(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の内面を有する、成形型の前記内面に未硬化プラスチック層を積層して硬化させる中空の繊維強化プラスチック部品の成形方法において、
前記成形型の内面に前記未硬化プラスチック層を積層して、内面形状を形成する工程と、
前記成形型内に前記内面形状を形成した未硬化プラスチック層の表面に沿ってバッグを設ける工程と、
前記バッグにエアを充填して中空成形をおこなう工程と、
を含み、
前記バッグは、一端が該バッグの先端に取り付けられ、他端が該バッグの内部を通して外側に引き出されたワイヤを備えており、
前記中空成形後に、前記ワイヤの引き出された他端を引っ張ることにより、先端部分から剥離しつつ前記バッグを前記繊維強化プラスチック部品から取り出すことを特徴とする繊維強化プラスチック部品の成形方法。
【請求項２】
前記ワイヤの一端の前記バッグの先端への取り付けは、前記バッグの先端部が内側に折り返され、当該バッグの先端部を前記ワイヤの一端で縛ってなされたことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック部品の成形方法。
【請求項３】
前記成形型は、左右に開口部を備え、
前記バッグを前記成形型の真中で突き合わせて左右対称に配置し、前記左右の開口部から前記ワイヤを引き出すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維強化プラスチック部品の成形方法。
【請求項４】
前記バッグは、内側がナイロンから構成され、前記繊維強化プラスチック部品に接する外側がポリプロピレンから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック部品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の高速走行時の安定を図るためのエアスポイラ（自動車の後部安定翼）の形状を成形した中空の繊維強化プラスチック部品の成形方法に関し、特に、内圧成形に用いるバッグの除去をおこなう繊維強化プラスチック部品の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰとも称す）などを成形する場合、多くはオートクレーブ法、ＲＴＭ法、さらにハンドレイアップによる成形がおこなわれ、これらの方法によって中空成形部品を得るためには接着工程が用いられている。また、中空成形部品を一体に成形するには、熱可塑性樹脂の射出成形に見られるように中子を用いている。
【０００３】
また、近年小型ヘリコプタのテールコーン部材などの円筒形状を有するもので、接着レス構造の内圧成形法の適用が見られるが、これは大面積の開口部を有している。また、開口部のほとんどない部材としては、比較的単純な断面構造のステアリングホイールなどが同製法で作られている。
【０００４】
さらに、自動車のエアスポイラとその製造方法に関して、特開平５−２１３２３５号公報のような技術が知られている。この技術は、熱可塑性樹脂によって上側部品と下側部品を成形し、上側部品と下側部品の合せ目にモールを固定したあと、上側部品と下側部品に接着リブを接着し合体させることでエアスポイラを形成するようになっている。
【０００５】
また、高速走行時の風圧に耐える、より軽量のエアスポイラを成形するような技術として、ガラス繊維を含んだシート状の熱硬化性の樹脂から熱間プレス法によって上側・下側部品を成形し、この上側・下側部品をなんらかの手段によって接着し合体させるという技術も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一体で成形した中空成形部品の開口部をミニマムにしたものにステアリングホイールなどがあり、このステアリングホイールの成形時に内圧成形に使用したナイロン製のバッグは、中空成形部品から除去できずに部品の中に残存したまま使用されている。しかし、バッグが部品の中に残存すると、残存したバッグのウエイトがアップするとともに、内部に残存したバッグのしわ部から異音が発生して商品性として問題があった。
【０００７】
このような比較的単純形状の断面を持つステアリングホイールでは、内部のバッグは製品の内部形状とほぼ同一形状のニアネット形状になっている。
【０００８】
エアスポイラなどの微細な形状を持つ部品に対しては、ニアネット形状のバッグ自体の製作が難しく、バッグ製作による大幅なコストアップが発生するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バッグ残存による問題点（ウエイトアップ、異音）の解決とともに、微細な形状を持った中空成形部品を一体で成形し、なお最小限の開口部から内部のバッグを除去する繊維強化プラスチック部品の成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、未硬化プラスチック層を中空の内面を有する成形型の中空の内面に積層して、加熱炉で形成・硬化させる、中空の繊維強化プラスチック部品の成形方法において、前記成形型の内面に前記内面形状を形成した未硬化プラスチック層を積層する工程と、前記成形型内に前記未硬化プラスチック層の表面に沿ってバッグを設ける工程と、前記バッグにエアを充填して中空成形をおこなう工程とを含み、前記バッグは、一端が該バッグの先端に取り付けられ、他端が該バッグの内部を通して外側に引き出されたワイヤを備えており、前記中空成形後に前記ワイヤの引き出された他端を引っ張ることにより、先端部分から剥離しつつ前記バッグを前記繊維強化プラスチック部品から取り出すことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、成型後のバッグが外側に引き出し可能となるため、これにより、残存バッグ分のウエイトダウンはもとより、バッグに起因する異音の発生を除去することができる。また、エアスポイラでは、内部が完全に中空となったため、ハイマウントストップランプなどを設置する際のハーネスの通線路として中空部位を利用することが可能になる。さらに、バッグを取り除くことで部品を単一素材化でき、リサイクル性が向上する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ワイヤの一端の前記バッグの先端への取り付けは、前記バッグの先端部を内側に折り返し、当該バッグの先端部を前記ワイヤの一端で縛って行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、バッグの先端部に取り付けたワイヤを内側に折り返して縛ることにより、バッグの除去の際に、バッグに取り付けたワイヤの端部から、バッグを引っ張ることによる、バッグの破れを防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記成形型は、左右に開口部を備え、前記バッグを前記成形型の真中で突き合わせて左右対称に配置し、前記左右の開口部から前記ワイヤを引き出すことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、内圧成型の過程で、バッグの内部を加圧した際に生じる、膨れ方のバラツキを無くし、左右対称の形状を得ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記バッグは、内側がナイロンから構成され、前記繊維強化プラスチック部品に接する外側がポリプロピレンから構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、バッグを取り出す時の破れ防止のため、強度の高いナイロン製のバッグを用い、ＰＰ膜で覆われたバッグを用いて二層構造にしたため、剥離性を向上させ、成型後のバッグの除去をさらに容易におこなうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態〕
本発明に係る繊維強化プラスチック部品の成形方法の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る繊維強化プラスチック部品の成形方法の概略を示し、図１（ａ）は炉内で加熱中の繊維強化プラスチック部品を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ部拡大図である。図１（ａ）、（ｂ）において、中空の繊維強化プラスチック部品であるエアスポイラ２０は、炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸して形成されたプリプレグ１１を、エアスポイラ２０を成形する成形型１０の内面に積層したあと、ＰＰ膜１４で覆われたバッグ１２を、この内面形状を形成したプリプレグ１１の表面に沿って成形型１０内に設け、このバッグ１２の加圧孔１３とは反対側に位置するバッグ１２の先端を内側に折り返し、その折り返し部にワイヤ１５を固定する。このバッグ１２にエアを充填して内側から内圧をかけ、成形型１０に押し付けて形状転写する。このとき、加熱炉１は、１２０〜１３０℃の温度で２時間ほど加熱し、中空成形が完了する。そして、加熱炉１内で４時間ほど放置して徐冷したあと、ワイヤ１５を成形型１０の加圧孔１３から外側に引っ張ることで、バッグ１２を取り出して除去することができる。尚、エアは、コンプレッサ３によって発生した加圧空気であり、配管２によって成形型１０へ導かれている。
【００１９】
ここでプリプレグについて説明する。プリプレグは、中間成形素材のことであり、繊維を編んでシート状にし、樹脂を含浸させて半硬化状態にしたもので、完全には硬化させていない。
【００２０】
成形時は、プリプレグやＳＭＣを成形型１０の表面に置いて、その後、バッグに内圧をかけて膨張させて、成形型１０に押し付ける。その状態で加熱して、エポキシ樹脂で成形・硬化する。
【００２１】
これらのエポキシ樹脂やプリプレグは、加熱により流動化するので、圧損が少なく、圧が伝わりやすい。形状が完全にできたときに、バッグを残したまま加熱炉１で加熱する。加熱炉１内の温度は１２０〜１３０℃で、加熱したときにバッグ１２は、ナイロンを使っているので変質しない。ナイロンは耐熱温度が２００℃くらいあり、エポキシ樹脂を焼き固める時の温度では、ナイロンは変質しない。
【００２２】
ちなみに、エアによって内圧をかける成形法を用いて成形する場合、その成形の可否を決定するのは、成形型１０の内部に挿入するバッグ１２の追従性である。また、中空一体成形化は、継ぎ目を無くすこととともに、デザイン上の意匠性を上げることも可能としている。また、エアスポイラ２０は、空力特性を出すために所望の形状を必要とするため、微細形状の成形技術は重要なものとなっている。
【００２３】
このとき、バッグ１２は、事前に精度良く成形しておくニアネット形状にしておくほうが成形上は好ましいが、事前に精度良く成形するには、部品への大幅なコストアップを同時にもたらす。このため、比較的単純な袋形状のバッグを用いることにより、結果として追従性の問題が発生する。
【００２４】
このように、ニアネット形状のバッグによるコスト上昇回避を図り、袋状バッグを用いると、極端な鋭角形状部位を始め、バッグの追従しない部位が発生する。そのため、安価な袋状バッグを使用する場合は、図１（ｂ）に示すようにバッグに充分なたるみを設けて、成形型内に配置する必要があるが、このたるみ部分には成形材料に含まれるエポキシ樹脂が入り込み、バッグを抱え込む状態になることが予想され、バッグ１２の除去を難しくしている。すなわち、樹脂がバッグを抱え込むと端部から引っ張るだけでは、バッグ１２が破れて除去できなくなる場合が多い。
【００２５】
そのため、離型性の良好なＰＰ膜１４で覆われたナイロン製のバッグ１２を、充分なたるみを持たせて材料表面に接するところに配置することで、バッグ１２の除去に際して、エポキシ樹脂の抱き込みを防止することができる。しかし、端部からバッグ１２を引っ張って抜くだけでは、バッグ１２が破れてしまう可能性がある。
【００２６】
そこで、図１（ｂ）に示すように、ＰＰ（ポリプロピレン）膜及びナイロン製のバッグの先端部を内側に折り返し、内側をワイヤで縛り、さらに成形時にバッグを拘束しないように、ワイヤに十分なたるみを持たせた形でバッグ内部を通線して加圧孔１３から外側に引き出しておく。バッグ１２は、内部を加圧すると膨張して膨れ方にバラツキが生じるため、左右対称の形状を得るためには、左右方向からエアを充填することができるように、バッグ１２を左右に配置する。そして、成形型１０の真中で突き合せすることにより左右対称にすることができる。
【００２７】
成形の終了後、開口部である加圧孔１３、１３からバッグ１２、１２を引っ張ることによって、容易にバッグ１２、１２の除去が可能となる。また、ＰＰ膜が部分的に破損してもナイロン製のバッグが破損しなければ特に問題はない。
【００２８】
図２は、図１（ａ）におけるバッグが除去されたＡ部拡大図である。図２に示すように、バッグ１２は離型性の良いＰＰ膜によって覆われたため、プリプレグ１１の界面から剥離して除去されている。そのため、エアスポイラ２０の軽量化とともにエアスポイラ２０から発生する異音を解消することができる。
【００２９】
図３は、本発明に係る繊維強化プラスチック部品で作られたエアスポイラの概略を示し、（ａ）はエアスポイラの全体の概略を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図３（ａ）に示す自動車用のエアスポイラ２０は、図３（ｂ）に示すように、中空部２１を有している。そして、この中空部２１は外部と連通する図示しない開口部を有し、この開口部に図示しないハイマウントランプなどが埋め込まれるとともに、このハイマウントランプに接続する配線を通すための穴などが設けられている。
【００３０】
本発明は、バッグがエアスポイラの内部に残存して軽量化の妨げになるとともに、残存したバッグから生じる異音を解消することができる。また、ニアネット形状のバッグを製作することによるコストアップを防止することができる。
【００３１】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。たとえば、本実施の形態では、離型性の向上手段としては、ＰＰ膜にこだわらず、ナイロン製のバッグにテフロン（Ｒ）コートしたものでも良く、親和性のないものであれば他の材料でも構わない。また、除去方法を提供するワイヤについては、成形温度に耐え得る素材であれば、金属、樹脂など材質は問わない。また、バッグにかける圧力は加圧空気としたが、いわゆる、バッグが膨らみ、破損しない圧力で有れば良い。また、加圧空気の他に高圧液体であっても構わない。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、バッグ先端部を内側に折り返し、バッグ内部を通線して加圧孔から外側に引き出し可能とした。これにより、残存バッグ分のウエイトダウンはもとより、バッグに起因する異音の発生を除去することができる。また内部が完全に中空となったため、ハイマウントストップランプなどを設置する際のハーネスの通線路として中空部位を利用することが可能になる。さらにバッグを取り除くことで、部品を単一素材化でき、リサイクル性が向上する。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、バッグ先端部に取り付けたワイヤを内側に折り返して縛るため、バッグの除去の際に、バッグの端部を引っ張ることによるバッグの破れを防止することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加え、内圧成型の過程で、バッグの内部を加圧した際に生じる、膨れ方のバラツキを無くし、左右対称の形状を得ることができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、バッグを取り出す時の破れ防止のため、強度の高いナイロン製のバッグを用い、ＰＰ膜で覆われたバッグを用いて二層構造にしたため、剥離性を向上させ、成型後のバッグの除去をさらに容易におこなうことができる。
【００３６】
以上のように本発明の繊維強化プラスチックの成形方法は、半硬化状態の繊維強化プラスチック部材を熱処理して一体成形品を製造するので、接着剤やボルト、リベット等を必要とせず、得られた成形品は機械的強度に関して高い信頼性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る繊維強化プラスチック部品の成形方法の概略を示し、（ａ）は炉内で加熱中の繊維強化プラスチック部品を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部拡大図である。
【図２】図１（ａ）におけるバッグが除去された様子を示すＡ部拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る繊維強化プラスチック部品で作られたエアスポイラの概略を示し、（ａ）はエアスポイラの全体の概略を示す斜視図である。（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１  加熱炉
２  加圧空気の配管
３  コンプレッサ
１０  成形型
１１  プリプレグ
１２  バッグ
１３  加圧孔
１４  ＰＰ膜
１５  ワイヤ
２０  エアスポイラ
２１  中空部
【図１】
0003666808.tif 000002
【図２】
0003666808.tif 000003
【図３】
0003666808.tif 000004