JP2010064392A - 繊維強化プラスチックの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法を用いて均質な中空形状のＦＲＰ製品を製造する方法及びその装置を提供する。
【解決手段】成形型内に中空形状の中空中子３を設置し、中空中子３と成形型の間のキャビティ部４に強化繊維１４を設置し、キャビティ部４に樹脂を注入する。キャビティ部減圧工程では中空中子３が強化繊維１４を変形させない程度に押さえつけるように中空中子３の内圧を制御する。樹脂注入工程では強化繊維１４を成形型に押し付ける方向の力が作用しないように中空中子３の内圧を制御し、樹脂硬化完了工程では強化繊維１４を成形型に押し付ける方向の力を作用させるように中空中子３の内圧を制御する、樹脂の流動抵抗が大きくなり過ぎるのを抑制し、均質な中空形状のＦＲＰ製品を製造できるＲＴＭ法を用いた中空形状のＦＲＰ製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法によって繊維強化プラスチックを製造する方法装置に関する。

繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）は、強化繊維に流動性を有する樹脂を含浸し、その状態で樹脂を硬化させたものであり、航空宇宙産業から自動車産業等に至るまで、幅広い分野において利用されている。ＦＲＰ製品には、軽量であることと同時に、強度および剛性が可及的に高いことが望まれるため、発泡ウレタン等のコア材を内部に包含させる場合や、中空形状に成形する場合がある。

中空形状のＦＲＰ製品を成形するために、中子を成形型の内部に設置し、成形型と中子の間の空間（キャビティ部）に流動性樹脂を注入して硬化させる方法が知られている。中子を利用することによって中空形状を作り出すことができる。

中子に中空中子を利用することがある。特許文献１に、弾性体の袋を中子に用いて中空形状のＦＲＰ製品を成形する方法が開示されている。この方法では、成形型の内面に沿って強化繊維を設置し、成形型を閉じると強化繊維に取り囲まれる位置に弾性体の袋を設置し、成形型を閉じ、弾性体の袋の内部に加圧気体を送り込むことによって弾性体の袋を膨張させ、膨張した袋によって強化繊維を成形型に押し付け、その状態で成形型と膨張した袋の間に樹脂を注入し、強化繊維に樹脂を含浸させ、強化繊維に含浸した樹脂を硬化させることによって中空形状のＦＲＰ製品を成形する。

ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法は、成形型内部のキャビティ部に強化繊維を設置し、キャビティ部を減圧し、減圧したキャビティ部に樹脂を注入し、キャビティ部に注入した樹脂を硬化させる成形法である。減圧した状態で樹脂を注入するために強化繊維に樹脂が含浸し易く、強度と寸法精度に優れたＦＲＰ製品を製造することができる。ＲＴＭ法は、品質安定性に優れ、低廃棄物なＦＲＰ成形方法として注目されている。

ＲＴＭ法を用いてＦＲＰ製品を成形する場合にも、特許文献１のように、弾性体の袋等の中空中子を用いることで中空形状のＦＲＰ製品を製造することができる。

特許文献２の技術では、弾性体のチューブを中空中子に用いる。また、一方の成形型が他方の成形型にスライド可能な成形型を用いる。特許文献２の技術では、中空中子と成形型の間に形成されるキャビティ部に樹脂を注入するに先立ってキャビティ部を減圧する。特許文献２では、スライド可能な成形型を用いるために、キャビティ部を減圧すると、スライド可能な成形型がスライド不能な成形型に向かってスライドし、チューブを押しつぶす。そこで、キャビティ部の減圧によって生じる押し付け力に対抗できる程度にまでチューブ内を加圧してからキャビティ部を減圧する。
特開平４−２４６５１０号公報 特開２００１−１５０４６５号公報

特許文献２の技術では、スライド可能な成形型を用いて、中空中子を利用したＲＴＭ法を実施するために、キャビティ部を減圧する際に中空中子の中空空間を加圧する。中空中子の中空空間を加圧することで、中空中子によって成形型に強化繊維を十分に押し付ける。

成形中は動かない成形型を用いる場合は、中空中子の中空空間を加圧する必要がない。中空中子の中空空間を加圧しなくても、すなわち中空中子の中空空間の圧力が大気圧に維持されていても、キャビティ部を減圧することによって、中空中子が膨張し、成形型に強化繊維を押し付けるからである。

しかしながら、中空中子の中空空間を加圧しなくても、すなわち中空中子の中空空間の圧力が大気圧に維持されていても、中空中子の中空空間の内圧に対してキャビティ部の内圧が低くなりすぎ、中空中子が過度に膨張し、キャビティ部の体積が縮小し過ぎたり、膨張した中空中子が強化繊維を過度に圧縮したりすることがある。このような状態で樹脂の注入を開始すると、樹脂の流動抵抗が増大し、強化繊維に樹脂が含浸しないといった現象が発生する。目的とするＦＲＰ製品が得られなくなってしまう。

従来の技術は、中空中子を利用してＲＴＭ法を実施すると、キャビティ部を減圧したときに中空中子が過度に膨張し、強化繊維が過度に圧縮され、キャビティ部の体積が過度に小さくなる現象が発生し、それが成形品質を低下させることを認識していない。

本発明は、中空中子を利用してＲＴＭ法を実施するにあたって、中空中子が過度に膨張して種々の問題を引き起こすことに対処する。

本発明は、中空中子を利用して中空形状のＦＲＰ製品をＲＴＭ法に成形する方法に関する。本発明の方法は、成形型とその成形型の内部に設置されている中空中子によって囲まれているキャビティ部に強化繊維が設置されている状態でキャビティ部と中空中子の中空空間とを減圧する工程と、減圧されているキャビティ部に樹脂を注入する工程と、キャビティ部に注入した樹脂を硬化させる工程を備えている。本発明の方法では、減圧工程で、キャビティ部の内圧Ｐ_１と中空中子の内圧Ｐ_２が大気圧Ｐ_ａに対してＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たす状態を実現し、その関係が満たされている状態で注入工程を開始する。

本発明によれば、樹脂を注入するキャビティ部を減圧する際に、中空中子の中空空間をも減圧することから、中空中子が過度に膨張することを防止し、強化繊維が過度に圧縮されないようにし、キャビティ部の体積が過度に縮小しないようにできる。その状態で樹脂を注入することから、キャビティ部が狭すぎて樹脂が通過できない、あるいは強化繊維が密に圧縮されすぎて樹脂が含浸しない、あるいはキャビティ部が意図する形状（ＦＲＰ製品の中空形状）からずれているといった一連の問題が発生しない。良好な中空形状のＦＲＰ製品をＲＴＭ法によって製造することができる。

本発明の方法では、注入樹脂流量を管理しながら樹脂を注入することが好ましい。注入樹脂流量を管理しながら樹脂を注入すると、キャビティ部を減圧しておいて樹脂を注入するＲＴＭ法を採用しても、樹脂の流動速度が過度に上昇することがなく、強化繊維がよれるといった問題の発生を防止することができる。

本方法は、新規な成形装置をも実現した。その成形装置は、成形型と、成形型の内部に設置される中空中子と、成形型と中空中子によって囲まれるキャビティ部に樹脂注入路を介して接続される樹脂注入装置と、キャビティ部に減圧路を介して接続される減圧装置と、記中空中子の中空空間に連通路を介して接続される加減圧装置と、キャビティ部の内圧Ｐ_１を検知する第１圧力センサと、中空中子の内圧Ｐ_２を検知する第２圧力センサと、制御装置を備えている。

制御装置は、第１圧力センサと第２圧力センサの検知結果に基づいて減圧装置および加減圧装置を制御して大気圧Ｐ_ａに対してＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たす状態を実現し、その後に樹脂注入装置の運転を開始させる。

本装置によると、キャビティ部を減圧する際に中空中子の中空空間をも減圧し、中空中子が過度に膨張することを防止し、強化繊維が過度に圧縮されないようにし、キャビティ部の体積が過度に縮小しないようにしながらＲＴＭ法を実施することができる。

上記の技術によって、中空中子を利用してＲＴＭ法を実施する場合の樹脂注入開始段階の問題に対処することができる。

中空中子を利用してＲＴＭ法を実施する場合には、さらに樹脂の注入工程中、ならびに硬化工程における問題に対処することが好ましい。

このために、樹脂の注入工程では、キャビティ部の内圧Ｐ_１と中空中子の内圧Ｐ_２が、Ｐ_１≧Ｐ_２の関係を満たすように制御し、樹脂の硬化工程では、キャビティ部の内圧Ｐ_１と中空中子の内圧Ｐ_２が、Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御することが好ましい。

樹脂の注入工程中にＰ_１≧Ｐ_２の関係を満たすように制御すると、中空中子が膨張することがないため、キャビティ部の隙間を確保できる。樹脂の注入抵抗が低く、樹脂が強化繊維に含浸しやすい。樹脂の注入工程中に中空中子を収縮させる向きに押しつけ力が作用しても、その後の硬化工程でＰ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御すれば、膨張する中空中子によって樹脂を成形型に押しつけるため、ＦＲＰ製品の中空形状が予定よりも小さくなる現象に対策することができる。また、硬化工程でＰ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御すれば、ＦＲＰ製品にヒケ（樹脂の成形収縮によって生じる窪み）が発生するのを防止することができる。

上記の製造方法は、樹脂注入装置の運転の継続中はＰ_１≧Ｐ_２となるように減圧装置および加減圧装置を制御し、樹脂注入装置の運転の停止後はＰ_２＞Ｐ_１となるように減圧装置および加減圧装置を制御する制御装置を備えた繊維強化プラスチックの製造装置によって実行される。

本発明によれば、中空中子を利用して中空形状のＦＲＰ製品をＲＴＭ法によって成形する際に、中空中子が過度に膨張することを防止し、強化繊維が過度に圧縮されないようにし、キャビティ部の体積が過度に縮小しないようにできる。そのために、低い樹脂注入圧で樹脂を注入でき、樹脂が強化繊維に含浸しないといった問題の発生を抑制することができる。

また、樹脂の注入工程では中空中子が収縮して樹脂を注入しやすくし、硬化工程では膨張する中空中子によって樹脂を成形型に押しつけながら樹脂を硬化させることができる。低い注入圧でヒケのない高品質な中空形状のＦＲＰ製品を得ることができる。

以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）キャビティ部の減圧工程では、キャビティ部の内圧Ｐ_１と中空中子の内圧Ｐ_２との差が、強化繊維が変形しない圧力差の範囲内に制御する。
（特徴２）樹脂の注入工程では、注入圧力を調整して樹脂の流量を管理する。
（特徴３）キャビティ部に樹脂を注入する工程では、キャビティ部の内圧Ｐ_１が上昇するのに追従して、内圧Ｐ_１よりも高くならない条件化で、中空中子の内圧Ｐ_２を上昇させる。
（特徴４）樹脂注入圧が予め設定された閾値を超えないように制御される。樹脂注入圧が閾値に到達した場合には、注入する樹脂の流量を低減させる。
（特徴５）樹脂の硬化工程では、中空中子の内圧Ｐ_２をキャビティ部の内圧Ｐ_１よりも高く維持する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施例のＦＲＰ製造装置のシステム構成図である。ＦＲＰ製造装置は、第１成形型１、第２成形型２、中空中子３、キャビティ部４、樹脂注入装置５、減圧装置６、加減圧装置７、制御装置８によって構成されている。中空中子３には内圧と外圧の差で変形する等によって内容積が変化する材料が用いられており、例えば弾性体や塑性体を用いることができる。中空中子３は第１成形型１と第２成形型２を合わせて型閉じすることによって形成される成形型の内部空間に設置されている。第１成形型１および第２成形型２と中空中子３との間の空間がキャビティ部４となっている。キャビティ部４には強化繊維１４が設置されている。強化繊維１４はキャビティ部４の形状に合わせてに予め成形されている。発泡ウレタン製のコア１５は図１に示すようにキャビティ部４内の一部に設置されている。尚、図１に示したＦＲＰ製造装置を用いると、図２に示すような中空の曲がり管状で一方の端部が閉塞した形状のＦＲＰ製品が製造される。

中空中子３の中空空間と加減圧装置７とは中空中子の連通路１１によって接続されている。キャビティ部４と樹脂注入装置５とは樹脂注入路１２によって接続されている。樹脂注入路１２とは別にキャビティ部４に開口する樹脂排出路１６が設置されている。樹脂排出路１６はキャビティ部４と樹脂排出バルブ３２とを接続している。また、樹脂排出路１６は、キャビティ部４から樹脂排出バルブ３２に至る前までの間において分岐しており、減圧路バルブ３１に接続している。減圧路バルブ３１と減圧装置６とは、減圧路１３によって接続されている。

キャビティ部４の内圧Ｐ_１を検知する第１圧力センサ２１はキャビティ部４の内部に設置されている。中空中子３の内圧Ｐ_２を検知する第２圧力センサ２２は中空中子３の中空空間内部に設置されている。樹脂注入圧Ｐ_３を検知する第３圧力センサ２３は樹脂注入路１２に設置されている。制御装置８は第１圧力センサ２１、第２圧力センサ２２、第３圧力センサ２３の検知結果に基づいて、樹脂注入装置５、減圧装置６、加減圧装置７、減圧路バルブ３１、樹脂排出バルブ３２を制御する。

尚、本実施例においては、第１圧力センサ２１をキャビティ部４に設置したが、樹脂排出路１６においてキャビティ部４と樹脂排出バルブ３２との間に第１圧力センサ２１を設置してキャビティ部４の内圧Ｐ_１を認識することもできる。同様に第２圧力センサ２２を中空中子流通路１１に設置して中空中子３の内圧Ｐ_２を認識することもできる。

本実施例に係るＦＲＰ製造装置の制御方法を図３に示すフローチャートを用いて説明する。まず第１成形型１と第２成形型２の内部に強化繊維１４およびコア１５、中空中子３を設置し成形型を閉じる。この状態において第１および第２圧力センサ２１、２２の検知値Ｐ_１、Ｐ_２はいずれも大気圧Ｐ_ａと等しくなっている。

成形型を閉じた後に、ＦＲＰ製造装置の運転を開始する。ステップＳ１において減圧装置６を起動し、キャビティ部４の減圧を開始する。ステップＳ１では樹脂排出バルブ３２は閉じられており、減圧路バルブ３１は開かれている。次いでステップＳ２では内圧Ｐ_１と内圧Ｐ_２との圧力差についてＰ_２−Ｐ_１＝Ａであるか否かを判定する。ここで、圧力差Ａは正の定数であって、強化繊維が変形しない程度の押し付け力となるように実験や計算によって予め設定されている。Ｐ_２−Ｐ_１＝Ａでない場合にはステップＳ３に移行して中空中子３の圧力Ｐ_２をＰ_２＝Ｐ_１＋Ａとなるように加減圧装置７で中空中子の内部空間を減圧した後、ステップＳ４に移行する。このように圧力差Ａを正の定数としてＰ_２−Ｐ_１＝Ａとなるように制御し、内圧Ｐ_１を減圧するのに追従させて中空中子３の内圧Ｐ_２を減圧することで、減圧工程中においてＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を実現できる。

ステップＳ４においては、キャビティ部４の内圧Ｐ_１が圧力値Ｂに対してＰ_１≦Ｂであるか否かを判定する。圧力値Ｂは、減圧工程におけるＰ_１の目標値であり、Ｐ_１がＢに達するまで減圧装置６によってキャビティ部４の内部を減圧する。Ｐ_１≦Ｂである場合にはステップＳ５に移行して減圧路バルブ３１を閉じて減圧装置６を停止し、減圧工程を終了し、樹脂注入工程を開始する。すなわち、Ｐ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たしており、かつ、内圧Ｐ_１が十分に減圧された場合に、樹脂注入が開始される。尚、内圧Ｐ_１がＰ_１≦Ｂとなった後、一定時間後に樹脂注入工程を開始するようにしてもよい。内圧Ｐ_１が安定した状態で樹脂注入を開始することができる。

ステップＳ５においてキャビティ部を減圧する工程が終了すると、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６においては樹脂注入装置５を起動して樹脂の注入を開始する。樹脂注入開始時には樹脂の流動抵抗が低いため、樹脂注入圧Ｐ_３を制御して注入を開始すると減圧されたキャビティ部４との差圧によってキャビティ部４に急激に樹脂が注入され、注入口付近の強化繊維が撚れてＦＲＰ製品の欠陥の原因となる。本実施例においては一定流量Ｑ＝Ｑ_０で樹脂注入を開始するため、キャビティを減圧しておいて樹脂を注入するＲＴＭ法を採用しても、樹脂の流動速度が過度に上昇することがなく、強化樹脂が撚れるといった問題の発生を防止することができる。

樹脂注入開始移行、キャビティ部４の内圧Ｐ_１は上昇していく。ステップＳ７では、予め設定した圧力差Ｃに対してＰ_１−Ｐ_２＝Ｃであるか否かを判定し、Ｐ_１−Ｐ_２＝Ｃである場合にはステップＳ９に移行する。Ｐ_１−Ｐ_２＝Ｃでない場合にはステップＳ８においてＰ_２＝Ｐ_１−Ｃとなるように加減圧装置７を制御した後、ステップＳ９に移行する。ここで圧力差Ｃは、Ｃ≧０を満たす定数である。このように内圧Ｐ_１が上昇するのに追従させて中空中子３の内圧Ｐ_２を加圧することで、樹脂の注入工程中においてＰ_１≧Ｐ_２の関係を満たすように制御できる。

ステップＳ９では、キャビティ部４の内圧Ｐ_１と樹脂注入圧Ｐ_３についてＰ_１≧Ｐ_３であるか否かを判定し、Ｐ_１≧Ｐ_３でない場合には、ステップＳ１３に移行する。Ｐ_１≧Ｐ_３である場合には、ステップＳ１０において樹脂排出バルブ３２を開く。樹脂排出バルブ３２を開放することによってキャビティ部４にあった気体を抜き出し、過剰な樹脂を流出させて、樹脂を強化繊維に均質に含浸させる。樹脂排出バルブ３２を開放すると内圧Ｐ_１は小さくなる。ステップＳ１１においてＰ_１＜Ｐ_３であると判定された場合には、ステップＳ１２によって樹脂排出バルブ３２が閉じられ、ステップＳ１３に移行する。

次に、ステップＳ１３において規定量の樹脂注入が完了したか否かを判定する。完了した場合にはステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では樹脂注入装置５を停止して、樹脂注入工程を終了する。キャビティ部４は封止された状態となる。完了していない場合にはステップＳ１４に移行し、樹脂注入の流量制御を実施する。

樹脂を一定の流量で注入し続けると、樹脂の総注入量が増えるに従って樹脂注入圧Ｐ_３とキャビティ部４の内圧Ｐ_１は増加していく。ステップＳ１４においてはキャビティ部４の内圧Ｐ_１に対して予め閾値Ｄが設定されており、Ｐ_１≧Ｄであるか否かを判定する。ここで閾値Ｄは樹脂注入装置５の装置特性（例えば注入圧力の上限値）に合わせて設定することができる。また、本実施例のように一部に発泡ウレタン製のコアを含むＦＲＰ製品を製造する場合には、キャビティ４内の樹脂圧力が高過ぎると発泡ウレタン内部に樹脂が含浸してしまう。閾値Ｄをコア１５に樹脂が含浸する含浸圧より小さく設定すれば、コア１５の内部に樹脂が含浸してしまうことを防ぐことが可能である。尚、ステップＳ１４においては内圧Ｐ_１に代えて樹脂注入圧Ｐ_３に対して閾値Ｄを設定し、Ｐ_３≧Ｄか否かを判定するようにしてもよい。

Ｐ_１≧Ｄである場合にはステップＳ１５に移行して樹脂注入の流量を低減した後、ステップＳ７に移行する。Ｐ_１≧Ｄでない場合には、直接、ステップＳ７に移行する。流量を低減することで内圧Ｐ_１が低くなるため、ステップＳ７において内圧Ｐ_１に追従させて中空中子３の内圧Ｐ_２を減圧し、Ｐ_２−Ｐ_１＝Ｃ（Ｃ≧０）となるように制御する。

ステップＳ１７において制御装置８は予め設定した圧力差Ｅに対してＰ_２−Ｐ_１＝Ｅである否かを判定し、Ｐ_２−Ｐ_１＝Ｅでない場合にはステップＳ１８に移行してＰ_２＝Ｐ_１＋Ｅとなるように加減圧装置７を制御した後、ステップＳ１９に移行する。Ｐ_２−Ｐ_１＝Ｅである場合には直接ステップＳ１９に移行する。ここで、強化繊維を成形型に押し付ける方向の力が作用させるように圧力差Ｅは正の定数に設定されている。このように内圧Ｐ_２を加圧することで、樹脂の注入工程中においてＰ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御できる。

ステップＳ１９では、樹脂の硬化を完了させ、ＦＲＰ製造装置を停止する。製造されたＦＲＰ製品を取り出すと図２のような形状となっている。尚、中空中子３はＦＲＰ製品の中から取り出してもよいし、ＦＲＰ製品内部に残しておいてもよい。

（実験例）
本実施例のＦＲＰ製造装置を用いた一実験例を図４に示す。図４は、キャビティ部４の内圧Ｐ_１、中空中子３の内圧Ｐ_２、および樹脂注入流量Ｑを示している。内圧Ｐ_１および内圧Ｐ_２は大気圧Ｐ_ａとの差圧で示されており、例えば−５０ｋＰａは、大気圧Ｐ_ａよりも５０ｋＰａ低い圧力を示している。以下、圧力値については、大気圧Ｐ_ａとの差圧によって記載する。尚、本実験例においては、中空中子３としてはナイロン製の袋を用い、樹脂としてはエポキシ樹脂を用いて硬化剤によって硬化させた。ステップＳ２の圧力差をＡ＝５０ｋＰａ、ステップＳ４の圧力値ＢをＢ＝−１００ｋＰａと設定した。これによって、図４に示すようにキャビティ部減圧工程ではＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１となるように制御され、内圧Ｐ_１が−１００ｋＰａ、内圧Ｐ_２が−５０ｋＰａとなった状態で、樹脂の注入が開始された。

樹脂注入工程では樹脂の初期注入流量は５００ｍｌ／ｍｉｎとした。尚、初期注入圧は大気圧Ｐ_ａよりも１００ｋＰａ高い圧力であった。ステップＳ７において圧力差Ｃ＝５０ｋＰａに設定した。図４に示すように樹脂を注入していくと内圧Ｐ_１はほぼ線形に高くなり、内圧Ｐ_１に追従して内圧Ｐ_２が上昇し、Ｐ_１＞Ｐ_２となるように制御された。

本実験例においては、発泡ウレタン製のコアを用いており、エポキシ樹脂に対して、この発泡ウレタン製のコアの含浸圧は大気圧Ｐａより５００ｋＰａ高い圧力であった。そこでステップＳ１４では圧力値Ｄ＝５００ｋＰａに設定した。また、ステップＳ１５においては、ΔＱ＝Ｑ／２とし、現在の流量が半減するように設定した。キャビティ部４の内圧Ｐ_１が高くなり、Ｐ_１≧Ｄとなると、制御装置８によって樹脂注入流量が５００ｍｌ／ｍｉｎから２５０ｍｌ／ｍｉｎへと半減し、これによって内圧Ｐ_１はステップ状に低くなった。内圧Ｐ_１が低くなったため、中空中子３の内圧Ｐ_２はＰ_１−Ｐ_２＝Ｃとなるように加減圧装置７によって減圧され、Ｐ_１＞Ｐ_２となるように制御された。樹脂が規定量注入されると、樹脂注入装置７を停止すると共にキャビティ部４が封止された。

ステップＳ１９では、圧力差Ｅ＝５０ｋＰａに設定した。樹脂注入装置の停止後、内圧Ｐ_２はＰ_２＝Ｐ_１＋Ｅ（Ｅ＝５０ｋＰａ）となるように加圧された。これによってＰ_２＞Ｐ_１となるように制御が行われた。

上記のとおり、本実施例によれば、樹脂を注入するキャビティ部を減圧する際に、中空中子の中空空間をも減圧することから、中空中子が過度に膨張することを防止し、強化繊維が過度に圧縮されないようにし、キャビティ部の体積が過度に縮小しないようにできる。Ｐ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１を満たした状態で樹脂を注入することから、キャビティ部が狭すぎて樹脂が通過できない、あるいは強化繊維が密に圧縮されすぎて樹脂が含浸しない、あるいはキャビティ部が意図する形状（ＦＲＰ製品の中空形状）からずれているといった一連の問題が発生しない。良好な中空形状のＦＲＰ製品をＲＴＭ法によって製造することができる。

また、本実施例では、樹脂の注入工程中にＰ_１≧Ｐ_２の関係を満たすように制御しており、中空中子が膨張することがないため、キャビティの隙間を確保できる。樹脂の注入抵抗が低く、樹脂が強化繊維に含浸しやすい。樹脂の注入中にキャビティ部の内圧からが中空中子を収縮させる向きに押しつけ力が作用しても、その後の硬化工程でＰ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御しているため、ＦＲＰ製品の中空形状が予定よりも小さくなる現象に対策することができる。また、硬化工程でＰ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御すれば、ＦＲＰ製品にヒケ（樹脂の成形収縮によって生じる窪み）が発生するのを防止することができる。

尚、本実施例においては、ＦＲＰ製造装置を起動した時点での中空中子の内圧Ｐ_２が大気圧Ｐ_ａに等しい状態だったため、樹脂注入前の減圧工程では中空中子内の減圧を行ったが、中空中子の内部空間を真空ポンプ等で予め減圧した後にＦＲＰ製造装置に設置する場合には、加減圧装置によって加圧することでＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１を満たすように制御することもできる。

本実施例のＦＲＰ製造装置。 本実施例のＦＲＰ製造装置を用いて製造されるＦＲＰ製品。 本実施例のＦＲＰ製造装置のフローチャート。 本実施例のＦＲＰ製造装置を用いた実験例。

符号の説明

１ 第１成形型
２ 第２成形型
３ 中空中子
４ キャビティ部
５ 樹脂注入装置
６ 減圧装置
７ 加減圧装置
８ 制御装置
１１ 中空中子の連通路
１２ 樹脂注入路
１３ 減圧路
１４ 強化繊維
１５ コア
１６ 樹脂排出路
２１ 第１圧力センサ
２２ 第２圧力センサ
２３ 第３圧力センサ
３１ 減圧路バルブ
３２ 樹脂排出バルブ

Claims (5)

1. 成形型とその成形型の内部に設置されている中空中子によって囲まれているキャビティ部に強化繊維が設置されている状態で前記キャビティ部と前記中空中子の中空空間とを減圧する減圧工程と、
   前記キャビティ部に樹脂を注入する注入工程と、
   前記キャビティ部に注入した樹脂を硬化させる硬化工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法であって、
   前記減圧工程で、前記キャビティ部の内圧Ｐ_１と前記中空中子の内圧Ｐ_２が大気圧Ｐ_ａに対してＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たす状態を実現し、前記関係が満たされている状態で前記注入工程を開始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。
2. 前記注入工程で、注入樹脂流量を管理しながら樹脂を注入することを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
3. 成形型と、
   成形型の内部に設置される中空中子と、
   前記成形型と前記中空中子によって囲まれるキャビティ部に樹脂注入路を介して接続される樹脂注入装置と、
   前記キャビティ部に減圧路を介して接続される減圧装置と、
   前記中空中子の中空空間に連通路を介して接続される加減圧装置と、
   前記キャビティ部の内圧Ｐ_１を検知する第１圧力センサと、
   前記中空中子の内圧Ｐ_２を検知する第２圧力センサと、
   制御装置を備えており、
   前記制御装置が、前記第１圧力センサと前記第２圧力センサの検知結果に基づいて前記減圧装置および前記加減圧装置を制御して大気圧Ｐ_ａに対してＰ_ａ＞Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たす状態を実現し、その後に前記樹脂注入装置の運転を開始することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造装置。
4. 成形型と成形型の内部に設置されている中空中子によって囲まれているキャビティ部に強化繊維が設置されている状態で前記キャビティ部を減圧する減圧工程と、
   前記キャビティ部に樹脂を注入する注入工程と、
   前記キャビティ部に注入した樹脂を硬化させる硬化工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法であって、
   前記注入工程では、前記キャビティ部の内圧Ｐ_１と前記中空中子の内圧Ｐ_２が、Ｐ_１≧Ｐ_２の関係を満たすように制御し、
   前記硬化工程では、前記キャビティ部の内圧Ｐ_１と前記中空中子の内圧Ｐ_２が、Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように制御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。
5. 成形型と、
   成形型の内部に設置される中空中子と、
   前記成形型と前記中空中子によって囲まれるキャビティ部に樹脂注入路を介して接続される樹脂注入装置と、
   前記キャビティ部に減圧路を介して接続される減圧装置と、
   前記中空中子の中空空間に連通路を介して接続される加減圧装置と、
   前記キャビティ部の内圧Ｐ_１を検知する第１圧力センサと、
   前記中空中子の内圧Ｐ_２を検知する第２圧力センサと、
   制御装置を備えており、
   前記制御装置が、前記樹脂注入装置の運転の継続中はＰ_１≧Ｐ_２となるように前記減圧装置および前記加減圧装置を制御し、前記樹脂注入装置の運転の停止後はＰ_２＞Ｐ_１となるように前記減圧装置および前記加減圧装置を制御することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造装置。

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