JPH0767704B2 - 中空複合部材の製造方法 - Google Patents

中空複合部材の製造方法

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JPH0767704B2
JPH0767704B2 JP3047284A JP4728491A JPH0767704B2 JP H0767704 B2 JPH0767704 B2 JP H0767704B2 JP 3047284 A JP3047284 A JP 3047284A JP 4728491 A JP4728491 A JP 4728491A JP H0767704 B2 JPH0767704 B2 JP H0767704B2
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輿治郎 松原
千秋 林
慎一 清水
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Kawasaki Motors Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この出願の発明は、中空複合部材
の製造方法の発明に関する。さらに詳細には、中空部を
形成するための芯材に熱収縮性材料を使用する複合部材
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の中空複合部材の製造方法にあって
は、図11に示すような全体にテーパのついた金属製芯
材(金属マンドレル)21a、21b を使用していた。この芯
材を、例えば2分割のテーパキータイプとして使用し、
周囲に複合材料を巻きつけ、これを加熱成形した後、テ
ーパを利用して芯材を引き抜き、中空複合部材を製造し
ていた。かかる製造方法を開示した従来技術としては、
例えば特開昭62−207633号がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術にあっ
ては、成形後の芯材の離型が容易でないという欠点があ
った。すなわち、芯材を引き抜くのに相当の荷重を必要
とし、しかもその荷重によって成形の終了した複合部材
を破損する危険性さえあった。このため離型作業に相当
の労力を強いられるという問題点があった。
【0004】特に製品が長尺となるに従って、芯材の引
き抜きが困難となる。また、中空部形状を楕円、絞りな
どの特殊形状とする場合には、芯材の設計・選択は容易
でなく、離型作業も極めて困難となる。
【0005】この出願の発明の目的は、上述の問題点を
解決すべく、長尺製品の製造や特殊な中空形状の製品の
製造にも適し、離型作業が容易な中空部材の製造方法を
提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため、この出願の発明は、複合材料プリプレグ4、5 を芯
材1 に巻きつけて成形する中空複合部材の製造方法にお
いて、熱収縮性材料からなる前記芯材1 に内側バッグ材
2 を被せ、前記内側バッグ材の外周に前記複合材料プリ
プレグ4、5 を巻きつけ、前記複合材料プリプレグ4、5 の
外周に外側バッグ材14を被せ、前記複合材料プリプレグ
4、5 を前記内側バッグ材2を介して内側から加圧し、前
記外側バッグ材14を介して外側から加圧しながら加熱成
形し、熱収縮した前記芯材1 を取り出すことを特徴とす
る中空複合部材の製造方法である。
【0007】また、前記の中空複合部材の製造方法にお
いて、前記芯材1 を剛性軸16で支持しながら、前記内側
バッグ材2 の外周に前記複合材料プリプレグ4、5 を巻き
つけるものである。
【0008】
【作用】熱収縮性材料からなる芯材1 は、成形時に加熱
されることにより熱収縮する。熱収縮性材料の芯材1
は、複合材料プリプレグ4、5 を巻きつける際には中空複
合部材の中空部形状を形成するように働き、加熱成形し
た後の離型の際には容易に除去・離型できる様に働く。
【0009】また、熱収縮性材料の芯材1 は一般に剛性
を欠き、複合材料プリプレグ4、5 を巻きつけるときの張
力によって容易にたわみを生じる。特に長尺、細い芯材
の場合にはその傾向が著しい。剛性軸9 は複合材料プリ
プレグ4、5 を巻きつける際に、熱収縮性材の芯材1 を支
持して、このたわみを防止するように働く。
【0010】
【実施例】この出願の発明の実施例を図1から図10に
基づいて説明する。図1から図8はこの発明の基本的実
施例を説明するための図であって、図1から図6は一例
として角形芯材を使用した場合の成形準備のための工程
を示す図、図7、図8は成形準備を終了したバッグ構成
図である。以下、これらに基づき本実施例の製造手順を
説明する。
【0011】まず芯材となる発泡コア1 を機械加工等に
よって、図1の様に必要な寸法・形状に加工する。この
芯材としては、発泡スチロール等の熱収縮性材料であっ
て、加工が容易で安価な材料が好ましい。
【0012】特に発泡コア中の気泡は、連続気泡である
ことが望ましい。気泡が連続していない場合には、後述
の加熱工程で内圧をかける際に、内圧は発砲コアとバッ
グ材との狭い隙間を通してかかるため、不均一となるお
それがあるが、気泡が連続している場合には、発砲コア
中の連続気泡からも内圧がかかるため、均一に圧力がか
かるためである。
【0013】さらに、芯材の熱収縮材料としては、収縮
開始温度が複合材料の硬化・成形温度よりも若干高めの
材料であることが望ましい。収縮開始温度が成形温度よ
りも低い場合には、加熱成形過程でストリンガの形状を
拘束するものがなくなるため、少しの圧力バランスの狂
いで変形するおそれがある。これに対して芯材の収縮開
始温度が成形温度より高い場合には、温度を成形温度ま
で昇温・保持してストリンガを硬化させた後に、芯材収
縮温度までさらに昇温・保持させて芯材を収縮すること
により、成形の寸法精度が向上することとなる。
【0014】次に図2に示すように、内側バッグ材2 で
発泡コア1 を被覆した後、ロービングプリプレグ材3 を
巻つけて内側バッグ材2 を発泡コア1 に密着させる。こ
の内側バッグ材2 は、複合材料プリプレグ4、5 を加圧・
成形する際に、プリプレグ側を真空に保持して、内側か
ら加圧するためのものであり、同時に芯材を離型するた
めのものでもある。内側バッグ材2 としては、ナイロン
製バッグフィルム等を使用する。なお、内側バッグ材の
表面は離型処理を行い、成形後の離型が容易に行える様
にしておく。また、ロービングプリプレグ材3 は内側バ
ッグ材2 を発泡コア1 に密着させて所定の中空形状を形
作るためのものである。なお、バッグ材を被せるときに
は、内側バッグ材2 のしわは図3に示す様にストリンガ
側につけるのが好ましい。
【0015】さらに、図4に示す様に、複合材料プリプ
レグとして一方向材料テープ4 とロービング材5 を適宜
必要に応じて巻きつける。この一方向材料テープ4 とし
ては、例えば多数の強化繊維を所定の幅に帯状に並べ
て、樹脂を含浸させたテープ状のプリプレグ等を使用す
る。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等を用い
る。ロービング材5 としては、例えば強化繊維の長繊維
を数十本束ねて糸状とし、樹脂を含浸させたロービング
プレリプレグを使用する。巻きつけ作業は、例えば特開
昭62−97834号に開示される様なワインディング
マシーン等によって、自動化することが好ましい。
【0016】この複合材プリプレグ4、5 を巻きつけたも
のを、図5に示すように例えば3個並べてボックス構造
にする。すなわち、3個を並べた各コーナー部の間隙
に、ロービングプリプレグ材等のフィラー6 を積層し、
上面スキン7a、下面スキン7bとして、一方向プリプレ
グ、クロスプリプレグ等の複合材料を適宜必要に応じて
積層する。
【0017】また、ストリンガの曲がり、倒れ等を防止
するため、図6に示す様に、既に硬化した複合材製プリ
キュアプレート8 等と接着シート9 をセットしてもよ
い。
【0018】次に、図7, 図8に示す様に、離型処理を
行ったベースプレート10の上に、図5の積層を終了した
複合材をセットし、外型11としてアルミ製、ステンレス
製等の離型処理を行ったサイドブロック11a 、カールプ
レート11b をセットし、外型11の外表面に離型と樹脂の
流出を抑制するための目的で離型フィルム12をセットす
る。
【0019】さらに、同図に示す様に、前述の樹脂から
放出されるガスを除去するためのブリーザ13を被せ、そ
の外表面に加圧成形時に複合材を真空に保持して、外側
から加圧するためのナイロン製等の外側バッグ材14で被
覆する。外側バッグ材14とベースプレート10をシール材
15でシールすると共に、芯材1 に被せた内側バッグ材2
の両端と、外側バッグ材14及びベースプレートとの間を
シール材で完全にシールし、内部を真空にして成形の準
備を終了する。
【0020】成形準備を終了したものをオートクレーブ
等で加熱・加圧しながら成形する。すなわち、オートク
レーブの内圧で内側バッグ材2 及び外側バッグ材14を介
して複合材料プリプレグ4、5 を加圧しながら加熱して成
形する。成形を終了した後、加熱によって収縮した発泡
コア1 をバッグ材2、14等とともに取り除き成形加工を終
了する。このとき発泡コア1 は既に加熱前の約1/5か
ら1/30に体積熱収縮している。
【0021】オートクレーブ等の過熱・加圧装置で、缶
内加圧とは別の加圧ラインを缶内に有している場合は、
内側バッグ材のバッグ内を個別に加圧し、外側よりの加
圧とバランスを保ちながら成形することも可能である。
この場合、内側バッグ材のバッグ内圧を外側よりの外圧
より若干高めにして昇圧することにより、製品のストリ
ンガの曲がり、倒れ等を防止することが可能となる。
【0022】次に、芯材の巻きつけ方法についての他の
実施例を説明する。図9、図10に、この実施例に使用
する芯材の断面図を示す。プリプレグは芯材に張力をか
けながら巻きつけるが、発泡スチロール等の熱収縮性材
には剛性がないため、巻きつけの際に芯材がたわむ場合
がある。たわみが甚だしい場合には芯材が折れる危険性
さえある。
【0023】本実施例の構成は、図10に示すように、
二分割した発泡コア1a、1bを使用する。この発泡コア1
a、1b を合わせたときに中心に中空円筒部が形成される
ようにそれぞれを加工して、この中空円筒部にアルミ製
の支持軸16を挿入する。この支持軸16と発泡コア1a、1b
を、図9に示すように、発泡コア1a、1b の両端で固定具
17a、17b により固定する。巻きつけを終了した後にはこ
の固定具17a、17b と支持軸16を取りはずし、上述の製造
方法と同様にバッグし、成形加工する。
【0024】
【発明の効果】芯材として熱収縮性材料を使用している
ため、各種の形状・寸法の中空複合部材に使用しても、
離型作業が容易となる。特に長尺、又は特殊形状の構造
部材の製造が容易となる効果が奏される。
【0025】さらに、この熱収縮性材料の芯材を剛性の
軸で支持することにより、巻きつけ作業を行う際に、芯
材にたわみが生ずることもなく、巻きつけ作業が容易と
なるとともに、芯材が途中で折れることもない。特に長
尺、又は特殊形状の構造部材の製造に効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造工程を示す図であっ
て、機械加工後の発泡コアの外形図である。
【図2】本発明の一実施例の製造工程を示す図であっ
て、バッグ材をコアに密着させた発泡コアの断面図であ
る。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】本発明の一実施例の製造工程を示す図であっ
て、一方向材料テープとロービング材の巻きつけ状態を
示す図である。
【図5】本発明の一実施例の製造工程を示す図であっ
て、複合材料をプリプレグを巻きつけて真空バッグで覆
ったものの周囲を外型で囲む状態を示す図である。
【図6】本発明の一実施例の製造工程を示す図であっ
て、ストリンガ部の曲がり、倒れなどを防止するための
処置を講じた積層終了後の図である。
【図7】成形加工準備を終了したバッグ構成の断面図で
ある。
【図8】図7のA−A線断面図である。
【図9】芯材に固定具及び軸を装備した状態を示す断面
図である。
【図10】図9のA−A線断面図である。
【図11】従来の金属製芯材の外形図である。
【符号の説明】
1 発泡コア 2 内側バッグ材 4 一方向材料テープ 5 ロービング材 14 外側バッグ材 16 支持軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 105:08 B29L 23:00 (72)発明者 板東 舜一 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社 岐阜工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複合材料プリプレグを芯材に巻きつけて
    成形する中空複合部材の製造方法において、熱収縮性材
    料からなる前記芯材に内側バッグ材を被せ、前記内側バ
    ッグ材の外周に前記複合材料プリプレグを巻きつけ、前
    記複合材料プリプレグの外周に外側バッグ材を被せ、前
    記複合材料プリプレグを前記内側バッグ材を介して内側
    から加圧し、外側バッグ材を介して外側から加圧しなが
    ら加熱成形することを特徴とする中空複合部材の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記芯材を剛性軸で支持しながら、前記
    内側バッグ材の外周に前記複合材料プリプレグを巻きつ
    けることを特徴とする請求項1記載の中空複合部材の製
    造方法。
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