JPH06509292A - 繊維強化樹脂構造体の形成および強固化方法 - 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】 発明の名称 繊維強化樹脂構造体の形成および強固化方法発明の背景 本発明は、構造体を貫通する中空分画または通路を有する繊維強化複合構造体の 形成および強固化方法に関するものである。

ガラス繊維、石英繊維および炭素繊維のような繊維で強化された樹脂基材の複合 部品中に高品質の、複雑な、寸法的に正確な中空分画を形成させる方法は、芯体 材料の性能により制限されている。石膏の芯体は、ある場合には通常の取り扱い 手順には脆過ぎる。このことは、細い芯体断面が含まれている場合に特に問題と なり得る。ゴムは温度限界を有し、寸法的に正確な中空分画を与えることができ ない。金属芯体、たとえば鋼鉄またはアルミニウムは、樹脂基材の複合体の過剰 な分解を防止するのに十分なほど温和な条件下では、複雑な形状の中空分画から 取り外すことができない。Ｂｉ／ＳｎまたはＳｎ／Ｐｂ（一般には低融点合金と 呼ばれる）は比較的低融点の芯体を作り、そのために中空プラスチック成分の射 出成形に使用し得ることが知られている。加えて、これらの低融点合金は溶融取 り出しが可能で、プラスチック材料の物理的性質を損なうことなく、極めて複雑 で寸法的に正確な通路、または中空成形体を形成させることができる。しかし、 これらの低融点合金は、最低で約６００゜Ｆから最高で約７１１４’　Ｆまでの 範囲の高温で硬化し、７００°Ｆないし約ては有用でない。

加えて、繊維強化樹脂構造体は多くの複雑な形状に成形され、ある場合には、こ れらの成形体は、その硬化サイクル中におけるこれらの構造体の強固化を困難に する通路を有する。これらの構造体は通常は、１個または２個以上の芯体の周囲 をプレブレツブで包み、ついでこれを鋼鉄製のマンドレルに付着させ、あらかじ め決定しておいた温度および圧力下で硬化用のオートクレーブに入れて形成させ る。硬化サイクル中の作置化を極めて困難にするものは、組立てに必要な遊びに 起因する包まれた芯体間の間隙の形成、および、鋼鉄製のマンドレルが温度の上 昇につれて膨張し、これが包まれた芯体間の間隙を増大させるという事実である 。加えて、温度が上昇するにつれてプレブレツブ材料から揮発性物質が失われ、 そのためにプレブレツブ材料の厚さが減少する。これら３種の全ての因子が、強 固化の貧弱な製品を得る原因となる。

発明の概要 硬化サイクル内の構造体中に通路を有する複合構造体のプレブレツブを完全に強 固化するためには、芯体の膨張量がマンドレルの膨張より若干大きなものであっ て、マンドレルの膨張とプレプレラグ材料からの揮発性物質の損失とを原因とす る間隙の増大を補償し、かつ、組立て後の包まれた芯体の間のいかなる遊びをも 補償しなければならない。プレブレツブの強固化を保証するために芯体材料に必 要な熱膨張の量は、これらの諸刃子および複合構造体の最高硬化温度により異な る。これを達成する一つの方法は、通路の構造を画定する複数の金属合金成形体 を準備し、ついで、あらか己ｉ定された硬化温度を有する熱硬化性複合プレブレ ツブ材料でこの金属合金成形体を被覆することである。このプレプレラグ材料で 被覆された金属合金成形体を並列の関係でマンドレル上に置く。このマンドレル と金属合金とは異なる熱膨張係数を有し、金属合全芯体の熱膨張係数（ＣＴＥ） がマンドレルの熱膨張係数より大きい。

好ましい具体例においては、芯体はマンドレルのＣＴＥの約３倍のＣＴＥを有す る亜鉛／アルミニウム合金である。この金属合金芯体は、プレブレツブ材料の最 低硬化温度以上の融点を有する。複合プレブレツブ材料で被覆された金属合金芯 体とマンドレルとの間の自由な運動は制限される。この一体構造体をあらかじめ 決定しておいた硬化温度に加熱して複合プレブレツブ材料を完全に硬化させ、強 固化する。オートクレーブ硬化ののちに金属合金芯体が構造体中に幾何学的に閉 じ込められていないならば、これを引き出し／押出して取り去ることができる。

金属合金芯体が通路の曲線により、また種々の断面により構造体中に閉じ込めら れている場合には、この芯体を溶融取り出しして最終製品の中空構造体を残すこ とができる。

適当なプレブレツブ材料は、炭素繊維、ガラス繊維、石英繊維およびアラミド繊 維のような繊維で強化した、以下のものを基剤とするポリイミド樹脂である。２ ，２−ビス−（３’　、　４−ジカルボキシフェニル）−へキサフルオロプロパ ン／ｐ−フェニレンジアミン／ｍ−フェニレンジアミン混合物（たとえばアヴイ ミド（Ａｖｉｍｉｄ’）　Ｎ）　、ピロメリト酸ジエチルエステルジ酸／１，４ −ビス−（４−アミノフェノキシ）−２−フェニルベンゼン混合物（たとえばア ヴイミド”　Ｋ）　、３．３’、４．４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ メチルエステルジ酸／４．４’−メチレンジアニリン／ナドン酸メチルエならび に、叶フェニｌ、％／ジアミンおよびナドン酸メチルエステル酸と混合した２、 ２−ビス−（３’　、　４’−ジカルボキシフェニル）−へキサフルオロプロパ ンニ無水物のジメチルエステルジ酸誘導体（たとえばＡＦ−Ｒ−７００Ａおよび Ｂ、ＰＭＲ−１１−３０およびＰＭＲ−１１−５０）。

図面の簡単な記述 図１は、本発明記載の方法に従って形成させた複合構造体の透視図である。

図２は、図１の構造体の製造用のセットの末端正面図である。

図３は、図２に示した一方面の拡大伸長図である。

図示された具体例の詳細な記述 ここで図面を参照すれば、図１に示すように、説明の目的用に選択した具体例は 、ダクトの内表面１４と外表面１６との間に分布した複数の通路１２を有する複 合完全環形ダクト１０である。このダクトの製造は、部品をマンドレル上に組み 立てて構造体を形成させ、続いて形成された構造体を硬化させ、後硬化させる各 段階を包含する。より特定的には、図２に示すように、構造体の組合わせには、 あらかじめ決定しておいた直径りを有する一定長の炭素鋼バイブから組み立てた マンドレル２０が含まれ、その上に金属合金芯体２２が固定される。芯体２２は それぞれプレブレツブ材料２４で包まれている。包まれた成形体はマンドレルの 曲率に適合するよな形状を有している。組合わせのより詳細な記述は図３に示さ れている。図３において、繊維強化樹脂プレブレツブの層２６はマンドレル２０ の周囲を包んでダクト１０の内表面１４を形成している。金属合金芯体−幌は繊 維強化樹脂プレプレラグ材料２８で包まれている。包まれた芯床をマンドレルに 固定したのちに、外表面シート３０でマンドレル上の全ての成形体の周囲を包ん でダクトＩＯの外表面１６を形成させる。

特に好ましい具体例においては、金属合金芯体は好ましくはイースタン合金社（ Ｅａｓｔｅｒｎ＾１ｌｏｙｓ、　Ｉｎｃ：）製の、約２０マイクロインチ／イン チ／’ＦのＣＴＥを有する亜鉛／アルミニウム合金＃３または＃５である。

マンドレルは、約７マイクロインチ／インチ／’ＦのＣＴＥを有する炭素鋼製の ものである。

層２６および３０、ならびに包み込み材料２８は、好ましくは、オーエンス・コ ーニング製の８２ガラス繊維で強化したデュポン類のアブイミド１Ｎプレブレツ グである。

構造体の組み立てが完了したところで、このセットを真空配管を付けた袋に入れ 、硬化用のオートクレーブに入れる。オートクレーブ硬化サイクルは約２０時間 継続させ、最高温度は金属合金芯体の融点以下である。

オートクレーブ硬化サイクルに続いてマンドレルの組み立てセ・ソトを袋から取 り出し、後硬化用の炉に入れる。後硬化サイクルにより、アゲイミド６Ｎ基材の 複合体のＴｇが所望のレベルにまで徐々に上昇する。

最後に、この部品を金属合金の融点以上に加熱して、炉中で芯体を溶融流出させ る。これに替えて、最終的な後硬化温度が芯体の融点以下であるならば、誘導加 熱技術を用いて芯体を除去することもできる。

平成５年１２月２７日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．中空分画または通路の構造を画定する複数の金属合金芯体を準備し；あらか じめ決定しておいた硬化温度を有する熱硬化性複合プレプレッグ材料で上記の金 属合金芯体を被覆し；上記のプレプレッグ材料で被覆した金属合金芯体を並列の 関係でマンドレルの上に置き、ここで、上記のマンドレルと上記の金属合金芯体 とは異なる熱膨張係数を有し、上記の金属合金芯体の熱膨張係数が上記のマンド レルの熱膨張係数より大きく：複合プレプレッグで被覆された金属合金芯体とマ ンドレルとの間の自由な相対運動を制限して一体構造体を形成させ；上記の一体 構造体を上記のあらかじめ決定しておいた硬化温度に加熱して上記の複合プレプ レッグ材料を強固化し、硬化させる各段階を含む、その中に中空分画または通路 を有する複合構造体の形成および強固化方法。
2. ２．上記の金属合金芯体を上記の合金が融解する温度に加熱してこの熔融合金を 一体構造体から流し出す付加的な段階をも包含する請求の範囲１記載の方法。
3. ３．上記の金属合金芯体が亜鉛／アルミニウム合金であることを特徴とする請求 の範囲１記載の方法。
4. ４．上記の芯体の上記の熱膨張係数が上記のマンドレルの膨張係数より約３倍大 きいことを特徴とする請求の範囲１記載の方法。
5. ５．上記の複合プレプレッグ材料がガラス繊維で強化されたアヴィミドＲＮであ ることを特徴ζする請求の範囲１記載の方法。
6. ６．その構造体の中空分画の構造を画定する、プレプレッグ材料の硬化温度以上 の融点を有する金属合金芯体を準備し：約６００°Ｆないし約７００°Ｆの範囲 のあらかじめ決定しておいた硬化温度と約７００°Ｆないし約７５０°Ｆの後硬 化温度とを有する熱硬化性複合プレプレッグ材料で上記の合金芯体を被覆して構 造体を形成させ；上記の構造体を真空下で、あらかじめ決定しておいた硬化温度 に加熱し、続いて上記の構造体を上記の後硬化温度に加熱する各段階を含む、硬 化温度と後硬化温度とを有するプレプレッグ材料からの中空複合構造体の形成方 法。