JP3119886B2 - プリプレグの積層方法及びその装置 - Google Patents

プリプレグの積層方法及びその装置

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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリプレグを積層して
プリプレグ積層シートを形成する方法及びその方法を実
施するための装置に係り、特に、第一層目の積層面材料
にプリプレグを積層する方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】航空機用部品、機械構造用部品及びスポ
ーツ・レジャー用品に対して複合材料が盛んに使用され
ている。この複合材料は、炭素繊維、ガラス繊維、ボロ
ン繊維等の強化繊維に、エポキシ樹脂等を含浸させたプ
リプレグを積層してプリプレグ積層シートを形成し、こ
のプリプレグ積層シートを製品に適合する形状に切断し
てプリプレグ積層材を形成する。そして、このプリプレ
グ積層材に曲げ加工等の加工をしたのち、真空ないし減
圧雰囲気下で加圧、加熱することにより複合材料による
製品が製造されている。そして、この積層方法は、手作
業によるものと、機械により自動化されたものとに大別
されるが、積層方法はほぼ同じである。
【0003】ここで手作業による積層方法を図5(a)
〜(f)について説明する。プリプレグ1は、通常、シ
リコン含浸処理のされた離型紙2に片面が展着されてお
り、この離型紙2とプリプレグ1とよりなるプリプレグ
テープ3は、芯管4a上に巻回されプリプレグ原反ロー
ル4を形成している(図5(a),(b)参照)。先
ず、このプリプレグ原反ロール4からプリプレグテープ
3を引き出して所定の寸法及び形状に切断し、しかるの
ち、プリプレグテープ3より離型紙2を剥がし(図5
(c)参照)、離型紙2の剥がされたプリプレグ1を積
層のための基板とされ後で剥がされるプラスチックシー
ト等よりなる積層面材料5に積層する。そして、更に、
このプリプレグ1の上に所定数のプリプレグ1をその繊
維の方向を変えて(例えば、45°,90°等)積層し
(図5(d)参照)、積層面材料5の上にプリプレグ積
層シートを形成させる。次いで、積層面材料5は切断せ
ずにプリプレグ積層シートを所定の形状に切断し、しか
るのち、積層面材料5をプリプレグ積層シートより剥が
してプリプレグ積層材6を形成する(図5(e)参
照)。そして、プリプレグ積層材6を曲げ加工し、真空
ないし減圧雰囲気下で加圧,加熱することにより図5
(f)に示すような型材7を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
にして積層面材料5にプリプレグ1を積層する第1層目
は、積層面材料5が後工程の剥がしを考慮して、剥がれ
易いプラスチックシート等を用いているため、付着力が
弱く、プリプレグ1との間に気泡8が閉じ込められた
り、しわ9が発生したり、また、剥がれることが多く、
そして、このままの状態で更にプリプレグ1を積層して
も第1層目のプリプレグ1の不良現象はその後の積層に
影響し、プリプレグ積層材6の品質を低下させる。しが
って、これを直すために手作業の場合は、人が手やロー
ラなどを使用してプリプレグ1の表面を押圧し、目視に
より気泡をプリプレグから追い出したり、しわを延ばし
たりすることを繰り返すので非常に手間と時間を必要と
する。また、機械による自動化で積層面材料5とプリプ
レグ1とを積層する場合には、プリプレグテープ3の積
層面材料5への押付力、プリプレグテープ3の張力及び
積層速度などを変えて最適の値を利用しているが、やは
り、気泡、しわ及び剥がれなどの現象が生じ、この第1
層目の修正を完全におこなわないと以後の積層に影響す
るので手作業による修正がどうしても必要となり作業効
率が大幅に低下する等の問題があった。
【0005】本発明はこれに鑑み、積層面材料にプリプ
レグを積層する場合に気泡やしわが残らず確実に貼り付
けることのできるプリプレグの積層方法及びその方法を
実施するための装置を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては、プリプレグテープの離型紙を剥離
しつつ、テーブルに載置された積層面材料にプリプレグ
を積層させるプリプレグの積層方法において、積層面材
料の温度をプリプレグの温度より高くして積層面材料に
プリプレグを積層することを特徴とするプリプレグの積
層方法を請求項1とし、積層面材料の温度を上昇させる
ために積層面材料が載置されるテーブルを加熱するとと
もに、積層面材料の温度を一定に保持するために前記テ
ーブルの温度を制御することを特徴とする請求項1のプ
リプレグの積層方法を請求項2とし、そして、プリプレ
グテープの離型紙を剥離させつつ、テーブルに載置され
た積層面材料にプリプレグを積層させるプリプレグの積
層装置において、積層面材料を加熱する加熱手段と、こ
の加熱手段による熱を均等に積層面材料に伝達させるた
めの熱の循環手段とを有することを特徴とするプリプレ
グの積層装置を請求項3とし、前記加熱手段に積層面材
料の温度を一定に保持するための温度制御装置を設けた
ことを特徴とする請求項3のプリプレグの積層装置を請
求項4とするものである。
【0007】
【作用】上記装置においては、積層面材料の温度をプリ
プレグの温度より高くして積層面材料にプリプレグを積
層させることにより、プリプレグが軟化して積層面材料
とプリプレグとの付着強度が、プリプレグと離型紙との
付着強度よりも強くなるのでプリプレグが積層面材料に
確実に貼付けられ、気泡やしわを生じない。
【0008】
【実施例】以下、本発明を図1乃至図4に示す実施例を
参照し、従来技術と同一の構成部材には同一符号を用い
て説明する。
【0009】プリプレグの積層装置10は、積層作業を
おこなう作業テーブル11と、この作業テーブル11に
設置される積層面材料5を加熱する加熱手段として作業
テーブル11の下方に設けられたヒータ12と、このヒ
ータ12の熱を均等に作業テーブル11上の積層面材料
5に伝達させるための循環手段としてのファン13と、
ヒータ12の熱量とファン13の循環量とを調節して積
層面材料5の温度を一定に保持するための温度制御装置
14とを有している。そして、作業テーブル11の上方
にはプリプレグ1を積層させるための積層ロール15が
設けられている。
【0010】作業テーブル11は積層のために圧力を加
えても歪むことのない剛性を有する平面形状に形成さ
れ、水平に配設されている。そして、この作業テーブル
11上に積層面材料5を確実に保持するため、本実施例
の作業テーブル11の上面には所定の幅と深さとを有す
る凹部16が作業テーブル11の外周に沿ってロ字形状
に形成されている。そして、この凹部16の底面には吸
引口17が形成されており、この吸引口17は配管18
を介して吸引手段としての真空ポンプ19に接続されて
いる。そして、凹部16を含む作業テーブル11の上面
に積層面材料5が確実に設置されるようになっている。
このようにしたことにより積層面材料5が作業テーブル
11の上面に密着するので、ヒータ12による熱が無駄
なく積層面材料5に伝達され、作業テーブル11の温度
と積層面材料5の温度とをほぼ等しくさせることができ
る。
【0011】ヒータ12は作業テーブル11の下方に複
数本(図1では3本)設けられており、それぞれのヒー
タ12は制御スイッチ20を介して温度制御装置14に
接続されている。
【0012】ファン13は、作業テーブル11の下方の
ヒータ12との間に複数台(図1では2台)設けられて
おり、ヒータ12の熱を作業テーブル11の下面に均等
に伝達させるようになっている。そして、このファン1
3も制御スイッチ21を介して温度制御装置14に接続
されている。
【0013】また、作業テーブル11の上面には作業テ
ーブル11の温度を検出するためのテーブル温度センサ
22が埋設されており、作業テーブル11の上方に設け
られている室温センサ23とともに温度制御装置14に
接続されている。
【0014】また作業テーブル11の上方に配設される
積層ロール15は、弾性ゴムあるいは金属等で形成され
ており積層圧力付加機構24の空圧シリンダ25により
図1に矢印Aで示す上下方向に移動可能とされるととも
に、図示しない走行手段により図1に矢印Bで示す横方
向に走行可能とされている。
【0015】次に、このプリプレグの積層装置の作用に
ついて説明する。
【0016】先ず、真空ポンプ19を作動させて作業テ
ーブル11に積層面材料5を保持する。次いで、テーブ
ル温度センサ22の温度が室温センサ23よりも2〜5
℃程度(例えば3℃)高くなるように温度制御装置14
をセットする。そして、ヒータ12及びファン13を作
動させると作業テーブル11が均一に加熱され、この作
業テーブル11に載置されている積層面材料5も均一に
加熱される。そして、積層面材料5の温度は前記温度制
御装置14によって常に室温より高く保持される。ここ
で、図示しないロールからプリプレグテープ3のプリプ
レグ1側を積層面材料5の上面に向けて離型紙2ととも
に繰出し、積層ロール15によりプリプレグテープ3を
積層面材料5の表面に押圧し、プリプレグ1を積層面材
料5に付着させ、離型紙2をプリプレグ1から剥がして
図示しないロールに巻取る。すると、プリプレグ1の積
層面材料5側は積層面材料5の温度に近付き、プリプレ
グ1の離型紙2側は室内の温度と等しくなっているため
上面と下面との間には温度差が生じる。プリプレグ1は
昇温によって貼着力を増すため、積層ロール15の押圧
によって積層面材料5に確実に付着し、気泡8は押し出
され、しわ9も生じない。また、プリプレグ1の離型紙
2側は、プリプレグ1の積層面材料5側より温度が低い
ので、貼着力はプリプレグ1と積層面材料5との間の貼
着力よりも弱く、したがつて、プリプレグ1を積層面材
料5から剥離させることなく離型紙2がプリプレグテー
プ3よりスムーズに剥がされる。そして、第2層目以降
は、通常の積層方法により順次積層される。
【0017】図4は、テーブル11と室内との温度差
と、プリプレグ1の積層品質(気泡、しわの有無、剥離
状態等)との関係を示す実験結果の説明図で、作業テー
ブル11の温度(Tt)が室内の温度(Tr)よりも高
い場合にプリプレグ積層シートの品質がよいことを示し
ている。すなわち、積層面材料5の温度を好ましくは2
〜5℃程度高くしてプリプレグ1と積層面材料5との間
の付着強度をプリプレグ1と離型紙2との間の付着強度
より高めることにより、プリプレグテープ3より離型紙
2を剥がしてもプリプレグ1と積層面材料5との間は剥
がれず、気泡やしわが生じることはない。
【0018】なお、本実施例では、積層面材料を載置す
る作業テーブルを加熱するものとしたが、積層面材料を
直接加熱するようにしてもよく、また、室温が高い場合
(例えば25℃以上)にはプリプレグテープ側を20〜
25℃位に冷却してもよくこれらに限定されるものでは
ない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるプリプ
レグの積層方法は、積層面材料の温度をプリプレグの温
度より高くして積層面材料にプリプレグを積層するよう
にしたので、プリプレグは離型紙側より積層面材料側の
方が貼着力すなわち付着力が高くなり、このため、気泡
やしわを生じることなく、積層面材料に確実に積層され
る。 また、本発明によるプリプレグの積層装置は、テ
ーブルに加熱手段と、この加熱手段による熱の循環手段
とを設けるだけで、気泡やしわのない、良質のプリプレ
グ積層シートが得られる。したがって、簡単な安価な装
置によって初期の目的を達成することができるなどの優
れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプリプレグの積層装置の一実施例
を示す一部縦断側面図。
【図2】プリプレグの積層装置の作業テーブルの縦断側
面図。
【図3】作業テーブルの平面図。
【図4】作業テーブルと室内の温度差に対する品質の関
係を示す説明図。
【図5】従来のプリプレグの積層方法の工程を示す斜視
図。
【符号の説明】
1 プリプレグ 5 積層面材料 8 気泡 9 しわ 10 積層装置 11 作業テーブル 12 ヒータ 13 ファン 16 凹部 19 真空ポンプ
フロントページの続き (72)発明者 長 倉 靖 彦 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 秦 晶 一 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−44328(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 70/06 B29C 65/02 B32B 31/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリプレグテープの離型紙を剥離しつつ、
    テーブルに載置された積層面材料にプリプレグを積層さ
    せるプリプレグの積層方法において、積層面材料の温度
    をプリプレグの温度より高くして積層面材料にプリプレ
    グを積層することを特徴とするプリプレグの積層方法。
  2. 【請求項2】積層面材料の温度を上昇させるために積層
    面材料が載置されるテーブルを加熱するとともに、積層
    面材料の温度を一定に保持するために前記テーブルの温
    度を制御することを特徴とする請求項1のプリプレグの
    積層方法。
  3. 【請求項3】プリプレグテープの離型紙を剥離させつ
    つ、テーブルに載置された積層面材料にプリプレグを積
    層させるプリプレグの積層装置において、積層面材料を
    加熱する加熱手段と、この加熱手段による熱を均等に積
    層面材料に伝達させるための熱の循環手段とを有するこ
    とを特徴とするプリプレグの積層装置。
  4. 【請求項4】前記加熱手段に積層面材料の温度を一定に
    保持するための温度制御装置を設けたことを特徴とする
    請求項3のプリプレグの積層装置。
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