JPH0284589A - ３次元的複合布プリフォームの安定化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ 〈産業上の利用分野〉 本発明は複合材料の製造方法に関し、特に複合旧材部品
の製造に用いられるプリフォームを安定化させるための
方法に関する。

〈従来の技術〉 航空宇宙産業に於ては複合材料を用いることが一般化し
つつつある。複合材料の普及に伴い、複合旧材からなる
部品を製造するための方法に関して種々の研究開発が行
われてきた。複合材料を製造する一般的な方法の一つと
して樹脂トランスファ成形方法がある。樹脂トランスフ
ァ成形方法に於ては、所望の形状を有しかつ乾燥状態に
ある複合布材料を型内に配置し、次いでその型内に樹脂
を注入することにより、その布を湿った状態にする。更
に、温度を上昇させることにより樹脂を硬化させ、複合
材料を形成する。樹脂トランスファ成形方法を用いるこ
とにより複合材料からなる部品を容易に大量生産し得る
ためには、プリフォームと呼ばれる乾燥状態にある複合
布＋４料を製造しかつ貯蔵するための好適な方法が必要
となる。

２次元的な複合プリフォームを製造するために現在行わ
れている方法に於ては、通常、乾燥状態にある従来形式
の布プライを縫い合せたり或いはタッキング（即ち熱可
塑性樹脂を溶着）することにより、複数のプライ全方い
に整合させかつ布材料のエツジが崩れるのを防止してい
る。次に、プリフォームをその周縁部に沿って切断し、
所望形状を実現する。

特に、３次元的なプリフォームを製造し安定化させるこ
とは困難である。複数の層からなる布材料を、切断し、
切り込みを入れ、折畳み、或いはダーツを入れたりする
ことなく任意の３次元的形状に仕上げることが可能であ
るが、これは、繊維の束が滑り易いという性質を有して
いることにより可能となるもので、特に布が織物からな
ることにより可能となるものである。得ようとするプリ
フォームの形状が一層複雑であればある程、それだけ布
が変形し得るように緩いものであることを要する。しか
しながら、緩い布を何らかの形状に切断すると、その端
縁部が崩壊し易く、取り扱いが困難であるという問題が
ある。従って、複数の層からなる必要以上に大きい布旧
材を３次元的形状に適合させ得るものの、それを取り扱
う間にその形状が失われ易いという問題がある。

一般に、布を型上に１枚ずつ置き、それだけ型を占有す
る時間を消費し、しかもそのエツジ形状を保持すること
が困難であることから、必要以上に大きな布を用いざる
を得ないという問題がある。

これは、同時に、型内に樹脂を注入し硬化させた後に得
られた複合材料のエツジをトリムしたり、機械加工する
等の必要を生じさせるという問題を引き起こす。

このような布を用いる複合材料の製造方法に於て、３次
元的な複合プリフォームを製造する際に発生する問題を
解消するだめの一つの一般的な方法としては、乾燥した
布のプライ間に熱可塑性のポリマー材料からなる接着剤
を用いて緩い結合を達成することがある。これは、一般
に、乾燥状態の布に熱可塑性のポリマー材料からなる薄
い層を被着し或いは複数の層間に繊維質ポリマー材料か
らなるシート材料を介在させることにより達成される。

次に、３次元的プリフォームを所望の形状に形成し、こ
のポリマー材料を、プリフォームアセンブリの各層に対
してホットアイアン過程を加え、次いでポリマー材料を
再度硬化させることにより所望の形状安定性を達成する
ことができる。

この方法は極めて多大の労力を必要とし、完成した複合
材料に、特に熱可塑性ポリマー材料内に空乏部を発生し
得るような汚染物質を混入させる可能性がある。

従って、複合プリフォームのエツジ及び形状を安定化さ
せるための方法を開発せんとする努力が継続して行われ
てきた。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、３次元的な複合布プリフォームを安定化させるため
の好適な方法を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、３次元的複合布プ
リフォームを安定化させるための方法であって、概ね所
望するプリフォームの形状を有すると共に少なくとも２
つの面内に位置する開口を備える上下１対のテンプレー
ト間に複数の布プライを配設する過程と、前記テンプレ
ートの前記開口を介して前記布プライを互いに結合する
過程と、前記テンプレートを前記プリフォームから取り
外す過程とを有することを特徴とする方法を提供するこ
とにより達成される。

〈作用〉 このようにして、プリフォームを容易に安定化し、しか
もその寸法精度を高めることが可能となる。

〈実施例〉 第１図に示されるように、複数の複合布プライ３が上下
テンプレート６．９間に配設される。上側及び下側テン
ブレー１・６．９は、最終生成物即ちプリフォームと概
ね同様の形状をＹ了する。一般に、このプリフォームの
形状は、最終的な複合材料部品と同一の形状をなす。し
かしながら、複合材料部品の内側型ライン（ＩＭＬ）及
び外側型ライン（ＯＭＬ）に於て差異が存在する場合に
はこれらの形状が異なるものである場合がある。いずれ
のテンブレー１・にもその各面１５に開口１２が設けら
れている。

第２図はテンプレート及びプリフォームを組み合せた状
態を示す。プライ３はテンプレート６．９の形状に適合
されている。一般に、テンプレート６．９は、例えば縫
合部１３をもって布プライ３を互いに結合するためのア
クセス部分として用いられるべき開口１２を互いに整合
する位置に有している。開口１２の数、寸法及び位置は
、プライ３を開口１２を介して相互に縫い合せ、テンブ
レー１・６．９を除去したときに、プライ３がその所望
の形状を保持し得るものである限り任意に定めることが
できる。好ましくは、各テンプレートの面１５に少なく
とも１つの開口が設けられていると良いが、この条件も
、得ようとする３次元的形状によっては必ずしも必要な
ことではない。本発明は、特に少なくとも２つの面を有
する３次元的な形状を形成しようとする目的に好適であ
る。

本発明は、特に、４つ以−Ｌの面を有する３次元的形状
を形成する上で特に好適である。一般に、開口１２を有
する多数の面１５がテンプレートに設けられていれば、
或いは単に開口１２が多数設けられていれば、これらを
用いて０合部１３を形成し得ることから、それだけプリ
フォームの３次元的形状を良好にかつ安定に保持するこ
とが可能となる。しかしながら、１合部１３の数は、そ
れを形成するための労力に見合う結果が得られるような
数に定められる。更に、用いられる縫合部１３の形式に
よっては、１１合部１３が、最終的な複合材料部品の完
成後に除去されないことにより汚染物質として残留する
ものであって良いが、場合によっては、訃合部１３が、
プラウエア州つィルミントンに所在するＥ、　１．　Ｄ
ｕＰｏｎＬ　ＤｅＮｅｍｏｕｒｓ社により製造されたケ
ブラ（ＫｒＥＶｌ、ＡＲ）と呼ばれるポリアミド繊維等
の高強度繊維物質からなるものとすることにより、更に
一層の強度を複合材料部品に与えるものであって良い。

プライ３がテンブレー１・間に挾持されている間に、そ
の周縁部に沿って適宜にトリミングを行うことができる
。更に、テンプレートの周縁部に沿って、両プライ３を
、符号１８により示されるように互いに縫い合せること
をもってそのエツジの強度を高めることもできる。

その場合に、テンプレート６．９は、所要のトリミンク
或いは縫い合せ工程を行う際のガイドとしての働きを果
すことができる。

第３図は、テンプレートから取り外された状態の、既に
トリムされ縫い合された状態のプリフォーム２１を示す
。縫合部１３はプリフォームの形状を保持する。プリフ
ォーム２１を縫い合せるのは、そのプリフォームとして
の形状が定められたときに行われる。プライがテンブレ
ー１・間に挾持された状態で縫合部１８を形成すること
により、プリフォームのエツジを安定化させ、その形状
を保持することが可能となる。

本発明は種々の複合布プライ３の材料に対して適用可能
である。その例としては、炭素繊維、アラミド繊維、フ
ァイバーグラス或いはこれらの組み合せ等が考えられる
。用いられる材料は一般に乾燥状態の繊維材料からなる
が、エポキシ或いはポリエステル等の樹脂を含浸させた
ものであっても良い。テンブレー１・とじて種々の材料
を用いることができる。典型的には、合成樹脂からなる
テンプレートが所要の強度を有し、しかも所望の形状に
容易に形成することができる点で有利である。

他のテンプレートの材料としては、繊維材料と樹脂材料
とを組み合せてなる複合材料、金属、アクリル樹脂或い
はファイバーボード等がある。

本発明は３次元的な複合プリフォームを製造しかつ安定
化させるための方法を提供する。一般に、従来３．１７
５ｍｍ（０，１２５インチ）の公差をもってしか製造で
きなかったものが、本発明によれば０．７６２ｍｍ　（
０，０３０インチ）の公差をもってプリフォームを安定
化させることができる。

プリフォームのエツジを所要の形状にトリムし、適当な
エツジの処理を行うことによりその寸法精度を損なった
り、エツジの形状を狂わせるようなエツジ効果を制御す
ることができる。更に、高精度のプリフォームを用いる
ことにより、樹脂を注入した後に得られる複合材料の寸
法精度を高めることりかできる。これにより、最終的な
トリム過程或いは機械加工過程を省略することが可能と
なる。また、プリフォームの大量生産を、合成樹脂の成
形過程や最終的な部品製造過程と完全に分離して行うこ
とが可能となることから、各製造工程に対する地理的な
制約を排除することが可能となる。

以上、本発明を特定の実施例について説明したが、当業
者であれば本発明の概念から逸脱することなく種々の変
形・変更を加えることが可能であることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくテンブレー１・及びプリフォー
ムからなるアセンブリが組み付けられる前の状態を示す
分解斜視図である。 第２図は本発明に基づくテンブレー１・及びプリフォー
ムからなるアセンブリが完全に組み合された状態を示す
斜視図である。 第３図は本発明に基づく安定化されたプリフォームの斜
視図である。 ３・・・プライ　　　　　６．９・・・テンプレート１
２・・・開口　　　　　１３・・・１合部１５・・・面
　　　　　　１８・・・１合部２１・・・プリフォーム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元的複合布プリフォームを安定化させるため
   の方法であって、 概ね所望するプリフォームの形状を有すると共に少なく
   とも２つの面内に位置する開口を備える上下１対のテン
   プレート間に複数の布プライを配設する過程と、 前記テンプレートの前記開口を介して前記布プライを互
   いに結合する過程と、 前記テンプレートを前記プリフォームから取り外す過程
   とを有することを特徴とする方法。
2. （２）前記プライが、前記テンプレートの周縁部の少な
   くとも一部に沿って互いに縫い合されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）前記プライが、前記周縁部の少なくとも一部に沿
   ってトリムされることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の方法。
4. （４）前記テンプレートがトリミングガイドとして用い
   られることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   方法。
5. （５）前記プライのエッジが、そのエッジ形状を保持し
   得るようにエッジ処理されることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載の方法。
6. （６）前記プライが前記上下テンプレート間に配設され
   た状態をもって前記エッジ処理が行なわれることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。