CN107405803B - 树脂复合材料的固化装置、固化方法及树脂成型品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节省伴随树脂复合材料的成型的工时，并且实现固化设备的简单化和节能化，从而降低树脂成型品的制造成本的树脂复合材料的固化装置、固化方法及树脂成型品。树脂复合材料的固化装置(1)具备：环境设定部(电磁波照射部(5))，对包括被置于增加物体的分子运动量的特定物理环境(例如电磁波(EW)的照射)时自发热的金属纳米材料(2a)的未固化的树脂复合材料(2)赋予所述特定物理环境(电磁波(EW))；加压体(6)，以能够压接的方式设置在树脂复合材料(2)的表面；及压接驱动部(7)，在通过环境设定部(电磁波照射部(5))对树脂复合材料(2)赋予所述特定物理环境(例如电磁波(EW)的照射)的状态下，使加压体(6)压接于树脂复合材料(2)的表面。

Description

树脂复合材料的固化装置、固化方法及树脂成型品

技术领域

本发明涉及一种树脂复合材料的固化装置、固化方法及树脂成型品。

背景技术

使玻璃纤维或碳纤维等纤维状加强件含浸于基质树脂而使其增强的树脂复合材料(纤维增强塑料)为轻量且具有高强度、高弹性的原材料，且在航空宇宙工业、汽车工业、体育用品等中广泛使用。

作为树脂复合材料基质树脂，固化时间较短且生产率较高，因此优选热固性树脂或热塑性树脂。近年来，通常使用使热固性或热塑性基质树脂含浸于垫状纤维状加强件而使其成为半固化状的柔软的被称作半固化片的中间成型材料。

通常，当由半固化片形成树脂成型品时，如专利文献1中所公开，对所制造的树脂成型品的成型模具或夹具等层叠或绕装半固化片而造型成规定形状，利用真空袋将其包裹而抽真空，并提高针对成型模具/夹具等的粘附性，而且将其整体容纳于高压釜等加热器，从而进行加热/加压的同时使半固化片基质树脂固化。如此，使半固化片固化时，若不在进行加热的同时进行加压，则不仅得不到良好的固化反应，还因残留有半固化片的内部所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡而不能得到规定的强度。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-152753号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

半固化片等片状中间成型材料通过层叠多层，且容纳于真空袋而被抽真空，并进行加热来作为树脂成型品而成型。

加热时，通过加热器不仅要对中间成型材料进行加热，就连成型模具或夹具等也应整体上进行加热，否则无法使中间成型材料升温，因此在加热工序中会花费时间，且为了进行加热而消耗的能源也庞大。

因此，层叠中间成型材料而制造的树脂成型品的制造成本较高，而不得不提高价格。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种节省伴随中间成型材料的成型的工时，并且实现固化设备的简单化和节能化，从而能够降低树脂成型品的制造成本的树脂复合材料的固化装置、固化方法及树脂成型品。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明采用以下方法。

本发明的第1方式所涉及的树脂复合材料的固化装置具备：环境设定部，对包括纤维状加强件、热固性或热塑性基质树脂及被置于增加物体的分子运动量的特定物理环境时自发热的金属纳米材料的未固化的树脂复合材料赋予所述特定物理环境；加压体，以能够压接的方式设置在所述树脂复合材料的表面；及压接驱动部，使所述加压体压接于所述树脂复合材料的表面。

根据上述结构的固化装置，若通过环境设定部对未固化的树脂复合材料赋予增加物体的分子运动量的特定物理环境，则树脂复合材料中所含有的金属纳米材料的分子运动量增加而金属纳米材料自发热，且树脂复合材料的温度上升而软化。

在该状态下，加压体通过压接驱动部压接于树脂复合材料的表面，且温度上升而软化的树脂复合材料通过加压体被加压。此时，树脂复合材料中所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡被脱气，从而树脂复合材料成型为树脂成型品的形状。

当树脂复合材料基质树脂为热固性树脂时，被加压而产生固化反应，从而树脂复合材料固化。另一方面，当树脂复合材料基质树脂为热塑性树脂时，热塑性树脂被冷却而树脂复合材料固化。

关于加压体，可以不用设为压接于由树脂复合材料制造的整个树脂成型品的表面的大小。即，将加压体形成为仅压接于树脂复合材料(树脂成型品)的表面的一部分的大小，且通过反复利用该加压体对树脂复合材料的表面进行局部加压而能够对整个树脂复合材料进行加压而使其固化。

并且，由于为通过金属纳米材料的自发热而对树脂复合材料进行加热，并通过加压体对其进行加压的结构，因此无需如以往那样为了进行加压而利用真空袋将树脂复合材料和成型模具或夹具等一起包裹来抽真空。

因此，无需如以往那样准备能够容纳整个树脂复合材料(树脂成型品)的真空袋或大容量的高压釜等加热器，就能够将固化设备大幅简单化。

而且，通过环境设定部赋予增加分子运动量的特定物理环境，由此仅对树脂复合材料进行加热，因此不需要如使用以往的加热器时那样连成型模具或夹具等也全部加热的能源，从而能够实现节能化。

由此，能够大幅度降低树脂成型品的制造成本。

上述结构中，可以将所述环境设定部设为电磁波照射部，且将所述特定物理环境设为通过所述电磁波照射部照射电磁波的状态。

如此，通过对金属纳米材料中所含有的未固化的树脂复合材料照射电磁波，增加金属纳米材料的分子运动量而使其快速自发热，从而能够对树脂复合材料进行加热。

上述结构中，可以将所述环境设定部设为隔着所述树脂复合材料而正对的多个电极，且将所述特定物理环境设为在多个所述电极之间施加有电场的状态。

如此，通过对隔着树脂复合材料而正对的多个电极之间施加电场，与照射电磁波的情况相同而能够增加金属纳米材料的分子运动量来对树脂复合材料进行加热。施加电场的结构比照射电磁波的结构简单，因此能够将固化设备进一步简单化，并有助于树脂成型品的制造成本降低。

上述结构中，可以将所述环境设定部设为磁场施加线圈，且将所述特定物理环境设为通过所述磁场施加线圈对所述树脂复合材料施加有磁场的状态。

该情况下，使树脂复合材料中所含有的金属纳米材料自发热的作用比照射电磁波或施加电场的情况弱，但能够将固化设备的结构进一步简单化且降低其价格。因此，能够根据所使用的金属纳米材料的性状而对树脂复合材料有效地进行加热。

上述结构中，可以将所述加压体的材质设为石英玻璃、高分子类材料、陶瓷类材料中的任一种。

石英玻璃、高分子类材料、陶瓷类材料即使被置于电磁波或电场或磁场等物理环境中也会自发热，因此温度不会如树脂复合材料那样上升，且作为加压体的功能也不会受损。

上述结构中，可以将所述加压体沿所述树脂复合材料的规定方向连续设置多个，且能够使这些中位于任意位置的所述加压体动作。

由此，例如对片状树脂复合材料的一个部位(例如中心部)压接一个加压体，且从该部位依次压接与该加压体相邻的其他加压体，由此能够扩大树脂复合材料的固化范围，并且向树脂复合材料的端部侧挤出树脂复合材料中所含有的空气或气体的气泡而使气泡良好地脱气。

上述结构中，可以将所述环境设定部沿所述树脂复合材料的规定方向连续设置多个，且能够使这些中位于任意位置的所述环境设定部动作。

由此，通过环境设定部对树脂复合材料的任意部分赋予增加物体的分子运动量的特定物理环境，使该部分的金属纳米材料自发热而进行加热，从而能够使树脂复合材料固化。而且，依次移动加热的位置，由此能够扩大树脂复合材料的固化范围，并且向树脂复合材料的端部侧挤出树脂复合材料中所含有的空气或气体的气泡而使气泡良好地脱气。

本发明的第2方式所涉及的树脂复合材料的固化方法具备：加热步骤，将增加未固化的树脂复合材料中所含有的金属纳米材料的分子运动量而使该金属纳米材料自发热的特定物理环境赋予于该树脂复合材料，从而对该树脂复合材料进行加热；及加压步骤，将加压体压接于已加热的所述树脂复合材料的表面，从而对该树脂复合材料进行加压。

根据上述固化方法，首先在加热步骤中，使金属纳米材料自发热的特定物理环境被赋予到未固化的树脂复合材料。由此，树脂复合材料中所含有的金属纳米材料的分子运动量增加而金属纳米材料自发热，从而树脂复合材料的温度上升而软化。

接着，在加压步骤中，将加压体压接于已加热的树脂复合材料的表面，从而温度上升而软化的树脂复合材料被加压。此时，树脂复合材料中所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡被脱气，从而树脂复合材料成型为树脂成型品的形状。

当树脂复合材料基质树脂为热固性树脂时，被加压而产生固化反应，从而树脂复合材料固化。另一方面，当树脂复合材料基质树脂为热塑性树脂时，热塑性树脂被冷却而树脂复合材料固化。

关于加压体，可以不用设为压接于由树脂复合材料制造的整个树脂成型品的表面的大小，通过利用该加压体对树脂复合材料的表面反复进行加压而能够对整个树脂复合材料进行加压而使其固化。

并且，由于为通过金属纳米材料的自发热而对树脂复合材料进行加热，并通过加压体对其进行加压的结构，因此无需如以往那样为了进行加压而利用真空袋将树脂复合材料和成型模具或夹具等一起包裹来抽真空。因此，无需如以往那样准备能够容纳整个树脂复合材料(树脂成型品)的真空袋或大容量的高压釜等加热器，就能够将固化设备大幅简单化。

而且，通过赋予增加分子运动量的特定物理环境而仅对树脂复合材料进行加热，因此不需要如使用以往的加热器时那样连成型模具或夹具等也全部加热的能源，从而能够实现节能化。

由此，能够大幅度降低树脂成型品的制造成本。

上述方法中，可以将所述特定物理环境设为照射有电磁波的状态。

如此，通过对金属纳米材料中所含有的未固化的树脂复合材料照射电磁波，增加金属纳米材料的分子运动量而使其快速自发热，从而能够对树脂复合材料进行加热。

上述方法中，可以将所述特定物理环境设为施加有电场的状态。

如此，通过对金属纳米材料中所含有的未固化的树脂复合材料施加电场，与照射电磁波的情况相同而能够增加金属纳米材料的分子运动量来对树脂复合材料进行加热。

上述方法中，可以将所述特定物理环境设为施加有磁场的状态。

如此，通过对金属纳米材料中所含有的未固化的树脂复合材料施加磁场，与照射电磁波的情况相同而能够增加金属纳米材料的分子运动量来对树脂复合材料进行加热。

上述方法中，可以将所述加热步骤和所述加压步骤交替执行多次。如此一来，例如将片状树脂复合材料层叠多张的情况下，在每层叠一张树脂复合材料时确切地进行加压而使其固化，从而能够抑制树脂成型品的形状或强度的质量降低。

本发明的第3方式所涉及的树脂成型品通过第2方式的固化方法制造而成。由此，能够降低树脂成型品的制造成本。

发明效果

如上所述，根据本发明所涉及的树脂复合材料的固化装置及固化方法，节省伴随树脂复合材料的成型的工时，并且实现固化设备的简单化和节能化，从而能够降低树脂成型品的制造成本。并且，本发明所涉及的树脂成型品的制造成本较低。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施方式的树脂复合材料的固化装置俯视图。

图2为基于图1的II-II向视的固化装置的纵剖视图。

图3为以流程表示本发明所涉及的固化方法的图。

图4为本发明的第2实施方式所涉及的树脂复合材料的固化装置的俯视图。

图5为表示本发明的第3实施方式的树脂复合材料的固化装置的俯视图。

图6为表示本发明的第4实施方式的树脂复合材料的固化装置的俯视图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。

[第1实施方式]

图1为表示本发明的第1实施方式的固化装置的俯视图，图2为基于图1的II-II向视的固化装置的纵剖视图。

该固化装置1为例如将未固化的半固化片2(树脂复合材料)沿其厚度方向进行加压的同时进行加热而使其固化的装置。众所周知，半固化片2为通过热固性或热塑性基质树脂等层叠或含浸于碳纤维或玻璃纤维等纤维状加强件而将该热固性或热塑性基质半一体化且能够在常温中变形的中间成型材料。

固化装置1例如构成为具备箱形空腔3、呈该空腔3的底部的平坦的成型台4、设置在空腔3的侧内表面的电磁波照射部5(环境设定部)、加压体6、驱动器7(压接驱动部)、高频电源8、波导管9。半固化片2层叠于成型台4或设置在其上侧的未图示的成型模具、夹具等，并从其上侧如后述那样通过加压体6被加压。还可考虑省略空腔3而将固化装置1设为打开状。

本实施方式中所使用的半固化片2为在其基质树脂添加或粘附有被置于增加物体的分子运动量的特定物理环境时自发热的金属纳米材料2a的半固化片。金属纳米材料2a为其二维或三维尺寸为纳米级(1～几百nm)的金属材料，具体形状为纳米纤维、纳米线圈、纳米粒子、纳米管等。尤其纳米线圈、纳米纤维的电磁波吸收效率高，因此优选。

金属纳米材料2a的材质并无特别限定，但优选为如后述那样从电磁波照射部5照射的电磁波EW的频率中电磁波吸收效率高的金属。具体而言为铂(Pt)、金(Au)、镍(Ni)、酮(Cu)等。这种金属纳米材料2a通过吸收电磁波EW而增加分子运动量，并自发热而温度快速上升。

若相对于半固化片2的基质树脂的金属纳米材料2a的添加量过多，则有可能在将半固化片2用作树脂成型品时产生龟裂。因此，以每单位面积重量比计，将金属纳米材料2a的添加量设为50μg/cm2以下，优选设为10μg/cm2以下，更优选设为2μg/cm2以下。上述金属纳米材料2a的电磁波吸收效率高，因此即使添加量较少也能够得到较大的发热量。

固化装置1通过从电磁波照射部5照射电磁波EW，在空腔3的内部形成增加半固化片2的基质树脂中所含有的金属纳米材料2a的分子运动量的物理环境。电磁波照射部5向空腔3内照射从高频电源8经由波导管9而供给的电磁波EW。

电磁波EW的频率并无特别限定，但优选例如不是如X射线那样需要进行特殊管理的电磁波。并且，优选为构成金属纳米材料2a的金属的频率吸收效率较高的频率的电磁波。若考虑上述，则优选照射短波(HF、3MHz以上30MHz以下)、超短波(VHF、30MHz以上300MHz以下)、极超短波(300MHz以上3GHz以下)。具体而言，能够使用ISM频带的电磁波。

另一方面，加压体6以能够压接及脱离的方式设置于半固化片2的表面，且作为其材质应为即使被置于照射有电磁波EW的环境也不易自发热的材质，即温度不会上升到会损害作为加压体的功能的材质。具体而言，由石英玻璃或PEEK、聚酰亚胺等高分子类材料或SiC等陶瓷类材料等形成。

驱动器7例如构成为具备设置在空腔3的天板上的缸体7a和以能够从该缸体7a伸缩的方式延伸而贯穿空腔3的天板的杆7b，且杆7b的前端与加压体6连结。但是，并不限定于该结构，只要能够使加压体6压接于半固化片2的表面，则可以为其他结构。该驱动器7在通过电磁波照射部5对半固化片2照射有电磁波EW的状态下，使加压体6压接于半固化片2的表面。

基于如上构成的固化装置1的半固化片2的固化方法如下。另外，图3为表示半固化片2的固化方法的流程图。

首先，将未固化的半固化片2层叠(或载置、卷绕)于成型台4或规定的成型模具、夹具等(层叠步骤S1)。

接着，从电磁波照射部5对半固化片2照射电磁波EW(加热步骤S2)。电磁波EW的频率并无限定，但优选例如不是如X射线那样需要进行特殊管理的电磁波。并且，优选为构成金属纳米材料2a的金属的频率吸收效率较高的频率的电磁波。若考虑到上述，则优选照射短波(HF、3MHz以上30MHz以下)、超短波(VHF、30MHz以上300MHz以下)、极超短波(300MHz以上3GHz以下)。具体而言，能够使用ISM频带的电磁波。

若对半固化片2照射电磁波EW，则添加在半固化片2的基质树脂中的金属纳米材料2a吸收电磁波EW。由此，金属纳米材料2a的分子运动量增加，且金属纳米材料2a自发热而温度快速上升。该热传播到半固化片2的基质树脂，从而基质树脂被软化或熔融。还可以设为能够对半固化片2局部照射电磁波EW。

另一方面，加压体6由即使照射有电磁波EW也不易自发热的材料形成，因此温度不会像半固化片2那样上升，且不会损害作为加压体的功能。

接着，使驱动器7驱动而将加压体6压接于未固化的半固化片2的表面，并对该表面进行加压(加压步骤S3)。此时，将加压力设定为向外部挤出半固化片2的内部所含有的气泡的程度。

半固化片2的内部所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡通过基于加压体6的加压从半固化片2的中央部向周边部挤出而脱气。

当半固化片2的基质树脂为热固性树脂时，通过基于金属纳米材料2a的自发热的升温和基于加压体6的加压产生固化反应而进行固化。另一方面，当半固化片2的基质树脂为热塑性树脂时，通过加热之后进行冷却而进行固化。在结束加压之后驱动驱动器7而使加压体6上升。

当通过加压体6被加压的范围仅为半固化片2的一部分时，移动半固化片2与加压体6的相对位置的同时反复进行多次加压步骤S3。在该情况下，优选最初对半固化片2的中央部附近进行加压，之后依次向外侧移动而进行加压。

如此，通过将基于电磁波EW的照射的加热(加热步骤S2)和基于加压体6的加压(加压步骤S3)交替执行多次，使整个半固化片2固化而形成树脂成型品。也可以同时执行电磁波EW的照射和基于加压体6的加压。

最后，从成型台4剥离树脂成型品而完成树脂成型品(脱模步骤S4)。

根据上述结构的固化装置1，可以不用将加压体6设为压接于由半固化片2制造的树脂成型品的整个表面的大小。即，将加压体6形成为仅压接于半固化片2(树脂成型品)的表面的一部分的大小，且通过反复利用该加压体6对半固化片2的表面进行局部加压而能够对整个半固化片2进行加压而使其固化。

并且，由于为通过金属纳米材料2a的自发热而对半固化片2进行加热，并通过加压体6对其进行加压的结构，因此无需如以往那样为了进行加压而利用真空袋将半固化片2和成型模具或夹具等一起包裹来抽真空。

因此，无需如以往那样准备能够容纳整个半固化片2(树脂成型品)的真空袋或大容量的高压釜等加热器，就能够将固化设备大幅简单化。

而且，通过从电磁波照射部5照射电磁波EW而仅对半固化片2进行加热，因此不需要如使用以往的加热器时那样连成型模具或夹具等也全部加热的能源。因此，能够大幅节约能源，由此能够大幅降低树脂成型品的制造成本。

例如，在将片状半固化片2层叠多层的情况下，在每层叠一张半固化片时交替执行加热步骤S2和加压步骤S3，由此对各半固化片2的层确切地进行加压而使其固化，从而能够抑制树脂成型品的形状或强度的质量降低。

通过限定电磁波EW的照射范围而还能够对半固化片2进行局部加热，因此能够在整个树脂成型品固化后进行局部再加热而设置加成物，或者进行补充造型或补充加工。形成为片状的半固化片2能够直接利用已有的层叠方法，即基于人工操作的层叠方法或基于自动层叠机的层叠方法。

[第2实施方式]

图4为表示本发明的第2实施方式的固化装置的俯视图。

该固化装置11与第1实施方式的固化装置1相同，将添加有金属纳米材料2a的未固化的半固化片2(树脂复合材料)沿其厚度方向进行加压的同时进行加热而使其固化。

固化装置11构成为具备平坦的成型台12、以隔着载置于该成型台12的半固化片2的方式正对的一对电极13A、13B(环境设定部)、多个加压体14、高频电源15及同轴电缆16A、16B。

固化装置11通过对电极13A、13B之间施加电场EF，形成增加半固化片2的基质树脂中所含有的金属纳米材料2a的分子运动量的物理环境。电极13A、13B通过从高频电源15经由同轴电缆16A、16B供给的高频电流而形成电场EF。

加压体14沿半固化片2的规定方向(例如长条方向)连续设置有多个。作为加压体14的材质应为即使被置于施加有电场EF的环境也不易自发热的材质，即温度不会上升到损害作为加压体的功能的材质。这些多个加压体14分别通过未图示的驱动器，能够各自单独压接于及脱离半固化片2的表面。作为驱动器，可考虑配置有多个与第1实施方式的固化装置1中的驱动器7相同的驱动器的驱动器，但也可以为其他结构。

基于如上构成的固化装置11的半固化片2的固化方法如下。该固化方法也按照沿图3所示的流程的顺序进行。

首先，将未固化的半固化片2层叠(或载置、卷绕)于成型台12或规定的成型模具、夹具等(层叠步骤S1)。

接着，从电极13A、13B对半固化片2施加电场EF(加热步骤S2)。若对半固化片2施加电场EF，则添加在半固化片2的基质树脂的金属纳米材料2a的分子运动量增加，且金属纳米材料2a自发热。该热传播到半固化片2的基质树脂，从而基质树脂被软化或熔融。

另一方面，加压体14由即使施加有电场EF也不易自发热的材料形成，因此温度不会如半固化片2那样上升，且不会损害作为加压体的功能。

接着，使未图示的驱动器驱动而将加压体14压接于未固化的半固化片2的表面，并对该表面进行加压(加压步骤S3)。此时，将加压力设为向外部挤出半固化片2的内部所含有的气泡的程度。

半固化片2的内部所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡通过基于加压体14的加压，从半固化片2的中央部向周边部挤出而脱气。

当半固化片2的基质树脂为热固性树脂时，通过基于金属纳米材料2a的自发热的升温和基于加压体6的加压，产生固化反应而进行固化。另一方面，当半固化片2的基质树脂为热塑性树脂时，通过加热之后进行冷却而进行固化。在结束加压之后驱动驱动器而使加压体14上升。

例如当半固化片2为片状或长条状时，对其一个部位(例如中心部)压接一个加压体14，且从该部位依次压接与该加压体14相邻的其他加压体14，由此能够扩大半固化片2的固化范围，并且向半固化片2的端部侧挤出半固化片2中所含有的空气或气体的气泡而使气泡良好地脱气。

如此，将基于电场EF的施加的加热(加热步骤S2)和基于加压体14的加压(加压步骤S3)交替执行多次，并且在加压步骤S3中使多个加压体14从中央部向外侧依次进行加压，由此能够使整个半固化片2均匀固化而形成树脂成型品。也可以同时执行电场EF的施加和基于加压体14的加压。

最后，从成型台12剥离树脂成型品而完成树脂成型品(脱模步骤S4)。

根据上述结构的固化装置11，可得到与第1实施方式中的固化装置1及固化方法相同的效果。而且，该固化装置11对隔着半固化片2而正对的一对电极13A、13B之间施加电场EF，由此与照射电磁波的第1实施方式的情况相同地增加金属纳米材料2a的分子运动量，并使金属纳米材料2a升温而能够对半固化片2进行加热。

电场EF的施加能够通过从高频电源15经由同轴电缆16A、16B向电极13A、13B供给高频电流而相对简单地实现，因此能够设为比照射电磁波的结构简单的固化设备。由此，能够进一步降低树脂成型品的制造成本。

并且，加压体14沿半固化片2的规定方向连续设置有多个，且能够使这些中位于任意位置的半固化片动作，因此通过从半固化片2的一个部位向周边依次压接加压体14，能够使半固化片2的气泡确切地脱气。

[第3实施方式]

图5为表示本发明的第3实施方式的固化装置的俯视图。

该固化装置21与第2实施方式的固化装置11相同，对添加有金属纳米材料2a的未固化的半固化片2(树脂复合材料)施加电场EF而进行加热的同时沿厚度方向进行加压而使其固化。

固化装置21构成为具备平坦的成型台22、以隔着载置于该成型台22的半固化片2的方式正对的例如5对电极23A、23B～27A、27B(环境设定部)、加压体28、高频电源15、同轴电缆16A、16B及多个开关29。

5对电极23A、23B～27A、27B的组合沿半固化片2的规定方向(例如长条方向)连续设置，并分别经由开关29与同轴电缆16A、16B连接。而且，仅对彼此的开关29被关闭的组合之间施加电场EF。因此，能够使任意组合动作。图5中，例如在位于中央的电极25A、25B之间施加有电场EF。

加压体28以能够压接的方式设置在半固化片2的表面，其材质即使在被置于施加有电场EF的环境也不易自发热。该第3实施方式中，加压体28以单体设置，但也可以如第2实施方式那样沿半固化片2的规定方向连续设置多个。该加压体28通过未图示的驱动器能够压接于半固化片2的表面。作为驱动器，可考虑与第1实施方式的固化装置1中的驱动器7相同的驱动器，但也可以为其他结构。

基于如上构成的固化装置21的半固化片2的固化方法如下。该固化方法也按照沿图3所示的流程的顺序进行。

首先，将未固化的半固化片2层叠(或载置、卷绕)于成型台22或规定的成型模具、夹具等(层叠步骤S1)。

接着，关闭5对电极23A、23B～27A、27B中任意组合的开关29而对半固化片2施加电场EF(加热步骤S2)。若对半固化片2施加电场EF，则增加添加在半固化片2的基质树脂的金属纳米材料2a的分子运动量，且金属纳米材料2a自发热。该热传播到半固化片2的基质树脂，从而基质树脂被软化或熔融。

接着，使未图示的驱动器驱动，将加压体28压接于未固化的半固化片2的表面，并对该表面进行加压(加压步骤S3)。此时，使加压体28移动到受到电场EF的施加而基质树脂已升温的部分而与其压接。即，通过加压体28对5对电极23A、23B～27A、27B中与施加有电场EF的电极对应的部位进行加压。当设置多个加压体28时，使与基质树脂已升温的部分对应的加压体28压接于该部分。将此时的加压力设定为向外部挤出半固化片2的内部所含有的气泡的程度的力。

半固化片2的内部所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡通过基于加压体28的加压从半固化片2的中央部(电极25A、25B的位置)向周边挤出而脱气。

当半固化片2的基质树脂为热固性树脂时，通过基于金属纳米材料2a的自发热的升温和基于加压体6的加压产生固化反应而进行固化。另一方面，当半固化片2的基质树脂为热塑性树脂时，在加热之后进行冷却而进行固化。在结束加压之后驱动驱动器而使加压体28上升。

最后，从成型台22剥离树脂成型品而完成树脂成型品(脱模步骤S4)。

根据上述结构的固化装置21，可得到与第2实施方式中的固化装置11及固化方法相同的效果。而且，该固化装置21中，施加电场EF的电极23A、23B～27A、27B沿半固化片2的规定方向连续设置多个，且能够使这些中位于任意位置的半固化片动作，因此通过使电极23A、23B～27A、27B从半固化片2的一个部位向其周边依次动作，能够向半固化片2的端部侧挤出半固化片2中所含有的空气的气泡而使该气泡良好地脱气。

[第4实施方式]

图6为表示本发明的第4实施方式的固化装置的俯视图。

该固化装置31构成为具备平坦的成型台32、设置在该成型台32的一侧的磁场施加线圈33、多个加压体34、电源35及电源线36。

固化装置31通过磁场施加线圈33对半固化片2(树脂复合材料)施加磁场MF，由此形成增加半固化片2的基质树脂中所含有的金属纳米材料2a的分子运动量的物理环境。金属纳米材料2a的材质需要通过磁场MF的施加而自发热。磁场施加线圈33通过从电源35经由电源线36而供给的电流形成磁场MF。

加压体34以与第2实施方式中的固化装置11的加压体14相同的方式沿半固化片2的规定方向(例如长条方向)连续设置有多个。作为加压体34的材质应为在即使被置于施加有磁场MF的环境也不易自发热的材质，即温度不会上升到损害作为加压体的功能的材质。这些多个加压体34分别通过未图示的驱动器，能够各自单独压接于及脱离半固化片2的表面。

基于如上构成的固化装置31的半固化片2的固化方法如下。该固化方法也按照沿图3所示的流程的顺序进行。

首先，将未固化的半固化片2层叠(或载置、卷绕)于成型台32或规定的成型模具、夹具等(层叠步骤S1)。

接着，从磁场施加线圈33对半固化片2施加磁场MF(加热步骤S2)。若对半固化片2施加磁场MF，则添加在半固化片2的基质树脂的金属纳米材料2a的分子运动量增加，且金属纳米材料2a自发热。该热传播到半固化片2的基质树脂，从而基质树脂被软化或熔融。

另一方面，加压体34由即使施加有磁场MF也不易自发热的材料形成，因此温度不会如半固化片2那样上升，且不会损害作为加压体的功能。

接着，使未图示的驱动器驱动而将加压体34压接于未固化的半固化片2的表面，并对该表面进行加压(加压步骤S3)。此时，将加压力设定为向外部挤出半固化片2的内部所含有的气泡的程度。

半固化片2的内部所含有的空气的气泡或加热时所产生的气体的气泡通过基于加压体34的加压而从半固化片2的中央部向周边部挤出而脱气。

当半固化片2的基质树脂为热固性树脂时，通过基于金属纳米材料2a的自发热的升温和基于加压体6的加压产生固化反应而进行固化。另一方面，当半固化片2的基质树脂为热塑性树脂时，通过在加热之后进行冷却而进行固化。在结束加压之后驱动驱动器而使加压体34上升。

例如当半固化片2为片状或长条状时，对其一个部位(例如中心部)压接一个加压体34，且从该部位依次压接与该加压体34相邻的其他加压体34，由此能够扩大半固化片2的固化范围，并且向半固化片2的端部侧挤出半固化片2中所含有的空气或气体的气泡而使气泡良好地脱气。

如此，将基于磁场MF的施加的加热(加热步骤S2)和基于加压体34的加压(加压步骤S3)交替执行多次，并且在加压步骤S3中使多个加压体34从中央部向外侧依次进行加压，由此能够使整个半固化片2均匀固化而形成树脂成型品。也可以同时执行磁场MF的施加和基于加压体34的加压。

最后，从成型台32剥离树脂成型品而完成树脂成型品(脱模步骤S4)。

根据上述结构的固化装置31，使半固化片2中所含有的金属纳米材料2a自发热的作用比如所述实施方式那样施加电磁波的照射或电场的情况差，但能够将固化设备的结构进一步简单化且降低其价格。因此，能够根据所使用的金属纳米材料2a的性状而对半固化片2有效地进行加热而使其固化。

如上说明，本发明所涉及的树脂复合材料的固化装置1、11、21、31及固化方法中，对半固化片2等树脂复合材料赋予增加物体的分子运动量的特定物理环境(电磁波EW、电场EF、磁场MF等)，并通过使树脂复合材料中所含有的金属纳米材料2a自发热而使树脂复合材料固化。

根据该固化装置1、11、21、31及固化方法，不需要利用真空袋的抽真空或基于高压釜等加热器的加热，因此节省伴随树脂复合材料的成型的工时，并且实现固化设备的简单化和节能化，从而能够降低树脂成型品的制造成本。

本发明并不仅限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行适当变更或改良，如此进行了变更或改良的实施方式也包含于本发明的权利要求中。

例如，上述各实施方式中，对将基质树脂呈半固化状的半固化片进行固化、成型的情况进行了说明，但还可以将本发明应用于其他方式的树脂复合材料。可以组合上述各实施方式的结构。

并且，上述各实施方式中，加压体6、14、28、34为面压式(印戳式)，但也可考虑从面压式变更为转动式(辊式)。

而且，可以组合使用上述各实施方式的环境设定部。例如，可考虑适当组合使用第1实施方式的电磁波照射部、第2实施方式的电极及第3实施方式的磁场施加线圈。

符号说明

1、11、21、31-固化装置，2-半固化片(树脂复合材料)，2a-金属纳米材料，5-电磁波照射部(环境设定部)，6、14、28、34-加压体，7-驱动器(压接驱动部)，13A、13B、23A、23B、24A、24B、25A、25B、26A、26B、27A、27B-电极(环境设定部)，33-磁场施加线圈(环境设定部)，EW-电磁波，EF-电场，MF-磁场，S2-加热步骤，S3-加压步骤。

Claims (12)

1.一种树脂复合材料的固化装置，其具备：

环境设定部，对包括纤维状加强件、热固性或热塑性基质树脂及被置于增加物体的分子运动量的特定物理环境时自发热的金属纳米材料的未固化的树脂复合材料赋予所述特定物理环境；

加压体，以能够压接的方式设置在所述树脂复合材料的表面；及

压接驱动部，使所述加压体压接于所述树脂复合材料的表面；

所述加压体沿所述树脂复合材料的规定方向连续设置有多个，且能够使这些加压体中位于任意位置的所述加压体动作，

所述压接驱动部向所述树脂复合材料的任意一个部位压接任意位置的所述加压体，并将与所述任意位置的所述加压体相邻的其他的所述加压体依次向所述树脂复合材料压接。

2.根据权利要求1所述的树脂复合材料的固化装置，其中，

所述环境设定部为电磁波照射部，且所述特定物理环境为通过所述电磁波照射部照射电磁波的状态。

3.根据权利要求1所述的树脂复合材料的固化装置，其中，

所述环境设定部为隔着所述树脂复合材料正对的多个电极，且所述特定物理环境为在多个所述电极之间施加有电场的状态。

4.根据权利要求1所述的树脂复合材料的固化装置，其中，

所述环境设定部为磁场施加线圈，且所述特定物理环境为通过所述磁场施加线圈对所述树脂复合材料施加磁场的状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的树脂复合材料的固化装置，其中，

所述加压体的材质为石英玻璃、高分子类材料、陶瓷类材料中的任一种。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的树脂复合材料的固化装置，其中，

所述环境设定部沿所述树脂复合材料的规定方向连续设置有多个，且能够使这些中位于任意位置的所述环境设定部动作。

7.一种树脂复合材料的固化方法，其具备：

加热步骤，将增加未固化的树脂复合材料中所含有的金属纳米材料的分子运动量而使该金属纳米材料自发热的特定物理环境赋予于该树脂复合材料，从而对该树脂复合材料进行加热；及

加压步骤，将加压体压接于已加热的所述树脂复合材料的表面，从而对该树脂复合材料进行加压；

所述加压体沿所述树脂复合材料的规定方向连续设置有多个，且能够使这些加压体中位于任意位置的所述加压体动作，

在所述加压步骤中，向所述树脂复合材料的任意一个部位压接所述任意位置的所述加压体，并将与所述任意位置的所述加压体相邻的其他的所述加压体依次向所述树脂复合材料压接。

8.根据权利要求7所述的树脂复合材料的固化方法，其中，

所述特定物理环境为照射有电磁波的状态。

9.根据权利要求7所述的树脂复合材料的固化方法，其中，

所述特定物理环境为施加有电场的状态。

10.根据权利要求7所述的树脂复合材料的固化方法，其中，

所述特定物理环境为施加有磁场的状态。

11.根据权利要求7所述的树脂复合材料的固化方法，其中，

将所述加热步骤和所述加压步骤交替执行多次。

12.一种树脂成型品，其通过权利要求7至11中任一项所述的树脂复合材料的固化方法制造而成。

Images