繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法
【課題】 成形体の強度を低下させることなく簡単に実施できるＦＲＰ製中空成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】 二つのＦＲＰ製部材を互いに封密に結合して中空芯材１３を形成する。この中空芯材１３は中空芯材の内部と外部とを互いに連通する連通孔１４を有している。連通孔１４以外の中空芯材１３の側面及び底面をプリプレグ１７，１８で覆い、これらプリプレグ１７，１８を硬化させる。
【解決手段】 二つのＦＲＰ製部材を互いに封密に結合して中空芯材１３を形成する。この中空芯材１３は中空芯材の内部と外部とを互いに連通する連通孔１４を有している。連通孔１４以外の中空芯材１３の側面及び底面をプリプレグ１７，１８で覆い、これらプリプレグ１７，１８を硬化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可溶性中子の外周面を繊維強化樹脂シートで覆い、この繊維強化樹脂シートにプラスチック材料を適用した後このプラスチック材料を硬化させて成形体を形成し、この成形体に排出孔を穿ち、可溶性中子を溶剤により溶解させて排出孔から排出する、繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法が公知である（特許文献１参照）。このようにして製造される中空成形体には例えばフレームやタンクなどが挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３２３３７号公報
【特許文献２】特開平９−１２２２７７号公報
【特許文献３】特開平１−１５２０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、中子を取り出さなければならないので、製造方法が複雑になるという問題点がある。また、中子を効率的に排出させるためには排出孔を大きくし又は排出孔の数を多くする必要があるので、成形体の強度が低下するおそれもある。
【０００５】
そこで本発明は、成形体の強度を低下させることなく簡単に実施できる繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明によれば、複数の繊維強化樹脂製部材を互いに封密に結合して中空芯材を形成し、該中空芯材は該中空芯材の内部と外部とを互いに連通する連通孔を有しており、該連通孔以外の該中空芯材の外面を少なくとも部分的にプリプレグで覆い、該プリプレグを硬化させる、各段階を含んでなる、繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
成形体の強度を低下させることなく簡単に実施できる繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明による繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製中空成形体の製造方法を用いて製造されたＦＲＰ製中空フレーム１を示している。この中空フレーム１は平面状に拡がる面盤２上に固定されてその長手方向に延びている。また、図１に示される例では中空フレーム１の頂面に、中空フレーム１の内部と外部とを互いに連通する連通孔３が形成されている。
【０００９】
次に、図２から図４を参照しながら、本発明による実施形態の中空フレーム１の製造方法を説明する。
【００１０】
まず、例えば二つのＦＲＰ製部材１１，１２が用意され、図２に示されるようにこれらＦＲＰ製成形体１１，１２が互いに封密に結合されて中空芯材１３が形成される。
【００１１】
図２に示されるＦＲＰ製部材１１，１２はそれぞれカップ状及び平板状をなしている。このように、中空芯材１３を単一の部材からではなく複数の部材１１，１２から形成しているので、中空芯材１３を簡単に形成できる。
【００１２】
ＦＲＰ製部材１１，１２は例えば従来通り、プリプレグを型に入れ、加熱硬化することにより得ることができる。ここで、プリプレグは未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維シートであり、強化繊維にはガラス、アラミド、カーボン等を、熱硬化性樹脂にはエポキシ、ビニルエステル等をそれぞれ用いることができる。
【００１３】
ＦＲＰ製部材１１は例えば４層に積層されたプリプレグから形成されるのに対し、ＦＲＰ製部材１２は例えば１層又は２層に積層されたプリプレグから形成される。詳しくは後述するが、このようにＦＲＰ製部材１２をＦＲＰ製部材１１よりも薄くしているのは、ＦＲＰ製部材１２に可撓性を付与するためである。
【００１４】
ＦＲＰ製部材１１の頂部には、硬化後結合前に、例えば機械加工により直径１ｍｍ程度の連通孔１４が形成される。この連通孔１４は中空芯材１３の内部１５と外部とを連通する。なお、連通孔１４を部材１１，１２の結合後に形成することも可能である。
【００１５】
これらＦＲＰ製部材１１，１２は環状をなすフランジ状結合部１６において例えば速硬化型エポキシ接着剤により封密に結合される。このようにフランジ状結合部１６を設けることによって、ＦＲＰ製部材１１，１２間の正確な位置決めが不要となる。
【００１６】
なお、図２から図５まででは、プリプレグが積層された状態が概略的に示してある。
【００１７】
次いで、図３に示されるように、中空芯材１３の側面が例えば２層のプリプレグ１７により覆われ、中空芯材１３の底面が例えば４層のプリプレグ１８により覆われ、これにより中空芯材１３とプリプレグ１７，１８とからなる未硬化品１９が形成される。この場合、プリプレグ１７の底端とプリプレグ１８とが互いに接触し、それにより中空芯材１３の結合部１６がプリプレグ１７，１８により覆われるようになっている。
【００１８】
中空芯材１３の頂面も、プリプレグにより覆ってもよい。ただし、この場合には、連通孔１４が閉鎖されないようにする必要がある。
【００１９】
なお、図３及び図４では、各図面を参照して新たに説明される部材等が実線で示され、すでに説明した部材等が破線で示されている。
【００２０】
次いで、図４に示されるように、プリプレグ１８を下にして、未硬化品１９が面盤２上に配置される。なお、面盤２に代えて、型上に未硬化品１９を配置することもできる。
【００２１】
次いで、連通孔１４を除いて未硬化品１９全体がポリアミド、ナイロン等の薄いフィルムないしバッグ２０により覆われる。この場合、面盤２上に設けられたシールテープ２１と、連通孔１４周りに設けられたシールテープ２２とによって目止めされる。
【００２２】
フィルム２２には減圧ポート２３が設けられており、この減圧ポート２３に真空ポンプ（図示しない）が接続されてフィルム２２内が減圧される。これにより、未硬化品１９内の空気が除去される。
【００２３】
次いで、フィルム２２内を減圧したまま、面盤２及び未硬化品１９がオートクレーブ（図示しない）に投入されて加圧及び加熱条件化でプリプレグ１７，１８が加熱硬化される。このようにして、中空フレーム１が製造される。なお、中空芯材１３の連通孔１４は中空フレーム１の連通孔３を構成する。
【００２４】
ところで、面盤２上に配置されたプリプレグ１８は中空フレーム１のいわゆる背面を構成することになる。従来の例えば中子を用いて中空フレームを製造する場合には、この背面にはオートクレーブ内の高圧がほとんど作用しないので、背面が平坦でない等の不具合が生ずるおそれがあった。
【００２５】
これに対し、上述した本発明の実施形態によれば、連通孔１４を介して中空芯材１３の内部１５（図２）に高圧が作用し、中空芯材１３は硬化済みであるので、この高圧が中空芯材１３外に漏れることがない。その上で、ＦＲＰ製部材１２が可撓性を備えているので、プリプレグ１８に高圧を作用させることができる。その結果、中空フレーム１の背面を平坦にできる等、背面の良好な品質を確保することができる。
【００２６】
一方、本発明の実施形態によれば、中空フレーム１を製造するために、上型を必要としない。従って、製造設備を簡素化することができる。
【実施例】
【００２７】
パールボード（商品名）を型として、カーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を４層積層し、１３０℃で２時間加熱硬化させ、ＦＲＰ製部材１１を得た。次いで、ＦＲＰ製部材１１の頂面に直径１ｍｍの連通孔１４をボール盤により形成した。一方、アルミ平板上に、カーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を２層積層し、１３０℃で２時間加熱硬化させ、ＦＲＰ製部材１２を得た。
【００２８】
これらＦＲＰ製部材１１，１２を速硬化型エポキシ接着剤を用いて互いに結合し、中空芯材１３を得た。
【００２９】
次いで、中空芯材１３の各側面にプリプレグ１７としてカーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を２層積層した。一方、平板状の型上にプリプレグ１８としてカーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を４層積層した。
【００３０】
次いで、ＦＲＰ製部材１２が接触面となるように、中空芯材１３をプリプレグ１７と共に、プリプレグ１８上に配置した。
【００３１】
プリプレグ１８の外周を囲むように、型上にシールテープ２１を配置し固定した。また、中空芯材１３の連通孔１４の周りにもシールテープ２２を配置し固定した。
【００３２】
次いで、連通孔１４を除いて、中空芯材１３及びプリプレグ１７，１８をナイロン製バッグ２０で覆い、上述のシールテープ２１，２２で固定した。次いで、バッグ２０に真空ラインを接続し、真空ポンプで減圧し、３０分放置した。
【００３３】
次いで、減圧したまま、中空芯材１３及びプリプレグ１７，１８をオートクレーブ内に投入し、６気圧、１３０℃で２時間、加圧及び加熱硬化し、中空フレーム１を得た。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】中空フレームの（Ａ）斜視図、及び（Ｂ）線Ｂ−Ｂに沿ってみた断面図である。
【図２】本発明の中空フレームの製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の中空フレームの製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の中空フレームの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 中空フレーム
２ 面盤
３ 連通孔
１１，１２ ＦＲＰ製部材
１３ 中空芯材
１７，１８ プリプレグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可溶性中子の外周面を繊維強化樹脂シートで覆い、この繊維強化樹脂シートにプラスチック材料を適用した後このプラスチック材料を硬化させて成形体を形成し、この成形体に排出孔を穿ち、可溶性中子を溶剤により溶解させて排出孔から排出する、繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法が公知である（特許文献１参照）。このようにして製造される中空成形体には例えばフレームやタンクなどが挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３２３３７号公報
【特許文献２】特開平９−１２２２７７号公報
【特許文献３】特開平１−１５２０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、中子を取り出さなければならないので、製造方法が複雑になるという問題点がある。また、中子を効率的に排出させるためには排出孔を大きくし又は排出孔の数を多くする必要があるので、成形体の強度が低下するおそれもある。
【０００５】
そこで本発明は、成形体の強度を低下させることなく簡単に実施できる繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明によれば、複数の繊維強化樹脂製部材を互いに封密に結合して中空芯材を形成し、該中空芯材は該中空芯材の内部と外部とを互いに連通する連通孔を有しており、該連通孔以外の該中空芯材の外面を少なくとも部分的にプリプレグで覆い、該プリプレグを硬化させる、各段階を含んでなる、繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
成形体の強度を低下させることなく簡単に実施できる繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明による繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製中空成形体の製造方法を用いて製造されたＦＲＰ製中空フレーム１を示している。この中空フレーム１は平面状に拡がる面盤２上に固定されてその長手方向に延びている。また、図１に示される例では中空フレーム１の頂面に、中空フレーム１の内部と外部とを互いに連通する連通孔３が形成されている。
【０００９】
次に、図２から図４を参照しながら、本発明による実施形態の中空フレーム１の製造方法を説明する。
【００１０】
まず、例えば二つのＦＲＰ製部材１１，１２が用意され、図２に示されるようにこれらＦＲＰ製成形体１１，１２が互いに封密に結合されて中空芯材１３が形成される。
【００１１】
図２に示されるＦＲＰ製部材１１，１２はそれぞれカップ状及び平板状をなしている。このように、中空芯材１３を単一の部材からではなく複数の部材１１，１２から形成しているので、中空芯材１３を簡単に形成できる。
【００１２】
ＦＲＰ製部材１１，１２は例えば従来通り、プリプレグを型に入れ、加熱硬化することにより得ることができる。ここで、プリプレグは未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維シートであり、強化繊維にはガラス、アラミド、カーボン等を、熱硬化性樹脂にはエポキシ、ビニルエステル等をそれぞれ用いることができる。
【００１３】
ＦＲＰ製部材１１は例えば４層に積層されたプリプレグから形成されるのに対し、ＦＲＰ製部材１２は例えば１層又は２層に積層されたプリプレグから形成される。詳しくは後述するが、このようにＦＲＰ製部材１２をＦＲＰ製部材１１よりも薄くしているのは、ＦＲＰ製部材１２に可撓性を付与するためである。
【００１４】
ＦＲＰ製部材１１の頂部には、硬化後結合前に、例えば機械加工により直径１ｍｍ程度の連通孔１４が形成される。この連通孔１４は中空芯材１３の内部１５と外部とを連通する。なお、連通孔１４を部材１１，１２の結合後に形成することも可能である。
【００１５】
これらＦＲＰ製部材１１，１２は環状をなすフランジ状結合部１６において例えば速硬化型エポキシ接着剤により封密に結合される。このようにフランジ状結合部１６を設けることによって、ＦＲＰ製部材１１，１２間の正確な位置決めが不要となる。
【００１６】
なお、図２から図５まででは、プリプレグが積層された状態が概略的に示してある。
【００１７】
次いで、図３に示されるように、中空芯材１３の側面が例えば２層のプリプレグ１７により覆われ、中空芯材１３の底面が例えば４層のプリプレグ１８により覆われ、これにより中空芯材１３とプリプレグ１７，１８とからなる未硬化品１９が形成される。この場合、プリプレグ１７の底端とプリプレグ１８とが互いに接触し、それにより中空芯材１３の結合部１６がプリプレグ１７，１８により覆われるようになっている。
【００１８】
中空芯材１３の頂面も、プリプレグにより覆ってもよい。ただし、この場合には、連通孔１４が閉鎖されないようにする必要がある。
【００１９】
なお、図３及び図４では、各図面を参照して新たに説明される部材等が実線で示され、すでに説明した部材等が破線で示されている。
【００２０】
次いで、図４に示されるように、プリプレグ１８を下にして、未硬化品１９が面盤２上に配置される。なお、面盤２に代えて、型上に未硬化品１９を配置することもできる。
【００２１】
次いで、連通孔１４を除いて未硬化品１９全体がポリアミド、ナイロン等の薄いフィルムないしバッグ２０により覆われる。この場合、面盤２上に設けられたシールテープ２１と、連通孔１４周りに設けられたシールテープ２２とによって目止めされる。
【００２２】
フィルム２２には減圧ポート２３が設けられており、この減圧ポート２３に真空ポンプ（図示しない）が接続されてフィルム２２内が減圧される。これにより、未硬化品１９内の空気が除去される。
【００２３】
次いで、フィルム２２内を減圧したまま、面盤２及び未硬化品１９がオートクレーブ（図示しない）に投入されて加圧及び加熱条件化でプリプレグ１７，１８が加熱硬化される。このようにして、中空フレーム１が製造される。なお、中空芯材１３の連通孔１４は中空フレーム１の連通孔３を構成する。
【００２４】
ところで、面盤２上に配置されたプリプレグ１８は中空フレーム１のいわゆる背面を構成することになる。従来の例えば中子を用いて中空フレームを製造する場合には、この背面にはオートクレーブ内の高圧がほとんど作用しないので、背面が平坦でない等の不具合が生ずるおそれがあった。
【００２５】
これに対し、上述した本発明の実施形態によれば、連通孔１４を介して中空芯材１３の内部１５（図２）に高圧が作用し、中空芯材１３は硬化済みであるので、この高圧が中空芯材１３外に漏れることがない。その上で、ＦＲＰ製部材１２が可撓性を備えているので、プリプレグ１８に高圧を作用させることができる。その結果、中空フレーム１の背面を平坦にできる等、背面の良好な品質を確保することができる。
【００２６】
一方、本発明の実施形態によれば、中空フレーム１を製造するために、上型を必要としない。従って、製造設備を簡素化することができる。
【実施例】
【００２７】
パールボード（商品名）を型として、カーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を４層積層し、１３０℃で２時間加熱硬化させ、ＦＲＰ製部材１１を得た。次いで、ＦＲＰ製部材１１の頂面に直径１ｍｍの連通孔１４をボール盤により形成した。一方、アルミ平板上に、カーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を２層積層し、１３０℃で２時間加熱硬化させ、ＦＲＰ製部材１２を得た。
【００２８】
これらＦＲＰ製部材１１，１２を速硬化型エポキシ接着剤を用いて互いに結合し、中空芯材１３を得た。
【００２９】
次いで、中空芯材１３の各側面にプリプレグ１７としてカーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を２層積層した。一方、平板状の型上にプリプレグ１８としてカーボン／エポキシプリプレグ（東邦テナックス社製、Ｗ３１０１／Ｑ−１１２Ｊ）を４層積層した。
【００３０】
次いで、ＦＲＰ製部材１２が接触面となるように、中空芯材１３をプリプレグ１７と共に、プリプレグ１８上に配置した。
【００３１】
プリプレグ１８の外周を囲むように、型上にシールテープ２１を配置し固定した。また、中空芯材１３の連通孔１４の周りにもシールテープ２２を配置し固定した。
【００３２】
次いで、連通孔１４を除いて、中空芯材１３及びプリプレグ１７，１８をナイロン製バッグ２０で覆い、上述のシールテープ２１，２２で固定した。次いで、バッグ２０に真空ラインを接続し、真空ポンプで減圧し、３０分放置した。
【００３３】
次いで、減圧したまま、中空芯材１３及びプリプレグ１７，１８をオートクレーブ内に投入し、６気圧、１３０℃で２時間、加圧及び加熱硬化し、中空フレーム１を得た。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】中空フレームの（Ａ）斜視図、及び（Ｂ）線Ｂ−Ｂに沿ってみた断面図である。
【図２】本発明の中空フレームの製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の中空フレームの製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の中空フレームの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 中空フレーム
２ 面盤
３ 連通孔
１１，１２ ＦＲＰ製部材
１３ 中空芯材
１７，１８ プリプレグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維強化樹脂製部材を互いに封密に結合して中空芯材を形成し、該中空芯材は該中空芯材の内部と外部とを互いに連通する連通孔を有しており、該連通孔以外の該中空芯材の外面を少なくとも部分的にプリプレグで覆い、該プリプレグを硬化させる、各段階を含んでなる、繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法。
【請求項１】
複数の繊維強化樹脂製部材を互いに封密に結合して中空芯材を形成し、該中空芯材は該中空芯材の内部と外部とを互いに連通する連通孔を有しており、該連通孔以外の該中空芯材の外面を少なくとも部分的にプリプレグで覆い、該プリプレグを硬化させる、各段階を含んでなる、繊維強化樹脂製中空成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２８９９０３（Ｐ２００６−２８９９０３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１７０５０（Ｐ２００５−１１７０５０）
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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