繊維強化複合材料の製造方法
【課題】 トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、しかも温度管理が容易となる繊維強化複合材料の製造方法を提供する。
【解決手段】 プリプレグ１０を硬化させることにより、繊維強化複合材料本体と、繊維強化複合材料本体より強度が低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造する。繊維強化複合材料本体は、デバルク温度下でプリプレグ１０にバック圧をかけ、所定の含浸温度下で所定の含浸時間保持する含浸工程と、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持する硬化工程を経て製造される。また、脆弱性繊維強化複合材料は、繊維強化複合材料本体を製造する際に含浸工程を省いて製造される。
【解決手段】 プリプレグ１０を硬化させることにより、繊維強化複合材料本体と、繊維強化複合材料本体より強度が低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造する。繊維強化複合材料本体は、デバルク温度下でプリプレグ１０にバック圧をかけ、所定の含浸温度下で所定の含浸時間保持する含浸工程と、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持する硬化工程を経て製造される。また、脆弱性繊維強化複合材料は、繊維強化複合材料本体を製造する際に含浸工程を省いて製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材料の製造方法に係り、特に、衝撃吸収体などに用いられ、所定の強度を有する繊維強化複合材料本体と、この繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を有する繊維強化複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両においては、衝突時などにおける衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収体が用いられている。このような衝撃吸収体としては、衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収体本体のほか、衝撃吸収体本体よりも強度が低く、衝突の際に破壊されることによって衝突による衝突エネルギーを吸収するトリガが設けられているものがある（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
また、このような衝撃吸収体は、繊維強化複合材料によって製造されることが多い。繊維強化複合材料においては、原材料を溶融成形する際に溶融温度の調整することにより、強度を調整することが行われている（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平８−２１９２１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１１４１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、上記特許文献１に開示された衝撃吸収体用材料では、本体として繊維強化複合材料を用い、トリガとして繊維強化複合材料よりも低強度の衝撃吸収部を取り付けている。このため、繊維強化複合材料の形状が複雑化した場合に、その取り付けに手間がかかるとともに、品質の確保が難しくなるという問題があった。
【０００５】
また、繊維強化複合材料に上記特許文献２に開示された方法によって強度を調整することが考えられる。ところが、上記特許文献２に開示された方法では、温度を調整することによって空隙率を調整している。このため、脆弱性繊維強化複合材料を形成するための温度管理が複雑化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、しかも温度管理が容易となる繊維強化複合材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際における含浸工程を省いて脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際における含浸工程を省いている。このように含浸工程を省いて脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【０００９】
また、上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際におけるデバルク工程のデバルク温度を所定のデバルク温度よりも高くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造する際におけるデバルク工程のデバルク温度を所定のデバルク温度よりも高くしている。デバルク工程のデバルク温度を所定のデバルク温度よりも高くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば含浸温度や硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【００１１】
さらに、上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際におけるデバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧を、所定のバック圧よりも低くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造する際におけるデバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧を、所定のバック圧よりも低くしている。デバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧を、所定のバック圧よりも低くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば含浸温度や硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【００１３】
そして、上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際におけるデバルク工程を省き、かつ含浸工程および硬化工程でかけるバック圧を０にして脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造する際におけるデバルク工程を省いている。デバルク工程を省き、かつ含浸工程および硬化工程でかけるバック圧を０にして脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば含浸温度や硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法によれば、トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、しかも温度管理が容易となるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る繊維強化複合材料は、たとえば図１に示す形状をなしている。繊維強化複合材料１は、繊維強化複合材料本体２と、繊維強化複合材料本体２よりも強度が低い脆弱性繊維強化複合材料３を備えている。この繊維強化複合材料１は、たとえば車両の衝撃吸収体として用いられ、脆弱性繊維強化複合材料３が衝突による衝突エネルギーを吸収するトリガとなる。
【００１７】
以下に、繊維強化複合材料本体２の製造工程について説明し、続いて脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程について説明する。
【００１８】
図２に示すように、繊維強化複合材料本体２を製造する際には、まず、繊維強化複合材料本体２の製造準備を行う。製造準備では、熱硬化性樹脂および繊維束を備える複数枚のプリプレグ基材（強化基材）を積層したプリプレグ１０を用意する。このプリプレグ１０をアルミ板１１上に載置する。このとき、アルミ板１１とプリプレグ１０との間に離型フィルム１２を介在させる。続いて、プリプレグ１０をバックフィルム１３で覆う。ここで、プリプレグ１０とバックフィルム１３との間にも離型フィルム１２を介在させる。
【００１９】
プリプレグ１０をバックフィルム１３で覆ったら、バックフィルム１３の周囲とアルミ板１１との間にシーラント１４を介在させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間を密閉する。さらに、バックフィルム１３にバキュームバルブ１５を取り付け、バキュームバルブ１５に図示しない真空ポンプを接続する。以後、硬化工程が終了するまで、バック圧を付与したままとする。
【００２０】
こうして、繊維強化複合材料本体２の製造準備が済んだら、図３に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて繊維強化複合材料本体２の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、まずデバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温（２５℃）下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．１ＭＰａのバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、０．１ＭＰａのバック圧がかかることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．１ＭＰａになるように真空ポンプで吸引する。
【００２１】
デバルク工程が済んだら、続いて含浸工程に移行する。含浸工程では、プリプレグ１０をオーブンに投入し、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が十分に含浸する。
【００２２】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が十分に硬化する。
【００２３】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が繊維強化複合材料本体２となる。このようにして、繊維強化複合材料本体２が製造される。こうして製造された繊維強化複合材料本体２は、プリプレグ基材間にボイドや層間剥離がほとんど生じていない強度の高いものとして製造される。
【００２４】
次に、繊維強化複合材料本体２よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程について説明する。脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程としては、第１工程から第４工程がある。以下、各工程について順次説明する。
【００２５】
<第１工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第１工程では、まず上記の繊維強化複合材料本体２の製造工程における製造準備と同様の製造準備を行う。続いて、図４に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、デバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温（２５℃）下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．１ＭＰａのバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、所定のバック圧である０．１ＭＰａのバック圧がかかることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．１ＭＰａになるように真空ポンプで吸引する。
【００２６】
デバルク工程が済んだら、含浸工程を経ることなく、硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、２６分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、含浸工程を省いた分、所定の硬化時間に所定の含浸時間を加えた１５０分間そのまま保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００２７】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００２８】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、含浸工程が省かれている。含浸工程が省かれることにより、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が完全に含浸する前に熱硬化性樹脂の硬化が促進される。このため、繊維束内部に小ボイドが多数発生する。このように小ボイドが発生することにより、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００２９】
<第２工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第２工程では、まず上記の繊維強化複合材料本体２の製造工程における製造準備と同様の製造準備を行う。続いて、図５に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、デバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温よりも高い温度、たとえば３０℃〜８０℃の温度下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．１ＭＰａのバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、所定のバック圧である０．１ＭＰａのバック圧がかかることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．１ＭＰａになるように真空ポンプで吸引する。
【００３０】
デバルク工程が済んだら、続いて含浸工程に移行する。含浸工程では、プリプレグ１０をオーブンに投入し、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が含浸する。
【００３１】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００３２】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００３３】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、デバルク工程におけるデバルク温度が高くされている。デバルク工程では、プリプレグ１０における層間に内在する大きな空気層を排出するが、デバルク温度が高くされると、熱硬化性樹脂の粘性が低下する。このため、繊維束間に存在する中程度の空気玉を排出するルートが閉ざされるため、繊維束間に中ボイドが発生することとなる。この中ボイドが発生することにより、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００３４】
<第３工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第３工程では、まず上記の繊維強化複合材料本体２の製造工程における製造準備と同様の製造準備を行う。続いて、図６に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、デバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温（２５℃）下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．０７５ＭＰａ以下のバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、繊維強化複合材料本体２を製造する際における所定のバック圧である０．１ＭＰａよりも低い０．０７５ＭＰａ以下のバック圧がかけられることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．０７５ＭＰａ以下になるように真空ポンプで吸引する。
【００３５】
デバルク工程が済んだら、続いて含浸工程に移行する。含浸工程では、プリプレグ１０をオーブンに投入し、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が含浸する。
【００３６】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００３７】
これらの含浸工程および硬化工程においてかけられるバック圧は、所定のバック圧である０．１ＭＰａよりも低い０．０７５ＭＰａ以下とされている。
【００３８】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００３９】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、デバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧が低くされている。デバルク工程では、プリプレグ１０における層間に内在する大きな空気層を排出するが、バック圧が低くされると、繊維束間における大きな空気層を押し出しきれなくなる。このため、繊維束間に大ボイドが発生することとなる。この大ボイドが発生することにより、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００４０】
<第４工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第４工程では、プリプレグ１０にバック圧をかけることなくプリプレグ１０を加熱する。このため、脆弱性繊維強化複合材料３の製造準備としては、まず、プリプレグ１０とアルミ板１１とを用意し、アルミ板１１上にプリプレグ１０を載置する。このとき、アルミ板１１とプリプレグ１０との間に離型フィルム１２を介在させる。こうして製造準備が終了する。
【００４１】
製造準備が終了したら、続いて、図７に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。この製造工程では、製造準備が終了した後、デバルク工程を経ることなくそのまま含浸工程へと移行する。含浸工程では、プリプレグ１０およびアルミ板１１をオーブンに入れ、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が含浸する。
【００４２】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、２０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００４３】
これらの含浸工程および硬化工程においてかけられるバック圧は０とされている。
【００４４】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００４５】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、デバルク工程が省かれている。デバルク工程では、プリプレグ１０における層間に内在する大きな空気層を排出するが、デバルク工程が省かれることにより、プリプレグ１０における層間に大きな空気層が内在されたままとなる。この空気層の存在により、プリプレグ１０における層間剥離が生じる。この層間剥離により、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００４６】
これらの第１工程〜第４工程のいずれかの工程を経て製造された脆弱性繊維強化複合材料３を、たとえば衝突エネルギーを吸収するトリガとすることにより、トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、繊維強化複合材料を製造することができる。また、脆弱性繊維強化複合材料の製造においては、いずれも繊維強化複合材料本体を製造する際の温度管理と類似する温度管理を行えばよいので、その温度管理を容易なものとすることができる。
【００４７】
以下、本実施形態における各製造工程で製造した繊維強化複合材料本体２および脆弱性繊維強化複合材料３の強度について説明する。繊維強化複合材料本体２および脆弱性繊維強化複合材料３の強度を調べるため、本発明者らは次の実験を行った。実験では、炭素繊維／エポキシからなり、積層構成が［４５／−４５／０／９０／４５／−４５］であるプリプレグを用いた。このプリプレグに対して、上記各工程によって繊維強化複合材料本体２および脆弱性繊維強化複合材料３をそれぞれ７回製造し、それぞれ強度を測定した。なお、第２工程における３０℃〜８０℃のデバルク温度として、７０℃のデバルク温度を設定した。また、第３工程における０．０７５ＭＰａ以下のバック圧として、０．０５ＭＰａのバック圧をかけた。その測定結果を図８に示す。
【００４８】
図８から分かるように、第１工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約３％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には多数の小ボイドが確認された。また、第２工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約５％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には多数の中ボイドが確認された。
【００４９】
さらに、第３工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約２０％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には多数の大ボイドが確認された。そして、第４工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約４０％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には層間剥離が確認された。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、所定のデバルク温度やバック圧、含浸温度や硬化温度、さらには含浸時間や硬化時間をそれぞれ規定しているが、これらの温度や圧力、時間等は、製造される繊維強化複合材料に求められる強度や形状などの性状等に応じて適宜決定することができる。また、上記実施形態では、繊維強化複合材料を衝撃吸収体に用いる例について説明したが、たとえば非破壊検査における供試体（試験片）に用いる態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】繊維強化複合材料の斜視図である。
【図２】繊維強化複合材料を製造する際の状態を模式的に示す側断面図である。
【図３】繊維強化複合材料本体を製造する工程のタイムチャートである。
【図４】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第１工程のタイムチャートである。
【図５】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第２工程のタイムチャートである。
【図６】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第３工程のタイムチャートである。
【図７】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第４工程のタイムチャートである。
【図８】繊維強化複合材料本体および脆弱性繊維強化複合材料の層間せん断強さを示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…繊維強化複合材料、２…繊維強化複合材料本体、３…脆弱性繊維強化複合材料、１０…プリプレグ、１１…アルミ板、１２…離型フィルム、１３…バックフィルム、１４…シーラント、１５…バキュームバルブ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材料の製造方法に係り、特に、衝撃吸収体などに用いられ、所定の強度を有する繊維強化複合材料本体と、この繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を有する繊維強化複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両においては、衝突時などにおける衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収体が用いられている。このような衝撃吸収体としては、衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収体本体のほか、衝撃吸収体本体よりも強度が低く、衝突の際に破壊されることによって衝突による衝突エネルギーを吸収するトリガが設けられているものがある（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
また、このような衝撃吸収体は、繊維強化複合材料によって製造されることが多い。繊維強化複合材料においては、原材料を溶融成形する際に溶融温度の調整することにより、強度を調整することが行われている（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平８−２１９２１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１１４１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、上記特許文献１に開示された衝撃吸収体用材料では、本体として繊維強化複合材料を用い、トリガとして繊維強化複合材料よりも低強度の衝撃吸収部を取り付けている。このため、繊維強化複合材料の形状が複雑化した場合に、その取り付けに手間がかかるとともに、品質の確保が難しくなるという問題があった。
【０００５】
また、繊維強化複合材料に上記特許文献２に開示された方法によって強度を調整することが考えられる。ところが、上記特許文献２に開示された方法では、温度を調整することによって空隙率を調整している。このため、脆弱性繊維強化複合材料を形成するための温度管理が複雑化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、しかも温度管理が容易となる繊維強化複合材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際における含浸工程を省いて脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際における含浸工程を省いている。このように含浸工程を省いて脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【０００９】
また、上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際におけるデバルク工程のデバルク温度を所定のデバルク温度よりも高くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造する際におけるデバルク工程のデバルク温度を所定のデバルク温度よりも高くしている。デバルク工程のデバルク温度を所定のデバルク温度よりも高くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば含浸温度や硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【００１１】
さらに、上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際におけるデバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧を、所定のバック圧よりも低くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造する際におけるデバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧を、所定のバック圧よりも低くしている。デバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧を、所定のバック圧よりも低くして脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば含浸温度や硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【００１３】
そして、上記課題を解決した本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法は、加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、バック圧がかけられたプリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、プリプレグを硬化させる硬化工程と、を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、繊維強化複合材料本体を製造する際におけるデバルク工程を省き、かつ含浸工程および硬化工程でかけるバック圧を０にして脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法では、脆弱性繊維強化複合材料を設けている。この脆弱性繊維強化複合材料を設けることにより、トリガとなるための他の材料を取り付ける必要がなくなる。また、脆弱性繊維強化複合材料を製造する際におけるデバルク工程を省いている。デバルク工程を省き、かつ含浸工程および硬化工程でかけるバック圧を０にして脆弱性繊維強化複合材料を製造することにより、たとえば含浸温度や硬化温度などは繊維強化複合材料本体を製造する場合と同様とすることができる。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の温度管理が容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る繊維強化複合材料の製造方法によれば、トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、しかも温度管理が容易となるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る繊維強化複合材料は、たとえば図１に示す形状をなしている。繊維強化複合材料１は、繊維強化複合材料本体２と、繊維強化複合材料本体２よりも強度が低い脆弱性繊維強化複合材料３を備えている。この繊維強化複合材料１は、たとえば車両の衝撃吸収体として用いられ、脆弱性繊維強化複合材料３が衝突による衝突エネルギーを吸収するトリガとなる。
【００１７】
以下に、繊維強化複合材料本体２の製造工程について説明し、続いて脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程について説明する。
【００１８】
図２に示すように、繊維強化複合材料本体２を製造する際には、まず、繊維強化複合材料本体２の製造準備を行う。製造準備では、熱硬化性樹脂および繊維束を備える複数枚のプリプレグ基材（強化基材）を積層したプリプレグ１０を用意する。このプリプレグ１０をアルミ板１１上に載置する。このとき、アルミ板１１とプリプレグ１０との間に離型フィルム１２を介在させる。続いて、プリプレグ１０をバックフィルム１３で覆う。ここで、プリプレグ１０とバックフィルム１３との間にも離型フィルム１２を介在させる。
【００１９】
プリプレグ１０をバックフィルム１３で覆ったら、バックフィルム１３の周囲とアルミ板１１との間にシーラント１４を介在させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間を密閉する。さらに、バックフィルム１３にバキュームバルブ１５を取り付け、バキュームバルブ１５に図示しない真空ポンプを接続する。以後、硬化工程が終了するまで、バック圧を付与したままとする。
【００２０】
こうして、繊維強化複合材料本体２の製造準備が済んだら、図３に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて繊維強化複合材料本体２の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、まずデバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温（２５℃）下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．１ＭＰａのバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、０．１ＭＰａのバック圧がかかることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．１ＭＰａになるように真空ポンプで吸引する。
【００２１】
デバルク工程が済んだら、続いて含浸工程に移行する。含浸工程では、プリプレグ１０をオーブンに投入し、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が十分に含浸する。
【００２２】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が十分に硬化する。
【００２３】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が繊維強化複合材料本体２となる。このようにして、繊維強化複合材料本体２が製造される。こうして製造された繊維強化複合材料本体２は、プリプレグ基材間にボイドや層間剥離がほとんど生じていない強度の高いものとして製造される。
【００２４】
次に、繊維強化複合材料本体２よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程について説明する。脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程としては、第１工程から第４工程がある。以下、各工程について順次説明する。
【００２５】
<第１工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第１工程では、まず上記の繊維強化複合材料本体２の製造工程における製造準備と同様の製造準備を行う。続いて、図４に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、デバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温（２５℃）下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．１ＭＰａのバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、所定のバック圧である０．１ＭＰａのバック圧がかかることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．１ＭＰａになるように真空ポンプで吸引する。
【００２６】
デバルク工程が済んだら、含浸工程を経ることなく、硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、２６分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、含浸工程を省いた分、所定の硬化時間に所定の含浸時間を加えた１５０分間そのまま保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００２７】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００２８】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、含浸工程が省かれている。含浸工程が省かれることにより、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が完全に含浸する前に熱硬化性樹脂の硬化が促進される。このため、繊維束内部に小ボイドが多数発生する。このように小ボイドが発生することにより、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００２９】
<第２工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第２工程では、まず上記の繊維強化複合材料本体２の製造工程における製造準備と同様の製造準備を行う。続いて、図５に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、デバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温よりも高い温度、たとえば３０℃〜８０℃の温度下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．１ＭＰａのバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、所定のバック圧である０．１ＭＰａのバック圧がかかることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．１ＭＰａになるように真空ポンプで吸引する。
【００３０】
デバルク工程が済んだら、続いて含浸工程に移行する。含浸工程では、プリプレグ１０をオーブンに投入し、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が含浸する。
【００３１】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００３２】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００３３】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、デバルク工程におけるデバルク温度が高くされている。デバルク工程では、プリプレグ１０における層間に内在する大きな空気層を排出するが、デバルク温度が高くされると、熱硬化性樹脂の粘性が低下する。このため、繊維束間に存在する中程度の空気玉を排出するルートが閉ざされるため、繊維束間に中ボイドが発生することとなる。この中ボイドが発生することにより、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００３４】
<第３工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第３工程では、まず上記の繊維強化複合材料本体２の製造工程における製造準備と同様の製造準備を行う。続いて、図６に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。プリプレグ１０を硬化させる際、デバルク工程を行う。デバルク工程では、所定のデバルク温度である室温（２５℃）下で真空ポンプを３０分間作動させ、アルミ板１１とバックフィルム１３との間のエアを吸引してアルミ板１１とバックフィルム１３との間に０．０７５ＭＰａ以下のバック圧を付与する。このため、プリプレグ１０には、繊維強化複合材料本体２を製造する際における所定のバック圧である０．１ＭＰａよりも低い０．０７５ＭＰａ以下のバック圧がかけられることになる。その後、プリプレグ１０をアルミ板１１およびバックフィルム１３等とともにオーブンに入れ、再度、成形品を取り出すまでの間、バック圧が０．０７５ＭＰａ以下になるように真空ポンプで吸引する。
【００３５】
デバルク工程が済んだら、続いて含浸工程に移行する。含浸工程では、プリプレグ１０をオーブンに投入し、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が含浸する。
【００３６】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００３７】
これらの含浸工程および硬化工程においてかけられるバック圧は、所定のバック圧である０．１ＭＰａよりも低い０．０７５ＭＰａ以下とされている。
【００３８】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１からバックフィルム１３を剥がし、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００３９】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、デバルク工程、含浸工程、および硬化工程でかけられるバック圧が低くされている。デバルク工程では、プリプレグ１０における層間に内在する大きな空気層を排出するが、バック圧が低くされると、繊維束間における大きな空気層を押し出しきれなくなる。このため、繊維束間に大ボイドが発生することとなる。この大ボイドが発生することにより、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００４０】
<第４工程>
脆弱性繊維強化複合材料３の第４工程では、プリプレグ１０にバック圧をかけることなくプリプレグ１０を加熱する。このため、脆弱性繊維強化複合材料３の製造準備としては、まず、プリプレグ１０とアルミ板１１とを用意し、アルミ板１１上にプリプレグ１０を載置する。このとき、アルミ板１１とプリプレグ１０との間に離型フィルム１２を介在させる。こうして製造準備が終了する。
【００４１】
製造準備が終了したら、続いて、図７に示すタイムチャートに沿ってプリプレグ１０を硬化させて脆弱性繊維強化複合材料３の製造を行う。この製造工程では、製造準備が終了した後、デバルク工程を経ることなくそのまま含浸工程へと移行する。含浸工程では、プリプレグ１０およびアルミ板１１をオーブンに入れ、４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、１６分をかけて所定の含浸温度である９０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を９０℃まで昇温させたら、そのまま所定の含浸時間である６０分間保持する。この含浸工程において、プリプレグ１０における繊維束に熱硬化性樹脂が含浸する。
【００４２】
含浸工程が済んだら、続いて硬化工程に移行する。硬化工程では、プリプレグ１０を４℃／ｍｉｎの昇温レートで昇温させ、２０分をかけて所定の硬化温度である１３０℃まで昇温させる。プリプレグ１０を１３０℃まで昇温させたら、そのまま所定の硬化時間である９０分間保持する。この硬化工程において、プリプレグ１０が硬化する。
【００４３】
これらの含浸工程および硬化工程においてかけられるバック圧は０とされている。
【００４４】
硬化工程が済んだら、自然冷却によってプリプレグ１０の温度を室温まで低下させる。その後、アルミ板１１から成形品を取り出す。この成形品が脆弱性繊維強化複合材料３となる。このようにして、脆弱性繊維強化複合材料３が製造される。
【００４５】
こうして製造された脆弱性繊維強化複合材料３の製造工程では、繊維強化複合材料本体２を製造する工程と比較して、デバルク工程が省かれている。デバルク工程では、プリプレグ１０における層間に内在する大きな空気層を排出するが、デバルク工程が省かれることにより、プリプレグ１０における層間に大きな空気層が内在されたままとなる。この空気層の存在により、プリプレグ１０における層間剥離が生じる。この層間剥離により、繊維強化複合材料本体２に対して、脆弱性繊維強化複合材料３の強度を低下させることができる。
【００４６】
これらの第１工程〜第４工程のいずれかの工程を経て製造された脆弱性繊維強化複合材料３を、たとえば衝突エネルギーを吸収するトリガとすることにより、トリガとなるための他の材料を取り付けることなく、繊維強化複合材料を製造することができる。また、脆弱性繊維強化複合材料の製造においては、いずれも繊維強化複合材料本体を製造する際の温度管理と類似する温度管理を行えばよいので、その温度管理を容易なものとすることができる。
【００４７】
以下、本実施形態における各製造工程で製造した繊維強化複合材料本体２および脆弱性繊維強化複合材料３の強度について説明する。繊維強化複合材料本体２および脆弱性繊維強化複合材料３の強度を調べるため、本発明者らは次の実験を行った。実験では、炭素繊維／エポキシからなり、積層構成が［４５／−４５／０／９０／４５／−４５］であるプリプレグを用いた。このプリプレグに対して、上記各工程によって繊維強化複合材料本体２および脆弱性繊維強化複合材料３をそれぞれ７回製造し、それぞれ強度を測定した。なお、第２工程における３０℃〜８０℃のデバルク温度として、７０℃のデバルク温度を設定した。また、第３工程における０．０７５ＭＰａ以下のバック圧として、０．０５ＭＰａのバック圧をかけた。その測定結果を図８に示す。
【００４８】
図８から分かるように、第１工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約３％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には多数の小ボイドが確認された。また、第２工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約５％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には多数の中ボイドが確認された。
【００４９】
さらに、第３工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約２０％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には多数の大ボイドが確認された。そして、第４工程によって製造した脆弱性繊維強化複合材料３は、繊維強化複合材料本体２と比較して、層間せん断強さが約４０％低下した。ここで、脆弱性繊維強化複合材料３における層間には層間剥離が確認された。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、所定のデバルク温度やバック圧、含浸温度や硬化温度、さらには含浸時間や硬化時間をそれぞれ規定しているが、これらの温度や圧力、時間等は、製造される繊維強化複合材料に求められる強度や形状などの性状等に応じて適宜決定することができる。また、上記実施形態では、繊維強化複合材料を衝撃吸収体に用いる例について説明したが、たとえば非破壊検査における供試体（試験片）に用いる態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】繊維強化複合材料の斜視図である。
【図２】繊維強化複合材料を製造する際の状態を模式的に示す側断面図である。
【図３】繊維強化複合材料本体を製造する工程のタイムチャートである。
【図４】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第１工程のタイムチャートである。
【図５】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第２工程のタイムチャートである。
【図６】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第３工程のタイムチャートである。
【図７】脆弱性繊維強化複合材料を製造する第４工程のタイムチャートである。
【図８】繊維強化複合材料本体および脆弱性繊維強化複合材料の層間せん断強さを示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…繊維強化複合材料、２…繊維強化複合材料本体、３…脆弱性繊維強化複合材料、１０…プリプレグ、１１…アルミ板、１２…離型フィルム、１３…バックフィルム、１４…シーラント、１５…バキュームバルブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記含浸工程を省いて前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項２】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記デバルク工程のデバルク温度を前記所定のデバルク温度よりも高くして前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項３】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記デバルク工程、前記含浸工程、および前記硬化工程でかけられるバック圧を、前記所定のバック圧よりも低くして前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項４】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記デバルク工程を省き、かつ前記含浸工程および硬化工程でかけるバック圧を０にして前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項１】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記含浸工程を省いて前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項２】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記デバルク工程のデバルク温度を前記所定のデバルク温度よりも高くして前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項３】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記デバルク工程、前記含浸工程、および前記硬化工程でかけられるバック圧を、前記所定のバック圧よりも低くして前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項４】
加熱されることによって硬化するプリプレグに対して、所定のデバルク温度下で所定のバック圧をかけるデバルク工程と、
前記バック圧がかけられた前記プリプレグを所定の含浸温度に昇温させ、前記含浸温度で所定の含浸時間保持することにより、前記プリグレグにおける硬化樹脂を強化繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程を経たプリプレグを所定の硬化温度に昇温させ、前記所定の硬化温度で所定の硬化時間保持することにより、前記プリプレグを硬化させる硬化工程と、
を含んで製造される繊維強化複合材料本体とともに用いられ、前記繊維強化複合材料本体よりも強度の低い脆弱性繊維強化複合材料を備える繊維強化複合材料を製造するにあたり、
前記繊維強化複合材料本体を製造する際における前記デバルク工程を省き、かつ前記含浸工程および硬化工程でかけるバック圧を０にして前記脆弱性繊維強化複合材料を製造することを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２０１０４１（Ｐ２００８−２０１０４１Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４１０６４（Ｐ２００７−４１０６４）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【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２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【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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