(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化温度まで昇温させる際に軟化してもハニカムコアのセル内に滴下しないで硬化するとともに、その一部がセル壁を伝って垂下してフィレットを形成する樹脂フィルムである非低粘度型樹脂フィルムを準備し、
硬化温度まで昇温させる際に、その外側に積層した強化繊維内に染み出さないで硬化する特性を有する樹脂フィルムである不浸透性樹脂フィルムを準備し、
下型治具の上に、ドライファブリック、不浸透性樹脂フィルム、非低粘度型樹脂フィルム、ハニカムコア、非低粘度型樹脂フィルム、不浸透性樹脂フィルム、ドライファブリックの順に積層し、
積層した材料の上に上型治具を被せて上型治具と下型治具を結合し、
下型治具および上型治具に設けた樹脂通路口および空気口を閉じ、
型内を第１の温度で所定時間加熱し不浸透性樹脂フィルムと非低粘度型樹脂フィルムを硬化させるとともにドライファブリックを乾燥させ、
上型治具及び下型治具に設けた空気口を空気吸引装置に連結し、樹脂通路口を樹脂供給路に連結し、樹脂供給路を閉じ、型内を真空引きしながら第２の温度まで加熱あるいは冷却し、
樹脂を型内に導入してドライファブリックに含浸させ、
型内を第３の温度まで上昇させて所定時間加熱して導入した樹脂を硬化させることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造複合材の成形方法。
【請求項２】
導入される樹脂は熱硬化型エポキシ樹脂あるいはポリシアネート樹脂であり、
不浸透樹脂フィルムは熱硬化型エポキシ樹脂を含み、
非低粘度樹脂フィルムが熱硬化型エポキシ樹脂の一つである
ことを特徴とする請求項１に記載のハニカムサンドイッチ構造複合材の成形方法。
【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、自動車、船舶、建築、あるいは一般産業機器に使用される軽量高剛性複合材パネルに係り、特に、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法を利用したハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法として、表皮板として予め成形された外板をハニカムコアの上面および下面に接着剤を介して配置し、外板とハニカムコアを加圧加熱して互いに接着する成形方法や、ハンドレイアップによりプリプレグとハニカムコア間に接着剤を適用してプリプレグとハニカムコアを積層し、積層したプリプレグとハニカムコアを真空バッグで覆い、真空バッグの内部空間を真空引きし、ホットプレスあるいはオートクレーブを用いて加圧加熱する成形方法は知られている。
【０００３】
特開平９−２９５３６２号公報には、特定の高分子フィルムからなる樹脂／水分遮断フィルムを利用して含浸樹脂がハニカムコア内に流入することを遮断し、ＲＴＭ成形法によりハニカムサンドイッチ構造パネルを成形する方法が記載されている。
【０００４】
特開２０００−５０２９６８号公報には、オートクレーブ成形時に積層板（プリプレグ）内の樹脂がコアセル内に流入する現象を防ぐために、結合可能なバリア層としてポリイミド製のフィルム（カプトンフィルム：デュポンの商標）を用いた複合ハニカムサンドイッチ構造の成形方法が記載されている。
【０００５】
特開２０００−１６７９５０号公報には、ハニカムコアの両面に積層されるシール材およびドライファブリックをシール材の硬化温度で加熱し、乾燥したドライファブリックに熱硬化性樹脂を含浸させ、これら全体を所定条件で加圧加熱してドライファブリックに含浸した樹脂を硬化させるハニカムサンドイッチ構造複合材の成形方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】
ソリッド材のＲＴＭ成形技術を用いてハニカムサンドイッチ構造を成形する成型方法は、樹脂含浸時にハニカムコアのセル内への樹脂の流入を防止する必要があり、ハニカムコアをセル目にシール（目止め）処理してから成形型にセットしなければならず、樹脂含浸工程に移る工程が２ステップの工程になり、工程が複雑になるとともに低コスト化できない。
【０００７】
特開平９−２９５３６２号公報および特開２０００−５０２９６８号公報に開示されている技術手段は、外板とハニカムコアを特定の高分子フィルムあるいは結合可能なバリア層を介して接着するので、接着剤をフィルムあるいはバリア層の両面に設ける必要であり、重量増加要素になるとともに、特定の高分子フィルムは、一般的に接着性が悪く、高強度の接着力が得られないので、接着力を高めるために、予めフィルムに特別な接着前処理を行う必要があり、工程が増え、低コスト化に対する不利な要素となる。
【０００８】
特開２０００−１６７９５０号公報に開示されている技術手段は、上記問題点を解消することはできるものの、少なくとも２枚の熱硬化型接着剤フィルムとキャリヤ材を挟んだエポキシ系樹脂フィルムが必要であり、シール材の枚数が多かった。
【０００９】
本発明は、上記した点を考慮してなされたもので、少ない積層数で確実にシール層を形成し、樹脂含浸工程中にハニカムコアセル内に樹脂が流入することを防ぎ、ＲＴＭ成形技術の利用を可能とするハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のハニカムサンドイッチ構造複合材の成形方法は、
硬化温度まで昇温させる際に軟化してもハニカムコアのセル内に滴下しないで硬化するとともに、その一部がセル壁を伝って垂下してフィレットを形成する樹脂フィルムである非低粘度型樹脂フィルムを準備し、
硬化温度まで昇温させる際に、その外側に積層した強化繊維内に染み出さないで硬化する特性を有する樹脂フィルムである不浸透性樹脂フィルムを準備し、
下型治具の上に、ドライファブリック、不浸透性樹脂フィルム、非低粘度型樹脂フィルム、ハニカムコア、非低粘度型樹脂フィルム、不浸透性樹脂フィルム、ドライファブリックの順に積層し、
積層した材料の上に上型治具を被せて上型治具と下型治具を結合し、
下型治具および上型治具に設けた樹脂通路口および空気口を閉じ、
型内を第１の温度で所定時間加熱し不浸透性樹脂フィルムと非低粘度型樹脂フィルムを硬化させるとともにドライファブリックを乾燥させ、
上型治具及び下型治具に設けた空気口を空気吸引装置に連結し、樹脂通路口を樹脂供給路に連結し、樹脂供給路を閉じ、型内を真空引きしながら第２の温度まで加熱あるいは冷却し、
樹脂を型内に導入してドライファブリックに含浸させ、
型内を第３の温度まで上昇させて所定時間加熱して導入した樹脂を硬化させることで、
ハニカムコアのシール材によるシールから硬化までを１ステップで行い、樹脂含浸時におけるハニカムコアのセル内への樹脂の流入を防止し、低コストで品質のよいハニカムサンドイッチ構造部品を製造することができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面につき説明する。
図１は本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法により成形されるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの積層材料の構成を示す図である。
【００１２】
ハニカムサンドイッチ構造複合材パネル１は、ハニカムコア２と、このハニカムコア２の両面に配置された非低粘度型樹脂フィルム３，３と、非低粘度型樹脂フィルム３，３の外側に配置された不浸透性樹脂フィルム４，４と、不浸透性樹脂フィルム４，４の外側に配置された複数枚のドライファブリック５，５から構成される。非低粘度型樹脂フィルム３と不浸透性樹脂フィルム４はシール材を構成する。
【００１３】
非低粘度型樹脂フィルム（第１の樹脂フィルム）は、硬化温度まで昇温させる際に軟化してもハニカムコアのセル内に滴下しないで硬化するとともに、少量がセル壁を伝って垂下してフィレットを形成する樹脂フィルムのことをいい、この樹脂フィルムの選定は、実際にハニカムコアの上に樹脂フィルムを載せて硬化温度まで加熱し、その硬化までの様子を確認して行う。適合する樹脂フィルムの具体例として、たとえば、１４５〜１８０℃の硬化に適したＭＢ１５１５（ＣＹＴＥＣ  Ｆｉｂｅｒｉｔｅ社の商標）や、１１５〜１５５℃の硬化に適したＦＭ１２３−５（ＣＹＴＥＣ  Ｆｉｂｅｒｉｔｅ社の商標）や、ＡＦ１２６，ＡＦ１２６−２（ミネソタ  マイニング  アンド  マニュファクチャリング  カンパニーの商標）がある。
【００１４】
不浸透性樹脂フィルム（第２の樹脂フィルム）は、硬化温度まで昇温させるそ際に、その外側に積層した強化繊維内に染み出さないで硬化する特性を有する樹脂フィルムで、このような性質は樹脂に混ぜ物を加えることで与えられる。適合する樹脂フィルムの具体例として、フィルム状に成形する際にガラスマイクロバルーンが混入された樹脂フィルム、たとえば、ＡＦ３２５（ミネソタ  マイニング  アンド  マニュファクチャリング  カンパニーの商標）がある。適合する樹脂フィルムとして、ガラスマイクロバルーンの代わりにガラスの短繊維やガラス繊維の不織布が混入された樹脂フィルムでもよいことは本願発明者によって確認されている。
【００１５】
すなわち、シール材は、非低粘度型樹脂フィルム３と不浸透性樹脂フィルム４から構成され、フィルム樹脂のドライファブリックへのフローアウト（染み出し）を抑える機能と加熱硬化する際の樹脂が確実に膜およびフィレットを形成する機能とを具有する。
【００１６】
ドライファブリック５には、ＲＴＭ成形法を利用してエポキシ系あるいはポリシアネート系の熱硬化型樹脂が含浸されるが、ハニカムコア２とドライファブリック５は、従来のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルに用いられているものと同じ構成である。
【００１７】
つぎに、本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法を図３および図４により説明する。
【００１８】
図３および図４に示すハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法においては、まず、複数枚のドライファブリック５を下型治具の上に積層し、ドライファブリックの上に不浸透性樹脂フィルム４を置き、不浸透性樹脂フィルムの上に非低粘度型樹脂フィルム３を置き、非低粘度型樹脂フィルム３の上にハニカムコア２を置き、ハニカムコア２上に非低粘度型樹脂フィルム３を置き、非低粘度樹脂フィルム３の上に不浸透性樹脂フィルム４を置き、不浸透性樹脂フィルム４の上にドライファブリック５を置く。これにより、ハニカムサンドイッチ構造複合材パネル１に必要な材料が下型治具の上に積層される。
【００１９】
つぎに、積層された材料の上に上型治具を置き、上型治具と下型治具を固定手段により結合し、上型治具及び下型治具に設けた空気口および樹脂通路口を別の治具により閉じる。
【００２０】
つぎに、上型治具及び下型治具とこれら間に積層された材料を、図３もしくは図４にしたがって加熱し樹脂を含浸させ硬化させる。そのため、まず、１℃／分以下の速度でシール材を硬化させる第１の温度まで加熱し、第１の温度を所定時間保持してシール材を硬化させるとともにドライファブリック５を乾燥させる。
【００２１】
このとき、加熱前に成形型を密閉してあるので、シール材加熱硬化時のシール膜内側（セル内圧）とシール膜外側（強化繊維区域）との差圧をなくすことができ、シール膜の不具合（孔が開いてしまう現象）を抑えることができる。この場合、シール材として樹脂のフロー特性の異なる２種の熱硬化性のエポキシ系樹脂フィルムを使用し、ドライファブリック５側に不浸透性樹脂フィルム４、ハニカムコア２側に非低粘度化樹脂フィルム３を配置したことで、強化繊維への過度なフローアウト（染み出し）を防ぎ、接着強度を得るための適正なフィレットを形成する。この一連の工程の中で、ドライファブリック５の乾燥とシール材３，４の硬化によるハニカムコア２のシール（目止め）が行なわれる。
【００２２】
つぎに、上型治具及び下型治具の空気口および樹脂通路口に設けた別の治具を取り外し、開いた空気口を空気吸引装置に連結し、開いた樹脂通路口を樹脂供給路に連結し、樹脂供給路を閉じる。
【００２３】
つぎに、上型治具および下型治具の型内を真空引きしながら樹脂をドライファブリック５に含浸させる第２の温度まで加熱もしくは冷却し、型内が第２の温度に達したら、樹脂通路口に連結した樹脂供給路を開き、樹脂を型内に注入する。注入圧力を０．２〜０．３ＭＰａにすることで、樹脂をドライファブリック５に含浸させる。この場合、空気排出口がある上型治具の空気排出口側から樹脂がフローアウトしたら出口側を閉じる。なお、この製造プロセスにおいては、樹脂含浸ラインのリークチェックのタイミングをシール材硬化（膜の形成）前でなく硬化後に行う。こうすることでシール材の発泡現象を抑えることができる。
【００２４】
つぎに、型内に注入した樹脂を第２の温度より高い第３の温度まで加熱し、樹脂をその温度で所定時間加熱して硬化させる。これにより、ハニカムサンドイッチ構造複合材パネル１が成形される。
【００２５】
なお、図４に示される第２の温度は第１の温度より低くなっている。この関係は、シール材の硬化温度とドライファブリックへ含浸される樹脂の含浸温度から決まる。どのケースでも必要な強度と品質が得られるが、さらにより低コストの作業やより品質に優れた製品を生産することを考慮して第１の温度と第２の温度の組み合わせを選択することができる。
【００２６】
また、本成形方法に使用されるシール材および含浸樹脂と、それらについての第１の温度、第２の温度および第３の温度を下記する表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004663174.tif 000002
なお、シール材および含浸樹脂がこの表に記載されたものに限らないのはもちろんである。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ハニカムコアの目止めをするシール材として、フロー特性の異なる２種の樹脂フィルムを使用し、シール材のドライファブリックへの流出を防止して、ハニカムコアに樹脂の接着力を強化するフィレットを適切に形成すると同時に、ドライファブリックの乾燥を行うことで、ＲＴＭ成形法によるハニカムサンドイッチ構造複合材のＲＴＭ成形法による一体成形が可能になり、低コストで品質のよいハニカムサンドイッチ構造部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法による積層方法を示す図。
【図２】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法による成形されたハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの一部を示す図。
【図３】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法の成形手順を示す図。
【図４】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法の他の実施の形態の成形手順を示す図。
【符号の説明】
１  ハニカムサンドイッチ構造複合材パネル
２  ハニカムコア
３  非低粘度型樹脂フィルム
４  不浸透性樹脂フィルム
５  ドライファブリック
【図１】
0004663174.tif 000003
【図２】
0004663174.tif 000004
【図３】
0004663174.tif 000005
【図４】
0004663174.tif 000006