JP5679062B2 - 繊維強化プラスチックの成形方法及びその成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維に樹脂を含浸させたプリプレグに中子を用いて加熱加圧を行い、閉断面を有する繊維強化プラスチック（FRP:Fiber Reinforced Plastics)の成形体を製造する成形方法とその成形装置に関する。

閉断面を有する繊維強化プラスチックの成形体としては、航空機の胴体や翼のような大型の成形体から、自転車のフレーム、テニスラケット、釣竿やゴルフシャフト等の小型の成形体まで幅広く応用されている。また、開断面を有する繊維強化プラスチックの成型体としては、ヘルメットなどに幅広く応用されている。

閉断面を形成するための中子としては、粉粒子群を包装フィルムで包んで真空パック包装を行って所定形状に形成した中子や、ブロー成形によって形成した成形品を使った中子などが用いられている。真空パックで包装した粉粒子群を所望の形状に形成した中子を使った成形品の成形方法は、例えば特開平２−２３８９１２号公報（特許文献１）に開示されている。また、ブロー成形によって形成した中子としては、例えば特開平７−１００８５６号公報（特許文献２）に開示されたと多層プラスチック成形品の製造方法により使われている。

特許文献１に記載された発明を本発明の閉断面を有する繊維強化プラスチック成形品の成形方法の従来例１として、図１２〜図１４に基づき説明する。図１２は、成形用金型３０によって閉断面の一形態である中空部を有する成形品を製造する途中の状態を示している。すなわち、予備加熱を行って溶融状態にあるシート状の下部繊維強化熱可塑性樹脂材（以下、下部ＦＲＴＰという。）３４が成形用金型３０の下型３１上に載置される。下部ＦＲＴＰ３４は溶融状態にあるため、下部ＦＲＴＰ３４は自重で下型３１の凹部３１ａ内に垂れ下がり沈み込んだ状態になっている。

粉粒子群３３ａを包装材３３ｂで包み込み、真空パック包装によって所定形状に固形化した中子３３は、下部ＦＲＴＰ３４の凹部３１ａに載置されている。中子３３を載置した下部ＦＲＴＰ３４の上部には、加熱して溶融状態にある新たなシート状の上部繊維強化熱可塑性樹脂材（以下、上部ＦＲＴＰという。）３５が載置される。この状態では、中子３３の周囲は、下部ＦＲＴＰ３４と上部ＦＲＴＰ３５とによって囲まれた状態になっている。

この状態から、成形用金型３０の上型３２を下降させ、下型３１との間で下部ＦＲＴＰ３４と上部ＦＲＴＰ３５とを加熱硬化することにより、中子３３を内部に収納した状態で下部ＦＲＴＰ３４と上部ＦＲＴＰ３５とが一体的に成形される。出来上がった半成形品から中子３３を排出するために、半成形品に中子３３の内部に通じる小さな孔を開ける。半成形品に孔を開けると、真空パックされた中子３３の粉粒子群３３ａに空気が入り込み、粉粒子群３３ａの間の結束が緩められる。

そして、半成形品に開けられた孔を通って、中子３３を構成する少なくとも粉粒子群３３ａを、半成形品の外に排出して、成形品が完成する。このとき、粉粒子群３３ａを包装している包装材３３ｂが、成形品に対して剥離性に優れた材料から構成されていれば、包装材３３ｂも成形品の中空部を残して取り外すことができる。

特許文献２に記載された発明を本発明に関連する従来例２として、図１５を用いて説明する。図１５は、ブロー成形によって成形した中子４３を、外層形成の成形用金型４１ａ、４１ｂ間にセットした状態を示している。図１５に示すように、成形用金型４１ａ、４１ｂは、中子４３を収納可能とするように構成されており、成形用金型４１ａ、４１ｂの型締め時には、成形用金型４１ａ、４１ｂの各合せ面４２ａ、４２ｂと中子４３との間に溶融樹脂を充填させる中空部としてのキャビティが形成される。

キャビティ内には、押出し機４４で可塑化された溶融樹脂４５が供給される。型締め状態にある成形用金型４１ａ、４１ｂのキャビティ内に溶融樹脂４５を供給することによって、中子４３に溶融樹脂を一体化した中空部を有する製品を所望の形状に成形することができる。しかし、製品を成形するときに、溶融樹脂の温度に対して中子４３の耐熱性が低い場合や、中子４３の肉厚が薄い場合には、賦形時に中子４３に加わる圧力によって、中子４３が変形してしまう場合がある。また、中子４３の形状に広い平坦部分が存在しているときは、この平坦部分において剛性が不足するため、同様に中子４３が変形してしまうことがある。

中子４３の変形を防止するため、特許文献２に記載された発明では、中子４３の内圧を高めることができる構成を採用している。そのための構成として、中子４３の内部に連通した加圧ユニット４６が設けられており、加圧ユニット４６から中子４３の内部に加圧した気体や液体を導入することで、中子４３の内圧を増加させて変形を防止している。

一方、上述の開断面を有する繊維強化プラスチック成形体の成形方法は、例えば特許第４１１８６８５号公報（特許文献３）に開示されている。図１６は、この特許文献３に挙げられた図面に対応している。この成形方法にあっては、繊維強化プラスチック材料（複合レイアップ）を、繊維強化プラスチック成形体の型キャビティを形成する少なくとも一つの分離された型部分５７ａ，５７ｂの間に配置した型組立体５７を、第１及び第２の圧力チャンバ５１，５２に対向して固設された弾性的に変形可能な一対のチャンバ壁５５，５５の間に挟まれるように配置する。前記第１及び第２の圧力チャンバ５１，５２間を所定の温度及び圧力まで高められた流体を循環させる。前記一対の型部分５７ａ，５７ｂは、通常の成形における、いわゆる雄型と雌型に相当する。

前記型組立体５７は、第１及び第２の圧力チャンバ５１，５２の各チャンバ壁５５，５５を介して、所要の温度と圧力に高められて循環する流体により加熱加圧される。この加熱加圧時に、前記圧力チャンバ５１，５２は前記弾性的に変形可能なチャンバ壁５５，５５を配した状態を維持して、前記繊維強化プラスチック材料を型部分５７ａ，５７ｂを介して圧縮して硬化させ、繊維強化プラスチック構造体を成形する。

特開平２−２３８９１２号公報 特開平７−１００８５６号公報 特許第４１１８６８５号公報

特許文献１に記載された発明では、下部ＦＲＴＰ３４と上部ＦＲＴＰ３５との間に中子３３を挟んだ状態で上型３２を下降させ、下型３１と上型３２との間で下部ＦＲＴＰ３４及び上部ＦＲＴＰ３５に対して加圧を加える。しかし、下型３１の凹部３１ａに沈み込ませて下部ＦＲＴＰ３４に形成した凹部３１ａに、中子３３を載置したとき、また、中子３３の上から上部ＦＲＴＰ３５を被せたときに、下型３１の凹部３１ａにおける隅部と下部ＦＲＴＰ３４との間や、中子３３と下部ＦＲＴＰ３４及び上部ＦＲＴＰ３５との間に空隙が生じる。

この空隙が残っている状態で上型３２と下型３１とによる加熱加圧が行われると、中子３３によって下部ＦＲＴＰ３４及び上部ＦＲＴＰ３５を内側から十分に支えておくことができず、特に、上型３２が移動する上下方向と同じ方向に沿って成形される下部ＦＲＴＰ３４の部位、即ち、縦の部位において、肉厚の変化や、更には、下部ＦＲＴＰ３４の外表面形状を下型３１の凹部３１ａにおける隅部の形状に沿った形状に形成することができず、また、外面にシワや、上下方向に座屈した形状に成形されてしまう。あるいは、縦の部位における長さ寸法が、規定の長さ寸法よりも短い長さ寸法に圧縮された状態で成形されてしまい、製品の寸法精度が低下してしまう。

特に、下部ＦＲＴＰ３４及び上部ＦＲＴＰ３５が、長繊維を用いた長繊維強化樹脂材料から構成されているときには、中子３３と下部ＦＲＴＰ３４及び上部ＦＲＴＰ３５との間や、上型３２及び下型３１と下部ＦＲＴＰ３４及び上部ＦＲＴＰ３５との間に空隙が存在したまま加圧成形されると、長繊維の繊維配向が乱れて屈曲が生じてしまい、繊維強化プラスチックとしての強度の低下、成形品における外観の悪化を招くことになる。

これらの課題を、従来例１の構成を模式的に示した図１３、図１４を用いて、更に詳しく説明する。図１３、図１４では、上述した縦の部位を符号３７で示している。そして、内部に中子３３を配した環状のプリプレグ３６を下型３１に形成した凹部３１ａ内に収容し、上型３２を下型３１に向かって下降させた状態を示している。
なお、図１４では、図１３に示すプリプレグ３６の構成において、プリプレグ３６の中央部に補強用のリブ３９を設けた構成を示しているが、他の構成は図６と同様の構成になっている。

図１３、図１４に示すように、上型３２と下型３１との間にプリプレグ３６を挟み加熱加圧することにより、半成形品を製造することができる。そして、出来上がった半成形品に孔を開けて、中子３３を構成する粉粒子群を半成形品に開けた孔から外に排出することによって、中空状の成形品が完成する。

しかし、下型３１に収納したプリプレグ３６に形成された凹部３１ａ内に中子３３を載置したとき、角部を有する形状に半成形品を賦形する場合などでは、中子３３の外表面とプリプレグ３６の内周面との間に空隙が生じやすい。特に、成形用金型にプリプレグ３６をスムーズに投入させるため、成形用金型とプリプレグ３６との間に、ある程度の空隙を設けると、成形面における隅部とプリプレグ３６との間にも、同様の空隙が生じやすくなる。

ここで、上型３２を下型３１に向けて下降させ、プリプレグ３６を加熱加圧しているときには、前記空隙の影響によって、プリプレグ３６における上下方向の縦の部位３７においてシワや曲がりが生じたり、プリプレグ３６における外面側の角部が、所望の直角形状に形成されず、型内のプリプレグ３６が未充填状態となり、成形品と型の成形面との間に空隙が形成されてしまう。

特に、中子３３を構成する粉粒子群の使用量が少ないとき、プリプレグ３６と中子３３との間にも空隙が形成され、プリプレグ３６における縦の部位３７に曲がりが生じてしまう。そして、図１３、図１４に示したように、縦の部位３７の一部が中子３３側に湾曲した形状に変形することになる。しかも、中子３３を構成する粉粒子群の流動性が低い場合には、変形の影響が顕著になる。仮に、図１４に示す縦の部位３７の一部が中子３３側に湾曲した形状に変形しないとしても、縦の部位３７における長さ寸法が、規定の長さ寸法よりも短い長さ寸法に圧縮されてしまう。

また、図１４に示すように、補強用のリブ３９を設けた構成にした場合は、上型３２と下型３１とでプリプレグ３６を加圧したときには、リブ３９の両側において中子３３が動くため、より湾曲した形状に変形してしまうことになる。そして、図１３及び図１４に示すような変形状態になると、成形品としては不良品になってしまう。

特許文献１に記載された発明において、不良品を発生させないようにするためには、プリプレグ３６と中子３３との間に空隙が形成されないように、プリプレグ３６のプリフォーム精度を向上させたり、中子３３の形状が所望の形状となるように形成しておくことが必要になる。しかし、中子３３を構成する粉粒子群の使用量を正確に測定して構成し、形状も所望の形状に形成して、プリプレグ３６を中子３３に密着させ、更にプリプレグ３６の外形形状を、成形用金型の内面形状に沿わせることは、完全に固定されていない粉粒子群や硬化していないプリプレグでは形状が安定しないため、多数の手間を必要とし長時間を要してしまうことになる。

特許文献２及び３に記載された発明では、加圧した気体や液体を導入することで、中子４３やチャンバ壁５５，５５の内圧を加圧することができる。加圧した気体や液体では、任意の一点における圧力は、全ての方向において同一の圧力が働く物理的性質を有している。このため、内圧を高めるために加圧された気体や液体の一部が、中子４３やチャンバ壁５５，５５から漏れ出ると、漏れ出た気体や液体は、高速で高圧のジェット流となって、しかも、高温状態のままで、成形用金型４１ａ、４１ｂや圧力チャンバ５１，５２の隙間から外部に噴出してしまうことになる。この場合、特に、液体が噴出すると、成形用金型や圧力チャンバの周囲に大きな損害を与えたり、作業者の安全性を損ないかねないため、十分な安全対策を講じた設備が必要になる。

上述のとおり、特許文献１〜３に記載された発明により代表される従来の閉断面又は開断面を有する繊維強化プラスチックの成形方法及び成形装置では、加熱加圧方法が異なるものの、いずれも雄雌の一対の金型（圧力チャンバ）が使われ、その一方又は双方を加圧方向に移動させることにより、一対の金型の間に介装されたプリプレグやレイアップ材などの成形材料を加熱加圧している。

しかして、上記特許文献１及び２によって開示された発明のように、通常は、例えば可動型である上型３２，４１ｂの開閉動作には通常所要の内圧に耐えられる油圧シリンダーが使われ、その伸縮距離が制御されて、成形時における上型及び下型の間の間隔を一定に保持しようとしている。しかるに、成形時における中子の内圧の増加に伴い、上型の内面に対するプリプレグによる押圧力の増加に耐えて、上型の位置を一定に維持すること、すなわち上型及び下型の間の間隔を一定に保持することが難しくなる。その結果、製品としての成形品に所定の寸法が得られず、しかもその寸法のバラツキも多く、歩留りの低下につながる。

また、こうした成形に使われる金型自体の製作コストは極めて高く、しかも成形品の形状を変更するたびに金型の変更を余儀なくされるため、成形コストにも大きな影響を与える。また、特に開断面を有する成形品にあっては、外部表面側には優れた外観精度が求められるものの、その内面側においてはそれほど優れた外観精度が求められない場合も多い。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するとともに、成形用金型による閉断面又は開断面を有する成形品を成形するあたり、気体や液体を用いることなくプリプレグ（レイアップ材）に対して圧力を均一に高めることができ、しかも、中子に圧力を加えても、また通常の成形用金型を用いる場合であっても、中子を構成している媒体の一部が成形用金型から漏れ出ることを防止でき、更には優れた外観精度をもつキャビティが要求される側の成形型には通常の成形型を用いるとともに、多少の外観精度の低下が許容される側の成形型には、共用が可能な変更の自由度が高い成形型を用いて成形することができる、繊維強化プラスチックの成形方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の繊維強化プラスチックの成形方法の基本構成は、複数の粒子を含む粒子群を可撓性袋体に収容して所望形状の中子を形成すること、樹脂と繊維とを含むプリプレグを前記中子の周囲に配置すること、前記中子とその周囲に配置された前記プリプレグとを成形用金型の上型と下型との間に配置すること、前記成形用金型を型締めし圧縮成形すること、前記上型と下型との間隔が広がらないように金型間隔保持手段をもって保持すること、前記上型及び下型間のキャビティに向けて出没する押圧手段をもって、前記中子の外表面の一部を押圧して前記中子内の内圧を高めて変形させること、並びに前記中子の押圧変形により、前記プリプレグと、前記金型及び前記中子との間の密着性を高めること、を含んでなる繊維強化プラスチックの成形方法にある。

かかる構成にあって、前記上型の左右側部に配された前記金型間隔保持手段を互いに接近する方向へと所定量移動させることにより前記上型の上方への移動を完全に規制することを含んでいることが好ましい。また、前記上型の左右側面と金型間隔保持手段の当接面とを、互いにくさび状の摺動面に形成することができる。

また、前記可撓性袋体に収容される粒子群の粒径は均一としないことが望ましい。更に、前記成形用金型による圧縮成形後に成形される成形品において、前記中子の外周面の一部を押圧した部位を、前記成形品から前記粒子群を排出する排出孔の形成部位とするとよい。好適には、前記成形用金型の内部にロッドを挿入し、前記中子の外表面の一部を押圧することを含んでおり、前記ロッドがピストンロッドであることが好ましく、前記圧縮成形の後に、前記ロッドの挿入位置を通して、前記粒子群を成形品の外部に排出するようにするとよい。

また、前記可撓性袋体に収容される粒子群が高剛性粒子であり、前記粒子群が互いに粒子径の異なる第１粒子群（ａ）及び第２粒子群（ｂ）とを含み、前記第１粒子群（ａ）の直径Ｄａと前記第２粒子群（ｂ）の直径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが１．１以上２．０以下であることが好ましい。また、前記可撓性袋体に収容された粒子群の総量に対する第２粒子群（ｂ）の総量の割合が２０〜６０質量％の範囲であることが好ましく、更に好ましくは、前記上型と下型の間隔が広がらないように金型間隔保持手段をもって保持すること、前記上型及び下型間のキャビティに向けて出没する押圧手段をもって、前記中子の外表面の一部を押圧して前記中子内の内圧を高めて変形させること、及び前記中子の押圧変形により、前記プリプレグと前記金型及び前記中子との間の密着性を高めることを含むとよい。また、前記粒子群がφ０．１ｍｍ〜φ１０ｍｍの高剛性粒子からなることが好ましく、特にφ０．５ｍｍ〜φ２ｍｍの高剛性粒子からなること好ましい。

前記高剛性粒子の曲げ弾性率は５００００ＭＰａ以上であることが好ましく、前記高剛性粒子にセラミック粒子を用いることが好ましい。前記上型と下型の間隔が広がらないように金型間隔保持手段をもって保持すること、前記上型及び下型間のキャビティに向けて出没する押圧手段をもって、前記中子の外表面の一部を押圧して前記中子内の内圧を高めて変形させること、及び前記中子の押圧変形により、前記プリプレグと、前記金型及び前記中子との間の密着性を高めることが望ましい。

また、この第２の基本構成を備えた本発明の繊維強化プラスチックの成形方法は、成形品の片側表面を成形する片側キャビティを有する片側成形金型と、複数の剛体粒子を含む粒子群を可撓性袋体に収容した所望形状の変形型との間に、樹脂と繊維とを含むプリプレグを介装させること、前記片側成形金型に押圧力を加え、片側成形金型と前記変形型との間で前記プリプレグを所定の押圧力をもって押圧すること、及びこの押圧時に前記片側成形金型により前記プリプレグの片側表面を成形すると同時に、前記変形型内部の粒子群の流動に応じて、前記片側キャビティの形状に倣って変形型を変形させ、前記プリプレグの反対側表面を成形すること、を含んでいる。

当該繊維強化プラスチックの成形方法にあって、好ましくは、成形に先立ち前記変形型内の前記粒子群を予め加熱しておくとよい。また、前記片側成形金型による押圧に加えて、補助押圧手段により前記変形型の外周面の一部を局部的に押圧することを含むとよく、前記補助押圧手段が前記片側成形金型の上記キャビティ内に向けて出没自在なロッドを有し、同ロッドをもって前記変形型の外周面の一部を押圧変形させることが好ましい。また、前記粒子群がφ０．１ｍｍ〜φ１０ｍｍの金属粒子からなることが望ましい。

また、この繊維強化プラスチックの成形方法は次に記載する成形装置により効率的に実施される。
すなわち、繊維強化プラスチックの成形装置の基本構成は、上述の片側成形金型と、
上記変形型と、該変形型を収容載置する床面部、その床面部と対向して所要の間隔をおいて配される開放面部、及び前記床面部と前記開放面部との間に配される側壁部を有するハウジングと、前記片側成形金型を所要の押圧力をもって前記変形型に向けて押圧する第１の押圧手段と、を備えており、前記片側成形金型が、金型本体と前記ハウジングの開放面部に摺接可能に密嵌する密嵌部とを有し、該密嵌部の前記床面部に対向する成形面に上記片側キャビティを有してなる、繊維強化プラスチックの成形装置にある。

ここで、前記粒体がφ０．１ｍｍ〜φ１０ｍｍの金属粒子からなることが好ましく、前記ハウジングがその内部に収容される上記変形型に向けて進退して、該変形型を局部的に押圧変形する第２押圧手段を有してなることが好ましい。

ところで、本発明の第１の基本構成によれば、複数の粒子を含む粒子群を、可撓性袋体に収容して所望形状とした中子を用いている。しかも、成形用金型による圧縮成形時に、プリプレグを介して、またはプリプレグを介さずに、中子の一部外表面を押圧することで、中子の外表面に窪みを形成して、中子の内圧を強制的に高めている。そして、中子の内圧を高めることで、中子を構成している粒子間に滑りを生じさせ、中子を変形させている。中子を構成している粒子群として流動性を有する粒子を使用することで、中子の外表面を押圧して外表面に窪みを形成して中子の内圧を高めると、粒子群を構成する粒子が移動し、中子内での粒子群の流動性と圧力伝達性が向上する。また、粒子群は、中子の外表面を押圧することにより、中子の外表面に窪みを形成して中子の内圧を高めて粒子群を構成する粒子を移動させると同時に、圧縮成形時の圧力を高めることとが相まって、形状と寸法精度に優れた成形品を得ることができる。

また、中子を変形させることで、中子を包み込んでいるプリプレグと中子との間に空隙が存在しても、中子の変形によってこの空隙を確実に埋めることができる。また、特に、成形用金型の成形面における隅部とプリプレグとの間に空隙が形成されていたとしても、中子の変形によってプリプレグを同空隙を埋める方向に移動させることができ、前記空隙を埋めることができる。

中子の変形によってプリプレグと中子との間に形成されている空隙は、中子による高い内圧によって潰れるか、空隙を構成していた空気がプリプレグを通って成形用金型から大気中に放出されることになる。空気がプリプレグを通ったときに形成された通路は、空気が通った後では溶融しているプリプレグによって自動的に塞がれる。

中子は、可撓性袋体に多数の粒子が収容されて構成されている。このため、中子の外表面を押圧して外表面に窪みを形成して中子を変形させても、中子内における内部圧力は、通常は、液体や気体を用いたときのように、全ての部位において均一な圧力状態にはならない。すなわち、粒子群に対して圧力を加えても、圧力が加えられた部位における圧力よりも小さい圧力が、他の部位において生じることになる。ここで、加えられた圧力がある値を超えると、粒子群を構成する粒子間において滑りが生じることになる。

そのため、中子の外表面を押圧したときに、押圧により中子の外表面に窪みが形成された部位において内部圧力が大きく上昇しても、この部位から離れた中子の外表面側における部位での圧力上昇は、窪みが形成された部位での内部圧力よりも低くなる。特に、中子内での圧力の伝達性、粒子群の流動性は、粒子群を構成する粒子表面の粗さ、粒子径、粒子の剛性が影響する。均一の粒子径または同じ剛性をもつ粒子からなる粒子群を用いると、中子内で粒子群の構成粒子は最も密に充填されることになり、粒子群を構成する粒子の流動性が阻害され、圧力の伝達性が損なわれる。従って、中子内での粒子径の分布状況や粒子表面の粗さの分布状況を考慮したり、高剛性の粒子と、異なる剛性を持つ、例えば熱可塑性樹脂の粒子とを組み合わせた粒子群を使用することにより、中子内の粒子群を構成する粒子の流動性と圧力伝達性とが向上する。

このように流動性と圧力伝達性が向上すると、押圧により窪みが形成された部位から離れた中子内の部位においても、粒子群の構成粒子の滑りによって中子が変形する。これによって、プリプレグを成形用金型の成形面に沿って押圧することができ、例えば、上述したような縦の部位を支持している中子の部位とプリプレグとの間の圧力を上昇させることができる。これにより、上型と下型とによる加圧時において、上述のような縦の部位における屈曲変形が確実に防止できるようになる。

本発明の成形方法にあって、中子に収容する粒子群として、流動性を有する高剛性粒子単独、又は同高剛性粒子と樹脂粒子とからなる粒子を用いることが好ましい。
高剛性粒子としては、曲げ弾性率が５００００ＭＰａ以上の高い剛性をもつ、アルミナ、ジルコニア等のセラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂、金属、鋳物砂等を用いることができる。特に、セラミックからなる、ジルコニア、石英を用いた場合には、これらの物質は、熱伝導率が低いので、中子４の粒子群を構成する粒子としては好適な材料となる。

樹脂粒子としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、アクリル、ナイロン、テフロン（登録商標）等の各種熱可塑性樹脂や、シリコーン等の各種エラストマーを用いることができる。特に、曲げ弾性率が１０〜３０００ＭＰａの熱可塑性樹脂を用いた場合には、剛性粒子の流動性と伝達性が向上するので、中子の粒子群としては好適な材料となる。

中子を構成している粒子群に流動性を有する高剛性粒子と樹脂粒子とを使用することで、中子の外表面を押圧して外表面に窪みを形成して中子の内圧を高めると、樹脂粒子が弾性変形することで粒子群を構成する粒子間の滑りが生じて、高剛性粒子が移動し、中子内での粒子群の流動性と圧力伝達性とが向上する。また、樹脂粒子は、中子の一部外表面を押圧して外表面に窪みを形成して中子の内圧を高めて高剛性粒子が移動してから、粒子群を構成する粒子が移動して、圧縮成形時の圧力を高めることで塑性変形して潰され、形状と寸法精度に優れた成形品を得ることができる。

しかも、上述した縦の部位における縦方向の長さ寸法が規定の長さ寸法となるように、上記金型間隔保持手段をもって成型用金型の型締め位置を固定することで、中子の外表面とプリプレグの内面間での圧力の高さを維持しておくことができる。これによって、上述のような縦の部位における縦方向の長さ寸法が、所定の寸法以下に圧縮されて短くなってしまうような事態の発生が回避でき、プリプレグを所望の肉厚に成形できる。

また、プリプレグの外表面における角部に、例えば、直角の角部を形成する場合においても、角部を成形する成形用金型の隅部にまで十分な量のプリプレグを移動させることができるので、プリプレグの外表面における直角等の角部を確実に成形することができる。

中子の内圧を高めると、粒子群を構成する各粒子は前後左右方向に滑りを生じて移動することになるが、各粒子群を収容している可撓性袋体は延展可能な材質から構成されている。そのため、延展可能な可撓性袋体によって、各粒子群を構成する粒子の移動に伴う中子の外形形状の変形を許容できる。仮に、中子の可撓性袋体が、成形用金型の型締めや、窪みを形成するときの押圧により袋内の粒子群による押圧力が上昇したとき、袋体がこれらの圧力に抗して粒子群を保持するだけの強度がないときは、粒子群が袋体を破断する場合がある。しかし、成形用金型の隙間が粒子の直径よりも小さいと、粒子が破砕しない限り、成形用金型から漏れ出すことは起きない。

中子の外表面の一部を押圧する手段としては、成形用金型の成形面内に出没自在なロッドを用いるとよい。成形用金型の成形面内に出没自在なロッドを用いる場合、例えば、ロッドとしてピストンロッドを用いることができ、こうした押圧手段は複数部位に設置することもできる。

本発明では、中子の外表面を押圧したときに、プリプレグを介して又はプリプレグを介さずに中子の一部外表面を押圧することができる。略平面形状の部位をプリプレグを介して押圧する場合には、プリプレグに凹部が形成される。凸形状の部位をプリプレグを介して押圧する場合には、プリプレグは平坦になる。これらの押圧部位である凹部や平坦部に、または押圧部位以外に、成形品から中子を構成する粒子群を排出するための排出孔を設けることができる。

また、プリプレグを介さずに中子の一部外表面を直接押圧する場合には、プリプレグにロッド等の押圧部の断面形状に相当する形状の孔を開けておき、半成形品の成形後にロッドをもって中子を直接押圧する。この半成形品の孔位置から可撓性袋体を破り、粒子を排出するとともに、可撓性袋体を取り出すことができる。可撓性袋体は離型剤を塗布するなどの離型処理を行い、または二重包装とすることにより、粒子が接する可撓性袋体を半成形品から除去することが可能となる。

また、本発明の好ましい他の態様によれば、前記成形用金型による型締め時又は加圧成形時に、前記上型と下型との間の間隔が広がらないように金型間隔保持手段をもって保持するようにするとよい。当該金型間隔保持手段は、上記上型の左右側部に配すること、及び上型の左右側部に配された前記金型間隔保持手段を互いに接近する方向へと所定量移動させることにより前記上型の上方への移動を完全に規制することを含んでいる。上型の左右側面と金型間隔保持手段の当接面とが、相対的にくさび型の摺動面からなることが好ましい。

前記成形用金型による型締め時又は加圧成形時に、金型面に対するプリプレグによる押圧力は増大するが、この態様によれば、上記左右一対の金型間隔保持手段を接近方向に所定の距離水平に移動させると、その途中で上型に当接し、上型がそれ以上上方へと移動することが阻止され、上述した縦の部位における上型と下型との間が規定の間隔に維持される。こうして成形用金型の型締め位置を固定し、中子の外周面とプリプレグの内面間における押圧力の上昇が確保される。これによって、上述したような縦の部位における縦方向の長さ寸法が、所定の寸法以下に圧縮されて短くなってしまうような事態の発生が回避でき、プリプレグを所望の肉厚に成形できる。このとき、上記金型間隔保持手段がなく、上型の上下動を油圧シリンダのみにより制御しようとすると、中子の拡張による圧力上昇が規定以上となり、上型をシリンダに抗して上動させてしまい、上下金型間の間隔が拡がり、規定の寸法よりも高さの高い製品が製造されてしまう。

因みに、上記金型間隔保持手段の好適な例としては、くさび面を採用することが好ましい。具体的な態様によれば、上型の左右側面の上端肩部を外側に向けて下傾斜面に形成する一方、左右一対の金型間隔保持手段の対向面の下端角部を同じく外側に向けて下傾斜面に形成する。例えば、金型間隔保持手段を接近方向に水平移動させて、上型と金型間隔保持手段との対面する傾斜面同士が当接したのち、更に左右の金型間隔保持手段を接近方向に移動させると、その移動量に応じて金型間隔保持手段の傾斜面が上型の傾斜面を押して、上型を下方へと移動させる。ここで、左右の金型間隔保持手段を停止させると、上型の上方への移動限位置が決まり、上型はそれ以上上方への移動が規制される。そのため、プリプレグを介して中子から受ける上型のキャビティ面に対する押圧力の増加によっても上型は前記移動限位置を維持する。

本発明は、上記したような第２の基本構成、特にその最も特徴部をなす、従来の雄雌の成形型のうち、その一方の成形型に従来と同様の剛性ある成形金型（片側金型という。）を用い、他方に可撓性に富む袋体に、高い流動性をもつ多数の粒体を密閉状に収容した変形可能な変形型を用いる構成を採用することもできる。この場合、前記変形型を変形自在に支持するハウジングを用意する。以下の説明では、この第２の基本構成を備えた本発明について、片側金型を上型とし変形型を下型とする成形型を代表例として説明する。

前記構成を備えた成形型により、繊維強化プラスチックの成形を行うには、まず上記ハウジングを加熱可能とし、同ハウジングの床面部に前記変形型を載置する。このとき、変形型の可撓性袋体に収容されている粒体も袋体とともに予め１００℃〜２００℃に加熱しておくとよい。次に、この変形型の上に、繊維集合体の単体又は積層体からなりマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを載置する。続いて、所要のキャビティが形成された片側金型の内面をプリプレグに向けて、同金型をハウジングの開口部に密嵌させ、プリプレグを押圧する方向に所要の加重をもって押圧移動させる。

この押圧移動時に、プリプレグの片側金型側の表面は金型のキャビティ面による大きな押圧力の下で所定の形状に賦形される。このとき同時に、片側金型とは反対側のプリプレグの表面に配された前記変形型は、同変形型を構成する可撓性袋体がハウジングの床面部及び側壁部にて拘束されて、特に床面部は全面に広がり、それ以上は変形しない。一方、プリプレグに面する側の変形型の表面は、前記床面部等からの反力を受けて、プリプレグの変形に追随させながら袋体内の粒体を移動させ袋体を変形させていく。このときの変形は、内部の粒体がプリプレグの内部応力を均等にする方向へと自動的に流動することによりなされる。

最終段階では、プリプレグの片側金型側の表面は、反片側金型側に配された変形型の反力をも受けて、金型のキャビティ形状に賦形されるとともに、その反対側の変形型に接する側の表面は、プリプレグの金型側表面全体の変形に追随して変形し、変形型とプリプレグ間に生じているあらゆる隙間が変形型の変形に基づいて埋め尽くされ、片側金型と変形型との間に発生するプリプレグ内部の均等な応力に対応する形状に賦形される。

こうして、予め計画された数の所定形状を有する成形品が製造されたのち、異なる形状と構造とをもつ次の新たな成形品の製造に切り換えられる。このときには、まず新たな片側金型が準備されるとともに、先に使われた片側金型が成形機から外され、新たな片側金型と交換される。この交換にあたっては、上記変形型の交換は不要である。すなわち、変形型は交換することなく以降の成形にそのまま使われる。このように、本発明にあっては、一対の成形型のうち片側金型だけを交換すれば、続く次回の新たな形状と構造をもつ成形品が成形できるようになる。この成形の切替え時に、従来のように新たな形状を備えた一対の金型を準備する必要はなくなり、単に単一の片側金型を用意するだけで、新たな形状及び構造を備えた開断面をもつ繊維強化プラスチック成形品を成形することが可能となる。

その結果、成形に要する成形型の製作コストは半減し、成形品の価格を大幅に低減させることができる。更には、押圧成形時にプリプレグの金型側表面と反対側の表面には、変形型の内部粒子が外力（押圧力）により自由に流動するため、必要十分な押圧力を万遍なく作用させることができ、更には補助押圧手段である、例えばロッド材を使って、変形型の一部を局部的に作用させて、変形型の内圧を更に高める場合にも、プリプレグには常に面圧が作用するため、プリプレグを構成する繊維の方向性に影響を与えるようなことがなく、繊維方向に重点がおかれるこの種の繊維強化プラスチック製品の成形にあって、常に高品質の製品の製造が保証される。

第１基本構成を備えた本発明の加圧成形時を示す模式図である。 同発明におけるプリプレグと中子の内部構造を示す模式図である。 中空部を有する成形品を製造する各段階を示す模式図である。 同発明の他の実施形態を示す加圧成形時の模式図である。 同発明の更に他の実施形態を示す加圧成形時の模式図である。 同発明の更に他の実施形態を示す加圧成形時の模式図である。 同発明における金型間隔保持手段の構成例を示す模式図である。 内圧とストロークとの関係を示す模式図である。 同実施形態における成形開始時の金型、変形型及びプリプレグの配置関係を模式的に示す説明図である。 同実施形態による成形終了時の金型、変形型及びプリプレグの配置関係を模式的に示す説明図である。 同発明の他の実施形態による成形終了時の金型、変形型及びプリプレグの配置関係を模式的に示す説明図である。 従来例１による中空部を有する成形品の成形時における成形状態を示す説明図である。 図１２の加圧成形時を模式的に示す説明図である。 図１３の加圧成形時における他の成形状態を模式的に示す説明図である。 従来例２による成形用金型間に中子をセットした状態を示す説明図である。 開断面をもつ成形品の成形時の状態を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明に係わる繊維強化プラスチックの成形方法としては、以下に述べる成形用金型、中子等の構成以外であっても、成形用金型による加圧成形中に中子の外周表面積を広げることができる構成であれば、それらの構成に対しても本発明を好適に適用することができる。

図１に示すように、中子４を内包したプリプレグ３を成形用金型１５の内周面形状と略同じ形状に、室温にて賦形したプリフォームを、予め加熱した成形用金型１５の下型１に形成した凹部１ａ内に載置されている。

プリプレグ３は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維等の繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシート状に形成しておくことができる。図示例では、プリプレグ３における断面形状が環状に形成され、内部に中子４を介装している。例えば、二枚のシート状のプリプレグ間に中子４を包み込むようにすることで、プリプレグ３を図示例のように構成することができる。

そして、成型用金型１５の加熱により、溶融状態になっているプリプレグ３を成形用金型１５内で加圧成形することにより硬化させ、所望の形状を有した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の成形品を製造することができる。熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を含浸させた場合は、プリプレグ３を予め加熱して賦形したプリフォームを、成形用金型にて加圧成形したのち冷却し、所望の形状のＦＲＰ成形品を製造することができる。

繊維に含浸させる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、フェノール樹脂等を用いることができ、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニール、ポリアミド樹脂などを用いることができる。

中子４は、可撓性袋体４ｂに粒子群４ａを収容して構成している。
高剛性粒子としては、曲げ弾性率が５００００ＭＰａ以上の高い剛性をもつ、アルミナ、ジルコニア等のセラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂、金属、鋳物砂等を用いることができる。特に、ジルコニア、石英からなるセラミックを用いた場合には、これらの物質は、熱伝導率が低いので、中子４の粒子群４ａを構成する粒子としては好適な材料となる。

中子４の形態保持に用いる可撓性袋体４ｂとしては、ナイロン製のフィルム、ポリエチレン製のフィルム、フッ素樹脂フィルム、シリコンゴム等を用いることができる。

また、中子４の粒子群４ａは、次式（１）を満たす粒径比の粒子（ａ）、（ｂ）を用いる。このとき、粒子群４ａに含まれる粒子（ｂ）の総量の割合が２０〜６０質量％の範囲であると、粒子群４ａの流動性と圧力伝達性が向上して好適な粒子群構成となる。
１．１≦（Ｄａ／Ｄｂ）≦２．０・・・（１）
ここで、Ｄａは粒子（ａ）の粒子の直径、Ｄｂは粒子（ｂ）の粒子の直径である。

下型１には、成形用金型１５のキャビティ内に出没自在なピストンロッド５ａを備えたシリンダ５が設けられている。なお、図１では、ピストンロッド５ａを摺動させるために作動流体をシリンダ５の圧力室に給排する配管の図示を省略している。

まず、上型２と下型１とが互いに近接する方向に移動させて、完全な型締めを行い、下型１の凹部１ａ内に載置したプリプレグ３を加圧下で加熱硬化させることができる。この段階では圧力は高くなく、次の段階のピストンロッドにより圧力を高めるため、型締め機としては型の開閉機構があればよく、高圧プレス機が不要となる。

このとき、ピストンロッド５ａを成形用金型１５のキャビティ内に突出させることで、プリプレグ３内に介装されている中子４の外表面における一部部位を押圧する。この押圧により、図１において丸で囲んだ部位Ａを拡大した図２に示すように、上述のような異なる粒子径の組み合わされた粒子構成をもつ粒子群４ａの流動性が向上し、中子４内の粒子群４ａに滑りが生じる。この粒子群４ａの滑りで、中子４の外周表面積を広げて、特に空隙が生じやすいプリプレグ３の内面における四隅部分や、凹部１ａの壁面に沿って形成される縦の部位の内面に沿った領域に、プリプレグ３の内面に密接させることができ、曲がりやシワや空隙を生じさせず成形でき、寸法精度の高い成型品を得ることができる。

中子４を包み込んでいるプリプレグ３と中子４との間に空隙が形成されていても、中子４の外周表面積を広げることで内圧が高くなり、空隙を構成していた空気は、中子による高い内圧により潰れるか、プリプレグ３を通って成形用金型１５から大気中に放出される。空気がプリプレグ３を通ったときに形成された通路は、空気が通った後では溶融しているプリプレグ３によって自然に塞がれることになる。

また、成形用金型１５の角部において、成形用金型１５とプリプレグ３との間に空隙が存在している場合であっても、外表面形状を広げた中子４からの押圧によってプリプレグ３は空隙側に変形移動する。そして、この空隙を形成していた空気は、高い内圧により潰れるか、成形用金型１５から大気中に押し出される。空気が押し出された空隙の部分にはプリプレグ３が移動して、成形用金型１５の角部形状に沿った形状に形成される。これにより、プリプレグ３を加熱加圧して形成された成形品は、例えば、角部がきちんと直角に形成された成形品になる。

なお、実施形態の説明に用いる各図において、可撓性袋体４ｂを分かりやすくするため、可撓性袋体４ｂの肉厚を誇張して厚く示している。実際には、可撓性袋体４ｂは、１ｍｍ厚以下の薄いフィルム状に形成される。ここでは、角パイプ形状の成形品を成形する構成について説明を行っているが、成形品としては、閉断面を有する他の多様で複雑な形状に成形することができる。

閉断面に近い形状としては、断面形状がＣ字状の形状等がある。例えば、Ｃ字状の断面形状を有する成形品を形成する場合には、中子の一部を上型２又は下型１の成形面に直接当接させた配置構成にすることができる。そして、成形面に当接していない中子の周囲をプリプレグ３で覆うことにより、Ｃ字状の断面形状を有する成形品を成形することができる。このため、本発明における閉断面としては、角パイプ形状等の形状以外にも、例えば、Ｃ字状の断面形状も本願発明における閉断面に含まれる。

図１に示すように、ピストンロッド５ａで中子４の外表面の一部を押圧することによって、プリプレグ３の外表面には凹部６が形成されることになる。ピストンロッド５ａで中子４の外表面を押圧すると、中子４内の容積としては、粒子群４ａの容積に突入したピストンロッド５ａの容積が強制的に加わった状態になる。その結果として、中子４内の内圧を高めることができる。

中子４の内圧が高まることによって、各粒子群４ａは相互の粒子間で滑りを生じて前後左右方向に移動することになる。しかし、各粒子群４ａを収容している可撓性袋体４ｂは真空パック包装ができるような変形がしやすい材質から構成されているので、可撓性袋体４ｂは各粒子群４ａの移動を実質的に制限することなく延展させることができる。このように、中子４の内圧を高め、粒子群４ａを構成する粒子間で滑りを生じさせることができるので、中子４の外周表面積を広げることができ、図２に示すように、中子４とプリプレグ３との間の空隙をなくすことができる。

しかも、中子４の外表面形状の広がりとしては、空隙が生じているようなプリプレグ３との間での圧力が低い部位において生じるので、空隙をなくしながらプリプレグ３の肉厚を所定の肉厚に維持しておくことができる。
こうして成形用金型１５を使って圧縮することで、所定の肉厚を有し、所望の外表面形状を備え内部に中子を収納したプリプレグ３の半成形品が加圧成形される。

図３（ａ）には、成形用金型１５による加圧成形が終了した半成形品１０ａを、成形用金型１５から取り出した状態を示している。ピストンロッド５ａで押圧したプリプレグ３の部位には、凹部６が形成されている。
図３（ｂ）に示すように、凹部６に排出用の孔６ａを開けると、この孔６ａから可撓性袋体４ｂに収容されている粒子群４ａの粒子（ａ）及び粒子（ｂ）の間に空気が流入し、粒子群４ａを構成する粒子間の結合状態が崩れる。そして、結合状態が崩れた粒子群４を、凹部６に形成した排出用の孔６ａから外部に排出して、図３（ｃ）に示すように、中空部１０ｂを有する成形品１０を完成する。粒子群４ａを収容していた可撓性袋体４ｂとして、成形品１０に対して剥離性のよい材料を使い、或いは可撓性袋体４ｂを二重に構成しておけば、粒子群４ａに接する可撓性袋体４ｂも半成形品１０ａから取外すことができる。

このように、中子４とプリプレグ３との間に空隙がない状態でプリプレグ３に対する加圧成形を施すことができるので、成形品１０としては曲がりやシワのない所望の肉厚で所望の外表面形状を有する製品を製造することができる。また、成形用金型１５を閉めた状態において中子４内の内圧が低い場合であっても、ピストンロッド５ａから加えた押圧力によって中子４内の内圧を高めることができるので、成形品１０としては所望の肉厚で所望の外表面形状を有する製品が得られる。

（粒子群の流動性評価）
前記中子４の粒子群４ａの流動性の評価は次の方法で測定した。
まず、粒子群４ａの流動性は厚さ３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、幅１００ｍｍのキャビティを持ち成形板の（１）中央、（２）中央から長さ方向に６５ｍｍ、及び（３）中央から長さ方向に１３０ｍｍ、の各位置の中子の外表面の圧力が測定可能な金型を用いて、金型温度１４０℃、成形圧力１．５ＭＰａとし、所定量のサンプルを金型の中央にチャージし、素早く型を閉じて、続いて直径３８ｍｍのピストンロッドで、前記キャビティの中央の中子の外表面の一部を８．０ＭＰａで１０ｍｍ押圧し、続いて成形圧力５．０ＭＰａまで加圧して、サンプルの圧力変化を記録し圧力ピークが観測されたら、測定を終了する。

各例で得られた粒子群４ａの流動性は前記、中子４の外表面の圧力が測定可能な金型の、（１）中央、（２）中央から長さ方向に６５ｍｍ、（３）中央から長さ方向に１３０ｍｍ、の３箇所で測定した表面の圧力ピーク値を下記基準で評価した。
○：３箇所の表面の圧力ピーク値の範囲が１０％以下で均一に内圧が掛かっている。
×：３箇所の表面の圧力ピーク値の範囲が１０％以上で均一に内圧が掛かっていない。

（成形品の外観評価）
各例で得られた中空成形品の外観は目視により下記基準で評価した。
○：成形品の外面にシワなど欠陥がなく外観が良好。
×：成形品の外面にシワなど欠陥があり外観が悪い。

以下、第１基本構成を備えた本発明を実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
図１に示すように粒径比が１．５のジルコニア粒子の混合物（粒子（ａ）：直径３ｍｍ、粒子（ｂ）：直径２ｍｍ）で、ジルコニア粒子の混合物に含まれる粒子（ｂ）の総量の割合（粒子（ｂ）の混合割合）が２０質量％の粒子群をナイロンフィルムからなる袋体に収容して中子を作製した。炭素繊維強化エポキシ樹脂プリプレグ３（三菱レイヨン社製、製品名：ＴＲ３１１０ ３９１ＩＭＵ）を５プライで前記中子を内包し、成形用金型１５の内周面形状と略同形状に、室温にてプリフォームした。予め１４０℃に加熱した成形用金型１５の下型１のキャビティ面に形成した凹部１ａ内にプリフォームを載置し、上型２と下型１とを完全に型締めし、続いてピストンロッド５ａで中子４の外表面の一部を８．０ＭＰａで押圧した。１０分後、型開きを行い、半成形品を取り出した。ピストンロッドによる押圧により形成された凹部６（図３（ａ））に排出用の孔を開け、ジルコニア粒子（粒子群４ａ）を排出用孔から外部に排出し（図３（ｂ））、中空成形品を得た（図３（ｃ））。

（実施例２〜４）
表１に示す、中子４の粒子群４ａに含まれるジルコニア粒子（ｂ）の混合割合とした以外は、実施例１と同様に中空成形品を得た（図３（ｃ））。

（比較例１）
表１に示す、中子４の粒子群４ａに含まれるジルコニア粒子（ｂ）の混合割合が１０質量％とした以外は、実施例１と同様に中空成形品を得た（図３（ｃ））。

（比較例２）
表１に示す、粒子径が均一なジルコニア粒子を中子４の粒子群４ａに用いるとした以外は、実施例１と同様に中空成形品を得た（図３（ｃ））。

表１に示すように、中子４の粒子群４ａを構成する粒子にジルコニア粒子を用い、その第１粒子群（ａ）の直径Ｄａと第２粒子群（ｂ）の直径Ｄｂとの比（Ｄａ／Ｄｂ）が１．５とし、粒子群４ａの総量に対する第２粒子群（ｂ）の総量の割合が２０〜５０質量％の粒子群を使用した実施例１〜４による製造方法では、粒子群４ａの流動性と圧力伝達性が向上し、得られた成形品の寸法精度が高く、外面にシワなど欠陥のない外観に優れるものであった。
一方、中子４の粒子群４ａを構成する粒子にジルコニア粒子を用い、その第１粒子群（ａ）の直径Ｄａと第２粒子群（ｂ）の直径Ｄｂとの比（Ｄａ／Ｄｂ）が１．５であり、粒子群４ａの総量に対する第２粒子群（ｂ）の総量の割合が１０質量％の粒子群を使用した比較例１、及び、粒子径が均一な径のジルコニア粒子を使用した比較例２の製造方法では、粒子群４ａを構成する粒子は最も高い密度で充填されることになり、粒子群を構成する粒子の流動性が阻害され、圧力の伝達性が損なわれ、得られた成形品は寸法精度が低下し、外面にシワなど欠陥があり良好な外観を得ることが出来なかった。

以下、本発明の変形例について、図面を参照しつつ具体的に説明する。ここで、以下に述べる変形例によれば、成形時に上型と下型と間の間隔を広げることなく一定の間隔が保持され、所要の圧力をもって中子を変形させることができる。ただし、本発明に係る繊維強化プラスチックの成形方法によれは、これらの変形例に限定されるものではない。

（変形例１）
上型２と下型１との間を型締め状態にしたとき、あるいは上型２と下型１とによってプリプレグ３を所定の圧力で加圧している加圧状態にしたとき、上型２と下型１との間隔がそれ以上拡がらないようにする。そのため、図示例によれば上型２に上下型２，１の間隔を一定に保持する金型間隔保持手段２０が設けられている。図４に示すように、金型間隔保持手段２０には、ピストンロッド５ａで中子４を押圧変形させたときに、上型２に対してプリプレグ３の変形による押圧力の増大で上型２が持ち上がらない構成が採用される。

図４及び図７（Ａ）に示す例では、前記金型間隔保持手段２０は、上型２の左右側面上端部（図４の左右上端肩部）に形成した下傾斜面２ａ，２ａに面接触状態で摺接するくさび面２１ｂ，２１ｂを有し、上型２の移動方向（上下方向）に直交する方向（水平方向）に摺動自在な左右一対の押え部材２１ａ，２１ａと、同押え部材２１ａ，２１ａを水平方向に移動させて互いに接近及び離間方向に駆動する図示せぬ駆動部とを備えている。左右一対の押え部材２１ａ，２１ａの対向するくさび面２１ｂ，２１ｂの形状は、図７（Ａ）に示すように、相対するくさび面２１ｂ，２１ｂ間の間隔が下方に向かって拡開する形状とされている。

上型２と下型１とによる型締め状態又は加圧状態にあって、一対の押え部材２１ａ，２１ａを上型２の左右側面の上端部に形成された下傾斜面に向けて接近するように水平に移動させることにより、上型２の左右側面の上端部に形成した下傾斜面２１ａ，２１ａとくさび面２１ｂ，２１ｂとによるくさび作用が働く。ここで、前記押え部材２１ａの左右方向への移動停止位置により、上下型２，１の上下成形面間の離間距離が決まり、上型２の上方への、それ以上の移動が阻止される。すなわち、上型２と下型１との間の間隔が前記押え部材２１ａの停止位置により決まるため、その停止位置を調整することにより上型２と下型１との間の間隔を任意に調整することができる。この停止位置が決まると、たとえ上型２に下方から強大な力が作用したとしても、上型２は不動状態を維持し、その不動位置が確実に保持されるため、寸法精度の高い成形品を得ることができる。

次に、ピストンロッド５ａによる押圧の効果について、以下の仮定条件のもとに説明する。
例えば、図４に示す上型２でプリプレグ３を押圧する押圧面が長方形形状であって、押圧面の横幅W が１００ｍｍの長さで、奥行きが３００ｍｍの長さであると仮定する。このとき、押圧面の面積としては、１０ｃｍ×３０ｃｍ＝３００ｃｍ² になる。また、ピストンロッド５ａの直径をφ３８ｍｍと仮定し、シリンダ５のシリンダ径をφ１３０ｍｍと仮定する。そして、上型２を押圧するプレス装置における油圧シリンダのシリンダ径をφ２５２ｍｍとする。

このとき、前記プレス装置のプレス圧が２５ｋｇ／ｃｍ² であるとすると、このとき上型２に加えることができる荷重は、プレス圧×油圧シリンダの面積＝２５ｋｇ／ｃｍ² ×２５．２ｃｍ×２５．２ｃｍ×３．１４／４＝約１２．５ｔｏｎになる。そして、前記プレス装置でのプレス圧が２５ｋｇ／ｃｍ² の２倍である５０ｋｇ／ｃｍ² であるときには、上型２に加えることができる荷重は、上述したプレス圧が２５ｋｇ／ｃｍ² のときの１２．５ｔｏｎの倍である約２５ｔｏｎを加えることができる。

１２．５ｔｏｎの荷重を上型２に加えると、上型２の押圧面でプリプレグ３を押圧しているときの単位面積当たりの応力は、荷重／（上型２の押圧面積）＝１２，５００ｋｇ／３００ｃｍ² ＝約４２ｋｇ／ｃｍ² になる。１２．５ｔｏｎの２倍である２５ｔｏｎの荷重を上型２に加えた場合には、上型２の押圧面でプリプレグ３を押圧しているときの単位面積当たりの応力としては、１２．５ｔｏｎの荷重を上型２に加えたときの倍である約８４ｋｇ／ｃｍ² となる。

また、φ１３０ｍｍのシリンダ５におけるシリンダ圧が７ｋｇ／ｃｍ² であるとすると、このときピストンロッド５ａに加えることができる押圧力は、シリンダ圧×シリンダ５の面積＝７ｋｇ／ｃｍ² ×１３．０ｃｍ×１３．０ｃｍ×３．１４／４＝約９２９ｋｇになる。そして、ピストンロッド５ａで中子４を押圧するときの単位面積当たりの応力は、押圧力／ピストンロッド５ａの面積＝９２９ｋｇ／３．８ｃｍ×３．８ｃｍ×３．１４／４＝約８２ｋｇ／ｃｍ² となる。

このように、本発明では大型のプレス装置で上型２を押圧しなくても、小型のプレス装置と中子４を押圧するシリンダ５とによって、大型のプレス装置を用いた場合と同様に、成形用金型１５とプリプレグ３との間及びプリプレグ３と中子４との間に生じていた空隙を排除することができる。

以上では、上型２に荷重を加えた構成について説明を行ったが、上述した計算で示したようにピストンロッド５ａによる押圧力でも、大型のプレス装置で生じさせた応力と略同じ応力をプリプレグ３に作用させることができる。このため、成形用金型１５を型締め状態とした後に、ピストンロッド５ａを中子４に作用させた場合であっても応力Ｉの状態にまで応力を高めることができる。つまり、上型２に１２．５ｔｏｎの荷重を加えた後にピストンロッド５ａを作動させた場合であっても、成形用金型１５とプリプレグ３との間及びプリプレグ３と中子４との間に生じていた空隙を無くすことができる。

本発明にあっては、上述のように上下型２，１の上下間隔を一定に保つため、上型２に金型間隔保持手段２０を設けている。
金型間隔保持手段２０の左右一対の押え部材２１ａ，２１ａを上型２の左右側面の上端部に形成された下傾斜面２ａ，２ａに向けて接近するように水平に移動させると、上型２の左右側面の上端部に形成した下傾斜面２ａ，２ａとくさび面２１ｂ，２１ｂとによるくさび作用が働く。ここで、前記押え部材２１ａの左右方向への移動停止位置により、上下型２，１の上下成形面間の離間距離が決まり、上型２の上方への、それ以上の移動が阻止される。すなわち、押え部材２１ａ, ２１ａの接近移動を停止させると、たとえ上型２に対して下方から如何に強大な力が作用しても、上型２はそれ以上上方へと移動せず不動状態を維持し、寸法精度の高い成形品を得ることができる。

なお、上述の説明では、ピストンロッド５ａを下型１に設けた構成について説明をしてきたが、ピストンロッド５ａを上型２に設けた構成を採用することができる。このとき、ピストンロッド５ａを上型２側に設け、下型１を土台等の上に載置して移動が規制されている。上型２は相変わらず上下に可動である。そのため、ピストンロッド５ａで中子４を押圧したときに上型２が持ち上がらないようにするための金型間隔保持手段２０の構成として、図１と同様の構成を採用できる。

（変形例２）
図５及び図７（Ｂ）を用いて、本発明に係わる変形例２を説明する。上記変形例１では、金型間隔保持手段２０の押え部材として、単純に傾斜したくさび面２１ｂ，２１ｂを有する一対の押え部材２１ａ, ２１ａを用いた例について説明したが、変形例２では、金型間隔保持手段２０に、鋸歯状のくさび面２２ｂ，２２ｂをそれぞれに有する一対の押え部材２２ａ，２２ａを用いている。また、各押え部材２２ａ，２２ａに形成した鋸歯状のくさび面２２ｂ，２２ｂに摺接するため、上型２の両端部には、鋸歯状の面がそれぞれ形成されている。
他の構成は、実施例１と同様の構成を備えており、同様の構成部材については、実施例１で用いた部材符号と同じ部材符号を用いることにより、その部材についての説明は省略する。

図７（Ｂ）に示すように、一対の押え部材２２ａ，２２ａに形成された鋸歯状のくさび面２２ｂ，２２ｂは、水平方向に形成された水平面２２ｃ，２２ｃと同水平面２２ｃ，２２ｃの基端から連続して下傾斜する下傾斜面２２ｄ，２２ｄとを備えた形状が繰り返された構成になっている。そして、図４に示すように、上型２が下型１に向かって下降してプリプレグ３に対して予め設定された圧力を加える位置に達したとき、金型間隔保持手段２０を作動させて一対の押え部材２２ａ，２２ａ間を接近させると、上型２に形成した鋸歯状の面のうち水平面と各押え部材２２ａ，２２ａの水平面２２ｃ，２２ｃとが面接触する。これによって、上型２が上方に移動するのを確実に阻止することができる。

この状態からピストンロッド５ａを作動させて、中子４をピストンロッド５ａで強制的に押圧変形させることができる。つまり、ピストンロッド５ａによる押圧により中子４を変形させ、中子４とプリプレグ３との間に空隙をなくすことができる。これによって、所望の肉厚で所望の外周面形状を有する高品位の成形品が製造できるように、プリプレグ３を加圧成形することができる。

本変形例２にあっては、図５に示すように、金型間隔保持手段２０に、鋸歯状のくさび面２２ｂ，２２ｂをそれぞれに有する一対の押え部材２２ａ，２２ａを用いて実施例１と同様に成形を行った。型開きを行い、成形品を取り出し、ピストンロッド押圧により形成された凹陥部6 （図３（ａ））に排出用の孔を開け、粒子群4aを排出用孔から外部に排出し（図３（ｂ））、中空成形品を得た（図３（ｃ））。この成形品は寸法精度が高く、外面にシワなど欠陥のない外観に優れるものであった。

（変形例３）
図６及び図７（Ｃ）を用いて、本発明に係わる変形例３の構成について説明する。変形例１では、金型間隔保持手段２０として、単純に傾斜したくさび面２１ｂ，２１ｂを有する一対の押え部材２１ａ, ２１ａを用いた構成について説明したが、変形例３では、金型間隔保持手段２０として、水平方向に延びる下面に上傾斜面を形成したくさび部２３ｂ，２３ｂと、その外側端部から垂直下方に延びる垂直部２３ｆ，２３ｆとを有する一対の押え部材２３ａ，２３ａを用いており、一方の上型２の左右両端部を、前記一対の押え部材２３ａ，２３ａを前記両端部に当接させたとき、各押え部材２３ａ，２３ａの対向面が密接する面形状に形成している。

この変形例３では、上型２の上部キャビティ面が単なる平面ではなく突出部８を形成した構成としている。
他の構成は、変形例１と同様の構成になっており、同様の構成部材については、実施例１で用いた部材符号と同じ部材符号を用いることにより、その部材についての説明を省略する。

左右一対の押え部材２３ａ，２３ａに形成されたくさび部２３ｂ，２３ｂのそれぞれは、図７（Ｃ）に示すように、上型２に向けて横方向に延びた上傾斜面２３ｃとこの上傾斜面２３ｃの両端縁側から上下に延びる垂直面２３ｄ，２３ｅを備えた形状を有するくさび部２３ｂと、垂直部２３ｆとからなる。そして、図６に示すように、上型２における左右両端部の傾斜面と押え部材２３ａ，２３ａの上傾斜面２３ｃ，２３ｃとが面接触することによって、上型２の上方への移動を確実に阻止しておくことができる。また、一対の押え部材２３ａ，２３ａを互いに接近／離間する方向に摺動させることによって、上型２を下型１に接近／離間方向へと移動させて、上型２と下型１との間隔を調整することができる。

図６に示すように、上型２を下型１に向かって下降させてプリプレグ３を加圧成形するとき、上型２に設けた突出部８で中子４を強制的に押圧する。そして、この加圧状態は、金型間隔保持手段２０を作動させて一対の押え部材２３ａ，２３ａの間を接近させると、上型２に形成した傾斜面と各押え部材２３ａ，２３ａの上傾斜面２３ｃ，２３ｃとが面接触することによって、上型２の上方への移動を確実に阻止して、定位置に保持させておくことができる。

この状態からピストンロッド５ａを作動させて、中子４を突出部８とピストンロッド５ａとの間で強制的に押圧変形させる。これによって、既述したとおり、中子４を変形させ、中子４とプリプレグ３との間の空隙をなくすことができる。こうして、本実施例にあっても、所望の肉厚で所望の外周面形状を有する高品位の中空状の強化繊維プラスチック成形品が製造できるようになる。

本変形例３にあっては、図６に示すように、上型２の上部キャビティ面が単なる平面ではなく突出部８を形成した構成で、金型間隔保持手段２０に、横方向に延びる下面に上傾斜面を形成したくさび部２３ｂ，２３ｂと、その外側端部から垂直下方に延びる垂直部２３ｆ，２３ｆとを有する一対の押え部材２３ａ，２３ａを用いて実施例１と同様に成形を行った。型開きを行い、成形品を取り出し、ピストンロッド押圧により形成された凹部６に排出用の孔を開け、粒子群４ａを排出用孔から外部に排出し、中空成形品を得た。この成形品は寸法精度が高く、外面にシワなど欠陥のない外観に優れるものであった。

金型間隔保持手段２０における一対の押え部材の構成としては、図７に示したような多様な構成が採用できる。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）の構成については、上述した変形例１〜３として説明したが、図２及び図７（Ｂ）に示した変形例２の押え部材の変形例を、図７（Ｄ）をもって説明する。図７（Ｄ）に示した一対の押え部材２４ａ，２４ａは、くさび面２４ｂ，２４ｂの形状が鋸歯状に形成されているが、変形例２で示した図７（Ｂ）のような片歯の鋸歯形状でなく両歯の鋸歯形状に構成されている。この例では、図示を省略しているが、上型２の左右両端部は、前記くさび面２４ｂ，２４ｂの形状に対応したくさび面が形成されている。
かかる構成によって、金型間隔保持手段２０を作動させると、一対の押え部材２４ａ，２４ａにおけるくさび面２４ｂ，２４ｂと上型２の両端部に形成したくさび面とが係合し、上型２の上下両方向への移動を完全に阻止することになる。

以下、上記第２の基本構成を備える本発明の代表的な実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。図９及び図１０は同実施形態である繊維強化プラスチック成形品の成形工程を模式的に示している。これらの図において、符号２５はハウジングを示し、符号２６は一対の成形型の片方である片側金型であり、符号２７は本発明の最も特徴とするもう一方の成形型である変形可能な変形型を示し、符号２８は成形素材であるプリプレグを示している。

前記ハウジング２５は鋳鉄からなり、床面部２５ａと、床面部２５ａの周縁部に沿って立設された側壁部２５ｃとを有する箱型形状とされ、その天板部は全面が開口して開口部２５ｄを構成する。前記片側金型２６は通常の成形用金型と同じ材質で作成されており、その成形面には繊維強化プラスチック成形品の片面を成形するキャビティ２６ａを有している。

上記変形型２７は、粒体２７ａを可撓性素材からなる袋体２７ｂに密閉状態で収容した構成を有し、外力により自在に変形可能とされている。粒体２７ａとしては、アルミナ球やジルコニア球等のセラミック球や、クローム鋼球、カーボン鋼球やステンレス鋼球等の金属球が使われる。中でもアルミナ球と金属球は熱伝導性に優れることから好適であり、カーボン鋼球が特に好適である。その寸法はφ０．１ｍｍ〜φ１０ｍｍであることが好ましく、φ０．５ｍｍ〜φ２ｍｍであることが、変形型２７の微小領域における変形能を確保するため、特に好ましい。こうした粒体２７ａを収容する袋体２７ｂには、ナイロン、ポリエチレン、フッ素樹脂、シリコンゴムなどからなるフィルムやシートが好適に使われる。

上記プリプレグ２８は、シート状の炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維等の繊維集合体に、未硬化の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として含浸させたものである。本実施形態にあっては、前記プリプレグ２８として一枚の大きな面積をもつ第１のシート状プリプレグ２８ａの下面中央部に、小さな面積をもつ第２のシート状プリプレグ２８ｂを積層して一体化したプリプレグが使われており、このプリプレグ２８を上記変形型２７の上面中央部に載置する。ここで、一般的に前記繊維集合体は繊維に方向性を与えることが好ましく、例えば一方向に繊維を平行に引き揃えたシート状物、一方向に引き揃えたシート状物を所要の角度（０°〜９０°）の範囲内で交差させて積層したシート状物、或いは多数の繊維束を経糸として引き揃え、その経糸に所要の間隔をおいて緯糸を交錯させて得られる、いわゆる一方向性織物や、多数本の繊維束を経糸と緯糸に使って、両者を交錯させて得られる二方向性織物などがある。通常、前記繊維束は多数のフィラメント糸から構成される。

そして、マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が使われる場合は、成型用金型の加熱により、溶融状態になっているプリプレグ２８をハウジング２５内で加熱加圧して押圧成形することにより硬化させ、所望の形状を有する繊維強化プラスチックの成形品を製造することができる。熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を含浸させた場合は、プリプレグ２８を必要に応じて予め賦形したプリフォームを予め加熱して変形型２７上に載置して、片側金型２６を下降させて加圧するとともに冷却し、所望の形状の繊維強化プラスチック成形品を製造することができる。

繊維に含浸させる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、フェノール樹脂等を用いることができ、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニール、ポリアミド樹脂などを用いることができる。

以上の構成にあって、図９及び図１０に示す繊維強化プラスチック成形品を成形するには、まず、片側金型２６をハウジング２５の開口部２５ｄに密嵌させたのち、ハウジング床面部２５ａに向けて所要の加重をかけながら移動させる。この移動により、変形型２７の上に載置されたプリプレグ２８に対して片側金型２６による押圧力が徐々に増加する。この増加する押圧力により、プリプレグ２８の上面は片側金型２６のキャビティ面２６ａに沿った形状に賦形される。しかも、このときプリプレグ２８が載置された変形型２７も同様の押圧力を受け、プリプレグ２８の載置面を変形させながら変形型２７自身が変形する。この変形型２７の変形は、片側金型２６の押圧力とハウジング２５の床面から受ける反力とで、片側金型２６とハウジング２５との内部に形成された隙間空間に向けて粒体２７ａを流動させることによりなされる。こうして粒体２７ａの流動を利用して変形型２７を変形させて、最終的にはプリフレグ２８の内部応力は均等化され、プリプレグ２８の反金型側の形状は前記応力に応じた形状となる。

図１１は、本発明の他の代表的な実施形態を示している。この実施形態によれば、ハウジング２５の床面部２５ａには、ハウジング２５に載置された変形型２７に向けて出没自在な本発明の補助押圧手段の一部に相当するピストンロッド２９ａを備えたシリンダ２９が設けられている。なお、この実施形態において、図９及び図１０に示した上記実施形態と実質的に同じ構成部材については同一符号及び同一名称を使っている。図１１において、ピストンロッド２９ａを摺動させるためにシリンダ２９の圧力室に作動流体を給排する配管は図示を省略している。このピストンロッド２９ａは、例えばプリプレグ２８が小型であって、変形型２７の変形がハウジング２５と片側金型２６との間の隅々まで行き渡らないようなとき、シリンダ２９を作動し、変形型２７の内圧を高めて変形型の容積を増やしながらプリプレグ２８に均等な押圧力が作用するようにする。

すなわち、片側金型２６の型締め部２６ｂがハウジング２５の型締め部２５ｅに当接しても、片側金型２６とハウジング２５との内部に相変わらず隙間空間が残されているとき、上記シリンダ２９を作動させて、ピストンロッド２９ａを変形型２７に向けて伸長させ、変形型２７を局部的に押圧変形させて、その内圧を増加させ、変形型２７を変形させつつ粒体２７ａを隙間空間に向けて流動させ、隙間空間を埋める。この隙間空間を構成していた空気は、変形型２７の内圧と粒体２７ａの押圧によって潰れるか、プリプレグ２８を通ってハウジング２５と片側金型２６との僅かな隙間から大気中に放出される。空気がプリプレグ２５を通り抜けたとき形成された空気通路は、空気が通った後に溶融しているプリプレグ２８によって自然に塞がれることになる。

空気が押し出された隙間空間には変形型２７が変形しながら延びて、片側金型２６の隅部形状に沿った形状となり、同時にプリプレグ２８もこれに追随する。これにより、プリプレグ２８を加熱加圧して形成した成形品は、その外面側が片側金型２６のキャビティ２６ａの形状通りの形状に成形され、その反対側の内面は、前記キャビティ２６ａの形状に基づくプリプレグ２８の変形に追随する形状となる。

図１１に示すように、ピストンロッド２９ａで変形型２７の外周面の一部を局部的に押圧することによって、変形型２７の外周面には凹部が形成されることになる。ピストンロッド２９ａにより変形型２７の外周面を押圧すると、変形型内の容積は、全ての粒体２７ａの容積に突入したピストンロッド２９ａの容積が強制的に加わった状態になる。その結果として、変形型２７が拡がりを見せて変形すると同時に変形型２７内の内圧を高めることができる。

変形型２７の内圧が高まることによって、各粒体２７ａは相互の粒体間に滑りが生じて全方向へと移動することになる。しかし、各粒体２７ａを包装している可撓性袋体２７ｂは容易に変形する材質から構成されているので、袋体２７ｂは各粒体２７ａの移動を実質的に制限せずに延展することができる。

このように、変形型２７の内圧を高め、粒体２７ａ間での滑りを生じさせることができるので、変形型２７の外周表面積を広げることができ、図１１に示すように、片側金型２６のキャビティ２６ａとプリプレグ２８との間の空隙をなくすことができる。しかも、変形型２７の外周面形状の広がりは、隙間空間が生じているような片側金型２６及びプリプレグ２４との間での圧力が低い部位において生じるので、その隙間空間をなくしながらプリプレグ２８の肉厚を均等化する。こうして、所定の肉厚を有し、所望の外周面形状を備えたプリプレグ２８を加圧成形することができる。

１・・・・・・・・下型
１ａ・・・・・・・下型に形成された凹部
２・・・・・・・・上型
２ａ・・・・・・・下傾斜面
３・・・・・・・・プリプレグ
４・・・・・・・・中子
４ａ・・・・・・・粒子群（粒子）
４ｂ・・・・・・・可撓性袋体
５・・・・・・・・シリンダ
５ａ・・・・・・・ピストンロッド
６・・・・・・・・凹部
６ａ・・・・・・・排出用の孔
８・・・・・・・・突出部
１０・・・・・・・成形品
１０ａ・・・・・・半成形品
１５・・・・・・・成形用金型
２０・・・・・・・金型間隔保持手段
２１ａ・・・・・・押え部材
２１ｂ・・・・・・くさび面
２２ａ・・・・・・押え部材
２２ｂ・・・・・・くさび面
２２ｃ・・・・・・水平面
２２ｄ・・・・・・下傾斜面
２３ａ・・・・・・押え部材
２３ｂ・・・・・・くさび部
２３ｃ・・・・・・上傾斜面
２３ｄ，２３ｅ・・垂直面
２３ｆ・・・・・・垂直部
２４ａ・・・・・・押え部材
２４ｂ・・・・・・くさび面
２５・・・・・・・ハウジング
２５ａ・・・・・・床面
２５ｂ・・・・・・垂直壁面
２５ｃ・・・・・・側壁部
２５ｄ・・・・・・開口部
２５ｅ・・・・・・型締め部
２６・・・・・・・片側金型
２６ａ・・・・・・キャビティ（面）
２６ｂ・・・・・・型締め部
２７・・・・・・・変形型
２７ａ・・・・・・粒体
２７ｂ・・・・・・袋体
２８・・・・・・・プリプレグ
２８ａ，２８ｂ・・第１及び第２シート状プリプレグ
２９・・・・・・・シリンダ
２９ａ・・・・・・ピストンロッド
３０・・・・・・・成形用金型
３１・・・・・・・下型
３１ａ・・・・・・凹部
３２・・・・・・・上型
３３・・・・・・・中子
３３ａ・・・・・・粉粒子群
３３ｂ・・・・・・包装材
３４，３５・・・・繊維強化熱可塑性樹脂材（ＦＲＴＰ）
３６・・・・・・・プリプレグ
３７・・・・・・・縦の部位
３９・・・・・・・リブ
４１ａ，４１ｂ・・成形用金型
４２ａ，４２ｂ・・合せ面
４３・・・・・・・中子
４４・・・・・・・押出し機
４５・・・・・・・溶融樹脂
４６・・・・・・・加圧ユニット
５１，５２・・・・第１及び第２圧力チャンバ
５５・・・・・・・チャンバ壁
５７・・・・・・・型組立体
５７ａ，５７ｂ・・型部分

Claims (32)

1. 複数の粒子を含む粒子群を可撓性袋体に収容して所望形状の中子を形成すること、
   樹脂と繊維とを含むプリプレグを前記中子の周囲に配置すること、
   前記中子とその周囲に配置された前記プリプレグとを成形用金型の上型と下型との間に配置すること、
   前記成形用金型を型締めし圧縮成形すること、
   前記上型と下型との間隔が広がらないように金型間隔保持手段をもって保持すること、 前記上型及び下型間のキャビティに向けて出没する押圧手段をもって、前記中子の外表面の一部を押圧して前記中子内の内圧を高めて変形させること、及び
   前記中子の押圧変形により、前記プリプレグと、前記金型及び前記中子との間の密着性を高めること、
   を含んでなる繊維強化プラスチックの成形方法。
2. 前記上型の左右側部に配された前記金型間隔保持手段を互いに接近する方向へと所定量移動させることにより前記上型の上方への移動を完全に規制すること、を含んでなる請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
3. 前記上型の左右側面と金型間隔保持手段の当接面とを、互いにくさび状の摺動面に形成すること、を含んでなる請求項２に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
4. 前記可撓性袋体に収容される粒子群の粒径が均一ではないこと、を含んでなる請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
5. 前記成形用金型による圧縮成形後に成形される成形品において、前記中子の外周面の一部を押圧した部位を、前記成形品から前記粒子群を排出する排出孔の形成部位とすること、を含んでなる請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
6. 前記可撓性袋体に収容される粒子群が高剛性粒子であり、前記粒子群が互いに粒子径の異なる第１粒子群（ａ）及び第２粒子群（ｂ）とを含み、
   前記第１粒子群（ａ）の直径Ｄａと前記第２粒子群（ｂ）の直径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが１．１以上２．０以下であること、を含んでなる請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
7. 前記可撓性袋体に収容された粒子群の総量に対する第２粒子群（ｂ）の総量の割合が２０〜６０質量％の範囲である、ことを含んでなる請求項６記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
8. 前記上型の左右側部に配された前記金型間隔保持手段を互いに接近する方向へと所定量移動させることにより前記上型の上方への移動を完全に規制することを含んでなる、請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
9. 前記上型の左右側面と金型間隔保持手段の当接面とを、互いにくさび状の摺動面に形成することを含んでなる、請求項８に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
10. 前記成形用金型の内部にロッドを挿入し、前記中子の外表面の一部を押圧すること、を含んでなる請求項１に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
11. 前記ロッドがピストンロッドである、請求項１０に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
12. 前記圧縮成形の後に、前記ロッドの挿入位置を通して、前記粒子群を成形品の外部に排出することを含む、請求項１１に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
13. 前記高剛性粒子の曲げ弾性率が５００００ＭＰａ以上である、請求項６〜１２のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
14. 前記高剛性粒子がセラミック粒子である、請求項１３記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
15. 前記粒子群が高剛性粒子と樹脂粒子とを含む、請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
16. 前記樹脂粒子の曲げ弾性率が１０〜３０００ＭＰａである、請求項１５記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
17. 前記樹脂粒子がポリオレフィン粒子である、請求項１６記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
18. 上型の左右側部に配された前記金型間隔保持手段を互いに接近する方向へと所定量移動させることにより前記上型の上方への移動を完全に規制することを含んでなる、請求項１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
19. 前記上型の左右側面と金型間隔保持手段の当接面とを、互いにくさび状の摺動面に形成することを含んでなる、請求項１８記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
20. 前記成形用金型の内部にロッドを挿入し、前記中子の外表面の一部を押圧する、を含んでなる請求項１に記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
21. 前記ロッドがピストンロッドである、請求項２０記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
22. 前記圧縮成形の後に、前記ロッドの挿入位置を通して、前記粒子群を成形品の外部に排出することを含んでなる、請求項２１記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
23. 前記高剛性粒子の曲げ弾性率が５００００ＭＰａ以上であることを、含んでなる請求項１５〜２２のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
24. 前記高剛性粒子がセラミック粒子であること、を含んでなる請求項２３記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
25. 成形品の片側表面を成形する片側キャビティを有する片側成形金型と、複数の高剛性粒子を含む粒体を可撓性袋体に収容した所望形状の変形型との間に、樹脂と繊維とを含むプリプレグを介装させること、
    前記片側成形金型に押圧力を加え、片側成形金型と前記変形型との間で前記プリプレグを所定の押圧力をもって押圧すること、及び
    この押圧時に前記片側成形金型により前記プリプレグの片側表面を成形すると同時に、前記変形型内部の粒体の流動に応じて、前記片側キャビティの形状に倣って変形型を変形させ、前記プリプレグの反対側表面を成形すること、
    を含んでなる繊維強化プラスチックの成形方法。
26. 成形に先立ち前記変形型内の前記粒体を予め加熱しておくことを含む、請求項２５記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
27. 前記片側成形金型による押圧に加えて、補助押圧手段により前記変形型の外周面の一部を局部的に押圧することを含む、請求項２５記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
28. 前記補助押圧手段が前記片側成形金型の上記キャビティ内に向けて出没自在なロッドを有し、同ロッドをもって前記変形型の外周面の一部を押圧変形させることを含む、請求項２７記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
29. 前記粒体がφ０．１ｍｍ〜φ１０ｍｍの金属粒子からなる請求項２５〜２８のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法。
30. 請求項２５〜２９のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形方法に使用する成形装置であって、
    上記片側成形金型と、
    上記変形型と、
    該変形型を収容載置する床面部、その床面部と対向して所要の間隔をおいて配される開放面部、及び前記床面部と前記開放面部との間に配される側壁部を有するハウジングと、 前記片側成形金型を所要の押圧力をもって前記変形型に向けて押圧する第１の押圧手段と、
    を備えてなり、
    前記片側成形金型が、金型本体と前記ハウジングの開放面部に摺接可能に密嵌する密嵌部とを有し、該密嵌部の前記床面部に対向する成形面に上記片側キャビティを有してなる、繊維強化プラスチックの成形装置。
31. 前記粒体がφ０．１ｍｍ〜φ１０ｍｍの金属粒子からなる、請求項３０記載の繊維強化プラスチックの成形装置。
32. 前記ハウジングがその内部に収容される上記変形型に向けて進退して、該変形型を局部的に押圧変形する第２押圧手段を有してなる、請求項３０又は３１に記載の繊維強化プラスチックの成形装置。

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