JPH0976385A - 連結孔を有する繊維強化複合材の製造方法 - Google Patents
連結孔を有する繊維強化複合材の製造方法Info
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- JPH0976385A JPH0976385A JP23296995A JP23296995A JPH0976385A JP H0976385 A JPH0976385 A JP H0976385A JP 23296995 A JP23296995 A JP 23296995A JP 23296995 A JP23296995 A JP 23296995A JP H0976385 A JPH0976385 A JP H0976385A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リベットや、ネジで結合するための連結孔を
有し、該連結孔の周辺に発生する集中応力に対する耐性
の高い繊維強化複合材の製造方法を提供する。 【解決手段】 未含浸強化繊維クロスに含浸されるべき
熱可塑性樹脂をフィルム状態とし、この熱可塑性樹脂フ
ィルムと未含浸強化繊維クロスとを重ね、この積層物
に、前記樹脂フィルムの融点以上に加熱した貫通部材を
突き刺し、未含浸強化繊維クロスの縦糸と横糸とを貫通
部材周囲に撓ませて逃がし、突き刺した貫通部材周辺の
溶けた樹脂を貫通部材周辺の撓んだ繊維に含浸させた
後、貫通部材を引き抜いて樹脂を固化させ、突き刺し位
置の繊維を撓ませた状態で固定し、連結孔を形成する。
有し、該連結孔の周辺に発生する集中応力に対する耐性
の高い繊維強化複合材の製造方法を提供する。 【解決手段】 未含浸強化繊維クロスに含浸されるべき
熱可塑性樹脂をフィルム状態とし、この熱可塑性樹脂フ
ィルムと未含浸強化繊維クロスとを重ね、この積層物
に、前記樹脂フィルムの融点以上に加熱した貫通部材を
突き刺し、未含浸強化繊維クロスの縦糸と横糸とを貫通
部材周囲に撓ませて逃がし、突き刺した貫通部材周辺の
溶けた樹脂を貫通部材周辺の撓んだ繊維に含浸させた
後、貫通部材を引き抜いて樹脂を固化させ、突き刺し位
置の繊維を撓ませた状態で固定し、連結孔を形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リベットや、ネジ
で結合するための連結孔を有する熱可塑性繊維強化複合
材の製造方法に関するもので、さらに詳しくは、連結孔
の周辺に発生する集中応力に対する耐性の高い繊維強化
複合材の製造方法に関するものである。
で結合するための連結孔を有する熱可塑性繊維強化複合
材の製造方法に関するもので、さらに詳しくは、連結孔
の周辺に発生する集中応力に対する耐性の高い繊維強化
複合材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この発明に技術的に最も近い公知の従来
技術としては、例えば、特開昭62−264896号の
第4ページの第1図〜第2図に示されたものがある。
技術としては、例えば、特開昭62−264896号の
第4ページの第1図〜第2図に示されたものがある。
【0003】繊維強化材に接合孔を付設する場合、例え
ば、後加工的にドリルで穴明けすると、この穴明けによ
り補強繊維が切断されて強度が低下する。そこで、前記
公知例では、繊維強化材に埋設された補強繊維を切断す
ることなく接合孔を形成するために、先ず素材であるプ
リプレグへ、その硬化反応前にペネトレータを押し込み
当該素材内に埋設された繊維を損傷することなく流動さ
せて、所望直径の孔を形成し、その後、この孔を保持し
つつ複合材を加熱硬化することにより、接合用の高強度
孔を形成した繊維強化複合材を製造するようになってい
る。
ば、後加工的にドリルで穴明けすると、この穴明けによ
り補強繊維が切断されて強度が低下する。そこで、前記
公知例では、繊維強化材に埋設された補強繊維を切断す
ることなく接合孔を形成するために、先ず素材であるプ
リプレグへ、その硬化反応前にペネトレータを押し込み
当該素材内に埋設された繊維を損傷することなく流動さ
せて、所望直径の孔を形成し、その後、この孔を保持し
つつ複合材を加熱硬化することにより、接合用の高強度
孔を形成した繊維強化複合材を製造するようになってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例にあっては、強化繊維にマトリックス樹脂で
あるエポキシ樹脂やポリエステル樹脂が予め含浸された
所謂プリプレグを使用している。この場合は、これら樹
脂は、Bステージと言われる一部反応を進めた状態であ
るため、樹脂の粘度が高い。したがって、たとえ加熱し
て粘度低下を狙っても、ペネトレータを突き刺し、繊維
を撓ませて逃がすのは、特開昭62−264896号の
第4ページ第1図(b)のように、強化繊維が一方向に
向いていて横方向の絡みのない一方向強化材ならともか
く、強化繊維が平織りとか朱子織りとか言われる織り物
(クロス)状である場合は、縦糸、横糸が交互に交差し
ているため、困難である。この状況は、PEEK樹脂や
ポリプロピレン、ナイロン等の熱可塑性樹脂が含浸され
ている場合には、さらに困難である。すなわち、これら
樹脂は、常温では固体のため、ペネトレータを突き刺す
のは不可能であり、ペネトレータの突き刺しに依って逃
がされるべき範囲全域の縦糸と横糸との交差部にあるこ
れら樹脂を融点以上に加熱して樹脂を水飴状にしてから
行う必要がある。融点以上にうまく加熱できたとして
も、これら樹脂は本質的に粘度が高いため、前記交差部
の繊維がずれにくく、無理に突き刺せば、プリプレグ全
体が大きく反り上がってしまい、平らに積層できない。
このように反り上がったままのプリプレグは、積層して
型で押え付けて成形しても、成形板内の強化繊維が急激
に湾曲した状態になり、得られた複合材の強度低下が著
しくなる、という問題点があった。
うな従来例にあっては、強化繊維にマトリックス樹脂で
あるエポキシ樹脂やポリエステル樹脂が予め含浸された
所謂プリプレグを使用している。この場合は、これら樹
脂は、Bステージと言われる一部反応を進めた状態であ
るため、樹脂の粘度が高い。したがって、たとえ加熱し
て粘度低下を狙っても、ペネトレータを突き刺し、繊維
を撓ませて逃がすのは、特開昭62−264896号の
第4ページ第1図(b)のように、強化繊維が一方向に
向いていて横方向の絡みのない一方向強化材ならともか
く、強化繊維が平織りとか朱子織りとか言われる織り物
(クロス)状である場合は、縦糸、横糸が交互に交差し
ているため、困難である。この状況は、PEEK樹脂や
ポリプロピレン、ナイロン等の熱可塑性樹脂が含浸され
ている場合には、さらに困難である。すなわち、これら
樹脂は、常温では固体のため、ペネトレータを突き刺す
のは不可能であり、ペネトレータの突き刺しに依って逃
がされるべき範囲全域の縦糸と横糸との交差部にあるこ
れら樹脂を融点以上に加熱して樹脂を水飴状にしてから
行う必要がある。融点以上にうまく加熱できたとして
も、これら樹脂は本質的に粘度が高いため、前記交差部
の繊維がずれにくく、無理に突き刺せば、プリプレグ全
体が大きく反り上がってしまい、平らに積層できない。
このように反り上がったままのプリプレグは、積層して
型で押え付けて成形しても、成形板内の強化繊維が急激
に湾曲した状態になり、得られた複合材の強度低下が著
しくなる、という問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の問題点に着目してなされたもので、 (1)樹脂未含浸強化繊維クロスに含浸されるべき熱可
塑性樹脂をフィルム状態とし、この熱可塑性樹脂フィル
ムと強化繊維クロスとを重ね、この積層物に、前記樹脂
フィルムの融点以上に加熱された貫通部材(金属製ある
いはセラミック製)を突き刺し、強化繊維クロスの縦糸
と横糸とを貫通部材周囲に撓ませて逃がし、突き刺した
貫通部材周辺の溶けた樹脂を貫通部材周辺の撓んだ繊維
に含浸させた後、貫通部材を引き抜き、樹脂を固化さ
せ、突き刺し位置の繊維を撓ませた状態で固定し、連結
孔を形成する。
来の問題点に着目してなされたもので、 (1)樹脂未含浸強化繊維クロスに含浸されるべき熱可
塑性樹脂をフィルム状態とし、この熱可塑性樹脂フィル
ムと強化繊維クロスとを重ね、この積層物に、前記樹脂
フィルムの融点以上に加熱された貫通部材(金属製ある
いはセラミック製)を突き刺し、強化繊維クロスの縦糸
と横糸とを貫通部材周囲に撓ませて逃がし、突き刺した
貫通部材周辺の溶けた樹脂を貫通部材周辺の撓んだ繊維
に含浸させた後、貫通部材を引き抜き、樹脂を固化さ
せ、突き刺し位置の繊維を撓ませた状態で固定し、連結
孔を形成する。
【0006】(2)さらに、望ましくは、貫通部材で強
化繊維クロスの縦糸と横糸を逃がした後、引き続いて、
形成された孔を取り囲む外縁や成形しようとする形状の
輪郭線上も、加熱した鏝でなぞってフィルムを溶融さ
せ、繊維に含浸させて繊維を固定する。この工程によ
り、連結孔を含む積層物を成形する次の工程のために積
層物を所定の形状に切り出す時に、切り出し位置の周辺
の繊維の縦糸と横糸のほつれを防ぐことができる。
化繊維クロスの縦糸と横糸を逃がした後、引き続いて、
形成された孔を取り囲む外縁や成形しようとする形状の
輪郭線上も、加熱した鏝でなぞってフィルムを溶融さ
せ、繊維に含浸させて繊維を固定する。この工程によ
り、連結孔を含む積層物を成形する次の工程のために積
層物を所定の形状に切り出す時に、切り出し位置の周辺
の繊維の縦糸と横糸のほつれを防ぐことができる。
【0007】このように、連結孔およびその周辺の繊維
が樹脂で固定された積層物を、所定枚数用意し、それら
をそれらの連結孔および周辺を合わせて重ね、望ましく
はこの孔に挿入されるべきピンを備えた金型で加熱加圧
して積層成形板とすることにより、前記従来の課題を解
決することができる。
が樹脂で固定された積層物を、所定枚数用意し、それら
をそれらの連結孔および周辺を合わせて重ね、望ましく
はこの孔に挿入されるべきピンを備えた金型で加熱加圧
して積層成形板とすることにより、前記従来の課題を解
決することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明にかかる連結孔を有する繊
維強化複合材の製造方法の第1の実施の形態は、樹脂未
含浸の強化繊維クロスとこれに含浸されるべきフィルム
状の熱可塑性マトリックス樹脂を重ね、この積層物に前
記樹脂の融点以上に加熱された貫通部材を突き刺して前
記クロスの縦糸および横糸を撓ませて逃がすとともに、
該貫通部材周辺の樹脂を溶融して前記撓んだ状態の強化
繊維に含浸させ、続いて、前記貫通部材を引き抜き、前
記樹脂を冷却固化させることにより前記貫通部材突き刺
し位置で固定された孔を形成し、その後、前記積層物全
体を加熱成形することを特徴とする。
維強化複合材の製造方法の第1の実施の形態は、樹脂未
含浸の強化繊維クロスとこれに含浸されるべきフィルム
状の熱可塑性マトリックス樹脂を重ね、この積層物に前
記樹脂の融点以上に加熱された貫通部材を突き刺して前
記クロスの縦糸および横糸を撓ませて逃がすとともに、
該貫通部材周辺の樹脂を溶融して前記撓んだ状態の強化
繊維に含浸させ、続いて、前記貫通部材を引き抜き、前
記樹脂を冷却固化させることにより前記貫通部材突き刺
し位置で固定された孔を形成し、その後、前記積層物全
体を加熱成形することを特徴とする。
【0009】この第1の実施の形態によれば、クロス全
体に反りや皺がよることがなく、良好な成形が可能とな
る。
体に反りや皺がよることがなく、良好な成形が可能とな
る。
【0010】本発明にかかる連結孔を有する繊維強化複
合材の製造方法の第2の実施の形態は、樹脂未含浸の強
化繊維クロスとこれに含浸されるべきフィルム状の熱可
塑性マトリックス樹脂のフィルムを重ね、この積層物に
前記樹脂の融点以上に加熱された貫通部材を突き刺して
前記クロスの縦糸および横糸を撓ませて逃がすととも
に、該貫通部材周辺の樹脂を溶融して前記撓んだ状態の
強化繊維に含浸させ、続いて、前記貫通部材を引き抜く
ことにより、前記貫通部材突き刺し位置に固定された孔
を形成し、該孔を有する積層物を複数枚用意し、これら
積層物をそれらの連結孔を合わせて積重ね、加熱加圧し
て一体成形することを特徴とする。
合材の製造方法の第2の実施の形態は、樹脂未含浸の強
化繊維クロスとこれに含浸されるべきフィルム状の熱可
塑性マトリックス樹脂のフィルムを重ね、この積層物に
前記樹脂の融点以上に加熱された貫通部材を突き刺して
前記クロスの縦糸および横糸を撓ませて逃がすととも
に、該貫通部材周辺の樹脂を溶融して前記撓んだ状態の
強化繊維に含浸させ、続いて、前記貫通部材を引き抜く
ことにより、前記貫通部材突き刺し位置に固定された孔
を形成し、該孔を有する積層物を複数枚用意し、これら
積層物をそれらの連結孔を合わせて積重ね、加熱加圧し
て一体成形することを特徴とする。
【0011】この第2の実施の形態によれば、一体に成
形しようとする積層物を多層に積層しても、成形物中の
繊維が蛇行することもなく、繊維が損傷されず、その結
果、強度発現が良好となる。
形しようとする積層物を多層に積層しても、成形物中の
繊維が蛇行することもなく、繊維が損傷されず、その結
果、強度発現が良好となる。
【0012】本発明にかかる連結孔を有する繊維強化複
合材の製造方法の第3の実施の形態は、樹脂未含浸の強
化繊維クロスとこれに含浸されるべきフィルム状の熱可
塑性マトリックス樹脂を重ね、この積層物に前記樹脂の
融点以上に加熱された貫通部材を突き刺して前記クロス
の縦糸および横糸を撓ませて逃がすとともに、該貫通部
材周辺の樹脂を溶融して前記撓んだ状態の強化繊維に含
浸させ、続いて、該積層物の成形予定形状の輪郭線上を
加熱した鏝により前記形状輪郭線に沿う前記樹脂を溶融
して繊維に含浸させて、前記形状輪郭線に沿う部分の繊
維を固定し、その後、前記貫通部材を引き抜くことによ
り、前記貫通部材突き刺し位置に固定された孔を形成
し、該積層物を前記形状輪郭線に沿って切断し、該切断
成形された積層物を複数枚用意し、これら積層物をそれ
らの連結孔を合わせて積重ね、加熱加圧して一体成形す
ることを特徴とする。
合材の製造方法の第3の実施の形態は、樹脂未含浸の強
化繊維クロスとこれに含浸されるべきフィルム状の熱可
塑性マトリックス樹脂を重ね、この積層物に前記樹脂の
融点以上に加熱された貫通部材を突き刺して前記クロス
の縦糸および横糸を撓ませて逃がすとともに、該貫通部
材周辺の樹脂を溶融して前記撓んだ状態の強化繊維に含
浸させ、続いて、該積層物の成形予定形状の輪郭線上を
加熱した鏝により前記形状輪郭線に沿う前記樹脂を溶融
して繊維に含浸させて、前記形状輪郭線に沿う部分の繊
維を固定し、その後、前記貫通部材を引き抜くことによ
り、前記貫通部材突き刺し位置に固定された孔を形成
し、該積層物を前記形状輪郭線に沿って切断し、該切断
成形された積層物を複数枚用意し、これら積層物をそれ
らの連結孔を合わせて積重ね、加熱加圧して一体成形す
ることを特徴とする。
【0013】この第3の実施の形態によれば、材料採り
で切り出される形状の輪郭部分も樹脂で含浸固定されて
いるので、切り出し時において繊維の縦糸と横糸のほつ
れが防止される。
で切り出される形状の輪郭部分も樹脂で含浸固定されて
いるので、切り出し時において繊維の縦糸と横糸のほつ
れが防止される。
【0014】本発明にかかる連結孔を有する繊維強化複
合材の製造方法の第4の実施の形態は、前記第1ないし
第3のいずれかの実施の形態において、複数枚の積層物
を積み重ねて加熱加圧成形する時に、貫通部材で形成さ
れた孔に合うピンとこのピンに嵌合する穴が付設された
金型を使用して成形することにより連結孔を形成するこ
とを特徴とする。
合材の製造方法の第4の実施の形態は、前記第1ないし
第3のいずれかの実施の形態において、複数枚の積層物
を積み重ねて加熱加圧成形する時に、貫通部材で形成さ
れた孔に合うピンとこのピンに嵌合する穴が付設された
金型を使用して成形することにより連結孔を形成するこ
とを特徴とする。
【0015】この第4の実施の形態によれば、貫通部材
により形成された孔が固定保持されているので、積層物
を多層に積み重ねて成形するときに、金型内に積層物を
正確かつ効率的に配置でき、連結孔も容易に形成するこ
とができる。
により形成された孔が固定保持されているので、積層物
を多層に積み重ねて成形するときに、金型内に積層物を
正確かつ効率的に配置でき、連結孔も容易に形成するこ
とができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。
明する。
【0017】(実施例1)強化繊維クロスとして、ガラ
ス繊維平織りクロス(質量:170g/mm2 、厚さ:
0.2mm、糸密度縦:16本/25mm、横:15本
/25mm)を208×108mmに30枚切断した
(ガラスクロスの縦方向が短辺平行)。次に、熱可塑性
樹脂フィルムとして、ポリアミド66フィルム(厚さ
0.1mm)を同サイズで31枚切断した。これら切り
出したガラス繊維平織りクロスおよび熱可塑性樹脂フィ
ルムを80℃で5時間乾燥した。
ス繊維平織りクロス(質量:170g/mm2 、厚さ:
0.2mm、糸密度縦:16本/25mm、横:15本
/25mm)を208×108mmに30枚切断した
(ガラスクロスの縦方向が短辺平行)。次に、熱可塑性
樹脂フィルムとして、ポリアミド66フィルム(厚さ
0.1mm)を同サイズで31枚切断した。これら切り
出したガラス繊維平織りクロスおよび熱可塑性樹脂フィ
ルムを80℃で5時間乾燥した。
【0018】これらから各1枚ずつのクロス1とフィル
ム2を、図1に示すように、重ねた。この積層物に対し
て、クロス1の各長辺に平行に端より30mm内側の線
上において短辺に平行に44mmピッチで位置決めし、
それらの位置を孔形成位置とした。これら孔形成位置
に、図2のように、φ12の金属製または、セラミック
製の貫通部材である尖頭丸棒部材(頂角30°)3を、
ポリアミド66の融点260℃を考慮して280℃に加
熱して、φ12よりやや大きい穴を持つ受け台4で下面
を支えながら、突き刺して、ガラス繊維平織りクロスの
縦糸、横糸を貫通部材3の周りに撓ませて逃がしなが
ら、樹脂フィルム2を溶融してクロス1の繊維に含浸さ
せ、貫通部材を引き抜き、加熱貫通部材が引き抜かれる
ことで、孔部分は冷却されて固定し、その結果、φ12
の孔9を形成した。
ム2を、図1に示すように、重ねた。この積層物に対し
て、クロス1の各長辺に平行に端より30mm内側の線
上において短辺に平行に44mmピッチで位置決めし、
それらの位置を孔形成位置とした。これら孔形成位置
に、図2のように、φ12の金属製または、セラミック
製の貫通部材である尖頭丸棒部材(頂角30°)3を、
ポリアミド66の融点260℃を考慮して280℃に加
熱して、φ12よりやや大きい穴を持つ受け台4で下面
を支えながら、突き刺して、ガラス繊維平織りクロスの
縦糸、横糸を貫通部材3の周りに撓ませて逃がしなが
ら、樹脂フィルム2を溶融してクロス1の繊維に含浸さ
せ、貫通部材を引き抜き、加熱貫通部材が引き抜かれる
ことで、孔部分は冷却されて固定し、その結果、φ12
の孔9を形成した。
【0019】この操作を残りのクロス、フィルムについ
て反復した。これらクロス1と樹脂フィルム2を組み合
わせた積層物のクロス1とフィルム2面が交互に重なる
ように孔9の中心を合わせて全部の積層物を積み重ねた
(多層積層物)。
て反復した。これらクロス1と樹脂フィルム2を組み合
わせた積層物のクロス1とフィルム2面が交互に重なる
ように孔9の中心を合わせて全部の積層物を積み重ねた
(多層積層物)。
【0020】長辺210、短辺110mmの平板に成形
できるキャビティを持つ成形金型を180℃に予熱し、
この中に上記多層積層物を投入し、240℃に昇温し、
この温度で脱気操作として面圧600kPaで2分間の
加圧と1分間の徐圧を3サイクル反復した。その後、面
圧2000kPa、温度290℃に昇圧昇温した後、1
0分間保持して、金型を冷却し、金型から約3.8mm
厚さの多層積層成型物を取り出した。
できるキャビティを持つ成形金型を180℃に予熱し、
この中に上記多層積層物を投入し、240℃に昇温し、
この温度で脱気操作として面圧600kPaで2分間の
加圧と1分間の徐圧を3サイクル反復した。その後、面
圧2000kPa、温度290℃に昇圧昇温した後、1
0分間保持して、金型を冷却し、金型から約3.8mm
厚さの多層積層成型物を取り出した。
【0021】この多層積層成型物から貫通部材の突き刺
し孔9中心を中心線として短辺平行に幅42mmの短冊
試片5を切り出し、該孔9と同芯に後加工的にφ10の
ドリルを通して孔の仕上げを行った。孔周辺補強のため
に、図3に示すように、エポキシ樹脂によりM10の平
座金6を両面に接着した。この時、孔9周辺、および平
座金6の接着部の粗面化、脱脂を行い、エポキシ樹脂を
界面に塗布後、ボルト7、ナット8を用い、4.2kg
f・mのトルクで両側から締め付けながら、短冊試片5
を加熱硬化させた。本短冊試片5の両ボルト7,7間を
引っ張り試験機で0.5mm/minの速度で引っ張
り、ボルト間破断強度を測定した。対比としてφ12の
貫通部材突き刺し操作を省略した以外同じ操作で試料作
製、引っ張り試験を行って比較した。この結果を表1に
示した。表から明らかなように、貫通部材による繊維逃
がしによる強度向上効果が認められた。
し孔9中心を中心線として短辺平行に幅42mmの短冊
試片5を切り出し、該孔9と同芯に後加工的にφ10の
ドリルを通して孔の仕上げを行った。孔周辺補強のため
に、図3に示すように、エポキシ樹脂によりM10の平
座金6を両面に接着した。この時、孔9周辺、および平
座金6の接着部の粗面化、脱脂を行い、エポキシ樹脂を
界面に塗布後、ボルト7、ナット8を用い、4.2kg
f・mのトルクで両側から締め付けながら、短冊試片5
を加熱硬化させた。本短冊試片5の両ボルト7,7間を
引っ張り試験機で0.5mm/minの速度で引っ張
り、ボルト間破断強度を測定した。対比としてφ12の
貫通部材突き刺し操作を省略した以外同じ操作で試料作
製、引っ張り試験を行って比較した。この結果を表1に
示した。表から明らかなように、貫通部材による繊維逃
がしによる強度向上効果が認められた。
【0022】
【表1】
【0023】上記実施例において、樹脂未含浸のガラス
繊維クロス1とこれに含浸されるべき樹脂のフィルム2
を重ね、樹脂フィルム2の融点以上に加熱された貫通部
材3を突き刺すことで、ガラス繊維クロス1の縦糸と横
糸が貫通部材3の周りに撓み逃がされ、そこへその部分
の樹脂フィルム2が溶融含浸される。そして、貫通部材
3を引き抜くことで樹脂が冷却固化されるので、その形
状が固定される。さらに以下に説明する実施例2では、
貫通部材の突き刺し固定に引き続いて、材料採りのため
に後で切り出される形状の輪郭線上に当てられた加熱鏝
は輪郭線上を同様に溶融含浸固定する。
繊維クロス1とこれに含浸されるべき樹脂のフィルム2
を重ね、樹脂フィルム2の融点以上に加熱された貫通部
材3を突き刺すことで、ガラス繊維クロス1の縦糸と横
糸が貫通部材3の周りに撓み逃がされ、そこへその部分
の樹脂フィルム2が溶融含浸される。そして、貫通部材
3を引き抜くことで樹脂が冷却固化されるので、その形
状が固定される。さらに以下に説明する実施例2では、
貫通部材の突き刺し固定に引き続いて、材料採りのため
に後で切り出される形状の輪郭線上に当てられた加熱鏝
は輪郭線上を同様に溶融含浸固定する。
【0024】(実施例2)この実施例では、本発明の繊
維強化複合材を捩りトルク伝達用継ぎ手に応用してその
効果を確かめた。図4および図5は、本発明により形成
された連結孔を持つ捩りトルク伝達用継ぎ手11であ
る。連結孔12,12,12は、駆動軸の三叉状ヨーク
にボルト、ナットで連結される。また連結孔13,1
3,13は、従動軸に連結されて、駆動軸から従動軸に
トルクが伝達される。これらの連結孔周辺は、補強のた
め厚肉形成されてボルト穴補強部14となっており、さ
らにこれら連結孔には補強のため平座金6′が接着され
ている。
維強化複合材を捩りトルク伝達用継ぎ手に応用してその
効果を確かめた。図4および図5は、本発明により形成
された連結孔を持つ捩りトルク伝達用継ぎ手11であ
る。連結孔12,12,12は、駆動軸の三叉状ヨーク
にボルト、ナットで連結される。また連結孔13,1
3,13は、従動軸に連結されて、駆動軸から従動軸に
トルクが伝達される。これらの連結孔周辺は、補強のた
め厚肉形成されてボルト穴補強部14となっており、さ
らにこれら連結孔には補強のため平座金6′が接着され
ている。
【0025】このような構成の継ぎ手の製造を、図5な
いし図8により説明する。実施例1でのように、ガラス
繊維クロス1枚にポリアミド66フィルム1枚重ねて、
下面をφ10よりやや大きい穴を持つ受け台で支持しな
がら、頂角30°の円錐状先端を持つφ10の(尖頭)
丸棒部材(貫通部材)を、ポリアミド66の融点以上に
加熱しながら、突き刺し、φ108円周上に60°間隔
で丁度六角形の頂点に来るように、そして、その対角線
の一本はガラス繊維クロスの縦方向に合うように、φ1
0の孔9′を6ケ形成固定した。これら孔6ケを含むφ
150の円板を切り出した。この切断前に、φ150の
円周上のポリアミド66フィルムをその融点以上に加熱
された鏝で溶融し、クロスに含浸固化し、円板形状への
切り出しによる縦糸と横糸のほつれを防止した。これを
15枚用意し、図7に示すように、これらの15枚を3
枚づつに分け、この3枚はクロス縦方向を0°とした時
に繊維の縦方向を(60°、0°、−60°)に配向さ
せてガラスクロスと樹脂フィルムを交互に重ねた積層物
21を五組用意した。
いし図8により説明する。実施例1でのように、ガラス
繊維クロス1枚にポリアミド66フィルム1枚重ねて、
下面をφ10よりやや大きい穴を持つ受け台で支持しな
がら、頂角30°の円錐状先端を持つφ10の(尖頭)
丸棒部材(貫通部材)を、ポリアミド66の融点以上に
加熱しながら、突き刺し、φ108円周上に60°間隔
で丁度六角形の頂点に来るように、そして、その対角線
の一本はガラス繊維クロスの縦方向に合うように、φ1
0の孔9′を6ケ形成固定した。これら孔6ケを含むφ
150の円板を切り出した。この切断前に、φ150の
円周上のポリアミド66フィルムをその融点以上に加熱
された鏝で溶融し、クロスに含浸固化し、円板形状への
切り出しによる縦糸と横糸のほつれを防止した。これを
15枚用意し、図7に示すように、これらの15枚を3
枚づつに分け、この3枚はクロス縦方向を0°とした時
に繊維の縦方向を(60°、0°、−60°)に配向さ
せてガラスクロスと樹脂フィルムを交互に重ねた積層物
21を五組用意した。
【0026】一方、ボルト孔周辺の補強のために、中央
に上記の方法で縦糸、横糸を撓ませ逃がし、その位置で
ポリアミド66で固定した積層物を72枚切り出した。
この内36枚は扇形内の繊維方向が扇形の対象軸に対し
て45°、残り36枚は−45°を向いているようにし
た。また、扇形の輪郭線は、切り出しに伴う繊維ほつれ
を防止するためにポリアミド66フィルムを溶融して、
予め含浸固定されている。図8に示すように、これらか
ら45°、−45°各一枚ずつを取って二枚一組の扇形
部材22として、これを36組作製した。これらを用い
て多層積層物を作製する。
に上記の方法で縦糸、横糸を撓ませ逃がし、その位置で
ポリアミド66で固定した積層物を72枚切り出した。
この内36枚は扇形内の繊維方向が扇形の対象軸に対し
て45°、残り36枚は−45°を向いているようにし
た。また、扇形の輪郭線は、切り出しに伴う繊維ほつれ
を防止するためにポリアミド66フィルムを溶融して、
予め含浸固定されている。図8に示すように、これらか
ら45°、−45°各一枚ずつを取って二枚一組の扇形
部材22として、これを36組作製した。これらを用い
て多層積層物を作製する。
【0027】すなわち、扇形部材22を6組取って、一
組ずつ、孔中心がピッチ円φ108円周上に60°の角
度毎にその対象軸をピッチ円中心を向くように並べ、こ
の上に前記3枚組のφ150円板(積層物)21を三枚
中のどれかの縦方向を扇形の孔中心とピッチ円中心を結
ぶ方向に向け、孔中心を合わせて重ね、加熱した鏝でフ
ィルムを所々溶融固化して仮止めし、この上に扇形六組
を一組ずつ前記六組と同じ向きに孔中心を合わせて重ね
て仮止めする。この要領で六角形の頂角部(ボルト穴補
強部)には扇形部材22の六組が、その間に円板状積層
物21の五組を挟んで積層され、頂角部以外は円板状積
層物21のみが五組重なった多層積層物を作って置く。
組ずつ、孔中心がピッチ円φ108円周上に60°の角
度毎にその対象軸をピッチ円中心を向くように並べ、こ
の上に前記3枚組のφ150円板(積層物)21を三枚
中のどれかの縦方向を扇形の孔中心とピッチ円中心を結
ぶ方向に向け、孔中心を合わせて重ね、加熱した鏝でフ
ィルムを所々溶融固化して仮止めし、この上に扇形六組
を一組ずつ前記六組と同じ向きに孔中心を合わせて重ね
て仮止めする。この要領で六角形の頂角部(ボルト穴補
強部)には扇形部材22の六組が、その間に円板状積層
物21の五組を挟んで積層され、頂角部以外は円板状積
層物21のみが五組重なった多層積層物を作って置く。
【0028】一方、上型、下型(多層積層物に対向する
側には、扇形の彫り込みとこの扇形彫り込みの中央でピ
ッチ円上に貫通部材によって形成された多層積層物のφ
10孔に挿入されるべきピンおよびこれに嵌合される穴
を付設)、および円筒形状の側型よりなる金型を150
℃に昇温する。ここで、上記多層積層物を金型内にその
孔9′をピンに突き刺して投入し、250℃に昇温す
る。この温度で面圧1000kPa、加圧2分、除圧1
分の脱気操作を3サイクル反復した後、温度290℃、
面圧2000kPaへ昇温昇圧し、この温度で10分間
保持した。保持後、金型を冷却して、金型から、ボルト
穴補強部板厚約4mm、中間部約2mmのディスク形状
の成形物を得た。この成形物の中央部をほぼ六角形状に
切り抜く等の後加工を加え、ついでボルト穴補強部には
M10の平座金をエポキシ樹脂で接着した。
側には、扇形の彫り込みとこの扇形彫り込みの中央でピ
ッチ円上に貫通部材によって形成された多層積層物のφ
10孔に挿入されるべきピンおよびこれに嵌合される穴
を付設)、および円筒形状の側型よりなる金型を150
℃に昇温する。ここで、上記多層積層物を金型内にその
孔9′をピンに突き刺して投入し、250℃に昇温す
る。この温度で面圧1000kPa、加圧2分、除圧1
分の脱気操作を3サイクル反復した後、温度290℃、
面圧2000kPaへ昇温昇圧し、この温度で10分間
保持した。保持後、金型を冷却して、金型から、ボルト
穴補強部板厚約4mm、中間部約2mmのディスク形状
の成形物を得た。この成形物の中央部をほぼ六角形状に
切り抜く等の後加工を加え、ついでボルト穴補強部には
M10の平座金をエポキシ樹脂で接着した。
【0029】一方、比較例として、多層積層物を作製す
るときにφ10の貫通部材による穴明けを省略した(従
って金型内のピンも除去)以外は同じ操作で成形物を得
た。この比較成形物では、貫通部材による穴明け相当位
置にφ10ドリルによる穴明け加工も追加した後、平座
金を接着した。両者をそれぞれ相隣なる位置を駆動軸、
従動軸の三叉ヨークにM10ボルトナットで取り付け、
捩り破断強度を測定した。その結果を表1に示した。本
発明にかかる予め貫通部材で穴明けし、かつ積層成形時
も金型に取りつけたピンでそれを維持した物では強度向
上が認められた。
るときにφ10の貫通部材による穴明けを省略した(従
って金型内のピンも除去)以外は同じ操作で成形物を得
た。この比較成形物では、貫通部材による穴明け相当位
置にφ10ドリルによる穴明け加工も追加した後、平座
金を接着した。両者をそれぞれ相隣なる位置を駆動軸、
従動軸の三叉ヨークにM10ボルトナットで取り付け、
捩り破断強度を測定した。その結果を表1に示した。本
発明にかかる予め貫通部材で穴明けし、かつ積層成形時
も金型に取りつけたピンでそれを維持した物では強度向
上が認められた。
【0030】なお、上記各実施例では、ガラス繊維クロ
スの利用を述べたが、これに限定されることなく、繊維
の種類も、炭素繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ
繊維、炭化硅素繊維、金属繊維等の無機繊維や有機繊維
でも、パラ系アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイ
ド繊維等の、組み合わせる樹脂フィルムより高融点の繊
維であれば使用可能である。また、その形態も平織りだ
けでなく、朱子織り、綾織り等の縦糸が横糸に依り、あ
る程度拘束された物にも適用できる。この時の繊維方向
も実施例に限定されず任意である。また、これら繊維に
含浸されるマトリックス樹脂としては、熱可塑性で上記
強化繊維より低融点の物なら適用可能である。例えば、
ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリカ−ボネイト、ポリエーテルイミド、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等
であり、その形態もフィルム状だけでなく、これらの樹
脂からつくられた糸による織物でも良い。
スの利用を述べたが、これに限定されることなく、繊維
の種類も、炭素繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ
繊維、炭化硅素繊維、金属繊維等の無機繊維や有機繊維
でも、パラ系アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイ
ド繊維等の、組み合わせる樹脂フィルムより高融点の繊
維であれば使用可能である。また、その形態も平織りだ
けでなく、朱子織り、綾織り等の縦糸が横糸に依り、あ
る程度拘束された物にも適用できる。この時の繊維方向
も実施例に限定されず任意である。また、これら繊維に
含浸されるマトリックス樹脂としては、熱可塑性で上記
強化繊維より低融点の物なら適用可能である。例えば、
ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリカ−ボネイト、ポリエーテルイミド、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等
であり、その形態もフィルム状だけでなく、これらの樹
脂からつくられた糸による織物でも良い。
【0031】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、強化繊維クロスの縦糸と横糸が樹脂未含浸状態で
貫通部材を突き刺し、その後、樹脂を含浸し成形するた
め、繊維の位置がずれ易く、繊維が損傷することなく撓
み逃げるために、クロス全体に反りや皺が寄ることな
く、連結孔を形成できる。従って、積層物を多層に積層
しても、成形板中の繊維が蛇行することもなく、繊維が
損傷されないことと相俟って、強度が向上する。また、
貫通部材により成形された孔が固定保持されているの
で、多層積層物からの成形に際してボルト孔を形成する
金型内のピンへも正しく配置される。さらに、材料採り
で切り出される形状の輪郭も含浸固定されているので、
切り出し時の縦糸と横糸のほつれもない、という効果が
得られる。
れば、強化繊維クロスの縦糸と横糸が樹脂未含浸状態で
貫通部材を突き刺し、その後、樹脂を含浸し成形するた
め、繊維の位置がずれ易く、繊維が損傷することなく撓
み逃げるために、クロス全体に反りや皺が寄ることな
く、連結孔を形成できる。従って、積層物を多層に積層
しても、成形板中の繊維が蛇行することもなく、繊維が
損傷されないことと相俟って、強度が向上する。また、
貫通部材により成形された孔が固定保持されているの
で、多層積層物からの成形に際してボルト孔を形成する
金型内のピンへも正しく配置される。さらに、材料採り
で切り出される形状の輪郭も含浸固定されているので、
切り出し時の縦糸と横糸のほつれもない、という効果が
得られる。
【図1】本発明の第1の実施例を説明するためのもの
で、本発明に係る繊維強化複合材の短冊試片の作製手順
を説明する斜視図である。
で、本発明に係る繊維強化複合材の短冊試片の作製手順
を説明する斜視図である。
【図2】貫通部材による繊維強化複合材への孔明けの説
明図である。
明図である。
【図3】引っ張りテスト用短冊試片の組立図である。
【図4】本発明の第2の実施例を説明するためのもの
で、本発明にかかる繊維強化複合材を用いた継ぎ手の正
面図である。
で、本発明にかかる繊維強化複合材を用いた継ぎ手の正
面図である。
【図5】本発明の第2の実施例を説明するためのもの
で、本発明にかかる繊維強化複合材を用いた継ぎ手の側
面図である。
で、本発明にかかる繊維強化複合材を用いた継ぎ手の側
面図である。
【図6】前記継ぎ手を構成する円板状積層物の正面図で
ある。
ある。
【図7】前記円板状積層物の分解斜視図である。
【図8】前記継ぎ手を構成する扇形部材の正面図であ
る。
る。
1 ガラス繊維クロス(強化繊維クロス) 2 ポリアミド66フィルム(熱可塑性樹脂フィルム) 3 貫通部材 4 受け台 5 短冊試片 6,6′ M10平座金 7 M10ボルト 8 M10ナット 9,9′ 孔 11 継ぎ手 12 連結孔 13 連結孔 14 ボルト穴補強部 21 3枚組のφ150円板状積層物 22 2枚組の扇形部材
Claims (4)
- 【請求項1】 樹脂未含浸の強化繊維クロスとこれに含
浸されるべきフィルム状の熱可塑性マトリックス樹脂を
重ね、この積層物に前記樹脂の融点以上に加熱された貫
通部材を突き刺して前記クロスの縦糸および横糸を撓ま
せて逃がすとともに、該貫通部材周辺の樹脂を溶融して
前記撓んだ状態の強化繊維に含浸させ、続いて、前記貫
通部材を引き抜き、前記樹脂を冷却固化させることによ
り前記貫通部材突き刺し位置で固定された孔を形成し、
その後、前記積層物全体を加熱成形することを特徴とす
る連結孔を有する繊維強化複合材の製造方法。 - 【請求項2】 樹脂未含浸の強化繊維クロスとこれに含
浸されるべきフィルム状の熱可塑性マトリックス樹脂を
重ね、この積層物に前記樹脂の融点以上に加熱された貫
通部材を突き刺して前記クロスの縦糸および横糸を撓ま
せて逃がすとともに、該貫通部材周辺の樹脂を溶融して
前記撓んだ状態の強化繊維に含浸させ、続いて、前記貫
通部材を引き抜くことにより、前記貫通部材突き刺し位
置に固定された孔を形成し、該孔を有する積層物を複数
枚用意し、これら積層物をそれらの連結孔を合わせて積
重ね、加熱加圧して一体成形することを特徴とする連結
孔を有する繊維強化複合材の製造方法。 - 【請求項3】 樹脂未含浸の強化繊維クロスとこれに含
浸されるべきフィルム状の熱可塑性マトリックス樹脂を
重ね、この積層物に前記樹脂の融点以上に加熱された貫
通部材を突き刺して前記クロスの縦糸および横糸を撓ま
せて逃がすとともに、該貫通部材周辺の樹脂を溶融して
前記撓んだ状態の強化繊維に含浸させ、続いて、該積層
物の成形予定形状の輪郭線上を加熱した鏝により前記形
状輪郭線に沿う前記樹脂を溶融して繊維に含浸させて、
前記形状輪郭線に沿う部分の繊維を固定し、その後、前
記貫通部材を引き抜くことにより、前記貫通部材突き刺
し位置に固定された孔を形成し、該積層物を前記形状輪
郭線に沿って切断し、該切断成形された積層物を複数枚
用意し、これら積層物をそれらの連結孔を合わせて積重
ね、加熱加圧して一体成形することを特徴とする連結孔
を有する繊維強化複合材の製造方法。 - 【請求項4】 複数枚の積層物を積み重ねて加熱加圧成
形する時に、貫通部材で形成された孔に合うピンとこの
ピンに嵌合する穴が付設された金型を使用して成形する
ことにより連結孔を形成することを特徴とする請求項1
ないし3のいずれかに記載の連結孔を有する繊維強化複
合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23296995A JPH0976385A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 連結孔を有する繊維強化複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23296995A JPH0976385A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 連結孔を有する繊維強化複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0976385A true JPH0976385A (ja) | 1997-03-25 |
Family
ID=16947725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23296995A Pending JPH0976385A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 連結孔を有する繊維強化複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0976385A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011208039A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Sanko Gosei Ltd | 賦形成形方法及び繊維強化樹脂成形品 |
| JP2012004507A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Fujitsu Ltd | 配線基板及びその製造方法 |
| JP2012006216A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Sanko Gosei Ltd | 繊維強化樹脂成形品及び賦形成形方法 |
| JP2017213817A (ja) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 株式会社Subaru | 布帛積層体 |
| US10399290B2 (en) | 2015-12-10 | 2019-09-03 | Hyundai Motor Company | Composite material having aperture and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP23296995A patent/JPH0976385A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011208039A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Sanko Gosei Ltd | 賦形成形方法及び繊維強化樹脂成形品 |
| JP2012004507A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Fujitsu Ltd | 配線基板及びその製造方法 |
| US9049794B2 (en) | 2010-06-21 | 2015-06-02 | Fujitsu Limited | Wiring substrate and method for manufacturing the wiring substrate |
| JP2012006216A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Sanko Gosei Ltd | 繊維強化樹脂成形品及び賦形成形方法 |
| US10399290B2 (en) | 2015-12-10 | 2019-09-03 | Hyundai Motor Company | Composite material having aperture and method of manufacturing the same |
| JP2017213817A (ja) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 株式会社Subaru | 布帛積層体 |
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