(57)【要約】裁断された各プリプレグ（３１〜３３）に複数の切り込み又は切り欠き（３１ｂ〜３３ｂ）を形成してプリプレグごとに少なくとも１組の一部分離片（３１ｃ〜３３ｃ）と残部（３１ｄ〜３３ｄ）とを形成する。この各プリプレグの一部分離片（３１ｃ〜３３ｃ）を位置決め片としてプレス型（１０）の所定部位に重ねて配した後、各プリプレグの一部分離片（３１ｃ〜３３ｃ）を押圧して所望の立体形状とする。次いで、前記一部分離片（３１ｃ〜３３ｃ）の端縁部に残部（３１ｄ〜３３ｄ）の端縁部分を重ねてさらに押圧し、全体が所望の立体形状をなす繊維強化複合材料成形品を製造する。  このようにして、繊維強化複合材料成形品を、しわを生じることなく安定して、高効率に製造することができる。
2004018186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状に裁断した複数のプリプレグを用いて同時に成形することによる繊維強化複合材料成形品の製造方法であって、
工程（１）：各プリプレグに複数の切り込み又は切り欠きを形成することにより、プリプレグごとに少なくとも１組の一部分離片と残部とをそれぞれ形成すること、
工程（２）：各プリプレグの一部分離片を位置決め片として各プリプレグをプレス型の所定部位に配置すること、
工程（３）：各プリプレグの一部分離片に押圧を付与して所望の立体形状とすること、及び
工程（４）：前記一部分離片に残部の端縁部分を重ねて、更に押圧して全体を所望の立体形状とすること、
を含んでなることを特徴とする繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項２】
前記工程（１）において、複数のプリプレグの一部又は全部を積層して積層体とし、この積層体に切り込み又は切り欠きを形成して、プリプレグごとに少なくとも１組の一部分離片と残部とをそれぞれ形成する請求の範囲第１項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項３】
前記工程（１）において、一枚ごとのプリプレグに切り込み又は切り欠きを形成して、プリプレグごとに少なくとも１組の一部分離片と残部とをそれぞれ形成する請求の範囲第１項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項４】
各プリプレグに形成された一部分離片の形状が相似又は合同であり、且つ、その切り込み又は切り欠きの位置を各プリプレグごとにずらしてなる請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項５】
各プリプレグに形成された一部分離片の形状が相似又は合同であり、且つ、同じ位置に重ねられる一部分離片のすべてについて、押圧によって成形品の凹面となる面側に配される一部分離片の幅がそれより凸面となる面側に配される一部分離片の幅よりも狭くならないように、切り込み又は切り欠きを形成する請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項６】
積層される複数のプリプレグにあって、各プリプレグの切り込み又は切り欠きの中心側の切断端同士を互いに２ｍｍ以上離間させて形成する請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項７】
切り込み又は切り欠きにより形成される一部分離片の幅を、平行又は外周部に向けて狭くなるように形成する請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項８】
プリプレグに用いられる強化繊維が炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維の少なくとも一種類の繊維から選ばれるものである請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項９】
プリプレグに用いられる強化繊維が一方向に引き揃えられた一方向材又は織物構造をもつ請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項１０】
プリプレグに用いられるマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂組成物である請求の範囲第１０項記載の繊維強化複合材料製品の製造方法。
【請求項１２】
前記エポキシ樹脂組成物が、以下のＡ成分、Ｂ成分、Ｃ成分及びＤ成分からなる請求の範囲第１１項記載の繊維強化複合材料の製造方法。
Ａ成分：エポキシ樹脂
Ｂ成分：分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物（Ｂ−１成分）及び／又はエポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物（Ｂ−２成分）
Ｃ成分：尿素化合物
Ｄ成分：ジシアンジアミド
【請求項１３】
前記エポキシ樹脂組成物中の硫黄原子及びＣ成分の含有率が、それぞれ０．２〜７質量％及び１〜１５質量％である請求の範囲第１２項記載の繊維強化複合材料製品の製造方法。
【請求項１４】
Ｃ成分が平均粒径１５０μｍ以下の粒状物である請求の範囲第１２又は１３項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項１５】
請求の範囲第１０〜１４項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法を用いて得られる繊維強化複合材料成形品であって、前記熱硬化性樹脂が未硬化である繊維強化複合材料予備成形品。
【請求項１６】
請求の範囲第１０〜１４項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法を用いて得られる繊維強化複合材料成形品であって、熱硬化性樹脂が硬化している繊維強化複合材料成形品。
【請求項１７】
請求の範囲第１６項記載の繊維強化複合材料予備成形品を、
工程（５）：さらに加熱および加圧して硬化成形する繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（５）を圧縮成形により行う請求の範囲第１７項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項１９】
圧縮成形時の成形圧力が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、成形時間が１５分以内である請求の範囲第１８項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項２０】
圧縮成形時の成形温度が１２０℃以上である、請求の範囲第１６又は１９項記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項２１】
請求の範囲第１７〜２０項のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法を用いて、積層した複数枚のプリプレグを一体硬化して得られる繊維強化複合材料成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、立体形状をなす繊維強化複合材料成形品を製造する方法であり、特に複数のプリプレグを使用して外観の良好な曲率の大きい立体形状の成形品を効率よく製造するのに適した繊維強化複合材料成形品の製造方法に関する。
【背景技術】  従来、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグを使用して、容器形状などの立体形状をなす繊維強化複合材料成形品を成形するにあたって、その立体形状が曲率の小さな緩やかな凸形状又は凹形状の場合には、所望の形状をもつプレス型によりプリプレグを両面から押圧、延伸させることにより容易に成形することができた。
例えば、特開平６−９８９３３号公報（特許文献１）に開示されているゴルフクラブの製造方法では、立体形状をなすゴルフクラブのヘッド部分を予備成形する際に、複数のパーツに分割しているが、各パーツは、所定の形状に切断されたプリプレグをプレス型により押圧成形することによって作られている。こうして予備成形されたヘッドの各パーツと、予備成形されたシャフトとを中空の成形型内に挿入し、それら予備成形品の内側から圧力を加えて加熱成形し、ヘッドの各パーツとともにシャフトを接合一体化させてゴルフクラブを製作する。
しかしながら、プリプレグを用いてプレス型により立体形状の成形品を押圧成形する方法では、成形品が曲率の大きな凹凸形状である場合に、同様に大きな曲率の凹凸面を有するプレス型面にシート状のプリプレグを載置して押圧成形すると、どうしてもシワが入ってしまう。そのため、曲率の大きな立体形状に成形する場合に、プリプレグに予め部分的に切り込み又は切り欠きを形成し、その切り込み又は切り欠きの端縁部分同士を重ね合わせてシワが入らないように積層して成形していた。
例えば、半球状に成形する場合には、図１０に示すように、まずプリプレグを円形に裁断し、円形プリプレグ３の中心部３ａを残して放射状に等間隔で複数本の切り込み３ｂを形成し、或いは図１１に示すように、円形プリプレグ４の中心部４ａを残して放射状に等間隔で切り欠き４ｂを形成する。続いて、円形プリプレグ３、４の中心部３ａ、４ａを図６に示す半球凸部２０ａをもつプレス型（後述する第３プレス型）２０の頂点部分に合わせ、図７に示す半球凹部２１ａをもつプレス型（後述する第４プレス型）２１の底中央部に合わせて、半球状のプレス型２０又は２１に積層する。このとき、切り込み３ｂ又は切り欠き４ｂの隣り合う端縁部分を互いに重ね合わせる。次いで、相手方のプレス型を被せて押圧成形して、全体が半球状の成形品を成形していた。
ところで、従来はプリプレグをプレス型に載置し、その切り込み又は切り欠きの端縁部分を重ねる工程を、通常は手作業で行っている。そのため、前述の方法では成形品の品質の安定性に欠けやすく、均一性や生産性の点でも不十分である。また、相手方のプレス型を被せて押圧成形を行う際に、切り込み又は切り欠きの端縁部分の重なりが不十分な場合や不安定な場合に、その端縁部分に引き込まれなどによるシワが入りやすく、また強化繊維の配列を乱すため、高強度と外観が要求される成形品では、前述の方法を採用することが難しいとされていた。
本発明は、この従来の課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、所定形状に裁断されたプリプレグを用いた、押圧の付与により立体形状をなす繊維強化複合材料成形品の製造方法にあって、成形品にシワが生じることがなく、均一な品質の成形品を安定して且つ高効率に製造可能とする繊維強化複合材料成形品の製造方法と同方法により得られる予備成形品及び完成成形品とを提供することにある。
【発明の開示】
本方法発明の基本的構成は、所定形状に裁断した複数枚のプリプレグを同時に成形することによる繊維強化複合材料成形品の製造方法であって、
（１）各プリプレグに複数の切り込み又は切り欠きを形成することによりプリプレグごとに少なくとも１組の一部分離片と残部とをそれぞれ形成すること、
（２）各プリプレグの一部分離片を位置決め片として各プリプレグをプレス型の所定部位に重ねて配置すること、
（３）各プリプレグの一部分離片に押圧を付与して所望の立体形状とし、及び
（４）前記一部分離片に残部の端縁部分を重ねて、更に押圧して全体を所望の立体形状とすること、
を含んでなることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法にある。
ここで、本発明における繊維強化複合材料成形品とは、それ自体が製品となり得る最終製品だけでなく、後に他の部品と接合一体化する若しくは更に別の方法によって成形するなどして最終製品に形成する以前の予備成形品をも含むものである。また、本発明における複数のプリプレグを重ねて配置するとは、型に載せられたときに複数が重ねて配置さていればよく、一枚ずつ型に位置決めしながら順次重ねて配置すること、或いは型に載せる前に複数のプリプレグを積層し、これを型に位置決めしながら載せることも含んでいる。
更に、プリプレグごと少なくとも１組の一部分割片と残部とをそれぞれ形成する方法が、所定形状に裁断した複数のプリプレグを積層して積層体を構成し、この積層体に切り込み又は切り欠きを形成することで、プリプレグごとに少なくとも１組の一部分離片と残部とをそれぞれ形成する方法、或いは各プリプレグ一枚ごとに切り込み又は切り欠きを形成することで、プリプレグごとの少なくとも１組の一部分離片と残部とをそれぞれ形成する方法のいずれかであってもよい。
前者の方法であれば、複数枚のプリプレグに同時に一部分離片と残部とをそれぞれ形成することができ、生産効率が向上する。一方、後者の方法であれば、一枚ずつに切り込み又は切り欠きを入れることになるが、各プリプレグごとの一部分離片の形状を、後述するような好ましい形状によりしやすくなる。
上述した製造方法によれば、先ず、前記切り込み又は切り欠きにより分離された一部の分離片を押圧することにより立体形状に成形し、その後、前記一部の分離片に残部の一部を重ねて別途押圧を付与するため、その成形作業が容易となり、しかも型締めの際にも、切り込み又は切り欠きの端縁が引き込まれることによるシワや強化繊維の配列の乱れが生じることもない。
重ね合わせられる複数のプリプレグの前記切り込み又は切り欠きは、少なくとも２種類の異なる位置となるように形成することが望ましい。このような複数のプリプレグを使用すると、各プリプレグを立体形状に成形した後に重ね合わせるとき、仮に単独のプリプレグの切り込み又は切り欠き間に隙間が生じても、全体では塞がった状態が得られ、一部の分離片の重なり部分が各プリプレグ間では偏りによる集中が生じないため局部的に肉厚となることもなく、外観と強度の向上に大きく寄与することができる。
また、本発明によれば、複数のプリプレグにあって、各プリプレグの一部分離片の形状を他のプリプレグとほぼ相似に若しくは合同に形成することが好ましく、更には同じ位置に重ねられる各プリプレグの一部分離片について、ある一部分離片に対して、押圧の付与により凹面となる層側にある一部分離片の幅を大きくなるように切り込み又は切り欠きを形成することが好ましい。このような条件で成形することにより、一連の工程で同時に成形することができるようになり、しかも積層枚数が多い場合には内面側と外面側の曲率差を適正に補正しながら成形することができるようになる。
また本発明によれば、プリプレグの各一部分離片を形成する切り込み又は切り欠きの端縁が、ほぼ平行に又は外周部に向けて狭くなっていることが好ましい。この構成により、一部分離片とプレス型との干渉による成形品のシワの発生を防止ができる。
更に、積層される複数のプリプレグにあって、各プリプレグの切り込み又は切り欠きの中心側の先端同士を２ｍｍ以上離間させて形成することが好ましい。
本発明の成形では、残部を一部分離片に重ねるが、複数のプリプレグが重ねられた状態で切り込み又は切り欠きの終端位置が一致している場合には、その終端位置において複数のプリプレグが互いに干渉し合って残部を一部分離片に重ねることが困難となるため、成形したときに、その終端位置において目開きとなってしまうことがある。
これを無くすためには、複数のプリプレグ間にあって各切り込み又は切り欠きの中心側の先端同士が２ｍｍ以上離間させることが好ましく、２ｍｍ未満に近づくと、各プリプレグにおける切り込み又は切り欠きの終端がほぼ一点に集中してしまい、いわゆる成形後の目開きが集中する。かかる目開きは、製品強度を大幅に低下させかねない。
複数のプリプレグの間で、互いの切り込み又は切り欠きの終端同士を２ｍｍ以上離間させることにより、一つのプリプレグにできてしまった目開きを、他のプリプレグで覆うことができるようになり、成形品全体として外観がきれいで、強度も有する成形品が得られる。なお、前述の終端間の離間距離は、成形品の曲率によって適宜決定することができ、実質的に異なるプリプレグ間で切り込み又は切り欠きの終端同士が接触しなければよいが、特に５ｍｍ以上離間させる場合には、曲率の大きい成形品であっても上述のような問題が起こりにくくなる。
本発明における強化繊維には、炭素繊維、ガラス繊維又は有機繊維（アラミド繊維、ＰＢＯ繊維を含む）からなる群から選ばれるいずれかの強化繊維をプリプレグに用いることが好ましい。更には、強化繊維が一方向に引き揃えられた一方向材又は織物からなるプリプレグを用いることが好ましい。しかし、強化繊維の材質やそのプリプレグ構造は繊維強化複合材料成形品の用途や要求される強度などに応じて適宜選択が可能であり、またその繊維方向も適宜組み合わせて積層することができる。
また、本発明にあって、マトリックス樹脂としては、強化繊維との接着強度に優れるエポキシ樹脂を用いると、最終製品が強度に優れたものとなるので好ましい。特に、以下のＡ成分、Ｂ成分、Ｃ成分及びＤ成分からなるエポキシ樹脂組成物を用いることが好ましい。
Ａ成分：エポキシ樹脂
Ｂ成分：分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物（Ｂ−１成分）及び／又はエポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物（Ｂ−２成分）
Ｃ成分：尿素化合物
Ｄ成分：ジシアンジアミド
前記エポキシ樹脂組成物中の硫黄原子及びＣ成分の含有率は、それぞれ０．２〜７質量％及び１〜１５質量％であることが好ましく、更にはＣ成分が平均粒径１５０μｍ以下の粒状物であることが好ましい。熱硬化性樹脂として、こうしたエポキシ樹脂組成物を用いることにより、ごく短時間で、外観が優れた本発明に係る繊維強化複合材料成形品を得ることができる。本発明における繊維強化複合材料成形品とは、既述したとおり、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂組成物）が、完全に硬化される前の予備成形品も含まれる。
そして、本発明に係る上記製造方法を用いれば、プリプレグからなる繊維強化複合材料成形品の予備成形品を製造することができる。この予備成形品を更に加熱および加圧して硬化成形することにより、外観に優れた最終製品を短時間で製造することができるようになる。特に、この工程で圧縮成形を採用すると、高圧で成形が可能となり短時間での硬化が可能となるため好ましい。
【図面の簡単な説明】  第１図は一枚の円形プリプレグに切り込みを入れて、４組の一部分離片と残部とを形成した平面図である。
第２図は一枚の円形プリプレグに切り欠きを入れて、４組の一部分離片と残部を形成した平面図である。
第３図は三枚の円形プリプレグを重ねたときの平面図である。
第４図は第１プレス型の代表例を示す模式図である。
第５図は第２プレス型の代表例を示す模式図である。
第６図は第３プレス型の代表例を示す模式図である。
第７図は第４プレス型の代表例を示す模式図である。
第８図は第１プレス型上において、三枚のプリプレグの一部分離片のみが半球状に成形されたときの模式図である。
第９図は第３プレス型上において、三枚のプリプレグの残部を一部分離片に重ねて、すべて半球状に成形されたときの模式図である。
第１０図は従来の半球状成形体の成形材料である円形プリプレグの切り込み形状の一例を示す平面図である。
第１１図は従来の半球状成形体の成形材料である円形プリプレグの切り欠き形状の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について、半球状の繊維強化複合材料成形品を製造する場合を例として、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本発明は、これらの図面及び方法に限定されるものではない。
まず、各プリプレグに切り込み又は切り欠きを形成する方法について説明する。
半球状の繊維強化複合材料成形品を製造する場合、先ずプリプレグを円形に裁断する。そして図１に示すように、この円形プリプレグ１の中央部１ａを残して２本１組の平行線状の切り込み１ｂを４組形成し、その切り込み１ｂ間に中央部１ａを挟んで十文字状に４枚の一部分離片１ｃを前記中央部１ａの回りに形成するとともに、各一部分離片１ｃの間に扇形の４枚の残部１ｄを形成する。なお、前記プリプレグの裁断形状は必ずしも円形である必要はなく、半球状以外に成形する場合には、楕円や扇型や矩形など、必要に応じた好適な形状に裁断することが可能である。また、前記切り込み１ｂは必ずしも平行である必要はなく、各々の一部分離片１ｃが外周に向けて狭くなるように形成することが望ましいが、後述するように、第１プレス型による成形時に一部分離片と型との干渉を起こす恐れを確実になくすためには、少なくとも外周に向けて広くはならないようにすることが好ましい。
一方で、図２に示す円形プリプレグ２のように、中央部２ａを残して十文字状の一部分離片２ｃを４組形成するとともに、それぞれの一部分離片２ｃに隣接する扇型残部２ｄの各切り込み縁部を更に三角形状に切り欠いて切り欠き２ｂを形成してもよい。この例では、押圧成形のときに切り欠き２ｂを挟んで隣り合う一部分離片２ｃと残部２ｄとの間における不要な重なりを取り除くことができるようになり、重なり部分の面積を小さくすることができるとともに軽量化が図れる。この場合においても、一部分離片２ｃの切り欠き端縁部同士は必ずしも平行である必要はなく、外周に向けて狭くなっていても良いが、広くはならないほうが好ましい。
更に、前記切り込み又は切り欠きによって形成される一部分離片及び残部は、１組あれば所望の立体形状に成形することが可能ではあるが、より安定的に成形するには、２組以上、特に４組以上を形成することが好ましい。
次に、切断したプリプレグを用いて成形する方法について説明する。なお、以下の説明では図１に示すように円形プリプレグに切り込みを形成した３枚のプリプレグを用いた例を、図面を用いて説明するが、本発明は当然に図示例限定されるものではなく、２枚又は４枚以上を同時に用いて成形しても差し支えない。
まず、図３に円形に裁断した３枚のプリプレグ３１〜３３を重ねた状態を示す。これらの円形プリプレグ３１〜３３は、一枚の大きなプリプレグから裁断したものでもよいし、個々に製造した別種のプリプレグを同一形状に整えたものでもよい。この図では、３枚のプリプレグ３１，３２，３３は、その中央部の形状は同一としているが、上層のプリプレグ３１から最下層のプリプレグ３３の順に、一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの幅を順次広くするようにして重ねるとともに、各切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂの左右の縁部が、それぞれ順に左右に露呈するようにしている。
なお、一部分離片３１ｃ〜３３ｃは、必ずしもこのように形成しなくてもよいが、ある一部分離片３１ｃ〜３３ｃに対して、押圧成形により凹面を形成する層側にある一部分離片の幅は、凸面を形成する層側にある一部分離片の幅よりも狭くしないほうが好ましい。凹面を形成する層側にある一部分離片の幅を、凸面を形成する層側にある一部分離片の幅よりも広くすると、一部分離片が型に巻き込まれる恐れがある。
また、同じ理由により、重ねられた一部分離片の形状はほぼ相似または合同であることが好ましく、各一部分離片の形状が著しく異なると、一部分離片が型に巻き込まれる恐れがあるとともに、残部を重ねた際に、成形品に厚薄部分が生じる恐れがある。
次に、複数枚の円形プリプレグ３１，３２，３３を重ねて成形する方法について順次説明する。先ず、一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃのみをプレス型を用いて半球状に湾曲させて成形した後、残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄを半球状に湾曲させて、一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃに一部を重ねた状態で成形する。
以下、その具体的な成形方法について説明する。
先ず、各プリプレグ３１〜３３を重ねて、それらの一部分離片３１ｃ〜３３ｃを半球状に湾曲させて成形する際には、図４に示す第１プレス型１０及び図５に示す第２プレス型１１を用いる。第１プレス型１０は、成形品半球形状の凹面側、すなわち内側面を形成するものであり、十文字状の半球面からなる凹溝部１０ａを有し、その他の部位、すなわち、前記円形プリプレグ３１〜３３の残部３１ｄ〜３３ｄに対応する位置には、平坦な上面をもつ扇形をなす突起部１０ｂが、前記１０ａの頂部とほぼ同一の高さまで突設されている。ここで、３枚のプリプレグ３１〜３３は１枚ずつ第１プレス型１０にセットして積層してもよいが、図３に示すように予め３枚を積層してから第１プレス型１０にセットしてもよい。
一方、第２プレス型１１は、前記半球状の凹溝部１０ａに嵌着する形状を有しており、前記第１プレス型１０と所定の間隔を取って嵌合する。同第２プレス型１１は、枠体１１ａの中央に円形開口部１１ｂが形成されており、同円形開口１１ｂに、前記扇形の突起部１０ｂ間に嵌合し、前記十文字状の凹溝部１０ａの表面に嵌合する十文字状の半球状突起部１１ｃが形成されている。
上記第１及び第２のプレス型１０，１１を用いて成形するには、先ず、前記第１プレス型１０に３枚の前記円形プリプレグ３１，３２，３３を載置する。このとき、図８に示すように、各円形プリプレグ１の中央部３１ａ，３２ａ，３３ａを前記第１プレス型１０の半球１０ａの頂部に重ねて載置し、各一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを前記プレス型１０の十文字状の半球状凹溝部１０ａに沿うように配置すると共に、隣接する各残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄを同プレス型１０の扇形突起部１０ｂの平坦面上に配する。
ここで、前記半球状凹溝部１０ａや扇形突起部１０ｂの形状は必ずしもプリプレグの切り込み形状と完全に一致させる必要はなく、所定の立体形状に折り曲げ又は湾曲させたり、重ねたりすることが可能な程度であれば十分である。
かかる形状の第１及び第２のプレス型１０，１１を用いることで、前記一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを前記扇形突起部１０ｂ間に形成された十文字状の凹溝部１０ａに配置することにより、各円形プリプレグ３１，３２，３３を前記プレス型１０に対して常に一定の位置に正確に位置決めして載置することができる。また、各円形プリプレグ３１、３２，３３は、２本１組の切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂが平行又は外周に向けて狭く形成される一方で、第１プレス型１０の凹溝部１０ａの幅が一部分離片３３ｃの幅と同じか、或いはそれ以上広くなっているため、その２本の切り込み１ｂ間の各一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃは、隣接する扇形の残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄを載置する扇形突起部１０ｂと干渉することがない。
すなわち、前述のように一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの各縁部と第１プレス型１０の各扇形状突起部１０ｂとが互いに干渉することを回避する目的から、前記切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂは前述のように互いにほぼ平行か、或いは外周に向けて狭まるように形成している。
この状態で、第２プレス型１１を前記第１プレス型１０に嵌合させて、各円形プリプレグ３１，３２，３３の中央部３１ａ，３２ａ，３３ａ及び一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを第１プレス型１０の十文字状の凹溝部１０ａと第２プレス型１１の十文字状をなす半球状突起部１１ｃとにより押圧成形する。この十文字状をなす半球状突起部１１ｃの幅は、凹面側（すなわち最下層）にある一部分離片３３ｃの幅と同じまたはそれ以下とすることで、半球状突起部１１ｃと扇形状の残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄとが干渉することはない。
重ねて成形された一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃに扇形状の残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄの端縁部を重ねる成形には、図６に示す半球状の凸部２０ａをもつ第３プレス型２０と、図７に示すほぼ同一径の半球状の凹部２１ａをもつ第４プレス型２１を用いる。第３プレス型２０の突部２０ａの中心に、中央部３１ａ，３２ａ，３３ａの中心を位置合わせして載置し、半球状の凹部２１ａをもつ第４プレス型２１を前記第３プレス型２０に嵌合させて押圧成形する。このとき、図９に示すように残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄの端縁部分は一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの端縁部分の表面に重なる。
この成形時には、上述のように予め円形プリプレグ３１，３２，３３の中央部３１ａ，３２ａ，３３ａと一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとが半球状に湾曲して成形されているため、前記残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄはシワなどが生じることなく前記一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの端縁表面に容易に重ねることができ、また型締めの際にも引き込まれによって前記残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄにシワが生じることもない。
ここで、更に各プリプレグ３１，３２，３３ごとの切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂの形成位置を周方向に若干ずらして形成しておけば、複数のプリプレグを重ねた時、切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂの端縁同士の重なり部分がずれると同時に、重ね合わせ部分に隙間が生じにくくなり、、肉厚差を低減することができるばかりでなく、品質の改善をすることもできる。この状態で、残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄの端縁を重ね合わせて半球状に成形し、更に加熱硬化することにより繊維強化複合材料成形品が形成される。
ところで、本発明の成形では、複数の各プリプレグに切り込み又は切り欠きを形成したのち、これを積層して残部を一部分離片に重ねて成形するが、積層された複数のプリプレグの間で、各切り込み又は切り欠きの中心側の切断端（終端）が同一位置にあると、その終端位置において複数のプリプレグが互いに干渉し合って残部を一部分離片に重ねることが困難となることが多く、成形したのちに目開きとなってしまうことがある。この目開きは、特に各プリプレグにおける切り込み又は切り欠きの終端同士が２ｍｍ未満となると、ほぼ一点に、切り込みまたは切り欠きの終端部分が集中してしまい、そこに目開きが集中しやすい。その結果、製品としては、その目開き部分で強度の低下をもたらすことが多くなる。
そこで本発明にあっては、積層される複数のプリプレグにあって、更に各プリプレグの切り込み又は切り欠きの中心側の終端同士を２ｍｍ以上離間させて形成することが好ましい。ここで、「離間させて形成する」とは、各プリプレグ間の切り込み又は切り欠きの中心側の終端位置がずれて形成されることを言い、このときの終端同士のずれは中心側にずれる場合、プリプレグの外縁に沿ってずれる場合、中心側に斜めにずれる場合を含むものである。
このように、複数のプリプレグの間で、互いの切り込み又は切り欠きの終端同士を２ｍｍ以上離間させることにより、一つのプリプレグにできてしまった目開きを、他のプリプレグで覆うことができるようになり、成形品全体として外観がきれいで、高い強度も有する成形品が得られる。前述の終端間距離は、成形品の曲率によって適宜決定することができ、実質的に異なるプリプレグ間で切り込み又は切り欠きの終端同士が接触しなければよいが、特に５ｍｍ以上離間させる場合には、曲率の大きい成形品であっても上述のような問題が起こりにくくなる。
本発明の繊維強化複合材料成形品を成形するにあたって、円形プリプレグ３１，３２，３３の中央部３１ａ，３２ａ，３３ａと一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとをまず半球状に成形する第１プレス型１０及び第２プレス型１１による第一の成形工程と、残りの残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄの端縁を前記一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの端縁に重ねて半球状に成形する第３プレス型２０及び第４プレス型２１を用いる第二の成形工程との２つの工程を経て、押圧成形を行う。
この方法によれば、第一の成形工程において円形プリプレグ３１，３２，３３は切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを利用してプレス型に正確に位置決めされるため、均一な品質の成形品を製造することができる。また、第二の成形工程では、第一の成形工程で完成品の略半部が半球状に成形されているため、残部をシワが生じることなく先に成形された半部に成形一体化される。
上述した実施形態にあっては、上述した２つの成形工程をそれぞれ別個のプレス型を用いて行っているが、例えば、第１プレス型１０の扇形突起部１０ｂを可動の駒部材により構成し、或いは第２プレス型１１の円形開口部１１ｂに可動式の駒部材を嵌合させることで、上下位置関係に捕らわれず、一組のプレス型によって２段の成形が可能となる。また、成形品の形状によっては、複数のプリプレグ３１，３２，３３の一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを重ね合わせながら、先に第２プレス型１１の半球状突起部１１ｃの内面に配置し、次いで第１プレス型１０を押し付けて成形することもできる。
更に、プレス型の形態においても、裁断したプリプレグの形状や切り込みや切り欠きの入れ方によって適宜好適なプレス型を用いることにより、こうした円形以外の成形体の製造も同様に行うことが可能である。
プリプレグとしては、強化繊維を一方向に引き揃えたシートにマトリックス樹脂を含浸させたものや、たて糸又はよこ糸の少なくとも一方に強化繊維を用いた織物にマトリックス樹脂を含浸させたものが好適に用いられる。
また、強化繊維を一方向に引き揃えたシートからなるプリプレグを、繊維が０°方向と９０°方向との２方向となるよう複数層に積層したもの、更には±４５°方向に配向したものを積層したもの、或いはこれらを繰り返し積層させたものを用いて成形することもできる。更に、織物からなるプリプレグにおいても、繊維の配向角度を代えて複数層積層することもできる。こうしたプリプレグの積層体を用いると、多方向にわたって強化繊維による強度が得られるため、強度バランスが取りやすい。
強化繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維（アラミド繊維、ＰＢＯ繊維を含む）、などを用いることが可能である。また、これらの強化繊維のうち複数を一枚のプリプレグ中に織り込むことや、成形時に、異なる強化繊維からなるプリプレグを重ね合わせて同時に成形することも可能である。特に、炭素繊維は軽量かつ高強度の成形品が得られることから特に好適に用いることができるが、ガラス繊維も、前述の繊維の中でも比較的安価に手に入れられるため、同様に好適に用いられる。
本発明による製造方法によれば、繊維強化複合材料成形品として、半球状に限らず、矩形の箱状、紡錘形状、楕円球面状など、様々な立体形状の成形に適用できる。さらには、突起や凹部を有する実質的に平板状の成形品を製造する際にも応用できる。
本発明の製造方法で得られる強化繊維複合材料成形品は、最終製品に限定されるものではなく、例えば、容器形状の予備成形品を本発明の方法により成形し、その後、成形型内で予備成形品を組み合わせ、内圧成形や真空バッグ成形、オートクレーブ成形、圧縮成形などにより最終製品とすることも可能である。このときの予備成形品もまた本発明の強化繊維複合材料成形品の一部である。
上記マトリックス樹脂の種類は、特に制限はなく、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリオレフィン、ポリビニルアセタールなどの熱可塑性樹脂のいずれも用いることができるが、熱硬化性樹脂を用いると、成形品の強度が向上するので好ましい。中でもエポキシ樹脂は、強化繊維との接着強度に優れるので特に好ましい。
マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であるプリプレグを用いて、予備成形品から最終製品を製造する場合は、熱硬化性樹脂の未硬化状態を保ちながら、既述した本発明の製造方法によりその予備成形品を成形したのち、この予備成形品をさらに加熱および加圧して硬化成形することによって、最終製品とすることができる。このとき、硬化成形時の最適条件は、熱硬化性樹脂の種類に依存するが、十分硬化させないと、未硬化の樹脂の流動による表面の乱れやピンホールの発生につながる恐れがある。一方で、厳しすぎる条件で成形すると、成形ムラや外観の劣化が激しくなる。
しかし、成形品の生産性を考えると、外観が良好な成形品をできるだけ短時間で得ることが必要である。そこで、より好適な樹脂組成物を用いると短時間での成形が可能となる。
そこで、本発明の強化繊維複合材料成形品においては、以下のＡ成分、Ｂ成分、Ｃ成分及びＤ成分からなるエポキシ樹脂組成物を用いることが好ましい。
Ａ成分：エポキシ樹脂
Ｂ成分：分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物（Ｂ−１成分）及び／又はエポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物（Ｂ−２成分）
Ｃ成分：尿素化合物
Ｄ成分：ジシアンジアミド
本発明におけるＡ成分は、エポキシ樹脂である。この例として、２官能性エポキシ樹脂ではビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂あるいはこれらを変性したエポキシ樹脂等が挙げられる。３官能以上の多官能性エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジルアミンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタンやトリス（グリシジルオキシメタン）のようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂及びこれらを変性したエポキシ樹脂やこれらのエポキシ樹脂をブロム化したブロム化エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定はされない。また、Ａ成分として、これらエポキシ樹脂を１種類以上組み合わせて使用しても構わない。
本発明のＢ成分は、分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物（Ｂ−１成分）及び／又はエポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物（Ｂ−２成分）である。
Ｂ−１成分は分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物であれば特に限定しないが、例として、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン，４，４’−ジアミノジフェニルスルファイド、ビス（４−（４アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、ビス（４−（３アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、４’４−ジアミノジフェニルスルファイド、ｏ−トリアンスルフォン、及び、これらの誘導体等が好ましく用いられる。
一方、Ｂ−２成分は、上述した、エポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物とを反応させた反応生成物である。本発明のエポキシ樹脂組成物においては、Ａ成分とＢ−１成分とを混合し、反応させることでＢ−２成分を含む混合物が得られるが、この中からＢ−２成分を単離して用いる必要は特にない。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物を製造する過程において、Ａ成分とＢ−１成分として添加したものの一部又は全部がＢ−２成分に変化していてもよい。
更に、これらの場合に、Ａ成分とＢ−１成分のうちの一方又は両方がすべて消費されてＢ−２成分に変化してもよい。
本発明におけるＣ成分は、尿素化合物である。例えば、ジクロロジメチルウレア、フェニルジメチルウレア、ｏ−トリジンスルフォン、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）スルフォン、メソオキサリルウレア、バルビツル酸、ヒドロキシバルビツル酸、ジリツル酸、ビオルル酸、等が好適に用いられる。中でも、Ｃ成分として分子内にハロゲンを有しない化合物、例えばフェニルジメチルウレア等は反応性が高く、毒性も低いので、特に好適に用いることができる。
エポキシ樹脂組成物中の、Ｃ成分の含有率は、１〜１５質量％であることが特に好ましい。３質量％以上であることがさらに好ましく、１２質量％以下であることが好ましい。１質量％未満であると、短時間では充分に硬化反応が完了しない場合があり、１５質量％を超えると、室温付近では長期間保存できない恐れがあり、樹脂の保管等の点で好ましくない。
さらに、Ｃ成分として固体のものを用いる場合は、平均粒径が、１５０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が１５０μｍ以下を超えると、粒子の分散速度が低下するため、結果として硬化反応の速度が低下し、本発明の重要な効果の一つである短時間での硬化が達成できなくなる恐れがある。
本発明におけるＤ成分は、ジシアンジアミドである。このジシアンジアミドはエポキシ樹脂の硬化剤としてはたらき、本発明における他の成分と組み合わせて用いることにより、比較的低温で、短時間での硬化ができるものである。
本発明においては、エポキシ樹脂組成物中のＤ成分の含有率は０．１〜１０質量％であることが好ましい。また、Ｄ成分の平均粒径は１５０μｍ以下、特に、５０μｍ以下であれば、分散性が良くなって反応速度が速くなるので好ましい。
本発明のエポキシ樹脂には、さらに、微粉末状のシリカなどの無機質微粒子、顔料、エラストマー、脱泡剤、難燃剤となる水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、含臭素化合物又はリン系化合物、ポリビニルフォルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリヒドロキシポリエーテルなどの取り扱い性や柔軟性の向上を目的とした熱可塑性樹脂、硬化反応の触媒となる、イミダゾール誘導体、金属錯体塩又は３級アミン化合物等を適量添加してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物中の硫黄原子の含有率が０．２〜７質量％であることが好ましい。０．２質量％未満であると、短時間では硬化成形を完了することが困難となり、７質量％を超えると、室温付近では長期間保存できない恐れがあり、樹脂の保管等の点で好ましくない。
上述のエポキシ樹脂を用いると、硬化成形を短時間で完了できる。特に、成形時に高い圧力をかけると更に短時間で、硬化が可能になるので、成形方法としては、圧縮成形を用いるのが最も好ましい。圧縮成形を用いる場合は、成形圧力を２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすると、１５分以内で成形することが可能になり生産性が向上する。特に、８０ｋｇｆ／ｃｍ２以上で成形すると、５分以内で成形することが可能になるのでさらに好ましい。また、温度条件は、熱硬化性樹脂が硬化する条件であれば、特に制限はないが、１３０℃以上２２０℃以下、より好ましくは１４０℃以上１８０℃以下とすると、成形時間を短縮しつつ、外観の良好性が保たれるの更に好ましい。
この圧縮成形による成形によって、複数のプリプレグを積層するなどして、一体硬化した成形品を得ることも可能である。例えば、強化繊維が一方向材である予備成形品を複数重ねたものの上に、強化繊維が織物である予備成形品を重ねて成形する場合や、予備成形品の表面の少なくとも一部にさらにＳＭＣを貼り付けて一体成形することもできる。特にＳＭＣを貼り付けることで、複雑な曲面形状の成形品も製造することが可能となる。
以下、本発明について更に具体的な実施例及び比較例を挙げて説明する。
【実施例】  以下の実施例では、マトリックス樹脂の成分は次のものを用いた。なお、以下で硫黄原子の含有量が記載されていないものは、分子中に硫黄原子を含まない。
ＹＰＤＮ７０１：クレゾールノボラック型樹脂（東都化成（株）製ＹＤＰＮ−７０１）
Ｅｐ８２８    ：ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート８２８）
Ｅｐ８０７    ：ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート８０７）
Ｅｐ１００１  ：ビスフェノールＡ型固体エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１００１）
Ｅｐ６０４    ：グリシジルアミン型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート６０４）
Ｎ−７４０    ：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製  ＥＰＩＣＬＯＮ  Ｎ−７４０）
ＤＤＳ        ：ジアミノジフェニルスルフォン（和歌山精化（株）製、セイカキュア−Ｓ、硫黄原子含有率、１２．９質量％）
ＢＡＰＳ      ：４，４’−ジアミノジフェニルジスルフィド（和歌山精化（株）、ＢＡＰＳ、硫黄原子含有率、７．４質量％）
ＰＤＭＵ      ：３−フェニル−１，１−ジメチルウレア
ＤＣＭＵ      ：３，４−ジクロロフェニル−Ｎ，Ｎ−ジメチルウレア
ＤＩＣＹ      ：ジシアンジアミド（平均粒径７μｍ）
ＰＶＦ        ：ポリビニルフォルマール（チッソ（株）製  ビニレックＥ）
【実施例１】  本実施例で用いたプリプレグは、三菱レイヨン（株）製炭素繊維「ＴＲ５０Ｓ」を一方向に引き揃えた一方向材に、ＹＤＰＮ７０１が３５重量部、Ｅｐ８２８が５９重量部、ＤＩＣＹが４重量部、および、ＤＣＭＵが２重量部を加熱して混合した樹脂組成物中に硫黄原子を含まないエポキシ樹脂組成物を一方向材の両側から加熱含浸することにより、繊維目付が１７５ｇ／ｍ２、樹脂の含有率が３５％の一方向材プリプレグ（炭素繊維含有量５６体積％）を得た。そして、この一方向材を、繊維が０°の方向と９０°の方向とが交互になるように積層した積層体を構成単位１セットのプリプレグとして使用した。
先ず、プリプレグ１セットずつを円形に裁断し、図３に示したように構成単位３セットのプリプレグを重ねた。各プリプレグ３１，３２，３３の上層から下層にかけて、それぞれの一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの幅を順に広くなるように切り込み３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを形成した。各プリプレグ３１，３２，３３の中央部３１ａ，３２ａ，３３ａを、図４に示す第１プレス型１０の十文字状半球１０ａの頂部に載置させて、一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを前記半球状凹溝部１０ａの溝面に沿って載置すると共に、残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄを同プレス型１０の扇形突起部１０ｂ上の平坦面に載置した。
本実施例においては、最下層の一部分離片３３ｃの幅と第１プレス型１０の扇形突起部１０ｂ間の間隔とを同じになるように設定して、位置合わせを行った。ここで、第１及び第２のプレス型１０，１１を嵌合する前に、プリプレグを軟化させるため、赤外線ヒーターを用いて８０℃で１０秒間加熱した。次いで、図５に示す第２プレス型１１を前記第１プレス型１０に嵌合させて、前記中央部３１ａ，３２ａ，３３ａを含む十文字状の一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを半球状に押圧成形して、図８の示す形状に賦形した。その後、第１及び第２のプレス型１０，１１内をエアブローにより２０℃まで冷却した後、プリプレグの形状を固定化し脱型した。
脱型したときの形状で固定化されたプリプレグを、図６に示す第３プレス型２０の半球凸部２０ａ上に、同凸部２０ａの頂部と前記プリプレグの中央部３１ａ，３２ａ，３３ａの頂部とを合わせて配置し、赤外線ヒーターを用いて８０℃で１０秒加熱して軟化させたのち、図７に示す第４プレス型２１を被せて扇形残部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄを半球状に湾曲させて前記一部分離片３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの端縁部に重ね合わせて接着し、図９に示すような半球状に成形した。その後、プレス型内をエアブローにより２０℃まで冷却した後、プリプレグの形状を固定化して脱型し、予備成形品４１を得た。
この予備成形品４１を、シェアエッジ構造を有する図示せぬ圧縮成形用の型の下型にセットして、圧力４ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけて１２０℃で２時間硬化成形を行い、最終成形品を得た。この最終成形品は切り込み位置での隙間が塞がれ、一部分離片と残部の積層部が分散されて偏肉が緩和され、積層強度や、外観が良好な、生産安定性に優れる最終製品を得ることができた。
【実施例２】  プリプレグとして、三菱レイヨン（株）製炭素繊維ＴＲ５０Ｓを一方向に引き揃えた一方向材（繊維目付１２５ｇ／ｍ２）に、以下の組成５０℃で均一になるまで混練して得られたエポキシ樹脂組成物を含浸したもの（樹脂含有率３０％）を用いた以外は、実施例１と同様にして、予備成形品４１を得た。このエポキシ樹脂組成物の硫黄原子含有率は０．７７％である。
（Ａ成分）  Ｅｐ８２８：Ｅｐ１００１＝４７：３５（質量比）の溶融混合物、８２質量部
（Ｂ成分）  ＤＤＳ、６質量部
（Ｃ成分）  ＰＤＭＵ（平均粒径  ５０μｍ）、５質量部
（Ｄ成分）  ＤＩＣＹ、７質量部
得られた予備成形品には、シワや繊維の乱れは発生せず、きれいな予備成形品が得られた。
この予備成形品を、シェアエッジ構造を有する図示せぬ圧縮成形用の型の下型にセットして、圧力８０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけて１４０℃で５分間硬化成形を行い、最終成形品を得た。切り込み位置での隙間が塞がれ、一部分離片と残部の積層部が分散されて偏肉が緩和された、外観が良好で、生産安定性に優れる最終製品を得ることができた。このように、実施例１と同様に優れた成形品が得られたが、特に成形時間５分という短い時間で成形を完了させることができた。
【実施例３〜１０】
エポキシ樹脂として、表１の組成からなるエポキシ樹脂組成物を用い、必要に応じてＡ成分とＢ成分を予備反応させたこと以外は、実施例２と同様にして予備成形品および最終製品を得た。いずれも、予備成形品には、シワや繊維の乱れは発生せず、きれいな予備成形品が得られた。また、最終製品も、外観が良好な成形品が得られた。
【表１】
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【実施例１１〜実施例１４】
エポキシ樹脂として、表２の組成からなるエポキシ樹脂組成物を用いた以外は、実施例２と同様にして予備成形品および最終製品を得た。いずれも、予備成形品は、シワや繊維の乱れは発生せず、きれいな予備成形品が得られた。しかしながら、最終製品は、一見すると平滑であるが、表面に光を当てるとわずかにシワやクモリが見られるような外観であった。
【表２】
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【実施例１５】  三菱レイヨン（株）製炭素繊維ＴＲ５０Ｓを一方向に引き揃えたプリプレグに代えて、三菱レイヨン（株）製炭素繊維織物ＴＲ３１１０（繊維目付２００ｇ／ｍ２）を用いた以外は、実施例２と同様にして、予備成形品、および最終製品が得られた。予備成形品には、シワや繊維の乱れは発生せず、きれいな予備成形品が得られた。また、最終製品も外観が良好な成形品が得られた。
（比較例）
実施例１と同じプリプレグを用い、実施例１と同様に切り込みを入れた円形プリプレグ３１，３２，３３を重ねて、図６に示した第３プレス型２０及び図７に示した第４プレス型２１のみを用い直接半球状に押圧成形した。成形時の条件は実施例１と同様とした。その結果、プリプレグがプレス型に引き込まれ、シワや繊維の乱れが発生し、十分な品質の予備成形品が得られなかった。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法にあっては、曲率が大きな立体形状であっても、シワが生じることなく、且つ均一な品質で効率よく製造することが可能である。更には、マトリックス樹脂として適当なものを選択することで表面は特に外観が良好な予備成形品を用いることができる。
本発明の繊維強化複合材料成形品は、最終製品として、ゴルフクラブやヘルメット、さらには、二輪車、自動車、高速車輌、航空機などの外板、パソコンや携帯電話等の電子機器の筐体等にも好適に用いることができる。
【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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【国際調査報告】
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