JPH03211022A - 複合材料部品の成形方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合材料部品の成形法に関する。雌型部材お
よび雄型部材は、相互に協働しかつそれらの間に成形部
品に相当するスペースをもつように構成され、織布ブラ
ンクは雌型部材の底部に適用したときそこから突出する
ことがなくかつ２つの型部材の間で圧縮がなされるよう
に切断され、そしてこの織布ブランクは雌型部材の底部
に設置され、モールドが閉じられ、その排気がなされ、
樹脂がその内部に注入され、部品の硬化が図られる。

〔従来の技術〕 （１）発明の背景 複合材料は、たとえば炭素、アラミドまたはガラスある
いはそれらの混合物からなる糸または繊維束に、エポキ
シ樹脂などの、固化可能な、一般的には熱硬化可能で固
化される材料を含浸させることにより得られる。

かかる材料は、多くの用途を有し、種々の形態で工業的
に用いられている。後の詳述する本発明の出願人は、現
在、本発明に係る複合材料を、成形により乗り物用とし
て用いているが、本発明はこれに限定されないと考慮さ
れるべきである。

（２）従来技術の説明 複合材料の成形は、現在まで不十分な形態の下で行われ
てきた。

含浸に供される織布は、モールドとカンバス（Ｃａｎｖ
ａｓ）との間を排気したとき、所定の寸法の部品が得ら
れるように、モールドの壁に対して設置されていた。し
たがって、折り目は避けることができなかった。得よう
とする部品の織布に対して、形成工程の最終操作段階に
必要な最終樹脂蓄積手段として役立つ排液織布（Ｄｒａ
ｉｎａｇｅ　Ｆａｂｒｉｃ）と、炭素繊維織布と前記排
液織布との間に挿入され、それらの相互の接触を防止す
るとともに、成形後に含浸炭素織布を確実に回収するた
めの剥離織布（ＳｔｒｉｐｐｉｎｇＦａｂｒｉｃ）と関
連されティた。その結果、最終的な部品の寸法において
欠点を有していた。さらに、従来の成形法の前述の特徴
のために、最初に、モールド寸法より大きい寸法の炭素
繊維織布を必要とし、係る必要性により、成形後に、モ
ールドから取り出された部品の機械加工またはパリ取り
をするときその部品の機械的強度を低下させる危険性を
有していた。

ヨーロッパ特許出願第２９４７６８号は、樹脂含浸織布
により得られる少なくとも一つのエレメントを製造する
ための複合材料の形成法について教示している。この方
法は、雌型部材と雄型部材とが、前記部品エレメントに
相当するスペースが確保されるように協働し、織布ブラ
ンクの余分部分はカットされ、この織布ブランクは雌型
部材内に置かれ、モールドを閉じて、両型部材が協働さ
れて、部品エレメントが成形されるようにしたものであ
る。

前記出願が、含浸織布エレメントばかりでなく、バイン
ダーにより一体固化された「マット」についても教示し
ている事実、並びに、成形後に、織布ブランクが部品の
内面にも覆われる事実から離れて、この出願に係る方法
は、織布ブランク内への樹脂の完全な浸透を約束するも
のでなく、したがって部品の均一性および充分な機械的
強度を損ない、もって得られる部品は脆くなる要因とし
ての小さなポケットまたは気泡を生じるものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、脆くなくかつ所期の寸法を有する、少なくと
も一つの樹脂含浸エレメントから製造される複合材料部
品の成形方法を提供するものである。

このために、本発明では、織布ブランクは、雌型部材の
底部に突出することがないように所定の寸法に裁断され
、これは、モールドを閉じる前に織布ブランクが設置さ
れる雌型部材の底に置かれ、そして雌型を閉じ、次いで
両モールドが協働することにより前記織布ブランクが圧
縮される。

織布ブランクが雌型部材の底の所定の寸法に一致して裁
断されるとともに、雌型を閉じる過程でそのブランクが
圧縮されるため、正規の寸法をもった成形部品が得られ
るばかりでなく、織布ブランクに樹脂が完全に浸透した
固化物を得ることができる。

他方で、通常生じる雌型および雄型部材の寸法の相違に
より、ならびに供する織布ブランクの方向性の一つの相
違により、含浸織布は、ニップされることなく、もって
その材料のパリ取りを行うことなく、正規の寸法でモー
ルドから除去される。

さらに、この織布は完全に所定の容積の樹脂により含浸
される。

たとえば平行六面体（ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄｉ
ｃ）などのように、前記エレメントが３次元を有する場
合、雌型部材とこれに関連する雄型部材は、３次元を有
するように製造される。この場合、底部を含む２つの寸
法は、部品エレメントの寸法に一致され、雌型部材の第
３の寸法は、部品エレメントの第３の寸法を基準として
、雄型部材の第３の寸法より大きくされる。部品エレメ
ントの第３の相当寸法とその雌型寸法との厚みをもっ織
布ブランクは、雌型の２つの底部寸法に一致して裁断さ
れ、この織布ブランクは雌型部材の底部に設置され、さ
らにそのモールドは閉じられ、部品エレメントが成形さ
れる。

もし成形部品が平行六面体でない場合、したがって３次
元として規定されない場合には、今問題としている部品
エレメントは、小さい平行六面体に関連する部分を有す
る初歩的な部分であるとみなすことが基本的に必要であ
る。これは、一般的には、完全に調整されたまたは発達
したものでない表面を有する複雑な幾何学的な形状をも
った乗り物用部品の場合である。

本発明の成形法のある特殊な実施例においては、織布ブ
ランクは、雌型部材の底部に設置される前に樹脂により
予め含浸され、部品エレメントがモールドが閉じられた
後にモールド内において硬化される。

本発明の成形法の好ましい実施例においては、モールド
が閉じられた後に、排気され、樹脂が圧力をもってその
内部に注入され、部品エレメントが、モールド内におい
て、それを開けかつ含浸織布部品エレメントが除去され
る前に、好ましくは加熱下で、硬化される。

また、好ましくは、供する織布ブランクは、雌型部材の
底部に設置される前に固化され、すなわち、織布の縦糸
と横糸との組み合わせの変形を避けるために、織布ブラ
ンクが薄い樹脂フィルムによりコートされる。

〔実施例〕

今、単一のかつ平行六面体ピース内に、そして後述する
幾何学的特徴を有する第１図および第２図に示されたモ
ールド内に、複合材料により、特に熱硬化性樹脂により
含浸された炭素繊維織布により、ある部品を成形するこ
とを考える。

前記織布が用意され、かつモールド型部材群が用意され
る。得ようとする部品に関するデータは、製造されるそ
して異なる雌型および雄型部材の組によってそれぞれ成
形される最小数の実際上の部品エレメントをコンピュー
ター上にて決定するために必要となる。この段階は長時
間要するものの、通常のものであり、詳細は省略する。

今考えている実施例においては、部品はモールド群のう
ち単一のペア内にて成形される。

ここで、本発明の成形法は、機械的な機能を有する鋭い
角部を有しない部品の成形に実際的に良好に適用される
ことに着目すべきである。さらに製造される部品は、織
布を使用しながらかつ好ましくは発達した正面を有して
成形されることができる。

織布として、不織布または織った織布が用いられ、縦糸
と横糸との相互のなす配向角度が９０度または４５度の
織った織布が一般的に用いられる。

何枚かの積層品も部品の成形のために用いることができ
る。

乾燥したまたは予め含浸された織布が用いられる。予め
含浸された織布は、その前に樹脂により被覆され、低い
凍結温度で保管される。乾燥織布は好ましくは予め固化
される。

ｌ口 次に、成形される動かない（Ｂｒｏｋｅｎ　Ｄｏｗｎ）
部品をもって、適当な織布ピース群が織布ブランクから
裁断される。この切断は、多数のピース群の場合に有効
に活用するためにデータ処理手段の使用を採用しながら
行われる。同時にモールド部材群が製造される。

説明により与えられる実施例において、雌型部材１は、
外部形状が平行六面体形状で、かつ同様に内口部成形部
２も平行六面体として形成されている。成形部２の底部
３の長さおよび巾の寸法は、それぞれ成形部品のそれら
に同一とされる。成形部２の深さαは、供される織布の
厚みβより若干大きい。

雄型部材４は、雌型部材１を補充し、横断面において、
雌型部材１の接合面と同一の、２つの型部材１．２の平
行な接合面６を有し、さらに雌型部材１の窪み２内に一
致するように、横断面に関して、接合面６に平行で、雌
型の窪み２に同一であるが、次記の関係を満足する、接
合面６より突出した突出部５を有している。

１ γ＝α−δ ここにδは成形後の織布の最終厚みである。

換言すれば、 δ〈β〈α γ＝α−δ である。

最後に、それぞれの型部材において、吸引ポンプに連結
される半割り導路７ならびに樹脂の貯蔵手段に連結され
て樹脂を注入するための半割り導路８が形成されている
。

かくして構成された型部材および切断された織布により
、部品が成形される。両型部材は予め予熱される。切断
され固化され、深さαより小さい厚みβをもった乾燥織
布ブランク９は、雌型部材１の底部３上に設置され、雌
型部材の窪み２内に雄型部材５の突出部５を一致させ、
それらの接合面６が合体するまで、かつ織布９を挟み込
むことなく、その厚みをβからδまで減じる圧縮をもた
らす吸引加圧に対してモールドが気密化されるまで、雌
型が閉じられる。

２ 導路７は吸引ポンプに連結され、導路８は加熱された樹
脂の貯蔵手段に連結されるとともに、注入ポンプに連結
される。導路８と樹脂貯蔵手段との連結が解かれると、
モールドの排気が行われ、導路７と吸引ポンプとの連結
が解かれる。次いで他方の連結が解放され、必要充分な
量の樹脂が、内部の圧力に打ち勝ち、かつもちろん注入
ポンプの圧力に打ち勝つ下降操作に伴う圧力をもって、
注入される。その後モールドと樹脂貯蔵手段との連結が
解かれる。モールドは加熱され、機械的強度の増大のた
めにモールド内において部品の硬化が図られる。

モールドが開けられ、部品が除去され、もし必要ならば
注入個所は除去されて部品が貯蔵される。

エアが成形部品中に閉じ込められるのを防止するために
は、もってエアがモールド内に存在することを避けねば
ならない。このために、樹脂の注入中に、残余のエアは
除去されることが好ましい。

したがって、吸引および注入導路は、適当な位置におい
てモールド内に開口される。

３ 平行六面体部品の成形法について既に述べたが、このこ
とはさらに複雑な部品の成形についても、同様に適用さ
れる。この場合、型部材の形態および織布ブランクの切
断を除いて、本発明の他の工程段階は同一である。樹脂
注入工程に関しては、成形部品の形態によって、かつ織
布の糸または繊維のを動かすことなしにモールド内部全
体を充填することの必要性によって、決定される。

前述の成形法は、複合材料から、滑車、クランク、レー
ル、乗り物、索具ケーブル端部材のみならず、ビル、自
動車および航空などの分野における部品を製造するため
に適用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適な実施例を示したもので、第１図は
本発明法に従って平行六面体部品エレメントを得るため
のモールドの分解斜視図、第２図は第１図の断面図であ
る。 １・・・雌型部材、２・・・窪み（成形部）、４・・・
雄型部材、５・・・突出部、６・・・接合面、７．８・
・・導路、９・・・織布。 ４

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂含浸織布からなる少なくとも一つのエレメン
   トを製造する複合材料の成形法であって、雌型部材およ
   び雄型部材は、それらの間に部品エレメントに相当する
   スペースが確保され、かつ相互に協働するように構成さ
   れ、織布ブランクが予め切断され、この切断された織布
   ブランクが雌型部材の底部に設置され、モールドが閉じ
   られ、その２つの型部材は協働し、部品エレメントが成
   形され、 前記織布ブランクは、雌型部材の底部に対してそこから
   突出することなく適合する所定の寸法をもって切断され
   、この織布ブランクは前記モールドが閉じられる前に雌
   型部材の底部に設置され、前記モールドを閉じかつ２つ
   の型部材が協働している間圧縮される複合材料部品の成
   形方法。
2. （２）請求項１記載の成形法において、前記エレメント
   は３次元寸法を有し、雌型部材および符合する雄型部材
   は、それぞれ３次元寸法を有し、底部を含む２つの寸法
   は、部品の相当する寸法にそれぞれ同一とされ、雌型部
   材の第３の寸法は、部品エレメントの第３の寸法を基準
   として、雌型部材寸法のそれより大きくされ、織布ブラ
   ンクは、その切断前において、モールドの前記２つの寸
   法に対して、部品エレメントの前記第３の相当寸法と雌
   型部材との厚みを有している方法。
3. （３）請求項１記載の成形法において、前記織布ブラン
   クは、雌型部材の底部に設置されかつ部品エレメントが
   モールドが閉じられて硬化される前に、予め樹脂により
   含浸されている方法。
4. （４）請求項１記載の成形法において、前記織布ブラン
   クは、雌型部材の底部に設置される前に固化されている
   方法。
5. （５）請求項１記載の成形方法において、モールドを閉
   じた後に、空にされ、その内部に圧力をもって注入され
   、部品エレメントが、モールドを開け、含浸織布部品エ
   レメントを除去する前に硬化される方法。
6. （６）請求項５記載の成形法において、圧力下で樹脂が
   モールド内に注入される方法。
7. （７）請求項５記載の方法において、加熱樹脂がモール
   ド内に注入される方法。