(57)【要約】【課題】【解決手段】真空バッグ成形方法、システム及び組成には向上した密封能力が付与される。全体として、本発明のシステム及び方法は、十分な量の樹脂の密封層１０６をプライマー材料１０５の上にて真空バッグ成形システム１００の少なくとも１つの構造的構成要素に施工することを可能にし、該密封層１０６は、真空バッグ成形シールの完全性を増大させ得る形態とすることができる。
2008540170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合的部材を形成する真空バッグ成形システムの密封性能を向上させる方法において、
少なくとも成形ツールと、複合的材料のプリプレグレイアップと、真空閉塞体とを含む真空バッグ成形システムの構成要素を組み立てるステップと、
樹脂の密封層を構成要素の少なくとも１つに施工するステップと、
密封層を硬化させて、該密封層が真空バッグ成形システムの密封の完全性を向上させる形態となるようにするステップとを備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記密封層を施工するステップの前にプライマー材料を成形ツールに施工するステップを更に備え、該プライマー材料は前記密封層及び前記成形ツールと相互作用して密封の完全性を向上させる形態とされる、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記プライマー材料は、前記密封層と前記成形ツールとの間の一時的な接合を促進することにより、前記密封層と前記成形ツールとを相互作用させる形態とされる、方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、前記プライマー材料はラテックス系プライマー材料である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記真空バッグ成形システムは、ブリーザ／ブリーダ層構成要素を更に備える、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記施工するステップは、ワイピング、浸漬、ブラッシング、ローリング及び噴霧から成る群から選ばれた施工方法を使用して実行される、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記密封層を施工するステップは、前記樹脂を前記ブリーザ／ブリーダ層の上に施工するステップを更に備える、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記真空閉塞体構成要素は真空フィルム層を備える、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記真空閉塞体は前記密封層を備える、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記真空閉塞体は、真空フィルム層と、その上に堆積させた前記密封層とを備える、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記密封層を施工するステップは、前記密封層を前記真空閉塞体の上に施工するステップを更に備える、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記密封層を硬化させるステップは、更に、気密の閉塞体を形成するように構成されている、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、前記密封層を施工するステップは、前記密封層を成形ツールの亀裂又はポアの上に施工するステップを更に備える、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記密封層を施工するステップは、前記密封層を成形ツールの外面に施工するステップを備える、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記密封層を施工するステップは、前記密封層を亀裂又はポアを有する成形ツールの作用面に施工するステップを備える、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法において、樹脂の少なくとも１つの成分は、熱硬化性樹脂、重合系樹脂及び熱可塑性樹脂から成る群から選ばれる、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法において、前記樹脂は熱硬化性樹脂を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法において、前記樹脂は、
ａ）芳香族又は脂肪族ジイソシアネートプレポリマー化合物を含む第一の成分と、
ｂ）鎖延長剤及び化合物の混合体を含む第二の成分であって、前記化合物は第一ジアミン、第二ジアミン、水酸基末端化合物及びそれらの混合体から成る群から選ばれた前記第二の成分とから成る、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、ジイソシアネートプレポリマー化合物は、４，４−メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４´−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）から成る群から選ばれる、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、前記ジイソシアネートプレポリマー化合物は、４．４−メチレンジフェニルジイソシアネートである、方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法において、前記ジイソシアネートプレポリマー化合物は、ポリオールにて部分的に重合化される、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記ポリオールは、アミン末端化合物又は水酸基末端化合物から成る、方法。
【請求項２３】
請求項１８に記載の方法において、前記第一及び第二ジアミン化合物の混合体は、少なくとも２つの反応性度を有するアミン末端ポリエーテル化合物である、方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の方法において、前記真空閉塞体は、密封層が予め施工された真空フィルム層を備える、方法。
【請求項２５】
密封性能が向上した真空バッグ成形システムにおいて、
作用面を有する成形ツール部材と、
作用面の少なくとも一部分に施工されたレイアップ部材と、
レイアップ部材に施工された真空層であって、真空閉塞体を形成する前記真空層と、
成形ツールの面に施工されたプライマー材料の上にてその前の部材の少なくとも１つに施工された密封層とを備え、前記プライマー材料は、前記真空層と、前記密封層と、前記成形ツールとの間の接合を促進し、
レイアップ部材と連通した真空ポートを備える、真空バッグ成形システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の真空バッグ成形システムにおいて、前記レイアップ部材は、プリプレグ未加工材料と、第一の剥離層、第二の剥離層及びブリーザ／ブリーダ層から成る群から選ばれた少なくとも１つの要素とから成る、真空バッグ成形システム。
【請求項２７】
請求項２５に記載の真空バッグ成形システムにおいて、樹脂の少なくとも１つの成分は、熱硬化性樹脂、重合系樹脂、熱可塑性樹脂から成る群から選ばれる、真空バッグ成形システム。
【請求項２８】
請求項２５に記載の真空バッグ成形システムにおいて、前記樹脂は、
ａ）芳香族又は脂肪族ジイソシアネートプレポリマー化合物から成る第一の成分と、
ｂ）鎖延長剤及び化合物の混合体を含む第二の成分であって、前記化合物は第一ジアミン、第二ジアミン、水酸基末端化合物及びそれらの混合体から成る群から選ばれた前記第二の成分とから成る、真空バッグ成形システム。
【請求項２９】
作用面を有する成形ツールと、
作用面に取り付けられたレイアップ部材であって、
ｉ）第一の剥離層と、
ｉｉ）第一の剥離層に施工されたプリプレグ部材と、
ｉｉｉ）前記プリプレグ部材に施工された第二の剥離層と、
ｉｖ）前記第二の剥離層の上に施工されたブリーザ／ブリーダ層と、を含む前記レイアップ部材と、
前記レイアップ部材に施工された真空層であって、真空閉塞体を形成する前記真空層と、
成形ツールの面に配設されたプライマー層と、
プライマーの上にて前記真空層の上に施工された樹脂の密封層と、
前記密封層を介して前記ブリーザ／ブリーダ層と連通した真空ポートとを備える、真空バッグ成形システム。
【請求項３０】
複合的部材を形成するため、真空バッグ成形システムのシール又は真空の完全性を向上させる方法において、
少なくともの成形ツールと、該成形ツールの上方の複合的材料のプリプレグレイアップと、該プリプレグレイアップを取り囲む真空閉塞体とを含む、真空バッグ成形システムの構成要素を組み立てるステップと、
漏洩又は欠陥を生じ易い構成要素の少なくとも１つを識別するステップと、
前記少なくとも１つの識別された構成要素に十分な量の樹脂を施工して、当該識別された構成要素の密封の完全性を増大させるのにステップと、
樹脂を硬化させ、密封の完全性を増大させるステップとを備える、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、樹脂を施工する前にプライマー材料を成形ツールに施工するステップを更に備える、方法。
【請求項３２】
複合的部材を真空成形する方法において、
複合的形成材料を成形ツール内にてレイアップするステップと、
ブリーザ／ブリーダ層を前記複合的形成材料に施工するステップと、
真空層を前記ブリーザ／ブリーダ層の回りに配設して真空閉塞体を形成するステップと、
密封樹脂を真空閉塞体の上に施工するステップと、
前記真空閉塞体内の圧力を降下させるステップと、
前記複合的形成材料の形成材料及び前記密封樹脂を硬化させて複合的部材を形成するステップとを備える、方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、前記密封樹脂を施工する前にプライマー材料を前記成形ツールの上に施工するステップを更に備える、方法。
【請求項３４】
真空バッグ成形システムの構成要素の面の密封する方法において、
成形ツールの面の上に配設されたプライマー材料の上方にて、真空バッグ成形システムの少なくとも１つの構成要素の外面に密封樹脂を施工し、少なくとも１つの構成要素は、成形ツールと、該ツールを覆う複合的材料のプリプレグレイアップと、該プリプレグレイアップを取り囲む真空閉塞体とから成る群から選ばれるようにするステップと、
前記密封樹脂を硬化させ密封シールを形成するステップとを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年５月６日付けで出願された、「真空バッグ成形方法及びシステム（Ｖａｃｕｕｍ  Ｂａｇｇｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」という名称の米国仮特許出願番号６０／６７８，６９１、及び２００５年１２月２２付けで出願された、「真空バッグ成形方法及びシステム（Ｖａｃｕｕｍ  Ｂａｇｇｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」という名称の米国仮特許出願番号６０／７５３，６０８の利益を主張するものであり、上記特許出願の各々は、その全体を参考として引用し本明細書に含められている。
【０００２】
本発明は、真空バッグ成形システムの密封性能又は真空の完全性を向上させる方法及びシステムに関するものである。特に、本発明は、真空バッグ成形システムの密封性能又は真空の完全性を向上させるため、樹脂の密封層を利用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
高強度を有し且つ軽量である複合的部品を開発することが近年、多くの工業分野にて重点目標とされている。特に、宇宙航空業界は、飛行機の製造時に使用される色々な複合的部品（例えば、胴体、翼）を製造することに重点を置いている。
【０００４】
軽量及び構造的完全性を示す複合的部品を形成するため多くのアプローチ法が従来から開発されている。複合的部材を形成するとき利用される殆んどの過程は、複合的部材を実現するため、多数のステップ又は二次的過程を必要とする。かかる二次的過程の１つは、真空バッグ成形過程であり、この場合、複合的材料の多数の層が所望の形状体に形成され、このようにして、所望の製品を形成する。典型的なバッグ成形過程は、個別の材料層を所望の形状を有する鋳型上に配置するステップを含む。従来の真空バッグ成形方法は、最初に、「剥離層」を鋳型の表面に配置する。剥離層は、複合的部材と鋳型面との接合を減少させ、このようにして、除去することを容易にすることができる。「プリプレグ部材（ｐｒｅｐｒｅｇ  ｍｅｍｂｅｒ）」（予含浸補強織布及び（又は）繊維部材の略語）は、複合的材料の構造及び補強を実現する。プリプレグは、ドライ又はウエットレイアッププリプレグ構成要素である。ドライレイアップは、典型的に、剥離層上に配置される前に部分的に形成された予め形成した構造体である一方、ウエットレイアップは、織布又は繊維を剥離層の上に配置するステップから成っている。その後、液体エポキシ組成物を繊維の上に注いで繊維を含浸させる。必要な場合、部分的硬化ステップをプリプレグ部材に施工することができる。更に、第二の剥離層及びブリーザ／ブリーダ層が典型的に、それぞれ従来の真空バッグ成形過程にてプリプレグ部材上に堆積される。複合的レイアップの後、真空バッグは、多数のレイアップ構成要素の部分を収容する金型の上に配置される。真空バッグは、次に、オートクレーブ内に配置され、この場合、熱、負真空圧力及び外部圧力を加えることにより、多数のレイアップを加工して複合的部品を形成する。真空バッグ及び構成要素は、典型的に、新しい複合的部材が完全に硬化される迄、オートクレーブ内に止まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した過程は、本来的に、長時間の準備及び複雑さを含む多くの不利益な点を有する。全体として、多くの有資格の訓練を受けた職工は、構成要素の部品をレイアップするのに数日を費やす。最も多くの場合、所望の形状体は、設計の点にて色々な曲線部を含む。個別の層が鋳型面に施工されるとき、職工は、所望の形状体の曲線部にて生じる全てのボイド又は空隙を除去するよう注意を払う。例えば、胴体部分の断面は、幾つかの折り重ね部及び隅部を含むことがある。職工は、隅部及び折り重ね部にて材料をレイアップするとき、その過程で任意の追加的な層を施工する前に、ボイド又は空隙が存在しないことを保証するため余分な時間を費やす。その結果、レイアップ過程は、製造のため複合的部分を準備すべく職工チームが数日働くことを必要とする。最初の職工チームが予備的なレイアップ過程を完了させたときでさえ、品質管理チームは、レイアップ製品を再検査し且つ、システムにボイド又は欠陥のある接続部が存在しないことを確証しなければならない。空所、ボイド、欠陥のある接続部又は継目を除去し得ない結果、複合的部材の構造的完全性及び審美的特徴を損なう可能性がある弱体な複合的構造体となる。材料を突出部及び溝の上に上張りすることにより、構造的完全性の欠陥の可能性を減少させようとして、その他の等しく複雑な方法が具体化されている。しかし、これらの方法は、材料の無駄を招き、長時間の準備作業を必要とする。
【０００６】
複合的部品を形成するため従来から開発された方法は、また、複合的材料を圧縮する真空シールが不十分であることと相俟って、真空バッグの完全性の欠陥を生じさせる傾向となる。従来の真空バッグ成形過程において、この真空バッグの完全性の欠陥は、レイアップ過程中、曲線部により提供される応力及び歪みのため、予見不可能である。十分な量のテープ及び接着剤を接続部、継目、折り重ね部及び裂目に施工し、真空バッグを補強し且つ、潜在的な漏洩を密封することにより、これらの不利益な点及び欠陥を解決しようと試みた者もいる。更に、これらの従来の過程は、多くの不良部分を示す複合的部品を製造する率が高くなり勝ちである。その結果、従来の過程により材料の無駄の増加は促進される。
【０００７】
従来の真空バッグ成形方法に起因する別の不利益な点は、主として成形ツールの寿命の点にある。全体として、成形ツールは、真空バッグ成形過程中、劣化し、磨耗し且つ損傷し易い。典型的に、亀裂又は不良部分が発生したならば、ツールは廃棄し、また、交換するため、その真空の完全性又は気密シールを提供する能力を失うことになる。かかる方法は、高いコスト及び多量の無駄を招来する可能性がある。
【０００８】
このため、材料の無駄を減少させ、準備時間を短くし、真空バッグ成形密封性能を向上させる色々な方法及びシステムを提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した不利益や点を解決するより信頼性があり且つ効果的な方法及びシステムを提供することが望ましいことが分かった。本発明の方法は、これらの短所を解決することを目的とするものである。本発明の方法は、複合的部材を形成するため真空バッグ成形システムの密封性能を向上させるステップを含む。特に、該方法は、ｉ）少なくとも成形ツールと、複合的材料のプリプレグレイアップと、真空閉塞体とを含む真空バッグ成形システムの構成要素を組み立てるステップと、ｉｉ）樹脂の密封層を少なくとも１つの真空バッグ成形構成要素上に施工するステップと、ｉｉｉ）真空バッグ成形システムの密封の完全性を向上させる形態とすることのできる密封樹脂を硬化させるステップとを提供する。
【００１０】
本発明の別の実施の形態に従って、複合的部材を形成する形態とすることのできる真空バッグ成形システムが開示される。真空バッグ成形システムは、作用面を有する成形ツールを含むことができる。レイアップ部材は、成形ツールの作用面の少なくとも一部分に施工することができる。その後、真空層をレイアップ部材に施工することができ、この場合、真空層は閉塞体を形成する。真空バッグ成形システムは、真空層の上に施工して真空閉塞体を形成し、確実な密封を可能にし且つ、追加的に真空層の完全性を提供することのできる樹脂の密封層を更に含む。また、真空ポートを真空層に取り付け且つ、レイアップ部材と連通して閉塞体内の圧力を降下させることを可能にする空気通路を提供することもできる。
【００１１】
本発明の更に別の実施の形態において、複合的部材を形成するため真空バッグ成形システムの密封の完全性を増大させる方法が提供される。該方法は、ｉ）亀裂及び引き裂けのような、漏洩又は構成要素の欠陥を生じ易い、真空バッグ成形システム内の構成要素を識別するステップと、ｉｉ）識別された構成要素の密封の完全性を増大させるのに十分な量の樹脂を識別された構成要素上に施工するステップと、ｉｉｉ）樹脂を硬化させて密封の完全性を向上させるステップと、を含む。
【００１２】
更に別の実施の形態において、本発明は、密封性能が向上した真空バッグ成形システムに関するものである。該システムは、作用面を有する成形ツールと、作用面の少なくとも一部分に施工されたレイアップ部材とを含む。レイアップ部材は、第一の剥離層と、プリプレグ部材と、第二の剥離層と、ブリーザ／ブリーダ層とを含むことができる。該システムは、レイアップ部材に施工して真空閉塞体を形成することのできる真空フィルム層を更に含む。更に、該システムは、真空フィルム層上に施工することのできる樹脂の密封層と、ブリーザ／ブリーダ層と連通した真空ポートとから成っており、密封層は、システムの真空の完全性及び性能を向上させる機能を果たす。
【００１３】
本発明の別の一例としての実施の形態において、複合的部材を真空成形する方法が提供される。該方法は、複合体を形成する未加工材料を成形ツール内にてレイアップするステップを含む。その後、ブリーザ／ブリーダ層を複合体を形成する未加工材料に施工して、これにより空気及び樹脂の通路を提供することができる。更に、真空層をブリーザ／ブリーダ層の回りに配設して真空閉塞体を形成し且つ、密封樹脂を閉塞体の上に施工するステップが提供される。更に、閉塞体内の圧力を降下させ且つ、複合体を形成する材料及び密封樹脂を硬化させて複合的部材を形成するステップが開示されている。
【００１４】
更に別の一例としての実施の形態において、真空バッグ成形構成要素の面を密封する方法は、密封樹脂を少なくとも１つの部材の外面上に施工するステップを含む。部材は、成形ツールと、複合的材料のプリプレグレイアップと、真空閉塞体とから成る群から選ぶことができる。更に、密封樹脂を硬化させて真空シールを形成するステップも提供される。
【００１５】
本発明の追加的な特徴及び有利な点は、単に一例として、本発明の特徴を示す以下の詳細な説明及び図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず、図面に示した一例としての実施の形態を参照し、その説明のために特定の用語を使用する。しかし、これにより本発明の範囲を何ら限定することを意図するものではないことが理解されよう。本明細書に記載した本発明の特徴、過程のステップ及び材料の代替例及び更なる改変例、並びに本開示を理解した関連技術の当業者により案出されるであろう本明細書に記載した本発明の原理の追加的な適用例は、本発明の範囲に属するものとみなすべきである。また、本明細書にて採用した技術用語は、特定の実施の形態のみを説明することを目的として使用されるものであり、限定的であることを意図するものではないことも理解すべきである。
【００１７】
本発明の以下の説明及び特許請求の範囲において、次のような技術用語が使用されよう。
単数は、明確に別段の記載がない限り、複数も含む。このため、例えば、「ポリマー」の言及は、１つ又はより多くのかかる材料への言及を含む。
【００１８】
数値又は範囲に言及するとき「約」という語は、測定するときに生じる可能性のある実験的誤差に起因する値を包含することを意図するものである。
本発明に従って「プリポリマー」又は「擬プリポリマー」という語は、ジイソシアネート及びＮＣＯを有するポリオール、及び複合的材料から製造されたＮＣＯ末端（ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）化合物を意味する。
【００１９】
「プリプレグ部材」という語は、「予含浸した補強織布及び（又は）繊維部材」の略語である。プリプレグは、宇宙航空、自動車及びレジャー用製品を含む、多岐に亙る用途にて使用可能である。全体として、プリプレグは、樹脂溶液（例えば、エポキシ、ポリエステル等）を受け入れる繊維ガラス、炭素及びそれらの混合体のような補強織布である。例えば、プリプレグは、ハニカム形状に形成された織布又は発泡材とすることができ、この場合、自己接着性樹脂シートがハニカムコア構造の外面に施工され且つ部分的に硬化させる。
【００２０】
「レイアップ」という語は、複合的部材を形成するための準備として、補強材料の構成要素、層又はプライ或いは樹脂含浸補強材料が鋳型表面に施工される、準備過程を意味する。
【００２１】
「レイアップ部材」という語は、複合的部品を形成するときに使用される任意の適宜な未加工材料から主として形成された構成要素部材を意味する。例えば、レイアップ部材は、次の構成要素、すなわち第一の剥離層、プリプレグ部材、第二の剥離層又はブリーザ／ブリーダ層の１つとすることができる。
【００２２】
「鎖延長剤」という語は、ポリマー分子の主鎖を長くして、端部同士を合わせて取り付けられるようにする化合物を意味する。鎖延長剤化合物は、ポリマーの分子量を増すために使用することができる。
【００２３】
「樹脂」又は「熱硬化性樹脂」或いは「熱硬化性密封樹脂」という語は、任意の適当な材料を混合させたとき、硬化して明確な所定の形状となる少なくとも２つの構成要素を意味する。本発明において、熱硬化性樹脂は、ポリ尿素／ポリウレタン樹脂であるが、本発明にて重合系及び熱可塑性樹脂のようなその他の樹脂を使用することが可能である。樹脂という語は、誘導体、溶媒化合物及びそれらの混合体を含むことができる。
【００２４】
「ブリーザ／ブリーダ」又は「ブリーザ−ブリーダ」という語は、レイアップ構成要素と真空フィルム層との間に空気通路を形成して空気が通過するのを許容する多孔性層又は薄膜を意味する。ブリーザ／ブリーダ層は、ブリーザ層のような独立的とし且つ分離したものとすることができる。ブリーザ／ブリーダ層は全体としてフェルト型材料から成っている。更に、ブリーザ／ブリーダ層は、任意の余剰な樹脂を吸収することができる。
【００２５】
「未加工材料」という語は、複合的構造体を製造するときに利用される任意の未硬化又は部分的に硬化した材料を意味する。
「噴霧」又は「噴霧する」という語は、噴霧装置を使用して材料を対象物に向けて投射し又は材料のその動きを伝達することを意味する。本発明において、この語は、材料を噴霧装置から分与し且つこれらの材料が真空バッグ成形システムの構成要素のような被着体に向けて空中に投射されるようにすることを意味する。噴霧は、当該技術の当業者に知られた任意の一般的な噴霧方法を使用して実行することができる。例えば、噴霧方法は、エアレス、エローゾル、ロボット又はその他の機械的な噴霧装置及び関係した過程を使用して実行することができる。
【００２６】
「真空閉塞体」という語は、真空フィルム又は層、閉塞体を形成する形態とされた密封層、密封層が予め施工された真空フィルムと密封層の組み合わせ体及び（又は）真空フィルム層により提供される気密の閉塞体を意味する。
【００２７】
本発明は、真空バッグ成形システムの密封性能を向上させるシステム及び方法に関するものである。全体として、本発明の方法は、真空バッグ成形システムの密封性能を向上させるため、幾つかのステップを利用する。例えば、該方法は、ｉ）少なくとも成形ツールと、複合的材料のプリプレグレイアップと、真空閉塞体とを含む真空バッグ成形システムの構成要素を組み立てるステップと、ｉｉ）樹脂の密封層を少なくとも１つの真空バッグ成形構成要素に施工するステップと、ｉｉｉ）真空バッグ成形システムの密封の完全性を向上させる形態とすることができる密封層を硬化させるステップとを含むことができる。この方法に従い、施工した樹脂は、硬化したとき、気密のシールを形成する形態とされた熱硬化性樹脂又は熱硬化性密封樹脂である。別の実施の形態において、樹脂は、重合系又は熱可塑性樹脂とすることができる。
【００２８】
別の実施の形態において、本発明は、密封性能が向上した真空バッグ成形システムに関するものである。システムは、作用面を有する成形ツールと、作用面の少なくとも一部分に施工することができるレイアップ部材とを含む。更に、真空層をレイアップ部材に施工し、これによりレイアップ部材の回りに真空閉塞体を形成することができる。１つの形態において、真空層は真空フィルムとすることができる。更に、樹脂の密封層を少なくとも成形ツール、レイアップ部材又は真空層或いはこれらの任意の組み合わせに施工することができる。真空ポートは、真空層を通じてレイアップ部材と連通し、これにより空気通路を提供し、この空気通路にて空気を吸引し、閉塞体内の圧力を降下させることができる。１つの実施の形態において、真空閉塞体は、密封層と同一の材料にて形成することができる。レイアップ部材に施工された第一の樹脂層は真空層を形成し、これにより真空閉塞体を形成することができる。１つ又はより多くの追加的な樹脂層を第一の樹脂層及び真空層に施工して、密封性能を向上させることができる。この例において、実際上、追加的な樹脂層が密封層を形成する。全体的な意味にて、樹脂層は、本発明の１つの実施の形態に従い、密封性能が向上した多層システムを形成する。
【００２９】
本発明の一例としての実施の形態において、真空バッグ成形システムが提供される。該システムは、ａ）作用面を有する成形ツールと、ｂ）作用面に施工されたレイアップ部材であって、ｉ）第一の剥離層と、ｉｉ）第一の剥離層に施工されたプリプレグ部材であって、プリプレグ未加工材料である上記のプリプレグ部材と、ｉｉｉ）プリプレグ部材に施工された第二の剥離層と、ｉｖ）第二の剥離層に施工されたブリーザ／ブリーダ層と、を含むことができる上記のレイアップ部材と、ｃ）レイアップ部材に施工された真空層であって、真空閉塞体を形成する上記の真空層と、ｄ）真空層に施工された樹脂の密封層と、ｅ）真空層を介してブリーザ／ブリーダ層と連通した真空ポートとを含む。
【００３０】
本発明の別の形態は、複合的部材を形成するため、真空バッグ成形システムの密封の完全性を増大させる方法に関する。該方法は、ｉ）少なくとも成形ツールと、成形ツール上に施工された複合的材料のプリプレグレイアップと、プリプレグレイアップを取り囲む真空閉塞体と、欠陥が生じ易く、また、当該ステップに含めることができるその他の構成要素とを含む、真空バッグ成形システムの構成要素を組み立てるステップと、ｉｉ）漏洩又は欠陥を生じ易い構成要素を識別するステップと、ｉｉｉ）識別された構成要素の密封の完全性を増大させるのに十分な量の樹脂を少なくとも１つの識別された構成要素上に施工するステップと、ｉｖ）樹脂を硬化させて密封の完全性を増大させるステップとを提供する。真空バッグ成形過程の組み立てるステップは、色々な手段を介して行うことができるが、手作業レイアップ又は機械組み立て過程は、利用可能な最も一般的な手段である。全体として、十分な量の樹脂を識別された構成要素上に施工することは、構成要素の完全性を増大させ且つ、欠陥の可能性を減少させることになる。識別された構成要素の非限定的な例は、成形ツール、ブリーザ／ブリーダ層又は真空フィルム層とすることができる。かかる方法を使用することは、構成要素及び真空の欠陥がより予見可能である過程を提供することができる。
【００３１】
本発明の更に別の形態において、複合的部材を真空成形する方法が提供される。従って、該方法は、複合的成形材料を成形ツール内にてレイアップし、複合的成形材料が実質的に未加工材料であるステップと、ブリーザ／ブリーダ層を複合的成形材料に施工するステップと、真空層をブリーザ／ブリーダ層の回りに配設して閉塞体を形成するステップと、密封する樹脂を閉塞体上に施工するステップと、閉塞体内の圧力を降下させるステップと、複合体を形成する材料及び密封樹脂を硬化させて複合的部材を形成するステップとを含む。
【００３２】
本発明の更に別の形態において、真空バッグ成形システムの構成要素の面を密封する方法が開示されている。該方法は、成形ツールと、成形ツールを覆う複合的材料のプリプレグレイアップと、プリプレグレイアップを取り囲む真空閉塞体とから成る群から選ばれた真空バッグ成形システムの少なくとも１つの構成要素の外面に密封樹脂を施工するステップと、密封樹脂を硬化させて真空シールを形成するステップとを備えている。従って、本発明の１つの形態において、該方法は、表面が損傷し、亀裂が入り又は摩耗した成形ツールに対して適用することができる。
【００３３】
次に、本発明の色々な要素が所定の参照番号にて表示され、また、本発明について説明する図面に関して記述する。以下の説明は本発明の単に一例であり、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことが理解される。
【００３４】
図１には、レイアップ部材１２０が成形ツールの面に施工された、成形ツール１１８を有する真空バッグ成形システム１００の部分断面図が示されている。レイアップ部材は、複合的部品を形成するとき使用される任意の適した未加工材料から成るものとすることができる。更に、レイアップ部材は、次の構成要素、すなわち、（ｉ）第一の剥離層１１６と、（ｉｉ）未硬化又は部分的に硬化したプリプレグ部材１１４と、（ｉｉｉ）第二の剥離層１１２と、（ｉｖ）ブリーザ／ブリーダ層１１０とを含むことができる。これら構成要素の少なくとも１つが噴霧技術によって施工される。第一の剥離層は、噴霧、ブラッシング、ワイピング、ローリング又は任意の手作業のレイアップ手段により成形ツールの面に施工すことのできる剥離層である。本発明により第一の剥離層を利用することは、硬化した複合的部材を除去することを容易にすることになる。
【００３５】
プリプレグ部材１１４は、その位置に噴霧し、ブラッシングし又は手作業にて堆積させることができ、また、ドライレイアッププリプレグ部材又はウエットレイアッププリプレグ部材を含むことができる。簡略化のため、本発明のプリプレグ部材は、ドライレイアッププリプレグ部材とする。ドライレイアップとは、補強材料が樹脂溶液を受け取り且つ、真空バッグ成形過程の前に、部分的に形成され又は硬化されたものであることを意味する。ウエットレイアッププリプレグ部材は、補強材料を第一の剥離層１１６上に施工するステップと、含浸樹脂を補強材料上に配設するステップとを含む。上述したように、レイアップ部材は、プリプレグ部材とブリーザ／ブリーダ層１１０との間に配置することのできる第二の剥離層１１２を含むこともできる。
【００３６】
ブリーザ／ブリーダ層１１０は、全体として、第二の剥離層の上に配置されて真空圧が加えられたとき、空気又は樹脂の通路を提供する多孔性材料である。真空ポート１０４は、全体として、ブリーザ／ブリーダ層と直接接触し、又は連通しており、また、真空層１０８を介してブリーザ／ブリーダ層と連通することができる。真空ポート１０４は、コネクタ、弁又は継手のような、真空手段との連通接続を許容する任意の装置又は物品とすることができる。更に、真空ポートは、開口部１０２を画成し且つ真空層１０８に連結することができる。
【００３７】
真空層１０８は、閉塞体（例えば、バッグ）を形成し、真空圧力をレイアップ部材の未硬化組成物に加えて、微細な空所をレイアップ部材から除去することができる。熱テープ１２４及びクロメートテープ１２２のようなテープ及び接着剤を使用して真空層１０８を成形ツール１１８に対して密封するのを助けることができる。更に、真空層１０８は、該層に予め施工された密封層から成るものとすることができる。
【００３８】
その後、樹脂層１０６の密封層を好ましくは、プライマー材料１０５の上にて真空層１０８に施工する。密封層１０６は、噴霧装置又はアプリケータを使用する噴霧方法を介する等の如き任意の既知のアプリケータにより実行し、追加的な真空バッグの完全性及び気密シールを提供する任意の既知の施工方法を使用して施工される。１つの実施の形態において、樹脂の密封層は、３ｍｍの厚さとなるように真空層に施工する。別の実施の形態において、樹脂の密封層は、厚さ３ｍｍ以上にて真空層に施工することができる。更に別の実施の形態において、真空閉塞体は密封層が予め施工された真空フィルム層を更に備え、その後、予め施工した真空フィルム層を既知であり且つ（又は）本明細書に説明したように真空バッグ成形システムにて利用することができる。この実施の形態において、以下に説明するように、密封層にて利用される樹脂は、熱硬化性樹脂とし且つポリ尿素及びポリウレタン化合物から成るものとすることができる。密封層は、熱可塑性樹脂、重合系樹脂又はそれらの誘導体としてもよい。
【００３９】
本明細書にて説明した全ての実施の形態に関して、本発明は、密封層を受け取る形態とされた任意の１つ又はより多くの構成要素の上に施工し又は配設することができるプライマー材料を使用することが更に考えられる。換言すれば、本発明は、密封層を施工する前に、プライマー材料を真空バッグ成形システムの成形ツール構成要素の面に施工するステップを含む。プライマー材料は、多くの有利な効果を提供し、その１つは密封層と成形ツールとの間の一時的な接合を促進することである。密封層は、高温度にて硬化した状態にてプライマー材料に施工され、この高温度は、プライマー材料を活性化する機能を果たす。施工されたならば、プライマー材料は乾燥して連続的なフィルムとなることが許容される。一時的に形成された接合部は、真空閉塞体の気密密封を促進する機能を果たす。しかし、硬化したとき、また、複合材が形成されたとき、接合部を解放し、真空閉塞体を除去することができる。
【００４０】
複合材のレイアップ時、真空閉塞体は、その型式を問わず、成形ツールの面に対する十分な程度の接着を提供することはできない。プライマー材料は、成形ツールの面に対する真空閉塞体の接着を向上させる機能を果たす。接着を向上させるため、成形ツールの面は、密封層を真空閉塞体（例えば、真空フィルム層）に噴霧する前のような、密封層を施工する前にプライマー材料にて下地塗装することができる。プライマー材料は、密封層及び成形ツールの面と相互作用する。
【００４１】
プライマー材料は、溶媒から施され、水中にて溶解し又は水中の分散物から施工された任意の数の柔軟で展性なポリマーから成るものとすることができ、該分散物はポリマーラテックスとして知られている。一例としての実施の形態において、プライマー材料は、環境への影響が比較的小さい点にて水から施工されたポリマーから成るものとすることができる。水溶性ポリマーは、０℃以上のガラス転位温度を有する傾向となる。ポリビニルアルコールのようなこれらのポリマーは、接着性を向上させるが、これらは、０℃以下のガラス転位温度を有するものほど効果的ではない。ガラス転位温度の低いポリマーは、ラテックスとして最も良く施工することができる。効果的なポリマーの例は、エア・ケミカルズ（Ａｉｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）からのエア・フレックス（Ａｉｒ  Ｆｌｅｘ）４０１、４２０及び４２６のようなエチレン−酢酸ビニル共重合体ラテックス、ダウ・ケミカルズ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）からのＵＣＡＲ１６３Ｓのようなアクリル系ラテックスを含むが、これらにのみ限定されるものではない。エア・ケミカルズのラテックスは受け入れられているように使用することができ、又は適用可能な場合、これらのラテックスは、重硫酸ナトリウムのような触媒と混合し架橋結合を誘発させることができ、その結果、応力及び歪みに対してより抵抗性のある接合部となる。ラテックスは、ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーと混合して高温度接着性を増すことができる。プライマー材料は、ブラシ、ローラ又は噴霧装置のような任意の既知の施工方法を使用して施工することができる。
【００４２】
複合的部材の硬化は、全体として、２成分樹脂組成物からの触媒反応、約２０℃（６８°Ｆ）ないし約１７６．６℃（３５０°Ｆ）の範囲の温度上昇、閉塞体内での約５０．８（２０）ないし約７６．２ｃｍ（３０インチ）の水銀柱の範囲の圧力降下によって提供され、多層の未加工構成要素は圧縮され且つ硬化して複合的部材を形成する。１つの代替的な実施の形態において、硬化過程は、オートクレーブ内に実行することができ、この場合、真空バッグの外側の圧力側は、約５５１．５８１（８０）ないし約６５０．５２８ｋＰａ（９０ポンド平方インチ（ｐｓｉ））の範囲まで上昇させることができる。
【００４３】
図２には、本発明の１つの代替的な実施の形態が示されている。図２及び図３において、同一の部品は上記に使用したものと同一の参照番号にて識別されよう。従って、図２には、密封機能が向上した真空バック成形システムにて製造された複合的部材が示されている。この過程は、（ｉ）作用面を有する成形ツール１１８を提供するステップと、（ｉｉ）レイアップ部材１２０を作用面の上に配設するステップと、（ｉｉｉ）真空が閉塞体を形成するレイアップ部材上に真空層要素１０８を配設するステップと、（ｉｖ）樹脂１０６の密封層を真空バッグ成形システムの構成要素（すなわち成形ツール、ブリーザ／ブリーダ又は真空層）に施工するステップと、（ｖ）閉塞体内の圧力を降下させるステップと、（ｖｉ）レイアップ部材を硬化させて複合的部材を形成するステップとを含む。上述したような密封層はブリーザ／ブリーダ層に及び（又は）真空要素に施工して複合的部材を形成するのに必要とされる真空及び真空密封の完全性を提供することができる。更に、上述したように、また、その説明を本明細書に含めたように、密封層を施工する前にプライマー材料を施工することができる。
【００４４】
成形ツール１１８は、実質的に平坦に又は望まれる複合的部品の形状にて曲線状面にて予め製造することができる。１つの実施の形態において、成形ツールは、実質的に平坦な作用面を提供する。更に代替的な実施の形態において、成形ツールは、隅部、湾曲部又は表面突出部を有する曲線状の作用面を提供する。予め形成された作用面は、硬化した複合的部品の望ましい形状を画成する。更に、成形ツールは、金属、セラミック、ガラス又は複合的材料のような色々な材料にて製造することができる。更に、成形ツールは、多孔性又は非多孔性材料から成るものとすることができる。１つの実施の形態において、成形ツールは、金属材料から成るものとすることができる。
【００４５】
本発明の別の実施の形態に従い、成形ツール１１８は、成形ツールを弱体にし又はその他の場合、成形ツールを作用不能にする可能性がある望ましくない亀裂、ポア又は溝を含むことがある。本発明は、樹脂の密封層を成形ツールに施工することにより、損傷し又は摩耗した成形ツールを密封し又は修理する方法を提供する。樹脂は、亀裂、ポア又は不良箇所を有する成形ツールの外面に施工することができる。更に別の実施の形態において、密封樹脂は、亀裂、ポア又は不良箇所を有する成形ツールの作用面に施工してもよい。更に別の実施の形態において、密封層は、成形ツールの亀裂又はポア上に直接施工してもよい。この実施の形態において、密封樹脂は、亀裂又はポア内に侵入して、密封し又は修理された面を生じさせる。施工され且つ硬化したとき、樹脂は、成形ツールに対して密封の完全性を提供し、ツールを作用可能にし且つ追加的な加工サイクルのため再使用可能であるようにすることができる。
【００４６】
本発明に従い、レイアップ部材１２０は、成形ツール１１８の作用面の少なくとも一部分に施工することができる。別の実施の形態に従い、レイアップ部材を成形ツールの作用面の全体に施工することができる。全体として、レイアップ部材は、幾つかの未加工材料の構成要素から成るものとすることができる。本明細書にて使用するように「未加工」材料とは、未硬化又は部分的に硬化した何れかの複合的材料を意味するものとする。例えば、レイアップ部材は、（ｉ）第一の剥離層又はライナー１１６と、（ｉｉ）第一の剥離層に施工されたドライ又はウエットレイアッププリプレグ部材１１４と、（ｉｉｉ）プリプレグ部材に施工された第二の剥離層１１２と、（ｉｖ）第二の剥離層に施工されたブリーザ／ブリーダ層１１０とから成るものとすることができる。上述したように、これらの要素の少なくとも１つを噴霧してレイアップ部材を形成することができる。典型的に、剥離層は、ワイピング法により施工されるが、以下に説明するように、プリプレグ部材及びブリーザ／ブリーダ部材は、噴霧してレイアップ部材を形成することができる。
【００４７】
未硬化又は部分的に硬化したレイアップ部材１２０を成形ツールに施工する準備として、第一の剥離層１１６を成形ツール１１８とプリプレグ部材１１４との間に配設することができる。第一の剥離層の配設は、噴霧、ブラッシング、手作業堆積、ワイピング又は任意のその他の適した手段により実現することができる。全体として、第一の剥離層がワイピング法により施工される。第一の剥離層の組成は、シリコーン、ワックス又は多岐に亙るポリマーとすることができる。組成は、望まれる用途に依存して変更することができる。１つの実施の形態において、第一の剥離層の組成は、フルオロポリマーとすることができる。１つの代替的な実施の形態において、第一の剥離層の組成は第二の剥離層の組成と同一のものとすることができる。更に、第一の剥離層は、約．０１ｍｍないし１ｍｍの範囲の厚さを有することができる。特に、第一の剥離層の厚さは約．０１ｍｍである。しかし、別の実施の形態において、第一の剥離層は、．０１ｍｍ以下の厚さとすることができる。第一の剥離層は、プリプレグ部材が成形ツールの作用面に接合し又は接着するのを阻止する形態とすることができる。
【００４８】
プリプレグ部材１１４は、全体として、複合的部材の構造的補強部を提供する。プリプレグ部材は、多岐に渡る樹脂含浸組成物とすることができる。「プリプレグ」という用語は、樹脂を予含浸させた補強織布及び（又は）繊維の略語である。プリプレグ部材は、複合材、ポリマー、プラスチック又はその過程の一部とてバッグ成形材として利用する任意のその他の材料を含む、任意の「未加工」材料から成るものとすることができる。本発明の１つの実施の形態において、プリプレグ部材は、ドライプリプレグ部材とすることができる。ドライプリプレグ部材は、真空バッグ成形過程の前に予め製造されたプリプレグ部材である。例えば、ドライレイアッププリプレグ部材は、ハニカムコア構造体を有することができ、この場合、アラミド、アルミニウム金属又は発泡材をハニカムの形状にて形成することができる。ハニカムコアは、幾つかの自己接着性プリプレグプライ材料に導入することができる。プライ材料は、ハニカムコア構造体の頂部及び底部に施工してプリプレグハニカム構造体を形成することができる。次に、プリプレグハニカム構造体は成形ツールに施工することができる。１つの代替的な実施の形態において、ドライレイアッププリプレグ部材は、真空バッグ成形前に、部分的に形成し又は硬化させた繊維ガラス補強複合材から形成することができる。複合材の形成過程に適したその他の補強材料を施工することができる。
【００４９】
典型的に、補強材料は、プリプレグ部材に対する最適な補強支持体を提供し得るよう所定のパターンにて配置され又は背向されている。繊維又は補強層の各々の背向性は、全体的な繊維強度を増し得るよう操作することができる。例えば、補強布地の多数の層は、成形ツール上に手作業にて堆積させることができる。層は、同一の方向に向けて互いの頂部に堆積させ又は布地の各々の背向性が交番的である箇所にて互いの頂部に配置することができる。１つの代替的な実施の形態において、補強層は、メカニカルな機械を介して所定のパターンにて成形ツール上に配設することができる。更に、繊維対樹脂の比を適正にするため補強繊維の層の数を慎重に決定することができる。
【００５０】
本発明の更に別の実施の形態において、プリプレグ部材１１４は、ウエットレイアップ過程にて形成することができる。ウエットレイアップ過程は、補強繊維の布地を鋳型に施工するステップを含む。樹脂（例えば、エポキシ）は、補強繊維上に手作業にてブラシ掛けし又は注入して、未硬化のプリプレグ部材を製造する。ウエットレイアップ過程は、全体として、従来の真空バッグ成形過程に一体化される二次的過程である。本発明に従って、プリプレグ部材は、当該技術の当業者が利用可能な任意の補強材料から成るものとすることができる。例えば、その幾つかを挙げれば、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標名）、アラミド繊維、布地、プラスチック繊維、発泡材及び繊維ガラスである。
【００５１】
更に別の実施の形態において、プリプレグ部材は、補強繊維と樹脂の混合体を同時に噴霧することにより形成してもよい。プリプレグ部材を噴霧する試みは、プリプレグ成形材料を適正に混合し且つ配置することを許容する。補強繊維及び樹脂のプリプレグを形成する組成物の混合体を噴霧することは、複合材の強度が増した組織化したプリプレグ構造体を製造することになる。プリプレグ構造体を製造するため利用される樹脂は、エポキシ、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエステル、ビニルエステル又はそれらの混合体とすることができる。曲線状の鋳型面に適合することが要求される場合、ドライレイアップ過程よりも噴霧プリプレグ過程の方が好ましい。噴霧を通じてプリプレグ構造体を形成する過程は、鋳型の面に適合するため必要とされるように、施工者が未加工材料の施工量をより多くし又は少なくすることを許容する。噴霧プリプレグ過程は、ドライレイアップ又は手作業のレイアップ過程にて存在するであろう折り重ね部、しわ部又は継目を除去する。更に、噴霧過程を通じてボイド及び空隙は、本来的に減少する。典型的ではないが、一部の場合、プリプレグ部材は、密封層を施工する前に、システムに施工することができると考えられる。
【００５２】
本発明の１つの実施の形態にて第二の剥離層１１２を含むこともできる。真空バッグ成形システムにて第二の剥離層を利用することは、プリプレグ部材がブリーザ／ブリーダ層に接合し又は接着するのを防止する。第二の剥離層は、フルオロポリマーから成るものとすることができる。特に、フルオロポリマーは、フッ化ポリエチレン化合物とすることができる。しかし、第二の剥離層は、望まれる用途に依存して組成及び材料の濃度が変更可能である。１つの実施の形態において、第二の剥離層は、組成を変更した密封樹脂化合物にて置換し又は代替することができる。密封樹脂のフォーミレーションを変化させれば、フォーミレーションが第一の又は第二の剥離層の特徴及び機能を実現することが可能となる。典型的に、第二の剥離層は、約．０１ｍｍないし約１ｍｍの範囲の厚さを有することができる。別の実施の形態において、第二の剥離層１１２の厚さは．０１ｍｍ以下とすることができる。第一の剥離層の場合と同様、第二の剥離層は、また、手作業ブラッシング又は噴霧手段により施工することもできる。
【００５３】
本発明に従って、ブリーザ／ブリーダ層１１０が真空バッグ成形過程に含められている。ブリーザ／ブリーダ層は、真空圧力が真空バッグ閉塞体に加えられるとき、空気又は余剰な樹脂が逃げるための空気又は樹脂の通路を提供する。当該技術の当業者の多くは、分離し且つ別個の層の意味にて、ブリーダ層又はブリーザ層の何れかとして、ブリーザ／ブリーダ層に言及する。本発明の１つの実施の形態に従い、ブリーザ／ブリーダ層は、分離層とすることができる。従来、ブリーダ層は、多孔性薄膜材料内に吸収領域を提供し、真空過程の間、余剰な樹脂をプリプレグ部材から吸収することができるようにする。真空圧力が真空バッグに加えられたとき、プリプレグ部材は、余剰な材料を多数の未加工材料から浸出し、次に、その材料はブリーダ層によって吸収される。
【００５４】
他方、ブリーダ層は、ブリーザ層と同一に機能するが、ブリーザ層は、真空圧力がバック成形閉塞体内にて形成されるとき、空気が逃げることを許容する。上述し且つ、本発明に従って、ブリーザ／ブリーダ層とは、上述した機能の全てを実現する単一の層を意味する。更に、ブリーザ／ブリーダ層は、全体として、フェルト型材料のような多孔性又は繊維状材料から成っている。材料は、典型的に、厚さ約１ｍｍないし約１０ｍｍ、より好ましくは、約３ｍｍないし約５ｍｍである。尚、真空ポート１０４及び真空ポート開口１０２は、真空が空気を除去し、これにより閉塞体の圧力を降下させるように、ブリーザ／ブリーダ層と直接接触し又は連通する状態になければならない。
【００５５】
更に別の実施の形態において、ブリーザ／ブリーダ層は、手作業にて施工し、ブラッシングし又は噴霧することができる。噴霧技術を通じてブリーザ／ブリーダ層を実現するためには、繊維及び樹脂のような湿潤剤を同時に噴霧する噴霧装置を必要とする。１つの好ましい実施の形態において、結晶状繊維は、湿潤剤と接触する前に電荷を受け取る。電荷は、湿潤剤と接触する迄、結晶成長を誘発し且つ促進する。フォーミュレーションが所望の面と接触したとき、ブリーザ／ブリーダ層が形成される。噴霧技術により形成されたブリーザ／ブリーダ層は、多くの突出部及び折り重ね部が存在する場合に有益である。更に、噴霧方法は、その他の手作業の堆積過程にて本来的である全ての折り重ね部、しわ又は継目を減少させることができる。
【００５６】
未硬化の未加工材料が圧縮され且つ硬化する前に、真空層１０８を手作業にてレイアップ部材１２０に堆積させ又は配設し真空閉塞体を形成することができる。一例としての実施の形態において、真空閉塞体は、真空フィルム層とすることができる。典型的に、成形ツールの端縁の回りにシールを提供するため、真空閉塞体と共に、テープ及び接着剤を使用することができる。真空閉塞体は、真空バッグ成形過程にて使用される未加工材料に対して非反応性で且つ不透過性の材料から成るものとすることができる。従来、真空材料は、当該技術の当業者が典型的に使用する任意の既知の真空材料から成るものでよい。特に、真空材料は、フィルムであり、また、ナイロン系材料とすることができる。本発明の別の実施の形態において、真空層に代えて、樹脂１０６の密封層をレイアップ部材に施工し、図３に示したような真空閉塞体を形成してもよい。１つの代替的な実施の形態において、図１及び図２に示したように、樹脂の密封層を真空層の上に施工して真空閉塞体の真空バッグの欠陥を減少させつつ、密封性能及び完全性を向上させることができる。別の一例としての実施の形態において、真空層及び密封層は、同一の樹脂フォーミュレーションにて出来たものとすることができる。この実施の形態において、多数の樹脂層が真空層及び密封層を形成する。
【００５７】
本発明の一例としての実施の形態において、樹脂１０６の密封層は、真空バッグ成形過程の少なくとも１つの構成要素（例えば、成形ツール、プリプレグ複合材料、真空層等）に噴霧することができる。密封層は、プライマー材料の上に施工して接合を促進し且つ、上述し、また、本明細書に含めたように、真空バッグ成形システムの密封効果又は真空の完全性を更に向上させることができる。樹脂の密封層は、実質的に迅速な硬化時間及び高引張り強度を有する熱硬化性樹脂とすることができる。樹脂は、ポリ尿素／ポリウレタン組成物から成るものとすることができる。樹脂は、主として、ａ）芳香族又は脂肪族ジイソシアネートプレポリマー化合物から成る第一の成分と、ｂ）鎖延長剤及び化合物の混合体を含む第二の成分とを含む。化合物は、第一ジアミン、第二ジアミン、水酸基末端化合物及びそれらの混合体から成る群から選ぶことができる。しかし、その他の添加物を樹脂組成物中に含めてもよい。樹脂は、真空バッグ成形以外に色々な用途がある。例えば、熱硬化性樹脂は、ボートの外板の製造、弾道ミサイルの製造及び自動車の製造に利用することができる。熱可塑性樹脂の適宜な施工は、フォーミュレーション及び圧電材料、金属繊維、繊維ガラス等のような、添加物の如き、フォーミュレーション中に含められる添加物に依存する。
【００５８】
上述したように、樹脂の密封層の施工は、ワイピング、ローリング、浸漬、ブラッシング、噴霧等のような、色々な手段を介して実現し又は実行することができる。密封層は、１つ又はより多くの装置により手作業にて、加圧型又はモータ駆動アプリケータ（例えば、噴霧装置）又は自動式システムによってさえ施工することができる。典型的に、密封樹脂のフォーミュレーションは、本明細書にて更に説明するように、２つの成分から成っている。これら２つの成分は、全体として共に混合させて、硬化反応を開始させる。樹脂は、通常、混合時間内にて硬化するが、硬化は、成分の比又は組成物の変更に依存して、１つ又はより多くの態様にて遅くすることができる。このため、樹脂の施工は、混合時間内に実行しなければならない。一例としての実施の形態において、２つの成分は、噴霧装置又は噴霧設備内にて完全に混合させる。密封樹脂を噴霧することは、樹脂材料の均一な分配又は施工を促進する作用を果たす。その後、密封樹脂の混合体は、成形ツール、ブリーザ／ブリーダ層、又は真空バッグ閉塞体に噴霧することができ、このことは、受け入れる構成要素の密封完全性を向上させることになる。
【００５９】
熱硬化性密封樹脂の機械的性質は、複合的部材の構造的完全性を向上させることができ、それは、熱硬化性密封樹脂材料は柔軟であり、しかも十分な延伸を許容するのに十分耐久性があり、このことは、作用面の曲線部に施工されたとき、複合材の破断を少なくすることができるからである。当該発明者達は、これらの性質は真空バッグ成形過程にとって好都合であることを知った。従来の真空バッグ成形法において、真空フィルムは、裂目、突出部又は曲線部を有する領域の回りにて慎重に堆積させる。未加工材料が硬化すると、これらの領域内に配置された真空フィルムには応力が加わり、このことは、フィルムが真空又は構成要素の欠陥を生じ易くする。しかし、本来的に多少の弾性的な特徴を有する密封樹脂を利用することは、過程のためより確実な密封手段を提供することができる。このため、十分な量の密封樹脂を真空バッグ成形システムに加えて、密封性能を向上させ且つ、密封又は真空の完全性を向上する必要がある。１つの実施の形態において、樹脂は、３ｍｍの厚さにて真空バッグ成形システムに施工することができる。別の実施の形態において、密封樹脂は、３ｍｍ以上の厚さにて施工することができる。熱硬化性樹脂１０６の硬化時間は、樹脂のフォーミュレーションに依存して、３０秒のように短くすることができる。僅かな硬化時間は、真空バッグ成形過程全体の時間を短かくすることを促進する作用を果たす。
【００６０】
本発明の更に別の実施の形態において、密封樹脂は、従来の真空バッグ閉塞体を修理するため使用することができる。例えば、密封樹脂は、真空フィルムの引き裂け、破れ又は磨耗を示すであろう再使用可能な真空バッグの面に施工することができる。密封樹脂を施工する結果、再生されたシーラント層が形成される。
【００６１】
図２に示したように、樹脂１０６の密封面は、真空層１０８及びブリーザ／ブリーダ層１１０に施工することができる。図３には、真空閉塞体となるように、ブリーザ／ブリーダ層に、好ましくは、プライマー材料上に施工された密封層が示されている。樹脂の密封層を真空バッグ成形過程にて異なる構成要素上に施工することは、空所、空隙又はボイドを減少させることになる。密封樹脂を真空層１０８に施工することは、真空層の継目及び端縁を密封し、これにより真空層の完全性を増し且つ、バッグの欠陥を少なくすることができる。この能力の点にて、樹脂の密封層は、真空バッグ成形システムに対する安全層として作用することができる。真空バッグ成形システムの密封性能を向上させることは、ボイド、空隙又は空所を除去するのに必要な時間を短くし、また、品質管理技師の必要性を少なくし、これにより全体的な準備時間を著しく改良することができる。
【００６２】
一例としての実施の形態において、熱硬化性樹脂のフォーミュレーションは、第一の成分と、第二の成分とを含む。第一の成分は、芳香族又は脂肪族ジイソシアネートプレポリマー化合物とすることができる一方、第二の成分は、第一又は第二ジアミン化合物と鎖延長剤との混合体を提供する。ジイソシアネートプレポリマー化合物は、４，４−メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４´−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）及びそれらの混合体から選ぶことができる。全体として、ジイソシアネートプレポリマー化合物は、ポリオール（例えば、アミン末端又はヒドルキシル末端プレポリマー）にて以前に部分的に重合化した４．４メチレンジフェニルジイソシアネートである。第一又は第二ジアミン化合物と第二の化合物との混合体は、典型的に、二機能型又は三機能型アミン末端ポリエーテル化合物である。更に、鎖延長剤は、ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）化合物である。更に、熱可塑性樹脂は、真空バッグ成形過程の未加工材料に対して不活性又は非反応性の材料から成るものとすることができる。各成分の重量比は、用途に依存して変化する。例えば、１つの実施の形態において、熱硬化性樹脂の組成は、容積比にて約５０％の第一の成分、及び容積比にて約５０％の第二の成分から成るものとすることができる。
【００６３】
真空バッグ成形システムへの２成分樹脂の施工は、所期の用途の各々に適した任意の既知の方法を使用して実現し又は実行することができる。例えば、上述したように、樹脂は、ワイピング、ブラッシング、ローリング、注入、浸漬、噴霧により又は機械的なシステム又は装置を介して施工することができる。本発明の１つの実施の形態において、樹脂は、圧縮空気、エアレス、エローゼル又はロボット型噴霧システム又は装置を介して噴霧することができる。特定の実施の形態において、樹脂はエアレス噴霧システム又は装置を使用して施工される。更に、２成分樹脂組成は、噴霧ガン装置のノズルを通して噴霧したときに混合させることができる。１つの実施の形態において、樹脂は、ノズルから排出される前に、噴霧装置に取り付けられた予混合室内にて混合させることができる。従来、従来の噴霧装置は、２成分樹脂を噴霧ガン装置から排出した後にその樹脂を混合させる。
【００６４】
図４には、真空バッグ成形システムの密封性能を向上させる方法４００のフロー図が示されている。従って、方法４００は、少なくとも成形ツールと、複合的材料のプリプレグレイアップと、真空閉塞体とを含む真空バッグ成形システムの構成要素を組み立てるステップ４０２と、構成要素の少なくとも１つにて樹脂の密封層を施工するステップ４０４と、密封層を硬化させ、密封層が真空バッグ成形システムの密封完全性を向上させる形態とされたようにするステップ４０６とを含む。
【００６５】
上記の例には、本発明の少なくとも１つの実施の形態が示されている。しかし、次のものは本発明の原理の適用例の単に一例又は説明するためのものであることを理解すべきである。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、当該技術の当業者により多数の改変例及び代替的な組成、方法及びシステムを案出することができる。特許請求の範囲は、かかる改変例及び配置を包含することを意図するものである。このように、本発明は特定的に上記に説明したが、以下の実施例は更なる詳細を提供する。
【実施例】
【００６６】
１．２１９２ｍ×１．２１９２ｍ（４フィート×４フィート）の寸法の実質的に平坦な複合的部材を所望の製品形状を有する成形ツールにより形成する。フルオロポリマー層から成る剥離層が第一の剥離層として提供される。剥離層は、成形ツールの表面に堆積させる。ドライプリプレグレイアップ部材を手作業にて剥離層上に配置し、全ての曲線部及び空隙が実質的に除去されることを保証する。フルオロポリマーから成る第二の剥離層をプリプレグ部材に施工する。その後、真空フィルム層が投射物の全体の上に配設される間に、フェルトブリーザ／ブリーダ層を手作業にて第二の剥離層に配置する。密封層を「未加工」材料の上にて密封することは、真空バッグ閉塞体を形成することになる。真空ポートがブリーザ／ブリーダ層と直接接触するように提供される。重量比にて５０％のポリ尿素と、重量比にて５０％のポリウレタンとから成る熱硬化性樹脂がラテックスプライマー材料の上にて真空フィルムに噴霧されて密封層を提供し、これにより漏洩又はバッグの完全性の欠陥を防止する。次に、真空バッグシステムをオートクレーブ内に配置し、このオートクレーブにて、バッグ内の圧力は約５０．８（約２０）ないし７６．２ｃｍ（３０インチ）水銀柱まで降下させ、外部圧力は約６２０．５２８ｋＰａ（約９０ｐｓｉ）まで上昇させ、温度は約３５０℃まで上昇させる。次に、複合的部材を硬化させ且つ約２ないし４時間、オートクレーブ内に置いた後、鋳型から除去することができる。硬化したとき、プライマー材料により促進された一時的接合部を解放し、これにより真空閉塞体が成形ツールから容易に除去されることを許容する。
【００６７】
本発明は、特定の好ましい実施の形態に関して説明したが、当該技術の当業者は、本発明の精神から逸脱せずに、色々な改変例、変更、省略及び置換を為すことが可能であることが理解されよう。例えば、その他の熱硬化性樹脂、プリプレグ部材、成形ツールを使用することもできる。このため、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に従った真空バッグ成形システムの１つの実施の形態を示す部分図解図である。
【図２】本発明に従った真空バッグ成形システムの別の実施の形態を示す同様の線図である。
【図３】本発明に従った真空バッグ成形システムの別の実施の形態を示す同様の線図である。
【図４】真空バッグ成形システムの密封性能を向上させる方法を示すフロー線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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