WO2005077632A1

WO2005077632A1 - Ｒｔｍ成形方法および装置

Info

Publication number: WO2005077632A1
Application number: PCT/JP2005/002314
Authority: WO
Inventors: Toshihide Sekido; Shigeo Iwasawa; Tatsuya Senba
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2005-08-25
Also published as: US20110192531A1; EP1721719A4; AU2005213807A1; KR101151966B1; KR20060134105A; US7943078B2; EP1721719A1; EP2565019A1; EP2565007A1; EP1721719B1; US20070182071A1

Abstract

　複数の型からなる成形型のキャビティ内に強化繊維基材を配置し、型締めした後、樹脂を注入して成形するＲＴＭ成形方法において、強化繊維基材の面方向に関して分割領域を想定し、それぞれの分割領域は、注入樹脂が領域内の全面にわたって広がりかつ基材厚み方向に実質的に均一に含浸可能な分割領域であり、想定された各分割領域のそれぞれに対し該分割領域内まで注入樹脂を導入する樹脂導入路を形成することを特徴とするＲＴＭ成形方法、およびＲＴＭ成形装置。比較的大きな成形品を成形するに際し、樹脂注入から含浸・硬化までの成形工程を、樹脂が流れない領域が生じさせることなく、高速で実施でき、成形時間の短縮、生産速度、生産量の増加、ボイド等のない高品質の成形品の製造を可能とする。

Description

明細書

RTM成形方法および装置

技術分野

[0001] 本発明は、比較的大型の FRP (繊維強化榭脂）を成形するための RTM(Resin

Transfer Molding)成形方法および装置に関し、特に、高速成形および表面品位の向上を可能にする RTM成形方法および装置に関する。

背景技術

[0002] FRP、特に CFRP (炭素繊維強化榭脂）は軽量、かつ高！ヽ機械的性質を有する複合材料として様々な分野で利用されている。 FRP成形方法の一つとして、型に強化繊維織物の積層基材等からなる強化繊維基材を載置し、型閉めの後、型内を減圧して液状榭脂を注入し、加熱硬化させる RTM成形方法が知られている。また、このような従来の成形において、上下の賦形型で挟み込むことで、成形型に配設する前に事前に強化繊維基材にある程度の形状賦形することも提案されている (たとえば、特許文献 1)。

[0003] 従来の RTM成形方法においては、一般的には、 1つの注入ロカ榭脂を加圧注入する。そして、場合によっては、複数の榭脂排出口を設けている。しかし、このような従来方法では、流動する榭脂量を大きく設定することが困難であること、榭脂注入ロカ^つであることから、大型品の RTM成形が困難であるという問題がある。すなわち、榭脂を流動させている内に、榭脂がゲルィ匕が進み (榭脂粘度が上がり）、成形品の全域に榭脂が流れないことがある。また、榭脂に遅延剤を添加してゲルィ匕時間を延ばすと、時間が掛カりながらも全域に榭脂を流動させることは可能であるが、所定の榭脂流動に時間がかかり、生産速度、生産量が低下する。さらに、大型品、特に比較的大きな三次元面状体を成形するに際し 1つの注入ロカ榭脂流動させると、形状によっては榭脂が流れない領域が生じることがある。榭脂排出口を複数設けて榭脂流動を制御しても、良好に成形可能な複雑な構造には限界がある。

[0004] 一方、榭脂注入を成形体の全面から一斉に行う方法として、 RFKResin Film

Infosion)法がある。この方法は、未含浸の強化繊維基材に半硬化の榭脂フィルムを貼り合わせた状態で加熱し、溶融した榭脂をホットプレスなどで加圧し含浸させる方法であるが、複雑な形状の成形が難しぐ強化繊維基材の一部分に未含浸部分が生じ易いなどの問題がある。

[0005] ある程度複雑で且つ大型成形品でも含浸させる方法として例えば、特許文献 2に記載の方法などがある。この方法では、前記 RFI法の榭脂フィルムの代わりに例えばスポンジ材に溶融榭脂を含浸させたマトリックス榭脂の担持体を用いる方法であり、改善された方法ではあるが、大型品を安価で簡易的手法で加圧含浸させる方法として被成形体全体をパギングフィルムで覆った状態でその中を減圧する方法を採っているため、最大でも 0. IMPaの加圧力し力発生しないため、厚物や細部まで完全に含浸できな、等の問題がある。

[0006] これらの方法は、いずれも最初力溶融したマトリックス榭脂を流動させながら強化繊維基材に含浸させていく方法ではないことから、未含浸部発生の原因が残されている。

[0007] また、従来の RTM成形方法として、 1つの注入ラインから榭脂を加圧注入する方法も知られている。例えば、成形品が多角形の形状 (複数辺)からなる場合、榭脂注入は 1辺力も対向する他の辺に向力つて注入される（例えば、特許文献 3,特許文献 4) 。しかし、この様な方法では 1辺力も対向辺に向力つて榭脂は確実に順次強化繊維基材に含浸しながら流動していくが、成形品が比較的大型になってくると榭脂流動に多大の時間を要し、場合によっては樹脂が流動中にゲルィ匕時間に達してしまい完全に含浸する前に流動が停止するという問題がある。そこで、前記特許文献 3の様に、榭脂注入ラインを成形品の複数箇所に設けて順次注入して！/ヽく方法が提案されて!ヽる力この方法は成形品の成形領域内から榭脂注入するため、コアを用い該コアの両面に強化繊維基材を配置するサンドイッチ成形品に対しては成形型面側からの注入ができず適用できない。また、サンドイッチ成形品でない場合でも、両面型でしかも表面に高い意匠性を要求される成形品の成形には適用できない。この様に、上記のような従来の RTM成形方法では、比較的大型の成形品を効率良く成形することが困難であった。

[0008] 通常、比較的多くの型力なる RTM成形型には、成形に多大の時間を要すること力生産性が低いという大きな問題がある。一方、成形型が上下型の構成では、前記の強化繊維基材の型面へのセットは比較的容易でかつセット時間も短時間でできる利点がある反面、一般的な榭脂の注入方法、即ち 0. 2-1. OMPaの圧力で加圧し、格別流速をコントロールしないで樹脂注入した場合は、榭脂が圧力に応じた流速で型内に流入して行き、比較的短時間で型内に樹脂が充填されるものの、強化繊維基材が榭脂流れで乱れたり、流速が速くて不均一な流れが生じて成形品の表面にボイドやピンホールが多数発生することがある。

[0009] 特に、成形時間を短縮したり大面積の成形品を短時間で成形するために、榭脂の吐出圧力が 0. 5MPa以上の高圧で (従って、高速で)榭脂注入する場合は、強化繊維基材 (特に、平織物)の織り組織の乱れが生じ易ぐまた高速で榭脂が型内を流動するため、型内のキヤビティ寸法斑 (特に、厚み斑)や基材の微妙な厚み斑や基材同士のオーバーラップなどによる部分的な基材構成の違いによって流動抵抗が流動領域内でばらつくため、均一な流れを保てないことから、局所的に「流れの先回り」などが生じて大きなボイドが発生することがある。更にまた、実際に該基材部分に榭脂は流れて来てはいるが、流れが速いことから例えば織物の織り目にあった気体が抜ける間が無く滞留してしまい、ピンホールとして表面に欠陥を発生させる場合がある。この様な基材乱れゃボイド、ピンホールなどの意匠性に係わる外観品位の低下をもたらす従来の成形条件や成形プロセスでは、成形時間の短縮ィヒのための高速注入を行いながら、高い表面品位を確保することは困難である。成形品のサイズが大きくなればなるほど、どうしても高速榭脂注入することから、この様な外観品位上の欠陥は発生しやすい。

[0010] この様な意匠性に係わるボイドゃピンホールの発生には、榭脂の流動状態が大きく影響することから、強化繊維基材の密度、つまり目付量も重要な因子になる。つまり、

1層当たりの強化繊維の目付量は榭脂の流動抵抗や気泡の抜け易さに影響を与えるため、榭脂流動条件に応じた適正な目付量に設定する必要がある。この目付の適正化は単に表面品位の面ば力りでなぐプリフォームの作業性や強度利用率等の観点からも設定する必要がある。即ち、目付が大きすぎて基材の剛性が高くなると型面に強化繊維基材が沿い難くて立体形状への賦形が難しくなり、プリフォーム化に多大の作業時間が掛カつたり、その際に基材乱れを生じて FRP成形品の力学特性が低下する事態を招くことがある。即ち、効率的な生産を行うためには、生産条件 (成形サィズ '形状、成形条件など）に合った目付量が存在する。

[0011] また、成形条件の中で、特に温度ゃ榭脂注入圧力が表面品位に与える影響度は高い。注入される榭脂自体の温度や、金型で加熱される榭脂温度が高い場合、榭脂粘度が下がって流動性が上がり、基材への榭脂含浸性は良いが、粘度上昇率が高くなって急激に流動性が悪ィ匕し、成形品が大きい場合は榭脂の流動が途中から減速し、未含浸をもたらす場合がある。どうにか全域に榭脂流動しても、粘度が高くなつた領域では、未含浸には至らなくてもボイドゃピンホールが多発することがある。一方、金型温度に斑があったり、成形中に変化したりすると型内に残つて!、た極微小な気泡同士が接触して、ボイドゃピンホールに発展する大きな気泡に成長することがある

[0012] また、圧力も適度であることが重要である。つまり、高過ぎて榭脂流速が速くなり、基材の織り組織を乱したり、キヤビティ内で体積膨張して気泡を発生させたり、低過ぎて残存気泡を小さく圧縮できなヽ場合がある。

[0013] また、反応性榭脂から硬化過程で反応ガスが生じたり、既に榭脂中に内包していた微細なガス (気泡）が時間と共に成長して大きくなり、ボイドゃピンホールに成長することもあるので、榭脂が基材に含浸した後はできるだけ早ぐ速やかに硬化する方がよい。

[0014] 該反応性榭脂の材料特性が成形収率に与える影響度は非常に高ぐ例えば硬化剤の種類によっては榭脂の反応の初期に反応速度が最大となり、時間が経過する。従って反応速度が低下し、そのために硬化に要する時間が長くなる場合がある。これに対して、成形型の温度を上昇させて硬化時間を短縮しょうとすると、今度は初期の粘度上昇が過大となり、榭脂注入 ·流動時に粘度が過度に上昇して、果てはゲルイ匕してしまヽ、成形が途中で停止して未含浸部分を生じる場合もある。

[0015] この様に、 FRP成形 (特に、 RTM成形)では、成形サイズ (面積）に応じた適正な成形条件や材料特性が存在し、適正な条件で成形しないと品質面、特に表面品位の点で問題を生じ易いと言える。 [0016] さらに、成形品の表面品位を向上させることを目的の一つとして、 RTM成形に先立ち、上下の賦形型で挟み込むことで、成形型に配設する前に事前に強化繊維基材にある程度の形状賦形して、そのまま強化繊維基材だけを成形面に直接配置する方法が提案されている (たとえば、前述の特許文献 1)。

[0017] ところが上記のような従来の成形法においては、注入、硬化される榭脂が、十分に行き渡って強化繊維基材に隅々まで含浸されてヽな、と、ボイドゃピンホール発生の原因となり、成形品の機械的特性を低下させたり、表面品位の低下を招くことになる。特に表面に、中でも意匠面側にボイドゃピンホールが現れると、通常、榭脂を補充する等の補修を行っているが、この補修に手間がかかり、製造工程全体の効率を低下させることとなっている。

[0018] このような意匠面の表面品位を損なうボイドゃピンホールの発生を防止する対策として表層基材の上面にランダムマット層を設ける場合がある。このランダムマット層が最外層になるため「サーフェスマット」と呼ばれる由縁でもあり、特にプリプレダ Zォートクレーブ硬化法、 RFI (Risin Film Infosion)及びハンドレイアップ法などでは、時折適用されている。ところがその構成としては、後述する本発明に係る態様に比べ、表層基材とランダムマット層が全く入れ替つた基材構成となっている。

[0019] このような基材構成で RTM成形や真空成形等のように、ドライの基材に榭脂流体を注入し、流動させて含浸させていく成形方法では、榭脂の流動によって気泡も流出させる必要があり、どうしても榭脂流動性が低い箇所にはボイドが発生したり、気泡が残留したままでピンホールとなり易、。

[0020] 上述のようなランダムマットをサーフェスマットとして用い、最外層に配置して RTM 成形や真空成形方法で FRP成形した場合、ドライ基材の状態であるランダムマットが金型面に押し付けられ、低目付のランダムマットは、嵩高性が低いため金型面とランダムマット間の隙間が非常に小さい。そのために、その隙間への榭脂流動が悪ぐ結果的にその箇所にボイドゃピンホールが発生しやすい。このように、特に RTM成形方法や真空成形方法においては、最外層（表層の意匠面）にランダムマット層を設けてもボイドやピンホールの発生を防止することはできない。

特許文献 1：特開 2003— 305719号公報特許文献 2：特開 2002— 234078号公報

特許文献 3：特開平 8— 58008号公報

特許文献 4：特開 2003— 11136号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0021] そこで本発明の第 1の課題は、上記のような現状に鑑み、比較的大きな三次元面状体に対しても、榭脂注入力ゝら含浸，硬化までの成形工程を、榭脂が流れない領域が生じさせることなぐ従来の RTM成形方法や装置に対して高速で実施でき、それによって、成形時間の短縮、生産速度、生産量の増加、特に 1型当たりの生産量を増加して、製造コストの低減をはカゝることが可能な RTM成形方法および装置を提供することにある。

[0022] また、本発明の第 2の課題は、比較的大型、つまり、実質的に投影面積が lm²以上の繊維強化榭脂製品を成形する RTM成形におヽて、ボイド等のなヽ高品質の成形品を効率よく短時間で成形可能な RTM成形方法および装置を提供することにある。

[0023] さらに、本発明の第 3の課題は、榭脂を注入する工程で容易にかつ確実に注入榭脂を所望の範囲全体にわたって良好に行き渡らせ、特に表面に、中でも意匠面側に、ボイドゃピンホールが生じな、ようにして表面品位の向上をは力つた繊維強化榭脂を製造できる RTM成形方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0024] 上記課題を解決するために、本発明に係る RTM成形方法は、複数の型からなる成形型のキヤビティ内に強化繊維基材を配置し、型締めした後、榭脂を注入して成形する RTM成形方法におヽて、前記強化繊維基材の面方向に関して分割領域を想定し、それぞれの分割領域は、注入樹脂が領域内の全面にわたって広がりかつ基材厚み方向に実質的に均一に含浸可能な分割領域であり、想定された各分割領域のそれぞれに対し該分割領域内まで注入榭脂を導入する榭脂導入路を形成することを特徴とする方法からなる。この RTM成形方法においては、少なくとも型締めした後から榭脂注入開始まで、所定の時間の間榭脂排出ラインより真空吸引することもできる [0025] また、本発明に係る RTM成形装置は、複数の型からなる成形型のキヤビティ内に強化繊維基材を配置し、型締めした後、榭脂を注入して成形する RTM成形装置において、前記強化繊維基材の面方向に関して分割領域を想定し、それぞれの分割領域は、注入樹脂が領域内の全面にわたって広がりかつ基材厚み方向に実質的に均一に含浸可能な分割領域であり、想定された各分割領域のそれぞれに対し該分割領域内まで注入榭脂を導入する榭脂導入路を形成することを特徴とするものからなる。この RTM成形装置においては、少なくとも型締めした後から榭脂注入開始まで、所定の時間の間榭脂排出ラインより真空吸引する手段を有する構成とすることもできる。

[0026] 上記のような本発明に係る RTM成形方法および装置にぉ、ては、比較的広、面積を有する強化繊維基材に対し、適切なサイズの分割領域を想定し、各分割領域のそれぞれに対し該分割領域内まで注入榭脂を導入する榭脂導入路を形成して、該榭脂導入路を介して榭脂を注入することにより、結果として、強化繊維基材の全域にわたって、迅速且つ均一に榭脂を含浸させるようにしている。分割領域の分割数は、後述の第 1、第 2の態様に示すように、複数の数えられる数としてもよぐ後述の第 3の態様に示すように、実質的に無数の分割領域数としてもよ!、。

[0027] そして本発明は、とくに上記第 1の課題を解決するために、前記成形型を構成する型間に、厚み方向に貫通する榭脂流路を有する中間部材を配設し、該中間部材を介して、榭脂を前記強化繊維基材に対して複数の箇所からほぼ同時に注入する RT M成形方法を提供する (第 1の態様に係る方法)。

[0028] また、本発明は、前記成形型を構成する型間に、厚み方向に貫通する榭脂流路を有し、該榭脂流路を介して榭脂を前記強化繊維基材に対して複数の箇所カゝらほぼ同時に注入可能な中間部材が設けられている RTM成形装置を提供する（第 1の態様に係る装置)。

[0029] この第 1の態様に係る RTM成形方法および装置においては、いずれかの型に、強化繊維基材に対して実質的に全周にわたって延びる榭脂排出用溝が形成されている構成とすることができる。また、上記中間部材に、強化繊維基材に対して実質的に全周にわたつて延びる榭脂排出用溝が形成されてヽる構成とすることもできる。 [0030] 上記中間部材は、その一面側に形成された榭脂流路用溝と、該溝に連通し前記面とは反対面である強化繊維基材配置側の面へと貫通する貫通孔が設けられている構成とすることができる。

[0031] 上記中間部材としては、金属製または榭脂製のいずれのものも使用可能である。また、榭脂注入用部材 (たとえば、榭脂注入用パイプ)を上記中間部材とそれに対向する型で挟圧してシールする構成とすることができる。また、榭脂排出用部材 (たとえば、榭脂排出用パイプ)を上記中間部材と強化繊維基材を介して前記中間部材に対向する型で挟圧してシールする構成とすることもできる。

[0032] また、上記中間部材として、複数の貫通孔を設けた多孔板や榭脂製フィルムを使用することもできる。この場合、中間部材に対向する型に榭脂通路用の溝が設けられている構成とすることができる。また、上記中間部材とそれに対向する型との間に隙間を形成し、該隙間が 1一 10mmの範囲内に設定されて!ヽる構成とすることもできる。

[0033] また、上記強化繊維基材にコア材が積層されている構成、代表的には、コア材を両側から強化繊維基材で挟んだサンドイッチ構造を採用することができる。

[0034] また、成形型の型合わせ面部におけるシール性、とくに、榭脂注入部や排出部におけるシール性を向上して、 RTM成形サイクルタイムを短くするために、榭脂の注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブを型合わせ面部に挟圧して設け、該チューブと型との間を弾性体 (シール用弾性体)を介してシールする構造を採用することちでさる。

[0035] 上記シール性向上構造にぉヽては、シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする O—リングの端部が内蔵されて、る構成とすることができる。

[0036] また、榭脂注入中に発生する榭脂中の溶存気体の蒸発による気泡や、型の角部に滞留する微少な気泡を排出可能とするために、上記成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出する構成とすることができる。

[0037] この場合、加圧注入された榭脂の前記成形型内での榭脂圧力を Pm、榭脂を注入する注入口での榭脂吐出圧力を Piとしたとき、選択的に Pm=Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入している樹脂の流量を制御することができる。また、成形型内に流入している榭脂の流量を、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御することもできる。排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶し、その記憶情報に基づ、て成形型内の榭脂流量を自動的に制御するようにすることもできる。

[0038] また、成形型のキヤビティ内に榭脂を加圧注入するとき、榭脂の単位時間流量 (Q : ccZmin)とキヤビティの投影面積（S： m )との比（QZS： ccZ min ' m ) 、

50く QZSく 600

の範囲内である構成とすることができる。

[0039] この場合、上記比（QZS： cc/min · m²)と榭脂の加圧力（P： MPa)との積（（QZS)

X P： ccMPa/min · m²)力

20≤ (QZS) X P≤400

の範囲内である構成とすることもできる。

[0040] また、上記榭脂の加圧力が 0. 2-0. 8MPaの範囲内である構成、上記樹脂が、加熱温度が 60— 160°Cの範囲の一定温度下で、 3— 30分で硬化される構成を採用することがでさる。

[0041] 上記のような第 1の態様に係る RTM成形方法および装置は、次のような基本思想に基づいて、前述の課題の解決をはカゝつたものである。すなわち、とにかく榭脂注入口を増やし、一つの注入口当たりの榭脂流動領域を小さくする。そして、榭脂を強化繊維基材に含浸する前に、一且基材表面に流して榭脂を溜めるようにし、その榭脂に圧力をけけて一気に全域に榭脂流動させて含浸させる。このとき、実質的な榭脂流動は、基材の厚み分になるようにする。つまり、事前に榭脂を十分に広い領域にわたって面方向に流動させておき、そこ力も一気に基材の厚み方向に流動、含浸させるのである。したがって、榭脂は基材の全域 (周辺からではなく）カゝら基材に注入されることになり、極めて迅速に基材に含浸される。榭脂排出は、周辺（場合によっては、全周）力も行うことが好ま、。

[0042] このような榭脂流動動作を行わせるために、上記 RTM成形方法および装置では、型間に、たとえば、一方の型 (たとえば、上型）と他方の型 (たとえば、下型）の間に、榭脂流路を形成する中間部材 (たとえば、榭脂注入マルチボート用の中間プレート）を配設し、該中間部材を介して、榭脂を強化繊維基材に対して複数の箇所からほぼ同時に注入する。たとえば、中間部材に設けた複数の注入口から、強化繊維基材に対しほほ同時に榭脂を流し、基材の全域にほぼ均等に榭脂を流す。

[0043] また、強化繊維基材と上型 (一方の型)の間に、中間部材として、注入開口面積の小さ、中間プレート (榭脂流動抵抗が大き!、多孔板や穴開きフィルムなど)を設け、該中間プレートと上型の間に微小隙間（たとえば、上記の 1一 10mmの範囲の隙間）を保って、その隙間に榭脂を流すこともできる。流動抵抗が低いため、中間プレートの穴力流れる前に、十分に広い領域に広がり、榭脂が溜められ、それから実質的に一気に貫通孔を通して強化繊維基材方向に注入される。したがって、この場合にも、複数の箇所力もほぼ同時に、均等に榭脂注入することができる。

[0044] また、本発明は、とくに前記第 2の課題を解決するために、前記キヤビティの外周に配置された榭脂注入ライン力ゝら榭脂排出ラインに向けて榭脂を注入して前記強化繊維基材に榭脂含浸後、加熱硬化させる RTM成形方法であって、前記榭脂注入ラインが複数に分割形成されて!、る RTM成形方法を提供する（第 2の態様に係る方法）

[0045] また、本発明は、前記キヤビティの外周に配置された榭脂注入ライン力ゝら榭脂排出ラインに向けて榭脂を注入して前記強化繊維基材に榭脂含浸後、加熱硬化させる R TM成形装置であって、前記榭脂注入ラインが複数に分割形成されて!、る RTM成形装置を提供する (第 2の態様に係る装置)。

[0046] この第 2の態様に係る RTM成形方法および装置においては、上記榭脂注入ラインと榭脂排出ラインとが、上記キヤビティの実質的に外周全域に渡って形成されていることが好ましい。また、上記榭脂注入ラインと榭脂排出ラインに関し、榭脂注入ラインの長さが前記榭脂排出ラインの長さの 2倍以上であることが好ましい。

[0047] このような榭脂注入ラインおよび Zまたは榭脂排出ラインは、成形型に加工された溝 (凹部状の溝)から構成することができる。成形型が上型と下型とからなる場合、上記溝は総て下型にカ卩ェされて、ることが好ま、。

[0048] また、上記榭脂排出ラインも複数に分割形成されてヽる構成とすることができる。

[0049] 複数に分割形成されてなる榭脂注入ライン力の榭脂注入は、榭脂排出ライン力実質的に遠い側の榭脂注入ラインより順次行うことが好ましい。また、榭脂排出ラインからも、所定の時間後に榭脂注入ラインに切り換えて榭脂注入を行うようにすることも可能である。

[0050] また、この第 2の態様に係る RTM成形方法および装置にぉヽても、上記強化繊維基材にコア材が積層されている構成、代表的には、コア材を両側から強化繊維基材で挟んだサンドイッチ構造を採用することができる。

[0051] また、成形型の型合わせ面部におけるシール性、とくに、榭脂注入部や排出部におけるシール性を向上して、 RTM成形サイクルタイムを短くするために、榭脂の注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブを型合わせ面部に挟圧して設け、該チューブと型との間を弾性体 (シール用弾性体)を介してシールする構造を採用することちでさる。

[0052] 上記シール性向上構造にぉヽては、シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする O—リングの端部が内蔵されて、る構成とすることができる。

[0053] また、榭脂注入中に発生する榭脂中の溶存気体の蒸発による気泡や、型の角部に滞留する微少な気泡を排出可能とするために、上記成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出する構成とすることができる。

[0054] この場合、加圧注入された榭脂の前記成形型内での榭脂圧力を Pm、榭脂を注入する注入口での榭脂吐出圧力を Piとしたとき、選択的に Pm= Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入している樹脂の流量を制御することができる。また、成形型内に流入している榭脂の流量を、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御することもできる。排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶し、その記憶情報に基づ、て成形型内の榭脂流量を自動的に制御するようにすることもできる。

[0055] また、成形型のキヤビティ内に榭脂を加圧注入するとき、榭脂の単位時間流量 (Q : ccZmin)とキヤビティの投影面積（S： m )との比（QZS： ccZ min ' m ) 、

50く QZSく 600

の範囲内である構成とすることができる。

[0056] この場合、上記比（QZS： cc/min · m²)と榭脂の加圧力（P： MPa)との積（（QZS)

X P： ccMPa/min · m²)が、

20≤ (Q/S) X P≤400

の範囲内である構成とすることもできる。 [0057] また、上記榭脂の加圧力が 0. 2-0. 8MPaの範囲内である構成、上記樹脂が、加熱温度が 60— 160°Cの範囲の一定温度下で、 3— 30分で硬化される構成を採用することがでさる。

[0058] また、本発明は、とくに前記第 3の課題を解決するために、前記強化繊維基材の少なくとも片側の表層が連続繊維層からなり、該表層の真下の層がランダムマット層からなる RTM成形方法を提供する (第 3の態様に係る方法)。

[0059] ランダムマット層は繊維配向がランダムで且つ低目付であることから榭脂の流動抵抗が低いため、このランダムマット層を設けることにより、比較的榭脂が流れやすい榭脂流路を形成することが可能となる。そして、このランダムマット層を少なくとも片側の表層の連続繊維基材の真下に配置することにより、榭脂注入の際に、とくにその表層近傍で良好な榭脂流れ、中でも表層の面に沿う方向の良好な榭脂流れを形成でき、ボイドとなる榭脂含浸不良部分の発生を防止して、成形品の表面を向上することができる。

[0060] この第 3の態様に係る RTM成形方法においては、上記表層は 3層以下の連続繊維層から形成されていることが好ましい。あまり厚い連続繊維基材とすると、該基材を通してランダムマット層に樹脂が到達しにくくなつたり、また、ランダムマット層中を良好に流動した榭脂が表層の連続繊維基材中に含浸されにくくなつたりするおそれがあるので、表層の連続繊維基材の積層形態を 3層以下とすることが好ましい。

[0061] また、表層を形成する連続繊維層の総目付が 700gZm²以下であることが好ましく、表面意匠性の点から平織や綾織、糯子織などの織物力もなることが好ましい。また、これら織物の織り目にはピンホールの原因となる気泡が滞留し易いが、上述のように表面基材の真下にランダムマット層を配置することによって気泡を流出させ、ピンホールの発生を防ぐことができる。この表層は、例えば、炭素繊維織物力も構成できる

。但し、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、ァラミド繊維、金属繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケィ素高強度合成繊維等を用いることができるが、とくに、炭素繊維やガラス繊維が好ましい。中でも、上記表層の強化繊維が炭素繊維織物からなることが好ましい。

[0062] 上記ランダムマット層の総目付としては、ランダムマット層が、とくに榭脂流動、含浸の際抵抗の小さい榭脂流路を形成するのを主目的に配置されるため、表層基材ゃ強化繊維層基材より低い 150gZm²以下であることが好ましい。このランダムマット層は、強化繊維層よりマトリックス榭脂の流動抵抗を低くすることによって該榭脂の流動性や含浸性を大幅に改善させ、ボイドゃピンホールの発生を防止して表面品位を向上する役目を果たすものである。したがって、この目的を達成できる限り、 FRPの強度や剛性等の機械的特性維持の面からは、殆ど強化繊維とはならな、ランダムマット層は多すぎることは好ましくなぐ上記の如く総目付を 150gZm²以下にすることが好ましい。

[0063] また、このランダムマット層には炭素繊維ゃァラミド繊維でもよ!/、が、比較的安価なガラス繊維を用いることができ、より好ましい。

[0064] また、この第 3の態様に係る RTM成形方法においても、上記強化繊維基材にコア材が積層されている構成、代表的には、コア材を両側から強化繊維基材で挟んだサンドイッチ構造を採用することができる。

[0065] このような第 3の態様に係る RTM成形方法により、榭脂を注入する工程で容易にかつ確実に注入榭脂を所望の範囲全体にわたって良好に行き渡らせ、特に表面に、中でも意匠面側に、ボイドゃピンホールが生じないようにして表面品位の向上をはかつた繊維強化樹脂が得られる。この第 3の態様に係る RTM成形方法は、とくに前記第 2の態様に係る RTM成形方法と組み合わせて用いることができ、その場合にランダムマット層による効果をより良好に発揮することができる。

発明の効果

[0066] 本発明に係る RTM成形方法および装置によれば、比較的広ヽ面積の強化繊維基材を用いる場合にあっても、適切な分割領域を想定して各分割領域に対し注入榭脂が十分に行き渡りかつ良好に含浸できるようにしたので、榭脂注入力含浸 ·硬化までの成形工程を、榭脂が流れない領域が生じさせることなぐ高速で実施でき、成形時間の短縮、生産速度、生産量の増加、製造コストの低減をは力ることができる。また、全域にわたって榭脂を望ましい状態で含浸できるようになり、成形品の表面品位の向上をは力ることができるようになる。

[0067] とくに上記第 1の態様に係る RTM成形方法および装置によれば、中間部材を介して先に榭脂を十分に広い領域に広がるように流動させ、しかる後に、強化繊維基材に対し、複数の箇所からほぼ同時に、均等に榭脂注入するようにしたので、比較的大きな三次元面状体に対しても、榭脂が流れない領域が生じさせることなぐ高速で成形を実施できるようになる。その結果、成形時間を大幅に短縮することができ、生産速度、生産量を増加することが可能になり、 1型当たりの生産量を増加して製造コストの低減をは力ることが可能になる。また、大型成形品に対しても、容易に榭脂未含浸部の発生を防止することが可能になり、成形品の品質の向上をは力ることもできる。

[0068] また、上記第 2の態様に係る RTM成形方法および装置によれば、従来の RTM成形では困難であった比較的大型の FRP成形品をボイドなどの欠陥が発生することのない状態で、効率よく短時間で安定的に成形できる。即ち、高サイクルで量産が可能となる。

[0069] また、上記第 3の態様に係る RTM成形方法によれば、少なくとも片側の表層の連続繊維基材の真下に該表層基材ゃ強化繊維層基材より低目付のランダムマット層を配置したことにより、強化繊維基材に榭脂を注入、含浸する際に、流動抵抗の小さな、榭脂が流れやすい榭脂流路が形成され、且つ、繊維配向がランダムであることから注入樹脂が良好に隅々にまで行き渡って、ボイドゃピンホール等の榭脂含浸不良に起因する欠陥の発生が防止される。とくに、表層直下にランダムマット層が配置されることにより、成形品の表面にこのような欠陥が発生することが効率よく防止され、成形品の表面品位、とくに意匠面の品位が効果的に向上される。

図面の簡単な説明

[0070] [図 1]本発明の第 1実施態様に係る RTM成形方法に用いる装置の分解斜視図である。

[図 2]図 2Aは、図 1の装置の上型の平面図、図 2Bは、その正面図である。

[図 3]図 3Aは、図 1の装置の中間部材の平面図、図 3Bは、図 3Aの C C線に沿う断面図である。

[図 4]図 4Aは、図 1の装置の下型の平面図、図 4Bは、図 4Aの C C線に沿う断面図である。

[図 5]本発明の第 1実施態様とは別の実施態様に係る RTM成形方法に用いる装置の断面図である。

[図 6]図 5の装置の上型の底面図である。

[図 7]図 5の装置の下型の平面図である。

圆 8]本発明の第 2実施態様に係る RTM成形方法および装置に用いる成形型の一例を示す斜視図である。

[図 9]図 8の成形型の下型の平面図である。

[図 10]図 9の下型の縦断面図である。

圆 11]本発明の第 2実施態様に係る RTM成形方法および装置を用いた RTM成形システムの概略全体構成図である。

圆 12]本発明の実施例に用いた榭脂の特性図である。

[図 13]本発明に第 3実施態様に係る RTM成形方法により成形される繊維強化榭脂のプリフォーム基材の構成を示す部分断面図である。

圆 14]図 13の基材に榭脂を注入、含浸する際の様子を示した部分断面図である。圆 15]本発明の第 3実施態様とは別の実施態様に係る RTM成形方法により成形される繊維強化樹脂のプリフォーム基材の構成を示す部分断面図である。

圆 16]図 15の基材に榭脂を注入、含浸する際の様子を示した部分断面図である。

[図 17]図 17Aは、図 13のプリフォーム基材の表層基材の部分断面図、図 17Bは、その平面図である。

圆 18]図 18A— Cは、本発明の第 3実施態様で使用可能な成形方法を示す概略構成図である。

圆 19]図 13とはさらに別の実施態様に係る繊維強化樹脂の構成を示す部分断面図である。

[図 20]本発明に係る RTM成形方法および装置におけるシール性向上構造の一例を示す成形型の概略分解斜視図である。

圆 21]別のシール性向上構造例を示す成形型の縦断面図である。

[図 22]成形型の合わせ面に用いられる榭脂注入'排出用チューブの斜視図である。

[図 23]図 23A— Fは、成形型合わせ面に配設された榭脂注入'排出用チューブ部の各種シール形態の例を示す構造構成図である。符号の説明

1、 20 成形型

2、 21 上型

3、 24 中間部材

4、 22 下型

5 樹脂注入流路用溝

6、 24a 貫通孔

8, 26 榭脂注入部材

9、 23 強化繊維基材

11、 27 樹脂排出部材

25 隙間（クリアランス）

41 RTM成形型

2 上型

3 下型

4 プリフォーム基材 (強化繊維基材） 5 型シール材

6、 47、 48 榭脂注入管

6a、 47a, 48a シール用ゴム部材 6b、 47b, 48b 樹月旨注入バルブ 6c、 47c, 48c 榭脂注入ランナー 6d、 47d、 48d 榭脂注入フィルムゲート 9 樹脂排出管

9a シール用ゴム部材

9b 榭脂排出バルブ

9c 樹脂排出ランナー

9d 樹脂排出フィルムゲート

0 キヤビティ

1 ピン孑しピン

RTM成形システム

金型昇降装置

金型昇降用油圧装置

榭脂注入装置

真空ポンプ

榭脂トラップ

温調機

a 主剤タンク

b 硬化剤タンク

加圧装置

混合ユニット

分岐管

榭脂注入流路

油圧シリンダー

排出流路

油圧ポンプ

、 76、 100 繊維強化榭脂

、 72a, 72b 表層基材

、 73a, 73b ランダムマツ卜層

、 74a, 74b 強化層を構成する強化繊維基材a、 75b、 75c、 75d 樹脂流れの流線、 77a, 77b 樹脂

、 79、 82 気泡

上型

下型

榭脂注入 PI

吸引口 87 プリフォーム基材

88 樹脂注入用ランナー

89 吸引用ランナー

90 シール溝

91 榭脂タンク

92、 95 /くノレブ

93 榭脂注入経路

94 真空ポンプ

96 吸引経路

97 成形品

101 コア材

111、 131、 151 上型

112、 132、 152 下型

113、 133 キヤビティ

114、 138 樹脂注入用ランナー

115、 139 榭脂排出用ランナー

116、 134 榭脂注入用チューブ

117、 135 榭脂排出用チューブ

118、 119、 136、 137、 153 シール用弾性体

121、 154 O—リング

122 強化繊維基材

123 強化繊維プリフォーム体

124 コア材

125 強化繊維基材

126、 127 ゲー卜

発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず、本発明における強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、ァラミド繊維、金属繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケィ素高強度合成繊維等を用いることができ、とくに、炭素繊維が好ましい。強化繊維基材の形態は特に限定されず、一方向シートゃ織物等を採用でき、通常、これらを複数枚積層して強化繊維基材を形成し、必要に応じて事前に賦形したプリフォームの形態で用いる。

[0073] 本発明に係る RTM成形方法および装置で使用する榭脂としては、粘度が低く強化繊維への含浸が容易な熱硬化性榭脂または熱可塑性榭脂を形成する RIM用 (Resin Injection Molding)モノマーなどが好適である。熱硬化性榭脂としては、たとえば、エポキシ榭脂、不飽和ポリエステル榭脂、ポリビニルエステル榭脂、フエノール榭脂、グアナミン榭脂、また、ビスマレイド'トリアジン榭脂等のポリイミド榭脂、フラン榭脂、ポリウレタン榭脂、ポリジァリルフタレート榭脂、さらにメラミン榭脂ゃユリア榭脂ゃァミノ榭脂等が挙げられる。

[0074] また、ナイロン 6、ナイロン 66、ナイロン 11などのポリアミド、またはこれらポリアミドの共重合ポリアミド、また、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラートなどのポリエステル、またはこれらポリエステルの共重合ポリエステル、さらにポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフエ-レンスルファイド、ポリフエ-レンォキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリオレフィンなど、更にまた、ポリエステルエラストマ一、ポリアミドエラストマ一などに代表される熱可塑性エラストマ一等が挙げられる。

[0075] また、上記の熱硬化性榭脂、熱可塑性榭脂、ゴム力選ばれた複数をブレンドした榭脂を用いることもできる。

[0076] 中でも好ま、榭脂として、自動車用外板部材の意匠性に影響を与える成形時の熱収縮を抑える観点から、エポキシ榭脂が挙げられる。

[0077] 一般的に複合材料用エポキシ榭脂としては、主剤として、ビスフエノール A型ェポキシ榭脂、フエノールノボラック型エポキシ榭脂、グリシジルァミン型エポキシ榭脂が用いられる。一方、硬化剤としては、ジシアンジアミドにジクロ口フエ-ルジメチル尿素を組み合わせた硬化剤系が作業性、物性等のバランスに優れている点で好適に使用されている。し力し、特に限定されるものではなぐジアミノジフヱ-ルスルホン、芳香族ジァミン、酸無水物ポリアミドなども使用できる。また、榭脂と前述の強化繊維の比率は、重量比率で 20 : 80— 70 : 30の範囲内が外板として適当な剛性を保持する点で好ましい。その中でも、 FRP構造体の熱収縮を低減させ、クラックの発生を抑えると V、う点から、エポキシ榭脂または熱可塑性榭脂ゃゴム成分などを配合した変性ェポキシ榭脂、ナイロン榭脂、ジシクロペンタジェン榭脂がより適している。

[0078] また、本発明におヽては、繊維強化樹脂とコア材との積層構造を有する繊維強化榭脂構造体を成形する際にも適用できる。たとえば、コア材の両側に繊維強化榭脂層を配置したサンドイッチ構造を挙げることができる。コア材としては、弾性体や発泡材、ハ-カム材の使用が可能であり、軽量ィ匕のためには発泡材ゃノヽ-カム材が好ましい。発泡材の材質としては特に限定されず、たとえば、ポリウレタンやアクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フエノールなどの高分子材料のフォーム材などを使用できる。ハ-カム材の材質としては特に限定されず、たとえば、アルミニウム合金、紙、ァラミドペーパー等を使用することができる。

[0079] 図 1一図 4は、本発明の第 1実施態様に係る RTM成形方法および装置について示したものである。図 1において、成形型 1は、複数の型からなり、本実施態様では、一方の型としてのスチール製の上型 2と、他方の型としての同じ材質の下型 4を有し、間に、中間部材として榭脂製 (例えば、ポリエチレン)の中間プレート 3を有する。この上型 2と中間プレート 3によって、榭脂注入流路と基材への注入ボートを形成する。中間プレート 3には、榭脂注入部材 8と連通する榭脂流路用溝 5が加工されており、各溝 5 の端部には注入ボート用貫通孔 6が加工 (穿孔）されている。榭脂注入部材 8は、金属製パイプまたは榭脂製チューブ力構成されており、上型 2を構成する金型および中間プレート 3に対して、ゴムなどの弾性体力もなるシール材 10aでシールされている。上型 2および中間プレート 3の周辺部は O—リング 7でシールされており、 O—リング 7はシール材 10aと結合されている。上型 2の四隅には、中間プレート 3や下型 4と連結するための案内ガイド 13が設けられている。

[0080] 下型 4のキヤビティ部位には強化繊維基材 9が配置され、基材 9の外周側には榭脂排出用溝 12 (ランナー）が加工されている。その溝 12の一部に差し込まれた榭脂排出チューブ 11から、余剰樹脂が型外に排出される。該溝 12の周囲にはシール用 O— リング 14が配設され、チューブ 11と金型 4とのシールを行う弾性体等力もなるシール材 10bと結合されている。

[0081] 図 2は上型 2を示しており、図 2Aはその平面図、図 2Bは正面図である。上型 2には、榭脂注入流路 15が形成されており、その入口には榭脂注入部材 8の上半分が収まるようになっている。

[0082] 図 3は中間プレート 3を示しており、図 3Aはその平面図、図 3Bは図 3Aの C C線に沿う断面図である。本例の中間プレート 3の寸法は、幅 1800mm、長さ 2000mm、厚さ 12mmである。中間プレート 3には、金属パイプまたは榭脂チューブ製の榭脂注入部材 8と連通する榭脂流路用溝 5が放射状に延びるように加工されており、その溝 5の中間や端部には直径 5mmの注入ボート用貫通孔 6が穿孔されている。本例では、溝寸法が幅 5mm、深さ 4mmで、放射状に延びた流路長は各々 540mmである。周辺は O リング 7でシールされ、上記弾性体 10aと結合されて、る。

[0083] 図 4は下型 4を示しており、図 4Aはその平面図、図 4Bは図 4Aの C Cに沿う断面図である。成形面の中央キヤビティ部には強化繊維基材 9 (例えば、東レ (株)製トレ力 T300平織物 C06644B (目付； 300gZm² )を 6ply)がレイアップされて!/、る。その基材外周側には、榭脂含浸後の榭脂排出用溝 12 (ランナー:寸法は幅が 12mm、深さが 5mm)が加工されている。その溝 12の一部に差し込まれた外径 12mm、内径 1 Ommの榭脂排出チューブ 11から、余剰樹脂が型外に排出される。

[0084] このように構成された上下型 2、 4および中間プレート 3を用いた成形では、中間プレート 3により複数の榭脂流路が形成されているので、榭脂注入部材 8から注入された榭脂は、まず、中間プレート 3の面に沿う方向に迅速に流動し、広い領域にわたつて行き渡る。そして、適当に複数設けられた貫通孔 6を通して、複数箇所から実質的にほぼ同時に強化繊維基材 9に注入されるので、強化繊維基材 9の広い領域にわたつて樹脂が良好にかつ迅速に含浸されていく。すなわち、貫通孔 6の流動抵抗は榭脂流路よりも高いので、注入榭脂は一旦中間プレート 3の面上に溜められ、そこから複数の貫通孔 6を通して一気に強化繊維基材 9に含浸されていく。実際にエポキシ榭脂を用いて、金型温度 90°Cで成形した結果、榭脂が行き渡らない部分の発生が防止されるとともに、榭脂注入、含浸時間が従来の 1Z10以下に大幅に短縮され、高速成形が達成される。 [0085] 図 5—図 7は、上記第 1実施態様とは別の実施態様に係る RTM成形方法および装置について示したものである。図 5においては、成形型 20の上型 21と下型 22の間に、多孔板または穴あきフィルム力もなる中間部材 24 (本実施態様では多孔板）がセットされる。上型 21には榭脂流路用の溝 36a、 36b (図 6)が全域に行き渡るように加工されている。多孔板 24と上型 21の間には、クリアランス 25が、本実施態様では僅かな（0. 5— lmm程度）のクリアランス 25が形成されている。また、多孔板や穴あきフィルムの穴の位置と上型に加工された溝の位置を合致させると、より効率的に榭脂流動'含浸が可能となる。シール部材 28 (たとえば、ゴム製ブロック）でシールされた榭脂注入部材 26から流入した榭脂は上記クリアランス 25に殆どが流れ、そのクリアランス 25のスペースに充満する。多孔板 24には微小な貫通孔 24a (直径が 0. 5-3. 5 mm程度）が全域にわたって 3— 8mmピッチで開けられている。その為、榭脂の流動抵抗は上記クリアランス 25へ流れるよりもはるかに大きい。キヤビティ 31に強化繊維基材 23をセットし、上型 21を締めて、シール部材 29でシールされた排出部材 27より真空吸引する。上記クリアランス 25に充填されていた榭脂を加圧し、多孔板 24の孔 2 4aから一気に、且つ全域にわたって加圧注入する。含浸後の余剰樹脂の排出は、キャビティ 31の周辺に設けたフィルムゲート Zランナーに流れ、排出チューブ 27より外部に排出される。全域に含浸したら、排出チューブ 27を閉鎖し、榭脂圧を保圧しながら加熱硬化する。脱型は上型 21を上昇させ、成形品を多孔板 24と共に下型 22より取り出し、多孔板 24と分離する。多孔板 24との分離や、成形品に榭脂突起が付着し後加工に手間取る場合は、予め多孔板 24と強化繊維基材 23との間に、離型用クロス (ポリプロピレンやポリエチレン製の織物：ピールプライとも呼ぶ）を配設しておくとよい。また、場合によっては、多孔板 24は配設せず、離型用クロスだけを配設してもよい。

[0086] 図 6は、上型 21を示しており、成形面側の全域に榭脂を分配するための榭脂流路用溝 36a、 36bが加工されている。一例として、中央にメイン流路（幅 8mm X深さ m5 m)があり、その両側にピッチ 10mmの間隔でサブ流路（幅 3mm X深さ 3mm)が殆ど末端まで加工されている。また、榭脂注入チューブ 26ゃ榭脂排出チューブ 27と金型とのシール部材 28、 29配置用の溝 32、 33が金型に加工されている。 [0087] 図 7は、下型 22を示しており、型のほぼ全面に成型用キヤビティ 31が加工されている。榭脂排出側にはキヤビティ 31に繋がるフィルムゲートとランナー 30も加工されている。上型 21と一致する位置に、榭脂注入チューブ 26ゃ榭脂排出チューブ 27と金型とのシール部材 28、 29配置用の溝 34、 35、およびシール用 O—リング溝 37が金型に加工されている。

[0088] このように構成された上下型 21、 22および中間部材としての多孔板 24を用いた成形では、クリアランス 25内を多孔板 24の面に沿う方向に迅速に榭脂流動され、榭脂は広い領域にわたって充満する。そして、多数設けられた多孔板 24の貫通孔 24aを通して、複数箇所力も実質的にほぼ同時に強化繊維基材 23に注入されるので、強化繊維基材 23の広い領域にわたって榭脂が良好にかつ迅速に含浸されていく。したがって、本実施態様においても、榭脂が行き渡らない部分の発生が防止されるとともに、榭脂注入、含浸時間が大幅に短縮され、高速成形が達成される。

[0089] 実施例 1

上記の各実施態様にお!、て、金型のサイズを成形面（キヤビティ面）で 1500mm X 1200mm X深さ 3mmとし、強化繊維基材として、東レ（株）製トレ力 T700クロス BT7 0-30 (300gZm² ) 8plyを積層したものを用い、榭脂として、高速硬化型エポキシ榭脂（主剤； "ェピコード， 828 (油化シェルエポキシ社製エポキシ榭脂）、硬化剤;東レ（株)ブレンド TR-C35H (イミダゾール誘導体)）を用いて成形したところ、比較的大型の成形品でありながら、良好にかつ迅速に成形することができた。なお、基材への榭脂含浸完了時間は、いずれも、榭脂注入圧力が 0. 7MPaで、 5分以下であり、従来方法の 1Z5— 1Z10以下に短縮できた。

[0090] 図 8—図 12は、本発明の第 2実施態様に係る RTM成形方法および装置について示したものである。図 11は、本発明に係る RTM成形装置を用いた成形システム 54 の一例を示す概略構成図である。 RTM成形金型 41は上型 42と下型 43からなり、上型 42力油圧ポンプ 68、油圧シリンダ 66を有する金型昇降用油圧装置 56によって昇降される金型昇降装置 55に取り付けられる。下型 43に直接強化繊維基材を、または事前に成形型に収まりやすいように強化繊維基材を製品形状に賦形したプリフォ一ム基材 44 (強化繊維基材)を設置し、上型 42を閉じる。成形型の材質としては FR P、铸鋼、構造用炭素鋼、アルミニウム合金、亜鉛合金、ニッケル電铸、銅電铸が挙げられる。量産には、剛性、耐熱性、作業性の面力も構造用炭素鋼が好適である。

[0091] 成形金型 41には、榭脂注入ランナーに繋がる複数の榭脂注入管 46、 47、 48、排出ランナーに繋がる一つの排出管 49が設けられている。そして、各榭脂注入管 46、 47、 48及び出管 49は各々注人バノレブ 46b、 47b、 48b、出ノノレブ 49bを介して榭脂注入流路 65、排出流路 67に接続されている。榭脂注入流路 65は榭脂注入装置 57に接続されている。榭脂注入装置 57は主剤タンク 61a、硬化剤タンク 61bにそれぞれ主剤、硬化剤を収容し、それぞれのタンクは加温、真空脱泡できる機構を備えている。榭脂注入時にはそれぞれのタンクから加圧装置 62により榭脂を榭脂注入流路 65に向かって押し流す。該加圧装置 62は、一例としてシリンジポンプ 62a、 62b を用いており、該シリンジポンプを同時に押し出すことで定量性も確保することが 2液混合により硬化する榭脂には好ましい。押し出された主剤、硬化剤は、混合ユニット 6 3で混合され、榭脂注入流路 65に至る。排出流路 67は真空ポンプ 58への樹脂の流入を防ぐために、榭脂トラップ 59に接続されている。

[0092] なお、榭脂注入管の数や位置は、成形型の形状や寸法や一つの型内で同時に成形する成形品の数量などによって異なる力榭脂注入装置 57からの注入用流路 65 を榭脂注入管 46、 47、 48に接続する箇所が増えて注入作業が繁雑になることを防ぐため、注入管はできるだけ少ないことが好ましい。しかし、比較的大型の成形品を高速に成形するためには、複数の榭脂注入管を用いて同時又は順次榭脂注入を行うことによって、単一の注入管による榭脂注入の場合より、数倍の速度で効率的に榭脂流動、含浸を行うことができる。

[0093] 図 9は、四隅に曲率を有する平板を高速成形する RTM成形型の平面図、とくに下型 43の平面図である。上型 42と下型 43は、図 8に示すように、下型 43側のピン孔 5 1に上型 42側のピン 52が挿入されることにより位置合わせされ、間に型シール 45を介在させて密閉された状態で型閉じされる。図 10は、図 9に示した成形型の縦断面を示している。図 9を参照して説明するに、該平板の成形方法としての従来の RTM 成形方法は、成形キヤビティ 50の外辺の 1辺にある榭脂注入ラインを構成する榭脂注入ランナー 46cと榭脂注入フィルムゲート 46dに連通する注入管 46から榭脂がカロ圧注入され、対面に設けられた排出管 49に連通する成形キヤビティ 50の外辺の 1辺にある榭脂排出ラインを構成する排出フィルムゲート 49dと排出ランナー 49cに向かつて樹脂が流動して、強化繊維基材に含浸される。即ち、成形キヤビティ 50の外辺の 1辺カゝらなる単一の榭脂注入ライン (榭脂注入管 46に連通した榭脂注入ランナー 4 6cと榭脂注入フィルムゲート 46dから構成）から、成形キヤビティの外辺の 1辺からなる単一の榭脂排出ライン (榭脂排出管 49に連通した榭脂排出フィルムゲート 49dと榭脂排出ランナー 49cから構成）に向かって、榭脂注入ラインから加圧された榭脂を成形キヤビティ内の強化繊維基材に流動し、含浸させる成形方法である。

[0094] この方法では、比較的小型の成形品、即ち榭脂注入ライン力排出ラインまでの距離が短!、成形品を成形する場合は比較的短時間で成形でき、量産可能であるが、大型成形品、即ち榭脂注入ラインカゝら排出ラインまでの距離が長い場合、榭脂流動が高次関数的に減衰していくため、榭脂流動時間も長くなり、場合によっては樹脂のゲルィ匕時間までに含浸が終了しない場合がある。この様な場合は、低粘度の榭脂を用いたり、榭脂の圧力を上げて高速注入する方法が採られるが、強化繊維が榭脂流動圧力で乱れたり、成形品のサイズや形状によってはそれでも成形品全域の含浸に限界がある。

[0095] 上述の様に、成形品が大型なため従来の RTM成形方法では高速成形が困難で、量産が難しい場合、図 9に示すように、榭脂注入ラインを成形キヤビティ 50の外辺の一辺だけではなぐ複数箇所設けることで解決できる。即ち、榭脂注入ラインを従来の榭脂注入ライン 46以外に、榭脂排出ライン 49側に向カゝつて榭脂注入管 47, 48を追加し、榭脂注入ランナー 46cと榭脂注入フィルムゲート 46dから構成される榭脂注入ライン、榭脂注入ランナー 47cと榭脂注入フィルムゲート 47dから構成される榭脂注入ライン、榭脂注入ランナー 48cと榭脂注入フィルムゲート 48dから構成される榭脂注入ライン力同時又は順次榭脂注入することによって、高次関数的に減衰する榭脂流動を解消することができる。つまり、榭脂注入ラインと榭脂排出ラインが成形品 (即ち、繊維強化基材全体)の外周の実質的に全域にわたる様に設けることである。特に有効な方法は、榭脂注入ラインを該外周の半分以上設けること、更に望ましくは榭脂注入ラインが榭脂排出ラインの 2倍以上となるように設けると極めて効率的で高速成形が可能となる。なお、図 9における 46a、 47a、 48a、 49aは、シール用ゴム部材をそれぞれ示している。

[0096] 榭脂注入管 46からの榭脂注入を補填する榭脂注入管 47、 48からの榭脂注入の可否や注入タイミングは、成形品のサイズや形状によって決める必要がある。また、その場合、補填する榭脂注入ライン 47、 48からの榭脂が基材中央より側辺部の方に先回りし易いことから、榭脂排出ラインの長さを 1辺より極端に短くしたり、榭脂排出管 49の位置を変えるなどの修正を必要とする場合がある。

[0097] 更にまた、成形品が図 8、図 9に示す平板のような比較的左右対称な形状や LZD ( 長さと幅の比）が比較的大きい場合、例えば 2倍以上のような場合は、榭脂排出ライン 49以外に、榭脂注入管 46からの榭脂注入ラインを最初力も榭脂排出ラインにして、榭脂注入管 47、 48からの榭脂注入ラインからの注入樹脂の流れを左右に分けて、効率良く含浸させる方法も有効である。

[0098] また、榭脂が強化繊維基材のほぼ全域に注入される頃、或ヽは注入途中で、榭脂排出ラインを切り替えて榭脂注入ラインにすることも有効である。即ち、榭脂流動が悪ぐ榭脂排出ラインに榭脂が流出してくることを待っていても、どうしても榭脂が該排出ラインに到達しない場合、逆に該榭脂排出ライン力榭脂を注入することによって、榭脂の未含浸を防ぐことができる。

[0099] 例えば、榭脂の流動状況を榭脂検知センサーを型内に配置しておき、榭脂排出ラインに到達する前に樹脂のゲルィ匕が始まって流れが滞留する場合などに、榭脂排出ライン力もの榭脂注入を行うと未含浸防止に効果的である。

[0100] 榭脂注入流路 65ゃ榭脂注入管 46、 47、 48の材料は、十分な流量の確保と榭脂との適合性 (耐熱温度ゃ耐溶剤性、耐圧力等)を考慮する必要がある。該注入流路ゃ注入管には口径 5— 30mmのものを用い、榭脂の注入圧力に耐えるために 1. OMP a以上の耐圧性と榭脂硬化時の温度に耐えるために 100°C以上の耐熱性が必要である。その為には、例えば厚みが 2mm程度の"テフロン"（登録商標)製チューブが好適である。但し、 "テフロン"（登録商標）以外にも、比較的安価なポリエチレンチューブゃナイロンチューブ、更にスチール、アルミや銅等の金属管であってもよい。

[0101] 尚、榭脂排出管 9の数や位置は成形型の形状や寸法、一つの型内で同時に成形する成形品の数量などによって異なるが、榭脂排出口もできるだけ少ない方が、榭脂流動が安定的で榭脂流動コントロール操作も簡単なことから好ましい。

[0102] 榭脂排出管ゃ榭脂排出流路の材料も、榭脂注入流路 65等と同様に、十分な流量の確保と榭脂との適合性 (耐熱温度ゃ耐溶剤性、耐圧力等)を考慮する必要がある。榭脂排出流路 67としてはスチール、アルミ等の金属管、あるいはポリエチレン、 "テフロン"（登録商標）等のプラスチック製のチューブが挙げられる力直径 5— 10mm、厚み 1一 2mmの"テフロン"（登録商標)製チューブが作業性の面力より好適である

[0103] 榭脂注入時の榭脂注入流路 46— 48、榭脂排出路 49の途中に設置する注入バルブ 46b— 48bゃ榭脂排出バルブ 49bは、バイスグリップ等により、直接作業者により流路を挟むことで全域開閉や口径を変化させることができる。また、バイスグリップのハンドル部分にァクチユエータを設置して自動化することや、またバイスグリップの代わりに電磁バルブやエアーオペレーションバルブを用いる等したバルブ開閉装置を適用することが出来る。そして、このバルブ開閉装置と事前にバルブの開度情報を入力した記憶装置を接続することで、より精度の高い開閉を行うことも好適である。さらに、榭脂排出バルブ 49bは、単なる開閉の 2値ではなぐ流路の径を変化 (ボールバルブの開度調節）させることも可能である。

[0104] 榭脂の加圧は、シリンジポンプなどによる加圧方法によれば定量性も得られる。榭脂の注入圧は 0. 1-1. OMPaの範囲で用いるのが好ましい。ここで榭脂の注入圧とは、加圧装置 62により加圧される最大圧力を指して、る。

[0105] 最終的に榭脂が型内の強化繊維基材に完全に含浸され、榭脂排出管 49ゃ榭脂排出流路 67にまで到達したら排出バルブ 49bを閉じ、その後暫く榭脂加圧装置 62 によって加圧された注入圧で型内を保圧した後、榭脂注入用ノレブ 46b— 48bも閉じて榭脂注入を終了する。成形型は熱媒循環式の温調機 60によって加熱されており、これにより榭脂を硬化させる。熱媒としては、水、スチームや鉱物油などが用いられる。

[0106] 上述の様な RTM成形設備（成形システム） 54によって RTM成形を行、、ボイドなどの欠陥がなく外観品位に優れ、所定の力学特性を有する高品質の FRP成形品を安定的に得るためには、強化繊維基材の裁断、積層、プリフォーム化、型へのレイァップなどの事前準備の適正化と共に、榭脂注入、含浸、硬化までの成形条件が非常に重要である。特に、生産性 (生産の効率化)を考慮した製造条件を適正に設定する必要がある。

[0107] その為には、既に指摘したような「榭脂注入圧力」、「成形温度」や「榭脂流速」、「榭脂の温度特性」等が、反応性榭脂の特性を十分考慮した上で、成形寸法に相応した適正な値に設定される必要がある。特に、本特許では生産効率を考慮して流動性が良い反面、短時間でゲルイ匕し、直ぐに硬化する反応性榭脂材料を対象としているため、高速流動含浸が必要となる。

[0108] しかし、榭脂圧力を上げ、流速を早めて注入すると、先に述べたように基材の乱れや表層にボイドゃピットが生じやすい。従って、単純に流速を早めては前述のような外観品位に問題を生じるため、被含浸基材に対する適正な榭脂流速、即ち該基材の面積に相応した流量を設定する必要がある。

[0109] なお、本実施態様に係る RTM成形方法および装置には、成形型が上下の両面型からなり、加圧榭脂を榭脂注入ロカゝら流入しながら榭脂排出口で榭脂を型内の空気と共に排出し、空気を排気し終えた時点で排出口を閉鎖して型内の榭脂を加圧しな力硬化する一般的な RTM成形方法ば力りでなぐ型内の空気を真空吸引し排気しながら、或いは殆ど排気した後に榭脂注入して、やがては吸引口を閉鎖して加圧注入硬化する RTM成形方法、更には成形型が片面でキヤビティ部をフィルムなどのバギング材でバッグし、キヤビティ部を真空吸引した後、真空圧によって加圧してキヤビティ部内に榭脂注入し成形する真空 RTM成形方法も含む。

[0110] 実施例 2

図 11に示す本実施態様に係る RTM成形システム 54におヽて、本発明の成形条件で成形する一例として、大型平板 (長さ 1600mm X幅 700mm X高さ（厚み） 2m m)を成形した例を説明する。本例で用いた RTM成形金型 1の全体図を図 8、図 9に、成形に用いた榭脂の温度と粘度の関係及び成形温度における榭脂硬化度一時間特性を図 12Aおよび図 12Bに示す。榭脂注入管 46— 48、排出管 49を有する成形型 41 (上型 42、下型 43共に長さ 2000mm、幅 1000mm、高さ 350mm)の下型 43 に設けられた成形キヤビティ 50部に、東レ (株)製炭素繊維"トレ力"クロス (C06343 B :T300B— 3K、目付： 192gZm² )を 8ply(OZ90° 配向基材； 4ply、 ±45° 配向基材; 4ply)積層し、予め平板形状に賦形されたプリフォーム基材 44を配置し、金型昇降装置 55にて上型 42を閉じて完全密閉した。上型 42は金型昇降機 55によって 2 00トンで加圧されている。また、上型 42、下型 43共に温調機 60 (図 12)によって 10 0°Cにほぼ一様且つ一定に加温されている。

[0111] 図 10に示すように、下型 43に設けられた榭脂注入ラインは (例えば榭脂注入管 46 の位置では)分岐管 64を介して榭脂注入用流路 65に連通し、途中に注入バルブ 46 bを介する榭脂注入管 46と該榭脂注入管より加圧注入された榭脂をライン状に一旦貯留させる榭脂注入ランナー 46c及び該ランナー 46cと連通してキヤビテー内に榭脂を注入する榭脂注入フィルムゲート 46d (上型とのクリアランス；0. 5mm)で構成される。同様の構成で、図 9に示す様に榭脂注入ラインは他にも左右で一対となる榭脂注入管 47、 48が設けられている。また、榭脂排出ラインは榭脂排出流路 67に連通し、途中に榭脂排出バルブ 49bを介する榭脂排出管 49と該榭脂排出管に連通し、排出榭脂をライン状に一且貯留させる榭脂排出ランナー 49c及び該ランナー 49cと連通してキヤビテー内からガスなどと共に榭脂榭脂が排出される榭脂排出フィルムゲート 49d (上型とのクリアランス； 0. 5mm)で構成され、 1辺に設けられている。

[0112] 結局、榭脂注入ラインと榭脂排出ラインによって、実質的にキヤビティのほぼ全周が囲まれている。また、榭脂注入ラインは榭脂排出ラインの 5倍近い長さである。

[0113] 図 11に示す榭脂注入流路 65及び榭脂注入管 46— 48共に直径 12mm、厚さ 1. 5 mmの"テフロン"（登録商標)製チューブを使用した。一方、排出流路 67及び排出管 49ともに直径 16mm、厚さ 2mmの"テフロン"（登録商標)製チューブを使用した。排出流路 67には榭脂が真空ポンプ 58まで流入するのを防ぐため、途中に榭脂トラップ 59を設けた。

[0114] また、榭脂注入管 46— 48や排出管 49と下型 43とのシールを行うために、シール用ゴム部材 46a— 49aが、上、下型間の密閉を保っために型シール材 (O—リング) 4 5をキヤビティ面の外周に、それぞれ配設されている。

[0115] 上記成形装置において、榭脂排出口 49から真空ポンプ 58で型内（キヤビティ部）の空気を排出し、型内圧力を 0. OlMPa以下となったことを真空圧力計 (記載略）により確認した後、加圧装置 62を有する榭脂注入装置 57により加圧されたエポキシ榭脂の注入を開始する。尚、加圧装置 62は、シリンジポンプ 62a、 62bを用いており、榭脂注入時にはタンク側への榭脂の逆流を防ぐように構成されてヽる。用いた榭脂は、主剤として"ェピコード' 828 (油化シェルエポキシ社製エポキシ榭脂）、硬化剤は東レ (株）ブレンドの TR— C35H (イミダゾール誘導体）を混合して得た液状エポキシ榭脂である。金型温度、即ち成形温度が 100°Cにおけるこのエポキシ榭脂の粘度時間特性、詳しくはエポキシ榭脂組成物の粘度変化を榭脂の硬化プロファイル追跡の指標として用いられるキュアインデックス値を図 12Aに示す。グラフよりこの榭脂は約 6分でキュアインデックスが 90%を上回り、脱型が可能な状態に達する。

[0116] 榭脂注入装置 57では、事前に主剤 61a、硬化剤 6 lbを撹拌しながら 60°Cで加温し、所定の粘度まで降下させ、かつ真空ポンプ 58で脱泡を行っている。

[0117] 榭脂注入の初期は、撹拌される榭脂混合ユニット内の空気ゃ榭脂注入流路用ホース内の空気が型内に入るため、型内には流さずに図示しない分岐路力空気を混入した榭脂を廃棄し、その後榭脂内に空気が混入していないことを確認してから、加圧榭脂を型内に注入した。また、加圧装置のシリンジポンプ 62a、 62bの吐出条件は 50 OccZストロークに設定した。最初のガスを混入した榭脂を廃棄した後、榭脂注入流路 65に設置した注入圧力計（図示略）によって注入榭脂圧 (0. 6MPa)を確認して注入バルブ 46bを開き、型内に榭脂を注入する。注入開始時は、排出管 49の排出バルブ 49bは開口状態とした。

[0118] 榭脂注入管 46から榭脂注入を開始してから 1分 30秒後に榭脂注入管 47のバルブ 47bを開放して、榭脂注入管 47からの榭脂注入を開始した。その後、更に 1分経過後、榭脂注入管 48のバルブを 48bを開放して、榭脂注入管 48からの榭脂注入を開始した。

[0119] その間、榭脂の強化繊維基材への含浸促進と、該基材内に内蔵している微量の気泡を効率的に除去するための操作として、排出バルブ 49bの開閉を 4回、ノイスダリップを用いて行った。

[0120] 榭脂注入管 46より榭脂注入を開始してから、 3分 30秒後に排出管 49に榭脂が流出してきた。その後、そのまま約 30秒間榭脂を流出させた後、排出管 49のバルブ 49 bを閉じた。榭脂注入開始から約 4分であった。

[0121] 完全に榭脂注入含浸が終了した上記の状態で、その後 30秒間榭脂圧 0. 6MPa で保圧した後、 12分間加熱保持し、金型から成形品を取り出した。

[0122] 成形品の全域の外観を評価したが、ボイドゃピンホールが全くなぐ極めて意匠性に富む良品であった。

[0123] 比較例 1

比較例 1として、上記成形装置及び条件下で、榭脂注入管 47, 48からは一切榭脂注入せず（ランナー 47c、 48cおよびフィルムゲート 47d、 48dを封鎖）、榭脂注入管 4 6からだけで成形した場合、榭脂注入含浸に約 11分を要し、且つ排出部近辺に約 4 00cm²の未含浸部が発生した。

[0124] 実施例 3

また、上記実施例 2は繊維強化樹脂の単板構造であつたが、他の実施例として内部にフォームコア (厚さ 10mm、見掛け比重 0. 1)を含む炭素繊維強化サンドイッチ構造体 (前記フォームコアの上下面に上述の炭素繊維"トレ力"クロスを 3plyずつ積層 )でも、殆ど同様の表面品位に優れた成形品が得られた。因みに、含浸時間は約 4. 5分で、上述同様に短時間であった。

[0125] 次に、本発明の第 3実施態様に係る RTM成形方法について説明する。まず、この RTM成形方法による、繊維強化樹脂の製造について図 18を参照して説明する。図 18Aに示すように、両面型の上型 83には榭脂注入口 85と吸引口 86が設けられている。下型 84は、榭脂注入用ランナー 88と吸引用ランナー 89を有し、キヤビティの周囲にはシール溝 90が形成されている。これら上下型 83、 84共に所定の温度までカロ熱されている。下型 84のキヤビティ面に繊維強化基材としてのプリフォーム基材 87を配置した後、上型 83を降下して下型 84と形成されるキヤビティにセットする。このプリフォーム基材の構成として、本発明で規定したように、図 13や図 15に示すように表層の連続繊維基材の真下にランダムマット層を配設しておく。

[0126] その状態で、図 18Bに示すように、榭脂タンク 91に連通した榭脂注入経路 93をバルブ 92で閉鎖し、真空ポンプ 94に連通する吸引経路 96をバルブ 95で開放する。そして、吸引経路 96に通じる吸引口 86、吸引用ランナー 89を通してキヤビティ内を真空吸引する。その後、吸引経路のバルブ 95は開放した状態で、榭脂注入経路 93のバルブ 92を開放して、榭脂タンク 91内のマトリックス榭脂をポンプで加圧しながら榭脂注入経路 93を通して注入口 85に注入し、榭脂注入用ランナー 88からキヤビティ内に加圧注入させる。榭脂がキヤビティ全域に流動して、強化繊維基材 87の全域に含浸し、余剰樹脂がキヤビティ内、特に強化繊維基材内に残存していた気泡と共に吸引口 86を通って吸引経路 96に流出してきたら、吸引経路 96のバルブ 95を閉鎖して、榭脂圧 (静圧)を暫く密閉されたキヤビティ内の樹脂にかけて、含浸を確実にする。そして、榭脂注入経路 93のバルブ 92を閉鎖して所定の時間の間、加熱状態を保持して榭脂を硬化させる。

[0127] その後、図 18Cに示すように、上型 83を上昇させて、下型 84上に残された成形品 97を脱型する。なお、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法は、他にも真空成形法、プリプレダ Zオートクレーブ硬化法、 RFI (Resin Film Infosion)、セミプレダ Zォーブン加熱硬化法などにも適用可能である。

[0128] 上記のような製造方法により、本発明に係る繊維強化榭脂を以下のように製造した実施例 4

図 13に示すように、繊維強化榭脂 71を製造するに際し、意匠用として用いる東レ（株)製トレ力 T300織物 C06343B (目付； 200gZm² )の lplyを表層 72 (連続繊維基材）に配置し、その真下の層としてガラス繊維力もなるランダムマット層 73 (目付； 7 OgZm² )を配置した。その下には、強化層としての 3層構成の強化繊維基材 74 (東レ (株)製トレ力 T700織物 BT70— 30 ;目付 300g/m² )を配置して、プリフォーム基材 87を構成した。このプリフォーム基材 87を用いて、図 18A—図 18Cに示した RTM 成形方法で CFRP (炭素繊維強化榭脂)を成形した。このときの、金型 (上型 83と下型 84で構成）の温度は 95°Cで、 60°Cに保温されたエポキシ榭脂 75を真空脱泡機能を有する榭脂タンク 91より榭指圧 0. 6MPaに加圧し注入して成形した。尚、榭脂タンク 91は、主剤のエポキシ榭脂用タンクと硬化剤用タンクカゝら構成されている。

[0129] 上記 RTM成形における榭脂流動状況を図 18Bの A部を拡大した図である図 14に基づいて説明する。榭脂タンク 91より流出されたエポキシ榭脂 75は、榭脂注入口 85 を通って下型に設けられた榭脂注入用ランナー 88に充填され、その後該ランナー 8 8からキヤビティとランナー 88間に形成された隙間（1mm前後）であるフィルムゲートを経てキヤビティ内に流入していく。この時、榭脂は基材 87の厚み方向の全域から流れ込むが、炭素繊維織物で構成される部位よりもガラス繊維のランダムマット層 73 の領域が基材より粗の状態であることから流動抵抗が低いため、ランダムマット層 73 の層を主体に流れ始める。そこで、意匠用基材として配置した炭素繊維織物 72は上型 83に直接押しつけられるため、該織物 72と上型 83との隙間が殆ど無いため、注入された榭脂はその隙間よりも殆どがランダムマット層 73から流動してきた樹脂が上型 83方向に流れ込み、前記織物 72と上型 83との隙間へ流入していく。それによつて、キヤビティ内を真空吸引しても該織物 72の織り目ゃ該織物 72と上型 83との隙間に残存して、た気泡 78が流線 75aから 75bに至る流れによって、キヤビティの外に排出された。特に、図 17A、 Bに示す様に、織物 72を構成する経糸 72cと緯糸 72dとの交織点に抜けきらな力つた残存気泡 82が滞留しやすい。このような気泡が上記榭脂流れとともにキヤビティ外に排出され、ボイドゃピンホールの発生が防止された。

[0130] 実施例 5

上述の実施例 4は意匠面が片側だけの場合であつたが、図 15に示す様な繊維強化榭脂 76を成形した。すなわち、複数面（図 15では上下面）が意匠面であり共に高い表面品位を求められる場合でも、上述と同様に意匠面となる表面の強化繊維基材 (72a, 72b)の真下に目付が 30gZm²のガラス繊維マットからなるランダムマット層（ 73a, 73b)を配設して、上述と同様な条件で榭脂注入すると良い。図 18Bの A部を示す図である図 16の通り、流線 75aから 75bに至る流れや、流線 75c力 75dに至る流れによって、表層用基材 72aと上型 83、反対面の表層用基材 72bと下型 84とのそれぞれの隙間に効率よくランダムマット層 73aや 73bを流動してきた樹脂が流れ込み、隙間無く流れては滞留していた気泡 78、 79を排出しながら全体に榭脂が充満して含浸していった。したがって、表裏両面に対して、気泡が上記榭脂流れとともにキヤビティ外に排出され、ボイドゃピンホールの発生が防止された。

[0131] 実施例 6 図 19に示すように、中央にポリウレタン製フォームコア 101を有し、その両面に東レ (株）製トレ力 T300織物 C06644B (目付； 300gZm² )を複数層、強化層 74a、 74b として積層し、更にその上にガラス繊維のランダムマット層 73a、 73b (目付； 50g/m² )をそれぞれ配置し、最外層となる各表層に東レ (株)製トレ力 T300織物 C06343B ( 1ストランド； 3K系、目付; 200gZm² )をそれぞれ配置した構成のサンドイッチ構造体を、図 18 A—図 18Cに示した RTM成形方法によって繊維強化榭脂 100を成形した。金型（上型 83、下型 84)の温度は 85°Cに設定した。図における 77a、 77bは注入、含浸、硬化されたエポキシ榭脂を示している。結果、サンドイッチ構造を有する F RP構造体が、とくに良好な表面 (両面）品位をもって成形できた。

[0132] 比較例 2

上記実施例との対比として、実施例 4で表層 72の真下に配置したガラス繊維力もなるランダムマット層 73を抜き取り、その他の表層及び強化繊維層の繊維構成は総て同一構成とした。また、 FRP成形方法も実施例 4と全く同一の成形条件で RTM成形した。

[0133] 成形結果は、榭脂流動抵抗が小さいランダムマット層が無いため、榭脂注入開始後、余剰樹脂が吸引口 86に流出して来るまでの時間力実施例 4に比べて、 1. 38 倍長くかかった力成形品は得られた。しかし、実施例 4では見られな力つたピンホール 82が図 17Bに示すように織り目や経糸と緯糸の交織点に数多く発生し、表面意匠 '性としては不良品であった。

[0134] 上記のような本発明に係る RTM成形方法および装置にぉ、ては、榭脂注入部および Zまたは榭脂排出部におけるシール性を向上するために、以下のような構成を採用することができる。なお、本発明は前述の分割領域を想定することを前提としているが、以下の説明は、図 20—図 23を参照し、単純な成形モデルについて説明する。この図 20—図 23を参照して説明するシール構造力本発明に係る RTM成形方法および装置に、特に前述の第 1および第 2の態様に係る RTM成形方法および装置に適用できる。

[0135] すなわち、榭脂注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブを型合わせ面部に挟圧して設け、該チューブと型との間を弾性体を介してシールする構造であり、好ましくは、シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする o リングの端部が内蔵されている構造である。榭脂注入用チューブおよび Zまたは榭脂排出用チューブを挟んで固定することにより、例えば成形型に穿孔された榭脂注入用貫通穴やスリーブなどを用いることなぐ榭脂注入部材ゃ榭脂排出部材を容易にセッティングしたり、クリーニングしたりすることができ、結果的に成形サイクルの短縮をは力ることができ、より効率的な成形が可能となる。また、該チューブに安価な榭脂製チューブなどを用いて、成形後該チューブをそのまま廃棄処理することによって、クリーニング作業が大幅に削減でき、作業量削減によるコスト低減にも繋がる。さらに、シール用弾性体を用いることによりキヤビティ内の真空確保と成形中の真空保持力り確実となり、同時に榭脂漏れも防止することができるため、ボイドゃピンホールのない高品質な製品を得ることができる。

[0136] 図 20は、上下型 111、 112の斜視図で、図 21はその下型の拡大断面図であり、図 22は図 20の上下型間に装着される榭脂注入'排出用チューブ 30を、それぞれ示している。図 20に示すように、予め製品形状に賦形された強化繊維基材 122を、下型 112の上面に形成された成形キヤビティ 113の外周に O リング 121を配設した下型 112の該成形キヤビティ 113内に配置する。次に榭脂注入用ライナー 114および榭脂排出用ランナー 115に連通する榭脂注入用チューブ 116および榭脂排出用チューブ 117の半断面形状の溝 120と該溝 120の途中に設けたラバー製 (例えば、 NBR 製)シール用弾性体 118、 119および前記溝 120に連通する該シール用弾性体 118 に設けた溝に、図 22に示すような該溝に接触するチューブ 141の先端部に金属製の管 142が挿入されるとともに、先端外周にシールテープ 153が巻き付けられた榭脂注入部材 140を配設する。そして、上型 111を閉じて上型 111を下型 112に向けて加圧し、上記榭脂注入部材 140を狭圧する。その状態で成形型内に設けた配管（図示せず）に温水を流すことによって成形型全体を昇温する。

[0137] その後、真空ポンプに連通する真空トラップ（図示せず）に接続された榭脂排出用チューブ 117を介してキヤビティ 113内を真空にした後、該キヤビティ 113内に榭脂注入用チューブ 116を介して榭脂を加圧注入する。そして、榭脂注入完了後、榭脂注入用チューブ 116および榭脂排出用チューブ 117を閉鎖し、その後、所定の時間の間成形型によって加熱され榭脂が硬化した後、成形型を開け、脱型して FRP製品を得るものである。

[0138] また、別のシール性向上構造例を図 21に示すように、強化繊維基材 125の外周に製品形状に加工された発泡体力もなるコア材 124を被覆してなるサンドイッチ構造の強化繊維プリフォーム体 123を、キヤビティ 133の外周に配設された O—リング（図示せず）に連通するシール用弾性体 136、 137を配設した上型 131、下型 132から構成される成形キヤビティ 133内に配置し、榭脂注入用ランナー 138および榭脂排出用ランナー 139に連通する榭脂注入用チューブ 134、および榭脂排出用チューブ 1 35を、前記シール用弾性体 136、 137に接触させることによってシールするために、上下型を挟圧する。

[0139] 上記榭脂注入用チューブ 134および榭脂排出用チューブ 135には、例えば金属製のチューブを用いる。その状態で成形型内に設けた配管（図示せず）内に温水を流すことによって成形型を昇温する。その後、図 20に示した例と同様に真空ポンプに連通する真空トラップに接続された榭脂排出用チューブ 135を介してキヤビティ 13 3内を真空にした後、該キヤビティ 133内に榭脂注入用チューブ 134を介して榭脂を加圧注入する。加圧された榭脂は榭脂注入用ランナー 138に充満した後、注入用フイルムゲート 126を通って榭脂は前記強化繊維プリフォーム体 123が配設されているキヤビティ 133内に流動して、該強化繊維プリフォーム体 123の強化繊維に含浸される。その間、余剰榭脂は排出用フィルムゲート 127を通って榭脂排出用ランナー 139 に充満した後、排出用チューブ 135を通って真空トラップへ流出する。そして、榭脂注入が完了した後、榭脂注入用チューブ 134及び榭脂排出用チューブ 135を閉鎖し、その状態で所定の時間の間加熱して榭脂を硬化させた後、成形型を開けてハツト状の高剛性 FRPサンドイッチ構造体を得るものである。

[0140] 図 22は前記例に用いた榭脂注入用チューブ 116ゃ榭脂排出用チューブ 117の構造例を示している。榭脂製の榭脂注入用チューブゃ榭脂排出用チューブの先端内部に金属製の管 142を挿入し、外面にシールテープ 143を施した構造である。金属製の管 142は、上型 111と下型 112を閉じて榭脂注入用チューブ (符号 31として記載)ゃ榭脂排出用チューブが上型と下型で挟圧されたとき、上型と下型およびシール用弾性体 118、 119に半円形状に加工された溝 (前記各チューブの曲率半径よりも小さい R) 10、 10' に潰されず、榭脂注入用チューブ 116ゃ榭脂排出用チューブ 117の円形断面形状を保持してキヤビティ内の真空吸引および樹脂の円滑な流動を円滑にする効果を奏する。

[0141] また、シールテープ 143は、上型と下型を閉じて榭脂注入用チューブゃ榭脂排出用チューブが上型と下型に挟まれたとき、シールテープ 143をシール用弾性体と接触させることによりシール用弾性体のシール効果を高め、キヤビティ内の真空保持性を安定して高めることができる。シール用弾性体を上型と下型の両方に配設した場合には省略することも可能である。

[0142] 榭脂注入用チューブおよび榭脂排出用チューブには、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、「テフロン」（登録商標）などのフッ素榭脂等のプラスチック製チューブが使用できるが、鉄、アルミ、真鍮、銅、ステンレス等の金属製チューブを用いることもできる。

[0143] また、榭脂注入用チューブゃ榭脂排出用チューブの先端内部に挿入されている金属製の管 142には鉄、アルミ、真鍮、銅、ステンレスが用いられる。さらにまた、 ABS、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、塩化ビュル、アクリル等のプラスチック製の管を使用することも可能である。いずれの管においても 0. 5mm以上の肉厚があることが好ましい。

[0144] さらに、榭脂注入用チューブゃ榭脂排出用チューブの先端外面に施されたシールテープ 143には、「テフロン」（登録商標）などのフッ素榭脂、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン榭脂等力なるテープが適用可能である。上下型両面にシール用弹性体を用いた場合は、省略することも可能である。

[0145] 図 23A— Fは、榭脂注入用チューブおよび榭脂排出用チューブとシール用弾性体の関係例を断面図で数種類示したものである。 O—リング 154およびシール用弾性体 153には、シリコン、 NBR、「テフロン」（登録商標）などのフッ素榭脂等が使用でき、中実または中空のものが使用される。また、上記樹脂で構成される発泡体を使用することちでさる。

[0146] 上型 151および下型 152のいずれ力、または両方に配設されるシール用弾性体 1 53は、配設された型表面より少し突き出しておき、上型 151を閉じて上型 151の型表面でシール用弾性体 153を押しつけ圧縮した時に、シール用弾性体 153と上型 151 および榭脂注入用チューブ 150 (または榭脂排出用チューブ)がお互いに対して反力が発生することによってシール性を確保している。

[0147] さらにまた、 O リング 154の端部をシール用弾性体 153に内蔵することにより、上型 151を閉じた時に圧縮されたシール用弾性体 153および 0-リング 154に発生する反力でシール用弾性体 153と O—リング 154が押し付け合い、シール（O—リング）の連続性を保ちながらキヤビティ内の真空性を確保している。

[0148] 以下、図 23A— Fを用いて榭脂注入用チューブゃ榭脂排出用チューブのシール方法を説明する。

図 23Aに示した構造では、上記榭脂注入用チューブ 150 (または榭脂排出用チューブ）と同じ曲率、または該榭脂注入用チューブ 150よりも小さい曲率で曲面形状をなす溝を形成したシール用弾性体 153を、 O—リング 154上のシール用弾性体 153 をシール用弾性体の形状に彫り込まれた上型 151および Zまたは下型 152内に配設し、榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150の配設部を 0-リング 154 の中心で切断し、シール用弾性体 153をシール用弾性体の形状に彫り込まれた上型 151および Zまたは下型 152内に配設した状態で上型 151と下型 152で榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150を挟んだ状態を示している。この時シール用弾性体 153中に O リング 154端部を内蔵することによりキヤビティ内の真空保持性を確保し、かつ榭脂漏れを防止している。

[0149] 図 23Bに示した構造では、上記チューブ 150と同じ曲率、または該チューブよりも小さ、曲率の溝を形成したシール用弾性体 153および上型 151を、 O リング 154上のシール用弾性体 153をシール用弾性体 153の形状に彫り込まれた下型 152内に配設し、榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150の配設部の O リング 1 54上で O—リングの閉ループを切断し、シール用弾性体 153をシール用弾性体の形状に彫り込まれた下型 152内に配設した状態で、上型 151と下型 152で榭脂注入用チューブおよび榭脂排出用チューブ 150を挟む。この時シール用弾性体 153中に O リング 154の端部を内蔵することによりキヤビティ内の真空を保持し、榭脂漏れを防止する。

[0150] 図 23Cに示した構造では、上記チューブ 150と同じ曲率、または上記チューブよりも小さい曲率の溝を形成した上型 151または下型 152に榭脂注入用チューブおよび榭脂排出用チューブ 150も配設した部分の O—リング 154上で O—リングの閉ループを切断し、 O—リング 154の切断部を使用チューブに接触させることによりキヤビティ内の真空保持性を確保し、榭脂漏れを防止する。

[0151] 図 23Dに示した構造では、上記チューブ 150と同じ曲率、または上記チューブよりも小さ、曲率の溝を形成した上型 151および O—リング 154と連続体のシール用弾性体 153を配設し、榭脂注入用チューブおよび Zまたは榭脂排出用チューブ 150を上型 151と下型 152で挟圧し、キヤビティ内の真空保持性を確保し、榭脂漏れを防止する。

[0152] 図 23Eに示した構造では、上記チューブ 150と同じ曲率、または上記チューブよりも小さヽ曲率の溝を形成した上型 151と下型 152に加工した榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150を配設用溝を跨いで連続体の 0-リング 154が榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150と同じ曲率、または榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150よりも小さい曲率に沿って配置され、該 0-リング 1 54上に榭脂注入用チューブまたは榭脂排出用チューブ 150を配設して上型 151と下型 152で挟むことによりキヤビティ内の真空保持性を確保し、榭脂漏れを防止する

[0153] 図 23Fに示した構造では、図 23Aや図 23Bの上型がない状態であり、シール用弹性体 153と O—リング 154の関係を型合わせ面上力も見た平面図である。

[0154] このように、榭脂注入用チューブゃ榭脂排出用チューブ部分について、各種のシール性向上構造を採ることができる。

[0155] また、前述した本発明に係る RTM成形方法および装置にぉ、ては、基材の隙間などの存在する小さな気泡や、榭脂注入中に減圧することにより発生する榭脂中の溶存気体の蒸発による気泡や、また型の角部に滞留する微少な気泡を排出することを可能とするために、以下のような構成を採用することができる。すなわち、成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出するようにした構成であり、これによつて樹脂の流動を適切に脈動させ榭脂中の気泡の排出を促進することが可能となる。この構成においては、成形型内での榭脂圧力 Pm、注入口での榭脂吐出圧力 Piとについて、選択的に Pm=Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入している樹脂の流量を制御することもでき、榭脂流量は、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御することができる。また、排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶しておき、その記憶情報に基づ、て榭脂流量を自動制御することちでさる。

[0156] より具体的に説明すると、従来の方法では、成形型内に予め強化繊維基材を配設して型を閉じ、注入バルブを閉鎖した状態で開口した排出ノレブに通じる排出路から真空ポンプで型内を真空吸引し、型内榭脂圧 Pmを好ましくは 0. OlMPa以下の減圧状態にし、続いて排出バルブを閉鎖した状態で注入バルブを開口して注入用流路から榭脂が型内に完全に充填されるまで加圧注入して成形していた。しかし、この方法では榭脂注入中に排出バルブを閉鎖したままであるため、強化繊維基材としての織物基材の織り目に残っていた気泡や、強化繊維基材の積層間に残る気泡、さらにまた型内に注入された榭脂に溶存している気体が加熱成形プロセス過程で蒸発することにより生じた気泡などが排出されず、そのまま成形されて小さな気泡が成形品に残ることにより、製品の大きな品質劣化を招くことがあった。特に、それらの気泡が表面にボイドゃピットとして顕在化した場合、意匠性を重要視される製品では不良品となっていた。これらの製品の品質劣化や不良品を招く問題を解決するためには、榭脂注入過程でも型内に残存および蒸発発生する気体 (気泡）を型内より適宜排出する必要がある。

[0157] そこで、上記方法では、注入口から加圧された榭脂を注入しながら、例えば、排出路に設置される排出バルブを開閉、あるいは口径を変化させることにより、型内の滞留気泡と余剰榭脂を間欠的に効率よく排出するようにしている。例えば、注入バルブを開いて榭脂を注入しながら排出バルブを完全に閉じた場合、注入圧 Pi=型内榭脂圧 Pmとなり、成形型内に流入している樹脂の圧力が高いため強化繊維への含浸が容易となる反面、滞留している気泡も榭脂圧とほぼ同圧力の状態まで圧縮されて榭脂中に混在している。この状態で排出ノレブを開くと、榭脂注入圧 Pi>型内榭脂圧 Pmの関係となり、排出ロカ型内の滞留気泡と加圧された余剰樹脂が同時に排出される。

[0158] ここで、排出バルブの開閉速度を、望ましくは 1秒以内で実施することで、型内圧力 Pmが開閉速度に従って一気に降下し、残留しているガスが急激に膨張する。そして、圧力差によるとともにそのガスの体積の変化に併せて榭脂の流れが発生し、強化繊維基材間ゃ型の角部などに滞留していたガスがこの急激な榭脂の流れにより留まることができなくなり、排出口より排出される。型内圧力 Pmの降下速度が速いほど、ガス体積の変化が速くなり、そのガスの周囲の榭脂に衝撃的な流れを与えることで、残存しているガスが滞留場所力離脱しやすくなる。一旦離脱したガスは、排出路へ向力流れと一体となり排出される。次に、排出バルブを閉じて注入バルブ力も榭脂を供給する。

[0159] このような、排出バルブの間欠的な開閉（必ずしも全開、全閉とは限らない）を繰り返すことによって、型内に滞留する気泡 (ガス）を徐々に排出しながら、最終的には完全に排出した状態で排出バルブを全閉し、暫ぐ注入榭脂圧を掛けた状態を保持した後、注入バルブも全閉して型内に充満した榭脂を加熱硬化させる。ここでの形態では、榭脂を加圧することとしているが、注入圧力 Piを大気圧として、型内を負圧とすることでも同様の効果が得られる。

[0160] このように瞬間的に型内の圧力を Piあるいは負圧力変化させる方法は、例えば、榭脂トラップに接続される真空ポンプと圧空ポンプの瞬間的な切り替えによっても実現することができる。また、排出路に設置する排出バルブの開度を調節することで、型内榭脂圧 Pmの変化速度を制御することによって、より効率のよい気泡排出が可能である。

[0161] また。上記排出バルブについては、予め開閉の周期を、例えばコンピュータに入力しておき (記憶させておき）、その情報をもとに動作させることで、作業工数の増加の必要もなく従来の成形の問題を解決できる。

[0162] さらに、コンピュータに予め榭脂注入条件ゃ榭脂流動状況に応じた最適な排出バルブの開閉条件を事前に入力しておくことで、環境 (大気温度など)の変化などにも対応した最適な榭脂流動を実現できる。 [0163] このような方法により、従来方法では困難であった表面意匠性に係わるボイドゃピットのない、または極めて少ない FRP成形品を得られるようになる。このことにより、常に安定して所望の機械的性質を満たすことができ、優れた表面品位が安定して得られ、従来方法よりも歩留まりよく生産できる。

[0164] さらに、前述した本発明に係る RTM成形方法および装置においては、表面意匠性の高い成形品を効率よく短時間で成形するために、以下のような方法を採用することができる。すなわち、 RTM成形型には縦割れ型と横割れ型があるが、縦割れ型 (射出成形型に多い）は、重力の影響で榭脂の流れが一定ィ匕し易ぐ型内の気泡は上昇して抜けやすいことから、成形品の表面品位上問題となるボイドゃピットの発生が非常に少ないと言う利点がある反面、成形型内への強化繊維基材のセット、即ち成形型のキヤビティ面への基材の乱れ無き配置と型面への固定が難しぐ且つ多大の時間を要することから生産性が低いという大きな問題がある。一方、横割れ型、即ち成形型が上下型の構成では、前記の強化繊維基材の型面へのセットは比較的容易で且つセット時間も短時間でできる利点がある反面、一般的な榭脂の注入方法、即ち 0 . 2-1. OMPaの圧力で加圧し、格別流速をコントロールしないで樹脂注入した場合は、榭脂が圧力に応じた流速で型内に流入して行き、比較的短時間で型内に榭脂が充填されるものの、強化繊維基材が榭脂流れで乱れたり、流速が速くて不均一な流れが生じ、成形品の表面にボイドゃピットが多数発生することがある。特に、成形時間を短縮したり大面積の成形品を短時間で成形するために、榭脂の吐出圧力が 0. 5MPa以上の高圧で (従って、高速で)榭脂注入する場合は、基材 (特に、平織物）の織り組織の乱れが生じ易ぐまた高速で榭脂が型内を流動するため基材の微妙な厚み斑や構成の違いにより流動抵抗が流動領域内でばらつくため、均一な流れを保てな、ことから、部分的に「流れの先回り」などが生じて大きなボイドが発生することがある。更にまた、実際に基材部分に榭脂は流れて来てはいる力流れが速いことから例えば織物の織り目にあった気体が抜ける間が無く滞留してしまい、ピットとして表面に欠点を発生させる場合がある。このような意匠性に関わる外観品位の低下をもたらす従来の成形条件や成形プロセスでは、成形時間の短縮ィヒのための高速注入を行いながら、高い表面品位を確保することはできない。成形品のサイズが大きくなればなるほど、どうしても高速榭脂注入することから、このような外観品位上の欠点は発生しゃすい。

[0165] このような意匠性に関わるボイドゃピットの発生には、榭脂の流動状態が大きく影響すること力、強化繊維基材の密度、つまり目付量も重要な因子にになる。つまり、 1 層当たりの強化繊維の目付量としては、榭脂の流動抵抗や気泡の抜け易さに影響を与えるため、榭脂流動条件に応じた適正な目付量を設定する必要がある。この目付の適正化には単に表面品位の面ば力りでなぐプリフォームの作業性や強度利用率等の観点からも設定する必要がある。即ち、目付が大きすぎて基材の剛性が高くなると型面に強化繊維基材が沿い難くて立体形状への賦形が難しくなり、プリフォーム化に多大の作業時間が掛カつたり、その際に基材乱れを生じて FRP成形品の力学特性が低下する事態を招くことがある。即ち、効率的な生産を行うためには、生産条件（成形サイズ、成形条件など）に合った目付量がある。

[0166] また、成形条件の中で、特に温度ゃ榭脂注入圧力も表面品位に与える影響度は大きい。注入する榭脂温度は高いと粘度が下がって流動性が上がり、基材への榭脂含浸性は良いが、粘度上昇率が高くなつて急激に流動性が悪ィ匕し、成形品が大きい場合は榭脂の流動が途中から減速し、未含浸をもたらす場合がある。どうにか全域に榭脂流動しても、粘度が高くなつた領域では、未含浸には至らなくてもボイドゃピットが多発することがある。一方、成形型の温度に斑があったり、成形中に変化したりすると型内に残っていた微小な気泡同士が接触して、ボイドゃピットに発展する大きな気泡に成長することがある。また、圧力も適度であることが必要である。高過ぎてキヤビティ内で体積膨張して気泡を発生させたり、低過ぎて残存気泡を小さく圧縮できない場合がある。

[0167] また、反応性榭脂から硬化過程で反応ガスが生じたり、既に榭脂中に内包していた微細なガス (気泡）が時間と共に成長して大きくなり、ボイドゃピットに成長することもあるので、榭脂が基材に含浸した後は出来るだけ早ぐ速やかに硬化する方がよい。該反応性榭脂の材料特性が成形効率に与える影響度は非常に高ぐ例えば硬化剤の種類によっては榭脂の反応の初期に反応速度が最大となり、時間が経過するに従つて反応速度が低下し、その為に硬化に要する時間が長くなる場合がある。これに対して、成形型の温度を上昇させて硬化時間を短縮しょうとすると、今度は初期の粘度上昇が過大となり、榭脂注入 ·流動時に粘度が過度に上昇して、果てはゲル化してしまい、成形が途中で停止して未含浸部分を生じる場合もある。

[0168] このように、 FRP成形 (特に、 RTM成形方法)では、成形サイズ (面積）に応じた成形条件や材料特性が存在し、適正な条件で成形しないと品質面、特に表面品位の点で問題を生じ易いと言える。

[0169] そこで、本発明に係る RTM成形方法および装置にぉ、ては、特に、ボイドゃピットが殆ど生じて、な、表面意匠性の高、成形品を効率よく短時間で成形するために、成形型のキヤビティ内に榭脂を加圧注入するとき、榭脂の単位時間流量 (Q： ccZ min)とキヤビティの投影面積 (S： m²)との比（Q/S： ccz min'm )を、

50く QZSく 600

の範囲内とする方法を採用することができる。

[0170] この方法においては、上記比（QZS : ccZmin'm²)と榭脂の加圧力（P : MPa)との積（（QZS) X P： ccMPa/min · m²)を、

20≤ (Q/S) X P≤400

の範囲内とすることが好ましい。また、榭脂の加圧力を 0. 2-0. 8MPaの範囲内とすることが好ましぐ榭脂は、加熱温度が 60— 160°Cの範囲の一定温度下で、 3— 30 分で硬化されることが好まし、。

[0171] このような RTM成形条件とすることにより、従来の RTM成形条件では困難であつた意匠面である表面にボイドゃピットなどの欠陥が発生することのない成形品を、効率よく短時間で安定的に成形できるようになり、表面品位の高!ヽ成形品を高サイクルで量産できるようになる。

産業上の利用可能性

[0172] 本発明に係る RTM成形方法および装置は、高速成形が望まれるあらゆる RTM成形に適用でき、特に、比較的大型かつ比較的複雑な形状の成形品を短時間のうちに効率よく優れた表面品位をもって、特に優れた意匠面に成形するために有用である。

[0173] より具体的には、本発明は、製品サイズが lm²以上の比較的大型な一般産業用 F RPパネル部材、特に、自動車用外板部材ゃ構造材に好適であり、中でも意匠性の要求が高い外板部材として使用される FRP部材の RTM成形に好適なものである。尚、自動車用外板部材とは、乗用車やトラックにおけるドアパネルやフード、ルーフ、トランクリツド、フェンダー、スポイラ一、サイドスカート、フロントスカート、マッドガード、ドアインナーパネル等のいわゆるパネル部材である。特に、意匠性が求められる比較的大型のパネル部材に好適である。その他の FRPパネル部材としては、航空機部材

、鉄道車両におけるドア、サイドパネル、内装パネルなどの各種パネル類、クレーンなどの建設機械のカバー類、建築における仕切板、パーティシャン、ドアパネル、遮蔽板等であり、またスポーツにおけるサーフィンボード、スケートボード、自転車部品などの外表面パネルが該当する。

Claims

請求の範囲

[I] 複数の型力なる成形型のキヤビティ内に強化繊維基材を配置し、型締めした後、榭脂を注入して成形する RTM成形方法におヽて、前記強化繊維基材の面方向に関して分割領域を想定し、それぞれの分割領域は、注入樹脂が領域内の全面にわたって広がりかつ基材厚み方向に実質的に均一に含浸可能な分割領域であり、想定された各分割領域のそれぞれに対し該分割領域内まで注入榭脂を導入する榭脂導入路を形成することを特徴とする RTM成形方法。

[2] 少なくとも型締めした後力も榭脂注入開始まで、所定の時間の間榭脂排出ラインより真空吸引する、請求項 1に記載の RTM成形方法。

[3] 前記成形型を構成する型間に、厚み方向に貫通する榭脂流路を有する中間部材を配設し、該中間部材を介して、榭脂を前記強化繊維基材に対して複数の箇所からほぼ同時に注入する、請求項 1に記載の RTM成形方法。

[4] いずれ力の型に、強化繊維基材に対して実質的に全周にわたって延びる榭脂排出用溝が形成されてヽる、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[5] 前記中間部材に、強化繊維基材に対して実質的に全周にわたって延びる榭脂排出用溝が形成されてヽる、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[6] 前記中間部材に、その一面側に形成された榭脂流路用溝と、該溝に連通し前記面とは反対面である強化繊維基材配置側の面へと貫通する貫通孔が設けられている、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[7] 前記中間部材が金属製または榭脂製である、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[8] 榭脂注入用部材を前記中間部材とそれに対向する型で挟圧してシールする、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[9] 榭脂排出用部材を前記中間部材と強化繊維基材を介して前記中間部材に対向する型で挟圧してシールする、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[10] 前記中間部材が複数の貫通孔を設けた多孔板または榭脂製フィルム力もなる、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[II] 前記中間部材に対向する型に榭脂通路用の溝が設けられている、請求項 10に記載の RTM成形方法。

[12] 前記中間部材とそれに対向する型との間に隙間を形成し、該隙間カ^ー 10mmの範囲内に設定されている、請求項 10に記載の RTM成形方法。

[13] 前記強化繊維基材にコア材が積層されている、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[14] 前記榭脂の注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブを型合わせ面部に挟圧して設け、該チューブと型との間を弾性体を介してシールする、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[15] 前記シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする O—リングの端部が内蔵されている、請求項 14に記載の RTM成形方法。

[16] 前記成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出する、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[17] 加圧注入された榭脂の前記成形型内での榭脂圧力を Pm、榭脂を注入する注入口での榭脂吐出圧力を Piとしたとき、選択的に Pm=Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入して、る榭脂の流量を制御する、請求項 16に記載の RTM成形方法。

[18] 前記成形型内に流入している樹脂の流量を、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御する、請求項 16に記載の RTM成形方法。

[19] 前記排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶し、その記憶情報に基づいて成形型内の榭脂流量を自動的に制御する、請求項 18に記載の RTM成形方法。

[20] 前記成形型のキヤビティ内に榭脂を加圧注入するとき、榭脂の単位時間流量 (Q： ccZmin)とキヤビティの投影面積（S： m )との比（QZS： ccZ min'm ) 、

50く QZSく 600

の範囲内である、請求項 3に記載の RTM成形方法。

[21] 前記比（QZS : ccZmin'm²)と榭脂の加圧力（P : MPa)との積（（QZS) X P : ccM

PaZ min · m²) f>ゝヽ

20≤ (QZS) X P≤400

の範囲内である、請求項 20に記載の RTM成形方法。

[22] 前記樹脂の加圧力が 0. 2-0. 8MPaの範囲内である、請求項 20に記載の RTM 成形方法。

[23] 前記榭脂が、加熱温度が 60— 160°Cの範囲の一定温度下で、 3— 30分で硬化される、請求項 20に記載の RTM成形方法。

[24] 前記キヤビティの外周に配置された榭脂注入ライン力ゝら榭脂排出ラインに向けて榭脂を注入して前記強化繊維基材に榭脂含浸後、加熱硬化させる RTM成形方法であつて、前記榭脂注入ラインが複数に分割形成されている、請求項 1に記載の RTM成形方法。

[25] 前記榭脂注入ラインと榭脂排出ラインとが、前記キヤビティの実質的に外周全域に渡って形成されてヽる、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[26] 前記榭脂注入ラインの長さが前記榭脂排出ラインの長さの 2倍以上である、請求項

24に記載の RTM成形方法。

[27] 前記榭脂注入ラインおよび Zまたは榭脂排出ラインが成形型に加工された溝からなる、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[28] 前記成形型が上型と下型とからなり、前記溝が総て下型に加工されている、請求項

27に記載の RTM成形方法。

[29] 前記榭脂排出ラインも複数に分割形成されてヽる、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[30] 前記複数に分割形成されてなる榭脂注入ラインカゝらの榭脂注入を、榭脂排出ライン力実質的に遠、側の榭脂注入ラインより順次行う、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[31] 前記榭脂排出ラインカゝらも、所定の時間後に榭脂注入ラインに切り換えて榭脂注入を行う、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[32] 前記強化繊維基材にコア材が積層されている、請求項 24に記載の RTM成形方法

[33] 前記榭脂の注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブを型合わせ面部に挟圧して設け、該チューブと型との間を弾性体を介してシールする、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[34] 前記シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする O—リングの端部が内蔵されている、請求項 33に記載の RTM成形方法。

[35] 前記成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出する、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[36] 加圧注入された榭脂の前記成形型内での榭脂圧力を Pm、榭脂を注入する注入口での榭脂吐出圧力を Piとしたとき、選択的に Pm= Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入して、る榭脂の流量を制御する、請求項 35に記載の RTM成形方法。

[37] 前記成形型内に流入している樹脂の流量を、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御する、請求項 35に記載の RTM成形方法。

[38] 前記排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶し、その記憶情報に基づ、て成形型内の榭脂流量を自動的に制御する、請求項 37に記載の RTM成形方法。

[39] 前記成形型のキヤビティ内に榭脂を加圧注入するとき、榭脂の単位時間流量 (Q： ccZmin)とキヤビティの投影面積（S： m )との比（QZS： ccZ min ' m ) 、

50く QZSく 600

の範囲内である、請求項 24に記載の RTM成形方法。

[40] 前記比（QZS： cc/min · m²)と榭脂の加圧力（P： MPa)との積（（QZS) X P： ccM

PaZ min . m²) 、

20≤ (QZS) X P≤400

の範囲内である、請求項 39に記載の RTM成形方法。

[41] 前記樹脂の加圧力が 0. 2-0. 8MPaの範囲内である、請求項 39に記載の RTM 成形方法。

[42] 前記榭脂が、加熱温度が 60— 160°Cの範囲の一定温度下で、 3— 30分で硬化される、請求項 39に記載の RTM成形方法。

[43] 前記強化繊維基材の少なくとも片側の表層が連続繊維層からなり、該表層の真下の層がランダムマット層力もなる、請求項 1に記載の RTM成形方法。

[44] 前記表層が 3層以下の連続繊維層カゝら形成されている、請求項 43に記載の RTM 成形方法。

[45] 前記表層を形成する連続繊維層の総目付が 700gZm²以下である、請求項 43に記載の RTM成形方法。

[46] 前記表層の強化繊維が炭素繊維織物からなる、請求項 43に記載の RTM成形方法。

[47] 前記ランダムマット層の総目付が 150gZm²以下である、請求項 43に記載の RTM 成形方法。

[48] 前記ランダムマット層がガラス繊維力もなる、請求項 43に記載の RTM成形方法。

[49] 前記強化繊維基材にコア材が積層されている、請求項 43に記載の RTM成形方法

[50] 複数の型力なる成形型のキヤビティ内に強化繊維基材を配置し、型締めした後、榭脂を注入して成形する RTM成形装置におヽて、前記強化繊維基材の面方向に関して分割領域を想定し、それぞれの分割領域は、注入樹脂が領域内の全面にわたって広がりかつ基材厚み方向に実質的に均一に含浸可能な分割領域であり、想定された各分割領域のそれぞれに対し該分割領域内まで注入榭脂を導入する榭脂導入路を形成することを特徴とする RTM成形装置。

[51] 少なくとも型締めした後力も榭脂注入開始まで、所定の時間の間榭脂排出ラインより真空吸引する手段を有する、請求項 50に記載の RTM成形装置。

[52] 前記成形型を構成する型間に、厚み方向に貫通する榭脂流路を有し、該榭脂流路を介して榭脂を前記強化繊維基材に対して複数の箇所力ほぼ同時に注入可能な中間部材が設けられて、る、請求項 50に記載の RTM成形装置。

[53] いずれ力の型に、強化繊維基材に対して実質的に全周にわたって延びる榭脂排出用溝が形成されてヽる、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[54] 前記中間部材に、強化繊維基材に対して実質的に全周にわたって延びる榭脂排出用溝が形成されてヽる、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[55] 前記中間部材に、その一面側に形成された榭脂流路用溝と、該溝に連通し前記面とは反対面である強化繊維基材配置側の面へと貫通する貫通孔が設けられている、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[56] 前記中間部材が金属製または榭脂製である、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[57] 前記中間部材とそれに対向する型で挟圧してシールされる榭脂注入用部材が設けられている、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[58] 前記中間部材と強化繊維基材を介して前記中間部材に対向する型で挟圧してシールされる榭脂排出用部材が設けられて、る、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[59] 前記中間部材が複数の貫通孔を設けた多孔板または榭脂製フィルム力もなる、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[60] 前記中間部材に対向する型に榭脂通路用の溝が設けられている、請求項 59に記載の RTM成形装置。

[61] 前記中間部材とそれに対向する型との間に隙間が形成され、該隙間カ^ー 10mm の範囲内に設定されて、る、請求項 59に記載の RTM成形装置。

[62] 前記強化繊維基材にコア材が積層されている、請求項 52に記載の RTM成形装置

[63] 前記榭脂の注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブが型合わせ面部に挟圧されて設けられており、該チューブと型との間にシール用弾性体が介在されている、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[64] 前記シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする O—リングの端部が内蔵されている、請求項 63に記載の RTM成形装置。

[65] 前記成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出する手段を有する、請求項 52に記載の RTM成形装置。

[66] 加圧注入された榭脂の前記成形型内での榭脂圧力を Pm、榭脂を注入する注入口での榭脂吐出圧力を Piとしたとき、選択的に Pm=Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入して、る榭脂の流量を制御する手段を有する、請求項 65に記載の RTM成形装置

[67] 前記成形型内に流入している樹脂の流量を、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御する手段を有する、請求項 65に記載の RTM成形装置。

[68] 前記排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶し、その記憶情報に基づいて成形型内の榭脂流量を自動的に制御する手段を有する、請求項 67に記載の RTM成形装置。

[69] 前記排出口の口径を調節する手段が、バルブ開閉装置力もなる、請求項 67に記載の RTM成形装置。

[70] 前記キヤビティの外周に配置された榭脂注入ライン力ゝら榭脂排出ラインに向けて榭脂を注入して前記強化繊維基材に榭脂含浸後、加熱硬化させる RTM成形装置であつて、前記榭脂注入ラインが複数に分割形成されている、請求項 50に記載の RTM 成形装置。

[71] 前記榭脂注入ラインと榭脂排出ラインとが、前記キヤビティの実質的に外周全域に渡って形成されてヽる、請求項 70に記載の RTM成形装置。

[72] 前記榭脂注入ラインの長さが前記榭脂排出ラインの長さの 2倍以上である、請求項

70に記載の RTM成形装置。

[73] 前記榭脂注入ラインおよび Zまたは榭脂排出ラインが成形型に加工された溝からなる、請求項 70に記載の RTM成形装置。

[74] 前記成形型が上型と下型とからなり、前記溝が総て下型に加工されている、請求項

73に記載の RTM成形装置。

[75] 前記榭脂排出ラインも複数に分割形成されてヽる、請求項 70に記載の RTM成形装置。

[76] 前記複数に分割形成されてなる榭脂注入ラインカゝらの榭脂注入が、榭脂排出ライン力実質的に遠、側の榭脂注入ラインより順次行われる、請求項 70に記載の RT M成形装置。

[77] 前記榭脂排出ラインカゝらも、所定の時間後に榭脂注入ラインに切り換えて榭脂注入が行われる、請求項 70に記載の RTM成形装置。

[78] 前記強化繊維基材にコア材が積層されている、請求項 70に記載の RTM成形装置

[79] 前記榭脂の注入用のチューブおよび Zまたは排出用のチューブが型合わせ面部に挟圧されて設けられており、該チューブと型との間にシール用弾性体が介在されている、請求項 70に記載の RTM成形装置。

[80] 前記シール用弾性体に、成形型のキヤビティを型合わせ面部でシールする O—リングの端部が内蔵されている、請求項 79に記載の RTM成形装置。

[81] 前記成形型内に榭脂を加圧注入しながら成形型内の気体と余剰榭脂を間欠的に排出する手段を有する、請求項 70に記載の RTM成形装置。

[82] 加圧注入された榭脂の前記成形型内での榭脂圧力を Pm、榭脂を注入する注入口での榭脂吐出圧力を Piとしたとき、選択的に Pm=Pi、 Pmく Piとして、成形型内に流入して、る榭脂の流量を制御する手段を有する、請求項 81に記載の RTM成形装置

[83] 前記成形型内に流入している樹脂の流量を、榭脂を排出する排出口の口径の調節によって制御する手段を有する、請求項 81に記載の RTM成形装置。

[84] 前記排出口の口径の調節と、その調節のタイミングとを記憶し、その記憶情報に基づいて成形型内の榭脂流量を自動的に制御する手段を有する、請求項 83に記載の RTM成形装置。

[85] 前記排出口の口径を調節する手段が、バルブ開閉装置力もなる、請求項 83に記載の RTM成形装置。