JP2947866B2 - 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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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合材の成形方法および成形装置に係り、
特に、成形型材料に等方性グラファイトを用いた複合材
の成形方法および成形装置に関する。
特に、成形型材料に等方性グラファイトを用いた複合材
の成形方法および成形装置に関する。
近年、航空機において、その一次構造部材への複合材
料の適用が著しく進展している。
料の適用が著しく進展している。
一般に、航空機用複合材を成形する場合には、成形型
上に積層した素材のプリプレグを真空バッグフィルムで
覆い、成形型の適当箇所に設けられた吸引口から真空吸
引を行い大気圧に等しい外圧をかけて成形した後、オー
トクレーブ内で加圧、加熱硬化させて、所定形状に成形
している。
上に積層した素材のプリプレグを真空バッグフィルムで
覆い、成形型の適当箇所に設けられた吸引口から真空吸
引を行い大気圧に等しい外圧をかけて成形した後、オー
トクレーブ内で加圧、加熱硬化させて、所定形状に成形
している。
このような複合材の成形では、プリプレグの積層作業
中にプリプレグの間に巻き込んだ空気、あるいは、硬化
反応の過程で発生したガスを十分排出することが品質向
上を図る上で重要となる。プリプレグの層間への気泡の
残留によって成形品の強度等の品質が著しく劣化するか
らである。
中にプリプレグの間に巻き込んだ空気、あるいは、硬化
反応の過程で発生したガスを十分排出することが品質向
上を図る上で重要となる。プリプレグの層間への気泡の
残留によって成形品の強度等の品質が著しく劣化するか
らである。
従来から、ガスの排出を効果的に行うために種々の試
みがなされている。例えば、プリプレグの積層体の余肉
部にブリーダクロスを入れ、このブリーダクロスを通し
て気泡を吸引除去するもの（特開昭59−42621号公報参
照）、プリプレグの端部に入れた通気糸から気泡を吸引
除去するもの（特願昭63−88649号参照）などがある。
みがなされている。例えば、プリプレグの積層体の余肉
部にブリーダクロスを入れ、このブリーダクロスを通し
て気泡を吸引除去するもの（特開昭59−42621号公報参
照）、プリプレグの端部に入れた通気糸から気泡を吸引
除去するもの（特願昭63−88649号参照）などがある。
しかしながら、上述の従来技術いずれにあっても、オ
ートクレーブ内での加圧状態下では、ブリーダクロス、
通気糸等が圧縮されるために、ガスの通路が塞がり、真
空吸引によるガスの排出が十分できず、ガスが気泡とし
て残留する問題があった。
ートクレーブ内での加圧状態下では、ブリーダクロス、
通気糸等が圧縮されるために、ガスの通路が塞がり、真
空吸引によるガスの排出が十分できず、ガスが気泡とし
て残留する問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有す
る問題点を解消し、加圧下でも真空吸引によってプリプ
レグ積層体からガスを短時間で十分に排出することがで
きる複合材の成形方法および成形装置を提供することに
ある。
る問題点を解消し、加圧下でも真空吸引によってプリプ
レグ積層体からガスを短時間で十分に排出することがで
きる複合材の成形方法および成形装置を提供することに
ある。
上記目的を達成するために、本発明は、プリプレグを
等方性グラファイト製の成形型の上に積層し、このプリ
プレグ積層体の上に通気性のシートを介し等方性グラフ
ァイト製の上型を重ねた後、これらの上に真空バッグフ
ィルムを被せ、この真空バッグフィルムの内側を真空吸
引し、プリプレグ積層体に外圧を加えた状態下に加熱硬
化させて成形することを特徴とするものである。
等方性グラファイト製の成形型の上に積層し、このプリ
プレグ積層体の上に通気性のシートを介し等方性グラフ
ァイト製の上型を重ねた後、これらの上に真空バッグフ
ィルムを被せ、この真空バッグフィルムの内側を真空吸
引し、プリプレグ積層体に外圧を加えた状態下に加熱硬
化させて成形することを特徴とするものである。
また、本発明は、成形型に載せられたプリプレグの積
層体を覆う真空バッグフィルムの内側を真空吸引し、プ
リプレグ積層体に外圧をかけて加熱硬化させるようにし
た複合材の成形装置において、気体透過性を有する等方
性グラファイトを材質とする成形型を備えることを特徴
とするものである。
層体を覆う真空バッグフィルムの内側を真空吸引し、プ
リプレグ積層体に外圧をかけて加熱硬化させるようにし
た複合材の成形装置において、気体透過性を有する等方
性グラファイトを材質とする成形型を備えることを特徴
とするものである。
本発明によれば、プリプレグ積層体に外圧を負荷した
状態下にあって、硬化反応過程で発生するガス、プリプ
レグ積層体の層間のガスは、プリプレグ積層体の周囲か
ら成形型材質のグラファイトの微細孔を通して吸引除去
される。
状態下にあって、硬化反応過程で発生するガス、プリプ
レグ積層体の層間のガスは、プリプレグ積層体の周囲か
ら成形型材質のグラファイトの微細孔を通して吸引除去
される。
以下、本発明の一実施例について添付の図面を参照し
て説明する。
て説明する。
第１図は、複合材の成形装置の構成を示す断面図であ
る。符号１は、治具を示し、この治具１の上には、成形
型２が載設される。本実施例では、この成形型２は、離
型フィルム３を介し、所定寸法に裁断されたプリプレグ
４が所要枚数積層される下型５と、この下型５の外周に
沿って配設され、プリプレグ４の端縁を揃えるとともに
樹脂の漏出を防止するための横型であるダム６と、プリ
プレグ４に均一な圧力がかかるようにするための上型と
してのコールプレート７とを含む。
る。符号１は、治具を示し、この治具１の上には、成形
型２が載設される。本実施例では、この成形型２は、離
型フィルム３を介し、所定寸法に裁断されたプリプレグ
４が所要枚数積層される下型５と、この下型５の外周に
沿って配設され、プリプレグ４の端縁を揃えるとともに
樹脂の漏出を防止するための横型であるダム６と、プリ
プレグ４に均一な圧力がかかるようにするための上型と
してのコールプレート７とを含む。
これら成形型２を構成する下型５、ダム６並びにコー
ルプレート７は、いずれも型材料として、等方性グラフ
ァイトが用いられている。この等方性グラファイトは、
炭素粉末にバインダーとしてのピッチ等を混合し焼成し
たものである。このようにして作られる等方性グラファ
イトは、異方性の単結晶グラファイトと異なり、三次元
的に等方向に均一な熱膨脹をする性質を有し、また、焼
成時にはバインダーが一部熱分解する結果、微細孔が形
成され、気体を透過する性質を具備するようになるとい
う特徴があるものである。気体透過度は、バインダーの
種類、焼成の条件等により異なるが、成形型の型材料に
用いる等方性グラファイトとしては、気体透過度が500
〜900cc/min・cm2の範囲のものが好適である。
ルプレート７は、いずれも型材料として、等方性グラフ
ァイトが用いられている。この等方性グラファイトは、
炭素粉末にバインダーとしてのピッチ等を混合し焼成し
たものである。このようにして作られる等方性グラファ
イトは、異方性の単結晶グラファイトと異なり、三次元
的に等方向に均一な熱膨脹をする性質を有し、また、焼
成時にはバインダーが一部熱分解する結果、微細孔が形
成され、気体を透過する性質を具備するようになるとい
う特徴があるものである。気体透過度は、バインダーの
種類、焼成の条件等により異なるが、成形型の型材料に
用いる等方性グラファイトとしては、気体透過度が500
〜900cc/min・cm2の範囲のものが好適である。
このような成形型２は、通気性のシートとして用いる
ガラスクロス８によって完全に覆われ、さらに、このガ
ラスクロス８の上に真空バッグフィルム９が被せられ
る。この真空バッグフィルム９の端縁と治具１の間に
は、シーラント10が介装され、真空バッグフィルム９内
側の気密性が保たれるようにしている。真空バッグフィ
ルム９の内側を真空引きするために、治具１には所要数
吸気口11が設けられている。この吸気口11には、真空ポ
ンプ（図示せず）から延びる真空回路12が接続されてい
る。
ガラスクロス８によって完全に覆われ、さらに、このガ
ラスクロス８の上に真空バッグフィルム９が被せられ
る。この真空バッグフィルム９の端縁と治具１の間に
は、シーラント10が介装され、真空バッグフィルム９内
側の気密性が保たれるようにしている。真空バッグフィ
ルム９の内側を真空引きするために、治具１には所要数
吸気口11が設けられている。この吸気口11には、真空ポ
ンプ（図示せず）から延びる真空回路12が接続されてい
る。
次に、以上のように構成される成形装置の作用につい
て、複合材の成形方法との関連において説明する。
て、複合材の成形方法との関連において説明する。
まず、第１図において、未硬化状態のプリプレグ４を
下型５の上に一枚一枚その繊維方向を変えながら所要枚
数分積み重ねる。そして、プリプレグ４の積層体の上に
は、通気性を有するとともに流出する余剰の樹脂を吸い
出すブリーダクロス13、離型フィルム14を重ね、さら
に、コールプレート７を載置する。しかる後これらをガ
ラスクロス８で覆うとともに、真空バッグフィルム９で
全体を密封するようにこれをシーラント10によって治具
１上にセットする。
下型５の上に一枚一枚その繊維方向を変えながら所要枚
数分積み重ねる。そして、プリプレグ４の積層体の上に
は、通気性を有するとともに流出する余剰の樹脂を吸い
出すブリーダクロス13、離型フィルム14を重ね、さら
に、コールプレート７を載置する。しかる後これらをガ
ラスクロス８で覆うとともに、真空バッグフィルム９で
全体を密封するようにこれをシーラント10によって治具
１上にセットする。
そこで、真空バッグフィルム９によって形成される空
間15内を真空引きすると、空間15の空気は吸気口11を通
して真空回路12へと排気される。真空度が高まってくる
と、プリプレグ４の積層体には、コールプレート７を介
して大気圧による外圧が全体に亘って作用する。これに
よって、プリプレグ４には、均一な圧力が負荷される。
間15内を真空引きすると、空間15の空気は吸気口11を通
して真空回路12へと排気される。真空度が高まってくる
と、プリプレグ４の積層体には、コールプレート７を介
して大気圧による外圧が全体に亘って作用する。これに
よって、プリプレグ４には、均一な圧力が負荷される。
次に、オートクレーブ内でプリプレグ４を加圧し、硬
化させ、所定の形状に成形する。。第２図は、このプリ
プレグ４の硬化サイクルの一例を示したものである。こ
の場合、真空吸引を継続するとともに180℃で温度を一
時保持し、プリプレグ４の層間の余剰樹脂を排除した
後、さらに加圧加熱して320℃の温度、15kg/cm2の圧力
を保持し、プリプレグ４を硬化させる。
化させ、所定の形状に成形する。。第２図は、このプリ
プレグ４の硬化サイクルの一例を示したものである。こ
の場合、真空吸引を継続するとともに180℃で温度を一
時保持し、プリプレグ４の層間の余剰樹脂を排除した
後、さらに加圧加熱して320℃の温度、15kg/cm2の圧力
を保持し、プリプレグ４を硬化させる。
上記の成形過程でプリプレグ４において発生したガ
ス、およびプリプレグ４の積層作業中に巻き込んだ空気
は、第１図中矢印で示されるように、気体透過性を有す
る等方性グラファイトを材質とする成形型２を用いるこ
とによって十分に排気される。すなわち、オートクレー
ブ内において加圧を開始したときは、これまでの大気圧
に加えてさらにプリプレグ４の積層体に圧力が負荷さ
れ、ガスのプリプレグ４層間での移動が困難となって滞
留するが、プリプレグ４の積層体を取り囲むように配置
される成形型２、この実施例では、下型５、ダム６、コ
ールプレート７は気体を通すことができ、しかも当然の
ことながら圧力下にあってもこれらの気体透過性そのも
のは変わらないことから、プリプレグ４の層間にガスが
気泡として残留しないように真空引きによる十分な排気
を行える。また、等方性グラファイトの性質として、熱
膨脹が小さく（線熱膨脹係数２〜３×10-6deg-1等方的
に変化するため、成形型２の熱膨脹による寸法変化を低
く押さえることができ、成形品の寸法精度の向上が可能
となる。さらに、耐熱性にも優れることから、ポリイミ
ド系及びエポキシ系熱硬化性複合材の成形に適用するこ
とができる。
ス、およびプリプレグ４の積層作業中に巻き込んだ空気
は、第１図中矢印で示されるように、気体透過性を有す
る等方性グラファイトを材質とする成形型２を用いるこ
とによって十分に排気される。すなわち、オートクレー
ブ内において加圧を開始したときは、これまでの大気圧
に加えてさらにプリプレグ４の積層体に圧力が負荷さ
れ、ガスのプリプレグ４層間での移動が困難となって滞
留するが、プリプレグ４の積層体を取り囲むように配置
される成形型２、この実施例では、下型５、ダム６、コ
ールプレート７は気体を通すことができ、しかも当然の
ことながら圧力下にあってもこれらの気体透過性そのも
のは変わらないことから、プリプレグ４の層間にガスが
気泡として残留しないように真空引きによる十分な排気
を行える。また、等方性グラファイトの性質として、熱
膨脹が小さく（線熱膨脹係数２〜３×10-6deg-1等方的
に変化するため、成形型２の熱膨脹による寸法変化を低
く押さえることができ、成形品の寸法精度の向上が可能
となる。さらに、耐熱性にも優れることから、ポリイミ
ド系及びエポキシ系熱硬化性複合材の成形に適用するこ
とができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、硬
化反応過程で発生するガス、プリプレグ積層体の層間の
ガスは、プリプレグ積層体の周囲から成形型材質のグラ
ファイトの微細孔を通して吸引除去されるので、オート
クレーブ内での加圧下でも真空吸引によってプリプレグ
積層体からガスを短時間で十分に排出することができ、
内部に残留気泡がない、高品質の複合材製品を成形する
ことができる。
化反応過程で発生するガス、プリプレグ積層体の層間の
ガスは、プリプレグ積層体の周囲から成形型材質のグラ
ファイトの微細孔を通して吸引除去されるので、オート
クレーブ内での加圧下でも真空吸引によってプリプレグ
積層体からガスを短時間で十分に排出することができ、
内部に残留気泡がない、高品質の複合材製品を成形する
ことができる。
第１図は本発明による複合材の成形装置の一実施例を示
す縦断面図、第２図はプリプレグの硬化サイクルを示し
たタイムチャートである。 １……治具、２……成形型、３……離型フィルム、４…
…プリプレグ、５……下型、６……ダム、７……コール
プレート、８……ガラスクロス、９……真空バッグフィ
ルム、10……シーラント、11……吸気口、12……真空回
路。
す縦断面図、第２図はプリプレグの硬化サイクルを示し
たタイムチャートである。 １……治具、２……成形型、３……離型フィルム、４…
…プリプレグ、５……下型、６……ダム、７……コール
プレート、８……ガラスクロス、９……真空バッグフィ
ルム、10……シーラント、11……吸気口、12……真空回
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 33/00 - 33/76 B29C 43/00 - 43/58 B29C 70/00 - 70/88
Claims (2)
- 【請求項１】プリプレグを等方性グラファイト製の成形
型の上に積層し、このプリプレグ積層体の上に通気性の
シートを介し等方性グラファイト製の上型を重ねた後、
これらの上に真空バッグフィルムを被せ、この真空バッ
グフィルムの内側を真空吸引し、プリプレグ積層体に外
圧を加えた状態下に加熱硬化させて成形することを特徴
とする複合材の成形方法。 - 【請求項２】成形型に載せられたプリプレグの積層体を
覆う真空バッグフィルムの内側を真空吸引し、プリプレ
グ積層体に外圧をかけて加熱硬化させるようにした複合
材の成形装置において、気体透過性を有する等方性グラ
ファイトを材質とする成形型を備えることを特徴とする
複合材の成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104525A JP2947866B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 複合材の成形方法および成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104525A JP2947866B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 複合材の成形方法および成形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044111A JPH044111A (ja) | 1992-01-08 |
| JP2947866B2 true JP2947866B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=14382911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2104525A Expired - Fee Related JP2947866B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 複合材の成形方法および成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947866B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2523071T3 (es) * | 2001-01-25 | 2014-11-20 | Quickstep Technologies Pty, Ltd | Sistema y método para la producción de un componente de material compuesto o de metal enlazado |
| EP2644363B1 (en) * | 2002-10-09 | 2017-03-22 | Toray Industries, Inc. | Method of RTM molding |
| EP1711324B1 (en) * | 2004-01-20 | 2010-11-10 | Touchstone Research Laboratory Ltd. | Carbon foam composite tooling and methods for using the same |
| FR2905891B1 (fr) * | 2006-09-15 | 2008-12-05 | Airbus France Sa | Procede de fabrication d'un panneau en materiau composite thermoplastique |
| JP5709512B2 (ja) * | 2010-12-20 | 2015-04-30 | 三菱重工業株式会社 | 複合材成形治具および複合材成形治具の製造方法 |
| CN102166802A (zh) * | 2011-01-04 | 2011-08-31 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | 一种利用硅橡胶管对模具分模面密封的方法 |
| KR101237539B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2013-02-26 | (주)대광테크 | 선박용 방풍벽의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 선박용 방풍벽 |
| GB2522904B (en) * | 2014-02-10 | 2016-12-28 | Ge Aviat Systems Ltd | Method of making an airdam |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2104525A patent/JP2947866B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044111A (ja) | 1992-01-08 |
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Legal Events
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