【手続補正書】
【提出日】平成30年2月7日(2018.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記充填材配置工程の後に前記第１金型および前記第２金型を開いた状態で前記第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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記充填材配置工程の後に前記第１金型および前記第２金型を開いた状態で前記第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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、充填材配置工程の後に第１金型および第２金型を開いた状態で第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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、通電加熱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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、充填材配置工程の後に第１金型および第２金型を開いた状態で第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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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羽根成型部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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
第１羽根成型部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Ｗｉの表面の一部を成型加工する部分であり、羽根部Ｗｉ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Ｗｉ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Ｗｉ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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
ここで、羽根部Ｗｉ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Ｗｉ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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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羽根成型部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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
第２羽根成型部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Ｗｉの表面の他の一部を成型加工する部分であり、羽根部Ｗｉ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Ｗｉ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Ｗｉ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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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２外周部１２４の肉厚が約１５０ｍｍに形成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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１２０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。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
これらの入力電極１３４および金型間通電電極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および金型間通電電極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および金型間通電電極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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、入力電極１３４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。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、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。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ＰＳ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。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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１３７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１３７に戻る。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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１１４と第２外周部１２４との隙間を介してキャビティＣｖ内から除去される。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ＦＳとしては、繊維シートＦＳ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。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ＰＳ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。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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１３７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。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
ＰＲ…ＦＲＰ製品、Ｗｉ…羽根部、Ｗａ１，Ｗａ２…壁部、ＰＳ…樹脂シート、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…金型間通電電極。