JP2009202440A - 繊維強化プラスチックの脱型方法、製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＲＰの成形において脱型時間を短縮して成形全体にかかる時間の短縮を図るほか、成形体が薄いものであったり、サンドイッチ構造を含むものであったりしても成形体の意匠面を傷つけずに、脱型装置およびＦＲＰの成形方法を提供すること。
【解決手段】成形された繊維強化プラスチックを成形型から取り出す脱型方法であって、前記成形型もしくは該成形型に設置されたシリンダーに収納された稼動可能なエジェクターピンによって、前記繊維強化プラスチックを押し出して、該繊維強化プラスチックと成形型の間に隙間を設けながら、該隙間に気体を送りこんで、前記繊維強化プラスチックを前記成形型から取り出すことを特徴とする繊維強化プラスチックの脱型方法。
【選択図】図４

Description

本発明は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ； Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）部材を成形した後に成形型より脱型するにあたって、最適な条件を設けることによってＦＲＰ部材を短時間で高効率、そして得られたＦＲＰ部材を破損することなく得られる、ＦＲＰ部材の脱型方法、およびこれを用いた製造方法に関するものである。

従来のＦＲＰの成形における成形品の脱型工程は、特に比較的大型で複雑な形状の場合において、作業者によっては時間がかかるものであった。また、離型性が悪い場合には、脱型する際に成形体に割れを生じさせたり、破壊してしまったりすることもあった。これらのことから、脱型工程におけるシステムの改善が成形サイクルを短縮する上でも成形体の破損を防ぐ上でも必要とされてきた。

ＦＲＰの成形では、ＲＴＭ成形、射出成形、ＲＩＭ（Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形等が行われている。これらの成形方法ではエジェクターを用いて簡単に脱型する方法が採られている。これまでに、高圧空気流で入り口を有する通気孔と流出口を開閉する上下動可能な密栓とを具備し、流出口よりの高圧空気で成形体を押し上げて離型させる成形金型が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、樹脂を注入する時に圧力をかけることでエジェクターの摺動部に樹脂が進入し、エジェクターが作動しなくなる等の問題があった。その上、ＲＴＭ成形で使用される樹脂の粘度は、射出成形やＲＩＭ成形で使用される樹脂の粘度に比べて低いため、特に、ＲＴＭ成形にエジェクターを採用することは困難を極めていた。

また、傘型頭部を有するエジェクターピンに、シール材として円錐孔部を有するリング状軟質シール部材を組み合わせることで、エジェクターを閉じる際の座りを気にすることなく、回り止めも必要のない成形金型のエジェクターが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。しかし、頭部を傘状にした場合には、軸のわずかなぶれや樹脂の付着で締まりが悪くなる、もしくはリング状の軟質シールの経時劣化に伴う硬化による変形能の低下やひび割れの発生による密閉性の低下という欠点がある。

さらに、エジェクターピンとシリンダーとの間に隙間を設け、当該隙間に予め熱可塑性の樹脂の層を形成したＲＴＭ成形向けの脱型装置が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。しかし、前述の隙間の全体に樹脂層を形成させているものを用いて、複雑で大型の形状を成形しようとした場合には、成形体表面と型面との間のアンカー効果による、大気圧よりもはるかに強い力によって型面に張り付いている成形体をはがすために、エジェクターピンによって大きな力で押すことになる。この場合、成形体の表面を傷つけてしまうことが考えられ、エジェクターを意匠面側にも設けることには課題がある上、成形体が薄い場合や内部にコア材を介在するサンドイッチ構造を含む成形体を脱型する場合には、成形体を破壊したり、サンドイッチ構造においては内部のコア材もつぶしてしまったりすることがあると考えられる。
実開昭６３−３９５１９号公報 実開平６−３６１５号公報 特開２００６−２０５５４６号公報

本発明の目的は、ＦＲＰの製造において脱型時間を短縮して成形全体にかかる時間の短縮を図るほか、成形体が薄いものであったり、サンドイッチ構造を含むものであったりしても成形体の意匠面を傷つけずに、脱型装置およびＦＲＰの製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は下記の構成を採用する。すなわち、
（１）成形された繊維強化プラスチックを成形型から取り出す脱型方法であって、前記成形型もしくは該成形型に設置されたシリンダーに収納された稼動可能なエジェクターピンによって、前記繊維強化プラスチックを押し出して、該繊維強化プラスチックと成形型の間に隙間を設けながら、該隙間に気体を送りこんで、前記繊維強化プラスチックを前記成形型から取り出すことを特徴とする繊維強化プラスチックの脱型方法。

（２）前記エジェクターピンと前記成形型との間、または、前記エジェクターピンと前記シリンダーとの間に、少なくとも１つのシール機構を有している、前記（１）に記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（３）前記成形型もしくは前記シリンダーが、前記成形型内の圧力を大気圧よりも低い状態に維持できる構造を備えている、前記（１）または（２）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（４）前記成形型内の圧力を大気圧よりも低い状態に維持する手段が、前記エジェクターピンの下面に、前記少なくとも１つのシール機構を接触させることである、前記（３）に記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（５）前記気体の温度が、前記繊維強化プラスチックを前記成形型から取り出す時の該繊維強化プラスチックの温度よりも低い、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（６）前記気体を前記繊維強化プラスチックと成形型の間の隙間に送り込む際に、前記成形型もしくは前記シリンダー、または、前記エジェクターピンより該気体を吐出する、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（７）前記繊維強化プラスチックが、コア材が介在されたサンドイッチ構造を含む成形体である、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（８）前記繊維強化プラスチックの補強繊維が炭素繊維である、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。

（９）前記成形型のキャビティ部に、強化繊維基材を配設した後に、樹脂を注入して成形するＲＴＭ成形方法において、（Ａ）閉鎖された前記成形型内に前記樹脂を注入し、該成形型内に滞在するときの最低樹脂粘度が０．００１〜０．５Ｐａ・ｓであること、（Ｂ）注入される前記樹脂により前記成形型の内部の圧力が０．１〜３ＭＰａであることの２つの条件のうち、少なくともどちらか１つの条件を満たして成形された繊維強化プラスチックを、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法を用いて脱型することを特徴とする、繊維強化プラスチックの製造方法。

本発明によって、成形体を成形型から取り出す脱型工程において、成形体に負荷をかけずに脱型できるようになるため、時間がかかり、きれいに脱型する事が困難であった脱型工程を、短時間に、かつ成形体に傷をつけることなく行うことができる。従って、成形される繊維強化プラスチックが薄かったり、サンドイッチ構造を含むようなＦＲＰ部材であったりしても、大量生産を行うことが可能となる。

まず、本発明に係る脱型方法に用いられる脱型装置が配置された成形型の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に用いられる脱型装置が配置されたＲＴＭ成形装置の概略全体図である。また、図２は、本発明に用いられる脱型装置が配置されているＲＴＭ成形型の一例を示す断面図である。成形型１は上型２と下型３からなり、油圧シリンダー４によって型締めされる。下型３に直接補強繊維基材を、もしくは事前に成形型１に収まりやすいように補強繊維基材を製品形状に賦形したプリフォーム基材を設置し、型を閉じる。次に、成形型１に取り付けられた樹脂排出口（真空吸引管）５ｂから減圧し、型内圧力が０．０１ＭＰａ以下である状態で、樹脂注入口５ａから樹脂を注入する。一定時間樹脂を硬化させた後、成形体（繊維強化プラスチック）を脱型する。

成形型１には任意に複数の樹脂注入口５ａにつながる樹脂注入流路６、樹脂排出口５ｂにつながる樹脂排出流路７が設けられている。樹脂注入流路６、樹脂排出流路７はそれぞれカプラ等を介して樹脂注入口５ａ、樹脂排出口５ｂに接続する。樹脂注入流路６には樹脂注入装置８が接続されている。この樹脂注入装置８は主剤タンク９、および硬化剤タンク１０にそれぞれ主剤、硬化剤を収容し、それぞれのタンクは加温・真空脱泡ができるようになっている。樹脂注入時にはそれぞれのタンクから主剤側加圧装置１１、硬化剤側加圧装置１２により樹脂を樹脂注入流路６に向かって押し流す。加圧装置１１、１２はこの例ではシリンジポンプを用いており、シリンジを同時に押し出すことで定量性も確保することが２液混合により硬化する樹脂には好ましい。主剤と硬化剤とは混合ユニット１３で混合され、樹脂注入流路６に至る。樹脂排出流路７は真空ポンプ（または加圧ポンプ）１４への樹脂の流入を防ぐために、樹脂トラップ１５に接続される。

なお、樹脂注入口５ａの数や位置は成形型１の形状や寸法、成形型１内で同時に成形する成形体の数量などによって異なるが、樹脂注入口５ａはできるだけ少ないことが好ましい。これは樹脂注入装置８からの樹脂注入用流路６を樹脂注入口５ａに接続する箇所が増えて注入作業が繁雑になることを防ぐためである。

樹脂注入流路６の材料は十分な流量の確保と樹脂との適合性（温度や耐溶剤性、耐圧）を考慮することが重要である。チューブには口径５〜３０ｍｍのものを用い、樹脂の注入圧力に耐えるために１．０ ＭＰａ以上の耐圧性、そして、樹脂硬化時の温度に耐えるために１００℃以上の耐熱性を要し、厚みが２ｍｍ程度の、例えば“テフロン（登録商標）”などのフッ素樹脂製チューブやナイロンチューブが好適である。スチール、アルミ等の金属管であってもよい。また、樹脂排出口５ｂの数や位置についても樹脂注入口５ａの場合と同様に、排出口もできるだけ少ないことが好ましい。また、樹脂排出口５ｂは、型内に残留する気体が抜けやすいように樹脂注入口５ａよりも気体が浮動しやすい方向である、高い位置に設置されることが好ましい。

樹脂排出流路７の材料は、樹脂注入流路６と同様に十分な流量の確保と樹脂との適合性（温度や耐溶剤性、耐圧）を考慮することが重要である。樹脂排出流路７としてはスチール、アルミ等の金属管、あるいはポリエチレン、“テフロン（登録商標）”などのフッ素樹脂等のプラスチック製のチューブが挙げられるが、直径５〜３０ｍｍ、厚み１〜２ｍｍのナイロンチューブがより好適である。

樹脂注入時の樹脂注入流路６、樹脂排出流路７の途中に設置する注入バルブ１６ａや排出バルブ１６ｂは、図３に示すようなバイスグリップ等により、直接作業者により流路を挟むことで全域開閉や口径を変化させることができる。また、バイスグリップのハンドル部分にアクチュエータを設置して自動化することや、またバイスグリップの代わりに電磁バルブやエアーオペレーションバルブを用いる等したバルブ開閉装置を適用することができる。さらに、排出バルブ１６ｂは、単なる開閉の２値ではなく、流路の径を変化（ボールバルブの開度調節）させることも可能である。

樹脂の加圧は、シリンジポンプなどによる加圧方法によれば定量性も得られる。樹脂の注入圧Ｐｉは０．１〜１．０ ＭＰａの範囲で用いるのが好ましい。ここで樹脂の注入圧Ｐｉとは、真空ポンプまたは加圧装置１７により加圧される最大圧力を指し、図１の注入圧力計１８で表示させる圧力を表す。最終的に樹脂が型内の基材に完全に含浸され樹脂排出流路７まで到達したら樹脂排出流路７を閉じ、その後しばらくしてから樹脂注入用流路６も閉じて樹脂注入を終了する。成形型は温調機１９によって加温されており、これにより樹脂を硬化させる。なお、型内樹脂圧Ｐｍとは、型内注入圧力計１８の圧力を表す。

次に、図４に本発明の一例（拡大断面図）を示す。図４（Ａ）がエジェクターピンを収納しているとき、図４（Ｂ）はエジェクターピンを押し出しているときの図である。本発明は、成形されたＦＲＰを成形型から取り出す脱型方法であって、成形型もしくは成形型に設置されたシリンダーに収納された稼動可能なエジェクターピンによってＦＲＰを押し出し、このＦＲＰと成形型の間に隙間を設けながら、この隙間に気体を送りこんで、ＦＲＰを成形型から取り出すことを特徴とするＦＲＰの脱型方法である。

ここで、本発明においてエジェクターピンとは、成形型もしくは成形型に設置されたシリンダーに収納されていて、成形型に貼りついている成形体であるＦＲＰを成形型から取り出すときに、前述の収納部分から押し出して用いるものである。

図４のように、エジェクターピン２０で成形体であるＦＲＰ２３を、エジェクターピン２０を押し上げながらつくられた空間へ、隙間３４より気体を送り込むことで、成形体表面と型面との間のアンカー効果による力によって型面に張り付いているＦＲＰ２３を、エジェクターピン付近より放射状に逐次はがしていくことができる。

なお、本発明に用いられるエジェクターピン２０と、それを納める成形型もしくはシリンダーの作動関係については、例えば、実開平６−３６１５号公報などに記載されているように、エジェクターピンに油圧シリンダー等を取り付けて押し出させる方法を用いることができる。

また、本発明において、エジェクターピンと成形型との間、またはエジェクターピンとシリンダーとの間に、少なくとも１つのシール機構を有していることが望ましい。図４においては、パッキン３３、Ｏ−リング２４、エジェクターピンのシール３５がそれに相当する。このシール機構は、（Ａ）エジェクターピンを収納する成形型またはシリンダー内部へ樹脂の侵入を防ぐため、（Ｂ）成形型内を減圧状態にすることにも耐えられる構造にするため、（Ｃ）ＦＲＰを成形型から取り出すとき以外に成形型内へ気体を送り込まないようにするための、主に３つの理由から設置する。特に、理由（Ｂ）については、成形体への気泡残りを防ぐために、ＦＲＰの成形中に型内を減圧状態にすることが多いので、成形型内を減圧状態にすることに耐えられるシール機構を設置することが特に好ましい。その手段として、図４に示すように、エジェクターピンの下面を少なくとも１つのシール機構に接触させることが好ましい。エジェクターピンの下面に接触させるシール機構とは、エジェクターピンが成形型内もしくはシリンダーに収まる際にエジェクターピン２０の底面、または成形型（シリンダー）に段差を設け、そこへシール部材を配置するものをいう。例えば、図４においては、Ｏ−リング２４が該当する。エジェクターピンの下面であれば、エジェクターピンの摺動部に取り付けた場合に比べてシール機構の磨耗が少なく、交換する手間を少なくすることができる。なお、図４においては、成形型（シリンダー）側にＯ−リングを設けた例について図示し、説明したが、エジェクターピン２０の底部にシール機構を有していても構わない。さらには、成形型（シリンダー）側、およびエジェクターピンの底部の両方にＯ−リングが設置されていても構わない。加えて、例えば成形型（シリンダー）側に２つＯ−リングを設置するというように、そのシール機構が複数個設置されていても構わない。

例えば、図４において、エジェクターピン２０の構造は、まず、先端部の摺動面にパッキン３３が設置されている。これは、主にエジェクターピンを収納する成形型内部への樹脂の侵入を防ぐためのものである。また、型内を減圧状態の維持にも効果を発揮する。さらに、別のシール機構として、Ｏ−リング２４を設置している。これによって、パッキン３３が破損した場合にも型内の減圧状態を維持することができる。ただし、これらのシール機構について、図４（Ｂ）が示すように、エジェクターピン２０が押し出されているときに、隙間３４、すなわち気体吐出口２２のある部分から成形型表面まで気体の流路を塞いでしまうことのないように設置することが重要である。また、エジェクターピンのシール３５を設置することで、気体吐出口２２から吐出される気体が成形型内から漏れてしまうことがなくなる。

ＦＲＰを効果的に脱型するためには、図２に示すように、型の中でもより抜きにくい位置に対し、ある程度の間隔をおいて必要数エジェクターピンを配置することが好ましい。ここで言う抜きにくい位置とは、例えば箱型形状の角部等のような部分のことを言う。また、ある程度の間隔とは、例えば２つのエジェクター同士が設置される間隔が５〜５０ｃｍ程度で設置されるような状態を言う。ここで、この間隔が５ｃｍを下回るような場合、それだけエジェクターピンを作動させる機構も増やさなければならず、また小型のエジェクターピンを設置しなければならなくなるため、エジェクターピンそのものの構造も複雑となり、好ましい状態とはいえない。逆に、５０ｃｍを上回るような場合、２つのエジェクターピンの中間の位置において、エジェクターピンによるＦＲＰの取り外しの効果が十分に発揮されず、成形型に貼りついたままの状態を維持してしまい、結果的にＦＲＰが割れてしまうことが考えられる。

また、本発明において、エジェクターピンによってＦＲＰを押し出し、このＦＲＰと成形型の間に隙間を設けながら、この隙間に気体を送りこむ際に、ＦＲＰを成形型から取り出す時のＦＲＰの温度よりも、送り込む気体の温度の方が低いことが好ましい。これは、気体の温度を、ＦＲＰを成形型から取り出す時のＦＲＰの温度に比べて低くすることで、エジェクターピン付近におけるＦＲＰと型との間の線膨張係数の差を利用し、より効果的に脱型することができるからである。さらに、本発明で使用する気体としては、圧縮空気ガス、もしくは圧縮窒素ガスであることが望ましい。これは、これらの気体がＦＲＰを生産する現場で容易に得られるものであることに加え、可燃性のガスでないことから、火災等の危険性が小さいことによる。

そして、前述の気体をＦＲＰと成形型の間の隙間に送り込む際に、成形型もしくはシリンダー、または、エジェクターピンそのものより該気体を吐出することが望ましい。これは、気体の吐出部分が成形型面にある場合、樹脂が進入してこれを塞いでしまうこと、そして、なにより、エジェクターピンから離れた位置に気体の吐出口が設けられていても、エジェクターピンを押し上げることで設けた隙間に気体を送り込まなければ、ＦＲＰの脱型に十分な気体を送り込めないことから、効果を発揮することができないためである。

従って、脱型の際には図４に示すように、まず図４（Ａ）の状態からエジェクターピン２０を押し出して成形体２３を少し浮かせながら、図４（Ｂ）の状態にし、このときのＦＲＰの温度よりも低い温度の気体を気体ライン３０のような流路を経由して気体吐出口２２から吐出させる。こうすることによって、成形体と成形型との間にはたらくアンカー効果による強い接着力に対して、少ない力で効果的に、さらに成形体には大きな傷を与えることなく脱型することができる。

ここで、図５は本発明の別の一実施例を示す拡大断面図である。図５（Ａ）がエジェクターピンを収納しているとき、図５（Ｂ）はエジェクターピンを押し出しているときの図である。この場合においても、３つのシール機構、すなわちエジェクターピン２０の先端部の摺動面に設置されたパッキン３３、Ｏ−リング２４、エジェクターピンのシール３５については、図４で示した実施例のものと同様である。しかし、この構造においては、気体ライン３０をエジェクターピン２０の内部まで延長し、パッキン３３の手前でこのエジェクターピンの中心から外周方向に設けた気体吐出口２２へ向かって気体ラインを設けている。この構造をとる場合、成形型に貼りついてしまっている成形体の間に向かって、くさびを打ちこむように直接気体を送り込むことができるため、図４の場合に比べてより有効な脱型を行うことができる。

なお、図４、５においては、エジェクターピンが成形型（すなわち、上型２もしくは下型３、またはその両方）に収納されている場合を示しており、成形型外に設置される、エジェクターピンを作動させる機構については図示を省略した。

本発明に係る脱型方法を用いるＦＲＰの製造においては、ＦＲＰの成形サイクルの短縮と製造コストの低減の両方を達成できるＲＴＭ成形法によって成形されることが望ましい。このＲＴＭ成形法を用いる場合、閉鎖された型内に樹脂を注入し、型内に滞在するときの最低樹脂粘度が０．５Ｐａ・ｓ以下である成形、すなわち、常温での樹脂粘度が比較的高いものであっても、樹脂注入が行われる際、たとえば成形型温度が高い場合に樹脂の粘度が下がり、０．５Ｐａ・ｓ以下になる成形が好ましい。もちろん、使用される樹脂が常温で０．５Ｐａ・ｓ以下である場合にも適用される。なお、樹脂粘度の下限としては、０．００１Ｐａ・ｓ以上であることが、低粘度樹脂のシール性の観点から好ましい。

加えて、ＲＴＭ成形法においては、注入される樹脂により型内部の圧力が３ＭＰａ以下である成形、すなわちＲＴＭ成形において樹脂を圧入する際、脱泡操作・気泡をつぶすための操作においても型内部圧力が３ＭＰａ以下であることをいう。なお、樹脂圧力の下限としては、０．１ＭＰａ以上であることが、本シール構造の必要性の観点から好ましい。

本発明に係るＲＴＭ成形法で使用する樹脂としては、粘度が低く補強繊維への含浸が容易な熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を形成するＲＩＭ用モノマーが好適であり、その中でもＦＲＰ構造体の熱収縮を低減させ、クラックの発生を抑えるという点から、エポキシ樹脂または熱可塑性樹脂やゴム成分などを配合した変性エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂がより適している。

ＦＲＰの補強繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維、あるいはアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる補強繊維が挙げられる。ＦＲＰのマトリックス樹脂としては、例えば、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、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。

また、本発明で使用する補強繊維基材とは、例えば樹脂の含浸されていない補強繊維を指し、その補強繊維の織物やチョップドファイバー、マット、ニット材料、さらにこれらとインサート部品との組み合わせ等が挙げられ、その用途により使い分けられる。前記インサート部品とは、例えばスチールやアルミニウムなどの金属板や、金属柱、金属ボルト、ナット、ヒンジなどの接合用の金属、アルミハニカムコア、あるいはポリウレタン、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノール、アクリルなどの高分子材料からなるフォーム材やゴム質材、木質材等が挙げられ、主として、釘が効くことや、ネジが立てられる等の接合を目的としたインサート部品、中空構造で軽量化を目的としたインサート部品、振動時の減衰を目的としたインサート部品などが多く用いられる。

加えて、本発明においては、特にコア材が介在されたサンドイッチ構造を含む成形体に対して、効果的に脱型することができる。ここで言うサンドイッチ構造とは、前記インサート部品をＦＲＰで挟み込んだ構造のことである。中でもフォーム材やゴム質材、木質材等の比較的強度の低い部材をコア材として用いる場合、本発明では弱い力でＦＲＰを脱型することができるため、エジェクターピンで押し出す際にコア材を潰して変形させることがない。

成形型の材質としてはＦＲＰ、鋳鋼、構造用炭素鋼、アルミニウム合金、亜鉛合金、ニッケル電鋳、銅電鋳があげられる。量産には、剛性、耐熱性、作業性の面から構造用炭素鋼が好適である。また、ＦＲＰ成形体の意匠性、離型性を向上させるため＃１０００以上の磨き面または、めっきであることが好ましい。

本発明は、好ましく用いられる態様である、エポキシ樹脂を用いたＲＴＭ成形方法に限らず、樹脂流動によるＦＲＰ成形法すべてに適用でき、効率よくかつ、安全に成形体を脱型することができ、成形サイクルタイムを短縮することができる。

以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。

（実施例１）
本発明に係わるＦＲＰ成形装置の一例として実施したＲＴＭ成形装置の全体図を図１に、金型部分について図２に示す。注入口５ａを１個、排出口５ｂをそれぞれ１個ずつ持つ図２に示したような形状の金属型（上型２、下型３）に、炭素繊維基材（ＣＯ６３４３Ｂ：Ｔ３００−３Ｋ、組織：平織、目付：２００ｇ／ｍ^２、東レ（株）製）を５枚積層したものに、コア材として厚さ５ｍｍのウレタンフォームを、成形時図２の３６の位置になるように重ね、さらに前記の炭素繊維基材を５枚積層し、下型３に載置する。そして、油圧シリンダー４にて上型２を閉じ密閉する。上型２、下型３とも温調機１９によって１００℃に一定に加温されている。

エジェクターピンは成形型、下型３に約１５ｃｍ間隔で計１５本配置される。成形体と接する面の直径は３０ｍｍ、突き出しストロークは２０ｍｍとした。各エジェクターピンは独立した油圧シリンダーをもっており、圧力差により、各ピンがそれぞれに突き出される。

樹脂注入口５ａには樹脂注入流路６を接続し、樹脂排出口５ｂには樹脂排出流路７を接続した。樹脂注入流路６、樹脂排出流路７ともに直径１２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのナイロンチューブを使用した。樹脂排出流路７には樹脂が真空ポンプ１４まで流入するのを防ぐため、途中に樹脂トラップ１５を設けた。

型内の密閉を保つため、シール材３２を型の外周に配置している。上型２を閉じることで、型の内部が樹脂注入用流路６と樹脂排出流路７以外に連通していないことが理想的である。エジェクターピンが設置されている部分も図４に示すように３つのシール機構、すなわちエジェクターピン２０の先端部の摺動面に設置されたパッキン３３、エジェクターピン２０の底部に設置されたＯ−リング２４、エジェクターピンのシール３５によって密閉されていることが理想的である。ただし、実質的には完全な密閉は困難であり、樹脂注入流路６に配置される樹脂注入バルブ１６ａを閉じ、樹脂排出バルブ１６ｂを開けた状態で真空圧力計１８の圧力をモニターし、ここでは真空ポンプ１４停止後１０秒間０．０１ＭＰａを保持できた状態であれば、成形上問題が生じないとして、密閉の状態を確認することとした。

樹脂排出口５ｂから真空ポンプ１４で排出し、型内圧力を０．０１ＭＰａ以下となったことを真空圧力計１８により確認した後、加圧装置１１、１２により樹脂の注入を開始する。樹脂は主剤としてエピコート８２８（油化シェルエポキシ社製、エポキシ樹脂）、硬化剤は東レ（株）製のブレンドの酸無水物系硬化剤を混合して得た液状エポキシ樹脂を使用した。

樹脂注入装置８では事前に主剤９、硬化剤１０を攪拌しながら４０℃で加温し、所定の粘度まで降下させ、かつ真空ポンプ１７で脱泡を行った。

真空ポンプ１７は２００ｇ／ストロークに設定した。樹脂注入用流路６に設置した注入圧力計１８によって注入樹脂圧（今回；０．５ＭＰａ）を確認して樹脂注入バルブ１６ａを開け、型内に樹脂を注入する。注入開始時は、樹脂排出流路７は開の状態とした。このとき型内圧力Ｐｍ＜供給圧力Ｐｉにより樹脂が型内に容易に注入される。そして、樹脂の強化繊維基材への含浸促進と、気泡を効率的に除去するための操作として樹脂排出流路の開閉をおこなった。

樹脂が型内に充満し、なおかつ型内の気泡の流出作業が完了すると、樹脂排出流路７を閉じ樹脂注入は圧力計１８によって型内部圧力が０．５ＭＰａとなるように続ける。上記の操作のあと樹脂注入流路６を閉じこの状態で２０分間放置し、硬化させる。

樹脂の硬化後、油圧シリンダー４により上型２を開いた。その後、エジェクターピン２０を作動させて突き出しながら、気体加圧ポンプ２８と気体冷却装置２９を備える気体加圧ユニット２７によって気体ライン３０から気体を送りこんで成形体を脱型する。今回は２０℃に冷却し、０．５ＭＰａに加圧した圧縮空気を用いて脱型を行ったが、十分に脱型可能であった。

成形体を脱型した後、エジェクターピンの頭部周りに若干の樹脂付着が見られたが、エジェクターピンを収納する成形型内部への樹脂の浸入や成形型外への樹脂漏れは認められなかった。同様の成形を１０回以上繰り返したが当該問題は発生せず、簡単に脱型し続けることが可能であった。

また、成形体を切断し、断面を観察したが、脱型によるコア材の変形は認められなかった。もちろん、成形体の割れも見られなかった。

本実施例では、各エジェクターピンは独立した油圧シリンダーを持っており、圧力差により、各ピンがそれぞれに突き出される。結果、ピンの曲がりも認められなかった。

（実施例２）
エジェクターピンの機構を図５に示すものに替え、実施例１と同様のＦＲＰ成形体を同じ材料、条件で成形を行った。脱型する際に、２０℃に冷却し、０．５ＭＰａに加圧した圧縮空気を用い脱型を行ったが、十分に脱型可能であった。この場合においても、成形体を脱型した後、エジェクターピンの頭部周りに若干の樹脂付着が見られたが、エジェクターピンを収納する成形型内部への樹脂の浸入や成形型外への樹脂漏れは認められなかった。同様の成形を１０回以上繰り返したが当該問題は発生せず、簡単に脱型し続けることが可能であった。

また、成形体を切断し、断面を観察したが、脱型によるコア材の変形は認められなかった。もちろん、成形体の割れも見られなかった。

本実施例でも、各エジェクターピンは独立した油圧シリンダーを持っており、圧力差により、各ピンがそれぞれに突き出される。結果、ピンの曲がりも認められなかった。

（実施例３）
実施例２と同じエジェクターピンの機構を用い、ＦＲＰ成形体を同じ材料、条件で成形を行った。ただし、この実施例においては、エジェクターピン２０の先端部の摺動面に設置されたパッキン３３を取り除いた。成形体を観察したところ、成形体そのものには割れや変形などの影響がなかったため、成形体と成形型の間の隙間へ気体を送り込むことの効果が確認された。

なお、パッキン３３がなかったことから、エジェクターピンを収納する成形型内部へ樹脂が浸入し、その樹脂が硬化していたため、この樹脂により、一度押し出したエジェクターピンを復帰が困難となり、何回も繰り返して用いることは難しかった。

（比較例）
エジェクターピンの機構を実施例２と同様に図５に示すものとし、実施例２と同様のＦＲＰ成形体を同じ材料、条件で成形を行った。ただし、この比較例においては、成形後に気体を送り込むことなく脱型を行った。成形体を観察したところ、エジェクターピンで押し出したところの表面では、小さな割れが生じたり、コア材が潰れていたりするのが見られた。

本発明に用いられる脱型装置が配置されたＲＴＭ成形装置の概略全体図である。 本発明に用いられる脱型装置が配置されたＲＴＭ成形型の一例を示す断面図である。 成形型における注入バルブ部および排出バルブ部の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施例を示す拡大断面図であり、（Ａ）がエジェクターピンを収納しているとき、（Ｂ）はエジェクターピンを押し出しているときの図である。 本発明の別の一実施例を示す拡大断面図であり、（Ａ）がエジェクターピンを収納しているとき、（Ｂ）はエジェクターピンを押し出しているときの図である。

符号の説明

１： 成形型
２： 上型
３： 下型
４： 型締め用油圧シリンダー
５ａ： 樹脂注入口
５ｂ： 樹脂排出口（真空吸引管）
６： 樹脂注入流路
７： 樹脂排出流路
８： 樹脂注入装置
９： 主剤タンク
１０： 硬化剤タンク
１１： 主剤側加圧装置
１２： 硬化剤側加圧装置
１３： 混合ユニット
１４： 真空ポンプ（または加圧ポンプ）
１５： 樹脂トラップ
１６ａ： 注入バルブ
１６ｂ： 吸引バルブ
１７： 真空ポンプまたは加圧装置
１８： 圧力計
１９： 金型温調機
２０： エジェクターピン
２１： シリンダー
２２： 気体吐出口
２３： 成形体
２４： Ｏ−リング
２５： 油圧ユニット
２６： 油圧ポンプ
２７： 気体加圧ユニット
２８： 気体加圧ポンプ
２９： 気体冷却装置
３０： 気体ライン
３１： 油圧配管用カプラ
３２： 金型シール
３３： パッキン
３４： 隙間
３５： エジェクターピンのシール
３６： コア材設置部

Claims (9)

1. 成形された繊維強化プラスチックを成形型から取り出す脱型方法であって、前記成形型もしくは該成形型に設置されたシリンダーに収納された稼動可能なエジェクターピンによって、前記繊維強化プラスチックを押し出して、該繊維強化プラスチックと成形型の間に隙間を設けながら、該隙間に気体を送りこんで、前記繊維強化プラスチックを前記成形型から取り出すことを特徴とする繊維強化プラスチックの脱型方法。
2. 前記エジェクターピンと前記成形型との間、または、前記エジェクターピンと前記シリンダーとの間に、少なくとも１つのシール機構を有している、請求項１に記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
3. 前記成形型もしくは前記シリンダーが、前記成形型内の圧力を大気圧よりも低い状態に維持できる構造を備えている、請求項１または２のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
4. 前記成形型内の圧力を大気圧よりも低い状態に維持する手段が、前記エジェクターピンの下面に、前記少なくとも１つのシール機構を接触させることである、請求項３に記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
5. 前記気体の温度が、前記繊維強化プラスチックを前記成形型から取り出す時の該繊維強化プラスチックの温度よりも低い、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
6. 前記気体を前記繊維強化プラスチックと成形型の間の隙間に送り込む際に、前記成形型もしくは前記シリンダー、または、前記エジェクターピンより該気体を吐出する、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
7. 前記繊維強化プラスチックが、コア材が介在されたサンドイッチ構造を含む成形体である、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
8. 前記繊維強化プラスチックの補強繊維が炭素繊維である、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法。
9. 前記成形型のキャビティ部に、強化繊維基材を配設した後に、樹脂を注入して成形するＲＴＭ成形方法において、（１）閉鎖された前記成形型内に前記樹脂を注入し、該成形型内に滞在するときの最低樹脂粘度が０．００１〜０．５Ｐａ・ｓであること、（２）注入される前記樹脂により前記成形型の内部の圧力が０．１〜３ＭＰａであることの２つの条件のうち、少なくともどちらか１つの条件を満たして成形された繊維強化プラスチックを、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの脱型方法を用いて脱型することを特徴とする、繊維強化プラスチックの製造方法。