JPH03213310A - 予備成形物を製造するための方法と装置 - 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、構造的合成物のための樹脂トランスファー成
形（ＲＴＭ）および反応射出成形（ＳＲＡＭ）法用の構
造強化予備成形物を製造する方法と装置に関する。

〔従来技術および解決しようとする課題〕指向繊維予備
成形物を製造する際に、これまで成形品を通って引き寄
せられた空気を有する成形品の上へチョツプドファイバ
ーを結合剤樹脂と共に噴射して繊維を位置させかつ保持
することが実施されていた。それから、繊維と結合剤樹
脂を有する成形品を熱い空気ブレナム室の中へ回転させ
、乾燥しおよび／または硬化して結合剤樹脂を固定する
。加えて、乾燥しかつ硬化するために予備成形物のため
のたくさんの貯蔵空間が必要である。熱成形される予備
成形物を作る際には、これまで繊維製造業者により予め
熱可塑性結合剤で被覆された連続的なストランド繊維を
用いることが実施されていた。熱成形可能なマットがロ
ール形状で供給され、その際マントはさまざまな層厚の
平らなシートになって繰り出されて縁で保持フレームの
中にクランプされる。それから、フレーム網状構造が放
射ヒータを含むオーブン室に位置され、放射ヒータが強
化材マットと熱可塑性結合剤を両側からゆっくりと加熱
する。加熱すると、熱可塑性結合剤が軟化し、そして軟
化している間に、フレーム網状構造が迅速に冷たい型へ
移送される。

型が、補強マットを部品の形状に強制的にするプレスを
介して閉じる。冷却すると、熱可塑性結合剤が熱成形可
能なマットを堅くし、従ってその新しい形状に保持する
。上記の過程はゆっくりであり、たくさんの空間を必要
としかつ大量のエネルギーを必要とする。本発明を実施
する際には、予備成形物が製造位置に留まることができ
、かつ予備成形物が硬化されたときにのみ出ることがで
きる。本発明は、結合剤樹脂が硬化のためのエネルギー
を用いて加熱されるだけである点ではいっそうエネルギ
ーが有効である。強化材は加熱されないし、成形体も加
熱されない。それ故、一定に作動するオーブンを有する
大きな場所が必要でない。その過程は、硬化範囲が時間
ではなく秒であるので極めて速い。

その過程は、はとんど揮発性物質を必要とせず、かつ加
熱されるオーブンを必要とするシステムのように何も蒸
発されない点では、環境りいっそう安全である。

構造要素のための慣用のｌ？ＩＭ／ＳＲＩＭ法の応用で
は、予備成形物全体を横切る繊維層厚さが、成る範囲の
強度必要条件を満たすために増加されており、そのため
材料を不必要に使用しかつ厚さと重さを増加させること
になる。また、指向繊維法も熱成形可能なマットを用い
る方法も、設計者がリブまたは密閉形材を付は加えて設
計特性を最大にすることができない。

熱成形および指向繊維法はゆっくりであり、煩わしくか
つエネルギーと材料を浪費する。

紫外線放射とマイクロ波放射の使用のように、過程で要
素に影響を与えるために電磁エネルギーを加えることが
当該技術で知られている。

特定の例として、慣用のマイクロ波オーブンのように、
熱を発生させるためにマイクロ波を用いることはよ（知
られている。マイクロ波加熱のための多数の応用は、紙
、織物、ベニア、食品、薬および同様なものを乾燥する
ために米国特許３，５９７，５６７　、米国特許２．５
６０．９０３および米国特許３．２７７、５８０を含む
ものが開発された。

そのような技術は、強化材を実施する際に用いることが
できる。また、そのようなシステムに空気流が乾燥過程
で蒸気として作られた湿気を除くために組み込まれた。

本発明の目的は、樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）、
樹脂射出成形（ＲＩＭ）および構造反応射出成形（ＳＲ
ＩＭ）法用の構造強化予備成形物を製造するために指向
エネルギーを用いた新規なおよび改善された方法と装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、エネルギーが有効であり、論理的
であり、基本的に簡単でありかつ起こり得る浪費をでき
るだけ少なくすると共に材料を最大に使用できる方法を
提供することである。

本発明のなお他の目的は、予備成形物の設計において、
リブ、密閉形材、コア、金属や発泡体や木材または他の
材料の封入を含む自由度を設計者に与えることである。

本発明により、広い種類の強化材を利用して制限されな
い幾何学的形状と細かい組立を許す剛性化した合成成形
品の高速高容積生産高のための方法が設計される。多数
の繊維強化材と共に、構造発泡体、木材または金属のよ
うな構成要素をどんな形状または構造を達成するために
も利用できる。

本発明の方法は、合成成形品を利用しかつ構造要素を予
備成形物にエネルギーステッチ溶接技術を介して取り付
けるために指向エネルギーシステムと共に、特別に開発
された結合剤を利用する。その過程能力と結合剤系は、
ＲＴＭおよびＲＩＭ樹脂系、すなわちポリエステル類、
ビニールエステル類、ウレタン類、エポキシ類、フェノ
ール系およびアクリル系樹脂に当てはまりかつこれらと
相溶性である。

本発明の方法は、完全に自動可されるようにかつ必要な
場合に予備成形物の必要な構造特性のための多数の種類
の強化材を特別に分配しかつ配置できるように設計され
ている。それ故、設計の完全な自由度はその方法に固有
であり、かつ設計基準を満たす密閉構造形材やさまざま
な壁形材を含む最も望ましい強化材形式および／または
構造を許す。構成要素の構造を剛性化しおよび／または
取り付ける過程を増大させて、成形機のサイクル時間に
適合するように変えることができ、または一つより多い
成形機にさまざまのまたは複数の予備成形物を供給する
ことができる。

方法の自動化は、反復可能な、−貫した品質および構造
上の完全性をもつ予備成形物を作る統計学的処理技術の
完全な使用をするように設計される。方法技術の応用は
、船舶、航空機、気圏、防御およびスポーツ、および消
費材のような種々様々な製品範囲の中に合体させること
ができる。

詳細に後述するように、指向エネルギーシステムに加え
て巧みに処理されるポリマー樹脂の化学的性質が、構造
キャリア予備成形物の製造のために特別に設計された自
動機と共に用いられる。予備成形物を、ＲＴＭおよびＳ
ＲＩＭ成分に必要な特別な構造上のおよび寸法上の必要
条件に向くように造ることができる。

予備成形および成型中に強化材を配置する場合の大きな
問題は、所望の複雑な形状に合致するように種々の強化
材を組み合わせかつ剛性化することにより克服できる。

本発明の特徴により、他の強化材の利用は補剛材または
リブを付は加えることにより予備成形物構造と統合する
ことができ、かつ構造のための強化材ならびにクラスＡ
の適用が必要である場合にインサートと共にコア材料の
封入を達成することができる。

本発明を実施する際に、ガラス繊維強化材のマットをブ
ランクとして合致する形状に予め切断し、結合剤を加え
、そしてそれから各ブランクを、エネルギーを予備成形
物結合剤に指向させる特別に巧みに処理されかつ部品の
形状を複製する型セットの中へ移送する。エネルギーを
数秒間加えて結合剤を活性化し、次いで予備成形物を剛
性化する。活性化エネルギーを止めると、型セットを開
いて、予備成形物を成型ステーションへまたは任意のエ
ネルギーステッチ溶接ステーションへ移送スる。

予備成形可能な強化材マットを、それが成形型の輪郭に
合致することができる所定のパターンに切断する。強化
材の両側を結合剤樹脂で含浸する。単一層または多層の
強化材マットを一緒に間に挟んで、キャリア予備成形物
の装入をもたらす。キャリア予備成形物は、半組立体と
して使われる過程での予備成形物を述べるために、また
は最終組立体を造るためにエネルギーステッチ溶接によ
り引き続き取り付けられる強化材を有する過程での予備
成形物を述べるためにシー・ニー・ロートン（Ｃ，Ａ、
Ｌａｗｔｏｎ）カンパニーにより造り出された用語であ
る。エネルギーステッチ溶接は、構造体を基本予備成形
物に配置しかつ取り付ける過程を述べるためにＣ０＾。

Ｌａｗｔｏｎカンパニーにより造り出された用語である
。結合剤樹脂は触媒（マイクロ波システム）で促進され
るかまたは紫外線システムのために供給されるものとし
て使用され、かつ施与システムの中に配量される。結合
剤を加える際に、結合剤樹脂を噴射し、フィルムとして
圧延しまたはカレンダー掛けすることができる。結合剤
を加えた後、強化材マットが成形型の釣り合った半部（
雄または雌）の上へ機械的に装入される。

型が成形プレスの中へ迅速に輸送され、そして指向エネ
ルギー源に接続される。成形プレスが閉鎖して強化材マ
ットを所望の形状に成形する。閉じられている間、紫外
線エネルギーが成形型に加えられ、従って触媒結合剤樹
脂を迅速に硬化する。結合剤樹脂は、硬化する際に、重
合化して剛性のあるマスになり、予備成形物が成形型の
形状を保持することができる。結合剤が反応のための熱
を発生するかまたは発熱を伴うシステムでエネルギーが
止められると、ガラス強化材が脱熱剤として作用し、予
備成形物を冷却することができる。ガラスの加熱は最小
である。なぜなら、それは入力パワーからエネルギーを
吸収しないで、結合剤反応から放出される熱からのみ吸
収するからである。それ故、型表面の加熱も最小である
。

強化材マットはもはや加熱する必要がなく、キャリア予
備成形物の形状に合致するように引き伸ばされて、冷却
される。必要なかつ剛性化される場合に、ここでも、前
述したエネルギーステッチ溶接と呼ばれる化学的ステッ
チ溶接技術により所定の場所に形材を加えることができ
る。

慣用の予備成形法は目下自動化で改良されているが、一
般に作業者に依存し続けている。本発明は、高いレベル
の自動化で、完全な製品を提供する産業上の製造方法の
ために設計される。

自動化／ロボットの使用と共に、ガラスの配分が非常に
均一になりかつ繰り返し一貫しており、方法の全ての面
を統計学的に制御可能にする。

剛性化サイクルの後、成形プレスが開かれ、そして型が
迅速に外に輸送され、そこでキャリア予備成形物が機械
的に取り出されて、インサート適用または成形のために
他の処理位置へ移送される。

慣用のＲＴＭ／ＳＲＩＭ成形法を構造要素に通用する際
に、繊維層厚さが強度必要条件に抵抗するように調節さ
れる。エネルギーステッチ溶接法は、全体の厚さと重さ
を増加させずに強化材を高い応力範囲に選択的にかつ特
別に付は加えることができる。それ故、本発明の方法は
、二つの種類のステッチ溶接技術、すなわちマイクロ波
および紫外線に役に立つ。インサート、密閉形材および
／またはコアのキャリア予備成形物への応用は、エネル
ギーステッチ溶接技術を用いて処理できる。強化材の予
め切断した形材を、二次マイクロ波または紫外線エネル
ギー施与装置を用いて所定の場所に仮付は溶接すること
ができる。マイクロ波エネルギーを用いるとき、付は加
えた強化材と結合剤を有するキャリア予備成形物を成形
プレスの中へまたはエネルギーが加えられている間材料
を所定の場所に保持する二次クランプ装置の中へ迅速に
輸送することができる。同様に、紫外線ステッチ溶接法
では、強化材が所定の場所にプレスされ、特別なＵＶ感
知結合剤樹脂が特定の点位置に加えられ、それから紫外
線エネルギーが結合剤樹脂を硬化するために加えられる
。

仕上げられた予備成形物は、保持領域へまたは直接成型
操作へ移送することができる。予備成形物の剛性化は成
型サイクルより早いので、種々の成形型を剛性化過程で
設置することができ、従って他の成形ステーションに供
給するために多数の予備成形物の付形物を造ることがで
きる。

材料因子は、剛性化過程を有効に達成するためにきわめ
て重要である。マイクロ波の適用の際に、非常に低い電
気的損失を有する合成材料が型表面に必要である。型に
使用される材料にマイクロ波エネルギーが影響を及ぼす
ことができないしかつ予備成形物を剛性化するために必
要なエネルギーを型材料が吸収することができない。ま
た、型材料は、予備成形物結合剤により発生される熱に
関して良好な熱安定性を必要とする。発生した熱は最小
であるけれども、繰り返しサイクルは著しい熱の発生を
引き起こすかもしれない。他方では、剛性化結合剤とし
て使用される材料は、マイクロ波エネルギーに反応して
電気的損失特性が高く、それ故この方法にきわめて有効
である。

指向エネルギー予備成形システムを容易にするために、
適当な結合剤系が必要である。慣用の予備成形に使用さ
れる典型的な標準結合剤は、通常熱硬化性ポリエステル
類または種々の熱可塑性ポリマー類である。指向エネル
ギー過程のために、必要条件はいっそう厳しい。熱可塑
性結合剤をキャリア予備成形物に使用する場合には、繊
維インサートの添加中指向工ふルギーを再び加えて、成
型すべき部品の種々の範囲をさらに強化するときに熱可
塑性結合剤が軟化して離れるだろう。それ故、ある場合
には、熱可塑性結合剤が付属物には満足であるが、主キ
ャリア予備成形物には満足ではないだろう。このために
、熱硬化性ポリマーが必要である。付加的な必要条件も
必要である。結合剤は、予備成形物と共に使用される種
々の母材樹脂と相溶性でなければならない。これは、ポ
リエステル類、ビニールエステル類、ポリウレタン類、
ポリイソシアネート類、ポリ尿素類、ＪＰＮ樹脂類、お
よびポリエステル／ウレタン混成物（および多分エポキ
シ類）を含む。ポテンシャル母材樹脂の全てに化学的性
質を使用できるならば、特に有用であろう。上記の必要
条件に加えて、この方法のために結合剤は、指向エネル
ギーに反応して高度に活性でなければならない。ここで
は、結合剤樹脂が特別に化学的に組織立てられ、これに
よりそれ自体が加えられたエネルギーに反応して高度に
活性であるようになる。エネルギーが加えられたときに
、結合剤が活性化されて数秒内で硬化することは重要で
ある。熱は硬化過程の部分であることができるので、エ
ネルギーが導かれたときに熱を迅速に発生させなければ
ならないが、エネルギーが終えたときに瞬間的に加熱を
止めなければならない。反応のために熱を発生するまた
は発熱を伴う結合剤系が選択される場合には、強化材は
脱熱剤として作用し、予備成形物それ自体が熱しないよ
うにかなり防止される。マントの加熱はこの方法では必
要条件ではないので、熱成形形式の場合のように、結合
剤系を活性化する前に、結合剤が加えられている強化材
を吸引して所定の形状にすることができる。硬化の完了
後指向エネルギーをさらに加えることにより、結合剤が
さらに活性化せず、または少なくとも結合特性を劣化さ
せないかまたは放出しない。剛性化後、硬化した状態の
結合剤が、加えられるエネルギーに対して充分に透過性
になって、その剛性化特性の劣化や損失を防止する。こ
のことは、インサートを付は加えるために特に重要であ
る。指向エネルギーに対し高度に活性である大抵の熱硬
化性ポリマー結合剤は硬化の初期段階でしかし硬化が連
続するにつれて活性の減少する段階で高度に活性である
傾向がある。それ故、完全な硬化を得ることは難しい。

なぜなら、ポリマーがエネルギーを吸収することを止め
るからである。

また、空気の抑制も硬化の完了に影響を及ぼす。

硬化が不完全であるので、母材樹脂のための結合場所が
利用可能でありかつそのため成型が完全であるときに物
理的特性が高められることになる。他の熱硬化性ポリマ
ー結合剤は硬化過程を通じて高度に活性であり、かつモ
ノマーのような揮発性添加剤が用いられる場合に、過度
の加熱および結合剤の結合能力の劣化が起こる。

マイクロ波指向エネルギーシステムの場合に、結合剤樹
脂の反応温度が低温に対し設計されるが、増進されたと
きに適当な過程貯蔵寿命をを許すために環境より充分上
に設計される。エネルギー源から局部に制限されかつ指
向された加熱は、硬化の完了に充分である３００°Ｆ以
上の温度を達成できる。マイクロ波技術で本発明を実施
する際に使用するために開発された特殊な結合剤は、フ
リーマン・ケミカル・コーポレーション（Ｆｒｅｅｍａ
ｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐ、）のスチポール（Ｓ
ｔｙｐｏｌ）　　ＸＰ４４−Ａ旧２−５１Ｂとして知ら
れている。これは、希釈された型のＦｒｅｅｍａｎ　４
４−７０１０結合剤である。この結合剤は、加えられた
エネルギーの下で必要な硬化特性、全ての必要な母材樹
脂と相溶性である適当な化学的性質、ガラス繊維に対し
てだけでなく大抵の有機補強繊維に対しても良好な接着
性、優れた結合特性および剛性のある予備成形物の製造
を有する。また結合剤は、繊維成分インサートを付は加
える際に使用される付加的な結合剤とも相溶性である。

キャリア予備成形のためのマントの形態のガラス繊維は
、負荷を支承する部品に理想的である。連続的なストラ
ンド予備成形可能なマットは、成形過程の間部品形状に
容易に合致するのに役立ち、かつ予備成形物を製造する
のに有利に使用できる。

多層の強化材７７）を同時に所望の形状に成形できる。

他の種類の強化材を、エネルギーステッチ溶接法を用い
て、補剛し、リブを付けかつ取り付けられた構成要素の
ために封入することができる。これらの種類の強化材、
繊維状の、金属質のおよび／または軽量構造の発泡体お
よび低密度コアを、インサート材料の配置が予備成形物
構造に必要である場合に、装入および行形過程の手始め
にキャリア予備成形物の部品としてまたは二次操作とし
て付Ｇノ加えることができる。

マット材料を単一指向性織物または他の強化材と共に特
定の位置に用いるときに、高い繊維含量の最適な補強構
造を達成できると共に、成型作業中樹脂系を容易にハン
ドリングしかつ透過するために剛性のある形状を維持す
ることができる。

強化材を特定の位置に配置することにより、成型製品の
必要な強度を得るために必要な場所に繊維配向ができる
。

実際のテストでは、二つの指向エネルギーパワー源が両
方別々におよび互いに一緒に使用された。

実際のテストに用いられた指向エネルギーパワー源は、
２４５０　ＭＨｚで作用するＯ−６’ｋｗ−’イクロ波
発生器である。パワーレベル必要条件は、材料装入のマ
スに対する成形工具の寸法に依存する。初期のバワーレ
ヘル較正は、剛性化するサイクルタイムを最適化するよ
うに要求される。

パワー出力き反射されるエネルギーレベルは制御される
。比較的高いパワーを必要とする比較的大きな成形用具
のためには、付加的な発生器を付は加えることができる
。パワーを減少させるためのパワーランピングを利用し
て結合剤硬化過程を補償することができる。なぜなら、
反応中、結合剤がエネルギー場に幾分透過になり、それ
故充分な出力パワーを必要としないからである。また、
パワーランピングは発生器寿命を延ばし、かつパワーサ
ージを防止する。

エネルギーステッチ溶接および強化材インサートのため
の指向エネルギーは、局部化したマイクロ波エネルギー
の施与、またはステッチ溶接結合剤樹脂の重合化を引き
起こすために予備成形物の特定の位置にエネルギーを指
向させるための紫外線エネルギーレベルムからなる。

紫外線硬化システムのために、紫外線放射源が予備成形
物型の本体内に型表面の後に含まれることを除いて、同
様な型構造が用いられる。

型表面は、紫外線放射が予備成形物を貫通しかつ予備成
形物の中へ通ることができる金属スクリーン、透明なア
クリルまたは他の剛性のある材料で構成することができ
る。透明なアクリルのような材料は、費用をかけずに複
雑な形状に熱成形することができかつ磨耗が明らかなと
きに容易に取り替えられるので、望ましい。

特別に設計された合成材料が、予備成形物の形状を形成
するために用いられる。いっそう複雑な形状には、予備
成形物型の組み合わせを、同しエネルギー源とまたは独
立して成形されたいくつかの付形物（半組立体）と同時
に用い、かつ後で全部の予備成形操作においてエネルギ
ーステッチ溶接で結合することができる。工具は、予備
成形物の形状を成形するためだけではなく、エネルギー
を結合剤を含む強化材の中へ特別に指向させるように設
計される。この設計のかぎは、予備成形物を最も高い硬
化エネルギー強度の領域に予備成形物部分を配置するこ
とおよびエネルギー波を一様に分配する適当な工具構造
に依存する。マイクロ波技術で指向エネルギーの一様性
を有効に達成するために、三次元の一致する導波管を直
接型設計に配置して多軸波の形成を生じさせる。導波管
は、最大エネルギーが中心にある特定の横断面寸法を有
するチャンネルからなるので、導波管が分割されかつ各
半部が型の対応する半分の表面に配置される。導波管ま
たは材料を動かさないで波の同調を達成するために、型
設計の輪郭はへび状のパターンを作る。また、適当な横
断面寸法を導波管のヘンド内で維持することも重要であ
る。ベンドの製造は、最適の性能を達成するために注意
深く考慮しなければならない。導波管の各手部分は、マ
イクロ波に透過でありかつ型表面として作用する材料か
らなる、予備成形物材料に面する、第四の側部を有する
金属材料で作られた三つの側部からなる。型のキャビテ
ィまたは導波管部分の各対応する半部の間の間隔は、そ
れるエネルギーの損失を防止しかつ導波管の適当な横断
面寸法を確保するように設計しなければならない。型表
面範囲の中心に向かって、間隔を増加して波の交差同調
を許すことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

第１図を参照すると、基本的工具が、上方部分１４と下
方部分１６を有する分割したへび状導波管１２からなる
ものとして１０で総括的に示されており、これらの部分
は基本的に互いに鏡像であって、間隙１８により分離さ
れかつマイクロ波入力継手２０を備えている。導波管１
４は、へび状構造を形成する頂壁２４と側壁２６からな
る。ウェブ２２の形態の合成材料が、マイクロ波エネル
ギーを加えるために間隙Ｉ８に位置している。

本発明を試験するために用いられた形式の構造が分割マ
イクロ波導波管３０からなるものとして２８で総括的に
示されており、この導波管は、側壁３２と頂壁３４から
なる上方部分を有する。側壁３２は、３６と３８で示さ
れた型の輪郭に合致するように行形されており、型は、
成型すべき予備成形物の形状に合致する内面４０と内面
４２を有する。表面４０と４２を担持する材料およびそ
れらの表面と導波管の間の支持材料がマイクロ波エネル
ギーに対して透過性である。導波管は部分に設けられか
つ４４で示されたように互いにかつマイクロ波エネルギ
ーの入力のために継手を有する。強化材と結合剤樹脂の
合成材料は、表面４０と４２の間に４６で示されている
。合成材料４６が工具の型部分の中へ装入されると、マ
イクロ波エネルギーが加えられて硬化のために結合剤樹
脂を活性化する。

第３図のフローチャートに眼を転じると、本発明を実施
するための典型的な方法が４８で示されており、この方
法は、強化材（ガラス繊維マット）と未硬化の剛性化材
料（結合剤樹脂）の積み重ね層の工程５０を有し、この
工程では、結合剤樹脂を強化材に加えることにより形成
される。または、方法４８は、これに代わり、未硬化の
剛性化材料を強化材マットに噴射する工程５２を有する
。次に、ブランクが、予備成形物の平坦な展開の形状に
合致するように５４で切断される。５６で、ブランクが
型の中でプレスされて予備成形物の形状になり、マイク
ロ波エネルギーが５８で加えられて結合剤の硬化を引き
起こす。

６０で、結合剤が硬化されて堅くなり、そして剛性化し
た予備成形物を型から取り出すことができる。

第４図は、処理ステーションの間の材料を取り扱うため
のロボットを用いた同様な方法を示す。

第４図では、最初の工程は、ダイカッタ６２により示さ
れたように、予備成形物の展開した形状に合致するよう
に強化材マットを予め切断することである。これは、第
３図に示した方法の始めの部分に代わる工程である。マ
ットが６２で切断された後、結合剤が６４で結合剤施与
装置６６において加えられるが、この結合剤施与装置は
、結合剤樹脂源６８と触媒促進剤７０とを有する。前述
したように、結合剤を結合剤施与装置６６において噴射
、圧延またはカレンダー掛けによす施される。次に、強
化材と結合剤の合成ブランクが結合剤施与装置から型７
２にロボット７４により移送される。型７２は、合成ブ
ランクが第２図の４２．４６で示したように型の雄部分
に位置するように第２図に示した形式のものでよい。第
４図に戻ると、それから型７２がシャツトル７８に沿っ
てプレス７６へ動かされ、そこでは型の二つの半部がプ
レスされて予備成形物の所望の形状を複製し、そしてエ
ネルギーがマイクロ波エネルギーのような指向エネルギ
ー源８０から加えられる。

次に、シャツトル７８に沿って型７２を取り出し位置へ
動かすことによりロボット８２が硬化された予備成形物
８４を型７２から取り出す。ここでは、予備成形物は、
強化材を補強構造の形態で施さなければならないという
点でキャリア予備成形物になる。それから、ロボット８
２が短期間貯蔵のために予備成形物を積み重ねるかまた
はそれを直接エネルギーステッチ溶接過程へ移動させる
。

要素をキャリア予備成形物にステッチ溶接しなければな
らないときに、強化材が８６で前のように予め切断され
、そして予め切断された材料が強化材形状９２をとるよ
うにロボット８８がそれをフォーマ−９０の上へ位置決
めする。それから、ロボット９４は、今やキャリア予備
成形物である予備成形物８４を取り戻し、そしてキャリ
ア予備成形物を成形された要素９２の上へ配置する。そ
こには、キャリア予備成形物８４および成形された要素
９２が緊密に接触して係合する箇所（図示省略）がある
。エネルギーステッチ溶接過程がマイクロ波エネルギー
を利用するときには、要素９２は結合剤樹脂を含む。エ
ネルギーステッチ溶接過程が紫外線エネルギーを当てに
しているときには、要素８４と９２が緊密に係合してい
る特定の点位置に紫外線感知結合剤樹脂が加えられる。

それから、紫外線エネルギーが硬化および結合のために
加えられる。どちらの場合にも、そのとき指向エネルギ
ー源９６を用いて結合剤を硬化しかつ二つの要素を一緒
に結合して強化構造体９８を形成する。それがら、構造
体９８が最終構造の成形のために成形過程へ移送される
。

上記のことから認められるように、付属物をキャリア予
備成形物に結合して成型最終製品の構造強さを増加させ
るかまたは予備成形物への要素のエネルギーステッチ溶
接により成型最終製品のための付属装置をっけ加えるこ
とができる。他の要素に取り付けるべき一つの要素を、
同じエネルギー指向過程によりまたはともがくエネルギ
ー指向過程により作ることは必要でない。一つの要素を
他の要素に取り付けるには、マイクロ波感知または紫外
線感知結合剤樹脂を加え、かつ対応するエネルギーをそ
の結合剤樹脂を硬化するために加えればよい。それ故、
この可撓性は、マイクロ波技術により製造された予備成
形物が紫外線技術を用いたエネルギーステッチ溶接によ
る強化材要素を有しかっこの逆もある点で、エネルギー
ステッチ溶接過程の利点である。また、木材、鋼、カー
ボンブラックおよび同様なもののような要素を、適当な
結合剤樹脂と組み合わせたどちらかの技術を用いること
により予備成形物に取り付けることができる。

第５図には、工具が、補完的な成形部材１０４を有する
成形部材１０２を含む一対の分離可能な型部分からなる
ものとして１００で示されている。

成形部材１０２．１０４はマイクロ波透過性材料で作ら
れかつ型キャビティの内面を形成する。型の残りはその
上に形成され、かつ外層１０６．１０８と、複数の半径
部分１１２を経てへび状導波管に連結される複数の導波
管部分１１０とを含む。

二つの部分を一緒にしたときに、完全な導波管が形成さ
れ、そしてそこには型キャビティを区画する層１０２と
１０４の間の空間がある。１１４と１１６で示したよう
に、型は木材、発泡体または樹脂のような支持材料を含
んでもよい。

予備成形物を作る際の紫外線の使用について上に述べた
。この技術は、紫外線光源を成形用具に配置して、紫外
線放射を繊維強化予備成形物の方へ指向させて剛性化構
造体を形成する。

剛性化結合剤樹脂を含むガラス繊維強化材が工具の二つ
の釣り合う半部分の間に配置される。

紫外線放射が加えられると、結合剤樹脂は、ガラス繊維
材料を工具の合致する形状に保持することができる剛性
のある製品を形成する分子の重合化を受ける。

マイクロ波技術と同様に、紫外線放射に分子的に鋭敏で
ある結合剤樹脂がガラス繊維強化材に加えられる。次い
で、その強化材が、最終部品の形状に合致するように作
られる成形型に配置される。成形型の二つの半部分を接
合するときに、繊維状材料が型の形状に合致する。繊維
材料と接触している成形型−の対応する半部の表面は、
紫外線放射を伝達する材料で作られる。

この材料は、固体の透明なアクリル型熱プラスチックま
たは金属ワイヤメツシュスクリーンであることができる
。それ故、紫匁線光源が成形用具構造内に配置されて、
放射線を型表面を通ってそして繊維状材料に指向させる
。簡単な成形用具については、光源が型表面の下の開放
室の中へ配置される。型表面への構造支持が必要である
いっそう複雑な予備成形物の形状必要条件のためには、
紫外線光源が多室部分に配置され、かつ同時に剛性化操
作を行うように付勢する。

成る結合剤樹脂を紫外線技術で用いることができること
が見出された。これらはフリーマンケミカルから入手で
き、かつ８０４９７　（スローシステム）　、７４７−
１０（媒体システム）および１９−４８３７（迅速シス
テム）として知られている。適用は、マイクロ波技術の
通用と同様である。

第６図を参照すると、紫外線過程のための工具が、上方
型部品１２０と下方型部品１２２からなるものとして１
１８で示されている。型表面は、それぞれ１２４　、＋
２６で示されている。室１２８は下方型部品１２２の型
部品１２６により形成されかつその中に複数の紫外線源
１３０〜・１４０が取り付けられている。

型を閉じた場合、第７図に示したように、合成材料が、
型表面１２４．１２６により区画された形状に合致する
ようになされがっ＃１３０〜１４０から紫外線エネルギ
ーを加えることによりその形状が剛性化される。

第８図と第９図を参照すると、もう一つの工具が上方型
部品１４６および下方型部品１４８からなるものとして
１４４で示されている。見える通りに、上方型部品は、
側壁１５ｏ、側壁１５２、上壁１５４、および型壁１６
０により完了される内壁とからなる。下方工具部品１４
８には、下壁１７０オヨヒ型壁１７２により完了される
内壁がある。

最も上の部分では、壁が型壁１６０の両側で室１６４を
区画している。紫外線源１６６と１６８は室１６４内に
取り付けられている。最も下の部分１４８では、底壁１
７０と型壁１７２が室１７４を区画している。紫外線源
１７６が室１７４に取り付けられている。

第９図に仕切り線１７８に沿って閉じられて示されてい
るように、型を閉じると、合成材料が紫外線源１６６　
、１６８および１７６により紫外線放射を受けることが
できる。

本発明をその特別な図示の実施例を参照して述べたけれ
ども、本発明の精神と範囲から逸脱せずに本発明の多数
の変更と修正をなしうろことは当業者にとって明らかで
あろう。それ故、当該技術に本発明が寄与する範囲内に
合理的にかつ適正に含められるような全ての変更と修正
をここに保証された特許内に含めるつもりである。

〔発明の効果〕

本発明により、樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）樹脂
射出成形（ＲＩＭ）および構造反応射出成形（ＳＲＩＭ
）法用の構造強化予備成形物を製造するために指向エネ
ルギーを用いた新規なおよび改善された方法と装置が得
られる。また、本発明により、エネルギーが有効であり
、論理的であり、基本的に簡単でありかつ起こり得る浪
費をできるだけ少なくすると共に材料を最大に使用でき
る。さらに、本発明により、予備成形物の設計において
、リブ、密閉形材、コア、金属や発泡体や木材または他
の材料の封入を含む自由度を設計者に与えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬化すべき合成材料を間に挟む分割したへび状
導波管の斜視図、第２図は本発明により構成された工具
の斜視図で、各部品が分割したへび状導波管のそれぞれ
の部分を担持する一つの部品の分離可能な型からなる。 第３図は本発明の基本的方法を示すブロックダイアグラ
ムフローチャート、第４図は本発明を実施するための自
動化された過程の概略図、第５図は本発明を実施する際
に用いることができる工具の分解配列斜視図、第６図は
本発明により構成された工具の概略斜視図で、部品の一
方内に取り付けられた源から紫外線エネルギーをブラン
クに照射することにより結合剤樹脂を剛性化するように
作用可能な二つの部品の分離可能な型からなる。第７図
は第６図の工具の端面図、第８図は本発明により構成さ
れた工具の他の実施例の概略斜視図で、型部品の各々に
取り付けられた源により与えられる紫外線エネルギーに
反応して結合剤樹脂を剛性化するための二つの部品の分
離可能な型からなる。第９図は第８図の端面図である。 １２、１４．３０．１１０・・・導波管、４０．４２；
１２４．１２６・・・型表面、４６・・・結合剤樹脂と
強化材の合成材料、７２　；　１０２．１０４；１２０
．１２２；１４６．１４８・・・型、７６・−・プレス
、７８・・・シャツトル、８０・・・指向エネルギー源
、８４・・・予備成形物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）強化材のマットから所定の形状のブランクを切断
   し、結合剤樹脂をそのブランクに加え、ブランクを予備
   成形物の形状に付形し、そして電磁エネルギーを付形さ
   れたブランクに加えて結合剤樹脂を剛性化する工程から
   なる、剛性のある予備成形物を製造する方法。 （２）結合剤樹脂をガラス繊維強化材に加えて合成ブラ
   ンクを形成し、この合成ブランクを所定の形状にプレス
   し、そして紫外線エネルギーをプレスしたブランクに加
   えて、結合剤樹脂を重合化しかつプレスしたブランクを
   剛性のある予備成形物に剛性化する工程からなる、剛性
   のある予備成形物を製造する方法。 （３）強化材の可撓性ブランクと未硬化の剛性化材料の
   合成物から剛性化した予備成形物を製造する方法におい
   て、ブランクを型で予備成形物の形状にプレスし、そし
   て型内にある間にそのブランクに電磁エネルギーを加え
   て剛性化材料を硬化する工程からなる方法。（４）可撓
   性の強化材と未硬化の剛性化材料から予備成形物を製造
   する方法において、未硬化の剛性化材料の層を可撓性の
   強化材の層に加えて含浸した層構造を形成し、含浸した
   層構造からブランクを切断し、そのブランクを予備成形
   物の寸法と形状の型キャビティを有する型でプレスし、
   そしてプレスしたブランクに型内にある間に紫外線エネ
   ルギーを加えて剛性化材料を硬化しかつ剛性化する工程
   からなる方法。 （５）ブランクを強化材のマットから切断し、そのブラ
   ンクに結合剤樹脂を加え、ブランクを型の二つの部品の
   間に配置し、型をプレスへ迅速に輸送し、二つの型部品
   を一緒にプレスし、ブランクに電磁エネルギーを加える
   と共にプレスして結合剤樹脂を剛性化し、型をプレスか
   ら迅速に輸送し、そして剛性のある予備成形物を型から
   取り出す工程からなる剛性のある予備成形物を製造する
   方法。 （６）所定の形状を有するキャビティを含む型を備え、
   前記型は、各型部品が型キャビティの部分を区画する第
   一と第二の分離可能な型部品を有し、また第一と第二の
   部品を有する分離可能な導波管を備え、前記第一の型部
   品には前記第一の導波管部品が取り付けられかつ前記第
   二の型部品には前記第二の導波管部品が取り付けられ、
   また前記導波管に連結されたマイクロ波エネルギーの源
   を備えた、予備成形物を製造するための成型工具。 （７）強化材と剛性化材料からなる合成材料から所定の
   三次元形状を有する予備成形物を製造するための成型工
   具において、間に合成材料を受け入れるための第一と第
   二の分離可能な型部品を備え、これらの型部品は、接合
   されたときに前記所定の三次元形状を形成する、協働す
   る分離可能な型表面を有し、また第一と第二の部品を有
   するマイクロ波導波管を備え、前記第一の部品が前記第
   一の型部品により担持されかつ前記第二の部品が前記第
   二の型部品により担持され、前記導波管は前記剛性化材
   料の硬化を引き起こすように付勢可能である成型工具。 （８）ガラス補強マットを所定の形状のブランクに切断
   するための切断手段と、結合剤樹脂を前記ブランクに加
   えて強化材と結合剤樹脂材料の合成ブランクを形成する
   ための結合剤施与装置と、結合剤樹脂を担持する強化材
   を受入れてプレスするために型キャビティを一緒に区画
   する第一と第二の分離可能な型部品を有する型と、第一
   と第二の分離可能な導波管区分を有するマイクロ波導波
   管とを備え、前記第一の区分は前記第一の型部品に取り
   付けられかつ前記第二の区分は前記第二の型部品に取り
   付けられ、かつマイクロ波入力部を有し、また強化材と
   結合剤樹脂の合成ブランクを前記型キャビティに配置す
   るための装入手段と、ブランクが予備成形物の形状を複
   製するように前記型部品を一緒にプレスするためのプレ
   スと、前記型を前記プレスに対し搬入および搬出するた
   めのシャットルと、前記マイクロ波導波管を付勢しかつ
   結合剤樹脂の硬化および剛性化を引き起こすために前記
   マイクロ波入力部に接続するためのマイクロ波発生器と
   、型から剛性のある予備成形物を取り出すための取出し
   手段とを備えた、剛性のある予備成形物を製造するため
   の装置。 （９）電磁エネルギー感知結合剤樹脂の点位置を強化材
   要素に加え、強化材要素を移動させて点位置でキャリア
   予備成形物と緊密に接触させ、そして電磁エネルギーを
   強化材要素の点位置に加えて結合剤樹脂を剛性化しかつ
   強化材要素を予備成形物キャリアに結合する工程からな
   る、強化材要素を予備成形物キャリアに取り付ける方法
   。 （１０）マイクロ波感知結合剤樹脂の点位置を強化材要
   素に加え、強化材要素を点位置でキャリア予備成形物と
   緊密に接触させるように移動させ、そしてマイクロ波エ
   ネルギーを強化材要素の点位置に加えて結合剤樹脂を剛
   性化しかつ強化材要素を予備成形物キャリアに結合する
   工程からなる、強化材要素を予備成形物キャリアに取り
   付ける方法。 （１１）紫外線感知結合剤樹脂の点位置を強化材要素に
   加え、強化材要素を点位置でキャリア予備成形物と緊密
   に接触するように移動させ、そして紫外線エネルギーを
   強化材要素の点位置に加えて結合剤樹脂を剛性化しかつ
   強化材要素を予備成形物キャリアに結合する工程からな
   る、強化材要素を予備成形物キャリアに取り付ける方法
   。