JP3193064B2 - 複合材料の一体成形方法 - Google Patents
複合材料の一体成形方法Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合材料の一体成形方法
に係り、特に弾力性に富むシリコンゴム製の押え型を用
いて成形を行なう方法に関する。
に係り、特に弾力性に富むシリコンゴム製の押え型を用
いて成形を行なう方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、繊維強化プラスチックを用いて
製作される複合材製品は、軽量かつ高強度を有するた
め、航空機等の構造部材とし汎く利用されている。
製作される複合材製品は、軽量かつ高強度を有するた
め、航空機等の構造部材とし汎く利用されている。
【０００３】従来、この複合材製品を製造する方法とし
ては、以下に示す３つの方法が知られている。
ては、以下に示す３つの方法が知られている。
【０００４】第１の方法は、例えば２３ｒｄ Ｎａｔｉ
ｏｎａｌ ＳＡＭＰＥ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ＣＯＭＰ
ＯＳＩＴＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩ
ＯＮＦＯＲ ＣＯＭＭＥＲＣＩＡＬ ＡＩＲＣＲＡＦＴ
に示されている成形技術で、熱膨張を利用したラバーマ
ンドレルとＡＬマンドレルとの組合わせにより、成形中
に圧力を発生させるとともに、オートクレーブによって
も圧力をかけ、製品に均一な圧力を作用させて成形する
方法である。
ｏｎａｌ ＳＡＭＰＥ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ＣＯＭＰ
ＯＳＩＴＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩ
ＯＮＦＯＲ ＣＯＭＭＥＲＣＩＡＬ ＡＩＲＣＲＡＦＴ
に示されている成形技術で、熱膨張を利用したラバーマ
ンドレルとＡＬマンドレルとの組合わせにより、成形中
に圧力を発生させるとともに、オートクレーブによって
も圧力をかけ、製品に均一な圧力を作用させて成形する
方法である。
【０００５】また、第２の方法は、例えば特開昭５５−
４１２１０号公報に示されている成形技術で、製品をシ
リコンゴムマンドレル上で折曲げ成形して組立てた後、
金属製の枠に嵌込んで加熱し、シリコンゴムマンドレル
の熱膨張による圧力で成形する方法である。
４１２１０号公報に示されている成形技術で、製品をシ
リコンゴムマンドレル上で折曲げ成形して組立てた後、
金属製の枠に嵌込んで加熱し、シリコンゴムマンドレル
の熱膨張による圧力で成形する方法である。
【０００６】さらに、第３の方法は、例えば２８ｔｈ
Ｎａｔｉｏｎａｌ ＳＡＭＰＥｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｍ
ＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ ＯＦ ＴＨＥ ＡＲＭＹ／ＢＥ
ＬＬＡＤＶＡＮＣＥＤ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＨＥＬＩ
ＣＯＰＴＥＲ ＡＩＲＦＲＡＭＥに示されている成形技
術で、マンドレル上で折曲げ成形した製品を、外板上に
セットした後、直接全体をナイロンフィルム等で真空引
きし、オートクレーブにより加圧・加熱成形する方法で
ある。
Ｎａｔｉｏｎａｌ ＳＡＭＰＥｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｍ
ＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ ＯＦ ＴＨＥ ＡＲＭＹ／ＢＥ
ＬＬＡＤＶＡＮＣＥＤ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＨＥＬＩ
ＣＯＰＴＥＲ ＡＩＲＦＲＡＭＥに示されている成形技
術で、マンドレル上で折曲げ成形した製品を、外板上に
セットした後、直接全体をナイロンフィルム等で真空引
きし、オートクレーブにより加圧・加熱成形する方法で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の各成形技術
において、第１の方法は、ラバーマンドレルとＡＬマン
ドレルの熱容量が大きく温度上昇が悪いため、複合材料
製品の各部に伝達される熱量が不均一となり、硬化させ
た複合材料製品の内部品質にバラ付きが生じるという問
題がある。
において、第１の方法は、ラバーマンドレルとＡＬマン
ドレルの熱容量が大きく温度上昇が悪いため、複合材料
製品の各部に伝達される熱量が不均一となり、硬化させ
た複合材料製品の内部品質にバラ付きが生じるという問
題がある。
【０００８】また、第２の方法も、シリコンゴムマンド
レルの熱容量が大きいため、前記第１の方法と同様の問
題があり、また、シリコンゴムマンドレルの熱膨張によ
る圧力が、Ｉ型桁のウエブ部とフランジ部とに不均一に
作用するため、硬化させた複合材料製品の内部品質にバ
ラ付きが生じるという問題もある。
レルの熱容量が大きいため、前記第１の方法と同様の問
題があり、また、シリコンゴムマンドレルの熱膨張によ
る圧力が、Ｉ型桁のウエブ部とフランジ部とに不均一に
作用するため、硬化させた複合材料製品の内部品質にバ
ラ付きが生じるという問題もある。
【０００９】さらに、第３の方法は、製品に直接真空引
き用の副資材料が触れているため、硬化させた複合材料
製品の表面に皺が発生し、強度低下が生じるという問題
がある。
き用の副資材料が触れているため、硬化させた複合材料
製品の表面に皺が発生し、強度低下が生じるという問題
がある。
【００１０】本発明は、かかる現況に鑑みなされたもの
で、複合材料の成形の際に、均一な熱伝達および加圧を
行なうことができ、しかも良好な表面性状を得ることが
できる複合材料の一体成形方法を提供することを目的と
する。
で、複合材料の成形の際に、均一な熱伝達および加圧を
行なうことができ、しかも良好な表面性状を得ることが
できる複合材料の一体成形方法を提供することを目的と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、コ字型プリプレグフレームにクラン
ク型プリプレグフレームを密着して形成されるＪ型プリ
プレグフレームをプリプレグ外板上に配置して一体成形
する複合材の一体成形方法において、Ｊ型プリプレグフ
レームを平盤上に配置されたプリプレグ外板上に配置
し、マンドレルをＪ型プリプレグフレームのコ字型プリ
プレグフレーム内にコ字型プリプレグフレームの端面に
一致するように配置し、Ｊ型プリプレグフレームのコ字
型プリプレブフレームの下端フランジより厚くしたシリ
コンゴム製の第１押え型をコ字型プリプレグフレームの
下端フランジ外端とマンドレルに当接するようにプリプ
レグ外板上に配置し、Ｊ型プリプレグフレームのクラン
ク型プリプレグフレームの下端フランジより厚くしたシ
リコンゴム製の第２押え型をクランク型プリプレグフレ
ームの下端フランジ外端に当接するようにプリプレグ外
板上に配置し、シリコンゴム製の第３押え型をクランク
型プリプレグフレームの外面に沿いかつ下端が前記第２
押え型の一端に当接するように配置し、第３押え型の肉
厚を下端部で第２押え型の上面と面一にし上端部で下端
部の１／４〜３／４とし、これらをバギング材で密封
し、加圧、加熱、硬化処理することを特徴とする。
成する手段として、コ字型プリプレグフレームにクラン
ク型プリプレグフレームを密着して形成されるＪ型プリ
プレグフレームをプリプレグ外板上に配置して一体成形
する複合材の一体成形方法において、Ｊ型プリプレグフ
レームを平盤上に配置されたプリプレグ外板上に配置
し、マンドレルをＪ型プリプレグフレームのコ字型プリ
プレグフレーム内にコ字型プリプレグフレームの端面に
一致するように配置し、Ｊ型プリプレグフレームのコ字
型プリプレブフレームの下端フランジより厚くしたシリ
コンゴム製の第１押え型をコ字型プリプレグフレームの
下端フランジ外端とマンドレルに当接するようにプリプ
レグ外板上に配置し、Ｊ型プリプレグフレームのクラン
ク型プリプレグフレームの下端フランジより厚くしたシ
リコンゴム製の第２押え型をクランク型プリプレグフレ
ームの下端フランジ外端に当接するようにプリプレグ外
板上に配置し、シリコンゴム製の第３押え型をクランク
型プリプレグフレームの外面に沿いかつ下端が前記第２
押え型の一端に当接するように配置し、第３押え型の肉
厚を下端部で第２押え型の上面と面一にし上端部で下端
部の１／４〜３／４とし、これらをバギング材で密封
し、加圧、加熱、硬化処理することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明に係る複合材料の一体成形方法において
は、弾力性に富むシリコンゴム製の押え型が用いられ、
しかも押え型は、その部位に応じ肉厚が変えられてい
る。このため、複合材料製品の各部に均一な圧力を負荷
することが可能となるとともに、良好な熱伝達が得ら
れ、内部品質の安定した製品を得ることが可能となる。
また、プリプレグ外板、コ字型プリプレグフレームおよ
びクランク型プリプレグフレームの外面は、ほぼ完全に
押え型で覆われるので、副資材の接触に伴なう製品表面
の皺の発生を押え、良好な表面性状の製品を得ることが
可能となる。
は、弾力性に富むシリコンゴム製の押え型が用いられ、
しかも押え型は、その部位に応じ肉厚が変えられてい
る。このため、複合材料製品の各部に均一な圧力を負荷
することが可能となるとともに、良好な熱伝達が得ら
れ、内部品質の安定した製品を得ることが可能となる。
また、プリプレグ外板、コ字型プリプレグフレームおよ
びクランク型プリプレグフレームの外面は、ほぼ完全に
押え型で覆われるので、副資材の接触に伴なう製品表面
の皺の発生を押え、良好な表面性状の製品を得ることが
可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明実施の一例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１４】図１は、本発明に係る一体成形方法により
成形される複合材料製品としてのＪフレーム一体外板を
示すもので、プリプレグ外板１上に、マンドレル２上で
折曲げ成形されたコ字型プリプレグフレーム３およびク
ランク型プリプレグフレーム４と、フィラー５とを載置
した構成になっている。
成形される複合材料製品としてのＪフレーム一体外板を
示すもので、プリプレグ外板１上に、マンドレル２上で
折曲げ成形されたコ字型プリプレグフレーム３およびク
ランク型プリプレグフレーム４と、フィラー５とを載置
した構成になっている。
【００１５】このＪフレーム一体外板を成形する場合に
は、図２に示すように、前記両フレーム３，４の成形に
使用したマンドレル２は、そのままの状態で使用され、
前記プリプレグ外板１上には、第１押え型６および第２
押え型７が設置されるとともに、クランク型プリプレグ
フレーム４の外面側には、第３押え型８が設置され、さ
らに第１押え型６とマンドレル２とのコーナー部には、
第４押え型９が設置されるようになっている。そしてこ
れらは、定盤等の硬化用治具１０上に設置した状態で、
バギング材１１で被覆され、バギング材１１と硬化用治
具１０との間を、シール材１２で密封された後、オート
クレーブ中で全体が加熱・加圧されて硬化処理が施され
るようになっている。
は、図２に示すように、前記両フレーム３，４の成形に
使用したマンドレル２は、そのままの状態で使用され、
前記プリプレグ外板１上には、第１押え型６および第２
押え型７が設置されるとともに、クランク型プリプレグ
フレーム４の外面側には、第３押え型８が設置され、さ
らに第１押え型６とマンドレル２とのコーナー部には、
第４押え型９が設置されるようになっている。そしてこ
れらは、定盤等の硬化用治具１０上に設置した状態で、
バギング材１１で被覆され、バギング材１１と硬化用治
具１０との間を、シール材１２で密封された後、オート
クレーブ中で全体が加熱・加圧されて硬化処理が施され
るようになっている。
【００１６】前記各押え型６，７，８，９は、弾力性に
富むシリコンゴムで形成されており、かつ押え型６，
７，８は、図２に示すように、一体外板としてのプリプ
レグ外板１、コ字型プリプレグフレーム３、クランク型
プリプレグフレーム４およびフィラー５の外形形状に一
致するように寸法設定されている。そして、前記各フレ
ーム３，４の下端フランジの外端面１３，１４は、押え
型６，７，８の端面と一致するようになっている。
富むシリコンゴムで形成されており、かつ押え型６，
７，８は、図２に示すように、一体外板としてのプリプ
レグ外板１、コ字型プリプレグフレーム３、クランク型
プリプレグフレーム４およびフィラー５の外形形状に一
致するように寸法設定されている。そして、前記各フレ
ーム３，４の下端フランジの外端面１３，１４は、押え
型６，７，８の端面と一致するようになっている。
【００１７】前記第３押え型８はまた、図２に示すよう
に、その部位に応じ板厚が変わっている。すなわち、ク
ランク型プリプレグフレーム４のウエブから上方に対応
する部分Ａは、それ自体の熱膨張や硬化中の製品の形状
変化に追従できるよう薄い板厚ｔ1 に設定されており、
一方、クランク型プリプレグフレーム４の下端フランジ
に対応する部分Ｂは、下端フランジおよびコーナ部の形
状を保持するため、前記板厚ｔ1 よりも厚い板厚ｔ2 に
設定されている。
に、その部位に応じ板厚が変わっている。すなわち、ク
ランク型プリプレグフレーム４のウエブから上方に対応
する部分Ａは、それ自体の熱膨張や硬化中の製品の形状
変化に追従できるよう薄い板厚ｔ1 に設定されており、
一方、クランク型プリプレグフレーム４の下端フランジ
に対応する部分Ｂは、下端フランジおよびコーナ部の形
状を保持するため、前記板厚ｔ1 よりも厚い板厚ｔ2 に
設定されている。
【００１８】なお、板厚ｔ1 は、板厚ｔ2 に対し１／４
〜３／４とした場合が最適で、それ以外の範囲では変形
を生じることが、本発明者等の実験により確認されてい
る。
〜３／４とした場合が最適で、それ以外の範囲では変形
を生じることが、本発明者等の実験により確認されてい
る。
【００１９】また、前記第２押え型７は、図２に示すよ
うに、第３押え型８と接する部分で、バギングの際に突
張りの原因となる段差をなくすような板厚ｔ3 に設定さ
れている。すなわち、この板厚ｔ3 は、クランク型プリ
プレグフレーム４の下端フランジの厚さ（通常は２〜３
mm）に板厚ｔ2 を加えた値となっている。
うに、第３押え型８と接する部分で、バギングの際に突
張りの原因となる段差をなくすような板厚ｔ3 に設定さ
れている。すなわち、この板厚ｔ3 は、クランク型プリ
プレグフレーム４の下端フランジの厚さ（通常は２〜３
mm）に板厚ｔ2 を加えた値となっている。
【００２０】この板厚ｔ3 はまた、プリプレグ外板１を
平滑にするのに充分な板厚となっており、また前記各押
え型６，７，８の各所の板厚は、熱伝達を疎外しない程
度の値に設定されている。
平滑にするのに充分な板厚となっており、また前記各押
え型６，７，８の各所の板厚は、熱伝達を疎外しない程
度の値に設定されている。
【００２１】また、第３押え型８のコーナーＲは、オー
トクレーブの圧力を製品のコーナ部に対して平均に作用
させ、またバギング時に突張りを防止するのに充分な大
きさの半径に設定されている。また、第４押え型９も同
様、パギング時の突張りを防止するために、外面が所定
の曲率半径の曲面で形成されている。
トクレーブの圧力を製品のコーナ部に対して平均に作用
させ、またバギング時に突張りを防止するのに充分な大
きさの半径に設定されている。また、第４押え型９も同
様、パギング時の突張りを防止するために、外面が所定
の曲率半径の曲面で形成されている。
【００２２】なお、この第４押え型９の外面は、必ずし
も曲面である必要はなく、第４押え型９が断面三角形状
をなしている場合でも、同様の効果が得られる。
も曲面である必要はなく、第４押え型９が断面三角形状
をなしている場合でも、同様の効果が得られる。
【００２３】しかして、製品の外形形状に符号する押え
型６，７，８，９を用いるようにしているので、均一な
圧力を負荷することができ、安定した内部品質を得るこ
とができるとともに、製品表面の皺の発生を防止するこ
とができる。また、バギング時の突張りを防止するよう
にしているので、この点からも内部品質の向上を図るこ
とができる。
型６，７，８，９を用いるようにしているので、均一な
圧力を負荷することができ、安定した内部品質を得るこ
とができるとともに、製品表面の皺の発生を防止するこ
とができる。また、バギング時の突張りを防止するよう
にしているので、この点からも内部品質の向上を図るこ
とができる。
【００２４】本発明者等は、各押え型６，７，８，９の
素材として、硬度がショア硬さ６０程度のシリコンゴム
を用い、また、前記各板厚ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 を約３mm，
約５mm，約７mmとし、コーナＲを１０Ｒとした。そし
て、これらの押え型６，７，８，９を用いて一体成形を
行なったところ、極めて良好な結果が得られた。
素材として、硬度がショア硬さ６０程度のシリコンゴム
を用い、また、前記各板厚ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 を約３mm，
約５mm，約７mmとし、コーナＲを１０Ｒとした。そし
て、これらの押え型６，７，８，９を用いて一体成形を
行なったところ、極めて良好な結果が得られた。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、コ字型プ
リプレグフレームにクランク型プリプレグフレームを密
着して形成されるＪ型プリプレグフレームに対して弾力
性に富むシリコンゴム製の押え型を用い、クランク型プ
リプレグフレームの外面に沿って配置されるシリコンゴ
ム製の押え型の上端部の肉厚を下端部の肉厚の１／４〜
３／４とすることで、製品の表面を平滑にして寸法精度
を向上させることができる。
リプレグフレームにクランク型プリプレグフレームを密
着して形成されるＪ型プリプレグフレームに対して弾力
性に富むシリコンゴム製の押え型を用い、クランク型プ
リプレグフレームの外面に沿って配置されるシリコンゴ
ム製の押え型の上端部の肉厚を下端部の肉厚の１／４〜
３／４とすることで、製品の表面を平滑にして寸法精度
を向上させることができる。
【図１】本発明実施の一例に係る複合材料の一体成形寸
法を示す説明図である。
法を示す説明図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
１ プリプレグ外板 ２ マンドレル ３ コ字型プリプレグフレーム ４ クランク型プリプレグフレーム ６ 第１押え型 ７ 第２押え型 ８ 第３押え型 ９ 第４押え型 １０ 硬化用治具 １１ バギング材 １３，１４ 外端面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:06 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 53/04 B29C 33/40 B29C 53/82 B29C 53/84 B29C 70/06
Claims (1)
- 【請求項１】コ字型プリプレグフレームにクランク型プ
リプレグフレームを密着して形成されるＪ型プリプレグ
フレームをプリプレグ外板上に配置して一体成形する複
合材の一体成形方法において、Ｊ型プリプレグフレーム
を平盤上に配置されたプリプレグ外板上に配置し、マン
ドレルをＪ型プリプレグフレームのコ字型プリプレグフ
レーム内にコ字型プリプレグフレームの端面に一致する
ように配置し、Ｊ型プリプレグフレームのコ字型プリプ
レブフレームの下端フランジより厚くしたシリコンゴム
製の第１押え型をコ字型プリプレグフレームの下端フラ
ンジ外端とマンドレルに当接するようにプリプレグ外板
上に配置し、Ｊ型プリプレグフレームのクランク型プリ
プレグフレームの下端フランジより厚くしたシリコンゴ
ム製の第２押え型をクランク型プリプレグフレームの下
端フランジ外端に当接するようにプリプレグ外板上に配
置し、シリコンゴム製の第３押え型をクランク型プリプ
レグフレームの外面に沿いかつ下端が前記第２押え型の
一端に当接するように配置し、第３押え型の肉厚を下端
部で第２押え型の上面と面一にし上端部で下端部の１／
４〜３／４とし、これらをバギング材で密封し、加圧、
加熱、硬化処理することを特徴とする複合材の一体成形
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09061491A JP3193064B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 複合材料の一体成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09061491A JP3193064B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 複合材料の一体成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04320826A JPH04320826A (ja) | 1992-11-11 |
| JP3193064B2 true JP3193064B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=14003364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09061491A Expired - Fee Related JP3193064B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 複合材料の一体成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3193064B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8601694B2 (en) * | 2008-06-13 | 2013-12-10 | The Boeing Company | Method for forming and installing stringers |
| GB0616121D0 (en) * | 2006-08-14 | 2006-09-20 | Airbus Uk Ltd | Moulding tool and method of manufacturing a part |
| US7854874B2 (en) * | 2006-11-20 | 2010-12-21 | The Boeing Company | Apparatus and methods for forming hat stiffened composite parts using thermally expansive tooling cauls |
| DE102007061431B4 (de) * | 2007-12-20 | 2013-08-08 | Airbus Operations Gmbh | Verfahren zur Versteifung eines Faserverbundbauteils sowie Vakuummatte und Anordnung zur Herstellung eines versteiften Faserverbundbauteils |
| GB2460214A (en) * | 2008-03-20 | 2009-11-25 | Hexcel Composites Ltd | Prepregs for use in making laminates of reduced porosity |
| TWI399282B (zh) * | 2010-07-14 | 2013-06-21 | Advanced Int Multitech Co Ltd | A method of making a polygonal continuous side frame with a prepreg |
| US8961732B2 (en) * | 2011-01-03 | 2015-02-24 | The Boeing Company | Method and device for compressing a composite radius |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP09061491A patent/JP3193064B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04320826A (ja) | 1992-11-11 |
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