特開 2024-113373 一体成形方法、及び一体成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113373

(43)【公開日】2024-08-22

(54)【発明の名称】一体成形方法、及び一体成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 39/44 20060101AFI20240815BHJP

   B29C 70/48 20060101ALI20240815BHJP

   B29C 39/10 20060101ALI20240815BHJP

   B29C 70/10 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

B29C39/44

B29C70/48

B29C39/10

B29C70/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018306

(22)【出願日】2023-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】松延 竜佑

【テーマコード（参考）】

4F204

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F204AA36

4F204AC05

4F204AD16

4F204AG28

4F204AR20

4F204EA03

4F204EB01

4F204EB11

4F204EF05

4F204EK13

4F204EK17

4F205AA36

4F205AC05

4F205AD16

4F205AG28

4F205AR20

4F205HA06

4F205HA12

4F205HA27

4F205HA33

4F205HA37

4F205HB01

4F205HB11

4F205HF05

4F205HK05

(57)【要約】

【課題】剛性をより向上させた樹脂構造体の一体成形方法、及び樹脂構造体の一体成形装置を提供する。
【解決手段】樹脂製の本体部２と、本体部２の表面に沿って延設された、強化繊維４０が不連続繊維４２であるリブ３と、を有する樹脂構造体１の一体成形方法であって、樹脂製の第１材料３１を金型１１にセットする第１工程と、金型１１の成形面１２ａに形成されたリブ３を成形する溝１３に、不連続繊維４２と樹脂Ｒ２とを含む第２材料３２を注入する第２工程と、を備える。第２工程では、第２材料３２を溝１３の延在方向に沿って流れるように注入する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂製の本体部と、前記本体部の表面に沿って延設された、強化繊維が不連続繊維であるリブと、を有する樹脂構造体の一体成形方法であって、
樹脂製の第１材料を金型にセットする第１工程と、
前記金型の成形面に形成された前記リブを成形する溝に、前記不連続繊維と樹脂とを含む第２材料を注入する第２工程と、
を備え、
前記第２工程では、前記第２材料を前記溝の延在方向に沿って流れるように注入する、一体成形方法。

【請求項2】

前記第２材料が含有する前記樹脂は熱硬化性樹脂である、請求項１に記載の一体成形方法。

【請求項3】

前記第２工程では、前記第２材料が前記溝の延在方向一側端部から注入される、請求項１に記載の一体成形方法。

【請求項4】

前記第１材料は連続繊維を含み、
前記第１材料のうち、前記リブを成形する前記溝上に配設された、前記第２材料が流れる方向における上流側の端部は、前記金型に固定されている、請求項１に記載の一体成形方法。

【請求項5】

前記第２工程では、前記第２材料は前記溝の内部に連通する注入口から注入され、
前記注入口は、前記溝のうち前記リブの先端部を成形する部分に隣接して配設されている、請求項１に記載の一体成形方法。

【請求項6】

前記第２工程では、前記第２材料は当該第２材料が固形の状態で収容される収容部に収容され、当該収容部に収容された前記第２材料を加熱する加熱部で加熱された前記第２材料が、前記溝に注入される、請求項２に記載の一体成形方法。

【請求項7】

樹脂製の本体部と、前記本体部の表面に沿って延設された、強化繊維が不連続繊維であるリブと、を有する樹脂構造体の一体成形装置であって、
樹脂製の第１材料がセットされる金型と、
前記不連続繊維と樹脂とを含む第２材料が延在方向に沿って流れるように注入される、前記金型の成形面に形成された前記リブを成形する溝と、
を備える、一体成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一体成形方法、及び一体成形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１が開示するサンドイッチ構造体は、スキン層と、コア層とから構成される。スキン層は、金属層、連続繊維とマトリックス樹脂とからなる繊維強化樹脂層、または不連続繊維と熱硬化性マトリックス樹脂とからなる繊維強化樹脂層のいずれか少なくとも１層を用いる。コア層は、不連続繊維とマトリックス樹脂とからなる流動コア層を含む。スキン層はコア層よりも曲げ弾性率が高い材料からなるとともに、スキン層の少なくとも一部の領域に貫通部が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１７／１１５６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、本体部と、本体部の表面に沿って延設されたリブとを備えた樹脂構造体を、強化繊維を含んだ樹脂を一体成形することにより形成する際に、リブの高さ方向と略平行な方向に強化繊維が配向される場合が有る。そのような場合には、例えばリブの高さ方向と平行な方向に入力された荷重に対する、当該樹脂構造体の剛性が不十分となるおそれが有った。

【0005】

本発明の目的は、剛性をより向上させた樹脂構造体の一体成形方法、及び一体成形装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る一体成形方法は、本体部と、リブと、を有する樹脂構造体の一体成形方法であって、第１材料を金型にセットする第１工程と、前記金型の溝に第２材料を注入する第２工程と、を備え、前記第２工程では、前記第２材料を前記溝の延在方向に沿って流れるように注入する。

【0007】

本発明の一態様に係る一体成形装置は、本体部と、リブと、を有する樹脂構造体の一体成形装置であって、第１材料がセットされる金型と、第２材料が延在方向に沿って流れるように注入される、前記金型の溝と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、剛性をより向上させた樹脂構造体の一体成形方法、及び一体成形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る一体成形方法、又は一体成形装置を用いて形成された樹脂構造体の斜視図である。

【図2】実施形態に係る一体成形方法、又は一体成形装置を用いて形成された樹脂構造体の断面を示す図であって、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】実施形態に係る一体成形装置の下型と、溝と、注入口と、収容部と、押圧部と、の位置的関係を示す概略平面図である。

【図4】実施形態に係る一体成形装置の上型と、下型と、溝と、注入口と、収容部と、押圧部と、の位置的関係を示す図であって、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った概略断面図である。

【図5】実施形態に係る一体成形装置の上型と、下型と、溝と、注入口と、の位置的関係を示す図であって、図４のＶ－Ｖ線に沿った概略断面図である。

【図6】実施形態に係る一体成形方法について説明するための説明図であって、金型に連続繊維が配設され、収容部に第２材料が収容された状態を示す、図４に相当する概略断面図である。

【図7】実施形態に係る一体成形方法について説明するための説明図であって、収容部に収容された第２材料を溝に注入する際の、一体成形装置の動作例を示す、図４に相当する概略断面図である。

【図8】実施形態に係る一体成形方法について説明するための説明図であって、溝に第２材料が注入された状態を示す、図４に相当する概略断面図である。

【図9】実施形態に係る一体成形方法について説明するための説明図であって、一体成形された樹脂構造体が取り出された一体成形装置を示す図４に相当する概略断面図と、金型から取り出された樹脂構造体を示す図２に相当する概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る一体成形方法、及び一体成形装置について説明する。なお、以下の説明では同一の機能を有する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0011】

実施形態に係る一体成形方法、及び一体成形装置は、図１及び図２に例示される樹脂構造体１を形成する際に適用することができる。樹脂構造体１は樹脂を成形することにより形成された部材である。図に例示された樹脂構造体１は本体部２と、リブ３と、を備える。また、樹脂構造体１は、本体部２とリブ３とを一体成形することにより形成されている。なお、樹脂構造体１の形状は図示された例に限定されず、例えば樹脂構造体１の用途に応じて適宜設定されてもよい。

【0012】

なお、図に示されたＺ軸方向は本体部２の厚さ方向と平行な方向である。Ｘ軸方向はリブ３が延在する方向であって、Ｙ軸及びＺ軸の各々と直交する。Ｙ軸方向はＸ軸及びＺ軸の各々と直交する方向である。また、図示された例では、Ｚ軸正方向が上方に相当し、Ｚ軸負方向が下方に相当する。

【0013】

本体部２は樹脂構造体１の本体を構成する部分であって、図示された例ではＸＹ面上に延在する板状の形状を有する。平面視において、本体部２は略矩形の形状を備えてもよい。なお、本体部２の形状は図示された例に限定されず、樹脂構造体１の形状、用途等に応じて適宜設定されてもよい。樹脂構造体１では、本体部２には所定の方向からの荷重が入力される場合が有る。例えば、下方を向いた荷重が本体部２の上面２ａに入力される場合が有る。上面２ａは本体部２の上方側を構成する面である。また、下面２ｂにはリブ３が形成されている。下面２ｂは本体部２の下方側を構成する面である。

【0014】

リブ３は樹脂構造体１において、本体部２の表面に沿うように延設された部分である。図に例示されたリブ３は下面２ｂに沿うように延設されており、Ｘ軸方向に延在する。また、リブ３は下面２ｂから下方に向けて延出するように形成されている。そのため、リブ３の下方側の端部が先端部３ａを形成してもよい。

【0015】

なお、リブ３の延出方向が高さ方向に相当する。リブ３は、その幅方向において所定の寸法を有し、延在方向に垂直な断面において略矩形の形状を備えてもよい。なお、当該幅方向は、リブ３の延在方向及び高さ方向に垂直な方向である。図に例示されたリブ３の延在方向における寸法は、幅方向における寸法よりも長い。即ち、リブ３の延在方向が長手方向に相当する。また、図示された例では、Ｚ軸方向が当該高さ方向に相当し、Ｙ軸方向が当該幅方向に相当する。

【0016】

リブ３を備えることにより、樹脂構造体１の剛性がより向上される。即ち、リブ３によって本体部２が補強される。なお、リブ３の形状は図示された例に限定されない。リブ３の形状は、樹脂構造体１の用途、形状等に応じて適宜設定されてもよい。例えば、リブ３は平面視において湾曲しながら延在してもよい。即ち、リブ３は本体部２の表面に沿うように湾曲しながら延在してもよい。また、図示された例では本体部２には３つのリブ３が形成されているが、これに限定されない。本体部２に形成されるリブ３の数は、樹脂構造体１の形状に応じて適宜設定されてもよい。

【0017】

本体部２は後述する樹脂製の第１材料３１（図８参照）を成形することにより形成されている。本体部２は強化繊維４０を含んでもよい。また、リブ３は強化繊維４０を含む後述する第２材料３２（図８参照）を成形することにより形成されている。強化繊維４０の材質は特に限定されず、公知の繊維を用いることができる。例えば強化繊維４０は炭素繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維であってもよい。本体部２が有する強化繊維４０として炭素繊維を用いることにより、本体部２の剛性をより向上させることができる。また、リブ３が有する強化繊維４０として炭素繊維を用いることにより、リブ３の剛性をより向上させることができる。なお、強化繊維４０の繊維径は特に限定されない。

【0018】

図２に例示された本体部２が有する強化繊維４０は連続繊維４１であってもよい。これにより、本体部２の剛性をより向上させることができる。連続繊維４１は本体部２のＸ軸負方向側の端部から、Ｘ軸正方向側の端部にかけて、Ｘ軸方向と略平行な方向に連続的に延在している。即ち、連続繊維４１はＸ軸方向と略平行に配向されてもよい。なお、連続繊維４１の延在方向は図示された例に限定されない。例えば、連続繊維４１はＸＹ平面において湾曲するように延在してもよい。また、連続繊維４１は本体部２におけるＺ軸方向の位置が滑らかかつ連続的に変化するように延在してもよい。即ち、連続繊維４１はＺ軸方向に湾曲するように延在してもよい。

【0019】

また、図に例示されたリブ３が有する強化繊維４０は、リブ３の長手方向と略平行に延在している。即ち、強化繊維４０はリブ３の長手方向と略平行に配向されている。また、リブ３が有する強化繊維４０の繊維長は、長手方向におけるリブ３の長さよりも短い。即ち、リブ３が有する強化繊維４０は不連続繊維４２である。このような不連続繊維４２を含むことにより、高さ方向に入力された荷重に対する、リブ３の剛性を向上させることができる。そのため、例えば下方に向いた荷重に対する樹脂構造体１の剛性をより向上させることができる。不連続繊維４２の繊維長は特に限定されず、例えばリブ３の長手方向の寸法に応じて適宜設定されてもよい。なお、不連続繊維４２の延在方向は図示された例に限定されない。例えば、不連続繊維４２はＸＹ平面において湾曲するように延在してもよい。また、不連続繊維４２はリブ３の高さ方向における位置が滑らかかつ連続的に変化するように延在してもよい。即ち、不連続繊維４２はＺ軸方向に湾曲するように延在してもよい。

【0020】

なお、不連続繊維４２は、その配向方向と、リブ３の延在方向とのなす角が４５°以下となるように配向されてもよい。即ち、不連続繊維４２の配向方向と、リブ３の長手方向とが形成する角度のうち、小さい方の角度が４５°以下となるように、不連続繊維４２が配設されてもよい。これにより、高さ方向に入力された荷重に対するリブ３の強度を向上させることができる。また、当該角度は２０°以下であってもよい。これにより、高さ方向に入力された荷重に対するリブ３の強度をより確実に向上させることができる。

【0021】

なお、「配向方向」とは不連続繊維４２が配向している方向である。ここで、繊維配向パラメータｆｐに基づく不連続繊維４２の配向方向の定義について説明する。繊維配向パラメータｆｐは、次の方法で求めることができる。まず、リブ３から、評価対象となる不連続繊維４２を含む、面方向に平行な面を切り出す。そして、この面を光学顕微鏡等で観察し、所定の測定領域で視認し得るすべての不連続繊維４２（繊維数：Ｎ本）の基準線に対する角度θｉを測定する。ここで、角度θｉは、基準線から反時計回りを正とし、－９０°より大きく９０°以下の角度とする。

【0022】

次に、得られた角度θｉを、次式（１）に代入する。
ｆｐ＝２×Σ（ｃｏｓ^２θｉ／Ｎ）－１ ・・・式（１）
ただし、ｉ＝１～Ｎ

【0023】

基準線の方向は、評価対象となっている所定の測定領域内の不連続繊維４２に対して、その繊維配向パラメータｆｐに最大値を与えるように選択される。選択された方向は、当該評価対象となっている不連続繊維４２の配向方向として定義される。

【0024】

次に、図３～図５を参照しながら、実施形態に係る一体成形装置１０について説明する。一体成形装置１０を用いることにより、樹脂構造体１を形成することができる。

【0025】

なお、説明のため、図３における紙面左右方向を一体成形装置１０の前後方向とし、紙面上下方向を一体成形装置１０の幅方向とし、紙面に垂直な方向を一体成形装置１０の上下方向とする。一体成形装置１０の前後方向を単に「装置前後方向」と称し、幅方向を単に「装置幅方向」と称し、一体成形装置１０の上下方向を単に「装置上下方向」と称する。また、各図中のＦＲ，ＲＲは、装置前後方向における前方、後方のそれぞれを示す。ＬＨ，ＲＨは、装置幅方向における左方、右方のそれぞれを示す。ＵＰ，ＤＮは、装置上下方向における上方、下方のそれぞれを示す。以下の説明では、装置前後方向前方、後方、装置幅方向左方、右方、装置上下方向上方、下方を、それぞれ単に「装置前方」「装置後方」「装置左方」「装置右方」「上方」「下方」と称する。なお、図３では上型１５の表示を省略した。

【0026】

一体成形装置１０は、金型１１を備える。金型１１は、樹脂構造体１を一体成形するための型である。金型１１には、樹脂製の第１材料３１がセットされる。金型１１にセットされる際、第１材料３１を構成する樹脂Ｒ１は固化した状態であっても、溶融した状態であってもよい。また、第１材料は連続繊維４１を含んでもよい。金型１１の後述する溝１３には第２材料３２が注入される。第２材料３２は少なくとも不連続繊維４２と後述する樹脂Ｒ２とを含有する。金型１１内に配設された第１材料３１と第２材料３２とを一体成形することにより、樹脂構造体１が成形される。

【0027】

図４及び図５に例示されるように、金型１１は下型１２と、上型１５と、を備えてもよい。下型１２は金型１１の下方側を構成する金型である。上型１５は金型１１の上方側を構成する金型である。なお、金型１１の構成は図示された例に限定されない。例えば、金型１１は下型１２及び上型１５の他、樹脂構造体１の所定部分を成形するための他の型を備えてもよい。また、例えば形成しようとする樹脂構造体１の形状に応じて、金型１１の形状を適宜設定してもよい。

【0028】

図示された例では、下型１２は上方に向けて開口し、全体として有底箱形の形状を有する。下型１２内の壁面の少なくとも一部は成形面１２ａを構成している。成形面１２ａは金型１１内に充填された材料を所定の形状に成形する面であり、図示された例では、空間Ｓ１及び空間Ｓ２を画成している。

【0029】

空間Ｓ１は第１材料３１を配設可能な領域である。図に例示された空間Ｓ１は下型１２の内部における上方側の空間を構成し、装置前後方向に延在してもよい。空間Ｓ１は装置前後方向に垂直な断面において略矩形の形状を有してもよい。空間Ｓ１の形状は本体部２を成形可能な形状に形成されている。一体成形装置１０で樹脂構造体１が成形された際には、空間Ｓ１において本体部２が形成される。

【0030】

空間Ｓ２は第２材料３２を配設可能な領域である。図に例示された空間Ｓ２は下型１２の内部における下方側の空間を構成する。空間Ｓ２は装置前後方向に垂直な断面において略矩形の形状を有し、装置前後方向に延在してもよい。空間Ｓ２の形状はリブ３を成形可能な形状に形成されている。一体成形装置１０で樹脂構造体１が成形された際には、空間Ｓ２においてリブ３が形成される。空間Ｓ２の少なくとも一部は溝１３の壁面によって画成されている。

【0031】

溝１３は金型１１のうちリブ３を成形する部分であり、成形面１２ａに形成されている。図示された例では、溝１３は成形面１２ａのうち、本体部２の下面２ｂを成形する成形面１２ｂの一部を、下方に向けて凹ませることにより形成されている。そのため、溝１３は壁面１３ｂ、壁面１３ｃ、及び底面１３ｄを備える。壁面１３ｂは空間Ｓ２の装置左方側を画成する。壁面１３ｃは空間Ｓ２の装置右方側を画成する。底面１３ｄは空間Ｓ２の下方側を画成する。また、溝１３は上方に向けて開口しており、空間Ｓ２の上方側は空間Ｓ１の下方側に連通している。なお、図示された例では３つの溝１３が形成されているが、これに限定されない。溝１３の数は例えば成形しようとする樹脂構造体１の形状に応じて適宜設定されてもよい。

【0032】

空間Ｓ２に第２材料３２を配設する際には、溝１３の延在方向に沿って流れるように第２材料３２が注入される。図に例示された一体成形装置１０では、樹脂構造体１を成形した際に、装置前後方向に延在するようにリブ３が成形される。そのため、溝１３は装置前後方向に延在している。

【0033】

図に例示された下型１２には注入口１４が形成されている。注入口１４は溝１３の内部に連通する開口であり、図示された例では、装置前後方向に延在する。注入口１４は後述する壁部２３の所定領域を装置前後方向に貫通するように開口させることによって形成されてもよい。注入口１４の装置後方側は後述する収容部２１と連通する。第２材料３２を下型１２に配設する際には、注入口１４から溝１３の内部に向けて第２材料３２が注入される。

【0034】

図示された例のように、注入口１４は溝１３の延在方向である装置前後方向における、装置後方側の端部１３ａに形成されてもよい。もっとも、注入口１４の位置は図示された例に限定されない。例えば収容部２１の位置に応じて、溝１３の装置前方側の端部に注入口１４が形成されてもよい。注入口１４は、溝１３のうちリブ３の先端部３ａ（図１参照）を成形する部分に直接隣接して配設されてもよい。図示された例では、溝１３の壁面１３ｂ，１３ｃの下方側の部分、及び底面１３ｄが先端部３ａを成形する。そのため、注入口１４は溝１３の内部における下方側の領域に連通するように配設されている。

【0035】

上型１５は、上方から下型１２に組み合わせることにより、下型１２の上方側の開口を閉塞する部材である。下型１２と上型１５とを組み合わせることにより、下型１２内部の空間Ｓ１，Ｓ２が密閉される。上型１５は所定の厚さと共に装置前後方向に延在する板状の形状を有してもよい。また、図示された例では、上型１５の下面１５ａのうち、装置前方側の所定領域が成形面１２ａの一部を構成する。より詳細には、下型１２と上型１５とが組み合わされた状態において、下面１５ａの少なくとも一部の領域が空間Ｓ１の上方側を画成する。そのため、一体成形装置１０で樹脂構造体１を成形する際には、下面１５ａが本体部２の上面２ａを成形する。

【0036】

上型１５は固定部１６ａを備えてもよい。固定部１６ａは空間Ｓ１に配設された第１材料３１の少なくとも一部を金型１１に直接的に又は間接的に固定する。図に例示された固定部１６ａは上型１５の下面１５ａから下方に向けて延出しており、装置幅方向に所定の範囲で延在している。また、下型１２と上型１５とが組み合わされた状態において、固定部１６ａは空間Ｓ１における装置後方側に配設され、空間Ｓ１に配設された第１材料３１の装置後方側を、金型１１に固定する。図示された例では、空間Ｓ１における装置後方側は、溝１３に第２材料３２を注入する際に第２材料３２が流れる方向における上流側に相当する。即ち、固定部１６ａは、第１材料３１のうち第２材料３２が流れる方向における上流側の部分を金型１１に固定してもよい。当該上流側の部分は、第１材料３１の端部であってもよい。

【0037】

上型１５は固定部１６ｂを備えてもよい。固定部１６ｂは空間Ｓ１に配設された第１材料３１の少なくとも一部を金型１１に直接的に又は間接的に固定する。図に例示された固定部１６ｂは上型１５の下面１５ａから下方に向けて延出しており、装置幅方向に所定の範囲で延在している。また、下型１２と上型１５とが組み合わされた状態において、固定部１６ｂは空間Ｓ１における装置前方側に配設され、空間Ｓ１に配設された第１材料３１の装置前方側を金型１１に固定する。図示された例では、空間Ｓ１における装置前方側は、溝１３に第２材料３２を注入する際に第２材料３２が流れる方向における下流側に相当する。即ち、固定部１６ｂは、第１材料３１のうち第２材料３２が流れる方向における下流側の部分を金型１１に固定してもよい。当該上流側の部分は、第１材料３１の端部であってもよい。

【0038】

なお、固定部１６ａ，１６ｂの形状は特に限定されない。例えば、固定部１６ａ，１６ｂは装置幅方向に延在する、断面矩形の長尺部材であってもよい。なお、固定部１６ａ，１６ｂの第１材料３１と接触する部分には、所定の凹凸が形成されてもよい。これにより、第１材料３１をより確実に金型１１に固定することができる。また、一体成形装置１０は例えば固定部１６ａのみを備えてもよく、固定部１６ａ，１６ｂの他、更に固定部を備えてもよい。また、第１材料３１を金型１１に固定する方法は固定部１６ａ，１６ｂを用いた方法に限定されない。例えば、下型１２の成形面１２ａに形成された、第１材料３１の移動を規制する規制部によって、第１材料３１が金型１１に固定されてもよい。その場合には一体成形装置１０は固定部１６ａ，１６ｂを備えなくてもよい。

【0039】

なお、固定部１６ａ、固定部１６ｂは、下面１５ａから下方に向けて突出する凸部であってもよい。例えば、当該凸部は下面１５ａから下方に向けて突出するピンであってもよい。当該凸部は、下型１２と上型１５とが組み合わされた状態において、平面視で溝１３と重なるように形成されてもよい。また、当該凸部は、下型１２と上型１５とが組み合わされた状態において、平面視で成形面１２ｂとは重ならないように形成されてもよい。即ち、当該凸部は、第１材料３１のうちリブ３を成形する溝１３上に配設された部分を金型１１に固定してもよい。なお、当該凸部を複数、互いに所定の距離を隔てるように装置幅方向に並列配置することで、固定部１６ａを構成してもよい。固定部１６ａを構成する当該凸部の数は特に限定されず、例えば、下型１２に形成された溝１３の数に応じて、当該凸部の数を設定してもよい。

【0040】

上型１５には開口部１７が形成されてもよい。図に例示された開口部１７は上型１５の所定領域を上下方向に貫通するように開口することにより形成されてもよい。下型１２と上型１５とが組み合わされた状態において、空間Ｓ１と金型１１の外部とは開口部１７を介して連通する。これにより、開口部１７を介して金型１１の内部に、例えば後述する樹脂Ｒ１を注入することができる。

【0041】

一体成形装置１０は収容部２１と、押圧部２２と、を有してもよい。

【0042】

収容部２１は第２材料３２を収容可能な空間であり、図示された例では、空間Ｓ２よりも装置後方に配設されている。第２材料３２は収容部２１に固形の状態で収容されてもよい。空間Ｓ２と収容部２１とは壁部２３によって仕切られている。また、空間Ｓ２と収容部２１とは注入口１４を介して連通する。

【0043】

押圧部２２は収容部２１に収容された第２材料３２を所定の方向から押圧することができる。図示された例では、押圧部２２としてのシリンダーが、収容部２１に直接隣接するように配置されている。また、シリンダーは、収容部２１の装置後方において装置前後方向に移動可能に配設されてもよい。これにより、収容部２１に収容された第２材料３２をシリンダーで押圧し、第２材料３２を注入口１４から溝１３に注入することができる。なお、図示された例では、シリンダーが第２材料３２を押圧する際の方向である押圧方向は装置前方に相当する。

【0044】

押圧部２２は、突出部２４を備えてもよい。突出部２４はシリンダーのうち第２材料３２を押圧する押圧面から、注入口１４に向けて突出するように形成されている（図３及び図４参照）。突出部２４の形状は図示された例に限定されず、例えば、注入口１４に嵌合可能な形状に設定されてもよい。即ち、突出部２４は押圧部２２に形成された、注入口１４に嵌合可能な部分であってもよい。これにより、収容部２１に収容された第２材料３２をシリンダーで押圧し、第２材料３２を注入口１４から溝１３に注入した際に、注入口１４に突出部２４が嵌合する。即ち、注入口１４の開口を閉塞するように、注入口１４の内部空間に突出部２４が配設される。これにより、注入口１４の内部空間に第２材料３２が残存することを抑制することができる。そのため、例えば後述する第３工程において第２材料３２の加熱加圧成形を行った際に、注入口１４の内部空間において第２材料３２が固化することを抑制でき、金型１１から樹脂構造体１をより容易に取り出すことができる。なお、図３に示された例ではシリンダーには３つの突出部２４が形成されているが、これに限定されない。例えば、注入口１４の数に応じて突出部２４の数を設定してもよい。

【0045】

突出部２４は、シリンダーが第２材料３２の溝１３への注入が完了した状態において、壁部２３からシリンダーの押圧方向に突出してもよい。図８に例示された後述する第２工程では、シリンダーの押圧面が装置前方に向けて変位することにより、収容部２１に配設された第２材料３２を溝１３に注入する。そして、第２材料３２の溝１３への注入が完了した状態において、シリンダーの押圧面と、壁部２３とが略当接している。このとき、突出部２４は壁部２３から押圧方向である装置前方に向けて突出してもよい。即ち、第２工程において第２材料３２の溝１３への注入した際に、突出部２４は壁部２３よりも溝１３の内部に向けて突出してもよい。これにより、第３工程において第２材料３２の加熱加圧成形を行った際に、注入口１４の内部空間において第２材料が固化することをより確実に抑制でき、金型１１から樹脂構造体１をより容易に取り出すことができる。なお、第２材料３２の溝１３への注入が完了した状態における当該押圧面の位置は図示された例に限定されない。例えば、第２材料３２の溝１３への注入が完了した状態において、シリンダーの押圧面と壁部２３との間には隙間が形成されていてもよい。当該押圧面の位置はシリンダーの可動範囲により定まる。そのため、例えばシリンダーが押圧方向に最も変位した状態において、突出部２４は壁部２３よりも溝１３の内部に向けて突出してもよい。

【0046】

また、一体成形装置１０は加熱部２０を備えてもよい。加熱部２０は収容部２１に収容された第２材料３２を加熱可能な部分であり、例えばヒーターであってもよい。加熱部２０の構造、及び位置は特に限定されず、例えば公知のヒーターを、第２材料３２を加熱可能な任意の位置に取付けてもよい。

【0047】

なお、図示された例では、加熱部２０、収容部２１、及び押圧部２２は一体成形装置１０の装置後方側において、下型１２と一体となるように配設されているが、これに限定されない。例えば、加熱部２０、収容部２１、及び押圧部２２を備えた装置を、下型１２と分離して別個に設けてもよい。その場合には、例えば当該装置と下型１２とを配管で接続し、配管内の流路を介して収容部２１と空間Ｓ２とを連通させてもよい。

【0048】

次に、図６～図８を参照しながら、実施形態に係る一体成形方法の一例について説明する。当該一体成形方法は、第１工程と、第２工程と、を備える。第１工程は第１材料３１を金型１１にセットする工程である。第２工程は溝１３に第２材料３２を注入する工程である。なお、第１工程及び第２工程の実施の順序は特に限定されない。例えば、第１工程が実施された後に第２工程が実施されてもよく、第２工程が実施された後に第１工程が実施されてもよい。また、当該一体成形方法は第３工程を備えてもよい。第３工程は第１材料３１と第２材料３２との一体成形を行う工程である。

【0049】

第１工程では、成形面１２ｂに樹脂製の第１材料３１がセットされる。これにより、下型１２の空間Ｓ１に第１材料３１が配設される。第１材料３１は連続繊維４１を含んだ材料であってもよい。

【0050】

第１工程で金型１１にセットされる第１材料３１は、例えば固化した樹脂Ｒ１により構成されたシート材や、連続繊維４１を有するプリプレグであってもよい。プリプレグは、連続繊維４１にマトリックス樹脂としての樹脂Ｒ１を含侵させて成形することにより形成されてもよい。また、第１材料３１は当該シート材又はプリプレグを積層することにより構成されてもよい。

【0051】

図６及び図７に示された例では、ドライファブリックである連続繊維４１が空間Ｓ１に配設されている。このような場合には、第１材料３１は後述する注入工程で注入される溶融状態の樹脂Ｒ１により構成されてもよい。即ち、注入工程が第１工程に相当してもよい。また、注入工程は予め第２工程が行われた後に行われてもよい。なお、注入工程において注入された溶融状態の樹脂Ｒ１は連続繊維４１に含侵される。このように、第１材料３１は連続繊維４１を含んでもよい。

【0052】

連続繊維４１は、強化繊維束を一方向に配向させて積層し、又は互いに角度を変えて積層してステッチ糸で結束することにより構成されてもよい。また、連続繊維４１はステッチ糸を用いずに強化繊維束同士を熱融着させて保形することにより構成されてもよい。また、連続繊維４１は強化繊維の織物から構成されてもよい。このような連続繊維４１はドライファブリックとも称される。

【0053】

次に、下型１２と上型１５とを組み合わせて金型１１内部の空間Ｓ１，Ｓ２を密閉する。図示された例では、上型１５を矢印Ａに示すように下方に移動させる。これにより、図７に例示するように下型１２の上方側の開口が閉塞される。その際、金型１１に第１材料３１がセットされている場合には、固定部１６ａが第１材料３１の装置後方側を、空間Ｓ１において金型１１に固定してもよい。このとき、第１材料３１のうち、溝１３上に配設された部分が、金型１１の内部において固定されてもよい。また、第１材料３１のうち第２材料３２が流れる方向における上流側の端部が、金型１１の内部において固定されてもよい。ここで、金型１１内部に固定される第１材料３１は、第１工程で金型１１にセットされた樹脂製のシート材や、プリプレグであってもよい。

【0054】

また、図６及び図７に例示されるように、空間Ｓ１に連続繊維４１が配設された場合には、固定部１６ａが連続繊維４１の装置後方側を、空間Ｓ１において金型１１に固定してもよい。このとき、連続繊維４１のうち、溝１３上に配設された部分が、金型１１の内部において固定されてもよい。また、連続繊維４１のうち第２材料３２が流れる方向における上流側の端部が、金型１１の内部において固定されてもよい。また、図示された例では第１材料３１である溶融状態の樹脂Ｒ１が連続繊維４１を含有することとなる。そのため、第１材料３１のうち、連続繊維４１の第２材料３２が流れる方向における上流側の端部が、金型１１の内部において固定される。

【0055】

次に、図７及び図８を参照しながら第２工程について説明する。第２工程では、溝１３の内部に第２材料３２が注入される。これにより、下型１２の空間Ｓ２に第２材料３２が配置される。第２材料３２は不連続繊維４２と樹脂Ｒ２とを含んだ材料である。

【0056】

第２材料３２は、図７に例示されるように、予め収容部２１に収容されてもよい。第２材料３２はマトリックス樹脂としての樹脂Ｒ２に不連続繊維４２が分散された材料であってもよい。第２材料３２は粘性を有する、ブロック状に成形された材料であってもよい。即ち、第２材料３２は固形の状態で収容部２１に収容されてもよい。例えば、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）を第２材料３２として用いてもよい。また、不連続繊維４２は一方向に配向されることなく、第２材料３２に分散されていてもよい。即ち、第２材料３２は等方性材料であってもよい。なお、収容部２１には複数の第２材料３２が収容されてもよい。また、図６及び図７に示す例では第２材料３２に含有される不連続繊維４２の表示を省略した。

【0057】

樹脂Ｒ２は特に限定されず、公知の熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、樹脂Ｒ２はエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂であってもよい。また、樹脂Ｒ２はポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンのコポリマー）、ＰＥＫＫ樹脂（ポリエーテルケトンケトン）等の熱可塑性樹脂であってもよい。また、樹脂Ｒ２として熱硬化性樹脂を用いることにより、成形されたリブ３の耐熱性及び剛性をより向上させることができる。

【0058】

第２工程では、第２材料３２を溝１３の延在方向に沿って流れるように注入する。図７に示す例では、矢印Ｂに示すように押圧部２２が収容部２１に配設された第２材料３２を装置前方に向けて押圧する。これにより、第２材料３２は図中の矢印Ｃに示すように注入口１４を通って溝１３の内部に向けて注入される。即ち、第２材料３２は溝１３の端部１３ａから注入されてもよい。

【0059】

なお、第２材料３２は、溝１３のうち、その延在方向における端部１３ａとは反対側の端部から注入されることなく、端部１３ａのみから注入されてもよい。換言すれば、第２材料３２は、溝１３の延在方向において一方向に流れるように、溝１３に注入されてもよい。図示された例では、注入口１４を通った第２材料３２は、装置前後方向において装置前方に向けて流れるように注入される。

【0060】

第２工程では、第２材料３２を加熱する加熱部２０で加熱された第２材料３２が、溝１３に注入されてもよい。図示された例では、予め収容部２１で加熱された第２材料３２が溝１３に注入される。収容部２１には第２材料３２が固形の状態で収容されていてもよい。所定温度まで加熱することにより、第２材料３２を溶融させ、より流動性を高めることができる。なお、溶融した第２材料３２を溶融材料３２ａと称する。なお、第２材料３２を溶融させる際の温度は特に限定されず、例えば樹脂Ｒ２の溶融温度に応じて適宜設定されてもよい。樹脂Ｒ２が熱硬化性樹脂の場合には、樹脂Ｒ２の溶融温度以上、かつ硬化温度未満の温度に第２材料３２を加熱してもよい。

【0061】

図８に例示されるように、加熱された第２材料３２が注入されることにより空間Ｓ２には溶融材料３２ａが充填される。即ち、空間Ｓ２に第２材料３２が充填される。ここで、溶融材料３２ａは注入口１４を通って装置前方に向けて流れながら空間Ｓ２に注入されるため、溶融材料３２ａが含有する不連続繊維４２は溶融材料３２ａが流れる方向に向けて配向される。図示された例では、溝１３内部における溶融材料３２ａが含有する不連続繊維４２は、溝１３の延在方向である装置前後方向と略平行な方向に配向されている。

【0062】

なお、不連続繊維４２の配向は図示された例に限定されない。図に例示された断面において、注入口１４近傍に配設された不連続繊維４２のように、溝１３に注入された第２材料３２は、装置前後方向に対して所定の角度をなすように配向された不連続繊維４２を含んでもよい。

【0063】

一体成形装置１０では注入口１４が溝１３内部の下方側の領域に連通するように形成されている。そのため、溝１３に注入された第２材料３２の下方側に含有された不連続繊維４２を、より確実に溝１３の延在方向に配向させることができる。

【0064】

また、図７及び図８に示された例では、空間Ｓ１にドライファブリックが配設されている。そのため、溝１３に第２材料３２が注入された後に、矢印Ｄに示すように開口部１７から溶融状態の樹脂Ｒ１を注入する注入工程を実施する。これにより、連続繊維４１に樹脂Ｒ１が含侵されると共に、下型１２の空間Ｓ１に樹脂Ｒ１が充填される。即ち、金型１１に樹脂製の第１材料３１である溶融状態の樹脂Ｒ１がセットされる。なお、第１材料３１が樹脂製のシート材や、プリプレグから構成されている場合には、注入工程を省略してもよい。これにより、樹脂構造体１をより簡易な工程で成形することができる。また、一体成形装置１０に開口部１７を形成しなくてもよく、樹脂Ｒ１を収容する部分も設けなくてよいため、一体成形装置１０をより簡易な構造にすることができる。

【0065】

樹脂Ｒ１は特に限定されず、樹脂Ｒ２と同様に、公知の熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、熱硬化性樹脂を樹脂Ｒ１として用いることにより、本体部２の耐熱性及び剛性をより向上させることができる。また、ある実施形態では、樹脂Ｒ１をエポキシ樹脂とし、樹脂Ｒ２を不飽和ポリエステル樹脂としてもよい。即ち、樹脂Ｒ１及び樹脂Ｒ２は熱硬化性樹脂であってもよい。これにより、本体部２とリブ３とをより確実に一体成形することができる。また、樹脂構造体１の剛性をより向上させることができる。

【0066】

次に、図８を参照しながら第３工程について説明する。第３工程では、金型１１内部に配設された第１材料３１及び第２材料３２の加熱加圧成形を行うことにより、金型１１の成形面１２ａに倣った形状の樹脂構造体１を形成する。樹脂Ｒ１は空間Ｓ１に倣った形状に成形され、本体部２を構成する。樹脂Ｒ２は空間Ｓ２に倣った形状に成形され、リブ３を構成する。ここで、リブ３は溝１３により成形されため、樹脂構造体１が一体成形された際に、金型１１内におけるリブ３の延在方向は装置前後方向である。即ち、金型１１内において、リブ３の延在方向と溝１３の延在方向とは一致する。

【0067】

また、空間Ｓ１と空間Ｓ２とは連通するため、樹脂Ｒ１と樹脂Ｒ２とが一体成形される。即ち、第１材料３１と第２材料３２との一体成形が行われる。これにより、本体部２と、本体部２の下面２ｂに沿うように延設されたリブ３とが一体成形され、樹脂構造体１が構成される。なお、当該一体成形を行う際の金型１１の加熱条件又は冷却条件は特に限定されず、例えば樹脂Ｒ１及び樹脂Ｒ２の成分に応じて、適宜設定されてもよい。

【0068】

第３工程の後、図９に例示されるように下型１２と上型１５とが分離され、金型１１内から樹脂構造体１が取り出される。なお、金型１１から取り出した樹脂構造体１を、所望の形状にトリミングしてもよい。例えば、図に示されるように線Ｌ１及び線Ｌ２において樹脂構造体１のＸ軸方向における端部を切除してもよい。これにより、不連続繊維４２がより均一な方向に配向されたリブ３を有する樹脂構造体１を得ることができる。即ち、より剛性を向上させた樹脂構造体１を形成することができる。

【0069】

なお、第３工程で第１材料３１及び第２材料３２の加熱加圧成形を行う際には、第２材料３２は溶融していなくてもよい。例えば、溝１３に配設された第２材料３２を、所定の温度に加熱又は冷却されることにより固化した状態又は粘性を有する状態とし、その後、第１材料３１と第２材料３２との一体成形を行ってもよい。

【0070】

以下、実施形態に係る一体成形方法、及び一体成形装置の作用効果について説明する。

【0071】

（１）実施形態に係る一体成形方法は、樹脂製の本体部２と、本体部２の表面に沿って延設された、強化繊維４０が不連続繊維４２であるリブ３と、を有する樹脂構造体１の一体成形方法である。当該方法は、樹脂製の第１材料３１を金型１１にセットする第１工程と、金型１１の成形面１２ａに形成されたリブ３を成形する溝１３に、不連続繊維４２と樹脂Ｒ２とを含む第２材料３２を注入する第２工程と、を備える。第２工程では、第２材料３２を溝１３の延在方向に沿って流れるように注入する。実施形態に係る一体成形方法によれば、第２工程において第２材料３２の不連続繊維４２は、溝１３の延在方向に沿うようにして溝１３の内部に配設される。そのため、成形されたリブ３が含有する不連続繊維４２は、リブ３の高さ方向と交差し、かつリブ３の延在方向に沿うように配設される。これにより、リブ３の高さ方向と平行な方向に入力された荷重に対する樹脂構造体１の剛性をより向上させることができる。

【0072】

（２）第２材料３２が含有する樹脂Ｒ２は熱硬化性樹脂であってもよい。これにより、樹脂Ｒ２を成形することにより得られるリブ３の剛性をより向上させることができる。

【0073】

（３）第２工程では、第２材料３２が溝１３の延在方向一側端部１３ａから注入されてもよい。これにより、リブ３にウェルドラインが形成されることを抑制することができる。そのため、リブ３の剛性をより向上させることができる。

【0074】

（４）第１材料３１は連続繊維４１を含み、第１材料３１のうち、リブ３を成形する溝１３上に配設された、第２材料３２が流れる方向における上流側の端部は、金型１１に固定されてもよい。これにより、第２工程において流れる第２材料３２との摩擦に起因する、金型１１内部に配設された連続繊維４１の配向方向の乱れを抑制することができる。そのため、本体部２の剛性をより向上させることができる。また、第１材料３１のうちリブ３を成形する溝１３上に配設された部分を、金型１１内部においてに固定することができる。これにより、第１材料３１を固定する際に、被固定部に上下方向の過大な荷重が入力されることを抑制することができる。その結果、成形された樹脂構造体１の外観をより向上させることができる。更に、第１材料３１が連続繊維４１を含有する場合であっても、第２材料３２を溝１３の延在方向に沿って流れるように注入される。そのため、第１材料３１と第２材料３２とを一体成形する際に、連続繊維４１がリブ３の高さ方向と略平行な方向に湾曲した状態で成形されることを抑制することができる。これにより、リブ３の高さ方向と平行な方向に入力された荷重に対する樹脂構造体１の剛性をより向上させることができる。

【0075】

（５）第２工程では、第２材料３２は溝１３の内部に連通する注入口１４から注入され、注入口１４は、溝１３のうちリブ３の先端部３ａを成形する部分に隣接して配設されてもよい。これにより、溝１３のうち先端部３ａを成形する部分に注入された不連続繊維４２は、溝１３の延在方向に沿うように配設される。そのため、成形されたリブ３の先端部３ａにおいて、より確実にリブ３の延在方向に沿うように配向された状態で不連続繊維４２が含有されることとなる。即ち、不連続繊維４２をより均一にリブ３の延在方向に配向させた先端部３ａを形成することができる。そのため、より剛性を向上させた樹脂構造体１を形成することができる。

【0076】

（６）第２工程では、第２材料３２は当該第２材料３２が固形の状態で収容される収容部２１に収容され、収容部２１に収容された第２材料３２を加熱する加熱部２０で加熱された第２材料３２が、溝１３に注入されてもよい。これにより、第２材料３２を溶融させ、流動性をより高めた状態で溝１３に注入することができる。また、不連続繊維４２をより確実に第２材料３２が流れる方向に向けて配向させることができる。更に、第２材料３２は固形の状態で収容部２１に収容すればよいため、より簡易な工程で樹脂構造体１を成形することができる。

【0077】

（７）実施形態に係る一体成形装置は、樹脂製の本体部２と、本体部２の表面に沿って延設された、強化繊維４０が不連続繊維４２であるリブ３と、を有する樹脂構造体１の一体成形装置である。当該装置は、樹脂製の第１材料３１がセットされる金型１１を備える。また、当該装置は、不連続繊維４２と樹脂Ｒ２とを含む第２材料３２が延在方向に沿って流れるように注入される、金型１１の成形面１２ａに形成されたリブ３を成形する溝１３を備える。実施形態に係る一体成形装置によれば、溝１３に第２材料３２を注入した際に、第２材料３２の不連続繊維４２は、溝１３の延在方向に沿うように配設される。そのため、リブ３が含有する不連続繊維４２は、リブ３の高さ方向と交差し、かつリブ３の延在方向に沿うように配設される。これにより、リブ３の高さ方向と平行な方向に入力された荷重に対する、樹脂構造体１の剛性をより向上させることができる。

【符号の説明】

【0078】

１ 樹脂構造体
２ 本体部
３ リブ
３ａ 先端部
１０ 一体成形装置
１１ 金型
１２ａ 成形面
１３ 溝
１３ａ 端部
１４ 注入口
２０ 加熱部
３１ 第１材料
３２ 第２材料
Ｒ２ 樹脂
４０ 強化繊維
４１ 連続繊維
４２ 不連続繊維

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】