図２ｈ及び図４ｇ参照）。
即ち、例えば、前駆樹脂１５５が、硬化性樹脂（未硬化樹脂）である場合には、これを硬化させることによってマトリックス樹脂１５へと転換できる。また、前駆樹脂１５５が、熱可塑性樹脂の溶融物である場合には、これを固化することによってマトリックス樹脂１５へと転換できる。

転換工程Ｒ５は、充填工程Ｒ３及び膨張工程Ｒ４とは別途に行ってもよいが、重複して行ってもよい。例えば、常温で硬化開始される熱硬化性樹脂（未硬化樹脂）を用いる場合、型内へ前駆樹脂を充填する（充填工程Ｒ３）と、同時に硬化が開示させる（転換工程Ｒ５）ことができる。更に、充填が完了した後、膨張工程Ｒ４を行うことで、膨張工程Ｒ４と転換工程Ｒ５とを同時に進行されることができる。
このように、充填工程Ｒ３、膨張工程Ｒ４及び転換工程Ｒ５は、利用する前駆樹脂の種類や、中型２０を構成するワックスの温度特性等を加味し、必要に応じてコントロールすることができる。例えば、膨張工程Ｒ４は、後述する転換工程Ｒ５と別途に行うこともできるが、転換工程Ｒ５と同時進行させることが好ましい。即ち、中型２０を膨張させた状態で転換工程Ｒ５を行うことが好ましい。

［６］取出工程
取出工程Ｒ６は、型２７から繊維強化成形体１を取り出す工程である（図２ｉ～図２ｊ及び図４ｈ～図４ｉ参照）例えば、中型２０が中子２１である場合、中子２１を加熱溶融して、繊維強化成形体１を取り出すことができる。即ち、加熱溶融により、中子２１を変形させる、及び／又は、減容させる、ことで、得られた繊維強化成形体１から中子２１を取り外すことができる。中子２１の加熱溶融は、外型２５内で行ってもよいし、外型２５から取り出しておこなってもよい。外型２５内で中子２１を加熱溶融する場合には、溶融された中型材料が、外型２５内に貯留されることにより回収が容易となる。また、外型２５に取出口２５３を設けることにより、外型２５内から中型２０の溶融分２０２として取り出し、回収することもできる（図２ｉ及び図４ｈ参照）。
また、中型２０がキャビティの内壁２２である場合は、通常、キャビティの開放により、繊維強化成形体１を型２７内から取り出すことができる。

［７］繊維強化成形体
本方法により得られる繊維強化成形体１は、芯材１３と、芯材１３を埋設するマトリックス樹脂１５と、を有する（図１２～図１５参照）。繊維強化成形体１において、マトリックス樹脂１５は、芯材１３を埋設している樹脂である。より具体的には、芯材１３の内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。このマトリックス樹脂１５の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。

マトリックス樹脂１５の種類は限定されず、種々の樹脂を利用できる。即ち、硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。一方、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

本方法により製造する繊維強化成形体１の形状、大きさ及び厚さ等の寸法は特に限定されないが、例えば、隣り合った２つの補強孔Ｈ_１及び補強孔Ｈ_２を含む、補強構造を形成するための複数の補強孔Ｈを有し、補強孔Ｈ_１の開口面と、補強孔Ｈ_２の開口面と、が互いに異なる平面に属する形状を有する繊維強化成形体１を製造する場合に適する（図１２～１４参照）。

具体的には、例えば、開閉式の上下型を用いて、補強孔Ｈ_１と補強孔Ｈ_２とを構成する構造部を均質に形成することは困難である。この点、本方法では、中型２０を用いるため、上下型とは別個に賦形形状を得ることができる。従って、上述のような形状において特に優れた賦形性を得ることができる。このため、複雑な３次元形状を有する繊維強化成形体１の製造に際して、各部を分割して製造することを防止できる。それにより、繊維強化成形体１を一体的に製造することができるため、繊維強化成形体１を、接続箇所の発生を抑制して効率よく製造できる。また、接続箇所の発生を抑制できるために、接続に要する形状の複雑化や重さの増大が抑制された繊維強化成形体を得ることができる。そして、よりスムーズな形状を実現し、均一な強度バランスを有する繊維強化成形体１を得ることができる。更に、従来であれば、孔設されていない成形体を得たうえで、必要な箇所へ孔設を行って実現できた開口補強構造を、孔設工程を行うことなく、低工数で得ることができる。加えて、前述の通り、繊維含有率が高い繊維強化成形体１とすることができる。

補強孔は、立体造形物内にトラス構造、ラーメン構造、アーチ構造等の強化構造を形成する孔である。即ち、全体として薄板状である立体造形物に事後的に孔を設けることで、この立体造形物内に強化構造を形成することができる。孔を設けていない立体造形物には複雑な力の負荷を生じるが、補強孔を設けることで力が負荷される箇所を明瞭化できるためより高い構造強度を得ることができる。
このような補強孔は、従来であれば、上述の通り、事後的な孔設工程を要したが、本方法では、繊維集合体１４を切断せず、繊維集合体１４を利用することによる補強特性を低下させることなく、補強孔を予め設けることができる。即ち、孔設工程を要さず、より優れた補強孔を得ることができる。とりわけ、開口面同士が異なる平面に属する２つ以上の補強孔を一括して得ることができる。

また、本方法により得られる繊維強化成形体１の用途も特に限定されないが、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の外装材、内装材、構造材（ボディシェル、車体、航空機用胴体）及び衝撃吸収材等として用いることができる。これらのうち自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。

更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などとすることができる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等として用いることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体とすることもできる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（１）使用材料について
基層１８：植物繊維布（紡績綿繊維を製織した織布）
繊維束１７：炭素繊維を１２０００本引き揃えた繊維束（１２Ｋマルチフィラメント）
縫糸１７５：樹脂繊維（ポリエステル製単繊維を用いたマルチフィラメント）

（２）繊維集合体１４の作製
繊維束１７を縫糸１７５により１．７ｍｍピッチで基層１８のうちの必要箇所のみ縫着し、基層１８の不要部を切除することによって、全体として帯状（蛇行形状を有する）となった繊維集合体１４を得た。

（３）繊維強化成形体１の作製
上記（２）までに得られた繊維集合体１４を、ワックス製（融点１０１℃のマイクロクリスタリンワックス）の中型２０（中子２１、図９参照）に巻き付けるように配置し、固定することによって、立体形状を付与した。
その後、繊維集合体１４を固定した中型２０を樹脂バッグ内に投入し、樹脂バッグ内を脱気しながら、マトリックス樹脂となる未硬化エポキシ樹脂（ナガセケムテックス株式会社製、品番「ＸＮＲ６８３０」）を投入した。次いで、中型２０を加熱することによって、ワックスを熱膨張させつつ、未硬化エポキシ樹脂を繊維集合体１４へ含浸させた後、未硬化エポキシ樹脂を硬化させて繊維強化成形体１（図１２～１４参照）を得た。

得られた繊維強化成形体１は、複雑な骨格形状を有しながら、各部を分割製造することなく、一体的に製造できた。このため、繊維強化成形体１を、接続箇所の発生を抑制して効率よく製造できた。また、接続箇所の発生を抑制できるために、接続に要する形状の複雑化や重さの増大が抑制された繊維強化成形体１を得られた。そして、よりスムーズな形状を実現し、均一な強度バランスを有する繊維強化成形体１を得ることができた。また、ＲＴＭ系製法に伴う上記のメリットを享受しつつ、従来に比べて、繊維含有率の高い繊維強化成形体を得ることができた。更に、従来であれば、孔設されていない成形体を得たうえで、必要な箇所へ孔設を行って実現できた開口補強構造を、孔設工程を行うことなく、低工数で得ることができた。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここに掲げる開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
尚、本発明には含まれないものの、例えば、ワックスを構成成分とした中型であって、繊維集合体１４を固定しない中型を、内部からの加圧を行うためのみに利用することもできる（即ち、専用加圧源としての利用）。

１；繊維強化成形体、
１２；強化繊維、
１３；芯材、
１４；繊維集合体、
１４１；帯状部、１４１ａ；第１分岐部、１４１ｂ；第２分岐部、
１４３；貫通孔、
１５；マトリックス樹脂、１５５；前駆樹脂、
１７；繊維束、１７１；連続繊維、１７２；強化繊維以外の他の繊維
１７５；縫糸、
１８；基層、
２０；中型、
２０１；周面、２０１ａ；第１面、２０１ｂ；第２面、
２０２；中型の溶融分
２０３；凹部、２０４；空隙（スリット）、２０５；凸部、
２０７；係止具、
２０９；流動ルート、
２１；中子、
２２；内壁、
２５；外型、２５１；脱気口、２５２；充填口、２５３；取出口、
２５５：付属型、
２７；型（成形型）、２７１；上型、２７２；下型、
Ｈ；補強孔、Ｈ１；補強孔、Ｈ２；補強孔、
Ｒ１；配置工程、
Ｒ２；型締め工程、
Ｒ３；充填工程、
Ｒ４；膨張工程、
Ｒ５；転換工程、
Ｒ６；取出工程。

Claims (10)

1. 強化繊維を含んだ芯材と、前記芯材が埋設されたマトリックス樹脂と、を有する繊維強化成形体の製造方法であって、
   前記芯材となる繊維集合体を、ワックスを構成成分とする中型の周面に沿わせて配置する配置工程と、
   前記繊維集合体の前記配置状態を維持して型を締める型締め工程と、
   前記型内へ前記マトリックス樹脂となる前駆樹脂を充填する充填工程と、
   前記ワックスを加熱により膨張させる膨張工程と、
   前記前駆樹脂を前記マトリックス樹脂へ転換する転換工程と、
   を備えることを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
2. 前記中型が、中子、又は、キャビティの内壁である請求項１に記載の繊維強化成形体の製造方法。
3. 前記中型が、中子であり、
   前記型締め工程が、前記繊維集合体が配置された前記中子の周囲を外型で覆って型締めを行う工程である請求項１に記載の繊維強化成形体の製造方法。
4. 前記中型が、キャビティの内壁であり、
   前記型締め工程が、前記キャビティを閉じて型締めする工程である請求項１に記載の繊維強化成形体の製造方法。
5. 前記中型は、前記繊維集合体の厚みを収容する凹部を前記周面に有する請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の繊維強化成形体の製造方法。
6. 前記中型は、前記繊維集合体に設けられた貫通孔に係合する凸部を前記周面に有する請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の繊維強化成形体の製造方法。
7. 前記配置工程は、前記中型の前記周面に沿わせた前記繊維集合体の外表面側から前記中型へ向けて係止具を打ち込んで行う請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の繊維強化成形体の製造方法。
8. 前記繊維集合体は、前記強化繊維を含む連続繊維を束ねた繊維束と、前記繊維束が縫着された基層と、を有し、
   前記繊維束が、前記基層上に複列に並ぶように縫着された帯状部を有する請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の繊維強化成形体の製造方法。
9. 前記中型が、中子であって、
   前記配置工程は、前記帯状部を、前記中子の前記周面に巻き付けるように沿わせる工程を含む請求項８に記載の繊維強化成形体の製造方法。
10. 前記繊維強化成形体は、隣り合った２つの補強孔Ｈ_１及び補強孔Ｈ_２を含む、補強構造を形成するための複数の補強孔を有し、
    前記補強孔Ｈ_１の開口面と、前記補強孔Ｈ_２の開口面と、が互いに異なる平面に属する請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の繊維強化成形体の製造方法。

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