JP3423657B2 - 複合材の製造方法 - Google Patents
複合材の製造方法Info
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- JP3423657B2 JP3423657B2 JP2000003975A JP2000003975A JP3423657B2 JP 3423657 B2 JP3423657 B2 JP 3423657B2 JP 2000003975 A JP2000003975 A JP 2000003975A JP 2000003975 A JP2000003975 A JP 2000003975A JP 3423657 B2 JP3423657 B2 JP 3423657B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機または船舶
の部品として使用され、ＦＲＰ（繊維強化プラスチッ
ク）などのように繊維および樹脂を複合させて成る複合
材の製造方法に関する。
の部品として使用され、ＦＲＰ（繊維強化プラスチッ
ク）などのように繊維および樹脂を複合させて成る複合
材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材の製造方法には、２次元のプリプ
レグ(pre-impregnatedの省略形）を使用する方法、２次
元の織物を使用する方法、３次元の織物を使用する方法
などがある。２次元プリプレグを使用する方法では、２
次元プリプレグを裁断し積み重ねることで適当な形状を
形成しこれを硬化する。２次元の織物を使用する方法で
は、２次元の織物を裁断して積み重ねた状態で樹脂を含
浸させ硬化する。３次元の織物を使用する方法は、特公
平７−２９３０４に記載されるように、適当な形状の３
次元の織物を織り、これに樹脂を含浸させて硬化するも
のである。
レグ(pre-impregnatedの省略形）を使用する方法、２次
元の織物を使用する方法、３次元の織物を使用する方法
などがある。２次元プリプレグを使用する方法では、２
次元プリプレグを裁断し積み重ねることで適当な形状を
形成しこれを硬化する。２次元の織物を使用する方法で
は、２次元の織物を裁断して積み重ねた状態で樹脂を含
浸させ硬化する。３次元の織物を使用する方法は、特公
平７−２９３０４に記載されるように、適当な形状の３
次元の織物を織り、これに樹脂を含浸させて硬化するも
のである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の２次元プリプレ
グや２次元織物を使用した２次元複合材の製造方法によ
れば、硬化した複合材は繊維に平行な方向には高い強度
を示すが、面に垂直な方向（板厚方向）の強度は、面内
の繊維方向の強度に比べて低い。特に繊維を一方向に引
き揃えた２次元プリプレグの場合は、複雑な形状に対し
ては成形しにくい。２次元織物は、２次元プリプレグに
比べて、より複雑な形状に成形できるが、、繊維を１方
向に引きそろえた２次元のプリプレグに比べると、強度
が低い。３次元織物は、板厚方向にも繊維で補強されて
いて高い強度を有するが、所定の形状に部品１点ごとに
織る必要があるため、一般にコストが高くなり、複合材
の製造コストを引き上げてしまう。
グや２次元織物を使用した２次元複合材の製造方法によ
れば、硬化した複合材は繊維に平行な方向には高い強度
を示すが、面に垂直な方向（板厚方向）の強度は、面内
の繊維方向の強度に比べて低い。特に繊維を一方向に引
き揃えた２次元プリプレグの場合は、複雑な形状に対し
ては成形しにくい。２次元織物は、２次元プリプレグに
比べて、より複雑な形状に成形できるが、、繊維を１方
向に引きそろえた２次元のプリプレグに比べると、強度
が低い。３次元織物は、板厚方向にも繊維で補強されて
いて高い強度を有するが、所定の形状に部品１点ごとに
織る必要があるため、一般にコストが高くなり、複合材
の製造コストを引き上げてしまう。
【０００４】さらに、複合材を製造する工程において、
２次元織物または３次元織物のドライ繊維に樹脂を含浸
させるためには、金型内に配置したドライ繊維に樹脂を
圧送するなどの大掛かりな設備が必要であり、このよう
な設備が、複合材の製造工程を複雑にし、製造コストを
引上げている。
２次元織物または３次元織物のドライ繊維に樹脂を含浸
させるためには、金型内に配置したドライ繊維に樹脂を
圧送するなどの大掛かりな設備が必要であり、このよう
な設備が、複合材の製造工程を複雑にし、製造コストを
引上げている。
【０００５】本発明の目的は、低コストで汎用的な複合
材の製造方法、およびドライ繊維に簡単に樹脂を含浸さ
せる複合材の製造方法を提供することである。
材の製造方法、およびドライ繊維に簡単に樹脂を含浸さ
せる複合材の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、成型治具内
に、２次元織物および３次元織物のいずれか一方である
織物部材と、この織物部材とは異なる他部材とを並べ
て、内部を密閉する工程と、成型治具内に熱硬化性の樹
脂を注入して、織物部材に樹脂を含浸させる工程と、成
型治具を加熱することによって、樹脂を硬化して織物部
材および他部材を一体化させる工程と、を含むことを特
徴とする複合材の製造方法である。
に、２次元織物および３次元織物のいずれか一方である
織物部材と、この織物部材とは異なる他部材とを並べ
て、内部を密閉する工程と、成型治具内に熱硬化性の樹
脂を注入して、織物部材に樹脂を含浸させる工程と、成
型治具を加熱することによって、樹脂を硬化して織物部
材および他部材を一体化させる工程と、を含むことを特
徴とする複合材の製造方法である。
【０００７】本発明に従えば、成型治具内に、たとえ
ば、ドライ繊維の２次元織物および３次元織物のいずれ
か一方である織物部材と、繊維に樹脂を含浸させて半硬
化させて成るプリプレグなどの前記織物部材とは異なる
他部材と、が並べられる。この状態で、成型治具内が密
閉され、その内部空間のうち、織物部材の繊維の隙間は
空の状態となる。この状態の成型治具内に樹脂が注入さ
れるので、織物部材に樹脂が含浸する。含浸した樹脂
は、他部材に接触するので、その樹脂を硬化すれば、織
物部材と他部材とを一体化させることができる。
ば、ドライ繊維の２次元織物および３次元織物のいずれ
か一方である織物部材と、繊維に樹脂を含浸させて半硬
化させて成るプリプレグなどの前記織物部材とは異なる
他部材と、が並べられる。この状態で、成型治具内が密
閉され、その内部空間のうち、織物部材の繊維の隙間は
空の状態となる。この状態の成型治具内に樹脂が注入さ
れるので、織物部材に樹脂が含浸する。含浸した樹脂
は、他部材に接触するので、その樹脂を硬化すれば、織
物部材と他部材とを一体化させることができる。
【０００８】このように、成型治具内に並べられる複数
の部材の中に、ドライ繊維の２次元織物および３次元織
物のいずれか一方である織物部材が含まれるので、その
織物部材に含浸して硬化される樹脂によって、各部材同
士を一体化させた複合材を製造することができる。たと
えば、複雑な形状を有する部分には、複雑な形状を形成
しやすい２次元織物を、高い強度を必要とする部分には
３次元織物を、平面的形状で面内に高い強度が必要な部
分には、２次元プリプレグを適用することで、２次元織
物、３次元織物、２次元プリプレグの特徴を生かした一
体成型部品を低コストで製造することができる。
の部材の中に、ドライ繊維の２次元織物および３次元織
物のいずれか一方である織物部材が含まれるので、その
織物部材に含浸して硬化される樹脂によって、各部材同
士を一体化させた複合材を製造することができる。たと
えば、複雑な形状を有する部分には、複雑な形状を形成
しやすい２次元織物を、高い強度を必要とする部分には
３次元織物を、平面的形状で面内に高い強度が必要な部
分には、２次元プリプレグを適用することで、２次元織
物、３次元織物、２次元プリプレグの特徴を生かした一
体成型部品を低コストで製造することができる。
【０００９】また本発明は、成型治具上に、２次元織物
および３次元織物のいずれか一方である織物部材と、こ
の織物部材とは異なる他部材とを並べて、これらを可撓
性のバッグで覆う工程と、バッグ内に熱硬化性の樹脂を
注入して、織物部材に樹脂を含浸させる工程と、成型治
具をオートクレーブ内で加熱加圧することによって、樹
脂を硬化して織物部材および他部材を一体化させる工程
と、を含むことを特徴とする複合材の製造方法である。
および３次元織物のいずれか一方である織物部材と、こ
の織物部材とは異なる他部材とを並べて、これらを可撓
性のバッグで覆う工程と、バッグ内に熱硬化性の樹脂を
注入して、織物部材に樹脂を含浸させる工程と、成型治
具をオートクレーブ内で加熱加圧することによって、樹
脂を硬化して織物部材および他部材を一体化させる工程
と、を含むことを特徴とする複合材の製造方法である。
【００１０】本発明に従えば、成型治具上に、たとえ
ば、ドライ繊維の２次元織物および３次元織物のいずれ
か一方である織物部材と、繊維に樹脂を含浸させて半硬
化させて成るプリプレグなどの前記織物部材とは異なる
他部材と、が並べられ、可撓性のバッグで覆われる。成
型治具上でバッグに覆われた状態で、バッグ内の空間の
うち、織物部材の繊維の隙間は、空の状態となる。この
状態のバッグ内に樹脂が注入されるので、織物部材に樹
脂が含浸する。含浸した樹脂は、他部材に接触するの
で、その樹脂を硬化すれば、織物部材と他部材とを一体
化させることができる。
ば、ドライ繊維の２次元織物および３次元織物のいずれ
か一方である織物部材と、繊維に樹脂を含浸させて半硬
化させて成るプリプレグなどの前記織物部材とは異なる
他部材と、が並べられ、可撓性のバッグで覆われる。成
型治具上でバッグに覆われた状態で、バッグ内の空間の
うち、織物部材の繊維の隙間は、空の状態となる。この
状態のバッグ内に樹脂が注入されるので、織物部材に樹
脂が含浸する。含浸した樹脂は、他部材に接触するの
で、その樹脂を硬化すれば、織物部材と他部材とを一体
化させることができる。
【００１１】このように、成型治具上でバッグ内に並べ
られる複数の部材の中に、ドライ繊維の２次元織物およ
び３次元織物のいずれか一方である織物部材が含まれる
ので、その織物部材に含浸して硬化される樹脂によっ
て、各部材同士を一体化させた複合材を製造することが
できる。たとえば、複雑な形状を有する部分には、複雑
な形状を形成しやすい２次元織物を、高い強度を必要と
する部分には３次元織物を、平面的形状で面内に高い強
度が必要な部分には、２次元プリプレグを適用すること
で、２次元織物、３次元織物、２次元プリプレグの特徴
を生かした一体成型部品を低コストで製造することがで
きる。
られる複数の部材の中に、ドライ繊維の２次元織物およ
び３次元織物のいずれか一方である織物部材が含まれる
ので、その織物部材に含浸して硬化される樹脂によっ
て、各部材同士を一体化させた複合材を製造することが
できる。たとえば、複雑な形状を有する部分には、複雑
な形状を形成しやすい２次元織物を、高い強度を必要と
する部分には３次元織物を、平面的形状で面内に高い強
度が必要な部分には、２次元プリプレグを適用すること
で、２次元織物、３次元織物、２次元プリプレグの特徴
を生かした一体成型部品を低コストで製造することがで
きる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】また本発明は、成型治具上に、２次元織物
および３次元織物のいずれか一方である織物部材と、こ
の織物部材とは異なる他部材とを並べて、これらを可撓
性のバッグで覆う工程と、熱硬化性の樹脂を織物部材に
含浸させる工程と、成型治具をオートクレーブ内で加熱
加圧することによって、樹脂を硬化して織物部材および
他部材を一体化させる工程と、を含む複合材の製造方法
であって、前記樹脂を織物部材に含浸させる工程におい
て、成型治具のバッグが覆う位置に予め窪みを設けてお
き、その窪みに樹脂を溜めた状態でバッグ内を脱気する
ことによって、バッグを窪みに押圧させ、窪みに溜めら
れた樹脂を押出して織物部材に含浸させることを特徴と
する複合材の製造方法である。
および３次元織物のいずれか一方である織物部材と、こ
の織物部材とは異なる他部材とを並べて、これらを可撓
性のバッグで覆う工程と、熱硬化性の樹脂を織物部材に
含浸させる工程と、成型治具をオートクレーブ内で加熱
加圧することによって、樹脂を硬化して織物部材および
他部材を一体化させる工程と、を含む複合材の製造方法
であって、前記樹脂を織物部材に含浸させる工程におい
て、成型治具のバッグが覆う位置に予め窪みを設けてお
き、その窪みに樹脂を溜めた状態でバッグ内を脱気する
ことによって、バッグを窪みに押圧させ、窪みに溜めら
れた樹脂を押出して織物部材に含浸させることを特徴と
する複合材の製造方法である。
【００１６】本発明に従えば、成型治具上に、たとえ
ば、ドライ繊維の２次元織物および３次元織物のいずれ
か一方である織物部材と、繊維に樹脂を含浸させて半硬
化させて成るプリプレグなどの前記織物部材とは異なる
他部材とが並べられ、可撓性のバッグで覆われる。この
状態で、バッグ内を脱気する。バッグは、脱気によって
内側に引寄せられて、各部材に密着するとともに、成型
治具に形成される窪み内の樹脂を押圧する。バッグによ
って押圧された樹脂は、窪みから押出されて織物部材に
含浸する。このとき、含浸した樹脂は、他部材に接触す
るので、オートクレーブ内で加熱加圧して樹脂を硬化さ
せることによって、織物部材と他部材とを一体化させる
ことができる。
ば、ドライ繊維の２次元織物および３次元織物のいずれ
か一方である織物部材と、繊維に樹脂を含浸させて半硬
化させて成るプリプレグなどの前記織物部材とは異なる
他部材とが並べられ、可撓性のバッグで覆われる。この
状態で、バッグ内を脱気する。バッグは、脱気によって
内側に引寄せられて、各部材に密着するとともに、成型
治具に形成される窪み内の樹脂を押圧する。バッグによ
って押圧された樹脂は、窪みから押出されて織物部材に
含浸する。このとき、含浸した樹脂は、他部材に接触す
るので、オートクレーブ内で加熱加圧して樹脂を硬化さ
せることによって、織物部材と他部材とを一体化させる
ことができる。
【００１７】このように、成型治具に窪みを設けて、そ
の窪みに樹脂を溜めておくという簡単な方法で、織物部
材に樹脂が含浸されるので、樹脂を圧送する大掛かりな
設備が不要であり、複合材の製造工程を大幅に簡略化す
ることができ、製造コストを低減することができる。
の窪みに樹脂を溜めておくという簡単な方法で、織物部
材に樹脂が含浸されるので、樹脂を圧送する大掛かりな
設備が不要であり、複合材の製造工程を大幅に簡略化す
ることができ、製造コストを低減することができる。
【００１８】また本発明は、成型治具上に熱硬化性の樹
脂を溜める工程と、貫通孔を有する板を樹脂上に浮かべ
る工程と、２次元織物および３次元織物のいずれか一方
である織物部材と、この織物部材とは異なる他部材を板
上に並べる工程と、複数の部材を可撓性のバッグで覆う
工程と、バッグ内を脱気することで、樹脂を貫通孔から
織物部材に含浸させる工程と、成型治具をオートクレー
ブ内で加熱加圧することによって、樹脂を硬化して織物
部材および他部材を一体化させる工程と、を含むことを
特徴とする複合材の製造方法である。
脂を溜める工程と、貫通孔を有する板を樹脂上に浮かべ
る工程と、２次元織物および３次元織物のいずれか一方
である織物部材と、この織物部材とは異なる他部材を板
上に並べる工程と、複数の部材を可撓性のバッグで覆う
工程と、バッグ内を脱気することで、樹脂を貫通孔から
織物部材に含浸させる工程と、成型治具をオートクレー
ブ内で加熱加圧することによって、樹脂を硬化して織物
部材および他部材を一体化させる工程と、を含むことを
特徴とする複合材の製造方法である。
【００１９】本発明に従えば、バッグ内を脱気すること
によって、板状の織物部材および他部材が下方に押圧さ
れ、さらに板が樹脂の方に押圧されて樹脂中に押し沈め
られ、貫通孔から樹脂を織物部材に含浸させることがで
きる。このとき、含浸した樹脂は、他部材に接触するの
で、オートクレーブ内で加熱加圧して樹脂を硬化させる
ことによって、織物部材と他部材とを一体化させること
ができる。このように、簡単な方法で、織物部材に樹脂
が含浸されるので、樹脂を圧送する大掛かりな設備が不
要であり、複合材の製造工程を大幅に簡略化することが
でき、製造コストを低減することができる。
によって、板状の織物部材および他部材が下方に押圧さ
れ、さらに板が樹脂の方に押圧されて樹脂中に押し沈め
られ、貫通孔から樹脂を織物部材に含浸させることがで
きる。このとき、含浸した樹脂は、他部材に接触するの
で、オートクレーブ内で加熱加圧して樹脂を硬化させる
ことによって、織物部材と他部材とを一体化させること
ができる。このように、簡単な方法で、織物部材に樹脂
が含浸されるので、樹脂を圧送する大掛かりな設備が不
要であり、複合材の製造工程を大幅に簡略化することが
でき、製造コストを低減することができる。
【００２０】また本発明は、前記他部材は、繊維に樹脂
を含浸させて半硬化させたプリプレグを含むことを特徴
とする。
を含浸させて半硬化させたプリプレグを含むことを特徴
とする。
【００２１】本発明に従えば、比較的汎用的な材料であ
るプリプレグを使用するので、さらに汎用的な複合材の
製造方法を実現することができる。
るプリプレグを使用するので、さらに汎用的な複合材の
製造方法を実現することができる。
【００２２】また本発明は、前記他部材は、繊維に樹脂
を含浸させて硬化させたプリキュア部材を含むことを特
徴とする。
を含浸させて硬化させたプリキュア部材を含むことを特
徴とする。
【００２３】本発明に従えば、樹脂が完全に硬化された
プリキュア部材を使用するので、単独で製品となる資源
を利用でき、さらに汎用的な複合材の製造方法を実現し
て、製造コストを低減することができる。
プリキュア部材を使用するので、単独で製品となる資源
を利用でき、さらに汎用的な複合材の製造方法を実現し
て、製造コストを低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態を
示す断面図である。成型治具１２ａは土台部３１および
蓋部３２を備え、土台部３１の表面には、凹所３１ａが
形成されている。その凹所３１ａに複数の２次元織物４
２および３次元織物４３を並べて載置し、土台部３１の
上から蓋部３２を被せて、ボルトなどで固定する。土台
部３１に蓋部３２を固定したときに、蓋部３２の下面
と、土台部３１の凹所３１ａとの間に形成された内部空
間３６は、密閉される。この内部空間３６は、製品とな
る複合材に対応する形状を成し、内部空間３６に載置さ
れた２次元織物４２、および３次元織物４３の形状を保
持する。
示す断面図である。成型治具１２ａは土台部３１および
蓋部３２を備え、土台部３１の表面には、凹所３１ａが
形成されている。その凹所３１ａに複数の２次元織物４
２および３次元織物４３を並べて載置し、土台部３１の
上から蓋部３２を被せて、ボルトなどで固定する。土台
部３１に蓋部３２を固定したときに、蓋部３２の下面
と、土台部３１の凹所３１ａとの間に形成された内部空
間３６は、密閉される。この内部空間３６は、製品とな
る複合材に対応する形状を成し、内部空間３６に載置さ
れた２次元織物４２、および３次元織物４３の形状を保
持する。
【００２５】土台部３１には、内部空間３６とレジンポ
ット３３とを連結する樹脂注入管３４が設けられてお
り、レジンポット３３には、液状の熱硬化性樹脂が溜め
られている。このレジンポット３３に、窒素ガスを送込
むことによって、レジンポット３３内が加圧され、液状
の熱硬化型樹脂が内部空間３６に向かって送出される。
なお、レジンポット３３内の加圧は、ピストン等の機械
的作動によるものであっても良い。内部空間３６に送ら
れた樹脂は、内部空間３６に配置された２次元織物４２
および３次元織物４３に含浸する。一方、蓋部３２には
樹脂排出管３５が設けられており、内部空間３６から外
部に、内部空間３６に存在した空気および余分な樹脂を
排出する。
ット３３とを連結する樹脂注入管３４が設けられてお
り、レジンポット３３には、液状の熱硬化性樹脂が溜め
られている。このレジンポット３３に、窒素ガスを送込
むことによって、レジンポット３３内が加圧され、液状
の熱硬化型樹脂が内部空間３６に向かって送出される。
なお、レジンポット３３内の加圧は、ピストン等の機械
的作動によるものであっても良い。内部空間３６に送ら
れた樹脂は、内部空間３６に配置された２次元織物４２
および３次元織物４３に含浸する。一方、蓋部３２には
樹脂排出管３５が設けられており、内部空間３６から外
部に、内部空間３６に存在した空気および余分な樹脂を
排出する。
【００２６】また、成型治具１２ａには、樹脂を加熱す
るためのヒータが設けられており、２次元織物４２およ
び３次元織物４３に樹脂を含浸させた後、成型治具１２
ａを介して樹脂を加熱して、硬化する。これによって、
２次元織物４２と３次元織物４３とは一体となり、複合
材が完成する。
るためのヒータが設けられており、２次元織物４２およ
び３次元織物４３に樹脂を含浸させた後、成型治具１２
ａを介して樹脂を加熱して、硬化する。これによって、
２次元織物４２と３次元織物４３とは一体となり、複合
材が完成する。
【００２７】図２（ａ）は図１の２次元織物４２を示す
平面図であり、図２（ｂ）はその断面図であり、図３は
図１の３次元織物４３を示す斜視図である。図２に示す
２次元織物４２は、長い繊維を２次元の互いに直交する
Ｘ方向およびＹ方向に織込んだ織物であり、一般に、ク
ロスと呼ばれるものである。図３に示す３次元織物５３
は、長い繊維を互いに直交するＸ方向、Ｙ方向で形成さ
れる面内およびその面に直交するＺ方向に織込んだ織物
である。
平面図であり、図２（ｂ）はその断面図であり、図３は
図１の３次元織物４３を示す斜視図である。図２に示す
２次元織物４２は、長い繊維を２次元の互いに直交する
Ｘ方向およびＹ方向に織込んだ織物であり、一般に、ク
ロスと呼ばれるものである。図３に示す３次元織物５３
は、長い繊維を互いに直交するＸ方向、Ｙ方向で形成さ
れる面内およびその面に直交するＺ方向に織込んだ織物
である。
【００２８】なお、図１では複数の部材として、ドライ
繊維の２次元織物４２および３次元織物５３を用いてい
るが、第１実施形態では、２次元織物および３次元織物
のいずれかの代わりに、プリプレグまたはプリキュア部
材などの他の部材を使用してもよい。
繊維の２次元織物４２および３次元織物５３を用いてい
るが、第１実施形態では、２次元織物および３次元織物
のいずれかの代わりに、プリプレグまたはプリキュア部
材などの他の部材を使用してもよい。
【００２９】図４は、本発明の第２実施形態を示す断面
図である。図４の成型治具１２ｂは、図１の成型治具１
２ａのうちの土台部３１に相当する土台部のみで構成さ
れる。この成型治具１２ｂ上に、３次元織物４３および
複数のプリプレグ５２を積重ねたものが並べて載置され
る。プリプレグ５２は、図２に示した構造の２次元織物
４２に樹脂を含浸させて半硬化させて成る。３次元織物
４３およびプリプレグ５２は、シリコンマンドレル２４
によって覆われ、さらにその上方から可撓性のバッグ２
５によって覆われる。バッグ２５の周縁部と、成型治具
１２ｂの上面とは、シール５７によって密着され、バッ
グ２５の内部は密閉される。
図である。図４の成型治具１２ｂは、図１の成型治具１
２ａのうちの土台部３１に相当する土台部のみで構成さ
れる。この成型治具１２ｂ上に、３次元織物４３および
複数のプリプレグ５２を積重ねたものが並べて載置され
る。プリプレグ５２は、図２に示した構造の２次元織物
４２に樹脂を含浸させて半硬化させて成る。３次元織物
４３およびプリプレグ５２は、シリコンマンドレル２４
によって覆われ、さらにその上方から可撓性のバッグ２
５によって覆われる。バッグ２５の周縁部と、成型治具
１２ｂの上面とは、シール５７によって密着され、バッ
グ２５の内部は密閉される。
【００３０】成型治具１２ｂには、レジンポット１１に
接続された樹脂注入管５５が設けられており、このレジ
ンポット１１から樹脂注入管５５を介して成型治具１２
ｂに樹脂が送られ、３次元織物４３に樹脂が含浸する。
このとき、樹脂の注入圧力はオートクレーブ内圧よりも
低くする。なお、レジンポット１１内の加圧は、ピスト
ン等の機械的作動によるものでも良い。
接続された樹脂注入管５５が設けられており、このレジ
ンポット１１から樹脂注入管５５を介して成型治具１２
ｂに樹脂が送られ、３次元織物４３に樹脂が含浸する。
このとき、樹脂の注入圧力はオートクレーブ内圧よりも
低くする。なお、レジンポット１１内の加圧は、ピスト
ン等の機械的作動によるものでも良い。
【００３１】また、成型治具１２ｂには、樹脂排出管５
６も設けられており、３次元織物４３内に存在した空気
および余分な樹脂を排出する。樹脂の注入後の成型治具
１２ｂは、オートクレーブ５８内で加熱加圧される。こ
れによって、３次元織物４３に含浸した樹脂は、硬化さ
れて３次元織物４３およびプリプレグ５２を一体化させ
る。
６も設けられており、３次元織物４３内に存在した空気
および余分な樹脂を排出する。樹脂の注入後の成型治具
１２ｂは、オートクレーブ５８内で加熱加圧される。こ
れによって、３次元織物４３に含浸した樹脂は、硬化さ
れて３次元織物４３およびプリプレグ５２を一体化させ
る。
【００３２】第２実施形態では、３次元織物４３の代わ
りに、２次元織物を複数積重ねたものを用いてもよい。
また、プリプレグ５２として、複数の繊維を１方向に平
行に束ねて樹脂を含浸させて半硬化されたものを用いて
もよいし、３次元織物に樹脂を含浸させて半硬化させた
ものを用いてもよい。さらに、プリプレグ５２に代わっ
て、繊維に含浸させた樹脂を完全に硬化して成るプリキ
ュアを用いてもよい。さらに、シリコンマンドレル２４
を使用しない方法も可能であり、その場合、３次元織物
４３およびプリプレグ５２は、直接バッグ２５によって
覆われる。
りに、２次元織物を複数積重ねたものを用いてもよい。
また、プリプレグ５２として、複数の繊維を１方向に平
行に束ねて樹脂を含浸させて半硬化されたものを用いて
もよいし、３次元織物に樹脂を含浸させて半硬化させた
ものを用いてもよい。さらに、プリプレグ５２に代わっ
て、繊維に含浸させた樹脂を完全に硬化して成るプリキ
ュアを用いてもよい。さらに、シリコンマンドレル２４
を使用しない方法も可能であり、その場合、３次元織物
４３およびプリプレグ５２は、直接バッグ２５によって
覆われる。
【００３３】図５は本発明の第３実施形態を示す平面図
であり、図６（ａ）および図６（ｂ）はドライ繊維に樹
脂を含浸させる工程を示す断面図である。図５の成型治
具１２ｅは、図４の成型治具１２ｂと同様に、図１の成
型治具１２ａのうちの土台部３１に相当する土台部のみ
で構成される。この成型治具１２ｅ上に、３次元織物４
３および複数のプリプレグ５２を積重ねたものが並べて
載置される。プリプレグ５２は、２次元織物に樹脂を含
浸させて半硬化させて成る。この３次元織物４３および
プリプレグ５２は、可撓性のバッグ５３によって覆われ
る。バッグ５３の周縁部と、成型治具１２ｅの上面と
は、シール５７によって密着される。
であり、図６（ａ）および図６（ｂ）はドライ繊維に樹
脂を含浸させる工程を示す断面図である。図５の成型治
具１２ｅは、図４の成型治具１２ｂと同様に、図１の成
型治具１２ａのうちの土台部３１に相当する土台部のみ
で構成される。この成型治具１２ｅ上に、３次元織物４
３および複数のプリプレグ５２を積重ねたものが並べて
載置される。プリプレグ５２は、２次元織物に樹脂を含
浸させて半硬化させて成る。この３次元織物４３および
プリプレグ５２は、可撓性のバッグ５３によって覆われ
る。バッグ５３の周縁部と、成型治具１２ｅの上面と
は、シール５７によって密着される。
【００３４】成型治具１２ｅの上面のうち、３次元織物
４３とシール５７との間の領域に予め窪み７１を設けて
おき、バッグ５３で覆う前に窪み７１に樹脂を溜めてお
く。これによってバッグ５３は、３次元織物４３とプリ
プレグ５２とともに窪み７１の口を覆う。この状態でバ
ッグ５３内を脱気することによって、バッグ５３は内側
に引寄せられて、３次元織物４３とプリプレグ５２とに
密着するとともに、窪み７１内の樹脂を押圧する。バッ
グ５３によって押圧された樹脂は、窪み７１から押出さ
れて３次元織物４３に含浸する。このとき、含浸した樹
脂は、プリプレグ５２に接触する。
４３とシール５７との間の領域に予め窪み７１を設けて
おき、バッグ５３で覆う前に窪み７１に樹脂を溜めてお
く。これによってバッグ５３は、３次元織物４３とプリ
プレグ５２とともに窪み７１の口を覆う。この状態でバ
ッグ５３内を脱気することによって、バッグ５３は内側
に引寄せられて、３次元織物４３とプリプレグ５２とに
密着するとともに、窪み７１内の樹脂を押圧する。バッ
グ５３によって押圧された樹脂は、窪み７１から押出さ
れて３次元織物４３に含浸する。このとき、含浸した樹
脂は、プリプレグ５２に接触する。
【００３５】バッグ５３内を脱気した後に、成型治具１
２ｅは、オートクレーブ５８内で加熱加圧される。これ
によって、３次元織物４３に含浸した樹脂は、硬化され
て３次元織物４３およびプリプレグ５２を一体化させ
る。
２ｅは、オートクレーブ５８内で加熱加圧される。これ
によって、３次元織物４３に含浸した樹脂は、硬化され
て３次元織物４３およびプリプレグ５２を一体化させ
る。
【００３６】なお、図５および図６では、複数の部材と
して３次元織物４３とプリプレグ５２とを使用している
が、第３実施形態では、３次元織物４３の代わりに２次
元織物を使用してもよく、プリプレグ５２の代わりに繊
維に樹脂を含浸させて完全に硬化したプリキュア部材を
使用してもよい。また、複数の部材を使用しているが、
ドライ繊維の２次元織物または３次元織物を単独で使用
しただけで、複合材を製造してもよい。
して３次元織物４３とプリプレグ５２とを使用している
が、第３実施形態では、３次元織物４３の代わりに２次
元織物を使用してもよく、プリプレグ５２の代わりに繊
維に樹脂を含浸させて完全に硬化したプリキュア部材を
使用してもよい。また、複数の部材を使用しているが、
ドライ繊維の２次元織物または３次元織物を単独で使用
しただけで、複合材を製造してもよい。
【００３７】図７は、本発明の第４実施形態を示す断面
図である。成型治具１２ｆ上にロケータ６０を置き、ロ
ケータ６０に囲まれた部分に樹脂を入れ、樹脂の上に単
孔あるいは多孔板６１を置き、多孔板６１上に３次元織
物４３およびプリプレグ５２を並べる。この上部全体
に、周囲がシール５７にて封印され、一端に真空引き用
の金具が設けられたバッグ５３を被せる。樹脂を含浸さ
せる工程は、真空ポンプなどを使用してバッグ５３で覆
われた内部を真空引きし、３次元織物４３に樹脂が浸透
してゆく。
図である。成型治具１２ｆ上にロケータ６０を置き、ロ
ケータ６０に囲まれた部分に樹脂を入れ、樹脂の上に単
孔あるいは多孔板６１を置き、多孔板６１上に３次元織
物４３およびプリプレグ５２を並べる。この上部全体
に、周囲がシール５７にて封印され、一端に真空引き用
の金具が設けられたバッグ５３を被せる。樹脂を含浸さ
せる工程は、真空ポンプなどを使用してバッグ５３で覆
われた内部を真空引きし、３次元織物４３に樹脂が浸透
してゆく。
【００３８】バッグ５３内を脱気した後に、成型治具１
２ｆは、オートクレーブ５８内で加熱加圧される。これ
によって、３次元織物４３に含浸した樹脂は、硬化され
て３次元織物４３およびプリプレグ５２を一体化させ
る。
２ｆは、オートクレーブ５８内で加熱加圧される。これ
によって、３次元織物４３に含浸した樹脂は、硬化され
て３次元織物４３およびプリプレグ５２を一体化させ
る。
【００３９】なお、図７の第４実施形態においても、３
次元織物４３の代わりに２次元織物を使用してもよく、
プリプレグ５２の代わりに繊維に樹脂を含浸させて完全
に硬化したプリキュア部材を使用してもよい。また、複
数の部材を使用しているが、ドライ繊維の２次元織物ま
たは３次元織物を単独で使用しただけで、複合材を製造
してもよい。
次元織物４３の代わりに２次元織物を使用してもよく、
プリプレグ５２の代わりに繊維に樹脂を含浸させて完全
に硬化したプリキュア部材を使用してもよい。また、複
数の部材を使用しているが、ドライ繊維の２次元織物ま
たは３次元織物を単独で使用しただけで、複合材を製造
してもよい。
【００４０】さらに、第１〜第４実施形態の繊維とし
て、無機系のガラス、炭素、ボロン、アルミナ、チタン
酸カリウム、シリカなど、または有機系のアラミド、ビ
ニロン、アクリルなどが使用され、樹脂としては、熱硬
化性の不飽和ポリエステル、エポキシ、フェノール、シ
リコン、アクリルなどが使用される。
て、無機系のガラス、炭素、ボロン、アルミナ、チタン
酸カリウム、シリカなど、または有機系のアラミド、ビ
ニロン、アクリルなどが使用され、樹脂としては、熱硬
化性の不飽和ポリエステル、エポキシ、フェノール、シ
リコン、アクリルなどが使用される。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ドライ繊
維の２次元織物および３次元織物のいずれか一方である
織物部材と他部材とを入れた成型治具を密閉して、織物
部材に樹脂を含浸して硬化することによって、各部材同
士を一体化させた複合材を製造することができる。また
複雑な形状を有する部分には、複雑な形状を形成しやす
い２次元織物を、高い強度を必要とする部分には３次元
織物を、平面的形状で面内に高い強度が必要な部分に
は、２次元プリプレグを適用することで、２次元織物、
３次元織物、２次元プリプレグの特徴を生かした一体成
型部品を低コストで製造することができる。
維の２次元織物および３次元織物のいずれか一方である
織物部材と他部材とを入れた成型治具を密閉して、織物
部材に樹脂を含浸して硬化することによって、各部材同
士を一体化させた複合材を製造することができる。また
複雑な形状を有する部分には、複雑な形状を形成しやす
い２次元織物を、高い強度を必要とする部分には３次元
織物を、平面的形状で面内に高い強度が必要な部分に
は、２次元プリプレグを適用することで、２次元織物、
３次元織物、２次元プリプレグの特徴を生かした一体成
型部品を低コストで製造することができる。
【００４２】また、成型治具上に、ドライ繊維の２次元
織物および３次元織物のいずれか一方である織物部材と
他部材とを並べて、これらを可撓性のバッグで覆い、織
物部材に樹脂を含浸、硬化することによって、同様に、
各部材同士を一体化させた複合材を製造することができ
る。また、複雑な形状を有する部分には、複雑な形状を
形成しやすい２次元織物を、高い強度を必要とする部分
には３次元織物を、平面的形状で面内に高い強度が必要
な部分には、２次元プリプレグを適用することで、同様
に、２次元織物、３次元織物、２次元プリプレグの特徴
を生かした一体成型部品を低コストで製造することがで
きる。
織物および３次元織物のいずれか一方である織物部材と
他部材とを並べて、これらを可撓性のバッグで覆い、織
物部材に樹脂を含浸、硬化することによって、同様に、
各部材同士を一体化させた複合材を製造することができ
る。また、複雑な形状を有する部分には、複雑な形状を
形成しやすい２次元織物を、高い強度を必要とする部分
には３次元織物を、平面的形状で面内に高い強度が必要
な部分には、２次元プリプレグを適用することで、同様
に、２次元織物、３次元織物、２次元プリプレグの特徴
を生かした一体成型部品を低コストで製造することがで
きる。
【００４３】また、成型治具に窪みを設けて、その窪み
に樹脂を溜めておくという簡単な方法によって、複合材
の製造工程を大幅に簡略化することができ、製造コスト
を低減することができる。
に樹脂を溜めておくという簡単な方法によって、複合材
の製造工程を大幅に簡略化することができ、製造コスト
を低減することができる。
【００４４】また、成型治具上の樹脂に、貫通孔を有す
る板を浮かべ、この板上に織物部材と他部材とを並べ、
可撓性のバッグで覆って、バッグ内を脱気するという簡
単な方法によって、複合材の製造工程を大幅に簡略化す
ることができ、製造コストを低減することができる。
る板を浮かべ、この板上に織物部材と他部材とを並べ、
可撓性のバッグで覆って、バッグ内を脱気するという簡
単な方法によって、複合材の製造工程を大幅に簡略化す
ることができ、製造コストを低減することができる。
【００４５】また、他部材として、プリプレグまたはプ
リキュア部材を使用することで、さらに汎用的な複合材
の製造方法を実現することができる。
リキュア部材を使用することで、さらに汎用的な複合材
の製造方法を実現することができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１の２次元織物４２を示す平面
図であり、図２（ｂ）はその断面図である。
図であり、図２（ｂ）はその断面図である。
【図３】図１の３次元織物４３を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す平面図である。
【図６】ドライ繊維に樹脂を含浸させる様子を示す断面
図である。
図である。
【図７】本発明の第４実施形態を示す断面図である。
１１，３３ レジンポット
１２ａ，１２ｂ，１２ｅ，１２ｆ 成型治具
２４ シリコンマンドレル
２５ バッグ
３１ 土台部
３２ 蓋部
３６ 内部空間
４２ ２次元織物
４３ ３次元織物
５２ プリプレグ
５８ オートクレーブ
７１ 窪み
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小野原 薫
岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工
業株式会社 岐阜工場内
(56)参考文献 特開 平５−237853（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−124118（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−1690（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−60770（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−216923（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−132310（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 39/10,39/22 - 39/24
B29C 43/10 - 43/18
B29C 43/32 - 43/34
Claims (6)
- 【請求項１】 成型治具内に、２次元織物および３次元
織物のいずれか一方である織物部材と、この織物部材と
は異なる他部材とを並べて、内部を密閉する工程と、 成型治具内に熱硬化性の樹脂を注入して、織物部材に樹
脂を含浸させる工程と、 成型治具を加熱することによって、樹脂を硬化して織物
部材および他部材を一体化させる工程と、を含むことを
特徴とする複合材の製造方法。 - 【請求項２】 成型治具上に、２次元織物および３次元
織物のいずれか一方である織物部材と、この織物部材と
は異なる他部材とを並べて、これらを可撓性のバッグで
覆う工程と、 バッグ内に熱硬化性の樹脂を注入して、織物部材に樹脂
を含浸させる工程と、 成型治具をオートクレーブ内で加熱加圧することによっ
て、樹脂を硬化して織物部材および他部材を一体化させ
る工程と、を含むことを特徴とする複合材の製造方法。 - 【請求項３】 成型治具上に、２次元織物および３次元
織物のいずれか一方である織物部材と、この織物部材と
は異なる他部材とを並べて、これらを可撓性のバッグで
覆う工程と、 熱硬化性の樹脂を織物部材に含浸させる工程と、 成型治具をオートクレーブ内で加熱加圧することによっ
て、樹脂を硬化して織物部材および他部材を一体化させ
る工程と、を含む複合材の製造方法であって、 前記樹脂を織物部材に含浸させる工程において、成型治
具のバッグが覆う位置に予め窪みを設けておき、その窪
みに樹脂を溜めた状態でバッグ内を脱気することによっ
て、バッグを窪みに押圧させ、窪みに溜められた樹脂を
押出して織物部材に含浸させることを特徴とする複合材
の製造方法。 - 【請求項４】 成型治具上に熱硬化性の樹脂を溜める工
程と、 貫通孔を有する板を樹脂上に浮かべる工程と、 ２次元織物および３次元織物のいずれか一方である織物
部材と、この織物部材とは異なる他部材を板上に並べる
工程と、 複数の部材を可撓性のバッグで覆う工程と、 バッグ内を脱気することで、樹脂を貫通孔から織物部材
に含浸させる工程と、 成型治具をオートクレーブ内で加熱加圧することによっ
て、樹脂を硬化して織物部材および他部材を一体化させ
る工程と、を含むことを特徴とする複合材の製造方法。 - 【請求項５】 前記他部材は、繊維に樹脂を含浸させて
半硬化させたプリプレグを含むことを特徴とする請求項
１〜４のいずれかに記載の複合材の製造方法。 - 【請求項６】 前記他部材は、繊維に樹脂を含浸させて
硬化させたプリキュア部材を含むことを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003975A JP3423657B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003975A JP3423657B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 複合材の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003061606A Division JP3735351B2 (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001191351A JP2001191351A (ja) | 2001-07-17 |
| JP3423657B2 true JP3423657B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=18532822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000003975A Expired - Lifetime JP3423657B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| WO2003013820A1 (en) * | 2001-08-07 | 2003-02-20 | Toray Industries, Inc. | Method for producing upsized frp member |
| JP4590803B2 (ja) * | 2001-08-20 | 2010-12-01 | 東レ株式会社 | Ｒｔｍ成形方法 |
| DK176135B1 (da) * | 2004-11-30 | 2006-09-18 | Lm Glasfiber As | Vakuuminfusion ved hjælp af semipermeabel membran |
| US7633040B2 (en) * | 2005-11-14 | 2009-12-15 | The Boeing Company | Bulk resin infusion system apparatus and method |
| US7939011B2 (en) * | 2009-08-14 | 2011-05-10 | The Boeing Company | Resin containment and injection system and method |
| KR102354945B1 (ko) * | 2020-09-07 | 2022-02-07 | 주식회사 밥스씨앤아이 | 가요성 튜브와 프리프레그를 이용한 복합재 다관절 중공 구조물을 성형하는 방법 |
-
2000
- 2000-01-12 JP JP2000003975A patent/JP3423657B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001191351A (ja) | 2001-07-17 |
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