WO1989008542A1 - Procede de moulage et dispositif de formage d'un article moule stratifie - Google Patents

Description

明 細 書

積層成形物.の成形方法および装置

技 術 分 野

本発明は、 積層成形物の成形方法および装置に閬し、 更に詳細には、 複合材をスキ ン層とし、 ハニカム材をコ ァ層とするサン ドィ ツチ構造の積層成形物の成形方法お よび装蘆に関する。

背 景 技 術

近年、 ョ ッ ト、 レーシングカー、 航空機等の飛行体あ るいは各種車両のボディ等に、 積層成形物が広く用いら れている。 'この積層成形物としては、 例えば合成樹脂を マ ト リ ックスと した複合材をスキ ン層と し、 ハニカム材 をコア層とするサン ドィ ツチ構造のものが、 強度向上や 軽量化の点から特に近年多く採用されるようになってき ている。

上記積層成形物は、 従来、 次のようにして成形されて いる。 即ち、 2枚の複合材シー トの間にハニカム材を配 置して、 サン ドイ ッチ構造体を形成し、 この形成された サン ドイ ツチ構造体をォー トク レーブ内に人れ、 加圧状 態で加熱して硬化させこ とによつて行われている。

しかしながら、 このよう に、 サン ドィ ツチ構造体をォ 一トク レーブ内に入れて加熱する方法では、 積層成形物 力 大型ョ ッ トや航空機等のように極めて大きい場合に、 その積層成形物に応じた大きさのオー トク レーブが必要 となってしまう。 また、 このような大型のオー トク レー ブで加熱を行う場合には、 熱エネルギを有効に使用する ことも困難であり、 ラ ンニングコス ト も増大してしまう という '問題もある。 更に、 積層成形物の全体を均一に加 熱することも困難であることが考えられるので、 部分的 に、 スキ ン層とコア層の藺の接着積層が良好な状態で行 われないおそれもある。

そこで、 本発明は、 上記従来技術のような欠点を解消 し、 大型のォー トク レーブを必要とすることなく、 理 i 上無限大の積層成形物を成形する ことのできる積層成形 物の成形方法および装置を提供することを目的とするも のである。

更に、 本発明は、 積層成形物を成形する際の加熱を、 効率よ くかつ要求に対してほぼ完全に応じて、 行う こと のできる積層成形物の成形方法および装置を提供するこ とを目的とするものである。

発 明 の 開 示

本発明は、 積層成形物を、 分割した所定の単位とし、 これを順次成形して行き、 一つの積層成形物を形成する ことを基本的な特徵とするものである。

より詳細にば、 本発明の積層成形物の成形方法は、 成 形面を所定の単位で分割し、 この単位ごとに前記成形面 に沿った究熱層を設け、 該兗熱層の発熱操作を前記単位 ごとにできるようにした成形型を準備し、 この成形型の 前記単位の成形面上に、 この単位の形状にほぼ該当する 形状の複合材シー トを載置し、 この複合材シー ト上に板 状ハニカム材を載笸し、 以上によって重ね合わせた材料 を、 気密のバッグ内に配置し、 このバッグ内をバキュー ム し、 これと同時に、 上記単位における発熱層を、 上記 接着剤シー トが溶融し液状となって、 前記ハニカム材の 仕切壁位置においてフィ レ ツ 卜が形成されるように発熱 作動させて、 上記重ね合わせた材料を、 加熱積層する こ とを特徵とするものである。

なお、 上記複合材シー ト と板状ハニカム材の間には、 接着剤シー トを配した状態で、 加熱積層することが望ま しい。 また、 上記複数の単位の成形を isj時に行えば効率 良く成形作業を行う こ とができる。

本発明は、 また、 複合材をスキ ン層とし、 ハニカム材 をコア層とする積層成形物を所定の単位ごとに形成する ために用いられる成形型において、 成形面を所定の単位 で分割し、 この単位ごとに前記成形面に沿い、 電気的に 作動制御される発熱層を設け、 該発熱層の発熱操作を上 記単位ごとにできるようにするための供給電力制御手段 を設けたことを特徴とするものである。

なお、 各単位の発熱層が、 少な く とも、 中央部と、 そ の)き j Iに位笸する阇囲部とに分割されており、 上記供給 電力制御手段は、 上記中央部と )¾1 '囲部に供給する ¾力の 制御を個別に行うため、 上記中央部のための第 1 供給 ¾ 力制御部と、 上記)き j M部のための第 2供給電力制御部と を備えているとともに、 上記中央部と itf li部には、 それ ぞれ温度センサが配置されていることが望ましい。 また 、 上記温度センサは、 上記単位における発熱層の各部分 の温度を検岀して、 その温度を示す電気的な温度信号を 出力するものであり、 上記第 1供給電力制御部および第 2供給電力制御部は、 対応する各温度センサからの温度 信号を受け、 それらの温度信号に基づき、 発熱層の各部 分における温度が均一なものとなるように、 供給電力量 の制御を行うようになっていることが望ましい。

本発明は、 更にまた、 複合材をスキン層とし、 ハニカ ム材をコア層とする積層成形物を所定の単位ごとに形成 するために用いられる加熱装 ¾であって、 積層成形物の 前記所定の単位に対応する面積の可撩性シ一トで形成さ れた発熱体本体、 およびこの発熱体本体への供給鼋力を 制御するための供耠電力制御手段を傭えていることを特 徵とするものである。

^お、 上記発熱体本体は、 少なく とも、 中央部と、 そ の周 Mに位置する）き: 1 M部とに分割されており、 上記供給 電力制御手段は、 該中央部と周囲部に供絵する電力の制 御を個別に行うため、 上記中央部のための第 1供給電力 制御部と、 上記)音]囲部のための第 2供給電力制御部とを 備えており、 上記中央部と j¾T囲部には、 それぞれ温度セ ンサが配 ¾されていることが望ましい。 また、 上記温度 セ ンサば、 上記単位における発熱層の各部分の温度を検 出して、 その温度を示す電気的な温度信号を出力するも のであり、 上記第 1供給電力制御部および第 2供給電力 制御部は、 対応する各温度セ ンサからの温度信号を受け 、 それらの温度信号に基づき、 発熱層の各部分における 温度が均一なものとなるように、 供給電力量の制御を行 うようになっている こ とが望ま しい。

図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の実施例による積層成形物の成形型 の一部を示す斜視図、

第 2図は、 上記成形型の発熱体の断面図、

第 3図は、 本発明の実施例による加熱装置の斜視^で ある。

第 4図は、 上記加熱装置の発熱体の断面図である。 第 5図ば、 本発明の成形方法および装置によって成形 される積層成形物の構造を示す断面図、

第 6図は、 本発明の実施例による積層成形物の成形方 法を説明するための説明図である。 _ 発明を実施するための最良な形態

以下、 添付 IHI面を参照しつつ、 本究明を詳細に説明す る。

第 5図は、 本発明の成形方法および装置によって成形 される積層成形物の搆造を示す断面 lであって、 この l において、 符号 1 は積層成形物を示す。 この積層成形物 1 は、 複合材をスキ ン層 2、 2 とし、 ハニカム材をコア 層 3 とするサン ドイ ツチ搆造を有している。

上記スキ ン « 2を形成する複合材としては、 鐡維強化 複合材料が用いられる。 この複合材料の強化線維として ば、 ガラス鐡維、 ボロ ン纖維、 カーボン織維、 シリ コ ン - カーバイ ド織維、 アルミナ镞維、 芳香族系緻維等が用 いられる。 一方、 そのマ ト リ ッ クスとしては、 主に、 ェ ポキシ樹脂が用いられるが、 ボリ イ ミ ド、 ボリ ア ミ ドィ ミ ド等も用いることができる。 また、 この複合材料は、 いわゆるプリ プレダの形で成形に用いられる。 このプリ ブレダとは、 強化鐡維を引き揃えて、 あるいは布の形態 に加工したのち、 これにマ ト リ ックスである樹脂を舍浸 し、 その後に、 乾煖させて半硬化状のシート となったも のをいう。

第 1図は、 本堯明の実施例による積層成形物の成形型 の一部を示す斜視図であり、 この^において、 符号 1 0 は成形型を示す。

この実施例においては、 雄型の成形型を説明するもの とし、 この成彤型 1 0 は、 型本体 1 1 と、 この型本体 1 1 の上に配置され、 電気的に作動制御される複数の単位 の究熱層 1 2 とを有している。 すなわち、 この成形型 1 0においては、 成形面が所定の単位で分割され、 この単 位ごとに上記成形面に沿い、 ¾気的に作勣制御される究 熱層が設けられている。 この各単位は、 ほぼ構造が同一であるので以下の説明 においては、 その一つを代表して説明する。

上記発熱層 1 2 は、 型本体 1 1 上に、 電熱線 1 3 の太 さと同じ厚さのバテン材すなわちスぺーサ 1 4を、 電熱 線 1 3 の太さ分だけ間隔あけて配置し、 このスぺーサ 1 4 の間に電熱線 1 3を埋め込み、 その上に耐熱樹脂層 1 5を設けて、 形成されたものである。 この発熱体として は、 電熱線のほか、 リ ボン状発熱体、 面状発熱体を用い るこ とができる。 この耐熱樹脂層 1 5 の表面が成形面と なる。 各単位の発熱層 1 2 は、 少な く とも、 中央部 1 6 と、 その周囲に位置する周囲部 1 7 とに分割されている _c 上記発熱層 1 2 には、 該発熱層の発熱量を制御するた めの供給電力制御装置 1 8が接続されている。 この供給 電力制御装置 1 8 は、 上記中央部 1 6 と)き j H部 1 7 に供 給する電力の制御を個別に行うため、 上記中央部のため の第 1供給電力制御部 1 9 と、 上記周 1S1部のための第 2 供給電力制御部 2 0 とを備えている。 上記中央部 1 6 と 部 1 7 には、 それぞれ温度セ ンサ 2 1、 2 2が設け られている。 この温度セ ンサ 2 1、 2 2 は、 それぞれ第 1 供給電力制御部 1 9、 第 2供袷電力制御部 2 0 に接続 されている。

第 3 1 ^は、 本発明の実施例による加熱装置の斜視図で あり、 この i lにおいて、 符号 3 0 は加熱装置を示す。

この加熱装蘆 3 0 は、 上記成形型 1 0 の単位の発熱) g 1 2に対応して形成されたものであり、 その全体が上記 成形型 1 0の上の積層成形物 1 の外面にそって馴染む、よ うに、 可撓性に形成されている。

この加熱装置 3 0 は、 発熱体本体 3 0 aを備えており 、 この発熱体本体は、 可撓性のベース 3 1上に、 電熱線

3 3の太さと同じ厚さのバテン材すなわちスぺーサ 3 4 を、 電熱線 3 3 の太さ分だけ簡隔あけて配置し、 このス ぺーサ 3 4の藺に電熱線 3 3を埋め込み、 その上に耐熱 樹脂層 3 5を設けて、 形成されたものである。 この耐熱 樹脂層 3 5の表面が成形面となる。 上記発熱体本体 3 0 a は、 少なく とも、 中央部 3 6 と、 その阇 に位置する 周齒部 3 7 とに分割されている。

上記究熱体本体 3 0 aにば、 該究熱体本体の尧熱量を 制櫬するための供給電力制御装置 3 8が接繞されている < この供給電力制御装 ¾ 3 8 は、 上記中央部 3 6 と周翻 部 3 7 に供耠する電力の制御を個別に行うため、 上記中 央部のための第 1供給電力制御部 3 9 と、 上記)き J 'ffl部の ための第 2供給電力制御部 4 0 とを備えている。 上記中 央部 3 6 と阇匪部 3 7 には、 それぞれ温度センサ 4 1、 4 2が設けられている。 この温度センサ 4 1、 4 2 は、 それぞれ第 1供給 ¾力制御部 3 9、 第 2供袷電力制御部

4 0 に接続されている。 以上要するに、 この加熱装置 3 0 は、 その要求から可撓性であることを除いては、 上記 成形型 1 0の上記単位の一つと^じ構造のものである。 次に、 第 6図を参照しつつ、 本発明の実施例による積 層成形物 1 の成形方法について説明する。 なお、 この説 明においては、 二つの単位を阖時に成形して行く方法に ついて説明する。

この方法を実施するには、 まず、 プリ プレダ Pを、 第 6 ΊΜから分かるように、 成形型 1 0の上記一つの単位と その隣の単位の阇囲部 1 7 の長さを加えた長さに形成し 、 これを所定枚数用意するとともに、 ハニカム材 hを、 上記単位と' is]じ大きさに形成し、 これも所定枚数用意す る。

次いで、 第 6図に示すように、 成形型 1 0 の二つの単 位の成形面上に、 プリ プレグ P、 ハニカム材 hの順で、 載置し、 これを気密のバッグ 5 0内に配置する。 即ち、 まず内スキン層 2 とコア層 3 の接着を行う。 上記バッグ 5 0 の内部は、 バキューム装置 5 1 に連逋されている。 以上により、 セ ッ トを終了する。 なお、 ブリ ブレグ P と ハニカム材 hの f曰 に、 接着剤シー トを配してもよい。

この後、 上記バキューム装置 5 1 により、 バッグ 5 0 内をサクシヨ ンしながら、 上記供給電力制御装置 1 8を 作動させる。 この供耠電力制御装置 1 8 は、 予めプログ ラムされたタィ ムチャー トに従って、 上記重合わせたプ リプレダ p等を加熱する。 この加熱においては、 放熱に よって Ml fflの温度が下がるので、 通常、 第 1供給電力制 御部 1 9 は、 上記中央部 1 6 に、 第 2供給電力制御部 2 0による上記周 121部 1 Ίへの供給電力量より大きい m力 量を供給し、 全体の温度が均一になるようにしている。 この加熱の制御は、 温度センサ 2 1、 2 2からの温度信 号により、 フ ィー ドバック しながら行われる。 勿論、 こ の制御は、 温度センサ 2 1、 2 2 の出力をディ スプレー 装置で表示し、 これを作業者が目で見て、 マニュアルで 行ってもよい。

この加熱の完了により、 上記二つの内スキン層 2 とコ ァ層 3 の接着を終了する。 以上を順次繰り返して、 積層 成形物 1全体の内スキン層 2 とコア層 3の接着を終了す る。

次いで、 二つの単位ごとに、 ハニカム材 hの表面に外 スキン層 2 となるプリ プレダ pを、 内スキ ン層 2 の場合 と同様にして載置して、 次ぎに、 このプリプレダ pの上 に、 二つの加熱装 ¾ 3 0 の発熱体本体 3 0 aを、 一部を 周翻の一部を重合わせた钛態で载箧して、 セ ッ トを完了 する。 この後、 再び、 上記のように重ねあわせたものを バッグ 5 0内に配置し、 上記と罔様にして加熱を行い、 上記二つの外スキン層 2 とコア層 3 の接着を終了する。 以上を顺次繰り返して、 積層成形物 1全体の外スキン層 2 とコア) g 3 の接着を行い、 積層成形物 1 を成彤する。

産業上の利用分野

以上のように、 本究明にかかる積層成形物の成形方法 および装笸は、 ヨ ッ ト、 レーシングカー、 钪空機等の飛 行体あるいば各種車両のボディ等に使用される積層成形 物の成形に用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 画

L 成形面を所定の単位で分割し、 この単位ごとに前記 成形面に沿った堯熱層を設け、 該発熱層の究熱操作を 前記単位ごとにできるよう にした成形型を準備し、 こ の成形型の前記単位の成形面上に、 この単位の形状に ほぼ該当する形状の複合材シー トを載置し、 この複合 材シー ト上に扳状ハ二カム材を載置し、 以上によって 重ね合わせた材料を、 気密のバッグ内に配笸し、 この バッグ内をバキュームし、 これと 1ョ J時に、 前記単位に おける発熱層を、 前記接着剤シー トが溶融し液状とな つて、 前記ハニカム材の仕切壁位 ¾においてフ ィ レ .ン トが形成されるように発熱作勤させて、 前記重ね合わ せた材料を、 加熱積 «するこ とを特徴とする積層成形 物の成形方法。

2. 前記複合材シー ト と扳状ハ二カム材の間に、 接着剤 シー トを配した祅態で、 加熱積層することを特徵とす る請求の範画第 1項記載の積層成形物の成形方法。

3. 複数の単位の成形を isj時に行う ことを特徴とする請 求の範 ffi第 1項または第 2項記載の積層成形物の成形 方法 _β

4. 複合材をスキン層とし、 ハニカム材をコア ¾とする 積層成形物を所定の単位ごとに形成するために用いら れる成形型において、 成形面を所定の単位で分割し、 この単位ごとに前記成形面に沿い、 電気的に作動制御 される発熱層を設け、 該発熱層の発熱操作を前記単位 ごとにできるようにするための供給電力制御手段を設 けたことを特徴とする成形型。

5. 各単位の堯熱層が、 少な く とも、 中央部と、 その^ 固に位置する周 a部とに分割されており、 前記供給電 力制御手段は、 前記中央部と周 M部に供給する電力の 制御を個別に行うため、 前記中央部のための第 1供給 m力制御部と、 前記周囲部のための第 2供給電力制御 部とを備えているとともに、 前記中央部と周囲部には 、 それぞれ温度センサが配置されていることを特徴と するとする請求の範 第 4項記載の成形型。

6. 前記温度セ ンサは、 前記単位における発熱層の各部 分の温度を検出して、 その温度を示す電気的な温度信 号を出力するものであり、 前記第 1供給電力制御部お よび第 2供給電力制御部は、 対応する各温度セ ンサか らの温度信号を受け、 それらの温度信号に基づき、 発 熱 1Ϊの各部分における温度が均一なものとなるように 、 供給電力量の制御を行うようになっていることを特 徵とする請求の範' S1第 5項記載の成形型。

7. 複合材をスキ ン層とし、 ハニカ ム材をコア層とする 積層成形物を所定の単位ごとに形成するために用いら れる加熱装置であって、 積層成形物の前記所定の単位 に対応する面積の可撓性シー トで形成された発熱体本 体、 およびこの発熱体本俸への供給電力を制御するた めの供辁電力制御手段を備えていることを特徵とする 加熱装置。

8. 前記発熱体本体が、 少なく とも、 中央部と、 その阇 mに位置する周囲部とに分割されており、 前記供給電 力制御手段は、 該中央部と周囲部に供給する電力の制 御を偭別に行うため、 前記中央部のための第 1供給電 力制御部と、 前記 ΜΓΗί部のための第 2供袷電力制御部 とを備えており、 前記中央部と) Sj M部には、 それぞれ 温度センサが配置されていることを特徵とするとする 請求の範面第 7項記載の加熱装置。

9。 前記温度セ ンサは、 前記単位における究熱層の各部 分の温度を検出して、 その温度を示す電気的な温度信 号を出力するものであり、 前記第 1供給電力制御部お よび第 2供給電力制御部ば、 対応する各温度セ ンサか らの温度信号を受け、 それらの温度信号に基づき、 発 熱層の各部分における温度が均一なものとなるように 、 供給電力量の制御を行うようになっていることを特 徴とする請求の範 ¾第 8項記載の加熱装置。