(57)【要約】【課題】開閉弁を経由せずに成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入することができる方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂注入方法は、注入管２によって貫通されたタンク２０内に、注入管２のタンク内側開口２ａと折り返し部２ｂの間で当該タンク２０内に液面が形成されるように熱硬化性樹脂９０を収容する工程と、注入管２のタンク外側開口２ｃを成形型１０の注入口１１に接続する工程と、タンク２０内の空気を吸引するとともに、注入管２におけるタンク外側開口２ｃから折り返し部２ｂまでの空気をキャビティ１５を通じて吸引する工程と、注入管２および注入口１１を通じてキャビティ１５内に熱硬化性樹脂９０を導入する工程と、タンク２０内の空気を吸引しつつ注入口１１から注入管２を切り離し、注入管２内の熱硬化性樹脂と空気の境界面が折り返し部２ｂを超えるまでタンク２０内の空気を吸引する工程と、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強基材が配置された成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入する方法であって、
タンク内側開口およびタンク外側開口を有するとともにこれらよりも上方に前記タンク内側開口側から前記タンク外側開口側に向かって上向きから下向きに反転する折り返し部を有する注入管によって貫通されたタンク内に、当該タンク内における前記タンク内側開口よりも上方であって前記折り返し部よりも下方の高さに液面が形成されるように熱硬化性樹脂を収容する工程と、
前記注入管の前記タンク外側開口を前記成形型の注入口に接続する工程と、
前記タンク内の空気を吸引するとともに、前記注入管における前記タンク外側開口から前記折り返し部までの空気を前記キャビティを通じて吸引する工程と、
前記注入管および前記注入口を通じて前記キャビティ内に熱硬化性樹脂を導入する工程と、
前記タンク内の空気を吸引しつつ前記注入口から前記注入管を切り離し、前記注入管内の熱硬化性樹脂と空気の境界面が前記折り返し部を超えるまで前記タンク内の空気を吸引する工程と、
を含む、熱硬化性樹脂注入方法。
【請求項２】
前記タンク内側開口は、前記タンク内の前記タンクの底面の最下点とほぼ等しい高さで開口しており、
前記折り返し部は、前記タンク内に配置されており、
前記注入管は、前記タンク内側開口から前記折り返し部まで上向きに延びる第１延伸部と、前記前記折り返し部から前記タンク外側開口まで延びる第２延伸部を含み、
前記第２延伸部は、当該第２延伸部と前記第１延伸部が二重管を形成するように前記第１延伸部内に配置されている、請求項１に記載の熱硬化性樹脂注入方法。
【請求項３】
前記キャビティ内に熱硬化性樹脂を導入する工程では、前記成形型の排出口を通じて前記キャビティ内の空気を吸引するとともに前記タンク内を加圧する、請求項１または２に記載の熱硬化性樹脂注入方法。
【請求項４】
前記成形型の排出口に中継管を介して排気管を接続する工程をさらに含み、
前記キャビティ内に熱硬化性樹脂を導入する工程では、前記排気管を遮断して吸引を停止した後に前記排出口から熱硬化性樹脂が流出したときに前記排気管内を加圧し、前記排気管および前記中継管内に封じ込めた空気の圧力を上昇させる、請求項３に記載の熱硬化性樹脂注入方法。
【請求項５】
前記タンク内に熱硬化性樹脂を収容する工程では、前記タンク内に硬化剤を投入した後に、前記タンク内の空気を吸引することにより、樹脂原料を前記注入管を通じて前記タンク内に吸入する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂注入方法。
【請求項６】
前記原料の吸入完了後も、前記タンク内の空気を引き続き吸引することにより、前記タンク内に前記注入管を通じて空気を吸入し、この空気により前記硬化剤と前記樹脂原料の混合物である熱硬化性樹脂を攪拌する、請求項５に記載の熱硬化性樹脂注入方法。
【請求項７】
注入口および排出口を有する成形型に連結される注入装置であって、
液状の熱硬化性樹脂を保持するタンクと、
前記タンクを貫通する注入管であって前記タンク内の前記タンクの底面の最下点とほぼ等しい高さで開口するタンク内側開口および前記注入口に接続されるタンク外側開口を有するとともに、前記タンク内で当該タンク内に形成される前記熱硬化性樹脂の液面および前記タンク外側開口よりも上方に位置し、前記タンク内側開口側から前記タンク外側開口側に向かって上向きから下向きに反転する折り返し部を有する注入管と、
を備える、注入装置。
【請求項８】
前記注入管は、前記タンク内側開口から前記折り返し部まで上向きに延びる第１延伸部と、前記前記折り返し部から前記外側開口まで延びる第２延伸部を含む、請求項７に記載の注入装置。
【請求項９】
前記第２延伸部は、当該第２延伸部と前記第１延伸部が二重管を形成するように前記第１延伸部内に配置されている、請求項８に記載の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強基材が配置された成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入する方法、およびこの注入方法に好適に用いられる注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、補強基材が配置された成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入して硬化させることにより複合材料の成形品を得るＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＲＴＭ法では、熱硬化性樹脂を保持するタンクと成形型の注入口とが接続管により接続される。タンクから熱硬化性樹脂が流出することを防止するため、接続管には、一般的に開閉弁が設けられる。
【０００３】
従来のＲＴＭ法では、まず、接続管に設けられた開閉弁が閉じられた状態で成形型の排出口からキャビティ内の空気が吸引される。これと同時に、タンク内の空気は熱硬化性樹脂の脱泡のために吸引される。脱泡後、タンク内を大気圧に戻すとともに開閉弁を開き、成形型の排出口を通じた吸引によるキャビティ内の負圧とタンク内の大気圧との圧力差により、接続管を通じてタンクから成形型内に熱硬化性樹脂を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２２０８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような方法では、タンクと成形型の間に開閉弁が介在しているために、開閉弁内に残る熱硬化性樹脂が硬化するという問題がある。熱硬化性樹脂が硬化すると、開閉弁の動作不良が生じるため、開閉弁の交換やメンテナンスが必要になる。
【０００６】
そこで、本発明は、開閉弁を経由せずに成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入することができる方法、およびこの注入方法に好適に用いられる注入装置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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の熱硬化性樹脂注入方法は、補強基材が配置された成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入する方法であって、
１）タンク内側開口およびタンク外側開口を有するとともにこれらよりも上方に前記タンク内側開口側から前記タンク外側開口側に向かって上向きから下向きに反転する折り返し部を有する注入管によって貫通されたタンク内に、当該タンク内における前記タンク内側開口よりも上方であって前記折り返し部よりも下方の高さに液面が形成されるように熱硬化性樹脂を収容する工程と、
２）前記注入管の前記タンク外側開口を前記成形型の注入口に接続する工程と、
３）前記タンク内の空気を吸引するとともに、前記注入管における前記タンク外側開口から前記折り返し部までの空気を前記キャビティを通じて吸引する工程と、
４）前記注入管および前記注入口を通じて前記キャビティ内に熱硬化性樹脂を導入する工程と、
５）前記タンク内の空気を吸引しつつ前記注入口から前記注入管を切り離し、前記注入管内の熱硬化性樹脂と空気の境界面が前記折り返し部を超えるまで前記タンク内の空気を吸引する工程と、
を含む。
【０００８】
上記の方法によれば、タンク内への熱硬化性樹脂の収容時には注入管の折り返し部よりも下方に液面が形成されるため、注入管を通じた熱硬化性樹脂の流出が規制される。この状態で、注入管のタンク外側開口を成形型の注入口に接続した後に、タンク内の空気を吸引するとともにキャビティを通じて注入管におけるタンク外側開口から折り返し部までの空気を吸引することにより、タンクからの熱硬化性樹脂の流出を防ぎつつ、熱硬化性樹脂を脱泡することができる。その後、注入管から直接的に成形型内に熱硬化性樹脂が供給される。熱硬化性樹脂の供給後は、注入管が成形型の注入口から切り離される。
【０００９】
従来のＲＴＭ法では、キャビティへの熱硬化性樹脂の注入後に配管内に樹脂が残り、これを放置するとバルブ内の樹脂を硬化させてしまうので、注入後にバルブや配管内を洗浄する必要があり、また洗浄できない部位については硬化した樹脂を除去しなければならなかった。これに対し、本発明の注入方法では、タンクから成形型までの注入経路中にバルブが存在しないため、注入管内に熱硬化性樹脂が残ったとしても、清掃範囲は限定される。
【００１０】
前記タンク内側開口は、前記タンク内の前記タンクの底面の最下点とほぼ等しい高さで開口しており、前記折り返し部は、前記タンク内に配置されており、前記注入管は、前記タンク内側開口から前記折り返し部まで上向きに延びる第１延伸部と、前記前記折り返し部から前記タンク外側開口まで延びる第２延伸部を含み、前記第２延伸部は、当該第２延伸部と前記第１延伸部が二重管を形成するように前記第１延伸部内に配置されていてもよい。このようにすれば、注入管を例えばタンクの中心に配置することができ、タンク内での熱硬化性樹脂の流れを一様にすることができる。
【００１１】
前記キャビティ内に熱硬化性樹脂を導入する工程では、前記成形型の排出口を通じて前記キャビティ内の空気を吸引するとともに前記タンク内を加圧してもよい。このようにすれば、タンク内の熱硬化性樹脂を注入管からより高速に流出させることができる。
【００１２】
前記熱硬化性樹脂注入方法は、前記成形型の排出口に中継管を介して排気管を接続する工程をさら含み、前記キャビティ内に熱硬化性樹脂を導入する工程では、前記排気管を遮断して吸引を停止した後に前記排出口から熱硬化性樹脂が流出したときに前記排気管内を加圧し、前記排気管および前記中継管内に封じ込めた空気の圧力を上昇させてもよい。このようにすれば、排出口からの熱硬化性樹脂の流出とタンクからの樹脂注入を定量的に制御することができる。
【００１３】
前記タンク内に熱硬化性樹脂を収容する工程では、前記タンク内に硬化剤を投入した後に、前記タンク内の空気を吸引することにより、樹脂原料を前記注入管を通じて前記タンク内に吸入してもよい。このようにすれば、タンク内に硬化剤と樹脂原料の混合物である熱硬化性樹脂が保たれる時間を短縮することができる。そのため、混合後の待ち時間経過によって発生する硬化による詰まり等を防ぐことができる。
【００１４】
前記原料の吸入完了後も、前記タンク内の空気を引き続き吸引することにより、前記タンク内に前記注入管を通じて空気を吸入し、この空気により前記硬化剤と前記樹脂原料の混合物である熱硬化性樹脂を攪拌してもよい。このようにすれば、樹脂原料吸入用の機構を合理的に利用して熱硬化性樹脂を攪拌することができる。
【００１５】
また、本発明の注入装置は、注入口および排出口を有する成形型に連結される注入装置であって、液状の熱硬化性樹脂を保持するタンクと、前記タンクを貫通する注入管であって前記タンク内の前記タンクの底面の最下点とほぼ等しい高さで開口するタンク内側開口および前記注入口に接続されるタンク外側開口を有するとともに、前記タンク内で当該タンク内に形成される前記熱硬化性樹脂の液面および前記タンク外側開口よりも上方に位置し、前記タンク内側開口側から前記タンク外側開口側に向かって上向きから下向きに反転する折り返し部を有する注入管と、を備える。この構成によれば、タンクから熱硬化性樹脂がバルブを経由せずに成形型内に供給されるため、従来のバルブ内で熱硬化性樹脂が硬化する注入装置と比べて、メンテナンス等の手間が大幅に削減される。
【００１６】
前記注入管は、前記タンク内側開口から前記折り返し部まで上向きに延びる第１延伸部と、前記前記折り返し部から前記外側開口まで延びる第２延伸部を含んでもよい。また、前記第２延伸部は、当該第２延伸部と前記第１延伸部が二重管を形成するように前記第１延伸部内に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、開閉弁を経由せずに成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂を注入することができる。それ故に、本発明は、成形品の連続的な生産に貢献し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂注入方法を実行するための注入装置の構成図
【図２】収容工程において用いられる樹脂原料投入用容器の断面図
【図３】（ａ）および（ｂ）は収容工程における樹脂原料投入の準備段階を示す図
【図４】（ａ）および（ｂ）は収容工程における樹脂原料を投入する段階を示す図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は注入方法の収容工程以外の前半工程を示す図
【図６】（ａ）〜（ｄ）は注入方法の後半工程を示す図
【図７】タンクのメンテナンスの方法を示す図
【図８】変形例の注入装置の構成図
【図９】注入管の代替形状を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に、本発明の一実地形態に係る熱硬化性樹脂注入方法を実行するための注入装置１を示す。この注入装置１は、液状の熱硬化性樹脂９０を保持するタンク２０を備える。熱硬化性樹脂注入方法では、タンク２０内が減圧されたり加圧されたりする。タンク２０は、その減圧および加圧に耐え得るように構成されている限り、特に限定されるものではない。例えば、タンク２０は鉛直方向に延びる筒状の形状を有する。
【００２１】
タンク２０は、水平な底壁およびこの底壁の周縁から立ち上がる周壁からなる上向きに開口する本体２１と、本体２１の開口を塞ぐ蓋２２とで構成されている。すなわち、本体２１の底壁の上面は、タンク２０の底面２０ａを構成する。本実施形態では、底面２０ａの中心に例えば円形状の窪みが形成されており、この窪みの底が底面２０ａの最下点を規定する。なお、底面２０ａには必ずしも段差が形成されている必要はなく、底面２０ａが全面に亘ってフラットであってもよい。また、底面２０ａは、ボウル状や半球状などの曲面であってもよい。
【００２２】
タンク２０は、本体２１の底壁の中心で注入管２によって貫通されている。注入管２は、タンク内側開口２ａ、折り返し部２ｂおよびタンク外側開口２ｃを有している。折り返し部２ｂは、タンク内側開口２ａおよびタンク外側開口２ならびにタンク２０内に形成される熱硬化性樹脂９０の液面よりも上方に位置しており、タンク内側開口２ａ側からタンク外側開口２ｃ側に向かって上向きから下向きに反転している。タンク内側開口２ａから折り返し部２ｂまでは第１延伸部２６が延びており、折り返し部２ｂからタンク外側開口２ｃまでは第２延伸部２５が延びている。
【００２３】
本実施形態では、第２延伸部２５と第１延伸部２６が二重管を形成するように第２延伸部２５が第１延伸部２６内に配置されている。より詳しくは、タンク内側開口２ａおよびタンク外側開口２ｃが鉛直下向きに開口しており、第１延伸部２６がタンク内側開口２ａから折り返し部２ｂまで鉛直上向きに延び、第２延伸部２７が折り返し部２ｂからタンク外側開口２ｃまで鉛直下向きに延びている。すなわち、第１延伸部２６および第２延伸部２５は、鉛直方向に延びる、異径のストレート管である。ただし、第２延伸部２５は必ずしも全長に亘ってストレートである必要はなく、例えば、タンク２０の外側で９０度に折れ曲がっていてもよい。しかし、メンテナンス上の観点からは、第２延伸部２５は全長に亘ってストレートであることが望ましい。
【００２４】
さらに本実施形態では、第１延伸部２６の上端が蓋２２で覆われており、第２延伸部２５の上端が蓋２２から僅かに下方に離間している。すなわち、折り返し部２ｂは、タンク２０内に配置されており、縮径しながら鉛直下向きから鉛直上向きに１８０度反転している。
【００２５】
本体２１は蓋２２と分離可能となっており（図７参照）、第２延伸部２５が本体２１に固定されている。一方、第１延伸部２６は蓋２２に取り付けられている。ただし、第１延伸部２６は、必ずしも蓋２２に取り付けられている必要はない。例えば、第１延伸部２６は、図略のステーによって本体２１に支持されていてもよい。この場合、第１延伸部２６の上端が蓋２２から離間しており、第１延伸部２６に当該第１延伸部２６の上端を覆う部材が設けられていてもよい。
【００２６】
タンク内側開口２ａは、タンク２０内で、タンク２０の底面２０ａの最下点とほぼ等しい高さで開口していることが望ましい。ここで「ほぼ等しい高さで開口している」とは、底面２０ａの最下点からタンク内側開口２ａの中心（本実施形態では、タンク内側開口２ａの周縁と中心は同一高さ）までの高さが、第１延伸部２６の断面積と等しい面積の円の直径のおよそ半分以下のことをいう。本実施形態では、タンク内側開口２ａが鉛直下向きに開口しているが、タンク内側開口２ａの開口方向は、水平面に対して上を向かない限り特に限定されるものではなく、水平方向や斜め下向きであってもよい。タンク内側開口２ａが斜め下向きに開口している場合は、第１延伸部２６がタンク内側開口２ａから折り返し部２ｂまで斜め上向きに延びていてもよい。ただし、タンク内側開口２ａは、タンク２０の底面２０ａに向かって鉛直下向きに開口していることが望ましい。
【００２７】
タンク外側開口２ｃの位置は、折り返し部２ｂよりも下方である限り特に限定されるものではない。例えば、第２延伸部２５がタンク２０内で９０度折れ曲がっていて本体２１の周壁を貫通している場合は、タンク外側開口２ｃはタンク内側開口２ａよりも上方に位置していてもよい。また、タンク外側開口２ｃは本実施形態では鉛直下向きに開口しているが、タンク外側開口２ｂの開口方向は、水平面に対して上を向かない限り特に限定されるものではなく、水平方向や斜め下向きであってもよい。
【００２８】
ところで、注入管２の構成は図１に示す構成に限られるものではない。例えば、折り返し部２ｂは、タンク２０の蓋２２を突き抜けてタンク２０外に配置されていてもよい。あるいは、注入管２は、必ずしも二重管構造を有している必要はない。
【００２９】
例えば、図８に示すように、注入管２はＵ字状に形成されていてもよい。具体的には、第１延伸部２６および第２延伸部２５が平行に配置された同径管であり、折り返し部２ｂが１８０度屈曲するベンド管であってもよい。また、第１延伸部２６および第２延伸部２５の数は必ずしも１つである必要はなく、複数であってもよい。
【００３０】
ただし、本実施形態のように注入管２が二重管構造を有していれば、注入管２を例えばタンク２０の中心に配置することができ、タンク２０内での熱硬化性樹脂９０の流れを一様にすることができる。
【００３１】
さらには、図９に示すように、タンク内側開口２ａがタンク２０の底面２０ａに沿って水平方向に開口しており、第１延伸部２６が横向きから斜め上向きに折れ曲がり、蓋２２を貫通していてもよい。また、第２延伸部２５は、斜め下向きから横向きに折れ曲がっていてもよい。そして、図９に示すように、折り返し部２ｂが上向きから下向きに反転する角度は、必ずしも１８０度である必要はなく、例えば１５０度〜１８０度の範囲内にあってもよい。
【００３２】
図１に戻って、蓋２２には加圧管４および負圧管５の一端が接続されている。加圧管４の他端はコンプレッサーなどの加圧源４１に接続されており、負圧管５の他端は真空ポンプなどの負圧源５１に接続されている。加圧管４には加圧弁４５が設けられており、負圧管５には負圧弁５５が設けられている。また、加圧管４の加圧弁４５よりもタンク２０側には、第１開放管６の一端が接続されている。第１開放管６の他端は大気中に開放されており、第１開放管６には第１開放弁６５が設けられている。
【００３３】
さらに、本実施形態では、蓋２２に投入管７の一端が接続されている。投入管７の他端は硬化剤９Ｂを保持するタンク７１内で開口している。投入管７には、定量ポンプ７２および投入弁７５が設けられている。
【００３４】
また、注入装置１は、一端が後述する成形型１０（図５（ａ）参照）の排出口１２に中継管１６を介して接続される排気管３を備える。排気管３には、排気弁３５が設けられている。本実施形態では、排気管３の他端が負圧管５における負圧源５１と負圧弁５５の間の部分に接続されていて、負圧源５１により排気管３を通じた吸引が可能となっている。ただし、排気管３と負圧管５に別々の負圧源が接続されていてもよい。
【００３５】
排気管３の排気弁３５よりも成形型１０側には、第２開放管８１および流出規制管８３の一端が接続されている。第２開放管８１の他端は大気中に開放されており、第２開放管８１には第２開放弁８２が設けられている。流出規制管８３の他端はコンプレッサーなどの加圧源８４に接続されており、流出規制管８３には流出規制弁８５が設けられている。
【００３６】
次に、図２（ａ）から図６（ｄ）を参照して、注入装置１を使用して行う注入方法を説明する。本実施形態の注入方法は、収容工程、接続工程、吸引工程、導入工程、切り離し工程を含む。以下、これらを順に説明する。
【００３７】
１）収容工程
収容工程では、タンク２０内に、当該タンク２０内における注入管２のタンク内側開口２ａよりも上方であって折り返し部２ｂよりも下方の高さに液面が形成されるように熱硬化性樹脂９０を収容する。注入管２の折り返し部２ｂよりも下方に液面が形成されるため、注入管２を通じた熱硬化性樹脂９０の流出が規制される。これを実現する方法は種々あるが、以下では一例として、樹脂原料をタンク２０内で硬化剤と混合する方法を説明する。
【００３８】
１−１）樹脂原料９Ａの準備
まず、図２に示すように、ストロー９６付の蓋９５が取り付けらえた容器９内に、樹脂原料９Ａを投入する。樹脂原料９Ａの容器９への投入には定量ポンプ（図示せず）を用いることができる。樹脂原料９Ａに用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などが挙げられる。
【００３９】
１−２）硬化剤９Ｂの投入
一方、注入装置１の操作としては、図３（ａ）に示すように、まず第１開放弁６５のみを開き、タンク２０内の圧力を大気圧にする。その後、投入弁７５を開き、定量ポンプ７２を稼働させて所定量の硬化剤９Ｂを投入管７を通じてタンク２０内に投入する。硬化剤９Ｂの投入が完了すると、定量ポンプ７２を停止する。このとき、投入管７内から定量ポンプ７２の下流側の溶液を取り除くことが望ましい。これを実現するには、例えば、投入管７における定量ポンプ７２の直ぐ下流側に三方弁を設け、定量ポンプ７２を停止した後に前記三方弁を通じて投入管７内に空気を吹けばよい。その後、投入弁７５を閉じ、図３（ｂ）に示すように、ストロー２６に注入管２のタンク外側開口２ｃを接続する。
【００４０】
１−３）樹脂原料９Ａと硬化剤９Ｂの混合
次に、図４（ａ）に示すように、第１開放弁６５を閉じ、負圧弁３５を開く。これによりタンク２０内の空気が負圧管５を通じて吸引される。容器９に取り付けられた蓋９５には通気孔が設けられているため、タンク２０内の空気が吸引されることにより、容器９内の樹脂原料９Ａがストロー９６および注入管２を通じてタンク２０内に吸入される。タンク２０内に吸入された樹脂原料９Ａは、硬化剤９Ｂと混合されて熱硬化性樹脂９０となる。なお、タンク２０内には樹脂原料９Ａの投入の前に添加剤が投入されてもよい。
【００４１】
樹脂原料９Ａの移送が進行すると、ストロー９６の下端が樹脂原料９Ａの液面から露出し、樹脂原料９Ａの吸入が完了する。その後もタンク２０内の空気を引き続き吸引することにより、図４（ｂ）に示すように、ストロー９６の下端から空気が吸い込まれ、その空気が注入管２を通った後にタンク内側開口２ａから泡となって噴出する。この泡によって、タンク２０内の熱硬化性樹脂９０が攪拌される。すなわち、樹脂原料吸入用の機構を合理的に利用して熱硬化性樹脂を攪拌することができる。
【００４２】
樹脂原料９Ａの吸入が完了した後は、ストロー９６を注入管２から切り離す。このとき、負圧弁５５は開いたままとする。これにより、注入管２のタンク外側開口２ｃからの液垂れを防止することができる。負圧弁５５は、次の接続工程で注入装置１を成形型１０に連結する直前まで開いたままとする。これにより、熱硬化性樹脂９０の攪拌時間を長く確保することができる。
【００４３】
なお、本実施形態のように本体２１が蓋２２と分離可能である場合には、本体２１に樹脂原料９Ａおよび硬化剤９Ｂを投入して攪拌し、その本体２１に蓋２２を締結することによってタンク２０内に熱硬化性樹脂９０を収容することもできる。ただし、本実施形態のようにタンク２０内に硬化剤９Ｂを投入した後に樹脂原料９Ａを投入すれば、タンク２０内に熱硬化性樹脂９０が保たれる時間を短縮することができ、タンク２０内での熱硬化性樹脂９０の硬化を抑制することができる。そのため、混合後の待ち時間経過によって発生する硬化による詰まり等を防ぐことができる。
【００４４】
２）接続工程
接続工程では、図５（ａ）に示すように、負圧弁５５を閉じて熱硬化性樹脂９０の攪拌を終了し、第１開放弁６５を開いてタンク２０内の圧力を大気圧にする。この状態で、注入装置１を成形型１０に連結する。具体的には、注入管２のタンク外側開口２ｃを成形型１０の注入口１１に接続するとともに、排気管３の一端を中継管１６に接続する。これらの接続方法には、例えば、オーリングを挟んだフランジ結合などが採用可能である。
【００４５】
成形型１０は一般的に予熱されている。成形型１０は上型１０Ａと下型１０Ｂとからなり、それらの間にはキャビティ１５が形成されている。キャビティ１５は、上述した注入口１１および排出口１２を通じて外部と連通する。本実施形態では、排出口１２に予め中継管１６が接続されている。なお、注入口１１および排出口１２の数はそれぞれ１つであってもよいし、複数であってもよい。注入口１１および排出口１２のそれぞれが複数存在する場合には、注入管２および中継管１６の下部をそれらに対応する数に分岐すればよい。
【００４６】
キャビティ１５内には予め補強基材（図示せず）が配置されている。補強基材は特に限定されるものではないが、例えば炭素繊維からなる織物を用いることができる。
【００４７】
注入装置１を成形型１０に連結した後は、第１開放弁６５を閉じる。
【００４８】
３）吸引工程
吸引工程では、図５（ｂ）に示すように、まず負圧弁５５を開いて負圧管５を通じてタンク２０内の空気を吸引する。その後、タンク２０内の圧力が少し下がった時点で排気弁３５を開き、排気管３、中継管１６、キャビティ１５を通じて注入管２におけるタンク外側開口２ｃから折り返し部２ｂまでの空気を吸引する。このように、注入管２のタンク外側開口２ｃを成形型１０の注入口１１に接続した後にタンク２０内の空気を吸引するとともに注入管２におけるタンク外側開口２ｃから折り返し部２ｂまでの空気を吸引することにより、タンク２０からの熱硬化性樹脂９０の流出を防ぎつつ、熱硬化性樹脂９０を脱泡することができる。タンク２０から熱硬化性樹脂９０を流出させずに脱泡を行う条件は、タンク２０内の圧力が常にキャビティ１５内の圧力よりも低いことである。さらには、キャビティ１５内に配置された補強基材が織物である場合には、キャビティ１５内を負圧にすることにより、織物の網目に熱硬化性樹脂９０を流入し易くすることができる。また、排気弁３５を開く前に負圧弁５５を開くことにより、脱泡前の熱硬化性樹脂９０が成形型１０内に供給されることを防ぐことができる。
【００４９】
負圧弁５５および排気弁３５の双方を開いた状態は、熱硬化性樹脂９０の脱泡のために所定時間維持される。
【００５０】
４）導入工程
導入工程では、中継管１６および排出口１２を通じてキャビティ１５内の空気を吸引するとともにタンク２０内を加圧して、注入管２および注入口１１を通じてキャビティ１５内に熱硬化性樹脂９０を導入する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、負圧弁５５を閉じ、加圧弁４５を開く。
【００５１】
キャビティ１５内への熱硬化性樹脂９０の導入開始から、キャビティ１５内に熱硬化性樹脂９０が充填されると想定される規定時間経過後に、図５（ｄ）に示すように排気弁３５を閉じる。これにより、排気管３５が遮断され、排気管３５を通じた吸引が停止される。その後、排出口１２から熱硬化性樹脂９０が流出したときに流出規制弁８５を開いて排気管３内を加圧する。流出規制弁８５は、排気管３内を加圧した後直ぐに閉じられる。これにより、排気管３および中継管１６内に封じ込められた空気の圧力が上昇する。
【００５２】
排出口１２から熱硬化性樹脂９０が流出したことを検出するために、中継管１６にはレベル計などの検出手段が設けられる。排気管３内を加圧するときの中継管１６内での液面押し付け力は、タンク２０内での液面押し付け力よりも小さく設定する。
【００５３】
一方で、加圧弁４５は開いたままとする。このため、排出口１２からは熱硬化性樹脂９０が少しの間は流出するが、その流出する熱硬化性樹脂９０によって中継管１６および排気管３内の空気封じ込め容積が小さくなり、その空気の圧力がさらに上昇する。空気と熱硬化性樹脂９０の圧力が均衡すると、熱硬化性樹脂９０の流出が止まる。
【００５４】
流量規制弁８５を閉じてから所定時間経過後に加圧弁４５を閉じる。
【００５５】
なお、流量規制管８３が設けられていなくても、排出口１２から熱硬化性樹脂９０が流出する前に、キャビティ１５内への熱硬化性樹脂９０の導入開始からの経過時間に基づいて排気弁３５を閉じて、排気管３および中継管１６内に封じ込められた空気の圧力を徐々に上昇させてもよい。ただし、本実施形態のように排気管３内を加圧すれば、排出口１２からの熱硬化性樹脂９０の流出とタンク２０からの樹脂注入を定量的に制御することができる。
【００５６】
さらに、キャビティ１５内へ熱硬化性樹脂９０を導入するには、必ずしも排出口１２を通じたキャビティ１５内の空気の吸引とタンク２０内の加圧の双方を行う必要はなく、キャビティ１５の形状によってはどちらか一方だけを行うようにしてもよい。例えば、キャビティ１５内の空気の吸引のみを行う場合には加圧弁４５の代わりに第１開放弁６５を開き、タンク２０内の加圧のみを行う場合には負圧弁５５の代わりに第２開放弁８２を開く。ただし、キャビティ１５の隅々まで熱硬化性樹脂９０を進行させるには、少なくともタンク２０内の加圧を行うことが望ましい。さらには、本実施形態のようにキャビティ１５内の空気の吸引とタンク２０内の加圧の双方を行えば、タンク２０内の熱硬化性樹脂９０を注入管２からより高速に流出させることができる。
【００５７】
５）切り離し工程
切り離し工程では、まず排気管３および中継管１６内の圧力ならびにタンク２０内の圧力を大気圧に戻すために、図６（ａ）に示すように、第１開放弁６５および第２開放弁８２を開く。ついで、図６（ｂ）に示すように、第２開放弁８２は開いたままで第１開放弁６５を閉じた後、負圧弁５５を開いてタンク２０内の空気を吸引する。これにより、注入口１１から注入管２を切り離すときの液垂れを予防する。この状態で、図６（ｃ）に示すように、注入口１１から注入管２を切り離すとともに中継管１６から排気管３を切り離す。切り離し後もタンク２０内の空気を引き続き吸引することにより、注入管２内にはタンク外側開口２ｃから空気が流入し、注入管２内の熱硬化性樹脂９０がタンク内側開口２ａから流出する。タンク２０内の空気の吸引は、注入管２内の熱硬化性樹脂９０と空気の境界面が折り返し部２ｂを超えるまで行われる。このため、図６（ｄ）に示すように、負圧弁５５を閉じ、第１開放弁６５を開いてタンク２０内の圧力を大気圧に戻しても、注入管２のタンク外側開口２ｃから熱硬化性樹脂９０が垂れることはない。
【００５８】
その後、成形型１０を加熱することにより、キャビティ１５内で熱硬化性樹脂９０が硬化し、補強基材を芯体とする成形品が得られる。なお、本実施形態では、導入工程においてタンク２０内の加圧を行っているため、比較的に短時間でキャビティ１５内に熱硬化性樹脂９０を充填することができる。このため、成形型１０を予め熱硬化性樹脂９０の硬化に適した温度に加熱しておき、その成形型１０のキャビティ１５内に熱硬化性樹脂９０を注入することも考えられる。
【００５９】
注入方法を実行後は、図７に示すように、タンク２０の本体２１を蓋２２から分離し、本体２１内に残存する熱硬化性樹脂９０を取り除く。その後、本体２１および蓋２２が清掃されて再利用される。なお、タンク２０が本体２１と蓋２２とが一体となった構成を有している場合には、蓋２２に接続されている全ての配管をその途中にカプラーを設けて分割できるようにし、タンク２０ごと取り換えるようにしてもよい。
【００６０】
以上説明した本実施形態の注入方法によれば、注入管２から直接的に成形型１０内に熱硬化性樹脂９０が供給される。しかも、供給後は、注入管２が成形型１０の注入口１１から切り離され、注入管２内に熱硬化性樹脂９０が存在しなくなるため、注入管２内での熱硬化性樹脂９０の硬化を防止することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  成形型
１１  注入口
１２  排出口
１５  キャビティ
１６  中継管
２    注入管
２ａ  タンク内側開口
２ｂ  折り返し部
２ｃ  タンク外側開口
２０    タンク
２５  第１延伸部
２６  第２延伸部
３    排気管
９Ａ  樹脂原料
９Ｂ  硬化剤
９０  熱硬化性樹脂
【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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