(57)【要約】【課題】曲げ、ねじり、圧縮、せん断といった引っ張り以外の荷重がかかる繊維強化樹脂成形品ならびに複雑な形状を有する繊維強化樹脂成形品を生産するにあたり、従来に比べ少ない工程で、簡便な型や芯材を用いながら、繊維配向を維持したままＶｆを均一に保ったまま賦形できる予備成形体や繊維強化樹脂成形品を提供する。【解決手段】所定の形状に成形した芯体１０の外周面に強化繊維布帛２０を積層してなる予備成形体において、前記強化繊維布帛２０の外周に熱収縮チューブ３０を被覆させ、加熱により前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を固定させてなることを特徴とする予備成形体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状に成形した芯体１０の外周面に強化繊維布帛２０を積層してなる予備成形体において、前記強化繊維布帛２０の外周に熱収縮チューブ３０を被覆させ、加熱により前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を固定させてなることを特徴とする予備成形体。
【請求項２】
前記熱収縮チューブ３０が前記芯体１０の軸方向に間隔を設けて複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の予備成形体。
【請求項３】
前記熱収縮チューブ３０の外周面に少なくとも１つの樹脂注入排出孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の予備成形体。
【請求項４】
前記熱収縮チューブ３０の表面に意匠が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の予備成形体。
【請求項５】
前記強化繊維布帛２０は、織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の予備成形体。
【請求項６】
前記強化繊維布帛２０は、熱可塑性樹脂粒子が表面に付着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の予備成形体。
【請求項７】
前記芯体１０は、加圧膨張可能な袋状体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の予備成形体。
【請求項８】
前記芯体１０は、可溶性であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の予備成形体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の予備成形体をＲＴＭ成形してなる繊維強化樹脂成形品。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の予備成形体からＲＴＭ成形前に前記熱収縮チューブ３０が除去されてなることを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
【請求項１１】
所定の形状に成形した芯体１０の外周面に強化繊維布帛２０を積層してなる予備成形体の製造方法において、下記（Ａ）（Ｂ）工程を含むことを特徴とする予備成形体の製造方法。
（Ａ）工程：所定の形状に成形した前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を１枚または複数積層し、更にその外周に前記熱収縮チューブ３０を被覆する被覆工程。
（Ｂ）工程：加熱により前記熱収縮チューブ３０を収縮させ、前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を固定させる固定工程。
【請求項１２】
請求項１１に記載の予備成形体の製造方法で得られた予備成形体をＲＴＭ成形する繊維強化樹脂成形品の製造方法において、下記（Ｃ）〜（Ｆ）工程を含むことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。
（Ｃ）工程：予備成形体を金型上に配置し型締めする型締め工程。
（Ｄ）工程：マトリクス樹脂を注入、含浸、硬化させる硬化工程。
（Ｅ）工程：成形型から繊維強化樹脂成形品を脱型する脱型工程。
（Ｆ）工程：繊維強化樹脂成形品のバリ等を除去するトリム工程。
【請求項１３】
（Ｃ）型締め工程の前に、前記熱収縮チューブ３０を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項１４】
（Ａ）工程において可溶性の前記芯体１０または加圧膨張可能な袋状体の前記芯体１０を選択し、（Ｄ）硬化工程後に、前記芯体１０を溶融または割り、前記芯体１０を繊維強化樹脂成形品から除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の中空繊維強化樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法にて得られる繊維強化樹脂成形品に関するものであり、更に詳しくは、芯体を用いて予備成形体を成形した後、樹脂を含浸、硬化させて得られる繊維強化樹脂成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維等を強化繊維として用いたＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）やＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）は、高強度・高剛性・軽量・高耐久性を有するものであることから、自動車や航空機、自転車等を構成する各種の構造材として理想的な材料である。
【０００３】
ＣＦＲＰやＧＦＲＰを用いた構造材として、梁や柱などの桁材、フレーム構造に用いるパイプ材、外皮が応力を受け持つモノコック構造材等を経済的に製造する方法が種々検討されている。
【０００４】
これらＣＦＲＰやＧＦＲＰを成形し構造材を製造する方法としては、例えば、強化繊維と高靱性のエポキシ樹脂からなる、厚さ数十から数百マイクロメーターのプリプレグを一枚一枚積み重ねた積層体をオートクレーブ（圧力釜）中で加圧、加熱して硬化させる、いわゆるオートクレーブ成形法が一般的なものである。
【０００５】
しかしながら、一般的にプリプレグは強化繊維の周りに樹脂が含浸されていることから、強化繊維が樹脂で固定された状態にあり、プリプレグを所定の三次元構造に賦形する等のように、プリプレグを変形させることは困難であった。
【０００６】
このため、凹凸のある三次元形状を有するＦＲＰ製の航空機部材や自動車部材、自転車部材を製造するに際しては、数ミリの凹凸に対してもプリプレグを切断し、パッチ状に継ぎ接ぎするという製造法をとらざるを得ず、このため、プリプレグからなる部材は、予測以上に高重量となるばかりではなく、継ぎ接ぎ部分の強度低下から安全率を大きくとる必要性も生じていた。
【０００７】
これらの理由から、航空機部材や自動車部材へのＦＲＰの適用は、比較的平坦な形状のものに対して推進され、複雑形状部材への適用は限られるという制約が生じていた。
【０００８】
更に、プリプレグにおいては一枚一枚プリプレグを積み重ねて貼っていく際に、プリプレグの層間に空気が入ってしまうと、オートクレーブでの加圧によってもこの気泡が消えず、ＦＲＰ内部にボイドが形成され、強度上重大な欠陥になる課題を抱えていた。このため、プリプレグを数枚積み重ねてはバッグフィルムで包み真空にし、あらかじめ空気を抜いておく前処理が必要となっていた。
【０００９】
このようなプリプレグ成形における問題を解決するＣＦＲＰやＧＦＲＰの製造方法として、米国特許第５２８１３８８号明細書に記載されているような、ＲＴＭ成形法と称される成形法が注目されており、例えば、長さが１０ｍ以上でかつその形状も複雑なＦＲＰ構造体がこの方法により実用化されつつある。
【００１０】
このＲＴＭ成形法によれば、ＣＦＲＰやＧＦＲＰを製造するプロセスは、まず、予備成形体（プリフォームとも呼ぶ）と呼ばれるあらかじめ所定の形状に賦形された、樹脂が完全に含浸していない、いわゆるドライの連続繊維織物からなる強化繊維基材を成形型上に配置し、全体をバッグフィルムや成形型で覆った後、バッグフィルム内あるいは成形型内部を真空状態にして、樹脂を注入して、前記予備成形体に樹脂を拡散、含浸させるというものである。
【００１１】
ＲＴＭ成形法においては、このように予備成形体を使用するため、プリプレグという粘着性のある材料を小さく裁断してパッチ状に貼り付けるという煩雑な工程が不要となる。しかし、繊維状や布帛状といった一次元、あるいは二次元の強化繊維基材を所定の三次元形状に賦形し予備成形体を製造する工程を、いかに正確、かつ効率よく行うかが、ＲＴＭ成形法においても課題となっている。
【００１２】
この賦形工程の従来の最も単純な方法としては、クロス等の強化繊維基材を手作業で裁断し、最終製品形状に準ずる形をした賦形型の上に一枚ずつ、スプレーのり等を吹き付けながら複数層貼り重ねていく方法がある。
【００１３】
このような人手作業による方法では、まず、強化繊維基材を一枚ずつ貼り重ねる点に関し、ドライな基材を用いる分、プリプレグに比べれば型への沿い性が良く、貼り付け作業が容易であるものの、大幅な効率化は望めない。またスプレーのりによる貼り付け作業に関しては、吹き付け量のコントロールが難しく、過剰な塗布や塗布量のバラツキによりＦＲＰ自身の物性低下やバラツキが発生する懸念がある。
【００１４】
ＲＴＭ成形法の賦型工程において、高嵩Ｖｆ（繊維体積含有率とも呼ぶ）予備成形体を製造する場合、内部の強化繊維の反発により、予備成形体が規程の高さより膨らみ、成形型に収まらなくなることがある。また、複雑形状予備成形体の場合、その形状に追従しきれずに内部の強化繊維が予備成形体から飛び出すことがある。このような状態が起きると、成形型の型締め工程において強化繊維が切断されたり、無理に型を締めつけて強化繊維がうねりを生じたりする。強化繊維の切断やうねりは、繊維強化樹脂成形品の物性を低下させる原因となる。
【００１５】
ＦＲＰにより板材や桁材を製造する場合において、このような強化繊維の切断やうなりに起因する繊維強化樹脂成形品の物性低下は、構造材にとって致命的となるため、あらかじめ予備成形体を大きめに製造しておき、物性低下が起こり得る部位を除去して製品とする。
【００１６】
一方、円筒構造の予備成形体では、予備成形体内の強化繊維が一対の金型の合わせ面をまたぐように配置される場合には、金型の合わせ面に強化繊維が挟まれたりうねりが生じたりすると、上述した物性低下が起こる部位の除去工程を行うことが出来ない。成形型により強化繊維の切断が起きると、成形品の物性が著しく落ちる原因となる。
【００１７】
更には、円筒構造の予備成形体を構造材として利用する場合、予備成形体に対して、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）の実現、繊維連続性の保証、繊維配向性の保証、等といった高性能、高精度化を同時に実現しようとすると、強化繊維基材を想定どおりに賦形できにくくなり、結果として予備成形体の形態を安定して維持できにくくなっていた。このように、複雑形状の予備賦形体の形成においてまだまだ課題が多いのが現状である。
【００１８】
強化繊維基材から円筒構造予備成形体を製造する方法として、例えば特許文献１には、芯体の外周面に、補強繊維を一定方向に引き揃えて積層させ、熱収縮性の大きい繊維糸により構成したネット状袋により全体を包み込むと共に、ネット状袋の上から同一繊維糸により所要箇所を二次仮止めし、このように構成した成形体をオーブンに入れて所定温度で加熱することにより前記熱収縮性ネット状袋を収縮させる方法が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載された発明は、予備成形体の製造工程において、一次仮止め工程、ネット状袋の被覆工程、二次仮止め工程を行う必要があり、工程数が多く、手間と時間がかかるものである。
【００１９】
また、一方向強化繊維基材を用いるため、繊維が配向された方向には繊維強化樹脂成形品の引張強度・剛性が発現するものの、繊維が配向されていない方向の曲げ、ねじり、圧縮、せん断強度・剛性は、繊維の配向方向と比べて著しく低下するおそれがある。
【００２０】
さらに、形状保持にネット状袋を用いるため、例えば自転車フレームのブレーキアッシー部のような複雑形状の芯体に適用した場合にはネットの網目より小さな芯体の形状変化に追従しきれず、型閉め時に予備成形体を挟み込むことによって強化繊維の切断が起きたり、収縮による外側からの圧力を一方向強化繊維基材に伝える面積が小さくなり、Ｖｆを高くしたり均一化しにくいという課題を抱えている。
【００２１】
またさらに、マトリックス樹脂を外周面から注入した場合、マトリックス樹脂の注入圧力と流量により、一方向強化繊維基材中の繊維配向が乱れ、強度・剛性が不均一な成形品になるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平７−２４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、かかる課題に着目して案出されたもので、曲げ、ねじり、圧縮、せん断といった引っ張り以外の荷重がかかる繊維強化樹脂成形品ならびに複雑な形状を有する繊維強化樹脂成形品を生産するにあたり、従来に比べ少ない工程で、簡便な型や芯材を用いながら、繊維配向を維持したままＶｆを均一に保ったまま賦形できる予備成形体およびその製造方法、ならびにその予備成形体を用いた繊維強化樹脂成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、以下の（１）〜（１４）により達成することができる。
（１）所定の形状に成形した芯体１０の外周面に強化繊維布帛２０を積層してなる予備成形体において、前記強化繊維布帛２０の外周に熱収縮チューブ３０を被覆させ、加熱により前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を固定させてなることを特徴とする予備成形体。
（２）前記熱収縮チューブ３０が前記芯体１０の軸方向に間隔を設けて複数配置されることを特徴とする（１）に記載の予備成形体。
（３）前記熱収縮チューブ３０の外周面に少なくとも１つの樹脂注入排出孔が設けられていることを特徴とする（１）または（２）に記載の予備成形体。
（４）前記熱収縮チューブ３０の表面に意匠が施されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の予備成形体。
（５）前記強化繊維布帛２０は、織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを含むことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の予備成形体。
（６）前記強化繊維布帛２０は、熱可塑性樹脂粒子が表面に付着されていることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の予備成形体。
（７）前記芯体１０は、加圧膨張可能な袋状体であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の予備成形体。
（８）前記芯体１０は、可溶性であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の予備成形体。
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の予備成形体をＲＴＭ成形してなる繊維強化樹脂成形品。
（１０）（１）〜（８）のいずれかに記載の予備成形体からＲＴＭ成形前に前記熱収縮チューブ３０が除去されてなることを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
（１１）所定の形状に成形した芯体１０の外周面に強化繊維布帛２０を積層してなる予備成形体の製造方法において、下記（Ａ）（Ｂ）工程を含むことを特徴とする予備成形体の製造方法。
（Ａ）工程：所定の形状に成形した前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を１枚または複数積層し、更にその外周に前記熱収縮チューブ３０を被覆する被覆工程。
（Ｂ）工程：加熱により前記熱収縮チューブ３０を収縮させ、前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を固定させる固定工程。
（１２）（１１）に記載の予備成形体の製造方法で得られた予備成形体をＲＴＭ成形する繊維強化樹脂成形品の製造方法において、下記（Ｃ）〜（Ｆ）工程を含むことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。
（Ｃ）工程：予備成形体を金型上に配置し型締めする型締め工程。
（Ｄ）工程：マトリクス樹脂を注入、含浸、硬化させる硬化工程。
（Ｅ）工程：成形型から繊維強化樹脂成形品を脱型する脱型工程。
（Ｆ）工程：繊維強化樹脂成形品のバリ等を除去するトリム工程。
（１３）（Ｃ）型締め工程の前に、前記熱収縮チューブ３０を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする（１２）に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
（１４）（Ａ）工程において可溶性の前記芯体１０または加圧膨張可能な袋状体の前記芯体１０を選択し、（Ｄ）硬化工程後に、前記芯体１０を溶融または割り、前記芯体１０を繊維強化樹脂成形品から除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする（１２）または（１３）に記載の中空繊維強化樹脂成形品の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、曲げ、ねじり、圧縮、せん断といった引っ張り以外の荷重がかかる繊維強化樹脂成形品ならびに複雑な形状を有する繊維強化樹脂成形品を生産するにあたり、従来と比較し少ない工数で、簡便な型や芯材を用いながら、繊維配向を維持したままＶｆを均一に保ったまま賦形できる予備成形体およびその製造方法、ならびにその予備成形体を用いた繊維強化樹脂成形品およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における芯体を用いて予備成形体を賦形する賦形工程の説明図である。
【図２】本発明における予備成形体を用いて繊維強化樹脂成形体を成形する成形工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の予備成形体およびその製造方法、ならびに繊維強化樹脂成形品およびその製造方法の一実施形態について図を用いながら説明する。なお、本発明はこれらの図等に何ら制限されるものではない。
【００２８】
図１（ａ）は、本発明に係る芯体の概略図である。芯体１０は、本発明で得られる繊維強化樹脂成形体、特に複雑形状を伴う筒状の繊維強化樹脂成形体を精度良く成形するための芯材として使用する。また、芯体１０は、後述する熱収縮チューブ３０により外側から加圧されたり、更には樹脂注入時には樹脂注入圧力がかかるため、このような外圧によって過度な変形がない硬度を備えた素材が好ましい。
【００２９】
芯体１０の材質は特に限定される物ではないが、例えば成形品内部に埋め込む場合は、発泡材料や加圧膨張可能な袋状体等、比重の軽い材質が好ましく、例えば発泡硬質ウレタン、加圧膨張可能な袋状体、ガラスビーズを混入した樹脂、等を用いるのが好ましい。
【００３０】
一方、成形品から抜き取り可能とするには、例えば加圧膨張可能な袋状体が好適に使用できる。袋状体は、外圧の作用に伴って圧縮気体等を注入する等、内圧を追従させても良い。さらに、芯体１０を溶解して成形品から取り除く場合は、素材として可溶性部材、例えば発泡硬質ウレタンを選択し、メチルエチルケトンに溶融させ取り出すこと等が好ましい。また、加圧膨張可能な袋状体は、内部の気体を抜き取ったり、切り込みを入れた後で引っ張りだすこともできる。
【００３１】
強化繊維布帛２０は、特に限定される物ではないが、織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを用いることが好ましい。使用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、ケブラー繊維等を用いるのが好ましい。また、強化繊維布帛２０は、設計により規定された繊維配向と繊維量を満たす必要がある。設計に応じた強化繊維布帛２０を利用することで、繊維配向に沿った強度・剛性を発現することができる。
【００３２】
強化繊維布帛２０は、芯体１０の外周に、１枚または複数積層配置される。シート状の強化繊維布帛２０を芯体１０に巻きつけても良いし、あらかじめ筒状に形成した強化繊維布帛２０を芯体１０に覆うように配置してもよい。この際、後述する樹脂含浸により得られる繊維強化樹脂成形体の周方向に、強化繊維が配向されていると、周方向に対する強度・剛性を高く発現することができて好ましい。
【００３３】
また、予備成形体の安定性を高めるために、熱可塑性樹脂粒子を強化繊維布帛２０に付着させることも好ましい。強化繊維布帛の表面に付与される熱可塑性樹脂粒子は、強化繊維布帛の片面にのみ付与されてもよいし、表裏両面に付与されてもよい。強化繊維布帛２０の表面への付与量は特に制限されるものではないが、熱可塑性樹脂粒子を加熱融着のバインダーとして利用するために、片面あたり３ｇ／ｍ２から５０ｇ／ｍ２付与させることが好ましく、載置面への十分な固着力と重量軽減のバランスを考慮して、５ｇ／ｍ２から３０ｇ／ｍ２の範囲が好適に適用される。
【００３４】
熱可塑性樹脂粒子の主成分である熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアリーレンオキシド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルスルホン樹脂など、いわゆるエンジニアリングプラスチックスに属する樹脂が好ましく用いられる。またこのほかに、部分的に結晶性を有していても良く、これらも好ましく用いられる。例えば、ポニフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂等を挙げることが出来る。また、かかる熱可塑性樹脂は、末端または側鎖に液状エポキシ樹脂組成物と反応しうる官能基（具体的にはカルボキシル基、アミノ基、フェノール性水酸基、エポキシ基など）を有することが好ましい。反応しうる官能基を有することで、液状エポキシ樹脂組成物とともに硬化し、繊維強化複合材料の耐衝撃性が向上する。また、上記した以外の任意の成分、例えば酸化防止剤、ゴム粒子、無機粒子などを適宜含ませることができる。
【００３５】
また、熱可塑性樹脂粒子は、ガラス転移温度が５０℃以上であることが好ましい。５０℃未満では、保管中に熱可塑性樹脂粒子状の組成を保つことが困難になるおそれがある。
【００３６】
熱可塑性樹脂粒子は、平均粒径が３０〜２００μｍであることが好ましい。平均粒径を３０μｍ以上とすることで、強化繊維基材の製造時において、強化繊維布帛の強化繊維糸条中に粒子が入り込み過ぎず、強化繊維糸条の表面にも十分な量の粒子を残し、少量のバインダー組成物でも強化繊維基材同士を結着させる効果を効率よく発現させることができ、取扱いを容易にすることができる。一方、平均粒径を２００μｍ以下とすることにより、予備成形体としたときにうねりが生じて繊維強化プラスチックの物性に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【００３７】
熱収縮チューブ３０は、特に限定される物ではないが、熱収縮性が１０％以上のチューブが好ましい。例えば、４０℃〜１５０℃程度の加熱により収縮する材料から成るものが好ましい。例えば成形品内部に埋め込む場合は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、等を用いるのが好ましい。一方、成形品から取り除く場合は、ポリフッ化ビニリデン等を用いるのが好ましい。
【００３８】
熱収縮チューブ３０は樹脂含浸性を向上させるために、間を空けて軸方向に複数個存在してもよいし、または樹脂注入孔として、外周面に少なくとも１つの穴を有してもよい。軸方向に複数個の熱収縮チューブ３０を配置したり、熱収縮チューブ３０に樹脂注入孔を設けたりすることで、樹脂拡散媒体として作用させることができる。具体的には、熱収縮チューブ３０と金型の間に隙間を樹脂が拡散すると共に、樹脂注入孔もしくは、熱収縮チューブ３０同士の隙間から強化繊維布帛に樹脂を含浸させることができ、厚肉もしくは大型もしくは複雑形状の成形品に対しても、均一に樹脂を含浸させることができる。
【００３９】
さらに、成形品内部に熱収縮チューブ３０を埋め込む場合、熱収縮チューブ３０の表面に意匠が施されていてもよい。樹脂内に意匠面が包埋されるため、塗装工程が省略できると共に、意匠面が強力に保護される。ＲＴＭ成形はプリプレグ成形と比較して成形体の表面品位が良好であることが知られており、表面平滑工程を省略することができる。繊維配向を意匠として利用したり、繊維配向を確認すること等を目的として、透明な熱収縮チューブ３０を使用してもよい。
【００４０】
本発明における予備成形体の製造方法は、下記（Ａ）（Ｂ）の工程を含むことを特徴とする。
（Ａ）工程：所定の形状に成形した前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を１枚または複数積層し、更にその外周に前記熱収縮チューブ３０を被覆する被覆工程。
（Ｂ）工程：加熱により前記熱収縮チューブ３０を収縮させ、前記芯体１０の外周面に前記強化繊維布帛２０を固定させる固定工程。
【００４１】
（Ａ）被覆工程において「所定の形状」とは、芯体１０と成形型の隙間量が、熱収縮チューブ３０の厚みと、強化繊維布帛２０のＶｆ（繊維堆積含有率）が５０％〜６０％になる厚みを足し合わせた厚み量になるような形状が好ましい。
【００４２】
ここで、繊維強化樹脂成形品にかかる荷重を考慮し、所望の強度剛性を発現するに十分な繊維量と繊維配向を配置することが好ましい。繊維量や繊維配向は、強度計算等の設計により得ることができる。
【００４３】
芯体１０に強化繊維布帛２０を１枚または複数積層させる際に、強化繊維布帛２０の端部がほつれる場合は、マスキングテープやスプレーのり、紐等を用いて、端部の仮止めをしてもよい。端部止めにより繊維配向を維持することが出来る。この仮止めはそのままＲＴＭ成形を行い、製品内に包埋してもよいが、寸法精度や表面意匠性を高めるには、ＲＴＭ成形前に除去することが好ましい。
【００４４】
図１ａ）〜ｃ）は、（Ａ）被覆工程の一実施形態様例を説明するものである。図１のａ）に示す芯体１０の外周に、図１のｂ）に示すように芯体１０の外周面に強化繊維布帛２０を１枚または複数積層させる。この際、芯体１０と強化繊維布帛２０との間に空隙が設けられていても良い。その後、図１のｃ）に示すように、強化繊維布帛２０の外周に熱収縮チューブ３０を被覆させる。
【００４５】
図１のｄ）は（Ｂ）固定工程の一実施形態様例を説明するものである。壁面がシート状の熱収縮チューブ３０を加熱すると熱収縮チューブ３０が均一に収縮し始める。強化繊維布帛２０の外側から加圧されると、シート状の強化繊維布帛を巻き付けた場合はシート端部が内側に入り込んだり、筒状の強化繊維布帛を巻き付けた場合は繊維束間隔を均一に狭めることで、強化繊維布帛に皺やうねりがなく、繊維配向のズレもない嵩Ｖｆの高い予備成形体を得ることができる。
【００４６】
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、上述した（Ａ）（Ｂ）工程により製造された予備成形体を下記（Ｃ）〜（Ｆ）工程からなるＲＴＭ成形を行うものである。
（Ｃ）工程：（１）で製造した予備成形体を金型上に配置し型締めする型締め工程。
（Ｄ）工程：マトリクス樹脂を注入、含浸、硬化させる硬化工程。
（Ｅ）工程：成形型から繊維強化樹脂成形品を脱型する脱型工程。
（Ｆ）工程：繊維強化樹脂成形品のバリ等を除去するトリム工程。
【００４７】
（Ｃ）型締め工程の一実施形態様例を図２のａ）に示す。（Ｂ）固定工程により、芯体１０と強化繊維布帛２０とを一体化しているため、複雑形状部材であっても、型締め時に成形型の合わせ面（いわゆるパーティングライン）での強化繊維布帛２０の挟み込みを減少することができる。成形型による強化繊維の切断による成形品の物性低下のみならず、強化繊維自身による成形型の損傷をも減少させることができる。
【００４８】
また、（Ｄ）硬化工程の一実施形態様例を図２のｂ）に示す。（Ｂ）固定工程により、熱収縮チューブ３０によって強化繊維布帛２０が芯体１０に保持されているため、注入樹脂の注入圧力による強化繊維の配向乱れを減少することができ、設計に応じた物性を発現させることができる。
【００４９】
次に、（Ｅ）脱型工程の一実施形態様例を図２のｃ）に示す。この際、成形品にバリ等が生じた場合には、（Ｆ）トリム工程により、外観を整えることができる。本発明では、（Ｃ）硬化工程において型締め時における強化繊維の挟み込みを減少させることができるため、成形後に生じる強化繊維を含むバリを減少させることができ、トリム工程時間を減少させることができる。
【００５０】
また、かかる本発明の予備成形体およびその製造方法と繊維強化樹脂成形品およびその成形方法において、下記の工程を含むことができる。
【００５１】
熱収縮チューブ除去工程：（Ｂ）固定工程において熱収縮チューブ３０を熱収縮させた後、（Ｃ）型締め工程の前に熱収縮チューブ３０を除去する除去工程。
【００５２】
繊維強化樹脂成形品に対する仕様として、薄さ、軽さ、表面の導電性などが求められる場合、熱収縮チューブ３０を除去することが好ましい。熱収縮チューブ３０を除去する場合、素材として離型性の良いものを選択すること、または離型材を表面に塗布することが好ましい。もしくは、熱収縮チューブ３０に対して、強化繊維布帛２０の最外面の繊維方向に刃を浅く入れ、切り開くことで、強化繊維を傷つけることなく、熱収縮チューブ３０を除去することができる。
【００５３】
ここで、熱可塑性樹脂粒子を付着させた強化繊維布帛を用いた場合、熱収縮チューブ３０を熱収縮させる際の熱により熱可塑性樹脂粒子も溶解し、強化繊維布帛の重なった部分を固着することができる。これは、一般にホットコンパクションと呼ばれ、熱収縮チューブ３０を除去した後も、予備成形体の形態を安定して保持することができる。
【００５４】
芯体除去工程：繊維強化樹脂成形品に対する仕様として、薄さ、軽さ、などが求められる場合には、繊維強化樹脂成形品から芯体１０を除去することが好ましい。芯体１０として可溶性または加圧膨張可能な袋状体を選択した上で、（Ｄ）硬化工程後において、溶剤により芯体１０を溶解させたり、または加圧膨張可能な袋状体を割り引っ張りだすことができる。特に（Ｆ）トリム工程後に、溶剤により芯体１０を溶解させる際に袋状体の内部で溶解させ袋状体ごと引き抜くと、成形品に対して芯体１０の溶融物が付着することを防ぐことが出来る。
【００５５】
前述した製造方法により製造された予備成形体は、従来と比較し少ない工数で、簡便な型や芯材を用いながら、繊維配向を維持したままＶｆを均一に保ったまま賦形できる。予備成形体の形態安定性も上がっており、なおかつ熱収縮チューブ３０において強化繊維布帛２０が保護されているため、予備成形体の大量生産をした後に保管をする際の耐久性も向上する。
【００５６】
前述した製造方法により製造された繊維強化樹脂成形品は、繊維配向が維持され、予備賦形体の形態安定性も高まるため、あらかじめ設計したとおり、曲げ、ねじり、圧縮、せん断といった引っ張り以外の荷重がかかる強度部材として使用できる。ＲＴＭ成形時の型締めの際には、熱収縮チューブ３０の存在、もしくは熱収縮チューブ３０を除去した場合でも熱可塑性樹脂粒子による形態安定性の向上により、強化繊維が成形型で切断されることがないため、成形品の物性を設計に応じて発現することができる。
【００５７】
前述した製造方法により製造された中空繊維強化樹脂成形品は、設計に応じて、曲げ、ねじり、圧縮、せん断といった引っ張り以外の荷重がかかる強度部材として使用でき、なおかつ軽量に出来る。中空形状は、中実形状と比較して、重さにくらべて断面二次モーメントが大きいという特徴を持つので、構造用途に適するだけでなく、内部の空間を利用した気液輸送、貯蔵などの用途にも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、設計に準じて、曲げ、ねじり、圧縮、せん断といった引っ張り以外の荷重がかかる強度部材として使用できる。また、中空繊維強化樹脂成形品は構造用途だけでなく、内部の空間を利用した気液輸送、貯蔵などの用途にも利用可能である。炭素繊維布帛をＲＴＭ成形して作成する自転車部材において、特にブレーキアッシー部を例にする強度が必要な部材や、自動車や航空機等にも応用することもできるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１０：  芯体
２０：  強化繊維布帛
３０：  熱収縮チューブ
４０：予備成形体
５１：上型
５２：下型
５３：樹脂注入口
６０：繊維強化樹脂成形品
【図１】
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【図２】
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