ＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法
【課題】樹脂含浸繊維を表面に有する成形体をマイクロ波加熱する際に、成形体表面でアーク放電が発生してしまうことを抑制する。
【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸した繊維２を表面に有する成形体１を収容して成形体１にマイクロ波を照射する照射ユニット２０を備える成形体の製造装置を構成する。この製造装置は、マイクロ波の照射前に照射ユニット２０内を加湿するか、マイクロ波の照射前に成形体の表面に水を噴霧するか、または、マイクロ波の照射前に熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を樹脂でコーティングする。
【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸した繊維２を表面に有する成形体１を収容して成形体１にマイクロ波を照射する照射ユニット２０を備える成形体の製造装置を構成する。この製造装置は、マイクロ波の照射前に照射ユニット２０内を加湿するか、マイクロ波の照射前に成形体の表面に水を噴霧するか、または、マイクロ波の照射前に熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を樹脂でコーティングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池システム等に用いられる高圧ガスを貯蔵するタンクの開発が進んでいる。特に、車載用の燃料電池システムにおいては、強度の確保や軽量化等の観点からライナ（内容器）の外周を繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics；以下、「ＦＲＰ」という）層で補強したＦＲＰタンクが有力視されている。
【０００３】
ＦＲＰタンクは、例えば、フィラメント・ワインディング法（以下、「ＦＷ法」という）を用いて製造される。ＦＷ法においては、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維（以下、「樹脂含浸繊維」ともいう）をライナの周囲に数層から数十層巻回させ、樹脂含浸繊維層を形成する。その後、ライナは加熱ヒータ等を備えた加熱炉に搬入され加熱される。これによりライナに巻回された樹脂含浸繊維層が熱硬化され、ＦＲＰ層が形成される（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ここで、ライナの加熱に加熱炉を用いた場合、樹脂含浸繊維層の内部まで熱が伝わりにくく、樹脂の硬化に時間がかかってしまうという問題があった。そのため、現在、マイクロ波を用いてライナを加熱することが検討されている。加熱にマイクロ波を用いた場合、ライナ自体を直接加熱できるため、樹脂含浸繊維層の熱硬化を迅速かつ均一に行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マイクロ波加熱を用いた場合、加熱の最中に樹脂含浸繊維層の表面においてアーク放電が生じてしまうことが判明した。アーク放電が生じると、樹脂含浸繊維層の樹脂の焦げ付きや分解がおきてしまい、ＦＲＰ層の形成が正常に行われなくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、樹脂含浸繊維を表面に有する成形体をマイクロ波加熱する際に、成形体表面でアーク放電が発生してしまうことを抑制できるＦＲＰ成形体の製造装置及び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】
【０００８】
本発明者は、マイクロ波加熱の最中にアーク放電が生じるメカニズムを詳細に検討し、このアーク放電は、マイクロ波の照射によって、樹脂含浸繊維の表面に存在するミクロな毛羽に電荷が集中することで発生するとの知見を得た。そこで、本発明においては、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００９】
すなわち、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿する加湿ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置を構成する。
【００１０】
また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿することを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法を構成する。
【００１１】
上記構成によれば、マイクロ波の照射前に照射ユニット内を加湿するので、マイクロ波照射の際には、照射ユニット内の雰囲気中の水分が増加する。すなわち、樹脂含浸繊維表面の毛羽又は毛羽と毛羽との間にミクロな水滴が多数存在することになる。毛羽に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、水蒸気とともに毛羽に生じた電荷が移動する。すなわち、水滴は樹脂含浸繊維表面の毛羽に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴へも伝達されるので、毛羽にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。これにより、マイクロ波加熱中に成形体の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００１２】
尚、本発明において、繊維とは、繊維一本を意味するだけではなく、複数の繊維を撚ってなる繊維束や、さらに複数の繊維束をひねってなる繊維束をも含む。
【００１３】
また上記構成において、前記加湿ユニットは、前記マイクロ波照射時の雰囲気湿度が９０％以上となるように、前記照射ユニット内を加湿するようにしてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、マイクロ波照射時の照射ユニット内の雰囲気湿度が９０％以上と高いため、樹脂含浸繊維表面の毛羽に付着する又は毛羽と毛羽との間に存在するミクロな水滴が増加する。これにより樹脂含浸繊維表面の毛羽に電荷が集中してしまうこと、ひいてはアーク放電が発生してしまうことをより確実に抑制できる。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧する噴霧ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置を構成する。
【００１６】
また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧することを特徴とする、ＦＲＰ成形体の製造方法を構成する。
【００１７】
上記構成によれば、マイクロ波照射前に噴霧ユニットで成形体の表面に液体を噴霧するので、マイクロ波照射の際には、樹脂含浸繊維表面の毛羽及び毛羽間にミクロな水滴が存在することになる。毛羽に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、水蒸気とともに毛羽に生じた電荷が移動する。すなわち、水滴は樹脂含浸繊維表面の毛羽に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴へも伝達されるので、毛羽にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。そのためマイクロ波照射中、樹脂含浸繊維表面の毛羽に電荷が集中することを抑制できる。これにより、マイクロ波加熱中に成形体の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面を不導体で覆う被覆ユニットを備えることを特徴とする、ＦＲＰ成形体の製造装置を構成する。
【００１９】
また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、前記マイクロ波の照射前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を不導体で覆うことを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法を提供する。
【００２０】
上記構成によれば、マイクロ波の照射前に樹脂含浸繊維表面を不導体で覆うので、繊維表面の毛羽が雰囲気中に露出されず、また不導体には電荷は蓄積されないので、マイクロ波加熱中に成形体の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００２１】
また、上記構成において、前記被膜ユニットは、前記照射ユニットへの収容前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を樹脂でコーティングするようにしてもよい。また、前記照射ユニットへの収容前に、不導体材料からなる糸状又は帯状の部材を、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面に巻回するようにしてもよい。
【００２２】
上記構成によれば、より簡易な構成でマイクロ波加熱中のアーク放電の発生を抑制できる。
【００２３】
また上記構成において、前記繊維は、カーボン繊維であるようにしてもよい。
【００２４】
カーボン繊維は導体であり、繊維表面の毛羽に電荷が集中することでアーク放電が発生しやすいところ、本発明の上記構成によれば、毛羽への電荷の集中を抑えることができるので、カーボン繊維を用いつつもマイクロ波加熱中のアーク放電の発生を抑制できる。またカーボン繊維を用いることで剛性の高いＦＲＰ成形体を形成することができる。
【００２５】
また、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維を前記成形体に巻回する巻回ユニットと、前記繊維が巻回された成形体を前記照射ユニットに搬送する搬送ユニットと、をさらに備えるようにしてもよい。
【００２６】
上記構成によれば、巻回ユニットと搬送ユニットとにより、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を形成し、当該成形体を照射ユニットへ収容することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、樹脂含浸繊維を表面に有する成形体をマイクロ波加熱する際に、成形体表面でアーク放電が発生してしまうことを抑制できるＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャート
【図２】ＦＲＰ製造装置のＦＷユニットを示す模式図
【図３】ＦＲＰ製造装置のマイクロ波照射ユニットを示す模式図
【図４】マイクロ波照射ユニット搬入時の樹脂含浸繊維層の状態を示す模式図
【図５】マイクロ波加熱時の樹脂含浸繊維層の状態を示す模式図
【図６】ＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャート
【図７】ＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャート
【図８】マイクロ波加熱時の樹脂含浸繊維層の状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法について説明する。本実施形態では、ＦＲＰ成形体として、燃料電池自動車等に利用されるＦＲＰタンクを例にその製造方法及び製造装置を詳細に説明する。
【００３０】
ＦＲＰタンクは、例えば二層構造を有し、内部に貯留空間が形成されるように中空状に構成されたライナと、ライナの外面を覆う補強層としてのＦＲＰ層とを有している。ライナは、例えば、金属、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等の硬質樹脂から形成されており、貯留空間には、例えば、３５ＭＰａ〜７０ＭＰａの圧縮天然ガスや水素ガス等からなる流体が貯留される。なお、本発明のＦＲＰ成形体としては、これに限られず、成形体の表面をＦＲＰ層で覆うものであれば、特に限定はない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るＦＲＰタンクの製造方法を示すフローチャートである。
【００３２】
はじめに、ステップＳ１１において、ＦＷ法により、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維をライナの周囲に数層から数十層巻回させ、樹脂含浸繊維層を形成する（巻回工程）。これを、図２を参照しながら詳細に説明する。ここで、図２は、ＦＲＰ製造装置のＦＷユニット１０を示す模式図である。
【００３３】
ＦＷユニット１０（巻回ユニット）は、ＦＲＰ製造装置の一部を構成し、フィラメント・ワインディング（ＦＷ）法によりライナ１の周囲に樹脂含浸繊維層２を形成する装置である。ＦＷユニット１０は、繊維束供給部１１と、張力調整器１２と、繊維束ガイド１３と、回転駆動部１４と、制御部１５とを備えている。
【００３４】
繊維束供給部１１には、プリプレグからなる繊維束ｆ１〜ｆ３が巻き付けられた複数（図
２においては３つ）のボビン１１ａ〜１１ｃが備えられている。繊維束供給部１１は、制御部１５の指令に基づいて、繊維束ｆ１〜ｆ３を張力調整器１２に送り出す。本実施の形態においては、プリプレグとしては、カーボン繊維に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたものを用いる。こうしたプリプレグは、予め樹脂が含浸されているので繊維密度のばらつきが少ない。熱硬化性の樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。
【００３５】
張力調整器１２は、繊維束ｆ１〜ｆ３の張力を測定し、その測定結果を制御部１５に出力するとともに、繊維束ｆ１〜ｆ３の張力を調整して繊維束ガイド１３に送り出す。
【００３６】
繊維束ガイド１３は、繊維束ｆ１〜ｆ３を１つに束ねることにより繊維束Ｆを形成し、これをライナ１に供給する。繊維束ガイド１３は、ライナ１の長手方向及びそれに垂直な方向に往復可能であり、かつ、ライナ１に対する角度を変更できるように回転可能な状態で設置されている。
【００３７】
ライナ１は、その軸心を中心に回転可能となるように、シャフトを介して回転駆動部１４に取り付けられる。回転駆動部１４は可変速モータを有しており、このモータの回転を、シャフトを介してライナ１に伝達することによってライナ１を回転駆動する。回転駆動部１４の回転速度は、制御部１５からの指令により自在に調整可能である。加圧ポンプ１４０は、樹脂含浸繊維層２の形成中にライナ１が凹むのを防ぐために、ライナ１の内部を加圧する。
【００３８】
ライナ１には、繊維束ガイド１３から供給される繊維束Ｆが所定のパターンで巻き付けられ、複数層からなる樹脂含浸繊維層２が形成される。繊維束Ｆの巻き方（パターン）については特に限定されず、例えば、フープ巻きやヘリカル巻きや、それらを組み合わせた巻き方であってもよい。
【００３９】
なお、上記においては、繊維束ｆ１〜ｆ３としてプリプレグを用いる例を説明したが、例えば、熱硬化性樹脂を貯留する樹脂槽をＦＷユニット１０に設け、ライナ１への巻き付けの直前にカーボン繊維を樹脂槽に含浸させるようにしてもよい。
【００４０】
図１に戻って説明を続ける。樹脂含浸繊維層２が形成されると、ライナ１は、シャフトから取り外され、マイクロ波照射ユニットに搬送、配置される（ステップＳ１２）。
【００４１】
このマイクロ波照射ユニットを、図３を参照しながら説明する。ここで、図３は、マイクロ波照射ユニット２０を示す模式図である。図３に示すように、マイクロ波照射ユニット２０は、密閉空間を形成する照射炉２１内部に、所定の周波数帯域（例えば、２．４５GHz）でマイクロ波を発生する電源部２２、ライナ１を固定する固定器２４、照射炉２１内部の湿度を調整可能な加湿器２６（加湿ユニット）等を備えている。マイクロ波照射ユニット２０は、図示しない制御部によりその駆動（例えば、電源部２２におけるマイクロ波の発生、加湿器２６によるマイクロ波照射ユニット２０内の湿度調整等）が制御される。
【００４２】
図１、図３を参照しながら説明を続ける。ライナ１が固定器２４により照射炉２１内部に配置された後、加湿器２６は、制御部からの指令により、照射炉２１内部に水蒸気を導入し、加湿する（ステップＳ１３：加湿工程）。これにより、照射炉２１内部の湿度は、外部の湿度（例えば５０〜６０％）よりも高くなる。加湿器２６は、より好ましくは、照射炉２１内部の雰囲気湿度がマイクロ波加熱の際に９０％以上となるように、導入する水蒸気の流量を調整する。
【００４３】
照射炉２１内部の湿度が十分に高くなったところで、制御部からの指令により電源部２２が駆動され、ライナ１及び樹脂含浸繊維層２にマイクロ波を所定時間（例えば５〜６時間）照射する。これにより、樹脂含浸繊維層２が熱硬化し、ライナ１の外側に強度の高いＦＲＰ層が形成される（ステップＳ１４：照射工程）。加熱にマイクロ波を用いるので、ライナ１自体を直接加熱できるため、樹脂含浸繊維層２の熱硬化を迅速かつ均一に行うことが可能になる。
【００４４】
本実施形態１においては、ステップＳ１４のマイクロ波加熱の前に、ステップＳ１３で照射炉２１内部に水蒸気を導入することで、マイクロ波加熱時のアーク放電を抑制できる。これを、図４及び図５を用いて説明する。ここで、図４は、ライナ１の照射炉２１への搬入時（すなわち照射炉２１の加湿前）の樹脂含浸繊維層２の状態を示す模式図である。図５は、マイクロ波照射時（すなわち照射炉２１の加湿後）の樹脂含浸繊維層２の状態を示す模式図である。
【００４５】
図４の樹脂含浸繊維層２の部分拡大図に示すように、ライナ１の照射炉２１への搬入時は、樹脂含浸繊維層２の表面にはカーボン繊維からなるミクロな毛羽２０１が形成されている。一方で加湿前であるため、照射炉２１の雰囲気中の水蒸気（水滴３）は密ではない。このままの状態でマイクロ波照射を行うと、カーボン繊維は導体であるため、毛羽２０１それぞれに電荷が蓄積し、毛羽２０１間でアーク放電が発生してしまう。アーク放電が生じると、樹脂含浸繊維層２の樹脂の焦げ付きや分解がおきてしまい、ＦＲＰ層の形成が正常に行われなくなる。
【００４６】
しかしながら、本実施の形態では、ステップＳ１３で照射炉２１内部に水蒸気を導入することで、マイクロ波加熱時のアーク放電が抑制される。すなわち、図５の樹脂含浸繊維層２の部分拡大図に示すように、マイクロ波加熱中には、毛羽２０１の表面およびその周辺にミクロな水滴３が多数存在する。水滴３は導体であるので、毛羽２０１の表面に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、この水蒸気とともに毛羽２０１に生じた電荷が移動する。すなわち、毛羽２０１周辺のミクロな水滴３は毛羽２０１に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴３へも伝達されるので、毛羽２０１にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。従って毛羽２０１への電荷の集中が抑制され、樹脂含浸繊維層２の表面の電荷の偏りがなくなる。これにより、マイクロ波加熱中に樹脂含浸繊維層２の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００４７】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るＦＲＰタンクの製造方法を示すフローチャートである。実施形態２は、ライナ１を照射炉２１内に配置した後に照射炉２１内を加湿する（実施形態１：図１のステップＳ１３）のではなく、ライナ１を照射炉２１内に配置する前に、樹脂含浸繊維層２の表面に均一に導電性の水を噴霧する（ステップＳ２２）点で、実施形態１と異なる。実施形態２のそれ以外のステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２４は、それぞれ実施形態１のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４と同様でありここでは説明を省略する。
【００４８】
本実施形態２においては、ライナ１の周囲に樹脂含浸繊維層２を形成（ステップＳ２１）した後、ライナ１をＦＷユニット１０のシャフトから取り外す前に、樹脂含浸繊維層２に水が噴霧される（ステップＳ２２：噴霧工程）。具体的には、図２に示す、回転駆動部１４にライナ１を取り付けたままの状態で、ライナ１を緩やかに（噴霧される水が飛散しない程度に）回転駆動しつつ、図示しない噴霧器（噴霧ユニット）をライナ１の長手方向に往復運動させて水を噴霧する。これにより、ライナ１の樹脂含浸繊維層２の表面に均一に水が付着される。その後、ライナ１は、シャフトから取り外され、マイクロ波照射ユニット２０に搬送、配置され（ステップＳ２３）、マイクロ波加熱が行われ、ＦＲＰ層が形成される（ステップＳ２４）。
【００４９】
本実施形態２においては、樹脂含浸繊維層２の表面に均一に水を噴霧するので、マイクロ波照射ユニット２０の内部を加湿しなくとも、マイクロ波加熱の際には、樹脂含浸繊維層２表面の毛羽２０１の表面及びその周囲に多量の水滴３が存在する（実施の形態１の図５と同様の状態が形成される）。水滴３は導体であるので、毛羽２０１の表面に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、この水蒸気とともに毛羽２０１に生じた電荷が移動する。すなわち、毛羽２０１周辺のミクロな水滴３は毛羽２０１に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴３へも伝達されるので、毛羽２０１にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。従って毛羽２０１への電荷の集中が抑制され、樹脂含浸繊維層２の表面の電荷の偏りがなくなる。これにより、マイクロ波加熱中に樹脂含浸繊維層２の表面でアーク放電が発生することが抑制される。
【００５０】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係るＦＲＰタンクの製造方法を示すフローチャートである。実施形態３は、ライナ１を照射炉２１内に配置した後に照射炉２１内を加湿する（実施の形態１：ステップＳ１３）のではなく、ライナ１を照射炉２１内に配置する前に、樹脂含浸繊維層２の表面を不導体材料で覆う（ステップＳ３２）点で、実施形態１と異なる。実施形態３のそれ以外のステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４は、それぞれ実施形態１のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４と同様でありここでは説明を省略する。
【００５１】
本実施形態３においては、ライナ１の周囲に樹脂含浸繊維層２を形成（ステップＳ３１）した後、ライナ１をＦＷユニット１０のシャフトから取り外す前に、樹脂含浸繊維層２の表面を不導体材料で覆う（ステップＳ３２：コーティング工程）。具体的には、図２に示す、回転駆動部１４にライナ１を取り付けたままの状態で、ライナ１を緩やかに（塗付される樹脂が飛散しない程度に）回転駆動しつつ、図示しない樹脂吐出器をライナ１の長手方向に往復運動させて樹脂含浸繊維層２の表面に均一に樹脂をコーティングする。この樹脂としては、不導体であれば特に限定はないが、好ましくは、樹脂含浸繊維層２のカーボン繊維に含浸されている熱硬化性樹脂と同一の樹脂で構成される。その後、ライナ１は、シャフトから取り外され、マイクロ波照射ユニット２０に搬送、配置され（ステップＳ３３）、マイクロ波加熱が行われ、ＦＲＰ層が形成される（ステップＳ２４）。
【００５２】
本実施形態３においては、マイクロ波加熱されるライナ１の樹脂含浸繊維層２の表面には、樹脂が均一にコーティングされている。これを図８に示す。ここで、図８は、マイクロ波加熱時の樹脂含浸繊維層２の状態を示す模式図である。図８に示すように、マイクロ波加熱の際には樹脂含浸繊維層２表面は、毛羽２０１が不導体の樹脂２０２で覆われた状態になっている。樹脂含浸繊維層２の毛羽２０１が雰囲気中に露出されず、また不導体である樹脂２０２には電荷は蓄積されないので、マイクロ波加熱中に樹脂含浸繊維層２の表面でアーク放電が発生することが抑制される。また、マイクロ波加熱により、樹脂含浸繊維層２の表面の樹脂２０２と樹脂含浸繊維層２の表面とは一体化して（接着界面がなくなって）硬化するので、より強固なＦＲＰ層を形成することができる。
【００５３】
なお、ステップＳ３２において、樹脂含浸繊維層２の表面を不導体材料で覆う方法は様々な方法が可能であり、樹脂含浸繊維層２の表面の毛羽２０１を覆うことができるのであれば、特に限定はない。例えば、樹脂含浸繊維層２の表面にガラス繊維を巻き付けたり、絶縁体のテープを巻き付けたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１……ライナ、２…樹脂含浸繊維層、２０１……毛羽、２０２……樹脂、３……水滴、１０……ＦＷユニット、１１……繊維束供給部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……ボビン、１２……張力調整器、１３……繊維束ガイド、１４……回転駆動部、１４０……加圧ポンプ１５……制御部、２０……マイクロ波照射ユニット、２１……照射炉、２２……電源部、２４……固定器、２６……加湿器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池システム等に用いられる高圧ガスを貯蔵するタンクの開発が進んでいる。特に、車載用の燃料電池システムにおいては、強度の確保や軽量化等の観点からライナ（内容器）の外周を繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics；以下、「ＦＲＰ」という）層で補強したＦＲＰタンクが有力視されている。
【０００３】
ＦＲＰタンクは、例えば、フィラメント・ワインディング法（以下、「ＦＷ法」という）を用いて製造される。ＦＷ法においては、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維（以下、「樹脂含浸繊維」ともいう）をライナの周囲に数層から数十層巻回させ、樹脂含浸繊維層を形成する。その後、ライナは加熱ヒータ等を備えた加熱炉に搬入され加熱される。これによりライナに巻回された樹脂含浸繊維層が熱硬化され、ＦＲＰ層が形成される（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ここで、ライナの加熱に加熱炉を用いた場合、樹脂含浸繊維層の内部まで熱が伝わりにくく、樹脂の硬化に時間がかかってしまうという問題があった。そのため、現在、マイクロ波を用いてライナを加熱することが検討されている。加熱にマイクロ波を用いた場合、ライナ自体を直接加熱できるため、樹脂含浸繊維層の熱硬化を迅速かつ均一に行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マイクロ波加熱を用いた場合、加熱の最中に樹脂含浸繊維層の表面においてアーク放電が生じてしまうことが判明した。アーク放電が生じると、樹脂含浸繊維層の樹脂の焦げ付きや分解がおきてしまい、ＦＲＰ層の形成が正常に行われなくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、樹脂含浸繊維を表面に有する成形体をマイクロ波加熱する際に、成形体表面でアーク放電が発生してしまうことを抑制できるＦＲＰ成形体の製造装置及び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】
【０００８】
本発明者は、マイクロ波加熱の最中にアーク放電が生じるメカニズムを詳細に検討し、このアーク放電は、マイクロ波の照射によって、樹脂含浸繊維の表面に存在するミクロな毛羽に電荷が集中することで発生するとの知見を得た。そこで、本発明においては、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００９】
すなわち、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿する加湿ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置を構成する。
【００１０】
また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿することを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法を構成する。
【００１１】
上記構成によれば、マイクロ波の照射前に照射ユニット内を加湿するので、マイクロ波照射の際には、照射ユニット内の雰囲気中の水分が増加する。すなわち、樹脂含浸繊維表面の毛羽又は毛羽と毛羽との間にミクロな水滴が多数存在することになる。毛羽に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、水蒸気とともに毛羽に生じた電荷が移動する。すなわち、水滴は樹脂含浸繊維表面の毛羽に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴へも伝達されるので、毛羽にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。これにより、マイクロ波加熱中に成形体の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００１２】
尚、本発明において、繊維とは、繊維一本を意味するだけではなく、複数の繊維を撚ってなる繊維束や、さらに複数の繊維束をひねってなる繊維束をも含む。
【００１３】
また上記構成において、前記加湿ユニットは、前記マイクロ波照射時の雰囲気湿度が９０％以上となるように、前記照射ユニット内を加湿するようにしてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、マイクロ波照射時の照射ユニット内の雰囲気湿度が９０％以上と高いため、樹脂含浸繊維表面の毛羽に付着する又は毛羽と毛羽との間に存在するミクロな水滴が増加する。これにより樹脂含浸繊維表面の毛羽に電荷が集中してしまうこと、ひいてはアーク放電が発生してしまうことをより確実に抑制できる。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧する噴霧ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置を構成する。
【００１６】
また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧することを特徴とする、ＦＲＰ成形体の製造方法を構成する。
【００１７】
上記構成によれば、マイクロ波照射前に噴霧ユニットで成形体の表面に液体を噴霧するので、マイクロ波照射の際には、樹脂含浸繊維表面の毛羽及び毛羽間にミクロな水滴が存在することになる。毛羽に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、水蒸気とともに毛羽に生じた電荷が移動する。すなわち、水滴は樹脂含浸繊維表面の毛羽に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴へも伝達されるので、毛羽にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。そのためマイクロ波照射中、樹脂含浸繊維表面の毛羽に電荷が集中することを抑制できる。これにより、マイクロ波加熱中に成形体の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面を不導体で覆う被覆ユニットを備えることを特徴とする、ＦＲＰ成形体の製造装置を構成する。
【００１９】
また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、前記マイクロ波の照射前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を不導体で覆うことを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法を提供する。
【００２０】
上記構成によれば、マイクロ波の照射前に樹脂含浸繊維表面を不導体で覆うので、繊維表面の毛羽が雰囲気中に露出されず、また不導体には電荷は蓄積されないので、マイクロ波加熱中に成形体の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００２１】
また、上記構成において、前記被膜ユニットは、前記照射ユニットへの収容前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を樹脂でコーティングするようにしてもよい。また、前記照射ユニットへの収容前に、不導体材料からなる糸状又は帯状の部材を、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面に巻回するようにしてもよい。
【００２２】
上記構成によれば、より簡易な構成でマイクロ波加熱中のアーク放電の発生を抑制できる。
【００２３】
また上記構成において、前記繊維は、カーボン繊維であるようにしてもよい。
【００２４】
カーボン繊維は導体であり、繊維表面の毛羽に電荷が集中することでアーク放電が発生しやすいところ、本発明の上記構成によれば、毛羽への電荷の集中を抑えることができるので、カーボン繊維を用いつつもマイクロ波加熱中のアーク放電の発生を抑制できる。またカーボン繊維を用いることで剛性の高いＦＲＰ成形体を形成することができる。
【００２５】
また、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維を前記成形体に巻回する巻回ユニットと、前記繊維が巻回された成形体を前記照射ユニットに搬送する搬送ユニットと、をさらに備えるようにしてもよい。
【００２６】
上記構成によれば、巻回ユニットと搬送ユニットとにより、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を形成し、当該成形体を照射ユニットへ収容することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、樹脂含浸繊維を表面に有する成形体をマイクロ波加熱する際に、成形体表面でアーク放電が発生してしまうことを抑制できるＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャート
【図２】ＦＲＰ製造装置のＦＷユニットを示す模式図
【図３】ＦＲＰ製造装置のマイクロ波照射ユニットを示す模式図
【図４】マイクロ波照射ユニット搬入時の樹脂含浸繊維層の状態を示す模式図
【図５】マイクロ波加熱時の樹脂含浸繊維層の状態を示す模式図
【図６】ＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャート
【図７】ＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャート
【図８】マイクロ波加熱時の樹脂含浸繊維層の状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るＦＲＰ成形体の製造装置及び製造方法について説明する。本実施形態では、ＦＲＰ成形体として、燃料電池自動車等に利用されるＦＲＰタンクを例にその製造方法及び製造装置を詳細に説明する。
【００３０】
ＦＲＰタンクは、例えば二層構造を有し、内部に貯留空間が形成されるように中空状に構成されたライナと、ライナの外面を覆う補強層としてのＦＲＰ層とを有している。ライナは、例えば、金属、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等の硬質樹脂から形成されており、貯留空間には、例えば、３５ＭＰａ〜７０ＭＰａの圧縮天然ガスや水素ガス等からなる流体が貯留される。なお、本発明のＦＲＰ成形体としては、これに限られず、成形体の表面をＦＲＰ層で覆うものであれば、特に限定はない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るＦＲＰタンクの製造方法を示すフローチャートである。
【００３２】
はじめに、ステップＳ１１において、ＦＷ法により、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維をライナの周囲に数層から数十層巻回させ、樹脂含浸繊維層を形成する（巻回工程）。これを、図２を参照しながら詳細に説明する。ここで、図２は、ＦＲＰ製造装置のＦＷユニット１０を示す模式図である。
【００３３】
ＦＷユニット１０（巻回ユニット）は、ＦＲＰ製造装置の一部を構成し、フィラメント・ワインディング（ＦＷ）法によりライナ１の周囲に樹脂含浸繊維層２を形成する装置である。ＦＷユニット１０は、繊維束供給部１１と、張力調整器１２と、繊維束ガイド１３と、回転駆動部１４と、制御部１５とを備えている。
【００３４】
繊維束供給部１１には、プリプレグからなる繊維束ｆ１〜ｆ３が巻き付けられた複数（図
２においては３つ）のボビン１１ａ〜１１ｃが備えられている。繊維束供給部１１は、制御部１５の指令に基づいて、繊維束ｆ１〜ｆ３を張力調整器１２に送り出す。本実施の形態においては、プリプレグとしては、カーボン繊維に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたものを用いる。こうしたプリプレグは、予め樹脂が含浸されているので繊維密度のばらつきが少ない。熱硬化性の樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。
【００３５】
張力調整器１２は、繊維束ｆ１〜ｆ３の張力を測定し、その測定結果を制御部１５に出力するとともに、繊維束ｆ１〜ｆ３の張力を調整して繊維束ガイド１３に送り出す。
【００３６】
繊維束ガイド１３は、繊維束ｆ１〜ｆ３を１つに束ねることにより繊維束Ｆを形成し、これをライナ１に供給する。繊維束ガイド１３は、ライナ１の長手方向及びそれに垂直な方向に往復可能であり、かつ、ライナ１に対する角度を変更できるように回転可能な状態で設置されている。
【００３７】
ライナ１は、その軸心を中心に回転可能となるように、シャフトを介して回転駆動部１４に取り付けられる。回転駆動部１４は可変速モータを有しており、このモータの回転を、シャフトを介してライナ１に伝達することによってライナ１を回転駆動する。回転駆動部１４の回転速度は、制御部１５からの指令により自在に調整可能である。加圧ポンプ１４０は、樹脂含浸繊維層２の形成中にライナ１が凹むのを防ぐために、ライナ１の内部を加圧する。
【００３８】
ライナ１には、繊維束ガイド１３から供給される繊維束Ｆが所定のパターンで巻き付けられ、複数層からなる樹脂含浸繊維層２が形成される。繊維束Ｆの巻き方（パターン）については特に限定されず、例えば、フープ巻きやヘリカル巻きや、それらを組み合わせた巻き方であってもよい。
【００３９】
なお、上記においては、繊維束ｆ１〜ｆ３としてプリプレグを用いる例を説明したが、例えば、熱硬化性樹脂を貯留する樹脂槽をＦＷユニット１０に設け、ライナ１への巻き付けの直前にカーボン繊維を樹脂槽に含浸させるようにしてもよい。
【００４０】
図１に戻って説明を続ける。樹脂含浸繊維層２が形成されると、ライナ１は、シャフトから取り外され、マイクロ波照射ユニットに搬送、配置される（ステップＳ１２）。
【００４１】
このマイクロ波照射ユニットを、図３を参照しながら説明する。ここで、図３は、マイクロ波照射ユニット２０を示す模式図である。図３に示すように、マイクロ波照射ユニット２０は、密閉空間を形成する照射炉２１内部に、所定の周波数帯域（例えば、２．４５GHz）でマイクロ波を発生する電源部２２、ライナ１を固定する固定器２４、照射炉２１内部の湿度を調整可能な加湿器２６（加湿ユニット）等を備えている。マイクロ波照射ユニット２０は、図示しない制御部によりその駆動（例えば、電源部２２におけるマイクロ波の発生、加湿器２６によるマイクロ波照射ユニット２０内の湿度調整等）が制御される。
【００４２】
図１、図３を参照しながら説明を続ける。ライナ１が固定器２４により照射炉２１内部に配置された後、加湿器２６は、制御部からの指令により、照射炉２１内部に水蒸気を導入し、加湿する（ステップＳ１３：加湿工程）。これにより、照射炉２１内部の湿度は、外部の湿度（例えば５０〜６０％）よりも高くなる。加湿器２６は、より好ましくは、照射炉２１内部の雰囲気湿度がマイクロ波加熱の際に９０％以上となるように、導入する水蒸気の流量を調整する。
【００４３】
照射炉２１内部の湿度が十分に高くなったところで、制御部からの指令により電源部２２が駆動され、ライナ１及び樹脂含浸繊維層２にマイクロ波を所定時間（例えば５〜６時間）照射する。これにより、樹脂含浸繊維層２が熱硬化し、ライナ１の外側に強度の高いＦＲＰ層が形成される（ステップＳ１４：照射工程）。加熱にマイクロ波を用いるので、ライナ１自体を直接加熱できるため、樹脂含浸繊維層２の熱硬化を迅速かつ均一に行うことが可能になる。
【００４４】
本実施形態１においては、ステップＳ１４のマイクロ波加熱の前に、ステップＳ１３で照射炉２１内部に水蒸気を導入することで、マイクロ波加熱時のアーク放電を抑制できる。これを、図４及び図５を用いて説明する。ここで、図４は、ライナ１の照射炉２１への搬入時（すなわち照射炉２１の加湿前）の樹脂含浸繊維層２の状態を示す模式図である。図５は、マイクロ波照射時（すなわち照射炉２１の加湿後）の樹脂含浸繊維層２の状態を示す模式図である。
【００４５】
図４の樹脂含浸繊維層２の部分拡大図に示すように、ライナ１の照射炉２１への搬入時は、樹脂含浸繊維層２の表面にはカーボン繊維からなるミクロな毛羽２０１が形成されている。一方で加湿前であるため、照射炉２１の雰囲気中の水蒸気（水滴３）は密ではない。このままの状態でマイクロ波照射を行うと、カーボン繊維は導体であるため、毛羽２０１それぞれに電荷が蓄積し、毛羽２０１間でアーク放電が発生してしまう。アーク放電が生じると、樹脂含浸繊維層２の樹脂の焦げ付きや分解がおきてしまい、ＦＲＰ層の形成が正常に行われなくなる。
【００４６】
しかしながら、本実施の形態では、ステップＳ１３で照射炉２１内部に水蒸気を導入することで、マイクロ波加熱時のアーク放電が抑制される。すなわち、図５の樹脂含浸繊維層２の部分拡大図に示すように、マイクロ波加熱中には、毛羽２０１の表面およびその周辺にミクロな水滴３が多数存在する。水滴３は導体であるので、毛羽２０１の表面に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、この水蒸気とともに毛羽２０１に生じた電荷が移動する。すなわち、毛羽２０１周辺のミクロな水滴３は毛羽２０１に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴３へも伝達されるので、毛羽２０１にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。従って毛羽２０１への電荷の集中が抑制され、樹脂含浸繊維層２の表面の電荷の偏りがなくなる。これにより、マイクロ波加熱中に樹脂含浸繊維層２の表面でアーク放電が発生することを抑制できる。
【００４７】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るＦＲＰタンクの製造方法を示すフローチャートである。実施形態２は、ライナ１を照射炉２１内に配置した後に照射炉２１内を加湿する（実施形態１：図１のステップＳ１３）のではなく、ライナ１を照射炉２１内に配置する前に、樹脂含浸繊維層２の表面に均一に導電性の水を噴霧する（ステップＳ２２）点で、実施形態１と異なる。実施形態２のそれ以外のステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２４は、それぞれ実施形態１のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４と同様でありここでは説明を省略する。
【００４８】
本実施形態２においては、ライナ１の周囲に樹脂含浸繊維層２を形成（ステップＳ２１）した後、ライナ１をＦＷユニット１０のシャフトから取り外す前に、樹脂含浸繊維層２に水が噴霧される（ステップＳ２２：噴霧工程）。具体的には、図２に示す、回転駆動部１４にライナ１を取り付けたままの状態で、ライナ１を緩やかに（噴霧される水が飛散しない程度に）回転駆動しつつ、図示しない噴霧器（噴霧ユニット）をライナ１の長手方向に往復運動させて水を噴霧する。これにより、ライナ１の樹脂含浸繊維層２の表面に均一に水が付着される。その後、ライナ１は、シャフトから取り外され、マイクロ波照射ユニット２０に搬送、配置され（ステップＳ２３）、マイクロ波加熱が行われ、ＦＲＰ層が形成される（ステップＳ２４）。
【００４９】
本実施形態２においては、樹脂含浸繊維層２の表面に均一に水を噴霧するので、マイクロ波照射ユニット２０の内部を加湿しなくとも、マイクロ波加熱の際には、樹脂含浸繊維層２表面の毛羽２０１の表面及びその周囲に多量の水滴３が存在する（実施の形態１の図５と同様の状態が形成される）。水滴３は導体であるので、毛羽２０１の表面に付着した水滴がマイクロ波加熱とともに蒸発すると、この水蒸気とともに毛羽２０１に生じた電荷が移動する。すなわち、毛羽２０１周辺のミクロな水滴３は毛羽２０１に生じた電荷を移動させるキャリアとして機能する。また、マイクロ波のエネルギーは、雰囲気中に多量に存在する水滴３へも伝達されるので、毛羽２０１にマイクロ波のエネルギーが集中することも抑制される。従って毛羽２０１への電荷の集中が抑制され、樹脂含浸繊維層２の表面の電荷の偏りがなくなる。これにより、マイクロ波加熱中に樹脂含浸繊維層２の表面でアーク放電が発生することが抑制される。
【００５０】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係るＦＲＰタンクの製造方法を示すフローチャートである。実施形態３は、ライナ１を照射炉２１内に配置した後に照射炉２１内を加湿する（実施の形態１：ステップＳ１３）のではなく、ライナ１を照射炉２１内に配置する前に、樹脂含浸繊維層２の表面を不導体材料で覆う（ステップＳ３２）点で、実施形態１と異なる。実施形態３のそれ以外のステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４は、それぞれ実施形態１のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４と同様でありここでは説明を省略する。
【００５１】
本実施形態３においては、ライナ１の周囲に樹脂含浸繊維層２を形成（ステップＳ３１）した後、ライナ１をＦＷユニット１０のシャフトから取り外す前に、樹脂含浸繊維層２の表面を不導体材料で覆う（ステップＳ３２：コーティング工程）。具体的には、図２に示す、回転駆動部１４にライナ１を取り付けたままの状態で、ライナ１を緩やかに（塗付される樹脂が飛散しない程度に）回転駆動しつつ、図示しない樹脂吐出器をライナ１の長手方向に往復運動させて樹脂含浸繊維層２の表面に均一に樹脂をコーティングする。この樹脂としては、不導体であれば特に限定はないが、好ましくは、樹脂含浸繊維層２のカーボン繊維に含浸されている熱硬化性樹脂と同一の樹脂で構成される。その後、ライナ１は、シャフトから取り外され、マイクロ波照射ユニット２０に搬送、配置され（ステップＳ３３）、マイクロ波加熱が行われ、ＦＲＰ層が形成される（ステップＳ２４）。
【００５２】
本実施形態３においては、マイクロ波加熱されるライナ１の樹脂含浸繊維層２の表面には、樹脂が均一にコーティングされている。これを図８に示す。ここで、図８は、マイクロ波加熱時の樹脂含浸繊維層２の状態を示す模式図である。図８に示すように、マイクロ波加熱の際には樹脂含浸繊維層２表面は、毛羽２０１が不導体の樹脂２０２で覆われた状態になっている。樹脂含浸繊維層２の毛羽２０１が雰囲気中に露出されず、また不導体である樹脂２０２には電荷は蓄積されないので、マイクロ波加熱中に樹脂含浸繊維層２の表面でアーク放電が発生することが抑制される。また、マイクロ波加熱により、樹脂含浸繊維層２の表面の樹脂２０２と樹脂含浸繊維層２の表面とは一体化して（接着界面がなくなって）硬化するので、より強固なＦＲＰ層を形成することができる。
【００５３】
なお、ステップＳ３２において、樹脂含浸繊維層２の表面を不導体材料で覆う方法は様々な方法が可能であり、樹脂含浸繊維層２の表面の毛羽２０１を覆うことができるのであれば、特に限定はない。例えば、樹脂含浸繊維層２の表面にガラス繊維を巻き付けたり、絶縁体のテープを巻き付けたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１……ライナ、２…樹脂含浸繊維層、２０１……毛羽、２０２……樹脂、３……水滴、１０……ＦＷユニット、１１……繊維束供給部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……ボビン、１２……張力調整器、１３……繊維束ガイド、１４……回転駆動部、１４０……加圧ポンプ１５……制御部、２０……マイクロ波照射ユニット、２１……照射炉、２２……電源部、２４……固定器、２６……加湿器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容して該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、
前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿する加湿ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置。
【請求項２】
前記加湿ユニットは、前記マイクロ波照射時の雰囲気湿度が９０％以上となるように、前記照射ユニット内を加湿する請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、
前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧する噴霧ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置。
【請求項４】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、
前記マイクロ波の照射前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を不導体で覆う被覆ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置。
【請求項５】
前記被膜ユニットは、前記照射ユニットへの収容前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を樹脂でコーティングする、請求項４に記載の製造装置。
【請求項６】
前記被膜ユニットは、前記照射ユニットへの収容前に、不導体材料からなる糸状又は帯状の部材を、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面に巻回する、請求項４に記載の製造装置。
【請求項７】
前記繊維は、カーボン繊維である請求項１乃至６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維を前記成形体に巻回する巻回ユニットと、
前記繊維が巻回された成形体を前記照射ユニットに搬送する搬送ユニットと、をさらに備えた請求項１乃至７に記載の製造装置。
【請求項９】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、
前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿することを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項１０】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、
前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧することを特徴とする、ＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項１１】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、
前記マイクロ波の照射前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を不導体で覆うことを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容して該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、
前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿する加湿ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置。
【請求項２】
前記加湿ユニットは、前記マイクロ波照射時の雰囲気湿度が９０％以上となるように、前記照射ユニット内を加湿する請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、
前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧する噴霧ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置。
【請求項４】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を収容し、該成形体にマイクロ波を照射する照射ユニットと、
前記マイクロ波の照射前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を不導体で覆う被覆ユニットと、を備えるＦＲＰ成形体の製造装置。
【請求項５】
前記被膜ユニットは、前記照射ユニットへの収容前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を樹脂でコーティングする、請求項４に記載の製造装置。
【請求項６】
前記被膜ユニットは、前記照射ユニットへの収容前に、不導体材料からなる糸状又は帯状の部材を、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面に巻回する、請求項４に記載の製造装置。
【請求項７】
前記繊維は、カーボン繊維である請求項１乃至６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維を前記成形体に巻回する巻回ユニットと、
前記繊維が巻回された成形体を前記照射ユニットに搬送する搬送ユニットと、をさらに備えた請求項１乃至７に記載の製造装置。
【請求項９】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、
前記マイクロ波の照射前に、前記照射ユニット内を加湿することを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項１０】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、
前記マイクロ波の照射前に、前記成形体の表面に水を噴霧することを特徴とする、ＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項１１】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維を表面に有する成形体を照射ユニットに収容し、該成形体にマイクロ波を照射するＦＲＰ成形体の製造方法であって、
前記マイクロ波の照射前に、前記熱硬化性樹脂を含浸した繊維の表面を不導体で覆うことを特徴とするＦＲＰ成形体の製造方法。
【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２０１２−８１６２１（Ｐ２０１２−８１６２１Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８６９８（Ｐ２０１０−２２８６９８）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【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２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【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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