(57)【要約】【課題】サイクルタイムを短縮できる成形装置及び成形方法を提供する。【解決手段】第１シール部材２１と、第２シール部材２２と、リブ３１と、吸気流路３０１と、真空装置とを備え、下型２０と上型３０とが開いた状態から、第２シール部材２２とリブ３１とが当接すると共に、吸気流路３０１が第２シール部材２２により開放され、且つ、第１シール部材２１と上型３０とが離間した第１の状態を経由して、第１シール部材２１と上型３０とが当接する第２の状態になる。【選択図】図３
2018043367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含む成形品を成形するための成形装置であって、
前記成形品の形状に対応した成形空間を形成する、互いに相対的に接近離反移動可能に設けられた第１成形型及び第２成形型と、
前記第１成形型に前記成形空間を囲むように設けられた第１シール部材と
前記第１成形型及び前記第２成形型の一方に前記第１シール部材を囲むように設けられ、前記第１シール部材と比較して、前記第１成形型及び前記第２成形型のパーティングラインからの突出高さが高い第２シール部材と、
前記第１成形型及び前記第２成形型の他方に前記第２シール部材と対向するように環状に設けられた当接部と、
前記第１成形型及び前記第２成形型の他方に、前記当接部の内周側において前記第１成形型と前記第２成形型との間の空間に開口するように設けられた吸気流路と、
前記吸気流路を通して前記第１成形型と前記第２成形型との間の空間を真空引きする真空装置と
を備え、
前記第１成形型と前記第２成形型とが開いた状態から、前記第２シール部材と前記当接部とが当接すると共に、前記吸気流路が前記第２シール部材により開放され、且つ、前記第１シール部材と前記第２成形型とが離間した第１の状態を経由して、前記第１シール部材と前記第２成形型とが当接する第２の状態になる成形装置。
【請求項２】
前記第２の状態において、前記第２シール部材は、前記第１シール部材と前記第１成形型と前記当接部と前記第２成形型との間に埋まり込む請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記吸気流路は、前記第１シール部材の外周側において開口するように設けられ、前記第１の状態において、前記第２シール部材により閉塞される請求項１又は２に記載の成形装置。
【請求項４】
前記第１成形型及び前記第２成形型の他方には、前記第２シール部材の一部が嵌め込まれた溝が形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の成形装置。
【請求項５】
成形品の形状に対応した成形空間を形成する、互いに相対的に接近離反移動可能に設けられた第１成形型及び第２成形型と、
前記第１成形型に前記成形空間を囲むように設けられた第１シール部材と
前記第１成形型及び前記第２成形型の一方に前記第１シール部材を囲むように設けられ、前記第１シール部材と比較して、前記第１成形型及び前記第２成形型のパーティングラインからの突出高さが高い第２シール部材と、
前記第１成形型及び前記第２成形型の他方に前記第２シール部材と対向するように環状に設けられた当接部と、
前記第１成形型及び前記第２成形型の他方に、前記当接部の内周側において前記第１成形型と前記第２成形型との間の空間に開口するように設けられた吸気流路と、
前記吸気流路を通して前記第１成形型と前記第２成形型との間の空間を真空引きする真空装置とを備えた成形装置を準備し、
前記第１成形型と前記第２成形型とを相対的に接近させて、前記第２シール部材と前記当接部とを当接させると共に、前記吸気流路が前記第２シール部材により開放され、且つ、前記第１シール部材と前記第２成形型とを離間させた第１の状態において、前記第１成形型、前記第２成形型、前記第２シール部材及び前記当接部により囲まれた空間を、前記真空装置により真空引きしたのち、
前記第１成形型と前記第２成形型とを型締めする成形方法。
【請求項６】
樹脂を注入した繊維を前記第１成形型の前記第１シール部材の内周側に配置し、
前記第１成形型と前記第２成形型とを相対的に接近させる請求項５に記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形装置及び成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形型のキャビティ内に繊維強化基材から形成されたプリフォームを配置し、複数の注入口からキャビティ内に樹脂を注入してプリフォームに含浸させる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、予め減圧したキャビティ内に樹脂を注入する真空成形を行う場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１２５６４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＲＴＭ法により真空成形を行う場合には、上下の成形型を閉じてキャビティ内を密閉状態にした後でなければ、キャビティ内の減圧を開始できないことから、サイクルタイムが長くなるという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、サイクルタイムを短縮できる成形装置及び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】
本発明は、第１シール部材を、第１成形型に成形空間を囲むように設け、第２シール部材を、第１成形型及び第２成形型の一方に第１シール部材を囲むと共に、第１シール部材よりもパーティングラインからの突出高さが高くなるように設け、当接部を、第１成形型及び第２成形型の他方に第２シール部材と対向するように環状に設け、吸気流路を、第１成形型及び第２成形型の他方に当接部の内周側において開口するように設け、この吸気流路を通して真空引きする真空装置を設け、第２シール部材と当接部とが当接すると共に、吸気流路が第２シール部材により開放され、且つ、第１シール部材と第２成形型とが離間した第１の状態を経由して、第１シール部材と第２成形型とが当接する第２の状態になるように、第１成形型と第２成形型とを開いた状態から閉じた状態に移行させることによって、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、サイクルタイムを短縮できる成形装置及び成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形装置を示す正面図である。
【図２】図１の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図３】図１の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図４】図１の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図５】図２の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図６】図２の下型の上面を示す平面図である。
【図７】図２の上型の下面を示す底面図である。
【図８】図１の成形装置を用いたウェットプレス工法によりＦＲＰの成形品を成形する成形方法の工程図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る成形装置の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る成形装置の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る成形装置の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る成形装置の下型及び上型を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る成形装置の下型及び上型を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る成形装置１０を示す正面図である。この図に示す成形装置１０は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）の成形に対応し、さらに、成形型の外部で樹脂を繊維に注入（塗布）する方法（以下、ウェットプレス（Wet Press）工法という）に対応する。
【００１１】
成形装置１０は、ボルスター１１と、スライド１２と、成形型温調装置１３と、真空装置１４と、下型２０と、上型３０とを備える。スライド１２は、ボルスター１１の上方に上下動可能に設けられており、不図示の昇降装置により上下動される。下型２０は、ボルスター１１の上面に固定され、上型３０は、スライド１２の下面に固定されており、スライド１２の下降により下型２０と上型３０とが開いた状態から閉じた状態になる。
【００１２】
成形型温調装置１３は、給油管１３１、１３２、及び、不図示のポンプやヒータを備える。下型２０と上型３０とには油流路が形成されており、給油管１３１は、下型２０の油流路に接続され、給油管１３２は、上型３０の油流路に接続されている。この成形型温調装置１３は、給油管１３１，１３２を通して加熱媒体としての油を下型２０及び上型３０の油流路に供給し、下型２０及び上型３０の温度を調節する。
【００１３】
真空装置１４は、配管１４１と真空ポンプ１４２とを備える。配管１４１は、上型３０に形成された吸気流路３０１（図２等参照）と真空ポンプ１４２とを接続している。真空ポンプ１４２は、配管１４１及び吸気流路３０１を通して第１の空洞部Ｃ１（図４参照）を真空引きする。
【００１４】
図２〜図４は、下型２０及び上型３０を示す縦断面図であり、図５は、図２の一部を拡大して示す縦断面図であり、図６は、下型２０の上面を示す平面図であり、図７は、上型３０の下面を示す底面図である。図２〜図４に示すように、下型２０は、雌型（キャビティ）であり、上型３０は、雄型（コア）である。図２及び図６に示すように、下型２０の上面には、樹脂が注入された繊維Ｆが、下型２０の上面の凹凸形状に倣った状態で載置される。なお、以下の説明では、下型２０及び上型３０の中心を成形型中心と称し、下型２０及び上型３０の外周を成形型外周と称する。
【００１５】
下型２０の上面には、環状の第１シール部材２１が繊維Ｆを囲むように設けられている。この第１シール部材２１は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム材料で形成されている。第１シール部材２１の断面形状は楕円状であるのに対して、下型２０の上面には、円弧状の溝２０１が繊維Ｆを囲むように形成されており、第１シール部材２１の底側部分が溝２０１に嵌め込まれた状態で接着されている。
【００１６】
ここで、図４に示すように、下型２０と上型３０とが閉じた状態で、下型２０の上面と上型３０の下面と第１シール部材２１とにより囲まれた第１の空洞部Ｃ１が形成される。この第１の空洞部Ｃ１内に繊維Ｆが配置されるところ、この繊維Ｆが、下型２０の上面と上型３０の下面とにより加圧される。この際、第１シール部材２１は、圧縮された状態で、第１の空洞部Ｃ１の外周を封止する。
【００１７】
図２及び図６に示すように、下型２０の上面には、環状の第２シール部材２２が第１シール部材２１を囲むように設けられている。この第２シール部材２２は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム材料で形成されている。第２シール部材２２の断面形状は楕円状であるのに対して、下型２０の上面には、円弧状の溝２０２が第１シール部材２１を囲むように形成されており、第２シール部材２２の底側部分が溝２０２に嵌め込まれた状態で接着されている。
【００１８】
第２シール部材２２は、中実構造または中空構造とすることができる。例えば、第２シール部材２２を、エチレンプロピレンゴム等の反発弾性に優れたゴム材料で形成する場合には、第２シール部材２２を中実構造とすることができる。一方、第２シール部材２２を、エチレンプロピレンゴムと比較して反発弾性に劣るブチルゴム等のゴム材料で形成する場合には、第２シール部材２２を中空構造とし、内部に油等の充填剤や空気等を充填することが好ましい。なお、第２シール部材２２を反発弾性に優れたゴム材料で形成する場合でも、第２シール部材２２を中空構造としてもよい。また、第２シール部材２２を中空構造にする場合に内部に充填剤や空気等を充填することは必須ではない。
【００１９】
ここで、図５に示すように、第１シール部材２１と第２シール部材２２とは、下型２０の上面の同じ高さから上方へ突出しているところ、パーティングライン（下型２０と上型３０との分割面）２０３から第２シール部材２２の上端までの高さＨ２（例えば、１０〜１５ｍｍ）は、パーティングライン２０３から第１シール部材２１の上端までの高さＨ１（例えば、３〜５ｍｍ）と比較して高くなっている。換言すれば、第１シール部材２１と第２シール部材２２とを下型２０の上面に設けた場合に、下型２０に対して上型３０を下降させたときに、上型３０のパーティングラインを含む面が第２シール部材２２に最初に当接し、その後、上型３０をさらに下降させると、上型３０のパーティングラインを含む面が第１シール部材２１に当接する。
【００２０】
図２に示すように、上型３０には、複数の吸気流路３０１が形成されている。それぞれの吸気流路３０１は、上型３０を上下に貫通する貫通孔であり、平面視で第２シール部材２２と重なる位置に配されている。この吸気流路３０１の上側の開口には、配管１４１が接続されている。また、吸気流路３０１は、２個以上設けられており、少なくとも２個の吸気流路３０１が、第１の空洞部Ｃ１を左右に挟むように離して配されている。
【００２１】
図２及び図７に示すように、上型３０の下面には、環状のリブ３１が第１の空洞部Ｃ１を囲むように形成されている。このリブ３１は、平面視で第２シール部材２２と重なる位置に配されている。それぞれの吸気流路３０１は、第１シール部材２１よりも成形型外周寄り、且つ、リブ３１よりも成形型中心寄りの位置に配されている。ここで、吸気流路３０１の下端（以下、吸気口という）３０１Ａは、第２シール部材２２の幅方向中心よりも成形型中心寄りに配されているのに対して、リブ３１は、第２シール部材２２の幅方向中心よりも成形型外周寄りに配されている。
【００２２】
図２〜図４に示すように、リブ３１は、上型３０の下面から下方に突出する突起である。それに対して、吸気口３０１Ａは、上型３０の下面に配されている。即ち、リブ３１の先端（下端）は、上型３０の下面及び吸気口３０１Ａよりも低位に配されている。このため、図３に示すように、上型３０が下降すると、まず、リブ３１の先端と第２シール部材２２とが当接する。ここで、リブ３１の先端と第２シール部材２２とが当接した段階で、下型２０の上面と上型３０の下面と第２シール部材２２とリブ３１とにより囲まれた第２の空洞部Ｃ２が形成される。さらに上型３０が下降すると、図４に示すように、上型３０の下面と第１シール部材２１とが当接して第１の空洞部Ｃ１が形成され、その後、繊維Ｆが上型３０の下面と下型２０の上面とにより加圧（型締め）される。
【００２３】
ここで、上型３０の下降が開始される前に真空装置１４が作動される。このため、図３に示すように、リブ３１の先端と第２シール部材２２とが当接し、吸気口３０１Ａが開放された状態において、真空装置１４による第２の空洞部Ｃ２の真空引きが実施される。その後、図４に示すように、吸気口３０１Ａが第２シール部材２２により閉塞されるが、第２の空洞部Ｃ２の真空状態は維持される。
【００２４】
図３及び図４に示すように、リブ３１は、第２シール部材２２の幅方向中心よりも成形型の外周寄りの位置に当接して第２シール部材２２を変形させる。これにより、第２シール部材２２は、減厚されると共に、成形型の中心側、即ち第１シール部材２１側に広がるように変形する。第１シール部材２１側に広がった第２シール部材２２は、第１シール部材２１に当接する。これにより、第１シール部材２１と第２シール部材２２との間に隙間が無くなり、第２シール部材２２が、下型２０と上型３０と第１シール部材２１とリブ３１との間を埋めた状態になる。
【００２５】
図４に示すように、第２シール部材２２がリブ３１により図３に示す状態からさらに減厚されることにより、上型３０と第１シール部材２１とが当接することが許容され、下型２０と上型３０と第１シール部材２１とにより第１の空洞部Ｃ１が形成される。ここで、第１の空洞部Ｃ１が形成された後も、第２シール部材２２が下型２０と上型３０と第１シール部材２１とリブ３１との間を埋めた状態が維持される。
【００２６】
図８は、成形装置１０を用いたウェットプレス工法によりＦＲＰの成形品を成形する成形方法の工程図である。まず、ステップＳ１において、成形装置１０の外部で樹脂を繊維Ｆに注入（塗布）する工程を実施する。この際、繊維Ｆに注入された樹脂には空気が含まれる場合がある。
【００２７】
次に、図２及び図８に示すように、ステップＳ２において、樹脂を注入した繊維Ｆを下型２０の上面に配置する工程を実施する。本工程では、繊維Ｆを、下型２０の上面における第１シール部材２１の内側に載置し、下型２０にその凹凸形状に倣うように嵌め込む。この際、樹脂に含まれる空気は残存する。
【００２８】
次に、図８に示すように、ステップＳ３において、真空引き工程を実施する。本工程では、真空装置１４の作動を開始すると共に、図３に示すように、上型３０を下降させる。この際、リブ３１の先端と第２シール部材２２とが当接し、吸気口３０１Ａが開放された状態において、真空装置１４による第２の空洞部Ｃ２の真空引きが実施される。これにより、下型２０と上型３０とによる型締めの前に、樹脂に含まれる空気が第２の空洞部Ｃ２外へ排出される。従って、成形品にボイドが生じることを抑制できる。
【００２９】
ここで、第２の空洞部Ｃ２に開放された吸気口３０１Ａは、繊維Ｆに注入された樹脂から離間している。これにより、繊維Ｆに注入された樹脂が、吸気口３０１Ａから吸引されることが防止される。なお、リブ３１の先端と第２シール部材２２とが当接し、吸気口３０１Ａが開放された状態を所定時間継続してもよい。
【００３０】
その後、さらに上型３０が下降して、吸気口３０１Ａが第２シール部材２２により閉塞されるが、第２の空洞部Ｃ２は真空状態に維持される。なお、吸気口３０１Ａが第２シール部材２２により閉塞され、下型２０と上型３０とによる型締めが開始される前の状態を所定時間継続してもよい。
【００３１】
次に、図８に示すように、ステップＳ４において、型締め工程を実施する。本工程では、図４に示すように、上型３０をさらに下降させて上型３０の下面を第１シール部材２１に当接させることにより、下型２０と上型３０と第１シール部材２１とで第１の空洞部Ｃ１を形成する。そして、上型３０をさらに下降させることにより、下型２０と上型３０とにより、樹脂が注入された繊維Ｆを型締めする。
【００３２】
ここで、下型２０と上型３０とによる型締めが行われている状態において、下型２０と上型３０とにより圧縮された第２シール部材２２が、第１シール部材２１に密着し、下型２０と上型３０と第１シール部材２１とリブ３１との間を埋める。これにより、繊維Ｆに注入された樹脂に対して、第１シール部材２１及び第２シール部材２２が高いシール性を発揮するので、樹脂が第１シール部材２１の外側に漏れ出すことを防止できる。また、第１の空洞部Ｃ１の内圧を高く保持できるので、型締め時における樹脂の繊維Ｆへの含浸性を向上させることができる。
【００３３】
次に、図８に示すように、ステップＳ５において、硬化工程を実施する。本工程では、成形型温調装置１３により下型２０及び上型３０を所定温度に加熱することにより、繊維Ｆに含浸させた樹脂を硬化させる。なお、樹脂を熱硬化処理により硬化させることは必須ではなく、常温で硬化させてもよい。
【００３４】
次に、ステップＳ６において、脱型工程を実施する。本工程では、樹脂の硬化後、上型３０を上昇させた後、成形品を下型２０から取り外す。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る成形装置１０では、第１シール部材２１が、下型２０に第１の空洞部Ｃ１を囲むように設けられ、第２シール部材が、下型２０に平面視で第１シール部材２１を囲むように設けられている（図２〜図６参照）。ここで、第２シール部材２２のパーティングライン２０３からの突出高さＨ２は、第１シール部材２１のパーティングライン２０３からの突出高さＨ１と比較して高くなっている。一方、リブ３１が、上型３０に第２シール部材２２と対向するように環状に設けられ、吸気流路３０１が、上型３０に、リブ３１の内周側において下型２０と上型３０との間の第２の空洞部Ｃ２に開口するように設けられている。さらに、真空装置１４が設けられており、この真空装置１４が、吸気流路３０１を通して下型２０と上型３０との間の第１の空洞部Ｃ１又は第２の空洞部Ｃ２を真空引きする。
【００３６】
ここで、本実施形態に係る成形装置１０では、下型２０と上型３０とが開いた状態から閉じた状態になる際、第１シール部材２１と上型３０とが当接する第２の状態に至る前に、下記の第１の状態を経由する。この第１の状態では、第２シール部材２２とリブ３１とが当接すると共に、吸気流路３０１の吸気口３０１Ａが第２シール部材２２により開放され、且つ、第１シール部材２１と上型３０とが離間する（図３参照）。そのため、下型２０と上型３０とを完全に閉じる前の状態（即ち、第１の状態）で、下型２０と第２シール部材２２とリブ３１と上型３０とに囲まれた第２の空洞部Ｃ２が形成され、この第２の空洞部Ｃ２を真空装置１４により真空引きすることができる。従って、第２シール部材２２を設けない場合と比較して早期に、下型２０と上型３０との間の空間を真空状態にすることができるので、サイクルタイムを短縮できる。
【００３７】
また、ウェットプレス工法により繊維強化樹脂の成形品を得る本実施形態では、樹脂を注入した繊維Ｆを型締めする前の第１の状態において、第２の空洞部Ｃ２を真空引きすることができることにより、樹脂を吸引することを防止したうえで、成形品に生じるボイドを抑制できる。
【００３８】
また、本実施形態に係る成形装置１０では、第１シール部材２１と上型３０とが当接した第２の状態において、第２シール部材２２が、第１シール部材２１と下型２０とリブ３１と上型３０との間に埋まり込む（図４参照）。これにより、第１の空洞部Ｃ１の外周のシール性を向上できるので、型締め時に樹脂が第１の空洞部Ｃ１の外へ漏れ出すことを効果的に抑制できる。また、第１の空洞部Ｃ１の外周のシール性を向上できることにより、第１の空洞部Ｃ１の内圧が高まるので、型締め時における繊維Ｆへの樹脂の含浸性を向上でき、繊維Ｆにおける樹脂の偏りを抑制できる。
【００３９】
また、本実施形態に係る成形装置１０では、吸気流路３０１が、第１シール部材２１の外周側、且つリブ３１の内周側において開口するように設けられており、第１の状態において、第２シール部材２２により閉塞される。これにより、型締め時に樹脂が吸気口３０１Ａに接触することを防止でき、吸気流路３０１が樹脂で閉塞することを防止できる。
【００４０】
また、本実施形態に係る成形装置１０では、第２シール部材２２の一部が嵌め込まれた溝２０２が下型２０に設けられている。これにより、リブ３１と下型２０との干渉による上型３０の下降の停止を生じさせずに、型締め時に第２シール部材２２を十分な量だけ変形させて、第２の状態から第１の状態に移行させることが可能になる。
【００４１】
図９は、他の実施形態に係る成形装置の下型１２０及び上型３０を示す縦断面図である。この図に示すように、本実施形態の下型１２０には、環状の第３シール部材１２３が設けられている。この第３シール部材１２３は、第１シール部材２１よりも成形型中心寄り、且つ、繊維Ｆの外周縁部の近傍に、繊維Ｆの外周縁部に沿って設けられている。
【００４２】
第３シール部材１２３は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム材料で形成されている。第３シール部材１２３の断面形状は楕円状であるのに対して、下型２０の上面には、円弧状の溝が環状に形成されており、この溝に第３シール部材１２３の底側が嵌め込まれた状態で接着されている。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係る成形装置では、第１シール部材２１及び第２シール部材２２に加えて、第３シール部材１２３が、下型２０における第１シール部材２１の内周側に環状に設けられている。これにより、第１の空洞部Ｃ１の内圧がより一層高められるので、繊維Ｆへの樹脂の含浸性をより一層向上させることができる。
【００４４】
図１０及び図１１は、他の実施形態に係る成形装置の下型２２０及び上型２３０を示す縦断面図である。この図に示すように、本実施形態の下型２２０には、上述の実施形態における第２シール部材２２に代えて第２シール部材２２２が設けられている。この第２シール部材２２２は、断面形状が楕円状に形成されており、縦方向の長さが横方向の長さよりも大きくなるように下型１２０の上面に設けられている。ここで、第２シール部材２２２の高さ寸法（例えば、４０ｍｍ）は、上述の実施形態の第２シール部材２２の高さ寸法（例えば、２０ｍｍ）と比較して大きくなっている。即ち、下型１２０の上面（パーティングライン）から第２シール部材２２２の上端までの高さ（例えば、２４ｍｍ）は、上述の実施形態における下型２０の上面から第２シール部材２２の上端までの高さ（例えば、１２ｍｍ）と比較して大きくなっている。
【００４５】
本実施形態の上型２３０には、上述の実施形態におけるリブ３１に代えて伸縮可能なリブ２３１が設けられている。このリブ２３１は、上型２３０の下面に設けられた固定リブ２３１１と、中空の可動リブ２３１２と、弾性部材２３１３とを備える。上型２３０の下面には、環状の溝２３０１が形成されており、固定リブ２３１１の基端（上端）は、溝２３０１の底部に結合されている。固定リブ２３１１の先端（下端）は、上型２３０の下面とほぼ同じ高さに配されている。
【００４６】
可動リブ２３１２の断面形状は、Ｕ字状（コ字状）であり、可動リブ２３１２の上端は開口し、可動リブ２３１２の下端は閉塞されている。このような形状の可動リブ２３１２は、固定リブ２３１１に対して上下方向に摺動可能に嵌め合わされている。また、可動リブ２３１２及び固定リブ２３１１には、不図示のストッパが設けられており、可動リブ２３１２の固定リブ２３１１からの離脱が防止されている。
【００４７】
弾性部材２３１３は、例えば、図示するように圧縮コイルばねであり、可動リブ２３１２の内部に設けられている。可動リブ２３１２が下からの荷重により固定リブ２３１１に対して相対的に上昇すると、弾性部材２３１３は、弾性的に圧縮変形をする。一方、可動リブ２３１２に対する下からの荷重が低下すると、弾性部材２３１３は、弾性復帰力により可動リブ２３１２を固定リブ２３１１に対して相対的に下降させる。なお、弾性部材２３１３は、圧縮コイルばねには限られず、ゴムや板バネ等の他の弾性部材であってもよい。
【００４８】
リブ２３１と第２シール部材２２２とは、これらの幅方向中心の位置が平面視で一致するように配されている。このため、上型２３０が下降すると、リブ２３１が、第２シール部材２２２の幅方向中心に当接する。
【００４９】
図１０に示すように、上型２３０が下降して、リブ２３１が第２シール部材２２２に当接すると、可動リブ２３１２が弾性部材２３１３の弾性力に抗して固定リブ２３１１に対して相対的に上昇する。この際、可動リブ２３１２は、第２シール部材２２２の幅方向中心に当接して第２シール部材２２２を弾性変形させる。これにより、図１１に示すように、第２シール部材２２２は、減厚されると共に、幅方向両側に広がるように弾性変形する。この際、第２シール部材２２２の内周側は、第１シール部材２１に当接する。これにより、第１シール部材２１と第２シール部材２２２との間に隙間が無くなり、第２シール部材２２２が、下型２２０と上型２３０と第１シール部材２１とリブ２３１との間を埋めた状態になる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に係る成形装置では、上型２３０に設けたリブ２３１が伸縮可能であることにより、リブ２３１のパーティングラインからの突出量を大きく設定したり、第２シール部材２２２のパーティングラインからの突出量を大きく設定したりすることが可能になる。それにより、上述の実施形態と比較して、第２の空洞部Ｃ２が形成される状態（第１の状態）での下型２２０と上型２３０との間隔を広く設定することが可能になり、より一層早期に第２の空洞部Ｃ２の真空引きを開始することが可能になる。
【００５１】
図１２及び図１３は、他の実施形態に係る成形装置の下型３２０及び上型３３０を示す縦断面図である。この図に示すように、本実施形態の下型３２０には、上述の実施形態における第２シール部材２２に代えて第２シール部材３２２が設けられている。この第２シール部材３２２は、断面形状が楕円状に形成されており、縦方向の長さが横方向の長さよりも大きくなるように下型３２０の上面に設けられている。ここで、第２シール部材３２２の高さ寸法は、上述の実施形態の第２シール部材２２と比較して大きくなっている。即ち、下型３２０の上面から第２シール部材３２２の上端までの高さは、上述の実施形態における下型２０の上面から第２シール部材２２の上端までの高さと比較して大きくなっている。
【００５２】
本実施形態の上型３３０には、上述の実施形態におけるリブ３１に代えて溝３３１が設けられている。この溝３３１の幅は、第２シール部材３２２の幅と比較して大きくなっている。溝３３１の幅方向の一端（成形型外周側の端部）と、第２シール部材３２２の幅方向の一端（成形型外周側の端部）とは、平面視での位置が一致している。一方、溝３３１の幅方向の他端（成形型中心側の端部）と、第１シール部材２１の幅方向の一端（成形型外周側の端部）とは、平面視での位置が一致している。ここで、吸気口３０１Ａは、溝３３１の底部に配されている。
【００５３】
図１２に示すように、上型３３０が下降して、第２シール部材３２２が溝３３１の側壁に当接すると、溝３３１の側壁が、第２シール部材３２２を変形させる。ここで、第２シール部材３２２が溝３３１の側壁に当接した時点では、吸気口３０１Ａは、開放されているので、第２の空洞部Ｃ１が真空引きされる。
【００５４】
図１３に示すように、さらに上型３３０が下降すると、第２シール部材３２２が、溝３３１の底部に当接することで、減厚されると共に、成形型中心寄りに広がるように変形する。この際、第２シール部材３２２は、第１シール部材２１に当接する。これにより、第１シール部材２１と第２シール部材３２２との間に隙間が無くなり、第２シール部材３２２が、下型３２０と上型３３０と第１シール部材２１と溝３３１との間を埋めた状態になる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る成形装置では、第１の状態において、上型３３０に設けられた溝３３１の側壁と第２シール部材３２２とが当接し、第２の状態において、第２シール部材３２２が、溝３３１内を埋めるように変形する。これにより、リブ３１、２３１により第２シール部材２２、２２２が変形される上述の実施形態と比較して、第２シール部材３２２の変形を単純化でき、シール構造の設計を容易化できる。
【００５６】
ところで、本願の発明者は、上述の実施形態に係る成形装置１０の効果を確認するための実験を実施した。以下、本実験とその結果について説明する。
【００５７】
本実験では、下記表１に示すように、成形方法、温度、使用する樹脂の量、第２シール部材２２の有無、及び第３シール部材１２３の有無を設定してＣＦＲＰの成形品を作製した。そして、作製したＣＦＲＰの成形品に生じるボイドの有無及び程度、成形品の厚さ、成形品の強度を評価した。ここで、第１の空洞部Ｃ１又は第２の空洞部Ｃ２からの樹脂の漏れが発生した場合には、成形品の厚さが設計値に対して小さくなる。そこで、本実験では、成形品の厚さを評価することにより、成型時の樹脂の漏れの有無を評価した。
【００５８】
【表１】
2018043367.tif 000003
【００５９】
上記表１のＮｏ．６〜Ｎｏ．１１の試料は、本発明の実施例に相当し、第２シール部材２２を備える。それに対して、下記表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．５の試料は、本発明の効果を説明するための比較例に相当し、第２シール部材２２及びリブ３１を備えない。なお、第２シール部材２２は、上述の実施形態と同様、第１シール部材２１を囲み、第１シール部材２１よりもパーティングラインからの突出高さが大きくなるように下型２０に設けた。また、リブ３１は、上述の実施形態と同様、上型３０に第２シール部材２２と対向するように環状に設けた。また、第３シール部材１２３は、上述の実施形態と同様、下型２０の第１シール部材２１よりも成形型中心側に環状に設けた。
【００６０】
Ｎｏ．１の比較例では、ＲＴＭ法、即ち、型を閉じた後に上型と下側との間の空洞部内を真空引きし、その後、空洞部内に樹脂を充填する成形方法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．１の比較例では、成形型に第２シール部材２２及び第３シール部材１２３を設けなかった。
【００６１】
Ｎｏ．１の比較例では、ボイドは生じなかった。また、Ｎｏ．１の比較例における成形品の厚さは、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．１の比較例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．１の比較例では、成形品に強度不足は生じなかった。
【００６２】
Ｎｏ．２の比較例では、ウェットプレス工法、即ち、成形型の外部で樹脂を繊維に注入し、その繊維を下型に配置して型締めする成形方法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．２の比較例では、成形型に第２シール部材２２及び第３シール部材１２３を設けず、上型と下側との間の空洞部の真空引きは行わなかった。
【００６３】
Ｎｏ．２の比較例では、許容範囲を超える量のボイドが生じた。一方、ＮＯ．２の比較例における成形品の厚さは、ＮＯ．１の比較例よりは設計値に対する誤差が大きいものの、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．２の比較例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったか、もしくは許容範囲であったものと評価できる。さらに、ＮＯ．２の比較例における成形品の強度は、製品品質上不足しているとは言えないものの、Ｎｏ．１の比較例や、後述のＮｏ．３の比較例と比較すると低かった。
【００６４】
Ｎｏ．３の比較例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常よりも多めとした。また、Ｎｏ．３の比較例では、成形型に第２シール部材２２及び第３シール部材１２３を設けず、上型と下側との間の空洞部の真空引きは行わなかった。
【００６５】
Ｎｏ．３の比較例では、製品品質上許容できないとは言えないものの、Ｎｏ．１の比較例や後述のＮｏ．４、５の比較例と比較すると多量であるボイドが生じた。また、Ｎｏ．２の比較例における成形品の厚さについては、設計値の公差の範囲内ではあるものの、Ｎｏ．１の比較例や後述のＮｏ．５の比較例と比較すると設計値に対する誤差が大きくなった。即ち、Ｎｏ．３の比較例については、Ｎｏ．１，２，４の比較例と比較すると、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れ量が多かったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．３の比較例における成形品の強度については、Ｎｏ．１の比較例と比較すると低いものの、十分なものであった。
【００６６】
Ｎｏ．４の比較例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．４の比較例では、成形型に第２シール部材２２を設けないのに対して、成形型に第３シール部材１２３を設けた。さらに、Ｎｏ．４の比較例では、上型と下型との間の空洞部の真空引きは行わなかった。
【００６７】
Ｎｏ．４の比較例でのボイドは、Ｎｏ．１の比較例と比較とすると多量ではあるものの、許容量の範囲内であった。また、Ｎｏ．４の比較例における成形品の厚さについては、設計値の公差の範囲を超えるものであった。即ち、ＮＯ．２の比較例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れが生じたものと評価できる。さらに、Ｎｏ．４の比較例における成形品の強度については、製品品質上不足しているとは言えないものの、Ｎｏ．１、３の比較例と比較すると低かった。
【００６８】
Ｎｏ．５の比較例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常よりも多めとした。また、Ｎｏ．５の比較例では、成形型に第２シール部材２２を設けないのに対して、成形型（下型）に第３シール部材１２３を設けた。さらに、Ｎｏ．５の比較例では、上型と下型との間の空洞部を真空引きすることは行わなかった。
【００６９】
Ｎｏ．５の比較例でのボイドは、Ｎｏ．１の比較例と比較すると多量ではあるものの、許容量の範囲内であった。また、Ｎｏ．５の比較例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と比較すると設計値に対する誤差が大きいものの、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．２の比較例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは、生じなかったか、生じたとしても製品品質に影響が無い程度に微量であったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．４の比較例における成形品の強度については、Ｎｏ．１の比較例と比較すると低いものの、十分なものであった。
【００７０】
Ｎｏ．６の実施例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．６の実施例では、成形型に第２シール部材２２及びリブ３１を設けたのに対して、成形型に第３シール部材１２３を設けなかった。さらに、Ｎｏ．６の実施例では、上述の実施形態と同様に上型と下型との間の空洞部を真空引きした。
【００７１】
Ｎｏ．６の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、ボイドは生じなかった。また、Ｎｏ．６の実施例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と同様に、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．１の比較例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．６の比較例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、成形品に強度不足は生じなかった。
【００７２】
Ｎｏ．７の実施例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．７の実施例では、成形型に第２シール部材２２及びリブ３１を設けると共に、成形型（下型１３０）に第３シール部材１２３を設けた。さらに、Ｎｏ．７の実施例では、上述の実施形態と同様に上型３０と下型１３０との間の空洞部内を真空引きした。即ち、Ｎｏ．７の実施例は、図９に示す実施形態と同様の構成である。
【００７３】
Ｎｏ．７の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、ボイドは生じなかった。また、Ｎｏ．７の実施例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と同様に、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．７の実施例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．７の実施形態では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、成形品に強度不足は生じなかった。
【００７４】
Ｎｏ．８の実施例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を少なめとした。また、Ｎｏ．８の実施例では、成形型に第２シール部材２２及びリブ３１を設けたのに対して、成形型に第３シール部材１２３を設けなかった。さらに、Ｎｏ．８の実施例では、上述の実施形態と同様に上型と下型との間の空洞部を真空引きした。
【００７５】
Ｎｏ．８の実施例でのボイドは、他の実施例と比較すると多量ではあるものの、許容量の範囲内であった。また、Ｎｏ．８の実施例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と同様に、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．８の実施例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．８の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、成形品に強度不足は生じなかった。
【００７６】
Ｎｏ．９の実施例では、ウェットプレス工法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を多めとした。また、Ｎｏ．９の実施例では、成形型に第２シール部材２２及びリブ３１を設けたのに対して、成形型に第３シール部材１２３を設けなかった。さらに、Ｎｏ．９の実施例では、上述の実施形態と同様に上型と下型との間の空洞部を真空引きした。
【００７７】
Ｎｏ．９の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、ボイドは生じなかった。また、Ｎｏ．９の実施例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と同様に、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．９の実施例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．９の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、成形品に強度不足は生じなかった。
【００７８】
Ｎｏ．１０の実施例では、ＲＴＭ法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．１０の実施例では、成形型に第２シール部材２２及びリブ３１を設けたのに対して、成形型に第３シール部材１２３を設けなかった。
【００７９】
Ｎｏ．１０の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、ボイドは生じなかった。また、Ｎｏ．１０の実施例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と同様に、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．１０の実施例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．１０の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、成形品に強度不足は生じなかった。
【００８０】
Ｎｏ．１１の実施例では、ＰＣＭ（Pre-preg Compression Molding）法を採用し、温度を定常条件、使用する樹脂の量を定常とした。また、Ｎｏ．１１の実施例では、成形型に第２シール部材２２及びリブ３１を設けたのに対し、成形型に第３シール部材１２３を設けなかった。さらに、Ｎｏ．１１の実施例では、上述の実施形態と同様に上型と下型との間の空洞部を真空引きした。
【００８１】
Ｎｏ．１１の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、ボイドは生じなかった。また、Ｎｏ．１１の実施例における成形品の厚さについては、Ｎｏ．１の比較例と同様に、設計値の公差の範囲内であった。即ち、ＮＯ．１１の実施例については、上型と下型との間の空洞部からの樹脂の漏れは生じなかったものと評価できる。さらに、Ｎｏ．１１の実施例では、Ｎｏ．１の比較例と同様に、成形品に強度不足は生じなかった。
【００８２】
本実験から下記（１）〜（３）の事項が確認された。
（１）ウェットプレス工法、ＲＴＭ法、又はＰＣＭ法を用い、第２シール部材２２を設けた実施例６〜１１では、ボイドの有無及び発生量と樹脂の漏れとについての評価は、ＲＴＭ法を用い、第２シール部材２２を設けない比較例１と比較しても同等もしくは遜色無い程に良好であった。
（２）ウェットプレス工法を用い、第２シール部材２２を設け、使用する樹脂の量を定常又は多めとした実施例６、７、９、１０では、ボイドの有無及び発生量と、樹脂の漏れとについて、ＲＴＭ法を用いたＮｏ．１の比較例と同様の高い評価が得られた。なお、ウェットプレス工法を用い、第２シール部材２２を設け、使用する樹脂の量を少なめとした実施例８においても、ボイドの有無及び発生量と樹脂の漏れとについての評価は、Ｎｏ．１の比較例と比較しても遜色無い程に良好であった。
（３）ウェットプレス工法を用い、第２シール部材２２を設けない比較例２〜５については、ボイドの有無及び発生量と樹脂の漏れとの少なくとも一方の評価が、Ｎｏ．１の比較例と比較して劣るものであった。
【００８３】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８４】
例えば、上述の実施形態では、第１シール部材２１を、下型２０、１２０、２２０、３２０に設けたが、上型３０、２３０、３３０に設けてもよい。また、第２シール部材２２を、第１シール部材２１を設けた成形型（上述の実施形態では下型）に設けたが、第１シール部材２１を設けない成形型（上述の実施形態では上型）に設けてもよい。この場合には、リブ３１、２３１、溝３３１及び吸気流路３０１を、第１シール部材２１を設けた成形型（上述の実施形態では下型）に設ければよい。
【００８５】
また、上述の実施形態では、繊維強化樹脂で構成された成形品を得るための成形装置及び成形方法を例に挙げて本発明を説明したが、樹脂のみで構成された成形品を得るための射出成形装置及び射出成型方法についても本発明を適用できる。かかる場合においても、早期に上型と下型との間の空洞部の真空引きを開始でき、サイクルタイムを短縮できるという効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  成形装置
１４  真空装置
２０  下型
２１  第１シール部材
２２  第２シール部材
２０２  溝
２０３  パーティングライン
３０  上型
３１  リブ
３０１  吸気流路
１２０  下型
１２３  第３シール部材
２２０  下型
２２２  第２シール部材
２３０  上型
２３１  リブ
３２０  下型
３２２  第２シール部材
３３０  上型
３３１  溝
Ｃ１  第１の空洞部
Ｃ２  第２の空洞部
Ｆ  繊維
【図１】
2018043367.tif 000004
【図２】
2018043367.tif 000005
【図３】
2018043367.tif 000006
【図４】
2018043367.tif 000007
【図５】
2018043367.tif 000008
【図６】
2018043367.tif 000009
【図７】
2018043367.tif 000010
【図８】
2018043367.tif 000011
【図９】
2018043367.tif 000012
【図１０】
2018043367.tif 000013
【図１１】
2018043367.tif 000014
【図１２】
2018043367.tif 000015
【図１３】
2018043367.tif 000016