JP5292445B2 - オートクレーブ成形方法及びオートクレーブ成形装置 - Google Patents
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Description
熱硬化性樹脂を基質とする複合材料は常温では柔らかく、ある一定の温度で加熱すると反応硬化する特性を持つ。
ただし、上述した圧力プロファイルは一例であり、デュエル工程後に昇圧開始としたが、デュエル工程と同時に、或いは、工程前に昇圧を開始する場合がある。また、デュエル工程自体を省略する場合もある。
オートクレーブ成形方法は、成形室に複合材料を設置し、加圧空気、窒素或いはそれらの混合気体を供給すると共に加熱手段を設けて、複合材料を所定温度まで昇温させ、加圧し、成形を行う方法である。
また、その際、複合材料に対して万遍なく加熱を行うことができるようにするために、成形室内で加熱空気を循環させるようにしている。
複合材料に対する熱供給は、一般に加熱した空気或いは窒素を用いる。真空バッグに収容されて成形室(チャンバー)に設置された複合材料に対しては、加熱空気(その他の気体)による熱量供給が均一になされる必要があり、その為に、成形室には加熱空気を循環させる循環手段(電動モータとファン)と、熱量を持続供給させるための加熱手段(ヒータ)とを設ける必要があり、装置として大掛かりな設備となると共にその制御も必要である。
更に、複合材料は、繊維基材にマトリックスを含浸させたもの以外にマトリックスの注入、塗布、積層等も含まれる。
また、飽和水蒸気故の大きな熱量の供給によって、成形室内での温度ムラが生じ難く、複合材料の硬化時間を大幅に短縮できるという顕著な効果を奏するに至ったのである。また、既設のオートクレーブを改良することで実施可能であるという利点も有する。
本発明のその他の利点については、以下の実施例の説明から明らかとなろう。
このようにノズルを兼用利用することで、構成の簡略化を図りながら、熱量供給ポイントと圧力供給ポイントとを同じところにすることが出来て、圧力温度の分布ムラが少なくなる。
本発明に利用する過熱水蒸気は、例えば、100℃、0.1MPa(標準気圧又は大気圧)の飽和水蒸気を加熱して130℃、0.1MPaの過熱水蒸気にして用いることができる。
図1及び図2に、本発明のオートクレーブ装置の全体を表す概略構成図を示す。
この装置は、主に成形室1、乾燥室2、水封式真空ポンプ3、制御盤4、自動搬送ライン(コンベア)5、ボイラ6とこれらをつなぐ配管や、後述する複数のバルブで構成されるが、次の構成を備えるものである。
また、前記成形室1内に飽和水蒸気を供給するための複数のノズル7(ここでは、20個/列×2列=40個)が前記複合材料13に対して略全体に噴射できるように配設されている。尚、変形例として後述するが、該ノズル7が所定圧の空気(又は窒素或いはこれらの混合ガス)を供給するためのノズルを兼ねてもよい。
前記成形室1には、前記ボイラ6から、成形室1内部に噴射される飽和水蒸気が成型室1全体をカバーするように複数(ここでは、40個)の蒸気用ノズル7を有する配管8が設けられている。さらに、前記蒸気用ノズル7を有する配管8と同様に成形室1全体をカバーするように開口した複数の冷却用ノズル9を有する配管10が設けられ、圧縮空気が成形室1内部に噴射されるように開口した空気用ノズル11が設けられている。これらのボイラ6、配管8、蒸気用ノズル7が飽和水蒸気供給手段32を構成する。
この実施例では、前記複合材料13は、炭素繊維の積層物であり、使用される熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いているが、その他に、フェノール樹脂なども使用され得る。
また、前記真空バッグ15の構成素材は、ここでは、ナイロンを用いているが、その他に、シリコーンゴムなど、耐熱、耐水性を備えたものであればよい。
また、前記成形型14の構成素材は、ここでは、FRPを用いているが、ホットプレス装置に用いる金型に比べて内蔵する加熱源が不要であり、型の厚みや強度も飽和水蒸気や圧縮空気による圧力に対して必要最小限で済むため、パールボードや石膏など多様な素材を選択できる。
前記水封式真空ポンプ3は、封水によって羽根車を回転させて吸入、圧縮、排気を行う真空ポンプである。水封式真空ポンプ3は、油循環式真空ポンプとは異なり、油が真空用の配管を伝わり成形室1内を汚すようなことはない。
前記自動搬送ライン5は、オフラインで複合材料13を成形型14に積層して全体を真空バッグ15で包み予備真空引きしたものをオンライン上で自動搬送し、成形室1および乾燥室2に自動搬入搬出し、真空バッグ15を解体して成形品を型から外すための場所(図示せず)まで自動搬送するための搬送ライン(コンベア)である。
複数の蒸気用ノズル7を有する配管へと続く蒸気用配管8は、上流から順に説明すると、前記ボイラ6で沸かした飽和水蒸気を送るための配管であり、ボイラ6からの配管をつなぐフランジから蒸気圧を元圧に対して減圧するための減圧弁23へと続く。そこから蒸気量をコントロールして昇温を主な役割とした主通蒸自動弁24と所定の温度の保持を主な役割とした温度制御自動弁25とが並列に接続されている。さらにそこから配管8が延びて蒸気用ノズル7の配管8へと続く。
ただし、ここでは、乾燥室2の中で真空バッグ15を乾燥させたが、成形室1内で真空バッグ15の周囲を真空引きによって乾燥させてもよい。その場合は、乾燥室2を省略することができる。
次に、温度制御自動弁25の適宜開閉とドレン排水自動弁開放31による排気により90℃を1〜1.5時間保持する(デュエル工程)。
雰囲気温度が130℃になる硬化工程における温度分布については、8個の温度センサによる記録データのばらつき幅が2℃以内に収まり、成形室内の温度ムラが非常に少ないことが分かる。温度ムラは圧力が高いほど、気体分子の数が増えて熱が伝わり易くなるため小さくなる。
また、各種バルブを自動制御するようにしたが、一連の動作手順を守って手動制御しても構わない。
上記実施例1の一部を変えて実施する形態について述べる。
図6は、本発明にかかるオートクレーブ装置の要部の別形態を示す空気用ノズルの概略図であり、ここでは、成形室1内に飽和水蒸気を供給するための複数のノズル7が、圧縮空気を供給するためのノズル11(上記実施例では、成形室1の上部に設けられていた)と共用されている。これにより、真空バッグ15に降り注ぐ飽和水蒸気と同じような形態で圧縮空気が降り注ぐことになり、複合材料13(成形品)に対する局部的な圧力ムラが低減される。こうすることで更なる加工ムラのない安定した成形品を製造できる。
尚、ここで図中表示の部材番号の説明を省略したものは、先の実施例1の説明を参照。
また、マトリックスとしての熱硬化性樹脂が短時間で反応硬化することを特徴とした複合材料13である速硬化性プリプレグ(例えば、三菱レイヨン製タフキュア(商標名))を用いて、本発明の方法及び装置にて成形を行うことができる。この場合、反応硬化時間は、通常のプリプレグでは130℃×1時間に対して、130℃×30分で硬化させることができ、その上、熱量の大きな飽和水蒸気を用いているので、温度ムラが低減されて実質的な硬化時間が短縮され、明らかに生産性を向上させることができる。硬化時間が短縮された分、投入する熱エネルギーが減少するので省エネ化にもつながる。また、温度ムラが低減したことによって速硬化性の利点を最大限活かせることができるようになった。
一方、硬化条件の圧力が飽和水蒸気圧と同じ圧力の場合の成形については、成形に必要な補充加圧源としての所定圧の空気又は窒素或いはこれらの混合ガスが不要になるため、上述した実施例から圧縮空気供給手段33を省略した形態となる。
繊維基材(ここでは、炭素繊維)に、マトリックスとして、熱硬化性樹脂(ここでは、エポキシ樹脂)を含浸させた複合材料13を真空バッグ15に収納して成形室1に設置し、加熱加圧して成形するもので、加熱源及び所定加圧源として、複合材料13に必要な所定温度(ここでは、130℃)の飽和水蒸気を成形室1に供給する飽和水蒸気供給手段32、この飽和水蒸気の供給を制御し、成形室1内を複合材料13に必要とされる所定温度(ここでは、130℃)と所定圧力(ここでは、0.2MPaG)に維持するように制御する制御手段34で実施される。
成形プロセスとしては、予めボイラ6で元圧0.4MPaG、150℃の飽和水蒸気を準備し、減圧弁23で0.2MPaGに減圧する。主通蒸自動弁24で蒸気量を制御し、ドレン排水自動弁31を開放して無圧(大気圧)下で成形室1内に飽和水蒸気を導入して90℃まで昇温させる(昇温工程)。
次に、温度制御自動弁25の適宜開閉とドレン排水自動弁開放31による排気により90℃を1〜1.5時間保持する(デュエル工程)。
尚、冷却工程は実施例1と同じであり、説明を省く。
図10に示すように、飽和水蒸気を加熱して過熱水蒸気にするための飽和水蒸気加熱手段35を準備することにより、硬化条件の圧力に相当する飽和水蒸気を加熱して過熱水蒸気とすることで硬化条件の温度に設定できる。
繊維基材(ここでは、炭素繊維)に、マトリックスとして、熱硬化性樹脂(ここでは、エポキシ樹脂)を含浸させた複合材料13を真空バッグ15に収納して成形室1に設置し、加熱加圧して成形するもので、加熱源及び所定加圧源として、複合材料13に必要な所定温度(ここでは、130℃)の過熱水蒸気を成形室1に供給する過熱水蒸気供給手段36、この過熱水蒸気の供給を制御し、成形室1内を複合材料13に必要とされる所定温度(ここでは、130℃)と所定圧力(ここでは、0.1MPaG)に維持するように制御する制御手段34で実施される。
成形プロセスとしては、予めボイラ6で元圧0.4MPaG、150℃の飽和水蒸気を準備し、減圧弁23で0.1MPaG(120℃)に減圧する。ついで、0.1MPaG(120℃)の飽和水蒸気を加熱して0.1MPaG(130℃)の過熱水蒸気にする。主通蒸自動弁24で蒸気量を制御し、ドレン排水自動弁31を開放して無圧(大気圧)下で成形室1内に過熱水蒸気を導入して90℃まで昇温させる(昇温工程)。
次に、温度制御自動弁25の適宜開閉とドレン排水自動弁開放31による排気により90℃を1〜1.5時間保持する(デュエル工程)。
尚、冷却工程は実施例1と同じであり、説明を省く。
基本的には先の実施例1と実質同じであり、同じ部分については、その説明を省略する。
マトリックスとして用いる熱可塑性樹脂は、ここでは、ポリプロピレン樹脂を用いているが、その他に、ポリアミド樹脂、ABS樹脂等も実施可能である。
図13は、実施例1における図4の硬化工程に対応する成形プロセスを示すフローチャートであるが、その工程は賦形工程である。
この条件が維持されなくなると、フローチャートに示すように、例えば、圧力が上昇するのであれば、排気を行って圧力を低下させ、また、温度が上昇するのであれば、空気の導入を行い、温度を低下させ、また、圧力が低下した場合にも、空気を導入して圧力を戻す制御がなされる。
こうした制御の具体説明は、実施例1の説明を援用する。
こうした熱可塑性樹脂による従来のオートクレーブ成形のプロセスと変わるものではないが、その熱源、圧力源が、この複合材料に対するオートクレーブ成形の技術分野において行われたことのない水蒸気であって、これの温度、圧力を制御するところが異なるのである。
(比較例)
先ず、図14に示すような予備成型部材のC型材を、従来技術のホットプレス装置にて、図15に示す温度、圧力制御のもとに行った。
この成形は、ロールからプリプレグシートを引き出し、ホットプレス装置を通過させて均一な断面を有するC型材を成形することにより形成している。
試験片として、本発明の方法及び装置(実施例1)にて硬化温度130℃、圧力0.2MPaG、硬化時間1時間の条件で成形したC型材から切り出した試験片A、同方法、装置にて硬化温度130℃、圧力0.3MPaG、硬化時間1時間の条件で成形したC型材から切り出した試験片B、従来技術のホットプレス装置にて硬化温度130℃、圧力0.3MPaG、硬化時間1時間の条件で成形したC型材から切り出した試験片Cを用意した。
試験片Cはホットプレス装置の面圧力が十分作用していない為、同じ硬化条件である試験片Bと比較して明らかに曲げ強さが劣るのが分かる。本発明の方法及び装置の場合、蒸気による成形のため如何なる面にも等しい圧力がかかる。そのため、試験片Cでは不十分だった面圧力も試験片Bでは、十分な圧力がかかっていると言える。
また、試験片Aと試験片Bとを比較しても分かるように、圧力が高いほど曲げ強さが大きくなる。成形品の強度に対して、圧力が重要なファクターであることが窺える。
7:ノズル
13:複合材料
15:真空バッグ
23:減圧弁
24:主通蒸自動弁
25:温度制御自動弁
32:飽和水蒸気供給手段
33:圧縮空気供給手段
34:制御手段
35:飽和水蒸気加熱手段
36:過熱水蒸気供給手段
Claims (2)
- 繊維基材と、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなるマトリックスとによって形成された複合材料を、真空バッグに収納して成形室に設置し、加熱加圧して成形するオートクレーブ成形方法であって、
加熱源及び所定圧の加圧源として、複合材料に必要な所定温度の飽和水蒸気を成形室に供給し、
更に、成形に必要な補充加圧源として、飽和水蒸気圧よりも高い所定圧の空気又は窒素或いはこれらの混合ガスを、前記飽和水蒸気に重畳して成形室に供給し、
これらの飽和水蒸気と所定圧の空気又は窒素或いはこれらの混合ガスの供給を制御し、
成形室内が複合材料に必要とされる所定の温度及び圧力に維持されるように、その温度及び圧力の少なくとも一方を制御して硬化工程を行う、
ことを特徴とするオートクレーブ成形方法。 - 繊維基材と、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなるマトリックスとによって形成された複合材料(13)を、真空バッグ(15)に収納して成形室(1)に設置し、加熱加圧して成形するオートクレーブ成形装置であって、
加熱源及び所定加圧源として、複合材料(13)に必要な所定温度の飽和水蒸気を成形室に供給する飽和水蒸気供給手段(32)、
飽和水蒸気の供給を制御し、成形室(1)内を複合材料(13)に必要とされる所定の温度と圧力に維持するように制御する制御手段(34)、
更に、成形に必要な補充加圧源として、飽和水蒸気圧よりも高い所定圧の空気又は窒素或いはこれらの混合ガスを、前記飽和水蒸気に重畳して成形室に供給する圧縮空気供給手段(33)を備えている、
ことを特徴とするオートクレーブ成形装置。
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WO2014073304A1 (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | シャープ株式会社 | 成形物製造装置、および成形物製造方法 |
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WO2020246001A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 三菱重工業株式会社 | 複合材成形装置および複合材成形方法 |
US20220143935A1 (en) * | 2019-06-06 | 2022-05-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite material molding method and composite material molding device |
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KR102353120B1 (ko) * | 2020-06-09 | 2022-01-18 | 문경원 | 오토클레이브 장치 |
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JPS61290036A (ja) * | 1985-06-17 | 1986-12-20 | Ashida Seisakusho:Kk | 積層板の成形方法 |
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