(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 繊維強化複合材からなる板状のスキンと、(b) 繊維強化複合材により予備成形され、前記スキンに当接する板状部位及びこれから突出する板状部位からなり断面がT字状のスティフナ部材とを用いて、成形型上に前記スキンを載置し、前記スティフナ部材を、その断面が逆T字状となるように前記スキンの上面に当接させ、加熱・加圧することによりスティフンドパネルを成形するときに、前記スティフナ部材の板状突出部位に沿って両側に形成された断面L字状の屈曲面と相補的な屈曲面をそれぞれ有し、かつ前記板状突出部位を超える高さを有し、前記スティフナ部材の各々の屈曲面に当接される一対の治具と共に用いる成形補助治具であって、(A) 前記スティフナ部材に前記一対の治具が当接されたときに前記板状突出部位の上に形成される前記一対の治具の間隙に配置される剛性部と、(B) 前記剛性部より広い幅を有し、前記一対の治具の上面に密着する弾性部とが一体成形されてなり、前記一対の治具に係合して前記一対の治具の倒れ込みを防ぎ、且つ前記一対の治具の間隙から繊維強化複合材の樹脂が流出するのを抑制することを特徴とするスティフンドパネル用成形補助治具。
【請求項２】
請求項１に記載のスティフンドパネル用成形補助治具において、前記剛性部がステンレススチール、アルミニウム、グラファイト又はCFRPからなることを特徴とするスティフンドパネル用成形補助治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスティフンドパネル用成形補助治具において、前記弾性部がシリコンゴムからなることを特徴とするスティフンドパネル用成形補助治具。
【請求項４】
請求項３に記載のスティフンドパネル用成形補助治具において、前記剛性部がシリコンゴムにより被覆されていることを特徴とするスティフンドパネル用成形補助治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化複合材からなる成形物品を成形する際に用いる成形補助治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維強化複合材（プリプレグ）からなるスティフンドパネルは軽量で高強度であるため、自動車、船舶、航空機等の構造体に広く使用されている。スティフンドパネルは通常、格子状等に一体成形した複数のスティフナ（ストリンガーやフレーム）によりスキンを補強した構造を有する。図１はスティフンドパネルの一例を示す部分斜視図である。図１に示すスティフンドパネル１は、スキン２及びその上に一体成形されたスティフナ３からなる。このようなスティフンドパネルを成形する方法として、図４(a)及び(b)に示す、成形型４上に繊維強化複合材からなるスキン２及び予備成形したスティフナ部材31を載置し、このスティフナ部材31に一対の治具5a及び5bを当接させ、加圧バッグ等を用いて加熱・加圧により一体成形する方法がある。
【０００３】
上記の方法では、加熱・加圧を施す時に治具5a及び5b間の隙間から、図４(b)中に矢印Aで示すように繊維強化複合材の樹脂が流出してしまうことが問題となっている。繊維強化複合材の樹脂が抜け過ぎると、成形物品の強度や剛性等の品質が低下してしまう。そこで従来は、図５に示すように治具5a及び5bを当接させたスティフナ部材31に耐熱テープ７を貼ることにより樹脂の流出を抑制していた。しかしながら、この手法では多大な労力を必要とし、作業の簡易化が困難である。
【０００４】
また図６に示すように、上記の方法では成形時に治具5a及び5bの倒れ込みが起こり、そのため成形物品のスティフナ板厚にばらつきが生じ、高い形状精度が得られない。従来は大型の治具を併用することにより精度を確保していたが、製造コストや作業性の面で不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、繊維強化複合材からなるスティフンドパネルを成形する際に、スティフンドパネルの強度や剛性の低下を防ぎ、板厚のばらつきが生じるのを抑制できる成形補助治具を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、一対の治具を用いて繊維強化複合材からなるスティフンドパネルを成形する際に、該治具間の隙間に特定の成形補助治具を載置することにより、所望の強度及び剛性を有し板厚のばらつきが無いスティフンドパネルが得られることを発見し、本発明に想到した。
【０００７】
すなわち、本発明のスティフンドパネル用成形補助治具は、(a) 繊維強化複合材からなる板状のスキンと、(b) 繊維強化複合材により予備成形され、前記スキンに当接する板状部位及びこれから突出する板状部位からなり断面がT字状のスティフナ部材とを用いて、成形型上に前記スキンを載置し、前記スティフナ部材を、その断面が逆T字状となるように前記スキンの上面に当接させ、加熱・加圧することによりスティフンドパネルを成形するときに、前記スティフナ部材の板状突出部位に沿って両側に形成された断面L字状の屈曲面と相補的な屈曲面をそれぞれ有し、かつ前記板状突出部位を超える高さを有し、前記スティフナ部材の各々の屈曲面に当接される一対の治具と共に用いられ、(A) 前記スティフナ部材に前記一対の治具が当接されたときに前記板状突出部位の上に形成される前記一対の治具の間隙に配置される剛性部と、(B) 前記剛性部より広い幅を有し、前記一対の治具の上面に密着する弾性部とが一体成形されてなり、前記一対の治具に係合して前記一対の治具の倒れ込みを防ぎ、且つ前記一対の治具の間隙から繊維強化複合材の樹脂が流出するのを抑制することを特徴とする。
【０００８】
前記剛性部はステンレススチール、アルミニウム、グラファイト又はCFRPからなるのが好ましく、前記弾性部はシリコンゴムからなるのが特に好ましい。前記剛性部はシリコンゴムにより被覆されているのが好ましい。
【０００９】
本発明の成形補助治具を用いることにより、品質のばらつきが生じること無く高い形状精度を有するスティフンドパネルを製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の成形補助治具は加熱・加圧により繊維強化複合材からなる成形物品を成形する際に一対の治具と共に用いられ、治具の倒れ込みを防ぎ、且つ該治具間の隙間から繊維強化複合材の樹脂が流出するのを抑制するために該隙間に載置される。
【００１１】
本発明の成形補助治具は、様々な繊維強化複合材成形物品を成形する際に利用でき、特にスティフンドパネルの成形に好ましく適用できる。以下、本発明の成形補助治具を用いて図１に示すスティフンドパネルを成形する場合について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図２に示すように、本発明の成形補助治具６は、(a) 繊維強化複合材からなるスキン２と、(b) 繊維強化複合材により予備成形され、スキン２に当接する板状部位31a及びこれから突出する板状部位31bからなり断面がT字状のスティフナ部材31とを用いて、成形型４上にスキン２を載置し、スティフナ部材31を、その断面が逆T字状となるようにスキン２の上面に当接させ、加熱・加圧することによりスティフンドパネル１を成形するときに、スティフナ部材31の板状突出部位31bに沿って両側に形成された断面L字状の屈曲面310，310に当接される一対の治具5a，5bと共に用いる。治具5a，5bは、スティフナ部材31の屈曲面310，310と相補的な屈曲面51a，51bをそれぞれ有し、かつスティフナ部材31の板状突出部位31bを超える高さを有する。そのため治具5a，5bがスティフナ部材31の屈曲面310，310に当接されると、板状突出部位31bの上に、治具5a，5bの間隙８が形成される。成形補助治具６は間隙８に配置される。
【００１３】
図２中、スティフナ部材31のスキン２に接する部分の側面は繊維強化複合材が露出している。この側面からの樹脂の抜けを防ぐために、シリコン等からなるシートを載置するのが好ましい。
【００１４】
本発明の成形補助治具６と共に用いる一対の治具5a，5bはスチール、アルミ等の通常の材料からなるものでよい。また、上記成形型４としてはFRP、スチール、アルミ等からなるものが使用できる。
【００１５】
図３(a)及び(b)に示すように、本発明の成形補助治具６は剛性部61及び弾性部62から構成されるのが好ましい。図３(b)のように剛性部61が弾性部62により覆われた構成としてもよい。剛性部61及び弾性部62は注型を用いて一体成形するのが好ましい。
【００１６】
剛性部61は治具5a及び5bの倒れ込みを防止し、スティフナ部材31の板厚を保持する機能を有する。剛性部61の形状は特に限定されないが、図３(a)に示す剛性部61の幅Lは所望の成形物品の幅に等しくするのが好ましい。剛性部61は寸法安定性、強度及び剛性に優れ、熱膨張の少ない材料により形成するのが好ましい。そのような材料としてはステンレススチール、アルミニウム等の金属材料やグラファイト、CFRP等が挙げられる。
【００１７】
弾性部62は、治具5a，5bの上面52a，52bに密着することにより、一対の治具5a及び5b間の隙間８から繊維強化複合材の樹脂が流出するのを防ぐ。弾性部62は柔軟性及び耐熱性を有するエラストマーで形成するのが好ましく、シリコンゴム、テフロン（登録商標）ゴム等で形成するのがより好ましい。中でも、離型性及び注型成形性の観点からシリコンゴムが特に好ましい。本発明の成形補助治具６全体をアルミニウム等の剛性材料により形成すると、微妙な形状精度のズレが許容できず隙間８から樹脂が染み出すことが多い。上記のような材料からなる弾性部62は成形圧力により治具5a，5bになじみ高いシール性を示すので、より効果的に樹脂の抜けを抑制することができる。弾性部62の形状は、治具5a，5bに密着することができる限り特に限定されない。
【００１８】
本発明の成形補助治具は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂等）又は熱可塑性樹脂（PEEK、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート等）を含浸させてなる繊維強化複合材の成形に用いることができる。
【００１９】
本発明の成形補助治具は高温・高圧で長時間の成形を要する場合にも使用可能である。例えば120〜180℃の加熱温度、及び５〜20kg/cm2の加圧下で１〜２時間程度成形しても、治具の倒れ込み及び樹脂の流出を抑制することができる。加熱・加圧はオートクレーブ等を使用して行なってよい。また、本発明の成形補助治具は繰り返し使用することができる。
【００２０】
以上の通り図面を参照して本発明の成形補助治具を説明したが、本発明はそれに限定されず、本発明の趣旨を変更しない限り種々の変更を加えることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の成形補助治具を用いると、治具の倒れ込みや樹脂の流出に由来する品質の低下が起こることなく、繊維強化複合材からなる成形物品を成形することができる。本発明の成形補助治具はスティフンドパネルを成形する際に好ましく用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  スティフンドパネルの一例を示す部分斜視図である。
【図２】  本発明の成形補助治具を用いてスティフンドパネルを成形する様子を示す部分断面図である。
【図３】  (a)及び(b)はそれぞれ本発明の成形補助治具の一例を示す断面図である。
【図４】  (a)は従来の方法によりスティフンドパネルを成形する様子を示す部分斜視図であり、(b)は同部分断面図である。
【図５】  耐熱テープを用いてスティフンドパネルを成形する様子を示す部分断面図である。
【図６】  従来の方法によりスティフンドパネルを成形する際に、治具の倒れ込みが起こった様子を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１・・・スティフンドパネル
２・・・スキン
３・・・スティフナ
31・・・スティフナ部材
31a・・・板状当接部位
31b・・・板状突出部位
310・・・屈曲面
４・・・成形型
5a、5b・・・治具
51a、51b・・・屈曲面
52a、52b・・・上面
６・・・成形補助治具
61・・・剛性部
62・・・弾性部
７・・・耐熱テープ
８・・・間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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