JPH02229024A - 複合体の硬化コントロール方法 - 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】 〔発明の背景〕 この発明は、複合構造体を形成する方法に関するもので
あり、さらに詳しくは、レイアンプ（ｌａｙｕｐ）　　
に対する圧力分布を均一なものとし、硬化サイクルの間
にレイアップから樹脂が流動することを防ぐのに役立つ
非通気性の可撓性フィルムを利用して複合構造体を形成
する方法に関するものである。

複合構造体管加熱硬化する間に樹脂含浸レイアップに対
して所望の圧縮力を供給するために真空バッグ成型方法
を利用することが知られている。

良質の製品を得るために、複合構造体として形成される
レイアンプからの全ての空気を、あるいは利用する樹脂
によっては、加熱硬化の間に生起する重縮合により樹脂
から生じるガスを除去することが不可欠である。

ところで、空気あるいは揮発物を排除するために利用さ
れた先行システムは、所期の課題を達成し、必然的に、
硬化サイクルの間にレイアップから過剰量の樹脂が流出
するだめの通路を供給した。

先行システムは、ガラスクロス、多孔性マット等を含む
種々の通気性材料の層をレイアップと真空源の両方に連
絡させて使用するものであった。

硬化サイクルの間の温度上昇の結果としてレイアップ内
の樹脂の粘度が低下すると、破壊的な樹脂の流出が生じ
、強度が低下し、許容される製品ではなくなり、真空シ
ステムが詰まってしまうこととなった。

複合体の硬化の間の過剰の樹脂の着色のにじみ現象（ｂ
ｌｅｅｄｉｎｇ）　あるいは絞り出し現象（ｓｑｕｅｅ
ｚｅ−ｏｕｔ）の問題に対する一つの解決策が、パにじ
みのない複合体の硬化″というタイトルで、１９８０年
８月５日出願の米国特許第４．２１６．０４７　に見ら
れる。

そこでは通気性材料が使用され硬化サイクルの初期段階
の間にレイアップから空気が除去されるが、樹脂が通気
性材料に流出してそれをふさぐことが示された。前述の
特許で一つの進展が示されたにもかかわらず、実際の実
験では、通気性材料を樹脂含浸レイアップと真空源の間
に供給しても硬化サイクルの間にレイアップから好まし
くない樹脂の流出が生じた。

レイアップからの樹脂の流出を抑制するために利用され
た他の方法は、いわゆる゛段階的硬化（ｓｔｅｐｐｅｄ
　ｃｕｒｅ）　”と呼ばれる方法を用いて硬化サイクル
を実施したものであった。段階的硬化操作の間、レイア
ップを非常に正確な温度に加熱し、過剰の着色のにじみ
現象あるいは絞り出し現象の発生なしに樹脂を固化させ
るべく一定時間保持させる。代表的なものとして、真空
システムの外の圧力源を用いたコンパクト化プロセスが
、レイアップからの過剰の樹脂の着色のにじみ現象及び
／又はレイアップ中の樹脂性物質の固化をさけるために
、硬化サイクルの間の非常に正確な時期に開始される。

それゆえ、レイアップ中の樹脂と補強材の割合を、硬化
サイクルの間にレイアップからの樹脂の絞り出し現象を
完全に防ぐことによって、正確にコントロールできる複
合体の新規硬化方法が必要とされた。そこで、特定の形
態の複合構造体に簡単に仕立てることが可能な高い弾性
フィルムを利用できる新規システムを確立することが望
まれた。

さらに、レイアップ中の空気を、必要により揮発物を、
排除するための新規システムを確立することが必要とさ
れる。本発明は、これらの必要性を満たし且つ他の関連
の利点を提供するものである。

〔発明の要約〕

本発明は、種々の状況において種々の製品を形成するこ
とができ、そして強化複合構造体の樹脂内容物を正確に
コントロールでき、経済的に複合構造体を製造するた給
の改良方法に関する。この方法は、通常、金型に対して
離型剤を適用し、次いで未硬化樹脂を含むレイアップを
金型上に載置することを含む。このレイアップは、最終
的に複合構造体に形成される。レイアップは、未硬化樹
脂の流出を防ぐシールを形成する非通気性の可撓性フィ
ルムで被覆され、次いでレイアップに対向する非通気性
の可撓性フィルムの表面の圧力分布を均一に維持するた
めに樹脂硬化温度に加熱することによって複合体製品を
形成するために硬化する。

本発明の好ましい一つの形態は、非通気性の可撓性フィ
ルムを、その全表面上に外部から与えられた圧力の分布
を均一にするために役立つクツションとなる通気性材料
で被覆することである。レイアップ、非通気性の可撓性
フィルム及び通気性材料をバッグの周囲に広がるシーリ
ング材によって金型に対してシールされたバッグ内に封
入しそして直接バッグと金型の間に載置する。硬化操作
の間、レイアップを均一に圧縮するのに役立つ特異的な
圧力を作り出すために通気性材料を外気に通じる。

この好適な方法は、レイアップの外表面と非通気性の可
撓性フィルムの内表面の間のレイアップの周囲を上張り
する部分において、レイアップの樹脂と結合することな
く硬化温度に抵抗することが可能な粘着テープを用いる
ことによってさらに改良することができる。このような
粘着テープは、硬化サイクルの間にレイアップから樹脂
の着色のにじみ現象がないことをさらに確実にする上で
役立つものである。さらに、この粘着テープは、硬化サ
イクル間にレイアップを所望の方向に確実に保持するた
めに一種あるいはそれ以上の研摩材料と組み合わせて使
用することができる。研摩材料を使用したレイアップは
、通常、硬化サイクルの間で生じる樹脂性材料の粘性の
減少によりレイアップが過度に変化する上で有利である
。

他の好ましい形態は、レイアップを金型上に載置した後
、レイアップのさらされた表面をさらに離型材料で被覆
することである。非通気性の可撓性性外表面を有する膨
張可能なバッグが、レイアップのさらされた表面を被覆
する離型材料に近接して載置される。この膨張可能なバ
ッグは、硬化サイクルの間に未硬化樹脂の流出を防ぐた
めにレイアップを効果的にシールする。膨張可能なバッ
グを加圧することによって、レイアップを、複合構造体
の最終的な強度を増加するために硬化サイクルの間圧槽
する、ことができる。さらに、オートクレーブシステム
によって膨張可能なバッグが加圧されると、当該バッグ
は同時にレイアップを樹脂硬化温度に加熱するのにも効
果的利用することができる。

レイアップから空気を除く必要がある場合、本発明は、
レイアップを金型の上に載置した後そしてレイアップを
非通気性の可撓性フィルムで被覆する前にそのような空
気を除去するための簡便な方法を提供するものである。

さらに、レイアップは、通気性材料をレイアップの周囲
にそして離型材料によって被覆された金型の上に直接載
置することによって過剰な空気を除くことができる。レ
イアップ及び通気性材料は、次いでシーリング材によっ
て金型に対してシールされた真空バッグ内に封入され、
そして、通気性材料は最低１０分間真空源に連結される
。

同様に、レイアップの周囲に通気性材料を載置すること
によってそして樹脂の移動を防ぐた約に通気性材料とレ
イアップの間に離型材料層を挿入することによってレイ
アンプを非通気性の可撓性フィルムで被覆する前に、レ
イアップから揮発物を除去することができる。空気排除
工程の場合と同様にして、レイアップ及び通気性材料を
真空バッグ中に封入しそして真空源に連結する。レイア
ップは、次いて、揮発物を排除させるが、しかし離型材
料及びバッグを通過して通気材料中に流出する所までレ
イアップ内の樹脂の粘度が減少しないように、加熱され
る。

本発明の他のそして有利な点は、以下の本発明の原理を
実施例によって図面と共に記載した詳細な説明により示
される。

〔好適な具体例の詳細な説明〕

図面に示されるように、本発明は複合体の硬化をコント
ロールするための改良方法に関するものである。先ず、
改良方法は、金型に対して離型材料を適用し、次いて未
硬化樹脂を含むレイ”ｒツブを硬化ザイクルの終了後複
合構造体を形成するレイアンプと共に金型の上に載置す
ることから成る。

必要に応じて、レイアップは、空気あるいは揮発物を除
去するためにバッグされそして真空に供される。レイア
ップは硬化ザイクルの間レイアップからの未硬化樹脂の
流出を防ぐシールを形成する非通気性の可撓性フィルム
で被覆される。非通気性の可撓性フィルムで被覆した後
、高い強度の複合構造体を形成するために必要な圧縮を
与えるために、レイアップに相対する非通気性の可撓性
フィルムの表面上の圧力分布を均一に維持しながらレイ
アップを樹脂硬化温度に加熱する。

一つの好ましい形態は、非通気性の可撓性フィルムの全
表面上に外部から与えられる圧力の分布を均一にするの
に役立つクツションとなる通気性材料で非通気性の可撓
性フィルムを被覆することである。この通気材料は、レ
イアップ及び非通気性の可撓性フィルムと同様に、バッ
グの周囲に広がるシーリング材によって金型に刻してシ
ールされるバッグ内に封入され、そして直接バッグと金
型の間に載置される。通気性材料は、外気に連絡され、
そしてレイアップは、相対するバッグ表面上の圧力分布
を均一に維持しながら樹脂硬化温度に加熱される。通気
性材料を外気と連結することによって、レイアップの表
面上に均一に分布するように外部から圧力を与えること
を特徴とする特異的な圧力が作られる。

他の好ましい形態として、レイアップ金型上に載置され
た後レイアップのさらされた表面が離型材料によって被
覆される。レイアップから未硬化の樹脂が流出するのを
防ぐた必にレイアンプを効果的にシールする方法で非通
気性の可撓性外表面を有する膨張可能なバッグは離型材
料に近接して載置される。樹脂硬化温度にレイアップを
加熱する際に、膨張可能なバッグは、同時にレイアップ
のさらされた表面を被覆する離型材料上に一様の圧力分
布が得られるように加圧される。

この発明の改良方法は、レイアップ中で硬化する正確な
樹脂量を効果的にコントロールすることも予定している
。樹脂の粘度が低下し自由に流出するような硬化サイク
ルの間のレイアップからの樹脂の流出を防ぐことによっ
てそれは達成される。

さらに、このような結果を達成するために、本発明は、
通常不均一の構造上の形態を有し多くの複合体製品の製
造プロセスで使用するのに有用な非通気性の可撓性フィ
ルムを利用する。さらには、本発明は、レイアップ内か
ら排出することができる簡便な方法を、必要により揮発
物を除去できる方法と同様に提供する。

本発明に従って、そして、第１図ないし第５図の最初の
具体例に関して示したように、複合体の硬化をコントロ
ールする方法は、引用番号１０によって示される金型を
使用することを含むものであり、それに対して複合構造
体が硬化される。添付図面中に示された金型１０は平ら
であるが、複合構造体は平らではなく、金型は所望する
適宜の形態に作られる。未硬化樹脂を含むレイアップ１
２を金型１０の上に載置する前に、硬化ザイクルの終了
時に複合構造体を容易に除去するために金型の上に通常
の離型剤又は材料１４が載置される。

レイアップ１２は、熱硬化性樹脂中に埋められた繊維補
強材の層１６を含む積層体、サンドインチ又は完全に竪
練りした製品であり得る。そのような熱硬化性樹脂中に
竪練りされた繊維補強材の層１６を含む積層体は、全て
の添付図面に示されている。

ある種のレイアップ１２の場合、金型１０の上に載置し
た後レイアップから排出空気を除去することが好ましい
。第１図に示されるように、離型材料１４によって被覆
された金型１０の上に直接そしてレイアップ１２の周囲
に通気性材料１８を載置することによつ、そのような除
去を達成することができる。レイアップ１２及び通気性
材料１８は、真空バッグの周囲に広がるシーリング材２
２によつ金型１０に対してシールされた真空バッグ２０
の中に封入され、そして真空バッグと金型の間に直接載
置される。この真空バッグ２０は、真源（図示せず）と
直接連結して通気性材料１８を載置するために連結管２
４に連なる開口を具備している。さらにシーリング材２
６が、真空バッグ２０内を真空にし得る確実なシールを
維持するために連結管２４に近接して利用される。通気
性材料１８を通じてレイアップ１２上に維持される真空
を少なくとも１０分間維持して空気の排出を完全にする
ことが好ましい。レイアップ１２の空気の排出が充分に
なされた後、真空バッグ２０及び通気性材料１８の周囲
の材料は、以下に示される本発明の操作に従って、金型
１０及びレイアップから除去される。

ある種の複合構造体を硬化する場合、硬化サイクルの開
始に先立ってレイアップ１２から揮発物を除去すること
が好ましい。第２図に示したように、金型１０に近接す
る離型材料１４上にレイアップ１２を載置した後、レイ
アップからの空気を排除するプロセスと関連して示され
るようにレイアップの周囲に通気性材料１８ａを載置す
ることによって揮発物の除去が行われる。レイアップか
らの樹脂の移動を防ぐために通気性材料１８ａ及びレイ
アップ１２の間に離型材料２８の層が好適には挿入され
る。次いで、真空バッグの周囲に広がるシーリング材２
２ａによって金型１０に対してシールされた真空バッグ
２Ｏａ内にレイアップ１２及び通気性材料１８ａが封入
され、そして真空バッグ及び金型の間に直接載置される
。レイアップ１２がら空気を排出するための前述のプロ
セスの場合のように、連結管２４ａが真空源（図示せず
）に通気性材料１８ａを連結するために供される。次い
でレイアップ１２を、揮発物を排出するが、離型材料２
８及び真空バッグ２０ａを通過して通気性材料１８ａへ
多量にレイアップ中の樹脂が流出するに至るまでその粘
度が低下しない程度の温度に加熱する。この温度は樹脂
の組成によるものであるが、通常、１００℃以下である
。さらに、この真空は、好ましくは、少なくとも１５分
間維持される。空気の排出及び揮発物の除去プロセスは
、第１図及び第２図に示したように、非常に似ており、
必要ならば、簡単に同時に実施することができる。

揮発物をレイアップ１２から完全に除去した後、通気性
材ｎ　１８　ａに近接する材料及び挿入された離型材料
２８が金型１０及びレイアップ１２から除去される、そ
して本発明の複合体の硬化をコントロールする方法は、
第３図に最も良く示されているように実施される。そこ
では、硬化サイクルの間の未硬化樹脂の流出を防ぐレイ
アップ１２の周囲のシールを形成する非通気性の可撓性
フィルム３０でレイアップ１２が被覆される。完全にシ
ールするために少なくとも５０ミリの距離でレイアップ
１２の周囲に非通気性の可撓性フィルム３０が広がるこ
とが好ましい。非通気性の可撓性フィルムの表面上に与
えられる外部からの圧力の分布を一様にするクツション
となる通気性材料３２で非通気性の可撓性フィルム３０
を被覆する。図示したように、通気性材料３２は、非通
気性の可撓性フィルム３０とおおよそ同じ寸法である。

通気性材料３２及び非通気性の可撓性フィルム３０は、
バッグの周囲に広がるシーリング材料３６によって金型
１０に対してシールされるバッグ３４内に封入され、そ
して直接バッグと金型の間に載置される。連結管３８が
、シーリング材料４０によってバッグ３４にシールされ
、バッグを通して通気性材料３２は大気圧に連結される
。通気性材料３２を開口することによって、バッグ３４
の外に与えられる圧力は、通気性材料を圧縮するのに役
立ち、一方、それは、加熱する間に所望の方法でレイア
ップを均一に圧縮するような方法でレイアップ１２に圧
縮圧を与えるものである。レイアップ１２からの樹脂の
絞り出しを防ぐことによってそしてその結果としてレイ
アップ内の実際の樹脂含量を正確にコントロールするこ
とによって、均一な圧力分布の影響下に複合構造体を形
成するだめのレイアップの硬化は、非常に高い強度の生
産物を与えた。さらに、硬化サイクルの間のレイアップ
の同様な加熱及び加圧は、有利にそして経済的に単にレ
イアップ、金型１０及び封入装置をオートクレーブ中に
挿入するだけで達成された。

第３図の装置によって一般的に示される方法は、レイア
ップの外表面と非通気性の可撓性フィルム３０の内表面
の間でレイアップ１２の周囲の上にかぶせるように粘着
テープ４２を加えることによって改良される。第３図の
システムに付加する粘着テープ４２は、第１図に示され
る。粘着テープ４２は、レイアップ１２の樹脂に結合す
ることなく硬化温度に抵抗することが可能な組成のもの
である必要がある。粘着テープ４２はレイアップ１２及
び金型１０の両者と少なくとも２インチの距離で重なっ
ていることが好ましい。

図面に平らな金型１０及び平らなレイアップ１２が示さ
れているが、複合構造体のほとんどは平らではない。そ
れゆえに、レイアップを形成する積層体の最後の層１６
が必要とされ、これらの層は硬化ザイクルの間に樹脂の
粘度が低下するように作用するものである。第５図は、
繊維補強材の上層１６ａ及び下層１６ｂの上に研摩材２
６をさらに載置することを示すものであり、第４図に関
連して既に記載したのと同様に粘着テープ４２で金型に
対して粘着材料をテーピングすることを示すものである
。粘着材料４４は、グラスクロス、サンドペーパー、あ
るいは硬化サイクルの間レイアップを所望の状態に維持
するような他の同様の材料が使用される。粘着テープ４
２の機能は、離型材料１４に近接して粘着材料４４を保
持するのと同様である。

もちろん、第４図及び第５図に示されるように、粘着材
料４４及び粘着テープ４２の機能は、レイアンプ中の樹
脂のシールより完全にするのと同様に所望の位置でレイ
アップ１２に結合されるものである。この場合、粘着テ
ープ４２は、レイアップの全周囲に位置させるべきであ
り、粘着材料４４は、その周囲の必要な箇所にのみ載置
することができる。

本発肋の第２の具体例において、第６図に示されるよう
にレイアップに対して異なった方法で圧力を与えること
によって、レイアップ１２に均一な圧縮力を供給し、そ
して樹脂の絞り出しを防ぎながら複合構造体を硬化する
一般的な原理が示されている。この第２の具体例におい
て、レイアップ１２に供される圧力は、金型１０ａ内に
載置された一対の弾性あるいは膨張可能なバッグを用い
てオートクレーブ又は同様な手段によって与えられる。

図示された金型１０ａは、相互に垂直の壁５２に連結さ
れた同様の上部プレート４８及び下部プレー１〜５０を
含んでいる。直角のかすがい５４は、一対のボルト５６
を有し、壁５２及び下部プレート５０の接点に近接して
配置され、土部プｌ／−ト４８は二つのボルト５８によ
ってこれらの壁に直接連結される。

最初の具体例に関連して記載されたように金型ＩＧａに
近接してレイアップ１２を載置する際に、レイアップが
弾性バッグ４６に近接して載置され、そして離型材料６
０の層が弾性バッグとレイアップの間に挿入される。弾
性バッグは、加圧時に所望の圧縮圧に保持する特定の手
段６２によって金型１０ａ内に支持される。さらに、膨
張可能のバッグ４６の加圧によってレイアップから未硬
化樹脂が流出するのを防ぐために金型１０ａに対してレ
イアップ１２が効果的にシールされる。

レイアップ１２の一部分６４は、近接した膨張可能バッ
グ４６の間に配置され、このレイアップの中間部分は、
加圧時にバッグの相対的に作用する力によって有利に圧
縮される。このように、複合構造体は弾性バッグ４６を
利用して金型１０ａの伸張部分として効果的に形成され
る。膨張可能バッグ４６は、レイアップ１２を加熱する
方法によりそしてそれと独立した方法により加圧される
ので、膨張可能バッグは、所望の同時的な加圧及び加熱
がもたらされるオートクレーブシステムによって加圧さ
れることが好ましい。

前記のことから、複合体の硬化をコントロールするこの
新規方法は、最終の複合構造体の樹脂量を正確にコント
ロールするものである。本発明の二つの特定の具体例が
詳細に記されたが、この発明の考え方及び範囲からはず
れることなく種々の修正が可能である。従って、本発明
は、請求の範囲による場合を除き特に限定されるもので
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レイアップ及び金型の上のバッグの配置の断
片的な概略的断面図であり、レイアップから空気を排除
するた必のバッグの配置を示す。 第２図は、第１図と同様のバッグの配置の概図であり、
揮発物の除去段階で樹脂が流出するのを防ぐために真空
バッグとレイアップの間に離型材料層が挿入される方法
を示す。 第３図は、硬化サイクルの間の樹脂の絞り出し現象を防
ぐように複合体の硬化をコントロールするために利用さ
れる代表的な装置の概略図を示す。 第４図は、第３図と同様の代表的な装置の概略図であり
、さらに樹脂の絞り出し現象を防ぐためにレイアップの
周囲に粘着テープを付加したものを示す。 第５図は、第３図と同様の代表的装置の概略図であり、
第４図の場合と同様の粘着テープによってレイアップの
周囲に一対の研摩材料をわずかに保持したものを示す。 そして、 第６図は、硬化サイクルの間にレイアップを圧縮すると
同時に樹脂の絞り出し現象を防ぐ膨張可能なバッグを具
備した複合体の硬化をコントロールするために利用され
る代表的な装置の概略図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複合構造体を製造する方法であって、金型に離型材
   料を供給し、樹脂を損失することなく複合構造体に形成
   される未硬化樹脂及び補強ファイバーから本質的に構成
   される含浸レイアップフィルムを金型上に載置し、レイ
   アップのさらされた表面を離型材料で被覆し、レイアッ
   プのさらされた表面を被覆する離型材料に近接したそし
   て直接接触した可撓性で、流動性の非通気性外層部分を
   有する膨張可能バッグを配置し、当該膨張可能バッグの
   部分とレイアップを完全にシールするレイアップの周囲
   に広がる金型の間に連続的なシールを形成し、硬化の間
   にシールされたレイアップから未硬化樹脂が流出するこ
   とを防止し、そして、シールされたレイアップを樹脂硬
   化温度に加熱し、同時に膨化可能性バッグの前記部分の
   外表面を加圧することによって複合構造体を形成するた
   めに硬化し、加圧された膨張可能バッグによりレイアッ
   プさらされた表面を被覆している離型材料の上に均一に
   分布すべく圧力を供給する、ことからなる前記方法。 ２、金型がレイアップを囲んでおり、膨張可能バッグの
   加圧が、硬化段階でレイアップから硬化樹脂が流出する
   のを防ぐ方法であり、金型の中心から外面方向へ圧縮す
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、少なくともレイアップの部分が、近接するバッグが
   加圧されるようにレイアップの当該部分を圧縮する近接
   の膨張可能バッグの間に配置され、当該レイアップの圧
   縮が未硬化樹脂の多量の流出なしに達成されるものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４、膨張可能バッグが、同時に樹脂硬化温度にレイアッ
   プを加熱するオートクレーブシステムによって加圧され
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ５、通気性材料が、大気圧に開口されている請求項１記
   載の方法。 ６、レイアップが、熱硬化性樹脂中に埋込まれたファイ
   バー補強材の層を含む積層体、サンドイッチあるいは全
   体的に竪練りされた製品であることを特徴とする請求項
   １記載の方法。 ７、レイアップの樹脂と結合することなく硬化温度に抵
   抗できる粘着テープを供給する他の段階を含むものであ
   り、レイアップの外表面と流動性で非通気性の可撓性部
   分の内表面の間にレイアップの周囲を上張りするように
   当該テープが供給されることを特徴とする請求項１記載
   の方法。 ８、レイアップが、熱硬化性樹脂中に埋め込まれたファ
   イバー補強材の層を含んでいる積層体、サンドイッチ又
   は全体的に竪練りされた製品であることを特徴とする請
   求項１記載の方法。 ９、少なくともレイアップの部分が、近接したバッグが
   加圧されるようにレイアップの部分を圧縮する近接した
   膨張可能バッグの間に配置され、レイアップから未硬化
   樹脂の多量の流出のないようにレイアップが圧縮される
   ことを特徴とする請求項２記載の方法。 １０、膨張可能バッグが、同時に樹脂硬化温度にレイア
   ップを加熱するオートクレーブシステムによって加圧さ
   れることを特徴とする請求項２記載の方法。