JPWO2016204144A1 - 成形装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

繊維束のうねりや曲がりを少なくできる成形装置を提供する。成形装置は、繊維束を供給する繊維供給装置と、樹脂を供給する樹脂供給装置と、供給された前記繊維束に対してテンションを作用させた状態で、供給された前記樹脂の硬化を促進する硬化促進装置と、前記繊維束の供給位置及び前記樹脂の供給位置並びに前記硬化の促進位置を相対移動させる移動装置とを備える。

Description

本発明は、繊維強化樹脂材料からなる成形物の成形装置及び製造方法に関するものである。

成形物として例えば大型風力発電ブレードや航空機の翼や胴体等がある。これらの成形物は、例えば、強化繊維を型材に積層するプリフォーム工程、プリフォーム品を収容するバック内を減圧等することでプリフォーム品を加圧する加圧工程、減圧下でバック（プリフォーム）内へ樹脂を注入する樹脂注入工程、注入された樹脂を硬化する硬化工程を経て製造される（例えば、特許文献１）。

特開２００３−４２０５６号公報

上記技術では、強化繊維の形態が布状をしているため強化繊維のうねりや曲がりは少ない。しかしながら、強化繊維を繊維束（ドライファイバ）の状態で一方向に配すると、繊維束のうねりや曲りが発生しやすくなる。このようなうねりや曲りが大きくなると機械的特性が低くなる。この機械特性の低下分を補うために成形物を厚くすると、コストや重量のアップにつながる。
なお、強化繊維のうねりや曲りは大型の成形物だけでなく、小型の成形物に対しても発生する。
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、強化繊維を繊維束の状態で一方向に配しても繊維束のうねりや曲がりを少なくできる成形装置及び製造方法を提供することにある。

本発明に係る成形装置は、繊維束を供給する繊維供給装置と、樹脂を供給する樹脂供給装置と、供給された前記繊維束に対してテンションを作用させた状態で、供給された前記樹脂の硬化を促進する硬化促進装置と、前記繊維束の供給位置及び前記樹脂の供給位置並びに前記硬化の促進位置を相対移動させる移動装置とを備える。
また、本発明に係る製造方法は、繊維束を供給する繊維供給ステップと、樹脂を供給する樹脂供給ステップと、供給された前記繊維束に対してテンションを作用させた状態で供給された前記樹脂の硬化を促進する硬化促進ステップと、前記繊維束の供給位置及び前記樹脂の供給位置並びに前記硬化の促進位置を相対移動させる移動ステップとを含む。

本発明によれば、繊維束に対してテンションを作用させた状態で供給された樹脂の硬化が促進される。このため、繊維束にうねりや曲りが生じ難くなる。

成形装置の概略説明図である。 成形装置の平面図である。 移動装置、繊維供給装置、硬化促進装置及び圧力作用装置の斜視図である。 移動装置、繊維供給装置、硬化促進装置及び圧力作用装置の正面図である。 移動装置、繊維供給装置、硬化促進装置及び圧力作用装置の平面図である。 繊維供給装置の斜視図である。 繊維供給装置の平面図である。 繊維供給装置、硬化促進装置及び圧力作用装置の正面拡大図である。 樹脂供給装置の一部を示す斜視図である。 開繊装置の正面図である。 開繊装置の平面図である。 成形装置の動作を説明する図である。 成形装置の動作を説明する図である。 成形装置の動作を説明する図である。 成形装置の動作を説明する図である。

＜概要＞
１つの態様である成形装置１は、一例である図１に示すように、繊維束５を供給する繊維供給装置７と、樹脂９を供給する樹脂供給装置１１と、供給された繊維束５に対してテンションを作用させた状態で、供給された樹脂９の硬化を促進する硬化促進装置１３と、繊維束５の供給位置及び樹脂９の供給位置並びに硬化の促進位置を相対移動させる移動装置１５とを備える。
図１の例では第１方向に長い型材３に積層領域３２が設けられ、繊維束及び樹脂の供給位置が相対移動することで積層領域３２に繊維束５と樹脂９とが供給される。なお、図１の例では積層領域３２の第１方向と型材３の長手方向とが一致している。

繊維供給装置７はテンションを作用させた状態で繊維束５を供給位置である積層領域３２の一方端部３２ａに供給する。樹脂供給装置１１は供給位置である積層領域３２の一方端部３２ａに樹脂９を供給する。図１の例における移動装置１５は積層領域３２の一方端部３２ａが移動先端となる向きで型材３を第１方向に移動させている。図１の例では、繊維束５及び樹脂９の供給位置並びに硬化の促進位置が固定され、型材３が移動する。つまり、供給位置及び促進位置は移動せずに積層領域３２が移動することで、積層領域３２の一方端部３２ａから他方端部３２ｂまでの領域に繊維束５と樹脂９とが供給される。
硬化促進装置１３は、積層領域３２の一方端部３２ａに供給された繊維束５が積層領域３２の一方端部３２ａに供給された樹脂９から抜けなくなる（換言すると、繊維束５が樹脂９で固定される）まで、積層領域３２の一方端部３２ａに供給された樹脂９に対して硬化を促進する。これにより、供給される繊維束５のテンションが維持され、繊維束のうねりや曲りを生じ難くできる。
繊維供給装置７は樹脂９が供給されている領域に繊維束５を供給する。これにより樹脂の含浸性を向上させることができる。

図１を用いて具体的に説明すると、成形装置（１）は、図１の（ａ）に示すように積層領域３２の一方端部３２ａに樹脂９と繊維束５とを樹脂供給装置１１と繊維供給装置７とから供給した後、図１の（ｂ）に示すように積層領域３２の一方端部３２ａの樹脂９の硬化を硬化促進装置１３により促進させる。その後、成形装置１は、図１の（ｃ）に示すように樹脂９と繊維束５とを供給しながら積層領域３２の一方端部３２ａが移動先端となるように型材３を第１方向に移動装置１５により移動させる。移動により積層領域３２の他方端部３２ｂにまで樹脂９と繊維束５とを供給すると、成形装置１は、図１の（ｄ）に示すように積層領域３２に供給された繊維束５にテンションを作用（維持）させた状態で積層領域３２の他方端部３２ｂの樹脂９の硬化を硬化促進装置１３により促進する。

成形装置１は含浸装置を備えてもよい。含浸装置として、例えば図１の（ｃ）に示すように供給された繊維束５を型材３に押し付ける圧力作用装置１７を樹脂供給装置１１と繊維供給装置７の下流側に備えてもよい。さらに、成形装置は硬化装置を備えてもよい。なお、この場合、樹脂９と繊維束５からなる積層体の硬化を別の装置で行う場合は、上記の成形装置は積層装置ともいえる。つまり、樹脂９の硬化度合いにより、成形装置ともなるし、積層装置ともなる。

上記の成形装置１は、繊維束５と樹脂９とを供給して繊維強化樹脂材料である成形物を製造する製造方法に利用される。
製造方法は、繊維束５を供給する繊維供給ステップと、樹脂９を供給する樹脂供給ステップと、供給された繊維束５に対してテンションを作用させた状態で供給された樹脂９の硬化を促進する硬化促進ステップと、繊維束５の供給位置及び樹脂９の供給位置並びに硬化の促進位置を相対移動させる移動ステップとを含む。
製造方法を換言すると、繊維束５と樹脂９のそれぞれを供給し、供給された繊維束５に対してテンションを作用させた状態で供給された樹脂９の硬化を促進し、繊維束５の供給位置及び樹脂９の供給位置並びに硬化の促進位置を相対移動させる。

ここでの「相対移動」は、繊維束５の供給位置、樹脂９の供給位置及び硬化の促進位置が固定で型材３（積層領域３２）が移動する場合、型材３（積層領域３２）が固定で繊維束５の供給位置、樹脂９の供給位置及び硬化の促進位置が移動する場合、型材３（積層領域３２）、繊維束５の供給位置、樹脂９の供給位置及び硬化の促進位置が移動する場合を含む。

ここでの繊維束５は繊維強化樹脂材料を構成するマトリクスとしての樹脂が付着していない連続繊維束をいう。繊維束５は、同じ種類の繊維から構成されてもよいし、異なる複数種類の繊維から構成されてもよい。繊維束の例としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等がある。

樹脂９は、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、シアン酸エステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンズオキサゾン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂などがある。本発明においては、これらの樹脂の混合物を使用することもできる。また、熱可塑性樹脂などの変性剤、難燃剤や無機系充填剤、内部離型剤などが配合されてもよい。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂、及びその共重合体やブレンド物であるポリオレフィン系樹脂、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１２等の脂肪族ポリアミド系樹脂、酸成分として芳香族成分を有する半芳香族ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂（ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等）、ポリ乳酸系などの脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリスルフォン樹脂（ＰＳｕ）ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）などがある。本発明においては、これらの樹脂の混合物を使用することもできる。
樹脂９は硬化前或は固化前の樹脂材料をいう。樹脂９の種類は特に限定するものではない。樹脂９は、熱硬化型であってもよいし、光（紫外線や赤外線）硬化型であってよい。樹脂９の供給方式は、塗布方式であってもよいし、吐出方式であってもよいし、フィルム方式であってもよい。

繊維束５と樹脂９の供給のタイミングは、先に繊維束５を供給してもよいし、先に樹脂９を供給してもよい。なお、積層体は繊維束５と樹脂９から構成される。このため、例えば、先に繊維束５が供給された場合、正確に言うと、樹脂９が供給されるまでの部分は積層体を構成しておらず、積層領域に該当しないが、本明細書での「積層領域」には、繊維束５あるいは樹脂９のみが供給されている領域も積層領域に含まれるものとする。

また、ここでいう「樹脂の硬化を促進する」とは、樹脂に対して硬化を促進するエネルギを与えることをいい、自然環境下における樹脂の硬化の促進は含まない。換言すると、「樹脂の硬化を促進する」とは、自然環境下における樹脂の硬化の促進よりも硬化の促進速度が速いことをいう。硬化の促進は、熱硬化型樹脂の場合は熱エネルギを、光硬化型樹脂の場合は光エネルギをそれぞれ加えることで行える。
なお、樹脂として熱可塑性樹脂を利用する場合、「樹脂の硬化を促進する」とは「樹脂の固化を促進する」といえ、自然環境化における樹脂の固化の促進よりも固化の促進速度が速いことをいう。固化の促進は、熱可塑性樹脂の場合は、樹脂の温度よりも低い空気等の気体を吹き付けたり、樹脂の温度よりも低い冷却部材を当接させたりすることで行える。

また、「樹脂９の硬化を促進する」とは、繊維束５に作用しているテンションによって繊維束５が供給されている樹脂９から抜けなくなるまで硬化を促進することをいう。従って、樹脂９が完全に硬化する前の状態であってもよいし、完全に硬化した状態であってもよい。なお、テンションは、繊維供給の際のテンションであってもよいし、型材３の移動の際のテンションであってもよい。
硬化促進装置１３は、供給されて硬化が促進された樹脂９から繊維束５がテンションにより抜けなくなるまで硬化を促進する。これにより、例えば、型材３を相対移動させても繊維束５のテンションを維持できる。
成形装置１は、供給された繊維束５のテンションを維持した状態で、供給された繊維束５及び樹脂９に対して、繊維方向と直交する方向の圧力を作用させる圧力作用装置１７を含浸装置の１例として備えてもよい。これにより、繊維束５を構成する繊維間に樹脂９が侵入しやすくなる。
繊維供給装置７は樹脂９が供給されている領域に繊維束５を供給してもよい。これにより樹脂９が繊維束５を構成する繊維間に侵入しやすくできる。この場合、繊維供給装置７は、積層領域３２に供給された樹脂９の表面（型材３と反対側の面）に対して繊維束５を供給する。

＜実施形態＞
以下に実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここでの一例としての成形物は細長い板状をしている。つまり、第１方向に長く且つ幅の寸法が厚みの寸法よりも大きい成形物を成形する装置及びその製造方法について説明する。
１．全体構成
成形装置１は、主に図２に示すように、第１の方向に長い型材３と、第１方向に往復移動可能であって型材３を支持する型材支持装置４と、型材３の積層領域３２に対して繊維束５を供給する繊維供給装置７と、型材３の積層領域３２に対して樹脂９を供給する樹脂供給装置１１と、型材３に供給された樹脂９の硬化を促進する硬化促進装置１３と、型材３を第１方向に往復移動させる移動装置１５（図４参照）とを備える。
ここで、供給される又は供給された繊維束５が進む側を下流側、繊維束が進む方向と反対側を上流側とする。なお、本明細書で、単に、「上流側」、「下流側」という場合は、繊維束５を基準にして説明している。

成形装置１は、上記構成以外に、例えば、型材３に供給された繊維束５と樹脂９とに対して圧力を作用させる圧力作用装置１７、型材３に供給された樹脂９と繊維束５とを被覆するシート材（１９１）を供給するシート供給装置１９（図１２参照）、供給されたシート材（１９１）を回収するシート回収装置、型材３に供給される繊維束５を開繊する開繊装置２１の何れか又は全てを備えてもよい。
実施形態に係る成形装置１は、型材３、型材支持装置４、繊維供給装置７、樹脂供給装置１１、硬化促進装置１３、移動装置１５、圧力作用装置１７、シート供給装置１９、開繊装置２１を備える。これにより、開繊された繊維束５と樹脂９とが型材３及び移動する型材３に供給される。
以下、各装置について説明する。

２．各装置
（１）型材
型材３について主に図３〜図５を用いて説明する。
型材３は、例えば成形物の横断面形状に対応した凹部３１を有する。凹部３１内は、繊維束５及び樹脂９が積層される積層領域３２となっている。樹脂９及び繊維束５は凹部３１の内部の積層領域３２へと供給される。型材３は型材支持装置４に搭載される。なお、型材支持装置４上の型材３の長手方向は第１方向と一致する。
ここで、凹部３１の底面に樹脂９や繊維束５が供給される場合は底面が積層領域となり、凹部３１の内部であって先に積層された樹脂９や繊維束５（樹脂９と繊維束５とからなるものを積層体ともいう。）の上面に樹脂９や繊維束５が供給される場合は先の積層体の上面が積層領域となる。
また、本例では、積層領域３２は第１方向に長くなっており、積層領域３２の前端部３２ａと型材３の前端部３ａとが一致し、積層領域３２の後端部３２ｂと型材３の後端部３ｂとが一致する。しかしながら、これらは一致しなくてもよい。例えば、積層領域３２は、一方向に長い型材３の中央部にあってもよいし、型材３の前側部あってもよいし、型材の３の後側部であってもよいし、一方向に長い型材３の複数（例えば「２」である。）か所であってもよい。
なお、「前端部」は、＜概要＞で説明した「一方端部」の一例であり、ここでは、繊維束５と樹脂９の供給を開始する側の端部をいう。また、「後端部」は、＜概要＞で説明した「他方端部」の一例であり、繊維束５と樹脂９の供給を終了する側の端部をいう。また、相対移動の方向からの観点では、「前端」は移動方向（前進方向）側の端であるといえる。

（２）型材支持装置
型材支持装置４について主に図２〜図５を用いて説明する。
型材支持装置４は、第１方向に長い固定台４１と、固定台４１の上面を第１方向に往復移動可能に設けられた移動台４２とを有する。移動台４２の移動手段は特に限定するものでないが、本例では車輪４３を利用している。なお、移動台４２が、繊維束５と樹脂９が供給された範囲が大きく（広く）なる方向に移動する場合を前進するとも言う。なお、前進する向きと反対向きに移動する場合を後進するとも言う。
移動台４２は、前進方向・後進方向に回転自在であって第１方向に向かって左右両側に設けられた一対の車輪４３を第１方向に間隔をおいて複数組（３組）備えている。固定台４１は、第１方向に向かって左右両側に第１方向に延伸する一対の溝４４を上面に有している。移動台４２の第１方向の往復移動は移動台４２の一対の車輪４３が固定台４１の一対の溝４４内で回転することで行われる。これにより、移動台４２は同じ軌道で往復移動（前進・後進）することとなる。
なお、移動台４２が第１方向の最も後方に位置している状態（移動前の状態）を「待機状態」とし、移動台４２が前進して最も前方に位置している状態（移動後の状態）を「終了状態」とする。

（３）繊維供給装置
繊維供給装置７について図２、図６及び図７を用いて説明する。
繊維供給装置７は例えばロービング７１から引き出された繊維束５を供給位置へと誘導して供給する。繊維束５の供給開始時の供給位置は待機状態の型材３の積層領域３２の前端部３２ａにある。
本実施形態では、繊維束５の供給位置は固定（移動しない）しており、積層領域３２の全域への繊維束５の供給は型材３が移動（前進）することで行われる。つまり、繊維供給装置７は前進する型材３の前端部３ａから後端部３ｂに亘って繊維束５を供給する。
繊維供給装置７は、ロービング７１を支持する支持台７２と、ロービング７１から引き出された繊維束５を供給位置側へと誘導する誘導ローラ７３と、誘導された繊維束５を型材３へと押し付けながら供給する回転ローラ７４（図８参照）とを有する。なお、回転ローラ７４が存在する位置が繊維束５の供給位置となる。
型材３の前方移動により回転ローラ７４は従動回転し、誘導されてきた繊維束５は型材３へと連続して供給される。なお、回転ローラ７４は、図８に示すように、アクチュエータ７５により型材３に対して遠近方向（ここでは、上下方向である。）に移動可能に支持されている。

（４）樹脂供給装置
樹脂供給装置１１について図８及び図９を用いて説明する。
樹脂供給装置１１は樹脂９を供給位置で供給する。樹脂９の供給開始時の供給位置は、繊維束５の供給と同じように、待機状態の型材３の積層領域３２の前端部３２ａにある。
本実施形態では、樹脂９の供給位置は固定（移動しない）しており、積層領域３２の全域への樹脂９の供給は型材３が移動（前進）することで行われる。つまり、樹脂供給装置１１は前進する型材３の前端部３ａから後端部３ｂに亘って樹脂９を供給する。
樹脂９の供給手段は特に限定しないが、本例の樹脂供給装置１１は樹脂９を吐出する吐出手段を備えている。樹脂９の例としてここでは硬化性樹脂を用いている。
吐出手段は、主剤を貯蔵する主剤貯蔵タンク１１１と、硬化剤を貯蔵する硬化剤貯蔵タンク１１２と、主剤貯蔵タンク１１１から主剤をミキサーへと送出する主剤送出シリンダ１１３と、硬化剤貯蔵タンク１１２から硬化剤をミキサーへと送出する硬化剤送出シリンダ１１４と、送出された主剤と硬化剤とを混合するミキサーと、混合された樹脂９を吐出する吐出ノズル１１６とを備えている。なお、吐出ノズル１１６が存在する位置が樹脂９の供給位置となる。

なお、送出シリンダ１１３，１１４はアクチュエータ１１７，１１８により駆動される。また、吐出ノズル１１６は、アクチュエータ１１９により型材３に対して遠近方向（ここでは、上下方向である。）に移動可能に支持されている。
樹脂供給装置１１は、吐出ノズル１１６を繊維供給装置７の回転ローラ７４の上流側に備えている。つまり、樹脂供給装置１１は繊維束５が型材３に供給される前に樹脂９を型材３に供給する。

（５）硬化促進装置
硬化促進装置１３について図８を用いて説明する。
硬化促進装置１３は型材３に供給された樹脂９の硬化を促進させるために必要なエネルギを樹脂９に対して与える。例えば、樹脂９が熱硬化性樹脂の場合は熱エネルギを、樹脂９が光硬化性樹脂の場合は光エネルギを与える。
本例では、樹脂９として熱硬化性樹脂を利用しているので、硬化促進装置１３は熱エネルギを与えるエネルギ付与手段を有する。エネルギ付与手段は特に限定しないが、本例の硬化促進装置１３はエネルギ付与手段としてアイロン１３１を備えている。アイロン１３１は、アクチュエータ１３２により型材３に対して遠近方向（ここでは、上下方向である。）に移動可能に支持されている。
硬化促進装置１３は、アイロン１３１を１段（１つ）有してもよいし、第１の方向に複数段有してもよい。硬化促進位置は、エネルギを与える位置であり、ここでは、アイロン１３１が存在する位置となる。本実施形態では、硬化促進位置は固定（移動しない）しており、積層領域３２の全域の樹脂９に対する硬化の促進は型材３が移動（前進）することで行われる。

（６）移動装置
移動装置１５について図３及び図４を用いて説明する。
移動装置１５は型材支持装置４の移動台（型材）４２を少なくとも待機状態の位置から終了状態の位置へと移動（前進）させればよい。ここでは、移動装置１５は移動台４２を第１方向に往復移動可能にしている。つまり、移動装置１５は、待機状態の位置から終了状態の位置へと移動台４２を前進させる他、終了状態の位置から待機状態の位置へと移動台４２を後進させる。
移動方法は特に限定しないが、本例の移動装置１５はベルト駆動手段を備える。ベルト駆動手段は、一端が移動台４２の前端部に取り付けられ且つ他端が移動台４２の後端部に取り付けられたベルト１５１と、ベルト１５１を引き出しするためのベルトローラ（図示省略）１５３と、ベルトローラ１５３を回転駆動させるモータ（図示省略）とから構成される。なお、モータは固定台４１の後端側に配される。

（７）圧力作用装置（含浸装置）
圧力作用装置１７について図８を用いて説明する。
圧力作用装置１７は型材３に供給された繊維束５に圧縮力を作用させる。つまり、圧力作用装置１７は型材３に押し付ける力を繊維束５に作用させる。
圧縮力（押圧力）を作用させる圧縮（押圧）手段は特に限定しないが、圧力作用装置１７は加圧ローラ１７１，１７２を圧縮手段として備える。加圧ローラ１７１，１７２は、第１方向と直交する軸（第１方向に向かって左右方向に延伸する軸）を回転軸とする回転ローラ１７３，１７４と、回転ローラ１７３，１７４を型材３に押し付けるアクチュレータ１７６，１７７とから構成される。圧力作用装置１７は硬化促進装置１３よりも下流側（前側）に位置していればよい。
圧力作用位置は、圧力を作用させる位置であり、ここでは、回転ローラ１７３，１７４が存在する位置となる。本実施形態では、圧力作用位置は固定（移動しない）しており、繊維束５が供給された全領域への圧力の作用は型材３が移動（前進）することで行われる。
圧力作用装置１７として例えば繊維供給装置７の回転ローラ７４を併用してもよい。つまり、圧力作用装置１７は、繊維供給装置７の回転ローラ７４を利用する第１の圧縮手段と、硬化促進装置１３の下流側に配される加圧ローラ１７１，１７２を利用する第２の圧縮手段とを備えてもよい。
圧力作用装置１７としては例えば硬化促進装置１３のアイロン１３１を併用してもよい。つまり、圧力作用装置１７は、硬化促進装置１３のアイロン１３１を利用する第１の圧縮手段と、硬化促進装置１３の下流側に配される加圧ローラ１７１，１７２を利用する第２の圧縮手段とを備えてもよい。

（８）シート供給装置
シート供給装置１９について主に図１２を用いて説明する。
シート材を供給する目的は繊維束５と樹脂９とに対して圧力を作用させたときに回転ローラ７４や加圧ローラ１７１，１７２に樹脂９が付着するのを防止するためである。
シート供給装置１９は繊維束５の表側（型材３と反対側）にシート材１９１を供給する。シート材１９１の供給手段は特に限定しないが、シート供給装置１９は、シート材１９１を繊維束５の表面へと誘導する誘導ローラと、シート材１９１を繊維束５の表面に押し付ける回転ローラとから構成されるシート供給手段を備える。
ここでの回転ローラは繊維供給装置７の回転ローラ７４と併用し、誘導ローラも繊維供給装置７の誘導ローラ７３と併用している。

（９）開繊装置
開繊装置２１は、図２、図１０及び図１１を用いて説明する。
開繊装置２１は繊維供給装置７の支持台７２と回転ローラ７４（図８参照）との間に配されている。繊維束５の開繊方法（開繊手段）は特に限定しないが、開繊装置２１は、繊維束５に圧力を作用させるダンサローラ２１４を開繊手段として備えている。
開繊装置２１は複数個のローラ２１２〜２１５を備え、少なくとも１つのローラ（例えば２１４である）は繊維束５に対してテンションが増減する方向に移動可能なダンサローラにより構成されている。ここでは、テンションは増加する方向が下方である。なお、これらのローラ２１２〜２１５は平ローラである。
開繊装置２１におけるダンサローラ２１４はテンションを作用させた状態で繊維束５を供給するためのテンション作用装置といえる。

３．積層工程
図１２〜図１５は成形装置１の動作を説明する図である。
図１２〜図１５では、樹脂９の吐出、繊維束５の積層、硬化促進等が分かるように要部を拡大している。また、図１２の（ｂ）以降の図には、型材３の図示は省略している。
ここでの成形装置１は、図１２の（ａ）に示すように、上流側から、樹脂供給装置１１の吐出ノズル１１６、繊維供給装置７の回転ローラ７４、圧力作用装置１７の加圧ローラ１７１、硬化促進装置１３のアイロン１３１、圧力作用装置１７の加圧ローラ１７２を備えている。なお、最も下流側に位置する圧力作用装置１７の加圧ローラ１７２は、アイロン１３１により樹脂９が加熱されることによって積層体が膨張をするのを抑さえるためのものである。
成形装置１を利用して例えば大型成形物の製造する場合の成形装置１の動作や製造方法の工程について説明する。なお、以下、積層領域３２の前端部３２ａは型材３の前端部３ａと同意語で、積層領域３２の後端部３２ｂは型材３の後端部３ｂと同意語でそれぞれ説明する。

（１）型材の位置合せ及び繊維束固定
図１２の（ａ）に示すように、型材３の前端部３ａが樹脂供給装置１１の吐出ノズル１１６の上流側に位置するように、移動台４２の位置合せを行う。つまり、前端部３ａが樹脂９の最初の供給位置となるように移動台４２の位置合せを行う。
また、繊維束５をロービング７１から引き出して誘導ローラ７３や開繊装置２１を経由して繊維供給装置７の回転ローラ７４の付近にまで誘導して固定具２３にセットする。
繊維束５の供給に合わせて繊維束５の表側にシート材１９１をシート供給装置１９により供給し、繊維束５のセットに合わせてシート材１９１を固定具２３にセットする。

（２）繊維束の型材側への固定
図１２の（ｂ）に示すように、繊維束５とシート材１９１とがセットされた固定具２３を型材３側に固定する。ここでの固定具２３は、移動台４２の前端部４２ａに固定されているが、型材に固定されてもよい。
繊維束５及びシート材１９１の固定は、上方から見たときに型材３における第１方向に延伸する凹部３１の延長上で行うのが好ましい。なお、図１２の（ｂ）は移動台４２が図１２の（ａ）の状態から少し前進した状態を示している。

（３）型材移動及び樹脂吐出
移動装置１５は固定具２３の固定が完了すると移動台４２を前進させる。以降、移動台４２は前進しているとして説明する。なお、移動台４２の前進は移動装置１５のベルト駆動手段により行われる。
型材３の前端部３ａが樹脂供給装置１１の吐出ノズル１１６に近づくと、吐出ノズル１１６が下降する。そして、前端部３ａが吐出ノズル１１６の下方に達すると、図１２の（ｂ）に示すように、樹脂９の供給（吐出）が開始する。樹脂９の供給は吐出ノズル１１６から樹脂９が型材３の凹部３１に向けて吐出されることで行われ、吐出ノズル１１６の下方に後端部３ｂが達するまで継続して行われる。

（４）繊維束供給
図１２の（ｃ）に示すように、型材３の前端部３ａが繊維供給装置７の回転ローラ７４に近づくと、回転ローラ７４が下降する。回転ローラ７４は型材３の凹部３１内に位置しており、下降してきた回転ローラ７４と型材３との間に繊維束５が挟まれる状態となる。この際、回転ローラ７４は型材３の前進移動によって従動回転するため、特別な装置を設けることなく、繊維束５を型材３に押し付けながら連続供給することができる。
回転ローラ７４は型材３の前進に伴って回転するため繊維束５が傷つくようなことを少なくできる。また、繊維束５の表面にはシート材１９１が供給されている。これにより、繊維束５がシート材１９１に保護され、回転ローラ７４により加圧されても傷つくようなことを少なくできる。さらに、シート材１９１の介在により回転ローラ７４に樹脂９が付着するのを防止できる。

（５）樹脂及び繊維束側への加圧
型材３の前端部３ａが加圧ローラ１７１に近づくと、図１２の（ｃ）に示すように加圧ローラ１７１が下降する。そして、移動台４２がさらに前進すると、図１３の（ａ）に示すように、加圧ローラ１７１が前端部３ａに供給された樹脂９と繊維束５とを加圧する。これにより、繊維束５を構成する繊維間に樹脂９が浸入する。

（６）樹脂の硬化促進
型材３の前端部３ａがアイロン１３１に近づくと、図１３の（ｂ）に示すようにアイロン１３１が下降する。そして、アイロン１３１が前端部３ａに供給された樹脂９と繊維束５とを加熱する（硬化を促進するためのエネルギを樹脂９に与える。）。これにより、樹脂９の硬化が促進される。ここでの促進は、少なくとも、繊維束５にテンションを作用させた際に硬化促進部分から繊維束５が抜けないようになるまででよい。
使用する樹脂９は速硬化タイプである。このため、移動台４２を停止させることなく、連続して前進させることができる。

（７）樹脂及び繊維束の継続供給
樹脂９の硬化が促進されている間も移動台４２は前進している。樹脂９、繊維束５及びシート材１９１は、図１３の（ｃ）に示すように連続して供給される。この際、繊維束５に対して移動台４２の移動及び開繊手段のダンサローラ２１４等によりテンションが作用する。これにより、繊維束５の積層の際に繊維束５がうねったり、曲がったりするのが抑制される。
前端部３ａでの樹脂９の硬化促進が終了すると、移動装置１５は移動台４２の移動速度を高めてもよい。この場合、型材３の中間部に供給される樹脂９の硬化は前端部３ａの樹脂９ほど硬化が促進されず、シート材１９１が積層体から剥がされる状態にある。

（８）樹脂供給の停止
型材３の後端部３ｂが吐出ノズル１１６に達すると、図１４の（ａ）に示すように、樹脂供給装置１１は樹脂９の供給を停止し、吐出ノズル１１６を上昇させる。なお、この際も移動台４２は前進している。

（９）後端部の硬化促進・移動台の停止
型材３の後端部３ｂが図１４の（ｂ）に示すようにアイロン１３１の下方に近づくと、移動装置１５は移動台４２の移動速度を低めるか停止させる（ここでは、速度を低めている）。これにより後端部３ｂに供給された樹脂９の硬化が促進される。硬化促進が終了すると、図１４の（ｃ）に示すように、移動装置１５は移動台４２を停止させる。これにより、後端部３ｂに供給された樹脂９の硬化が一層促進する。ここでの促進は、テンションが作用している繊維束５が型材３の後端部３ｂに供給された樹脂９から抜けないようになるまででよい。
これにより、型材３の前端部３ａと後端部３ｂとの間の中間部に供給された繊維束５に作用するテンションが維持される。これにより、繊維束５がうねったり、曲がったりするのを抑制できる。

（１０）アイロンの上昇
型材３の後端部３ｂの樹脂９の硬化が促進すると、図１４の（ｃ）に示すように、アイロン１３１を上昇させ、同時又はその後に圧力作用装置１７は加圧ローラ１７２を上昇させる。

（１１）繊維束の切断
加圧ローラ１７２が上昇すると、図１５の（ａ）に示すように、繊維束５を切断する。なお、繊維束５を切断しても、型材３に供給された繊維束５の両端は硬化が促進した樹脂９により固定され、繊維束５のテンションは維持される。
切断された繊維束５は固定具２３とともに、吐出ノズル１１６、回転ローラ７４等を支持するフレーム２５に固定される。

（１２）シート材の除去
繊維束５上の供給されたシート材１９１は型材３の後端部３ｂに供給された樹脂９の硬化促進以降に剥がされる。なお、型材３の前端部３ａと後端部３ｂでは樹脂９の硬化が促進していてシート材１９１を引き剥がすのが困難な場合もあるが、積層体の前端部と後端部は切断除去されるため、成形物としての影響はない。

（１３）第１次硬化
移動台４２をさらに前進させて、図１５の（ｂ）に示すように、型材３上に供給され樹脂９、特に、型材３の中間部分に供給された樹脂９の硬化を促進するように第１次硬化を行う。

（１４）待機状態へ型材移動
上記で積層された積層体の厚みが成形物の目標の厚みに達している場合は、積層体を脱型して、積層体に対して必要があれば第２次硬化を行う。
上記の積層体の厚みが目標の厚みに達していない場合は、図１５の（ｃ）に示すように、移動台４２を待機状態の位置まで後進させて、目標の厚みに達するまで上記（１）〜（１４）を繰り返す。

＜変形例＞
以上、一実施形態に係る成形装置１を説明したが、この実施形態に限られるものではなく、例えば、以下のような変形例であってもよい。また、実施形態と変形例とを組み合わせたものでもよいし、変形例同士を組み合わせたものでもよい。また、実施形態や変形例に記載していない例や要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。

１．硬化促進
（１）移動台
実施形態では、移動台４２を移動させながら樹脂の硬化促進を行っているが、例えば移動台４２を停止させた状態で樹脂の硬化促進を行ってもよい。
（２）促進手段
実施形態では、硬化促進を加熱手段の一例であるアイロン１３１を１つ利用している。しかしながら、積層体が厚い場合、積層効率（生産効率）を高めたい場合、例えばアイロン等の加熱手段を移動台の移動方向に沿って複数設けてもよい。
また、加熱手段としてアイロン１３１を利用したが、熱風を送出するヒートガンや積層体を覆う加熱炉を利用してもよい。複数の加熱手段を利用する場合、同じ種類であってもよいし、複数種類を組み合わせてもよい。

２．繊維束の供給
（１）テンション
実施形態ではテンションの大きさについて説明していないが、供給した繊維束が積層領域に積層された状態でテンションが作用していればよい。テンションの大きさとしては、０［ｍＮ／ｔｅｘ］より大きく、１００［ｍＮ／ｔｅｘ］未満の範囲内であればよく、好ましくは、０［ｍＮ／ｔｅｘ］より大きく、５０［ｍＮ／ｔｅｘ］未満の範囲がよい。なお、ここでのテンションは繊維束供給中の設定（目標）値である。
（２）開繊
実施形態では開繊された繊維束を供給しているが、ロービングから引き出された繊維束をそのまま供給してもよい。なお、開繊した繊維束を供給する方が樹脂の含浸性は向上する。開繊手段は、実施形態ではダンサローラ２１４を利用したが、他の手段、例えば、ニップローラ、開繊ローラ（溝ローラ）やエア噴射等を利用してもよい。なお、開繊ローラ（溝ローラ）は、繊維束の幅に対して３〜５分割できる幅の溝を有するローラであり、ローラ上で繊維束にテンションを作用させるだけで開繊できる。

３．硬化装置
実施形態では、移動台が移動して樹脂の供給位置が型材３の後端部３ｂに達した後に一次硬化させているが、例えば、樹脂の供給位置が後端部に達する前に硬化装置を配置しておき、後端部に達した際には一次硬化又は硬化が終わるようにしてもよい。なお、後端部では少なくとも硬化促進装置により硬化が促進される。
硬化装置としては、例えばトンネル式の加熱炉を利用できる。また樹脂が光硬化性樹脂の場合、光を照射する照射装置（紫外線ランプ、赤外線ランプ、ＬＥＤ，レーザ等）を利用できる。

４．型材
実施形態では１つの型材３を利用している。しかしながら、複数個の型材を利用してもよい。また、移動台の移動方向を一方向とし、移動台が後端に達する前に樹脂を硬化させる硬化装置を配置し、移動台を移動路と異なる経路で後端側から前端側へと移動させることで、一方向に無限に近い成形物を得ることができる。例えば、表面に複数個の型材が設けられた無端のベルトコンベアを利用し、ベルトコンベアの直線部分で複数個の型材が連結して１つの型材を構成するようにしてもよい。
型材はなくてもよい。移動台の上面を積層領域が形成される形状にしてもよい。また、成形物の所望の面を積層領域としてもよく、例えば長尺の成形物の上面に長手方向に亘る凹部があり、当該凹部に樹脂と繊維束を供給するようにしてもよい。
５．積層領域
実施形態では一方向に長い成形物（積層体）を成形している。つまり、型材の移動方向と直交する方向（移動方向に向かった場合の左右方向である。）から積層体を見たときに、移動方向に長い直線の矩形状をしている。
しかしながら他の形状の成形物を成形するようにしてもよい。
他の形状としては、型材の移動方向と直交する方向（移動方向に向かった場合の左右方向である。）から見たときに、楕円、円、楕円弧、円弧等の曲線状、三角形等の多角形等がある。このような成形物を成形するには、例えば、型材の移動方向と直交する左右方向から見たときの形状が、楕円、円状、多角形状等の型材を利用すればよい。
他の形状の別の例としては、型材の移動方向と直交する方向（移動方向に向かった場合に上下方向である。）から見たときに、楕円、円、楕円弧、円弧等の曲線状、三角形等の多角形等がある。このような成形物を成形するには、例えば、型材の移動方向と直交する上下方向から見たときの形状が、楕円、円状、多角形状等の型材を利用し、上下方向を回転軸として回転相対移動させればよい。

６．含浸装置
（１）含浸方法
実施形態では樹脂９を繊維束５へ含浸させる含浸装置の一例として圧力作用装置１７を備えている。なお、含浸装置は備えなくてもよいが、成形物の機械特性を考慮すると、含浸装置を備えるのが好ましい。
実施形態では含浸方法として圧力を作用させていたが、他の方法で含浸させてもよい。他の方法としては、樹脂の粘度を下げる方法であり、例えば加熱による方法がある。この観点からは、樹脂として硬化樹脂を利用する場合、硬化促進装置を含浸装置としても利用できる。
なお、ここでいう「含浸」とは、繊維束を構成する繊維（単糸）間に樹脂が浸入（存在）することをいう。また、繊維間に存在する樹脂量は特に限定するものでない。但し、成形物における機械特性の観点からは、繊維（単糸）間に存在する空隙が少ない方が好ましい。
（２）圧力作用装置
実施形態では、圧力作用装置１７の加圧ローラ１７１は硬化促進装置１３の上流側に配されていたが、例えば、供給される樹脂の粘度が硬化促進により低下せずに上昇する場合は、加圧ローラは硬化促進装置の上流側に配されるのが好ましい。逆に、供給される樹脂の粘度が一旦低下した後上昇する場合は、加圧ローラは硬化促進装置の下流側に配されるのが好ましい。なお、圧力作用装置は硬化促進装置の上流側、下流側の両側に配されてもよい。

７．シート回収装置
実施形態ではシート回収装置を備えていなかったが、成形装置はシート回収装置を備えてもよい。シート回収装置は、樹脂９からシート材１９１が剥がれる状態のとき、例えば樹脂が硬化する前の状態のときに回収する。このため、少なくとも加圧ローラよりも下流側でシート材１９１を回収すればよい。シート回収装置はシート材１９１を巻き取る回収ローラを備えている。

＜その他＞
１．硬化促進
実施形態のアイロン１３１は、積層領域３２の前端部３２ａから後端部３２ｂに亘って硬化促進をしている。つまり、硬化促進装置１３は供給された直後の樹脂９に対して硬化促進を行っている。しかしながら、樹脂９の硬化促進は少なくとも積層領域３２の前端部３２ａに供給された樹脂９と後端部３２ｂに供給された樹脂９に対して行えばよく、例えば積層領域３２の中間部ではアイロン１３１を上昇させてもよい。
この態様に係る成形装置は、テンションを作用させた繊維束を供給する繊維供給装置と、樹脂を供給する樹脂供給装置と、前記繊維束及び樹脂の供給位置を積層領域の一方端部から他方端部に相対移動させる移動装置と、前記一方端部に供給された樹脂の硬化を促進する前硬化促進装置と、前記他方端部に供給された樹脂の硬化を促進する後硬化促進装置とを備える。
この成形装置で用いる製造方法は、テンションを作用させた繊維束と樹脂とを積層領域の一方端部に供給し、供給された繊維束と樹脂とに対して樹脂の硬化を促進し、繊維束にテンションを作用させた状態で繊維束の供給位置及び樹脂の供給位置を積層領域の一方端部から他方端部に相対移動させ、他方端部に供給された繊維束と樹脂とに対して樹脂の硬化を促進する。

本成形装置及び本製造方法においても、供給された繊維束にテンションが作用された状態で他方端部に供給された樹脂の硬化が促進されるため、繊維束にうねりや曲りが生じ難い。
前硬化促進装置と後硬化促進装置とは、実施形態のように１つの硬化促進装置により構成してもよい。
一方端部の樹脂の硬化促進は、移動装置が相対移動させた際に、又は移動装置が相対移動させているときに、一方端部に供給された繊維束が一方端部に供給された樹脂から抜けなくなるまで促進するのが好ましい。
他方端部の樹脂の硬化促進は、供給する繊維束を切断した際に、又は供給された繊維束にテンションを作用させるのを解除した際に、他方端部に供給された繊維束が他方端部に供給された樹脂から抜けなくなるまで促進するのが好ましい。
また、積層領域が長い場合、樹脂の硬化促進は長手方向の中間で１回又は複数回行わってもよい。この場合、積層領域内を複数領域に分けて、当該領域を上記の積層領域とすることで対応できる。つまり、各領域内の他方端部が積層領域の他方端部に相当する。

２．テンションの作用タイミング
成形物の繊維束のうねりや曲りは成形時に生じる。この観点から積層領域の全領域に配された繊維束にテンションが作用する状態で、積層領域の両端部の樹脂の硬化が行われればよい。
従って、積層領域の一方端部に供給された樹脂の硬化を促進する際には、繊維束にテンションが作用していてもよいし、作用していなくてもよい。但し、他方端部の樹脂の硬化を促進する際には積層領域に供給された繊維束に対してテンションを作用しておく必要がある。
この態様に係る成形装置は、繊維束を供給する繊維供給装置と、樹脂を供給する樹脂供給装置と、前記繊維束及び樹脂の供給位置を積層領域の一方端部から他方端部に相対移動させる移動装置と、前記一方端部に供給された樹脂の硬化を促進する前硬化促進装置と、前記積層領域に配された繊維束に対してテンションを作用させるテンション作用装置と、前記積層領域に配された繊維束に対してテンションを作用させた状態で、前記他方端部に供給された樹脂の硬化を促進する後硬化促進装置とを備える。
この成形装置で用いる製造方法は、積層領域の一方端部に供給された繊維束と樹脂とに対して樹脂の硬化を促進させた後、繊維束及び樹脂の供給位置を積層領域の一方端部から他方端部に相対移動させ、供給された繊維束にテンションを作用させた状態で他方端部に供給された繊維束と樹脂とに対して樹脂の硬化を促進する。

本成形装置及び本製造方法においても、一方端部に供給された樹脂の硬化を促進した上で、積層領域に供給された繊維束にテンションを作用させた状態で、他方端部に供給された樹脂の硬化が促進されるため、繊維束にうねりや曲りが生じ難い。
前硬化促進装置と後硬化促進装置とは、実施形態のように１つの硬化促進装置により構成してもよい。
一方端部の樹脂の硬化促進は、移動装置が相対移動させた際に、又は移動装置が相対移動させているときに、一方端部に供給された繊維束が一方端部に供給された樹脂から抜けなくなるまで促進するのが好ましい。
他方端部の樹脂の硬化促進は、供給する繊維束を切断した際に、又は供給された繊維束にテンションを作用させるのを解除した際に、他方端部に供給された繊維束が他方端部に供給された樹脂から抜けなくなるまで促進するのが好ましい。
また、積層領域が長い場合、樹脂の硬化促進は長手方向の中間で１回又は複数回行わってもよい。この場合、積層領域内を複数領域に分けて、当該領域を上記の積層領域とすることで対応できる。つまり、各領域内の他方端部が積層領域の他方端部に相当する。
また、一方端部と他方端部との間の領域に繊維束を供給する際に、テンションを作用させた繊維束を供給するのが好ましい。例えば、テンション作用装置は、前記一方端部の樹脂の硬化促進後に、供給される繊維束に対してテンションを作用させてもよい。具体的には、硬化促進が終了した時点に合せてテンションの負荷を目標値に上げるように設定することで実施できる。これにより、他方端部の硬化促進時の繊維束の拘束を容易に行える。

３．一方端部の硬化促進
実施形態では、積層領域３２の一方端部である前端部３２ａに繊維束５を供給する前に固定具２３で繊維束５を移動台４２の前端部４２ａに固定している。積層領域が相対移動する際や積層領域の全域に配された繊維束にテンションを作用させた際に、繊維束が固定具により抜けないように固定されている場合、積層領域の一方端部に供給された樹脂の硬化促進は、他方端部に供給された樹脂の硬化促進が終わるまでに終了すればよい。
この態様に係る成形装置は、積層領域の全域に繊維束を供給する繊維供給装置と、前記積層領域の一方端部に供給された繊維束を固定する固定装置と、前記積層領域の全域に樹脂を供給する樹脂供給装置と、前記積層領域の全領域に配された前記繊維束に対してテンションを作用させるテンション作用装置と、前記積層領域の一方端部に供給された樹脂の硬化を促進する前硬化促進装置と、前記積層領域の他方端部に供給された樹脂の硬化を促進する後硬化促進装置とを備え、前記前硬化促進装置は前記積層領域の他方端部の樹脂の硬化促進が終わるまで、前記一方端部の樹脂の硬化促進を終える。
本成形装置においても、供給された繊維束にテンションが作用された状態で一方端部と他方端部とに供給された樹脂の硬化が促進されるため、繊維束にうねりや曲りが生じ難い。
なお、積層領域の全域への繊維束と樹脂の供給は、繊維束及び樹脂の供給位置を積層領域の一方端部から他方端部に移動装置により相対移動することで実施できる。

１ 成形装置
３ 型材
４ 型材支持装置
５ 繊維束
７ 繊維供給装置
９ 樹脂
１１ 樹脂供給装置
１３ 硬化促進装置
１５ 移動装置
１７ 圧力作用装置
３２ 積層装置
３２ａ 一方端部
３２ｂ 他方端部

Claims (5)

1. 繊維束を供給する繊維供給装置と、
   樹脂を供給する樹脂供給装置と、
   供給された前記繊維束に対してテンションを作用させた状態で、供給された前記樹脂の硬化を促進する硬化促進装置と、
   前記繊維束の供給位置及び前記樹脂の供給位置並びに前記硬化の促進位置を相対移動させる移動装置と
   を備える繊維強化樹脂材料の成形装置。
2. 前記繊維供給装置はテンションを作用させた状態で前記繊維束を供給し、
   前記硬化促進装置は、前記繊維束が供給された前記樹脂から抜けなくなるまで、供給された前記樹脂に対して硬化を促進する
   請求項１に記載の繊維強化樹脂材料の成形装置。
3. 前記繊維供給装置は前記樹脂が供給されている領域に前記繊維束を供給する
   請求項２に記載の繊維強化樹脂材料の成形装置。
4. 供給された前記繊維束に供給された前記樹脂を含浸させる含浸装置を備え、
   前記移動装置は前記含浸させる位置を相対移動させる
   請求項３に記載の繊維強化樹脂材料の成形装置。
5. 繊維束を供給する繊維供給ステップと、
   樹脂を供給する樹脂供給ステップと、
   供給された前記繊維束に対してテンションを作用させた状態で供給された前記樹脂の硬化を促進する硬化促進ステップと、
   前記繊維束の供給位置及び前記樹脂の供給位置並びに前記硬化の促進位置を相対移動させる移動ステップと
   を含む製造方法。
   

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