以下、実施例及び比較例を用いて本発明を� ��体的に説明する。実施例及び比較例におけ� ��材料としては次のものを用いた。
・強化繊維糸条:ポリアクリロニトリル(PAN)系 炭素繊維糸条(24,000フィラメント、繊度1030tex� ��引張強度5.9GPa、引張弾性率294GPa)
・よこ糸の補助糸条:ガラス繊維糸条(繊度 4. 2tex)
・たて糸の補助糸条:ガラス繊維糸条(繊度22.5 tex)
・樹脂材料には次の材料から製造した粒子を 用いた。
“スミカエクセル”5003P(ポリエーテルスルホ ン、住友化学(株)製)
“エピコート”806(ビスフェノールF型エポキ� ��樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
“NC-3000”(ビフェニルアラルキル型エポキシ� ��脂、日本化薬(株)製)
“TEPIC”-P(イソシアヌレート型エポキシ樹脂� ��日本化学工業(株)製)
 “エピコート”806(23.5重量%)、NC-3000(12.5重量 %)、“TEPIC”-P(4重量%)を100℃において均一に� �るまで混合し、エポキシ樹脂混合物を得た� �次に“スミカエクセル”5003P(60重量%)、エポ� ��シ樹脂混合物を2軸押出機にて溶融混練して 相溶させた樹脂組成物を、冷凍粉砕して粒子 にした。得られた粒子の平均粒子径は90μmで� ��った(レーザー回折・散乱法を用いた(株)セ� ��シン社製LMS34)。

〔実施例1〕
 図21に示す湾曲形状強化繊維基材織機161を� �いて、図1に示した湾曲形状の周方向に強化� ��維糸条が配列した0°配向湾曲形状強化繊維� ��材162を作製した。基材162の形状は、曲率半� ��R:3m、基材の幅:200mm、長さ:4.7mである。図21� �示すように、湾曲形状強化繊維基材織機161� �、強化繊維糸条163およびたて糸の補助糸条16 4用のヘルド165、166、筬167、よこ糸の補助糸� �168を挿入するよこ糸入れ機構169、上部、下� �および中間マンドレル170、171、172から構成� �れている。これらマンドレルの後方には、� �脂材料散布装置173および更にその後方には� �外線加熱装置(図示せず)が取り付けられてお り、製織された湾曲形状強化繊維基材162の上 に散布された樹脂粒子174を加熱し、湾曲形状 強化繊維基材162に付着できるようになってい る。湾曲形状強化繊維基材162は台座175上に送 り出される。ここで上部および下部のマンド レル170、171はテーパー形状を有しており、テ ーパー度は1/50とした。強化繊維糸条163、よ� �糸およびたて糸の補助糸条164、168は、上下� �ンドレル170、171間に導入され、各マンドレ� �は製織速度に応じた速度で回転しており、� �化繊維糸条163およびたて糸の補助糸条164に� �切な張力をかけることができる。

 40本の強化繊維糸条163、強化繊維糸条間と� �基材幅の両端の合計41本のたて糸164、1本の� �こ糸168を該織機161に配置して、湾曲形状強� �繊維基材162の製織を行った。マンドレルか� �引き出された湾曲形状強化繊維基材162の表� �に、樹脂材料174の目付が27g/m ² となるように、樹脂材料174を散布し、赤外線 加熱装置を用いて、湾曲形状強化繊維基材162 の表面温度を180℃に加熱して、樹脂材料174を 付着させた。

 作製された湾曲形状強化繊維基材は、図1 0に示したようなNCW構造であり、周方向の長� �方向の全長に渡り、強化繊維糸条が曲率半� �R=3mの周方向(0°方向)に沿って並行に配列し� �いることを確認した。

〔実施例2〕
 実施例1と同じ材料を用いて、作製された強 化繊維糸条が一方向に並行に、かつ直線状に 延びるように配列され、たて糸の補助糸条は 強化繊維糸条の間に並行に配列され、よこ糸 の補助糸条を実質的に強化繊維糸条およびた て糸の補助糸条に対して直交するように配列 して、幅1mの一方向強化繊維織物を製織した� ��一方向強化繊維織物の表面に、樹脂材料の� ��付が27g/m ² となるように、樹脂材料を散布し、赤外線加 熱装置を用いて、湾曲形状強化繊維基材の表 面温度を180℃に加熱して、樹脂材料を付着し た。この一方向強化繊維織物を用いて図3(C)� �示したような90°配向湾曲形状強化繊維基材� ��作製した。

 まず、該一方向強化繊維織物を強化繊維� ��条の長手方向が200mmとなるように強化繊維� �条と直交方向に切断して、図3(A)に示すよう� ��幅200mm、長さ1mの矩形形状の強化繊維糸条束 を4枚と幅200mm、長さ0.7mの強化繊維糸条束1枚� ��作製した。すべての強化繊維糸条束は、構� ��している強化繊維糸条間の間隔を調節して� ��曲率半径3mの湾曲形状となるように変形さ� �、変形させた強化繊維糸条束同士を強化繊� �糸条束の長手方向に、強化繊維糸条が重な� �ず且つ隙間が3mm以上生じないように配置し� �継ぎ合わせることにより、幅200mm、長さ4.7m� �90°配向湾曲形状強化繊維基材を作製した。

 作製された90°配向湾曲形状強化繊維基材 は、図10に示したようなNCW構造であり、周方� ��の長手方向の全長に渡り、強化繊維糸条が� ��率半径R=3mの周方向(0°方向)に対して、90°方 向に配列していることを確認した。

「実施例3」
 実施例2で準備したNCW構造を有する幅1mの一� ��向強化繊維織物を準備した。該一方向強化� ��維織物を強化繊維糸条の配列方向に対して4 5°方向に切断し、さらに強化繊維糸条12本毎� ��強化繊維糸条間を切断して、図4に示したよ うな12本の強化繊維糸条を有する幅200mmの強� �繊維糸条束を56枚作製した。すべての強化繊 維糸条束は、強化繊維糸条束間の間隔を調節 して、湾曲形状に沿うように、湾曲形状の長 手方向に、強化繊維糸条が重ならず且つ隙間 が3mm以上生じないように配置して継ぎ合わせ ることにより、幅200mm、長さ4.7mの45°配向湾� �形状強化繊維基材を作製した。同様にして-4 5°配向湾曲形状強化繊維基材を作製した。

 作製された45°および-45°配向湾曲形状強� ��繊維基材は、図10に示したようなNCW構造で� �り、周方向の長手方向の全長に渡り、強化� �維糸条が曲率半径R=3mの周方向(0°方向)に対� �て、45°、-45°方向に配列していることを確� �した。

〔実施例4〕
 実施例1~3の方法で、0°、90°、±45°配向湾曲 形状強化繊維基材を作製し、積層構成[(45/0/-4 5/90)] _3S に基づいて積層することにより積層体を作製 した。まず実施例3の方法と同様に、45°配向� ��曲形状強化繊維基材を作製し、45°配向湾曲 形状強化繊維基材の上に実施例1の方法にて� �製した0°配向湾曲形状強化繊維基材を積層� �、さらにその上に実施例3の方法と同様に-45� �配向湾曲形状強化繊維基材を作製して積層� �、さらにその上に実施例2の方法と同様に90° 配向湾曲形状強化繊維基材を作製して積層し て、[45/0/-45/90]の積層体を作製した。同様の� �層を2回繰返し、12plyからなる[45/0/-45/90] ₃ を作製した。

 12plyからなる[45/0/-45/90] ₃ の積層体の上に、断面がφ3mmの圧子が25mm間隔 で格子状に配列した圧子ジグを配置し、圧子 が積層体を1kg/cm ²  の圧力で加圧した状態にて、積層体を70℃に� ��熱、5分間保持することによって、積層体を 構成する湾曲形状強化繊維基材間を部分的に 接着して一体化することにより、積層体を作 製した。同様にして、[90/-45/0/45] ₃ の積層体を作製し、同様に基材間を部分的に 接着して一体化することにより、積層体を作 製した。これらの積層体を重ねることにより 、[(45/0/-45/90)] _3S の積層体を作製した。積層体は基材同士が接 着一体化しているため、積層体を成形型へ搬 送する場合にも、基材がばらけたりせずに、 積層体として良好に取り扱えることを確認し た。

〔実施例5〕
 実施例4で作製した積層体を、自動裁断機に より、曲率半径の大きい側(図3(C)で示す外側2 6)の湾曲形状の周縁に沿って、図22に示すよ� �に、湾曲形状強化繊維積層体181の長手方向� �、幅50mm、間隔150mm、高さ50mmの形状で切り欠� ��た(切欠き182)。図19に示した賦形型を兼ねた 曲率半径R=3mで長手方向に湾曲している成形� �142の上に、積層体を配置し、さらに積層体� �厚み3mmのシリコン製シートで覆い、シリコ� �製シートと成形型の間を気密にシールした� �その後にシリコン製シートの内部を真空吸� �して減圧することにより、積層体を成形型� �押し付けてC形断面で長手方向に湾曲した形� ��に賦形した。

 真空吸引を継続した状態において、積層� ��を70℃に加熱して2時間保持することにより� ��湾曲形状強化繊維基材の間を全面に渡り接� ��一体化して、プリフォームを作製した。プ� ��フォームはウェブ、フランジ共に顕著なシ� ��はなく、品位のよいプリフォームであるこ� ��を確認した。

 プリフォームの作製完了後、シリコン製� ��ート内の真空吸引を止め、シリコン製シー� ��を成形型から取り外し、プリフォームへの� ��トリックス樹脂の注入・含浸に必要な副資� ��(ピールプライ、樹脂拡散媒体、樹脂注入路 、樹脂排出路、真空吸引路)を配置し、バギ� �グフィルムで覆い、バギングフィルムと成� �型の間を気密にシールした。その後に、バ� �ングフィルム内を真空吸引して減圧し、そ� �状態において、70℃に加熱して粘度を低下さ せたエポキシ樹脂を、樹脂注入路から樹脂拡 散媒体を介してプリフォームに注入・含浸し た。プリフォームへのエポキシ樹脂の注入・ 含浸の完了後、余剰にプリフォームに注入・ 含浸したエポキシ樹脂を樹脂排出路より、真 空吸引により排出した。排出完了後、180℃に 加熱することにより、エポキシ樹脂を硬化さ せ、曲率半径R=3mの長手方向に湾曲形状を有� �るC形断面形状の繊維強化樹脂複合材料を作� ��した。

 繊維強化樹脂複合材料の表層の45°層の強 化繊維糸条の配向角度を目視にて確認した結 果、強化繊維糸条は長手方向に渡り、湾曲形 状の周方向(0°方向)に対して、45°±3°以内に� ��まっていることが確認された。

 一方、繊維強化複合材料のウェブ部の長� ��方向の両端および中央から50×50mmの試験片� �切り出し、計3枚の試験片を準備した。X線CT� ��より、試験片中の各層のたて糸の補助糸条( ガラス繊維)の配向角度を測定した。たて糸� �補助糸条は強化繊維糸条に並行に配列して� �るため、たて糸の補助糸条の配向を強化繊� �糸条の配向として評価した。

 各試験片の各層のたて糸の補助糸条は、� ��曲形状の周方向(0°方向)に対する各層の強� �繊維の配向角度に対して、±3°以内に配向し ていることを確認し、各層の強化繊維糸条は 湾曲形状の周方向(0°方向)に対して、積層構� ��に基づいた積層角度に配向していることを� ��認した。

〔実施例6〕
 実施例2で準備したNCW構造を有する幅1mの一� ��向強化繊維織物を準備した。該一方向強化� ��維織物を図2(A)のように、幅は4本のストラ� �ド(図2(A)では3本)を含む長さ4.7mの強化繊維糸 条束を10枚作製した。すべての強化繊維糸条� ��は、湾曲形状に沿うように、湾曲形状の長� ��方向に、曲げながら配置した。すべての強� ��繊維糸条束は、強化繊維糸条が重ならず且� ��隙間が3mm以上生じないように配置して継ぎ� ��わせることにより、幅200mm、長さ4.7mの0°配� ��湾曲形状強化繊維基材を作製した。作製さ� ��た0°配向湾曲形状強化繊維基材は、図10に� �したようなNCW構造であり、周方向の長手方� �の全長に渡り、強化繊維糸条が曲率半径R=3m� ��周方向(0°方向)に対して、0°方向に配列し� �いることを確認した。

〔実施例7〕
 実施例4で用いた0°配向湾曲形状強化繊維基 材を実施例6で作製した0°配向湾曲形状強化� �維基材にする以外は、実施例4と同様の方法� ��より、積層体を作製した。さらにこの積層� ��を用いて、実施例5と同様の方法によりプリ フォームを作製した。プリフォームはウェブ 、フランジ共に顕著なシワはなく、品位のよ いプリフォームであることを確認した。

 更に実施例5と同様の方法により、曲率半 径R=3mの長手方向に湾曲形状を有するC形断面� ��状の繊維強化樹脂複合材料を作製した。作� ��された繊維強化樹脂複合材料の表層の45°層 の強化繊維糸条の配向角度を目視にて確認し た結果、強化繊維糸条は長手方向に渡り、湾 曲形状の周方向(0°方向)に対して、45°±3°以� ��に収まっていることが確認された。

 一方、繊維強化複合材料のウェブ部の長� ��方向の両端および中央から50×50mmの試験片� �切り出し、計3枚の試験片を準備した。X線CT� ��より、試験片中の各層のたて糸の補助糸条( ガラス繊維)の配向角度を測定した。たて糸� �補助糸条は強化繊維糸条に並行に配列して� �るため、たて糸の補助糸条の配向を強化繊� �糸条の配向として評価した。各試験片の各� �のたて糸の補助糸条は、湾曲の周方向(0°方� ��)に対する各層の強化繊維の配向角度に対し て、±3°以内に配向していることを確認し、� ��層の強化繊維糸条は湾曲形状の周方向(0°方 向)に対して、積層構成に基づいた積層角度� �配向していることを確認した。

〔比較例1〕
 特許文献1に記載の方法にて、積層構成[(45/0 /-45/90)] _3S の積層体を作製して評価した。繊維束配列用 治具は、直径310mm、高さ300mmの円筒形状であ� �、高さ50mmおよび250mmの円周方向に48mm間隔で� ��ンが配列されている。

 まず、実施例3で用いた45°配向湾曲形状用� �強化繊維糸条束をピンに刺して配置して、� �筒表面を覆って、45°配向強化繊維層を作製� ��た。0°配向強化繊維層用の強化繊維糸条束� ��実施例2で用いた一方向強化繊維織物を、強 化繊維糸条の配列方向を長手方向として、長 さ940mm、幅200mmに裁断して準備した。この強� �繊維糸条束を45°配向強化繊維層の上に配置� ��て、0°配向強化繊維層を積層した。さらに� ��の上に実施例3で用いた-45°配向湾曲形状用� ��強化繊維糸条束を、同様に0°配向強化繊維� ��の上に配置して、-45°配向強化繊維層を積� �した。さらにその上に90°配向強化繊維層用� ��強化繊維糸条束は実施例2で用いた一方向強 化繊維織物を、強化繊維糸条の配列方向を幅 方向として、長さ940mm、幅200mmに裁断して準� �した。この強化繊維糸条束を-45°配向強化繊 維層の上に配置して、-45°配向強化繊維層を� ��層した。同様に積層構成[(45/0/-45/90)] _3S になるまで、各層の積層を繰返した。積層完 了後、積層体を繊維束配列用治具に配置した 状態において、たて糸の補助糸条に用いたガ ラス繊維を用いて、積層体を厚み方向にステ ッチして一体化した。ステッチは積層体の長 手方向に48mm、幅方向に48mmの間隔で行った。� ��テッチ完了後、積層体を幅方向に切断して� ��繊維束配列用治具から取り外した。積層体� ��平板状に置いたところ、図23に示すように� �各強化繊維層191には大きなうねり192が発生� �て、プリフォームを作製できないことが分� �った。

 なお、以上の説明において、前述のブラ� ��ーを有する装置を用いたプリフォームの賦� ��方法および装置、並びに、そのプリフォー� ��を用いた繊維強化樹脂複合材料の製造方法� ��よび装置は、湾曲形状プリフォームや湾曲� ��状繊維強化樹脂複合材料以外にも、比較的� ��尺の特定横断面を有するプリフォームの賦� ��や繊維強化樹脂複合材料の製造にも適用、� ��開できる。そのようなブラダーを有する装� ��を用いた展開技術としてのプリフォームの� ��形技術およびそのプリフォームを用いた繊� ��強化樹脂複合材料の製造技術について、以� ��に説明しておく。

 すなわち、この展開技術は、プリフォー� ��の賦形方法および装置、並びに、繊維強化� ��脂複合材料の製造方法および製造装置に関� ��、とくに、マトリックス樹脂の含浸や硬化� ��に強化繊維基材を所定形状に効率よく屈曲� ��形可能な、プリフォームの賦形方法および� ��置、並びに、そのプリフォームを用いた繊� ��強化樹脂複合材料の製造方法および製造装� ��に関する。

 とくに長尺の繊維強化樹脂複合材料、例� ��ば長尺の梁を構成する繊維強化樹脂複合材� ��を成形するに際しては、フランジ部を形成� ��るために、平板状の強化繊維基材の断面に� ��ける両側を折り曲げ賦形し、所定形状に賦� ��されたドライの強化繊維基材にマトリック� ��樹脂を含浸させ硬化させることが多い。強� ��繊維基材としてプリプレグを使用する場合� ��は、所定のフランジ形状に折り曲げ賦形し� ��後、樹脂を加熱硬化させることが多い。

 このように、マトリックス樹脂の含浸や� ��化前に強化繊維基材を所定形状に屈曲賦形� ��る方法として、ブラダー(bladder) を用いる� �法(例えば、前述の特許文献4)や加圧ローラ� �を用いる方法(例えば、前述の特許文献5)が� �られている。ここでブラダーとは、前述の� �く、内部に気体等の流体を導入、導出させ� �ことにより風船状に膨縮可能な、強化繊維� �材の所定形状への賦形のための、ゴム等の� �力性のある材料からなる加圧体であり、こ� �ブラダーの膨張動作によって、強化繊維基� �の所定部分を成形型に押し付けることによ� �、強化繊維基材を所定形状に屈曲賦形でき� �ものである。

 特許文献4は、前述の如く、平板状の強化 繊維基材をC形断面形状に賦形する方法を記� �している。この方法では、チャンバー内の� �壁面に膨縮可能なブラダーが装着されてお� �、チャンバー内に配置された型(マンドレル) 上に強化繊維基材を配し、チャンバーを密閉 して内部を真空吸引することによりブラダー を膨張させ、膨張したブラダーにより強化繊 維基材をマンドレルに押し付けることによっ て強化繊維基材がC形断面形状に賦形される� �

 しかしながらこの方法では、前述の如く� ��マンドレルに対向させ、間に強化繊維基材� ��配置した状態でブラダーが設けられている� ��め、膨張したブラダーは強化繊維基材の両� ��部分を一方向にしか押圧できず、上記の如� ��C形断面形状にしか賦形できない。したがっ て、例えば、強化繊維基材の両側部分の折り 曲げ方向が互いに反対方向となる、Z形断面� �状等への賦形には対応できない。また、一� �のブラダーの膨張動作を利用するようにな� �ているため、強化繊維基材の両側部分は実� �的に同時に折り曲げられることになり、折� �曲げ時に、屈曲部分等に皺等が残りやすい� �形方法となっている。

 特許文献5は、前述の如く、プリプレグ積 層体からなる強化繊維基材を、プレス機に挟 んでT字形に賦形した後、頂部にローラーを� �し当てて曲げ、J形やZ形断面に賦形する方法 を開示している。しかしながらこの方法では 、少なくとも駆動可能なプレス装置、パンチ 装置、ローラー装置が必要になり、設備が大 がかりで複雑、高価なものになる。

 そこで、基本的に大がかりな駆動系を必� ��とせず、簡単な構造で安価に構成可能な設� ��を使用すればよく、C形断面はもとよりZ形� �面等の賦形のための屈曲方向が異なる断面� �状であっても、さらには長手方向に湾曲す� �部分を有する形状であっても、皺等の問題� �発生させることなく円滑にかつ容易に賦形� �ることが可能で、長尺の梁部材(ストリンガ� ��)等の成形に極めて好適な、プリフォームの 賦形方法および装置、並びに、繊維強化樹脂 複合材料の製造方法および製造装置の提供が 望まれる。

 上記要望を満たすために、ここで説明す� ��プリフォームの賦形方法および繊維強化樹� ��複合材料の製造方法は、成形型の両側にそ� ��ぞれ、独立して膨縮動作可能なブラダーを� ��け、成形型上に配置された強化繊維基材の� ��ブラダーの位置に対応する各部分を、各ブ� ��ダーの膨張動作により成形型に沿う形状に� ��形する工程を有することを特徴とする方法� ��らなる。

 この方法においては、ブラダー(bladder) � �成形型の両側にそれぞれ設けられ、かつ、� �れぞれのブラダーが独立して膨縮動作可能� �あるので、成形型上に配置された強化繊維� �材の各ブラダーの位置に対応する各部分の� �成形型に対する賦形方向は制限されず、賦� �のタイミングも制限されない。したがって� �C形断面等の同じ方向への屈曲賦形が要求さ� ��る場合、Z形断面等の互いに異なる方向への 屈曲賦形が要求される場合のいずれの場合に も賦形が可能になる。また、両側に配置した ブラダーの膨張動作のタイミングをずらすこ とにより、一方のブラダーの膨張動作による 賦形時に基材に皺やその他の不具合が発生し ようとしたとしても、独立作動可能な他方の ブラダーの膨張動作による賦形時にその皺や その他の不具合を解消するように伸ばしなが ら賦形することが可能になり、円滑にかつ容 易に目標品質にて所望形状への賦形を行うこ とが可能になる。

 このように、本プリフォームの賦形方法� ��よび繊維強化樹脂複合材料の製造方法にお� ��ては、ブラダーの膨張動作の順番を制御す� ��ことで、強化繊維基材の各ブラダーの位置� ��対応する各部分を、順に賦形することがで� ��、それによって賦形時の皺等の不具合の発� ��を抑制することができる。

 もちろん、強化繊維基材の各ブラダーの� ��置に対応する各部分を、同時に賦形するこ� ��も可能であり、皺等の不具合の発生のおそ� ��が無いか少ない場合には、同時賦形によっ� ��賦形時間を短縮できる。

 また、一つの成形型を用いて強化繊維基� ��を賦形することも可能であるが、本方法で� ��、強化繊維基材を成形型間に挟持し、成形� ��の両側に延在する強化繊維基材部分を各ブ� ��ダーの膨張動作により賦形することもでき� ��。強化繊維基材を成形型間に挟持すること� ��、強化繊維基材の各部分を賦形する際にも� ��強化繊維基材全体を所定姿勢に保持するこ� ��が可能になり、所定形状への賦形の精度が� ��上する。

 賦形は基本的には成形型に沿う形状にな� ��ように、強化繊維基材の所定部分を成形型� ��対応部分に押し付ければよい。例えば、強� ��繊維基材の各ブラダーの位置に対応する各� ��分を、各ブラダーの膨張動作によって折り� ��げることにより成形型に沿う形状に賦形す� ��ことができる。

 この折り曲げについては、前述の如く、� ��化繊維基材の各ブラダーの位置に対応する� ��部分を、互いに反対方向に折り曲げて、Z形 等の断面形状に賦形することもできるし、強 化繊維基材の各ブラダーの位置に対応する各 部分を、同じ方向に折り曲げて、C形等の断� �形状に賦形することもできる。

 また、ブラダーの膨張動作については、� ��なくとも各ブラダーを密閉可能なチャンバ� ��内に収容し、該チャンバー内を減圧するこ� ��により各ブラダーを膨張させることができ� ��。この場合には、例えば、チャンバー内の� ��圧時に各ブラダー内に大気を導入するよう� ��することができる。つまり、減圧されたチ� ��ンバー内圧と大気圧との差圧を利用してブ� ��ダー内に大気を導入することができる。

 あるいは、各ブラダー内に加圧流体を導� ��することにより各ブラダーを膨張させるこ� ��もできる。この場合には、上記のような減� ��作動可能なチャンバーは不要である。上述� ��如く大気圧を利用するか、加圧流体を導入� ��るかは、賦形される強化繊維基材の性状や� ��イズに応じて適宜決定すればよい。

 また、本プリフォームの賦形方法および� ��維強化樹脂複合材料の製造方法においては� ��強化繊維基材を長手方向に順に賦形するこ� ��も可能である。長手方向に所定の長さを賦� ��した後、引き抜いて、長手方向に隣接する� ��化繊維基材の箇所を賦形することを繰り返� ��ことにより対応可能である。この方法では� ��真空チャンバーの気密を保持することが難� ��いので、加圧流体を導入する方法を採用す� ��ことがより好ましい。とくに、賦形される� ��化繊維基材が長尺の場合には有効であり、� ��型の賦形装置でもって、長尺の強化繊維基� ��を順に所定形状に賦形していくことが可能� ��ある。

 また、本プリフォームの賦形方法および� ��維強化樹脂複合材料の製造方法は、強化繊� ��基材がドライの強化繊維材からなる場合、� ��化繊維基材がプリプレグからなる場合のい� ��れの場合にも適用できる。強化繊維基材が� ��ライの強化繊維材からなる場合には、各ブ� ��ダーを膨張させ、強化繊維基材を賦形した� ��態において、強化繊維基材を加熱するステ� ��プを加えることができ、それによってより� ��定して所定形状への賦形、賦形形状の維持� ��可能になる。強化繊維基材がプリプレグか� ��なる場合には、賦形前に、強化繊維基材を� ��熱するステップを加えることができ、それ� ��よって樹脂を軟化させ、プリプレグに対し� ��より簡単に折り曲げ等の賦形動作を行うこ� ��が可能になる。なお、いずれの場合にあっ� ��も、加熱動作としては、外部から加熱した� ��、成形型内部から加熱したりすることがで� ��、ブラダー内に加熱流体を導入することに� ��って強化繊維基材を加熱することもできる� ��成形型に熱媒の流路を設置して、該流路に� ��型温調器を利用して熱媒を流すことにより� ��熱する方法は、オーブンなどの大型の設備� ��不要であるため、より好ましい。

 また、本プリフォームの賦形方法および� ��維強化樹脂複合材料の製造方法は、とくに� ��化繊維基材が積層体からなる場合に好適な� ��法である。積層体の場合には、強化繊維基� ��を屈曲賦形する際に、望ましくない内部応� ��等が発生して皺等が生じやすくなる傾向に� ��るが、前述の如く、独立作動可能なブラダ� ��による賦形動作のタイミングを賦形部分に� ��じてずらし、賦形の順番を制御することに� ��り、皺の発生を抑える、または製品の形状� ��の箇所に皺を発生させて製品の形状内の皺� ��発生を抑える、または皺を分散させて大き� ��皺の発生を抑えるなどして、良好な品質で� ��賦形が可能になる。

 とくに強化繊維基材がドライの強化繊維� ��の積層体からなる場合には、表面に樹脂粒� ��を有する強化繊維材の積層体からなる強化� ��維基材であり、隣接する強化繊維材間が、� ��脂粒子により、部分的に接着されているこ� ��が好ましく、これによって、形態を保ちな� ��ら積層体としての取り扱いが可能になり、� ��つ、賦形動作のための適度な基材のドレー� ��性を維持できるため、皺の発生を良好に抑� ��して賦形することが可能となる。また、賦� ��した状態において加熱することによって、� ��分的に接着していた隣接強化繊維材間を全� ��にわたり接着することにより、賦形後の所� ��形状の保持も一層容易になる。また、加熱� ��ることにより、樹脂粒子を軟化させた状態� ��て、ブラダーを膨張させて加圧することに� ��り、樹脂粒子をつぶして積層体の厚みを薄� ��し、厚みをコントロールすることも可能で� ��る。

 また、本プリフォームの賦形方法および� ��維強化樹脂複合材料の製造方法は、長尺の� ��化繊維基材を所定の断面形状に賦形する場� ��に好適な方法である。この場合、強化繊維� ��材を、その長手方向に沿って直線状に延び� ��形状に賦形することもできるし、とくに本� ��明方法では、強化繊維基材を、その長手方� ��に沿う方向に見て湾曲部を有する形状に賦� ��することが可能である。とくに湾曲部を有� ��る形状に賦形する場合には、賦形時に皺等� ��発生の可能性が高くなるが、前述の如く、� ��立作動可能なブラダーによる賦形動作のタ� ��ミングを賦形部分に応じてずらすことによ� ��、容易に皺等を吸収することが可能になる� ��また、湾曲部を有する形状に賦形する場合� ��は、湾曲部の長手方向中央部を先に賦形し� ��後、該中央部の長手方向両側部分を賦形す� ��ことが好ましい。先に長手方向両側部分を� ��形すると、湾曲部の長手方向中央部を賦形� ��る際に、強化繊維基材の賦形部分に(とくに 、凹状の形状になる賦形部分に)突っ張って� �まう箇所が生じるおそれがあり、所定形状� �の賦形が困難になったり皺が発生したりす� �おそれが生じる。湾曲部の長手方向中央部� �先に賦形することで、該中央部賦形時には� �の両側部分を固定されていない状態に保つ� �とができ、中央部における皺などを発生さ� �ようとする応力を両側部分へと逃がすこと� �でき、望ましくない応力が残っていない状� �で続いて両側部分が賦形されることになる� �で、全体として皺などの発生しない形状へ� �賦形が可能になる。さらに、湾曲部の長手� �向中央部賦形後の両側部分の賦形が、先に� �形された中央部に対して長手方向に略対称� �行われるようにすることが、より好ましい� �このようにすれば、一層確実に皺などの発� �しない形状への賦形が可能になる。

 また、本プリフォームの賦形方法および� ��維強化樹脂複合材料の製造方法においては� ��可能であれば、強化繊維基材の各ブラダー� ��位置に対応する各部分および/またはその近 傍部分の少なくとも一部に、強化繊維基材の 長手方向に交差する方向に延びるスリットを 予め形成しておくことも好ましい。この場合 、強化繊維基材の一方のブラダーの位置に対 応する部分および/またはその近傍部分の少� �くとも一部にのみ、強化繊維基材の長手方� �に交差する方向に延びるスリットを予め形� �しておき、他方のブラダーの位置に対応す� �スリットが形成されていない強化繊維基材� �部分を該他方のブラダーの膨張動作により� �形した後、前記スリットが形成されている� �の強化繊維基材の部分を前記一方のブラダ� �の膨張動作により賦形するようにすること� �できる。

 例えば、フランジ部として賦形すべき強� ��繊維基材の該当する箇所に、強化繊維基材� ��長手方向に交差する方向にスリット(切り欠 き)が設けられている強化繊維基材を用いる� �とが好ましい。特に長手方向に湾曲部を有� �る場合、このようなスリットを設けておく� �とにより、賦形時の皺の発生を抑制できる� �め好ましい。更に、独立作動可能なブラダ� �により、スリットの設けていないフランジ� �該当箇所を先に賦形した後に、スリットを� �けているフランジ部該当箇所を賦形するこ� �により、皺の発生を効率よく抑制できるよ� �になる。

 本プリフォームの賦形方法および繊維強� ��樹脂複合材料の製造方法における強化繊維� ��材の種類、とくに使用強化繊維の種類はと� ��に限定されない。代表的には、強化繊維基� ��が炭素繊維を含む基材からなる。もちろん� ��の強化繊維、例えばガラス繊維やアラミド� ��維等を含む強化繊維基材を使用してもよく� ��2種以上の強化繊維を含むハイブリッド構成 の強化繊維基材であってもよい。

 本繊維強化樹脂複合材料の製造方法にお� ��ては、上記のような強化繊維基材の賦形後� ��は、マトリックス樹脂を硬化させて所望の� ��維強化樹脂複合材料を製造する。とくに強� ��繊維基材がドライの強化繊維材からなる場� ��には、強化繊維基材の賦形後に強化繊維基� ��に樹脂を含浸させ硬化させる、いわゆるRTM( Resin Transfer Molding) 成形方法を採用できる。 また、真空圧を利用したVacuum assisted RTM(VaRTM )成形方法も採用できる。VaRTM は、加圧装置� ��不要であり、簡易に成形できるため、より� ��ましい。プリプレグの場合には、賦形した� ��、オートクレーブを用いて、加熱加圧する� ��とにより、マトリックス樹脂を硬化させる� ��形方法を採用できる。

 本プリフォームの賦形装置および繊維強� ��樹脂複合材料の製造装置は、強化繊維基材� ��形用の成形型と、該成形型の両側にそれぞ� ��設けられ、独立して膨縮動作可能で、膨張� ��作により成形型上に配置された強化繊維基� ��の対応部分を成形型に沿う形状に賦形可能� ��ブラダーとを有することを特徴とするもの� ��らなる。

 このプリフォームの賦形装置および繊維� ��化樹脂複合材料の製造装置においては、上� ��成形型が強化繊維基材を挟持可能な少なく� ��も一対の成形型からなり、上記各ブラダー� ��、前記一対の成形型の両側に延在する強化� ��維基材部分を膨張動作により賦形可能なブ� ��ダーからなる構成とすることができる。

 また、各ブラダーが、膨張動作により強� ��繊維基材を成形型に沿う形状に折り曲げ可� ��なブラダーからなる構成を採ることができ� ��。この成形型の両側に設けられたブラダー� ��、強化繊維基材の各ブラダーの位置に対応� ��る各部分を、互いに反対方向に折り曲げ可� ��なブラダーからなる構成とすれば、Z形断面 形状等への円滑な賦形が可能になり、成形型 の両側に設けられたブラダーが、強化繊維基 材の各ブラダーの位置に対応する各部分を、 同じ方向に折り曲げ可能なブラダーからなる 構成とすれば、C形断面形状等への円滑な賦� �が可能になる。

 また、少なくとも各ブラダーが収容され� ��内部を減圧することにより各ブラダーを膨� ��させることが可能なチャンバーを有する構� ��とすることができる。このようにすれば、� ��ブラダーが、チャンバー内の減圧時に各ブ� ��ダー内に大気を導入可能なブラダーからな� ��構造とすることが可能になり、大気圧を利� ��できる。

 また、各ブラダーが、加圧流体が導入さ� ��ることにより膨張可能なブラダーからなる� ��成とすることも可能である。このようにす� ��ば、上記のような減圧のためのチャンバー� ��不要である。

 また、本プリフォームの賦形装置および� ��維強化樹脂複合材料の製造装置は、とくに� ��形すべき強化繊維基材が長尺の場合、強化� ��維基材を長手方向に順に賦形可能に構成す� ��こともできる。更に、所定の長さを賦形し� ��後、長手方向に所定の長さだけ引き抜くこ� ��が可能な構成とすることにより、装置を小� ��化することができる。

 また、強化繊維基材はドライの強化繊維� ��からなっていてもよく、プリプレグからな� ��ていてもよい。前者の場合には、賦形した� ��態にて強化繊維基材を加熱可能な手段を有� ��ることが好ましく、後者の場合には、賦形� ��に強化繊維基材を加熱可能な手段を有する� ��とが好ましい。

 また、強化繊維基材は積層体から形成す� ��ことができ、とくに、強化繊維基材がドラ� ��の強化繊維材の積層体からなる場合、隣接� ��る強化繊維材間が樹脂粒子等により部分的� ��接着していることが好ましい。

 また、強化繊維基材は、その長手方向に� ��って直線状に延びる形状に賦形されること� ��できるし、長手方向に沿う方向に見て湾曲� ��を有する形状に賦形されることもできる。� ��曲部を有する形状に賦形される場合には、� ��曲部の長手方向中央部を賦形した後、該中� ��部の長手方向両側部分を賦形可能に構成さ� ��ていることが好ましい。

 また、強化繊維基材の各ブラダーの位置� ��対応する各部分および/またはその近傍部分 の少なくとも一部に、強化繊維基材の長手方 向に交差する方向に延びるスリットが予め形 成されている構成とすることもできる。この 場合、強化繊維基材の一方のブラダーの位置 に対応する部分および/またはその近傍部分� �少なくとも一部にのみ、強化繊維基材の長� �方向に交差する方向に延びるスリットが予� �形成されており、他方のブラダーの位置に� �応するスリットが形成されていない強化繊� �基材の部分が該他方のブラダーの膨張動作� �より賦形された後、前記スリットが形成さ� �ている側の強化繊維基材の部分が前記一方� �ブラダーの膨張動作により賦形されるよう� �、両ブラダーの作動順が制御される構成と� �ることもできる。

 強化繊維基材としては、代表的には炭素� ��維を含む基材を挙げることができる。

 本繊維強化樹脂複合材料の製造装置は、� ��望の繊維強化樹脂複合材料を得るために、� ��トリックス樹脂の硬化手段を有する。とく� ��、強化繊維基材がドライの強化繊維材から� ��る場合、強化繊維基材の賦形後に強化繊維� ��材に樹脂を含浸させ硬化させる手段を有す� ��。

 このようなプリフォームの賦形方法およ� ��装置並びに繊維強化樹脂複合材料の製造方� ��および装置によれば、基本的に駆動系を必� ��としないか、大がかりな駆動系を必要とせ� ��、簡単で安価な装置構造に構成可能であり� ��独立作動可能な各ブラダーの膨縮動作のみ� ��、C形断面はもとよりZ形断面等の賦形のた� �の屈曲方向が互いに異なる断面形状であっ� �も、さらには長手方向に湾曲する部分を有� �る形状であっても、皺等の問題を発生させ� �ことなく円滑にかつ容易に強化繊維基材を� �望形状に賦形することができる。とくに各� �ラダーの膨張動作の順序を制御することに� �り、強化繊維基材が積層体である場合にも� �適度な層間ずれを許容しつつ皺等の不具合� �発生を適切に抑えることが可能になり、強� �繊維基材を優れた品質をもって高精度で所� �形状に賦形することができる。

 以下に、本プリフォームの賦形方法および� ��置並びに繊維強化樹脂複合材料の製造方法� ��よび装置の望ましい実施の形態を、図面を� ��照しながら説明する。
 図24~図27は、本プリフォームの賦形方法お� �び装置並びに繊維強化樹脂複合材料の製造� �法および装置における、代表的な強化繊維� �材の賦形形状を示している。この強化繊維� �材は、前述の如く、ドライの強化繊維材か� �構成されることもでき、プリプレグから構� �されることもでき、それらの単層、積層体� �いずれにも構成されることができる。図24に 示す賦形後の強化繊維基材201は、横断面形状 がウエブ部202と、ウエブ部202の両側で互いに 反対方向に折れ曲がって延びるフランジ部203 、204とからなり、長手方向X-Xには直線状に延 びる形状に賦形されている。本発明では、こ のような断面形状をZ形断面形状と呼び、該Z� ��断面形状は、ウエブ部202からのフランジ部2 03、204の屈曲角が90度以外のものも含み、ウ� �ブ部202に対するフランジ部203、204の屈曲角� �互いに異なるものも含む概念である。また� �フランジ部203、204のサイズについても、同� �でも互いに異なっていてもよい。

 また、図25に示す賦形後の強化繊維基材21 1は、横断面形状がウエブ部212と、ウエブ部21 2の両側で互いに反対方向に折れ曲がって延� �るフランジ部213、214とからなるZ形断面形状� ��らなるが、長手方向X-Xに沿う方向に見て湾� ��部を有する形状に賦形されている。図25に� �全体が湾曲している例を示しているが、長� �方向X-Xにおいて部分的に湾曲部を有し、そ� �他の部分は図24に示したように直線状に延び る部分に形成されたもの、湾曲部および/ま� �は直線状に延びる部分が長手方向X-Xに複数� �在するものも含む。Z形断面形状に関しては� ��図24で説明した概念と同様の概念まで含ま� �る。また、フランジ部213、214のサイズにつ� �ても、同一でも互いに異なっていてもよい� �

 また、図26に示す賦形後の強化繊維基材22 1は、横断面形状がウエブ部222と、ウエブ部22 2の両側で互いに反対方向に折れ曲がって延� �るフランジ部223、224とからなるZ形断面形状� ��らなり、長手方向X-Xに沿う方向に見て湾曲� ��を有する形状に賦形されている。そして、� ��方のフランジ部223には、長手方向X-Xに対し� ��差する方向に延びる複数のスリット225が形� ��されており、これらスリット225は、賦形前� ��段階で強化繊維基材221のフランジ部223の該� ��する箇所に予め形成されている。図26には� �25と同様に全体が湾曲している例を示してい るが、長手方向X-Xにおいて部分的に湾曲部を 有し、その他の部分は図24に示したように直� ��状に延びる部分に形成されたもの、湾曲部� ��よび/または直線状に延びる部分が長手方向 X-Xに複数存在するものも含む。Z形断面形状� �関しては、図24で説明した概念と同様の概念 まで含まれる。また、フランジ部223、224のサ イズについても、同一でも互いに異なってい てもよい。

 また、図27に示す賦形後の強化繊維基材23 1は、横断面形状がウエブ部232と、ウエブ部23 2の両側で互いに反対方向に折れ曲がって延� �るフランジ部233、234とからなるZ形断面形状� ��らなり、長手方向X-Xに沿う方向に見て湾曲� ��を有する形状に賦形されている。そして、� ��方のフランジ部233に対応する部分には、長� ��方向X-Xに対し交差する方向にフランジ部233� ��らウエブ部232の一部にわたって延びる複数� ��スリット235が形成されており、これらスリ� ��ト235は、賦形前の段階で強化繊維基材231の� ��ランジ部233およびウエブ部232の該当する箇� ��に予め形成されている。図27には図25と同様 に全体が湾曲している例を示しているが、長 手方向X-Xにおいて部分的に湾曲部を有し、そ の他の部分は図24に示したように直線状に延� ��る部分に形成されたもの、湾曲部および/ま たは直線状に延びる部分が長手方向X-Xに複数 存在するものも含む。Z形断面形状に関して� �、図24で説明した概念と同様の概念まで含ま れる。また、フランジ部233、234のサイズにつ いても、同一でも互いに異なっていてもよい 。

 さらに、前述したように、本発明は強化� ��維基材のC形断面形状への賦形にも適用でき る。図示は省略するが、本発明におけるC形� �面形状とは、例えば図24に示したようなウエ ブ部202の両側に折り曲げ賦形されたフランジ 部203、204を有する断面形状において、フラン ジ部203、204が同じ方向に折り曲げられた断面 形状を意味し、その際のウエブ部2に対する� �ランジ部203、204の屈曲角は同一でも互いに� �なっていてもよく、90度以外のものも含む。 また、フランジ部203、204のサイズについても 、同一でも互いに異なっていてもよい。

 本発明における強化繊維基材の賦形に関� ��、図24~図27に示したようなZ形断面形状への� ��形の一例について、図28~図30を参照して説� �する。図28~図30は、基本的に、前述の図16(A)� ��(B)、(C)と同じである。図28~図30は、繊維強� �樹脂複合材料として例えば長尺梁(ストリン� ��ー)を製造するに際し、ドライの強化繊維材 の積層体からなる平板状の強化繊維基材をZ� �断面形状に賦形してプリフォームを作製す� �例を示しており、その賦形を、密閉可能な� �ャンバーを用いて行う場合を示している。

 まず、図28に示すように、チャンバー241� �の所定位置に、成形型としてのマンドレル24 2、243と、マンドレル242、243に挟持された強� �繊維基材としての積層体244と、マンドレル24 2、243の両側にそれぞれ配置された独立して� �縮動作可能なブラダー245、246を設ける。ブ� �ダー245、246は、例えばシリコンゴムからな� �、内部に相対的な加圧流体が導入されるこ� �により膨張動作し、加圧流体が排出される� �とにより収縮動作する。

 チャンバー241が密閉され、チャンバー241� ��ブラダー245収容側部分の内部が減圧される� ��とにより、図29に示すように、ブラダー245� �に外部から大気247が導入されるとともに、� �入された大気247の圧力(大気圧)と減圧された チャンバー241の内圧との差圧による相対的な 加圧によりブラダー245が膨張する。この膨張 したブラダー245により、積層体244の断面の一 方側の端部248がマンドレル242に押し当てられ 、マンドレル242の側面形状に沿う形状に折り 曲げられ賦形される。

 次に、チャンバー241のブラダー246収容側� ��分の内部が減圧されることにより、図30に� �すように、ブラダー246内に外部から大気247� �導入されるとともに、導入された大気247の� �力(大気圧)と減圧されたチャンバー241の内圧 との差圧による相対的な加圧によりブラダー 246が膨張する。この膨張したブラダー246によ り、積層体244の断面の他方側の端部249がマン ドレル243に押し当てられ、マンドレル243の側 面形状に沿う形状に折り曲げられ賦形される 。積層体244の断面における一方側の端部248が マンドレル242側に、他方側の端部249がマンド レル243側に、互いに反対方向に屈曲賦形され ることにより、Z形断面プリフォーム250が形� �される。

 次に、図30の状態で加熱して、積層体244� �賦形形状をホールドさせるようにする。加� �は、チャンバー241内全体を加熱してもよく� �マンドレル242、243を加熱媒体通液や電気ヒ� �タ等により加熱してもよい。さらに、ブラ� �ー245、246内への導入流体を加熱することも� �能である。

 このようにZ形断面形状に賦形されたドラ イのプリフォーム250を用いて、例えばRTM成形 方法により、マトリックス樹脂(例えば、エ� �キシ樹脂等の熱硬化性樹脂)がプリフォーム2 50に含浸され、所定温度に加熱されて硬化さ� ��、所望形状の繊維強化樹脂複合材料が製造� ��れる。

 上記例では、ドライの強化繊維材の積層� ��244を使用したが、プリプレグの積層体を用� ��ることも可能であり、その場合には、マト� ��ックス樹脂含浸工程は不要である。また、� ��25に示したような湾曲部を有する形状に賦� �する場合には、必要に応じて、図26、図27に� ��したように湾曲賦形がより円滑に行われる� ��うに、フランジ部223、233やウエブ部232の一� ��にスリット(切り欠き)を設けておいてもよ� �。

 特に図28~図30に示した賦形装置は、駆動� �を有さず、大気圧を加圧源としているため� �装置構成が非常にシンプルである。また、� �ブラダー245、246による加圧の順番を制御す� �ことにより、賦形の順番を容易に制御する� �とができる。各ブラダー245、246による賦形� �順を制御することにより、とくに図25~図28に 示したような湾曲部を有する形状に賦形する 場合、積層体を形成している強化繊維束を適 切にずらしながら賦形することができるため 、皺などが生じにくくなる。中でも、図26、� ��27に示したような湾曲部を有し、かつ、フ� �ンジ部223、233にスリット(切り欠き)225、235を 有する場合(場合によっては、ウエブ部232に� �スリット235を有する場合)には、スリットを� ��しない側のフランジ部224、234を先に賦形し� ��後、スリットを有するフランジ部223、233を� ��形することにより、皺などが発生しにくく� ��る。

 また、図25~図27に示したような湾曲部を� �する形状に賦形する場合には、湾曲部の長� �方向中央部を先に賦形した後、該中央部の� �手方向両側部分を賦形することが好ましい� �例えば図26に示した湾曲部を有する形状への 賦形についてみると、とくにスリットを有し ない側のフランジ部224を賦形するに際し、そ の湾曲部の長手方向中央部Aを先に賦形した� �、該中央部Aの長手方向両側部分B、Bを賦形� �ることが好ましい。両側のB、B部分は順に賦 形してもよく、同時賦形も可能である。さら に、両側のB、B部分が中央部Aに対して長手方 向に対称に位置されるようになっていること が好ましい。このように長手方向中央部Aを� �に賦形することにより、前述したように皺� �どの発生しない望ましい形状への賦形が可� �になる。

 なお、上記例では大気247をブラダー245、2 46内へ導入したが、前述したように、大気247� ��外の適当な加圧流体を導入することも可能� ��ある。その場合には、導入加圧流体でブラ� ��ー245、246を膨張させることができるので、� ��閉可能なチャンバーは不要である。ただし� ��ブラダー245、246が膨張して賦形方向に加圧� ��を発揮する際の反力を受ける部材は必要で� ��る。

 さらに前述したように、本技術はC形断面 への賦形にも適用可能である。例えば図28~図 30において、ブラダー245、246をマンドレル242� ��たは243に対し左右対象位置に配置すれば、� ��易にC形断面への賦形が可能になる。

 このようなブラダーを用いた技術は、成� ��型の両側で屈曲賦形することが要求される� ��らゆる繊維強化樹脂複合材料のための賦形� ��適用できる。