WO2021191967A1 - 繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置 - Google Patents

繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置 Download PDF

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reinforced composite
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耕大 下野
寛 ▲徳▼冨
新藤 健太郎
藤田 健
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fiber-reinforced composite molding method and a fiber-reinforced composite molding device.
  • Patent Document 1 discloses a method for forming a fiber-reinforced composite material to which VaRTM (Vacuum assisted Resin Transfer Molding), which impregnates a fiber base material with a resin by utilizing the differential pressure between vacuum pressure and atmospheric pressure, is applied. .. Patent Document 1 discloses that a core is placed in a hollow portion when molding a composite material having a hollow structure, and the core is pulled out from the hollow portion after molding the composite material.
  • VaRTM Vaum assisted Resin Transfer Molding
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and is a fiber-reinforced composite material molding method and fiber-reinforced plastic body capable of molding a fiber-reinforced composite material having a hollow portion without requiring complicated work. It is an object of the present invention to provide a composite material molding apparatus.
  • a curing step of heating and curing the fiber a removal step of removing the fiber-reinforced composite material containing the thermosetting resin material cured by the curing step and the fiber base material from the molding die, and the cover member.
  • the inner space is depressurized to shrink the foam, and the core portion contained in the hollow portion of the fiber-reinforced composite material is removed.
  • a core portion having an elongated foam having elasticity and a cover member for sealing the foam, and the core portion are housed in a hollow portion.
  • the core portion includes a heating portion for heating and curing the thermosetting resin material, and the core portion has a connecting member for connecting an internal space sealed by the cover member to a decompression source.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the molding apparatus shown in FIG. It is a perspective view which shows an example of the composite material manufactured by the molding apparatus shown in FIG. It is a flowchart which shows the composite material molding method which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. It is a cross-sectional view which shows the molding apparatus before arranging a fiber base material in a molding mold. It is a cross-sectional view which shows the molding apparatus after arranging a fiber base material in a molding mold. It is a vertical cross-sectional view which shows the composite material and the core part removed from the mold.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a molding apparatus 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the molding apparatus 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a composite material 200 manufactured by the molding apparatus 100 shown in FIG.
  • the bagging film 30 is used for the upper mold to seal the fiber base materials FB1 and FB2 arranged in the lower molding mold 20 in the closed space CS, and the closed space CS is depressurized.
  • This is an apparatus for performing infusion molding in which the sealed space CS is filled with the thermosetting resin material RM and cured.
  • the composite material 200 has a flat portion 210 having a width W1 along the width direction WD and is formed flat, and is connected to the flat portion 210 and is upward at the central portion in the width direction WD. It is provided with a protruding portion 220 that protrudes from the surface.
  • the flat portion 210 and the protruding portion 220 are integrally molded by the thermosetting resin material RM.
  • the flat portion 210 is obtained by impregnating the fiber base material FB1 shown in FIGS. 1 and 2 with a thermosetting resin material RM.
  • the protrusion 220 is obtained by impregnating the fiber base material FB2 shown in FIGS. 1 and 2 with the thermosetting resin material RM.
  • the composite material 200 shown in FIG. 3 has a hollow portion HP defined by a flat portion 210 and a protruding portion 220 and extending along the longitudinal LD.
  • the molding apparatus 100 of the present embodiment uses the core portion 10 which is a core inserted into the hollow portion HP in order to uniformly mold the composite material 200 having the hollow portion HP.
  • the shape of the hollow portion HP can be maintained at a constant shape during molding of the composite material 200.
  • the molding apparatus 100 of the present embodiment includes a core portion 10, a molding mold 20, a bagging film (sealing member) 30, a suction line (suction portion) 40, and a resin injection line.
  • a (resin injection unit) 50, a communication line 60, a heating unit 70, a pressure plate 80, a resin diffusion medium 82, and a suction medium 84 are provided.
  • the core portion 10 has a foam 11, a cover member 12, and a connecting member 13.
  • the foam 11 is a member formed in a long shape in which the length of the LD in the longitudinal direction is longer than the length of the WD in the width direction.
  • the foam 11 is formed of an elastic material having elasticity (for example, silicone rubber).
  • the elastic material forming the foam 11 is preferably, for example, the open cell material shown in FIGS. 1 and 2.
  • the open cell material has a function that the bubbles formed inside communicate with each other and contract when the air inside the foam flows out.
  • the foam 11 is formed of an elastic material with open cells, the elasticity of the core portion 10 can be increased. Further, by forming the elastic material with a material having high heat resistance such as silicone rubber, sufficient resistance to heating by the heating portion 70 is imparted, and the core portion has strength for maintaining the shape of the hollow portion HP. It can be given to 10.
  • the bagging film 30 is a member that seals the fiber base materials FB1 and FB2 in the molding die 20 to form a closed space CS.
  • the bagging film 30 is formed of, for example, a resin material containing nylon as a main component.
  • the bagging film 30 is joined to the flat surface 21 of the mold 20 by a sealant tape ST so as to cover the entire circumference of the recess 22 of the mold 20.
  • step S101 (arrangement step) the fiber base material FB1 and the fiber base material FB2 in which the core portion 10 is housed in the hollow portion HP are arranged in the recess 22 of the molding die 20.
  • the suction media 84 is arranged in the recess 22 of the molding die 20
  • the fiber base material FB2 is arranged on the suction media 84
  • the core portion 10 is arranged on the fiber base material FB2.
  • thermosetting resin material RM can be supplied to the resin injection line 50, and the thermosetting resin material RM is placed in the closed space due to the pressure difference between the resin injection line 50 and the reduced pressure closed space CS.
  • the thermosetting resin material RM supplied to the closed space CS passes through the inside of the resin diffusion medium 82, diffuses to the entire surface of the fiber base material FB1, and is injected into the fiber base material FB1.
  • the fiber base materials FB1 and FB2 are impregnated with the thermosetting resin material RM.
  • thermosetting resin material RM impregnated into the fiber base material FB1 is further impregnated into the fiber base material FB2.
  • a part of the thermosetting resin material RM impregnated into the fiber base material FB2 passes through the inside of the suction media 84 and is guided to the suction line 40, and is discharged to the suction line 40 as a surplus thermosetting resin material RM. ..
  • step S103 injection step
  • the fiber base materials FB1 and FB2 and the thermosetting resin material RM impregnated therein are pressurized by atmospheric pressure.
  • NS the shape of the hollow portion HP of the fiber base materials FB1 and FB2
  • the cover member 12 of the core portion 10 is arranged in contact with the fiber base material FB1 in a state before the heating by the heating portion 70 is started, but as another embodiment, May be good. For example, in the state before the heating by the heating unit 70 is started, a slight gap may be left between the core unit 10 and the fiber base material FB1.
  • step S106 the internal space IS sealed by the cover member 12 is depressurized to shrink the foam 11, and the core portion 10 housed in the hollow portion HP of the composite material 200 is removed.
  • the decompression source 310 is operated to discharge the air existing in the internal space IS from the internal space IS, and the pressure in the internal space IS is reduced to a pressure lower than the atmospheric pressure.
  • the core portion 10 inserted into the hollow portion HP of the composite material 200 includes the cover member 12 and the foam 11 arranged in the internal space IS of the cover member 12.
  • the core portion 10A inserted into the hollow portion HP of the composite material 200 includes a cover member 12A having an inner cover 12Aa and an outer cover 12Ab, and a foam 11. May be good.
  • the decompression source (not shown) connected to the second internal space IS2 is adjusted so as to maintain the second internal space IS2 sealed by the outer cover 12Ab at atmospheric pressure.
  • the closed space CS is depressurized by the suction source 330, but the second internal space IS2 arranged inside the closed space CS is maintained at atmospheric pressure. Therefore, it is possible to prevent the outer cover 12Ab from coming into contact with the fiber base materials FB1 and FB2 and being deformed so that the hollow portion HP is reduced.
  • the fiber-reinforced composite material molding method of the present embodiment after the composite material 200 is removed from the molding mold 20, the internal space IS of the core portion 10 sealed by the cover member 12 is depressurized to form the foam 11. By shrinking, gaps CL1 and CL2 are generated between the core portion 10 and the hollow portion HP of the composite material 200, so that the core portion 10 housed in the hollow portion HP can be easily removed. As described above, according to the fiber-reinforced composite material molding method according to the present embodiment, it is possible to mold the composite material 200 having the hollow portion HP without requiring complicated work.
  • the internal space IS and the closed space CS communicate with each other via the communication portion 14. Therefore, in the injection step of the present embodiment, the air in the internal space IS is guided to the suction line 40 via the internal space IS by reducing the pressure in the closed space CS via the suction line 40.
  • the molding die 20 is a female mold having a flat surface 21 and a recess 22 having a shape recessed downward from the flat surface 21, but other embodiments may also be used. good.
  • it may be a male type having a flat surface and a protruding portion protruding upward from the flat surface.
  • the fiber-reinforced composite material molding method described in the above-described embodiment can be grasped as follows, for example.
  • a core portion (10) having an elongated foam (11) having elasticity and a cover member (12) for sealing the foam is hollowed out (HP).
  • the fiber base material (FB1, FB2) housed in (1) is placed in the mold (20), and the fiber base material is sealed in the mold to form a closed space (CS).
  • the air in the closed space formed by the sealing step is sucked to reduce the pressure in the closed space, and the thermosetting resin material is applied to the fiber base material sealed in the closed space.
  • the curing step maintains the internal space at atmospheric pressure when the thermosetting resin material is heated.
  • the internal space is maintained at atmospheric pressure when the thermosetting resin material is heated. Therefore, it is possible to suppress the problem that the air existing in the internal space is pressurized to the atmospheric pressure or higher and deforms the hollow portion of the fiber base material.
  • the core portion has a communicating portion (14) for communicating the internal space and the closed space, and the curing step is performed in the closed space via the suction line. It is preferable that the air in the internal space is guided to the suction line through the closed space by reducing the pressure.
  • the core portion since the core portion has a communicating portion, the air in the internal space is sucked through the closed space by depressurizing the closed space through the suction line in the injection process. Will be guided to.
  • the heating since the heating is performed in a state where the air in the internal space is reduced, the core portion is not excessively deformed and the hollow portion of the fiber base material is not deformed even if the internal space is expanded by heating.
  • the fiber base material is placed in the molding die in the placement step in a state where a part of the core portion does not come into contact with the fiber base material.
  • a part of the core portion does not come into contact with the fiber base material in the state before the start of heating by the heating step. Therefore, when heating by the heating step is started and the foam expands, it is possible to prevent the gap between a part of the core portion and the fiber base material from being filled and pushing the fiber base material excessively.
  • the foam is formed of an elastic material having open cells. According to the fiber-reinforced composite molding method of this configuration, since the foam is formed of an elastic material having open cells, the foam is sufficiently shrunk by reducing the pressure in the internal space sealed by the cover member. The core portion can be easily removed from the hollow portion of the fiber reinforced composite material.
  • the fiber-reinforced composite material molding apparatus described in the above-described embodiment is grasped as follows, for example.
  • the fiber-reinforced composite material forming apparatus according to the present disclosure has a core portion (10) having an elongated foam (11) having elasticity and a cover member (12) for sealing the foam, and the core portion.
  • the suction portion (40) that sucks the air in the closed space and decompresses the closed space, and the fiber base material sealed in the closed space that is decompressed by the suction portion.
  • a fiber base material having a core portion housed in a hollow portion is placed in a molding mold, and the fiber base material is sealed in the molding mold to form a closed space and sealed.
  • a fiber-reinforced composite material containing a cured thermosetting resin material and a fiber base material by depressurizing the space, injecting a thermosetting resin material into the fiber base material, and heating and curing the thermosetting property. is molded.
  • the core portion is housed in the hollow portion of the fiber base material, so that the shape of the hollow portion of the fiber base material can be maintained.
  • thermosetting resin material is not heated by the heating portion, and a part of the core portion is housed in the hollow portion without contacting the fiber base material.
  • the configuration is preferred. According to the fiber-reinforced composite molding apparatus having this configuration, a part of the core portion does not come into contact with the fiber base material in a state where the thermosetting resin material is not heated by the heating portion. Therefore, when the heating portion starts heating the thermosetting resin material and the foam expands, the gap between a part of the core portion and the fiber base material is filled, and the fiber base material is pushed excessively. Can be prevented.

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Abstract

伸縮性を有する長尺状の発泡体と発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型(20)に配置する配置工程(S101)と、繊維基材を成形型に封止して密閉空間を形成する密閉工程(S102)と、密閉工程により形成された密閉空間の空気を吸引して密閉空間を減圧するとともに密閉空間に封止された繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程(S103)と、注入工程により繊維基材に対して注入された熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程(S104)と、硬化工程により硬化した熱硬化性樹脂材料と繊維基材とを含む繊維強化複合材を成形型から取り外す取り外し工程(S105)と、カバー部材により密閉される内部空間(IS)を減圧して発泡体を収縮させ、繊維強化複合材の中空部分に収容されたコア部を除去する除去工程(S106)と、を備える繊維強化複合材成形方法を提供する。

Description

繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置
 本開示は、繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置に関するものである。
 従来、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維基材で樹脂を強化した繊維強化プラスチック等の繊維強化複合材が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、真空圧と大気圧の差圧を利用して、繊維基材に樹脂を含浸させるVaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)を適用した繊維強化複合材の成形方法が開示されている。特許文献1では、中空構造を有する複合材を成形する際に中空部分に中子を設置し、複合材を成形した後に中空部分から中子を引き抜くことが開示されている。
特開2019-77115号公報
 特許文献1に開示される成形方法では、中子による形状の保持機能を維持するために、中子の内側に筒状または棒状で剛体の補強治具が挿入される。しかしながら、複合材の中空部分に中子を設置する際には、中子に補強治具を挿入する作業が必要となる。
 また、複合材の成形後に中子を引き抜く際には、補強治具を中子から引き抜き、その後に中子の他の部分よりも厚さの薄い部分を折り曲げる作業が必要となる。このように、特許文献1に開示される成形方法では、補強治具が必要になるとともに、補強治具を挿入する作業、補強治具を引き抜く作業、中子を折り曲げる作業等の煩雑な作業が必要となる。
 本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、煩雑な作業を要することなく、中空部分を有する繊維強化複合材を成形することが可能な繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置を提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る繊維強化複合材成形方法は、伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置する配置工程と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉工程と、前記密閉工程により形成された前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧するとともに前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程と、前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程と、前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材を前記成形型から取り外す取り外し工程と、前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程と、を備える。
 本開示の一態様に係る繊維強化複合材成形装置は、伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部と、前記コア部を中空部分に収容した繊維基材が配置される成形型と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉部材と、前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧する吸引部と、前記吸引部により減圧される前記密閉部材に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部と、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部と、を備え、前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧源に接続する接続部材を有する。
 本開示によれば、煩雑な作業を要することなく、中空部分を有する繊維強化複合材を成形することが可能な繊維強化複合材成形方法および繊維強化複合材成形装置を提供することができる。
本開示の第1実施形態に係る成形装置を示す横断面図である。 図1に示す成形装置のA-A矢視断面図である。 図1に示す成形装置により製造される複合材の一例を示す斜視図である。 本開示の第1実施形態に係る複合材成形方法を示すフローチャートである。 繊維基材を成形型に配置する前の成形装置を示す横断面図である。 繊維基材を成形型に配置した後の成形装置を示す横断面図である。 成形型から取り外した複合材およびコア部を示す縦断面図である。 内部空間を減圧したコア部および複合材を示す縦断面図である。 複合材と複合材の中空部分から一部が引き抜かれたコア部を示す縦断面図である。 本開示の第1実施形態の変形例に係る成形装置を示す横断面図である。 本開示の第2実施形態に係る成形装置を示す縦断面図である。
〔第1実施形態〕
 以下、本開示の第1実施形態に係る成形装置(繊維強化複合材成形装置)100およびそれを用いた繊維強化複合材成形方法について、図面を参照して説明する。図1は、本開示の第1実施形態に係る成形装置100を示す横断面図である。図2は、図1に示す成形装置100のA-A矢視断面図である。図3は、図1に示す成形装置100により製造される複合材200の一例を示す図である。
 本実施形態の成形装置100は、上型にバギングフィルム30を使用して下型である成形型20に配置される繊維基材FB1,FB2を密閉空間CSに封止し、密閉空間CSを減圧することにより密閉空間CSに熱硬化性樹脂材料RMを充填して硬化させるインフュージョン成形を実行する装置である。
 本実施形態の成形装置100は、一例として、図3に示す複合材(繊維強化複合材)200を成形する。図3に示す複合材200は、航空機の胴体や主翼構造を補強する補強材として用いられるストリンガである。複合材200は、長手方向LDに沿って延びる長尺状であり、幅方向WDの中央部が突出する部材である。幅方向WDは、複合材200が設置される面において、長手方向LDに直交する方向である。
 図3に示すように、複合材200は、幅方向WDに沿って幅W1を有するとともに平坦状に形成される平坦部210と、平坦部210に接続されるとともに幅方向WDの中央部で上方に突出する突出部220とを備える。平坦部210と突出部220とは、熱硬化性樹脂材料RMにより一体に成形されている。平坦部210は、図1および図2に示す繊維基材FB1に熱硬化性樹脂材料RMを含浸させたものである。突出部220は、図1および図2に示す繊維基材FB2に熱硬化性樹脂材料RMを含浸させたものである。
 繊維基材FB1および繊維基材FB2は、例えば、炭素繊維,ガラス繊維等の強化繊維材料により形成されるシートを複数層に渡って積層した部材である。熱硬化性樹脂材料RMは、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等である。
 図3に示す複合材200は、平坦部210と突出部220により画定されるとともに長手方向LDに沿って延びる中空部分HPを有する。本実施形態の成形装置100は、中空部分HPを有する複合材200を一定的に成形するために、中空部分HPに挿入される中子であるコア部10を用いる。コア部10を中空部分HPに挿入した状態で複合材200を成形することにより、中空部分HPの形状を複合材200の成形中に一定の形状に維持することができる。
 図1および図2に示すように、本実施形態の成形装置100は、コア部10と、成形型20と、バギングフィルム(密閉部材)30と、吸引ライン(吸引部)40と、樹脂注入ライン(樹脂注入部)50と、連通ライン60と、加熱部70と、プレッシャープレート80と、樹脂拡散メディア82と、吸引メディア84と、を備える。
 コア部10は、発泡体11と、カバー部材12と、接続部材13と、を有する。発泡体11は、幅方向WDの長さよりも長手方向LDの長さが長い長尺状に形成される部材である。発泡体11は、伸縮性を有する弾性材料(例えば、シリコーンゴム)により形成される。発泡体11を形成する弾性材料は、例えば、図1および図2に示す連続気泡の材料とするのが望ましい。連続気泡の材料は、内部に形成される気泡が互いに連通しており、発泡体内部の空気が外部へ流出すると収縮する機能を有している。
 発泡体11が連続気泡の弾性材料により形成されるため、コア部10の伸縮性を高めることができる。また、弾性材料をシリコーンゴム等の耐熱性の高い材料で形成することにより、加熱部70による加熱に対して十分な耐性を付与するとともに、中空部分HPの形状を保持するための強度をコア部10に付与することができる。
 カバー部材12は、発泡体11が密閉される内部空間ISを形成するフィルム状あるいはシート状の部材である。発泡体の収縮及び膨張に追従するため、弾性材料が好ましい。また、熱硬化性樹脂の加熱硬化に耐えられるよう耐熱性を有していることが好ましく、素材として例えばフッ素ゴム等が挙げられる。さらにカバー部材12は、繊維基材FB1,FB2に含浸する熱硬化性樹脂材料RMと接触するため、表面に離型性能を付与する必要がある。そのため、カバー部材表面を離型処理するか離型性フィルムを巻き付ける必要がある。
 接続部材13は、カバー部材12により密閉される内部空間ISを、連通ライン60を介して、真空ポンプ等の減圧源310に接続する部材である。接続部材13に連通ライン60を接続することにより、内部空間ISに存在する空気を内部空間ISから排出し、内部空間ISの圧力を大気圧より低い圧力に減圧することができる。
 成形型20は、コア部10を中空部分HPに収容した繊維基材FB1および繊維基材FB2が配置され、繊維基材FB1および繊維基材FB2を所望の形状に成形するための型である。図1および図2に示す成形型20は、繊維基材FB1が配置されるとともに幅方向WDに沿って延びる平坦面21と、繊維基材FB2が配置されるとともに平坦面21から下方に凹んだ形状を有する凹所22とを有する雌型である。
 バギングフィルム30は、繊維基材FB1,FB2を成形型20に封止して密閉空間CSを形成する部材である。バギングフィルム30は、例えば、ナイロンを主成分とする樹脂材料により形成される。バギングフィルム30は、成形型20の凹所22の全周を覆うように成形型20の平坦面21に対してシーラントテープSTにより接合される。
 吸引ライン40は、一端が真空ポンプ等の吸引源330に接続され、他端が密閉空間CSに接続される管体である。吸引ライン40は、吸引源330と密閉空間CSとを接続することにより、密閉空間CSに存在する空気を密閉空間CSから排出し、密閉空間CSの圧力を大気圧より低い圧力に減圧することができる。
 樹脂注入ライン50は、吸引ライン40により減圧される密閉空間CSに封止された繊維基材FB1,FB2に対して熱硬化性樹脂材料RMを注入する管体である。樹脂注入ライン50は、一端が熱硬化性樹脂材料RMを供給する供給源320に接続され、他端が密閉空間CSに接続される。樹脂注入ライン50は、供給源320と密閉空間CSとを接続することにより、吸引ライン40により減圧された密閉空間CSに対して、供給源320から熱硬化性樹脂材料RMを供給することができる。
 連通ライン60は、一端が減圧源310に接続され、他端がコア部10の接続部材13に接続される管体である。連通ライン60は、減圧源310と接続部材13とを接続することにより、コア部10の内部空間ISを減圧することができる。連通ライン60は、加熱部70により熱硬化性樹脂材料RMを加熱する際には、内部空間ISを大気圧に維持するために用いられる。
 加熱部70は、吸引ライン40により減圧された密閉空間CSにおいて、樹脂注入ライン50により繊維基材FB1,FB2に対して注入された熱硬化性樹脂材料RMを加熱して硬化させる熱源である。図1および図2に示すように、加熱部70は、バギングフィルム30の上方に配置される。なお、加熱部70は、バギングフィルム30の上方だけでなく、成形型20の下方や成形型20の内部に配置してもよい。また、加熱部70は、成形型20の下方や成形型20の内部のみに配置してもよいし、オーブンのように空間に熱風を送り込む方法で温めてもよい。
 プレッシャープレート80は、成形型20に配置された繊維基材FB1の上方に配置される板状部材であり、例えば金属材料により形成されている。プレッシャープレート80は、自重により繊維基材FB1に対して圧力をかけることにより、繊維基材FB1に熱硬化性樹脂材料RMを含浸させて得られる複合材200の平坦部210の表面を平滑化することができる。
 樹脂拡散メディア82は、樹脂注入ライン50から密閉空間CSへ供給される熱硬化性樹脂材料RMを、繊維基材FB1の全体へ拡散しながら供給するためのシート状の媒体である。樹脂拡散メディア82は、例えば、網状の内部構造を有し、熱硬化性樹脂材料RMが内部を通過することが可能な構造となっている。そのため、吸引ライン40により減圧された密閉空間CSに供給された熱硬化性樹脂材料RMは、樹脂拡散メディア82の内部を通過して繊維基材FB1の表面の全体へ拡散し、繊維基材FB1に含浸する。
 吸引メディア84は、繊維基材FB1と繊維基材FB2とを通過した余剰の熱硬化性樹脂材料RMを拡散しながら吸引ライン40へ導くためのシート状の媒体である。吸引メディア84は、例えば、網状の内部構造を有し、熱硬化性樹脂材料RMが内部を通過することが可能な構造となっている。そのため、繊維基材FB1と繊維基材FB2とを通過した余剰の熱硬化性樹脂材料RMは、繊維基材FB2の表面から吸引メディア84へ導かれ、吸引メディア84の内部を通過して吸引ライン40へ導かれる。
 次に、本実施形態に係る複合材成形方法について図面を参照して説明する。図4は、本実施形態に係る複合材成形方法を示すフローチャートである。図5は、繊維基材FB1,FB2を成形型20に配置する前の成形装置100を示す横断面図である。
 ステップS101(配置工程)において、コア部10を中空部分HPに収容した繊維基材FB1および繊維基材FB2を成形型20の凹所22に配置する。具体的には、成形型20の凹所22に吸引メディア84を配置し、吸引メディア84の上に繊維基材FB2を配置し、繊維基材FB2の上にコア部10を配置する。
 また、コア部10の上に繊維基材FB2を配置し、繊維基材FB2の上に樹脂拡散メディア82を配置し、樹脂拡散メディア82の上にプレッシャープレート80を配置する。ステップS101の配置工程が完了すると、図6に示す状態となる。図6は、繊維基材FB1,FB2を成形型20に配置した後の成形装置100を示す横断面図である。
 ステップS102(密閉工程)において、繊維基材FB1および繊維基材FB2を成形型20に封止して密閉空間CSを形成する。具体的には、成形型20の凹所22の全周を覆うように成形型20の平坦面21に対してシーラントテープSTによりバギングフィルム30を接合し、密閉空間CSを形成する。ステップS102の密閉工程が完了すると、図1に示す状態となる。
 ステップS102(密閉工程)において、密閉空間CSが形成されると、熱硬化性樹脂材料RMの供給源320に接続される樹脂注入ライン50と密閉空間CSとが連通した状態となる。また、密閉空間CSが形成されると、吸引源330に接続される吸引ライン40と密閉空間CSとが連通した状態となる。
 ステップS103(注入工程)において、ステップS102(密閉工程)により形成された密閉空間CSの空気を吸引して密閉空間CSを減圧するとともに密閉空間CSに封止された繊維基材FB1,FB2に対して熱硬化性樹脂材料RMを注入する。具体的には、吸引源330を作動させ、吸引ライン40を介して密閉空間CSに存在する空気を密閉空間CSから排出し、密閉空間CSの圧力を大気圧より低い真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧する。
 その後、供給源320を樹脂注入ライン50へ熱硬化性樹脂材料RMを供給可能な状態とし、樹脂注入ライン50と減圧された密閉空間CSとの圧力差により、熱硬化性樹脂材料RMを密閉空間CSへ供給する。密閉空間CSへ供給された熱硬化性樹脂材料RMは、樹脂拡散メディア82の内部を通過して繊維基材FB1の表面の全体へ拡散し、繊維基材FB1に注入される。これにより、繊維基材FB1,FB2に熱硬化性樹脂材料RMが含侵した状態となる。
 繊維基材FB1へ含浸した熱硬化性樹脂材料RMの一部は繊維基材FB2へさらに含浸する。繊維基材FB2へ含浸した熱硬化性樹脂材料RMの一部は、吸引メディア84の内部を通過して吸引ライン40へ導かれ、余剰の熱硬化性樹脂材料RMとして吸引ライン40へ排出される。
 ステップS103(注入工程)においては、密閉空間CSが真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧されるため、繊維基材FB1,FB2とそれに含浸した熱硬化性樹脂材料RMが大気圧により加圧される。この際、繊維基材FB1,FB2の中空部分HPの形状を保持するため、中空部分HPに収容されるコア部10の形状を保持する必要がある。
 そこで、ステップS103(注入工程)においては、コア部10の内部空間ISと連通ライン60を介して連通した減圧源310を調整し、内部空間ISの圧力を大気圧状態または大気圧に近い圧力に維持する。これにより、中空部分HPに収容されるコア部10の形状が保持される。
 ステップS104(硬化工程)において、ステップS103(注入工程)により繊維基材FB1および繊維基材FB2に対して注入された熱硬化性樹脂材料RMを、加熱部70により熱硬化温度以上に加熱し、熱硬化性樹脂材料RMを硬化させる。
 ステップS104(硬化工程)においては、加熱部70によりコア部10の内部空間ISが加熱されるため、内部空間ISを密閉したままとしていると、内部空間ISの空気が膨張し、中空部分HPの形状を変形させてしまう可能性がある。
 そこで、ステップS104(硬化工程)においては、コア部10の内部空間ISと連通ライン60を介して連通した減圧源310を調整し、あるいは連通ライン60を大気圧に維持される外部空間と連通させ、内部空間ISの圧力を大気圧状態または大気圧に近い圧力に維持する。これにより、中空部分HPに収容されるコア部10の形状が保持される。
 また、本実施形態の成形装置100を密閉容器(図示略)に収容するものとし、ステップS104(硬化工程)において、内部空間ISの圧力と密閉容器の内部圧力とが所定圧力差に維持されるように、密閉容器の内部圧力を調整するようにしてもよい。
 また、プレッシャープレート80として、内部空間ISの空気の膨張による圧力に対して移動しない程度の十分な重量のものを採用してもよい。この場合、内部空間ISの空気の膨張により中空部分HPが拡大する力が作用したとしても、プレッシャープレート80がその力により移動しないため、中空部分HPの形状を変形させてしまうことを防止できる。
 また、図1および図2においては、加熱部70による加熱を開始する前の状態において、コア部10のカバー部材12が繊維基材FB1に接触した状態で配置されているが、他の態様としてもよい。例えば、加熱部70による加熱を開始する前の状態において、コア部10と繊維基材FB1との間に僅かな隙間を開けて空けておいてもよい。
 すなわち、配置工程は、コア部10の一部が繊維基材FB1に接触しない状態で、繊維基材FB1および繊維基材FB2を成形型20に配置する。コア部10は加熱によって熱膨張するため、隙間を空けておくことにより、硬化工程で加熱する際にカバー部材12と繊維基材FB1との隙間が埋まり、過剰にFB1やFB2を押してしまう事を防ぐことができる。
 ステップS105(取り外し工程)において、ステップS104(硬化工程)において硬化した熱硬化性樹脂材料RMと繊維基材FB1および繊維基材FB2とを含む複合材200を成形型20から取り外す。具体的には、バギングフィルム30と成形型20の平坦部210とを接合するシーラントテープSTを除去し、成形型20からバギングフィルム30を取り外す。
 バギングフィルム30が取り外された成形型20からプレッシャープレート80および樹脂拡散メディア82を取り外す。その後に、中空部分HPにコア部10が挿入された状態の複合材200を成形型20の凹所22から取り外す。図7は、成形型20から取り外さした複合材200およびコア部10を示す縦断面図である。
 ステップS106(除去工程)において、カバー部材12により密閉される内部空間ISを減圧して発泡体11を収縮させ、複合材200の中空部分HPに収容されたコア部10を除去する。具体的には、減圧源310を作動させて内部空間ISに存在する空気を内部空間ISから排出し、内部空間ISの圧力を大気圧より低い圧力まで減圧する。
 図8は、内部空間ISを減圧したコア部10および複合材200を示す縦断面図である。図8に示すように、内部空間ISの圧力が大気圧力より低い圧力まで減圧すると、大気圧の作用によってコア部10の発泡体11が収縮する。これにより、コア部10と複合材200の平坦部210との間に隙間CL1が形成され、コア部10と複合材200の突出部220との間に隙間CL2が形成される。
 コア部10の発泡体11が収縮した状態でコア部10を長手方向LDに沿って複合材200から離れる方向に移動させることにより、複合材200の中空部分HPに収容されたコア部10が引き抜かれ、複合材200から除去される。図9は、複合材200と複合材200の中空部分HPから一部が引き抜かれたコア部10を示す縦断面図である。
 以上説明した本実施形態において、複合材200の中空部分HPに挿入されるコア部10は、カバー部材12と、カバー部材12の内部空間ISに配置される発泡体11を備えるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図10の変形例に示すように、複合材200の中空部分HPに挿入されるコア部10Aは、インナーカバー12Aaとアウターカバー12Abを備えるカバー部材12Aと、発泡体11とを備えるものとしてもよい。
 図10は、実施形態の変形例に係る成形装置100を示す横断面図である。変形例に係る成形装置100のコア部10Aにおいて、インナーカバー(内側カバー)12Aaは、発泡体11が密閉される第1内部空間IS1を形成するフィルム状あるいはシート状の部材である。インナーカバー12Aaにより密閉される第1内部空間IS1は、図2に示す減圧源310に接続される。
 変形例に係る成形装置100のコア部10Aにおいて、アウターカバー(外側カバー)12Abは、インナーカバー12Aaを収容し、インナーカバー12Aaとの間に第2内部空間IS2を形成するフィルム状あるいはシート状の部材である。第2内部空間IS2は、減圧源310とは異なる他の減圧源(図示略)に接続される。
 変形例において、ステップS103(注入工程)およびステップS104(硬化工程)を実行する場合、第1内部空間IS1に接続される減圧源310は、インナーカバー12Aaにより密閉される第1内部空間IS1を大気圧より低い圧力まで減圧し、発泡体11が加熱部70により加熱されて膨張しないように調整する。
 一方、第2内部空間IS2に接続される減圧源(図示略)は、アウターカバー12Abにより密閉される第2内部空間IS2を大気圧に維持するように調整する。密閉空間CSは吸引源330によって減圧されるが、密閉空間CSの内部に配置される第2内部空間IS2が大気圧に維持される。そのため、アウターカバー12Abが繊維基材FB1,FB2に接触し、中空部分HPが縮小するように変形することを防止することができる。
 なお、本変形例においては、第1内部空間IS1が大気圧より低い圧力まで減圧され、第2内部空間IS2が大気圧に維持するように調整される。そのため、ステップS103(注入工程)およびステップS104(硬化工程)において、第1内部空間IS1および第2内部空間IS2の空気の膨張により中空部分HPが拡大する力が作用することが抑制される。そのため、図10に示すプレッシャープレート80は、設けないようにしてもよい。
 以上説明した本実施形態の複合材200の成形方法が奏する作用および効果について説明する。
 本実施形態の繊維強化複合材成形方法によれば、コア部10を中空部分HPに収容した繊維基材FB1,FB2を成形型20に配置し、繊維基材FB1,FB2を成形型20に封止して密閉空間CSを形成し、密閉空間CSを減圧するとともに繊維基材FB1,FB2に対して熱硬化性樹脂材料RMを注入し、熱硬化性樹脂材料RMを加熱して硬化させることにより、硬化した熱硬化性樹脂材料RMと繊維基材FB1,FB2とを含む複合材200が成形される。熱硬化性樹脂材料RMが繊維基材FB1,FB2に注入されて硬化する際には、繊維基材FB1,FB2の中空部分HPにコア部10が収容されるため、繊維基材FB1,FB2の中空部分HPの形状を維持することができる。
 また、本実施形態の繊維強化複合材成形方法によれば、複合材200を成形型20から取り外した後に、カバー部材12により密閉されるコア部10の内部空間ISを減圧して発泡体11を収縮させることにより、コア部10と複合材200の中空部分HPとの間に隙間CL1,CL2が生じるため、中空部分HPに収容されたコア部10を容易に除去することができる。このように、本実施形態に係る繊維強化複合材成形方法によれば、煩雑な作業を要することなく、中空部分HPを有する複合材200を成形することが可能となる。
 また、本実施形態の繊維強化複合材成形方法によれば、吸引ライン40を介して密閉空間CSを減圧することにより樹脂注入ライン50を介して繊維基材FB1,FB2に対して熱硬化性樹脂材料RMを注入し、密閉空間CSの圧力と大気圧の差圧を利用して繊維基材FB1,FB2に熱硬化性樹脂材料RMを含浸させることができる。
 また、本実施形態の繊維強化複合材成形方法によれば、熱硬化性樹脂材料RMを加熱する際に、内部空間ISが大気圧に維持される。そのため、内部空間ISに存在する空気が大気圧以上に加圧されて繊維基材FB1,FB2の中空部分HPを変形させる不具合を抑制することができる。
 また、本実施形態の繊維強化複合材成形方法によれば、発泡体11が連続気泡を有する弾性材料により形成されているため、カバー部材12により密閉される内部空間ISを減圧することにより発泡体11が十分に収縮し、コア部10を繊維強化複合材の中空部分HPから容易に除去することができる。
〔第2実施形態〕
 次に、本開示の第2実施形態に係る成形装置100Aについて、図面を参照して説明する。図11は、本開示の第2実施形態に係る成形装置100Aを示す縦断面図である。本実施形態は、第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
 第1実施形態の成形装置100のコア部10は、連通ライン60を介して、接続部材13と減圧源310とを接続するものであった。それに対して、本実施形態の成形装置100Aは、連通部14を介して、接続部材13と密閉空間CSとを接続するものである。
 図11に示すように、本実施形態の成形装置100Aのコア部10は、連通部14とメンブレン15とを有する。連通部14は、一端が接続部材13に接続され、他端が密閉空間CSに開放される管体である。連通部14が密閉空間CSに開放される端部には、メンブレン15が取り付けられている。
 メンブレン15は、内部空間ISと密閉空間CSとの間において、空気の透過を許容する一方で熱硬化性樹脂材料RMの透過を許容しない分離膜である。メンブレン15を設けているのは、密閉空間CSに注入される熱硬化性樹脂材料RMがコア部10の内部空間ISに侵入することを防止するためである。
 本実施形態の成形装置100Aを用いた成形方法においては、以下の点において第1実施形態の成形装置100を用いた成形方法と異なる。
 第1の相違点は、第1実施形態の図4のステップS103(注入工程)における動作が異なる点である。第1実施形態では、内部空間ISの圧力を大気圧状態または大気圧に近い圧力に維持することで、中空部分HPに収容されるコア部10の形状を保持するようにした。
 それに対して、本実施形態では、内部空間ISと密閉空間CSが連通部14を介して連通している。そのため、本実施形態の注入工程は、吸引ライン40を介して密閉空間CSを減圧することにより、内部空間ISを介して内部空間ISの空気を吸引ライン40へ導く。
 内部空間ISと密閉空間CSが連通しているため、内部空間ISの圧力は、密閉空間CSと同様に、真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧される。密閉空間CSが真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧されると、大気圧の作用により、バギングフィルム30およびプレッシャープレート80Aが成形型20に向けて押付けられる。
 一方、本実施形態のプレッシャープレート80Aは、凹所22を囲むように成形型20の平坦面21に接触する形状となっている。そのため、プレッシャープレート80Aが成形型20に向けて押付けられても、プレッシャープレート80Aが成形型20に接触し、プレッシャープレート80Aの位置が維持される。そのため、プレッシャープレート80Aの下方に配置される繊維基材FB1,FB2の形状が維持される。
 また、内部空間ISの圧力が密閉空間CSの圧力と同一であるため、コア部10の形状が維持される。これにより、注入工程において、繊維基材FB1,FB2の形状が維持される。
 第2の相違点は、第1実施形態の図4のステップS104(硬化工程)における動作が異なる点である。第1実施形態では、コア部10の内部空間ISの圧力を大気圧状態または大気圧に近い圧力に維持し、中空部分HPに収容されるコア部10の形状が保持されるようにした。
 それに対して、本実施形態では、コア部10の内部空間ISの圧力を密閉空間CSの圧力と同一に維持する。すなわち、連通部14により内部空間ISと密閉空間CSが連通しているため、コア部10の内部空間ISの圧力と密閉空間CSの圧力とが同一に維持される。
 硬化工程においては、加熱部70により内部空間ISの空気が膨張するが、内部空間ISが密閉空間CSと同一の圧力である真空状態または真空状態に近い状態に減圧される際に、内部空間ISの空気の全てあるいは大部分が外部へ排出されている。そのため、加熱部70により内部空間ISの空気が膨張しても、コア部10の形状が殆ど変化しないため、中空部分HPに収容されるコア部10の形状を保持することができる。
 以上説明した本実施形態の成形装置100Aを用いた成形方法によれば、コア部10が連通部14を有するため、注入工程において吸引ライン40を介して密閉空間CSを減圧することにより、密閉空間CSを介して内部空間ISの空気が吸引ライン40へ導かれる。硬化工程において、内部空間ISの空気が減少した状態で加熱されるため、内部空間が加熱により膨張してもコア部が過度に変形して繊維基材の中空部分を変形させることがない。
〔他の実施形態〕
 以上の説明においては、成形型20の上方に樹脂注入ライン50を設け、成形型20の凹所22に吸引ライン40を設けるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、成形型20の凹所22に樹脂注入ライン50を設け、成形型20の上方に吸引ライン40を設けてもよい。
 また、以上の説明においては、成形型20は、平坦面21と平坦面21から下方に凹んだ形状を有する凹所22とを有する雌型であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、平坦面と平坦面から上方に突出する突出部とを有する雄型としてもよい。
 以上説明した実施形態に記載の繊維強化複合材成形方法は、例えば以下のように把握される。
 本開示に係る繊維強化複合材成形方法は、伸縮性を有する長尺状の発泡体(11)と前記発泡体を密閉するカバー部材(12)とを有するコア部(10)を中空部分(HP)に収容した繊維基材(FB1,FB2)を成形型(20)に配置する配置工程(S101)と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間(CS)を形成する密閉工程(S102)と、前記密閉工程により形成された前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧するとともに前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程(S103)と、前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程(S104)と、前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材(200)を前記成形型から取り外す取り外し工程(S105)と、前記カバー部材により密閉される内部空間(IS)を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程(S106)と、を備える。
 本開示に係る繊維強化複合材成形方法によれば、コア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置し、繊維基材を成形型に封止して密閉空間を形成し、密閉空間を減圧するとともに繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入し、熱硬化性樹脂材料RMを加熱して硬化させることにより、硬化した熱硬化性樹脂材料と繊維基材とを含む繊維強化複合材が成形される。熱硬化性樹脂が繊維基材に注入されて硬化する際には、繊維基材の中空部分にコア部が収容されるため、繊維基材の中空部分の形状を維持することができる。
 また、本開示に係る繊維強化複合材成形方法によれば、繊維強化複合材を成形型から取り外した後に、カバー部材により密閉されるコア部の内部空間を減圧して発泡体を収縮させることにより、コア部と繊維強化複合材の中空部分との間に隙間が生じるため、中空部分に収容されたコア部を容易に除去することができる。このように、本開示に係る繊維強化複合材成形方法によれば、煩雑な作業を要することなく、中空部分を有する繊維強化複合材を成形することが可能となる。
 本開示に係る繊維強化複合材成形方法において、前記密閉工程は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源(320)に接続される樹脂注入ライン(50)と前記密閉空間とを連通させるとともに、吸引源(330)に接続される吸引ライン(40)と前記密閉空間とを連通させ、前記注入工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記樹脂注入ラインを介して前記繊維基材に対して前記熱硬化性樹脂材料を注入する構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより樹脂注入ラインを介して繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入し、密閉空間の圧力と大気圧の差圧を利用して繊維基材に熱硬化性樹脂材料を含浸させることができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記硬化工程は、前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内部空間を大気圧に維持する構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、内部空間が大気圧に維持される。そのため、内部空間に存在する空気が大気圧以上に加圧されて繊維基材の中空部分を変形させる不具合を抑制することができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記コア部は、前記内部空間と前記密閉空間とを連通させる連通部(14)を有し、前記硬化工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記密閉空間を介して前記内部空間の空気を前記吸引ラインへ導く構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、コア部が連通部を有するため、注入工程において吸引ラインを介して密閉空間を減圧することにより、密閉空間を介して内部空間の空気が吸引ラインへ導かれる。硬化工程において、内部空間の空気が減少した状態で加熱されるため、内部空間が加熱により膨張してもコア部が過度に変形して繊維基材の中空部分を変形させることがない。
 上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記カバー部材は、前記発泡体を密閉する内側カバーと、前記内側カバーを収容する外側カバーと、を有し、前記硬化工程は、前記内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧よりも低い圧力に減圧し、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持する構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧より低い圧力まで減圧することにより、発泡体が加熱部により加熱されて膨張しないように調整することができる。また、外側カバーと内側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持することにより、コア部の中空部分が縮小するように変形することを防止することができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記配置工程は、前記コア部の一部が前記繊維基材に接触しない状態で、前記繊維基材を前記成形型に配置する構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、加熱工程による加熱を開始する前の状態において、コア部の一部が繊維基材に接触しない。そのため、加熱工程による加熱を開始して発泡体が膨張する際に、コア部の一部と繊維基材との間の隙間が埋まり、繊維基材を過剰に押してしまうことを防ぐことができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形方法において、前記発泡体は、連続気泡を有する弾性材料により形成されている。
 本構成の繊維強化複合材成形方法によれば、発泡体が連続気泡を有する弾性材料により形成されているため、カバー部材により密閉される内部空間を減圧することにより発泡体が十分に収縮し、コア部を繊維強化複合材の中空部分から容易に除去することができる。
 以上説明した実施形態に記載の繊維強化複合材成形装置は、例えば以下のように把握される。
 本開示に係る繊維強化複合材成形装置は、伸縮性を有する長尺状の発泡体(11)と前記発泡体を密閉するカバー部材(12)とを有するコア部(10)と、前記コア部を中空部分(HP)に収容した繊維基材(FB1,FB2)が配置される成形型(20)と、前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間(CS)を形成する密閉部材(30)と、前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧する吸引部(40)と、前記吸引部により減圧される前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部(50)と、前記吸引部により減圧された前記密閉空間において、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部(60)と、を備え、前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間(IS)を減圧源(310)に接続する接続部材(13)を有する。
 本開示に係る繊維強化複合材成形装置によれば、コア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置し、繊維基材を成形型に封止して密閉空間を形成し、密閉空間を減圧して繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入し、熱硬化性を加熱して硬化させることにより、硬化した熱硬化性樹脂材料と繊維基材とを含む繊維強化複合材が成形される。熱硬化性樹脂が繊維基材に注入されて硬化する際には、繊維基材の中空部分にコア部が収容されるため、繊維基材の中空部分の形状を維持することができる。
 また、本開示に係る繊維強化複合材成形装置によれば、コア部が内部空間を減圧源に接続する接続部材を有する。そのため、繊維強化複合材を成形型から取り外した後に、カバー部材により密閉されるコア部の内部空間を減圧して発泡体を収縮させることにより、コア部と繊維強化複合材の中空部分との間に隙間が生じる。これにより、繊維強化複合材の中空部分に収容されたコア部を容易に除去することができる。このように、本開示に係る繊維強化複合材成形装置によれば、煩雑な作業を要することなく、中空部分を有する繊維強化複合材を成形することが可能となる。
 本開示に係る繊維強化複合材成形装置においては、前記樹脂注入部は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源(320)に接続されるとともに前記密閉空間と連通する管体であり、前記吸引部は、吸引源(330)に接続されるとともに前記密閉空間とを連通する管体である構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、吸引源に接続される管体を介して前記密閉空間を減圧することにより、供給源に接続される管体を介して繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入し、密閉空間の圧力と大気圧の差圧を利用して繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させることができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形装置においては、前記内部空間と連通し、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内部空間を大気圧に維持する連通ライン(60)を備える構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、連通ラインを備えるため、熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、内部空間が大気圧に維持される。これにより、内部空間に存在する空気が大気圧以上に加圧されて繊維基材の中空部分を変形させる不具合を抑制することができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形装置において、前記コア部は、前記内部空間と前記密閉空間とを連通させる連通部(14)を有する構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、コア部が連通部を有するため、樹脂注入部により熱硬化性樹脂材料を注入する際に吸引ラインを介して密閉空間を減圧することにより、密閉空間を介して内部空間の空気が吸引ラインへ導かれる。加熱部により熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、内部空間の空気が減少した状態で発泡体が加熱されるため、発泡体が加熱により膨張してもコア部が過度に変形して繊維基材の中空部分を変形させることがない。
 上記構成の繊維強化複合材成形装置において、前記カバー部材は、前記発泡体を密閉する内側カバーと、前記内側カバーを収容する外側カバーと、を有し、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内側カバーにより密閉される第1内部空間が大気圧よりも低い圧力に減圧され、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の第2内部空間が大気圧に維持される構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧より低い圧力まで減圧することにより、発泡体が加熱部により加熱されて膨張しないように調整することができる。また、外側カバーと内側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持することにより、コア部の中空部分が縮小するように変形することを防止することができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形装置において、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料が加熱されない状態において、前記コア部の一部が前記繊維基材に接触しない状態で前記中空部分に収容される構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、加熱部により熱硬化性樹脂材料が加熱されない状態において、コア部の一部が繊維基材に接触しない。そのため、加熱部により熱硬化性樹脂材料の加熱を開始して発泡体が膨張する際に、コア部の一部と繊維基材との間の隙間が埋まり、繊維基材を過剰に押してしまうことを防ぐことができる。
 上記構成の繊維強化複合材成形装置において、前記発泡体は、連続気泡を有する弾性材料により形成されている構成が好ましい。
 本構成の繊維強化複合材成形装置によれば、発泡体が連続気泡を有する弾性材料により形成されているため、カバー部材により密閉される内部空間を減圧することにより発泡体が十分に収縮し、コア部を繊維強化複合材の中空部分から容易に除去することができる。
10   コア部
11   発泡体
12   カバー部材
13   接続部材
14   連通部
15   メンブレン
20   成形型
21   平坦面
22   凹所
30   バギングフィルム(密閉部材)
40   吸引ライン(吸引部)
50   樹脂注入ライン(樹脂注入部)
60   連通ライン
70   加熱部
80,80A プレッシャープレート
82   樹脂拡散メディア
84   吸引メディア
100,100A 成形装置
200  複合材(繊維強化複合材)
210  平坦部
220  突出部
310  減圧源
320  供給源
330  吸引源
CI   内部空間
CL1,CL2 隙間
CS   密閉空間
FB1,FB2 繊維基材
HP   中空部分
IS   内部空間
LD   長手方向
RM   熱硬化性樹脂材料
ST   シーラントテープ
WD   幅方向

Claims (14)

  1.  伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部を中空部分に収容した繊維基材を成形型に配置する配置工程と、
     前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉工程と、
     前記密閉工程により形成された前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧するとともに前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する注入工程と、
     前記注入工程により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる硬化工程と、
     前記硬化工程により硬化した前記熱硬化性樹脂材料と前記繊維基材とを含む繊維強化複合材を前記成形型から取り外す取り外し工程と、
     前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧して前記発泡体を収縮させ、前記繊維強化複合材の前記中空部分に収容された前記コア部を除去する除去工程と、を備える繊維強化複合材成形方法。
  2.  前記密閉工程は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続される樹脂注入ラインと前記密閉空間とを連通させるとともに、吸引源に接続される吸引ラインと前記密閉空間とを連通させ、
     前記注入工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記樹脂注入ラインを介して前記繊維基材に対して前記熱硬化性樹脂材料を注入する請求項1に記載の繊維強化複合材成形方法。
  3.  前記硬化工程は、前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内部空間を大気圧に維持する請求項2に記載の繊維強化複合材成形方法。
  4.  前記コア部は、前記内部空間と前記密閉空間とを連通させる連通部を有し、
     前記注入工程は、前記吸引ラインを介して前記密閉空間を減圧することにより、前記密閉空間を介して前記内部空間の空気を前記吸引ラインへ導く請求項2に記載の繊維強化複合材成形方法。
  5.  前記カバー部材は、前記発泡体を密閉する内側カバーと、前記内側カバーを収容する外側カバーと、を有し、
     前記硬化工程は、前記内側カバーにより密閉される第1内部空間を大気圧よりも低い圧力に減圧し、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の第2内部空間を大気圧に維持する請求項2に記載の繊維強化複合材成形方法。
  6.  前記配置工程は、前記コア部の一部が前記繊維基材に接触しない状態で、前記繊維基材を前記成形型に配置する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形方法。
  7.  前記発泡体は、連続気泡を有する弾性材料により形成されている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形方法。
  8.  伸縮性を有する長尺状の発泡体と前記発泡体を密閉するカバー部材とを有するコア部と、
     前記コア部を中空部分に収容した繊維基材が配置される成形型と、
     前記繊維基材を前記成形型に封止して密閉空間を形成する密閉部材と、
     前記密閉空間の空気を吸引して前記密閉空間を減圧する吸引部と、
     前記吸引部により減圧される前記密閉空間に封止された前記繊維基材に対して熱硬化性樹脂材料を注入する樹脂注入部と、
     前記吸引部により減圧された前記密閉空間において、前記樹脂注入部により前記繊維基材に対して注入された前記熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させる加熱部と、を備え、
     前記コア部は、前記カバー部材により密閉される内部空間を減圧源に接続する接続部材を有する繊維強化複合材成形装置。
  9.  前記樹脂注入部は、前記熱硬化性樹脂材料の供給源に接続されるとともに前記密閉空間と連通する管体であり、
     前記吸引部は、吸引源に接続されるとともに前記密閉空間とを連通する管体である請求項8に記載の繊維強化複合材成形装置。
  10.  前記内部空間と連通し、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内部空間を大気圧に維持する連通ラインを備える請求項9に記載の繊維強化複合材成形装置。
  11.  前記コア部は、前記内部空間と前記密閉空間とを連通させる連通部を有する請求項9に記載の繊維強化複合材成形装置。
  12.  前記カバー部材は、前記発泡体を密閉する内側カバーと、前記内側カバーを収容する外側カバーと、を有し、
     前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料を加熱する際に、前記内側カバーにより密閉される第1内部空間が大気圧よりも低い圧力に減圧され、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の第2内部空間が大気圧に維持される請求項9に記載の繊維強化複合材成形装置。
  13.  前記コア部は、前記加熱部により前記熱硬化性樹脂材料が加熱されない状態において、前記コア部の一部が前記繊維基材に接触しない状態で前記中空部分に収容される請求項8から請求項12のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
  14.  前記発泡体は、連続気泡を有する弾性材料により形成されている請求項8から請求項13のいずれか一項に記載の繊維強化複合材成形装置。
     
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