(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な設備を用いて、難含浸部だけ樹脂の含浸性を向上させるようにし、最終的に樹脂をプリフォーム全体に完全に含浸させることができるようにして、安定して優れた品質の繊維強化プラスチックを得ることが可能な繊維強化プラスチックの製造方法を提供すること。【解決手段】金型２上に、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する強化繊維プリフォーム１を配置し、前記強化繊維プリフォーム１全体をバッグ材４で密閉し、該バッグ材４の内部を減圧した後に、樹脂９ａを前記強化繊維プリフォーム１に注入する繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記強化繊維プリフォーム１の難含浸部を含む部分に配置された膨張抑制部または加圧部で、前記バッグ材４の膨張を抑制し、該バッグ材４の一部を外部から加圧した状態で、前記加圧部のバッグ材４の内部に樹脂９ａを加圧して注入することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型上に、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する強化繊維プリフォームを配置し、前記強化繊維プリフォーム全体をバッグ材で密閉し、該バッグ材の内部を減圧した後に、樹脂を前記強化繊維プリフォームに注入する繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記強化繊維プリフォームの難含浸部を含む部分に配置された膨張抑制部で、前記バッグ材上の一部にバッグ材の膨張を抑制するように膨張抑制治具を配置した状態で、前記膨張抑制部のバッグ材の内部に樹脂を加圧して注入することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項２】
前記膨張抑制治具は、バッグ材が樹脂の圧力で膨張しないように前記金型と結合または該金型の外部に固定され、内部が減圧された前記バッグ材に接するように配置されている、請求項１に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項３】
前記樹脂を加圧して注入した後、樹脂に対する加圧を除圧し、大気圧と前記バッグ材内の差圧で樹脂を注入する、請求項１または２のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項４】
金型上に、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する強化繊維プリフォームを配置し、前記強化繊維プリフォーム全体をバッグ材で密閉し、該バッグ材の内部を減圧した後に、樹脂を前記強化繊維プリフォームに注入する繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記強化繊維プリフォームの難含浸部を含む部分に配置された加圧部で、前記バッグ材の一部を外部から加圧し、該バッグ材の一部を外部から加圧した状態で、前記加圧部のバッグ材の内部に樹脂を加圧して注入することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項５】
前記加圧部はチャンバーまたはダムで構成されており、該チャンバーまたはダムの内部に加圧媒体を入れて、前記バッグ材の一部を外部から加圧する、請求項４に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項６】
前記チャンバーの内部に袋体を設置し、該袋体の内部に加圧媒体を入れて、前記バッグ材の一部を外部から加圧する、請求項５に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項７】
前記膨張抑制部または加圧部のバッグ材の内部には樹脂を加圧して注入し、前記膨張抑制部または加圧部以外のバッグ材の内部には真空圧と大気圧の差圧で樹脂を注入する、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項８】
前記強化繊維プリフォーム表面に樹脂拡散媒体を配置するに際し、前記膨張抑制部または加圧部の樹脂拡散媒体と、前記膨張抑制部または加圧部以外の樹脂拡散媒体を分離して配置する、請求項７に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項９】
前記樹脂の注入を停止した後に、加圧部を除圧してから樹脂を硬化させる、請求項４〜８のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形方法を用いた繊維強化プラスチックの製造方法に関し、特に、強化繊維プリフォームに、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する場合に、簡易な設備を用いて、樹脂をプリフォーム全体に完全に含浸させることができ、安定して優れた品質の繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰとも称す）を得ることが可能な繊維強化プラスチックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰは軽量で高い機械特性を発揮できる材料であり、各種分野に使用されている。ＦＲＰの代表的な製造方法として、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法、プリプレグ法、真空ＲＴＭ成形法などが知られている。
【０００３】
ＲＴＭ法は、両面金型のキャビティ内に強化繊維を配置し、当該キャビティ内に樹脂を加圧注入して強化繊維に樹脂を注入する成形法であり、金型を加圧保持するプレス機が必要である。プレプレグ法は、プリプレグと称される予め強化繊維に半硬化の樹脂を含浸させたシートを、オートクレーブと呼ばれる圧力釜の中で加熱・加圧して成形する方法であり、いずれも高価な設備が必要となる成形法である。
【０００４】
一方、真空ＲＴＭ成形法は、金型上に強化繊維を配置し、強化繊維全体をバッグ材で密閉してバッグ材内部を減圧し、樹脂を減圧されたバッグ材内部と外部圧力（大気圧）との差圧を利用して樹脂を強化繊維に注入し、樹脂を硬化させ、硬化後に脱型してＦＲＰを得る方法である。真空ＲＴＭ成形法は、加圧設備などが不要で、非常に簡易な設備で製造できる利点を有する反面、樹脂に高圧をかけて注入するＲＴＭ成形法などと異なり、注入圧が大気圧（１気圧）に限られるため、プリフォームの目付が高い場合や、密度が高い場合などには、圧力不足が原因で、樹脂がプリフォーム全体に行き渡らず硬化し、ＦＲＰに樹脂の未含浸部が生じる問題があった。また、真空ＲＴＭ成形装置において、樹脂を加圧して注入した場合、樹脂の圧力でバッグ材が押し上げられ、バッグ材が膨張するため、成形が出来ないと言う問題があった。
【０００５】
前記問題を解決するために、真空ＲＴＭ成形装置全体を加圧釜の中に入れて、バッグ材の外部より全体を加圧して、樹脂を加圧注入する方法（特許文献１）や、ダムを用いて加圧媒体を入れ、外部から加圧して、樹脂を加圧注入する方法（特許文献２）が提案されている。しかしながら、プリフォームに、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在し、前記難含浸部の面積がプリフォーム全体の面積に比べて、小さい場合にも、プリフォーム全体を加圧するために、過大な設備が必要となる。そのため、設備費が高価になり、また、運転のエネルギー消費が大きく環境負荷が高いという問題があった。
【０００６】
また、樹脂の含浸性を改善させる方法として、プリフォームに、ニードリングと呼ばれる針で孔をあける方法も提案されている（特許文献３）が、プリフォーム内部の繊維を切断するため、成形品の強度が低下し、品質が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開平５−２３７８５３号公報
【特許文献２】特許第３６８６４０５号公報
【特許文献３】特開２００３−３９４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、真空ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法において、強化繊維プリフォームに、部分的に目付が高い（部分的に板厚が厚い場合もこれに該当する）、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する場合に、簡易な設備を用いて、難含浸部だけ樹脂の含浸性を向上させるようにし、最終的に樹脂をプリフォーム全体に完全に含浸させることができるようにして、安定して優れた品質の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を得ることが可能な繊維強化プラスチック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】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明は以下の各手段をとる。すなわち、本発明は、金型上に、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する強化繊維プリフォームを配置し、前記強化繊維プリフォーム全体をバッグ材で密閉し、該バッグ材の内部を減圧した後に、樹脂を前記強化繊維プリフォームに注入する繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記強化繊維プリフォームの難含浸部を含む部分に配置された膨張抑制部で、前記バッグ材上の一部にバッグ材の膨張を抑制するように膨張抑制治具を配置した状態で、前記膨張抑制部のバッグ材の内部に樹脂を加圧して注入することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法である。
【０００９】
また、本発明の別の態様は、金型上に、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する強化繊維プリフォームを配置し、前記強化繊維プリフォーム全体をバッグ材で密閉し、該バッグ材の内部を減圧した後に、樹脂を前記強化繊維プリフォームに注入する繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記強化繊維プリフォームの難含浸部を含む部分に配置された加圧部で、前記バッグ材の一部を外部から加圧し、該バッグ材の一部を外部から加圧した状態で、前記加圧部のバッグ材の内部に樹脂を加圧して注入することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る繊維強化プラスチックの製造方法によれば、強化繊維プリフォームに、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い難含浸部が存在する場合にも、膨張抑制部や加圧部といった簡易な設備を設けることにより、必要な部分だけ、樹脂を加圧して注入することができるようにし、最終的に樹脂をプリフォーム全体に完全に含浸させることができ、安定して優れた品質の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、図面に記載された具体的な態様に限定されるものではない。
【００１２】
図１は従来の真空ＲＴＭ成形法を説明するための構成図である。図２は、本発明の製造方法に係る強化繊維プリフォームの形態を説明するための断面図である。図３は本発明の製造方法に係る第１の実施の形態を説明するための構成図である。
【００１３】
図１のとおり、金型２上に強化繊維プリフォーム１を配置し、強化繊維プリフォーム全体をバッグ材４で覆って、シーラント３により密閉し、吸引ライン５、真空トラップ６を介して真空ポンプ７と連通されたバッグ材の内部を減圧し、バッグ材の内部と樹脂９にかかる圧力の差圧により、注入ライン８を介して樹脂を強化繊維プリフォームに注入する。樹脂を強化繊維プリフォームの表面に素早く拡散させるために、強化繊維プリフォームの表面に、樹脂拡散媒体１８を配置する場合もある。
【００１４】
本発明に係る強化繊維プラスチックの製造方法において、図２（ａ）の如く、用いられる強化繊維プリフォーム１には、部分的に目付が高い難含浸部１９ａが存在する。一般的に、樹脂は強化繊維プリフォーム内を含浸しつつ、強化繊維プリフォームの流動抵抗による圧力損失によって、樹脂の流動先端部の圧力が低下していく。また、強化繊維プリフォームには、強化繊維と平行な方向には樹脂の流動抵抗が低く、垂直な方向には流動抵抗が高い特徴がある。したがって、従来の真空ＲＴＭ成形法では、強化繊維プリフォームの板厚が厚い部分においては、樹脂が板厚方向に含浸しながら圧力損失により流動速度が低下するため、樹脂が板厚方向へ完全に含浸する前に硬化し、成形品に樹脂の未含浸部が生じるといった品質上の不具合の問題があった。
【００１５】
また、本発明に係る強化繊維プラスチックの製造方法で用いられる強化繊維プリフォーム１の難含浸部とは、図２（ａ）の部分的に目付が高い難含浸部１９ａのみならず、図２（ｂ）の通り、部分的に強化繊維の密度が高い難含浸部１９ｂも含まれる。従来の真空ＲＴＭ成形法においては、強化繊維プリフォーム中の強化繊維の密度が高いほど、樹脂の流動抵抗が高くなるため、圧力損失が大きくなって、成形品に樹脂の未含浸部が生じる問題があった。
【００１６】
本発明で用いられる強化繊維プリフォームは、樹脂の含浸されていない強化繊維で構成された繊維構造体を指し、強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などがあり、繊維構造体の形態としては、例えば、織物の積層体、３次元の編物などがあり、用途により使い分けられる。
【００１７】
本発明においては、図３の如く、強化繊維プリフォーム１の少なくとも難含浸部を含む部分のバッグ材４の上に膨張抑制治具２０を配置した、膨張抑制部を設ける。本発明における膨張抑制部とは、膨張抑制治具２０とバッグ材４が接する領域を言う。
【００１８】
本発明に係る強化繊維プラスチックの製造方法では、バッグ材４の内部を減圧した後、強化繊維プリフォーム１の少なくとも難含浸部を含む部分のバッグ材４の上に膨張抑制治具２０を配置し、該治具と金型２とを膨張抑制治具締結部２１でボルト締結する。そして、前記膨張抑制部のバッグ材の内部に、樹脂注入ライン８ａを介して、樹脂容器１０を連通させて、樹脂容器１０内は、加圧ライン１１を介して加圧ポンプ１２ａにより加圧状態にし、バッグ材の内部と樹脂容器１０内の圧力の差圧により、樹脂９ａを強化繊維プリフォーム１に注入する。
【００１９】
樹脂注入中、強化繊維プリフォーム１には樹脂の圧力が付加されるが、膨張抑制治具２０に抑えられているため、バッグ材４が膨張すること無く、樹脂は強化繊維プリフォーム内を板厚方向に含浸する。樹脂容器１０内の圧力は、樹脂が強化繊維プリフォームの難含浸部全体に完全に含浸するように、高く設定すれば良い。
【００２０】
樹脂は板厚方向に含浸しつつ、水平方向にも含浸し、含浸距離にともなって樹脂の圧力が低下する。したがって、膨張抑制部以外の部分においては、樹脂の圧力が注入口に比べて低下しているため、注入完了時まで膨張抑制部以外の部分の樹脂圧が大気圧より高くならないように、膨張抑制部の位置、樹脂容器内の圧力のいずれか、もしくはその両方を調整することによって、バッグ材を膨張させずに成形することができる。また、樹脂圧が高いままでは、膨張抑制部以外の部分の樹脂圧が大気圧より高くなり膨張する場合には、樹脂を加圧して注入した後、樹脂容器１０内を除圧し（すなわち、樹脂に対する加圧を開放して大気圧とし）、大気圧と前記バッグ材４内の差圧で樹脂を注入しても良い。
【００２１】
樹脂が強化繊維プリフォーム１全体に完全に含浸した後、樹脂注入ライン８ａを閉止して、樹脂の注入を止め、樹脂を硬化させた後に、金型より脱型すれば、樹脂未含浸部の無い、品質の高い成形品を得ることが出来る。
【００２２】
本発明に用いられる膨張抑制治具２０および該治具の固定方法は、樹脂の圧力で強化繊維プリフォーム１の上昇およびバッグ材４の膨張を抑える機能を有していれば、特に形態が限定されるものでは無い。膨張抑制治具２０の材質・形状も特に限定されるものでは無く、樹脂の圧力による変形が微小になるように、強度および剛性が設計されていれば良い。例えば、スチール、ステンレス、アルミ合金などの金属材料、または繊維強化プラスチックなど、弾性率が高い材料を用いることが好ましい。また、該膨張抑制治具２０は金型２に結合して固定されていても良いし、金型以外の外部の構造物に固定されていても良く、膨張抑制治具２０の固定方法は、取り外しが容易なように、例えばボルトなどの機械締結がなされていることが好ましい。
【００２３】
本発明に用いられる膨張抑制治具２０は、強化繊維プリフォーム１の難含浸部を押し潰す（加圧する）ように力を加えて配置しても良いし、強化繊維プリフォーム１に力を加えないように配置しても良い。加圧力が高いと強化繊維プリフォーム１内の強化繊維が密になり、樹脂の流動速度が低下するし、バッグ材４との間に隙間を空けると、強化繊維プリフォーム１が浮き上がり、樹脂でバッグ材４が膨張する。すなわち、膨張抑制治具２０は、強化繊維プリフォーム１の上昇およびバッグ材４の膨張を抑え、かつ、樹脂が充分に流動するような強化繊維プリフォーム１の密度になるように、適宜配置すれば良い。
【００２４】
さらに、本発明に係る製造方法は、強化繊維プリフォームが部分的に目付の高い、もしくは、部分的に強化繊維の密度の高い難含浸部が存在する場合、難含浸部を含む部分を加圧する加圧部を設け、当該加圧部内に樹脂を加圧して注入することによっても、難含浸部では充分に高い圧力で板厚方向に含浸させ、板厚の薄い部分では、大気圧以下の低い圧力で、強化繊維プリフォーム全体に樹脂を完全に含浸させて、樹脂未含浸部の無い、品質の高い成形品を得ることが出来る。
【００２５】
図４は、本発明の製造方法に係る第２の好ましい実施の形態を説明するための構成図であり、図５は図４の装置を上から見たときの平面図である。本発明においては、図４の如く、強化繊維プリフォーム１の少なくとも難含浸部を含む部分の周囲に、ダム１３を、シール材１５を挟んで設置し、ダムに囲まれた領域に加圧媒体１４ａを入れて、前記バッグ材の一部を外部から加圧することにより、当該外部から強化繊維プリフォーム１を部分的に加圧する加圧部を設ける。本発明における加圧部とは、加圧媒体１４ａが配置された領域を言う。また、以下、バッグ材が配置された領域のうち、加圧部以外の部分を、非加圧部と称す。
【００２６】
本発明に用いられるダムは、上下面が開放され、側面部が気密性を有する壁状の枠体を指し、例えば、金属製の枠体を用いることができる。本発明に係る強化繊維プラスチックの製造方法において、用いられる加圧媒体には、例えば、気体、流体、固体、粉体などがあり、用いられるシール材は、気密状体を保つために、ダムまたはチャンバーと金型及びバッグ材を密閉接続する材料を指し、例えば、ゴム、軟質の樹脂などの弾性体を用いることができる。
【００２７】
本発明に係る強化繊維プラスチックの製造方法では、前記バッグ材の一部を外部から加圧することにより、当該外部から強化繊維プリフォーム１を部分的に加圧した状態で、前記加圧部のバッグ材の内部に、樹脂注入ライン８ａを介して、樹脂容器１０を連通させる。樹脂容器１０内は、加圧ライン１１を介して加圧ポンプ１２ａにより加圧状態にし、バッグ材の内部と樹脂容器１０内の圧力の差圧により、樹脂９ａを強化繊維プリフォーム１に注入する。
【００２８】
樹脂注入中、強化繊維プリフォーム１には樹脂の圧力が付加されるが、加圧媒体１４ａにより逆方向に加圧して抑えられているため、バッグ材４が膨張すること無く、樹脂は強化繊維プリフォーム内を板厚方向に含浸する。樹脂容器１０内の圧力は、樹脂が強化繊維プリフォームの難含浸部全体に完全に含浸するように、高く設定すれば良い。
【００２９】
樹脂は板厚方向に含浸しつつ、水平方向にも含浸し、含浸距離にともなって樹脂の圧力が低下する。したがって、非加圧部においては、樹脂の圧力が注入口に比べて低下しているため、注入完了時まで非加圧部の樹脂圧が大気圧より高くならないように、加圧部の位置、樹脂容器内の圧力のいずれか、もしくはその両方を調整することによって、バッグ材を膨張させずに成形することができる。
【００３０】
樹脂が強化繊維プリフォーム１全体に完全に含浸した後、樹脂注入ライン８ａを閉止して、樹脂の注入を止め、樹脂を硬化させた後に、金型より脱型すれば、樹脂未含浸部の無い、品質の高い成形品を得ることが出来る。
【００３１】
本発明に係る製造方法により、強化繊維プリフォームが部分的に厚い、もしくは、部分的に強化繊維の密度が高い難含浸部が存在する場合にも、難含浸部を含む部分を加圧する加圧部を設け、当該加圧部内に樹脂を加圧して注入することによって、難含浸部では充分に高い圧力で板厚方向に含浸させ、板厚の薄い部分では、大気圧以下の低い圧力で、強化繊維プリフォーム全体に樹脂を完全に含浸させて、樹脂未含浸部の無い、品質の高い成形品を得ることが出来る。
【００３２】
図６は本発明の製造方法に係る第３の実施の形態を説明するための構成図である。図６のとおり、強化繊維プリフォーム１の少なくとも難含浸部を含む部分の周囲に、チャンバー１６を、シール材１５を挟んで設置し、チャンバー内に袋体１７を設置し、袋体の中に加圧ポンプ１２ｂにより加圧媒体１４ｂを入れて、バッグ材の外部より加圧することもできる。袋体１７を設置せずに、直接、チャンバー内に加圧媒体を入れても良い。
【００３３】
本発明に用いられるチャンバーは、金型およびバッグ材の上に配置され、金型およびバッグ材との間に空間を形成する箱状体を指す。前記空間は気密状態で、密閉接続されることが好ましく、密閉接続には、シール材１３を使用しても良い。また、前記チャンバーは、加圧媒体の圧力に耐えるように、材料、板厚が設定され、例えば、金属製の半円筒の箱状体を用いることができる。
【００３４】
本発明に係る製造方法に用いられる袋体は、内部の気密状態を保つことができる袋状のものを指す。袋体の材料としては、例えば、熱可塑製樹脂を使用しても良く、ポリプロピレンやポリエチレン、ナイロンが使用できる。また場合によっては、樹脂フィルムの他、クロロプレン、ポリイソプレン、ブタジエン、シリコーンなどのゴムを使用しても良い。
【００３５】
本発明に係る製造方法において、バッグ材を外部から加圧する方法は、部分的に強化繊維プリフォームを加圧する機能を有する方法であれば特に限定しないが、簡易な設備で、バッグ材全体を均等に加圧できるため、加圧部をダムやチャンバーで構成し、当該ダムやチャンバーに加圧媒体を入れる方法を用いることが好ましい。また、バッグ材とチャンバー間の加圧媒体のリークを容易に防止することができるため、チャンバー内に袋体を設置することが、より好ましい形態である。錘やプレス機などでバッグ外から加圧する方法を用いても良い。
【００３６】
また、図４の通り、非加圧部には、バッグ材の内部に注入ライン８ｂを介して樹脂９ｂを連通させ、バッグ材の内部と樹脂にかかる大気圧の差圧により樹脂を注入しても良い。加圧部の注入ライン８ａとは別に注入ライン８ｂを設けることにより、非加圧部において、確実に樹脂の圧力を大気圧以下にすることが出来るため、容易にバッグ材を膨張させずに成形することができる。
【００３７】
また、強化繊維プリフォームの表面には樹脂拡散媒体１８を配置しても良い。本発明において、樹脂拡散媒体１８を配置する場合には、加圧部と非加圧部の間は、樹脂拡散媒体を分離することが好ましい。樹脂拡散媒体自体は流動抵抗が小さく、樹脂流動時の圧力損失が小さいため、樹脂拡散媒体に樹脂を加圧注入した場合、樹脂拡散媒体内の樹脂の圧力は均一に高くなる。したがって、樹脂拡散媒体を分離することによって、加圧部と非加圧部の間の流動抵抗を高くすることにより、加圧部から非加圧部に流動する樹脂の圧力を低下することができ、非加圧部の樹脂の圧力を容易に大気圧以下にすることができる。
【００３８】
樹脂拡散媒体を分離する方法としては、樹脂拡散媒体間の抵抗を、樹脂拡散媒体より高くできる方法であれば、特に限定はしないが、樹脂拡散媒体の間に隙間を設けても良いし、樹脂拡散媒体の空隙部を塞いでも良いし、樹脂拡散媒体の間に高抵抗体を入れても良い。
【００３９】
前記加圧部において、前記バッグ材の外部からかかる圧力が高く、樹脂硬化後に成形品の加圧部の板厚が薄くなり過ぎる場合には、前記樹脂の注入を停止した後に、加圧部を除圧して（すなわち、ダムまたはチャンバー内の加圧を開放して大気圧として）から樹脂を硬化させても良い。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
東レ株式会社性炭素繊維Ｔ８００Ｓ（ＰＡＮ系炭素繊維、２４，０００フィラメント）の一方向織物（目付１９０ｇ／ｍ２）にＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）を主成分とする高靭性化樹脂粒子を分散付与した一方向性炭素繊維織物（東レ株式会社製、品名ＣＺ８４３１ＤＰ）を、幅３００ｍｍ×長さ２５０ｍｍの大きさに１６枚切断し、さらに、幅が３００ｍｍで、長さを１５０ｍｍから１８１ｍｍまで１ｍｍ毎に変化させた大きさに３２枚切断した。次に、３００ｍｍ×３００ｍｍの炭素繊維織物を１６枚積層し、さらに、３２枚の炭素繊維織物を長い方から順次積層して、図２（ａ）の如く、部分的に板厚の厚い難含浸部１９ａが存在する、強化繊維プリフォーム１を用意した。
【００４１】
図３のとおり、スチール製の平板状金型１（平均板厚２０ｍｍ）の上に、強化繊維プリフォーム１を配置した。強化繊維プリフォーム１をバッグ材４（ナイロン製フィルム、０．０５ｍｍ厚さ）で覆い、シーラント３（ＲＩＣＨＭＯＮＤ製、ＳＭ５１２６）で周囲を密閉し、真空吸引ライン５、真空トラップ６を介して連通された真空ポンプ７により、バッグ材４の内部を絶対圧で５ｋＰａ以下まで減圧した。
【００４２】
次に、スチール製の膨張抑制治具２０（平均板厚１５ｍｍ）を、強化繊維プリフォーム１の難含浸部１９ａ上のバッグ材４と接するように設置し、金型と５箇所でボルト締結した。
【００４３】
成形装置全体を７０℃に設定したオーブン内に投入し、プリフォーム温度が７０℃になるまで、加熱を行った。７０℃に加熱したエポキシ樹脂９ａを、樹脂加圧容器１０（スチール製密閉容器）の中に入れ、樹脂加圧容器１０と加圧ポンプ１２ａは加圧ライン１１を介して接続した。樹脂注入ライン８ａを介して、加圧部のバッグ材の内部と、樹脂９ａを接続した。なお、接続する時には、樹脂注入ライン８ａをクランプで閉止しておいた。また、本実施例では、エポキシ樹脂として、東レ株式会社製ＴＲ−Ａ３６を使用した。
【００４４】
次に、樹脂加圧容器１０内を加圧ポンプ１２ａにより絶対圧で２００ｋＰａの圧力に調整した上で、樹脂注入ライン８ａのクランプを開放して、樹脂の注入を開始した。樹脂注入から１０分が経過した後に、加圧ポンプ１２ａを止めて、樹脂容器１０内を大気開放した。さらに２０分が経過した後、樹脂注入ライン８ａを閉止した。次に、オーブンの設定温度を１３０℃まで上昇させ、２時間保持して樹脂を硬化した。最後に、室温まで冷却し、金型からＦＲＰを脱型した。
【００４５】
ＦＲＰを外観検査した結果、表面には樹脂の未含浸部が無く、さらに、超音波探傷器（ＰＡＮＡＭＥＴＲＩＣＳ社製ＥＰＯＣＨ４）で、ＦＲＰ内部の欠陥を検査した結果、ＦＲＰの全面で底面のエコーが確認され、ＦＲＰ全体に樹脂の未含浸部が無い、品質に優れる成形品を得ることができた。
【００４６】
（実施例２）
東レ株式会社性炭素繊維Ｔ８００Ｓ（ＰＡＮ系炭素繊維、２４，０００フィラメント）の一方向織物（目付１９０ｇ／ｍ２）にＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）を主成分とする高靭性化樹脂粒子を分散付与した一方向性炭素繊維織物（東レ株式会社製、品名ＣＺ８４３１ＤＰ）を、幅３００ｍｍ×長さ３００ｍｍの大きさに１６枚切断し、さらに、幅が３００ｍｍで、長さを１５０ｍｍから１８１ｍｍまで１ｍｍ毎に変化させた大きさに３２枚切断した。次に、３００ｍｍ×３００ｍｍの炭素繊維織物を１６枚積層し、さらに、３２枚の炭素繊維織物を長い方から順次積層して、図２（ａ）の如く、部分的に板厚の厚い難含浸部１９ａが存在する、強化繊維プリフォーム１を用意した。
【００４７】
図６のとおり、スチール製の平板状金型１の上に、樹脂拡散媒体１８として、ポリプロピレン製のメッシュ材（東京ポリマー製ＴＳＸ−４００Ｐ）を、長さを１５０ｍｍと１００ｍｍに分割して配置し、次に強化繊維プリフォーム１を配置した。強化繊維プリフォーム１をバッグ材４（ナイロン製フィルム、０．０５ｍｍ厚さ）で覆い、シーラント３（ＲＩＣＨＭＯＮＤ製、ＳＭ５１２６）で周囲を密閉し、真空吸引ライン５、真空トラップ６を介して連通された真空ポンプ７により、バッグ材４の内部を絶対圧で５ｋＰａ以下まで減圧した。
【００４８】
次に、シリコーンゴム（平均厚さ：１．０ｍｍ）製の密閉された風船状の袋体１７と、加圧ポンプ１２ｂを接続し、スチール製（平均厚さ：１０ｍｍ）のチャンバー１６の中に袋体を入れ、金型１とバッグ材４上に配置したシリコーン製のＯリングからなるシール材１５の上にチャンバー１６を配置し、チャンバー１６と金型２をボルト接合し、固定した。その後、加圧ポンプ１２ｂからの空気圧により、袋体１７内を絶対圧で３００ｋＰａに加圧調整した。つぎに、成形装置全体を７０℃に設定したオーブン内に投入し、プリフォーム温度が７０℃になるまで、加熱を行った。
【００４９】
７０℃に加熱したエポキシ樹脂９ａを、樹脂加圧容器１０（スチール製密閉容器）の中に入れ、樹脂加圧容器１０と加圧ポンプ１２ａは加圧ライン１１を介して接続した。樹脂注入ライン８ａを介して、加圧部のバッグ材の内部と、樹脂９ａを接続し、また、樹脂注入ライン８ｂを介して、非加圧部のバッグ材の内部と樹脂９ｂを接続した。なお、接続する時には、樹脂注入ライン８ａ、８ｂをクランプで閉止しておいた。また、本実施例では、エポキシ樹脂として、東レ株式会社製ＴＲ−Ａ３６を使用した。
【００５０】
次に、樹脂加圧容器１０内を加圧ポンプ１２ａにより絶対圧で２５０ｋＰａの圧力に調整した上で、樹脂注入ライン８ａ、８ｂのクランプを開放して、樹脂の注入を開始した。樹脂注入から１５分が経過した後に、樹脂注入ライン８ａ、８ｂを閉止し、さらに１０分が経過した後、加圧ポンプ１２ｂを止めて、袋体１７内を大気開放した。次に、オーブンの設定温度を１３０℃まで上昇させ、２時間保持して樹脂を硬化した。最後に、室温まで冷却し、金型からＦＲＰを脱型した。
【００５１】
ＦＲＰを外観検査した結果、表面には樹脂の未含浸部が無く、さらに、超音波探傷器（ＰＡＮＡＭＥＴＲＩＣＳ社製ＥＰＯＣＨ４）で、ＦＲＰ内部の欠陥を検査した結果、ＦＲＰの全面で底面のエコーが確認され、ＦＲＰ全体に樹脂の未含浸部が無い、品質に優れる成形品を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、あらゆる強化繊維プラスチックの製造方法に適用することができ、とくに、部分的に目付が高い、あるいは、密度が高い部材の製造に好適であり、例えば、車両、船舶、航空機、建築部材などの産業用途、あるいはスポーツ用途など、種々の分野に用いられる広範囲なＦＲＰの製造方法に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の真空ＲＴＭ成形法を説明するための構成図である。
【図２】本発明の製造方法に係る強化繊維プリフォームの形態を説明するための断面図である。
【図３】本発明の製造方法に係る第１の実施の形態を説明するための構成図である。
【図４】本発明の製造方法に係る第２の実施の形態を説明するための構成図である。
【図５】図４の装置を、図面の上方向から見たときの平面図である。
【図６】本発明の製造方法に係る第３の実施の形態を説明するための構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：強化繊維プリフォーム
２：金型
３：シーラント
４：バッグ材
５：吸引ライン
６：真空トラップ
７：真空ポンプ
８ａ，ｂ：樹脂注入ライン
９ａ，ｂ：樹脂
１０：樹脂加圧容器
１１：加圧ライン
１２ａ，ｂ：加圧ポンプ
１３：ダム
１４ａ，ｂ：加圧媒体
１５：シール材
１６：加圧チャンバー
１７：袋体
１８：樹脂拡散媒体
１９ａ，１９ｂ：難含浸部
２０：膨張抑制治具
２１：膨張抑制治具締結部
【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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