[go: up one dir, main page]

JP7095118B2 - 複合材の成形方法 - Google Patents

複合材の成形方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7095118B2
JP7095118B2 JP2020563107A JP2020563107A JP7095118B2 JP 7095118 B2 JP7095118 B2 JP 7095118B2 JP 2020563107 A JP2020563107 A JP 2020563107A JP 2020563107 A JP2020563107 A JP 2020563107A JP 7095118 B2 JP7095118 B2 JP 7095118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
laminated body
molding
bent
layers
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2020563107A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020137671A1 (ja
Inventor
俊樹 北澤
翔也 真能
浩庸 秋山
賢二 村上
正彦 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of JPWO2020137671A1 publication Critical patent/JPWO2020137671A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7095118B2 publication Critical patent/JP7095118B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • 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
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/005—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • 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
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/02—Bending or folding
    • B29C53/04—Bending or folding of plates or sheets
    • 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
    • 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
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/681—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C70/682—Preformed parts characterised by their structure, e.g. form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/14—Layered products comprising a layer of metal next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/06—Interconnection of layers permitting easy separation
    • 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
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • 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
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/253—Preform
    • B29K2105/256—Sheets, plates, blanks or films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/748—Releasability
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/22—Thermoplastic resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

本開示は、複合材の成形方法に関するものである。
従来、凹凸やコンタ（ｃｏｎｔｏｕｒ）を有する複合材を製作する方法として、プリプレグを平面状もしくは緩やかな曲面状に積層した後、プレスやドレープ等により複合材を成形し、所望の形状の複合材を得る方法が報告されている（特許文献１）。この方法には、特許文献２に報告されているような幅の細いテープを用いて直接所望の形状に積層していく方法と比べ、設備投資の削減や積層の高速化が可能になるという利点があった。
また、別の方法としては、例えば特許文献３，４が報告されている。特許文献３には、積層体を複数作製して、それらを順次重ねてプレス成形していく方法が開示されている。この方法によれば、一度に成形する板厚を一定以下に抑えることが可能となる。また、特許文献４には、治具に固定したシートを積層体の複数の層間にそれぞれ挟み込み、それらを一度に引き抜きながらドレープ成形を行う方法が開示されている。この方法によれば、積層体の各層に適当な張力を付加することができるため、成形時の皺の発生等を防止することが可能になると考えられていた。
米国特許出願公開第２０１７／０２５２９８２号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０１１８７７０号明細書 特開２０１４－１５０１４号公報 米国特許出願公開第２０１６／０２０７２６６号明細書
一方、特許文献１の方法においては、積層体の板厚が大きくなると、成形時の層間摩擦の増大等により、複合材への皺の発生や所望形状が得られないといった問題が生じる可能性があった。
また、特許文献３のように、比較的板厚の小さい積層体を複数作製して順次成形する方法では、各積層体毎に「積層→成形型への移動→成形」のプロセスを繰り返し行わなければならないため、部品製作に時間を要する（即ち、工程数が増加する）という問題があった。また、別々に作製した積層体を成形型に順次配置する必要があるため、その際の位置合わせが困難であるという問題もあった。
また、特許文献４のように、シートを引き抜きながら成形する方法では、成形に必要な圧力をかけながらシートを引き抜く必要があるため、特に積層体における成形部位（面積）が大きい場合、シートと積層体との間の摩擦が大きくなる。この場合、成形時に積層体からのシートの引抜が困難になる（即ち、複合材の成形が困難になる）問題が発生する可能性があった。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複合材を折り曲げて成形する場合において、複合材への皺の発生、成形の工程数の増加、複合材の成形が困難になる等の問題の発生を防止することができる複合材の成形方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示の参考態様では、繊維シートが複数枚積層された積層体を備え、該積層体は、型に沿って折り曲げられる折り曲げ予定部を有し、前記積層体における折り曲げられる側の端辺から前記折り曲げ予定部までの領域においては、前記積層体は前記積層体の板厚方向に沿って複数層に分離されている複合材を提供する。
本開示の参考態様に係る複合材では、成形時に折り曲げられる領域（折り曲げられる側の端辺から折り曲げ予定部までの領域）において、複数枚積層された繊維シート（積層体）が積層体の板厚方向に沿って複数層に分離されている。従って、複数層に分離されている複合材を一層ずつ順次折り曲げて、複合材を成形することができる。これにより、板厚の厚い積層体を一度に曲げて成形するときに生じていたような、皺の発生や所望形状が得られないといった問題の発生を防止することができる。また、板厚の薄い積層体を複数用意し、順次成形するときに生じていたような、工程数の増加や位置合わせの手間等の問題の発生も防止することができる。また、積層体の複数の層間にシートをそれぞれ挟み込み、これらのシートを一度に引き抜きながら折り曲げる成形を行うときに生じていたような、シートと積層体間に生じる摩擦力が増大してシートの引抜が困難になる（複合材の成形が困難になる）問題の発生も防止することができる。
前記複合材において、前記折り曲げ予定部に対して前記折り曲げられる側の端辺とは反対側の領域においては、前記積層体が前記積層体の板厚方向に沿って一体化されていることが好ましい。
上記のように、成形時に折り曲げられない側の領域において、積層体が積層体の板厚方向に沿って一体化されていることで、折り曲げ予定部に対して分離された端辺側とは反対側の領域における積層体を分離させずに十分に固定することができる。折り曲げ予定部に対して分離された端辺側とは反対側の領域が固定されているので、複合材の成形時における、複合材の位置合わせの手間をより省くことができる。
前記複合材において、前記複数層に分離されている前記積層体の各層の層間には、離型材が設けられていることが好ましい。
複数層に分離する積層体の各層の層間に不織布、金属、離型フィルム等の離型材を設けるだけで積層体を複数層に分離できるため、本開示の複合材を容易に準備することができる。また、離型材を折り曲げツールとして用いて複合材を折り曲げ成形することもできるし、離型材を引き抜いた上で、別途クリップ等の積層体の端部を把持する折り曲げツールを用いて複合材を折り曲げ成形することもできる。また、離型材として、複合材とともに硬化可能な材料（各種不織布、熱可塑系フィルム接着剤）のものを用いることにより、離型材を複合材と一緒に硬化して最終製品を得ることができる。これにより、離型材を複合材から引き抜く操作が不要となり、工数を低減できる。
本開示は、繊維シートが複数枚積層された積層体を備え、該積層体は、型に沿って折り曲げられる折り曲げ予定部を有し、前記積層体における折り曲げられる側の端辺から前記折り曲げ予定部までの領域においては、前記積層体は前記積層体の板厚方向に沿って複数層に分離されている複合材を準備する準備工程と、前記複数層に分離されている複合材を、前記折り曲げ予定部に沿って一層ずつ折り曲げて前記複合材を成形する成形工程と、を有する複合材の成形方法を提供する。
本開示の複合材の成形方法においては、準備工程において、複合材として、成形時に折り曲げられる領域において、繊維シートが複数枚積層された積層体が積層体の板厚方向に沿って複数層に分離されている複合材を準備する。従って、成形工程において、複数層に分離されている複合材を一層ずつ順次折り曲げて、複合材を成形することができる。これにより、板厚の厚い積層体を一度に曲げて成形するときに生じていたような、皺の発生や所望形状が得られないといった問題の発生を防止することができる。また、板厚の薄い積層体を複数用意し、順次成形するときに生じていたような、工程数の増加や位置合わせの手間等の問題の発生も防止することができる。また、積層体の複数の層間にシートをそれぞれ挟み込み、これらのシートを一度に引き抜きながら折り曲げる成形を行うときに生じていたような、シートと積層体間に生じる摩擦力が増大してシートの引抜が困難になる（複合材の成形が困難になる）問題の発生も防止することができる。
前記準備工程において、前記複合材として、前記折り曲げ予定部に対して前記折り曲げられる側の端辺とは反対側の領域において、前記積層体が前記積層体の板厚方向に沿って一体化されている前記複合材を準備することが好ましい。
準備工程において、成形時に折り曲げられない側の領域において、積層体が積層体の板厚方向に沿って一体化した複合材を準備することで、折り曲げ予定部に対して分離された端辺側とは反対側の領域における積層体を分離させずに十分に固定することができる。折り曲げ予定部に対して分離された端辺側とは反対側の領域が固定されているので、成形工程時における、複合材の位置合わせの手間をより省くことができる。
前記準備工程において、前記複合材として、前記複数層に分離されている前記積層体の各層の層間には、離型材が設けられている前記複合材を準備することが好ましい。
複数層に分離する積層体の各層の層間に不織布、金属、離型フィルム等の離型材を設けるだけで積層体を複数層に分離できるため、準備工程において複合材の準備が容易となる。
前記成形工程において、前記離型材を介して前記複合材を折り曲げることが好ましい。
上記のように、本開示の複合材の成形方法においては、成形工程において離型材を折り曲げツールとして用いて複合材を折り曲げ成形することができる。これにより、成形工程において別途クリップ等の積層体の端部を把持する折り曲げツールを用意する必要がなくなる。
前記成形工程の後に、成形された前記複合材と前記離型材とを硬化する硬化工程を行うことが好ましい。
離型材として、複合材とともに硬化可能な材料（各種不織布、熱可塑系フィルム接着剤等）のものを用いることにより、離型材を複合材と一緒に硬化して最終製品を得ることができる。これにより、離型材を複合材から引き抜く操作が不要となり、工数を低減できる。
前記準備工程の後に、前記複合材から前記離型材を引き抜く引抜工程を有し、前記成形工程において、折り曲げツールを用いて前記複合材を折り曲げることが好ましい。
上記のように、本開示の複合材の成形方法においては、離型材を引き抜く引抜工程を行った上で、成形工程において別途クリップ等の積層体の端部を把持する折り曲げツールを用いて複合材を折り曲げ成形することができる。離型材を引き抜く引抜工程を行うことで、成形工程における折り曲げ成形時に、離型材が折り曲げ成形の妨げになってしまうことを防止することができる。
本開示の参考態様に係る複合材及び本開示の複合材の成形方法であれば、複合材を折り曲げて成形する場合において、複合材への皺の発生、成形の工程数の増加、複合材の成形が困難になる等の問題の発生を防止することができる。
本開示の一実施形態に係る複合材及び複合材の成形方法の一例を説明するための概略図であり、図１Ａは複合材が準備された状態を示す図、図１Ｂは図１Ａの複合材から離型材を引き抜いた状態を示す図、図１Ｃ～図１Ｅは複合材が一層ずつ順次折り曲げられる状態を示す図である。 図１Ｅに示す複合材が硬化された状態を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る複合材をＺ字曲げする場合の一例を説明するための概略図であり、図３Ａは複合材が準備された状態を示す図、図３Ｂ及び図３Ｃは図３Ａの複合材から離型材を引き抜き、積層体をＺ字曲げする状態を示す図、図３Ｄは複合材のＺ字曲げが完了した状態を示す図である。 本開示の一実施形態に係る複合材をハット型に曲げる場合の一例を説明するための概略図であり、図４Ａは複合材が準備された状態を示す図、図４Ｂ及び図４Ｃは図４Ａの複合材から離型材を引き抜き、積層体をハット型に曲げる状態を示す図、図４Ｄは複合材のハット型曲げが完了した状態を示す図である。 離型材を介して複合材を折り曲げる場合の一例を説明するための概略図であり、図５Ａは複合材が準備された状態を示す図、図５Ｂは図５Ａの複合材及び離型材端部を加圧固定した状態を示す図、図５Ｃは複合材が折り曲げられる状態を示す図である。 折り曲げツールを用いて複合材を折り曲げる場合の一例を説明するための概略図であり、図６Ａは離型材が引き抜かれた複合材にクリップを取り付けた状態を示す図、図６Ｂは図６Ａの複合材が折り曲げられる状態を示す図である。
以下、本開示に係る複合材及び複合材の成形方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔複合材〕
以下、本開示の一実施形態に係る複合材及びその成形方法について、図１～図４を用いて説明する。
まず、本実施形態に係る複合材について説明する。
図１Ａは、本実施形態に係る複合材が準備された状態を示す図である。
図１Ａに示すように、本実施形態に係る複合材１は、繊維シートが複数枚積層された積層体２を備えている。積層体２は、不図示の型に沿って折り曲げられる折り曲げ予定部３を有している。繊維シートは、賦形可能なドライなものであってもよいし、樹脂を含浸したプリプレグ（樹脂複合材料）であってもよい。
積層体２における折り曲げられる側の端辺４から折り曲げ予定部３までの領域（第１領域）５においては、積層体２は積層体２の板厚方向に沿って複数層に分離されている。第１領域５における複数層に分離された積層体２の各層の層間には、離型材（離型フィルム）６が設けられている。
一方、積層体２における折り曲げ予定部３に対して折り曲げられる側の端辺４とは反対側（図１Ａにおける、端辺４とは反対の端辺７側）の領域（第２領域）８においては、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って一体化されている。
第１領域５における積層体２の分離層の数については、図１Ａでは３層とする場合を一例として示しているが、複数であれば特に限定されない。例えば繊維シートが１００枚積層された積層体２を用いる場合、第１領域５における積層体２を２５枚ずつ４層に分離する態様とすることができる。
離型材６の材質としては、上記の離型フィルムのほか、薄い鉄板等の金属や、不織布等が挙げられる。特に、離型材６を複合材１と一緒に硬化して最終製品を得る場合、離型材６としては、各種不織布、（１５０℃程度の加熱で軟化する）熱可塑系フィルム接着剤等が好適に用いられる。
本実施形態においては、複合材１の第２領域８の全領域において、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って一体化されている例を一例として説明したが、これに限定されない。即ち、複合材１の第２領域８の一部の領域のみにおいて、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って一体化した態様としてもよい。
〔複合材の成形方法〕
次に、本実施形態に係る複合材の成形方法について説明する。
以下では、図１Ａに示す複合材１を用いて複合材１を成形（折り曲げ成形）する場合を一例として説明するが、これに限定されない。
（準備工程）
準備工程においては、図１Ａに示す複合材１を準備する。複合材１の準備にあたっては、繊維シートを積層しながら圧着し、第１領域５において分離されていない積層体２の各層間、及び第２領域８における積層体２の各層間を接着し一体化させておく。
（引抜工程）
引抜工程においては、複合材１から、積層体２の各層の層間に設けられた離型材６を全て引き抜く。これにより、図１Ｂに示すような離型材６が引抜かれた複合材１が得られる。
（成形工程）
成形工程においては、複数層に分離されている積層体２のうち、次に折り曲げる方向（図中の時計回り方向）側の積層体２から順に、折り曲げ予定部３に沿って一層ずつ折り曲げて複合材１を成形する（図１Ｃ～図１Ｅ）。複合材１の成形に当たっては、複合材１を不図示の型に配置し、油圧プレスや真空引きにて折り曲げ成形を行う。なお、図１Ｃ～図１Ｅでは、複合材１をＬ字曲げする場合を一例として示している。
（樹脂含浸工程）
繊維シートとしてドライなものを用いた場合は、複合材１の成形が終わったら、複合材１に樹脂を含浸させる。
（硬化工程）
繊維シートとしてドライなものを用いた場合は、樹脂含浸工程が終わったら、複合材１の硬化を行う（硬化工程）。繊維シートとしてプリプレグを用いた場合は、成形工程の後、樹脂含浸工程を行わずに複合材１の硬化を行う。図１Ｅに示す複合材１を硬化することにより、図２に示すＬ字曲げされた硬化後複合材１０が最終製品として得られる。
本実施形態においては、成形工程において複合材１をＬ字曲げする場合を一例として説明したが、曲げ方はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、積層体２における第１領域５の途中の部分（折り曲げ予定部３とは別の部分）をＬ字曲げの方向とは逆向きに折り曲げて成形する態様（Ｚ字曲げの態様）としてもよい。図４に示すように、積層体２に折り曲げ予定部３を２箇所設け、複合材１を２箇所の折り曲げ予定部３に沿って折り曲げてハット型に成形する態様としてもよい。
本実施形態においては、引抜工程を行って複合材１から離型材６を引き抜いてから成形工程を行う場合を一例として説明したが、引抜工程を行わずに成形工程を行ってもよい。
引抜工程を行わずに成形工程を行う場合について、以下、図５Ａ～図５Ｃを示して説明する。図５Ａ～図５Ｃは、離型材を介して複合材を折り曲げる場合の一例を説明するための概略図である。図５Ａは、複合材が準備された状態を示す図であり、図５Ｂは図５Ａの複合材及び離型材端部を加圧固定した状態を示す図であり、図５Ｃは複合材が折り曲げられる状態を示す図である。
引抜工程を行わずに成形工程を行う場合、まず、図５Ａに示す複合材１（図１Ａと同様のもの）を準備する。
次に、図５Ｂに示すように、一対の挟持部材１１にて積層体２の折り曲げ予定部３を加圧し、離型材６の端部（折り曲げ予定部３側の端部）を固定する。
その後、複合材１を不図示の型に配置し、図５Ｃに示すように、離型材６の折り曲げ予定部３側とは反対側の端部を引っ張りながら、複数層に分離された積層体２を一層ずつ順次折り曲げて成形していく。
成形完了後は、一対の挟持部材１１による加圧を除荷し、離型材６を複合材１から引き抜く。これにより、図１Ｅと同様の、折り曲げ成形が行われた複合材１を得ることができる。離型材６を複合材１と一緒に硬化して最終製品を得る場合、離型材６を複合材１から引き抜かずに硬化工程を行う。
図５Ａ～図５Ｃにおいては、一対の挟持部材１１にて離型材６の端部を固定して成形を行っているが、一対の挟持部材１１による固定を行わずに成形を行ってもよい。一対の挟持部材１１のうち、片方は成形型であってもよい。
次に、引抜工程を行って複合材１から離型材６を引き抜いてから成形工程を行う場合について、以下、図６Ａ～図６Ｂを示して説明する。図６Ａ～図６Ｂは、折り曲げツールを用いて複合材を折り曲げる場合の一例を説明するための概略図である。図６Ａは、離型材が引き抜かれた複合材にクリップを取り付けた状態を示す図であり、図６Ｂは図６Ａの複合材が折り曲げられる状態を示す図である。
まず、図６Ａに示すように、離型材６を引き抜いた状態の複合材１における、複数層に分離されている積層体２のうち、次に折り曲げる方向側の積層体２の端部（第１領域５側の端部）に、折り曲げツールとしてのクリップ１２を挟んで取り付ける。
次に、複合材１を不図示の型に配置し、図６Ｂに示すように、クリップ１２にて積層体２の端部（第１領域５側の端部）を引っ張りながら、積層体２を折り曲げて成形する。一層目の折り曲げ成形が完了したら、クリップ１２を成形が完了した積層体２から取り外す。その後、次に折り曲げる方向側の積層体２の端部にクリップ１２を挟んで取り付け、同様の折り曲げ成形を行う。これにより、図１Ｅと同様の、折り曲げ成形が行われた複合材１を得ることができる。その後、硬化工程を行うことで、図２に示す硬化後複合材１０が得られる。離型材６を引き抜く引抜工程を行った上で成形工程を行う場合の成形の態様としては、上述したクリップ１２を用いた態様に限られず、また、積層体２の端部を把持して折り曲げ成形する態様にも限られない。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材１では、成形時に折り曲げられる領域５（折り曲げられる側の端辺４から折り曲げ予定部３までの領域５）において、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って複数層に分離されている。従って、複数層に分離されている複合材１を一層ずつ順次折り曲げて、複合材１を成形することができる。これにより、板厚の厚い積層体を一度に曲げて成形するときに生じていたような、皺の発生や所望形状が得られないといった問題の発生を防止することができる。また、板厚の薄い積層体を複数用意し、順次成形するときに生じていたような、工程数の増加や位置合わせの手間等の問題の発生も防止することができる。また、積層体の複数の層間にシートをそれぞれ挟み込み、これらのシートを一度に引き抜きながら折り曲げる成形を行うときに生じていたような、シートと積層体間に生じる摩擦力が増大してシートの引抜が困難になる（複合材の成形が困難になる）問題の発生も防止することができる。
成形時に折り曲げられない側の領域（第２領域）８において、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って一体化されていることで、第２領域８における積層体２を分離させずに十分に固定することができる。第２領域８が固定されているので、複合材１の成形時における、複合材１の位置合わせの手間をより省くことができる。
本実施形態であれば、複数層に分離する積層体２の各層の層間に不織布、金属、離型フィルム等の離型材６を設けるだけで積層体２を複数層に分離できるため、複合材１を容易に準備することができる。また、離型材６を折り曲げツールとして用いて複合材１を折り曲げ成形することもできるし、離型材６を引き抜いた上で、別途クリップ１２等の積層体２の端部を把持する折り曲げツールを用いて複合材１を折り曲げ成形することもできる。また、離型材６として、複合材１とともに硬化可能な材料（各種不織布、熱可塑系フィルム接着剤）のものを用いることにより、離型材６を複合材１と一緒に硬化して最終製品を得ることができる。これにより、離型材６を複合材１から引き抜く操作が不要となり、工数を低減できる。
本実施形態の複合材１の成形方法においては、準備工程において、複合材１として、成形時に折り曲げられる領域５において、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って複数層に分離されている複合材１を準備する。従って、成形工程において、複数層に分離されている複合材１を一層ずつ順次折り曲げて、複合材１を成形することができる。これにより、板厚の厚い積層体を一度に曲げて成形するときに生じていたような、皺の発生や所望形状が得られないといった問題の発生を防止することができる。また、板厚の薄い積層体を複数用意し、順次成形するときに生じていたような、工程数の増加や位置合わせの手間等の問題の発生も防止することができる。また、積層体の複数の層間にシートをそれぞれ挟み込み、これらのシートを一度に引き抜きながら折り曲げる成形を行うときに生じていたような、シートと積層体間に生じる摩擦力が増大してシートの引抜が困難になる問題の発生も防止することができる。
準備工程において、成形時に折り曲げられない側の領域（第２領域）８において、積層体２が積層体２の板厚方向に沿って一体化した複合材１を準備することで、第２領域８における積層体２を分離させずに十分に固定することができる。第２領域８が固定されているので、成形工程時における、複合材１の位置合わせの手間をより省くことができる。
本実施形態であれば、複数層に分離する積層体２の各層の層間に不織布、金属、離型フィルム等の離型材６を設けるだけで積層体２を複数層に分離できるため、準備工程において複合材１の準備が容易となる。
離型材６を介して複合材１を折り曲げることで、成形工程において離型材６を折り曲げツールとして用いて複合材１を折り曲げ成形することができる。これにより、成形工程において別途クリップ１２等の積層体２の端部を把持する折り曲げツールを用意する必要がなくなる。
離型材６として、複合材１とともに硬化可能な材料（各種不織布、熱可塑系フィルム接着剤等）のものを用いることにより、離型材６を複合材１と一緒に硬化して最終製品を得ることができる。これにより、離型材６を複合材１から引き抜く操作が不要となり、工数を低減できる。
上記のように、離型材６を引き抜く引抜工程を行った上で、成形工程において別途クリップ１２等の積層体２の端部を把持する折り曲げツールを用いて複合材１を折り曲げ成形することができる。離型材６を引き抜く引抜工程を行うことで、成形工程における折り曲げ成形時に、離型材６が折り曲げ成形の妨げになってしまうことを防止することができる。
１ 複合材
２ 積層体
３ 折り曲げ予定部
４ 端辺
５ 領域（第１領域）
６ 離型材
７ 端辺
８ 領域（第２領域）
１０ 硬化後複合材
１１ （一対の）挟持部材
１２ クリップ

Claims (6)

  1. 繊維シートが複数枚積層された積層体を備え、該積層体は、型に沿って折り曲げられる折り曲げ予定部を有し、前記積層体における折り曲げられる側の端辺から前記折り曲げ予定部までの領域においては、前記積層体は前記積層体の板厚方向に沿って複数層に分離されている複合材を準備する準備工程と、
    前記複数層に分離されている複合材を、前記折り曲げ予定部に沿って一層ずつ折り曲げて前記複合材を成形する成形工程と、を有する複合材の成形方法。
  2. 前記準備工程において、前記複合材として、前記折り曲げ予定部に対して前記折り曲げられる側の端辺とは反対側の領域において、前記積層体が前記積層体の板厚方向に沿って一体化されている前記複合材を準備する請求項１に記載の複合材の成形方法。
  3. 前記準備工程において、前記複合材として、前記複数層に分離されている前記積層体の各層の層間には、離型材が設けられている前記複合材を準備する請求項１又は請求項２に記載の複合材の成形方法。
  4. 前記成形工程において、前記離型材を介して前記複合材を折り曲げる請求項３に記載の複合材の成形方法。
  5. 前記成形工程の後に、成形された前記複合材と前記離型材とを硬化する硬化工程を行う請求項４に記載の複合材の成形方法。
  6. 前記準備工程の後に、前記複合材から前記離型材を引き抜く引抜工程を有し、
    前記成形工程において、折り曲げツールを用いて前記複合材を折り曲げる請求項３に記載の複合材の成形方法。
JP2020563107A 2018-12-27 2019-12-17 複合材の成形方法 Active JP7095118B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018245054 2018-12-27
JP2018245054 2018-12-27
PCT/JP2019/049275 WO2020137671A1 (ja) 2018-12-27 2019-12-17 複合材及び複合材の成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020137671A1 JPWO2020137671A1 (ja) 2021-10-07
JP7095118B2 true JP7095118B2 (ja) 2022-07-04

Family

ID=71129785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020563107A Active JP7095118B2 (ja) 2018-12-27 2019-12-17 複合材の成形方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3865293B1 (ja)
JP (1) JP7095118B2 (ja)
WO (1) WO2020137671A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529405A (ja) 2008-07-29 2011-12-08 エアバス オペレーションズ リミテッド 複合材の製造方法
JP2014015014A (ja) 2012-07-11 2014-01-30 Sakai Sangyo Kk プリフォームの製造方法および繊維強化プラスチックの製造方法と繊維強化プラスチック成形品

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03295031A (ja) * 1990-04-13 1991-12-26 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気記録媒体の製造方法及び装置
JPH05185539A (ja) * 1992-01-10 1993-07-27 Honda Motor Co Ltd 熱可塑性複合材のプリフォーム体及びその製造方法
JPH11210740A (ja) * 1998-01-28 1999-08-03 Aisin Seiki Co Ltd ユニバーサルジョイント
JPH11216740A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 積層した強化繊維材による凸形状製品の製作方法
KR20140085479A (ko) * 2011-10-31 2014-07-07 구라시키 보세키 가부시키가이샤 적층 구조체
DE102011086101A1 (de) 2011-11-10 2013-05-16 Airbus Operations Gmbh Verfahren zur automatisierten Herstellung eines Faserverbundbauteils mit integriertem Blitzschutz sowie Faserverbundbauteil
US10479029B2 (en) 2015-01-16 2019-11-19 The Boeing Company Composite forming apparatus
US10213968B2 (en) 2016-03-04 2019-02-26 The Boeing Company Dynamic forming tools for composite parts

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529405A (ja) 2008-07-29 2011-12-08 エアバス オペレーションズ リミテッド 複合材の製造方法
JP2014015014A (ja) 2012-07-11 2014-01-30 Sakai Sangyo Kk プリフォームの製造方法および繊維強化プラスチックの製造方法と繊維強化プラスチック成形品

Also Published As

Publication number Publication date
EP3865293B1 (en) 2025-02-12
EP3865293A4 (en) 2022-01-12
EP3865293A1 (en) 2021-08-18
WO2020137671A1 (ja) 2020-07-02
JPWO2020137671A1 (ja) 2021-10-07
US20210402674A1 (en) 2021-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4744846A (en) Method of shaping resin laminate sheet
US8454876B2 (en) Method for manufacturing an FC parison out of a laminate with at least two prepreg layers as well as a manufacturing device for such a method
JP5668874B2 (ja) プリフォームの製造方法及び繊維強化樹脂成形品の製造方法
JP2010500932A (ja) 繊維複合材料からなる被加工材の製造方法および全長にわたって変化する断面輪郭を有する異形材の形状の繊維複合部品
JP7153548B2 (ja) 積層体の成形方法及び成形治具
EP2186627B1 (en) Method for continuously forming composite material shape member having varied cross-sectional shape
JPWO2018168202A1 (ja) 繊維材の賦形装置及び繊維材の賦形方法
EP3838569B1 (en) Method for forming fibre composite preforms
JP4354463B2 (ja) 複合材を用いた構造部材の成形方法及び複合材料を用いた構造部材
JP7095118B2 (ja) 複合材の成形方法
JP2020082723A (ja) 連続圧縮成形プロセスを使用して形成される、多孔質コアを有する複合積層構造
US12263667B2 (en) Composite material and method of forming composite material
CN108527945B (zh) 一种心形孔格的柔性蜂窝的制造方法
JP7412458B2 (ja) 複合材構造体の製造方法及び積層体の製造方法並びに積層体及び積層型
EP2522495B1 (en) Structural member with flange having a clean cut edge, and process for the manufacture thereof
JP3204529B2 (ja) 曲面ハニカムパネルの製造方法
JP2004330474A (ja) 複合材製品の製造方法
JP7317154B2 (ja) 成形治具及び成形方法
JPH05131576A (ja) ハニカムサンドイツチ複合材構造物の製造方法及び該方法に使用する端部押え具
JPH10278185A (ja) サンドイッチ構造体の製造方法
JP2008006731A (ja) オートクレーブ工法による積層材の製造方法及び積層材
JP2934437B1 (ja) 繊維強化複合材の成形方法
CN105269914B (zh) 用于制造复合物产品的方法和装置
CN112793279A (zh) 用于形成复合层压件以获得z形型材的装置和方法
JP2007030773A (ja) 車両用成形天井の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210305

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220304

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220524

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7095118

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150