TWI532766B - 纖維強化複合材料成形品及其製造方法 - Google Patents

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Description

纖維強化複合材料成形品及其製造方法
本發明是有關於一種為了獲得具有所期望的立體形狀的纖維強化複合材料成形品，而在其正式成形步驟前，對片狀預浸體進行預賦形，藉此形成預成形體的纖維強化複合材料成形品的製造方法，及藉由所述製造方法而得的纖維強化複合材料成形品。
專利文獻1中揭示，以纖維的方向不同的方式分別積層將纖維的方向朝著一個方向排列的單向預浸體(UD；unidirectional prepreg)而製作積層板，並切割所述積層板，藉此獲得具有所期望的形狀的多種切割品。而且，專利文獻1中揭示，在獲得所述切割品後，將所述切割品加以組合而製作具有三維形狀的預成形體後，將所述預成形體壓製成形，藉此獲得成形品。
然而，專利文獻1的製造方法中，在將切割品組合而製作具有三維形狀的預成形體時，有在所組合的切割品彼此之間產生縫隙的情況。若將在切割品彼此之間具有縫隙的預成形體壓製成形，則在壓製成型時的壓力高時，有預浸體過量地流入所述縫 隙，而產生纖維的蜿蜒的情況。另外，在壓製成型時的壓力低時，亦有在所述縫隙部分未施加充分的壓力，而產生空隙的情況。另外，根據壓製成型時的狀況，而纖維的蜿蜒與空隙均產生，其結果存在成形品的物性降低的問題。
為了不產生此種問題，而必須製作在切割品彼此之間不具有縫隙的預成形體。但是，在先前的製造方法中，有在製作此種預成形體時需要大量的時間，作業效率非常差的問題。
另外，專利文獻1所揭示的切割品以在預成形體製作時預浸體的積層板的端部在積層板的厚度方向重疊的方式進行設計。即，在將切割品組合而製作的預成形體中，產生厚度不均勻的部分。因此，以與所述預成形體的厚度變化一致的方式，藉由控制金屬模具的間隙(clearance)進行成型。
然而，在所使用的預浸體的厚度存在不均一時，預成形體的厚度與金屬模具的間隙變得不一致。其結果有局部地產生成形不良的情況。即，在專利文獻1所記載的製造方法中，存在難以穩定地確保成形品的品質的問題。
專利文獻2中對輕量、且具有剛性的纖維強化樹脂性夾層板進行了記載。作為其形態，記載了藉由包含預浸體的表面材料夾持芯材而成的發泡核夾層板的製造方法，所述芯材設為包含含有發泡劑的樹脂的發泡材料。另外，課題是以具有剛性的板狀製品的輕量化為主要目的，並廉價地製造性能佳的核夾層板。但是，並未記載或暗示例如為了彌補成形時的成形不良而使用發泡 材料的技術思想。
專利文獻3中揭示了如下的成形品的製造方法，其在包含立體形狀的預浸體積層體的成形品的製造時，藉由以使預浸體片彼此對接的姿勢進行縫製，而防止在加壓成形時預浸體片彼此散開。但是，並未記載或暗示例如藉由使用發泡材料來避免成形時的成形不良的技術思想。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第8263205號說明書
[專利文獻2]日本專利申請案公開 日本專利特開2009-285957號公報
[專利文獻3]日本專利申請案公開 日本專利特開2008-290421號公報
本發明鑒於所述情況而成，其目的是提供一種使具有立體形狀的預成形體的加壓成形品的物性良好，並可穩定地確保成形品的品質的纖維強化複合材料成形品的製造方法，及藉由所述製造方法而得的纖維強化複合材料成形品。
本發明具有以下的形態。
[1]一種纖維強化複合材料成形品的製造方法，其包括：步驟 (A)，藉由對包含強化纖維與基質樹脂組成物的片狀預浸體進行切割，並對所得的預浸體的切割品進行預賦形，而獲得多個部分預成形體，所述部分預成形體具有將目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀分割的部分形狀；步驟(B)，藉由將所述多個部分預成形體組合後，進行一體化，而獲得具有所述目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀的預成形體；以及步驟(C)，藉由對所述預成形體進行加壓成形，而獲得纖維強化複合材料成形品；且所述步驟(B)包括：在所述多個部分預成形體之間配置發泡材料進行組合；[2]如[1]所記載之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述部分預成形體是積層多片所述預浸體的切割品而形成積層體後，進行預賦形而成者；[3]如[1]所記載之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述發泡材料為具有發泡性的樹脂膜；[4]如[2]所記載之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述發泡材料為具有發泡性的樹脂膜；[5]如[1]至[4]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述步驟(B)包括：使所述多個部分預成形體的端面彼此對接而組合的步驟；[6]如[1]至[4]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述步驟(B)包括：使所述多個部分預成形體的端部彼此重疊而組合的步驟； [7]如[6]所記載之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述步驟(B)包括：使所述多個部分預成形體的端部彼此隔著所述發泡材料進行重疊而組合的步驟；[8]如[3]至[7]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜是具有藉由加熱而發泡的性質的樹脂膜；[9]如[3]至[7]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜是具有藉由化學反應而發泡的性質的樹脂膜；[10]如[3]至[9]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜所含的發泡性樹脂包含環氧樹脂組成物；[11]如[3]至[10]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜的厚度為0.01mm~10.0mm；[12]如[11]所記載之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜的厚度為0.2mm~5.0mm；[13]如[1]至[12]中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述多個部分預成形體包含多個部分預成形體組群，所述多個部分預成形體組群包含多個藉由不同的分割線圖案分割的部分預成形體組群；[14]一種纖維強化複合材料成形品，其藉由如[1]至[13]中任一 項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法而得，且在所述多個部分預成形體之間的至少一部分配置有發泡體。
根據本發明的形態的纖維強化複合材料成形品的製造方法，具有立體形狀的預成形體的加壓成形品的物性良好，並可穩定地確保成形品的品質。
1‧‧‧成形品
2‧‧‧部分形狀
3‧‧‧部分形狀
4‧‧‧部分形狀
5‧‧‧部分形狀
6‧‧‧預浸體的切割品、或積層體
7‧‧‧陰模
8‧‧‧陽模
9‧‧‧成形機
10‧‧‧紅外線加熱器
11‧‧‧預成形體模具
12‧‧‧發泡性膜
13‧‧‧發泡體
20‧‧‧平面形狀
30‧‧‧平面形狀
40‧‧‧平面形狀
50‧‧‧平面形狀
21‧‧‧部分預成形體
31‧‧‧部分預成形體
41‧‧‧部分預成形體
51‧‧‧部分預成形體
60‧‧‧預成形體
70‧‧‧縫隙
100‧‧‧成形品
200‧‧‧部分預成形體
210‧‧‧部分預成形體
300‧‧‧部分預成形體
310‧‧‧部分預成形體
400‧‧‧部分預成形體
410‧‧‧部分預成形體
500‧‧‧部分預成形體
510‧‧‧部分預成形體
600‧‧‧發泡性膜
610‧‧‧發泡性膜
700‧‧‧預成形體
710‧‧‧預成形體
800‧‧‧成形模具
810‧‧‧下模具
820‧‧‧上模具
A‧‧‧厚度測定部位
B‧‧‧厚度測定部位
C‧‧‧厚度測定部位
圖1是本發明的實施形態的一例的成形品的立體圖。
圖2是表示本發明的實施形態的一例的成形品的部分形狀的立體圖。
圖3是表示本發明的實施形態的一例的成形品的部分形狀的立體圖。
圖4是表示本發明的實施形態的一例的平面形狀的平面圖。
圖5是表示本發明的實施形態的一例的平面形狀的平面圖。
圖6的(a)、圖6的(b)、圖6的(c)、圖6的(d)是表示本發明的實施形態的一例所包括的預浸體的切割品、或積層體的預賦形的步驟的步驟圖。
圖7的(a)、圖7的(b)是表示本發明的實施形態的一例所包括的將部分預成形體組合的步驟的步驟圖。
圖8是表示本發明的實施形態之一的預成形體的形狀的圖。
圖9是將圖8的預成形體沿著A-A線切割時的剖面圖。
圖10是本發明的實施形態之一的成形品的立體圖。
圖11是將圖10的成形品沿著B-B線切割時的剖面圖。
圖12是本發明的實施形態的一例的成形品的立體圖。
圖13是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖14是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖15是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖16是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖17是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖18是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖19是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖20是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖21是表示本發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖22是表示先前發明的實施形態的一例的剖面圖。
圖23是表示先前發明的實施形態的一例的剖面圖。
本發明的1個形態是一種纖維強化複合材料成形品的製造方法，其包括：步驟(A)，藉由對包含強化纖維與基質樹脂組成物的片狀預浸體進行切割，並對所得的預浸體的切割品進行預賦形，而獲得多個部分預成形體，所述部分預成形體具有將目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀分割的部分形狀；步驟(B)，藉由將所述多個部分預成形體組合後，進行一體化，而獲得具有所述目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀的預成形體；以及 步驟(C)，藉由對所述預成形體進行加壓成形，而獲得纖維強化複合材料成形品；且所述步驟(B)包括：在所述多個部分預成形體之間配置發泡材料進行組合。
另外，本發明的另一形態是一種纖維強化複合材料成形品，其藉由所述纖維強化複合材料成形品的製造方法而得。以下，對本發明進行詳細地說明。
<纖維強化複合材料成形品的製造方法>
[步驟(A)]
在本發明的纖維強化複合材料成形品的製造方法的1個形態中，步驟(A)是如下的步驟：藉由對包含強化纖維與基質樹脂組成物的片狀預浸體進行切割，並對所得的預浸體的切割品進行預賦形，而獲得多個部分預成形體，所述部分預成形體具有將目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀分割的部分形狀。
(片狀預浸體)
本發明的實施形態的纖維強化複合材料成形品的製造方法中所用的片狀預浸體是包含強化纖維與基質樹脂組成物的片狀預浸體。
預浸體的形態可為將強化纖維朝著一個方向排列的UD預浸體，亦可為強化纖維編織而成的織物預浸體。另外，還可為包含所謂的非屈曲織物(Non-Crimp Fabric，NCF)的預浸體，所述非屈曲織物是使將強化纖維朝著一個方向排列的多個強化纖維片分別在不同的方向重疊並藉由輔助纖維進行一體化者。
片狀預浸體的厚度較佳為0.1mm~5.0mm，更佳為0.4mm~2.0mm。在預浸體的厚度小於0.1mm時，其厚度過薄，難以保持所得的部分預成形體的形狀。另外，若預浸體的厚度超過5.0mm，則其厚度過厚，而難以賦形，並有在所得的賦形品上產生皺褶等的可能性。即，若預浸體的厚度為0.1mm~5.0mm，則容易保持部分預成形體的形狀，而且在賦形品上產生皺褶等的可能性低，因此較佳。另外，如後述般，在使用積層多片預浸體的切割品而形成的積層體作為部分預成形體時，作為預浸體的厚度，較佳為0.03mm~1mm，更佳為0.1mm~0.5mm。預浸體的厚度可藉由外側測微計(micrometer)或紙張測微計進行測定。
另外，作為所使用的片狀預浸體的大小，可例示寬度為0.1m~2m、長度為0.1m~200m的預浸體。
(強化纖維)
作為本發明的實施形態的纖維強化複合材料成形品的製造方法中所用的強化纖維，例如可列舉：碳纖維、玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維、高強度聚酯纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、氮化矽纖維、及尼龍纖維等。該等中，就比強度及比彈性優異而言，較佳為碳纖維。
在本發明的1個形態中，相對於預浸體的總質量，預浸體中的強化纖維的含量較佳為50質量%~80質量%，更佳為65質量%~75質量%。
(基質樹脂組成物)
作為本發明的實施形態的纖維強化複合材料成形品的製造方法中所用的基質樹脂組成物，例如可列舉：環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、及苯并噁嗪樹脂等。所述樹脂中，就可提高硬化後的強度而言，較佳為環氧樹脂。
另外，在預浸體中可包含：適合於所述各樹脂的硬化劑(若為環氧樹脂，則為胺化合物等環氧樹脂硬化劑)，硬脂酸鹽等內部脫模劑，矽油(silicone oil)等脫泡劑，二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物等紫外線吸收劑，或碳黑、碳酸鈣微粒子、氫氧化鋁微粒子等填充材料等各種添加劑等。
(部分預成形體)
在本發明的1個形態中，部分預成形體具有將目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀分割的部分形狀。另外，部分預成形體是藉由經過本發明的步驟(B)而用以獲得預成形體者。具有此種部分形狀的部分預成形體可藉由對片狀預浸體進行切割，並對所得的預浸體的切割品進行預賦形而形成。另外，在製造部分預成形體時，可藉由在積層多片預浸體的切割品而形成積層體後，對所述積層體進行預賦形而形成。在此時的本發明的1個形態中，部分預成形體包含積層多片預浸體而成的積層體。以下表示如上所述的部分預成形體的形成方法的一例。
(1)藉由模擬，由目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀確定部分形狀。
(2)由部分形狀確定平面形狀。
(3)根據平面形狀切割片狀預浸體，而獲得預浸體的切割品。
(4)根據需要，積層多片預浸體的切割品，而獲得積層體。
(5)對預浸體的切割品、或積層體進行預賦形，而獲得部分預成形體。
另外，由於可提高作為完成品的纖維強化複合材料成形品的強度，因此部分預成形體較佳為對積層多片預浸體的切割品而成的積層體進行預賦形而製造。
((1)部分形狀的確定)
部分形狀是藉由模擬，由目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀確定而得的形狀。在下文對預浸體的切割品、或對以多片預浸體的切割品積層而得的積層體進行預賦形而製作部分預成形體時，部分形狀可採用能夠合理地預賦形的形狀。此處，將由目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀進行模擬而確定的多個部分形狀的切割線定義為「分割線」，將其圖案定義為「分割線圖案」。
更具體而言，若為可使所述預浸體的切割品、或積層體稍稍拉伸、或頂起(以下，將所述變形稱為「剪切變形」)而進行預賦形的形狀，則可用作本發明的實施形態的部分形狀。另外，就可使下文的預賦形變得更容易而言，更佳為使用不進行剪切變形，而可僅藉由例如彎折、或彎曲進行賦形的形狀。
另外，作為部分形狀的大小，只要為容易進行所述剪切變形的大小即可，並無特別限定。另外，較佳的是，以在將部分 形狀全部組合時成為與目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀相同的方式確定。另外，在本發明中，在對形狀之相同言及具有“...的形狀”、或“形狀相同”時，是指，例如在步驟(C)中進行加壓成形時，具有下述形狀與尺寸，其中上述形狀與尺寸為可製造具有與欲製造的纖維強化複合材料成形品相同形狀及尺寸之物品的形狀及尺寸(其中，對成形品的板厚度除外)，或與欲製造的纖維強化複合材料成形品的形狀及尺寸相同(其中，對成形品的板厚度除外)。即是指具有大致相似於所述形狀及尺寸的形狀及尺寸(其中，對成形品的板厚度除外)，或幾乎相同於所述形狀及尺寸(其中，對成形品的板厚度除外)。
因此，在本發明中，由目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀進行模擬而確定的多個部分形狀在全部組合時，大致與目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀相同。將在組合時大致與目標纖維強化複合材料成形品的形狀相同的所述多個部分形狀的集合稱為「部分形狀組群」。即，所述部分形狀組群是指藉由一組分割線圖案分割的多個部分形狀的集合。另外，將由切割成部分形狀組群的各形狀的預浸體、或所述預浸體的積層體製造的部分預成形體的集合稱為「部分預成形體組群」。所述中，對藉由某一種方法的部分形狀的確定方法進行了闡述，但亦可設想各部分形狀的一部分、或全部的形狀不同的藉由另外的分割線圖案切割的部分形狀組群、或部分預成形體組群。此時，藉由不同的分割線圖案分別切割的多個部分形狀組群在使所述部分預成形體組群 彼此重疊時，較佳為在厚度方向以各分割線不在同一線上重疊的方式配置分割線。換言之，在製作多個不同的分割線圖案的情況下，在使由所述分割線圖案分別製造的多個部分預成形體組群重疊時，較佳為在厚度方向以各分割線不在同一線上重疊的方式分別配置分割線。
藉由利用此種方法確定部分形狀，而即便將成形品的纖維在特定的部分預成形體的端部切割，亦可在與其重疊的其他部分預成形體中使應力分散而傳遞。因此，可防止所得的成形品的強度降低。
((2)由部分形狀確定平面形狀)
所謂平面形狀，是可藉由預賦形而製作所述部分形狀的形狀，且是在部分形狀具有立體結構時，將所述立體結構在平面上展開的形狀。即，是對預浸體的切割品、或其積層體進行預賦形之前的形狀。作為平面形狀的確定方法，例如可列舉如下的方法：使用與部分形狀相同的形狀的模具，藉由人手等對預先大幅切割的片狀預浸體、或積層多片所述預浸體而成的積層體進行賦形後，對外周部分進行修整而獲得具有所期望的部分形狀的賦形品，然後，將所述賦形品自模具取出，進行拉伸恢復成二維形狀後，藉由掃描機獲得其形狀、或藉由三維測定機測量外周形狀，藉此確定平面形狀。
另外，若存在成形品形狀的三維電腦輔助設計(Computer Aided Design，CAD)資料，則亦可藉由自所述三維 CAD資料提取所期望的部分形狀的資料，並使用如可製作將所述部分形狀的資料展開的平面形狀資料的軟體(例如，西門子產品生命週期管理軟體(Siemens PLM(Product Lifecycle Management)Software)公司製造、製品名：FiberSim)，而確定平面形狀。就提高所得的平面形狀的精度而言，較佳為使用軟體確定平面形狀。
((3)根據片狀預浸體的平面形狀的切割)
作為以獲得所述所期望的平面形狀的方式切割片狀預浸體的方法，可使用剪刀等進行切割，若存在二維CAD資料，則亦可使用切繪機(cutting plotter)根據所述資料進行切割。就可提高切割形狀的精度而言，較佳為使用切繪機進行切割。
((4)經切割的預浸體的積層)
繼而，在使用積層多片的片狀預浸體而成的積層體作為後述部分預成形體時，使預浸體的切割品積層而獲得具有所期望的積層構成的積層體。作為積層構成，可列舉單向積層、正交積層、擬等向(quasi-isotropic)積層等，只要具有本發明的效果，則並無特別限定，就使積層體容易剪切變形的方面而言，較佳為正交積層。另外，作為構成積層體的預浸體的片數，可列舉：2片~20片。片數較佳為2片~10片，特佳為3片~7片。
另外，作為積層體的厚度，較佳為0.1mm~5.0mm，更佳為0.4mm~2.0mm。在積層體的厚度小於0.1mm時，其厚度過薄，而難以保持其後所得的部分預成形體的形狀，而且為了獲得目標纖維強化複合材料成形品所必需的部分預成形體的數量、及積層 作業的次數增加，因此作業效率降低。另外，若積層體的厚度超過5.0mm，則其厚度過厚，而難以賦形，並有在所得的賦形品上產生皺褶等的可能性。即，若積層體的厚度為0.1mm~5.0mm，則容易保持部分預成形體的形狀，積層作業的作業效率佳並容易，而且在賦形品上產生皺褶等的可能性低，因此較佳。積層體的厚度可使用測定所述預浸體的厚度的方法。
((5)預浸體的切割品、或積層體的預賦形)
繼而，藉由利用所期望的方法對所述預浸體的切割品、或積層體進行預賦形，而獲得部分預成形體。即，本發明中的「預賦形」是指，將具有平面形狀的預浸體的切割品、或積層體的形狀變為由目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀進行模擬而確定的包含立體形狀的部分形狀。
作為用以獲得部分預成形體的方法，例如可藉由利用人手貼入模具中而對預浸體的切割品、或積層體進行預賦形。另外，可在模具中配置預浸體的切割品、或積層體，自其上部配置橡膠膜等後，將內部抽成真空使橡膠膜壓接，藉此對預浸體的切割品、或積層體進行預賦形。而且，亦可在簡便的成形機上配置陽模及陰模，藉由陽模及陰模對預浸體的切割品、或積層體進行夾壓，從而進行預賦形。其中，就即便為大的形狀，亦可在短時間內進行賦形而言，較佳為藉由利用陽模及陰模進行夾壓而對預浸體的切割品、或積層體進行預賦形。
另外，具有將目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀分割 的部分形狀的多個部分預成形體可全部為相同的形狀，亦可一部分為相同的形狀，還可全部為不同的形狀。作為某種形態，是所述多個部分預成形體全部為相同的形狀。作為另一形態，是所述多個部分預成形體的一部分為相同的形狀。進而作為另一形態，是所述多個部分預成形體全部為不同的形狀。進而作為另一形態，是所述多個部分預成形體並非全部為相同的形狀。
而且，若為準備多台簡便的成形機，使用其同時運轉的方法，則可同時製作多種部分預成形體，因此可實現步驟大幅的縮短，而較佳。
[步驟(B)]
在本發明的1個形態中，步驟(B)是藉由將步驟(A)中所得的多個部分預成形體組合後，進行一體化，而獲得具有所述目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀的預成形體的步驟。另外，所述步驟(B)的特徵在於：在所述多個部分預成形體、或部分預成形體組群之間配置發泡材料進行組合。
另外，作為本發明的1個形態，可列舉：在將一個部分預成形體組群、與藉由不同的分割線圖案分割的其他部分預成形體組群進行一體化的步驟中，在所述部分預成形體組群之間配置發泡材料進行組合的形態。
(發泡材料)
在本發明的纖維強化複合材料成形品的製造方法的1個形態中，所謂發泡材料，可列舉：包含具有發泡性的樹脂(以下，有 時稱為「發泡性樹脂」)者。作為其形態，為將發泡性樹脂成形為膜狀者(以下，有時稱為「具有發泡性的樹脂膜」或「發泡性膜」)，可為藉由發泡而成為發泡體者，亦可為藉由直接塗佈發泡性樹脂，使其發泡而成為發泡體者，還可藉由使發泡性樹脂塊發泡而製成發泡體。所述發泡材料較佳為在所期望的溫度下具有所期望的發泡倍率的發泡材料。另外，較佳為可在預浸體的硬化溫度下進行硬化。此處，所謂「所期望的溫度」，是指藉由成形模具將預成形體壓縮成型時的金屬模具溫度，具體是指120℃~160℃的溫度。
發泡性膜由於成形為膜狀，因此可藉由配置於所述部分預成形體與部分預成形體之間進行組合，而容易地獲得預成形體，為了提高作業效率，特佳為使用發泡性膜作為發泡材料。另外，在直接塗佈發泡性樹脂時，可在一個部分預成形體、或部分預成形體組群的單面塗佈發泡性樹脂，在所述部分預成形體、或部分預成形體組群的塗佈了發泡性樹脂的面上，進一步重疊另外的部分預成形體、或部分預成形體組群，而製成預成形體。另外，在使用發泡性樹脂塊時，可藉由配置於部分預成形體間、或部分預成形體組群間並將其壓縮，而將發泡性樹脂塊攤開，進而重疊另外的部分預成形體、或部分預成形體組群，而製成預成形體。或者，亦可藉由在部分預成形體間、或部分預成形體組群間配置發泡性樹脂塊，進而重疊另外的部分預成形體、或部分預成形體組群後進行壓縮，由此將發泡性樹脂塊攤開而製成預成形體。另外，於 將發泡性樹脂塊配置在部分預成形體間、或部分預成形體組群間時，可將發泡性樹脂分成幾個塊，以例如等間隔、或改變間隔進行配置。另外，發泡性樹脂塊較佳為藉由壓縮而攤開的程度的硬度，例如較佳為以1Pa．s~1000Pa．s的黏度使用。
另外，在本發明中所使用的發泡材料為了藉由發泡體填塞預成形體中的部分預成形體間的縫隙，而抑制強化纖維的蜿蜒或空隙的產生，而必須表現出恰當的體積膨脹倍率。作為所述體積膨脹倍率，較佳為在所述所期望的溫度下的體積膨脹倍率為1.1倍~20倍、較佳為1.5倍~15倍、更佳為2倍~10倍。另外，體積膨脹倍率可藉由以下方式求出：使在常壓下在所述所期望的溫度下使發泡材料發泡時的、發泡後的體積除以發泡前的體積。發泡前、及發泡後的發泡材料的體積例如可根據在室溫的液體中將發泡材料沈澱時的液體體積的變化而求出。
(發泡性樹脂)
在本發明的1個形態中，所述發泡性樹脂較佳為包含熱硬化性樹脂與發泡劑的樹脂組成物。作為所述熱硬化性樹脂，例如可列舉：環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、苯并噁嗪樹脂等。所述熱硬化性樹脂可單獨使用1種，亦可併用2種以上。其中，就可提高發泡體的強度而言，較佳為包含環氧樹脂作為主成分的環氧樹脂組成物。此處，所謂「主成分」，是指相對於樹脂組成物的總質量，而包含50質量%以上的成分。另外，作為所述片狀預浸體所含的樹脂組成物、與構成發泡 材料的樹脂組成物所含的樹脂成分，可相同亦可不同，但就提高預浸體與發泡材料的黏接強度而言，較佳為包含相同的樹脂作為主成分的樹脂組成物。
(發泡劑)
作為所述發泡劑，只要具有本發明的效果，則並無特別限定，例如可使用：碳酸氫鈉、偶氮化合物、亞硝基化合物、肼衍生物等加熱發泡劑，或者藉由熱塑性樹脂的微膠囊(microcapsule)包裹異戊烷等低沸點的烴而成的熱膨脹性微膠囊。其中，就成形性的觀點而言，較佳為使用熱膨脹性微膠囊作為發泡劑。
(發泡材料的發泡方法)
作為使發泡材料發泡的方法，在發泡性樹脂含有加熱發泡劑時，較佳為加熱至發泡劑的熱分解溫度為止的加熱發泡。另外，亦可為藉由利用化學反應產生二氧化碳等氣體而發泡的化學發泡。另外，在發泡性樹脂含有熱膨脹性微膠囊時，較佳為加熱至構成微膠囊的熱塑性樹脂軟化的溫度為止。
作為發泡材料的發泡倍率，在發泡材料為發泡性膜時，相對於發泡性膜的厚度方向，較佳為1.0倍~10倍，更佳為1.0倍~5.0倍。在發泡倍率小於1.0倍時，無法獲得因發泡所帶來的所述效果，若發泡倍率超過10倍，則有在成形時導致預浸體中的強化纖維彎曲，而最終所得的成形品的強度受損的擔憂。即，若發泡性膜的發泡倍率為所述範圍內，則發泡體填埋部分預成形體間的縫隙，抑制強化纖維的蜿蜒或空隙的產生，且不會損害最終 所得的成形品的強度，因此較佳。在塗佈發泡性樹脂時，較佳的發泡倍率亦與使用發泡性樹脂塊的情形相同。
另外，所謂發泡材料的發泡倍率，是指將預成形體加壓成形時的發泡材料的厚度在加壓成形前後的變化，在發泡材料為發泡性膜時，是指使成型後的發泡性膜、即發泡體的厚度除以成型前的發泡性膜的厚度而得的值。另外，發泡體的厚度可作為如下的值而求出，所述值是自使用發泡性膜的成形品的厚度，減去在相同的條件下僅將測定所述厚度的部位所含的預浸體壓縮成形而得的成形物的厚度而得，但亦可藉由以下方式求出：以獲得包含發泡體的成形品的剖面的方式，藉由金剛石裁刀切割成形品，使用光學顯微鏡(例如基恩斯(KEYENCE)公司製造的顯微鏡VHX-100)觀察所述切剖面，並測定發泡體部分的厚度。在塗佈發泡性樹脂作為發泡材料時，發泡倍率能以與所述相同的方式，使發泡體的厚度除以成形前的發泡性樹脂的厚度而求出。另外，在使用發泡性樹脂塊作為發泡材料時，發泡倍率亦能以與所述相同的方式，使發泡體的厚度除以成形前的發泡性樹脂的厚度(在部分預成形體間、或部分預成形體組群間配置發泡性樹脂塊，進行壓縮使部分預成形體、或部分預成形體組群的發泡性樹脂展開的狀態下的發泡性樹脂的厚度)而求出。
(發泡材料的製造方法)
在本發明的1個形態中，發泡性膜是在將包含所述熱硬化性樹脂與發泡劑的樹脂組成物加溫至未進行發泡及硬化的溫度為止 後，使用塗佈機進行膜成形而得。作為藉由此種方法而得的發泡性膜的厚度，較佳為0.01mm~10.0mm，更佳為0.2mm~5.0mm。在發泡性膜的厚度小於0.01mm時，發泡性膜的厚度過薄而操作性差，若發泡性膜的厚度超過10.0mm，則由於發泡性膜相對於積層體的厚度而過厚，因此有最終所得的成形品的強度受損的擔憂。即，若發泡性膜的厚度為所述範圍內，則不會損害最終所得的成形品的強度，而發泡性膜的操作性亦良好，因此較佳。
在塗佈發泡性樹脂來用作發泡材料時，可在將所述樹脂組成物加溫至未進行發泡及硬化的溫度為止後，使用抹子、刮刀、或刷子直接塗佈於部分預成形體上，或者亦可使用膠槍(cartridge gun)等噴出裝置噴出塗佈於部分預成形體上。作為所塗佈的發泡性樹脂的厚度，較佳為0.01mm~10.0mm，更佳為0.2mm~5.0mm。在所塗佈的發泡性樹脂的厚度小於0.01mm時，所塗佈的發泡性樹脂的厚度過薄而難以發揮出本發明的效果，若所塗佈的發泡性樹脂的厚度超過10.0mm，則所塗佈的發泡性樹脂相對於積層體的厚度而過厚，因此有最終所得的成形品的強度受損的擔憂。即，若所塗佈的發泡性樹脂的厚度為所述範圍內，則不會損害最終所得的成形品的強度，而可充分地發揮出本發明的效果，因此較佳。
在使用發泡性樹脂塊作為發泡材料時，將所述樹脂組成物配置於所述部分預成形體間、或部分預成形體組群間，加溫至未進行發泡及硬化的溫度為止後，藉由人手攤開，或者將配置了發泡 性樹脂塊的部分預成形體、或部分預成形體組群配置於模具中，自其上部配置橡膠膜等後，將內部抽成真空使橡膠膜壓接，從而攤開。作為所攤開的發泡性樹脂的厚度，較佳為0.01mm~10.0mm，更佳為0.2mm~5.0mm。在經壓縮的發泡性樹脂的厚度小於0.01mm時，經壓縮的發泡性樹脂的厚度過薄而難以發揮出本發明的效果，若經壓縮的發泡性樹脂的厚度超過10.0mm，則經壓縮的發泡性樹脂相對於積層體的厚度而過厚，因此有最終所得的成形品的強度受損的擔憂。即，若經壓縮的發泡性樹脂的厚度為所述範圍內，則不會損害最終所得的成形品的強度，而可充分地發揮出本發明的效果，因此較佳。
(具有發泡性的樹脂膜的賦形)
另外，在本發明的1個形態中，考慮到發泡性膜在以後與部分預成形體組合，而較佳為預先賦形所期望的形狀。
作為賦形的方法，可為藉由人手或機械貼入模具中，亦可為將發泡性膜配置於模具中，自其上部配置橡膠膜等後，將模具的內部抽成真空使橡膠膜壓接，從而進行賦形的方法。另外，還可為在簡便的成形機中配置陰陽模，藉由所述陰陽模進行夾壓，從而進行賦形的方法。
(預成形體)
在本發明的纖維強化複合材料成形品的製造方法中，預成形體是具有目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀者，且可藉由在所述多個部分預成形體中配置發泡材料進行組合後，進行一體 化而得。
在將部分預成形體進行組合時，若一部分的部分預成形體存在缺口，或在與厚度方向正交的方向上相鄰的部分預成形體的端部彼此在厚度方向大幅重疊，或大幅空開縫隙，則產生預成形體的厚度不均勻的部分。因此，由於在壓縮成型時施加於所述部分的壓力變得不均勻，所得的成形品上產生大的強化纖維的蜿蜒，其結果存在成形品的強度大幅降低的問題，因此為了不產生此種問題，較佳為將部分預成形體進行組合。
在本發明的1個形態中，作為將部分預成形體進行組合的方法，可為使多個部分預成形體的端面彼此對接而組合的方法，亦可為使多個部分預成形體的端部彼此重疊而組合的方法。
在本發明的1個形態中，在部分預成形體中配置發泡材料的方法可為以發泡材料在整個預成形體上展開的方式，插入至部分預成形體與部分預成形體之間、或部分預成形體組群與部分預成形體組群之間而配置的方法。此時，較佳為所述部分預成形體組群採用藉由各不相同的分割線圖案分割而得者，一個部分預成形體組群的分割線、與另一個部分預成形體組群的分割線以彼此不在同一線上重疊的方式配置。在插入至部分預成形體與部分預成形體之間而配置時，具體而言，可為在配置於模具中的部分預成形體的表面(即，與外部氣體接觸之側的面)，以沿著部分預成形體的形狀的方式配置發泡材料的方法。即，在使用發泡性膜時，可沿著配置於模具中的部分預成形體、或部分預成形體組群 的形狀，配置預先賦形的發泡性膜。另外，在塗佈發泡性樹脂時，可在配置於模具中的部分預成形體、或部分預成形體組群的整個面上塗佈發泡性樹脂。另外，在使用發泡性樹脂塊時，可在恰當的位置(可為多個部位)，配置發泡性樹脂塊，藉由所述的賦形方法，以發泡性樹脂在配置於模具中的部分預成形體、或部分預成形體組群的整個面上以展開的方式攤開。另外，發泡性膜可配置於組合前的部分預成形體的表面，亦可配置於將多個部分預成形體組合而得的1個部分預成形體組群的表面。
另外，在本發明的1個形態中，在使多個部分預成形體的端面彼此對接時，可僅在對接部分與其周邊部配置發泡材料。另外，在使多個部分預成形體的端部彼此重疊時，可僅在所述重疊部分與其周邊部配置發泡材料。此處，所謂「周邊部」，是指距使多個部分預成形體的端面彼此對接的部位、或使多個部分預成形體的端部彼此重疊的部位為10mm為止的範圍。
另外，在本發明的1個形態中，在使多個部分預成形體的端部彼此重疊時，可為使多個部分預成形體的端部彼此隔著發泡材料進行重疊而組合的方法。另外，發泡性膜較佳為切割成與所述重疊部分相同的形狀及尺寸，並插入至所述重疊部分。如此，在使部分預成形體的端部彼此重疊時，藉由隔著發泡性膜進行重疊，而可降低填塞部分預成形體的縫隙所需要的發泡性膜的量，因此較佳。另外，在塗佈發泡性樹脂時，若僅在所述對接部分與其周邊部、或僅在所述重疊部分與其周邊部塗佈發泡性樹脂，則 亦可降低填塞部分預成形體的縫隙所需要的發泡性樹脂的量，因此較佳。另外，在使用發泡性樹脂塊時，若以發泡性樹脂僅在所述對接部分與其周邊部、或僅在所述重疊部分與其周邊部展開的方式配置發泡性樹脂塊，則亦可降低填塞部分預成形體的縫隙所需要的發泡性樹脂的量，因此較佳。
根據本發明的1個形態，在藉由以所述方式將發泡材料與部分預成形體、或部分預成形體組群進行組合，而將部分預成形體、或部分預成形體組群組合時，即便在相鄰或重疊的部分預成形體彼此之間產生極小的縫隙的情況下，亦可藉由在預成形體的壓縮成型時發泡材料以填塞所述縫隙的方式進行發泡，而抑制強化纖維的蜿蜒或空隙的產生。
另外，在將具有不均勻的厚度的預成形體進行壓縮成型時，即便由於預浸體的厚度不均勻，預成形體的厚度與金屬模具的間隙不一致，亦可藉由發泡材料以填塞所述間隙與預成形體的厚度的差的方式進行發泡，而防止成形不良，並穩定地確保所得的纖維強化複合材料成形品的品質。
另外，作為在部分預成形體中配置發泡材料而組合後，將所述部分預成形體進行一體化的方法，例如可為僅藉由人手配置全部的部分預成形體而進行一體化的方法，亦可在模具中配置全部的部分預成形體，自其上部配置橡膠膜等後，將內部抽成真空，使橡膠膜隔著部分預成形體壓接於模具，從而製作預成形體。另外，還可在簡便的成形機中配置陽模及陰模，在一個模具中配 置全部的部分預成形體後，關閉另一個模具，藉由陽模及陰模將部分預成形體夾壓，從而製作預成形體。就容易除去存在於部分預成形體之間的空氣而言，較佳為抽成真空而使橡膠膜隔著部分預成形體壓接於模具的方法。此處，所謂一體化，是指將以成為與目標纖維強化複合材料成形品相同的立體形狀的方式組合的所述多個部分預成形體與發泡材料，以可進行作為步驟(C)的加壓成形步驟的程度製成一個匯集體。此時，在向步驟(C)移送時，較佳為一體化的所述多個部分預成形體與發泡材料以不產生偏移的程度成為一個匯集體。
[步驟(C)]
步驟(C)是如下的步驟：將所述步驟(B)中所製作的預成形體投入至設定了與預成形體的厚度對應的間隙的金屬模具內，使用壓製機藉由所期望的溫度、壓力進行加熱加壓，從而使預成形體硬化，而獲得目標纖維強化複合材料成形品。
此時，較佳為金屬模具預先調節溫度為所期望的溫度，進行加壓成形後，在所述溫度下取出成形品。藉由以所述方式進行操作，而不必進行金屬模具的升降溫，可縮短成形週期。因此，可提高生產性。
<纖維強化複合材料成形品>
本發明的另一形態是藉由所述的纖維強化複合材料成形品的製造方法而得的纖維強化複合材料成形品。本發明的纖維強化複合材料成形品的特徵在於：在多個部分預成形體之間的至少一部 分配置有發泡體。另外，如上所述般，所謂「發泡體」，是在藉由所述加熱加壓而進行預成形體的硬化時，發泡材料中所含的發泡性樹脂中的發泡劑進行發泡而形成的、相當於發泡材料的部分。
藉由以此種方式在多個部分預成形體之間的至少一部分配置發泡體，而本發明的纖維強化複合材料成形品可抑制強化纖維的蜿蜒或空隙的產生，並可表現出穩定的物性。
[實施例]
以下，藉由實施例對本發明進行更具體地說明。但本發明並不限定於以下實施例。
(實施例1)
在本實施例中，對用以獲得具有圖1所示的形狀的成形品1的纖維強化複合材料成形品的製造方法進行記載。
首先，如圖2所示般將成形品1的形狀分割為部分形狀2與部分形狀3。另外，如所圖3所示般分割為部分形狀4與部分形狀5。所述部分形狀分別為一組的部分形狀組群。
由部分形狀2與部分形狀3而得的分割線和由部分形狀4與部分形狀5而得的分割線以不在同一線上重疊的方式進行設定。
然後，自成形品1的三維CAD資料，提取部分形狀2、部分形狀3、部分形狀4、及部分形狀5的三維CAD資料。
繼而，如圖4、圖5所示般，使用平面形狀製作軟體(西門子PLM軟體公司製造、製品名：FiberSim)，根據部分形狀2的三維CAD資料製作平面形狀20。同樣，根據部分形狀3製作平 面形狀30，根據部分形狀4製作平面形狀40，根據部分形狀5製作平面形狀50。
繼而，準備在朝著一個方向排列的碳纖維中含浸環氧樹脂組成物的預浸體片(三菱麗陽(Mitsubishi Rayon)股份有限公司製造、製品名：TR391E250S、每1片的厚度：0.22mm)。
使用切繪機，以圖4的箭頭方向與碳纖維的配向方向一致的方式，即以碳纖維的配向角度成為0°的方式，將所述預浸體片切割成3片與平面形狀20相同的形狀。繼而，以圖4的箭頭方向與碳纖維的配向方向正交的方式，即以碳纖維的配向角度成為90°的方式，切割成2片與平面形狀20相同的形狀。
將所述切割的預浸體片以碳纖維的配向方向成為0°/90°/0°/90°/0°的方式積層，而製作積層體6。
繼而，準備為了將圖6的(a)所示的具有平面形狀20的形狀的積層體6預賦形為部分形狀2而需要的陰陽模(陰模7、陽模8)、以及用以使其運作的成形機9，而在成形機9上配置陰模7與陽模8。此處，所謂「陰模」、及「陽模」，是指一個模具的凸部、或凹部與另一個模具的凸部、或凹部對應的一對模具。在本說明書中，將位於積層體6的上部的可動模具記載為陰模7，將作為下模具的固定模具記載為陽模8。
繼而，如圖6的(b)所示般，將積層體6配置於陽模8上後，藉由紅外線加熱器10以積層體6的表面溫度成為約60℃的方式進行加熱。加熱後，如圖6的(c)所示般使陰模7下降而關 閉陰陽模，對積層體6進行預賦形。
繼而，對陰陽模吹附空氣將積層體6冷卻後，使陰模7上升，而如圖6的(d)所示般，自陽模8取出預賦形為部分形狀2的部分預成形體21。
另外，對部分形狀3、部分形狀4、部分形狀5亦進行與所述方式相同的操作，而獲得部分預成形體31、部分預成形體41、部分預成形體51。該等中，部分預成形體21及部分預成形體31為一組的部分預成形體組群，部分預成形體41及部分預成形體51為另外一組的部分預成形體組群。
繼而，將以在特定溫度下發泡至特定倍率的方式進行了調整的發泡環氧樹脂組成物(長瀨化成(Nagase ChemteX)股份有限公司製造的HAP-0)調整溫度為30℃，然後，藉由塗佈機製成厚度為0.5mm的膜，而製作發泡性膜。
然後，準備具有成形品1的形狀的預成形體模具11，自其上配置所述發泡性膜，以成為與預成形體模具11相同形狀的方式，藉由人手進行賦形。藉此，獲得具有所期望的形狀的發泡性膜12。
發泡性膜由於非常柔軟，因此可容易地賦形為所期望的形狀。
繼而，如圖7的(a)所示般，準備預成形體模具11，在其上配置部分預成形體21、部分預成形體31。此時，設想到將部分預成形體組合時的不均一，而有目的地以形成5mm左右的部分預成形體21與部分預成形體31的縫隙的方式進行配置。
自其上配置剛才賦形的發泡性膜12，並自其上配置部分預成形體41、部分預成形體51。此時，以相鄰的部分預成形體彼此不大幅重疊、或不大幅空開縫隙的方式進行配置。
然後，自預成形體的上部配置橡膠膜後，將內部抽成真空使橡膠膜壓接，從而使部分預成形體彼此一體化，而如圖7的(b)所示般獲得預成形體60。
圖8表示本實施例的形態的預成形體的立體圖。另外，圖9表示沿著A-A線切割圖8的預成形體時的剖面圖。
然後，準備設置了與預成形體60的厚度一致的間隙的成形模具，將其加熱至140℃。然後，在成形模具的下模具配置預成形體60，藉由上模具將其夾住並保持10分鐘，進行加熱加壓，從而獲得纖維強化樹脂成形品。
在成形時發泡性膜發泡，發泡體13填埋預先形成於部分預成形體21、部分預成形體31之間的縫隙70，藉此在所得的成形品上未見到強化纖維的蜿蜒或空隙。
圖10表示本實施例的形態的成形品的立體圖。另外，圖11表示沿著B-B線切割圖10的成形品時的剖面圖。
(實施例2-1)
在本實施例中，對用以獲得具有圖12所示的厚度變化部的成形品100的纖維強化複合材料成形品的製造方法進行記載。
首先，將成形品100的形狀分割成幾個部分形狀，而製作如成為所述部分形狀的部分預成形體200、部分預成形體300、 部分預成形體400、部分預成形體500以及具有所期望的形狀的發泡性膜600。
所使用的預浸體片、積層構成、部分預成形體的製作方法以與實施例1相同的方式進行。另外，所使用的發泡環氧樹脂組成物、發泡性膜的製作及賦形方法亦以與實施例1相同的方式進行。
以具有圖13所示的剖面形狀的方式，將所述部分形狀預成形體與具有所期望的形狀的發泡性膜組合，而製作預成形體700。作為使部分預成形體與發泡性膜一體化的方法，以與實施例1相同的方式進行。
另外，將圖13所示的預成形體700的各部位的厚度表示於表1。
然後，準備具有圖14所示的剖面形狀、相對於厚度方向設置了表1所示的間隙的成形模具800。將成形模具800加熱至140℃為止後，如圖15所示般，在下模具810配置預成形體700後，藉由上模具820夾住並保持10分鐘，而進行加熱加壓，藉此獲得纖維強化樹脂成形品。在所得的成形品上未見到強化纖維的蜿蜒或空隙。
將成形品的各部位的厚度與成形時的金屬模具的間隙表示於表1。
在表1中，厚度測定部位A及厚度測定部位C是距所得的預成形體的各端面為25mm的位置，厚度測定部位B是部分預成形體重疊部的中央的位置。
另外，所謂預成形體的厚度，是使用測定面為6.35Φ的平面、具有螺桿間距為0.5mm的主軸的外側測微計，測定預成形體的各測定部位的厚度而得的值。所謂成形品的厚度，是使用相同的外側測微計測定成形品的各測定部位的厚度而得的值。
另一方面，所謂預成形體中的預浸體部分的厚度，是使用相同的外側測微計測定各部分預成形體的與厚度測定部位A、厚度測定部位B及厚度測定部位C對應的部位的厚度，將所得的值進行合計而得的值，所謂發泡性膜部分的厚度，是預先使用測定面為14.3Φ的平面、具有具備8.02N±08N的恆壓裝置的直進式主軸的紙張測微計(三豐(Mitutoyo)股份有限公司製造的PPM-25)，測定配置於部分預成形體間之前的發泡性膜的厚度而得的值。
另外，所謂成形品中的預浸體部分的厚度，是使用相同的外側測微計測定對照用成形品的厚度而得的值，所述對照用成形品是不使用發泡性膜而將部分預成形體組合而製成預成形體後進行壓縮成形而得，所述部分預成形體是使用與各實施例及比較例中所用者相同批次的預浸體而製作，所謂發泡體的厚度，是自成形品的厚度減去成形品中的預浸體部分的厚度而得的值。
(實施例2-2)
使用設想到預浸體製造時的不均一，而減少預浸體所使用的碳纖維與環氧樹脂組成物的量而製作的、每1片具有0.20mm的厚度的預浸體片，除此以外，以與實施例2-1相同的方法獲得纖維強化樹脂成形品。
將剛關閉成形模具後的成形模具、與預成形體的剖面圖表示於圖16，將即將打開成形模具前的成形模具、與成形品的剖面圖表示於圖17。另外，將此時的預成形體的各部位的厚度、成形品的各部位的厚度、成形時的金屬模具的間隙表示於表1。
如圖17、表1所示般，藉由在成形時發泡性膜進行發泡，並使預成形體的厚度與金屬模具的間隙一致，而即便預浸體的厚度大幅不均一，亦可獲得無強化纖維的蜿蜒或空隙的成形品。另外，發泡性膜的發泡倍率為1.4倍。
(實施例3-1)
如表1般變更所使用的成形模具的厚度方向的間隙，如圖18所示般將部分預成形體210、部分預成形體310、部分預成形體410、部分預成形體510與具有所期望的形狀的發泡性膜610組合，以成為表1所示的厚度的方式，製作投入至成形模具的預成形體710，除此以外，以與實施例2-1相同的方法獲得纖維強化樹脂成形品。在所得的成形品上未見到強化纖維的蜿蜒或空隙。
將即將打開成形模具前的成形模具、與預成形體的剖面圖表示於圖19。另外，將成形品的各部位的厚度與成形時的金屬模具的間隙表示於表1
(實施例3-2)
使用設想到預浸體製造時的不均一，而減少預浸體所使用的碳纖維與環氧樹脂組成物的量而製作的、每1片具有0.20mm的厚度的預浸體片，除此以外，以與實施例3-1相同的方法獲得纖 維強化樹脂成形品。
將剛關閉成形模具後的成形模具、與預成形體的剖面圖表示於圖20，將即將打開成形模具前的成形模具、與成形品的剖面圖表示於圖21。另外，將此時的預成形體的各部位的厚度、成形品的各部位的厚度、成形時的金屬模具的間隙表示於表1。
如圖21、表1所示般，藉由在成形時發泡性膜進行發泡，並使預成形體的厚度與金屬模具的間隙一致，而即便預浸體的厚度大幅不均亦可獲得無強化纖維的蜿蜒或空隙的成形品。另外，發泡性膜的厚度方向的發泡倍率為1.4倍。
(比較例1)
不使用發泡性膜12，除此以外，以與實施例1相同的方法獲得纖維強化樹脂成形品。在所得的成形品上，在預先形成於部分預成形體21、部分預成形體31之間的縫隙70的部分，大幅產生強化纖維的蜿蜒或空隙。
(比較例2-1)
如表1般變更所使用的壓縮成形用成形模具的厚度方向的間隙，並且不使用發泡性膜600，除此以外，以與實施例2-1相同的方法獲得纖維強化樹脂成形品。在所得的成形品上未見到強化纖維的蜿蜒或空隙(圖22)。
(比較例2-2)
繼而，設想到預浸體製造時的不均一，而使用與實施例3-2中所用者相同的預浸體片，除此以外，以與比較例2-1相同的方 法獲得纖維強化樹脂成形品。其結果，在所得的成形品上，在厚度發生變化的部分確認到強化纖維的蜿蜒或空隙。
如此，由不使用發泡性膜而得的預成形體成形的纖維強化樹脂成型品在所使用的預浸體的厚度不均勻時，預成形體的厚度與金屬模具的間隙變得不一致，因此局部地產生成形不良(圖23)。
11‧‧‧預成形體模具
12‧‧‧發泡性膜
21‧‧‧部分預成形體
31‧‧‧部分預成形體
41‧‧‧部分預成形體
51‧‧‧部分預成形體
60‧‧‧預成形體

Claims (14)

  1. 一種纖維強化複合材料成形品的製造方法，其包括：步驟(A)，藉由對包含強化纖維與基質樹脂組成物的片狀預浸體進行切割，並對所得的預浸體的切割品進行預賦形，而獲得多個部分預成形體，所述部分預成形體具有將目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀分割的部分形狀；步驟(B)，藉由將所述多個部分預成形體組合後，進行一體化，而獲得具有所述目標纖維強化複合材料成形品的立體形狀的預成形體；以及步驟(C)，藉由對所述預成形體進行加壓成形，而獲得纖維強化複合材料成形品；且所述步驟(B)包括在所述多個部分預成形體之間配置發泡材料進行組合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述部分預成形體是積層多片所述預浸體的切割品形成積層體後，進行預賦形而成者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述發泡材料為具有發泡性的樹脂膜。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述發泡材料為具有發泡性的樹脂膜。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述步驟(B)包括：使所述多 個部分預成形體的端面彼此對接而組合的步驟。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述步驟(B)包括：使所述多個部分預成形體的端部彼此重疊而組合的步驟。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述步驟(B)包括：使所述多個部分預成形體的端部彼此隔著所述發泡材料進行重疊而組合的步驟。
  8. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜是具有藉由加熱而發泡的性質的樹脂膜。
  9. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜是具有藉由化學反應而發泡的性質的樹脂膜。
  10. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的膜所含的發泡性樹脂包含環氧樹脂組成物。
  11. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜的厚度為0.01mm~10.0mm。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述具有發泡性的樹脂膜的厚度為0.2mm~5.0mm。
  13. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法，其中所述多個部分預成形體包含多個部分預成形體組群，於所述多個部分預成形體組群中包含多個藉由不同的分割線圖案分割的部分預成形體組群。
  14. 一種纖維強化複合材料成形品，其藉由如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述之纖維強化複合材料成形品的製造方法而得，且在所述多個部分預成形體之間的至少一部分配置有發泡體。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6709056B2 (ja) * 2016-01-25 2020-06-10 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 繊維強化樹脂構造体の製造方法
JP6808946B2 (ja) * 2016-02-23 2021-01-06 三菱ケミカル株式会社 繊維強化複合材料成形品の製造方法
EP3572201B1 (en) 2017-01-18 2022-04-20 Mitsubishi Chemical Corporation Method for manufacturing fiber-reinforced plastic
JP6665814B2 (ja) * 2017-02-28 2020-03-13 トヨタ自動車株式会社 成形体の製造方法
JP6562153B2 (ja) * 2017-04-18 2019-08-21 三菱ケミカル株式会社 繊維強化複合材料成形品およびその製造方法
CN109203293A (zh) * 2017-07-04 2019-01-15 四川鑫达企业集团有限公司 一种碳纤维预浸料及其制备方法
US11370181B2 (en) * 2017-10-18 2022-06-28 General Electric Company Methods for manufacturing composite components
WO2019244994A1 (ja) 2018-06-20 2019-12-26 三菱ケミカル株式会社 プリプレグシートおよびその製造方法、繊維強化複合材料成形品およびその製造方法、ならびにプリフォームの製造方法
JP7236245B2 (ja) * 2018-10-17 2023-03-09 日産自動車株式会社 複合成形品
EP3904031A4 (en) * 2018-12-27 2022-02-16 Mitsubishi Chemical Corporation METHOD FOR MAKING A PREFORM, METHOD FOR MAKING A MOLDED ARTICLE OF COMPOSITE MATERIAL AND MOLD
CN112109348B (zh) * 2020-07-31 2022-11-11 北京卫星制造厂有限公司 一种由多个异形盒体组成的复合材料框架坯件预成形方法
CN114131957B (zh) * 2021-11-12 2023-12-19 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种大尺寸rtm产品用模具及rtm产品的制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0215637Y2 (zh) * 1984-12-29 1990-04-26
US5660901A (en) * 1991-04-30 1997-08-26 Dexter Corporation Oriented expanded molded products
JP2000109627A (ja) * 1998-10-07 2000-04-18 Achilles Corp ポリ塩化ビニル系樹脂組成物及びポリ塩化ビニル系樹脂製スポンジ状発泡体
US6323251B1 (en) * 1999-09-24 2001-11-27 3M Innovative Properties Co Thermoplastic/thermoset hybrid foams and methods for making same
FR2831479B1 (fr) * 2001-10-26 2004-01-02 Coriolis Composites Procede de fabrication de profils presentant un etat de surface specifique en resines synthetiques renforcees par des fibres et machine pour mettre en oeuvre le procede
JP2008290421A (ja) 2007-05-28 2008-12-04 Toyota Motor Corp プリプレグ積層体からなる成形品の製造方法
JP2009285957A (ja) 2008-05-28 2009-12-10 Nippon Steel Composite Co Ltd 発泡コアサンドイッチ板の製造方法
EP2334932B2 (en) * 2008-08-25 2024-05-01 Vestas Wind Systems A/S Assembly and method of preparing an assembly
JP5427503B2 (ja) 2009-07-31 2014-02-26 日産自動車株式会社 繊維強化樹脂部品およびその製造方法並びに製造装置
US8263205B2 (en) * 2009-09-17 2012-09-11 Hexcel Corporation Method of molding complex composite parts using pre-plied multi-directional continuous fiber laminate
EP2345529B1 (en) * 2010-01-18 2016-03-30 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH A method of fabricating a part out of reinforced composite material
US9120276B2 (en) * 2012-07-25 2015-09-01 The Boeing Company Laminated composite bending and stiffening members with reinforcement by inter-laminar metal sheets
TWI490104B (zh) * 2012-09-10 2015-07-01 Mitsubishi Rayon Co 纖維強化複合材料成形品的製造方法以及纖維強化複合材料成形品

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