JPH08258162A - 複雑構造体の一体成形法 - Google Patents
複雑構造体の一体成形法Info
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- JPH08258162A JPH08258162A JP7059067A JP5906795A JPH08258162A JP H08258162 A JPH08258162 A JP H08258162A JP 7059067 A JP7059067 A JP 7059067A JP 5906795 A JP5906795 A JP 5906795A JP H08258162 A JPH08258162 A JP H08258162A
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 一般工業用途の成形に適する成形中間材料を
用いて、比較的低温で２段階加熱を行うことにより複雑
構造体を一体成形し得る方法を提供する。 【構成】 強化繊維と熱硬化性樹脂からなる成形中間材
料であって、１３０℃以下で且つ２０℃以上異なる温度
で硬化する成形中間材料を用いて、低温硬化温度条件下
で加熱加圧してプリフォームを行い、次いで得られたプ
リフォーム部材を複数組み合わせて、一体成形型内で高
温硬化温度条件下で加熱加圧成形を行う複雑構造体の一
体成形法。
用いて、比較的低温で２段階加熱を行うことにより複雑
構造体を一体成形し得る方法を提供する。 【構成】 強化繊維と熱硬化性樹脂からなる成形中間材
料であって、１３０℃以下で且つ２０℃以上異なる温度
で硬化する成形中間材料を用いて、低温硬化温度条件下
で加熱加圧してプリフォームを行い、次いで得られたプ
リフォーム部材を複数組み合わせて、一体成形型内で高
温硬化温度条件下で加熱加圧成形を行う複雑構造体の一
体成形法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複雑構造体を簡易に製
造し得る一体成形法に関するものである。
造し得る一体成形法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、炭素繊維、ガラス繊維等の補
強繊維と熱硬化性樹脂からなる１３０℃以下の比較的低
温で硬化する成形中間材料を用いて、オートクレーブ、
真空バッグ、プレスなどの加圧成形法により各種成形物
が製造されているが、例えば、自動車部品を製造する場
合、単に現在製造されている金属部材の一つ一つを、Ａ
ＣＭ（先進複合材料）に置き換え、ボルト止め等で接合
しても、軽量化効果には限界があり加工コストの増大は
免れ得ない。軽量化、加工工数の削減を図るためには、
個別の部品の置き換えではなく、大幅の工程省略を含め
た工法の変更が必要である。そのためには多種類の部品
を一体で成形加工することが肝要である。しかし、従来
のＡＣＭ成形材料で、複雑製品を一体成形することは困
難であり、特に、組み付けを要する部品については別々
に成形し、接着やボルト、リベット止めが必要である。
これらを省略するためには、プリフォームしたものを組
立てて一体成形することが最上である。近年、複合材料
を成形する方法として、炭素繊維のシートに、未硬化の
樹脂を含浸させた成形中間材料を用い、１２０℃程度で
プリキュアし、再度同系材料プリキュア品を組立て、型
内でより高温で加熱加圧成形するという複雑成形品の一
体成形技術が航空機用途で開発されている。
強繊維と熱硬化性樹脂からなる１３０℃以下の比較的低
温で硬化する成形中間材料を用いて、オートクレーブ、
真空バッグ、プレスなどの加圧成形法により各種成形物
が製造されているが、例えば、自動車部品を製造する場
合、単に現在製造されている金属部材の一つ一つを、Ａ
ＣＭ（先進複合材料）に置き換え、ボルト止め等で接合
しても、軽量化効果には限界があり加工コストの増大は
免れ得ない。軽量化、加工工数の削減を図るためには、
個別の部品の置き換えではなく、大幅の工程省略を含め
た工法の変更が必要である。そのためには多種類の部品
を一体で成形加工することが肝要である。しかし、従来
のＡＣＭ成形材料で、複雑製品を一体成形することは困
難であり、特に、組み付けを要する部品については別々
に成形し、接着やボルト、リベット止めが必要である。
これらを省略するためには、プリフォームしたものを組
立てて一体成形することが最上である。近年、複合材料
を成形する方法として、炭素繊維のシートに、未硬化の
樹脂を含浸させた成形中間材料を用い、１２０℃程度で
プリキュアし、再度同系材料プリキュア品を組立て、型
内でより高温で加熱加圧成形するという複雑成形品の一
体成形技術が航空機用途で開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これに用いる
熱硬化性樹脂は１８０℃程度の高温で硬化する制約条件
があって、一般工業用途には成形性、生産性、コストの
面から実用性に難があった。本発明は一般工業用途の成
形に適する成形中間材料を用いて、比較的低温で２段階
加熱を行うことにより複雑構造体を一体成形し得る方法
を提供するものである。
熱硬化性樹脂は１８０℃程度の高温で硬化する制約条件
があって、一般工業用途には成形性、生産性、コストの
面から実用性に難があった。本発明は一般工業用途の成
形に適する成形中間材料を用いて、比較的低温で２段階
加熱を行うことにより複雑構造体を一体成形し得る方法
を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、強化繊維と熱
硬化性樹脂からなる成形中間材料であって、１３０℃以
下で且つ２０℃以上異なる温度で硬化する成形中間材料
を用いて、低温硬化温度条件下で加熱加圧してプリフォ
ームを行い、次いで得られたプリフォーム部材を複数組
み合わせて、一体成形型内で高温硬化温度条件下で加熱
加圧成形を行うことを特徴とする複雑構造体の一体成形
法により、上記課題を解決するものである。
硬化性樹脂からなる成形中間材料であって、１３０℃以
下で且つ２０℃以上異なる温度で硬化する成形中間材料
を用いて、低温硬化温度条件下で加熱加圧してプリフォ
ームを行い、次いで得られたプリフォーム部材を複数組
み合わせて、一体成形型内で高温硬化温度条件下で加熱
加圧成形を行うことを特徴とする複雑構造体の一体成形
法により、上記課題を解決するものである。
【０００５】本発明で用いる強化繊維としては、ポリア
クリロニトリル系、ピッチ系などの高強度、高弾性を有
する炭素繊維や、アラミド繊維、ガラス繊維、アルミナ
繊維その他いわゆる高性能繊維を挙げることができる。
また熱硬化性樹脂としては、エポキシ、不飽和ポリエス
テル、ビニルエステル、フェノール、ウレタンなどの未
硬化樹脂であって、これらの硬化開始温度が異なり、反
応温度をコントロールすることによって条件毎に、独立
に反応が進む樹脂の１種もしくは２種以上が併用され
る。
クリロニトリル系、ピッチ系などの高強度、高弾性を有
する炭素繊維や、アラミド繊維、ガラス繊維、アルミナ
繊維その他いわゆる高性能繊維を挙げることができる。
また熱硬化性樹脂としては、エポキシ、不飽和ポリエス
テル、ビニルエステル、フェノール、ウレタンなどの未
硬化樹脂であって、これらの硬化開始温度が異なり、反
応温度をコントロールすることによって条件毎に、独立
に反応が進む樹脂の１種もしくは２種以上が併用され
る。
【０００６】成形中間材料の形態は、織物、一方向引き
揃えシートなど、通常の加圧成形加工に用いられる材料
や、ロービングプリプレグ、シートモールディングコン
パウンドなどが挙げられる。プリプレグとは、これらの
織物、一方向引き揃えシート、ロービングなどに、エポ
キシ、ビニルエステル、フェノール系などの熱硬化型樹
脂を、溶液含浸法、フィルム含浸法などで含浸した、未
硬化でタックを有する樹脂含浸中間材料をさす。このよ
うなプリプレグは型に沿わせて積層し、加圧下加熱する
と、型形状に合った成形物となる成形中間材料である。
揃えシートなど、通常の加圧成形加工に用いられる材料
や、ロービングプリプレグ、シートモールディングコン
パウンドなどが挙げられる。プリプレグとは、これらの
織物、一方向引き揃えシート、ロービングなどに、エポ
キシ、ビニルエステル、フェノール系などの熱硬化型樹
脂を、溶液含浸法、フィルム含浸法などで含浸した、未
硬化でタックを有する樹脂含浸中間材料をさす。このよ
うなプリプレグは型に沿わせて積層し、加圧下加熱する
と、型形状に合った成形物となる成形中間材料である。
【０００７】加圧加熱成形する方法として、プレス成形
機を使用する方法、型と積層成形物を気密性フィルムで
シールし内部の気体を排気するという、いわゆる真空バ
ッグをかけることによって大気圧を掛け、加熱オーブン
中で加温する、真空バッグ・オーブン成形法、加圧バッ
グ・真空成形法、オートクレーブ成形法等が挙げられ
る。これらの成形法では単位面積あたりの加圧を数ｋｇ
から数１０ｋｇ／ｍｍ2に加圧加熱成形することが可能
であるが、２種類の硬化開始温度を分離して、反応をコ
ントロールするためには、特に比較的低温で硬化開始さ
せる、プリフォーム段階の温度コントロールが重要であ
る。そのため一定温度にコントロールされたオーブン
や、プレスを使用することが望ましく、また材料もワー
キングレンジの広いものが望まれる。一方、生産性やコ
ストを問題とする成形には、比較的低温、低圧で、短時
間に成形が行える真空・圧空プレスなども有用である。
機を使用する方法、型と積層成形物を気密性フィルムで
シールし内部の気体を排気するという、いわゆる真空バ
ッグをかけることによって大気圧を掛け、加熱オーブン
中で加温する、真空バッグ・オーブン成形法、加圧バッ
グ・真空成形法、オートクレーブ成形法等が挙げられ
る。これらの成形法では単位面積あたりの加圧を数ｋｇ
から数１０ｋｇ／ｍｍ2に加圧加熱成形することが可能
であるが、２種類の硬化開始温度を分離して、反応をコ
ントロールするためには、特に比較的低温で硬化開始さ
せる、プリフォーム段階の温度コントロールが重要であ
る。そのため一定温度にコントロールされたオーブン
や、プレスを使用することが望ましく、また材料もワー
キングレンジの広いものが望まれる。一方、生産性やコ
ストを問題とする成形には、比較的低温、低圧で、短時
間に成形が行える真空・圧空プレスなども有用である。
【０００８】本発明で、比較的低温で硬化開始させるプ
リフォーム機能分担樹脂組成物としては、５０〜８０℃
で硬化開始する低温硬化のエポキシ樹脂、ビニルエステ
ル樹脂、ウレタン樹脂等が望ましく、比較的高温で硬化
開始させる、一体化ポストキュア機能を分担する樹脂組
成物としては、１００〜１２０℃で硬化開始するエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂などが好適である。
リフォーム機能分担樹脂組成物としては、５０〜８０℃
で硬化開始する低温硬化のエポキシ樹脂、ビニルエステ
ル樹脂、ウレタン樹脂等が望ましく、比較的高温で硬化
開始させる、一体化ポストキュア機能を分担する樹脂組
成物としては、１００〜１２０℃で硬化開始するエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂などが好適である。
【０００９】このような硬化開始温度の異なる樹脂系は
当然同一樹脂系で、触媒種を変更組み合わせても得られ
る。またプリプレグの製造段階で、異なる硬化開始温度
の樹脂フィルムを基材の表裏から別々に張り合わせて含
浸し、傾斜材料として使用することもできる。
当然同一樹脂系で、触媒種を変更組み合わせても得られ
る。またプリプレグの製造段階で、異なる硬化開始温度
の樹脂フィルムを基材の表裏から別々に張り合わせて含
浸し、傾斜材料として使用することもできる。
【００１０】また、異なる温度で硬化する、２種の成形
中間材料を張り合わせたり、組み合わせて、成形物積層
体として、比較的低温で硬化するプリフォーム機能と、
複数種のプリフォーム成形部材を組み合わせて、一体成
形ポストキュアの可能な材料とすることも可能である。
尚、プリフォーム型に接触する第１層に低温硬化材料を
配置するか、高温硬化材料を配置するかについては、硬
化条件を勘案して適宜選定できる。
中間材料を張り合わせたり、組み合わせて、成形物積層
体として、比較的低温で硬化するプリフォーム機能と、
複数種のプリフォーム成形部材を組み合わせて、一体成
形ポストキュアの可能な材料とすることも可能である。
尚、プリフォーム型に接触する第１層に低温硬化材料を
配置するか、高温硬化材料を配置するかについては、硬
化条件を勘案して適宜選定できる。
【００１１】本発明の一体成形法においては、まず構成
部材を６０〜８０℃の温度でプリフォームし、部材を型
から分離するか、又は型構造によっては型をセットした
まま、別のプリフォーム部材と組み合わせて一体成形型
にセットし、真空バッグ・オーブン成形やオートクレー
ブ、もしくはプレス成形によって、加熱加圧し最終硬化
を進展させる。また、プリフォームの段階で必要に応じ
て、密着性のよいゲルコートを施しておき、表面層に問
題になるようなピンホールのない成形物を形成すること
ができる。
部材を６０〜８０℃の温度でプリフォームし、部材を型
から分離するか、又は型構造によっては型をセットした
まま、別のプリフォーム部材と組み合わせて一体成形型
にセットし、真空バッグ・オーブン成形やオートクレー
ブ、もしくはプレス成形によって、加熱加圧し最終硬化
を進展させる。また、プリフォームの段階で必要に応じ
て、密着性のよいゲルコートを施しておき、表面層に問
題になるようなピンホールのない成形物を形成すること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
する。 （実施例１）三菱レイヨン（株）製７０℃硬化型エポキ
シ樹脂マトリックスをもつ弾性率２４トン／ｍｍ2 、３
ＫタイプのＣＦクロスプリプレグと、１２０℃硬化型エ
ポキシ樹脂マトリックスをもつ同タイプのＣＦクロスプ
リプレグを用意し、自動車ボンネット成形用表裏型を用
いて、それぞれのシェル用に７０℃硬化タイプと１２０
℃硬化タイプのプリプレグを交互に４層積層した。真空
圧空加圧成形法による常法によって３気圧、７０℃で１
時間プレキュアを行い、プリフォームされたボンネット
シェルを得た。このプリフォームされた表裏のシェルを
上下合わせ型を用いヒンジ等の部材をセットして１２０
℃で１時間、プレスにより加圧加熱成形を行ったとこ
ろ、表裏が強固に一体化された高強度のボンネット基材
が得られた。得られた成形物の表面にはピンホールは殆
ど発生しておらず、続くクリアー塗装によって、奇麗な
表面のボンネット製品が得られた。
する。 （実施例１）三菱レイヨン（株）製７０℃硬化型エポキ
シ樹脂マトリックスをもつ弾性率２４トン／ｍｍ2 、３
ＫタイプのＣＦクロスプリプレグと、１２０℃硬化型エ
ポキシ樹脂マトリックスをもつ同タイプのＣＦクロスプ
リプレグを用意し、自動車ボンネット成形用表裏型を用
いて、それぞれのシェル用に７０℃硬化タイプと１２０
℃硬化タイプのプリプレグを交互に４層積層した。真空
圧空加圧成形法による常法によって３気圧、７０℃で１
時間プレキュアを行い、プリフォームされたボンネット
シェルを得た。このプリフォームされた表裏のシェルを
上下合わせ型を用いヒンジ等の部材をセットして１２０
℃で１時間、プレスにより加圧加熱成形を行ったとこ
ろ、表裏が強固に一体化された高強度のボンネット基材
が得られた。得られた成形物の表面にはピンホールは殆
ど発生しておらず、続くクリアー塗装によって、奇麗な
表面のボンネット製品が得られた。
【００１３】（比較例１）実施例１において、全てに７
０℃硬化型プリプレグを用いて成形したところ、プリフ
ォームまでは可能であったが、組合せ一体成形段階で表
裏シェルが接着せず、所望のボンネットを得ることがで
きなかった。また、全てに１２０℃硬化型プリプレグを
用いて、同様の工程を通したところ、プリフォームで形
態が固定できず、成形作業を遂行することができなかっ
た。
０℃硬化型プリプレグを用いて成形したところ、プリフ
ォームまでは可能であったが、組合せ一体成形段階で表
裏シェルが接着せず、所望のボンネットを得ることがで
きなかった。また、全てに１２０℃硬化型プリプレグを
用いて、同様の工程を通したところ、プリフォームで形
態が固定できず、成形作業を遂行することができなかっ
た。
【００１４】（実施例２）三菱レイヨン（株）製２４ト
ンタイプＣＦクロスの片面側に８０℃硬化タイプ樹脂フ
ィルムを含浸させ、他面側に１２０℃硬化型樹脂フィル
ムを含浸させた傾斜材料プリプレグを形成した。ＣＦＲ
Ｐボンネット型に対して、８０℃硬化タイプ含浸側プリ
プレグ面を型面に積層し、基材層には１２０℃型樹脂マ
トリックスからなるプリプレグを積層して、真空バッグ
・オーブン成形法によって大気圧加圧下、８０℃、１時
間のプリフォーム成形を行った。表裏シェルのプリフォ
ーム成形物を合わせ、付属部品をセットして、１３０
℃、２ｋｇ／ｍｍ2 の圧力でオートクレーブ成形したと
ころ、表面の仕上がりは良好なボンネット一体成形品が
得られた。本製品の塗装も簡便法で、良好な外観の成形
物が得られた。比較のため、上記型面に積層する傾斜タ
イププリプレグのマトリックス樹脂の硬化温度の相対的
に高温面を、型面に沿わせて同様の成形を行ったとこ
ろ、成形物の一体化は困難であった。
ンタイプＣＦクロスの片面側に８０℃硬化タイプ樹脂フ
ィルムを含浸させ、他面側に１２０℃硬化型樹脂フィル
ムを含浸させた傾斜材料プリプレグを形成した。ＣＦＲ
Ｐボンネット型に対して、８０℃硬化タイプ含浸側プリ
プレグ面を型面に積層し、基材層には１２０℃型樹脂マ
トリックスからなるプリプレグを積層して、真空バッグ
・オーブン成形法によって大気圧加圧下、８０℃、１時
間のプリフォーム成形を行った。表裏シェルのプリフォ
ーム成形物を合わせ、付属部品をセットして、１３０
℃、２ｋｇ／ｍｍ2 の圧力でオートクレーブ成形したと
ころ、表面の仕上がりは良好なボンネット一体成形品が
得られた。本製品の塗装も簡便法で、良好な外観の成形
物が得られた。比較のため、上記型面に積層する傾斜タ
イププリプレグのマトリックス樹脂の硬化温度の相対的
に高温面を、型面に沿わせて同様の成形を行ったとこ
ろ、成形物の一体化は困難であった。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、硬化温度の異なる一般
工業用途の成形に適する成形中間材料を用いて、比較的
低温でプリフォームを行ったあと、複数のプリフォーム
部材を組み合わせて加圧加熱成形することにより、良好
な外観を有する複雑構造体を簡易に一体成形することが
できる。
工業用途の成形に適する成形中間材料を用いて、比較的
低温でプリフォームを行ったあと、複数のプリフォーム
部材を組み合わせて加圧加熱成形することにより、良好
な外観を有する複雑構造体を簡易に一体成形することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼田 喜春 愛知県豊橋市牛川通四丁目１番地の２ 三 菱レイヨン株式会社豊橋事業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 強化繊維と熱硬化性樹脂からなる成形中
間材料であって、１３０℃以下で且つ２０℃以上異なる
温度で硬化する成形中間材料を用いて、低温硬化温度条
件下で加熱加圧してプリフォームを行い、次いで得られ
たプリフォーム部材を複数組み合わせて、一体成形型内
で高温硬化温度条件下で加熱加圧成形を行うことを特徴
とする複雑構造体の一体成形法。 - 【請求項２】 成形中間材料が、異なる温度で硬化する
２種の独立した成形中間材料である請求項１記載の複雑
構造体の一体成形法。 - 【請求項３】 成形中間材料が、異なる温度で硬化する
２種類の樹脂フィルムを強化繊維シートの表裏に別個に
張り合わせて含浸させた成形中間材料である請求項１記
載の複雑構造体の一体成形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7059067A JPH08258162A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 複雑構造体の一体成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7059067A JPH08258162A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 複雑構造体の一体成形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08258162A true JPH08258162A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13102643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7059067A Pending JPH08258162A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 複雑構造体の一体成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08258162A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088280A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | プリプレグ、回路基板および半導体装置 |
| JP2010523357A (ja) * | 2007-03-30 | 2010-07-15 | エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー | 構造部品の製造方法 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP7059067A patent/JPH08258162A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088280A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | プリプレグ、回路基板および半導体装置 |
| JP2010523357A (ja) * | 2007-03-30 | 2010-07-15 | エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー | 構造部品の製造方法 |
| US8911580B2 (en) | 2007-03-30 | 2014-12-16 | Airbus Operations Gmbh | Method for producing a structural component |
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