(57)【要約】【課題】作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、繊維体積含有率の高い樹脂成形体を製造できる樹脂成形体の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂成形体１０の製造方法を、固定型４０Ａに配置され、強化繊維３８が積層された第１プリフォーム５２の上面に発泡コア材３２が配置されると共に、強化繊維３８が積層された第２プリフォーム５４が発泡コア材３２を覆うように配置される第１工程と、移動型４０Ｂと第２プリフォーム５４との間に隙間４４を設けて型締めされ、加熱された樹脂３６が金型４０の内部４２に隙間４４を残して注入される第２工程と、発泡した発泡コア材３２により成形された発泡体１４と、発泡体１４によって押出されることで隙間４４内にも充填されると共に金型４０の内部形状に沿って成形された強化樹脂１２と、を含む樹脂成形体１０を成形する第３工程と、を含んで構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の一方を構成する金属製の固定型の内部に配置され、強化繊維又は織物を積層することにより形成された第１プリフォームの上面に、発泡材により構成された発泡コア材が配置されると共に、前記強化繊維又は前記織物を積層することにより形成された第２プリフォームが前記発泡コア材を覆うように配置される第１工程と、
前記金型の他方を構成する金属製の移動型と前記固定型が、前記移動型と前記第２プリフォームとの間に隙間を設けて型締めされ、加熱された樹脂が加熱された前記金型の前記内部に前記隙間を残して注入される第２工程と、
加熱された前記金型及び前記樹脂により発泡した前記発泡コア材により成形された発泡体と、前記発泡体によって押出されることで前記隙間内にも充填されると共に前記発泡体の外側に前記金型の内部形状に沿って成形された強化樹脂と、を含む樹脂成形体を成形する第３工程と、
を含んで構成された樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、基材が配置された固定型と可動型の間を気密状態にしかつ減圧した上で、固定型と可動型の間に樹脂を注入することにより樹脂成形品を成形する樹脂注入成形方法が開示されている。これにより、樹脂成形品の表面のしわを防止することができるため、樹脂成形品の品質を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２１６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された樹脂注入成形方法では、繊維体積含有率（Ｖｆ：Ｖｏｌｕｍｅ  ｏｆ  Ｆｉｂｅｒ）の高い樹脂成形体を成形するためには、樹脂を金型の内部に高圧で注入する必要がある。このため、高圧注入するための装置又は設備を別個に設ける必要があり、このような装置又は設備を用いた高圧注入は、圧力を管理しながら行う必要がある。そこで、作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、繊維体積含有率の高い樹脂成形体を製造できることが望ましい。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、繊維体積含有率の高い樹脂成形体を製造できる樹脂成形体の製造方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法は、金型の一方を構成する金属製の固定型の内部に配置され、強化繊維又は織物を積層することにより形成された第１プリフォームの上面に、発泡材により構成された発泡コア材が配置されると共に、前記強化繊維又は前記織物を積層することにより形成された第２プリフォームが前記発泡コア材を覆うように配置される第１工程と、前記金型の他方を構成する金属製の移動型と前記固定型が、前記移動型と前記第２プリフォームとの間に隙間を設けて型締めされ、加熱された樹脂が加熱された前記金型の前記内部に前記隙間を残して注入される第２工程と、加熱された前記金型及び前記樹脂により発泡した前記発泡コア材により成形された発泡体と、前記発泡体によって押出されることで前記隙間内にも充填されると共に前記発泡体の外側に前記金型の内部形状に沿って成形された強化樹脂と、を含む樹脂成形体を成形する第３工程と、を含んで構成されている。
【０００７】
請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法によれば、加熱された樹脂が、移動型と第２プリフォームとの間に隙間を設けて型締めされた状態で加熱された金型の内部へ隙間を残して注入される。このため、樹脂の経路が確保され、樹脂を金型の内部に低い注入圧力で注入することができる。これにより、樹脂を金型の内部に注入するための作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、樹脂成形体を製造することができる。
【０００８】
また、請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法によれば、樹脂成形体は、第１プリフォームと第２プリフォームの間に、発泡材により構成された発泡コア材を配置して構成される。発泡コア材は加熱により膨張して発泡体に成形される。また、移動型と樹脂が含浸された第２プリフォームとの間に残された隙間は、膨張により加熱前の発泡コア材よりも体積が増加した発泡体により塞がれる。このため、強化樹脂は、樹脂が金型の内部と発泡体の間で圧縮された状態で成形される。これにより、繊維体積含有率の高い樹脂成形体を製造することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明に係る樹脂成形体の製造方法は、作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、繊維体積含有率の高い樹脂成形体を製造できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る樹脂成形体の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る樹脂成形体の製造方法の第１工程を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る樹脂成形体の製造方法の第２工程を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る樹脂成形体の製造方法の第３工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１から図４を用いて、本発明の実施形態に係る樹脂成形体の製造方法について説明する。以下の図において、矢印ＵＰは成形体上方側を示し、矢印Ｌは成形体長さ方向を示し、矢印Ｗは成形体幅方向を示している。
【００１２】
図１に示されるように本実施形態に係る樹脂成形体１０は、長手方向となる成形体長さ方向に沿って延在された長尺状に形成されている。樹脂成形体１０は、樹脂成形体１０の外側を構成する強化樹脂としての熱硬化性繊維強化樹脂１２と、樹脂成形体１０の内部に形成された発泡体１４と、を含んで構成されている。
【００１３】
熱硬化性繊維強化樹脂１２は、樹脂としての熱硬化性樹脂３６を母材とし、強化繊維としての炭素繊維３８により構成されている。本実施形態で用いることができる熱硬化性樹脂３６としては、例えば、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及びウレタン樹脂が挙げられる。
【００１４】
熱硬化性繊維強化樹脂１２は、熱硬化性繊維強化樹脂１２の成形体下方側を形成する第１樹脂部２２と熱硬化性繊維強化樹脂１２の成形体上方側を形成する第２樹脂部２４とにより構成されている。第１樹脂部２２は、成形体幅方向略中央部を形成する第１本体部２２Ａと第１本体部２２Ａの成形体幅方向の両端部の成形体上方側に形成された第１鍔部２２Ｂ、２２Ｃとを含んで構成されている。第１本体部２２Ａの上部には、成形体上方側へ向けて開放された溝が形成された第１溝部２２Ａ１が長手方向に沿って延在されている。このため、第１本体部２２Ａは、成形体上下方向かつ成形体幅方向に沿って切断した断面が正面視で成形体上方側へ向けて凹とされた凹状に形成されている。
【００１５】
第２強化樹脂部２４は、成形体幅方向略中央部を形成する第２本体部２４Ａと第２本体部２４Ａの成形体幅方向の両端部の成形体上方側に形成された第２鍔部２４Ｂ、２４Ｃとを含んで構成されている。第２本体部２４Ａの下部には、成形体下方側へ向けて開放された溝が形成された第２溝部２４Ａ１が長手方向に沿って延在されている。このため、第２本体部２４Ａは、成形体上下方向かつ成形体幅方向に沿って切断した断面が正面視で成形体下方側へ向けて凹とされた凹状に形成されている。熱硬化性繊維強化樹脂１２は、その成形体幅方向の両端部の第１鍔部２２Ｂ、２２Ｃと第２鍔部２４Ｂ、２４Ｃが、それぞれ接合されることにより一体に形成されている。これにより、熱硬化性繊維強化樹脂１２は、第１溝部２２Ａ１と第２溝部２４Ａ１との間に形成された内部としての中空部２６を備えた中空構造に形成されている。
【００１６】
なお、ここでは、熱硬化性繊維強化樹脂１２は、熱硬化性樹脂３６により構成されているとして説明したが、これに限らず、目的に応じて熱可塑性樹脂が用いられてもよく、本実施形態で用いることができる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリウレタン（ＰＵ）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂及びポリプロピレン（ＰＰ）樹脂が挙げられる。
【００１７】
また、ここでは、熱硬化性繊維強化樹脂１２は、炭素繊維３８を用いて強化されているとして説明したが、これに限らず、目的に応じて他の繊維を用いて強化されてもよく、一例として、ガラス繊維、金属繊維並びにアラミド繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維及びレーヨン繊維の樹脂繊維等が挙げられる。
【００１８】
熱硬化性繊維強化樹脂１２の中空部２６には、発泡体１４が構成されている。発泡体１４は、発泡コア材３２が、加熱されることにより形成されている。具体的には、未発泡の状態又は予備発泡された発泡コア材３２が加熱されることにより発泡する。このため、発泡コア材３２が膨張し、見かけ上の体積が増加する。膨張する発泡コア材３２は、第１溝部２２Ａ１と第２溝部２４Ａ１により膨張が抑制されるため、中空部２６を充填するように形成される。
【００１９】
発泡コア材３２は、例えば、発泡プラスティックのような発泡材により構成されている。本実施形態で用いることができる発泡材としては、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡軟質ポリウレタン、発泡硬質ポリウレタン、発泡ポリスチレン（発泡スチロール）、発泡ポリエチレンが挙げられる。また、これらの他にも、発泡エチレン酢酸ビニル共重合体、発泡ポリエチレンテレフタレート、発泡フェノール、発泡シリコン、発泡ポリ塩化ビニル、発泡ユリア樹脂、発泡アクリル、発泡ポリイミド、発泡エチレンプロピレンジエンゴムが挙げられる。
【００２０】
次に、樹脂成形体１０の製造方法の説明を通じて本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２１】
樹脂成形体１０は、強化繊維や織物が積層されることにより形成されたプリフォームが配置された金型４０の内部４２に熱硬化性樹脂３６を注入し、加熱硬化させる、いわゆる、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法に基づいて成形されている。ここでは、樹脂成形体１０の製造方法は、ＲＴＭ法に基づく３つの工程を含んで構成されている。
【００２２】
第１工程では、図２に示されるように、はじめに、金型４０を構成する金属製の固定型４０Ａの内部に、炭素繊維３８により形成された第１プリフォーム５２が配置される。第１プリフォーム５２は、固定型４０Ａの内部に形状に沿って炭素繊維３８が積層されることにより形成されている。次に、第１プリフォーム５２の上面に、未発泡の状態又は予備発泡された発泡コア材３２が配置される。
【００２３】
最後に、炭素繊維３８により形成された第２プリフォーム５４が、発泡コア材３２を覆うように第１プリフォーム５２の成形体上方側に配置される。第２プリフォーム５４は、炭素繊維３８が積層されることにより形成されている。ここで、第２プリフォーム５４は、金型４０を構成する金属製の移動型４０Ｂと固定型４０Ａとが型締めされたときに、第２プリフォーム５４と移動型４０Ｂの内部４２との間に隙間４４が生じるように形成されている。
【００２４】
第２プリフォーム５４は、樹脂成形体１０の第２鍔部２４Ｂ、２４Ｃ（図１参照）に相当する位置が第１プリフォーム５２の樹脂成形体１０の第１鍔部２２Ｂ、２２Ｃ（図１参照）に相当する位置と接触するように第１プリフォーム５２の成形体上方側に配置される。これにより、発泡コア材３２は、第１プリフォーム５２と第２プリフォーム５４とに挟み込まれている。
【００２５】
第２工程では、図３に示されるように、はじめに、第２プリフォーム５４の成形体上方側から金型４０を構成する金属製の移動型４０Ｂが配置される。移動型４０Ｂは、その下面の外側部分が固定型４０Ａの上面の外側部分と重なるように配置された状態で固定型４０Ａと型締めされる。ここで、第２プリフォーム５４の成形体上方側と移動型４０Ｂとの間には、隙間４４が形成されている。
【００２６】
次に、固定型４０Ａと移動型４０Ｂとが型締めされた金型４０は、加熱器４６により加熱される。また、固定型４０Ａと移動型４０Ｂには、金型４０の内部へ熱硬化性樹脂３６を注入するための略管状の注入部４０Ｃが形成されている。注入部４０Ｃは金型４０の外側に設けられた注入機４８と接続されている。注入機４８の内部には、熱硬化性樹脂３６が充填されており、熱硬化性樹脂３６は、同じく内部に設けられた図示しない加熱器により熱硬化性樹脂３６の軟化点以上の温度まで加熱されている。最後に、注入機４８の内部で加熱された熱硬化性樹脂３６は、注入部４０Ｃを経由して加熱された金型４０の内部４２へ注入される。このとき、熱硬化性樹脂３６が含浸された第２プリフォーム５４の成形体上方側と移動型４０Ｂとの間には、隙間４４が残されている。
【００２７】
第３工程では、図４に示されるように、金型４０の内部４２で第１プリフォーム５２と第２プリフォーム５４とに挟み込まれた発泡コア材３２は、金型４０と金型４０の内部４２に注入された熱硬化性樹脂３６から炭素繊維３８を介して伝達された熱により加熱される。このため、未発泡の状態又は予備発泡された発泡コア材３２は、発泡して膨張することにより発泡体１４に成形される。膨張した発泡コア材３２（発泡体１４）は、その体積を増加させる。これにより、金型４０の内部４２に残されていた隙間４４（図３参照）は塞がれる。
【００２８】
膨張した発泡コア材３２（発泡体１４）により熱硬化性樹脂３６が含侵された第１プリフォーム５２及び第２プリフォーム５４は金型４０との間で押圧される。発泡コア材３２により固定型４０Ａへ押圧された状態で硬化する熱硬化性樹脂３６と第１プリフォーム５２は、熱硬化性繊維強化樹脂１２の第１樹脂部２２に成形される。これにより、熱硬化性樹脂３６が発泡コア材３２と固定型４０Ａの間で圧縮された状態で形成された第１樹脂部２２は、繊維体積含有率Ｖｆの高い熱硬化性繊維強化樹脂１２に成形される。
【００２９】
熱硬化性樹脂３６が含侵された第２プリフォーム５４の成形体上方側には移動型４０Ｂとの間に隙間４４が残されている。発泡した発泡コア材３２は、成形体下方側よりも成形体上方側に大きく膨張し、発泡コア材３２（発泡体１４）により移動型４０Ｂへ押圧された状態で硬化する。これにより、熱硬化性樹脂３６と第２プリフォーム５４は、移動型４０Ｂの内部形状と同じ外形を有する熱硬化性繊維強化樹脂１２の第２樹脂部２４に成形される。これにより、熱硬化性樹脂３６が発泡コア材３２と移動型４０Ｂの間で圧縮された状態で形成された第２樹脂部２４は、繊維体積含有率Ｖｆの高い熱硬化性繊維強化樹脂１２に成形される。
【００３０】
第１樹脂部２２と第２樹脂部２４の間の中空部２６に成形された発泡体１４は、発泡材により構成されているため、金型４０の内部４２に注入された熱硬化性樹脂３６と溶着することなく成形される。このため、発泡体１４は、熱硬化性繊維強化樹脂１２と分離して樹脂成形体１０の中空部２６から抜き出すことが可能に成形されている。
【００３１】
本実施形態に係る樹脂成形体１０の製造方法によれば、熱硬化性樹脂３６は、注入機４８の内部で加熱された上で、予め加熱された金型４０の隙間４４を設けた内部４２へ注入されるため、低い注入圧力で金型４０の内部４２へ注入することができる。また、低い注入圧力で注入することができるため、注入圧力を管理する必要なく、作業工数の増加を抑制することができる。これにより、作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、繊維体積含有率Ｖｆの高い熱硬化性繊維強化樹脂１２を製造することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る樹脂成形体１０の製造方法によれば、樹脂成形体１０は、第１プリフォーム５２と第２プリフォーム５４の間に、発泡コア材３２を配置して構成される。発泡コア材３２は加熱により膨張するため、移動型４０Ｂと第２プリフォーム５４との間に設けられた隙間４４は、膨張により加熱前の発泡コア材３２よりも体積が増加した発泡体１４により塞がれる。このため、第１樹脂部２２は、金型４０の内部４２と発泡コア材３２の間で熱硬化性樹脂３６が圧縮された状態で成形される。また、第２樹脂部２４は、金型４０の内部４２と発泡コア材３２の間で熱硬化性樹脂３６が圧縮された状態で成形される。これにより、第１樹脂部２２及び第２樹脂部２４を、繊維体積含有率Ｖｆの高い熱硬化性繊維強化樹脂１２に成形することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の樹脂成形体１０の製造方法により、作業工数及び製造コストの増加を抑制した上で、繊維体積含有率Ｖｆの高い樹脂成形体１０を製造することができる。
【００３４】
さらに、本実施形態に係る樹脂成形体１０の製造方法によれば、注入部４０Ｃから熱硬化性樹脂３６を低い注入圧力で注入することができるため、金型４０の内部４２の必要な位置に第１プリフォーム５２及び第２プリフォーム５４を配置することができる。このため、製造目的に応じて必要な部分に炭素繊維３８を配置して熱硬化性繊維強化樹脂１２を形成することができる。また、金型４０の内部４２の必要な位置に第１プリフォーム５２及び第２プリフォーム５４を配置することができるため、図１に示されるような断面矩形状以外の樹脂成形体を成形することができる。これにより、例えば、図２の二点鎖線で示された内部形状Ｓを備えた移動型４０Ｂを用いて成形体上方側が突端形状に形成された樹脂成形体を成形することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る樹脂成形体１０の製造方法によれば、樹脂成形体１０は、熱硬化性繊維強化樹脂１２により成形された熱硬化性繊維強化樹脂１２と発泡体１４とを備えて構成される。このため、樹脂成形体１０を軽量に製造することができ、しかも、曲げ剛性やせん断剛性を向上させることができる。また、熱硬化性繊維強化樹脂１２の中空部２６に発泡体１４を備えることにより、樹脂成形体１０の防音効果や吸震性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０   樹脂成形体
１２   熱硬化性繊維強化樹脂（強化樹脂）
１４   発泡体
３２   発泡コア材
３６   熱硬化性樹脂（樹脂）
３８   炭素繊維（強化繊維）
４０   金型
４０Ａ 固定型
４０Ｂ 移動型
４２   内部
４４   隙間
５２   第１プリフォーム
５４   第２プリフォーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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