中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法
【課題】シリコン製中子型を使用する際に脱型を容易にする中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を提供する。
【解決手段】後縁用シリコン製中子型51上に第1離型フィルムとしての内側離型フィルム52を被覆し、この内側離型フィルム52上に第2離型フィルムとしての外側離型フィルム54を被覆する第1工程と、外側離型フィルム54上に中空構造用プリプレグとしての後縁用プリプレグ28Pを積層した後に、後縁用プリプレグ28Pに圧力を加えて後縁用シリコン製中子型51に内側離型フィルム52、外側離型フィルム54を介して後縁用プリプレグ28Pを密着させて後縁用プリプレグ成形体28を得る第2工程と、後縁用シリコン製中子型51を内側離型フィルム52と共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含む。
【解決手段】後縁用シリコン製中子型51上に第1離型フィルムとしての内側離型フィルム52を被覆し、この内側離型フィルム52上に第2離型フィルムとしての外側離型フィルム54を被覆する第1工程と、外側離型フィルム54上に中空構造用プリプレグとしての後縁用プリプレグ28Pを積層した後に、後縁用プリプレグ28Pに圧力を加えて後縁用シリコン製中子型51に内側離型フィルム52、外側離型フィルム54を介して後縁用プリプレグ28Pを密着させて後縁用プリプレグ成形体28を得る第2工程と、後縁用シリコン製中子型51を内側離型フィルム52と共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法として、ストレートで長尺な金属製中子型にプリプレグを積層し、このプリプレグから金属製中子型を脱型することで中空構造物用プリプレグとしてのプリプレグ積層体を成形する成形方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
特許文献1の図3、図4によれば、ストレートで長尺状の金属製中子型としての芯金10にプリプレグを積層し、その後、プリプレグから芯金10を長尺方向に脱型してプリプレグ積層体12を形成し、このプリプレグ積層体12を、下型22に積層された下側外皮用プリプレグ21の上に複数個並列配置し、その上に上側外皮用プリプレグ25を積層し、これらの下型22、下側外皮用プリプレグ21、複数のプリプレグ積層体12及び上側外皮用プリプレグ25を真空バッグで覆い、この真空バッグ内を真空引きし、加圧・加熱して複合材成形物を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第4187878号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のプリプレグ積層体12が、ストレート部を有する長尺状の単純な形状である場合には、ストレートの芯金10で成形後に芯金10の脱型は容易に行えるが、中空構造物用プリプレグが三次元的な複雑形状になると、長尺方向から三次元的形状の芯金を脱型することが困難になる。脱型を容易に行うには、三次元的形状の芯金を分割型にする必要があり、型のコストは増大する。
【0006】
そこで、金属製の芯金の代わりに、柔軟性があり、三次元的形状に追従可能なシリコン製中子型を使用すれば、脱型が容易になるとともに型のコストを低減することが可能であるが、シリコン製中子型は、その密着性とプリプレグの粘着性とによって、離型フィルムからシリコン製中子型を脱型するのは困難になる。
【0007】
本発明の目的は、シリコン製中子型を使用する際に脱型を容易にする中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に係る発明は、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、シリコン製中子型上に第1離型フィルムを被覆し、この第1離型フィルム上に第2離型フィルムを被覆する第1工程と、第2離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコン製中子型に第1離型フィルム、第2離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第2工程と、シリコン製中子型を第1離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含むことを特徴とする。
【0009】
中空構造物用プリプレグ成形体からシリコン製中子型を脱型するときには、中空構造物用プリプレグ成形体の三次元形状の内面に追従するようにシリコン製中子型が変形するとともに、シリコン製中子型に密着して一体になった第1離型フィルムが第2離型フィルムから離れる。
【0010】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、第1工程及び第2工程で得られるシリコン製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第4工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第5工程と、その後、下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、複合材成形品を得る最終工程と、からなり、第4工程より後で且つ最終工程より前までに、第3工程を実施することを特徴とする。
【0011】
下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱する際には、シリコン製中子型が脱型された中空構造物用プリプレグ成形体の形状を保持するために中空構造物用プリプレグ成形体内にチューブバッグを挿入して中空構造物用プリプレグ成形体にチューブバッグから内圧を作用させる。
【0012】
中空構造物用プリプレグ成形体が硬化した後にチューブバッグを離型する際には、中空構造物用プリプレグ成形体内に残っていた第2離型フィルムがチューブバッグの離型を容易にする。
【発明の効果】
【0013】
請求項1に係る発明では、シリコン製中子型上に第1離型フィルムを被覆し、この第1離型フィルム上に第2離型フィルムを被覆する第1工程と、第2離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコン製中子型に第1離型フィルム、第2離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグを得る第2工程と、シリコン製中子型を第1離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含むので、三次元形状の複合材成形品の製造に際し、第1離型フィルムと一体になったシリコン製中子型を中空構造物用プリプレグ成形体の中空部に第2離型フィルムを介して追従させながら容易に脱型することができる。また、金属製中子型のような高価な分割中子型が不要となり、コストを低減することができる。
【0014】
請求項2に係る発明では、第1工程及び第2工程で得られるシリコン製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第4工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第5工程と、その後、下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、複合材成形品を得る最終工程と、からなり、第4工程より後で且つ最終工程より前までに、第3工程を実施するので、複合材成形品の成形時には、シリコン製中子型を引き抜いた後に、中空構造物用プリプレグ成形体の内側に残った第2離型フィルムが、加圧・加熱時に中空構造物用プリプレグ成形体内に挿入されるチューブバッグを離型処理するための離型フィルムに利用され、この結果、離型が容易になるとともに、複合材成形品の成形時の大幅な離型コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係る複合材成形品の完成品を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す斜視図である。
【図3】本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す第1要部拡大斜視図である。
【図4】本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す第2要部拡大斜視図である。
【図5】本発明に係る複合材成形品の前縁型を示す要部斜視図である。
【図6】本発明に係る複合材成形品の後中間型を示す斜視図である。
【図7】本発明に係る複合材成形品の後中間型を示す要部斜視図である。
【図8】本発明に係る前縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。
【図9】本発明に係る前中間用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。
【図10】本発明に係る後中間用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。
【図11】本発明に係る後縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す第1作用図である。
【図12】本発明に係る後縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す第2作用図である。
【図13】本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第1作用図である。
【図14】本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第2作用図である。
【図15】本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第3作用図である。
【図16】本発明に係る複合材成形品の成形中の作用を示す作用図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【0017】
本発明の実施例を説明する。
図1に示すように、エルロン(Aileron)10は、航空機の主翼の後縁に可動するように取付けられる繊維強化複合材料製の補助翼であり、上側外板11と、下側外板12と、これらの上側外板11及び下側外板12とに上下に渡すとともに長手方向に延びる複数の中間桁13〜15とからなる一体成形品である。なお、符号10a〜10dは上側外板11、下側外板12及び中間桁13〜15で囲まれた中空部、17はエルロン10の前縁、18はエルロン10の後縁である。
上記のエルロン10の後縁18は、長手方向に単純なストレート形状ではなく、長手方向でわずかに捩れるように形成されている。
上側外板11は、機構部品の組込みのための凹状開口部11aを有する。
【0018】
図2〜図4はエルロン10(図1参照)の成形工程の途中の一段階を示すもので、即ち、後述する図13(b)における真空バッグ83及びシール部材84を除いた状態である。
図2は下型21の上にシート状の外皮用プリプレグ(Prepreg)22を載せ、この外皮用プリプレグ22の上に中空構造物用プリプレグ集合体23を載せた状態を示している。
【0019】
中空構造物用プリプレグ集合体23は、エルロン10の前縁部を形成するために中子型(詳細は後述する。)に巻かれて成形された前縁用プリプレグ成形体25と、エルロン10の中間部前部を形成するために中子型に巻かれて成形された前中間用プリプレグ成形体26と、エルロン10の中間部後部を形成するために中子型に巻かれて成形された後中間用プリプレグ成形体27と、エルロン10の後縁部を形成するために中子型に巻かれて成形された後縁用プリプレグ成形体28とを前後に隣り合うように並べたものである。
【0020】
上記の外皮用プリプレグ22は、強化繊維の織布にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させた完全に硬化する前のものであり、シート状に形成されている。
【0021】
上記の強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維が好適である。
上記の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂が好適である。
上記の熱可塑性樹脂としては、ナイロン6、ナイロン66、ポリエチレンテレフタレート、PEEKが好適である。
【0022】
また、上記の前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28は、外皮用プリプレグ22と同一材料である後述するプリプレグ(前縁用プリプレグ25P(図7(b)参照)、前中間用プリプレグ26P(図9(a)参照)、後中間用プリプレグ27P(図10(b)参照)、後縁用プリプレグ28P(図12(a)参照))を中子型により成形したものである。
【0023】
図3に示すように、前縁用プリプレグ成形体25は、金属製中子型としての前縁型31の表面に巻かれて成形されたものである。
前縁型31は、前縁上型32と、この前縁上型32の下方に配置された前縁下型33と、これらの前縁上型32及び前縁下型33の位置決めをする前縁型用キー34とからなり、前縁型用キー34は、前縁上型32及び前縁下型33のそれぞれの合わせ面に形成された長手方向に延びる一対のキー溝に嵌合している。
【0024】
前中間用プリプレグ成形体26は、柔軟性のある前中間用シリコン製中子型35と、この前中間用シリコン製中子型35の表面を覆うふっ素樹脂(例えば、テフロン(登録商標))製の内側離型フィルム36と、この内側離型フィルム36の表面を覆うふっ素樹脂製の外側離型フィルム37とが内側に配置され、外側離型フィルム37に巻かれて成形されたものである。
上記の前中間用シリコン製中子型35、内側離型フィルム36は、前中間用プリプレグ挿入物38を構成するものである。
【0025】
後中間用プリプレグ成形体27は、金属製中子型としての後中間型39に巻かれて成形されたものであり、上面に後中間凹部27aが形成されている。
後中間型39は、上から順に配置された中間上型41、中間中型42、中間下型43と、中間上型41及び中間中型42のそれぞれを互いに位置決めするとともに、中間中型42及び中間下型43のそれぞれを互いに位置決めする中間型用キー45とからなる。
【0026】
後縁用プリプレグ成形体28は、柔軟性のある後縁用シリコン製中子型51と、この後縁用シリコン製中子型51の表面を覆うふっ素樹脂(例えば、テフロン(登録商標))製の内側離型フィルム52と、この内側離型フィルム52上の一部に配置された後縁用金属製中子型53と、内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53の表面を覆うふっ素樹脂製の外側離型フィルム54とが内側に配置され、外側離型フィルム54に巻かれて成形されたものであり、上面に後縁凹部28aが形成されている。
【0027】
上記の後中間凹部27a及び後縁凹部28aは、前述の凹状開口部11a(図1参照)となる部分である。
後縁用シリコン製中子型51、内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53は、後縁用プリプレグ挿入物56を構成するものである。
【0028】
図4に示すように、下型21は、前縁型31を含む前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ挿入物38及び外側離型フィルム37を含む前中間用プリプレグ成形体26、後中間型39を含む後中間用プリプレグ成形体27、後縁用プリプレグ挿入物56及び外側離型フィルム54を含む後縁用プリプレグ成形体28のそれぞれの一端を位置決めする位置決めピン61〜66が設けられている。
【0029】
次に、前述の図2〜図4にて概要説明した後中間型39について詳細説明する。
図5に示すように、後中間型39は、その長手方向に延びるように配置された一体成形の長尺な繊維強化複合材料製の中間型用キー45を備える。なお、符号41bは後中間用プリプレグ成形体27(図3参照)の後中間凹部27a(図3参照)を形成するために中間上型41の上面に形成された中間上型凹部である。
【0030】
図6に示すように、中間上型41の中間中型42への合わせ面である下面41a、中間中型42の中間上型41への合わせ面である上面42a、中間中型42の中間下型43への合わせ面である下面42b、中間下型43の中間中型42への合わせ面である上面43aに、それぞれキー溝41c,42c,42d,43cが後中間型39の長手方向に延びるように形成され、キー溝41cとキー溝42c、キー溝42dとキー溝43cにそれぞれ中間型用キー45が嵌合されている。
【0031】
この結果、中間上型41と中間中型42とが中間型用キー45に直交する方向にずれないように位置決めされ、同様に、中間中型42と中間下型43とが中間型用キー45に直交する方向にずれないように位置決めされている。
【0032】
また、嵌合により発生する摩擦力によって、中間上型41と中間中型42とが中間型用キー45に沿う方向にずれにくくなり、同様に、嵌合により発生する摩擦力によって、中間中型42と中間下型43とが中間型用キー45に沿う方向にずれにくくなる。
【0033】
中間型用キー45は、下型に形成された長尺の溝に長繊維であるガラス樹脂を液状の樹脂(エポキシ樹脂等)を塗布しながら複数積層し、上型により加圧するとともに加熱することにより形成されたものであり、長尺であっても平行度、真直度等の精度が高められ、且つ型成形により安価に成形されている。
【0034】
次に、図7〜図12において、エルロン10の成形工程の途中の一段階である各成形体25,26,27,28の成形方法について説明する。
図7(a)は前縁型31の横断面を示している。
図7(b)において、前縁型31の表面に離型剤を塗布した後に、前縁型31にシート状の前縁用プリプレグ25Pを両端部が重なるように巻く。
【0035】
前縁用プリプレグ25Pを巻いた前縁型31に図示せぬ真空バッグを被せ、真空バッグ内を真空引きして、真空バッグで前縁用プリプレグ25Pに圧力を加えることにより、前縁用プリプレグ25Pを前縁型31に密着させ、図7(c)に示すように、前縁用プリプレグ成形体25に成形する。
【0036】
図8(a)は柔軟性のある前中間用シリコン製中子型35の横断面を示している。
図8(b)において、前中間用シリコン製中子型35に内側離型フィルム36を巻いて、前中間用シリコン製中子型35の表面を内側離型フィルム36で被覆する。
図8(c)は内側離型フィルム36を前中間用シリコン製中子型35の表面に密着させた状態を示している。
【0037】
図8(d)において、内側離型フィルム36上に外側離型フィルム37を巻いて、内側離型フィルム36を外側離型フィルム37で被覆する。
図8(e)は外側離型フィルム37を内側離型フィルム36に密着させた状態を示している。
【0038】
図9(a)において、前中間用プリプレグ挿入物38を被覆した外側離型フィルム37の表面にシート状の前中間用プリプレグ26Pを両端部が重なるように巻く。
図9(b)において、前中間用プリプレグ26Pで覆われた外側離型フィルム37及び前中間用プリプレグ挿入物38を平板77上に載せ、真空バッグ78を被せる。なお、符号79は平板77と真空バッグ78との間をシールするシール部材である。
【0039】
そして、真空バッグ78内を真空引きし、前中間用プリプレグ26Pを外側離型フィルム37に密着させて、図9(c)に示すように、前中間用プリプレグ成形体26に成形する。
これで、図9(d)に示すように、前中間用プリプレグ成形体26を含む前中間用中間成形品80が完成する。
【0040】
図10(a)は後中間型39の横断面を示している。
図10(b)において、後中間型39の表面に離型剤を塗布した後に、後中間型39にシート状の後中間用プリプレグ27Pを両端部が重なるように巻く。
【0041】
そして、後中間用プリプレグ27Pを巻いた後中間型39に図示せぬ真空バッグを被せ、真空バッグ内を真空引きして、真空バッグで後中間用プリプレグ27Pに圧力を加えることにより、後中間用プリプレグ27Pを後中間型39に密着させて、図10(c)に示すように、後中間用プリプレグ成形体27に成形する。
【0042】
図11(a)において、後縁用シリコン製中子型51に内側離型フィルム52を巻いて、後縁用シリコン製中子型51の表面を内側離型フィルム52で被覆する。
図11(b)は内側離型フィルム52を後縁用シリコン製中子型51の表面に密着させた状態を示している。
図11(c)において、後縁用シリコン製中子型51に形成された段部51aに内側離型フィルム52を介して後縁用金属製中子型53を載せる。
【0043】
図11(d)において、内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53を外側離型フィルム54で一括して被覆する。
図11(e)は外側離型フィルム54を内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53の表面に密着させた状態を示している。
【0044】
図12(a)において、後縁用プリプレグ挿入物56を被覆した外側離型フィルム54の表面にシート状の後縁用プリプレグ28Pを両端部が重なるように巻く。
図12(b)において、後縁用プリプレグ28Pで覆われた外側離型フィルム54及び後縁用プリプレグ挿入物56を平板77上に載せ、真空バック78を被せる。
【0045】
そして、真空バッグ78内を真空引きし、後縁用プリプレグ28Pを外側離型フィルム54に密着させて、図12(c)に示すように、後縁用プリプレグ成形体28に成形する。
これで、図12(d)に示すように、後縁用プリプレグ成形体28を含む後縁用中間成形品81が完成する。
【0046】
次に、完成した各成形体25,26,27,28が、後述する図13の如く積層され、更に、図14、図15の各工程を経てエルロンが完成することになる。
図13について説明する。
図13(a)において、下型21の表面に離型剤を塗布した後、外皮用プリプレグ22を下型21に積層する。外皮用プリプレグ22のうち、下型21の凹部21a内に配置された部分は下側プリプレグ22aである。
【0047】
図13(b)において、前述した前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28を外皮用プリプレグ22の上に前後方向(図の左右方向)に隣り合うように並べ、これらの下型21、外皮用プリプレグ22、前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28の上を真空バッグ83で覆う。なお、符号84は下型21と真空バッグ83との間をシールするシール部材である。
【0048】
図13(c)において、真空バッグ83内を真空引きし、真空バッグ83で中空構造物用プリプレグ集合体23に圧力を加え、外皮用プリプレグ22と、前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27、後縁用プリプレグ成形体28とを密着させる。
【0049】
図13(d)において、外皮用プリプレグ22の残った部分、即ち、下型21の平坦部21b,21c(図13(a)参照)に載っていた部分22b,22cを中空構造物用プリプレグ集合体23上に折り曲げて両端部が重なるように載せる。
外皮用プリプレグ22の部分22b,22cは、上側プリプレグ22dを構成している。
【0050】
図14(a)〜(d)では、図13(d)に示した外皮用プリプレグ22を省いた状態を示している。
図14(a)において、後縁用プリプレグ成形体28内から、まず、内側離型フィルム52で覆われた後縁用シリコン製中子型51を長手方向に抜き、この後で、後縁用金属製中子型53(図12(d)参照)を抜く。また、同様にして、前中間用プリプレグ成形体26内から内側離型フィルム36で覆われた前中間用シリコン製中子型35を抜く。
【0051】
後縁用シリコン製中子型51は、その性質上、内側離型フィルム52が密着しやすく、また、内側離型フィルム52と外側離型フィルム54とは離れやすいため、後縁用シリコン製中子型51は、内側離型フィルム52と一体になって脱型することになる。
【0052】
また、図14(b)のように、外側離型フィルム54は、後縁用プリプレグ成形体28の内面側に密着し、内面に残ることになる。
なお、後縁用シリコン製中子型51を抜くと、そこに空間が出来ることになり、後縁用金属製中子型53を下方向に脱落させることが可能になり、後縁用金属製中子型53を長手方向に抜くことが可能になる。(後縁用金属製中子型53には、凹状開口部11a(図1参照)に追従するように中子型凹部が形成されており、後縁用シリコン製中子型51を抜かないと、凹状開口部11aと中子型凹部が噛み合った状態のため、後縁用金属製中子型53が抜けない。)
【0053】
同様にして、図14(a)において、内側離型フィルム36と前中間用シリコン製中子型35とが一体になって脱型され、前中間用プリプレグ成形体26の内面側には外側離型フィルム37(図9(d)参照)が密着することになる。
【0054】
図14(c)において、前中間用プリプレグ成形体26の中空部にナイロン製のチューブバッグ85を挿入し、後縁用プリプレグ成形体28の中空部にナイロン製のチューブバッグ86を挿入する。チューブバッグ85,86の両端は、それぞれ開口部85a,86a(手前側の符号85a,86aのみ図示)になっている。
図14(d)はチューブバッグ85が前中間用プリプレグ成形体26内に挿入され、チューブバッグ86が後縁用プリプレグ成形体28内に挿入された状態を示している。
【0055】
図15(a)において、外皮用プリプレグ22及び下型21上に上型に相当する炭素繊維強化プラスチック製のプレッシャプレート91を載せる。
図15(b)において、プレッシャプレート91の上に、真空引きによる減圧時に通気するためのブリーザ92を載せ、下型21、プレッシャプレート91及びブリーザ92の上を真空バッグ93で覆い、真空バッグ93内を真空引きする。なお、チューブバッグ85,86の両端部である開口部85a,86a(図14(d)参照)は、真空バッグ93の外側に露出している。
【0056】
図15(c)において、真空バッグ93内を真空引きした状態で、オートクレーブ内に入れ、0.3〜0.6MPaに加圧、120〜180℃に加熱する。加圧、加熱が終了し、温度が常温まで低下すれば、各プリプレグ、プリプレグ成形体が結合、本硬化してエルロン10が得られる。
【0057】
上記の後、エルロン10から前縁型31、後中間型39及びチューブバッグ85,86を取り外す。
前縁型31については、図3において、前縁上型32又は前縁下型33のいずれかを長手方向に向けてハンマー等で軽く叩いて前縁上型32と前縁下型33と前縁型用キー34との相対的な位置関係をずらし、この状態で工具(ペンチ等)で前縁型用キー34の端部を挟んで引き抜き、前縁上型32及び前縁下型33の一方を引き抜き、前縁上型32及び前縁下型33の他方を引き抜く。
【0058】
後中間型39についても、図3において、前縁型31と同様に、中間上型41、中間中型42又は中間下型43のいずれかを長手方向に向けてハンマー等で軽く叩いて中間上型41、中間中型42、中間下型43及び中間型用キー45の相対的な位置関係をずらし、この状態で2本の中間型用キー45をそれぞれ工具(ペンチ等)で端部を挟んで引き抜き、まず、中間中型42を引き抜き、次いで、残りの中間上型41及び中間下型43を引き抜く。
【0059】
図15(c)に戻って、チューブバッグ85,86については、前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28の内面にそれぞれ外側離型フィルム37(図9(d)参照),54(図14(b)参照)が残っているため、取り外しやすくなっている。
【0060】
前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28の内面側(チューブバッグ85,86と接する面)には、通常、離型フィルムを配置する作業が大変である。
本発明では、二重になった離型フィルムのうちの内側離型フィルムと中子型とを一緒に引き抜くことで、外側離型フィルムが前中間用プリプレグ成形体26、後縁用プリプレグ成形体28の内面側に密着して残るため、通常の離型フィルムの配置作業が要らなくなる。
【0061】
以上に述べたオートクレーブ内での加圧・加熱時の作用を説明する。
図16に示すように、前中間用プリプレグ成形体26内のチューブバッグ85及び後縁用プリプレグ成形体28内のチューブバッグ86にそれぞれ圧縮空気を送り、前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28に所定の圧力を作用させる。
【0062】
この状態で、真空バッグ内を真空引きさせ、外皮用プリプレグ22に外側から所定の圧力を作用させるとともに、外皮用プリプレグ22及び外皮用プリプレグ22内の各プリプレグを所定の温度に加熱する。
【0063】
この結果、前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28は所定の形状に維持されながら、前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28と外皮用プリプレグ22とが結合し、加圧・加熱を終了させて常温まで低下した後に、エルロン10(図1参照)が完成する。
【0064】
上記の図1、図11、図12、図14に示したように、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品としてのエルロン10を形成する中空構造用プリプレグ成形体としての後縁用プリプレグ成形体28の成形方法において、シリコン製中子型としての後縁用シリコン製中子型51上に第1離型フィルムとしての内側離型フィルム52を被覆し、この内側離型フィルム52上に第2離型フィルムとしての外側離型フィルム54を被覆する第1工程と、外側離型フィルム54上に中空構造用プリプレグとしての後縁用プリプレグ28Pを積層した後に、後縁用プリプレグ28Pに圧力を加えて後縁用シリコン製中子型51に内側離型フィルム52、外側離型フィルム54を介して後縁用プリプレグ28Pを密着させて後縁用プリプレグ成形体28を得る第2工程と、後縁用シリコン製中子型51を内側離型フィルム52と共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含むので、三次元形状のエルロン10の製造に際し、内側離型フィルム52と一体になった柔軟性の有る後縁用シリコン製中子型51を後縁用プリプレグ成形体28の中空部に外側離型フィルム54を介して追従させながら容易に脱型することができる。また、金属製中子型のような高価な分割中子型が不要となり、コストを低減することができる。
【0065】
上記の図1、図13〜図15に示したように、後縁用プリプレグ成形体28の成形方法によりエルロン10を成形するエルロン10の成形方法であって、第1工程及び第2工程で得られる後縁用シリコン製中子型51付き後縁用プリプレグ成形体28を、下型21に載せた下側外皮用プリプレグとしての下側プリプレグ22a上に配置する第4工程と、後縁用プリプレグ成形体28上に上側外皮用プリプレグとしての上側プリプレグ22dを積層する第5工程と、その後、下側プリプレグ22a、後縁用プリプレグ成形体28及び上側プリプレグ22dを加圧・加熱して硬化させ、エルロン10を得る最終工程と、からなり、第4工程より後で且つ最終工程より前までに、第3工程を実施するので、エルロン10の成形時には、後縁用シリコン製中子型51を引き抜いた後に、後縁用プリプレグ成形体28の内側に残った外側離型フィルム54が、加圧・加熱時に後縁用プリプレグ成形体28内に挿入されるチューブバッグ86を離型処理するための離型フィルムに利用され、この結果、離型が容易になるとともに、エルロン10の成形時の大幅な離型コスト削減を図ることができる。
【0066】
尚、本実施形態では、中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を図1に示したエルロン10に適用したが、これに限らず、航空機の他の部分に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法は、航空機の製造に好適である。
【符号の説明】
【0068】
10…複合材成形品(エルロン)、21…下型、22a…下側外皮用プリプレグ(下側プリプレグ)、22d…上側外皮用プリプレグ(上側プリプレグ)、28…中空構造用プリプレグ成形体(後縁用プリプレグ成形体)、28P…中空構造用プリプレグ(後縁用プリプレグ)、35,51…シリコン製中子型(前中間用シリコン製中子型、後縁用シリコン製中子型)、36,52…第1離型フィルム(内側離型フィルム)、37,54…第2離型フィルム(外側離型フィルム)。
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法として、ストレートで長尺な金属製中子型にプリプレグを積層し、このプリプレグから金属製中子型を脱型することで中空構造物用プリプレグとしてのプリプレグ積層体を成形する成形方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
特許文献1の図3、図4によれば、ストレートで長尺状の金属製中子型としての芯金10にプリプレグを積層し、その後、プリプレグから芯金10を長尺方向に脱型してプリプレグ積層体12を形成し、このプリプレグ積層体12を、下型22に積層された下側外皮用プリプレグ21の上に複数個並列配置し、その上に上側外皮用プリプレグ25を積層し、これらの下型22、下側外皮用プリプレグ21、複数のプリプレグ積層体12及び上側外皮用プリプレグ25を真空バッグで覆い、この真空バッグ内を真空引きし、加圧・加熱して複合材成形物を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第4187878号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のプリプレグ積層体12が、ストレート部を有する長尺状の単純な形状である場合には、ストレートの芯金10で成形後に芯金10の脱型は容易に行えるが、中空構造物用プリプレグが三次元的な複雑形状になると、長尺方向から三次元的形状の芯金を脱型することが困難になる。脱型を容易に行うには、三次元的形状の芯金を分割型にする必要があり、型のコストは増大する。
【0006】
そこで、金属製の芯金の代わりに、柔軟性があり、三次元的形状に追従可能なシリコン製中子型を使用すれば、脱型が容易になるとともに型のコストを低減することが可能であるが、シリコン製中子型は、その密着性とプリプレグの粘着性とによって、離型フィルムからシリコン製中子型を脱型するのは困難になる。
【0007】
本発明の目的は、シリコン製中子型を使用する際に脱型を容易にする中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に係る発明は、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、シリコン製中子型上に第1離型フィルムを被覆し、この第1離型フィルム上に第2離型フィルムを被覆する第1工程と、第2離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコン製中子型に第1離型フィルム、第2離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第2工程と、シリコン製中子型を第1離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含むことを特徴とする。
【0009】
中空構造物用プリプレグ成形体からシリコン製中子型を脱型するときには、中空構造物用プリプレグ成形体の三次元形状の内面に追従するようにシリコン製中子型が変形するとともに、シリコン製中子型に密着して一体になった第1離型フィルムが第2離型フィルムから離れる。
【0010】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、第1工程及び第2工程で得られるシリコン製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第4工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第5工程と、その後、下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、複合材成形品を得る最終工程と、からなり、第4工程より後で且つ最終工程より前までに、第3工程を実施することを特徴とする。
【0011】
下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱する際には、シリコン製中子型が脱型された中空構造物用プリプレグ成形体の形状を保持するために中空構造物用プリプレグ成形体内にチューブバッグを挿入して中空構造物用プリプレグ成形体にチューブバッグから内圧を作用させる。
【0012】
中空構造物用プリプレグ成形体が硬化した後にチューブバッグを離型する際には、中空構造物用プリプレグ成形体内に残っていた第2離型フィルムがチューブバッグの離型を容易にする。
【発明の効果】
【0013】
請求項1に係る発明では、シリコン製中子型上に第1離型フィルムを被覆し、この第1離型フィルム上に第2離型フィルムを被覆する第1工程と、第2離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、中空構造用プリプレグに圧力を加えてシリコン製中子型に第1離型フィルム、第2離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグを得る第2工程と、シリコン製中子型を第1離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含むので、三次元形状の複合材成形品の製造に際し、第1離型フィルムと一体になったシリコン製中子型を中空構造物用プリプレグ成形体の中空部に第2離型フィルムを介して追従させながら容易に脱型することができる。また、金属製中子型のような高価な分割中子型が不要となり、コストを低減することができる。
【0014】
請求項2に係る発明では、第1工程及び第2工程で得られるシリコン製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第4工程と、中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第5工程と、その後、下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、複合材成形品を得る最終工程と、からなり、第4工程より後で且つ最終工程より前までに、第3工程を実施するので、複合材成形品の成形時には、シリコン製中子型を引き抜いた後に、中空構造物用プリプレグ成形体の内側に残った第2離型フィルムが、加圧・加熱時に中空構造物用プリプレグ成形体内に挿入されるチューブバッグを離型処理するための離型フィルムに利用され、この結果、離型が容易になるとともに、複合材成形品の成形時の大幅な離型コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係る複合材成形品の完成品を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す斜視図である。
【図3】本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す第1要部拡大斜視図である。
【図4】本発明に係る複合材成形品の一成形段階を示す第2要部拡大斜視図である。
【図5】本発明に係る複合材成形品の前縁型を示す要部斜視図である。
【図6】本発明に係る複合材成形品の後中間型を示す斜視図である。
【図7】本発明に係る複合材成形品の後中間型を示す要部斜視図である。
【図8】本発明に係る前縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。
【図9】本発明に係る前中間用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。
【図10】本発明に係る後中間用プリプレグ成形体の成形方法を示す作用図である。
【図11】本発明に係る後縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す第1作用図である。
【図12】本発明に係る後縁用プリプレグ成形体の成形方法を示す第2作用図である。
【図13】本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第1作用図である。
【図14】本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第2作用図である。
【図15】本発明に係る複合材成形品の成形方法を示す第3作用図である。
【図16】本発明に係る複合材成形品の成形中の作用を示す作用図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【0017】
本発明の実施例を説明する。
図1に示すように、エルロン(Aileron)10は、航空機の主翼の後縁に可動するように取付けられる繊維強化複合材料製の補助翼であり、上側外板11と、下側外板12と、これらの上側外板11及び下側外板12とに上下に渡すとともに長手方向に延びる複数の中間桁13〜15とからなる一体成形品である。なお、符号10a〜10dは上側外板11、下側外板12及び中間桁13〜15で囲まれた中空部、17はエルロン10の前縁、18はエルロン10の後縁である。
上記のエルロン10の後縁18は、長手方向に単純なストレート形状ではなく、長手方向でわずかに捩れるように形成されている。
上側外板11は、機構部品の組込みのための凹状開口部11aを有する。
【0018】
図2〜図4はエルロン10(図1参照)の成形工程の途中の一段階を示すもので、即ち、後述する図13(b)における真空バッグ83及びシール部材84を除いた状態である。
図2は下型21の上にシート状の外皮用プリプレグ(Prepreg)22を載せ、この外皮用プリプレグ22の上に中空構造物用プリプレグ集合体23を載せた状態を示している。
【0019】
中空構造物用プリプレグ集合体23は、エルロン10の前縁部を形成するために中子型(詳細は後述する。)に巻かれて成形された前縁用プリプレグ成形体25と、エルロン10の中間部前部を形成するために中子型に巻かれて成形された前中間用プリプレグ成形体26と、エルロン10の中間部後部を形成するために中子型に巻かれて成形された後中間用プリプレグ成形体27と、エルロン10の後縁部を形成するために中子型に巻かれて成形された後縁用プリプレグ成形体28とを前後に隣り合うように並べたものである。
【0020】
上記の外皮用プリプレグ22は、強化繊維の織布にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させた完全に硬化する前のものであり、シート状に形成されている。
【0021】
上記の強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維が好適である。
上記の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂が好適である。
上記の熱可塑性樹脂としては、ナイロン6、ナイロン66、ポリエチレンテレフタレート、PEEKが好適である。
【0022】
また、上記の前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28は、外皮用プリプレグ22と同一材料である後述するプリプレグ(前縁用プリプレグ25P(図7(b)参照)、前中間用プリプレグ26P(図9(a)参照)、後中間用プリプレグ27P(図10(b)参照)、後縁用プリプレグ28P(図12(a)参照))を中子型により成形したものである。
【0023】
図3に示すように、前縁用プリプレグ成形体25は、金属製中子型としての前縁型31の表面に巻かれて成形されたものである。
前縁型31は、前縁上型32と、この前縁上型32の下方に配置された前縁下型33と、これらの前縁上型32及び前縁下型33の位置決めをする前縁型用キー34とからなり、前縁型用キー34は、前縁上型32及び前縁下型33のそれぞれの合わせ面に形成された長手方向に延びる一対のキー溝に嵌合している。
【0024】
前中間用プリプレグ成形体26は、柔軟性のある前中間用シリコン製中子型35と、この前中間用シリコン製中子型35の表面を覆うふっ素樹脂(例えば、テフロン(登録商標))製の内側離型フィルム36と、この内側離型フィルム36の表面を覆うふっ素樹脂製の外側離型フィルム37とが内側に配置され、外側離型フィルム37に巻かれて成形されたものである。
上記の前中間用シリコン製中子型35、内側離型フィルム36は、前中間用プリプレグ挿入物38を構成するものである。
【0025】
後中間用プリプレグ成形体27は、金属製中子型としての後中間型39に巻かれて成形されたものであり、上面に後中間凹部27aが形成されている。
後中間型39は、上から順に配置された中間上型41、中間中型42、中間下型43と、中間上型41及び中間中型42のそれぞれを互いに位置決めするとともに、中間中型42及び中間下型43のそれぞれを互いに位置決めする中間型用キー45とからなる。
【0026】
後縁用プリプレグ成形体28は、柔軟性のある後縁用シリコン製中子型51と、この後縁用シリコン製中子型51の表面を覆うふっ素樹脂(例えば、テフロン(登録商標))製の内側離型フィルム52と、この内側離型フィルム52上の一部に配置された後縁用金属製中子型53と、内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53の表面を覆うふっ素樹脂製の外側離型フィルム54とが内側に配置され、外側離型フィルム54に巻かれて成形されたものであり、上面に後縁凹部28aが形成されている。
【0027】
上記の後中間凹部27a及び後縁凹部28aは、前述の凹状開口部11a(図1参照)となる部分である。
後縁用シリコン製中子型51、内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53は、後縁用プリプレグ挿入物56を構成するものである。
【0028】
図4に示すように、下型21は、前縁型31を含む前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ挿入物38及び外側離型フィルム37を含む前中間用プリプレグ成形体26、後中間型39を含む後中間用プリプレグ成形体27、後縁用プリプレグ挿入物56及び外側離型フィルム54を含む後縁用プリプレグ成形体28のそれぞれの一端を位置決めする位置決めピン61〜66が設けられている。
【0029】
次に、前述の図2〜図4にて概要説明した後中間型39について詳細説明する。
図5に示すように、後中間型39は、その長手方向に延びるように配置された一体成形の長尺な繊維強化複合材料製の中間型用キー45を備える。なお、符号41bは後中間用プリプレグ成形体27(図3参照)の後中間凹部27a(図3参照)を形成するために中間上型41の上面に形成された中間上型凹部である。
【0030】
図6に示すように、中間上型41の中間中型42への合わせ面である下面41a、中間中型42の中間上型41への合わせ面である上面42a、中間中型42の中間下型43への合わせ面である下面42b、中間下型43の中間中型42への合わせ面である上面43aに、それぞれキー溝41c,42c,42d,43cが後中間型39の長手方向に延びるように形成され、キー溝41cとキー溝42c、キー溝42dとキー溝43cにそれぞれ中間型用キー45が嵌合されている。
【0031】
この結果、中間上型41と中間中型42とが中間型用キー45に直交する方向にずれないように位置決めされ、同様に、中間中型42と中間下型43とが中間型用キー45に直交する方向にずれないように位置決めされている。
【0032】
また、嵌合により発生する摩擦力によって、中間上型41と中間中型42とが中間型用キー45に沿う方向にずれにくくなり、同様に、嵌合により発生する摩擦力によって、中間中型42と中間下型43とが中間型用キー45に沿う方向にずれにくくなる。
【0033】
中間型用キー45は、下型に形成された長尺の溝に長繊維であるガラス樹脂を液状の樹脂(エポキシ樹脂等)を塗布しながら複数積層し、上型により加圧するとともに加熱することにより形成されたものであり、長尺であっても平行度、真直度等の精度が高められ、且つ型成形により安価に成形されている。
【0034】
次に、図7〜図12において、エルロン10の成形工程の途中の一段階である各成形体25,26,27,28の成形方法について説明する。
図7(a)は前縁型31の横断面を示している。
図7(b)において、前縁型31の表面に離型剤を塗布した後に、前縁型31にシート状の前縁用プリプレグ25Pを両端部が重なるように巻く。
【0035】
前縁用プリプレグ25Pを巻いた前縁型31に図示せぬ真空バッグを被せ、真空バッグ内を真空引きして、真空バッグで前縁用プリプレグ25Pに圧力を加えることにより、前縁用プリプレグ25Pを前縁型31に密着させ、図7(c)に示すように、前縁用プリプレグ成形体25に成形する。
【0036】
図8(a)は柔軟性のある前中間用シリコン製中子型35の横断面を示している。
図8(b)において、前中間用シリコン製中子型35に内側離型フィルム36を巻いて、前中間用シリコン製中子型35の表面を内側離型フィルム36で被覆する。
図8(c)は内側離型フィルム36を前中間用シリコン製中子型35の表面に密着させた状態を示している。
【0037】
図8(d)において、内側離型フィルム36上に外側離型フィルム37を巻いて、内側離型フィルム36を外側離型フィルム37で被覆する。
図8(e)は外側離型フィルム37を内側離型フィルム36に密着させた状態を示している。
【0038】
図9(a)において、前中間用プリプレグ挿入物38を被覆した外側離型フィルム37の表面にシート状の前中間用プリプレグ26Pを両端部が重なるように巻く。
図9(b)において、前中間用プリプレグ26Pで覆われた外側離型フィルム37及び前中間用プリプレグ挿入物38を平板77上に載せ、真空バッグ78を被せる。なお、符号79は平板77と真空バッグ78との間をシールするシール部材である。
【0039】
そして、真空バッグ78内を真空引きし、前中間用プリプレグ26Pを外側離型フィルム37に密着させて、図9(c)に示すように、前中間用プリプレグ成形体26に成形する。
これで、図9(d)に示すように、前中間用プリプレグ成形体26を含む前中間用中間成形品80が完成する。
【0040】
図10(a)は後中間型39の横断面を示している。
図10(b)において、後中間型39の表面に離型剤を塗布した後に、後中間型39にシート状の後中間用プリプレグ27Pを両端部が重なるように巻く。
【0041】
そして、後中間用プリプレグ27Pを巻いた後中間型39に図示せぬ真空バッグを被せ、真空バッグ内を真空引きして、真空バッグで後中間用プリプレグ27Pに圧力を加えることにより、後中間用プリプレグ27Pを後中間型39に密着させて、図10(c)に示すように、後中間用プリプレグ成形体27に成形する。
【0042】
図11(a)において、後縁用シリコン製中子型51に内側離型フィルム52を巻いて、後縁用シリコン製中子型51の表面を内側離型フィルム52で被覆する。
図11(b)は内側離型フィルム52を後縁用シリコン製中子型51の表面に密着させた状態を示している。
図11(c)において、後縁用シリコン製中子型51に形成された段部51aに内側離型フィルム52を介して後縁用金属製中子型53を載せる。
【0043】
図11(d)において、内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53を外側離型フィルム54で一括して被覆する。
図11(e)は外側離型フィルム54を内側離型フィルム52及び後縁用金属製中子型53の表面に密着させた状態を示している。
【0044】
図12(a)において、後縁用プリプレグ挿入物56を被覆した外側離型フィルム54の表面にシート状の後縁用プリプレグ28Pを両端部が重なるように巻く。
図12(b)において、後縁用プリプレグ28Pで覆われた外側離型フィルム54及び後縁用プリプレグ挿入物56を平板77上に載せ、真空バック78を被せる。
【0045】
そして、真空バッグ78内を真空引きし、後縁用プリプレグ28Pを外側離型フィルム54に密着させて、図12(c)に示すように、後縁用プリプレグ成形体28に成形する。
これで、図12(d)に示すように、後縁用プリプレグ成形体28を含む後縁用中間成形品81が完成する。
【0046】
次に、完成した各成形体25,26,27,28が、後述する図13の如く積層され、更に、図14、図15の各工程を経てエルロンが完成することになる。
図13について説明する。
図13(a)において、下型21の表面に離型剤を塗布した後、外皮用プリプレグ22を下型21に積層する。外皮用プリプレグ22のうち、下型21の凹部21a内に配置された部分は下側プリプレグ22aである。
【0047】
図13(b)において、前述した前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28を外皮用プリプレグ22の上に前後方向(図の左右方向)に隣り合うように並べ、これらの下型21、外皮用プリプレグ22、前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28の上を真空バッグ83で覆う。なお、符号84は下型21と真空バッグ83との間をシールするシール部材である。
【0048】
図13(c)において、真空バッグ83内を真空引きし、真空バッグ83で中空構造物用プリプレグ集合体23に圧力を加え、外皮用プリプレグ22と、前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27、後縁用プリプレグ成形体28とを密着させる。
【0049】
図13(d)において、外皮用プリプレグ22の残った部分、即ち、下型21の平坦部21b,21c(図13(a)参照)に載っていた部分22b,22cを中空構造物用プリプレグ集合体23上に折り曲げて両端部が重なるように載せる。
外皮用プリプレグ22の部分22b,22cは、上側プリプレグ22dを構成している。
【0050】
図14(a)〜(d)では、図13(d)に示した外皮用プリプレグ22を省いた状態を示している。
図14(a)において、後縁用プリプレグ成形体28内から、まず、内側離型フィルム52で覆われた後縁用シリコン製中子型51を長手方向に抜き、この後で、後縁用金属製中子型53(図12(d)参照)を抜く。また、同様にして、前中間用プリプレグ成形体26内から内側離型フィルム36で覆われた前中間用シリコン製中子型35を抜く。
【0051】
後縁用シリコン製中子型51は、その性質上、内側離型フィルム52が密着しやすく、また、内側離型フィルム52と外側離型フィルム54とは離れやすいため、後縁用シリコン製中子型51は、内側離型フィルム52と一体になって脱型することになる。
【0052】
また、図14(b)のように、外側離型フィルム54は、後縁用プリプレグ成形体28の内面側に密着し、内面に残ることになる。
なお、後縁用シリコン製中子型51を抜くと、そこに空間が出来ることになり、後縁用金属製中子型53を下方向に脱落させることが可能になり、後縁用金属製中子型53を長手方向に抜くことが可能になる。(後縁用金属製中子型53には、凹状開口部11a(図1参照)に追従するように中子型凹部が形成されており、後縁用シリコン製中子型51を抜かないと、凹状開口部11aと中子型凹部が噛み合った状態のため、後縁用金属製中子型53が抜けない。)
【0053】
同様にして、図14(a)において、内側離型フィルム36と前中間用シリコン製中子型35とが一体になって脱型され、前中間用プリプレグ成形体26の内面側には外側離型フィルム37(図9(d)参照)が密着することになる。
【0054】
図14(c)において、前中間用プリプレグ成形体26の中空部にナイロン製のチューブバッグ85を挿入し、後縁用プリプレグ成形体28の中空部にナイロン製のチューブバッグ86を挿入する。チューブバッグ85,86の両端は、それぞれ開口部85a,86a(手前側の符号85a,86aのみ図示)になっている。
図14(d)はチューブバッグ85が前中間用プリプレグ成形体26内に挿入され、チューブバッグ86が後縁用プリプレグ成形体28内に挿入された状態を示している。
【0055】
図15(a)において、外皮用プリプレグ22及び下型21上に上型に相当する炭素繊維強化プラスチック製のプレッシャプレート91を載せる。
図15(b)において、プレッシャプレート91の上に、真空引きによる減圧時に通気するためのブリーザ92を載せ、下型21、プレッシャプレート91及びブリーザ92の上を真空バッグ93で覆い、真空バッグ93内を真空引きする。なお、チューブバッグ85,86の両端部である開口部85a,86a(図14(d)参照)は、真空バッグ93の外側に露出している。
【0056】
図15(c)において、真空バッグ93内を真空引きした状態で、オートクレーブ内に入れ、0.3〜0.6MPaに加圧、120〜180℃に加熱する。加圧、加熱が終了し、温度が常温まで低下すれば、各プリプレグ、プリプレグ成形体が結合、本硬化してエルロン10が得られる。
【0057】
上記の後、エルロン10から前縁型31、後中間型39及びチューブバッグ85,86を取り外す。
前縁型31については、図3において、前縁上型32又は前縁下型33のいずれかを長手方向に向けてハンマー等で軽く叩いて前縁上型32と前縁下型33と前縁型用キー34との相対的な位置関係をずらし、この状態で工具(ペンチ等)で前縁型用キー34の端部を挟んで引き抜き、前縁上型32及び前縁下型33の一方を引き抜き、前縁上型32及び前縁下型33の他方を引き抜く。
【0058】
後中間型39についても、図3において、前縁型31と同様に、中間上型41、中間中型42又は中間下型43のいずれかを長手方向に向けてハンマー等で軽く叩いて中間上型41、中間中型42、中間下型43及び中間型用キー45の相対的な位置関係をずらし、この状態で2本の中間型用キー45をそれぞれ工具(ペンチ等)で端部を挟んで引き抜き、まず、中間中型42を引き抜き、次いで、残りの中間上型41及び中間下型43を引き抜く。
【0059】
図15(c)に戻って、チューブバッグ85,86については、前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28の内面にそれぞれ外側離型フィルム37(図9(d)参照),54(図14(b)参照)が残っているため、取り外しやすくなっている。
【0060】
前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28の内面側(チューブバッグ85,86と接する面)には、通常、離型フィルムを配置する作業が大変である。
本発明では、二重になった離型フィルムのうちの内側離型フィルムと中子型とを一緒に引き抜くことで、外側離型フィルムが前中間用プリプレグ成形体26、後縁用プリプレグ成形体28の内面側に密着して残るため、通常の離型フィルムの配置作業が要らなくなる。
【0061】
以上に述べたオートクレーブ内での加圧・加熱時の作用を説明する。
図16に示すように、前中間用プリプレグ成形体26内のチューブバッグ85及び後縁用プリプレグ成形体28内のチューブバッグ86にそれぞれ圧縮空気を送り、前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28に所定の圧力を作用させる。
【0062】
この状態で、真空バッグ内を真空引きさせ、外皮用プリプレグ22に外側から所定の圧力を作用させるとともに、外皮用プリプレグ22及び外皮用プリプレグ22内の各プリプレグを所定の温度に加熱する。
【0063】
この結果、前中間用プリプレグ成形体26及び後縁用プリプレグ成形体28は所定の形状に維持されながら、前縁用プリプレグ成形体25、前中間用プリプレグ成形体26、後中間用プリプレグ成形体27及び後縁用プリプレグ成形体28と外皮用プリプレグ22とが結合し、加圧・加熱を終了させて常温まで低下した後に、エルロン10(図1参照)が完成する。
【0064】
上記の図1、図11、図12、図14に示したように、長尺状で三次元形状からなる複合材成形品としてのエルロン10を形成する中空構造用プリプレグ成形体としての後縁用プリプレグ成形体28の成形方法において、シリコン製中子型としての後縁用シリコン製中子型51上に第1離型フィルムとしての内側離型フィルム52を被覆し、この内側離型フィルム52上に第2離型フィルムとしての外側離型フィルム54を被覆する第1工程と、外側離型フィルム54上に中空構造用プリプレグとしての後縁用プリプレグ28Pを積層した後に、後縁用プリプレグ28Pに圧力を加えて後縁用シリコン製中子型51に内側離型フィルム52、外側離型フィルム54を介して後縁用プリプレグ28Pを密着させて後縁用プリプレグ成形体28を得る第2工程と、後縁用シリコン製中子型51を内側離型フィルム52と共に長尺方向から脱型する第3工程と、を含むので、三次元形状のエルロン10の製造に際し、内側離型フィルム52と一体になった柔軟性の有る後縁用シリコン製中子型51を後縁用プリプレグ成形体28の中空部に外側離型フィルム54を介して追従させながら容易に脱型することができる。また、金属製中子型のような高価な分割中子型が不要となり、コストを低減することができる。
【0065】
上記の図1、図13〜図15に示したように、後縁用プリプレグ成形体28の成形方法によりエルロン10を成形するエルロン10の成形方法であって、第1工程及び第2工程で得られる後縁用シリコン製中子型51付き後縁用プリプレグ成形体28を、下型21に載せた下側外皮用プリプレグとしての下側プリプレグ22a上に配置する第4工程と、後縁用プリプレグ成形体28上に上側外皮用プリプレグとしての上側プリプレグ22dを積層する第5工程と、その後、下側プリプレグ22a、後縁用プリプレグ成形体28及び上側プリプレグ22dを加圧・加熱して硬化させ、エルロン10を得る最終工程と、からなり、第4工程より後で且つ最終工程より前までに、第3工程を実施するので、エルロン10の成形時には、後縁用シリコン製中子型51を引き抜いた後に、後縁用プリプレグ成形体28の内側に残った外側離型フィルム54が、加圧・加熱時に後縁用プリプレグ成形体28内に挿入されるチューブバッグ86を離型処理するための離型フィルムに利用され、この結果、離型が容易になるとともに、エルロン10の成形時の大幅な離型コスト削減を図ることができる。
【0066】
尚、本実施形態では、中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法を図1に示したエルロン10に適用したが、これに限らず、航空機の他の部分に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法及び複合材成形品の成形方法は、航空機の製造に好適である。
【符号の説明】
【0068】
10…複合材成形品(エルロン)、21…下型、22a…下側外皮用プリプレグ(下側プリプレグ)、22d…上側外皮用プリプレグ(上側プリプレグ)、28…中空構造用プリプレグ成形体(後縁用プリプレグ成形体)、28P…中空構造用プリプレグ(後縁用プリプレグ)、35,51…シリコン製中子型(前中間用シリコン製中子型、後縁用シリコン製中子型)、36,52…第1離型フィルム(内側離型フィルム)、37,54…第2離型フィルム(外側離型フィルム)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、
シリコン製中子型上に第1離型フィルムを被覆し、この第1離型フィルム上に第2離型フィルムを被覆する第1工程と、
前記第2離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、前記中空構造用プリプレグに圧力を加えて前記シリコン製中子型に第1離型フィルム、第2離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第2工程と、
前記シリコン製中子型を前記第1離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第3工程と、
を含むことを特徴とする中空構造用プリプレグ成形体の成形方法。
【請求項2】
請求項1記載の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、
前記第1工程及び前記第2工程で得られるシリコン製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第4工程と、
前記中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第5工程と、
その後、前記下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、前記複合材成形品を得る最終工程と、からなり、
前記第4工程より後で且つ前記最終工程より前までに、前記第3工程を実施することを特徴とする複合材成形品の成形方法。
【請求項1】
長尺状で三次元形状からなる複合材成形品を形成する中空構造用プリプレグ成形体の成形方法において、
シリコン製中子型上に第1離型フィルムを被覆し、この第1離型フィルム上に第2離型フィルムを被覆する第1工程と、
前記第2離型フィルム上に中空構造用プリプレグを積層した後に、前記中空構造用プリプレグに圧力を加えて前記シリコン製中子型に第1離型フィルム、第2離型フィルムを介して中空構造用プリプレグを密着させて中空構造用プリプレグ成形体を得る第2工程と、
前記シリコン製中子型を前記第1離型フィルムと共に長尺方向から脱型する第3工程と、
を含むことを特徴とする中空構造用プリプレグ成形体の成形方法。
【請求項2】
請求項1記載の中空構造用プリプレグ成形体の成形方法により複合材成形品を成形する複合材成形品の成形方法であって、
前記第1工程及び前記第2工程で得られるシリコン製中子型付き中空構造物用プリプレグ成形体を、下型に載せた下側外皮用プリプレグ上に配置する第4工程と、
前記中空構造物用プリプレグ成形体上に上側外皮用プリプレグを積層する第5工程と、
その後、前記下側外皮用プリプレグ、中空構造物用プリプレグ成形体及び上側外皮用プリプレグを加圧・加熱して硬化させ、前記複合材成形品を得る最終工程と、からなり、
前記第4工程より後で且つ前記最終工程より前までに、前記第3工程を実施することを特徴とする複合材成形品の成形方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2011−11477(P2011−11477A)
【公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−158125(P2009−158125)
【出願日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]