JP2871783B2 - 複合材の成形方法および成形装置 - Google Patents
複合材の成形方法および成形装置Info
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- B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C43/10—Isostatic pressing, i.e. using non-rigid pressure-exerting members against rigid parts or dies
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- B29C2043/3644—Vacuum bags; Details thereof, e.g. fixing or clamping
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- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば航空機の構造部材に使用されるよ
うな複合材を均一に加温しながら成形するための複合材
の成形方法および成形装置に関する。
うな複合材を均一に加温しながら成形するための複合材
の成形方法および成形装置に関する。
（従来の技術） 航空機の構造部材に使用されている複合材は、プリプ
レグと呼ばれる薄い素材を複数枚積層して作られてい
る。コ字状断面形状を有する構造部材を作るには、成形
型へ直接手作業により積層して成形する方法と、予め素
材を平板上に積層してその積層体を成形型で成形する方
法があるが、現在では予め素材を平板上に積層してその
積層体を成形型で成形する方法がより簡便であるために
用いられている。またこのような複合材の成形には、積
層体を予備加温して成形すると、品質の安定した成形品
となることが分かっている。
レグと呼ばれる薄い素材を複数枚積層して作られてい
る。コ字状断面形状を有する構造部材を作るには、成形
型へ直接手作業により積層して成形する方法と、予め素
材を平板上に積層してその積層体を成形型で成形する方
法があるが、現在では予め素材を平板上に積層してその
積層体を成形型で成形する方法がより簡便であるために
用いられている。またこのような複合材の成形には、積
層体を予備加温して成形すると、品質の安定した成形品
となることが分かっている。
特公昭60−21528号公報に開示されている合成樹脂成
形品の製造方法は、成形装置に赤外線ヒータを取付け、
合成樹脂シートを予熱した成形型上に載置したそのまま
の状態あるいは一辺または相対する二辺を挟持したの
ち、これを加熱し、ついで全部の辺あるいは残りの辺に
挟持し、しかる後真空成形を施すことで寸法精度の高い
合成樹脂成形品を作るものである。
形品の製造方法は、成形装置に赤外線ヒータを取付け、
合成樹脂シートを予熱した成形型上に載置したそのまま
の状態あるいは一辺または相対する二辺を挟持したの
ち、これを加熱し、ついで全部の辺あるいは残りの辺に
挟持し、しかる後真空成形を施すことで寸法精度の高い
合成樹脂成形品を作るものである。
また実願昭62−26838号の複合材折曲成形装置は、固
定マンドレルに加温装置を付設し、成形型を予め予熱す
ることで品質の安定した成形品を作るものである。
定マンドレルに加温装置を付設し、成形型を予め予熱す
ることで品質の安定した成形品を作るものである。
（発明が解決しようとする課題） 成形装置に赤外線ヒータを取付け、成形型を予熱する
とともに、積層品を成形型にセットした後も赤外線ヒー
タで積層品を加温する技術手段では、厚物積層品を成形
する場合には、予熱されている成形型に接触する部分と
赤外線ヒータからの輻射熱が直接照射される最上層部分
以外は加温されないので、加温されない部分の層間が滑
らず、内Ｒ側の層の繊維があまってしわを形成し、製品
の不良品を作ってしまう。
とともに、積層品を成形型にセットした後も赤外線ヒー
タで積層品を加温する技術手段では、厚物積層品を成形
する場合には、予熱されている成形型に接触する部分と
赤外線ヒータからの輻射熱が直接照射される最上層部分
以外は加温されないので、加温されない部分の層間が滑
らず、内Ｒ側の層の繊維があまってしわを形成し、製品
の不良品を作ってしまう。
また固定マンドレルに加温装置を付設して成形型を予
め予熱する技術手段では、４層から12層程度の比較的薄
い積層品については成形できても、それ以上の厚さの積
層品については、成形型に接触している部分以外は加温
されないので、上述したように加温されない部分の層間
が滑らず、内Ｒ側の層の繊維があまってしわを形成し、
製品の不良品を作ってしまう。
め予熱する技術手段では、４層から12層程度の比較的薄
い積層品については成形できても、それ以上の厚さの積
層品については、成形型に接触している部分以外は加温
されないので、上述したように加温されない部分の層間
が滑らず、内Ｒ側の層の繊維があまってしわを形成し、
製品の不良品を作ってしまう。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、熱を外
部に逃がさずに真空圧による成形で積層品を短時間で均
一に加温しかつ積層品を冷却することなく成形するよう
にして、内Ｒ側の層の繊維があまってしわを形成しない
ようにした複合材の成形方法および成形装置を提供する
ことを目的とする。
部に逃がさずに真空圧による成形で積層品を短時間で均
一に加温しかつ積層品を冷却することなく成形するよう
にして、内Ｒ側の層の繊維があまってしわを形成しない
ようにした複合材の成形方法および成形装置を提供する
ことを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明の複合材の成形成形装置は、熱風および冷風が
均一に送り込まれる加熱炉と、成形型および複合材積層
品を載置し加熱炉内に送り込まれる搬送装置と、加熱炉
内に配置された成形型および複合材積層品を包み込み密
封空間を形成するバッグを有し成形型および複合材積層
品を囲む密封空間を真空にする真空装置とを有して構成
される。
均一に送り込まれる加熱炉と、成形型および複合材積層
品を載置し加熱炉内に送り込まれる搬送装置と、加熱炉
内に配置された成形型および複合材積層品を包み込み密
封空間を形成するバッグを有し成形型および複合材積層
品を囲む密封空間を真空にする真空装置とを有して構成
される。
本発明の複合材の成形方法は、熱風および冷風が均一
に送り込まれる加熱炉内に断面コ字状の成形型を配置す
る工程と、この成形型を所定の温度で所定時間加温する
工程と、加温された成形型に多層の平板状積層体を取付
ける工程と、成形型および多層平板状積層体を密閉空間
内に置く工程と、密閉空間内に置いた多層平板状積層体
を所定の温度になるまで加温しかつこの温度を所定時間
保持する工程と、多層平板状積層体を密閉空間内を真空
状態とすることで加圧成形する工程と、多層平板状積層
体の加圧成形が完了した後所定時間成形品を冷却する工
程とを有して構成される。
に送り込まれる加熱炉内に断面コ字状の成形型を配置す
る工程と、この成形型を所定の温度で所定時間加温する
工程と、加温された成形型に多層の平板状積層体を取付
ける工程と、成形型および多層平板状積層体を密閉空間
内に置く工程と、密閉空間内に置いた多層平板状積層体
を所定の温度になるまで加温しかつこの温度を所定時間
保持する工程と、多層平板状積層体を密閉空間内を真空
状態とすることで加圧成形する工程と、多層平板状積層
体の加圧成形が完了した後所定時間成形品を冷却する工
程とを有して構成される。
（作 用） 本発明の複合材の成形成形装置においては、搬送装置
に載置された成形型および複合材積層品を熱風および冷
風が均一に送り込まれる加熱炉に送り込み、複合材積層
品を短時間で均一加温し、均一加温した複合材積層品お
よび成形型にバッグを被せて、成形型および複合材積層
品を密閉空間内に位置させ、成形型および複合材積層品
を囲む密閉空間を真空装置により真空とし、複合材積層
品をこの真空状態の下で加圧および加熱することによ
り、品質の安定した厚さの厚い積層成形品を作ることが
可能になる。
に載置された成形型および複合材積層品を熱風および冷
風が均一に送り込まれる加熱炉に送り込み、複合材積層
品を短時間で均一加温し、均一加温した複合材積層品お
よび成形型にバッグを被せて、成形型および複合材積層
品を密閉空間内に位置させ、成形型および複合材積層品
を囲む密閉空間を真空装置により真空とし、複合材積層
品をこの真空状態の下で加圧および加熱することによ
り、品質の安定した厚さの厚い積層成形品を作ることが
可能になる。
本発明の複合材の成形方法においては、熱風および冷
風が均一に送り込まれる加熱炉内に断面コ字状の成形型
を配置して、この成形型を所定の温度で所定時間加温す
ることにより、成形型を均一に加温し、この均一に加温
した成形型に多層の平板状積層体を取付けかつ成形型お
よび多層平板状積層体を密閉空間内に置き、この密閉空
間内に置いた多層平板状積層体を所定の温度になるまで
加温しこの温度を所定時間保持することにより多層平板
状積層体を均一に加温し、密閉空間内を真空状態とし、
樹脂を十分に軟化させて成形時の層間のすべりをよくし
た条件で加圧成形し、この加圧成形が完了した後所定時
間冷却することで品質の安定した厚さの厚い積層成形品
を作ることが可能になる。
風が均一に送り込まれる加熱炉内に断面コ字状の成形型
を配置して、この成形型を所定の温度で所定時間加温す
ることにより、成形型を均一に加温し、この均一に加温
した成形型に多層の平板状積層体を取付けかつ成形型お
よび多層平板状積層体を密閉空間内に置き、この密閉空
間内に置いた多層平板状積層体を所定の温度になるまで
加温しこの温度を所定時間保持することにより多層平板
状積層体を均一に加温し、密閉空間内を真空状態とし、
樹脂を十分に軟化させて成形時の層間のすべりをよくし
た条件で加圧成形し、この加圧成形が完了した後所定時
間冷却することで品質の安定した厚さの厚い積層成形品
を作ることが可能になる。
（実施例） 以下本発明の一実施例を図面につき説明する。
第１図は本発明による複合材の成形装置を示し、この
複合材成形装置は、熱風循環式の加熱炉１と、加熱炉１
の温度を抑制するための温度制御装置２と、成形型３お
よび積層品４を載置する定盤５と、この定盤５に載置さ
れた成形型３および積層品４を包み込む大きさの真空引
き用シリコーンバッグ６（第２図）とを有し、定盤５は
加熱炉１の内部に延びるレール7,7に沿って走行自在に
配置されている。上記定盤５は、加熱炉１の開口部に設
けた昇降式扉８を通って加熱炉１の内部に送り込まれる
ようになっている。また上記定盤５の上面周辺には全周
を囲むようにシール装置９が突設され、このシール装置
９より内側の部位に開口10が形成されている。この開口
10は真空ライン11を介して図示しない真空装置に接続さ
れ、定盤５の上面とシリコーンバッグとの間に形成され
る密封空間を真空状態にするようにしている。
複合材成形装置は、熱風循環式の加熱炉１と、加熱炉１
の温度を抑制するための温度制御装置２と、成形型３お
よび積層品４を載置する定盤５と、この定盤５に載置さ
れた成形型３および積層品４を包み込む大きさの真空引
き用シリコーンバッグ６（第２図）とを有し、定盤５は
加熱炉１の内部に延びるレール7,7に沿って走行自在に
配置されている。上記定盤５は、加熱炉１の開口部に設
けた昇降式扉８を通って加熱炉１の内部に送り込まれる
ようになっている。また上記定盤５の上面周辺には全周
を囲むようにシール装置９が突設され、このシール装置
９より内側の部位に開口10が形成されている。この開口
10は真空ライン11を介して図示しない真空装置に接続さ
れ、定盤５の上面とシリコーンバッグとの間に形成され
る密封空間を真空状態にするようにしている。
上記シリコーンバッグ６は、第２図に示すように加熱
炉１の内部に立設した支柱12,12にガイド13,13を介して
図示しないモータにより昇降自在に支持されている。
炉１の内部に立設した支柱12,12にガイド13,13を介して
図示しないモータにより昇降自在に支持されている。
一方上記加熱炉１の側壁内面および上壁内面には、熱
源14で作られた熱風を循環させるためのフアン装置15、
16が配置されている。上記熱源14の温度およびフアン装
置15、16の風量は、積層品４の温度を検出するための熱
電対17により制御される。
源14で作られた熱風を循環させるためのフアン装置15、
16が配置されている。上記熱源14の温度およびフアン装
置15、16の風量は、積層品４の温度を検出するための熱
電対17により制御される。
つぎに本発明による複合材の成形方法を第５図ないし
第８図により説明する。
第８図により説明する。
まず成形型３を乗せた定盤５を加熱炉１の内部に延び
るレール7,7に沿って走行させて、定盤５を加熱炉１内
の所定の位置に置く。この状態ではシリコーンバッグ６
は、第５図に示すように定盤５の上方で支柱12,12にガ
イド13,13を介して支持されている。つぎにフアン装置1
5、16を作動させて、熱源14で作られた熱風を循環さ
せ、定盤５に載置された成形型３が60℃になるまで加温
する。成形型３の温度が60℃に達したら、成形型３をそ
の温度すなわち60℃で30分間保持する。ついで成形型３
に積層品４をセットし、図示しないモータを作動させ
て、シリコーンバッグ６を支柱12,12に沿って下降さ
せ、シリコーンバッグ６の周辺部をシール装置９に圧接
させて、定盤５とシリコーンバッグ６の間に積層品４を
配置した密閉空間17を形成する。その後積層品４の温度
が55℃（＋５℃から−０℃まで）になるまでその状態を
保持する。つぎに積層品４の温度が60℃を越えないよう
に、熱風の温度を熱電対17により制御しながら第８図に
示すように55℃（＋５℃−０℃）の温度を10分間保持す
る。この時間が経過したら、真空装置を作動させて真空
ライン11を介して密閉空間17内の空気を−500mmHg以上
の真空圧で引く。第６図は真空引きを開始した直後の状
態を示す。真空の適用によりシリコーンバッグ６の周辺
部はシール装置９に圧接し、続いて真空引きを行うこと
で、密閉空間17の空気は脱気され、シリコーンバッグ６
が積層品４を成形型３に押し付け、これにより積層品４
の両側部分が成形型３の側面に沿って曲げられ、積層品
４はコ字状断面を形成する。
るレール7,7に沿って走行させて、定盤５を加熱炉１内
の所定の位置に置く。この状態ではシリコーンバッグ６
は、第５図に示すように定盤５の上方で支柱12,12にガ
イド13,13を介して支持されている。つぎにフアン装置1
5、16を作動させて、熱源14で作られた熱風を循環さ
せ、定盤５に載置された成形型３が60℃になるまで加温
する。成形型３の温度が60℃に達したら、成形型３をそ
の温度すなわち60℃で30分間保持する。ついで成形型３
に積層品４をセットし、図示しないモータを作動させ
て、シリコーンバッグ６を支柱12,12に沿って下降さ
せ、シリコーンバッグ６の周辺部をシール装置９に圧接
させて、定盤５とシリコーンバッグ６の間に積層品４を
配置した密閉空間17を形成する。その後積層品４の温度
が55℃（＋５℃から−０℃まで）になるまでその状態を
保持する。つぎに積層品４の温度が60℃を越えないよう
に、熱風の温度を熱電対17により制御しながら第８図に
示すように55℃（＋５℃−０℃）の温度を10分間保持す
る。この時間が経過したら、真空装置を作動させて真空
ライン11を介して密閉空間17内の空気を−500mmHg以上
の真空圧で引く。第６図は真空引きを開始した直後の状
態を示す。真空の適用によりシリコーンバッグ６の周辺
部はシール装置９に圧接し、続いて真空引きを行うこと
で、密閉空間17の空気は脱気され、シリコーンバッグ６
が積層品４を成形型３に押し付け、これにより積層品４
の両側部分が成形型３の側面に沿って曲げられ、積層品
４はコ字状断面を形成する。
第７図はバッグ内の空気がすべてなくなり、積層品４
がコ字状断面を形成した状態を示し、この状態になった
ら、扉８を開き、フアン装置15,16を作動させて、冷風
を積層品４に吹き付けることで、積層品４の冷却を開始
する。本実施例では真空引きを開始してから冷却を行う
までに約５分間費やした。積層品４の冷却は積層品４の
温度が35℃に下がるまで続けられ、積層品４の温度が35
℃になったら、真空引きを止めて、バッグを解放する。
がコ字状断面を形成した状態を示し、この状態になった
ら、扉８を開き、フアン装置15,16を作動させて、冷風
を積層品４に吹き付けることで、積層品４の冷却を開始
する。本実施例では真空引きを開始してから冷却を行う
までに約５分間費やした。積層品４の冷却は積層品４の
温度が35℃に下がるまで続けられ、積層品４の温度が35
℃になったら、真空引きを止めて、バッグを解放する。
上記実施例により成形された成形品の試験結果を下表
に示す。
に示す。
上記試験結果によれば、繊維のしわを発生させること
なく最大32層までの成形品を得ることができた。
なく最大32層までの成形品を得ることができた。
なお上記実施例で得た温度条件は、積層品に使用する
１つの材料特有のものであり、材料を変更した場合に
は、その材料に応じて、マンドレルの予熱温度、積層品
の保持温度、保持時間は変更されるものである。
１つの材料特有のものであり、材料を変更した場合に
は、その材料に応じて、マンドレルの予熱温度、積層品
の保持温度、保持時間は変更されるものである。
以上述べたように、本発明の複合材の成形装置は、熱
風および冷風が均一に送り込まれる加熱炉と、成形型お
よび複合材積層品を載置し加熱炉内に送り込まれる搬送
装置と、加熱炉内に配置された成形型および複合材積層
品を包み込み密封空間を形成するバッグを有し成形型お
よび複合材積層品を囲む密封空間を真空にする真空装置
とを有するので、複合材積層品を短時間で均一に加温で
きかつ複合材積層品を冷却することなく成形できる。
風および冷風が均一に送り込まれる加熱炉と、成形型お
よび複合材積層品を載置し加熱炉内に送り込まれる搬送
装置と、加熱炉内に配置された成形型および複合材積層
品を包み込み密封空間を形成するバッグを有し成形型お
よび複合材積層品を囲む密封空間を真空にする真空装置
とを有するので、複合材積層品を短時間で均一に加温で
きかつ複合材積層品を冷却することなく成形できる。
また本発明の複合材の成形方法は、熱風および冷風が
均一に送り込まれる加熱炉内に断面コ字状の成形型を配
置する工程と、この成形型を所定の温度で所定時間加温
する工程と、加温された成形型に多層の平板状積層体を
取付ける工程と、成形型および多層平板状積層体を密閉
空間内に置く工程と、密閉空間内に置いた多層平板状積
層体を所定の温度になるまで加温しかつこの温度を所定
時間保持する工程と、多層平板状積層体を密閉空間内を
真空状態とすることで加圧成形する工程と、多層平板状
積層体の加圧成形が完了した後所定時間成形品を冷却す
る工程とを有するので、多層平板状積層体が十分加温さ
れ樹脂が軟化し、成形時に層間ですべりが生じ、繊維の
しわが発生せず品質のよい複合材が成形できる。
均一に送り込まれる加熱炉内に断面コ字状の成形型を配
置する工程と、この成形型を所定の温度で所定時間加温
する工程と、加温された成形型に多層の平板状積層体を
取付ける工程と、成形型および多層平板状積層体を密閉
空間内に置く工程と、密閉空間内に置いた多層平板状積
層体を所定の温度になるまで加温しかつこの温度を所定
時間保持する工程と、多層平板状積層体を密閉空間内を
真空状態とすることで加圧成形する工程と、多層平板状
積層体の加圧成形が完了した後所定時間成形品を冷却す
る工程とを有するので、多層平板状積層体が十分加温さ
れ樹脂が軟化し、成形時に層間ですべりが生じ、繊維の
しわが発生せず品質のよい複合材が成形できる。
第１図は本発明による複合材の成形装置の扉を開いた状
態を示す斜視図、第２図は本発明による複合材の成形装
置の断面図、第３図は本発明による複合材の成形装置の
ケーシングを取り外した状態を示す平面図、第４図は使
用状態示す図、第５図ないし第７図は本発明による複合
材の成形方法の工程順を示す図、第８図は本発明による
実験例を示す図である。 ３……成形型、４……積層品、５……定盤、６……バッ
グ、７……レール、９……シール装置、11……真空ライ
ン、12……支柱、14……熱源。
態を示す斜視図、第２図は本発明による複合材の成形装
置の断面図、第３図は本発明による複合材の成形装置の
ケーシングを取り外した状態を示す平面図、第４図は使
用状態示す図、第５図ないし第７図は本発明による複合
材の成形方法の工程順を示す図、第８図は本発明による
実験例を示す図である。 ３……成形型、４……積層品、５……定盤、６……バッ
グ、７……レール、９……シール装置、11……真空ライ
ン、12……支柱、14……熱源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 9:00 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 43/10 - 43/12 B29C 43/32 - 43/34 B29C 43/18 - 43/20 B29C 43/52 - 43/58
Claims (2)
- 【請求項１】熱風および冷風が均一に送り込まれる加熱
炉と、成形型および複合材積層品を載置し加熱炉内に送
り込まれる搬送装置と、加熱炉内に配置された成形型お
よび複合材積層品を包み込み密封空間を形成するバッグ
を有し成形型および複合材積層品を囲む密封空間を真空
にする真空装置とを有する複合材の成形装置。 - 【請求項２】熱風および冷風が均一に送り込まれる加熱
炉内に断面コ字状の成形型を配置する工程と、この成形
型を所定の温度で所定時間加温する工程と、加温された
成形型に多層の平板状積層体を取付ける工程と、成形型
および多層平板状積層体を密閉空間内に置く工程と、密
閉空間内に置いた多層平板状積層体を所定の温度になる
まで加温しかつこの温度を所定時間保持する工程と、多
層平板状積層体を密閉空間内を真空状態とすることで加
圧成形する工程と、多層平板状積層体の加圧成形が完了
した後所定時間成形品を冷却する工程とを有する複合材
の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023819A JP2871783B2 (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 複合材の成形方法および成形装置 |
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| JP2023819A JP2871783B2 (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 複合材の成形方法および成形装置 |
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1990
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