(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維と樹脂材とを含む複合材で形成される難削層と、
前記難削層の表面及び裏面の少なくとも一方の面に積層され、前記複合材よりも硬質となる硬質材で形成される硬質層と、を備え、
前記難削層は、前記繊維として、ポリアリレート系繊維を含み、前記樹脂材として、熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする積層板。
【請求項２】
前記ポリアリレート系繊維は、ベクトラン（登録商標）であることを特徴とする請求項１に記載の積層板。
【請求項３】
前記硬質層は、炭素繊維と樹脂とからなる複合材で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層板。
【請求項４】
前記硬質層が、複合材で形成される場合、
前記難削層と前記硬質層とは、一体に成形されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項５】
前記難削層と前記硬質層との間に設けられ、前記難削層と前記硬質層とを接着する接着剤層を、さらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項６】
前記硬質層が、複合材で形成される場合、
前記難削層に含まれる樹脂と、前記硬質層に含まれる樹脂とは、同系樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項７】
前記難削層は、積層方向に所定の間隔を空けて分散するように複数設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項８】
複数の前記難削層の前記繊維の繊維方向は、相互に交差するようにそれぞれ設けられることを特徴とする請求項７に記載の積層板。
【請求項９】
前記難削層及び前記硬質層は、積層方向の中心に対称となる構造に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の積層板。
【請求項１０】
繊維と樹脂材とを含む複合材で形成される難削層と、
前記難削層の表面及び裏面の少なくとも一方の面に積層され、前記複合材よりも硬質となる硬質材で形成される硬質層と、
前記難削層と前記硬質層との間に設けられ、前記難削層と前記硬質層とを接着する接着剤層と、
を合わせた状態で、前記硬質層の側から切削加工を行った後、前記硬質層を前記難削層から剥がすことを特徴とする積層板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層板及び積層板の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複合材として、表面から順に、不織布で補強された樹脂層と、強化繊維を一方向に引き揃えた一方向引き揃え強化繊維で補強された樹脂層と、で形成されている穿孔加工に好適な繊維強化樹脂複合材が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３８２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、表面側に不織布を用いた樹脂層を形成することで、切削工具品を用いて質の良い穿孔が可能となる。しかしながら、例えば、表面側に不織布以外の繊維を用いた樹脂層を形成する場合、特許文献１の構成では、切削加工を好適に行うことが困難となり、切削加工後の表面にデラミ等が形成される可能性がある。
【０００５】
また、切削加工の加工対象となる複合材として、ポリアリレート系繊維を用いた複合材を用いる場合がある。ポリアリレート系繊維を用いた複合材は、高強度・高弾性な特性を有することから、加工をし難い難削材となっている。
【０００６】
そこで、本発明は、切削加工の加工性の向上を図ることができる積層板及び積層板の加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の積層板は、繊維と樹脂材とを含む複合材で形成される難削層と、前記難削層の表面及び裏面の少なくとも一方の面に積層され、前記複合材よりも硬質となる硬質材で形成される硬質層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記難削層は、前記繊維として、ポリアリレート系繊維を含むことが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、難削材となるポリアリレート系繊維を用いた複合材からなる難削層を、硬質層で押さえ込むことができるため、硬質層側から切削加工を行うことで、難削層におけるデラミの発生を抑制しつつ、難削層の切削加工を好適に行うことができる。また、硬質層は、難削層に比して硬質であることから、硬質層におけるデラミの発生を抑制できる。なお、硬質層は、難削層の表裏両面に形成されていてもよい。また、硬質材は、例えば、強化繊維複合材を用いる場合、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）またはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastic）が用いられ、例えば、金属を用いる場合、アルミ合金が用いられる。
【００１０】
また、前記ポリアリレート系繊維は、ベクトラン（登録商標）であることが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、ポリアリレート系繊維として、ベクトランを用いることで、高強度・高弾性を有する難削層とすることができるため、振動に対する減衰特性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、前記硬質層は、炭素繊維と樹脂とからなる複合材で形成されることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、硬質層として、炭素繊維と樹脂とからなる複合材（ＣＦＲＰ）を用いることで、硬質層におけるデラミの発生を好適に抑制することができる。
【００１４】
また、前記硬質層が、複合材で形成される場合、前記難削層と前記硬質層とは、一体に成形されることが、好ましい。
【００１５】
この構成によれば、硬質層と難削層とを一体に成形することができるため、硬質層と難削層との間の接合を強固なものにすることができる。
【００１６】
また、前記難削層と前記硬質層との間に設けられ、前記難削層と前記硬質層とを接着する接着剤層を、さらに備えることが、好ましい。
【００１７】
この構成によれば、難削層と硬質層とを別々に成形した後、接着剤層により難削層と硬質層とを接着することができる。
【００１８】
また、前記硬質層が、複合材で形成される場合、前記難削層に含まれる樹脂と、前記硬質層に含まれる樹脂とは、同系樹脂であることが、好ましい。
【００１９】
この構成によれば、硬質層と難削層との樹脂を同系樹脂とすることで、熱硬化時における変形を抑制することができる。なお、樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂である。
【００２０】
また、前記難削層は、積層方向に所定の間隔を空けて分散するように複数設けられることが、好ましい。
【００２１】
この構成によれば、複数の難削層を積層方向に分散して配置することができるため、難削層と硬質層との層間の剛性差が大きくなることを抑制することができる。
【００２２】
また、複数の前記難削層の前記繊維の繊維方向は、相互に交差するように設けられることが、好ましい。
【００２３】
この構成によれば、複数の難削層の繊維方向を適宜異ならせることで、等方性または異方性の特性を調整することができる。なお、例えば、難削層が２層で構成される場合、複数の難削層における繊維方向を、所定の角度を基準として、±４５°、±６０°等となるように異ならせてもよい。
【００２４】
また、前記難削層及び前記硬質層は、積層方向の中心に対称となる構造に形成されていることが、好ましい。
【００２５】
この構成によれば、積層方向の中心に対称となる構造とすることで、熱硬化時における変形を抑制することができる。
【００２６】
本発明の積層板の加工方法は、繊維と樹脂材とを含む複合材で形成される難削層と、前記難削層の表面及び裏面の少なくとも一方の面に積層され、前記複合材よりも硬質となる硬質材で形成される硬質層と、を合わせた状態で、切削加工を行うことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、難削層を、硬質層で押さえ込むことができるため、難削層におけるデラミの発生を抑制しつつ、難削層の切削加工を好適に行うことができる。また、硬質層は、難削層に比して硬質であることから、硬質層におけるデラミの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施形態１に係る積層板の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る積層板の加工方法を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１の変形例に係る積層板の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る積層板の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００３０】
［実施形態１］
実施形態１に係る積層板は、例えば、航空機の構造体を形成するために用いられるものであり、具体的に、航空機の尾翼及び主翼を含む翼体のスキン（外板）等に用いられる。以下、図１及び図２を参照して、積層板及び積層板の加工方法について説明する。図１は、実施形態１に係る積層板の一例を示す断面図であり、図２は、実施形態１に係る積層板の加工方法を示す斜視図である。
【００３１】
積層板１は、図１に示すように、難削層１１と、難削層１１の表裏両面に接合される一対の硬質層１２とを備えている。この積層板１は、硬質層１２側から切削加工が行われ、実施形態１では、積層板１の表裏両面から切削加工が可能なように、一対の硬質層１２が、難削層１１の表裏両面に設けられている。なお、実施形態１では、難削層１１の表裏両面に一対の硬質層１２を設けたが、表面または裏面のいずれか一方に設けてもよく、特に限定されない。
【００３２】
難削層１１は、ポリアリレート系繊維と樹脂とを含む複合材で形成されている。具体的に、ポリアリレート系繊維としては、例えば、ベクトラン（登録商標）が用いられ、樹脂としては、エポキシ系樹脂が用いられている。ベクトランを用いて形成される難削層１１は、高強度・高弾性を有する層となる。難削層１１は、１プライ（１層）で構成してもよいし、２プライ以上の複数層で構成してもよく、特に限定されない。また、実施形態１では、ポリアリレート系繊維を用いたが、高強度・高弾性を有する難削層１１を形成可能な繊維であれば、いずれの繊維であってもよい。
【００３３】
一対の硬質層１２は、難削層１１よりも硬質となる硬質材を用いて形成され、硬質材として、炭素繊維と樹脂とを含む複合材であるＣＦＲＰが用いられている。なお、実施形態１では、硬質層１２をＣＦＲＰで形成したが、他の繊維強化プラスチックを用いてもよく、例えば、ＧＦＲＰを用いてもよい。また、各硬質層１２は、具体的に、樹脂として、エポキシ系樹脂が用いられており、難削層１１に用いられる樹脂と同系樹脂となっている。
【００３４】
そして、難削層１１と一対の硬質層１２とは、一体に成形されている。つまり、硬化前の樹脂を含浸させたポリアリレート系繊維の表裏両面に、硬化前の樹脂を含浸させた炭素繊維を配置して一体とする。そして、一体となった難削層１１と一対の硬質層１２とに対して、熱処理を行って、樹脂を熱硬化させて、積層板１を成形する。
【００３５】
上記のように形成される積層板１は、その積層方向（厚み方向）の中心を通る中心線に対して、積層方向の表裏両側の構造が対称となるように形成されている。このため、樹脂の熱硬化時において、積層板１の表面側の変位と、積層板１の裏面側の変位とが同程度となることから、積層板１の変形を抑制できる。
【００３６】
次に、図２を参照して、上記の積層板１に対して切削加工を行う加工方法について説明する。なお、図２では、積層板１に対して、穿孔加工を行う場合について説明する。積層板１の加工方法では、穿孔工具２１を用いて、難削層１１と一対の硬質層１２とが合わさった積層板１に対して、硬質層１２側の方から穿孔加工を行う。穿孔工具２１は、先ず、表面側の硬質層１２を切削し、この後、難削層１１を切削した後、裏面側の硬質層１２を切削することで、積層板１に貫通孔を穿孔する。
【００３７】
以上のように、実施形態１によれば、難削材となるポリアリレート系繊維を用いた複合材からなる難削層１１を、一対の硬質層１２で両側から押さえ込むことができるため、硬質層１２側から切削加工を行うことで、難削層１１におけるデラミの発生を抑制しつつ、難削層１１の切削加工を好適に行うことができる。また、硬質層１２は、難削層１１に比して硬質であることから、硬質層１２におけるデラミの発生を抑制できる。このように、積層板１に対する切削加工の加工性の向上を図ることができる。
【００３８】
また、実施形態１によれば、ポリアリレート系繊維として、ベクトランを用いることで、高強度・高弾性を有する難削層１１とすることができるため、積層板１の振動に対する減衰特性の向上を図ることができる。
【００３９】
また、実施形態１によれば、硬質層１２として、炭素繊維と樹脂とからなる複合材（ＣＦＲＰ）を用いることにより、硬質層１２におけるデラミの発生を好適に抑制することができる。
【００４０】
また、実施形態１によれば、硬質層１２と難削層１１とを一体に成形することができるため、硬質層１２と難削層１１との間の接合を強固なものにすることができる。
【００４１】
また、実施形態１によれば、硬質層１２と難削層１１との樹脂を同系樹脂とすることで、熱硬化時における変形を抑制することができる。
【００４２】
また、実施形態１によれば、難削層１１及び硬質層１２を、積層方向の中心に対して、表裏両側の構造を対称の構造とすることで、積層板１の熱硬化時における変形を抑制することができる。
【００４３】
なお、実施形態１では、難削層１１及び硬質層１２を一体に成形したが、図３に示す積層板１としてもよい。つまり、難削層１１及び硬質層１２を別々に成形し、成形後の難削層１１と、成形後の硬質層１２とを、接着剤層２５を介して、貼り合わせてもよい。そして、貼り合わせた積層板１は、穿孔工具２１によって穿孔加工される。加工後の積層板１は、硬質層１２を剥がした後、難削層１１を使用してもよいし、硬質層１２と難削層１１とを貼り合わせたまま使用してもよい。
【００４４】
また、実施形態１では、硬質層１２に用いられる硬質材として、繊維強化プラスチックを適用したが、例えば、アルミ合金等の金属材を適用してもよい。
【００４５】
また、実施形態１では、切削加工として、穿孔加工を対象としたが、積層板１を切断する切断加工、また、積層板１を貫通しない切削加工、さらに、積層板１の側面をトリミングする切除加工であってもよく、切削加工であればいずれであってもよい。つまり、実施形態１では、積層板１に対して硬質層１２側から切削加工を行う場合について説明したが、積層板１の側面から切削加工を行ってもよく、特に限定されない。
【００４６】
［実施形態２］
次に、図４を参照して、実施形態２に係る積層板５０について説明する。図４は、実施形態２に係る積層板の一例を示す断面図である。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【００４７】
実施形態２の積層板５０は、図４に示すように、複数の難削層１１と、複数の硬質層１２とを備えており、複数の硬質層１２の間に複数の難削層１１が配置されている。つまり、積層板５０は、複数の難削層１１が、複数の硬質層１２の間に漉き込まれた構造となっている。
【００４８】
複数の難削層１１は、積層方向に所定の間隔を空けて複数（実施形態２では、例えば、２層）設けられることで、分散して配置されている。２層の難削層１１は、そのポリアリレート系繊維の繊維方向が、相互に交差するように設けられている。具体的に、積層板５０が適用される翼体の翼長方向を基準とすると、２層の難削層１１は、±４５°となるように、ポリアリレート系繊維の繊維方向を異ならせている。なお、２層の難削層１１におけるポリアリレート系繊維の繊維方向は、上記に限定されず、±６０°であってもよいし、±３０°であってもよい。
【００４９】
以上のように、実施形態２によれば、複数の難削層１１を積層方向に分散して配置することで、難削層１１と硬質層１２との層間の剛性差が大きくなることを抑制することができる。また、複数の難削層１１の繊維方向を適宜異ならせることで、積層板５０の等方性または異方性の特性を調整することができる。つまり、翼体の構造に合わせて、積層板１の等方性または異方性の特性を調整することで、積層板５０が有する振動の減衰特性を、翼体に適したものとすることができる。よって、積層板５０は、翼体の振動を好適に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  積層板
１１  難削層
１２  硬質層
２１  穿孔工具
２５  接着剤層
５０  積層板（実施形態２）
【図１】
0006685752.tif 000002
【図２】
0006685752.tif 000003
【図３】
0006685752.tif 000004
【図４】
0006685752.tif 000005