WO2017126159A1 - 繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法 - Google Patents

繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017126159A1
WO2017126159A1 PCT/JP2016/077847 JP2016077847W WO2017126159A1 WO 2017126159 A1 WO2017126159 A1 WO 2017126159A1 JP 2016077847 W JP2016077847 W JP 2016077847W WO 2017126159 A1 WO2017126159 A1 WO 2017126159A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molding die
fiber
reinforced composite
molding
composite member
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/077847
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
務 村上
健郎 大淵
田中　真一
Original Assignee
株式会社Ihi
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
Priority to EP16886399.1A priority Critical patent/EP3406411A4/en
Priority to CN201680077515.9A priority patent/CN108472839B/zh
Priority to RU2018129966A priority patent/RU2691340C1/ru
Priority to CA3010172A priority patent/CA3010172C/en
Publication of WO2017126159A1 publication Critical patent/WO2017126159A1/ja
Priority to US16/025,348 priority patent/US20180304562A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/02—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/361—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/54—Compensating volume change, e.g. retraction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/465—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/541—Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/361—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
    • B29C2043/3613—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons applying pressure locally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/30—Mounting, exchanging or centering
    • B29C33/308—Adjustable moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • B29K2105/0881—Prepregs unidirectional
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers

Definitions

  • the present disclosure relates to a fiber reinforced composite member forming apparatus and a fiber used for forming a fiber reinforced composite member including a plurality of prepregs that are formed into a sheet shape by impregnating a resin into a long carbon fiber and laminated together.
  • the present invention relates to a method for forming a reinforced composite member.
  • thermoplastic CFRP member fiber reinforced composite member
  • a molding method using an autoclave is used.
  • a mold hot press molding method using a molding apparatus is being constructed as a molding method replacing the molding method using the autoclave.
  • a prepreg laminate in which a plurality of sheet-like prepregs are laminated is placed between a pair of molding dies in a molding apparatus and melt temperature (matrix In the case where the resin is a thermosetting resin, the prepreg laminate in which the thermoplastic resin is melted is pressed with a pair of molding dies. And after this pressurization, by cooling the thermoplastic resin through a pair of molding dies to a temperature at which the molded product is not damaged or deformed even if the mold is opened, a fiber-reinforced composite member having a desired shape is obtained. .
  • Patent Document 1 Conventionally, as a molding apparatus for the above-described fiber reinforced composite member, for example, there is one described in Patent Document 1, and this molding apparatus is a heater for heating each design surface in contact with a prepreg laminate of a pair of molding dies. It has.
  • This heater heats the design surface by heating the air supplied from the air supply source at the heat generating portion and spraying it on the back side of the design surface of the molding die.
  • this heater functions as a cooler by stopping the supply of power to the heat generating portion and blowing air directly to the back side of the design surface of the molding die.
  • thermoplastic resin when the thermoplastic resin is cooled, the pressurization by the pair of molding dies is continued as the thermoplastic resin contracts, so that the accommodation space (cavity) of the prepreg laminate can be obtained. ) To reduce the volume.
  • the present disclosure has been made paying attention to the above-described conventional problems, and even if the laminated thickness of the end portion of the prepreg laminated body is thicker than other parts, the molding time can be prolonged.
  • the object of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite member forming apparatus and a fiber-reinforced composite member forming method capable of forming a fiber-reinforced composite member without delamination at the end of a prepreg laminate.
  • a prepreg laminate including a molding die having a cavity and a plurality of prepregs that are formed in a sheet shape by impregnating a resin into a long carbon fiber and laminated to each other is provided as the one molding die.
  • the other molding die that is sandwiched between and pressed by the cavity, a heat source that heats the resin of the prepreg laminate through the one molding die and the other molding die, and the prepreg lamination
  • a control section for causing the pressure body to project into the cavity of the one molding die by the pressure body driving section and applying pressure by bringing the pressure body into contact with the prepreg laminate It has a configuration.
  • the prepreg laminate can be obtained without prolonging the molding time even when the laminate thickness of the end portion of the prepreg laminate is thicker than other portions.
  • the fiber-reinforced composite member having no delamination at the end of the sheet can be formed, which is an excellent effect.
  • FIG. 2 is a partial plan view showing the lower mold of the fiber-reinforced composite member forming apparatus in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective explanatory view showing a modification of a sleeve used in the fiber-reinforced composite member forming apparatus of FIG. 5.
  • FIG. 6 is a perspective explanatory view showing another modified example of the sleeve used in the fiber-reinforced composite member forming apparatus of FIG. 5.
  • FIG. 1 to 3 show an embodiment of a fiber-reinforced composite member molding apparatus according to the present disclosure.
  • the fiber-reinforced composite member is a composite fan rotor blade.
  • This composite fan rotor blade is formed by alternately laminating a plurality of prepregs each having a long carbon fiber formed into a sheet of a thermoplastic resin and having different fiber orientation directions.
  • the prepreg lamination thickness of the part (tab tail part) is thick.
  • the composite fan rotor blade molding apparatus 1 includes a lower mold (one molding mold) 2 and an upper mold (the other molding mold) 3.
  • the lower mold 2 has a cavity 21.
  • the upper die 3 that descends and rises and approaches and separates from the lower die 2 is fitted with the cavity 21 of the lower die 2 in a clamped state, and a prepreg laminate (a plurality of prepregs laminated between the cavities 21). It has a core 31 that sandwiches a composite fan rotor blade (P) before molding.
  • the lower mold 2 includes a plurality of cartridge heaters 4 as a heat source for heating the molding surface 21a in contact with the prepreg laminate P of the cavity 21 for each of a plurality of regions to melt the thermoplastic resin of the prepreg laminate P.
  • the upper mold 3 is also provided with a plurality of cartridge heaters 4 as heat sources for heating the molding surface 31a in contact with the prepreg laminate P of the core 31 for each of a plurality of regions.
  • the heat source is not limited to the cartridge heater 4, and for example, heated steam can be employed as the heat source.
  • the molding apparatus 1 also includes a plurality of cooling medium flow paths (cooling mechanisms) 5 that cool the molding surface 21a in the cavity 21 of the lower mold 2 and the molding surface 31a in the core 31 of the upper mold 3 for each of a plurality of regions. ing.
  • These cooling medium flow paths 5 are formed such that their respective tips are positioned on the back sides of the molding surfaces 21a and 31a, respectively, and when the prepreg laminate P is cooled after melting the thermoplastic resin, the lower mold
  • the molding surface 21 a in the second cavity 21 and the molding surface 31 a in the core 31 of the upper mold 3 are uniformly cooled.
  • the cooling medium can be cooled air, or can be cooled water or oil.
  • thermoplastic resin of the prepreg laminate P contracts. Therefore, in this molding apparatus 1, the upper mold 3 is lowered to reduce the volume of the cavity 21 of the lower mold 2 in accordance with the shrinkage of the thermoplastic resin. Thus, the composite fan rotor blade is formed.
  • a plurality of insertion holes 22a are formed in the cavity wall 22 located on the end (tab tail portion) Pt side of the prepreg laminate P in the cavity 21 of the lower mold 2 as shown in FIGS. 22 is formed along the width direction (vertical direction in FIG. 3), and pins (pressurizing bodies) 11 that appear and disappear in the cavities 21 of the lower mold 2 are inserted into these insertion holes 22 a.
  • pins 11 are each formed with a flat tip end surface, and each base end portion is fixed to a pin support 12.
  • the pin support 12 is fixed to the tip of a cylinder rod 13a of a cylinder (pressurizing body drive unit) 13, and the plurality of pins 11 are integrally projected and retracted in the cavity 21 by the operation of the cylinder 13.
  • the front end surface comes into contact with and separates from the portion where the end portion (tab tail portion) Pt of the prepreg laminate P is easy to delaminate, in this embodiment, the central portion Po of the prepreg laminate thickness of the laminate surface Pf.
  • the plurality of pins 11 are constrained so as not to protrude from the insertion hole 22a into the cavity 21 of the lower mold 2 as necessary. That is, when molding a fiber reinforced composite member having a small difference in the prepreg lamination thickness as a whole, the plurality of pins 11 are restrained by the cylinder 13 in the insertion holes 22 a of the cavity wall 22.
  • the molding apparatus 1 includes a control unit 6 that controls the heating operation of the plurality of cartridge heaters 4 and the supply of the cooling medium to the cooling medium flow path 5.
  • the control unit 6 causes the pin 11 to protrude into the cavity 21 of the lower mold 2 and cools the thermoplastic resin performed by supplying the cooling medium to the cooling medium flow path 5 and the prepreg laminate P.
  • the cylinder 13 is controlled so as to be brought into contact with the laminated surface Pf at the end portion Pt and to apply pressure to the central portion Po of the prepreg laminated thickness of the laminated surface Pf.
  • a circuit for electrically connecting the cartridge heater 4 and the controller 6 is not shown.
  • a cooling medium supply source that constitutes a cooling mechanism together with the cooling medium flow path 5 and a circuit that electrically connects the cooling medium supply source and the control unit 6 are not shown.
  • the upper mold 3 is lowered to form a mold-clamped state, and the core 31 of the upper mold 3 and The prepreg laminate P is sandwiched between the cavities 21 of the lower mold 2.
  • the controller 6 applies heat to the prepreg laminate P while controlling the heating operation of the cartridge heater 4 as a plurality of heat sources, and the viscosity is not so soft that the long carbon fibers of each layer of the prepreg laminate P do not meander. (Temperature), and subsequently, pressurization of the prepreg laminate P by the upper mold 3 and the lower mold 2 is started, and this pressurization is continued until the molding of the composite fan rotor blade is completed and the mold is removed. To do.
  • control unit 6 controls the heating operation of the cartridge heater 4 to further heat the prepreg laminate P so that the temperature is equal to or higher than the melting temperature of the thermoplastic resin of the prepreg laminate P.
  • thermoplastic resin of the prepreg laminate P has melted and a predetermined time has elapsed
  • the heating operation of the cartridge heater 4 is stopped under the control of the control unit 6, and the cooling medium for the plurality of cooling medium flow paths 5 is stopped.
  • Supply is started and the thermoplastic resin is cooled through the upper mold 3 and the lower mold 2.
  • thermoplastic resin of the prepreg laminate P shrinks, but the upper mold 3 that continues to pressurize descends in accordance with the shrinkage of the thermoplastic resin, so the volume of the cavity 21 of the lower mold 2 is reduced. decrease.
  • control unit 6 moves the cylinder 13 in the direction of the white arrow in FIG. 3 to project the plurality of pins 11 into the cavity 21 of the lower mold 2, and the front end surfaces of these pins 11 are attached to the prepreg laminate.
  • a pressure is applied to a portion where the delamination is likely to occur at the end portion Pt of P, in this embodiment, the central portion Po of the prepreg lamination thickness of the lamination surface Pf, the molding of the composite fan rotor blade is completed.
  • the cylinder 13 is operated during the cooling of the thermoplastic resin performed by supplying the cooling medium to the cooling medium flow path 5, and the pin is placed in the cavity 21 of the lower mold 2. 11 is projected, the amount of shrinkage of the end portion Pt in the prepreg laminate P having a large prepreg laminate thickness is offset by the amount that the volume of the cavity 21 of the lower mold 2 is reduced, and the prepreg laminate Delamination hardly occurs at the end portion Pt of P.
  • a plurality of pins 11 are constrained by the cylinder 13 to the insertion hole 22a of the cavity wall 22 as necessary, so that the difference in the prepreg lamination thickness is small as a whole. It can also be used for forming members.
  • the pin 11 is adopted as a pressurizing body that appears and disappears in the cavity 21, and a plurality of pins are inserted into the plurality of insertion holes 22 a formed along the width direction (vertical direction in FIG. 3) of the cavity wall 22. 11 is inserted, but it is not limited to this.
  • the plurality of pins 11 are fixed to one pin support 12, and the plurality of pins 11 are integrated into the cavity 21 by operating the pin support 12 with two cylinders 13.
  • the pin support 12 with two cylinders 13.
  • the number of pin supports 12 and cylinders 13 are both increased so that a plurality of pins 11 are individually or divided into several groups and operated at different timings. It may be changed and operated.
  • a flat plate 11A inserted into an insertion hole 22A formed in the cavity wall 22 may be adopted as a pressurizing body.
  • the volume of the cavity 21 of the lower mold 2 can be further reduced as compared with the plurality of pins 11.
  • a plurality of flat plates 11A are provided, and the plurality of flat plates 11A are individually or divided into groups, and are operated with a plurality of cylinders 13 shifted in timing or operated with different strokes. May be.
  • the pin 11 is directly inserted into the insertion hole 22a of the cavity wall 22.
  • the present invention is not limited to this.
  • the sleeve 14 having the hole 14a may be inserted into the insertion hole 22a.
  • pressure can be locally applied by the central portion Po of the prepreg lamination thickness of the lamination surface Pf.
  • a sleeve 15 having a hole 15a at a position eccentric with respect to the shaft center L is adopted, or as shown in FIG.
  • a sleeve 16 having holes 16a, 16a at two locations may be employed.
  • the position to apply pressure can be adjusted, and when the sleeve 16 having two holes 16a and 16a is adopted. The pressure can be simultaneously applied to two locations in the stacking thickness direction of the prepreg laminate P.
  • the fiber-reinforced composite member (composite fan blade) is formed by alternately impregnating a plurality of prepregs formed in a sheet shape by impregnating a resin into a long carbon fiber and having different fiber orientation directions.
  • the present invention is not limited to this.
  • a sheet-like prepreg of a long carbon fiber similar to the above-described embodiment is adopted as the surface layer Ps of the prepreg laminate PA, and, for example, a chopped material (several tens of prepregs are used in the core portion Pc.
  • the core Pc has a short fiber-containing resin (pellet) and a resin material (glass balloon, etc.) It may be a fiber reinforced composite member employing a preformed product (including the case of containing a material).
  • the pointed pin 11b as the pressurizing member.
  • the core is formed by the pin 11b.
  • the tip of the pin 11b enters the end of the core part Pc and pushes it in the direction of the arrow, so that the core part Pc and the surface layer Ps The adhesion between them can be improved.
  • examples of the resin as a matrix constituting the prepreg include PEEK (polyether ether ketone resin), PEI (polyether imide resin), and PIXA (thermoplastic polyimide resin). Any of thermoplastic resins such as epoxy resins, and thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, and polyimide resins are used.
  • the fiber-reinforced composite member is a composite fan rotor blade
  • the present invention is not limited to this.
  • a prepreg laminate including one molding die having a cavity and a plurality of prepregs that are formed into a sheet shape by impregnating a resin into a long carbon fiber and stacked on each other.
  • the other molding die that is sandwiched and pressed between the cavities of one molding die, and the heat source that heats the resin of the prepreg laminate through the one molding die and the other molding die And a cooling mechanism for cooling the resin of the prepreg laminate through the one molding die and the other molding die after the resin of the prepreg laminate is heated, and when the cooling by the cooling mechanism
  • a cooling mechanism for cooling the resin of the prepreg laminate through the one molding die and the other molding die after the resin of the prepreg laminate is heated, and when the cooling by the cooling mechanism
  • the inside of the cavity of the one molding die A pressurizing body that appears and comes in contact with and separates from the prepreg laminated body, a pressurizing body drive unit that causes the pressurizing body to appear in and out of the cavity of the one molding die, and the cooling mechanism by the cooling mechanism Control of applying pressure by causing the pressurizing body to project into the cavity of the one molding die and causing the pressurizing body to contact the prepreg laminated body in accordance with the shrink
  • the pressure is applied into the cavity of one molding die by the operation of the pressure body driving unit. Since the body protrudes and abuts against the prepreg laminate and applies pressure, the amount of shrinkage of the thick part of the prepreg laminate is offset by the amount of the cavity of one molding die being reduced. In addition, delamination is unlikely to occur in the prepreg laminate when the pressure member abuts on the prepreg laminate.
  • the prepreg laminate when forming a fiber reinforced composite member having no delamination in the prepreg laminate as described above, the prepreg laminate has a thick portion of the prepreg laminate and other portions. Since it is not necessary to provide a difference in the cooling start time between them, it is possible to avoid an increase in the molding time.
  • an insertion hole into which the pressurizing body is inserted is formed in a cavity wall constituting the cavity of the one molding die, and the pressurizing body can be used as necessary.
  • the pressurizing body driving unit is constrained so as not to protrude from the insertion hole into the cavity of the one molding die.
  • the pressurizing body is constrained to the insertion hole of the cavity wall by the pressurizing body driving unit as necessary. It can also be used to form a fiber-reinforced composite member with a small difference in prepreg lamination thickness.
  • a pin is employed as the pressure member.
  • pressure can be locally applied to the prepreg laminate.
  • the pin is inserted into the insertion hole of the cavity wall through a sleeve.
  • a flat plate is adopted as the pressure member.
  • the volume of the cavity of one molding die can be further reduced as compared with the pins when the resin of the prepreg laminate is cooled by the cooling mechanism.
  • a prepreg is formed by laminating a plurality of prepregs in which long carbon fibers are formed into a sheet shape with a resin between one molding die having a cavity and the other molding die.
  • the laminate is sandwiched and pressed, and the resin of the prepreg laminate is heated via the one molding die and the other molding die, and then the one molding die and the other molding die are used.
  • a method for forming a fiber reinforced composite member wherein the resin of the prepreg laminate is cooled via a step, and the one mold and the other mold are brought close to each other during the cooling to form a fiber reinforced composite member.
  • the pressure body protrudes into the cavity of the one molding die in accordance with the shrinkage of the resin when the resin of the prepreg laminate is cooled, and contacts the prepreg laminate. It is configured to apply pressure by.
  • the molding time may be prolonged. Therefore, a fiber-reinforced composite member without delamination can be formed at the end of the prepreg laminate.
  • Fiber reinforced composite material molding device 2 Lower mold (one mold) 3 Upper mold (the other mold) 4 Cartridge heater (heat source) 5 Cooling medium flow path (cooling mechanism) 6 Control unit 11, 11a, 11b Pin (pressurizing body) 11A Flat plate (Pressurized body) 13 Cylinder (Pressure body drive part) 21 Cavity 22 Cavity wall 22a, 22A Insertion hole 31 Core P, PA Prepreg laminate (fiber reinforced composite member)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

キャビティ２１を有する下型２と、キャビティ２１との間でプリプレグ積層体Ｐを挟み込むコア３１を有する上型３と、下型２，上型３を介してプリプレグ積層体Ｐを加熱するカートリッジヒータ４と、下型２，上型３を介してプリプレグ積層体Ｐを冷却する冷却媒体流路５を備え、冷却時のプリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂の収縮に合わせて下型２，上型３が互いに接近する繊維強化複合部材の成形装置において、キャビティ２１内に出没するピン１１と、ピン１１をキャビティ２１内に出没させるシリンダ１３と、冷却中に、キャビティ２１内にピン１１を突出させると共にプリプレグ積層体Ｐに当接させて圧力を加える制御部６が備えられている。成形時間を長引かせることなく、積層厚が厚いプリプレグ積層体の端部に層間剥離のない繊維強化複合部材を成形し得る。

Description

繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法
　本開示は、長炭素繊維に樹脂を含浸させてシート状に形成されて互いに積層される複数枚のプリプレグを備えた繊維強化複合部材を成形するのに用いられる繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法に関するものである。
　上記した長炭素繊維を、例えば、マトリックスとしての熱可塑性樹脂でシート状に形成したプリプレグを複数枚積層して熱可塑性ＣＦＲＰ部材（繊維強化複合部材）を成形する場合、オートクレーブを用いた成形法が既に確立されているが、近年、このオートクレーブを用いた成形法に代わる成形法として成形装置を用いた金型熱プレス成形法が構築されつつある。
　この金型熱プレス成形法によって、繊維強化複合部材を成形する場合には、シート状のプリプレグを複数枚積層したプリプレグ積層体を成形装置の一対の成形金型間に投入して溶融温度（マトリックスとしての樹脂が熱硬化性樹脂の場合は硬化温度）以上に熱すると共に、熱可塑性樹脂が溶融したプリプレグ積層体を一対の成形金型で加圧する。
　そして、この加圧後に、型開きしても成形品が破損したり変形したりしない温度まで一対の成形金型を介して熱可塑性樹脂を冷却することで、所望形状の繊維強化複合部材を得る。
　従来、上記した繊維強化複合部材の成形装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがあり、この成形装置は、一対の成形金型のプリプレグ積層体と接する各意匠面を加熱するヒータを備えている。
　このヒータは、空気供給源から供給される空気を発熱部分で加熱して、成形金型の意匠面の裏側に吹き付けることで、意匠面を熱するようになっている。一方、このヒータは、発熱部分への電源供給を止めて、空気をそのまま成形金型の意匠面の裏側に吹き付けることで、クーラーとして機能するようになっている。
　この繊維強化複合部材の成形装置では、熱可塑性樹脂の冷却時において、熱可塑性樹脂が収縮するのに伴って一対の成形金型による加圧を継続することで、プリプレグ積層体の収容空間（キャビティ）の容積を減らすようになっている。
US 2012/0267828 A1
　ここで、プリプレグ積層体の端部の積層厚が他の部位と比べて厚い場合には、このプリプレグ積層体の端部の収縮量が他の部位と比べて大きくなる。ところが、上記した従来の繊維強化複合部材の成形装置では、積層厚が厚いプリプレグ積層体の端部の収縮に合わせて一対の成形金型同士を接近させることはできない。
　つまり、上記した従来の成形装置では、加圧後の冷却時において、プリプレグ積層体の端部における積層面の、例えば、積層厚中央部分に、端部の余肉（この成形の後に機械加工で削ぎ落とされる肉）を越えて製品に現れてしまうような層間剥離が生じてしまう可能性がある。
　この際、積層厚が厚いプリプレグ積層体の端部から冷却を開始し、時間差をおいて他の部位の冷却を開始する試みがなされているが、この対応では、プリプレグ積層体の端部における積層面の積層厚中央部分での層間剥離を防げるものの、冷却に時間差をもたせる分だけ、成形時間が長くなってしまうという問題を有しており、このような問題を解決することが従来の課題となっている。
　本開示は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、プリプレグ積層体の端部の積層厚が他の部位と比べて厚い場合であったとしても、成形時間を長引かせたりすることなく、プリプレグ積層体の端部に層間剥離のない繊維強化複合部材を成形することが可能な繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法を提供することを目的としている。
　本開示は、キャビティを有する一方の成形金型と、長炭素繊維に樹脂を含浸させてシート状に形成されて互いに積層される複数枚のプリプレグを備えたプリプレグ積層体を前記一方の成形金型の前記キャビティとの間で挟み込んで加圧する他方の成形金型と、前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を加熱する熱源と、前記プリプレグ積層体の前記樹脂の加熱後に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を冷却する冷却機構を備え、前記冷却機構による冷却時に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型が互いに接近して繊維強化複合部材を成形する繊維強化複合部材の成形装置において、前記一方の成形金型の前記キャビティ内に出没して前記プリプレグ積層体に当接離間する加圧体と、前記一方の成形金型の前記キャビティ内に前記加圧体を出没させる加圧体駆動部と、前記冷却機構による冷却時の前記プリプレグ積層体における前記樹脂の収縮に合わせて前記加圧体駆動部により前記一方の成形金型の前記キャビティ内に前記加圧体を突出させると共に前記プリプレグ積層体に当接させて圧力を加える制御部が備えられている構成としている。
　本開示に係る繊維強化複合部材の成形装置では、プリプレグ積層体の端部の積層厚が他の部位と比べて厚い場合であったとしても、成形時間を長引かせたりすることなく、プリプレグ積層体の端部に層間剥離のない繊維強化複合部材を成形することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
本開示の一実施例による繊維強化複合部材の成形装置を示す断面説明図である。 図１における繊維強化複合部材の成形装置の加圧体駆動部を省略して示す側面説明図である。 図１における繊維強化複合部材の成形装置の下型を破断して示す部分平面説明図である。 本開示の他の実施例による繊維強化複合部材の成形装置の下型を破断して示す部分平面説明図である。 本開示のさらに他の実施例による繊維強化複合部材の成形装置における下型の部分拡大断面説明図である。 図５の繊維強化複合部材の成形装置で用いるスリーブの変形例を示す斜視説明図である。 図５の繊維強化複合部材の成形装置で用いるスリーブの他の変形例を示す斜視説明図である。 本開示に係る繊維強化複合部材の成形装置により成形される繊維強化複合部材の他の材料構成を示す断面説明図である。
　以下、本開示に係る繊維強化複合部材の成形装置の一実施例を図面に基づいて説明する。
　図１～図３は本開示に係る繊維強化複合部材の成形装置の一実施例を示しており、この実施例では、繊維強化複合部材が複合材ファン動翼である場合を示す。
　この複合材ファン動翼は、長炭素繊維を熱可塑性樹脂でシート状に形成した互いに繊維配向方向が異なる複数枚のプリプレグを交互に積層してなっており、チップ側に比べてハブ側の端部（タブテール部）のプリプレグ積層厚が厚い。
　図１に示すように、このような複合材ファン動翼の成形装置１は、下型（一方の成形金型）２及び上型（他方の成形金型）３を備えている。
　下型２は、キャビティ２１を有している。一方、下降上昇して下型２に接近離間する上型３は、型締め状態において下型２のキャビティ２１と嵌合してこのキャビティ２１との間でプリプレグを複数枚積層したプリプレグ積層体（成形前の複合材ファン動翼）Ｐを挟み込むコア３１を有している。
　下型２は、キャビティ２１のプリプレグ積層体Ｐと接する成形面２１ａを複数の領域毎に加熱してプリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂を溶融させる熱源としての複数のカートリッジヒータ４を具備している。一方、上型３も、コア３１のプリプレグ積層体Ｐと接する成形面３１ａを複数の領域毎に加熱する熱源としての複数のカートリッジヒータ４を具備している。なお、熱源はカートリッジヒータ４に限定されるものではなく、例えば、加熱水蒸気を熱源として採用することができる。
　また、この成形装置１は、下型２のキャビティ２１における成形面２１ａ及び上型３のコア３１における成形面３１ａを複数の領域毎に冷却する複数の冷却媒体流路（冷却機構）５を備えている。これらの冷却媒体流路５は、各々の先端が成形面２１ａ，３１ａの裏側にそれぞれ位置するようにして形成されており、プリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂の溶融後の冷却時において、下型２のキャビティ２１における成形面２１ａ及び上型３のコア３１における成形面３１ａを均一に冷却するようになっている。なお、冷却媒体には、冷却した空気を用いることができるほか、冷却した水や油を用いることができる。
　上記冷却時には、プリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂が収縮するので、この成形装置１において、熱可塑性樹脂の収縮に合わせて下型２のキャビティ２１の容積を減らすべく、上型３を下降させるようになっており、これにより複合材ファン動翼の成形が成される。
　この場合、下型２のキャビティ２１におけるプリプレグ積層体Ｐの端部（タブテール部）Ｐｔ側に位置するキャビティ壁２２には、図２及び図３に示すように、複数の挿通孔２２ａがキャビティ壁２２の幅方向（図３上下方向）に沿って形成されており、これらの挿通孔２２ａには、下型２のキャビティ２１内に出没するピン（加圧体）１１が挿入されている。
　これらのピン１１は、各々の先端面が何れも平坦に形成され、各々の基端部がそれぞれピン支持体１２に固定されている。このピン支持体１２はシリンダ（加圧体駆動部）１３のシリンダロッド１３ａの先端に固定されており、複数のピン１１は、シリンダ１３の作動によりキャビティ２１内に一体で出没して、各々の先端面がプリプレグ積層体Ｐの端部（タブテール部）Ｐｔの層間剥離がし易い部位、この実施例では、積層面Ｐｆのプリプレグ積層厚中央部Ｐｏに当接離間するようになっている。
　さらに、この成形装置１において、複数のピン１１は必要に応じて挿通孔２２ａから下型２のキャビティ２１内に突出しない状態で拘束されるようになっている。つまり、全体的にプリプレグ積層厚の差が少ない繊維強化複合部材を成形する場合には、複数のピン１１をシリンダ１３によってキャビティ壁２２の挿通孔２２ａに拘束するようになっている。
　さらにまた、この成形装置１は、複数のカートリッジヒータ４の加熱動作及び冷却媒体流路５に対する冷却媒体の供給をコントロールする制御部６を備えている。この実施例において、制御部６は、冷却媒体流路５に冷却媒体を供給して行う熱可塑性樹脂の冷却中に、下型２のキャビティ２１内にピン１１を突出させると共にプリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔにおける積層面Ｐｆに当接させて、この積層面Ｐｆのプリプレグ積層厚中央部Ｐｏに圧力を加えるべくシリンダ１３をコントロールする。
　なお、カートリッジヒータ４と制御部６とを電気的に接続する回路は図示を省略している。また、冷却媒体流路５とともに冷却機構を構成する冷却媒体供給源及びこの冷却媒体供給源と制御部６とを電気的に接続する回路も図示を省略している。
　次に、この成形装置１により繊維強化複合部材としての複合材ファン動翼を成形する要領を説明する。
　まず、型開きした状態の下型２のキャビティ２１上にプリプレグを複数枚積層させたプリプレグ積層体Ｐをセットした後、上型３を下降させて型締め状態として、上型３のコア３１及び下型２のキャビティ２１の間にプリプレグ積層体Ｐを挟み込む。
　次いで、制御部６で複数の熱源としてのカートリッジヒータ４の加熱動作をコントロールしながらプリプレグ積層体Ｐに熱を加えて、プリプレグ積層体Ｐの各層の長炭素繊維が蛇行しない程度の柔らか過ぎない粘度（温度）にし、これに続いて、上型３と下型２とによるプリプレグ積層体Ｐの加圧を開始し、この加圧を複合材ファン動翼の成形が完了して脱型するまで継続する。
　この加圧中において、制御部６でカートリッジヒータ４の加熱動作をコントロールしながらプリプレグ積層体Ｐにさらに熱を加えて、プリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂の溶融温度以上にする。
　そして、プリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂が溶融して所定の時間が経過した後、制御部６のコントロールによりカートリッジヒータ４の加熱動作を停止させると共に、複数の冷却媒体流路５に対する冷却媒体の供給を開始して、上型３及び下型２を介して熱可塑性樹脂を冷却する。
　この冷却の間、プリプレグ積層体Ｐの熱可塑性樹脂が収縮するが、加圧を継続している上型３が熱可塑性樹脂の収縮に合わせて下降するので、下型２のキャビティ２１の容積が減る。
　これと同時に、制御部６によりシリンダ１３を図３の白抜き矢印方向に動作させて下型２のキャビティ２１内に複数のピン１１を突出させ、これらのピン１１の各先端面をプリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔにおける層間剥離が生じやすい部位、この実施例では積層面Ｐｆのプリプレグ積層厚中央部Ｐｏに当接させて圧力を加えると、複合材ファン動翼の成形が完了する。
　このように、この実施例に係る成形装置１では、冷却媒体流路５に冷却媒体を供給して行う熱可塑性樹脂の冷却中に、シリンダ１３を動作させて下型２のキャビティ２１内にピン１１を突出させるようにしているので、下型２のキャビティ２１の容積が減る分だけ、プリプレグ積層厚が厚いプリプレグ積層体Ｐにおける端部Ｐｔの収縮量の多さが相殺されて、プリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔに層間剥離が生じ難くなる。
　この際、例えプリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔに僅かに剥離が発生したとしても、積層面Ｐｆのプリプレグ積層厚中央部Ｐｏにピン１１の先端面が当接することで、この剥離はなくなる。これにより、端部Ｐｔにおける積層面Ｐｆのプリプレグ積層厚中央部Ｐｏには繊維の蛇行部分が生じるが、この繊維の蛇行部分は、この成形の後に機械加工で削ぎ落とされるプリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔの余肉（図１の二点鎖線の右側部分）内に納まるので、問題にならない。
　したがって、この成形装置１では、上記のようにプリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔに層間剥離がない複合材ファン動翼を成形するにあたって、プリプレグ積層体Ｐの端部Ｐｔとそれ以外の部位との間に冷却開始時間の差をもたせなくても済むので、成形時間が長くなることが回避されることとなる。
　また、この成形装置１１において、必要に応じて複数のピン１１をシリンダ１３によってキャビティ壁２２の挿通孔２２ａに拘束するようになっているので、全体的にプリプレグ積層厚の差が少ない繊維強化複合部材の成形にも用いることができる。
　上記した実施例では、キャビティ２１内に出没する加圧体としてピン１１を採用し、キャビティ壁２２の幅方向（図３上下方向）に沿って形成された複数の挿通孔２２ａに複数本のピン１１を挿入する構成としているが、これに限定されるものではない。
　また、上記した実施例では、複数のピン１１を一つのピン支持体１２に固定し、このピン支持体１２を２個のシリンダ１３で動作させることで、複数のピン１１をキャビティ２１内に一体で出没させるようにしているが、これに限定されるものではない。
　他の構成として、例えば、ピン支持体１２及びシリンダ１３の数をいずれも増して複数のピン１１を個別に又は数個ずつのグループに分けて、互いにタイミングをずらして動作させたり、互いにストロークを変えて動作させたりしてもよい。
　さらに、他の構成として、例えば、図４に示すように、キャビティ壁２２に形成された挿通孔２２Ａに挿入される平板１１Ａを加圧体として採用してもよく、この場合には、熱可塑性樹脂の冷却中において、複数本のピン１１と比べて、下型２のキャビティ２１の容積をより減らすことができる。
　この場合も、平板１１Ａを複数にして、複数の平板１１Ａを個別に又は数枚のグループに分けて、複数のシリンダ１３によって互いにタイミングをずらして動作させたり、互いにストロークを変えて動作させたりしてもよい。
　さらにまた、上記した実施例では、キャビティ壁２２の挿通孔２２ａにピン１１を直接挿入する構成としているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図５に示すように、挿通孔２２ａに孔１４ａを有するスリーブ１４を挿入するようにしてもよい。この場合には、ピン１１よりも小径のピン１１ａを用いることができるので、例えば、積層面Ｐｆのプリプレグ積層厚中央部Ｐｏにより局部的に圧力を加えることができる。
　この際、スリーブ１４に代えて、図６Ａに示すように、軸心Ｌに対して偏心する位置に孔１５ａを有するスリーブ１５を採用したり、図６Ｂに示すように、軸心Ｌを間にして２箇所に孔１６ａ，１６ａを有するスリーブ１６を採用したりしてもよい。
　軸心Ｌに対して偏心する位置に孔１５ａを有するスリーブ１５を採用した場合には、圧力を加える位置の調節を行うことができ、２個の孔１６ａ，１６ａを有するスリーブ１６を採用した場合には、プリプレグ積層体Ｐの積層厚方向の２箇所にも同時に圧力を加えることができる。
　さらにまた、上記した実施例では、繊維強化複合部材（複合材ファン動翼）が、長炭素繊維に樹脂を含浸させてシート状に形成された互いに繊維配向方向が異なる複数枚のプリプレグを交互に積層してなっている場合を示したが、これに限定されるものではない。図７に示すように、プリプレグ積層体ＰＡの表面層Ｐｓに、上記した実施例と同様の長炭素繊維のシート状のプリプレグを採用し、コア部Ｐｃに、例えば、チョップド材（プリプレグを数十ｍｍの矩形状に切断した材料）の予備成形品を採用した繊維強化複合部材であってもよいほか、コア部Ｐｃに、短繊維含有樹脂（ペレット）や、樹脂材（ガラスバルーン等の軽量化材料を含有する場合も含む）の予備成形品を採用した繊維強化複合部材であってもよい。
　このように、コア部Ｐｃに、例えば、チョップド材の予備成形品を採用した場合には、加圧体として尖頭状のピン１１ｂを採用することが望ましく、この場合には、ピン１１ｂによってコア部Ｐｃに圧力を加えると、図７に仮想線で示すように、ピン１１ｂの尖頭部がコア部Ｐｃの端部に入り込んで矢印方向に押し広げるので、コア部Ｐｃと表面層Ｐｓとの間の密着性を高め得ることとなる。
　本開示に係る繊維強化複合部材の成形装置において、プリプレグを構成するマトリックスとしての樹脂には、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂），ＰＥＩ（ポリエーテルイミド樹脂），ＰＩＸＡ（熱可塑性ポリイミド樹脂）等の熱可塑性樹脂、及び、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂のいずれかが用いられる。
　上記した実施例では、繊維強化複合部材が複合材ファン動翼である場合を示したが、これに限定されない。
　本開示の第１の態様は、キャビティを有する一方の成形金型と、長炭素繊維に樹脂を含浸させてシート状に形成されて互いに積層される複数枚のプリプレグを備えたプリプレグ積層体を前記一方の成形金型の前記キャビティとの間で挟み込んで加圧する他方の成形金型と、前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を加熱する熱源と、前記プリプレグ積層体の前記樹脂の加熱後に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を冷却する冷却機構を備え、前記冷却機構による冷却時に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型が互いに接近して繊維強化複合部材を成形する繊維強化複合部材の成形装置において、前記一方の成形金型の前記キャビティ内に出没して前記プリプレグ積層体に当接離間する加圧体と、前記一方の成形金型の前記キャビティ内に前記加圧体を出没させる加圧体駆動部と、前記冷却機構による冷却時の前記プリプレグ積層体における前記樹脂の収縮に合わせて前記加圧体駆動部により前記一方の成形金型の前記キャビティ内に前記加圧体を突出させると共に前記プリプレグ積層体に当接させて圧力を加える制御部が備えられている構成としている。
　本開示の第１の態様に係る繊維強化複合部材の成形装置では、冷却機構によるプリプレグ積層体の樹脂の冷却時において、加圧体駆動部の動作により一方の成形金型のキャビティ内に加圧体が突出すると共に、プリプレグ積層体に当接して圧力を加えるので、一方の成形金型のキャビティの容積が減る分だけ、プリプレグ積層体のプリプレグ積層厚が厚い部分の収縮量の多さが相殺されるうえ、加圧体がプリプレグ積層体に当接することでプリプレグ積層体に層間剥離が生じ難くなる。
　したがって、この繊維強化複合部材の成形装置では、上記のようにプリプレグ積層体に層間剥離がない繊維強化複合部材を成形するにあたって、プリプレグ積層体のプリプレグ積層厚が厚い部位とそれ以外の部位との間に冷却開始時間の差をもたせなくても済むので、成形時間が長くなることが回避されることとなる。
　本開示の第２の態様において、前記一方の成形金型の前記キャビティを構成するキャビティ壁には、前記加圧体が挿入される挿通孔が形成され、前記加圧体は、必要に応じて前記挿通孔から前記一方の成形金型の前記キャビティ内に突出しない状態で前記加圧体駆動部によって拘束される構成としている。
　本開示の第２の態様に係る繊維強化複合部材の成形装置では、必要に応じて加圧体を加圧体駆動部によってキャビティ壁の挿通孔に拘束するようになっているので、全体的にプリプレグ積層厚の差が少ない繊維強化複合部材の成形にも用い得ることととなる。
　本開示の第３の態様は、前記加圧体としてピンが採用されている構成としている。
　本開示の第３の態様に係る繊維強化複合部材の成形装置では、プリプレグ積層体に局部的に圧力を加え得ることとなる。
　本開示の第４の態様は、前記ピンがスリーブを介して前記キャビティ壁の前記挿通孔に挿入されている構成としている。
　本開示の第４の態様に係る繊維強化複合部材の成形装置では、ピンよりも小径のピンを用い得るので、プリプレグ積層体に対してより局部的に圧力を加え得ることとなる。
　本開示の第５の態様は、前記加圧体として平板が採用されている構成としている。
　本開示の第５の態様に係る繊維強化複合部材の成形装置では、冷却機構によるプリプレグ積層体の樹脂の冷却時において、ピンと比べて一方の成形金型のキャビティの容積をより減らすことができる。
　一方、本開示の第６の態様は、キャビティを有する一方の成形金型と他方の成形金型との間に、長炭素繊維を樹脂でシート状に形成したプリプレグを複数枚積層して成るプリプレグ積層体を挟み込んで加圧すると共に、前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を加熱した後、前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を冷却して、該冷却時に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を互いに接近させて繊維強化複合部材を成形する繊維強化複合部材の成形方法において、前記プリプレグ積層体の前記樹脂の冷却時における該樹脂の収縮に合わせて前記一方の成形金型の前記キャビティ内に加圧体を突出させると共に前記プリプレグ積層体に当接させて圧力を加える構成としている。
　本開示の第６の態様に係る繊維強化複合部材の成形方法では、プリプレグ積層体の端部の積層厚が他の部位と比べて厚い場合であったとしても、成形時間を長引かせたりすることなく、プリプレグ積層体の端部に層間剥離のない繊維強化複合部材を成形し得ることとなる。
１　　　　繊維強化複合部材の成形装置
２　　　　下型（一方の成形金型）
３　　　　上型（他方の成形金型）
４　　　　カートリッジヒータ（熱源）
５　　　　冷却媒体流路（冷却機構）
６　　　　制御部
１１，１１ａ，１１ｂ　ピン（加圧体）
１１Ａ　　平板（加圧体）
１３　　　シリンダ（加圧体駆動部）
２１　　　キャビティ
２２　　　キャビティ壁
２２ａ，２２Ａ　　挿通孔
３１　　　コア
Ｐ，ＰＡ　プリプレグ積層体（繊維強化複合部材）

Claims (6)

  1. 　キャビティを有する一方の成形金型と、
    　長炭素繊維に樹脂を含浸させてシート状に形成されて互いに積層される複数枚のプリプレグを備えたプリプレグ積層体を前記一方の成形金型の前記キャビティとの間で挟み込んで加圧する他方の成形金型と、
    　前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を加熱する熱源と、
    　前記プリプレグ積層体の前記樹脂の加熱後に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を冷却する冷却機構を備え、
    　前記冷却機構による冷却時に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型が互いに接近して繊維強化複合部材を成形する繊維強化複合部材の成形装置において、
    　前記一方の成形金型の前記キャビティ内に出没して前記プリプレグ積層体に当接離間する加圧体と、
    　前記一方の成形金型の前記キャビティ内に前記加圧体を出没させる加圧体駆動部と、
    　前記冷却機構による冷却時の前記プリプレグ積層体における前記樹脂の収縮に合わせて前記加圧体駆動部により前記一方の成形金型の前記キャビティ内に前記加圧体を突出させると共に前記プリプレグ積層体に当接させて圧力を加える制御部が備えられている繊維強化複合部材の成形装置。
  2. 　前記一方の成形金型の前記キャビティを構成するキャビティ壁には、前記加圧体が挿入される挿通孔が形成され、前記加圧体は、必要に応じて前記挿通孔から前記一方の成形金型の前記キャビティ内に突出しない状態で前記加圧体駆動部によって拘束される請求項１に記載の繊維強化複合部材の成形装置。
  3. 　前記加圧体としてピンが採用されている請求項２に記載の繊維強化複合部材の成形装置。
  4. 　前記ピンがスリーブを介して前記キャビティ壁の前記挿通孔に挿入されている請求項３に記載の繊維強化複合部材の成形装置。
  5. 　前記加圧体として平板が採用されている請求項２に記載の繊維強化複合部材の成形装置。
  6. 　キャビティを有する一方の成形金型と他方の成形金型との間に、長炭素繊維を樹脂でシート状に形成したプリプレグを複数枚積層して成るプリプレグ積層体を挟み込んで加圧すると共に、前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を加熱した後、前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を介して前記プリプレグ積層体の前記樹脂を冷却して、該冷却時に前記一方の成形金型及び前記他方の成形金型を互いに接近させて繊維強化複合部材を成形する繊維強化複合部材の成形方法において、
    　前記プリプレグ積層体の前記樹脂の冷却時における該樹脂の収縮に合わせて前記一方の成形金型の前記キャビティ内に加圧体を突出させると共に前記プリプレグ積層体に当接させて圧力を加える繊維強化複合部材の成形方法。
PCT/JP2016/077847 2016-01-20 2016-09-21 繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法 WO2017126159A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16886399.1A EP3406411A4 (en) 2016-01-20 2016-09-21 CASTING FOR FIBER REINFORCED COMPOSITE COMPONENT AND FORMING METHOD FOR FIBER REINFORCED COMPOSITE COMPONENT
CN201680077515.9A CN108472839B (zh) 2016-01-20 2016-09-21 纤维增强复合部件的成型装置和纤维增强复合部件的成型方法
RU2018129966A RU2691340C1 (ru) 2016-01-20 2016-09-21 Устройство формования армированного волокном композитного элемента и способ формования армированного волокном композитного элемента
CA3010172A CA3010172C (en) 2016-01-20 2016-09-21 Fiber reinforced composite member molding apparatus and fiber reinforced composite member molding method
US16/025,348 US20180304562A1 (en) 2016-01-20 2018-07-02 Fiber reinforced composite member molding apparatus and fiber reinforced composite member molding method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-008970 2016-01-20
JP2016008970A JP6703842B2 (ja) 2016-01-20 2016-01-20 繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/025,348 Continuation US20180304562A1 (en) 2016-01-20 2018-07-02 Fiber reinforced composite member molding apparatus and fiber reinforced composite member molding method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017126159A1 true WO2017126159A1 (ja) 2017-07-27

Family

ID=59362294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/077847 WO2017126159A1 (ja) 2016-01-20 2016-09-21 繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180304562A1 (ja)
EP (1) EP3406411A4 (ja)
JP (1) JP6703842B2 (ja)
CN (1) CN108472839B (ja)
CA (1) CA3010172C (ja)
RU (1) RU2691340C1 (ja)
WO (1) WO2017126159A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108501336A (zh) * 2018-06-04 2018-09-07 上海迪质特信息科技有限公司 塑胶叶轮模具随形水路冷却系统
EP3543001A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-25 Rolls-Royce plc A method of manufacturing a fan blade and a fan blade
WO2020007916A1 (en) * 2018-07-04 2020-01-09 Rolls-Royce Plc Method and tool set for manufacturing a composite component

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001129844A (ja) * 1999-10-12 2001-05-15 General Electric Co <Ge> 選択的にたわみ得るあて板
JP2013173338A (ja) * 2012-01-26 2013-09-05 Toyobo Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法
JP2013176984A (ja) * 2012-02-07 2013-09-09 Toray Ind Inc リブ構造を有する成形品の製造方法
JP2015051630A (ja) * 2013-08-06 2015-03-19 三菱レイヨン株式会社 積層基材の製造方法及び積層基材
JP2016078308A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 東洋紡株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2796215A (en) * 1952-08-19 1957-06-18 Cincinnati Testing & Res Lab Compressor blade and method of making
US3163571A (en) * 1959-12-16 1964-12-29 Edmond R Doak Method of and apparatus for making coreless, laminated propellers
US3896206A (en) * 1973-06-25 1975-07-22 Babcock & Wilcox Co Method for forming and curing a fiber reinforced hollow epoxy shaft
US5209888A (en) * 1988-12-16 1993-05-11 Fukuvi Chemical Industry Co., Ltd. Method for producing frp screw-like fastening elements
KR100441545B1 (ko) * 2001-12-26 2004-07-23 삼성전자주식회사 플라스틱 광학소자의 성형방법 및 장치
TWI616297B (zh) * 2012-06-12 2018-03-01 三菱化學股份有限公司 纖維強化塑膠的成形方法及其成形裝置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001129844A (ja) * 1999-10-12 2001-05-15 General Electric Co <Ge> 選択的にたわみ得るあて板
JP2013173338A (ja) * 2012-01-26 2013-09-05 Toyobo Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法
JP2013176984A (ja) * 2012-02-07 2013-09-09 Toray Ind Inc リブ構造を有する成形品の製造方法
JP2015051630A (ja) * 2013-08-06 2015-03-19 三菱レイヨン株式会社 積層基材の製造方法及び積層基材
JP2016078308A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 東洋紡株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3406411A4 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3543001A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-25 Rolls-Royce plc A method of manufacturing a fan blade and a fan blade
US20200024958A1 (en) * 2018-03-09 2020-01-23 Rolls-Royce Plc Method of manufacturing a fan blade and a fan blade
US10858944B2 (en) 2018-03-09 2020-12-08 Rolls-Royce Plc Method of manufacturing a fan blade and a fan blade
US11187084B2 (en) 2018-03-09 2021-11-30 Rolls-Royce Plc Method of manufacturing a fan blade and a fan blade
US11441429B2 (en) 2018-03-09 2022-09-13 Rolls-Royce Plc Composite fan blade and manufacturing method thereof
CN108501336A (zh) * 2018-06-04 2018-09-07 上海迪质特信息科技有限公司 塑胶叶轮模具随形水路冷却系统
CN108501336B (zh) * 2018-06-04 2024-03-15 上海迪质特信息科技有限公司 塑胶叶轮模具随形水路冷却系统
WO2020007916A1 (en) * 2018-07-04 2020-01-09 Rolls-Royce Plc Method and tool set for manufacturing a composite component

Also Published As

Publication number Publication date
US20180304562A1 (en) 2018-10-25
EP3406411A1 (en) 2018-11-28
CA3010172C (en) 2019-07-30
EP3406411A4 (en) 2019-08-28
CN108472839A (zh) 2018-08-31
RU2691340C1 (ru) 2019-06-11
JP2017128036A (ja) 2017-07-27
CA3010172A1 (en) 2017-07-27
JP6703842B2 (ja) 2020-06-03
CN108472839B (zh) 2020-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5600739B2 (ja) 電磁力及び伝導熱伝達を利用する硬化システム及び方法
JP5725405B2 (ja) プリフォームの製造方法
WO2017126159A1 (ja) 繊維強化複合部材の成形装置及び繊維強化複合部材の成形方法
JP6645841B2 (ja) 繊維強化複合部材の成形装置
JP5020241B2 (ja) 航空機用サンドイッチ部品をエネルギー効率よく硬化するプレス装置
EP2842711B1 (en) Apparatus and method for producing a composite material aircraft component
US20180250852A1 (en) Curing device for resin composite material, curing method, and molded resin article
JP5443138B2 (ja) 複合積層材料体の成形装置及び方法
KR102377641B1 (ko) 적층코어의 제조방법
WO2021172598A1 (ja) 繊維強化樹脂材の成形品製造装置および成形品の製造方法
JP6432750B2 (ja) 繊維強化複合部材の成形装置
JP2019073002A (ja) 熱硬化性複合装填材料の誘導加熱成形及び誘導加熱硬化
EP4000851A1 (en) Composite material molding apparatus and composite material molding method
WO2021172597A1 (ja) 繊維強化樹脂材の成形品製造装置および成形品の製造方法
JP2024012803A (ja) 接合体の製造方法
WO2022024359A1 (ja) 賦形装置および賦形方法
KR102664501B1 (ko) 적층코어의 제조방법
KR20240003220A (ko) 기공도가 낮은 복합 소재 제조방법
JPH0328287B2 (ja)
JP2021017038A (ja) 構造体製造方法、金型
JP2018158470A (ja) 積層造形装置及び積層造形方法
JP2006080449A (ja) 多層印刷配線板の製造方法および多層印刷配線板
CN104903061A (zh) 预成型体的制造方法及制造装置
JP2008137294A (ja) 積層板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16886399

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3010172

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016886399

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016886399

Country of ref document: EP

Effective date: 20180820