(57)【要約】【課題】良好な外観を得ることができる複合材料の成形方法を提供する。【解決手段】複合材料（プリプレグシート１０）の成形方法は、基材（炭素繊維１１）に樹脂（マトリックス樹脂１２）を含浸させてなるプリプレグシート１０を積層して成形する方法である。このプリプレグシート１０の成形方法では、表層の第１プリプレグシート１０Ｐに隣接する、第２プリプレグシート１０Ｑに含まれる第２マトリックス樹脂１２Ｑの硬化を開始する前に、第１プリプレグシート１０Ｐに含まれる第１マトリックス樹脂１２Ｐの硬化を完了させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に樹脂を含浸させてなる複合材料を積層して成形する方法であって、
表層の第１の前記複合材料に隣接する、第２の前記複合材料に含まれる第２の前記樹脂の硬化を開始する前に、第１の前記複合材料に含まれる第１の前記樹脂の硬化を完了させる、複合材料の成形方法。
【請求項２】
第２の前記樹脂は、熱硬化性を備えた、請求項１に記載の複合材料の成形方法。
【請求項３】
第１の前記樹脂は、光硬化性を備え、
第１の前記複合材料に対して光を照射して第１の前記樹脂を硬化させる、請求項１または２に記載の複合材料の成形方法。
【請求項４】
第１の前記樹脂は、紫外線に対して光硬化性を備え、
第１の前記複合材料に対して紫外線を含む前記光を照射して第１の前記樹脂を硬化させる、請求項３に記載の複合材料の成形方法。
【請求項５】
前記基材は、一方向に配向した複数の炭素繊維を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【請求項６】
積層された前記複合材料に前記光を照射すると共に賦形してから熱成形する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【請求項７】
積層された前記複合材料に対して成形品の外形形状に対応する型を押圧して成形し、
前記型は、積層された前記複合材料に向かって前記光を透過させる、請求項２〜６のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば基材（炭素繊維）に樹脂を含浸させてなる複合材料（プリプレグ）を積層した上で、熱成形して成形品を製造する技術が知られている（特許文献１を参照。）。特許文献１に記載の技術では、基材の表面粗さを小さくし、かつ、サイジング処理によって基材の結束性を向上させて、基材の乱れを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７３０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、熱成形を行うときには依然として基材に含侵させている樹脂が流動して基材に乱れが発生することから、積層された複合材料の表面の凹凸を十分に抑制することは難しい。すなわち、特許文献１に記載の技術では、良好な外観を得ることが難しい。【０００５】
本発明の目的は、良好な外観を得ることができる複合材料の成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の複合材料の成形方法は、基材に樹脂を含浸させてなる複合材料を積層して成形する方法である。この複合材料の成形方法では、表層の第１の前記複合材料に隣接する、第２の前記複合材料に含まれる第２の前記樹脂の硬化を開始する前に、第１の前記複合材料に含まれる第１の前記樹脂の硬化を完了させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態にかかる複合材料の成形方法を示すフローチャートである。
【図２Ａ】複合材料の成形方法であって、切断工程に相当し、巻回された長尺なプリプレグシートを伸長させつつ一定の間隔毎に切断して個片化する状態を示す模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａの状態から引き続き、積層工程に相当し、個片化されたプリプレグシートを積層する状態を示す模式図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの状態から引き続き、賦形工程に相当し、積層された複数のプリプレグシートを成形品の外形形状に合わせて予備成形する状態を示す模式図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの状態から引き続き、表層硬化工程に相当し、予備成形された複数のプリプレグシートの表面に光を照射して表層のプリプレグシートを硬化させる状態を示す模式図である。
【図２Ｅ】図２Ｄの状態から引き続き、熱成形工程に相当し、表層のみ硬化された状態の複数のプリプレグシートを熱硬化させる状態を示す模式図である。
【図２Ｆ】図２Ｅの状態から引き続き、脱型工程に相当し、熱硬化させた複数のプリプレグシート（成形品）を固定型および移動型から取り出す状態を示す模式図である。
【図３】図２Ｄに示す表層硬化工程に関連し、複数のプリプレグシートのうち表層のプリプレグシートの樹脂（マトリックス樹脂）を光硬化させる状態を示す模式図である。
【図４】図２Ｅに示す熱成形工程に関連し、プリプレグシートの樹脂（マトリックス樹脂）の温度と粘度の関係を示す図である。
【図５】第２実施形態にかかる複合材料の成形方法を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の１にかかる表層硬化工程および賦形工程に相当し、複数のプリプレグシートに対して賦形用移動型を透過した光を照射して、表層のプリプレグシートを硬化させる状態を示す模式図である。
【図７】第２実施形態の２にかかる表層硬化工程および賦形工程に相当し、複数のプリプレグシートに対して賦形用移動型の内部から光を照射して、表層のプリプレグシートを硬化させる状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の第１実施形態および第２実施形態を説明する。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面において、各部材の大きさや比率は、第１実施形態および第２実施形態の理解を容易にするために誇張し、実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【０００９】
（第１実施形態）
図３を参照して、第１実施形態にかかる複合材料（プリプレグシート１０）の成形方法は、概説すれば、基材（炭素繊維１１）に樹脂（マトリックス樹脂１２）を含浸させてなるプリプレグシート１０を積層して成形する方法である。このプリプレグシート１０の成形方法では、表層の第１プリプレグシート１０Ｐに隣接する、第２プリプレグシート１０Ｑに含まれる第２マトリックス樹脂１２Ｑの硬化を開始する前に、第１プリプレグシート１０Ｐに含まれる第１マトリックス樹脂１２Ｐの硬化を完了させる。
【００１０】
ここで、表層の第１プリプレグシート１０Ｐは、裏面の一層（最裏層）のプリプレグシート１０以外の全てのプリプレグシート１０に該当する。すなわち、表層の第１プリプレグシート１０Ｐは、積層した複数のプリプレグシート１０のうち、例えば、表面側において外部に露出している一層（最表層）のみであってもよいし、裏面側において外部に露出している一層（最裏層）を除く複数の層であってもよい。
【００１１】
（プリプレグシート１０）
プリプレグシート１０（複合材料）は、基材（炭素繊維１１）に樹脂（マトリックス樹脂１２）を含浸させて、長尺な薄板形状に形成している。プリプレグシート１０を用いて、炭素繊維強化プラスチック（ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃ：ＣＦＲＰ）からなる成形品２０を成形する。
【００１２】
基材は、炭素繊維１１に限定されることなく、ガラス繊維や有機繊維等から構成することができる。炭素繊維１１は、一方向に配向した長繊維を用いることによって、繊維の配向がランダムな短繊維を用いる場合と比較して、繊維の配向性を均一化している。すなわち、長繊維の炭素繊維１１を用いることによって、繊維の乱れに起因するシワ、ヨレ、および凹凸を抑制している。
【００１３】
マトリックス樹脂１２は、例えば、光硬化性および熱硬化性を備えたエポキシ樹脂や、光硬化性および熱硬化性を備えたアクリル系やウレタン系の樹脂から構成する。マトリックス樹脂１２は、積層する複数のプリプレグシート１０のうち、少なくとも最表面であって外部に露出している第１プリプレグシート１０Ｐのみ、光硬化性を備えていればよい。
【００１４】
（プリプレグシート１０の成形方法）
プリプレグシート１０の成形方法は、次のような工程によって、具現化される。すなわち、プリプレグシート１０の成形方法は、長尺なプリプレグシート１０を切断して個片化する切断工程Ｓ１１、個片化されたプリプレグシート１０を積層する積層工程Ｓ１２、および積層された複数のプリプレグシート１０を予備成形する賦形工程Ｓ１３によって具現化される。さらに、プリプレグシート１０の成形方法は、予備成形された複数のプリプレグシート１０の表層の第１プリプレグシート１０Ｐを硬化させる表層硬化工程Ｓ１４、表層のみ硬化された状態の複数のプリプレグシート１０全体を熱硬化させる熱成形工程Ｓ１５、および熱硬化させた複数のプリプレグシート１０（成形品２０）を型から取り出す脱型工程Ｓ１６によって具現化される。
【００１５】
プリプレグシート１０の成形方法（切断工程Ｓ１１〜脱型工程Ｓ１６によって具現化）を、図１および図２Ａ〜図２Ｆを参照しつつ説明する。図１は、プリプレグシート１０の成形方法を示すフローチャートである。図２Ａ〜図２Ｆは、プリプレグシート１０の成形方法を示す模式図である。
【００１６】
（切断工程Ｓ１１）
切断工程Ｓ１１は、図２Ａに示すように、長尺なプリプレグシート１０を切断して個片化する工程である。
【００１７】
図２Ａは、切断工程Ｓ１１に相当し、巻回された長尺なプリプレグシート１０を伸長させつつ一定の間隔毎に切断して個片化する状態を示す模式図である。
【００１８】
図２Ａに示すように、巻回された長尺状のプリプレグシート１０を伸長させつつ、一定の間隔毎に、切断刃１０１によって切断して個片化する。個片化されたプリプレグシート１０は、積層工程Ｓ１２に搬送される。
【００１９】
（積層工程Ｓ１２）
積層工程Ｓ１２は、図２Ｂに示すように、個片化されたプリプレグシート１０を積層する工程である。
【００２０】
図２Ｂは、図２Ａの状態から引き続き、積層工程Ｓ１２に相当し、個片化されたプリプレグシート１０を積層する状態を示す模式図である。
【００２１】
図２Ｂに示すように、個片化されたプリプレグシート１０を複数枚積み重ねる。プリプレグシート１０は、皺を生じないように伸長させた状態において、成形品２０の厚みに応じて、数枚から数十枚積み重ねる。
【００２２】
（賦形工程Ｓ１３）
賦形工程Ｓ１３は、図２Ｃに示すように、積層された複数のプリプレグシート１０を予備成形する工程である。
【００２３】
図２Ｃは、図２Ｂの状態から引き続き、賦形工程Ｓ１３に相当し、積層された複数のプリプレグシート１０を成形品２０の外形形状に合わせて予備成形する状態を示す模式図である。
【００２４】
図２Ｃに示すように、積層された複数のプリプレグシート１０を予備金型（賦形用固定型１０２および賦形用移動型１０３）によって予備成形する。賦形用固定型１０２および賦形用移動型１０３は、成形品２０の主要な形状に対応している。賦形用移動型１０３を上昇させて、賦形用固定型１０２に対して複数のプリプレグシート１０を載置した後、賦形用移動型１０３を降下させる。賦形用固定型１０２および賦形用移動型１０３によって、複数のプリプレグシート１０を挟み込んで型締めする。
【００２５】
（表層硬化工程Ｓ１４）
表層硬化工程Ｓ１４は、図２Ｄおよび図３に示すように、予備成形された複数のプリプレグシート１０の表層の第１プリプレグシート１０Ｐを硬化させる工程である。
【００２６】
図２Ｄは、図２Ｃの状態から引き続き、表層硬化工程Ｓ１４に相当し、予備成形された複数のプリプレグシート１０の表面に光Ｌを照射して表層の第１プリプレグシート１０Ｐを硬化させる状態を示す模式図である。図３は、図２Ｄに示す表層硬化工程Ｓ１４に関連し、複数のプリプレグシート１０のうち表層の第１プリプレグシート１０Ｐの樹脂（マトリックス樹脂１２）を光硬化させる状態を示す模式図である。
【００２７】
図２Ｄおよび図３に示すように、賦形用固定型１０２から賦形用移動型１０３を離間させ、賦形用固定型１０２に保持されている複数のプリプレグシート１０に対して、光源１０４を対向させる。光源１０４は、紫外線を含む光Ｌを発するランプや発光ダイオードまたはレーザダイオードから構成する。光源１０４は、予備金型（賦形用固定型１０２および賦形用移動型１０３）に接近および離間させるために、直動ステージ（不図示）に取り付けされている。光源１０４から複数のプリプレグシート１０の表面に対して光Ｌを照射する。図３に示すように、積層した複数のプリプレグシート１０のうち、少なくとも最表面であって外部に露出している第１プリプレグシート１０Ｐに含まれる第１マトリックス樹脂１２Ｐを、光Ｌによって硬化させる。
【００２８】
表層硬化工程Ｓ１４における第１マトリックス樹脂１２Ｐの硬化は、硬化が完了した状態に加えて、硬化が未完了であっても一定の定形性を保つ硬度まで硬化が進んだ状態も含む。
【００２９】
（熱成形工程Ｓ１５）
熱成形工程Ｓ１５は、図２Ｅおよび図４に示すように、表層のみ硬化された状態の複数のプリプレグシート１０全体を熱硬化させる工程である。
【００３０】
図２Ｅは、図２Ｄの状態から引き続き、熱成形工程Ｓ１５に相当し、表層のみ硬化された状態の複数のプリプレグシート１０を熱硬化させる状態を示す模式図である。図４は、図２Ｅに示す熱成形工程Ｓ１５に関連し、プリプレグシート１０の樹脂（マトリックス樹脂１２）の温度と粘度の関係を示す図である。
【００３１】
図２Ｅに示すように、予備成形を終えている複数のプリプレグシート１０を金型（熱成形用固定型１０５および熱成形用移動型１０６）によって本成形する。熱成形用固定型１０５および熱成形用移動型１０６は、少なくとも一方に加熱用のヒータを内蔵している。熱成形用固定型１０５および熱成形用移動型１０６は、成形品２０の形状に対応している。熱成形用移動型１０６を上昇させて、熱成形用固定型１０５に対して予備成形を終えている複数のプリプレグシート１０を載置した後、熱成形用移動型１０６を降下させる。熱成形用固定型１０５および熱成形用移動型１０６によって、予備成形を終えている複数のプリプレグシート１０を挟み込んで型締めする。
【００３２】
図４に示すように、マトリックス樹脂１２は、積層された複数のプリプレグシート１０に熱が入力されて昇温すると、硬化に至る前に粘度が一旦下がって流動が始まる。ここで、積層された複数のプリプレグシート１０のうち、表層の第１プリプレグシート１０Ｐは、既に表層硬化工程Ｓ１４において硬化が促進されている。したがって、積層された複数のプリプレグシート１０の表面については、熱が入力されても、マトリックス樹脂１２の粘度が極端に下がることなく、マトリックス樹脂１２の流動を抑制することができる。すなわち、積層された複数のプリプレグシート１０の表面については、熱が入力されても、炭素繊維１１の配向が乱されることなく、繊維の乱れに起因するシワ、ヨレ、凹凸、および局所的な引けを抑制することができる。したがって、積層された複数のプリプレグシート１０の表面は、外観を良好に維持することができる。
【００３３】
積層された複数のプリプレグシート１０のうち、表層の第１プリプレグシート１０Ｐ以外のプリプレグシート１０は、表層硬化工程Ｓ１４において光Ｌを照射されていない。すなわち、表層の第１プリプレグシート１０Ｐ以外のプリプレグシート１０は、熱成形工程Ｓ１５における熱の入力に伴い、含侵されているマトリックス樹脂１２の流動が始まる。したがって、表層の第１プリプレグシート１０Ｐ以外のプリプレグシート１０において、マトリックス樹脂１２は、隣接するプリプレグシート１０の微小な隙間にも、粘度が低い状態で流れ込み、含浸性を高めることができる。このため、積層された複数のプリプレグシート１０は、外観を良好に維持しつつ、ボイド等に起因する剥離強度の低下や耐久性の低下を防止することができる。
【００３４】
（脱型工程Ｓ１６）
脱型工程Ｓ１６は、図２Ｆに示すように、熱硬化させた複数のプリプレグシート１０（成形品２０）を型から取り出す工程である。
【００３５】
図２Ｆは、図２Ｅの状態から引き続き、脱型工程Ｓ１６に相当し、熱硬化させた複数のプリプレグシート１０（成形品２０）を熱成形用固定型１０５および熱成形用移動型１０６から取り出す状態を示す模式図である。
【００３６】
図２Ｆに示すように、熱硬化させた複数のプリプレグシート１０（成形品２０）を室温まで冷却した後、熱成形用固定型１０５から熱成形用移動型１０６を離間させて、成形品２０を外部に取り出す。その後、必要に応じて、成形品２０の外縁を切断刃によって切断して仕上げる（トリム工程）。また、成形品２０に塗装を行う（塗装工程）。
【００３７】
以上説明した第１実施形態の作用効果を説明する。
【００３８】
プリプレグシート１０の成形方法は、基材（炭素繊維１１）に樹脂（マトリックス樹脂１２）を含浸させてなるプリプレグシート１０を積層して成形する方法である。このプリプレグシート１０の成形方法では、表層の第１プリプレグシート１０Ｐに隣接する、第２プリプレグシート１０Ｑに含まれる第２マトリックス樹脂１２Ｑの硬化を開始する前に、第１プリプレグシート１０Ｐに含まれる第１マトリックス樹脂１２Ｐの硬化を完了させる。
【００３９】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、積層したプリプレグシート１０のうち、表層の第１プリプレグシート１０Ｐの第１マトリックス樹脂１２Ｐを硬化させてから、内部の第２プリプレグシート１０Ｑの第２マトリックス樹脂１２Ｑを硬化させる。すなわち、積層したプリプレグシート１０を硬化させるときに、積層したプリプレグシート１０の内部において、炭素繊維１１に含侵させているマトリックス樹脂１２の粘度が低下して流動しても、積層したプリプレグシート１０の表面への影響を十分に抑制することができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、良好な外観を得ることができる。
【００４０】
プリプレグシート１０の成形方法において、第２マトリックス樹脂１２Ｑは、熱硬化性を備えたものを用いることが好ましい。
【００４１】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、汎用性が高く硬化の制御が容易な熱硬化性を備えた第２マトリックス樹脂１２Ｑを用いて成形することができる。
【００４２】
プリプレグシート１０の成形方法において、第１マトリックス樹脂１２Ｐは、光硬化性を備え、第１プリプレグシート１０Ｐに対して光Ｌを照射して第１マトリックス樹脂１２Ｐを硬化させることが好ましい。
【００４３】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、第１プリプレグシート１０Ｐの第１マトリックス樹脂１２Ｐを部分的に硬化させる場合、必要な部分（領域）に対して光Ｌを照射して、必要な部分（領域）の第１マトリックス樹脂１２Ｐを選択的に硬化させることができる。また、第１マトリックス樹脂１２Ｐを部分的に硬化させる場合、必要な部分（領域）以外を反射シート等によってマスキングした上で、第１プリプレグシート１０Ｐの全体に対して光Ｌを照射して、必要な部分（領域）の第１マトリックス樹脂１２Ｐを選択的に硬化させることもできる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、必要な部分（領域）を選択して、良好な外観を得ることができる。
【００４４】
さらに、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、光Ｌが第１プリプレグシート１０Ｐに入射しつつ第１プリプレグシート１０Ｐに吸収される。すなわち、光Ｌが第１プリプレグシート１０Ｐの真下に位置する第２プリプレグシート１０Ｑに到達（入射）して第２プリプレグシート１０Ｑの第２マトリックス樹脂１２Ｑを硬化させることを抑制できる。なお、第１プリプレグシート１０Ｐと、第２プリプレグシート１０Ｑの間には、界面が発生することから、仮に、光Ｌが第１プリプレグシート１０Ｐから出射しても、第２プリプレグシート１０Ｑに入射させ難くすることができる。したがって、積層した複数のプリプレグシート１０のうち、最も表層に位置する第１プリプレグシート１０Ｐの第１マトリックス樹脂１２Ｐを選択的に硬化させることができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、必要な部分（領域）を選択して、良好な外観を得ることができる。
【００４５】
プリプレグシート１０の成形方法において、第１マトリックス樹脂１２Ｐは、紫外線に対して光硬化性を備え、第１プリプレグシート１０Ｐに対して紫外線を含む光Ｌを照射して第１マトリックス樹脂１２Ｐを硬化させることが好ましい。
【００４６】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、相対的に短波長であってエネルギーが大きい紫外線の光Ｌを用いることによって、第１プリプレグシート１０Ｐを効率良く硬化させることができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、良好な外観を得ることができる。
【００４７】
さらに、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、相対的に短波長であってエネルギーが大きい紫外線の光Ｌを用いることによって、光Ｌを第１プリプレグシート１０Ｐの内部で十分に減衰させることができる。すなわち、光Ｌが第１プリプレグシート１０Ｐの真下に位置する第２プリプレグシート１０Ｑに到達（入射）して、第２プリプレグシート１０Ｑの第２マトリックス樹脂１２Ｑを硬化させることを抑制できる。したがって、積層した複数のプリプレグシート１０のうち、最も表層に位置する第１プリプレグシート１０Ｐの第１マトリックス樹脂１２Ｐを選択的に硬化させることができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、良好な外観を得ることができる。
【００４８】
プリプレグシート１０の成形方法において、基材は、一方向に配向した複数の炭素繊維１１を含むことが好ましい。
【００４９】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、織物として構成し配向が交互に直交する炭素繊維を含む基材を用いる場合と比較して、プリプレグシート１０の表面の凹凸を抑制することができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、良好な外観を得ることができる。なお、通常は、一方向に配向した複数の炭素繊維１１を用いる場合、繊維直交方向の拘束力が弱く、樹脂のわずかな流動でも容易に配向が乱される等が懸念されるが、第１実施形態のように、表層の第１プリプレグシート１０Ｐの第１マトリックス樹脂１２Ｐを硬化させてから、内部の第２プリプレグシート１０Ｑの第２マトリックス樹脂１２Ｑを硬化させることによって、上記の懸念は解消される。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかるプリプレグシート１０の成形方法は、図５に示すように表層硬化工程を賦形工程と共に行う（表層硬化工程および賦形工程Ｓ２３）点において、上記の第１実施形態にかかるプリプレグシート１０の成形方法と相違する。上記の第１実施形態では、表層硬化工程Ｓ１４を、賦形工程Ｓ１３の後であって熱成形工程Ｓ１５の前に行っていた。
【００５１】
第２実施形態にかかるプリプレグシート１０の成形方法を、図５（第２実施形態のフローチャート）、図６（第２実施形態の１）および図７（第２実施形態の２）を参照しつつ説明する。
【００５２】
第２実施形態では、積層された複数のプリプレグシート１０を予備金型（賦形用固定型１０２および賦形用移動型２０３または３０３）によって予備成形するときに、光源１０４から積層された複数のプリプレグシート１０に対して光Ｌを照射する。すなわち、表層硬化工程と賦形工程を同時に行う。
【００５３】
（第２実施形態の１）
図５は、第２実施形態にかかるプリプレグシート１０の成形方法を示すフローチャートである。図６は、第２実施形態の１にかかる表層硬化工程および賦形工程Ｓ２３に相当し、複数のプリプレグシート１０に対して賦形用移動型２０３を透過した光Ｌを照射して、表層の第１プリプレグシート１０Ｐを硬化させる状態を示す模式図である。
【００５４】
図６に示すように、賦形用移動型２０３は、第１実施形態の賦形用移動型１０３と外形形状は同一であるが、材質は耐熱性を備え紫外線を透過する合成石英のようなガラスからなる。賦形用移動型２０３は、耐熱性を備え紫外線を透過させるものであれば、合成石英に限定されない。光源１０４は、賦形用移動型２０３の後方に配置している。光源１０４から導出された光Ｌは、賦形用移動型１０３を透過して、積層された複数のプリプレグシート１０に照射される。
【００５５】
（第２実施形態の２）
図７は、第２実施形態の２にかかる表層硬化工程および賦形工程Ｓ２３に相当し、複数のプリプレグシート１０に対して賦形用移動型３０３の内部から光Ｌを照射して、表層の第１プリプレグシート１０Ｐを硬化させる状態を示す模式図である。
【００５６】
図７に示すように、賦形用移動型３０３は、第１実施形態の賦形用移動型１０３と外形形状は同一であるが、賦形用固定型１０２と対向する部分に光源３０４を備えている。さらに、賦形用移動型３０３は、光源３０４から出射された光Ｌを外部に向かって透過させる部分を、合成石英のようなガラスによって構成している。光源３０４は、例えば、発光ダイオードまたはレーザダイオードから構成している。光源３０４から導出された光Ｌは、積層された複数のプリプレグシート１０に照射される。
【００５７】
以上説明した第２実施形態の作用効果を説明する。
【００５８】
プリプレグシート１０の成形方法において、積層されたプリプレグシート１０に光Ｌを照射すると共に賦形してから熱成形することが好ましい。
【００５９】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、積層されたプリプレグシート１０を賦形しつつ表層を硬化させて剛性を向上させた後に、熱成形を行うことができる。すなわち、積層されたプリプレグシート１０を、賦形の工程から熱成形の工程に移動させるときに、その形状を保持することができ、かつ、位置決め精度を確保することができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、賦形の工程から熱成形の工程への移動や熱成形の工程での位置決め精度の影響を排除して、良好な外観を得ることができる。
【００６０】
さらに、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、加熱を伴わない賦形の工程において、熱の影響を排除した状態で、光Ｌを第１プリプレグシート１０Ｐに照射して第１マトリックス樹脂１２Ｐのみを効率良く硬化させることができる。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、熱の影響を排除して、良好な外観を得ることができる。
【００６１】
プリプレグシート１０の成形方法において、積層されたプリプレグシート１０に対して成形品２０の外形形状に対応する賦形用移動型２０３または賦形用移動型３０３を押圧して成形し、賦形用移動型２０３または賦形用移動型３０３は、積層されたプリプレグシート１０に向かって光Ｌを透過させることが好ましい。
【００６２】
かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、積層されたプリプレグシート１０を賦形用移動型２０３または賦形用移動型３０３によって押圧（拘束）した状態で、表層のプリプレグシート１０を硬化させることができる。すなわち、積層されたプリプレグシート１０は、賦形用移動型２０３または賦形用移動型３０３の形状の転写性が良い。したがって、かかるプリプレグシート１０の成形方法によれば、賦形用移動型２０３または賦形用移動型３０３の形状が転写された良好な外観を得ることができる。
【００６３】
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
【００６４】
第１実施形態および第２実施形態において、表層硬化工程では、表層の第１プリプレグシート１０Ｐに対して紫外線を照射して硬化させているが、紫外線よりも波長の長い可視光線や赤外線を照射して硬化させる構成としてもよい。
【００６５】
第１実施形態および第２実施形態において、プリプレグシート１０の炭素繊維１１は、一方向に配向したものを用いているが、互い違いに織り込んだものを用いてもよい。この場合、表層の第１プリプレグシート１０Ｐ以外のプリプレグシート１０について、互い違いに織り込んだ炭素繊維１１を用いてもよい。
【００６６】
第１実施形態において、表層硬化工程Ｓ１４は、賦形工程Ｓ１３の終了後に賦形工程Ｓ１３の型（賦形用固定型１０２および賦形用移動型１０３）の中で行っている。しかしながら、表層硬化工程Ｓ１４は、熱成形工程Ｓ１５の開始前に熱成形工程Ｓ１５の型（熱成形用固定型１０５および熱成形用移動型１０６）の中で行ってもよい。
【００６７】
第２実施形態において、表層硬化工程および賦形工程Ｓ２３は、賦形用移動型１０３に換えて、賦形用固定型１０２を例えば合成石英によって形成し、賦形用固定型１０２を透過させた光Ｌを積層されたプリプレグシート１０の表面に照射する構成としてもよい。
【００６８】
第２実施形態の表層硬化工程は、熱成形用移動型１０６または熱成形用固定型１０５を例えば合成石英によって形成し、熱成形用移動型１０６または熱成形用固定型１０５を透過させた光Ｌを積層されたプリプレグシート１０の表面に照射する構成としてもよい。すなわち、第２実施形態の表層硬化工程は、第１実施形態の熱成形工程Ｓ１５と同時に行ってもよい。
【００６９】
第１実施形態および第２実施形態において、マトリックス樹脂１２（樹脂）は、熱硬化性を備えたものを用いているが、熱可塑性を備えたものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０    プリプレグシート（複合材料）、
１０Ｐ  第１プリプレグシート（第１の複合材料）、
１０Ｑ  第２プリプレグシート（第２の複合材料）、
１１    炭素繊維（基材）、
１２    マトリックス樹脂（樹脂）、
１２Ｐ  第１マトリックス樹脂（第１の樹脂）、
１２Ｑ  第２マトリックス樹脂（第２の樹脂）、
２０    成形品、
１０１  切断刃、
１０２  賦形用固定型、
１０３，２０３，３０３  賦形用移動型、
１０４，３０４  光源、
１０５  熱成形用固定型、
１０６  熱成形用移動型、
Ｌ      光、
Ｓ１１  切断工程、
Ｓ１２  積層工程、
Ｓ１３  賦形工程、
Ｓ１４  表層硬化工程、
Ｓ１５  熱成形工程、
Ｓ１６  脱型工程、
Ｓ２３  表層硬化工程および賦形工程。
【図１】
2018189794.tif 000003
【図２Ａ】
2018189794.tif 000004
【図２Ｂ】
2018189794.tif 000005
【図２Ｃ】
2018189794.tif 000006
【図２Ｄ】
2018189794.tif 000007
【図２Ｅ】
2018189794.tif 000008
【図２Ｆ】
2018189794.tif 000009
【図３】
2018189794.tif 000010
【図４】
2018189794.tif 000011
【図５】
2018189794.tif 000012
【図６】
2018189794.tif 000013
【図７】
2018189794.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月5日(2017.10.5)
【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】
基材に樹脂を含浸させてなる複合材料を積層して成形する方法であって、
表層の第１の前記複合材料に隣接する、第２の前記複合材料に含まれる第２の前記樹脂の硬化を開始する前に、第１の前記複合材料に含まれる第１の前記樹脂の硬化を完了させ、
第１の前記樹脂は、光硬化性を備え、
第２の前記樹脂は、熱硬化性を備え、
第１の前記複合材料に対して光を照射して第１の前記樹脂を硬化させた後、第２の前記複合材料を加熱して第２の前記樹脂を硬化させる、複合材料の成形方法。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
第１の前記樹脂は、紫外線に対して光硬化性を備え、
第１の前記複合材料に対して紫外線を含む前記光を照射して第１の前記樹脂を硬化させる、請求項１に記載の複合材料の成形方法。
【請求項５】
前記基材は、一方向に配向した複数の炭素繊維を含む、請求項１または４に記載の複合材料の成形方法。
【請求項６】
積層された前記複合材料に前記光を照射すると共に賦形してから熱成形する、請求項１、４および５のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【請求項７】
積層された前記複合材料に対して成形品の外形形状に対応する型を押圧して成形し、
前記型は、積層された前記複合材料に向かって前記光を透過させる、請求項１および４〜６のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、複合材料の成形方法に関する。
背景技術
［０００２］
従来から、例えば基材（炭素繊維）に樹脂を含浸させてなる複合材料（プリプレグ）を積層した上で、熱成形して成形品を製造する技術が知られている（特許文献１を参照。）。特許文献１に記載の技術では、基材の表面粗さを小さくし、かつ、サイジング処理によって基材の結束性を向上させて、基材の乱れを抑制している。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開２０１４−１７３０５３号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
特許文献１に記載の技術では、熱成形を行うときには依然として基材に含侵させている樹脂が流動して基材に乱れが発生することから、積層された複合材料の表面の凹凸を十分に抑制することは難しい。すなわち、特許文献１に記載の技術では、良好な外観を得ることが難しい。
［０００５］
本発明の目的は、良好な外観を得ることができる複合材料の成形方法を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成するための本発明の複合材料の成形方法は、基材に樹脂を含浸させてなる複合材料を積層して成形する方法である。この複合材料の成形方法では、表層の第１の前記複合材料に隣接する、第２の前記複合材料に含まれる第２の前記樹脂の硬化を開始する前に、第１の前記複合材料に含まれる第１の前記樹脂の硬化を完了させる。第１の樹脂は、光硬化性を備える。第２の樹脂は、熱硬化性を備える。第１の複合材料に対して光を照射して第１の樹脂を硬化させた後、第２の複合材料を加熱して第２の樹脂を硬化させる。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月20日(2019.9.20)
【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】
基材に樹脂を含浸させてなる複合材料を積層して成形する方法であって、
表層の第１の前記複合材料に隣接する、第２の前記複合材料に含まれる第２の前記樹脂の硬化を開始する前に、第１の前記複合材料に含まれる第１の前記樹脂の硬化を完了させ、
第１の前記樹脂は、光硬化性を備え、
第２の前記樹脂は、熱硬化性を備え、
第１の前記複合材料に対して光を照射して第１の前記樹脂を硬化させた後、第２の前記複合材料を加熱して第２の前記樹脂を硬化させる、複合材料の成形方法。
【請求項２】
第１の前記樹脂は、紫外線に対して光硬化性を備え、
第１の前記複合材料に対して紫外線を含む前記光を照射して第１の前記樹脂を硬化させる、請求項１に記載の複合材料の成形方法。
【請求項３】
前記基材は、一方向に配向した複数の炭素繊維を含む、請求項１または２に記載の複合材料の成形方法。
【請求項４】
積層された前記複合材料に前記光を照射すると共に賦形してから熱成形する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【請求項５】
積層された前記複合材料に対して成形品の外形形状に対応する型を押圧して成形し、
前記型は、積層された前記複合材料に向かって前記光を透過させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合材料の成形方法。
【国際調査報告】
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