(57)【要約】  繊維強化複合材料成形品の製造方法が、強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグを準備し、前記プリプレブを予備賦形することで、前記繊維強化複合材料成形品の形状を分割して得られる形状を有する複数の部分プリフォームを作製し、厚さ方向と直交する方向において前記複数の部分プリフォームの端部同士が厚さ方向に重ならないように前記複数の部分プリフォームを組み合わせることで前記繊維強化複合材料成形品の形状を有する第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とを作製し、前記第１及び第２の部分プリフォーム群を厚さ方向に密着させることでプリフォームを作製し、成形型を用いて前記プリフォームを圧縮成形して立体形状を有する繊維強化複合材料成形品を得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材料成形品の製造方法であって、
強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグを準備し、
前記プリプレブを予備賦形することで、前記繊維強化複合材料成形品の形状を分割して得られる形状を有する複数の部分プリフォームを作製し、
厚さ方向と直交する方向において前記複数の部分プリフォームの端部同士が厚さ方向に重ならないように前記複数の部分プリフォームを組み合わせることで前記繊維強化複合材料成形品の形状を有する、第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とを作製し、
前記第１及び第２の部分プリフォーム群を厚さ方向に密着させることでプリフォームを作製し、
成形型を用いて前記プリフォームを圧縮成形して立体形状を有する繊維強化複合材料成形品を得る繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項２】
前記プリプレブを予備賦形する工程は、平面の前記プリプレブを少なくとも曲げまたは絞りによって立体形状に予備賦形することを含む請求項１に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項３】
前記プリプレグは重なり合うプリプレグシートの強化繊維の配向方向が異なるように複数枚のプリプレグシートが積層された積層プリプレグである請求項１または２に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とにおいて、前記複数の部分プリフォームの端面同士を突き合わせて配置する請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項５】
前記繊維強化複合材料成形品の形状を前記複数の部分形状に分割する線を分割線とした場合に、前記第１の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線と前記第２の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線とは互いに同一線上に重ならないように配置されている請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項６】
前記立体形状は、３以上の面が１点で交差する点を含む立体形状である請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法で作製された繊維強化複合材料成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の立体形状を有する繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形工程前に、シート状のプリプレグを予備賦形することにより、プリフォームを形成する繊維強化複合材料成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、繊維の方向を一方向に引き揃えたＵＤプリプレグ（一方向プリプレブ）をそれぞれ繊維の方向が異なるように積層して積層板を製作し、当該積層板を切断することで、所望の形状を有するよう数種類の切断品を得ることが開示されている。さらに特許文献１には、上記切断品を得た後、当該切断品を組み合わせて３次元形状のプリフォームを製作した後、当該プリフォームをプレス成形することで成形品を得ることが開示されている。【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されている切断品は、プリフォーム製作時にプリプレグの積層板の端部が、積層板の厚さ方向に重なるように設計されている。つまり、当切断品を組み合わせて製作したプリフォームには、厚みが不均一な部分が発生する。そのため、プレス成形時に当該重なり部分に加わる圧力が過剰になることで、得られる成形品の強化繊維が蛇行する箇所が多く発生する。その結果、成形品の強度が大きく低下するという問題があった。【０００４】
また、特許文献１にはプリフォームの具体的な製作方法が開示されていない。この場合、得られた切断品をそれぞれ人手で所望の形状に貼り込み、一度に３次元形状を有するプリフォームを製作していると予想される。そのため、プリフォームの製作に大幅な時間を要することで、作業効率が非常に悪いという問題が予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００６４９０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、３次元形状を有するプリフォームを効率良く製作し、当該プリフォームをプレス成形して得られる成形品の物性が良好となる繊維強化複合材料成形品の製造方法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】
本発明の第１態様に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法は、強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグを準備し、前記プリプレブを予備賦形することで、前記繊維強化複合材料成形品の形状を分割して得られる形状を有する複数の部分プリフォームを作製し、厚さ方向と直交する方向において前記複数の部分プリフォームの端部同士が厚さ方向に重ならないように前記複数の部分プリフォームを組み合わせることで前記繊維強化複合材料成形品の形状を有する、第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とを作製し、前記第１及び第２の部分プリフォーム群を厚さ方向に密着させることでプリフォームを作製し、成形型を用いて前記プリフォームを圧縮成形して立体形状を有する繊維強化複合材料成形品を得る。
前記積層されたプリプレブを予備賦形する工程は、平面の前記プリプレブを少なくとも曲げまたは絞りによって立体形状に予備賦形することを含んでもよい。
前記プリプレグは重なり合うプリプレグシートの強化繊維の配向方向が異なるように複数枚のプリプレグシートが積層された積層プリプレブであってもよい。
前記第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とにおいて、前記複数の部分プリフォームの端面同士を突き合わせて配置してもよい。
前記繊維強化複合材料成形品の形状を前記複数の部分形状に分割する線を分割線とした場合に、前記第１の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線と前記第２の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線とは互いに同一線上に重ならないように配置されていてもよい。
前記立体形状は、３以上の面が１点で交差する点を含む立体形状であってもよい。
本発明の第２態様に係る繊維強化複合材料成形品は、上記本発明の第１態様に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法で作製された繊維強化複合材料成形品である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法は、３次元形状を有するプリフォームを効率よく製作でき、当該プリフォームをプレス成形して得られる成形品の物性を良好とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例に係る成形品の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る成形品の部分形状を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る成形品の部分形状を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る平面形状を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る平面形状を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例に係る成形品を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例に係る成形品を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施例に係る成形品形状を斜上から見た図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示した成形品形状を上面から見た図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示した成形品形状を側面から見た図である。
【図８Ｄ】図８Ａに示した成形品形状を正面から見た図である。
【図９】本発明の第２実施例に係る成形品の部分形状を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例に係る成形品の部分形状を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係る平面形状を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係る成形品の平面形状を示す図である。
【図１３】本発明の第１実施例により得られた成形品の強度試験を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施例により得られた成形品の強度試験を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（シート状のプリプレグ）
本発明の実施形態に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法に用いるシート状のプリプレグは、強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグである。
プリプレグの形態は、強化繊維が一方向に引き揃えられたＵＤプリプレグであってもよいし、強化繊維が製織された織物プリプレグであってもよい。また、強化繊維が一方向に引き揃えられた複数の強化繊維シートをそれぞれ異なる方向に重ねて補助繊維で一体化したいわゆるノンクリンプファブリック（ＮＣＦ）からなるプリプレグであってもよい。
【００１１】
（強化繊維）
本発明の実施形態に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法に用い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、高強度ポリエステル繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維、及びナイロン繊維などが挙げられる。これらの中でも比強度および比弾性に優れることから、炭素繊維が好ましい。
【００１２】
（マトリックス樹脂組成物）
本発明の実施形態に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法に用いるマトリックス樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、及びベンゾオキサジン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂の中でも、硬化後の強度を高くできることから、エポキシ樹脂が好ましい。
プリプレグ中には、硬化剤、離型剤、脱泡剤、紫外線吸収剤、または充填材などの各種添加剤などが含まれてもよい。
【００１３】
（部分形状の決定方法）
部分形状は、最終形である成形品の形状を分割して得られる形状である。部分形状は、後にシート状のプリプレグを複数枚積層した積層体を予備賦形させて部分プリフォームを作製する際に、無理なく賦形可能な形状が採用される。ここで成形品の形状を複数の部分形状に分割する際の分割線を分割線パターンと定義する。
より具体的に記述すると、前記積層体を多少伸ばしたり、突っ張らせたり（以下、この変形を「せん断変形」とする）させて賦形できる形状であれば、本発明の実施形態に係る部分形状として用いることができる。また、後の賦形をより容易にできることから、せん断変形をさせることなく、例えば折り曲げたり、湾曲させたりするのみで賦形できる形状を用いることがより好ましい。
【００１４】
また部分形状の大きさとしては、前述のせん断変形が容易に行える大きさであればよく、特に限定されない。また、部分形状を全て繋ぎ合わせたときには得たい成形品の形状と同一となるように決定されることが好ましい。また、例えば、成形品の形状と同一となる部分プリフォーム群（後述）と成形品の一部が欠けた形状の部分プリフォーム群とを重ねて成形品を作製したい場合などは、部分形状を全て繋ぎ合わせた形状として成形品の一部が欠けた形状を用いてもよく、製品設計時に適宜決定すればよい。
【００１５】
上記では単一の方法による成形品形状から部分形状への分割について述べたが、複数の方法によって異なる形状の部分形状へ分割する場合、後述の部分プリフォーム（部分プリフォーム群）どうしを重ね合わせたときに、厚み方向にそれぞれの分割線が同一線上に重ならないように分割線を配置することが好ましい。言い換えると、複数の異なる分割線パターンを作成する場合は、部分プリフォームを重ね合わせたときに、厚み方向にそれぞれの分割線が同一線上に重ならないようにそれぞれ分割線を配置することが好ましい。
このように複数の異なる分割線を配置することで、成形品の繊維が、特定の部分プリフォームの端部で切断されていても、これに重なる他の部分プリフォームにおいて応力を分散させて伝達することができる。従って、得られた成形品の強度低下を防ぐことが可能となる。
なお、分割線は直線で構成される場合に限定されず、曲線、波形、三角波、パルス波、またはサイン波などで構成されてもよい。後述の圧縮成形によって部分プリフォームの端面どうしが接合される場合、分割線の長さが長いほど接合される端面の表面積が大きくなり、接合強度が大きくなる。
【００１６】
（部分形状から平面形状の決定方法）
平面形状とは、賦形によって前述の部分形状を作製することができる形状であって、賦形前の形状である。平面形状の決定方法としては、例えば、あらかじめ大きくカットしたシート状のプリプレグを複数枚積層した積層体を、型を用いて人手などで賦形させた後、外周部分をトリミングして所望の部分形状を有する賦形品を得ることもできる。その後、当該賦形品を型から取り出し、引き伸ばして２次元形状に戻した後、その形状をスキャナーで取り込んだり、３次元測定機で外周形状を計測したりすることで、平面形状を決定する方法が挙げられる。
【００１７】
また成形品の形状の３次元ＣＡＤデータなどがあれば、当該３次元ＣＡＤデータから所望の部分形状のデータを抽出し、その部分形状のデータを展開した平面形状データが作成できるようなソフトウェア（例えば、Ｓｉｅｍｅｎｓ  ＰＬＭ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ社製、製品名：ＦｉｂｅｒＳｉｍ）を用いることで、平面形状を決定する方法が挙げられる。得られる平面形状の精度を高められることから、ソフトウェアを用いることが好ましい。
【００１８】
（部分プリフォームの作製方法）
部分プリフォームの作製方法としては、以下の手順に沿って行われる。
（１）  プリプレグを所望の平面形状になるように切断する。
（２）  切断したプリプレグを積層して所望の積層構成を有する積層体を得る。
（３）  当該積層体を所望の方法によって予備賦形させて部分プリフォームを得る。但し、上記手順の（２）を省略し、上記手順の（３）において積層体にかえて、上記手順の（１）で得られた、切断したプリプレグを用いることもできる。
【００１９】
上記手順について以下に詳述する。
まずは、シート状のプリプレグを上述した平面形状が得られるように切断する。切断する方法としては、はさみなどを用いて切断してもよいし、２次元ＣＡＤデータがあれば、カッティングプロッターを用いて当該データに沿って切断してもよい。切断形状の精度を高めることができることから、カッティングプロッターを用いて切断することが好ましい。
【００２０】
次に、切断したプリプレグを積層して所望の構成を有する積層体を得る。積層構成としては、一方向積層、直交積層、疑似等方積層など特に限定されないが、プリプレグをせん断変形させやすい点から直交積層が好ましい。特に、織物プリプレグまたはＮＣＦからなるプリプレグを用いる場合は積層体を得る必要が無い場合が多い。
また、積層体の厚みとしては０．１〜５．０ｍｍであることが好ましく、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍがより好ましい。積層体の厚みが上記下限値（０．１ｍｍ）未満では、その厚みが薄すぎて、後に得られる部分プリフォームの形状保持が困難となるだけでなく、積層作業の回数が増えることで作業効率が低下する。また、積層体の厚みが上記上限値（５．０ｍｍ）以上では、その厚みが厚すぎて、賦形が困難となり、得られた賦形品にシワなどが発生するおそれがある。
【００２１】
そして、当該積層体または切断したプリプレグを所望の方法によって予備賦形させることで部分プリフォームを得る。部分プリフォームを得るための方法としては、例えば、人手による型への貼り込みにより積層体を賦形させてもよいし、型に積層体を配置して、その上部からゴム膜などを配置した後に、内部を真空引きしてゴム膜を積層体を介して型に圧着させることで積層体を賦形させてもよいし、簡易な成形機に雄型及び雌型を配置し、雄型及び雌型で積層体を挟圧することで賦形させてもよい。大きな形状であっても短時間で賦形できることから、雄型及び雌型で挟圧することにより積層体を賦形させることが好ましい。
【００２２】
さらに、成形機を複数機準備して、それを同時に稼働させれば、数種類の部分プリフォームを同時に製作することができるため、大幅な工程短縮が可能である。
【００２３】
（プリフォーム）
本発明の実施形態に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法に用いることができるプリフォームは、数種類の部分プリフォームを組み合わせて、一体化させることでプリフォームを製作することが好ましい。組み合わせ方法としては、分割した部分形状の部分プリフォームを全て組み合わせること、そして、厚さ方向と直交する方向に隣り合う部分プリフォームの端部どうしが、厚さ方向に大きく重なったり、大きく隙間が開いたりさえしなければ、特に制限はない。
【００２４】
一部の部分プリフォームが欠けていたり、厚さ方向と直交する方向において隣り合う部分プリフォームの端部どうしが厚さ方向に大きく重なっていたり、大きく隙間が開いていたりすると、プリフォームの厚みが不均一な部分が発生する。そのため、プレス成形時に当該部分に加わる圧力が不均一になることで、得られる成形品には、大きな強化繊維の蛇行が発生し、その結果、成形品の強度が大きく低下するという問題があるため、そのような問題を避ける必要がある。なお、プリフォームの厚さが一定になるように、組み合わせる際、厚さ方向と直交する方向において隣り合う部分プリフォーム同士の端面が厚さ方向に重ならないように配置されることが好ましく、部分プリフォームの端面同士が突き合わされるように配置されてもよい。なお、本発明において端面同士を突合せた状態とは、端面同士が完全に接触した状態だけでなく、端部と端部との間に多少の隙間が空いている状態についても含まれる。
【００２５】
また部分プリフォームを組み合わせる順番としては、数種類の方法で部分形状へ分割した際、まずは、単一の方法で分割した部分プリフォームを全て組み合わせて全体形状のプリフォームを得た後、別の方法で分割した部分プリフォームを組み合わせていくことが好ましい。
言い換えると、複数の異なる分割線パターン構成のうちから、一の分割線パターンで構成される部分プリフォームを組み合わせて全体形状のプリフォーム（第１の部分プリフォーム群）を形成する。次に、得られた全体形状のプリフォームの上に、別の分割線パターンで構成される部分プリフォームを組み合わせて形成される別の全体形状のプリフォーム（第２の部分プリフォーム群）が重なるように部分プリフォームを組み合わせることが好ましい。この場合、上述した通り、部分第１及び第２の部分プリフォーム群を重ね合わせたときに、厚み方向にそれぞれの分割線が同一線上に重ならないようにそれぞれ分割線が配置されていることが好ましい。
なお、上記全体形状のプリフォーム（部分プリフォーム群）の重ね数は特に限定されず、成形品に求められる特性に応じて適宜設計すればよい。この場合もすべての部分プリフォーム群の分割線が同一線上に重ならないようにそれぞれ分割線がそれぞれ配置されていることが好ましい。
このような順番で部分プリフォームを組み合わせていくことで、作業効率良く組み合わせることできる。
【００２６】
また組み合わせた部分プリフォームを一体化させる方法としては、例えば、ただ単に、人手によって部分プリフォームを全て配置していってもよいし、型に全ての部分プリフォームを配置して、その上部からゴム膜などを配置した後、内部を真空引きしてゴム膜を、部分プリフォームを介して型に圧着させることでプリフォームを製作してもよい。また、簡易な成形機に雄型及び雌型を配置し、片方の型に部分プリフォームを全て配置した後、もう片方の型を閉じて、雄型及び雌型で部分プリフォームを挟圧させることでプリフォームを製作しても構わない。部分プリフォームの間にある空気を除去しやすいことから、真空引きしてゴム膜を、部分プリフォームを介して型に圧着させる方法が好ましい。
【００２７】
（成形工程）
上記の方法にて製作したプリフォームをプリフォーム厚みに応じたクリアランスが設定されている金型内に投入し、プレス機を用いて所望の温度、圧力によって加熱加圧させることでプリフォームを硬化させて、成形品を得る。
その際、金型は所望の温度に調温しておき、圧縮成形させた後、その温度のまま成形品を取り出すことが好ましい。このように行うことで、成形型の昇降温をする必要が無くなり、成形サイクルを高めることができる。従って、生産性を高くすることができる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
本実施例では、図１に示した形状を有する成形品１を得るための繊維強化複合材料成形品の製造方法について説明する。
まずは、図２に示すように成形品１の形状が２分割された部分形状２と部分形状３とを準備した。また、図３に示すように成形品１の形状が２分割された部分形状４と部分形状５とを準備した。
この際、部分形状２と部分形状３との分割線と、部分形状４と部分形状５との分割線とは同一の線上に重ならないように設定される。【００２９】
その後、成形品１の３次元ＣＡＤデータから、部分形状２、部分形状３、部分形状４、部分形状５の３次元ＣＡＤデータを抽出した。【００３０】
次に、図４、図５に示すように、部分形状２の３次元ＣＡＤデータから平面形状作成ソフトウェア（Ｓｉｅｍｅｎｓ  ＰＬＭ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ社製、製品名：ＦｉｂｅｒＳｉｍ）を用いて、平面形状２０を作成する。同様に、部分形状３から平面形状３０を作成し、部分形状４から平面形状４０を作成し、部分形状５から平面形状５０を作成した。【００３１】
次に一方向に引き揃えた炭素繊維にエポキシ樹脂組成物を含浸したプリプレグシート（三菱レイヨン株式会社製、製品名：ＴＲ３９１Ｅ２５０Ｓ、１枚あたりの厚み：０．２２ｍｍ）を準備した。【００３２】
その後、カッティングプロッターを用いて当該プリプレグシートを、図４の矢印方向が炭素繊維の０°方向になるように、平面形状２０と同一の形状に３枚切断し、図４の矢印方向と直交する方向が炭素繊維の０°方向となるように平面形状２０と同一の形状に２枚切断した。
この切断したプリプレグシートを炭素繊維（強化繊維）の配向方向が０／９０／０／９０／０となるように（重なり合うプリプレグシートの炭素繊維の配向方向が異なるように）積層することで積層シート６（積層プレプレグ）を作製した。【００３３】
次に、平面形状２０に切断された積層シート６を部分形状２に賦形させるために必要な雌型７及び雄型８と、雌型７及び雄型８を作動させるための成形機９とを準備して、成形機９に雌型７と雄型８とを配置した。このとき上型に可動型として雌型７を配置し、下型に固定型をして雄型８を配置した。【００３４】
続いて、積層シート６を、雄型８の上に配置した後、赤外線ヒーター１０にて積層シート６の表面温度が約６０℃となるように加熱した。積層シート６を加熱した後、雌型７を下降させて雄型と雌型とで積層シート６を挟んで、積層シート６を賦形させた（図６）。【００３５】
続いて、雄型と雌型とにエアーを吹き付けて積層シート６を冷却した後、雌型７を上昇させて、雄型８から積層シート６が部分形状２に賦形されることで形成される部分プリフォーム２１を取り出した。
また、部分形状３、４、５についても、上記と同様の操作を行って部分プリフォーム３１、４１、５１を得た。【００３６】
次に、図７に示すように、成形品１の形状を形成可能なプリフォーム型１１を準備し、その上に部分プリフォーム２１、３１を配置した。その後、その上から部分プリフォーム４１、５１を配置した。その際、その厚さ方向と直交する方向に隣り合う部分プリフォームの端部どうしが大きく重なったり、大きく隙間が開いたりしないように部分プリフォーム２１、３１，４１，５１をそれぞれ配置した。
その後、配置された部分プリフォームの上部からゴム膜を配置した後、内部を真空引きしてプリフォームを挟んだ状態でゴム膜をプリフォーム型１１に圧着させた。これにより部分プリフォームどうしを密着させて、プリフォーム６０を得た。このようにして、３次元形状を有するプリフォームを効率よく作製できた。【００３７】
その後、所定の温度まで加熱している圧縮成形用の下型にプリフォーム６０を配置し、このプリフォーム６０を上型と下型とで挟み、加熱加圧を行うことで、繊維強化樹脂成形品を得た。得られた成形品には強化繊維の蛇行は見られなかった。
次に、得られた成形品を図１３に示すように、成形品の角部３点を拘束させて、残りの１点に対して上部から荷重を加える試験を行った。その結果、目標荷重をクリアしたことから、得られた成形品の物性は良好であった。
（実施例２）
本実施例では、図８Ａ〜図８Ｄに示した形状を有する成形品１００を得るための繊維強化複合材料成形品の製造方法について説明する。【００３８】
まずは、成形品１００の形状を図９に示すように部分形状２００と部分形状３００と部分形状４００に分割した。また、別の分割パターンとして図１０に示すように部分形状５００と部分形状６００と部分形状７００に分割した。【００３９】
その後、成形品１００の３次元ＣＡＤデータから、部分形状２００、部分形状３００、部分形状４００、部分形状５００、部分形状６００、部分形状７００の３次元ＣＡＤデータを抽出した。【００４０】
次に、図１１、図１２に示すように、部分形状２００の３次元ＣＡＤデータから平面形状作成ソフトウェア（Ｖｉｓｔａｇｙ社製、製品名：ＦｉｂｅｒＳｉｍ）を用いて、平面形状２０１を作成した。同様に、部分形状３００から平面形状３０１を、部分形状４００から平面形状４０１を作成し、部分形状５００から平面形状５０１を作成し、部分形状６００から平面形状６０１を作成し、部分形状７００から平面形状７０１を作成した。
部分形状２００と３００と４００とから得られる分割線と、部分形状５００と６００と７００とから得られる分割線とは同一の線上に重ならないようになっている。【００４１】
使用したプリプレグシートや積層構成、また、部分プリフォームの製作方法等、実施例１と同様に行いプリフォーム８００を製作した。その結果、３次元形状を有するプリフォームを効率よく製作できた。【００４２】
その後、所定の温度まで加熱している圧縮成形用の下型にプリフォーム８００を配置し、このプリフォーム８００を上型と下型とで挟み、加熱加圧を行うことで、繊維強化樹脂成形品を得た。得られた成形品には強化繊維の蛇行は見られなかった。
次に、得られた成形品を図１４に示すように、成形品の角部３点を拘束させて、残りの１点に対して上部から荷重を加える試験を行った。その結果、目標荷重をクリアしたことから、得られた成形品の物性は良好であった。
【符号の説明】
【００４３】
１  成形品
２  部分形状
３  部分形状
４  部分形状
５  部分形状
６  積層シート
７  雌型
８  雄型
９  成形機
１０  赤外線ヒーター
１１  プリフォーム型
２０  平面形状
３０  平面形状
４０  平面形状
５０  平面形状
２１  部分プリフォーム
３１  部分プリフォーム
４１  部分プリフォーム
５１  部分プリフォーム
６０  プリフォーム
１００  成形品
２００  部分形状
３００  部分形状
４００  部分形状
５００  部分形状
６００  部分形状
７００  部分形状
２０１  平面形状
３０１  平面形状
４０１  平面形状
５０１  平面形状
６０１  平面形状
７０１  平面形状
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2014038710.tif 000013
【図９】
2014038710.tif 000014
【図１０】
2014038710.tif 000015
【図１１】
2014038710.tif 000016
【図１２】
2014038710.tif 000017
【図１３】
2014038710.tif 000018
【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月29日(2014.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材料成形品の製造方法であって、
強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグを準備し、
前記プリプレグを予備賦形することで、前記繊維強化複合材料成形品の形状を分割して得られる形状を有する複数の部分プリフォームを作製し、
厚さ方向と直交する方向において前記複数の部分プリフォームの端部同士が厚さ方向に重ならないように前記複数の部分プリフォームを組み合わせることで前記繊維強化複合材料成形品の形状を有する、第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とを作製し、
前記第１及び第２の部分プリフォーム群を厚さ方向に密着させることでプリフォームを作製し、
成形型を用いて前記プリフォームを圧縮成形して立体形状を有する繊維強化複合材料成形品を得る繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項２】
前記プリプレグを予備賦形する工程は、平面の前記プリプレグを少なくとも曲げまたは絞りによって立体形状に予備賦形することを含む請求項１に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項３】
前記プリプレグは重なり合うプリプレグシートの強化繊維の配向方向が異なるように複数枚のプリプレグシートが積層された積層プリプレグである請求項１または２に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とにおいて、前記複数の部分プリフォームの端面同士を突き合わせて配置する請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項５】
前記繊維強化複合材料成形品の形状を前記複数の部分形状に分割する線を分割線とした場合に、前記第１の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線と前記第２の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線とは互いに同一線上に重ならないように配置されている請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項６】
前記立体形状は、３以上の面が１点で交差する点を含む立体形状である請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
特許文献１には、繊維の方向を一方向に引き揃えたＵＤプリプレグ（一方向プリプレグ）をそれぞれ繊維の方向が異なるように積層して積層板を製作し、当該積層板を切断することで、所望の形状を有するよう数種類の切断品を得ることが開示されている。さらに特許文献１には、上記切断品を得た後、当該切断品を組み合わせて３次元形状のプリフォームを製作した後、当該プリフォームをプレス成形することで成形品を得ることが開示されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１態様に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法は、強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグを準備し、前記プリプレグを予備賦形することで、前記繊維強化複合材料成形品の形状を分割して得られる形状を有する複数の部分プリフォームを作製し、厚さ方向と直交する方向において前記複数の部分プリフォームの端部同士が厚さ方向に重ならないように前記複数の部分プリフォームを組み合わせることで前記繊維強化複合材料成形品の形状を有する、第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とを作製し、前記第１及び第２の部分プリフォーム群を厚さ方向に密着させることでプリフォームを作製し、成形型を用いて前記プリフォームを圧縮成形して立体形状を有する繊維強化複合材料成形品を得る。
前記積層されたプリプレグを予備賦形する工程は、平面の前記プリプレグを少なくとも曲げまたは絞りによって立体形状に予備賦形することを含んでもよい。
前記プリプレグは重なり合うプリプレグシートの強化繊維の配向方向が異なるように複数枚のプリプレグシートが積層された積層プリプレグであってもよい。
前記第１の部分プリフォーム群と第２の部分プリフォーム群とにおいて、前記複数の部分プリフォームの端面同士を突き合わせて配置してもよい。
前記繊維強化複合材料成形品の形状を前記複数の部分形状に分割する線を分割線とした場合に、前記第１の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線と前記第２の部分プリフォーム群を構成する前記複数の部分形状の分割線とは互いに同一線上に重ならないように配置されていてもよい。
前記立体形状は、３以上の面が１点で交差する点を含む立体形状であってもよい。
本発明の第２態様に係る繊維強化複合材料成形品は、上記本発明の第１態様に係る繊維強化複合材料成形品の製造方法で作製された繊維強化複合材料成形品である。
【国際調査報告】
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