JPH10119072A - 繊維強化複合材の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の突起部を有する繊維強化複合材の成形
の際に、多数の加圧バッグフィルムを使用する必要がな
く、かつバギング作業を簡素化できる方法を提供する。 【解決手段】 繊維強化複合材からなる予備成形体１を
成形型５上に載置し、前記予備成形体１の各突起部１０
ｂに接する位置に、係合部を有する位置決め治具１１を
配置し、前記係合部に整合する位置に開口部を有し、前
記開口部の周囲及び外周にシーラントが付着されている
加圧バッグフィルムを前記予備成形体及び前記位置決め
治具を完全に覆うように配置し、前記シーラントを前記
成形型及び前記位置決め治具に密着させた後、各位置決
め治具の係合部に剛性出し治具１２を係合させ、前記予
備成形体を加熱・加圧することにより、繊維強化複合材
を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の突起部を有
する繊維強化複合材を効率的に成形する方法に関し、特
に複数の治具と１枚の加圧バッグフィルムを使用して、
繊維強化複合材の予備成形体の変形を防止しながら効率
的に成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】強化繊
維に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸してなる繊維
強化複合材は軽量かつ高強度を有するために、自動車、
船舶、航空機等の構造部材に広く使用されている。

【０００３】繊維強化複合材は通常、強化繊維の織布に
熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸してなる複数のプ
リプレグを所定の形状の型上で積層し、加圧・加熱によ
り成形されている。その際加圧バッグフィルムを使用す
るのが好ましい。ところが、繊維強化複合材の予備成形
体に複数のリブ等の突起部がある場合には、突起部の位
置精度が重要であるので、各突起部に位置決め用の治具
を添えた状態で加圧・加熱する必要がある。その治具の
ために、複数の突起部を有する繊維強化複合材を１枚の
加圧バッグフィルムで覆うことが不可能であり、各突起
部で区分された領域に適合した形状の複数の加圧バッグ
フィルムを使用し、繊維強化複合材の予備成形体全体を
覆っているのが現状である。

【０００４】図５は、複数のプリプレグからなり複数の
突起部を有する繊維強化複合材の予備成形体１を加圧バ
ッグフィルムを用いて成形する従来法の一例を示す。こ
の例で成形する予備成形体１は湾曲部10を有し、湾曲部
10の内面（凹面）10ａ上に複数のリブ10ｂを有する。予
備成形体１は湾曲面状の成形型５上に載置され、かつ各
リブ10ｂの一方の側面に沿って治具２が配置されての
で、成形中各リブ10ｂが変形することなく予備成形体１
全体の寸法精度が維持される。

【０００５】図５に示すように、治具２、２’・・・に
より繊維強化複合材の予備成形体１の表面は完全に区分
されるので、１枚の加圧バッグフィルムで予備成形体１
の全面を覆うことはできない。そのため、隣接する治具
２、２’の間に１枚ずつ加圧バッグフィルム４、４’・
・・が配置される。図６及び図７に示すように、各加圧
バッグフィルム４、４’・・・の周囲はシーラントテー
プからなるシーラント６によって成形型５及び治具２、
２’・・・に接着され、各加圧バッグフィルム４、４’
・・・の内部は密封状態となる。なお、図７中、７はエ
ラストマー等からなる成形治具を示し、成形治具７は成
形加圧による成形品の変形を防止し、所定の成形品形状
を維持する。

【０００６】このように、従来の方法では隣接する位置
決め治具の間にそれぞれ加圧バッグフィルム４、４’・
・・を配置し、シールしなければならないので、繊維強
化複合材の予備成形体全体を覆うのに要する手間は大変
である。また全加圧バッグフィルム４、４’・・・を合
計すると、シールラインは非常に長くなるため、加圧バ
ッグフィルム４、４’・・・にシーラント６を付着する
作業が大変であるのみならず、加圧バッグフィルム４、
４’・・・を成形型及び位置決め治具にシールする作業
も大変である。その上、各加圧バッグフィルム４、４’
・・・内を個別に減圧しなければならないので、バキュ
ウムラインの構成が複雑になるという問題もある。

【０００７】従って、本発明の目的は、複数の突起部を
有する繊維強化複合材の成形の際に、多数の加圧バッグ
フィルムを使用する必要がなく、かつバギング作業を簡
素化できる方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者等は、位置決め治具及び剛性出し治具
を組合せて使用するとともに、繊維強化複合材の予備成
形体及び複数の位置決め治具の全体を覆う大きさの１枚
の加圧バッグフィルム又はなるべく少ない枚数の加圧バ
ッグフィルムを使用し、加圧バッグフィルムを被せた後
で剛性出し治具を固着することにより、予備成形体のバ
ギングを簡単に行うことができることを発見し、本発明
を完成した。

【０００９】すなわち本発明の成形方法は、複数の突起
部を有する繊維強化複合材を成形するもので、(a) 前記
繊維強化複合材からなる予備成形体を成形型上に載置
し、(b) 前記予備成形体の各突起部に接する位置に、係
合部を有する位置決め治具を配置し、(c) 前記係合部に
整合する位置に開口部を有するとともに、前記開口部の
周囲及び外周にシーラントが付着されている加圧バッグ
フィルムを、前記予備成形体及び前記位置決め治具を完
全に覆うように配置し、(d) 前記シーラントを前記成形
型及び前記位置決め治具に密着させ、(e) 各位置決め治
具の係合部に剛性出し治具を係合させ、(f) 前記予備成
形体を加熱・加圧することにより成形体を得ることを特
徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施例による繊
維強化複合材の成形方法を図１〜４を参照して説明する
が、本発明はそれに限定されるものではない。

【００１１】図１は、外面が湾曲状で内面に複数のリブ
が設けられた繊維強化複合材製の成形体を製造する例を
示す。成形型５は所望の曲率に湾曲した内面５ａと、一
端に設けられたＬ字部５ｂとを有する。成形型５のＬ字
部５ｂには、必要に応じてノックピン（図示せず）等を
設け、剛性出し治具12を正確に配置できるようにする。

【００１２】繊維強化複合材の予備成形体１は、炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維の織布に熱
硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させてなる複数のプ
リプレグを積層すること、又はそれに含まれる樹脂を一
部反応又は溶着することにより形成する。熱硬化性樹脂
としてはエポキシ樹脂等が好ましく、また熱可塑性樹脂
としてはナイロン等が好ましい。この実施例では、予備
成形体１は、あらかじめ湾曲面５ａに沿って湾曲した部
分（湾曲部）10と、湾曲部10の内面10ａに設けられた複
数のリブ10ｂとを有する。

【００１３】予備成形体１の各リブ10ｂの少なくとも一
方の側面に、位置決め治具11を配置する。各位置決め治
具11は予備成形体１の湾曲部10の内面10ａに沿って湾曲
した外面と、凹曲面状の内面11ａとを有し、内面11ａの
ほぼ中央に係合部としてネジ穴11ｂが設けられている。
また剛性出し治具12はほぼコの字状であり、位置決め治
具11に当接する先方部12ａと、Ｌ字部５ｂの平面部に当
接する後方部12ｂと、中間部12ｃとからなる。先方部12
ａには位置決め治具11のネジ穴11ｂと整合する位置に、
先端面から後端面にかけてネジ穴12ｄが貫通している。
寸法安定性、強度及び剛性の観点から、成形型５、位置
決め治具11及び剛性出し治具12はいずれも鋼鉄、ステン
レススチール、アルミニウム等の金属材料や、グラファ
イト、ＣＦＲＰのような熱膨張の少ない材料により形成
するのが好ましい。

【００１４】繊維強化複合材からなる予備成形体１の成
形には加圧が必要であるので、加圧バッグフィルムを使
用するが、本発明の成形方法では予備成形体１及び複数
の位置決め治具11の全体を１枚の加圧バッグフィルムで
覆うことができ、著しく複雑な形状の部分だけ特別に複
数の加圧バッグフィルムを使用すればよい。特に図１に
示す実施例では、１枚の加圧バッグフィルム３で予備成
形体１及び各位置決め治具11の全体を完全に覆うことが
できる。

【００１５】図３に示すように、加圧バッグフィルム３
は位置決め治具11のネジ穴11ｂと整合する位置に開口部
３ａを有し、各開口部３ａの周囲にシール性を有するシ
ーラント８が付着している。また加圧バッグフィルム３
の全周にもシール性を有するシーラント９が付着してい
る。各シーラント８、９はいずれもシーラントテープの
貼付により形成することができる。

【００１６】加圧バッグフィルム３には、成形型５及び
位置決め治具11に貼り付け後に内部を減圧するための空
気吸引口13を有する。

【００１７】加圧バッグフィルム３としては、プリプレ
グ中の樹脂が熱硬化性樹脂ならば耐熱温度180 ℃以上、
熱可塑性樹脂ならば耐熱温度350 ℃以上のものが好まし
く、具体的にはナイロン、ポリイミド等のフィルムを使
用することができる。加圧バッグフィルム３の厚さは約
50〜75μｍであるのが好ましい。

【００１８】繊維強化複合材からなる成形体を成形する
には、まず成形型５上に載置した予備成形体１の各リブ
10ｂの側面に位置決め治具11を配置し、必要に応じリブ
10ｂ及び位置決め治具11の周囲に適当な形状の成形治具
15を配置する。成形治具15は柔軟で弾性を有する材質
（例えばシリコンゴム等）からなる。成形治具15は、リ
ブ10ｂと予備成形体１に当接する位置、及び位置決め治
具11と予備成形体１に当接する位置に、それぞれ配置す
るのが好ましい。

【００１９】予備成形体１及び複数の位置決め治具11の
全体を完全に覆うように加圧バッグフィルム３を被せ、
周囲のシーラント９を成形型５に貼り付けるとともに、
各開口部３ａの周囲のシーラント８を各位置決め治具11
のネジ穴の周囲に貼り付ける。これにより加圧バッグフ
ィルム３内は完全に密封される。

【００２０】この状態で、図１に示すように、整合した
各剛性出し治具12のネジ穴12ｄと位置決め治具11のネジ
穴11ｂとにネジ16を螺着する。

【００２１】空気吸引口13より加圧バッグフィルム３内
を減圧しながら、加圧・加熱炉内でバギングした予備成
形体１を加圧・加熱し、プリプレグ中の熱硬化性樹脂又
は熱可塑性樹脂を流動化させて、一体的に成形する。加
熱温度はプリプレグ内の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂
の種類により若干異なるが、一般に180 〜350 ℃とする
のが好ましい。

【００２２】成形中繊維強化複合材は成形型５、複数の
位置決め治具11及び加圧バッグフィルム３により固定さ
れたままであるので、変形することなく成形体とするこ
とができる。

【００２３】以上の通り図面を参照して本発明の成形方
法を説明したが、本発明はそれに限定されず、本発明の
趣旨を変更しない限り種々の変更を加えることができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
れば、複数の位置決め治具を覆うように予備成形体全体
に加圧バッグフィルムを被せて加圧・加熱するので、複
数の突起部を有する複雑形状の繊維強化複合材の予備成
形体でも、簡単にかつ変形なく成形することができる。
使用する加圧バッグフィルムの枚数を著しく低減するこ
とができるので、加圧バッグフィルムに施すシーラント
の付着作業を低減できるだけでなく、加圧バッグフィル
ムによる被覆作業及び加圧バッグフィルム内の減圧作業
も簡単になるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による方法に使用する位置決
め治具と剛性出し治具との位置関係を示す部分斜視図で
ある。

【図２】繊維強化複合材の予備成形体を加圧バッグフィ
ルムで覆った後に剛性出し治具を取り付けた状態を示す
部分斜視図である。

【図３】本発明の成形方法に使用する加圧バッグフィル
ムの一例を示す部分平面図である。

【図４】繊維強化複合材の予備成形体をバギングした後
で位置決め治具に剛性出し治具を固着した状態を示す拡
大部分断面図であり、(A) は両治具を取り付けた部分を
詳細に示し、(B) は加圧バッグフィルムの開口部及びシ
ーラントと両治具との関係を示す。

【図５】従来の成形方法に使用する治具と繊維強化複合
材の予備成形体との位置関係を示す部分斜視図である。

【図６】従来の成形方法によりバギングした状態を示す
部分斜視図である。

【図７】図６のバギングした成形体の拡大部分断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・ ・予備成形体 10・・・予備成形体の湾曲部 10ａ・・予備成形体の湾曲部の内面 10ｂ・・予備成形体のリブ 11・・・・位置決め治具 11ａ・・位置決め治具の内面 11ｂ・・位置決め治具のネジ穴 12・・・・剛性出し治具 12ａ・・剛性出し治具の先方部 12ｂ・・剛性出し治具の後方部 12ｃ・・剛性出し治具の中間部 12ｄ・・剛性出し治具のネジ穴 ３・・・・加圧バッグフィルム ５・・・・成形型 ６・・・・加圧バッグフィルムの複数の開口部 ８、９・・シーラント 16・・・・ネジ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の突起部を有する繊維強化複合材の
   成形方法において、(a) 前記繊維強化複合材からなる予
   備成形体を成形型上に載置し、(b) 前記予備成形体の各
   突起部に接する位置に、係合部を有する位置決め治具を
   配置し、(c) 前記係合部に整合する位置に開口部を有す
   るとともに、前記開口部の周囲及び外周にシーラントが
   付着されている加圧バッグフィルムを、前記予備成形体
   及び前記位置決め治具を完全に覆うように配置し、(d)
   前記シーラントを前記成形型及び前記位置決め治具に密
   着させ、(e) 各位置決め治具の係合部に剛性出し治具を
   係合させ、(f) 前記予備成形体を加熱・加圧することに
   より成形体を得ることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の繊維強化複合材の成形
   方法において、１枚の加圧バッグフィルムにより前記予
   備成形体及び前記位置決め治具を完全に覆うことを特徴
   とする成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の繊維強化複合材
   の成形方法において、前記位置決め治具の係合部はネジ
   穴であり、前記剛性出し治具をそのネジ穴が前記位置決
   め治具のネジ穴と整合するように配置し、両ネジ穴に螺
   合するネジにより両治具を固着することを特徴とする成
   形方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強
   化複合材の成形方法において、前記加圧バッグフィルム
   内を減圧するとともに、全体を加熱・加圧することによ
   り成形することを特徴とする成形方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強
   化複合材の成形方法において、前記剛性出し治具は前記
   位置決め治具に当接する先方部と、前記成形型の係合面
   に当接する後方部と、前記先方部と前記後方部を連結す
   る中間部とからなるコの字状の形状を有し、前記先方部
   は位置決め治具の係合部と整合する位置に係合部を有
   し、両係合部により前記剛性出し治具の先方部は前記位
   置決め治具に固着されることを特徴とする成形方法。