JP6110406B2 - 成形用治具の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形用治具の製造方法に関するものであり、特に炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）を用いた複合材製品を成形加工する際に使用する成形用型及びカウルプレートなどの成形用治具を製造するための製造方法に関するものである。

航空機の胴体部分や主翼部分などの主要構造材に炭素繊維から形成された炭素繊維複合材料が多く採用されている。ここで、炭素繊維複合材料は、従来の航空機に使用されているジュラルミン合金などの金属材料と比べ、軽量性や耐久性に優れ、また長期間の使用によっても錆びることがない等の多くの優れた性質を備えている。

この炭素繊維複合材料を用いた複合材製品は、「プリプレグ」と呼ばれる材料をオートクレーブの中で加熱及び加圧することで成形加工されている。このプリプレグは、炭素繊維に未硬化の液体状のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた半硬化状態のシート状材料である。このプリプレグは、炭素繊維複合材料を形成するための中間生成物であり、力に応じて容易に変形する柔軟性と、複数のプリプレグを重ね合わせた際にプリプレグ同士を密着させられる粘着性とを備えている。

上記のプリプレグをオートクレーブで加熱及び加圧することにより複合材製品を製造する成形方法について説明すると、シート状のプリプレグを予め規定のサイズで複数枚カットし、カットされたプリプレグを成形用型の上に貼合わせるように多層に積層する。そして、積層されたプリプレグの上からカウルプレートと称される当て板としての成形用治具を被せ、さらにその上から成形空間を密閉するためのバッグフィルムを載せる。係る状態で成形用型及びカウルプレート、バッグフィルムの空気を吸出して真空成形加工することにより、多層のプリプレグが成形用型及びカウルプレートの間に挟まれた状態になる。これにより、プリプレグは、成形用型の型表面及びカウルプレートのプレート面の形状に応じて変形する。そして、バッグフィルムを取外し、成形用型及びカウルプレートに挟まれた状態で変形したプリプレグをオートクレーブの中に投入し、加圧しながら所定温度で加熱することにより、プリプレグ中の熱硬化性樹脂を硬化させる。その後、所定の加熱時間を経過した後、オートクレーブから取出し、成形用型などから脱型することで、プリプレグから形成された炭素繊維複合材料からなる複合材製品の製造が完了する。なお、脱型後に、熱硬化性樹脂の一部がはみ出して硬化した部位などの不要部分を除去するトリム加工を行ったり、製造された複合材製品が設計したサイズ及び強度等の基準を満たしているかを確認する検査工程を行うものであってもよい。

ここで、上述したオートクレーブ成形において使用されるカウルプレートは、真空成形加工の際及びオートクレーブによる加熱の際において、「当て板」の機能を果たすものであり、多層のプリプレグを成形用型に押付けることにより、複合材製品の面粗度を高め、かつ複合材製品の製品厚さを均等にする目的で用いられている。カウルプレートは、アルミニウムやステンレスなどの金属材料、或いはＣＦＲＰや弾性変形可能なシリコーンゴムなどの弾性材料などで構成されていることが多い。なお、カウルプレートを使用しないで複合材製品を成形する成形方法もある。

前述のように、炭素繊維から形成されたプリプレグは、未硬化の液体状の熱硬化性樹脂を含んでいる。そのため、プリプレグと直に接する成形用型の型表面及びカウルプレートのプレート面には、真空成形による加工時及びオートクレーブを用いた加熱の際に、熱硬化性樹脂の一部が型表面またはプレート面に接着する可能性がある。その結果、複合材製品の型表面などに強固に固着し、成形用型から複合材製品を脱型する際に、複合材製品の一部が欠損したり、複合材製品の製品表面の平滑性が低下することがあった。また、脱型に時間がかかることがあった。そこで、上記不具合を解消するために、型表面及びプレート面のプリプレグと直に接する面には、真空成形加工の前に予めフッ素樹脂やシリコーン系樹脂などの離型剤を塗布している。これにより、型表面に形成された離型剤の膜によって熱硬化性樹脂の型表面への融着が防止される。

ここで、成形用型及びカウルプレートに対する離型剤の塗布は、作業者によって主に手作業で行われることが多かった。また、フッ素樹脂などを主成分とする離型剤は、その離型性ゆえに成形用型の型表面及びカウルプレートのプレート面との接着性に乏しく、真空成形加工の度に離型剤の塗布を行う必要があった。したがって、塗布作業に多くの時間が必要となり、真空成形加工の作業時間が長くなり、或いは手作業のために型表面などで塗布ムラが発生することがあった。また、離型剤は、有機溶剤を溶媒として使用するものが多く、離型剤の塗布作業を行う作業スペースの換気性に留意する必要があり、さらに換気に係る設備を新たに設けることが必要となることもあった。

一方、カウルプレートは、多層に重ね合わされた一番上の位置にあるプリプレグの上から被せられるものであり、製造対象の複合材製品が航空機の胴体部分のような大型のサイズのものである場合、当該カウルプレートも当然に大型化する。その結果、プリプレグの上にカウルプレートを載せる作業も大掛かりなものとなり、作業者に大きな負担を課すことがあった。特に、多くのカウルプレートは、ステンレスなどの金属材料によって構成されることが多く、係る重量物のカウルプレートを昇降させる作業は多くの時間を要することとなり、複合材製品の製造におけるハンドリング性を低下させる要因ともなっていた。さらに、オートクレーブ内で成形用型及びカウルプレートの間に挟込んでプリプレグを加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる場合、金属材料のカウルプレートと炭素繊維から主に構成される複合材製品との間の熱膨張率の差が著しいこともあり、係る熱膨張率の違いによって、成形加工時に複合材製品に大きな歪みが生じることがあった。

また、製造対象の複合材製品が比較的大型のサイズの場合、ステンレスなどの金属材料からカウルプレートを一体的に形成することが難しく、複数のパーツに分解した状態で製造し、各パーツを組立てて一つのカウルプレートを製造していた。そのため、パーツの組立や位置合わせのための作業が煩雑となることがあった。

そこで、本発明は上記実情に鑑み、離型剤の塗布作業を省略することができ、炭素繊維複合材料を用いた複合材製品を製造するための作業時間の短縮化及び作業効率の向上を図ることが可能な成形用治具の製造方法の提供を課題とするものである。

本発明の成形用治具の製造方法は、上記実情に鑑み、「炭素繊維複合材料を用いた複合材製品を成形加工するための成形用治具の製造方法であって、炭素繊維複合材料から構成された複合材層とフッ素樹脂を成膜した離型膜とを積層するために、前記複合材層と前記離型膜との界面となる前記複合材層の層表面及び前記離型膜の膜表面のいずれか一方を改質処理する表面改質工程を具備し、前記表面改質工程は、プラズマ照射によるプラズマ改質工程、及び、腐食性薬液との接触によるエッチング改質工程のいずれか一方である」ことを特徴とするものである。

成形用治具とは、炭素繊維複合材料を用いた複合材製品（成形加工物）を成形加工するために使用されるものであり、例えば、成形用型及びカウルプレートなどが挙げられる。ここで、複合材層は、成形加工する複合材製品と同種の炭素繊維複合材料を用いて形成されたものであり、一方、離型膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン樹脂（変性ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、及びペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、及びエチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）のような離型性を備えるフッ素樹脂（フッ素樹脂共重合体を含む）を、溶融成膜技術を用いて膜状に形成したものである。

表面改質工程は、複合材層の層表面または離型膜の膜表面のいずれか一方に対して行われるものであり、表面の活性化を目的とするものである。すなわち、層表面などに物理的或いは化学的な処理を施すことにより、層表面などに微細なキズを発生させ、表面粗さを大きくすることで、表面積を増大させるとともに、各表面上の官能基の一部を他の官能基に置換することにより、接着性または密着性を向上させるものである。例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂から形成された離型膜の膜表面にプラズマを照射し、表面改質処理を行った場合、膜表面にプラズマが当たることで物理的に微細なキズを膜表面に生じさせるとともに、膜表面上に存在する官能基（例えば、フッ素原子）の一部をカルボキシル基、アミノ基、及びヒドロキシ基などの反応性の高い官能基に置換することが可能となる。

これにより、置換された官能基によって複合材層に含まれる熱硬化性樹脂との親和性が高められ、複合材層及び離型膜の間の界面の接着強度が高くなる。その結果、複合材層と離型膜との二層構造の成形用治具の各層が使用時などに剥離することがない。特に、フッ素樹脂及びこれを成膜して形成されたフッ素樹脂膜は、優れた離型性を有するために、これと相反する接着性が劣ることが一般に知られている。そのため、プラズマ照射などの表面改質処理を行うことにより、離型膜の片側の膜表面の接着性を改善することができる。なお、エッチング改質工程は、フッ素樹脂膜の膜表面などに、例えば、活性ナトリウム成分を含む腐食性薬液を接触させることで、化学的作用によって膜表面の一部を腐蝕させてキズや凹凸を設けたり、腐蝕の過程で官能基の一部を置換することにより、上記のプラズマ照射と同様の効果を化学的に得るためのものである。なお、エッチング改質工程は、比較的大掛かりなプラズマ処理装置を必要とすることがないため、プラズマ改質工程よりも簡易に行うことができる。

したがって、本発明の成形用治具の製造方法によれば、複合材層及び離型膜の間の界面の層表面または膜表面に対して、プラズマ処理若しくはエッチング処理のいずれか一方が選択され、表面改質処理が行われる。これにより、複合材層及び離型膜の間の接着性が向上し、表面に離型膜が保持された炭素繊維複合材料から構成された成形用治具を製造することが可能となる。そのため、真空成形加工毎に離型剤を塗布する作業を省略することができる。

さらに、本発明の成形用治具の製造方法は、上記構成に加え、「成膜用基板の基板面に粉体若しくは液体状のフッ素樹脂を塗布し、加熱することで前記離型膜を前記基板面上に溶融成膜する溶融成膜工程と、前記離型膜の前記膜表面に前記表面改質工程による表面改質処理を行い改質膜表面とした後、炭素繊維から構成されたシート状のプリプレグを前記改質膜表面の上に積層するプリプレグ積層工程と、前記離型膜及び前記プリプレグを積層した状態で焼成する焼成工程と」を具備するものである。

したがって、本発明の成形用治具によれば、フッ素樹脂から成膜された離型膜の膜表面をプラズマ処理若しくはエッチング処理によって表面改質処理を行い、改質された離型膜の改質膜表面にプリプレグを多層に積層して焼成することにより、離型膜及び炭素繊維複合材料からなる複合材層を備える二層構造の成形用治具が製造される。これにより、平滑性の高い成膜用基板の基板面に成膜された離型膜を有するため、表面仕上げ性の良好な複合材製品を製造可能な成形用治具を製造することができる。

さらに、本発明の成形用治具の製造方法は、上記構成に加え、「炭素繊維から形成された多孔性の炭素繊維クロス材に、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、及びビスマレイミド樹脂のいずれか一つを含浸させる樹脂含浸工程と、前記ポリイミド樹脂、前記ポリベンゾイミダゾール樹脂、及びビスマレイミド樹脂のいずれか一つが含浸した前記炭素繊維クロス材から形成された前記複合材層の前記層表面に前記表面改質工程による表面改質処理を行い改質層表面とした後、粉体状若しくは液体状のフッ素樹脂を前記改質層表面に塗布し、加熱することで離型膜を前記改質層表面の上に溶融成膜する溶融成膜工程と」を具備するものである。

炭素繊維クロス材は、炭素繊維から形成された布帛であり、炭素繊維間に多数の空隙を備える多孔性の部材である。一方、ポリイミド樹脂は、強い分子間力を備えるイミド結合を有する高分子であり、高い耐熱性を備えるものである。一方、ポリベンゾイミダゾール樹脂も６００℃以上の熱分解温度を有する高い耐熱性を備えるものである。また、ビスマレイミド樹脂は、ポリイミド樹脂等に比べて可撓性に優れるとともに硬化性が速い性状を有している。なお、ポリイミド樹脂等は、一般に熱硬化性樹脂であり、樹脂含浸工程で炭素繊維クロス材に含浸した状態では完全に硬化するものではない。しかしながら、後述する溶融成膜工程において高温に晒されるため、係る段階でポリイミド樹脂等は完全に硬化することになる。

したがって、本発明の成形用治具の製造方法によれば、液体状のポリイミド樹脂などを炭素繊維クロス材に含浸させることにより、耐熱性を有する炭素繊維複合材料からなる複合材層が形成される。これにより、後述するフッ素樹脂の溶融成膜を行う際の成膜温度に耐え得る複合材層が形成される。そして、複合材層の層表面に対して、上述のプラズマ処理や薬剤による表面改質処理を施す。なお、詳細については既に説明したものと同様であり、ここでは説明を省略する。

これにより、複合材層の層表面に微細なキズや凹凸が形成され、さらに官能基の一部の置換が行われることにより、層表面の活性化が図られる。そして、改質された改質層表面にポリテトラフルオロエチレン樹脂などの粉末若しくは液体状のフッ素樹脂を塗布し、焼付け処理を行うことにより複合材層の上にフッ素樹脂からなる離型膜が成膜される。このとき、上述の層表面の表面改質処理により、改質層表面及び離型膜の界面における接着強度が高められ、成形用治具を使用する場合でも双方が剥離するような不具合を生じることがない。

本発明の効果として、離型剤の塗布作業を省略することができ、炭素繊維複合材料を用いた複合材製品を製造するための作業時間の短縮化及び作業効率の向上を図ることが可能な成形用治具の製造方法を提供することができる。

第一実施形態のカウルプレートの製造方法の一例を示す説明図である。 第一実施形態の別例のカウルプレートの製造方法の一例を示す説明図である。 第二実施形態のカウルプレートの製造方法の一例を示す説明図である。

以下、本発明の第一実施形態のカウルプレートの製造方法１（以下、単に「製造方法１」と称す）について、図１及び図２に基づいて説明する。ここで、製造方法１によって製造されるカウルプレート２が本発明の成形用治具に相当する。第一実施形態の製造方法１で製造されるカウルプレート２は、例えば、航空機の胴体部分等を構成する炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）を用いて製造される複合材製品（図示しない）を成形加工するために用いられる。

カウルプレート２は、薄膜状に形成され膜厚が１ｍｍ以下の離型膜３と、離型膜３の一方の改質膜表面３ｂの上に積層された、複数のプリプレグ４が多層に積層してなる複合材層５とから構成されている。すなわち、カウルプレート２は、これを用いて製造される複合材製品と同質のＣＦＲＰの複合材層５を含む二層構造を呈している。なお、図１において説明を簡略化するため、平板状のカウルプレート２を製造する例を示している。

カウルプレート２の製造方法１について、具体的に説明すると、図１に示すように、平滑な基板面６ａを上方にして設置された平板状の成膜用基板６の上に、粉体状のポリテトラフルオロエチレン樹脂７（以下、「ＰＴＦＥ樹脂７」と称す）を均一に塗布し、塗布されたＰＴＦＥ樹脂７を３３０℃の溶融成膜温度（焼付温度）で加熱し、基板面６ａから規定厚さのフッ素樹脂からなる離型膜３を基板面６ａの上に均一の厚さで成膜する溶融成膜工程Ｓ１と、成膜された離型膜３の膜表面３ａに対して高周波プラズマを真空条件下で照射し、膜表面３ａの表面改質を行うプラズマ改質工程Ｓ２と、高周波プラズマの照射によって改質された改質膜表面３ｂの上にシート状のプリプレグ４を多層に積層するプリプレグ積層工程Ｓ３と、離型膜３及び多層のプリプレグ４が積層された状態でオートクレーブ（図示しない）に投入し、約１８０℃の焼成温度で焼成する焼成工程Ｓ４と、焼成工程Ｓ４によってプリプレグ４に含まれる熱硬化性のエポキシ樹脂が硬化して形成された複合材層５及び離型膜３が接着されたカウルプレート２を成膜用基板６から離型する離型工程Ｓ５とを具備している。ここで、プラズマ改質工程Ｓ２が本発明の表面改質工程に相当する。

ここで、プラズマ改質工程Ｓ２は、高周波プラズマを発生させるプラズマ処理装置Ｐを用いて行われる。プラズマ処理装置の処理条件は、第一実施形態の製造方法１では高周波プラズマのプラズマ出力値を１００Ｗ、プラズマ処理時間を３０分に設定して行っている。また、プラズマ処理装置に導入するガスは、窒素、水素、及びアルゴンからなる。係るガス成分の組成によって官能基の一部をアミノ基に置換することを目的としている。

上述した方法により、ＣＦＲＰ製の複合材層５及びフッ素樹脂からなる離型膜３を有するカウルプレート２が製造される。なお、離型膜３はカウルプレート２の内面側、換言すれば、複合材製品の製造に使用されるプリプレグと当接する側に設けられる。その結果、離型膜３の離型性によって真空成形加工時及びオートクレーブの加熱時にプリプレグ及びカウルプレート２が融着することがない。これにより、従来実施されていた離型剤の塗布作業を省略することができる。なお、離型膜３はカウルプレート２の一部として一体化して形成されているため、複合材製品の脱型の際に複合材層５から剥離して失われることがない。したがって、離型膜３の離型性は一度の成形加工で損なわれるものではないため、複数回の成形加工でも当該離型性を維持することができる。なお、第一実施形態の製造方法１において、平板状の成膜用基板６の上に離型膜３を形成し、その上にプリプレグ４を積層し、成膜用基板６とともにオートクレーブで加熱するものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、カウルプレートの形状に一致する曲面を有する成膜用基板の上に離型膜３を形成するものであっても、或いは、平板状の成膜用基板６の上で離型膜３を形成した後、カウルプレートを成形するための型（図示しない）の表面に離型膜３を移動させ、その上に型形状に合わせてプリプレグ４を積層するものであっても構わない。

ここで、第一実施形態の製造方法１において、表面改質工程として、プラズマ改質工程Ｓ２を行うものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、製造方法１の別例として、図２に示すように、表面改質工程としてエッチング工程Ｓ６を行うものでもよい。具体的に説明すると、エッチング工程Ｓ６は、離型膜３の膜表面３ａの汚れをアルコールなどで落とし乾燥させた後に、離型膜３側を下方に向けて、平らなバットに投入された腐食性薬液１６に離型膜３を浸す。なお、腐食性薬液１６をハケなどを使って膜表面３ａに塗布するものであってもよい。そして、規定された浸漬時間の後に腐食性薬液１６から引上げ、改質膜表面３ｂに付着した腐食性薬液１６をアルコール及び水によってそれぞれ洗浄する。これにより、エッチング工程Ｓ６が完了する。なお、腐食性薬液１６の浸漬時間は、第一実施形態の製造方法１の場合、５〜１０秒に設定されている。浸漬時間が短いと表面改質効果を十分に得ることができず、一方、長いとプリプレグ４からなる複合材層５との接着性に影響を生じることがあり、表面改質の対象となる離型膜３を構成するフッ素樹脂の性状に応じて調整される。なお、エッチング工程Ｓ６の完了後は、再び、離型膜３の側を上方に向けて、上述したプリプレグ積層工程Ｓ３以降が実施される。これにより、同様にカウルプレート２が製造される。

次に、本発明の第二実施形態のカウルプレートの製造方法１０（以下、単に「製造方法１０」と称す）について、図３に基づいて説明する。ここで、製造方法１０によって製造されるカウルプレート１１が本発明の成型用治具に相当する。なお、第一実施形態の製造方法１と同一構成については説明を簡略化するため、詳細な説明を省略するものとする。

カウルプレート１１は、ブロック状の炭素繊維クロス材１２から構成された複合材層１３と、複合材層１３の一方の改質層表面１３ｂの上に成膜された膜厚が１ｍｍ以下の薄膜状の離型膜１４とから構成されている。すなわち、第一実施形態で製造されるカウルプレート２と同様に、ＣＦＲＰの複合材層１３を含む二層構造を呈している。

カウルプレート１１の製造方法１０について、具体的に説明すると、図３に示すように、炭素繊維から構成され、内部に多数の空隙を有する多孔性の炭素繊維クロス材１２に耐熱性の液体状のポリイミド樹脂１５を含浸させ、加熱硬化させることによって炭素繊維複合材料からなる複合材層１３を形成する含浸工程Ｔ１と、炭素繊維クロス材１２及びポリイミド樹脂１５からなる複合材層１３の層表面１３ａに対して高周波プラズマを真空条件下で照射し、層表面１３ａの表面改質を行うプラズマ改質工程Ｔ２と、プラズマ改質工程Ｔ２によって改質層表面１３ｂの上に粉体状のＰＴＦＥ樹脂１７を均一に塗布し、塗布されたＰＴＦＥ樹脂１７を３３０℃の溶融成膜温度（焼付温度）で加熱し、複合材層１３から規定厚さのフッ素樹脂からなる離型膜１４を成膜する溶融成膜工程Ｔ３とを具備している。ここで、プラズマ改質工程Ｔ２が本発明における表面改質工程に相当する。なお、プラズマ改質工程Ｔ２の代替として化学的処理によって表面改質を行うものであっても構わない。

上述した方法により、ＣＦＲＰ製の複合材層１３及びフッ素樹脂からなる離型膜１４を有するカウルプレート１１が製造される。これにより、第一実施形態の製造方法１によって製造されたカウルプレート２と同様に、離型膜１４の離型性によって真空成形加工時及びオートクレーブの加熱時にプリプレグに含まれるエポキシ樹脂が融着する不具合を発生させることがない。したがって、従来実施されていた離型剤の塗布作業を省略することができる。なお、離型膜１４はカウルプレート１１の一部として一体化して形成されているため、複合材製品の脱型の際に失われることがない。したがって、離型膜１４の離型性は一度の成形加工で損なわれるものではないため、複数回の成形加工でも当該離型性を維持することができる。第二実施形態のカウルプレート１１は、複合材層１３に耐熱性のポリイミド樹脂１５が含浸されているため、カウルプレート１１の全体の耐熱性を向上させることができる。そのため、複合材製品をオートクレーブで成形加工する際に、係る耐熱性によって繰返しの使用が可能となる。なお、第二実施形態の製造方法１０において、第一実施形態の製造方法１と同様に、平板状のカウルプレート１１を製造するものを示したが、これに限定されるものではなく、曲面形状を有するカウルプレートを製造するものであっても構わない。この場合、炭素繊維クロス材１２にポリイミド樹脂１５等を含浸する前にカウルプレートの形状に成形する、若しくは、ポリイミド樹脂１５を含浸した後にカウルプレートの形状に成形し、その後、プラズマ改質工程Ｔ２を行うことにより、所望の形状を有し、かつ表面に離型膜１４が形成されたカウルプレートを製造することができる。

本発明の第一実施形態及び第二実施形態の製造方法１，１０で製造されたカウルプレート２，１１は、いずれもＣＦＲＰを主体として形成されている。そのため、従来のステンレスなどの金属材料で形成されたカウルプレートに比べて軽量化することができる。その結果、カウルプレート２，１１を昇降させる作業が容易となり、複合材製品の製造におけるハンドリング性を向上させることができる。また、カウルプレート２，１１を用いて成形加工される複合材製品と近似する熱膨張率を備えている。そのため、オートクレーブ内で加熱された際に、複合材製品（または硬化前のプリプレグ）と近い熱変形の挙動を示すため、成型加工時に複合材製品に歪みや偏った圧力が加わることがない。その結果、歪みの少ない寸法精度の安定した複合材製品を製造することができる。さらに、金属材料で製作されたカウルプレートと比べ、弾性変形しやすい特性を有している。そのため、オートクレーブによる成形加工後に、カウルプレート２，１１から複合材製品を型出する作業が比較的容易に行うことができ、複合材製品にストレスを与えることがない。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、第一実施形態及び第二実施形態の製造方法１，１０において、成形用治具としてカウルプレート２，１１を製造するものを示したが、これに限定されるものではなく、型表面に離型膜が成膜されたＣＦＲＰ製の成形型を製造するものであっても構わない。さらに、それぞれの製造方法１，１０において、表面改質工程としてプラズマ改質工程を選択したものを示したが、これに限定されるものではなく、層界面及び膜界面の表面改質の度合いに応じて任意に選択することができる。但し、第一実施形態の製造方法１のように、成膜用基板６にフッ素樹脂からなる離型膜３を溶融成膜したものは、当該離型膜３が非常に薄いものであるため、第一実施形態の製造方法１の別例で示したような、離型膜３を腐食性薬液１６に浸漬することは裏面まで表面改質が行われる可能性があり、離型膜３の離型性を損なう虞がある。そのため、第一実施形態の製造方法１では、図示したように、高周波プラズマを照射することによる表面改質処理、若しくは腐食性薬液１６を離型膜３の膜表面３ａにハケ塗りする方法を採用することが好適と思われる。

さらに、第二実施形態の製造方法１０において、炭素繊維クロス材１２からなる複合材層１３の耐熱性を高める目的でポリイミド樹脂１５を含浸させるものを用いたが、これに限定されるものではなく、使用の用途及び耐熱性の要求条件に応じてポリベンゾイミダゾール樹脂、或いはビスマレイミド樹脂を用いるものであっても構わない。

Claims (2)

1. 炭素繊維複合材料を用いた複合材製品を成形加工するための成形用治具の製造方法であって、
   炭素繊維複合材料から構成された複合材層にフッ素樹脂を成膜した離型膜を積層するために、前記複合材層と前記離型膜との界面となる前記複合材層の層表面及び前記離型膜の膜表面のいずれか一方を改質処理する表面改質工程を具備し、
   前記表面改質工程は、
   プラズマ照射によるプラズマ改質工程、及び、腐食性薬液との接触によるエッチング改質工程のいずれか一方であり、
   炭素繊維から形成された多孔性の炭素繊維クロス材に、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、及びビスマレイミド樹脂のいずれか一つを含浸させる樹脂含浸工程と、
   前記ポリイミド樹脂、前記ポリベンゾイミダゾール樹脂、及びビスマレイミド樹脂のいずれか一つが含浸した前記炭素繊維クロス材から形成された前記複合材層の前記層表面に前記表面改質工程による表面改質処理を行い改質層表面とした後、粉体状若しくは液体状のフッ素樹脂を前記改質層表面に塗布し、加熱することで離型膜を前記改質層表面の上に溶融成膜する溶融成膜工程と
   を具備する
   ことを特徴とする成形用治具の製造方法。
2. 炭素繊維複合材料を用いた複合材製品を成形加工するための成形用治具の製造方法であって、
   炭素繊維複合材料から構成された複合材層とフッ素樹脂を成膜した離型膜とを積層するために、前記複合材層と前記離型膜との界面となる前記複合材層の層表面及び前記離型膜の膜表面のいずれか一方を改質処理する表面改質工程を具備し、
   前記表面改質工程は、
   プラズマ照射によるプラズマ改質工程、及び、腐食性薬液との接触によるエッチング改質工程のいずれか一方であり、
   成膜用基板の基板面に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、及びエチレン・四フッ化エチレン共重合体から選ばれる、粉体状のフッ素樹脂のみを塗布し、加熱することで前記離型膜を前記基板面上に溶融成膜する溶融成膜工程と、
   前記離型膜の前記膜表面に前記表面改質工程による表面改質処理を行い改質膜表面とした後、炭素繊維から構成されたシート状のプリプレグを前記改質膜表面の上に積層するプリプレグ積層工程と、
   前記離型膜及び前記プリプレグを積層した状態で焼成する焼成工程と
   を具備することを特徴とする成形用治具の製造方法。
   

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