JPH0615731A - 炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正方法 - Google Patents

炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正方法

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JPH0615731A
JPH0615731A JP20030592A JP20030592A JPH0615731A JP H0615731 A JPH0615731 A JP H0615731A JP 20030592 A JP20030592 A JP 20030592A JP 20030592 A JP20030592 A JP 20030592A JP H0615731 A JPH0615731 A JP H0615731A
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JP
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warp
thin plate
carbon fiber
reinforced composite
composite resin
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JP20030592A
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English (en)
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Takao Ogawa
隆雄 小川
Yutaka Okazaki
裕 岡崎
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Nidec Precision Corp
Original Assignee
Nidec Copal Corp
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CFRP薄板の反り変形を矯正する。 【構成】 互いに整合する凹曲面6と凸曲面7を有する
一対の治具1,2を用意する。荷重の均一性を得る為の
第一クッション材3及び離型性を有する第二クッション
材4を介して反りを打ち消す様にCFRP薄板5を一対
の治具1,2で挟持する。荷重を加えた状態で熱処理を
行ない反り変形を矯正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカメラのフォーカルプレ
ーンシャッタやレンズシャッタのシャッタ羽根又は絞り
羽根の様に精密な平面度を要求される遮光羽根の材料に
用いられる炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】カメラのシャッタは複数枚の遮光羽根を
組み合わせて構成されている。高速走行される為軽量で
あり且つ強靭性に富んでいる必要がある。加えて、重な
った羽根の間からの漏光を防止する為に精密な平面度が
要求される。この為、近年、炭素繊維をマトリクス樹脂
で固定した構造を有する炭素繊維強化複合樹脂(CFR
P)薄板が羽根材料として用いられる様になってきてい
る。特に、プリプレグを積層しプレスあるいはオートク
レーブでラミネート成形した積層型の薄板が軽量である
とともに機械的強度に優れているので近年多用されてい
る。しかしながらラミネート構造では各層内あるいは層
間において発生する内部応力により反りもしくはカール
等の変形が起り易い。この為、従来から反り変形に対す
る種々の対策が提案されており、例えば特開昭62−1
99439号公報、特開昭62−140522号公報、
特開平3−228037号公報等に具体的な開示があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】炭素繊維の形状や寸法
あるいは整列方位、マトリクス樹脂の組成、添加物の配
合等といった種々の構造的な対策を施しても十分な平面
度を得る事は困難であった。特に、カメラ用のシャッタ
羽根に使用する場合には、0.15mm以下の極めて精密
な平面度が要求され、様々な対策を施しても良品を得る
割合が低いという課題あるいは問題点があった。又、C
FRP薄板の状態では反りが生じていなくても内部歪が
潜在している事が多く、プレス抜き等で個々の遮光羽根
に加工した場合反り変形が顕在化するという課題があっ
た。この変形は種々の構造的な対策を施しても十分に抑
制する事が困難であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題あるいは問題点に鑑み、本発明はCFRP薄板の状態
もしくは打ち抜かれた遮光羽根の状態で発生する反り変
形を矯正し歩留まりを上げる事により原材料の有効利用
を図る事を目的とする。
【0005】かかる目的を達成する為に、図1に示す手
段を講じた。即ち、互いに整合する凹曲面と凸曲面を有
する一対の治具1,2を用意し、荷重の均一性を得る為
の第一クッション材3及び離型性を有する第二クッショ
ン材4を介して反りを打ち消す様にCFRP薄板5を一
対の治具1,2で挟持し、荷重を加えた状態で熱処理を
行ない反り変形を矯正する。図示の例では、第一クッシ
ョン材3は上側の治具1の凹曲面6に接して設けられて
いる。又、1枚のCFRP薄板5は上下から2枚の第二
クッション材4により保持されている。CFRP薄板5
はその反り変形面と凹曲面6とが略面対称の関係になる
様にセッティングされる。従って、下側の治具2の凸曲
面7とも面対称の関係になる。この様にセッティングす
ると、反り変形を打ち消す様に矯正が行なわれる。
【0006】好ましくは、第一クッション材3は熱処理
により変質しない耐熱性及び60〜80度の硬度を備え
たゴム材からなる。又、第二クッション材4は0.1〜
0.3mmの厚みを有し且つ表面潤滑性を付与した紙材か
らなる。さらに、治具1の自重により加えられる荷重は
1kg/cm2 以下、好ましくは10〜100g/cm2 の比
較的小さな範囲に設定されている。
【0007】好ましくはCFRP薄板5を構成するマト
リクス樹脂のガラス転移点以上の温度で熱処理を行な
う。さらに、マトリクス樹脂の劣化が生じない時間内で
熱処理を行なった後徐冷する。
【0008】
【作用】第一クッション材は荷重の均一性を得る事を目
的とし、且つ熱処理を施す事から所定の耐熱性を有する
必要がある。又、荷重を均等に支える必要性から、軟か
過ぎると圧力の偏りが起り目的を達成できない。逆に、
硬過ぎると圧力分布が場所によって不均一となる。従っ
て、第一クッション材の硬度には適性範囲が存在し、6
0〜80度の間が好ましい。
【0009】ガラス転移点以上の温度で熱処理を施す
と、CFRP薄板を構成するマトリクス樹脂が軟化し治
具あるいは第一クッション材あるいは複数枚のCFRP
薄板を重ねて矯正を行なう場合には隣接するCFRP薄
板に密着し、適切な矯正効果が得られない。そこで、マ
トリクス樹脂に対する密着性を有しない第二クッション
材を介在させる。この第二クッション材には例えばシリ
コンコート等を施して表面潤滑性を付与する事が好まし
い。又、熱や圧力による膨張及び収縮の小さな材質が好
ましい。さらに矯正の対象となるCFRP薄板には厚み
のばらつきがある事から、これを吸収する緩衝機能も必
要となる。そこで、第二クッション材としては、例えば
表面に潤滑性を付与した0.1〜0.3mm程度の厚みを
有する紙材が好ましい。
【0010】熱処理に際して加えられる荷重はマトリク
ス樹脂の偏りや炭素繊維の捩れ等を取り除く為に加えら
れ、比較的低荷重である事が好ましい。仮に高荷重にな
ると、圧力の不均一性、板厚分布の不均一性及び治具表
面の形状誤差等の影響を受け易くなるので好ましくな
い。又、高荷重は内部応力を増大させる原因ともなる為
避けるべきである。従って、本発明にかかる反り矯正に
は1kg/cm2 以下の低荷重が好ましく、さらには10〜
100g/cm2 の範囲が最適である。
【0011】熱処理温度は矯正処理の大きな要因であ
り、ガラス転移点以上の温度で効果が期待される。高分
子材料を加熱した時、ガラス状の硬い状態からゴム状に
変わる現象をガラス転移と呼び、状態変化の生じる閾温
度がガラス転移点として定義される。本発明による反り
矯正効果はマトリクス樹脂がガラス転移によって軟化す
る際に低荷重下で内部応力が緩和される様に再配置する
事により得られるものと考えられる。よって処理時間が
長い程矯正効果が上がるが、一方マトリクス樹脂の熱劣
化も同時に進行する。加えて、矯正効果が反対方向に働
き過ぎ逆の反り変形が残される場合もある。そこで、処
理時間には適切な範囲があり、例えばマトリクス樹脂が
エポキシ(ガラス転移点Tg=140℃)を用いた場合
処理温度を150℃程度に設定し2〜5時間程加熱処理
を行なう事が好ましい。なお、加熱処理を完了した後急
冷するとマトリクス樹脂の急激な収縮による内部応力増
大の原因となり好ましくない。よって徐冷が適当であ
る。上下一対の治具は互いに整合する凹曲面と凸曲面の
組合わせからなる。CFRP薄板の反りの形状がこれら
凹曲面、凸曲面に対して面対称となる様にセッティング
し、加圧加熱処理により反りを打ち消す様逆方向の変形
を強制的に加える。熱処理によりCFRP内部の応力を
緩和しつつ治具の表面形状に沿って矯正的な変形を加え
最終的にCFRP薄板を均衡のとれた平面状態に近付け
る。この為、CFRP薄板の反り量、治具の形状や曲率
半径、処理温度、処理時間等の間に適切な値が存在す
る。
【0012】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図2は本発明にかかる反り矯正方法の
対象となるCFRP薄板の一例を示す。図示する様にC
FRP薄板は三層構造からなり、中間に位置する短繊維
強化プラスチックシート層11の表裏には各々長繊維強
化プラスチックシート層12及び13が貼り合わされて
いる。短繊維強化プラスチックシート層11は短い繊維
長を有するとともに所定の整列方向(図においては横方
向)に沿って整列された炭素短繊維14の集合からなる
不連続的補強構造をマトリクス樹脂15にて固定した構
造を有する。長繊維に比べて、短繊維はプラスチックシ
ート層11の全域に渡って略均一に分散配置する事が可
能であり、局部的内部応力が少ない構造となっている。
その一方で、横方向に対し所定の剛性を与えている。マ
トリクス樹脂としては、例えばエポキシからなる主剤
と、硬化剤と、硬化促進剤等を所定の割合で混合した樹
脂組成物が用いられる。
【0013】長繊維強化プラスチックシート層12は、
長い繊維長を有するとともに所定の整列方向に沿って整
列された炭素長繊維16の列からなる連続的補強構造を
マトリクス樹脂17にて固定した構造を有する。なお、
もう一方の長繊維強化プラスチックシート層13も同様
な構造を有する。予めプリプレグ加工された、短繊維強
化プラスチックシート層11と長繊維強化プラスチック
シート層12及び13とが、互いに加圧加熱処理により
貼り合わされ、所望のCFRP薄板が得られる。この
際、横方向に整列された炭素短繊維14と、縦方向に整
列された炭素長繊維16とは互いに直交する様に重ね合
わされており、二次元的な補強構造を与えている。炭素
長繊維16は主として縦方向の剛性に寄与しており、炭
素短繊維14は横方向の剛性に寄与している。中間に位
置する短繊維強化プラスチックシート層11は前述した
様に、不連続的補強構造を有しており、実質的に内部応
力が除去されている。従って、その表面及び裏面に貼り
合わされた長繊維強化プラスチックシート層12及び1
3に局在する内部応力の緩衝地帯となっており反り等の
変形をある程度防止する機能を有する。しかしながら、
実際には長繊維強化プラスチックシート層12及び13
内で発生する内部応力が大きく作用し図示では縦方向に
湾曲変形あるいは反り変形が多発する。本発明では、こ
の様な湾曲変形を加圧加熱処理により矯正している。
【0014】次に、図3は図2に示すCFRP薄板を用
いて作成されたカメラ用フォーカルプレーンシャッタ羽
根を示す斜視図である。このフォーカルプレーンシャッ
タ羽根18は打ち抜き加工あるいはプレス抜き加工によ
り形成され、略長尺形状を有するとともに、その一端部
には連結固定用の一対の連結孔19が設けられている。
このフォーカルプレーンシャッタ羽根18の長手方向に
関する剛性は図2に示す炭素長繊維16の列によって維
持され、横手方向に関する剛性は図2に示す炭素短繊維
14の整列集合によって維持される。図2に示した強化
プラスチックシートの積層板材は内部応力がある程度低
減された構造を有するが、一部内部応力が局部的に残留
している事も多い。この時には打ち抜き加工後のフォー
カルプレーンシャッタ羽根18に反りあるいはカール等
の変形が生じる。即ち、CFRP薄板の状態で潜在して
いた歪が打ち抜き加工により開放され変形となって顕在
化する。本発明はフォーカルプレーンシャッタ羽根に現
われたこの様な変形あるいは歪を矯正する場合に用いら
れる。即ち、CFRP薄板自体の矯正に加えて打ち抜き
加工後の羽根部材に対しても同様な矯正処理を行なう事
ができる。特に、図2に示した積層構造では、内部応力
の吸収もしくは緩和機能を有する短繊維強化プラスチッ
クシート層11を含んでいるので、歪や変形に対する矯
正効果が著しく向上する。即ち、打ち抜き加工後のシャ
ッタ羽根に残留していた内部応力は加圧加熱処理を施す
事により完全且つ永久的に除去できる。
【0015】再び図1に戻って本発明にかかるCFRP
薄板の反り矯正方法の具体例を説明する。本実施例で
は、マトリクス樹脂としてエポキシ樹脂(Tg=140
℃)を用いた長繊維/短繊維/長繊維の三層構造からな
るCFRP薄板に対して反り矯正処理を行なった。この
薄板の寸法は60mm×160mmの長方形状を有し厚みは
80μmである。図1に示す様に、CFRP薄板5を反
りと面対称な関係にある治具1,2にセットした。治具
1により加えられる荷重は75g/cm2 に設定した。第
一クッション材3としては厚さが2mmで硬度が70度の
フッ素ゴムを利用した。さらに第二クッション材4とし
ては表面に潤滑性を付与した厚さ0.15mmの紙材を用
いた。図1の様にセッティングした後、150℃の温度
で2時間加熱処理を行なった。その後、50℃になるま
で炉冷した。なお、治具1の凹曲面6及び治具2の凸曲
面7の曲率を3種類に設定した。
【0016】反り矯正処理の前後で反り量を測定し矯正
率を計算した。その結果を以下の表1に示す。
【表1】 表1に示す様に治具の曲率はR600mm,R400mm,
R200mmの3種類である。又矯正前の反り量は0.8
〜0.9mmである。この反り量を曲率換算すると約R5
00mm程度となる。矯正後の反り量は、曲率がR600
mmの治具を用いた場合0.3mmであった。又、曲率R4
00mmの治具を用いた場合0.5mmであった。さらに曲
率R200mmの治具を用いた場合矯正後の反り量は0.
1mmであった。各場合について反り矯正率を算出した。
矯正前の反り量をAとし矯正後の反り量をBとすると反
り矯正率は(A−B)/A×100で与えられる。何れ
の曲率の治具を用いた場合にも相当程度の矯正効果が得
られた。
【0017】最後に、図4を参照して図3に示すフォー
カルプレーンシャッタ羽根を組み込んだフォーカルプレ
ーンシャッタを簡潔に説明する。シャッタ基板21の中
央部には長方形の開口22(一点鎖線で示す)が設けら
てれいる。休止状態において4枚の先羽根23が互いに
部分的に重なり合ってシャッタ開口22を遮閉してい
る。図示しないが先羽根群の下側には後羽根群が重なっ
て配置されている。各シャッタ羽根の先端部は羽根押さ
え24によって不必要な動きを規制されている。基板2
1の左端部には1組のアーム25及び26が互いに平行
関係を保って回動自在に軸支されている。各先羽根23
はその左端部において一対の連結孔を介して1組のアー
ム25及び26に係止されている。後羽根群も同様に図
示しない一対のアームによって係止されている。主アー
ム25には長孔27が設けられており、主アーム25の
回動に伴なう長孔27の移動軌跡に沿って長溝28が基
板21に設けられている。この長孔27には、図示しな
い駆動ピンが係合している。図示しないシャッタリリー
スボタンを押すと、駆動ピンは基板21に設けられた長
溝28に沿って上方に移動する。これに伴なって、長孔
27において駆動ピンと係合している主アーム25及び
これと連動する従アーム26は上方に回動する。この回
動により4枚の先羽根23は上方に縦走り走行し開口2
2を開放する。次いで図示しない後羽根群が縦走り走行
し開口22を遮閉して露光が終了する。
【0018】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、互
いに整合する凸曲面と凹曲面を有する一対の治具を用意
し、荷重の均一性を得る為の第一クッション材及び離型
性を有する第二クッション材を介して反りを打ち消す様
にCFRP薄板を一対の治具で挟持し、荷重を加えた状
態で熱処理を行ない反り矯正を施している。CFRP薄
板を遮光羽根材として使用する際、素材の反りを矯正す
る事により歩留まりの改善に寄与し、高価なCFRP薄
板を有効利用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるCFRP薄板の反り矯正方法を
示す説明図である。
【図2】反り矯正方法の対象となるCFRP薄板の一例
を示す模式図である。
【図3】CFRP薄板から打ち抜き加工されたシャッタ
羽根の形状を示す斜視図である。
【図4】図3に示すシャッタ羽根を用いて組み立てられ
たフォーカルプレーンシャッタの構造を示す平面図であ
る。
【符号の説明】
1 治具 2 治具 3 第一クッション材 4 第二クッション材 5 CFRP薄板 6 凹曲面 7 凸曲面
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 31:00 4F

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに整合する凸曲面と凹曲面を有する
    一対の治具を用意し、荷重の均一性を得る為の第一クッ
    ション材及び離型性を有する第二クッション材を介して
    反りを打ち消す様に炭素繊維強化複合樹脂薄板を一対の
    治具で挟持し、荷重を加えた状態で熱処理を行なう炭素
    繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正方法。
  2. 【請求項2】 第一クッション材は熱処理により変質し
    ない耐熱性及び60〜80度の硬度を備えたゴム材であ
    る請求項1記載の炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正
    方法。
  3. 【請求項3】 第二クッション材は0.1〜0.3mmの
    厚みを有し且つ表面潤滑性を付与した紙材である請求項
    1記載の炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正方法。
  4. 【請求項4】 1kg/cm2 以下好ましくは10〜100
    g/cm2 の範囲で荷重を加える請求項1記載の炭素繊維
    強化複合樹脂薄板の反り矯正方法。
  5. 【請求項5】 炭素繊維強化複合樹脂薄板を構成するマ
    トリクス樹脂のガラス転移点以上の温度で熱処理を行な
    う請求項1記載の炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正
    方法。
  6. 【請求項6】 マトリクス樹脂の劣化が生じない時間内
    で熱処理を行なった後徐冷する請求項5記載の炭素繊維
    強化複合樹脂薄板の反り矯正方法。
JP20030592A 1992-07-03 1992-07-03 炭素繊維強化複合樹脂薄板の反り矯正方法 Pending JPH0615731A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258380A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Toyota Motor Corp ラミネート装置及び太陽電池モジュールの製造方法
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