米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 加工処理操作 -> 富士重工業株式会社

発明の名称 複合材の成形装置および成形方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−296864
公開日 平成10年(1998)11月10日
出願番号 特願平9−121469
出願日 平成9年(1997)4月25日
代理人
発明者 徳永 健一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】下型の上に方向を変えて複数層の一方向繊維プリプレグを積層し、このプリプレグの上に成形用上型板を重ね、この成形用上型板の上に通気用織物を重ね、この通気用織物の上にバッグフィルムを重ね、このバッグフィルムの内側を真空引きすることによりプリプレグを加圧し、加熱して硬化させる複合材の成形装置において、前記プリプレグを拘止する拘止装置を前記下型の上に設けたことを特徴とする複合材の成形装置。
【請求項2】屈曲部を有する下型の上に積層された上記一方向繊維プリプレグには前記屈曲部に沿う方向に積層されたプリプレグが含まれており、上記拘止装置は、前記下型に固定された張力板とこの張力板の上に載置されてプリプレグを押圧する拘止板とを備え、前記屈曲部に沿う方向に積層された前記プリプレグが前記拘止装置に拘止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。
【請求項3】平面板をなす下型の上に積層された上記一方向繊維プリプレグの中の特定方向繊維プリプレグを、前記平面板に固定された張力板とこの張力板の上に置かれてプリプレグを押圧する拘止板とを備えた拘止装置で拘止することを特徴とする請求項1記載の複合材の成形装置。
【請求項4】上記拘止装置の張力板を、上記成形用上型板の端部より35mmから60mmの範囲の位置で上記下型の上に固定し、前記張力板の高さ寸法は、プリプレグ肉厚をTmmとするとき、1.7×Tmmにすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の複合材の成形装置。
【請求項5】下型の上に方向を変えて複数層の一方向繊維プリプレグを積層し、このプリプレグの上に成形用上型板を重ね、前記一方向繊維プリプレグの中の特定方向繊維プリプレグを前記下型の上に設けた拘止装置によって拘止し、前記成形用上型板及び前記拘止装置の上に通気用織物を重ね、この通気用織物の上にバッグフィルムを重ね、このバッグフィルムの内側を真空引きしてプリプレグを加圧した状態下で、加熱して硬化させることを特徴とする複合材の成形方法。
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装置において、予め樹脂を含浸してあるプリプレグ複合材の成形装置に係り、特に複合材のしわ、うねりを防止する成形装置および成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、航空機、自動車などのあらゆる産業分野において各種複合材が応用されるようになってきており、その傾向は益々増大している。ところで、一般に曲面板複合材を成形する場合その屈曲部位には各種の欠陥が出来易いものであって、従来から対策の試みがなされている。例えば図7に示す特開平2−17523号公報の技術が知られている。図7において積層したプリプレグ101を金型102に重ね、このプリプレグ101上に離型用フィルム103、通気用繊維104、真空パック105をこの順に重ね、真空パック105の内側を真空引きすることにより加圧成形し、オートクレーブで更に加圧し、加熱、硬化成形する装置である。そして成形用型板106を離型用フィルム103と通気用繊維104の間に挿入することにより屈曲部の肉厚の減少を緩和している。
【0003】また平面板複合材の成形では特開平4−4111号公報の技術が知られている。これは成形型の材質をグラファイトとし、オートクレーブ硬化過程で、プリプレグ積層体の層間のガスの吸引排出機能を改善し品質改善を図るものである【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の特開平2−17523号公報のものにおいては、オートクレーブで硬化時、缶内圧力を高めることにより真空パック105は外部から加圧され、プリプレグ101には図7に示す力Fが働く。これにより、硬化中にプリプレグ101の肉厚はT1からT2へ押圧され、屈曲部に沿う方向繊維のプリプレグの屈曲外周部位は半径R1からR2へと曲率が大きくなるため、余分なプリプレグが生じ、これが図8に示すように屈曲外周部位にプリプレグ繊維のしわ、うねりとなり強度低下を引き起こす、あるいは所定の肉厚にならない等という問題点があった。
【0005】また特開平4−4111号公報の平面板の成形においても、オートクレーブによる加熱硬化過程で、プリプレグの樹脂分の粘度低下により繊維が流動しやすくなるため、プリプレグ肉厚が約5mm以上の厚さでは流動する範囲が大きく、しわ、うねりが全面にわたって発生し品質不良を生じる問題点があった。
【0006】このような従来技術の問題点を解消するため、本発明は樹脂を含浸したプリプレグを素材とする複合材の成形において、しわ、うねりの発生を防止する複合材の成形装置および成形方法を提供することを目的とする。
【0007】
【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本発明のうちで請求項1記載の発明は、下型の上に方向を変えて複数層の一方向繊維プリプレグを積層し、このプリプレグの上に成形用上型板を重ね、この成形用上型板の上に通気用織物を重ね、この通気用織物の上にバッグフィルムを重ね、このバッグフィルムの内側を真空引きすることによりプリプレグを加圧し、加熱して硬化させる複合材の成形装置において、前記プリプレグを拘止する拘止装置を前記下型の上に設けたことを特徴とする。
【0008】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、屈曲部を有する下型の上に積層された上記一方向繊維プリプレグには前記屈曲部に沿う方向に積層されたプリプレグが含まれており、上記拘止装置は、前記下型に固定された張力板とこの張力板の上に載置されてプリプレグを押圧する拘止板とを備え、前記屈曲部に沿う方向に積層された前記プリプレグが前記拘止装置に拘止されていることを特徴とする。
【0009】また請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明の構成のうち、平面板をなす下型の上に積層された上記一方向繊維プリプレグの中の特定方向繊維プリプレグを、前記平面板に固定された張力板とこの張力板の上に置かれてプリプレグを押圧する拘止板とを備えた拘止装置で拘止することを特徴とする。
【0010】また請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明の構成のうち、上記拘止装置の張力板を、上記成形用上型板の端部より35mmから60mmの範囲の位置で上記下型の上に固定し、前記張力板の高さ寸法は、プリプレグ肉厚をTmmとするとき、1.7×Tmmにすることを特徴とする。
【0011】また請求項5記載の発明は、下型の上に方向を変えて複数層の一方向繊維プリプレグを積層し、このプリプレグの上に成形用上型板を重ね、前記一方向繊維プリプレグの中の特定方向繊維プリプレグを前記下型の上に設けた拘止装置によって拘止し、前記成形用上型板及び前記拘止装置の上に通気用織物を重ね、この通気用織物の上にバッグフィルムを重ね、このバッグフィルムの内側を真空引きしてプリプレグを加圧した状態下で、加熱して硬化させることを特徴とする。
【0012】すなわち本発明では曲面板複合材の屈曲部位、あるいは約5mm以上の厚さの平面板複合材全面の、しわ、うねりが発生する特定方向繊維プリプレグ端部をプリプレグ拘止装置により拘止し、加圧によって前記特定方向繊維プリプレグの繊維に張力を生じさせて繊維を引っ張ることにより、プリプレグのしわ、うねりの発生を防止するものである。
【0013】
【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4に基づき説明する。第1の実施の形態は下型が曲面をなす形状のもので、図1は曲面板複合材成形装置のプリプレグ拘止装置取付状態を示し、図2はプリプレグ拘止装置の斜視図、図3は成形時の装置の横断面図であり、図4は成形時のプリプレグ端部の詳細断面図である。
【0014】図1はベース1の上に下型板2を重ね、図示しないプリプレグをセットしてプリプレグ拘止装置5を固定したものである。図2はプリプレグ拘止装置5を示し、このプリプレグ拘止装置5は断面L字型形状の張力板6と、平板状の拘止板7により成る。図3においてベース1の上に屈曲部Aを有する下型板2を重ね、下型板2の上に予め樹脂を含浸してあるプリプレグ3を重ねる。プリプレグ3は複数層あり一方向繊維のプリプレグを繊維の向きを変えて積層する。すなわち屈曲部Aに沿う方向(図1でX方向)繊維のプリプレグを、屈曲部Aに沿う方向以外の方向繊維を有するプリプレグの積層端部Bより延長する。プリプレグ3の上に成形用上型板4を重ねる。この成形用上型板4の端部は屈曲部Aに沿う方向以外の方向繊維のプリプレグの積層端部Bと同じ位置まで延びている。
【0015】次いで屈曲部Aに沿う方向繊維のプリプレグ3の端部を引っ張り、プリプレグ3にたるみがない状態にして、下型板2の上に接着剤等で固定されたプリプレグ拘止装置5を構成する張力板6と拘止板7により張力板6の切欠き部で屈曲部Aに沿う方向繊維のプリプレグの端部を挟持する。拘止板7はプリプレグ3のたるみがない状態にする重さを有すれば十分で、余り重くする必要はなく、また張力板6への固定も張力板6から落下しない程度で良く、ねじ等で強く締め付ける必要はない。
【0016】ついで成形用上型板4、両端の張力板6および拘止板7の全体を覆って通気用織物8を重ね、通気用織物8の上にバッグフィルム9を重ねる。バッグフィルム9の縁部と下型板2の間にはシーラント10を介装し、バッグフィルム9内側の機密性が保たれるようにする。なお、バッグフィルム9は成形用上型板4の端部とプリプレグ拘止装置5の間の部分に少ししわを作っておく。これに真空ポンプ(図示せず)からのホース11を接続し、真空引きを行いプリプレグ3を押圧した状態とし、次いでオートクレーブ(図示せず)で加圧 加熱して硬化成形する。
【0017】このような成形装置にプリプレグ3をセットし、オートクレーブ硬化過程で缶内圧力を高めると、プリプレグ3には図3の力Fが作用する。プリプレグ3を押圧し所定の肉厚に成形するとともに、屈曲部Aに沿う方向繊維のプリプレグ延長部(図4においてCの部分)は、屈曲部Aに沿う方向以外の方向繊維のプリプレグの積層端部Bとプリプレグ拘止装置5の間で、図4に示すように下型板2側に湾曲し、屈曲部Aに沿う方向繊維のプリプレグに張力が付与される。
【0018】すなわち、オートクレーブ硬化過程でプリプレグ3の肉厚がT1からT2に薄くなるため、プリプレグ3の屈曲部A外周部位の曲率が大きくなり、屈曲部A外周部位の屈曲部Aに沿う方向繊維のプリプレグに余剰繊維が生じる。しかし前述の力Fが屈曲部Aに沿う方向以外の方向繊維のプリプレグの積層端部Bとプリプレグ拘止装置5の間で、余剰繊維の延長部を下型板2の方向に更に湾曲させ張力を付与し、屈曲部Aに沿う方向に引っ張るため、プリプレグ3の屈曲部位のしわ、うねりの発生を防止している。
【0019】次に第2の実施の形態である、平面板複合材の成形装置を図5、図6に基づき説明する。図5は横断面、図6はそのプリプレグ端部の拡大断面図を示す。第1の実施の形態の屈曲部Aを有する下型板2および成形用上型板4に代えて、図5では平面板複合材の成形用に平板状の下型板21と成形用上型板41を用いるようにしたものである。なお、その他の構成については、前述第1の実施の形態と同一となっており、その作用も約5mm以上の厚さの平面板複合材において、オートクレーブ硬化過程における加熱によりプリプレグの樹脂分の粘度低下による繊維の流動化に対し、オートクレーブ加圧時プリプレグ拘止装置により、しわ、うねりが発生する繊維に張力を付与して、しわ、うねりの発生を防止するものであり、第1の実施の形態と同一作用である。
【0020】なお、本発明の実験において、プリプレグ拘止装置5の張力板6を下型板2、21に固定する場合、積層端部Bからの位置寸法Cと張力板6の高さ寸法Dは、図4および図6に示す通りで以下の寸法が好ましい。これらの数値によりコンパクトで作業も容易な拘止装置が得られる。
35mm≦C≦60mmD=1.7×T (但しT:プリプレグ肉厚mm)
【0021】
【発明の効果】本発明による曲面板複合材および平面板複合材の成形装置および成形方法は以上説明したように、特定方向繊維のプリプレグを拘止し張力を付与するプリプレグ拘止装置を設け、オートクレーブ硬化過程で缶内圧力を加圧時、プリプレグ繊維の張力を高めプリプレグ繊維のしわ、うねりの発生を防止し、また所定の肉厚に成形することが可能になり良好な品質の複合材を提供することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013