JPH0671742A - ドレープ成形法 - Google Patents
ドレープ成形法Info
- Publication number
- JPH0671742A JPH0671742A JP4228800A JP22880092A JPH0671742A JP H0671742 A JPH0671742 A JP H0671742A JP 4228800 A JP4228800 A JP 4228800A JP 22880092 A JP22880092 A JP 22880092A JP H0671742 A JPH0671742 A JP H0671742A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drape
- prepreg
- jig
- drape forming
- molding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】プリプレグ積層体を曲げることにより、横断面
に少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、かつ長手方向に
曲率を有する柱状の部材をドレープ成形にて賦形するに
際して、平面からの角度が４０度以下の平面近くにまで
目的最終柱状形態を展開した形の積層用治具を用い、そ
の上にプリプレグを積層した後に賦形することを特徴と
するドレープ成形法。 【効果】成形後の糸のたるみの発生を防止することがで
き、結果として成形体に糸みだれのない均一な厚みの長
手方向に曲率を有する柱状成形体が得られる。また、ハ
ンドレイアップで目的形状を作るのに比べて工程が大幅
に簡略化される。
に少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、かつ長手方向に
曲率を有する柱状の部材をドレープ成形にて賦形するに
際して、平面からの角度が４０度以下の平面近くにまで
目的最終柱状形態を展開した形の積層用治具を用い、そ
の上にプリプレグを積層した後に賦形することを特徴と
するドレープ成形法。 【効果】成形後の糸のたるみの発生を防止することがで
き、結果として成形体に糸みだれのない均一な厚みの長
手方向に曲率を有する柱状成形体が得られる。また、ハ
ンドレイアップで目的形状を作るのに比べて工程が大幅
に簡略化される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドレープ成形法に関する
ものである。さらに詳細には、プリプレグを積層した未
硬化状態の積層体を用いて横断面が屈曲部を有し、かつ
長手方向に曲率を有する柱状の部材の繊維強化プラスチ
ックス（以下、ＦＲＰ）を得るのに好適なドレープ成形
法に関するものである。
ものである。さらに詳細には、プリプレグを積層した未
硬化状態の積層体を用いて横断面が屈曲部を有し、かつ
長手方向に曲率を有する柱状の部材の繊維強化プラスチ
ックス（以下、ＦＲＰ）を得るのに好適なドレープ成形
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰは比強度、比弾性率が高いことか
ら宇宙、航空機、一般産業用途等に使用されている。
ら宇宙、航空機、一般産業用途等に使用されている。
【０００３】“はり“等の長尺物で横断面が屈曲部を有
し、かつ長手方向に曲率を有する大型構造物の製造方法
としてはプリプレグを一枚ずつ型に沿わせて積層し、成
形するハンドレイアップ法や未硬化状態のプリプレグを
積層し、得られた積層体を金型等に置き、全体をバッグ
フィルムで覆い、全体を加熱または室温で真空脱気して
成形を行い金型等の形状に賦形する真空脱気ドレープ成
形法がとられている。前者のハンドレイアップ法では、
糸みだれの無い均一な厚みを有する成形体が得られる
が、積層に時間がかかりコストアップの要因となってい
る。一方、後者の真空脱気ドレープ成形法では、積層に
時間がかからずコストアップの要因は解消されるが、次
のような問題があった。
し、かつ長手方向に曲率を有する大型構造物の製造方法
としてはプリプレグを一枚ずつ型に沿わせて積層し、成
形するハンドレイアップ法や未硬化状態のプリプレグを
積層し、得られた積層体を金型等に置き、全体をバッグ
フィルムで覆い、全体を加熱または室温で真空脱気して
成形を行い金型等の形状に賦形する真空脱気ドレープ成
形法がとられている。前者のハンドレイアップ法では、
糸みだれの無い均一な厚みを有する成形体が得られる
が、積層に時間がかかりコストアップの要因となってい
る。一方、後者の真空脱気ドレープ成形法では、積層に
時間がかからずコストアップの要因は解消されるが、次
のような問題があった。
【０００４】すなわち、ドレープ成形時にしわが発生
し、積層体を所定の形状に賦形することが困難であるば
かりか、賦形したとしても得られた成形体は糸みだれが
生じたり均一な厚みの成形体とならないことが多い。例
えば、長手方向に対して凹な曲率を有する面には中央付
近にしわが発生しやすく、凸状曲率を有する面の場合に
は両端部付近にしわが発生しやすい。これらのしわを解
舒しようと力を加えると、別の場所にひずみが移動し、
しわとなる。このように、平面積層体からドレープ成形
により曲率をもつ形状に賦型することには、従来限界が
あった。また、これらの賦型体を硬化して得られた成形
体には、糸みだれや厚みの不均一が残存し、強度低下を
招くことが多かった。
し、積層体を所定の形状に賦形することが困難であるば
かりか、賦形したとしても得られた成形体は糸みだれが
生じたり均一な厚みの成形体とならないことが多い。例
えば、長手方向に対して凹な曲率を有する面には中央付
近にしわが発生しやすく、凸状曲率を有する面の場合に
は両端部付近にしわが発生しやすい。これらのしわを解
舒しようと力を加えると、別の場所にひずみが移動し、
しわとなる。このように、平面積層体からドレープ成形
により曲率をもつ形状に賦型することには、従来限界が
あった。また、これらの賦型体を硬化して得られた成形
体には、糸みだれや厚みの不均一が残存し、強度低下を
招くことが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決すること、すなわち、横断面が屈曲部を有し、かつ長
手方向に曲率を有する柱状の部材を賦形するに際し、糸
みだれのない均一な厚みの成形体を得るためのドレープ
成形法を提供することを目的とする。
決すること、すなわち、横断面が屈曲部を有し、かつ長
手方向に曲率を有する柱状の部材を賦形するに際し、糸
みだれのない均一な厚みの成形体を得るためのドレープ
成形法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の構成を有する。すなわち、プリプレグ積層
体を曲げることにより、横断面に少なくとも一つ以上の
屈曲部を有し、かつ長手方向に曲率を有する柱状の部材
をドレープ成形にて賦形するに際して、平面からの角度
が少なくとも４０度以下の平面近くにまで目的最終柱状
形態を展開した形の積層用治具を用い、その上にプリプ
レグを積層した後に賦形することを特徴とするドレープ
成形法である。
するため次の構成を有する。すなわち、プリプレグ積層
体を曲げることにより、横断面に少なくとも一つ以上の
屈曲部を有し、かつ長手方向に曲率を有する柱状の部材
をドレープ成形にて賦形するに際して、平面からの角度
が少なくとも４０度以下の平面近くにまで目的最終柱状
形態を展開した形の積層用治具を用い、その上にプリプ
レグを積層した後に賦形することを特徴とするドレープ
成形法である。
【０００７】ドレープ成形後の目的積層体の形状に正確
にあった成形治具を図１とすると、成形すべき目的形態
を平面状に展開した形状のプリプレグ積層用治具とは、
図２に示すようなものである。ここで図１においては
成形治具上面（平面）であり、は長手方向に曲率を有
する凹面である。また、は長手方向に曲率を有する凸
面である。図１の直線Ａ、Ｂを折れ線として、展開する
と図２となる関係にある。但し、この形態のままでは稜
線Ｃ及び稜線Ｄと谷線Ｅでつくる角ＣＥＤが折れ線であ
るためプリプレグ積層が困難となる。そこで角ＣＥＤを
曲線化した方が好ましい。結果的にプリプレグ積層用治
具として用いるには図３に示した様に、図２の線ＣＥＤ
の距離と等しい長さの曲線ＣＤをもつ治具が好ましい。
この曲率は特に限定しないが、好ましくは稜線Ｃ、Ｄの
直線距離１５０mmに対して２０mm以下より好ましくは１
０mm以下の曲率がプリプレグの積層が容易であるため好
適である。また角ＣＦＧ及び角ＤＧＦの傾斜角度は４０
度以下、好ましくは２０度以下、より好ましくは１５度
以下とするものである。この傾斜角度が４０度を越える
場合には自動積層が困難になる。
にあった成形治具を図１とすると、成形すべき目的形態
を平面状に展開した形状のプリプレグ積層用治具とは、
図２に示すようなものである。ここで図１においては
成形治具上面（平面）であり、は長手方向に曲率を有
する凹面である。また、は長手方向に曲率を有する凸
面である。図１の直線Ａ、Ｂを折れ線として、展開する
と図２となる関係にある。但し、この形態のままでは稜
線Ｃ及び稜線Ｄと谷線Ｅでつくる角ＣＥＤが折れ線であ
るためプリプレグ積層が困難となる。そこで角ＣＥＤを
曲線化した方が好ましい。結果的にプリプレグ積層用治
具として用いるには図３に示した様に、図２の線ＣＥＤ
の距離と等しい長さの曲線ＣＤをもつ治具が好ましい。
この曲率は特に限定しないが、好ましくは稜線Ｃ、Ｄの
直線距離１５０mmに対して２０mm以下より好ましくは１
０mm以下の曲率がプリプレグの積層が容易であるため好
適である。また角ＣＦＧ及び角ＤＧＦの傾斜角度は４０
度以下、好ましくは２０度以下、より好ましくは１５度
以下とするものである。この傾斜角度が４０度を越える
場合には自動積層が困難になる。
【０００８】稜線Ｃ、Ｄは丸めた方が積層体及び得られ
た成形体の横断面の屈曲部が治具形態に沿いやすいため
好ましい。以上は一つの具体例であるが、他の形状の成
形体を作製する場合も、目的成形体形状を平面近くに展
開した形状の積層用治具の上にプリプレグを積層し、そ
の後ドレープ成形するといった思想は共通である。
た成形体の横断面の屈曲部が治具形態に沿いやすいため
好ましい。以上は一つの具体例であるが、他の形状の成
形体を作製する場合も、目的成形体形状を平面近くに展
開した形状の積層用治具の上にプリプレグを積層し、そ
の後ドレープ成形するといった思想は共通である。
【０００９】本発明に用いるプリプレグとは、一般に先
進複合材料として用いられている強化繊維に樹脂を含浸
した状態のものをいう。プリプレグの形態としては、高
性能な特性が要求される分野においては強化繊維を一方
向に引き揃えたいわゆるＵＤプリプレグが好ましいが、
用途によっては強化繊維が織物状であるプリプレグの使
用も可能である。
進複合材料として用いられている強化繊維に樹脂を含浸
した状態のものをいう。プリプレグの形態としては、高
性能な特性が要求される分野においては強化繊維を一方
向に引き揃えたいわゆるＵＤプリプレグが好ましいが、
用途によっては強化繊維が織物状であるプリプレグの使
用も可能である。
【００１０】ＵＤプリプレグの積層体の積層構成は、疑
似等方をはじめとする様々な積層構成を取りうる。ま
た、織物プリプレグの積層体においても積層構成は特に
限定されない。用途によっては、ＵＤプリプレグと織物
プリプレグを規則的にあるいは不規則に積層した積層体
を使用してもよい。ＵＤプリプレグを用いて積層するに
際して、“はり”等の長尺物の長手方向に配列させた０
°層の厚み５mm以下に対して少なくとも１層の１０°〜
９０°、好ましくは３０°〜９０°の角度に配列させた
繊維層を存在させる積層構成が、ドレープ成形時におけ
る０°層の繊維間広がりを抑制するために好ましい。
似等方をはじめとする様々な積層構成を取りうる。ま
た、織物プリプレグの積層体においても積層構成は特に
限定されない。用途によっては、ＵＤプリプレグと織物
プリプレグを規則的にあるいは不規則に積層した積層体
を使用してもよい。ＵＤプリプレグを用いて積層するに
際して、“はり”等の長尺物の長手方向に配列させた０
°層の厚み５mm以下に対して少なくとも１層の１０°〜
９０°、好ましくは３０°〜９０°の角度に配列させた
繊維層を存在させる積層構成が、ドレープ成形時におけ
る０°層の繊維間広がりを抑制するために好ましい。
【００１１】柱状の部材の長手方向の曲率は、直線距離
３００mmに対して８mm以下、さらには４mm以下であるこ
とが成形体の曲面に発生しがちなたるみやしわを防止す
る効果が顕著であるため好ましい。
３００mmに対して８mm以下、さらには４mm以下であるこ
とが成形体の曲面に発生しがちなたるみやしわを防止す
る効果が顕著であるため好ましい。
【００１２】積層体の厚みは特に限定しないが、５０mm
以下さらには３０mm以下であれば、ドレープ成形時、長
手方向の面に凸状曲率がある場合は両端部に、また凹状
曲率がある場合は中央付近に発生しがちなたるみを防止
しやすいので特に好ましい。積層体の屈曲させる側の最
内層に剛性のあるシート状の材料を貼り合わせることは
ドレープ成形に際して生じやすい積層体のしわを抑制す
るため好ましい。
以下さらには３０mm以下であれば、ドレープ成形時、長
手方向の面に凸状曲率がある場合は両端部に、また凹状
曲率がある場合は中央付近に発生しがちなたるみを防止
しやすいので特に好ましい。積層体の屈曲させる側の最
内層に剛性のあるシート状の材料を貼り合わせることは
ドレープ成形に際して生じやすい積層体のしわを抑制す
るため好ましい。
【００１３】積層体の厚みは３〜１００mmさらには５〜
５０mmの範囲が、積層体を曲げる際に積層体最内層に剛
性のあるシート状の材料を貼り合わせた効果が顕著であ
るため好ましい。
５０mmの範囲が、積層体を曲げる際に積層体最内層に剛
性のあるシート状の材料を貼り合わせた効果が顕著であ
るため好ましい。
【００１４】積層体のドレープ成形後の横断面の形状は
様々なものに適用可能であるが、具体的にはＬ字形、Ｕ
字形、凹形、Ｉ形、扇形、半楕円形、Ｚ形、またこれら
を組み合わせた形状等が挙げられる。Ｌ字形、Ｕ字形、
凹形、Ｉ形は特に頻繁に用いられる。いずれも横断面形
状に屈曲部を有するものである。
様々なものに適用可能であるが、具体的にはＬ字形、Ｕ
字形、凹形、Ｉ形、扇形、半楕円形、Ｚ形、またこれら
を組み合わせた形状等が挙げられる。Ｌ字形、Ｕ字形、
凹形、Ｉ形は特に頻繁に用いられる。いずれも横断面形
状に屈曲部を有するものである。
【００１５】本発明に用いるシート材としては、未硬化
状態のプリプレグを繊維方向を揃えて３枚張り合わせた
積層体について繊維方向を回転軸として捩って測定した
捩り剛性率に対し、５倍以上１０００倍以下、さらには
２０倍以上４００倍以下の捩り剛性率を有するシート材
を用いるのが好ましい。シート材の捩り剛性率が上記積
層体の５倍より小さい場合は強化繊維の配向に乱れが生
じやすくなり、一方、１０００倍より大きい場合はシー
ト材を曲げた際の反発力が強すぎ扱いづらい。なお、捩
り剛性率の測定はシート材を長さ４０mm、幅１０mmの形
状に切断した試験片を試長間距離２０mmの条件でレオメ
トリックス社製のＲＤＡ２で測定した値をいう。
状態のプリプレグを繊維方向を揃えて３枚張り合わせた
積層体について繊維方向を回転軸として捩って測定した
捩り剛性率に対し、５倍以上１０００倍以下、さらには
２０倍以上４００倍以下の捩り剛性率を有するシート材
を用いるのが好ましい。シート材の捩り剛性率が上記積
層体の５倍より小さい場合は強化繊維の配向に乱れが生
じやすくなり、一方、１０００倍より大きい場合はシー
ト材を曲げた際の反発力が強すぎ扱いづらい。なお、捩
り剛性率の測定はシート材を長さ４０mm、幅１０mmの形
状に切断した試験片を試長間距離２０mmの条件でレオメ
トリックス社製のＲＤＡ２で測定した値をいう。
【００１６】シート材の素材としては、種々の材料が使
用可能であるが、プリプレグとの接着性が良好でドレー
プ成形時に剥離することを防止する観点から熱可塑性樹
脂、特にポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミ
ド樹脂が好ましい。シート材の厚みは、シート材が型に
うまく沿うようにし、一方、ある程度の腰を持たせる観
点から、０．０５〜０．７５mmさらには０．１５〜０．
４０mmの範囲が好ましい。
用可能であるが、プリプレグとの接着性が良好でドレー
プ成形時に剥離することを防止する観点から熱可塑性樹
脂、特にポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミ
ド樹脂が好ましい。シート材の厚みは、シート材が型に
うまく沿うようにし、一方、ある程度の腰を持たせる観
点から、０．０５〜０．７５mmさらには０．１５〜０．
４０mmの範囲が好ましい。
【００１７】本発明においては、シート材として、Ｂス
テージ化したプリプレグを用いることも好ましい。Ｂス
テージとは、一般には溶剤に溶解しなくなる状態にまで
架橋反応が進んだ状態をいうが、本発明においては、適
度の加熱によりシート材とするプリプレグが好ましくは
前記の範囲の剛性率を有する状態にまで架橋反応を進め
た状態をいうものである。
テージ化したプリプレグを用いることも好ましい。Ｂス
テージとは、一般には溶剤に溶解しなくなる状態にまで
架橋反応が進んだ状態をいうが、本発明においては、適
度の加熱によりシート材とするプリプレグが好ましくは
前記の範囲の剛性率を有する状態にまで架橋反応を進め
た状態をいうものである。
【００１８】未硬化状態の積層体の表面とシート材を張
り合わせるには、積層体表面に粘着力があれば粘着材を
必要としないが、好ましくは粘着材を介して張り合わせ
たほうが良い。粘着材の粘着力としては、ドレープ成形
時にシート材が積層体表面から剥離しない程度の粘着性
があり、ドレープ成形後シート材を容易に引き剥がせる
程度の粘着力に抑えることが好ましい。かかる粘着材と
しては、高温硬化型接着剤、両面テープ、プリプレグに
使用した樹脂フィルム、強化繊維に樹脂を含浸したプリ
プレグ等を使用することが可能であるが、積層体に使用
した樹脂フィルムを用いれば積層体と同一特性であり最
も好ましい。
り合わせるには、積層体表面に粘着力があれば粘着材を
必要としないが、好ましくは粘着材を介して張り合わせ
たほうが良い。粘着材の粘着力としては、ドレープ成形
時にシート材が積層体表面から剥離しない程度の粘着性
があり、ドレープ成形後シート材を容易に引き剥がせる
程度の粘着力に抑えることが好ましい。かかる粘着材と
しては、高温硬化型接着剤、両面テープ、プリプレグに
使用した樹脂フィルム、強化繊維に樹脂を含浸したプリ
プレグ等を使用することが可能であるが、積層体に使用
した樹脂フィルムを用いれば積層体と同一特性であり最
も好ましい。
【００１９】積層体を曲げるために必要な圧力源として
は、閉ざされた系の中の空気を除くことによる真空圧、
外部からの気体による加圧、また液体の重力および外部
からの加圧の併用等が考えられる。液体を加熱しておけ
ば加熱下での加圧となる。これらの中で、もっとも、簡
便に行える成形法として加熱下における真空脱気法が挙
げられる。
は、閉ざされた系の中の空気を除くことによる真空圧、
外部からの気体による加圧、また液体の重力および外部
からの加圧の併用等が考えられる。液体を加熱しておけ
ば加熱下での加圧となる。これらの中で、もっとも、簡
便に行える成形法として加熱下における真空脱気法が挙
げられる。
【００２０】真空脱気法にてドレープ成形する場合、以
下の方法で行うことが好ましい。◎図６，７により説明
すると、先ず、治具１を箱９底面の中央に置き、シート
材６を張り合わせた４，５，６の積層体のシート６側が
治具１の上面に接する様に載せ、箱９も含めた全体をバ
ッグフィルム７で覆い、箱９の壁にバッグフィルム７の
端を装着し、箱９内の空気を抜く形でドレープ成形を行
う。この箱全体をオーブン等の中に入れ、加熱すること
でホットドレープ成形となる。
下の方法で行うことが好ましい。◎図６，７により説明
すると、先ず、治具１を箱９底面の中央に置き、シート
材６を張り合わせた４，５，６の積層体のシート６側が
治具１の上面に接する様に載せ、箱９も含めた全体をバ
ッグフィルム７で覆い、箱９の壁にバッグフィルム７の
端を装着し、箱９内の空気を抜く形でドレープ成形を行
う。この箱全体をオーブン等の中に入れ、加熱すること
でホットドレープ成形となる。
【００２１】この時、箱９の壁の高さを治具１上にのせ
た４，５，６の積層体の高さの半分以上の高さにするこ
とは積層体にしわが発生しにくくなるため好ましい。さ
らに本発明の効果をより顕著に発揮するための好ましい
箱の壁の高さは、治具をのせた積層体の高さと同程度以
上、さらには１０cm以上高くした場合である。
た４，５，６の積層体の高さの半分以上の高さにするこ
とは積層体にしわが発生しにくくなるため好ましい。さ
らに本発明の効果をより顕著に発揮するための好ましい
箱の壁の高さは、治具をのせた積層体の高さと同程度以
上、さらには１０cm以上高くした場合である。
【００２２】また真空脱気法にてドレープ成形を行う
際、バッグフィルム７の内側を滑りやすくして真空脱気
中のバッグフィルム７同士や４，５，６の積層体との密
着を防止する観点から、粉体等の滑剤１２をバッグフィ
ルム７と４，５，６の積層体の間に存在せしめておくこ
とは好ましい。
際、バッグフィルム７の内側を滑りやすくして真空脱気
中のバッグフィルム７同士や４，５，６の積層体との密
着を防止する観点から、粉体等の滑剤１２をバッグフィ
ルム７と４，５，６の積層体の間に存在せしめておくこ
とは好ましい。
【００２３】また、積層体に接するバッグフィルム７と
して、フィルム厚さの１／２以下の深さの凹凸のある表
面加工をほどこしたものを用いることも、バックフィル
ム７の内側を滑りやすくして真空脱気中のバックフィル
ム７同士や４，５，６の積層体との密着を防止する観点
から好ましい。
して、フィルム厚さの１／２以下の深さの凹凸のある表
面加工をほどこしたものを用いることも、バックフィル
ム７の内側を滑りやすくして真空脱気中のバックフィル
ム７同士や４，５，６の積層体との密着を防止する観点
から好ましい。
【００２４】
【実施例】以下、実施例にて本発明のドレープ成形法を
さらに詳細に説明する。
さらに詳細に説明する。
【００２５】実施例で用いたプリプレグ、耐熱テープ、
バッグフィルム、樹脂フィルム、滑剤、両面テープ、ラ
バー、シート材の内容は以下のとおりである。
バッグフィルム、樹脂フィルム、滑剤、両面テープ、ラ
バー、シート材の内容は以下のとおりである。
【００２６】プリプレグ：東レ（株）製Ｐ２３０２（炭
素繊維目付１９０ｇ／ｍ2 樹脂目付３５ｇ／ｍ2 、繊維
方向を合わせ３枚重ね繊維方向を回転軸とした捩じり剛
性率Ｇ´：２．８０×１０9 dyn/cm2 ） バッグフィルム：エアーテック社製ライトキャスト（WR
IGHTCAST）７５００Ｒ（ナイロン製、厚み０．０８mm） 樹脂フィルム：エポキシ樹脂フィルム（住友化学工業
（株）製：ＥＬＭ４３４／スミキュアＳ＝１００／５
２、厚み０．１mm） 滑剤：東レ（株）製エポキシ樹脂微粒子“トレパール”
ＥＰ−Ｂ（登録商標、平均粒子径３μｍ） 両面テープ：ニチバン（株）製 ８０１Ｋ 耐熱テープ：ニチバン（株）製 ポリエステル５５８Ａ ラバー：シリコン製モイステススタイル１４６０ 厚さ
１．６０mm シート材：東レ（株）製ポリエステルフィルム“ルミラ
ー”（登録商標、厚さ０．２５mm、剛性率Ｇ′：９．１
７×１０10dyn/cm2 ） （実施例１）図１は横断面が□型であり、長手方向に曲
率を有するドレープ成形用木型治具である。上面は平
面で、側面は長手方向に凹な曲面、側面は長手方向
に凸な曲面である。プリプレグは次に述べる積層用治具
の上に積層された後、この成形用治具上にてドレープ成
形され、所定の形状に賦形した。
素繊維目付１９０ｇ／ｍ2 樹脂目付３５ｇ／ｍ2 、繊維
方向を合わせ３枚重ね繊維方向を回転軸とした捩じり剛
性率Ｇ´：２．８０×１０9 dyn/cm2 ） バッグフィルム：エアーテック社製ライトキャスト（WR
IGHTCAST）７５００Ｒ（ナイロン製、厚み０．０８mm） 樹脂フィルム：エポキシ樹脂フィルム（住友化学工業
（株）製：ＥＬＭ４３４／スミキュアＳ＝１００／５
２、厚み０．１mm） 滑剤：東レ（株）製エポキシ樹脂微粒子“トレパール”
ＥＰ−Ｂ（登録商標、平均粒子径３μｍ） 両面テープ：ニチバン（株）製 ８０１Ｋ 耐熱テープ：ニチバン（株）製 ポリエステル５５８Ａ ラバー：シリコン製モイステススタイル１４６０ 厚さ
１．６０mm シート材：東レ（株）製ポリエステルフィルム“ルミラ
ー”（登録商標、厚さ０．２５mm、剛性率Ｇ′：９．１
７×１０10dyn/cm2 ） （実施例１）図１は横断面が□型であり、長手方向に曲
率を有するドレープ成形用木型治具である。上面は平
面で、側面は長手方向に凹な曲面、側面は長手方向
に凸な曲面である。プリプレグは次に述べる積層用治具
の上に積層された後、この成形用治具上にてドレープ成
形され、所定の形状に賦形した。
【００２７】図２は図１の治具の形態を展開した積層用
木型治具を示す。図１の直線Ａ、Ｂを折れ線として、展
開すると図２となる関係にある。但し、この形態のまま
では稜線Ｃ及び稜線Ｄと谷線Ｅでつくる角ＣＥＤが折れ
線であるためプリプレグ積層が困難となる。そこで角Ｃ
ＥＤを曲線化した。結果的にプリプレグ積層用治具とし
て用いたものは図３に示した治具である。
木型治具を示す。図１の直線Ａ、Ｂを折れ線として、展
開すると図２となる関係にある。但し、この形態のまま
では稜線Ｃ及び稜線Ｄと谷線Ｅでつくる角ＣＥＤが折れ
線であるためプリプレグ積層が困難となる。そこで角Ｃ
ＥＤを曲線化した。結果的にプリプレグ積層用治具とし
て用いたものは図３に示した治具である。
【００２８】図４はドレープ成形に使用するプリプレグ
積層基材（以下、積層基材という）の図面である。先ず
プリプレグを一定寸法に切断した後、図３の積層用治具
の上で（＋４５／９０／−４５／０／０／−４５／９０
／＋４５）4Sの積層構成に積層し未硬化状態の積層体４
を作製した。積層体４を積層用治具から一度外し、積層
用治具上にシート材６を置いた。このシート材６に粘着
剤として樹脂フィルム５を張り、ついで先のプリプレグ
積層体を重ね、樹脂フィルム５の表面に張りつけドレー
プ成形用積層基材を作製した。
積層基材（以下、積層基材という）の図面である。先ず
プリプレグを一定寸法に切断した後、図３の積層用治具
の上で（＋４５／９０／−４５／０／０／−４５／９０
／＋４５）4Sの積層構成に積層し未硬化状態の積層体４
を作製した。積層体４を積層用治具から一度外し、積層
用治具上にシート材６を置いた。このシート材６に粘着
剤として樹脂フィルム５を張り、ついで先のプリプレグ
積層体を重ね、樹脂フィルム５の表面に張りつけドレー
プ成形用積層基材を作製した。
【００２９】図５はバッグフィルムの斜視図である。フ
ィルムを十字状に切断し、折り曲げ袋状にしておき、合
わせ面を耐熱テープ８で張り合わせて袋状のバックフィ
ルム７を作製した。バッグフィルムの内側の滑りを良く
するため滑剤１２（図示せず）を均一に少量散布した。
ィルムを十字状に切断し、折り曲げ袋状にしておき、合
わせ面を耐熱テープ８で張り合わせて袋状のバックフィ
ルム７を作製した。バッグフィルムの内側の滑りを良く
するため滑剤１２（図示せず）を均一に少量散布した。
【００３０】図６は積層基材および治具を内部にセット
したドレープ成形装置について、治具の長手方向に対し
て垂直な断面図であり、図７は治具の長手方向の断面図
である。ドレープ成形用のステンレス製の箱９の壁に穴
１０をあけ、箱内の空気を抜きやすくするため穴１０全
体を不織布１１で壁の内側から覆い、耐熱テープ８で不
織布を内壁に張り付けた。治具１を箱の壁に対して均等
な間隔に置き底を両面テープで固定した後、４，５，６
の積層基材をシート材面［６の側］が治具上にくるよう
に置いた。積層基材の位置は治具に対して均等な間隔と
した。積層基材のプリプレグ面［４の側］に滑剤１２を
少量散布し、その上にラバー１３を置いた。積層基材の
上面の高さは箱の高さと同一とした。箱９の上から全体
を袋状バッグフィルムで覆い、フィルムの端を両面テー
プ１４にて箱の壁外側に空気が漏れない様に張り付け
た。箱９の穴１０のあいてある部分をパイプ１５で溶接
し、その先端を耐圧ゴム管１６で接続し耐圧ゴム管を介
して真空ポンプ１７につないだ。そこで、バッグフィル
ムがラバーの近くまでくるよう箱内の空気を真空ポンプ
にて抜いた（この状態が図６あるいは図７である）。そ
のままの状態で箱全体を８０℃に加熱された乾燥器内に
て１時間加熱後、再び箱内の空気を真空ポンプにて抜き
ドレープ成形を行った。積層基材が治具の形状に沿うま
で空気を抜きつづけ、ドレープ成形が終了した状態が図
８である。乾燥器から箱を取りだし、真空状態を解除し
室温まで冷却した。この賦形された積層基材を治具から
とりだし、シート材を取り除いた後、賦形された積層基
材を再度治具上に載せ、通常のオートクレーブ成形法を
用い、６ｋｇ／cm2 の圧力下、１８０℃、２時間の硬化
条件にて成形体を作製した。できあがった成形体を長手
方向に対し垂直にダイヤモンドカッターで切断した。
したドレープ成形装置について、治具の長手方向に対し
て垂直な断面図であり、図７は治具の長手方向の断面図
である。ドレープ成形用のステンレス製の箱９の壁に穴
１０をあけ、箱内の空気を抜きやすくするため穴１０全
体を不織布１１で壁の内側から覆い、耐熱テープ８で不
織布を内壁に張り付けた。治具１を箱の壁に対して均等
な間隔に置き底を両面テープで固定した後、４，５，６
の積層基材をシート材面［６の側］が治具上にくるよう
に置いた。積層基材の位置は治具に対して均等な間隔と
した。積層基材のプリプレグ面［４の側］に滑剤１２を
少量散布し、その上にラバー１３を置いた。積層基材の
上面の高さは箱の高さと同一とした。箱９の上から全体
を袋状バッグフィルムで覆い、フィルムの端を両面テー
プ１４にて箱の壁外側に空気が漏れない様に張り付け
た。箱９の穴１０のあいてある部分をパイプ１５で溶接
し、その先端を耐圧ゴム管１６で接続し耐圧ゴム管を介
して真空ポンプ１７につないだ。そこで、バッグフィル
ムがラバーの近くまでくるよう箱内の空気を真空ポンプ
にて抜いた（この状態が図６あるいは図７である）。そ
のままの状態で箱全体を８０℃に加熱された乾燥器内に
て１時間加熱後、再び箱内の空気を真空ポンプにて抜き
ドレープ成形を行った。積層基材が治具の形状に沿うま
で空気を抜きつづけ、ドレープ成形が終了した状態が図
８である。乾燥器から箱を取りだし、真空状態を解除し
室温まで冷却した。この賦形された積層基材を治具から
とりだし、シート材を取り除いた後、賦形された積層基
材を再度治具上に載せ、通常のオートクレーブ成形法を
用い、６ｋｇ／cm2 の圧力下、１８０℃、２時間の硬化
条件にて成形体を作製した。できあがった成形体を長手
方向に対し垂直にダイヤモンドカッターで切断した。
【００３１】成形体の凹側側面の状態を表１及び図１５
に示した。糸乱れや樹脂溜まりが無く、均一な厚みの成
形体に仕上がっていた。
に示した。糸乱れや樹脂溜まりが無く、均一な厚みの成
形体に仕上がっていた。
【００３２】
【表１】 （実施例２、３、４）図９、図１１、図１３はドレープ
成形用治具を示す。図９の上面は平面で、側面およ
びは長手方向に凹の曲率を有する治具である。図１１
の上面は平面で、側面およびは長手方向に凸の曲
率を有する治具である。図１３の上面は平面で、側面
は長手方向に凸の曲率を有し、側面は平面の治具で
ある。図１０、図１２、図１４はそれぞれ図９、図１
１、図１３の成形用治具を展開した形態のプリプレグ積
層用木型治具を示す。この治具の上に表２に示す条件で
実施例１と同様の手順でプリプレグ積層及びホットドレ
ープ成形を行い、以後オートクレーブ成形にて硬化物を
作製した。その結果を表１に併せて示す。
成形用治具を示す。図９の上面は平面で、側面およ
びは長手方向に凹の曲率を有する治具である。図１１
の上面は平面で、側面およびは長手方向に凸の曲
率を有する治具である。図１３の上面は平面で、側面
は長手方向に凸の曲率を有し、側面は平面の治具で
ある。図１０、図１２、図１４はそれぞれ図９、図１
１、図１３の成形用治具を展開した形態のプリプレグ積
層用木型治具を示す。この治具の上に表２に示す条件で
実施例１と同様の手順でプリプレグ積層及びホットドレ
ープ成形を行い、以後オートクレーブ成形にて硬化物を
作製した。その結果を表１に併せて示す。
【００３３】
【表２】 （比較例１）積層用治具を用いず平面上に実施例１と同
様の積層構成にてプリプレグ積層体を作製し、実施例１
と同様の手順でドレープ成形を行い、以後オートクレー
ブ成形にて硬化物を作製した。その結果を表１に併せて
示す。また、成形体の凹側側面の外観を図１６に示す。
糸乱れや樹脂溜まり、厚みの不均一が生じていた。
様の積層構成にてプリプレグ積層体を作製し、実施例１
と同様の手順でドレープ成形を行い、以後オートクレー
ブ成形にて硬化物を作製した。その結果を表１に併せて
示す。また、成形体の凹側側面の外観を図１６に示す。
糸乱れや樹脂溜まり、厚みの不均一が生じていた。
【００３４】
【発明の効果】本発明は横断面が屈曲部を有し、長手方
向に曲率のある柱状部材の治具を平面近くに展開したプ
リプレグ積層用治具の上にプリプレグを積層し、その未
硬化状態の積層体を用いてドレープ成形を行うことによ
り、成形後の糸のたるみの発生を防止することができ、
結果として成形体に糸みだれのない均一な厚みの長手方
向に曲率を有する柱状成形体が得られる。また、ハンド
レイアップで目的形状を作るのに比べて工程が大幅に簡
略化される。
向に曲率のある柱状部材の治具を平面近くに展開したプ
リプレグ積層用治具の上にプリプレグを積層し、その未
硬化状態の積層体を用いてドレープ成形を行うことによ
り、成形後の糸のたるみの発生を防止することができ、
結果として成形体に糸みだれのない均一な厚みの長手方
向に曲率を有する柱状成形体が得られる。また、ハンド
レイアップで目的形状を作るのに比べて工程が大幅に簡
略化される。
【図１】本発明のドレープ成形法に使用する、横断面に
曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木型
治具の斜視図である。
曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木型
治具の斜視図である。
【図２】図１に示した木型治具外形の展開図である。
【図３】図２の角ＣＥＤを曲面にした本発明に使用する
プリプレグ積層用治具の斜視図である。
プリプレグ積層用治具の斜視図である。
【図４】本発明のドレープ成形法に使用する積層基材の
斜視図である。
斜視図である。
【図５】本発明のドレープ成形法に使用するバッグフィ
ルムの斜視図である。
ルムの斜視図である。
【図６】本発明のドレープ成形法に使用する成形装置の
治具の長手方向に対して垂直な断面図である。
治具の長手方向に対して垂直な断面図である。
【図７】本発明のドレープ成形法に使用する装置の治具
の長手方向の断面図である。
の長手方向の断面図である。
【図８】本発明のドレープ成形法により賦形後の治具の
長手方向に対して垂直方向の縦断面図である。
長手方向に対して垂直方向の縦断面図である。
【図９】本発明のドレープ成形法に使用する、横断面に
曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木型
治具の斜視図である。
曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木型
治具の斜視図である。
【図１０】図９に示したプリプレグ積層用治具の形状に
基づき、平面近くに展開した形状を有するプリプレグ積
層用治具の斜視図である。
基づき、平面近くに展開した形状を有するプリプレグ積
層用治具の斜視図である。
【図１１】本発明のドレープ成形法に使用する、横断面
に曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木
型治具の斜視図である。
に曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木
型治具の斜視図である。
【図１２】図１１に示したプリプレグ積層用治具の形状
に基づき、平面近くに展開した形状を有するプリプレグ
積層用治具の斜視図である。
に基づき、平面近くに展開した形状を有するプリプレグ
積層用治具の斜視図である。
【図１３】本発明のドレープ成形法に使用する横断面に
曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木型
治具の説明図である。
曲率を有し、長手方向に曲率のあるドレープ成形用木型
治具の説明図である。
【図１４】図１３に示したプリプレグ積層用治具の形状
に基づき、平面近くに展開した形状を有するプリプレグ
積層用治具の斜視図である。
に基づき、平面近くに展開した形状を有するプリプレグ
積層用治具の斜視図である。
【図１５】本発明のドレープ成形法により賦形したプリ
プレグ積層体の外観を示す斜視図である。
プレグ積層体の外観を示す斜視図である。
【図１６】従来のドレープ成形法により賦形したプリプ
レグ積層体の外観を示す斜視図である。
レグ積層体の外観を示す斜視図である。
１：治具 ４：プリプレグ積層体 ５：樹脂フィルム ６：シート材 ７：バッグフィルム ８：耐熱テープ ９：箱 １０：穴 １１：不織布 １２：滑剤 １３：ラバー １４：両面テープ １５：パイプ １６：耐圧ゴム管 １７：真空ポンプ
Claims (9)
- 【請求項１】プリプレグ積層体を曲げることにより、横
断面に少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、かつ長手方
向に曲率を有する柱状の部材をドレープ成形にて賦形す
るに際して、平面からの角度が４０度以下の平面近くに
まで目的最終柱状形態を展開した形の積層用治具を用
い、その上にプリプレグを積層した後に賦形することを
特徴とするドレープ成形法。 - 【請求項２】ドレープ成形をするに際して、積層体の屈
曲部における最内層に剛性のあるシート材を貼り合わせ
ることを特徴とする請求項１記載のドレープ成形法。 - 【請求項３】シート材として熱可塑性樹脂シート材を用
いることを特徴とする請求項２記載のドレープ成形法。 - 【請求項４】シート材としてＢステージ化したプリプレ
グを用いることを特徴とする請求項２記載のドレープ成
形法。 - 【請求項５】ドレープ成形時に要する圧力源として真空
脱気法を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載のドレープ成形法。 - 【請求項６】真空脱気法にてドレープ成形する際にバッ
グフィルムと積層体の間に粉体状の滑材を存在せしめる
ことを特徴とする請求項５記載のドレープ成形法。 - 【請求項７】真空脱気法にてドレープ成形する際に積層
体に接するバッグフィルムにフィルム厚さの１／２以下
の深さの凹凸のある表面加工をほどこしたものを用いる
ことを特徴とする請求項５記載のドレープ成形法。 - 【請求項８】箱内に積層体、治具を入れ、積層体をバッ
グフィルムで覆い、フィルムの端を箱の壁に装着して箱
内の空気を抜き積層体を賦形することを特徴とする請求
項５記載のドレープ成形法。 - 【請求項９】積層体や治具を入れた箱の壁の高さが積層
体上面の高さの１／２以上の高さにあることを特徴とす
る請求項８記載のドレープ成形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228800A JPH0671742A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | ドレープ成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228800A JPH0671742A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | ドレープ成形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671742A true JPH0671742A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=16882057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4228800A Pending JPH0671742A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | ドレープ成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671742A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101314415B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-10-04 | 성유경 | 장신구를 만드는 방법 |
| CN108688292A (zh) * | 2017-04-04 | 2018-10-23 | 波音公司 | 复合部件和制造复合部件的方法 |
| CN111989200A (zh) * | 2018-06-15 | 2020-11-24 | 三菱重工业株式会社 | 预浸料层压用成型模具及预浸料层压方法 |
| JPWO2021106074A1 (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | ||
| EP4086066A4 (en) * | 2020-02-07 | 2023-06-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite material structure body production method, layered body production method, layered body, and layered form |
| US12122085B2 (en) | 2019-11-26 | 2024-10-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Forming method |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP4228800A patent/JPH0671742A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101314415B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-10-04 | 성유경 | 장신구를 만드는 방법 |
| CN108688292A (zh) * | 2017-04-04 | 2018-10-23 | 波音公司 | 复合部件和制造复合部件的方法 |
| CN111989200A (zh) * | 2018-06-15 | 2020-11-24 | 三菱重工业株式会社 | 预浸料层压用成型模具及预浸料层压方法 |
| EP3763501A4 (en) * | 2018-06-15 | 2021-07-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | PRE-IMPREGNATE LAMINATION MOLD AND PRE-IMPREGNE LAMINATOR PROCESS |
| US11760074B2 (en) | 2018-06-15 | 2023-09-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Mold for prepreg lamination and prepreg lamination method |
| JPWO2021106074A1 (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | ||
| WO2021106074A1 (ja) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 三菱重工業株式会社 | 成形方法及び成形型 |
| EP4000911A4 (en) * | 2019-11-26 | 2022-07-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | MOLDING PROCESS AND MOLDING DIE |
| US12122085B2 (en) | 2019-11-26 | 2024-10-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Forming method |
| EP4086066A4 (en) * | 2020-02-07 | 2023-06-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite material structure body production method, layered body production method, layered body, and layered form |
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