JP5374519B2 - 複合材料製造装置および複合材料製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複合材料製造装置および複合材料製造方法に関し、特に、繊維強化複合材料を製造するときに利用される複合材料製造装置および複合材料製造方法に関する。

樹脂で繊維を含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅ）することにより強化した繊維強化複合材料が知られている。その繊維強化複合材料としては、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）が例示される。このような繊維強化複合材料は、軽量化メリットが大きいことから、たとえば、航空機構造部材などの製品に適用されている。その繊維強化複合材料の成形方法として、積層された強化繊維を樹脂で真空含浸し、その樹脂を硬化させるＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ：真空含浸工法）がある。そのＶａＲＴＭ成形による繊維強化複合材料は、ボイド、樹脂の未含浸等の特有の欠陥が生じることがある。一般に、その繊維強化複合材料は、硬化後にその欠陥を修理する場合、強化繊維を加工するため、その修理した部分の強度が低下する。その繊維強化複合材料の強度を低下させることなく、修理する複合材料製造方法が望まれている。

特開平０７−１３７１５４号公報（従来例１）は、製品には新たな加工を施すことなく、あるいは最小限の加工を施すだけで、樹脂の充填が可能であり、極めて補修効果の高い樹脂系複合材の修理方法を開示している。その樹脂系複合材の樹脂注入修理法は、開口部を有する空隙よりなる欠陥を有する樹脂系複合材の欠陥部に樹脂を注入して修理する方法において、バルブ付の連通管を有する接続治具を、シール材を介して前記樹脂系複合材の表面に、連通管が前記開口部に連通し、かつ気密状態となるように取り付け、前記連通管を減圧装置に接続して欠陥部の空隙内部を減圧にした後、前記連通管から樹脂を注入する。

特開２００３−３９４５５号公報（従来例２）は、複雑な形状を持つＦＲＰ構造体、あるいは未含浸部のない品質に優れたＦＲＰ構造体を容易に成形できるＲＴＭ成形法を開示している。そのＲＴＭ成形法は、注入口および減圧口を有する成形型内に、補強基材を配置し、成形型の上面を上型あるいはバッグ材で覆って密封した後、減圧口から吸引しながら注入口から樹脂を注入するＲＴＭ成形法において、成形途中に成形品に未含浸部が残りそうになったときに、樹脂注入完了前に少なくとも一部の減圧口を注入口に切り替えて樹脂を注入することによって未含浸部に樹脂を充填する。

特開２００４−２０３０２１号公報（従来例３）は、樹脂含浸程度を簡単に検出（モニタリング）することができると共に、樹脂硬化前に未含浸欠陥の補修をすることができる、樹脂含浸センサ・補修器を開示している。その樹脂含浸センサ・補修器は、液体樹脂が真空含浸される繊維基材を覆うバッグフィルムを突き破って前記繊維基材に差し込まれるチューブと、このチューブの基端に連通状態で配置された透明密閉容器とを備えている。

特開２００５−２７１２４７号公報（従来例４）は、補強・補修作業を補修前の形状や機能を復元しながら実施できると共に、実施する場所の自由度が高いと言う利点を維持した上で、接着強度を含む強度特性の向上と安定性を高めて、品質が保証できるＦＲＰの補強・補修方法を開示している。そのＦＲＰの補強・補修方法は、少なくとも以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程からなることを特徴としている：（Ａ）ＦＲＰの補強、補修が所望される欠陥部の外表面に、接着層を被覆する接着層被覆工程、（Ｂ）接着層の上に少なくとも強化繊維基材からなるプリフォームを配置するプリフォームセット工程、（Ｃ）プリフォームに減圧吸引口と樹脂注入口とを接続し、少なくとも接着層とプリフォームの部分をバッグ材で覆う密閉工程、（Ｄ）バッグ材で覆われて形成されたキャビテイ内を減圧し、樹脂注入口から樹脂を注入してプリフォーム内に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程、（Ｅ）注入した樹脂をキュアするキュア工程。

特開２００６−１８７８９７号公報（従来例５）は、樹脂系複合材製品に形成された空隙欠損部に樹脂を確実に充填して修理後の製品の品質・強度の低下を阻止することができ、かつ、多様な欠損状況に対応し得る複合材の欠損修理方法が開示されている。その複合材の欠損部修理方法は、樹脂系複合材製品に形成された、開口部を有する空隙欠損部に樹脂を充填して修理を行う欠損部修理方法であって、前記開口部の周囲領域を柔軟な被覆材で被覆して前記樹脂系複合材製品と前記被覆材とで囲まれる特定空間を気密状態とする被覆密閉工程と、前記特定空間から空気を排出して前記特定空間内の圧力を所定の真空圧とする真空引き工程と、前記被覆材の外側に樹脂溜まりを設け、この樹脂溜まりに液状の樹脂を溜めることにより、前記被覆材を隔てて液状の樹脂を前記開口部に隣接させる樹脂溜め工程と、前記被覆材の前記開口部に隣接している部分に樹脂流入孔を穿設して、前記特定空間内の真空圧により、前記樹脂溜まりに溜められた液状の樹脂を前記樹脂流入孔及び前記開口部を介して前記空隙欠損部内に流入させる樹脂流入工程と、前記空隙欠損部内に流入させた樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、を備えている。

特開平０７−１３７１５４号公報 特開２００３−３９４５５号公報 特開２００４−２０３０２１号公報 特開２００５−２７１２４７号公報 特開２００６−１８７８９７号公報

本発明の課題は、樹脂を硬化させて複合材料を製造するときに、その複合材料の強度の劣化を低減する複合材料製造装置および複合材料製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、樹脂を硬化させて複合材料を製造するときに、その樹脂が硬化する前にその複合材料をより確実に修理し、その修理によるその複合材料の強度の劣化を低減する複合材料製造装置および複合材料製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、樹脂を硬化させて複合材料を製造するときに、その樹脂が硬化する前にその複合材料をより確実に、かつ、より安価に修理し、その修理によるその複合材料の強度の劣化を低減する複合材料製造装置および複合材料製造方法を提供することにある。

本発明による複合材料製造方法は、繊維に樹脂を含浸する空間を封止するバッグフィルムに吸引用孔を、その樹脂の含浸の開始後に形成するステップと、複数の孔が形成される板でその吸引用孔を被覆するステップと、板を介してその空間からその樹脂を吸引するステップとを備えている。このような複合材料製造方法によれば、その繊維に乱れや損傷を生じさせることなく、繊維に樹脂を含浸するときに生じた欠陥をその樹脂が硬化する前に修理することができる。このように修理されたものから形成された複合材料は、樹脂が硬化した後に修理された複合材料と比較して、その修理された部分の強度がより大きく、すなわち、硬化後修理による強度劣化がなく好ましい。

本発明による複合材料製造方法は、バッグフィルムに注入用孔を形成するステップと、その吸引用孔を介してその樹脂を吸引している最中に、その注入用孔を介してその空間にその樹脂を注入するステップとをさらに備えている。このような複合材料製造方法によれば、その欠陥の部分に樹脂をより確実に含浸させることができる。

本発明による複合材料製造方法は、その吸引用孔と異なる吸引口を介してその樹脂を吸引するステップと、その注入用孔と異なる注入口を介してその空間にその樹脂を注入するステップとをさらに備えている。その吸引口を介してその樹脂が吸引され、その注入口を介してその空間にその樹脂が注入されている最中に、その吸引用孔を介してその樹脂が吸引され、その注入用孔を介してその空間にその樹脂が注入されることが好ましい。

本発明による複合材料製造方法は、その吸引口を介してその樹脂が吸引され、その注入口を介してその空間にその樹脂が注入されている最中に、その空間のうちの欠陥が発生している位置を検出するステップをさらに備えている。

本発明による複合材料製造方法は、バッグフィルムのうちのその位置の近傍に形成された孔を塞ぐステップをさらに備えている。板を介してその樹脂を吸引するステップは、その孔が塞がれた後に実行されることが好ましい。

本発明による複合材料製造方法は、その空間を封止する他のバッグフィルムに大孔を形成するステップと、その大孔を介してその空間にパスメディアを配置した後に、その大孔をバッグフィルムで封止するステップとをさらに備えている。このとき、その注入用孔は、パスメディアの近傍に形成されることが好ましい。

本発明による複合材料製造装置は、繊維に樹脂を含浸する空間を封止するバッグフィルムに形成される吸引用孔に設置される吸引用ツールと、吸引用管を介して吸引用ツールに接続される樹脂吸引装置とを備えている。吸引用ツールは、吸引用管の内部に接続される吸引用空洞を形成する吸引用ツール本体部分と、空洞とその空間とを接続する複数の孔が形成される吸引用多孔性部分とを備えている。樹脂吸引装置は、その吸引用多孔性部分を介してその樹脂を吸引する。このような複合材料製造装置は、繊維に乱れや損傷を生じさせることなく、繊維に含浸された樹脂を吸引することができる。この結果、複合材料製造装置は、繊維に樹脂を含浸するときに生じた欠陥をその樹脂が硬化する前に修理することができる。このように修理されたものから形成された複合材料は、樹脂が硬化した後に修理された複合材料に比較して、その修理された部分の強度がより大きく、すなわち、硬化後修理による強度劣化がなく好ましい。

本発明による複合材料製造装置は、バッグフィルムに形成される注入用孔に設置される注入用ツールと、注入用管を介して注入用ツールに接続される樹脂注入装置とを備えている。注入用ツールは、注入用管の内部に接続される注入用空洞を形成する注入用ツール本体部分と、その注入用空洞とその空間とを接続する複数の孔が形成される注入用多孔性部分とを備えている。樹脂注入装置は、その注入用多孔性部分を介してその樹脂をその空間に注入する。このような複合材料製造装置は、繊維に樹脂を含浸するときに生じた欠陥をその樹脂が硬化する前に修理するときに、その欠陥の部分に樹脂をより確実に含浸させることができる。

注入用ツールは、吸引用ツールに兼用される。このとき、注入用ツールと吸引用ツールとは、より安価に製造されることができる。

本発明によるツールは、中に空洞を形成する本体部分と、管に接続され、空洞を管の内部に接続するジョイント部分と、繊維に樹脂を含浸する空間を封止するバッグフィルムに本ツールが設置されたときに、空洞とその空間との間に配置される多孔性部分とを備えている。多孔性部分は、空洞とその空間とを接続する複数の孔が形成される。このようなツールによれば、その繊維に乱れや損傷を生じさせることなく、繊維に樹脂を含浸するときに生じた欠陥をその樹脂が硬化する前に修理することができる。このように修理されたものから形成された複合材料は、樹脂が硬化した後に修理された複合材料に比較して、その修理された部分の強度がより大きく、すなわち、硬化後修理による強度劣化がなく好ましい。

本発明による複合材料製造装置および複合材料製造方法は、樹脂を硬化させて複合材料を製造するときに、その樹脂が硬化する前に、強度の劣化なくその複合材料を修理することができる。

図１は、複合材料形成ツールを示す断面図である。 図２は、ボイドが検出されたときに複合材料形成ツールに設置される複合材料製造装置を示すブロック図である。 図３は、未含浸部分が検出されたときに複合材料形成ツールに設置される複合材料製造装置を示すブロック図である。 図４は、比較的大きい未含浸部分が検出されたときに複合材料形成ツールに設置される複合材料製造装置を示すブロック図である。 図５は、吸引用ツールを示す斜視図である。 図６は、吸引用ツールを示す断面図である。 図７は、複合材料製造方法を示すフローチャートである。 図８は、ボイドが検出されたときの複合材料製造方法を示すフローチャートである。 図９は、未含浸部分が検出されたときの複合材料製造方法を示すフローチャートである。 図１０は、比較的大きい未含浸部分が検出されたときの複合材料製造方法を示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明による複合材料製造装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態による複合材料製造装置の構成を示す断面図である。実施形態の複合材料製造装置１は、モールド２と注入側パスメディア５とを備えている複合材料形成ツールを含む。図１に示されているように、モールド２は、板部７と側部８とを備えている。板部７は、金属、複合材料または樹脂で板状に形成され、形成されるべき複合材料が所望の形状を有するように形成されている。板部７は、モールド２の底部を規定する。板部７の上には側部８が接着されている。こうして、側部８は、モールド２の側部を規定する。図には示されていないが、板部７の上の四方に側部８が形成され、上方に開口を有する含浸空間が形成されている。板部７上の側部８の形状により、製造される複合材料の概略平面形状が決まる。また、側部８の高さを変えることにより、複合材料の高さ方向の概略形状が決まる。含浸空間には含浸されるべき繊維強化材１０が置かれる。その後、モールド２は、バッグフィルム３により封止される。
モールド２には、さらに、注入口１１と吸引口１２とが設けられている。注入口１１は、側部８を貫通し、また図示されていない樹脂注入装置とモールド２の含浸空間とを接続している。その樹脂注入装置は、注入口１１を介して樹脂を含浸空間に注入する。吸引口１２は、図示されていない樹脂吸引装置と含浸空間とを接続している。その樹脂吸引装置は、吸引口１２を介して封止された含浸空間を真空排気し、注入された樹脂を含浸空間の外部に吸引する。
尚、モールド２は、側部８を用いない構成とすることもできる。この場合、含浸空間は板部７とバッグフィルム３により封止された内部空間であり、含浸されるべき繊維強化材１０が置かれる。注入口１１はその含浸空間と図示されていない樹脂注入装置を接続し、吸引口１２はその含浸空間と図示されていない樹脂吸引装置とを接続する。
あるいは側部８を可撓性のある材料もしくは不定形の材料で形成してもよい。例としては、ゴム、ワックス、プラスチック系材料、シーラント材が上げられる。
注入側パスメディア５は、含浸空間の底に網状に形成され、注入口１１を介して樹脂注入装置から含浸空間に樹脂が一様に注入されることを補助する。この例では、パスメディア５は、含浸空間の底部ではなく、上部に設けてもよい。その場合は、注入口１１も上部に配置され、パスメディア５に接続されていることが望ましい。
繊維強化材１０は、繊維部分から形成されている。その繊維部分では、炭素繊維で形成された織物が積層されている。なお、その繊維部分は、ガラス繊維、アラミド繊維のような、炭素繊維と異なる他の繊維で形成されてもよい。

図２に示されるように、繊維強化材１０が樹脂含浸されるとき、製造される繊維強化樹脂中間材２２中にボイド２１が形成されることがある。そのボイド２１は、微小な気泡から形成されている。そのボイド２１は、注入された樹脂に揮発成分が含まれていたときに、または、バッグフィルム３にリーク孔２３が形成されているときに、形成され易い。

また、繊維強化樹脂中間材２２に、樹脂含浸時に、未含浸欠陥が形成されることがある。その未含浸欠陥は、樹脂の含浸が不十分で、炭素繊維が剥き出しの状態になっている部分である。図３は、その未含浸部分４１が形成された繊維強化樹脂中間材２２を示している。
更に、繊維強化樹脂中間材２２に、比較的大きい未含浸欠陥が形成されることがある。図４は、その比較的大きい未含浸部分４３が形成された繊維強化樹脂中間材４４を示している。未含浸部分４３は、繊維強化樹脂中間材２２のうちのバッグフィルム３の近傍に形成される。
図１に示されるように、複合材料製造装置１は、更に、ボイドあるいは未含浸欠陥の存在を検査するための検査装置２０を備えている。検査装置２０は、例えば、撮像装置であり、バッグフィルム３が透明なとき、含浸空間を上方から撮像して、その画像からボイドや欠陥を検出する。また、検査装置２０は、含浸空間の平面位置座標を認識して、ボイド等の位置を知らせることができることが望ましい。含浸空間が大きいときには、検査装置２０が平面座標上で動かされ、その動きと連動して位置座標が検出されてもよい。また、検査装置２０は、超音波検査装置等の非破壊検査装置であってもよい。よれにより、表面の欠陥ばかりでなく、内部のボイド等を検出することができる。検査装置２０は、含浸終了後ばかりでなく、含浸処理中に動作可能であることが望ましい。

図２に示されるように、ボイド２１が検出されたときの処理について説明する。
複合材料製造装置１は、吸引用ツール３２と樹脂吸引装置３３と吸引用管３４と注入用ツール３５と樹脂注入装置３６と注入用管３７とを備えている。吸引用ツール３２は、樹脂含浸の開始後、たとえば、樹脂含浸中にバッグフィルム３に開口が形成され、その開口に取り付けられる。樹脂吸引装置３３は、吸引用管３４を介して吸引用ツール３２に接続されている。注入用ツール３５は、樹脂含浸の開始後、たとえば、樹脂含浸中にバッグフィルム３に開口が形成され、その開口に取り付けられる。樹脂注入装置３６は、注入用管３７を介して注入用ツール３５に接続されている。

図２に示されるように、吸引用ツール３２は、繊維強化樹脂中間材２２にボイド２１が検出されたときに、バッグフィルム３の、ボイド２１が形成されている位置の近傍に配置される。注入用ツール３５は、ボイド２１が検出されたときに、バッグフィルム３の、ボイド２１が形成されている位置の近傍に配置される。注入用ツール３５は、さらに、ボイド２１の位置と注入用ツール３５との距離がボイド２１の位置と吸引用ツール３２との距離より大きくなるように、配置される。
バッグフィルム3のリーク孔２３が塞がれたあと、樹脂吸引装置３３は、ユーザに操作されて、吸引用ツール３２と吸引用管３４とを介して、含浸空間を排気し、樹脂を含浸空間の外部に吸引する。樹脂注入装置３６は、ユーザに操作されて、注入用ツール３５と注入用管３７とを介して、含浸空間に樹脂を注入する。こうして、ボイドが樹脂で埋められる。このとき、注入口１１を介して樹脂が含浸空間に注入され、また、吸引口１２を介して封止された含浸空間が真空排気されていてもよい。あるいは、注入口１１を介しての樹脂の注入と、吸引口１２を介しての排気は停止され、あるいは終了されていてもよい。

また、図３に示されるように、繊維強化材１０は、樹脂含浸時に、さらに、未含浸欠陥が形成されたことが、検査装置２０により検出されることがある。その未含浸欠陥は、樹脂の含浸が不十分で、炭素繊維が剥き出しの状態になっている部分である。繊維強化樹脂中間材２２に未含浸部分４１が検出されたときに、未含浸部分４１が形成されている領域の中央に対応する位置にバッグフィルム３に開口が設けられ、吸引用ツール３２が配置される。繊維強化樹脂中間材２２に未含浸部分４１が検出されたときに、未含浸部分４１が形成されている領域の縁に対応するバッグフィルム３の複数位置に開口が形成され、注入用ツール３５が配置される。吸引用管３４に接続された樹脂吸引装置（図示せず）は、ユーザに操作されて、吸引用ツール３２と吸引用管３４とを介して、含浸空間を排気し、樹脂を含浸空間の外部に吸引する。注入用管３７に接続された樹脂注入装置（図示せず）は、ユーザに操作されて、注入用ツール３５と注入用管３７とを介して、含浸空間に樹脂を注入する。こうして、未含浸部分４１が樹脂で含浸される。このとき、注入口１１を介して樹脂が含浸空間に注入され、また、吸引口１２を介して封止された含浸空間が真空排気されていてもよい。あるいは、注入口１１を介しての樹脂の注入と、吸引口１２を介しての排気は停止され、あるいは終了されていてもよい。

更に、比較的大きい未含浸欠陥が形成されたことが検査装置２０により検出されることがある。図４は、その比較的大きい未含浸部分４３が形成された繊維強化樹脂中間材２２を示している。未含浸部分４３は、繊維強化樹脂中間材２２のうちのバッグフィルム３の近傍に形成される。このとき、バッグフィルム３は、大きな未含浸欠陥部分が露出するように切り取られる。図４に示されているように、複合材料製造装置１は、さらに、バッグフィルム４６とシーラント４７とパスメディア４８とを備えている。バッグフィルム４６は、バッグフィルム３のうちの未含浸部分４３の近傍に、それに対応して形成される孔を被覆している。シーラント４７は、バッグフィルム４６と残っているバッグフィルム３との隙間に配置され、バッグフィルム４６に密着し、バッグフィルム３に密着している。シーラント４７は、バッグフィルム４６とバッグフィルム３との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止している。パスメディア４８は、バッグフィルム４６より含浸空間側に配置され、未含浸部分４３が形成されている領域に配置されている。
注入用ツール３５は、バッグフィルム４６の、未含浸部分４３が形成されている領域の中央に配置される。吸引用ツール３２は、バッグフィルム４６の、未含浸部分４３が形成されている領域の縁に配置され、すなわち、パスメディア４８が配置されている領域に配置されている。
上記のように、樹脂の含浸が最も遅いと想定されるところに吸引用ツール３２が配置される。このため、欠陥の状況により吸引用ツール３２の配置は変わっても良い。
樹脂吸引装置３３（図示せず）は、ユーザに操作されて、吸引用ツール３２と吸引用管３４とを介して、含浸空間を排気し、樹脂を含浸空間の外部に吸引する。樹脂注入装置３６（図示せず）は、ユーザに操作されて、注入用ツール３５と注入用管３７とを介して、含浸空間に樹脂を注入する。こうして、未含浸部分４３が樹脂で含浸される。このとき、注入口１１を介して樹脂が含浸空間に注入され、また、吸引口１２を介して封止された含浸空間が真空排気されていてもよい。あるいは、注入口１１を介しての樹脂の注入と、吸引口１２を介しての排気は停止され、あるいは終了されていてもよい。

図５は、吸引用ツール３２を示している。吸引用ツール３２は、本体部分５１とジョイント部分５２とから形成されている。本体部分５１は、アルミニウムから形成され、円柱状に形成されている。ジョイント部分５２は、アルミニウムから形成され、本体部分５１の円柱より径が小さい円柱形状を有する。ジョイント部分５２は、本体部分５１の円柱の底面部分に一体に接合されている。吸引用ツール３２は、ステンレス鋼等の他の金属から形成されてもよい。
本体部分５１は、図６に示されているように、内部に空洞５５が形成されている。ジョイント部分５２は、流路５３が形成されている。流路５３は、外部を空洞５５に接続している。吸引用ツール３２は、さらに、多孔性板部５６を備えている。多孔性板部５６は、剛性が必要であるため、ステンレス鋼で形成され、複数の孔５７を有している。すなわち、多孔性板部５６は、パンチングメタルから形成されている。多孔性板部５６は、本体部分５１の円柱のジョイント部分５２が形成されている底面と反対側の底面に配置されている。多孔性板部５６の複数の孔５７は、使用時に含浸空間を空洞５５に接続している。なお、多孔性板部５６は、多孔性である他の板に置換されることができる。その板としては、金網が例示される。また、多孔性板部の代わりに、使用時に含浸空間を空洞５５に接続する複数の孔を有するブロック状の部材を用いることも可能である。

吸引用ツール３２は、使用されるとき、本体部分５１の底面に両面テープ５８が貼り付けられ、バッグフィルム３に接着され、その接着部を封止するために本体部分５１の底部にシーラント５９が設けられている。両面テープ５８は、吸引用ツール３２の多孔性板部５６の周囲とバッグフィルム３に形成された孔６１の周囲とを接着している。即ち、両面テープ５８は、多孔性板部５６の周囲と孔６１の周囲とを接着する他のツールに置換することができる。そのツールとしては、接着剤が例示される。シーラント５９は、多孔性板部５６の周囲に密着し、孔６１の周囲に密着している。シーラント５９は、吸引用ツール３２とバッグフィルム３との隙間と孔６１を介して異物がモールド２の内部に侵入しないように、かつ、真空が漏れないように、その隙間を封止している。

注入用ツール３５は、吸引用ツール３２と同様に、形成されている。すなわち、注入用ツール３５は、本体部分とジョイント部分とから形成されている。その本体部分は、アルミニウムから形成され、円柱状に形成されている。そのジョイント部分は、アルミニウムから形成され、その本体部分の円柱より径が小さい円柱状に形成されている。そのジョイント部分は、その本体部分の円柱の底面部分に一体に接合されている。その本体部は、内部に空洞が形成されている。そのジョイント部分は、流路が形成されている。その流路は、外部をその空洞に接続している。注入用ツール３５は、さらに、多孔性板部を備えている。その多孔性板部は、ステンレス鋼から形成され、複数の孔を有している。その多孔性板部は、その本体部の円柱のそのジョイント部分が形成されている底面と反対側の底面に配置されている。その多孔性板部のその複数の孔は、含浸空間を空洞に接続している。注入用ツール３５は、使用されるとき、その本体部分の底面に両面テープが貼り付けられ、バッグフィルムに接着され、その接着部を封止するために本体部分の底部にシーラントが設けられている。その両面テープは、注入用ツール３５のその多孔性板部の周囲とバッグフィルムに形成された孔の周囲とを接着している。即ち、その両面テープは、多孔性板部の周囲と孔の周囲とを接着する他のツールに置換することができる。そのツールとしては、接着剤が例示される。そのシーラントは、多孔性板部の周囲に密着し、孔の周囲に密着している。そのシーラントは、その多孔性板部の周囲に密着し、その孔の周囲に密着している。そのシーラントは、注入用ツール３５とバッグフィルム３との隙間から孔６１を介して異物がモールド２の内部に侵入しないように、樹脂が漏れないように、その隙間を封止している。
このように、注入用ツール３５と吸引用ツール３２とは、同様な形状を有し、同様な機能を有するので、一方を他方と兼用してもよい。

本発明の実施の形態による複合材料製造方法では、複合材料製造装置１を用いて実行される。ユーザは、まず、図７に示されているように、炭素繊維により形成された複数のシートを積層する（ステップＳ１）。次いで、注入側パスメディア５をモールド２の内部に配置し、パスメディア５の上に複数のシートを配置する。その後、バッグフィルム３を用いてモールド２の含浸空間を外部から封止する。（ステップＳ２）。さらに、注入口１１と吸引口１２とを形成し、注入口１１を樹脂注入装置に接続し、吸引口１２を樹脂吸引装置に接続する。
複合材料製造装置１を炉の内部に配置し、複合材料製造装置１を加熱しながら、その樹脂注入装置を用いてモールド２の含浸空間に樹脂を注入し、樹脂吸引装置を用いて、モールド２の含浸空間を排気する。その樹脂が吸引口１２に到達した後に、その樹脂吸引装置を用いて、その樹脂をモールド２の外部に排出する（ステップＳ３）。このような樹脂の注入により、その積層された複数のシートから、繊維強化樹脂中間材２２が形成される。

その樹脂をモールド２の含浸空間に注入しながら、繊維強化樹脂中間材２２に欠陥があるか否かが検査装置２０を用いて検査される（ステップＳ４）。繊維強化樹脂中間材２２に欠陥があると判別されたときに（ステップＳ４、欠陥あり）、繊維強化樹脂中間材２２を修理する（ステップＳ５）。
繊維強化樹脂中間材２２に欠陥がないと判別されたときに（ステップＳ４、欠陥なし）、または、その繊維強化樹脂中間材２２を修理した後に、さらに高温に加熱して樹脂を硬化させることにより、その繊維強化樹脂中間材２２を繊維強化樹脂に形成する（ステップＳ６）。その繊維強化樹脂に欠陥がないかを検査し（ステップＳ７）、その繊維強化樹脂に欠陥が発見されないときに、繊維強化樹脂を完成させる。

図８は、図７の複合材料製造方法のステップＳ４でボイド２１が発見されたときにステップＳ５で実行される方法を示している。その方法は、複合材料製造装置１を用いて実行され、図７の複合材料製造方法のステップＳ３と同時並行で実行される。まず、バッグフィルム３を検査して、そのボイドの原因となったリーク箇所（孔２３）を検出し（ステップＳ１１）、その検出された孔２３を塞ぐ（ステップＳ１２）。

続いて、バッグフィルム３のうちのボイド２１が形成されている位置に吸引用孔を形成する（ステップＳ１３）。その吸引用孔の径は、吸引用ツール３２の底面の径より若干小さい。両面テープ５８を用いて、吸引用ツール３２の多孔性板部５６の周囲とバッグフィルム３に形成された吸引用孔の周囲とを接着する。次いで、シーラント５９を用いて、吸引用ツール３２とバッグフィルム３との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止する。さらに、吸引用管３４を用いて吸引用ツール３２と樹脂吸引装置３３とを接続する（ステップＳ１４）。

吸引用ツール３２と同様にして、注入用ツール３５をバッグフィルム３に設置する。すなわち、バッグフィルム３のうちのボイド２１が形成されている位置の近くの、その位置に対応する位置に注入用孔を形成する。このとき、その注入用孔は、ボイド２１の位置とその注入用孔との距離がボイド２１の位置とその吸引用孔との距離より大きくなるように、形成される。その注入用孔の径は、注入用ツール３５の底面の径より若干小さい。両面テープを用いて、注入用ツール３５の多孔性板部の周囲とバッグフィルム３に形成されたその注入用孔の周囲とを接着する。次いで、シーラントを用いて、注入用ツール３５とバッグフィルム３との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止する。さらに、注入用管３７を用いて注入用ツール３５と樹脂注入装置３６とを接続する。

樹脂吸引装置３３を用いて、吸引用ツール３２を介してモールド２の内部を排気し、吸引用ツール３２を介してモールド２含浸空間の内部から樹脂を吸引する（ステップＳ１５）。樹脂注入装置３６を用いて、注入用ツール３５を介してモールド２の含浸空間に樹脂を注入する（ステップＳ１６）。吸引用ツール３２を介して、ボイド２１が形成された繊維強化樹脂中間材２２から樹脂がモールド２の外部に吸引された後に、注入用ツール３５を介して樹脂を注入することを停止し、吸引用ツール３２を介して樹脂を吸引することを停止する。

このような複合材料製造方法によれば、繊維強化樹脂中間材２２は、繊維部分に乱れや損傷を生じさせることなく、繊維に樹脂を含浸するときに生じたボイドをその樹脂が硬化する前に修理することができる。このように修理されたものから形成された複合材料は、樹脂が硬化した後に修理された複合材料に比較して、その修理された部分の強度がより大きく好ましい。

なお、その複合材料製造方法は、ボイドが形成された箇所が十分に小さいときに、バッグフィルム３に注入用ツール３５を設置しないで、実行することもできる。このとき、吸引用ツール３２を介して樹脂が吸引された箇所には、周囲に配置される樹脂が充填され、不足分の樹脂は、注入口１１を介してモールド２の内部に注入される。このような複合材料製造方法は、注入用ツール３５を介して樹脂をモールド２の内部に注入しながら複合材料製造方法が実行されたときと同様にして、繊維強化樹脂中間材２２を繊維部分に乱れや損傷を生じさせることなく修理することができ、その修理された繊維強化材１０から形成された複合材料は、その修理された部分の強度の劣化を低減することができる。

図９は、図７の複合材料製造方法のステップＳ４で未含浸部分４１が発見されたときにステップＳ５で実行される複合材料製造方法を示している。その複合材料製造方法は、複合材料製造装置１を用いて実行され、図７の複合材料製造方法のステップＳ３が実行されながら実行される。バッグフィルム３のうちの未含浸部分４１が形成されている領域の中央に吸引用孔を形成する（ステップＳ２１）。その吸引用孔の径は、吸引用ツール３２の底面の径より若干小さい。両面テープ５８を用いて、吸引用ツール３２の多孔性板部５６の周囲とバッグフィルム３に形成された吸引用孔の周囲とを接着する。次いで、シーラント５９を用いて、吸引用ツール３２とバッグフィルム３との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止する。さらに、図３に示されるように、吸引用管３４を用いて吸引用ツール３２と樹脂吸引装置３３（図示せず）とを接続する（ステップＳ２２）。

吸引用ツール３２と同様にして、注入用ツール３５をバッグフィルム３に設置する。すなわち、バッグフィルム３のうちの未含浸部分４１が形成されている領域の縁に注入用孔を形成する。その注入用孔の径は、注入用ツール３５の底面の径より若干小さい。両面テープを用いて、注入用ツール３５の多孔性板部の周囲とバッグフィルム３に形成されたその注入用孔の周囲とを接着する。次いで、シーラントを用いて、注入用ツール３５とバッグフィルム３との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止する。さらに、注入用管３７を用いて注入用ツール３５と樹脂注入装置３６（図示せず）とを接続する。未含浸部分４１が大きいときに、バッグフィルム３に複数の注入用ツール３５を設置することもできる。

樹脂吸引装置３３を用いて、吸引用ツール３２を介してモールド２の含浸空間を排気し、吸引用ツール３２を介してモールド２の含浸空間から樹脂を吸引する（ステップＳ２３）。樹脂注入装置３６を用いて、注入用ツール３５を介してモールド２の内部に樹脂を注入する（ステップＳ２４）。吸引用ツール３２を介して未含浸部分４１が形成された樹脂がモールド２の外部に吸引された後に、注入用ツール３５を介して樹脂を注入することを停止し、吸引用ツール３２を介して樹脂を吸引することを停止する。

このような複合材料製造方法によれば、繊維強化樹脂中間材２２は、繊維部分に乱れや損傷を生じさせることなく、繊維に樹脂を含浸するときに生じた未含浸部分をその樹脂が硬化する前に修理することができる。このように修理されたものから形成された複合材料は、樹脂が硬化した後に修理された複合材料に比較して、その修理された部分の強度がより大きく好ましい。

なお、その複合材料製造方法は、未含浸が形成された箇所が十分に小さいときに、バッグフィルム３に注入用ツール３５を設置しないで、実行することもできる。このとき、吸引用ツール３２を介して樹脂が吸引された箇所には、周囲に配置される樹脂が充填され、不足分の樹脂は、注入口１１を介してモールド２の内部に注入される。このような複合材料製造方法は、注入用ツール３５を介して樹脂をモールド２の内部に注入しながら複合材料製造方法が実行されたときと同様にして、繊維強化材１０を繊維部分に乱れや損傷を生じさせることなく修理することができ、その修理された繊維強化樹脂中間材２２から形成された複合材料は、その修理された部分の強度の劣化を低減することができる。

図１０は、図７の複合材料製造方法のステップＳ４で比較的大きい未含浸部分４３が発見されたときにステップＳ５で実行される複合材料製造方法を示している。その複合材料製造方法は、複合材料製造装置１を用いて実行され、図７の複合材料製造方法のステップＳ３が実行されながら実行される。まず、未含浸部分４３が露出するように、バッグフィルム３に孔を形成する（ステップＳ３１）。パスメディア４８が未含浸部分４３が形成されている領域に配置されるように、その形成された孔を介してパスメディア４８を設置する（ステップＳ３２）。バッグフィルム３に形成された孔をバッグフィルム４６で被覆し、シーラント４７を用いて、バッグフィルム４６とバッグフィルム３とを密着させ、バッグフィルム４６とバッグフィルム３との隙間を封止する（ステップＳ３３）。

バッグフィルム４６の、未含浸部分４３が形成されている領域の中央に注入用孔を形成する。その注入用孔の径は、注入用ツール３５の底面の径より若干小さい。両面テープ５８を用いて、注入用ツール３５の多孔性板部５６の周囲とバッグフィルム４６に形成された吸引用孔の周囲とを接着する。次いで、シーラント５９を用いて、注入用ツール３５とバッグフィルム４６との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止する。さらに、図４に示されるように、注入用管３７を用いて注入用ツール３５と樹脂注入装置３６（図示せず）とを接続する（ステップＳ３４）。
また、注入用ツール３５と同様にして、吸引用ツール３２をバッグフィルム４６に設置する。すなわち、バッグフィルム４６のうちのパスメディア４８が配置されている位置に吸引用孔を形成する。その吸引用孔の径は、吸引用ツール３２の底面の径より若干小さい。両面テープを用いて、吸引用ツール３２の多孔性板部５６の周囲とバッグフィルム４６に形成されたその吸引用孔の周囲とを接着する。次いで、シーラントを用いて、吸引用ツール３２とバッグフィルム４６との隙間から異物がモールド２の内部に侵入しないように、その隙間を封止する。さらに、吸引用管３４を用いて吸引用ツール３２と樹脂吸引装置３３（図示せず）とを接続する。

樹脂吸引装置３３を用いて、吸引用ツール３２を介してモールド２の含浸空間を排気し、吸引用ツール３２を介してモールド２の含浸空間から樹脂を吸引する（ステップＳ３５）。樹脂注入装置３６を用いて、注入用ツール３５を介してモールド２の内部に樹脂を注入する（ステップＳ３６）。吸引用ツール３２を介して未含浸部分４３が形成された樹脂がモールド２の外部に吸引された後に、注入用ツール３５を介して樹脂を注入することを停止し、吸引用ツール３２を介して樹脂を吸引することを停止する。

このような複合材料製造方法によれば、繊維強化樹脂中間財２２は、繊維部分に乱れや損傷を生じさせることなく、繊維に樹脂を含浸するときに生じた比較的大きい未含浸部分４３をその樹脂が硬化する前に修理することができる。このように修理されたものから形成された複合材料は、樹脂が硬化した後に修理された複合材料に比較して、その修理された部分の強度がより大きく好ましい。

なお、上記の複合材料製造方法は、注入口１１を介して樹脂を含浸空間に注入することが終了した後に、修理方法として実行されることもできる。このとき、吸引用ツール３２を介して樹脂が吸引された箇所には、周囲に配置される樹脂が充填され、不足分の樹脂は、注入用ツール３５を介して含浸空間に注入される。さらに、樹脂が不足する場合は、新規に注入用ツール３５を追加することもできる。このような複合材料修理方法は、注入口１１を介して樹脂をモールド２の含浸空間に注入しながら複合材料製造方法が実行されるときに同時におこなわれてもよく、その製造方法と同様に、繊維強化材１０を繊維部分に乱れや損傷を生じさせることなく修理することができ、その修理された繊維強化材１０から形成された複合材料は、その修理された部分の強度の劣化を低減することができる。

Claims (14)

1. 樹脂で繊維を含浸する含浸空間を封止するバッグフィルムに吸引用孔を、前記樹脂による含浸の開始後に、形成するステップと、
   複数の孔が形成された多孔性部分で前記吸引用孔を被覆するステップと、
   前記多孔性部分を介して前記含浸空間から前記樹脂を吸引するステップと
   を具備する複合材料製造方法。
2. 請求項１において、
   前記バッグフィルムに注入用孔を形成するステップと、
   前記吸引用孔を介して前記樹脂を吸引している最中に、前記注入用孔を介して前記含浸空間に前記樹脂を注入するステップと
   を更に具備する複合材料製造方法。
3. 請求項２において、
   前記吸引用孔と異なる吸引口を介して前記樹脂を吸引するステップと、
   前記注入用孔と異なる注入口を介して前記含浸空間に前記樹脂を注入するステップと
   を更に具備し、
   前記吸引口を介して前記樹脂が吸引され、前記注入口を介して前記含浸空間に前記樹脂が注入されている間に、前記吸引用孔を介して前記樹脂が吸引され、前記注入用孔を介して前記含浸空間に前記樹脂が注入される
   複合材料製造方法。
4. 請求項３において、
   前記吸引口を介して前記樹脂が吸引され、前記注入口を介して前記含浸空間に前記樹脂が注入されている間に、前記含浸空間内に製造されるべき複合材料の欠陥部の位置を検出するステップ
   をさらに具備する
   複合材料製造方法。
5. 請求項４において、
   前記バッグフィルムのうちの前記欠陥部の原因となったリーク箇所を検出し、前記検出されたリーク箇所を塞ぐステップ
   を更に具備し、
   前記多孔性部分を介して前記樹脂を吸引するステップは、前記リーク箇所が塞がれた後に実行される
   複合材料製造方法。
6. 請求項４において、
   前記バッグフィルムに、前記欠陥部を露出させる孔を形成するステップと、
   前記露出した欠陥部に、他の多孔性部分を配置するステップと、
   前記他の多孔性部分を配置するステップの後に、前記欠陥部を露出させる孔を、他のバッグフィルムにより被覆するステップと、
   前記他のバッグフィルムに、他の吸引用孔を形成するステップと、
   前記他の吸引用孔を介して、前記含浸空間から前記樹脂を吸引するステップと、
   を更に具備する
   複合材料製造方法。
7. 繊維に樹脂を含浸する空間を封止するバッグフィルムに形成される吸引用孔に設置される吸引用修理ツールと、
   吸引用管を介して前記吸引用修理ツールに接続される樹脂吸引装置とを具備し、
   前記吸引用修理ツールは、
   前記吸引用管の内部に接続される吸引用空洞を形成する吸引用修理ツール本体部分と、
   前記空洞と前記空間とを接続する複数の孔が形成される吸引用多孔性部分とを備え、
   前記樹脂吸引装置は、前記吸引用多孔性部分を介して前記樹脂を吸引する
   複合材料修理装置。
8. 請求項７において、
   前記バッグフィルムに形成される注入用孔に設置される注入用修理ツールと、
   注入用管を介して前記注入用修理ツールに接続される樹脂注入装置とを具備し、
   前記注入用修理ツールは、
   前記注入用管の内部に接続される注入用空洞を形成する注入用修理ツール本体部分と、
   前記注入用空洞と前記空間とを接続する複数の孔が形成される注入用多孔性部分とを備え、
   前記樹脂注入装置は、前記注入用多孔性部分を介して前記樹脂を前記空間に注入する
   複合材料修理装置。
9. 請求項８において、
   前記注入用修理ツールは、前記吸引用修理ツールに兼用される
   複合材料修理装置。
10. 樹脂で繊維を含浸する含浸空間を封止するバッグフィルムと、
    注入口を介して前記含浸空間に樹脂を供給する樹脂供給部と、
    吸引口を介して前記含浸空間から樹脂を吸引する吸引部と、
    前記バッグフィルムに形成される吸引用孔に設置される吸引用ツールと、
    吸引用管を介して前記吸引用ツールに接続される樹脂吸引装置と
    を具備し、
    前記吸引用ツールは、
    前記吸引用管の内部に接続される吸引用空洞を形成する吸引用ツール本体部と、
    前記空洞と前記空間とを接続する複数の孔を有する吸引用多孔性部分と
    を備え、
    前記樹脂吸引装置は、前記吸引用多孔性部分を介して前記樹脂を吸引する
    複合材料製造装置。
11. 請求項１０において、
    前記バッグフィルムに形成される注入用孔に設置される注入用ツールと、
    注入用管を介して前記注入用ツールに接続される樹脂注入装置と
    を更に具備し、
    前記注入用ツールは、
    前記注入用管の内部に接続される注入用空洞を形成する注入用ツール本体部と、
    前記注入用空洞と前記含浸空間とを接続する複数の孔を有する注入用多孔性部分と
    を備え、
    前記樹脂注入装置は、前記注入用多孔性部分を介して前記樹脂を前記空間に注入する
    複合材料製造装置。
12. 請求項１１において、
    前記注入用ツールは、前記吸引用ツールに兼用される
    複合材料製造装置。
13. 請求項１１又は１２において、
    前記含浸空間内に製造されるべき繊維強化樹脂中間材に欠陥部が発生しているか否かを検査する検査部を更に具備する
    複合材料製造装置。
14. 請求項１３において、
    前記検査部は、前記繊維強化樹脂中間材に発生している欠陥の位置を検出する位置検出部を備える複合材料製造装置。

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