JPH04265714A - 中空複合部材の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願の発明は、中空複合部材
の製造方法の発明に関する。さらに詳細には、中空部を
形成するための芯材に熱収縮性材料を使用する複合部材
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の中空複合部材の製造方法にあって
は、図１１に示すような全体にテーパのついた金属製芯
材（金属マンドレル）２１ａ、２１ｂ　を使用していた
。この芯材を、例えば２分割のテーパキータイプとして
使用し、周囲に複合材料を巻きつけ、これを加熱成形し
た後、テーパを利用して芯材を引き抜き、中空複合部材
を製造していた。かかる製造方法を開示した従来技術と
しては、例えば特開昭６２−２０７６３３号がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術にあっ
ては、成形後の芯材の離型が容易でないという欠点があ
った。すなわち、芯材を引き抜くのに相当の荷重を必要
とし、しかもその荷重によって成形の終了した複合部材
を破損する危険性さえあった。このため離型作業に相当
の労力を強いられるという問題点があった。

【０００４】特に製品が長尺となるに従って、芯材の引
き抜きが困難となる。また、中空部形状を楕円、絞りな
どの特殊形状とする場合には、芯材の設計・選択は容易
でなく、離型作業も極めて困難となる。

【０００５】この出願の発明の目的は、上述の問題点を
解決すべく、長尺製品の製造や特殊な中空形状の製品の
製造にも適し、離型作業が容易な中空部材の製造方法を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため、この出願の発明は、複合材料プリプレグ４、５　
を芯材１　に巻きつけて成形する中空複合部材の製造方
法において、熱収縮性材料からなる前記芯材１　に内側
バッグ材２　を被せ、前記内側バッグ材の外周に前記複
合材料プリプレグ４、５　を巻きつけ、前記複合材料プ
リプレグ４、５　の外周に外側バッグ材１４を被せ、前
記複合材料プリプレグ４、５　を前記内側バッグ材２を
介して内側から加圧し、前記外側バッグ材１４を介して
外側から加圧しながら加熱成形し、熱収縮した前記芯材
１　を取り出すことを特徴とする中空複合部材の製造方
法である。

【０００７】また、前記の中空複合部材の製造方法にお
いて、前記芯材１　を剛性軸１６で支持しながら、前記
内側バッグ材２　の外周に前記複合材料プリプレグ４、
５　を巻きつけるものである。

【０００８】

【作用】熱収縮性材料からなる芯材１　は、成形時に加
熱されることにより熱収縮する。熱収縮性材料の芯材１
　は、複合材料プリプレグ４、５　を巻きつける際には
中空複合部材の中空部形状を形成するように働き、加熱
成形した後の離型の際には容易に除去・離型できる様に
働く。

【０００９】また、熱収縮性材料の芯材１　は一般に剛
性を欠き、複合材料プリプレグ４、５　を巻きつけると
きの張力によって容易にたわみを生じる。特に長尺、細
い芯材の場合にはその傾向が著しい。剛性軸９　は複合
材料プリプレグ４、５　を巻きつける際に、熱収縮性材
の芯材１　を支持して、このたわみを防止するように働
く。

【００１０】

【実施例】この出願の発明の実施例を図１から図１０に
基づいて説明する。図１から図８はこの発明の基本的実
施例を説明するための図であって、図１から図６は一例
として角形芯材を使用した場合の成形準備のための工程
を示す図、図７、図８は成形準備を終了したバッグ構成
図である。以下、これらに基づき本実施例の製造手順を
説明する。

【００１１】まず芯材となる発泡コア１　を機械加工等
によって、図１の様に必要な寸法・形状に加工する。こ
の芯材としては、発泡スチロール等の熱収縮性材料であ
って、加工が容易で安価な材料が好ましい。

【００１２】特に発泡コア中の気泡は、連続気泡である
ことが望ましい。気泡が連続していない場合には、後述
の加熱工程で内圧をかける際に、内圧は発砲コアとバッ
グ材との狭い隙間を通してかかるため、不均一となるお
それがあるが、気泡が連続している場合には、発砲コア
中の連続気泡からも内圧がかかるため、均一に圧力がか
かるためである。

【００１３】さらに、芯材の熱収縮材料としては、収縮
開始温度が複合材料の硬化・成形温度よりも若干高めの
材料であることが望ましい。収縮開始温度が成形温度よ
りも低い場合には、加熱成形過程でストリンガの形状を
拘束するものがなくなるため、少しの圧力バランスの狂
いで変形するおそれがある。これに対して芯材の収縮開
始温度が成形温度より高い場合には、温度を成形温度ま
で昇温・保持してストリンガを硬化させた後に、芯材収
縮温度までさらに昇温・保持させて芯材を収縮すること
により、成形の寸法精度が向上することとなる。

【００１４】次に図２に示すように、内側バッグ材２　
で発泡コア１　を被覆した後、ロービングプリプレグ材
３　を巻つけて内側バッグ材２　を発泡コア１　に密着
させる。この内側バッグ材２　は、複合材料プリプレグ
４、５　を加圧・成形する際に、プリプレグ側を真空に
保持して、内側から加圧するためのものであり、同時に
芯材を離型するためのものでもある。内側バッグ材２　
としては、ナイロン製バッグフィルム等を使用する。な
お、内側バッグ材の表面は離型処理を行い、成形後の離
型が容易に行える様にしておく。また、ロービングプリ
プレグ材３　は内側バッグ材２　を発泡コア１　に密着
させて所定の中空形状を形作るためのものである。なお
、バッグ材を被せるときには、内側バッグ材２　のしわ
は図３に示す様にストリンガ側につけるのが好ましい。

【００１５】さらに、図４に示す様に、複合材料プリプ
レグとして一方向材料テープ４　とロービング材５　を
適宜必要に応じて巻きつける。この一方向材料テープ４
　としては、例えば多数の強化繊維を所定の幅に帯状に
並べて、樹脂を含浸させたテープ状のプリプレグ等を使
用する。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等を
用いる。ロービング材５　としては、例えば強化繊維の
長繊維を数十本束ねて糸状とし、樹脂を含浸させたロー
ビングプレリプレグを使用する。巻きつけ作業は、例え
ば特開昭６２−９７８３４号に開示される様なワインデ
ィングマシーン等によって、自動化することが好ましい
。

【００１６】この複合材プリプレグ４、５　を巻きつけ
たものを、図５に示すように例えば３個並べてボックス
構造にする。すなわち、３個を並べた各コーナー部の間
隙に、ロービングプリプレグ材等のフィラー６　を積層
し、上面スキン７ａ、下面スキン７ｂとして、一方向プ
リプレグ、クロスプリプレグ等の複合材料を適宜必要に
応じて積層する。

【００１７】また、ストリンガの曲がり、倒れ等を防止
するため、図６に示す様に、既に硬化した複合材製プリ
キュアプレート８　等と接着シート９　をセットしても
よい。

【００１８】次に、図７，　図８に示す様に、離型処理
を行ったベースプレート１０の上に、図５の積層を終了
した複合材をセットし、外型１１としてアルミ製、ステ
ンレス製等の離型処理を行ったサイドブロック１１ａ　
、カールプレート１１ｂ　をセットし、外型１１の外表
面に離型と樹脂の流出を抑制するための目的で離型フィ
ルム１２をセットする。

【００１９】さらに、同図に示す様に、前述の樹脂から
放出されるガスを除去するためのブリーザ１３を被せ、
その外表面に加圧成形時に複合材を真空に保持して、外
側から加圧するためのナイロン製等の外側バッグ材１４
で被覆する。外側バッグ材１４とベースプレート１０を
シール材１５でシールすると共に、芯材１　に被せた内
側バッグ材２　の両端と、外側バッグ材１４及びベース
プレートとの間をシール材で完全にシールし、内部を真
空にして成形の準備を終了する。

【００２０】成形準備を終了したものをオートクレーブ
等で加熱・加圧しながら成形する。すなわち、オートク
レーブの内圧で内側バッグ材２　及び外側バッグ材１４
を介して複合材料プリプレグ４、５　を加圧しながら加
熱して成形する。成形を終了した後、加熱によって収縮
した発泡コア１　をバッグ材２、１４等とともに取り除
き成形加工を終了する。このとき発泡コア１　は既に加
熱前の約１／５から１／３０に体積熱収縮している。

【００２１】オートクレーブ等の過熱・加圧装置で、缶
内加圧とは別の加圧ラインを缶内に有している場合は、
内側バッグ材のバッグ内を個別に加圧し、外側よりの加
圧とバランスを保ちながら成形することも可能である。 この場合、内側バッグ材のバッグ内圧を外側よりの外圧
より若干高めにして昇圧することにより、製品のストリ
ンガの曲がり、倒れ等を防止することが可能となる。

【００２２】次に、芯材の巻きつけ方法についての他の
実施例を説明する。図９、図１０に、この実施例に使用
する芯材の断面図を示す。プリプレグは芯材に張力をか
けながら巻きつけるが、発泡スチロール等の熱収縮性材
には剛性がないため、巻きつけの際に芯材がたわむ場合
がある。たわみが甚だしい場合には芯材が折れる危険性
さえある。

【００２３】本実施例の構成は、図１０に示すように、
二分割した発泡コア１ａ、１ｂを使用する。この発泡コ
ア１ａ、１ｂ　を合わせたときに中心に中空円筒部が形
成されるようにそれぞれを加工して、この中空円筒部に
アルミ製の支持軸１６を挿入する。この支持軸１６と発
泡コア１ａ、１ｂを、図９に示すように、発泡コア１ａ
、１ｂ　の両端で固定具１７ａ、１７ｂ　により固定す
る。巻きつけを終了した後にはこの固定具１７ａ、１７
ｂ　と支持軸１６を取りはずし、上述の製造方法と同様
にバッグし、成形加工する。

【００２４】

【発明の効果】芯材として熱収縮性材料を使用している
ため、各種の形状・寸法の中空複合部材に使用しても、
離型作業が容易となる。特に長尺、又は特殊形状の構造
部材の製造が容易となる効果が奏される。

【００２５】さらに、この熱収縮性材料の芯材を剛性の
軸で支持することにより、巻きつけ作業を行う際に、芯
材にたわみが生ずることもなく、巻きつけ作業が容易と
なるとともに、芯材が途中で折れることもない。特に長
尺、又は特殊形状の構造部材の製造に効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の製造工程を示す図であって
、機械加工後の発泡コアの外形図である。

【図２】本発明の一実施例の製造工程を示す図であって
、バッグ材をコアに密着させた発泡コアの断面図である
。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明の一実施例の製造工程を示す図であって
、一方向材料テープとロービング材の巻きつけ状態を示
す図である。

【図５】本発明の一実施例の製造工程を示す図であって
、複合材料をプリプレグを巻きつけて真空バッグで覆っ
たものの周囲を外型で囲む状態を示す図である。

【図６】本発明の一実施例の製造工程を示す図であって
、ストリンガ部の曲がり、倒れなどを防止するための処
置を講じた積層終了後の図である。

【図７】成形加工準備を終了したバッグ構成の断面図で
ある。

【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】芯材に固定具及び軸を装備した状態を示す断面
図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【図１１】従来の金属製芯材の外形図である。

【符号の説明】

１　　　　発泡コア ２　　　　内側バッグ材 ４　　　　一方向材料テープ ５　　　　ロービング材 １４　　外側バッグ材 １６　　支持軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複合材料プリプレグを芯材に巻きつけ
   て成形する中空複合部材の製造方法において、熱収縮性
   材料からなる前記芯材に内側バッグ材を被せ、前記内側
   バッグ材の外周に前記複合材料プリプレグを巻きつけ、
   前記複合材料プリプレグの外周に外側バッグ材を被せ、
   前記複合材料プリプレグを前記内側バッグ材を介して内
   側から加圧し、外側バッグ材を介して外側から加圧しな
   がら加熱成形することを特徴とする中空複合部材の製造
   方法。
2. 【請求項２】　　前記芯材を剛性軸で支持しながら、前
   記内側バッグ材の外周に前記複合材料プリプレグを巻き
   つけることを特徴とする請求項１記載の中空複合部材の
   製造方法。