JPH044112A - 複合材の成形方法および成形型の成形方法 - Google Patents
複合材の成形方法および成形型の成形方法Info
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- B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
- B29K2309/08—Glass
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。
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、航空機等の構造部材に利用される繊維強化樹
脂複合材の成形方法およびこれに使用する成形型の成形
方法に関する。
脂複合材の成形方法およびこれに使用する成形型の成形
方法に関する。
繊維強化樹脂複合材（以下、複合材という。）は、比強
度、比剛性に優れているため、航空機機体の構造部材へ
の適用が近年著しく進んでいる。
度、比剛性に優れているため、航空機機体の構造部材へ
の適用が近年著しく進んでいる。
一般に、この種の構造部材の成形では、所定寸法に裁断
したプリプレグを所要枚数分−枚ずつその繊維方向を変
えながら成形治具上に積層し、まず、真空引きによって
ブリ・プレグの積層体に外圧をかけｈ後、オートクレー
ブ内での加圧、加熱下に接着硬化せしめて所定形状の成
形品を得ている。
したプリプレグを所要枚数分−枚ずつその繊維方向を変
えながら成形治具上に積層し、まず、真空引きによって
ブリ・プレグの積層体に外圧をかけｈ後、オートクレー
ブ内での加圧、加熱下に接着硬化せしめて所定形状の成
形品を得ている。
このような複合材の成形方法では、硬化反応の過程でプ
リプレグ積層体の板厚が変化し、特に、角となっている
部分の板厚が他の部分に較べて薄くなり易い欠点があっ
た。
リプレグ積層体の板厚が変化し、特に、角となっている
部分の板厚が他の部分に較べて薄くなり易い欠点があっ
た。
また、最近では、耐熱性が要求される構造部材をポリイ
ミド系などの熱硬化性樹脂を用いて成形している。この
種の複合材を内部品質良好に成形するためには、複合材
中に含まれる強化繊維の割合、繊維体積含有率Ｖｒを適
正にする必要があるが、このコントロールが難点であっ
た。すなわち、この種の複合材の成形温度は３００℃を
越えるため、樹脂の流出量をコントロールするための部
材の耐熱性に問題があった。
ミド系などの熱硬化性樹脂を用いて成形している。この
種の複合材を内部品質良好に成形するためには、複合材
中に含まれる強化繊維の割合、繊維体積含有率Ｖｒを適
正にする必要があるが、このコントロールが難点であっ
た。すなわち、この種の複合材の成形温度は３００℃を
越えるため、樹脂の流出量をコントロールするための部
材の耐熱性に問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、寸法精度および内部品質とも優れた成
形品を高い成形温度でも成形することのできる複合材の
成形方法を提供することを目的とし、また、この成形方
法に使用する成形型の成形方法を提供することを目的と
するものである。
問題点を解消し、寸法精度および内部品質とも優れた成
形品を高い成形温度でも成形することのできる複合材の
成形方法を提供することを目的とし、また、この成形方
法に使用する成形型の成形方法を提供することを目的と
するものである。
上記目的を達成するために、本発明は、プリプレグの積
層体に通気性シートを被せ、その上に複数の孔を有し成
形品に対応した形状の金属製薄板を載せ、この金属製薄
板に真空バッグフィルムを被せてその内側を真空吸引し
、プリプレグを加圧した状態下にオートクレーブ内で加
熱、加圧してプリプレグ積層体を硬化させることを特徴
とするものである。
層体に通気性シートを被せ、その上に複数の孔を有し成
形品に対応した形状の金属製薄板を載せ、この金属製薄
板に真空バッグフィルムを被せてその内側を真空吸引し
、プリプレグを加圧した状態下にオートクレーブ内で加
熱、加圧してプリプレグ積層体を硬化させることを特徴
とするものである。
また、本発明は、定盤上のマンドレルの上に載せられた
プリプレグの積層体の上に複数の孔を有する金属製薄板
を載せ、この金属製薄板の上に真空バッグフィルムを被
せ、この真空バッグフィルムの内側を真空吸引し、金属
製薄板を成形型に加工することを特徴とするものである
。
プリプレグの積層体の上に複数の孔を有する金属製薄板
を載せ、この金属製薄板の上に真空バッグフィルムを被
せ、この真空バッグフィルムの内側を真空吸引し、金属
製薄板を成形型に加工することを特徴とするものである
。
本発明によれば、金属製薄板かプリプレグ積層体の硬化
時の厚さ変化に追従するとともに、プリプレグ積層体に
かかる圧力を均一にする。また、金属製薄板の孔が硬化
反応時に生成するガス、余剰樹脂を通す役割をする。
時の厚さ変化に追従するとともに、プリプレグ積層体に
かかる圧力を均一にする。また、金属製薄板の孔が硬化
反応時に生成するガス、余剰樹脂を通す役割をする。
また、本発明によれば、金属製薄板が、真空圧によって
プリプレグ積層体になじむ成形型として部品に成形され
る。
プリプレグ積層体になじむ成形型として部品に成形され
る。
以下、本発明の一実施例を添付の図面を参照して説明す
る。
る。
第１図において、符号１は、定盤を示し、この定盤１に
は、成形品の内側の形状寸法を田すためのマンドレル２
が設置されるとともに、吸引口３が設けられており、こ
の吸引口３には、図示しない真空回路が接続されている
。
は、成形品の内側の形状寸法を田すためのマンドレル２
が設置されるとともに、吸引口３が設けられており、こ
の吸引口３には、図示しない真空回路が接続されている
。
そこで、先ず、第１図（ａ）に示されるように、マンド
レル２の上には、通気性のシートとしてガラスクロス４
を被せ、このガラスクロス４を介しポリイミド樹脂のプ
リプレグ５を所要枚数分−枚−枚積み重ねる。さらに、
積層したプリプレグ５の上にはガラスクロス４を重ねた
後、金属製薄板、本実施例では、アルミ合金を材質とす
る板厚０．３〜０，６■■の薄板６を重ね、この薄板６
を成形型に成形する。薄板６は、第３図に示されるよう
に、孔７か所定の孔密度で形成されており、この孔７の
孔径、孔密度は、成形品の形状、成形条件等に応して設
定されるものである。薄板６には、予め成形前に、例え
ば、シリコーン系の離型剤を塗布しておく。なお、薄板
６の加工前の形状は、箱形を展開したもの（第４図（ａ
））また、扇状の薄板６を継ぎ合わせて加工後半球状に
するもの（第４図（ｂ））等、成形品の形状に応じて種
種のバリエーションが可能である。
レル２の上には、通気性のシートとしてガラスクロス４
を被せ、このガラスクロス４を介しポリイミド樹脂のプ
リプレグ５を所要枚数分−枚−枚積み重ねる。さらに、
積層したプリプレグ５の上にはガラスクロス４を重ねた
後、金属製薄板、本実施例では、アルミ合金を材質とす
る板厚０．３〜０，６■■の薄板６を重ね、この薄板６
を成形型に成形する。薄板６は、第３図に示されるよう
に、孔７か所定の孔密度で形成されており、この孔７の
孔径、孔密度は、成形品の形状、成形条件等に応して設
定されるものである。薄板６には、予め成形前に、例え
ば、シリコーン系の離型剤を塗布しておく。なお、薄板
６の加工前の形状は、箱形を展開したもの（第４図（ａ
））また、扇状の薄板６を継ぎ合わせて加工後半球状に
するもの（第４図（ｂ））等、成形品の形状に応じて種
種のバリエーションが可能である。
次いて、薄板６の上から、全体を覆うようにして真空バ
ッグフィルム８を定盤１にセットし、シーラント９によ
って真空バッグフィルム８内部の気密性を確保しておく
。
ッグフィルム８を定盤１にセットし、シーラント９によ
って真空バッグフィルム８内部の気密性を確保しておく
。
第１図（ｂ）に示されるように、吸引口３からの真空吸
引によって真空バッグフィルム８内側の空間１０の真空
度が高まってくると、大気圧の作用によって薄板６は、
折曲されて成形型として成形される。
引によって真空バッグフィルム８内側の空間１０の真空
度が高まってくると、大気圧の作用によって薄板６は、
折曲されて成形型として成形される。
次に、以上のように成形した薄板６を使用した複合材の
成形方法について説明する。
成形方法について説明する。
上記と同様に第２図（ａ）に示されるように、マンドレ
ル２に対して、ガラスクロス４、プリプレグ５、ガラス
クロス４、薄板６、ガラスクロス４の順で重ね真空バッ
グフィルム８て覆った後、吸引口３から真空吸引を行な
いプリプレグ５に薄板６を介して大気圧を負荷し、この
プリプレグ５の形状をマンドレル２と薄板６の間で整え
る。
ル２に対して、ガラスクロス４、プリプレグ５、ガラス
クロス４、薄板６、ガラスクロス４の順で重ね真空バッ
グフィルム８て覆った後、吸引口３から真空吸引を行な
いプリプレグ５に薄板６を介して大気圧を負荷し、この
プリプレグ５の形状をマンドレル２と薄板６の間で整え
る。
次いで、プリプレグ５をオートクレーブ内で加圧、加熱
して成形する（第２図（ｂ））。この時、加熱温度３２
０℃、加圧力１４気圧の成形条件で実施したものである
。
して成形する（第２図（ｂ））。この時、加熱温度３２
０℃、加圧力１４気圧の成形条件で実施したものである
。
プリプレグ５には、硬化中、薄板６を介して均一な圧力
が負荷され、また、薄板６は、その材質が軟らかいアル
ミ合金であるので、積層したプリプレグ５の角部になじ
むとともに、接着硬化に伴うプリプレグ５の板厚の変化
に追従しやすいので、この部分の板厚不良を防止するこ
とができる。
が負荷され、また、薄板６は、その材質が軟らかいアル
ミ合金であるので、積層したプリプレグ５の角部になじ
むとともに、接着硬化に伴うプリプレグ５の板厚の変化
に追従しやすいので、この部分の板厚不良を防止するこ
とができる。
一方、プリプレグ５が硬化する過程で生成されるガスは
薄板６の孔７を通して排出され、残留ガスによるボイド
の発生を防止することができる。
薄板６の孔７を通して排出され、残留ガスによるボイド
の発生を防止することができる。
また、余剰樹脂も薄板６の孔７を通して外部に流出する
が、その流出量は薄板６の孔７の孔径、孔密度に関係し
てくるので、これらを適宜変えて調整するによって、繊
維体積含有率ＶｒＯ値を適正な値にコントロールするこ
とができる。実際、上記の成形条件で、薄板６の孔７の
孔径が１．０關〜Ｌ、８ｍｒｘｓ孔密度がｌｃｄあたり
０．５〜１個の範囲が繊維体積含有率ＶｒＯ値を適切に
保つ上で好適であった。
が、その流出量は薄板６の孔７の孔径、孔密度に関係し
てくるので、これらを適宜変えて調整するによって、繊
維体積含有率ＶｒＯ値を適正な値にコントロールするこ
とができる。実際、上記の成形条件で、薄板６の孔７の
孔径が１．０關〜Ｌ、８ｍｒｘｓ孔密度がｌｃｄあたり
０．５〜１個の範囲が繊維体積含有率ＶｒＯ値を適切に
保つ上で好適であった。
このようにして、薄板６自体は、一般にポリイミド樹脂
を成形するのに要求される３００℃成形温度下でも耐熱
性があり、各種複合材料に広く適用することができる。
を成形するのに要求される３００℃成形温度下でも耐熱
性があり、各種複合材料に広く適用することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、孔を
明けた金属製薄板を成形型として使用しているので、寸
法精度および繊維体積含有率Ｖ。
明けた金属製薄板を成形型として使用しているので、寸
法精度および繊維体積含有率Ｖ。
を適正な値として内部品質とも優れた成形品を高い温度
でも成形することのできる。
でも成形することのできる。
また、上記薄板は、真空圧によって成形品の成形工程に
おいて簡易にしかもプリプレグになじむように成形する
ことできる等の効果を奏する。
おいて簡易にしかもプリプレグになじむように成形する
ことできる等の効果を奏する。
第１図は本発明による複合材の成形型の成形方法の工程
を表した説明図、 第２図は本発明による複合材の成形方法の工程を表した
説明図、 第３図は成形型として用いる薄板の一部省略斜視図、 第４図は成形型として用いる薄板の変形例を表した斜視
図である。 １・・・定盤、２・・・マンドレル、３・・・吸引口、
４・・・ガラスクロス、５・・・プリプレグ、６・・・
薄板、７−＝孔、８・・・真空バッグフィルム、９・・
・シーラント。 出願人代理人 佐 藤 −雄 （ａ） ヶｑ 第３図 第４図
を表した説明図、 第２図は本発明による複合材の成形方法の工程を表した
説明図、 第３図は成形型として用いる薄板の一部省略斜視図、 第４図は成形型として用いる薄板の変形例を表した斜視
図である。 １・・・定盤、２・・・マンドレル、３・・・吸引口、
４・・・ガラスクロス、５・・・プリプレグ、６・・・
薄板、７−＝孔、８・・・真空バッグフィルム、９・・
・シーラント。 出願人代理人 佐 藤 −雄 （ａ） ヶｑ 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プリプレグの積層体の上に真空バッグフィルムを被
せ、この真空バッグフィルムの内側を真空吸引し、積層
体を加圧し加熱してオートクレーブで硬化させるように
した複合材の成形方法において、プリプレグの積層体に
通気性シートを被せ、その上に複数の孔を有し成形品に
対応した形状の金属製薄板を載せ、この金属製薄板に真
空バッグフィルムを被せてその内側を真空吸引し、プリ
プレグを加圧した状態下にオートクレーブ内で加熱、加
圧してプリプレグ積層体を硬化させることを特徴とする
複合材の成形方法。 ２、定盤上のマンドレルの上に載せられたプリプレグの
積層体の上に複数の孔を有する金属製薄板を載せ、この
金属製薄板の上に真空バッグフィルムを被せ、この真空
バッグフィルムの内側を真空吸引し、金属製薄板を成形
型に加工することを特徴とする複合材の成形型の成形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104526A JP2947867B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 複合材の成形方法および成形型の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104526A JP2947867B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 複合材の成形方法および成形型の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044112A true JPH044112A (ja) | 1992-01-08 |
| JP2947867B2 JP2947867B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=14382938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2104526A Expired - Fee Related JP2947867B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 複合材の成形方法および成形型の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947867B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-04-20 JP JP2104526A patent/JP2947867B2/ja not_active Expired - Fee Related
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