(57)【要約】【課題】部材を製造するための押型器、設備、方法を提供することである。【解決手段】部材の製造は、貯蔵チャンバから作用チャンバまでの樹脂移送をトランスファライン経由で行うことによって達成される。たとえば圧縮空気を貯蔵チャンバに満たすことによって移送を行う前に、貯蔵チャンバに部材の大きさに合わせた樹脂量を充填する。さらに、定寸の強化繊維で構成される半製品を、製造される部材の形状に合わせた作用チャンバに挿入する。貯蔵チャンバ、トランスファライン、作用チャンバは押型器のワンピース構成の成形ケーシング内に形成される。さらに、部材は上述の方法によって上述の押型器それぞれによって製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材（２４５）、特に樹脂トランスファ成形プロセスによって繊維強化複合材料部材を製造する押型器（２００）であって、
成形基本要素（２１０）を含み、
前記成形基本要素（２１０）は、
−半製品（２４５）を受けるように構成される作用チャンバ（２４０）と、
−樹脂（２２７）を受けるように構成される貯蔵チャンバ（２２０）と、
−作用チャンバ（２４０）と貯蔵チャンバを接続するトランスファライン（２３０）を備え、
前記基本要素はワンピース構成であり、
前記貯蔵チャンバ（２２０）は、前記樹脂（２２７）が詰められた保存バッグ（２２６が前記貯蔵チャンバ（２２０）に挿入可能であるように設計される押型器（２００）。
【請求項２】
前記貯蔵チャンバ（２２０）は、前記部材（２４５）に必要な量の前記樹脂（２２７）を受けることが可能である大きさである、請求項１に記載の押型器（２００）。
【請求項３】
前記押型器（２００）の周囲に対して前記作用チャンバ（２４０）および前記貯蔵チャンバ（２２０）を密閉する閉口状態のキャップ（２５０）をさらに含む、請求項１または２に記載の押型器（２００）。
【請求項４】
前記貯蔵チャンバ（２２０）で受ける前記樹脂（２２７）を加熱する加熱装置（２８０）をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の押型器（２００）。
【請求項５】
前記貯蔵チャンバ（２２０）を圧縮空気で装填する圧力孔（２６０）をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の押型器（２００）。
【請求項６】
前記作用チャンバ（２４０）を排気する真空孔（２６５）をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の押型器（２００）。
【請求項７】
前記トランスファライン（２３０）は、一定の閾値より低い粘性を有する液状の前記樹脂（２２７）のみが前記貯蔵チャンバ（２２０）から前記作用チャンバ（２４０）に移動可能となるように設計される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の押型器（２００）。
【請求項８】
前記トランスファライン（２３０）に位置する篩（２３２）をさらに含む、請求項７に記載の押型器（２００）。
【請求項９】
前記トランスファラインは貫流路を有する、請求項７に記載の押型器（２００）。
【請求項１０】
前記貯蔵チャンバ（２２０）は、前記樹脂（２２７）が注入装置（１７０）から前記貯蔵チャンバ（２２０）に注入可能となるように設計される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の押型器（２００）。
【請求項１１】
前記貯蔵チャンバ（２２０）は、粒状の前記樹脂（２２７）が前記貯蔵チャンバ（２２０）に注入可能となるように設計される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の押型器（２００）。
【請求項１２】
部材、特に樹脂トランスファ成形プロセスによって繊維強化複合材料部材を製造する設備（２４５）であって、
前記部材を製造する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の押型器（２００）と、
貯蔵チャンバ（２２０）に樹脂（２２７）を供給する供給装置（１７０）とを含む設備（２４５）。
【請求項１３】
前記貯蔵チャンバ（１２０、２２０）に圧縮空気を装填する圧縮空気発生装置（１６１）をさらに含む、請求項１２に記載の設備。
【請求項１４】
前記作用チャンバ（１４０、２４０）を排気する真空発生装置（１６６）をさらに含む、請求項１２または１３に記載の設備。
【請求項１５】
部材（２４５）、特に繊維強化複合材料部材を製造する樹脂トランスファ成形方法であって、
押型器（２００）の作用チャンバ（２４０）に半製品（２４５）を挿入するステップと、
前記押型器（２００）の貯蔵チャンバ（２２０）に樹脂材料（２２７）を供給するステップであって、前記樹脂（２２７）が詰められた保存バッグ（２２６）が前記貯蔵チャンバ（２２０）に挿入されるステップと、
前記貯蔵チャンバ（２２０）の圧縮空気による給気および作用チャンバ（２６５）の排気またはそのいずれかによって、前記樹脂材料（２２７）がトランスファライン（２３０）を経て半製品（２４５）中に移送するステップとを含む方法。
【請求項１６】
前記半製品（２４５）を挿入し、前記押型器（２００）に前記樹脂材料（２２７）を供給した後で、前記押型器（２００）をその周囲に対して密閉するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記貯蔵チャンバ（２２０）に位置する前記樹脂材料（２２７）を加熱するステップをさらに含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記貯蔵チャンバ（２２０）から前記作用チャンバ（２４０）への移送において前記トランスファライン（２３０）で前記樹脂材料（２２７）をフィルタに通すステップをさらに含む、請求項１５〜１７のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記供給装置（１７０）から前記貯蔵チャンバ（１２０、２２０）に前記樹脂（１７５）を充填するステップをさらに含む、請求項１５〜１８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記貯蔵チャンバ（２２０、３２０）に粒状の前記樹脂（３７８）を充填するステップを含む、請求項１５〜１９のうちいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００５年１１月１０日に出願された独国特許出願第１０２００５０５３６９０．５号の優先権を主張し、この開示内容は援用により本明細書の一部をなす。
【０００２】
本発明は、部材、特に樹脂トランスファ成形プロセスによって繊維強化複合材料部材の製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
いわゆる樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）プロセスにおいて、繊維の容積含有率の高い、複雑な繊維強化プラスチック複合材は繊維半製品に樹脂を浸潤させることによって生成される。樹脂注入プロセスとも呼ばれるＲＴＭプロセスは閉鎖型プロセスであり、部材の重量、繊維の容積含有率、部材の寸法に関して精密な製作公差が可能である。
【０００４】
実現手順において、乾いた定寸の強化繊維で構成される半完成繊維製品が上方シェルおよび下方シェルを有するツーピース構成押型器（ｔｏｏｌ）に挿入される。次に押型器が閉鎖され、密閉される。続いて、樹脂で満たされた外部の貯蔵容器が第１の供給ラインによって押型器に接続される。さらに、真空ポンプが第２の供給ラインによって空気力学的に押型器に接続される。真空に引くと、初めは大気圧下にある外部貯蔵容器中の樹脂が第１の供給ラインによって押型器内へ移送される。このように、繊維半製品に樹脂が浸み込む。真空ポンプが樹脂によって汚れるのを防ぐため、いわゆる樹脂トラップが第２のラインの押型器と真空ポンプの間に設けられ、排気から樹脂残渣が除去される。任意選択により、貯蔵容器に圧縮空気を加えてもよく、それによって容器中の樹脂が押型器内へ付加的に押圧される。このようにして、完成した製品が可能な限り少ない空気、そして細孔状空気しか含まないようにすることができる。
【０００５】
適切な加熱要素で押型器、そしてそれによって樹脂の浸透した部材を加熱することによって、樹脂の硬化が達成され、部材の個々の繊維が相互に連結される。樹脂の硬化が達成された後、製造された複合部材が押型器から取り出される。上方および下方シェルの清掃後、押型器は新しい部材の製造に用いられる。
【０００６】
ＲＴＭプロセスで製造された繊維強化プラスチック部材は、自動車工業技術、航空宇宙産業など各種産業部門の構造要素として使用できる。繊維強化プラスチック製品の例としては、航空機の垂直尾翼、車の整形要素、またはトラックのハイルーフおよび空気系統機器の付属品があげられる。
【０００７】
このように、異なる用途で必要とされる多数の複合部材がＲＴＭプロセスで製造できる。押型器の配置および材料選択によって、仕上がり寸法に製造することができる。多くの場合、広範囲に及ぶ、高コストの仕上げはもはや必要ない。
【０００８】
ＲＴＭプロセスによって部材を製造する既知の装置を用いる場合、自動プロセスにおいて、ＲＴＭプロセスに必要とされる樹脂ラインがかろうじて押型器に接続できるという問題が生じる。たとえば、樹脂材料で汚れたシール部によって気密に問題が生じ、それによってプロセスの安全性が損なわれる。容認できる程度のプロセスの安全性を確保するため、押型器に接続されたＲＴＭプロセスを実行するための相当する装置の外部部材についてかなりの清掃作業が、各部材製造前に必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、自動化された加工シーケンスで部材を容易に製造できる、部材を製造するための押型器、設備（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）、方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の代表的な実施形態によれば、部材製造、特に樹脂トランスファ成形プロセスによって繊維強化複合部材料を製造する押型器が開示される。押型器には基本的成形要素を含む。主要な要素として、半製品を受け入れるよう形成された作用チャンバ、樹脂を受け入れる形成された貯蔵チャンバ、作用チャンバと貯蔵チャンバを接続するトランスファラインが形成される。主要要素はワンピース構成である。
【００１１】
成形押型器外側の樹脂汚れを防ぐため、製造される部材に必要な樹脂が移送操作の前に直接押型器に充填できる。このため、押型器内に設けられた貯蔵チャンバは樹脂を供給する容器の代わりとなる。そして、この貯蔵チャンバから、樹脂が押型器の作用チャンバ内に置かれた半完成部材中に移送できる。作用チャンバは製造される部材に合わせて調整される。半完成部材は、部材の寸法に基づく大きさに切断された強化繊維を含む、いわゆる半完成品である。
【００１２】
別の代表的な実施形態によれば、貯蔵チャンバは部材に必要な量の樹脂を受け入れられるように大きさを決められる。貯蔵チャンバは便宜上樹脂の正確な必要量に対して必要な大きさより多少大きめに大きさを決められるであろう。半製品中に移送される樹脂量と比較して、より多い量が受け入れられるため、供給樹脂中に少量の空気を含有させるといった製造プロセスのばらつきによって欠陥部材を生じることはない。
【００１３】
別の代表的な実施形態によれば、押型器には、閉鎖した状態で作用チャンバおよび貯蔵チャンバを押型器の周囲に対して密閉するキャップまたはカバーがさらに含まれる。その利点は、ＲＴＭプロセス中を通して樹脂が比較的コンパクトな押型器中に留まるため、押型器の周囲が樹脂で汚れないことである。特に自動化プロセスにおいて、汚れ、汚れによるシール部の漏れやすさ、圧縮空気ラインの閉塞による問題が防止される。
【００１４】
キャップは２分されていてもよく、たとえば、貯蔵チャンバがキャップの第１の部分で密閉され、作用チャンバが第２の部分で密閉されてもよいことを指摘しておくべきである。
【００１５】
別の代表的な実施形態によれば、押型器には貯蔵チャンバ内に置かれた樹脂を加熱するための加熱装置がさらに含まれる。クリーンな方法により、樹脂は冷たい状態で貯蔵チャンバに供給され、加熱された状態で作用チャンバに移送される。温かい樹脂の移送は樹脂の粘度が低減されているという利点があり、樹脂は半製品中に低い流れ抵抗で、そしてそれによって比較的短時間で移送できる。樹脂の直接加熱には、樹脂と直接接触しない外部熱源、たとえば加熱されたプレスが使用できる利点がある。自動化されたプロセスにおいて、時間のかかる熱源の清掃が免除される。搬送される樹脂だけでなく、さらに押型器全体を加熱することも可能であり、それにより加熱された樹脂が作用チャンバへの移送時に冷却されない。加熱装置は新たに製造された部材の熱硬化のためにも使用できる。
【００１６】
別の代表的な実施形態によれば、押型器には貯蔵チャンバ内に圧縮空気を満たす、すなわち貯蔵チャンバを加圧するための圧力孔がさらに含まれる。貯蔵チャンバを、たとえば約１０バールの圧力の圧縮空気または他の圧縮ガスで満たすことによって、樹脂は比較的短時間内、たとえば約１０分で作用チャンバ内に移送できる。貯蔵チャンバを加圧することによって、少なくとも部材製造の終わりには作用チャンバの圧力も上昇することになり、完成した製品が可能な限り少ない空気、そして少ない細孔状空気しか含まないようにできる。このことは、製造された部材の安定性が特に高いという利点を有する。
【００１７】
別の代表的な実施形態によれば、押型器には作用チャンバを排気するための真空孔がさらに含まれる。樹脂の移送の前に作用チャンバを排気することによって、発生の可能性のある部材中への不要な空気の含有が防止できる。
【００１８】
別の代表的な実施形態によれば、トランスファラインは、ある一定の閾値未満の粘度を有する液体樹脂のみが貯蔵チャンバから作用チャンバ内に移送されるように構成される。このようにして、規定した液体樹脂の流れ条件が確保され、その結果、一定の品質の均質な部材が製造できる。
【００１９】
別の代表的な実施形態によれば、トランスファライン内に篩が設置される。篩は、好ましくは移送する樹脂の粘度に応じた流れ抵抗を示す。このようにして、特に簡単で効果的な方法によって、樹脂の粘度があらかじめ定めた値を超えない場合にのみ樹脂がトランスファラインを貫流することを確かにできる。
【００２０】
別の代表的な実施形態によれば、トランスファラインは貫流路を有する。貫流路の断面次第で、貫流路は程度の差はあるものの貯蔵チャンバと作用チャンバの間において大きな流れ抵抗を示し、好ましくは薄い液状樹脂が作用チャンバ内に移送される。貫流路はサイホン様形状を有してよく、当初は貯蔵チャンバの底から下方に延びる。このことは、ごくわずかの残留量を除き、空気が作用チャンバ、そしてそのために部材中に移送されることを心配せずに、ほぼすべての供給樹脂を作用チャンバ内に移送できるという利点を有している。空気の移送は、貯蔵チャンバ内に置かれた樹脂の液位がトランスファラインの入口開口より下にあると生じるであろう。したがって、貫流路のサイホン様設計は、確実な１つの部材の製造のために１度に必要となる樹脂量は、製造される部材の寸法によって決まる樹脂量にある一定の不可避な残留量を加えたものであるという利点を有している。このようにして、部材の製造中に生じる樹脂損失量を最小限に抑えることができ、押型器の清掃作業が削減できる。
【００２１】
別の代表的な実施形態によれば、貯蔵チャンバは、樹脂が注入装置から貯蔵チャンバに注入できるように設計される。注入装置は、より大きな樹脂量中から取り出したちょうど必要な樹脂量を貯蔵チャンバに供給する、特に単純な補助装置である。そのため樹脂は、より大きな容器から直接押型器に単純で経済的な方法で充填される。
【００２２】
別の代表的な実施形態によれば、貯蔵チャンバは、樹脂で満たされた保存バッグが貯蔵チャンバに挿入できるように構成される。したがって、保存バッグには１つの部材を製造するのに必要な樹脂量が含まれる。バッグはたとえば薄肉材料で製造され、好ましくは篩を備えた開口を有する。上述したトランスファライン中に設置された篩と同様に、この篩も移送される樹脂について一定の流れ抵抗を示す。貯蔵チャンバを圧縮空気で満たすとき、または作用チャンバを排気するとき、液状樹脂のみを作用チャンバ内に移送でき、それによって高い部材品質が確保される。
【００２３】
別の代表的な実施形態によれば、貯蔵チャンバは、粒状の樹脂を貯蔵チャンバに注げるように構成される。粒状樹脂は、液状樹脂を冷却して、場合により凍結している樹脂に対応する破砕を行うことによって容易に大量生産することができる。粒状の凍結した樹脂を供給することは、特にクリーンな取り扱い操作であることを意味している。特に微細な粒を使用する場合、貯蔵チャンバ内供給樹脂量は製造される各部材に適合させることができる。
【００２４】
本発明の別の代表的な実施形態によれば、部材の製造、特にＲＴＭプロセスによる繊維強化複合部材の製造のための設備が開示される。その設備には、上述の押型器および貯蔵チャンバへ樹脂を供給するための供給装置が含まれる。
【００２５】
上述の押型器は樹脂供給装置と合理的に組み合わせることができ、この設備によってＲＴＭプロセスは単純で、特にクリーンな方法で実行できると考えられる。従来技術で知られるＲＴＭプロセス用の他の設備と比較して、粘着性があり、取り扱いの困難な樹脂材料の大規模な注入装置が必要でないため、この設備はコンパクトに構成でき、比較的安い費用で実現できる。
【００２６】
別の代表的な実施形態による設備には、貯蔵チャンバを圧縮空気で満たすための圧縮空気生成装置がさらに含まれる。したがって、押型器のすべてのチャンバが成形キャップによって外気に対して密閉されるのが好ましい。その結果、圧縮空気給気に空気損失が発生せず、貯蔵チャンバから複合材料繊維が置かれている作用チャンバへの迅速で効率的な樹脂移送が達成される。
【００２７】
別の代表的な実施形態による設備には、作用チャンバを排気するための真空発生装置がさらに含まれる。このようにして、樹脂の移送は上述の貯蔵チャンバの圧縮空気給気だけでなく、作用チャンバへの樹脂材料の迅速な吸引によっても行われる。自明のことであるが、空気損失を避けるためにこの場合も押型器は周囲に対して密閉される。特に効率的な樹脂移送は、真空および圧縮空気発生装置の両方を有する設備によって達成される。貯蔵チャンバを樹脂で満たすことによって押型器を密閉した後、作用チャンバがまず排気され、次に貯蔵チャンバに圧縮空気が満たされる。このようにして、樹脂材料が均一に浸透し、特に作用チャンバ内の残留空気に起因する空気混入のない高品質の部材が製造できる。
【００２８】
本発明の別の代表的な実施形態によれば、部材の製造方法、特にＲＴＭプロセスによる繊維強化複合部材の製造方法が開示される。その方法においては、まず半製品が押型器の作用チャンバに置かれ、樹脂材料が押型器の貯蔵チャンバに置かれる。その次に、貯蔵チャンバの圧縮空気の給気および／または作用チャンバの排気によって、樹脂材料がトランスファラインを経て半製品中に移送される。
【００２９】
ＲＴＭプロセスが、一方においては内部の樹脂用容器、他方においては製造される部材の形状に適合させた作用チャンバを含む押型器によって、容易でクリーンな方法で実行できると考えられる。これによって、半製品は構成部品の寸法に相当する大きさに切断された強化繊維で構成されるのが好ましい。
【００３０】
別の代表的な実施形態による方法において、押型器は半製品の挿入および樹脂材料の供給後に周囲に対して密閉される。このように、ＲＴＭプロセスの実行中に押型器からの空気の不要な抜け出しによる空気損失が発生しないため、樹脂は半製品中に効率的に移送される。たとえば押型器の基底形と対応するキャップのネジ接合によって実施される押型器の密閉によって、さらに押型器から周囲へ樹脂材料がまったく漏れ出ることのないクリーンな移送が確保される。
【００３１】
別の代表的な実施形態による方法において、貯蔵チャンバにある樹脂材料が樹脂移送前に加熱される。有利な方法において、移送される樹脂の粘度がこのように下げられ、樹脂移送が迅速に行われる。好ましくは、貯蔵チャンバ内にある樹脂の加熱は、貯蔵チャンバが圧縮空気で満たされる前に行われる。半製品の特に急速な樹脂の浸透は、貯蔵チャンバで一定の圧力が必要とされるだけでなく、さらに樹脂の粘度がある一定の閾値未満に下がったちょうどその時に達成される。それに関して、この閾値は、貯蔵チャンバと作用チャンバの間に設置されたトランスファラインの具体的な設計によって決定される流れ抵抗に依存する。
【００３２】
本発明の別の代表的な実施形態による方法において、樹脂材料は貯蔵チャンバから作用チャンバ内への移送に際してトランスファライン内でフィルタに通される。フィルタとして作用するか、またはフィルタ要素手段を有するトランスファラインは、液状樹脂材料に対する一定の流れ抵抗を有しているため、樹脂材料は半製品に定められた方法で浸透する。このようにして、製造される部材の高品質が確保される。別の代表的な実施形態による方法において、樹脂は供給装置から貯蔵チャンバに満たされる。供給装置は、それぞれの部材の大きさに最適な樹脂量を貯蔵チャンバに導入できる注入装置である。供給装置によって樹脂を貯蔵チャンバに導入することには、樹脂を大量供給されたものから取り出せる利点がある。このように、ＲＴＭプロセスを実行するのに経済的な樹脂材料が利用できるため、部材は安価に製造できる。さらに、上述の供給装置によって樹脂を供給する設備にかかる費用は、従来技術によって知られる大規模な樹脂注入装置より明らかに廉価であるため、運転費用だけでなく、相当するＲＴＭ装置の投資費用も比較的安くなる。
【００３３】
別の代表的な実施形態による方法において、樹脂を詰めた保存バッグが貯蔵チャンバに挿入される。貯蔵チャンバには必要な量の樹脂が特にクリーンな方法で満たされる。保存バッグは篩を備えた排出開口を有し、篩の流れ抵抗によって液状樹脂のみがバッグを出て、作用チャンバ内に移送される。
【００３４】
別の代表的な実施形態による方法において、樹脂は粒状の形で貯蔵チャンバに満たされる。好ましくは凍結した粒状樹脂の供給は、樹脂の取り扱い操作において特にクリーンな方法である。特に微細な粒を用いる場合、貯蔵チャンバに供給される樹脂量は、製造される各部材に正確に適合させることができる。
【００３５】
本発明の別の代表的な実施形態によれば、部材、特に繊維強化複合部材が開示される。その部材は上述の方法によって製造されることを特徴とする。
【００３６】
上述のように実行されるＲＴＭプロセスによって、さらに機械的高強度を有する繊維強化複合部材がクリーンに、そしてさらに安い費用で製造できると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
さらに、本発明の効果および特徴は、好ましい本実施形態の記載から明らかである。
【００３８】
各図面中の同一または対応する部材の参照番号は、その最初の数字のみを変更してある。
【００３９】
図１には、ＲＴＭプロセスによって繊維強化複合材料部材を製造するための押型器１００を示す。押型器１００は、ワンピース構成の成形ケーシング１１０を含み、そこには貯蔵チャンバ１２０、移送ライン１３０、および作用チャンバ１４０が形成される。作用チャンバ１４０は、定寸の強化繊維で構成される半完成品１４５が正確に作用チャンバ１４０に挿入できるようにあらかじめ定めた公差を考慮に入れて大きさを定められる。貯蔵チャンバ１２０は、部材の大きさに合わせた供給樹脂１２５が押型器１００内に挿入できるように大きさを定められる。
【００４０】
貯蔵チャンバ１２０を樹脂１２５で満たすため、大量の樹脂１７１が利用できる好ましくは円筒形の貯蔵コンテナ１７１を有する注入装置１７０が用意される。供給される樹脂量を選択して注入するため、駆動装置（非表示）によって押し下げられるピストンまたは雄型１７２が用意され、それによって液状樹脂が貯蔵チャンバ内に落下する。ピストン１７２の駆動装置は非常に精密に作動するため、あらかじめ正確に定め得るピストン１７２の動きを発生させることができ、そのため正確な必要樹脂量が貯蔵チャンバ１２０内にそれぞれ注入される。
【００４１】
さらに、貯蔵チャンバ１２０を作用チャンバ１４０と接続するトランスファライン１３０が押型器１１０内に用意される。トランスファライン１３０にはブリッジ１１１が走っており、そのためトランスファライン１３０によって、貯蔵チャンバ１２０および作用チャンバ１４０の床部分のわずかに下を走るサイホン状貫流路１３１が実質的に形成される。そのため、ごくわずかの残留量を除いたほぼすべての供給樹脂を、作用チャンバそして部材内への空気の移送を心配することなく作用チャンバ内へ移送することができる。貯蔵チャンバ内に置かれる樹脂の液位がトランスファラインの入口開口を下まわると、空気の移送を心配しなければならない。
【００４２】
ブリッジ１１１は成形ケーシング１１０の一部であることが好ましい。
【００４３】
押型器１００はさらにシール（非表示）を有する成形キャップ１５０を備えており、押型器１００のすべてのチャンバは密閉できる。密閉を確実にするため、成形キャップ１５０および成形ケーシング１１０は、成形キャップ１５０を成形ケーシング１１０に同じく非表示のネジ接続によって固定できるように設計されている。
【００４４】
押型器はさらに２つの空気ポート、すなわち圧力孔１６０および真空孔１６５を備えている。圧力孔１６０は圧縮空気ライン１６２経由でコンプレッサ１６１に接続され、真空孔１６５は排気ライン１６７経由で真空ポンプ１６６に接続される。
【００４５】
以下において、貯蔵チャンバ１２０から作用チャンバ１４０内への樹脂移送を生じるＲＴＭプロセスについて説明する。自明であるが、樹脂の移送は、ａ）貯蔵チャンバ１２０が相応の樹脂量で満たされ、ｂ）作用チャンバ１４０に半製品が挿入され、ｃ）成形キャップが閉じられた後で行われる。
【００４６】
まず、真空ポンプ１６６が起動され、押型器１００のすべてのチャンバ、特に作用チャンバ１４０から空気が抜かれる。さらに、貯蔵チャンバ１２０に置かれた供給樹脂１２５が加熱装置（図１には非表示）によって加熱され、樹脂１２５の粘度が低下する。その次に、貯蔵チャンバ１２０が圧縮空気接続口１６０から供給される圧縮空気によって満たされる。その後、樹脂１２５は、その粘度が非常に低くなっているので貫流路１３１の断面によって決定される流れ抵抗に打ち勝ち、作用チャンバ１４０、そして半製品１４５内に移送される。樹脂の半製品内への移送が終わり、さらに製造された構成部品の加熱硬化が実施される場合は加熱硬化が終わると、成形キャップ１５０が開放され、製造された構成部品を取り出すことができる。樹脂の残渣が付着している可能性のある押型器１００を短時間洗浄した後、押型器１００は新しい部材を製造するために再度利用できる。
【００４７】
図２には、繊維強化複合材料部材を製造するための設備を示し、その設備は押型器２００および放射加熱器２８０を有する。押型器２００は、バッグ２２６に入れられた供給樹脂２２７が貯蔵チャンバ２２０に挿入できるように設計されている。
【００４８】
押型器２００は、貯蔵チャンバ２２０がバッグ２２６を受け入れるため特別に設計され、貫流路の代わりに移送される樹脂２２７の固形樹脂部分または不純物をフィルタに通す役目を果たす篩２３２を有するトランスファライン２３０が存在することだけが図１に示される押型器１００と異なっている。押型器２００は、押型器１００と類似の方法でワンピース構成の成形ケーシング２１０を含み、貯蔵チャンバ２２０、トランスファライン２３０、および作用チャンバ２４０がその中に構成される。定寸の強化繊維で構成される半製品２４５が作用チャンバ２４０内に置かれる。押型器２００は、さらに成形キャップ２５０、ならびに２つの空気ポート、すなわち圧力孔２６０および真空孔２６５を含む。
【００４９】
貯蔵チャンバ中に置かれた樹脂２２７を加熱するため、放射加熱器２８０が適切な方法で押型器の上部に置かれる。加熱ランプ２８１を点灯することにより、放射加熱２８５が生成され、押型器、特に貯蔵チャンバ２２０内に存在する供給樹脂２２７に影響を及ぼす。効率的な加熱を実現するため、成形キャップ２５０を閉鎖する前に加熱操作を既に始めていてもよい。放射加熱器２８０は、供給樹脂２２７だけでなく成形ケーシング２１０全体が加熱されるように置いてもよく、それによって作用チャンバ２４０内への樹脂移送時に移送された樹脂が冷却されることがないか、またはほんのわずかしか冷却されず、したがって、樹脂２２７の粘度が最も変わらない状態ですべての移送が行われる。加熱操作は、成形キャップ２５０の閉鎖後もしばらく継続し、加熱された成形キャップ２５０が移送中の樹脂２２７を一定温度に保つのに寄与するようにしてもよい。加熱された押型器２００によって、樹脂が移送された後、さらに意図した部材の硬化をもたらすことができる。
【００５０】
供給樹脂２２７および／または押型器２１０を加熱するため、放射加熱器の代わりに他の形式の加熱装置も使用できることを指摘しておくべきである。たとえば、温風を押型器２００の方向に吹きつける温風ヒータが利用できる。同様に、相当する電熱線による電気加熱を成形ケーシング２１０および／または成形キャップ２５０中に備えてもよい。あるいは、成形ケーシング２１０および／または成形キャップ２５０中に渦電流を生じ、その結果押型器２００を加熱する外部誘導加熱も可能であろう。そのための前提条件は、成形ケーシング２１０および／または成形キャップが磁性材料を有することである。
【００５１】
現状の知識によれば、特に好適な加熱装置の形式は締め具・加熱器組み合わせ装置であり、高温の締め付け足部で成形ケーシング２１０に成形キャップ２５０を押し付ける一方、第１の高温締め付け足部と成形ケーシング２１０、および第２の高温締め付け足部と成形キャップ２５０の良好な熱的接触によって押型器を加熱する。
【００５２】
貯蔵チャンバ２２０から作用チャンバ２４０内への樹脂移送は図１を用いて前に述べたＲＴＭプロセスによって行われ、ここでは再度より詳細に述べることはしない。しかし、貯蔵チャンバ２２０への注入を含むＲＴＭプロセス全体の実行が、樹脂量２２７を保存バッグ２２６にあらかじめ分けておくことによって特に清潔に達成できることを指摘しておくべきである。保存バッグ２２６の使用によって、押型器２００の周囲が粘着性のある樹脂によって汚れるのを防止できる。
【００５３】
図３には、図１に示した押型器と同一であり、今回参照番号３００で表示する押型器の詳細を示す。成形キャップ（非表示）に加えて、押型器３００はワンピース構成の成形ケーシング３１０を含み、そこには作用チャンバ３２０、トランスファライン３３０、および作用チャンバ３４０が形成される。トランスファライン３３０は、成形ケーシングの床面とともに、貫流路３３０を形成するブリッジ３１１を含む。作用チャンバ３４０内には、定寸の強化繊維で構成される半製品３４５が置かれる。押型器はさらに圧力孔３６０および真空孔（非表示）を有する。
【００５４】
貯蔵チャンバ３２０への樹脂３２８の充填は、粒状樹脂材料３７８で満たされた円筒型貯蔵容器３７１を有する注入装置３７０によって行われる。注入装置３７０を適切に制御することによって、凍結した樹脂材料で構成される個々の粒子は注入装置３７０から放出され、貯蔵チャンバ内に落下する。特に、このようにして１つの部材の製造に必要な量の樹脂がクリーン清潔である方法でも供給される。
【００５５】
押型器３００を成形キャップ（非表示）で閉鎖した後、樹脂３２８および／または押型器３００全体が加熱されて粒状樹脂が液状樹脂材料に変換される。樹脂の貯蔵チャンバ３２０から作用チャンバ３４０、したがって半製品３４５への移送は図１を用いて説明した上述のＲＴＭプロセスによって達成され、ここでは再度より詳細に述べることはしない。
【００５６】
貯蔵チャンバに導入される樹脂の種類に関わらず、トランスファラインには貫流路、篩、および／またはその他の要素が設けられることを指摘しておくべきである。トランスファラインがある一定の流れ抵抗を示すのが適切であるだけである。そのため、樹脂をあらかじめ決められたある一定の最高粘度までにおさめる場合に液状樹脂の明確な移送が確保される。
【００５７】
また、「有する」または「含む」が他の要素を排除するものではなく、「１つ」が複数を排除するものではないことを指摘しておく。さらに、上記の代表的な実施形態の１つに関して説明した特徴またはステップは、上記の他の代表的な実施形態の特徴またはステップと組み合わせて使用することもできることを指摘しておく。特許請求の範囲中の参照番号は限定と見なすべきではない。
【００５８】
要約すると、以下のように言える。本願は部材を製造するための押型器、設備、方法について説明してある。部材の製造は、貯蔵チャンバから作用チャンバまでの樹脂移送をトランスファライン経由で行うことによって達成される。たとえば圧縮空気を貯蔵チャンバに満たすことによって移送を行う前に、貯蔵チャンバに部材の大きさに合わせた樹脂量を充填する。さらに、定寸の強化繊維で構成される半製品を、好ましくは製造される部材の形状に合わせた作用チャンバに挿入する。貯蔵チャンバ、トランスファライン、作用チャンバは押型器のワンピース構成の成形ケーシング内に形成される。本願は、さらに上述の方法によって上述の押型器それぞれによって製造される部材を開示する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】注入装置および注入装置が樹脂を供給する押型器を有する繊維強化複合材料部材を製造する設備を示す図である。
【図２】加熱装置および注入装置が保存バッグに詰められた樹脂を供給する押型器を有する繊維強化複合材料部材を製造する設備を示す図である。
【図３】押型器および押型器に冷凍粒状物の形で樹脂を充填する樹脂供給装置を有する繊維強化複合材料部材を製造する設備を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  押型器
１１０  成形ケーシング
１１１  ブリッジ
１２０  貯蔵チャンバ
１２５  樹脂
１３０  トランスファライン
１３１  貫流路
１４０  作用チャンバ
１４５  定寸の強化繊維で構成される半製品
１５０  成形キャップ
１６０  圧力連結部
１６１  コンプレッサ
１６２  圧縮空気ライン
１６５  真空連結部
１６６  真空ポンプ
１６７  排気ライン
１７０  注入装置
１７１  円筒型貯蔵容器
１７２  ピストン
１７５  樹脂
２００  押型器
２１０  成形ケーシング
２２０  貯蔵チャンバ
２２６  バッグ
２２７  樹脂
２３０  トランスファライン
２３２  篩
２４０  作用チャンバ
２４５  定寸の強化繊維で構成される半製品
２５０  成形キャップ
２６０  圧力連結部
２６５  真空連結部
２８０  放射加熱器
２８１  加熱ランプ
２８５  放射加熱
３００  押型器
３１０  成形ケーシング
３１１  ブリッジ
３２０  貯蔵チャンバ
３２８  粒状樹脂
３３０  トランスファライン
３３１  貫流路
３４０  作用チャンバ
３４５  定寸の強化繊維から構成される半製品
３６０  圧力連結部
３７０  注入装置
３７１  円筒型貯蔵容器
３７８  粒状樹脂
【図１】
2009514706.tif 000003
【図２】
2009514706.tif 000004
【図３】
2009514706.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
さらに、貯蔵チャンバ１２０を作用チャンバ１４０と接続するトランスファライン１３０が押型器１００内に用意される。トランスファライン１３０にはブリッジ１１１が走っており、そのためトランスファライン１３０によって、貯蔵チャンバ１２０および作用チャンバ１４０の床部分のわずかに下を走るサイホン状貫流路１３１が実質的に形成される。そのため、ごくわずかの残留量を除いたほぼすべての供給樹脂を、作用チャンバそして部材内への空気の移送を心配することなく作用チャンバ内へ移送することができる。貯蔵チャンバ内に置かれる樹脂の液位がトランスファラインの入口開口を下まわると、空気の移送を心配しなければならない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図３には、図１に示した押型器と同一であり、今回参照番号３００で表示する押型器の詳細を示す。成形キャップ（非表示）に加えて、押型器３００はワンピース構成の成形ケーシング３１０を含み、そこには貯蔵チャンバ３２０、トランスファライン３３０、および作用チャンバ３４０が形成される。トランスファライン３３０は、成形ケーシングの床面とともに、貫流路３３０を形成するブリッジ３１１を含む。作用チャンバ３４０内には、定寸の強化繊維で構成される半製品３４５が置かれる。押型器はさらに圧力孔３６０および真空孔（非表示）を有する。
【国際調査報告】
2009514706.tif 000006
2009514706.tif 000007