(57)【要約】【課題】フィルム化が困難であるＲＦＩ成形用の未硬化樹脂に対して、ＲＦＩ成形に供することが可能な樹脂充填体を提供し、またそうして得られたＲＦＩ成形用の樹脂充填体を用いた強化繊維複合材料の製造方法を提供する【解決手段】ＲＦＩ成形するときに、強化繊維又は繊維織物に含浸されて複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂フィルム５は、フィルム化されているが、脆く強度が弱く、ポリイミドフィルム３，４から成る袋状の保持体内に充填されている。少なくとも一方のポリイミドフィルム３には、多数の孔７が穿けられているので、温度上昇によって溶融した未硬化樹脂フィルム５を外部に流出可能である。剛性のあるフィルム化が困難な未硬化樹脂フィルム５も、保持体２に充填・保持することで取扱が容易となり、所定の位置・分布で保持することができる。【選択図】　　　図１
2004099731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維又は繊維織物に含浸されたときに複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂を保持体内に充填させて成り、前記保持体は温度上昇によって溶融した前記未硬化樹脂を外部に流出可能であることから成る繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項２】
前記保持体は、前記未硬化樹脂を間に充填させることができる樹脂フィルムから成り、前記樹脂フィルムの少なくとも周囲部を接着又は融着されていることから成る請求項１に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項３】
前記保持体は複数の区画に分割されており、隣接する前記区画間の仕切り部において前記樹脂フィルム同士が接着又は融着されていることから成る請求項２に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項４】
少なくとも一部の前記樹脂フィルムに、溶融した前記未硬化樹脂が流出するための少なくとも１個以上の孔が穿けられていることから成る請求項２又は３に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項５】
前記周囲部又は前記仕切り部は、一部が外部に又は隣接する前記区画に連通可能な未接着又は未融着の状態にあることから成る請求項２〜４のいずれか１項に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項６】
前記周囲部又は前記仕切り部は前記樹脂フィルムの接着によって形成されており、前記接着の強度は、前記周囲部又は前記仕切り部の一部又は全部が、前記樹脂の溶融温度域において低下する強度に設定されていることから成る請求項２に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項７】
前記未硬化樹脂は、粉末プレス成形又は溶融成形によってフィルム状に形成された未硬化のイミドオリゴマーであることから成る請求項１に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項８】
前記保持体は多数の開気孔部を有する柔軟な多孔質物体であり、前記未硬化樹脂は温度上昇によって溶融したときに前記開気孔部から外部に流出可能に前記開気孔部内に充填されていることから成る請求項１に記載の繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体。
【請求項９】
強化繊維又は繊維織物、及び請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂充填体を複合材料成形用の型内に設置し、温度を上げることによって前記樹脂充填体に充填されていた前記未硬化樹脂を溶融させ、溶融した前記未硬化樹脂を前記強化繊維又は前記繊維織物に含浸させることから成る繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、レジン・フィルム・インフュージョン法（ＲＦＩ法）による繊維強化複合材料の製造において、その製造に用いられる樹脂充填体、及びその樹脂充填体を用いた繊維強化複合材料製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、航空宇宙用の材料には高い強度と軽量化とが求められるが、これらの用途に使用される材料として加熱硬化型の樹脂をマトリクスとする先進複合材料がある。先進複合材料の製造方法としては、繊維又は繊維織物にマトリクスとなる未硬化の樹脂を予め含浸したプリプレグを製造し、このプリプレグを成形用金型の上や金型の内部に積層し、これを加熱・加圧するプリプレグ成形法が最も一般的である。プリプレグの加熱・加圧工程には、一般にはオートクレーブが使用されるが、単純形状の場合にはホットプレスなども使用される。
【０００３】
一方、先進複合材料の別の製造方法として、密閉した型内に繊維又は繊維織物のプリフォームを設置し、型内のプリフォームにマトリクスとなる未硬化の樹脂を外部から圧入してプリフォーム中に樹脂を含浸した後、加熱・加圧することによって樹脂を硬化するＲＴＭ法（レジン・トランスファー・モールディング法）がある。ＲＴＭ法は、寸法精度や仕上げ粗さの良い製品が低コストで製造できるという特徴があり、最近では航空宇宙用をはじめとして適用が拡大している。
【０００４】
ＲＴＭ法と類似した方法として、密閉した型内に繊維及び織物からなるプリフォームと、マトリクスとなる未硬化の樹脂フィルムを設置し、全体を加熱することによって樹脂を溶融させ、次に型内の減圧と外部からの加圧によって樹脂をプリフォームに含浸し、更に加熱してこれを硬化させるＲＦＩ法（レジン・フィルム・インフュージョン法）がある。ＲＦＩ法は、ＲＴＭ法のように樹脂を外部から圧送・圧入する設備が不要であり、繊維及び織物からなるプリフォームと、マトリクスとなる未硬化の樹脂フィルムとを重ねて型内に配置するため、単位面積当たりのプリフォームに含浸させる樹脂量をフィルム厚さで正確に制御することができ、ＲＴＭ法と同様に寸法精度が高く平面素度の良い部品を製造することができるという特徴がある。
【０００５】
しかしながら、ＲＦＩ法における重要な技術課題は、未硬化樹脂のフィルム化にある。ＲＦＩ法では、未硬化の樹脂でありながら、複合材を製作する際のハンドリングや、成形時に加えられる圧力等においても破損しないような、柔軟性と強度を有する未硬化樹脂フィルムが必要とされる。ところが、未硬化状態の樹脂は一般に強度が低く脆いため、最も一般的なエポキシ樹脂でさえも、ＲＦＩ法に適用可能なフィルムを作製することは容易ではないことが知られている。特に、オリゴマー状態での分子量が小さく、かつガラス転移温度が室温よりはるかに高い熱硬化型ポリイミドのような樹脂の場合には、未硬化樹脂によるフィルムの製造は事実上不可能であり、ＲＦＩ法を適用することは不可能であった。
【０００６】
【非特許文献１】
キイ（Ｂ．Ｑｉ）ら、「先進複合材構造製造のためのレジンフィルムインフュージョン（ＲＦＩ）プロセスについて」、コンポジットストラクチャー誌（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）、エルゼビア　サイエンス出版（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ　ＳｃｉｅｎｃｅＬｔｄ．）、１９９９年、第４７巻、ｐ．４７１−４７６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、強度が低く脆く、フィルム化したとしても複合材を製作する際のハンドリングや、成形時に加えられる圧力等によって破損しやすい未硬化樹脂について、未硬化樹脂の所定の形状や分布を略維持し、強化繊維又は繊維織物から成るプリフォームに対する所定の分布を略維持可能な構造にして、複合材の製作を可能にする点で解決すべき課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、上述の従来技術に対して、ＲＦＩ成形用のフィルム化が困難である未硬化樹脂について、ＲＦＩ成形に供することが可能な樹脂充填体を提供し、またそうして得られたＲＦＩ成形用の樹脂充填体を用いた強化繊維複合材料の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するため、この発明による繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体は、強化繊維又は繊維織物に含浸されたときに複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂を保持体内に充填させて成り、前記保持体は温度上昇によって溶融した前記未硬化樹脂を外部に流出可能であることから成っている。
【００１０】
この繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体によれば、未硬化樹脂は、熱的に安定な保持体内に充填されて保持されており、機械的な強度や柔軟性は、この保持体が担うので、複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂の強度には依存しない。硬化樹脂は保持体内に充填され且つ保持されているので、硬化樹脂が脆くまたその強度が低い場合であっても強化繊維又は繊維織物から成るプリフォームに対する相対位置が所定の位置から大きくずれることがなく、温度上昇によって溶融した未硬化樹脂を予め定めた所定の分布で所定の量だけプリフォームに含浸させることができる。これらの保持体の材料としては、フッ化エチレン樹脂、ポリイミド樹脂などが最適であるが、具体的な材料については特定されない。
【００１１】
この繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、前記保持体は、前記未硬化樹脂を間に充填させることができる前記樹脂フィルムから成り、前記樹脂フィルムの少なくとも周囲部を接着又は融着することができる。樹脂フィルムは、必要な機械的な強度や柔軟性を持つことができるので、未硬化樹脂を薄膜状又はフィルム状に形成した場合には、間にそうした未硬化樹脂を挟み込む等によって収容し、所定の形状及び配置を維持することが可能である。樹脂フィルムの少なくとも周囲部を接着又は融着することで、例えば袋状又は浅いトレー状の容器を形成することができ、強度の低い未硬化樹脂であっても充分に保持し、外部との連通をコントロール可能である。樹脂フィルムは、例えば、１枚のフィルムを折り返したり、２枚のフィルムを重ねる配置とし、周囲部を接着又は融着することで内部を未硬化樹脂を収容可能な収容部とすることができる。
【００１２】
この繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、前記保持体は複数の区画に分割されており、隣接する前記区画間の仕切り部において前記樹脂フィルム同士を接着又は融着することができる。樹脂充填体の寸法が大きくなった場合には、樹脂充填体としての形状保持が困難になる場合もある。このような場合には、樹脂充填体を形状保持が可能な大きさの複数の区画に分割し、各区画にて未硬化樹脂を収容し且つ各区画間の樹脂フィルム同士を接着又は融着することにより、サイズ拡大化にも対応して樹脂充填体の強度及び柔軟性を向上させることができる。なお、区画の大きさは、使用目的、フィルムの厚さ、樹脂の種類などによって適切な大きさが異なるが、詳細については特定されない。
【００１３】
保持体を樹脂フィルムから形成した繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、少なくとも一ぶの前記樹脂フィルムに、溶融した前記未硬化樹脂が流出するための少なくとも１個以上の孔を穿けることができる。未硬化樹脂が充填された樹脂フィルムには、加熱によって溶融した樹脂を流出させるための経路が必要である。そのためには、例えば、２枚の樹脂フィルムから保持体を形成した場合には、少なくとも一方の樹脂フィルムに、溶融した樹脂が通るための孔を少なくとも１個以上穿けておけばよい。これらの孔は予め樹脂フィルムに穿けておくことも可能であるし、型内に設置する直前に穿けることも可能である。本発明では、樹脂の流出経路のための具体的な穿孔方法については特定されない。
【００１４】
保持体を樹脂フィルムから形成した繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、前記周囲部又は前記仕切り部は、一部が外部に又は隣接する前記区画に連通可能な未接着又は未融着の状態にあるとすることができる。樹脂充填体の樹脂フィルムを融着又は接着している端部において、その一部を樹脂充填フィルムの製作当初から未接着又は未融着の状態にすることによって、未接着又は未融着の部分を、加熱によって溶融した樹脂を流出させるための経路として利用することができる。
【００１５】
保持体を樹脂フィルムから形成した繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、前記周囲部又は前記仕切り部は前記樹脂フィルムの接着によって形成されており、前記接着の強度は、前記周囲部又は前記仕切り部の一部又は全部が、前記樹脂の溶融温度域において低下する強度に設定することができる。溶融した樹脂を流出させる別の方法としては、充填された樹脂が溶融する温度域において、樹脂が充填されている上下２枚のフィルムにおける接着端部の一部又は全部の接着強度を低下させることによって、必要な温度域でフィルムの接着端部を意図的に剥がして樹脂を流出させることも可能である。
【００１６】
この繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、前記未硬化樹脂は、粉末プレス成形又は溶融成形によってフィルム状に形成された未硬化のイミドオリゴマーとすることができる。成形し難いポリイミドについても、樹脂フィルム内に充填して保持することにより、加熱溶融してプリフォームに含浸させることができる。
【００１７】
また、この繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体において、前記保持体は多数の開気孔部を有する柔軟な多孔質物体であり、前記未硬化樹脂は温度上昇によって溶融したときに前記開気孔部から外部に流出可能に前記開気孔部内に充填されている。柔軟な多孔質体の開気孔部に複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂が充填された樹脂充填体を、複合材料の強化繊維又は繊維織物と共に複合材料成形用の型内に設置し、温度を上げることによって開気孔部に充填された樹脂を溶融させると、複合材料の成形のため、溶融樹脂を複合材料の強化繊維又は繊維織物に含浸させることが可能となる。未硬化樹脂は、熱的に安定な多孔質体の開気孔部に充填されており、機械的な強度や柔軟性はこれらの多孔質体が担うため、未硬化樹脂の強度には依存しない。多孔質体は形状加工が容易であるため、複雑形状の複合材を製造する際に必要となる複雑形状の樹脂充填体を製作するのが容易である。これらの保持フィルムには、フッ化エチレン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などが最適であるが、具体的な材料については特定されない。
【００１８】
この発明による繊維強化複合材料の製造方法は、強化繊維又は繊維織物、及び請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂充填体を複合材料成形用の型内に設置し、温度を上げることによって前記樹脂充填体に充填されていた前記未硬化樹脂を溶融させ、溶融した前記未硬化樹脂を前記強化繊維又は前記繊維織物に含浸させることから成っている。
【００１９】
この強化繊維複合材料の製造方法によれば、複合材料の強化繊維又は繊維織物と、複合材のマトリクスとなる未硬化の樹脂を充填した樹脂充填体とを複合材料成形用の型内に設置し、温度を上げることによって樹脂充填体に充填した未硬化樹脂を溶融させ、溶融樹脂を複合材料の強化繊維に含浸させることによって複合材料を成形することができる。なお、樹脂充填体を構成する樹脂フィルムの少なくとも一部には、溶融した未硬化樹脂を流出させるため、少なくとも１個以上の孔を、予め穿けておくか又は複合材料成形用の型内への投入直前に穿けて、強化繊維又は繊維織物と共に複合材料成形用の型内に設置することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、この発明に関する実施例を具体的に説明する。
（実施例１〜９）
本発明における実施例を表１及び図１に示す。図１は、樹脂充填体の一例を示す模式図である。実施例１〜８に示す樹脂充填体１は、図１に示すように、この発明による保持体２を形成する樹脂フィルムとしての２枚のポリイミドフィルム３，４（宇部興産（株）製、ユーピレックスＳ、厚さ２５μｍ又は１００μｍ）の間に、この発明による未硬化樹脂としての未硬化のイミドオリゴマーフィルム（以下、「未硬化樹脂フィルム」と言う。）５をパッキングしたものである。未硬化樹脂フィルム５は、熱硬化型ポリイミド（宇部興産（株）製、ユーピレックスＡＤ、平均分子量ＭＷ〜１６００ｇ／ｍｏｌｅ）を成形して作られている。
【表１】
2004099731.tif 000003
【００２１】
未硬化樹脂フィルム５は、２枚のポリイミドフィルム３，４間に充填の後、融着フィルムによってポリイミドフィルム３，４の周囲部を融着して融着部６とすることにより、未硬化樹脂フィルム５を充填した内部が封止されている。ここで、一方のポリイミドフィルム３には、直径φ１ｍｍの孔７（一部にのみ符号を付す）が４ｍｍ間隔に穿けられている。孔径が小さいと、未硬化樹脂フィルム４を溶融したときの溶融樹脂の流れを阻害する。また、逆に孔径が大きすぎると、未硬化樹脂フィルム５にクラックが生じて細かく砕けた場合に、未硬化樹脂フィルム４の破片の脱落が生じるので、ポリイミドフィルム３，４の孔径および孔数については、十分な配慮が必要である。
【００２２】
樹脂充填体１の具体的な製作手順は下記の通りである。実施例１〜４では、表１の未硬化樹脂成形方法の欄に記してあるように、未硬化樹脂フィルムを粉末プレス成形によって成形した例である。まず、ポリアミック酸の熱イミド化反応によって得られたユーピレックスＡＤのイミドオリゴマー粉末を粉砕・分級して、平均粒径を約３０μｍ以下とした。このようにして得られた粉末を、プレス金型を用いて２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルム状に成形した。このようにして成形された未硬化樹脂フィルム５を減圧下でポリイミドフィルム３，４中に真空パックし、ポリイミド融着フィルムを用いてポリイミドフィルム３，４の周囲部を融着して融着部６とし、樹脂充填体１を製作した。ポリイミドフィルム３，４を除いた樹脂フィルム部である未硬化樹脂フィルム５の厚さは、表１に示す通り、０．９４ｍｍ、１．８８ｍｍ、３．７５ｍｍである。
【００２３】
一方、実施例５〜８は、表１の未硬化樹脂成形方法の欄に記してあるように、未硬化樹脂フィルムをイミドオリゴマーの溶融成形によって製作した例である。熱イミド化が終了したユーピレックスＡＤのイミドオリゴマーを３００℃で溶融後これを金型に充填し、わずかに圧力をかけながら金型内で徐冷して、２００ｍｍ×２００ｍｍの平板状フィルムを得た。このようにして得られた未硬化樹脂フィルム５を、減圧下でポリイミドフィルム３，４中に真空パックし、ポリイミド融着フィルムを用いてポリイミドフィルム３，４を融着して樹脂充填体１を製作した。ポリイミドフィルム３，４を除いた未硬化樹脂フィルム５の厚さは、表１に示す通り、０．６８ｍｍ、１．３６ｍｍ、２．７３ｍｍである。いずれも、後述する複合材を製作するために必要なフィルムの面密度から、面密度が同じになるようにフィルム厚さを決定したため、粉末プレス法で成形された実施例１〜４の方が、溶融成形法で成形された実施例５〜８よりも厚くなった。なお、比較例１及び２は、それぞれ粉末プレス成形又は溶融成形によってフィルム化したイミドオリゴマーである。
【００２４】
試作した樹脂充填体１の外観検査結果が表１の最右欄に示されている。まず、比較例１においては、未硬化樹脂フィルムに割れが生じ、樹脂充填体の成形は不可能であった。また、比較例２ではかろうじて未硬化樹脂フィルムが成形できたものの、これをハンドリング中に割れが発生し、ＲＦＩ成形用フィルムに適用することは、全く不適であることがわかった。一方、本発明による実施例においては、厚さが薄い場合には、パックされた未硬化樹脂フィルム５に割れなどは認められず、外観上良好な樹脂充填体１が得られた。しかしながら、実施例１〜４のプレス成形品、実施例５〜８の溶融成形品ともに、未硬化樹脂フィルム５の厚さが厚くなる（フィルム樹脂部分厚さの欄で３．７５ｍｍ又は２．７３ｍｍ）と、成形された未硬化樹脂フィルム５の一部に割れ（クラック）が観察された。樹脂を保持するポリイミドフィルム３，４が１００μｍ（樹脂保持用フィルムのフィルム仕様の欄）と厚い方が未硬化樹脂フィルム５の割れを抑制できる傾向が認められたが、逆に未硬化樹脂フィルム５の柔軟性は低下した。しかしながら、本発明による実施例においては、充填された未硬化樹脂フィルム５中にクラックが発生しても、これをポリイミドフィルム３，４の中にパッキングした樹脂充填体１としての形状保持性には全く問題はなく、ＲＦＩ成形に十分適用可能な形状保持性を有していることがわかった。
【００２５】
表１中の実施例９は、未硬化樹脂フィルム５の形状保持性を向上させた例である。図２は、実施例９に係る樹脂充填体の例を示す模式図である。実施例９に係る樹脂充填体１０は、図２に示すように、溶融成形によって製作された未硬化樹脂フィルム５を２００×２００ｍｍのサイズの区画１２に区画化し、保持体１１を構成するポリイミドフィルム３，４を各区画１２間において融着部６と同様の融着部１３によって融着して、全体として８００ｍｍ×８００ｍｍサイズに作製されている。このように、樹脂充填体１０の寸法が大きくなった場合には、樹脂充填体としての形状保持可能な大きさの複数の区画１２に分割して未硬化樹脂フィルム５をパッキングすることで形状保持性を向上させることにより、サイズ拡大化にも対応可能である。
【００２６】
表１中の実施例１０は、溶融成形によって得られたイミドオリゴマーから成る未硬化樹脂フィルム５をポリイミドフィルム３，４間にパッキングする際に、上下２枚のポリイミドフィルム３，４の端部を融着する代わりに、エポキシ樹脂系接着剤を用いて接着した樹脂充填体を示す。使用した接着剤は２００℃を越えると急激に強度が低下するため、未硬化樹脂フィルム５が溶融する温度（約２９０℃以上）ではポリイミドフィルム３，４の接着端部の接着力が急減し、封止力が低下した端部から溶融した未硬化樹脂を押し出す（又は吸い出し）によって容易に流出させることができる。この方法では、図１に示したような孔７をポリイミドフィルム３に穿ける必要がないという利点がある。
【００２７】
（実施例１１〜１３）
表２に示す実施例１１〜１３は、本発明によって得られたＲＦＩ成形用の樹脂充填体１を用いてＲＦＩ法による複合材平板の製造を行った例である。使用した強化材は、東レ（株）製の高強度炭素繊維Ｔ８００ＨＢ−６Ｋを強化繊維とする５枚朱子織物（織物目付は３１２ｇ／ｍ２　）である。図３は、複合材平板をＲＦＩ成形する際の製造工程を示す模式図である。まず、金型２０の下型２１内に１６０×１６０ｍｍに裁断した炭素繊維織物を所定の枚数（８枚又は１６枚）積層してドライプリフォーム２５とした。この上に、実施例１に示した本発明による樹脂充填体１を、孔７が穿けられたポリイミドフィルム３が下側になるように設置した。織物１枚あたりの目標厚さを０．３ｍｍとし、積層枚数に対応した目標板厚（２．４ｍｍ又は４．８ｍｍ）を設定した。これらの実施例では、計算上の繊維体積率は約５８％である。
【表２】
2004099731.tif 000004
【００２８】
図４は、実施例１１〜１３における複合材のグラフ化された成形プログラムである。成形工程中、金型２０内はロータリーポンプ２４を用いて常に減圧されている。未硬化樹脂であるユーピレックスＡＤ（分子量１６００バージョン）は、約２８０℃から溶融を開始し、３００℃で炭素繊維織物への含浸には十分な粘度（１０Ｐａ・ｓ）まで低下する。そこで３００℃に達してから徐々に金型２０の加圧（上型２２の加圧）を開始し、下型２１と上型２２との間に形成されるキャビティ２３内において、プリフォーム２５中へのポリイミド樹脂の含浸を行った。最大型締め圧１０ｔｏｎを負荷した状態で、更に温度を３７０℃まで昇温し、１時間保持することによってポリイミド樹脂（未硬化樹脂）を硬化させて複合材を成形した。実施例１１〜１３ともに、ポリイミド樹脂の含浸は良好であり、超音波探傷では欠陥は検出されなかった。また、製造した複合材平板から無孔圧縮試験片を切りだして圧縮強度を測定した結果も良好であった。
【００２９】
しかしながら、実施例１２のように、複合材の板厚が厚くなり、樹脂充填体１の厚さが増すとポリイミド樹脂が流出後の樹脂充填体１にシワが発生し、これが複合材表面に転写されるので、表面の平滑性が損なわれる。板厚が厚い場合には、実施例１３のように、プリフォーム２５の上下両側に樹脂充填体１，１を配置することによって各樹脂充填体１の厚さを薄くし、樹脂流出後の樹脂充填体１に発生するシワを抑制することが効果的である。
【００３０】
実施例１４は、本発明によるＲＦＩ成形用の樹脂充填体１を用いたＲＦＩ成形によって、補強構造を有する平板を一体成形した例である。図５は、本発明における強化繊維複合材料の製造方法によって、実施例１４に示す補強構造を有する平板の製作方法の一例を示す模式図である。実施例１４では、樹脂充填体１が相対的に厚く、また小さいため、孔７穿きフィルムではなく、実施例１０で示した接着剤による封止構造を採用したタイプの樹脂フィルムを用いた。金型３０は、図３に示した金型２０と同様に、下型３１、下型３１と共にキャビティ３３を形成する上型３２、キャビティ３３内のエアを吸引排気して負圧にするロータリーポンプ３４を備えている。上型３２は、プリフォーム３５の補強用の突起部３６を有する形状に合わせて、穴部３７が形成されている。補強構造を有する複合材の成形プログラムは、図４に示すプログラムと同様である。成形された補強平板は、超音波探傷の結果では特に欠陥は認められず、良好な結果が得られた。このように、本発明における樹脂充填体１を用いることによって、複雑な形状の複合材製品であっても容易に製造することが可能である。
【００３１】
（実施例１５）
実施例１５は、保持体を構成する柔軟な多孔質体の開気孔部に複合材のマトリクスとなる樹脂が充填された樹脂充填体の例である。多孔質体としては、多孔質ポリイミド（宇部興産（株）製ユーピレックスフォームＢＦ３０１、密度０．０１ｇ／ｃｍ３　）を使用した。具体的な製作手順は下記の通りである。まず、ユーピレックスＡＤ（分子量約１６００）を３００℃で加熱溶融し、真空含浸法によって厚さ３ｍｍのユーピレックスフォームの開気孔部に充填させた。ユーピレックスフォームは発泡材ではあるが、壁厚が薄いため、ほとんどが外部に向かって開いた開気孔部となっており、樹脂の充填は良好であった。得られた樹脂充填体は、実施例１〜１０に示した樹脂充填体１と異なり、柔軟性には劣るが、含浸された未硬化樹脂の脱落はほとんどなく、ＲＦＩ成形の樹脂充填体として十分に使用可能であった。多孔質体は形状加工が容易であるため、複雑形状の複合材を製造する際に必要となる複雑形状の樹脂充填体を容易に製作できるという利点がある。図６に示す顕微鏡写真には、複合材のマトリクスとなる樹脂が充填される開気孔部が形成されている樹脂充填体の表面が撮影されている。
【００３２】
【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製造用の樹脂充填体によれば、強化繊維又は繊維織物に含浸されたときに複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂を保持体内に充填させて成り、保持体は温度上昇によって溶融した未硬化樹脂を外部に流出可能であることから成っているので、従来は脆く強度の弱くフィルム化が不可能である未硬化樹脂に対しても、所定の位置に未硬化樹脂を保持することができ、未硬化樹脂が砕けたり破損すること等に気遣うことなく、取扱が非常に容易になる。また、未硬化樹脂のプリフォームに対する位置や分布も所定の位置や分布に維持することができる。上記の樹脂充填体のサイズが大きくなった場合には、樹脂充填体をいくつかの区画に分割し、かつ各区画間の２枚のフィルムを接着又は融着することにより、樹脂充填体の強度及び柔軟性を向上させることができる。更に、柔軟な多孔質体の開気孔部に複合材のマトリクスとなる樹脂を充填することにより、従来は未硬化樹脂のフィルム化が不可能である樹脂に対しても、また形状が複雑なプリフォームに対してもＲＦＩ法による複合材料の製造を提供することができる。
【００３３】
また、この発明による繊維強化複合材料の製造方法によれば、複合材料の強化繊維又は繊維織物と、保持体に複合材のマトリクスとなる未硬化樹脂を充填し保持した樹脂充填体とを複合材料成形用の型内に設置し、温度を上げることによって保持体に充填した未硬化樹脂を溶融させた後、溶融した樹脂を複合材料の強化繊維又は繊維織物に含浸させることによって複合材料を成形しているので、従来は脆く強度の弱くフィルム化が不可能である未硬化樹脂に対しても、所定の位置に未硬化樹脂を保持することができ、強化繊維や繊維織物のようなプリフォームに対して所定の分布で溶融樹脂を含浸させることができるので、ＲＦＩ法による複合材料を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による樹脂充填体の一例（実施例１〜８）を示す模式図である。
【図２】本発明による樹脂充填体の別の例（実施例９）を示す模式図である。
【図３】本発明における実施例１０〜１２において複合材平板をＲＦＩ法によって成形する際の模式図である。
【図４】本発明における強化繊維複合材の製造方法における圧力と温度とで定められる成形プログラムを示した図である。
【図５】本発明における強化繊維複合材料の製造方法による補強平板（実施例１４）を製作する際の模式図である。
【図６】本発明による樹脂充填用の開気孔部を有する樹脂充填体の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１，１０　樹脂充填体　　　　　　　　　　２，１１　保持体
３　ポリイミドフィルム（孔穿き）　　　　４　ポリイミドフィルム
５　樹脂フィルムの融着部　　　　　　　　６，１３　溶着部
７　孔　　　　　　　　　　　　　　　　　１２　区画
２０，３０　ＲＦＩ成形用の金型
２１，３１　金型の下型　　　　　　　　　　２２，３２　金型の上型
２３，３３　キャビティ　　　　　　　　　　２４，３４　ポンプ
２５，３５　プリフォーム（炭素繊維織物）
３６　突起部　　　　　　　　　　　　　　　３７　穴部
【図１】
2004099731.tif 000005
【図２】
2004099731.tif 000006
【図３】
2004099731.tif 000007
【図４】
2004099731.tif 000008
【図５】
2004099731.tif 000009
【図６】
2004099731.tif 000010