(57)【要約】例えばターボファンエンジンのファンシュラウドアブレイダブルシールで用いられるパネルなどのパネルの製作に適した高分子系材料及び処理法を提供する。この処理法は、膨張可能発泡材料の構成素材を連続式に調合して部分硬化済み調合済み高分子材料とする連続形成装置に膨張可能発泡材料の構成素材を導入する工程を含み、該部分硬化済み調合済み高分子材料は次いで連続形成装置の連続形成方向に対する横断方向で一定の断面形状を有する連続フォームが製作されるように連続形成装置によって連続的に形成されている。この連続フォームの一部分は次いで、プレフォームが製作されるように変形させていると共に、このプレフォームを制限体積内部で硬化させプレフォームの膨張及びパネルの製作をさせている。【選択図】図１
2014524373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルを製作するための処理法であって、
膨張可能発泡材料の構成素材を部分硬化済み調合済み高分子材料とするように連続式に調合する連続形成装置内に膨張可能発泡材料の構成素材を導入する工程と、
連続形成装置の連続形成方向に対する横断方向で一定の断面形状を有する連続フォームが製作されるように連続形成装置によって調合済み高分子材料を連続的に形成する工程と、
プレフォームが製作されるように連続フォームの一部分を変形する工程と、さらに
プレフォームの膨張及びパネルの製作をさせるようにプレフォームを制限体積内部で硬化させる工程と、
を含む処理法。
【請求項２】
前記プレフォームは連続フォームと異なる断面形状を有する、請求項１に記載の処理法。
【請求項３】
前記制限体積によってパネルのゾーンに対して異なる密度を有させている、請求項１に記載の処理法。
【請求項４】
前記制限体積によってパネルのゾーンに対して異なる密度及び厚さを有させている、請求項１に記載の処理法。
【請求項５】
前記連続形成装置は押出装置である、請求項１に記載の処理法。
【請求項６】
前記膨張可能発泡材料の構成素材は押出装置の内部で組み合わされる液体と固体の構成素材から成る、請求項５に記載の処理法。
【請求項７】
前記変形工程はモールド内で実行されている、請求項１に記載の処理法。
【請求項８】
前記硬化工程はモールド内で実行されておりかつ前記制限体積はモールド内部のモールドキャビティである、請求項１に記載の処理法。
【請求項９】
前記パネルはアブレイダブルパネルである、請求項１に記載の処理法。
【請求項１０】
アブレイダブルパネルをターボファンエンジンのファン区画内にシュラウドアセンブリの一部として据え付ける工程をさらに含む請求項９に記載の処理法。
【請求項１１】
請求項１に記載の処理法によって製作されたパネル。
【請求項１２】
ターボファンエンジンのファン区画内にアブレイダブルシールを形成するために一体に組み上げるように適合させたアブレイダブルパネルを製作するための処理法であって、
膨張可能発泡材料の構成素材を部分硬化済み調合済み高分子材料とするように連続式に調合する押出装置内に膨張可能発泡材料の構成素材を導入する工程と、
押出装置の連続形成方向に対する横断方向で一定の断面形状を有する連続フォームが製作されるように押出装置によって調合済み高分子材料を連続的に形成する工程と、
連続フォームと異なる断面形状を有するプレフォームが製作されるように連続フォームの一部分を変形する工程と、さらに
パネルの少なくとも２つのゾーンに異なる密度を有させるような制限体積内部でプレフォームの膨張及びパネルの製作をさせるようにプレフォームを硬化させる工程と、
を含む処理法。
【請求項１３】
前記制限体積によってパネルのゾーンに対して異なる密度及び厚さを有させている、請求項１２に記載の処理法。
【請求項１４】
前記膨張可能発泡材料の構成素材は押出装置の内部で組み合わされる液体と固体の構成素材から成る、請求項１２に記載の処理法。
【請求項１５】
前記変形工程はモールド内で実行されている、請求項１２に記載の処理法。
【請求項１６】
前記硬化工程はモールド内で実行されておりかつ前記制限体積はモールド内部のモールドキャビティである、請求項１２に記載の処理法。
【請求項１７】
前記モールドキャビティは、プレフォームのより薄い区画がプレフォームのより厚い区画と比べてより大きく膨張するようなサイズ設定とし、その結果としてパネルのより薄い区画から製作された第１のゾーンにパネルのより厚い区画から製作された第２のゾーンと比べてより低い密度を有させている、請求項１６に記載の処理法。
【請求項１８】
前記膨張可能発泡材料の構成素材はエポキシ樹脂系、ポリブタジエン、少なくとも１つのファイバ材料及び少なくとも１つの起泡剤から成る、請求項１２に記載の処理法。
【請求項１９】
アブレイダブルパネルをターボファンエンジンのファン区画内にシュラウドアセンブリの一部として据え付ける工程をさらに含む請求項１２に記載の処理法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の処理法によって製作されたパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には複合材料並びに複合材料から構成要素を製作するのに適した処理法に関する。さらに詳細には本発明は、例えばガスタービンエンジンのファン区画内のアブレイダブルシールでの使用に適したパネルを製作するために硬化させることが可能なプレフォームを製作するための材料並びにプレフォームを製作するようにこうした材料の構成素材が調合かつ形成を受けることを可能にする処理法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般に、エンジンのコンプレッサ区画内部で空気を圧縮した後、この圧縮した空気をエンジンの燃焼器区画に伝達し、ここで該空気に燃料が追加されて得られた空気／燃料の混合体に点火するという原理に従って動作する。その後に、得られた燃焼ガスはエンジンのタービン区画に伝達され、ここで燃焼過程によって生成されたエネルギーの一部分がタービン回転子によって取り出されてエンジンのコンプレッサ区画を駆動させる。
【０００３】
ターボファンエンジンは、エンジンの前部に流入空気を圧縮するファンを有する。この圧縮した空気の一部分はコンプレッサ区画を通って燃焼器区画に伝達される一方、残りの部分はコンプレッサ区画及び燃焼区画をバイパスし、代わりにバイパスダクトを介してエンジンの後部に伝達されており、バイパスされた空気はここでファン出口ノズルを通って排出されて追加のスラストが生成される。亜音速（ｓｕｂｓｏｎｉｃ  ｓｐｅｅｄｓ）で動作する大型の航空機で広範に使用されるタイプの高バイパスターボファンエンジン（民間航空機で用いられるものを含む）では、そのファンがかなり大型であると共に、圧縮した空気のより多くの部分がバイパスダクトを通って流れてエンジンが発生させるスラストの大部分を生成している。したがってファンの動作は高バイパスターボファンエンジンのスラスト及び燃料消費率（ＳＦＣ）に対して大きな影響を及ぼす。航空会社にとっては、航空機の運用コストを削減するためにＳＦＣを低下させることが重要である。
【０００４】
大部分のターボファンエンジンでは、シュラウドを装備したファンケースによってファンを収容している。このシュラウドは、ファンに外接していると共にシュラウドがファンを通過して流入する空気を通す役目をするようにファンブレードの先端の直ぐ近くに位置させ、これによってエンジンに入る空気の大部分をファンにより圧縮するようにしている。しかし流入する空気のある僅かな部分は、ファンブレードの先端とシュラウドの間に存在する半径方向のギャップを通ってファンブレードをバイパスすることが可能である。航空機のターボファンエンジンまた特に高バイパスターボファンエンジンでは、このギャップを通ってファンブレードをバイパスする空気の量を制限することによってＳＦＣに大きな影響を与えることが可能である。
【０００５】
航空機ターボファンエンジンの通常動作時において、ファンブレードの先端がシュラウドを擦る可能性が非常に高い。ファンブレード先端とシュラウドの間の擦れ合い接触はシュラウドとファンブレード先端の間の半径方向ギャップを増大させ、これによりエンジン効率を低下させる傾向がある。擦れ合いによるブレード先端に対する損傷を軽減するために、シュラウドのうちファンブレード先端と隣り合う部分を、ブレード先端によって擦られたときに犠牲になって代わりに摩耗を受け得るアブレイダブルな材料で覆うことが多い。アブレイダブル材料はファンブレードに外接する連続したアブレイダブルシールを画定するようにシュラウドに対して取り付けられた弓形のパネルまたはセクタの形態で設けられることが多い。ターボファンエンジンのファン区画内で用いられる一般的なアブレイダブル材料は、アブレイダブル材料の形成処理中に実質的に一定の断面厚さ（「半径方向厚」）を有させるように膨張させる膨張可能材料を包含している。米国特許第５，３８８，９５９号に記載されているように周知のアブレイダブル材料は高分子系材料を含み、またより詳細にはエポキシ樹脂、マイクロバルーン、強化材料（例えば、高分子チョップドファイバ）を包含する特に低密度のシンタクチック発泡材料を含む。
【０００６】
ファン区画、シュラウド及びアブレイダブルパネルは、ファンブレード先端とアブレイダブルパネルによって形成されたアブレイダブルシールの表面との間の初期半径方向ギャップを最小とするような許容差が得られるように製造される。幾つかの場合においてこれらの許容差は、ブレード先端とアブレイダブル材料の間における大きなあらゆる擦れを回避するように意図している。例えば最小の半径方向ギャップは、ファンブレードの長さ、ファンディスクの半径方向位置またはファンケース直径に関するバラツキを低減することによって実現することができる。アブレイダブルパネルの内側表面は（特に、そのアブレイダブル材料が硬化時に膨張するような上記のタイプのものである場合に）、典型的にはシュラウド組み上げで要求される直径寸法を実現するように機械加工しなければならない。
【０００７】
直径許容差以外にも、小さな半径方向ギャップに関連する望ましい空気力学的効率を維持するためにアブレイダブルパネルは、ファンブレード先端の輪郭を厳密に一致させる表面輪郭を生成することを通じて望ましい流路幾何学形状が実現されるように形成されることが多い。一例として各アブレイダブルパネルは、シュラウド内部で組み上げる際に、ファンブレードを直接囲繞するパネルの半径方向内方の表面により規定される直径がエンジンの尾側方向で小さくなるような軸方向プロフィールを有するようにして形成されることがある。しかしそのアブレイダブル材料が上記のタイプの膨張可能な発泡材料から形成されている場合は、アブレイダブル材料が最初に実質的に一定の断面厚さを有しており、アブレイダブルパネルの表面上に所望の表面プロフィールを製作するためには研削や適当な別の機械加工操作を実行しなければならない。本来的にはこの操作は、屑材を発生させ、原材料コストを増大させ、かつ労働力費を増大させるものである。従来の膨張可能発泡材料の別の欠点は、その膨張過程によって典型的にはアブレイダブル材料全体にわたって概ね一定の密度が生成されることであり、これはターボファンエンジンのファン区画内で使用されるアブレイダブルパネルとして必ずしも望ましくないことになり得る。
【０００８】
ターボファンエンジンのファン区画内のアブレイダブルシールに関しては耐久性も問題点の１つとなる。具体的には、アブレイダブルシールのうちファンブレードの上流側に位置する領域がエンジンに入る粒子からの直接衝突を最も受けやすい。アブレイダブルシールのうちファンブレードにより擦られる確率が最も大きい領域については典型的には低密度の材料が望ましい一方、ブレードの前方の密度を高くすると耐浸食性を改善させるという望ましい効果を有させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，３８８，９５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のことに鑑みて、ターボファンエンジンのＳＦＣを改善させるためにファンブレードシュラウドに関するアブレイダブルパネルの性能の改善が絶えず求められてきたことを理解されたい。しかし目下の課題は、その幾何学形状をかなり複雑な軸方向プロフィールを有するように一貫製作可能にしなければならないアブレイダブルパネルに関してこうした改善を実現できる能力にある。
【００１１】
本発明は、ファンシュラウドアブレイダブルシールとしての使用に適した高分子系材料並びに該材料からのアブレイダブルシールの製作を可能にする処理法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様では、膨張可能発泡材料の構成素材を連続式に調合して部分硬化済み調合済み高分子材料とする連続形成装置に該構成素材を導入する工程を含む処理法を提供する。この部分硬化済み調合済み高分子材料は、連続形成装置の連続形成方向に対する横断方向で一定の断面形状を有する連続フォームが製作されるように連続形成装置によって連続的に形成される。この連続フォームの一部分は次いで、プレフォームが製作されるように変形させていると共に、このプレフォームを制限体積内部で硬化させプレフォームの膨張及びパネルの製作をさせている。
【００１３】
本発明の第２の態様では、ターボファンエンジンのファン区画内にアブレイダブルシールを形成するように一体に組み上げられるように適合させたアブレイダブルパネルを製作するための処理法を提供する。本処理法は、膨張可能発泡材料の構成素材を連続式に調合して部分硬化済み調合済み高分子材料にする押し出し（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）装置内に該構成素材を導入する工程を含み、該部分硬化済み調合済み高分子材料は押出装置の連続形成方向に対する横断方向で一定の断面形状を有する連続フォームが製作されるように押出装置によって連続的に形成されている。この連続フォームの一部分は次いで、該連続フォームと異なる断面形状を有するプレフォームが製作されるように変形させていると共に、このプレフォームを次いで制限体積内部で硬化させプレフォームの膨張及びパネルの製作をさせている。この制限体積によってパネルパネルの少なくとも２つのゾーンに対して異なる密度を有させている。
【００１４】
本発明の別の態様は、上述した工程を含む処理法によって製作されたパネルを含む。
【００１５】
本発明の技術的効果の１つは、不均一厚さの内部に複雑な幾何学形状を含む望ましい幾何学形状を有するパネル（アブレイダブルパネルを含む）を一貫製作する能力である。本発明はさらに、望ましい密度及び密度勾配を有する複雑な幾何学形状を備えたパネルを製作する能力を提供する。
【００１６】
本発明の別の態様及び利点は、以下の詳細な説明からより十分に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ターボファンエンジンのファン区画内に据え付けられるアブレイダブルパネルの断面図である。
【図２】図１に示したアブレイダブルパネルの斜視図である。
【図３】図１及び２のアブレイダブルパネルを含むパネルを製作するために実行可能な工程を表した図である。
【図４】図１及び２のパネルを製作するように処理することが可能な連続フォームの製作に適した押出装置の概要図である。
【図５】図４の押出装置により製作された連続フォームを成形することによってプレフォームを製作するのに適したツーリングの概要図である。
【図６】図１及び２のパネルを製作するように図５のツーリングによって製作されたプレフォームを硬化させるのに適したツーリングの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１及び２は、高バイパスターボファン航空機エンジンを含むターボファンエンジンで使用可能なタイプのアブレイダブルパネル１０の概要を表している。本発明のアブレイダブルパネルは図１及び２に表した構成に限定されるものではない。以下の検討から、本発明の材料及び処理法がアブレイダブルパネルの製作に限定されないこと、並びに該材料及び処理法に関する別の用途も本発明の範囲の域内にあることもまた明らかとなろう。
【００１９】
図１に表したようにパネル１０は、ターボファン航空機エンジンのファン区画の内部に回転可能なブレード１３（ブレードのうちの１つについて一部を図示）を外接させているシュラウドアセンブリ１２の一部である。当技術分野で周知のようにパネル１０は、シュラウドアセンブリ１２に取り付けたときに、ファンブレード１３の先端との半径方向ギャップ１３Ａ（半径方向ギャップ１３Ａは例証のために誇張してある）を最小化するように適合させた連続アブレイダブルシールを画定する一連のパネル（セクタ）のうちの１つとすることができる。したがって、パネル１０は図２に示した円周方向で弓形の形状を有しており、これによりパネル１０を他のパネルと組み上げたときに連続した環状のアブレイダブルシールを構築することが可能である。さらに図１から明らかなようにアブレイダブルパネル１０は、ファン区画を通過する空気流路の外側境界を画定するプロファイルド表面１４を有する。パネル１０は、パネル１０のプロファイルド表面１４と反対側の表面２０に位置するボンドライン１８に沿って支持構造１６と結合されるように図示している。図１及び２で分かるように、パネル１０はその表面１４と２０の間で規定される半径方向厚（ｔ）を有する。パネル１０の半径方向厚は必ずしも均一とする必要はなく、むしろ軸方向（例えば、図１に示したような方向）で可変にするのが典型的である。
【００２０】
本発明の好ましい態様ではアブレイダブルパネル１０は、不均一な厚さ範囲内に複雑なある幾何学形状を含む所望の幾何学形状を有するように一貫製作することが可能である。好ましい別の態様は、シュラウドアセンブリ１２内への据え付け前に必要なパネル１０の機械加工が最小となるようにアブレイダブルパネル１０をプレフォームから製造し近ネット形状を有するようにできることである。本明細書で使用する場合に「近ネット形状（ｎｅａｒ  ｎｅｔ−ｓｈａｐｅ）」とは、パネル１０に関する目標形状と実質的に幾何学的に同様の形状を意味しているが、目標形状の寸法から名目的にはその形状は様々であるためサイズは様々となり得る。本発明の別の好ましい態様では、アブレイダブルパネル１０内部の領域に異なる密度を有させることがある。図２では、こうした差を第１と第２の密度ゾーン２２と２４で表している（ただし、追加のゾーンの存在も予見される）。図２は、これらのゾーン２２及び２４がパネル１０の円周方向に向いたライン２６によって境界されるように表している（ただし、例えば軸方向などの別の方向も可能である）。さらに、境界は急峻である必要はなく、必ずしも望ましくもない（これについては以下でより詳細に検討することにする）。むしろ、ライン２６を横断するような密度勾配を存在させると共に２つの軸方向のいずれかあるいは両方向でライン２６を越えて十分に延ばすことがある。最後に、第１の密度ゾーン２２をゾーン２４と比べてより高い密度を有するように示している（ただし、より低密度とより高密度に関するパネル１０内部でのこの特定の相対的配置は要求条件ではない）。
【００２１】
パネル１０の異なるゾーン２２及び２４の内部に異なる密度を実現する能力は、パネル１０の１つまたは複数の性能特性を促進する目的において有利となり得る。例えば、ゾーン２２及び２４内部の密度並びにパネル１０内部におけるゾーン２２及び２４の相対的なサイズ及び箇所は、パネル１０の耐浸食性を促進するように調整することが可能である。具体的には、より高密度のゾーン２２がゾーン２４の上流側（また、任意選択ではブレード１３の上流側）に位置しており、またしたがってエンジンに流入する粒子からの直接衝突をより受けやすければ、より高密度のゾーン２２がゾーン２４と比べてより大きな耐浸食性を示すことが望ましい。
【００２２】
アブレイダブルパネルは高分子複合材料から、またさらに具体的には起泡剤（発泡）剤を包含した膨張可能かつ硬化可能なシンタクチック発泡材料（その非限定の例には加熱時に膨張するマイクロバルーンまたはマイクロスフィアを含む）から製作するのが一般的である。しかし、膨張可能発泡材料の使用は、パネル１０内部で指定の半径方向厚（ｔ）を実現する能力、並びにパネル１０のゾーン２２及び２４の内部で異なる密度を実現する能力を困難にする。本発明の一態様ではパネル１０の幾何学形状とその内部密度の両方を制御する方式は、パネル１０のプレフォームを製作するような連続形成処理法（押出機、連続ニーダ（ｋｎｅａｄｅｒ）またはある種の別のタイプの連続形成装置によって実行可能なタイプのものなど）を利用することになる。
【００２３】
非限定の例として図３は、押し出し処理の使用を通じてパネル１０向けのプレフォームを製作する工程を含むパネル１０を製作するための処理工程の概要を表している。さらに詳細には、適当な投入材料が押し出されて連続フォーム（押出形成体）を形成しており、この連続フォームは典型的にはプレフォームを製作するための変形を受ける前に長さに合わせて切断される。次いで、当該投入材料に関してプレフォーム上で適当な硬化を実行することによってパネル１０が製作される。この押し出し処理の結果として、多種多様な幾何学構成を有するようなプレフォームの製作が可能となることは明らかであろう。この押出形成体（またしたがって、押出形成体から切り出された部分）は、押し出し方向に対する横断方向に一定の断面形状を有することになる（ただし、必ずしも断面形状の全体にわたって一定の厚さである必要はない）。プレフォームに関する所望の幾何学形状を実現するためにモールドキャビティ内部においてプレス操作を実行することが可能である。硬化操作は、本発明の好ましい実施形態ではパネル１０に関して望ましい最終の非均一厚までのプレフォームの膨張を許容する制限体積を有する第２のモールドキャビティ内で実行することが好ましい。さらにこのモールドキャビティの制限体積は、プレフォームの１つまたは幾つかの領域の膨張が制限され、これによりプレフォームの制限領域がパネル１０内部に例えばより高密度のゾーン２２を製作できるようなサイズとすることが可能である。プレフォームの硬化のために用いるモールドは、オートクレーブ硬化ではなく密閉（ｃｌｏｓｅｄ）モールド（例えば、自己熱型（ｓｅｌｆ−ｈｅａｔｅｄ）モールド）とすることがある（ただし、ある種の状況下ではオートクレーブ内での硬化が有利となる場合もある）。
【００２４】
パネル１０の製作には多種多様な高分子系材料を用いることが可能であるが、好ましい材料は、非硬化の間に成形可能、押し出し可能かつモールド可能であると共に、さらに様々な複雑な幾何学形状とするように形成することが可能である。アブレイダブルシールに適したアブレイダブル材料を包含したパネル１０の製作の際に用いるために特に注目すべき材料としては、エポキシ系の樹脂系を機械的特性に寄与する触媒（硬化剤（ｃｕｒａｔｉｖｅｓ）／促進剤（ａｃｃｅｌｅｒａｎｔｓ））、充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）及びファイバと組み合わせたものでありかつさらに熱処理の利用を介して膨張させることが可能な膨張可能発泡材料を得るように１つまたは複数の起泡剤と組み合わせたものがある。エポキシ系の樹脂系に関して特に適当な構成素材には、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジグリシジルエーテル（その市販例はＭｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＥＰＯＮ（登録商標）８３０及びＥＰＯＮ（登録商標）１００２Ｆを含む）、ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）、官能化ポリブタジエン（その市販例はＣｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ  ＳＡから入手可能なＲＩＣＯＮ（登録商標）１３０ＭＡ１３を含む）、ジヒドロキシナフタレン（ＤＨＮ）、及びポリオキシアルキレンアミン（その市販例はＨｕｎｔｓｍａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＪｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ−５０００を含む）（ただし、これらに限らない）が含まれる。特に適当な触媒としては、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）などの固体硬化剤、第三級アミン塩（その市販例はＡｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＡｍｉｃｕｒｅ（登録商標）ＵＲ２Ｔである）、並びにエポキシ樹脂系の硬化に適した同様の触媒が含まれる。適当な充填材には炭素粉末（ただし、これらに限らない）が含まれ、また適当なファイバ強化材料にはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリエーテルスルフォン、その他（ただし、これらに限らない）が含まれる。適当な起泡剤としては、アクリル系共重合体内に封入されたイソブタン（その市販例はＡｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌから入手可能なＥｘｐａｎｃｅｌ（登録商標）０９１  ＤＵ  ８０マイクロスフィアである）（ただし、これに限らない）が含まれる。エポキシ系の樹脂系に関する別の望ましい構成素材には、ＡｌｚＣｈｅｍ  ＡＧから市場入手可能なＤＹＨＡＲＤ  Ｓ１００などの硬化薬が含まれる。
【００２５】
図４は、図１及び２のアブレイダブルパネル１０用のプレフォームの製作に使用可能な連続形成装置の１タイプとして押出機システム３０の概要を表している。図４では押出機システム３０を、その内部において部分硬化済み調合済み高分子材料（実際的には膨張可能発泡材料）を形成するように膨張可能発泡材料の構成素材を連続式に調合することが可能な噛み合い型同方向二軸（ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ  ｔｗｉｎ  ｓｃｒｅｗ）押出機３２を含むように表している。この調合済み高分子材料は次いで、押出ダイ３４を通して押出機３２から出される。例えば樹脂系などの膨張可能発泡材料の液体構成素材は、押出機３２に送る前に液体混合タンク３６内で事前混合させることが可能である。タンク３６は、例えば、Ｒｏｓｓ混合器や同様のバッチ式ケトル（ｂａｔｃｈ  ｋｅｔｔｌｅ）など適当な任意のタイプの混合器を組み込むことがある。非限定の例として、発泡材料のエポキシとフェノール構成素材は、押出機３２に送る前に高い温度（例えば、約１１０℃）で混合した後に冷却（例えば、約７５〜８０℃）させることが可能である。図４ではタンク３６内部で混合された液体構成素材が直ぐに押出機３２に送られるように表しているが、これらの構成素材は後続する処理のための貯蔵及び／または搬送用にパッケージ詰めしておくことも可能である。しかし、押出機３２に送るために発泡材料を再加熱したときに、発泡材料の未熟硬化（ｐｒｅｍａｔｕｒｅ  ｃｕｒｉｎｇ）が生じることがある。
【００２６】
図４から、各構成素材または構成素材のある種の組み合わせを別々に押出機３２に送ることも可能であることは明らかであろう。混合タンク３６の内部で生じる反応が未熟になるのを防ぐために、押出機システム３０に対して、タンク３６の中身を押出機１２内に導入しようとする箇所から下流側に、発泡材料の追加の構成素材を送達するための少なくとも１つの個別送達システムを設けることが好ましい。一例として、１つまたは複数の追加の液体構成素材（例えば、官能化ポリブタジエン）を押出機３２に送り、官能化ポリブタジエンと混合タンク３６内部にある樹脂系の別の液体構成素材（例えば、ポリオキシアルキレンアミン）との間の未熟反応を防止するようなタンク３８として個別送達システム３８を示している。図４はさらに、液体構成素材が導入される箇所同士の間のある箇所において膨張可能発泡材料の複数の固体構成素材を押出機３２に送るように構成された別の個別送達システム４０を表している。この固体構成素材（１つまたは複数の固体触媒を含み得る）、１つまたは複数の起泡剤、並びに１つまたは複数の充填材及び／またはファイバ材料は、ホッパ４２及び４４内に保持され、次いで固体構成素材を制御した量で導入することが可能な機械デバイス４６を通じて押出機３２に供給されるように表している。押出機システム３０はさらに、調合処理中に捕捉された残留空気を引き出すために使用可能な真空ポンプ４８を含むように表している。押出機３２の下流側端部において、押出ダイ３４を通して膨張可能発泡材料を押し出して連続フォーム（押出形成体）５０を形成し、これをコンベア５２や適当な別の搬送デバイス上に付着させている。
【００２７】
上述のことに鑑みて押出機３２は、膨張可能発泡材料の様々な樹脂及び固体構成素材を調合するさらにはパネル１０用のプレフォームをそこから形成することが可能となる少なくとも１つの初期断面形状を作成する役割をする。押出ダイ３４は一定の断面形状が所望である場合にパネル１０用のプレフォームまたは近ネット形状で必要となる事前硬化寸法を作成することが可能であり、あるいはその断面形状が押出ダイ３４により製作された押出形成体の断面形状と異なるような幾何学形状をそのパネル１０が有する必要がある場合にはプレフォームに対して形成操作を受けさせることが可能である。一例として、図３に示した処理は押し出しに引き続き行われる変形工程を含む。この変形工程は、一定でない厚さを含む非一定の断面形状を有するプレフォームを製作するように実行することが可能である。
【００２８】
適当な変形処理の非限定の一例として図５は、パネル１０のプレフォーム６２に関する所望の形状を製作するように構成されたモールドキャビティ６０を一緒になって画定するモールド半体５８を備えたモールド５６を含むようなプレス装置５４の概要を表している。プレフォーム６２のこの所望の形状は、プレフォーム６２がそこから形成される押出形成体５０の断面形状と異なる断面形状を含むことがある。この違いは押出形成体５０の押し出し方向と平行またはこれに対する横断方向におけるプレフォーム６２の断面形状に関するものとすることがある。プレフォーム６２がプレス操作によって形成されるように表しているが、プレフォーム６２の所望の幾何学形状を作成する別の方法も本発明の範囲域内にある。
【００２９】
プレフォーム６２の製作が押し出し処理に続く形成工程を含むか否かに関わらず、プレフォーム６２はより均一な寸法及び組成を有することが可能であり、このため屑やトリミングをより少なくして原材料歩留りの改善を得ることが可能である。さらに、プレフォーム６２から製作したパネル１０は、発泡材料からなる平面層の積み重ねによって製作したプレフォームで可能となるものと比較してより制御性が高い密度を有させることが可能である。例えばパネル１０は、均一な密度を有するように、あるいはパネル１０内部に密度勾配を存在させた可変の密度を有するように製作することが可能であり、これは積み重ねた層により形成したプレフォームから製作したパネルでは密度が階段状に変化するのと対称的である。一例として図６は、プレフォーム６２をその内部で硬化させることが可能なモールド６４の概要を表している。モールド６４は、２つのモールド半体６８の相対する表面内に画定された相補性キャビティ６６により画定されるモールドキャビティを有する。この相補性モールドキャビティ６６は、硬化時におけるプレフォーム６２の膨張可能発泡材料の膨張を制限するように協働しており、これによりパネル１０に関する近ネット形状を製作することが可能となる。こうした処理の際において、機械加工、研削及び別の硬化後操作の必要性を最小限とすることが可能である。
【００３０】
具体的な一例として、相補性キャビティ６６の表面は、パネル１０の所望の厚さ（ｔ）並びにパネル１０のアブレイダブル表面１４に関して望ましい輪郭プロフィールを製作するような輪郭とすることが可能である。キャビティ６６は、プレフォーム６２の膨張可能発泡材料を硬化時にその内部で膨張させることを可能にする制限体積を画定しており、処理の際において、パネル１０向けの近ネット形状のプロフィールを画定するのみならず、プレフォーム６２からモールド６４内に製作されるパネル１０の密度プロフィールにも影響を及ぼしている。一例としてそのモールドキャビティは、モールドキャビティのある領域７０Ａ内部に来るプレフォーム６２のより薄い区画６２Ａがモールドキャビティの別の領域７０Ｂ内部に来るプレフォーム６２のより厚い区画６２Ｂと比べてより大きな膨張を許容されるようなサイズ設定とし、これによりパネル１０のより薄い区画６２Ａから製作されるゾーン２４にパネル１０のより厚い区画６２Ｂから製作されるゾーン２２と比べてより低い密度を有させるようにすることが可能である。さらに、プレフォーム６２内部における密度勾配を熱的に生成または修正するようにモールド５６を操作することによってパネル１０内部の密度に影響を与えることも可能である。例えば、モールド半体５８のうちの一方をもう一方の半体５８と比べてより急速に加熱するかつ／またはより高温度に保持し、これによりプレフォーム６２のうちより高温のモールド半体５８に隣接する部分内部の起泡剤がプレフォーム６２のうちより低温のモールド半体５８に隣接する部分内部の起泡剤よりもより以前に反応し膨張するようにしている。
【００３１】
押し出し（または、別の連続形成処理）によるプレフォームの製作は、積み重ね層で形成したプレフォームで生じる可能性があるギャップ、皺、その他のないプレフォーム６２が得られることで、プレフォーム６２及びパネル１０の内部における通し厚均一性の改善という利点を有する。押し出しを受けたプレフォーム６２はさらに、層の操作中に導入される可能性がある汚染及び異物損傷（ＦＯＤ）をより受けにくく、かつ積み重ね層と比較してより小さい表面積を有するように製作することが可能である。プレフォーム６２はさらに、大量実装向けのより扱いやすいグリーンマテリアルを提供することが可能である。プレフォーム６２はさらに、モールドキャビティ６６の表面との接触を少なくしたｉｎ−ｓｉｔｕのテクスチャ形成を有するように製作することが可能である。最後に、パネル１０の表面２０を画定するモールドキャビティ６６に対しては、パネル１０のその支持構造１６への結合時における接着剤の流れを促進するために、パネル１０の表面２０内へのフローチャンネル７４（図２）の製作を可能にするようにリブ（ｒｉｂ）７２（図６）や別の表面フィーチャを設けることが可能である。
【００３２】
上ではパネル１０を製作するために十分な厚さを有するように製作されたプレフォーム６２について記述しているが、上述した方式で製作した複数のプレフォーム６２を積み重ねてパネル１０を製作し得ることも本発明の範囲域内にある。例えば、モールド内で引き続いて硬化させることが可能なグリーンプレフォームを製作するように所定のパターンで比較的薄いプレフォーム６２をレイアップすることも可能である。
【００３３】
本発明について具体的な実施形態に関して説明してきたが、当業者によって別の形態が採用されることもあり得ることは明らかである。例えば、パネル１０、シュラウドアセンブリ１２及びプレフォーム６２の物理的構成は図示のものと異ならせることも可能であり、また指摘したのと異なる材料及び処理を用いることも可能である。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０  アブレイダブルパネル
１２  シュラウドアセンブリ
１３  回転可能ブレード
１３Ａ  半径方向ギャップ
１４  プロファイルド表面
１６  支持構造
１８  ボンドライン
２０  反対表面
２２  第１密度ゾーン
２４  第２密度ゾーン
２６  円周方向ライン
３０  押出機システム
３２  押出機
３４  押出ダイ
３６  液体混合タンク
３８  個別送達システム
４０  個別送達システム
４２  ホッパ
４４  ホッパ
４６  機械デバイス
４８  真空ポンプ
５０  連続フォーム（押出形成体）
５２  コンベア
５４  プレス装置
５６  モールド
５８  モールド半体
６０  モールドキャビティ
６２  プレフォーム
６２Ａ  薄い区画
６２Ｂ  厚い区画
６４  モールド
６６  キャビティ
６８  モールド半体
７０Ａ  領域
７０Ｂ  領域
７２  リブ
７４  フローチャンネル
【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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【国際調査報告】
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