JP2658631B2 - 強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方法 - Google Patents
強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方法Info
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- JP2658631B2 JP2658631B2 JP3161400A JP16140091A JP2658631B2 JP 2658631 B2 JP2658631 B2 JP 2658631B2 JP 3161400 A JP3161400 A JP 3161400A JP 16140091 A JP16140091 A JP 16140091A JP 2658631 B2 JP2658631 B2 JP 2658631B2
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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、飛翔体の構造部材等
に使用される強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方
法に関するものである。
に使用される強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は飛翔体のレドーム部分を示す一部
切断側面図、図３はリングの一部切断側面図である。図
において、１はセラミックからなるレドーム、２は強化
繊維・エポキシ樹脂複合材料からなるリングで、接着剤
３によりレドーム１に接着され、内周部に形成されたね
じ部４により、飛翔体本体５に接続されている。
切断側面図、図３はリングの一部切断側面図である。図
において、１はセラミックからなるレドーム、２は強化
繊維・エポキシ樹脂複合材料からなるリングで、接着剤
３によりレドーム１に接着され、内周部に形成されたね
じ部４により、飛翔体本体５に接続されている。
【０００３】リング２は図３に示すように、アラミド繊
維等の強化繊維６とエポキシ樹脂７を積層した複合材料
からなる。
維等の強化繊維６とエポキシ樹脂７を積層した複合材料
からなる。
【０００４】上記の構成において、セラミックからなる
レドーム１と強化繊維・エポキシ樹脂複合材料からなる
リング２は、あらかじめエポキシ樹脂からなる接着剤３
により接着する。接着されたレドーム１とリング２は、
リング２のねじ部４により飛翔体本体５に接続される。
レドーム１と強化繊維・エポキシ樹脂複合材料からなる
リング２は、あらかじめエポキシ樹脂からなる接着剤３
により接着する。接着されたレドーム１とリング２は、
リング２のねじ部４により飛翔体本体５に接続される。
【０００５】飛翔体本体５は、内蔵するロケットによっ
て決められたコースを飛行する。この時、レドーム１に
応力が発生し、リング２には圧縮応力が作用する。そし
て飛翔体が旋回する場合には、リング２に曲げモーメン
トが発生する。
て決められたコースを飛行する。この時、レドーム１に
応力が発生し、リング２には圧縮応力が作用する。そし
て飛翔体が旋回する場合には、リング２に曲げモーメン
トが発生する。
【０００６】強度部材であるリング２は強化繊維６とエ
ポキシ樹脂７を積層して硬化した複合材料であり、機械
加工により指定された寸法に仕上げられる。レドーム１
とリング２は、飛行中に作用する応力を模擬して、図５
に示すように、引張力Ａを加えて構造試験を行う。
ポキシ樹脂７を積層して硬化した複合材料であり、機械
加工により指定された寸法に仕上げられる。レドーム１
とリング２は、飛行中に作用する応力を模擬して、図５
に示すように、引張力Ａを加えて構造試験を行う。
【０００７】リング２は次のようにして製造される。ま
ずマンドレルと呼ばれる成形型上に、エポキシ樹脂７を
含浸させたアラミド繊維等の強化繊維６を積層する。そ
して、積層体の上からプラスチックフィルムで覆い、内
部を吸引できるように吸引チューブを取付けた状態で、
オートクレーブにマンドレルごと挿入し、吸引チューブ
からフィルムの内部を吸引しながら、オートクレーブで
加熱、加圧して、エポキシ樹脂７を硬化させ複合材料を
製造する。
ずマンドレルと呼ばれる成形型上に、エポキシ樹脂７を
含浸させたアラミド繊維等の強化繊維６を積層する。そ
して、積層体の上からプラスチックフィルムで覆い、内
部を吸引できるように吸引チューブを取付けた状態で、
オートクレーブにマンドレルごと挿入し、吸引チューブ
からフィルムの内部を吸引しながら、オートクレーブで
加熱、加圧して、エポキシ樹脂７を硬化させ複合材料を
製造する。
【０００８】このときの温度および圧力の条件は図６に
示す通りであり、真空圧力−７６０ｍｍＨｇでフィルム
内を吸引しながら、３ｋｇ／ｃｍ2Ｇで加圧し、８０℃
で２時間、１２０℃で２時間加熱して、エポキシ樹脂７
を硬化させる。このような加熱、加圧の操作により、エ
ポキシ樹脂７は粘度が低下して強化繊維６の間に侵入し
て硬化する。このとき加圧および吸引を行うことによ
り、気泡が樹脂の一部とともに排出される。
示す通りであり、真空圧力−７６０ｍｍＨｇでフィルム
内を吸引しながら、３ｋｇ／ｃｍ2Ｇで加圧し、８０℃
で２時間、１２０℃で２時間加熱して、エポキシ樹脂７
を硬化させる。このような加熱、加圧の操作により、エ
ポキシ樹脂７は粘度が低下して強化繊維６の間に侵入し
て硬化する。このとき加圧および吸引を行うことによ
り、気泡が樹脂の一部とともに排出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の飛翔体用強度部
材として用いられる強化繊維・エポキシ樹脂複合材料
は、上記のようにして製造されているため、高温加熱に
よりエポキシ樹脂の粘度が低下する。このとき高圧力が
かかるため、図７に示すように、流動化したエポキシ樹
脂７が、強化繊維６間の特定部分に形成された流路（チ
ャンネル）８を通って排出される。このためエポキシ樹
脂７が直径約１２μｍの強化繊維（フィラメント）６の
間隙の全体に含浸されず、強化繊維６間に空隙部９が形
成される。
材として用いられる強化繊維・エポキシ樹脂複合材料
は、上記のようにして製造されているため、高温加熱に
よりエポキシ樹脂の粘度が低下する。このとき高圧力が
かかるため、図７に示すように、流動化したエポキシ樹
脂７が、強化繊維６間の特定部分に形成された流路（チ
ャンネル）８を通って排出される。このためエポキシ樹
脂７が直径約１２μｍの強化繊維（フィラメント）６の
間隙の全体に含浸されず、強化繊維６間に空隙部９が形
成される。
【００１０】従って得られる強化繊維・エポキシ樹脂複
合材料の強度が小さく、図５に示す構造試験を行うと、
１５９９０００ｋｇ・ｍｍのモーメントで、リング２が
破壊するという問題点があった。
合材料の強度が小さく、図５に示す構造試験を行うと、
１５９９０００ｋｇ・ｍｍのモーメントで、リング２が
破壊するという問題点があった。
【００１１】この発明の目的は、エポキシ樹脂を強化繊
維の間隙のほぼ全体に含浸させることができ、これによ
り強度の大きい強化繊維・エポキシ樹脂複合材料を製造
する方法を提案することである。
維の間隙のほぼ全体に含浸させることができ、これによ
り強度の大きい強化繊維・エポキシ樹脂複合材料を製造
する方法を提案することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、エポキシ樹
脂を含浸させた強化繊維を積層し、得られる積層体をフ
ィルムで覆って、フィルムの内部を吸引し、外部から加
圧した状態で加熱してエポキシ樹脂を硬化させる方法に
おいて、０〜−５００ｍｍＨｇの真空圧力で吸引しなが
ら、０〜１ｋｇ／ｃｍ2Ｇの加圧力で加圧し、４０〜６
５℃で３〜７時間、６５〜９５℃で１〜３時間、１１０
〜１３０℃で１〜３時間順次加熱して、エポキシ樹脂を
硬化させる方法である。
脂を含浸させた強化繊維を積層し、得られる積層体をフ
ィルムで覆って、フィルムの内部を吸引し、外部から加
圧した状態で加熱してエポキシ樹脂を硬化させる方法に
おいて、０〜−５００ｍｍＨｇの真空圧力で吸引しなが
ら、０〜１ｋｇ／ｃｍ2Ｇの加圧力で加圧し、４０〜６
５℃で３〜７時間、６５〜９５℃で１〜３時間、１１０
〜１３０℃で１〜３時間順次加熱して、エポキシ樹脂を
硬化させる方法である。
【００１３】強化繊維としては、アラミド繊維、炭素繊
維、ガラス繊維などがあげられ、飛翔体用としては、ア
ラミド繊維、炭素繊維が好ましい。エポキシ樹脂として
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂など、任意のものが使用できる。
維、ガラス繊維などがあげられ、飛翔体用としては、ア
ラミド繊維、炭素繊維が好ましい。エポキシ樹脂として
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂など、任意のものが使用できる。
【００１４】
【作用】この発明の強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の
製造方法においては、エポキシ樹脂は低温加熱により、
粘度が若干低下した状態で、徐々にゲル化が起こり、こ
の間低真空圧力、低加圧力により、徐々に強化繊維間に
侵入して、強化繊維の間隙のほぼ全体に含浸される。こ
の状態で、温度を上げて加熱を行うことにより、エポキ
シ樹脂は完全に硬化する。これにより内部に間隙がな
く、強度の大きい強化繊維・エポキシ樹脂複合材料が得
られる。
製造方法においては、エポキシ樹脂は低温加熱により、
粘度が若干低下した状態で、徐々にゲル化が起こり、こ
の間低真空圧力、低加圧力により、徐々に強化繊維間に
侵入して、強化繊維の間隙のほぼ全体に含浸される。こ
の状態で、温度を上げて加熱を行うことにより、エポキ
シ樹脂は完全に硬化する。これにより内部に間隙がな
く、強度の大きい強化繊維・エポキシ樹脂複合材料が得
られる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の実施例による強化繊維・エポキシ
樹脂複合材料の製造方法を示す工程図である。
る。図１はこの発明の実施例による強化繊維・エポキシ
樹脂複合材料の製造方法を示す工程図である。
【００１６】本実施例の製造方法では、まずエポキシ樹
脂７を含浸させたアラミド繊維、炭素繊維等の強化繊維
６をマンドレル等の成形型に積層する。こうして形成さ
れた積層体の上からプラスチックフィルムで覆い、フィ
ルムの内部を吸引できるように吸引チューブを取付けた
状態で、オートクレーブにマンドレルごと挿入し、吸引
チューブからフィルムの内部を吸引しながら、オートク
レーブで加熱、加圧して、エポキシ樹脂７を硬化させ、
強化繊維・エポキシ樹脂複合材料を製造する。
脂７を含浸させたアラミド繊維、炭素繊維等の強化繊維
６をマンドレル等の成形型に積層する。こうして形成さ
れた積層体の上からプラスチックフィルムで覆い、フィ
ルムの内部を吸引できるように吸引チューブを取付けた
状態で、オートクレーブにマンドレルごと挿入し、吸引
チューブからフィルムの内部を吸引しながら、オートク
レーブで加熱、加圧して、エポキシ樹脂７を硬化させ、
強化繊維・エポキシ樹脂複合材料を製造する。
【００１７】硬化の条件は、図１に示す通り、真空圧力
０〜−５００ｍｍＨｇでフィルムの内部を吸引しなが
ら、０〜１ｋｇ／ｃｍ2Ｇの加圧力で加圧する。このと
き圧差は０．１３〜１．１３ｋｇ／ｃｍ2Ｇとする。こ
の状態で、常温（１３〜３３℃）から加熱を開始し、第
１加熱工程として、４０〜６５℃で３〜７時間加熱を行
う。
０〜−５００ｍｍＨｇでフィルムの内部を吸引しなが
ら、０〜１ｋｇ／ｃｍ2Ｇの加圧力で加圧する。このと
き圧差は０．１３〜１．１３ｋｇ／ｃｍ2Ｇとする。こ
の状態で、常温（１３〜３３℃）から加熱を開始し、第
１加熱工程として、４０〜６５℃で３〜７時間加熱を行
う。
【００１８】このように低温で加熱を行うことにより、
エポキシ樹脂７は若干粘度が低下するが、従来のように
大幅に低下することなく、徐々にゲル化が起こる。この
間エポキシ樹脂７は低真空圧力、低加圧力により、徐々
に強化繊維６間に侵入する。このとき従来のような高い
圧力による加圧がないから、エポキシ樹脂７は特定部分
に流路（チャンネル）８を形成することなく、図４に示
すように、強化繊維６の間隙のほぼ全体を埋める。これ
に伴って気泡は樹脂の一部とともに排出され、エポキシ
樹脂７がほぼ均一に含浸され、空隙部９がない積層体が
得られる。
エポキシ樹脂７は若干粘度が低下するが、従来のように
大幅に低下することなく、徐々にゲル化が起こる。この
間エポキシ樹脂７は低真空圧力、低加圧力により、徐々
に強化繊維６間に侵入する。このとき従来のような高い
圧力による加圧がないから、エポキシ樹脂７は特定部分
に流路（チャンネル）８を形成することなく、図４に示
すように、強化繊維６の間隙のほぼ全体を埋める。これ
に伴って気泡は樹脂の一部とともに排出され、エポキシ
樹脂７がほぼ均一に含浸され、空隙部９がない積層体が
得られる。
【００１９】この状態で昇温して、第２加熱工程として
６５〜９５℃で１〜３時間、さらに第３加熱工程とし
て、１１０〜１３０℃で１〜３時間加熱を行う。これら
の第２および第３加熱工程は従来の加熱工程とほぼ同程
度の加熱処理であり、これによりエポキシ樹脂７は完全
に硬化して、強化繊維・エポキシ樹脂複合材料が得られ
る。
６５〜９５℃で１〜３時間、さらに第３加熱工程とし
て、１１０〜１３０℃で１〜３時間加熱を行う。これら
の第２および第３加熱工程は従来の加熱工程とほぼ同程
度の加熱処理であり、これによりエポキシ樹脂７は完全
に硬化して、強化繊維・エポキシ樹脂複合材料が得られ
る。
【００２０】上記により得られる強化繊維・エポキシ樹
脂複合材料は、強化繊維６の間隙のほぼ全域に、均一に
エポキシ樹脂７が含浸され、空隙部９がない状態で、エ
ポキシ樹脂７が硬化するから、強度の大きい強化繊維・
エポキシ樹脂複合材料が得られる。
脂複合材料は、強化繊維６の間隙のほぼ全域に、均一に
エポキシ樹脂７が含浸され、空隙部９がない状態で、エ
ポキシ樹脂７が硬化するから、強度の大きい強化繊維・
エポキシ樹脂複合材料が得られる。
【００２１】実施例１ 強化繊維６として、デュポン社製アラミド繊維ケブラー
ロービング１４２０デニール（商品名）を使用し、エポ
キシ樹脂としてヘキセル社製ＡＰＣＯ ２４４７、硬化
剤としてヘキセル社製ＡＰＣＯ ２３４７（いずれも商
品名）を使用し、図１の工程に従って、図３に示すリン
グ２を製造した。
ロービング１４２０デニール（商品名）を使用し、エポ
キシ樹脂としてヘキセル社製ＡＰＣＯ ２４４７、硬化
剤としてヘキセル社製ＡＰＣＯ ２３４７（いずれも商
品名）を使用し、図１の工程に従って、図３に示すリン
グ２を製造した。
【００２２】このときの温度および圧力条件は、真空圧
力−１００ｍｍＨｇでフィルムの内部を吸引しながら、
０．５ｋｇ／ｃｍ2Ｇで加圧し、２３℃の状態から加熱
して、５０℃で５時間、次いで８０℃で２時間、さらに
１２０℃で２時間加熱した。こうして得られたリング２
を、図５に示すように構造試験を行った結果、破壊時の
モーメントは２１３２０００ｋｇ・ｍｍであり、従来法
よりもはるかに強度の大きい複合材料が得られた。
力−１００ｍｍＨｇでフィルムの内部を吸引しながら、
０．５ｋｇ／ｃｍ2Ｇで加圧し、２３℃の状態から加熱
して、５０℃で５時間、次いで８０℃で２時間、さらに
１２０℃で２時間加熱した。こうして得られたリング２
を、図５に示すように構造試験を行った結果、破壊時の
モーメントは２１３２０００ｋｇ・ｍｍであり、従来法
よりもはるかに強度の大きい複合材料が得られた。
【００２３】なお、上記実施例のように、オートクレー
ブによりエポキシ樹脂の硬化を行うと、吸引と加圧およ
び加熱を同時に行うことができるため好ましいが、乾燥
炉のように、加熱のみ行える装置を使用し、加圧するこ
となく、吸引を行いながら加熱して硬化を行ってもよ
い。また吸引を行うことなく、加圧と加熱によって硬化
を行ってもよい。
ブによりエポキシ樹脂の硬化を行うと、吸引と加圧およ
び加熱を同時に行うことができるため好ましいが、乾燥
炉のように、加熱のみ行える装置を使用し、加圧するこ
となく、吸引を行いながら加熱して硬化を行ってもよ
い。また吸引を行うことなく、加圧と加熱によって硬化
を行ってもよい。
【００２４】また、強化繊維としては、アラミド繊維に
限らず、炭素繊維その他の繊維でもよい。
限らず、炭素繊維その他の繊維でもよい。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、低真空圧力、低加圧
力、低温で加圧、加熱した後、高温に加熱して、エポキ
シ樹脂を硬化させるようにしたので、エポキシ樹脂を強
化繊維の間隙のほぼ全体に含浸させることができ、これ
により空隙部がなく、強度の大きい強化繊維・エポキシ
樹脂複合材料を製造することができる。
力、低温で加圧、加熱した後、高温に加熱して、エポキ
シ樹脂を硬化させるようにしたので、エポキシ樹脂を強
化繊維の間隙のほぼ全体に含浸させることができ、これ
により空隙部がなく、強度の大きい強化繊維・エポキシ
樹脂複合材料を製造することができる。
【図１】実施例の製造方法を示す工程図。
【図２】飛翔体のレドーム部分を示す一部切断側面図。
【図３】リングの一部切断側面図。
【図４】実施例により製造された複合材料の模式的断面
図。
図。
【図５】構造試験法を示す正面図。
【図６】従来の製造方法を示す工程図。
【図７】従来法により製造された複合材料の模式的断面
図。
図。
１ レドーム ２ リング ３ 接着剤 ５ 飛翔体本体 ６ 強化繊維 ７ エポキシ樹脂 ８ 流路 ９ 空隙部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:30
Claims (1)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂を含浸させた強化繊維を積
層し、得られる積層体をフィルムで覆って、フィルムの
内部を吸引し、外部から加圧した状態で加熱してエポキ
シ樹脂を硬化させる方法において、０〜−５００ｍｍＨ
ｇの真空圧力で吸引しながら、０〜１ｋｇ／ｃｍ2Ｇの
加圧力で加圧し、４０〜６５℃で３〜７時間、６５〜９
５℃で１〜３時間、１１０〜１３０℃で１〜３時間順次
加熱して、エポキシ樹脂を硬化させることを特徴とする
強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3161400A JP2658631B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3161400A JP2658631B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058312A JPH058312A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2658631B2 true JP2658631B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=15734377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3161400A Expired - Lifetime JP2658631B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 強化繊維・エポキシ樹脂複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658631B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9205633B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-12-08 | Henkel IP & Holding GmbH | Prepreg curing process for preparing composites having superior surface finish and high fiber consolidation |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3161400A patent/JP2658631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH058312A (ja) | 1993-01-19 |
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