JPH0730339Y2 - 繊維強化複合材の成形型 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は繊維強化複合材の成形型に係り、特にオートク
レーブ中で繊維強化複合材を加熱加圧して成形する繊維
強化複合材の成形型に関する。

［従来の技術］ 繊維強化プラスチック系の複合材は軽量かつ高強度・高
剛性を有するため、航空機などの構造部材として広く使
用されている。

このような繊維強化複合材を製造する技術として、例え
ば特開昭55−41210号公報にはエラストマ材料製の成形
型を使用して、このエラストマ材料の熱膨脹圧を利用し
て繊維強化複合材を加圧成形するものが知られている。
また、実願昭62−193649号にはシリコンゴム等の成形型
を一様な肉厚とし、これを予備成形された繊維強化複合
材に弾性的に接触させて、オートクレーブ内の加圧力が
成形型を介して均一に作用する技術が開示されている。
更に、この実願昭62−193649号にはシリコンゴム等の成
形型に所定の剛性を付与するために、このシリコンゴム
製の成形型に金属板を埋設することも開示されている。
また、実願平１−1267号には金属等の硬質系材料製の成
形型を使用して、予備成形と最終成形とを同一の成形型
によって行う技術が開示されている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、上述の特開昭55−41210号公報に開示された
成形型はエラストマ塊を使用しているため、成形型自体
の寸法精度が悪くかつ熱容量が大きく複合材料製品の温
度上昇に多くの時間を要すると共に製品全体を均一な温
度にすることが困難であるという問題がある。

また、実願昭62−193649号に開示された成形型は複合材
料製品の形状が複雑な場合にはオートクレーブ内の加圧
力が充分に作用しない部分が生じ、加圧力が製品に均一
に作用せず複合材料製品の内部品質にバラツキが生ずる
といった問題がある。

更に、実願平１−1267号に開示された成形型は、硬質で
あるため硬化過程において生ずる製品板厚変化に成形型
の表面形状が充分に追従することができず、従って製品
の板厚が厚い場合には加圧力が不均一になり、製品の内
部品質に大きなバラツキが生じるといった問題がある。

そこで、本考案の目的は寸法精度が良好で、繊維強化複
合材料全体を均一に加熱することができ、繊維強化複合
材料が厚くかつ複雑な形状であっても均一な加圧力を付
与でき繊維強化複合材料の内部品質のバラツキを防止で
きる繊維強化複合材の成形型を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本考案は、繊維強化複合材を
加熱、加圧して成形する成形型において、上記繊維強化
複合材の外形々状より小さい形状を有する熱膨脹率の大
きい硬質材料製の芯金と、この芯金全体を取囲み、上記
繊維強化複合材の外形々状に一致した外形々状を有する
シリコーンゴムとを具備し、加熱時に上記芯金は熱膨脹
により上記シリコーンゴムを介して上記繊維強化複合材
に圧力を作用することを特徴とするものである。

［作用］ 成形型は硬質材料製の芯金によって充分な剛性を有する
ので、複雑な形状の繊維強化複合材であってもその外形
々状を確実に保持することができる。この硬質材料製の
芯金を被覆するシリコーンゴムは、硬化過程における繊
維強化複合材の形状変化に対して充分に追従し、繊維強
化複合材に均一な圧力を作用させる。

また、芯金は繊維強化複合材の加熱時に熱膨脹し、シリ
コーンゴムを介して圧力を繊維強化複合材に付与するた
め、複雑な外形状の繊維強化複合材に対しても加圧力を
均一に加えることができる。

［実施例］ 以下に本考案による繊維強化複合材の成形型の実施例を
図面を参照して説明する。

第１図は本実施例の成形型によって繊維強化複合材を成
形している状態を示しており、第２図はこの成形型によ
って成形された繊維強化複合材製品を示している。

第１図において、成形型は、熱膨脹率の大きい金属など
の硬質材料製の芯金１と、この芯金１全体を取囲むシリ
コーンゴム２とから構成されている。芯金１の大きさは
全体が、繊維強化複合材３の外形々状より所定量だけ小
さく定められ、シリコーンゴム２は、ほぼ一様な厚さで
あり、繊維強化複合材３の外形々状に対応した形状に定
められている。なお、芯金１とシリコーンゴム２の厚さ
の関係は次のように定められている。即ち、芯金１は加
熱時に所定量の熱膨脹をすると共に成形型が所定の剛性
を呈することができるように定められ、また、シリコー
ンゴム２の厚さは弾性変形が繊維強化複合材３の板厚変
形に充分追従できるように定められている。

成形型１、２は繊維強化複合材３のフランジ部3aとウェ
ブ部3bとの間にはめ込まれ、この状態で硬化用治具４に
載置される。次いで、バギング材５によって被覆されこ
のバギング材５と治具４との間を耐熱シール材６によっ
て密封した後に、図示を省略したオートクレーブ内で全
体を加熱、加圧して繊維強化複合材３を硬化成形する。

この加熱加圧時に、芯金１は充分な剛性により繊維強化
複合材３の形状を保持すると共に、シリコーンゴム２は
繊維強化複合材３への弾性密着により繊維強化複合材３
の板厚変化に追従して変形し、常に繊維強化複合材３に
均一な圧力を付与する。

更に芯金１は、上記加熱時に熱膨脹しシリコーンゴム２
を介して繊維強化複合材３に加圧力をする。特にこの熱
膨脹による加圧力はオートクレーブ内での加圧力が充分
に作用しない箇所にも作用するので、繊維強化複合材３
への加圧力は非常に均一化される。

第３図は別の繊維強化複合材製品３を示したもので、フ
ランジ部3aとウェブ部3bとからフレームが構成され、こ
のフランジ部3aには外板3cが一体的に取囲んでいる。

第４図は第３図に示された繊維強化複合材製品３を成形
する成形型１、２を示したもので、熱膨脹率の大きい硬
質系材料製の芯金１とこれ全体を被覆するシリコーンゴ
ム２とが繊維強化複合材３のフランジ部3aとウェブ部3b
との間にはめ込まれている。この後、第１図の場合と全
く同様にバギング材で被覆されオートクレーブ内で加
熱、加圧されて繊維強化複合材３を成形する。

第４図に示したように、治具４から垂直に立上がったフ
レームの外側のフランジ面と治具４の間には、オートク
レーブの圧力が直接作用しない。しかしながら、芯金１
は熱膨脹によってシリコーンゴム２を介して上記オート
クレーブの圧力が直接作用しない部分にも圧力を加える
ため、繊維強化複合材製品３にはほぼ均一な圧力が付与
される。

第５図は本考案による成形型が成形するのに好適な繊維
強化複合材製品３の別の構造例を示したものである。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案によれば、成形
型は熱膨脹率の大きい硬質材料製の芯金とそれ全体を被
覆するシリコーンゴムとから構成され、シリコーンゴム
の弾性変形と芯金の熱膨脹とによって繊維強化複合材に
均一な圧力を加えて成形するため、板厚が厚くかつ複雑
な外形状の繊維強化複合材であってもその内部品質のバ
ラツキを防止することができる。また、成形型はその寸
法を高精度に定めることができると共に、硬質材料製の
芯金によって充分な剛性を有するので、繊維強化複合材
の外形々状を確実に保持することができ、高精度の繊維
強化複合材を成形することができる。更に、エラストマ
塊を使用する成形型に比べて、加熱時間が短縮されかつ
繊維強化複合材全体を均一に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案による繊維強化複合材の成形型の一実施
例を示した断面図、第２図は第１図の成形型によって成
形される繊維強化複合材製品を示した斜視図、第３図は
本考案による成形型によって成形するのに適した繊維強
化複合材製品の別の構造例を示した斜視図、第４図は第
３図の繊維強化複合材製品を成形する本考案の成形型を
示した断面図、第５図は本考案による成形型によって成
形するのに適した繊維強化複合材製品の更に別の構造例
を示した斜視図である。 １…芯金、２…シリコーンゴム、３…繊維強化複合材製
品。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維強化複合材を加熱、加圧して成形する
   成形型において、上記繊維強化複合材の外形々状より小
   さい形状を有する熱膨脹率の大きい硬質材料製の芯金
   と、この芯金全体を取囲み、上記繊維強化複合材の外形
   々状に一致した外形々状を有するシリコーンゴムとを具
   備し、加熱時に上記芯金は熱膨脹により上記シリコーン
   ゴムを介して上記繊維強化複合材に圧力を作用すること
   を特徴とする繊維強化複合材の成形型。