(57)【要約】【課題】比較的厚い板状の熱可塑性ＣＦＲＰ材料で不均一な厚さの立体を成形する場合であっても、炭素繊維の破断を生じさせることなく立体成形できる方法を提供する。【解決手段】炭素繊維１１に予め熱可塑性樹脂１４が含浸された複数枚のプリプレグシート１２を積層して構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を熱可塑性樹脂１４の熱変形温度以上に加熱し、加熱された熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を一対の金型１１０，１１２の間で複数回加圧することにより、上記課題を解決できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維に予め熱可塑性樹脂が含浸された複数枚のプリプレグシートを積層して構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧する、
熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法。
【請求項２】
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は、前記金型を介して加圧される度に放熱されて、加圧される度に硬化が進むことを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は５ｍｍ以上の厚さを有する板材であることを特徴とする請求項１または２に記載の成形方法。
【請求項４】
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は、織られた状態の前記炭素繊維を含む一対の前記プリプレグシート同士の間に、前記プリプレグシートよりも小さい複数のチョップ材を挟むことによって構成されていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項５】
表面側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点が中心側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点もよりも高く設定されていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項６】
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の中心側に使用された前記プリプレグシートの体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、一対の表面側の前記プリプレグシートの端縁から、中心側に使用された前記プリプレグシートがはみ出るようにすることを特徴とする、
請求項１から３および５のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項７】
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の中心側に使用された前記チョップ材の体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、一対の表面側の前記プリプレグシートの端縁から、中心側に使用された前記チョップ材がはみ出るようにすることを特徴とする、
請求項４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、熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽くて強い炭素繊維強化プラスチック（本明細書では「ＣＦＲＰ」という）は、金属に代わる軽量化材料として、自動車をはじめとする様々な産業分野での利用が期待されている。
【０００３】
早い時期から航空機用の部品等に使用されてきたＣＦＲＰには成形後に熱処理が必要な熱硬化性樹脂が使用されていたことから、成形時間が長く、かつ、高価な設備が必要であり、安価で量産向きの部品製造には不向きであった。
【０００４】
これに対し、近年では、加熱すると軟化して成形可能となり、常温では固化する性質を有する熱可塑性樹脂を用いたＣＦＲＰ（以下、「熱可塑性ＣＦＲＰ」という。）が開発されている（例えば、特許文献１）。このような熱可塑性ＣＦＲＰ材料は、炭素繊維に予め熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグシートを何層も積層することによって構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５１８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような熱可塑性ＣＦＲＰ材料を加工成形する技術についても数多くの検討がなされており、例えば、熱可塑性ＣＦＲＰ材料をプレス加工する技術も開発されている。
【０００７】
このプレス加工の工程は、例えば図６に示すように、加熱工程１とプレス工程２とを有している。また、プレス工程２は、例えば図７に示すように、加熱した熱可塑性ＣＦＲＰ材料をプレス機に投入した後、加圧スライドを下方へ移動させて当該熱可塑性ＣＦＲＰ材料を金型に押し当てて保持し（下死点保持）、所定の時間保持した後、加圧スライドを上方へ移動させて金型から成形された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を取り出すようになっている。
【０００８】
しかしながら、このようなプレス加工には問題があった。すなわち、プレス加工では、比較的薄い熱可塑性ＣＦＲＰ材料を用いてほぼ均一な厚さの立体を成型することしかできなかった。もし、プレス加工で、比較的厚い（例えば５ｍｍ厚）板状の熱可塑性ＣＦＲＰ材料で不均一な厚さの立体を成形した場合、変形量の多い加工点において炭素繊維の破断が生じてしまい、熱可塑性ＣＦＲＰ材料が本来備えている材料強度が維持できていない部分が加工品に生じるおそれがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、比較的厚い板状の熱可塑性ＣＦＲＰ材料で不均一な厚さの立体を成形する場合であっても、炭素繊維の破断を生じさせることなく成形できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面によれば、
炭素繊維に予め熱可塑性樹脂が含浸された複数枚のプリプレグシートを積層して構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧する、
熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法が提供される。
【００１１】
好適には、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は、前記金型を介して加圧される度に放熱されて、加圧される度に硬化が進むようになっている。
【００１２】
好適には、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は５ｍｍ以上の厚さを有する板材である。
【００１３】
好適には、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は、織られた状態の前記炭素繊維を含む一対の前記プリプレグシート同士の間に、前記プリプレグシートよりも小さい複数のチョップ材を挟むことによって構成されている。
【００１４】
好適には、
表面側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点が中心側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点もよりも高く設定されている。
【００１５】
好適には、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の中心側に使用された前記プリプレグシートの体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、一対の表面側の前記プリプレグシートの端縁から、中心側に使用された前記プリプレグシートがはみ出るようにする。
【００１６】
好適には、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の中心側に使用された前記チョップ材の体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、一対の表面側の前記プリプレグシートの端縁から、中心側に使用された前記チョップ材がはみ出るようにする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的厚い板状の熱可塑性ＣＦＲＰ材料で不均一な厚さの立体を成形する場合であっても、炭素繊維の破断を生じさせることなく立体成形できる方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る成形方法が適用される熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の一例を示す断面図である。
【図２】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の成形に用いられる成形装置１００の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る成形方法の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る成形方法における加圧工程１５４の例を示す図である。
【図５】本発明に係る成形方法における加圧工程１５４の他の例を示す図である。
【図６】従来のプレス加工の工程を示す図である。
【図７】従来のプレス加工におけるプレス工程２を示す図である。
【図８】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例１を示す図である。
【図９】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例１を示す図である。
【図１０】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例２を示す図である。
【図１１】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例３を示す図である。
【図１２】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例５を示す図である。
【図１３】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の成形方法例１を示す図である。
【図１４】熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の成形方法例１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の例）
本発明に係る成形方法が適用される熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の一例を図１に示す。熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０は、炭素繊維１１に熱可塑性樹脂１４が含浸された複数枚のプリプレグシート１２を積層することによって構成されている。
【００２０】
プリプレグシート１２としては、網状に織られた状態の炭素繊維１１に熱可塑性樹脂を含浸したものを使用してもよいし、所定の長さを有する多数の炭素繊維１１が互いに絡まり合った状態（不織状態）のものに熱可塑性樹脂を含浸したものを使用してもよい。さらに言えば、ひとつの熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に、織られた状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート１２、および、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート１２の両方を混在させてもよい。例えば、織られた状態の炭素繊維１１を含む一対のプリプレグシート１２同士の間に、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート１２を挟んで熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を（３種類の層で）構成することが考えられる。また、織られた状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート１２に、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート１２を載置して熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を（２種類の層で）構成することも考えられる。
【００２１】
熱可塑性樹脂１４の種類（材質）は特に限定されるものではなく、炭素繊維１１との関係でプリプレグシート１２を構成できるものであれば、どのような種類のものでも使用できる。
【００２２】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料の成形に用いられる成形装置１００の例）
次に、上述の熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の成形に用いられる成形装置１００の一例を図２に示す。成形装置１００は、大略、加熱器１０２と、加圧機１０４とを備えている。
【００２３】
加熱器１０２は、成形に先立って熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を加熱するものである。加熱器１０２の大きさは成形する熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を収容できればよく、また、加熱器１０２の熱源についても、後述するようにプリプレグシート１２を構成する熱可塑性樹脂１４の熱変形温度以上まで熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を加熱することができれば、電気式や燃料式を問わずどのような熱源を使用してもよい。
【００２４】
加圧機１０４は、一例として、雄金型１１０および雌金型１１２を有する金型１１４と、雌金型１１２が載置固定されたベッド１１６と、図中下端に雄金型１１０が固定されたスライダ１１８とを備えている。なお、図２に示す加圧機１０４はあくまで一例であり、他のタイプの加圧機１０４を使用してもよい。
【００２５】
雄金型１１０および雌金型１１２における互いに向かい合う面には熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を成形するための凹凸形状が形成されている。この凹凸形状は、厚さが不均一な所望の立体Ｓを成型できるような形状になっている。例えば、図２に示すように、成形された立体Ｓにおける厚さＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ互いに異なる厚さに形成されている。両金型１１２，１１４の間で熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を挟むとともに加圧して熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の成形を行う。
【００２６】
ベッド１１６は、その上端面に雌金型１１２が固定される部材であり、その下端が床面等に固定されることにより、雄金型１１０が雌金型１１２に押し付けられる力を受け止めるようになっている。
【００２７】
スライダ１１８は、雄金型１１０を上下方向に移動させるとともに、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を雄金型１１０と雌金型１１２との間で加圧する力を与える役割を有している。
【００２８】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料の成形方法）
本発明が適用された成形方法について、図３を用いて説明する。成形方法は、大略、準備工程１５０と、加熱工程１５２と、加圧工程１５４とを有している。
【００２９】
準備工程１５０は、上述したような熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を用意する工程である。
【００３０】
加熱工程１５２は、用意した熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を熱可塑性樹脂１４の熱変形温度以上にまで加熱する工程である。熱変形温度は、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に使用される熱可塑性樹脂１４によって異なる。
【００３１】
加圧工程１５４は、加熱された熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を一対の金型（雄金型１１０および雌金型１１２）の間で複数回加圧する工程である。
【００３２】
「複数回加圧」については、図４（ａ）に示すように、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を加圧する期間（図中のＸ期間）と、圧力がゼロになる期間（図中のＹ期間）とを繰り返すようにしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を加圧する期間（図中のＸ期間）と、Ｘ期間よりも低い圧力で加圧する期間（図中のＺ期間）とを繰り返すようにしてもよい。また、「圧力がゼロになる期間」が存在する場合、当該「圧力がゼロになる期間」において、少なくとも一方の金型（雄金型１１０あるいは雌金型１１２）が熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０から離れるようにしてもよいし、両方の金型（雄金型１１０および雌金型１１２）が熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に接した状態を維持してもよい。もちろん、加圧する期間（Ｘ期間）、圧力がゼロになる期間（Ｙ期間）、および、Ｘ期間よりも低い圧力で加圧する期間（Ｚ期間）を混ぜて「複数回加圧」を実行してもよい。また、図５（ａ）に示すように、加圧する期間（時間）を変えて「複数回加圧」を実施してもよいし、図５（ｂ）に示すように、加圧する際の圧力を変えて「複数回加圧」を実施してもよい。
【００３３】
さらに、この加圧工程１５４では、加熱された熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の冷却も行われる。具体的には、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に接する金型（雄金型１１０および雌金型１１２）を介して放熱されることにより、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０が冷却される。この成形方法では、上述のように熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０への加圧が複数回行われることから、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０が加圧される度に放熱（冷却）が進むことになる。換言すれば、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０が加圧される度に硬化が進むことになる。また、上述のように、少なくとも一方の金型（雄金型１１０あるいは雌金型１１２）が熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０から離れるようにしている場合、一方の金型が離れているときにも放熱（冷却）させることができる。
【００３４】
所定の回数の加圧が終わると、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０は加圧機１０４から取り出されて成形が完成する。
【００３５】
（本成形方法の特徴）
本実施例に係る成形方法によれば、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を熱可塑性樹脂１４の熱変形温度以上に加熱してから複数回加圧して成形していること、さらに言えば、放熱を複数回に分けて進行させていることにより、比較的厚い板状の熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０であっても、炭素繊維１１の破断を生じさせることなく、厚さが不均一な立体を成形することが可能となる。とりわけ、厚さが５ｍｍ以上の板状の熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０であっても炭素繊維１１の破断を生じさせることなく立体成形することができるようになる。また、成形前の熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０内に含まれていた気泡等も、加圧工程１５４によって外部へ排出される。
【００３６】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例１）
本発明に係る成形方法で使用される熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０は、図８に示すように、織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含む一対のプリプレグシート１６０同士の間に、小さく破断等された複数のチョップ材２００を挟むことによって構成してもよい。
【００３７】
このチョップ材２００は、織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含む一対のプリプレグシート１６０よりも小さい材料であり、織られた状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシートを破断等したものでもよいし、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシートを破断等したものでもよい。さらに言えば、織られた状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシートを破断等したものと、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシートを破断等したものとを混在させたものであってもよい。また、新品材料であってもよいし、リサイクル材料であってもよい。
【００３８】
この「他の実施例１」に係る熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０であればチョップ材２００同士の間に隙間が存在していることから、加熱器１０２を用いて熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を加熱する際、加熱された周囲の空気が当該隙間に入り込むことによって、チョップ材２００全体をより均一に加熱できるという利点がある。
【００３９】
加えて、図９に示すように、加熱された周囲の空気をチョップ材２００同士の間に強制的に移動させる例えばファン等の器具２０１を用いることにより、チョップ材２００をさらに均一に加熱できる。
【００４０】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例２）
図１０に示すように、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を、織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含む一対のプリプレグシート２０２同士の間に、不織状態の炭素繊維１１を含み一対のプリプレグシート２０２よりも厚く形成された第２プリプレグシート２０４を挟むことによって構成し、さらに、一対のプリプレグシート２０２に含浸されている熱可塑性樹脂２０３の材質として、当該熱可塑性樹脂２０３の融点が第２プリプレグシート２０４に含浸されている熱可塑性樹脂２０５の融点よりも高いものを使用してもよい。
【００４１】
もちろん、これまでに説明してきた各熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に対して、この「他の実施例２」の考え方を適用してもよい。つまり、各熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の表面側に使用されるプリプレグシート１２・１６０に含浸されている熱可塑性樹脂１４の材質として、各熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の中心側に使用されるプリプレグシート１２（表面側に使用されるプリプレグシート１２・１６０よりも厚く形成してもよい）やチョップ材２００に含浸されている熱可塑性樹脂１４の融点よりも高い融点を有するものを使用してもよい。
【００４２】
このように、表面側に使用されるプリプレグシート１２・１６０・２０２における熱可塑性樹脂１４・２０３の融点を、中心側に使用されるプリプレグシート１２・２０４やチョップ材２００に使用されている熱可塑性樹脂１４・２０５の融点よりも高く設定することにより、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を用いて比較的厚くかつ不均一な厚さの立体を成形するときに、中心側に使用されるプリプレグシート１２・２０４やチョップ材２００が表面側に使用されるプリプレグシート１２・１６０・２０２の変形を不所望に妨げることが少なくなり、結果として、表面側に使用されるプリプレグシート１２・１６０・２０２に含まれている炭素繊維１１の破断を生じさせることなく成形を実施できる。
【００４３】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例３）
また、図１１に示すように、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を、織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含む一対のプリプレグシート２１０同士の間に、ＣＦＲＰ以外の材料２１２（例えば、樹脂、木材、建築用材料等）を挟むことによって構成してもよい。
【００４４】
これにより、上述した「他の実施例２」の場合と同様、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を用いて比較的厚くかつ不均一な厚さの立体を成形するときに、中心側に使用されるＣＦＲＰ以外の材料２１２が表面側に使用されるプリプレグシート２１０の変形を不所望に妨げることが少なくなり、結果として、表面側に使用されるプリプレグシート２１０に含まれている炭素繊維１１の破断を生じさせることなく成形を実施できる。
【００４５】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例４）
さらに、表面側に使用される一対のプリプレグシート１２・１６０・２０２・２１０の間に挟む材料を蓄熱性が高いものにするのが好適である。
【００４６】
熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０を加熱後に加圧する際、上述のように熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の冷却が行われるが、このように表面側に使用される一対のプリプレグシート１２・１６０・２０２・２１０の間に蓄熱性の高い材料を挟むことで熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０全体が急激に冷えるのを防止することができる。これにより、例えば、加圧に使用される金型１１４を加熱する必要がなくなるといった効果が期待できる。
【００４７】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の実施例５）
これまでに説明してきた各熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０では、一対の表面側のプリプレグシート１２・１６０・２０２・２１０に１層の中心側のプリプレグシート１２・２０４やチョップ材２００が挟まれるようになっていたが、図１２に例示するように、表面側と同様の織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含むプリプレグシート２１４を一対の表面側のプリプレグシート２１４の間にさらに加えて、中心側のプリプレグシート（例えば、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート）２１６が２層となるように構成にしてもよい。もちろん、織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含むプリプレグシート２１４をさらに加えて３層以上であってもよい。
【００４８】
（熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０に関する他の成形方法例１）
上述した成形方法に代えて、熱可塑性ＣＦＲＰ材料１０の中心側に使用されるプリプレグシート２２０（例えば、不織状態の炭素繊維１１を含むプリプレグシート。あるいは、チョップ材２００であってもよい。）やチョップ材２００の体積を最終的に成形される成形品（立体）の体積に比べて大きい目に準備しておき、加圧工程１５４が終了した段階で、図１３に示すように、一対の表面側のプリプレグシート（例えば、織られた状態（網状態）の炭素繊維１１を含むプリプレグシート）２１８の端縁から、中心側に使用されたプリプレグシート２２０（あるいは、熱で溶融して一体的になったチョップ材２００）がはみ出るようにしてもよい。
【００４９】
その後、中心側に使用されるプリプレグシート２２０における当該はみ出た部分、および、必要に応じて一対の表面側のプリプレグシート２１８の端縁部をカットする。
【００５０】
これにより、図１４に示すように、一対の表面側のプリプレグシート２１８同士の間における中心側に使用されるプリプレグシート２２０の充填率が高いことから一対の表面側のプリプレグシート２１８同士の間に空間がほとんど存在せず、かつ、織られた状態（網状態）で破断が生じていない炭素繊維１１を含む表面側のプリプレグシート２１８で図中側面部分まで覆われた、より強度の高い成形品（立体）を成形することができる。この「他の成形方法例１」は、高い強度が求められる手工具等の成形に用いることができる。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１０…熱可塑性ＣＦＲＰ材料、１１…炭素繊維、１２・１６０・２０２・２１０・２１４・２１６・２１８・２２０…プリプレグシート、１４・２０３・２０５…熱可塑性樹脂
１００…成形装置、１０２…加熱器、１０４…加圧機、１１０…雄金型、１１２…雌金型、１１４…金型、１１６…ベッド、１１８…スライダ
１５０…準備工程、１５２…加熱工程、１５４…加圧工程
２００…チョップ材、２０１…器具、２０４…第２プリプレグシート、２１２…ＣＦＲＰ以外の材料
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月3日(2019.4.3)
【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】
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、不織状態の炭素繊維を含むプリプレグシートを挟んで構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
織られた状態の炭素繊維を含む一対の前記プリプレグシート間の距離が不均一な立体を成形する方法。
【請求項２】
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、前記プリプレグシートよりも小さい複数個のチョップ材を挟むことによって構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
織られた状態の炭素繊維を含む一対の前記プリプレグシート間の距離が不均一な立体を成形する方法。
【請求項３】
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、不織状態の炭素繊維を含むプリプレグシートを挟んで構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法であって、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートの体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートが一対の表面側の前記プリプレグシートで側面部分まで覆われており、かつ、不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートが表面側の前記プリプレグシートの端縁からはみ出るようにすることを特徴とする
成形方法。
【請求項４】
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、前記プリプレグシートよりも小さい複数個のチョップ材を挟むことによって構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法であって、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の中心側に使用された前記チョップ材の体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、前記チョップ材が一対の表面側の前記プリプレグシートで側面部分まで覆われており、かつ、前記チョップ材が前記プリプレグシートの端縁からはみ出るようにすることを特徴とする
成形方法。
【請求項５】
表面側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点が不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点もよりも高く設定されていることを特徴とする、
請求項１または３に記載の成形方法。
【請求項６】
表面側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点が前記チョップ材における前記熱可塑性樹脂の融点もよりも高く設定されていることを特徴とする、
請求項２または４に記載の成形方法。
【請求項７】
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は５ｍｍ以上の厚さを有する板材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の成形方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一局面によれば、
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、不織状態の炭素繊維を含むプリプレグシートを挟んで構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
織られた状態の炭素繊維を含む一対の前記プリプレグシート間の距離が不均一な立体を成形する方法が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の他の局面によれば、
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、前記プリプレグシートよりも小さい複数個のチョップ材を挟むことによって構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
織られた状態の炭素繊維を含む一対の前記プリプレグシート間の距離が不均一な立体を成形する方法が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の他の局面によれば、
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、不織状態の炭素繊維を含むプリプレグシートを挟んで構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法であって、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートの体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートが一対の表面側の前記プリプレグシートで側面部分まで覆われており、かつ、不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートが表面側の前記プリプレグシートの端縁からはみ出るようにすることを特徴とする
成形方法が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の他の局面によれば、
予め熱可塑性樹脂が含浸されており、織られた状態の炭素繊維を含む一対のプリプレグシート同士の間に、予め熱可塑性樹脂が含浸されており、前記プリプレグシートよりも小さい複数個のチョップ材を挟むことによって構成された熱可塑性ＣＦＲＰ材料を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱し、
加熱された前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料を一対の金型の間で複数回加圧することにより、
熱可塑性ＣＦＲＰ材料で厚さが不均一な立体を成形する方法であって、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料の中心側に使用された前記チョップ材の体積を最終的に成形される立体の体積に比べて大きい目に準備しておき、
加圧が終了した段階で、前記チョップ材が一対の表面側の前記プリプレグシートで側面部分まで覆われており、かつ、前記チョップ材が前記プリプレグシートの端縁からはみ出るようにすることを特徴とする
成形方法が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
好適には、
表面側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点が不織状態の炭素繊維を含む前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点もよりも高く設定されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
好適には、
表面側に使用される前記プリプレグシートにおける前記熱可塑性樹脂の融点が前記チョップ材における前記熱可塑性樹脂の融点もよりも高く設定されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
好適には、
前記熱可塑性ＣＦＲＰ材料は５ｍｍ以上の厚さを有する板材である。