特開 2024-32403 複合材の成形方法及び成形装置

(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】P2024032403

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】複合材の成形方法及び成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/58 20060101AFI20240305BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20240305BHJP

   B29C 70/44 20060101ALI20240305BHJP

   B29C 43/12 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

B29C43/58

B29C70/16

B29C70/44

B29C43/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136039

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504409543

【氏名又は名称】国立大学法人秋田大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村岡 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 清嘉

(72)【発明者】

【氏名】松山 大樹

【テーマコード（参考）】

4F204

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F204AC03

4F204AD16

4F204AG06

4F204AG28

4F204AJ08

4F204AR04

4F204FA01

4F204FA13

4F204FB01

4F204FG09

4F204FN11

4F204FN15

4F204FQ15

4F205AC03

4F205AD16

4F205AG06

4F205AG28

4F205AR04

4F205HA09

4F205HA23

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HK03

4F205HK04

4F205HK31

(57)【要約】

【課題】積層体の賦形による成形不良の発生を抑制する。
【解決手段】繊維シートを複数積層した積層体を、成形型を用いて賦形して硬化させることで、複合材を成形する複合材の成形方法において、複合材は、屈曲した形状となる屈曲部を含み、成形型は、複合材を成形する成形面と、成形面以外の部位に形成される窪みと、を有し、成形型の成形面に積層体を配置するステップと、賦形時において積層体に張力を発生させる張力発生部材を積層体に覆うと共に、張力発生部材の一部を窪みに対向させて配置するステップと、張力発生部材で覆われた積層体を、被覆部材により覆って、被覆部材と成形型との間を気密に封止するステップと、被覆部材と成形型との間の雰囲気を吸引し、窪みに張力発生部材の一部を引き込ませて、積層体を賦形するステップと、賦形後の積層体を硬化させることで、複合材を成形するステップと、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維シートを複数積層した積層体を、成形型を用いて屈曲した形状となる屈曲部を含む形状に賦形して、前記繊維シートに含侵させた樹脂を硬化させることで、複合材を成形する複合材の成形方法において、
前記複合材は、屈曲した形状となる前記屈曲部を含み、
前記成形型は、前記複合材を成形する成形面と、前記成形面以外の部位に形成される窪みと、を有し、
前記成形型の前記成形面に前記積層体を配置するステップと、
賦形時において前記積層体に張力を発生させる張力発生部材を前記積層体に覆うと共に、前記張力発生部材の一部を前記窪みに対向させて配置するステップと、
前記張力発生部材で覆われた前記積層体を、被覆部材により覆って、前記被覆部材と前記成形型との間を気密に封止するステップと、
前記被覆部材と前記成形型との間の雰囲気を吸引し、前記窪みに前記張力発生部材の一部を引き込ませて、前記積層体を賦形するステップと、
賦形後の前記積層体を硬化させることで、前記複合材を成形するステップと、を備える複合材の成形方法。

【請求項2】

前記被覆部材は、前記成形型と共に前記積層体を収容するバッグフィルムである請求項１に記載の複合材の成形方法。

【請求項3】

前記成形型は、長手方向に長いものとなっており、
前記張力発生部材を前記積層体に覆うステップでは、前記長手方向を中心軸の軸方向として、前記成形型の周方向に前記張力発生部材を巻き付けて、前記張力発生部材を前記積層体に覆う請求項１に記載の複合材の成形方法。

【請求項4】

前記張力発生部材を前記積層体に覆うステップでは、前記成形型の周方向に巻き付けられる前記張力発生部材の周方向の両端部を重ね合わせる請求項３に記載の複合材の成形方法。

【請求項5】

前記張力発生部材を前記積層体に覆うステップでは、前記成形型の周方向に巻き付けられる前記張力発生部材の周方向の両端部を突き合わせて接合する請求項３に記載の複合材の成形方法。

【請求項6】

前記被覆部材と前記成形型との間を気密に封止するステップでは、前記積層体が前記成形型に倣うように押圧するための押圧部材を、前記積層体上に配置する請求項１に記載の複合材の成形方法。

【請求項7】

繊維シートを複数積層した積層体を、屈曲した形状となる屈曲部を含む形状に賦形して、前記繊維シートに含侵させた樹脂を硬化させることで、複合材を成形するための成形装置において、
前記複合材は、屈曲した形状となる前記屈曲部を含み、
前記複合材を屈曲した形状に成形するための屈曲した成形面を一部に備える成形面と、賦形時において前記積層体に張力を発生させる張力発生部材の一部を引き込むための窪みと、を有する成形型と、
前記積層体を覆う前記張力発生部材と、
前記張力発生部材で覆われた前記積層体を覆う被覆部材と、
前記被覆部材と前記成形型との間が気密に封止された状態で、前記被覆部材と前記成形型との間の雰囲気を吸引する吸引装置と、を備える成形装置。

【請求項8】

前記複合材は、長手方向に長く、前記長手方向に直交する直交面内において変形させた桁部材であり、前記長手方向の一方側から他方側へ向かって、前記直交面内における断面形状が変化しており、
前記窪みは、前記長手方向の一方側から他方側へ向かって、前記直交面内における断面形状が変化する請求項７に記載の成形装置。

【請求項9】

前記成形型は、成形型本体と、前記成形型本体に着脱される共に前記窪みが形成されたアタッチメント部と、を有する請求項７に記載の成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複合材の成形方法及び成形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、レイアップ心棒の非平面の部分にプリプレグ材料を形成し、プリプレグ材料上にバッグフィルムを被覆して真空吸引し、プリプレグ材料を加熱硬化させることで、複合材を成形する複合材の成形方法及び成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１８７９２５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、複合材としては、例えば、長手方向に延在すると共に、長手方向に直交する断面において屈曲する屈曲部を有する断面凹形状の桁部材がある。屈曲部を有する複合材は、成形時において、厚みが変化する。樹脂の硬化収縮などにより厚みが変化すると、屈曲部における半径の長さが変化することにより成形前後において屈曲部に周長差が発生する。このため、周長差が発生することにより、屈曲部周りにリンクル（しわ）が発生し、成形不良となる可能性がある。

【0005】

そこで、本開示は、積層体の賦形による成形不良の発生を抑制することができる複合材の成形方法及び成形装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の複合材の成形方法は、繊維シートを複数積層した積層体を、成形型を用いて屈曲した形状となる屈曲部を含む形状に賦形して、前記繊維シートに含侵させた樹脂を硬化させることで、複合材を成形する複合材の成形方法において、前記複合材は、屈曲した形状となる前記屈曲部を含み、前記成形型は、前記複合材を成形する成形面と、前記成形面以外の部位に形成される窪みと、を有し、前記成形型の前記成形面に前記積層体を配置するステップと、賦形時において前記積層体に張力を発生させる張力発生部材を前記積層体に覆うと共に、前記張力発生部材の一部を前記窪みに対向させて配置するステップと、前記張力発生部材で覆われた前記積層体を、被覆部材により覆って、前記被覆部材と前記成形型との間を気密に封止するステップと、前記被覆部材と前記成形型との間の雰囲気を吸引し、前記窪みに前記張力発生部材の一部を引き込ませて、前記積層体を賦形するステップと、賦形後の前記積層体を硬化させることで、前記複合材を成形するステップと、を備える。

【0007】

本開示の成形装置は、繊維シートを複数積層した積層体を、屈曲した形状となる屈曲部を含む形状に賦形して、前記繊維シートに含侵させた樹脂を硬化させることで、複合材を成形するための成形装置において、前記複合材は、屈曲した形状となる前記屈曲部を含み、前記複合材を屈曲した形状に成形するための屈曲した成形面を一部に備える成形面と、賦形時において前記積層体に張力を発生させる張力発生部材の一部を引き込むための窪みと、を有する成形型と、前記積層体を覆う前記張力発生部材と、前記張力発生部材で覆われた前記積層体を覆う被覆部材と、前記被覆部材と前記成形型との間が気密に封止された状態で、前記被覆部材と前記成形型との間の雰囲気を吸引する吸引装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、積層体の賦形による成形不良の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１に係る複合材の成形方法及び成形装置により成形される一例の複合材の外観斜視図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る成形装置を模式的に示した図である。

【図3】図３は、積層体の固定の一例を示す図である。

【図4】図４は、積層体の固定の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関する説明図である。

【図6】図６は、実施形態２に係る成形装置を模式的に示した図である。

【図7】図７は、実施形態３に係る成形装置の成形型を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0011】

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る複合材の成形方法及び成形装置により成形される一例の複合材の外観斜視図である。図２は、実施形態１に係る成形装置を模式的に示した図である。図３及び図４は、積層体の固定の一例を示す図である。図５は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関する説明図である。

【0012】

実施形態１に係る複合材の成形方法及び成形装置１は、屈曲した形状となる屈曲部Ｋを有する複合材Ｆを成形するための装置である。図１に示すように、実施形態１において、成形される複合材Ｆは、所定方向を長手方向とする桁部材（スパー）であり、長手方向に直交する直交面内において、内側に屈曲する２つの屈曲部Ｋが形成されることで、断面凹形状となるように変形させたものとなっている。

【0013】

実施形態１では、繊維シートを成形型１１に複数積層して、屈曲部Ｋを有する形状に積層体Ｓを形成している。そして、積層体Ｓを硬化させることで、図１に示す複合材Ｆを成形している。なお、繊維シートを複数積層して平面形状に形成した積層体Ｓを、成形型１１を用いて、屈曲部Ｋを有する形状に賦形してもよい。屈曲部Ｋでは、賦形時および硬化時の少なくとも一方において積層方向における厚さが変化しており、この変化に基づいて、リンクルの発生個所が事前に予測される。なお、実施形態１では、繊維シートとして、強化繊維に樹脂を含侵させたシートを適用しており、例えば、プリプレグを適用している。実施形態１では、繊維シートとしてプリプレグを適用したが、この構成に特に限定されず、樹脂を含まないドライ状態の強化繊維シートを適用してもよい。

【0014】

（成形装置）
図２を参照して、成形装置１について説明する。図２に示すように、成形装置１は、成形型１１と、張力発生フィルム（張力発生部材）１２と、ブリーザー１４と、バッグフィルム（被覆部材）１５と、吸引装置１６とを備えている。成形装置１は、後述する効果を得るため、さらに押圧プレート（押圧部材）１３を備えてもよい。

【0015】

成形型１１は、成形前の積層体Ｓを賦形させるための型材となっている。成形型１１は、長手方向に長い成形型となっている。成形型１１は、成形面と、成形面以外の部位に形成される窪み２１と、を有する。具体的に、成形型１１は、上面１１ａと、上面１１ａに対向する下面１１ｂと、上面１１ａ及び下面１１ｂの幅方向両側に設けられる一対の側面１１ｃと、を有している。成形面は、上面１１ａと、上面１１ａに連なる一対の側面１１ｃの上面１１ａ側の一部とからなっている。上面１１ａと側面１１ｃとを接続する接続部は、複合材Ｆを屈曲した形状に成形するための屈曲した成形面として働いている。

【0016】

窪み２１は、成形面以外の部位に設けられ、実施形態１では、下面１１ｂに設けられている。窪み２１は、例えば、屈曲する角部を有さない曲面により形成されている。窪み２１は、後述する内部雰囲気を吸引する工程において、下面１１ｂに対向して配置される張力発生フィルム１２の一部を引き込むために、下面１１ｂに没入して形成される穴もしくは凹部となっている。窪み２１は、成形型１１の長手方向に沿って延在して形成されている。

【0017】

このような成形型１１に対して、積層体Ｓは、図２に示すように、成形型１１の成形面上に配置されると共に、窪み２１と対向しないように（窪み２１を開放させた状態で）配置される。

【0018】

ここで、成形型１１に配置される積層体Ｓについて説明する。積層体Ｓに用いられる繊維シートは、繊維方向が所定の一方向に引き揃えられた一方向材となっている。積層体Ｓは、繊維シートの繊維方向を異ならせて積層したものとなっている。なお、実施形態１では、繊維シートとして、一方向材を適用したが、織布であってもよいし、不織布であってもよく、特に限定されない。

【0019】

張力発生フィルム１２は、成形型１１に配置された積層体Ｓの外側を覆って配置される。張力発生フィルム１２は、賦形時において積層体Ｓに張力を発生させるフィルムとなっている。張力発生フィルム１２は、可撓性と、後述する内部雰囲気を吸引する工程での引張荷重に耐える引張強度と、複合材成形工程での加熱に耐える耐熱性を備えていればよく、伸縮性を要しない。張力を効果的に印加するうえでは伸縮性が小さい方が好ましい。好適な材料として、例えば、ポリテトラフロオロエチレン（PTFE、例えば、テフロン（登録商標））、ポリイミド（例えば、カプトン（登録商標））が挙げられる。張力発生フィルム１２は、図２に示すように、成形型１１の長手方向を中心軸の軸方向として、成形型１１の周方向に巻き付けられる。これにより、張力発生フィルム１２は、その一部が窪み２１に対向した状態で、成形型１１および成形型１１上に配置された積層体Ｓの外側を周方向に一体に覆うように配置される。

【0020】

また、張力発生フィルム１２は、積層体Ｓに対する離型性を有していてもよい。例えば、張力発生フィルム１２は、積層体Ｓ側の面に離型剤を塗布してもよいし、積層体Ｓ側の面が離型処理されたものであってもよい。なお、張力発生フィルム１２は、積層体Ｓから引き剥がし可能なピールプライであってもよい。また、張力発生フィルム１２と積層体Ｓの間に離型性をもつ離型フィルム１２ａを挿入してもよい。

【0021】

ここで、図２から図４を参照して、成形型１１に巻き付けられる張力発生フィルム１２の固定について説明する。成形型１１の周方向に巻き付けられる張力発生フィルム１２の周方向における両端部は、後述する内部雰囲気を吸引する工程において引張荷重に対する反力を確保するためにそれぞれ固定される。図２に示す一例では、張力発生フィルム１２は、成形型１１にループ状に配置されることで固定されている。

【0022】

図３に示す一例では、張力発生フィルム１２は、成形型１１にループ状に巻き付けられ、張力発生フィルム１２の周方向の両端部が重ね合わせられており、両端部が重複する重複部位が、テープ等の固定部材２５で固定されている。このとき、張力発生フィルム１２の両端部が重複する重複部位は、窪み２１と対向しないように形成される。なお、重複部位は、窪み２１と対向するように形成されていてもよい。

【0023】

図４に示す一例では、張力発生フィルム１２は、成形型１１にループ状に巻き付けられ、張力発生フィルム１２の周方向の両端部が対向するように突き合わせられており、両端部を突き合わせた突き合わせ部位が、テープ等の固定部材２５で固定されている。このとき、張力発生フィルム１２の両端部を突き合わせた突き合わせ部位は、窪み２１と対向しないように形成される。なお、突き合わせ部位は、窪み２１と対向するように形成されていてもよい。

【0024】

実施形態１の成形装置１においては、さらに押圧プレート１３を備えていてもよい。押圧プレート１３を付加的に用いることで、積層体Ｓの押圧を行うこととしてもよい。押圧プレート１３は、張力発生フィルム１２の外側に配置され、積層体Ｓの押圧を要する所定の箇所に配置される。実施形態１において、押圧プレート１３は、成形型１１の上面１１ａ及び一対の側面１１ｃに対向して配置される。押圧プレート１３は、板状に形成されており、積層体Ｓの外側における形状の変化を抑制する。

【0025】

ブリーザー１４は、張力発生フィルム１２及び押圧プレート１３の外側を覆って配置される。ブリーザー１４は、後述する真空吸引時において、バッグフィルム１５の内部雰囲気が流通する流路となる脱気回路を形成している。

【0026】

バッグフィルム１５は、成形型１１と共に積層体Ｓを収容する袋状のフィルムである。バッグフィルム１５は、その内部を気密に封止する。このため、バッグフィルム１５の内部と成形型１１とは、外部に対して気密に封止される。バッグフィルム１５には、吸引装置１６に接続される吸引穴１５ａが設けられている。バッグフィルム１５は、内部雰囲気が真空吸引されることで、内外気圧差（例えば、大気圧）による押圧力を積層体Ｓに付与する。なお、バッグフィルム１５は、大気圧に特に限定されず、オートクレーブ等で加圧することで、大気圧以上の押圧力を積層体Ｓに付与してもよい。

【0027】

吸引装置１６は、バッグフィルム１５の吸引穴１５ａに接続され、バッグフィルム１５の内部を真空引きする。

【0028】

（複合材の成形方法）
次に、図５を参照して、成形装置１を用いた複合材Ｆの成形方法について説明する。図５に示すように、複合材Ｆの成形方法では、先ず、窪み２１が形成された成形型１１を用意する（ステップＳ１）。続いて、複合材Ｆの成形方法では、成形型１１に積層体Ｓを配置する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、繊維シートを成形型１１の成形面に倣って複数積層することで、積層体Ｓを形成する。なお、ステップＳ２では、繊維シートの層間に残存する空気を抜くために（デバルクするために）、数層積層するごとに、バッグフィルム１５を用いて真空引きしてもよい。

【0029】

次に、複合材Ｆの成形方法では、成形型１１に配置した積層体Ｓの外側に、張力発生フィルム１２、押圧プレート１３及びブリーザー１４を順に配置する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、張力発生フィルム１２を、成形型１１の周方向に巻き付けて、その一部を窪み２１に対向するように配置する。なお、ステップＳ３において、張力発生フィルム１２の固定は、図２から図４に示す何れの固定であってもよい。

【0030】

そして、複合材Ｆの成形方法では、成形型１１に配置した積層体Ｓを、張力発生フィルム１２、押圧プレート１３及びブリーザー１４と共に、バッグフィルム１５の内部に収容する（ステップＳ４）。これにより、ステップＳ４では、積層体Ｓをバッグフィルム１５により覆って、成形型１１が収容されたバッグフィルム１５の内部を気密に封止する。続いて、複合材Ｆの成形方法では、吸引装置１６によりバッグフィルム１５の内部を真空引きすることで、ブリーザー１４によって形成された脱気回路を介して、バッグフィルム１５の内部雰囲気を吸引する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、バッグフィルム１５の内部が真空引きされると、内外圧力差によりバッグフィルム１５を介して張力発生フィルム１２への押圧力が加わり、これにより、成形型１１の窪み２１に張力発生フィルム１２の一部が引き込まれることで、張力発生フィルム１２を介して積層体Ｓに周方向の引張荷重が付与される。これにより、積層体Ｓに引張荷重が付与されることで、屈曲部Ｋに周長差が発生する場合であっても、周長差により生ずる繊維のたるみを解消するように積層体Ｓを引き延ばすことで、屈曲部Ｋ周りにおけるリンクルの発生が抑制される。そして、ステップＳ５では、成形型１１の成形面に倣って、積層体Ｓが賦形される。なお、積層体Ｓの繊維シートが、ドライ状態の強化繊維シートである場合、ステップＳ５の後、またはステップＳ５と同時に、繊維シートに樹脂を含侵させる工程が実行される。

【0031】

この後、複合材Ｆの成形方法では、賦形後の積層体Ｓをバッグフィルム１５と共に、加熱炉２７内に入れて加熱することで、積層体Ｓに含侵される樹脂を硬化させる（ステップＳ６）。ステップＳ６では、賦形後の積層体Ｓを熱硬化させることで、屈曲部Ｋを含む複合材Ｆを成形する。なお、ステップＳ６においても、張力発生フィルム１２を介して積層体Ｓに周方向の引張荷重を付与することで硬化に伴う周長差によるリンクルの発生が抑制される。また、積層体Ｓの繊維シートに含侵される樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、この場合、積層体Ｓに周方向の引張荷重を付与した状態で加熱したのちに冷却して樹脂を硬化させることで、屈曲部Ｋを含む複合材Ｆを成形する。なお、加熱炉２７は、加圧を行わないオーブンであってもよいし、加圧を行うオートクレーブであってもよい。つまり、積層体Ｓの加熱硬化時において、積層体Ｓを加圧して加熱してもよいし、大気圧下において積層体Ｓを加熱してもよい。そして、複合材Ｆの成形方法では、成形型１１から成形後の複合材Ｆを離型する（ステップＳ７）ことで、図１に示す屈曲部Ｋが形成された複合材Ｆを取得する。ステップＳ７の実行後、複合材Ｆの成形方法が終了となる。

【0032】

［実施形態２］
次に、図６を参照して、実施形態２について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図６は、実施形態２に係る成形装置を模式的に示した図である。

【0033】

実施形態２の成形装置３１は、成形型１１に形成される窪み３３の位置が、実施形態１と異なっており、成形型１１を敷板３５上に配置した装置構成となっている。成形装置３１は、実施形態１と同様に、成形型１１と、張力発生フィルム１２と、押圧プレート１３と、ブリーザー１４と、バッグフィルム１５と、吸引装置（図示省略）とを備える。また、成形装置３１は、成形型１１を配置する敷板３５を、さらに備える。なお、張力発生フィルム１２及び押圧プレート１３は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0034】

成形型１１は、成形型１１に形成される窪み３３が、一方の側面１１ｃの下面１１ｂ側に設けられている。なお、窪み３３は、一方の側面１１ｃの下面１１ｂ側だけでなく、他方の側面１１ｃの下面１１ｂ側に設けてもよく、２個の窪み３３が対向するように配置してもよい。つまり、窪み３３は、１個であってもよいし、２個であってもよく、１個以上あればよい。

【0035】

このような成形型１１に対して、張力発生フィルム１２は、図６に示すように、実施形態１と同様に、成形型１１の周方向に巻き付けられる。つまり、張力発生フィルム１２は、その一部が窪み３３に対向した状態で、成形型１１に配置される。

【0036】

敷板３５は、平板形状の台となっており、吸引装置に接続される吸引穴１５ａが設けられている。ブリーザー１４は、敷板３５上に設置された成形型１１、張力発生フィルム１２及び押圧プレート１３の外側を覆って配置され、その周縁が敷板３５上に配置されると共に、吸引穴１５ａに対向して配置される。バッグフィルム１５は、敷板３５上に設置された成形型１１、張力発生フィルム１２、押圧プレート１３及びブリーザー１４の外側を覆って配置され、シール材３６を介して、敷板３５上に固定されている。このため、バッグフィルム１５と敷板３５との間は気密に封止される。

【0037】

このような成形型１１を用いた複合材Ｆの成形方法では、成形型１１に配置した積層体Ｓに対して、張力発生フィルム１２及び押圧プレート１３を配置して、敷板３５上に設置する。この後、複合材Ｆの成形方法では、敷板３５上に設置された成形型１１を含む積層体Ｓに対して、ブリーザー１４及びバッグフィルム１５を覆い、バッグフィルム１５と敷板３５との間の内部雰囲気を吸引する。すると、成形型１１の窪み３３に張力発生フィルム１２の一部が引き込まれることで、積層体Ｓに周方向の引張荷重が付与される。これにより、積層体Ｓに引張荷重が付与されることで、屈曲部Ｋ周りにおけるリンクルの発生が抑制される。

【0038】

［実施形態３］
次に、図７を参照して、実施形態３について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図７は、実施形態３に係る成形装置の成形型を模式的に示した図である。

【0039】

実施形態３の成形装置４１の成形型１１は、成形型本体４５と、成形型本体４５に着脱されるアタッチメント部４６と、を有している。成形型本体４５の下面１１ｂには、アタッチメント部４６を装着するために嵌め合わされる篏合溝が形成されている。窪み２１は、アタッチメント部４６に形成されている。窪み２１は、例えば、成形型１１の長手方向に亘って形成されており、アタッチメント部４６は、成形型本体４５の下面１１ｂに形成された篏合溝に着脱自在に設けられ、窪み２１に沿って、長手方向に亘って設けられている。アタッチメント部４６は、窪み２１の形状に応じて、複数用意してもよい。例えば、積層体Ｓの条件に応じて適正な成形条件を追い込む際には、窪み２１の形状の異なるアタッチメント部４６を順次付け替える成形を志向することができる。

【0040】

窪み２１は、長手方向に直交する断面の形状が、成形される複合材Ｆの形状に応じて変化させてもよい。複合材Ｆは、例えば、長手方向の一方側から他方側へ向かって、断面内における大きさが小さくなっていく桁部材である場合、窪み２１は、長手方向一方側から他方側へ向かって、断面内における断面形状が小さくなるように変化してもよい。実施形態３では、成形型本体４５に対してアタッチメント部４６を付け替えることで、窪み２１の形状を変化させてもよい。なお、実施形態３では、成形型本体４５の下面１１ｂにアタッチメント部４６及び篏合溝を設けたが、下面１１ｂに代えて、側面１１ｃに設けてもよい。

【0041】

以上のように、実施形態１から３に記載の複合材の成形方法及び成形装置１は、例えば、以下のように把握される。

【0042】

第１の態様に係る複合材の成形方法は、繊維シートを複数積層した積層体Ｓを、成形型１１を用いて賦形して硬化させることで、複合材Ｆを成形する複合材Ｆの成形方法において、前記複合材Ｆは、屈曲した形状となる屈曲部Ｋを含み、前記成形型１１は、前記複合材Ｆを成形する成形面と、前記成形面以外の部位に形成される窪み２１と、を有し、前記成形型１１の前記成形面に前記積層体Ｓを配置するステップＳ２と、賦形時において前記積層体Ｓに張力を発生させる張力発生部材（張力発生フィルム１２）を前記積層体Ｓに覆うと共に、前記張力発生部材の一部を前記窪み２１に対向させて配置するステップＳ３と、前記張力発生部材で覆われた前記積層体Ｓを、被覆部材（バッグフィルム１５）により覆って、前記被覆部材と前記成形型１１との間を気密に封止するステップＳ４と、前記被覆部材と前記成形型１１との間の雰囲気を吸引し、前記窪み２１に前記張力発生部材の一部を引き込ませて、前記積層体Ｓを賦形するステップＳ５と、賦形後の前記積層体Ｓを硬化させることで、前記複合材Ｆを成形するステップＳ６と、を備える。

【0043】

この構成によれば、窪み２１に、張力発生部材の一部を引き込ませることで、積層体Ｓに引張荷重を付与した状態で、積層体Ｓを賦形することができる。このため、積層体Ｓの賦形による成形不良の発生を抑制することができる。これに対して、成形型全体をバッグフィルムのみで覆う従来の成形方法では、成形過程において付与される内外圧差による押圧力は、成形面の法線方向に働き、周長差の変化により生ずる繊維余りを解消できなかった。本開示の構成では、張力発生部材の一部を引き込ませることで、積層体Ｓに賦形過程あるいは成形過程において引張荷重を付与し、成形不良の発生を抑制することができる。

【0044】

第２の態様として、第１の態様に係る複合材Ｆの成形方法において、前記被覆部材は、前記成形型１１と共に前記積層体Ｓを収容するバッグフィルムである。

【0045】

この構成によれば、バッグフィルム１５に、積層体Ｓを成形型１１と共に収容して、積層体Ｓを賦形することができるため、成形装置１の装置構成をコンパクトなものとすることができる。

【0046】

第３の態様として、第１または第２のいずれか１つの態様に係る複合材Ｆの成形方法において、前記成形型１１は、長手方向に長いものとなっており、前記張力発生部材を前記積層体に覆うステップＳ３では、前記長手方向を中心軸の軸方向として、前記成形型１１の周方向に前記張力発生部材を巻き付けて、前記張力発生部材を前記積層体Ｓに覆う。

【0047】

この構成によれば、成形型１１の周方向に巻き付けるだけで、成形型１１の成形面に倣って張力発生部材を簡単に配置することができる。

【0048】

第４の態様として、第３の態様に係る複合材Ｆの成形方法において、前記張力発生部材を前記積層体に覆うステップＳ３では、前記成形型１１の周方向に巻き付けられる前記張力発生部材の周方向の両端部を重ね合わせる。

【0049】

この構成によれば、張力発生部材を成形型１１の周方向に巻き付けるだけで、積層体Ｓを簡単に覆うことができる。

【0050】

第５の態様として、第３の態様に係る複合材Ｆの成形方法において、前記張力発生部材を前記積層体に覆うステップＳ３では、前記成形型１１の周方向に巻き付けられる前記張力発生部材の周方向の両端部を突き合わせて接合する。

【0051】

この構成によれば、張力発生部材の両端部を突き合わせて接合することで、張力発生部材の両端部に相互に反力を付与することができるため、窪み２１に張力発生部材の一部が引き込まれる場合であっても、積層体Ｓに対して引張荷重を好適に付与することができる。

【0052】

第６の態様として、第１から第５のいずれか１つの態様に係る複合材Ｆの成形方法において、前記被覆部材と前記成形型１１との間を気密に封止するステップＳ４では、前記積層体Ｓが前記成形型１１に倣うように押圧するための押圧部材（押圧プレート１３）を、前記積層体Ｓ上に配置する。

【0053】

この構成によれば、積層体Ｓに引張荷重が付与されると、自由エネルギー最小の原理（最小ポテンシャルエネルギーの原理）により、積層体Ｓは円形になろうとする。このとき、押圧部材により積層体Ｓを成形型１１へ向かって押圧することで、押圧部材は押圧方向の剛性により積層体Ｓが円形になることを抑止し、積層体Ｓを成形型１１に倣った形状とすることができる。なお、押圧部材の端部は、積層体Ｓへの接地圧が局所的に高くなり、フットプリントが積層体Ｓに転写されるため、チャンファ加工することが望ましいが、チャンファ加工はなくてもよい。

【0054】

第７の態様に係る成形装置は、繊維シートを複数積層した積層体Ｓを賦形して硬化させることで、複合材を成形するための成形装置１において、前記複合材Ｆは、屈曲した形状となる屈曲部Ｋを含み、前記複合材Ｆを成形する成形面と、賦形時において前記積層体Ｓに張力を発生させる張力発生部材の一部を引き込むための窪み２１と、を有する成形型１１と、前記積層体Ｓを覆う前記張力発生部材（張力発生フィルム１２）と、前記張力発生部材で覆われた前記積層体Ｓを覆う被覆部材（バッグフィルム１５）と、前記被覆部材と前記成形型１１との間が気密に封止された状態で、前記被覆部材と前記成形型１１との間の雰囲気を吸引する吸引装置１６と、を備える。

【0055】

この構成によれば、窪み２１に、張力発生部材の一部を引き込ませることで、積層体Ｓに引張荷重を付与した状態で、積層体Ｓを賦形することができる。このため、積層体Ｓの賦形による成形不良の発生を抑制することができる。

【0056】

第８の態様として、第７の態様に係る成形装置において、前記複合材Ｆは、長手方向に長く、前記長手方向に直交する直交面内において変形させた桁部材であり、前記長手方向の一方側から他方側へ向かって、前記直交面内における断面形状が変化しており、前記窪みは、前記長手方向の一方側から他方側へ向かって、前記直交面内における断面形状が変化する。

【0057】

この構成によれば、複合材Ｆの直交面（断面）内における断面形状の変化に応じて、窪み２１の断面形状を変化させることで、引張荷重の大きさを適切に変化させることができる。

【0058】

第９の態様として、第７または第８の態様に係る成形装置において、前記成形型１１は、成形型本体４５と、前記成形型本体４５に着脱される共に前記窪み２１が形成されたアタッチメント部４６と、を有する。

【0059】

この構成によれば、アタッチメント部４６を成形型本体４５に付け替えることで、窪み２１の形状を簡単に変化させることができる。

【符号の説明】

【0060】

１ 成形装置
１１ 成形型
１２ 張力発生フィルム（張力発生部材）
１２ａ 離型フィルム
１３ 押圧プレート（押圧部材）
１４ ブリーザー
１５ バッグフィルム（被覆部材）
１６ 吸引装置
２１ 窪み
３１ 成形装置（実施形態２）
３３ 窪み
４１ 成形装置（実施形態３）
４５ 成形型本体
４６ アタッチメント部
Ｋ 屈曲部
Ｆ 複合材
Ｓ 積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】