(57)【要約】【課題】少量多品種生産を効率良く行うことのできる成形型、ＦＲＰ成形品の成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】主型１１に、それぞれのＦＲＰ成形品に応じた中子１２を適宜取り付けていくことで、一つの主型１１で複数種のＦＲＰ成形品を製作する。すなわち、成形するＦＲＰ成形品に応じた中子１２を主型１１にセット、繊維クロスの貼り込み、樹脂の注入、樹脂硬化後の脱型、中子１２の取り外しといった工程のサイクルを繰り返すことで、異なる種類のＦＲＰ成形品を順次製作していく。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ成形品の成形型であって、
複数に分割可能な主型と、
前記主型内に樹脂を注入するための樹脂注入管が接続される注入口と、
前記主型内に樹脂を注入するときに当該主型内から空気を抜く空気抜き口と、
前記主型内に着脱可能に装着され、前記成形型で複数種のＦＲＰ成形品を成形するための中子と、
を備えることを特徴とする成形型。
【請求項２】
前記中子は、前記ＦＲＰ成形品の外形を前記主型によって形成される形状に対して変えるため、貫通孔を形成するため、凹部を形成するため、補強用の棧を形成するため、のうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項３】
前記中子の表面が、四フッ化エチレンによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項４】
前記中子は、前記主型に対し、ホットメルト型の接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項５】
前記中子は、前記主型に対し、ボルトによって取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項６】
前記主型には、前記中子を取り付けるためのボルトを通す複数の挿通孔が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の成形型。
【請求項７】
開閉可能な主型の内面に、当該主型を開いた状態で、成形すべきＦＲＰ成形品の形状に応じた中子をセットする工程と、
前記中子をセットした前記主型を閉じ、当該主型内に強化繊維を配した状態で樹脂を注入する工程と、
注入した前記樹脂の硬化後に前記主型を開き、成形されたＦＲＰ成形品を脱型する工程と、
を有することを特徴とするＦＲＰ成形品の成形方法。
【請求項８】
前記主型を共用し、当該主型にセットする中子を入れ替えることで、複数種のＦＲＰ成形品を順次成形することを特徴とする請求項７に記載のＦＲＰ成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチック）成形品の成形型、成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＰ成形品は、基本的に、メス型の内面にガラス繊維を貼り込み、これに樹脂を含浸させ、樹脂が硬化した後にメス型から脱型することで製作される。このようなガラス繊維の貼り込みや樹脂の含浸等を手作業で行い、ＦＲＰ成形品を一つ一つ製作する方法を、ハンドレイアップ工法等と称している。
しかしながら、このようなハンドレイアップ工法では、多量のＦＲＰ成形品を製作する場合、言うまでも無くガラス繊維の貼り込み等に膨大な手間がかかるため、近年では、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）と称される工法が用いられている。このＲＴＭ工法は、分割可能な型の内部に、ガラス繊維（芯材）を配置しておき、この型内に樹脂を注入するものである（例えば、特許文献１、２参照。）。また、短繊維を用い、予め樹脂と短繊維とを混合したものを、型内に注入するものもある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１９５５４１号公報
【特許文献２】
特開平７−１００９４４号公報
【０００４】
このようなＲＴＭ工法では、樹脂の注入等を自動化することができるので、作業の効率化が図れ、例えばバスタブ等、大量生産する成形品の製作に特に適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、形が少しずつ異なるような成形品を少しずつ製作する、いわゆる少量多品種生産となる場合、形が異なるごとに当然のことながら型も異なるため、種類毎に型を製作しなければならず、型の製作に膨大な手間がかかる。このため、このような場合、ＲＴＭ工法ならではのメリットを十分に享受することができないという問題がある。したがって、少量多品種生産の成形品の場合、実際には、ＲＴＭ工法が採用されず、従来ながらのハンドレイアップ工法で製作が行われることが多く、生産効率の向上が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、少量多品種生産を効率良く行うことのできる成形型、ＦＲＰ成形品の成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の成形型は、複数に分割可能な主型と、主型内に樹脂を注入するための樹脂注入管が接続される注入口と、主型内に樹脂を注入するときに主型内から空気を抜く空気抜き口と、主型内に着脱可能に装着され、この成形型で複数種のＦＲＰ成形品を成形するための中子と、を備えることを特徴とする。このような成形型は、主型を閉じた状態で、樹脂注入管が接続された注入口から注入される樹脂によってＦＲＰ成形品が成形される、いわゆるＲＴＭ工法用の成形型であり、このような成形型において、一つの主型に中子を適宜セットすることで、複数種のＦＲＰ製品を成形することが可能となる。
ＦＲＰ製品では、樹脂だけでなく強化繊維を用いるわけであるが、強化繊維については、樹脂注入前にクロス状の強化繊維を主型内に配しても良いし、樹脂に短繊維状の強化繊維を混ぜ、これを主型内に注入しても良い。
この場合、中子は、ＦＲＰ成形品の外形を主型によって形成される形状に対して変えるため、貫通孔を形成するため、凹部を形成するため、補強用の棧を形成するため、のうち少なくともいずれか一つとすることができる。
また、中子の表面を、四フッ化エチレンによって形成すれば、樹脂が中子に付着するのを防止できる。この場合、中子自体を四フッ化エチレンで形成することもできるし、他の材料で形成した中子の表面を四フッ化エチレンでコーティングすることもできる。
このような中子を主型に取り付けるには、接着剤等を用いることができるが、例えば、熱で溶けるホットメルト型の接着剤やボルトを用いれば、中子の着脱が容易であり、また取り外した中子を再利用することができる。また、ボルトを用いる場合、主型に、ボルトを通す複数の挿通孔を形成しておけば、中子の位置決めや着脱が容易となる。この場合、使用しない挿通孔はメクラ蓋等で塞ぐのが好ましい。
【０００８】
本発明は、開閉可能な主型の内面に、主型を開いた状態で、成形すべきＦＲＰ成形品の形状に応じた中子をセットする工程と、中子をセットした主型を閉じ、主型内に強化繊維を配した状態で樹脂を注入する工程と、注入した樹脂の硬化後に主型を開き、成形されたＦＲＰ成形品を脱型する工程と、を有することを特徴とするＦＲＰ成形品の成形方法として捉えることもできる。このとき、主型を共用し、主型にセットする中子を順次入れ替えることで、複数種のＦＲＰ成形品を順次成形するのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１および図２は、本実施の形態におけるＦＲＰ成形品用の型構造を説明するための図である。
図１および図２に示すように、型（成形型）１０は、主型１１と、製作されるＦＲＰ成形品の形に応じて主型１１に適宜装着される中子１２とから構成される。
【００１０】
主型１１は、合わせ面１１ａにおいて複数（例えば二個）に分割可能で、その下部には、図示しない樹脂タンクからポンプによって送り込まれる樹脂を主型１１内に注入する樹脂注入管１５が接続される樹脂注入口（注入口）１３が形成され、その上部には、樹脂注入口１３から主型１１内に樹脂を注入するに伴って主型１１内の空気を抜く空気抜き口１４が形成されている。この主型１１は、図示しないシリンダ等の駆動源を用いた型開閉機構あるいは手動により、合わせ面１１ａの両側で開閉可能となっており、主型１１を閉じた状態で樹脂注入を行い、樹脂の硬化後に主型１１を開くことで、成形された樹脂を脱型できるようになっている。
この主型１１は、製作すべき複数種のＦＲＰ成形品のうち、最も外形寸法が大きなものに合わせて設計されている。
主型１１は、例えば木製、金属製等とすることが考えられるが、主にその大きさや生産個数等に応じ、適した材質が採用される。
【００１１】
中子１２は、主型１１によって形成される所定形状、所定寸法のＦＲＰ成形品に対し、
１）外形形状、外形寸法を変える、
２）穴や溝等の凹部を形成する、
３）貫通孔を形成する、
４）補強のための棧やリブを形成する、
という目的で、主型１１の内周面に取り付けられる。
この中子１２は、例えば発泡スチロール製、樹脂製、木製、アルミ等の合金製とすることができ、その表面には、離型性を向上するため、四フッ化エチレン（いわゆるテフロン：登録商標）によるコーティングを施しておくのが好ましい。また、四フッ化エチレン自体で中子１２を形成することもできる。
このような中子１２は、形成するＦＲＰ成形品の形状に応じて予め形成され、主型１１の内面の所定の位置に取り付けられる。このとき、複数種のＦＲＰ成形品に応じて異なる中子１２を適宜主型１１に取り付けるため、中子１２は、着脱可能な固定手段を用いて主型１１に取り付けるのが好ましい。
【００１２】
中子１２を主型１１に取り付けるための固定手段としては、例えば、接着剤、ホットメルト型の接着剤、ボルト等を用いることができる。
接着剤は、成形時には中子１２を主型１１に確実に固定でき、また成形後には中子１２を主型１１から容易に取り外すことができるよう、例えばエポキシ系の接着剤等、主型１１、中子１２の材質や表面コーティング等に応じて適宜選択すれば良い。
また、ホットメルト型の接着剤は、加熱することで溶融する接着剤であるため、中子１２を主型１１に固定した後、成形後には、ホットメルト型の接着剤による接着部分を加熱することで、中子１２を主型１１から容易に取り外すことができる。
【００１３】
固定手段としてボルトを用いる場合、図３に示すように、主型１１に予め貫通孔（挿通孔）２０を形成しておき、中子１２には所定の位置にネジ穴１２ａを形成しておく。そして、主型１１の貫通孔２０にボルト２１を通し、中子１２のネジ穴１２ａにねじ込むことで、中子１２を主型１１に固定することができる。また、ボルト２１を取り外せば、中子１２を主型１１から容易に取り外すことができる。
ボルト２１を用いる場合、主型１１には予め所定の位置に複数の貫通孔２０を形成しておくこともできる。そして、中子１２を取り付ける際に、複数の貫通孔２０の中から中子１２を取り付けるべき位置に対応した貫通孔２０を選択し、これを用いて中子１２を主型１１に固定すれば良い。この場合、設計段階で中子１２を取り付けるべき位置と主型１１に貫通孔２０が形成されている位置に基づき、中子１２に形成するネジ穴１２ａの位置を決定する。また、中子１２の位置に対応しない貫通孔２０は、メクラ蓋２２を用いて塞ぐのが好ましい。
このように、固定手段にボルト２１を用いることで、接着剤やホットメルト型の接着剤を用いる場合に比較し、中子１２の主型１１への位置決めや取り付け、取り外しを容易かつ確実に行うことができる。
【００１４】
なお、中子１２と、これを主型１１に取り付ける固定手段との組み合わせは、いかなるものであっても良いが、例えば以下のような組み合わせが考えられる。
・中子１２を四フッ化エチレン、あるいは四フッ化エチレンでコーティングされた樹脂製、木製、アルミ等の合金製とし、これを主型１１にボルト２１で取り付ける。
・中子１２を発泡スチロール製とし、これを主型１１に接着剤で接着する。この場合、発泡スチロール製の中子１２を１回毎の使い捨てとするのであれば、接着剤には、エポキシ系等、通常の接着剤を用いることができる。
・中子１２を樹脂製、木製、アルミ等の合金製とし、これを四フッ化エチレンでコーティングし、これをホットメルト型の接着剤で接着する。この場合、中子１２が主型１１に対向する面は、接着を確実に行うため、四フッ化エチレンによるコーティングを施さないのが好ましい。
【００１５】
図４は、上記のような主型１１および中子１２を用いて製作するＦＲＰ成形品の一例を示すものである。
本実施の形態では、例えば図４（ａ）に示すような形状のパネル１００を構成する所定枚数のパネルユニット（ＦＲＰ成形品）１１０のそれぞれをＦＲＰ成形品で形成する。それぞれのパネルユニット１１０は、パネル１００を分割した形状を有しており、したがってパネル１００の外形形状や、貫通孔１０１、１０２や溝（凹部）１０３等によって、個々のパネルユニット１１０は、様々な形状を有することになり、トータルで十〜数十種類にもおよぶパネルユニット１１０をＦＲＰ成形品で製作する必要が生じる。また、図４（ｂ）に示すように、個々のパネルユニット１１０の裏面側には、軽量化のための凹部１０４、補強用の棧（リブ）１０５が適宜形成されている。
【００１６】
次に、上記のような主型１１および中子１２を用いたＦＲＰ成形品の製作方法について説明する。
主型１１および中子１２を用いてＦＲＰ成形品を製作するには、予め、主型１１と、複数種のＦＲＰ成形品のそれぞれに対応した中子１２を作成しておく。
そして、図５（ａ）に示すように、個々のＦＲＰ成形品を製作するに際し、主型１１を開いた状態で、主型１１の型枠面の所定位置に、中子１２を前記したような固定手段を用いて取り付ける。
続いて図５（ｂ）に示すように、必要に応じ、離型材等をスプレーあるいは塗布した後、主型１１の型枠面に沿って繊維クロス（強化繊維）３０を貼り込み、主型１１を閉じる。
その後、図５（ｃ）に示すように、主型１１の下側の樹脂注入口１３から樹脂３１を注入し、主型１１内に樹脂３１が満たされたことが確認された時点で樹脂３１の注入を停止する。
しかる後、所定時間が経過し、樹脂３１が硬化した時点で、主型１１を開き、繊維クロス３０と樹脂３１とが一体化して硬化したＦＲＰ成形品を脱型する。
これにより、主型１１と中子１２によって所定形状のパネルユニット１１０となるＦＲＰ成形品が形成される。
【００１７】
そして、主型１１から、次に成形するパネルユニット１１０に不要な中子１２を取り外す。
この後は、上記と同様にして、次に成形するパネルユニット１１０に応じた中子１２を主型１１にセット、繊維クロス３０の貼り込み、樹脂３１の注入、樹脂硬化後の脱型、中子１２の取り外しといった工程のサイクルを繰り返すことで、異なる種類のＦＲＰ成形品（パネルユニット１１０）を順次製作していくのである。
【００１８】
上述したように、主型１１に、それぞれのＦＲＰ成形品に応じた中子１２を適宜取り付けていくことで、一つの主型１１で複数種のＦＲＰ成形品を製作することが可能となる。
これにより、少量多品種のＦＲＰ成形品の製作に、主型１１に樹脂３１を注入するＲＴＭ工法を採用することが可能となる。その結果、主型１１を複数種のＦＲＰ成形品で共用することができるので、個々の種類に応じて型を製作する必要が無く、その手間とコストを大幅に削減できる。
しかも、ＲＴＭ工法では、樹脂注入口１３から樹脂３１を主型１１内に直接注入することができるので、ハンドレイアップ工法に比較し、樹脂３１の匂いが作業空間に漂うのを抑制することができ、また繊維クロス３０から出る繊維が浮遊するのも抑制できる。これにより、大量生産ではない少量多品種ＦＲＰ成形品の製作に際し、作業環境を大幅に向上させることができるのである。
【００１９】
なお、上記実施の形態では、ＦＲＰ成形品を成形するに際し、主型１１内に繊維クロス３０を貼り込み、後から樹脂３１を注入する構成としたが、これに限るものでは無く、短繊維を樹脂３１に予め混合しておき、これを主型１１内に直接注入する構成とすることもできる。
また、上記実施の形態において、ＦＲＰに用いる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等、いかなるものを採用しても良い。
さらに、上記のようにして製作するＦＲＰ成形品は、その対象を限定するものではなく、いかなるものであっても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、主型に取り付ける中子を適宜変更することにより、少量多品種の成形品を効率良く製作することが可能となる。また、少量多品種の成形品の製作には、従来は採用が困難であったＲＴＭ工法を採用することができるので、作業環境を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における成形型の構造の一例を示す断面図である。
【図２】主型を開いた状態を示す図である。
【図３】主型に中子をボルトで取り付ける構造を示す断面図である。
【図４】複数のＦＲＰ成形品で形成される構造物の一例を示す図である。
【図５】成形工程の流れを示す図である。
【符号の説明】
１０…型（成形型）、１１…主型、１２…中子、１２ａ…ネジ穴、１３…樹脂注入口（注入口）、１４…空気抜き口、１５…樹脂注入管、２０…貫通孔（挿通孔）、２１…ボルト、２２…メクラ蓋、３０…繊維クロス（強化繊維）、３１…樹脂、１００…パネル、１０１、１０２…貫通孔、１０３…溝（凹部）、１０４…凹部、１０５…補強用の棧（リブ）、１１０…パネルユニット（ＦＲＰ成形品）
【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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