(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の樹脂が注入されるキャビティを形成する成形型をプレス機に着脱自在に取り付け、
前記プレス機によって前記成形型を型締めした状態において、強化基材が配置された前記キャビティ内に前記樹脂の規定量を注入し、
前記キャビティへの前記樹脂の注入開始から規定量の注入完了まで、注入された前記樹脂を、当該樹脂が硬化反応を生じる第１温度に加熱し、前記樹脂の規定量の注入完了後には、前記キャビティに注入された前記樹脂を、前記第１温度よりも低く樹脂の膨張を抑制する第２温度に冷却し、
前記強化基材への前記樹脂の含浸が完了したと判断される予め設定した時間が経過したときに前記型締めを解除し、
前記型締めを解除した前記成形型を前記プレス機から取り外した状態において当該成形型の前記キャビティ内に注入された前記樹脂を硬化させている間に、前記キャビティ内に前記強化基材が配置された新たな前記成形型を前記プレス機に取り付ける、熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記キャビティに注入された前記樹脂を前記第１温度に加熱する際には、当該第１温度に調節された流体を前記成形型に配設した配管に流通させ、前記キャビティに注入された前記樹脂を前記第２温度に冷却する際には、当該第２温度に調節された流体を前記配管に流通させる、請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】
前記キャビティの寸法は、前記型締めを解除することによって増加した後の当該キャビティの寸法が前記樹脂成形品の寸法に適合した寸法となるようにする、請求項１または請求項２に記載の成形方法。
【請求項４】
強化基材が配置された状態において熱硬化性の樹脂が注入されるキャビティを形成する成形型と、
前記成形型が着脱自在に取り付けられるとともに、前記成形型を型締めするプレス機と、
前記プレス機によって前記成形型が型締めされた状態において当該成形型に前記樹脂の規定量を注入する注入機と、
前記キャビティに注入された前記樹脂が硬化反応を生じる第１温度への当該樹脂の加熱、および、前記第１温度よりも低く樹脂の膨張を抑制する第２温度への当該樹脂の冷却、を選択的に行う温調機構と、
前記プレス機、前記注入機および前記温調機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記温調機構により、前記キャビティへの前記樹脂の注入開始から規定量の注入完了まで、注入された前記樹脂を前記第１温度に加熱し、前記樹脂の規定量の注入完了後には、前記キャビティに注入された前記樹脂を前記第２温度に冷却し、
前記制御部は、前記強化基材への前記樹脂の含浸が完了したと判断される予め設定した時間が経過したときに、前記プレス機による前記成形型の前記型締めを解除する、熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形装置。
【請求項５】
前記温調機構は、前記第１温度に調節された流体または前記第２温度に調節された流体のいずれか一方が選択的に流通される配管を有する、請求項４に記載の成形装置。
【請求項６】
前記キャビティの寸法は、前記型締めを解除することによって増加した後の当該キャビティの寸法が前記樹脂成形品の寸法に適合した寸法となるように設定している、請求項４または請求項５に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形方法および成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂成形品の製造において、熱可塑性の樹脂と比較して硬化後の強度が高い熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形が行われるようになっている。特に、熱硬化性の樹脂を強化基材に含浸させて硬化させることにより非常に強度が高く軽量な製品を形成することが可能なＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形が盛んに行われるようになっている。
【０００３】
上述した方法では、成形型を閉じてから樹脂成形品を形成して成形型を開くまでの間、プレス機を使用して、成形型内に生じる圧力よりも大きな型締圧力を成形型に負荷し続けるのが一般的である。成形型内に生じる圧力のピーク値が高い場合、大型のプレス機を導入しなければならず、プレス機に要するコストが増大する。プレス機に要するコストを削減する方法として、成形型内に生じる圧力のピーク値よりも低い圧力で型締めする方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８３６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した方法をＲＴＭ成形に適用した場合、キャビティ内に注入される樹脂の圧力を十分に高めることができず、強化基材への樹脂の含浸性が低下する。そのため、強化基材に樹脂を十分に含浸させるために、含浸させる時間を長くとる必要がある。その結果、サイクルタイムが増大して生産性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、強化基材への含浸時間を確保することで含浸性を低下させることなく、サイクルタイムおよびプレス機のコストを削減可能な熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形方法および成形装置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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形方法は、熱硬化性の樹脂が注入されるキャビティを形成する成形型をプレス機に着脱自在に取り付け、プレス機によって成形型を型締めした状態において、強化基材が配置されたキャビティ内に樹脂の規定量を注入し、キャビティへの樹脂の注入開始から規定量の注入完了まで、注入された樹脂を、当該樹脂が硬化反応を生じる第１温度に加熱し、樹脂の規定量の注入完了後には、キャビティに注入された樹脂を、第１温度よりも低く樹脂の膨張を抑制する第２温度に冷却し、強化基材への樹脂の含浸が完了したと判断される予め設定した時間が経過したときに型締めを解除する。そして、型締めを解除した成形型をプレス機から取り外した状態において当該成形型のキャビティ内に注入された樹脂を硬化させている間に、キャビティ内に強化基材が配置された新たな成形型をプレス機に取り付ける。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明に係る熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形装置は、強化基材が配置された状態において熱硬化性の樹脂が注入されるキャビティを形成する成形型と、成形型が着脱自在に取り付けられるとともに、成形型を型締めするプレス機と、プレス機によって成形型が型締めされた状態において当該成形型に樹脂の規定量を注入する注入機と、キャビティに注入された樹脂が硬化反応を生じる第１温度への当該樹脂の加熱、および、第１温度よりも低く樹脂の膨張を抑制する第２温度への当該樹脂の冷却、を選択的に行う温調機構と、プレス機、注入機および温調機構の動作を制御する制御部と、を有する。制御部は、温調機構により、キャビティへの樹脂の注入開始から規定量の注入完了まで、注入された樹脂を第１温度に加熱し、樹脂の規定量の注入完了後には、キャビティに注入された樹脂を第２温度に冷却する。制御部は、強化基材への樹脂の含浸が完了したと判断される予め設定した時間が経過したときに、プレス機による成形型の型締めを解除する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る成形方法および成形装置によれば、一のプレス機を使用して、成形型のキャビティ内に注入された樹脂を硬化させる工程と、新たな成形型のキャビティへの樹脂の注入を行う工程と、を並行して行うことができる。これにより、注入された樹脂の硬化時間を次の成形の樹脂の注入時間に利用できるので、より少ない数のプレス機を使用して、樹脂成形品一つ当たりに要する成形時間（サイクルタイム）を実質的に削減できる。また、成形型の型締めの解除は強化基材への樹脂の含浸が完了したときに行うから、強化基材への含浸性に影響を与えることはない。従って、強化基材への含浸時間を確保することで含浸性を低下させることなく、サイクルタイムおよびプレス機のコストを削減可能な熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る成形装置を使用した樹脂成形品の成形工程を示す概略工程図である。
【図２】同成形装置の概略図である。
【図３】同成形装置の成形型の概略図である。
【図４】型締めを解除した状態における図３の破線部Ｍ１によって囲まれる部分の拡大図である。
【図５】実施形態に係る成形装置を使用した樹脂成形品の成形方法を示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係る成形装置の成形型内に樹脂を注入する工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【００１２】
＜成形装置＞
本実施形態に係る熱硬化性の樹脂２２０を用いた樹脂成形品２００の成形装置１００について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る成形装置１００を使用した樹脂成形品２００の成形工程を示す概略工程図である。図２は、成形装置１００の概略図である。図３は、成形装置１００の成形型１０の概略図である。図４は、型締めを解除した状態における図３の破線部Ｍ１によって囲まれる部分の拡大図である。
【００１４】
図１〜図３に示すように、成形装置１００は、強化基材２１０が配置された状態において熱硬化性の樹脂２２０が注入されるキャビティ１５を形成する成形型１０と、成形型１０が着脱自在に取り付けられるとともに、成形型１０を型締めするプレス機２０と、プレス機２０によって成形型１０が型締めされた状態において当該成形型１０に熱硬化性の樹脂２２０を注入する注入機３０と、プレス機２０および注入機３０の動作を制御する制御部４０と、を有する。制御部４０は、強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したときに、プレス機２０による成形型１０の型締めを解除する。また、成形装置１００は、キャビティ１５内を真空吸引する吸引部５０と、成形型１０の開閉を検知するセンサ６０と、プレス機２０に着脱される成形型１０を搬送する搬送装置１１０と、をさらに有する。以下、各構成要素について詳述する。
【００１５】
本実施形態に係る成形装置１００および成形方法によって得られる樹脂成形品２００は、強化基材２１０と、熱硬化性の樹脂２２０と、によって構成される複合材料である。強化基材２１０と組み合わせることによって樹脂２２０単体に比べて高い強度および剛性を備えた樹脂成形品２００となる。
【００１６】
熱硬化性の樹脂２２０の種類は特に限定されないが、本実施形態では、熱硬化性の樹脂２２０として複合材料用エポキシ樹脂を使用する。複合材料用エポキシ樹脂は、主剤２２１と、硬化剤２２２と、を混合することによって形成される。
【００１７】
主剤２２１としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などを用いることができる。また、硬化剤２２２としては、例えば、ジシアンジアミドにジクロロフェニルジメチル尿素を組み合わせたものを用いることができる。しかしながら、特に限定されるものではなく、ジアミノジフェニルスルホン、芳香族ジアミン、酸無水物ポリアミドなども硬化剤２２２として使用できる。
【００１８】
図１を参照して、搬送装置１１０は、本実施形態において、強化基材２１０が配置されるステージＳＴ１、成形型１０に熱硬化性の樹脂２２０が注入されるステージＳＴ２、成形型１０内において熱硬化性の樹脂２２０が硬化されるステージＳＴ３、および成形型１０から樹脂成形品２００が脱型されるステージＳＴ４に順に成形型１０を搬送する。搬送装置１１０として、例えば、ベルトコンベア式の装置を使用できる。
【００１９】
図２を参照して、成形型１０は、開閉可能な一対の上型（雄型）１１と、下型（雌型）１２と、上型１１を固定して保持する上型ボルスター１３と、下型１２を固定して保持する下型ボルスター１４と、を含む。
【００２０】
キャビティ１５には強化基材２１０に相当する炭素繊維が載置される。熱硬化性の樹脂２２０は、炭素繊維の下面から内部に含浸する。
【００２１】
プレス機２０は、成形型１０の上型１１に型締圧力Ｐを負荷する。型締圧力Ｐは、上型ボルスター１３を介して上型１１に負荷される。成形型１０に型締圧力Ｐが負荷されることによって成形型１０が型締めされる。プレス機２０は、油圧等の流体圧を用いたシリンダー２１を有し、油圧等を制御することによって型締圧力Ｐを調整する。
【００２２】
本実施形態では、注入機３０は、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合することによって熱硬化性の樹脂２２０を形成するミキシングヘッド３１と、ミキシングヘッド３１に主剤２２１と硬化剤２２２とを供給する供給機３２と、を有する。
【００２３】
本実施形態において、ミキシングヘッド３１は、下型１２に設けられている。主剤２２１と硬化剤２２２の混合比は、主剤２２１と硬化剤２２２を提供するメーカーによって定められている。本実施形態では、ミキシングヘッド３１は、樹脂２２０のガラス転移温度を維持しつつ、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２とを混合する。これにより、成形型１０内で樹脂２２０が硬化する際に硬化熱により揮発する硬化剤２２２を補うことで硬化反応を促進できる。これにより、成形型１０内で樹脂２２０が硬化するのに要する時間を短縮できる。また、硬化することによって樹脂２２０の体積が減少するため、成形型１０内の圧力の低下を促進できる。
【００２４】
供給機３２は、主剤２２１と硬化剤２２２とをミキシングヘッド３１に供給する。本実施形態において、供給機３２は、第１ホース７０を介してミキシングヘッド３１に接続されている。第１ホース７０は、留め具７１によって下型ボルスター１４に固定されている。
【００２５】
本実施形態において、制御部４０は、プレス機２０および注入機３０を含む成形装置１００全体の動作を制御する。制御部４０は、プレス機２０、注入機３０のミキシングヘッド３１および供給機３２、吸引部５０、センサ６０並びに搬送装置１１０と配線によって接続されている。
【００２６】
制御部４０は、成形型１０を閉じてから成形型１０内に注入された樹脂２２０の強化基材２１０への含浸が完了するまで、プレス機２０によって成形型１０を型締めする。そして、制御部４０は、強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したとき、プレス機２０による成形型１０の型締めを解除する。
【００２７】
本実施形態において、強化基材２１０への含浸が完了したか否かは、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率に基づいて判断する。成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率は、プレス機２０による成形型１０への型締圧力Ｐの負荷を停止するタイミングによって変化する。具体的には、成形型１０への樹脂２２０の注入を完了してから、成形型１０の型締めを解除するまでの時間が長いほど、強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が促進されてボイド率は低下する。すなわち、強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了していたか否かを判断する指標として、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率を使用できる。
【００２８】
制御部４０は、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率が所定の値以下となるタイミングにおいて、プレス機２０による成形型１０の型締めを解除する。本実施形態では、制御部４０は、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率が１０％以下となるタイミングにおいて、プレス機２０による成形型１０の型締めを解除する。
【００２９】
制御部４０が、強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したときに、プレス機２０による型締めを解除することにより、次のことが可能になる。すなわち、型締めを解除した成形型１０をプレス機２０から取り外した状態において当該成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させている間に、新たな成形型１０をプレス機２０に取り付けることができる。これにより、一のプレス機２０を使用して、成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させる工程と、新たな成形型１０のキャビティ１５への樹脂２２０の注入を行う工程と、を並行して行うことができる。そして、成形型１０の型締めの解除は強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したときに行うから、強化基材２１０への含浸性に影響を与えることはない。
【００３０】
吸引部５０は、真空ポンプ（不図示）を有する。吸引部５０は、成形型１０の型閉じ後にキャビティ１５内の空気を吸引（真空引き）し、キャビティ１５内を真空状態にする。吸引部５０と下型１２とは第２ホース８０を介して接続されている。第２ホース８０は、留め具８１によって下型ボルスター１４に固定されている。また、吸引部５０と上型１１とは第３ホース９０を介して接続されている。第３ホース９０は、留め具９１によって上型ボルスター１３に固定されている。
【００３１】
図３を参照して、成形型１０は、キャビティ１５に注入された熱硬化性の樹脂２２０が硬化反応を生じる第１温度Ｔ１への当該樹脂２２０の加熱、および、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２への当該樹脂２２０の冷却、を選択的に行う温調機構１２０を有する。
【００３２】
温調機構１２０がキャビティ１５に注入された樹脂２２０を硬化反応が生じる第１温度Ｔ１に加熱することによって、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０に硬化反応が生じる。そして、熱硬化性の樹脂２２０はやがて硬化する。
【００３３】
また、樹脂２２０の注入完了後に、成形型１０内に注入された樹脂２２０を温調機構１２０が冷却することにより樹脂２２０の膨張を抑制することができる。樹脂２２０の注入が完了した時点では、成形型１０はプレス機２０によって型締めされた状態にある。成形型１０が型締めされた状態において樹脂２２０の膨張が抑制されることにより、成形型１０内に生じる圧力のピーク値を下げることができる。
【００３４】
温調機構１２０は、上型１１および下型１２に設けられた配管１６を有する。配管１６は、第１温度Ｔ１に調節された流体または第２温度Ｔ２に調節された流体のいずれか一方が選択的に流通される。配管１６内に流通される流体として熱水、蒸気またはオイルを使用できるが特に限定されない。
【００３５】
第１温度Ｔ１に調節された流体が配管１６に流通されることによって、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０が第１温度Ｔ１に加熱される。また、第２温度Ｔ２に調節された流体が配管１６に流通されることによって、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０が冷却される。
【００３６】
図３および図４を参照して、本実施形態において、キャビティ１５の寸法は、型締めを解除することによって増加した当該キャビティ１５の寸法が樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるように設定されている。具体的には、プレス機２０による型締めを解除することによって上型１１は浮き上がる。そのため、型締圧力Ｐの負荷方向Ｙにおけるキャビティ１５の寸法ｈは、ｈ＋Δｈに増加する。
【００３７】
本実施形態では、増加後のキャビティ１５の寸法ｈ＋Δｈが樹脂成形品２００の寸法に適合するように、キャビティ１５の寸法が設定されている。図１および図４に示す場合を例にしてより具体的に説明すれば、型締圧力Ｐの負荷方向Ｙにおける樹脂成形品２００の寸法をＨとした場合に、上型１１の浮き上がり量を見込んで、増加後のキャビティ１５の寸法ｈ＋ΔｈがＨとなるようにキャビティ１５の寸法が設定されている。換言すれば、型締めされた状態におけるキャビティ１５の寸法ｈがＨ−Δｈとなるようにキャビティ１５の寸法が設定されている。これにより、樹脂成形品の寸法精度が向上する。キャビティ１５の寸法の増加量Δｈは、例えば、０．５ｍｍ程度未満である。
【００３８】
＜成形方法＞
以下、図５を参照して本実施形態に係る成形装置１００を使用した成形方法の手順について説明する。
【００３９】
図５は、成形装置１００を使用した樹脂成形品２００の成形方法を示すフローチャートである。
【００４０】
図５に示すように、成形装置１００を使用した樹脂成形品２００の成形方法は、成形型１０内に強化基材２１０を配置する工程（ステップＳ１）と、成形型１０をプレス機２０に取り付ける工程（ステップＳ２）と、成形型１０内に樹脂２２０を注入する工程（ステップＳ３）と、プレス機２０から成形型１０を取り外す工程（ステップＳ４）と、樹脂２２０を成形型１０内で硬化させる工程（ステップＳ５）と、成形された樹脂成形品２００を成形型１０から脱型する工程（ステップＳ６）と、を有する。
【００４１】
本実施形態に係る成形装置１００を使用した樹脂成形品２００の成形方法では、樹脂成形品２００が連続的に形成される。そして、一の樹脂成形品２００を成形する工程の一部は、次の樹脂成形品２００を形成する工程の一部と並行して行われる。少なくとも、本実施形態に係る成形装置１００を使用した樹脂成形品２００の成形方法では、樹脂２２０を成形型１０内で硬化させている間に、キャビティ１５に強化基材２１０が配置された新たな成形型１０がプレス機２０に取り付けられる。以下、各工程について詳述する。
【００４２】
まず、成形装置１００のステージＳＴ１において、強化基材２１０を成形型１０のキャビティ１５内に配置してプリフォームする（ステップＳ１）。このとき、キャビティ１５に臨む型内面を所定の有機溶剤を用いて脱脂処理し、離型剤を用いて離型処理を施しておく。このとき、キャビティ１５に臨む型内面を、所定の有機溶剤を用いて脱脂処理し、離型剤を用いて離型処理を施しておく。
【００４３】
次に、搬送装置１１０によって成形型１０をステージＳＴ１からステージＳＴ２に搬送する。そして、成形型１０をプレス機２０に着脱自在に取り付ける（ステップＳ２）。
【００４４】
次に、成形型１０内に樹脂２２０を注入する（ステップＳ３）。成形型１０内に樹脂２２０を注入する工程の詳細は後述する。
【００４５】
次に、プレス機２０から成形型１０を取り外す（ステップＳ４）。そして、搬送装置１１０によって成形型１０をステージＳＴ２からステージＳＴ３に搬送し、キャビティ１５内の樹脂２２０が十分硬化するまで放置する（ステップＳ５）。このとき、キャビティ１５内に強化基材２１０が配置された新たな成形型１０がプレス機２０に取り付けられる。これにより、一のプレス機２０を使用して、成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させる工程と、新たな成形型１０のキャビティ１５への樹脂２２０の注入を行う工程と、を並行して行うことができる。これにより、樹脂成形品２００一つ当たりに要する成形時間（サイクルタイム）を、より少ないプレス機２０を使用して実質的に削減できる。プレス機２０に取り付けられた新たな成形型１０に対しては、ステップＳ３〜Ｓ６で行われる処理が同様に実施される。
【００４６】
最後に、搬送装置１１０によって成形型１０をステージＳＴ３からステージＳＴ４に搬送する。そして、成形型１０を開き、成形された樹脂成形品２００を成形型１０から脱型する（ステップＳ６）。
【００４７】
＜注入工程＞
図６を参照して、成形型１０内に樹脂２２０を注入する工程（ステップＳ３）について詳しく説明する。
【００４８】
図６は、成形型１０内に樹脂２２０を注入する工程を示すフローチャートである。
【００４９】
成形型１０内に樹脂２２０を注入する工程は、成形型１０を型締めする工程（ステップＳ３１）と、成形型１０内を真空吸引する工程（ステップＳ３２）と、成形型１０のキャビティ１５に樹脂２２０を注入する工程（ステップＳ３３）と、成形型１０のキャビティ１５内の樹脂２２０を加熱する工程（ステップＳ３４）と、樹脂２２０を規定量注入したか否かを判断する工程（ステップＳ３５）と、成形型１０のキャビティ１５内の樹脂２２０を冷却する工程（ステップＳ３６）と、樹脂２２０の含浸が完了したか否かを判断する工程（ステップＳ３７）と、成形型１０の型締めを解除する工程（ステップＳ３８）と、を有する。以下、各工程について詳述する。なお、各工程の処理は制御部４０が行う。
【００５０】
まず、プレス機２０によって成形型１０を型締めする（ステップＳ３１）。具体的には、プレス機２０により成形型１０に型締圧力Ｐを負荷することにより成形型１０の上型１１と下型１２が接近させる。そして、成形型１０の上型１１が下型１２に接触すると成形型１０の型閉じが完了して、成形型１０が型締めされる。このとき、上型１１と下型１２との間に、密閉されたキャビティ１５が形成される。
【００５１】
次に、吸引部５０によって成形型１０のキャビティ１５内を吸引することによって真空引きを行い、キャビティ１５内を真空状態にする（ステップＳ３２）。真空引きを行うことによって、表面に発生する気泡を防止し、樹脂成形品２００である複合材料のボイドやピットを減らすことができ、複合材料の機械的特性や意匠性を向上させることができる。
【００５２】
次に、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合して樹脂２２０を形成する。そして、形成した樹脂２２０をキャビティ１５に注入する（ステップＳ３３）。
【００５３】
主剤２２１と硬化剤２２２との混合はミキシングヘッド３１を使用して行う。本実施形態において、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合する際には、樹脂２２０のガラス転移温度を維持しつつ、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２とを混合する。これにより、成形型１０内で樹脂２２０が硬化する際に硬化熱により揮発する硬化剤２２２を補うことで硬化反応を促進できる。そのため、成形型１０内で樹脂２２０が硬化するのに要する時間を短縮できる。また、硬化することによって樹脂２２０の体積が減少するため、成形型１０内の圧力の低下を促進できる。
【００５４】
樹脂２２０を注入する際には、樹脂２２０が硬化反応を生じる第１温度Ｔ１に樹脂２２０を加熱する（ステップＳ３４）。これにより、成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０に硬化反応が生じる。本実施形態では、キャビティ１５に注入された樹脂２２０を第１温度Ｔ１に加熱する際には、第１温度Ｔ１に調節された流体を成形型１０に配設した配管１６に流通させる。
【００５５】
樹脂２２０の注入が完了（ステップＳ３５：「Ｙｅｓ」）した後、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２に成形型１０のキャビティ１５内の樹脂２２０を冷却する（ステップＳ３６）。これにより、成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０の膨張を抑制できるから、成形型１０内に生じる圧力のピーク値を下げることができる。
【００５６】
本実施形態では、上述したように、キャビティ１５に注入された樹脂２２０を第１温度Ｔ１に加熱する際には、第１温度Ｔ１に調節された流体を成形型１０に配設した配管１６に流通させる。そして、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０を第２温度Ｔ２に冷却する際には、第２温度Ｔ２に調節された流体を配管１６に流通させる。これにより、キャビティ１５内に注入された樹脂２２０の温度を一の配管１６によって第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２とに選択的に調節できる。
【００５７】
強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了（ステップＳ３７：「Ｙｅｓ」）したとき、成形型１０の型締めを解除する（ステップＳ３８）。これにより、上述したように、一のプレス機２０を使用して、成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させる工程と、新たな成形型１０のキャビティ１５への樹脂２２０の注入を行う工程と、を並行して行うことができる。また、成形型１０の型締めの解除は強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したときに行うから、強化基材２１０への含浸性に影響を与えることはない。
【００５８】
上述したように、本実施形態において、強化基材２１０への含浸が完了したか否かは、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率に基づいて判断する。具体的には、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率が所定の値以下となるタイミングにおいて、成形型１０の型締めを解除する。本実施形態では、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率が１０％以下となるタイミングにおいて、成形型１０の型締めを解除する。
【００５９】
また、本実施形態にあっては、キャビティ１５の寸法は、型締めを解除することによって増加する当該寸法が樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるようにしている。これにより、樹脂成形品の寸法精度を向上できる。
【００６０】
（作用・効果）
本実施形態に係る成形装置１００および成形方法では、熱硬化性の樹脂２２０が注入されるキャビティ１５を形成する成形型１０をプレス機２０に着脱自在に取り付け、プレス機２０によって成形型１０を型締めした状態において、強化基材２１０が配置されたキャビティ１５内に樹脂２２０を注入し、強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したときに型締めを解除する。そして、型締めを解除した成形型１０をプレス機２０から取り外した状態において当該成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させている間に、キャビティ１５内に強化基材２１０が配置された新たな成形型１０をプレス機２０に取り付ける。
【００６１】
このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、一のプレス機２０を使用して、成形型１０のキャビティ１５内に注入された樹脂２２０を硬化させる工程と、新たな成形型１０のキャビティ１５への樹脂２２０の注入を行う工程と、を並行して行うことができる。これにより、注入された樹脂の硬化時間を次の成形の樹脂の注入時間に利用できるので、より少ない数のプレス機２０を使用して、樹脂成形品２００一つ当たりに要する成形時間（サイクルタイム）を実質的に削減できる。また、成形型１０の型締めの解除は強化基材２１０への樹脂２２０の含浸が完了したときに行うから、強化基材２１０への含浸性に影響を与えることはない。従って、強化基材への含浸時間を確保することで含浸性を低下させることなく、サイクルタイムおよびプレス機のコストを削減可能な熱硬化性の樹脂を用いた樹脂成形品の成形装置および成形方法を提供できる。
【００６２】
また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法において、キャビティ１５に樹脂２２０を注入する際には、当該樹脂２２０が硬化反応を生じる第１温度Ｔ１に樹脂２２０を加熱し、樹脂２２０の注入完了後には、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２に樹脂２２０を冷却する。
【００６３】
このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、成形型１０内に注入された樹脂２２０の膨張を抑制できる。これにより、成形型１０内に生じる圧力のピーク値を下げることができる。従って、プレス機の小型化が可能となり、プレス機のコストをさらに削減できる。
【００６４】
また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法において、キャビティ１５に注入された樹脂２２０を第１温度Ｔ１に加熱する際には、当該第１温度Ｔ１に調節された流体を成形型１０に配設した配管１６に流通させ、キャビティ１５に注入された樹脂２２０を第２温度Ｔ２に冷却する際には、当該第２温度Ｔ２に調節された流体を配管１６に流通させる。
【００６５】
このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、キャビティ１５に注入された樹脂２２０を、一の配管１６を使用して選択的に第１温度Ｔ１に加熱または第２温度Ｔ２に冷却できる。これにより、装置構成が簡易化されることにより設計が容易になるとともに製造コストを低減できる。
【００６６】
また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法において、樹脂２２０は、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合することによって形成し、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合する際には、樹脂２２０のガラス転移温度を維持しつつ、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２とを混合する。
【００６７】
このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、成形型１０内で樹脂２２０が硬化する際に硬化熱により揮発する硬化剤２２２を補うことで硬化反応を促進できる。これにより、樹脂２２０を硬化させるのに要する時間を短縮できるから、サイクルタイムをさらに短縮できる。
【００６８】
また、本実施形態に係る成形装置１００および成形方法において、キャビティ１５の寸法は、型締めを解除することによって増加した後の当該キャビティ１５の寸法が樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるように設定する。
【００６９】
このように構成した成形装置１００および成形装置１００を使用する成形方法によれば、樹脂成形品２００の寸法精度を向上できる。
【００７０】
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。
【００７１】
例えば、上述した実施形態に係る成形装置１００の成形型１０および注入機３０は次のように構成された。すなわち、成形型１０は、キャビティ１５に注入された樹脂２２０が硬化反応を生じる第１温度Ｔ１への当該樹脂２２０の加熱、および、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２への当該樹脂２２０の冷却、を選択的に行う温調機構１２０を有した。また、成形型１０のキャビティ１５の寸法ｈは、型締めを解除することによって増加した後の当該キャビティの寸法ｈ＋Δｈが樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるように設定していた。また、注入機３０は、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合することによって樹脂２２０を形成するミキシングヘッド３１を有し、ミキシングヘッド３１は、樹脂２２０のガラス転移温度を維持しつつ、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２を混合した。しかしながら、成形型１０が温調機構１２０を有さず、注入機３０が、樹脂２２０のガラス転移温度を維持しつつ、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２を混合するミキシングヘッド３１を有さない形態も本願発明の技術的範囲に含まれる。また、型締めを解除することによって増加した後のキャビティ１５の寸法ｈ＋Δｈが樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるように成形型１０のキャビティ１５の寸法ｈが設定されていない形態も本願発明の技術的範囲に含まれる。
【００７２】
また、上述した実施形態に係る成形方法において、キャビティ１５に樹脂２２０を注入する際には、当該樹脂２２０が硬化反応を生じる第１温度Ｔ１に樹脂２２０を加熱し、樹脂２２０の注入完了後には、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２に樹脂２２０を冷却した。また、樹脂２２０は、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合することによって形成し、主剤２２１と硬化剤２２２とを混合する際には、樹脂２２０のガラス転移温度を維持しつつ、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２とを混合した。さらに、キャビティ１５の寸法ｈは、型締めを解除することによって増加した後の当該キャビティ１５の寸法ｈ＋Δｈが樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるようにした。しかしながら、キャビティ１５に樹脂２２０を注入する際に当該樹脂２２０が硬化反応を生じる第１温度Ｔ１に樹脂２２０を加熱し、樹脂２２０の注入完了後に第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２に樹脂２２０を冷却することと、主剤２２１に対する硬化剤２２２の配合比を所定の配合比よりも増やして主剤２２１と硬化剤２２２とを混合することによって樹脂２２０を形成することと、を含まない形態も本願発明の技術的範囲に含まれる。また、型締めを解除することによって増加した後の当該キャビティ１５の寸法ｈ＋Δｈが樹脂成形品２００の寸法に適合した寸法となるようにキャビティ１５の寸法ｈを設定することを含まない形態も本願発明の技術的範囲に含まれる。
【００７３】
また、上述した実施形態では、熱硬化性の樹脂２２０の強化基材２１０への含浸が完了したか否かは、成形が完了した樹脂成形品２００に含まれるボイド率に基づいて判断した。しかしながら、別の手法によって、熱硬化性の樹脂２２０の強化基材２１０への含浸が完了したか否かを判断してもよい。例えば、キャビティ１５に注入された熱硬化性の樹脂２２０の粘度や圧力等に基づいて、熱硬化性の樹脂２２０の強化基材２１０への含浸が完了したか否かを判断してもよい。
【００７４】
また、上述した実施形態では、成形装置１００において、成形型１０への強化基材２１０の配置と、成形型１０への熱硬化性の樹脂２２０の注入と、成形型１０内における熱硬化性の樹脂２２０の硬化と、成形型１０からの樹脂成形品２００の脱型は、異なるステージＳＴ１〜ステージＳＴ４において行った。しかしながら、ステージの区分けは、一のプレス機２０を使用して樹脂成形品２００の形成を並行して行うことができる限りにおいて限定されない。例えば、成形型１０への強化基材２１０の配置と、成形型１０への熱硬化性の樹脂２２０の注入と、を一のステージで行ってもよい。また、成形型１０内における熱硬化性の樹脂２２０の硬化と、成形型１０からの樹脂成形品２００の脱型と、を一のステージで行ってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０    成形型、
１５    キャビティ、
１６    配管、
２０    プレス機、
３０    注入機、
３１    ミキシングヘッド、
３２    供給機、
４０    制御部、
５０    吸引部、
１００  成形装置、
１１０  搬送装置、
１２０  温調機構、
２００  樹脂成形品、
２１０  強化基材、
２２０  強化基材、
Ｐ      型締圧力、
Ｙ      型締圧力の負荷方向、
ｈ、Ｈ  寸法。
【図１】
0006724335.tif 000002
【図２】
0006724335.tif 000003
【図３】
0006724335.tif 000004
【図４】
0006724335.tif 000005
【図５】
0006724335.tif 000006
【図６】
0006724335.tif 000007