JPH02139209A - 複合材料を積層する装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シート状の複合材料をオートクレーブの中で
積層するための方法、及び、その方法を実施するための
装置に係り、より詳細には、オートクレーブによる処理
を行う際に、熱可塑性プラスチック材料に皺が発生する
ことを防止するための方法、その方法を実施するための
装置、及び、その装置の構成部材であるオートクレーブ
に関する。

［従来の技術］ 航空機の構造部を製造する時には、従来から、主として
アルミニュウム、チタン、鋼等の金属材料が使用されて
きた。しかしながら、最近の傾向では、例えば、適当な
樹脂を含浸させた炭素繊維等の複合材料が使用されるよ
うになっている。この場合、特定の樹脂を選定し、この
樹脂を用いて、熱可塑性又は熱硬化性の複合材料を製造
する。熱可塑性複合材料は加熱すれば軟化する。従って
、加熱することにより反復して形状を変えることが可能
である。熱硬化性複合材料は、通常、加熱されるまでは
柔軟であるが、加熱された時に゛キュアされる。従って
、熱硬化性複合材料は一旦加熱されれば柔軟性を失い、
その柔軟性を回復させることはできない。

航空機の構造部を製造する時には、熱可塑性複合材料が
使用されることもあり、熱可塑性複合材料が使用される
こともある。そのいずれの場合でも、上記複合材料は、
通常、薄く、かつ、一方向に延びるシート又はテープの
形で使用される。この方向性を有するシート又はテープ
を使用する時には、通常、そのシート又はテープを、そ
の厚さの方向に何層かに重ねて厚さを増大させ、複合構
造としての強度を大きくするようにして、積層物を製造
する。また、その時に、その積層物を形成する各層のシ
ート又はテープの繊維を所要の方向にＪＩＩ：ｊえるこ
とによって、その構造部の任意の方向に対する強度特性
を選択的に設定することができる。例えば、殆ど全ての
層の繊維を縦方向に揃えれば、縦方向の強度が大きく、
横方向の強度が小さい複合材料を製造することができる
。

以上の説明したように、シート状の複合材料を積層する
工程においては、まず、シート状の調合材料を積み重ね
る。その次に、この積み重ねられたシート状の調合材料
を、ツール、すなわち、成形用の型に固定する。このツ
ール又は成形用の型は製造しようとする積層物の形状に
対応する形状の表面を有するものである。このツールに
固定されたシート状の複合材料の最初の厚さは、このシ
ート状の複合材料が最終製品である積層物にされた時の
厚さより厚い。これは、このシート状の複合＋４料の間
に気泡が存在するからであり、このようにシート状の複
合材料の間に気泡が存在するのは、このシート状の複合
材料が波形になるのを完全に防１にすることができない
からである。その後に、このシート状の複合材料を、最
終製品の厚さになるまで圧迫し、さらに加熱と加圧とを
施して一体構造にする。シート状の複合材料を固定する
ツールが平坦な形状である場合には、従来形のプレスを
用いて、このシート状の複合材料を加圧することができ
る。しかしながら、シート状の複合材料を複雑な形状の
積層物にしなければならない場合が少なくない。このよ
うな場合には、ツールの表面を機械加工しなければなら
ない。この機械加工は、ツールの表面を積層物の複雑な
形状に適合させるために行うものである。さらに、プレ
スの加圧板の形状をツールの複雑な形状に高い精度で一
致させ、この圧力板とツールとを相互に正確に位置決め
するための機械加工を行う。これらの機械加工は非常に
大きい困難を伴なうものであり、そのために、上記のよ
うな要求を満足することができるプレスを製造するため
には多額の費用が必要であり、特に、シート状の複合材
料の寸法が大きく、従って大型のプレスが必要である場
合には、非常に高額の費用が必要である。さらに、従来
型のプレスは、次の理由のために、ツールの表面が完全
に平坦の場合でも適当でない。すなわち、積層物に加え
る圧力を比較的一定にすることは重要であるが、１枚毎
のシート状の複合材料の厚さが完全に一定ではないから
、積層物が部分的に厚くなることがあり得る。その場合
には、その厚い部分に大きい圧力が加えられる。これと
同様に、積層物が部分的に薄くなることがあり得る。そ
の場合には、その薄い部分に加えられる圧力は小さくな
る。さらに、従来型のプレスを使用することは、積層物
を製造している時に、ツールが平坦であり、プレスの加
圧板も完全に平坦であり、かつ、プレスの加圧板がツー
ルに対して平行に取り付けられている場合でも、適当で
はない。

従来型のプレスを積層物の製造工程に使用することは以
上説明したように限定される。そのために、シート状の
調合材料を積層する工程に、オートクレーブによる処理
が広く使用されるようになった。オートクレーブを用い
てシート状の複合材料を製造する場合には、予め定めら
れた枚数のシート状のｌｊｆ　金材料をツールの上に重
ねるように置く。このツールは積層物のＩＩヨ状に適当
な所要の形状を備えているものである。この積み重ねた
シート状の複合材料の上に、多孔質のフリーザクロスを
拡げる。このフリーザクロスは、例えばファイバグラス
（登録商標）の布を用いて作られたものである。さらに
、このフリーザクロスに通気性のないシートを被せ、こ
の通気性のないシートの縁の部分をツールに対してシー
ルし、この通気性のないシートとツールとの組み合わせ
によって真空バッグを形成する。この真空バッグの中の
空気を抜く。この抜気を行う場合には、通常、ツールの
中に設けられている真空ボートを使用する。このように
真空バッグを真空にすれば、この真空バッグの内部と外
部に圧力の差が生じ、この差圧が積層物に加えられる。

その後に、この積層物と真空バッグとを組み合わせて組
立体を構成し、この組立体をオートクレーブの中に入れ
る。オートクレーブは、通常、閉じられた形状の容器で
あり、加熱と加圧とを行うために使用される。上記差圧
、すなわち、真空にされた真空バッグの内部圧力と加圧
されたオートクレーブの内部圧力との差は、積層された
シート状の複合材料を圧迫して、これを密着させる作用
をする。これに対して、オートクレーブの熱は、積層さ
れたシート状の複合材料を相互に接着させて一体構造の
積層物を形成する作用をする。オートクレーブを用いて
一体構造の複合材料を製造する場合に、既に指摘したよ
うな従来型のプレスにおける２つの制限を排除すること
が重要である。そのために必要なことは、まず第１に、
ツールの表面が如何なる形状であろうとも、積層物に対
して加える圧力を一定にすることである。このようにす
れば、複雑な形状の複合材料の積層物を容易に製造する
ことができる。また、上記必要なことの第２は、積層物
の１枚毎の厚さが一定でない場合であっても、積層物に
加える圧力を一定にすることである。

［発明が解決しようとする課題］ オートクレーブを用いて複合構造の積層物を製造するこ
とは、多くの長所を有するが、その反面、幾つかの問題
点をも含んでいる。この問題点の一つは、オートクレー
ブによる処理を行っている時に真空バッグを真空にする
が、この減圧のために、積層物の縁の部分から、この積
層物の樹脂が引き出されて流れ出るということである。

この問題点を解決するために２つの方法が開発されてい
る。

その第１の方法は、積層物の周囲に、この堰で積層物を
取り囲むように堰を設け、この堰をこの積層物の縁の部
分に接触するように配設するという方法である。この堰
は通常、コルク又は木を用いて作る。この堰は、積層物
の縁の部分に接触しているので、積層物の縁の部分から
樹脂が流れ出るのを防ＩＦ、する作用をする。また、上
記積層物の樹脂が吸引されて流れ出すという問題点を解
決するための第２の方法は、上記真空バッグを真空に引
く工程の開始を遅らせるという方法である。この真空バ
ッグの吸引を遅延させるのは、積層物を加熱した後、予
め定められた時間が経過する時点までである。樹脂を加
熱すれば、その樹脂の粘度が増大する。樹脂の粘度を充
分に増大させた後であれば、真空に引いても、樹脂が流
れ出すことはない。

オートクレーブを用いてシート状の複合材料を積層する
工程における第２の問題点は、積層物に皺又は反りが発
生するということである。この現象が発生するのは、シ
ート状の複合材料を密着させる工程において、シート状
の複合材料の厚さを密着前の厚さから密着後の厚さまで
減少させる時に、真空バッグが積層物の縁の部分に対し
て、この積層物を横方向に移動させる作用をする圧力を
加えるからである。この第２の問題点は、熱硬化性複合
材料を用いて作られたシート状の複合材料を使用する場
合には発生しない。その理由は、この積層した熱硬化性
複合材料を加熱した時には、この熱硬化性複合材料を形
成しているシート状の複合材料が密着して積層物になる
前に、このシート状の複合材料の熱硬化反応が開始され
て進行するので、このシート状の複合材料の柔軟性が減
少し、そのために、皺又は反りが形成されないからであ
る。従って、未解決のまま残されている問題点は、熱可
塑性複合材料をオートクレーブによって処理することだ
けになる。また、この問題は、さらに、比較的大きい熱
可塑性複合材料、及び（又は）、複雑な形状の熱可塑性
複合材料を加工するために、オートクレーブの圧力を上
げる場合にも発生する。この場合は既に説明した場合よ
りも厳しくなる。

本発明は、上記従来技術における問題点を除去し、シー
ト状の複合材料をオートクレーブの中で積層するための
方法、及び、その方法を実施するための装置を提供する
こと、より詳細には、オートクレーブ処理を行う際に熱
可塑性プラスチック材料に皺が発生することを防止する
ための方法、その方法を実施するための装置、及び、そ
の装置の構成部材であるオートクレーブを提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、その一形態とし
て、シート状の複合材料を積層して作る接合手−１造を
所要の形状にするための形状を備えた作用面を有してい
るツールを形成する工程と、複数の上記シート状の複合
材料を上記ツールの作用面に固定して積層物を形成する
工程と、シート状の複合材料を積層して複合構造にする
ための複合材料を積層する方法において、ツールを設け
、該ツールに作用面を設け、この作用面を、複合材料を
積層して所要の形状の複合構造にすることができる形状
にする工程と、積層物を形成するために、上記複数のシ
ート状の複合材料を上記ツールの作用面上に重ねる工程
と、 上記積層物の縁の部分に縁押さえ部祠を取り付け、この
縁押さえ部材を上記積層物の縁の部分にそれぞれ隣接す
るように設け、上記縁押さえ部材を上記積層物に対して
相対的に固定するように保持し、上記６縁理さえ部材を
上記積層物の隣接する縁の部分から離れている状態にす
ると共に、上記６縁理さえ部材と上記積層物の隣接する
縁の部分との離間距離を、予め定められた第１の距離以
上であり、かつ、予め定められた第２の距離未満にする
工程と、 上記積層物及び上記縁押さえ部材を通気性のないシート
で覆い、上記シートを上記積層物を取り囲んでいる上記
ツールに対してシールし、上記シート及びツールを用い
て気密の真空バッグを形成する工程と、 上記真空バッグに差圧を加えると共に上記積層物を加熱
し、該差圧及び加熱によって、上記積層物を圧迫すると
共に上記積層物を一体構造とし、上記予め定められた第
１の距離の選定を、上記差圧を加えた時に上記縁押さえ
部材が内側に変形した場合でも、上記６縁理さえ部材を
上記積層物の隣接している縁の部分から離れている状態
に維持し得るように行い、さらに、上記予め定められた
第２の距離の選定を、上記差圧を加えた時に該差圧の作
用で上記６縁理さえ部材と上記積層物の縁の部分との間
に上記気密の通気性のないシートが圧入されないように
、上記６縁理さえ部材と上記積層物の縁の部分との間隙
を狭くするように行う工程とをＨして成る複合材料を積
層する方法を提供する。

また、本発明は、・さらに、 作用面を有し、この作用面が所要の形状を有し、該所要
の形状が上記＋ｊ２合構造の複合材料の所要の形状と合
致する形状であり、上記作用面に対して、積層物にする
ための上記シート状の複合材料が重ねられるツールと、 一方の縁押さえ部材を上記積層物の周囲で上記積層物の
６縁の部分に隣接するように位置決めしてその状態にこ
の縁押さえ部材を保持し、この縁押さえ部材の保持を、
上記積層物に対して該縁押さえ部祠を相対的に固定する
ように行い、上記６縁理さえ部材を上記積層物の隣接す
る縁の部分から離し、上記６縁理さえ部材と上記積層物
の隣接する縁の部分との離間距離を予め定められた第１
の距離以上であって予め定められた第２の距離未満にす
る複数の緑押さえ部材と、 上記積層物及び上記縁押さえ部材を覆っている通気性の
ないシートと、 上記通気性のないシート及びツールによって気密の真空
バッグを形成し得るように、上記積層物の周囲で、上記
通気性のないシートを上記ツールに対してシールする装
置と、 上記真空バッグを加圧すると共に上記積層物を加熱し、
この真空バッグの加圧と積層物に対する加熱との作用に
よって、上記積層物を圧迫すると共に一体構造にし、上
記予め定められた第１の距離の選定を、上記オートクレ
ーブが上記真空バッグに圧力を加えた時に上記縁押さえ
部材が内側方向に自由に変形し得るように上記６縁理さ
え部材を上記積層物の隣接している縁の部分から離し、
かつ、この各縁押さえ部材を上記積層物の隣接している
縁の部分から離した状態を維持できるように行い、上記
予め定められた第２の距離の選定を、上記オートクレー
ブが上記真空バッグに圧力を加えた時に上記気密の通気
性のないシートが上記６縁理さえ部材と上記積層物の縁
の部分との間に強制的に挿入されないようにこの各縁押
さえ部材と上記積層物の縁の部分との間隙を狭くするよ
うに行うオートクレーブとを備えて成る複合材を積層す
る装置を提供する。

さらに、本発明は、オートクレーブによる処理を行って
いるｎ、′７に、シート状の熱可塑性複合材料に皺又は
反りが発生することを防止することが可能である熱可塑
性複合材料を積層するための方法及び装置を提供するこ
とができる。

また、本発明は、従来型のオートクレーブの構成部材を
使用して、反りを発生させることなく、熱可塑性複合材
料を積層し得るオートクレーブを提供することができる
。

さらに、本発明は、従来型のオートクレーブの構成部材
を操作できる人であれば如何なる人でも操作することが
でき、しかも、熱可塑性複合材料に反りを発生させるこ
となく、その熱可塑性複合材料を積層し得るオートクレ
ーブを提供することができる。

また、本発明は、形状及び寸法が大幅に異なる積層物を
積層するために、容易に取り付けることができ、しかも
、反りを発生させることなく、熱可塑性複合材料を積層
し得るオートクレーブを取り付ければ効果的である。

さらに、本発明は、オートクレーブを用いて、シート状
の複合材料を積層して東金構造を形成するだめに好まし
い方法及び装置を提供する。処理装置はツールを含み、
このツールが作用面を有し、この作用面に上記積層物が
取り付けられ、通気性のないシートが上記シートを上記
作用面を取り囲んでいる上記ツールに対してシールして
、上記シート及びツールによって気密の真空バッグを形
成する。この真空バッグをオートクレーブによる処理工
程を行う前に真空に引くことは好ましいことである。そ
の次に、この処理装置をオートクレーブの中に入れ、積
層物を密若させて、この積層物を一体の構造にする。こ
の積層物をオートクレーブの中で密若させる時に、上記
積層物の反りを防止するために、縁押さえ部材を上記積
層物の各端部に隣接させるように取り付け、この縁押さ
え部材をツールに対し、又は相互に保持させて、上記縁
押さえ部材を上記積層物に対して相対的に固定された状
態を維持できるように保持する。上記６縁理さえ部材は
、真空バッグが真空に引かれ、オートクレーブが加圧さ
れた時に積層物に加えられる内側に向かう力に対して抵
抗する。縁の部分をこれに隣接している積層物の縁の部
分から離し、この各縁押さえ部材とこれに隣接している
積層物の縁の部分との間に間隙を形成し、この間隙を、
オートクレーブが加圧され、上記縁押さえ部材の変形に
よる内側に向かう力が加えられた時でも、通気性のない
シートがこの間隙の中に侵入できないように狭くすると
共に、この各縁押さえ部材をこれに隣接している積層物
の縁の部分から離した状態を充分に維持できるような幅
にする。また、上記縁押さえ部材の高さを、圧着された
積層物の厚さと等しくするか、又は、この圧着された積
層物の厚さより高くすることは好ましいことであり、ま
た、上記縁押さえ部材の幅と高さの比率を３以上にして
、上記縁押さえ部材に上記差圧による内側に向かう力が
加えられた時に内側に変形することなく上記縁押さえ部
材が上記内側に向かう力に充分に耐え得る剛性を有する
ようにすることは好ましいことである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。

第１図に、従来型のオートクレーブ２を示す。

このようなオートクレーブは、既に説明したように、複
合積層材料を加熱すると共に圧迫して一体構造の積層物
を形成するために使用する。その使用方法は従来と同様
である。処理装置１０はツール１２と作用面１４とを有
し、このツール１２は鋼等の適当な材料で作られている
。この処理装置１０をオートクレーブ２の中に取り付け
る。シート状材料は従来形の複合材料と同様のものであ
る。

このシート状の複合材料を、ツール１２の作用面１４上
に、積層材りを形成し得るように、重ねて固定する。こ
の状態が積層材りを形成するための初期状態であり、こ
の初期状態における積層材りの厚さは、この積層材りが
圧迫されて最終製品である積層材りの形にされた時の厚
さより薄い。また、第１図に示した作用面１４は平坦な
形状であるが、この作用面１４の形状は、通常、湾曲し
ている形状であることが多く、複雑な形状であることも
少なくない。

処理装置１０には、さらに、通気性のないシート１６を
含めである。この通気性のないシート１６は従来と同様
の形状である。この通気性のないシート１６を積層材り
の全面を覆うように取り付けて、このシート１６の積層
材りを田っている部分の縁の部分をシールする。このシ
ート１６の積層材りの縁の部分のシールを行うために、
従来形の縁をシール部材１８を使用する。このようにし
て、通気性のないシート１６とツール１２とを用いて気
密の真空バッグを形成する。ツール１２には、さらに、
真空ボート２０を含めてあり、この真空ボート２０を真
空バッグの内部に取り付ける。

この真空ボート２０の取付は位置は、通気性のないシー
ト１６の下である。また、従来形の真空ポンプ（図示せ
ず）を、従来どうりの方法で真空ボート２０に接続し、
この真空ポンプを用いて、オートクレーブによる処理を
行う前、又はこのオートクレーブによる処理を行ってい
る時に、真空バッグの中を真空にする。第２の真空ボー
ト２２は縁をシールする部材１８を貫いて延びており、
この第２の真空ボート２２も真空バッグを真空に引くた
めに使用することができる。真空バッグを真空にし、オ
ートクレーブ２を加圧した時に、真空バッグの内部の圧
力と外部の圧力との差によって差圧が発生する。この差
圧が通気性のないシート１６に加わるようにすれば、こ
の通気性のないシート１６が、積層材りの頂部と側部に
対して、圧縮力を加える作用を行う。

処理装置１０をオートクレーブの中に取り付ける前に真
空バッグの内部を真空に引き、処理装置１０をオートク
レーブ２の中の所要の位置に取り付ける時に、積層物り
のシート状の複合材料を所要の位置に取り付けて、その
位置に保持する。このように処理装置１０をオートクレ
ーブの中に取り付ける前に真空バッグを真空にしておけ
ば、オートクレーブ２による処理を行っている時に、オ
ートクレーブ２が真空バッグを圧迫するために必要な空
気の量を減少させることができる。従って、オートクレ
ーブによる処理を行う前に真空バッグの内部を真空にす
ることは極めて好ましいこ“とである。しかしながら、
オートクレーブ２を加圧する時に真空バッグを大気に連
通ずる状態にしておく場合には、上述の真空バッグを真
空にすることなく上記処理を行っても差し支えない。

処理装置１０に従来形の通気性を有するフリーザクロス
３０を含めて、このフリーザクロス３０を用いて積層材
りを覆うことは、通常、好ましいことである。このフリ
ーザクロス３０を使用すれば、通気性のないシート１６
の下に空気が流れ易くすることができ、真空バッグを迅
速に真空に引くことができる。また、フリーザクロス３
０と積層材りとの間に、従来形の通気性を有する剥離用
フィルム３２を取り付ける。この剥離用フィルム３２は
、化学的に不活性な材料、例えばテフロン（商品名）を
用いて作られ、又は、このような化学的に不活性な材料
を用いてコーティングされているものである。この剥離
用フィルム３２は、オートクレーブによる処理工程の末
期に、フリーザクロス３０が積層材りに固着するのを防
止する作用をする。この剥離用フィルム３２及びフリー
ザクロス３０は、共に、オートクレーブによる処理工程
の際の高温に耐えることができる材料で作らなければな
らない。

上述のように、第１図のオートクレーブ２は従来形の加
熱装置（図示せず）を含んでいる。この加熱装置は積層
材りを加熱するためのものであり、この加熱を行うのは
、真空バッグを真空に引いてオートクレーブ２を加圧す
る時である。オートクレーブ２の作動サイクルを第２図
に示す。この工程の作動サイクルを開始させる時点で、
真空バッグを真空に引き、積層材りを摂氏３４３．３度
（華氏６５０度）以下の温度まで徐々に加熱することは
好ましいことである。積層材りの温度が摂氏３４３．３
度（華氏６５０度）に達した時に、オートクレーブ２の
圧力を約１３．０キログラム毎平方センチメートル（約
１８５毎平方インチ）まで上昇させる。この加圧及び加
熱の作用によって、積層材りの頂部及び縁の部分に圧縮
力を加える。オートクレーブ２の圧力が上記圧力に達し
た後に、オートクレーブによる処理の工程が継続してい
る間、真空バッグを、終始、減圧状態に維持しても差し
支えがなく、また、この真空バッグを大気に連通させて
も差し支えはない。オートクレーブの温度を摂氏３４３
．３度（華氏６５０度）に維持すると共に、このオート
クレーブの圧力を１３．０キログラム毎平方センチメー
トル（１８５毎平方インチ）に、約１時間、維持する。

この約１時間の時間が経過した後に、積層材りを徐々に
冷却させることができる。積層材りが充分に冷却すれば
積層材りの樹脂が固化するから、オートクレーブ２の圧
力を大気圧に戻すことができる。

この時までに真空バッグが大気に連通されていない場合
には、このオートクレーブ２の圧力を大気圧に戻す時に
、真空バッグを大気に連通させても差し支えない。その
後に、通気性のないシート１６と、フリーザクロス３０
と、剥離用フィルム３２とを積層材りから取り外し、最
終製品の複合材の形になった積層材りを、ツール１２の
作用面１４から取り出す。

オートクレーブ２の圧力が高い時に、通気性のないシー
ト１６が積層材りに対して圧縮力を加える。この圧縮力
は積層材りの全ての方向に作用する。そのために、通気
性のないシート１６は、積層材りの表面に下向きの力を
加えるだけでなく、さらに、積層材りの縁の部分に対し
て内側方向の力を加える。この内側方向の力が積層材に
反りを発生させ、この反りのために、製造される複合材
が使用目的に適しないものになる。この説明によって明
らかなように、積層材の反りという不具合が発生するの
は、熱可塑性樹脂をオートクレーブの中で処理する場合
だけであり、熱硬化性樹脂を用いて複合材を製造する場
合には発生しない。その理由は、この複合材が固化する
前に、この積層材に対して加えられる熱が、この複合材
のキュアの際の反りを防止するからである。

反りを生じさせることなく複合材を処理することができ
る形態のオートクレーブを、第３図及び第４図に示す。

この形態においては、オートクレーブ２と処理装置１０
は、ツール１２と、通気性のないシート１６と、縁をシ
ールする部材１８と、フリーザクロス３０と、剥離用フ
ィルム３２と、真空ボート２０．２２とを含んでおり、
その殆ど全ての構成部材は、従来形のオートクレーブ２
及び処理装置１０と共通である。従って、説明を簡潔に
するために、これらの構成部材に対して、全ての図面に
おいて、同一の符号を使用する。積層材りの反りによっ
てこの積層材りの縁の部分に圧縮力が加えられることを
防止するために、積層材りの周囲に、剛性の大きい複数
の縁押さえ部材４０を取り付ける。この縁押さえ部材４
０は、その端部にノツチ４２が形成されており、このノ
ツチ４２が縁押さえ部材４０の端部を相互に整合させる
作用をする。この縁押さえ部材４０は、オートクレーブ
が加圧された時に通気性のないシート１６が積層材りの
縁に対して内側方向の力を加えることを防止する作用を
する。この作用によって、積層材の反りの発生を完全に
防止することができる。

縁押さえ部材は、これに隣接している積層材りの縁から
離しである。この縁押さえ部材と積層材りの縁との間隙
Ｇは幅ｄ（第３図）を有する。この間隙の幅ｄは充分に
狭くしなければならない。

その程度は、オートクレーブ２が加圧された時に通気性
のないシート１６が押されるが、その時でも、この通気
性のないシート１６がこの間隙Ｇの１１に侵入できない
程度にしなければならない。オートクレーブによる処理
が行われている時に、通気性のないシート１６が間隙Ｇ
の中に侵入すれば、積層材りの縁の、部分に内側方向の
力が加えられ、この内側方向の力が積層材りに反りを発
生させることがあり得る。また、この間隙Ｇの幅は、通
気性のないシート１６が縁押さえ部材４０に内側方向の
力を加え、そのために、縁押さえ部材４０が内側に湾曲
した場合でも、この湾曲した縁押さえ部材４０の内面を
積層材りの縁の部分に接触させないようにするために、
充分に大きくしなければならない。この通気性のないシ
ート１６が縁押さえ部材４０に加える内側方向の力の大
きさは、縁押さえ部材４０の外面の面積に比例している
。さらに、この縁押さえ部材４０の外面の面積は、この
縁押さえ部材の高さｂ（第３図）に比例している。この
縁押さえ部材４０が端部のみで支持された状態で内側方
向の力に耐えることができる力はこの縁押さえ部材の剛
性に比例しており、この縁押さえ部材の剛性は、この縁
押さえ部材の間隙の幅ａ（第３図）に比例している。従
って、最良の結果を得るためには、縁押さえ部材４０の
幅と高さとの比率（ａ／ｂ）の値を３以上にしなければ
ならない。すなわち、縁押さえ部材４０の幅をこの縁押
さえ部材４０の高さの３倍以上にしなければならない。

しかしながら、縁押さえ部材４０をモジュラスが非常に
大きい材料で作るか、又は、縁押さえ部材４０の両端を
支持する形にした場合には、この縁押さえ部材４０の幅
と高さとの比率の！ｉｉ’ｌｆ度を低下させることがで
きる。

また、さらに、縁押さえ部材４０の高さｂ（第３図）と
、この縁押さえ部材４０を圧迫して積層材りにした状態
における厚さとの比率についても考慮しなければならな
い。熱可塑性の複合材料で作られた積層材の場合には、
オートクレーブ２の圧力を上げる加圧するまでは、反り
が発生しない。

従って、積層材りを圧迫しない段階では、この積層材り
の厚さを極力大きくする必要はない。これに対して、縁
押さえ部材４０の厚さｂは、積層材りの圧迫された時の
厚さに等しくするか、又は、この厚さより厚くしなけれ
ばならない。縁押さえ部材４０の厚さが積層材りの圧迫
された時の厚さより薄い場合には、通気性のないシート
１６が積層材りの縁の部分に直接接触することがあり得
るし、或いは、この通気性のないシート１６が積層材り
の縁の部分に、この通気性のないシート１６と積層材り
との間に介在する剥離用フィルム３２及び（又は）フリ
ーザクロス３０を介して、接触することがあり得る。こ
のように、通気性のないシート１６が積層材りの縁の部
分に接触した場合にば、積層材りに反りが発生する。

第３図及び第４図に示した形態においては、ノツチ４２
を用いて縁押さえ部材４０を連結していいるが、これ以
外の連結構造を採用しても差し支えない。その−例を第
５図に示す。この例においては、縁押さえ部材４０′を
、連結部位５０で溶接して相互に連結している。

既に指摘したように、縁押さえ部材４０．４０′を保持
することによって積層材りの移動を防止することができ
る構造にすることは重要である。

この縁押さえ部材４０．４０’　は、第３図、第４図、
及び、第５図に示す形態においては、この縁押さえ部材
４０．４０’を相互に保持させる構造であり、この構造
によって、移動しないように固定されている。しかしな
がら、この縁押さえ部材をツールに固定して移動しない
構造にすることも可能である。この構造を第６図及び第
７図に示す。

この後者の場合、すなわち、第６図及び第７図に示した
形態の場合には、各縁押さえ部材４０′１２に、それぞ
れ、複数の孔６０．６２を設けである。この複数の孔６
０．６２は離間して並ぶように配設されている。このよ
うに配設した複数の孔６０．６２に、それぞれピン６４
を、着脱できるように挿入する。これは、縁押さえ部材
４０″の横方向の移動を完全に防止するためである。第
６図及び第７図に示した形態には、縁押さえ部材４０′
の幅を、第３図、第４図、及び第５図に示した形態にお
ける縁押さえ部材の幅程度まで広くする必要がないとい
う長所がある。これは、この縁押さえ部材をその全長に
亘って支持しているからである。すなわち、オートクレ
ーブ２の内部を加圧した時に、通気性のないシート１６
が縁押さえ部材に対して内側方向の力を加えるが、上記
縁押さえ部材を全長に亘って支持する構造によって、こ
の縁押さえ部材が上記内側方向の力に対抗して内側に湾
曲しないようにすることが可能になるからである。

［発明の効果］ 以上の説明によって明らかなように、本発明に基づいて
複合材料を積層するための新規な方法及び装置は、その
構成部材が殆ど全て、従来形のオートクレーブの構成部
材であるが、積層材を製造する時に積層材に皺又は反り
が発生することを防止することができる。従って、従来
型のオートクレーブを操作することができる人ならば如
何なる人でも操作することができ、さらに、形状及び寸
法が大幅に異なる積層材の製造を容易に行うことが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合材料を処理している状態における従来型の
オートクレーブの略図、第２図は従来型のオートクレー
ブと本発明に基づくオートクレーブとの温度及び圧力を
時間の関数として示すグラフ、第３図はオートクレーブ
の内部において複合材料の反りを防止するために使用す
る縁押さえ部材の使用方法を示す略図、第４図は第３図
のオートクレーブに使用する縁押さえ部材の一形態の部
分上面図、第５図は第３図のオートクレーブに使用する
縁押さえ部材の他の形態の部分上面図、第６図は第３図
のオートクレーブに使用する縁押さえ部材のさらに他の
形態の部分上面図、第７図は第６図の縁押さえ部材の線
７−７に沿う断面図である。 ２・・・オートクレーブ、１０・・・処理装置、１２・
・・ツール、１４・・・作用面、１６・・・通気性のな
いシート、１８・・・縁をシールする部材、２０．２２
・・・真空ポート、３０・・・フリーザクロス、３２・
・・剥離用フィルム、４０４０’　、４０’　、・・・
縁押さえ部材、４２・・・ノツチ、５０・・・縁押さえ
部材の連結部位、６０．６２・・・孔、６４・・・ピン
、ａ・・・縁押さえ部材の間隙の幅、ｂ・・・縁押さえ
部材の高さ、ｄ・・・間隙Ｇの幅、Ｇ・・・押さえ部材
と積層材との間隙、Ｌ・・・積層材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シート状の複合材料を積層して複合構造にするため
   の複合材料を積層する方法において、ツールを設け、該
   ツールに作用面を設け、該作用面を、複合材料を積層し
   て所要の形状の複合構造にすることができる形状にする
   工程と、 積層物を形成するために、前記複数のシート状の複合材
   料を前記ツールの作用面上に重ねる工程と、 前記積層物の縁の部分に縁押さえ部材を取り付け、該縁
   押さえ部材を前記積層物の縁の部分にそれぞれ隣接する
   ように設け、前記縁押さえ部材を前記積層物に対して相
   対的に固定するように保持し、前記各縁押さえ部材を前
   記積層物の隣接する縁の部分から離れている状態にする
   と共に、前記各縁押さえ部材と前記積層物の隣接する縁
   の部分との離間距離を予め定められた第１の距離以上で
   あり、かつ、予め定められた第２の距離未満にする工程
   と、 前記積層物及び前記縁押さえ部材を通気性のないシート
   で覆い、前記シートを前記積層物を取り囲んでいる前記
   ツールに対してシールし、前記シート及びツールを用い
   て気密の真空バッグを形成する工程と、 前記真空バッグに差圧を加えると共に前記積層物を加熱
   し、該差圧及び加熱によって、前記積層物を圧迫すると
   共に前記積層物を一体構造とし、前記予め定められた第
   １の距離の選定を、前記差圧を加えた時に前記縁押さえ
   部材が内側に変形した場合でも、前記各縁押さえ部材を
   前記積層物の隣接している縁の部分から離れている状態
   に維持し得るように行い、前記予め定められた第２の距
   離の選定を、前記差圧を加えた時に該差圧の作用で前記
   各縁押さえ部材と前記積層物の縁の部分との間隙に前記
   気密の通気性のないシートが圧入されないように、前記
   各縁押さえ部材と前記積層物の縁の部分との間隙を狭く
   するように行う工程とを有して成る複合材料を積層する
   方法。 ２、さらに、前記積層物を前記通気性のないシートで覆
   う前に、前記積層物にフリーザクロスを被せる工程を含
   む請求項１に記載の複合材料を積層する方法。 ３、前記真空バッグの外部に圧力を加える前に、前記真
   空バッグを真空する請求項１に記載の複合材料を積層す
   る方法。 ４、前記縁押さえ部材の高さを、圧迫されている積層物
   の厚さに等しくするか、又は、前記固化されている積層
   物の厚さより高くする請求項１に記載の複合材料を積層
   する方法。 ５、前記縁押さえ部材の幅と高さの比率を３以上にする
   ことにより、前記差圧による内側方向の力が前記縁押さ
   え部材に加えられた時に、前記縁押さえ部材が内側に変
   形することなく前記内側に向かう力に充分に耐え得るよ
   うに、前記縁押さえ部材に対して剛性を付与する請求項
   １に記載の複合材料を積層する方法。 ６、前記縁押さえ部材を、相互に、前記積層物に対して
   相対的に固定された状態を維持し得るように保持する請
   求項１に記載の複合材を積層する方法。 ７、前記縁押さえ部材の端部にノッチを形成し、該ノッ
   チをこれに隣接する縁押さえ部材のノッチに係合させ、
   前記ノッチとこれに隣接する縁押さえ部材のノッチとの
   相互係合によって、前記ノッチとこれに隣接する縁押さ
   え部材のノッチとを前記差圧の作用による前記内側方向
   の力に耐え得るようにする請求項６に記載の複合材料を
   積層する方法。 ８、前記縁押さえ部材の隣接している端部を相互に係合
   させて相互に溶接することにより、前記各縁押さえ部材
   を、前記差圧の作用による内側方向の力に耐え得るよう
   にする請求項６に記載の複合材料を積層する方法。 ９、前記縁押さえ部材を、前記積層物に対して相対的に
   固定されるように、前記ツールに保持する請求項１に記
   載の複合材を積層する方法。 １０、前記縁押さえ部材及びツールに複数の孔を設け、
   該孔を離間して並ぶように配設し、さらに、前記方法に
   、前記孔にピンを着脱できるように挿入して前記差圧に
   よる前記内側方向の力に耐え得るようにする工程を含め
   る請求項９に記載の複合材料を積層する方法。 １１、複合材料を積層して複合構造にするためにオート
   クレーブを作動させ、前記オートクレーブがツールを含
   み、該ツールが作用面を有し、該作用面に前記積層物が
   置かれ、通気性のないシートが、前記作用面を取り囲む
   ように、該通気性のないシートを前記ツールに対してシ
   ールする手段を含み、前記シートとツールとが気密の真
   空バッグを形成する複合材料を積層して複合構造にする
   方法において、前記積層物を前記オートクレーブの中で
   圧迫する時に前記積層物の反りを防止するように改良さ
   れた複合材を積層する方法が、縁押さえ部材を前記積層
   物の各端部に隣接させるように取り付ける工程を有し、
   該工程において、前記縁押さえ部材を前記積層物に対し
   て相対的に固定された状態に維持し得るように、該縁押
   さえ部材を保持し、前記各縁押さえ部材と該各縁押さえ
   部材に隣接している積層物の縁の部分とを引き離して該
   縁押さえ部材と該各縁押さえ部材に隣接している積層物
   の縁の部分との間に間隙を形成し、該間隙を、前記オー
   トクレーブを加圧している時に前記通気性のないシート
   が該間隙に強制的に挿入されない程度に狭くし、これに
   対して、前記間隙の幅を、前記オートクレーブの圧力が
   高い時に前記縁押さえ部材が変形して発生させる内側方
   向の力が加えられた場合に前記積層物の前記通気性のな
   いシートに隣接している縁の部分から前記通気性のない
   シートを離した状態に維持できるように、充分に広くす
   る工程を備えている複合材を積層する方法。 １２、前記縁押さえ部材の高さを、前記積層物の厚さと
   等しくするか、又は、前記積層物の厚さより高くする請
   求項１１に記載の複合材を積層する方法。 １３、前記縁押さえ部材の幅と高さとの比率を３以上に
   して、前記縁押さえ部材に対して、前記オートクレーブ
   の圧力が高い時に前記縁押さえ部材に加えられる内側方
   向の力に耐えることができる大きさの剛性を付与する請
   求項１１に記載の複合材料を積層する方法。 １４、前記縁押さえ部材を相互に保持する構造にして、
   前記縁押さえ部材を前記積層物に対して相対的に固定さ
   れた状態に維持する請求項１１に記載の複合材料を積層
   する方法。 １５、前記縁押さえ部材の端部にノッチを設け、該ノッ
   チを、該ノッチに隣接する縁押さえ部材のノッチに係合
   させ、前記縁押さえ部材のノッチと該ノッチに隣接する
   縁押さえ部材のノッチとの相互係合によって、前記差圧
   による前記内側方向の力に耐え得るようにする請求項１
   ４に記載の複合材料を積層する方法。 １６、前記オートクレーブが加圧されている時に加えら
   れる前記内側方向の力に耐え得るようにするために、前
   記縁押さえ部材の相互に隣接している端部を溶接する請
   求項１４に記載の複合材料を積層する方法。 １７、前記縁押さえ部材を前記ツールに保持し、該ツー
   ルによる該縁押さえ部材の保持が、該縁押さえ部材を前
   記積層物に対して相対的に固定された状態に維持できる
   ように行われる請求項１１に記載の複合材を積層する方
   法。 １８、前記縁押さえ部材及びツールに複数の孔を設け、
   該複数の孔を離間して並ぶ形にし、該孔を前記縁押さえ
   部材及びツールに設け、前記方法が、さらに、前記孔に
   ピンを着脱できるように挿入して、前記差圧による前記
   内側方向の力に耐え得るようにする工程を含む請求項１
   ７に記載の複合材料を積層する方法。 １９、作用面を有し、該作用面が所要の形状を有し、該
   所要の形状が前記複合構造の複合材料の所要の形状と合
   致する形状であり、前記作用面にに対して、積層物にす
   るための前記シート状の複合材料が重ねられるツールと
   、 前記積層物を取り囲み、一方の縁押さえ部材を前記積層
   物の各縁の部分に隣接するように位置決めし、前記縁押
   さえ部材を保持し、該縁押さえ部材の保持を、前記積層
   物に対して該縁押さえ部材を相対的に固定するように行
   い、前記各縁押さえ部材を前記積層物の隣接する縁の部
   分から離し、前記各縁押さえ部材と前記積層物の隣接す
   る縁の部分との離間距離を予め定められた第１の距離以
   上であって予め定められた第２の距離未満にする複数の
   縁押さえ部材と、 前記積層物及び前記縁押さえ部材を覆っている通気性の
   ないシートと、 前記通気性のないシート及びツールによって気密の真空
   バッグを形成し得るように、前記積層物の周囲で、前記
   通気性のないシートを前記ツールに対してシールする装
   置と、 前記真空バッグを加圧すると共に前記積層物を加熱し、
   該真空バッグの加圧及び積層物によって、前記積層物を
   圧迫すると共に一体構造にし、前記予め定められた第１
   の距離の選定を、前記オートクレーブが前記真空バッグ
   に圧力を加えた時に前記縁押さえ部材が内側方向に自由
   に変形し得るように前記各縁押さえ部材を前記積層物の
   隣接している縁の部分から離し、かつ、該各縁押さえ部
   材を前記積層物の隣接している縁の部分から離した状態
   を維持できるように行い、前記予め定められた第２の距
   離の選定を、前記オートクレーブが前記真空バッグに圧
   力を加えた時に前記気密の通気性のないシートが前記各
   縁押さえ部材と前記積層物の縁の部分との間に強制的に
   挿入されないように該各縁押さえ部材と前記積層物の縁
   の部分との間隙を狭くするように行うオートクレーブと
   を備えて成る複合材を積層する装置。 ２０、さらに、前記通気性のないシートを用いて前記積
   層物を覆う前に前記積層物にフリーザクロスを被せる装
   置を含む請求項１９に記載のオートクレーブ。 ２１、さらに、通気性のないフリーザクロスを含み、通
   気性のないフリーザクロスが前記通気性のないシートの
   下の前記積層物を覆って前記真空バッグを真空にする作
   用を行う請求項２０に記載のオートクレーブ。 ２２、前記縁押さえ部材の高さを固化された積層物の厚
   さに等しく、又は、前記固化された積層物の厚さより高
   くする請求項１９に記載のオートクレーブ。 ２３、前記縁押さえ部材に前記圧力が加えられた時に前
   記縁押さえ部材が内側に著しく変形することなく前記内
   側方向の力に充分に耐え得る剛性を前記縁押さえ部材に
   付与するために、前記縁押さえ部材の幅と高さとの比率
   を３以上にする請求項１９に記載のオートクレーブ。 ２４、前記縁押さえ部材を相互に保持させて、前記積層
   物に対する相対的な固定を行う請求項１９に記載のオー
   トクレーブ。 ２５、前記縁押さえ部材の端部にノッチを設け、前記ノ
   ッチを該ノッチに隣接する縁押さえ部材のノッチに係合
   させ、該ノッチと隣接する縁押さえ部材のノッチとの相
   互係合によって、縁押さえ部材を、前記オートクレーブ
   が前記真空バッグに対して圧力を加えた時に前記ノッチ
   とこれに隣接する縁押さえ部材のノッチとに加えられる
   内側方向の力に耐え得るようにする請求項２４に記載の
   オートクレーブ。 ２６、前記オートクレーブが前記真空バッグに前記圧力
   を加える時に前記通気性のないシートによって前記各縁
   押さえ部材に加えられる内側方向の力に対して、前記各
   縁押さえ部材が相互に耐え得るようにするために、前記
   縁押さえ部材の隣接している端部を相互に溶接する請求
   項２４に記載のオートクレーブ。 ２７、前記各縁押さえ部材が前記ツールに保持されて、
   該縁押さえ部材が前記積層物に対して相対的に固定され
   る請求項１９に記載のオートクレーブ。 ２８、前記縁押さえ部材及びツールに複数の孔が設けら
   れており、該複数の孔が離間して並ぶ形であり、該合孔
   にピンが着脱できるように挿入されて、前記真空バッグ
   に前記圧力が加えられた時に、前記シートによって加え
   られる前記内側方向の力に耐え得ることができる請求項
   ２７に記載のオートクレーブ。