JPH0326519A - 樹脂トランスファー成形用金型 - 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、成形装置に係り、更に詳細には繊維強化複合
材料物品を製造するための樹脂トランスファー成形金型
に係る。

［従来の技術］ 樹脂トランスファー成形に於ては、内部に複合材料製造
用の未充填の繊維ブリフォームを収容するモールドキャ
ビティ内に樹脂が加圧された状態にて射出される。この
方法の主要な利点は生産性が高いということである。こ
の方法は広く知られてはいるが、この方法に於ける種々
の問題に起因して樹脂トランスファー成形が広く利用さ
れるには至っていない。樹脂トランスファー成形の使用
は一般に高強度の航空宇宙用の部品に比して小純で低強
度の部品に限定されている。種々の問題のうちの幾つか
は一般的に使用される成形装置に関連している。例えば
金型内にて部品を位置決めすることに関する種々の問題
や、部品が金型によって挾圧されることに起因して部品
の公差を十分な値に維持することが困難である。更に成
形前に金型内を真空化することが困難である。これらの
成形に関する種々の問題点により繊維の配向が乱された
り部品内に空孔が発生されしたりし、これらによって部
品の比強度が大きく低下される。製造コスト及び材料コ
ストが高いので、一つのバッチに一つの不良部品が生じ
ても樹脂トランスファー成形を使用することによって求
められていた経費の節減が相殺される。

従来の樹脂トランスファー戊形に於ては、未充填の繊維
ブリフォームの周りに組付けられる分離式の金型が使用
されている。多数の金属間接続部が存在するので、金型
の内部を真空化すべく金型をシールすることが困難であ
る。例えば樹脂を検査することによって金型内に空気が
存在しないことが判るまで金型内に樹脂を通したり、金
型全体を第二の室内に収容する方法などを含む金型をシ
ールするための種々の方法が従来より提案されているが
、これらの方法にも種々の問題がある。例えば第二の室
は金型及び付属装置を収容するためには大きくならざる
を得ず、従って実施不可能なほど大きくならざるを得な
い。

従って当技術分野に於ては上述の如き種々の問題を解消
する樹脂トランスファー成形用金型が従来より希求され
ている。

［発明の概要］ 本発明は、金型内を真空化し真空状態を維持して部品内
の空孔を低減する改良されたシールを有する改良された
樹脂トランスファー成形装置を提供することを目的とし
ている。またプリフォーム及び硬化した複合材料物品を
出入れするための十分な出入れ孔が設けられる。更に複
合材料製造用のプリフォームを挾圧することが互いに摺
動する側部によって実質的に低減される。

本発明は、複合材料物品の樹脂トランスファー成形を行
うための金型であって、金型の内部に真空状態を維持し
、これにより稠密な複合材料物品を製造するためのシー
ルを有する金型に係る。金型本体が物品を取出すための
孔を含む少なくとも二つの孔を有している。孔を閉ざす
ための少なくとも二つの金型封止部材が設けられ、金型
封止部材のうちの二つは金型内に於て互いに接触するよ
うになっている。各金型封止部材と金型本体との間には
各金型封止部材を金型本体に対しシールし、これにより
一つの面のみを連続的にシールするシールが配置されて
いる。

本発明の他の一つの局面は、複合材料物品の樹脂トラン
スファー成形用の金型であって、物品を損傷することな
く取出すためのクリアランスが金型内に設けられた金型
に係る。金型本体が物品を取出すための孔を含む少なく
とも三つの孔を何している。孔を閉ざすよう構威された
少なくとも三つの金型封止部材が設けられている。金型
封止部材のうちの二つは少なくとも成形されるべき物品
の互いに隣接する側面を郭定し、これら二つの金型封止
部材は金型内にて互いに摺動接触するようになっている
。第三の金型封止部材は物品がそれを取出す際に直交方
向に拘束されないよう互いに隣接する金型封止部材に対
し配向されている。

本発明の更に他の一つの局面は複合材料物品の樹脂トラ
ンスファー成形用の金型であって、金型封止部材による
プリフォームの挾圧を低減する金型に係る。金型本体が
少なくとも一つの孔を有し、その孔が金型封止部材によ
り閉じられるようになっている。金型封止部材は物品に
接触する側面を有し、金型封止部材は金型本体と摺動接
触した状態にて受入れられ、これによりプリフォームの
挾圧を低減するようになっている。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

［発明を実施するための最良の形態］ 第１図及び第２図に従来の樹脂トランスファー成形用金
型が図示されている。第１図に於て、二つの金型封止部
材３及び６が金型本体９に設けられた孔を閉ざすように
なってる。ガスケット１２及び１５が金型封止部材３及
び６を金型本体９１；対しシールするようになっている
。しかし金型は空気の漏洩経路が存在するので内部に真
空状態を維持することはできない。かかる空気の漏洩に
より製造される複合材料物品内に空孔が生じ易い。

空気の一洩経路が第２図に一層明瞭に図示されている。

第２図に於て、漏洩経路１８は互いに係合する金型の面
（気密を達成することが困難である）の間及びガスケッ
ト１２、１５の周りの空気漏洩経路を示している。

従来の金型に於ける他の一つの問題が第３図に図示され
ている。金型封止部材３０が金型本体３３に当接して孔
を閉ざそうとし、これによりブリフォーム３６を挾圧す
る。更に第４図はブリフォーム４０が物品を成形するた
めに使用されるマンドレル４３と金型本体４２と金型封
止部材４６との間に於てそれらが互いに係合せしめられ
る際に挾圧される態様を示している。第５図に示されて
いる如く、かかる挾圧によりマンドレル４３が取除かれ
る際に符号４７にて示された位置に於て成形された物品
４０が剥離される。

次に第６図を参照して本発明を説明する。第６図に於て
、金型本体５０及びカバー５３は成形されるべき物品の
外形線（例えば腹合材料物品の形状）を郭定する内面を
有している。成形された物品５４が第８図に図示されて
いる。第６図に於て、金型本体５０の互いに隣接する側
面５６及び５９はそれぞれシール面６６及び６７により
郭定された孔６２、６５を有している。金型封止部材６
９及び７１がそれぞれ孔６２及び６５を閉ざすようにな
っており、シール面６６及び６７と係合するようになっ
ている。金型封止部材６９及び７１がそれぞれ孔６２及
び６５と整合した状態にて摺動ずるよう、摺動アクチュ
エータ８０及び８３の如き装置を支持し案内するために
支持部材７４及び７７が使用されている。

金型封止部材は少なくとも成形されるべき物品の互いに
隣接する側面により郭定される。即ち各金型封止部材の
側面はそれが当接する物品の側面の表面積と少なくとも
同一の表面積を有している。

かくして金型封止部材７１はそれが当接する物品の側面
を越えて延在している。ｍ７図は封止部材６８が如何に
封止部材７１に摺動によって当接するかを示している。

これらの摺動可能な封止部材により、封止部材６８が成
形された複合材料物品及び封止部材７１より離される捺
に複合材料物品と金型本体５０との間にクリアランスを
与え（例えば物品は直交方向に拘束が解除される）、複
合材料物品の出入れが容易にされる。更に第９図に示さ
れている如く、封止部材７１が金型本体５０に対し摺動
によって当接することにより、封止部材３０が金型本体
３３に対し当接される第３図に示された従来の金型の場
合とは異なり、封止部材７１と金型５０との間に点９０
に於てプリフォームが挾圧されることが低減される。こ
のことはブリフォームが互いに摺動する金型部材の間に
捕促されにくくなることによる。何故ならば、例えば第
３図に示されている如く互いに他に対し当接する金型部
材の場合とは異なり、金型部材の間に殆ど空間が存在し
ないからである。

第６図及び第９図に於て、ガスケット９０及び９３の如
きシールがそれぞれ側而５６及び５９のシール面６６及
び６７と共働して封ＩＬ部材６９及び７１をシールする
ようになっている。第１図及び第２図に示された従来技
術とは対照的に、これらのシール装置は連続的なシール
された面を形成する（例えば二つの面に跨ることがない
）ので、空気が漏洩して金型内の真空状態が損われる虞
れが実質的に低減される。

カバー５３はその周縁部にガイドビン１０３を有してい
る。ガイドビン１０３は金型本体５０に設けられた孔１
０６に係合し、これによりカバー５３を金型本体５０に
整合させる。ガスケット１１０の如きシールがカバー５
３を金型本体５０に対しシールするようになっている。

ガスケット９０及び９３の場合と同様、このガスケット
１１０はそれが連続的なシールされた面を形成する（例
えば二つの面に跨ることがない）ので有効である。

かかるシール機構により金型内を真空状態にし、その状
態を維持することが補助される。成形された物品をカバ
ー５３よりイジエクトさせる際にはカバー５３に設けら
れたイジエクタビンアクチュ工一夕１１３が使用される
。カバー５３が持上げられると、従来の装置によりピン
１１６にリンク接続（リンクは図示されていない）され
たアクチュエータ１１３によりビン１１６が成形された
物品に接触せしめられ、これにより物品がカバー５３よ
り分離される。

所望の数及び形状のマンドレル１２０が金型本体５０内
に配置される。マンドレルはそれと金型本体５０との間
に形成されるべき物品の所望の形状に対応する物品室を
形成する。第９図に於て、未充填の繊維ブリフォーム１
２３がマンドレル１２０に装着されている。マンドレル
１２０はそれより延在しカバー５３に設けられた孔１２
９と係合する位置決めビン１２６を有している。位置決
めビン１２６は位置決めピン１３５を受入れてマンドレ
ル１２０を所定の位置に保持するための孔１３２を有し
ている。典型的にはマンドレル１２０はブリフォーム１
２３の一端を越えて（例えば物品室）を越えて延在し、
カバー５３と係合するようになっている。このことによ
り、第４図に示された従来技術の場合とは対照的に、マ
ンドレル１２０及びカバー５３が互いに係合せしめられ
る際にそれらの間にプリフォームが挾圧されることが排
除される。マンドレルとカバーとの間にはブリフォーム
を挾圧する間隙が存在しないのでプリフォームの挾圧が
低減される。このことにより第５図に示されている如き
従来技術の場合に生じていた剥離が低減される。第９図
に於て、マンドレル１２０はブリフォーム１２３と位置
決めピン１２６との間に配置されたガスケット１４０の
如きシールを有している。このシールにより位置決め用
の孔１２９内へ樹脂が流入することが防止される。

マンドレルは第６図及び第９図に，示されている如き以
下の組立体を使用して位置決めされる。カバー５３は位
置決めピン１２６に係合しこれを位置決めするための少
なくとも一つの孔１２９を有している。またカバー５３
はマンドレル１２０に係合するキャビティ１５０の如く
マンドレルの位置を二次的に５１節するための手段を有
している。

更にピン１３５はカバーの通路１５３及び位置決めピン
の孔１３２を貫通して延在し、これにより正方形の位置
決め用の孔１２９により郭定される平面に垂直な軸線に
沿ってマンドレル１２０を効果的に固定する。かくして
孔１２９はマンドレルの位置決めピン１２６、従ってマ
ンドレル１２０を第一の公差のレベルにて位置決めし、
しかる後マンドレル１２０がカバーのキャビティ１５０
に係合することによってマンドレル１２０が第二の更に
高い公差のレベルにて位置決めされる。

金型のハウジングにはシリコーンオイルの如き加熱及び
冷却用の流体を導くための通路７０の如き温度制御手段
が設けられている。或いはヒータワイヤが通路７０内に
配置され、金型を加熱するために使用されてよい。

上述の成形装置は樹脂トランスファー成形に於て使用さ
れる。この方法に於ては未充填の繊維ブリフォームがマ
ンドレル上に配置゜される。マンドレルはそれらの所定
の位置に近い位置にて金型内に押入される。金型の上端
が閉じられ、位置決めビン１２６が位置決め用の孔１２
９に係合し、これによりマンドレル１２０がそれらの対
応する位置に位置決めされる。次いで位置決めビン１３
５が位置決めピンの孔１３２に係合し、これによりマン
ドレル１２０が所定の位置に固定される。次いで摺動ア
クチュエータ８０及び８３により封止部材６９及び７１
が孔６２及び６５内の所定の位置に摺動するよう封止部
材６９及び７１が駆動される。これらによりマンドレル
及びブリフォームが更に正確に位置決めされる。金型が
完全に組立てられ、ガスケットによって適正にシールが
行われると、金型内の物品室が脱気され、物品室内へ樹
脂が加圧状態にて射出され、これにより未充填の繊維プ
リフォームが樹脂にて含浸される。物品室が十分に脱気
されるので、従来より一般に行われている如く物品室内
に空気が存在するか否かを検査するために物品室内に樹
脂を流して検査する必要がない。

樹脂は通常の圧力にて金型内にＪｌ，ｔ出される。この
場合の圧力は一般に約８５　〜３００　　ｐｓｉ（６．
０〜２　１　．　　１　ｋｇ／　ｃｄ）である。金型の
内部が樹脂にて充填されると、樹脂にて含浸されたプリ
フォームは使用されている樹脂及び繊維について従来よ
り採用されている圧力及び温度に曝される。典型的には
これらの圧力及び温度は約５〜３００　ｐｓｌ　（０．
　　３　５〜２　１．　　１ｋｇ／ｃｄ）　、約室温〜
５００下（２６０℃〉である。樹脂が完全に硬化すると
金型が分解される。カバーが除去され、封止部材６９及
び７１が孔６２及び６５より後退せしめられ、これによ
り完全に硬化した物品を容易に取出すためのクリアラン
スが形成される。

本発明に於て使用される繊維及び樹脂はガラス、ポリア
ラミド、黒鉛、エボキシ、ポリエステル、ビニル、エス
テル、フェノールの如く従来より当技術分野に於て使用
されているものであってよい。

本発明によれば、金型の内部を真空化し真空状態に維持
するための改良されたシール装置を有し、これにより物
品内の空孔を低減し、また金型内の空気が完全に除去さ
れるまで金型内に樹脂を通す必要がない改良された樹脂
トランスファー成形装置が得られる。更に複合材料を形
成するためのブリフォームに皺が形或されたりブリフォ
ームが挾圧されることが摺動する側部によって実質的に
低減される。更にブリフォーム及び形成された複合材料
物品を出入れするための十分な大きさの近接孔が与えら
れる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとり．て明らかだろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金型組立体を一部破断して示す斜視図で
あり、二つの封止部材が金型に対し組付けられる前の状
態にて仮想線により示されている。 第２図は第１図に示された金型組立体を示す拡大部分斜
視図である。 第３図は従来の金型が閉じられる場合の態様を示す解図
的断面図である。 第４図及び第５図はカバーに対するマンドレルの位置を
示す解図的断面図である。 第６図は本発明による樹脂トランスファー成形用金型を
示す分解斜蜆図である。 第７図は本発明による金型をそれが完全に組立てられた
状態にて示す第６図の線７−７に沿う断面図である。 第８図は第６図に示された金型にて形成された複合材料
物品を示す斜視図である。 第９図は第６図に示された金型をそれが完全に組立てら
れた状態にて示す第６図の線９−９に沿う断面図である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複合材料物品の樹脂トランスファー成形用金型に
   して、 少なくとも二つの孔を有し、前記少なくとも二つの孔の
   一方は前記物品を取出し得るに十分なほど大きい取出し
   孔である金型本体と、 それぞれ側面を有し、前記孔を閉ざすよう構成された少
   なくとも二つの金型封止部材と、 前記金型封止部材のうちの二つは前記金型内に於て互い
   に接触するよう構成されていることと、各金型封止部材
   と前記金型本体との間に配置され、各金型封止部材を前
   記金型本体に対しシールして一つの面のみを連続的にシ
   ールするよう構成されたシール手段と、 を含む金型。
2. （２）複合材料物品の樹脂トランスファー成形用金型に
   して、 少なくとも三つの孔を有し、前記孔の少なくとも一つは
   前記物品を取出し得るに十分なほど大きい取出し孔であ
   る金型本体と、 前記孔を閉ざすよう構成された少なくとも三つの金型封
   止部材と、 前記金型封止部材のうちの二つは少なくとも前記物品の
   互いに隣接する側面を郭定し、前記金型内に於て互いに
   摺動接触するよう構成されていることと、 前記三つの金型封止部材は前記物品がその取出し中に直
   交方向に拘束されないよう前記互いに隣接する金型封止
   部材に対し配向されていることと、を含む金型。
3. （３）複合材料物品の樹脂トランスファー成形用金型に
   して、 少なくとも一つの孔を有する金型本体と、 側面を有し、前記孔を閉ざすよう構成された少なくとも
   一つの金型封止部材と、 前記金型封止部材は前記物品に接触する接触側面を有し
   、前記接触側面は前記金型本体と摺動接触した状態にて
   受入れられるよう構成されていることと、 を含む金型。