JPH026107A - 繊維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法 - Google Patents
繊維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法Info
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- JPH026107A JPH026107A JP63156861A JP15686188A JPH026107A JP H026107 A JPH026107 A JP H026107A JP 63156861 A JP63156861 A JP 63156861A JP 15686188 A JP15686188 A JP 15686188A JP H026107 A JPH026107 A JP H026107A
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、たとえば航空機の樹脂系複合材料としての繊
維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法
に関する。
維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法
に関する。
（従来の技術）
樹脂系複合材料の加熱硬化はオートクレーブ内で行なう
のが一般的である（たとえば、特開昭５８−６２０１８
号公報参照）が、オートクレーブ内での加熱の代りにマ
イクロ波の照射により行なう可能性が考えられる。
のが一般的である（たとえば、特開昭５８−６２０１８
号公報参照）が、オートクレーブ内での加熱の代りにマ
イクロ波の照射により行なう可能性が考えられる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、マイクロ波照射による発熱による加熱、
硬化は、マイクロ波の電磁波としての性質から複合材料
にむら焼けを起し易い。これを防ぐために、ターンテー
ブル、モードスターラー等を用いたとしても複合材料を
均一に加熱することは難かしい。樹脂系複合材料のよう
に均一な加熱、硬化を必要とする場合には、むら焼けは
絶対避けけなければならない。
硬化は、マイクロ波の電磁波としての性質から複合材料
にむら焼けを起し易い。これを防ぐために、ターンテー
ブル、モードスターラー等を用いたとしても複合材料を
均一に加熱することは難かしい。樹脂系複合材料のよう
に均一な加熱、硬化を必要とする場合には、むら焼けは
絶対避けけなければならない。
本発明は、マイクロ波照射による方法を用いながら、繊
維強化プラスチックを均一に加熱、硬化することができ
る方法を得ることを目的とする。
維強化プラスチックを均一に加熱、硬化することができ
る方法を得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明の繊維強化プラスチックのマイクロ波による加熱
、硬化方法によれば、繊維強化プラスチック成形物を、
マイクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に当接固定
し、該成形物および型枠の両者にマイクロ波を照射し、
型枠をも発熱させつつ成形物の加熱、硬化を行なう。
、硬化方法によれば、繊維強化プラスチック成形物を、
マイクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に当接固定
し、該成形物および型枠の両者にマイクロ波を照射し、
型枠をも発熱させつつ成形物の加熱、硬化を行なう。
また、本発明では、上記方法において、マイクロ波を所
定時間照射した後、それより低い出力で間隔をおいて複
数回のマイクロ波照射を行なう。
定時間照射した後、それより低い出力で間隔をおいて複
数回のマイクロ波照射を行なう。
（作 用）
マイクロ波照射により、繊維強化プラスチック成形物が
内部発熱し、一方、それを囲む型枠も内部発熱し、その
熱は外側から成形物へ伝達される。
内部発熱し、一方、それを囲む型枠も内部発熱し、その
熱は外側から成形物へ伝達される。
この熱の伝達は型枠と成形物の接触のために良好になさ
れる。このように、内外から受熱する成形物はマイクロ
波照射により均一に昇温し、むら焼けが生じることがな
い。
れる。このように、内外から受熱する成形物はマイクロ
波照射により均一に昇温し、むら焼けが生じることがな
い。
（実施例）
以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
第３図は、本発明の加熱、硬化方法により処理する繊維
強化プラスチック材の一例としての航空機部品のハツト
セクション・ストリンガ−パネル１を示す。このパネル
１は、平板部２と台形断面隆起条部３とから一体的に成
形されている。各隆起条部３は中空状をなし、内部空間
４を有している。パネル１は、例ええばケブラー繊維強
化エポキシ樹脂系プリプレグ、シリコンカーバイド繊維
強化エポキシ樹脂系プリプレグ等から構成される。
強化プラスチック材の一例としての航空機部品のハツト
セクション・ストリンガ−パネル１を示す。このパネル
１は、平板部２と台形断面隆起条部３とから一体的に成
形されている。各隆起条部３は中空状をなし、内部空間
４を有している。パネル１は、例ええばケブラー繊維強
化エポキシ樹脂系プリプレグ、シリコンカーバイド繊維
強化エポキシ樹脂系プリプレグ等から構成される。
以上に一例として述べたパネル１の加熱、硬化のために
は、パネルを第１図に示すように、治具すなわち型枠６
内に入れて固定する。型枠６は、例えば下型６ａおよび
上型６ｂからなる分割型とすることができる。図示の例
では、下型６ａは、第２図に示すようにパネル１の平板
部２を載置収容する支持面７と、両側縁の位置決め突縁
８と、パネル１の隆起条部３を受ける溝９とを有してい
る。パネル１を下型６ａ内に第１図に示すように位置決
めして収容し、上型６ｂを下型６ａ上に載置すると、パ
ネル１は型枠６の内面に当接しつつ固定される。
は、パネルを第１図に示すように、治具すなわち型枠６
内に入れて固定する。型枠６は、例えば下型６ａおよび
上型６ｂからなる分割型とすることができる。図示の例
では、下型６ａは、第２図に示すようにパネル１の平板
部２を載置収容する支持面７と、両側縁の位置決め突縁
８と、パネル１の隆起条部３を受ける溝９とを有してい
る。パネル１を下型６ａ内に第１図に示すように位置決
めして収容し、上型６ｂを下型６ａ上に載置すると、パ
ネル１は型枠６の内面に当接しつつ固定される。
型枠６の上型６ｂおよび下型６ａは、いずれも、加熱硬
化すべきパネル１とほぼ同じ材質で構成される。型枠６
は、たとえばケブラー繊維強化エポキシ樹脂系プリプレ
グまたはシリコンカーバイド繊維強化エポキシ樹脂系プ
リプレグで作ることができる。
化すべきパネル１とほぼ同じ材質で構成される。型枠６
は、たとえばケブラー繊維強化エポキシ樹脂系プリプレ
グまたはシリコンカーバイド繊維強化エポキシ樹脂系プ
リプレグで作ることができる。
一方、パネル１の隆起条部３の内部空間４内には、第１
図に示すようにパネルを型枠６内にセットする前に電波
透過材料１０を充填しておくのが好ましい。
図に示すようにパネルを型枠６内にセットする前に電波
透過材料１０を充填しておくのが好ましい。
第１図の状態に型枠６内にパネル１をセットした後、パ
ネルを型枠と一緒にマイクロ波照射装置（電子レンジ）
内に収容してマイクロ波を照射する。マイクロ波照射装
置は、オーブン方式でも導波管方式でもよい。マイクロ
波照射によって、繊維強化プラスチック材のハツトセク
ション・ストリンガ−パネル１は内部発熱により昇温す
る。−方、パネル１を収容している枠型６もパネルと同
種の材質よりなるため同様に内部発熱して昇温し、その
熱がパネルに伝達される。これにより、パネル１は内部
から発熱するとともに外側から熱を与えられるので、均
一に昇温しむら焼けすることがない。
ネルを型枠と一緒にマイクロ波照射装置（電子レンジ）
内に収容してマイクロ波を照射する。マイクロ波照射装
置は、オーブン方式でも導波管方式でもよい。マイクロ
波照射によって、繊維強化プラスチック材のハツトセク
ション・ストリンガ−パネル１は内部発熱により昇温す
る。−方、パネル１を収容している枠型６もパネルと同
種の材質よりなるため同様に内部発熱して昇温し、その
熱がパネルに伝達される。これにより、パネル１は内部
から発熱するとともに外側から熱を与えられるので、均
一に昇温しむら焼けすることがない。
第４図はマイクロ波照射時における型枠６の温度上昇の
一例を示す。なお、パラメータはマイクロ波照射出力（
ｋｗ）である。
一例を示す。なお、パラメータはマイクロ波照射出力（
ｋｗ）である。
マイクロ波の照射は、第５図に示すように時間によって
出力が変化するように行なう。すなわち、同図に示すよ
うに、例えば最初の４０分間は照射を連続して行ない、
次いで最初の照射より低い出力で２分間の停止時間を間
において１０分ずつ間欠的に照射を行う。このような間
欠マイクロ波照射により、パネルは第６図に示すような
温度変化を示す。なお、同図中、Ｋはケブラー繊維強化
エポキシ樹脂プリプレグの場合を、Ｓｉはシリコンカー
バイド繊維強化エポキシ樹脂プリプレグの場合をそれぞ
れ示す。
出力が変化するように行なう。すなわち、同図に示すよ
うに、例えば最初の４０分間は照射を連続して行ない、
次いで最初の照射より低い出力で２分間の停止時間を間
において１０分ずつ間欠的に照射を行う。このような間
欠マイクロ波照射により、パネルは第６図に示すような
温度変化を示す。なお、同図中、Ｋはケブラー繊維強化
エポキシ樹脂プリプレグの場合を、Ｓｉはシリコンカー
バイド繊維強化エポキシ樹脂プリプレグの場合をそれぞ
れ示す。
第７図はマイクロ波の照射によって硬化が進行する状態
を示し、第８図は第７図と同様に硬化率の変化を示す。
を示し、第８図は第７図と同様に硬化率の変化を示す。
マイクロ波出力の変化は必ずしも第５図の通りに行なわ
なくてもよい。マイクロ波の出力変化は、マイクロ波照
射装置内に、電磁場中でも温度を測定できる温度センサ
ーを挿入して、センサーの検出値に応じて行なわせるよ
うにする。
なくてもよい。マイクロ波の出力変化は、マイクロ波照
射装置内に、電磁場中でも温度を測定できる温度センサ
ーを挿入して、センサーの検出値に応じて行なわせるよ
うにする。
いずれにしても、マイクロ波出力の変化やオン・オフに
より、内部発熱により生じた熱の移動が促進され、温度
上昇が均一化し、かつ均一な一定温度が維持される。
より、内部発熱により生じた熱の移動が促進され、温度
上昇が均一化し、かつ均一な一定温度が維持される。
次の表は、従来のオートクレーブ成形の場合とマイクロ
波照射成形の場合の比較を示す。なお、この表で、５ｉ
ＣＦ／ＥＰＯＸＹはシリコンカーバイド繊維強化エポキ
シ樹脂プリプレグを、ＫＦ／ＥＰＯＸＹはケブラー繊維
強化エポキシ樹脂プリプレグを意味する。
波照射成形の場合の比較を示す。なお、この表で、５ｉ
ＣＦ／ＥＰＯＸＹはシリコンカーバイド繊維強化エポキ
シ樹脂プリプレグを、ＫＦ／ＥＰＯＸＹはケブラー繊維
強化エポキシ樹脂プリプレグを意味する。
マイクロ波照射 オートクレーブ
曲げ強度５ｉＣＦ／ＥＰＯＸＹ ６４６ ６
４３（ＭＰＡ） ＫＦ／ＥＰＯＸＹ ２４６
２３５層間セＡ、断 ５ｉＣＦ／ＥＰＯＸ
Ｙ ３９． ９ ３８． ９強度（Ｍ
ＰＡ） ＫＦ／ＥＰＯＸＹ ５９． ０
５８． ０ガラス転移 ５ｉＣＦ／ＥＰＯＸＹ
１１９−１２３ １０８−１２０温度（°Ｃ）
ＫＦ／ＥＯＰＸＹ １０１−１１７ １
０４−１０６以上の表から、本発明の方法で得られた成
形品がオートクレーブ成形品と強度で殆んど差かないこ
とがわかる。また、ガラス転移温度からみても両者に差
異は殆んどなく、本発明の方法で十分な硬化が得られる
ことがわかる。
４３（ＭＰＡ） ＫＦ／ＥＰＯＸＹ ２４６
２３５層間セＡ、断 ５ｉＣＦ／ＥＰＯＸ
Ｙ ３９． ９ ３８． ９強度（Ｍ
ＰＡ） ＫＦ／ＥＰＯＸＹ ５９． ０
５８． ０ガラス転移 ５ｉＣＦ／ＥＰＯＸＹ
１１９−１２３ １０８−１２０温度（°Ｃ）
ＫＦ／ＥＯＰＸＹ １０１−１１７ １
０４−１０６以上の表から、本発明の方法で得られた成
形品がオートクレーブ成形品と強度で殆んど差かないこ
とがわかる。また、ガラス転移温度からみても両者に差
異は殆んどなく、本発明の方法で十分な硬化が得られる
ことがわかる。
本発明によれば、成形物を型枠内に当接固定してマイク
ロ波を照射し、成形物の内部発熱によりその加熱硬化を
行なうとともに、成形物の外側に接触している型枠自体
をも内部発熱させてその熱を成形物に与えるようにする
ので、温度分布が均一化し、むら焼けを防止することが
できる。また、マイクロ波照射は、オートクレーブによ
る加熱硬化に比しわずかなエネルギーによる加熱硬化を
可能にする。
ロ波を照射し、成形物の内部発熱によりその加熱硬化を
行なうとともに、成形物の外側に接触している型枠自体
をも内部発熱させてその熱を成形物に与えるようにする
ので、温度分布が均一化し、むら焼けを防止することが
できる。また、マイクロ波照射は、オートクレーブによ
る加熱硬化に比しわずかなエネルギーによる加熱硬化を
可能にする。
第１図は成形物を型枠内に収容した状態を示す断面図、
第２図は第１図に示す型枠の一部の斜視図、第３図は繊
維強化プラスチック成形物の一例の斜視図、第４図はマ
イクロ波による型枠の昇温を示すグラフ、第５図はマイ
クロ波照射の一態様を示すグラフ、第６図は成形物の温
度変化を示すグラフ、第７図は成形物の硬化の進行状態
を示す図、第８図は成形物の硬化率の変化を示す図であ
る。 １・・・成形物（パネル）、３・・・隆起条部、４・・
・内部空間、６・・・型枠、６ａ・・・下型、６ｂ・・
・上型、９・・・溝、１０・・・電波透過材料。 第 １ 図 第２ 図 第３ 図 騎 間 （分） 第 図 Ｂ専 間 （分） 第 図 的 間 （分） 第 ６ 図 温／ｆ：（’Ｃン 第 図
第２図は第１図に示す型枠の一部の斜視図、第３図は繊
維強化プラスチック成形物の一例の斜視図、第４図はマ
イクロ波による型枠の昇温を示すグラフ、第５図はマイ
クロ波照射の一態様を示すグラフ、第６図は成形物の温
度変化を示すグラフ、第７図は成形物の硬化の進行状態
を示す図、第８図は成形物の硬化率の変化を示す図であ
る。 １・・・成形物（パネル）、３・・・隆起条部、４・・
・内部空間、６・・・型枠、６ａ・・・下型、６ｂ・・
・上型、９・・・溝、１０・・・電波透過材料。 第 １ 図 第２ 図 第３ 図 騎 間 （分） 第 図 Ｂ専 間 （分） 第 図 的 間 （分） 第 ６ 図 温／ｆ：（’Ｃン 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、繊維強化プラスチック成形物を、マイクロ波で発熱
する材質で構成した型枠内に当接固定し、該成形物およ
び型枠の両者にマイクロ波を照射し、型枠をも発熱させ
つつ成形物の加熱、硬化を行なう、繊維強化プラスチッ
クのマイクロ波による加熱、硬化方法。 ２、マイクロ波を所定時間照射した後、それより低い出
力で間隔をおいて複数回のマイクロ波照射を行なう請求
項１記載の繊維強化プラスチックのマイクロ波による加
熱、硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156861A JPH026107A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 繊維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156861A JPH026107A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 繊維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026107A true JPH026107A (ja) | 1990-01-10 |
| JPH0579208B2 JPH0579208B2 (ja) | 1993-11-01 |
Family
ID=15636989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63156861A Granted JPH026107A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 繊維強化プラスチックのマイクロ波による加熱、硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH026107A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005507326A (ja) * | 2001-10-29 | 2005-03-17 | ブルー マーブル ポリマーズ リミテッド | 改良された生分解性発泡体および関連技術 |
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| JP2011524831A (ja) * | 2008-06-18 | 2011-09-08 | ゲーカーエン エアロスペース サービシズ リミテッド | マイクロ波重合を使用して繊維強化複合材料からなる構造部分を製造する方法 |
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| JP2016113495A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 繊維強化硬化樹脂の製造方法 |
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| US10029398B2 (en) | 2013-07-09 | 2018-07-24 | The Boeing Company | Consolidation of complex contoured thermoplastic structures |
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Families Citing this family (3)
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