JPH02293118A - 予備成形された材料の二次成形方法および二次成形装置 - Google Patents

予備成形された材料の二次成形方法および二次成形装置

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JPH02293118A
JPH02293118A JP2099463A JP9946390A JPH02293118A JP H02293118 A JPH02293118 A JP H02293118A JP 2099463 A JP2099463 A JP 2099463A JP 9946390 A JP9946390 A JP 9946390A JP H02293118 A JPH02293118 A JP H02293118A
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fluid
preform material
laminate assembly
mold surface
opening
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Nazim S Nathoo
ナジム・サフアラリ・ナツツオー
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂のトランスファー成形法のためのプレフォ
ーム二次加工方法に関するものである．〔発明の背景〕 プレフォームは所望の複合部分の形状を有し、かつ適切
なガラスの型（切り刻まれたか、または連続した型）と
ガラス繊維配向（ランダムまたは方向の定まった）を有
するガラス繊維強化包装材料である。この方法において
プレフォームを使用すると、金型内における予備成形さ
れた強化材料の位置が速やかに決定されるため、成形サ
イクル時間が好都合に減少する．金型内における強化材
料の実際の分布を成形前に調べることができるので、不
良品の数が減少する． 樹脂のトランスファー成形法のためのプレフォームの二
次加工については２つの基本的な方法がある．その第一
の方法では、ガラス繊維強化材を直接スクリーンの上に
堆積させる。この類に属する堆積方法の一例はチッップ
トグラススプレーアップ、またはグイレクテッドファイ
バープレイスメントである．このような方法は、１９８
９年２月に開催されたプラスチック工業協会の第４４回
年次会！ｌ（ｔｈｅ　４４ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　
ｔｈｅ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）　、会合
１０一Ｂの会報にイー・ピー・カーレイ（Ｂ，Ｐ．Ｃａ
ｒｌｅｙ）等が「液体複合成形のためのプレフォーミン
グＰｒｅｆｏｒ＠ｉｎｇ　ｆｏｒ　　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃ
ｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）　」という題目で
発表した論文の中で学ぶことができる． プレフォームを形成させるためにチョップトグラススト
ランドを吹き付けるときには、この方法に手動操作が含
まれるために、調和した生産結果を得ることが困難であ
り、場所によって繊維の堆積量が４０％まで変動するこ
とが観察される．垂直回転軸に関して対称的に釣合いの
とれたプレフォームを製造する場合に、その他の困難に
も遭遇した．さらに、チョンプトストランドとエアディ
ポジション　プロセスを使用して得ることができる最小
の曲率半径もチッップトストランドの「バネのような」
性賞のために、比較的大きくなる．プレフォームを二次
加工するための第二の基本的な方法は、英国、ロンドン
の英国プラスチックス連盟刊行物（ｔｈｅ　Ｂｒｉｔｉ
ｓｈ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　ＦｅｄｅｒａｔｉｏｎＰｕｂ
ｌｉｃａｔｉｏｎ）　Ｎ２９３により１９８６年に強化
プラスチック入会ＩＩ（ｔｈｅ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ
　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｃｏｎｇ−ｒｅｓｓ）第１３回に
おいて出版された、ヴエトロテックス・セント・ゴバイ
ン（Ｖｅｔｒｏｔｅｘ　Ｓｔ．　Ｇｏｂａｉｎ）のエル
・ボミニ（Ｌ．　Ｐｏ■ｉｎｉ）著の「ユニフィ口のプ
レフォーミング（Ｐｒｅｆｏｒｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｕｎｉ
ｆｉｌｏ）　Ｊおよびオックスフォードシャー州、ウォ
リングフォード（Ｗａｌｌｌｎｇｆｏｒｄ）のテクニカ
ル・サーヴイセズ・ヴエトロテックス・ユー・ケー有限
会社（Ｔｅｃｈ−ｎｉｃａｌ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　Ｖｅ
ｔｒｏｔｅｘυ，　Ｋ．　Ｌｉｄ．）のマーク・ヒクリ
ング（Ｍａｒｋ　Ｈｉｃｋｌｉｎｇ）著の「連続フィラ
メントガラスマットのプレフォーミング（Ｐｒｅｆｏｒ
ｍｉｎｇ　　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｆｉｌａｓ＋ｅｎ
ｔ　Ｇｌａｓｓ　Ｍａｔ）Ｊ　　（利用できるＮＴＩＳ
）に示されているように、強化材の出発点として織物を
要求する．この織物は主としてランダム繊維、連続繊維
からなることができる． 使用される織物の型とは関係なく、適切な繊維の配向で
金型表面を覆うパターンで織物を切断する必要がある． それ故、縁部と輪郭を強調する金型内で織物の使用を許
す方法を開発する必要がある．このような方法は経済的
な方法でプレフォームを大量生産するのに向いている．
二次成形プロセス中のプレフォーム材料はしわが寄って
も、あるいは裂けてもならず、そして好ましくはプレフ
ォーム材料が造形された後に織物縁部の高価なトリミン
グが排除されて、その織物は定寸に裁断されていなけれ
ばならない． 〔発明の構成および特徴〕 プレフォーム材料を造形する本発明方法は、その材料の
造形中に、プレフォーム材料のしわ、破れまたは折り目
をできる限り少なくするため、２枚の弾性シートの間に
プレフォーム材料を保持する段階、およびその後、前記
材料が２枚の弾性シートの間になお保持されている間に
、予備成形された材料を所定の形状に成形する段階を含
んでいる。このプレフォーム材料は多層（シート）から
なることができる． プレフォーム材料をシートの間に保持すると、その材料
は成形プロセス中シートによって金型表面に平行に保持
されるので、成形困難な縁部および輪郭について二次加
工を施しているときでさえ、前記材料は成形プロセス中
にしわを生じない。したがって、本方法は従来技術によ
ってこれまでに得ることができなかった複雑な形状のプ
レフォームを生成する．この弾性シートはまた、織物の
ねじれを受容できる範囲内にとどめるように、織物形成
性の応力集中を金型表面上の“ハード　エッジ（ｈａｒ
ｄ　ｅｄｇｅｓ）″から遠くへ広げる結果、織物は成形
プロセス中に破れない．シートの間にプレフォーム材料
を保持すると、その材料が成形プロセス中に移動するの
が防げるので、高くついた従来技術のエッジトリミング
操作は排除される．弾性シートの使用は付加的な利益を
生ずる．プレフォーム材料を間に保持しているシートは
金型表面のまわりに形成されるので、このシートと金型
表面との間に潤滑剤が保持される結果、金型の“ハード
　エッジ”上におけるシートの結合が避けられる．好ま
しい実施態様における潤滑はシートと金型表面との間に
空気を流すことによって提供される． それ故、シートは金型表面上のハード　エッジの上で“
自由に浮く”．空気を通さないシートは潤滑用の空気の
流れが織物を吹き抜けるのを許さないので、空気潤滑プ
ロセス中に織物の繊維がゆがむのを防止する． したがって、弾性シートは成形プロセス中に犠物を金型
表面に平行に保ち、そして空気潤滑法を使用することに
よって、シートが金型表面に結合するのを防ぐので、こ
の弾性シートは織物のしわを最小限に少なくするか、ま
たはこれを排除する．本発明の装置はプレフォーム材料
をその間に保持する２枚の弾性シートを含んでいる（こ
れらのシートとプレフォーム材料は、この後でラミネー
トアセンブリーと称するものを形成する．）．この装置
はまた、所望の輪郭を有する金型、金型の輪郭のまわり
にラミネートアセンブリーを形成するための手段ばかり
でな《、ラミネートアセンブリーが金型のまわりに形成
されるので、ラミネートアセンブリーの表面と金型の表
面とを潤滑させるための手段も含んでいる． 成形プロセスの一部の間中でプレフォーム材料を２枚の
弾性シートの間に保持するため、これらのシ一トの間に
真空を展開させる．これらのシートは再使用することが
できる．各ブレフオームを成形してシートの間から取り
出した後、二次加工されていない新しいプレフォーム材
料をシートの間に置いて、二次加工プロセスを繰り返す
．それ故本発明の目的は、各々のプレフォームが造形さ
れた後、本発明方法によって高価なエッジトリミング操
作を排除することである。
本発明の特徴は、２枚の弾性シートの間にプレフォーム
材料を保持すること、プレフォーム材料におけるしわを
できるだけ少なくするとともに、プレフォーム材料にお
ける応力集中を分散させ、それによって織物の破れを回
避するか、あるいはできるだけ少な《することである． 本発明の特徴は、金型の表面にラミネートアセンブリー
が接着するのを防ぐか、かつ／あるいはできるだけ少な
くするために、金型表面とラミネートアセンブリーとの
間に流体潤滑剤を流すことである． 本発明のこれらの、およびその他の特徴、目的および利
点は以下の詳細な説明から明らかになるであろう．この
説明の中では添付図面中の数字が引用されている． 〔発明の実施ＭＱ様〕 第１図は上側金型、下側金型、上側および下側シートフ
レーム、上側および下側弾性シート、およびプレフォー
ム材料を含むプレフォーム材料造形装置の横断面の略図
を示している． 第２図は上側および下側弾性シート、およびこれらのシ
ートの間に保持されて下側金型の表面の上に位置してい
るプレフォーム材料からなるラミネートアセンブリーの
横断面の略図を示している．第３図はラミネートアセン
ブリーの頂部に掛合しようとしている上側金型の横断面
の略図を示している。
第４図はラミネートアセンブリーに掛合しつつある上側
金型を示す横断面の略図を示している。
第５図はラミネートアセンブリーのまわりにしっかりと
押しつけられた上側および下側金型を示す横断面の略図
を示している． 第６図は下側弾性シートによって支持されている造形プ
レフォームの横断面の略図を示している。
第７図は第４図の一部の詳細、特に流体潤滑剤開口を経
てラミネートアセンブリー表面へ通り抜ける空気の流れ
を示している． 第８図は目立った輪郭を有する雛型を使用することによ
って形成された造形プレフォームの略図である． 第９図は典型的な金型構造物における流体潤滑剤開口集
中部分の横断面の略図である．第１０図は第３図の一部
の詳細、特に下側金型と、上側および下側シートフレー
ムとの間に使用される封止装置を示している． ここで第１図を参照すると、プレフォーム材料１２を造
形するために使用されるプレフォーム材料造形装置１０
が示されている。プレフォーム材料は連続ストランドマ
ット、チッップトストランドマット、二輪（ｂｉａｘ）
および三軸（ｔｒｉａｘ）織物（ロービング織物、ある
いは例えば一方の側のロービング織物と他方の側のチッ
ップトストランドマットとの組合せからなることができ
る．本発明の教示によれば、その他のプレフォーム材料
も当然使用できることを十分理解すべきである．好まし
い実施態様におけるプレフォーム材料は、典型的にはサ
イズ剤（およびプレフォーム材料）を加熱した後、プレ
フォーム材料の寸法を安定させるために使用される前記
サイズ剤で被覆され、成形され、その後所望の完成形状
の状態で冷却される．プレフォーム材料を金型から取り
出した後でもなお所望の輪郭を保持することができる場
合には、サイズ剤が適用されていない他のプレフォーム
材料も当然使用できることを十分理解すべきである。
上記装置は所望の形の下側金型表面１６を有する下側金
型ｌ４を含むことが理解できる．下側金型表面１６は、
第一の流体潤滑剤が通る範囲を限定し、かつ流体潤滑剤
ボンブ２２のような第一の流体潤滑剤手ｖｊＬ２０（第
２図）と流体で連絡した状態に置かれている少なくとも
１個の第一の流体潤滑剤開口部１８を含み、そして好ま
しい実施態樺において潤滑のために使用される流体は空
気である．これは、空気のようなガス状物質を利用でき
ない場合は粉末のような乾燥物質を使用することが推薦
されるけれども、効果的に潤滑作用を働いて、それぞれ
の金型表面に対するラミネートアセンブリー表面の滑動
を許す他の媒体も当然使用できることを十分に認識すべ
きである．下側金型表面１６はまた、真空／ガス抜き開
口部２４の中または外のどちらに流体を流すかを選択で
きる真空／ガス抜き手段２６と流体で連絡した状態で範
囲が限定されて貫通して設けられている少なくとも１個
の上記真空／ガス抜き開口部２４を含むことが理解でき
る．好ましい実施態様においては、真空／ガス抜き手段
は、制御弁３２と結合している、当該技術では周知の流
体排除ボンプ３０のような流体排除手段２８を含んでい
る．真空／ガス抜き手段２６はまた、開いたとき大気に
よって真空／ガス抜き開口部２４と連絡する別の制御弁
３４を含んでいる。
ここで第１図に戻ると、下側金型表面１６はまた、上側
縁部３６およびこの上側録部よりも低い位置にある下側
凹部３８を含み、そして第一の流体潤滑剤開口部１日は
上側縁部の一部を通り抜けるように範囲が限定され、真
空／ガス抜き開口部２４は下側凹部の一部を通り抜ける
ように範囲が限定されていることもわかる． 装置１０はさらに、上側金型表面４２を有する上側金型
４０を含み、そしてこの金型表面は、その表面を貫通す
るように範囲が限定され、かつ好ましい実施態様におい
ては当該技術では周知の空気ポンプのような流体潤滑ポ
ンプ４８からなる第二の流体潤滑手段４６と流体で連絡
した状態に置かれている少なくとも１個の第二の流体潤
滑剤開口部４４を有する。金型表面４２はさらに、上方
に向かって貫通しているものと定義される流体排出開口
部５０を含んでいる． 上方へ向かって貫通するように働くものと規定される第
一の開口部５４を有する下側シートフレーム５２は下側
シートフレームの上側表面のまわりに位宣している第一
のクランプ手段５６を有するか、あるいはこのクランプ
手段５６と連結している． 上に向かって貫通するように規定され、かつ上側シート
フレーム５８の上側表面のまわりに位置している第二の
クランプ手段６２と連結して、あるいはこのクランプ手
段６２を担持して作用する第二の開口部６０を有する上
記上側シートフレーム５８は、下側シートフレーム５２
の上に配置される。上側シートフレームの内側表面は下
側シートフレームの外側表面と鱗り合って密接した関係
でぴったり合うような寸法に作られており、下方シート
フレームの内側表面は下側金型１４の外側表面と隣り合
って密接した関係でぴったり合うような寸法に作られて
いる． 装置１０はさらに、下側金型の外側表面または下側シー
トフレームの内側表面によって保持され、かつ膨張して
金型１４とフレーム５２との間に流体を通さないシール
を形成する膨張性ブーツ（ｂｏｏｔ）のような第一のシ
ール手段６４（第１０図）を含んでいる．第一のシール
手段６４と構造が類領している第二のシール手段６６は
、下側シートフレーム５２と上側シートフレーム５８と
の間に操作可能に掛合しており、そしてフレーム５２、
５８を互いに隣り合わせに配置するときには、膨張して
フレーム５２とフレーム５８との間に流体を通さないシ
ールを提供する．同じ機械的な効果を果たすために他の
多くの空気によるシール系および／または機械的シール
系も当然金型とフレーム５２，５８との間に使用できる
ことを十分認議すべきである． 装ｙ１１０はまた、好ましい実施態様によれば、天然ゴ
ムラテックスから形成された厚さ０．０６０インチの下
側弾性シート６８を含んでおり、別の実施態様ではこれ
以外の厚さを有する材料を使用できることをよく認識し
なければならない．好ましい実施態様における下側弾性
シートは第一のクランプ手段５６によって下側シートフ
レームの上側表面周囲に固定され、そして好ましい実施
態様における第一のクランプ手段５６は、ねじによって
下側シートフレームに結合している鋼製フレームからな
り、そして当該技術にとって周知であるように、フレー
ムクランプ手段５６と弾性シート６８との間に流体シー
ルを形成するように、密封表面のまわりで、中にシーラ
ント材料を有する溝に合体している．それ故下側シート
は第一の開口部５４で流体を通さないシールを形成し、
下側シートは予備成形された材料の造形プロセスの一部
の間中でプレフォーム材料１２を支持する。
装置１０はまた、第二のクランプ手段６２によって上側
シートフレームの上側表面周囲に固定されていて、下側
弾性シート６８と同様な材料および構造からなる上側弾
性シート７０を含んで、その上側シートは第二の開口部
を横切る流体を通さないシールを形成し、そして第二の
クランプ手段６２は機械的に第一のクランプ手段５６と
Ｍ４Ｑしている．シ一ト６８、７０を互いに隣り合わせ
に配置してプレフォーム材料を保持させるとき、流体キ
ャビティ７２（第２図）はそれらの間に限定され、そし
て好ましい実施態様によれば流体排除手段７４と流体で
連絡した状態に置かれている流体キャビティは、これら
のシートの間に真空をつくることができる真空ボンプ７
６を含んでいる．上側シートと上側金型表面との間に家
庭用のベッドシーツ（図示せず）を配置することによっ
て、第８図に示されるプレフォームの二次加工中に上側
シート７０の有効寿命が２００〜３００サイクルに延長
されたことに注目しなければならない．ベッドシーツの
四隅が上側シートフレームに結び付けられる。
ボンブ全体の数を減らす一方、一連のプロセスを遂行す
るのに必要な制御弁の数を増やすように、ポンプ３０、
２２、７６、４８は、当該技術にとって周知であるよう
に、高価な弁の付いたヘッダーシステム内にまとめるこ
とができることが十分認められる． 装置１０はさらに、シートを下側金型表面に隣接して配
置するとき、下側金型表面と下側シートとの間に画定さ
れる第一の流体室７８、真空／ガス抜き手段と流体で連
絡した状態に配置されている第一の流体室および第一の
流体潤滑手段を含んでいる．上側表面と上側シートが互
いに隣接して配置されるとき、第二の流体室８０（第４
図）は上側金型表面と上側シートとの間に画定され、そ
して第二の流体室は第二の流体潤滑開口部４４、そして
流体潤滑ヘッダ−８２（第１図）を経て第二の流体潤滑
手段４６および流体排出開口部５０と流体で連絡した状
態に配置されている．本明細書全体を通して、編集の簡
略化のため、２枚の弾性シート６８、７０の間にプレフ
ォーム材料ｌ２を保持するときには、材料１２およびシ
ート６８、７０からなるアセンブリー全体をラミネート
アセンブリー８４（第２図）という。
装置１０はまた、好ましい実施態様では、プレフォーム
材料を被覆するサイズ剤を軟化して、その材料を曲げ易
くするとともに、後につづく成形を受け易くするのに十
分な温度までプレフォーム材料を加熱することができ、
しかもこの材料を冷却して所定の形状で寸法を安定化す
ることができる炉８８のような加熱器手段８６（第１図
）を含んでいる．好ましい実施態様によれば、１２０１
０、ニューヨーク、アムステルダム、エジソン街（Ｅｄ
ｉｓｏｎ　Ｓｔｒｅｅｔ）　、５番のファイバーグラス
・インダストリーズ有限会社（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ　
ＩｎｄｕｓｔｒｌｅｓＩｎｃ．）によって製造された、
ファブ　マット（ＦａｂＭａｔｔ）＃　２　２　１　５
と認定されるコンビネーシッンマットの４層からなるプ
レフォーム材料を下側弾性シートの上に置く前に、この
プレフォーム材料を室温から約３５０”Ｆの温度まで加
熱する．プレフォーム材料を加熱するためには、炉内の
対流加熱に加えて、赤外線によるような、別の方法も使
用できることが十分認識される． 最も簡単に表現すれば、本発明の装置は、造形プロセス
の前、間中またはその後でしわができるのを防止するよ
うに、プレフォーム材料を実質的に平らに保持する手段
を含んでいることがわかる．さらに、ラミネートアセン
ブリーの一部を所望の形状に成形する手段は金型手段９
０、９０Ａ（第１図）の使用を含み、そしてこの金型手
段９０、９０Ａは好ましい実施態様によれば、それぞれ
上側金型４０および下側金型１４から構成されて、上側
金型表面および下側金型表面の一部はラミネートアセン
ブリー８４のまわりで共同して掛合するように造形され
ていることが理解できる．本装置はまた、金型手段９０
、９０Ａの表面とラミネートアセンブリー８４とを隔離
する空間内に潤滑剤を配置するための手段を含み、ここ
で潤滑手段は、前述のように、第一の流体潤滑手段２０
と第二の流体潤滑手段４６を含んでいることも認めるこ
とができる． シートと金型を保持しているフレームは、当該技術では
周知であるような、シートおよび金型に対して操作可能
に掛合している油圧運転式の機械駆動系を使用すること
によって、互いに相対的な運動を起こす．ｉ！転用の標
準機械は、５０６１３、アイオワ州、セダーフォールズ
（Ｃｅｄａｒ　Ｆａｌｌｇ）、ワシントンストリー｝、
２０１番地のドエルファ一社（Ｄｏｅｒｆｅｒ　Ｉｎｃ
．）による発明者の指導の下に設計され、組み立てられ
、そして完成され、そして商業的な部品のための予備成
形された材料の生産が最近になって丁度開始した． 運転においては、プレフォーム材料を造形する本発明方
法は、プレフォーム材料におけるしわをできるだけ少な
《するように上側弾性シートと下側弾性シートとの間に
プレフォーム材料を保持し、その後ラミネートアセンブ
リーを所定の形状に成形する一般的な段階を含んでいる
．プレフォーム材料をシートの間に保持すると、金型の
様々な輪郭および縁部のまわりにラミネートアセンブリ
ーが形成されるので、プレフォーム材料は金型表面に平
行に保たれる．前述のように、シートは金型表面におけ
る激しい輪郭の変化によって形成される“ハードエッジ
”から遠くへ応力集中を分配し、それによってプレフォ
ーム材料における繊維のねじれおよび／または破れまた
はちぎれが最小限に抑えられるか、または排除される． 流体の流れに対して比較的非透過性であるシートもまた
、金型表面とシートとの間で流体潤滑系が使用されるの
を許して、金型表面にシートがくっつくのを排除する．
ラミネートアセンブリーが所望の形状に成形される際に
シートは繊維を含む織物を張力下に保つ。この張力を生
ずる機構は主として、形成されたプレフォームにおいて
しわを最小限に少なくするか、または排除するのに貢献
する． より詳しくは、好ましい実施態様によれば、プレフォー
ム材料はその材料を被覆するサイズ剤を軟化するのに十
分な温度まで加熱される。プレフォーム材料は初めに下
側弾性シートの上に置かれてから、下側シートフレーム
５２が下側金型の外側表面の近《で下向きの矢印９４（
第１図）によって示される方向に沿って陣ろされる．つ
いで上側シートフレーム５８が下側シートフレームの周
囲に降ろされる．第二のシール手段６６（第２図）が動
かされ、そしてその後、排気開口部９２（第２図）を通
してシートの間から空気を抜き取って、これらのシート
の間に約５インチ水銀の真空が生ずるように流体排除手
段７４を始動させることによってシートの間にプレフォ
ーム材料を保持する．ここでプレフォーム材料の堆積物
は２枚の弾性シートの間で張力をもってしっかり保持さ
れる．ひとたび真空が確立されて第一のシール手段６４
が始動すると、ラミネートアセンブリーと下側金型表面
との境界によって第一の流体室７８が効果的に画定され
て、この第一の流体室は第一の流体潤滑剤開口部ｌ８お
よび真空／ガス抜き開口部２４と流体で連結した状態と
なる． ついで例えばオープニングバルプ３２によって第一の流
体室から流体を除去し、そして流体排除手段２８を始動
することによって下側金型の上側端部の周囲にラミネー
トアセンブリーの一部を形成させる。好ましい実施１！
様においては流体室７日の中で水銀柱１８インチの真空
を形成させる．ラミネートアセンブリーの上の大気圧が
そのアセンブリーを下側金型キャビティ内へ押し進める
ので、プレフォームの形成が開始する．金型が単純な輪
郭を持てばプレフォームの完全な形成が起こるであろう
．しかしながら、複雑な形状を呈するため、下側金型表
面１６と一致するプレフォームの完全な形成はラミネー
トアセンブリーと下側金型表面の接触場所との間の摩擦
力によって抵抗を受ける．流体室７８内の真空度を上昇
させても、その適用した真空度に比例して抵抗性の摩擦
力も増大するので、付加的な順応性は生じない．この時
点でプレフォームの形成を完成させるためには、ここで
第３図を参照すると、上側金型表面を下方へ（矢印９６
によって示される方向に）移動させてラミネートアセン
ブリーと接触させる．ここで第４図を参照すると、上側
金型表面を連続して下方へ移動させることによって、下
側金型表面と隣り合うラミネートアセンブリーの付加的
な部分が形成される．この時点で調子を合わせて流体の
潤滑を開始させてラミネートアセンブリーのシートが両
方の金型表面に対して“自由に浮く“のを許す．好まし
い実施態様における流体潤滑プロセスは、流体潤滑剤開
口部１８および４４を通じてラミネートアセンブリーの
両側近くに空気を満たすことを含んでいる．好ましい実
施Ｍ４様によれば、それぞれ１／８インチの直径を有す
る各金型表面の８個の孔を通して空気潤滑剤が流れ、そ
してこれらの孔は第一および第二の流体潤滑剤開口部を
含んでいる．これらの孔は調節器を経て作業場の空気系
と連結しており、そして孔に供給される空気圧は２５〜
３２ｐｓ　ｌに維持される。
流体潤滑プロセスの開始に先立って、ラミネートアセン
ブリーの下方の真空は、例えばオープニングバルブ３４
（第２図）によって解放される。
第一の流体室に流体を加えることによって真空がラミネ
ートアセンブリーの下から除かれることが理解される．
プレフォーム材料を張力の下に保つため、２枚のシート
の間に真空が維持される。
ラミネートアセンブリーの上側表面に多量に流れ込む上
側金型の縁部を通り過ぎて外側へ排出されるか、あるい
は流体排出開口部５０を通って第二の流体室８０から排
出される．ラミネートアセンブリーの底面に潤滑作用を
与える空気は潤滑剤開口部ｌ８を通って第一の流体室７
日に入り、そして真空／ガス抜き開口部２４を通して排
出される． 第４図を詳細に調べると、ラミネートアセンブリーは金
型表面で規定されたハードエッジのまわりで浮くことが
観察される。例えば、上側金型表面に形成された棟部９
８に隣り合っているけれども、それにくっついていない
ラミネートアセンブＩＪ−８４を示している第７図に注
目されたい．ここで第９図を参照すると、本発明の代表
的な実施態様においては、ラミネートアセンブリーが最
大限に曲がる場所で空気の流量が最大になるような最も
厳しい条件の縁部または最も鋭い輪郭を有する金型表面
の一部に流体潤滑剤開口部が典型的に集まっていること
を理解することができる。
流体潤滑剤ヘッダ−１００は典型的には隣り合った位置
に置かれて、最小半径の領域で金型表面に形成された流
体潤滑剤開口部１０２に流体を供給する． 真空／ガス抜き開口部１０４は、ラミネートアセンブリ
ーの下の金型から排気する前に大きな表面積を横切って
流体が流れるのを促進するように、流体潤滑剤開口部１
０４から若干の距離をおいて金型表面の比較的平らな部
分に配置されている．同じ機械的な成果を達成するため
に、流体潤滑と真空／ガス抜き開口部とのその他の多く
の組み合わせを使用できることも当然十分理解される．
ここで第５図を参照すると、プレフォーム材料は今や上
側金型と下側金型の輪郭に一致して成形されている．流
体潤滑プロセスが保証され、そして真空／ガス抜き開口
部２４を通じて流体を除去することによって、ラミネー
トアセンブリーの下に再び真空が確保される．上側金型
と下側金型は今や最も近づいた関係にある． ラミネートアセンブリーの下に再び真空が確立された後
に上側金型４０を引っ込ませ、そして３０秒後にプレフ
ォーム材料の一部を冷却させるためにシートの間から真
空を排除し、ついで流体キャビティ７２を大気に向けて
解放する。大気へ向けて排気することによって真空を解
放するのと同時に、シートの間の第二のシール手段６６
も解放する．第二のシール手段６６を解放した後に上側
弾性シートを上方へ引っ込めてから、系をこの位置に２
分間保持して、予備成形された材料を最終的に冷却させ
る． ここで第６図を参照すると、開口部２４、１日の中を通
して空気を排出することによって、２分後に下側弾性シ
ートの下から真空が排除される．第一のシール手段もま
た、第一の流体室７８が大気に向かって自由に解放され
るように、脱活性化される．プレフォームを金型から取
り出すために下側シート６８の弾性シートが利用される
．プレフォーム造形サイクルはこれで完了する．その後
造形プレフォームは人手または機械によって取り出され
てから、本方法は後につづくプレフォーム材料造形プロ
セスのために繰り返される。
ここで第８図を参照すると、自動車のバンパー構造物に
組み込む方法において首尾よく製作されるプレフォーム
の概要図が示されている．最初にプレフォーム材料の平
らなシートを加熱し、成形し、そして弾性シートの間か
ら、しわを生ずることなく造形されたプレフォームを取
り出した。二次加工プロセス中にプレフォーム材料を金
型に平行に保持するとともに、プレフォーム材料が金型
の輪郭のまわりに形成されたときに流体潤滑ブロセスを
始動させたために、端部における繊維のゆがみは最小限
に抑えられた。
好ましい実施態様ではプレフォーム材料は最初平らであ
るけれども、既に一部造形されたプレフォーム材料をプ
ロセス開始時に使用できることも当然十分に認識される
． 本発明の概念から逸脱しないで、当該技術に経験を有す
る者が、これまでに述べた装置および方法に他の多くの
変更および改変を加えることができる．したがって、以
上の説明において添付図面を参照して述べられた装置お
よび方法は専ら説明のためのものであって、本発明の範
囲を限定することを意図していないと解すべきことは明
らかである．
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のプレフォーム材料造形装置を示す横断
面図、第２図は本発明によるラミネートアセンブリーを
示す横断面図、第３図はラミネートアセンブリーの頂部
に掛合しようとしている上側金型を示す横断面図、第４
図はラミネートアセンブリーに掛合しつつある上側金型
を示す横断面図、第５図はラミネートアセンブリーのま
わりに押しつけられた上側金型および下側金型を示す横
断面図、第６図は下側弾性シートによって支持されてい
る造形プレフォームを示す横断面図、第７図は第４図の
一部を詳細に示す横断面図、第８図は造形されたプレフ
ォームの斜視図、第９図は金型構造物に形成された流体
潤滑剤開口集中部分の横断面図、そして第１０図は第３
図の封止装置を詳細に示す横断面図である．図において
、１０・・・プレフォーム材料造形装置、１２・・・プ
レフォーム材料、 １４・・・下側金型、１６・・・下側金型表面、４０・
・・上側金型、４２・・・上側金型表面、５２・・・下
側シートフレーム、５８・・・上側シートフレーム、 ５６・・・第一のクランプ手段、６２・・・第二のクラ
ンプ手段、 ６４・・・第一のシール手段、 ６６・・・第二のシール手段、７０・・・上側弾性シー
ト、８０・・・第二の流体室、７８・・・第一の流体室
、８４・・・ラミネートアセンブリー １０４・・・造形されたプレフォーム．第４図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）−プレフォーム材料を上側弾性シートと下側弾性
    シートとの間に保持して前記プレフォーム材料に生ずる
    しわを最小限に抑える段階、および −前記プレフォーム材料を所定の形状に成形する段階 を含む、前記プレフォーム材料の造形方法。
  2. （２）−プレフォーム材料を上側弾性シートと下側弾性
    シートとの間に保持して前記プレフォーム材料に生ずる
    しわを最小限に抑え、そして前記プレフォーム材料およ
    び２枚の前記シートがラミネートアセンブリーを形成す
    る段階、 −金型の表面と前記ラミネートアセンブリーとを隔離す
    る空間内に潤滑剤を配置して、前記金型表面に前記ラミ
    ネートアセンブリーの前記シートが結合するのを防止す
    る段階、および −前記金型表面に合わせて前記ラミネートアセンブリー
    を二次成形することによって前記プレフォーム材料を成
    形する段階 を含む、前記プレフォーム材料の造形方法。
  3. （３）−プレフォーム材料を被覆しているサイズ剤を軟
    化させるのに十分な温度まで前記プレフォーム材料を加
    熱する段階、 −前記プレフォーム材料を上側弾性シートと下側弾性シ
    ートとの間に保持して前記プレフォーム材料に生ずるし
    わを最小限に抑え、そして前記プレフォーム材料および
    ２枚の前記シートがラミネートアセンブリーを形成する
    段階、 −金型表面を通って画定される流体潤滑開口部を具えた
    金型表面を有する金型の一部について前記ラミネートア
    センブリーを形成させる段階、 −前記流体潤滑剤開口部から流出する流体によって前記
    ラミネートアセンブリーに潤滑作用を与えて、前記金型
    表面に前記シートが結合するのを防止すると同時に、 −前記金型表面のさらに別の部分について前記ラミネー
    トアセンブリーのさらに別の部分を形成させる段階、お
    よび −前記プレフォーム材料を前記サイズ剤の軟化温度より
    も低い温度まで冷却する段階 を含む、前記プレフォーム材料の造形方法。
  4. （４）−第一の流体潤滑剤開口部を有する上側縁部およ
    び真空／ガス抜き開口部を有する下側凹部を具えた表面
    を有する下側金型を提供する段階、 −第二の流体潤滑剤開口部および流体排出開口部を具え
    た表面を有する上側金型を提供する段階、 −前記プレフォーム材料を被覆しているサイズ剤の軟化
    点を超える温度まで前記プレフォーム材料を加熱する段
    階、 −前記プレフォーム材料を上側弾性シートと下側弾性シ
    ートとの間に保持して前記プレフォーム材料に生ずるし
    わを防止し、そして前記シートおよび前記プレフォーム
    材料がラミネートアセンブリーを形成する段階、 −前記ラミネートアセンブリーおよび下側金型表面によ
    って境界がつけられる第一の流体室を画定し、そして前
    記第一の流体室が前記第一の流体潤滑剤開口部および前
    記真空／ガス抜き開口部と流体で連絡する段階、 −前記第一の流体室から流体を排除することによって前
    記下側金型の前記上側縁部について前記ラミネートアセ
    ンブリーの一部を形成させる段階、 −前記上側金型表面を下方に移動させて前記ラミネート
    アセンブリーと接触させる段階、−前記上側金型表面を
    連続的に下方へ移動させることによって前記下側金型表
    面近くの下方に前記ラミネートアセンブリーの一部を形
    成させ、同時に −前記第一の流体室に流体を加え、そして −前記流体潤滑剤開口部から流出する流体で前記ラミネ
    ートアセンブリーに潤滑作用を与えて、前記下側金型表
    面および前記上側金型表面に前記シートが結合するのを
    防止する手段、および −前記プレフォーム材料を前記サイズ剤の軟化温度より
    も低い温度まで冷却する段階 を含む、前記プレフォーム材料の造形方法。
  5. （５）−第一の流体潤滑剤開口部を有する上側縁部およ
    び真空／ガス抜き開口部を有する下側凹部を具えた表面
    を有する下側金型を提供する段階、 −第一の流体潤滑剤開口部および流体排出開口部を具え
    た表面を有する上側金型を提供する段階、 −前記プレフォーム材料を被覆しているサイズ剤の軟化
    点を超える温度までプレフォーム材料を加熱する段階、 −プレフォーム材料を上側弾性シートと下側弾性シート
    との間に保持し、そしてこれらのシートおよびプレフォ
    ーム材料がラミネートアセンブリーを形成する段階、 −前記ラミネートアセンブリーおよび前記下側金型表面
    によって境界がつけられる第一の流体室を画定し、そし
    て前記第一の流体室が前記第一の流体潤滑剤開口部およ
    び前記真空／ガス抜き開口部と流体で連絡する段階、 −前記第一の流体室から流体を排除するこ とによって前記上側縁部について前記ラミネートアセン
    ブリーの一部を形成させる段階、−前記上側金型表面を
    下方に移動させることによって前記下側金型表面近くの
    下方に前記ラミネートアセンブリーの一部を形成させる
    段階、 −前記第一の流体室に流体を加える段階、 −前記流体潤滑剤開口部から流出する流体で前記ラミネ
    ートアセンブリーの一部に潤滑作用を与える段階、 −前記第一の流体室から流体を排除して前記第一の流体
    室内に真空を確立する段階、 −前記ラミネートアセンブリーから上向きに離す方向に
    上側金型表面を移動させる段階、−前記第一の流体室内
    を設定期間中真空に維持する段階、 −前記プレフォーム材料から上向きに離す方向に前記ラ
    ミネートアセンブリーの上側弾性シートを移動させる段
    階、 −前記サイズ剤の軟化温度よりも低い温度まで前記プレ
    フォーム材料を冷却し、それによってプレフォーム材料
    の寸法を所望の形状に安定化させる段階、 −前記第一の流体室を大気圧まで戻すのに十分なほどの
    流体を前記第一の流体室に加える段階、および −前記下側弾性シートの上の造形された前記プレフォー
    ム材料を上方へ持ち上げる段階を含む、前記プレフォー
    ム材料の造形方法。
  6. （６）サイズ剤を冷却した後にプレフォーム材料の寸法
    を安定化させるために用いられる前記サイズ剤で被覆さ
    れている前記プレフォーム材料を造形するのに使用され
    る装置において、 −第一の流体潤滑手段と流体で連絡した状態に配置され
    て下側金型表面を貫通して画定されている第一の流体潤
    滑剤開口部を有し、さらに真空／ガス抜き手段と流体で
    連絡した状態に配置されて下側金型表面を貫通して画定
    されている真空／ガス抜き開口部を含む前記下側金型表
    面を有する下側金型、そして前記下側金型表面は −上側縁部および −前記上側縁部よりも低い場所に位置している下側凹部
    を有し、前記第一の流体潤滑剤開口部は前記上側縁部の
    一部を通るように画定され、前記真空／ガス抜き開口部
    は前記下側凹部の一部を通るように画定され、 −第二の流体潤滑手段と流体と連絡した状態に配置され
    て上側金型表面を貫通して画定されている第二の流体潤
    滑剤開口部を有し、さらに上側金型表面を貫通して画定
    されている流体排出開口部を含む上側金型表面を有する
    上側金型、 −下側シートフレームを上向きに貫通して画定される第
    一の開口部を有するとともに、上側シートフレームの上
    側表面の周囲に位置している第一のクランプ手段を有す
    る下側シートフレーム、 −上側シートフレームを上向きに貫通して画定される第
    二の開口部を有するとともに、上側シートフレームの上
    側表面の周囲に位置している第二のクランプ手段を有す
    る上側シートフレームであって、前記上側シートフレー
    ムの内側表面は前記下側シートフレームの外側表面と隣
    り合って密接した関係でぴったりと合う寸法に作られて
    おり、前記下側シートフレームの内側表面は前記下側金
    型の外側表面と隣り合って密接した関係でぴったりと合
    う寸法に作られている、前記上側シートフレーム、 −前記下側金型と前記下側シートフレームとの間に操作
    可能に掛合（ｅｎｇａｇｅ）されて、これらの金型とシ
    ートフレームとの間に流体を通さないシールを形成する
    第一のシール手段、 −前記下側シートフレームと前記上側シートフレームと
    の間に操作可能に掛合されて、これらのフレームの間に
    流体を通さないシールを形成する第二のシール手段、 −前記第一のクランプ手段によって前記下側シートフレ
    ームの上側表面のまわりに固定されており、そして前記
    第一の開口部で流体を通さないシールを形成するととも
    に前記プレフォーム材料を支持する下側弾性シート、 −前記第二のクランプ手段によって前記上側シートフレ
    ームの上側表面のまわりに固定されており、そして前記
    第二の開口部で流体を通さないシールを形成している上
    側弾性シート、 −前記上側シートと下側シートとの間に画定され、そし
    てこれらのシートの間に真空を確立することができる流
    体排除手段と流体で連絡した状態に配置されている流体
    キャビティ、 −前記下側金型表面と前記下側シートとの間に画定され
    、そして前記真空／ガス抜き手段および前記第一の流体
    潤滑手段と流体で連絡した状態に配置されている第一の
    流体室、および −前記上側金型表面と前記上側シートとの間に画定され
    、そして前記第二の流体潤滑剤開口部および前記流体排
    出開口部と流体で連絡した状態に配置されている第二の
    流体室 を含む前記装置。
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