JPH10296737A - 複合材の成形装置 - Google Patents

複合材の成形装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】複合材の成形において皺の発生を防止する。 【解決手段】ベース１３に心金２０を凸設し、心金２０
の上面に繊維織物３０を積層して、更に圧力板４０を載
置する。繊維織物３０は圧力板４０の自重で心金２０に
圧接され、繊維織物３０を配した状態での皺の発生が防
止される。圧力板４０の上面に複数個の穴４１を設け、
穴４１内にバネ４４を担持させる。上型５０を下型１０
に被せるとき、上型５０は繊維織物３０を心金２０に倣
って折り曲げるとともに、バネ４４を押圧し繊維織物３
０を圧力板４０と心金２０に強く圧接する。これにより
繊維織物の皺の発生を防止し、良好な品質の複合材を成
形することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維織物により補
強された強化樹脂からなる複合材の成形方法において、
樹脂を含まない繊維を成形型内に配し、型外部より樹脂
を注入し、注入の後、加熱、硬化させるＲＴＭ（Ｒｅｓ
ｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形の成形
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、航空機、自動車等のあらゆる産業
分野において、各種複合材が適用されるようになってき
ており、しかも益々増大する傾向にある。ところが、一
方で製造コストが高いという問題があり、低コスト化の
ための研究が盛んに行われＲＴＭ成形法が今日徐々に普
及している。さて、繊維織物を折り曲げて複合材を成形
する方法として、例えば予め樹脂が含浸してあるプリプ
レグ複合材の折曲げ成形装置による方法では、特公平５
−１４８３４号公報が知られている。また、前述したよ
うに、今日徐々に普及しているＲＴＭ成形法により平面
状の繊維織物を折り曲げて複合材を成形する装置として
は、図７に一例として示す装置が従来から一般的に知ら
れている。図７の成形装置は下型８０と上型１００によ
り構成され、下型８０はベース８１の上に心金８２を凸
設し、心金８２の上面に樹脂を含まない繊維織物９０を
積層し、上型１００を下型８０に被せて繊維織物９０を
チャンネル断面形状に折り曲げる。その後、型外部より
樹脂を注入し、加熱、硬化させて、繊維織物で補強され
た強化樹脂よりなる複合材にする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＲＴＭ
成形法において繊維織物を折り曲げて複合材を成形する
図７の従来の成形装置では、上型１００を下型８０に組
付けるとき、上型１００は繊維織物９０を心金８２に倣
ってチャンネル形状に折り曲げるとともに、繊維織物９
０の初期の厚さＴ（１）を所定の厚さＴ（２）に成形す
る。ところが、図８に示すように上型１００の天井面１
０１が繊維織物９０のウェブ部９２に当接する前に、フ
ランジ部９１が上型１００と心金８２に挟まれて強く圧
接されているため、更に上型１００を降下して繊維織物
９０のウェブ部９２の厚さＴ（１）を所定の厚さＴ
（２）に成形するとき、繊維織物はフランジ部方向に逃
げられないため、ウェブ部９２に余った繊維が皺となっ
て現れ、強度低下を引き起こす、あるいは所定の厚さを
得られない等、品質不良となる問題があった。
【０００４】そこで本発明は、従来技術の有する問題点
を解消するため、繊維織物により補強された強化樹脂か
らなる複合材をＲＴＭ成形法で成形するとき、皺のない
良好な品質の成形を可能とする、複合材の成形装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、上型と
下型とで構成された成形型内に繊維織物を配し、型外部
より樹脂を注入し、加熱硬化する複合材の成形装置にお
いて、ベースの上に凸設した心金を有する下型と、繊維
織物を挟み前記心金の上に載置すると共に、前記上型に
対向する面にバネを担持した圧力板と、前記圧力板を押
圧すると共に、前記心金との間で前記繊維織物を所定形
状に成形する上型と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明の構成のうち、前記圧力板は上面に凹設された穴
とこの穴の中心部に立てられた案内ピンとでバネを担持
し、前記上型の前記圧力板に対峙する天井部に前記案内
ピンの逃げ孔が形成されていることを特徴とする。
【０００７】また請求項３記載の発明は、請求項１また
は２記載の発明の構成のうち、前記上型が外型と内型と
に分割され、 この分割面の断面が台形状に形成され、さ
らに前記内型がその天井部において分割されていること
を特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１〜図５に基づき説明する。
【０００９】図１は本実施の形態の成形型の外観を示す
斜視図であって、繊維織物３０を下型である心金２０上
に載置し上型５０の押圧により成形する場合、圧力板４
０を介在させている。
【００１０】図２は図１の横断面図を示す。図２におい
て下型１０は、平板状のベース１３上に製品の所定の形
状に合わせて凸設された心金２０を設けている。ベース
１３の心金２０側の面に周回溝１１を設け、周回溝１１
にはシリコン系ゴム材質のシーリング部材１２が配され
ている。
【００１１】繊維織物３０の上に載置する圧力板４０に
ついて説明する。圧力板４０は上面の長手方向に凹設さ
れた複数個の穴４１（図１参照）を有し、各々の穴４１
の外周には周回溝４２を設け、周回溝４２にＯリング４
３を嵌入させている。圧力板４０は、例えば鋼など比重
が大きい金属で、かつ熱膨張の比較的少ない材質とす
る。穴４１内にバネ４４を挿入し、案内ピン４５を穴４
１の中心部に突設しバネ４４を担持する。バネ４４は穴
４１の深さより高く圧力板４０の上面より突出する長さ
に設定する。図２や図３に図示した例は、圧力板４０の
底面４６の幅は、心金２０の上面の平面部分の幅とほぼ
等しくしているが、心金２０の側面のＲ部終端までＲ部
を設けて延長してもよい。
【００１２】上型５０は略コの字の形状をなし、天井部
５１が圧力板４０の上面と嵌合し、天井部５１の平面部
であって案内ピン４５に対峙する位置に逃げ孔５２を穿
設する。また、側面部５３は製品の所定の形状に合わせ
た傾斜面を形成し、心金２０との間で繊維織物３０を所
定の形状に成形する。
【００１３】次にこのように構成された成形装置におい
て、繊維織物を成形する工程を説明する。予め何層かに
積層された樹脂未注入の繊維織物３０を心金２０の上面
に配し、さらに圧力板４０を積み重ね、繊維織物３０を
圧力板４０と心金２０で挟持する。このとき、繊維織物
３０は圧力板４０の自重により圧力板４０と心金２０に
圧接され、繊維織物を配した状態での繊維織物３０のウ
ェブ部の皺の発生が防止される。次に、上型５０を圧力
板４０と心金２０に被せると、上型５０は側面部５３で
心金２０の形状に倣って繊維織物３０を徐々にチャンネ
ル形状に成形していくとともに、天井部５１がバネ４４
を押圧し、そのバネ力により圧力板４０は繊維織物３０
のウェブ部を強く心金２０に圧接し、ウェブ部を所定の
厚さに成形する。上型５０の天井部５１がバネ４４を押
圧するタイミングを、繊維織物３０のフランジ部が上型
５０の側面部５３と心金２０に強く圧接される前になる
ように、上型５０、バネ４４、圧力板４０の各部寸法が
適切に設定されている。ウェブ部を所定厚さに成形する
とき余った繊維織物はフランジ部の方向に逃げることが
可能なため、ウェブ部の皺の発生が防止される。さらに
上型５０が降下すると側面部５３の傾斜面のくさび作用
で繊維織物３０のフランジ部は心金２０に強く圧接され
所定厚さに成形される。そして上型５０のフランジ部５
４が下型１０に密着すると、上型５０と下型１０を図示
しないボルトで締結する。
【００１４】図３および図４は、このようにして上型５
０と下型１０を締結したときの、それぞれ横断面図およ
び縦断面図である。
【００１５】図５は下型１０と上型５０を締結した後に
行う樹脂注入装置の斜視図を示す。圧力筒６０の中に充
填された樹脂６１は高圧ガス６２の圧力により配管６３
を通って上型注入口より上型５０内に注入される。型内
は排出管６４で真空引きされており、型内に入ってきた
樹脂６１は、型内の全体に行き渡る。このとき、シーリ
ング部材１２は下型１０と上型５０の内部から型外部へ
の樹脂６１の漏出を防止し、Ｏリング４３は穴４１への
樹脂６１の漏入を防止する（図３参照）。そして、樹脂
６１は型内を満たすと、排出管６４を通って型外に出
る。型内に樹脂６１が満たされた後、配管類を取外し、
炉内に型を入れ温度を高め樹脂６１を硬化させる、ある
いは型の外表面にヒーターを取付け、型の温度を上昇さ
せることで樹脂６１を硬化させる。硬化後、上型５０、
圧力板４０、下型１０を取外し、トリミングを行い、製
品が完成する。また、図４において、圧力板４０と心金
２０との間隙高さＴを設計厚になるように製作すること
により、出来上りの製品を所定の繊維体積含有率（Ｖ
ｆ）にコントロールすることができる。
【００１６】本発明の第２の実施の形態を図６に基づき
説明する。本実施の形態においては、第１の実施の形態
における上型を外上型と内上型とに分離し、さらに内上
型を２分割している。図６において下型１０、圧力板４
０は前述した第１の実施の形態と同じである。上型５０
は外上型５５と内上型５６、内上型５７により構成さ
れ、内上型５６、内上型５７は水平方向に移動できるよ
うになっている。外上型５５の内面は内上型５６、内上
型５７の外面と嵌合し、かつ側面部は傾斜面５８を形成
している。内上型５６、内上型５７は天井部が圧力板４
０と嵌合し、案内ピン４５に対峙する天井部の位置に逃
げ孔５２を穿設し、かつ側面部５６ａ、側面部５７ａは
心金２０との間で繊維織物３０をウェブ部とフランジ部
のなす角度がほぼ直角の所定のチャンネル状に成形する
形状に形成されている。。内上型５６、内上型５７は圧
力板４０の上面長手方向で周回溝４２の外側に位置する
分割面５９で２分割される。
【００１７】次に本発明の作用を説明する。予め何層か
に積層された樹脂未注入の繊維織物３０を心金２０の上
面に配し、繊維織物３０の上面に圧力板４０を載せる。
繊維織物３０のウェブ部は圧力板４０の自重により圧力
板４０と心金２０の間に圧接され、繊維織物３０が積層
された状態でのウェブ部の皺の発生を防止する。次に、
内上型５６、内上型５７が上方から降下して圧力板４０
に被さる。このとき、内上型５６、内上型５７は繊維織
物３０を心金２０に倣ってチャンネル状に成形するが、
分割面５９で２分割されているためウェブ部とほぼ直角
のフランジ部を押すときの大きな反力を受けられず、フ
ランジ部を心金２０に圧接する力は弱く、フランジ部は
所定の肉厚より厚くなる。一方、内上型５６はバネ４４
を押圧し、圧力板４０が繊維織物３０のウェブ部を心金
２０に強く圧接する。前述のようにフランジ部が心金２
０と内上型５６、内上型５７に圧接されている力は弱い
ので、ウェブ部の余分な繊維織物をフランジ部へ逃がし
ながらウェブ部を所定の厚さに成形し、皺の発生が防止
される。次に外上型５５を内上型５６、内上型５７に被
せ、外上型５５は傾斜面５８のくさび作用で内上型５
６、内上型５７を繊維織物３０のフランジ部の方向に徐
々に押し動かし、フランジ部を強い力で確実に押えて、
フランジ部を所定の厚さに成形すると共に皺の発生を防
止する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＲＴＭ成
形法による、繊維織物により補強された強化樹脂からな
る複合材の成形装置は、成形型を上型と下型で構成し、
型の内部にバネを担持した圧力板を配して、圧力板の自
重に加え、上型を被せる時にバネを介して心金の上面部
分から繊維織物を押圧することができるので、皺のない
良好な品質の複合材を成形することができる。 また、上
型を外上型と内上型に分離し、これらの側面部を傾斜面
とし、かつ内上型を２分割することにより、チャンネル
のウェブ部とフランジ部のなす角度がほぼ直角の断面形
状の場合にもフランジ部を強く押えることができ、フラ
ンジ部にも皺のない良好な品質の複合材を成形すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複合材の成形
装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る複合材の成形
装置の横断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る複合材の成形
装置の成形型セット後の横断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る複合材の成形
装置の成形型セット後の縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る複合材の成形
装置の樹脂注入装置を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る複合材成形装
置の横断面図である。
【図７】従来の複合材成形装置の横断面図である。
【図８】図７の成形工程を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０ 下型 ２０ 心金 ３０ 繊維織物 ４０ 圧力板 ４４ バネ ５０ 上型 ５５ 外上型 ５６ 内上型 ５７ 内上型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:30

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上型と下型とで構成された成形型内に繊維
    織物を配し、型外部より樹脂を注入し、加熱硬化する複
    合材の成形装置において、 ベースの上に凸設した心金を有する下型と、 繊維織物を挟み前記心金の上に載置すると共に、前記上
    型に対向する面にバネを担持した圧力板と、 前記圧力板を押圧すると共に、前記心金との間で前記繊
    維織物を所定形状に成形する上型と、を備えたことを特
    徴とする複合材の成形装置。
  2. 【請求項２】前記圧力板は、上面に凹設された穴と、こ
    の穴の中心部に立てられた案内ピンとでバネを担持し、
    前記上型の前記圧力板に対峙する天井部に前記案内ピン
    の逃げ孔が形成されていることを特徴とする請求項１記
    載の複合材の成形装置。
  3. 【請求項３】前記上型が外型と内型とに分割され、 この
    分割面の断面が台形状に形成され、さらに前記内型がそ
    の天井部において分割されていることを特徴とする請求
    項１または２記載の複合材の成形装置。
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