(57)【要約】【課題】長尺の梁部材を賦形するにあたり、その長手方向で積層体の厚みが変わっても同一の金型にて賦形できる積層体の圧縮賦形装置およびプリフォームの製造方法およびプリプレグ成形体の製造方法を提供する。【解決手段】強化繊維を含むシート材の積層体を長手方向に対して間欠におよび／または連続して搬送しながら金型で圧縮賦形する圧縮賦形装置であって、前記金型には前記積層体が搬送される長手方向に２つの平面と該平面が交差して成す稜線部が曲面形状を有したコーナー部が設けられ、前記コーナー部には金型から分離することなく移動可能な可動部材が設けられたことを特徴とする圧縮賦形装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維を含むシート材の積層体を長手方向に対して間欠におよび／または連続して搬送しながら金型で圧縮賦形する圧縮賦形装置であって、前記金型には前記積層体が搬送される長手方向に２つの平面と該平面が交差して成す稜線部が曲面形状を有したコーナー部が設けられ、前記コーナー部には金型から分離することなく移動可能な可動部材が設けられたことを特徴とする圧縮賦形装置。
【請求項２】
前記可動部材が前記金型から突出するおよび／または前記金型に引き込まれるスライド機構を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮賦形装置。
【請求項３】
前記スライド機構が、前記２つの平面がなす角度を二等分する方向にスライドすることを特徴とする請求項２に記載の圧縮賦形装置。
【請求項４】
前記可動部材が偏心回転する回転部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮賦形装置。
【請求項５】
前記可動部材が、前記コーナー部を含み、かつ２つの部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮賦形装置。
【請求項６】
前記２つの部材が、前記金型を前記積層体が搬送される長手方向と直交した断面内の直線部と平行にスライドすることを特徴とする請求項５に記載の圧縮賦形装置。
【請求項７】
前記金型に、発熱体と温度調節機構を有する加熱手段と、加圧機構と面圧検出機構を有する加圧手段とが付設されている、請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮賦形装置。
【請求項８】
型締めと型開きを交互に繰り返す金型移動手段と、この開閉動作にあわせて前記積層体を搬送する搬送手段とを有する、請求項１〜７のいずれかに記載の圧縮賦形装置。
【請求項９】
前記搬送手段による前記積層体の搬送方向に沿って前記積層体の厚みを計測する計測手段と、前記厚みを記録する厚み記録手段と、前記搬送手段による前記積層体の移動量を記録する移動量記録手段と、前記厚み記録手段と前記移動量記録手段に記録された情報に基づいて前記可動部材の可動量を演算する演算手段と、前記可動部材を可動させる駆動機構を有する請求項８に記載の圧縮賦形装置。
【請求項１０】
前記強化繊維を含むシート材が、強化繊維材にマトリックス樹脂が含浸されたプリプレグからなり、該シート材の積層体が請求項１〜９のいずれかに記載の圧縮賦形装置を用いて賦形され、マトリックス樹脂が硬化されて製造されてなることを特徴とする繊維強化複合材料。
【請求項１１】
前記強化繊維を含むシート材が、マトリックス樹脂を含まないドライの強化繊維材を１枚もしくは複数枚積層した積層体を請求項１〜９のいずれかに記載の圧縮賦形装置を用いて賦形されたプリフォームからなり、前記プリフォームにマトリックス樹脂が含浸され、含浸されたマトリックス樹脂が硬化されて製造されてなることを特徴とする繊維強化複合材料。
【請求項１２】
強化繊維を含むシート材の積層体を長手方向に対して間欠におよび／または連続して搬送しながら金型で圧縮賦形する圧縮賦形方法であって、前記金型は前記積層体が搬送される長手方向に２つの平面と該平面が交差して成す稜線部が曲面形状を有したコーナー部に、前記金型から分離することなく移動可能な可動部材を用いて、前記積層体を圧縮賦形することを特徴とする圧縮賦形方法。
【請求項１３】
前記可動部材は、前記金型から突出するおよび／または前記金型に引き込まれるようにスライドすることを特徴とする請求項１２に記載の圧縮賦形方法。
【請求項１４】
前記可動部材が、前記２つの平面がなす角度を二等分する方向にスライドすることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮賦形方法。
【請求項１５】
前記可動部材が偏心回転することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の圧縮賦形方法。
【請求項１６】
前記可動部材が、前記コーナー部を含む２つの部材で構成され、２つの部材が前記金型を前記積層体が搬送される長手方向と直交した断面内の直線部と平行にスライドすることを特徴とする請求項１２に記載の圧縮賦形方法。
【請求項１７】
前記金型の温度を制御するとともに、該金型を前記積層体に押し付けた時の面圧を制御する、請求項１２〜１６のいずれかに記載の圧縮賦形方法。
【請求項１８】
型締めと型開きを交互に繰り返し、この開閉動作にあわせて積層体を搬送する、請求項１２〜１７のいずれかに記載の圧縮賦形方法。
【請求項１９】
前記積層体を搬送しながら前記積層体の厚みを計測し、計測した前記厚みを記録するとともに、前記積層体の搬送時の移動量を記録し、記録された前記厚みと前記移動量に基づいて前記可動部材の可動量を演算し、前記可動部材を駆動機構によって作動させて前記積層体を賦形することを特徴とする請求項１８に記載の圧縮賦形方法。
【請求項２０】
前記強化繊維を含むシート材が、強化繊維材にマトリックス樹脂が含浸されたプリプレグからなり、該シート材の積層体を、請求項１２〜１９のいずれかに記載の圧縮賦形方法を用いて賦形し、マトリックス樹脂を硬化させることを特徴とする強化繊維複合材料。
【請求項２１】
前記強化繊維を含むシート材が、マトリックス樹脂を含まないドライの強化繊維材からなり、該シート材の積層体を、請求項１２〜１９のいずれかに記載の圧縮賦形方法を用いて賦形することを特徴とするプリフォームを製造し、プリフォームにマトリックス樹脂を含浸し、含浸されたマトリックス樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維を含むシート材の積層体を所定の形状に賦形する圧縮賦形装置および圧縮賦形方法、並びにそれらを用いて製造された繊維強化複合材料とプリフォームおよびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として用いた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、軽量でかつ高い耐久性を有するものであることから、自動車や航空機などを構成する各種の構成部材として理想的な材料である。このＦＲＰの成形方法としては、強化繊維材を複数枚積層した積層体からなる強化繊維基材を、相対する金型で挟み加圧することにより所定の形状に賦形し、含浸樹脂を硬化させて所定の形状のＦＲＰに成形する方法が知られている。
【０００３】
強化繊維基材としては、例えば強化繊維をシート状に複数本引き揃え、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させ、シート状に成形したプリプレグシートが用いられている。このプリプレグシートを複数枚積層し、金型内で加圧・加熱してマトリックス樹脂を硬化させ、所定の形状を有するＦＲＰに成形する。また、マトリックス樹脂が含浸されていない、ドライの強化繊維基材を用いたＦＲＰの成形も行われている。これはＲｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ（以下、ＲＴＭと称す）成形方法や真空ＲＴＭ成形方法などと呼ばれる成形方法であり、例えば層間接着樹脂が付加された強化繊維材を複数枚積層し、その積層体を金型で賦形してプリフォームと呼ばれる形態の中間成形品を製作した後、このプリフォームに低粘度の液状マトリックス樹脂を注入して硬化させるものである。
【０００４】
これらＦＲＰの成形においては、Ｉ形やＨ形の横断面形状を持つ梁部材を製造する装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。これは積層体を金型を用いて所定の断面形状に賦形した後、金型を開き、積層体を所定量移動させ、再度賦形するということを繰り返し、長尺の成形品を成形する装置である。このような装置を用いることで、長手方向に対して一様な断面形状を持つ梁部材の成形を、その梁部材の全長分、大型の金型を用いることなく、小さな金型にて製造することができる。
【０００５】
しかしながら、例えば片持ちの構造物を考えた場合、一般的にその構造物を支える梁部材は根元にいくほど剛性を高くしておくことが求められる。一例として、長尺の成形品を製造するための積層体は、強化繊維材の積層枚数（積層体成形品の厚み）を、長手方向に対して増加させていくことでこの要求に対応させている。一方、上記従来技術は、基本的に一定形状、一定厚みの断面にて順次成形していくものであるため、このような成形品の厚み変化の要求に対応できなかった。
【０００６】
このように成形品の厚み変化が要求される場合に、強化繊維基材を構成する積層体の賦形、特に横断面内に屈曲部を有する形状に賦形する場合には、以下のような問題が生じる。図６を用い、屈曲部を持つ成形品の例としてＬ字形の断面を持つ積層体１の賦形について説明する。
【０００７】
図６（Ａ）は長手方向と直交する断面を示しており、紙面と垂直な方向に一様な断面形状にて相対する金型２ａ、２ｂの賦形面３が形成されている。図６（Ｂ）はＬ字形の角部の拡大図である。積層体１を金型２ａ、２ｂにて屈曲させる場合、屈曲部を直角に折り曲げることは出来ず、多少の丸みをつけねばならない。このように本願において屈曲部とは積層体を折り曲げた部分であり、断面において直線部と、直線部に挟まれた曲面部とを有する。図６（Ｂ）にて示すと、屈曲部の内側を形成する上側の金型２ａでは、角部は曲率半径＝ｒの丸みをつけてある。それに対向する下側の金型２ｂの角部は、上側の金型２ａの角部の丸みｒに積層体１の厚みｔを足した曲率半径＝Ｒの丸みをつける。つまり、Ｒ＝ｒ＋ｔである。このように、成形する積層体１の厚みに応じて、金型賦形面３の丸みを合わせなければならない。一方、上記図６（Ｂ）の金型を用い、ｔよりもΔｔだけ薄い積層体１を成形する場合を考える。この場合、下側の金型２ｂを基準に考えると、上側の金型２ａの角部の丸みｒは上記式で求められる丸みよりもΔｔだけ小さいこととなる。そのため、図６（Ｃ）に示すように、Ｌ字形の角部において直線部より隙間が狭くなるため、角部において積層体１のつぶれが生じてしまう（つぶれ箇所１ａ）。また逆に上記図６（Ｂ）の金型を用い、ｔよりもΔｔだけ厚い積層体１を成形する場合を考える。この場合、下側の金型２ｂを基準に考えると、上側の金型２ａの角部の丸みｒは上記式で求められる丸みよりもΔｔだけ大きいこととなる。そのため、図６（Ｄ）に示すように、Ｌ字型の角部において直線部より隙間が広くなるため、角部において積層体１の遊び代（遊び代発生箇所１ｂ）が発生し、成形不良が生じてしまう。このように金型と積層体の厚みが合っていないと均一な圧力で加圧することは出来ず、成形されるＦＲＰの繊維体積含有率（Ｖｐｆ）にムラが出来てしまう。
【特許文献１】特開２００１−１９１４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、前記した従来技術の問題点を解決するために、積層体の積層枚数が変化しても、不具合を発生させることなく、積層体全体を同一の賦形型で容易に望ましい形状に賦形することが可能な圧縮賦形装置および圧縮賦形方法、並びにこれらを用いて製造されたプリフォームおよび繊維強化複合材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用するものである。すなわち、
（１）強化繊維を含むシート材の積層体を長手方向に対して間欠におよび／または連続して搬送しながら金型で圧縮賦形する圧縮賦形装置であって、前記金型には前記積層体が搬送される長手方向に２つの平面と該平面が交差して成す稜線部が曲面形状を有したコーナー部が設けられ、前記コーナー部には金型から分離することなく移動可能な可動部材が設けられたことを特徴とする圧縮賦形装置。
（２）前記可動部材が前記金型から突出するおよび／または前記金型に引き込まれるスライド機構を備えてなることを特徴とする（１）に記載の圧縮賦形装置。
（３）前記スライド機構が、前記２つの平面がなす角度を二等分する方向にスライドすることを特徴とする（２）に記載の圧縮賦形装置。
（４）前記可動部材が偏心回転する回転部材であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の圧縮賦形装置。
（５）前記可動部材が、前記コーナー部を含み、かつ２つの部材で構成されていることを特徴とする（１）に記載の圧縮賦形装置。
（６）前記２つの部材が、前記金型を前記積層体が搬送される長手方向と直交した断面内の直線部と平行にスライドすることを特徴とする（５）に記載の圧縮賦形装置。
（７）前記金型に、発熱体と温度調節機構を有する加熱手段と、加圧機構と面圧検出機構を有する加圧手段とが付設されている、（１）〜（６）のいずれかに記載の圧縮賦形装置。
（８）型締めと型開きを交互に繰り返す金型移動手段と、この開閉動作にあわせて前記積層体を搬送する搬送手段とを有する、（１）〜（７）のいずれかに記載の圧縮賦形装置。
（９）前記搬送手段による前記積層体の搬送方向に沿って前記積層体の厚みを計測する計測手段と、前記厚みを記録する厚み記録手段と、前記搬送手段による前記積層体の移動量を記録する移動量記録手段と、前記厚み記録手段と前記移動量記録手段に記録された情報に基づいて前記可動部材の可動量を演算する演算手段と、前記可動部材を可動させる駆動機構を有する（８）に記載の圧縮賦形装置。
（１０）前記強化繊維を含むシート材が、強化繊維材にマトリックス樹脂が含浸されたプリプレグからなり、該シート材の積層体が（１）〜（９）のいずれかに記載の圧縮賦形装置を用いて賦形され、マトリックス樹脂が硬化されて製造されてなることを特徴とする繊維強化複合材料。
（１１）前記強化繊維を含むシート材が、マトリックス樹脂を含まないドライの強化繊維材を１枚もしくは複数枚積層した積層体を（１）〜（９）のいずれかに記載の圧縮賦形装置を用いて賦形されたプリフォームからなり、前記プリフォームにマトリックス樹脂が含浸され、含浸されたマトリックス樹脂が硬化されて製造されてなることを特徴とする繊維強化複合材料。
（１２）強化繊維を含むシート材の積層体を長手方向に対して間欠におよび／または連続して搬送しながら金型で圧縮賦形する圧縮賦形方法であって、前記金型は前記積層体が搬送される長手方向に２つの平面と該平面が交差して成す稜線部が曲面形状を有したコーナー部に、前記金型から分離することなく移動可能な可動部材を用いて、前記積層体を圧縮賦形することを特徴とする圧縮賦形方法。
（１３）前記可動部材は、前記金型から突出するおよび／または前記金型に引き込まれるようにスライドすることを特徴とする（１２）に記載の圧縮賦形方法。
（１４）前記可動部材が、前記２つの平面がなす角度を二等分する方向にスライドすることを特徴とする（１３）に記載の圧縮賦形方法。
（１５）前記可動部材が偏心回転することを特徴とする（１２）〜（１４）のいずれかに記載の圧縮賦形方法。
（１６）前記可動部材が、前記コーナー部を含む２つの部材で構成され、２つの部材が前記金型を前記積層体が搬送される長手方向と直交した断面内の直線部と平行にスライドすることを特徴とする（１２）に記載の圧縮賦形方法。
（１７）前記金型の温度を制御するとともに、該金型を前記積層体に押し付けた時の面圧を制御する、（１２）〜（１６）のいずれかに記載の圧縮賦形方法。
（１８）型締めと型開きを交互に繰り返し、この開閉動作にあわせて積層体を搬送する、（１２）〜（１７）のいずれかに記載の圧縮賦形方法。
（１９）前記積層体を搬送しながら前記積層体の厚みを計測し、計測した前記厚みを記録するとともに、前記積層体の搬送時の移動量を記録し、記録された前記厚みと前記移動量に基づいて前記可動部材の可動量を演算し、前記可動部材を駆動機構によって作動させて前記積層体を賦形することを特徴とする（１８）に記載の圧縮賦形方法。
（２０）前記強化繊維を含むシート材が、強化繊維材にマトリックス樹脂が含浸されたプリプレグからなり、該シート材の積層体を、（１２）〜（１９）のいずれかに記載の圧縮賦形方法を用いて賦形し、マトリックス樹脂を硬化させることを特徴とする強化繊維複合材料。
（２１）前記強化繊維を含むシート材が、マトリックス樹脂を含まないドライの強化繊維材からなり、該シート材の積層体を、（１２）〜（１９）のいずれかに記載の圧縮賦形方法を用いて賦形することを特徴とするプリフォームを製造し、プリフォームにマトリックス樹脂を含浸し、含浸されたマトリックス樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化複合材料。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る圧縮賦形装置および方法によれば、積層体の積層枚数が変化し、積層体の厚みが変化する場合にあっても、積層体全体を全長にわたって、同一の金型で容易に望ましい屈曲部を有する断面形状に賦形することが可能となる。また、同一の金型で賦形することが可能であるため、金型や部品を交換する必要が無く、生産性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明に係る圧縮賦形装置および方法において賦形対象とするのは、強化繊維を含むシート材の積層体である。本発明における強化繊維としては、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などが挙げられる。強化繊維はその形態としては、織物、編み物、組み物、不織布、一方向に引き揃えられた強化繊維シートなどが挙げられる。強化繊維を含むシート材としては、強化繊維材にマトリックス樹脂が含浸されたプリプレグの形態のもの、マトリックス樹脂を含まないドライの強化繊維材の形態のもののいずれも使用可能である。
【００１３】
本発明における「積層体」は、このようなプリプレグの形態のシート材、あるいはドライの強化繊維材を複数枚積層したものである。ドライの強化繊維材を用いる場合には、強化繊維材の表面に結着性物質を分散させておくことが好ましい。この結着性物質は、強化繊維に付着し、強化繊維同士を結着させることで、強化繊維をシート状の形態に安定して維持させるものである。結着性物質としては、例えば、ポリオレフィン、スチレン系樹脂、ナイロン、ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂、また、例えばエポキシ、フェノール、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂などが挙げられる。また、結着性樹脂は、ドライの強化繊維材の積層体を所望の形状に賦形した際に、その形態を保持する役割も合わせて果たすことができる。
【００１４】
また、本発明の「プリフォーム」は、上記のドライな強化繊維基材を複数枚積層した積層体を、最終製品の形状を考慮して、マトリックス樹脂を注入する前のドライな状態を維持したまま、成形すべき形状に賦形したものである。
【００１５】
また、本発明の「マトリックス樹脂」は、熱硬化性樹脂であっても熱可塑性樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂の場合、その主材は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂などを例示することができ、１種類だけであっても、あるいは２種類以上を混合して使用してもよい。これら熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂に採用する場合、前記熱硬化性樹脂に適切な硬化剤や反応促進剤を添加することが可能である。熱可塑性樹脂の場合、その主材は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ＰＰＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂など例示でき、１種類だけであっても、あるいは２種類以上を混合して使用してもよい。これら熱可塑性樹脂は単独でも、混合物でも、また共重合体であっても良い。混合物の場合には相溶化剤を併用しても良い。さらに、難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤、赤燐などを加えても良い。
【００１６】
プリプレグに用いるマトリックス樹脂と、ドライの強化繊維基材を複数枚積層した積層体に注入するマトリックス樹脂は同一であっても良く、特に区別するものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施態様に係る圧縮賦形装置を示している。圧縮賦形装置１０は、長尺の積層体１を連続賦形することができる。図１において、左から右に向かって、間欠送り動作（図示せず）にて実質的に連続的に搬送されてくる積層体１に対し、場合によっては圧縮賦形の直前段階で筋目または折れ目を付与した後、積層体１を圧縮賦形装置１０に導入する。圧縮賦形装置１０に設けられた、上側の金型２ａと下側の金型２ｂとからなる一組の金型に積層体１を間欠的に送り込み、型締め時に積層体１の賦形を行う。型締めと型開きを交互に繰り返し、この開閉動作に合わせて積層体１を間欠的に搬送すれば、実質的に連続的に搬送できることになる。型締めと型開きを交互に繰り返す手段としては、図示例では単に上側の金型２ａを昇降させる手段を用いればよく、搬送手段としては、通常の送り装置あるいは引き抜き装置を使用することができる。
【００１８】
図２（Ａ）は、一組の金型２ａ、２ｂを、積層体１の搬送方向と逆向き（図１において右から左方向）から見た図であり、図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施態様に係る金型２ａ先端近傍の構成を拡大して示した図である。
図２（Ａ）に示すように、一組の金型２ａ、２ｂは、いずれも２つの平面と、これらの平面が交差して成す稜線部が曲面形状を有したコーナー部５とから構成されている。また、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、上側の金型２ａのコーナー部５には、金型から分離することなく移動可能な可動部材６が設けられている。図２（Ｂ）〜（Ｄ）それぞれの可動部材６について以下説明する。
【００１９】
図２（Ｂ）に示す可動部材は金型２ａのコーナー部５に２つの可動部材６ａ、６ｂとして設けられており、この２つの可動部材６ａ、６ｂは金型２ａを長手方向に直交した断面内の直線部４と平行（図２（Ｂ）の矢印方向）にスライドする。
【００２０】
また、例えば、図２（Ｃ）に示す可動部材６は、金型２ａのコーナー部５から突出する、あるいは金型２ａの内部に引き込まれるスライド機構が設けられている。スライド機構がスライドする方向は特に限定するものではないが、金型２ａの２つの平面がなす角度を二等分する方向（図２（Ｃ）の矢印方向）にスライドすることが好ましい。この方向に可動部材６をスライドさせると、相対する下側の金型２ｂのコーナー部５と当接する方向にスライドさせることができるため、積層体１の屈曲部をほぼ均一な厚みで賦形することができる。前述した図６（Ｃ）のように、積層体１の厚みが薄い場合には、可動部材６のスライド機構を引き込むように（図２（Ｃ）の矢印上方）動かすことにより、屈曲部において積層体１を過度につぶすことなく賦形することができる。逆に、図６（Ｄ）のように積層体１の厚みが厚い場合には、可動部材６のスライド機構を突出させるように（図２（Ｃ）の矢印下方）動かすことにより、屈曲部において積層体１の賦形不足を補うことができる。
【００２１】
またさらに、図２（Ｄ）に示す可動部材６は、金型２ａのコーナー部５を凹状の空洞とし、金型２ａの長手方向と平行な回転軸を有する回転部材であることも好ましい。この回転部材は、偏心回転するものであると、下側の金型２ｂとの間隙を変化させることができる。回転部材は、長手方向に垂直な断面形状が略円形に限定されるものではなく、楕円状、カム状であってもよい。さらに、この回転部材が、図２（Ｃ）に示すようなスライド機構も併せて兼ね備えている場合には、下側の金型２ｂとの間隙の変化量を大きくすることができるので、厚さ変化の大きな積層体１であっても屈曲部を適切に賦形することができる。
【００２２】
この他、可動部材６の形態はこれに限られるものではなく、金型を構成する２つの平面と、これらの平面が交差して成す稜線部の長さが変化するような構成であれば、上記図２（Ｂ）〜（Ｄ）の例に限定されるものではない。
【００２３】
図２（Ｂ）に示す可動部材６ａ、６ｂを用いた積層体１の賦形について、図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いてさらに説明する。可動部材６ａ、６ｂは、前述したように金型の直線部４と平行にスライド可能な２つの部材から構成されている。２つの部材は、金型２ａの先端を挟んで略左右対称の形状を有し、２つの部材が協動することが好ましい。２つの部材が独立してスライドしてもよいが、積層体１の厚みに対応した屈曲部１ｃの形状を保持するように賦形するには、金型２ａの先端を挟んで略左右対称な状態を保持できるように２つの部材が協動することが好ましい。ただし、本実施態様では、金型２ａに対応する下側の金型２ｂの凹面におけるコーナー部５の曲率半径Ｒは一定のままである。
【００２４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、積層体１の厚さがそれぞれｔ＋Δｔ、ｔ、ｔ−Δｔの場合を示している。金型２ａのコーナー部５は、積層体１の厚さに対応して、上側の金型２ａと下側の金型２ｂとの間隙をｒ−Δｔ、ｒ、ｒ＋Δｔとするように、可動部材である２つの可動部材６ａ、６ｂを協動させる。具体的には、積層体１の厚さがｔからｔ＋Δｔへと厚くなった場合、すなわち図３（Ｂ）から図３（Ａ）へ変化した場合、２つの可動部材６ａ、６ｂを金型２ａの先端に近づくように（２つの部材間の距離を短くするように）移動させると、下側の金型２ｂとの間隙を広く、すなわちｒからｒ−Δｔとすることができる。逆に、積層体１の厚みが薄くなった場合には、２つの可動部材６ａ、６ｂが離間するように移動させると、下側の金型２ｂとの間隙を狭くすることができる。
【００２５】
ここで、積層体１の厚みが厚くなった場合は、２つの可動部材６ａ、６ｂが近接するため、積層体１の屈曲部１ｃには大きな遊び代を生じさせることなく均等に加圧され、望ましい形状の屈曲部を精度良く賦形することができる。逆に、積層体１の厚みが薄くなった場合、２つの可動部材６ａ、６ｂは離間するため、積層体１の屈曲部１ｃの中央近傍には金型２ａが直接加圧しなくなるものの、積層体１の厚みが薄いために２つの可動部材６ａ、６ｂと当接する部分の加圧力によって屈曲部１ｃのシート材が膨らむこともなく、十分に精度良く賦形することができる。
【００２６】
その結果、積層体１の厚さが変化しても、積層体１は屈曲部１ｃで大きな遊び代やつぶれを発生させることなく均等に加圧され、望ましい形状の屈曲部を精度良く賦形することができる。また、長尺の積層体１の賦形において、長手方向に積層体１の厚みが変化した場合であっても、同一の金型２ａを用いることが可能である。即ち、積層体１を搬送しつつ、順次金型２ａを構成する移動可能な可動部材６が所定の位置に移動することにより、容易に所定の形状の賦形を行うことができる。
【００２７】
賦形された積層体１がプリプレグのシート材の積層体からなる場合には、賦形された積層体１におけるマトリックス樹脂を硬化（例えば加熱硬化）させれば、所定の繊維強化複合材料の成形品の製造が可能である。賦形された積層体１がドライの強化繊維材からなるシート材の積層体の場合には、ＲＴＭ成形方法や真空ＲＴＭ成形方法により、マトリックス樹脂を含浸させた後に硬化させることにより、所定の繊維強化複合材料の成形品の製造が可能である。
【００２８】
上記実施態様では、上側の金型２ａ側に金型を構成する可動部材が所定の位置に移動する機構を設けているが、可動部材から構成される金型において、可動部材６の設置箇所は必ずしも屈曲部の内側である必要はなく、外側でもよい。すなわち、下側の金型２ｂ側に可動部材６を設けることも可能であり、さらには、上側の金型２ａと下側の金型２ｂの両側に、可動部材６を設けることも可能である。
【００２９】
また、図示は省略するが、厚み記録手段を設けて積層体１の搬送方向（図１の矢印方向）の積層体１の厚みプロファイルを記録し、搬送手段による積層体１の搬送時の積層体１の移動量を移動量記録手段により記録し、記録された厚みのプロファイルと移動量の情報に基づき、可動部材６の移動量を演算手段により演算し、可動部材６の駆動機構（図示せず）により、可動部材６を所定の位置に移動させるようにすれば、長尺の積層体１を順次自動的に最適な形状に賦形していくことが可能になる。
【００３０】
またさらに、本発明における可動部材６は、図１に示す金型２ａ、２ｂの長手方向の全体にわたって設けてもよく、あるいは一部にのみ設けてもよい。長尺の積層体１の厚み変化が小さい場合には、金型の長手方向全体にわたって可動部材６が設けられていると、１回の加工可能な長さを長くすることができ、積層体１の加工時間の短縮を図ることができる。逆に、長尺の積層体１の厚み変化が大きな場合には、金型２ａ、２ｂの長手方向の一部にのみ可動部材６を設けたり、異なる駆動機構を備えたりしておくと、１回の加工において複数種類の厚みに対応した賦形も可能になり、連続して賦形することが可能になる。
【００３１】
本発明に係る圧縮賦形装置および方法は、複数の屈曲部を同時に賦形する場合にも適用できる。
【００３２】
例えば図４に示す圧縮賦形装置２０には、上側の左右に２個の金型１１ａ、１１ｂと、下側に金型１１ｃが設けられている。これらの金型により設けられる間隙に３枚の積層体１２ａ、１２ｂ、１２ｃを送り込み、平板状の積層体１２ｃ上に、屈曲部１３ａ、１３ｂを有する断面Ｌ字形の積層体１２ａ、１２ｂを一体的に賦形することにより、全体として断面逆Ｔ字形に賦形することができる。
【００３３】
積層体１２ａ、１２ｂの屈曲部１３ａ、１３ｂと積層体１２ｃとの間には、屈曲部の曲面形状により隙間が生じようとするが、この隙間には、例えば予め隙間と同等の断面形状に形成された、樹脂やプリプレグ、強化繊維材からなるコーナーフィラー部材１４を挿入することができる。そして、積層体１２ａ、１２ｂの屈曲部１３ａ、１３ｂを賦形するため、上側の金型１１ａ、１１ｂに、前述したものと同様、金型を構成する可動部材を所定の位置に移動させる機構がそれぞれ設けられている。上側の金型１１ａ、１１ｂに対しては互いに接近する方向（あるいは、一方を固定し他方をそれに接近させる方向）に、下側の金型１１ｃに対しては上向きに加圧力が加えられ、これら金型間で積層体１２ａ、１２ｂ、１２ｃが所定の形状に賦形される。
【００３４】
このように複数の屈曲部を同時に賦形する場合にも、各屈曲賦形箇所に対し、図２に示したものと同様に、積層体１２ａ、１２ｂの厚さの変化に対応する可動部材を設けることにより、積層体１２ａ、１２ｂは屈曲部で大きな遊び代やつぶれを発生させることなく賦形され、全体として望ましい断面形状に精度良く賦形することができる。積層体１２ａ、１２ｂの屈曲部の外側の曲率半径Ｒは積層体１２ａ、１２ｂの厚さ変化に対して、常に一定形状とできるので、コーナーフィラー部材１４の断面形状や断面積を変える必要はない。
【００３５】
このような賦形も、長尺の素材に対して実質的に連続的に、かつ必要に応じて自動的に賦形していくことが可能である。例えば、図５に示すように、繰り出されてきたコーナーフィラー部材の素材糸条２１をフィラー賦形装置２２で図４に示したような所定の断面形状のコーナーフィラー部材１４に賦形し、繰り出されてきた積層体１２ａ、１２ｂに、例えば、折れ線付与装置２３により、後続の賦形を行いやすいようにそれぞれ１本の折れ線を付与し、折れ線が付与された積層体１２ａ、１２ｂと、繰り出されてきた積層体１２ｃと、送られてきたコーナーフィラー部材１４とを所定の位置関係に並べて、圧縮賦形装置２０に導入する。圧縮賦形装置２０では、図４に示したような圧縮賦形を行い、一本化された賦形物２４に対し、必要に応じてトリミング装置２５で不要部分を除去し、例えばアクチュエータ２６で作動される牽引装置２７によって、賦形物２４を送り出す。このようにすれば、長尺物に対しても、実質的に連続的に、効率よく所定の形状に賦形を行うことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る圧縮賦形装置および方法は、断面に屈曲部を有するあらゆる強化繊維積層体基材の賦形に適用でき、繊維強化複合材料やプリフォームの製造分野に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施態様に係る圧縮賦形装置を用いた連続賦形の一例を示す一部破断斜視図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る圧縮賦形装置の金型に設けられた可動部材を示す断面概略図である。
【図３】図２（Ｂ）に示す可動部材の動作を示す断面概略図である。
【図４】本発明の別の実施態様に係る圧縮賦形装置を示す概略断面図である。
【図５】図４の圧縮賦形装置を用いた連続賦形の一例を示す概略斜視図である。
【図６】従来の圧縮賦形装置およびそれらを用いた圧縮賦形方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：積層体
１ｃ、１３ａ、１３ｂ：積層体の屈曲部
２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：金型
３：賦形面
４：直線部
５：コーナー部
６、６ａ、６ｂ：可動部材
１０、２０：圧縮賦形装置
１４：コーナーフィラー部材
２１：コーナーフィラー部材の素材糸条
２２：フィラー賦形装置
２３：折れ線付与装置
２４：賦形物
２５：トリミング装置
２６：アクチュエータ
２７：牽引装置  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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