(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面においてウェブ部と該ウェブ部から少なくとも１つの分岐部を経て両側に延びる少なくとも１組のフランジ部を有する第１の強化繊維基材と、前記少なくとも１つの分岐部を含んで前記第１の強化繊維基材と一体化された少なくとも１つの第２の強化繊維基材とから形成されているプリフォームの製造方法において、
（ａ）前記第１の強化繊維基材は、第１の原基材と第２の原基材から形成され、
（ｂ）前記第１の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第１の積層体からなり、
（ｃ）前記第２の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第２の積層体からなり、
（ｄ）前記第２の強化繊維基材は、少なくとも１つの第３の原基材からなり、
（ｅ）前記第１の積層体を供給する第１の供給工程と、前記第２の積層体を供給する第２の供給工程と、前記少なくとも１つの第３の原基材を供給する少なくとも１つの第３の供給工程を有し、
（ｆ）前記第１の供給工程の下流側に、前記第１の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第１の予備賦形体を製造する第１の部分形状形成工程を有し、
（ｇ）前記第２の供給工程の下流側に、前記第２の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第２の予備賦形体を製造する第２の部分形状形成工程を有し、
（ｈ）前記第１および第２の部分形状形成工程、ならびに、前記少なくとも１つの第３の供給工程の下流側に、前記第１および第２の部分形状形成工程で製造された前記第１および第２の予備賦形体とを、前記プリフォームにおける前記分岐部を形成するように併合させ、かつ、形成される前記分岐部に前記少なくとも１つの第３の原基材が位置するように併合させ、この状態で、これらを加熱および／または加圧して一体化し、その一体化状態を保持することにより、前記プリフォームを形成する一体化工程を有し、
（ｉ）前記一体化工程の下流側に、前記一体化工程で形成された前記プリフォームを間欠的に搬送する搬送工程を有し、
（ｊ）前記搬送工程における前記プリフォームの搬送の停止時に、前記第１および第２の部分形状形成工程における前記第１および第２の予備賦形体の製造と、前記一体化工程における前記プリフォームの形成とが行われるプリフォームの製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２の予備賦形体のそれぞれの繊維体積含有率αと、前記プリフォームの繊維体積含有率βが、０．９５≧α／β≧０．６の関係を満足している請求項１に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項３】
前記繊維体積含有率αと前記繊維体積含有率βが、０．９５≧α／β≧０．８の関係を満足している請求項２に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項４】
前記一体化工程の下流側で前記搬送工程の上流側に、前記一体化工程で形成されたプリフォームの不要部分をトリミングするトリミング工程が設けられている請求項１に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項５】
前記一体化工程で形成される前記少なくとも１つの分岐部の外表面に沿って形成される少なくとも１つの凹部に、強化繊維束からなる少なくとも１つのコーナーフィラーを、前記搬送工程における前記プリフォームの間欠的な搬送に応じて供給する少なくとも１つのコーナーフィラー供給工程が設けられている請求項１に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項６】
前記コーナーフィラーを形成する強化繊維束が、接着樹脂材料を含む強化繊維束であり、前記少なくとも１つのコーナーフィラー供給工程と前記一体化工程との間に、前記接着樹脂材料を含む強化繊維束を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つのコーナーフィラー予備賦形体を製造する少なくとも１つのコーナーフィラー部分形状形成工程が設けられ、製造されたコーナーフィラー予備賦形体が、前記一体化工程に供給される請求項５に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第３の原基材が、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の少なくとも１つの第３の積層体からなり、前記少なくとも１つの第３の供給工程と前記一体化工程との間に、前記少なくとも１つの第３の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つの第３の予備賦形体を製造する少なくとも１つの第３の部分形状形成工程が設けられ、製造された少なくとも１つの第３の予備賦形体が、前記一体化工程に供給される請求項６に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項８】
前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＬ形であり、前記第３の予備賦形体の１つの横断面形状が平板形であり、前記一体化工程において、前記Ｌ形の第１の予備賦形体と前記Ｌ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｌ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の１つと一体化され、Ｔ形の前記プリフォームが成形される請求項７に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項９】
前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＣ形であり、前記第３の予備賦形体の２つの横断面形状が平板形であり、前記一体化工程において、前記Ｃ形の第１の予備賦形体と前記Ｃ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｃ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の２つの第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の２つと一体化され、Ｉ形の前記プリフォームが成形される請求項７に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１０】
横断面においてウェブ部と該ウェブ部から少なくとも１つの分岐部を経て両側に延びる少なくとも１組のフランジ部を有する第１の強化繊維基材と、前記少なくとも１つの分岐部を含んで前記第１の強化繊維基材と一体化された少なくとも１つの第２の強化繊維基材とから形成されているプリフォームの製造装置において、
（ａ）前記第１の強化繊維基材は、第１の原基材と第２の原基材から形成され、
（ｂ）前記第１の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第１の積層体からなり、
（ｃ）前記第２の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第２の積層体からなり、
（ｄ）前記第２の強化繊維基材は、少なくとも１つの第３の原基材からなり、
（ｅ）前記第１の積層体を供給する第１の供給装置と、前記第２の積層体を供給する第２の供給装置と、前記少なくとも１つの第３の原基材を供給する少なくとも１つの第３の供給装置を有し、
（ｆ）前記第１の供給装置の下流側に、前記第１の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第１の予備賦形体を製造する第１の部分形状形成装置を有し、
（ｇ）前記第２の供給工程の下流側に、前記第２の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第２の予備賦形体を製造する第２の部分形状形成装置を有し、
（ｈ）前記第１および第２の部分形状形成装置、ならびに、前記少なくとも１つの第３の供給装置の下流側に、前記第１および第２の部分形状形成装置で製造された前記第１および第２の予備賦形体とを、前記プリフォームにおける前記分岐部を形成するように併合させ、かつ、形成される前記分岐部に前記少なくとも１つの第３の原基材が位置するように併合させ、この状態で、これらを加熱および／または加圧して一体化し、その一体化状態を保持することにより、前記プリフォームを形成する一体化装置を有し、
（ｉ）前記一体化装置の下流側に、前記一体化装置で形成された前記プリフォームを間欠的に搬送する搬送装置を有し、
（ｊ）前記搬送装置における前記プリフォームの搬送の停止時に、前記第１および第２の部分形状形成装置における前記第１および第２の予備賦形体の製造と、前記一体化装置における前記プリフォームの形成とが行われるプリフォームの製造装置。
【請求項１１】
前記一体化装置の下流側で前記搬送装置の上流側に、前記一体化装置で形成されたプリフォームの不要部分をトリミングするトリミング装置が設けられている請求項１０に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１２】
前記一体化装置で形成される前記少なくとも１つの分岐部の外表面に沿って形成される少なくとも１つの凹部に、強化繊維束からなる少なくとも１つのコーナーフィラーを、前記搬送装置における前記プリフォームの間欠的な搬送に応じて供給する少なくとも１つのコーナーフィラー供給装置が設けられている請求項１０に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１３】
前記コーナーフィラーを形成する強化繊維束が、接着樹脂材料を含む強化繊維束であり、前記少なくとも１つのコーナーフィラー供給装置と前記一体化装置との間に、前記接着樹脂材料を含む強化繊維束を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つのコーナーフィラー予備賦形体を製造する少なくとも１つのコーナーフィラー部分形状形成装置が設けられ、製造されたコーナーフィラー予備賦形体が、前記一体化装置に供給される請求項１２に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの第３の原基材が、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の少なくとも１つの第３の積層体からなり、前記少なくとも１つの第３の供給装置と前記一体化装置との間に、前記少なくとも１つの第３の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つの第３の予備賦形体を製造する少なくとも１つの第３の部分形状形成装置が設けられ、製造された少なくとも１つの第３の予備賦形体が、前記一体化装置に供給される請求項１３に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１５】
前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＬ形であり、前記第３の予備賦形体の１つの横断面形状が平板形であり、前記一体化装置において、前記Ｌ形の第１の予備賦形体と前記Ｌ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｌ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の１つと一体化され、Ｔ形の前記プリフォームが成形される請求項１４に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１６】
前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＣ形であり、前記第３の予備賦形体の２つの横断面形状が平板形であり、前記一体化装置において、前記Ｃ形の第１の予備賦形体と前記Ｃ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｃ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の２つの第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の２つと一体化され、Ｉ形の前記プリフォームが成形される請求項１４に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１７】
前記第１の部分形状形成装置、前記第２の部分形状形成装置、および、前記第３部分形状形成装置が、
（ａ）１つの部分形状成形型からなり、該部分形状成形型は、機台に固定された中央型、該中央型の上方に間隔を置いて位置する上型、および、前記中央型の下方に間隔を置いて位置する下型とから構成され、
（ｂ）前記上型と前記中央型とは、前記第１の積層体を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第１の成形面と、前記第２の積層体を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第２の成形面とを有し、
（ｃ）前記下型と前記中央型とは、前記第３の積層体を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第３の成形面を有し、
（ｄ）前記中央型に対し前記上型を移動させる第１のアクチュエーターが前記上型に取り付けられ、前記中央型に対し前記下型を移動させる第２のアクチュエーターが前記下型に取り付けられ、
（ｅ）前記中央型の中央部に、前記コーナーフィラー予備賦形体が通過する穴が設けられている請求項１４に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのコーナーフィラー部分形状形成装置が、
（ａ）１つのコーナーフィラー成形型からなり、該コーナーフィラー成形型は、機台に固定された平型と、該平型の上面に固定されそれぞれ位置する右上型と左上型とから構成され、
（ｂ）前記右上型は、左側下端部に左側湾曲面を有し、前記左上型は、右側下端部に右側湾曲面を有し、前記右上型と前記左上型とは、前記左側湾曲面と前記右側湾曲面とが向かい合う状態で、互いに接して位置し、
（ｃ）前記平型の上面、前記左側湾曲面、および、前記右側湾曲面とで囲まれた部分により、前記少なくとも１つのコーナーフィラー供給装置から供給されるコーナーフィラーを形成する前記強化繊維束が通過する穴が形成され、
（ｄ）該穴は、その横断面積が、前記強化繊維束の進行方向に、徐々に縮小するように形成されている請求項１３に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１９】
前記一体化装置は、１つの一体化型からなり、該一体化型は、
（ａ）機台に固定された左上型、該左上型の右側に間隔を置いて位置する右上型、および、前記左上型と前記右上型の下面に対し間隔を置いて位置する下型とから構成され、
（ｂ）前記左上型と前記右上型とは、前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する前記左上型における第１の成形面と前記右上型における第２の成形面とを有し、
（ｃ）前記左上型と前記下型とは、前記第１の予備賦形体と前記第３の予備賦形体とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する前記左上型における第３の成形面と前記下型における第４の成形面とを有し、
（ｄ）前記右上型と前記下型とは、前記第２の予備賦形体と前記第３の予備賦形体とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する前記右上型における第５の成形面と前記下型における第６の成形面とを有し、
（ｅ）前記左上型に対し前記右上型を移動させる第１のアクチュエーターが前記右上型に取り付けられ、前記左上型と前記右上型に対し前記下型を移動させる第２のアクチュエーターが前記下型に取り付けられている請求項１４に記載のプリフォームの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を成形する際に用いるプリフォームの製造方法および製造装置に関する。更に詳しくは、横断面において、ウェブ部と該ウェブ部から少なくとも１つの分岐部を経て両側に延びる少なくとも１組のフランジ部を有するプリフォームの製造方法および製造装置に関する。このような横断面形状を有するプリフォームの代表例として、横断面形状がＴ形あるいはＩ形のプリフォームがある。
【背景技術】
【０００２】
例えば、炭素繊維、ガラス繊維、あるいは、アラミド繊維を強化繊維とした繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は、軽量で、かつ、高い耐久性を有するものであることから、自動車や航空機などにおける構造部材として用いられている。【０００３】
繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を成形する方法として、オートクレーブ成形法が知られている。この成形法は、例えば、強化繊維と高靭性のエポキシ樹脂からなるプリプレグシートを積層した積層体を、オートクレーブ中で加圧および加熱して、エポキシ樹脂を硬化させ、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を成形するものである。【０００４】
しかしながら、一般に、プリプレグシートでは、複雑な３次元形状の製品の成形が難しいという問題があった。材料費や成形時間が掛かり過ぎて、製品の製造コストが高くなるため、従来のプリプレグシート使いのオートクレーブ成形は、なかなか適用用途が広がっていかないのが現状である。【０００５】
一方、従来のプリプレグシート使いのオートクレーブ成形より、安価で成形時間が短縮できる成形方法として、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）成形法や真空ＲＴＭ成形法が注目されている。【０００６】
この成形法は、マトリックス樹脂が含浸されていない、ドライな強化繊維布帛を複数枚積層してなる積層体を成形型に配置し、低粘度の液状マトリックス樹脂をこれに注入することにより、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させて繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を成形するものである。【０００７】
このように、ＲＴＭ成形法では、ドライな強化繊維布帛を用いるため、強化繊維布帛を、複雑な３次元形状を有する成形型に沿わせて、賦形することが可能である。しかし、強化繊維布帛を複数枚積層した積層体を、単に、成形型に沿わせて置いただけでは、プリプレグシートを用いたオートクレーブ成形法で得られるような、シワがなく、均質で、かつ、高い繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を有する繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を製造することは難しい。繊維体積含有率は、総体積中で繊維が占める体積の１００分率である。【０００８】
この問題を解決する方法として、強化繊維布帛を複数枚積層した積層体を、最終製品の形状を考慮して、マトリックス樹脂を注入する前のドライな状態を維持したまま、成型すべき形状に予め賦形したプリフォームを用いる方法がある。しかし、このプリフォームを製作する手間、および、製作されるプリフォームの精度が、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の製造コストと品質に多大な影響を与える。【０００９】
そこで、製作の手間を軽減させたプリフォームの製造方法が、特許文献１に、提案されている。【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法は、例えば、航空機の構造部材のように、高い力学特性が求められる繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の成形に適用できるような、シワがなく、均質で、かつ、高い繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を達成することが可能なプリフォームを製造するには、十分なものとはいえない。
【特許文献１】特開２００５−３２４５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、例えば、航空機の構造部材のように、高い力学特性が求められる繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の成形に適用できるような、シワがなく、均質で、かつ、高い繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を有するプリフォームを連続的に製造するプリフォームの製造方法および製造装置を提供することにある。【００１２】
本発明者らは、強化繊維布帛の折り曲げ、積層、接着等のみの組合せでは、高い力学特性が求められる繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の成形に適用できるような、シワがなく、均質で、かつ、高い繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を達成したプリフォームが製造できない原因について検討し、製造工程中における強化繊維の真直性、中間成形体における強化繊維の密度の均一性に注目した。【００１３】
その結果、製造工程の中に、製造されるプリフォームの主要部分を構成する繊維基材を、事前に賦形し予備賦形体を形成する部分形状形成工程を設けることを試みた。そして、用意された予備賦形体と製造されるプリフォームの他の部分をなす繊維基材とを、その後の一体化工程において、一体化することにより、所望のプリフォームを製造するようにした。【００１４】
この部分形状形成工程と、その後の一体化工程との間の繊維基材の加熱および／または加圧条件を適切に配分することにより、一体化工程におけるプリフォーム成形時に、厚さ方向に圧縮される際に起こる繊維基材の内外の周長差に伴うシワの発生が、皆無となる、あるいは、極めて減少することを見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のプリフォームの製造方法および製造装置は、次の通りである。【００１６】
（１）横断面においてウェブ部と該ウェブ部から少なくとも１つの分岐部を経て両側に延びる少なくとも１組のフランジ部を有する第１の強化繊維基材と、前記少なくとも１つの分岐部を含んで前記第１の強化繊維基材と一体化された少なくとも１つの第２の強化繊維基材とから形成されているプリフォームの製造方法において、
（ａ）前記第１の強化繊維基材は、第１の原基材と第２の原基材から形成され、
（ｂ）前記第１の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第１の積層体からなり、
（ｃ）前記第２の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第２の積層体からなり、
（ｄ）前記第２の強化繊維基材は、少なくとも１つの第３の原基材からなり、
（ｅ）前記第１の積層体を供給する第１の供給工程と、前記第２の積層体を供給する第２の供給工程と、前記少なくとも１つの第３の原基材を供給する少なくとも１つの第３の供給工程を有し、
（ｆ）前記第１の供給工程の下流側に、前記第１の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第１の予備賦形体を製造する第１の部分形状形成工程を有し、
（ｇ）前記第２の供給工程の下流側に、前記第２の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第２の予備賦形体を製造する第２の部分形状形成工程を有し、
（ｈ）前記第１および第２の部分形状形成工程、ならびに、前記少なくとも１つの第３の供給工程の下流側に、前記第１および第２の部分形状形成工程で製造された前記第１および第２の予備賦形体とを、前記プリフォームにおける前記分岐部を形成するように併合させ、かつ、形成される前記分岐部に前記少なくとも１つの第３の原基材が位置するように併合させ、この状態で、これらを加熱および／または加圧して一体化し、その一体化状態を保持することにより、前記プリフォームを形成する一体化工程を有し、
（ｉ）前記一体化工程の下流側に、前記一体化工程で形成された前記プリフォームを間欠的に搬送する搬送工程を有し、
（ｊ）前記搬送工程における前記プリフォームの搬送の停止時に、前記第１および第２の部分形状形成工程における前記第１および第２の予備賦形体の製造と、前記一体化工程における前記プリフォームの形成とが行われるプリフォームの製造方法。【００１７】
（２）前記第１および第２の予備賦形体のそれぞれの繊維体積含有率αと、前記プリフォームの繊維体積含有率βが、０．９５≧α／β≧０．６の関係を満足しているプリフォームの製造方法。【００１８】
（３）前記繊維体積含有率αと前記繊維体積含有率βが、０．９５≧α／β≧０．８の関係を満足しているプリフォームの製造方法。【００１９】
（４）前記一体化工程の下流側で前記搬送工程の上流側に、前記一体化工程で形成されたプリフォームの不要部分をトリミングするトリミング工程が設けられているプリフォームの製造方法。【００２０】
（５）前記一体化工程で形成される前記少なくとも１つの分岐部の外表面に沿って形成される少なくとも１つの凹部に、強化繊維束からなる少なくとも１つのコーナーフィラーを、前記搬送工程における前記プリフォームの間欠的な搬送に応じて供給する少なくとも１つのコーナーフィラー供給工程が設けられているプリフォームの製造方法。【００２１】
（６）前記コーナーフィラーを形成する強化繊維束が、接着樹脂材料を含む強化繊維束であり、前記少なくとも１つのコーナーフィラー供給工程と前記一体化工程との間に、前記接着樹脂材料を含む強化繊維束を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つのコーナーフィラー予備賦形体を製造する少なくとも１つのコーナーフィラー部分形状形成工程が設けられ、製造されたコーナーフィラー予備賦形体が、前記一体化工程に供給されるプリフォームの製造方法。【００２２】
（７）前記少なくとも１つの第３の原基材が、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の少なくとも１つの第３の積層体からなり、前記少なくとも１つの第３の供給工程と前記一体化工程との間に、前記少なくとも１つの第３の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つの第３の予備賦形体を製造する少なくとも１つの第３の部分形状形成工程が設けられ、製造された少なくとも１つの第３の予備賦形体が、前記一体化工程に供給されるプリフォームの製造方法。【００２３】
（８）前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＬ形であり、前記第３の予備賦形体の１つの横断面形状が平板形であり、前記一体化工程において、前記Ｌ形の第１の予備賦形体と前記Ｌ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｌ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の１つと一体化され、Ｔ形の前記プリフォームが成形されるプリフォームの製造方法。【００２４】
（９）前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＣ形であり、前記第３の予備賦形体の２つの横断面形状が平板形であり、前記一体化工程において、前記Ｃ形の第１の予備賦形体と前記Ｃ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｃ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の２つの第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の２つと一体化され、Ｉ形の前記プリフォームが成形されるプリフォームの製造方法。【００２５】
（１０）横断面においてウェブ部と該ウェブ部から少なくとも１つの分岐部を経て両側に延びる少なくとも１組のフランジ部を有する第１の強化繊維基材と、前記少なくとも１つの分岐部を含んで前記第１の強化繊維基材と一体化された少なくとも１つの第２の強化繊維基材とから形成されているプリフォームの製造装置において、
（ａ）前記第１の強化繊維基材は、第１の原基材と第２の原基材から形成され、
（ｂ）前記第１の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第１の積層体からなり、
（ｃ）前記第２の原基材は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第２の積層体からなり、
（ｄ）前記第２の強化繊維基材は、少なくとも１つの第３の原基材からなり、
（ｅ）前記第１の積層体を供給する第１の供給装置と、前記第２の積層体を供給する第２の供給装置と、前記少なくとも１つの第３の原基材を供給する少なくとも１つの第３の供給装置を有し、
（ｆ）前記第１の供給装置の下流側に、前記第１の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第１の予備賦形体を製造する第１の部分形状形成装置を有し、
（ｇ）前記第２の供給工程の下流側に、前記第２の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第２の予備賦形体を製造する第２の部分形状形成装置を有し、
（ｈ）前記第１および第２の部分形状形成装置、ならびに、前記少なくとも１つの第３の供給装置の下流側に、前記第１および第２の部分形状形成装置で製造された前記第１および第２の予備賦形体とを、前記プリフォームにおける前記分岐部を形成するように併合させ、かつ、形成される前記分岐部に前記少なくとも１つの第３の原基材が位置するように併合させ、この状態で、これらを加熱および／または加圧して一体化し、その一体化状態を保持することにより、前記プリフォームを形成する一体化装置を有し、
（ｉ）前記一体化装置の下流側に、前記一体化装置で形成された前記プリフォームを間欠的に搬送する搬送装置を有し、
（ｊ）前記搬送装置における前記プリフォームの搬送の停止時に、前記第１および第２の部分形状形成装置における前記第１および第２の予備賦形体の製造と、前記一体化装置における前記プリフォームの形成とが行われるプリフォームの製造装置。【００２６】
（１１）前記一体化装置の下流側で前記搬送装置の上流側に、前記一体化装置で形成されたプリフォームの不要部分をトリミングするトリミング装置が設けられているプリフォームの製造装置。【００２７】
（１２）前記一体化装置で形成される前記少なくとも１つの分岐部の外表面に沿って形成される少なくとも１つの凹部に、強化繊維束からなる少なくとも１つのコーナーフィラーを、前記搬送装置における前記プリフォームの間欠的な搬送に応じて供給する少なくとも１つのコーナーフィラー供給装置が設けられているプリフォームの製造装置。【００２８】
（１３）前記コーナーフィラーを形成する強化繊維束が、接着樹脂材料を含む強化繊維束であり、前記少なくとも１つのコーナーフィラー供給装置と前記一体化装置との間に、前記接着樹脂材料を含む強化繊維束を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つのコーナーフィラー予備賦形体を製造する少なくとも１つのコーナーフィラー部分形状形成装置が設けられ、製造されたコーナーフィラー予備賦形体が、前記一体化装置に供給されるプリフォームの製造装置。【００２９】
（１４）前記少なくとも１つの第３の原基材が、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の少なくとも１つの第３の積層体からなり、前記少なくとも１つの第３の供給装置と前記一体化装置との間に、前記少なくとも１つの第３の積層体を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、少なくとも１つの第３の予備賦形体を製造する少なくとも１つの第３の部分形状形成装置が設けられ、製造された少なくとも１つの第３の予備賦形体が、前記一体化装置に供給されるプリフォームの製造装置。【００３０】
（１５）前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＬ形であり、前記第３の予備賦形体の１つの横断面形状が平板形であり、前記一体化装置において、前記Ｌ形の第１の予備賦形体と前記Ｌ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｌ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の１つと一体化され、Ｔ形の前記プリフォームが成形されるプリフォームの製造装置。【００３１】
（１６）前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体の横断面形状が互いに左右対称のＣ形であり、前記第３の予備賦形体の２つの横断面形状が平板形であり、前記一体化装置において、前記Ｃ形の第１の予備賦形体と前記Ｃ形の第２の予備賦形体とが、前記Ｃ形のウェブ部に相当する部位において一体化されるとともに、前記平板形の２つの第３の予備賦形体と前記コーナーフィラー予備賦形体の２つと一体化され、Ｉ形の前記プリフォームが成形されるプリフォームの製造装置。【００３２】
（１７）前記第１の部分形状形成装置、前記第２の部分形状形成装置、および、前記第３部分形状形成装置が、
（ａ）１つの部分形状成形型からなり、該部分形状成形型は、機台に固定された中央型、該中央型の上方に間隔を置いて位置する上型、および、前記中央型の下方に間隔を置いて位置する下型とから構成され、
（ｂ）前記上型と前記中央型とは、前記第１の積層体を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第１の成形面と、前記第２の積層体を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第２の成形面とを有し、
（ｃ）前記下型と前記中央型とは、前記第３の積層体を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第３の成形面を有し、
（ｄ）前記中央型に対し前記上型を移動させる第１のアクチュエーターが前記上型に取り付けられ、前記中央型に対し前記下型を移動させる第２のアクチュエーターが前記下型に取り付けられ、
（ｅ）前記中央型の中央部に、前記コーナーフィラー予備賦形体が通過する穴が設けられているプリフォームの製造装置。【００３３】
（１８）前記少なくとも１つのコーナーフィラー部分形状形成装置が、
（ａ）１つのコーナーフィラー成形型からなり、該コーナーフィラー成形型は、機台に固定された平型と、該平型の上面に固定されそれぞれ位置する右上型と左上型とから構成され、
（ｂ）前記右上型は、左側下端部に左側湾曲面を有し、前記左上型は、右側下端部に右側湾曲面を有し、前記右上型と前記左上型とは、前記左側湾曲面と前記右側湾曲面とが向かい合う状態で、互いに接して位置し、
（ｃ）前記平型の上面、前記左側湾曲面、および、前記右側湾曲面とで囲まれた部分により、前記少なくとも１つのコーナーフィラー供給装置から供給されるコーナーフィラーを形成する前記強化繊維束が通過する穴が形成され、
（ｄ）該穴は、その横断面積が、前記強化繊維束の進行方向に、徐々に縮小するように形成されているプリフォームの製造装置。【００３４】
（１９）前記一体化装置は、１つの一体化型からなり、該一体化型は、
（ａ）機台に固定された左上型、該左上型の右側に間隔を置いて位置する右上型、および、前記左上型と前記右上型の下面に対し間隔を置いて位置する下型とから構成され、
（ｂ）前記左上型と前記右上型とは、前記第１の予備賦形体と前記第２の予備賦形体とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する前記左上型における第１の成形面と前記右上型における第２の成形面とを有し、
（ｃ）前記左上型と前記下型とは、前記第１の予備賦形体と前記第３の予備賦形体とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する前記左上型における第３の成形面と前記下型における第４の成形面とを有し、
（ｄ）前記右上型と前記下型とは、前記第２の予備賦形体と前記第３の予備賦形体とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する前記右上型における第５の成形面と前記下型における第６の成形面とを有し、
（ｅ）前記左上型に対し前記右上型を移動させる第１のアクチュエーターが前記右上型に取り付けられ、前記左上型と前記右上型に対し前記下型を移動させる第２のアクチュエーターが前記下型に取り付けられているプリフォームの製造装置。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のプリフォームの製造方法、あるいは、製造装置によれば、目的のプリフォームを形成する横断面形状において分岐部を有する強化繊維基材の原基材を長手方向に間欠的に搬送し、搬送停止時に、前記原基材に加熱および／または加圧の加工を施して、一旦、予備賦形体を形成し、次いで、形成された予備賦形体と目的のプリフォームを形成する他の部分の強化繊維基材の原基材とを一体化することにより、横断面形状において分岐部を有するプリフォームが連続的に製造される。【００３６】
従って、本発明によれば、目的のプリフォームを形成する強化繊維基材の複数の原基材を、単に、一段階で加熱および／または加圧し、一体化する場合に発生する、強化繊維の真直性の低下、密度の不均一化、特に、原基材の折り曲げ部に起こる原基材の内外の周長差に伴うシワの発生を回避することができ、高品位のプリフォームを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明のプリフォームの製造装置の一例の概略斜視図である。
【図２】図２は、図１の製造装置で製造されるＴ形プリフォームの一例の斜視図である。
【図３】図３は、図１の製造装置のコーナーフィラー部分形状成形装置において用いられるコーナーフィラー成形型の一例の概略正面図である。
【図４】図４は、図１の製造装置の第１、２、および、３の部分形状形成装置において用いられる部分形状成形型の一例の概略正面図である。
【図５】図５は、図１の製造装置の一体化装置において用いられる一体化成形型の一例の概略正面図である。
【図６】図６は、図１の製造装置のトリミング装置において用いられるプリフォーム把持型の一例の概略正面図である。
【図７】図７は、従来のプリフォームの製造装置におけるプリフォーム成形時に生じる繊維基材の形状変化を説明するプリフォームの横断面模式図である。
【図８】図８は、本発明のプリフォームの製造方法により製造されるプリフォームのうちの７種類のプリフォームの横断面形状の概略図である。
【図９】図９は、本発明のプリフォームの製造装置の他の一例の概略斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の製造装置で製造されるＩ形（Ｈ形）プリフォームの一例の斜視図である。
【図１１】図１１は、図９の製造装置において用いられるＣ形賦形装置の一例の概略正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｂ１：  分岐部
Ｃ１：  一体化装置
Ｃａ１：  搬送装置
Ｃｆ１：  コーナーフィラー
ＣｆＢ１：  コーナーフィラーの原基材
ＣｆＰ４：  コーナーフィラー部分形状形成装置
ＣｆＰｆ４：  コーナーフィラー予備賦形体
Ｆ１、Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ：  フランジ部
ＦＬ１：  第１の供給装置
ＦＬ２：  第２の供給装置
ＦＢ１：  第１の強化繊維基材
ＦＢ２：  第２の強化繊維基材
ＦＣｆＢ１：  コーナーフィラー供給装置
ＦＯＢ３：  第３の供給装置
Ｌ１：  第１の積層体
Ｌ２：  第２の積層体
Ｌ３：  第３の積層体
ＯＢ１：  第１の原基材
ＯＢ２：  第２の原基材
ＯＢ３：  第３の原基材
Ｐ１：  第１の部分形状形成装置
Ｐ２：  第２の部分形状形成装置
Ｐ３：  第３の部分形状成形装置
ＰＦ１、ＰＦ１ａ、ＰＦ１ｂ、ＰＦ２：  プリフォーム
Ｐｆ１：  第１の予備賦形体
Ｐｆ２：  第２の予備賦形体
Ｐｆ３：  第３の予備賦形体
Ｔ１：  トリミング装置
Ｗ１：  ウェブ部
６ａ、６ｂ：  予備賦形体
７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ：  予備賦形体
８ａ：  プリフォーム
９ａ：  プリフォーム
１０ａ：  材料供給装置
２０：  コーナーフィラー成形型
２０ａ：  フィラー賦形装置
３０：  部分形状成形型
３０ａ：  部分形状成形装置
４０：  一体化成形型
４０ａ：  一体化装置
５０：  プリフォーム把持型
５０ａ：  トリミング装置
６０ａ：  牽引装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
次に、本発明のプリフォームの製造方法および製造装置の実施態様を図面を参照しながら説明する。【００４０】
図１の製造装置（工程）において、最終的に製造されるプリフォームＰＦ１は、Ｔ形の横断面形状を有する。その詳細斜視図が、図２に示される。【００４１】
図２において、プリフォームＰＦ１は、横断面において、ウェブ部Ｗ１とウェブ部Ｗ１から分岐部Ｂ１を経て両側に延びるフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂを有する第１の強化繊維基材ＦＢ１と、分岐部Ｂ１を含んで第１の強化繊維基材ＦＢ１と一体化された第２の強化繊維基材ＦＢ２とから形成されている。分岐部Ｂ１の外表面に沿って形成される凹部は、第２の強化繊維基材ＦＢ２により、プリフォームＰＦ１の長手方向において塞がれ、プリフォームＰＦ１の長手方向に空隙が形成される。この空隙に、コーナーフィラーＣｆ１が充填されている。【００４２】
プリフォームＰＦ１におけるフランジ部Ｆ１は、フランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂと第２の強化繊維基材ＦＢ２とにより形成されている。ウェブ部Ｗ１は、水平に位置するフランジ部Ｆ１に対し、すなわち、水平方向に位置するフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂおよび第２の強化繊維基材ＦＢ２に対し、垂直方向に位置している。【００４３】
図１において、第１の強化繊維基材ＦＢ１は、第１の原基材ＯＢ１と第２の原基材ＯＢ２から形成される。第１の原基材ＯＢ１は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第１の積層体Ｌ１からなる。第２の原基材ＯＢ２は、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第２の積層体Ｌ２からなる。第２の強化繊維基材ＦＢ２は、第３の原基材ＯＢ３からなる。【００４４】
図１において、本発明のプリフォームの製造装置（工程）は、第１の積層体Ｌ１を供給する第１の供給装置（工程）ＦＬ１と、第２の積層体Ｌ２を供給する第２の供給装置（工程）ＦＬ２と、第３の原基材ＯＢ３を供給する第３の供給装置（工程）ＦＯＢ３を有する。【００４５】
第１の供給装置（工程）ＦＬ１の下流側に、第１の積層体Ｌ１を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第１の予備賦形体Ｐｆ１を製造する第１の部分形状形成装置（工程）Ｐ１を有する。第２の供給装置（工程）ＦＬ２の下流側に、第２の積層体Ｌ２を、加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより、第２の予備賦形体Ｐｆ２を製造する第２の部分形状形成装置（工程）Ｐ２を有する。【００４６】
第１および第２の部分形状形成装置（工程）Ｐ１、Ｐ２、ならびに、第３の供給装置（工程）ＦＯＢ３の下流側に、第１および第２の部分形状形成装置（工程）Ｐ１、Ｐ２で製造された第１および第２の予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２とを、プリフォームＰＦ１における分岐部Ｂ１を形成するように併合させ、かつ、形成される分岐部Ｂ１に第３の原基材ＯＢ３が位置するように併合させ、この状態で、これらを加熱および／または加圧して一体化し、その一体化状態を保持することにより、プリフォームＰＦ１ａを形成する一体化装置（工程）Ｃ１を有する。【００４７】
一体化装置（工程）Ｃ１の下流側に、一体化装置（工程）Ｃ１で形成されたプリフォームＰＦ１を間欠的に搬送する搬送装置（工程）Ｃａ１を有する。【００４８】
搬送装置（工程）Ｃａ１におけるプリフォームＰＦ１の搬送の停止時に、第１および第２の部分形状形成装置（工程）Ｐ１、Ｐ２における第１および第２の予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２の製造と、一体化工程Ｃ１におけるプリフォームＰＦ１の形成とが行われる。【００４９】
図１の製造装置（工程）により製造される図２に示すＴ形のプリフォームＰＦ１は、実際には、横断面形状が互いに左右対称のＬ形基材Ｌｆ１、Ｌｆ２、平板形の第２の強化繊維基材ＦＢ２、および、コーナーフィラーＣｆ１から形成されている。左右対称のＬ形基材Ｌｆ１、Ｌｆ２は、それらのウェブ部において互いに一体化され、更に、それらのフランジ部において、平板形の第２の強化繊維基材ＦＢ２とそれぞれ一体化され、プリフォームＰＦ１の分岐部Ｂ１に、コーナーフィラーＣｆ１が充填されている。【００５０】
更に、この態様においては、平板形の第２の強化繊維基材ＦＢ２を形成する第３の原基材ＯＢ３は、第１の原基材ＯＢ１および第２の原基材ＯＢ２と同様に、積層された複数枚の強化繊維布帛と層間部に配された接着樹脂材料とからなる帯状の第３の積層体Ｌ３からなる。【００５１】
更に、また、この態様においては、コーナーフィラーＣｆ１を形成する強化繊維束は、接着樹脂材料を含んだ強化繊維束からなる。【００５２】
図１に示す製造装置（工程）は、この態様のプリフォームＰＦ１を製造するために、第３の供給装置（工程）ＦＯＢ３と一体化装置（工程）Ｃ１との間に、第３の積層体Ｌ３を加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することにより第３の予備賦形体Ｐｆ３を製造する第３の部分形状形成装置（工程）Ｐ３を有する。【００５３】
更に、図１に示す製造装置（工程）は、接着樹脂材料を含んだ強化繊維束（コーナーフィラーの原基材）ＣｆＢ１を供給するコーナーフィラー供給装置（工程）ＦＣｆＢ１と、コーナーフィラー供給装置（工程）ＦＣｆＢ１と一体化装置（工程）Ｃ１との間に、接着樹脂材料を含んだ強化繊維束（コーナーフィラーの原基材）ＣｆＢ１を加熱および／または加圧して成形し、その成形状態を保持することによりコーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４を製造するコーナーフィラー部分形状形成装置（工程）ＣｆＰ４を有する。【００５４】
更に、図１に示す製造装置（工程）は、一体化装置（工程）Ｃ１で製造されたプリフォームＰＦ１ａの不要部分をトリミングして除去するトリミング装置（工程）Ｔ１を、一体化装置（工程）Ｃ１と搬送装置（工程）Ｃａ１との間に有する。【００５５】
第１の供給装置ＦＬ１は、ロール状に巻かれて架台に取り付けられている第１の原基材ＯＢ１（第１の積層体Ｌ１）を引き出し、第１の部分形状形成装置Ｐ１へと供給する装置であり、テープを連続的にあるいは間欠的に供給する場合に一般的に用いられているテープの供給装置を用いることができる。第２の供給装置ＦＬ２、第３の供給装置ＦＯＢ３、および、コーナーフィラー供給装置ＦＣｆＢ１についても、同様のテープの供給装置を用いることができる。【００５６】
コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４を製造するコーナーフィラー部分形状形成装置ＣｆＰ４の一例が、図３に示される。図３において、コーナーフィラー部分形状形成装置ＣｆＰ４は、１つのコーナーフィラー成形型２０からなる。コーナーフィラー成形型２０は、機台に固定された平型２２と、平型２２の上面に固定されそれぞれ位置する右上型２１ａと左上型２１ｂとから構成されている。右上型２１ａは、左側下端部に左側湾曲面２１ａｃを有し、左上型２１ｂは、右側下端部に右側湾曲面２１ｂｃを有する。右上型２１ａと左上型２１ｂとは、左側湾曲面２１ａｃと右側湾曲面２１ｂｃとが向かい合う状態で、互いに接して位置している。【００５７】
平型２２の上面、左側湾曲面２１ａｃ、および、右側湾曲面２１ｂｃとで囲まれた部分により、コーナーフィラー供給装置ＦＣｆＢ１から供給されるコーナーフィラーＣｆ１を形成するコーナーフィラーの原基材（強化繊維束）ＣｆＢ１が通過する穴２３が形成されている。穴２３は、その横断面積が、強化繊維束ＣｆＢ１の進行方向に、徐々に縮小するように形成されている。穴２３に供給された強化繊維束ＣｆＢ１は、穴２３の内部において、分岐部Ｂ１に充填される所望の横断面形状になるように成形され、コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４となる。コーナーフィラー成形型２０は、コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４の形成を容易にするため、必要に応じて、加熱される。加熱は、型内に供給される加熱流体、あるいは、電熱手段により行うことができる。【００５８】
この態様においては、第１の部分形状形成装置Ｐ１、第１の部分形状形成装置Ｐ２、および、第３の部分形状形成装置Ｐ３は、一体化された１つの部分形状成形型に集約されている。部分形状成形型の一例が、図４に示される。【００５９】
図４において、部分形状成形型３０は、機台に固定された中央型３１、中央型３１の上方に間隔を置いて位置する上型３２、および、中央型３１の下方に間隔を置いて位置する下型３３とから構成されている。上型３２と中央型３１とは、第１の積層体Ｌ１を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第１の成形面３２Ｌ１と、第２の積層体Ｌ２を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第２の成形面３２Ｌ２とを有する。下型３３と中央型３１とは、第３の積層体Ｌ３を受け入れ、これを加熱および／または加圧する第３の成形面３３Ｌ３を有する。【００６０】
中央型３１に対し上型３２を移動させる第１のアクチュエーター３４ａが上型３２に取り付けられ、中央型３１に対し上型３２が離接自在とされている。中央型３１に対し下型３３を移動させる第２のアクチュエーター３４ｂが下型３３に取り付けられ、中央型３１に対し下型３３をが離接自在とされている。この構成により、部分形状形成時の加圧および加圧の保持、プリフォームおよび強化繊維基材の搬送時の型の開放が行われる。更に、中央型３１の中央部に、コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４が通過する穴３５が設けられている。穴３５の外周形状は、コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４を通過させるため、その外周形状よりも大きい。【００６１】
中央型３１、上型３２、および、下型３３には、図示しない加熱装置が設けられている。型内に位置する第１の積層体Ｌ１、第２の積層体Ｌ２、および、第３の積層体Ｌ３を加熱および加圧することで、部分形状の賦形、および、積層体の層間に配された接着樹脂材料を軟化または溶融し、層間を接着することで形状を固定し、部分形状を形成する、すなわち、予備賦形体を形成する。【００６２】
中央型３１の形状は、上面に２つのＬ形の凹部（第１の成形面３２Ｌ１、および、第２の成形面３２Ｌ２）があり、下面は、平面となっている。上型３２には、２つのＬ形の凸部（第１の成形面３２Ｌ１、および、第２の成形面３２Ｌ２）があり、中央型３１の２つのＬ形の凹部との隙間で、Ｔ形断面形状の構成部分であるＬ形部分Ｌｆ１、Ｌｆ２の断面形状を形成する。下型３３の上面は、平面であり、中央型３１の下面との隙間で、Ｔ形断面形状の構成部分である平板部分の断面形状を形成する。【００６３】
一体化装置Ｃ１の一例が、図５に示される。図５において、一体化装置Ｃ１は、一体化された１つの一体化成形型４０からなる。一体化成形型４０は、機台に固定された左上型４１ｂ、左上型４１ｂの右側に間隔を置いて位置する右上型４１ａ、および、左上型４１ｂと右上型４１ａの下面に対し間隔を置いて位置する下型４２とから構成されている。【００６４】
右上型４１ａと左上型４１ｂととは、第１の予備賦形体Ｐｆ１と第２の予備賦形体Ｐｆ２とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する右上型４１ａにおける第１の成形面４１ａ１ｆと右上型４１ｂにおける第２の成形面４１ｂ１ｆとを有する。【００６５】
右上型４１ａと下型４２とは、第１の予備賦形体Ｐｆ１と第３の予備賦形体Ｐｆ３とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する右上型４１ａにおける第３の成形面４１ａ２ｆと下型４２における第４の成形面４２ａｆとを有する。【００６６】
左上型４１ｂと下型４２とは、第２の予備賦形体Ｐｆ２と第３の予備賦形体Ｐｆ３とを受け入れ、これらを加熱および／または加圧する左上型４１ｂにおける第５の成形面４１ｂ２ｆと下型４２における第６の成形面４２ｂｆとを有する。【００６７】
左上型４１ｂに対し右上型４１ａを移動させる第１のアクチュエーター４３ａが右上型４１ａに取り付けられ、右上型４１ａと左上型４１ｂに対し下型４２を移動させる第２のアクチュエーター４３ｂが下型４２に取り付けられている。【００６８】
この型の構成により、右上型４１ａ、および、下型４２は、アクチュエーター４３ａ、４３ｂにより、上左型４１ｂに対し離接自在とされている。これにより、一体化時の加圧および加圧の保持、プリフォーム、および、強化繊維基材の搬送時の型の開放が行われる。【００６９】
上右型４１ａ、上左型４１ｂ、および、下型４２には、図示しない加熱装置が設けられている。型内に位置する第１の予備賦形体Ｐｆ１、第２の予備賦形体Ｐｆ２、および、第３の予備賦形体Ｐｆ３を加熱および加圧することで、各部分形状を有する各予備賦形体の表面の接着樹脂材料を軟化または溶融し層間を接着することで予備賦形体の形状を固定するとともに、各予備賦形体の一体化により、Ｔ形の横断面形状を有するプリフォームＰＦ１ａが成形される。【００７０】
トリミング装置Ｔ１の一例が、図６に示される。図６において、トリミング装置Ｔ１は、プリフォーム把持型５０からなる。図６において、プリフォーム把持型５０は、２つの中央型５１ａ、５１ｂ、および、下型５２から構成されている。更に、プリフォーム把持型５０は、一体化装置Ｃ１において成形されたプリフォームＰＦ１ａの最終製品のプリフォームＰＦ１にとって不要な部分を切り取るトリミング機構５３ａ、５３ｂ、および、５３ｃを有する。【００７１】
中央型５１ａは、不動の図示しないベースに固定され、中央型５１ｂ、および、下型５２は、それぞれアクチュエーター５４ａ、５４ｂに接続され、中央型５１ｂに押しつけたり離したりできるようになっている。この動作により、一体化装置Ｃ１において成形されたばかりのＴ形のプリフォームＰＦ１ａを把持することができる。【００７２】
中央型５１ａには、１つのトリミング機構５３ａ、下型５２には２つのトリミング機構５３ｂ、５３ｃが設けられ、各トリミング機構には、ロータリーカッター刃５５ａ、５５ｂ、５５ｃが備えられている。これらのトリミング機構は、図示しないアクチュエーターにより、相対する型に押し付ける方向と、プリフォームの長手方向に駆動できるようになっている。ロータリーカッター刃を押し付けられる型の側には、切断される強化繊維を確実にカッター刃に押し当てるための樹脂製のカッティングマット５６ａ、５６ｂ、５６ｃが設けられている。【００７３】
搬送装置（牽引装置）Ｃａ１の詳細は図示しないが、一体化装置Ｃ１と同様、複数の型とそれを駆動するアクチュエーターから構成され、トリミング装置Ｔ１から供給されるＴ形のプリフォームＰＦ１ｂを把持できるようになっており、更にアクチュエーターＡＣ１により、プリフォームＰＦ１ｂを把持する機構全体をプリフォームＰＦ１の長手方向に往復動できる構造となっている。【００７４】
コーナーフィラー成形型２０、部分形状形成型３０、一体化成形型４０に組み込まれた各型には、図示しない熱媒の流路が形成され、流路内に温度調整を行った熱媒を流すことで、型の温度を狙いの温度に調整できるようになっており、型内に位置する被加工物を接触加熱できるようになっている。【００７５】
次に、図１に示される本発明のプリフォームの製造装置を用いた図２に示されるＴ形のプリフォームＰＦ１の製造方法を説明する。図２に示される通り、Ｔ形のプリフォームＰＦ１は、左右対称のＬ形の基材Ｌｆ１、Ｌｆ２、平板形の基材ＦＢ２、および、コーナーフィラーＣｆ１から形成されている。【００７６】
先ず、一方のＬ形の基材Ｌｆ１を形成する帯状の第１の積層体Ｌ１のロール（第１の原基材）ＯＢ１が、第１の供給装置ＦＬ１に取り付けられる。また、他方のＬ形の基材Ｌｆ２を形成する帯状の第２の積層体Ｌ２のロール（第２の原基材）ＯＢ２が、第２の供給装置ＦＬ２に取り付けられる。更に、平板形の基材ＦＢ２を形成する帯状の第３の積層体Ｌ３のロール（第３３の原基材）ＯＢ３が、第３の供給装置ＦＯＢ３に取り付けられる。また、更に、コーナーフィラーＣｆ１を形成する接着樹脂が含浸された強化繊維束のロール（コーナーフィラーの原基材）ＣｆＢ１が、コーナーフィラー供給装置ＦＣｆＢ１に取り付けられる。これで、各原基材の準備が完了する。【００７７】
次に、これらのロールから、積層体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、および、強化繊維束ＣｆＢ１を引き出し、プリフォームの製造装置の全長に亘って通し、初期状態とする。初期状態の準備完了後、装置の運転を開始する。【００７８】
搬送装置Ｃａ１において、そこに位置している積層体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、および、強化繊維束ＣｆＢ１を把持し、製造装置の下流側（図１では右側）に向かって、これらを牽引する搬送動作と、搬送の停止時に行われる、部分形状成形型３０（図４参照）、および、一体化成形型４０（図５参照）による各原基材の加工動作、ならびに、トリミング装置におけるプリフォーム把持型５０（図６参照）によるプリフォームの加工動作とが、交互に実施される。【００７９】
これらの動作により、Ｔ形の横断面形状を有するプリフォームＰＦ１が、下流に向かって徐々に形作られ、全ての材料が装置全長を通過した時点から、定常状態のプリフォームの製造が開始される。【００８０】
材料加工の流れを、上流側から順に説明する。コーナーフィラーロールから引き出された強化繊維束ＣｆＢ１は、最下流の搬送装置Ｃａ１の牽引力により、コーナーフィラー成形型２０（図３参照）の目的とするコーナーフィラーの横断面形状をした穴２３を通過する。右上型２１ａ、左上型２１ｂ、および、平型２２は、各型内部を流れる熱媒により加熱されている。【００８１】
穴２３は、入り口側が広く、内部で狙いとするＴ形の分岐部に充填されるコーナーフィラーの横断面形状とされている。これにより、嵩高である強化繊維束ＣｆＢ１は、穴２３の通過に伴い、加圧および加熱を受け、内部に含まれる熱可塑性樹脂材料が軟化し変形することで、強化繊維束ＣｆＢ１は、狙いのコーナーフィラーの横断面形状に加工される。加工された強化繊維束ＣｆＢ１は、コーナーフィラー成形型（賦形装置）２０から出て、室温にて放冷され、加工された形状を保って固定され、コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４となる。【００８２】
このように、予めコーナーフィラーの形を最終横断面を想定した形に整えることで、後に一体化装置Ｃ１にて他の予備賦形体と結合する際に、コーナー以外の平坦部にはみ出したり、位置の偏りを生じてフィラーの密度が不均一になったりせず、狙いとする位置にコーナーフィラーを確実に収めることができる。【００８３】
一方、各ロールから引き出された積層体Ｌ１、Ｌ２、および、Ｌ３は、部分形状成形型３０（図４参照）へ導入される。ここで、中央型３１、上型３２、下型３３のそれぞれは、内部を流れる熱媒により加熱されている。各型が開いた状態において、上型３２、下型３３をアクチュエーター３４ａ、３４ｂにより駆動し、各型を閉じることで、そこに位置する積層体Ｌ１、Ｌ２、および、Ｌ３が、各型の間でプレスされる。【００８４】
同時に、型からの熱の供給を受けて、加熱され、この状態で一定時間保持される。この加圧および加熱し、その状態で保持することにより、積層体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、単に、それぞれの型形状に沿った形に変形するだけでなく、それらにおける繊維体積含有率の上昇がもたらされる。これにより、狙いとするプリフォームにおけるＴ形横断面形状の部分形状であるＬ形部分、および、平板形部分と同等の繊維体積含有率、もしくは、それに準ずる繊維体積含有率がもたらされる。【００８５】
積層体の層間部には熱可塑性樹脂材料が含まれているため、これが軟化し変形することで、積層体を構成する強化繊維布帛の各層間が接着され、プレスされた形態が保持される。【００８６】
成形体を成形型３０に一定時間保持の後、上型３２、下型３３をアクチュエーター３４ａ、３４ｂにより駆動し、型を開く。そして再び搬送装置Ｃａ１により、加工された積層体は下流に搬出され、放冷され、内部の熱可塑性樹脂が硬化することにより、形成された形状が保たれる。積層体Ｌ１、Ｌ２、および、Ｌ３は、狙いとするＴ形横断面形状の部分形状であるＬ形形状を有する予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２と、平板形状を有する予備賦形体Ｐｆ３となる。【００８７】
プレスの後に型を開いて成形型から予備賦形体を搬出する際、後の一体化工程で各予備賦形体同士の結合を良好にするため、接着樹脂材料（熱可塑性樹脂）を、層間と同様、積層体の一体化側表面にも付着させてある場合、樹脂の接着作用により、予備賦形体が中央型３１に貼り付く現象が発生することがある。この現象を防ぐには、少なくても中央型３１の表面に、剥離剤、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））を、予めコーティングしておくのが良い。【００８８】
更に、予備賦形体と中央型３１の隙間に空気を吹き付けるノズルを設置し、高速の噴流を予備賦形体と中央型３１の間に流して剥離させるのが、予備賦形体に与える損傷が少なく、冷却を早めてプレス形態を確実に維持する効果もあり、より効果的である。【００８９】
他に、樹脂などの成形分野で汎用されている離型シート（離型紙）を、積層体と成形型との間に介在させた状態で、積層体を成形し、成形された積層体を成形型から搬出後、離型シートを除去する方法がある。【００９０】
図４に示される部分形状成形型３０は、中央型３１の上面で、２つのＬ形の、中央型３１の下面で、１つの平板形の計３つの予備賦形体が、垂直方向のプレス動作だけで、一度に加工できる構造となっている。これにより、成形型の構成の単純化ができ、設備費を抑制できる上、型の表面積をトータルで最小限にとどめることができる。従って、型の温度調節を行う熱媒の熱効率をあげることができる。【００９１】
更に、図４に示される部分形状成形型３０においては、中央型３１の中央に穴３５が設けられている。コーナーフィラー部分形状形成装置ＣｆＰ４にて成形されたコーナーフィラーの予備賦形体ＣｆＰｆ４が、穴３５を通過し、一体化装置Ｃ１に至る。部分成形型３０に、コーナーフィラーの予備賦形体ＣｆＰｆ４が通過する穴３５を設けることにより、一度予備賦形され剛直となったコーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４を、無理に曲げることなく、一体化装置Ｃ１へと供給するができる。【００９２】
これにより、最終的にＴ形のプリフォームが形成される際のコーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４の真直性を確保することができる。また、このように、コーナーフィラー予備賦形体ＣｆＰｆ４の通路を成形型内に設けることで、２つのＬ形の加工を行う部分の間隔を極力狭く設計することができる。そのため、完成したＬ形の予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２を一体化装置Ｃ１まで送る過程で、これらが曲げ作用を受ける程度を最小限にすることができる。その結果、製造工程中で、予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２が受ける損傷を抑制することができる。【００９３】
次に、成形された予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２、Ｐｆ３、ＣｆＰｆ４は下流へ搬送され、その過程で、Ｔ形断面を形成するように集められる。この態様においては、Ｌ形部分である予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２は、長手軸に対して、それぞれ反対方向に４５°ねじられると同時に、進行方向を変えるために曲げられる。そして、最終的に、２つのＬ形の予備賦形体Ｐｆ１、Ｐｆ２を垂直部（ウェブ部）で背中合わせにし、水平部に、平板形の予備賦形体Ｐｆ３を重ね合わせ、中央の分岐部の空隙に、コーナーフィラーの予備賦形体ＣｆＰｆ４を配置した状態で、一体化装置Ｃ１へ導入される。【００９４】
このとき、一体化装置における一体化成形型４０（図５参照）の右上型４１ａ、左上型４１ｂ、下型４２は、それぞれ開いた状態である。各型の開きにより形成されるＴ形断面形状の垂直および水平に対応する隙間は、開き過ぎず、重ねた予備賦形体のトータルの厚さの１．２乃至１．５倍程度とするのが良い。導入した予備賦形体がその形状に沿って適正な位置に収まる上、導入時に型に擦れて受ける損傷を抑えることができるからである。【００９５】
この態様とは別に、一体化工程にて予備賦形体と他の強化繊維基材を合わせる場合も、型の隙間は、隙間に位置される基材のトータル厚さの１．１乃至１．５倍程度であることが好ましい。隙間に導入される基材の型に対する位置ずれが防止できるからである。また、基材が嵩高である場合は、型の隙間への導入時の型への引っ掛かりを防止するために、型の入口に、テーパー部や大きめの湾曲部を設けておくと良い。【００９６】
一体化成形型４０へ導入された予備賦形体は、先ず、アクチュエーター４３ａにより中央型４１ａが駆動し、Ｔ形のウェブ部をプレスし、次に、アクチュエーター４３ｂにより下型４２が駆動し、Ｔ形のフランジ部をプレスする。これらの型は、内部を流れる熱媒により加熱されているため、予備賦形体は、プレスと同時に加熱され、この加圧および加熱を受けた状態で一定時間保持される。【００９７】
この加圧および加熱し、その状態で保持することにより、各予備賦形体表面に付着している熱可塑性樹脂が軟化して、接着機能を発揮し、予備賦形体同士を一体化させると共に、予備賦形体は圧縮され、繊維体積含有率を上昇させ、狙いとするＴ形断面形状と同等の繊維体積含有率に達する。【００９８】
この一定時間保持の後、中央型４１ａ、下型４２がアクチュエーター４３ａ、４３ｂにより駆動され、型が開く。そして、再び搬送装置Ｃａ１により、加工された予備賦形体は下流に搬出され、型から離れたことで放冷され、内部の熱可塑性樹脂が硬化して形状を保ち、プリフォームＰＦ１ａが形成される。【００９９】
次に、一体化装置Ｃ１で成形されたプリフォームＰＦ１ａは、更に下流に搬送され、トリミング装置Ｔ１に導入される。トリミング装置Ｔ１におけるプリフォーム把持型５０において、先ず、アクチュエーター５４ａにより中央型５１ａが駆動し、Ｔ形のウェブ部を把持し、次に、アクチュエーター５４ｂにより下型５２が駆動し、Ｔ形のフランジ部を把持する。次いで、トリミング機構５３ａ、５３ｂ、５３ｃが動作し、図示しないアクチュエーターが、ロータリーカッター刃５５ａ、５５ｂ、５５ｃをプリフォームＰＦ１ａの各端部に押し当てながら、これらをプリフォームＰＦ１ａの長手方向に移動させ、プリフォームＰＦ１ａの各端部が切断される。【０１００】
次に、ロータリーカッター刃５５ａ、５５ｂ、５５ｃがプリフォームＰＦ１ａから離れ、元の位置に戻り、中央型５１ａ、下型５２がアクチュエーター５４ａ、５４ｂにより駆動され、型が開く。そして、再び搬送装置Ｃａ１により、トリミング処理されたプリフォームＰＦ１ｂは下流に搬出される。【０１０１】
最後に、トリミング処理されたプリフォームＰＦ１ｂは、更に下流に搬送され、搬送装置Ｃａ１に内蔵されているプリフォーム把持機構に把持される。そして、アクチュエーターＡＣ１により、搬送装置Ｃａ１のプリフォーム把持機構が、プリフォームＰＦ１ｂを把持したまま、下流側に移動する。ここで、プリフォームＰＦ１ｂの把持を解除し、再びアクチュエーターＡＣ１の稼働により、プリフォーム把持機構が上流側に移動し、プリフォームＰＦ１ｂが下流側へ残され、完成されたプリフォームＰＦ１となる。この動作の繰り返しにより、完成したプリフォームＰＦ１は、順次下流側へと送られる。以上一連の製造工程により、原基材が切れない限り、Ｔ形横断面形状を有するプリフォームＰＦ１が途切れることなく、連続的に製造される。【０１０２】
図９に、図１に示される本発明のプリフォームの製造装置とは異なる本発明のプリフォームの製造装置の斜視図が示される。図１に示される態様が、Ｔ形横断面形状を有するプリフォームを製造する装置であるのに対し、図９に示される態様は、Ｉ形横断面形状を有するプリフォームを製造する装置である。【０１０３】
図９において、Ｉ形横断面形状を有するプリフォームの製造装置は、上流側から下流側に向かい配置された、材料供給装置１０ａ、フィラー賦形装置２０ａ、部分形状形成装置３０ａ、一体化装置４０ａ、トリミング装置５０ａ、および、牽引装置６０ａからなる。【０１０４】
図１０に、Ｉ形横断面形状を有するプリフォームの一例の斜視図が示される。図１０において、プリフォームＰＦ２は、強化繊維布帛の積層体を加工してなる２つのＣ形部分７０ａ、７０ｂと１つの平板形部分２ａ、２ｂ、および、折り曲げ部の外周側の空隙を埋めるコーナーフィラー３ａ、３ｂから構成されている。図２に示されるＴ形の場合と同様、図１０におけるプリフォームＰＦ２の垂直部分をウェブ部、水平部分をフランジ部と呼称する。【０１０５】
材料供給装置１０ａには、２つのＣ形部分７０ａ、７０ｂと２つの平板部分２ａ、２ｂを形成するためのそれぞれの積層体の供給源となる４つの積層体ロール１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇと、２つのコーナーフィラー３ａ、３ｂを形成するためのそれぞれの強化繊維束の供給源となるフィラー材ロール１２ａ、１２ｂとが、用意されている。【０１０６】
フィラー賦形装置２０ａにおける賦形型には、狙いとするＩ形横断面形状における２つの分岐部に充填されるコーナーフィラーの横断面形状に対応した２つの穴が、設けられている。これらの２つの穴は、その軸心が下流に位置する一体化装置４０ａにおけるコーナーフィラーの軸心と一致する位置に配置されていることが好ましい。【０１０７】
部分形状形成装置３０ａは、相対する型の隙間の断面がＣ形をなす２つのＣ形賦形装置７１ａ、７１ｂと、相対する型の隙間の断面が直線をなす２つの平板賦形装置７２ａ、７２ｂの４つの賦形装置から構成されている。【０１０８】
Ｃ形賦型装置７１ａ、７１ｂは、同一の形状をしている。その一方のＣ形賦型装置７１ａの横断面図が、図１１に示される。図１１において、Ｃ形の内部に位置する内型７１１を、中央型７１２と２つの側面型７１３ａ、７１３ｂが、Ｃ形をした薄板７１４を介して、取り囲んで配置されている。内型７１１は、図示しない不動のベースに固定されている。中央型７１２と側面型７１３ａ、７１３ｂは、それぞれアクチュエーター７１５、７１６ａ、７１６ｂに接続されている。これにより、中央型７１２と側面型７１３ａ、７１３ｂは、内型７１１に対して離接自在とされ、これにより、型に収容された積層体の加圧と加圧開放とが行われる。【０１０９】
一体化装置４０ａに内蔵されている成形型は、相対する型の隙間の断面がＩ形をなすように構成されている。【０１１０】
フィラー賦形装置２０ａ、部分形状形成装置３０ａ、および、一体化装置４０ａを構成する各型は、図１に示される態様と同様、内部に温度調整を行う熱媒が循環する構造を有する。これにより、型の温度が、成形に必要な温度になるように調整される。また、部分形状形成装置３０ａと一体化装置４０ａの各型は、図示しないアクチュエーターにより、各型同士離接自在とされ、型に導入された材料を、加熱および／または加圧できるようにされている。【０１１１】
トリミング装置５０ａは、図１に示される態様と同様、成形されたプリフォームの横断面形状の端部をトリミングするトリミング機構を備えている。【０１１２】
牽引装置６０ａは、Ｉ形のプリフォームを把持するプリフォーム把持機構を有している。更に、牽引装置６０ａは、アクチュエーター６１ａにより、プリフォーム把持機構全体をプリフォームの長手方向に往復できる構造を備えている。【０１１３】
図９に示されるプリフォームの製造装置を用い、図１０に示されるＩ形のプリフォームを製造する場合は、先ず、４つの積層体ロール１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇと、２つのコーナーフィラー材ロール１２ａ、１２ｂが、材料供給装置１０ａに準備される。なお、これらの材料は、図１に示される態様の場合と同様である。【０１１４】
材料加工の流れを、上流側から下流に向かって説明する。先ず、フィラー材ロール１２ａ、１２ｂを出た強化繊維束５ａ、５ｂは、フィラー賦形装置２０ａのコーナーフィラーの横断面の形をした穴を通過し、その際に、加熱および加圧の加工を受け、狙いのコーナーフィラーの横断面形状をした予備賦形体６ａ，６ｂとなる。【０１１５】
積層体ロール１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇを出た積層体４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇは、部分形状形成装置３０ａへ導入される。ここで、積層体４ｄ、４ｅは、平板賦形装置７２ａ、７２ｂにて、加熱および加圧され、その状態で保持され、平板形状の予備賦形体７ｄ、７ｅとなる。積層体４ｆ、４ｇは、Ｃ形賦形装置７１ａ、７１ｂにて、加熱および加圧され、その状態で保持され、Ｃ形形状の予備賦形体７ｆ、７ｇとなる。【０１１６】
Ｃ形賦形装置は、図１１に示すように、中央型７１２と側面型７１３ａ、７１３ｂをアクチュエーター７１５、７１６ａ、７１６ｂにより駆動することで、積層体４ｆを、薄板７１４を介して、内型７１１向かってプレスする。このとき、中央型７１２と側面型７１３ａ、７１３ｂの駆動の順番は、中央型７１２を先、側面型７１３ａ、７１３ｂが後となるようにする。こうすることで、積層体４ｆの折り曲げの際に生じる内外周の周長差によるシワの発生を防止できる。【０１１７】
薄板７１４が存在することで、積層体４ｆの中央型７１２と側面型７１３ａ、７１３ｂとの間への噛み込みが、防止される。薄板７１４の材質や厚さは、型に固定できて、積層体４ｆに均一にプレス圧力がかかることを阻害しない柔軟なものでれば、特に限定されない。しかし、耐久性と剥離性を考慮して、薄板７１４として、０．０７乃至０．１５ｍｍ程度の厚さの鋼材に、フッ素系樹脂をコーティングした板が好ましく用いられる。【０１１８】
予備賦形体６ａ、６ｂ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇは、次の一体化装置４０ａへ搬送され、Ｉ形断面を形成するように集められる。この態様では、この過程で、特にＣ形部分である予備賦形体７ｆ、７ｇは、Ｃ形賦形装置を出た時点で、Ｃ形の開いている方向が上向きであるが、一体化装置４０ａに至るまでには、Ｉ形の側面に位置するよう、横を向かせる必要がある。そこで、予備賦形体７ｆ、７ｇは、長手軸に対してそれぞれ反対方向に９０°ねじられると同時に、互いの距離を近づけ、かつ、進行方向を変えるために曲げられる。【０１１９】
また、コーナーフィラーの予備賦形体６ａ、６ｂは、先述の通り、フィラー賦形装置２０ａの穴の軸心が、一体化装置４０ａでのコーナーフィラーの軸心と一致する位置にあれば、この過程で曲げによる損傷を受けることなく、一体化装置４０ａまで送られる。【０１２０】
そして、最終的に、２つのＣ形の予備賦形体７ｆ、７ｇをＣ形の中央部で背中合わせにし、上下の水平部に平板の予備賦形体７ｄ、７ｅを重ね合わせ、コーナー部の空隙に既にコーナーフィラーとしての形が整えられている予備賦形体６ａ、６ｂを配置した状態で、これらが一体化装置４０ａへ導入される。【０１２１】
次に、一体化装置４０ａにおいては、先ず、Ｉ形のウェブ部、次に、Ｉ形のフランジ部の順で型締めされ、加圧および／または加熱された状態で保持され、狙いとするＩ形横断面形状と端部の長さが異なる点を除いて一致するプリフォーム８ａとなる。【０１２２】
次いで、プリフォーム８ａは、図１に示される態様の場合と同様、トリミング装置５０ａにて、不要の端部が切り取られ、狙いとする横断面形状に整えられた端部処理プリフォーム９ａとなる。端部処理プリフォーム９ａは、牽引装置６０ａを経て、下流へ送られ、Ｉ形横断面形状のプリフォームＰＦ２が途切れることなく連続的に製造される。【０１２３】
以上の実施態様により製造されたプリフォームＰＦ１、ＰＦ２は、その後、繊維強化樹脂の成形工程において、樹脂を強化するための強化繊維材料として使用される。通常、プリフォームは所望の長さにカットされ、マトリックス樹脂が注入され、注入された樹脂の硬化が行われ、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）が製造される。【０１２４】
以上において、図１および図９を用いて、２つの実施態様が説明されたが、本発明は、これらの態様に限られるものではない。強化繊維の真直性が高く、プリフォーム中の強化繊維の密度が均一で、シワのないプリフォームを連続的に製造する方法として重要なことは、連続工程の中に、部分形状形成工程と一体化工程がある点である。【０１２５】
強化繊維の積層体が、部分形状形成工程で加熱および加圧され、その状態で保持され、層間に配された樹脂をはじめとした強化繊維布帛に含まれる樹脂成分や、場合によっては強化繊維そのものを軟化させ、流動させて嵩を減らし、狙いとする最終横断面の部分形状に確実に仕上げた予備賦形体とした後、改めて一体化工程で予備賦形体同士、または、予備賦形体と他の強化繊維基材を一体化して、プリフォームを完成させている点が本発明の重要なポイントである。【０１２６】
この点を更に詳しく説明する。例えば、先の実施態様で示したＴ形プリフォームの製造方法において、コーナーフィラーは、予め予備賦形体化を実施するものの、強化繊維布帛３枚を積層した積層体については、予備賦形体とせず、図５に示すような一体化装置（一体化成形型４０）で、一度に重ねてプレスした場合、ウェブ部とフランジ部が交差する積層体の折り曲げ部に、積層体内外周の周長差によるシワが発生する。【０１２７】
このシワの発生状況が、図７に示される模式図により説明される。図７において、先ず、プレス前は、状態Ｓ１のように、嵩高な３枚の積層体８１ａ、８１ｂ、８１ｃが型間に配置され、強化繊維布帛の直線性は保たれている。次に、ウエブ部８１Ｗがプレスされると、状態Ｓ２のようになる。更に、フランジ部８１Ｆがプレスされた際、積層体の圧縮に伴い折り曲げ部の外周側の基材には余りが生じ、状態Ｓ３のようになる。状態Ｓ３において、シワＷｒが発生する。【０１２８】
このシワ発生を回避するためにも、本発明における部分形状形成工程は重要である。特に、横断面形状における分岐部を形成するために折り曲げられる積層体の折り曲げ部は、内外周長差によるシワが発生し易い。従って、このシワの発生を極力防止するために、プリフォームにおける横断面において分岐部を形成する部分基材については、他の基材と一体化してプリフォームを形成する前に、当該部分基材を、分岐部を有する形状に、確実に成形しておくことが必要となる。【０１２９】
分岐部とは、ウェブ部とフランジ部とが交差するところで、その部分において、Ｔ字路、Ｙ字路、あるいは、十字路が形成されている。すなわち、本発明は、分岐部を含む横断面形状を有するプリフォームの製造に、特有の効果を奏する。分岐部を有する７種のプリフォームの例が、図８に示される。【０１３０】
図８において、プリフォームＰＦ３は、図２に示すプリフォームＰＦ１と同じであり、分岐部Ｂ３を有する。プリフォームＰＦ４は、図１０に示すプリフォームＰＦ２と同じであり、分岐部Ｂ４、Ｂ５を有する。プリフォームＰＦ５は、ウェブ部の上端が右方向に折れている形状を有し、分岐部Ｂ６を有する。プリフォームＰＦ６は、十字形であり、分岐部Ｂ７を有する。プリフォームＰＦ７は、Ｔ形とＩ形とが合体した形状を有し、分岐部Ｂ８、Ｂ９を有する。プリフォームＰＦ８は、Ｉ形が並列に合体した形状を有し、分岐部Ｂ１０、Ｂ１１を有する。プリフォームＰＦ９は、ウェブ部の上端が右方向に折れ、更にその先が、上方に延びている形状を有し、分岐部Ｂ１２を有する。【０１３１】
部分形状形成工程にて、加熱および加圧され、形成された形状がその状態で保持される加工を受けることで、積層体は、圧縮され、繊維体積含有率（Ｖｐｆ）が高められた予備賦形体となる。ここにおける圧縮の程度は、最終の横断面形状に近づくように、つまり、一体化工程を出たプリフォームの繊維体積含有率（Ｖｐｆ）に近づくように、あるいは、それと同等になるような程度が好ましい。この程度に積層体を圧縮することにより、先に説明した一体化工程で発生するシワを極力防止することができる。【０１３２】
しかし、連続的にプリフォームを製造する装置の処理能力の観点からすると、装置の処理速度を決定するのは、加熱および加圧して積層体の嵩を減らしてゆくのに必要な各工程での保持時間である。部分形状形成工程にて、一体化工程終了時点での繊維体積含有率（Ｖｐｆ）まで、先に到達させる場合は、部分形状形成工程での保持時間が長く必要なのに対し、一体化工程では予備賦形体を貼り合わせるだけのごく短い保持時間で処理が終了する。従って、トータルの処理能力は、部分形状形成工程の長い保持時間に依存するという、非効率な状況が生じる。この状況は、最終的に狙いとする繊維体積含有率（Ｖｐｆ）がある程度高い、例えば、繊維体積含有率（Ｖｐｆ）が４０％以上のときや、積層体の層間に配された樹脂の量が多い場合等に、顕著な問題となる。【０１３３】
この問題の解決には、部分形状形成工程で確保する繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を、後の一体化工程で不具合とならないある程度のところで抑えておき、最終的に狙いとする繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を一体化工程において達成させることが有効である。この不具合とならないある程度の繊維体積含有率（Ｖｐｆ）は、次式が満足される範囲で表される。【０１３４】
０．９５≧α／β≧０．６
より好ましくは、
０．９５≧α／β≧０．８
ここで、αは予備賦形体のＶｐｆ、βはプリフォームのＶｐｆを表す。【０１３５】
すなわち、予備賦形体のＶｐｆをプリフォームのＶｐｆの６０％乃至９５％程度、より好ましくは、８０％乃至９５％程度に抑えることで、積層体の圧縮という仕事を部分形状形成と一体化の２つの工程で分担し、処理時間の突出を抑えることで、製造装置としてのトータルの処理時間を短縮することができる。これにより、一体化工程での強化繊維のシワの発生や密度の不均一化という不具合が、最小限度に押さえられる。【０１３６】
繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を測定するには、先ず、被測定体である強化繊維基材の原基材、積層体、あるいは、賦形体の厚さを計測する必要がある。厚さは、被測定体の表面の垂直方向において、被測定体に、１０１．３ｋＰａの圧力をかけた状態で計測される。圧力付与の方法としては、被測定体をフィルム等のシート材で覆い、内部を真空とすることで大気圧を付与する方法や、平板と圧子（例えば、直径２５ｍｍの円板）の間に被測定体を挟み込み、圧子にその面積に応じた力を付与する方法があげられる。本明細書に記載の厚さ、および、繊維体積含有率（Ｖｐｆ）に関する記載は、真空による方法に基づいている。【０１３７】
本発明の実施においては、上に説明した実施態様のように、必ずしも全ての部分を、部分形状形成する必要はない。例えば、Ｔ形横断面形状であれば、フランジ部にあわせる平板形部のように、折り曲げ部がない部分基材などは、部分形状形成工程を経ずに、積層体のまま一体化工程で、部分形状形成を行ったＬ形部分と一体化しても良い。すなわち、強化繊維の真直性や密度の均一性など、プリフォームとなった時に重要と考えられる少なくとも一つの部分を予備賦形体とし、一体化工程で、予備賦形体同士だけでなく、他の部分形状形成がされていない強化繊維基材と、重ねて一体化するようにしても良い。【０１３８】
第１の繊維強化基材と一体化されてプリフォームを形成する第２の強化繊維基材としては、上記実施態様で用いている複数枚の強化繊維布帛が接着樹脂材料をそれらの層間部に配して積層された積層体の他、接着樹脂材料をそれらの層間部に配さずに積層したものや、１枚の強化繊維布帛単体、場合によっては強化繊維布帛を棒状や筒状に丸めたものが含まれる。【０１３９】
積層体の層間や、場合によってはその表面に配される接着樹脂材料は、上記実施態様では熱可塑性樹脂としたが、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。接着樹脂材料として、熱硬化性樹脂を使用することも可能であり、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂が挙げられる。ただし、接着樹脂材料は、加熱により接着機能を果たす必要がある。常温環境での取扱い性を考慮すると、接着樹脂材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が、３０乃至１００℃程度の樹脂であることが好ましい。コーナーフィラー材料の強化繊維束に含まれる接着樹脂材料についても、これらの樹脂を使用することができる。【０１４０】
接着樹脂材料の形態としては、繊維状、粒子状、エマルジョン状などが挙げられる。接着樹脂材料は、積層される強化繊維布帛の層間のみに存在する必要はなく、強化繊維布帛内に、ランダムに分散されていても良い。接着樹脂材料が繊維状の場合は、強化繊維束の中に引き揃えたり、織物の経糸および／または緯糸に補助糸として挿入したり、強化繊維布帛の複数層に亘って挿入されるスティッチング糸とすることができる。加熱および加圧による層間の接着が可能であれば、接着樹脂材料の形態は、限定されない。【０１４１】
強化繊維布帛、および、コーナーフィラーを構成する強化繊維は、特にその種類に制限はない。強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維（例えば、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、フェノール繊維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維）、金属繊維、または、セラミック繊維、これらの組み合わせが挙げられる。中でも、炭素繊維は、比強度および比弾性率に優れ、耐吸水性に優れるので、航空機や自動車の構造部材等、高い機械特性を求められる場合に、好ましく用いられる。【０１４２】
強化繊維布帛の形態としては、強化繊維が少なくとも一方向に配列された布帛状であれば、特に限定されない。強化繊維布帛として、織物、編み物、組み物、不織布、一方向に引き揃えられた強化繊維をバインダーや融着性不織布、ステッチ糸等で形態安定化させた一方向性繊維シート、一方向性シートを配列繊維の方向を変えて積層した多軸シート等が挙げられる。特に輸送機器（特に航空機）の構造部材の成形にプリフォームが用いられる場合には、高い力学特性（特に圧縮強度）が要求される。この要求に応えるには、一方向性布帛、または、それが複数が一体化された布帛が、強化繊維の真直性、高い繊維体積含有率（Ｖｐｆ）を実現することができるため、とりわけ好ましい。【０１４３】
積層体の供給は、上記の実施態様のように、積層体ロールを用いて行うことができれば、ロール巻きは場所をとらずに長い材料を保管できるので好ましい。しかし、強化繊維布帛の枚数が多く、厚い積層体が用いられる場合は、巻くことで積層体は曲げられ、内外の周長差により層間にはズレが生じる。予め層間に接着点があるような積層体の場合では、層間が剥離し、所望の積層体の状態が保たれなくなる場合がある。この場合は、積層体を、曲げずに、トレーなどの平坦な供給台に収容しておくことが好ましい。一方、積層体を構成する強化繊維布帛のそれぞれが単層でロール巻きの状態で得られる場合は、積層枚数に相当する数の単層巻きのロールを用意し、部分形状形成工程や一体化工程に送るまでの過程で、それぞれの強化繊維布帛を重ねあわせ、積層体を形成することもできる。【０１４４】
積層体や予備賦形体を加熱および／または加圧して加工する手段としては、上記の実施態様では、加熱した型同士を押しつけるプレス方式を採用した。このプレス方式は、温度および圧力の条件を確実に設定できる上、耐久性や動作の安定性を確保し易く好ましい。【０１４５】
各成形型において使用される型としては、剛体である金属や樹脂の型を用いても良いし、ゴムやエラストマーのような軟質の材料からなる型を用いても良い。ただし、型からの接触加熱で型に収容された材料の加熱を行うので、熱伝導および強化繊維への熱伝達が良く、高い耐久性も期待できる金属製の型が好ましい。【０１４６】
型の加熱手段としては、放射熱や雰囲気加熱、加熱気体の吹きつけなども用いることができる。型の加圧手段としては、型をフィルム状のもので覆ったり、袋状物に収容して、内圧をかける方法なども用いることができる。加熱手段や加圧手段は、材料の特性や得ようとするプリフォームの状態にあわせ、適宜選択される。【０１４７】
積層体や予備賦形体の加工時の加熱温度は、層間に配された接着樹脂材料のガラス転移温後（Ｔｇ）を越える温度とするのが、接着性能を発揮するのに好ましい。しかし、温度が高すぎると、加工に要する時間は短くなるが、接着樹脂材料の量が多い場合には、強化繊維布帛の層間に樹脂のフィルム状の層ができ、後工程でマトリックス樹脂を注入する際の樹脂流動を妨げる恐れがある。接着樹脂材料のガラス転移温後（Ｔｇ）が、３０乃至１００℃の場合、加工時の加熱温度は、４０乃至１３０℃程度の範囲から選択されるのが好ましい。【０１４８】
加圧の圧力は、圧力をあまり高めると、層間の接着樹脂材料が流動する前に、強化繊維が厚さ方向に変形して、層間で対峙する強化繊維同士が密着し、層間の空間を埋めてしまい、後工程でマトリックス樹脂を注入する際の層間の樹脂流動を妨げる恐れがある。圧力の下限は、大気圧程度として、圧力は、０．１乃至１．０ＭＰａの範囲から選択されるのが好ましい。【０１４９】
搬送装置（牽引装置）は、単独の装置とすることもできるが、その機能をトリミング装置に兼ねさせることができる。搬送装置（牽引装置）の機能は、プリフォームを把持する機能と長手方向に送る機能の２つであり、１つ目の把持機能は、トリミング装置も備えているため、この把持能力を十分なものに設定することができれば、トリミングと搬送（牽引）のための把持機能を兼用することができ、後は送る機能をトリミング装置に付与することで、搬送装置（牽引装置）を省略することは可能である。
【産業上の利用の可能性】
【０１５０】
本発明のプリフォームの製造方法、あるいは、製造装置によれば、目的のプリフォームを形成する横断面形状において分岐部を有する強化繊維基材の原基材を長手方向に間欠的に搬送し、搬送停止時に、前記原基材に加熱および／または加圧の加工を施して、一旦、予備賦形体を形成し、次いで、形成された予備賦形体と目的のプリフォームを形成する他の部分の強化繊維基材の原基材とを一体化することにより、横断面形状において分岐部を有するプリフォームが連続的に製造される。これにより、従来技術で連続的に成形されるプリフォームにおける強化繊維に発生するシワの問題が解消され、品質の良い、例えば、自動車、航空機に用いられる構造部材の成形に使用されるプリフォームが、連続的な製造により提供される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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