(57)【要約】【課題】スプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法及びそれを用いた複合材料を提供すること。【解決手段】本発明の複合材料の製造方法は、成形用治具に複合材料を配置し、複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程Ｓ１１と、成形用治具、及び／又は、加熱硬化後の複合材料に振動を与えながら成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程Ｓ１２と、成形用治具から加熱硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程Ｓ１３と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用治具に複合材料を配置し、前記複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程と、
前記成形用治具及び成形後の前記複合材料の少なくとも一方に振動印加手段によって振動を与えながら前記成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程と、
前記成形用治具から前記加熱硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程と、を含むことを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項２】
前記成形用治具が、一対の平板部及び当該一対の平板部を接続する接続部を有する外側成形用治具と、一対の平板部及び当該一対の平板部を接続する接続部を有する内側成形用治具とを備え、前記内側成形用治具と前記外側成形用治具との間で前記複合材料を挟持して前記複合材料を加熱する、請求項１に記載の複合材料の製造方法。
【請求項３】
前記硬化工程において、前記成形用治具の中央部を固定した状態で前記複合材料を加熱して硬化させる、請求項１又は請求項２に記載の複合材料の製造方法。
【請求項４】
前記硬化工程において、前記成形用治具の一端部及び／又は両端部を固定した状態で前記複合材料を加熱して硬化させる、請求項１又は請求項２に記載の複合材料の製造方法。
【請求項５】
成形用治具に複合材料を配置し、前記複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程と、
前記成形用治具に配置された前記複合材料をフィルム部材で覆った後、前記フィルム部材内を真空吸引する真空吸引工程と、
前記フィルム部材内に液状樹脂を封入して複合材料間に液状樹脂を含浸させる液状樹脂封入工程と、
前記成形用治具及び前記液状樹脂を含浸させた前記複合材料の少なくとも一方に振動印加手段で振動を与えながら前記成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程と、
前記成形用治具から前記加熱硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程と、を含むことを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項６】
前記硬化工程において、複数の振動印加手段により前記成形用治具及び加熱成形後の前記複合材料の少なくとも一方に振動を与えながら前記複合材料を硬化させる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記振動印加手段が、前記複合材料に所定周波数で振動を付与する振動子である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法によって得られたことを特徴とする、複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料の製造方法及びそれを用いた複合材料に関し、特に、製造時のスプリングバックを低減できる複合材料の製造方法及び複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エネルギー開発材料及び航空宇宙構造材料などの分野においては、耐熱性向上及び比強度向上が可能な複合材料（Composite material）が脚光を浴びている。従来の複合材料の製造方法では、開口部を有する外側成形用治具の開口部内に繊維シートなどの複合材料を配置した状態で、外側成形用治具との間で繊維シートを挟持するように、内側成形用治具（中子部材）を外側成形用治具の開口部内に配置する。そして、従来の複合材料の製造方法では、外側成形用治具と内側成形用治具との間で繊維シートを挟持した状態で繊維シートを加熱硬化し、加熱硬化後の繊維シートから外側成形用治具及び内側成形用治具から繊維シートを取り外すことにより複合材料が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４１２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の複合材料の製造方法においては、対向する一対の平板部と、この一対の平板部の両端部を接続する接続部とを有する断面Ｕ字形状の複合材料を製造する場合がある。この場合、外側成形用治具から加熱硬化後の繊維シートを外す際に、各層の繊維シートが、曲げ度合いに見合ったズレを得る前に硬化するので、一対の平板部と接続部との間の部分に残留応力が発生することがある。そして、残留応力に基づくスプリングバックにより、外側成形用治具及び内側成形用治具から加熱硬化後の繊維シートを取り外す際に製品が内側（矢印Ｄ参照）に変形することがある。
【０００５】
このため、従来の複合材料の製造方法では、内側成形用治具の対向する一対の平板部間に、繊維シートに弾性変形を与えた状態で支持部材を配置することにより、外側成形用治具及び内側成形用治具から製品を取り外す際の残留応力に基づく製品の変形を低減している。
【０００６】
しかしながら、従来の複合材料の製造方法では、支持部材を配置した場合であっても、一対の平板部と接続部との間の残留応力の影響を十分に取り除くことができず、スプリングバックによる製品の変形を十分に低減できる複合材料の製造方法が望まれている実情がある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、成形時の残留応力に基づくスプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法及びそれを用いた複合材料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】
【０００８】
本発明の複合材料の製造方法は、成形用治具に複合材料を配置し、前記複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程と、前記成形用治具及び成形後の前記複合材料の少なくとも一方に振動印加手段によって振動を与えながら前記成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程と、前記成形用治具から前記加熱硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
この方法によれば、複数が積層された複合材料に振動を与えながら加熱によって複合材料を徐々に硬化できるので、積層した複数の複合材料の成形に伴う位置ズレを緩和しながら複合材料を所望の形状に固化させることが可能となる。これにより、成形時に複合材料に発生した残留応力を緩和しながら、複合材料を成形できるので、スプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法を実現できる。
【００１０】
本発明の複合材料の製造方法においては、前記成形用治具が、一対の平板部及び当該一対の平板部を接続する接続部を有する外側成形用治具と、一対の平板部及び当該一対の平板部を接続する接続部を有する内側成形用治具とを備え、前記内側成形用治具と前記外側成形用治具との間で前記複合材料を挟持して前記複合材料を加熱することが好ましい。この方法により、スプリングバックによる変形が大きい一対の平板部及び当該一対の平板部を接続する接続部を有する断面Ｕ字形状の成形用治具を用いて複合材料を成形する場合であっても、成形時に複合材料に発生した残留応力を緩和しながら、複合材料を成形できるので、スプリングバックによる製品の変形をより一層低減できる。
【００１１】
本発明の複合材料の製造方法においては、前記硬化工程において、前記成形用治具の中央部を固定した状態で前記複合材料を加熱して硬化させることが好ましい。この方法により、固定された成形用治具の中央部から両端部に向けて徐々に複合材料の位置ズレが生じるので、中央部から両端部に向けて略均等に位置ズレを生じさせることが可能となる。これにより、断面Ｍ字形状などの複雑な形状の成形用治具を用いた場合であっても、スプリングバックによる製品の変形をより効率よく低減することが可能となる。
【００１２】
本発明の複合材料の製造方法においては、前記硬化工程において、前記成形用治具の一端部及び／又は両端部を固定した状態で前記複合材料を加熱して硬化させることが好ましい。この方法により、固定された成形用治具の一端部及び／又は両端部から中央部に向けて徐々に複合材料の位置ズレが生じるので、一端部及び／又は両端部に向けて略均等に位置ズレを生じさせることが可能となり、スプリングバックによる製品の変形をより一層低減できる。そして、成形用治具の固定された一端部及び／又は両端部における複合材料の加工処理（切断処理）を施す必要がなくなるので、作業時間を短縮することもできる。
【００１３】
本発明の複合材料の製造方法は、成形用治具に複合材料を配置し、前記複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程と、前記成形用治具に配置された前記複合材料をフィルム部材で覆った後、前記フィルム部材内を真空吸引する真空吸引工程と、前記フィルム部材内に液状樹脂を封入して複合材料間に液状樹脂を含浸させる液状樹脂封入工程と、前記成形用治具及び前記液状樹脂を含浸させた前記複合材料の少なくとも一方に振動印加手段で振動を与えながら前記成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程と、前記成形用治具から前記加熱硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、複数が積層された複合材料に振動を与えながら、加熱によって複合材料を徐々に硬化できるので、積層した複数の複合材料の成形に伴う位置ズレを緩和しながら複合材料を所望の形状に固化させることが可能となる。これにより、成形時に複合材料に発生した残留応力を緩和できると共に、液状樹脂の封入に伴う気孔率を低減しながら複合材料を成形できるので、スプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法を実現できる。
【００１５】
本発明の複合材料の製造方法においては、前記硬化工程において、複数の振動印加手段により前記成形用治具、及び／又は、加熱成形後の前記複合材料に振動印加手段によって振動を与えながら前記複合材料を硬化させることが好ましい。この方法により、複数の振動印加手段によって振動を付与するので、成形時に複合材料に発生した残留応力を緩和しながら複合材料を固化でき、スプリングバックによる製品の変形をより一層低減できる。
【００１６】
本発明の複合材料の製造方法においては、前記振動印加手段が、前記複合材料に所定周波数で振動を付与する振動子であることが好ましい。この方法により、積層した複合材料が硬化するまでに各層に均一かつ適正な位置ズレが生じるので、断続的かつ局所的に振動を付与する場合と比較して各層間の位置ズレの差異を低減でき、各層間の残留応力を効率よく低減することができる。
【００１７】
本発明の複合材料は、上記複合材料の製造方法によって得られたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、複数が積層された複合材料に振動を与えながら複合材料が加熱によって硬化されるので、複数の積層材料の成形に伴う位置ズレを緩和しながら複合材料を所望の形状に硬化する。これにより、成形時に複合材料に発生した残留応力を緩和しながら複合材料が成形されるので、複合材料のスプリングバックによる製品の変形を低減できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、成形時の残留応力に基づくスプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法及びそれを用いた複合材料を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法のフロー図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る成形用治具の模式的な斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法の説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法の説明図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法の説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法の硬化工程の他の例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法の硬化工程の他の例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法の硬化工程の他の例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る成形用治具の他の例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施の形態に係る硬化工程の他の例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１の実施の形態に係る硬化工程の他の例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る複合材料の製造方法のフロー図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第２の実施の形態に係る真空含浸装置の模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第２の実施の形態に係る真空含浸装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法のフロー図である。本実施の形態に係る複合材料の製造方法は、成形用治具に複合材料を配置し、前記複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程Ｓ１１と、成形用治具及び成形後の前記複合材料の少なくとも一方に振動を与えながら成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程Ｓ１２と、成形用治具から硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程Ｓ１３と、を含む。なお、本実施の形態に係る複合材料の製造方法においては、効果工程後に複合材料を加熱焼成してＣＭＣ化するＣＭＣ化工程などを実施してもよい。
【００２３】
まず、図２を参照して本実施の形態に係る成形用治具について説明する。図２は、本実施の形態に係る成形用治具１の模式的な斜視図である。本実施の形態に係る成形用治具１は、金属材料によって構成され、概して断面Ｕ字形状をなしている一対の外側成形用治具１１及び内側成形用治具１３を備える。外側成形用治具１１は、対向する一対の平板部１１ａと、この一対の平板部１１ａの一端部をそれぞれ接続する接続部１１ｂとを有する。外側成形用治具１１は、一対の平板部１１ａ及び接続部１１ｂによって囲まれた空間が開口部としての凹部１１ｃになっている。この凹部１１ｃの内面には、複合材料を製造する際に用いられる繊維シート１２が配置される。この繊維シート１２は、複数が積層されて凹部１１ｃの内面に沿った形状に成形される。
【００２４】
外側成形用治具１１の凹部１１ｃ内には、外側成形用治具１１との間で複合材料を製造する際に用いられる繊維シート１２を挟持する内側成形用治具１３が配置される。内側成形用治具１３は、概して断面Ｕ字形状を有しており、また外側成形用治具１１と相似形状をなしている。内側成形用治具１３は、対向する一対の平板部１３ａと、この一対の平板部１３ａの一端部をそれぞれ接続する接続部１３ｂとを有する。この内側成形用治具１３は、一対の平板部１３ａ及び接続部１３ｂによって囲まれた空間が開口部としての凹部１３ｃになっている。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る複合材料の製造方法について詳細に説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態に係る複合材料の製造方法の説明図である。図３Ａに示すように、成形工程Ｓ１１では、内側成形用治具１３の外周面に沿って繊維シート１２を積層して所望の形状となるように成形する。繊維シート１２としては、例えば、ガラス繊維及びカーボン繊維の織物が用いられる。次に、図３Ｂに示すように、外側成形用治具１１を繊維シート１２上に配置し、外側成形用治具１１と内側成形用治具１３との間で繊維シート１２を挟持する。
【００２６】
次に、硬化工程Ｓ１２では、外側成形用治具１１を介して振動印加手段１４で繊維シート１２に振動を印加させながら、繊維シート１２を徐々に加熱（例えば、２００℃）して繊維シート１２を成形しながら硬化させる。ここでは、積層された繊維シート１２が固化する時間差を利用して振動印加手段１４で振動を付与する位置を変えながら繊維シート１２の固化を行う。これにより、図３Ｂ及び図４に示すように、加熱開始時には相互に密着していた外側成形用治具１１、繊維シート１２、及び内側成形用治具１３が、振動印加手段１４によって印加された振動によって徐々に位置ズレしながら固化するので、外側成形用治具１１と繊維シート１２との間に空間Ａ１及びＡ２が生じる。この結果、繊維シート１２の積層時に発生した複数の繊維シート１２内部の残留応力が緩和されるので、後述する加熱硬化後の残留応力に基づくスプリングバックによる製品の変形を防ぐことが可能となる。なお、振動印加手段１４によって振動を付与する位置については、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限はなく、一対の平板部１３ａに振動を付与してもよく、接続部１３ｂに振動を付与してもよく、一対の平板部１３ａと接続部１３ｂの境界部分に振動を付与してもよい。また、振動印加手段１４による振動の付与は、繊維シート１２が完全に硬化するまで実施することが好ましい。
【００２７】
そして、振動印加手段１４で繊維シート１２に振動を付与しながら、繊維シート１２を完全に固化した後、繊維シート１２を挟持した成形用治具１をオートクレーブなどの炉内にて３ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力、かつ２００℃程度の高温で加熱焼成する。最後に、製品取り外し工程Ｓ１３では、加熱焼成後の成形用治具１を室温程度に冷却した後、外側成形用治具１１及び内側成形用治具１３を順次繊維シート１２から取り外して複数の繊維シート１２が積層された複合材料を製造する。
【００２８】
硬化工程Ｓ１２における温度としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限はない。硬化工程Ｓ１２における温度は、例えば、１３０℃以上２００℃以下である。また、振動印加手段１４としては、本発明の効果を奏する範囲であれば、各種振動印加手段を用いることが可能である。振動印加手段１４としては、例えば、各種振動子を用いることができ、これらの中でも、超音波振動子などの高周波の振動を印加できるものを用いることができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、複数が積層された繊維シート１２に振動を与えながら、加熱によって繊維シート１２を硬化するので、複数の繊維シート１２を積層した複合材料の成形に伴う位置ズレを緩和しながら複合材料を所望の形状に徐々に固化させることが可能となる。これにより、成形時に繊維シート１２の内部に発生した残留応力を緩和しながら繊維シート１２を加熱できるので、スプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法を実現できる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、スプリングバックによる変形が大きい断面Ｕ字形状の外側成形用治具１１及び内側成形用治具１３を備えた成形用治具１を用いて複合材料を成形する場合であっても、成形時に繊維シート１２に発生した残留応力を緩和しながら繊維シート１２を成形できるので、スプリングバックによる製品の変形をより一層低減できる。なお、成形用治具１は、使用する複合材料及び成形する形状に応じて適宜厚みを変更して用いることができる。また、成形用治具１としては、複数の部材に分解可能なものをもちいてもよい。
【００３１】
なお、上記実施の形態においては、１つの振動印加手段１４を用いる例について説明したが、振動印加手段１４は、複数を併用してもよい。複数の振動印加手段１４を併用することにより、スプリングバックによる製品の変形を一層低減することができる。また、振動印加手段１４による振動は、繊維シート１２に局所的に印加してもよく、また繊維シート１２全体に印加してもよい。
【００３２】
なお、上記実施の形態に係る複合材料の製造方法では、振動印加手段１４によって外側成形用治具１１に振動を付与しながら繊維シート１２を固化する例について説明したが、振動印加手段１４による振動は、必ずしも外側成形用治具１１に付与する必要はない。
【００３３】
図５Ａ〜図５Ｃは、上記実施の形態に係る複合材料の製造方法の硬化工程Ｓ１２の他の例を示す図である。図５Ａに示す例では、振動印加手段１４は、繊維シート１２に振動を付与している。このように振動を付与することにより、繊維シート１２は、外側成形用治具１１と比較して振動が伝達しにくいので、繊維シート１２におけるスプリングバックが発生しやすい特定箇所に局所的に振動を付与することが可能となり、スプリングバックによる製品の変形をより効果的に低減することが可能となる。なお、振動印加手段１４により繊維シート１２へ振動を印加する際の位置としては、例えば、一対の外側成形用治具１１と内側成形用治具１３との間に繊維シート１２を挟持した状態で、図２に示す成形用治具１に対する紙面手前方向側から繊維シート１２に直接振動を印加してもよく、図２に示す成形用治具１に対する紙面奥行方向側から繊維シート１２に直接振動を印加してもよい。また、外側成形用治具１１と内側成形用治具１３に開口部を設けて振動を印加するようにしてもよい。
【００３４】
図５Ｂに示す例では、２つの振動印加手段１４Ａ、１４Ｂを用いて振動を同時に付与している。振動印加手段１４Ａは、繊維シート１２に振動を付与し、振動印加手段１４Ｂが外側成形用治具１１に振動を付与する。このように振動を金属製などの治具と複合材料に同時に付与することにより、繊維シート１２の広範囲に振動を付与できると共に、繊維シート１２を局所的に振動させることが可能となるので、スプリングバックをより一層低減することができる。
【００３５】
図５Ｃに示す例では、２つの振動印加手段１４Ａ、１４Ｂを用いて振動を同時に付与している。振動印加手段１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ繊維シート１２の異なる場所に振動を付与する。このように繊維シート１２の異なる箇所に同時に振動を付与することにより、繊維シート１２の所望の部位を効率よく局所的に振動させることが可能となる。
【００３６】
図６は、本実施の形態に係る成形用治具の他の例を示す図である。図６に示す成形用治具１００は、金属材料によって構成され、概して断面Ｍ字形状をなしている一対の外側成形用治具１０１及び内側成形用治具１０３を備える。外側成形用治具１０１は、対向する一対の平板部１０１ａと、この一対の平板部１０１ａの一端部からそれぞれ平板部１０１ａに対して折り返す方向に延在する接続する一対の延在部１０１ｂとを有する。一対の延在部１０１ｂの先端部は接合されている。外側成形用治具１０１は、一対の平板部１０及び接続部１０１ｂによって囲まれた空間が開口部としての凹部１０１ｃになっている。この凹部１０１ｃの内面には、複合材料を製造する際に用いられる繊維シート１０２が配置される。この繊維シート１０２は、複数が積層されて凹部１０１ｃの内面に沿った形状に成形される。
【００３７】
外側成形用治具１０１の凹部１０１ｃ内には、外側成形用治具１０１との間で複合材料を製造する際に用いられる繊維シート１０２を挟持する内側成形用治具１０３が配置される。内側成形用治具１０３は、概して断面Ｕ字形状を有しており、また外側成形用治具１０１と相似形状をなしている。内側成形用治具１０３は、対向する一対の平板部１０３ａと、この一対の平板部１０３ａの一端部からそれぞれ平板部１０３ａに対して折り返す方向に延在する接続する一対の延在部１０３ｂとを有する。一対の延在部１０３ｂの先端部は接合されている。この内側成形用治具１０３は、一対の平板部１０３ａ及び接続部１０３ｂによって囲まれた空間が開口部としての凹部１０３ｃになっている。このような成形用治具１に対して相対的に複雑な形状を有する成形用治具１００においても、上述した成形用治具１で説明したように、振動印加手段１４で振動を付与しながら繊維シート１０２を硬化させることにより、成形時に複合材料に発生した残留応力を緩和しながら、複合材料を成形できるので、スプリングバックによる製品の変形をより一層低減できる。
【００３８】
図７Ａ及び図７Ｂは、硬化工程Ｓ１２の他の例を示す図である。図７Ａに示す例では、一対の固定用治具３０ａ、３０ｂによって成形用治具１の接続部１１ｂにおける中央部を押圧した状態で振動印加手段１４によって繊維シート１２に振動を付与しながら繊維シート１２を硬化させる。これにより、押圧により固定された成形用治具１の接続部１１ｂの中央部から平板部１１ａに向けて徐々に繊維シート１２の中央部１１ｃから両端部１２ａ、１２ｂに向けて位置ズレが生じるので、接続部１１ｂの中央部から平板部１１ａの両端部に向けて略均等に位置ズレを生じさせることが可能となる。これにより、例えば、図７Ａに示す断面Ｕ字形状の成形用治具１だけでなく、図６に示したような断面Ｍ字形状などの複雑な形状の成形用治具２を用いた場合であっても、スプリングバックによる製品の変形をより効率よく低減することが可能となる。
【００３９】
図７Ｂに示す例では、一対の固定用治具３０ａ、３０ｂによって成形用治具１の平板部１１ａの一端部（又は一対の平板部１１ａそれぞれの一端部）を押圧した状態で振動印加手段１４によって繊維シート１２に振動を付与しながら繊維シート１２を硬化させる。これにより、押圧によって固定された成形用治具１の一端部及び／又は一対の平板部１１ａそれぞれの一端部から中央部に向けて徐々に繊維シート１２の両端部１２ａ、１２ｂから中央部１２ｃに向けて位置ズレが生じるので、平板部１１ａの一端部及び／又は一対の平板部１１ａそれぞれの一端部に向けて略均等に位置ズレを生じさせることが可能となり、スプリングバックによる製品の変形をより一層低減できる。そして、成形用治具１の固定された平板部１１ａの一端部及び／又は一対の平板部１１ａそれぞれの一端部における複合材料の加工処理（切断処理）を施す必要がなくなるので、作業時間を短縮することもできる。なお、一対の固定用治具３０ａ、３０ｂとしては、外側成形用治具１１及び内側成形用治具１３を介して繊維シート１２の位置を固定できるものであれば特に制限はなく、例えば、アクチュエータなどを用いることができる。
【００４０】
本実施の形態においては、振動子印加手段１４が、複合材料１２に所定周波数で振動を付与する振動子であることが好ましい。これにより、積層した複合材料が硬化するまでに各層に均一かつ適正な位置ズレが生じるので、断続的かつ局所的に振動を付与する場合と比較して各層間の位置ズレの差異を低減でき、各層間の残留応力を効率よく低減することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る複合材料の製造方法について説明する。なお、以下において、上述した実施の形態との相違点について重点的に説明し、説明の重複を避ける。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る複合材料の製造方法のフロー図である。図８に示すように、本実施の形態に係る複合材料の製造方法は、成形用治具に複合材料を配置し、複合材料を積層して所望の形状に成形する成形工程Ｓ２１と、成形用治具に配置された複合材料をフィルム部材で覆った後、フィルム部材内を真空吸引する真空吸引工程Ｓ２２と、フィルム部材内にエポキシ樹脂などの液状樹脂を封入して複合材料間に液状樹脂を含浸させる液状樹脂封入工程Ｓ２３と、成形用治具、及び／又は、液状樹脂を含浸させた複合材料に振動を与えながら成形用治具に配置された複合材料を加熱して硬化させる硬化工程Ｓ２４と、成形用治具から加熱硬化後の複合材料の製品を取り外す製品取り外し工程Ｓ２５と、を含む。
【００４３】
まず、図９を参照して本実施の形態に係る複合材料の製造方法に用いられる真空含浸装置２０について簡単に説明する。図９は、本実施の形態に係る真空含浸装置２０の模式図である。この真空含浸装置２０では、真空含浸工法（ＶａＲＴＭ法：Vacuum assisted Resin Transfer Molding）によりＦＥＰなどの複合材料を製造する。この真空含浸装置２０においては、金属材料によって構成された成形型（成形用治具）２１上に、プラスチックフィルム２２を介して複数の繊維シート２３が積層される。積層された繊維シート２３上には、樹脂拡散防止用のメッシュシート２４が配置され、繊維シート２３及びメッシュシートを覆うようにバッグフィルム（フィルム部材）２５が配置される。このバッグフィルム２５の両端部は、シール部材２６で密封される。この真空含浸装置２０においては、バッグフィルム２５の内部が真空吸引可能となっており、真空吸引後に液状樹脂が注入口２７から注入される。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る複合材料の製造方法について詳細に説明する。成形工程Ｓ２１では、成形型２１の上に繊維シート２３とプラスチックフィルム２２とを交互に積層して、所望の形状となるように成形する。繊維シート２３としては、例えば、ガラス繊維及びカーボン繊維の織物が用いられる。次に、真空吸引工程Ｓ２２では、成形型２１の上に配置された複合材料をバッグフィルム２５で覆った後、バッグフィルム２５内を真空吸引する。
【００４５】
次に、図９に示すように、液状樹脂封入工程Ｓ２３では、バッグフィルム２５の内部に液状樹脂を封入して繊維シート２３とプラスチックフィルム２２との間に液状樹脂を含浸させる。ここで、本実施の形態においては、真空吸引中に振動印加手段１４により真空含浸装置２０に振動を付与しながら液状樹脂を注入する。これにより、液状樹脂に伴ってバッグフィルム２５に注入される気泡を低減することが可能となるので、繊維シート２３を積層してなる複合材料の内部の気孔率を低減することが可能となる。なお、振動印加手段１４による振動は、真空含浸装置２０のシール部材２６に付与してもよく、成形型２１に付与してもよい。
【００４６】
次に、図９に示すように、硬化工程Ｓ２４では、バッグフィルム２５を介して振動印加手段１４で積層した繊維シート２３に振動を印加させながら、繊維シート２３を徐々に加熱（例えば、１３０℃）して繊維シート２３を成形しながら固化させる。ここでは、積層された繊維シート２３が固化する時間差を利用して振動印加手段１４で振動を付与する位置を変えながら繊維シート２３の固化を行う。これにより、上述した第１の実施の形態に係る複合材料の製造方法と同様に、複数積層された液状樹脂を含浸する繊維シート２３が、振動印加手段１４によって印加された振動によって徐々に位置ズレしながら固化する。この結果、繊維シート２３の積層時に発生した複数の繊維シート２３内部の残留応力及び液状樹脂の封入に伴う気孔の影響が緩和されるので、後述する加熱硬化後の残留応力に基づくスプリングバックによる製品の変形を防ぐことが可能となる。
【００４７】
なお、硬化工程Ｓ２４では、振動印加手段１４による振動は、バッグフィルム２５を介して積層した繊維シート２３に付与してもよく、成形型２１に対して付与してもよい（不図示）。また、振動印加手段１４による振動は、成形型２１及び繊維シート２３の全体に付与してもよく、局所的に付与してもよい。また、振動印加手段１４による振動は、成形型２１のみに付与してもよく、繊維シート２３にのみ付与してもよく成形型２１及び繊維シート２３の双方に付与してもよい。また、硬化の条件としては、上述した第１の実施の形態に係る硬化工程と同様の条件を用いることができる。
【００４８】
最後に、製品取り外し工程Ｓ２５では、真空含浸装置２０内を室温程度に冷却した後、バッグフィルム２５及びプラスチックフィルム２２を順次繊維シート２３から取り外して複数の繊維シート２３が積層された複合材料を製造する。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態に係る複合材料の製造方法によれば、複数が積層された繊維シート２３に振動を与えながら、加熱によって繊維シート２３を徐々に硬化できるので、積層した複数の繊維シート２３の成形に伴う位置ズレを緩和しながら複合材料を所望の形状に固化させることが可能となると共に、繊維シート２３内部の気孔率を低減できる。これにより、成形時に繊維シート２３に発生した残留応力を緩和しながら、複合材料を成形できるので、スプリングバックによる製品の変形を低減できる複合材料の製造方法を実現できる。
【符号の説明】
【００５０】
１、２  成形用治具
１１、１０１  外側成形用治具
１１ａ、１０１ａ  平板部
１１ｂ、１０１ｂ  接続部
１１ｃ、１０１ｃ  凹部
１２、１０２  繊維シート
１３、１０３  内側成形用治具
１３ａ、１０３ａ  平板部
１３ｂ、１０３ｂ  接続部
１３ｃ、１０３ｃ  凹部
１４、１４Ａ、１４Ｂ  振動印加手段
２０  真空含浸装置
２１  成形型（成形用治具）
２２  プラスチックフィルム（フィルム部材）
２３  繊維シート
２４  メッシュシート
２５  バッグフィルム
２６  シール部材
２７  注入口
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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