(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の角棒材の長手方向の両端部相互を連結部材によって回動自在に連結した２枚の簾状の成形治具の間に、補強繊維からなるシートに熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリックスとして含浸させたプリプレグを挟み込んでサンドイッチ構造体とし、このサンドイッチ構造体を前記成形治具とともにプレス型によって加熱、加圧した後、前記プリプレグを硬化させ、前記成形治具の形状に倣ったハニカムコア用材料を成形することを特徴とするハニカムコア用材料の成形方法。
【請求項２】
前記成形治具は、断面形状が異なる第１の部材と第２の部材を平行状態に交互に配置し、その長手方向の両端部相互を連結部材によって回動自在に連結したことを特徴とする請求項１記載のハニカムコア用材料の成形方法。
【請求項３】
前記プリプレグは、炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１記載のハニカムコア用材料の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリプレグを波状（凹凸）に成形してコア材を成形するハニカムコア用材料の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量化並びに高強度化などの要請で、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂をマトリックスとしカーボン繊維やアラミド繊維或いはガラス繊維等の強化材を加えたプリプレグの開発がめざましく、これらプリプレグを用いた各種製品のニーズが非常に高まって来ている。
【０００３】
これに加えて、最近では、ナイロンやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性樹脂をマトリックスとした複合材製品のニーズも高まって来ている。
【０００４】
特に、この種のプリプレグは軽量で高強度の構造体製品を製作できる優れた特性を持つ素材であるから、航空宇宙分野等の極限的条件で用いられる各種部材としては複合材が大きな力を発揮すると考えられる。
【０００５】
複合材構造体で用いられるハニカム構造のコアとして熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリクスとし、補強繊維として長繊維の炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いる場合、従来は台形状の凹凸のある型にプリプレグを積層してオートクレーブまたはプレス機などで硬化させる必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、補強繊維として長繊維の炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）をコア材とすれば、強度、剛性の高いハニカム板ができることは既知のことであるが、このコア材を作るための波板の成形における型への仕込みまたは積層作業に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、剛性の高い繊維を含むプリプレグであっても、簡単に任意の形状のハニカムコア用材料を成形できるハニカムコア用材料の成形方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、複数本の角棒材の長手方向の両端部相互を連結部材によって回動自在に連結した２枚の簾状の成形治具の間に、補強繊維からなるシートに熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリックスとして含浸させたプリプレグを挟み込んでサンドイッチ構造体とし、このサンドイッチ構造体を前記成形治具とともにプレス型によって加熱、加圧した後、前記プリプレグを硬化させ、前記成形治具の形状に倣ったハニカムコア用材料を成形することを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１の前記成形治具は、断面形状が異なる第１の部材と第２の部材を平行状態に交互に配置し、その長手方向の両端部相互を連結部材によって回動自在に連結したことを特徴とする。
請求項３は、請求項１の前記プリプレグは、炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は第１の実施形態を示す。図１は成形治具１を示し、この成形治具１は複数本の角棒材２と、これら角棒材２の長手方向の両端部相互を連結する連結部材３とによって簾状に形成されている。すなわち、角棒材２は、例えば断面が矩形状の平板状の第１の部材２ａと断面が三角形状の第２の部材２ｂとが交互に平行に配置されている。
【００１１】
第１の部材２ａと第２の部材２ｂは同一幅で、同一長さに形成された金属またはセラミック材料によって形成されている。また、前記連結部材３は薄肉板状で、一端部が枢支ピン４によって第１の部材２ａの端面に回動自在に連結され、他端部が枢支ピン４によって第２の部材２ｂの端面に回動自在に連結されている。
【００１２】
したがって、成形治具１は、連結部材３が枢支ピン４を支点として回動自在であることから折り畳み可能であり、また巻回することも可能である。このように構成された成形治具１は、複数枚用意され、２枚の成形治具１を重ねて結合することも可能であり、第１の部材２ａおよび第２の部材２ｂの端面にはコ字状の結合部材５の両端部が係合される係合穴６が設けられている。
【００１３】
また、図２に示す、７はハニカムコア材として使用するプリプレグであり、シートとしてのカーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維からなる基布に熱可塑性樹脂をマトリックスとして成形した平板状であるか、または熱可塑性樹脂を繊維状にして基布に織り込んだものであるか、もしくは熱硬化性樹脂をマトリックスとして含浸させて半硬化したもの、のいずれかである。このプリプレグ７を前記２枚の成形治具１によって挟み込み、サンドイッチ状態とする。そして、図１に示すように、２枚の成形治具１の第１の部材２ａと第２の部材２ｂとを互いに対向させた状態で、連結部材５の両端部を第１の部材２ａおよび第２の部材２ｂの係合穴６に係合し、２枚の成形治具１を結合する。
【００１４】
図３はプレス型８を示し、プレス上型９とプレス下型１０とから構成されている。プレス上型９とプレス下型１０には断面が三角形状の凹部１１と台形状の凸部１２とが交互に連続して設けられ、凹部１１は前記第２の部材２ｂの頂部における角度と略同一に形成され、凸部１２の頂部は第１の部材２ａと略同一幅に形成されている。そして、プレス上型９とプレス下型１０は凹部１１と凸部１２とが互いに対向するように設置され、プレス上型９は可動型としてプレス下型１０は固定型として形成されている。
【００１５】
次に、ハニカムコア用材料の成形方法について説明する。
平板状のプリプレグ７を２枚の成形治具１によって挟み込み、サンドイッチ状態とする。このとき、２枚の成形治具１の第１の部材２ａと第２の部材２ｂとを互いに対向させた状態で、結合部材５の両端部を第１の部材２ａおよび第２の部材２ｂの係合穴６に係合し、２枚の成形治具１を結合してサンドイッチ構造体１３とする。
【００１６】
次に、サンドイッチ構造体１３をプレス型８のプレス上型９とプレス下型１０との間に挿入する。そして、サンドイッチ構造体１３の下側に位置する成形治具１の第１の部材２ａをプレス下型１０の凸部１２に、第２の部材２ｂをプレス下型１０の凹部１１に位置すると、第１の部材２ａと第２の部材２ｂが連結部材３によって回動自在に連結されていることから、第１の部材２ａは凸部１２に載置され、第２の部材２ｂは凹部１１の内部に落ち込み、サンドイッチ構造体１３が波状に屈曲した状態となる。そして、サンドイッチ構造体１３の上側に位置する成形治具１の第１の部材２ａをプレス上型９の凸部１２に、第２の部材２ｂをプレス上型９の凹部１１が対向する。
【００１７】
この状態で、サンドイッチ構造体１３を加熱するとともに、プレス上型９を下降してプレス下型１０との間でサンドイッチ構造体１３をプレス成形すると、サンドイッチ構造体１３はプレス上型９とプレス下型１０の形状に倣って成形される。ここで、熱可塑性樹脂の場合にはサンドイッチ構造体１３を冷却してプリプレグ７を硬化し、熱硬化性樹脂の場合には高温下で反応が促進されて硬化する。
【００１８】
次に、硬化したサンドイッチ構造体１３をプレス型８から取り外し、結合部材５を取り外すと、プリプレグ７は２枚の成形治具１から分離され、図４に示すように、山部１４ａと谷部１４ｂとが交互に形成されたハニカムコア用材料１４が成形される。
【００１９】
図５および図６は第２の実施形態を示す。本実施形態の成形治具１５は、図５に示すように、複数本の角棒材１６と、これら角棒材１６の長手方向の両端部相互を連結する連結部材１７とによって簾状に形成されている。すなわち、角棒材１６は断面が大形台形状の第１の部材１６ａと断面が小形台形状の第２の部材１６ｂとが交互に平行に配置されている。そして、第１の部材１６ａの台形状の傾斜角と第２の部材１６ｂの台形状の傾斜角は同一角度に形成され、第１の部材１６ａに第２の部材１６ｂを載置したとき１つの台形が形成されるようになっている。
【００２０】
第１の部材１６ａと第２の部材１６ｂは、同一長さに形成された金属またはセラミック材料によって形成されている。また、前記連結部材１７は薄肉板状で、一端部が枢支ピン１９によって第１の部材１６ａの端面に回動自在に連結され、他端部が枢支ピン１９によって第２の部材１６ｂの端面に回動自在に連結されている。
【００２１】
したがって、成形治具１５は、連結部材１７が枢支ピン１９を支点として回動自在であることから折り畳み可能であり、また巻回することも可能である。このように構成された成形治具１５は、複数枚用意され、２枚の成形治具１５を重ねて結合することも可能であり、第１の部材１６ａおよび第２の部材１６ｂの端面にはコ字状の結合部材２０の両端部が係合される係合穴２１が設けられている。
【００２２】
図６はプレス型２２を示し、プレス上型２３とプレス下型２４とから構成されている。プレス上型２３とプレス下型２４はプレス面が平坦面２３ａ，２４ａに形成され、プレス上型２３は可動型としてプレス下型２４は固定型として形成されている。
【００２３】
次に、ハニカムコア用材料の成形方法について説明する。
平板状のプリプレグ７を２枚の成形治具１５によって挟み込み、サンドイッチ状態とする。このとき、２枚の成形治具１５の第１の部材１６ａと第２の部材１６ｂとを互いに対向させた状態で、結合部材２０の両端部を第１の部材１６ａおよび第２の部材１６ｂの係合穴２１に係合し、２枚の成形治具１５を結合してサンドイッチ構造体２５とすると、第１の部材１６ａと第２の部材１６ｂが連結部材１８によって回動自在に連結されていることから、第１の部材１６ａと第２の部材１６ｂとによってサンドイッチ構造体２が波状に屈曲した状態となる。
【００２４】
次に、サンドイッチ構造体２５をプレス型２２のプレス上型２３とプレス下型２４との間に挿入し、サンドイッチ構造体２５をプレス下型２４の平坦面２４ａに載置する。この状態で、サンドイッチ構造体２５を加熱するとともに、プレス上型２２を下降してプレス下型２３との間でサンドイッチ構造体２５をプレス成形すると、サンドイッチ構造体２５は第１の部材１６ａと第２の部材１６ｂの形状に倣って成形される。そして、サンドイッチ構造体２５を冷却してプリプレグ７を硬化したのち、サンドイッチ構造体２５をプレス型２２から取り外し、結合部材２２を取り外すと、プリプレグ７は２枚の成形治具１５から分離され、ハニカムコア用材料が成形される。
【００２５】
なお、前記各実施形態においては、成形治具として平板形状、三角形状あるいは台形状の角柱棒の部材を組み合わせて簾形状としたが、部材の形状は前記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００２６】
また、補強繊維からなるシートとして基布を用いて、この基布に熱可塑性樹脂をマトリックスとしてプリプレグを形成したが、補強繊維を引きそろえたテープに熱可塑性樹脂をマトリックスとしてプリプレグを形成してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、２枚の簾状の成形治具の間に、補強繊維からなるシートに熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリックスとして含浸させたプリプレグを挟み込み、プリプレグを成形治具とともにプレス型によって加熱、加圧した後、プリプレグを硬化させ、成形治具の形状に倣ったハニカムコア用材料を成形することにより、剛性の高い補強繊維を使用しても成形治具とプレス型によって容易に所望の波状（凹凸）に成形でき、ハニカムコア用材料の成形作業の能率向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態のハニカムコア用材料の成形する成形治具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）はＢ部を拡大した斜視図。
【図２】同実施形態の２枚の成形治具とプリプレグのサンドイッチ構造体の側面図。
【図３】同実施形態のプレス型によってサンドイッチ構造体をプレスする様子を示す縦断側面図。
【図４】同実施形態によって得られたハニカムコア用材料の斜視図。
【図５】この発明の第２の実施形態のハニカムコア用材料の成形する成形治具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図、（ｃ）はＤ部を拡大した斜視図。
【図６】同実施形態のプレス型によってサンドイッチ構造体をプレスする様子を示す縦断側面図。
【符号の説明】
１…成形治具
２ａ…第１の部材
２ｂ…第２の部材
７…プリプレグ
８…プレス型
【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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