(57)【要約】【課題】樹脂内部に気泡などの欠陥を持たない、面積の大きな複合材パネルを容易に製造できる複合材パネルの製造方法および複合材パネルを提供する。【解決手段】一方の織物１９と他方の織物２０との間に成形材１８を介在させ、一方の織物１９と他方の織物２０とを、樹脂で硬化させる複合材パネル１０の製造方法において、成形材１８と、一方の織物１９と、他方の織物２０とを袋体１１で包み、袋体１１内を負圧吸引し、袋体１１の複数の場所から、樹脂を注入することを特徴とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の織物と他方の織物との間に成形材を介在させ、
前記一方の織物と前記他方の織物とを、樹脂で硬化させる複合材パネルの製造方法において、
前記成形材と、前記一方の織物と、前記他方の織物とを袋体で包み、前記袋体内を負圧吸引し、前記袋体の複数の注入場所から、樹脂を注入することを特徴とする複合材パネルの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の複合材パネルの製造方法において、
前記成形材の前記樹脂を注入する場所に、予め、前記樹脂が、前記一方の織物と前記他方の織物との間を、流通可能とされる樹脂流通部を設けておき、
前記樹脂を、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させることを特徴とする複合材パネルの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の複合材パネルの製造方法において、
前記樹脂流通部が設けられている場所の、前記袋体と前記一方の織物との間、または前記袋体と前記他方の織物との間に、予め、前記樹脂を拡散させる樹脂拡散手段を設けておき、
前記樹脂を、前記樹脂拡散手段を通して拡散させ、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させることを特徴とする複合材パネルの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の複合材パネルの製造方法において、
前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所から、同時に注入させることを特徴とする複合材パネルの製造方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の複合材パネルの製造方法において、
前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所の一端から、順番に注入させることを特徴とする複合材パネルの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の複合材パネルの製造方法において、
前記樹脂を注入する樹脂注入手段に、予め、空気抜き手段を設けておき、
前記樹脂を注入する前に、前記空気抜き手段により、前記樹脂注入手段内の空気を抜くことを特徴とする複合材パネルの製造方法。
【請求項７】
一方の織物と他方の織物との間に成形材が介在され、
前記一方の織物と前記他方の織物とが、樹脂で硬化される複合材パネルにおいて、
前記樹脂が、前記一方の織物と前記他方の織物との間にて、流通可能とされる樹脂流通部を設け、
前記樹脂流通部が設けられている場所の、前記一方の織物上に、または前記他方の織物上に、前記樹脂を拡散させる樹脂拡散手段が設けられていることを特徴とする複合材パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機用のサンドイッチ構造をもつ複合材パネルの製造方法、および複合材パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、航空機用の複合材パネルの製造方法として図３、図４に示すものが知られている。図３、図４は、複合材パネルを製造する際の一工程を示す図である。図３において、複合材パネル５０を、袋５１に包み、複合材パネル５０と袋５１との間に、樹脂注入管５２の一端を配置し、樹脂注入管５２の他端を、樹脂タンク５３に挿入する。樹脂注入管５２には、弁５４が介装されている。
【０００３】
複合材パネル５０は、図４に示すように、発泡材５５と、カーボン繊維で織られた一方の織物５６と、カーボン繊維で織られた他方の織物５７とを主な構成要素としている。
【０００４】
上記の構成からなる複合材パネル５０は、図４に示すように、まず、一方の織物５６と、他方の織物５７との間に発泡材５５を介在させ、発泡材５５の周縁部にて、一方の織物５６と他方の織物５７とを接合する。一方の織物５６と他方の織物５７との接合部は、ソリッド部５８と呼ばれ、このソリッド部５８に、樹脂注入管５２を配置し、袋５１に包む。
【０００５】
袋５１の内部を、図３に示すように、負圧に引き、一定の温度に保たつ。樹脂注入管５２の他端を樹脂タンク５３に挿入しているので、弁５４を開くと、袋５１内部の負圧に吸引されて、樹脂は樹脂タンク５３から袋５１内部に流れ込む。樹脂は、樹脂注入管５２からソリッド部５８を経て、一方の織物５６と他方の織物５７に含浸しながら複合材パネル５０全体に行き渡り、硬化する。
【０００６】
複合材パネル５０は、その後、さらに温度が上げられて、熱がかけられた状態で数時間放置され、耐熱特性が向上される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の複合材パネルの製造方法においては、航空機に用いるために、強度が高く、高繊維体積含有率（以後、高Ｖｆ値と表記）の織物と，耐熱性の良いエポキシ樹脂（以後、耐熱性エポキシ樹脂と表記）との組み合わせが用いられている。高Ｖｆ値の織物は、織物内部に空間が少ないため、樹脂の含浸には時間がかかり、耐熱性エポキシ樹脂は、粘度が高いため、含浸に時間がかかる。つまり、この組み合わせでは、樹脂が含浸に時間がかかり、含浸途中で樹脂が硬化してしまう恐れが高く、大きな複合材パネルを作れないという問題があった。
【０００８】
大きな複合材パネルを作れないため、大きな複合材パネルが必要とされるときには、小さな複合材パネル同士を、ボルトやリベットなどのファスナーで締結する必要がある。これにより、ファスナーなどの部品代がかさみ、複合材パネルの締結工程が増えるという問題があった。
【０００９】
また、樹脂注入管を樹脂タンクに挿入する際に、樹脂注入管の中に空気が残り、この空気が、樹脂注入時に樹脂の中に混じって、硬化した樹脂の中に気泡（ボイド）を作り、この気泡により複合材パネルの強度が低下する恐れがあるという問題があった。
【００１０】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、樹脂内部に気泡などの欠陥を持たない、面積の大きな複合材パネルを容易に製造することができる複合材パネルの製造方法および複合材パネルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合材パネルの製造方法では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１にかかる発明は、一方の織物と他方の織物との間に成形材を介在させ、前記一方の織物と前記他方の織物とを、樹脂で硬化させる複合材パネルの製造方法において、前記成形材と、前記一方の織物と、前記他方の織物とを袋体で包み、前記袋体内を負圧吸引し、前記袋体の複数の注入場所から、樹脂を注入することを特徴とする。
【００１２】
この発明にかかる複合材パネルの製造方法によれば、前記袋体の複数の注入場所から、前記樹脂を注入するため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を複合材パネル全体に行き渡らせることができる。
【００１３】
請求項２にかかる発明は、請求項１記載の複合材パネルの製造方法において、前記成形材の前記樹脂を注入する場所に、予め、前記樹脂が、前記一方の織物と前記他方の織物との間にて、流通可能とされる樹脂流通部を設けておき、前記樹脂を、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させることを特徴とする。
【００１４】
この発明にかかる複合材パネルの製造方法によれば、前記樹脂を、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができる。
【００１５】
請求項３にかかる発明は、請求項２記載の複合材パネルの製造方法において、前記樹脂流通部が設けられている場所の、前記袋体と前記一方の織物との間に、または前記袋体と前記他方の織物との間に、予め、前記樹脂を拡散させる樹脂拡散手段を設けておき、前記樹脂を、前記樹脂拡散手段を通して拡散させ、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させることを特徴とする。
【００１６】
この発明にかかる複合材パネルの製造方法によれば、前記樹脂を、前記樹脂拡散手段を通して拡散させ、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができる。
【００１７】
請求項４にかかる発明は、請求項１から３のいずれかに記載の複合材パネルの製造方法において、前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所から、同時に注入させることを特徴とする。
【００１８】
この発明にかかる複合材パネルの製造方法によれば、前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所から、同時に注入させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができる。
【００１９】
請求項５にかかる発明は、請求項１から３のいずれかに記載の複合材パネルの製造方法において、前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所の一端から、順番に注入させることを特徴とする。
【００２０】
この発明にかかる複合材パネルの製造方法によれば、前記樹脂を、前記袋の複数の注入場所の一端から、順番に注入させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができる。
【００２１】
また、前記樹脂を、前記袋の複数の注入場所の一端から、順番に注入させるため、前記樹脂の注入場所の間に、気泡を残り難くすることができる。
【００２２】
請求項６にかかる発明は、請求項１から５のいずれかに記載の複合材パネルの製造方法において、前記樹脂を注入する前記樹脂注入手段に、予め、前記空気抜き手段を設けておき、前記樹脂を注入する前に、前記空気抜き手段により、前記樹脂注入手段内の空気を抜くことを特徴とする。
【００２３】
この発明にかかる複合材パネルによれば、前記樹脂を注入する前に、前記空気抜き手段により、前記樹脂注入手段内の空気を抜くため、前記樹脂の中に気泡を残り難くすることができる。
【００２４】
請求項７にかかる発明は、一方の織物と他方の織物との間に成形材が介在され、前記一方の織物と前記他方の織物とが、樹脂で硬化される複合材パネルにおいて、前記樹脂が、前記一方の織物と前記他方の織物との間を、流通可能とされる樹脂流通部を設け、前記樹脂流通部が設けられている場所の前記一方の織物上に、または前記他方の織物上に、前記樹脂を拡散させる樹脂拡散手段が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この発明にかかる複合材パネルによれば、前記一方の織物と前記他方の織物との間を、前記樹脂が流通可能とされる前記樹脂流通部が設けられ、前記樹脂流通部が設けられている場所に、前記樹脂を拡散させる樹脂拡散手段が設けられているため、前記樹脂は、前記樹脂拡散手段により素早く前記樹脂流通部上に拡散し、より広い面積から前記樹脂流通部内に含浸する。このため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂を複合材パネル全体に行き渡らせることができ、前記樹脂の欠損を少なくすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図２は、この発明の一実施形態を示す図である。図１、図２は、複合材パネルを製造する際の一工程を示す図である。
図１において、複合材パネル１０は、袋（袋体）１１に包まれていて、複合材パネル１０と袋１１との間には、３本の樹脂注入管（樹脂注入手段）１２の一端が配置され、樹脂注入管１２の他端は、それぞれ樹脂タンク１３に挿入されている。樹脂注入管１２には、上方から、負圧吸引管１４が接続されていて、負圧吸引管（空気抜き手段）１４接続部の左右に、第一の弁（空気抜き手段）１５と、第二の弁（空気抜き手段）１６とが介装されている。負圧吸引管１４には、第三の弁（空気抜き手段）１７が介装されている。
【００２７】
複合材パネル１０は、図２に示すように、発泡材（成形材）１８は、カーボン繊維で織られた一方の織物１９と、カーボン繊維で織られた他方の織物２０との間に介在させられ、発泡材１８の周縁部では、一方の織物１９と他方の織物２０とが接合されていて、ここをソリッド部（樹脂流通部）２１と呼ぶ。各発泡材１８の間には、樹脂の拡散を行う網状の拡散部材（樹脂拡散手段）２２が、配置されている。
【００２８】
上記の構成からなる複合材パネル１０においては、図１に示すように、まず、一方の織物１９と、他方の織物２０との間に発泡材１８を、等間隔に介在させる。次に、一方の織物１９と他方の織物２０とを接合し、ソリッド部２１に、樹脂の拡散を行う網状の拡散部材２２を、配置する。そして、拡散部材２２上に、樹脂注入管１２を配置して、袋１１に包む。
【００２９】
袋１１の内部を、負圧に吸引し、一定の温度に保つ。樹脂注入管１２の他端を、樹脂タンク１３に挿入しているので、樹脂は、袋１１内の負圧に引かれて、３本の樹脂注入管１２から同時に袋１１内に流れ込む。樹脂は、樹脂注入管１２から、拡散部材２２内を通って拡散され、ソリッド部２１に含浸される。ソリッド部２１に含浸された樹脂は、一方の織物１９と他方の織物２０との内部を含浸していき、複合材パネル１０全体に行き渡り、硬化する。樹脂の含浸と硬化が終了したら、温度をさらに上げて、樹脂の耐熱特性を向上させる。
【００３０】
樹脂を最初に袋１１内に流し込むときの、樹脂注入管１２の内部の空気抜きについて、表１を用いて説明する。
ここで、樹脂注入管１２には、樹脂タンク１３と第一の弁１５の間に、第一の空間２３が形成され、第一の弁１５と第二の弁１６と第三の弁１７との間に、第二の空間２４が形成され、第二の弁１６と袋１１との間に、第三の空間２５が形成されている。
【００３１】
まず、表１の第１段階では、第一の弁１５を閉じて、第二の弁１６と第三の弁１７とを開く。このとき、第一の空間２３には空気が入っていて、第二の空間２４と第三の空間２５とは負圧に吸引している。第２、第３段階で、第二の弁１６を閉じて、第一の弁１５を開く。このとき、第一の空間２３と第二の空間２４とには、空気と樹脂とが混在している。
【００３２】
そして、第４段階で、第三の弁１７を開く。このとき、第一の空間２３と第二の空間２４とに存在する空気を吸引して、樹脂のみとなる。第５、第６段階で、第三の弁１７を閉じて、第二の弁１６を開く。このとき、空気の混在していない樹脂が、第一の空間２３と第二の空間２４と第三の空間２５とを通って、袋１１内へ流れ込む。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
上記の構成により試作した試作品の評価結果について述べる。試作品には、発泡材１８に、東レ社のカーボン繊維織物ＴＬ７００ＧＣ−１２Ｋ−３１Ｅ（ＣＬ）（登録商標）と、樹脂に、ＴＲ−Ｃ３２（登録商標）とが用いられている。
【００３５】
樹脂の注入と硬化時の条件は、温度が７０℃で、袋１１外部の圧力が大気圧で、この条件を３時間保持する。耐熱特性を向上させる条件は、温度が１２０℃で、袋１１外部の圧力が大気圧で、この条件を２時間保持する。
【００３６】
製作された試作品の複合材パネル１０は、硫酸分解法にて、Ｖｆ値が評価され、断面観察法にて、ボイド率（樹脂内の気泡の割合）が評価され、層間せん断強度試験にて、層間せん断強度が評価され、曲げ強度試験にて、曲げ強度が評価された。
【００３７】
評価の結果、試作品は、Ｖｆ値が５０．５％（平均値）と高く、ボイド率が０．６％と低く、層間せん断強度が３７ＭＰａ（平均）、曲げ強度が４９２ＭＰａ（平均）と実用に耐えうる強度を持つという結果が得られた。
【００３８】
上記の構成によれば、複数のソリッド部２１に樹脂注入管１２が配置され、そこから樹脂が、同時に注入されるので、樹脂は、硬化する前に、複合材パネル１０の全体に含浸され、かつ、樹脂は、ソリッド部２１から一方の織物１９と、他方の織物２０とに含浸されるため、樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネル１０の製造が、容易になる。
【００３９】
また、樹脂注入管１２には、負圧吸引管１４が接続されていて、第一の弁１５と、第二の弁１６と、第三の弁１７とが介装されているため、樹脂注入管１２内の空気は、負圧吸引管１４に吸引されて、樹脂の中に気泡が残り難くなるため、樹脂の中に気泡の少ない複合材パネル１０の製造が、容易になる。
【００４０】
なお、上記の実施の形態においては、樹脂流通部はソリッド部により構成されているものに適応して説明したが、樹脂流通部はソリッド部により構成されているものに限られることなく、貫通孔などその他各種の樹脂流通部に適応することができるものである。
【００４１】
また、上記の実施の形態においては、樹脂注入管の数を３本のものに適応して説明したが、樹脂注入管の数を３本のものに限られることなく、製造するパネルの大きさに合わせて、樹脂注入管の数を任意に替えて使用することができるものである。
【００４２】
また、上記の実施の形態においては、樹脂の注入順序を同時注入としているものに適応して説明したが、樹脂の注入順序を同時注入としているものに限られることなく、一端から順番に樹脂を注入するものなどその他各種の樹脂注入順序に適応することができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、前記袋体の複数の注入場所から、前記樹脂を注入するため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を複合材パネル全体に行き渡らせることができ、前記樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００４４】
請求項２に係る発明によれば、前記樹脂を、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができ、前記樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、前記樹脂を、前記樹脂拡散手段を通して拡散させ、前記樹脂流通部を通して、前記一方の織物または前記他方の織物に含浸させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができ、前記樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００４６】
請求項４に係る発明によれば、前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所から、同時に注入させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができるため、前記樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００４７】
請求項５に係る発明によれば、前記樹脂を、前記袋体の複数の注入場所の一端から、順番に注入させるため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂が硬化する前に、前記樹脂を前記一方の織物と前記他方の織物とに行き渡らせることができるため、前記樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００４８】
また、前記樹脂を、前記袋の複数の注入場所の一端から、順番に注入させるため、前記樹脂の注入場所の間に気泡を残り難くすることができ、前記樹脂の内部に欠陥の少ない複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００４９】
請求項６に係る発明によれば、前記樹脂を注入する前に、前記空気抜き手段により、前記樹脂注入手段内の空気を抜くため、前記樹脂の中に気泡を残り難くすることができ、前記樹脂の内部に欠陥の少ない複合材パネルの製造が、容易になるという効果を奏する。
【００５０】
請求項７に係る発明によれば、前記樹脂は、前記樹脂拡散手段により素早く前記樹脂流通部上に拡散し、より広い面積から前記樹脂流通部内に含浸するため、複合材パネルのサイズが大きくなっても、前記樹脂を複合材パネル全体に行き渡らせることができ、前記樹脂の欠損を少なくすことができるため、前記樹脂に欠陥の少ない、面積の大きな複合材パネルが、容易に製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合材パネルの製造方法の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明による複合材パネルの製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【図３】従来の複合材パネルの製造方法の一例を示す模式図である。
【図４】従来の複合材パネルの製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　複合材パネル
１１　袋（袋体）
１２　樹脂注入管（樹脂注入手段）
１４　負圧吸引管（空気抜き手段）
１５　第一の弁（空気抜き手段）
１６　第二の弁（空気抜き手段）
１７　第三の弁（空気抜き手段）
１８　発泡材（成形材）
１９　一方の織物
２０　他方の織物
２１　ソリッド部（樹脂流通部）
２２　拡散部材（樹脂拡散手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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