JPS63168352A - 複合材料製品の成形装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば航空機、船舶、自動車の他一般産業機
器の材料として適する繊維強化型複合材製品の成形装置
に関する。

〔従来の技術〕

航空機、自動車等のあらゆる産業分野において各徨複合
材の適用が拡大されている。この一般にＦＲＰと称され
る繊維強化型複合材の樹脂注入成形について従来例を説
明すると、前記複合材の成形素材であるガラス繊維や炭
素繊維等の強化繊維を支持し、かつ所望の成形品形状や
板厚若しくは繊維体積含有率を確保するために、その成
形には単数或いは複数で構成される樹脂注入型が不可欠
となる。この従来の成形装置をＷｃ２図によって説明す
る。第２図（Ａ）はその縦断側面図、第２図（Ｂ）は（
ＡｌのＢ−８横断面図である。

Ｗｃ２図に示すように樹脂注入型ａで強化繊維すを支持
し、適切な温度範囲において樹脂注入成形に設けられた
単数或いは複数の樹脂注入ボートａ１　　からマトリッ
クス樹脂Ｃを注入した後、適切な温度範囲においてマト
リックス樹脂０を硬化させて成形加工する手段によるの
が一般的になっている。なお図中ｄは真空引き口および
／または樹脂逃げ口を示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の前記成形装置において成形品の品質は樹脂注入型
の組付けによってできる強化繊維用・のすきまで決定さ
れる。即ち、強化繊維が本来もつ板厚等の寸度のばらつ
きに対処して常に安定した繊維体積含有率の成形品を得
ることに非常に困難で、仮に樹脂注入型をシムやテープ
状材料によってすきまの調整をしたとしても大巾な成形
コストの増大が懸念される。

また、強化繊維に対して適切なすきまが確保できていな
い場合の問題点として、すきまが大きい場合は強化繊維
の支持力不足による、樹脂注入時の繊維の曲がジやよれ
、および樹脂過多による樹脂の割れ等の製品強度に関与
する多くの問題点を生じるし、すきまが小さい場合にお
いても強化繊維および樹脂注入型を組付ける時点におい
て、強化繊維と樹脂注入型との摺動によって強化繊維を
切断したり、極端な例として強化繊維の厚さ故に樹脂注
入型が完全に締め付けることができない等の問題点も生
じる。

さらに、近年高性能強化機織材料として開発がさかんに
実施されている各種繊維を用いた三次元織物に代表され
る立体的な織物においては、第３図の成形装置に示すよ
うに、その両趨部が中心に比べ細い或いはすぼんだ中空
製品の成形には中子として硬化後に型抜きできるように
組み木細工を応用した特殊な型を用いる必要があり、成
形コスト的にも不利であるなどの問題がある。なお、第
５図における第２図と同一符号は第２図に関して説明し
たのと同じものである。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の成形装置の有する問題点を解消しう
る強化繊維複合材料製品の成形装置を提供しようとする
ものである。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は固体材料で構成される容器と膜体との間に強化
繊維を配置する空間を設け、該膜体内窒間には適切な温
度或いは媒体によって流動し、かつ固化する材料を、ま
た強化繊維を配置した空間にはマトリックス樹脂を注入
しうるようにし九手段を備えてなることを特徴とする轍
雑像化型複合材料製品の成形装置である。

本発明の成形装置は、強化繊維を、樹脂注入圧力等の成
形圧力に耐えうる固体材料よりなる容器と同じく成形圧
力に耐えうる膜体で形成される空間に配置し、適切な温
度或いは媒体によって流動し、かつ固化する材料（以下
流動・固化材料とする）を膜体内空間に注入し、膜体を
介して前記強化繊維を加圧した後、該流動・固化材料を
固化させ、その固化状態を維持して該強化繊維を固定・
加圧維持したまま該強化繊維の配置された空間にマ）　
ＩＪノックス脂の注入ができるようにした構造になって
いるものである。

本発明の成形装置によれば、強化繊維への樹脂注入に先
立ち、流動・固化材料を注入し膜体を介して強化繊維に
圧力を加え、強化繊維の厚さに対応した空間を前記容器
及び膜体の間で形成させた後、流動・固化材料を固化し
次にマトリックス樹脂の注入を行うようになっているの
で、硬化後の成形品の繊維体積含有率を均一にすること
ができ、殆ど欠陥が存在しない複合材料製品の製造が達
成される。更に樹脂注入型の設計が非常に難しい、例え
ば立体的な織物等への樹脂注入成形も低コストで成形す
ることが可能とな９、前記従来装置におけるような問題
点を解消することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。第
１図（Ａ）は本発明成形装置の一実施例の縦断面図、＠
１図（Ｂ）は（ＡｌのＣ−Ｃ横断面図である。

第１図の成形装置に、成形圧力に十分耐えうる例えば金
属やグラファイトで裏作される容器１と、複合材料素材
である例えば炭素繊維織物やガラスマント等の強化繊維
２を加圧するための膜体３と、必要に応じて膜体５を固
定するための金具４と、膜体５によって形成される空間
５に流動・固化材料６を流入・加圧するためのロアと、
強化繊維２にマトリックス樹脂８として例えばエポキシ
樹脂等の熱硬化性樹脂やアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂
を注入するための口９とからなり、前記膜体５は強化繊
維に十分圧力を加えることのできる例えば膨張可能なラ
バーまたはツーラスチックフィルム等によって構成され
ている。

さらに、前記成形装置を用いて前記強化繊維２にマ）　
ＩＪラックス脂８を注入成形する方法について詳述する
。

強化繊維２を容器１に配置し、はぼ強化繊維２の内側形
状に一致する膜体３を組付けた状態にする。この状態で
は強化繊維２には容器１と膜体５による拘束は殆んど働
いてｈない。

次に、強化繊維２へのマトリックス樹脂８の注入に先立
ち、膜体３を介して強化繊維２１ｆｔ加圧するための流
動・固化材料６例えば、溶融塩や温水等で溶ける石コウ
、熱可塑性樹脂等を膜体２内の空間５に注入し、適当な
手段を用いて流動固化材料６に圧力を加えることにより
、膜体３を介して強化繊維２を容器首に押付け、マトリ
ックス樹脂の注入、硬化後に成形品の繊維体積含有率が
適切な値となるように強化繊維２の厚さを設定する。

次に流動・固化材料６を冷却等の適当な手段を用いて固
化すると共に流動・固化材料に加えてい次圧力を解除す
る。この状態においては、強化繊維２は容器１と膜体５
の間に適正な厚さをもって拘束されており、更にこの状
態で口９よりマトリックス樹脂８を注入することによジ
、強化繊維２中にマトリックス樹脂８を付与し、加熱等
適当な手段を用いて硬化することにより複合材料化する
。

成形後は成形品を容器暑から外し、または容器１に入れ
たまま適切な温度例えば硬化温度よｐ高い温度若しくは
適当な媒体例えば水、温水等によｔ）空間５に充填され
た流動・固化材料６を除去し、複合材料製品を取出す。

なお、前記装置において、ロアと口９は単数でも必要に
応じ複数としてもよく、口９はマトリックス樹脂８の注
入を助けるための真空引き口としても利用できる。

以上本発明の一実施例について説明したが、勿論本発明
はこのような実施例にだけに限定されるものではなく、
本発明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を
施しうるものである。

〔発明の効果〕

ｔ　流動・固化材料によりマトリックス樹脂注入時も強
化繊維の厚さが一定に保たれており硬化後の成形品の繊
維体積含有率のばらつきが小さく成形治具のスキマと強
化繊維厚さの不均一に起因する強化繊維の曲がりや、樹
脂割れ等の欠陥が殆んどない製品が得られる。

２　樹脂注入型の設計困難な形状例えば中空体等で中子
の製作が困難な成形品も低コストで成形できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図で、（Ａ）はその全
体の縦断面図、（Ｂ）は悼）のＣ−Ｃ横断面図、第２図
は従来の成形装置の一態様を示す図で、（Ａ）はその全
体の縦断面図、（８）は（Ａ）のＢ−８横断面図、第５
図は従来の成形装置の他の態中を示す縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体材料で構成される容器と膜体との間に強化繊維を配
   置する空間を設け、該膜体内空間には適切な温度或いは
   媒体によつて流動し、かつ固化する材料を、また強化繊
   維を配置した空間にはマトリックス樹脂を注入しうるよ
   うにした手段を備えてなることを特徴とする繊維強化型
   複合材料製品の成形装置。