JP2007062150A - 強化繊維プリフォームおよびｒｔｍ成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空構造ＦＲＰ成形体で、特に意匠面に繊維の乱れなどがない高い表面品位が要求される成形体の強化繊維プリフォーム及びＲＴＭ成形方法を提供すること。
【解決手段】中空中子に配設された強化繊維の本体層と該本体層表面を覆う意匠層を含む強化繊維プリフォームであって、該意匠層は２以上の型からなる成形型の各型に対応する２以上の領域からなり、該領域間の境界部を対応する型のパーティング部に設けたことを特徴とする強化繊維プリフォームおよび該強化繊維プリフォームを型のパーティング部で狭圧することを特徴とするＲＴＭ成形方法。【選択図】図７

Description

本発明は、強化繊維が中空中子に配設された強化繊維プラスチックス（以降ＦＲＰと記す）成形体用の強化繊維プリフォームおよび該強化繊維プリフォームを用いた中空構造ＦＲＰのＲＴＭ成形方法に関する。

繊維強化プラスチックス（ＦＲＰと略す）は優れた力学特性や軽量化等の要求特性を満たすことから、金属材料に代わる構造体として各種の用途に用いられている。

ＦＲＰの成形方法としてレジン・トランスファー・モールディング成形法（以降ＲＴＭ成形法と記す）、ハンドレイアップ成形法、オートクレーブ成形法などが挙げられるが、なかでもＲＴＭ成形法は、上下型からなる形成される成形型内のキャビティに強化繊維基材を配置し、型閉め後（場合によっては、キャビティを減圧した後に）該キャビティに液状樹脂を加圧注入して強化繊維基材内に含浸させた後に加熱硬化させる成形法であるため、成形精度が高く、且つ比較的安定した生産が可能なため、生産性に優れた成形法と言える。

また、更に軽量化を図るためには、例えば、液体貯蔵タンクや中空風車翼などの様に、同一の剛性条件でも成形品構造の断面係数を大きくして薄肉化が図れる中空構造体にすることが考えられる。そして、その中空構造体の成形方法としては、例えば、熱可塑性樹脂からなる中空断面の内層体（中子）を配置し、その内層体の周囲に強化繊維を載置した状態で樹脂含浸成形する方法（例えば、特許文献１参照）や、強化繊維の間に弾性袋を配置して金型にセットし、該弾性袋に樹脂注入圧以上の流体を圧入して強化繊維を金型成形面に押圧した状態で樹脂含浸成形する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。

また、ＦＲＰ、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰと略す）においては、商品の狙いとして表面意匠性が求められる場合がある。例えば、強化繊維織物のプリフォームを押さえ付けて繊維の乱れを抑制し、樹脂注入時における該強化繊維織物のプリフォームの型崩れを防ぎ、織り構造の整ったＦＲＰを得る方法（例えば、特許文献３参照）や、ＦＲＰ構造体の表面部を形成する強化繊維のドライクロス（樹脂が未充填の織物）を曲面部を有する成形型に配置するに際し、前記ドライクロス上にその織糸に沿う方向に基準線をマーキングすると共に、前記成形型に前記基準線に対応するマークを付し、該マークにドライクロスの基準線を合わせながら該ドライクロスを成形型の曲面に沿わせて賦形された強化繊維プリフォームおよびその強化繊維プリフォームを用いたＲＴＭ成形法（例えば、特許文献４参照）などが知られている。

しかし、これらの方法では、表層（意匠層）の強化繊維に全く曲がりや隙きなどの繊維乱れや変形の無い高い表面品位を有する中空構造体を安定して得ることは困難であった。
特開昭６４−３４７２５号公報 特開平４−２４６５１０号公報 特開２００４−２４９５９２号公報 特開２００３−１２７１５７号公報

本発明の課題は、意匠層の強化繊維に曲がりや変形などの繊維乱れがない高い表面品位を有する中空構造ＦＲＰを得ることができる強化繊維プリフォームとそれを用いたＲＴＭ成形方法を提供することである。

本発明者らは、従来法による中空構造体のＲＴＭ成形方法では、高い表面品位を有する中空構造ＦＲＰが得られない原因を検討したところ、ＲＴＭ成形時に作用する加圧された注入樹脂の流動圧によって表層の強化繊維の乱れや変形が生じるためであろうとの考えの下に、ＲＴＭ成形時に強化繊維への張力が付与される強化繊維プリフォーム形態としたところ、従来法と比較して表面品位が格段に優れる方法を提供できることを見出した。

すなわち、本発明に係わる強化繊維プリフォームは、中空中子に配設された強化繊維の本体層と該本体層表面を覆う意匠層を含む強化繊維プリフォームであって、その意匠層は２以上の型からなる成形型の各型に対応する２以上の領域からなり、それぞれの領域間の境界部をそれらに対応する型のパーティング部に設けた強化繊維プリフォームである。好ましくは、前記領域間の継ぎ目が型のパーティング部で挟むことが出来るように突出している強化繊維プリフォームであり、かかる強化繊維プリフォームを適用することにより意匠層の強化繊維基材を型のパーティング部で鋏むことによって該意匠層に張力を作用させることが出きる。

更に、本発明に係わる強化繊維プリフォームは、前記意匠層が織物であること、そして該織物が炭素繊維からなる強化繊維プリフォームであることが好ましい。また、前記本体層が編組であったり、該本体層の材料が炭素繊維で構成された強化繊維プリフォームであることが好ましい。更にまた、前記中空中子がブロー成形体である強化繊維プリフォームであることが好ましい。

また、本発明に係わる中空構造ＦＲＰのＲＴＭ成形方法は、中空中子に配設された本体層と、該本体層表面を覆う２以上の型からなる成形型の各型に対応する２以上の領域からなる意匠層を含む強化繊維プリフォームを、成形型に対応する意匠層の各領域間の境界部が成形型のパーティング部で挟圧させるように載置し、中空中子を圧空で膨張させながら圧空圧と同圧又は低圧で樹脂を加圧注入して含浸、硬化させて成形することを特徴とする。好ましくは、意匠層の領域間の境界部を型で挟圧した後に中空中子に圧空を封入するＲＴＭ成形方法である。

更に、成形後、中空中子を一旦減圧して上型を開放し、その状態で低圧の圧空を中子に封入することによって中空構造ＦＲＰの成形体を脱型するＲＴＭ成形方法であることが好ましい。

本発明に係る強化繊維プリフォームおよび該強化繊維プリフォームを用いた中空構造ＦＲＰのＲＴＭ成形方法によれば、意匠層の強化繊維に張力を付与しながらＲＴＭ成形できるため、意匠層の繊維乱れを防ぎ、高い表面意匠性を有する中空構造ＦＲＰが得られる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明におけるＦＲＰとは、強化繊維により強化されている樹脂を指し、強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維、あるいはアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維が挙げられる。ＦＲＰのマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。

特に、本発明に係わるＲＴＭ成形方法で使用する樹脂としては、粘度が低く強化繊維への含浸が容易な熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂を形成するＲＩＭ（Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）用モノマーが好適である。その中でもＦＲＰ構造体の熱収縮を低減させたり、クラックの発生を抑えることができるという点から、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、ゴム成分などを配合した変性エポキシ樹脂やビニルエステル樹脂が、また熱可塑性樹脂としてはナイロン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂などが好ましい。

本発明に係わる中空構造ＦＲＰ成形時に用いる中空中子としては、ブロー成形や回転成形で成形された中空構造体や、フィルムを融着して袋状にした中空構造体、ディッピングにより風船状に形状を有したゴム製中空構造体等が挙げられる。中でも、複雑な曲面形状や、凹凸の激しい形状にも対応可能で、環境面に対してもリサイクルが容易なブロー成形体が好ましい。その材質としては、ポリプロピレンやポリエチレン、ＡＢＳ、ナイロンなどの熱可塑性樹脂、天然ゴム、シリコンゴム、ネオプレンゴム等が挙げられる。

本発明で使用する成形型は、２以上の型からなるものであることが必要である。例えば上型と下型から構成されるものを用いることができる。かかる型を用いた場合、上型が金型昇降装置で上方に配置されている間に、下型へ強化繊維基材を配設する。この強化繊維基材は、賦形型によって、下型に納まり易いように製品形状に賦形された強化繊維プリフォームとして予め作製されている。この成形型の材質としては、ＦＲＰ、鋳鋼、構造用炭素鋼、アルミニウム合金、亜鉛合金、ニッケル電鋳、銅電鋳などが挙げられる。量産には、剛性、耐熱性、耐久性の面から構造用炭素鋼が好適である。

図１は、本発明の一実施態様に係るＦＲＰ成形体の製造方法を実施するための成形システムを示している。図１において、２は、上型と下型からなる成形金型を示しており、その上型が金型昇降装置１に取り付けられている。金型昇降装置１は、油圧ポンプ１０、油圧シリンダー１１を備えた油圧ユニット９を有しており、上型の作動、加圧が油圧により制御されるようになっている。

成形金型２は、図２に示すように例えばアンダーカット部を有する成形体の場合、下型の一部に分割型１８を配設することもできる。その分割型で生じる型のパーティング部に意匠層基材を挟圧した状態でＲＴＭ成形を行い、基材の乱れを防止して意匠層全体に高品位を獲得することもできる。

そして、成形金型２には、注入口８ａに繋がる樹脂注入流路１３、排出口８ｂに繋がる排出路１４が接続されている。樹脂注入流路１３、排出路１４は各々注入バルブ２２ａ、排出バルブ２２ｂを介して注入口８ａ、排出口８ｂに接続する。注入バルブ２２ａ、排出バルブ２２ｂの開閉作動およびその作動タイミングは、制御装置２２ｃからの指令に基づいて行われる。

樹脂注入時の樹脂注入流路１３、排出路１４の途中に設置する注入バルブ２２ａや排出バルブ２２ｂは、バイスグリップ等により、直接作業者により流路を挟むことで全域開閉や口径を変化させることができる。例えば図２に示すように、上型１６と下型１７からなる成形金型の上型１６側へと接続された樹脂注入流路１３、排出路１４の途中に、バイスグリップ２１を設けることができる。

樹脂注入流路１３には樹脂注入装置３が接続されている。樹脂注入装置３は、主剤タンク５、硬化剤タンク６にそれぞれ主剤、硬化剤を収容し、それぞれのタンクは加温できる機構を備えているとともに、真空ポンプ２４により真空脱泡できるようになっている。樹脂注入時にはそれぞれのタンクから加圧装置２３により樹脂を樹脂注入流路１３に向かって押し流す。逆止弁１２を介して設けられた加圧装置２３にはシリンジポンプを用いており、シリンジを同時に押し出すことで定量性も確保することが、２液混合により硬化する樹脂には好ましい。主剤、硬化剤は混合ユニット４で混合され、樹脂注入流路１３に至る。排出路１４には、真空ポンプ７ａあるいは加圧ポンプ７ｂへの樹脂の流入を防ぐために、樹脂トラップ１５が介装されている。

樹脂注入流路１３の材料は十分な流量の確保と樹脂との適合性（温度や耐溶剤性、耐圧）を考慮する必要がある。チューブには口径５〜３０ｍｍのものを用い、樹脂の注入圧力に耐えるために１．０ＭＰａ以上の耐圧性、樹脂硬化時の温度に耐えるために１００℃以上の耐熱性が必要となり、厚みが２ｍｍ程度の“テフロン（登録商標）”などのフッ素樹脂製チューブが好適である。ただし、“テフロン（登録商標）”以外にも、比較的安価なポリエチレン、ナイロン等のプラスチック製のチューブやスチール、アルミ等の金属管であってもよい。

排出路１４の材料は、樹脂注入流路１３と同様に十分な流量の確保と樹脂との適合性（温度や耐溶剤性、耐圧）を考慮する必要がある。排出路１４としてはスチール、アルミ等の金属管、あるいはポリエチレン、ナイロン、 “テフロン（登録商標）”等のプラスチック製のチューブが挙げられるが、直径５〜１０ｍｍ、厚み１〜２ｍｍの “テフロン（登録商標）”製チューブが作業性の面からより好適である。

樹脂の加圧は、前述の如きシリンジポンプなどによる加圧方法によれば定量性も得られる。樹脂の注入圧Ｐｉは０．１〜１．０ＭＰａの範囲で用いるのが好ましい。ここで樹脂の注入圧Ｐｉとは、加圧装置２３により加圧される最大圧力を指し、図１の注入樹脂の圧力計３１で表示させる圧力を表す。最終的に樹脂が型内の基材に完全に含浸され排出路１４まで到達したら排出路１４を閉じ、その後暫くしてから樹脂注入流路１３も閉じて樹脂注入を終了する。成形金型２は、例えば温調機２５、２６によって加温されており、これにより樹脂を硬化させる。なお、型内樹脂圧Ｐｍとは、型内樹脂の圧力計３２の圧力を表す。従って、注入圧Ｐｉとの関係は Ｐｍ≦Ｐｉとなり、樹脂が成形金型内を流動しているときは Ｐｍ＜Ｐｉとなる。樹脂が完全に型内に充填され、排出バルブ２２ｂが閉鎖されて樹脂流動が停止した状態で、且つ樹脂注入ポンプより樹脂圧が掛かっているときに始めてＰｍ＝Ｐｉとなる。

本発明の一実施形態として、中空翼構造体に係わる成形方法に関し、以下に説明する。
先ず、該中空翼構造体のＲＴＭ成形に用いる成形金型２を図４、図５に示す。上型５４、下型５５からなる成形金型２は、樹脂を注入する注入口５８ａと型内を真空吸引する吸引排出口５８ｂが設けられ、中空構造体の内部に気体等の圧力をかける圧空口５２が設けられた構造である。Ａは注入樹脂、Ｂは、型内からの空気や余剰樹脂の吸引、Ｃは中空中子への供給圧縮空気（圧空）をそれぞれ示している。

中空翼構造体を成形する場合、以下の工程を順次実施していく。

（１）図３に示すような膨縮可能な中空中子３４に強化繊維基材３５を配置した強化繊維プリフォーム３３を予め形成する。この際、強化繊維基材に完全に樹脂が含浸するように中空中子より強化繊維基材を若干短くしても良い。

（２）次に、図４に示すように、上記強化繊維プリフォームを下型のキャビティ（強化繊維プリフォームとほぼ同一形状）に配置する。

（３）上型５４を図示しないプレス機等で下降させ、図５のように下型に押圧して成形金型内を密閉させる。その状態で、樹脂注入用チューブを注入口５８ａに、吸引排出用チューブを吸引排出口５８ｂに繋ぐ。また、圧空封入用チューブを中空中子３４に設けた圧空口５２に繋ぐ。

（４）その後、中空中子３４内に上記圧空口５２より所定の圧力をなす圧空を封入し、中空中子３４を膨張させる。

（５）膨張した中空中子３４によって、該中空中子の外周に配置された強化繊維基材３５が成形金型のキャビティ面に押圧させる。

（６）次に、注入口５８ａを閉鎖した状態で吸引排出口５８ｂより真空吸引して、成形金型内を減圧し続ける。

（７）その状態で、注入口５８ａを開放し、図１に示す樹脂注入装置３より加圧された樹脂を注入する。

（８）注入口５８ａより注入された樹脂は一旦樹脂注入用ランナー５６に貯蔵された後、吸引用ランナーに向かって流動する。その間に注入樹脂は強化繊維基材３５に含浸する。

（９）その後、注入された加圧樹脂が吸引排出口５８ｂより流出し始めたら、該吸引排出口５８ｂを図２に示すバイスグリップ２１などにより閉鎖する。

（１０）そして、樹脂注入装置を稼働しながら上記注入口５８ａより樹脂圧（静圧）を掛けながら、吸引排出口５８ｂを閉鎖したままの状態で所定の時間保持する。

（１１）成形金型は、当初［工程（２）］より所定の温度に加熱しておき、上記工程（１０）で樹脂を硬化させる。

（１２）次に、下型５５から上型５４を僅かであるが上昇させた後、中空中子３４の内側に圧空口５２から圧空圧を掛け（０．１Ｍｐａ以下の低圧でよい）、中子を膨張変形させることによって中空構造ＦＲＰ成形体５３を下型５５から離型させる。それによって、脱型用冶工具等によるＦＲＰ成形体の傷付きを防止し、且つ脱型に要する時間を短縮することが可能となる。

（１３）そして、上型５４を完全に上昇させた後、中空構造ＦＲＰ成形体５３を下型５５より脱型させる。

しかしながら、強化繊維基材が中空中子に配置されただけの強化繊維プリフォームを用いて中空ＦＲＰ構造体を成形しようとすると、意匠層となる最外層の強化繊維基材が金型成形用キャビティ面に押圧された際に、該最外層の強化繊維基材には押圧力しか作用せず、全く張力が作用しないため繊維乱れが起きるという問題が生じる。

そこで本発明では、図６に示すように、中空中子３４に配置される強化繊維基材を、力学特性（強度や剛性）を発揮する本体層基材３８と、外観意匠性を発揮する意匠層基材３７とに分け、該本体層基材３８を覆う形で意匠層基材３７を配置した強化繊維プリフォーム３６を形成した。そして、該強化繊維プリフォーム３６を、成形型を構成する各型（この場合、上型と下型）に対応する意匠層基材３７の各領域間の境界部が成形型のパーティング部で挟圧させるように載置することによって、意匠層基材３７に確実に引張力が作用するようにした。つまり、図６に示すように、意匠層基材３７が配設された上型領域と下型領域の２つの領域間に対して、それらの境界部となる成形型のパーティングラインに位置する意匠層基材３７の継ぎ目となるＦ部とＲ部を例えば数ｍｍ延ばすことによって、図７に示すように、上型５４が下降しながら下型５５との間で意匠層基材３７の継ぎ目となるＦ部とＲ部を挟圧させ、その状態で中空中子３４に圧空を封入して膨張させることによって意匠層基材３７全体に張力Ｔを発生させる方法である。その張力Ｔの発生により、注入樹脂圧が作用しても意匠層基材３７の繊維乱れは全く生じることなく、中空翼構造体の表面意匠性を安定的、且つ飛躍的に向上させることができた。

本発明において、成形金型のパーティング部で挟圧される意匠層基材の長さは、ランナー部を超えてしまうと、ランナーからの樹脂注入が不良になったり、また型締めが悪くなり、ランナーの外周に位置するシール部（記載していない）が機能不全になって樹脂漏れや不要バリの増加をもたらす。そのため、キャビティの端より約１ｍｍ以上で、且つランナー部位より内側であることが好ましい。

又、キャビティと注入用や吸引用の各ランナー間は、挟圧される意匠用強化繊維基材の数量によって適当な隙間（樹脂圧で基材が動かない押圧が発生するレベル）を設けておく必要がある。

以下に、本発明の実施例に基づいて、より具体的に説明する。実施例では以下の強化繊維基材、樹脂、膨縮可能な中空中子を使用した。

（１）基材ａ：東レ（株）製炭素繊維織物ＣＯ６６４４（織り組織：Ｔ３００平織り，織物目付：約３００ｇ／ｍ^２、機幅１０００ｍｍ）
（２）基材ｂ：東レ（株）製炭素繊維織物ＣＯ６３４３（織り組織：Ｔ３００平織り，織物目付：約２００ｇ／ｍ^２、機幅１０００ｍｍ）
（３）樹脂ａ： “エピコート（登録商標）”８２８／ＴＲ−Ｃ３５Ｈ＝１００／１０、但し、“エピコート（登録商標）”８２８： ジャパン エポキシ レジン（株）製エポキシ樹脂、ＴＲ−Ｃ３５Ｈ：東レ（株）製、イミダゾール誘導体
（４）中空中子：長さ１２００ｍｍ、幅２５０ｍｍの中空翼断面形状のポリエチレン製ブロー成形体（平均厚み：約２ｍｍ）
＜実施例１＞
図３に示すように中空中子３４の周囲に、強化繊維基材３５を内側から、図６に示す本体層基材３８として基材ａを３回を捲回し、その上に意匠層基材３７として基材ｂを１プライ配設した強化繊維プリフォーム３６を作製した。但し、意匠層基材３７となる基材ｂは、図６のように端部を片側に設けたＣ型形状に配置した。

また、成形工程では図７に示すように、意匠層基材３７の基材ｂが型のパーティング部で確実に挟まれるように、被挟圧部であるＦ部、Ｒ部を約８ｍｍ突出させた強化繊維プリフォーム３６を得た。

＜実施例２＞
上記強化繊維プリフォーム３６を図１に示す成形金型２（上型５４，下型５５で構成）内にセットした。詳しくは、図４の下型５５に該強化繊維プリフォーム３６をセットして上型５４を下降して型締めした後、図５に示す樹脂注入口５８ａ、吸引排出口５８ｂ及び圧空口５２にチューブを接続（図は省略）した。

次に、中空中子３４に０．６ＭＰａに加圧された圧空を封入して保持した。成形金型２は上下型（５４、５５）共に温水加熱機である温調機２６に接続されており、型温が９５℃に保持されるようにセットした。また、この成形金型２は樹脂トラップ１５を介して真空ポンプ７ａに連通しており、上記型締めの後、排出バルブ２２ｂの開放により型内を真空吸引させた。

次に、排出バルブ２２ｂを閉鎖した後、主剤、硬化剤を個別に真空脱泡した後混合された樹脂ａを、注入口５８ａに連通する注入バルブ２２ａを開放して樹脂注入装置３から型内に樹脂圧Ｐｉ＝０．５ＭＰａで注入した。注入開始後、約３分で樹脂ａの余剰分が少量該排出バルブ２２ｂ側に流出してきた。それから、２０秒間排出バルブ２２ｂを閉鎖し、次いで２０秒間排出バルブ２２ｂを開放した。そして、この排出バルブ２２ｂの閉鎖と開放を３回繰り返し、最後に排出バルブ２２ｂを閉じ、２分後次いで注入バルブ２２ａも閉鎖した。その後、そのままの状態を２０分間保持し、樹脂ａを硬化させた。

硬化後、中空構造ＦＲＰ成形体中の中空中子３４の圧力を大気開放した。そして、成形金型２の上型５４を上昇させ、約１５ｍｍ浮かせた状態で停止した。次に中空中子３４に圧力＝０．０２ＭＰａの圧空を封入したところ、中空構造ＦＲＰ成形体が成形金型２より離型した。

この後、上型５４を完全に上昇させ、中空中子３４と共に中空構造ＦＲＰ成形体を成形金型２より取り出した。

そして、中空中子３４内を真空吸引して減圧保持することよって収縮変形させ、中空構造ＦＲＰ成形体から中空中子３４を抜き取ることができた。

該成形体の表面を確認したところ意匠層の繊維乱れは皆無であり、非常に高い表面品位を有していた。

＜実施例３＞
図８に示す様に、強化繊維プリフォーム３９として、中空中子３４の周囲に本体層として基材ａを５回巻き付け、該本体層の上に上下に２分割された意匠層基材４０ａ、意匠層基材４０ｂとしての基材ａを配設した構成とした。そして、該意匠層基材４０ａ、意匠層基材４０ｂ用の基材ａは何れも型のパーティング部で挟むことができるようにＦ部、Ｒ部を約１０ｍｍ突出させた。

前記強化繊維プリフォーム３６の適用を除き、実施例１と同様にＲＴＭ成形して、中空構造ＦＲＰ成形体を得た。該成形体の表面を確認したところ実施例１と同様に意匠層の繊維乱れは皆無であり、極めて高品位であった。

＜比較例１＞
図９に示す様に、強化繊維プリフォーム４２として、中空中子３４の周囲に内側から本体層として基材ｂを３回巻き付け、その上に意匠層基材４３として基材ａをＣ型形状に配置された構成とした。但し、意匠層基材４３の基材ａは型のパーティング部で挟む突出部分を片側の基材端部（Ｆ部）のみとした。

実施例２と同様に、前記強化繊維プリフォーム３６を除き、実施例１と同様にＲＴＭ成形して、中空構造ＦＲＰ成形体を得た。該成形体の意匠層基材の片側は型のパーティング部で挟圧されていないため、意匠層基材４３の基材ａに生じる張力が不充分であるため、該成形体の表面を確認したところ意匠層の繊維乱れが部分的に発生していた。

＜比較例２＞
同様に強化繊維プリフォーム４５の断面が、図１０となるように中空中子３４の周囲に、内側から本体層基材４７、意匠層基材４６ａと意匠層基材４６ｂの順で配設した。そして、意匠層基材４６ａ、意匠層基材４６ｂの基材ａは型のパーティング部で全く挟むことができないように、突出部を設けなかった。

前記強化繊維プリフォーム３６を用いたことを除き、実施例１と同様にＲＴＭ成形して、上記と同様の成形体を得た。該成形体は、意匠層基材４６ａ、４６ｂが型のパーティング部で全く挟圧されていないため、該意匠層の基材ａは中空中子３４の膨張による型面への押圧だけで全く張力が発生していないため、表面を確認したところ意匠層の繊維乱れは全体に渡って見られた。

本発明は、中空構造を有するあらゆるＦＲＰ成形体、特に意匠面に繊維乱れがない高い表面品位が要求される中空構造のＦＲＰ製造に好適である。用途としては、液体貯蔵タンク、風車翼、自動車用部材（スポイラー、バンパー、補強部材など）、航空機部材（二次構造材、内装材、補強部材）、中空構造建築用パネル材、その他一般産業用中空部材などに適用できる。

本発明の一実施態様に係るＲＴＭ成形システムの系統図である。 本発明の一実施態様に係る成形金型の概略斜視図である。 本発明の一例を示す強化繊維プリフォームの斜視図である。 図３に示す強化繊維プリフォームの成形金型への配置図である。 図４における強化繊維プリフォーム配置後の型締め状態図である。 本発明の一例を示す強化繊維プリフォームの断面図である。 図６で示す強化繊維プリフォームの金型へ配置した状態の断面図である。 本発明の一例を示す強化繊維プリフォームの断面図である。 本発明との比較例を示す強化繊維プリフォームの断面図である。 図９とは異なる本発明との比較例を示す強化繊維プリフォームの断面図である。

符号の説明

１ 金型昇降装置
２ 成形金型
３ 樹脂注入装置
４ 混合ユニット
５ 主剤タンク
６ 硬化剤タンク
７ａ 真空ポンプ
７ｂ 加圧ポンプ
８ａ 注入口
８ｂ 排出口
９ 油圧ユニット
１０ 油圧ポンプ
１１ 油圧シリンダー
１２ 逆止弁
１３ 樹脂注入流路
１４ 排出路
１５ 樹脂トラップ
１６ 上型
１７ 下型
１８ 分割型
２１ バイスグリップ
２２ａ 注入バルブ
２２ｂ 排出バルブ
２２ｃ 制御装置
２３ 加圧装置
２４ 真空ポンプ
２５、２６ 温調機
３１ 注入樹脂の圧力計
３２ 型内樹脂の圧力計
３３、３６、３９、４２、４５ 強化繊維プリフォーム
３４ 中空中子
３５ 強化繊維基材
３７、４０ａ、４０ｂ、４３，４６ａ、４６ｂ 意匠層基材
３８、４１、４４，４７ 本体層基材
５２ 圧空口
５４ 上型
５５ 下型
５６ 樹脂注入用ランナー
５７ 吸引排出用ランナー
５８ａ注入口
５８ｂ吸引排出口

Claims (10)

1. 中空中子に配設された強化繊維の本体層と該本体層表面を覆う意匠層を含む強化繊維プリフォームであって、該意匠層は２以上の型からなる成形型の各型に対応する２以上の領域からなり、該領域間の境界部を対応する型のパーティング部に設けたことを特徴とする強化繊維プリフォーム。
2. 前記領域間の意匠層の継ぎ目が型のパーティング部で挟むことができるように突出していることを特徴とする請求項１に記載の強化繊維プリフォーム。
3. 前記意匠層が織物を含むことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の強化繊維プリフォーム。
4. 前記本体層が編組であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の強化繊維プリフォーム。
5. 前記意匠層が炭素繊維を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の強化繊維プリフォーム。
6. 前記本体層が炭素繊維を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の強化繊維プリフォーム。
7. 前記中空中子がブロー成形体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の強化繊維プリフォーム。
8. 中空中子に配設された強化繊維の本体層と、該本体層表面を覆う２以上の型からなる成形型の各型に対応する２以上の領域からなる意匠層を含む強化繊維プリフォームを、意匠層の各領域間の境界部が成形型のパーティング部で挟圧させるように成形型に載置し、前記中空中子を圧空で膨張させながら圧空圧と同圧又は低圧で樹脂を加圧注入して含浸、硬化させて成形することを特徴とする中空構造ＦＲＰのＲＴＭ成形方法。
9. 意匠層の領域間の境界部を型で挟圧した後に中空中子に圧空を封入することを特徴とする請求項８に記載の中空構造ＦＲＰのＲＴＭ成形方法。
10. 成形後、中空中子を一旦減圧し、上型を開放した状態で低圧の圧空を中子に封入して脱型することを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載の中空構造ＦＲＰのＲＴＭ成形方法。

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