JPH04232008A - 導電性複合材製品の製造方法 - Google Patents

導電性複合材製品の製造方法

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JPH04232008A
JPH04232008A JP3152338A JP15233891A JPH04232008A JP H04232008 A JPH04232008 A JP H04232008A JP 3152338 A JP3152338 A JP 3152338A JP 15233891 A JP15233891 A JP 15233891A JP H04232008 A JPH04232008 A JP H04232008A
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resin
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Peter Gregory Donecker
ピーター　グレゴリー　ドネッカー
Jeffrey George Sauer
ジェフリー　ジョージ　ソウアー
Nestor Joseph Diaz
ネスター　ジョセフ　ディアズ
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、樹脂トランスファー
成形により導電性複合材製品を製造する方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】航空機の部材は、避雷や電磁界干渉（Ｅ
ＭＩ）の目的で導電性材料で形成する必要がある。これ
らの部材は、伝統的に、鋼やアルミニウムやチタンのよ
うな金属で形成されている。これらの金属は優れた導電
性を示すが、これらの材料は密度が高いため、航空機の
軽量化を阻害するものとなっている。
【０００３】このために、航空機の構成部材を複合材料
等で形成するための材料が開発されて来ている。複合材
製品は、現在は予備含浸により製造するものが一般的に
知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この方法においては、
樹脂や触媒を含浸した織物基材に所要の強化するための
手段が必要となり、さらに硬化のタイミングを適正に制
御することが必要となる。これに加えて、樹脂及び触媒
を含浸した材料は保管寿命が限られたものとなってしま
う。
【０００５】樹脂のトランスファー成形が複合材製品を
製造するための他の方法として用いられる。この方法は
、例えば、アメリカ特許第４，７６２，７４０号に開示
されている。この樹脂のトランスファー成形においては
、樹脂及び触媒又は架橋剤等の硬化剤を、繊維製のプリ
フォームを収容した成形モールド内に射出する直前に混
合する。この方法においては、樹脂と触媒が射出直前ま
で混合されないので、保管寿命やプリプレグの貯蔵の問
題を生じることはない。
【０００６】こうした、プリプレグと樹脂のトランスフ
ァー成形を用いた方法によって金属製品に比べて軽量な
製品を製造することが出来るが、これらに用いられる熱
硬化性樹脂、熱可塑性樹脂や織物の形成材料は、非導電
性であるか、又は避雷や電磁界干渉保護の効果を得る為
に十分な導電性を有していない。従って、軽量で導電性
の高い製品の製造方法の開発が必要となる。導電特性は
、複合材製品に金属製のメッシュを用いることで付加す
ることが出来る。
【０００７】前述の方法における乾燥した金属製メッシ
ュを乾燥した（含浸されていない）プリフォームは、重
大な制約を有している。散布された接着剤により重合強
度が減少し、好ましくない化粧面形成され、射出時に樹
脂の流れに接触する。予備含浸された金属メッシュは、
プリプレグに形成された金属メッシュは取り扱いが難し
く、保管寿命及び製品としての寿命が短いため、実質的
に使用不能である。また、硬化した部分に金属メッシュ
を二次的に接着する方法、又は硬化前のプリフォームに
機械的に金属メッシュを取り付ける方法もあまり効果的
ではない。
【０００８】従って、金属ワイヤのメッシュに繊維製の
織物に接着し、含浸材料における保管寿命の問題を解消
するために、平坦な面をもつ製品及び複雑な面構成の製
品を製造する方法が必要となる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記の要求に答
えて、金属ワイヤのメッシュに繊維製の織物に接着し、
含浸材料における保管寿命の問題を解消するために、平
坦な面をもつ製品及び複雑な面構成の製品を製造する方
法を提供することにある。
【００１０】さらに、本発明の目的は、避雷及び電磁界
干渉からの保護に十分な導電性を有して、かつ航空機に
おける燃料消費及び航行性能を向上することが出来る軽
量の複合材製品を製造することの出来る方法を提供する
ことにある。
【００１１】また、本発明の目的は、導電性複合材製品
の製造に用いる設備のための設備投資が少なく、かつ生
産性の高い方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の構成によ
れば、製造する製品の形状に成形した割り型の第一のハ
ーフに繊維製プリフォームを配設し、接着剤樹脂フィル
ムを裁断して形成した接着剤樹脂片を前記繊維製プリフ
ォームに接着し、所望形状に裁断した金属製メッシュを
前記繊維製プリフォーム上に配置し、前記金属製メッシ
ュを前記接着剤樹脂片に接着し、前記第一のハーフに対
応する第二のハーフを組み付けて割り型を閉塞し、閉塞
した割り型内に樹脂と架橋剤の基材を射出し、基材を射
出した割り型を加熱して基材の樹脂及び接着剤樹脂片の
樹脂を硬化させる工程よりなる射出用樹脂と化学的及び
科学的適合性を有する接着剤樹脂フィルムを用いて金属
製メッシュを含む導電性複合材製品の製造方法が提供さ
れる。
【００１３】本発明の第二の構成によれば、製造する製
品の形状に成形した割り型の第一のハーフに金属製メッ
シュを配設し、接着剤樹脂フィルムを裁断して形成した
接着剤樹脂片を前記金属製メッシュに接着し、繊維製プ
リフォームを金属製メッシュ上に配置し、前記繊維製プ
リフォームを前記接着剤樹脂片に接着し、前記第一のハ
ーフに対応する第二のハーフを組み付けて割り型を閉塞
し、閉塞した割り型内に樹脂と架橋剤の基材を射出し、
基材を射出した割り型を加熱して基材の樹脂及び接着剤
樹脂片の樹脂を硬化させる工程よりなる射出用樹脂と化
学的及び科学的適合性を有する接着剤樹脂フィルムを用
いて金属製メッシュを含む導電性複合材製品の製造方法
が提供される。
【００１４】
【発明の説明】本発明による導電性複合材製品の製造方
法は、繊維製プリフォームと金属製メッシュと接着剤フ
ィルム及び射出樹脂を出発材料として用いる。乾燥した
安定な繊維製プリフォームを、樹脂トランスファー成形
装置にセットする。製造する製品に対応した形状の接着
剤樹脂片を接着剤樹脂フィルムから、従来より周知の切
り出し技術を用いて切り出す。接着剤樹脂フィルムの両
側には、塵埃等の付着を防止するとともに、フィルムの
安定性及び管理のし易さのために、支持材が付着されて
いる。この支持材を、接着剤樹脂片の一側面より剥離し
、繊維製プリフォームの所定の部分に張り付ける。この
処理は、金属製メッシュを繊維製プリフォームに接着す
るのに十分な面積に接着剤樹脂片が張り付けられるまで
繰り返される。次いで、接着剤樹脂片の他側面の支持材
を剥離する。予め切断し、所望の形状に形成された金属
製メッシュを繊維製プリフォーム上に配設して、繊維製
プリフォーム上の接着剤樹脂片により金属製メッシュを
固定する。
【００１５】なお、接着剤樹脂片は、複数層の金属製メ
ッシュを用いる場合には、これらの金属製メッシュ間の
接着、固定にも使用することが出来る。
【００１６】次いで、繊維製プリフォームと金属製メッ
シュをセットした樹脂のトランスファー成形装置を閉塞
する。その後に、樹脂と架橋剤を混合し、樹脂のトラン
スファー成形装置のモールド内に射出する。樹脂の射出
後、使用する樹脂の仕様に従って硬化される。即ち、樹
脂の硬化は、華氏２００度乃至４００度の温度範囲で０
．５乃至８時間行われる。
【００１７】上記した方法は、平坦な面を持つ製品の製
造にも当然使用可能であるが、接着剤樹脂フィルムによ
り金属製メッシュを円曲形状面に射出される樹脂に干渉
せず、重合強度を減少させずに固定することが出来るの
で、特に複雑な面構成の製品の製造に使用するのに適し
ている。
【００１８】乾燥状態のプリフォームは、通常、グラフ
ァイト繊維、ガラス繊維、アラミド繊維又はこれらの組
み合わせによって形成される。織物がグラファイト繊維
で形成されている場合、ガラス繊維のより合わせ材が、
織物中に電気絶縁材として含まれる。平坦な面構成の製
品を製造する場合には、プリフォームの織物は、所望の
形状に縫い付け又はホチキスにより取り付けられる。こ
のとき、繊維製プリフォームは樹脂が含浸されていない
ので、特定の温度における保管寿命や保管の問題は生じ
ないものとなる。
【００１９】本発明の方法においては、乾燥したプリフ
ォームに対応する形状の金属製メッシュを形成し、これ
をプリフォームに固定する。粘着性接着剤樹脂が、金属
製メッシュを繊維製プリフォーム又は金属製メッシュに
物理的に接着するために用いられる。硬化中に、接着剤
樹脂フィルムは射出された樹脂及び架橋剤内に吸収され
硬化した樹脂基材の一部となる。
【００２０】製品に十分な導電性を与えるためには、金
属製のメッシュ、スクリーン又は織物を含めることが必
要である。代表的な金属ワイヤメッシュは、いかなる金
属によっても形成することが出来るが、アルミニウム、
ニッケル、銅及びこれらの合金がもっとも頻繁に用いら
れる。金属製メッシュは平坦なシート状であり、切断し
、手作業により成形し、重ね合わせない限りは容易に三
次元的な形状に適合させることは出来ない。金属製メッ
シュを重ね合わせて折り曲げる方法は、メッシュの重合
部が射出成型中に樹脂の浸透を阻害して、他の部分に比
べて繊維／樹脂比率をを大きくしてしまう虞れがあるた
め、使用に難がある。繊維／樹脂比率の大きな部分は、
表面の乾燥度が大きくなりクラックを生じたり、美観を
損なう虞れがある。
【００２１】この金属製メッシュの重合による射出樹脂
に対する影響の問題を解消するために、金属製メッシュ
は、繊維製プリフォームの形状に正確に適合するように
裁断される。金属製メッシュを裁断し、所定の形状に適
合した形状に成形した後に、成形した形状を保持する手
段が用いられる。製品が、二層以上の金属製メッシュを
含む必要がある場合には、第一の金属製メッシュに第二
の金属製メッシュを保持する手段が必要となる。
【００２２】接着剤樹脂フィルムが、金属製メッシュと
繊維製プリフォームの接着に用いられる。この接着剤樹
脂フィルムは架橋剤を含む樹脂で構成される。架橋剤は
、樹脂がフィルム状に形成するために流動性が高すぎる
場合に、接着剤樹脂フィルムに固さを付与するために添
加される。しかしながら、接着剤樹脂は、架橋剤を含有
していない場合、射出成形状態の射出樹脂に溶解する。
【００２３】接着剤樹脂フィルムは、射出樹脂と同一又
は化学的及び科学的に適合性のある樹脂によって製造さ
れる。この目的は、好ましくない副生成物を生じること
なく接着剤樹脂を射出樹脂に溶解させることの出来る製
品を構成するためである。
【００２４】本発明の方法においては、特に代表的には
熱硬化性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂としては、ア
メリカ合衆国，カリフォルニア州，サント　　アンナ（
Ｓａｎｔａ　　Ａｎｎａ）のユー．エス．ポリメッリク
社（Ｕ．Ｓ．　　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）製のビスフェノ
ールーＡエポキシ（Ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ−Ａ　　ｅｐｏ
ｘｙ）（ＢｉｓＡ　　ｅｐｏｘｙ）、ビスメルイミド変
性エポキシ（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ　　ｍｏｄｉｆ
ｉｅｄ　　ｅｐｏｘｙ）（ＢＭＩ　　ｅｐｏｘｙ）、ト
リアジン（ｔｒｉａｚｉｎｅ）が望ましい。これらの樹
脂は、上記の樹脂の単一の剤又は複数の構成剤の複合剤
であり、必要に応じて架橋剤が添加される。
【００２５】架橋剤が必要な場合には、架橋剤は樹脂の
トランスファー成形装置に射出される直前に樹脂に混合
される。架橋剤は、有機酸、無水物、アミン及び有機金
属化合物より選択される単一の化合物またはその組み合
わせ化合物で構成される。
【００２６】本発明の方法は、所望の形状に形成された
割り型を持つ樹脂のトランスファー成形装置を用いて実
施することが出来る。また、少なくとも一つの金属製メ
ッシュを有する製品は、幾つかの方法で製造することが
出来る。
【００２７】繊維製プリフォームに金属製メッシュを接
着するために必要となる接着剤樹脂フィルムの量は、製
造する製品の円曲面の複雑さにほぼ比例する。平坦な形
状の場合には、繊維製プリフォームの表面の２％の接着
剤樹脂フィルムが必要となるが、複雑な面構成の製品に
おいては、繊維製プリフォームの表面積の２５％以上の
面積の接着剤樹脂フィルムが必要となる。
【００２８】繊維製プリフォーム及び金属製メッシュを
樹脂のトランスファー成形装置の割り型のハーフにセッ
トする方法としては、金属製メッシュをハーフにセット
し、次いで金属製メッシュに接着剤樹脂片を貼り付け、
しかる後に繊維製プリフォーム金属製メッシュに固定す
るか、若しくはまず繊維製プリフォームをハーフにセッ
トし、これに接着剤樹脂片を貼り付け、次いでこれに金
属製メッシュを固定する。
【００２９】また、本発明の方法においては、織物製の
プリフォームの両側に金属製メッシュを配設することも
出来る。この場合、繊維製プリフォームの各面に金属製
メッシュは接着剤樹脂片によって接着する。また、逆に
、金属製メッシュの両面に繊維製プリフォームを接着剤
樹脂片を用いて接着することも出来る。
【００３０】以下に、本発明の実施例を添付する図面を
参照して説明する。
【００３１】図１及び図２は、本発明による導電性複合
材製品を製造方法の実施要領を示すもので、繊維製プリ
フォーム３は、製造する製品の形状に合わせて裁断され
る。図示の実施例において、繊維製プリフォーム３はグ
ラファイト繊維４及びガラス繊維のより合わせ材で形成
される。裁断された繊維製プリフォーム３は、従来より
周知の技術を用いて所望のプリフォーム形状５に形成さ
れる。乾燥したプリフォーム形状５は、樹脂のトランス
ファー成形装置の割り型のハーフ１にセットされる。接
着剤樹脂フィルムとしては、エポキシ変性ビスマルイミ
ド樹脂であるユー．エス．ポリメッリク社（Ｕ．Ｓ．　
　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）製のＥ−９０５ＨＭが用いられ
、霜取りされた後、従来より周知の切断技術により製品
の形状に適合した所望形状の接着剤樹脂片６に裁断され
る。接着剤樹脂フィルムは、両側に第一及び第二の支持
材が貼り付けられている。支持材の一方７が接着剤樹脂
片６より剥離され、露出した接着面８は、繊維製プリフ
ォーム３に軽く接着される。接着剤樹脂片６は、符号９
で示す部分に貼り付けられる。この貼り付け部分９は金
属製メッシュ１０を繊維製プリフォーム３のプリフォー
ム形状５に接着固定することが必要な部分である。三角
形状の接着剤樹脂片６を貼り付けた部分は、金属製メッ
シュ１０が繊維製プリフォーム３に固定される部分であ
るともに、金属製メッシュが部分的に重合する部分であ
る。繊維製プリフォーム３の約１０％の接着剤樹脂片６
が用いられる。以下に詳述する後工程において、射出樹
脂の含浸を確実とするために、繊維製プリフォーム３の
射出ポート１１及びブリードポート１２には、接着剤樹
脂片６による樹脂の流れの阻害を避けるため、接着剤樹
脂片６は取り付けられない。
【００３２】金属製メッシュ１０は、２００ｘ２００メ
ッシュのアルミニウム金属メッシュで構成されており周
知の脱脂剤により清浄され、残りの支持材７を接着剤樹
脂片６より剥離した後に、繊維製プリフォーム３に固定
される。金属製メッシュ１０と繊維製プリフォーム３は
接着剤樹脂片６により軽く貼り付けられる。図２には金
属製メッシュの重合部１３を示している。図２において
、白抜の部分は金属製メッシュを重合状態に保持する接
着剤樹脂を示している。
【００３３】繊維製プリフォーム３に金属製メッシュ１
０を固定すると、樹脂のトランスファー成形装置の割り
型の第二のハーフ１５が、第一のハーフ１に組み付けら
れ、割り型が閉塞される。しかる後に、樹脂のトランス
ファー成形装置は、華氏２３０度に加熱される。本実施
例においては、前記したユー．エス．ポリメッリク社（
Ｕ．Ｓ．　　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）製のエポキシ変性ビ
スメルイミドであるＥ９０５ＲＴＭＡ樹脂が射出樹脂と
して用いられる。射出樹脂にはＥ９０５ＲＴＭＢ等の架
橋剤が、樹脂製造者の使用に従って添加される。射出樹
脂は、射出ポート１１より射出される。射出終了後、割
り型を閉塞状態としたまま、華氏３５０度に予備加熱さ
れたオーブンにより２時間加熱して、射出された樹脂を
硬化させる。
【００３４】硬化後に、熱硬化した導電性複合材製品が
、樹脂のトランスファー成形装置より取り出され、品質
管理検査及び非破壊試験を行われる。
【００３５】
【発明の効果】上記した本発明によれば、金属ワイヤの
メッシュに繊維製の織物に接着し、含浸材料における保
管寿命の問題を解消することが出来る。また、本発明に
よれば、避雷及び電磁界干渉からの保護に十分な導電性
を有して、かつ航空機における燃料消費及び航行性能を
向上することが出来る軽量の複合材製品を製造すること
の出来る。さらに、本発明によれば、導電性複合材製品
の製造に用いる設備のための設備投資が少なく、かつ生
産性の高くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性複合材製品の製造方法を実施す
るための構成要素を示す斜視図である。
【図２】図１の金属製メッシュの重合部分を示す斜視図
である。
【符号の説明】
１　　割り型のハーフ ３　　繊維製プリフォーム ４　　グラファイト繊維 ５　　プリフォーム形状 ６　　接着剤樹脂片 ７　　支持材の一方 ８　　接着面 ９　　貼り付け部分 １０　　金属製メッシュ １１　　射出ポート １２　　ブリードポート １５　　割り型の第２のハーフ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ａ．　　製造する製品の形状に成形し
    た割り型の第一のハーフに繊維製プリフォームを配設し
    、ｂ．　　接着剤樹脂フィルムを裁断して形成した接着
    剤樹脂片を前記繊維製プリフォームに接着し、ｃ．　　
    所望形状に裁断した金属製メッシュを前記繊維製プリフ
    ォーム上に配置し、 ｄ．　　前記金属製メッシュを前記接着剤樹脂片に接着
    し、 ｅ．　　前記第一のハーフに対応する第二のハーフを組
    み付けて割り型を閉塞し、 ｆ．　　閉塞した割り型内に樹脂と架橋剤の基材を射出
    し、 ｇ．　　基材を射出した割り型を加熱して基材の樹脂及
    び接着剤樹脂片の樹脂を硬化させる工程よりなる射出用
    樹脂と化学的及び科学的適合性を有する接着剤樹脂フィ
    ルムを用いて金属製メッシュを含む導電性複合材製品の
    製造方法。
  2. 【請求項２】　　前記の工程ｄ及びｅは、第一の金属製
    メッシュに前記接着剤樹脂片を接着し、前記第一の金属
    メッシュに貼着した接着剤樹脂片に第二の金属製メッシ
    ュを接着する工程を含む請求項１の方法。
  3. 【請求項３】　　請求項１の方法により製造される導電
    性複合材製品。
  4. 【請求項４】　　ａ．　　製造する製品の形状に成形し
    た割り型の第一のハーフに金属製メッシュを配設し、ｂ
    ．　　接着剤樹脂フィルムを裁断して形成した接着剤樹
    脂片を前記金属製メッシュに接着し、 ｃ．　　繊維製プリフォームを金属製メッシュ上に配置
    し、 ｄ．　　前記繊維製プリフォームを前記接着剤樹脂片に
    接着し、 ｅ．　　前記第一のハーフに対応する第二のハーフを組
    み付けて割り型を閉塞し 、ｆ．　　閉塞した割り型内に樹脂と架橋剤の基材を射
    出し、 ｇ．　　基材を射出した割り型を加熱して基材の樹脂及
    び接着剤樹脂片の樹脂を硬化させる工程よりなる射出用
    樹脂と化学的及び科学的適合性を有する接着剤樹脂フィ
    ルムを用いて金属製メッシュを含む導電性複合材製品の
    製造方法。
  5. 【請求項５】　　前記の工程ｂ及びｃは、第一の金属製
    メッシュに前記接着剤樹脂片を接着し、前記第一の金属
    メッシュに貼着した接着剤樹脂片に第二の金属製メッシ
    ュを接着する工程を含む請求項４の方法。
  6. 【請求項６】　　請求項１の方法により製造される導電
    性複合材製品。
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