JP5315147B2 - 中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法に関するものである。

従来の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法として、ストレートで長尺な金属製中子型にプリプレグを積層し、このプリプレグから金属製中子型を脱型することで中空構造物用プリプレグとしてのプリプレグ積層体を成形する成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の図３、図４によれば、ストレートで長尺状の金属製中子型としての芯金１０にプリプレグを積層し、その後、プリプレグから芯金１０を長尺方向に脱型してプリプレグ積層体１２を形成し、このプリプレグ積層体１２を、下型２２に積層された下側外皮用プリプレグ２１の上に複数個並列配置し、その上に上側外皮用プリプレグ２５を積層し、これらの下型２２、下側外皮用プリプレグ２１、複数のプリプレグ積層体１２及び上側外皮用プリプレグ２５を真空バッグで覆い、この真空バッグ内を真空引きし、加圧・加熱して複合材成形物を得る。

特許第４１８７８７８号公報

特許文献１のプリプレグ積層体１２が、ストレート部を有する長尺状の単純な形状である場合には、ストレートの芯金１０で成形後に芯金１０の脱型は容易に行えるが、中空構造物用プリプレグが三次元的な複雑形状になると、長尺方向から三次元的形状の芯金を脱型することが困難になる。脱型を容易に行うには、三次元的形状の芯金を分割型にする必要があり、型のコストは増大する。

そこで、金属製の芯金の代わりに、柔軟性があり、三次元的形状に追従可能なシリコーンゴム製中子型を使用すれば、脱型が容易になるとともに型のコストを低減することが可能であるが、シリコーンゴム製中子型は、その密着性とプリプレグの粘着性とによって、離型フィルムからシリコーンゴム製中子型を脱型するのは困難になる。

本発明の目的は、シリコーンゴム製中子型を使用する際に脱型を容易にする中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、シリコーンゴム製中子型上に第１離型フィルムを被覆し、この第１離型フィルム上に第２離型フィルムを被覆する第１工程と、第２離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコーンゴム製中子型に第１離型フィルム、第２離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第２工程と、シリコーンゴム製中子型を第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第３工程とを含む中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、第１工程及び第２工程で得られるシリコーンゴム製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第４工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第５工程と、第３工程を実施し、シリコーンゴム製中子型を第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型させる第６工程と、中空構造物用プリプレグ成形体の中央部にチューブバッグを挿入する第７工程と、上側外皮用プリプレグの上を真空バッグで覆い、真空バッグ内を真空引きし、一方で真空バッグの外側に露出したチューブバッグの開口部から圧縮空気を送り、中空構造物用プリプレグ成形体に所定の圧力を作用させた状態で加熱・加圧させ、複合材成形品を得る最終工程とからなることを特徴とする。

中空構造物用プリプレグ成形体からシリコーンゴム製中子型を脱型するときには、中空構造物用プリプレグ成形体の三次元形状の内面に追従するようにシリコーンゴム製中子型が変形するとともに、シリコーンゴム製中子型に密着して一体になった第１離型フィルムが第２離型フィルムから離れる。

下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱する際には、シリコーンゴム製中子型が脱型された中空構造物用プリプレグ成形体の形状を保持するために中空構造物用プリプレグ成形体内にチューブバッグを挿入して中空構造物用プリプレグ成形体にチューブバッグから内圧を作用させる。

中空構造物用プリプレグ成形体が硬化した後にチューブバッグを離型する際には、中空構造物用プリプレグ成形体内に残っていた第２離型フィルムがチューブバッグの離型を容易にする。

請求項１に係る発明では、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、シリコーンゴム製中子型上に第１離型フィルムを被覆し、この第１離型フィルム上に第２離型フィルムを被覆する第１工程と、第２離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコーンゴム製中子型に第１離型フィルム、第２離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第２工程と、シリコーンゴム製中子型を第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第３工程とを含む中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、第１工程及び第２工程で得られるシリコーンゴム製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第４工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第５工程と、第３工程を実施し、シリコーンゴム製中子型を第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型させる第６工程と、中空構造物用プリプレグ成形体の中央部にチューブバッグを挿入する第７工程と、上側外皮用プリプレグの上を真空バッグで覆い、真空バッグ内を真空引きし、一方で真空バッグの外側に露出したチューブバッグの開口部から圧縮空気を送り、中空構造物用プリプレグ成形体に所定の圧力を作用させた状態で加熱・加圧させ、複合材成形品を得る最終工程とからなる。
まず、シリコーンゴム製中子型上に第１離型フィルムを被覆し、この第１離型フィルム上に第２離型フィルムを被覆する第１工程と、第２離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコーンゴム製中子型に第１離型フィルム、第２離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグを得る第２工程と、シリコーンゴム製中子型を第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第３工程と、を含むので、三次元形状の複合材成形品の製造に際し、第１離型フィルムと一体になったシリコーンゴム製中子型を中空構造物用プリプレグ成形体の中空部に第２離型フィルムを介して追従させながら容易に脱型することができる。また、金属製中子型のような高価な分割中子型が不要となり、コストを低減することができる。

また、第１工程及び第２工程で得られるシリコーンゴム製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第４工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第５工程と、その後、下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、複合材成形品を得る最終工程と、からなり、第４工程より後で且つ最終工程より前までに第３工程を実施することとなり、複合材成形品の成形時には、シリコーンゴム製中子型を引き抜いた後に、中空構造物用プリプレグ成形体の内側に残った第２離型フィルムが、加圧・加熱時に中空構造物用プリプレグ成形体内に挿入されるチューブバッグを離型処理するための離型フィルムに利用され、この結果、離型が容易になるとともに、複合材成形品の成形時の大幅な離型コスト削減を図ることができる。

本発明に係る複合材成形品の完成品を示す斜視図である。 本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す斜視図である。 本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す第１要部拡大斜視図である。 本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す第２要部拡大斜視図である。 本発明に係る複合材成形品の前縁型を示す要部斜視図である。 本発明に係る複合材成形品の後中間型を示す斜視図である。 本発明に係る複合材成形品の後中間型を示す要部斜視図である。 本発明に係る前縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。 本発明に係る前中間用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。 本発明に係る後中間用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。 本発明に係る後縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す第１作用図である。 本発明に係る後縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す第２作用図である。 本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第１作用図である。 本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第２作用図である。 本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第３作用図である。 本発明に係る複合材成形品の成形中の作用を示す作用図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を説明する。
図１に示すように、エルロン（Ａｉｌｅｒｏｎ）１０は、航空機の主翼の後縁に可動するように取付けられる繊維強化複合材料製の補助翼であり、上側外板１１と、下側外板１２と、これらの上側外板１１及び下側外板１２とに上下に渡すとともに長手方向に延びる複数の中間桁１３〜１５とからなる一体成形品である。なお、符号１０ａ〜１０ｄは上側外板１１、下側外板１２及び中間桁１３〜１５で囲まれた中空部、１７はエルロン１０の前縁、１８はエルロン１０の後縁である。
上記のエルロン１０の後縁１８は、長手方向に単純なストレート形状ではなく、長手方向でわずかに捩れるように形成されている。
上側外板１１は、機構部品の組込みのための凹状開口部１１ａを有する。

図２〜図４はエルロン１０（図１参照）の成形工程の途中の一段階を示すもので、即ち、後述する図１３（ｂ）における真空バッグ８３及びシール部材８４を除いた状態である。
図２は下型２１の上にシート状の外皮用プリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）２２を載せ、この外皮用プリプレグ２２の上に中空構造物用プリプレグ集合体２３を載せた状態を示している。

中空構造物用プリプレグ集合体２３は、エルロン１０の前縁部を形成するために中子型（詳細は後述する。）に巻かれて成形された前縁用プリプレグ成形体２５と、エルロン１０の中間部前部を形成するために中子型に巻かれて成形された前中間用プリプレグ成形体２６と、エルロン１０の中間部後部を形成するために中子型に巻かれて成形された後中間用プリプレグ成形体２７と、エルロン１０の後縁部を形成するために中子型に巻かれて成形された後縁用プリプレグ成形体２８とを前後に隣り合うように並べたものである。

上記の外皮用プリプレグ２２は、強化繊維の織布にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させた完全に硬化する前のものであり、シート状に形成されている。

上記の強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維が好適である。
上記の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂が好適である。
上記の熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＥＫが好適である。

また、上記の前縁用プリプレグ成形体２５、前中間用プリプレグ成形体２６、後中間用プリプレグ成形体２７及び後縁用プリプレグ成形体２８は、外皮用プリプレグ２２と同一材料である後述するプリプレグ（前縁用プリプレグ２５Ｐ（図７（ｂ）参照）、前中間用プリプレグ２６Ｐ（図９（ａ）参照）、後中間用プリプレグ２７Ｐ（図１０（ｂ）参照）、後縁用プリプレグ２８Ｐ（図１２（ａ）参照））を中子型により成形したものである。

図３に示すように、前縁用プリプレグ成形体２５は、金属製中子型としての前縁型３１の表面に巻かれて成形されたものである。
前縁型３１は、前縁上型３２と、この前縁上型３２の下方に配置された前縁下型３３と、これらの前縁上型３２及び前縁下型３３の位置決めをする前縁型用キー３４とからなり、前縁型用キー３４は、前縁上型３２及び前縁下型３３のそれぞれの合わせ面に形成された長手方向に延びる一対のキー溝に嵌合している。

前中間用プリプレグ成形体２６は、柔軟性のある前中間用シリコーンゴム製中子型３５と、この前中間用シリコーンゴム製中子型３５の表面を覆うふっ素樹脂（例えば、テフロン（登録商標））製の内側離型フィルム３６と、この内側離型フィルム３６の表面を覆うふっ素樹脂製の外側離型フィルム３７とが内側に配置され、外側離型フィルム３７に巻かれて成形されたものである。
上記の前中間用シリコーンゴム製中子型３５、内側離型フィルム３６は、前中間用プリプレグ挿入物３８を構成するものである。

後中間用プリプレグ成形体２７は、金属製中子型としての後中間型３９に巻かれて成形されたものであり、上面に後中間凹部２７ａが形成されている。
後中間型３９は、上から順に配置された中間上型４１、中間中型４２、中間下型４３と、中間上型４１及び中間中型４２のそれぞれを互いに位置決めするとともに、中間中型４２及び中間下型４３のそれぞれを互いに位置決めする中間型用キー４５とからなる。

後縁用プリプレグ成形体２８は、柔軟性のある後縁用シリコーンゴム製中子型５１と、この後縁用シリコーンゴム製中子型５１の表面を覆うふっ素樹脂（例えば、テフロン（登録商標））製の内側離型フィルム５２と、この内側離型フィルム５２上の一部に配置された後縁用金属製中子型５３と、内側離型フィルム５２及び後縁用金属製中子型５３の表面を覆うふっ素樹脂製の外側離型フィルム５４とが内側に配置され、外側離型フィルム５４に巻かれて成形されたものであり、上面に後縁凹部２８ａが形成されている。

上記の後中間凹部２７ａ及び後縁凹部２８ａは、前述の凹状開口部１１ａ（図１参照）となる部分である。
後縁用シリコーンゴム製中子型５１、内側離型フィルム５２及び後縁用金属製中子型５３は、後縁用プリプレグ挿入物５６を構成するものである。

図４に示すように、下型２１は、前縁型３１を含む前縁用プリプレグ成形体２５、前中間用プリプレグ挿入物３８及び外側離型フィルム３７を含む前中間用プリプレグ成形体２６、後中間型３９を含む後中間用プリプレグ成形体２７、後縁用プリプレグ挿入物５６及び外側離型フィルム５４を含む後縁用プリプレグ成形体２８のそれぞれの一端を位置決めする位置決めピン６１〜６６が設けられている。

次に、前述の図２〜図４にて概要説明した後中間型３９について詳細説明する。
図５に示すように、後中間型３９は、その長手方向に延びるように配置された一体成形の長尺な繊維強化複合材料製の中間型用キー４５を備える。なお、符号４１ｂは後中間用プリプレグ成形体２７（図３参照）の後中間凹部２７ａ（図３参照）を形成するために中間上型４１の上面に形成された中間上型凹部である。

図６に示すように、中間上型４１の中間中型４２への合わせ面である下面４１ａ、中間中型４２の中間上型４１への合わせ面である上面４２ａ、中間中型４２の中間下型４３への合わせ面である下面４２ｂ、中間下型４３の中間中型４２への合わせ面である上面４３ａに、それぞれキー溝４１ｃ，４２ｃ，４２ｄ，４３ｃが後中間型３９の長手方向に延びるように形成され、キー溝４１ｃとキー溝４２ｃ、キー溝４２ｄとキー溝４３ｃにそれぞれ中間型用キー４５が嵌合されている。

この結果、中間上型４１と中間中型４２とが中間型用キー４５に直交する方向にずれないように位置決めされ、同様に、中間中型４２と中間下型４３とが中間型用キー４５に直交する方向にずれないように位置決めされている。

また、嵌合により発生する摩擦力によって、中間上型４１と中間中型４２とが中間型用キー４５に沿う方向にずれにくくなり、同様に、嵌合により発生する摩擦力によって、中間中型４２と中間下型４３とが中間型用キー４５に沿う方向にずれにくくなる。

中間型用キー４５は、下型に形成された長尺の溝に長繊維であるガラス樹脂を液状の樹脂（エポキシ樹脂等）を塗布しながら複数積層し、上型により加圧するとともに加熱することにより形成されたものであり、長尺であっても平行度、真直度等の精度が高められ、且つ型成形により安価に成形されている。

次に、図７〜図１２において、エルロン１０の成形工程の途中の一段階である各成形体２５，２６，２７，２８の成形方法について説明する。
図７（ａ）は前縁型３１の横断面を示している。
図７（ｂ）において、前縁型３１の表面に離型剤を塗布した後に、前縁型３１にシート状の前縁用プリプレグ２５Ｐを両端部が重なるように巻く。

前縁用プリプレグ２５Ｐを巻いた前縁型３１に図示せぬ真空バッグを被せ、真空バッグ内を真空引きして、真空バッグで前縁用プリプレグ２５Ｐに圧力を加えることにより、前縁用プリプレグ２５Ｐを前縁型３１に密着させ、図７（ｃ）に示すように、前縁用プリプレグ成形体２５に成形する。

図８（ａ）は柔軟性のある前中間用シリコーンゴム製中子型３５の横断面を示している。
図８（ｂ）において、前中間用シリコーンゴム製中子型３５に内側離型フィルム３６を巻いて、前中間用シリコーンゴム製中子型３５の表面を内側離型フィルム３６で被覆する。
図８（ｃ）は内側離型フィルム３６を前中間用シリコーンゴム製中子型３５の表面に密着させた状態を示している。

図８（ｄ）において、内側離型フィルム３６上に外側離型フィルム３７を巻いて、内側離型フィルム３６を外側離型フィルム３７で被覆する。
図８（ｅ）は外側離型フィルム３７を内側離型フィルム３６に密着させた状態を示している。

図９（ａ）において、前中間用プリプレグ挿入物３８を被覆した外側離型フィルム３７の表面にシート状の前中間用プリプレグ２６Ｐを両端部が重なるように巻く。
図９（ｂ）において、前中間用プリプレグ２６Ｐで覆われた外側離型フィルム３７及び前中間用プリプレグ挿入物３８を平板７７上に載せ、真空バッグ７８を被せる。なお、符号７９は平板７７と真空バッグ７８との間をシールするシール部材である。

そして、真空バッグ７８内を真空引きし、前中間用プリプレグ２６Ｐを外側離型フィルム３７に密着させて、図９（ｃ）に示すように、前中間用プリプレグ成形体２６に成形する。
これで、図９（ｄ）に示すように、前中間用プリプレグ成形体２６を含む前中間用中間成形品８０が完成する。

図１０（ａ）は後中間型３９の横断面を示している。
図１０（ｂ）において、後中間型３９の表面に離型剤を塗布した後に、後中間型３９にシート状の後中間用プリプレグ２７Ｐを両端部が重なるように巻く。

そして、後中間用プリプレグ２７Ｐを巻いた後中間型３９に図示せぬ真空バッグを被せ、真空バッグ内を真空引きして、真空バッグで後中間用プリプレグ２７Ｐに圧力を加えることにより、後中間用プリプレグ２７Ｐを後中間型３９に密着させて、図１０（ｃ）に示すように、後中間用プリプレグ成形体２７に成形する。

図１１（ａ）において、後縁用シリコーンゴム製中子型５１に内側離型フィルム５２を巻いて、後縁用シリコーンゴム製中子型５１の表面を内側離型フィルム５２で被覆する。
図１１（ｂ）は内側離型フィルム５２を後縁用シリコーンゴム製中子型５１の表面に密着させた状態を示している。
図１１（ｃ）において、後縁用シリコーンゴム製中子型５１に形成された段部５１ａに内側離型フィルム５２を介して後縁用金属製中子型５３を載せる。

図１１（ｄ）において、内側離型フィルム５２及び後縁用金属製中子型５３を外側離型フィルム５４で一括して被覆する。
図１１（ｅ）は外側離型フィルム５４を内側離型フィルム５２及び後縁用金属製中子型５３の表面に密着させた状態を示している。

図１２（ａ）において、後縁用プリプレグ挿入物５６を被覆した外側離型フィルム５４の表面にシート状の後縁用プリプレグ２８Ｐを両端部が重なるように巻く。
図１２（ｂ）において、後縁用プリプレグ２８Ｐで覆われた外側離型フィルム５４及び後縁用プリプレグ挿入物５６を平板７７上に載せ、真空バック７８を被せる。

そして、真空バッグ７８内を真空引きし、後縁用プリプレグ２８Ｐを外側離型フィルム５４に密着させて、図１２（ｃ）に示すように、後縁用プリプレグ成形体２８に成形する。
これで、図１２（ｄ）に示すように、後縁用プリプレグ成形体２８を含む後縁用中間成形品８１が完成する。

次に、完成した各成形体２５，２６，２７，２８が、後述する図１３の如く積層され、更に、図１４、図１５の各工程を経てエルロンが完成することになる。
図１３について説明する。
図１３（ａ）において、下型２１の表面に離型剤を塗布した後、外皮用プリプレグ２２を下型２１に積層する。外皮用プリプレグ２２のうち、下型２１の凹部２１ａ内に配置された部分は下側プリプレグ２２ａである。

図１３（ｂ）において、前述した前縁用プリプレグ成形体２５、前中間用プリプレグ成形体２６、後中間用プリプレグ成形体２７及び後縁用プリプレグ成形体２８を外皮用プリプレグ２２の上に前後方向（図の左右方向）に隣り合うように並べ、これらの下型２１、外皮用プリプレグ２２、前縁用プリプレグ成形体２５、前中間用プリプレグ成形体２６、後中間用プリプレグ成形体２７及び後縁用プリプレグ成形体２８の上を真空バッグ８３で覆う。なお、符号８４は下型２１と真空バッグ８３との間をシールするシール部材である。

図１３（ｃ）において、真空バッグ８３内を真空引きし、真空バッグ８３で中空構造物用プリプレグ集合体２３に圧力を加え、外皮用プリプレグ２２と、前縁用プリプレグ成形体２５、前中間用プリプレグ成形体２６、後中間用プリプレグ成形体２７、後縁用プリプレグ成形体２８とを密着させる。

図１３（ｄ）において、外皮用プリプレグ２２の残った部分、即ち、下型２１の平坦部２１ｂ，２１ｃ（図１３（ａ）参照）に載っていた部分２２ｂ，２２ｃを中空構造物用プリプレグ集合体２３上に折り曲げて両端部が重なるように載せる。
外皮用プリプレグ２２の部分２２ｂ，２２ｃは、上側プリプレグ２２ｄを構成している。

図１４（ａ）〜（ｄ）では、図１３（ｄ）に示した外皮用プリプレグ２２を省いた状態を示している。
図１４（ａ）において、後縁用プリプレグ成形体２８内から、まず、内側離型フィルム５２で覆われた後縁用シリコーンゴム製中子型５１を長手方向に抜き、この後で、後縁用金属製中子型５３（図１２（ｄ）参照）を抜く。また、同様にして、前中間用プリプレグ成形体２６内から内側離型フィルム３６で覆われた前中間用シリコーンゴム製中子型３５を抜く。

後縁用シリコーンゴム製中子型５１は、その性質上、内側離型フィルム５２が密着しやすく、また、内側離型フィルム５２と外側離型フィルム５４とは離れやすいため、後縁用シリコーンゴム製中子型５１は、内側離型フィルム５２と一体になって脱型することになる。

また、図１４（ｂ）のように、外側離型フィルム５４は、後縁用プリプレグ成形体２８の内面側に密着し、内面に残ることになる。
なお、後縁用シリコーンゴム製中子型５１を抜くと、そこに空間が出来ることになり、後縁用金属製中子型５３を下方向に脱落させることが可能になり、後縁用金属製中子型５３を長手方向に抜くことが可能になる。（後縁用金属製中子型５３には、凹状開口部１１ａ（図１参照）に追従するように中子型凹部が形成されており、後縁用シリコーンゴム製中子型５１を抜かないと、凹状開口部１１ａと中子型凹部が噛み合った状態のため、後縁用金属製中子型５３が抜けない。）

同様にして、図１４（ａ）において、内側離型フィルム３６と前中間用シリコーンゴム製中子型３５とが一体になって脱型され、前中間用プリプレグ成形体２６の内面側には外側離型フィルム３７（図９（ｄ）参照）が密着することになる。

図１４（ｃ）において、前中間用プリプレグ成形体２６の中空部にナイロン製のチューブバッグ８５を挿入し、後縁用プリプレグ成形体２８の中空部にナイロン製のチューブバッグ８６を挿入する。チューブバッグ８５，８６の両端は、それぞれ開口部８５ａ，８６ａ（手前側の符号８５ａ，８６ａのみ図示）になっている。
図１４（ｄ）はチューブバッグ８５が前中間用プリプレグ成形体２６内に挿入され、チューブバッグ８６が後縁用プリプレグ成形体２８内に挿入された状態を示している。

図１５（ａ）において、外皮用プリプレグ２２及び下型２１上に上型に相当する炭素繊維強化プラスチック製のプレッシャプレート９１を載せる。
図１５（ｂ）において、プレッシャプレート９１の上に、真空引きによる減圧時に通気するためのブリーザ９２を載せ、下型２１、プレッシャプレート９１及びブリーザ９２の上を真空バッグ９３で覆い、真空バッグ９３内を真空引きする。なお、チューブバッグ８５，８６の両端部である開口部８５ａ，８６ａ（図１４（ｄ）参照）は、真空バッグ９３の外側に露出している。

図１５（ｃ）において、真空バッグ９３内を真空引きした状態で、オートクレーブ内に入れ、０．３〜０．６ＭＰａに加圧、１２０〜１８０℃に加熱する。加圧、加熱が終了し、温度が常温まで低下すれば、各プリプレグ、プリプレグ成形体が結合、本硬化してエルロン１０が得られる。

上記の後、エルロン１０から前縁型３１、後中間型３９及びチューブバッグ８５，８６を取り外す。
前縁型３１については、図３において、前縁上型３２又は前縁下型３３のいずれかを長手方向に向けてハンマー等で軽く叩いて前縁上型３２と前縁下型３３と前縁型用キー３４との相対的な位置関係をずらし、この状態で工具（ペンチ等）で前縁型用キー３４の端部を挟んで引き抜き、前縁上型３２及び前縁下型３３の一方を引き抜き、前縁上型３２及び前縁下型３３の他方を引き抜く。

後中間型３９についても、図３において、前縁型３１と同様に、中間上型４１、中間中型４２又は中間下型４３のいずれかを長手方向に向けてハンマー等で軽く叩いて中間上型４１、中間中型４２、中間下型４３及び中間型用キー４５の相対的な位置関係をずらし、この状態で２本の中間型用キー４５をそれぞれ工具（ペンチ等）で端部を挟んで引き抜き、まず、中間中型４２を引き抜き、次いで、残りの中間上型４１及び中間下型４３を引き抜く。

図１５（ｃ）に戻って、チューブバッグ８５，８６については、前中間用プリプレグ成形体２６及び後縁用プリプレグ成形体２８の内面にそれぞれ外側離型フィルム３７（図９（ｄ）参照），５４（図１４（ｂ）参照）が残っているため、取り外しやすくなっている。

前中間用プリプレグ成形体２６及び後縁用プリプレグ成形体２８の内面側（チューブバッグ８５，８６と接する面）には、通常、離型フィルムを配置する作業が大変である。
本発明では、二重になった離型フィルムのうちの内側離型フィルムと中子型とを一緒に引き抜くことで、外側離型フィルムが前中間用プリプレグ成形体２６、後縁用プリプレグ成形体２８の内面側に密着して残るため、通常の離型フィルムの配置作業が要らなくなる。

以上に述べたオートクレーブ内での加圧・加熱時の作用を説明する。
図１６に示すように、前中間用プリプレグ成形体２６内のチューブバッグ８５及び後縁用プリプレグ成形体２８内のチューブバッグ８６にそれぞれ圧縮空気を送り、前中間用プリプレグ成形体２６及び後縁用プリプレグ成形体２８に所定の圧力を作用させる。

この状態で、真空バッグ内を真空引きさせ、外皮用プリプレグ２２に外側から所定の圧力を作用させるとともに、外皮用プリプレグ２２及び外皮用プリプレグ２２内の各プリプレグを所定の温度に加熱する。

この結果、前中間用プリプレグ成形体２６及び後縁用プリプレグ成形体２８は所定の形状に維持されながら、前縁用プリプレグ成形体２５、前中間用プリプレグ成形体２６、後中間用プリプレグ成形体２７及び後縁用プリプレグ成形体２８と外皮用プリプレグ２２とが結合し、加圧・加熱を終了させて常温まで低下した後に、エルロン１０（図１参照）が完成する。

上記の図１、図１１、図１２、図１４に示したように、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品としてのエルロン１０を形成する中空構造用プリプレグ成形体としての後縁用プリプレグ成形体２８の成形方法において、シリコーンゴム製中子型としての後縁用シリコーンゴム製中子型５１上に第１離型フィルムとしての内側離型フィルム５２を被覆し、この内側離型フィルム５２上に第２離型フィルムとしての外側離型フィルム５４を被覆する第１工程と、外側離型フィルム５４上に中空構造用プリプレグとしての後縁用プリプレグ２８Ｐを積層した後に、後縁用プリプレグ２８Ｐに圧力を加えて後縁用シリコーンゴム製中子型５１に内側離型フィルム５２、外側離型フィルム５４を介して後縁用プリプレグ２８Ｐを密着させて後縁用プリプレグ成形体２８を得る第２工程と、後縁用シリコーンゴム製中子型５１を内側離型フィルム５２と共に長尺方向から脱型する第３工程と、を含むので、三次元形状のエルロン１０の製造に際し、内側離型フィルム５２と一体になった柔軟性の有る後縁用シリコーンゴム製中子型５１を後縁用プリプレグ成形体２８の中空部に外側離型フィルム５４を介して追従させながら容易に脱型することができる。また、金属製中子型のような高価な分割中子型が不要となり、コストを低減することができる。

上記の図１、図１３〜図１５に示したように、後縁用プリプレグ成形体２８の成形方法によりエルロン１０を成形するエルロン１０の成形方法であって、第１工程及び第２工程で得られる後縁用シリコーンゴム製中子型５１付き後縁用プリプレグ成形体２８を、下型２１に載せた下側外皮用プリプレグとしての下側プリプレグ２２ａ上に配置する第４工程と、後縁用プリプレグ成形体２８上に上側外皮用プリプレグとしての上側プリプレグ２２ｄを積層する第５工程と、その後、下側プリプレグ２２ａ、後縁用プリプレグ成形体２８及び上側プリプレグ２２ｄを加圧・加熱して硬化させ、エルロン１０を得る最終工程と、からなり、第４工程より後で且つ最終工程より前までに、第３工程を実施するので、エルロン１０の成形時には、後縁用シリコーンゴム製中子型５１を引き抜いた後に、後縁用プリプレグ成形体２８の内側に残った外側離型フィルム５４が、加圧・加熱時に後縁用プリプレグ成形体２８内に挿入されるチューブバッグ８６を離型処理するための離型フィルムに利用され、この結果、離型が容易になるとともに、エルロン１０の成形時の大幅な離型コスト削減を図ることができる。

尚、本実施形態では、中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を図１に示したエルロン１０に適用したが、これに限らず、航空機の他の部分に適用してもよい。

本発明の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法は、航空機の製造に好適である。

１０…複合材成形品（エルロン）、２１…下型、２２ａ…下側外皮用プリプレグ（下側プリプレグ）、２２ｄ…上側外皮用プリプレグ（上側プリプレグ）、２８…中空構造用プリプレグ成形体（後縁用プリプレグ成形体）、２８Ｐ…中空構造用プリプレグ（後縁用プリプレグ）、３５，５１…シリコーンゴム製中子型（前中間用シリコーンゴム製中子型、後縁用シリコーンゴム製中子型）、３６，５２…第１離型フィルム（内側離型フィルム）、３７，５４…第２離型フィルム（外側離型フィルム）。

Claims (1)

1. 長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、
   シリコーンゴム製中子型上に第１離型フィルムを被覆し、この第１離型フィルム上に第２離型フィルムを被覆する第１工程と、
   前記第２離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、前記中空構造用プリプレグに圧力を加えて前記シリコーンゴム製中子型に第１離型フィルム、第２離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第２工程と、
   前記シリコーンゴム製中子型を前記第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第３工程とを含む中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、
   前記第１工程及び前記第２工程で得られるシリコーンゴム製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第４工程と、
   前記中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第５工程と、
   前記第３工程を実施し、シリコーンゴム製中子型を第１離型フィルムと共に長尺方向から脱型させる第６工程と、
   前記中空構造物用プリプレグ成形体の中央部にチューブバッグを挿入する第７工程と、
   前記上側外皮用プリプレグの上を真空バッグで覆い、真空バッグ内を真空引きし、一方で真空バッグの外側に露出した前記チューブバッグの開口部から圧縮空気を送り、前記中空構造物用プリプレグ成形体に所定の圧力を作用させた状態で加熱・加圧させ、前記複合材成形品を得る最終工程と、
   からなることを特徴とする複合材成形品の成形方法。

Images