(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の型と、（ｂ）該複数の型の少なくとも一つの型に設けられた型の温度を調節する温度制御機構と、（ｃ）該複数の型を開閉する型開閉機構と、（ｄ）前記複数の型が閉じられたとき、前記複数の型の内壁面間に形成されるキャビティーと、（ｅ）該キャビティーに流動性を有している状態にある樹脂を供給する樹脂導入路と、（ｆ）該樹脂導入路に設けられ、該樹脂導入路から前記キャビティーへの前記樹脂の供給の開始および停止を行うバルブ機構とからなる成形型が用いられ、（ｇ）前記キャビティー内に強化繊維基材が収容された後、前記複数の型が前記型開閉機構により閉じられ、（ｈ）前記複数の型が閉じられた後、前記樹脂が、前記樹脂導入路から前記バルブ機構を経て前記キャビティー内に供給され、（ｉ）前記樹脂の供給が完了した後、前記バルブ機構により、前記樹脂の供給が停止せしめられ、（ｊ）前記温度制御機構により、前記キャビティー内の前記強化繊維基材に含浸した前記樹脂が固まるように、前記キャビティー内の温度が調節され、（ｋ）前記樹脂の固化が完了した後、前記型開閉機構により、前記複数の型の間を開放し、前記強化繊維基材と前記樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を前記成形型から取り出してなるＲＴＭ成形方法において、
（ｌ−１）前記バルブ機構が、その一部である先端部において、前記型に埋設され、前記樹脂導入路の先端が、前記バルブ機構を経て前記キャビティーを形成する前記型の内壁面に開口するように前記型に設けられるとともに、（ｌ−２）該バルブ機構が前記成形型に複数設けられ、
（ｍ−１）該複数のバルブ機構のそれぞれに、当該バルブ機構の温度を調節する一乃至複数の温度制御系統が設けられ、（ｍ−２）かつ、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度系統のうち少なくとも一つの系統が、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止している状態において、前記樹脂導入路中に前記流動性を有している状態にある樹脂が滞留する樹脂滞留部と前記バルブ機構の前記先端部との間に位置する系統であり、（ｍ−３）さらに、前記樹脂滞留部と前記バルブ機構の先端部との間に位置する前記系統が、前記バルブ機構の内部に設けられた温度調節用媒体流路に温度調節用媒体を流す系統であり、当該温度調節用媒体により、前記バルブ機構を冷却する系統であり、
（ｎ）前記複数のバルブ機構から、前記流動性を有している状態にある樹脂が、前記キャビティー内に供給されるＲＴＭ成形方法。
【請求項２】
（ａ）複数の型と、（ｂ）該複数の型の少なくとも一つの型に設けられた型の温度を調節する温度制御機構と、（ｃ）該複数の型を開閉する型開閉機構と、（ｄ）前記複数の型が閉じられたとき、前記複数の型の内壁面間に形成されるキャビティーと、（ｅ）該キャビティーに流動性を有している状態にある樹脂を供給する樹脂導入路と、（ｆ）該樹脂導入路に設けられ、該樹脂導入路から前記キャビティーへの前記樹脂の供給の開始および停止を行うバルブ機構とからなる成形型が用いられ、（ｇ）前記キャビティー内に強化繊維基材が収容された後、前記複数の型が前記型開閉機構により閉じられ、（ｈ）前記複数の型が閉じられた後、前記樹脂が、前記樹脂導入路から前記バルブ機構を経て前記キャビティー内に供給され、（ｉ）前記樹脂の供給が完了した後、前記バルブ機構により、前記樹脂の供給が停止せしめられ、（ｊ）前記温度制御機構により、前記キャビティー内の前記強化繊維基材に含浸した前記樹脂が固まるように、前記キャビティー内の温度が調節され、（ｋ）前記樹脂の固化が完了した後、前記型開閉機構により、前記複数の型の間を開放し、前記強化繊維基材と前記樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を前記成形型から取り出してなるＲＴＭ成形方法において、
（ｌ−１）前記バルブ機構が、その一部である先端部において、前記型に埋設され、前記樹脂導入路の先端が、前記バルブ機構を経て前記キャビティーを形成する前記型の内壁面に開口するように前記型に設けられるとともに、（ｌ−２）該バルブ機構が前記成形型に複数設けられ、
（ｍ−１）該複数のバルブ機構のそれぞれに、当該バルブ機構の温度を調節する一乃至複数の温度制御系統が設けられ、（ｍ−２）かつ、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度系統のうち少なくとも一つの系統が、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止している状態において、前記樹脂導入路中に前記流動性を有している状態にある樹脂が滞留する樹脂滞留部と前記バルブ機構の前記先端部との間に位置する系統であり、（ｍ−４）さらに、前記バルブ機構の前記先端部に、他の温度制御系統が配設され、該他の温度制御系統が、前記バルブ機構を加熱する系統であり、
（ｎ）前記複数のバルブ機構から、前記流動性を有している状態にある樹脂が、前記キャビティー内に供給されるＲＴＭ成形方法。
【請求項３】
（ａ）複数の型と、（ｂ）該複数の型の少なくとも一つの型に設けられた型の温度を調節する温度制御機構と、（ｃ）該複数の型を開閉する型開閉機構と、（ｄ）前記複数の型が閉じられたとき、前記複数の型の内壁面間に形成されるキャビティーと、（ｅ）該キャビティーに流動性を有している状態にある樹脂を供給する樹脂導入路と、（ｆ）該樹脂導入路に設けられ、該樹脂導入路から前記キャビティーへの前記樹脂の供給の開始および停止を行うバルブ機構とからなる成形型が用いられ、（ｇ）前記キャビティー内に強化繊維基材が収容された後、前記複数の型が前記型開閉機構により閉じられ、（ｈ）前記複数の型が閉じられた後、前記樹脂が、前記樹脂導入路から前記バルブ機構を経て前記キャビティー内に供給され、（ｉ）前記樹脂の供給が完了した後、前記バルブ機構により、前記樹脂の供給が停止せしめられ、（ｊ）前記温度制御機構により、前記キャビティー内の前記強化繊維基材に含浸した前記樹脂が固まるように、前記キャビティー内の温度が調節され、（ｋ）前記樹脂の固化が完了した後、前記型開閉機構により、前記複数の型の間を開放し、前記強化繊維基材と前記樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を前記成形型から取り出してなるＲＴＭ成形方法において、
（ｌ−１）前記バルブ機構が、その一部である先端部において、前記型に埋設され、前記樹脂導入路の先端が、前記バルブ機構を経て前記キャビティーを形成する前記型の内壁面に開口するように前記型に設けられるとともに、（ｌ−２）該バルブ機構が前記成形型に複数設けられ、
（ｍ−１）該複数のバルブ機構のそれぞれに、当該バルブ機構の温度を調節する一乃至複数の温度制御系統が設けられ、（ｍ−２）かつ、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度系統のうち少なくとも一つの系統が、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止している状態において、前記樹脂導入路中に前記流動性を有している状態にある樹脂が滞留する樹脂滞留部と前記バルブ機構の前記先端部との間に位置する系統であり、
（ｍ´）さらに、前記成形型に設けられた温度制御機構が、前記バルブ機構の前記先端部の周辺部とその他の部分で異なる系統の温度制御機構からなるものであって、
（ｎ）前記複数のバルブ機構から、前記流動性を有している状態にある樹脂が、前記キャビティー内に供給されるＲＴＭ成形方法。
【請求項４】
前記成形型に設けられた温度制御機構のうち、前記バルブ機構の前記先端部の周辺部の温度制御機構が、前記バルブ機構の前記先端部を囲むように成形型に配設されている請求項３に記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項５】
前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度制御系統のうち少なくとも一つの系統に、温度調節用媒体を流動させ続けることにより、前記キャビティー内で、前記流動性を有している状態にある樹脂の固化が行われている際にも、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止されている状態において、前記樹脂導入路中に滞留している前記流動性を有している状態にある樹脂が、流動性を有している状態に保持される請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項６】
前記バルブ機構の前記先端部の直径ｄと深さｈが、ｄ≦ｈの関係を満足している請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項７】
前記複数のバルブ機構が、各々独立して開閉される請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項８】
前記成形型に設けられた温度制御機構が、前記バルブ機構の前記先端部と前記型との界面からの距離Ｌが、Ｌ≦３０ｍｍの関係を満足する位置に配設されている請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項９】
前記複数のバルブ機構を含む前記樹脂導入路の複数が、同一の樹脂供給源に結合され、該樹脂供給源と前記バルブ機構をつなぐ前記複数の樹脂導入路に、前記キャビティー内に導入されるときの樹脂の温度より高い温度に、樹脂の温度を調節する供給樹脂温度調節機構が設けられ、該供給樹脂温度調節機構により、前記樹脂導入路の樹脂の温度を調節する請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項１０】
前記強化繊維基材が、シート状である請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項１１】
前記強化繊維基材が、その内部にコア材を有している請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項１２】
前記キャビティー内において、前記樹脂導入路の前記型の内壁面における開口位置と強化繊維基材との間に、前記キャビティー内における樹脂流路形成用のメディアが配置されている請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項１３】
前記メディアの厚みが、０．２乃至１ｍｍである請求項１２に記載のＲＴＭ成形方法。
【請求項１４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＲＴＭ成形方法を用いて繊維強化樹脂成形体を製造する繊維強化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、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）成形品のＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形方法に関し、特に、成形型内に樹脂を注入する工程を効率よく行いながら、表面品位に優れた成形品を得ることのできるＲＴＭ成形方法に関する。また、本発明は、このＲＴＭ成形方法を用いて繊維強化樹脂成形体を製造する繊維強化樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ、中でも炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）は、軽量、かつ、高い機械的特性を有する複合材料として、様々な分野での利用が進んでいる。ＦＲＰを成形する方法としては、予め強化繊維基材に樹脂を含浸させた中間材料であるプリプレグを、成形型の上に載置し、オートクレーブ内で、強化繊維基材に含浸している樹脂を固化させる方法が知られている。多くの場合、複数枚のプリプレグが、成形型の上に積層されて、載置される。【０００３】
しかし、近年は、成形型の上に、強化繊維織物等からなる強化繊維基材を載置し、成形型を閉じた後、成形型内を減圧して、流動性を有している状態にある熱硬化性樹脂、あるいは、流動性を有している状態にある熱可塑性樹脂を成形型のキャビティーに注入して、当該樹脂を強化繊維基材に含浸させ、当該樹脂を固化させるＲＴＭ成形方法が、短い成形サイクルで、高品質な成形品を得ることができるため、広く用いられるようになってきている（特許文献１）。樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、前記用語「固化」に代えて、用語「硬化」が用いられる場合がある。【０００４】
このようなＲＴＭ成形方法では、成形型のキャビティーへの樹脂注入口およびその近傍部分に、成形品を形成する樹脂が残留して固化するため、その除去に多大の時間を要するといった問題があった。この問題を解決するために、成形型における複数の型の合わせ面において、樹脂チューブを用いてキャビティーへ樹脂を注入し、樹脂の注入後、複数の型を閉じる際に、樹脂チューブを複数の型により挟圧する手法が提案されている。成形品を成形した後に、成形品が成形型から取り出されるとともに、内部に残留した樹脂が固化している樹脂チューブが取り出され、廃棄処分されていた。次回の成形には、新たな樹脂チューブが用いられる。この手法は、成形型の清掃作業の削減による成形サイクルの時間短縮を図る手法として提案されている（特許文献２）。【０００５】
しかし、この方法によっても、複数の型に挟圧された樹脂チューブは、成形型からの受熱により、内部に残留した樹脂が固化しており、次の樹脂注入には使用できない。そのため、成形サイクル毎に、樹脂チューブの交換作業や使用済み樹脂チューブの廃棄作業が必要となると云う問題がある。また、キャビティーに樹脂を注入する樹脂チューブは、成形型の複数の型の合わせ面にしか配置させることができない。従って、樹脂の流動距離が長くなる形状を有する成形品、例えば、広い表面積を有する成形品を成形する場合、強化繊維基材への樹脂の含浸時間の短縮化が困難であると云う問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−００７９１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術における問題に鑑み、本発明の課題は、ＲＴＭ成形方法において、使い捨ての樹脂チューブを用いることなく、成形型内部（すなわち、キャビティー）への樹脂の注入を可能にし、次の成形工程の開始に当たり、樹脂チューブの交換作業や使用済み樹脂チューブの廃棄作業を行うことなく、次の樹脂注入を行うことを可能にした、表面品位に優れる繊維強化樹脂成形体を得ることができるＲＴＭ成形方法の提供にある。【０００８】
更には、成形型の複数の型の合わせ面以外の位置において、複数の型の少なくとも一つの型に樹脂注入口を設けることにより、広い表面積を有する成形品の成形であっても、キャビティーに収容されている強化繊維基材への樹脂の含浸時間を短縮することができるＲＴＭ成形方法の提供にある。【０００９】
また、本発明の課題は、本発明に係るＲＴＭ成形方法を用いて繊維強化樹脂成形体を製造する繊維強化樹脂成形体の製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＲＴＭ成形方法は、次の通りである。【００１１】
（ａ）複数の型と、（ｂ）該複数の型の少なくとも一つの型に設けられた型の温度を調節する温度制御機構と、（ｃ）該複数の型を開閉する型開閉機構と、（ｄ）前記複数の型が閉じられたとき、前記複数の型の内壁面間に形成されるキャビティーと、（ｅ）該キャビティーに流動性を有している状態にある樹脂を供給する樹脂導入路と、（ｆ）該樹脂導入路に設けられ、該樹脂導入路から前記キャビティーへの前記樹脂の供給の開始および停止を行うバルブ機構とからなる成形型が用いられ、（ｇ）前記キャビティー内に強化繊維基材が収容された後、前記複数の型が前記型開閉機構により閉じられ、（ｈ）前記複数の型が閉じられた後、前記樹脂が、前記樹脂導入路から前記バルブ機構を経て前記キャビティー内に供給され、（ｉ）前記樹脂の供給が完了した後、前記バルブ機構により、前記樹脂の供給が停止せしめられ、（ｊ）前記温度制御機構により、前記キャビティー内の前記強化繊維基材に含浸した前記樹脂が固まるように、前記キャビティー内の温度が調節され、（ｋ）前記樹脂の固化が完了した後、前記型開閉機構により、前記複数の型の間を開放し、前記強化繊維基材と前記樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を前記成形型から取り出してなるＲＴＭ成形方法において、
（ｌ−１）前記バルブ機構が、その一部である先端部において、前記型に埋設され、前記樹脂導入路の先端が、前記バルブ機構を経て前記キャビティーを形成する前記型の内壁面に開口するように前記型に設けられるとともに、（ｌ−２）該バルブ機構が前記成形型に複数設けられ、
（ｍ−１）該複数のバルブ機構のそれぞれに、当該バルブ機構の温度を調節する一乃至複数の温度制御系統が設けられ、（ｍ−２）かつ、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度系統のうち少なくとも一つの系統が、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止している状態において、前記樹脂導入路中に前記流動性を有している状態にある樹脂が滞留する樹脂滞留部と前記バルブ機構の前記先端部との間に位置する系統であり、（ｍ−３）さらに、前記樹脂滞留部と前記バルブ機構の先端部との間に位置する前記系統が、前記バルブ機構の内部に設けられた温度調節用媒体流路に温度調節用媒体を流す系統であり、当該温度調節用媒体により、前記バルブ機構を冷却する系統であり、
（ｎ）前記複数のバルブ機構から、前記流動性を有している状態にある樹脂が、前記キャビティー内に供給されるＲＴＭ成形方法。
【００１２】
（ａ）複数の型と、（ｂ）該複数の型の少なくとも一つの型に設けられた型の温度を調節する温度制御機構と、（ｃ）該複数の型を開閉する型開閉機構と、（ｄ）前記複数の型が閉じられたとき、前記複数の型の内壁面間に形成されるキャビティーと、（ｅ）該キャビティーに流動性を有している状態にある樹脂を供給する樹脂導入路と、（ｆ）該樹脂導入路に設けられ、該樹脂導入路から前記キャビティーへの前記樹脂の供給の開始および停止を行うバルブ機構とからなる成形型が用いられ、（ｇ）前記キャビティー内に強化繊維基材が収容された後、前記複数の型が前記型開閉機構により閉じられ、（ｈ）前記複数の型が閉じられた後、前記樹脂が、前記樹脂導入路から前記バルブ機構を経て前記キャビティー内に供給され、（ｉ）前記樹脂の供給が完了した後、前記バルブ機構により、前記樹脂の供給が停止せしめられ、（ｊ）前記温度制御機構により、前記キャビティー内の前記強化繊維基材に含浸した前記樹脂が固まるように、前記キャビティー内の温度が調節され、（ｋ）前記樹脂の固化が完了した後、前記型開閉機構により、前記複数の型の間を開放し、前記強化繊維基材と前記樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を前記成形型から取り出してなるＲＴＭ成形方法において、
（ｌ−１）前記バルブ機構が、その一部である先端部において、前記型に埋設され、前記樹脂導入路の先端が、前記バルブ機構を経て前記キャビティーを形成する前記型の内壁面に開口するように前記型に設けられるとともに、（ｌ−２）該バルブ機構が前記成形型に複数設けられ、
（ｍ−１）該複数のバルブ機構のそれぞれに、当該バルブ機構の温度を調節する一乃至複数の温度制御系統が設けられ、（ｍ−２）かつ、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度系統のうち少なくとも一つの系統が、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止している状態において、前記樹脂導入路中に前記流動性を有している状態にある樹脂が滞留する樹脂滞留部と前記バルブ機構の前記先端部との間に位置する系統であり、（ｍ−４）さらに、前記バルブ機構の前記先端部に、他の温度制御系統が配設され、該他の温度制御系統が、前記バルブ機構を加熱する系統であり、
（ｎ）前記複数のバルブ機構から、前記流動性を有している状態にある樹脂が、前記キャビティー内に供給されるＲＴＭ成形方法。
【００１３】
（ａ）複数の型と、（ｂ）該複数の型の少なくとも一つの型に設けられた型の温度を調節する温度制御機構と、（ｃ）該複数の型を開閉する型開閉機構と、（ｄ）前記複数の型が閉じられたとき、前記複数の型の内壁面間に形成されるキャビティーと、（ｅ）該キャビティーに流動性を有している状態にある樹脂を供給する樹脂導入路と、（ｆ）該樹脂導入路に設けられ、該樹脂導入路から前記キャビティーへの前記樹脂の供給の開始および停止を行うバルブ機構とからなる成形型が用いられ、（ｇ）前記キャビティー内に強化繊維基材が収容された後、前記複数の型が前記型開閉機構により閉じられ、（ｈ）前記複数の型が閉じられた後、前記樹脂が、前記樹脂導入路から前記バルブ機構を経て前記キャビティー内に供給され、（ｉ）前記樹脂の供給が完了した後、前記バルブ機構により、前記樹脂の供給が停止せしめられ、（ｊ）前記温度制御機構により、前記キャビティー内の前記強化繊維基材に含浸した前記樹脂が固まるように、前記キャビティー内の温度が調節され、（ｋ）前記樹脂の固化が完了した後、前記型開閉機構により、前記複数の型の間を開放し、前記強化繊維基材と前記樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を前記成形型から取り出してなるＲＴＭ成形方法において、
（ｌ−１）前記バルブ機構が、その一部である先端部において、前記型に埋設され、前記樹脂導入路の先端が、前記バルブ機構を経て前記キャビティーを形成する前記型の内壁面に開口するように前記型に設けられるとともに、（ｌ−２）該バルブ機構が前記成形型に複数設けられ、
（ｍ−１）該複数のバルブ機構のそれぞれに、当該バルブ機構の温度を調節する一乃至複数の温度制御系統が設けられ、（ｍ−２）かつ、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度系統のうち少なくとも一つの系統が、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止している状態において、前記樹脂導入路中に前記流動性を有している状態にある樹脂が滞留する樹脂滞留部と前記バルブ機構の前記先端部との間に位置する系統であり、
（ｍ´）さらに、前記成形型に設けられた温度制御機構が、前記バルブ機構の前記先端部の周辺部とその他の部分で異なる系統の温度制御機構からなるものであって、
（ｎ）前記複数のバルブ機構から、前記流動性を有している状態にある樹脂が、前記キャビティー内に供給されるＲＴＭ成形方法。
【００１４】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記成形型に設けられた温度制御機構のうち、前記バルブ機構の前記先端部の周辺部の温度制御機構が、前記バルブ機構の前記先端部を囲むように成形型に配設されていることが好ましい。
【００１５】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記バルブ機構に設けられた一乃至複数の温度制御系統のうち少なくとも一つの系統に、温度調節用媒体を流動させ続けることにより、前記キャビティー内で、前記流動性を有している状態にある樹脂の固化が行われている際にも、前記樹脂導入路における樹脂の流動が停止されている状態において、前記樹脂導入路中に滞留している前記流動性を有している状態にある樹脂が、流動性を有している状態に保持されることが好ましい。
【００１６】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記バルブ機構の前記先端部の直径ｄと深さｈが、ｄ≦ｈの関係を満足していることが好ましい。【００１７】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記複数のバルブ機構が、各々独立して開閉されることが好ましい。【００２０】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記成形型に設けられた温度制御機構が、前記バルブ機構の前記先端部と前記型との界面からの距離Ｌが、Ｌ≦３０ｍｍの関係を満足する位置に配設されていることが好ましい。【００２１】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記複数のバルブ機構を含む前記樹脂導入路の複数が、同一の樹脂供給源に結合され、該樹脂供給源と前記バルブ機構をつなぐ前記複数の樹脂導入路に、前記キャビティー内に導入されるときの樹脂の温度より高い温度に、樹脂の温度を調節する供給樹脂温度調節機構が設けられ、該供給樹脂温度調節機構により、前記樹脂導入路の樹脂の温度を調節することが好ましい。【００２２】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記強化繊維基材が、シート状であることが好ましい。【００２３】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記強化繊維基材が、その内部にコア材を有していることが好ましい。【００２４】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記キャビティー内において、前記樹脂導入路の前記型の内壁面における開口位置と強化繊維基材との間に、前記キャビティー内における樹脂流路形成用のメディアが配置されていることが好ましい。【００２５】
本発明のＲＴＭ成形方法において、前記メディアの厚みが、０．２乃至１ｍｍであることが好ましい。【００２６】
本発明に係る繊維強化樹脂成形体の製造方法は、次の通りである。【００２７】
本発明のＲＴＭ成形方法を用いて繊維強化樹脂成形体を製造する繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るＲＴＭ成形方法によれば、成形型内に液状樹脂（流動性を有している状態にある樹脂）を注入し、成形型内で、当該樹脂を固化させるに際し、樹脂注入経路における液状樹脂の不都合な固化を防止でき、望ましい円滑な樹脂注入操作および円滑な樹脂注入の開始、停止動作が可能となる。また、注入樹脂の固化を防止できるので、使い捨ての樹脂チューブを用いなくても、樹脂流路の開閉が可能となる。したがって、成形サイクル全体の作業性を向上でき、成形品の生産性を向上できる。また、従来発生していた樹脂チューブ等の廃棄物を削減することも可能となる。【００２９】
また、このようなＲＴＭ成形方法を用いれば、成形型のキャビティーへの樹脂注入を円滑に行うことができ、繰返し成形を行う場合に、タクトタイムの短縮を図ることができ、ＦＲＰ成形品の生産効率を大幅に高めることができる。【００３０】
樹脂の固化と云う用語については、樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、硬化と云う用語が通常用いられ、樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、凝固あるいは固化と云う用語が通常用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明のＲＴＭ成形方法を実施するための成形型の一例の概略一部断面正面図である。
【図２】図２は、図１に示した成形型におけるバルブ機構の樹脂導入路における樹脂が流動する状態（導入路の連通状態）を示す概略一部断面拡大正面図である。
【図３】図３は、図２に示すバルブ機構の樹脂導入路における樹脂が流動しない状態（導入路の閉止状態）を示す概略一部断面拡大正面図である。
【図４】図４は、図１に示した成形型におけるバルブ機構の別の態様の一例の樹脂導入路における樹脂が流動しない状態（導入路の閉止状態）を示す概略一部断面正面図である。
【図５】図５は、図３に示したバルブ機構に、好ましい寸法関係を追加表示したバルブ機構の概略一部断面正面図である。
【図６】図６は、図２に示されるバルブ機構の先端部の周辺部の２Ｓ−２Ｓ断面矢視概略平面図で、温度制御機構とバルブ機構の先端部との位置関係の一例を示す。
【図７】図７は、図６に示す温度制御機構の別の態様の概略平面図である。
【図８】図８は、図６に示す温度制御機構の更に別の態様の概略平面図である。
【図９】図９は、図１に示した成形型の別の態様の概略一部断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明のＲＴＭ成形方法を実施するために用いられる成形型の一態様が、図１に示される。図１において、成形型１Ａは、複数の型、例えば、上型１と下型２を有する。複数の型１、２の少なくとも一つの型、例えば、上型１の内部には、型の温度を調節する温度制御機構５ａが設けられている。この態様では、下型２の内部にも、温度制御機構５ｂが設けられている。これらの温度制御機構５ａ、５ｂは、例えば、上型１に埋設された温度調節用媒体が流動する媒体流路、あるいは、温度制御可能な電熱体（例えば、電気ヒータ）で形成される。
【００３３】
図１に示す温度制御機構５ａ、５ｂは、温度調節用媒体が流動する媒体流路からなる。媒体流路には、成形型１Ａの外部に設けられた媒体供給装置から供給され循環する媒体が流通される。媒体は、目的に応じて、加熱、あるいは、冷却されている。媒体としては、例えば、水や油が用いられる。
【００３４】
成形型１Ａは、複数の型１、２を開閉する型開閉機構１Ｂを有している。型開閉機構１Ｂは、下型２に取り付けられた昇降下盤２３と、上型１に取り付けられた支柱２２と、支柱２２の上部に取り付けられた昇降上盤２１と、昇降上盤２１に取り付けられ、昇降上盤２１を昇降させる昇降機構１Ｂｄとからなる。この態様においては、昇降下盤２３は、成形型１Ａの基台（図示せず）に固定され、上下方向に移動しない。従って、下型２もその位置が固定されている。上型１が、下型２に対し、昇降機構１Ｂｄにより離接する。これにより、上型１と下型２との間において、双方の型の開閉が行われる。上型１と下型２とのあわせ面において、下型２の上面に、シール用のＯ−リング１７が設けられている。
【００３５】
成形型１Ａに、キャビティー３に供給される流動性を有している状態にある樹脂（流動樹脂）の供給の開始および停止を行う複数のバルブ機構が設けられている。この態様においては、上型１に、キャビティー３に供給される流動性を有している状態にある樹脂（流動樹脂）の供給の開始および停止を行う複数のバルブ機構６Ａ、６Ｂが設けられている。図示はされていないが、複数のバルブ機構は、上型１と下型２に、分散して設けられていても良い。
【００３６】
この態様においては、それぞれのバルブ機構６Ａ、６Ｂは、円柱からなるバルブ本体６ａと、バルブ本体６ａの内部に設けられた樹脂流路６ｂと、樹脂流路６ａにおける樹脂の流通を開始したり停止したりするバルブ、例えば、ピストン１０とで構成されている。
【００３７】
図２および図３に、図１におけるバルブ機構６Ａを拡大した図が示される。図２は、図１に示した成形型１Ａにおけるバルブ機構６Ａの樹脂流路６ｂにおいて樹脂が流動する状態（流路の連通状態）を示す概略一部断面拡大正面図である。図３は、図２に示すバルブ機構６Ａの樹脂流路６ｂにおいて樹脂が流動しない状態（流路の閉止状態）を示す概略一部断面拡大正面図である。
【００３８】
バルブ本体６ａには、その上面から下面に貫通したピストン移動孔１０ａが設けられている。ピストン１０は、ピストン移動孔１０ａに嵌合した状態で、上下に移動可能にバルブ本体６ａに取り付けられている。ピストン１０の上部は、ピストン駆動装置１５に取り付けられている。ピストン駆動装置１５は、昇降上盤２１の下面に取り付けられている。
【００３９】
バルブ本体６ａの内部に設けられた樹脂流路６ｂの入口６ｃは、バルブ本体６ａの側周面に開口され、その出口６ｄは、バルブ本体６ａの下面に開口されている。樹脂流路６ｂは、横方向を向く樹脂流路６ｂ−１とそれに連通して上下方向を向く樹脂流路６ｂ−２とからなる。この上下方向を向く樹脂流路６ｂ−２とピストン移動孔１０ａの一部とは、一致している。これにより、ピストン１０が下降し、横方向を向く樹脂流路６ｂ−１を塞いだとき、横方向を向く樹脂流路６ｂ−１から上下方向を向く樹脂流路６ｂ−２への樹脂のキャビティー３への供給が停止される。この樹脂の供給が停止されたとき、樹脂流路６ｂ−１が、樹脂が滞留する樹脂滞留部１１となる。
【００４０】
バルブ本体６ａの先端部６ｅは、上型１の上面から内壁面に貫通して上型１に設けられたバルブ機構取り付け孔１ａに挿入され、上型１に埋設されている。バルブ本体６ａの先端部６ｅよりも上側の部分、すなわち、バルブ本体６ａの後端部６ｆは、上型１の上面より外側に位置している。後端部６ｆの外径は、先端部６ｅの外径より大きく、両者の間に段差が形成されている。後端部６ｆの下面と型１の上面との間に、シール用のＯ−リング１４が設けられている。また、ピストン移動孔１０ａの上側開口の周囲に、シール用のＯ−リング６ｇが設けられている。
【００４１】
樹脂流路６ｂ−１（樹脂滞留部１１）は、バルブ本体６ａの先端部６ｅより上側のバルブ本体６ａの後端部６ｆに位置しているが、先端部６ｅが上型１に埋設されているため、上型１の温度の影響を受け易い状態にある。すなわち、樹脂が、熱硬化性樹脂の場合、キャビティー３において、当該熱硬化性樹脂を硬化させるために、温度制御機構５ａ、５ｂにおいて採用される温度は、熱硬化性樹脂が硬化する温度となるため、その温度に相当する熱が、バルブ本体６ａの先端部６ｅから樹脂滞留部１１へと伝熱し、樹脂滞留部１１に滞留している樹脂をも、硬化させる可能性が大となる。
【００４２】
他方、樹脂が、熱可塑性樹脂の場合、キャビティー３において、当該熱可塑性樹脂を固化させるために、温度制御機構５ａ、５ｂにおいて採用される温度は、熱可塑性樹脂が固化する温度となるため、その温度に相当する熱が、バルブ本体６ａの先端部６ｅから樹脂滞留部１１へと伝熱し、樹脂滞留部１１に滞留している樹脂をも、固化させる可能性が大となる。
【００４３】
これらの可能性を極力排除し、樹脂滞留部１１における樹脂の流動性を維持し、次の成形工程の開始に際し、樹脂のキャビティー３への供給が直ちに開始可能にするため、成形型１Ａの複数のバルブ機構６Ａ、６Ｂのそれぞれには、それぞれの温度を調節可能にする一乃至複数の温度制御系統１２ａ、１２ｂが設けられている。各温度制御系統１２ａ、１２ｂは、例えば、バルブ本体６ａに埋設された温度調節用媒体が流動する媒体流路、あるいは、温度制御可能な電熱体（例えば、電気ヒータ）で形成される。
【００４４】
図１に示す温度制御系統１２ａ、１２ｂは、温度調節用媒体が流動する媒体流路からなる。媒体流路には、バルブ機構６Ａ、６ｂの外部に設けられた媒体供給装置から供給され循環する媒体が流通される。媒体は、目的に応じて、加熱、あるいは、冷却されている。媒体としては、例えば、水や油が用いられる。
【００４５】
成形型１Ａにおいて、バルブ機構６Ａにおけるバルブ本体６ａの樹脂の入口６ｃには、流動性を有する状態にある樹脂Ｒｍの樹脂供給枝管１Ｃａが接続され、バルブ機構６Ａと同様の構造からなるバルブ機構６Ｂの樹脂の入口には、流動性を有する状態にある樹脂Ｒｍの樹脂供給枝管１Ｃｂが接続され、これらの樹脂供給枝管１Ｃａ、１Ｃｂは、それらの上流側において、一本の樹脂供給主管１Ｃに接続されている。樹脂供給主管１Ｃは、流動性を有する状態にある樹脂Ｒｍの供給源（図示せず）に結合されている。
【００４６】
成形型１Ａにおいて、キャビティー３内に、強化繊維基材４が収容された後、複数の型１、２が型開閉機構１Ｂにより閉じられ、複数の型１、２が閉じられた後、樹脂Ｒｍが、樹脂供給枝管１Ｃａからバルブ機構６Ａを経てキャビティー３内に供給される。同様に、樹脂Ｒｍが、樹脂供給枝管１Ｃｂからバルブ機構６Ｂを経てキャビティー３内に供給される。キャビティー３内への樹脂Ｒｍの供給が完了した後、バルブ機構６Ａ、６Ｂにより、樹脂Ｒｍの供給が停止せしめられる。これと同時に、あるいは、その後、キャビティー３内の強化繊維基材４に含浸した樹脂Ｒｍが固化するように、キャビティー３内の温度が、温度制御機構５ａ、５ｂにより制御され、樹脂Ｒｍの固化が完了した後、型開閉機構１Ｂにより、複数の型１、２の間が開放され、強化繊維基材４と固化した樹脂からなる繊維強化樹脂成形体ＦＲＰ１が成形型１Ａから取り出される。
【００４７】
このＲＴＭ成形方法に用いられる成形型１Ａにおいて、バルブ機構が、成形型１Ａに複数配置されている。成形型の大きさにもよるが、図１の成形型１Ａにおいては、上型１の中央から左右の等しい距離の位置に、同じ構成からなるバルブ機構６Ａ、６Ｂが、配置されている。成形する成形品の表面積が大きい場合は、上型１に、更に多くのバルブ機構が配設される。また、成形する成形品の厚みが厚い場合は、下型２にも、バルブ機構が配設される。
【００４８】
このＲＴＭ成形方法に用いられる成形型１Ａにおいて、一方のバルブ機構６Ａに、バルブ機構６Ａの温度を調節する一乃至複数の温度制御系統１２ａが設けられている。更に、他方のバルブ機構６Ｂに、バルブ機構６Ｂの温度を調節する一乃至複数の温度制御系統１２ｂが設けられている。
【００４９】
成形型１Ａの各型１、２は、必要なキャビティー３の形状を加工できる材質であれば、どのようなものを用いても良いが、金属材料を用いると、温度制御機構５ａ、５ｂによって型１、２の温度を効率的に調節できるので好ましい。金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛合金が適用できる。
【００５０】
バルブ機構のバルブ本体６ａの材質は、伝熱などを考慮し、金属であることが好ましい。ピストン移動孔１０ａの壁面およびピストン１０の表面は、磨耗を防いだり、樹脂の固着を防ぐために、表面処理が施されていることが好ましい。表面処理としては、例えば、窒化処理がある。
【００５１】
ピストン１０の先端は、流路閉止時には、ピストン移動孔１０ａの先端（樹脂流路６ｂ−２の先端）、すなわち、上型１の内壁面にまで到達し、ピストン１０の先端がキャビティー３を形成する面と連続した形状となるよう設計されていれば、成形される繊維強化樹脂成形体の表面に、ピストン移動孔１０ａ（樹脂流路６ｂ−２）の痕が残らないので好ましい。
【００５２】
バルブ機構に設けられている少なくとも一つの温度制御系統は、後端部６ｆにおける樹脂滞留部１１と先端部６ｅとの間に配設されていることが好ましい。これにより、バルブ本体６ａが型１に埋設されている部分（先端部６ｅ）の温度の影響が樹脂滞留部１１へと及ぶことが、効率的に抑制される。すなわち、成形型から受熱する埋設部分（先端部６ｅ）は成形型と同等の温度であっても、埋設部分（先端部６ｅ）の温度をこの温度制御系統によって遮断することができ、樹脂滞留部１１は、樹脂の流動性が維持される温度に保持される。従って、樹脂流路６ｂ−１内における樹脂の固化（硬化）による流路の閉塞が発生しないために、固化した樹脂の除去作業を必要とせず、次回の成形に直ちに移行することができ、生産性に優れる連続的な成形品の成形が可能となる。
【００５３】
特に、樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、成形型、供給された樹脂の硬化を促進するために加熱されているために、成形型と接触しているバルブ機構の埋設部分も成形型からの受熱により高温状態となる。埋設部分が高温であるため、バルブ機構の他の部分へと伝熱が進み、バルブ機構全体が高温になる傾向にある。この問題は、樹脂滞留部とバルブ機構の成形型へ埋設された部分との間に位置する温度制御系統によって、バルブ機構を冷却することで、埋設部分からの伝熱が遮断されるので、樹脂滞留部は低温に保たれ樹脂の硬化反応が抑制されるので、好ましい。
【００５４】
一方、温度制御系統による冷却作用によって、バルブ機構の成形型へ埋設された部分も冷却され、更には埋設部と接触している成形型の周辺部分の温度が低下する場合がある。キャビティーを形成する型の内壁面の温度が低下した場合には、樹脂の硬化時間が長くなったり、硬化状態の悪化によって繊維強化樹脂成形体の表面品位が悪化したりすることがある。
【００５５】
この問題の解決が必要となる場合は、バルブ機構の成形型に埋設されている部分に、他の温度制御系統１３を配設するのが良い。この他の温度制御系統１３がバルブ機構に設けられている一態様が、図４に示される。図４に示されるバルブ機構４６Ａは、他の温度制御系統１３の部分を除く他の部分は、図２に示すバルブ機構６Ａと同じ構造を有している。図４において、図２に示される部品と同じ部品には、図２に示される部品番号と同じ番号が付されている。
【００５６】
図４に示すバルブ機構４６Ａにおいて、温度制御系統１３は、バルブ機構４６Ａの先端部６ｅを加熱するタイプである。成形型に埋設されている部分（先端部６ｅ）を加熱することにより、キャビティー３を形成している型１の内壁面の温度低下が防止される。これにより、樹脂の硬化時間が長くなったり、成形品の表面品位が悪化したりすることが防止される。
【００５７】
図４には、この温度制御系統１３が先端部６ｅの内側に埋設されている場合が示されているが、先端部６ｅの外周壁部分に配設されていても良いし、あるいは、ピストン１０に配設されていても良い。温度制御系統１３としては、熱媒流通する媒体流路に熱媒、例えば、水、蒸気、油などの熱媒を流すタイプを用いることができる。また、加熱する部分に電気ヒータを配設し通電するタイプであっても良い。電気ヒータを用いれば、小さいスペースで温度制御系統１３を設置でき、バルブ機構が大型化することが防げるので好ましい。
【００５８】
図５に、図３に示されるバルブ機構６Ａにおける先端部６ｅの好ましい寸法関係を追加表示したバルブ機構形状示される。図５において、バルブ機構６Ａの成形型に埋設されている部分（先端部６ｅ）の直径がｄ（ｍｍ）で示され、型１に埋設された深さがｈ（ｍｍ）で示される。直径ｄと深さｈとは、ｄ≦ｈなる関係を満足していることが好ましい。
【００５９】
先端部６ｅは、樹脂滞留部１１と先端部６ｅの間に設けられている温度制御系統１２ａによる温度調節作用、および、型１からの受熱作用を受けている。直径ｄ（ｍｍ）が大きい場合には、温度制御系統１２ａによる冷却作用は、先端部６ｅにまで伝わりやすくなるのに対して、型１からの受熱が先端部６ｅの中心部分まで十分に伝わらず、中心部分の温度が低下しやすい。加えて、型１における先端部６ｅの周辺部分は、温度制御系統１２ａからの冷却作用を受けて、温度が低下しやすい。その結果、樹脂の硬化時間が長くなったり、硬化状態が悪化して、成形品の表面品位が悪くなったりする。
【００６０】
上記の関係ｄ≦ｈが満足されていると、直径ｄ（ｍｍ）に対して先端部６ｅと型１との接触面が大きくなるために、温度制御系統１２ａによる冷却作用が、先端部６ｅまで伝わりにくくなることに加え、型１における先端部６ｅの周辺部が、温度制御系統１２ａにより冷却される作用が小さくなり、キャビティー３を形成する型１の内壁面の温度低下が生じにくくなるため、樹脂の硬化状態が良好となり、表面品位に優れる成形品を短時間で得ることができる。バルブ機構の型に埋設された部分（先端部）の先端面が、キャビティーを形成する型の内壁面と一致していることが好ましい。
【００６１】
複数のバルブ機構は、成形型を形成する複数の型のうちのいずれの型に設けられていても良い。複数のバルブ機構が成形型に設けられていることにより、広い表面積を有するキャビティーであっても、キャビティーに複数のバルブ機構から効率よく樹脂を注入できるために、強化繊維基材への樹脂の含浸時間の大幅な短縮が可能となる。複数のバルブ機構は、全数が一つの型に配設されていても、複数の型に分かれて配設されていても良い。また、各バルブ機構の樹脂流路は、同時に開閉されても良いし、キャビティー内の強化繊維基材への樹脂の含浸状態に合わせて、異なった時機に開閉されても良い。
【００６２】
成形型に設けられた温度制御機構が、バルブ機構の型に埋設されている部分（バルブ機構の先端部）の周辺部とその他の部分で、異なる系統の温度制御機構からなることが好ましい。この態様を、図１、２の成形型を用いて説明する。すなわち、この態様においては、型１におけるバルブ機構６Ａの先端部６ｅの周辺部が、温度制御機構５ａとは異なる温度制御機構５ａ−１により温度調節され、その他の部分が、温度制御機構５ａにより温度調節されることになる。
【００６３】
バルブ機構は、樹脂滞留部での樹脂の硬化を防止するために、温度制御系統によって、樹脂が硬化しない温度に制御される。一方、成形型は、温度制御機構によって、樹脂が迅速かつ十分に硬化する温度に制御される。しかし、バルブ機構の一部が埋設されている箇所の周辺部分においては、当該周辺部が、バルブ機構の温度の影響を受け、当該周辺部の温度が、樹脂の硬化に適した温度からずれる場合がある。成形型の一般部とバルブ機構が埋設された周辺部とを、別系統の温度制御機構で温度調節することにより、それぞれの位置において、樹脂の硬化に適した温度を実現することができる。成形型の一般部とは、バルブ機構の存在による温度分布の影響を受けない部分であり、キャビティーを形成する型の内壁面において、バルブ機構の中心から概ね５０ｍｍ以上離れた場所を云う。
【００６４】
成形型のバルブ機構の一部が埋設された周辺部分の温度制御機構の系統は、バルブ機構の一部が埋設された部分を囲むように、成形型に配設されていることが好ましい。この態様の三つの例が、図６、図７、および、図８に示される。バルブ機構の一部が埋設された部分を囲むように温度制御機構が配設されていることで、バルブ機構が埋設された部分の周辺部の型１の内壁面の温度とキャビティー３の温度とを、ほぼ同一に保つことができる。
【００６５】
図６において、バルブ機構の先端部６ｅの周辺部における型１に、先端部６ｅを挟んで、二つの互いに平行な温度制御機構５ａ−１が配設されている。温度制御機構５ａ−１は、先端部６ｅの外周面への最短距離Ｌをもって、位置している。図７において、バルブ機構の先端部６ｅの周辺部における型１に、先端部６ｅを中心として、四つの温度制御機構５ａ−２が配設されている。温度制御機構５ａ−２は、先端部６ｅの外周面への最短距離Ｌをもって、位置している。図８において、バルブ機構の先端部６ｅの周辺部における型１に、先端部６ｅを中心として、Ｕ字状に一つの温度制御機構５ａ−３が配設されている。温度制御機構５ａ−３は、先端部６ｅの外周面への最短距離Ｌをもって、位置している。
【００６６】
これらの最短距離Ｌは、Ｌ≦３０ｍｍの関係を満足していることが好ましい。最短距離Ｌが３０ｍｍを超えると、成形型の温度制御機構による温度制御作用がバルブ機構の先端部６ｅまで十分に届かず、キャビティーにおける樹脂の硬化状態が悪くなることがある。最短距離Ｌが３０ｍｍ以下であれば、成形型の温度制御機構による温度制御作用がバルブ機構の先端部６ｅにまで十分に作用し、キャビティーにおける樹脂が迅速かつ良好に硬化し、表面品位に優れた繊維強化樹脂成形体が得られる。最短距離Ｌが５ｍｍ未満では、温度制御機構を型１内に配設するための型の加工が困難になり、設備費用が高くなったり、あるいは、加工時の変形により型１とバルブ機構の先端部６ｅとの界面に隙間が生じ、キャビティーから樹脂が漏れやすくなったりするので好ましくない。
【００６７】
本発明のＲＴＭ成形方法の実施に際し用いられる強化繊維基材を形成する強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維がある。これらの繊維は、単独、あるいは、組み合わせて用いることができる。これらの中で、機械的特性に優れる炭素繊維が好ましく用いられる。強化繊維基材の形態としては、例えば、強化繊維が一方向に配列されたシート、強化繊維からなる織物、不織布がある。
【００６８】
強化繊維基材は、強化繊維以外に、樹脂の流動を促進する樹脂流動メディアをその内部あるいは外部に伴っていても良い。通常、強化繊維基材の複数枚が、型の内壁面に、キャビティーの形状に沿うように配置される、あるいは、事前に、複数枚の強化繊維基材が積層され、一定の形状に賦形されたプリフォームが作成され、このプリフォームが型の内壁面に、キャビティーの形状に沿うように配置される。樹脂流動メディアとしては、従来知られている樹脂流動メディアが用いられる。
【００６９】
本発明に係るＲＴＭ成形方法は、繊維強化樹脂とコア材との積層構造を有する繊維強化樹脂成形体を成形する際にも用いることができる。このような繊維強化樹脂成形体としては、例えば、コア材の両側に繊維強化樹脂層を配置したサンドイッチ構造体がある。コア材としては、例えば、弾性体、発泡材、ハニカム材がある。軽量化のためには、発泡材やハニカム材が好ましく用いられる。発泡材としては、ポリウレタン、アクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノールなどの高分子材料からなる発泡材がある。ハニカム材としては、例えば、アルミニウム合金、紙、アラミドペーパーから形成されたハニカム構造材がある。
【００７０】
本発明に係るＲＴＭ成形方法の実施に際して用いられる樹脂としては、粘度が低く強化繊維基材への含浸が容易な熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂からなるレジンインジェクションモールディング（ＲＩＭ）用モノマーが、好ましく用いられる。
【００７１】
熱硬化性樹脂としては、例えば、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、グアナミン樹脂、また、ビスマレイド・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、更に、メラミン樹脂、ユリア樹脂やアミノ樹脂がある。
【００７２】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン１１樹脂などのポリアミド樹脂、またはこれらポリアミド樹脂の共重合ポリアミド樹脂、また、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂などポリエステル樹脂、またはこれらポリエステル樹脂の共重合ポリエステル樹脂、更に、ポリカーボネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂など、更にまた、ポリエステルエラストマー樹脂、ポリアミドエラストマー樹脂などに代表される熱可塑性エラストマー樹脂がある。
【００７３】
樹脂として、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数がブレンドされている樹脂を用いることもできる。中でも好ましい樹脂として、自動車用外板部材の意匠性に影響を与える成形時の熱収縮を抑える観点から、エポキシ樹脂がある。
【００７４】
一般的に、複合材料用エポキシ樹脂としては、主剤として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂が用いられる。一方、硬化剤としては、ジシアンジアミドにジクロロフェニルジメチル尿素を組み合わせた硬化剤が作業性、物性等のバランスに優れている点で好適に使用されている。しかし、特に限定されるものではなく、ジアミノジフェニルスルホン、芳香族ジアミン、酸無水物ポリアミドなども使用できる。また、樹脂と強化繊維基材の比率は、体積比率で、３０：７０乃至７０：３０の範囲が、外板として適当な剛性を保持する点で、好ましく、更に好ましくは、体積比率で、４０：６０乃至６０：４０が、樹脂の強化繊維基材への含浸性と含浸速度の観点から好ましい。また、ＦＲＰ構造体の熱収縮を低減させ、クラックの発生を抑えるという点から、エポキシ樹脂または熱可塑性樹脂やゴム成分などを配合した変性エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ジシクロペタジエン樹脂が、好ましく用いられる。
【実施例１】
【００７５】
図９は、図１に示す成形型１Ａにおいて、型１の温度を測定する温度検出装置とバルブ機構の温度を測定する温度検出装置を追加表示した成形型１Ａを示す。図９の成形型１Ａにおいて、上型１と下型２とが閉じられたとき、上型１の内壁面と下型２の内壁面との間に、キャビティー３が形成される。上型１の内壁面は、平面寸法８００ｍｍ×８００ｍｍ、高さ５０ｍｍの緩やかな曲面形状を有し、形成されるキャビティー３の厚さは、１．４ｍｍとした。下型２の内壁面は、キャビティー３の当該厚さが形成されるように、上型１の内壁面の形状にほぼ沿った形状を有するようにした。上型１および下型２に、それぞれ複数の貫通孔を設け、これらの貫通孔を、温度制御機構５ａ、５ｂとして用いた。【００７６】
上型１には、５個のバルブ機構６Ａを、概ね等配となるように設けた。図９には、その内２個のバルブ機構６Ａが示されている。それぞれのバルブ機構６Ａの側面に設けられた樹脂導入口は、樹脂供給用のナイロンチューブで樹脂注入機（図示せず）に接続した。バルブ機構６Ａの下部（先端部６ｅ）は、円筒で形成し、先端部６ｅは、上型１に埋設し、その先端面は、キャビティー面まで到達するようにした。先端部６ｅの先端面に、樹脂吐出口を設けた。埋設されている部分（先端部６ｅ）の直径ｄを、３０ｍｍ、埋設されている深さｈを、４０ｍｍとした。【００７７】
バルブ機構６Ａの流路開閉機構は、ピストンバルブ方式とし、それぞれを油圧シリンダに接続し、開閉駆動できるようにした。ピストンバルブ開放時は、側面の樹脂導入口から横方向にバルブ機構内部に入り、ピストンバルブが摺動する空間から下方に伸びて樹脂吐出口まで到達するよう樹脂流路を形成した。ピストンバルブ閉止時は、ピストンは、樹脂流路内を下降してキャビティーと同一面となる位置まで到達し、この部分では樹脂流路となる空間がピストンにより占有されるが、樹脂導入口からピストンが摺動する部分までの間の樹脂流路は空間のまま残される構造とした。【００７８】
この空間の下部に、貫通孔を２本設け、これらの貫通孔を、温度制御系統１２ａとして用いた。これらの貫通孔に、外部に設けたチラーから供給した冷却水を循環させた。バルブ機構６Ａは、上型１にボルトで固定され、上型１とバルブ機構６Ａの間には、Ｏ−リングを配置した。バルブ機構６Ａの外部からこの空間に隣接する位置まで掘り込みを設け、掘り込み内部に熱電対１８を配置して、当該部分の温度を測定できるようにした。【００７９】
成形型において、温度制御機構５ａ、５ｂの貫通孔の内部に温水を循環させることで、キャビティーの表面温度（キャビティー面のバルブ機構６Ａの中心から１００ｍｍ離れた型温度測定位置１９における温度）が１００℃となるようにした。このとき、バルブ機構６Ａがキャビティー３に表出した部分の表面温度は、９５℃であり、バルブ機構６Ａに設けた熱電対１８による温度測定値は、３５℃であった。【００８０】
成形型は、昇降装置に取り付け、昇降装置上盤２１を上昇させることで、成形型を開け、キャビティー３に強化繊維基材４を配設した後、昇降装置上盤２１を下降させて型締めした。強化繊維基材として、東レ（株）製ＣＫ６２５２Ｃ（平織り、目付３１５ｇ／ｍ２、強化繊維Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ）を４枚積層したものを用いた。【００８１】
キャビティー３の内部を図示しない真空ポンプにより真空状態に保ち、図示しない樹脂注入機を用いて、液状樹脂を液送した。この液状樹脂として、エポキシ樹脂（東レ（株）製のエポキシ樹脂ＴＲ−Ｃ３５）を用いた。このエポキシ樹脂ＴＲ−Ｃ３５は、主剤（ｊＥＲ８２８（ジャパンエポキシレジン（株）製、エポキシ樹脂）と硬化剤（東レ（株）製ブレンドＴＲ−Ｃ３５Ｈ（イミダゾール誘導体））とからなり、主剤と硬化剤との混合比を１０：１とした。【００８２】
液状樹脂が、チューブを経由して分岐され、各バルブ機構６Ａの側面の樹脂導入口から樹脂流路に入り、流路開閉機構に到達したことを確認して、ピストンバルブを上昇させ、流路を開放した。キャビティー３内に液状樹脂が充満したことを確認して、ピストンバルブを下降させ、流路を閉止した。樹脂注入を開始してから液状樹脂がキャビティー３内に充満するまでに要した時間は、１分であった。【００８３】
この状態で１７分保持した後、成形型を開けて、成形された繊維強化樹脂成形品を、成形型から取り出した。製造された繊維強化樹脂成形品は、強化繊維基材に樹脂がくまなく含浸して硬化しており、表面状態も良好であった。【００８４】
引き続き、成形型を清掃し、１回目と同じ積層構成とした強化繊維基材をキャビティーに配置し、成形型を閉じて、１回目と同様の手順で２回目の成形を行った。液状樹脂の注入に要する時間、硬化時間は１回目と同じであった。成形型から取り出した繊維強化樹脂成形品は、１回目の成形と同様の良好な表面を有していた。１回目の繊維強化樹脂成形品の取り出しから２回目の繊維強化樹脂成形品の取り出しまでに要した時間は、２２分と短時間であった。
【実施例２】
【００８５】
実施例１で使用した成形型に、５個のバルブ機構それぞれに対し、バルブ機構の下部が埋設されている孔１ａから２０ｍｍの位置（図７において、Ｌ＝２０ｍｍとなる位置）となるように、４本のカートリッジヒータ２０を埋設し、通電加熱した。その結果、キャビティー３の表面温度１００℃を保持したとき、バルブ機構６Ａがキャビティー３に表出した部分の表面温度は、９８℃となった。バルブ機構６Ａに設けた熱電対１８による温度測定値は、３８℃であった。【００８６】
実施例１と同様の条件で液状樹脂を注入したところ、液状樹脂が充満するまでに要した時間は、１分であった。この状態で１５分保持した後、成形型をあけて、成形型から繊維強化樹脂成形品を取り出した。樹脂は強化繊維基材にくまなく含浸して硬化しており、成形品の表面状態も良好であり、実施例１よりも２分短縮して同様の成形品を得ることができた。【００８７】
引き続き、成形型を清掃し、１回目と同様の手順で成形を行い、１回目の成形と同様の表面状態に優れる繊維強化樹脂成形品を短時間で得ることができた。１回目の繊維強化樹脂成形品を取り出してから、２回目の繊維強化樹脂成形品を取り出すまでに要した時間は、２０分と短時間であった。
【比較例１】
【００８８】
実施例１と同様のキャビティー形状を持つがバルブ機構が設置されていない成形型を用い、実施例１の成形型と同様に成形型に設けた貫通孔に温水を流すことで、キャビティー表面温度が１００℃となるように加温保持した。樹脂注入機から延びる樹脂供給用ナイロンチューブを、成形型の複数の型の合わせ面ＪＦ（図９参照）に設けた樹脂導入口に接続した。
【００８９】
成形型内を真空に保持し、実施例１と同様の強化繊維基材、液状樹脂を用いてキャビティーに液状樹脂を注入し、充満させた。この状態で１５分保持した後、成形型をあけて繊維強化樹脂成形品を得た。繊維強化樹脂成形品は、強化繊維基材に樹脂がくまなく含浸して硬化しており、表面状態も良好であった。
【００９０】
続いて、注入に用いた樹脂チューブを成形型から取り外して廃棄した後に、成形型を清掃し、強化繊維基材を同じ積層でキャビティーに配置した。成形型の複数の型の合わせ面ＪＦに樹脂チューブを設置し成形型を閉じてチューブを把持させた後に、樹脂チューブの他端を樹脂注入機に接続した。その後、１回目と同様の手順で２回目の成形を行ったところ、液状樹脂の注入に要する時間、硬化時間は１回目と同じであった。成形型から取り出した繊維強化樹脂成形品は１回目の成形と同様の良好な表面を有していた。１回目の繊維強化樹脂取り出しから２回目の繊維強化樹脂取り出しまでに要した時間は、３０分であり、樹脂チューブの取り外し、廃棄、新しい樹脂チューブの取り付けに時間を要した分、複数回の成形に長い時間を要した。また、樹脂チューブの廃棄物が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係るＲＴＭ成形方法によれば、成形型内に液状樹脂（流動性を有している状態にある樹脂）を注入し、成形型内で、当該樹脂を固化させるに際し、樹脂注入経路における液状樹脂の不都合な固化を防止でき、望ましい円滑な樹脂注入操作および円滑な樹脂注入の開始、停止動作が可能となる。また、注入樹脂の固化を防止できるので、使い捨ての樹脂チューブを用いなくても、樹脂流路の開閉が可能となる。したがって、成形サイクル全体の作業性を向上でき、成形品の生産性を向上できる。また、従来発生していた樹脂チューブ等の廃棄物を削減することも可能となる。【００９２】
また、このようなＲＴＭ成形方法を用いれば、成形型のキャビティーへの樹脂注入を円滑に行うことができ、繰返し成形を行う場合に、タクトタイムの短縮を図ることができ、ＦＲＰ成形品の生産効率を大幅に高めることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１：上型
１Ａ：成形型
１ａ：バルブ機構取り付け孔
１Ｂ：型開閉機構
１Ｂｄ：昇降機構
１Ｃ：樹脂供給主管
１Ｃａ、１Ｃｂ：樹脂供給枝管
２：下型
３：キャビティー
４：強化繊維基材
５ａ、５ｂ：温度制御機構
５ａ−１、５ａ−２、５ａ−３：温度制御機構
６Ａ、６Ｂ：バルブ機構
６ａ：バルブ本体
６ｂ：樹脂流路
６ｂ−１：横方向を向く樹脂流路
６ｂ−２：上下方向を向く樹脂流路
６ｃ：樹脂流路の入口
６ｄ：樹脂流路の出口
６ｅ：バルブ本体の先端部
６ｆ：バルブ本体の後端部
６ｇ：Ｏ−リング
１０：ピストン
１０ａ：ピストン移動孔
１１：樹脂滞留部
１２ａ、１２ｂ：温度制御系統
１３：他の温度制御系統
１４：Ｏ−リング
１５：ピストン駆動装置
１７：Ｏ−リング
１８：熱電対
１９：型温度測定位置
２０：カートリッジヒータ
２１：昇降上盤
２２：支柱
２３：昇降下盤
４６Ａ：バルブ機構
ｄ：バルブ機構の先端部の直径
ＦＲＰ１：繊維強化樹脂成形体
ｈ：バルブ機構の先端部の型への埋設深さ
ＪＦ：成形型の複数の型の合わせ面
Ｌ：バルブ機構の先端部と温度制御機構との間の最短距離
Ｒｍ：流動性を有する状態にある樹脂
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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