WO2018198548A1 - 複合材の成形方法及び複合材の成形装置 - Google Patents

複合材の成形方法及び複合材の成形装置 Download PDF

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耕大 下野
寛 ▲徳▼冨
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    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds

Definitions

  • the present invention relates to a composite material forming method and a composite material forming apparatus.
  • a reinforcing fiber base material laminated on a mold is air-tightly covered with a vacuum film and vacuum sucked, and then a resin material is injected, impregnated, and cured to form a composite material.
  • VaRTM molding is known (for example, see Patent Document 1).
  • the deaeration part is arrange
  • a plurality of resin supply portions are arranged on the molded body on both sides of the deaeration portion.
  • the deaeration part is a deaeration bag having a cloth having a semi-permeable membrane (semi-permeable membrane) and a ventilation means, and allows passage of a gas such as air while passing resin. Is impossible.
  • the impregnation rate of the resin is slower in the plate thickness direction than the in-plane direction orthogonal to the plate thickness direction (stacking direction) of the to-be-molded body.
  • the resin supplied from both sides flows toward the deaeration part, There is a possibility that the deaeration part is covered with resin. If the deaeration part is covered with the resin, it becomes difficult to suck air, so that the deaeration becomes insufficient on the side of the molding die opposite to the deaeration part of the molded body. Unimpregnated regions can be formed.
  • the molded body is degassed and the resin is discharged, thereby adjusting the injection amount of the resin. That is, in this molding method, the degassing line and the resin discharging line are the same line.
  • the resin thickness changes from a portion where the plate thickness is thin due to the difference in resin impregnation speed in the plate thickness direction and in-plane direction. By moving forward toward the thick part, there is a possibility that an unimpregnated region of the resin is formed in the thick part.
  • the present invention can suitably form a composite material by suppressing the formation of an unimpregnated region even when the thickness of the composite material changes in one direction within the surface of the composite material. It is an object of the present invention to provide a composite material molding method and composite material molding apparatus.
  • the composite material molding method of the present invention is a composite material molding method for molding a composite material in which reinforcing fiber base materials are laminated, on the molding surface of a molding jig for molding the composite material, A laminated body in which the reinforcing fiber base material is laminated is disposed, the laminated body is covered with a film and hermetically sealed, and from the resin supply unit provided on the film side of the laminated body, toward the laminated body
  • the resin in the film is supplied from a deaeration waterproofing portion provided on the molding surface side of the laminate and extending in one direction in a plane orthogonal to the lamination direction of the laminate.
  • the atmosphere in the film is sucked so that the laminate is impregnated with the resin, and after impregnation of the resin into the laminate, the resin discharged on the film side of the laminate is discharged.
  • the resin in the film is discharged from the section And features.
  • the composite material molding apparatus of the present invention is a composite material molding device for molding a composite material in which reinforcing fiber base materials are laminated, and has a molding surface for molding the composite material, and the reinforcing fiber
  • sucks the atmosphere of this, and the resin discharge part which is provided in the said film side of the said laminated body, and discharges the resin in the said film is characterized by the above-mentioned.
  • the laminate is characterized in that the thickness in the laminating direction is changed over the one direction in a plane orthogonal to the laminating direction.
  • the resin can be supplied from the film side of the laminate, and the atmosphere in the film can be sucked from the molding surface side of the laminate.
  • the resin is suitably impregnated also in the laminating direction where the impregnation speed is slow.
  • the deaeration waterproof part is provided in one direction of the laminate, in the composite material in which the plate thickness changes in one direction, the impregnation of the thin part where the thickness of the laminate is thin is completed.
  • the resin supply unit is preferably a resin diffusion supply unit that diffuses and supplies the resin in the one direction of the laminate.
  • the resin can be diffused and supplied in one direction of the laminate, the resin can be supplied in one direction in which the plate thickness changes. For this reason, by diffusing the resin from the film side of the laminate, it is possible to suppress the formation of an unimpregnated region due to a change in plate thickness.
  • the deaeration waterproof part is provided on the downstream side in the circulation direction of the atmosphere, and a ventilation waterproof film that allows passage of the atmosphere in the film while blocking passage of the resin in the film. It is preferable to have a vacuum suction medium through which the atmosphere that has passed through the waterproof waterproof membrane circulates, and a vacuum suction line connected to the vacuum suction medium.
  • the atmosphere in the film can be sucked from the vacuum suction line through the vacuum suction medium and the ventilation waterproof film.
  • the deaeration waterproof part further includes a vacuum gauge that is provided on one of the vacuum suction medium and the vacuum suction line and measures a degree of vacuum.
  • the degree of vacuum in the film can be measured by the vacuum gauge.
  • the resin discharge unit also serves as the resin supply unit.
  • the deaeration waterproof part is provided in a non-use area where the composite material after molding is not used as a product.
  • the deaeration waterproof part is provided on the molding surface side of the laminate, it is possible to suppress the influence that the molding surface of the product is poorly formed by providing it in the unused area.
  • the unused area is, for example, an area that is cut during processing.
  • the resin supply unit is provided on one side of the orthogonal direction, and the deaeration waterproof unit is the orthogonal direction It is preferable to be provided on the other side.
  • the laminate can be suitably impregnated with the resin.
  • the resin supply unit is provided in the center of the orthogonal direction, and the deaeration waterproof unit is arranged in the orthogonal direction. It is preferable to be provided on both sides.
  • the laminate can be suitably impregnated with the resin.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a part of a molding apparatus for a composite material according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the composite material forming apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a deaeration waterproofing unit.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the deaeration waterproofing unit.
  • FIG. 5 is a flowchart relating to a method for forming a composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a part of the composite material forming apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a deaeration waterproof unit of the composite material molding apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an example of a composite material.
  • the molding apparatus and the molding method of the composite material 1 according to the first embodiment are, for example, apparatuses for molding a structure constituting an aircraft body or the like.
  • the structure includes a wing body such as a main wing, a horizontal wing or a tail wing, and an airframe.
  • the structure is not particularly limited, and the composite material 1 will be described.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a part of a composite material forming apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the composite material forming apparatus according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a deaeration waterproofing unit.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the deaeration waterproofing unit.
  • FIG. 5 is a flowchart relating to a method for forming a composite material according to the first embodiment.
  • the composite material 1 molded in Embodiment 1 is configured using, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic).
  • CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastic
  • This composite material 1 is formed by laminating a sheet-like reinforcing fiber base material 2 to form a laminate 3, and then molding the laminate 3 by impregnating the resin 4 with a resin 4 and curing the laminate 3.
  • Transfer Molding Vacuum impregnation method
  • the composite material 1 has a plate thickness in the stacking direction that changes in a predetermined in-plane direction (one direction) in a plane orthogonal to the stacking direction of the reinforcing fiber base 2. ing.
  • the composite material 1 includes, in one direction, a thick part 1a that is a thick part, a thin part 1b that is a thin part, and a thick part 1a and a thin part 1b. It is molded including a step portion 1c that becomes a portion where the plate thickness changes.
  • the longitudinal direction in which the composite material 1 extends is defined as one direction
  • the direction orthogonal to the longitudinal direction and the stacking direction is defined as the width direction (orthogonal direction).
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an example of a composite material.
  • board thickness of the composite material 1 is changing over the longitudinal direction and the width direction.
  • the thick portion 1a is a part formed close to one side in the longitudinal direction (lower side in FIG. 8) and a part formed close to the other side in the width direction (right side in FIG. 8). It is formed in an L shape in plan view.
  • the thin-walled portion 1b is a plan view of a part formed close to the other side in the longitudinal direction (upper side in FIG. 8) and a part formed close to one side in the width direction (left side in FIG. 8). It is formed in an L shape and has a shape complementary to the thick part 1a.
  • the step portion 1c is formed between the thick portion 1a and the thin portion 1b, and includes a portion where the plate thickness changes in the longitudinal direction and a portion where the plate thickness changes in the width direction. In the following description, the description is applied to the composite material 1 shown in FIG.
  • a molding apparatus 10 for molding the composite material 1 includes a molding jig 11, a bagging film (film) 12, a resin supply unit 13, a deaeration waterproof unit 15, And a resin discharge part 16.
  • a peel ply 5 that is peeled off to activate the surface of the laminate 3 may be disposed on the surface layer on the upper surface side of the laminate 3.
  • the bagging film 12 covers the laminate 3 arranged on the molding surface 21 of the molding jig 11 and is provided with a sealing material 17 between the molding jig 11 so that the inside thereof is hermetically sealed. is doing.
  • Resin supply unit 13 supplies resin 4 to laminate 3.
  • the resin supply unit 13 is provided on the bagging film 12 side of the laminate 3 and is provided on one side in the width direction of the laminate 3 (left side in FIGS. 1 and 2).
  • the resin supply unit 13 includes a resin diffusion medium 23 and a resin supply line 24.
  • Resin diffusion media 23 is provided inside the bagging film 12 and disposed on the upper surface of the laminate 3. Further, the resin diffusion media 23 does not extend to the other end of the laminated body 3, is provided close to one side in the width direction of the laminated body 3, and is disposed over the longitudinal direction of the laminated body 3. .
  • the resin diffusion medium 23 for example, a mesh, a nonwoven fabric, or the like is used.
  • One end of the resin supply line 24 is connected to the resin diffusion medium 23 and is provided across the bagging film 12.
  • the resin supply line 24 supplies the resin 4 from the outside of the bagging film 12 toward the resin diffusion media 23 in the bagging film 12.
  • the resin supply line 24 is provided with an on-off valve (not shown). The resin is supplied by opening the on-off valve, while the resin supply is stopped by closing the on-off valve.
  • the resin supply unit 13 supplies the resin 4 from the resin supply line 24 toward the resin diffusion media 23, the resin diffusion media 23 diffuses the resin 4 in the longitudinal direction of the laminate 3, Resin 4 is supplied from one side in the width direction on the upper surface.
  • the resin supply unit 13 functions as a resin diffusion supply unit that diffuses and supplies the resin 4 in the longitudinal direction of the laminate 3.
  • the resin diffusion media 23 are not extended to the other end portion of the multilayer body 3, it is possible to prevent the resin from going to the other side (suction side) of the multilayer body 3.
  • the deaeration waterproof part 15 sucks the atmosphere in the bagging film 12 while blocking the inflow of the resin 4.
  • the deaeration waterproof part 15 is provided between the laminated body 3 and the molding jig 11, that is, on the lower surface (molding surface 21) side of the laminated body 3, and the other side in the width direction of the laminated body 3 (FIG. 1 and FIG. It is provided on the right side of FIG.
  • the other side in the width direction of the laminate 3 is a non-use area in which the molded composite material 1 is not used as a product, and the deaeration waterproof part 15 is provided in this non-use area.
  • Examples of the non-use area include an area that is cut during processing.
  • the deaeration waterproof unit 15 includes a ventilation waterproof film 26, a vacuum suction medium 27, and a vacuum suction line 28.
  • FIG.3 and FIG.4 is illustrated.
  • the breathable waterproof film 26 has semi-permeability and allows passage of the atmosphere in the bagging film 12 while blocking the passage of the resin 4 in the bagging film 12.
  • Gore-Tex (registered trademark) Etc. are used.
  • the ventilation waterproof film 26 is provided inside the bagging film 12 and is provided on the uppermost stream side in the circulation direction of the atmosphere in the bagging film 12.
  • the vacuum suction medium 27 is provided inside the bagging film 12, and is provided downstream of the ventilation waterproof film 26 in the direction of circulation of the atmosphere. That is, the vacuum suction medium 27 is provided between the ventilation waterproof film 26 and the molding jig 11.
  • the vacuum suction medium 27 for example, a mesh, a nonwoven fabric, a groove, a duct, or the like is applied.
  • FIG. 3 shows a case where a sheet-like member such as a mesh or a nonwoven fabric is applied as the vacuum suction medium 27.
  • the deaeration waterproof unit 15 shown in FIG. 3 is provided so that the ventilation waterproof film 26 covers the vacuum suction medium 27 when the vacuum suction medium 27 is a sheet-like member.
  • FIG. 4 shows a case where a duct is applied as the vacuum suction medium 27.
  • the deaeration waterproof unit 15 shown in FIG. 4 is provided so that the ventilation waterproof film 26 covers the opening of the vacuum suction medium 27 when the vacuum suction medium 27 is a duct.
  • the air permeable waterproof film 26 and the vacuum suction medium 27 are provided close to the other side in the width direction of the laminated body 3 and are arranged in the longitudinal direction of the laminated body 3.
  • the vacuum suction line 28 sucks the atmosphere in the bagging film 12 through the vacuum suction medium 27.
  • the vacuum suction line 28 is provided over the inside and outside of the bagging film 12, but the vacuum suction line 28 may be provided inside the forming jig 11, and the arrangement is not particularly limited.
  • the vacuum suction line 28 is provided with an opening / closing valve (not shown). The opening of the opening / closing valve sucks the atmosphere, and the opening / closing valve closes the atmosphere suction.
  • the degassing waterproof unit 15 When the degassing waterproof unit 15 sucks the atmosphere in the bagging film 12 from the vacuum suction line 28 via the vacuum suction medium 27, the vacuum suction medium 27 moves the atmosphere from the other side in the width direction of the laminate 3. By sucking in the longitudinal direction, the bagging film 12 is degassed.
  • the deaeration waterproof part 15 blocks the inflow of the resin 4 by the ventilation waterproof film 26, and therefore suppresses the inflow of the resin 4 to the vacuum suction medium 27 and the vacuum suction line 28.
  • the ventilation waterproofing film 26 is covered with the resin 4
  • the deaeration waterproof unit 15 blocks the circulation of the atmosphere. For this reason, the deaeration waterproof part 15 also stops the suction of the atmosphere when the breathable waterproof film 26 is covered with the resin 4.
  • the resin discharge unit 16 discharges the resin 4 supplied to the laminate 3.
  • the resin discharger 16 is provided on the bagging film 12 side of the laminate 3 and is provided on the other side in the width direction of the laminate 3 (right side in FIGS. 1 and 2). For this reason, the resin discharge part 16 is provided on the same side as the deaeration waterproof part 15 in the width direction, and is provided in a position facing the deaeration waterproof part 15 with the laminate 3 interposed therebetween in the stacking direction.
  • the resin discharge unit 16 includes a resin discharge medium 33 and a resin discharge line 34.
  • the resin discharge medium 33 is provided inside the bagging film 12 and disposed on the upper surface of the laminate 3. Further, the resin discharge medium 33 is provided close to the other side in the width direction of the multilayer body 3 and is disposed over the longitudinal direction of the multilayer body 3.
  • the resin discharge medium 33 for example, a mesh, a nonwoven fabric, or the like is used.
  • the resin discharge line 34 is connected to the resin discharge medium 33 and is provided across the bagging film 12.
  • the resin discharge line 34 discharges the resin 4 in the bagging film 12 through the resin discharge medium 33.
  • the resin discharge line 34 is provided with an open / close valve (not shown), and the resin is discharged by opening the open / close valve, while the resin discharge is stopped by closing the open / close valve.
  • the resin discharge unit 16 discharges the resin 4 from the resin discharge line 34 through the resin discharge medium 33
  • the resin discharge medium 33 discharges the resin 4 over the longitudinal direction of the stacked body 3 and the stacked body.
  • the resin 4 is discharged from the other side in the width direction on the upper surface of 3.
  • the molding jig 11 of the molding apparatus 10 is preliminarily provided with a ventilation waterproof film 26 and a vacuum suction medium 27 of the deaeration waterproof part 15.
  • the reinforcing fiber base material 2 is laminated
  • positioning process S1 the reinforced fiber base material 2 is laminated
  • the laminated body 3 is arranged so that the deaeration waterproof part 15 is located between the other side in the width direction of the laminated body 3 and the forming jig 11.
  • step S2 preparation process
  • the laminate 3 is covered with the bagging film 12, and the sealing material 17 is disposed between the bagging film 12 and the molding jig 11 on the outside of the bagging film 12 to be hermetically sealed.
  • the resin supply unit 13 is disposed on one side in the width direction, and the resin discharge unit 16 is disposed on the other side in the width direction.
  • step S3 deaeration step
  • the open / close valves provided in the resin supply line 24 and the resin discharge line 34 are closed, and the open / close valves provided in the vacuum suction line 28 are opened, whereby the laminated body Perform 3 deaeration.
  • step S4 resin injection step. Specifically, in the resin injection step S4, the open / close valve provided in the resin discharge line 34 is closed, and the open / close valves provided in the resin supply line 24 and the vacuum suction line 28 are opened, so that the laminated body The resin 4 is supplied to 3.
  • the resin injection step S4 when the resin 4 is injected into the laminated body 3, the resin 4 is impregnated in the in-plane direction and the laminating direction on the upper surface of the laminated body 3.
  • the impregnation rate of the resin 4 in the laminating direction is slower than the impregnation rate of the resin 4 in the in-plane direction, the resin 4 is easy to spread in the in-plane direction and difficult to impregnate in the laminating direction.
  • the resin 4 impregnated in the laminating direction has a faster impregnation of the thin portion 1b than the thick portion 1a of the laminate 3, the resin 4 reaches the molding surface 21 in the thin portion 1b.
  • the resin 4 that has reached the molding surface 21 covers the ventilation waterproof film 26 of the deaeration waterproof part 15 from the thin part 1 b side to the thick part 1 a side in the longitudinal direction of the laminate 3. Then, when the resin 4 covers the entire surface of the ventilation waterproof film 26 of the deaeration waterproof part 15, the suction of the atmosphere in the bagging film 12 is stopped.
  • step S5 resin discharge step
  • the open / close valves provided in the resin discharge line 34 and the vacuum suction line 28 are opened, and the open / close valves provided in the resin supply line 24 are closed, so that the laminated body 3 is discharged.
  • the on-off valve provided in the vacuum suction line 28 is in the open state, as described above, since the entire surface of the ventilation waterproof film 26 of the deaeration waterproof part 15 is covered with the resin 4, the atmosphere in the bagging film 12 is reduced. No suction is performed.
  • the open / close valve provided in the vacuum suction line 28 may be closed.
  • the laminate 3 impregnated with the resin 4 shifts to a thermosetting process.
  • the resin 4 can be supplied from the bagging film 12 side of the laminate 3 and the atmosphere in the bagging film 12 can be sucked from the molding surface 21 side of the laminate 3. At this time, since the atmosphere in the bagging film 12 is sucked from the bagging film 12 side to the molding surface 21 side, the resin 4 is suitably impregnated also in the laminating direction where the impregnation speed is slow.
  • the deaeration waterproof part 15 is provided over one direction of the laminated body 3, the impregnation of the thin part 1b is complete
  • the resin 4 in the bagging film 12 can be discharged from the resin discharge portion 16 provided on the bagging film 12 side of the laminate 3. Therefore, the injection amount of the resin 4 can be adjusted so that the plate thickness or fiber content required for the composite material 1 is obtained.
  • the resin supply part 13 can supply the resin 4 by diffusing in the longitudinal direction of the laminated body 3, it can supply the resin 4 over the longitudinal direction where board thickness changes. . For this reason, by diffusing the resin 4 from the bagging film 12 side of the laminate 3, it is possible to suppress the formation of the unimpregnated region due to the change in the plate thickness.
  • the atmosphere in the bagging film 12 can be sucked from the vacuum suction line 28 through the vacuum suction medium 27 and the ventilation waterproof film 26 in the deaeration waterproof unit 15.
  • the deaeration waterproof part 15 is provided in the molding surface 21 side of the laminated body 3, it has the influence that the molding surface 21 of a product becomes poor formation by providing in a non-use area
  • the bagging film 12 is supplied from the other side in the width direction of the laminate 3 in the deaeration waterproofing unit 15 while the resin 4 is supplied from the one side in the width direction of the laminate 3 in the resin supply unit 13. Since the inner atmosphere can be sucked, the laminate 3 can be suitably impregnated with the resin 4.
  • the resin diffusion media 23 is not extended to the other end portion of the laminate 3, and therefore, on the other side in the width direction of the laminate 3, the molding surface is formed from the bagging film 12 side. Since it is possible to prevent the resin 4 from moving forward to the 21 side, the impregnation of the resin 4 into the laminate 3 can be suitably performed.
  • the resin supply unit 13 and the resin discharge unit 16 are provided as independent systems, but the resin supply unit 13 and the resin discharge unit 16 may be combined. According to this configuration, by combining the resin supply unit 13 and the resin discharge unit 16, the configuration of the apparatus can be simplified, and an increase in apparatus cost can be suppressed.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a part of the composite material forming apparatus according to the second embodiment.
  • the molding apparatus 10 according to the second embodiment is obtained by changing the arrangement of the resin supply unit 13 and the deaeration waterproof unit 15 of the first embodiment.
  • the resin supply unit 13 is provided on the bagging film 12 side of the laminate 3 and at the center in the width direction of the laminate 3. For this reason, when the resin supply unit 13 supplies the resin 4 from the resin supply line 24 toward the resin diffusion medium 23, the resin diffusion medium 23 diffuses the resin 4 in the longitudinal direction of the laminate 3, while the laminate 3.
  • the resin 4 is supplied from the center in the width direction on the upper surface of the substrate.
  • the deaeration waterproof unit 15 is provided between the laminate 3 and the molding jig 11, that is, on the lower surface (molding surface 21) side of the laminate 3. A pair is provided on both sides in the width direction. For this reason, when the deaeration waterproof unit 15 sucks the atmosphere in the bagging film 12 from the vacuum suction line 28 via the vacuum suction medium 27, the vacuum suction medium 27 removes the atmosphere from both sides in the width direction of the laminate 3. By sucking in the longitudinal direction, the bagging film 12 is degassed.
  • the resin supply unit 13 supplies the resin 4 from the center in the width direction of the laminate 3, while the degassing waterproof unit 15 provides the bagging film from both sides in the width direction of the laminate 3. Since the atmosphere in 12 can be sucked, the laminate 4 can be preferably impregnated with the resin 4.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a deaeration waterproof unit of the composite material molding apparatus according to the third embodiment.
  • the molding apparatus 10 according to the third embodiment is a device in which a vacuum gauge 41 is disposed in the deaeration waterproof unit 15 of the first embodiment.
  • the vacuum gauge 41 is, for example, a vacuum gauge 41a (solid line) provided in the vacuum suction line 28 of the deaeration waterproofing unit 15 and the degree of vacuum in the vacuum suction line 28. Is measured.
  • the vacuum gauge 41 may be the vacuum gauge 41b (dotted line) provided in the vacuum suction medium 27 of the deaeration waterproof part 15 as an example, and measures the vacuum degree in the vacuum suction medium 27.
  • the vacuum gauge 41b is provided in the vacuum suction medium 27, the vacuum gauge 41b is provided at the position of the vacuum suction medium 27 corresponding to the part (for example, the thick portion 1a) where the impregnation of the resin 4 into the laminate 3 is the slowest. preferable.
  • the vacuum degree in the bagging film 12 can be measured by the vacuum gauge 41.
  • the arrangement relationship between the resin supply unit 13 and the deaeration waterproof unit 15 shown in FIGS. 1 and 6 is not particularly limited, and the deaeration waterproof unit 15 is arranged on the molding surface 21 side and the length of the laminate 3 It suffices if it is provided over the direction and the laminate 4 can be suitably impregnated with the resin 4. For this reason, as an example, while providing the resin supply part 13 in the bagging film 12 side of the laminated body 3 and providing it on both sides of the laminated body 3 in the width direction, the deaeration waterproof part 15 is provided on the molding surface 21 side of the laminated body 3. And may be provided at the center in the width direction of the laminate 3.

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Abstract

強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形方法であって、成形用治具の成形面に、長手方向に亘って積層方向の板厚が変化する強化繊維基材が積層された積層体を配置し、積層体をバギングフィルムで覆って気密に封止し、積層体のバギングフィルム側に設けられた樹脂供給部から、積層体へ向けて樹脂を供給し、積層体の成形面側に設けられると共に積層体の長手方向に亘って設けられた脱気防水部から、バギングフィルム内の樹脂の通過を遮断しつつ、バギングフィルム内の雰囲気を吸引して、積層体に樹脂を含浸させ、積層体への樹脂の含浸後、積層体のバギングフィルムフィルム側に設けられた樹脂排出部から、バギングフィルムフィルム内の樹脂を排出させる。

Description

複合材の成形方法及び複合材の成形装置
　本発明は、複合材の成形方法及び複合材の成形装置に関するものである。
　従来、複合材の成形方法として、成形型上に積層した強化繊維基材を、真空フィルムで気密に覆って真空吸引した後、樹脂を注入し含浸して硬化させることで複合材を成形する、いわゆるＶａＲＴＭ成形が知られている（例えば、特許文献１参照）。この成形方法では、強化繊維基材としての被成形体の中心線に沿って、その表面に脱気部を配置している。また、この成形方法では、脱気部の両側の被成形体に複数の樹脂供給部を配置している。そして、この成形方法では、脱気部により被成形体を脱気しながら、両側の樹脂供給部より樹脂を供給して、被成形体に樹脂を含浸させている。ここで、脱気部は、半浸透性の膜（半浸透膜）を有する布と通気手段とを有する脱気バッグとなっており、空気等の気体の通過は許容する一方で、樹脂の通過は不能となっている。
特開２０１２－２２８８００号公報
　ところで、強化繊維基材が積層されて成形される被成形体は、樹脂の含浸速度が、被成形体の板厚方向（積層方向）に直交する面内方向に比べて、板厚方向が遅い場合がある。この場合、特許文献１の成形方法では、脱気部が被成形体の表面側（フィルム側）に設けられているため、両側から供給された樹脂が脱気部に向かって流通することにより、脱気部が樹脂によって覆われる可能性がある。脱気部が樹脂によって覆われると、空気を吸引することが困難となることから、被成形体の脱気部とは反対側の成形型側において脱気が不十分となり、これにより、樹脂の未含浸領域が形成される可能性がある。
　また、特許文献１の成形方法では、脱気部において、樹脂を排出することができないことから、樹脂が被成形体へ向けて供給されると、樹脂は被成形体に留まることになる。ここで、複合材に対して、予め設定された板厚または繊維含有率が要求される場合、樹脂を排出して、樹脂の注入量を調整する必要があるが、特許文献１の成形方法では、樹脂の注入量を調整することが困難である。
　このため、一般的な複合材の成形方法としては、被成形体への樹脂の注入後、被成形体を脱気すると共に樹脂を排出することで、樹脂の注入量を調整している。つまり、この成形方法では、脱気するラインと樹脂を排出するラインとが同じラインとなっている。しかしながら、この成形方法では、複合材が所定の面内方向において板厚が変化する場合、板厚方向と面内方向とにおける樹脂の含浸速度の違いから、樹脂が板厚の薄い部位から板厚の厚い部位へ向かって先回りすることで、板厚の厚い部位において、樹脂の未含浸領域が形成される可能性がある。
　そこで、本発明は、複合材の面内における一方向において、複合材の板厚が変化する場合であっても、未含浸領域の形成を抑制することで、複合材を好適に成形することができる複合材の成形方法及び複合材の成形装置を提供することを課題とする。
　本発明の複合材の成形方法は、強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形方法であって、前記複合材を成形するための成形用治具の成形面に、前記強化繊維基材が積層された積層体を配置し、前記積層体をフィルムで覆って気密に封止し、前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂供給部から、前記積層体へ向けて樹脂を供給し、前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられた脱気防水部から、前記フィルム内の樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引して、前記積層体に前記樹脂を含浸させ、前記積層体への前記樹脂の含浸後、前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂排出部から、前記フィルム内の樹脂を排出させることを特徴とする。
　また、本発明の複合材の成形装置は、強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形装置であって、前記複合材を成形する成形面を有し、前記強化繊維基材が積層された積層体が配置される成形用治具と、前記積層体を覆って気密に封止するフィルムと、前記積層体の前記フィルム側に設けられ、樹脂を供給する樹脂供給部と、前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられ、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引する脱気防水部と、前記積層体の前記フィルム側に設けられ、前記フィルム内の樹脂を排出する樹脂排出部と、を備えることを特徴とする。
　また、前記積層体は、前記積層方向に直交する面内の前記一方向に亘って前記積層方向の板厚が変化していることを特徴とする。
　これらの構成によれば、積層体のフィルム側から樹脂を供給し、積層体の成形面側からフィルム内の雰囲気を吸引することができる。このとき、フィルム内の雰囲気は、フィルム側から成形面側へ吸引されるので、この吸引によって、樹脂は、含浸速度が遅い積層方向にも好適に含浸する。また、脱気防水部が積層体の一方向に亘って設けられることから、一方向に亘って板厚が変化する複合材においては、積層体の厚さが薄い薄肉部の含浸が終了して、薄肉部に対応する脱気防水部の一部に樹脂が到達して吸引が終了しても、積層体の厚さが厚い厚肉部に対応する脱気防水部の他部において吸引を続けることができる。これにより、脱気防水部の全ての領域に樹脂が到達するまで吸引を続けることができるため、薄肉部及び厚肉部において、成形面側における脱気を好適に行うことができる。このため、一方向に亘って板厚が変化する積層体において、樹脂の未含浸領域が形成されることを抑制することができ、樹脂を積層体に好適に含浸させて、複合材を成形することができる。また、フィルム内の樹脂を排出することで、複合材に要求される板厚または繊維含有率となるように、樹脂の注入量を調整することができる。
　また、前記樹脂供給部は、前記樹脂を前記積層体の前記一方向に拡散して供給する樹脂拡散供給部であることが、好ましい。
　この構成によれば、樹脂を積層体の一方向に拡散して供給することができるため、板厚が変化する一方向に亘って樹脂を供給できる。このため、積層体のフィルム側から樹脂を拡散させることで、板厚変化による未含浸領域の形成を抑制することができる。
　また、前記脱気防水部は、前記フィルム内の前記雰囲気の通過を許容する一方で、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断する通気防水膜と、前記雰囲気の流通方向の下流側に設けられ、前記通気防水膜を通過した前記雰囲気が流通する真空吸引メディアと、前記真空吸引メディアに接続された真空吸引ラインと、を有することが、好ましい。
　この構成によれば、真空吸引ラインから真空吸引メディア及び通気防水膜を介してフィルム内の雰囲気を吸引することができる。
　また、前記脱気防水部は、前記真空吸引メディア及び前記真空吸引ラインの一方に設けられ、真空度を計測する真空計を、さらに有することが、好ましい。
　この構成によれば、通気防水膜により樹脂の流入を抑制することができるため、真空計によりフィルム内の真空度を計測することができる。
　また、前記樹脂排出部は、前記樹脂供給部を兼ねていることが、好ましい。
　この構成によれば、樹脂排出部と樹脂供給部とを兼用することができるため、装置構成を簡易なものにでき、装置コストの増大を抑制することができる。
　また、前記脱気防水部は、成形後の前記複合材が製品として利用されない領域である不使用領域に設けられることが、好ましい。
　この構成によれば、脱気防水部は積層体の成形面側に設けられることから、不使用領域に設けることで、製品の成形面が形成不良となる影響を抑制することができる。なお、不使用領域としては、例えば、加工時においてカットされる領域等である。
　また、前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、前記樹脂供給部は、前記直交方向の一方側に設けられ、前記脱気防水部は、前記直交方向の他方側に設けられることが、好ましい。
　この構成によれば、直交方向の一方側から樹脂を供給しつつ、直交方向の他方側からフィルム内の雰囲気を吸引することができるため、積層体への樹脂の含浸を好適に行うことができる。
　また、前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、前記樹脂供給部は、前記直交方向の中央に設けられ、前記脱気防水部は、前記直交方向の両側に設けられることが、好ましい。
　この構成によれば、直交方向の中央側から樹脂を供給しつつ、直交方向の両側からフィルム内の雰囲気を吸引することができるため、積層体への樹脂の含浸を好適に行うことができる。
図１は、実施形態１に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。 図２は、実施形態１に係る複合材の成形装置を模式的に示す断面図である。 図３は、脱気防水部の一例を示す模式図である。 図４は、脱気防水部の一例を示す模式図である。 図５は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関するフローチャートである。 図６は、実施形態２に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。 図７は、実施形態３に係る複合材の成形装置の脱気防水部の一例を示す模式図である。 図８は、複合材の一例を模式的に示す斜視図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態１］
　実施形態１に係る複合材１の成形装置及び成形方法は、例えば、航空機の機体等を構成する構造体を成形するための装置である。構造体としては、主翼、水平翼または尾翼等の翼体、及び機体等がある。なお、実施形態１では、特に構造体を限定せず、単に複合材１として説明する。
　図１は、実施形態１に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。図２は、実施形態１に係る複合材の成形装置を模式的に示す断面図であり、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、脱気防水部の一例を示す模式図である。図４は、脱気防水部の一例を示す模式図である。図５は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関するフローチャートである。
　実施形態１において成形される複合材１は、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon　Fiber　Reinforced　Plastic）を用いて構成されている。この複合材１は、シート状の強化繊維基材２を積層して積層体３を成形した後、積層体３に樹脂４を含浸させて硬化させることにより成形される、いわゆるＶａＲＴＭ（Vacuum　assisted　Resin　Transfer　Molding：真空含浸工法）成形によって成形される。
　図１に示すように、複合材１は、強化繊維基材２の積層方向に直交する面内における所定の面内方向（一方向）に亘って、積層方向の板厚が変化するものとなっている。具体的に、複合材１は、一方向において、板厚が厚い部位である厚肉部１ａと、板厚が薄い部位である薄肉部１ｂと、厚肉部１ａと薄肉部１ｂとの間の板厚が変化する部位となる段部１ｃとを含んで成形されている。ここで、実施形態１では、複合材１が延在する長手方向を一方向とし、長手方向及び積層方向に直交する方向を幅方向（直交方向）とするが、特に限定されず、幅方向を一方向とし、長手方向を直交方向としてもよい。また、板厚は、少なくとも一方向に亘って変化すればよく、例えば、面内において、一方向に直交する他方向に亘って変化する場合として、図８に示す複合材１であってもよい。図８は、複合材の一例を模式的に示す斜視図である。図８に示すように、複合材１の板厚の変化は、長手方向及び幅方向に亘って変化している。つまり、厚肉部１ａは、長手方向の一方側（図８の下側）に寄せて形成される部位と、幅方向の他方側（図８の右側）に寄せて形成される部位とで、平面視Ｌ字状に形成されている。また、薄肉部１ｂは、長手方向の他方側（図８の上側）に寄せて形成される部位と、幅方向の一方側（図８の左側）に寄せて形成される部位とで、平面視Ｌ字状に形成され、厚肉部１ａと相補的な形状となっている。段部１ｃは、厚肉部１ａと薄肉部１ｂとの間に形成され、長手方向に板厚が変化する部位と、幅方向に板厚が変化する部位とを含んでいる。なお、以下の説明では、図１に示す複合材１に適用して説明する。
　図１及び図２に示すように、上記の複合材１を成形する成形装置１０は、成形用治具１１と、バギングフィルム（フィルム）１２と、樹脂供給部１３と、脱気防水部１５と、樹脂排出部１６とを備えている。
　成形用治具１１は、その上面に、複合材１を成形するための成形面２１を有している。成形面２１は、製品となる複合材１の表面を形成する面であり、複合材１の表面を高精度に形成している。この成形用治具１１の成形面２１には、強化繊維基材２が積層されることで、積層体３が配置される。積層体３は、長手方向に亘って積層方向の板厚が変化するように、強化繊維基材２が積層される。
　なお、強化繊維基材２の積層時において、積層体３の上面側の表層には、積層体３の表面を活性化するために引き剥がされるピールプライ５を配置してもよい。
　バギングフィルム１２は、成形用治具１１の成形面２１に配置された積層体３を覆うと共に、成形用治具１１との間にシール材１７が設けられることで、その内部を気密に封止している。
　樹脂供給部１３は、積層体３に樹脂４を供給するものである。樹脂供給部１３は、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられると共に、積層体３の幅方向の一方側（図１及び図２の左側）に設けられる。この樹脂供給部１３は、樹脂拡散メディア２３と、樹脂供給ライン２４とを有している。
　樹脂拡散メディア２３は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、積層体３の上面に配置される。また、樹脂拡散メディア２３は、積層体３の他方側の端部までは伸ばさず、積層体３の幅方向の一方側に寄せて設けられると共に、積層体３の長手方向に亘って配置される。樹脂拡散メディア２３は、例えば、メッシュ、不織布等が用いられる。
　樹脂供給ライン２４は、その一端が樹脂拡散メディア２３に接続され、バギングフィルム１２の内外に亘って設けられている。樹脂供給ライン２４は、バギングフィルム１２の外部から、バギングフィルム１２内の樹脂拡散メディア２３へ向けて樹脂４を供給する。この樹脂供給ライン２４には、図示しない開閉弁が設けられており、開閉弁を開弁することで樹脂を供給する一方で、開閉弁を閉弁することで樹脂の供給を停止する。
　上記の樹脂供給部１３は、樹脂供給ライン２４から樹脂拡散メディア２３へ向けて樹脂４を供給すると、樹脂拡散メディア２３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散しつつ、積層体３の上面において幅方向の一方側から樹脂４を供給する。このように、樹脂供給部１３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散して供給する樹脂拡散供給部として機能する。なお、樹脂拡散メディア２３は、積層体３の他方側の端部までは伸ばされていないため、積層体３の他方側（吸引側）への樹脂の先回りを抑制することができる。
　脱気防水部１５は、樹脂４の流入を遮断しつつ、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引するものである。脱気防水部１５は、積層体３と成形用治具１１との間、つまり積層体３の下面（成形面２１）側に設けられると共に、積層体３の幅方向の他方側（図１及び図２の右側）に設けられる。ここで、積層体３の幅方向の他方側は、成形後の複合材１が製品として利用されない領域である不使用領域となっており、脱気防水部１５は、この不使用領域に設けられる。不使用領域としては、例えば、加工時においてカットされる領域等がある。脱気防水部１５は、通気防水膜２６と、真空吸引メディア２７と、真空吸引ライン２８とを有している。ここで、脱気防水部１５としては、図３及び図４に示すものが例示される。
　通気防水膜２６は半浸透性を有し、バギングフィルム１２内の雰囲気の通過を許容する一方で、バギングフィルム１２内の樹脂４の通過を遮断するものであり、例えば、ゴアテックス（登録商標）等が用いられる。通気防水膜２６は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、バギングフィルム１２内の雰囲気の流通方向の最上流側に設けられている。
　真空吸引メディア２７は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、雰囲気の流通方向において、通気防水膜２６の下流側に設けられる。つまり、真空吸引メディア２７は、通気防水膜２６と成形用治具１１との間に設けられる。真空吸引メディア２７は、例えば、メッシュ、不織布、溝、ダクト等が適用される。
　図３では、真空吸引メディア２７として、メッシュまたは不織布等のシート状の部材が適用された場合を示している。図３に示す脱気防水部１５は、真空吸引メディア２７がシート状の部材である場合、通気防水膜２６が真空吸引メディア２７を覆うように設けられている。
　また、図４では、真空吸引メディア２７として、ダクトが適用された場合を示している。図４に示す脱気防水部１５は、真空吸引メディア２７がダクトである場合、通気防水膜２６が真空吸引メディア２７の開口部を覆うように設けられている。
　上記の通気防水膜２６及び真空吸引メディア２７は、積層体３の幅方向の他方側に寄せて設けられると共に、積層体３の長手方向に亘って配置される。なお、通気防水膜２６の縁部と成形用治具１１との境界には、境界からの雰囲気の漏出を抑制するためのシールテープ１８を貼着してもよい。
　真空吸引ライン２８は、その一端が真空吸引メディア２７に接続され、バギングフィルム１２の内外に亘って設けられている。真空吸引ライン２８は、バギングフィルム１２内の雰囲気を、真空吸引メディア２７を介して吸引する。なお、実施形態１では、真空吸引ライン２８を、バギングフィルム１２の内外に亘って設けたが、成形用治具１１の内部に設けてもよく、配置の態様については特に限定されない。この真空吸引ライン２８には、図示しない開閉弁が設けられており、開閉弁を開弁することで雰囲気を吸引する一方で、開閉弁を閉弁することで雰囲気の吸引を停止する。
　上記の脱気防水部１５は、真空吸引ライン２８から真空吸引メディア２７を介して、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引すると、真空吸引メディア２７は、雰囲気を積層体３の幅方向における他方側から長手方向に亘って吸引することで、バギングフィルム１２内を脱気状態とする。一方で、脱気防水部１５は、通気防水膜２６により樹脂４の流入を遮断することから、真空吸引メディア２７及び真空吸引ライン２８への樹脂４の流入を抑制する。また、脱気防水部１５は、通気防水膜２６が樹脂４で覆われると、雰囲気の流通が遮断される。このため、脱気防水部１５は、通気防水膜２６が樹脂４で覆われることによっても、雰囲気の吸引が停止される。
　樹脂排出部１６は、積層体３に供給された樹脂４を排出するものである。樹脂排出部１６は、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられると共に、積層体３の幅方向の他方側（図１及び図２の右側）に設けられる。このため、樹脂排出部１６は、幅方向において、脱気防水部１５と同じ側に設けられ、また、積層方向において、積層体３を挟んで、脱気防水部１５と対向する位置に設けられる。この樹脂排出部１６は、樹脂排出メディア３３と、樹脂排出ライン３４とを有している。
　樹脂排出メディア３３は、バギングフィルム１２の内部に設けられ、積層体３の上面に配置される。また、樹脂排出メディア３３は、積層体３の幅方向の他方側に寄せて設けられると共に、積層体３の長手方向に亘って配置される。樹脂排出メディア３３は、例えば、メッシュ、不織布等が用いられる。
　樹脂排出ライン３４は、その一端が樹脂排出メディア３３に接続され、バギングフィルム１２の内外に亘って設けられている。樹脂排出ライン３４は、バギングフィルム１２内の樹脂４を、樹脂排出メディア３３を介して排出する。この樹脂排出ライン３４には、図示しない開閉弁が設けられており、開閉弁を開弁することで樹脂を排出する一方で、開閉弁を閉弁することで樹脂の排出を停止する。
　上記の樹脂排出部１６は、樹脂排出ライン３４から樹脂排出メディア３３を介して樹脂４を排出すると、樹脂排出メディア３３は、積層体３の長手方向に亘って樹脂４を排出すると共に、積層体３の上面において幅方向の他方側から樹脂４を排出する。
　次に、図５を参照して、上記の成形装置１０を用いた複合材１の成形方法について説明する。成形装置１０の成形用治具１１には、脱気防水部１５の通気防水膜２６及び真空吸引メディア２７が予め配置されている。先ず、この成形方法では、成形用治具１１の成形面２１に、強化繊維基材２を積層して積層体３を配置する（ステップＳ１：積層体配置工程）。積層体配置工程Ｓ１では、積層体３が長手方向に亘って板厚が変化するように、強化繊維基材２が積層される。このとき、積層体配置工程Ｓ１では、積層体３の幅方向の他方側と成形用治具１１との間に、脱気防水部１５が位置するように、積層体３が配置される。
　次に、成形用治具１１に配置された積層体３に対して、バギングフィルム１２を覆うと共に、シール材１７、樹脂供給部１３及び樹脂排出部１６を配置する（ステップＳ２：準備工程）。準備工程Ｓ２では、積層体３をバギングフィルム１２で覆い、バギングフィルム１２の外側において、バギングフィルム１２と成形用治具１１との間にシール材１７を配置して、気密に封止する。さらに、準備工程Ｓ２では、積層体３の上面において、幅方向の一方側に樹脂供給部１３を配置すると共に、幅方向の他方側に樹脂排出部１６を配置する。
　準備工程Ｓ２後、脱気防水部１５により気密に封止されたバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引して、積層体３を脱気する（ステップＳ３：脱気工程）。具体的に、脱気工程Ｓ３では、樹脂供給ライン２４及び樹脂排出ライン３４に設けられる開閉弁を閉弁状態とし、真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態とすることで、積層体３の脱気を行う。
　脱気工程Ｓ３後、樹脂供給部１３から積層体３へ向けて樹脂４を供給すると共に、脱気防水部１５からバギングフィルム１２内の樹脂４の通過を遮断しつつ、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引して、積層体３に樹脂４を含浸させる（ステップＳ４：樹脂注入工程）。具体的に、樹脂注入工程Ｓ４では、樹脂排出ライン３４に設けられる開閉弁を閉弁状態とし、樹脂供給ライン２４及び真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態とすることで、積層体３への樹脂４の供給を行う。
　樹脂注入工程Ｓ４において、積層体３に樹脂４が注入されると、樹脂４は、積層体３の上面において、面内方向及び積層方向に含浸する。このとき、積層方向における樹脂４の含浸速度は、面内方向における樹脂４の含浸速度に比して遅いことから、樹脂４は、面内方向に広がり易く、積層方向に含浸し難いものとなる。また、積層方向に含浸する樹脂４は、積層体３の厚肉部１ａに比して、薄肉部１ｂの含浸が早いことから、樹脂４は、薄肉部１ｂにおいて成形面２１へ到達した後、厚肉部１ａにおいて成形面２１へ到達する。このため、成形面２１へ到達した樹脂４は、積層体３の長手方向において、薄肉部１ｂ側から厚肉部１ａ側へ向かって、脱気防水部１５の通気防水膜２６を覆う。そして、樹脂４が、脱気防水部１５の通気防水膜２６の全面を覆うと、バギングフィルム１２内の雰囲気の吸引が停止される。
　樹脂注入工程Ｓ４後、樹脂排出部１６から、バギングフィルム１２内の樹脂４を排出して、積層体３に対する樹脂４の注入量を調整する（ステップＳ５：樹脂排出工程）。具体的に、樹脂排出工程Ｓ５では、樹脂排出ライン３４及び真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態とし、樹脂供給ライン２４に設けられる開閉弁を閉弁状態とすることで、積層体３からの樹脂４の排出を行う。なお、真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を開弁状態としても、上記のように、脱気防水部１５の通気防水膜２６の全面が樹脂４で覆われるため、バギングフィルム１２内の雰囲気の吸引は行われない。なお、樹脂排出工程Ｓ５では、真空吸引ライン２８に設けられる開閉弁を閉弁状態としてもよい。また、樹脂排出工程Ｓ５後、樹脂４が含浸した積層体３は、熱硬化プロセスへ移行する。
　以上のように、実施形態１によれば、積層体３のバギングフィルム１２側から樹脂４を供給し、積層体３の成形面２１側からバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができる。このとき、バギングフィルム１２内の雰囲気は、バギングフィルム１２側から成形面２１側へ吸引されるので、この吸引によって、樹脂４は、含浸速度が遅い積層方向にも好適に含浸する。また、脱気防水部１５が積層体３の一方向に亘って設けられることから、一方向に亘って板厚が変化する複合材１において、薄肉部１ｂの含浸が終了して、薄肉部１ｂに対応する脱気防水部１５の一部に樹脂４が到達して吸引が終了しても、厚肉部１ａに対応する脱気防水部１５の他部において吸引を続けることができる。これにより、脱気防水部１５の全ての領域に樹脂４が到達するまで吸引を続けることができるため、板厚の薄い薄肉部１ｂ及び板厚の厚い厚肉部１ａにおいて、成形面２１側における脱気を好適に行うことができる。このため、積層体３において、樹脂４の未含浸領域が形成されることを抑制することができ、樹脂４を積層体３に好適に含浸させて、複合材１を成形することができる。
　また、実施形態１によれば、積層体３への樹脂４の含浸後、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられた樹脂排出部１６から、バギングフィルム１２内の樹脂４を排出させることができるため、複合材１に要求される板厚または繊維含有率となるように、樹脂４の注入量を調整することができる。
　また、実施形態１によれば、樹脂供給部１３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散して供給することができるため、板厚が変化する長手方向に亘って樹脂４を供給できる。このため、積層体３のバギングフィルム１２側から樹脂４を拡散させることで、板厚変化による未含浸領域の形成を抑制することができる。
　また、実施形態１によれば、脱気防水部１５において、真空吸引ライン２８から真空吸引メディア２７及び通気防水膜２６を介してバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができる。
　また、実施形態１によれば、脱気防水部１５は、積層体３の成形面２１側に設けられることから、不使用領域に設けることで、製品の成形面２１が形成不良となる影響を抑制することができる。
　また、実施形態１によれば、樹脂供給部１３において積層体３の幅方向の一方側から樹脂４を供給しつつ、脱気防水部１５において積層体３の幅方向の他方側からバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができるため、積層体３への樹脂４の含浸を好適に行うことができる。
　また、実施形態１によれば、樹脂拡散メディア２３は、積層体３の他方側の端部までは伸ばされていないため、積層体３の幅方向の他方側において、バギングフィルム１２側から成形面２１側に樹脂４が先回りすることを抑制することができるため、積層体３への樹脂４の含浸を好適に行うことができる。
　なお、実施形態１では、樹脂供給部１３と樹脂排出部１６とをそれぞれ独立した系統として設けたが、樹脂供給部１３と樹脂排出部１６とは兼用した構成であってもよい。この構成によれば、樹脂供給部１３と樹脂排出部１６とを兼用することにより、装置構成を簡易なものにでき、装置コストの増大を抑制することができる。
［実施形態２］
　次に、図６を参照して、実施形態２に係る複合材１の成形装置１０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図６は、実施形態２に係る複合材の成形装置の一部を示す概略構成図である。
　実施形態２に係る成形装置１０は、実施形態１の樹脂供給部１３及び脱気防水部１５の配置を変更したものである。具体的に、実施形態２の成形装置１０において、樹脂供給部１３は、積層体３のバギングフィルム１２側に設けられると共に、積層体３の幅方向の中央に設けられる。このため、樹脂供給部１３は、樹脂供給ライン２４から樹脂拡散メディア２３へ向けて樹脂４を供給すると、樹脂拡散メディア２３は、樹脂４を積層体３の長手方向に拡散しつつ、積層体３の上面において幅方向の中央から樹脂４を供給する。
　実施形態２の成形装置１０において、脱気防水部１５は、積層体３と成形用治具１１との間、つまり積層体３の下面（成形面２１）側に設けられると共に、積層体３の幅方向の両側に一対設けられる。このため、脱気防水部１５は、真空吸引ライン２８から真空吸引メディア２７を介して、バギングフィルム１２内の雰囲気を吸引すると、真空吸引メディア２７は、雰囲気を積層体３の幅方向における両側から長手方向に亘って吸引することで、バギングフィルム１２内を脱気状態とする。
　以上のように、実施形態２によれば、樹脂供給部１３において積層体３の幅方向の中央から樹脂４を供給しつつ、脱気防水部１５において積層体３の幅方向の両側からバギングフィルム１２内の雰囲気を吸引することができるため、積層体３への樹脂４の含浸を好適に行うことができる。
［実施形態３］
　次に、図７を参照して、実施形態３に係る複合材１の成形装置１０について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図７は、実施形態３に係る複合材の成形装置の脱気防水部の一例を示す模式図である。
　実施形態３に係る成形装置１０は、実施形態１の脱気防水部１５に、真空計４１を配置したものである。なお、実施形態３では、実施形態１の図３に示す脱気防水部１５に適用して説明するが、実施形態１の図４に示す脱気防水部１５に適用してもよく、特に限定されない。具体的に、実施形態３の成形装置１０において、真空計４１は、一例として、脱気防水部１５の真空吸引ライン２８に設けられる真空計４１ａ（実線）であり、真空吸引ライン２８における真空度を計測している。また、真空計４１は、一例として、脱気防水部１５の真空吸引メディア２７に設けられる真空計４１ｂ（点線）であってもよく、真空吸引メディア２７における真空度を計測している。なお、真空計４１ｂを真空吸引メディア２７に設ける場合には、積層体３への樹脂４の含浸が最も遅い部位（例えば、厚肉部１ａ）に対応する真空吸引メディア２７の位置に設けることが好ましい。
　以上のように、実施形態３によれば、通気防水膜２６により樹脂４の流入を抑制することができるため、真空計４１によりバギングフィルム１２内の真空度を計測することができる。
　なお、図１及び図６に示す樹脂供給部１３及び脱気防水部１５の配置関係は、特に限定されず、脱気防水部１５が成形面２１側に配置されると共に、積層体３の長手方向に亘って設け、また、積層体３への樹脂４の含浸を好適に行うことが可能であればよい。このため、一例として、樹脂供給部１３を、積層体３のバギングフィルム１２側に設けると共に、積層体３の幅方向の両側に設け、脱気防水部１５を、積層体３の成形面２１側に設けると共に、積層体３の幅方向の中央に設けてもよい。
　１　複合材
　１ａ　厚肉部
　１ｂ　薄肉部
　１ｃ　段部
　２　強化繊維基材
　３　積層体
　４　樹脂
　５　ピールプライ
　１０　成形装置
　１１　成形用治具
　１２　バギングフィルム
　１３　樹脂供給部
　１５　脱気防水部
　１６　樹脂排出部
　１７　シール材
　１８　シールテープ
　２１　成形面
　２３　樹脂拡散メディア
　２４　樹脂供給ライン
　２６　通気防水膜
　２７　真空吸引メディア
　２８　真空吸引ライン
　３３　樹脂排出メディア
　３４　樹脂排出ライン
　４１　真空計
　４１ａ　真空計
　４１ｂ　真空計

Claims (10)

  1. 　強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形方法であって、
    　前記複合材を成形するための成形用治具の成形面に、前記強化繊維基材が積層された積層体を配置し、
    　前記積層体をフィルムで覆って気密に封止し、
    　前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂供給部から、前記積層体へ向けて樹脂を供給し、
    　前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられた脱気防水部から、前記フィルム内の樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引して、前記積層体に前記樹脂を含浸させ、
    　前記積層体への前記樹脂の含浸後、前記積層体の前記フィルム側に設けられた樹脂排出部から、前記フィルム内の樹脂を排出させることを特徴とする複合材の成形方法。
  2. 　前記積層体は、前記積層方向に直交する面内の前記一方向に亘って前記積層方向の板厚が変化していることを特徴とする請求項１に記載の複合材の成形方法。
  3. 　強化繊維基材が積層されてなる複合材を成形する複合材の成形装置であって、
    　前記複合材を成形する成形面を有し、前記強化繊維基材が積層された積層体が配置される成形用治具と、
    　前記積層体を覆って気密に封止するフィルムと、
    　前記積層体の前記フィルム側に設けられ、樹脂を供給する樹脂供給部と、
    　前記積層体の前記成形面側に設けられると共に前記積層体の積層方向に直交する面内の一方向に亘って設けられ、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断しつつ、前記フィルム内の雰囲気を吸引する脱気防水部と、
    　前記積層体の前記フィルム側に設けられ、前記フィルム内の樹脂を排出する樹脂排出部と、を備えることを特徴とする複合材の成形装置。
  4. 　前記樹脂供給部は、前記樹脂を前記積層体の前記一方向に拡散して供給する樹脂拡散供給部であることを特徴とする請求項３に記載の複合材の成形装置。
  5. 　前記脱気防水部は、
    　前記フィルム内の前記雰囲気の通過を許容する一方で、前記フィルム内の前記樹脂の通過を遮断する通気防水膜と、
    　前記雰囲気の流通方向の下流側に設けられ、前記通気防水膜を通過した前記雰囲気が流通する真空吸引メディアと、
    　前記真空吸引メディアに接続された真空吸引ラインと、を有することを特徴とする請求項３または４に記載の複合材の成形装置。
  6. 　前記脱気防水部は、
    　前記真空吸引メディア及び前記真空吸引ラインの一方に設けられ、真空度を計測する真空計を、さらに有することを特徴とする請求項５に記載の複合材の成形装置。
  7. 　前記樹脂排出部は、前記樹脂供給部を兼ねていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
  8. 　前記脱気防水部は、成形後の前記複合材が製品として利用されない領域である不使用領域に設けられることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
  9. 　前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、
    　前記樹脂供給部は、前記直交方向の一方側に設けられ、
    　前記脱気防水部は、前記直交方向の他方側に設けられることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
  10. 　前記積層体の前記面内において、前記一方向に直交する方向を直交方向とすると、
    　前記樹脂供給部は、前記直交方向の中央に設けられ、
    　前記脱気防水部は、前記直交方向の両側に設けられることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の複合材の成形装置。
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