(57)【要約】【課題】  内部と外部との間が連通することのない繊維強化樹脂複合材料を製造することができる密閉成形品の製造方法を提供する。【解決手段】  上型１６と下型１８が形成する中空分割型１００の内表面から型の中心に向かうに従って、プリプレグ２、４、発泡シート６、８、その内部に前記分割型の内部形状に倣った内部型１０を収納して型締めし、次いで分割型１００を加熱することにより発泡シート６、８を発泡させるとともにプリプレグ２、４を硬化させる密閉成形品の製造方法。内部型１０としては、発泡樹脂からなる成形発泡体を用いることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空分割型の内表面から型の中心に向かうに従って、プリプレグ、発泡シート、その内部に前記分割型の内部形状に倣った内部型を収納して型締めし、次いで分割型を加熱することにより前記発泡シートを発泡させるとともにプリプレグを硬化させる密閉成形品の製造方法。
【請求項２】
中空分割型の形状が、内部と外部との間が気密に形成された形状である請求項１に記載の密閉成形品の製造方法。
【請求項３】
内部型が、発泡樹脂からなる成形発泡体である請求項１に記載の密閉成形品の製造方法。
【請求項４】
内部型が、中空分割型の内部空間形状の０．７〜０．８倍の体積を有するものである請求項１に記載の密閉成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空型の内面に敷設したプリプレグと内部型との間に配置した発泡シートの発泡圧を利用することにより、内部と外部との間が気密に形成された密閉成形品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂複合材料は、軽量で高い剛性を有しており、ゴルフシャフト、釣り竿、テニスラケット等のスポーツ用品、自動車、航空機等の材料に用いられている。
【０００３】
熱硬化性樹脂を用いた中空形状の繊維強化樹脂複合材料を製造する方法としては、一般にフィラメントワインディング法や、バッグ成形法が用いられている。
【０００４】
フィラメントワインディング法は、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維をマンドレルに巻き付け、加熱により樹脂を硬化させた後マンドレルを引き抜くことにより成形品を製造する方法である（例えば、特許文献１参照）。フィラメントワインディング法により製造できる中空成形品は、パイプ等の簡単な形状のものに限定され、直接中空成形品を製造することはできない。
【０００５】
バッグ成形法は、中空型のキャビティ内表面にプリプレグを敷設し、その内側に配置した膨張バッグ内に流体を充填することにより変形させてプリプレグを型の内表面に密着させ、その状態で加熱することによりプリプレグを硬化させる方法である（例えば、特許文献２参照）。バッグ成形法は型の形状を変えることにより様々な形状の複合材料を製造でき、中空形状の複合材料を製造する方法として一般的な方法である。
【特許文献１】特開２０００−３０１６１２号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平５−３２９８５６号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
繊維強化樹脂複合材料は、その用途によっては内部と外部との間が完全に気密に形成された形状の中空成形品が要求される場合がある。例えば、航空機用部材は軽量であることに加えて高い強度が要求されるが、内部が閉塞した密閉形状は強度の点で有利となる。
【０００７】
バッグ成形法は、中空型を型締めした後プリプレグの内側に配置したバッグに流体を充填して膨張させる必要があり、流体をバッグ内に充填するための入口を型に設ける必要がある。このため、内部が完全に閉塞した密閉形状の繊維強化樹脂複合材料を製造することができない。
【０００８】
本発明の目的は、内部と外部との間が気密に形成された形状の繊維強化樹脂複合材料を製造することができる密閉成形品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意研究の結果、中空型の内部に、従来のバッグに代えて、加熱により発泡する樹脂からなる発泡シートと型の内部空間形状とほぼ同じ形状の内部型とを配置することにより、内部と外部との間が気密に形成された密閉成形品が容易に製造できることを見出し本発明を完成するに到った。
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【００１１】
〔１〕  中空分割型の内表面から型の中心に向かうに従って、プリプレグ、発泡シート、その内部に前記分割型の内部形状に倣った内部型を収納して型締めし、次いで分割型を加熱することにより前記発泡シートを発泡させるとともにプリプレグを硬化させる密閉成形品の製造方法。
【００１２】
〔２〕  中空分割型の形状が、内部と外部との間が気密に形成された形状である〔１〕に記載の密閉成形品の製造方法。
【００１３】
〔３〕  内部型が、発泡樹脂からなる成形発泡体である〔１〕に記載の密閉成形品の製造方法。
【００１４】
〔４〕  内部型が、中空分割型の内部空間形状の０．７〜０．８倍の体積を有するものである〔１〕に記載の密閉成形品の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成形品の形状が従来のバッグ成形法では製造することができない内部と外部との間が気密に形成された密閉形状であっても、容易に繊維強化樹脂複合材料からなる密閉成形品を得ることができる。内部型として発泡樹脂からなる成形発泡体を使用することにより、軽量で高強度の密閉成形品を製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１を参照して本発明の密閉成形品の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、上型１６、下型１８で形成する分割型１００の内表面にプリプレグ２、４を敷設する（図１（ａ））。分割型１００は、断面が楕円形の内部が外部を連通していない閉塞した中空型である。プリプレグ４は上型１６に貼り付けられ、上型１６の下端面と揃えて切断してある。一方、プリプレグ２は、下型１８に貼り付けられ、下型１８の上端面よりも上方に突き出て切断された突出部５を有する。プリプレグ２、４としては、炭素繊維等の強化繊維を一方向に引き揃えたシートにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたものが例示できる。
【００１８】
次いで、下型１８に敷設したプリプレグ２の内面上に、発泡シート６、発泡体からなる内部型１０、発泡シート８を順次重ねて配置する（図１（ｂ））。内部型１０の形状は、分割型１００の内部空間形状に倣った形状である。
【００１９】
発泡シート６、８としては、加熱時に発泡して膨張する樹脂フィルムであれば特に制限することなく公知のものを用いることができるが、冷却後に発泡体からなる内部型１０とプリプレグ２、４とを接着するものが好ましい。更に、発泡シート６、８は、１００〜１３０℃程度で硬化するものが好ましい。加熱による発泡シート６、８の発泡倍率としては、１．７５〜２．５倍であることが好ましい。本発明において好ましく用いることができる発泡シートとしては、例えば、Ｒｅｄｕｘ  ２１２−ＮＡ（チバガイギー社製）等の変性エポキシ樹脂からなるシートを挙げることができる。
【００２０】
発泡体からなる内部型１０の材質としては、加熱発泡させた樹脂であって、後工程において発泡シートを発泡させてプリプレグを加圧する際に発泡圧をプリプレグに伝える程度の圧縮強さと、耐熱性を有するものであれば公知のものを用いることができる。本発明において好ましく用いることができる発泡体としては、ロハセル３１、同５１、同７１、同１１０（以上、サンワトレーディング社製）等のポリメタクリルイミド硬質発泡体を挙げることができる。発泡体は成形後に成形品の一部となるので、軽量であることが好ましい。
【００２１】
次いで、プリプレグ２の突出部５をプリプレグ４の周縁とオーバーラップさせて分割型１００を閉じた後、分割型１００を型締めする（図１（ｃ））。これにより、プリプレグ２、４、発泡シート６、８、内部型１０は、分割型１００の内部に、分割型１００の内表面から型の中心に向かってこの順序で収納される。この状態で、型ごと全体を加熱する。加熱により、発泡シート６、８が発泡し、プリプレグ２、４は分割型１００の内側から外部方向に向って加圧され分割型１００の内表面に密着する。
【００２２】
プリプレグ２、４が加熱硬化した後、分割型１００から取り出して密閉成形品１を得る（図１（ｄ））。密閉成形品１は、加熱硬化したプリプレグ２、４からなる殻状に形成された繊維強化樹脂層１２の内部に、発泡樹脂層１４と、発泡体からなる内部型１０を有している。発泡シート６、８は加熱により発泡して発泡樹脂層１４を形成し、内部型１０とともに密閉成形品１を構成する要素となる。
【００２３】
なお、プリプレグ２、４としては公知のプリプレグを制限なく用いることができる。
【００２４】
上記説明においては、プリプレグ２の周縁に突出部５を形成し、型締めの際にプリプレグ４の周縁と突出部５とをオーバーラップさせて密閉成形品の成形を行ったが、発泡シート６、８が接着性を有するものである場合には、突出部５を設けずにプリプレグ２及び４の周縁端部同士を付き合わせて端部を接着させてもよい。
【００２５】
発泡体からなる内部型１０は、成形前の体積を分割型１００の内部空間形状の０．７〜０．８倍程度とすることが好ましい。また、その形状は、発泡シートの発泡圧によりプリプレグ全体を内側から加圧できる程度に形成されていれば特に制限されないが、分割型１００の内部空間形状の０．８５〜０．９５倍程度の縮尺の相似形であることが好ましい。
【００２６】
内部型１０としては、分割型の内部形状に合わせて切り出した発泡樹脂をそのまま成形発泡体として使用することも可能であるが、プレスにより予備成形した成形発泡体を好ましく用いることができる。
【００２７】
プリプレグを加熱硬化させる際の加熱温度としては、１００〜１３０℃程度とすることが好ましい。
【００２８】
更に、上記例においては２つの分割型を用いて説明したが、分割型の分割数は任意である。また、分割型の断面形状も任意とすることができる。上記例においては、分割型として内部が外部を連通していない閉塞した中空型を用いたが、発泡シートの発泡圧によりプリプレグを加圧できるものであれば閉塞した中空型に限定することなく使用できる。更に、内部型として発泡体を用いたが、これに限られず任意の材料で構成できる。
【実施例】
【００２９】
実施例１
上型と下型からなる分割型のキャビティ内表面にプリプレグを敷設し、プリプレグ上に発泡シート（Redux212-NA、チバガイギー社製）１枚を重ねて配置した。敷設したプリプレグの積層構造は、型の内表面側の表層から順にW-3101/Q-195(±45)1ply/W-3101/Q-195(0/90)1ply（以上、東邦テナックス社製）とした。その後、内部型（ロハセル３１ＩＧ、サンワトレーディング社製）を分割型が形成するキャビティ内に配置し、上型と下型とを型締めした。分割型及び成形材料を硬化炉内に入れ、８０℃で３０分加熱した後、１３０℃で２時間加熱し、プリプレグを加熱硬化させてローターブレードを得た。
【００３０】
得られたローターブレードの平面図を図２に、側面図を図３に示す。ローターブレード２０は、正面図が略四辺形の板状に形成された繊維強化樹脂複合材料で、その一端側に回転軸となるシャフトを挿入するための孔２２を有している。図２に示すａ−ａ線における断面図を図４に示す。ローターブレード２０のａ−ａ線における断面形状は、中央が膨らんだ流線形で、最外層を形成する繊維強化樹脂層２４の内部に、発泡樹脂層２６と発泡体からなる内部型２８とを包含する。
【００３１】
ローターブレード２０は、回転中心と回転先端とを結ぶ方向の最大長さが２０ｃｍ、比重０．９であった。
【００３２】
比較例１
内部型に代えて発泡シートを６枚積層して用いた以外は、実施例１と同様にしてローターブレードを製造した。得られた成形品の比重は１．２５であった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の密閉成形品の製造方法の一例を示す説明図である。
【図２】実施例で製造したローターブレードを示す平面図である。
【図３】図２に示すローターブレードの側面図である。
【図４】図２に示すａ−ａ線におけるローターブレードの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    密閉成形品
２、４    プリプレグ
５    突出部
６、８    発泡シート
１０    内部型
１２    繊維強化樹脂層
１４    発泡樹脂層
１６    上型
１８    下型
１００    分割型
【図１】
2005231132.tif 000003
【図２】
2005231132.tif 000004
【図３】
2005231132.tif 000005
【図４】
2005231132.tif 000006