JP7318112B2 - 繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置 - Google Patents
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Description
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る。図2は、図1に示す成形装置100のA-A矢視断面図である。図3は、図1に示す成形装置100により製造される複合材200の一例を示す図である。
本実施形態の繊維強化複合材成形方法によれば、コア部10を中空部分HPに収容した繊維基材FB1,FB2を成形型20に配置し、繊維基材FB1,FB2を成形型20に封止して密閉空間CSを形成し、密閉空間CSを減圧するとともに繊維基材FB1,FB2に対して熱硬化性樹脂材料RMを注入し、熱硬化性樹脂材料RMを加熱して硬化させることにより、硬化した熱硬化性樹脂材料RMと繊維基材FB1,FB2とを含む複合材200が成形される。熱硬化性樹脂材料RMが繊維基材FB1,FB2に注入されて硬化する際には、繊維基材FB1,FB2の中空部分HPにコア部10が収容されるため、繊維基材FB1,FB2の中空部分HPの形状を維持することができる。
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11は、本開示の第2実施形態に係る成形装置100Aを示す縦断面図である。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の相違点は、第1実施形態の図4のステップS103(注入工程)における動作が異なる点である。第1実施形態では、内部空間ISの圧力を大気圧状態または大気圧に近い圧力に維持することで、中空部分HPに収容されるコア部10の形状を保持するようにした。
以上の説明においては、成形型20の上方に樹脂注入ライン50を設け、成形型20の凹所22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の凹所22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を設けてもよい。
本開示に係る繊維強化複合材成形方法は、伸縮性を有する長尺状の発泡体(11)と前記発泡体を密閉するカバー部材(12)とを有するコア部(10)を中空部分(HP)に収容した繊維基材(FB1,FB2)を成形型(20)に配置する配置工程(S101)と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間(CS)を形成する密閉工程(S102)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密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程(S103)と、前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程(S104)と、前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材(200)を前記成形型から取り外す取り外し工程(S105)と、前記カバー部材により密閉される内部空間(IS)を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程(S106)と、を備える。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、内部空間が大気圧に維持される。そのため、内部空間に存在する空気が大気圧以上に加圧されて繊維基材の中空部分を変形させる不具合を抑制することができる。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、コア部が連通部を有するため、注入工程において吸引ラインを介して密閉空間を減圧することにより、密閉空間を介して内部空間の空気が吸引ラインへ導かれる。硬化工程において、内部空間の空気が減少した状態で加熱されるため、内部空間が加熱により膨張してもコア部が過度に変形して繊維基材の中空部分を変形させることがない。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧より低い圧力まで減圧することにより、発泡体が加熱部により加熱されて膨張しないように調整することができる。また、外側カバーと内側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持することにより、コア部の中空部分が縮小するように変形することを防止することができる。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、加熱工程による加熱を開始する前の状態において、コア部の一部が繊維基材に接触しない。そのため、加熱工程による加熱を開始して発泡体が膨張する際に、コア部の一部と繊維基材との間の隙間が埋まり、繊維基材を過剰に押してしまうことを防ぐことができる。
本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、発泡体が連続気泡を有する弾性材料により形成されているため、カバー部材により密閉される内部空間を減圧することにより発泡体が十分に収縮し、コア部を繊維強化複合材の中空部分から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は、伸縮性を有する長尺状の発泡体(11)と前記発泡体を密閉するカバー部材(12)とを有するコア部(10)と、前記コア部を中空部分(HP)に収容した繊維基材(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熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部(50)と、前記吸引部により減圧された前記密閉空間において、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部(60)と、を備え、前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間(IS)を減圧源(310)に接続する接続部材(13)を有する。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、連通ラインを備えるため、熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、内部空間が大気圧に維持される。これにより、内部空間に存在する空気が大気圧以上に加圧されて繊維基材の中空部分を変形させる不具合を抑制することができる。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、コア部が連通部を有するため、樹脂注入部により熱硬化性樹脂材料を注入する際に吸引ラインを介して密閉空間を減圧することにより、密閉空間を介して内部空間の空気が吸引ラインへ導かれる。加熱部により熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、内部空間の空気が減少した状態で発泡体が加熱されるため、発泡体が加熱により膨張してもコア部が過度に変形して繊維基材の中空部分を変形させることがない。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧より低い圧力まで減圧することにより、発泡体が加熱部により加熱されて膨張しないように調整することができる。また、外側カバーと内側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持することにより、コア部の中空部分が縮小するように変形することを防止することができる。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、加熱部により熱硬化性樹脂材料が加熱されない状態において、コア部の一部が繊維基材に接触しない。そのため、加熱部により熱硬化性樹脂材料の加熱を開始して発泡体が膨張する際に、コア部の一部と繊維基材との間の隙間が埋まり、繊維基材を過剰に押してしまうことを防ぐことができる。
本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、発泡体が連続気泡を有する弾性材料により形成されているため、カバー部材により密閉される内部空間を減圧することにより発泡体が十分に収縮し、コア部を繊維強化複合材の中空部分から容易に除去することができる。
11 発泡体
12 カバー部材
13 接続部材
14 連通部
15 メンブレン
20 成形型
21 平坦面
22 凹所
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 連通ライン
70 加熱部
80,80A プレッシャープレート
82 樹脂拡散メディア
84 吸引メディア
100,100A 成形装置
200 複合材(繊維強化複合材)
210 平坦部
220 突出部
310 減圧源
320 供給源
330 吸引源
CI 内部空間
CL1,CL2 隙間
CS 密閉空間
FB1,FB2 繊維基材
HP 中空部分
IS 内部空間
LD 長手方向
RM 熱硬化性樹脂材料
ST シーラントテープ
WD 幅方向
Claims (10)
- 伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置する配置工程と、
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密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程と、
前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材を前記成形型から取り外す取り外し工程と、
前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程と、を備え、
前記密閉工程は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続される樹脂注入ラインと前記密閉空間とを連通させるとともに、吸引源に接続される吸引ラインと前記密閉空間とを連通させ、
前記注入工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記樹脂注入ラインを介して前記繊維基材に対して前記熱硬化性樹脂材料を注入し、
前記硬化工程は、前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内部空間を大気圧に維持する繊維強化複合材成形方法。 - 伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置する配置工程と、
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密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程と、
前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材を前記成形型から取り外す取り外し工程と、
前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程と、を備え、
前記密閉工程は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続される樹脂注入ラインと前記密閉空間とを連通させるとともに、吸引源に接続される吸引ラインと前記密閉空間とを連通させ、
前記コア部は、前記内部空間と前記密閉空間とを連通させる連通部を有し、
前記注入工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記樹脂注入ラインを介して前記繊維基材に対して前記熱硬化性樹脂材料を注入し、前記密閉空間を介して前記内部空間の空気を前記吸引ラインへ導く繊維強化複合材成形方法。 - 伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置する配置工程と、
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密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程と、
前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材を前記成形型から取り外す取り外し工程と、
前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程と、を備え、
前記密閉工程は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続される樹脂注入ラインと前記密閉空間とを連通させるとともに、吸引源に接続される吸引ラインと前記密閉空間とを連通させ、
前記注入工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記樹脂注入ラインを介して前記繊維基材に対して前記熱硬化性樹脂材料を注入し、
前記カバー部材は、前記発泡体を密閉する内側カバーと、前記内側カバーを収容する外側カバーと、を有し、
前記硬化工程は、前記内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧よりも低い圧力に減圧し、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持する繊維強化複合材成形方法。 - 前記配置工程は、前記コア部の一部が前記繊維基材に接触しない状態で、前記繊維基材を前記成形型に配置する請求項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方法。
- 前記発泡体は、連続気泡を有する弾性材料により形成されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形方法。
- 伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部と、
前記コア部を中空部分に収容した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熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部と、
前記吸引部により減圧された前記密閉空間において、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部と、を備え、
前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧源に接続する接続部材を有し、
前記樹脂注入部は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続されるとともに前記密閉空間と連通する管体であり、
前記吸引部は、吸引源に接続されるとともに前記密閉空間とを連通する管体であり、
前記内部空間と連通し、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内部空間を大気圧に維持する連通ラインを備える繊維強化複合材成形装置。 - 伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部と、
前記コア部を中空部分に収容した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熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部と、
前記吸引部により減圧された前記密閉空間において、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部と、を備え、
前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧源に接続する接続部材を有し、
前記樹脂注入部は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続されるとともに前記密閉空間と連通する管体であり、
前記吸引部は、吸引源に接続されるとともに前記密閉空間とを連通する管体であり、
前記コア部は、前記内部空間と前記密閉空間とを連通させる連通部を有する繊維強化複合材成形装置。 - 伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部と、
前記コア部を中空部分に収容した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熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部と、
前記吸引部により減圧された前記密閉空間において、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部と、を備え、
前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧源に接続する接続部材を有し、
前記樹脂注入部は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続されるとともに前記密閉空間と連通する管体であり、
前記吸引部は、吸引源に接続されるとともに前記密閉空間とを連通する管体であり、
前記カバー部材は、前記発泡体を密閉する内側カバーと、前記内側カバーを収容する外側カバーと、を有し、
前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内側カバーにより密閉される第1内部空間が大気圧よりも低い圧力に減圧され、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の第2内部空間が大気圧に維持される繊維強化複合材成形装置。 - 前記コア部は、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料が加熱されない状態において、前記コア部の一部が前記繊維基材に接触しない状態で前記中空部分に収容される請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
- 前記発泡体は、連続気泡を有する弾性材料により形成されている請求項6から請求項9のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
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