JP3014399B2 - 高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化方法 - Google Patents
高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば航空機の樹脂系複合材料として用
いられる導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系の樹
脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチックのマ
イクロ波による加熱硬化方法に関する。
いられる導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系の樹
脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチックのマ
イクロ波による加熱硬化方法に関する。
（従来の技術） 航空機の樹脂系複合材料として用いられる繊維強化プ
ラスチックを加熱硬化する場合、たとえば特開昭58−62
018号公報に記載されているように繊維強化プラスチッ
クをオートクレーブで行うのが一般的であるが、最近オ
ートクレーブで行う加熱硬化方法に代えて、マイクロ波
の照射による加熱硬化方法が提案されている。
ラスチックを加熱硬化する場合、たとえば特開昭58−62
018号公報に記載されているように繊維強化プラスチッ
クをオートクレーブで行うのが一般的であるが、最近オ
ートクレーブで行う加熱硬化方法に代えて、マイクロ波
の照射による加熱硬化方法が提案されている。
（発明が解決しようとする課題） マイクロ波の照射による繊維強化プラスチックの加熱
硬化方法では、マイクロ波の性質から繊維強化プラスチ
ックにむら焼けが生じ易く、特に繊維材料がカーボン繊
維のような導電性を有する繊維材料である場合、マイク
ロ波照射時に導電性繊維を電流が流れ、繊維強化プラス
チックが異常発熱して繊維強化プラスチックの均一な加
熱硬化を行うことが困難である。
硬化方法では、マイクロ波の性質から繊維強化プラスチ
ックにむら焼けが生じ易く、特に繊維材料がカーボン繊
維のような導電性を有する繊維材料である場合、マイク
ロ波照射時に導電性繊維を電流が流れ、繊維強化プラス
チックが異常発熱して繊維強化プラスチックの均一な加
熱硬化を行うことが困難である。
マイクロ波による均一な加熱硬化を行う技術手段とし
て、特開昭59−232861号公報に記載されているように集
成人工木を製造するために利用したものや、特開平２−
182438号公報の繊維強化プラスチックの加熱硬化方法が
ある。
て、特開昭59−232861号公報に記載されているように集
成人工木を製造するために利用したものや、特開平２−
182438号公報の繊維強化プラスチックの加熱硬化方法が
ある。
特開昭59−232861号公報に記載されている技術手段
は、処理すべき物品が繊維強化プラスチックではなく集
成人工木であるため、繊維強化プラスチックの加熱硬化
処理に利用することができない。
は、処理すべき物品が繊維強化プラスチックではなく集
成人工木であるため、繊維強化プラスチックの加熱硬化
処理に利用することができない。
特開平２−182438号公報に記載されている繊維強化プ
ラスチックの加熱硬化方法は、中温硬化樹脂系の樹脂材
料を含浸させた繊維強化プラスチックを加熱硬化するた
めのものであり、この種の繊維強化プラスチックの加熱
硬化方法は、高温領域での成形物の温度分布が広くなっ
てしまうため、航空機用一次構造部材に広く用いられて
いる高温硬化樹脂系の樹脂材料を含浸させた導電性を有
する繊維強化プラスチックに適用できないことが実験的
に分かった。
ラスチックの加熱硬化方法は、中温硬化樹脂系の樹脂材
料を含浸させた繊維強化プラスチックを加熱硬化するた
めのものであり、この種の繊維強化プラスチックの加熱
硬化方法は、高温領域での成形物の温度分布が広くなっ
てしまうため、航空機用一次構造部材に広く用いられて
いる高温硬化樹脂系の樹脂材料を含浸させた導電性を有
する繊維強化プラスチックに適用できないことが実験的
に分かった。
本発明は、導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系
の樹脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチック
をマイクロ波により均一に加熱硬化する高温硬化型繊維
強化プラスチックの加熱硬化方法を提供することを目的
とする。
の樹脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチック
をマイクロ波により均一に加熱硬化する高温硬化型繊維
強化プラスチックの加熱硬化方法を提供することを目的
とする。
（課題を解決するための手段） 本発明の高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化
方法は、導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系の樹
脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチックをマ
イクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に配置し、型
枠内に配置した高温硬化型繊維強化プラスチックを加圧
条件下に置き、マイクロ波を高温硬化型繊維強化プラス
チックおよび型枠に所定時間照射し、マイクロ波の照射
を所定時間経過した出力変更時点で停止し、出力を前回
より増加したマイクロ波を高温硬化型繊維強化プラスチ
ックおよび型枠に所定時間照射し、マイクロ波の照射を
所定時間経過した出力変更時点で停止し、高温硬化型繊
維強化プラスチックを出力が段階的に増加するマイクロ
波により加熱硬化するように構成される。
方法は、導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系の樹
脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチックをマ
イクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に配置し、型
枠内に配置した高温硬化型繊維強化プラスチックを加圧
条件下に置き、マイクロ波を高温硬化型繊維強化プラス
チックおよび型枠に所定時間照射し、マイクロ波の照射
を所定時間経過した出力変更時点で停止し、出力を前回
より増加したマイクロ波を高温硬化型繊維強化プラスチ
ックおよび型枠に所定時間照射し、マイクロ波の照射を
所定時間経過した出力変更時点で停止し、高温硬化型繊
維強化プラスチックを出力が段階的に増加するマイクロ
波により加熱硬化するように構成される。
（作 用） 本発明の高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化
方法においては、導電性を有する繊維材料に高温硬化樹
脂系の樹脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチ
ックをマイクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に配
置し、加圧状態を保って加熱することで繊維材料の端部
を繊維間の隙間がなくなるように密着し、繊維材料の端
部スパーク現象を緩和し、マイクロ波を照射して高温硬
化型繊維強化プラスチックが内部から発熱する際に、型
枠も同時に発熱させ、型枠からでる熱で高温硬化型繊維
強化プラスチックを加熱し、内部加熱の自己発熱と外部
加熱の両者を同時に行うことで高温硬化型繊維強化プラ
スチックを均一に加熱し、出力変更時点でマイクロ波の
照射を停止しながら段階的にマイクロ波の出力を増加す
ることで、成形物の最高温度域と最低温度域との差を少
なくし、昇温温度の均一化および硬化時間の短縮化を図
ることが可能になる。
方法においては、導電性を有する繊維材料に高温硬化樹
脂系の樹脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチ
ックをマイクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に配
置し、加圧状態を保って加熱することで繊維材料の端部
を繊維間の隙間がなくなるように密着し、繊維材料の端
部スパーク現象を緩和し、マイクロ波を照射して高温硬
化型繊維強化プラスチックが内部から発熱する際に、型
枠も同時に発熱させ、型枠からでる熱で高温硬化型繊維
強化プラスチックを加熱し、内部加熱の自己発熱と外部
加熱の両者を同時に行うことで高温硬化型繊維強化プラ
スチックを均一に加熱し、出力変更時点でマイクロ波の
照射を停止しながら段階的にマイクロ波の出力を増加す
ることで、成形物の最高温度域と最低温度域との差を少
なくし、昇温温度の均一化および硬化時間の短縮化を図
ることが可能になる。
（実施例） 以下本発明の一実施例を図面につき説明する。
第１図は本発明による高温硬化型繊維強化プラスチッ
クの加熱硬化方法により処理する繊維強化プラスチック
材の一例としての航空機部品のハットセクションストリ
ンガーパネル成形品を示すものであり、このハットセク
ションストリンガーパネル１は、断面台形をなし中空部
２を有するハット部３と平板部４とから形成されてい
る。
クの加熱硬化方法により処理する繊維強化プラスチック
材の一例としての航空機部品のハットセクションストリ
ンガーパネル成形品を示すものであり、このハットセク
ションストリンガーパネル１は、断面台形をなし中空部
２を有するハット部３と平板部４とから形成されてい
る。
上記ハットセクションストリンガーパネル１は、たと
えば導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系の樹脂材
料を含浸させた高温硬化型繊維強化プラスチックプリプ
レグで構成されている。
えば導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系の樹脂材
料を含浸させた高温硬化型繊維強化プラスチックプリプ
レグで構成されている。
上記ハットセクションストリンガーパネル１を加熱硬
化するために使用される型枠は、第２図に示すように下
型枠５と上型枠６とから形成されている。下型枠５と上
型枠６はマイクロ波で発熱する材質で構成されている。
下型枠５にはハットセクションストリンガーパネル１に
対応した凹部が形成されている。
化するために使用される型枠は、第２図に示すように下
型枠５と上型枠６とから形成されている。下型枠５と上
型枠６はマイクロ波で発熱する材質で構成されている。
下型枠５にはハットセクションストリンガーパネル１に
対応した凹部が形成されている。
つぎにハットセクションストリンガーパネル１のマイ
クロ波による加熱硬化方法について説明する。
クロ波による加熱硬化方法について説明する。
まず、テフロンで作った中子７を、第２図に示すよう
にハットセクションストリンガーパネル１のハット部３
に設けた中空部２に装着し、中子７を装着したハットセ
クションストリンガーパネル１を下型枠５の凹部に装着
し、ハットセクションストリンガーパネル１を装着した
下型枠５の上に上型枠６を被せる。
にハットセクションストリンガーパネル１のハット部３
に設けた中空部２に装着し、中子７を装着したハットセ
クションストリンガーパネル１を下型枠５の凹部に装着
し、ハットセクションストリンガーパネル１を装着した
下型枠５の上に上型枠６を被せる。
ついで、ハットセクションストリンガーパネル１を装
着した型枠を、第３図に示すように加圧装置８およびマ
イクロ波発生装置９を備えた加熱硬化処理装置10の内部
に加圧装置８に支持されるように配置する。この場合、
マイクロ波発生装置９から照射されるマイクロ波が効率
良く照射されるように、型枠と加圧装置８の間に電波透
過性にすぐれたテフロン板11、11を配置する。
着した型枠を、第３図に示すように加圧装置８およびマ
イクロ波発生装置９を備えた加熱硬化処理装置10の内部
に加圧装置８に支持されるように配置する。この場合、
マイクロ波発生装置９から照射されるマイクロ波が効率
良く照射されるように、型枠と加圧装置８の間に電波透
過性にすぐれたテフロン板11、11を配置する。
つぎに、加熱硬化処理装置10の加圧装置８を作動し
て、型枠を0.8MPa程度（第５図）の加圧条件下に置く。
そして、これに続いてマイクロ波発生装置９を作動し
て、型枠に設けたハットセクションストリンガーパネル
１にマイクロ波を照射する。マイクロ波の照射を受けた
ハットセクションストリンガーパネル１は、内部発熱に
より昇温し、これと同時にマイクロ波で発熱する材質で
構成した下型枠５および上型枠６も昇温し、ハットセク
ションストリンガーパネル１は、内部発熱に加えて下型
枠５および上型枠６からでる熱により加熱される。
て、型枠を0.8MPa程度（第５図）の加圧条件下に置く。
そして、これに続いてマイクロ波発生装置９を作動し
て、型枠に設けたハットセクションストリンガーパネル
１にマイクロ波を照射する。マイクロ波の照射を受けた
ハットセクションストリンガーパネル１は、内部発熱に
より昇温し、これと同時にマイクロ波で発熱する材質で
構成した下型枠５および上型枠６も昇温し、ハットセク
ションストリンガーパネル１は、内部発熱に加えて下型
枠５および上型枠６からでる熱により加熱される。
すなわち、導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系
の樹脂材料を含浸させた高温硬化型繊維強化プラスチッ
ク材は、加圧状態を保つことで繊維材料の端部が隙間が
なくなるように密着し、これにより繊維材料の端部スパ
ーク現象が緩和され、また、マイクロ波の照射を受けた
繊維材料が内部から発熱する際に、型枠も同時にマイク
ロ波の照射を受けて発熱するので、高温硬化型繊維強化
プラスチック材は型枠からでる熱によっても加熱され、
高温硬化型繊維強化プラスチック材は、内部加熱の自己
発熱と外部加熱の両者により同時に加熱される。
の樹脂材料を含浸させた高温硬化型繊維強化プラスチッ
ク材は、加圧状態を保つことで繊維材料の端部が隙間が
なくなるように密着し、これにより繊維材料の端部スパ
ーク現象が緩和され、また、マイクロ波の照射を受けた
繊維材料が内部から発熱する際に、型枠も同時にマイク
ロ波の照射を受けて発熱するので、高温硬化型繊維強化
プラスチック材は型枠からでる熱によっても加熱され、
高温硬化型繊維強化プラスチック材は、内部加熱の自己
発熱と外部加熱の両者により同時に加熱される。
マイクロ波発生装置９からでるマイクロ波の照射は、
第５図に示すように、比較的低い温度域で所定時間経過
した出力変更時点で停止し、ここでマイクロ波の出力を
増加して所定時間マイクロ波を照射するように設定され
ている。すなわち、高温硬化型繊維強化プラスチック材
は、段階的に出力を増加するマイクロ波によって加熱さ
れる。
第５図に示すように、比較的低い温度域で所定時間経過
した出力変更時点で停止し、ここでマイクロ波の出力を
増加して所定時間マイクロ波を照射するように設定され
ている。すなわち、高温硬化型繊維強化プラスチック材
は、段階的に出力を増加するマイクロ波によって加熱さ
れる。
第５図に示す実施例では、マイクロ波の出力は４段階
で増加している。このように、出力変更時点でマイクロ
波を照射を停止しながら段階的にマイクロ波の出力を増
加することで、昇温速度の均一化および硬化時間の短縮
化を図ることが可能になる。
で増加している。このように、出力変更時点でマイクロ
波を照射を停止しながら段階的にマイクロ波の出力を増
加することで、昇温速度の均一化および硬化時間の短縮
化を図ることが可能になる。
また、出力変更時点でマイクロ波の照射を停止するこ
とで、高温硬化型繊維強化プラスチック材や型枠の熱の
平準化が起こり、また高温領域では外部への熱の放散が
顕著に起こり、温度分布差が小さくなる。これら一連の
技術によりマイクロ波による加熱硬化が難しいとされる
高温硬化型繊維強化プラスチック材のマイクロ波による
加熱硬化が可能になった。
とで、高温硬化型繊維強化プラスチック材や型枠の熱の
平準化が起こり、また高温領域では外部への熱の放散が
顕著に起こり、温度分布差が小さくなる。これら一連の
技術によりマイクロ波による加熱硬化が難しいとされる
高温硬化型繊維強化プラスチック材のマイクロ波による
加熱硬化が可能になった。
第４図はハットセクションストリンガーパネル１に対
してマイクロ波を照射した場合の温度変化を示す図であ
り、点線ａを連続してマイクロ波を照射した時の最高温
度域、点線ｂを同最低温度域、実線ｃを段階的にマイク
ロ波を照射した時の最高温度域、実線ｄを同最低温度域
をそれぞれ示す。
してマイクロ波を照射した場合の温度変化を示す図であ
り、点線ａを連続してマイクロ波を照射した時の最高温
度域、点線ｂを同最低温度域、実線ｃを段階的にマイク
ロ波を照射した時の最高温度域、実線ｄを同最低温度域
をそれぞれ示す。
第４図によれは、ハットセクションストリンガーパネ
ル１に対して段階的にマイクロ波を照射したものが、連
続してマイクロ波を照射したものに比べて最高温度域と
最低温度域の差が硬化温度領域において少ないことが分
かる。
ル１に対して段階的にマイクロ波を照射したものが、連
続してマイクロ波を照射したものに比べて最高温度域と
最低温度域の差が硬化温度領域において少ないことが分
かる。
以上述べたように本発明によれば、高温硬化型繊維強
化プラスチックおよび型枠に段階的に出力を増加するマ
イクロ波を照射し、出力を増加する出力変更時点でマイ
クロ波の照射を停止することで、高温硬化型繊維強化プ
ラスチックの昇温速度の均一化および効果時間の短縮化
を図りながら高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬
化が可能になる。
化プラスチックおよび型枠に段階的に出力を増加するマ
イクロ波を照射し、出力を増加する出力変更時点でマイ
クロ波の照射を停止することで、高温硬化型繊維強化プ
ラスチックの昇温速度の均一化および効果時間の短縮化
を図りながら高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬
化が可能になる。
第１図はハットセクションストリンガーパネルを示す斜
視図、第２図はハットセクションストリンガーパネルを
型枠にセットした状態を示す図、第３図は本発明の繊維
強化プラスチックの加熱硬化方法を示す図、第４図はハ
ットセクションストリンガーパネルに対してマイクロ波
を照射した場合の温度変化を示す図、第５図は本発明の
繊維強化プラスチックの加熱硬化方法によるマイクロ波
の出力を段階的に増加する状態を示す図である。 １……ハットセクションストリンガーパネル、３……ハ
ット部、５……下型枠、６……上型枠、８……加圧装
置、９……マイクロ波発生装置。
視図、第２図はハットセクションストリンガーパネルを
型枠にセットした状態を示す図、第３図は本発明の繊維
強化プラスチックの加熱硬化方法を示す図、第４図はハ
ットセクションストリンガーパネルに対してマイクロ波
を照射した場合の温度変化を示す図、第５図は本発明の
繊維強化プラスチックの加熱硬化方法によるマイクロ波
の出力を段階的に増加する状態を示す図である。 １……ハットセクションストリンガーパネル、３……ハ
ット部、５……下型枠、６……上型枠、８……加圧装
置、９……マイクロ波発生装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:06 307:04 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 43/02 - 43/20 B29C 43/37 - 43/42 B29C 43/52 B29C 33/02 - 33/06 B29C 35/02 - 35/08 B29C 70/00 - 70/10
Claims (1)
- 【請求項１】導電性を有する繊維材料に高温硬化樹脂系
の樹脂材料を含浸した高温硬化型繊維強化プラスチック
をマイクロ波で発熱する材質で構成した型枠内に配置
し、型枠内に配置した高温硬化型繊維強化プラスチック
を加圧条件下に置き、マイクロ波を高温硬化型繊維強化
プラスチックおよび型枠に所定時間照射し、マイクロ波
の照射を所定時間経過した出力変更時点で停止し、出力
を前回より増加したマイクロ波を高温硬化型繊維強化プ
ラスチックおよび型枠に所定時間照射し、マイクロ波の
照射を所定時間経過した出力変更時点で停止し、高温硬
化型繊維強化プラスチックを出力が段階的に増加するマ
イクロ波により加熱硬化することを特徴とする高温硬化
型繊維強化プラスチックの加熱硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028747A JP3014399B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028747A JP3014399B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03231816A JPH03231816A (ja) | 1991-10-15 |
| JP3014399B2 true JP3014399B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=12257003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2028747A Expired - Fee Related JP3014399B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 高温硬化型繊維強化プラスチックの加熱硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3014399B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008029058A1 (de) * | 2008-06-18 | 2009-12-24 | GKN Aerospace Services Limited, East Cowes | Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Verbundwerkstoff mit Mikrowellen |
| JP6429614B2 (ja) * | 2014-12-11 | 2018-11-28 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 繊維強化硬化樹脂の製造方法 |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2028747A patent/JP3014399B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03231816A (ja) | 1991-10-15 |
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