JPS6324446B2 - - Google Patents
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- JPS6324446B2 JPS6324446B2 JP15567081A JP15567081A JPS6324446B2 JP S6324446 B2 JPS6324446 B2 JP S6324446B2 JP 15567081 A JP15567081 A JP 15567081A JP 15567081 A JP15567081 A JP 15567081A JP S6324446 B2 JPS6324446 B2 JP S6324446B2
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- mold
- bag
- molded
- thermoplastic foam
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、繊維と合成樹脂を組合わせたいわゆ
る樹脂系複合材料によつて製造される構造物の製
造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a structure made of a so-called resin-based composite material, which is a combination of fibers and synthetic resin.
従来、樹脂系複合材料、たとえば、ガラス繊
維、有機繊維、炭素繊維等をエポキシ樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリイミド樹脂等で含浸したシー
ト状材料の積層材を用いた構造体の製造方法とし
ては、オートクレーブ法やホツトプレス法等があ
る。これらの方法は、いずれも比較的薄く大面積
の平板状成形物の成形に適しているが、立体構造
物には不適であつた。 Conventionally, the autoclave method has been used to manufacture structures using laminated sheets of resin-based composite materials, such as glass fibers, organic fibers, carbon fibers, etc., impregnated with epoxy resins, polyester resins, polyimide resins, etc. There are methods such as hot press method and hot press method. All of these methods are suitable for molding relatively thin, large-area flat molded products, but are unsuitable for molding three-dimensional structures.
詳述するならば、従来のオートクレーブ法やホ
ツトプレス法では、まず、平面パネルを製作し、
これを組立てて構造物を製作する。しかし、オー
トクレーブ成形では片面の寸法精度が出ないの
で、組立時の製度が不良になる。また、平面構造
物は、複合材料特有の異方性のために成形歪が発
生しがちである。そして、接着組立の場合には、
接着剤厚を0.1mm程度の精度でコントロールする
必要があるが、上述した2つの理由のために、正
確な位置決めは困難である。更に、複合材料は応
力集中に弱いので、ボルトナツト、リベツト等で
組立てる方式を全面的に用いることとすると、重
量と加工費が増大する。 To be more specific, in the conventional autoclave method and hot press method, first, a flat panel is manufactured,
Assemble these to create a structure. However, autoclave molding does not provide dimensional accuracy on one side, resulting in poor manufacturing quality during assembly. Furthermore, flat structures tend to suffer from molding distortion due to the anisotropy characteristic of composite materials. In the case of adhesive assembly,
Although it is necessary to control the adhesive thickness with an accuracy of about 0.1 mm, accurate positioning is difficult for the two reasons mentioned above. Furthermore, since composite materials are susceptible to stress concentration, if an assembly method using bolts/nuts, rivets, etc. is used throughout, the weight and processing cost will increase.
これに対して、航空機の翼や、補助翼、各種プ
ロペラ、フアンブレード等は、いずれも複雑な内
部構造を有する中空物体であり、その外周寸法精
度が性能を左右するという特徴を持つており、上
述したオークレーブ法やホツトプレス法で成形す
ることは不適当である。 On the other hand, aircraft wings, ailerons, various propellers, fan blades, etc. are all hollow objects with complex internal structures, and their performance is determined by the accuracy of their outer circumference dimensions. It is inappropriate to mold using the above-mentioned oaklave method or hot press method.
そこで、外形寸法を正確に与えるような密閉金
型を用い、内部に加圧膨張し得る加圧袋を入れて
内部から外方へ被成形物を押し付ける方法で成形
する方法が、米国特許第3713753号、特開昭50―
16298号公報等で提案されている。しかし、この
方法でも、内部構造を正確に成形することは困難
であつた。特に内部にウエブのような隔壁がある
場合は問題であつた。 Therefore, there is a method of molding using a closed mold that gives accurate external dimensions, a pressurized bag that can be expanded under pressure, and pressing the molded object outward from the inside, as disclosed in US Pat. No. 3,713,753. No., Japanese Patent Application Publication No. 1973-
This is proposed in Publication No. 16298, etc. However, even with this method, it was difficult to accurately mold the internal structure. This was particularly a problem when there was a web-like partition wall inside.
すなわち、この方法においては、加圧袋は薄く
柔軟であるために、第1A図の如く、下型10に
未硬化複合材料の積層材12とウエブ用未硬化複
合材14を置き、加圧袋16を入れて、上型18
を乗せ、加圧袋に加圧を加えて成形すると、常に
同じ割合には膨張しないので、第1B図に示す如
く、ウエブ14は傾き、コーナー部には空洞20
が生じる。 That is, in this method, since the pressurized bag is thin and flexible, as shown in FIG. 16 and upper mold 18
When molded by applying pressure to a pressurized bag, the web 14 does not always expand at the same rate, so as shown in FIG.
occurs.
また、第2A図に示す如く、ウエブ12をあら
かじめH型に積層しておき、成形する方法では、
初め加圧力が小さいと、第2B図に示す如く、コ
ーナー部22に加圧袋16が密着せず、そして加
圧力増大にともなう袋16の膨張と移動につれ
て、第2C図に示す状態を経て第2D図に示す如
くウエブ14にシワ24を発生させることがあ
る。また、第2E図の加圧袋16Aの如くはじめ
からウエブ14のコーナーに密着しておらず且つ
加圧袋の伸びに余裕がないとウエブにシワが入ら
ない代りに、第2E図の加圧袋16Bの如く中吊
状態となり、圧力を薄い加圧袋自身で支えること
になるため、加圧力増大により、第2F図に参照
番号26で示す如く加圧袋が破れるという事故が
発生する。 Furthermore, as shown in FIG. 2A, in the method of laminating the web 12 in an H-shape in advance and forming it,
If the pressurizing force is initially small, the pressurizing bag 16 will not come into close contact with the corner portion 22, as shown in FIG. 2B, and as the bag 16 expands and moves as the pressurizing force increases, it will pass through the state shown in FIG. As shown in the 2D diagram, wrinkles 24 may occur in the web 14. In addition, if the pressure bag 16A shown in FIG. 2E is not in close contact with the corner of the web 14 from the beginning and there is not enough room for the pressure bag to stretch, the web will not wrinkle; Since the bag 16B is in a suspended state and the pressure is supported by the thin pressurized bag itself, an accident occurs in which the pressurized bag is torn as shown by reference numeral 26 in FIG. 2F due to the increased pressurizing force.
以上の不具合をなくすためには、まずあらかじ
め加圧袋を各コーナー部に密着させることが必要
である。そのために、加圧袋自身の剛性をやや高
くして加圧袋自体でその形状を保ち、最初から最
終形状にする方法が、特開昭54―13571号(特願
昭52―78631号)によつて提案されている。この
方法ではあらかじめ加圧袋の形状を精確に成形す
るための成形型が必要となる。このため、次のよ
うな問題が生じる。即ち、航空機の如き、多品種
少量生産の場合、成形型を何種類も準備すること
は、高価になる。また、わずかな小部品の設計変
更にも、型を作りなおす必要が生ずる。通常、外
形は空気力学的、又は構造上の要求によつて定め
られ、複合材構造物の肉厚や配置も力学的要求に
よつて決められるので、内側の形状はきわめて複
雑なものになる。このような複雑な形状を持つ型
の製作には多額の費用を必要とする。そして、そ
のような複雑な形状をつくるための内型の各部品
の寸法にはばらつきがあると、それは内型全体で
次々と累積されてゆくので、内型の寸法精度は悪
くならざるを得ず、かならずしも前記不具合を解
決するとはいえなかつた。 In order to eliminate the above-mentioned problems, it is first necessary to bring the pressurized bag into close contact with each corner portion in advance. For this purpose, a method was proposed in JP-A-54-13571 (Japanese Patent Application No. 52-78631) that made the pressure bag itself slightly more rigid so that it could maintain its shape and form the final shape from the beginning. It has been proposed. This method requires a mold to accurately shape the pressurized bag in advance. This causes the following problems. That is, in the case of high-mix low-volume production such as aircraft, it becomes expensive to prepare many types of molds. Furthermore, even slight design changes to small parts require the mold to be remade. Typically, the outer shape is determined by aerodynamic or structural requirements, and the wall thickness and placement of the composite structure are also determined by mechanical requirements, making the inner shape extremely complex. Manufacturing a mold with such a complicated shape requires a large amount of cost. If there are variations in the dimensions of each part of the inner mold to create such a complex shape, this will accumulate throughout the entire inner mold, and the dimensional accuracy of the inner mold will inevitably deteriorate. However, it could not necessarily be said that the above-mentioned problems could be solved.
更に、特開昭54―13571号の方法では、加圧袋
自体によつて複合材構造物の内部形状を決めるよ
うに被成形物を内側から支えるので、袋を軟弱で
ないようにするために、ある程度厚いフイルムを
用いる必要があり、その特許公開公報の発明でも
0.1mm以上としている。しかし、小型機の構造物
では、これでも重いといえる。また、加圧袋の形
状と、複合材構造物の形状が不一致の場合、加圧
袋がつぶれ、形が大きく狂うことがある。そして
加圧袋は比較的厚いので、小半径の角部などは袋
自身が圧力を支持し、複合材構造物に圧力がかか
らず、気泡のある製品ができることもあつた。 Furthermore, in the method of JP-A-54-13571, since the pressurized bag itself supports the molded object from the inside so as to determine the internal shape of the composite structure, in order to prevent the bag from becoming soft, It is necessary to use a film that is somewhat thick, and even with the invention disclosed in the patent publication,
It is set to be 0.1mm or more. However, even this can be said to be heavy for the structure of a small aircraft. Further, if the shape of the pressure bag and the shape of the composite material structure do not match, the pressure bag may be crushed and the shape may be greatly distorted. Since the pressurized bag is relatively thick, the bag itself supports the pressure at corners with a small radius, and no pressure is applied to the composite structure, resulting in a product with bubbles.
また、加圧袋として、薄い熱可塑性プラスチツ
クフイルムを用いこれを分解組立式の型にかぶせ
た後、内部に挿入するという方法がある。しか
し、この方法にも次のような欠点がある。すなわ
ち、複合材構造物の成形完了後、この型を開口部
より引き抜くことが必要になるが、このため、非
常に複雑な構成の型を必要とした。例えば、傘の
ように展開、折りたたみのできるようにした型と
か、寄せ木細工のように分割加能にするとか、ま
た例えば石こうで型を作り成形完了後、開口部か
ら棒でつついて、石こうを破壊して取り去る等の
方法もあつた。しかし、これらの方法はいずれ
も、型そのものを製作するのに非常に手間がかか
る。特に、航空機の翼のように外形は空気力学的
に決められ、部材の構造や厚さは強度的に決めら
れる場合、内部の寸法、形状はきわめて複雑な形
状になるが、このような複雑な外形を持つ型を作
ることは困難で多額の費用を必要とし、そして、
型自体の熱容量が大きく、加熱成形時の温度分布
がムラになり、その温度のムラは、成形物の歪
や、強度のばらつきを大きくする。更に、試作時
の設計変更に対して、型の修正に多額の費用と時
間を必要とする。また、型が複雑であるため、複
合材料構造物と干渉することも多く、薄い加圧袋
を傷つけて破裂させたり、内部構造をゆがませて
しまうこともある。 Another method is to use a thin thermoplastic film as the pressurized bag, cover it with a mold that can be disassembled, and then insert it inside. However, this method also has the following drawbacks. That is, after the molding of the composite material structure is completed, it is necessary to pull out the mold from the opening, which requires a mold with a very complicated structure. For example, you can make a mold that can be unfolded and folded like an umbrella, or you can make it into parts like parquet, or you can make a mold out of plaster and after the molding is completed, poke the plaster through the opening with a stick. There were other methods such as destroying and removing it. However, all of these methods require a lot of effort to produce the mold itself. In particular, when the outer shape of an aircraft wing is determined by aerodynamics, and the structure and thickness of the parts are determined by strength, the internal dimensions and shape become extremely complex. It is difficult and expensive to make a mold with an external shape, and
The heat capacity of the mold itself is large, and the temperature distribution during hot molding becomes uneven, and the temperature unevenness increases the distortion of the molded product and the variation in strength. Furthermore, it requires a large amount of cost and time to modify the mold in response to design changes during prototype production. Additionally, because the mold is complex, it often interferes with the composite material structure, damaging the thin pressurized bag and causing it to burst, or distorting the internal structure.
そこで、本発明は、前述した様々な欠点を解消
して、安価で且つ高精度で複合材構造物を製造で
きる方法を提供せんとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention aims to eliminate the various drawbacks mentioned above and provide a method for manufacturing composite structures at low cost and with high precision.
即ち、本発明によるならば、所要の形状を与え
る剛性金型の中に、合成樹脂と強化繊維より成る
被成形物と、内型とを封入し、該内型の内部を加
圧しつつ加熱成形する複合材構造物製造方法にお
いて、前記内型は、接着性のある薄いフイルムを
接合して作られた加圧袋に、熱加塑性発泡材料か
ら所要の寸法よりやや小さく作られた型を挿入し
て作り、該内型の加圧袋に圧力を加えつつ加熱成
形して該加圧袋を前記被成形物に接着結合すると
共に、成形完了後に加圧袋内の収縮した熱加塑性
発泡材料の残材を除去する。 That is, according to the present invention, a molded article made of synthetic resin and reinforcing fibers and an inner mold are enclosed in a rigid mold that gives a desired shape, and the inner mold is heated and molded while pressurizing the inside of the inner mold. In the method for manufacturing a composite structure, the inner mold is a pressurized bag made by bonding a thin adhesive film, and a mold made from a thermoplastic foam material slightly smaller than the required size is inserted into the pressurized bag. The pressurized bag in the inner mold is heated and molded while applying pressure to adhesively bond the pressurized bag to the object to be molded, and after the molding is completed, the shrinked thermoplastic foam material in the pressurized bag is Remove remaining materials.
このような方法によれば、前出の特開昭54―
13571号に開示される方法による効果を全て発揮
するだけでなく、加圧袋は、熱可塑性発泡材料製
の型に支えられるので、非常に薄く軽いものでよ
く、結果的に複合材料の利点を生かすことがで
き、且つ複合材構造物も軽くすることができる。
更に、熱加塑性発泡の型は、特別な治具や設備を
必要とせずに簡単にでき、内型はその型を加圧袋
に挿入するだけでできるので、内型は、非常に安
価にでき、多品種少量生産も多量生産とそれほど
変わらない価格でできる。また、熱可塑性発泡材
料はどのような形にも極めて簡単に成形できるの
で、内型をどのような形にも簡単にできる。その
際、その発泡材料の型は、ウエブのコーナー部に
も隙間をつくることなく加工袋を密接させること
ができるので、ウエブにしわをつくることもな
い。また、加工袋が薄く加工袋のすみずみまで圧
力がゆきわたるので、複合材構造物の内部形状を
高精度でもつて希望の形にすることができる。更
に熱可塑性発泡材料は、複合材構造物成形時の熱
により、元の体積の数十分の一から数百分の一に
収縮するので、小さな出口からでも容易に取り出
せる。そして、熱可塑性発泡材料は適当にやわら
かいので、もし、未硬化の複合材構造物と熱可塑
性発泡材料の型とが干渉しても、加圧袋が損傷し
たり、構造物の形状がゆがむ等の不具合はない。
そしてまた、加圧袋は薄いので、加圧袋自体にし
わができてもそれは複合材構造物にとつてほとん
ど問題とならない。 According to this method, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-open No.
In addition to achieving all the advantages of the method disclosed in No. 13571, the pressurized bag, supported by a mold made of thermoplastic foam material, can be very thin and light, resulting in the advantages of composite materials. In addition, the composite material structure can be made lighter.
Furthermore, thermoplastic foam molds can be easily made without the need for special jigs or equipment, and the inner mold can be made by simply inserting the mold into a pressurized bag, making the inner mold very inexpensive. High-mix, low-volume production can be done at the same price as mass production. Additionally, since thermoplastic foam materials can be molded into any shape very easily, the inner mold can be easily formed into any shape. At this time, the mold made of the foamed material allows the processing bags to be brought into close contact with each other without creating any gaps even at the corners of the web, so that wrinkles are not created in the web. Furthermore, since the processing bag is thin and the pressure is spread throughout the processing bag, the internal shape of the composite material structure can be formed into a desired shape with high precision. Furthermore, the thermoplastic foam material shrinks to several tenths to several hundredths of its original volume due to the heat generated during the molding of the composite structure, so it can be easily removed even through a small outlet. Furthermore, since the thermoplastic foam material is appropriately soft, if the uncured composite structure and the mold of the thermoplastic foam material interfere, the pressure bag may be damaged or the shape of the structure may be distorted. There are no problems.
Furthermore, since the pressurized bag is thin, wrinkles in the pressurized bag itself pose little problem for the composite structure.
なお、熱可塑性発泡材料の型の表面がなめらか
でないと、加圧袋を傷つけたりすることがある。
また、加熱成形後に、収縮した熱可塑性発泡材料
の残材が、発泡材料の型をつくるときに使用した
接着剤のために、加圧袋に接着したりする。この
ようなことを防ぐために、熱可塑性発泡材料で作
つた型を、耐熱性フイルムで包んで前記加圧袋に
挿入し、成形完了後、その耐熱性フイルムを、収
縮した熱可塑性発泡材料の残材と共に除去する。
このようにすると、発泡材料の型は、耐熱性フイ
ルムに包まれているので、型を加圧袋内に挿入し
やすく、また成形後にフイルムを引き抜くと、同
時に収縮した型の残材も簡単に除去でき、便利で
ある。 Note that if the surface of the thermoplastic foam mold is not smooth, the pressure bag may be damaged.
Additionally, after heat molding, the shrinked thermoplastic foam material may adhere to the pressure bag due to the adhesive used to form the foam material. In order to prevent this, a mold made of thermoplastic foam material is wrapped with a heat-resistant film and inserted into the pressure bag, and after the molding is completed, the heat-resistant film is removed from the shrinked thermoplastic foam material. Remove with wood.
In this way, the mold for the foamed material is wrapped in a heat-resistant film, so it is easy to insert the mold into the pressure bag, and when the film is pulled out after molding, the remaining material from the contracted mold can be easily removed. It is removable and convenient.
以下、添付図面を参照して本発明による方法の
実施例を説明する。 Embodiments of the method according to the invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
第3A図は、ヘリコプタの中空のロータブレー
ドの斜視図であり、第3B図は、第3A図の線A
―Aでの断面図である。このロータブレード30
は、中空部32と、根元部の取付けボルト用の穴
34と開口部36とを有する。 FIG. 3A is a perspective view of a hollow rotor blade of a helicopter, and FIG. 3B is a perspective view of a hollow rotor blade of a helicopter; FIG.
- It is a sectional view at A. This rotor blade 30
has a hollow portion 32, a hole 34 and an opening 36 for the root mounting bolt.
このようなロータブレードをつくるために、本
発明によれば、まず、接着性のある熱可塑性プラ
スチツクフイルムを貼り合わせて、第4A図に示
す如く中空部32とほぼ同じ大きさの加圧袋40
つくる。しかし、中空部32と同一形状に必ずし
もする必要はない。そして、中空部32の寸法よ
りやや小さい第4B図に示す如き型42を、発泡
スチロールのような熱可塑性発泡材料でつくる。 In order to make such a rotor blade, according to the present invention, adhesive thermoplastic plastic films are first pasted together to form a pressurized bag 40 having approximately the same size as the hollow portion 32, as shown in FIG. 4A.
to make. However, it is not necessarily necessary to have the same shape as the hollow part 32. A mold 42 as shown in FIG. 4B, which is slightly smaller than the dimensions of the hollow portion 32, is then made of a thermoplastic foam material such as styrofoam.
この型42は、第5図に示す如き金型44を上
下製作しておいて、その中でスチロールを発泡さ
せて一度につくることもできる。この方法は、短
時間で多数の型42をつくることができ、安価で
ある。更に、表面もなめらかにできる。 This mold 42 can also be made all at once by forming upper and lower molds 44 as shown in FIG. 5 and foaming the styrene therein. This method allows a large number of molds 42 to be made in a short time and is inexpensive. Furthermore, the surface can be made smooth.
また、型42は、部分42A、42B、42
C、42Dに分けることができるので、4つに分
けてつくり、そのあと互に接着剤で結合させてつ
くることもできる。この場合、第6A図に示す如
く両側に型板即ちテンプレート46が設けられた
板48の上に発泡スチロールの素材50を置い
て、テンプレートに沿つて電熱線52を動かして
素材の上側を切り落し、そのあと第6B図に示す
如きテンプレート54に沿つて素材50を電熱線
52で切ることにより、第6C図の如き部分42
Bをつくることもできる。 Moreover, the mold 42 has portions 42A, 42B, 42
Since it can be divided into C and 42D, it can be made in four parts and then joined together with adhesive. In this case, as shown in FIG. 6A, a Styrofoam material 50 is placed on a plate 48 provided with templates 46 on both sides, and a heating wire 52 is moved along the template to cut off the top of the material. Then, by cutting the material 50 along the template 54 as shown in FIG. 6B with a heating wire 52, a portion 42 as shown in FIG. 6C is obtained.
You can also make B.
以上のようにして作つた型42を、第4C図に
示す如く加圧袋40に挿入し、そして、第4D図
に示す如く、未硬化の複合材料シート58を積層
した剛性金属の下型60上にのせ、その上に、同
様に未硬化の複合材料シート62を積層した剛性
金属の上型64をかぶせて閉じる。そして、金型
60と64の内部を減圧して、未硬化複合材料シ
ート58及び62を金型内面に押しつけ且つ予定
の位置に落ち付かせる。そのあと、加圧袋40に
圧力を加えつつ、上下の型60及び64を加熱し
て成形する。その結果、加圧袋40は、その接着
性により、成形された複合材構造物即ち第3A図
のロータブレード30に接着する。一方、発泡ス
チロールの収縮した残材は、開口部36から除去
する。 The mold 42 made as described above is inserted into the pressurized bag 40 as shown in FIG. 4C, and then a rigid metal lower mold 60 with an uncured composite material sheet 58 laminated thereon is placed as shown in FIG. 4D. A rigid metal upper mold 64 on which a similarly uncured composite material sheet 62 is laminated is placed on top of the mold and closed. A vacuum is then applied inside the molds 60 and 64 to force the uncured composite sheets 58 and 62 against the inside surfaces of the molds and allow them to settle into their predetermined positions. Thereafter, while applying pressure to the pressure bag 40, the upper and lower molds 60 and 64 are heated and molded. As a result, the pressure bladder 40 adheres to the molded composite structure or rotor blade 30 of FIG. 3A due to its adhesive properties. On the other hand, the shrunk remaining material of the expanded polystyrene is removed from the opening 36.
以上述べた方法において、発泡スチロール製の
内型を入れることにより、加圧袋が内部の偶々に
あらかじめ密着させられるので、先に述べた不具
合がなくなり、常に安定した内部形状を得ること
ができる。そして、発泡スチロールは非常にやわ
らかなので、もし未硬化の複合材構造物とスチロ
ール型が干渉しても加圧袋が損傷したり構造物の
形状がゆがむ等の不具合はない。更に、発泡スチ
ロールによる内型は、これを製作するために特別
の治具や、設備を必要としない。即ち、前述した
如く、発泡スチロールの型は、2枚の型板(テン
プレート)と電熱線により、簡単に、大量に加工
でき、しかも非常に安価であり、テンプレートを
変えることにより設計変更も容易である。また、
第5図の如き金型を使用すれば、大量生産もでき
る。 In the method described above, by inserting an inner mold made of polystyrene foam, the pressurized bag is brought into close contact with the inner mold in advance, so the above-mentioned problems are eliminated and a stable internal shape can always be obtained. Furthermore, since Styrofoam is very soft, even if the uncured composite structure and the Styrofoam mold interfere, there will be no problem such as damage to the pressure bag or distortion of the shape of the structure. Furthermore, the inner mold made of styrofoam does not require special jigs or equipment to manufacture it. That is, as mentioned above, polystyrene foam molds can be easily manufactured in large quantities using two templates and heating wires, and are very inexpensive, and design changes can be easily made by changing the template. . Also,
If a mold as shown in FIG. 5 is used, mass production is also possible.
そしてまた、発泡スチロールは、複合材構造物
成形時の熱により、元の体積の数十分の一から数
百分の一に収縮するので、小さな出口からでも容
易に取り出すことができる。 Furthermore, the styrofoam shrinks to several tenths to several hundredths of its original volume due to the heat generated during molding of the composite structure, so it can be easily taken out even through a small outlet.
例えば航空機の翼構造やヘリコプタのロータブ
レード等は、先端部が細く、かつ長く、取付け部
には通常、大きな金具類があつて、どの方向か
ら、加圧袋を入れても、それらの開口部は狭く、
内部に挿入した加圧袋成形用の型を引き抜くこと
は困難であるが、残材はそのような小さな開口か
らも容易に取り出せ、本方法は、それらのものの
製造に便利である。 For example, aircraft wing structures and helicopter rotor blades have thin and long tips, and the mounting parts usually have large metal fittings, so no matter which direction you insert the pressurized bag, the openings will not fit. is narrow;
Although it is difficult to pull out the mold for pressurized bag molding inserted inside, the remaining material can be easily taken out even through such a small opening, and the present method is convenient for manufacturing such items.
更に、加圧袋は、非常に薄くでき、従つて加圧
袋の重量を軽くでき、複合材料の軽量の利点を生
かすことができる。 Furthermore, the pressurized bag can be made very thin, thus reducing the weight of the pressurized bag and taking advantage of the lightweight advantages of composite materials.
なお、熱可塑性発泡材は、発泡スチロールに限
られず、PVC等の熱可塑性樹脂の発泡材であれ
ばよい。これらは、加熱することによつて収縮す
る傾向を持つており、電熱線による切断も可能で
ある。 Note that the thermoplastic foam material is not limited to foamed polystyrene, and may be any foamed material of thermoplastic resin such as PVC. These have a tendency to shrink when heated, and can also be cut with a heating wire.
スチロールの型の各部分を分けてつくり、接着
剤で互に接合した場合、加熱収縮後、接着剤がは
み出して、収縮したスチロールの残材が成形され
た複合材構造物の内部に接着してしまうことがあ
る。この場合には、第7A図に示す如く、発泡ス
チロールの型42を一度耐熱プラスチツクフイル
ム68で包み、例えば耐熱テープ70で止める。
次にそれを第7B図の如く加圧袋40内に挿入す
る。このようにすると、成形後、内部に散乱、接
着した発泡スチロールの残材70は、第7C図の
如く耐熱プラスチツクフイルム68を複合材構造
物72から引き抜くと、小さい開口部から同時に
且つ容易に取り去られてしまうので、非常に好都
合である。 If each part of the Styrofoam mold is made separately and then joined together with adhesive, the adhesive will ooze out after heating and shrink, and the shrunken Styrofoam residue will adhere to the inside of the molded composite structure. Sometimes I put it away. In this case, as shown in FIG. 7A, the styrofoam mold 42 is once wrapped in a heat-resistant plastic film 68 and fixed with heat-resistant tape 70, for example.
Next, it is inserted into the pressurized bag 40 as shown in FIG. 7B. In this way, after the molding, the remaining foamed polystyrene material 70 scattered and adhered inside can be easily removed at the same time through the small opening when the heat-resistant plastic film 68 is pulled out from the composite material structure 72 as shown in FIG. 7C. This is very convenient.
また、電熱線でスチロールを加工したときには
表面が熱で融けておりギザギザがでできている。
この状態で加圧袋をかぶせると、袋が損傷するこ
とがある。この場合にもスチロール型を耐熱プラ
スチツクフイルムで包むことにより、これらの不
具合をなくすことができる。 Also, when polystyrene is processed with heating wire, the surface is melted by the heat and becomes jagged.
If a pressurized bag is placed over the bag in this condition, the bag may be damaged. In this case as well, these problems can be eliminated by wrapping the styrene mold with a heat-resistant plastic film.
第8図は、固定翼航空機の水平尾翼であり、そ
れは、迎え角変更ベアリング取付部80と、その
中を貫通する開口部82とを有している。このよ
うな固定翼機の翼は、内部に1つまたは複数のウ
エブがある。従つて、そのような複合材構造物を
つくるときは、ウエブで仕切られている内部空間
ごとに、発泡スチロールの型をつくり、加圧袋に
入れる。そして、第9図に示す如く、ウエブで仕
切られた空間ごとにつくられた発泡スチロールの
型84A,84Bを入れた加圧袋86A,86B
を、未硬化複合材料シート88Aとハニカムコア
88Bとを積層した剛性金属の下型90上のウエ
ブ92の両側にのせ、その上に未硬化の複合材料
シート94Aとハニカムコア94Bを重ね層した
剛性金属の上型96をかぶせて閉じる。そして、
金型90と96の内部を減圧して、未硬化複合材
料シートとハニカムコアを金型内面に押しつけ且
つ予定の位置に落ち付かせる。そのあと、加圧後
84A及び84Bに圧力を加えつつ、上下の型9
0及び96を加熱して成形する。その結果、加圧
袋84A及び84Bは、その接着性により、成形
された複合材構造物とハニカムコアとウエブとに
接着する。一方、発泡スチロールの収縮した残材
は、開口部82から除去する。 FIG. 8 is a horizontal stabilizer for a fixed wing aircraft having an angle of attack modification bearing mounting 80 and an opening 82 therethrough. The wings of such fixed wing aircraft have one or more internal webs. Therefore, when making such a composite material structure, a Styrofoam mold is made for each internal space partitioned by the web and placed in a pressurized bag. Then, as shown in FIG. 9, pressurized bags 86A and 86B containing styrofoam molds 84A and 84B made for each space partitioned by a web.
are placed on both sides of a web 92 on a rigid metal lower mold 90 in which an uncured composite material sheet 88A and a honeycomb core 88B are laminated, and an uncured composite material sheet 94A and a honeycomb core 94B are stacked on top of the rigid metal lower die 90. A metal upper mold 96 is placed over and closed. and,
A vacuum is applied inside the molds 90 and 96 to force the uncured composite sheet and honeycomb core against the mold interior surface and settle into position. After that, while applying pressure to 84A and 84B, the upper and lower molds 9
0 and 96 are heated and molded. As a result, the pressure bags 84A and 84B adhere to the molded composite structure, honeycomb core, and web due to their adhesive properties. On the other hand, the shrunken remaining material of Styrofoam is removed from the opening 82.
本発明によれば、上述した様に、内部構造に高
い外形精度を要求する構造物を、高価な治具を使
うことなく、わずかな費用で製造することが可能
になつた。また、本発明の方法は、その精神を逸
脱することなく種々の変形を行なうことができ、
その構造が簡単で済み、成形も容易で安価に提供
できるなど実用性極めて大である。 According to the present invention, as described above, it has become possible to manufacture a structure requiring high external precision in its internal structure at a small cost without using expensive jigs. Furthermore, the method of the present invention can be modified in various ways without departing from its spirit.
Its structure is simple, molding is easy, and it can be provided at low cost, making it highly practical.
第1A図及び第1B図並びに第2A図から第2
F図は、中空の複合材構造物を製造する従来の方
法を図解する図、第3A図及び第3B図は、ヘリ
コプタのロータブレードの斜視図と長手方向断面
図、第4A図から第4D図は、本発明による方法
の各工程を示す図、第5図は、第4B図の発泡ス
チロールの型をするための金型の斜視図、第6A
図から第6C図は、第4B図の発泡スチロールの
型の各部を型板と電熱線とによりつくる方法の各
段階を示す図、第7A図から第7C図は、本発明
によるもう1つの方法のいくつかの工程を示す
図、第8図は、固定翼機の水平尾翼の斜視図、そ
して第9図は、ウエブ付の複合材構造物を本発明
の方法により作る場合の一つの工程を示す図であ
る。
10,18……金型、12……複合材料、14
……ウエブ、16……加圧袋、20……空洞、2
2……コーナー、24……ウエブのしわ、26…
…破れ、30……ローターブレード、32……中
空部、34……取付けボルト穴、36……開口
部、40……加圧袋、42……発泡スチロールの
型、44……発泡スチロールの型のための金型、
46,54……型板、50……発泡スチロールの
素材、58,62……複合材料、60,62……
金型、68……耐熱性プラスチツクフイルム、8
4A,84B……発泡スチロールの型、86A,
86B……加圧袋、92……ウエブ、90,96
……金型。
Figures 1A and 1B and Figures 2A to 2
Figure F is a diagram illustrating a conventional method of manufacturing hollow composite structures; Figures 3A and 3B are perspective and longitudinal cross-sectional views of a helicopter rotor blade; Figures 4A to 4D; FIG. 5 is a perspective view of a mold for forming the Styrofoam mold shown in FIG. 4B, and FIG. 6A is a diagram showing each step of the method according to the present invention.
6C to 6C are diagrams showing each step of the method of making each part of the Styrofoam mold of FIG. 4B using a template and heating wire, and FIGS. 7A to 7C are diagrams showing another method according to the present invention. FIG. 8 is a perspective view of a horizontal stabilizer of a fixed-wing aircraft, and FIG. 9 is a diagram illustrating one step in making a composite structure with a web by the method of the present invention. It is a diagram. 10, 18... Mold, 12... Composite material, 14
... Web, 16 ... Pressure bag, 20 ... Hollow, 2
2...Corner, 24...Wrinkle in the web, 26...
...Rear, 30...Rotor blade, 32...Hollow part, 34...Mounting bolt hole, 36...Opening, 40...Pressure bag, 42...Styrofoam mold, 44...For Styrofoam mold mold,
46, 54... Template, 50... Styrofoam material, 58, 62... Composite material, 60, 62...
Mold, 68...Heat-resistant plastic film, 8
4A, 84B... Styrofoam mold, 86A,
86B...Pressure bag, 92...Web, 90,96
……Mold.
Claims (1)
脂と強化繊維より成る被成形物と、内型とを封入
し、該内型の内部を加圧しつつ加熱成形する複合
材構造物製造方法において、前記内型は、接着性
のある薄いフイルムを接合して作られた加圧袋
に、熱可塑性発泡材料から所要の寸法よりやや小
さく作られた型を挿入して作り、該内型の加圧袋
に圧力を加えつつ加熱成形して該加圧袋を前記被
成形物に接着結合すると共に、成形完了後に、加
圧袋内の収縮した熱可塑性発泡材料の残材を除去
することを特徴とする複合材構造物製造方法。 2 前記熱可塑性発泡材料で作られた型は、耐熱
性フイルムで包んで前記加圧袋に挿入され、成形
完了後、該耐熱性フイルムは、収縮した熱可塑性
発泡材料の残材と共に除去されることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の複合材構造物製造
方法。 3 前記熱可塑性発泡材料は、発泡スチロールで
ある特許請求の範囲第1項又は第2項記載の複合
材構造物製造方法。[Claims] 1. A molded article made of synthetic resin and reinforcing fibers and an inner mold are sealed in a rigid mold that gives a desired shape, and the mold is heated and molded while pressurizing the inside of the inner mold. In the method for manufacturing a composite structure, the inner mold is formed by inserting a mold slightly smaller than the required size from a thermoplastic foam material into a pressurized bag made by bonding thin adhesive films. The pressurized bag of the inner mold is heated and molded while applying pressure, and the pressurized bag is adhesively bonded to the object to be molded. A method for manufacturing a composite material structure, characterized by removing material. 2. The mold made of the thermoplastic foam material is wrapped with a heat-resistant film and inserted into the pressure bag, and after the molding is completed, the heat-resistant film is removed together with the shrunken thermoplastic foam material. A method for manufacturing a composite material structure according to claim 1, characterized in that: 3. The method for manufacturing a composite material structure according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic foam material is expanded polystyrene.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15567081A JPS5856823A (en) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | Production of structure of composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15567081A JPS5856823A (en) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | Production of structure of composite material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856823A JPS5856823A (en) | 1983-04-04 |
| JPS6324446B2 true JPS6324446B2 (en) | 1988-05-20 |
Family
ID=15611016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15567081A Granted JPS5856823A (en) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | Production of structure of composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856823A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012132497A1 (en) | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | Forming method for composite material structure |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7204951B2 (en) * | 2002-07-30 | 2007-04-17 | Rocky Mountain Composites, Inc. | Method of assembling a single piece co-cured structure |
| DE102007015909A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-09 | Mt Aerospace Ag | Process for producing fiber-reinforced hollow bodies |
| JP4429341B2 (en) | 2007-08-01 | 2010-03-10 | トヨタ自動車株式会社 | Fiber reinforced plastic hollow parts with flange |
| JP4384221B2 (en) * | 2007-12-17 | 2009-12-16 | トヨタ自動車株式会社 | Method for molding fiber reinforced resin hollow parts |
| GB2470618B (en) * | 2009-09-14 | 2011-08-24 | Alexander Fergusson | An improved method of and apparatus for making a composite material |
| US11285679B2 (en) * | 2016-07-12 | 2022-03-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Device and method for producing pultruded article |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP15567081A patent/JPS5856823A/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012132497A1 (en) | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | Forming method for composite material structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5856823A (en) | 1983-04-04 |
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