JP5045330B2 - 繊維強化プラスチック構造体の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、航空機などの一次構造部材として好適に用いることができる、強化炭素繊維とマトリクス樹脂とからなる繊維強化プラスチック構造体の製造方法に関する。

現在、繊維強化プラスチック製の複合材料が、各種産業分野で使用されている。特に、航空宇宙分野においては、構造設計に軽量化、高強度化が要求されるため、航空機の主翼（または尾翼）のリブなどに用いられる構造部材が、繊維強化プラスチック製の複合材料によって製造されることが多くなってきている。

前記構造部材の板面と補強部材とを組み合わせ、座屈剛性を向上させる技術手段は知られている。構造部材に補強部材を取り付けるための従来の手法としては、
（１）構造部材と補強材とを別々に成形した後、構造部材の表面の適所にリベット打ちによって固定する手法、
（２）成型品形状に形成された型面を有する上下金型の下型所定位置にブラケットを配置し、しかる後、上下金型を型締加圧して成型品形状にプレス成形すると同時に、その所定位置にブラケットを一体化させる、特許文献１に記載の手法、
（３）成形型の上に強化繊維布帛と、樹脂拡散通路形成部材を配置して、成形面全体をバッグ材で覆い、注入した樹脂を硬化してスキン−ストリンガー構造部材を製造する、特許文献２に記載の手法、
（４）下型成形冶具の上に熱硬化性フィルムおよびドライプリフォームを積層する工程と、前記ドライプリフォームの上に熱硬化性の接着剤を介して、あらかじめ成形した補強部材を配置する工程と、前記補強部材の上から真空バッグフィルムを被せて、前記補強部材と前記熱硬化性樹脂フィルムと前記ドライプリフォームとを密封し、密封した部分から空気を排出する工程と、前記真空バッグフィルムで密封して空気を排出した部分を加熱する工程と、を含む特許文献３に記載の手法、
（５）成型冶具内に、２次元織物および３次元織物のいずれか一方である繊物部材と、この織物部材とは異なる他部材とを並べて、内部を密封する工程と、成型冶具内に樹脂を注入して織物部材に樹脂を含浸させる工程と、成型冶具を加熱することによって、樹脂を硬化して織物部材および他部材とを一体化させる工程と、を含む特許文献１に記載の手法、などが挙げられる。

前記（１）の手法においては、リベット打ちなどの作業は一般に煩雑になり、生産性を悪くしてしまう問題があった。前記リベット打ちなどの作業を無くすためには、補強部材を構造部材に自動でリベット打ちするなどの大がかりな設備が必要であり、このような設備が強化繊維プラスチック構造体の製造工程を複雑にし、製造コストを引き上げてしまう。

前記（２）の手法においては、下型に合う上型を備える必要があり、大型構造物を製作した場合に、製造コスト面と重量面から多くの問題があった。

前記（３）、（４）の手法においては、前記補強部材と板状体成形材料、またはスキンとストリンガーとを密封する工程において、密封媒体が突っ張らないように注意し、密封媒体を補強部材形状、またはストリンガー形状に沿わせる必要があり、一般に作業時間が長くなり、生産性を悪くしてしまう。特に密封した部分から空気を排出する工程において、密封媒体を補強部材形状、またはストリンガー形状に正しく沿わせていないと、密封媒体が突っ張り破れてしまう問題がある。
前記（５）の手法においては、成形冶具内に織物部材および他部材を並べて配置する際に、お互いの部材どうしの位置を制御できない問題がある。また、可撓性のバッグによって織物を複雑形状に覆い、バッグの内部を密閉して複雑形状に沿わせる過程において、バッグ形状の制御が困難であるため、織物に皺が発生し、強度が著しく低下するという問題がある。
特開昭５６−１０４１３号公報 特開２００３−５３８５１号公報 特開２００３−１１２３１号公報 特許第３４２３６５７号公報

従来の、構造部材に補強部材を取り付けるための手法において、
前記（１）の手法においては、リベット打ちなどの作業は一般に煩雑になり、生産性を悪くしてしまう、
前記（２）の手法においては、上下金型を型締加圧して成型品形状にプレス成形すると同時に、その所定位置にブラケットを一体化させるため、生産性は改善されるが、下型に合う上型を備える必要があり、大型構造物を製作した場合に、製造コストを引き上げてしまう、
前記（３）、（４）の手法においては、上下金型を使用しないため、製造コスト面と重量面からの問題は改善されるが、前記補強部材と板状体成形材料、またはスキンとストリンガーとを密封する工程において、密封媒体が突っ張らないように注意し、密封媒体を補強部材形状、またはストリンガー形状に沿わせる必要があり、一般に作業時間が長くなり、生産性を悪くしてしまう、
前記（５）の手法においては、成形冶具内に織物部材および他部材を並べて配置する際に、お互いの部材どうしの位置を制御できない問題がある。また、可撓性のバッグによって織物を複雑形状に覆う場合には、織物に皺が発生し、強度が著しく低下してしまう、
という問題があった。

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、例えば、航空機用一次構造部材として用いられ、信頼性に優れる繊維強化プラスチック構造体を、生産性良く、安価に製造することのできる製造方法を提供する。

上記課題を達成するために、本発明は以下の構成からなる。すなわち、
補強部材を有する繊維強化プラスチック構造体の製造方法において、次の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を含むことを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の製造方法、
（Ａ）補強部材を、凸型である成形型の上面に位置し凹型である切り欠き部分に配置する補強部材配置工程、
（Ｂ）表面に熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を有する強化繊維布帛からなる積層体を、前記成形型の上面に、前記補強部材の少なくとも一部分を覆い被せて配置する強化繊維布帛積層体の配置工程、
（Ｃ）前記強化繊維布帛積層体を密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、前記強化繊維布帛積層体に大気圧をかけて賦形する賦形工程、
（Ｄ）（Ｃ）賦形工程にて強化繊維布帛積層体に大気圧をかけた状態において加熱することにより、強化繊維布帛表面の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を介して、強化繊維布帛間を付着させてプリフォームを製造するホットコンパクション工程、
（Ｅ）プリフォームを密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、密閉した状態において、大気圧を利用して、密閉媒体内の内部に、マトリックス樹脂を注入して、前記プリフォームにマトリックス樹脂を含浸させる樹脂注入含浸工程、
（Ｆ）前記プリフォームに含浸したマトリックス樹脂を加熱して硬化すると同時に、マトリックス樹脂を介して、前記補強部材とプリフォームから構成される繊維強化プラスチック構造体を接着一体化する樹脂硬化工程、
である。

本発明に係る、補強部材を有する繊維強化プラスチック構造体の製造方法によれば、前記補強部材と強化繊維布帛とを密閉する工程において、前記補強部材が成形型の切り欠き部分に配置されるため、前記補強部材形状に影響されることなく容易に密閉媒体を配置することができ、かつ前記補強部材の配置個所が成形型の切り欠き部分の位置精度により制御されるため、補強部材の接合位置を安定した品質で製造できる。

また、強化繊維布帛積層体を型面の成形型形状に賦形した後に、前記補強部材と繊維強化繊維布帛とを樹脂硬化工程により一体化できるため、繊維強化プラスチック構造体を高い生産性をもって安価に製造することができる。

本発明に係る繊維強化プラスチック構造体の製造方法は、次の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を含むことを特徴とする。
（Ａ）補強部材を、凸型である成形型の上面に位置し凹型である切り欠き部分に配置する補強部材配置工程。
（Ｂ）表面に熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を有する強化繊維布帛からなる積層体を、前記成形型の上面に、前記補強部材の少なくとも一部分を覆い被せて配置する強化繊維布帛積層体の配置工程。
（Ｃ）前記強化繊維布帛積層体を密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、前記強化繊維布帛積層体に大気圧をかけて賦形する賦形工程。
（Ｄ）（Ｃ）賦形工程にて強化繊維布帛積層体に大気圧をかけた状態において加熱することにより、強化繊維布帛表面の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を介して、強化繊維布帛間を付着させてプリフォームを製造するホットコンパクション工程。
（Ｅ）プリフォームを密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、密閉した状態において、大気圧を利用して、密閉媒体内の内部に、マトリックス樹脂を注入して、前記プリフォームにマトリックス樹脂を含浸させる樹脂注入含浸工程。
（Ｆ）前記プリフォームに含浸したマトリックス樹脂を加熱して硬化すると同時に、マトリックス樹脂を介して、前記補強部材とプリフォームから構成される繊維強化プラスチック構造体を接着一体化する樹脂硬化工程。

繊維強化プラスチックを構成する強化繊維としては、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩（バサルト）繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変成した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが好ましく用いられる。その中でも、炭素繊維はこれら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有しており、さらに耐熱性や耐薬品生にも優れていることから、軽量化が望まれる航空機の構造部材などの部材に好適である。さらに、炭素繊維の中でも、高強度の炭素繊維が得られやすいＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましい。

また、繊維強化プラスチックを構成するマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。その中でも、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等や、それらの混合樹脂が好ましく、高靭性を付与するという点を考慮すると、エポキシ樹脂が特に好ましい。

工程（Ａ）の補強部材配置工程では、繊維強化プラスチック構造体を構成する補強部材が、凸型である成形型の上面に位置し凹型である切り欠き部分に配置される。ここで、繊維強化プラスチック構造体は、航空機の構造部材などに使用されるものであって、所定の形状に形成された繊維強化プラスチックと、これに一体的に固定された補強部材とを備えたものである。

補強部材とは、繊維強化プラスチック構造体の強度上必要な形状をなした部材であって、その形状としては、Ｔ字形、Ｌ字形、台形、三角形、半円形などが挙げられる。また、補強部材の材質としては、金属、プラスチック、前記繊維強化プラスチックなどを挙げることができる、この中でも、繊維強化プラスチック構造体の他の部材と同様の材質、すなわち、前記繊維強化プラスチックが好ましい。

本発明で用いられる成形型は、繊維強化プラスチック構造体の所望の形状に合わせた形状をしており、形状としては凸型、凹型などの形態をなしている。かかる成形型の表面形状は、成形する繊維強化プラスチック構造体の表面形状と略同一の形状になるように構成されており、かつ、前記補強部材を配置できる切り欠き部分が設けられている。なお、後述する強化繊維布帛積層体の賦形性を考慮すると、成形型は凸型であり、かつ、切り欠き部分が凹型であり、また、補強部材配置工程の容易さを考慮すると、切り欠き部分は、成形型の上面に位置するように設けられていることが重要である。

かかる成形型の切り欠き部の断面形状は、繊維強化プラスチック構造体を補強する補強部材の形状と略同一の形状になるように構成されており、上述のとおり、Ｔ字形、Ｌ字形、台形、三角形、半円形などが挙げられる。なお、成形型の切り欠き部の数、および補強部材の数は、繊維強化プラスチック構造体に必要な強度に応じて適宜決めることができる。

成形型の材質としてはスチール、アルミ、インバーなどの金属材料、木材、または繊維強化プラスチックを挙げることができ、後述する賦形工程（工程（Ｃ））による大気圧がかかっても変形しない剛性と、後述する樹脂硬化工程（工程（Ｆ））に耐え得る耐熱性とを兼ね備える必要があるが、このような特性を有する物であれば、その構造や材料に制限はない。また、成形型には、繊維強化プラスチック構造体を成型後に脱型するための脱型機構を設けても良い。

工程（Ｂ）の強化繊維布帛積層体の配置工程では、強化繊維布帛からなる積層体を、前記補強部材の少なくとも一部分を覆い被せるように前記成形型の上面に配置する。ここで、強化繊維布帛とは、強化繊維を織った織物を意味し、用いられる強化繊維としては、前述の繊維強化プラスチックを構成する強化繊維で列挙された強化繊維が好ましく用いられる。また、前述のとおり、炭素繊維はこれら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有しており、さらに耐熱性や耐薬品性にも優れていることから、軽量化が望まれる航空機の構造部材などの部材に好適である。さらに、炭素繊維の中でも、高強度の炭素繊維が得られやすいＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましい。

強化繊維布帛からなる積層体とは、前記強化繊維布帛を所定の積層構成に基づいて複数枚積層して得られるものを意味し、最終成形品の形状を有するプリフォームとは異なり、プリフォームを作製するために用いる材料である。なお、積層体を形成する各強化繊維布帛の表面には、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を含んでいる。かかる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネイト、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエチレン、ポリプロピレン、酢酸セルロースなどを使用することができる。この中でも、強化繊維布帛積層体を賦形後に、強化繊維布帛間を加熱加圧により付着させること、硬化後にマトリックス樹脂と接着させることを考慮すると、マトリックス樹脂と接着性が良好な熱可塑性樹脂単独、もしくは熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のブレンドを使用することが好ましい。

前記熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂の強化繊維布帛への付着形態は、点状、線状または不連続線状のいずれであっても良い。点状に付着させるためには、粒子状もしくは粉体状の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を強化繊維布帛の表面に散布して熱融着させると良い。また、線状または不連続線状に付着させるためには、不織布や織物などの連続繊維からなる布帛を強化繊維布帛の表面に貼り合わせた後に熱融着させると良い。かかる熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂は、強化繊維布帛の片面に設けても、両面に設けても良い。

こうして得られる積層体を、前記補強部材の少なくとも一部分を覆い被せるようにして、前記成形型の上面に配置する。このとき、前記補強部材と前記強化繊維布帛との間に接着剤を配置することが好ましい。用いられる接着剤は、後述するホットコンパクション工程（工程（Ｄ））で、効率良く強化繊維布帛間を付着させることができ、後述する樹脂硬化工程（工程（Ｆ））で効果的に硬化させることができ、かつ高強度なものとすることができる、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系などの熱硬化性樹脂製の接着剤であることが好ましい。また、接着剤の態様は、フィルム状、液状、粉末状などとすることができるが、取り扱いやすく、品質の安定したフィルム状の態様とするのが好ましい。

工程（Ｃ）の賦形工程では、前記強化繊維布帛積層体を密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、前記強化繊維布帛積層体に大気圧をかけて賦形する。ここで密閉媒体とは、後述するホットコンパクション工程（工程（Ｄ））で、加熱された状態で密封媒体の内部を密閉に保つことができる耐久性を備える必要があり、密閉媒体の材質としては、ナイロン、フッ素、シリコン、アラミド、ポリイミド、ポリエチレンなどの高分子材料を挙げることができるが、このような特性を有する物であれば、その構造や材料に制限はない。なお、賦形工程で用いられる密閉媒体は、前記強化繊維布帛積層体の賦形形状に追従する点を考慮すると、ラバーシートを使用することが好ましい。

工程（Ｄ）のホットコンパクション工程では、賦形工程（工程（Ｃ））にて強化繊維布帛積層体に大気圧をかけた状態において加熱することにより、強化繊維布帛表面の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を介して、強化繊維布帛間を付着させてプリフォームを製造する。ここで、加熱方法としては、熱風加熱、熱媒加熱などが挙げられるが、温度制御が可能である加熱方法であれば、その加熱方法に制限はない。強化繊維布帛積層体の加熱温度は、強化繊維布帛表面の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂のガラス転移温度以上２００℃以下であることが好ましい。

こうして得られたプリフォームは、強化繊維布帛の表面の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂により強化繊維布帛間を付着させることが可能になり、プリフォーム形状保持性が向上するため好ましい。また、かかるプリフォームと前記補強部材を、強化繊維布帛の表面の熱可塑性樹脂または／および熱硬化性樹脂、または前記工程（Ｂ）で配置された接着剤を介して接着することが好ましい。

工程（Ｅ）の樹脂注入含浸工程では、前記プリフォームを密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、密閉した状態において、大気圧を利用して、密閉媒体内の内部に、マトリックス樹脂を注入して、前記プリフォームにマトリックス樹脂を含浸させる。密封媒体内には、マトリックス樹脂の流路を確保するための副資材が配置されることが好ましい。このとき、密閉媒体内で樹脂の流動領域を考慮すると、前記補強部材と切り欠き部分との間が密閉されることが好ましく、また、密閉媒体内の密閉性を考慮すると、あらかじめ補強部材と切り欠き部分との間にシール材を配置しておき、密閉媒体で密閉したときに、補強部材と切り欠き部との間が密閉されることが好ましい。

ここで密閉媒体とは、樹脂注入含浸工程（工程（Ｅ））と、後述する樹脂硬化工程（工程（Ｆ））で、加熱された状態で密封媒体の内部を密閉に保つことができる耐久性と、注入する樹脂に対する耐薬品性を備える必要があり、密閉媒体の材質としては、ナイロン、フッ素、シリコン、アラミド、ポリイミド、ポリエチレンなどの高分子材料を挙げることができるが、このような特性を有する物であれば、その構造や材料に制限はない。樹脂注入含浸工程（工程（Ｅ））と、後述する樹脂硬化工程（工程（Ｆ））で用いられる密閉媒体は、加熱時の耐久性に優れる点を考慮すると、ナイロンフィルムを使用することが好ましい。

工程（Ｆ）の樹脂硬化工程では、前記プリフォームに含浸したマトリックス樹脂を加熱して硬化すると同時に、マトリックス樹脂を介して、前記補強部材とプリフォームから構成される繊維強化プラスチック構造体を接着一体化する。ここで、前記マトリックス樹脂の加熱温度は、前記マトリックス樹脂の硬化温度まで昇温することが好ましく、繊維強化プラスチック構造体に求められる物性（例えば、耐久性など）に鑑みると、１２０℃以上２００℃以下がより好ましい。なお、マトリックス樹脂の硬化温度は、繊維強化プラスチック構造体に、絶縁体のテープを介して熱電対を直接取り付ける、または、繊維強化プラスチック構造体温度を代表できる冶具に熱電対を取り付けることにより測定することができる。

このようにして得られた繊維強化プラスチック構造体は、接合位置において品質の安定した補強部材を有し、高い生産性をもって安価に製造することができるので、特に、航空機などの一次構造部材として好適に用いることができる。

以下、本発明の実施例を、図面に用いてさらに詳細に説明する。なお、本発明が、図面に記載された態様に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す成形型１は、中空の凸部２と平板部３からなり、密閉工程において中空の凸部２と平板部３の設置部から空気の漏れがないよう、中空の凸部２と平板部３は溶接接合されている。成形型１の材質はＳＵＳ３０４から構成され、大気圧がかかっても変形しない剛性と、後述する樹脂硬化工程（工程（Ｆ））に耐え得る耐熱性とを兼ね備える条件で、成形型壁面の厚みは１０〜４０mｍの領域内で設計されている。成形型１の切り欠き部分４は凹型で、成形型１の上面に位置している。また、切り欠き部分４の形状は、後述する補強部材配置工程（工程（Ｂ））で補強部材の形状と略同一のＴ型で構成されている。

次いで、図８に示すように、補強部材５と切り欠き部分４との間にシール材１３を配置した後に、図２に示すように、前記切り欠き部分４に補強部材５を配置した。補強部材５の材質はＦＲＰからなり、ＦＲＰは強化繊維として炭素繊維から構成されている。補強部材５の形状は切り欠き部分４の形状と略同一のＴ型のものを使用した。

次いで、図７に示すように、補強部材５の上に接着剤６を介して、図３に示すように、強化繊維布帛積層体７を成形型１の上面にあらわれる補強部材５の面を覆い被せて配置した。接着剤６はエポキシ樹脂系フィルム状の接着剤を使用した。強化繊維布帛積層体７は、強化繊維として炭素繊維Ｔ８００Ｓ（東レ社製）から構成される炭素繊維目付が１９０ｇ／ｃｍ^２の一方向炭素繊維織物を使用した。該強化繊維織物は、その両面の表面にＰＥＳとエポキシ樹脂からなる高靭性化粒子を付着させてある。該強化繊維織物を疑似等方性配向になるように積層して、強化繊維布帛積層体７を準備した。

次いで、図４、５に示すように、強化繊維布帛積層体７の上に副資材９を配置し、強化繊維布帛積層体７と副資材９を密閉媒体８で覆い、密閉媒体８内の内部を真空吸引して減圧し、強化繊維布帛積層体７に大気圧をかけて賦形した。密閉媒体８の材質はシリコンからなるラバーを使用した。

次いで、ホットコンパクション工程において、強化繊維布帛積層体７に大気圧をかけた図５に示す状態を維持しつつ、オーブンにより８０℃まで強化繊維布帛積層体７を加熱し、強化繊維布帛間を接着してプリフォーム９を製造した。こうして得られたプリフォーム９と補強部材５は、接着剤６を介して接着されていた。

次いで、図６に示す樹脂注入含浸工程において、プリフォーム９を密閉媒体１０で覆った。密封媒体内には、マトリックス樹脂の流路を確保するための副資材１２ａと、流量を安定させるための副資材１２ｂと、密封媒体内へマトリックス樹脂を流すための副資材１２ｃを配置した。密閉媒体１０の材質はナイロンからなるフィルムを使用した。密閉媒体１０の内部を真空吸引して減圧し、密閉媒体１０の内部、および補強部材５と切り欠き部分４との間を密閉した状態において、大気圧を利用して、密閉媒体１０内の内部に、マトリックス樹脂１１を注入して、前記プリフォーム９にマトリックス樹脂１１を含浸させた。マトリックス樹脂１１の材料はエポキシ樹脂を使用した。樹脂注入含浸工程の間は、強化繊維布帛積層体７とマトリックス樹脂１１の温度が７０℃に保たれる様に加熱した。

次いで、樹脂硬化工程において、プリフォーム９に含浸したマトリックス樹脂１１を加熱して硬化すると同時に、マトリックス樹脂１１を介して、前記補強部材５とプリフォーム９とを接着一体化し、図１０に示すような補強部材５が一体化された繊維強化プラスチック構造体１４を製作した。なお、図１０の断面図は、図９に示すとおりである。

（比較例１）
実施例１で用いた成形型から、補強部材配置用の切り欠き部分を除いた以外は、同一の成形型を使用した。補強部材と接着剤を配置する工程を除いた以外は、実施例１と同様の強化繊維布帛積層体の配置工程、賦形工程、ホットコンパクション工程、樹脂注入含浸工程、樹脂硬化工程を行い、繊維強化プラスチック部材を成形した。成形した繊維強化プラスチック部材の補強部材取り付け位置表面をサンディングし、実施例１で用いた接着剤を介してＴ型の補強部材形状のプリフォームを配置した。次いで、補強部材を、補強部材の形状に沿わせて密閉媒体で覆い、実施例１と同様の樹脂注入含浸工程、樹脂硬化工程を行い、補強部材と強化繊維プラスチック部材を接着一体化し、補強部材が一体化された繊維強化プラスチック構造体を製作した。

補強部材を配置する工程において、補強部材を配置しただけでは、補強部材を取り付け位置に固定できないことを確認した。また、補強部材を密閉媒体で覆った後、補強部材が取り付け位置より外れることを確認した。補強部材を取り付け位置に固定するために、補強部材固定用の冶具を要した。

補強部材を密閉媒体で覆う工程において、密閉媒体を補強部材形状に沿わせないと、密閉媒体が突っ張り、突っ張った部分より密閉媒体が破損することを確認した。また、補強部材の形状に密閉媒体を沿わせるのに要した作業時間は６０分であった。

本発明は、航空機、船舶、自動車に限らず、産業用途やスポーツ用途などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

本発明の成形型を示す図である。 本発明の補強部材配置工程（工程（Ａ））を示す図である。 本発明の強化繊維布帛積層体の配置工程（工程（Ｂ））を示す図である。 本発明の賦形工程（工程（Ｃ））を開始する段階を示す図である。 本発明の賦形工程（工程（Ｃ））を終了する段階を示す図である。 本発明の樹脂注入含浸工程（工程（Ｅ））を示す図である。 本発明の接着材の配置位置を示す強化繊維布帛積層体の配置工程（工程（Ｂ））の図である。 本発明のシール材の配置工程を示す図である。 本発明の繊維強化プラスチック構造体を示す図である。 本発明の繊維強化プラスチック構造体の補強部材幅方向の断面を示す図である。

符号の説明

：
１：成形型
２：凸部
３：平板部
４：成形型の切り欠き部分
５：補強部材
６：接着剤
７：強化繊維布帛積層体
８：密閉媒体
９：プリフォーム
１０：密閉媒体
１１：マトリックス樹脂
１２ａ〜１２ｃ：副資材
１３：シール材
１４：繊維強化プラスチック構造体

Claims (7)

1. 補強部材を有する繊維強化プラスチック構造体の製造方法において、次の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を含むことを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
   （Ａ）補強部材を、凸型である成形型の上面に位置し凹型である切り欠き部分に配置する補強部材配置工程。
   （Ｂ）表面に熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を有する強化繊維布帛からなる積層体を、前記成形型の上面に、前記補強部材の少なくとも一部分を覆い被せて配置する強化繊維布帛積層体の配置工程。
   （Ｃ）前記強化繊維布帛積層体を密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、前記強化繊維布帛積層体に大気圧をかけて賦形する賦形工程。
   （Ｄ）（Ｃ）賦形工程にて強化繊維布帛積層体に大気圧をかけた状態において加熱することにより、強化繊維布帛表面の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂を介して、強化繊維布帛間を付着させてプリフォームを製造するホットコンパクション工程。
   （Ｅ）プリフォームを密閉媒体で覆い、密閉媒体の内部を真空吸引して減圧し、密閉した状態において、大気圧を利用して、密閉媒体内の内部に、マトリックス樹脂を注入して、前記プリフォームにマトリックス樹脂を含浸させる樹脂注入含浸工程。
   （Ｆ）前記プリフォームに含浸したマトリックス樹脂を加熱して硬化すると同時に、マトリックス樹脂を介して、前記補強部材とプリフォームから構成される繊維強化プラスチック構造体を接着一体化する樹脂硬化工程。
2. （Ｂ）配置工程において、前記補強部材と前記強化繊維布帛との間に接着剤を配置する、請求項１に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
3. （Ｄ）ホットコンパクション工程において、補強部材とプリフォームを、強化繊維布帛の表面の熱可塑性樹脂または／および熱硬化性樹脂、または前記接着剤を介して接着する、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
4. （Ｅ）樹脂注入含浸工程において、密閉媒体で密封したときに、補強部材と切り欠き部分との間が密閉される、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
5. （Ｅ）樹脂注入含浸工程において、あらかじめ補強部材と切り欠き部分との間にシール材を配置しておき、密閉媒体で密閉したときに、補強部材と切り欠き部との間が密閉される、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
6. 前記補強部材が繊維強化プラスチックである、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
7. （Ｃ）賦形工程で用いられる密閉媒体がラバーシートである、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。

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