JP2012508662A - 成形された複合アセンブリ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図4
Description
(1)i=i1+i2(式中、i1≧0及びi2≧0であり、i1+i2≧1である。)
(1)i=i1+i2(式中、i1≧0及びi2≧0であり、i1+i2≧1である。)
Claims (52)
- 複合アセンブリの形状を自由に形成する装置であって、
第1の表面を有する型と、
その上に複数の真空バッグシートを含む真空バッグと、
その中にある複合アセンブリとを含み、
複合アセンブリは複数の結合可能な層を含み、
少なくとも1つの複数の真空バッグシートは、複数の結合可能な層と型の第1の表面との間にあり、
複数の結合可能な層は、真空バッグの内圧が減少し、バッグ及び複合アセンブリの複数の結合可能な層を型から取り除いても、型のネガ像である形状を保持できる、装置。 - 複合アセンブリの複数の結合可能な層は、反応性ポリマーが予備含浸された強化材料(プリプレグ)である請求項1に記載の装置。
- 複合アセンブリの複数の結合可能な層は、材料及び厚さが用途によってさまざまな予備成形シートの層である請求項1に記載の装置。
- 複合アセンブリの複数の結合可能な層は、フォームコア又は別の適切な芯材の各面上の予備形成シートである請求項1に記載の装置。
- 複合アセンブリの複数の結合可能な層は、反応性ポリマーが予備含浸された強化材料(プリプレグ)、材料及び厚さが用途によってさまざまな予備成形シートの層又はフォームコアもしくは別の適切な芯材の各面上の予備形成シートの組み合わせである請求項1に記載の装置。
- 複数の結合可能な層(Ln)は、結合剤によって結合される請求項1に記載の装置。
- 結合剤は、熱可塑性フィルム接着剤又は熱硬化性フィルム接着剤である請求項6に記載の装置。
- 熱可塑性フィルム接着剤は、エチル酢酸ビニル(EVA)フィルム接着剤、コポリアミドフィルム接着剤、コポリエステルフィルム接着剤、ポリプロピレンフィルム接着剤、ポリエチレンフィルム接着剤、ポリウレタンフィルム接着剤、多層フィルム接着剤及びそれらの組み合わせから成る群から選択される請求項7に記載の装置。
- 反応性(重合性)熱可塑性樹脂から成る群から選択される熱可塑性フィルムは、反応性大環状オリゴマーポリエステル、反応性大環状オリゴマーポリブチレンテレフタレート、反応性大環状オリゴマーポリエチレンテレフタレート、反応性大環状オリゴマーポリカーボネート及び反応性ラクタムモノマーであってもよい請求項7に記載の装置。
- (削除)熱硬化性樹脂フィルム接着剤はエポキシ系である請求項9に記載の装置。
- 熱硬化性フィルムは、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、熱硬化性ポリウレタン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(フェノール樹脂)、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、例えば、架橋ポリエチレン樹脂、架橋ポリプロピレン樹脂及び架橋ポリ塩化ビニル樹脂などの架橋熱可塑性樹脂から成る群から選択される請求項7に記載の装置。
- 複合アセンブリは、複合アセンブリの滑らかな仕上げ面を隔てる「非結合」層を含む請求項1に記載の装置。
- 非結合層は、プラスチック又は金属を含み、非結合層と複合体との間には離型剤を有する請求項12に記載の装置。
- 非結合層は、薄膜シートであり、その材料は金属及びプラスチックから成る群から選択される請求項12に記載の装置。
- 金属は、鉄鋼、アルミ、銅、銀及び錫から成る群から選択される請求項14に記載の装置。
- プラスチックは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シリコーン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂、PFA、ポリフルオロアルカン、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムから成る群から選択される請求項14に記載の装置。
- 型の第1の表面の形状は、平面、凹面、凸面及びそれらの組み合わせから成る群から選択される請求項1に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリの形状を形成する方法であって、
第1の表面を有する型と、
その上に真空バッグとを提供し、
真空バッグは複数の真空バッグシートを含み、
複合アセンブリを提供し、
複合アセンブリは複数の結合可能な層を含み、
複合アセンブリの複数の結合可能な層は、真空バッグの複数のシート内に含まれ、
少なくとも1つの複数の真空バッグシートは、複合アセンブリの複数の結合可能な層と型の第1の表面との間にあり、
真空バッグの内圧が減少し、型から複合アセンブリの複数の結合可能な層を取り除いても、複数の結合可能な層は、型の第1の表面のネガ像の形状を保持できるように、真空バッグの複数のシートの内圧を減少することを含む方法。 - 型から複合アセンブリと真空バッグを取り除き、約80℃〜260℃で真空バッグ内の複合アセンブリを加熱することをさらに含む請求項18に記載の方法。
- 同一の熱源を使用する場合、バッグ内の複合アセンブリの加熱が、型及び複合アセンブリを加熱するより速い請求項18に記載の方法。
- 接触加熱が使用され、これにより、熱源の接触表面温度は、複合アセンブリの接触表面温度のように循環する必要がない請求項20に記載の方法。
- 真空バッグの内圧が大気圧未満まで減少し、これにより、内側真空バッグは伸張する請求項18に記載の方法。
- 複合材支持構造(ウェブ)を有する複合アセンブリを形成する装置であって、
第1及び第2の表面を有する型と、
外側真空バックと、複数の内側真空バッグと、その間に複合材支持構造(ウェブ)を有する複合アセンブリとを含み、
複合材支持構造(ウェブ)は、複合アセンブリの縦軸と直交する軸に沿って配置され、
外側真空バッグは筒状であり、外側真空バッグは、型の第1の表面に適合する第1のシートと、型の第2の表面に適合する第2のシートとを含み、
複合アセンブリは、少なくとも1つの結合可能な層Ln(式中、n=0、−1、−2、・・・−i)を含み、
複合アセンブリの少なくとも1つの結合可能な層Ln=0の第1の表面は、型の第1の表面の形状及び外側真空バッグの第1のシートの形状又は型の第2の表面の形状及び外側真空バッグの第2のシートの形状のいずれかに面して適合し、
各々連続する下部の少なくとも1つの結合可能な層Ln(式中、n=−1、−2、・・・−i)は、それぞれ上部の層L1+n(式中n=−2、−3・・・−i)に適合し、
Ln(式中、n=−1、−2、・・・−i+1)は、複合アセンブリの連続する下部の少なくとも1つの結合可能な層を表し、n=−iは、複合アセンブリの下部の少なくとも1つの結合可能な層の下端を表し、
真空バッグの第1及び第2のシートは、複合アセンブリの少なくとも1つの結合可能な層(Ln)を、型の第1及び第2の表面から隔て、
複数の内側真空バッグは、ウェブの軸の周りに配列され、複合アセンブリの縦軸と直交し、複合アセンブリの少なくとも1つのL(−i)層の形状に適合する第1及び第2の放射状に伸張可能なシートを含み、外側真空バッグの第1のシート及び型の第1の表面の形状又は外側真空バッグの第2のシート及び型の第2の表面の形状に適合する複合アセンブリの少なくとも1つの結合可能な層は、真空バッグが真空にされた場合、バッグ及び複合アセンブリの複数の結合可能な層を型から取り除いても、第1及び第2の表面それぞれのネガ像を保持することができる装置。 - 内面を有する型と、
外側真空バッグと、少なくとも1つの内側真空バッグと、その間に中空状の複合アセンブリとを含み、
中空状の複合アセンブリは、少なくとも1つの内側真空バッグと外側真空バッグとの間にi個の結合可能な層Lxを含み、
i個の結合可能な層Lxは、第1のタイプのi1個の結合可能な層Lxと第2のタイプのi2個の結合可能な層Lxとを含み、i個の結合可能な層Lxの環状部分Cxは、中空状の複合アセンブリ内の共通点を囲み、
式中、X=1、2、3、・・・(i−1)、iであり、
第1及び第2のタイプのi個の結合可能な層Lxは、第1及び第2のタイプの結合可能な層Lxの環状部分内の各点と共通点との間の距離が減少する順にL1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liと示され、
式中、iは1以上の任意の正整数であり、
i=i1+i2であり、
i1≧0及びi2≧0であり、
i1+i2≧1であり、第2のタイプのi2個の結合可能な各層Lxは、第2のタイプの結合可能な層Lxの各環状部分Cxと同延の少なくとも1つの放射状部分Rxを含み、
第1のタイプのi1個の結合可能な層Lxの環状部分Cxと、第2のタイプのi2個の結合可能な層Lxの環状部分Cx及び放射状部分Rxは、外面及び内面を有し、i個の結合可能な層Lxの環状部分Cxの各外面に沿った点と共通点との間の距離が、第1及び第2のタイプのi個の結合可能な層Lxの環状部分Cxの内面に沿った各点と共通点との間の距離より大きく、
第1の空間が、型の内面から外側真空バッグの壁を隔て、
第2の空間が、外側真空バッグの壁と少なくとも1つの内側真空バッグの壁から中空状の複合アセンブリを隔て、
外側真空バッグの壁と中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liは、型の内面に適合し、型の内面と外側真空バッグの壁との間の第1の空間と、外側真空バッグの壁及び少なくとも1つの内側真空バッグの壁から複合アセンブリを隔てる第2の空間とが、真空下にある場合、外側真空バッグの壁と、中空状の複合アセンブリの第1及び第2のタイプのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liとの形状が、型の内面のネガ像であり、
第2のタイプの結合可能な層Lxの各環状部分Cxと同延の少なくとも1つの放射状部分Rxは、第1及び第2のタイプのi個の結合可能な層Lxの各環状部分Cx内の点と共通点との間の距離を確立又は固定し、これにより、中空状の複合アセンブリと外側及び内側真空バッグが型内にある場合、型から取り除かれている場合と同様、各点と共通点との間の距離が本質的には同一となる、中空状の複合アセンブリの形状を保持する装置。 - j個の内側真空バッグを含み、jは2より大きい正整数である請求項24に記載の中空状の複合アセンブリの形状を保持する装置。
- 外側真空バッグと、少なくとも1つの内側真空バッグと、その間に中空状の複合アセンブリとを含み、
中空状の複合アセンブリは、少なくとも1つの内側真空バッグと外側真空バッグとの間にi個の結合可能な層Lxを含み、
i個の結合可能な層Lxは、第1のタイプのi1個の結合可能な層Lxと第2のタイプのi2個の結合可能な層Lxとを含み、i個の結合可能な層Lxの環状部分Cxは、中空状の複合アセンブリ内の共通点を囲み、
式中、x=1、2、3、・・・(i−1)、iであり、
第1及び第2のタイプのi個の結合可能な層Lxは、第1及び第2のタイプの結合可能な層Lxの環状部分内の各点と共通点との間の距離が減少する順にL1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liと示され、
式中、iは1以上の任意の正整数であり、
i=i1+i2であり、
i1≧0及びi2≧0であり、
i1+i2≧1であり、
第2のタイプの結合可能な各層Lxは、第2のタイプの結合可能な層Lxの各環状部分と同延の少なくとも1つの放射状部分Rxを含み、
第1のタイプのi1個の結合可能な層Lxの環状部分と、第2のタイプのi2個の結合可能な層Lxの環状部分及び放射状部分は、外面及び内面を有し、
i個の結合可能な層Lxの各外面に沿った点と共通点との間の距離が、内面に沿った各点と共通点との間の距離より大きく、
第1の空間が、型の内面から外側真空バッグの壁を隔て、
第2の空間が、外側真空バッグの壁と少なくとも1つの内側真空バッグの壁から複合アセンブリを隔て、
外側真空バッグの壁と中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liは、型の内面に適合し、型の内面と外側真空バッグの壁との間の第1の空間と、外側真空バッグの壁及び少なくとも1つの内側真空バッグの壁から複合アセンブリを隔てる第2の空間とが、真空下にある場合、外側真空バッグの壁と、中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liとの形状が、型の内面のネガ像であり、第2のタイプの結合可能な層Lxの各環状部分と同延の少なくとも1つの放射状部分Rxは、i個の結合可能な層Lxの各環状部分内の点と共通点との間の距離を確立又は固定し、これにより、中空状の複合アセンブリと外側及び内側真空バッグが型内にある場合、型から取り除かれている場合と同様、各点と共通点との間の距離は本質的に同一となる中空状の複合アセンブリの形状を保持する装置。 - j個の内側真空バッグを含み、jは2より大きい正整数である請求項26に記載の中空状の複合アセンブリの形状を保持する装置。
- 外側真空バッグが真空になると、内側真空バッグが伸張可能である請求項26に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリの結合可能な層(Lx)は、反応性ポリマーが予備含浸された強化材料(プリプレグ)である請求項26に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリの結合可能な層(Lx)は、材料及び厚さが用途によってさまざまな予備形成シートの層である請求項26に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリの結合可能な層(Lx)は、フォームコア又は別の適切な芯材の各面上の予備形成シートである請求項26に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリの結合可能な層(Lx)は、反応性ポリマーが予備含浸された強化材料(プリプレグ)、材料及び厚さが用途によってさまざまな予備成形シートの層又はフォームコアもしくは別の適切な芯材の各面上の予備形成シートの組み合わせである請求項26に記載の装置。
- 結合可能な層(Lx)は、結合剤によって結合される請求項26に記載の装置。
- 結合剤は、熱可塑性フィルム接着剤又は熱硬化性フィルム接着剤である請求項26に記載の装置。
- (補正)熱可塑性フィルム接着剤は、エチル酢酸ビニル(EVA)フィルム接着剤、コポリアミドフィルム接着剤、コポリエステルフィルム接着剤、ポリプロピレンフィルム接着剤、ポリエチレンフィルム接着剤、ポリウレタンフィルム接着剤、多層フィルム接着剤及びそれらの組み合わせから成る群から選択される請求項34に記載の装置。
- 反応性(重合性)熱硬化性樹脂から成る群から選択される熱可塑性フィルム接着剤は、反応性大環状オリゴマーポリエステル、反応性大環状オリゴマーポリブチレンテレフタレート、反応性大環状オリゴマーポリエチレンテレフタレート、反応性大環状オリゴマーポリカーボネート及び反応性ラクタムモノマーであってもよい請求項34に記載の装置。
- 熱硬化性フィルム接着剤は、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、熱硬化性ポリウレタン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(フェノール樹脂)、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、例えば、架橋ポリエチレン樹脂、架橋ポリプロピレン樹脂及び架橋ポリ塩化ビニル樹脂などの架橋熱可塑性樹脂から成る群から選択される請求項34に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリは、中空状の複合アセンブリの滑らかな仕上げ面を隔てる「非結合」層を含む請求項26に記載の装置。
- 「非結合」層は、薄膜シートであり、その材料は金属とプラスチックから成る群から選択される請求項38に記載の装置。
- 金属は、鉄鋼、アルミ、銅、銀及び錫から成る群から選択される請求項39に記載の装置。
- プラスチックは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シリコーン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂、PFA、ポリフルオロアルカン、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムから成る群から選択される請求項40に記載の装置。
- 型の第1の表面の形状は、平面、凹面及び凸面から成る群から選択される請求項26に記載の装置。
- 中空状の複合アセンブリを製造する方法であって、
内面を有する型を提供し、
外側真空バッグと、少なくとも1つの内側真空バッグと、その間に中空状の複合アセンブリとを提供し、
中空状の複合アセンブリは、少なくとも1つの内側真空バッグと外側真空バッグとの間にi個の結合可能な層Lxを含み、
i個の結合可能な層Lxは、第1のタイプのi1個の結合可能な層Lxと第2のタイプのi2個の結合可能な層Lxとを含み、i個の結合可能な層Lxの環状部分Cxは、中空状の複合アセンブリ内の共通点を囲み、
式中、X=1、2、3、・・・(i−1)、iであり、
第1及び第2のタイプのi個の結合可能な層Lxは、第1及び第2のタイプの結合可能な層Lxの環状部分内の各点と共通点との間の距離が減少する順にL1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liと示され、
式中、iは1以上の任意の正整数であり、
i=i1+i2であり、
i1≧0及びi2≧0であり、
i1+i2≧1であり、
第2のタイプの結合可能な各層Lxは、第2のタイプの結合可能な層Lxの各環状部分と同延の少なくとも1つの放射状部分Rxを含み、
第1のタイプのi1個の結合可能な層Lxの環状部分と、第2のタイプのi2個の結合可能な層Lxの環状部分及び放射状部分は、外面及び内面を有し、
i個の結合可能な層Lxの各外面に沿った点と共通点との間の距離が、内面に沿った各点と共通点との間の距離より大きく、
第1の空間は、型の内面から外側真空バッグの壁を隔て、
第2の空間が外側真空バッグの壁と少なくとも1つの内側真空バッグの壁から複合アセンブリを隔て、
第1及び第2の空間に真空を提供し、
外側真空バッグの壁と中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liは、型の内面に適合し、型の内面と外側の真空バッグの壁との間の第1の空間と、外側真空バッグの壁及び少なくとも1つの内側真空バッグの壁から複合アセンブリを隔てる第2の空間とが真空下にある場合、外側真空バッグの壁と、中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liが、型の内面のネガ像であり、
型から中空状の複合アセンブリを取り除き、
外側真空バッグの壁と中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liは、外側真空バッグの壁と、型の内面のネガ像である中空状の複合アセンブリのi個の結合可能な層L1、L2、L3・・・、L(i−1)、Liとの形状を保持し、
第2のタイプの結合可能な層Lxの各環状部分と同延の少なくとも1つの放射状部分Rxは、i個の結合可能な層Lxの各環状部分内の点と共通点との間の距離を確立又は固定し、これにより、中空状の複合アセンブリと外側及び内側真空バッグが型内にある場合、型から取り除かれている場合と同様、各点と共通点との間の距離は本質的に同一となる方法。 - j個の内側真空バッグを提供し、jは2より大きい正整数である請求項43に記載の方法。
- 型から中空状の複合アセンブリと真空バッグを取り除き、約80℃〜260℃で真空バッグ内の中空状の複合アセンブリを加熱することを含む請求項43に記載の方法。
- 同一の熱源を使用する場合、バッグ内の中空状の複合アセンブリの加熱が、型及び複合アセンブリを加熱するより速い請求項43に記載の方法。
- 接触加熱が使用され、これにより、熱源の接触表面温度は、中空状の複合アセンブリの接触表面温度のように循環する必要のない請求項43に記載の方法。
- 真空バッグの内圧が大気圧未満まで減少し、これにより、内側真空バッグは伸張する請求項43に記載の方法。
- 中空状の複合アセンブリの立体幾何学形態を固定する方法であって、
第1の空間から逆平行方向に空気を抜いて、内側真空バッグの壁を型の表面に適合させること、
第2の空間から逆平行方向に空気を抜いて、外側真空バッグの壁を中空状の複合アセンブリの壁に適合させること、
前記のように外側真空バッグの壁を中空状の複合体に適合させ、中空状の複合アセンブリの幾何学形態を固定して、型の表面のネガ像の形状を有する中空状の複合アセンブリを形成すること、を含む方法。 - 第1の空間内の圧力が大気圧に戻されると、型を外して取り除くことができ、中空状の複合アセンブリ内に空洞を形成する請求項48に記載の方法。
- ポンプで空気を抜くことによって、第1及び第2の空間から空気が抜かれる請求項49に記載の方法。
- 機械的ポンプによって、例えば、機械的な真空ポンプを利用して、空気が抜かれる請求項51に記載の方法。
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