(57)【要約】【課題】  ＦＲＰ材を硬化させる工程で中子を排出することができ、従来に比べて工程数を削減でき、成形時間も短縮できるＦＲＰ製中空成形品の成形方法の提供。【解決手段】  合成ワックスでインフォーム型（中子）２を作製する工程と、作製したインフォーム型２の外面にＦＲＰ材３を貼付するとともに貼付したＦＲＰ材３にワックス排出孔４を形成する工程と、ＦＲＰ材３とインフォーム型２を加熱してＦＲＰ材３を熱硬化させていき、溶融するインフォーム型２の合成ワックス５をワックス排出孔４から排出するとともに、ＦＲＰ材３を完全に熱硬化させてＦＲＰ製中空成形品１とする工程と、を有するＦＲＰ製中空成形品の成形方法。ＦＲＰ材３を硬化させる工程で中子２を除去させることができ、それによって従来に比べて工程数を削減でき、成形時間も短縮できる。また、排出される合成ワックス５には溶解液などが混じっていないので、リサイクル、再利用に便利である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成ワックスでインフォーム型を作製する工程と、
作製したインフォーム型の外面にＦＲＰ材を貼付するとともに貼付したＦＲＰ材にワックス排出孔を形成する工程と、
ＦＲＰ材とインフォーム型を加熱してＦＲＰ材を熱硬化させていき、溶融するインフォーム型の合成ワックスをワックス排出孔から排出するとともに、ＦＲＰ材を完全に熱硬化させてＦＲＰ製中空成形品とする工程と、
を有するＦＲＰ製中空成形品の成形方法。
【請求項２】
ＦＲＰ材に１３０℃〜１５０℃で熱硬化する樹脂を含むＦＲＰ材を用い、合成ワックスに１２０℃〜１３０℃の融点を有する合成ワックスを用いる請求項１記載のＦＲＰ製中空成形品の成形方法。
【請求項３】
ＦＲＰ材が８０％〜９０％熱硬化する温度を融点とする合成ワックスを用いてインフォーム型を作製する請求項１または請求項２記載のＦＲＰ製中空成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）製の中空成形品を成形する成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＦＲＰを中空成形するのは難しいので、通常、ウレタンの発泡コアを内部に入れたままの成形品としている。しかし、コアを埋め込んだままであると質量が増すので、ＦＲＰ製中空成形品を比較的容易に作製できる方法が求められている。
従来、提案されているＦＲＰ製中空成形品の成形方法には、石膏でインフォーム型（中子）を作製し、成形後に石膏を溶解液を用いて溶解除去する方法（例えば、特許文献１参照）や、エアを充填したバッグを中子として用い、成形後にエアバッグを除去する方法（例えば、特許文献２、３参照）などがある。
【特許文献１】特開２００２−３６３８１号公報
【特許文献２】特開２００３−３１１８４５号公報
【特許文献３】特開２００３−３１１７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の方法では、ＦＲＰ材を硬化させる工程とは別に、溶解液を用いて石膏を溶かす工程が必要となり、工程数が多く、成形時間がかかるため、コスト高となり、大量生産に難がある。また、溶解液と石膏とを分離するのが困難で、石膏のリサイクル性に乏しい。
また、特許文献２や特許文献３の方法では、ＦＲＰ材を硬化させる工程とは別に、エアバッグを除去する工程が必要となり、工程数が多く、成形時間がかかるため、コスト高となり、大量生産に難がある。
【０００４】
本発明の目的は、ＦＲＰ材を硬化させる工程で中子（インフォーム型）を排出することができ、それによって従来に比べて工程数を削減でき、成形サイクル時間も短縮できるＦＲＰ製中空成形品の成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の方法は、つぎのとおりである。
（１）  合成ワックスでインフォーム型を作製する工程と、
作製したインフォーム型の外面にＦＲＰ材を貼付するとともに貼付したＦＲＰ材にワックス排出孔を形成する工程と、
ＦＲＰ材とインフォーム型を加熱してＦＲＰ材を熱硬化させていき、溶融するインフォーム型の合成ワックスをワックス排出孔から排出するとともに、ＦＲＰ材を完全に熱硬化させてＦＲＰ製中空成形品とする工程と、
を有するＦＲＰ製中空成形品の成形方法。
（２）  ＦＲＰ材に１３０℃〜１５０℃で熱硬化完了する樹脂を含むＣＦＲＰ材を用い、合成ワックスに１２０℃〜１３０℃の融点を有する合成ワックスを用いる（１）記載のＦＲＰ製中空成形品の成形方法。
（３）  ＦＲＰ材が８０％〜９０％熱硬化する温度を融点とする合成ワックスを用いてインフォーム型を作製する（１）または（２）記載のＦＲＰ製中空成形品の成形方法。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）のＦＲＰ製中空成形品の成形方法によれば、ＦＲＰ材とインフォーム型を加熱してＦＲＰ材を熱硬化させていき、溶融するインフォーム型の合成ワックスをワックス排出孔から排出するとともに、ＦＲＰ材を完全に熱硬化させる工程を有するので、ＦＲＰ材を硬化させる工程で中子を除去させることができ、それによって従来に比べて工程数を削減でき、成形時間も短縮できる。また、排出される合成ワックスには溶解液などが混じっていないので、合成ワックスと溶解液とを分離する必要がなく、リサイクル、再利用に便利である。
上記（２）のＦＲＰ製中空成形品の成形方法によれば、ＦＲＰ材に１３０℃〜１５０℃で熱硬化完了する樹脂を含むＣＦＲＰ材を用い、合成ワックスに１２０℃〜１３０℃の融点を有する合成ワックスを用いるので、ＦＲＰ材とインフォーム型を加熱して温度を上げていく時に、ＦＲＰ材が１３０℃〜１５０℃の温度で熱硬化完了する前に合成ワックスを溶融させることができる。これによって、合成ワックスの溶融がＦＲＰ材の熱硬化と並行して行われ、ＦＲＰ材の熱硬化と合成ワックスの溶融との一方を行った後に他方を行う場合に比べて、サイクルタイムを短縮できる。
上記（３）のＦＲＰ製中空成形品の成形方法によれば、ＦＲＰ材が８０％〜９０％熱硬化する温度を融点とする合成ワックスを用いてインフォーム型を作製するので、ＦＲＰ材が熱硬化完了する前に合成ワックスを溶融させることができる。これによって、ＦＲＰ材が熱硬化と合成ワックスとの溶融が少なくとも一部並行して起こり、ＦＲＰ材が熱硬化と合成ワックスの溶融との一方が行った後に他方を行う場合に比べてサイクルタイムを短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明のＦＲＰ製中空成形品の成形方法を、図１〜図３を参照して説明する。本発明のＦＲＰ製中空成形品の成形方法のＦＲＰは、カーボン繊維を含むＦＲＰであるＣＦＲＰ、またはガラス繊維を含むＦＲＰであるＧＦＲＰの何れでもよい。ＦＲＰの樹脂は熱硬化性樹脂である。中空成形品は、たとえば、自動車用ボデー部品であり、たとえば、サイドメンバー、ダッシュパネル、ピラー等の部品である。ただし、中空成形品は、自動車用ボデー構造部材に限るものではない。
【０００８】
本発明のＦＲＰ製中空成形品１の成形方法を、（イ）合成ワックスでインフォーム型（中子といってもよい）２を作製する第１の工程と、（ロ）作製したインフォーム型２の外面にＦＲＰ材３を貼付するとともに、貼付したＦＲＰ材３にワックス排出孔４を形成する第２の工程と、（ハ）ＦＲＰ材３とインフォーム型２を加熱してＦＲＰ材３を熱硬化させていき、その時に溶融するインフォーム型２の合成ワックス５をワックス排出孔４から排出するとともに、ＦＲＰ材３を完全に熱硬化させてＦＲＰ製中空成形品１とする第３の工程と、を有する。ワックス排出孔４から排出された合成ワックス５は、インフォーム型２の作製に再利用することが望ましい。
【０００９】
合成ワックス５とは、融点が互いに異なる複数種のワックスを混合したワックスをいう。たとえば、融点が１２０℃、１２５℃、１３０℃の３種類のワックスを混合した合成ワックスといった具合である。複数種のワックスの融点のうち最も高い融点を、ＦＲＰ材３の樹脂の熱硬化完了温度以下にしておく。
【００１０】
作製したインフォーム型２の外面にＦＲＰ材３を貼付する方法は、ＦＲＰシートをインフォーム型２の外面に複数層貼付すること等によって行う。ＦＲＰシートには予めワックス排出孔４が設けてあり、積層した時にワックス排出孔４が形成されるようにする。あるいは、ワックス排出孔４のないＦＲＰシートをインフォーム型２の外面に複数層積層し、積層した後にワックス排出孔４を形成する。
【００１１】
ワックス排出孔４は、インフォーム型２の合成ワックス５が全量溶融した時に溶融合成ワックス５の全量がワックス排出孔４から自重で流出し得る、ＦＲＰ製中空成形品１の部位に形成されている。ワックス排出孔４は、ＦＲＰ製中空成形品１の下面に形成され、溶融したワックスがワックス排出孔４に向かって流れるような製品形状にしておく。
【００１２】
ＦＲＰ材３に含まれる樹脂の熱硬化温度は約１００℃〜１５０℃であり、ＦＲＰ材３に含まれる樹脂の熱硬化完了温度は１３０℃〜１５０℃の範囲にある。ＦＲＰ材３の熱硬化に要する時間は、たとえば６０分〜９０分である。インフォーム型２に合成ワックスを使用する理由は、天然ワックスや石油ワックスの場合は、融点が低いので、ＦＲＰ材３が硬化する前に溶け出してしまうため、使用に不適であるからである。
【００１３】
図３に、ＦＲＰ材３とインフォーム型２の温度を上げていく時の、ＦＲＰ材３の凝固とインフォーム型２の合成ワックス５の溶融の関係を示す。ＦＲＰ材３に含まれる熱硬化樹脂の熱硬化は約１００℃から始まり、１３０℃〜１５０℃の範囲のある温度で熱硬化完了する。インフォーム型２の合成ワックス５に１２０℃〜１３０℃の融点を有する合成ワックスを用いる。上記の融点が１２０℃、１２５℃、１３０℃の３種類のワックスを混合した合成ワックスの場合は、合成ワックス５は１２０℃で溶け出し、１３０℃でワックス全量が溶融する。この場合、複数種のワックスの融点のうち最も高い融点１３０℃は、ＦＲＰ材３の樹脂の熱硬化完了温度（１３０℃〜１５０℃の範囲のある温度）以下であることが望ましい。ＦＲＰ材３の樹脂の熱硬化の途中で、合成ワックス５の溶融が始まりかつ完了する。その結果、ＦＲＰ材３の熱硬化と合成ワックス５の溶融は、ＦＲＰ材３とインフォーム型２の同じ加熱工程で、並行して行われる。しかも、合成ワックス５の溶融、排出、すなわち、合成ワックス５の除去が、ＦＲＰ材３の熱硬化の加熱工程で、自動的に、ＦＲＰ材３の熱硬化と同時に、行われる。
【００１４】
ＦＲＰ材３が８０％〜９０％熱硬化する温度を融点（複数種のワックスの融点のうち最も高い融点、上記の例では１３０℃）とする合成ワックス５を用いてインフォーム型２を作製することが望ましい。ＦＲＰ材３とインフォーム型２の温度を上げていって、ＦＲＰ材３が８０％〜９０％熱硬化した状態で、合成ワックス５が溶け出すため、合成ワックス５が溶融しワックス排出孔４を通して流出したにもかかわらず、ＦＲＰ材３のＦＲＰ製中空成形品１はその中空形状を維持または保持することができる。ワックスが完全に溶け出した後、ＦＲＰ材３が完全に硬化されるまでＦＲＰ材３が焼成され、ＦＲＰ製中空成形品１が作製される。溶け出したワックスは回収し、インフォーム型２に再利用する。
【００１５】
つぎに、本発明のＦＲＰ製中空成形品の成形方法の作用、効果を説明する。
本発明のＦＲＰ製中空成形品１の成形方法は、ＦＲＰ材３とインフォーム型２を加熱してＦＲＰ材３を熱硬化させていき、溶融するインフォーム型２の合成ワックス５をワックス排出孔４から排出するとともに、ＦＲＰ材３を完全に熱硬化させる工程を有する。そのため、ＦＲＰ材３を硬化させる工程でインフォーム型（中子）２を自動的に排出することができる。その結果、従来に比べて特別に中子除去工程が不要な分、工程数を削減でき、成形時間も短縮できる。また、排出される合成ワックス５には溶解液などが混じっていないので、合成ワックス５と溶解液との分離が必要でなく、リサイクル、再利用に便利である。
【００１６】
ＦＲＰ材３に１００℃〜１５０℃で熱硬化し、熱硬化完了温度が１３０℃〜１５０℃の範囲にある樹脂を含むＣＦＲＰ材を用い、合成ワックス５に１２０℃〜１３０℃の融点を有する合成ワックスを用いることができる。その場合は、ＦＲＰ材３とインフォーム型２を加熱して温度を上げていく時に、ＦＲＰ材３が１３０℃〜１５０℃の温度で熱硬化完了する前に、合成ワックス５を溶融させ、ワックス排出孔４から排出することができる。これによって、合成ワックス５の溶融がＦＲＰ材３の熱硬化と並行して行われ、ＦＲＰ材３の熱硬化と合成ワックス５の溶融との一方を行った後に他方を行う場合に比べて、サイクルタイムを短縮できる。
【００１７】
ＦＲＰ材３が８０％〜９０％熱硬化する温度を融点とする合成ワックス５を用いてインフォーム型２を作製することができる。その場合は、ＦＲＰ材３が熱硬化完了する前に合成ワックス５を溶融させ、ワックス排出孔４から排出することができる。これによって、合成ワックス５の溶融がＦＲＰ材３の熱硬化と並行して行われ、ＦＲＰ材３の熱硬化と合成ワックス５の溶融との一方を行った後に他方を行う場合に比べて、サイクルタイムを短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のＦＲＰ製中空成形品の成形方法の、インフォーム型、ＦＲＰ製中空成形品の、工程順に示した斜視図である。
【図２】本発明のＦＲＰ製中空成形品の成形方法の、インフォーム型、ＦＲＰ製中空成形品の、工程順に示した断面図である。
【図３】本発明のＦＲＰ製中空成形品の成形方法の、温度を縦軸、時間を横軸にとって、ＦＲＰの硬化と合成ワックスの溶融との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００１９】
１  ＦＲＰ製中空成形品
２  インフォーム型
３  ＦＲＰ部材
４  ワックス排出孔
５  合成ワックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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