断面の異なる複合材型材の連続成形方法
【課題】断面が異なる複合材型材を連続成形する方法を提供する。
【解決手段】中央部１１０に比べて両端部１２０、１３０の表面の寸法が小さいＣ型の移動金型１００を用意して、両端部１２０、１３０及び中央部１１０に全体が同一面を形成するように予めプリプレグシートを積層する。ロール２１０、２２０からプリプレグシート３００を引き出し、予備成形装置２３０を通過させて均一な断面を有するＣ型材３１０を予備成形する。予備成形品３１０に移動金型１００を重ね合わせてホットプレス装置を通過させ、アフターキュア炉２６０で熱硬化を完了させ、移動金型１００をとり外して成型品を完成させる。
【解決手段】中央部１１０に比べて両端部１２０、１３０の表面の寸法が小さいＣ型の移動金型１００を用意して、両端部１２０、１３０及び中央部１１０に全体が同一面を形成するように予めプリプレグシートを積層する。ロール２１０、２２０からプリプレグシート３００を引き出し、予備成形装置２３０を通過させて均一な断面を有するＣ型材３１０を予備成形する。予備成形品３１０に移動金型１００を重ね合わせてホットプレス装置を通過させ、アフターキュア炉２６０で熱硬化を完了させ、移動金型１００をとり外して成型品を完成させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面の異なる複合材型材の連続成形方法及びこの方法に使用する移動式金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維等の長繊維にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ材料を加熱成形して所望の断面形状を持つ成形品を得る技術が知られている。炭素繊維やガラス繊維は単位重量当りの強度が大きく、特に引張強度が大きいので、これらの繊維を繊維方向が縦、横、斜め方向に向くように積層した複合材料とすると、軽量で比強度、比弾性率の高い製品を得ることができ、広く航空機、工業製品に利用されている。
【０００３】
成形に用いる材料は、熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維やガラス繊維を平行に並べて１つの層としたり、これらの繊維の織布を１つの層とし、これらの層を多数積層して材料とするが、必要に応じて層間にこれらの繊維の粗糸（ロービング）を介在させて成形材料としている。成形方法及び装置としてはボビンより供給された複数本の帯状のプリプレグ材料をホットプレス装置の加熱された上金型・下金型で加熱・加圧して所定の断面形状に成形され、次いで硬化炉内で成形品は完全に硬化し、製品を生産する。この間、成形品の装置内での移動は、装置後部に配置した牽引機により連続的に牽引されていた。
【０００４】
下記の特許文献１は、本出願人に係る特許公報であって、上述した技術を開示している。
この技術を用いることによって複合材を連続してＨ型材等に成形することができるが、場所により断面形状が異なる型材を成形することはできない問題がある。
そこで本出願人は段階状の断面厚さを有する複合材の連結成形方法として特許文献２に開示する技術を提案している。
【特許文献１】特許第３４００３９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２１３３１１号公報
【０００５】
特許文献２に示すものにあっては、プリプレグ積層体の両面にプリプレグピールプライを積層して連続成形を行い、成形後にピールプライを剥離・除去することにより断面厚さ寸法が変化する製品を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ピールプライを用いることなく断面の異なる複合材型材の連続成形方法及びその成形方法に使用する移動式金型を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の複合材型材を連続成形する方法は、型材の断面形状に対応した断面形状を有し、内側壁面は同一平面で構成され、外側表面の寸法が長手方向で異なる金型部を有する移動金型を用意する工程と、移動金型の外側表面に複合材プリプレグシートをシート全体の表面が同一面を形成するように予備積層する工程と、プリプレグシートを、予備成形装置を通過させて同一の厚さ寸法を有する予備成形部材を成形する工程と、予備成形された部材の内側に複合材プリプレグシートが予備積層された移動金型を重ね合わせてホットプレスする工程と、ホットプレスされた部材をアフターキュア炉で追加熱して熱硬化を完了させる工程と、熱硬化が完了した部材から移動金型をとり外す工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は以上のように、各種の移動式金型を用いることにより、断面の異なる種々の複合材型材を成形することができる。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明により成形される長手方向に沿って断面が異なるＣ型材の斜視図、図２は要部の拡大斜視図である。
全体を符号１で示すＣ型材は、中央部の第１の断面部１０と第１の断面部１０の両側に連続して成形される第２の断面部２０と第３の断面部３０により構成される。
第１の断面部１０は、例えば厚さ寸法Ｔ１を有するＣ型材に成形され、第２の断面部２０は厚さ寸法Ｔ２を有するＣ型材に成形される。同様に第３の断面部３０は厚さ寸法Ｔ３を有するＣ型材に成形される。
【００１０】
第１の断面部１０の厚さ寸法Ｔ１は第２の断面部２０の厚さ寸法Ｔ２より小さい。第１の断面部１０と第２の断面部２０の表面側は同一の平坦面Ｓ１を形成し、第１の断面部１０の裏面Ｂ１と第２の断面部２０の裏面Ｂ２の厚さ寸法のみが異なる。その間は傾斜面４０で接続される。
第１の断面部１０と第３の断面部３０も同様の構造を備える。
【００１１】
図３は上述した断面構造を備えるＣ型材を連続成形するために使用する移動金型の斜視図、図４は要部の拡大斜視図である。
全体を符号１００で示す移動金型は、Ｃ型の断面形状を有し、中央部に設けられる第１の金型部１１０と、その両側に設けられる第２の金型部１２０と第３の金型部１３０を備える。
Ｃ型の移動金型１００の内側壁面Ｒ１は同一平面で構成される。
【００１２】
第１の金型部１１０の外側表面Ｆ１は第２の金型部１２０に比べて高さ寸法及び幅寸法が大きく形成されており、傾斜部１４０で接続されている。
第３の金型部１３０の表面Ｆ３は、同様に第１の金型部１１０の表面Ｆ１に比べて、高さ寸法及び幅寸法が小さく形成されており、傾斜部１５０で接続されている。
そして、この移動金型１００の第２の金型部１２０の表面Ｆ２と第３の金型部１３０の表面Ｆ３及び第１の金型Ｆ１に対してプリプレグシートを適宜枚数積層して、積層されたプリプレグシート全体の表面が同一面を形成するように予備積層を行う。
【００１３】
図５は、本発明の成形方法を示す説明図である。
複数のロール２１０、２２０に巻かれたプリプレグシート３００は、最下流側に配設される引出し装置２７０により、一定時間毎に一定長さ引き出され、予備成形装置２３０へ送られる。
予備成形装置２３０を通過する間に、プリプレグシート３００は、断面形状がＣ型で均一の厚さ寸法を有する予備成形部材３１０に成形される。
【００１４】
次に、この予備成形部材３１０の内側に対して、第２の金型部１２０の裏面に、予め所定のプリプレグシート３２０が予備積層された移動金型１００が重ね合わされる。
予備成形部材３１０と移動金型１００は、重ね合わされた状態で次工程であるホットプレス装置２５０へ送られる。
ホットプレス装置２５０は、Ｃ型材の断面形状に対応した下金型２５２と上金型２５４を有し、予備成形部材３１０と移動金型１００上に積層されたプリプレグシート３２０を同時に加圧・加熱し、一体に成形する。
【００１５】
ホットプレス装置で成形された成形品３３０は、アフターキュア炉２６０で所定時間、所定温度加熱され、プリプレグ材に含浸された熱硬化樹脂は完全硬化する。
完全硬化した完成品３３０は引き出し装置２７０を通過した後に所定の長さに切断され、移動金型１００をとり外して製品が完成する。
【００１６】
この製品は図１に示す長手方向に沿って断面形状が異なるＣ型材１となる。
Ｃ型材の異なる断面部の長さ寸法や厚さ寸法は、移動金型の構造を変更することにより、任意に変更することができる。
【００１７】
また本発明は、上述したＣ型材の他に、Ｌ型材、Ｈ型材、Ｔ型材等の種々の断面形状を有する複合材型材の成形に適用することができる。
したがって、要求される強度を備え、かつ軽量化を図ることができる複合材型材を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明により成形される長手方向に沿って断面が異なるＣ型材の斜視図
【図２】図１の要部の拡大斜視図
【図３】移動金型の斜視図
【図４】図３の要部の拡大斜視図
【図５】本発明の成形方法を示す説明図
【符号の説明】
【００１９】
１ Ｃ型材
１０ 第１の断面部
２０ 第２の断面部
３０ 第３の断面部
４０ 傾斜面
１００ 移動金型
１１０ 第１の金型部
１２０ 第２の金型部
１３０ 第３の金型部
２１０、２２０ ローム
２３０ 予備成形装置
２５０ ホットプレス装置
２６０ アフターキュア装置
２７０ 引き出し装置
３００ プリプレグシート
３１０ 予備成形部材
３２０ 予備積層されたプリプレグシート
３３０ 成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面の異なる複合材型材の連続成形方法及びこの方法に使用する移動式金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維等の長繊維にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ材料を加熱成形して所望の断面形状を持つ成形品を得る技術が知られている。炭素繊維やガラス繊維は単位重量当りの強度が大きく、特に引張強度が大きいので、これらの繊維を繊維方向が縦、横、斜め方向に向くように積層した複合材料とすると、軽量で比強度、比弾性率の高い製品を得ることができ、広く航空機、工業製品に利用されている。
【０００３】
成形に用いる材料は、熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維やガラス繊維を平行に並べて１つの層としたり、これらの繊維の織布を１つの層とし、これらの層を多数積層して材料とするが、必要に応じて層間にこれらの繊維の粗糸（ロービング）を介在させて成形材料としている。成形方法及び装置としてはボビンより供給された複数本の帯状のプリプレグ材料をホットプレス装置の加熱された上金型・下金型で加熱・加圧して所定の断面形状に成形され、次いで硬化炉内で成形品は完全に硬化し、製品を生産する。この間、成形品の装置内での移動は、装置後部に配置した牽引機により連続的に牽引されていた。
【０００４】
下記の特許文献１は、本出願人に係る特許公報であって、上述した技術を開示している。
この技術を用いることによって複合材を連続してＨ型材等に成形することができるが、場所により断面形状が異なる型材を成形することはできない問題がある。
そこで本出願人は段階状の断面厚さを有する複合材の連結成形方法として特許文献２に開示する技術を提案している。
【特許文献１】特許第３４００３９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２１３３１１号公報
【０００５】
特許文献２に示すものにあっては、プリプレグ積層体の両面にプリプレグピールプライを積層して連続成形を行い、成形後にピールプライを剥離・除去することにより断面厚さ寸法が変化する製品を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ピールプライを用いることなく断面の異なる複合材型材の連続成形方法及びその成形方法に使用する移動式金型を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の複合材型材を連続成形する方法は、型材の断面形状に対応した断面形状を有し、内側壁面は同一平面で構成され、外側表面の寸法が長手方向で異なる金型部を有する移動金型を用意する工程と、移動金型の外側表面に複合材プリプレグシートをシート全体の表面が同一面を形成するように予備積層する工程と、プリプレグシートを、予備成形装置を通過させて同一の厚さ寸法を有する予備成形部材を成形する工程と、予備成形された部材の内側に複合材プリプレグシートが予備積層された移動金型を重ね合わせてホットプレスする工程と、ホットプレスされた部材をアフターキュア炉で追加熱して熱硬化を完了させる工程と、熱硬化が完了した部材から移動金型をとり外す工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は以上のように、各種の移動式金型を用いることにより、断面の異なる種々の複合材型材を成形することができる。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明により成形される長手方向に沿って断面が異なるＣ型材の斜視図、図２は要部の拡大斜視図である。
全体を符号１で示すＣ型材は、中央部の第１の断面部１０と第１の断面部１０の両側に連続して成形される第２の断面部２０と第３の断面部３０により構成される。
第１の断面部１０は、例えば厚さ寸法Ｔ１を有するＣ型材に成形され、第２の断面部２０は厚さ寸法Ｔ２を有するＣ型材に成形される。同様に第３の断面部３０は厚さ寸法Ｔ３を有するＣ型材に成形される。
【００１０】
第１の断面部１０の厚さ寸法Ｔ１は第２の断面部２０の厚さ寸法Ｔ２より小さい。第１の断面部１０と第２の断面部２０の表面側は同一の平坦面Ｓ１を形成し、第１の断面部１０の裏面Ｂ１と第２の断面部２０の裏面Ｂ２の厚さ寸法のみが異なる。その間は傾斜面４０で接続される。
第１の断面部１０と第３の断面部３０も同様の構造を備える。
【００１１】
図３は上述した断面構造を備えるＣ型材を連続成形するために使用する移動金型の斜視図、図４は要部の拡大斜視図である。
全体を符号１００で示す移動金型は、Ｃ型の断面形状を有し、中央部に設けられる第１の金型部１１０と、その両側に設けられる第２の金型部１２０と第３の金型部１３０を備える。
Ｃ型の移動金型１００の内側壁面Ｒ１は同一平面で構成される。
【００１２】
第１の金型部１１０の外側表面Ｆ１は第２の金型部１２０に比べて高さ寸法及び幅寸法が大きく形成されており、傾斜部１４０で接続されている。
第３の金型部１３０の表面Ｆ３は、同様に第１の金型部１１０の表面Ｆ１に比べて、高さ寸法及び幅寸法が小さく形成されており、傾斜部１５０で接続されている。
そして、この移動金型１００の第２の金型部１２０の表面Ｆ２と第３の金型部１３０の表面Ｆ３及び第１の金型Ｆ１に対してプリプレグシートを適宜枚数積層して、積層されたプリプレグシート全体の表面が同一面を形成するように予備積層を行う。
【００１３】
図５は、本発明の成形方法を示す説明図である。
複数のロール２１０、２２０に巻かれたプリプレグシート３００は、最下流側に配設される引出し装置２７０により、一定時間毎に一定長さ引き出され、予備成形装置２３０へ送られる。
予備成形装置２３０を通過する間に、プリプレグシート３００は、断面形状がＣ型で均一の厚さ寸法を有する予備成形部材３１０に成形される。
【００１４】
次に、この予備成形部材３１０の内側に対して、第２の金型部１２０の裏面に、予め所定のプリプレグシート３２０が予備積層された移動金型１００が重ね合わされる。
予備成形部材３１０と移動金型１００は、重ね合わされた状態で次工程であるホットプレス装置２５０へ送られる。
ホットプレス装置２５０は、Ｃ型材の断面形状に対応した下金型２５２と上金型２５４を有し、予備成形部材３１０と移動金型１００上に積層されたプリプレグシート３２０を同時に加圧・加熱し、一体に成形する。
【００１５】
ホットプレス装置で成形された成形品３３０は、アフターキュア炉２６０で所定時間、所定温度加熱され、プリプレグ材に含浸された熱硬化樹脂は完全硬化する。
完全硬化した完成品３３０は引き出し装置２７０を通過した後に所定の長さに切断され、移動金型１００をとり外して製品が完成する。
【００１６】
この製品は図１に示す長手方向に沿って断面形状が異なるＣ型材１となる。
Ｃ型材の異なる断面部の長さ寸法や厚さ寸法は、移動金型の構造を変更することにより、任意に変更することができる。
【００１７】
また本発明は、上述したＣ型材の他に、Ｌ型材、Ｈ型材、Ｔ型材等の種々の断面形状を有する複合材型材の成形に適用することができる。
したがって、要求される強度を備え、かつ軽量化を図ることができる複合材型材を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明により成形される長手方向に沿って断面が異なるＣ型材の斜視図
【図２】図１の要部の拡大斜視図
【図３】移動金型の斜視図
【図４】図３の要部の拡大斜視図
【図５】本発明の成形方法を示す説明図
【符号の説明】
【００１９】
１ Ｃ型材
１０ 第１の断面部
２０ 第２の断面部
３０ 第３の断面部
４０ 傾斜面
１００ 移動金型
１１０ 第１の金型部
１２０ 第２の金型部
１３０ 第３の金型部
２１０、２２０ ローム
２３０ 予備成形装置
２５０ ホットプレス装置
２６０ アフターキュア装置
２７０ 引き出し装置
３００ プリプレグシート
３１０ 予備成形部材
３２０ 予備積層されたプリプレグシート
３３０ 成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維などに熱硬化樹脂を含浸させた複合材プリプレグを長手方向に間欠的に供給して金型とアフターキュア炉を通過させて所定の断面形状を有する複合材型材を連続成形する方法であって、
型材の断面形状に対応した断面形状を有し、内側壁面は同一平面で構成され、外側表面の寸法が長手方向で異なる金型部を有する移動金型を用意する工程と、
移動金型の外側表面に複合材プリプレグシートをシート全体の表面が同一面を形成するように予備積層する工程と、
プリプレグシートを、予備成形装置を通過させて同一の厚さ寸法を有する予備成形部材を成形する工程と、
予備成形された部材の内側に複合材プリプレグシートが予備積層された移動金型を重ね合わせてホットプレスする工程と、
ホットプレスされた部材をアフターキュア炉で追加熱して熱硬化を完了させる工程と、
熱硬化が完了した部材から移動金型をとり外す工程と、
を備える断面の異なる複合材型材の連続成形方法。
【請求項２】
断面の異なる複合材型材を連続成形する方法に使用する移動金型であって、型材の断面形状に対応した断面形状を有し、内側壁面は同一平面で構成され、外側表面の寸法が長手方向で異なる金型部を有する移動金型。
【請求項１】
炭素繊維などに熱硬化樹脂を含浸させた複合材プリプレグを長手方向に間欠的に供給して金型とアフターキュア炉を通過させて所定の断面形状を有する複合材型材を連続成形する方法であって、
型材の断面形状に対応した断面形状を有し、内側壁面は同一平面で構成され、外側表面の寸法が長手方向で異なる金型部を有する移動金型を用意する工程と、
移動金型の外側表面に複合材プリプレグシートをシート全体の表面が同一面を形成するように予備積層する工程と、
プリプレグシートを、予備成形装置を通過させて同一の厚さ寸法を有する予備成形部材を成形する工程と、
予備成形された部材の内側に複合材プリプレグシートが予備積層された移動金型を重ね合わせてホットプレスする工程と、
ホットプレスされた部材をアフターキュア炉で追加熱して熱硬化を完了させる工程と、
熱硬化が完了した部材から移動金型をとり外す工程と、
を備える断面の異なる複合材型材の連続成形方法。
【請求項２】
断面の異なる複合材型材を連続成形する方法に使用する移動金型であって、型材の断面形状に対応した断面形状を有し、内側壁面は同一平面で構成され、外側表面の寸法が長手方向で異なる金型部を有する移動金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１１５８２２（Ｐ２０１０−１１５８２２Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８９５６６（Ｐ２００８−２８９５６６）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００１３２０１３）株式会社ジャムコ (53)
【出願人】（５０８３３７１３４）株式会社 ジャムコテクニカルセンター (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００１３２０１３）株式会社ジャムコ (53)
【出願人】（５０８３３７１３４）株式会社 ジャムコテクニカルセンター (1)
【Ｆターム（参考）】
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