JP2005059596A - 段付き積層体の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術の欠点のない積層体の製造方法を提供すること。
【解決手段】 金属層（１〜４）と、金属層間に設けた少なくとも一層の繊維強化接着層（５〜７）とからなる積層体の製造方法であって、積層体は少なくとも一つの領域（９）を有し、該領域は積層体の残りの部分よりも少ない数の層（３、４、７）からなり、該方法は、金属層と少なくとも一層のバインダー含浸繊維層とからなる積重体（８）を形成する工程であって、該積重体は第二組（１２）の連続層（３、４、７）と異なる表面寸法の第一組（１１）の連続層（１、２、５、６）を有し、一方の層の組（１２）が他方の層の組（１１）に対して突出している積重体（８）を形成する工程と、突出している層の組（１２）の突出部分（１９）に、他方の層の組（１１）と並んで組（１１）と同じ構成の補助具（１４）を配置する工程と、圧力及び温度を上昇させて繊維強化接着層を活性化させて、積層体を形成する工程とを含む、積層体の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続する金属層と繊維強化接着層とからなる積層体の製造方法に関する。このような積層体は、航空産業や航空宇宙産業、コンテナ等の搬送手段等、多方面で使用されている。用途によっては、このような積層体で作製したパネルは、段状に形成した縁部によって互いに接合する。この場合、各パネルの縁部は、パネルの他の部分よりも少ない数の層からなる。パネルの接合は凹んだ段部が互いに嵌合するように行い、それにより移行部分を平滑にすることができる。このような接合部は、空気力学的特性に優れているため、特に航空機産業において有利である。

公知のように、このようなパネルは高温、高圧下で製造するものである。この製造工程では、繊維強化接着層を活性化させて所望の接着性を得る。縁部でも所望の過剰圧力が保証されるように、段部を支持するために補助具を使用する必要がある。使用する補助具は多くの場合スチール製である。よって製造する積層体とは異なる機械的特性を有する。特に補助具の剛性は積層体よりも高い。さらに、積層体が製造中に圧縮されることに留意しなければならない。圧縮によって層がある程度まで平らにプレスされるだけでなく、この操作中には積層パックから流動性樹脂の一部も絞り出される。従って補助具の厚さは、圧縮状態の層パックに等しい厚さとする必要があり、この厚さはまた完成状態の積層体の厚さでもある。その結果、正確な公差の完成品が得られる。

この目的のためには、慣用のスチール製補助具は、要求を満たすにはあまり適していないことがわかった。補助具を正しい厚さに特別に作製しようとすると、積層体ごとに作らなければならない。

従って本発明の目的は、このような欠点のない、積層体の製造方法を提供することにある。

この目的は、金属層と、金属層間に配置した少なくとも一層の繊維強化接着層とからなる積層体を製造する方法であって、該積層体は、少なくとも一つの領域がその他の領域よりも少ない数の層からなっており、該方法は、
−金属層と、少なくとも一層のバインダー含浸繊維層とからなる積重体を形成する工程であって、該積重体は、第一組の連続層を有し、第一組は第二組の連続層と異なる表面寸法であり、一方の層の組が他方の層の組に対して突出している、積重体（８）を形成する工程と、
−突出している層の組の突出部分に、他方の層の組と並べて、補助具を配置する工程であって、該補助具は該他方の層の組と同じ構成である、補助具を配置する工程と、
−圧力及び温度を上昇させて、繊維補強接着層を活性化させて積層体を形成する工程とを含む、積層体の製造方法によって達成することができる。

積層体と同じ構成の補助具を使うことには様々な利点がある。まず、補助具の機械的特性が積層体の機械的特性と適合するということである。従って、圧力下でも、補助具の挙動は積層体の挙動との適合性が高い。例えば、圧縮した積層体の剛性は、スチール製補助具の剛性よりも本発明による補助具の剛性にずっと近い。さらに、圧縮した積層体の膨張率も同様に、補助具の膨張率に近い。従って、積層体全体により均等に圧力をかけることができるので、この積層体から製造するパネルの均一性及び高品質な寸法取り（公差）にとって有利である。

本発明は様々な態様で実施することができる。第一実施態様では、予め作製した補助具を使用する。この補助具は、これを使用して製造する積層体と同じ圧力及び温度で作製する。つまりこの補助具の厚さは、これを使用して製造する積層体の最終的な厚さと非常に精度良く一致することになる。

第二実施態様によれば、本発明の方法は、
−突出している層の組の突出部分の上に、他方の層の組の構成と同一の構成の補助層の組を配置する工程と、
−圧力及び温度を上昇させて、補助層の組の繊維強化接着層を活性化する工程と、
−積層体を製造すると同時に、補助層の組から補助具を作製する工程と
を含む。

このようにすれば、積層体と補助具との製造方法を全く同一にすることができ、積層体の品質を高めるのに効果的である。積層体及び補助具はいかなる形状とすることもできる。例えば湾曲部を一つ又は二つ有する形状とすることもできる。同じことが関連するプレス具にも当てはまる。

本発明はまた、金属層と、金属層間に配置した少なくとも一層の繊維強化接着層とからなる積層体であって、第一組の連続層を有し、第一組の層は第二組の層に対してインデントしていて、少なくとも一つの領域を形成しており、該領域は積層体のその他の部分よりも少ない数の層からなる積層体の、上述した製造方法に使用する補助具にも関するものである。この補助具は、インデントしている組の層と同一である連続補助層の組を備えている。

本発明を、図に示した例示的実施態様を参照して以下により詳細に説明する。

積層体を製造するにあたり、金属層１〜４とバインダーを含浸させた繊維層（プリプレグ）５〜７とを成形型（詳細には示さない）内で交互に積み上げていき、積重体８を得る。図に示す例では、層５〜７はそれぞれ積み重ねた二層の含浸繊維層からなっているが、二つの金属層の間には、所望により一層以上の含浸繊維層を設けることができる。この積重体は領域９を有しており、この領域は積層体のその他の部分よりも少ない数の層からなっている。その結果、段部１０が形成されている。

この段部は、層１、２、５、及び６からなる組１１の表面寸法が、層３、４、及び７からなる組１２と異なるために形成されたものである。

層１〜７を組み合わせて全体とし、完成品の積層体を製造するには、この全体を高温、高圧に付す。補足的特徴として、この操作ではプレス具１３によって圧力を均等に分配することができる。平坦な、若しくは湾曲部が一つ又は二つの積層体の場合には、このプレス具１３は、積層体から作製することができる。また平坦な、若しくは湾曲部が一つの積層体の場合には、このプレス具１３は金属製ストリップから作製することができる。

しかしながら、層の数が少ない突出部１９にも適切な圧力をかけるためには、全体を符号１４で示す補助具を使用する。この補助具１４は、第一組１１と同一の層１’、２’、５’、及び６’からなっている。但し、加熱及び加圧中にバインダー含浸繊維層６が金属層３の表面１５に付着しないように、補助具１４は逆の配置になっている。バインダー含浸繊維層６と成形型との間には剥離材料の層１６が設けられている。

第一組の層１１と同じ構成の補助具１４を使用することの利点は、積層体全体にかける圧力に等しい圧力を突出部分１９にも均等にかけることができることにある。この配置では、補助具１４の機械的特性は積重体１１の機械的特性と同じであるので、違いが生じることはない。

本発明の方法によれば、補助具１４を積層体と共に作製することもできる。つまり製造工程開始時には、補助具１４の層１’、２’、５’、及び６’を互いに接合しておく必要はない。加圧及び加熱時に、この全体が積層体の部品で覆われていれば、補助具１４が自動的且つ付加的に形成される。

しかしながらこのようにして作製した補助具１４は、完成状態で積層体の製造に使用することもできる。この場合、補助具１４は既に圧縮・硬化されているので確かに幾分薄くはなっているが、厚さは製造する積層体の段部１０の高さに正確に一致している。

図２に示すように、プレス具１３は補助具１４と積重体８全体にもあてることができ、この際、プレス具１３の底面層は、補助具１４の層６’及び積重体８の層１から剥離材料の層１６によって隔離されている。

上述の積層体を組立体とする二つの実施態様を図３及び図４に示す。まず図３では、二つの積層体の突出している層の組は、それぞれ他方の組１１の上に載置されている。二つの積層体は孔に挿入する固定手段によって互いに接合することができる。この孔の軸を符号２０で概略的に示す。

図４の態様では、突出層１２を有する組を互いに接合している。

図５の態様では、各積層体に三つの異なる組１２、１２’、及び１１を設けている。一方の積層体の突出している組１２は、他方の積層体の最も突出していない組１１の上等に載置されている。

図６の態様では、最も突出している組１２が他方の積層体の組１１と対向しており、完全に平坦な表面となっている。

図７の態様では、二つの組１２、１１を備える積層体を三つの組１１、１２、１２’を備える積層体と接合しているので、片面だけが平坦になっている。

図１は、本発明による方法の第一実施態様を示す。 図２は、本発明による方法の第二実施態様を示す。 図３は、本発明による積層体の組立体の実施態様を示す。 図４は、本発明による積層体の組立体の別の実施態様を示す。 図５は、本発明による積層体の組立体のさらに別の実施態様を示す。 図６は、本発明による積層体の組立体のさらに別の実施態様を示す。 図７は、本発明による積層体の組立体のさらに別の実施態様を示す。

Claims (15)

1. 金属層（１〜４）と、該金属層間に配置した少なくとも一層の繊維強化接着層（５〜７）とからなる積層体の製造方法であって、該積層体は、少なくとも一つの領域（９）がその他の部分よりも少ない数の層（３、４、７）からなっており、該方法は、
   金属層（１〜４）と少なくとも一層のバインダー含浸繊維層（５〜７）とからなる積重体（８）を形成する工程であって、該積重体（８）は第一組（１１）の連続層（１、２、５、６）を有し、該第一組（１１）は、第二組（１２）の連続層（３、４、７）と異なる表面寸法であり、一方の層の組（１２）が他方の層の組（１１）に対して突出している積重体（８）を形成する工程と、
   突出している層の組（１２）の突出部分（１９）に、他方の層の組（１１）と並べて補助具（１４）を配置する工程であって、該補助具（１４）は他方の層の組（１１）と同じ構成である、補助具を配置する工程と、
   圧力及び温度を上昇させて繊維強化接着層（５、６、７）を活性化させて、積層体を形成する工程とを含む、積層体の製造方法。
2. 予め作製した補助具（１４）を使用することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 突出している層の組（１２）の突出部分に、他方の層の組（１１）と並べて、補助層（１’、２’、５’、６’）の組を配置する工程であって、該補助層（１’、２’、５’、６’）の組は他方の層の組（１１）と同じ構成である、補助層を配置する工程と、
   圧力及び温度を上昇させて、補助層の組の繊維強化接着層（５’、６’）を活性化させる工程と、
   積層体の作製と同時に、補助層（１’、２’、５’、６’）の組から補助具（１４）を形成する工程とを含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記積層体及び補助具（１４）が少なくとも一つの湾曲部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. プレス具（１３）を使用して層の組（１１，１２）及び補助具（１４）に圧力をかける、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記積層体及び補助具（１４）が少なくとも一つの湾曲部を有する、請求項５に記載の方法。
7. プレス具（１３）と該プレス具に対向する積重体（８）の層（１）との間に剥離材料（１６）を設ける工程を含む、請求項５又は６に記載の方法。
8. プレス具（１３）と補助具（１４）との間に剥離材料（１６）を設ける工程を含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 層の積重体（８）を成形型内に配置する工程と、補助具（１４）と成形型との間に剥離材料（１６）を設ける工程を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
10. 補助具（１４）に対向する層（３）が金属層である、突出する層の組（１２）を形成する工程と、他方の層の組（１１）の構成と逆の配置で補助具を配置する工程とを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層体の製造方法に使用する補助具（１４）であって、該積層体は、金属層（１〜４）と、該金属層間に配置した少なくとも一層の繊維強化接着層（５〜７）とからなり、第一組（１１）の連続層（１，２、５、６）を有し、該第一組は第二組（１２）の層（３、４、７）に対してインデントしていて、少なくとも一つの領域（９）を形成しており、該領域（９）は積層体のその他の部分よりも少ない数の層（３、４、７）からなり、
    前記補助具（１４）は、インデントした層（１、２、５、６）の組と同一である連続補助層（１’、２’、５’、６’）の組を備える、補助具（１４）。
12. 連続補助層（１’、２’、５’、６’）の組が少なくとも一つの湾曲部を有する、請求項１１に記載の補助具。
13. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法によって製造した二つの積層体を含む組立体であって、該積層体はそれぞれ、金属層（１〜４）と少なくとも一層のバインダー含浸繊維層（５〜７）とからなる積重体（８）を備え、該積重体（８）は、第一組（１１）の連続層（１、２、５、６）と第二組（１２）の連続層（３、４、７）とを有し、一方の層の組（１２）が他方の後退した層の組（１１）に対して突出しており、前記積層体は互いに接合している、組立体。
14. 積層体表面の横方向に、一方の積層体の少なくとも一つの後退した組（１１）が、他方の積層体の突出している組（１２）に隣接している、請求項１３に記載の組立体。
15. 二つの積層体間の継目に対して横方向に、一方の積層体の少なくとも一つの突出している層の組（１２）が、他方の積層体の後退している層の組（１１）と対向している、請求項１３に記載の組立体。

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