(57)【要約】【課題】ＦＲＰ製品を構成する各部のうち一対の金型の開閉方向に沿って延びる壁部の剛性を向上させることができるＦＲＰ製品の成型方法およびＦＲＰ製品の製造方法を提供する。【解決手段】ＦＲＰ製品の成型方法は、成型装置１００を用いて繊維強化樹脂を成型する。成型装置１００は、通電加熱される第１金型１１０と第２金型１２０とを備えている。第１金型１１０および第２金型１２０は、互いに対向する面にＦＲＰ製品を成型する第１成型部１１１および第２成型部１２１が形成されている。作業者は、まず、第１成型部１１１上に繊維シートＦＳ、樹脂シートＰＳ、充填材ＦＭ、樹脂シートＰＳおよび繊維シートＦＳの順で配置する。次に、作業者は、第２金型１２０を第１金型に近接させた状態で通電して充填材ＦＭおよび樹脂シートＰＳを溶融させる。次に、作業者は、第２金型１２０を第１金型１１０に押圧して閉じることによってＦＲＰ製品ＰＲを成型する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂を成形したＦＲＰ製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、
前記ＦＲＰ製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して前記第１金型に対向配置される第２金型と、
前記第１金型および前記第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流して前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱するための給電手段とを備え、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に前記ＦＲＰ製品の材料を配置して前記ＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の成型方法において、
前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方に繊維をシート状の集合体とした繊維シートを配置する繊維シート配置工程と、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に熱可塑性樹脂材からなる充填材を充填する充填材配置工程と、
前記第１金型および前記第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流すことにより前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱して前記充填材を溶融する通電加熱工程と、
前記第１金型と前記第２金型とを閉じて前記第１成型部および前記第２成型部によって前記溶融した充填材に圧力を加えて前記ＦＲＰ製品に成型する成型工程とを含むことを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項２】
請求項１に記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記充填材配置工程は、
前記熱可塑性樹脂に炭素繊維、金属繊維およびガラス繊維のうちの少なくとも１つが含まれていることを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記繊維シート配置工程は、
前記繊維シートに隣接して熱可塑性樹脂製の樹脂シートを配置することを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記繊維シート配置工程は、
前記充填材配置工程によって配置される前記充填材を挟むように前記繊維シートを配置することを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記通電加熱工程は、
前記第１金型と前記第２金型とが電気的に接続されない間隔を介して互いに接近した位置に位置した状態で前記第１金型および前記第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流し、
前記成型工程は、
前記通電加熱工程による通電を停止した後、前記第１金型と前記第２金型とを閉じて前記ＦＲＰ製品に成型することを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記第１金型および前記第２金型は、
前記第１金型および前記第２金型における前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方、および前記第１金型および前記第２金型における各パーティング面のうちの少なくとも一方にそれぞれ絶縁層が形成されており、
前記通電加熱工程は、
前記第１金型と前記第２金型とを閉じた状態で前記第１金型および前記第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流すことを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記通電加熱工程は、
前記第１金型と前記第２金型との間に同第１金型と同第２金型とを電気的に接続するための金型間通電手段を設けておき、
前記第１金型側または前記第２金型側から前記金型間通電手段を介して前記第２金型側または前記第１金型側に電気を流すことを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載したＦＲＰ製品の成型方法において、
前記第１金型および前記第２金型は、
前記第１成型部および前記第２成型部の周囲に互いに隙間を介して対向し合う環状の第１羽根成形部および第２羽根成型部をそれぞれ有し、かつ、
前記第１金型および前記第２金型のうちの一方における前記第１羽根成形部または前記第２羽根成型部の周囲に環状に張り出す筒状嵌合部を有するとともに、前記第１金型および前記第２金型のうちの他方における前記第１羽根成形部または前記第２羽根成型部の周囲に前記筒状嵌合部内に嵌合する柱状の柱状嵌合部を有することを特徴とするＦＲＰ製品の成型方法。
【請求項９】
繊維強化樹脂を成形したＦＲＰ製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、
前記ＦＲＰ製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して前記第１金型に対向配置される第２金型と、
前記第１金型および前記第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流して前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱するための給電手段とを備え、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に前記ＦＲＰ製品の材料を配置して前記ＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の製造方法において、
前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方に繊維をシート状の集合体とした繊維シートを配置する繊維シート配置工程と、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に熱可塑性樹脂材からなる充填材を充填する充填材配置工程と、
前記第１金型および前記第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流すことにより前記第１成型部および前記第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱して前記充填材を溶融する通電加熱工程と、
前記第１金型と前記第２金型とを閉じて前記第１成型部および前記第２成型部によって前記溶融した充填材に圧力を加えて前記ＦＲＰ製品に成型する成型工程とを含むことを特徴とするＦＲＰ製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに開閉する一対の金型内に熱可塑性樹脂と繊維シートとをそれぞれ配置してＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の成型方法およびＦＲＰ製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、互いに開閉する一対の金型内に熱可塑性樹脂と繊維シートとをそれぞれ配置してＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の成型方法がある。例えば、下記特許文献１には、
一対の金型内に熱可塑性樹脂製シートと繊維シートを配置して２つの金型に電気を流して加熱することによって熱可塑性樹脂製シートを溶融させてＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の成型方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３５９１５号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたＦＲＰ製品の成型方法においては、ＦＲＰ製品を構成する各部のうち一対の金型の開閉方向に沿って延びる壁部の剛性が一対の金型のパーティング面に沿って延びる金型対向部の剛性に対して低くなるという問題がある。これは、ＦＲＰ製品における金型対向部には一対の金型が閉じられることによって直接的に強大な押圧力が加えられる一方で、ＦＲＰ製品における壁部には一対の金型間のクリアランスに対応する押圧力しか加わらないためであると考えられる。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、ＦＲＰ製品を構成する各部のうち一対の金型の開閉方向に沿って延びる壁部の剛性を向上させることができるＦＲＰ製品の成型方法およびＦＲＰ製品の製造方法を提供することにある。
【発明の概要】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、繊維強化樹脂を成形したＦＲＰ製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、ＦＲＰ製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型と、第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流して第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱するための給電手段とを備え、第１成型部と第２成型部との間にＦＲＰ製品の材料を配置してＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の成型方法において、第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方に繊維をシート状の集合体とした繊維シートを配置する繊維シート配置工程と、第１成型部と第２成型部との間に熱可塑性樹脂材からなる充填材を充填する充填材配置工程と、第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流すことにより第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱して充填材を溶融する通電加熱工程と、第１金型と第２金型とを閉じて第１成型部および第２成型部によって前記溶融した充填材に圧力を加えてＦＲＰ製品に成型する成型工程とを含むことにある。
【０００７】
この場合、繊維シート配置工程は、充填材配置工程の前に実行してもよいし、充填材配置工程の後に実行されてもよい。また、繊維シート配置工程は、充填材配置工程の前後にそれぞれ実行されてもよい。また、充填材配置工程は、通電加熱工程の前に実行してもよいし、通電槓子工程の後に実行されてもよい。また、充填材配置工程は、成形工程の実行中に実行されてもよい。
【０００８】
このように構成した本発明の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、溶融状態にある熱可塑性樹脂に対して第１成型部および第２成型部を介して圧力を加えて第１成型部と第２成型部との間の成型領域であるキャビティ内の圧力をパスカルの原理によって均等にしているため、ＦＲＰ製品における各部を均等な圧力で成形することができる。このため、本発明に係るＦＲＰ製品の成型方法によれば、ＦＲＰ製品を構成する各部のうち一対の金型の開閉方向に沿って延びる壁部の剛性を向上させることができるとともに、充填材と繊維シートとの間に隙間が生じることも防止して、高強度なＦＲＰ製品を成型することができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、充填材配置工程は、熱可塑性樹脂に炭素繊維、金属繊維およびガラス繊維のうちの少なくとも１つが含まれていることにある。
【００１０】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、第１成型部と前記第２成型部との間に配置する熱可塑性樹脂に炭素繊維、金属繊維およびガラス繊維のうちの少なくとも１つが含まれているため、ＦＲＰ製品における熱可塑性樹脂で成形される部分の剛性を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、繊維シート配置工程は、繊維シートに隣接して熱可塑性樹脂製の樹脂シートを配置することにある。
【００１２】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、繊維シートに対して早期に大量の熱可塑性樹脂を含浸させることができるため、ＦＲＰ製品を短時間に精度良く成型することができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、繊維シート配置工程は、充填材配置工程によって配置される充填材を挟むように繊維シートを配置することにある。
【００１４】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰの成型方法は、樹脂配置工程によって配置される熱可塑性樹脂を挟むように繊維シートを配置するため、ＦＲＰ製品の外表面全体を熱可塑性樹脂が含浸した繊維シート、すなわち繊維強化樹脂で構成することができ、ＦＲＰ製品の剛性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、通電加熱工程は、第１金型と第２金型とが電気的に接続されない間隔を介して互いに接近した位置に位置した状態で第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流し、成型工程は、通電加熱工程による通電を停止した後、第１金型と第２金型とを閉じてＦＲＰ製品に成型することにある。
【００１６】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、第１金型と第２金型とが電気的に接触しない範囲で互いに近接配置した状態で通電するため、第１成型部と第２成型部との間に配置した熱可塑性樹脂を効率的に加熱して溶融させることができるとともに、第１金型と第２金型との短絡による成形工程の中断や短絡防止のための構成が不要でありＦＲＰ製品を効率的に成型することができる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、第１金型および第２金型は、第１金型および第２金型における第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方、および第１金型および第２金型における各パーティング面のうちの少なくとも一方にそれぞれ絶縁層が形成されており、通電加熱工程は、第１金型と第２金型とを閉じた状態で第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流すことにある。この場合、絶縁層は、樹脂材やセラミック材などの電気を通さない絶縁物質をコーティンング（溶射を含む）や含浸などで第１成型部、第２成型部金型および各パーティング面の各表面に形成される。
【００１８】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、第１金型と第２金型とが互いに電気的に絶縁されており第１金型と第２金型とを閉じた状態で通電して加熱することができるため、第１成型部と第２成型部との間に配置した熱可塑性樹脂を効率的に加熱して溶融させることができ、結果としてＦＲＰ製品を効率的に成型することができる。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、通電加熱工程は、第１金型と第２金型との間に同第１金型と同第２金型とを電気的に接続するための金型間通電手段を設けておき、第１金型側または第２金型側から金型間通電手段を介して第２金型側または第１金型側に電気を流すことにある。
【００２０】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、第１金型と第２金型との間に金型間通電手段を設けておき、第１金型側または第２金型側から金型間通電手段を介して第２金型側または第１金型側に電気を流すため、１つの給電設備によって通電を行うことができ装置構成を簡単化することができるとともにＦＲＰ製品を効率的に成型することができる。この場合、金型間通電手段は、通電が必要なときにのみ第１金型と第２金型との間に配置されるように第１金型および第２金型に対して可動的に設けるとよい。
【００２１】
また、本発明の他の特徴は、前記ＦＲＰ製品の成型方法において、第１金型および第２金型は、第１成型部および第２成型部の周囲に互いに隙間を介して対向し合う環状の第１羽根成形部および第２羽根成型部をそれぞれ有し、かつ、第１金型および第２金型のうちの一方における第１羽根成形部または第２羽根成型部の周囲に環状に張り出す筒状嵌合部を有するとともに、第１金型および第２金型のうちの他方における第１羽根成形部または第２羽根成型部の周囲に筒状嵌合部内に嵌合する柱状の柱状嵌合部を有することにある。
【００２２】
このように構成したる本発明の他の特徴によれば、ＦＲＰ製品の成型方法は、第１金型および第２金型に第１羽根成形部および第２羽根成型部がそれぞれ形成されており、かつ第１金型および第２金型のうちの一方の金型に筒状嵌合部が形成されるとともに他方の金型に柱状嵌合部が形成されているため、ＦＲＰ製品の成型時における熱可塑性樹脂の金型からの漏出を防止して精度良くＦＲＰ製品を成型することができる。また、このＦＲＰ製品の成型方法によれば、柱状嵌合部からはみ出す繊維シートを筒状嵌合部と柱状嵌合部とで切断して除去することができるため、熱可塑性樹脂の金型からの漏出を防止しつつＦＲＰ製品の周縁部の成型加工を行うことができ、ＦＲＰ製品を効率的に成型することができる。
【００２３】
また、本発明は、ＦＲＰ製品の成型方法として実施できるばかりでなく、ＦＲＰの製造方法の発明としても実施できるものである。
【００２４】
具体的には、ＦＲＰ製品の製造方法は、繊維強化樹脂を成形したＦＲＰ製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、ＦＲＰ製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型と、第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流して第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱するための給電手段とを備え、第１成型部と第２成型部との間にＦＲＰ製品の材料を配置してＦＲＰ製品を成型するＦＲＰ製品の製造方法において、第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方に繊維をシート状の集合体とした繊維シートを配置する繊維シート配置工程と、第１成型部と第２成型部との間に熱可塑性樹脂材からなる充填材を充填する充填材配置工程と、第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流すことにより第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱して充填材を溶融する通電加熱工程と、第１金型と第２金型とを閉じて第１成型部および第２成型部によって前記溶融した充填材に圧力を加えてＦＲＰ製品に成型する成型工程とを含むことにある。これによっても、上記ＦＲＰ製品の成型方法の発明と同様の作用効果を期待することができる。
【００２５】
また、本発明は、上記ＦＲＰの成型方法および製造方法に用いるＦＲＰ製品の成型装置の発明としても実施することができる。具体的には、ＦＲＰ製品の成型装置は、繊維強化樹脂を成形したＦＲＰ製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、ＦＲＰ製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型と、第１金型と第２金型との間に出し入れ可能に配置されて第１金型に電気的に接触する第１電極および第２金型に電気的に接触する第２電極を有する入力電極と、第１金型と第２金型との間であって入力電極に対して第１成型部および第２成型部を介して対向配置されて同第１金型と同第２金型とを電気的に接続するための金型間通電手段と、入力電極を介して第１金型および第２金型のうちの少なくとも一方に電気を流して第１成型部および第２成型部のうちの少なくとも一方を加熱するための給電手段とを備えることにある。
【００２６】
これによれば、ＦＲＰ製品の成型装置は、第１金型と第２金型とが電気的に接触しない範囲で互いに近接配置した状態で通電させることができるため、第１成型部と第２成型部との間に配置した熱可塑性樹脂を効率的に加熱して溶融させることができるとともに、第１金型と第２金型との短絡による成形工程の中断や短絡防止のための構成が不要でありＦＲＰ製品を効率的に成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るＦＲＰの成型方法および製造方法に用いる成型装置の主要部の構成の概略を２つの金型が開いた状態で模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す成型装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。
【図３】本発明に係るＦＲＰの成型方法および製造方法における作業工程の流れを示すフローチャートである。
【図４】図１に示す成型装置の２つの金型を途中まで閉じた状態で被成型材料を加熱する様子を模式的に示す断面図である。
【図５】図１に示す成型装置の２つの金型を閉じてＦＲＰ製品を成型する様子を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係るＦＲＰの成型方法および製造方法において成型装置における２つの金型を開いた状態で被成型材料を配置する様子を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係るＦＲＰの成型方法および製造方法において成型装置における２つの金型を途中まで閉じた状態で被成型材料を加熱する様子を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の他の変形例に係るＦＲＰの成型方法および製造方法において成型装置における２つの金型を閉じて液体状の充填材をキャビティ内に注入する様子を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の他の変形例に係るＦＲＰの成型方法および製造方法において成型装置における２つの金型を閉じて被成型材料を加熱して成型する様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る成型装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るＦＲＰ製品の成型方法および製造方法に用いる成型装置１００の主要部の構成の概略を２つの金型が開いた状態で模式的に示す断面図である。図２は、成型装置１００の作動を制御する制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００２９】
この成型装置１００は、繊維シートＦＳの内側に熱可塑性樹脂材からなる充填材ＦＭを配置した被成型材料を加熱しながら圧縮成型することによりＦＲＰ（繊維強化樹脂）製のＦＲＰ製品ＰＲを製造する加工機である。この場合、ＦＲＰ製品ＰＲとしては、二輪または四輪の自動車両、船舶および航空機や、これらの乗り物の駆動源となる原動機をそれぞれ構成する各種部品が相当する。
【００３０】
（成型装置１００の構成）
成型装置１００は、一対の第１金型１１０および第２金型１２０を備えている。第１金型１１０は、第２金型１２０と協働してＦＲＰ製品ＰＲの成型加工を行う鋼製の型であり、第１成型部１１１、第１羽根成形部１１２、柱状嵌合部１１３、第１外周部１１４および第１空洞部１１５をそれぞれ備えて構成されている。
【００３１】
第１成型部１１１は、被成型材料に熱および圧縮力を加えてＦＲＰ製品ＰＲの表面の一部を成型加工する部分であり、ＦＲＰ製品ＰＲの表面の一部の形状に対応する３次元形状、すなわち、同表面の一部の３次元形状を反転させた３次元形状に形成されている。この場合、第１成型部１１１の肉厚は、ＦＲＰ製品ＰＲの成型加工に必要な熱条件および圧力条件を確保できる範囲で必要最小限の厚さに形成されている。本実施形態において第１成型部１１１は、ＦＲＰ製品ＰＲにおける図示下側表面の凸形状に対応して図示上側に対して凹状に凹んだ形状に形成されている。また、第１成型部１１１の肉厚は、本実施形態においては、約２０ｍｍに形成されている。
【００３２】
第１羽根成形部１１２は、被成型材料に熱および圧縮力を加えてＦＲＰ製品ＰＲの周縁部に形成される羽根部Ｗの表面の一部を成型加工する部分であり、羽根部Ｗの表面の一部の形状に対応する３次元形状、すなわち、同表面の一部の３次元形状を反転させた３次元形状に形成されている。本実施形態において第１羽根成型部１１２は、羽根部Ｗにおける図示下側表面の凸形状に対応して図示上側に対して凹状に凹んだ形状に形成されている。また、第１羽根成型部１１２の肉厚は、ＦＲＰ製品ＰＲにおける羽根部Ｗの成型加工に必要な熱条件および圧力条件を確保できる範囲で必要最小限の厚さに形成されている。
【００３３】
ここで、羽根部Ｗとは、ＦＲＰ製品ＰＲの外周部にフランジ状に張り出して形成される平板リング状の部分であり、第１成型部１１１側に配置される繊維シートＦＳと第２成型部１２１側に配置される繊維シートＦＳとを貼り合わせる部分であるとともに、後述する充填材ＦＭの漏出を防止するための部分である。この羽根部Ｗは、ＦＲＰ製品ＰＲの形状の一部を構成する場合や、ＦＲＰ製品ＰＲの成型後に除去されてＦＲＰ製品ＰＲの形状の一部を構成しない場合がある。
【００３４】
第１羽根成型部１１２の外側は、環状に落ち込んで柱状嵌合部１１３が形成されている。柱状嵌合部１１３は、後述する筒状嵌合部１２３と嵌合して柱状嵌合部１１３よりも内側部分、すなわち、第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２によって形成されるキャビティＣｖ内を密閉するための円柱状の部分である。この柱状嵌合部１１３の外径は、キャビティＣｖ内の密閉性を確保しつつ筒状嵌合部１２３の抜き差しが可能なように、筒状嵌合部１２３の内径に対して僅かな隙間を介したすきま嵌めの寸法公差で形成されている。
【００３５】
第１外周部１１４は、第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２および柱状嵌合部１１３をそれぞれ支持しつつ後述する第１空洞部１１５を形成する部分であり、柱状嵌合部１１３の外側の周囲に円筒状に形成されている。したがって、第１外周部１１４は、第１金型１１０が第２金型１２０からの押圧力を受ける際に、第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２の各変形を抑えることができる肉厚で形成されている。本実施形態においては、第１金型１１０の第１外周部１１４の肉厚が約１５０ｍｍに形成されている。
【００３６】
この第１外周部１１４の図示上面は、第１羽根成型部１１２に対して柱状嵌合部１１３を介して落ち込んで形成されており、第２金型１２０における第２外周部１２４に対向する第２金型１２０との分割面を構成している。また、第１外周部１１４における図示下端部は、環状に突出して第１空洞部１１５を形成するとともに、内部に排水孔１１４ａが形成されている。
【００３７】
排水孔１１４ａは、第１空洞部１１５内に溜まった冷却水を第１金型１１０の外部に排水するための管状に延びる貫通孔状の流路であり、一方の端部が第１空洞部１１５に連通するとともに、他方の端部が第１金型１１０の第１外周部１１４に開口して形成されている。この排水孔１１４ａは、第１金型１１０の第１外周部１１４に開口する他方の端部が図示しない排水管に接続されている。
【００３８】
第１空洞部１１５は、第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２の各反対側に形成されて、第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２の各肉厚を規定するとともに第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２の各裏側面に冷却水を供給するための空間である。この第１空洞部１１５は、第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２の各凹形状に沿った形状に形成されるとともに第１外周部１１４に囲まれることによって凹形状に窪んだ形状に形成されている。
【００３９】
第１金型１１０の図示下面には、第１空洞部１１５を覆う状態で第１受け板１１６が設けられている。第１受け板１１６は、第２金型１２０からの押圧力を受ける第１金型１１０を背面から支持するための鋼製の板部材であり、第１金型１１０における図示下面に図示しないボルトを介して固定的に取り付けられている。この場合、第１受け板１１６は、第１金型１１０に形成された第１空洞部１１５を液密的に塞いだ状態で取り付けられる。この第１受け板１１６の内部には、給水管１１７が設けられている。
【００４０】
給水管１１７は、第１空洞部１１５内の第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２の各裏側面に冷却水を供給するために部品であり、鋼管によって構成されている。この給水管１１７は、一方の端部が第１受け板１１６を貫通して給水ポンプ１３１に接続されているとともに、他方の端部側が複数（本実施形態においては、９つ）に分岐して第１成型部１１１の裏側面に対向して開口している。
【００４１】
第１受け板１１６が一体的に組み付けられた第１金型１１０は、断熱絶縁ベース１１８を介して第１取付板１１９に図示しないボルトを介して取り付けられている。断熱絶縁ベース１１８は、第１受け板１１６と第１取付板１１９との間で断熱および電気的な絶縁を行うための板状部材である。本実施形態においては、断熱絶縁ベース１１８は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして固めたものを第１受け板１１６に対応する形状の板状体に形成して構成されている。
【００４２】
第１取付板１１９は、第１金型１１０を成型装置１００における図示しない固定盤に取り付けるための鋼製の板状体である。すなわち、第１金型１１０は、成型装置１００に固定的に設けられた固定盤上に取り付けられた所謂下型（固定型）である。
【００４３】
第２金型１２０は、第１金型１１０と協働してＦＲＰ製品ＰＲの成型加工を行う鋼製の型であり、第２成型部１２１、第２羽根成形部１２２、筒状嵌合部１２３、第２外周部１２４および第２空洞部１２５をそれぞれ備えて構成されている。
【００４４】
第２成型部１２１は、前記第１成型部１１１と同様に、被成型材料に熱および圧縮力を加えてＦＲＰ製品ＰＲの表面の他の一部を成型加工する部分であり、ＦＲＰ製品ＰＲの表面の他の一部の形状に対応する３次元形状、すなわち、同表面の他の一部の３次元形状を反転させた３次元形状に形成されている。この場合、第２成型部１２１の肉厚は、ＦＲＰ製品ＰＲの成型加工に必要な熱条件および圧力条件を確保できる範囲で必要最小限の厚さに形成されている。本実施形態において第２成型部１２１は、ＦＲＰ製品ＰＲにおける図示上側表面の凸形状に対応して図示下側に対して凹状に凹んだ形状に形成されている。また、第２成型部１２１の肉厚は、本実施形態においては、約２０ｍｍに形成されている。
【００４５】
第２羽根成形部１２２は、前記第１羽根成型部１１２と同様に、被成型材料に熱および圧縮力を加えて前記羽根部Ｗの表面の他の一部を成型加工する部分であり、羽根部Ｗの表面の他の一部の形状に対応する３次元形状、すなわち、同表面の他の一部の３次元形状を反転させた３次元形状に形成されている。本実施形態において第２羽根成型部１２２は、羽根部Ｗにおける図示上側表面の凸形状に対応して図示下側に対して凹状に凹んだ形状に形成されている。また、第２羽根成型部１２２の肉厚は、ＦＲＰ製品ＰＲにおける羽根部Ｗの成型加工に必要な熱条件および圧力条件を確保できる範囲で必要最小限の厚さに形成されている。
【００４６】
第２羽根成型部１２２の外側は、環状に張り出して筒状嵌合部１２３が形成されている。筒状嵌合部１２３は、前記柱状嵌合部１１３と嵌合して筒状嵌合部１２３よりも内側部分、すなわち、キャビティＣｖ内を密閉するための円筒状の部分である。この筒状嵌合部１２３の内径は、キャビティＣｖ内の密閉性を確保しつつ柱状嵌合部１１３の抜き差しが可能なように、柱状嵌合部１１３の内径に対して僅かな隙間を介したすきま嵌めの寸法公差で形成されている。
【００４７】
第２外周部１２４は、前記第１外周部１１４と同様に、第２成型部１２１、第２羽根成型部１２２および筒状嵌合部１２３をそれぞれ支持しつつ後述する第２空洞部１２５を形成する部分であり、筒状嵌合部１２３の外側の周囲に円筒状に形成されている。したがって、第２外周部１２４は、第２金型１２０が第１金型１１０からの反力を受ける際に、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各変形を抑えることができる肉厚で形成されている。本実施形態においては、第２金型１２０の第１外周部１２３の肉厚が約１５０ｍｍに形成されている。
【００４８】
この第２外周部１２４の図示下面は、第２羽根成型部１２２に対して筒状嵌合部１２３を介して張り出して形成されており、第１金型１１０における第１外周部１１４に対向する第１金型１１０との分割面を構成している。また、第２外周部１２４における図示上端部は、環状に突出して第２空洞部１２５を形成するとともに、内部に排水孔１２４ａおよび吸気孔１２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００４９】
排水孔１２４ａは、前記排水孔１１４ａと同様に、第２空洞部１２５内に溜まった冷却水を第２金型１２０の外部に排水するための管状に延びる貫通孔状の流路であり、一方の端部が第２空洞部１２５に連通するとともに、他方の端部が第２金型１２０の第２外周部１２４に開口して形成されている。この排水孔１２４ａは、第２金型１２０の第２外周部１２４に開口する他方の端部が図示しない排水管に接続されている。
【００５０】
吸気孔１２４ｂは、第１金型１１０と第２金型１２０とを閉じてＦＲＰ製品ＰＲを成型する際にキャビティＣｖ内の空気を吸引するための貫通孔であり、一方（図示左側）の端部がキャビティＣｖ側である筒状嵌合部１２３の壁面に開口するとともに他方（図示右側）の端部がバキューム装置１３２に連結されている。この場合、吸気孔１２４ｂは、第１金型１１０と第２金型１２０とが完全に閉じられた際に筒状嵌合部１２３の壁面に開口する部分が柱状嵌合部１１３の壁面で覆われる位置に形成されている。
【００５１】
第２空洞部１２５は、前記第１空洞部１１５と同様に、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各反対側に形成されて、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各肉厚を規定するとともに第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各裏側面に冷却水を供給するための空間である。この第２空洞部１２５は、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各凹形状に沿った形状に形成されるとともに第２外周部１２４に囲まれることによって凹形状に窪んだ形状に形成されている。
【００５２】
第２金型１２０の図示上面には、第２空洞部１２５を覆う状態で第２受け板１２６が設けられている。第２受け板１２６は、前記第１受け板１１６と同様に、第２金型１２０からの反力を受ける第２金型１２０を背面から支持するための鋼製の板部材であり、第２金型１２０における図示上面に図示しないボルトを介して固定的に取り付けられている。この場合、第２受け板１２６は、第２金型１２０に形成された第２空洞部１２５を液密的に塞いだ状態で取り付けられる。この第２受け板１２６の内部には、給水管１２７が設けられている。
【００５３】
給水管１２７は、前記給水管１１７と同様に、第２空洞部１２５内の第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各裏側面に冷却水を供給するために部品であり、鋼管によって構成されている。この給水管１２７は、一方の端部が第２受け板１２６を貫通して給水ポンプ１３１に接続されているとともに、他方の端部側が複数（本実施形態においては、９つ）に分岐して第２成型部１２１の裏側面に対向して開口している。
【００５４】
第２受け板１２６が一体的に組み付けられた第２金型１２０は、断熱絶縁ベース１２８を介して第２取付板１２９に図示しないボルトを介して取り付けられている。断熱絶縁ベース１２８は、前記断熱絶縁ベース１１８と同様に、第２受け板１２６と第２取付板１２９との間で断熱および電気的な絶縁を行うための板状部材である。本実施形態においては、断熱絶縁ベース１２８は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして固めたものを第２受け板１２６に対応する形状の板状体に形成して構成されている。
【００５５】
第２取付板１２９は、前記第１取付板１１９と同様に、第２金型１２０を成型装置１００における図示しない可動盤に取り付けるための鋼製の板状体である。すなわち、第２金型１２０は、成型装置１００に図示上下方向に沿って可動的に設けられた可動盤上に取り付けられた所謂上型（可動型）である。可動盤は、金型駆動装置１３３によって駆動される。
【００５６】
給水ポンプ１３１は、前記給水管１１７，１２７を介して第１空洞部１１５内および第２空洞部１２５内における第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各裏面にそれぞれ冷却水を供給するための機械装置であり、後述する制御装置１４０に作動が制御される。また、バキューム装置１３２は、吸気孔１２４ｂを介してキャビティＣｖ内の空気を吸引するための機械装置であり、制御装置１４０に作動が制御される。さらに、金型駆動装置１３３は、前記第２金型１２０を保持する可動盤（図示せず）を第１金型１１０に対して近接または離隔させる方向に変位させるための電動式の駆動装置である。なお、金型駆動装置１３３は、電動式以外、例えば、油圧式などであっても良いことは当然である。
【００５７】
また、成型装置１００は、第１金型１１０および第２金型１２０に給電するための入力電極１３４および金型間通電電極１３５をそれぞれ備えている。入力電極１３４は、第１金型１１０と第２金型１２０とに電流を流すための電極であり、主として第１電極１３４ａ、第２電極１３４ｂおよび絶縁支持体１３４ｃによって構成されている。
【００５８】
第１電極１３４ａは、第１金型１１０に対して給電するための銅製の部品であり、第１外周部１１４の図示上面に接触させることができる大きさの方形板状に形成されている。この第１電極１３４ａは、絶縁支持体１３４ｃの図示下面に取り付けられている。第２電極１３４ｂは、第２金型１１０に対して給電するための銅製の部品であり、第２外周部１２４の図示下面に接触させることができる大きさの方形板状に形成されている。この第２電極１３４ｂは、絶縁支持体１３４ｃの図示上面に取り付けられている。
【００５９】
絶縁支持体１３４ｃは、第１電極１３４ａおよび第２電極１３４ｂをそれぞれ第１金型１１０および第２金型１２０に対向させた状態でかつ互いに電気的に接続されていない絶縁された状態で支持する部品である。この絶縁支持体１３４ｃは、セラミックや樹脂などの絶縁体をブロック状（例えば、直方体状や立方体状）に形成して構成されている。この入力電極１３４は、第１金型１１０と第２金型１２０とが直接的かつ被成型材料などを介して間接的に電気的に接続されない最小の間隔を介して互いに近接した位置に位置した状態で第１金型１１０および第２金型１２０に第１電極１３４ａおよび第２電極１３４ｂがそれぞれ電気的に接続可能に接触する厚さで形成されている。
【００６０】
金型間通電電極１３５は、第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に接続するための銅製の部品であり、第１外周部１１４の図示上面および第２外周部１２４の図示下面にそれぞれ電気的に接触可能なブロック状（例えば、直方体状や立方体状）に形成されている。この場合、金型間通電電極１３５は、前記入力電極１３４と同様に、第１金型１１０と第２金型１２０とが直接的かつ被成型材料などを介して間接的に電気的に接続されない最小の間隔を介して互いに近接した位置に位置した状態で第１金型１１０および第２金型１２０にそれぞれ電気的に接続可能に接触する厚さで形成されている。また、金型間通電電極１３５は、入力電極１３４に対して第１成型部１１１および第２成型部１２１を介して対向した位置に設けられる。
【００６１】
これらの入力電極１３４および金型通電電極１３５は、第１金型１１０および第２金型１２０の近傍に電極配置装置１３６によってそれぞれ支持されている。電極配置装置１３６は、入力電極１３４および金型通電電極１３５を第１金型１１０および第２金型１２０との間に対して配置または退避させるための機械装置であり、入力電極１３４および金型通電電極１３５をそれぞれ可動的に支持する油圧または空気圧のシリンダで構成されている。この電極配置装置１３６は、制御装置１４０によって作動が制御される。
【００６２】
また、入力電極１３３には、給電装置１３７が接続されている。給電装置１３７は、第１金型１１０と第２金型１２０とに流す電流を供給するための電源装置である。この給電装置１３７は、制御装置１４０に制御されて入出力電極１３４を介して第１金型１１０および第２金型１２０に対して交流電流を供給する。したがって、給電装置１３７は、図示しない高周波インバータや整合トランスなどを備えている。本実施形態においては、給電装置１３７は、電力が１００ｋＷで周波数が５０ｋＨｚの交流電流を入出力電極１３４に出力可能に構成されている。なお。この給電装置１３７が出力する交流電流は、被成型材料ＷＫの成型加工条件に応じて適宜設定されるものであることは当然である。
【００６３】
成型装置１００は、制御装置１４０を備えている。制御装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、操作パネル１４１を介した作業者からの指示に従って、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制御プログラムを実行することにより、成型装置１００の各種作動を制御する。具体的には、この制御装置１４０は、主として、給水ポンプ１３１、バキューム装置１３２、金型駆動装置１３３、電極配置装置１３６および給電装置１３７の各作動をそれぞれ制御する。
【００６４】
操作パネル１４１は、成型装置１００の作動を制御する制御装置１４０に指示を与える入力装置を備えるとともに、成型装置１００（制御装置１４０）からの情報を表示するため表示装置を備えたユーザインターフェースである。また、この成型装置１００には、成型した製品ＰＲを第１金型１１０から取り出すためのエジェクタピン（図示せず）など備えているが、これらに関しては本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００６５】
（成型装置１００の作動）
次に、このように構成した成型装置１００を用いたＦＲＰ製品ＰＲの成型方法および製造方法の過程について図３に示すフローチャート参照しながら説明する。まず、作業者は、第１工程として、ＦＲＰ製品ＰＲの原料となる被成型材料を用意する。具体的には、作業者は、繊維シートＦＳ、樹脂シートＰＣおよび充填材ＦＭをそれぞれ用意する。この場合、繊維シートＦＳは、ガラス繊維、炭素繊維または金属繊維などの繊維を複数集めてシート状に成形したものである。また、熱樹脂シートＰＳは、熱可塑性樹脂材（例えば、ポリエチレン樹脂）をフィルム状やシート状に成形したものである。また、充填材ＦＭは、固形体であるペレット状や粘性を有する粘土状の熱可塑性樹脂材（例えば、ポリエチレン樹脂）を単体でまたはこの熱可塑性樹脂材にガラス繊維、炭素繊維または金属繊維などの繊維を混ぜたものである。
【００６６】
本実施形態においては、作業者は、繊維シートＦＳとして２枚の炭素繊維シートを用意し、樹脂シートＰＳとして２枚のポリエチレン製の樹脂シートを用意し、充填材ＦＭとしてポリエチレン樹脂材に炭素繊維を混ぜて混練機で練った粘土状の樹脂材、所謂長繊維強化樹脂材の塊を用意する。この場合、作業者は、充填材ＦＭについてこの充填材ＦＭを構成する樹脂材が溶融した場合における体積がキャビティＣｖの容積以上（厳密には、キャビティＣｖ内に配置される繊維シートＦＳや樹脂シートＰＳの体積を除いた容積）となる量で用意する。また、この場合、繊維シートＦＳは第１羽根成型部１１２および第２羽根成型部１２２の外側にはみ出る大きさに形成されるとともに、樹脂シートＰｓは第１羽根成型部１１２内および第２羽根成型部１２２内にそれぞれ収まる大きさに形成される。
【００６７】
次に、作業者は、第２工程として、被成型材料を第１金型１１０上に配置する。本実施形態においては、作業者は、第１金型１１０上に繊維シートＦＳ、樹脂シートＰＳおよび充填材ＦＭをそれぞれ配置する。具体的には、作業者は、図１に示すように、成型装置１００の操作パネル１４１を操作して成型装置１００の電源をＯＮした後、操作パネル１４１を操作して第２金型１２０を第１金型１１０に対して離隔させて金型を開く。
【００６８】
次いで、作業者は、第１金型１１０における第１成型部１１１上および第１羽根成型部１１２上に１枚の繊維シートＦＳを配置した後、この１枚の繊維シートＦＳ上に１枚の樹脂シートを配置する。次いで、作業者は、第１成型部１１１上および第１羽根成型部１１２上の樹脂シートＰＳ上に充填材ＦＭを配置する。次いで、作業者は、第１成型部１１１上および第１羽根成型部１１２上の充填材ＦＭ上に１枚の樹脂シートＰＳを配置した後、この１枚の樹脂シートＰＳ上に１枚の繊維シートＦＳを配置する。
【００６９】
この第２工程における繊維シートＦＳおよび樹脂シートＰＳをそれぞれ第１金型１１０上に配置する工程が、本発明に係る繊維シート配置工程に相当する。また、この第２工程における充填材ＦＭを第１金型１１０上に配置する工程が、本発明に係る充填材配置工程に相当する。すなわち、本実施形態においては、充填材配置工程の前後にそれぞれ繊維シート配置工程を実行している。
【００７０】
次に、作業者は、第３工程として、入力電極１３４および金型間通電電極１３５の配置を行う。具体的には、作業者は、図４に示すように、操作パネル１４１を操作して制御装置１４０に対して入力電極１３４および金型間通電電極１３５の配置を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、電極配置装置１３６の作動を制御して入力電極１３４および金型間通電電極１３５をそれぞれ第２金型１２０における第２外周部１２４上に配置した後、金型駆動装置１３３の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０側に変位させて第１金型１１０に近接配置して入力電極１３４および金型間通電電極１３５を第１金型１１０と第２金型１２０とで挟む。これにより、第１金型１１０と第２金型１２０とは、金型間通電電極１３５のみを介して互いに電気的に接続された状態となる。
【００７１】
次に、作業者は、第４工程として、第１金型１１０および第２金型１２０にそれぞれ通電させる。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作して制御装置１４０に対して第１金型１１０および第２金型１２０への通電を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、給電装置１３７を作動制御して入力電極１３４を介して第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電を開始する。これにより、給電装置１３６から出力された電流は、第１電極１３４ａ（または第２電極１３４ｂ）を介して第１金型１１０（または第２金型１２０）内に供給された後、金型間通電電極１３５を介して第２金型１２０（または第１金型１１０）内を流れて第２電極１３４ｂ（または第１電極１３４ａ）を介して給電装置１３６に戻る。
【００７２】
この場合、第１金型１１０および第２金型１２０は、第１空洞部１１５および第２空洞部１２５によって主として第１成型部１１１、第１羽根部成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２に高周波電流が流れる。これにより、第１成型部１１１、第１羽根部成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２は、通電によって発熱を開始して熱可塑性樹脂材の融点以上まで加熱されることによって充填材ＦＭおよび樹脂シートＰＳを溶融させる。この場合、制御装置１４０は、第１金型１１０および第２金型１２０の温度を熱可塑性樹脂材の融点以上（例えば、４００°程度）に維持するように通電量を制御する。この第３工程における充填材ＦＭを溶融させる工程が、本発明に係る通電加熱工程に相当する。
【００７３】
次に、作業者は、第５工程として、ＦＲＰ製品ＰＲの成型加工を行う。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作して制御装置１４０に対してＦＲＰ製品ＰＲの成型加工を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、給電装置１３７の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０への通電を停止させた後、金型駆動装置１３３の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０に対して僅かに離隔させた状態で電極配置装置１３６の作動を制御して入力電極１３４および金型間通電電極１３５を第１金型１１０と第２金型１２０との間から撤去する。この場合、制御装置１４０は、第１金型１１０および第２金型１２０の間に配置した充填材ＦＭが完全に溶融した状態（当初の粘度を有する部分が残っていない状態）で通電を停止させてもよいが、充填材ＦＭが完全に溶融しない状態（当初の粘度を有する部分が一部に残っている状態）で通電を停止するとよい。
【００７４】
次いで、制御装置１４０は、図５に示すように、金型間通電電極１３５を第１金型１１０と第２金型１２０との間から撤去した後、金型駆動装置１３３の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０に押し付けて金型を閉じる。この場合、制御装置１４０は、バキューム装置１３２の作動を制御してキャビティＣＶ内の空気を吸引しながら金型を閉じる。これにより、第１金型１１０および第２金型１２０の間に配置した充填材ＦＭおよび樹脂シートＰＳは、第１金型１１０および第２金型１２０の余熱によって完全に溶融（全体が当初の粘度よりも低くなっている状態）してキャビティＣｖ内を流動可能となる。この場合、充填材ＦＭは、キャビティＣｖの容量よりも大きな体積である充填されているため、パスカルの原理によってキャビティＣｖ内の圧力が均一となる。
【００７５】
これにより、溶融した熱可塑性樹脂は、その一部が繊維シートＦＳ全体を均等な圧力で第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２側に押圧するとともに、他の一部が繊維シートＦＳの繊維間に進入する。したがって、キャビティＣｖ内の繊維シートＦＳは、第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各形状に沿った形状に変形、すなわち、賦形される。この場合、キャビティＣｖ内で溶融した熱可塑性樹脂は、第１羽根成型部１１２、第２羽根成型部１２２、柱状嵌合部１１３および筒状嵌合部１２３によってキャビティＣｖ内からの漏出が防止される。
【００７６】
また、この場合、第２金型１２０を閉じる過程でキャビティＣｖ内の空気を吸引しているため、繊維シートＦＳ、および溶融した熱可塑性樹脂の各内部に気泡を生じさせることを防止することができる（図４破線矢印参照）。また、第１羽根成型部１１２および第２羽根成型部１２２よりも外側に延びた繊維シートＦＳは、柱状嵌合部１１３と筒状嵌合部１２３との嵌合によって切断されて第１外周部１１５と第２外周部１２５との隙間を介してキャビティＣｖ内から除去される。
【００７７】
次いで、制御装置１４０は、溶融した熱可塑性樹脂の一部が繊維シートＦＳ内に含浸するために必要な時間の経過後、給水ポンプ１３１の作動を制御して給水管１１７，１２７を介して第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各裏面に給水して常温程度まで冷却する（図５破線矢印参照）。これにより、キャビティＣｖ内の繊維シートＦＳ、およびそれぞれ溶融した充填材ＦＭおよび樹脂シートＰＳからなる被成型材料は急激に固化してＦＲＰ製品ＰＲが成型される。すなわち、この第５工程におけるＦＲＰ製品ＰＲの成型加工を行う工程が、本発明に係る成型工程に相当する。次いで、制御装置１４０は、給水ポンプ１３１の作動を制御して第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１および第２羽根成型部１２２の各裏面への給水を停止させた後、金型駆動装置１３３の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０から離隔させて金型を開く。
【００７８】
次に、作業者は、第６工程として、ＦＲＰ製品ＰＲの取り出し作業を行う。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して第１金型１１０に設けられた図示しないエジェクタピンの駆動を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、第１金型１１０に設けられたエジェクタピンが駆動する。これにより、第１成型部１１１に密着した製品ＰＲがエジェクタピンによって押し出されるため、作業者は同押し出されたＦＲＰ製品ＰＲを第１金型１１０から取り出すことができる。この場合、作業者は、ＦＲＰ製品ＰＲにおける羽根部Ｗｉを必要に応じて切削加工などを用いて除去してＦＲＰ製品ＰＲを完成させることができる。なお、前記第２工程からこの第６工程までは、概ね２０分以内に完了することができる。
【００７９】
次いで、作業者は、ＦＲＰ製品ＰＲの製造を続けて行なう場合には、再度、第１金型１１０への被成型材料の配置工程から作業を開始する。一方、ＦＲＰ製品ＰＲの製造を終了する場合には、作業者は、操作パネル１４１を操作して成型装置１００の電源をＯＦＦにする。これにより、作業者は、成型装置１００によるＦＲＰ製品ＰＲの製造作業を終了することができる。
【００８０】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、このＦＲＰ製品ＰＲの成型方法は、溶融状態にある熱可塑性樹脂に対して第１成型部１１１および第２成型部１２１を介して圧力を加えて第１成型部１１１と第２成型部１２１との間の成型領域であるキャビティＣｖ内の圧力をパスカルの原理によって均等にしているため、ＦＲＰ製品ＰＲにおける各部を均等な圧力で成形することができる。このため、本発明に係るＦＲＰ製品の成型方法によれば、ＦＲＰ製品ＰＲを構成する各部のうち一対の第１金型１１０および第２金型１２０の開閉方向に沿って延びる壁部Ｗａ１，Ｗａ２の剛性を向上させることができるとともに、充填材ＦＭと繊維シートＦＳとの間に隙間が生じることも防止して、高強度なＦＲＰ製品ＰＲを成型することができる。
【００８１】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例を示す図６〜８においては、上記実施形態における成型装置１００の構成部分に対応する部分に同じ符号を付して、これらの説明は適宜省略する。
【００８２】
例えば、上記実施形態においては、第１金型１１０上に被成型材料として、繊維シートＦＳ、樹脂シートＰＳおよび充填材ＦＭをそれぞれ配置した。しかし、被成型材料は、少なくとも１枚の繊維シートＦＳおよび充填材ＦＭで構成することができる。したがって、本発明においては、例えば、図６に示すように、第１金型１１０における第１成型部１１１上に充填材ＦＭを配置するとともにこの充填材ＦＭ上に１枚または複数枚以上の繊維シートＦＳを配置してＦＲＰ製品ＰＲを成型することもできる。この場合、成型されるＦＲＰ製品ＰＲは、第１成型部１１１側の部分が充填材ＦＭで構成されるとともに第２成型部１２１側の部分が繊維シートＦＳで構成される。
【００８３】
また、本発明においては、充填材ＦＭを繊維シートＦＳで挟んで成型する場合においても、１枚の繊維シートＦＳを折って充填材ＦＭを挟むことができるとともに、充填材ＦＭに対して両側に複数枚ずつの繊維シートＦＳを配置することで充填材ＦＭを挟んでＦＲＰ製品ＰＲを成型することもできる。また、本発明においては、繊維シートＦＳに対して複数枚の樹脂シートＰＳを連続してまたは複数の繊維シートＦＳと複数の樹脂シートＰＳとを交互に隣接配置してＦＲＰ製品ＰＲを成型することができるとともに、図６に示すように樹脂シートＰＳを省略してＦＲＰ製品ＰＲを成型することもできる。なお、繊維シートＰＳとしては、繊維シートＰＳに熱可塑性樹脂を予め含浸させた所謂プリプレグを用いることもできる。
【００８４】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する際に第２金型１２０を樹脂シートＦＳに接触させない位置まで第１金型１１０に近接させて配置した。しかし、第２金型１２０は、繊維シートＦＳを押し付ける位置まで第１金型１１０に近接配置することもできる。具体的には、例えば、図７に示すように、作業者は、第１金型１１０における第１成型部１１１および第１羽根成型部１１２上に配置した最上部（第２金型１２０に対向する）の繊維シートＦＳ上に絶縁シート１５０を被せた後、第２金型１２０を第１金型１１０側に近接配置する。
【００８５】
この場合、成型装置１００は、第２金型１２０を第１金型１１０上の被成型材料を絶縁シート１５０を介して押し付けて圧縮させることができるため、より第１金型１１０に近接配置することができ充填材ＦＭや樹脂シートＰＳをより効率よく加熱することができる。そして、作業者は、所定時間充填材ＦＭを加熱した後、第２金型１２０を第１金型１１０から離隔させて絶縁シート１５０を撤去するとともに、絶縁シート１５０の撤去後直ちに第２金型１２０を第１金型１１０に変位させて金型を閉じることによりＦＲＰ製品ＰＲを成型する。これにより、成型装置１００は、効率的にＦＲＰ製品ＰＲを成型することができる。なお、絶縁シート１５０としては、樹脂材、ゴム材またはガラス材などで構成することができる。また、絶縁シート１５０は、充填材ＦＭや樹脂シートＰＳに接触させない状態で配置、例えば、最上部（第２金型１２０（可動側の金型）に面する）の繊維シートＦＳ上に配置すると撤去し易い。
【００８６】
また、上記実施形態においては、充填材ＦＭを粘性のある半固体状で第１金型１１０上に配置するように構成した。しかし、本発明は、充填材ＦＭをペレットなどの固体状の熱可塑性樹脂で構成して第１金型１１０上に配置することができるほか、充填材ＦＭを液体状などの流動性のある状態（つまり、加熱した状態）でキャビティＣｖ内に供給してＦＲＰ製品ＰＲを成型することもできる。すなわち、成型装置１００は、射出成型機としても実施できるものである。
【００８７】
具体的には、例えば、図８に示すように、射出成型機としての成型装置１００は、第１金型１１０の中央部に流動性を有する充填材ＦＭの流路を構成するスプル１６０が形成されている。このような成型装置１００によれば、充填材ＦＭの注入の前に第１金型１１０および第２金型１２０を予熱しておくことにより、射出成型時の成型不良である所謂ウエルド不良や所謂ヒケ不良を効果的に防止できる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のような高融点材料を精度良く射出成型加工することもできる。なお、図８に示した射出成型機としての成型装置１００は、第１金型１１０が図示しない可動盤上に取り付けられた可動型で構成されるとともに、第２金型１２０が図示しない固定盤上に取り付けられた固定型で構成されており、この固定された第２金型１２０に対して第１金型１１０が近接または離隔する方向に変位する。
【００８８】
また、このような射出成型機で構成された成型装置１００においては、充填材ＦＭとして熱可塑性樹脂の他に、熱硬化性樹脂、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂または不飽和ポリエステル樹脂を用いることもできる。また、これらの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属粉末または各種鉱物粉末を混ぜ合わせたものを用いて射出成型することができる。
【００８９】
なお、射出成型機で構成された成型装置１００においては、例えば、以下の工程１〜６によってＦＲＰ製品ＰＲを成型加工することができる。すなわち、
工程１：第１金型１１０上に繊維シートＦＳを配置する工程
工程２：第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する予備加熱工程
工程３：第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させる型締め工程
工程４：溶融した樹脂で構成される充填材ＦＭをスプル１６０を介してキャビティＣｖ内に注入する注入工程
工程５：第１金型１１０および第２金型１２０に冷却水を供給して冷却する冷却工程
工程６：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させる型開き工程
工程７：エジェクタピンを駆動してＦＲＰ製品ＰＲを第１金型１１０から取り出す取出し工程
【００９０】
また、第１金型１１０および第２金型１２０に後述する絶縁層１７０を形成しておくことで、例えば、以下の工程１〜６によってＦＲＰ製品ＰＲを成型加工することができる。すなわち、
工程１：第１金型１１０上に繊維シートＦＳを配置する工程
工程２：第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させる型締め工程
工程３：第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する予備加熱工程
工程４：溶融した樹脂で構成される充填材ＦＭをスプル１６０を介してキャビティＣｖ内に注入する注入工程
工程５：第１金型１１０および第２金型１２０に冷却水を供給して冷却する冷却工程
工程６：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させる型開き工程
工程７：エジェクタピンを駆動してＦＲＰ製品ＰＲを第１金型１１０から取り出す取出し工程
【００９１】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０と第２金型１２０とを互いに近接させた状態、すなわち、金型を開いた状態で通電させて充填材ＦＭおよび樹脂シートＰＳを溶融させるように構成した。しかし、本発明は、第１金型１１０と第２金型１２０とを互いに接触させた閉じた状態で通電させて充填材ＦＭおよび樹脂シートＰＳを溶融させることもできる。この場合、第１金型１１０および第２金型１２０における第１金型１１０と第２金型１２０とが互いに直接または被成型材料などを介して間接的に接触する部分、具体的には、第１成型部１１１、第１羽根成型部１１２、第２成型部１２１、第２羽根成型部１２２およびそれらの外側におけるパーティング面に絶縁材料からなる絶縁層１７０を形成しておく。この場合、絶縁層１７０としては、樹脂材やセラミック材などの電気を通さない絶縁物質をコーティンング（溶射を含む）や含浸などの加工方法で形成することができる。また、この絶縁層１７０は、第１金型１１０側および第２金型１２０側のうちの少なくとも一方に形成することができる。
【００９２】
そして、成型装置１００は、第１金型１１０および第２金型１２０に対してそれぞれ給電するための第１電極１７１および第２電極１７２を備えるとともに、第１金型１１０と第２金型１２０とを絶縁層１７０以外の箇所で電気的に接続して第１金型１１０または第２金型１２０に通電する金型間通電電極１７３を備えるようにする。これによれば、本発明は、第１金型１１０と第２金型１２０とを閉じた状態で通電して加熱することができるため、第１成型部１１１と第２成型部１２１との間に配置した熱可塑性樹脂を効率的に加熱して溶融させることができ、結果としてＦＲＰ製品を効率的に成型することができる。
【００９３】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電することにより第１成型部１１１および第２成型部１２１を加熱するように構成した。しかし、第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電は、第１金型１１０および第２金型１２０のうちの少なくとも一方でもよい。例えば、第１金型１１０にのみ通電した場合、第２金型１２０は通電により熱せられた第１金型１１０に近接配置または絶縁体を介した密着配置により間接的に熱することができる。
【００９４】
また、上記実施形態においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、肉厚が約２０ｍｍに形成されている。しかし、第１成型部１１１および第２成型部１２１の肉厚は、被成型材料やＦＲＰ製品ＰＲの種類、形状、大きさ、加工条件によって適宜決定されるものである。
【００９５】
また、上記実施形態においては、給電装置１３７は、第１金型１１０および第２金型１２０に対して交流電流を供給するように構成した。しかし、給電装置１３６は、第１金型１１０および第２金型１２０に対して直流電流を供給するように構成しても良い。また、給電装置１３７が出力する電気量は、被成型材料やＦＲＰ製品ＰＲの種類、大きさまたは成型精度に応じて適宜設定されるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。
【００９６】
また、上記実施形態においては、熱可塑性樹脂材としてポリエチレン樹脂を用いた。しかし、熱可塑性樹脂材は、ＦＲＰ製品ＰＲの仕様に応じて適宜選定されるものであり、他の熱可塑性樹脂であっても良いことは当然である。例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン共重体（所謂ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリスルフォン樹脂またはポリエーテルエーテルケトン樹脂などを用いることができる。
【符号の説明】
【００９７】
ＰＲ…ＦＲＰ製品、Ｗｉ…羽根部、Ｗａ１，Ｗａ２…壁部、ＦＳ…繊維シート、ＦＭ…充填材、Ｃｖ…キャビティ、
１００…成型装置、
１１０…第１金型、１１１…第１成型部、１１２…第１羽根成型部、１１３…柱状嵌合部、１１４…第１外周部、１１４ａ…排水孔、１１５…第１空洞部、１１６…第１受け板、１１７…給水管、１１８…断熱絶縁ベース、１１９…第１取付板、
１２０…第２金型、１２１…第２成型部、１２２…第２羽根成型部、１２３…筒状嵌合部、１２４…第２外周部、１２４ａ…排水孔、１２４ｂ…吸気孔、１２５…第２空洞部、１２６…第２受け板、１２７…給水管、１２８…断熱絶縁ベース、１２９…第２取付板、
１３１…給水ポンプ、１３２…バキューム装置、１３３…金型駆動手段、１３４…入力電極、１３４ａ…第１電極、１３４ｂ…第２電極、１３４ｃ…絶縁支持体、１３５…金型間通電電極、１３６…電極配置装置、１３７…給電装置、
１４０…制御装置、１４１…操作パネル、
１５０…絶縁シート、
１６０…スプル、
１７０…絶縁層、１７１…第１電極、１７２…第２電極、１７３…金型通電電極。
【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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