JPH0351203B2 - - Google Patents

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JPH0351203B2
JPH0351203B2 JP61165458A JP16545886A JPH0351203B2 JP H0351203 B2 JPH0351203 B2 JP H0351203B2 JP 61165458 A JP61165458 A JP 61165458A JP 16545886 A JP16545886 A JP 16545886A JP H0351203 B2 JPH0351203 B2 JP H0351203B2
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fibrous material
hollow
bladder
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cavity
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化中空構造物及びその製造方
法に関する。
発明が解決しようとする問題点 繊維強化複合材料の引き抜き成型法は、一定の
中空断面構造物の製造に用いられてきた。しかし
ながら、中空部材を用いた構造物の多くは、異な
つた断面形状寸法、部品の曲率、ねじれ、接合部
を設けることが必要である。かかる中空部材とし
ては、例えば、自動車のスペースフレーム、飛行
機の機体等がある。
現在、かかる中空部材もしくは構造物は、一般
に内部鋳型(芯型)として芯型材料を用いて作ら
れている。発泡軽量ウレタン材料は、作られるべ
き構造物の内側に残される芯型の正確な寸法形状
に機械加工され、あるいは成形される。芯型を除
去すべき場合には、中空構造が硬化された後に、
溶解もしくは融解せしめられる。
かかる芯型が用いられるとき、複合材料は樹脂
を含浸させた湿潤状態の補強材料が用いられる
か、あるいは乾燥状態の補強材料が用いられる。
乾燥状態の補強複合材料が用いられる場合には、
成形型を閉じた後に樹脂を送り込んで含浸させ
る。
上述の方法では、その芯型を正確な寸法形状に
形成する必要があり、また樹脂を含浸させた、あ
るいは含浸されていない繊維材料を配置した外側
成形型内に挿入する際に芯型を正確に位置付ける
必要があつた。更に、芯型を除去すべき場合に
は、芯型を構成している発泡材料を溶解、融解す
るのに多くの時間を要するか、または中空構造内
に奇麗な空洞を形成することが困難であつた。
ときには、膨張し得る成形型を用いて、ヘリコ
プターのローターブレードの外殻などを硬化させ
る。このような場合には、予め樹脂を含浸させた
補強繊維材料が用いられ、膨張可能な成形型は特
定の寸法形状に注意深く組み立てられなければな
らなかつた。
問題点を解決するための手段 本発明の目的は、改良された繊維強化中空構造
物およびその製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、寸法形状を厳密にする必
要がない膨張可能な気嚢(bladder)を芯型とし
て用いる改良方法を提供することである。
本発明によれば、断面形状寸法が変化し、曲
率、ねじれ、接合部を有する繊維強化中空構造物
が製造できる。この構造物を形成する方法は、開
閉可能になつている外側成形型の壁面に沿つて繊
維材料を施す工程を含んでいる。内側成形型とし
ての膨張可能な気嚢は、繊維材料の間に配置され
る。外側成形型が閉じられ、気嚢が膨張させられ
て、繊維材料が外側成形型の壁面に押し付けられ
る。次いで、樹脂が繊維材料内に注入される。樹
脂を含んだ繊維材料は、硬化させられて繊維強化
された構造物を形成する。
本発明の他の目的並びに利点は、上記特許請求
の範囲および以下の記載を添付図面を参照して一
読することにより、当業技術者には明瞭となり、
想到されよう。
作 用 膨張可能な気嚢を芯型に用いることにより、芯
型の寸法形状を厳密に形成する必要がなく、ま
た、その溶解、融解も容易であり、その後に形成
された中空構造物に奇麗な空洞が形成され、従つ
て空洞内に何物か(例えば、配線など)を挿入す
ることが容易になる。従つてまた、製造時間、コ
ストを大幅に減少させることができる。
実施例 第1図において、構造物10は、自動車のドア
フレーム部分を示している。フレーム接合部12
のような複数の接合部、表面14のような湾曲
面、部分16(第7図)で示したような不規則な
断面形状領域を持つている。一体的に硬化された
構造物10は、樹脂を含浸させていない繊維材料
の複数個の片を予め配置し、成形されるが、それ
らの内18と20とは樹脂注入と硬化の2工程で
形成される。中空の領域22は、構造物10内に
延長している。
第2図には、外側成形型の剛直な下方部分24
が示されている。下方部分24は、形成される構
造物もしくは部品、例えば第1図の構造物10に
対応して形成されている。
第3図には、例えばガラス繊維のような樹脂を
含浸させていない繊維材料が、下方成形型24の
内側面に沿つて予め配置される。繊維材料を人手
によつて配置する際に、断面領域が著しく深い場
合には、一枚以上の繊維材料の片を置く必要があ
る。図示の実施例では、繊維材料のような片2
8,30,32が用いられている。しかし、時に
は一枚の繊維材料の片だけですむ場合もあり、予
め成形された繊維材料の片を用いても良い。
第4図には、不規則な形状を持つた下方成形型
24と上方成形型36からなる外側成形型34の
全体が示されている。上下の成形型からなる外側
成形型34は、在来の態様でそれらの型24,3
6を開閉できるようになつている。
繊維材料38もまた、上方成形型36上に予め
配置される。外側成形型34を閉じるのに先だつ
て、膨張可能な気嚢40が配置される。気嚢40
は、一対の片42,44を含み、それらは構造物
10の寸法形状に概ね対応した適当な形状寸法に
裁断された後、互いにはぎあわされている。気嚢
40は、プラスチツクまたは他の適当な弾性材料
で形成されている。第4図では、気嚢40は、僅
かに膨張させられた状態で示されているが、実際
には片42,44は膨張前には互いに平らに重な
り合つていて良い。上方の成形型36は、平らな
内側壁面を有するものとして示されているが、下
方の成形型24と同様に不規則な内側壁面形状で
あつても良く、その場合、下方成形型に関して説
明したのと同様に、繊維材料がその中に予め配置
される。第4図に示された実施例では、フランジ
を持つた構造物を形成できることを例示している
が、この工程はフランジを持たない中空構造物を
成形する場合にも、同様に摘要できる。
第5図は、空気又は他の気体もしくは圧縮され
たマイクロバルーン(microbaloons)のような
媒体が、加圧された供給源から導管46を介し
て、気嚢40内に送り込まれ、膨張させられて、
外側成形型34の内壁上に予め配置された繊維材
料に押し付けられている状態を示している。気嚢
40は、次工程のために内側成形型としての機能
を果たしている。
第6図では、加圧された樹脂が、導管48に送
り込まれ、気嚢40と外側成形型34との間にあ
る繊維材料に含浸させている。空気抜き50が繊
維材料と大気との間に設けられて、繊維材料に加
圧下の樹脂が含浸させる際に繊維材料中に含浸さ
れない部分ができるのを防止している。レジント
ランスフアーモールデイング(RTM)のプロセ
スは当業技術において良く知られている。
繊維材料に樹脂を含浸させる工程に引き続い
て、硬化が行なわれるが、それは選択された樹脂
触媒によつて、室温下、加温下で行なわれ、後者
は繊維材料を加圧下の樹脂で加温する。硬化によ
つて、構造物10の成形が完了する。外側成形型
34は開かれて、構造物が取り出される。構造物
の形状の複雑さ、使用される気嚢及び樹脂に依存
して、気嚢は除去されても良く、あるいは構造物
内に残されても良い。
上述の工程で、一定の直径を有する薄いプラス
チツクチユーブを用いることができ、その直径は
成形される構造物もしくは部品の最大内側周辺寸
法に適合した寸法としても良い。より小さい周辺
寸法部分では、気嚢の材料が薄いので、過剰な材
料が成形された構造物に皺のない滑らかな内側表
面を形成することの妨げにはならない。気嚢材料
が極めて薄い場合には、緊張していない周辺寸法
を越えて気嚢が延びて、破裂しないようにするこ
とが望ましい。
本発明の方法により、自動車のスペースフレー
ムや飛行機の構造部品のような完全なフレームを
含めて中空のフレームの接合物の形成も可能であ
る。本発明の方法を用いて、同様の成形作業にお
いて、中空の部材に成形パネルを組み合わせるこ
とも可能である。接合された構造物を成形する場
合には、チユーブ状のプラスチツク製の気嚢を接
合することは、望ましくない。選定された2枚の
平らなシート材料を所望の形状の気嚢となるよう
裁断してはぎあわせる。このようにして使捨ての
低コストの気嚢を用いて、接合構造を持つた一体
的構造物を形成することができる。
本発明の方法で重要なことは、成形型に充填さ
れる補強材の充填量である。予想される殆どの中
空構造物は、断面積が比較的小さい。プラスチツ
ク製の気嚢を膨らませるのに大きい圧力を用い得
たとしても、比較的小さい力しか発生できない。
一般にそのような力は高度に複雑な成形型の総て
の表面に繊維材料をしつかりと押し付けるには不
充分である。従つて、繊維材料を成形型内に挿入
する前に、繊維材料を正規の形状に予め成形する
ことが望ましい。これは、裁断された繊維補強材
料と接合材を用いることにより達成できる。
製造量が少ない場合には、繊維補強材料を適正
な寸法に裁断し、気嚢の挿入に先だつて手作業で
大方適正な形状に成形することができる。気嚢に
よつて与えられる限られた力で高度に複雑な成形
型の全表面に補強材料をしつかりと押し付けるこ
とができるようにするために、個々の繊維材料の
層は互いにスライドすることができるようにしな
ければならない。それによつてそれらが互いに固
定されて、補強材料の適切な位置に移動するのを
妨げないようにしなければならない。
多くの複合構造物では、金属製のテープを取り
付け、あるいはリベツト用の支持板を用いること
により、金物の取り付けが好都合に達成できる。
これは、補強材料と気嚢との間に、あるいは補強
材料の層の間に金属板を予め配置することにより
容易に行うことができる。
構造物の荷重支持構造用骨格フレームのみを成
形する場合には、成形のための要件はもつと簡単
になる。前述のように、実際に発生される力は比
較的小さい。また、形成された中空構造の断面積
は比較的小さいので、成形型が大幅に拡張され
て、形をくずすことはない。従つて、精密度が要
求される場合にも、成形型は気嚢の圧力に絶える
ように嵩高のものとする必要が無い。成形型の複
雑さは、複数の要件、例えば、平面的なあるいは
立体的な形状、寸法などにもよるが、いずれにせ
よ硬化された構造物又は部品を取り出すことがで
きるように分解可能にしなければならない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を適用して形成できるタイプ
の不規則な形状を持つた構造物の等角図、第2図
〜第7図は、本発明により、第1図に示された構
造物を形成する方法の工程を示す断面図であつ
て、第7図は第1図の7−7線における断面図で
ある。 符号の説明、10:構造物、12:接合部、1
4:表面、16:不規則な断面部分、18,2
0:繊維材料の片、22:中空の領域、24:外
側成形型の下方部分、28,30,32:繊維材
料の片、34:外側成形型、36:外側成形型の
上方部分、38:繊維材料の片、40:気嚢、4
2,44:気嚢材料の片、46,48:導管、5
0:空気抜き。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記の工程を特徴とする変化した断面形状、
    曲がり、捩れ、及び接合部及び/又は一つ以上の
    中空ループをもつた繊維強化中空構造物の製造方
    法、 (a) 二つ以上の型部分を有し、それらの型部分の
    内部表面が共働して実質的に閉じた空洞を持つ
    た上記中空構造の外形を規定するよう配列され
    た上記外型を準備すること、 (b) 上記外型部分の内部表面に沿つて繊維材料を
    配置すること、 (c) 加圧流体を供給するための一つ以上の導管を
    有し、上記空洞の形状に実質的に順応すること
    ができる気嚢を、上記型部分によつて形成され
    るべき実質的に綴じた空洞の外側に上記一つ以
    上の導管を案内しつつ上記繊維材料上に配置す
    ること、 (d) 上記気嚢に加圧流体を供給して上記繊維材料
    を上記空洞の内部表面に押し付けること、 (e) 上記繊維材料に樹脂を注入すること、 (f) 上記繊維材料を硬化させて、上記一つ以上の
    導管の開口を除いて実質的に閉じた空洞を有す
    る中空の強化繊維構造物を形成すること。 2 上記型部分が複数の小孔を有し、それらの小
    孔は上記ひとつ以上の導管を収容し、あるいは上
    記気嚢が膨張される際に空気を排出する特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 3 上記気嚢が上記構造物が完成した後にその場
    に残される特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の方法。 4 少なくとも3枚以上の上記繊維材料が上記外
    型部分に予め配置され、それらの繊維材料が上記
    外型内で互いにスライドして一つの繊維材料片と
    して高度に不規則な形状に順応するようにするこ
    とを更に特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3
    項のうち何れか1項記載の方法。 5 上記硬化工程が加熱、加圧下において行われ
    る特許請求の範囲第1項〜第5項のうち何れか1
    項記載の方法。 6 下記を特徴とする実質的に綴じた空洞を有す
    る構造をもつた繊維強化中空プラスチツク部材、 上記構造が、成型中に上記空洞内で上記部材の
    内部表面にたいして膨張させられるよう充分に弾
    性のある膨張可能な気嚢を有し、上記気嚢は成形
    中に加圧流体を上記気嚢中に受け取るための一つ
    以上の導管が上記繊維強化プラスチツク部材の外
    壁を通つて延長しており、 上記構造が、複雑な形状を有する大型の成形構
    造部品であり、その形状は少なくとも一つの不規
    則な表面を有する変化する断面形状、曲がり、捩
    れ、接合部、及び/又は一つ以上の中空ループを
    有し、上記一つ以上の導管の開口を除いて実質的
    に閉じている空洞を有すること。 7 上記不規則な表面が樹脂を含浸された繊維料
    の複数片で構成されている特許請求の範囲第6項
    記載の中空繊維強化プラスチツク部材。 8 上記複数の繊維材料が上記不規則な表面の横
    断面に沿つて互いに重なり合つている特許請求の
    範囲第7項項記載の中空繊維強化プラスチツク部
    材。 9 車両のドアの形状をした特許請求の範囲第6
    項〜第8項記載の中空繊維強化プラスチツク部
    材。 10 上記気嚢が、変化する断面形状、曲がり、
    捩れ、接合部及び/又は一つ以上の中空ループを
    有する実質的に閉じた空洞内に連続して延長して
    おり、上記一つ以上の導管の開口が上記繊維強化
    プラスチツクでできた壁を通つて延長している特
    許請求の範囲第6項〜第9項記載の中空繊維強化
    プラスチツク部材。
JP61165458A 1985-08-22 1986-07-14 繊維強化中空構造物およびその製法 Granted JPS6271617A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US768259 1985-08-22

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JPS6271617A JPS6271617A (ja) 1987-04-02
JPH0351203B2 true JPH0351203B2 (ja) 1991-08-06

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JP (1) JPS6271617A (ja)
KR (1) KR910000499B1 (ja)
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