(57)【要約】【課題】厚さの異なる２つの平板部で形成される角部を有する複合材料成形体を製造する場合であっても、該角部が欠けたり、該角部が樹脂リッチとなったりすることを抑制できる複合材料成形体の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】強化繊維及びマトリックス樹脂組成物を含有するシート状のプリプレグを含む成形前駆体を一対の金型からなる成形型により加熱加圧して圧縮成形し、角部を有する複合材料成形体を製造する方法であって、角部１６を有し、特定の熱膨張係数のブロック体１４をプリプレグ１０の内側に内包する成形前駆体２０を形成し、成形型２００のキャビティ２０１内における前記複合材料成形体の角部を形成する隅部２０２に、ブロック体１４の角部１６を配置した状態で圧縮成形する、複合材料成形体の製造方法。【選択図】図８Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維及びマトリックス樹脂組成物を含有するシート状のプリプレグを含む成形前駆体を一対の金型からなる成形型により加熱加圧して圧縮成形し、角部を有する複合材料成形体を製造する方法であって、
角部を有し、圧縮成形時に流動しないブロック体を前記プリプレグの内側に内包する前記成形前駆体を形成し、
前記ブロック体の熱膨張係数α１と前記プリプレグの熱膨張係数α２との比α１／α２が０．２〜６であり、
前記成形型のキャビティ内における前記複合材料成形体の角部を形成する隅部に、前記ブロック体の角部を配置した状態で圧縮成形する、複合材料成形体の製造方法。
【請求項２】
前記複合材料成形体が、第１平板部と、前記第１平板部よりも肉厚な第２平板部とを備え、前記第１平板部と前記第２平板部の互いの面方向が交差し、その交差部分に角部が形成されており、
前記成形前駆体の前記第２平板部を形成する部分に前記ブロック体が内包され、該部分の厚さ方向と前記成形型の型閉め方向とが交差するように前記成形前駆体を前記成形型に配置した状態で圧縮成形する、請求項１に記載の複合材料成形体の製造方法。
【請求項３】
前記ブロック体が、強化繊維と、熱硬化性樹脂の硬化物とを含有する、請求項１又は２に記載の複合材料成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維とマトリックス樹脂組成物を含有する複合材料成形体は、軽量で優れた機械特性を有するため、航空機や車両等の様々な用途で広く用いられている。複合材料成形体の製造には、強化繊維基材にマトリックス樹脂組成物を含浸した、中間基材であるシート状のプリプレグが広く用いられている。
【０００３】
複合材料成形体の製造方法としては、プリプレグを含む成形前駆体を、一対の上型及び下型からなる成形型により加熱加圧する圧縮成形法が知られている（特許文献１〜３）。具体的には、例えば、所定形状にカットした複数のシート状のプリプレグをプリフォーム型に貼り込んで積層し、製品形状に近い形状に整えたプリフォームを、一対の上型及び下型からなる成形型により加熱加圧して複合材料成形体を得る方法が挙げられる。このような圧縮成形法は、オートクレーブ成形等の他の成形方法に比べて成形時間が比較的短いため、複合材料成形体の大量生産に向いている。
【０００４】
しかし、このような圧縮成形法では、特に厚さの異なる２つの平板部で形成される角部を有する複合材料成形体を、型閉め方向が肉厚な平板部の厚さ方向と直交する成形型で製造する場合に、得られる複合材料成形体の角部が欠けたり、角部が樹脂リッチになって強度が低下したりすることがある。
【０００５】
具体的には、厚さの異なる２つの平板部で形成された角部を有する複合材料成形体は、例えば、以下の方法で製造される。
図１０Ａに示すように、平板状の本体部１１２の上側の中央部分に直方体状の凸部１１４が設けられた、プリフォーム型の下型１１０の上面に、２枚のシート状のプリプレグ１０を本体部１１２と凸部１１４の全体に沿うように貼り込む。次いで、プリプレグ１０における凸部１１４の側面を覆う部分に、帯状のプリプレグ１２を複数回巻き付けて貼り込んだ後、さらに２枚のシート状のプリプレグ１０を本体部１１２と凸部１１４の全体に沿うように貼り込んで積層物３０６を得る。
【０００６】
次いで、積層物３０６を加熱し、プリフォーム型を型閉めして予備賦形して成形前駆体（プリフォーム）３０７を得る。次いで、圧縮成形用の成形型の下型に成形前駆体３０７を配置し、下型と上型とを近接させて型閉めし、加熱加圧して複合材料成形体３０１を得る。
【０００７】
前記した方法で得られる複合材料成形体３０１は、図１０Ｂに示すように、第１平板部３０２と、第１平板部３０２の周縁部から全周にわたって垂下された筒状の第２平板部３０３と、第２平板部３０３の下端部から外側に垂直方向に突出するフランジ部３０４と、を備えている。前記方法で製造した場合には、厚さの異なる第１平板部３０２と第２平板部３０３で形成される角部３０５に欠けが生じやすい。また角部３０５に欠けが生じない場合でも、角部３０５が樹脂リッチとなり、角部３０５の強度が低下しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００４／０４８４３５号
【特許文献２】特許第５６７９０６２号公報
【特許文献３】特許第５６８６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、厚さの異なる２つの平板部で形成される角部を有する複合材料成形体を製造する場合であっても、該角部が欠けたり、該角部が樹脂リッチとなったりすることを抑制できる複合材料成形体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】
【００１０】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］強化繊維及びマトリックス樹脂組成物を含有するシート状のプリプレグを含む成形前駆体を一対の金型からなる成形型により加熱加圧して圧縮成形し、角部を有する複合材料成形体を製造する方法であって、
角部を有し、圧縮成形時に流動しないブロック体を前記プリプレグの内側に内包する前記成形前駆体を形成し、
前記ブロック体の熱膨張係数α１と前記プリプレグの熱膨張係数α２との比α１／α２が０．２〜６であり、
前記成形型のキャビティ内における前記複合材料成形体の角部を形成する隅部に、前記ブロック体の角部を配置した状態で圧縮成形する、複合材料成形体の製造方法。
［２］前記複合材料成形体が、第１平板部と、前記第１平板部よりも肉厚な第２平板部とを備え、前記第１平板部と前記第２平板部の互いの面方向が交差し、その交差部分に角部が形成されており、
前記成形前駆体の前記第２平板部を形成する部分に前記ブロック体が内包され、該部分の厚さ方向と前記成形型の型閉め方向とが交差するように前記成形前駆体を前記成形型に配置した状態で圧縮成形する、［１］に記載の複合材料成形体の製造方法。
［３］前記ブロック体が、強化繊維と、熱硬化性樹脂の硬化物とを含有する、［１］又は［２］に記載の複合材料成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
複合材料成形体の製造方法によれば、厚さの異なる２つの平板部で形成される角部を有する複合材料成形体を製造する場合であっても、該角部が欠けたり、該角部が樹脂リッチとなったりすることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の製造方法で製造する複合材料成形体の一例を示した斜視図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の複合材料成形体の製造方法に用いるプリフォーム型の下型を示した斜視図である。
【図３】本発明の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した断面図である。
【図４Ａ】本発明の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した斜視図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図５Ａ】本発明の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した斜視図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＣ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した断面図である。
【図７】本発明の複合材料成形体の製造方法に用いる成形型の一例を示した断面図である。
【図８Ａ】本発明の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した図であって、成形型の型閉め前の様子を示した断面図である。
【図８Ｂ】本発明の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した図であって、成形型の型閉めした様子を示した断面図である。
【図９Ａ】本発明の製造方法で製造する複合材料成形体の一例を示した断面図である。
【図９Ｂ】成形前駆体の一例を示した断面図である。
【図１０Ａ】従来の複合材料成形体の製造方法の一工程を示した断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示した製造方法で得られる複合材料成形体を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の複合材料成形体の製造方法は、強化繊維及びマトリックス樹脂組成物を含有するシート状のプリプレグを含む成形前駆体を一対の金型からなる成形型により加熱加圧して圧縮成形し、角部を有する複合材料成形体を製造する方法である。
以下、本発明の複合材料成形体の製造方法の一例を示して説明する。
【００１４】
本発明の複合材料成形体の製造方法の一例として、図１Ａ及び図１Ｂに例示した複合材料成形体１を製造する方法について説明する。
複合材料成形体１は、平面視形状が矩形状の第１平板部２と、第１平板部２の周縁部から全周にわたって垂下された筒状の第２平板部３と、第２平板部３の下端部から外側に垂直方向に突出するフランジ部４と、を備えている。
【００１５】
第２平板部３は、第１平板部２よりも肉厚になっている。第１平板部２と第２平板部３は互いの面方向が交差しており、その交差部分に角部５が形成されている。このように、複合材料成形体１は、第１平板部２の上側の周縁部に、全周にわたって、第１平板部２と、第１平板部２よりも肉厚な第２平板部３とで形成された角部５を有している。
本発明の複合材料成形体の製造方法は、このように厚さの異なる平板部によって上側に形成される角部を有する複合材料成形体を、一対の下型及び上型からなる成形型を用いて製造する場合に特に有用である。
【００１６】
この例の第１平板部２と第２平板部３とで形成される角部５の角度θは９０°である。なお、角部５の角度θは、９０°には限定されず、９０°未満であってもよく、９０°超であってもよい。本発明の複合材料成形体の製造方法は、目的の複合材料成形体の角部の角度θが９０〜１３５°の場合に特に有用である。
なお、第１平板部２と第２平板部３とで形成される角部５の角度θとは、第１平板部２の外面２ａと第２平板部３の外面３ａとで形成される内側の角度を意味する。角部が丸みを帯びている場合は、該角部を形成する２つ平板部の互いの平面部分同士がなす角度を意味する。
【００１７】
複合材料成形体１の製造方法としては、例えば、下記の積層工程、予備賦形工程及び加熱圧縮工程を有する方法が挙げられる。
積層工程：プリプレグと、角部を有し、圧縮成形時に流動しないブロック体とを、プリプレグの内側にブロック体が内包されるように積層する。
予備賦形工程：積層工程で得た積層物を予備賦形して成形前駆体（プリフォーム）を得る。
加熱圧縮工程：一対の上型及び下型からなる成形型により、成形前駆体を加熱加圧して複合材料成形体を得る。
以下、各工程について説明する。
【００１８】
（積層工程）
例えば、図２に例示したプリフォーム型の下型１１０を用いる。下型１１０は、平面視形状が矩形状の平板状の本体部１１２の上側の中央部分に直方体状の凸部１１４が設けられている。下型１１０の形状は、目的の複合材料成形体の形状にほぼ相補的な形状であればよく、目的の複合材料成形体の形状に応じて適宜設計できる。
プリフォーム型は、下型１１０に加えてさらに上型を備えており、下型１１０と上型とで、目的の複合材料成形体の形状と相補的な形状に近い形状のキャビティを形成するようになっている。
【００１９】
この例の積層工程では、図３に示すように、下型１１０の上面に、平面視形状が矩形状の２枚のシート状のプリプレグ１０を順次、本体部１１２と凸部１１４の全体に沿うように貼り込んで積層する。
なお、この段階で下型１１０に貼り込むプリプレグ１０の積層数は、２枚には限定されず、適宜設定することができ、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。
【００２０】
次いで、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、プリプレグ１０上における、凸部１１４の周囲のそれぞれの側面側に、各側面に沿うようにブロック体１４を４本配置する。ブロック体１４は、長さ方向に切断した断面形状が長方形状の板状で、圧縮成形時に流動しない長尺部材であり、４つの角部１６を有している。ブロック体１４は、厚さ方向の一方の面１４ａ（側面１４ａ）がプリプレグ１０における下型１１０の凸部１１４の側面を覆う部分に接し、幅方向の一方の面１４ｂ（下面１４ｂ）がプリプレグ１０における下型１１０の本体部１１２の上面を覆う部分に接するように配置する。
【００２１】
ブロック体１４の長さ方向の両方の端部には、下型１１０の凸部１１４側に向けられる側面１４ａの長さが、その反対側の側面１４ｃの長さよりも短くなるように傾斜面１４ｅが形成されている。そして、下型１１０の凸部１１４を平面視したときの４つの角において、隣り合う２つのブロック体１４の傾斜面１４ｅ同士が合わせられている。
【００２２】
ブロック体１４の厚さＤ２（図４Ｂ）は、目的の複合材料成形体１においてブロック体１４が内容された部分に相当する第２平板部３の厚さＤ１（図１Ｂ）に応じて適宜設定すればよい。
このＤ１［ｍｍ］に対して第１平板部２の厚さをｄ［ｍｍ］とすると、ブロック体１４の厚さＤ２［ｍｍ］は、ｄ≦Ｄ２≦Ｄ１−０．４の関係を満たすのが好ましい。ブロック体１４の厚さＤ２がこの関係の範囲内であれば、得られる複合材料成形体１の角部５に欠けや樹脂リッチな部分が生じることを抑制しやすい。
【００２３】
ブロック体１４の幅Ｌ（図４Ｂ）は、目的の複合材料成形体１においてブロック体１４が内容された部分に相当する第２平板部３の高さＨ（図１Ｂ）に応じて適宜設定すればよい。この例では、ブロック体１４の幅Ｌは、下型１１０の凸部１１４の高さｈと同じになっている。これにより、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ブロック体１４を配置した状態において、ブロック体１４の上面１４ｄと、下型１１０の凸部１１４の上面を覆うプリプレグ１０の上面とが面一になっている。
【００２４】
ブロック体１４を配置した後、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ブロック体１４の側面１４ｃ側（外側）に、帯状のプリプレグ１２を２回巻き付ける。これにより、プリプレグ１０上に配置したブロック体１４をしっかりと固定することができ、その後の作業性が向上する。
【００２５】
ブロック体１４への帯状のプリプレグ１２の巻き付け回数は、２回には限定されず、１回であってもよく、３回以上であってもよい。
ブロック体１４への帯状のプリプレグ１２の巻き付け回数は、Ｄ１−Ｄ２の数値分相当の積層数を上限として、下限は１枚が好ましい。プリプレグ１２の巻き付け回数が範囲内であれば、プリプレグ１０上に配置したブロック体１４が安定しやすく、作業性が向上し、得られる複合材料成形体１の角部５に欠けや樹脂リッチな部分が生じることを抑制しやすい。
【００２６】
次いで、図６に示すように、さらに平面視形状が矩形状のシート状の２枚のプリプレグ１０を、既に貼り込んだプリプレグ１０、ブロック体１４及び帯状のプリプレグ１２の全てを覆うように、かつ下型１１０の本体部１１２及び凸部１１４の形状に沿うように貼り込んで積層する。これにより、プリプレグ１０の内側にブロック体１４を内包する積層物１８が得られる。
ブロック体１４の配置後に全体を覆うプリプレグ１０の積層数は、２枚には限定されず、適宜設定することができ、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。
【００２７】
プリプレグ１０，１２は、強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含有する複合材料である。プリプレグ１０，１２の形態としては、シート状の強化繊維基材にマトリックス樹脂組成物が含浸された形態が挙げられる。プリプレグ１０とプリプレグ１２は、同じものを用いることが好ましい。
【００２８】
強化繊維基材の形態としては、例えば、多数の長尺の強化繊維を一方向に引き揃えたＵＤシート（一方向シート）、強化繊維を製織して織物としたクロス材、強化繊維からなる不織布等が挙げられる。なかでも、複合材料成形体の意匠性の観点では、クロス材が好ましい。クロス材は、必要な方向に強化繊維を配置した一方向性織物、平織、朱子織、綾織等の二方向性織物、三軸織、ノンクリンプ織物等のいずれの織組織のクロス材であってもよく、意匠性に優れた平織や、意匠性及び加工性に優れた綾織の使用が好ましい。強化繊維基材としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
強化繊維基材を構成する強化繊維としては、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、タングステンカーバイド繊維、ガラス繊維等が挙げられる。なかでも、強化繊維としては、比強度、比弾性率に優れる点から、炭素繊維が好ましい。強化繊維としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
強化繊維基材の目付は、７０〜８００ｇ／ｍ２が好ましく、１５０〜２５０ｇ／ｍ２がより好ましい。強化繊維基材の目付が前記範囲内であれば、マトリックス樹脂組成物の含浸性が良好である。７０ｇ／ｍ２以上であれば、より外観良好な成形品が得られる。１５０ｇ／ｍ２以上であれば、安価に表面平滑な複合材料成形体を得ることができる。８００ｇ／ｍ２以下であれば、強化繊維基材の加工が容易になる。
【００３１】
マトリックス樹脂組成物に含まれるマトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂でもよく、熱可塑性樹脂でもよい。マトリックス樹脂としては、樹脂の含浸性が優れており、機械物性の発現しやすい熱硬化性樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、プリプレグに用いられる公知の熱硬化性樹脂を使用することができ、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、尿素性樹脂等が挙げられる。なかでも、熱硬化性樹脂としては、複合材料成形体の機械物性の観点から、エポキシ樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
マトリックス樹脂組成物には、必要に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、非繊維状フィラー、導電性フィラー、離型剤、界面活性剤等の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
ブロック体１４の熱膨張係数α１とプリプレグ１０，１２の熱膨張係数α２との比α１／α２は、０．２〜６であり、１〜２が好ましい。比α１／α２が前記範囲内であれば、圧縮成形の際のブロック体１４とプリプレグ１０，１２の熱変形の度合いが同等となり、ブロック体１４とプリプレグ１０，１２との境界で剥離が生じることを抑制できる。
なお、プリプレグ１０の熱膨張係数とプリプレグ１２の熱膨張係数が異なる場合、熱膨張係数α２は、それらプリプレグ１０の熱膨張係数とプリプレグ１２の熱膨張係数の質量平均値とする。
【００３４】
ブロック体１４の材質としては、圧縮成形時に流動せず、前記比α１／α２の条件を満たすものであればよく、例えば、強化繊維と熱硬化性樹脂の硬化物とを含有するブロック体、金属製のブロック体等が挙げられる。なかでも、ブロック体１４としては、強化繊維と熱硬化性樹脂の硬化物とを含有するブロック体が好ましい。
【００３５】
ブロック体１４に用いる強化繊維及び熱硬化性樹脂としては、例えば、プリプレグの説明で挙げたものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。ブロック体１４に用いる強化繊維は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。ブロック体１４に用いる熱硬化性樹脂は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。プリプレグ１０，１２とブロック体１４には、同じ強化繊維及び熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
強化繊維と熱硬化性樹脂の硬化物とを含有するブロック体１４は、例えば、強化繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸したシート状のプリプレグを用い、熱硬化性樹脂を硬化させて平板状の複合材料成形体を成形した後、該複合材料成形体を短冊状に切断する方法で得られる。
【００３６】
ブロック体を形成する金属としては、例えば、アルミニウム、真鍮、チタン等が挙げられる。ブロック体を形成する金属は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
【００３７】
（予備賦形工程）
積層工程で得た積層物１８を加熱し、プリフォーム型の下型１１０の上方から上型を近接して型閉めして加圧し、予備賦形する。これにより、目的の複合材料成形体１の形状に近い形状の成形前駆体（プリフォーム）２０が得られる。成形前駆体２０においては、目的の複合材料成形体１の第２平板部３を形成する部分にブロック体１４が内包されている。また、成形前駆体２０内のブロック体１４における下型１１０の凸部１１４から遠い側の角部１６が、目的の複合材料成形体１の角部１５に対応する位置に配置されている。
【００３８】
予備賦形において積層物を加熱する方法は、公知の方法を適宜使用することができ、例えば、加熱ヒータを用いて積層物を上方から加熱する方法が挙げられる。
【００３９】
（加熱圧縮工程）
加熱圧縮成形には、図７に例示した、一対の上型２１０及び下型２２０からなる成形型２００を用いる。下型２２０は、本体部２２２の上面側に凸部２２４が設けられている。上型２１０の下面側には凹部２１２が形成されている。上型２１０と下型２２０とを近接させて成形型２００を型閉めした状態では、目的の複合材料成形体１の形状と相補的な形状のキャビティ２０１が形成される。
【００４０】
図８Ａに示すように、成形型２００の下型２２０上に成形前駆体２０を配置する。次いで、図８Ｂに示すように、上型２１０を下型２２０に近接させて成形型２００を型閉めし、成形前駆体２０を加熱加圧して圧縮成形する。本実施形態では、圧縮成形時に、成形前駆体２０に内包されたブロック体１４の角部１６が、成形型２００のキャビティ２０１内における、目的の複合材料成形体１の角部５を形成する上側の隅部２０２に配置される。また、成形前駆体２０の第２平板部を形成する部分の厚さ方向と成形型２００の型閉め方向とは直交している。
【００４１】
成形型２００を加熱することで、成形型２００と接する成形前駆体２０を加熱することができる。成形型２００の材質としては、強化繊維の硬度の点から、ＳＣＭ４４０相当の鋼材が好ましい。
【００４２】
成形温度は、マトリックス樹脂の種類等に応じて適宜設定できる。
成形時間は、成形温度に応じて適宜設定すればよい。
【００４３】
マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いている場合は、プリプレグが充分に硬化した後に成形型２００を開いて複合材料成形体１を脱型する。また、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いている場合は、熱可塑性樹脂が固化するまで充分に冷却した後に成形型２００を開いて複合材料成形体１を脱型する。これにより、角部５に欠けや樹脂リッチな部分が生じることが抑制された複合材料成形体１が得られる。
【００４４】
複合材料成形体１の角部５に欠けや樹脂リッチな部分が形成されることが抑制される要因は以下のように考えられる。
具体的には、前述した従来の方法では、成形前駆体３０７における第２平板部３０３を形成する部分を、帯状のプリプレグ１２を複数回巻き付けることで肉厚にしている。このプリプレグ１２を何度も巻き付けている部分は、圧縮成形前には未硬化であるため、圧縮成形時に上型と下型によって上下方向に力が加わった際に強化繊維や樹脂が流動して沈み込みやすい。そのため、得られる複合材料成形体３０１の角部３０５に欠けや樹脂リッチな部分が形成されやすいと考えられる。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、圧縮成形時に流動しないブロック体１４が成形前駆体２０に内包されており、そのブロック体１４の角部１６が、成形型２００のキャビティ２０１内における、目的の複合材料成形体１の角部５を形成する上側の隅部２０２に配置される。この状態で成形型２００により圧縮成形することで、上型２１０と下型２２０によって上下方向に力が加わっても、ブロック体１４が変形せず、キャビティ２０１内の隅部２０２でプリプレグ１０が沈み込むことが抑制される。そのため、得られる複合材料成形体１の角部５に欠けが生じたり、樹脂リッチな部分が形成されたりすることが抑制される。
【００４６】
以上説明したように、本発明の複合材料成形体の製造方法によれば、角部を有し、圧縮成形時に流動しないブロック体を内包する成形前駆体を用いて圧縮成形することで、得られる複合材料成形体の角部に欠けが生じたり、樹脂リッチな部分が形成されたりすることを抑制することができる。また、本発明では、用いるブロック体の熱膨張係数α１とプリプレグの熱膨張係数α２との比α１／α２が特定の範囲に制御されていることで、ブロック体とプリプレグの境界部分において剥離等の不具合が生じることも抑制される。
【００４７】
なお、本発明の複合材料成形体の製造方法は、前記した複合材料成形体１の製造方法には限定されない。
例えば、本発明の複合材料成形体の製造方法は、尖った角部を有する複合材料成形体を製造する方法には限定されず、丸みを帯びた角部を有する複合材料成形体を製造する方法であってもよい。具体的には、例えば、図９Ａに例示した複合材料成形体１Ａを製造する態様が挙げられる。図９Ａにおける図１Ｂと同じ部分には同符合を付して説明を省略する。複合材料成形体１Ａは、角部５の代わりに、丸みを帯びた角部５Ａを有する以外は、複合材料成形体１と同じである。
【００４８】
複合材料成形体１Ａを製造する場合は、複合材料成形体１を製造する場合と同様に、例えば、下型１１０の上面に、２枚のシート状のプリプレグ１０を順次、本体部１１２と凸部１１４の全体に沿うように貼り込んで積層する。次いで、図９Ｂに示すように、プリプレグ１０上における、凸部１１４の周囲のそれぞれの側面側に、各側面に沿うようにブロック体１４Ａを４本配置する。ブロック体１４Ａは、上側における凸部１１４から遠い側の角部１６Ａが丸みを帯びている以外は、ブロック体１４と同様の板状の長尺部材である。
【００４９】
ブロック体１４Ａを配置した後、ブロック体１４Ａの側面１４ｃ側（外側）に帯状のプリプレグ１２を２回巻き付け、さらにシート状の２枚のプリプレグ１０を下型１１０の本体部１１２及び凸部１１４の形状に沿うように貼り込んで積層して積層物１８Ａを得る。次いで、積層物１８Ａを予備賦形して成形前駆体２０Ａを得る。次いで、複合材料成形体１Ａの形状に相補的な形状のキャビティを形成する下型及び上型からなる成形型により、成形前駆体２０Ａを加熱加圧して圧縮成形し、複合材料成形体１Ａを得る。
【００５０】
複合材料成形体が丸みを帯びた角部を有する場合でも、肉厚の異なる平板部のうちの肉厚な平板部を、ブロック体を用いずに帯状のプリプレグを何度も巻き付けて形成する従来の製造方法では、角部に欠けや樹脂リッチな部分が生じる問題が生じやすい。これに対して、ブロック体１４Ａを内包する成形前駆体２０Ａを用いて圧縮成形することで、圧縮成形時の加圧によってプリプレグが沈み込むことを抑制できるため、得られる複合材料成形体の角部に欠けが生じたり、樹脂リッチな部分が形成されたりすることを抑制することができる。
【００５１】
また、本発明の複合材料成形体の製造方法は、予備賦形を行わなくても圧縮成形が可能な成形前駆体が得られる場合は、予備賦形工程を有しない方法であってもよい。
本発明の複合材料成形体の製造方法においては、ブロック体１４，１４Ａの外側に帯状のプリプレグを巻き付けずに成形前駆体２０，２０Ａを形成してもよい。
【００５２】
前記した複合材料成形体１の製造方法においては、シート状のプリプレグ１０を貼り込んだ後に、下型１１０の凸部１１４の周囲に４本の板状の長尺のブロック体１４を配置したが、下型１１０の凸部１１４の周囲に２つのＬ字型のブロック体を配置する方法であってもよい。なお、ブロック体の製造が容易になる点から、下型１１０の凸部１１４の周囲に４本の板状の長尺のブロック体１４を配置する方法が好ましい。
【００５３】
本発明の複合材料成形体は、厚さの同じ２つの平板部で形成された角部を有する複合材料成形体を製造する方法であってもよい。ただし、角部に欠けや樹脂リッチな部分が生じる問題は、厚さが異なる２つの平板部で形成される角部を有し、かつ肉厚な平板部の厚さ方向が成形型の型閉め方向と交差する場合、特にそれらが直交する場合に生じやすい。そのため、本発明はこのような場合に特に有効である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ  複合材料成形体
２  第１平板部
３  第２平板部
４  フランジ部
５  角部
１０，１２  プリプレグ
１４，１４Ａ  ブロック体
１６，１６Ａ  角部
１８，１８Ａ  積層物
２０，２０Ａ  成形前駆体
１１０  プリフォーム型の下型
１１２  本体部
１１４  凸部
２００  成形型
２０１  キャビティ
２０２  隅部
２１０  上型
２１２  凹部
２２０  下型
２２２  本体部
２２４  凸部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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