JPH0584740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多層プリント配線基板および水平尾
翼、垂直尾翼、フラツパー等に使用される航空機
用構造体、その他各種の積層体を成形する方法お
よびこの方法の実施に使用されるオートクレーブ
に関する。

従来の技術 従来、圧力容器内に、成形型とこれにのせられ
る被成形体を覆つて成形型に気密に固定せられる
可撓性カバーとよりなる真空バツグが配置せられ
かつ真空バツグ内を真空にし、真空バツグ外側に
容器内圧力が加わるようになつているオートクレ
ーブを使用し、複数の被成形体を加熱加圧して成
形する方法は知られている。

発明が解決しようとする問題点 従来、成形条件の異なる複数の被成形体の場
合、被成形体毎に成形を行なわざるを得なかつ
た。また、成形条件が同一である複数の同種被成
形体を同時に成形するさいは、圧力容器内の加熱
開始後、複数の真空成形バツグ内の被成形体毎に
温度を検出し、被成形体すべての温度がある設定
値に達したさいに加圧を開始し、全被成形体に同
時に同一圧力を加えるようにしている。このよう
にすれば、複数の被成形体間に温度差が多少存在
していても加熱保持時間を充分とることにより、
あるいは反応時間の長い熱硬化性樹脂を採用する
ことにより、ある程度品質のよい成形体をうるこ
とができる。しかしながら、複数の被成形体が同
種であつても積層枚数、大きさ、形状などに相違
がある場合は、上記成形法では品質のよう成形体
をうることはできない。

本発明の目的は、被成形体の異種、同種を問わ
ず成形条件が異なつていてもボイドがなくかつ均
一に加圧せられた品質および寸法性のよい積層体
を複数個同時に成形しうる積層体成形法およびこ
の方法の実施に使用せられるオートクレーブを提
供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明の積層体成形法の１つは、圧力容器内
に、成形型とこれにのせられる被成形体に覆つて
成形型に気密に固定せられる可撓性カバーとより
なる真空バツグが複数配置せられかつ真空バツグ
内を真空または圧力容器内と等圧になるように切
換自在となされているオートクレーブを使用し、
加圧開始最適時期を異にする複数の被成形体を加
熱加圧して成形するにあたり、まず全真空バツグ
内を真空にするとともに、圧力容器内を加熱し、
つぎに全被成形体のうちいずれかが最初に加圧開
始最適時期に達したさい、当該被成形体収容真空
バツグを除く残りの真空バツグ内を真空から圧力
容器内と等圧になるように切換えるとともに圧力
容器内を加圧し、以後加圧開始最適時期到達被成
形体収容真空バツグ順にその内部を圧力容器内と
等圧から真空になるように切換えることを特徴と
するものである。

本発明の積層体の成形法の他の１つは、圧力容
器内に、成形型とこれにのせられる被成形体を覆
つて成形型に気密に固定せられる可撓性カバーと
よりなる真空バツグが複数配置せられかつ真空バ
ツグ内を真空または圧力容器内と等圧になるよう
に切換自在となされているオートクレーブを使用
し、加圧開始最適時期および加熱最適温度を異に
する複数の被成形体を加熱加圧して成形するにあ
たり、圧力容器内の加熱温度では不充分な被成形
体については、これを収容する真空バツグ内に補
助加熱手段を配置し、まず全真空バツグ内を真空
にするとともに、圧力容器内を加熱し、つぎに全
被成形体のうちいずれかが最初に加圧開始最適時
期に達したさい、当該被成形体収容真空バツグを
除く残りの真空バツグ内を真空から圧力容器内と
等圧になるように切換えるとともに、圧力容器内
を加圧し、以後加圧開始最適時期到達被成形体収
容真空バツグ順にその内部を圧力容器内と等圧か
ら真空になるように切換え、さらに圧力容器内の
加熱温度では不充分な被成形体収容真空バツグを
補助加熱手段により補助加熱することを特徴とす
るものである。

さらに本発明によるオートクレーブは、圧力容
器と、圧力容器内に配置せられかつ成形型とこれ
にのせられる被成形体を覆つて成形型に気密に固
定せられる可撓性カバーとよりなる複数の真空バ
ツグと、各真空バツグ内が真空ポンプまたは圧力
容器内と通じるように配された管および弁とを備
えている。

実施例 本発明の実施例を以下図面を参照して説明す
る。

第１図および第２図は本発明の方法の実施に使
用されるオートクレーブを示す。第１図において
右側を前、左側を後という。第１図および第２図
において、１はオートクレーブの密閉圧力容器
で、前側に自動開閉自在な扉１ａを備えている。
２は高圧ガス供給源であり、これから圧力容器１
に高圧ガス供給管３が配されている。高圧ガスと
してはN₂ガス、CO₂ガス等が用いられる。４は
圧力容器１に設けられた高圧ガス排出管、５，６
は高圧ガス供給管３および高圧ガス排出管４にそ
れれぞれ設けられた電磁弁であり、圧力容器１内
の圧力調整は、両電磁弁５，６の双方またはいず
れか一方を操作することによつて制御される。
７，８は圧力容器１内の後部に、後前並んで配置
せられたヒータおよびクーラで、これらにより圧
力容器１内のガスを加熱または冷却しうるように
なつている。９は圧力容器１の外にある加熱源、
１０は圧力容器１外からクーラ８に配された冷却
水供給管、１１はクーラ８から圧力容器１外に配
された排水管で、電磁弁１２を備えている。１３
はヒータ７の後方において圧力容器１内に配置せ
られた撹拌装置で、これにより圧力容器１内に加
熱または冷却されたガスを循環させて圧力容器１
内の温度を一様にするものである。１４は圧力容
器１外にある撹拌装置駆動源、１５は圧力容器１
内の空間に配置せられた複数の真空バツグで、成
形型１６とこれにのせられる被成形体１７を覆つ
て成形型１６に気密に固定せられる可撓性カバー
１９とよりなる。可撓性カバー１９には、珪素樹
脂、テトラフルオロエチレンのような耐熱性を有
する合成樹脂フイルムが用いられる。圧力容器１
内の温度が比較的低くても成形可能な被成形材の
場合は、ポリプロピレン・フイルムが用いられる
こともある。被成形体１７は、複数枚のプリプレ
グ１８が重ねられたものであり、成形型１６の上
に板状通気部材２０を介してのせられる。プリプ
レグ１８の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂
が用いられる。通気部材２０の具体例としては、
連続気泡の発泡珪素樹脂、同発泡ポリテトラフル
オロエチレンまたはガラス繊維をあげることがで
きる。２１は被成形体１７に被せられたブリー
ザ・クロス、２２は真空バツグ１５内を気密に保
持するため、可撓性カバー１９の周縁部と成形型
１６の上面との間に介在せられたシーラント、２
３は被成形体１７の端に取付けられた温度検出
器、２４はプリーザ・クロス２１の可撓性カバー
１９との間に介在せられた電極、２５は真空ポン
プ、２６は各真空バツグ１５と連通するようにそ
の下面に一端が取付けられて圧力容器１外に引出
され、真空ポンプ２５が取付けられた真空引管２
７と三方弁２８を介して他端が接続されている第
１導管、２９は圧力容器１内と連通するようにそ
の胴に一端が取付けられかつ他端が三方弁２８の
１つの口に連通するように取付けられている第２
導管であり、三方弁２８の操作によつて真空バツ
グ１５内を真空にすることを圧力容器１内と等圧
にすることもできるようになつている。なお、三
方弁２８は耐圧型として圧力容器１内に配置する
こともできる。真空ポンプ２５の負担を軽くする
ためには三方弁２８の代わりに四方弁を配置し、
真空バツグ１５内が圧力容器１内と等圧になつて
いるさい、四方弁を操作して圧力容器１内をいつ
たん大気圧まで減圧してから真空にするようにし
てもよい。真空バツグ１５内の圧力を上記のよう
に変化させるためには、三方弁ないし四方弁を用
いるのが好ましいが、上記と同様の操作ができる
ように複数の電磁弁を使用した配管構造を採用す
ることも可能である。３０は真空引管２７に設け
られた電磁弁、３１は電磁弁３０と真空ポンプ２
５との間に配置せられた真空チヤンバで、真空ポ
ンプ２５に合成樹脂が流入するのを阻止するとと
もに、真空ポンプ２５の容量をカバーするための
ものである。３２，３３は圧力容器１内の温度検
出器および圧力検出器、３４は真空バツグ１５内
の圧力検出器、３５は電極２４とともに被成形体
１７の補助加熱手段を構成する発振器、３６は成
形型１６が導電体の場合は成形型、これが不導電
体の場合はその上に張付けられた導電体と発振器
３５を結ぶケーブル、３７は電極２４と発振器３
５を結ぶケーブル、３８は圧力容器１の胴に設け
られたコネクタで、圧力容器１の内外のケーブル
３６，３７を連結するものである。３９はケーブ
ル３７に設けられた発振器３５のON−OFFスイ
ツチである。

いま、温度制御はともに一定で差支えないが、
圧力制御を異にしなければ、ボイドがなく均一に
加圧された品質のよい積層体が得られない成形条
牛の異なる２つの異種被成形体１７Ａ，１７Ｂの
成形法についてまず説明する。圧力制御を異にし
なければならないというのは、この場合、被成形
体１７Ａ，１７Ｂ相互の加圧開始最適時期が異な
り、両者の加圧開始時期をずらさなければならな
いことをいう。

第３図ないし第９図において、縦軸に被成形体
の温度ならびに圧力容器内および真空バツグ内の
圧力をとり、横軸に加熱および加圧・減圧時間を
とる。

第３図および第４図に示されているように、加
圧開始最適時期が、被成形体１７Ａの場合TAで
あり、被成形体１７Ｂの場合これより遅いTBと
すると、従来の方法では両者が別々に成形せざる
を得なかつた。ところが、本発明によれば、両者
を同時に成形すすることが可能となる。

すなわち、第５図に示されているように、まず
被成形体１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ収容された真
空バツグ１５内を真空にするとともに、圧力容器
１内を加熱する。被成形体１７Ａの温度をそれぞ
れ温度検出器２３で検出し、そして被成形体１７
Ａの加圧開始最適時期TAに達したさい三方弁２
８を操作して被成形体１７Ｂ収容真空バツグ１５
内を真空から圧力容器１内と等圧になるように切
換えるとともに圧力容器１内を加圧する。被成形
体１７Ａ収容真空バツグ１５内はそのまま真空で
あるから、圧力容器１内に供給せられた高圧ガス
の圧力が真空バツグ１５を介して被成形体１７Ａ
に加わる。つぎに、被成形体１７Ｂ収容真空バツ
グ１５内の圧力を圧力検出器３４で検出するとと
もに被成形体１７Ｂの温度を温度検出器２３で検
出し、そして、被成形体１７Ｂの加圧開始最適時
期TBに達したさい、三方弁２８を切換えて被成
形体１７Ｂ収容真空バツグ１５内を真空引にす
る。被成形体１７Ｂ収容真空バツグ１５には真空
引にともない圧力容器１内の圧力が加わり、第４
図に示された時間とほぼ同じ時間経過後、圧力容
器１内の設定圧力で被成形体１７Ｂも加圧せられ
る。一定時間経過後、加熱を冷却に切換え、しば
らくしてから圧力容器１内の高圧ガスを排出す
る。このようにして加圧開始最適時期の異なる２
つの被成形体１７Ａ，１７Ｂが同時に成形せられ
るのであるが、このような被成形体の数がさらに
増えても同様の操作により同時に成形しうる。

第５図において、圧力容器１内圧力は、ｏ→ｃ
→ｄ→ｆ→ｇ→ｈ、被成形体１７Ａ収容真空バツ
グ１５内圧力は、ａ→ｂ→ｅ→ｉ、被成形体１７
Ｂ収容真空バツグ１５内圧力は、ａ→ｂ→ｃ→ｄ
→ｅ→ｉとそれぞれ変化する。

上記の例は個々の成形条件に合わせて圧力制御
のみ行なえばよかつた場合であるが、つぎに個々
の成形条件に合わせて温度制御および圧力制御の
両方を行なわなければ品質のよい積層体が得られ
ない成形条件の異なる２つの異種被成形体１７
Ａ，１７Ｃの成形法について説明する。

第３図と第６図との対比から明らかなように、
被成形体１７Ｃの加圧開始最適時期TCは、被成
形体１７の同時期TAより遅い。すなわち、被成
形体１７Ｃの加熱温度としては、被成形体１７Ａ
を加熱するための圧力容器１内の温度では不充分
なのである。

このような場合、第７図に示されているよう
に、本発明によれば、まず被成形体１７Ａ，１７
Ｃがそれぞれ収容された真空バツグ１５内を真空
にするとともに、圧力容器１内を相対的に加熱最
適温度の低い被成形体１７Ａに対応させて加熱
し、つぎに被成形体１７Ａの加圧開始最適時期
TAに達したさい、三方弁２８を操作して被成形
体１７Ｃ収容真空バツグ１５内を真空から圧力容
器１内と等圧になるように切換えるとともに圧力
容器１内を加圧する。つぎに被成形体１７Ｃの加
圧開始最適時期TCを被成形体１７Ｃの温度検出
器２３により検出し、三方弁２８を切換えて被成
形体１７Ｃ収容真空バツグ１５内を真空引する。
以上のことは第５図の場合と同様である。一方、
被成形体１７Ｃ収容真空バツグ１５には、第６図
に示された時間とほぼ同じ時間経過後、圧力容器
１内の設定圧力で被成形体１７Ｃも加圧せられる
が、この時点で被成形体１７Ｃ収容真空バツグ１
５を、補助加熱手段により加熱するのである。す
なわち、発振器３５のスイツチ３９をONにして
被成形体１７Ａを加熱する温度では不足する分だ
け誘電加熱により補充するのである。誘電加熱に
よれば、被成形体１７Ｃ内部の温度上昇に有効な
エネルギーが使用せられる。なお、被成形体の温
度検出の代わりに誘電率および電気抵抗の少なく
とも一方を検出すれば、被成形体１７Ａ，１７Ｃ
の適切な圧力および加熱温度の制御を行なうこと
ができる。

第７図において、圧力容器１内圧力は、ｏ→ｃ
→ｄ→ｇ→ｈ、被成形体１７Ａ収容真空バツグ１
５内圧力は、ａ→ｂ→ｅ→ｆ、被成形体１７Ｃ収
容真空バツグ１５内圧力は、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ
→ｆとそれぞれ変化する。

以上は異種の被成形体について述べたが、複数
の同種被成形体の場合でも圧力容器１内の温度検
出器３２および各被成形体の温度検出器２３の温
度検出による温度制御では必ずしも満足すべき積
層体が得られないことがある。このことを第８図
により説明すると、３つの被成形体１７Ｄ，１７
Ｅ，１７Ｆの温度には、積層枚数、大きさ、形状
または圧力容器１内の配置場所等により温度差が
生じる。そのため被成形体１７Ｄ，１７Ｅ，１７
Ｆの加圧開始最適時期はTD，TE，TFと順次遅
い。したがつて、従来では、加熱後最も遅い被成
形体１７Ｆの加圧開始最適時期TFに、圧力容器
１内に高圧ガスを供給し始めていた。その結果、
被成形体１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ全体の成形時間
が長くなるばかりか、被成形体１７Ｄ，１７Ｅの
場合、それぞれの加圧開始最適時期TD，TEよ
り遅れて加圧成形せられるため、同種の被成形体
を成形するさいにも従来の方法では品質の一定な
ものが得られないことになる。

このような場合、第９図に示されているよう
に、まず被成形体１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆがそれ
ぞれ収容されている真空バツグ１５内を真空にす
るとともに、圧力容器１内を加熱し、つぎに被成
形体１７Ｄの加圧開始最適時期TDに達したさ
い、三方弁２８を操作して被成形体１７Ｅ，１７
Ｆ収容真空バツグ１５内を真空から圧力容器１内
と等圧になるように切換えるとともに圧力容器１
内を加圧する。つぎに被成形体１７Ｅの加圧開始
最適時期TEに達したさい、三方弁２８を切換え
て被成形体１７Ｅ収容真空バツグ１５内を真空引
する。この実施例では、それまでに圧力容器１内
は設定圧力になつている。最後に被成形体１７Ｆ
の加圧開始最適時期TFに達したさい、三方弁２
８を切換えて被成形体１７Ｆ収容真空バツグ１５
内を真空にするのである。このように被成形体１
７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆの各温度に対応してそれぞ
れの加圧開始最適時期TD，TE，TFより加圧成
形できるので、寸法性がよくかつボイドのない一
定品質の優れた同種積層体が得られる。

第９図において、圧力容器１内圧力は、ｏ→ｃ
→ｄ→ｂ→ｇ→ｈ、被成形体１７Ｄ収容真空バツ
グ１５内圧力は、ａ→ｂ→ｅ→ｉ→ｊ、被成形体
１７Ｅ収容真空バツグ１５内圧力は、ａ→ｂ→ｃ
→ｄ→ｅ→ｉ→ｊ、被成形体１７Ｆ収容真空バツ
グ１５内圧力は、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｆ→ｉ→ｊと
それぞれ変化する。

発明の効果 本発明の１つの方法によれば、複数の異種また
は同種の被成形体についてそれぞれ加圧開始最適
時期が異なる場合であつてもこれら被成形体を同
一工程で各加圧開始最適時期に加圧することがで
きる。したがつて、異種の被成形体の場合は、従
来各被成形体毎に成形を行なわなければならなか
つたものが１回の成形でしかもボイドがなくかつ
全体が均一に加圧された寸法性のよい高品質の積
層体をうることができる。また同種の被成形体の
場合は、加熱時それぞれに温度差があつても高品
質の積層体が得られる。

本発明の他の１つの方法によれば、複数の異種
の被成形体についてそれぞれ加圧開始最適時期が
異なるばかりでなく、加熱温度条件の異なる場合
や加熱温度上昇にバラツキが発生する場合であつ
ても補助加熱手段を併用することにより１回の同
時成形で高品質の積層体を能率よくうることがで
きる。また補助加熱手段にによつて圧力保持時間
を短かくでき、成形時間の短縮が可能となるし、
反応時間の長い熱硬化性樹脂をあえて用いる必要
がなくなり、コスト的に有利となりかつ生産性が
よい。

本発明のオートクレーブによれば、各真空バツ
グ内が真空ポンプまたは圧力容器内と通じるよう
に配された管および弁とを備えているから、上述
のような弁切換操作により、複数の被成形体を同
一工程で各加圧開始最適時期に加圧することがで
き、ボイドがなくかつ全体が均一に加圧された寸
法性のよい高品質の積層体をうることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明のオートクレーブ
を示すもので、第１図は縦断面略図、第２図は詳
細部分横断面図である。第３図および第４図は加
圧条件のみ異なる２つの異種被成形体を別々に成
形するるさいの被成形体の温度ならびに圧力容器
内および真空バツグ内の圧力と、加熱および加
圧・減圧時間の関係をそれぞれ示すグラフ、第５
図は第３図および第４図の２つの異種被成形体を
別々に本発明の方法により同時成形するさいの上
記関係の外に三方弁の切換時点を示すグラフ、第
６図は加熱条件のみならず加圧条件も異なる２つ
の被成形体を成形するさい、加熱温度の高い方の
被成形体における上記関係を示すグラフ、第７図
は第３図および第６図の２つの異種成形体を本発
明の方法により同時成形するさいの上記関係なら
びに三方弁の切換時点および補助加熱状態を示す
グラフ、第８図は加熱時に温度差が生じる３つの
被成形体を同時成形するさいの上記関係および温
度差に対応する加圧開始最適時期との関係を示す
グラフ、第９図は第８図の３つの被成形体を本発
明の方法により同時成形するさいの上記２つの関
係および三方弁の切換時点を示すグラフである。 １…圧力容器、１５…真空バツグ、１６…成形
型、１７…被成形体、２４，３５…補助加熱手段
（電極・発振器）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力容器１内に、成形型１６とこれにのせら
   れる被成形体１７を覆つて成形型１６に気密に固
   定せられる可撓性カバー１９とよりなる真空バツ
   グ１５が複数配置せられかつ真空バツグ１５内を
   真空または圧力容器１内と等圧になるように切換
   自在となされているオートクレーブを使用し、加
   圧開始最適時期を異にする複数の被成形体１７を
   加熱加圧して成形するにあたり、まず全真空バツ
   グ１５内を真空にするとともに、圧力容器１内を
   加熱し、つぎに全被成形体１７のうちいずれかが
   最初に加圧開始最適時期に達したさい、当該被成
   形体収容真空バツグ１５を除く残りの真空バツグ
   １５内を真空から圧力容器１内と等圧になるよう
   に切換えるとともに、圧力容器１内を加圧し、以
   後加圧開始最適時期到達被成形体収容真空バツグ
   １５順にその内部を圧力容器１内と等圧から真空
   になるように切換えることを特徴とする積層体成
   形法。 ２ 圧力容器１内に、成形型１６とこれにのせら
   れる被成形体１７を覆つて成形型に気密に固定せ
   られる可撓性カバー１９とよりなる真空バツグ１
   ５が複数配置せられかつ真空バツグ１５内を真空
   または圧力容器１内と等圧になるように切換自在
   となされているオートクレーブを使用し、加圧開
   始最適時期および加熱最適温度を異にする複数の
   被成形体１７を加熱加圧して成形するにあたり、
   圧力容器１内の加熱温度では不充分な被成形体１
   ７については、これを収容する真空バツグ１５内
   に補助加熱手段２４，３５を配置し、まず全真空
   バツグ１５内を真空にするとともに、圧力容器１
   内を加熱し、つぎに全被成形体１７のうちいずれ
   かが最初に加圧開始最適時期に達したさい、当該
   被成形体収容真空バツグ１５を除く残りの真空バ
   ツグ１５内を真空から圧力容器１内と等圧になる
   ように切換えるとともに、圧力容器１内を加圧
   し、以後加圧開始最適時期到達被成形体収容真空
   バツグ１５順にその内部を真空から圧力容器内１
   と等圧から真空になるように切換え、さらに圧力
   容器１内の加熱温度では不充分な被成形体収容真
   空バツグ１５を補助加熱手段２４，３５により補
   助加熱することを特徴とするの積層体成形法。 ３ 圧力容器１と、圧力容器１内に配置せられか
   つ成形型１６とこれにのせられる被成形体１７を
   覆つて成形型１６に気密に固定せられる可撓性カ
   バー１９とよりなる複数の真空バツグ１５と、各
   真空バツグ１５内が真空ポンプ２５または圧力容
   器１内と通じるように配された管２６，２７，２
   ９および弁２８とを備えているオートクレーブ。