(57)【要約】【課題】ＦＲＰ製中空部材の内圧成形法において、簡便に製造でき且つ設計どおりの成形品を成形するのに適した、内圧成形用の加圧バッグを提供すること。【解決手段】内圧成形用の加圧バッグであって、この加圧バッグは、ゴム弾性を有する１枚又は２枚のシート材料の、端部同士をシールしシール部分とすることによって形成された袋状体を、裏返し、このシール部分が袋状体の内部に折り込まれたものであることを特徴とする内圧成形用の加圧バッグ。袋状体の形状は、目的のＦＲＰ成形品の投影形状（相似形）であるものが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧成形用の加圧バッグであって、該加圧バッグは、ゴム弾性を有する１枚又は２枚のシート材料の、端部同士をシールしシール部分とすることによって形成された袋状体を、裏返し、該シール部分が該袋状体の内部に折り込まれたものであることを特徴とする内圧成形用の加圧バッグ。
【請求項２】
袋状体の形状が、目的とする成形品の投影形状のものであることを特徴とする請求項１記載の内圧成形用の加圧バッグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）中空部材を内圧成形法で作成する際に使用される加圧バッグに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰは、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維からなるものであり、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用されている。
【０００３】
ＦＲＰを管状ないし中空状の中空部材に成形する方法としては、遠心成形法、プルトルージョン成形法、フィラメントワインディング成形法、内圧成形法等が知られている。遠心成形法は、回転する円筒体の内面に、この円筒体内に同心的に配備されたローラから繊維を巻き付け、この繊維にマトリックス用の樹脂を噴霧して含浸させた後、硬化させる方法であり、比較的径が大きく、単純な形状の製品を製造するのに適している。プルトルージョン成形法は、樹脂を強化繊維基材に含浸させた後、金型を利用して引き抜き、樹脂を固化或いは硬化させて成形品を得る方法であり、一様の断面の真直ぐなパイプの製造に用いられる。フィラメントワインディング成形法は、樹脂を含浸した繊維をマンドレルに巻き付け、樹脂が固化或いは硬化した後にマンドレルを引き抜く方法であり、長繊維の比率を高めることができるので比較的高強度で、軸対称の中空体を製造するのに用いられる。内圧成形法は、金型キャビティ内に筒状の成形素材を配置し、これを筒の内側から圧力を与えて金型に密着させた状態にて加熱硬化させる方法であり、マトリックス樹脂が熱硬化性であっても熱可塑性であっても適用可能であり、通常の中空管状のＦＲＰ製品を成形するのに適している。
【０００４】
内圧成形法で中空のＦＲＰ成形品を成形するには、通常、プリプレグを用い、金型キャビティ内に中空状（筒状）に配置したプリプレグの内部に、膨張性を有するバッグやチューブ等を入れる。次いで、圧縮空気等を用いてバッグやチューブ等をふくらませ、型の内側から圧力をかけてプリプレグを型の内壁面に押しつけ、この状態でプリプレグを加熱硬化あるいは固化させ成形を行う加圧バッグ成形法が、一般的に用いられている。そして、加熱硬化の手段としては、従来、硬化炉、オートクレーブ、ホットプレス等を用いて外部から加熱する方式が取られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３４８３５号公報
【０００５】
上記のような従来の内圧成形法では、加圧と加熱硬化が別々の操作・設備で行われるため作業効率が悪く、また、外部加熱は、大きな設備を必要とし、更に、エネルギー効率も悪いという問題があった。そこで、ＦＲＰ製中空部材を内圧成形法により成形するに際し、加圧用バッグの加圧に加熱媒体を用いることによって、作業効率やエネルギー効率の良い内圧成形法も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献２】特開２００６−１３０８７５号公報
【０００６】
そして、内圧成形用の加圧バッグとしては、目的とするＦＲＰ成形品の投影形状又は相似形状のバッグを用いたり、あるいは加圧バッグの膜厚を調整したりして、設計どおりの形状のＦＲＰ成形品を得るための工夫もなされている（例えば、特許文献３〜５参照）。
【特許文献３】特開平９−７０８３９号公報
【特許文献４】特開平９−７０８４２号公報
【特許文献５】特開平９−７０８４３号公報
【０００７】
しかしながら、内圧成形用の加圧バッグとして、ゴム弾性を有する１枚又は２枚のシート材料の端部同士をシールして得られる袋状体を用いる場合、加圧バッグの製造法自体は非常に簡便であるが、シール部分の存在のため、加圧時においてバッグがＦＲＰ成形品の形状に十分に沿いにくいという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、ＦＲＰ製中空部材の内圧成形法において、簡便に製作でき且つ設計どおりの成形品を成形するのに適した、内圧成形用の加圧バッグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題は、請求項１記載の発明、即ち、内圧成形用の加圧バッグであって、該加圧バッグは、ゴム弾性を有する１枚又は２枚のシート材料の、端部同士をシールしシール部分とすることによって形成された袋状体を、裏返し、該シール部分が該袋状体の内部に折り込まれたものであることを特徴とする内圧成形用の加圧バッグによって達成される。加圧バッグ（袋状体）の形状は、目的のＦＲＰ成形品の投影形状（相似形）であるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
従来の加圧バッグでは、ＦＲＰ製中空成形品の成形を行う際に、成形品の形状によっては内圧成形では一体成形が不可能であったり、成形品の端部に十分にバッグが沿わないという問題があった。しかし、本発明の加圧バッグを用いると、折り込まれたシール部分が膨らみ易いので、成形材料を成形型の形状に沿わせ易く、かかる加圧バッグを用いて内圧成形を行うと、成形品の内圧一体成形が可能であり、また、成形品の品位が格段に向上するという特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の加圧バッグを製作するには、先ず、ゴム弾性を有する１枚又は２枚のナイロンフィルムやゴム等のシート材料の端部同士、即ち、周囲が、接着剤による接着、ヒートシール又は高周波による融着あるいはナイロンやゴムのテープによる加熱圧着等の手段でシールされた袋状体を製作する。そして、その際、周囲の一部は開口部として残しておき、この開口部を利用して、袋状体は裏返しにされシール部分が加圧バッグの内側に折り込まれた本発明の加圧バッグが得られる。その後、前記開口部は、圧縮空気等の加圧ガスの導入口として利用される。  
【００１２】
ゴム弾性を有するシート材料としては、特に制限はないが、例えば、ナイロンフィルムやゴムシートが挙げられる。加圧バッグ、あるいは袋状体又はそれ裏返したものの形状は、目的のＦＲＰ成形品の投影形状又は相似形状のものが好ましい。
【００１３】
本発明における内圧成形法とは、金型キャビティ内に筒状又は中空状のプリプレグ等の成形素材を配置し、これを筒又は中空部材の内側から圧力を与えて金型に密着させた状態にて加熱硬化させる方法を意味する。例えば、ナイロンやシリコンゴムのような、可撓性があり且つ耐熱性に優れた材料で形成した加圧用バッグに、プリプレグ等の成形素材を筒状に巻き付け、あるいは、芯金を用いて予備成形した中空の成形素材の中心にこのバッグを配置したものを、金型キャビティ内に配備し、バッグ内に加圧媒体を送り込んでバッグを膨張させ、成形素材を金型内面に押し付けて加熱成形する方法である。加圧媒体としては、圧縮空気等が用いられ、加熱には、硬化炉、オートクレーブ、ホットプレス等が用いられる。あるいは、加圧用バッグに加熱媒体を導入し、加圧と加熱を同時に行方法でも良い。かかる方法は、加熱・硬化のための特別な設備・装置を必要としないという特徴がある。  
【００１４】
本発明は、ＦＲＰ製中空部材を成形するものであるが、中空部材とは、中空である限り断面形状はどんなものでも構わない。また、ＦＲＰは、繊維強化材に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などのマトリックス樹脂を含浸・硬化又は固化させて得られるものであるが、本発明においては、用いられる繊維強化材やマトリックス樹脂に関しては特に制限はい。繊維強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等が挙げられる。
【００１５】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂の予備重合樹脂から選ばれる樹脂がある。これらは１種又は２種以上の混合物として用いることもできる。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドがある。これらの樹脂は、２種以上併用しても良い。
【００１６】
繊維強化材は、通常、例えば、平織、綾織、朱子織等の経糸と緯糸から構成されるものの他、繊維束を一方向に引き揃えシート状とし、これを直角方向にステッチ糸で縫合した一軸織物、一方向に引き揃えたシート状物を角度を変えて複数積層し、これを直角方向にステッチ糸で縫合した多軸織物等の形で用いられる。
【００１７】
本発明において用いられる加圧媒体としては、圧縮空気、窒素ガス等が典型的なものであるが、あるいは加熱媒体として、加熱空気、熱水、水蒸気、ポリオキシアルキレングリコール、シリコーンオイル等の熱媒オイル等を用いても良い。加熱媒体の温度は、ＦＲＰ用として使用するマトリックス樹脂の種類によって異なるが、通常、５０〜２００℃の範囲である。
【００１８】
加圧用バッグの加圧は、成形素材が金型に密着させられる状態になる程度であれば十分であり、成形体の形状にもよるが、通常、４〜９ｋｇ／ｃｍ２程度である。具体的には、加圧用バッグの押圧がこの範囲になる様に、加圧媒体を加圧用バッグに導入すれば良い。以下、実施例により本発明を詳述する。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
目的とするＦＲＰ成形品（ＦＲＰ製中空部材）の投影形状（相似形）の一般的なナイロンフィルム製加圧バッグを作成した。２枚のフィルムを用い、周囲は、一部開口部を残して熱圧着してシールした。その後、開口部を利用して加圧バッグを裏返し、シール部分がバッグの内側に折り込まれるようにした。
【００２０】
ＦＲＰ製中空部材を成形するため、型（金属型又は樹脂型）を用い、型のキャビティ内面に、プリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ−３１０１／Ｑ−１１２、平織物使用、エポキシ樹脂を４０％含有）を５枚、筒状に積層した。次いで、積層品の内側に前記加圧バッグを挿入して型締めを行った。その後、１００℃±２０℃に加熱、４±３気圧の圧力をかけ、１時間成形を行った。得られたＦＲＰ製中空部材は、品位の優れたものであった。
【００２１】
［比較例１］
実施例１で得られた内外を裏返す前の加圧バッグを用いて、実施例１と同様な内圧成形を行った。この際、加圧バッグのシール部分は、折り返した状態にした。得られたＦＲＰ製中空部材は、実施例１のものよりも、品位がやや劣っていた。