中空成型品的成型方法及纤维增强塑料的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及成型由纤维增强塑料构成的中空成型品的方法。
【背景技术】
[0002]纤维增强塑料为轻质、高刚度，且强度特性优异，被使用在很多领域中。在网球拍、高尔夫球杆、钓竿、自行车车架等中，为了同时实现轻质性和高刚度，使用了中空的纤维增强塑料成型品。用于制造该中空成型品的成型方法中包括内压成型法。
[0003]内压成型法是如下方法:在成型模具内将材料配置成筒状，从配置的材料的内侧赋予压力，在材料与成型模具密合的状态下进行加热使其成型。
[0004]专利文献I公开了使用预浸料坯成型截面为异形的中空成型品的一个例子。专利文献I中，将预浸料坯卷绕在截面为圆形的芯轴上，然后将芯轴抽出，制成预浸料坯的中空材料，在预浸料坯的中空材料中的空心部分插入压力袋，将插入有压力袋的中空材料配置在模具(其具有与中空成型品的异形状相对应的形状，其中配置有用于补充异形部的预浸料坯)内，然后，通过内压成型法进行成型，由此获得了异形截面的中空成型品。
[0005]此外，专利文献2公开了通过树脂传递模塑成型法(以下记为RTM)以表面无针孔、外观设计性良好的方式成型中空成型品的方法。该方法中，将增强材料卷绕在用于赋予内压的内压保持体上，设置在具有树脂注入口和排气口的模具内，向模具和内压保持体之间注入由成型物的纤维体积含有率(Vf)算出的量的树脂，然后，缓缓施加内压，在排气口看到树脂时，将排气口堵上，将内压升高至规定压力，由此获得了中空成型品。
[0006]专利文献1:日本特开2006-123475号公报
[0007]专利文献2:日本专利第4052486号公报
【发明内容】
[0008]然而，就专利文献I所公开的方法而言，由于将预浸料坯卷在截面为圆形的芯轴上，因此要卷成规定的厚度会耗费大量时间。此外，将芯轴抽出时，有可能在预浸料坯上产生皱纹，并且由于将抽出芯轴作为前提，因此成型弯曲的中空成型品是困难的。此外，由于芯轴的截面为圆形，因此制成的中空成型品大体为圆筒形状，由于配置用于补充异形部的预浸料坯，因此壁厚变得显著不均匀。进而，由于利用预浸料坯进行成型，所以在表面产生许多凹坑，表面外观设计性不好，需要进行涂装时，在基底处理等方面耗费大量时间。
[0009]此外，就专利文献2所公开的方法而言，虽然该文献中没有直接记载，但是若空心部的截面形状为圆形，则存在通过改进增强材料的卷绕方法能够成型为同样壁厚的可能性，另一方面，在空心部的截面形状为异形的情况下，使内压保持体膨胀时，内压保持体从与增强材料内壁的距离近的部位接触，相接触的部位的增强材料的位置不动，因此，内压保持体无法将与增强材料内壁的距离远的部位切断，可能产生富含树脂的部分、凹坑等外观不好的部位。此外，为制造大量成型品而反复进行成型时，内压保持体与异形截面接触的方式随着每个成型品而变化，成型品的品质也可能产生偏差。进而，在专利文献2的实施例中，为了从气泡中除去空气从而提高外观，需要将作为重物的模具竖立的操作。此外，由于在将内压升高至规定压力之前向模具内注入树脂，所以树脂在模具内的流路没有限制，成为容易发生树脂先包围在预成型体周围的状态，尚存在树脂先流过预成型体外周部、空气被捕集在制品内的担忧。若空气被捕集在制品内，变得容易产生树脂未含浸部、凹坑，并且，成型品上可能产生表面品质不够良好的部位。
[0010]本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的课题在于提供一种即使中空成型品的截面为异形、或为具有弯曲部的形状，也能以大致相等的壁厚、稳定的品质，表面外观设计性良好且容易地成型轻质.高刚度的纤维增强塑料制中空成型品的方法。
[0011]为了解决上述问题，本发明涉及的中空成型品的成型方法是成型由纤维增强塑料构成的中空成型品的方法，其包括下述工序:第I形成工序，将发泡材料进行预成型来制作芯轴，在所述芯轴上配置加压用皮囊，形成I次层合体，所述芯轴具有相对于成型品外形偏离(offset)的形状；第2形成工序，一边用编织机将增强纤维织造成编织基材一边将其层合在所述I次层合体的外周，形成2次层合体；配置工序，将所述2次层合体配置在成型模具内；注入工序，向成型模具内注入树脂；一体化工序，一边向已配置在成型模具内的2次层合体的加压用皮囊内赋予压力，一边通过加热将增强纤维和树脂一体化；和除去工序，从一体化后的成型品中除去I次层合体。
[0012]此外，为了解决上述问题，在本发明涉及的纤维增强塑料的制造方法中，采用上述中空成型品的成型方法。
[0013]根据本发明的成型方法，即使中空成型品的截面为异形、或为具有弯曲部的形状，也能够以大致相等的壁厚，表面外观设计性良好且容易地成型轻质.高刚度的纤维增强塑料制中空成型品。
[0014]此外，根据本发明的成型方法，在应当进行成型的纤维增强塑料制中空成型品的整个领域内，能够抑制空气的卷入从而使得注入的树脂良好地含浸于预成型体的增强纤维基材，获得几乎没有树脂未含浸部和凹坑的纤维增强塑料制中空成型品。
[0015]进而，根据本发明的成型方法，在中空RTM成型中，能够将用在非制品部的树脂量抑制在必要的最小限度。
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的方法中使用的、预成型后的发泡材料形状的一个例子的立体图。
[0017]图2是表示本发明的方法中使用的、预成型后的发泡材料形状的一个例子的上面图。
[0018]图3是表示本发明的方法中使用的、预成型后的发泡材料形状的一个例子的截面图。
[0019]图4是表示本发明的方法中使用的I次层合体的一个例子的截面图。
[0020]图5是表示本发明的方法中使用的2次层合体的一个例子的截面图。
[0021]图6是本发明的方法中使用的成型模具的模式图。
[0022]图7是本发明的方法中使用的管的配置模式图。
[0023]图8是本发明的方法中使用的芯轴形状的一个例子及其配置图。
[0024]图9是本发明的方法中使用的芯轴形状的一个例子及其配置图。
[0025]图10是表示本发明的方法中使用的模具内的层合体的一个例子的截面图。
[0026]图11是表示本发明的方法中使用的模具内的层合体的一个例子的截面图。
[0027]图12是表示本发明的方法中使用的模具内的层合体的一个例子的截面图。
[0028]图13是表示本发明的方法中使用的模具内的层合体的一个例子的截面图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
[0030]图1示出本发明中使用的芯轴的一个例子。图1(a)是长度方向上截面相同的情况，图1(b)是长度方向上截面有所改变的情况。芯轴可通过将发泡材料进行预成型来制作。作为用于芯轴的发泡材料的材质，可举出聚氨酯、丙烯酸、苯乙烯等树脂，但从易于将I次层合体从中空成型品中除去、成本低的观点考虑，优选由苯乙烯制作的发泡苯乙烯。发泡苯乙烯在加热至某温度以上时收缩量变大，因此，即使中空成型品的形状为在中途弯曲的形状、或在中空成型品长度方向上的中间部分存在截面形状稍大的部分，也能够将芯轴除去。图2示出一个例子。图2是相对于芯轴长度方向从上侧观察的图。图2(a)是成型品在中途弯曲的形状的情况，图2(b)是中间部分的截面形状较大的情况。此外，由于发泡苯乙烯制的芯轴也能被丙酮等有机溶剂溶解，所以可在下文所述的除去工序中容易地除去。作为发泡材料的发泡倍率，由于在形成2次层合体时利用编织机进行层合，所以作为芯轴需要有充分的刚度，因此，优选30倍以下的发泡倍率，更优选10?30倍的发泡倍率。
[0031]芯轴具有相对于成型品外形(制品外形)偏离的形状，优选为相对于制品外形偏离了将层合的编织基材厚度与加压用皮囊厚度加和而得的厚度t以上的形状。其原因是，为偏离