JP6520173B2 - 複合材料の成形方法および成形装置 - Google Patents

Description

本考案は、複合材料の成形方法および成形装置に関する。

近年、自動車の車体軽量化のために強化基材に樹脂を含浸させた複合材料が自動車部品として用いられている。複合材料の成形方法として、量産化に適したＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法が注目されている。ＲＴＭ成形法にあっては、まず、開閉可能な一対の下型（雌型）、上型（雄型）からなる成形型内のキャビティに強化基材を設置する。型を閉締した後、樹脂注入口から樹脂を注入し、強化基材に樹脂を含浸させる。そして、キャビティ内において樹脂を硬化させることによって、複合材料を得る。

成形型における上型と下型との当接面に強化基材の端部が噛み込まないように、強化基材の端部はキャビティ形状より小さく形成する必要がある。そのため、成形した複合材料の端部には樹脂のみから構成される所謂樹脂リッチ部分が生じ、成形した複合材料の端部における強度は他の部分に比べて低くなってしまう。このため、成形した複合材料の端部をカットするトリム加工によって、樹脂リッチ部分を除去する方法がある（下記特許文献１参照）。

特開２０１０−７６３５６号公報

しかし、成形した複合材料の端部をトリム加工するため、製造時間がかかり、生産コストも増加してしまう。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、成形品である複合材料の端部における樹脂リッチ部分の形成を抑制し、端部のトリム加工を省くことのできる複合材料の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る複合材料の成形方法は、少なくとも一部分を展開自在に曲げた曲げ部を有する繊維部材から成る強化基材を準備する。そして、成形型内のキャビティの一部を拡げて前記キャビティに連続する補助空間を形成し、前記強化基材を、前記曲げ部が前記補助空間と向かい合うように前記キャビティに配置する。前記キャビティに樹脂を注入し、前記強化基材の前記曲げ部が、前記キャビティおよび前記補助空間において注入された前記樹脂によって展開する。

上記目的を達成する本発明に係る複合材料の成形装置は、繊維部材から成る強化基材を配置可能なキャビティを備える開閉可能な成形型と、前記キャビティに樹脂を注入する樹脂注入部と、を有する。さらに、本発明に係る複合材料の成形装置は、前記キャビティの一部を拡げて前記キャビティに連続し、且つ、前記キャビティに配置される前記強化基材の端部の少なくとも一部分を曲げて形成した曲げ部を展開可能にする補助空間を形成自在な空間形成部を有する。さらに、本発明に係る複合材料の成形装置は、前記補助空間において前記キャビティに注入された前記樹脂によって前記曲げ部が展開されるように、前記樹脂注入部および前記空間形成部の動作を制御する制御部と、を有する。

本発明に係る複合材料の成形方法および成形装置によれば、少なくとも一部分を展開自在に曲げた曲げ部を有する繊維部材から成る強化基材を成形型に配置する構成によって、成形型に強化基材が噛み込まないようにすることが可能であり、強化基材の端部をキャビティより小さく形成する必要はなくなる。さらに、本発明に係る複合材料の成形方法および成形装置によれば、キャビティの一部を拡げてキャビティに連続する補助空間を形成し、繊維部材から成る強化基材の曲げ部が補助空間と向かい合うように、強化基材キャビティに配置する。これによって、強化基材の曲げ部が、キャビティおよび補助空間において注入された樹脂によって展開する。展開した強化基材は、キャビティ内を充填する。そのため、成形した複合材料の端部における樹脂リッチ部分の形成を抑制し、成形品端部のトリムを省くことができるので、製造時間の短縮および生産コストの増加を抑えることができる。

図１は、本発明に係る実施形態の成形装置を示す概略図である。 図２（Ａ）は、本発明に係る実施形態の成形型を示す斜視図、図２（Ｂ）は、同成形型の上型および同上型に配置した空間形成部を示す斜視図、図２（Ｃ）は、同成形型の下型に強化基材を配置した状態を示す斜視図である。 図３（Ａ）は、同空間形成部の中子が上昇した位置において、補助空間を形成している状態を示す概略図、図３（Ｂ）は、同中子が下降した位置において、同中子の底面がキャビティを形成する面の一部となっている状態を示す概略図である。 図４（Ａ）は、本発明に係る実施形態の曲げ部を有する強化基材を示す斜視図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の正面図である。 図５（Ａ）は、同成形型に樹脂を注入する前の強化基材が配置された状態を示す概略図、図５（Ｂ）は、注入した樹脂によって同強化基材が展開している状態を示す概略図、図５（Ｃ）は、同強化基材の展開が完了した後の状態を示す概略図、図５（Ｄ）は、同中子がキャビティの内面の一部を形成する状態を示す概略図である。 図６は、本発明に係る方法の手順を示すフローチャートである。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

本実施形態に係る成形方法および成形装置１００によって得られる複合材料２００は、強化基材２１０と、樹脂２２０と、によって構成されている。複合材料２００は、強化基材２１０と樹脂２２０が組み合わせることにより、樹脂単体で構成される成形品に比べて高い強度および剛性を備えたものとなる。

強化基材２１０は、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等を用いることができる。本実施形態においては、強化基材２１０としてシート状に予め加工された炭素繊維を使用した例を説明する。炭素繊維は、熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ないという特徴があるため、自動車の車体等に使用される複合材料２００の強化基材として好適に使用することができる。

樹脂２２０は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂等または熱可塑性樹脂が用いられる。本実施形態においては、機械的特性、寸法安定性に優れたエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂は２液タイプが主流であり、主剤および硬化剤を混合して使用する。主剤はビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、硬化剤はアミン系のものが一般的に用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、所望の材料特性に合わせて適宜選択できる。

図１は、本発明に係る実施形態の成形装置１００を示す概略図である。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る成形装置１００は、概説すると、強化基材２１０を配置可能なキャビティ１３を備える開閉可能な成形型１０と、キャビティ１３に樹脂２２０を注入する樹脂注入部２０と、キャビティ１３の一部を拡げてキャビティ１３に連続する補助空間３１ａおよび３１ｂを形成自在な空間形成部３０と、を有する。さらに、成形装置１００は、成形型１０の温度を調整する型温度調整部４０と、成形装置１００全体の作動を制御する制御部５０と、を有する。以下、成形装置１００について詳述する。

図２（Ａ）は、本発明に係る実施形態の成形型１０を示す斜視図である。図２（Ｂ）は、成形型１０の上型１１および上型１１に配置した空間形成部３０を示す斜視図である。図２（Ｃ）は、成形型１０の下型１２に強化基材２１０を配置した状態を示す斜視図である。

図２（Ａ）を参照して、成形型１０は、開閉可能な一対の上型１１（雄型）と、下型１２（雌型）と、を有する。閉じた上型１１と下型１２との間に、キャビティ１３を形成する。

キャビティ１３は、下型１２の上型１１に臨む側の面を矩形状に窪ませた窪み部１４によって形成される空洞である。キャビティ１３には強化基材２１０および樹脂２２０が充填され、充填した樹脂を硬化させることによって複合材料２００となる。つまり、成形品である複合材料の外形形状は、キャビティ１３の内面形状を有する。したがって、本実施形態では成形装置１００によって、平板形状の複合材料２００を得る。

図２（Ｂ）を参照して、上型１１は、空間形成部３０の中子３２ａおよび３２ｂを配置可能な凹部１５ａおよび１５ｂと、樹脂２２０を注入する注入口１６と、中子３２ａおよび３２ｂを駆動部３３に接続するための貫通穴１７ａおよび１７ｂと、を有する。凹部１５ａおよび１５ｂは、上型１１の下型１２に臨む側の面においてキャビティ１３の両端と面する位置に、キャビティ１３の一部を拡げるように矩形状に窪んで形成される。凹部１５ａおよび１５ｂには、後述する空間形成部３０の中子３２ａおよび３２ｂをそれぞれ配置する。注入口１６は、上型１１の上方の中央に設けられ、樹脂注入部２０に連結し、上方からキャビティ１３内に樹脂２２０を注入する。貫通穴１７ａおよび１７ｂは、各々上型１１の上方において凹部１５ａおよび１５ｂ内の空間と成形型１０の外部とを連通する穴である。貫通穴１７ａおよび１７ｂを介して、凹部１５ａおよび１５ｂに配置する中子３２ａおよび３２ｂを、後述する成形型１０の外部に配置した駆動部３３ａおよび３３ｂにそれぞれ接続する。

樹脂注入部２０は、成形型１０のキャビティ１３に樹脂２２０を注入する。再び図１を参照して、樹脂注入部２０は、主剤タンク２１と、硬化剤タンク２２と、主剤ポンプ２３と、硬化剤ポンプ２４と、チューブ２５と、圧力計２６と、バルブ２７と、を有する。

主剤タンク２１は、内部に主剤を充填し、主剤ポンプ２３に接続する。硬化剤タンク２２は、内部に硬化剤を充填し、硬化剤ポンプ２４に接続する。主剤ポンプ２３は、バルブ２７を介してチューブ２５に接続し、主剤タンク２１内に充填された主剤を、チューブ２５を介してキャビティ１３に送液する。硬化剤ポンプ２４も同様に、バルブ２７を介してチューブ２５に接続し、硬化剤タンク２２内に充填された効果剤を、チューブ２５を介してキャビティ１３に送液する。

チューブ２５は、主剤ポンプ２３および硬化剤ポンプ２４と成形型１０の注入口１６とに接続され、主剤および硬化剤が混合された樹脂２２０の搬送経路を形成する。圧力計２６は、樹脂２２０の注入圧力を測定するため、注入口１６付近のチューブ２５に配置する。バルブ２７は、チューブ２５を介して成形型１０の注入口１６に接続し、キャビティ１３に送液する樹脂２２０の注入圧力を調整する。本実施形態では、注入圧力を２０ＭＰａとして樹脂２２０を注入するが、注入した樹脂２２０によって、キャビティ１３に配置した強化基材２１０の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが展開可能であれば、注入圧はこれに限定されない。

図３（Ａ）は、空間形成部３０の中子３２ａおよび３２ｂが上昇した位置において、補助空間３１ａおよび３１ｂを形成している状態を示す概略図である。図３（Ｂ）は、中子３２ａおよび３２ｂが下降した位置において、中子３２ａおよび３２ｂの底面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３を形成する面の一部となっている状態を示す概略図である。

図３（Ａ）（Ｂ）を参照して、空間形成部３０は、キャビティ１３の内面の一部を形成する表面ＳａおよびＳｂを備える中子３２ａおよび３２ｂと、駆動部３３と、を有する。中子３２ａおよび３２ｂは、表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面から窪んで補助空間３１ａおよび３１ｂを形成する第１の位置（図３（Ａ）に示される位置）、または表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面の一部を形成する第２位置（図３（Ｂ）に示される位置）と、に移動自在である。

中子３２ａおよび３２ｂは、矩形状を有し、各々凹部１５ａおよび１５ｂ内の空間に配置する。中子３２ａおよび３２ｂのそれぞれは、キャビティ１３に対して接近または離反する方向Ｘに摺動自在に、凹部１５ａおよび１５ｂ内に収納する。

中子３２ａおよび３２ｂは、それぞれキャビティ１３に臨む面において、キャビティ１３の内面の一部を形成する表面ＳａおよびＳｂを備える。図３（Ａ）のように、中子３２ａおよび３２ｂを、表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面から窪む位置に移動させることによって、キャビティ１３の一部を拡げてキャビティ１３に連続する補助空間３１ａおよび３１ｂを形成する。したがって、補助空間３１ａおよび３１ｂは、表面ＳａおよびＳｂとキャビティ１３の内面との間に形成される空間に相当する。この補助空間を形成する位置を、中子３２ａおよび３２ｂの第１位置とする。また、図３（Ｂ）のように、中子３２ａおよび３２ｂを表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面に沿う位置に移動させることによって、表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面の一部を形成する。この位置を第２位置とする。中子３２ａおよび３２ｂは、駆動部３３によって第１位置および第２位置に移動する。

駆動部３３は、中子３２ａおよび３２ｂを、それぞれ凹部１５ａおよび１５ｂにおいて摺動させる。本実施形態の駆動部３３は、油圧シリンダである。図３（Ａ）を参照して、駆動部３３は、シリンダ３４ａおよび３４ｂと、シリンダロッド３５ａおよび３５ｂと、第１圧力調整部３６および第２圧力調整部３７と、を有する。シリンダロッド３５ａおよび３５ｂの一端は貫通穴１７ａおよび１７ｂを挿通して中子３２ａおよび３２ｂに接続し、他端はシリンダ３４ａおよび３４ｂ内の空間にそれぞれ伸びている。シリンダ３４ａおよび３４ｂ内の空間は、シリンダロッド３５ａおよび３５ｂの他端に取り付けた仕切り板によって仕切られる。シリンダ３４ａおよび３４ｂの仕切りによって分けられた空間を、第１空間３８ａおよび３８ｂと、第２空間３９ａおよび３９ｂとする。第１圧力調整部３６は、第１空間３８ａおよび３８ｂの内圧を調整する。第２圧力調整部３７は、第２空間３９ａおよび３９ｂの内圧を調整する。第１空間３８ａおよび３８ｂと、第２空間３９ａおよび３９ｂとの圧力差によって、中子３２ａおよび中子３２ｂを所望の位置に動かす。なお、本実施形態では駆動部として油圧機構を用いたが、これに限定されない。例えば、モータを用いたクランク機構等を用いてもよい。

再び図１を参照して、型温度調整部４０は、加熱部材である電気ヒータ（図示せず）を有し、電気ヒータによって直接成形型１０を樹脂２２０の硬化温度まで加熱し、キャビティ１３内に注入された樹脂２２０を硬化させる。なお、本実施形態では、型温度調整部４０は電気ヒータによって直接成形型１０を加熱する構成としたが、これに限定されない。たとえば、油などの熱媒体を電気ヒータによって加熱し、成形型１０内に熱媒体を循環させることによって、成形型１０の温度を調整してもよい。

制御部５０は、複合材料２００の成形装置１００全体の動作を制御する。制御部５０は、記憶部５１と、演算部５２と、各種データや制御指令の送受信を行う入出力部５３と、を有する。入出力部５３は、空間形成部３０の駆動部３３と、樹脂注入部３０と、型温度調整部４０と、に電気的に接続している。

記憶部５１は、ＲＯＭやＲＡＭから構成し、中子３２ａおよび３２ｂの位置等のデータを記憶する。演算部５２は、ＣＰＵを主体に構成され、入出力部５３を介して中子３２ａおよび３２ｂの位置等を受信する。演算部５２は、記憶部３１から読み出したデータおよび入出力部５３から受信したデータに基づいて、中子３２ａおよび３２ｂの位置、型温度調整部４０による型の加熱・冷却温度等を算出する。算出したデータに基づく制御信号は、入出力部５３を介して、駆動部３３、型温度調整部４０等に送信する。このようにして、制御部５０は、中子３２ａおよび３２ｂの位置、型の温度等を制御する。

図４（Ａ）は、本発明に係る実施形態の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂを有する強化基材２１０を示す斜視図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の正面図である。

強化基材２１０は、少なくとも一部分を展開自在に曲げた曲げ部が形成され、曲げ部を空間形成部３０に向かい合わせてキャビティ１３に配置する。以下、強化基材２１０について詳述する。

強化基材２１０は、まず、強化基材２１０の形状がキャビティ１３と同形状となるように、矩形状の炭素繊維シートを積層することによって形成する。次に強化基材２１０をキャビティ１３内に配置した場合に、空間形成部３０と面する位置である強化基材２１０の両端に曲げ部２１１ａおよび２１１ｂを設ける。強化基材２１０はキャビティ１３内に配置し、注入した樹脂２００によって曲げ部２１１ａおよび２１１ｂを展開する。展開後の強化基材２１０にカール、折り目等が残存していて曲げ部２１１ａおよび２１１ｂを設ける前の形状に戻らない場合でも、後述する中子３２ａおよび３２ｂによって、キャビティ１３内に収めることが可能である。

図５（Ａ）は、成形型１０に樹脂２２０を注入する前の強化基材２１０が配置された状態を示す概略図である。図５（Ｂ）は、注入した樹脂２２０によって強化基材２１０が展開している状態を示す概略図である。図５（Ｃ）は、強化基材２１０の展開が完了した後の状態を示す概略図である。図５（Ｄ）は、中子３２ａおよび３２ｂがキャビティ１３の内面の一部を形成する状態を示す概略図である。以下、キャビティ１３内に配置した強化基材２１０と、中子３２ａおよび３２ｂおよびの位置との関係を詳述する。

図５（Ａ）を参照して、強化基材２１０は、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂをそれぞれ空間形成部３０の中子３２ａおよび３２ｂに向かい合わせて、キャビティ１３に配置する。このとき、第１位置に中子３２ａおよび３２ｂを配置しておく。第１位置は、表面ＳａおよびＳｂとキャビティ１３の内面との距離Ｈが曲げ部２１１ａおよび２１１ｂの長さＬよりも長くなる位置である。これによって、図５（Ｂ）に示すように曲げ部２１１ａおよび２１１ｂは、キャビティ１３および空間形成部３０によって形成された補助空間３１ａおよび３１ｂにおいて、樹脂注入部２０から注入された樹脂２２０によって展開することが可能となる。図５（Ｃ）を参照して、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂの展開後は、中子３２ａおよび３２ｂを第２位置である表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面の一部を形成する位置に配置する。これによって、キャビティ１３の内面が、上型１１の内面の一部と、下型１２の内面の一部と、表面ＳａおよびＳｂとによって実面として形成され、強化基材２１０および樹脂２２０をキャビティ１３内に収めることができる。

なお、本実施形態では第１位置を表面ＳａおよびＳｂが展開する強化基材２１０と接触しない位置としたが、これに限定されない。例えば、表面ＳａおよびＳｂが展開中の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂと接触しても、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが注入された樹脂２２０によって展開すればよい。また、中子３２ａおよび３２ｂの側面と、凹部１５ａおよび１５ｂとの間に設ける隙間から、樹脂２００が漏れないように、中子３２ａおよび３２ｂを摺動可能な範囲で隙間はなるべく狭くすることが好ましい。

図６は、本発明に係る方法の手順を示すフローチャートである。以下、図６を参照して複合材料２００の成形方法の手順について説明する。

複合材料２００の成形方法は、強化基材２１０の準備工程（ステップＳ１）と、補助空間３１ａおよび３１ｂの形成工程（ステップＳ２）と、強化基材２１０の配置工程（ステップＳ３）と、を有する。さらに、樹脂２２０の注入による曲げ部２１１ａおよび２１１ｂの展開工程（ステップＳ４）と、キャビティ１３の内面形成工程（ステップＳ５）と、樹脂２２０の硬化工程（ステップＳ６）と、複合材料２００の脱型工程（ステップＳ７）と、を有する。以下、各工程について詳述する。なお、ステップＳ１、Ｓ３、およびＳ７の操作を除き、制御部５０が各ステップの処理を実行する。

まず、強化基材２１０を、両端部を展開自在に曲げた曲げ部２１１ａおよび２１１を設けて準備する（ステップＳ１）。

次に、空間形成部３０の中子３２ａおよび３２ｂを第１位置である補助空間３１ａおよび３１ｂを形成する位置に移動させる（ステップＳ２）。このとき、キャビティ１３に臨む下型１２および上型１１の内面を、所定の有機溶剤を用いて脱脂処理し、離型剤を用いて離型処理を施しておく。

次にＳ１工程において準備した強化基材２１０を、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂがそれぞれ補助空間３１ａおよび３１ｂと向かい合うようにキャビティ１３に配置し、成形型１０を閉じる（ステップＳ３）。

次に、樹脂注入部２０によってキャビティ１３内に樹脂２２０を注入する（ステップＳ４）。注入された樹脂２２０は、強化基材２１０の上面から含浸していく。注入された樹脂２２０の流動に伴い、強化基材２１０の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが展開する。このとき、Ｓ２工程によって予め補助空間３１ａおよび３１ｂが形成されている。そのため、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂは、キャビティ１３と、補助空間３１ａおよび３１ｂとにおいて、展開することができる。

曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが展開したら、空間形成部３０の中子３２ａおよび３２ｂを、表面ＳａおよびＳｂがキャビティ１３の内面の一部を形成する第２位置に移動させる（ステップＳ５）。これによって、キャビティ１３と補助空間３１ａおよび３１ｂとの境界面において、キャビティ１３の内面に沿ってキャビティ１３の内面の一部を形成する面を設けることによって、強化基材２１０をキャビティ１３内に収めることができる。その後、樹脂２２０を規定量まで注入する。

次に、型温度調整部４０の電気ヒータによって成形型１０を樹脂２２０の硬化温度まで加熱し、キャビティ１３内に注入された樹脂２２０を硬化させる。（ステップＳ６）。

成形型１０を開き、成形された複合材料２００を脱型すると、成形が完了する（ステップＳ７）。

以上説明したように、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、少なくとも一部分を展開自在に曲げた曲げ部２１１ａおよび２１１ｂを有する繊維部材から成る強化基材２１０を成形型１０に配置する。この構成によって、成形型１０に強化基材２１０が噛み込まないようにすることが可能であり、強化基材２１０の端部をキャビティ１３より小さく形成する必要はなくなる。さらに、本発明に係る複合材料の成形方法および成形装置１００によれば、キャビティ１３の一部を拡げてキャビティ１３に連続する補助空間３１ａおよび３１ｂを形成する。そして強化基材２１０を、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが補助空間３１ａおよび３１ｂと向かい合うようにキャビティ１３に配置する。この構成によって、強化基材２１０の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが、キャビティ１３および補助空間３１ａおよび３１ｂにおいて注入された樹脂２２０によって展開する。展開した強化基材２１０は、キャビティ１３内を充填する。そのため、成形した複合材料２２０の端部における樹脂リッチ部分の形成を抑制し、成形品端部のトリムを省くことができるので、製造時間の短縮および生産コストの増加を抑えることができる。

本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、強化基材２１０の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂの展開中は、キャビティ１３の内面から窪んだ補助空間３１ｂを形成する。強化基材２１０の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂの展開後は、キャビティ１３と補助空間３１ａおよび３１ｂとの境界面において、キャビティ１３の内面に沿ってキャビティ１３の内面の一部を形成する表面ＳａおよびＳｂを設ける。これによって、強化基材２１０をキャビティ１３内に収める。そのため展開後の強化基材２１０に残存したカール等を抑制し、強化基材２１０をキャビティ１３内に収めることが可能となる。

本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、強化基材２１０の曲げ部２１１ａおよび２１１ｂが、強化基材２１０の端部である。これによって、キャビティ１３内を流動する樹脂２２０によって、曲げ部２１１ａおよび２１１ｂを容易に展開することが可能となる。

以上、実施形態を通じて複合材料２００の成形方法および成形装置１００を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

たとえば、本実施形態では、強化基材の両端を曲げる構成としたが、少なくとも一部分を曲げれば、曲げ部の数および位置はこれに限定されない。その場合は曲げ部の位置に応じて、成形装置の空間形成部の位置および樹脂注入部の位置を適宜曲げ部の位置に応じて配置する。

たとえば、本実施形態では、例として成形品形状を平板とし、それに合わせてキャビティも略平板形状としたがこれに限定されず、所望の成形品の形状に合わせて決定することができる。キャビティの形状に応じて、適宜上型および下型に凹部、凸部等を設けることが可能である。

たとえば、本実施形態では中子の摺動方向をキャビティに接近または離反可能な方向Ｘと規定しが、これに限定されず、中子が第１位置および第２位置に移動可能であればよい。たとえば、第２位置から中子を凹部が窪んでいる方向と直交する方向にスライドさせて、補助空間を形成してもよい。ただしこの場合は、中子を逃がすための追加の空間を成形型に設ける必要がある。

たとえば、本実施形態では、中子は第１位置および第２位置の２か所に移動可能であるとしたが、これに限定されない。例えば、第２位置からキャビティ側に押し込んだ第３位置にまで中子を一時的に移動することも可能である。第３位置に中子を一定時間配置し、展開後の曲げ部に残存したカール等の癖を軟化させることも可能である。第３位置に配置後の中子は、最終的に第２位置に戻し、樹脂を硬化させればよい。

たとえば、本実施形態においては、樹脂は、熱硬化性樹脂であるとしたが、熱可塑性樹脂を用いてもよい。この場合は、型温度調整部は、冷却部をさらに有し、キャビティ内に樹脂を注入する間は成形型を加熱部によって加熱し、樹脂の注入後は成形型を冷却する。これによって、樹脂の注入時の樹脂の粘度を低下させて強化基材に含浸し易くし、注入後に冷却することで樹脂を硬化することができる。

１０ 成形型、
１１ 上型、
１２ 下型、
１３ キャビティ、
１４ 窪み部、
１５ａ、１５ｂ 凹部、
１６ 注入口、
１７ａ、１７ｂ 貫通穴、
２０ 樹脂注入部、
２１ 主剤タンク、
２２ 硬化剤タンク、
２３ 主剤ポンプ、
２４ 硬化剤ポンプ、
２５ チューブ、
２６ 圧力計、
２７ バルブ、
３０ 空間形成部、
３１ａ、３１ｂ 補助空間、
３２ａ、３２ｂ 中子、
３３ 駆動部、
３４ａ、３４ｂ シリンダ、
３５ａ、３５ｂ シリンダロッド、
３６ 第１圧力調整部、
３７ 第２圧力調整部、
３８ａ、３８ｂ 第１空間、
３９ａ、３９ｂ 第２空間、
４０ 型温度調整部、
５０ 制御部、
５１ 記憶部、
５２ 演算部、
５３ 入出力部、
１００ 成形装置、
２００ 複合材料、
２１０ 強化基材、
２１１ａ、２１１ｂ 曲げ部、
２２０ 樹脂、
Ｘ 摺動方向、
Ｈ 第１位置、
Ｌ 曲げ部の長さ。

Claims (6)

1. 少なくとも一部分を展開自在に曲げた曲げ部を有する繊維部材から成る強化基材を準備し、
   成形型内のキャビティの一部を拡げて前記キャビティに連続する補助空間を形成し、
   前記強化基材を、前記曲げ部が前記補助空間と向かい合うように前記キャビティに配置し、
   前記キャビティに樹脂を注入し、
   前記強化基材の前記曲げ部が、前記キャビティおよび前記補助空間において注入された前記樹脂によって展開してなる、複合材料の成形方法。
2. 前記強化基材の前記曲げ部の展開中は、前記キャビティの内面から窪んだ前記補助空間を形成し、
   前記強化基材の前記曲げ部の展開後は、前記キャビティと前記補助空間との境界面において、前記キャビティの内面に沿って前記キャビティの内面の一部を形成する面を設けることによって、前記強化基材を前記キャビティ内に収めてなる、請求項１に記載の成形方法。
3. 前記強化基材の前記曲げ部が、前記強化基材の端部である、請求項１または２に記載の成形方法。
4. 繊維部材から成る強化基材を配置可能なキャビティを備える開閉可能な成形型と、
   前記キャビティに樹脂を注入する樹脂注入部と、
   前記キャビティの一部を拡げて前記キャビティに連続し、且つ、前記キャビティに配置される前記強化基材の端部の少なくとも一部分を曲げて形成した曲げ部を展開可能にする補助空間を形成自在な空間形成部と、を有し、
   前記補助空間において前記キャビティに注入された前記樹脂によって前記曲げ部が展開されるように、前記樹脂注入部および前記空間形成部の動作を制御する制御部と、を有する、
   ことを特徴とする複合材料の成形装置。
5. 前記空間形成部が、前記キャビティの内面の一部を形成する表面を備える中子を有し、
   前記中子は、前記表面が前記キャビティの内面から窪んで前記補助空間を形成する第１の位置、または前記表面が前記キャビティの内面の一部を形成する第２位置と、に移動自在である、請求項４に記載の成形装置。
6. 前記キャビティは、前記強化基材が前記成形型内面に沿って配置された状態で前記強化基材の端部と前記成形型内面において当該端部に向かい合う部分とが当接するような大きさを備える請求項４または５に記載の成形装置。