JP6939443B2 - 成形装置、及び繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形装置、及び繊維強化樹脂成形品の製造方法に関する。

カーボン繊維やガラス繊維等の補強繊維で強化された樹脂成形品が広く用いられている。このような樹脂成形品の一例として、発泡樹脂からなるコア材の表裏面にシート状の補強繊維基材が重ねられた積層物を、熱硬化性樹脂で固めたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の樹脂成形品は、ＲＴＭ(Resin Transfer Molding)法を利用して成形されており、具体的には、成形型のキャビティ内に上記積層物がセットされた状態で、キャビティ内に未硬化状態の流動性を備えた熱硬化性樹脂が注入され、その樹脂が前記積層物の補強繊維基材等に含浸された状態で熱硬化されることにより、上記樹脂成形品が製造されている。

特開平０４−２２４９１５号公報

上記のように、未硬化状態の熱硬化性樹脂がキャビティ内に注入され、キャビティ内が樹脂で埋め尽くされた後も、樹脂が注入され続けると、成形型内（キャビティ内）の圧力が上昇し続ける。その結果、成形型内の圧力が高くなり過ぎると、樹脂成形品（特に、積層物のコア材）が圧力の影響で潰れてしまうことがあり、問題となっていた。

本発明の目的は、成形型のキャビティ内に未硬化状態の樹脂が充填された後、キャビティ内の圧力が上昇し続けることを抑制する技術を提供することである。

本発明に係る成形装置は、各々が成形面を含み、型締め時に前記成形面で囲まれた１つのキャビティが形成される一対の分割金型を有する成形型と、前記キャビティに未硬化状態の樹脂を供給する樹脂供給装置と、筒状のシリンダーと、前記シリンダー内を進退可能なプランジャーと、前記プランジャーの先端面と前記シリンダーの内周面とからなり、かつ内側に前記キャビティと連通する空間を有する緩衝室と、前記樹脂の一部が前記キャビティから溢れて前記緩衝室に充填されると、前記プランジャーを後退させつつ前記樹脂からの圧力を吸収する圧力吸収部とを有する樹脂圧制御機構と、備える。

前記成形装置において、前記樹脂供給装置は、前記プランジャーが前記シリンダー内を所定の位置まで後退すると、前記キャビティに対する前記樹脂の供給を停止することが好ましい。

前記成形装置において、前記樹脂圧制御機構は、前記樹脂供給装置が前記樹脂の供給を停止した後、前記キャビティ内を保圧するために、前記緩衝室に充填された前記樹脂を押圧することが好ましい。

また、本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方法は、コア材と、前記コア材の表裏面にそれぞれ重ねられる一対の補強繊維基材とを有する積層体に、未硬化状態の樹脂を含浸させた後、前記樹脂を硬化させたものからなる繊維強化樹脂成形品を、前記何れかに記載の成形装置で製造する繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、型開き状態の前記成形型に前記積層体をセットするセット工程と、前記キャビティに前記積層体が収容されるように前記成形型を型締めする型締め工程と、前記積層体が収容された前記キャビティに、前記樹脂供給装置を利用して未硬化状態の樹脂を供給する樹脂供給工程と、前記樹脂の一部が前記キャビティから溢れて前記樹脂圧制御機構の前記緩衝室に充填されると、前記プランジャーを後退させつつ前記圧力吸収部が前記樹脂からの圧力を吸収する圧力吸収工程とを備える。

本発明によれば、成形型のキャビティ内に未硬化状態の樹脂が充填された後、キャビティ内の圧力が上昇し続けることを抑制する技術を提供できる。

繊維強化樹脂成形品の断面構成を模式的に表した説明図 成形装置の固定金型に、コア材と一対の補強繊維基材からなるサンドイッチ構造の積層体がセットされる工程を示す説明図 型締め工程において、可動金型が固定金型に向かって近づく様子を示す説明図 樹脂圧制御機構の断面構成を模式的に表した説明図 型締めされた成形型のキャビティに未硬化状態の樹脂が注入される工程を示す説明図 樹脂圧制御機構のプランジャーが、緩衝室内に流入した樹脂から圧力を受けて後退（上昇）しつつ、キャビティ内の圧力を吸収する工程を示す説明図 樹脂圧制御機構のプランジャーが、緩衝室内に流入した樹脂を押圧しつつ、キャビティ内を保圧する工程を示す説明図 本実施形態及び比較例の成形型内の圧力と時間との関係を示すグラフ 型開き時に、可動金型が上昇しつつ、樹脂圧制御機構のプランジャーがシリンダー内で硬化した樹脂を押し出す工程を示す説明図 固定金型から成形品が脱型される工程を示す説明図 実施形態２の成形装置が備える樹脂圧制御機構の断面構成を模式的に表した説明図 実施形態３の成形装置が備える樹脂圧制御機構の断面構成を模式的に表した説明図 実施形態４の成形装置の断面構成を模式的に表した説明図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を、図１〜図１０を参照しつつ説明する。本実施形態では、ＲＴＭ法を利用して繊維強化樹脂成形品１０を製造する成形装置２０、及び繊維強化樹脂成形品１０の製造方法について例示する。先ず、図１を参照しつつ、成形装置２０で製造される繊維強化樹脂成形品１０について説明する。

〔繊維強化樹脂成形品〕
図１は、繊維強化樹脂成形品（以下、成形品）１０の断面構成を模式的に表した説明図である。成形品１０は、軽量かつ高剛性であり、車両用シートの一部（例えば、バックボード）として利用される。このような成形品１０は、コア材１１と、コア材１１の表裏面にそれぞれ重ねられるシート状の補強繊維基材１２，１２と、主に補強繊維基材１２，１２に含浸された後、硬化される熱硬化性樹脂からなる樹脂部１３とを備えている。

コア材１１は、独立気泡構造を有する合成樹脂製（所謂、発泡樹脂製）の部材である。本実施形態のコア材１１は、補強繊維基材１２よりも厚みの大きな板状（層状）をなしている。コア材１１に利用される合成樹脂としては、例えば、アクリル樹脂が挙げられる。なお、本実施形態のコア材１１は、１つの層（つまり、単層）からなるものの、他の実施形態においては、複数のコア材１１が積層された多層構造の状態で使用されてもよい。

補強繊維基材１２は、シート状に加工されたカーボン繊維（炭素繊維）の織物からなる。補強繊維基材１２としては、カーボン繊維以外に、ガラス繊維等の他の繊維が利用されてもよいが、高強度を備える等の観点より、カーボン繊維からなる補強繊維基材１２が最も好ましい。なお、説明の便宜上、コア材１１の表側の面１１ａに重ねられる補強繊維基材１２を、「補強繊維基材１２Ａ」と表し、コア材１１の裏側の面１１ｂに重ねられる補強繊維基材１２を、「補強繊維基材１２Ｂ」と表す場合がある。本実施形態の場合、表側の補強繊維基材１２Ａと、裏側の補強繊維基材１２Ｂは、互いに同じ厚みのカーボン繊維の織物からなる。

図１に示されるように、コア材１１は、一対の補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂによって表裏面側から挟まれており、それらは、所謂、サンドイッチ構造となっている。

樹脂部１３に利用される熱硬化性樹脂としては、ＲＴＭ法で一般的に用いられるもの（例えば、二液混合型のエポキシ樹脂）が用いられる。なお、熱硬化性樹脂としては、無色透明なものが利用されてもよいし、着色剤が添加されているものが利用されてもよい。

成形品１０において、樹脂部１３を構成する熱硬化性樹脂の硬化物は、補強繊維基材１２の内部のみならず、補強繊維基材１２の表面を覆うように形成される。そのため、成形品１０において、樹脂部１３は、コア材１１と一対の補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂからなる積層体の全体を包み込むように形成されている。

このような成形品１０は、コア材１１を含むため、軽量性、及び高剛性を維持しつつ、比較的高価である補強繊維基材１２（特に、カーボン繊維製）の使用量を低減することができる。

〔成形装置〕
次いで、図２〜図１０を参照しつつ、成形装置２０を利用した成形品１０の製造方法を説明しながら、成形装置２０の各構成について説明する。図２は、成形装置２０の固定金型３１に、コア材１１と一対の補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂからなる積層体Ｘがセットされる工程を示す説明図である。

成形装置２０は、一方の分割金型である固定金型３１と、他方の分割金型である可動金型３２（図３等参照）とを有する成形型３０を備えている。固定金型３１は、成形品１０の表側を形作る成形面３１ａを備えている。成形面３１ａは、中央側が凹状に窪んだ形をなしている。図２には、型開き状態の成形型３０が示されており、成形面３１ａが上方を向くように、固定金型３１が水平な床面上に配置されている。型開き状態において、固定金型３１の上方には、可動金型３２が待機しているが、図２では、省略されている。このような型開き状態の固定金型３１の成形面３１ａ上に、コア材１１と一対の補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂからなる積層体Ｘが載せられる（セット工程）。積層体Ｘは、成形面３１ａの形状に倣った状態で、固定金型３１にセットされる。本実施形態の場合、周縁が立ち上がった状態で、積層体Ｘが固定金型３１の成形面３１ａ上に載せられている。積層体Ｘは、予め成形面３１ａの形に倣った形状に成形（プリフォーム）されてもよい。積層体Ｘを構成する補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂ等には、予めバインダ（例えば、粉末状の接着剤）が付与されており、そのバインダの作用で、積層体Ｘが所定形状に保たれている。なお、成形面３１ａに積層体Ｘを押し付ける等して成形面３１ａを利用して積層体Ｘを賦形してもよい。

なお、図２に示されるように、積層体Ｘのコア材１１は、補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂよりも小さく、コア材１１の周縁の外側に、補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂの周縁が配された状態となっている。そして、補強繊維基材１２Ａ，１２Ｂの周縁同士は、コア材１１を介さずに、直接、互いに重なった状態となっている。

図３は、型締め工程において、可動金型３２が固定金型３１に向かって近づく様子を示す説明図である。図３に示されるように、固定金型３１の上方で待機していた可動金型３２が、固定金型３１側に向かって近づくように下降することで、成形型３０の型締めが行われる（型締め工程）。可動金型３２は、油圧シリンダー等を備えた公知の昇降機構（往復機構）（不図示）を利用して昇降駆動する。このような可動金型３２には、成形品１０の裏側を形作る成形面３２ａが設けられている。成形面３２ａは、中央側が凸状に盛り上がった形をなしている。成形面３２ａは、固定金型３１側を向く可動金型３２の内側（内面側）に設けられている。なお、後述するように、型締め状態の成形型３０において、可動金型３２の成形面３２ａと、固定金型３１の成形面３１ａで囲まれた空間が、成形型３０のキャビティＣとなる。

可動金型３２は、全体的には、固定金型３１の凹状の成形面３１ａを覆うような蓋状をなしている。このような可動金型３２の中央部分には、成形型３０内に樹脂を注入するための注入孔（スプルー）３３が設けられている。注入孔３３は、可動金型３２を貫通する形で設けられており、成形型３０のキャビティＣに連通している。そして、そのような注入孔３３には、樹脂供給装置４０のノズル４１が、外側から内側に向かって挿し込まれる形で取り付けられている。

樹脂供給装置４０は、成形型３０のキャビティＣに未硬化状態の熱硬化性樹脂を供給する装置である。本実施形態の樹脂供給装置４０は、主剤と硬化剤からなる二液混合型のエポキシ樹脂を成形型３０内に供給する。特に、樹脂供給装置４０は、主剤と硬化剤とを衝突混合させながら成形型３０側へ吐出するミキシングヘッドを備えている。主剤と硬化剤は、それぞれ所定のタンク内に収容されており、各々の圧送ポンプによって正確な配合比でミキシングヘッドに送られる。そして、ミキシングヘッド内で主剤と硬化剤が互いに衝突しながら混ざり合い、それらの混合物からなる未硬化状態のエポキシ樹脂が、ミキシングヘッドの先端にあるノズル４１から吐出される。ノズル４１から吐出された樹脂は、注入孔３３を介してキャビティＣに注入される。

また、可動金型３２の内側（内面側）の周縁側には、キャビティＣの周縁を取り囲むシール部材３４が設けられている。このようなシール部材３４が、型締め時に固定金型３１と可動金型３２との間で挟まれることにより、キャビティＣの周りにある可動金型３２と固定金型３１の間の隙間が密封される。

また、可動金型３２には、成形型３０内に注入された樹脂の圧力（樹脂圧）調節等を行う樹脂圧制御機構５０が設けられている。本実施形態の場合、可動金型３２の外側（外面側）の周縁に、２つの樹脂圧制御機構５０が立設されている。なお、本実施形態の場合、樹脂圧制御機構５０は、樹脂供給装置４０から樹脂が注入される注入孔３３から離された箇所に配置されている。

図４は、樹脂圧制御機構５０の断面構成を模式的に表した説明図である。樹脂圧制御機構５０は、主として、円筒状のシリンダー５１と、シリンダー５１内を進退可能なプランジャー（ピストン）５２と、プランジャー５２の後端側に配置され、プランジャー５２を駆動等させる機構部５３とを備えている。

可動金型３２の外側（外面側）には、樹脂圧制御機構５０の先端部分５０ａが嵌合される凹状の取付孔３２ｂが設けられている。先端部分５０ａは、先細り状に加工されており、その部分が、取付孔３２ｂに密着する形で嵌合される。また、先端部分５０ａの後側には、シリンダー５１の外周面５１ｂから外側に張り出したフランジ５０ｂが設けられており、そのフランジ５０ｂがボルト（非図示）で、可動金型３２に対して固定されることにより、樹脂圧制御機構５０が可動金型３２に対して固定されている。

取付孔３２ｂの中央部分には、成形型３０のキャビティＣとシリンダー５１の先端側の空間Ｓとを連通する連通孔３２ｃが設けられている。シリンダー５１の先端側の空間Ｓは、シリンダー５１の内周面５１ａと、プランジャー５２の先端面５２ａ１とで囲まれており、空間Ｓを囲むそのような部分が緩衝室５４となっている。なお、緩衝室５４の容積は可変であり、プランジャー５２が前進（下降）すると容積が小さくなり、逆に、後退（上昇）すると容積が大きくなる。

プランジャー５２の先端部５２ａは、シリンダー５１の内周面５１ａと隙間なく密着した状態で、シリンダー５１内を進退移動することができる。先端部５２ａは、金属製の円柱状のプランジャー本体部５２ｂの先端部に、複数個のＯリング５２ｃが装着されたものからなる。なお、シリンダー５１の内周面５１ａには、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ等）からなる塗膜５１ａ１が形成されており、プランジャー５２の先端部５２ａがシリンダー５１内を摺動し易く、しかも緩衝室５４内で硬化した樹脂がシリンダー５１から剥がれ易くなっている。

樹脂圧制御機構５０は、キャビティＣ内に樹脂が行き渡り、キャビティＣ内が樹脂で埋め尽くされた後、キャビティＣ内に樹脂供給装置４０から樹脂が供給され続けても、キャビティＣ内の圧力（樹脂圧）が上昇することを抑制する機能（圧力吸収機能）を備えている。樹脂供給装置４０から供給された樹脂がキャビティＣに行き渡ると、その樹脂の一部は、キャビティＣから溢れ出し、連通孔３２ｃを通って緩衝室５４内に流入する。緩衝室５４内が樹脂で充填されると、プランジャー５２先端部５２ａ（先端面５２ａ１）は、緩衝室５４内の樹脂から圧力を受ける。圧力を受けたプランジャー５２は、シリンダー５１内を後退（上昇）しつつ、樹脂からの圧力を吸収する。樹脂圧制御機構５０の機構部５３は、プランジャー５２を後退させながら、樹脂圧を吸収する圧力吸収部として機能する。圧力吸収部の具体的な構成としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、公知の油圧式の圧力吸収機構が適用される。

また、樹脂圧制御機構５０は、緩衝室５４内に充填された樹脂を押圧して、前記樹脂に定の圧力を加えることで、キャビティＣ内を保圧する機能（保圧機能）を備えている。プランジャー５２が前進（下降）する向きに駆動して、プランジャー５２が緩衝室５４内の樹脂を押圧することで、緩衝室５４と繋がったキャビティＣ内の圧力が一定の範囲で保たれる。なお、キャビティＣ内を保圧する際のプランジャー５２の駆動も、前記機構部５３が行う。

更に、樹脂圧制御機構５０は、プランジャー５２を前進（下降）させて、緩衝室５４内で硬化した樹脂をシリンダー５１の外部へ押し出す機能（押出機能）も備えている。緩衝室５４内で硬化した樹脂を外部へ押し出す際のプランジャー５２の駆動も、前記機構部が行う。

図５は、型締めされた成形型３０のキャビティＣに未硬化状態の樹脂Ｒが注入される工程を示す説明図である。図５に示されるように、成形型３０が型締めされると、固定金型３１の成形面３１ａと、可動金型３２の成形面３２ａとで囲まれた空間が１つのキャビティＣとして形成される。型締めされた成形型３０のキャビティＣには、積層体Ｘが収容された状態となっている。

なお、成形型３０が型締めされた状態において、樹脂圧制御機構５０のプランシャー５２は、最もキャビティＣ側へ前進（下降）した状態で静止している。その際、プランジャー５２の下方にある緩衝室５４は、最も容積が小さくなった状態となっている。

型締め後、成形装置２０が備える負圧付与機構（不図示）を利用して、キャビティＣ内のガスが外部に排出され、キャビティＣ内が負圧状態にされる（負圧付与工程）。成形型３０の可動金型３２には、貫通孔状の排気孔（不図示）が設けられており、その排気孔を介してキャビティＣ内のガスが、真空ポンプにより外部へ排出される。

キャビティＣ内の負圧が所定の値になったところで、所定の弁装置（不図示）が作動し、排気孔からのガスの排出が停止される。そして、キャビティＣ内は、気密状態で保たれる。その後、このような状態のキャビティＣ内に、樹脂供給装置４０を利用して未硬化状態の樹脂（エポキシ樹脂）が注入される。本実施形態の場合、樹脂供給装置４０の注入圧力は、積層体Ｘのコア材１１が潰れること等を抑制するために、比較的、低圧力（例えば、０．３ＭＰａ〜５ＭＰａ、好ましくは１ＭＰａ以下）に設定される。

樹脂供給装置４０は、主剤と硬化剤とからなる二液混合型のエポキシ樹脂を、衝突混合させながら、キャビティＣ内へ注入する（樹脂供給工程）。キャビティＣ内に注入されたエポキシ樹脂は、補強繊維基材１２の内部や表面等に沿って流動し、キャビティＣの隅々まで行き渡る。未硬化状態である液状のエポキシ樹脂は、粘性が低いため（例えば、数ｍＰａ・ｓ〜数１００ｍＰａ・ｓ程度）、樹脂の注入圧力が低くても、積層体Ｘに含浸され易く、しかも、キャビティＣを充填し易い。

図６は、樹脂圧制御機構５０のプランジャー５２が、緩衝室５４内に流入した樹脂から圧力を受けて後退（上昇）しつつ、キャビティＣ内の圧力を吸収する工程（圧力吸収工程）を示す説明図である。上記のように、キャビティＣから溢れ出た樹脂が、連通孔３２ｃを通って緩衝室５４内に流入し、緩衝室５４内が樹脂で充填されると、圧力吸収部（機構部５３）が、プランジャー５２を図６に示される矢印６０の向きに後退させつつ、緩衝室５４内の樹脂から受ける圧力を吸収する。その結果、キャビティＣ内に樹脂供給装置４０から樹脂が供給され続けても、樹脂圧制御機構５０の作用により、キャビティＣ内の樹脂圧の上昇が抑制される。

樹脂圧制御機構５０のシリンダー５１内において、プランジャー５２の先端部５２ａが、所定の高さ位置まで後退（上昇）すると、キャビティＣ内への樹脂の注入が停止される。
樹脂供給装置４０の制御部（不図示）は、樹脂圧制御機構５０から出力されたプランジャー５２の高さ位置（後退位置）の情報に基づいて、樹脂の吐出を停止するために、ミキシングヘッドの先端にあるノズル４１の開閉弁を閉塞する指示を出す。

図７は、樹脂圧制御機構５０のプランジャー５２が、緩衝室５４内に充填された樹脂を押圧しつつ、キャビティＣ内を保圧する工程（保圧工程）を示す説明図である。上記のように、樹脂供給装置４０による成形型３０内への樹脂の注入が停止された後、キャビティＣ内の圧力が必要以上に低下しないように、プランジャー５２の先端部５２ａが、緩衝室５４内の樹脂を、下方に（図７に示される矢印７０の向きに）向かって一定の力で押圧するように、樹脂圧制御機構５０の機構部５３が作動する。このように樹脂圧制御機構５０が作動することで、キャビティＣ内の圧力がある程度の値で維持され（つまり、キャビティＣ内が保圧され）、樹脂内に存在する小さな気泡が膨張及び集合して、樹脂表面に視認可能な大きさの気泡が発生することが抑制される。

上記のように、成形型３０のキャビティＣ内が保圧された状態で、成形型３０内の樹脂の硬化が行われる（硬化工程）。成形型３０には、図示されない加熱装置（ヒーター等）が備えられており、その加熱装置により成形型３０が加熱されることで、キャビティＣ内の樹脂の硬化が行われる。なお、キャビティＣ内の樹脂の硬化と共に、連通孔３２ｃ内の樹脂及び緩衝室５４内の樹脂も硬化する。

図８は、本実施形態及び比較例の成形型内の圧力と時間との関係を示すグラフである。ここで、図８を参照しつつ、本実施形態及び比較例における成形型内の圧力と時間との関係について説明する。図８の横軸は、時間を示し、縦軸は、成形型内の圧力を示す。図８において、実線で示されるグラフは、樹脂が注入されてから保圧されるまでの間の本実施形態の成形型３０内における圧力と時間との関係を表する。図８に示されるように、時間Ｔ１で樹脂の注入が開始されると、成形型３０内の圧力は、時間の経過とともに上昇する。その後、成形型３０のキャビティＣ内から樹脂が溢れ、その樹脂が、連通孔３２ｃを通って樹脂圧制御機構５０の緩衝室５４に流入すると、樹脂圧制御機構５０のプランジャー５２が上昇し始める。時間Ｔ２は、プランジャー５２が上昇し始めた時間である。その後、樹脂圧制御機構５０により、成形型３０内の圧力上昇が抑制されながら、時間Ｔ３で、樹脂供給装置４０からの樹脂の注入が停止される。その後、樹脂圧制御機構５０のプランジャー５２が緩衝室５４内の樹脂を押圧することで、成形型３０内の圧力が略一定に保たれ、成形型３０内の保圧、及び成形型３０内の樹脂の硬化が行われる。

これに対し、図８において、破線で示されるグラフは、樹脂圧制御機構５０を備えず、かつ連通孔３２ｃが閉塞された状態の比較例の成形型を利用した場合である。図８に示されるように、本実施形態の場合と同様に、時間Ｔ１で樹脂の注入が開始されると、比較例の成形型内の圧力は、時間の経過とともに上昇する。成形型のキャビティ内が樹脂で満たされた後も、樹脂供給装置４０から樹脂が供給され続けると、成形型内の圧力は更に上昇し続ける。そして、樹脂供給装置４０からの樹脂の注入が停止されるまで、成形型（キャビティ）内の圧力が上昇する。時間Ｔ４は、比較例において、樹脂供給装置からの樹脂の注入を停止した時間である。このように、比較例の成形型内の圧力は、キャビティ内に樹脂が充填された後も、上昇し続けるため、成形型内の圧力が高くなり過ぎてしまい、積層体Ｘのコア材１１が潰れる等の問題が生じる。また、成形型内の圧力が高くなり過ぎる場合、そのような成形型を型締めする装置（プレス機）が非常に大掛かりなものとなり、更に、成形型内に熱硬化性樹脂を注入する注入機（ポンプ）にも大きな負荷もかかってしまう。

このように、本実施形態の成形装置２０では、成形型３０内（キャビティＣ内）の最大圧力（ピーク圧力）を、比較例の成形型内の最大圧力（ピーク圧力）と比べて、大幅に小さくすることが可能である。

図９は、型開き時に、可動金型が上昇しつつ、樹脂圧制御機構５０のプランジャー５２がシリンダー５１内で硬化した樹脂を押し出す工程（押出工程）を示す説明図である。上述したように、成形型３０内が保圧された状態で、樹脂が硬化された後、成形型３０が型開きされる（型開き工程）。型開きの際、可動金型３２が固定金型３１から離れるように上昇する。また、型開きの際、樹脂圧制御機構５０のプランジャー５２は、シリンダー５１内で硬化した樹脂を押圧してシリンダー５１内から押し出すために、図９に示される矢印８０の向きに前進（下降）する。すると、シリンダー５１内及び連通孔３２ｃ内で硬化した柱状の樹脂部Ｒ１が、成形品１０の裏面側に立設された状態で得られる。

図１０は、固定金型３１から成形品１０が脱型される工程（脱型工程）を示す説明図である。型開き後、固定金型３１の成形面３１ａ上に残された成形品１０が、成形面３１ａから取り外されると、裏面側に柱状の樹脂部Ｒ１が立設された成形品１０が得られる。樹脂部Ｒ１は、そのまま成形品１０の一部として利用されてもよいし、不要な場合は、適宜、成形品１０から除去される。このようにして、成形装置２０を利用して、成形品１０が製造される。

以上のように、本実施形態の成形装置２０では、樹脂圧制御機構５０の作用により、成形型３０のキャビティＣ内の樹脂圧の上昇が抑制され、キャビティＣ内の成形品１０（積層体Ｘ）のコア材１１等が潰れるのを防ぐことができる。

また、本実施形態の成形装置２０では、樹脂圧制御機構５０の作用により、成形型３０のキャビティＣ内が保圧されるため、成形品１０の表面に気泡が発生することが抑制される。

また、本実施形態の成形装置２０では、成形型３０にセットされる積層体Ｘの大きさ（体積）等に、ばらつきがあり、キャビティＣ内に注入される樹脂量が変化しても、余った樹脂を、樹脂圧制御機構５０の緩衝室５４で吸収することができる。

また、本実施形態の成形装置２０は、樹脂供給装置４０からの樹脂の注入圧力が低圧であるため、キャビティＣ内で補強繊維基材１２が位置ずれすることが防止される。また、本実施形態の成形装置２０は、樹脂を低圧で供給できるため、設備費低減、型費低減を実現することができる。

＜実施形態２＞
次いで、本発明の実施形態２を、図１１を参照しつつ説明する。本実施形態は、上記実施形態１と、樹脂圧制御機構５０Ａの構成のみが異なる成形装置を例示する。なお、実施形態１と同じ構成については、実施形態１の構成と同じ符号を付し、その詳細説明は省略する（実施形態２以降の各実施形態についても、同様）。図１１は、実施形態２の成形装置が備える樹脂圧制御機構５０Ａの断面構成を模式的に表した説明図である。本実施形態の樹脂圧制御機構５０Ａは、シリンダー５１の周壁部に、貫通孔状のオイル注入口１５０が設けられている。樹脂圧制御機構５０Ａでは、シリンダー５１の内周面５１ａと、プランジャー５２の先端部５２ａの後端面５２ａ２は、オイル室５５を形成し、そのオイル室５５の内側の空間に、外部より供給されるオイル（潤滑油）１５１が、オイル注入口１５０を介して供給される。オイル注入口１５０は、シリンダー５１内を進退移動するプランジャー５２の先端部５２ａの位置よりも、後方（上方）に配置されている。成形装置の成形型から成形品を脱型した後、次回の成形に備えるために、樹脂圧制御機構５０Ａのプランジャー５２をシリンダー５１内で、複数回、前進（下降）及び後退（上昇）を繰り返し行うことで、シリンダー５１の内周面５１ａにオイルが拡がり、シリンダー５１（緩衝室５４）内で硬化した樹脂が離型し易く、しかもプランジャー５２の先端部５２ａが摺動し易くなる。このように、潤滑油１５１によって離型性及び摺動性が確保される樹脂圧制御機構５０Ａを、成形装置に利用してもよい。

＜実施形態３＞
次いで、本発明の実施形態３を、図１２を参照しつつ説明する。本実施形態も、上記実施形態１と、樹脂圧制御機構５０Ｂの構成のみが異なる成形装置を例示する。図１２は、実施形態３の成形装置が備える樹脂圧制御機構５０Ｂの断面構成を模式的に表した説明図である。本実施形態の樹脂圧制御機構５０Ｂは、シリンダー５１の周壁部に、貫通孔状のガス排出孔２５０が設けられている。図１２に示されるように、プランジャー５２を最も後方（上方）に後退させた状態において、ガス排出孔２５０は、プランジャー５２の先端面５２ａ１よりも前方（下方）に配置されている。本実施形態の成形装置は、キャビティ内を負圧状態とする際に、樹脂圧制御機構５０Ｂのシリンダー５１に設けたガス排出孔２５０と、ガス排出孔２５０と接続する真空ライン２５１とを利用して、キャビティ内のガスＧを外部に排出する構成となっている。真空ライン２５１の下流側には、真空ポンプが接続されており、その真空ポンプの作用により、成形型（キャビティ）内及び樹脂圧制御機構５０Ｂのシリンダー５１内が負圧状態となる。このように、樹脂圧制御機構５０Ｂは、成形型のキャビティ内が負圧にされる場合に利用されてもよい。

＜実施形態４＞
次いで、本発明の実施形態４を、図１３を参照しつつ説明する。本実施形態は、樹脂圧制御機構５０Ｃが、成形型３０の固定金型３１側に取り付けられる構成である。図１３は、実施形態４の成形装置２０Ｃの断面構成を模式的に表した説明図である。図１３に示されるように、固定金型３１の外面側（底面側）には、樹脂圧制御機構５０Ｃの先端部分が嵌合される取付孔３２Ｃｂが設けられている。そして、その取付孔３２Ｃｂの中央部分には、成形型３０のキャビティＣとシリンダー５１の先端側の空間（緩衝室５４）とを連通する連通孔３２Ｃｃが設けられている。成形型３０内で、成形品１０Ｃが硬化され、成形型３０が型開きされた後、成形品１０Ｃを固定金型３１から脱型する際に、樹脂圧制御機構５０Ｃのプランジャー５２を前進（上昇）させて、シリンダー５１内及び連通孔３２Ｃｃ内で硬化した柱状の樹脂部Ｒ１１を押し上げる形で、成形品１０Ｃを固定金型３１から脱型してもよい。このように、樹脂圧制御機構５０Ｃを、成形品１０Ｃの脱型工程で利用してもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１では、成形型に２つの樹脂圧制御機構が設けられていたが、本発明はこれに限られず、例えば、成形型に対して１つの樹脂圧制御機構が設けられてもよいし、３つ以上の樹脂圧制御機構が設けられてもよい。

（２）上記実施形態１では、樹脂圧制御機構の圧力吸収部は、油圧式の圧力吸収機構が適用されていたが、本発明はこれに限られず、例えば、バネ、ゴム等の弾性体を利用した圧力吸収機構、エア式の圧力吸収機構等の公知の圧力吸収機構が適用されてもよい。

（３）上記実施形態１では、積層体のコア材には、独立気泡構造を有する発泡樹脂が利用されていたが、本発明はこれに限られず、例えば、軽量化が不要な場合等では、気泡を含まない中実の樹脂材料がコア材として利用されてもよいし、また、連続気泡構造を有する発泡樹脂がコア材として利用されてもよい。

（４）また、他の実施形態においては、コア材を、ロストコア法で利用される低融点ビスマス合金等から形成してもよい。そして、得られた成形品をオイルバス内に入れ、成形品からコア材を最終的に除去してもよい。このようにして、中空状の成形品を成形してもよい。

（５）他の実施形態においては、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を利用して、成形品を製造してもよい。

１０…繊維強化樹脂成形品（成形品）、１１…コア材、１２…補強繊維基材、１３…樹脂部、２０…成形装置、３０…成形型、３1…固定金型（分割金型）、３１ａ…成形面、３２…可動金型（分割金型）、３２ａ…成形面、３２ｂ…取付孔、３２ｃ…連通孔、４０…樹脂供給装置、５０…樹脂圧制御機構、５１…シリンダー、５１ａ…内周面、５２…プランジャー、５２ａ…先端部、５２ａ１…先端面、５３…機構部（圧力吸収部）、５４…緩衝室、Ｃ…キャビティ、Ｓ…空間、Ｒ…未硬化状態の樹脂、Ｘ…積層体

Claims (4)

1. 各々が成形面を含み、型締め時に前記成形面で囲まれた１つのキャビティが形成される一対の分割金型を有する成形型と、
   前記キャビティに未硬化状態の樹脂を供給する樹脂供給装置と、
   筒状のシリンダーと、前記シリンダー内を進退可能なプランジャーと、前記プランジャーの先端面と前記シリンダーの内周面とからなり、かつ内側に前記キャビティと連通する空間を有する緩衝室と、前記樹脂の一部が前記キャビティから溢れて前記緩衝室に充填されると、前記プランジャーを後退させつつ前記樹脂からの圧力を吸収する圧力吸収部とを有する樹脂圧制御機構と、備え、
   前記樹脂圧制御機構は、前記成形型の外側の周縁に立設されている成形装置。
2. 前記樹脂供給装置は、前記プランジャーが前記シリンダー内を所定の位置まで後退すると、前記キャビティに対する前記樹脂の供給を停止する請求項１に記載の成形装置。
3. 前記樹脂圧制御機構は、前記樹脂供給装置が前記樹脂の供給を停止した後、前記キャビティ内を保圧するために、前記緩衝室に充填された前記樹脂を押圧する請求項２に記載の成形装置。
4. コア材と、前記コア材の表裏面にそれぞれ重ねられる一対の補強繊維基材とを有する積層体に、未硬化状態の樹脂を含浸させた後、前記樹脂を硬化させたものからなる繊維強化樹脂成形品を、請求項１〜３の何れか一項に記載の成形装置で製造する繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
   型開き状態の前記成形型に前記積層体をセットするセット工程と、
   前記キャビティに前記積層体が収容されるように前記成形型を型締めする型締め工程と、
   前記積層体が収容された前記キャビティに、前記樹脂供給装置を利用して未硬化状態の樹脂を供給する樹脂供給工程と、
   前記樹脂の一部が前記キャビティから溢れて前記樹脂圧制御機構の前記緩衝室に充填されると、前記プランジャーを後退させつつ前記圧力吸収部が前記樹脂からの圧力を吸収する圧力吸収工程とを備える繊維強化樹脂成形品の製造方法。

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