(57)【要約】  実施形態に係る複合材成形治具３は、中空構造を有する複合材構造体Ｏ（Ｏ１、Ｏ２）を簡易に成形できるようにするものであり、内部に空気を導いて使用されるものである。この複合材成形治具３は、可撓性を有する筒状体５と、前記筒状体５の強度を部分的に補強する少なくとも１つの剛体の板状体６（６Ａ、６Ｂ）とを有する。また、実施形態に係る複合材成形方法は、中空構造を有する複合材構造体Ｏ（Ｏ１、Ｏ２）を簡易に成形できるようにするものであり、上述した複合材成形治具３を用いて複合材構造体Ｏ（Ｏ１、Ｏ２）を製作するものである。
2019021537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空気を導いて使用される複合材成形治具であって、
可撓性を有する筒状体と、
前記筒状体の強度を部分的に補強する少なくとも１つの剛体の板状体と、
を有する複合材成形治具。
【請求項２】
前記筒状体の横断面上における前記筒状体の部分的な変形が可能となる一方、前記筒状体の長さ方向に平行な平面上における前記筒状体の変形が抑止されるように前記筒状体の長さ方向に垂直な方向に複数の板状体を隙間をあけて配置した請求項１記載の複合材成形治具。
【請求項３】
横断面がハット型の長尺構造物をパネル上に形成した硬化中における複合材構造体を、前記長尺構造物の内側から支持できるように、前記長尺構造物のキャップを内側から支持する前記筒状体の部分における強度を補強する第１の板状体と、前記長尺構造物の２箇所のウェブを内側からそれぞれ支持する前記筒状体の部分における強度をそれぞれ補強する２枚の第２の板状体とを少なくとも有する請求項１又は２記載の複合材成形治具。
【請求項４】
前記パネル側には、前記板状体を設けない請求項３記載の複合材成形治具。
【請求項５】
前記パネル側に、複数枚の板状体を互いに重ならないように配置した請求項３記載の複合材成形治具。
【請求項６】
前記板状体全体を前記筒状体の内部に埋め込んだ請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合材成形治具。
【請求項７】
前記板状体の一部を前記筒状体に埋め込んだ請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合材成形治具。
【請求項８】
前記板状体を前記筒状体の内面に貼り付けた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合材成形治具。
【請求項９】
前記筒状体をエラストマで構成する一方、繊維で樹脂を強化した複合材で前記板状体を構成した請求項１乃至８のいずれか１項に記載の複合材成形治具。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の複合材成形治具を用いて複合材構造体を製作する複合材成形方法。
【請求項１１】
請求項１又は２記載の複合材成形治具を用いて２次元的な閉曲面を有する中空の複合材構造体を製作する複合材成形方法。
【請求項１２】
成形型にパネル用のシート状のプリプレグ又はシート状の繊維を積層するステップと、
積層された前記パネル用の前記シート状のプリプレグ又は前記シート状の繊維の上に、前記パネルの補強部材用のシート状のプリプレグ又はシート状の繊維が積層された前記複合材成形治具を載置するステップと、
積層された前記パネル用及び前記補強部材用の前記シート状のプリプレグ又は前記シート状の繊維を、前記複合材成形治具の内部が密閉されないようにバギングフィルムで覆い、バギングフィルムで覆われた領域を減圧することによってバギングするステップと、
前記バギング後における、シート状の繊維で強化された未硬化の熱硬化性樹脂を加熱硬化することによって前記複合材構造体を製作するステップと、
加熱硬化後における前記複合材構造体から前記複合材成形治具を取外すステップと、
を有する請求項１０又は１１記載の複合材成形方法。
【請求項１３】
前記複合材成形治具の内部に、前記複合材成形治具の撓みを抑止するための剛体の位置決め部材を挿入した状態で前記複合材成形治具を前記シート状のプリプレグ又は前記シート状の繊維の上に載置し、
前記位置決め部材を前記バギング後又は前記加熱硬化後に前記複合材成形治具から引き抜くステップを有する請求項１２記載の複合材成形方法。
【請求項１４】
前記成形型に前記パネル用の前記シート状の繊維を積層する一方、前記複合材成形治具に前記補強部材用の前記シート状の繊維を積層し、
前記バギングフィルムで覆われた領域に前記未硬化の熱硬化性樹脂を注入することによって、積層された前記シート状の繊維に前記未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させるステップを更に有する請求項１２又は１３記載の複合材成形方法。
【請求項１５】
少なくとも前記補強部材用の前記シート状の繊維が積層された位置から前記未硬化の熱硬化性樹脂を注入する請求項１４記載の複合材成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複合材成形治具及び複合材成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機構造体を始めとする構造体の素材として、繊維で樹脂を強化したガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：  Ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の複合材が用いられている。【０００３】
複合材の成形方法としては、シート状の繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを積層し、プリプレグの積層体を成形後の形状に整えた後、真空引きを行って加熱硬化する方法と、成形後の複合材の形状に合わせてシート状の繊維を積層した後に真空引きを行って熱硬化性樹脂を含浸させて加熱硬化するＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）法が知られている。プリプレグは、オーブンやオートクレーブ装置で加熱硬化される。尚、プリプレグの形状を整える作業は、加熱硬化による複合材の成形と区別するために、賦形と呼ばれる。【０００４】
プリプレグや繊維を積層して賦形を行うための治具としては、剛体の成形型やプラダバッグ等の様々な治具が考案されている。具体例として、外板（パネル）に桁（スパー）を取付けた航空機の翼構造体において桁のウェブを成形するための治具として、ＧＦＲＰのプレートをシリコンゴムシートで連結することによって真空引きを可能にした形状保持具が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、真空引きを行うための真空バッグとして、繰返し使用できるように柔軟性のあるダイヤフラム内に剛体のフレームを封入したものが提案されている（例えば特許文献２参照）。【０００５】
他方、航空機の部品等として使用される複合材のフレームを成形する方法として、金属製の外型、合成樹脂製又はゴム製の内型並びにゴム等の可撓性を有する合成樹脂で形成された管状の中子を使用し、ＲＴＭ法によってフレームを成形する方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。【０００６】
航空機の翼構造体や胴体構造体には、長尺構造を有する補強部材をパネルに取付けた複合材構造体が採用される。パネルの補強部材としては、スパーの他、小骨（リブ）や縦通材（ストリンガ）が挙げられる。パネルに補強部材を取付けた複合材構造体は、部品の組立作業に伴う製造コスト及び製造時間の増加を抑制することを目的として、近年では部品ごとに加熱硬化せずに、コキュア成形によって製造される。コキュア成形は、補強部材とパネルを同時に加熱硬化する成形法である。【０００７】
コキュア成形によって補強部材をパネルに取付けた複合材構造体を成形する場合には、補強部材用のプリプレグの積層体及びパネル用のプリプレグの積層体がそれぞれ製作され、プリプレグの積層体を組立てた後、加熱硬化することによって複合材構造体が製造される。或いは、パネルに補強部材を形成した一体型のプリプレグの積層体を製作して加熱硬化する場合もある。【０００８】
パネルに取付けられる補強部材の横断面がハット型である場合には、複合材構造体が中空構造となる。このため、未硬化の樹脂を含浸した繊維を、中空構造に賦形することが必要となる。そこで、未硬化の樹脂を含浸した繊維を中空構造に賦形した後、真空引きを行って加熱硬化するための様々な成形治具が用いられている。【０００９】
横断面がハット型の補強部材をパネルに取付けた航空機用の複合材構造体を成形するための従来の方法は、補強部材が設けられない側のパネルの表面、すなわちパネルのＯＭＬ（ｏｕｔｅｒ  ｍｏｌｄ  ｌｉｎｅ）側に剛体の型を設置する一方、補強部材が設けられる側のパネルの表面、すなわちパネルのＩＭＬ（ｉｎｎｅｒ  ｍｏｌｄ  ｌｉｎｅ）側をバギングして大気圧を負荷するＯＭＬ治具方式と、逆に、パネルのＩＭＬ側に剛体の型を設置する一方、パネルのＯＭＬ側をバギングして大気圧を負荷するＩＭＬ治具方式に大別される。【００１０】
ＩＭＬ治具方式で中空構造を有する複合材構造体を成形する方法の具体例としては、パネル用の樹脂と、補強部材用の樹脂との間、すなわち補強部材の内側にブラダバッグを配置する方法が知られている（例えば特許文献４参照）。ブラダバッグは、エラストマで構成されるバッグであり、空気を注入して使用されるインフレータブルマンドレルの１つである。ＩＭＬ治具方式においても、精度を維持するためにパネルのＯＭＬ側に剛体のプレートを設置した上でバギングを行うことが必要となる。【００１１】
一方、ＯＭＬ治具方式で中空構造を有する複合材構造体を成形する方法の具体例としては、パネル用の樹脂と、補強部材用の樹脂との間、すなわち補強部材の内側に中実のマンドレルを中子治具として設置する方法が挙げられる（例えば特許文献５参照）。また、ＯＭＬ治具方式において、補強部材の内側に熱硬化性樹脂で構成される中空のインナー部材を配置し、加熱硬化によってインナー部材を補強部材と一体化する方法が提案されている（例えば特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平３−２６８９１１号公報
【特許文献２】特開２０１３−０７８９３７号公報
【特許文献３】特開２００１−１５０４６５号公報
【特許文献４】特開２０１１−０６２８４６号公報
【特許文献５】特表２０１０−５１０１１１号公報
【特許文献６】特開２００３−０３９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、ＩＭＬ治具方式の場合には、補強部材の形状に合わせた成形型が必要となる。このため、複雑な構造を有する成形型を製作することが必要になるという課題がある。また、パネル用のプリプレグがブラダバッグの上に積層されることになる。このため、パネルを平坦に保つことが困難となる恐れがある。換言すれば、パネル用のプリプレグの積層体を支持できるようにブラダバッグの弾性及び強度を設計することが必要となる。加えて、上下の剛体の成形型で未硬化の樹脂を挟むことになるため、大気圧を負荷したとしても圧力が不均一になるという問題がある。【００１４】
一方、補強部材の内側にマンドレルを中子治具として設置するＯＭＬ治具方式の場合には、複合材の硬化後において剛体のマンドレルを引き抜くことが必要となる。このため、複合材の形状が、マンドレルを引き抜くことが可能な形状に限定される。加えて、マンドレルの重量も、引き抜くことが可能な重量に制限されることになる。特に、重量が大きなマンドレルを設置した場合には、マンドレルの引き抜き作業に時間と労力を要する。【００１５】
他方、補強部材の内側に中空のインナー部材を配置して補強部材と一体化するＯＭＬ治具方式の場合には、補強部材の外側に剛体の成形型としてカウルプレートを設置することが必要となる。【００１６】
また、仮に、補強部材の内側に中空のインナー部材に代えてブラダバッグを配置したとしても、ブラダバッグ自体に形状を保持する機能が無いことから、複合材の加熱硬化中においてブラダバッグが理想的な形状から変形してしまう。このため、補強部材の内側にブラダバッグを配置する場合においても、補強部材の外側に剛体の成形型としてカウルプレートを設置することが必要となる。その結果、治具の構成が複雑となるのみならず、ＩＭＬ治具方式と同様に、上限の剛体の成形型で未硬化の樹脂を挟むことになるため、大気圧を負荷したとしても圧力が不均一になるという問題がある。【００１７】
そこで、本発明は、中空構造を有する複合材構造体を簡易に成形できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の実施形態に係る複合材成形治具は、内部に空気を導いて使用され、可撓性を有する筒状体と、前記筒状体の強度を部分的に補強する少なくとも１つの剛体の板状体とを有する。【００１９】
また、本発明の実施形態に係る複合材成形方法は、上述した複合材成形治具を用いて複合材構造体を製作するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグを含む成形治具ユニットの構造を示す横断面。
【図２】図１に示す補強入りブラダバッグの端部における構造を示す斜視図。
【図３】図１に示す補強入りブラダバッグの端部におけるシール方法を説明する縦断面図。
【図４】図１に示す補強入りブラダバッグを中子治具として用いることによって成形することが可能なコルゲートストリンガをパネルに取付けて構成される複合材構造体の例を示す横断面図。
【図５】図１に示す補強入りブラダバッグを中子治具として用いることによって成形することが可能な上側パネルと下側パネルとを複数のストリンガで連結した構造を有する複合材構造体の例を示す横断面図。
【図６】図１に示す成形治具ユニットを用いて複合材構造体を成形する方法の第１の例を示すフローチャート。
【図７】図１に示す成形治具ユニットを用いて複合材構造体を成形する方法の第２の例を示すフローチャート。
【図８】中子治具としてマンドレルを使用して横断面がハット型の複合材構造体を成形する従来のＯＭＬ治具方式による複合材成形方法を示す図。
【図９】上下の成形型及び通常のブラダバッグを使用して横断面がハット型の複合材構造体を成形する従来のＩＭＬ治具方式による複合材成形方法を示す図。
【図１０】上下の成形型及び通常のブラダバッグを使用して横断面がハット型の複合材構造体を成形する従来のＯＭＬ治具方式による複合材成形方法を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグの構造を示す横断面。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグの構造を示す横断面。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグの構造を示す横断面。
【実施形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る複合材成形治具及び複合材成形方法について添付図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
（複合材成形治具の構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグを含む成形治具ユニットの構造を示す横断面である。
【００２３】
成形治具ユニット１は、２次元的な閉曲面を有する中空の複合材構造体Ｏを成形するための治具である。すなわち、成形治具ユニット１は、シート状の繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させた硬化前におけるプリプレグの積層、積層されたプリプレグの賦形及びプリプレグの積層体の加熱硬化を行うための治具である。
【００２４】
尚、シート状の繊維を積層した後に熱硬化性樹脂を含浸させるようにしてもよい。その場合には、シート状のプリプレグに代えて、シート状の繊維が成形治具ユニット１を用いて積層される。繊維を積層した後に樹脂を含浸させる複合材の成形方法は、上述したようにＲＴＭ法と呼ばれる。ＲＴＭ法のうち、真空圧で繊維に樹脂を含浸させる手法は、ＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）法と呼ばれる。
【００２５】
また、プリプレグの積層と、ＲＴＭ法を併用するハイブリッド成形法による複合材の成形用に成形治具ユニット１を用いることもできる。ハイブリッド成形法は、プリプレグの積層体の上にシート状の繊維を積層し、積層されたシート状の繊維に樹脂を含浸させた後、加熱硬化する複合材の成形法である。従って、ハイブリッド成形法による複合材の成形用に成形治具ユニット１が用いられる場合には、シート状のプリプレグ及びシート状の繊維の双方が積層されることになる。
【００２６】
複合材を加熱硬化する方法としては、任意の方法を採用することができる。複合材の典型的な加熱硬化法としては、オートクレーブ成形装置内に硬化前の複合材を搬入し、真空引きを行って加圧下で加熱硬化する方法が挙げられる。一方、オートクレーブ成形装置を使用せずに複合材を成形する様々な脱オートクレーブ（ＯｏＡ：Ｏｕｔ  ｏｆ  ａｕｔｏｃｌａｖｅ）成形法が知られている。具体例として、オーブンで複合材を加熱硬化する方法が知られている。従って、複合材の加熱硬化法に応じた所望の設備内に、硬化前かつ賦形後の複合材をセットした成形治具ユニット１を搬入することができる。
【００２７】
複合材構造体Ｏを構成する素材の例としては、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等の炭素繊維やガラス繊維で樹脂を強化した複合材が代表的である。また、中空構造を有する複合材構造体Ｏの例としては、図１に例示されるようにパネルＯ１上に、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２を形成した複合材構造体Ｏが挙げられる。このような構造を有する複合材構造体Ｏは、主に航空機の翼構造体や胴体構造体として用いられる。横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２の例としては、リブやストリンガ等の長尺構造を有する補強部材が挙げられる。
【００２８】
成形治具ユニット１を用いると、補強部材用とパネルＯ１用のシート状のプリプレグ又はシート状の繊維の積層、補強部材用とパネルＯ１用の未硬化の樹脂の賦形並びに補強部材とパネルＯ１を同時に加熱硬化するコキュア成形を行うことができる。つまり、補強部材及びパネルＯ１を未硬化の状態で組立てた後、バギングを行って同時に加熱硬化することができる。
【００２９】
そのために、成形治具ユニット１は、成形型２、補強入りブラダバッグ３及びバギングフィルム４で構成される。
【００３０】
成形型２は、パネルＯ１のＯＭＬ側を支持する剛体の型である。パネルＯ１のＯＭＬ側の表面は平面に限らず曲率が小さな曲面であってもよい。従って、成形型２の表面は、成形後におけるパネルＯ１のＯＭＬ側の表面とマッチする略平坦な形状を有する。成形型２は、パネルＯ１用のシート状のプリプレグ又は繊維の積層、パネルＯ１用の未硬化の樹脂のＯＭＬ側における賦形並びにパネルＯ１の加熱硬化時におけるＯＭＬ側からの形状保持を伴う支持のために用いられる。成形治具ユニット１は、パネルＯ１のＯＭＬ側を成形型２で支持する治具ユニットであるためＯＭＬ治具方式用の治具ユニットであると言うことができる。
【００３１】
補強入りブラダバッグ３は、内部に空気を導いて中子治具として使用される部分的なインフレータブルマンドレルである。すなわち、補強入りブラダバッグ３は、中空構造を有する複合材構造体Ｏの内側に設置して使用される。従って、補強入りブラダバッグ３は、広げた状態で、中空構造を有する複合材構造体Ｏの内側にフィットする形状を有する。
【００３２】
補強入りブラダバッグ３は、可撓性を有する筒状体５と、筒状体５の強度を部分的に補強するために筒状体５の内部に全体が埋め込まれた少なくとも１つの剛体の板状体６で構成される。図１に示す例では、３枚の板状体６が筒状体５の内部に筒状体５の長さ方向に垂直な方向に隙間をあけて異なる向きで挿入されている。
【００３３】
筒状体５は、従来のブラダバッグと同じ素材で構成される。具体的には、筒状体５は、エラストマで構成することができる。エラストマは、ゴム状弾性を有する高分子材料である。一方、板状体６は、剛体として機能するように十分な機械的強度を有する金属やＣＦＲＰ等の複合材で構成することができる。特に、板状体６を複合材で構成すれば、板状体６に必要な強度を確保しつつ板状体６を設けることに伴う補強入りブラダバッグ３の重量の増加を軽減することができる。内部に板状体６を埋め込んだ筒状体５は、板状体６を適切な位置に配置し、エラストマを加硫及び成型することによって製造することができる。
【００３４】
筒状体５に複数の板状体６を埋め込む場合には、複数の板状体６を、筒状体５の長さ方向に垂直な方向に隙間をあけて配置することができる。これにより、筒状体５の横断面上における筒状体５の部分的な変形が可能となる一方、筒状体５の長さ方向に平行な平面上における筒状体５の変形を抑止することができる。換言すれば、筒状体５の横断面の形状を限定的に変形させる一方、筒状体５の長さ方向に平行な平面上において筒状体５に剛性を付与することができる。
【００３５】
図１に示すように、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１上に形成した複合材構造体Ｏが成形対象である場合には、補強入りブラダバッグ３は、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２の内側に配置して中子治具として使用される。このため、筒状体５の横断面の形状もハット型の長尺構造物Ｏ２の内側にフィットする形状、具体的には４つの頂点にＲ面取りを施した等脚台形とされる。
【００３６】
横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２は、平坦な板状のキャップＯ３でそれぞれ平坦な板状の２箇所のウェブＯ４を閉塞した構造を有する。そこで、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１上に形成した複合材構造体Ｏが成形対象である場合には、硬化中における複合材構造体Ｏを長尺構造物Ｏ２の内側から支持できるように、図１に例示されるように第１の板状体６Ａと、２枚の第２の板状体６Ｂとを筒状体５の内部に埋め込むことができる。
【００３７】
第１の板状体６Ａは、長尺構造物Ｏ２のキャップＯ３を内側から支持する筒状体５の部分における強度を補強するための板状体６である。一方、２枚の第２の板状体６Ｂは、それぞれ長尺構造物Ｏ２の２箇所のウェブＯ４を内側からそれぞれ支持する筒状体５の部分における強度をそれぞれ補強するための板状体６である。従って、第１の板状体６Ａは、Ｒ面取りを施した等脚台形の上底に対応する位置に配置される。一方、２枚の第２の板状体６Ｂは、Ｒ面取りを施した等脚台形の２本の脚に対応する位置にそれぞれ配置される。
【００３８】
他方、長尺構造物Ｏ２のＲ面取りに内側からフィットさせる筒状体５の部分と、筒状体５のパネルＯ１側には、板状体６が設けられない。すなわち、長尺構造物Ｏ２のＲ面取りを内側から支持する補強入りブラダバッグ３の部分と、補強入りブラダバッグ３のパネルＯ１側の部分は、板状体６で補強されずにエラストマのみで構成される。
【００３９】
このため、エラストマの伸展性により補強入りブラダバッグ３の板状体６が設けられない部分を、複合材構造体Ｏの加熱硬化時における形状の変化に追従させることが可能である。すなわち、長尺構造物Ｏ２の加熱硬化時における変形に合わせて補強入りブラダバッグ３を変形させることができる。また、パネルＯ１側の部分に板状体６が挿入されないため、複合材構造体Ｏの加熱硬化後には、補強入りブラダバッグ３を内側に折り曲げて容易に長尺構造物Ｏ２の内側から引き抜くことが可能である。
【００４０】
このような構成を有する補強入りブラダバッグ３を中子治具として用いると、長尺構造物Ｏ２の形状を、加熱硬化前後に亘って保持することができる。すなわち、剛体の成型型を用いることなく、未硬化の樹脂を含浸させた繊維を、板状体６で補強された補強入りブラダバッグ３で長尺構造物Ｏ２の形状に賦形することができる。更に、その後、賦形された未硬化の樹脂を、形状を保持しながら加熱硬化することができる。
【００４１】
バギングフィルム４は、複合材構造体Ｏの加熱硬化前におけるバギングを行うためのフィルムである。バギングフィルム４は、シーラント７で成形型２及び補強入りブラダバッグ３の筒状体５に貼り付けられる。バギングフィルム４で覆われた領域は、真空ポンプを備えた真空装置８で減圧される。
【００４２】
図２は、図１に示す補強入りブラダバッグ３の端部における構造を示す斜視図である。
【００４３】
図２に示すように補強入りブラダバッグ３の長さは、長尺構造物Ｏ２の長さよりも長くなるように決定される。また、補強入りブラダバッグ３の長さは、パネルＯ１の縁よりも突出する長さに決定される。これは、補強入りブラダバッグ３の内部を外部に開放しつつ、未硬化の樹脂の外側においてバギングフィルム４をシーラント７で補強入りブラダバッグ３に貼り付けることができるようにするためである。
【００４４】
補強入りブラダバッグ３の側面は必ずしも閉塞する必要がない。これは、複合材構造体Ｏの加熱硬化時において補強入りブラダバッグ３の内部に加熱用の空気を導くことが望ましいためである。加えて、補強入りブラダバッグ３の位置決め時には、補強入りブラダバッグ３の長さ方向における撓みを抑止するために、補強入りブラダバッグ３の内部に剛体の位置決め部材９を挿入することが望ましいためである。
【００４５】
但し、強度を得るために補強入りブラダバッグ３の側面を閉塞し、空気を導くための貫通孔を設けるようにしてもよい。また、開閉式の蓋で補強入りブラダバッグ３の側面を閉塞するようにしてもよい。
【００４６】
図３は、図１に示す補強入りブラダバッグ３の端部におけるシール方法を説明する縦断面図である。
【００４７】
図３に示すように硬化前における長尺構造物Ｏ２を覆うバギングフィルム４の部分をシーラント７で補強入りブラダバッグ３に貼り付けることができる。また、硬化前におけるパネルＯ１を覆うバギングフィルム４の部分をシーラント７で成形型２に貼り付けることができる。更に、補強入りブラダバッグ３と成形型２との間に形成される、パネルＯ１の厚さに相当する隙間も、シーラント７で塞ぐことができる。
【００４８】
これにより、バギングフィルム４で覆われた領域を密閉し、真空装置８で真空引きを行うことができる。すなわち、バギングフィルム４で覆われた領域から空気を排出することによって、硬化前後の樹脂に大気圧を作用させることができる。
【００４９】
尚、図１は、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１上に形成した複合材構造体Ｏが成形対象である場合の例を示しているが、２次元的な閉曲面で形成される中空構造を有する様々な複合材構造体を対象とする成形加工用に補強入りブラダバッグ３を用いることができる。
【００５０】
図４は、図１に示す補強入りブラダバッグ３を中子治具として用いることによって成形することが可能なコルゲートストリンガＯ５をパネルＯ６に取付けて構成される複合材構造体Ｏ７の例を示す横断面図である。
【００５１】
図４に示すように横断面がハット型である複数の補強部材を連結した波型構造を有するコルゲートストリンガＯ５をパネルＯ６に取付けて構成される複合材構造体Ｏ７を、複数の補強入りブラダバッグ３を用いて成形することができる。すなわち、コルゲートストリンガＯ５とパネルＯ６との間に形成される、閉曲面で囲まれた複数の空間にそれぞれ補強入りブラダバッグ３を載置した状態で複合材構造体Ｏ７を加熱硬化することができる。
【００５２】
図５は、図１に示す補強入りブラダバッグ３を中子治具として用いることによって成形することが可能な上側パネルＯ８と下側パネルＯ９とを複数のストリンガＯ１０で連結した構造を有する複合材構造体Ｏ１１の例を示す横断面図である。
【００５３】
図５に示すように上側パネルＯ８と下側パネルＯ９とを複数のストリンガＯ１０で連結した構造を有する複合材構造体Ｏ１１を、複数の補強入りブラダバッグ３を用いて成形することができる。すなわち、上側パネルＯ８、下側パネルＯ９及び隣接する２つのストリンガＯ１０の間に形成される、閉曲面で囲まれた空間に補強入りブラダバッグ３を載置した状態で複合材構造体Ｏ１１を加熱硬化することができる。尚、ストリンガＯ１０の横断面の形状はＩ字型に限らず任意である。
【００５４】
（複合材成形治具を用いた複合材成形方法）
次に補強入りブラダバッグ３を含む成形治具ユニット１を用いて２次元的な閉曲面を有する中空の複合材構造体Ｏを製作する複合材成形方法について説明する。
【００５５】
図６は、図１に示す成形治具ユニット１を用いて複合材構造体Ｏを成形する方法の第１の例を示すフローチャートである。
【００５６】
まずステップＳ１において、成形型２にパネルＯ１用のシート状のプリプレグＰ１が積層される。他方、ステップＳ２において、補強入りブラダバッグ３にパネルＯ１の補強部材である長尺構造物Ｏ２用のシート状のプリプレグＰ２が積層される。パネルＯ１用のプリプレグＰ１及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２は、自動積層装置によって成形型２及び補強入りブラダバッグ３上にそれぞれ積層することができる。或いは、作業者が手作業でパネルＯ１用のプリプレグＰ１及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２を積層するようにしてもよい。
【００５７】
長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２が積層される補強入りブラダバッグ３は、板状体６で部分的に補強されている。具体的には、長尺構造物Ｏ２のキャップＯ３を内側から支持する筒状体５の部分における強度が第１の板状体６Ａで補強されている。また、長尺構造物Ｏ２の２箇所のウェブＯ４を内側からそれぞれ支持する筒状体５の部分における強度が、それぞれ２枚の第２の板状体６Ｂで補強されている。このため、補強入りブラダバッグ３に長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２を積層するのみで、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体を、長尺構造物Ｏ２の形状に合わせて賦形することができる。
【００５８】
但し、後述するように、位置決め部材９等の剛体の治具を併用して長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体を賦形するようにしてもよい。
【００５９】
次に、ステップＳ３において、積層されたパネルＯ１用のシート状のプリプレグＰ１の上に、長尺構造物Ｏ２用のシート状のプリプレグＰ２が積層された補強入りブラダバッグ３が載置される。
【００６０】
尚、補強入りブラダバッグ３をパネルＯ１用のシート状のプリプレグＰ１の上に載置した後に、長尺構造物Ｏ２用のシート状のプリプレグＰ２を補強入りブラダバッグ３の上に積層するようにしてもよい。但し、パネルＯ１用のプリプレグＰ１及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２を別々に積層してから組立てるようにすれば、作業時間の短縮に繋がる。
【００６１】
また、パネルＯ１用のプリプレグＰ１と、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２を別々に積層する場合には、長尺構造物Ｏ２用の剛体の型の上に長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２を積層して賦形した後、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体を補強入りブラダバッグ３の上に載置するようにしてもよい。換言すれば、長尺構造物Ｏ２用のプリフォーム（未硬化の複合材）を補強入りブラダバッグ３ではなく、別の剛体の治具で賦形するようにしてもよい。この場合、長尺構造物Ｏ２用のプリフォームは剛体の治具で賦形されるため、高品質なプリフォームを製作することができる。
【００６２】
補強入りブラダバッグ３は長尺構造を有し、かつ可撓性を有する。このため補強入りブラダバッグ３の長さが長い場合には、板状体６で補強しても補強入りブラダバッグ３をホイスト等で搬送する際には撓みが生じる。特に、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２が積層された状態の補強入りブラダバッグ３を、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体の形状を保ちながら搬送及び位置決めすることは困難である。
【００６３】
そこで、補強入りブラダバッグ３の内部に、補強入りブラダバッグ３の撓みを抑止するための剛体の位置決め部材９を挿入した状態で補強入りブラダバッグ３をシート状のプリプレグＰ１の上に載置することが、補強入りブラダバッグ３をより正確な位置に載置する観点から望ましい。位置決め部材９は、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層前において予め補強入りブラダバッグ３の内部に挿入しておいても良いし、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層後に補強入りブラダバッグ３の内部に挿入しても良い。
【００６４】
長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層前に位置決め部材９を補強入りブラダバッグ３の内部に挿入しておけば、長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層時において、補強入りブラダバッグ３の剛性を一層確保することができる。すなわち、補強入りブラダバッグ３の剛性を剛体の型と同程度に保つことができる。このため、補強入りブラダバッグ３を用いて長尺構造物Ｏ２用のプリフォームを賦形する場合において、剛体の型を用いて長尺構造物Ｏ２用のプリフォームを賦形する場合と同程度の品質で、長尺構造物Ｏ２用のプリフォームを製作することが可能となる。
【００６５】
位置決め部材９の形状は、補強入りブラダバッグ３の撓みを適切に抑止し、かつ補強入りブラダバッグ３から引き抜くことができるように補強入りブラダバッグ３の内側に形成される空間の形状と同様な形状とすることが適切である。従って、位置決め部材９の構造は長尺構造となり、４つの頂点にＲ面取りを施した等脚台形となる。また、位置決め部材９を補強入りブラダバッグ３から容易に引き抜くことができるように、位置決め部材９の外表面のサイズには、補強入りブラダバッグ３の内面のサイズに対してクリアランスを設けることが適切である。
【００６６】
パネルＯ１用のプリプレグＰ１の積層体と長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体の組立が完了すると、ステップＳ４において、バギングが行われる。具体的には、積層されたパネルＯ１用のシート状のプリプレグＰ１及び長尺構造物Ｏ２用のシート状のプリプレグＰ２がバギングフィルム４で覆われる。但し、補強入りブラダバッグ３の内部が密閉されずに外部に開放されるようにパネルＯ１用のプリプレグＰ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体がバギングフィルム４で覆われる。
【００６７】
そして、真空装置８が駆動し、バギングフィルム４で覆われた領域から空気が排出される。すなわち、バギングフィルム４で覆われた領域が真空装置８によって減圧される。これにより、バギングフィルム４で覆われた領域には、バギングフィルム４の外側から負荷される大気圧と、バギングフィルム４で覆われた領域内における真空圧との間における差圧が負荷される。
【００６８】
この時、補強入りブラダバッグ３の内側は、バギングフィルム４で密閉されないため大気圧となる。従って、バギングフィルム４及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体を介して補強入りブラダバッグ３の外側から負荷される大気圧は、補強入りブラダバッグ３の内側から補強入りブラダバッグ３に負荷される大気圧と釣り合うことになる。しかも、硬化前における長尺構造物Ｏ２のキャップＯ３及びウェブＯ４にフィットする補強入りブラダバッグ３の平坦な部分は、それぞれ第１の板状体６Ａ及び第２の板状体６Ｂで補強されている。その結果、バギング前後において長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体の形状を、成形後における長尺構造物Ｏ２の形状に合わせて補強入りブラダバッグ３で保持することができる。
【００６９】
次に、ステップＳ５において、バギング後におけるパネルＯ１用のプリプレグＰ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体、すなわちシート状の繊維で強化された未硬化の熱硬化性樹脂が加熱硬化される。
【００７０】
そのために、バギング後におけるパネルＯ１用のプリプレグＰ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体が、成形型２及び補強入りブラダバッグ３と共にオーブン又はオートクレーブ装置に搬入される。そして、オーブン又はオートクレーブ装置で加圧下におけるパネルＯ１用のプリプレグＰ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２の積層体を加熱することによって、長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏがコキュア成形される。
【００７１】
複合材構造体Ｏの加熱硬化時には、複合材構造体Ｏに加熱硬化に伴う僅かな変形が生じる。これに対して、補強入りブラダバッグ３を構成する筒状体５の素材はエラストマであるため、補強入りブラダバッグ３は、第１の板状体６Ａ及び第２の板状体６Ｂでそれぞれ補強されたキャップＯ３側及びウェブＯ４側における平坦な部分を除き可撓性を有する。このため、長尺構造物Ｏ２を含む複合材構造体Ｏが加熱硬化に起因して変形しても、補強入りブラダバッグ３を長尺構造物Ｏ２の内面側にフィットさせることができる。これにより、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏを良好な品質で製作することができる。
【００７２】
次に、ステップＳ６において、加熱硬化後における複合材構造体Ｏが、成形型２及び補強入りブラダバッグ３と共にオーブン又はオートクレーブ装置から搬出される。そして、補強入りブラダバッグ３を含む成形治具ユニット１から加熱硬化後における複合材構造体Ｏが取り出される。
【００７３】
この複合材構造体Ｏの取り出し作業の一環として、加熱硬化後における複合材構造体Ｏから補強入りブラダバッグ３が取外される。この時、補強入りブラダバッグ３を構成する筒状体５のパネルＯ１側には板状体６が埋め込まれていないため、補強入りブラダバッグ３を容易に内側に変形させることができる。このため、加熱硬化後における長尺構造物Ｏ２の内側から、補強入りブラダバッグ３を容易に引き抜くことができる。尚、補強入りブラダバッグ３の撓みを抑止するための位置決め部材９については、バギング後又は加熱硬化後に補強入りブラダバッグ３から引き抜くことができる。
【００７４】
図６に示す複合材成形方法はパネルＯ１用のプリプレグＰ１及び長尺構造物Ｏ２用のプリプレグＰ２を積層して加熱硬化することによって中空構造を有する複合材構造体Ｏを製作する方法であるが、ＶａＲＴＭ法で中空構造を有する複合材構造体Ｏを製作することもできる。
【００７５】
図７は、図１に示す成形治具ユニット１を用いて複合材構造体Ｏを成形する方法の第２の例を示すフローチャートである。
【００７６】
まずステップＳ１０において、成形型２にパネルＯ１用のシート状の繊維Ｆ１が積層される。他方、ステップＳ１１において、補強入りブラダバッグ３にパネルＯ１の補強部材である長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２が積層される。パネルＯ１用の繊維Ｆ１及び長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２は、自動積層装置によって成形型２及び補強入りブラダバッグ３上にそれぞれ積層することができる。或いは、作業者が手作業でパネルＯ１用の繊維Ｆ１及び長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２を積層するようにしてもよい。尚、シート状の繊維Ｆ２間には粘着力が無いため必要に応じてバインダで貼り付けることができる。
【００７７】
次に、ステップＳ１２において、積層されたパネルＯ１用のシート状の繊維Ｆ１の上に、長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２が積層された補強入りブラダバッグ３が載置される。
【００７８】
尚、補強入りブラダバッグ３をパネルＯ１用のシート状の繊維Ｆ１の上に載置した後に、長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２を補強入りブラダバッグ３の上に積層するようにしてもよい。但し、パネルＯ１用の繊維Ｆ１及び長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２を別々に積層してから組立てるようにすれば、作業時間の短縮に繋がる。
【００７９】
ＶａＲＴＭ法で複合材構造体Ｏを製作する場合においても、補強入りブラダバッグ３の内部に、補強入りブラダバッグ３の撓みを抑止するための剛体の位置決め部材９を挿入した状態で補強入りブラダバッグ３をシート状の繊維の上に載置することが、補強入りブラダバッグ３をより正確な位置に載置する観点から望ましい。
【００８０】
次に、ステップＳ１３において、バギングが行われる。具体的には、積層されたパネルＯ１用のシート状の繊維Ｆ１及び長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２がバギングフィルム４で覆われる。但し、補強入りブラダバッグ３の内部が密閉されずに外部に開放されるようにパネルＯ１用の繊維Ｆ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２の積層体がバギングフィルム４で覆われる。
【００８１】
そして、真空装置８が駆動し、バギングフィルム４で覆われた領域から空気が排出される。すなわち、バギングフィルム４で覆われた領域が真空装置８によって減圧される。これにより、バギングフィルム４で覆われた領域には、バギングフィルム４の外側から負荷される大気圧と、バギングフィルム４で覆われた領域内における真空圧との間における差圧が負荷される。
【００８２】
次に、ステップＳ１４において、バギングフィルム４で覆われた領域に未硬化の熱硬化性樹脂が注入される。すなわち、樹脂貯留槽１０から未硬化の熱硬化性樹脂がバギングフィルム４で覆われた領域内に供給される。これにより、パネルＯ１用の繊維Ｆ１及び長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させることができる。
【００８３】
未硬化の熱硬化性樹脂は、パネルＯ１用の繊維Ｆ１が積層された位置に限らず、長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２が積層された位置から注入することもできる。そうすると、未硬化の樹脂を速やかに長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２に含浸させることができる。その結果、樹脂の含浸に要する時間を短縮することができる。
【００８４】
ＶａＲＴＭ法で複合材構造体Ｏを製作する場合において、少なくとも長尺構造物Ｏ２用のシート状の繊維Ｆ２が積層された位置から未硬化の樹脂を供給する場合には、長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２の積層体を覆うバギングフィルム４の部分に樹脂の供給口４Ａが設けられる。尚、図７は、パネルＯ１用の繊維Ｆ１が積層された位置と、長尺構造物Ｏ２用の繊維Ｆ２が積層された位置の双方から繊維を供給する場合の例を示している。
【００８５】
樹脂の注入前後に亘って、補強入りブラダバッグ３の内側は、バギングフィルム４で密閉されないため大気圧となる。従って、バギングフィルム４及び長尺構造物Ｏ２用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体を介して補強入りブラダバッグ３の外側から負荷される大気圧は、補強入りブラダバッグ３の内側から補強入りブラダバッグ３に負荷される大気圧と釣り合うことになる。しかも、硬化前における長尺構造物Ｏ２のキャップＯ３及びウェブＯ４にフィットする補強入りブラダバッグ３の平坦な部分は、それぞれ第１の板状体６Ａ及び第２の板状体６Ｂで補強されている。
【００８６】
その結果、樹脂の注入後において、長尺構造物Ｏ２用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体の形状を、成形後における長尺構造物Ｏ２の形状に合わせて賦形することができる。また、長尺構造物Ｏ２用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体の賦形後における形状を、補強入りブラダバッグ３で保持することができる。
【００８７】
次に、ステップＳ１５において、バギング及び樹脂の注入後におけるパネルＯ１用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ１の積層体並びに長尺構造物Ｏ２用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体、すなわちシート状の繊維で強化された未硬化の熱硬化性樹脂が加熱硬化される。
【００８８】
そのために、図６のステップＳ５と同様に、パネルＯ１用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体が、成形型２及び補強入りブラダバッグ３と共にオーブン又はオートクレーブ装置に搬入される。そして、オーブン又はオートクレーブ装置で加圧下におけるパネルＯ１用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ１の積層体及び長尺構造物Ｏ２用の樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体を加熱することによって、長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏがコキュア成形される。これにより、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏを良好な品質で製作することができる。
【００８９】
次に、ステップＳ１６において、加熱硬化後における複合材構造体Ｏが、成形型２及び補強入りブラダバッグ３と共にオーブン又はオートクレーブ装置から搬出される。そして、補強入りブラダバッグ３を含む成形治具ユニット１から加熱硬化後における複合材構造体Ｏが取り出される。この際、図６のステップＳ６と同様に、補強入りブラダバッグ３の、板状体６で補強されていないパネルＯ１側を内側に変形させることによって、補強入りブラダバッグ３を長尺構造物Ｏ２の内側から容易に引き抜くことができる。
【００９０】
尚、図６及び図７に示す複合材成形方法の他、上述したようにプリプレグの積層と、ＶａＲＴＭ法を併用するハイブリッド成形法によって横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏを製作することもできる。具体例として、パネルＯ１用には、プリプレグＰ１を積層することによって樹脂を含浸させた繊維Ｆ１の積層体を製作する一方、長尺構造物Ｏ２についてはＶａＲＴＭ法で樹脂を含浸させた繊維Ｆ２の積層体を製作することができる。もちろん、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏに限らず、所望の中空構造を有する複合材構造体を、上述した複合材成形方法で製作することが可能である。
【００９１】
（効果）
以上のような複合材成形方法は、剛体の板状体６で部分的に補強された補強入りブラダバッグ３を中子治具として中空構造を有する複合材構造体を成形するようにしたものである。すなわち、補強入りブラダバッグ３は、ブラダバッグに形状保持機能を付与しつつ、成形に必要な伸展性を保持させたものである。
【００９２】
このため、補強入りブラダバッグ３を用いた複合材成形方法によれば、中空構造を有する複合材構造体を成形する場合において、設計の自由度を確保しつつ、治具の構成を従来よりも簡略化することができる。
【００９３】
図８は、中子治具としてマンドレルを使用して横断面がハット型の複合材構造体を成形する従来のＯＭＬ治具方式による複合材成形方法を示す図である。
【００９４】
横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏを製作するための従来の複合材成形方法の１つとして、図８に示すようにパネルＯ１のＯＭＬ側を下方としてＯＭＬ成形型２０の上に硬化前における複合材構造体Ｏを載置し、かつ硬化前における長尺構造物Ｏ２の内側に中実のマンドレル２１を載置する方法が挙げられる。しかしながら、中実のマンドレル２１を使用する場合、複合材構造体Ｏの形状がマンドレル２１を引き抜くことが可能な形状に限定される。しかも、マンドレル２１の搬送を含む取扱に労力を要する。
【００９５】
これに対して、補強入りブラダバッグ３は変形させることができるため、加熱硬化後における長尺構造物Ｏ２の内側から容易に引き抜くことができる。このため、横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏはもちろん、他の中空構造を有する複合材構造体の設計の自由度を確保することができる。しかも、補強入りブラダバッグ３は中空であるため軽量であり、搬送を含む取扱も容易である。
【００９６】
図９は、上下の成形型及び通常のブラダバッグを使用して横断面がハット型の複合材構造体を成形する従来のＩＭＬ治具方式による複合材成形方法を示す図である。
【００９７】
横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏを製作するための従来の別の複合材成形方法の１つとして、図９に示すようにパネルＯ１のＩＭＬ側を下方とし、硬化前における長尺構造物Ｏ２の内側に補強の無いブラダバッグ３０を挿入する一方、硬化前における複合材構造体Ｏ全体をＩＭＬ側成形型３１と、ＯＭＬ側成形型３２で２方向から支持する方法が挙げられる。しかしながら、ＩＭＬ治具方式の場合、ＩＭＬ側成形型３１の構造が複雑になる。しかも、補強の無いブラダバッグ３０で硬化前後におけるパネルＯ１が支持されるため、パネルＯ１の支持が不安定になるという欠点がある。
【００９８】
これに対して、補強入りブラダバッグ３を用いたＯＭＬ治具方式で、複合材構造体Ｏを製作すれば、複雑な構造を有する成形型が不要となる。しかも、パネルＯ１を剛体の成形型２で安定的に支持することができる。
【００９９】
図１０は、上下の成形型及び通常のブラダバッグを使用して横断面がハット型の複合材構造体を成形する従来のＯＭＬ治具方式による複合材成形方法を示す図である。
【０１００】
横断面がハット型の長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた複合材構造体Ｏを製作するための従来の更に別の複合材成形方法の１つとして、図１０に示すようにパネルＯ１のＯＭＬ側を下方とし、硬化前における長尺構造物Ｏ２の内側に補強の無いブラダバッグ４０を挿入する一方、硬化前における複合材構造体Ｏ全体をカウルプレートと呼ばれるＩＭＬ側成形型４１と、ＯＭＬ側成形型４２で２方向から支持する方法が挙げられる。
【０１０１】
これに対して、補強入りブラダバッグ３を用いたＯＭＬ治具方式で複合材構造体Ｏを製作すれば、ＩＭＬ側成形型４１であるカウルプレートを不要にすることができる。すなわち、カウルプレートを使用しなくても、複合材構造体Ｏの加熱硬化中において補強入りブラダバッグ３が円筒形状に変形したり、重力の影響でキャップＯ３やウェブＯ４が凹んだり歪んだりするといった不具合を回避することができる。
【０１０２】
しかも、補強入りブラダバッグ３を用いれば、従来、大気側に載置されていた治具を省略することができる。このため、治具の載置、取外し及び清掃等に要する労力及び時間を削減することができる。また、治具を含む複合材構造体Ｏの重量を低減することができる。このため、搬送が容易となるのみならず、加熱対象の体積を小さくすることができる。その結果、複合材構造体Ｏの加熱硬化に要する時間とエネルギを低減することができる。
【０１０３】
加えて、補強入りブラダバッグ３を用いた複合材成形方法では、上下の剛体の成形型で未硬化の樹脂を挟む従来の複合材成形方法とは異なり、大気側に剛体の成形型が設置されない。このため、加熱硬化中において複合材構造体Ｏに大気圧に対応する圧力を均一に負荷することができる。その結果、良好な品質で複合材構造体Ｏを製作することができる。
【０１０４】
また、大気側に剛体の成形型が設置されないため、ＶａＲＴＭ法で複合材構造体Ｏを製作する場合には、樹脂の注入位置を長尺構造物Ｏ２側に設けることができる。これにより、ＶａＲＴＭ法において課題となる、繊維に樹脂を含浸させるために要する時間を短縮することができる。加えて、長尺構造物Ｏ２の外側に、樹脂を効率よく含浸させるための、プラスチック等の網で構成されるＲｅｓｉｎ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｍｅｄｉａを配置することも可能となる。
【０１０５】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグの構造を示す横断面である。
【０１０６】
図１１に示された第２の実施形態における成形治具ユニット１Ａでは、補強入りブラダバッグ３Ａを構成する筒状体５のパネルＯ１側に第３の板状体６Ｃを埋め込んだ点が第１の実施形態における成形治具ユニット１と相違する。第２の実施形態における成形治具ユニット１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態における成形治具ユニット１と実質的に異ならないため、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１０７】
図１１に示すように補強入りブラダバッグ３Ａを構成する筒状体５には、横断面の形状がハット型である長尺構造物Ｏ２のキャップＯ３側における第１の板状体６Ａ及び長尺構造物Ｏ２のウェブＯ４側における２枚の第２の板状体６Ｂに加えてパネルＯ１側の第３の板状体６Ｃを埋め込むことができる。そうすると、補強入りブラダバッグ３ＡをパネルＯ１側においても第３の板状体６Ｃで補強することができる。
【０１０８】
更に、筒状体５のパネルＯ１側に第３の板状体６Ｃを埋め込む場合には、複数の板材に分割することが好ましいい。すなわち、筒状体５のパネルＯ１側に、複数枚の第３の板状体６Ｃを互いに重ならないように配置することが好ましい。図１１に示す例では、２枚の第３の板状体６Ｃが隙間をあけて筒状体５のパネルＯ１側に埋め込まれている。
【０１０９】
このように分割された第３の板状体６Ｃで補強入りブラダバッグ３Ａを補強すると、パネルＯ１側における補強入りブラダバッグ３Ａの強度を第３の板状体６Ｃで部分的に補強しつつ、補強入りブラダバッグ３ＡをパネルＯ１側において容易に折り曲げることが可能となる。このため、加熱硬化後における複合材構造体Ｏから補強入りブラダバッグ３Ａを容易に引き抜くことができる。
【０１１０】
これは、横断面がハット型である長尺構造物Ｏ２をパネルＯ１に取付けた構造を有する複合材構造体Ｏに限らず、他の中空構造を有する複合材構造体を製作する場合においても同様である。すなわち、厚さ方向を同じ方向に向けて並列配置された複数の板状体６で筒状体５を同一方向に補強すれば、補強入りブラダバッグ３Ａの強度を部分的に補強しつつ、補強入りブラダバッグ３Ａを折り曲げることによって中空構造を有する複合材構造体から容易に引き抜くことができる。
【０１１１】
（第３の実施形態）
図１２は本発明の第３の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグの構造を示す横断面である。
【０１１２】
図１２に示された第３の実施形態における成形治具ユニット１Ｂでは、補強入りブラダバッグ３Ｂを構成する筒状体５に板状体６の一部を埋め込んだ点が第１の実施形態における成形治具ユニット１と相違する。第３の実施形態における成形治具ユニット１Ｂの他の構成及び作用については第１の実施形態における成形治具ユニット１と実質的に異ならないため補強入りブラダバッグ３Ｂのみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
図１２に示すように、板状体６全体を筒状体５に埋め込まずに板状体６の一部のみを筒状体５に埋め込むことによって補強入りブラダバッグ３Ｂを構成することもできる。そうすると、必要に応じて板状体６を交換することも可能となる。このため、例えば、板状体６が変形した場合や異なる強度を有する板状体６を使用する場合には、板状体６を容易に交換することができる。もちろん、第２の実施形態において、板状体６全体を筒状体５に埋め込む代わりに、板状体６の一部を筒状体５に埋め込むようにすることもできる。
【０１１４】
（第４の実施形態）
図１３は本発明の第４の実施形態に係る複合材成形治具である補強入りブラダバッグの構造を示す横断面である。
【０１１５】
図１３に示された第４の実施形態における成形治具ユニット１Ｃでは、補強入りブラダバッグ３Ｃを構成する筒状体５の内面に板状体６を貼り付けた点が第１の実施形態における成形治具ユニット１と相違する。第４の実施形態における成形治具ユニット１Ｃの他の構成及び作用については第１の実施形態における成形治具ユニット１と実質的に異ならないため補強入りブラダバッグ３Ｃのみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１１６】
図１３に示すように、板状体６を筒状体５に埋め込まずに、板状体６の片面を筒状体５の内面に接着剤で貼り付けることによって補強入りブラダバッグ３Ｃを構成することもできる。そうすると、必要に応じて板状体６を交換することができるのみならず、既存のブラダバッグに板状体６を貼り付けて補強入りブラダバッグ３Ｃを製作することが可能となる。このため、第３の実施形態と同様に、例えば、板状体６が変形した場合や異なる強度を有する板状体６を使用する場合には、板状体６を容易に交換又は取付けることができる。もちろん、第２の実施形態において、板状体６を筒状体５に埋め込む代わりに、板状体６の一面を筒状体５の内面に貼り付けるようにすることもできる。
【０１１７】
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【図１】
2019021537.tif 000003
【図２】
2019021537.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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