JP7225474B2 - 繊維強化複合材成形装置および繊維強化複合材成形方法 - Google Patents

繊維強化複合材成形装置および繊維強化複合材成形方法 Download PDF

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Description

本開示は、繊維強化複合材成形装置および繊維強化複合材成形方法に関するものである。
従来、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維基材で樹脂を強化した繊維強化プラスチック等の繊維強化複合材が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、真空圧と大気圧の差圧を利用して、繊維基材に樹脂を含浸させるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）を適用した繊維強化複合材の成形方法が開示されている。特許文献１では、複合材を形成する成形型であるコア材は、樹脂の通り道となる大溝と大溝から分岐した多数の小溝を有している。大溝および小溝を介して樹脂が強化繊維基材の面方向に拡散され、拡散された樹脂が強化繊維基材の厚み方向に含浸される。
特開平１１－２５４５６６号公報
しかしながら、特許文献１に開示される成形方法では、大溝を覆うように繊維基材が配置されるため、大溝を覆う部分の繊維基材が大溝の形状に沿って変形し、所望の形状の複合材を成形することができない可能性がある。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、繊維基材を変形させることなく、樹脂材料を繊維基材の面方向に拡散させて繊維基材の全体に含浸させることが可能な繊維強化複合材成形装置および繊維強化複合材成形方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る繊維強化複合材成形装置は、第１方向に沿って延びる成形面に繊維基材が配置される成形型と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉部材と、前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧する吸引部と、前記吸引部により減圧される前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して樹脂材料を注入する樹脂注入部と、を備え、前記成形型は、前記第１方向に沿って延びるとともに前記樹脂注入部に接続される第１溝部と、前記第１方向の複数の位置に形成されるとともに前記第１方向に交差する第２方向に沿って延びる第２溝部と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部と前記第２溝部との間に配置される段差部と、を有する本体部と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部を覆うように前記段差部に接触した状態で配置され、前記成形面の一部を形成する蓋部と、を有し、前記本体部または前記蓋部のいずれか一方は、前記第１溝部と前記第２溝部とを連通させる連通溝を有する。
本開示の一態様に係る繊維強化複合材成形方法は、成形型により複合材を成形する繊維強化複合材成形方法であって、前記成形型は、第１方向に沿って延びる第１溝部と、前記第１方向の複数の位置に形成されるとともに前記第１方向に交差する第２方向に沿って延びる第２溝部と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部と前記第２溝部との間に配置される段差部と、を有する本体部と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部を覆うように前記段差部に接触した状態で配置され、成形面の一部を形成する蓋部と、を有し、前記本体部または前記蓋部のいずれか一方は、前記第１溝部と前記第２溝部とを連通させる連通溝を有し、前記成形面に繊維基材を配置する配置工程と、前記繊維基材を密閉部材により前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉工程と、前記密閉工程により形成された前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧するとともに前記第１溝部に樹脂材料を注入する注入工程と、を備える。
本開示によれば、繊維基材を変形させることなく、樹脂材料を繊維基材の面方向に拡散させて繊維基材の全体に含浸させることが可能な繊維強化複合材成形装置および繊維強化複合材成形方法を提供することができる。
本開示の第１実施形態に係る成形装置を示す横断面図であり、成形型に横溝が形成される位置の横断面図である。 本開示の第１実施形態に係る成形装置を示す横断面図であり、成形型に横溝が形成されない位置の横断面図である。 図１に示す成形装置のＡ－Ａ矢視断面図である。 図１に示す成形装置により製造される複合材の一例を示す斜視図である。 図１に示す成形型の斜視図である。 図１に示すＢ部分の部分拡大図である。 図２に示すＣ部分の部分拡大図である。 蓋部が連通溝を有する変形例を示す部分拡大図である。 本開示の第１実施形態に係る複合材成形方法を示すフローチャートである。 本開示の第２実施形態に係る成形装置を示す横断面図であり、成形型に横溝が形成される位置の横断面図である。 本開示の第２実施形態に係る成形装置を示す横断面図であり、成形型に横溝が形成されない位置の横断面図である。 図１０に示す成形型の斜視図である。 図１０に示すＦ部分の部分拡大図である。 図１１に示すＧ部分の部分拡大図である。 図１０に示すＦ部分の第１変形例を示す部分拡大図である。 図１０に示すＦ部分の第２変形例を示す部分拡大図である。 図１０に示すＦ部分の第３変形例を示す部分拡大図である。 図１０に示すＦ部分の第４変形例を示す部分拡大図である。
〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態に係る成形装置（繊維強化複合材成形装置）１００およびそれを用いた繊維強化複合材成形方法について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る成形装置１００を示す横断面図であり、成形型２０に横溝２１ｂが形成される位置の横断面図である。
図２は、本開示の第１実施形態に係る成形装置１００を示す横断面図であり、成形型２０に横溝２１ｂが形成されない位置の横断面図である。図３は、図１に示す成形装置１００のＡ－Ａ矢視断面図である。図４は、図１に示す成形装置１００により製造される複合材２００の一例を示す斜視図である。
本実施形態の成形装置１００は、上型にバギングフィルム３０を使用して下型である成形型２０に配置される繊維基材ＦＢ１を密閉空間ＣＳに封止し、密閉空間ＣＳを減圧することにより密閉空間ＣＳに樹脂材料ＲＭを充填して硬化させるインフュージョン成形を実行する装置である。インフュージョン成形は、真空圧と大気圧の差圧を利用して、繊維基材に樹脂を含浸させるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）やResin Infusionの一手法である。
本実施形態の成形装置１００は、一例として、図４に示す複合材（繊維強化複合材）２００を成形する。図４に示す複合材２００は、航空機の胴体を補強する補強材として用いられるストリンガである。複合材２００は、長手方向（第１方向）ＬＤに沿って延びる長尺状であり、幅方向ＷＤの中央部が突出する部材である。幅方向（第２方向）ＷＤは、複合材２００が設置される面において、長手方向ＬＤに直交する方向である。
図４に示すように、複合材２００は、幅方向ＷＤの両端側に配置されるとともに平坦状に形成される一対の平坦部２１０と、一対の平坦部２１０に接続されるとともに幅方向ＷＤの中央部で上方に突出する突出部２２０とを備える。平坦部２１０と突出部２２０とは、樹脂材料ＲＭにより一体に成形されている。複合材２００は、図１および図２に示す繊維基材ＦＢ１に樹脂材料ＲＭを含浸させたものである。
繊維基材ＦＢ１は、例えば、炭素繊維，ガラス繊維等の強化繊維材料により形成されるシートを複数層に渡って積層した部材である。また、繊維基材ＦＢ１は、樹脂材料ＲＭが予め含浸されたプリプレグや部分的に含浸したプリプレグでも良く、プリプレグと強化繊維材料の組み合わせでも良い。樹脂材料ＲＭは、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等の熱硬化性樹脂材料である。
以下の説明において、樹脂材料ＲＭは、熱硬化性樹脂材料とするが、例えば、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等である。
図４に示す複合材２００は、平坦部２１０と突出部２２０により画定されるとともに長手方向ＬＤに沿って延びる凹部ＣＰを有する。本実施形態の成形装置１００は、凹部ＣＰを有する複合材２００を成形するために、凹部ＣＰに挿入される中子であるコア部１０を用いる。コア部１０を凹部ＣＰに挿入した状態で複合材２００を成形することにより、凹部ＣＰの形状を複合材２００の成形中に一定の形状に維持することができる。
図１から図３に示すように、本実施形態の成形装置１００は、コア部１０と、成形型２０と、バギングフィルム（密閉部材）３０と、吸引ライン（吸引部）４０と、樹脂注入ライン（樹脂注入部）５０と、離型性樹脂通過シート６０と、吸引メディア７０と、を備える。
コア部１０は、成形型２０に配置された繊維基材ＦＢ１と隙間を設けずに接触した状態で配置される部材である。コア部１０は、凹部ＣＰに対応する形状を有するとともに長手方向ＬＤに沿って長尺状に形成される部材である。コア部１０は、密閉空間ＣＳが真空状態となった場合でも一定の形状を保持することができる硬度を有する部材である。コア部１０は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリルイミド、バルサ材、カーボン発泡体などの発泡材料により形成されている。また、コア部１０は、例えば、ブラダー等のゴム製の中空部材で成形中は大気圧で内圧がかけられ、成形後に真空吸引して縮ませて引き抜ける材料により形成してもよい。
成形型２０は、コア部１０を凹部ＣＰに収容した繊維基材ＦＢ１が配置され、繊維基材ＦＢ１を所望の形状に成形するための型である。図１から図３に示す成形型２０は、繊維基材ＦＢ１が配置されるとともに幅方向ＷＤに沿って延びる一対の平坦状の成形面２０ａと、繊維基材ＦＢ１配置されるとともに成形面２０ａから下方に凹んだ形状を有する成形面２０ｂとが形成された雌型である。成形面２０ａおよび成形面２０ｂは、それぞれ長手方向ＬＤに沿って延びるとともに繊維基材ＦＢ１が配置される面である。
次に、繊維基材ＦＢ１の面方向の全体に樹脂材料ＲＭを拡散させる成形型２０の構造について図面を参照して説明する。図５は、図１に示す成形型２０の斜視図である。図６は、図１に示すＢ部分の部分拡大図である。図７は、図２に示すＣ部分の部分拡大図である。図１に示す横断面図は、横溝２１ｂが形成される位置を通過する図５のＤ－Ｄ矢視断面図となっている。図２に示す横断面図は、横溝２１ｂが形成されない位置を通過する図５のＥ－Ｅ矢視断面図となっている。
図５に示すように、成形型２０は、本体部２１と、蓋部２２と、一対の壁部２３とを有する。図６に示すように、本体部２１は、主溝（第１溝部）２１ａと、横溝（第２溝部）２１ｂと、段差部２１ｃと、連通溝２１ｄとを有する。主溝２１ａおよび横溝２１ｂは、繊維基材ＦＢ１の面方向の全体に樹脂材料ＲＭを拡散させるために設けられている。
図５に示すように、主溝２１ａは、長手方向ＬＤに沿って成形型２０の一端（図５の下方）から他端（図５の上方）の近傍まで延びている。図１から図３に示すように、主溝２１ａは、樹脂注入ライン５０に接続されている。樹脂注入ライン５０から主溝２１ａに樹脂材料ＲＭが供給される。図６に示すように、主溝２１ａは、底部に近づくにしたがって溝幅ＷＧが漸次狭くなる形状を有する。
主溝２１ａは、図５に示す成形型２０の一端（図５の下方）から他端（図５の上方）に向けて樹脂材料ＲＭを流通させる。図５において、主溝２１ａの幅方向ＷＤの長さは長手方向ＬＤの各位置で同一であり、主溝２１ａにより形成される樹脂材料ＲＭの流路の断面積は長手方向ＬＤの各位置で同一であるものとするが他の態様であってもよい。
例えば、主溝２１ａは、主溝２１ａにより形成される樹脂材料ＲＭの流路の断面積が、樹脂注入ライン５０に近接した成形型２０の長手方向ＬＤの一端（図５の下方；図３の左方）から長手方向ＬＤの他端（図５の上方；図３の右方）に向けて漸次減少するように形成されていてもよい。主溝２１ａの断面積が樹脂材料ＲＭの流通方向の上流から下流に向けて漸次減少するため、主溝２１ａに残存して繊維基材ＦＢ１に含浸されない樹脂材料ＲＭの量を少なくすることができる。
図５に示すように、横溝２１ｂは、長手方向ＬＤに複数の位置に形成されるとともに長手方向ＬＤに直交する幅方向ＷＤに沿って延びている。横溝２１ｂは、長手方向ＬＤの同位置において、主溝２１ａの端部から幅方向ＷＤの両側に向けて延びている。横溝２１ｂは、成形面２０ａと成形面２０ｂの双方において連続的に延びている。主溝２１ａから横溝２１ｂに導かれた樹脂材料ＲＭは、成形面２０ｂから成形面２０ａに向けて流通する。
なお、本実施形態において、横溝２１ｂは、主溝２１ａと直交する方向に延びるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、横溝２１ｂは、主溝２１ａと平行な方向を除く他の方向に延びるものであってもよい。すなわち、横溝２１ｂは、主溝２１ａと交差する方向（直交する方向を含む）に延びるものとしてもよい。
主溝２１ａにより形成される樹脂材料ＲＭの流路（第１流路）の流路断面積は、１つの横溝２１ｂにより形成される流路（第２流路）の流路断面積よりも大きくなっている。これは、樹脂材料ＲＭが主溝２１ａを流通する際の圧力損失よりも、樹脂材料ＲＭが横溝２１ｂを流通する際の圧力損失を大きくし、長手方向ＬＤの複数の位置に配置される複数の横溝２１ｂのそれぞれに略均等な量の樹脂材料ＲＭを導くためである。
図５に示すように、段差部２１ｃは、長手方向ＬＤに沿って延びるとともに主溝２１ａと横溝２１ｂとの間に配置される。段差部２１ｃは、蓋部２２が配置された状態で蓋部２２の上面が、蓋部２２に隣接して配置される本体部２１の成形面２０ｂと一致するように凹んだ形状となっている。図６に示すように、段差部２１ｃの高さＨは、蓋部２２の厚さＴと一致している。
連通溝２１ｄは、主溝２１ａと横溝２１ｂとを連通させる溝である。連通溝２１ｄは、主溝２１ａの幅方向ＷＤの端部から横溝２１ｂへ向けて延びるように形成されている。連通溝２１ｄは、段差部２１ｃに蓋部２２が取り付けられて蓋部２２の下面および側面が段差部２１ｃに接触する状態において、主溝２１ａと横溝２１ｂとを連通させる。
図５に示すように、蓋部２２は、長手方向ＬＤに沿って延びるとともに主溝２１ａを覆うように段差部２１ｃに接触した状態で配置される長尺状の板材である。図６および図７に示すように、蓋部２２は、段差部２１ｃに配置された状態で、その上面が蓋部２２に隣接して配置される本体部２１の成形面２０ｂと面一となる。そして、蓋部２２の上面は、繊維基材ＦＢ１を成形する成形型２０の成形面２０ｂの一部を形成する。
蓋部２２は、密閉空間ＣＳが減圧されて繊維基材ＦＢ１により主溝２１ａに向けて押し付けられても変形しない剛性を有するように形成される。蓋部２２は、例えば、耐熱性があり強度が高いポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂材料により形成される。また、蓋部２２は、主溝２１ａの内部で硬化した樹脂材料ＲＭから容易に分離させることができるように離型処理が施されるのが望ましい。
図６に示すように、横溝２１ｂが形成される長手方向ＬＤの位置においては、主溝２１ａと横溝２１ｂとが、連通溝２１ｄにより連通した状態となる。そのため、主溝２１ａを流通する樹脂材料ＲＭは、連通溝２１ｄを介して横溝２１ｂに流入し、繊維基材ＦＢ１の幅方向ＷＤの端部に向けて導かれる。
一方、図７に示すように、横溝２１ｂが形成されない長手方向ＬＤの位置においては、主溝２１ａの幅方向ＷＤの両端部が、段差部２１ｃと蓋部２２との接触により閉塞された状態となる。そのため、横溝２１ｂが形成されない長手方向ＬＤの位置において、樹脂材料ＲＭは、その全量が長手方向ＬＤに沿って流通する。
図６に示す例では、本体部２１が主溝２１ａと横溝２１ｂとを連通させる連通溝２１ｄを有するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図８に示すように、蓋部２２が主溝２１ａと横溝２１ｂとを連通させる連通溝２２ａを有するものとしてもよい。図８に示す連通溝２２ａは、主溝２１ａの幅方向ＷＤの端部から横溝２１ｂへ向けて延びるように蓋部２２の下面に形成されている。
図３に示すように、一対の壁部２３は、本体部２１の長手方向ＬＤの両端を閉塞するように本体部２１に取り付けられる部材である。一対の壁部２３で本体部２１の長手方向ＬＤの両端を閉塞し、バギングフィルム３０により成形型２０の上方を覆うことにより、繊維基材ＦＢ１が配置される空間を密閉空間ＣＳとすることができる。
図８に示す連通溝２２ａは、蓋部２２を段差部２１ｃに配置した場合に横溝２１ｂと対応するように長手方向ＬＤの複数の位置に形成されている。連通溝２２ａは、段差部２１ｃに蓋部２２が取り付けられて蓋部２２の下面および側面が段差部２１ｃに接触する状態において、主溝２１ａと横溝２１ｂとを連通させる。
バギングフィルム３０は、繊維基材ＦＢ１を成形型２０に封止して密閉空間ＣＳを形成する部材である。バギングフィルム３０は、例えば、ナイロンを主成分とする樹脂材料により形成される。バギングフィルム３０は、成形型２０の成形面２０ａおよび成形面２０ｂの全周を覆うように成形型２０に対してシーラントテープＳＴにより接合される。
吸引ライン４０は、一端が真空ポンプ等の吸引源３２０に接続され、他端が密閉空間ＣＳに接続される管体である。吸引ライン４０は、吸引源３２０と密閉空間ＣＳとを接続することにより、密閉空間ＣＳに存在する空気を密閉空間ＣＳから排出し、密閉空間ＣＳの圧力を大気圧より低い圧力（例えば、真空圧）に減圧することができる。
樹脂注入ライン５０は、吸引ライン４０により減圧される密閉空間ＣＳに封止された繊維基材ＦＢ１に対して樹脂材料ＲＭを注入する管体である。樹脂注入ライン５０は、一端が樹脂材料ＲＭを供給する供給源３３０に接続され、他端が密閉空間ＣＳに接続される。樹脂注入ライン５０は、供給源３３０と密閉空間ＣＳとを接続することにより、吸引ライン４０により減圧された密閉空間ＣＳに対して、供給源３３０から樹脂材料ＲＭを供給することができる。
離型性樹脂通過シート６０は、樹脂注入ライン５０から密閉空間ＣＳへ供給される樹脂材料ＲＭを、繊維基材ＦＢ１の全体へ拡散しながら供給するためのシート状の媒体である。離型性樹脂通過シート６０は、例えば、網状の内部構造を有し、樹脂材料ＲＭが内部を通過することが可能な構造となっている。そのため、吸引ライン４０により減圧された密閉空間ＣＳに供給された樹脂材料ＲＭは、離型性樹脂通過シート６０の内部を通過して繊維基材ＦＢ１の表面の全体へ拡散し、繊維基材ＦＢ１に含浸する。
離型性樹脂通過シート６０は、例えば、ナイロンやポリエステルにより形成されており、繊維基材ＦＢ１に対する離型性を有するシートである。成形型２０の本体部２１の横溝２１ｂに注入された樹脂材料ＲＭは、繊維基材ＦＢ１の成形処理が完了した後に複合材２００の表面に離型性樹脂通過シート６０とともに付着する。
離型性樹脂通過シート６０は、繊維基材ＦＢ１の表面に張り付けるものとするが、他の態様であってもよい。例えば、タッキファイヤ等のスプレー糊や両面テープ等を用いて成形型２０の表面に張り付けるようにしてもよい。この場合、成形型２０の本体部２１の横溝２１ｂに注入された樹脂材料ＲＭは、複合材２００を成形型２０から取り外した後に、離型性樹脂通過シート６０とともに成形型２０の表面に付着した状態となる。
離型性樹脂通過シート６０が離型性を有するため、離型性樹脂通過シート６０を繊維基材ＦＢ１から容易に除去することができる。そして、離型性樹脂通過シート６０を除去することにより、横溝２１ｂに注入された樹脂材料ＲＭが硬化して複合材２００に付着しても、離型性樹脂通過シート６０とともに複合材２００から容易に除去することができる。
吸引メディア７０は、繊維基材ＦＢ１を通過した余剰の樹脂材料ＲＭを拡散しながら吸引ライン４０へ導くためのシート状の媒体である。吸引メディア７０は、例えば、網状の内部構造を有し、樹脂材料ＲＭが内部を通過することが可能な構造となっている。そのため、繊維基材ＦＢ１を通過した余剰の樹脂材料ＲＭは、繊維基材ＦＢ１の表面から吸引メディア７０へ導かれ、吸引メディア７０の内部を通過して吸引ライン４０へ導かれる。吸引メディア７０は、例えば、樹脂や金属により形成されるメッシュ状の媒体とすることができる。また、吸引メディア７０として、液体を透過させずに気体のみを透過させる透過性シート等を用いても良い。
次に、本実施形態に係る複合材成形方法について図面を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る複合材成形方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１（取付工程）において、繊維基材ＦＢ１の成形面２０ａおよび成形面２０ｂと対向する面に、離型性を有する離型性樹脂通過シート６０を取り付ける。離型性樹脂通過シート６０は、例えば、粉体状の熱可塑性樹脂を溶融させることにより、繊維基材ＦＢ１に取り付けられる。なお、前述したように、離型性樹脂通過シート６０を繊維基材ＦＢ１の表面に張り付けるのに替えて、成形型２０の表面に張り付けるようにしてもよい。
ステップＳ１０２（配置工程）において、コア部１０を凹部ＣＰに収容した繊維基材ＦＢ１を成形型２０に配置する。具体的には、成形型２０の成形面２０ａおよび成形面２０ｂに、離型性を有する離型性樹脂通過シート６０が予め表面に取り付けられた繊維基材ＦＢ１を配置する。また、繊維基材ＦＢ１の上にコア部１０を配置し、繊維基材ＦＢ１の上に吸引メディア７０を配置する。
ステップＳ１０３（密閉工程）において、繊維基材ＦＢ１を成形型２０に封止して密閉空間ＣＳを形成する。具体的には、成形型２０の全周を覆うように成形型２０に対してシーラントテープＳＴによりバギングフィルム３０を接合し、密閉空間ＣＳを形成する。ステップＳ１０２の密閉工程が完了すると、図１に示す状態となる。
ステップＳ１０３（密閉工程）において、密閉空間ＣＳが形成されると、樹脂材料ＲＭの供給源３３０に接続される樹脂注入ライン５０と密閉空間ＣＳとが連通した状態となる。また、密閉空間ＣＳが形成されると、吸引源３２０に接続される吸引ライン４０と密閉空間ＣＳとが連通した状態となる。
ステップＳ１０４（注入工程）において、ステップＳ１０２（密閉工程）により形成された密閉空間ＣＳの空気を吸引して密閉空間ＣＳを減圧するとともに密閉空間ＣＳに封止された繊維基材ＦＢ１に対して樹脂材料ＲＭを注入する。具体的には、吸引源３２０を作動させ、吸引ライン４０を介して密閉空間ＣＳに存在する空気を密閉空間ＣＳから排出し、密閉空間ＣＳの圧力を大気圧より低い真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧する。
その後、供給源３３０を樹脂注入ライン５０へ樹脂材料ＲＭを供給可能な状態とし、樹脂注入ライン５０と減圧された密閉空間ＣＳとの圧力差により、樹脂材料ＲＭを密閉空間ＣＳの主溝２１ａへ注入する。樹脂材料ＲＭは、主溝２１ａに供給されて長手方向ＬＤに沿って移動する。また、樹脂材料ＲＭは、主溝２１ａの長手方向ＬＤに複数の位置において、連通溝２１ｄを介して横溝２１ｂに導かれる。
横溝２１ｂにより成形型２０の成形面２０ａおよび成形面２０ｂの全体に導かれた樹脂材料ＲＭは、離型性樹脂通過シート６０の内部を通過して繊維基材ＦＢ１の表面の全体へ拡散し、繊維基材ＦＢ１に注入される。これにより、繊維基材ＦＢ１に樹脂材料ＲＭが含浸した状態となる。繊維基材ＦＢ１へ含浸した樹脂材料ＲＭの一部は、吸引メディア７０の内部を通過して吸引ライン４０へ導かれ、余剰の樹脂材料ＲＭとして吸引ライン４０へ排出される。
なお、吸引メディア７０として、液体を透過させずに気体のみを透過させる透過性シート等を用いる場合には、余剰の樹脂材料ＲＭは吸引ライン４０へ排出されず、密閉空間ＣＳに残存する。そのため、樹脂材料ＲＭが繊維基材ＦＢ１に含浸せずに排出されることを防止することができる。
ステップＳ１０４（注入工程）においては、密閉空間ＣＳが真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧されるため、繊維基材ＦＢ１とそれに含浸した樹脂材料ＲＭが大気圧により加圧される。
ステップＳ１０５（硬化工程）において、ステップＳ１０４（注入工程）により繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２に対して注入された熱硬化性の樹脂材料ＲＭを、加熱部（図示略）により熱硬化温度以上に加熱し、樹脂材料ＲＭを硬化させる。
なお、熱可塑性の樹脂材料ＲＭを用いる場合、ステップＳ１０５（硬化工程）においては、加熱部による加熱を行わない。ステップＳ１０５においては、樹脂材料ＲＭが軟化温度よりも十分に低くなるように樹脂材料ＲＭを冷却する。
ステップＳ１０６（取り外し工程）において、ステップＳ１０４（硬化工程）において硬化した樹脂材料ＲＭと繊維基材ＦＢ１とを含む複合材２００を成形型２０から取り外す。具体的には、バギングフィルム３０と成形型２０とを接合するシーラントテープＳＴを除去し、成形型２０からバギングフィルム３０を取り外す。
バギングフィルム３０が取り外された成形型２０から吸引メディア７０を取り外す。その後に、凹部ＣＰにコア部１０が挿入された状態の複合材２００を成形型２０から取り外す。さらに、複合材２００の凹部ＣＰからコア部１０を取り外す。以上の工程により、成形型２０により成形された複合材２００の製造工程が終了する。
以上説明した本実施形態の成形装置１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の成形装置１００によれば、繊維基材ＦＢ１を成形型２０の成形面２０ａおよび成形面２０ｂに配置し、バギングフィルム３０により繊維基材ＦＢ１を成形型２０に封止して密閉空間ＣＳを形成し、密閉空間ＣＳの空気を吸引して密閉空間ＣＳを減圧することにより、成形型２０の主溝２１ａに樹脂材料ＲＭが注入される。
主溝２１ａが蓋部２２により覆われており、蓋部２２が成形面２０ｂの一部を形成している。そのため、成形面２０ｂに配置される繊維基材ＦＢ１は、主溝２１ａの形状に沿って変形することはなく、蓋部２２により形成される成形面２０ｂにより形状が維持される。
また、本実施形態の成形装置１００によれば、成形型２０は、主溝２１ａが延びる長手方向ＬＤと交差する幅方向ＷＤに延びる横溝２１ｂと、主溝２１ａと横溝２１ｂとの間に配置される段差部２１ｃとを有する。主溝２１ａを覆うように配置される蓋部２２は、段差部２１ｃに接触した状態で配置される。そのため、蓋部２２と段差部２１ｃとが接触する領域においては、主溝２１ａから横溝２１ｂへ向けて流入する樹脂材料ＲＭの流入量は著しく少ない。
一方、本体部２１は、主溝２１ａと横溝２１ｂとを連通させる連通溝２１ｄを有する。そのため、主溝２１ａを流通する樹脂材料ＲＭは、主溝２１ａが延びる長手方向ＬＤの複数の位置において、連通溝２１ｄを介して横溝２１ｂへ流入する。横溝２１ｂへ流入した樹脂材料ＲＭは、長手方向ＬＤと交差する幅方向ＷＤに導かれ繊維基材ＦＢ１の面方向に拡散する。
面方向に拡散した樹脂材料ＲＭは、繊維基材ＦＢ１の厚さ方向に導かれ、繊維基材ＦＢ１の全体に含浸する。このように、本実施形態の成形装置１００によれば、繊維基材ＦＢ１を変形させることなく、樹脂材料ＲＭを繊維基材ＦＢ１の面方向に拡散させて繊維基材ＦＢ１の全体に含浸させることができる。
また、本実施形態の成形装置１００においては、主溝２１ａにより形成される第１流路の流路断面積が、１つの横溝２１ｂにより形成される第２流路の流路断面積よりも大きくなっている。そのため、樹脂材料ＲＭが主溝２１ａを流通する際の圧力損失よりも、樹脂材料ＲＭが横溝２１ｂを流通する際の圧力損失が大きくなる。これにより、長手方向ＬＤの複数の位置に配置される複数の横溝２１ｂのそれぞれに略均等な量の樹脂材料を導き、繊維基材ＦＢ１の面内において、長手方向ＬＤおよび幅方向ＷＤの双方に樹脂材料ＲＭを拡散させることができる。
〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る成形装置１００Ａについて、図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る成形装置１００Ａを示す横断面図であり、成形型２０Ａに横溝２１ｂ，２１ｅが形成される位置の横断面図である。図１１は、本実施形態に係る成形装置１００Ａを示す横断面図であり、成形型２０Ａに横溝２１ｂ，２１ｅが形成されない位置の横断面図である。図１２は、図１０に示す成形型２０Ａの斜視図である。
図１３は、図１０に示す図１０に示すＦ部分の部分拡大図である。図１４は、図１１に示すＧ部分の部分拡大図である。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
第１実施形態の成形装置１００の成形型２０は、単一の繊維基材ＦＢ１に樹脂材料ＲＭを含浸させて複合材２００を成形するものであった。それに対して、本実施形態の成形装置１００Ａの成形型２０Ａは、複合材２００を繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２を組み合わせて複合材２００を成形するものである。
図１０に示すように、本実施形態の成形型２０Ａは、成形面２０ａと、成形面２０ｂと、成形面２０ｃと、壁部２０ｄとを有する。成形面２０ａおよび成形面２０ｂは、長手方向ＬＤに直交する幅方向ＷＤに沿って第１幅Ｗ１を有する繊維基材ＦＢ１が配置される成形面である。
成形面２０ｃは、幅方向ＷＤに沿って第１幅Ｗ１よりも広い第２幅Ｗ２を有する平坦状の繊維基材ＦＢ２が配置される成形面である。図１０および図１２に示すように、成形面２０ｃには、幅方向ＷＤに沿って延びる横溝（第３溝部）２１ｅが形成されている。横溝２１ｅは、長手方向ＬＤにおいて、横溝２１ｂと同一の位置に形成されている。
壁部２０ｄは、長手方向ＬＤに沿って延びるとともに成形面２０ａと成形面２０ｃとを接続する段差が設けられた部分である。壁部２０ｄは、長手方向ＬＤの全領域において平坦状に形成されている。すなわち、壁部２０ｄには、横溝２１ｂから横溝２１ｅへ樹脂材料ＲＭを流入させるための溝が設けられていない。
図１０および図１１に示すように、本実施形態の成形装置１００Ａは、離型性樹脂通過シート８０を備える。離型性樹脂通過シート８０は、樹脂注入ライン５０から密閉空間ＣＳへ供給される樹脂材料ＲＭを、繊維基材ＦＢ２の全体へ拡散しながら供給するためのシート状の媒体である。離型性樹脂通過シート８０は、例えば、網状の内部構造を有し、樹脂材料ＲＭが内部を通過することが可能な構造となっている。そのため、吸引ライン４０により減圧された密閉空間ＣＳに供給された樹脂材料ＲＭは、離型性樹脂通過シート６０の内部を通過して繊維基材ＦＢ２の表面の全体へ拡散し、繊維基材ＦＢ２に含浸する。
離型性樹脂通過シート８０は、例えば、ナイロンやポリエステルにより形成されており、繊維基材ＦＢ２に対する離型性を有するシートである。成形型２０Ａの本体部２１の横溝２１ｅに注入された樹脂材料ＲＭは、繊維基材ＦＢ２の成形処理が完了した後に複合材２００の表面に離型性樹脂通過シート８０とともに付着する。
離型性樹脂通過シート８０が離型性を有するため、離型性樹脂通過シート８０を繊維基材ＦＢ２から容易に除去することができる。そして、離型性樹脂通過シート８０を除去することにより、横溝２１ｅに注入された樹脂材料ＲＭが硬化して複合材２００に付着しても、離型性樹脂通過シート８０とともに複合材２００から容易に除去することができる。
図１０および図１１に示すように、本実施形態においては、複合材成形方法のステップＳ１０１（取付工程）において、離型性樹脂通過シート６０を壁部２０ｄと対向する領域を避けて繊維基材ＦＢ１に取り付けるとともに離型性樹脂通過シート８０を壁部２０ｄに侵入しないように繊維基材ＦＢ２に取り付ける。
図１０に示すように、本実施形態においては、複合材成形方法のステップＳ１０２（配置工程）において、離型性樹脂通過シート６０を挟んだ状態で成形面２０ｂに繊維基材ＦＢ１を配置するとともに離型性樹脂通過シート８０を挟んだ状態で成形面２０ｃに繊維基材ＦＢ２を配置する。
ここで、離型性樹脂通過シート６０を壁部２０ｄと対向する領域を避けて繊維基材ＦＢ１に配置し、離型性樹脂通過シート８０を壁部２０ｄと対向する領域を避けて繊維基材ＦＢ２に配置しているのは、以下の理由による。
横溝２１ｂに注入されて成形後の製品（複合材２００）に付着した樹脂材料ＲＭを製品から容易に取り外せるようにするために、ステップＳ１０１（取付工程）において、離型性を有する離型性樹脂通過シート６０が繊維基材ＦＢ１に取り付けられる。同様に、離型性を有する離型性樹脂通過シート８０が繊維基材ＦＢ２に取り付けられる。
離型性を有する離型性樹脂通過シート６０，８０は、製品に付着した樹脂材料ＲＭを製品から容易に取り外せる利点があるが、繊維基材ＦＢ１と繊維基材ＦＢ２との間に侵入すると、成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、本実施形態では、繊維基材ＦＢ１と繊維基材ＦＢ２との間に離型性を有する離型性樹脂通過シート６０，８０が侵入しないようにしている。
なお、離型性樹脂通過シート６０，８０が壁部２０ｄに配置されないため、壁部２０ｄに溝を形成してしまうと、溝に存在する樹脂材料ＲＭが硬化して製品に付着し、容易に除去することができなくなってしまう。そこで、本実施形態では、壁部２０ｄを長手方向ＬＤの全領域で平坦状とし、製品に不良が発生することを防止している。
以上で説明した本実施形態においては、壁部２０ｄを長手方向ＬＤの全領域において平坦状に形成するものとしたが、他の態様としてもよい。例えば、壁部２０ｄに、横溝２１ｂと横溝２１ｅとを連結する連結溝２１ｆを設ける変形例としてもよい。図１５は、図１０に示すＦ部分の第１変形例を示す図である。図１６は、図１０に示すＦ部分の第２変形例を示す図である。図１７は、図１０に示すＦ部分の第３変形例を示す図である。図１８は、図１０に示すＦ部分の第４変形例を示す図である。
図１５は、図１０に示すＦ部分の第１変形例を示す部分拡大図である。図１５に示すように、壁部２０ｄは、横溝２１ｂと横溝２１ｅとを連結する連結溝２１ｆを有する。また、壁部２０ｄには、離型性樹脂通過シート６０が、壁部２０ｄと対向する領域を覆うように繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２に取り付けられている。
図１５に示すように、第１変形例では、複合材成形方法のステップＳ１０１（取付工程）において、離型性樹脂通過シート６０を壁部２０ｄと対向する領域を覆うように繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２に取り付ける。また、離型性樹脂通過シート８０を繊維基材ＦＢ２に取り付ける。
また、図１５に示すように、第１変形例では、複合材成形方法のステップＳ１０２（配置工程）において、離型性樹脂通過シート６０を挟んだ状態で成形面２０ｂに繊維基材ＦＢ１を配置するとともに離型性樹脂通過シート８０を挟んだ状態で成形面２０ｃに繊維基材ＦＢ２を配置する。
ここで、離型性樹脂通過シート６０を壁部２０ｄと対向する領域を覆うように繊維基材ＦＢ１に配置しているのは、壁部２０ｄに形成された連結溝２１ｆに存在する樹脂材料ＲＭが硬化して製品に付着した場合に、それを容易に除去するためである。
図１６は、図１０に示すＦ部分の第２変形例を示す部分拡大図である。図１６に示すように、壁部２０ｄは、横溝２１ｂと横溝２１ｅとを連結する連結溝２１ｆを有する。また、離型性樹脂通過シート６０が、壁部２０ｄと対向する領域を避けて繊維基材ＦＢ１に取り付けられている。また、離型性樹脂通過シート８０が、壁部２０ｄと対向する領域を避けて繊維基材ＦＢ１に取り付けられている。
図１６に示すように、第２変形例では、複合材成形方法のステップＳ１０１（取付工程）において、離型性樹脂通過シート６０を壁部２０ｄと対向する領域を避けて繊維基材ＦＢ１に取り付ける。また、離型性樹脂通過シート８０を繊維基材ＦＢ２に取り付ける。さらに、粘着性を有するテープ９０を、壁部２０ｄと対向する領域を粘着面で覆うように繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２に貼り付ける。
また、図１６に示すように、第２変形例では、複合材成形方法のステップＳ１０２（配置工程）において、離型性樹脂通過シート６０を挟んだ状態で成形面２０ｂに繊維基材ＦＢ１を配置するとともに離型性樹脂通過シート８０を挟んだ状態で成形面２０ｃに繊維基材ＦＢ２を配置する。
ここで、粘着性を有するテープ９０を、壁部２０ｄと対向する領域を粘着面で覆うように繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２に貼り付けているのは、繊維基材ＦＢ１および繊維基材ＦＢ２を接触した状態で成形する際に、離型性樹脂通過シート６０および離型性樹脂通過シート８０が繊維基材ＦＢ１と繊維基材ＦＢ２との間の隙間に侵入して製品に不良が発生しないようにするためである。
また、図１７は、図１０に示すＦ部分の第３変形例を示す部分拡大図である。図１７に示すように、壁部２０ｄは、横溝２１ｂと横溝２１ｅとを連結する連結溝２１ｆを有する。また、壁部２０ｄと接触するように長手方向ＬＤに沿って延びるブロック９５が配置されている。離型性樹脂通過シート６０の端部は繊維基材ＦＢ１とブロック９５との間に配置され、離型性樹脂通過シート８０の端部は繊維基材ＦＢ２とブロック９５との間に配置される。
図１７に示す第３変形例において、壁部２０ｄと接触するように長手方向ＬＤに沿って延びるブロック９５を配置しているのは、繊維基材ＦＢ１の幅方向ＷＤの端部の領域に、連結溝２１ｆに存在する樹脂材料ＲＭが硬化して付着するのを防止するためである。ブロック９５としては、アルミニウムや鉄等の金属材料、シリコーン樹脂やフッ素樹脂などのブロック状の樹脂材料、樹脂製のスポンジ等を用いることができる。
また、図１８は、図１０に示すＦ部分の第４変形例を示す部分拡大図である。図１８に示すように、壁部２０ｄは、横溝２１ｂと横溝２１ｅとを連結する連結溝２１ｆを有する。また、壁部２０ｄと接触するように長手方向ＬＤに沿って延びるブロック９６が配置されている。離型性樹脂通過シート６０は、繊維基材ＦＢ１の幅方向ＷＤの端部を覆うように、繊維基材ＦＢ２と成形面２０ｃとの間の領域まで連続して配置されている。
図１８に示す第４変形例において、壁部２０ｄと接触するように長手方向ＬＤに沿って延びるブロック９６を配置しているのは、繊維基材ＦＢ１の幅方向ＷＤの端部の領域に、連結溝２１ｆに存在する樹脂材料ＲＭが硬化して付着するのを防止するためである。ブロック９６としては、アルミニウムや鉄等の金属材料、シリコーン樹脂やフッ素樹脂などのブロック状の樹脂材料、樹脂製のスポンジ等を用いることができる。
図１７に示す第３変形例のブロック９５は、成形面２０ｂに対して繊維基材ＦＢ１の端面が略直交するように配置されるのに合わせて、断面視が略正方形となっている。一方、図１８に示す第４変形例のブロック９６は、繊維基材ＦＢ１の幅方向ＷＤの端部に向けて成形面２０ｂに対する高さが一定の勾配で漸次高くなるように傾斜した形状に形成されている。
第４変形例においては、繊維基材ＦＢ１の幅方向ＷＤの端部は、ブロック９６と対応するように繊維基材ＦＢ２に向けて高さが低くなるように一定の勾配で傾斜した形状となっている。ブロック９６を傾斜した形状とすることで、ブロック９６の傾斜面に沿って配置される離型性樹脂通過シート６０の折り曲げ部分の曲げ方が緩やかになる。
これにより、離型性樹脂通過シート６０をブロック９６の傾斜面に容易に配置することができる。また、離型性樹脂通過シート６０をブロック９６の傾斜面に配置する際に、離型性樹脂通過シート６０に皺が発生することや、離型性樹脂通過シート６０が繊維基材ＦＢ１と繊維基材ＦＢ２との間に潜り込む不具合を抑制することができる。
〔他の実施形態〕
以上の説明においては、成形型２０の下方に樹脂注入ライン５０を設け、成形型２０の上方に吸引ライン４０を設けるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、成形型２０の上方に樹脂注入ライン５０を設け、成形型２０の下方に吸引ライン４０を設けてもよい。
以上の説明においては、密閉空間ＣＳを減圧することにより樹脂注入ライン５０から密閉空間ＣＳに樹脂材料ＲＭを注入するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、供給源３３０が樹脂材料ＲＭを加圧して樹脂注入ライン５０へ押し出すことにより、樹脂注入ライン５０から密閉空間ＣＳに樹脂材料ＲＭを注入してもよい。
また、以上の説明においては、成形型２０は、成形面２０ａと成形面２０ａから下方に凹んだ形状を有する成形面２０ｂとを有する雌型であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、平坦面と平坦面から上方に突出する突出部とを有する雄型としてもよい。
以上説明した実施形態に記載の繊維強化複合材成形装置は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置は、第１方向（ＬＤ）に沿って延びる成形面（２０ａ，２０ｂ）に繊維基材（ＦＢ１，ＦＢ２）が配置される成形型（２０）と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間（ＣＳ）を形成する密閉部材（３０）と、前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧する吸引部（４０）と、前記吸引部により減圧される前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して樹脂材料を注入する樹脂注入部（５０）と、を備え、前記成形型は、前記第１方向に沿って延びるとともに前記樹脂注入部に接続される第１溝部（２１ａ）と、前記第１方向の複数の位置に形成されるとともに前記第１方向に交差する第２方向（ＷＤ）に沿って延びる第２溝部（２１ｂ）と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部と前記第２溝部との間に配置される段差部（２１ｃ）と、を有する本体部（２１）と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部を覆うように前記段差部に接触した状態で配置され、前記成形面の一部を形成する蓋部（２２）と、を有し、前記本体部または前記蓋部のいずれか一方は、前記第１溝部と前記第２溝部とを連通させる連通溝（２１ｄ）を有する。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置によれば、繊維基材を成形型の成形面に配置し、密閉部材により繊維基材を成形型に封止して密閉空間を形成し、密閉空間の空気を吸引して密閉空間を減圧することにより、成形型の第１溝部に樹脂材料が注入される。第１溝部が蓋部により覆われており、蓋部が成形面の一部を形成している。そのため、成形面に配置される繊維基材は、第１溝部の形状に沿って変形することはなく、蓋部により形成される成形面により形状が維持される。
また、本開示に係る繊維強化複合材成形装置によれば、成形型は、第１溝部が延びる第１方向と交差する第２方向に延びる第２溝部と、第１溝部と第２溝部との間に配置される段差部とを有する。第１溝部を覆うように配置される蓋部は、段差部に接触した状態で配置される。そのため、蓋部と段差部とが接触する領域においては、第１溝部から第２溝部へ向けて流入する樹脂材料ＲＭの流入量は著しく少ない。
一方、本体部または蓋部のいずれか一方は、第１溝部と第２溝部とを連通させる連通溝を有する。そのため、第１溝部を流通する樹脂材料は、第１溝部が延びる第１方向の複数の位置において、連通溝を介して第２溝部へ流入する。第２溝部へ流入した樹脂材料は、第１方向と交差する第２方向に導かれ繊維基材の面方向に拡散する。面方向に拡散した樹脂材料は、繊維基材の厚さ方向に導かれ、繊維基材の全体に含浸する。このように、本開示に係る繊維強化複合材成形装置によれば、繊維基材を変形させることなく、樹脂材料を繊維基材の面方向に拡散させて繊維基材の全体に含浸させることができる。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置において、前記第１溝部（２１ａ）により形成される第１流路の流路断面積は、前記第２溝部（２１ｂ）より形成される第２流路の流路断面積よりも大きい構成が好ましい。
第１溝部により形成される第１流路の流路断面積が、１つの第２溝部により形成される第２流路の流路断面積よりも大きくなっている。そのため、樹脂材料が第１溝部を流通する際の圧力損失よりも、樹脂材料が第２溝部を流通する際の圧力損失が大きくなる。これにより、長手方向の複数の位置に配置される複数の第２溝部のそれぞれに略均等な量の樹脂材料を導き、繊維基材の面内において、第１方向および第２方向の双方に樹脂材料を拡散させることができる。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置において、前記第１溝部は、前記第１流路の流路断面積が、前記樹脂注入部に近接した前記第１方向の一端から前記第１方向の他端に向けて漸次減少するように形成されている構成が好ましい。
第１溝部により形成される第１流路の断面積が樹脂材料の流通方向の上流から下流に向けて漸次減少するため、第１溝部に残存して繊維基材に含浸されない樹脂材料の量を少なくすることができる。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置において、前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向（ＷＤ）に沿って第１幅（Ｗ１）を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅（Ｗ２）を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部（２０ｄ）と、を有し、第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部（２１ｄ）が形成されており、前記壁部は、前記第１方向の全領域において平坦状に形成されている構成が好ましい。
第２溝部に注入されて成形後の製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せるようにするために、離型性を有するシートを繊維基材に取り付ける場合がある。離型性を有するシートは、製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せる利点があるが、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に侵入すると、成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に離型性を有するシートが侵入しないようにするために、離型性を有するシートを壁部と対向する領域を避けて第１の繊維基材に取り付けるのが望ましい。
この場合、壁部に樹脂材料が侵入する溝部が設けられていると、その溝部に注入された樹脂材料が成形後の製品に付着して成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、本構成の繊維強化複合材成形装置において、壁部は、第１方向の全領域において平坦状に形成されているものとした。本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、壁部が平坦状であるため、壁部と対向する繊維基材に溝部の形状の樹脂材料が付着することがなく、成形後の製品の品質を損ねることを防止することができる。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置において、前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向（ＷＤ）に沿って第１幅（Ｗ１）を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅（Ｗ２）を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部（２０ｄ）と、を有し、第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部（２１ｄ）が形成されており、前記壁部は、前記第２溝部と前記第３溝部とを連結する連結溝（２１ｆ）を有する構成が好ましい。
第２溝部に注入されて成形後の製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せるようにするために、離型性を有するシートを繊維基材に取り付ける場合がある。離型性を有するシートは、製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せる利点があるが、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に侵入すると、成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に離型性を有するシートが侵入しないようにするために、離型性を有するシートを壁部と対向する領域を覆うように第１の繊維基材に取り付けるのが望ましい。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、壁部が連結溝を有するため、第１溝部から第２溝部へ流入した樹脂材料を第３溝部まで流通させ、第２の繊維基材の面内に十分に拡散させることができる。また、離型性を有するシートにより壁部と対向する領域が覆われているため、連結溝に注入された樹脂材料が成形後の製品に付着しても、シートを取り外すことにより容易に除去することができる。
本開示に係る繊維強化複合材成形装置において、前記第１溝部（２１ａ）は、底部に近づくにしたがって溝幅（ＷＧ）が漸次狭くなる形状を有する構成が好ましい。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、第１溝部が底部に近づくにしたがって溝幅が漸次狭くなる形状を有するため、第１溝部において硬化した樹脂材料を容易に成形型から取り除くことができる。
以上説明した実施形態に記載の繊維強化複合材成形方法は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る繊維強化複合材成形方法は、成形型（２０）により複合材（２００）を成形する繊維強化複合材成形方法であって、前記成形型は、第１方向（ＬＤ）に沿って延びる第１溝部（２１ａ）と、前記第１方向の複数の位置に形成されるとともに前記第１方向に交差する第２方向（ＷＤ）に沿って延びる第２溝部（２１ｂ）と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部と前記第２溝部との間に配置される段差部（２１ｃ）と、を有する本体部（２１）と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部を覆うように前記段差部に接触した状態で配置され、前記成形面の一部を形成する蓋部（２２）と、を有し、前記本体部または前記蓋部のいずれか一方は、前記第１溝部と前記第２溝部とを連通させる連通溝（２１ｄ）を有し、前記第１方向（ＬＤ）に沿って延びる成形面に繊維基材（ＦＢ１，ＦＢ２）を配置する配置工程（Ｓ１０２）と、前記繊維基材を密閉部材（３０）により前記成形型に封止して密閉空間（ＣＳ）を形成する密閉工程（Ｓ１０３）と、前記密閉工程により形成された前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧するとともに前記第１溝部に樹脂材料を注入する注入工程（Ｓ１０４）と、を備える。
本開示に係る繊維強化複合材成形方法によれば、繊維基材を成形型の成形面に配置し、密閉部材により繊維基材を成形型に封止して密閉空間を形成し、密閉空間の空気を吸引して密閉空間を減圧することにより、成形型の第１溝部に樹脂材料が注入される。第１溝部が蓋部により覆われており、蓋部が成形面の一部を形成している。そのため、成形面に配置される繊維基材は、第１溝部の形状に沿って変形することはなく、蓋部により形成される成形面により形状が維持される。
また、本開示に係る繊維強化複合材成形方法によれば、成形型は、第１溝部が延びる第１方向と交差する第２方向に延びる第２溝部と、第１溝部と第２溝部との間に配置される段差部とを有する。第１溝部を覆うように配置される蓋部は、段差部に接触した状態で配置される。そのため、蓋部と段差部とが接触する領域においては、第１溝部から第２溝部へ向けて樹脂材料が流入することはない。
一方、本体部または蓋部のいずれか一方は、第１溝部と第２溝部とを連通させる連通溝を有する。そのため、第１溝部を流通する樹脂材料は、第１溝部が延びる第１方向の複数の位置において、連通溝を介して第２溝部へ流入する。第２溝部へ流入した樹脂材料は、第１方向と交差する第２方向に導かれ繊維基材の面方向に拡散する。面方向に拡散した樹脂材料は、繊維基材の厚さ方向に導かれ、繊維基材の全体に含浸する。このように、本開示に係る繊維強化複合材成形方法によれば、繊維基材を変形させることなく、樹脂材料を繊維基材の面方向に拡散させて繊維基材の全体に含浸させることができる。
本開示に係る繊維強化複合材成形方法において、離型性を有するシート（６０）を前記繊維基材に取り付ける取付工程（Ｓ１０１）と、を備え、前記配置工程は、前記シートを挟んだ状態で前記成形面に前記繊維基材を配置する構成が好ましい。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、離型性を有するシートを挟んだ状態で成形面に繊維基材が配置されるため、成形後の製品からシートを取り外すことにより、成形後の製品に付着した第２溝部の形状の樹脂材料を容易に除去することができる。
上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、前記壁部は、前記第１方向の全領域において平坦状に形成されており、第１の前記シートを前記壁部と対向する領域を避けて第１の前記繊維基材に取り付けるとともに第２の前記シートを第２の前記繊維基材に取り付ける取付工程を備え、前記配置工程は、第１の前記シートを挟んだ状態で第１の前記成形面に第１の前記繊維基材を配置するとともに第２の前記シートを挟んだ状態で第２の前記成形面に第２の前記繊維基材を配置する構成が好ましい。
第２溝部に注入されて成形後の製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せるようにするために、取付工程において、離型性を有するシートが繊維基材に取り付けられる。離型性を有するシートは、製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せる利点があるが、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に侵入すると、成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に離型性を有するシートが侵入しないようにするために、離型性を有するシートを壁部と対向する領域を避けて第１の繊維基材に取り付けるのが望ましい。
そこで、本構成の繊維強化複合材成形方法においては、第１のシートを壁部と対向する領域を避けて第１の繊維基材に取り付けることとした。この場合、壁部に樹脂材料が侵入する溝部が設けられていると、その溝部に注入された樹脂材料が成形後の製品に付着して成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、本構成の繊維強化複合材成形方法において、壁部は、第１方向の全領域において平坦状に形成されているものとした。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、壁部が平坦状であるため、壁部と対向する繊維基材に溝部の形状の樹脂材料が付着することがなく、成形後の製品の品質を損ねることを防止することができる。その一方で、壁部が平坦状であっても、繊維基材と壁部の間の隙間を樹脂材料が流通することにより、第２溝部により壁部に到達した樹脂材料を第３溝部に導くことができる。
上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、前記壁部は、前記第２溝部と前記第３溝部とを連結する連結溝を有し、第１の前記シートを前記壁部と対向する領域を覆うように第１の前記繊維基材に取り付けるとともに第２の前記シートを第２の前記繊維基材に取り付ける取付工程を備え、前記配置工程は、第１の前記シートを挟んだ状態で第１の前記成形面に第１の前記繊維基材を配置するとともに第２の前記シートを挟んだ状態で第２の前記成形面に第２の前記繊維基材を配置する構成が好ましい。
第２溝部に注入されて成形後の製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せるようにするために、取付工程において、離型性を有するシートを繊維基材に取り付けられる。離型性を有するシートは、製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せる利点があるが、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に侵入すると、成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、本構成の繊維強化複合材成形方法においては、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に離型性を有するシートが侵入しないようにするために、離型性を有するシートを壁部と対向する領域を覆うように第１の繊維基材に取り付けることとした。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、壁部が連結溝を有するため、第１溝部から第２溝部へ流入した樹脂材料を第３溝部まで流通させ、第２の繊維基材の面内に十分に拡散させることができる。また、離型性を有するシートにより壁部と対向する領域が覆われているため、連結溝に注入された樹脂材料が成形後の製品に付着しても、シートを取り外すことにより容易に除去することができる。
上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、前記壁部は、前記第２溝部と前記第３溝部とを連結する連結溝を有し、第１の前記シートを前記壁部と対向する領域を避けて第１の前記繊維基材に取り付け、第２の前記シートを第２の前記繊維基材に取り付け、粘着性を有するテープを前記壁部と対向する領域を覆うように第１の前記繊維基材および第２の前記繊維基材に貼り付ける取付工程を備え、前記配置工程は、第１の前記シートを挟んだ状態で第１の前記成形面に第１の前記繊維基材を配置するとともに第２の前記シートを挟んだ状態で第２の前記成形面に第２の前記繊維基材を配置する構成が好ましい。
第２溝部に注入されて成形後の製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せるようにするために、取付工程において、離型性を有するシートを繊維基材に取り付けられる。離型性を有するシートは、製品に付着した樹脂材料を製品から容易に取り外せる利点があるが、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に侵入すると、成形後の製品の品質を損ねることとなる。そこで、本構成の繊維強化複合材成形方法においては、第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に離型性を有するシートが侵入しないようにするために、粘着性を有するテープを壁部と対向する領域を覆うように第１の繊維基材および第２の繊維基材に貼り付けこととした。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、壁部が連結溝を有するため、第１溝部から第２溝部へ流入した樹脂材料を第３溝部まで流通させ、第２の繊維基材の面内に十分に拡散させることができる。また、粘着性を有するテープにより壁部と対向する領域が覆われているため、連結溝に注入された樹脂材料が成形後の製品に付着しても、テープを取り外すことにより容易に除去することができる。また、粘着性を有するテープが第１の繊維基材および第２の繊維基材に貼り付けられているため、成形の過程においてテープが第１の繊維基材と第２の繊維基材との間に侵入することが防止される。
１０ コア部
２０，２０Ａ 成形型
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 成形面
２０ｄ 壁部
２１ 本体部
２１ａ 主溝（第１溝部）
２１ｂ 横溝（第２溝部）
２１ｃ 段差部
２１ｄ 連通溝
２１ｅ 横溝（第３溝部）
２１ｆ 連結溝
２２ 蓋部
２２ａ 連通溝
２３ 壁部
３０ バギングフィルム（密閉部材）
４０ 吸引ライン（吸引部）
５０ 樹脂注入ライン（樹脂注入部）
６０ 離型性樹脂通過シート
７０ 吸引メディア
８０ 離型性樹脂通過シート
９０ テープ
１００，１００Ａ 成形装置
２００ 複合材
３２０ 吸引源
３３０ 供給源
ＣＰ 凹部
ＣＳ 密閉空間
ＦＢ１，ＦＢ２ 繊維基材
ＲＭ 樹脂材料

Claims (11)

  1. 第１方向に沿って延びる成形面に繊維基材が配置される成形型と、
    前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉部材と、
    前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧する吸引部と、
    前記吸引部により減圧される前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して樹脂材料を注入する樹脂注入部と、を備え、
    前記成形型は、
    前記第１方向に沿って延びるとともに前記樹脂注入部に接続される第１溝部と、前記第１方向の複数の位置に形成されるとともに前記第１方向に交差する第２方向に沿って延びる第２溝部と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部と前記第２溝部との間に配置される段差部と、を有する本体部と、
    前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部を覆うように前記段差部に接触した状態で配置され、前記成形面の一部を形成する蓋部と、を有し、
    前記本体部または前記蓋部のいずれか一方は、前記第１溝部と前記第２溝部とを連通させる連通溝を有する繊維強化複合材成形装置。
  2. 前記第１溝部により形成される第１流路の流路断面積は、前記第２溝部より形成される第２流路の流路断面積よりも大きい請求項１に記載の繊維強化複合材成形装置。
  3. 前記第１溝部は、前記第１流路の流路断面積が、前記樹脂注入部に近接した前記第１方向の一端から前記第１方向の他端に向けて漸次減少するように形成されている請求項２に記載の繊維強化複合材成形装置。
  4. 前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、
    第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、
    前記壁部は、前記第１方向の全領域において平坦状に形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
  5. 前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、
    第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、
    前記壁部は、前記第２溝部と前記第３溝部とを連結する連結溝を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
  6. 前記第１溝部は、底部に近づくにしたがって溝幅が漸次狭くなる形状を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
  7. 成形型により複合材を成形する繊維強化複合材成形方法であって、
    前記成形型は、
    第１方向に沿って延びる第１溝部と、前記第１方向の複数の位置に形成されるとともに前記第１方向に交差する第２方向に沿って延びる第２溝部と、前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部と前記第２溝部との間に配置される段差部と、を有する本体部と、
    前記第１方向に沿って延びるとともに前記第１溝部を覆うように前記段差部に接触した状態で配置され、成形面の一部を形成する蓋部と、を有し、
    前記本体部または前記蓋部のいずれか一方は、前記第１溝部と前記第２溝部とを連通させる連通溝を有し、
    前記成形面に繊維基材を配置する配置工程と、
    前記繊維基材を密閉部材により前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉工程と、
    前記密閉工程により形成された前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧するとともに前記第１溝部に樹脂材料を注入する注入工程と、を備える繊維強化複合材成形方法。
  8. 前記配置工程は、離型性を有するシートを挟んだ状態で前記成形面に前記繊維基材を配置する請求項７に記載の繊維強化複合材成形方法。
  9. 前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、
    第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、
    前記壁部は、前記第１方向の全領域において平坦状に形成されており、
    第１の前記シートを前記壁部と対向する領域を避けて第１の前記繊維基材に取り付けるとともに第２の前記シートを第２の前記繊維基材に取り付ける取付工程を備え、
    前記配置工程は、第１の前記シートを挟んだ状態で第１の前記成形面に第１の前記繊維基材を配置するとともに第２の前記シートを挟んだ状態で第２の前記成形面に第２の前記繊維基材を配置する請求項８に記載の繊維強化複合材成形方法。
  10. 前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、
    第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、
    前記壁部は、前記第２溝部と前記第３溝部とを連結する連結溝を有し、
    第１の前記シートを前記壁部と対向する領域を覆うように第１の前記繊維基材に取り付けるとともに第２の前記シートを第２の前記繊維基材に取り付ける取付工程を備え、
    前記配置工程は、第１の前記シートを挟んだ状態で第１の前記成形面に第１の前記繊維基材を配置するとともに第２の前記シートを挟んだ状態で第２の前記成形面に第２の前記繊維基材を配置する請求項８に記載の繊維強化複合材成形方法。
  11. 前記成形型は、前記第１方向に直交する幅方向に沿って第１幅を有する第１の前記繊維基材が配置される第１の前記成形面と、前記幅方向に沿って前記第１幅よりも広い第２幅を有する第２の前記繊維基材が配置される第２の前記成形面と、前記第１方向に沿って延びるとともに第１の前記成形面と第２の前記成形面とを接続する壁部と、を有し、
    第２の前記成形面には、前記第２方向に沿って延びる第３溝部が形成されており、
    前記壁部は、前記第２溝部と前記第３溝部とを連結する連結溝を有し、
    第１の前記シートを前記壁部と対向する領域を避けて第１の前記繊維基材に取り付け、第２の前記シートを第２の前記繊維基材に取り付け、粘着性を有するテープを前記壁部と対向する領域を覆うように第１の前記繊維基材および第２の前記繊維基材に貼り付ける取付工程を備え、
    前記配置工程は、第１の前記シートを挟んだ状態で第１の前記成形面に第１の前記繊維基材を配置するとともに第２の前記シートを挟んだ状態で第２の前記成形面に第２の前記繊維基材を配置する請求項８に記載の繊維強化複合材成形方法。
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