WO2016063388A1 - 複合材料の成形方法および成形装置 - Google Patents

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resin
pressure
mold
injection
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勝宏 臼井
荒井　直樹
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a molding method and molding apparatus for a composite material.
  • RTM Resin Transfer Molding
  • a reinforced substrate is placed in a cavity in a mold consisting of a pair of lower mold (female mold) and upper mold (male mold) that can be opened and closed, and after closing the mold, resin is injected from the resin injection port. Is injected into a reinforced substrate, and then cured in a cavity.
  • the molding time can be shortened by increasing the resin injection pressure.
  • the resin injection pressure increases, the pressure in the cavity increases accordingly. If the pressure in the cavity exceeds the clamping pressure applied to the mold, the mold will open. If the mold is opened at the time of molding, burrs are generated in the molded product, causing molding defects. For this reason, it is necessary to load the mold with a high clamping pressure by the press machine, which causes a problem that the size of the press machine increases and the equipment cost increases accordingly.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and a method of molding a composite material that can reduce the size of a press machine by reducing the clamping pressure while reducing the molding time and
  • An object is to provide a molding apparatus.
  • a reinforced substrate is disposed in a cavity in a mold that can be opened and closed, and a resin is placed in the cavity in a state where a mold clamping pressure is applied to the mold.
  • a molding method is provided for injecting and curing the resin to form a composite material.
  • a pressure threshold value in the cavity is set lower than the mold clamping pressure, and when the resin is injected into the cavity, the pressure in the cavity is increased until the pressure reaches the threshold value.
  • An injection pressure equal to or higher than the mold clamping pressure is applied to the resin to inject the resin, and after the pressure in the cavity reaches the threshold value, the inside of the cavity is sucked.
  • an openable and closable mold having a cavity in which a reinforcing base material is disposed, and a press section for applying a mold clamping pressure to the mold.
  • a molding apparatus for a composite material having a resin injection part for injecting a resin into the cavity and a suction part for sucking the inside of the cavity.
  • the resin injection section applies an injection pressure equal to or higher than the mold clamping pressure to the resin.
  • the suction portion sucks the inside of the cavity and the resin injection portion causes the resin to flow without applying the injection pressure to the resin. Inject into the cavity.
  • FIG. 3 (A) and 3 (B) are a perspective view and a plan view of a molding die of the molding apparatus.
  • 4A is a cross-sectional view taken along line 4A-4A in FIG. 3B
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line 4B-4B in FIG. 3B.
  • 5 (A) and 5 (B) are explanatory views for explaining the operation of the line gate of the molding apparatus, each for explaining a state when the resin is injected, and for sucking the inside of the cavity. It is a figure explaining the mode at the time of doing.
  • FIGS. 6 (A) and 6 (B) are explanatory views for explaining the inside of the cavity when the resin is injected into the cavity of the molding apparatus, and FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B). It is sectional drawing corresponding to. It is a flowchart which shows the shaping
  • FIG. 8A is a graph showing the time transition of the pressure in the cavity according to the embodiment
  • FIG. 8B is a graph showing the time transition of the injection pressure of the resin according to the embodiment. is there.
  • FIG. 9A is a diagram showing an automobile part using a composite material
  • FIG. 9B is a diagram showing a vehicle body in which the parts are joined.
  • 10A and 10B are explanatory diagrams for explaining the line gate of the molding apparatus according to the modified example, and are diagrams corresponding to FIGS. 5A and 5B, respectively.
  • 11 (A) and 11 (B) are explanatory views for explaining a line gate of a molding apparatus according to another modified example, and corresponding to FIGS. 5 (A) and 5 (B), respectively. is there.
  • FIG. 1 is a schematic view of a molding apparatus 100 for a composite material 200.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the resin injection unit 30.
  • FIGS. 3A and 3B are a perspective view and a plan view of the mold 10.
  • 4A is a cross-sectional view taken along line 4A-4A in FIG. 3B
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line 4B-4B in FIG. 3B.
  • FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams for explaining the operation of the line gate 18, and are diagrams for explaining the state when the resin 220 is injected, respectively. It is a figure explaining a mode when it is.
  • the reinforcing base 210 is omitted.
  • FIGS. 4 (A) and 4 (B) are explanatory views for explaining the inside of the cavity 15 when the resin 220 is injected into the cavity 15, and are shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B).
  • FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a method for forming the composite material 200.
  • FIG. 8A is a graph showing the time transition of the pressure Pr in the cavity 15 according to this embodiment, and FIG. 8B shows the time transition of the injection pressure Pi of the resin 220 according to this embodiment.
  • FIG. FIG. 9A is a view showing automobile parts 301 to 303 using the composite material 200, and FIG. 9B is a view showing a vehicle body 300 in which the parts are joined.
  • the composite material 200 obtained by the molding method and the molding apparatus 100 according to the present embodiment is composed of a reinforced base material 210 and a resin 220.
  • the composite material 200 having higher strength and rigidity than the resin 220 alone is obtained.
  • a frame part such as a front side member 301 and a pillar 302, which is a part used in a car body 300 (see FIG. 9B) of an automobile, and an outer plate part such as a roof 303.
  • the reinforced substrate 210 is formed of a woven sheet of carbon fiber, glass fiber, organic fiber or the like, and is placed in the cavity 15 formed in the mold 10 in a laminated state and preformed.
  • a carbon fiber having a small thermal expansion coefficient, excellent dimensional stability, and little deterioration in mechanical properties even at high temperatures is used.
  • the preform may be performed by another mold other than the mold 10.
  • an epoxy resin, a phenol resin, or the like, which is a thermosetting resin is used as the resin 220.
  • an epoxy resin having excellent mechanical characteristics and dimensional stability is used.
  • Epoxy resin is mainly a two-component type, and a main agent and a curing agent are mixed and used.
  • the main agent is generally a bisphenol A-type epoxy resin, and the curing agent is an amine-based one.
  • the main agent is not particularly limited, and can be appropriately selected according to desired material characteristics.
  • the molding apparatus 100 can be outlined as follows: a mold 10 that can be opened and closed in which a cavity 15 in which a carbon fiber 210 (corresponding to a reinforced base material) is disposed, and a mold 10. And a press part 20 for applying a mold clamping pressure Pm, and a resin injection part 30 for injecting a resin 220 into the cavity 15.
  • the molding apparatus 100 includes an injection valve 40 that is provided in the resin injection unit 30 and that can adjust the injection pressure Pi of the resin 220, a pressure gauge 50 that measures the pressure Pr in the cavity 15, and a suction unit 60 that sucks the inside of the cavity 15. And a mold temperature adjusting unit 70 that adjusts the temperature of the mold 10, and a control unit 80 that controls the operation of the entire molding apparatus 100.
  • the molding apparatus 100 will be described in detail.
  • the mold 10 includes a pair of upper and lower molds 11 (male), a lower mold 12 (female), injection ports 13a and 13b, suction ports 14, cavities 15, and channels 16a and 16b. 17 and a line gate 18.
  • the carbon fiber 210 is placed in the cavity 15 in advance in a state of being laminated and preformed.
  • the inlets 13 a and 13 b are provided in the lower part of the lower mold 12.
  • the inlets 13 a and 13 b are connected to the resin injection part 30.
  • the suction port 14 is provided at the lower center of the lower mold 12.
  • the suction port 14 is connected to the suction unit 60.
  • the cavity 15 is formed by an inner surface S1 of the upper mold 11 and an inner surface S2 of the lower mold 12 so as to be hermetically sealed.
  • a sealing member or the like may be provided on the mating surface of the upper mold 11 and the lower mold 12.
  • the channel 16a (16b) is in fluid communication with the inlet 13a (13b).
  • the resin 220 injected into the injection port 13a (13b) from the resin injection part 30 is guided into the cavity 15 through the flow path 16a (16b).
  • the flow path 17 is in fluid communication with the suction port 14.
  • the inside of the cavity 15 is sucked by the suction portion 60 through the flow path 17 and the suction port 14.
  • the line gate 18 is provided in a rectangular shape on the inner surface S2 of the lower mold 12 as shown in FIGS.
  • the resin 220 injected from the injection ports 13 a and 13 b easily spreads efficiently in the cavity 15.
  • the impregnation of the resin 220 into the carbon fiber 210 is promoted.
  • resin 220 injected from injection port 13a (13b) is guided to cavity 15 through flow path 16a (16b).
  • the resin 220 introduced into the cavity 15 is impregnated from the bottom surface of the carbon fiber 210 while spreading along the line gate 18 as indicated by arrows.
  • the resin 220 Since the carbon fiber 210 is impregnated while spreading along the line gate 18, the resin 220 is efficiently impregnated.
  • a part of the resin 220 is part of the carbon fiber 210 and the upper mold 11 as indicated by arrows. Further, the carbon fiber 210 spreads to the side surface side and the upper surface side through the space between the lower mold 12 and the lower mold 12. Then, the resin 220 is also impregnated into the inside from the side and top surfaces of the carbon fibers 210.
  • the pressing unit 20 applies a clamping pressure Pm to the upper mold 11 of the mold 10.
  • the press unit 20 includes a cylinder 21 that uses fluid pressure such as hydraulic pressure, and adjusts the mold clamping pressure Pm by controlling the hydraulic pressure or the like.
  • the resin injection unit 30 applies the injection pressure Pi and injects the resin 220 into the cavity 15 until the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc. On the other hand, after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc, the resin 220 is injected into the cavity 15 without loading the injection pressure Pi.
  • the resin injection part 30 includes a main agent tank 31, a curing agent tank 32, tubes 33a, 33b, 36, 37a, 37b, pressure gauges 34a, 34b, and pumps 35a, 35b. And buffers 38a and 38b and an injection valve 40.
  • the main agent tank 31 is filled with the main agent, and the curing agent tank 32 is filled with the curing agent.
  • the pressure gauges 34a and 34b are arranged in tubes 37a and 37b near the inlets 13a and 13b, respectively, in order to measure the injection pressure Pi of the resin 220.
  • pumps 35a and 35b are disposed in tubes 33a and 33b connected to main agent tank 31 and hardener tank 32, respectively.
  • the pumps 35a and 35b discharge the main agent and the curing agent toward the injection valve 40 at a constant pressure.
  • the tube 36 connects an injection valve 40 and buffers 38a and 38b, which will be described later, and the tube 37a (37b) connects the buffer 38a (38b) and the injection port 13a (13b).
  • the resin 220 discharged from the injection valve 40 is guided to the injection port 13a (13b) through the tube 36, the buffer 38a (38b), and the tube 37a (37b) in this order.
  • the buffer 38a (38b) is connected in fluid communication with the tube 36 and the tube 37a (37b).
  • a certain amount of the resin 220 is stored in the buffers 38a and 38b. Since a certain amount of the resin 220 is stored in the buffers 38a and 38b, the resin 220 is injected into the cavity 15 without applying the injection pressure Pi after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc. Is done.
  • the pressure Pr in the cavity 15 and the pressure in the buffers 38a and 38b are substantially equal. Then, after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc, the cavity 15 is sucked by a suction unit 60 described later. When the suction part 60 sucks the inside of the cavity 15, the pressure Pr in the cavity 15 becomes relatively lower than the pressure in the buffers 38a and 38b. Due to the pressure difference, the resin 220 stored in the buffers 38a and 38b is injected into the cavity 15 until the pressure difference disappears.
  • the injection valve 40 has a cylinder 41 and a piston 42.
  • the cylinder 41 has two chambers 41 u and 41 d defined by a base end portion 42 a of the piston 42.
  • the fluid pressure such as pneumatic pressure or hydraulic pressure supplied to the two chambers 41u and 41d
  • the piston 42 moves in the vertical direction in the figure.
  • the opening degree of the flow path of the main agent and the curing agent is adjusted.
  • the injection amount Qi of the resin 220 into the cavity 15 is adjusted by the opening of the injection valve 40, and the injection pressure Pi of the resin 220 conveyed to the mold 10 is adjusted.
  • the cylinder 41 has an upper suction port 44 and a lower discharge port 45.
  • the lower discharge port 45 opens.
  • the main agent and the curing agent discharged from each of the lower discharge ports 45 are mixed to become the resin 220.
  • the resin 220 is discharged to the inlet 13a (13b) through the tube 36, the buffer 38a (38b), and the tube 37a (37b) in this order.
  • the upper suction port 44 and the lower discharge port 45 communicate with each other through a recess 43 formed in the piston 42.
  • the main agent and the curing agent pass through the recess 43 from the lower discharge port 45 and are returned again to the main agent tank 31 and the curing agent tank 32 from the upper suction port 44. By this operation, the main agent and the curing agent circulate in the tube 33 at a constant pressure.
  • the pressure gauge 50 includes a strain gauge and the like, and is disposed in the mold 10 for measuring the pressure Pr in the cavity 15.
  • the suction unit 60 sucks the inside of the cavity 15. Specifically, the suction unit 60 sucks air in the cavity 15 and a part of the resin 220 injected into the cavity 15. More specifically, the suction part 60 gradually decreases the pressure Pr in the cavity 15 when suctioning in the cavity 15.
  • the suction unit 60 includes a pump 61, pipes 62 and 64, and a suction valve 63.
  • the pump 61 is a vacuum pump capable of mixing and transferring gas and liquid.
  • the suction valve 63 is used to start and stop suction in the cavity 15 and adjust the suction pressure. By operating the suction valve 63, the cavity 15 can be sucked so that the pressure Pr in the cavity 15 gradually decreases.
  • the suction valve 63 is operated by a control unit 80 described later. By opening the suction valve 63 in a state where the pump 61 is operated, the air in the cavity 15 and a part of the resin 220 injected into the cavity 15 are sucked into the pump 61 through the pipes 62 and 64.
  • the suction unit 60 sucks a part of the resin 220
  • the flow of the resin 220 is generated in the cavity 15 as indicated by an arrow in FIG.
  • the flow of the resin 220 causes the resin 220 to diffuse into the cavity 15. Therefore, the resin 220 can be reached without loading the injection pressure Pi at a location that is difficult to reach without loading with a high injection pressure Pi.
  • the flow of the resin 220 is more likely to occur when the resin 220 fills most of the cavity 15.
  • the mold temperature adjusting unit 70 has a heating member, heats the mold 10 to the curing temperature of the resin 220, and cures the resin 220 injected into the cavity 15.
  • the heating member is an electric heater and heats the mold 10 directly.
  • the heating member is not limited to this.
  • the temperature of the mold 10 may be adjusted by heating a heat medium such as oil with an electric heater and circulating the heat medium in the mold 10.
  • the control unit 80 controls the overall operation of the molding apparatus 100.
  • the control unit 80 includes a storage unit 81, a calculation unit 82, and an input / output unit 83.
  • the input / output unit 83 is connected to the pressure gauges 34 a, 34 b, 50, the injection valve 40, the suction unit 60, and the mold temperature adjusting unit 70.
  • the storage unit 81 includes a ROM and a RAM, and stores data such as a threshold value Pc of the pressure Pr in the cavity 15 in advance.
  • the calculation unit 82 is mainly composed of a CPU, and receives data of the injection pressure Pi of the resin 220 and the pressure Pr in the cavity 15 from the pressure gauges 34 a, 34 b, 50 via the input / output unit 83.
  • the calculation unit 82 is based on the data read from the storage unit 81 and the data received from the input / output unit 83, the position of the piston 42 of the injection valve 40, the suction pressure of the suction unit 60, and the mold temperature adjustment unit 70. Calculate the heating temperature.
  • a control signal based on the calculated data is transmitted to the injection valve 40, the suction unit 60, and the mold temperature adjusting unit 70 via the input / output unit 83. In this way, the control unit 80 controls the injection pressure Pi of the resin 220, the pressure Pr in the cavity 15 during evacuation, the mold temperature, and the like.
  • control unit 80 controls the suction timing of the suction unit 60. Specifically, the control unit 80 controls the suction unit 60 to evacuate the molding die 15 before injecting the resin 220. Further, the control unit 80 controls the suction unit 60 so as to suck the inside of the cavity 15 after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc. At this time, the control unit 80 controls the suction unit 60 so that the pressure Pr in the cavity 15 gradually decreases. Whether or not the pressure Pr in the cavity 15 has reached the threshold value Pc is determined based on the measurement value by the pressure gauge 50.
  • the molding method of the composite material 200 includes a step of arranging the carbon fibers 210 (step S1), a step of closing the mold 10 (step S2), and a step of performing vacuum suction (step S3). ), A step of injecting resin 220 (steps S4 to S9), a step of curing resin 220 (step S10), and a step of demolding (step S11).
  • step S1 the step of arranging the carbon fibers 210
  • step S2 a step of closing the mold 10
  • step S3 a step of performing vacuum suction
  • step S9 A step of injecting resin 220 (steps S4 to S9), a step of curing resin 220 (step S10), and a step of demolding (step S11).
  • carbon fibers 210 are laminated, placed in the cavity 15 of the mold 10 and preformed (step S1). At this time, the inner surface of the mold facing the cavity 15 is degreased using a predetermined organic solvent, and is subjected to a mold release process using a mold release agent.
  • step S2 the mold 10 is closed (step S2).
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 approach the mold 10 and the mold closing proceeds.
  • the mold closing of the mold 10 is completed.
  • a sealed cavity 15 is formed between the upper mold 11 and the lower mold 12.
  • step S3 air is sucked from the suction port 14 by the suction part 60, vacuuming is performed, and the inside of the cavity 15 is evacuated (step S3).
  • the control unit 80 adjusts the pressure so that the pressure becomes negative. By performing evacuation, bubbles generated on the surface can be prevented, voids and pits of the composite material 200 which is a molded product can be reduced, and mechanical properties and design properties of the composite material 200 can be improved.
  • the injection pressure Pi of the resin 220 is adjusted to be a pressure P1 higher than the mold clamping pressure Pm (see FIG. 8B), and injection of the resin 220 is started from the injection ports 13a and 13b (step). S4).
  • the resin 220 is discharged from the injection valve 40 and injected into the cavity 15 through the buffers 38a and 38b.
  • the buffers 38a and 38b store a certain amount of the resin 220.
  • the resin 220 injected into the cavity 15 spreads into the cavity 15 via the line gate 18 while being expanded into the cavity 15.
  • the fibers 210 are impregnated.
  • step S5 After starting the injection of the resin 220, the pressure Pr in the cavity 15 is measured by the pressure gauge 50 within a predetermined time (step S5).
  • the injection pressure Pi is loaded and the resin 220 is injected until the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc, and the measurement of the pressure Pr in the cavity 15 is continued (step S5: “No”, step S4). ).
  • step S5: “Yes” the load of the injection pressure Pi to the resin 220 is stopped. At this time, the pressure Pr in the cavity 15 and the pressures in the buffers 38a and 38b are substantially equal.
  • suction in the cavity 15 is started by the suction unit 60 (step S6).
  • the pressure Pr in the cavity 15 becomes relatively lower than the pressure in the buffers 38a and 38b. Due to the pressure difference, the resin 220 stored in the buffers 38a and 38b is injected into the cavity 15 until the pressure difference disappears. That is, the resin 220 is injected into the cavity 15 without applying the injection pressure Pi (step S7).
  • the suction in the cavity 15 is performed so that the pressure Pr in the cavity 15 gradually decreases.
  • step S7 is repeated until the resin 220 is completely filled in the cavity 15 (step S8: “No”, step S7).
  • step S8 When the specified amount of the resin 220 has been injected into the cavity 15 (step S8: “Yes”), the suction in the cavity 15 is stopped (step S9).
  • step S10 it is left until the resin 220 in the cavity 15 is sufficiently cured.
  • the entire mold 10 is temperature-adjusted in advance to the curing temperature of the resin 220 by the mold temperature adjusting unit 70.
  • step S11 When the mold 10 is opened and the molded composite material 200 is demolded, the molding is completed (step S11).
  • the graphs indicated by the solid lines in FIGS. 8A and 8B show the time of the pressure Pr in the cavity 15 and the injection pressure Pi of the resin 220 by the molding apparatus and molding method according to the present embodiment shown in FIGS. Shows the transition.
  • the graph shown by the broken line is proportional to the pressure Pr in the cavity 15 and the resin 220 when the resin 220 is injected into the cavity 15 with the injection pressure P1 exceeding the clamping pressure Pm being constantly applied until the injection is completed.
  • the time transition of the injection pressure Pi is shown.
  • the molding apparatus and molding method according to the comparative example are the molding apparatus according to the present embodiment, except that the injection pressure P1 exceeding the mold clamping pressure Pm is constantly applied until the injection is completed and the resin 220 is injected into the cavity 15. And the same molding method.
  • Time 0 [sec] to t1 is a mold clamping process
  • time t1 to t2 is a vacuuming process
  • time t2 to t3 is a resin 220 injection process
  • after t3 is a resin 220 curing process.
  • the pressure Pr in the cavity 15 does not increase immediately, but gradually increases after the injection pressure Pi. .
  • the molding time and the clamping pressure are in a trade-off relationship. is there. Specifically, in order to shorten the time required for the injection process, it is necessary to increase the mold clamping pressure, and in order to reduce the mold clamping pressure, it is necessary to increase the time required for the injection process.
  • the injection amount Qi when the resin 220 is injected into the cavity 15.
  • the injection pressure Pi As described above, the pressure Pr in the cavity 15 gradually increases with a delay from the injection pressure Pi. When the inside of the cavity 15 is almost filled with the resin 220, the pressure Pr in the cavity 15 takes a maximum value. At this time, in order to prevent the mold 10 from opening, it is necessary to apply a mold clamping pressure larger than the maximum value of the pressure Pr in the cavity 15 to the mold 10.
  • the maximum value of the pressure Pr in the cavity 15 increases as the injection pressure Pi increases. Therefore, when the injection pressure Pi is increased, it is necessary to apply a larger mold clamping pressure to the mold 10.
  • the maximum value of the pressure Pr in the cavity 15 is P2 as shown in FIG. Since P2 is higher than the mold clamping pressure Pm of the present embodiment, it is necessary to apply a mold clamping pressure larger than the mold clamping pressure Pm of the present embodiment in order to prevent the mold 10 from opening in proportion. is there.
  • the injection pressure Pi equal to or higher than the mold clamping pressure Pm is applied to the resin 220 to inject the resin 220 into the cavity 15.
  • the injection amount Qi during the time t2 to tc is the same as in the case of proportionality.
  • the resin 220 is injected without applying the injection pressure Pi by sucking the cavity 15. Accordingly, the resin 220 can be injected so as to maintain the same injection amount Qi as when the injection pressure Pi equal to or higher than the mold clamping pressure Pm is loaded until the injection of the resin 220 is completed.
  • the resin 220 can be injected so as to maintain the same injection amount as in the case where the injection pressure P1 equal to or higher than the mold clamping pressure Pm is loaded until the resin 220 is completely injected. .
  • the pressure Pr in the cavity 15 does not exceed the mold clamping pressure Pm.
  • the mold clamping pressure Pm in the present embodiment is smaller than the mold clamping pressure required in the case of proportionality. Therefore, the molding apparatus and the molding method according to the present embodiment can reduce the mold clamping pressure while maintaining the same injection amount as in the case of comparison. Therefore, the molding apparatus and molding method according to the present embodiment can simultaneously achieve a reduction in molding time and suppression of the clamping pressure Pm. Suppression of the mold clamping pressure Pm enables downsizing of the press machine and contributes to reduction of equipment costs.
  • the threshold value Pc is set in advance based on the material characteristics of the resin 220, the injection amount, the injection speed, and the like. In the present embodiment, the threshold value Pc is set to 90% of the mold clamping pressure Pm. In consideration of pressure measurement errors, the threshold value Pc can be selected, for example, within a range of 85% to 95% of the mold clamping pressure Pm. Since the threshold value Pc is set immediately before reaching the mold clamping pressure Pm, an injection pressure Pi exceeding the mold clamping pressure Pm is loaded and the resin 220 is injected until the pressure Pr in the cavity 15 reaches the mold clamping pressure Pm. it can.
  • the threshold value Pc By setting the threshold value Pc to a high value, the pressure Pr in the cavity 15 in the injection process is also increased. When the pressure Pr in the cavity 15 becomes high, the impregnation property of the resin 220 into the carbon fiber 210 can be improved. However, it is preferable to set the threshold value Pc so that an overshoot in which the pressure Pr in the cavity 15 exceeds the mold clamping pressure Pm does not occur in the operation of stopping the load of the injection pressure Pi to the resin 220.
  • the threshold value Pc may select the pressure in the cavity 15 when 90% of the total injection amount of the resin 220 is injected into the cavity 15. At this time, in consideration of pressure measurement error, the threshold value Pc can select the pressure in the cavity 15 when the resin 220 of 85% to 95% of the total injection amount is injected into the cavity 15. As described above with reference to FIG. 5B, the flow of the resin 220 is likely to occur in the cavity 15 by sucking the cavity 15 with the resin 220 filling most of the cavity 15. Therefore, it becomes easy to spread the resin 220 in the cavity 15 without applying the injection pressure Pi to the resin 220.
  • the suction unit 60 gradually decreases the pressure Pr in the cavity 15 when suctioning the cavity 15 after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc. Let Thereby, the shrinkage rate of the resin 220 at the time of hardening can be reduced. Therefore, the molding shrinkage rate of the composite material 200 that is a molded product can be reduced, and a designed shape can be stably obtained.
  • the threshold value Pc of the pressure Pr in the cavity 15 is set to the mold clamping pressure Pm or less.
  • the resin 220 is injected with an injection pressure Pi equal to or higher than the mold clamping pressure Pm until the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc. Further, after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc, the resin 220 is injected without applying the injection pressure Pi by sucking the cavity 15.
  • the injection pressure Pi equal to or higher than the mold clamping pressure Pm is applied to the resin 220 until the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc.
  • the resin 220 can be injected into the cavity 15 by loading. Then, after the pressure Pr in the cavity 15 reaches the threshold value Pc, the resin 220 can be injected without applying the injection pressure Pi by sucking the cavity 15.
  • the resin 220 is maintained so that the pressure Pr in the cavity 15 does not exceed the mold clamping pressure Pm, and the same injection amount Qi as when the injection pressure Pi equal to or higher than the mold clamping pressure Pm is loaded until the resin 220 is completely injected. Can be injected. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the press machine by suppressing the mold clamping pressure Pm while reducing the molding time.
  • a space for injecting the resin 220 is secured in the cavity 15, so that the resin 220 is placed in the cavity 15 without applying the injection pressure Pi. Easy to inject. Therefore, it becomes easier to suppress the clamping pressure while shortening the molding time.
  • the threshold value Pc can be selected in the range of 85% to 95% of the mold clamping pressure Pm.
  • the threshold value Pc is set immediately before the mold clamping pressure Pm is reached, so that the pressure Pr in the cavity 15 becomes the mold clamping pressure Pm.
  • the resin 220 can be injected with an injection pressure Pi exceeding the mold clamping pressure Pm. Therefore, it is possible to suppress the mold clamping pressure while further reducing the molding time.
  • the threshold value Pc is the pressure in the cavity 15 when the resin 220 having 85% to 95% of the total injection amount is injected into the cavity 15. it can.
  • the resin 220 is sucked in the cavity 15 by sucking the cavity 15 with the resin 220 filling most of the cavity 15. Is likely to occur. Therefore, it becomes easy to spread the resin 220 in the cavity 15 without applying the injection pressure Pi to the resin 220. Accordingly, the molding time can be shortened more easily.
  • the pressure in the cavity 15 is gradually decreased.
  • the molding shrinkage rate of the composite material 200 which is a molded product, can be reduced, and the shape as designed can be stably obtained. Therefore, it is possible to obtain a molded article of a good quality composite material 200 with high dimensional stability.
  • the mold 10 is evacuated before the resin 220 is injected.
  • the inside of the cavity 15 is evacuated before the resin 220 is injected, and is generated in the resin 220 and on the surface after the resin 220 is injected. Air bubbles can be prevented and voids and pits of the composite material 200 that is a molded product can be reduced. Thereby, the mechanical characteristics and designability of the composite material 200 can be improved.
  • the reinforced substrate 210 is formed from carbon fiber.
  • the use of carbon fiber for the reinforced base material results in a small coefficient of thermal expansion, excellent dimensional stability, and mechanical properties even at high temperatures.
  • the composite material 200 with little deterioration in characteristics can be formed.
  • the composite material 200 is used for an automobile part.
  • the automobile part of the composite material 200 suitable for mass production can be molded, and the weight of the vehicle body can be reduced.
  • the flow paths 16a, 16b, 17 and the line gate 18 are arranged in the mold 10 as shown in FIGS.
  • the flow paths 16a, 16b, 17 and the line gate 18 are not limited to this configuration as long as the resin 220 injected from the injection ports 13a, 13b easily spreads efficiently in the cavity.
  • the flow paths 416 and 417 and the line gate 418 may be arranged as shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B).
  • the flow paths 416 and 417 and the line gate 418 are respectively provided in the lower mold of the mold as in the case of the above-described embodiment.
  • an injection port 413 (not shown) and a suction port 414 (not shown) of the resin 220 are provided in fluid communication with the channels 416 and 417 below the channels 416 and 417, respectively.
  • the arrows shown in FIGS. 10A and 10B indicate the flow of the resin 220 when the resin 220 is being injected and the flow of the resin 220 when the inside of the cavity is being sucked, respectively.
  • the flow paths 516, 517a to d and the line gate 518 may be arranged as shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B).
  • the flow paths 516, 517a to d and the line gate 518 are respectively provided in the lower mold of the molding die as in the case of the above-described embodiment.
  • an injection port 513 (not shown) and suction ports 514a to 514d (not shown) of the resin 220 are fluidly connected to the channels 516 and 517a to d below the channels 516 and 517a to d, respectively.
  • the arrows shown in FIGS. 11A and 11B indicate the flow of the resin 220 when the resin 220 is being injected and the flow of the resin 220 when the inside of the cavity is being sucked, respectively.
  • the control unit 80 operates the suction valve 63 to operate the timing at which the suction unit 60 sucks the inside of the cavity 15, but the present invention is not limited to this.
  • a valve that opens when the pressure in the cavity 15 reaches the threshold value Pc may be used instead of the suction valve 63.
  • the injection ports 13a and 13b and the suction port 14 are both provided in the lower mold, but one or both may be provided in the upper mold.

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Abstract

【課題】成形時間を短縮しつつ、型締圧力を抑えることによってプレス機を小型化することを可能とする複合材料の成形方法および成形装置を提供する。 【解決手段】開閉可能な成形型内のキャビティに炭素繊維を配置し、成形型に型締圧力を負荷した状態においてキャビティ内に樹脂を注入し、樹脂を硬化させて複合材料を成形する成形方法であって、キャビティ内の圧力のしきい値を型締圧力より低く設定し、キャビティ内に樹脂を注入するときには、キャビティ内の圧力がしきい値に達するまでは型締圧力以上の注入圧力を樹脂に負荷して樹脂を注入し（Ｓ４、Ｓ５）、キャビティ内の圧力がしきい値に達した後は、キャビティ内を吸引する（Ｓ６～Ｓ９）、複合材料の成形方法。

Description

複合材料の成形方法および成形装置
　本発明は、複合材料の成形方法および成形装置に関する。
　近年、自動車の車体軽量化のために強化基材に樹脂を含浸させた複合材料が自動車部品として用いられている。複合材料の成形方法として、量産化に適したＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法が注目されている。ＲＴＭ成形法は、開閉可能な一対の下型（雌型）、上型（雄型）から成る成形型内のキャビティに強化基材を設置し、型を閉締した後、樹脂注入口から樹脂を注入して強化基材に含浸させ、その後、キャビティ内において硬化させる複合材料の成形方法である。
特開２００５－１９３５８７号公報
　キャビティ内に樹脂を注入する際に、樹脂の注入圧力を高くすることによって成形時間を短縮することができる。一方、樹脂の注入圧力が高くなると、それに伴ってキャビティ内の圧力も大きくなる。キャビティ内の圧力が成形型に負荷している型締圧力を超えてしまうと型が開いてしまう。成形時に型が開いてしまうと、成形品にバリが生じ、成形不良の原因となる。そのため、プレス機によって高い型締圧力を負荷して型締する必要があり、プレス機が大型化し、これに伴って設備費用が高くなるという問題が生じている。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、成形時間を短縮しつつ、型締圧力を抑えることによってプレス機を小型化することを可能とする複合材料の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するための本発明の一側面によれば、開閉可能な成形型内のキャビティに強化基材を配置し、前記成形型に型締圧力を負荷した状態において前記キャビティ内に樹脂を注入し、前記樹脂を硬化させて複合材料を成形する成形方法が提供される。当該成形方法は、前記キャビティ内の圧力のしきい値を前記型締圧力より低く設定し、前記キャビティ内に前記樹脂を注入するときには、前記キャビティ内の圧力が前記しきい値に達するまでは前記型締圧力以上の注入圧力を前記樹脂に負荷して前記樹脂を注入し、前記キャビティ内の圧力が前記しきい値に達した後は、前記キャビティ内を吸引する。
　また、上記目的を達成するための本発明の他の側面によれば、強化基材を配置するキャビティが形成された開閉可能な成形型と、前記成形型に型締圧力を負荷するプレス部と、前記キャビティ内に樹脂を注入する樹脂注入部と、前記キャビティ内を吸引する吸引部と、を有する複合材料の成形装置が提供される。当該成形装置では、前記キャビティ内の圧力が前記型締圧力より低く設定されたしきい値に達するまでは、前記樹脂注入部は前記型締圧力以上の注入圧力を前記樹脂に負荷して前記樹脂を注入し、前記キャビティ内の圧力が前記しきい値に達した後は、前記吸引部が前記キャビティ内を吸引するとともに前記樹脂注入部は前記注入圧力を前記樹脂に負荷することなく前記樹脂を前記キャビティ内に注入する。
本実施形態に係る複合材料の成形装置の概略図である。 同成形装置の樹脂注入部の構成を示す概略図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、同成形装置の成形型の斜視図、平面図である。 図４（Ａ）は図３（Ｂ）の４Ａ－４Ａ線に沿う断面図、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）の４Ｂ－４Ｂ線に沿う断面図である。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、同成形装置のラインゲートの作用を説明する説明図であって、それぞれ、樹脂を注入しているときの様子を説明する図、キャビティ内を吸引しているときの様子を説明する図である。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、同成形装置のキャビティ内に樹脂を注入するときのキャビティ内の様子を説明する説明図であって、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に対応する断面図である。 本実施形態に係る複合材料の成形方法を示すフローチャートである。 図８（Ａ）は、同実施形態に係るキャビティ内の圧力の時間推移を表すグラフ図であり、図８（Ｂ）は、同実施形態に係る樹脂の注入圧力の時間推移を表すグラフ図である。 図９（Ａ）は、複合材料を使用した自動車部品を示す図であり、図９（Ｂ）は、部品を接合した車体を示す図である。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、改変例に係る成形装置のラインゲートを説明する説明図であって、それぞれ図５（Ａ）、図５（Ｂ）に対応する図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、別の改変例に係る成形装置のラインゲートを説明する説明図であって、それぞれ図５（Ａ）、図５（Ｂ）に対応する図である。
　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
　図１は、複合材料２００の成形装置１００の概略図である。図２は、樹脂注入部３０の構成を示す概略図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、成形型１０の斜視図、平面図である。図４（Ａ）は図３（Ｂ）の４Ａ－４Ａ線に沿う断面図、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）の４Ｂ－４Ｂ線に沿う断面図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、ラインゲート１８の作用を説明する説明図であって、それぞれ、樹脂２２０を注入しているときの様子を説明する図、キャビティ１５内を吸引しているときの様子を説明する図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）では、強化基材２１０は省略して示している。図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、キャビティ１５内に樹脂２２０を注入するときのキャビティ１５内の様子を説明する説明図であって、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に対応する断面図である。図７は、複合材料２００の成形方法を示すフローチャートである。図８（Ａ）は、本実施形態に係るキャビティ１５内の圧力Ｐｒの時間推移を表すグラフ図であり、図８（Ｂ）は、本実施形態に係る樹脂２２０の注入圧力Ｐｉの時間推移を表すグラフ図である。図９（Ａ）は、複合材料２００を使用した自動車部品３０１～３０３を示す図であり、図９（Ｂ）は、部品を接合した車体３００を示す図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
　本実施形態に係る成形方法および成形装置１００によって得られる複合材料２００は、強化基材２１０と、樹脂２２０と、によって構成されている。強化基材２１０と組み合わせることによって樹脂２２０単体に比べて高い強度および剛性を備える複合材料２００となる。また、図９に示すように、自動車の車体３００（図９（Ｂ）を参照）に使用される部品であるフロントサイドメンバー３０１やピラー３０２等の骨格部品、ルーフ３０３等の外板部品に複合材料２００を使用することによって、鉄鋼材料を使用した場合に比べて車体の軽量化が可能となる。
　強化基材２１０は、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等の織物シートによって形成され、積層された状態において成形型１０に形成されたキャビティ１５内に配置してプリフォームする。本実施形態においては、熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ない炭素繊維を用いる。なお、プリフォームは成形型１０以外の別型により行ってもよい。
　樹脂２２０は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。本実施形態においては、機械的特性、寸法安定性に優れたエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂は２液タイプが主流であり、主剤および硬化剤を混合して使用する。主剤はビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、硬化剤はアミン系のものが一般的に用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、所望の材料特性に合わせて適宜選択できる。
　図１を参照して、本実施形態に係る成形装置１００は、概説すると、炭素繊維２１０（強化基材に相当）を配置するキャビティ１５が形成された開閉可能な成形型１０と、成形型１０に型締圧力Ｐｍを負荷するプレス部２０と、キャビティ１５内に樹脂２２０を注入する樹脂注入部３０と、を有する。成形装置１００は、樹脂注入部３０に備えられ樹脂２２０の注入圧力Ｐｉを調整自在な注入バルブ４０と、キャビティ１５内の圧力Ｐｒを測定する圧力計５０と、キャビティ１５内を吸引する吸引部６０と、成形型１０の温度を調整する成形型温度調整部７０と、成形装置１００全体の作動を制御する制御部８０と、をさらに有する。以下、成形装置１００について詳述する。
　成形型１０は、開閉可能な一対の上型１１（雄型）と、下型１２（雌型）と、注入口１３ａ、１３ｂと、吸引口１４と、キャビティ１５と、流路１６ａ、１６ｂ、１７と、ラインゲート１８と、を有する。炭素繊維２１０は、積層してプリフォームした状態において予めキャビティ１５内に配置する。
　注入口１３ａ、１３ｂは、下型１２の下方部に設けられる。注入口１３ａ、１３ｂは樹脂注入部３０に連結される。
　吸引口１４は、下型１２の下方部中央に設けられる。吸引口１４は吸引部６０に連結される。
　キャビティ１５は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上型１１の内面Ｓ１と下型１２の内面Ｓ２とによって密閉自在に形成される。キャビティ１５内を密閉状態にするために、上型１１と下型１２の合わせ面にシール部材等を設けてもよい。
　流路１６ａ（１６ｂ）は、注入口１３ａ（１３ｂ）と流体的に連通している。樹脂注入部３０から注入口１３ａ（１３ｂ）に注入された樹脂２２０は、流路１６ａ（１６ｂ）を通ってキャビティ１５内に導かれる。
　流路１７は、吸引口１４と流体的に連通している。流路１７および吸引口１４を介して、吸引部６０によりキャビティ１５内が吸引される。
　本実施形態において、ラインゲート１８は、図３および図４に示すように下型１２の内面Ｓ２に矩形状に設けられる。ラインゲート１８を成形型１０に設けることにより、注入口１３ａ、１３ｂから注入された樹脂２２０がキャビティ１５内に効率的に広がりやすくなる。これにより、炭素繊維２１０への樹脂２２０の含浸が促進される。具体的には、図５（Ａ）を参照して、注入口１３ａ（１３ｂ）から注入された樹脂２２０は、流路１６ａ（１６ｂ）を通ってキャビティ１５に導かれる。キャビティ１５内に導かれた樹脂２２０は、矢印で示したようにラインゲート１８に沿って広がりながら、炭素繊維２１０の下面から内部に含浸していく。ラインゲート１８に沿って広がりながら炭素繊維２１０に含浸されるため、樹脂２２０の含浸が効率的になされる。また、ラインゲート１８内が樹脂２２０によって満たされると、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、樹脂２２０の一部は、矢印で示したように炭素繊維２１０と上型１１および下型１２との間を通って炭素繊維２１０の側面側および上面側にも広がっていく。そして、炭素繊維２１０の側面および上面からも樹脂２２０が内部に含浸していく。
　プレス部２０は、成形型１０の上型１１に型締圧力Ｐｍを負荷する。プレス部２０は、油圧等の流体圧を用いたシリンダー２１を有し、油圧等を制御することによって型締圧力Ｐｍを調整する。
　樹脂注入部３０は、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達するまでは、注入圧力Ｐｉを負荷して樹脂２２０をキャビティ１５内に注入する。一方、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後は、注入圧力Ｐｉを負荷することなくキャビティ１５内に樹脂２２０を注入する。
　図１および図２を参照して、樹脂注入部３０は、主剤タンク３１と、硬化剤タンク３２と、チューブ３３ａ、３３ｂ、３６、３７ａ、３７ｂと、圧力計３４ａ、３４ｂと、ポンプ３５ａ、３５ｂと、バッファ３８ａ、３８ｂと、注入バルブ４０と、を有する。
　主剤タンク３１には主剤が充填され、硬化剤タンク３２には硬化剤が充填される。
　圧力計３４ａ、３４ｂは、樹脂２２０の注入圧力Ｐｉを測定するため、注入口１３ａ、１３ｂ付近のチューブ３７ａ、３７ｂにそれぞれ配置する。
　図２を参照して、ポンプ３５ａ、３５ｂは、主剤タンク３１および硬化剤タンク３２に連結されるチューブ３３ａ、３３ｂにそれぞれ配置する。ポンプ３５ａ、３５ｂは、主剤および硬化剤を一定圧力において注入バルブ４０に向けて吐出する。
　チューブ３６は後述する注入バルブ４０とバッファ３８ａ、３８ｂとを接続し、チューブ３７ａ（３７ｂ）はバッファ３８ａ（３８ｂ）と注入口１３ａ（１３ｂ）とを接続する。注入バルブ４０から吐出された樹脂２２０は、チューブ３６、バッファ３８ａ（３８ｂ）、チューブ３７ａ（３７ｂ）の順に経由して注入口１３ａ（１３ｂ）へと導かれる。
　バッファ３８ａ（３８ｂ）は、チューブ３６およびチューブ３７ａ（３７ｂ）と流体的に連通した状態で接続される。樹脂２２０がバッファ３８ａ、３８ｂを通るとき、バッファ３８ａ、３８ｂ内には一定量の樹脂２２０が蓄えられる。バッファ３８ａ、３８ｂ内に一定量の樹脂２２０が蓄えられることにより、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後において、注入圧力Ｐｉを負荷することなくキャビティ１５内に樹脂２２０が注入される。
　具体的には、注入圧力Ｐｉを負荷して樹脂２２０を注入しているとき、キャビティ１５内の圧力Ｐｒとバッファ３８ａ、３８ｂ内の圧力は、ほぼ等しい圧力となっている。そして、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後、キャビティ１５内は後述する吸引部６０により吸引される。吸引部６０がキャビティ１５内を吸引することにより、キャビティ１５内の圧力Ｐｒは、バッファ３８ａ、３８ｂ内の圧力よりも相対的に低い圧力となる。当該圧力差によって、バッファ３８ａ、３８ｂ内に蓄えられていた樹脂２２０がキャビティ１５内へと当該圧力差がなくなるまで注入される。
　注入バルブ４０は、シリンダー４１と、ピストン４２と、を有する。シリンダー４１は、ピストン４２の基端部４２ａによって区画された２つのチャンバ４１ｕ、４１ｄを有する。２つのチャンバ４１ｕ、４１ｄに供給する空圧または油圧などの流体圧を調整することによって、ピストン４２は図において上下方向に移動する。ピストン４２がシリンダー４１内を移動することによって、主剤および硬化剤の流通経路の開度を調整する。この注入バルブ４０の開度によって、樹脂２２０のキャビティ１５内への注入量Ｑｉを調整し、成形型１０に搬送される樹脂２２０の注入圧力Ｐｉを調整する。なお、樹脂２２０が硬化する前の状態において粘度が２００［ｍＰａ・ｓ］以下のとき、キャビティ１５内への樹脂２２０の注入量Ｑｉと注入圧力Ｐｉは、Ｑｉ２＝Ａ×Ｐｉ（Ａは、流出係数、流路面積および流体密度によって決まる値）の式によって表される相関関係にあることが知られている。
　シリンダー４１は、上側吸入口４４と、下側吐出口４５と、を有する。ピストン４２が図において上方に移動すると、下側吐出口４５が開く。下側吐出口４５のそれぞれから吐出した主剤および硬化剤は、混合されて樹脂２２０となる。樹脂２２０は、チューブ３６、バッファ３８ａ（３８ｂ）、チューブ３７ａ（３７ｂ）を順に経由して注入口１３ａ（１３ｂ）に吐出される。ピストン４２が図において下方に移動すると、上側吸入口４４と下側吐出口４５とが、ピストン４２に形成した凹部４３を介して連通する。主剤および硬化剤は、下側吐出口４５から凹部４３を通り、上側吸入口４４から主剤タンク３１および硬化剤タンク３２に再び戻される。この動作によって、主剤および硬化剤は、一定の圧力においてチューブ３３内を循環する。
　図１を再び参照して、圧力計５０は、ひずみゲージ等を備え、キャビティ１５内の圧力Ｐｒを測定するために成形型１０に配置される。
　吸引部６０は、キャビティ１５内を吸引する。具体的には、吸引部６０は、キャビティ１５内の空気、およびキャビティ１５内に注入された樹脂２２０の一部を吸引する。より具体的には、吸引部６０は、キャビティ１５内を吸引するときに、キャビティ１５内の圧力Ｐｒを徐々に降下させる。
　図１を参照して、吸引部６０は、ポンプ６１と、配管６２、６４と、吸引バルブ６３と、を有する。ポンプ６１は、気体と液体の混合移送が可能な真空ポンプである。吸引バルブ６３は、キャビティ１５内の吸引の開始や停止の操作、および吸引圧の調節に使用される。吸引バルブ６３を操作することにより、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが徐々に降下するようにキャビティ１５内を吸引することができる。本実施形態において、吸引バルブ６３は、後述する制御部８０により操作される。ポンプ６１を作動させた状態で吸引バルブ６３を開くことにより、キャビティ１５内の空気、およびキャビティ１５内に注入された樹脂２２０の一部が配管６２、６４を介してポンプ６１に吸引される。
　吸引部６０がキャビティ１５内に注入された樹脂２２０の一部を吸引することにより、キャビティ１５内に樹脂２２０の注入スペースが確保される。そのため、注入圧力Ｐｉを負荷することなく樹脂２２０をキャビティ１５内に注入し易くなる。
　具体的には、吸引部６０が樹脂２２０の一部を吸引することにより、図５（Ｂ）において矢印で示すように、キャビティ１５内において樹脂２２０の流れが生じる。樹脂２２０の流れが生じることによってキャビティ１５内に樹脂２２０が拡散される。そのため、高い注入圧力Ｐｉを負荷して注入しなければ到達させるのが難しい箇所に、注入圧力Ｐｉを負荷することなく樹脂２２０を到達させることができる。樹脂２２０の流れは、キャビティ１５内の大部分を樹脂２２０が満たしている状態の方が生じやすい。
　成形型温度調整部７０は、加熱部材を有し、成形型１０を樹脂２２０の硬化温度まで加熱し、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させる。加熱部材は、電気ヒーターであり、直接的に成形型１０を加熱する。なお、加熱部材はこれに限定されず、たとえば、油などの熱媒体を電気ヒーターによって加熱し、成形型１０内に熱媒体を循環させることによって、成形型１０の温度を調整してもよい。
　制御部８０は、成形装置１００全体の動作を制御する。制御部８０は、記憶部８１と、演算部８２と、入出力部８３と、を有する。入出力部８３は、圧力計３４ａ、３４ｂ、５０と、注入バルブ４０と、吸引部６０と、成形型温度調整部７０とに接続される。記憶部８１は、ＲＯＭやＲＡＭから構成され、キャビティ１５内の圧力Ｐｒのしきい値Ｐｃ等のデータを予め記憶する。演算部８２は、ＣＰＵを主体に構成され、入出力部８３を介して圧力計３４ａ、３４ｂ、５０からの樹脂２２０の注入圧力Ｐｉおよびキャビティ１５内の圧力Ｐｒのデータを受信する。演算部８２は、記憶部８１から読み出したデータおよび入出力部８３から受信したデータを基に注入バルブ４０のピストン４２位置、吸引部６０の吸入圧および成形型温度調整部７０による成形型１０の加熱温度を算出する。算出データを基にした制御信号は、入出力部８３を介して注入バルブ４０、吸引部６０および成形型温度調整部７０に送信する。このようにして、制御部８０は、樹脂２２０の注入圧力Ｐｉ、真空引き時のキャビティ１５内の圧力Ｐｒ、成形型温度等を制御する。
　また、制御部８０は、吸引部６０の吸引タイミングを制御する。具体的には、制御部８０は、樹脂２２０を注入する前に、成形型１５内を真空引きするように吸引部６０を制御する。さらに、制御部８０は、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後、キャビティ１５内を吸引するように吸引部６０を制御する。このとき、制御部８０は、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが徐々に降下するように吸引部６０を制御する。キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達したか否かは、圧力計５０による計測値に基づいて判断する。
　以下、図７を参照して複合材料２００の成形方法の手順について説明する。
　図７に示すように、複合材料２００の成形方法は、炭素繊維２１０を配置する工程（ステップＳ１）と、成形型１０を型閉じする工程（ステップＳ２）と、真空吸引を行う工程（ステップＳ３）と、樹脂２２０を注入する工程（ステップＳ４～Ｓ９）と、樹脂２２０を硬化させる工程（ステップＳ１０）と、脱型する工程（ステップＳ１１）と、を有する。以下、各工程について詳述する。なお、ステップＳ１、Ｓ１０、Ｓ１１の操作を除き、制御部８０が各ステップの処理を実行する。
　まず、炭素繊維２１０を積層し、成形型１０のキャビティ１５内に配置してプリフォームする（ステップＳ１）。このとき、キャビティ１５に臨む型内面を、所定の有機溶剤を用いて脱脂処理し、離型剤を用いて離型処理を施しておく。
　次に、成形型１０を型閉じする（ステップＳ２）。本実施形態では、プレス部２０により成形型１０に型締圧力Ｐｍを負荷することにより成形型１０の上型１１と下型１２が接近して型閉じが進行する。成形型１０の上型１１が下型１２に接触すると成形型１０の型閉じが完了となる。このとき、上型１１と下型１２の間に、密閉されたキャビティ１５が形成される。
　次に、吸引部６０によって吸引口１４から空気を吸引し、真空引きを行い、キャビティ１５内を真空状態にする（ステップＳ３）。このとき、圧力が負圧となるように圧力計５０のデータを基に制御部８０によって調整する。真空引きを行うことによって、表面に発生する気泡を防止し、成形品である複合材料２００のボイドやピットを減らすことができ、複合材料２００の機械的特性や意匠性を向上させることができる。
　次に、樹脂２２０の注入圧力Ｐｉが型締圧力Ｐｍよりも高い圧力Ｐ１（図８（Ｂ）を参照）となるように調整し、注入口１３ａ、１３ｂから樹脂２２０の注入を開始する（ステップＳ４）。樹脂２２０は、注入バルブ４０から吐出され、バッファ３８ａ、３８ｂを経由してキャビティ１５内に注入される。このとき、バッファ３８ａ、３８ｂは、一定量の樹脂２２０を蓄える。キャビティ１５内に注入された樹脂２２０は、図５（Ａ）および図６（Ａ）、図６（Ｂ）を参照して上述したように、ラインゲート１８を介してキャビティ１５内に広がりながら炭素繊維２１０に含浸されていく。
　樹脂２２０の注入開始後、所定時間内に圧力計５０によってキャビティ１５内の圧力Ｐｒを測定する（ステップＳ５）。キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達するまで、注入圧力Ｐｉを負荷して樹脂２２０を注入するとともに、キャビティ１５内の圧力Ｐｒの測定を継続する（ステップＳ５：「Ｎｏ」、ステップＳ４）。キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達したら（ステップＳ５：「Ｙｅｓ」）、樹脂２２０への注入圧力Ｐｉの負荷を停止する。このとき、キャビティ１５内の圧力Ｐｒと、バッファ３８ａ、３８ｂ内の圧力はほぼ等しい状態にある。
　次に、吸引部６０によりキャビティ１５内の吸引を開始する（ステップＳ６）。吸引部６０によりキャビティ１５内を吸引することにより、キャビティ１５内の圧力Ｐｒは、バッファ３８ａ、３８ｂ内の圧力よりも相対的に低い圧力となる。当該圧力差によって、バッファ３８ａ、３８ｂ内に蓄えられていた樹脂２２０がキャビティ１５内へと当該圧力差がなくなるまで注入される。すなわち、注入圧力Ｐｉを負荷せずに樹脂２２０がキャビティ１５内に注入される（ステップＳ７）。キャビティ１５内の吸引は、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが徐々に降下するように行う。
　キャビティ１５内に樹脂２２０が完全に充填されるまでステップＳ７の動作を繰り返す（ステップＳ８：「Ｎｏ」、ステップＳ７）。
　キャビティ１５内に樹脂２２０を規定量注入し終えると（ステップＳ８：「Ｙｅｓ」）、キャビティ１５内の吸引を停止する（ステップＳ９）。
　次に、キャビティ１５内の樹脂２２０が十分硬化するまで放置する（ステップＳ１０）。なお、成形型１０全体は、成形型温度調整部７０によって樹脂２２０の硬化温度に予め温度調節してある。
　成形型１０を開き、成形された複合材料２００を脱型すると、成形が完了する（ステップＳ１１）。
　次に、図８（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本実施形態に係る成形装置および成形方法の作用効果について詳述する。
　図８（Ａ）および（Ｂ）において実線によって示されるグラフは、図１および図７に示す本実施形態に係る成形装置および成形方法によるキャビティ１５内の圧力Ｐｒおよび樹脂２２０の注入圧力Ｐｉの時間推移を示す。破線によって示されるグラフは、対比例であり、型締圧力Ｐｍを超える注入圧力Ｐ１を注入完了まで一定に負荷してキャビティ１５内に樹脂２２０を注入した場合のキャビティ１５内の圧力Ｐｒおよび樹脂２２０の注入圧力Ｐｉの時間推移を示す。対比例に係る成形装置および成形方法は、型締圧力Ｐｍを超える注入圧力Ｐ１を注入完了まで一定に負荷してキャビティ１５内に樹脂２２０を注入する点を除いて、本実施形態に係る成形装置および成形方法と同じである。
　時間０［ｓｅｃ］～ｔ１は型締工程、時間ｔ１～ｔ２は真空引き工程、時間ｔ２～ｔ３は樹脂２２０の注入工程、ｔ３以降は樹脂２２０の硬化工程である。ここで、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、樹脂２２０を注入圧力Ｐｉで注入後、キャビティ１５内の圧力Ｐｒは直ぐには上昇せず、注入圧力Ｐｉより遅れて徐々に上昇する。
　図８（Ａ）に破線によって示す対比例のように注入圧力Ｐｉを注入完了まで一定に負荷してキャビティ１５内に樹脂２２０を注入する場合、成形時間と型締圧力とはトレードオフの関係にある。具体的には、注入工程に要する時間を短縮するためには型締圧力を大きくする必要があり、型締圧力を小さくするためには注入工程に要する時間を長くとらなければならない。
　より具体的には、注入工程に要する時間を短縮するためには、キャビティ１５内に樹脂２２０を注入するときの注入量Ｑｉを大きくする必要がある。そして、注入量Ｑｉを大きくするためには注入圧力Ｐｉを高める必要がある。上述したように、キャビティ１５内の圧力Ｐｒは注入圧力Ｐｉより遅れて徐々に上昇していく。そして、キャビティ１５内が樹脂２２０でほぼ満たされたとき、キャビティ１５内の圧力Ｐｒは最大値をとる。このとき、成形型１０が開かないようにするためには、キャビティ１５内の圧力Ｐｒの最大値よりも大きな型締圧力を成形型１０に加える必要がある。
　ここで、キャビティ１５内の圧力Ｐｒの最大値は注入圧力Ｐｉが高いほど大きくなる。そのため、注入圧力Ｐｉを高めると、より大きな型締圧力を成形型１０に加える必要がある。例えば、対比例の場合、図８（Ａ）に示すようにキャビティ１５内の圧力Ｐｒの最大値はＰ２である。Ｐ２は本実施形態の型締圧力Ｐｍよりも高いから、対比例において成形型１０が開かないようにするためには、本実施形態の型締圧力Ｐｍよりも大きな型締圧力を負荷する必要がある。
　逆に、型締圧力を小さくするためには、注入工程におけるキャビティ１５内の圧力Ｐｒの最大値を小さくする必要がある。キャビティ１５内の圧力Ｐｒの最大値は注入圧力Ｐｉが高いほど大きくなるから、キャビティ１５内の圧力Ｐｒの最大値を小さくするためには注入圧力Ｐｉを低くしなければならない。注入圧力Ｐｉを低くすると注入量Ｑｉが小さくなるから注入工程に要する時間が長くなる。
　一方、本実施形態にあっては、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達するまでは、型締圧力Ｐｍ以上の注入圧力Ｐｉを樹脂２２０に負荷してキャビティ１５内に樹脂２２０を注入する。図８（Ｂ）に示す例では、本実施形態における注入圧力Ｐｉ＝Ｐ１であるから、時間ｔ２～ｔｃにおける注入量Ｑｉは対比例の場合と同じである。そして、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後は、キャビティ１５内を吸引することにより注入圧力Ｐｉを負荷することなく樹脂２２０を注入する。これにより、型締圧力Ｐｍ以上の注入圧力Ｐｉを樹脂２２０の注入完了まで負荷したときと同じ注入量Ｑｉを維持するように樹脂２２０を注入できる。
　図８（Ａ）および（Ｂ）に示す例では、型締圧力Ｐｍ以上の注入圧力Ｐ１を樹脂２２０の注入完了まで負荷した対比例の場合と同じ注入量を維持するように樹脂２２０を注入できる。このとき、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが型締圧力Ｐｍを超えることはない。上述したように、本実施形態における型締圧力Ｐｍは、対比例の場合において必要な型締圧力よりも小さい。従って、本実施形態に係る成形装置および成形方法は、対比例の場合と同じ注入量を維持しつつ型締圧力を小さくすることができる。そのため、本実施形態に係る成形装置および成形方法は、成形時間の短縮と型締圧力Ｐｍの抑制を同時に達成できる。型締圧力Ｐｍの抑制は、プレス機の小型化を可能とし、設備費用の低減に寄与する。
　しきい値Ｐｃは、樹脂２２０の材料特性、注入量、注入速度等に基づいて予め設定する。本実施形態においては、しきい値Ｐｃを型締圧力Ｐｍの９０％に設定している。圧力測定の誤差を考慮して、しきい値Ｐｃは例えば型締圧力Ｐｍの８５％～９５％の範囲の値を選択することができる。型締圧力Ｐｍに達する直前にしきい値Ｐｃが設定されるから、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが型締圧力Ｐｍに達する直前まで、型締圧力Ｐｍを超える注入圧力Ｐｉを負荷して樹脂２２０を注入できる。
　しきい値Ｐｃを高い値に設定することにより、注入工程におけるキャビティ１５内の圧力Ｐｒも高まる。キャビティ１５内の圧力Ｐｒが高い状態になることによって、炭素繊維２１０への樹脂２２０の含浸性を向上させることができる。ただし、樹脂２２０への注入圧力Ｐｉの負荷を停止する操作においてキャビティ１５内の圧力Ｐｒが型締圧力Ｐｍを超えるオーバーシュートが生じないように、しきい値Ｐｃを設定することが好ましい。
　また、しきい値Ｐｃは、総注入量の９０％の樹脂２２０がキャビティ１５内に注入されたときのキャビティ１５内の圧力を選択してもよい。このとき、圧力測定の誤差を考慮して、しきい値Ｐｃは、総注入量の８５％～９５％の樹脂２２０がキャビティ１５内に注入されたときのキャビティ１５内の圧力を選択できる。図５（Ｂ）を参照して上述したように、キャビティ１５内の大部分を樹脂２２０が満たした状態でキャビティ１５内を吸引することにより、キャビティ１５内において樹脂２２０の流れが生じやすくなる。そのため、注入圧力Ｐｉを樹脂２２０に負荷することなく、キャビティ１５内に樹脂２２０を行き渡らせることが容易になる。
　吸引部６０は、図８（Ａ）に示すように、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後においてキャビティ１５内を吸引するときに、キャビティ１５内の圧力Ｐｒを徐々に降下させる。これにより、硬化時の樹脂２２０の収縮率を低下させることができる。そのため、成形品である複合材料２００の成形収縮率を低下させ、設計通りの形状を安定して得ることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、キャビティ１５内の圧力Ｐｒのしきい値Ｐｃを型締圧力Ｐｍ以下に設定する。そして、キャビティ１５内に樹脂２２０を注入するときには、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達するまでは型締圧力Ｐｍ以上の注入圧力Ｐｉを負荷して樹脂２２０を注入する。さらに、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後は、キャビティ１５内を吸引することにより注入圧力Ｐｉを負荷することなく樹脂２２０を注入する。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達するまでは、型締圧力Ｐｍ以上の注入圧力Ｐｉを樹脂２２０に負荷してキャビティ１５内に樹脂２２０を注入できる。そして、キャビティ１５内の圧力Ｐｒがしきい値Ｐｃに達した後は、キャビティ１５内を吸引することにより注入圧力Ｐｉを負荷することなく樹脂２２０を注入できる。これにより、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが型締圧力Ｐｍを超えることなく、型締圧力Ｐｍ以上の注入圧力Ｐｉを樹脂２２０の注入完了まで負荷したときと同じ注入量Ｑｉを維持するように樹脂２２０を注入できる。従って、本発明によれば、成形時間を短縮しつつ、型締圧力Ｐｍを抑えることによってプレス機を小型化することが可能となる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法では、キャビティ１５内を吸引するときに、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０の一部を吸引する。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、キャビティ１５内に樹脂２２０の注入スペースが確保されるため、注入圧力Ｐｉを負荷することなく樹脂２２０をキャビティ１５内に注入し易くなる。従って、成形時間を短縮しつつ型締圧力を抑えることがより容易になる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、しきい値Ｐｃは、型締圧力Ｐｍの８５％～９５％の範囲の値を選択できる。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、型締圧力Ｐｍに達する直前にしきい値Ｐｃが設定されるから、キャビティ１５内の圧力Ｐｒが型締圧力Ｐｍに達する直前まで、型締圧力Ｐｍを超える注入圧力Ｐｉを負荷して樹脂２２０を注入できる。従って、成形時間をより短縮しつつ、型締圧力を抑えることが可能となる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、しきい値Ｐｃは、総注入量の８５％～９５％の樹脂２２０がキャビティ１５内に注入されたときのキャビティ１５内の圧力を選択できる。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、キャビティ１５内の大部分を樹脂２２０が満たした状態でキャビティ１５内を吸引することにより、キャビティ１５内において樹脂２２０の流れが生じやすい。そのため、注入圧力Ｐｉを樹脂２２０に負荷することなく、キャビティ１５内に樹脂２２０を行き渡らせることが容易になる。従って、成形時間の短縮がより容易になる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、キャビティ１５内を吸引するときに、キャビティ１５内の圧力を徐々に降下させる。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、成形品である複合材料２００の成形収縮率を低下させ、設計通りの形状を安定して得ることができる。従って、寸法安定性の高い良品質な複合材料２００の成形品を得ることができる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、樹脂２２０を注入する前に、成形型１０内を真空引きする。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、樹脂２２０の注入前にキャビティ１５内を真空状態にすることによって、樹脂２２０注入後に樹脂２２０内および表面に発生する気泡を防止し、成形品である複合材料２００のボイドやピットを減らすことができる。これによって、複合材料２００の機械的特性や意匠性を向上させることができる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、強化基材２１０は炭素繊維から形成されてなる。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、炭素繊維を強化基材に使用することによって、熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ない複合材料２００を成形することができる。
　また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、複合材料２００は、自動車部品に使用される。
　このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、量産に適した複合材料２００の自動車部品を成形することができ、車体の軽量化が可能となる。
　（その他の改変例）
　上述した実施形態において、流路１６ａ、１６ｂ、１７、およびラインゲート１８は、図３および図４に示すように成形型１０に配置された。当該構成に限らず、流路１６ａ、１６ｂ、１７、およびラインゲート１８は、注入口１３ａ、１３ｂから注入された樹脂２２０をキャビティ内に効率的に広がりやすくする限りにおいて限定されない。
　例えば、流路４１６、４１７、およびラインゲート４１８を、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示すように配置してもよい。流路４１６、４１７、およびラインゲート４１８は、それぞれ、上述した実施形態の場合と同様に成形型の下型に設けられる。また、樹脂２２０の注入口４１３（不図示）、吸引口４１４（不図示）は、それぞれ、流路４１６、４１７の下方側に流路４１６、４１７と流体的に連通して設けられる。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示される矢印は、それぞれ、樹脂２２０を注入しているときの樹脂２２０の流れ、キャビティ内を吸引しているときの樹脂２２０の流れを示す。
　また、流路５１６、５１７ａ～ｄ、およびラインゲート５１８を、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように配置してもよい。流路５１６、５１７ａ～ｄ、およびラインゲート５１８は、それぞれ、上述した実施形態の場合と同様に成形型の下型に設けられる。また、樹脂２２０の注入口５１３（不図示）、吸引口５１４ａ～ｄ（不図示）は、それぞれ、流路５１６、５１７ａ～ｄの鉛直方向下方側に流路５１６、５１７ａ～ｄと流体的に連通して設けられる。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示される矢印は、それぞれ、樹脂２２０を注入しているときの樹脂２２０の流れ、キャビティ内を吸引しているときの樹脂２２０の流れを示す。
　図１０および図１１に示すように、流路およびラインゲートの配置を変えることによって、樹脂２２０を注入しているときの樹脂２２０の流れおよびキャビティ内を吸引しているときの樹脂２２０の流れを変えることができる。これにより、樹脂２２０の到達しにくい箇所に樹脂２２０が効率的に行き渡るように樹脂２２０の流れを調節することが可能である。また、キャビティ内において樹脂２２０をより多く含浸させたい箇所に樹脂２２０がより多く行き渡るように調節することも可能である。これにより、より低い注入圧力であっても、樹脂２２０をキャビティ内に効率よく行き渡らせることができる。そのため、型締圧力Ｐｍをさらに抑えることが可能となる。
　以上、実施形態を通じて複合材料２００の成形方法および成形装置１００を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
　たとえば、上述した実施形態および改変例において、制御部８０が吸引バルブ６３を操作することにより吸引部６０がキャビティ１５内を吸引するタイミングを操作したが、これに限定されない。例えば、吸引バルブ６３の代わりに、キャビティ１５内の圧力がしきい値Ｐｃに達したときに開く弁を使用してもよい。また、注入口１３ａ、１３ｂ、および吸引口１４はともに下型に設けられたが、一方または両方を上型に設けてもよい。
１０　　成形型、
１１　　上型、
１２　　下型、
１３ａ、１３ｂ、４１３、５１３　注入口、
１４、４１４、５１４ａ～ｄ　吸引口、
１５　　キャビティ、
１６ａ、１６ｂ、１７、４１６、４１７、５１６、５１７ａ～ｄ　流路、
１８、４１８、５１８　ラインゲート、
２０　　プレス部、
３０　　樹脂注入部、
３１　　主剤タンク、
３２　　硬化剤タンク、
３３ａ、３３ｂ、３６、３７ａ、３７ｂ　チューブ、
３４ａ、３４ｂ、５０　圧力計、
３５ａ、３５ｂ　ポンプ、
３８　　バッファ、
４０　　注入バルブ、
４１　　シリンダー、
４２　　ピストン、
６０　　吸引部、
６１　　ポンプ、
６２、６４　配管、
６３　　吸引バルブ、
７０　　成形型温度調整部、
８０　　制御部、
１００　成形装置、
２００　複合材料、
２１０　炭素繊維（強化基材）、
２２０　樹脂、
３００　車体、
３０１、３０２、３０３　自動車部品、
Ｐｍ　　型締圧力、
Ｐｒ　　キャビティ内の圧力、
Ｐｉ　　注入圧力、
Ｐｃ　　しきい値、
Ｑｉ　　注入量。

Claims (12)

  1. 　開閉可能な成形型内のキャビティに強化基材を配置し、前記成形型に型締圧力を負荷した状態において前記キャビティ内に樹脂を注入し、前記樹脂を硬化させて複合材料を成形する成形方法であって、
    　前記キャビティ内の圧力のしきい値を前記型締圧力より低く設定し、
    　前記キャビティ内に前記樹脂を注入するときには、前記キャビティ内の圧力が前記しきい値に達するまでは前記型締圧力以上の注入圧力を前記樹脂に負荷して前記樹脂を注入し、前記キャビティ内の圧力が前記しきい値に達した後は、前記キャビティ内を吸引する、複合材料の成形方法。
  2. 　前記キャビティ内を吸引するときは、少なくとも前記キャビティ内に注入された前記樹脂の一部を吸引する、請求項１に記載の複合材料の成形方法。
  3. 　前記キャビティ内を吸引するときには、前記キャビティ内の圧力を徐々に降下させる、請求項１または請求項２に記載の成形方法。
  4. 　前記樹脂を注入する前に、前記成形型内を真空引きする、請求項１～３のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
  5. 　前記強化基材は炭素繊維から形成されてなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
  6. 　前記複合材料は自動車部品に使用される、請求項１～５のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
  7. 　強化基材を配置するキャビティが形成された開閉可能な成形型と、
    　前記成形型に型締圧力を負荷するプレス部と、
    　前記キャビティ内に樹脂を注入する樹脂注入部と、
    　前記キャビティ内を吸引する吸引部と、を有し、
    　前記キャビティ内の圧力が前記型締圧力より低く設定されたしきい値に達するまでは、前記樹脂注入部は前記型締圧力以上の注入圧力を前記樹脂に負荷して前記樹脂を注入し、前記キャビティ内の圧力が前記しきい値に達した後は、前記吸引部が前記キャビティ内を吸引するとともに前記樹脂注入部は前記注入圧力を前記樹脂に負荷することなく前記樹脂を前記キャビティ内に注入する、複合材料の成形装置。
  8. 前記吸引部は、少なくとも前記キャビティ内に注入された前記樹脂の一部を吸引する、請求項７に記載の複合材料の成形装置。
  9. 　前記吸引部は、前記キャビティ内の圧力を徐々に降下させる、請求項７または請求項８に記載の成形装置。
  10. 　前記吸引部は、前記樹脂を注入する前に、前記成形型内を真空引きする、請求項７～９のいずれか１項に記載の成形装置。
  11. 　前記強化基材は炭素繊維から形成されてなる、請求項７～１０のいずれか１項に記載の成形装置。
  12. 　前記複合材料は自動車部品用の材料である、請求項７～１１のいずれか１項に記載の成形装置。
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