JP5137696B2 - 加圧成形パッド - Google Patents

Description

本発明は、オス型に積層した繊維強化樹脂複合材の積層体の外側に被せて用いられる加圧成形パッドに関する。

図６に示す繊維強化樹脂複合材部品１は、図８に示すオス型の治具３に繊維強化樹脂複合材を積層し、複合材積層体４の外側を図７に示す加圧成形パッド２で被い、さらに図９に示すようにシーリングして真空引きし、加熱・加圧することにより、複合材積層体品４を成形しつつ硬化させて製作されるものである。
加圧成形パッド２は複合材積層体４に完全に密着されないと加圧不足により部品１に欠陥が生じるため、部品１が複雑な形状である場合は加圧成形パッド２をゴム製にして剛性を持たせず、複合材積層体４の形状になじみ易くするのが通常の方法である。例えば特許文献１の成形方法が知られている。
特許第３１９３０６４号公報

ゴム製の加圧成形パッド２は、治具３に積層した複合材積層体４の外側への取付け取外し等で繰り返し広げられることにより、また成形時の加圧、加熱時の膨張と復元等により、図１０に示すような破れ５が生じ易いという問題がある。

図１１、図１２に示すようにゴム８とゴム８の間にガラスやポリエステルの繊維の織物７を埋め込んだ加圧成形パッド６であれば、全体を破れにくくすることはできる。

しかし、加圧成形パッド６の製造過程でゴム８と織物７の間に空気溜り９が発生することがある。図１３に示すように、このような状態の加圧成形パッド６をセットし真空状態にした後加熱及び加圧して成形する時に、空気溜り９が複合材積層体４への圧力１１の均一な作用を阻害し、硬化後の複合材積層体４の外表面に凸部１０が発生することがわかった。
また、加圧成形パッド６のゴム８とゴム８の中に織物７を埋め込むことにより加圧成形パッド６の剛性が増し、複雑な形状にはなじみにくくなることがわかった。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、オス型に積層した繊維強化樹脂複合材の積層体の外側に被せて用いられる加圧成形パッドの加圧成形時に必要な弾性特性を損なわず、着脱や成形使用の繰返しにおいて変形の激しい部分の損傷を防止することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、オス型に積層した繊維強化樹脂複合材の積層体の外側に被せて用いられ、前記オス型の頂部に跨って被せられるゴム製の加圧成形パッドであって、
表面のうち、前記頂部の曲率の大きい一端部に合わせられる部分の外表面のみに、目の空いた織物が接着され、
前記織物が接着される表面以外の表面にゴム材が露出するとともに内部がゴム材のみで構成されてなる加圧成形パッドである。

請求項２記載の発明は、前記織物は、構成糸１本の太さ以上の間隔に目の空いた構成を有する請求項１記載の加圧成形パッドである。

請求項３記載の発明は、前記頂部の曲率の大きい一端から他端側に移るに従って当該頂部の曲率が小さくなる前記オス型の形状に倣って曲率が変化する形状を有し、
前記一端相当位置から他端側に移るに従って前記織物の構成糸が太く、前記織物の目が粗くなっている請求項１又は請求項２に記載の加圧成形パッドである。

本発明によれば、加圧成形パッドの外表面のうち、着脱や成形使用の繰返しにおいて変形の激しいオス型の頂部の曲率の大きい一端部に合わせられる部分の外表面のみに、目の空いた、すなわち、隣り合う構成糸の間隔が空いた織物が接着されてなるので、加圧成形パッドの成形使用時に必要な弾性特性を損なわず、着脱や成形使用の繰返しにおいて変形の激しい部分の損傷を防止することができるという効果がある。
補強材として、目の空いた、好ましくは構成糸１本の太さ以上の間隔に目の空いた織物を使用することで、成形使用時に必要な弾性特性を損なわず、着脱や成形使用の繰返しにおいて変形の激しい部分の損傷を防止することができるという効果がある。
加圧成形パッドの曲率が小さい部分は局部的な著しい伸びが起こりにくいため、織物の目を粗くしても、破れが発生しにくく、加圧成形時に必要な弾性特性を損なわせないという効果がある。
織物の目の細かい箇所での構成糸の太さに対し、目の粗い箇所で構成糸を太くすることで、織物の目の粗い箇所であっても、細かい箇所に比べて、織物の破れ抑止作用を低下させない効果がある。
補強材として、目の空いた、好ましくは構成糸１本の太さ以上の間隔に目の空いた織物を加圧成形パッドの外側に適用することで、補強材としての織物の中に空気を溜めないという効果がある。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１に本実施形態の加圧成形パッドを示す。図１に示すように、本加圧成形パッド１５は、図３及び図８に示したオス型の治具３に積層した繊維強化樹脂複合材の積層体４の外側に被せて用いられるものである。本加圧成形パッド１５は、治具３の頂部ｂに跨って被せられて使用される。繊維強化樹脂複合材部品１は、図９に示す加圧成形パッドに代えて本加圧成形パッド１５を適用し治具３、積層体４及び本加圧成形パッド１５をシーリングして真空引きし、加熱・加圧することにより、複合材積層体４を成形しつつ硬化させて製作される。

図１に示すように本加圧成形パッド１５は、両側部ａ１、ａ２が治具３に跨る部分で繋がって、前後端にスリットａ３，ａ４を有し、治具３の表面に沿った形状を成しており、治具３への着脱時には両側部ａ１、ａ２が蝶開される。図８に示すように、治具３の頂部ｂの一端ｂ１は曲率が最も大きく、一端ｂ１から曲率は次第に小さくなり、他端ｂ２で最小となっている。本加圧成形パッド１５もこの形状に倣って形成されている。

図１に示すように本加圧成形パッド１５は、その表面のうち、頂部ｂの曲率の大きい一端部に合わせられる部分の外表面のみに織物１４が接着剤１３により接着されてなる。織物１４は、目の空いた織物、すなわち、隣り合う構成糸同士が接触せず、隣り合う構成糸の間隔が空いた織物である。本加圧成形パッド１５は、織物１４が接着される表面以外の表面にゴム材１５ａが露出するとともに内部がゴム材１５ａのみで構成されている。

織物１４を接着する箇所は、以上のように破れが生じやすい箇所のみとする。
破れが生じ易い位置が図１の織物１４と接着剤１３の位置となる理由は、本パッド１５が複合材積層体への取付け取外しで広げられる際、頂部ｂ断面の円弧半径１６の小さい箇所で最も大きく変位が変わり、急激な伸びや張りが起こるためである。
織物１４の繊維の材料は、ガラス繊維またはポリエステル繊維を使用する。
使用する接着剤１３はペースト状で、ゴム材１５ａに織物１４を接着した後には、容易に剥がれることがないものを選択する。例えば、ゴム材１５ａとしてシリコンゴムを選択し、接着剤１３としてシリコン接着剤を選択する。

具体的には、接着剤１３の層の厚さは０．５〜１ｍｍである。図２は、本加圧成形パッド１５に接着された織物１４を示す。織物１４は格子織で、織物１４の目の間隔は１〜５ｍｍである。織物１４の構成糸１４ａの太さは０．５〜１ｍｍである。

図３は、治具３へ複合材積層体４を積層し、本パッド１５を取り付けた状態を示す。
本パッド１５が外側からの圧力で複合材積層体４に密着する時、織物１４でゴム材１５ａの伸びが拘束され、本パッド１５の厚みによってはゴム材１５ａの弾性特性が損なわれ、ゴム材１５ａが複合材積層体４に密着出来なくなる可能性がある。
これを回避するために、頂部ｂ断面の円弧半径１６の大きさを考慮して織物１４の目の間隔と織物の太さを設定することが好ましい。

図４は、頂部ｂ断面の円弧半径１６の大きさと織物１４の目の大きさとの関係を、模式的に示した斜視図である。図５は、具体的数値で、頂部ｂに跨る部分の本加圧成形パッド１５の外面の円弧半径１６の大きさと、糸１４ａの太さＨ及び織物１４の目の間隔Ｆとの関係の一例を示した表である。
図４及び図５に例示するように、一端ｂ１相当位置から他端ｂ２側に移るに従って、すなわち、曲率が小さくなる（＝半径１６が大きくなる）に従って織物１４の構成糸１４ａが太く、織物１４の目が粗くなっている。
織物１４の目の広くする箇所は太い構成糸１４ａを用いて本加圧成形パッド１５の補強を確実にできる。円弧半径１６の小さい箇所は、織物１４による補強が行き届いており、構成糸１４ａを細くすることが可能である。

以上の実施形態によれば、本加圧成形パッド１５を治具３上の複合材積層体４に用いることにより、曲率の大きい成形部分でも、本加圧成形パッド１５上の目の粗い織物１４が本加圧成形パッド１５のゴム材１５ａの急激な伸びや張りを防いで、本加圧成形パッド１５が複合材積層体４を均一な力で押して治具になじむことができる。このために本加圧成形パッド１５の最も曲率の大きいR部は破れにくくなる。
また目の粗い織物１４は格子状になっているため、本パッド１５は小さなR部にもなじむことができる。この時、目の粗い織物１４は本パッド１５の外表面に用いられるために、織物の内部に空気溜りを残すことも無い。

本発明の一実施形態に係る加圧成形パッドの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加圧成形パッドに接着された織物の部分拡大図である。 本発明の一実施形態に係る加圧成形パッドの使用状態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る織物が接着された部分の加圧成形パッドの部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係り、オス型治具３の頂部ｂ断面の円弧半径１６の大きさと、糸１４ａの太さＨ及び織物１４の目の間隔Ｆとの関係の一例を示した表である。 本発明の一実施形態及び従来例に係る成形目的物の完成体である繊維強化樹脂複合材部品の斜視図である。 従来例の加圧成形パッドの斜視図である。 本発明の一実施形態及び従来例に係るオス型の治具の斜視図である。 本発明の一実施形態及び従来例に係る加熱・加圧成形時の状態を示す断面図である。 破れが生じた従来例の加圧成形パッドの斜視図である。 本発明者の試作に係る加圧成形パッド（本件発明ではない）の斜視図である。 本発明者の試作に係る加圧成形パッド（本件発明ではない）の縦断面図である。 本発明者の試作に係る加圧成形パッド（本件発明ではない）の成形使用時における局部断面図である。

符号の説明

１ 繊維強化樹脂複合材部品
３ オス型治具
４ 複合材積層体
１３ 接着剤
１４ａ 構成糸
１４ 織物
１５ａ ゴム材
１５ 加圧成形パッド
ｂ 頂部
ｂ１ 一端（曲率最大端）
ｂ２ 他端（曲率最小端）

Claims (3)

1. オス型に積層した繊維強化樹脂複合材の積層体の外側に被せて用いられ、前記オス型の頂部に跨って被せられるゴム製の加圧成形パッドであって、
   表面のうち、前記頂部の曲率の大きい一端部に合わせられる部分の外表面のみに、目の空いた織物が接着され、
   前記織物が接着される表面以外の表面にゴム材が露出するとともに内部がゴム材のみで構成されてなる加圧成形パッド。
2. 前記織物は、構成糸１本の太さ以上の間隔に目の空いた構成を有する請求項１記載の加圧成形パッド。
3. 前記頂部の曲率の大きい一端から他端側に移るに従って当該頂部の曲率が小さくなる前記オス型の形状に倣って曲率が変化する形状を有し、
   前記一端相当位置から他端側に移るに従って前記織物の構成糸が太く、前記織物の目が粗くなっている請求項１又は請求項２に記載の加圧成形パッド。

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