(57)【要約】繊維強化樹脂複合構造体を製造するに際し、表面にスリット（２，３）を有するとともに、厚み方向に貫通する貫通孔（４）を有する芯材を用いる。この芯材の表面に補強繊維層を配置し、真空補助樹脂トランスファー法で補強繊維層に液状樹脂を含浸させる際に、液状樹脂は芯材の各表面の補強繊維層に均一かつ迅速に分配され、ＦＲＰ複合構造体の品質向上を実現でき、製造に要する時間を短縮、製造コストを低減できる。
2002058915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にスリットを有するとともに、厚み方向に貫通する貫通孔を有することを特徴とする繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項２】
上記スリットの幅が略０．５乃至２ｍｍ、深さが幅の略１乃至４倍、ピッチが略１０乃至１００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項３】
上記スリットが略Ｖ字形断面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項４】
上記貫通孔の直径が略１乃至４ｍｍ、ピッチが略２０乃至２００ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項５】
上記貫通孔の端部近傍の直径を拡張したことを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項６】
上記貫通孔の端部が上記スリットと連通することを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項７】
表面の少なくとも２方向に沿って上記スリットを有し、互いに異なる方向のスリット同士の交差部分に上記貫通孔の端部が連通することを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項８】
硬質プラスチック発泡体又は木材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項９】
上記硬質プラスチック発泡体は硬質塩化ビニル系発泡体であることを特徴とする請求項８に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合構造体用芯材の表面に沿って補強繊維層を配置するとともに、これらの補強繊維層及び繊維強化樹脂複合構造体用芯材を合成樹脂フィルムで被覆した後、合成樹脂フィルム内の空気を真空ポンプで吸引しながら繊維強化樹脂複合構造体用芯材のスリット及び貫通孔を介して液状の樹脂を上記補強繊維層の各部に分配することにより、補強繊維層に液状樹脂を含浸させ、その後、上記液状樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１１】
上記合成樹脂フィルムがナイロンフィルムであることを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１２】
上記液状樹脂の供給管の端部を上記スリットの端部に接続し、上記液状樹脂の供給をスリットの端部から行うことを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１３】
上記液状樹脂の供給を受けるスリットの少なくとも端部近傍の断面積を拡張したことを特徴とする請求項１２に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１４】
上記補強繊維層と合成樹脂フィルム間に液状樹脂の供給管を補強繊維層の幅方向に配置し、この供給管の複数箇所から補強繊維層に液状樹脂を供給することを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１５】
上記供給管はその長手方向に沿って液状樹脂の供給用の隙間を有するスパイラル管であることを特徴とする請求項１４に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項１６】
上記供給管はその長手方向に液状樹脂を流出させるための孔が列設された有孔管であることを特徴とする請求項１４記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１７】
上記液状樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項１８】
上記液状樹脂がビニルエステル樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項１９】
上記不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂に含有されるスチレンモノマーの含有量が２０乃至４０重量％であることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項２０】
上記合成樹脂フィルム内の空気の吸引を繊維強化樹脂複合構造体用芯材の一端部近傍から行うとともに、上記液状樹脂の供給を繊維強化樹脂複合構造体用芯材の他端部近傍から一端部近傍へと順次行うことを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項２１】
上記合成樹脂フィルム内から吸引された空気を液状樹脂トラップに通過させ、該空気から分離された液状樹脂を上記補強繊維層の各部に分配すべき液状樹脂に還送することを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項２２】
上記合成樹脂フィルム内の空気を吸引しながら液状樹脂を上記補強繊維層の各部に分配する際に、補強繊維層と合成樹脂フィルムとの間に生じた残存空気層を、該合成樹脂フィルムに針状の吸引ノズルを穿通して吸引除去し、その後、該吸引ノズルにより合成樹脂フィルムに形成された穿通孔を封止することを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項２３】
上記補強繊維層がガラス繊維層であることを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項２４】
上記ガラス繊維層が、一方向へ延びるガラス繊維のみからなる第１のガラス繊維層と、上記一方向と略直交する他方向へ延びるガラス繊維のみからなる第２のガラス繊維層とを積層してなることを特徴とする請求項２３に記載の繊維強化樹脂複合構造体の製造方法。
【請求項２５】
上記ガラス繊維層がチョップドストランドマットからなるものであることを特徴とする請求項２３に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項２６】
上記ガラス繊維層がコンティニュアスストランドマットからなるものであることを特徴とする請求項２３に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、船舶、車両、海洋浮力体、プール、航空機、風力発電ブレード等の材料として幅広く用いられている繊維強化樹脂複合構造体（以下、「ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）複合構造体」という。）に使用される芯材並びに係るＦＲＰ構造体用芯材を用いたＦＲＰ複合構造体の製造方法に関するものである。
背景技術
従来、特に大型のＦＲＰ複合構造体を製造する方法として、ヴァキュームバッグを用いた真空補助樹脂トランスファー法が知られている。この方法では、ガラス繊維等からなる補強繊維層を合成樹脂等からなるヴァキュームバッグで覆い、ヴァキュームバッグ内の一側からビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の液状樹脂を供給し、他側からヴァキュームバッグ内の空気を真空ポンプで吸引することにより、補強繊維層内に液状樹脂を含浸させた後、この液状樹脂を硬化させてＦＲＰ複合構造体を製造する。
上記の真空吸引に際して、ヴァキュームバッグが補強繊維層の表面に密着した状態では、補強繊維層の全域に液状樹脂を均一かつ迅速に含浸させることが困難である。そのため、通常、ヴァキュームバッグ内に、真空吸引に伴って液状樹脂が流れる流路を形成し、液状樹脂を補強繊維層の各部へ均一に分配できるようにしている。
係る流路の形成方法として、特表平１０−５０４５０１号公報には、表面に多数のドット状又はペンタゴン状等の突起を形成した剥離用シートを補強繊維層上に敷設し、剥離用シート上の隣接する突起間の隙間を液状樹脂の分配用の流路とすることが記載されている。
また、特表２０００−５０１６５９号公報には、発泡樹脂等からなる芯材の表面に補強繊維層を配置し、真空補助樹脂トランスファー法によって上記補強繊維層に液状樹脂を含浸させて芯材と補強繊維層とを一体化するに際して、上記芯材の表面に液状樹脂を分配するためのスリット（溝）を形成したり、芯材の表面に複数の突起状の分配媒体を設けたり、多数の隆起部を有する金属製織地肌シートを用いることが記載されている。
ところが、上記の剥離用シートや金属製織地肌シートを用いる場合、これらの製造に多くのコストと時間とを要する問題があり、また、芯材の表面に突起状の分配媒体を設ける場合も、分配媒体の作製に手間が掛かる問題があった。
一方、芯材の表面にスリットを形成するのみでは、液状樹脂を十分均一に分配することが困難なものであった。例えば、上記真空補助樹脂トランスファー法における真空吸引時に、ヴァキュームバッグ内に残存空気層が生じた場合には、該空気層がスリットによる液状樹脂の流通を遮断するので、他に液状樹脂の流通路が形成されていなければ、芯材のうち残存空気層から真空吸引側の部分には液状樹脂が分配されないこととなる。
また、スリット内を流動して補強繊維層に分配される液状樹脂は、分配後、スリット内にも残存して硬化されることとなるが、該液状樹脂は硬化により幾分収縮する。スリットに対応する箇所の収縮は、芯材の表面等よりスリットの深さ分だけ大きくなり、その結果、ＦＲＰ複合構造体の表面にはスリットに沿った凹み（所謂プリントスルーと称される微小な凹凸模様）が生じ、外観が損なわれるという問題があった。さらに、ビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の液状樹脂は芯材を侵食するおそれがあり、液状樹脂がスリットを流通する際に芯材を侵食して芯材を軟化したり、スリット幅を拡張したり等した結果、上記凹みが一層顕著に表れる。
また、スリットの幅や深さを大きくすれば液状樹脂の流通は迅速なものとなる一方、上記凹みが顕著に表れる他、スリット内に充填されて硬化する液状樹脂の量が増大し、ＦＲＰ複合構造体の重量が増大するという問題が生じる。
発明の開示
本発明は、液状樹脂を均一かつ迅速に分配することができるＦＲＰ複合構造体用芯材、及び該芯材を用いたＦＲＰ複合構造体の製造方法を提供することを目的とするものである。
即ち、本発明は、表面にスリットを有するとともに、厚み方向に貫通する貫通孔を有することを特徴とするＦＲＰ複合構造体用芯材である。本発明によれば、上記芯材の表面に補強繊維層を配置し、真空補助樹脂トランスファー法で補強繊維層に液状樹脂を含浸させる際に、液状樹脂が芯材の表面のスリット内を流通しながら当該表面を覆う補強繊維層の各部に分配されるばかりでなく、貫通孔を通して芯材の相対する側の表面間で液状樹脂が流れる結果、液状樹脂の流通が一層円滑に行われ、液状樹脂は芯材の各表面の補強繊維層に均一かつ迅速に分配されるようになる。これにより、ＦＲＰ複合構造体の品質向上を実現でき、かつＦＲＰ複合構造体の製造に要する時間を短縮できる。また、芯材にスリットと貫通孔とを設ける作業は、各々回転鋸や電動式のドリル等を用いて比較的容易に行えるから、芯材の製造に手間が掛かることもなく、液状樹脂の分配のために従来の剥離用シート等の別部材を準備する必要もなくなる結果、製造コストも低減させることができる。
また、本発明に係るＦＲＰ複合構造体用芯材は、上記スリットの幅が略０．５乃至２ｍｍ、深さが幅の略１乃至４倍、ピッチが略１０乃至１００ｍｍのものである。スリットのサイズ及びピッチが係る範囲であれば、真空吸引時の液状樹脂の流通が円滑に行われるとともに、ＦＲＰ複合構造体の製造後にスリット内に残存する樹脂の量を適正な範囲に抑制でき、ＦＲＰ複合構造体の重量も抑制できる。また、スリット内に残存した液状樹脂が硬化時に収縮することにより、又は液状樹脂が芯材を侵食することにより生ずるＦＲＰ複合構造体の表面の凹凸模様（プリントスルー）を目視で確認できない程度に抑制することもできる。
これに対して、スリットのサイズが上記の下限値より小さい場合又はピッチが上記の上限値より大きい場合は、ＦＲＰ複合構造体の製造時に液状樹脂の流通速度が小さくなるため、好ましくない。一方、スリットのサイズが上記の上限値より大きい場合又はピッチが上記の下限値より小さい場合は、ＦＲＰ複合構造体の製造後に上記スリット内に残存する樹脂の量が過大となり、すなわち、製造時の液状樹脂の使用量が過大となるとともに、ＦＲＰ複合構造体の重量が大きくなって好ましくない。また、スリットのサイズが上記の上限値より大きい場合は、ＦＲＰ複合構造体の表面に前記凹凸模様が生じて外観が悪くなることがあるので好ましくない。さらに、ＦＲＰ複合構造体の重量が増大する恐れもある。
また、好ましくは、上記スリットが略Ｖ字形断面を有するものである。幅及び深さが等しい場合は、スリットを略矩形状断面とした場合に比べて、スリットの断面積が小さくなり、ＦＲＰ複合構造体の製造後に上記スリット内に残存する樹脂の量が少なくなる。従って、製造時の液状樹脂の使用量を抑制してコストを削減できるとともに、ＦＲＰ複合構造体の重量を低減できる利点がある。また、液状樹脂の収縮によりＦＲＰ複合構造体の表面に生ずる前記凹凸模様を抑制するという利点もある。
また、好ましくは、上記貫通孔の直径が略１乃至４ｍｍ、ピッチが略２０乃至２００ｍｍである。貫通孔の直径及びピッチが係る範囲であれば、ＦＲＰ複合構造体の製造時における貫通孔を通した液状樹脂の流通が円滑に行われるとともに、製造後に貫通孔内に残存する液状樹脂の量が過大とならないように抑制でき、従って、ＦＲＰ複合構造体の軽量化を図ることができる利点がある。
また、好ましくは、上記貫通孔の端部近傍の直径が拡張されたものである。これにより、ＦＲＰ複合構造体の製造時における芯材の表面から貫通孔への液状樹脂の流入が容易に行われ、貫通孔を通した液状樹脂の流通が一層円滑に行われる。
また、好ましくは、上記貫通孔の端部が上記スリットと連通するものである。これにより、ＦＲＰ複合構造体の製造時に貫通孔からスリットへ、又はスリットから貫通孔へ液状樹脂が移動することができるので、全体として補強繊維層の各部に対する液状樹脂の分配が一層円滑に行われるようになる。
また、好ましくは、本発明に係るＦＲＰ複合構造体用芯材は、表面の少なくとも２方向に沿って上記スリットを有し、互いに異なる方向のスリット同士の交差部分に上記貫通孔の端部が連通するものである。２方向以上にスリットを設けることにより、各方向への液状樹脂の分配が一層容易かつ均一に行われるとともに、スリット同士の交差部分と貫通孔とを連通させたことにより、各方向のスリットと貫通孔間で液状樹脂が移動できるようになり、液状樹脂の分配が更に円滑に行われる。
また、好ましくは、本発明に係るＦＲＰ複合構造体用芯材は、硬質プラスチック発泡体又は木材からなるものであり、該硬質プラスチック発泡体は硬質塩化ビニル系発泡体であることが特に好ましい。このような比較的安価かつ軽量の芯材を用いることにより、ＦＲＰ複合構造体の製造コストの低減と軽量化を図ることができる。また、プラスチック材料を用いる場合も、硬質プラスチック発泡体を用いることにより、ＦＲＰ複合構造体に十分な強度を付与することができる。また、硬質塩化ビニル系発泡体は、ＦＲＰ複合構造体の製造時に補強繊維層に含浸させる液状樹脂（ビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等）に侵されにくいため、ＦＲＰ複合構造体の性能を向上させることができる。
一方、本発明に係るＦＲＰ複合構造体の製造方法は、上記ＦＲＰ複合構造体用芯材の表面に沿って補強繊維層を配置するとともに、これらの補強繊維層及びＦＲＰ複合構造体用芯材を合成樹脂フィルムで被覆した後、合成樹脂フィルム内の空気を真空ポンプで吸引しながらＦＲＰ複合構造体用芯材のスリット及び貫通孔を介して液状の樹脂を上記補強繊維層の各部に分配することにより、補強繊維層に液状樹脂を含浸させ、その後、上記液状樹脂を硬化させるものである。芯材にスリット及び貫通孔を設けておくことにより、液状樹脂を繊維補強層の全域に迅速かつ均一に分配できる等、上述した種々の効果が生じる。
また、上記合成樹脂フィルムがナイロンフィルムであることが好ましい。比較的安価でかつ丈夫なナイロンフィルムを使用することにより、ＦＲＰ複合構造体の製造設備を安価に構成できるとともに、真空吸引時における合成樹脂フィルムの裂損等の問題も生じにくくなる。
また、上記液状樹脂の供給管の端部を上記スリットの端部に接続し、上記液状樹脂の供給をスリットの端部から行うことが好ましく、上記液状樹脂の供給を受けるスリットの少なくとも端部近傍の断面積を拡張することが特に好ましい。この場合、液状樹脂の一部は上記スリットを介して当該スリットが設けられた芯材表面を覆う繊維補強層の全域に略均一に分配され、当該繊維補強層の略全域に含浸される。また、液状樹脂の他の一部は、貫通孔を介して芯材の他の表面に送られ、この他の表面におけるスリットを介して他の表面を覆う繊維補強層の略全域に分配され、当該繊維補強層に含浸される。このように、上記スリット及び貫通孔を有する芯材を用いることにより、スリットの端部に液状樹脂を供給するのみで、繊維補強層の略全域に液状樹脂を容易に分配できる。さらに、液状樹脂の供給を受けるスリットの少なくとも端部近傍の断面積を拡張することにより、スリットより大きな断面積を有する供給管からスリットへの液状樹脂の流入が円滑に行われる利点がある。また、液状樹脂の供給を受けるスリットの断面積を全長に渡って、液状樹脂の供給を受けないスリットより大きくすると、上記液状樹脂の供給を受けるスリットから繊維補強層の各部への液状樹脂の分配が迅速に行われる利点がある。
また、上記補強繊維層と合成樹脂フィルム間に液状樹脂の供給管を補強繊維層の幅方向に配置し、この供給管の複数箇所から補強繊維層に液状樹脂を供給することが好ましく、特に好ましくは、上記供給管は、その長手方向に沿って液状樹脂の供給用の隙間を有するスパイラル管、又は、その長手方向に液状樹脂を流出させるための孔が列設された有孔管である。これにより、供給管の長手方向各部で略均一に液状樹脂を繊維補強層に供給できる利点がある。
また、上記液状樹脂が不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂であることが好ましく、ＦＲＰ複合構造体の表面性が重要視される用途においては、該不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂に含有されるスチレンモノマーの含有量が２０乃至４０重量％であることが特に好ましい。比較的安価な不飽和ポリエステル樹脂を用いることにより、ＦＲＰ複合構造体を安価に製造できるとともに、係る不飽和ポリエステル樹脂を繊維補強層で補強することにより、ＦＲＰ複合構造体の強度を十分高くすることができる。また、不飽和ポリエステル樹脂中のスチレンモノマーの含有量が、例えば略４５％程度であれば、不飽和ポリエステル樹脂の流動性が高く、繊維補強層に迅速に分配することができるが、スチレンモノマーの含有量が高くなると芯材の侵食も大きくなる。これに対し、スチレンモノマーの含有量を好ましくは２０乃至４０重量％、さらに好ましくは２５乃至３５重量％とすることにより、不飽和ポリエステル又はビニルエステル樹脂による芯材の侵食を抑制してＦＲＰ複合構造体の表面性を向上させ、かつ、不飽和ポリエステル又はビニルエステル樹脂の分配を迅速に行うことができるという利点がある。
また、上記合成樹脂フィルム内の空気の吸引をＦＲＰ複合構造体用芯材の一端部近傍から行うとともに、上記液状樹脂の供給をＦＲＰ複合構造体用芯材の他端部近傍から一端部近傍へと順次行うことが好ましい。このように液状樹脂を芯材の他端部から順次供給することにより、各時点で液状樹脂が供給されている領域に吸引力を効果的に作用させ、液状樹脂を芯材の略全域における繊維補強層に略均一に分配することができる。これに対して、芯材の全域に液状樹脂を同時に供給した場合、上記真空吸引を行う芯材の一端部近傍では、液状樹脂を繊維補強層に均一に分配できるが、芯材の他端部近傍では、その間の液状樹脂に妨げられて真空吸引による吸引効果が十分に及ばないため、液状樹脂を均一に分配することが困難になる。
また、上記合成樹脂フィルム内から吸引された空気を液状樹脂トラップに通過させ、分離された液状樹脂を上記補強繊維層の各部に分配すべき液状樹脂に還送することが好ましい。これにより、余剰に供給された液状樹脂を再利用することができ、ＦＲＰ複合構造体を一層安価に製造することが可能となる。
また、上記合成樹脂フィルム内の空気を吸引しながら液状樹脂を上記補強繊維層の各部に分配する際に、補強繊維層と合成樹脂フィルムとの間に生じた残存空気層を、該合成樹脂フィルムに針状の吸引ノズルを穿通して吸引除去し、その後、該吸引ノズルにより合成樹脂フィルムに形成された穿通孔を封止することが好ましい。残存空気層は補強繊維層への液状樹脂の含浸を妨げ、ＦＲＰ複合構造体に樹脂が存在しない欠陥箇所を生じさせるが、上記吸引ノズルにより残存空気層を吸引除去することにより、これを防止できるという利点がある。
また、上記補強繊維層がガラス繊維層であることが好ましく、該ガラス繊維層が、一方向へ延びるガラス繊維のみからなる第１のガラス繊維層と、上記一方向と略直交する他方向へ延びるガラス繊維のみからなる第２のガラス繊維層とを積層してなるものであること、チョップドストランドマットからなるものであること、又は、コンティニュアスストランドマットからなるものであることが特に好ましい。比較的安価なガラス繊維層を用いることにより、ＦＲＰ複合構造体の製造コストを低減させることができるとともに、ガラス繊維層で樹脂を補強することにより、ＦＲＰ複合構造体の強度を十分高くできる利点がある。また、上記ガラス繊維層として、一方向へ延びるガラス繊維のみからなる第１のガラス繊維層と、上記一方向と略直交する他方向へ延びるガラス繊維のみからなる第２のガラス繊維層とを積層することにより、液状樹脂をガラス繊維層に含浸させる際に、液状樹脂は第１のガラス繊維層内では略上記一方向のみへ流れ、第２のガラス繊維層内では略上記他方向のみへ流れる結果、液状樹脂がガラス繊維層の全域に迅速に行き渡るようになる。一方、上記ガラス繊維層に、チョップドストランドマットを用いればガラス繊維層の厚み当たりの剛性が高くなり、コンティニュアスストランドマットを用いれば、ガラス繊維層内での液状樹脂の流通が一層迅速となり、液状樹脂の含浸時間が一層短縮されるという利点がある。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
第１図はＦＲＰ複合構造体用芯材１（以下、単に芯材１という）の平面図、第２図はこの芯材１の第１図中左上のコーナ部付近を示す拡大部分斜視断面図である。芯材１は全体として略直方体状に構成され、この芯材１の一方の表面である上面には、複数の縦方向のスリット２と複数の横方向のスリット３とが互いに交差するように形成されている。
芯材１の他方の表面である下面には、上面側のスリット２、３に対応する位置に複数の縦方向のスリット２と複数の横方向のスリット３とが形成されている。これらのスリット２、３は、芯材１の成形後に、例えば、不図示の回転鋸刃を用いて芯材１の表面部分を所定の幅及び深さで削り取ることにより設けられる。更に、上面側及び下面側における互いに対応するスリット２、３の交差部分の内の一部の交差部分同士を連結するように略円形断面の貫通孔４が、不図示の電動式ドリルで芯材１に穿孔すること等により形成されている。
上記スリット２、３は、芯材１の上面及び下面に沿って各々不図示の繊維補強層を配置し、真空補助樹脂トランスファー法により、液状樹脂を上面側及び下面側の繊維補強層に含浸させる際に、液状樹脂が芯材１の上面及び下面に沿って流れる流路を形成し、貫通孔４は、液状樹脂が芯材１の上面側又は下面側のいずれか真空度の低い側から真空度の高い側へ流れる流路を形成する。
第３図に第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うスリット３を含む拡大断面部分図を示す。ここでは、スリット２、３は矩形状断面を有している。スリット２、３の幅Ｗもしくは深さＤが小さ過ぎる場合、又はピッチＰ１、Ｐ２が大き過ぎる場合は、真空補助樹脂トランスファー法によるＦＲＰ複合構造体の製造時に液状樹脂がスリット２、３内を円滑に流れることができず、好ましくない。
一方、スリット２、３の幅もしくは深さが大きい程、又はピッチＰ１、Ｐ２が小さい程、上記製造時の液状樹脂の流れは円滑になるが、液状樹脂の使用量、つまり、製造後にスリット２、３内に残存する樹脂の量が増加し、製造コストが増大するとともに、ＦＲＰ複合構造体の重量が増加する問題がある。また、スリット２、３の深さが大きくなれば、スリット２、３内の液状樹脂が硬化して収縮することにより、例えば第９図に示すように、ＦＲＰ複合構造体の表面にスリット３に沿った凹みＳが生じ、ＦＲＰ複合構造体の外観が損なわれる。また、ＦＲＰ複合構造体が負荷を受けた場合に該凹みＳに応力集中が生じる恐れがあり、ＥＲＰ複合構造体の剛性の低下も懸念される。
さらに、例えば、芯材１に硬質プラスチック発泡体を、液状樹脂に不飽和ポリエステル樹脂を用いた場合には、該液状樹脂中のスチレンモノマーにより芯材１が侵食されることがあるが、芯材１が侵食されることにより、芯材１が軟化し或いはスリット２、３の幅及び深さが大きくなり、上記問題が顕著に表れる。
そのような兼ね合いから、各スリット２、３の幅は、略０．５乃至２ｍｍ、深さは幅の略１乃至４倍、ピッチＰ１、Ｐ２は１０乃至１００ｍｍとするのが望ましく、より望ましくは幅を略０．７乃至１．５ｍｍ、深さが幅の略１．３乃至３倍、ピッチＰ１、Ｐ２が略２０乃至７０ｍｍとし、最も望ましくは幅を略０．８乃至１．２ｍｍ、深さが幅の略１．５乃至２倍、ピッチＰ１、Ｐ２が略３０乃至５０ｍｍとする。
上記貫通孔４は、直径が大きい程、また、縦及び横方向のピッチＰ３、Ｐ４が小さい程、液状樹脂が貫通孔４を介して流れる速度が増し、液状樹脂を上記繊維補強層の各部に迅速に分配する上で好適であるが、反面、樹脂使用量が増加し、ＦＲＰ複合構造体の重量が増すという問題等がある。一方、貫通孔４の直径が小さくなり過ぎたり、ピッチＰ３、Ｐ４が大きくなり過ぎれば、貫通孔４を通した液状樹脂の流通が円滑に行われなくなる。
そのような兼ね合いから、貫通孔４は、直径を略１乃至４ｍｍ、縦及び横方向のピッチＰ３、Ｐ４を略２０乃至２００ｍｍとするのが望ましく、更に望ましくは、直径を略１．５乃至３ｍｍ、ピッチＰ３、Ｐ４を略４０乃至１４０ｍｍとし、最も望ましくは、直径を略２乃至２．５ｍｍ、ピッチＰ３、Ｐ４を略６０乃至１００ｍｍとする。
第１図及び第２図に示した貫通孔４の端部は２方向のスリット２、３の交差部分に接続され、これにより、貫通孔４と２方向のスリット２、３間で液状樹脂の移動が可能になる利点があるが、貫通孔４の端部はいずれか１方向のスリット２又は３のみに接続されていてもよい。
また、第２図では、貫通孔４の直径を一定としているが、スリット２、３と連通する貫通孔４の端部近傍の直径を、例えば、上記端部近傍がテーパ状断面をなすように連続的に拡張すれば、貫通孔４とスリット２、３間での液状樹脂の移動が一層円滑に行われる。
スリット３部分の拡大断面を第４図に例示するように、スリット２、３は、矩形状断面とする代わりに、略Ｖ字形断面としてもよい。この場合、スリット２、３の幅Ｗ及び深さＤが上記と同程度であれば、スリット２、３の断面積は矩形状断面の場合の約１／２となるため、ＦＲＰ複合構造体の製造時におけるスリット２、３内での流通速度は若干遅くなるものの、製造後にスリット２、３内に残存する液状樹脂の量が約１／２となり、液状樹脂の使用量を抑制でき、かつＦＲＰ複合構造体の重量も軽減できる。また、ＦＲＰ複合構造体の表面のスリット２、３に対応する部分に生ずる凹みを小さくすることもできる。
上記芯材１の厚みＴは、製造しようとするＦＲＰ複合構造体の厚み寸法に応じて定めればよく、芯材１の縦及び横方向寸法Ｌ１及びＬ２もＦＲＰ複合構造体の縦及び横方向に応じて決定できる。但し、ＦＲＰ複合構造体が、例えば、縦又は横方向寸法Ｌ１、Ｌ２の少なくとも一方が略２０００ｍｍ以上程度の大型のものである場合、後述するように、複数の芯材１を縦又は横方向に配列して１つのＦＲＰ複合構造体を構成することもできる。その場合の構成単位となる芯材１の縦及び横方向寸法Ｌ１、Ｌ２は、例えば、各々略５００乃至２０００ｍｍ程度とすることができる。
次に、上記芯材１を用いてＦＲＰ複合構造体を製造する製造設備の一例を説明する。第５図に示すように、この製造設備５は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）等からなる成形型６を備えている。成形型６の形状は、製品形状に応じて決定されるが、ここでは、例えば、略直方体状のＦＲＰ複合構造体の製造に用いるため、成形型６の平面形状が略矩形状とされている。
第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う拡大断面図である第６図にも示すように、成形型６の周縁部には上方へ隆起する隆起部７が設けられ、隆起部７の上面には溝７ａが形成されている。この溝７ａ内にはポリエステル等からなるパテ８（接着剤）が充填されている。パテ８は、真空吸引時に用いる合成樹脂フィルム１０の周縁部を剥離可能なように吸着するようになっている。
なお、合成樹脂フィルム１０の周縁部の封止は、上記パテ８に代えて、両面粘着テープを用いて行うことも可能である。
成形型６の側方には、各々液状樹脂を蓄えた桶等からなる複数の液状樹脂の供給装置１１が配置されている。各供給装置１１には、複数の送給管１２の一端部が接続され、各送給管１２には、開閉弁１３が取り付けられている。各送給管１２は成形型６内の幅方向一端部（第５図の上端部）まで延びており、各送給管１２の他端部には、スパイラル管１４（供給管）の一端部が接続されている。
各スパイラル管１４は成形型６の幅方向に沿って延びており、他端部が成形型６内の幅方向他端部に位置している。第５図中の拡大部に示すように、スパイラル管１４は、例えば、金属線材１４ａを螺旋状に巻回したものであり、液状樹脂を外部へ漏出させるための微小な隙間１４ｂを金属線材１４ａの周囲に有している。すなわち、スパイラル管１４はコイルばねのような大きな弾性は有していないが、コイルばねにおける螺旋状の線材の隙間を極めて小さく形成したような形状を有している。
隙間１４ｂの大きさは、スパイラル管１４内で液状樹脂を一端部側から他端部側へ送る際に、スパイラル管１４の単位長さ当たりの液状樹脂の漏出量がスパイラル管１４の長手方向全域で略均一になる程度に設定される。一方、隣接するスパイラル管１４のピッチＰ５は、例えば、略３００乃至１０００ｍｍ程度、より望ましくは略４００乃至６００ｍｍ程度とする。
これは、隣接するスパイラル管１４間のピッチＰ５が大き過ぎると、繊維補強層の各部に液状樹脂を迅速に分配することができず、一方、ピッチＰ５が小さ過ぎると、液状樹脂の供給量が過剰となって、ＦＲＰ複合構造体の重量が増したり、吸引管１５で吸引される液状樹脂の量が増す等の不具合が生じることを考慮し、上記の範囲としたものである。
なお、図示しないが、必要により、スパイラル管１４の周囲にネット等の多孔性部材を巻き付けることによって、スパイラル管１４の単位長さ当たりの液状樹脂の漏出量を微調整し、かつ漏出量の一層の均一化を図ることができる。
成形型６内の長手方向一端部（第５図の右端部）から複数の吸引管１５が成形型６外へ引き出されている。各吸引管１５には、空気に混入して吸引される液状樹脂を分離するためのフィルタ（液状樹脂トラップ）１６及び空気圧を測定するための圧力計１７が取り付けられ、各吸引管１５の他端部は集合管１８を介して真空ポンプ２０に接続されている。
第１０図は、フィルタ１６の概略構成を示す断面図であり、図に示すように、フィルタ１６は所謂トラップ状の構成となっている。即ち、真空チャンバ１６０に、吸引管１５が、その先端を下方に向けて挿入されるとともに、真空ポンプ２０と連通するバキューム管１６１が、その先端が上方付近となるように挿入されている。吸引管１５及びバキューム管１６１の先端の位置や方向は上記に限られるものではないが、吸引管１５から真空チャンバ１６０内に吸引された液状樹脂が飛散等してバキューム管１６１に吸い込まれないような位置関係とすることが好ましい。さらに、真空チャンバ１６０内に貯留した液状樹脂を流出するためのドレイン管１６２が、その先端が真空チャンバ１６０の底部近傍となるように挿入されている。該ドレイン管１６２にはバルブＡが設けられており、吸引管１５から空気とともに吸引された液状樹脂は、真空チャンバ１６０内に貯留された後、該バルブＡを開放することにより、適宜ドレイン管１６２から流出できるようになっている。また、真空チャンバ１６０の上側に、真空チャンバ１６０内の圧力を大気圧に戻すためのバルブＢが設けられている。吸引時には該バルブＢを閉じておき、真空吸引後に開放することにより、真空チャンバ１６０内の減圧状態を迅速に大気圧に戻すことができる。なお、図には示していないが、真空チャンバ１６０内に貯留された液状樹脂をドレイン管１６２から流出するために必要であればポンプ等を設ける。
第５図には示していないが、フィルタ１６のドレイン管１６２と供給装置１１を連通して、フィルタ１６により分離された液状樹脂を供給装置１１へ環送可能な構成とすることにより、余剰に供給された液状樹脂を再利用することができ、ＦＲＰ複合構造体の製造コストを低減することが可能となる。例えば、第１１図に示すように、吸引管１５を分岐して一対のフィルタ１６Ａ、１６Ｂに夫々挿入し、また、各フィルタ１６Ａ、１６Ｂに挿入されたバキューム管１６１は、適宜合流させて真空ポンプ２０と連通させる。さらに、各吸引管１５、バキューム管１６１、ドレイン管１６２に開閉弁１６３を設ける。各開閉弁１６３を適宜操作して、フィルタ１６Ａ又はフィルタ１６Ｂの一方を使用して、空気に混入して吸引される液状樹脂を分離し、真空チャンバ１６０内に液状樹脂が所定量以上貯留されたなら、フィルタ１６Ａ又はフィルタ１６Ｂの他方を使用するように各開閉弁１６３を操作して切り替えるとともに、真空チャンバ１６０に貯留された液状樹脂を供給装置１１へ流出させる。これを繰り返すことにより、ＦＲＰ複合構造体の製造を中断することなく、フィルタ１６Ａ、１６Ｂに液状樹脂をトラップさせ、該液状樹脂を再利用することができる。
上記液状樹脂としては、ビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂を使用できる。特に、不飽和ポリエステル樹脂は、比較的安価で、かつ、製造後のＦＲＰ複合構造体の強度を確保できるので、好適である。なお、ビニルエステル樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂と比較すれば高価ではあるが、ＦＲＰ複合構造体の表面に生ずる凹凸模様を抑制することが比較的容易であるという利点があり、ＦＲＰ複合構造体の表面性を向上できる点で好ましい樹脂である。また、ビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂を用いる場合には、スチレンモノマーの含有量が多いほど芯材１が侵食され易い一方、少なければ液状樹脂の粘度が高くなって流動性が悪くなることから、ＦＲＰ複合構造体の表面性が重要視される用途では、スチレンモノマーの含有量は略２０〜４０重量％であることが好ましく、特に好ましくは２５〜３５重量％である。
上記芯材１としては、硬質プラスチック発泡体又はバルサ等の木材を使用することができる。硬質プラスチック発泡体を用いれば、軟質のプラスチック発泡体に比べて、製造後のＦＲＰ複合構造体の強度を確保しやすくなるとともに、製造すべきＦＲＰ複合構造体の形状に対応した形状の芯材１を容易に成形できる利点がある。
硬質プラスチック発泡体としては、硬質塩化ビニル系発泡体、硬質ウレタン系発泡体、硬質アクリル系発泡体等を使用できるが、特に、上記液状樹脂としてのビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂に侵されにくい架橋タイプの硬質塩化ビニル系発泡体が好適である。
上記合成樹脂フィルム１０としては、ナイロンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、テフロンフィルム（テフロンは商品名：４フッ化エチレン樹脂）、ブチルゴムフィルム等を用いることができるが、比較的安価で、裂損等の生じにくいナイロンフィルムが特に好適である。
次に、ＦＲＰ複合構造体の製造手順の一例を説明する。上記各送給管１２は可撓性を有しており、図示しないが、各送給管１２を折り曲げてスパイラル管１４を成形型６外へ取り出すことができるようになっている。ＦＲＰ複合構造体の製造時には、合成樹脂フィルム１０の周縁部をパテ８から分離して合成樹脂フィルム１０を成形型６から取り外し、かつ、必要により、各スパイラル管１４を成形型６外へ取り出した状態で、まず、成形型６上に下面側のガラス繊維等からなる繊維補強層２１を敷設する。
続いて、繊維補強層２１上に、上記したスリット２、３及び貫通孔４を有する芯材１を配置する。この場合、製造すべきＦＲＰ複合構造体が大型のものであれば、複数の芯材１を縦又は横方向へ配列する。更に、芯材１上に上面側の繊維補強層２２を敷設する。
その後、各スパイラル管１４を第５図に示した位置にセットし、各スパイラル管１４が繊維補強層２２上で成形型６の幅方向略全域に延びるように配置する。続いて、成形型６の上方を合成樹脂フィルム１０で被覆して合成樹脂フィルム１０の周縁部をパテ８に接着し、繊維補強層２１、２２、その間の芯材１及び各スパイラル管１４を成形型６と合成樹脂フィルム１０間に封入する。第６図にこの状態を示している。なお、第６図では、便宜上、１つの芯材１当たりの貫通孔４の個数を、第１図のものより少な目に表示している。
上記の封入状態で、各送給管１２と各吸引管１５とは、成形型６と合成樹脂フィルム１０間の隙間から外部へ引き出されることになるが、以下の真空吸引過程で、合成樹脂フィルム１０が成形型６の周縁部及び送給管１２、吸引管１５の表面に密着するので、送給管１２及び吸引管１５の周囲から外部へ空気が漏れることはない。
合成樹脂フィルム１０で成形型６を覆った後、まず、第５図における成形型６の長手方向他端部、つまり、各吸引管１５から最も離れた位置（１）のスパイラル管１４に送給管１２を介して液状樹脂を供給する。そのためには、最も長手方向他端部寄りの供給装置１１を駆動し、かつ位置（１）のスパイラル管１４に接続された送給管１２の開閉弁１３を開けばよい。
それと同時に、真空ポンプ２０を駆動し、吸引管１５を介して合成樹脂フィルム１０と成形型６間の空気を吸引すると、上記吸引力に応じて、位置（１）のスパイラル管１４の隙間１４ｂから漏出した液状樹脂２３が当該スパイラル管１４周辺の繊維補強層２２に含浸され、かつ、繊維補強層２２を厚み方向へ通過した液状樹脂２３が芯材１の上面側のスリット２、３内に流入する。
スリット２、３内に流入した液状樹脂２３は、上記吸引力により、スリット２、３内を流れ、更に、スリット２、３から繊維補強層２２内へも溢れ出て、未だ液状樹脂２３が含浸していない領域の繊維補強層２２に含浸される。
一方、スリット２、３内の液状樹脂２３の一部は、貫通孔４に流れ込み、貫通孔４内を下方へ流れて、芯材１の下面側におけるスリット２、３内に流入する。上記液状樹脂２３は下面側のスリット２、３内を流れ、更に、スリット２、３から繊維補強層２１内へ溢れ出て繊維補強層２１に含浸される。
上記位置（１）周辺の繊維補強層２２、２１への液状樹脂２３の含浸が完了した時点で、位置（１）のスパイラル管１４への液状樹脂２３の供給を停止し、続いて、位置（１）に隣接する位置（２）におけるスパイラル管１４への液状樹脂２３の供給を開始する。
なお、合成樹脂フィルム１０として透光性を有するもの、例えば、ナイロンフィルム等を使用すれば、繊維補強層２２、２１への液状樹脂２３の含浸度合いは、表面側の繊維補強層２２に液状樹脂２３が含浸する様子を合成樹脂フィルム１０を通して目視することにより把握できる。
上記のようにして、成形型６の長手方向他端部（第５図の左端部）側のスパイラル管１４から順次液状樹脂２３を供給して、液状樹脂２３を成形型６の他端部側から一端部側へ順次含浸させることにより、その時点で液状樹脂の供給が行われている部分周辺に効率的に真空ポンプ２０の吸引力を作用させることができ、結果的に空気層を残存させることなく、液状樹脂２３を繊維補強層２２、２１の略全域に均一に含浸させることができる。
これに対し、例えば、全てのスパイラル管１４から繊維補強層２２に同時に液状樹脂を供給した場合は、吸引管１５に近い位置（Ｎ）、（Ｎ−１）等におけるスパイラル管１４の周辺では、真空ポンプ２０による吸引力が比較的良好に作用する反面、吸引管１５から離れた位置（１）、（２）等におけるスパイラル管１４の周辺では、これらのスパイラル管１４と吸引管１５との間の領域に供給されている液状樹脂に妨げられて、吸引力が十分に作用しないため、位置（１）、（２）等におけるスパイラル管１４の周辺では、液状樹脂を繊維補強層２２、２１に均一に含浸させることが困難となり、空気層が残存しがちとなる。
液状樹脂の供給時に、繊維補強層２２と合成樹脂フィルム１０との間等に空気層が残存した場合には、例えば、第１２図に示すような吸引ノズル２４を用いて空気層を除去することが可能である。該吸引ノズル２４は先端が鋭角に切断された針状の管体であり、例えば吸引ポンプ等と連通するシリンジ２５の先端に設けられて、吸引ノズル２４先端から空気を吸引可能なものとなっている。図には示していないが、上記吸引ポンプ等とシリンジ２５とは、所要長さの可撓性チューブ等により連通して、上記吸引ノズル２４及びシリンジ２５を成形型６上の所望の位置に容易に移動できるようにすることが好ましい。また、吸引ポンプ等に液状樹脂が流入することを防止するために、上記シリンジ２５内にフィルタ等を設けることが好ましい。
液状樹脂の供給時に空気層が残存した場合には、まず、該空気層のある位置を合成樹脂フィルム１０上から確認する。合成樹脂フィルム１０は透明であるので、空気層は目視により容易に確認することができる。該空気層に対し、吸引ノズル２４を合成樹脂フィルム１０に穿通し、吸引ノズル２４の先端を空気層に位置せしめた後、吸引ポンプ等を作動させて吸引ノズル２４の先端から残存空気を吸引する。残存空気をすべて吸引した後、吸引ノズル２４を引き抜き、粘着テープ等を用いて穿通により生じた孔を封止する。このようにして、液状樹脂の供給時に生じた空気層を除去することができる。
繊維補強層２２、２１の全域に液状樹脂を含浸させた後、この液状樹脂を硬化させることにより、繊維補強層２２、２１と硬化した樹脂とが一体になり、かつ、繊維補強層２２、２１を含む樹脂が芯材１と接合されて、ＦＲＰ複合構造体が完成する。芯材１を複数個用いた場合、隣接する芯材１同士も上記樹脂により一体化される。この状態を第７図に示す。
なお、上記では、個々の送給管１２毎に開閉弁１３を設け、個々のスパイラル管１４毎に液状樹脂の供給のオン、オフを制御できるようにして、吸引効果が個々のスパイラル管１４に対応した領域毎に及ぶようにしたが、これに代えて、個々の供給装置１１単位で液状樹脂の供給のオン、オフを制御するようにしてもよい。その場合、送給管１２毎の開閉弁１３は不要となるので、部品点数を削減できるとともに、液状樹脂の含浸に必要な時間を短縮でき、かつ、液状樹脂を均一に含浸させる効果もさほど低下しない。
上記実施の形態では、液状樹脂の供給にスパイラル管１４を用いることにより、スパイラル管１４の長手方向の全域で液状樹脂を略均一に供給できるようにしたが、これに代えて、スリット管２６や有孔管２７を用いることもできる。スリット管２６は、第１３図に示すように、管体２６０の側周面に周方向のスリット孔２６１が列設されたものである。一方、有孔管２７は、第１４図に示すように、管体２７０の側周面に複数の貫通孔２７１が形成されたものである。上記スリット孔２６１の幅や貫通孔２７１の径、及びその間隔は、例えば芯材１のスリット２、３のピッチＰ１、Ｐ２と同程度として、液状樹脂の漏出量が長手方向全域で略均一となるように設定することが好ましい。また、上記送給管１２を成形型６の幅方向全域に延びるように延長して送給管１２に上記管体２６０、２７０の役割を兼ねさせるようにしてもよい。このようにして、上記スリット孔２６１又は貫通孔２７１から繊維補強層２２上に液状樹脂を供給することもできる。
また、スパイラル管１４又は送給管１２を繊維補強層２２上で成形型６の幅方向略全域に行き渡るように配置する代わりに、第８図に示すように、送給管１２の２股状端部１２ａを芯材１の上面及び下面における１方向のスリット２の端部に接続し、スリット２の端部から液状樹脂を供給するようにしてもよい。
その場合、液状樹脂は、スリット２を介して繊維補強層２２等に拡散してゆくことになるが、スリット２の断面積は、通常、送給管１２の断面積より小さいので、送給管１２に接続されるスリット２の端部２ａ近傍の幅及び深さを次第に拡張することにより、スリット２の端部近傍の断面積を送給管１２と同程度まで拡張することが好ましい。
また、送給管１２に接続される位置のスリット２をその全長に渡って送給管１２と同程度の断面積となるように、幅及び深さを拡大すれば、上記したスパイラル管１４等を用いて繊維補強層２２の上方から液状樹脂を供給する場合と略同程度の液状樹脂の供給効率を確保できる。
上記繊維補強層２２、２１をガラス繊維層とする場合、このガラス繊維層を一方向（例えば、成形型６の長手方向）へ延びるガラス繊維のみからなる第１のガラス繊維層と、上記一方向と略直交する他方向（例えば、成形型６の幅方向）へ延びるガラス繊維のみからなる第２のガラス繊維層とを積層したものとすれば、繊維補強層２２、２１へ液状樹脂を含浸させる際に、液状樹脂は上記第１のガラス繊維層内ではガラス繊維の方向に沿って成形型６の長手方向へ円滑に流通し、第２のガラス繊維層内ではガラス繊維の方向に沿って成形型６の幅方向へ円滑に流通するため、全体として繊維補強層２２、２１内での液状樹脂の流通が一層迅速に行われるようになり、液状樹脂の含浸に必要な時間を一層短縮できる。
また、上記繊維補強層２２、２１に、ガラス繊維を所定の長さに切断したものをシート状に加工してなるチョップドストランドマットや、ガラス繊維の方向性を持たないコンティニュアスストランドマット、さらにこれらを組み合わせたものを用いることもできる。チョップドストランドマットを用いれば厚み当たりの剛性が高くなり、コンティニュアスストランドマットを用いれば、繊維補強層２２、２１内の液状樹脂の流通が一層迅速となり、前述と同様に、液状樹脂の含浸時間が一層短縮される。
上記の実施の形態では、芯材１の上面及び下面の２方向にスリット２、３を設けるようにしたが、スリット２、３は３方向以上に設けてもよい。例えば、第１図及び第２図の縦及び横方向のスリットに加えて、斜め方向のスリットを形成することができる。その場合、スリットを通した液状樹脂の流通が一層円滑に行われる。また、上記実施の形態では、製造すべきＦＲＰ複合構造体の主たる表面（表面積の大きい表面）となる芯材１の上面及び下面のみにスリット２、３を設け、ＦＲＰ複合構造体の製造時に芯材１の上面及び下面のみに繊維補強層を配置したが、これに代えて、芯材１の側面にもスリット２、３を設け、ＦＲＰ複合構造体の周縁部に位置する芯材１の側面にも繊維補強層を配置するようにしてもよい。その場合、ＦＲＰ複合構造体の周縁部以外の部分に位置する芯材１における側面のスリット２、３は、貫通孔４と同一の機能を有することになる。
上記実施の形態では、芯材１は、略直方体状としたが、芯材１の形状は、製造するＦＲＰ複合構造体の形状に応じて任意に変更できる。繊維補強層２２、２１は厚みが略一定であるので、通常、芯材１は完成後のＦＲＰ複合構造体を一回り小さくした相似形状とすればよい。なお、複数の芯材１を縦横に配列してＦＲＰ複合構造体を製造する場合、ＦＲＰ複合構造体の形状に応じて、各部に配置する芯材１を互いに異なる形状とすることもできる。
〔実施例１〕
以下、本発明に係るＦＲＰ複合構造体用芯材を用いたＦＲＰ複合構造体の実施例について説明する。
縦及び横方向寸法Ｌ１、Ｌ２が共に１０００ｍｍ、厚みＴが３５ｍｍの架橋タイプの硬質塩化ビニル発泡体からなる直方体状の芯材１（第１図、第２図参照）の上面及び下面に、幅１ｍｍ、深さ２ｍｍのスリット２、３を縦横２方向に、回転鋸刃を用いて各々ピッチＰ１、Ｐ２＝３５ｍｍで形成した。
次に、上面及び下面におけるスリット２、３の各交差部分の内、一つ置きの交差部分同士を連通するように、電動式のドリルによって直径２．５ｍｍの貫通孔４を形成した。この場合の貫通孔４の縦及び横方向のピッチＰ３、Ｐ４は、各々７０ｍｍである。
成形型６は、第５図のように、上方から見て矩形状を有し、かつ、隆起部７より内側の繊維補強層２１、２２を敷設する部分の広さが２００００ｍｍ×２５００ｍｍのサイズのものを用いた。上記成形型６内に繊維補強層２１を敷き詰め、この繊維補強層２１上に上記したサイズの芯材１を縦横に複数敷き並べ、これらの芯材１上に繊維補強層２２を敷設した。
成形型６の幅方向一端部には、上記芯材１を幅寸法が略１／２となるように切断した芯材１を配置した。また、各繊維補強層２１、２２としては、目付け４５０ｇ／ｍ２のガラスマットを５層ずつ積層して用いた。
上記成形型６の上部を厚さが約５０μｍのナイロンフィルム１０で覆い、以下、上述した手順で真空ポンプ２０による吸引を行いながら第５図の左端部側からスパイラル管１４を用いて順次、スチレンモノマーの含有量が４５重量％の不飽和ポリエステル樹脂（液状樹脂）を供給した。不飽和ポリエステル樹脂が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は略３時間であった。不飽和ポリエステル樹脂の含浸終了後、硬化反応が完了するのを待ち、ナイロンフィルム１０を離脱させたところ、不飽和ポリエステル樹脂が均一に分散され、空気層の見あたらない外観良好なＦＲＰ複合構造体を得た。
〔比較例１〕
上記実施例１と同一材料及び同一サイズの芯材１の上面及び下面に、実施例１と同一寸法及び同一ピッチのスリット２、３を２方向に設け、貫通孔４を有しない芯材１を用い、スパイラル管１４を用いて不飽和ポリエステル樹脂を供給することにより、実施例１と同一条件、同一手順でＦＲＰ複合構造体を製造した。この場合、芯材１は貫通孔４を有しないので、不飽和ポリエステル樹脂は隣接する芯材１の突き合わせ部分の僅かな隙間を通して上面側から下面側へ流れるのみであるため、不飽和ポリエステル樹脂が成形型６の略全面に行き渡るのに要した時間は略５時間であり、実施例１より大幅に長い時間が必要であった。また、不飽和ポリエステル樹脂の硬化後にＦＲＰ複合構造体を観察したところ、不飽和ポリエステル樹脂が所々で途切れ、空気層が観察された。
〔実施例２、３〕
上記実施例１と同じ芯材１、即ち芯材１の上面及び下面にスリット２、３が形成され、スリット２、３の交差部分同士を連通するように貫通孔４が形成された芯材１を１枚用いて、第１５図に示すように、上流側及び下流側の芯材１の各端部に接するようにして、塩化ビニル製スリット管２６を設置した。スリット管２６は、円管状の塩化ビニルパイプ側周面に、幅１ｍｍの周方向のスリット孔２６１を３５ｍｍ間隔で、電動帯ノコを用いて形成したものである。
成形型６には、上記芯材１を１枚敷くに充分な大きさの矩形のガラスマットを用い、該成形型６に繊維補強層２１を敷き詰め、この繊維補強層２１上に上記芯材１を敷き、該芯材１上に繊維補強層２２を敷設した。各繊維補強層２１、２２として、目付け４５０ｇ／ｍ２のチョップドストランドマットを２層ずつ積層して用いた。
上記成形型６の上部を厚さが約５０μｍのナイロンフィルム１０で覆い、その周縁部を、第１５図に示すように、両面粘着テープ２８を用いて封止した。
上述した手順と同様に、真空ポンプ２０による吸引を行いながら第１５図の左端部側からスリット管２６を用いて順次、スチレンモノマーの含有量が４５重量％の不飽和ポリエステル樹脂（実施例２）１００重量部、又はスチレンモノマーの含有量が３０重量％の不飽和ポリエステル樹脂（実施例３）１００重量部に、硬化剤ＭＥＫパーオキサイドを１重量部添加したものを供給した。
スチレンモノマーの含有量が４５重量％の不飽和ポリエステル樹脂（実施例２）が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は２分間であった。一方、スチレンモノマーの含有量が３０重量％の不飽和ポリエステル樹脂（実施例３）が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は１３分間であった。各不飽和ポリエステル樹脂の含浸終了後、硬化反応が完了するのを待ち、ナイロンフィルム１０を離脱してＦＲＰ複合構造体を夫々得た。各ＦＲＰ複合構造体のスリット２、３に対応する表面に現れた凹凸模様、所謂プリントスルーの程度を目視観察した。それらの結果を表１に示した。
〔比較例２、３〕
上記実施例２、３と同一材料及び同一サイズの芯材１の上面及び下面に、実施例と同一寸法及び同一ピッチのスリット２、３を２方向に設け、貫通孔４を有しない芯材１を用い、スリット管２６を用いて、スチレンモノマーの含有量が４５重量％の不飽和ポリエステル樹脂（比較例２）１００重量部、又はスチレンモノマーの含有量が３０重量％の不飽和ポリエステル樹脂（比較例３）１００重量部に、硬化剤ＭＥＫパーオキサイドを１重量部添加したものを供給することにより、実施例２、３と同一条件、同一手順でＦＲＰ複合構造体を夫々製造した。
スチレンモノマーの含有量が４５重量％の不飽和ポリエステル樹脂（比較例２）が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は４分間であった。一方、スチレンモノマーの含有量が３０重量％の不飽和ポリエステル樹脂（比較例３）が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は２５分間であった。各ＦＲＰ複合構造体のスリット２、３に対応する表面に現れた凹凸模様、所謂プリントスルーの程度を目視観察した。それらの結果を表１に示した。
〔実施例４〕
各繊維補強層２１、２２として、目付け４５０ｇ／ｍ２のコンティニュアスストランドマットを２層ずつ積層して用いた以外は、上記実施例３と同様にしてＦＲＰ複合構造体を得た。
スチレンモノマーの含有量が３０重量％の不飽和ポリエステル樹脂が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は７分間であった。また、ＦＲＰ複合構造体のスリット２、３に対応する表面に現れた凹凸模様、所謂プリントスルーの程度を目視観察し、その結果を表１に示した。
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表１に示すように、スチレンモノマーの含有量が同等の不飽和ポリエステル樹脂を用いて同様の条件でＦＲＰ複合構造体を製造した場合には、貫通孔を有する芯材１を使用した実施例２、３は、貫通孔を有しない芯材１を使用した比較例２、３に比べて、不飽和ポリエステル樹脂を成形型の前面に行き渡らせる時間（供給時間）が夫々半分程度となり、不飽和ポリエステル樹脂の分配が各段に速くなった。一方、スチレンモノマーの含有量が低い実施例３では、不飽和ポリエステル樹脂の粘度が高くなり流動性が悪くなって供給時間が長くなるが、芯材１の侵食が抑制されることにより、プリントスルーの程度が、表面に凹凸模様が認められない程度にまで改善された。また、実施例４では、繊維補強層２２、２１にコンティニュアスストランドマットを用いることにより、不飽和ポリエステル樹脂の供給時間が短縮された。
〔実施例５〕
液状樹脂として、スチレンモノマーの含有量が４０重量％のビニルエステル樹脂を用いた以外は、上記実施例２と同様にしてＦＲＰ複合構造体を得た。
スチレンモノマーの含有量が４０重量％のビニルエステル樹脂が成形型６の全面に行き渡るのに要した時間は２分間であった。また、ＦＲＰ複合構造体のスリット２、３に対応する表面に現れた凹凸模様、所謂プリントスルーの程度は、表面に凹凸模様が認められないものであった。
〔比較例４〕
上記成形型６の上部を厚さが約５０μｍのポリエチレンフィルムで覆った以外は、上記実施例２と同様にしてＦＲＰ複合構造体を製造した。しかし、真空吸引開始約１分後にポリエチレンフィルムが破れ、その後の工程を続行できなかった。
〔実施例６〕
上記実施例３と同様に、第１５図に示す装置を用い、さらに圧力計１７の上流に第１０図に示した構成の２つのフィルタ１６Ａ、１６Ｂを第１１図に示すように吸引管を分岐して開閉弁１６３とともに夫々設置し、各フィルタ１６Ａ、１６Ｂのドレイン管１６２を、第１５図に示すバルブ１３の直下流に連通させた。その他の成形型６、ナイロンフィルム１０等は上記実施例３と同様である。
上述した手順と同様に、まず、フィルタ１６Ａ側の開閉弁１６３を開放して、真空ポンプ２０による吸引を行いながら、スチレンモノマーの含有量が３０重量％の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に、硬化剤ＭＥＫパーオキサイドを１重量部添加したものを供給した。５分経過後、フィルタ１６Ａ側の開閉弁１６３を閉じるとともに、フィルタ１６Ｂ側の開閉弁１６３を開放して、フィルタ１６Ｂ側から吸引を行うように切り替えた。フィルタ１６ＡのバルブＢを開放して真空チャンバ１６０内の圧力を大気圧に戻した後、バルブＡを開放してドレイン管１６２からフィルタ１６Ａに捕捉された上記不飽和ポリエステル樹脂を環送し、未供給の不飽和ポリエステル樹脂と混合させて、再びスリット管２６より供給した。
環送された不飽和ポリエステル樹脂は未供給の不飽和ポリエステル樹脂と同様にＦＲＰ複合構造体の製造に使用することができ、上記実施例３と同等のＦＲＰ複合構造体が得られた。
〔実施例７〕
上記実施例１と同様の方法で、成形型６内に繊維補強層２１、複数の芯材１、繊維補強層２２を順次敷設して、成形型６の上部を厚さが約５０μｍのナイロンフィルム１０で覆い、スチレンモノマーの含有量が４５重量％の不飽和ポリエステル樹脂を供給した。この際、繊維補強層２２とナイロンフィルム１０との間に生じた残存空気層を、第１２図で示した吸引ノズル２４を用いて吸引除去した。通常、繊維補強層２１に上記不飽和ポリエステル樹脂が含浸すれば、その外観は透明度の高い微黄色（不飽和ポリエステル樹脂の色）となるが、残存空気層の部分は不飽和ポリエステル樹脂を含浸させる前の繊維補強層２１の外観と同様に白色である。また、本実施例で発見された残存空気層の径は略１０〜３０ｍｍ程度であった。目視で確認した残存空気層に、吸引ノズル２４を当該箇所のナイロンフィルム１０を貫通させて差し込み、吸引除去した。残存空気層を除去するために必要な吸引時間は略１分間以内であった。その後、吸引ノズル２４を引き抜いて、吸引ノズル２４の穿通によりナイロンフィルム１０に穿たれた孔を粘着テープでシールして、不飽和ポリエステル樹脂の供給を継続した。不飽和ポリエステル樹脂の含浸終了後、硬化反応が完了するのを待ち、ナイロンフィルム１０を離脱させたところ、不飽和ポリエステル樹脂が均一に分散され、空気層跡の見あたらない外観良好なＦＲＰ複合構造体を得た。
産業上の利用可能性
この発明は、液状樹脂の流通が円滑に行われ、液状樹脂が芯材の表面に積層された補強繊維層に均一かつ迅速に分配されるＦＲＰ複合構造体用芯材として、また、ＦＲＰ複合構造体の品質向上を実現でき、かつＦＲＰ複合構造体の製造に要する時間を短縮できるＦＲＰ複合構造体用芯材の製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、第１実施形態に係るＦＲＰ複合構造体用芯材を示す平面図である。
第２図は、上記芯材の一部を示す拡大斜視断面図である。
第３図は、第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う拡大部分断面図である。
第４図は、スリットの変形例を示す拡大部分断面図である。
第５図は、上記芯材を用いてＦＲＰ複合構造体を製造する製造設備を示す平面図である。
第６図は、第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う部分拡大断面図である。
第７図は、液状樹脂を分配した状態を示す第６図に対応する部分拡大断面図である。
第８図は、上記実施の形態の製造設備の変形例を示す部分拡大断面図である。
第９図は、スリットに沿って生じた凹みを示す拡大部分断面図である。
第１０図は、液状樹脂を分離するフィルタの概略構造を示す断面図である。
第１１図は、上記フィルタを用いて分離した液状樹脂を供給装置へ還送する回路を示す模式図である。
第１２図は、吸引ノズルの外観構成を示す概略斜視図である。
第１３図は、スリット管の構成を示す部分斜視断面図である。
第１４図は、有孔管の構成を示す部分斜視断面図である。
第１５図は、実施例２〜５及び比較例２〜４におけるＦＲＰ複合構造体の製造装置を示す模式図である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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