(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ．片面を成型面とする成形型の上に、連続した炭素繊維からなる強化繊維布帛と、樹脂拡散通路形成部材とを配置する配置工程と、
Ｂ．成形型の成形面全体をバッグ材で覆うバギング工程と、
Ｃ．成形型とバッグ材とで囲まれた成形部を吸引により減圧する減圧工程と、
Ｄ．成形型を含め成形部全体を目標温度に加熱する加熱工程と、
Ｅ．前記減圧された成形部に熱硬化性樹脂を注入し、該注入樹脂を前記樹脂拡散通路形成部材を介して拡散させつつ、前記強化繊維布帛内に含浸させる樹脂注入・拡散・含浸工程と、
Ｆ．少なくとも前記成形部を、熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度に保つ保温工程と、を含むことを特徴とするＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法であって、
前記バッグ材が透明または半透明のものであるとともに、前記成形部の周辺に複数の減圧吸引口と複数の樹脂注入口とを設け、少なくとも一つの減圧吸引口を介して成形部を減圧し、前記注入時の樹脂温度を、該加熱雰囲気温度の差が±１０℃以下となるように設定し、少なくとも一つの樹脂注入口から樹脂を注入するに際し、樹脂の注入開始のタイミングをずらすことを特徴とするＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法。
【請求項２】
前記加熱方法が熱風である、請求項１に記載のＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法。
【請求項３】
前記加熱方法が光源を用いた輻射加熱方法である、請求項１または２に記載のＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法。
【請求項４】
前記目標温度は６０℃以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法。
【請求項５】
前記炭素繊維として、そのサイジング剤のガラス転移温度が加熱温度以下のものを用いる、請求項１〜４のいずれかに記載のＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法。
【請求項６】
樹脂槽を成形面より高い位置に配置して、樹脂の吐出圧を高める、請求項１〜５のいずれかに記載のＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、航空機などの一次構造部材として好適に用いることができる、強化炭素繊維とマトリクス樹脂とからなる繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと略称する。）製のスキン−ストリンガー構造部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、炭素繊維を強化繊維とするＣＦＲＰは、軽量、高耐久性であることから、民間航空機の各種構成部材として理想的な材料であり、その成形法としては炭素繊維と高靱性のエポキシ樹脂からなる、厚さ１５０〜２００ミクロン、幅３０ｍｍのプリプレグを一枚一枚積み重ねた積層体をオートクレーブ（圧力釜）中で加圧、加熱して硬化させる、いわゆるオートクレーブ成形法が一般的である。そして、その成形形状としては、面状のパネルをスキン、長尺のビームをストリンガーとした、いわゆるスキン−ストリンガー構造のフロアービームなどに加工、使用等されている。
【０００３】
しかしながら、航空機に使用されるエポキシ樹脂は、航空機に不可欠な耐損傷性要求（鳥や石などとの衝突、工具などの落下衝撃による内部損傷（例えば剥離や繊維破断など）によりいわゆる残存圧縮強度が低下するが、この内部損傷は目視による外観検査では検出できず、仮に内部損傷があっても飛行に十分な残存圧縮強度を有することが必要である。）を満足させる必要があるため、熱可塑樹脂やゴム成分などのエポキシ樹脂より高靱性な成分を混入させてあるので、室温（約５０℃以下）では流動性が殆どないゲル状態、すなわち、高粘度であり、後述するＲＴＭ成形法には適さない。
【０００４】
また、硬化剤がエポキシ樹脂中に混入されているため、室温でも反応が徐々に進行し、粘度は時間とともにさらに増加していく。プリプレグはこのため冷凍庫に保管しなくてはならない不便がある。
【０００５】
さらに、従来の成形方法はオートクレーブによる成形法であるため、オートクレーブの大きさの制約上、部材の幅は数ｍと限界があるばかりでなく、オートクレーブは設備が高価であるため、月に数台しか生産しない航空機の場合、極めてコスト高となり、経済性上からもＣＦＲＰ製の主翼や胴体といった大型の一次構造材の製造は実現していないのが実状である。
【０００６】
一方、近年になって、建築用部材の成形法としてＲＴＭ成形法が注目されはじめており、特開平−１４５０４２号公報で提案されているように、長さが１０ｍ以上の大型のＦＲＰ構造体が実用化されつつある。この公報に記載の製造方法は、型上に強化繊維布帛を配置し、全体をバグフィルムで覆った後、バグ布帛で覆われた内部を真空状態にして、低粘度のフェノール樹脂を室温で注入して前記強化布帛内に樹脂を拡散、含浸させるというものである。
【０００７】
このような建築分野で実用化されつつある成形法は、成形すべき部材の大きさや生産性が航空機の胴体や主翼等の一次構造材のそれらに近いため、より経済性の高い航空機部材の製造方法としての転用可能性は高いが、成形面では以下の問題を解決する必要があった。
【０００８】
１）樹脂含浸性：航空機で使用される高靱性エポキシ樹脂（例えば、東レ社製３６３１樹脂）等の高靱性樹脂は流動性がないため、樹脂の注入ができない。
【０００９】
２）耐損傷性：建築部材で使用されている室温で低粘度のフェノール、ポリエステル樹脂などでは航空機用部材に転用しても耐損傷性が不足する。
【００１０】
３）耐熱性：建築部材における耐熱性は、最高気温に相当する４０℃程度であるが、航空機ではジェットエンジンからの排熱、空力加熱などによる昇温があるため、耐熱性は９０℃以上が必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、例えば航空機用一次構造部材として用いられ、信頼性に優れるスキン−ストリンガー構造部材を、生産性良く、安価に製造することのできる製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の製造方法を採用するものである。すなわち、
Ａ．片面を成型面とする成形型の上に、連続した炭素繊維からなる強化繊維布帛と、樹脂拡散通路形成部材とを配置する配置工程と、
Ｂ．成形型の成形面全体をバッグ材で覆うバギング工程と、
Ｃ．成形型とバッグ材とで囲まれた成形部を吸引により減圧する減圧工程と、
Ｄ．成形型を含め成形部全体を目標温度に加熱する加熱工程と、
Ｅ．前記減圧された成形部に熱硬化性樹脂を注入し、該注入樹脂を前記樹脂拡散通路形成部材を介して拡散させつつ、前記強化繊維布帛内に含浸させる樹脂注入・拡散・含浸工程と、
Ｆ．少なくとも前記成形部を、熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度に保つ保温工程と、を含むことを特徴とするＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法であって、
前記バッグ材が透明または半透明のものであるとともに、前記成形部の周辺に複数の減圧吸引口と複数の樹脂注入口とを設け、少なくとも一つの減圧吸引口を介して成形部を減圧し、前記注入時の樹脂温度を、該加熱雰囲気温度の差が±１０℃以下となるように設定し、少なくとも一つの樹脂注入口から樹脂を注入するに際し、樹脂の注入開始のタイミングをずらすことを特徴とするＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法である。
【００１３】
ここで、本発明でいう「スキン−ストリンガー構造部材」とは、図１に示すように、スキン（板）１と、少なくともスキン１の片側に、桁や骨となる補強材のストリンガー２が一体となった構造をしているものをいう。この場合、ストリンガー２は、図のようにＩ形をした比較的大きな部材２Ａであっても、また、小さなリブ状体２Ｂであっても良い。このように両部材１、２を一体化することで、接合部の重量が低減でき、金属重量比で大幅な軽量化が可能となるばかりでなく、接合用の組み立てジグや労力が不要であり、経済性の点からも極めて好ましいものである。また、この構造は、接合部がないことから、空力抵抗が低減するという効果や、接合部からの水分の進入で引き起こされる劣化も抑制できるという効果も期待できる。本発明の製造方法によって得られた構造部材の平面的な大きさは３ｍ2以上で、その主たる用途は特に限定されないが例えば航空機の胴体や主翼、尾翼、バルクヘッド、フロアー、カナードなどの全体またはそれらの一部を構成することができる。
【００１４】
スキン１部分は、平面であったり凹凸面であたりするが、面剛性を必用とするため、面内等方性であることが好ましく、後述する繊維の配向方向は、繊維が直交する方向（以下、直交構成あるいは、０／９０構成と略称する。）、あるいは互いに４５度で交差する方向（以下、疑似等方構成と略称する。）、あるいは繊維が互いに６０度で交差する（以下、３軸構成あるいは疑似等方性構成と略称する。）であることが好ましい。胴体部がスキンに該当する場合、内圧により胴体の周方向に張力が発生するため、前記した疑似等方性構成から著しくずれない範囲内で周方向に補強繊維をより多く配向させること、具体的な範囲としては、補強繊維に占める割合が２５〜３５％が好ましい。この場合、２５％未満であると周方向の強度不足となり、３５％を越えると周方向以外の強度が不十分となる傾向がある。また、胴体スキンの中でも頂部（以下、クラウン位置と略称する。）に位置するスキンの場合は、航空機の前後方向の曲げ剛性および強度を向上させるために、長手方向に連続繊維をより多く配列させること、具体的には補強繊維に占める割合が２５〜４０％の範囲内になるようにするのが好ましい。
【００１５】
翼やカナードにおけるスキンは、上面では揚力により圧縮力が翼の長手方向に作用するため、連続繊維は翼の長手方向に配列させることが好ましい。この場合、長手方向に配列する繊維は、スキン上面の最表面に近ければ近いほど、曲げ剛性が向上して好ましいが、工具の落下などの衝撃を受ける確率も大きくなるため、最表層より少し内側（最表層の配向は主翼の長手と４５度方向に配して、その内側）に配置することが好ましい。
【００１６】
フロアーやバルクヘッドにおけるスキンは、ストリンガーにより両面から支持されている構造であることが多く、スキンのソリを小さくするために、４５度毎、あるいは、６０度毎に連続繊維が配列している疑似等方性とすることが好ましい。
【００１７】
ストリンガー部分は、スキンの剛性を目的とする方向に向上させるために構成する。すなわち、胴体の場合は、周方向および前後方向にストリンガーをスキンと一体化させる。翼の場合は、長手方向にストリンガーを、長手と直交方向にリブを配する。ここで、ストリンガー２の断面は図２、図３に示すように、Ｉ型、Ｚ型、Ｌ型、Ｔ型、Ｊ型、Ｙ型、ハット型、ボックス型ストリンガー２ａ〜２ｈ等であり、図１に示すように、スキンの曲面に沿ってフランジ３部分が曲率を有していたり、断面積も可変であって差し支えない。ストリンガーには、長手方向の剛性とねじり剛性が重要であるため、長手方向に連続繊維をより多く配列する。好ましい範囲としては、補強繊維に占める割合が２５〜６０％の範囲内となるように配列させることと、長手方向に対し４０〜５０度方向により多くの連続繊維、好ましい範囲としては補強繊維に占める割合が２５〜５０％の範囲内となるように配列させることが好ましい。また、図２に示すように、Ｚ型断面ストリンガー２ａのコ−ナー部分４のように、ストリンガーの曲がり部分では、面外の力が発生して剥離が発生する可能性があるので、曲がり部分には厚み方向にステッチによる補強繊維やピンなどの補強を施すことが好ましい。特に、厚みが３ｍｍを超えるストリンガーの場合には、厚み方向の補強が有効である。勿論、フランジ部分にもステッチなど同様の補強を施すことも差し支えない。
【００１８】
これら大型の一次構造部材は極めて高い信頼性を要求され、上記した耐損傷性（ある程度の大きさの内部損傷があっても飛行に十分な残存圧縮強度を有する）が要求される部材であり、かつ、耐熱性が要求される。中でも胴体キール部分（胴体の底部）は石などの衝突が、また、主翼の上／下面は工具などの衝撃が発生しやすい箇所であり、本発明を適用するに好ましい部材である。尚、部材の大きさは、大きくして一体化するほど、部品点数が減って組み立て工数が低減できて、経済性上好ましいが、大きすぎるとアクセスホールが確保しにくくなる、非破壊検査がしにくくなる等の弊害も生じるので、上限としては１００ｍ2程度が適切である。
【００１９】
また、部材の取り回しの効率上からは、部材の最大差し渡し長さは３０ｍ以下であることが好ましい。最大差し渡し長さとは、部材の２点を直線で結んでできる距離のうち、最大のものを指す。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図４を参照しながら工程順に詳述する。
【００２１】
Ａ．成形用材料の配置工程
まず、片面を成形型とするこの型の上に、連続した炭素繊維からなる強化繊維布帛と、樹脂拡散通路形成部材とを配置する。成形型は、金属製、木製、樹脂製、あるいはＦＲＰ製からなる片面型（いわゆる上型が存在せず、後述のバグフィルムが上型の役割を果たす）である。この場合、成形部材の面積が１０ｍ2以上の大きさになると、木製あるいはＦＲＰ製の型がハンドリング性上好ましい。木製型は安価であり、ＦＲＰ型は表面が平滑であるという特徴を有する。尚、ＦＲＰ型の補強繊維には、炭素繊維を使用することが好ましい。炭素繊維を補強繊維とするＦＲＰ型は、ガラス繊維を補強繊維とするＦＲＰ型に比べ線膨張係数が小さいため、後述する加熱行程において、部材の寸法精度を確保することがしやすくなるからである。また、型の耐摩耗性という点からも、ＦＲＰ型の補強繊維は炭素繊維が好ましい。
【００２２】
本片面成形型上には、連続の炭素繊維からなる布帛を配置する。一次構造材には、比剛性、比強度が要求されるため、ＪＩＳ  Ｒ７６０１で測定される該炭素繊維の引張弾性率が２３０〜４００ＧＰａの範囲内であり、かつ、強度が４５００〜６０００ＭＰａの範囲内の連続の高強度炭素繊維が適する。連続の炭素繊維であることから、衝撃を受けた際に、非連続繊維で発生しがちな、繊維端部からの剥がれが抑制できて、耐損傷性を向上させることが可能となる。また、布帛状であることから、大面積の型上に、効率よく布帛を配置させることが可能となり、経済性に優れる。中でも、直交する２方向に連続の炭素繊維を織り込んだ織物は、プリプレグでは４枚の積層が必要とされる対称直交積層構成を布帛一枚で実現することができるので好ましい。また、炭素繊維が一方向に配列し、多方向にはガラス繊維の補助糸が配列し、織り組織している一方向織物は、繊維の屈曲がなく、剛性と強度を向上させる上で好ましい布帛である。平織物（扁平糸織物も含む）、綾織物，繻子織物、多軸織物、三次元織物、三次元編組等も使用できる。
【００２３】
また、上記強化繊維布帛は複数枚積層配置することもできる。この場合、強化繊維布帛同士が部分的に互いに固定されていると、広い面積や長尺のものにあっても、ずれを生じさせることなく、型への賦形を行うことが可能になる。たとえば、予め、積層された強化繊維布帛を厚み方向に少なくとも一カ所固定された状態で成形型面に配置することができる。固定方法としては、ステッチ、固着剤（熱可塑性粒子、合成繊維、熱硬化性樹脂噴霧等）による熱融着か熱硬化を採用すればよい。
【００２４】
炭素繊維には、通常、布帛製造時の擦過ケバを抑制する目的で付着量が０．１〜３％のサイジング剤が付与されているが、本発明における炭素繊維のサイジング剤は、Ｔｇ（転移温度）が後述する雰囲気温度よりも低い高分子材料からなることが好ましい。Ｔｇが雰囲気温度以下であることで、サイジング剤が樹脂中に溶解、分散して均質な物性が発現する。サイジング剤の量が微量であると物性への影響が無視できるが、数％のサイジング剤が炭素繊維と樹脂の界面に停留するような状態になると、衝撃時の耐損傷性が低下することが懸念されるからである。また、サイジング剤は、雰囲気温度でエポキシ樹脂に可溶なものが好ましい。
【００２５】
尚、該布帛は、成形用型面とは別の簡易型（例えば、木製や樹脂製型）で製品と近似の形状に予め賦形し固着して置いたり（プリフォーム化）、織物布帛を積層し成形型面上に配置した際に生じ易い各布帛のずれや乱れを防止するために、全面積の少なくとも一カ所において局部的に布帛間を固定することもある。その布帛の賦形後の固着手段や布帛間の固定手段としては、ピンポイント的又はライン状に熱可塑性樹脂粒子を散布したり、熱硬化性樹脂を噴霧を散布したり、また熱可塑性繊維を配置したりして、その後それらの部位を熱プレスする方法を用いることができる。また、上記プリフォーム化において、上記織物布帛を賦形する際、該布帛に適度の張力、例えば、１０ｃｍ当たり２００ｇ〜５００ｇの張力を付与して行い、次の固着の際まで該張力を保持するようにすると良い。
【００２６】
該片面型上には、上記布帛に加え、樹脂拡散通路形成部材を配置する。樹脂拡散通路形成部材とは、金属や高分子材料からなる網目状、メッシュ状の通気性材料であり、樹脂を高速で炭素繊維布帛の表面に行き渡らせることが可能であるため、隅々まで樹脂が行き亘り、後述３）の減圧による脱気工程との相乗効果により、成形体のボイド量が０．２％以下の構造材に値する信頼性の高い一次構造材部材が得られる。
【００２７】
さらに、該樹脂拡散媒体と布帛との間に離型用織布（ピールプライ）を重ねて配置すると、樹脂核酸媒体を取り除く作業が容易になる。
【００２８】
さらに、真空吸引（減圧吸引）ライン及び樹脂注入ラインをセットする。具体的には開口部を有するライン状機材（たとえば、アルミニウム製Ｃ型チャンネル材）を布帛の端部周辺に配置し、該ライン状機材の端部に樹脂製チューブを連通させる。
【００２９】
Ｂ．成形型の成形面全体をバッグ材で覆うバギング工程
上記成形材料の配置工程に続き、成形面をバグフィルムなどのバッグ材で覆って減圧（含真空）が可能なようにする。
【００３０】
バッグ材はナイロン、フッ素、シリコン、アラミド、ポリイミド、ポリエチレンなどの高分子材料からなるが、後述の加熱工程を考慮すると、ナイロン−６６のバグフィルムが安価で好ましい。バグフィルムには、離型処理を施して脱型作業を容易にしたり、再利用可能にしても差し支えない。また、バグフィルムを予め部材の形状に加工しておいて、バグ工程を効率的にしたり、再利用可能としても差し支えない。シリコン製のバグフィルムは、耐熱性があり、かつ、離型性が良好で、形状追従性（変形性）もあるため、本発明のバグフィルムとして特に好ましい。また、透明性のバグフィルムは、樹脂の流れや炭素繊維の乱れや、ゴミなどの不純物の混入を目視で検査できるので好ましい。
【００３１】
尚、上記真空を確保するために、バグフィルムと型の間には、シーラントと呼ばれる粘着性のシーリング材料、あるいは、個体のシール材料、あるいはシールテープを配置させることが好ましい。粘着性のシーリング材料としては、ブチルゴム、ネオプレンゴムなどのゴムを主成分するシール材料がある。個体のシール材料としては、シリコンゴム等があり、型の周囲に突起状に固着させておいて、再利用が可能としても差し支えない。上記したシリコンバグフィルムの場合、型のシール材をシリコン製としておくと、両者の硬さが同じであるため、密着性が良好で真空の確保が容易となるというメリットがある。尚、真空グリースを併用しても差し支えない。
【００３２】
尚、該バグフィルムの外側に、もう一重以上のバギング用フィルムを被覆した多重構造のバグにしてもよい。多重とすることで、加熱時にバッグ材料が局所的に破れたりした場合でも、樹脂が外部に流出したりすることが抑制できて、信頼性の高い成形法となる。また、伝熱性の異なる種類のバッグ材料を選定して、成形体の温度コントロールをする事も可能である。具体的には、最も外側に熱伝達率の高いバッグフィルムを使用して熱風との熱交換効率を高め、その内側には熱伝導率の高いバッグフィルムを使用して、布帛への熱伝達効率を高める方法である。さらに、内部発熱が大きい樹脂であり除熱が必用な場合等、より早い伝熱特性が必用な場合は、アルミニウムテープなどの金属材料を局所的に挿入したりすることも好ましい。
【００３３】
Ｃ．成形型とバッグ材で囲まれた成形部を吸引により減圧する減圧工程
次に上記バギングした成形部を真空ポンプなどで減圧する。減圧の程度は、−４５０〜７６０ｍｍＨｇ程度とする。このように成形部内部の空気を除去して、成形体にボイドや空気溜り（空孔）が形成されるのを抑制すると同時に、布帛を固定し、成形体の厚みを均一、成形体の繊維含有率を一定にすることが可能となる。
【００３４】
Ｄ．加熱工程
次に上記した成形部全体を成形型から取り出し、成形型を含め、成形部全体を目標温度にまで加熱する。用いる加熱装置や加熱方式としては、熱風循環型加熱オーブンや局部排気型熱風発生機（ブロワーで送風）等を使用した熱風加熱方式、及び／または、ヒートブランケットと呼ばれるヒーターを内蔵した布状物、ラバー状物で接触加熱方式、及び／または、発熱ランプ光源等による輻射加熱方式が挙げられるが、後述するように熱効率の点から、熱風加熱方式のものが好ましい。加熱温度としては、具体的には注入する樹脂の粘度を検出することにより、粘度が１０〜２００ｃｐｓの範囲になる目標温度まで加熱する。加熱目標温度としては、樹脂が航空機一次構造材用の高靱性エポキシ樹脂の場合は、高粘度であるので、目標温度は６０℃以上であることが好ましく、後述する後硬化温度との関係からは８０℃以上であると耐熱性をより高くできて、さらに好ましい。また、昇温速度しては、成形対象にも依るが温度斑をなくすために、１．０〜８℃／ｍｉｎ程度とする。
【００３５】
本発明の成形対象のように成形物のサイズが大きく、樹脂の粘度が高い場合、成形型全体を加熱オーブン内に投入して密閉し、オーブン内で熱風を循環させる方法が熱効率が高く最も好ましいが、断熱材で簡易的な部屋を作製して成形型全体を覆い、その中に熱風をブロアーで送風する方法でもよい。何れにしても、型の加熱を目標加熱温度に対し±７℃以下（望ましくは±５℃以下）の範囲に納めることが好ましい。熱風加熱により、オートクレーブに比べ、高い経済性を達成できる。但し、既設のオートクレーブがそのまま利用できる場合には、温度斑の点で優れるオートクレーブを利用しても差し支えない。
【００３６】
Ｅ．樹脂注入・拡散・含浸工程
次に前記減圧された成形部に熱硬化性樹脂を注入し、前記樹脂拡散通路形成部材を介して注入樹脂を拡散させつつ、前記強化繊維布帛内に含浸させる。
【００３７】
注入する樹脂としては、熱硬化性の高靱性エポキシ樹脂が最も好ましいが、高耐熱性樹脂として、たとえば、ビスマレイミド樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂やフェノール樹脂等の高耐熱性熱硬化性樹脂を使用できる、エポキシ樹脂を用いる場合は、ガラス転移温度が１２０℃以上の高耐熱性樹脂を用いることが好ましい。また、良好な拡散、含浸性を得るために、注入時の粘度が１０〜２００ポイズとなるように、型温度をコントロールすることが好ましい。
【００３８】
予め脱泡しておいた主剤と硬化剤を容器に入れて空気が混入せぬように穏やかに攪拌・混合する。そして、たとえば真空吸引を続行しながら樹脂注入ラインに連通したチューブ端を上記容器の樹脂内に投入し、布帛を配置した型のキャビティ内に樹脂を大気圧の押圧力で流入させる。該キャビティ内に流入した樹脂は、スキン構造の場合には樹脂拡散媒体内を、サンドイッチ構造の場合はコアに加工した溝内を面方向に流れて拡散するとともに、やがて強化繊維布帛内に浸透して行くことによって強化繊維布帛内に含浸していく。布帛への含浸が終了すると、やがて樹脂は真空吸引ラインへと流出する。本発明におけるように５ｍ以上もの大型成形体を成形する場合、樹脂の注入速度を所定レベルより低下させて、全体への含浸が終了する前に樹脂のゲル化が始まることが生じないように、樹脂の注入ラインを複数にする。又、同様に真空吸引ラインも複数にする。複数のラインを設ける場合、各樹脂注入ラインに樹脂を流すタイミングは、未含浸部分が生じないように樹脂の流動状況を観察しながら判断することが好ましい。バッグ材が透明または半透明のものであれば、樹脂の流動状況を容易に観察することができる。
【００３９】
樹脂の注入は、複数の減圧吸引口を介して成形部を減圧し、複数の樹脂注入口から行う。そして、複数の樹脂注入口からの樹脂注入開始のタイミングをずらすこと、また、時間差をもって順次樹脂注入することを特徴とする。即ち、樹脂流動は樹脂注入口より遠ざかるに従って、流動抵抗の増加により非線形的に遅くなる。従って、注入口を複数にして、新しく樹脂注入を開始することにより、広い面積、長尺の成形体に対しても、充分対応することも可能で、比較的短時間で樹脂含浸できると共に、また各部位に樹脂含浸洩れによるボイド等を生じさせることなく、良好な成形状態を確保することが可能になる。
【００４０】
また、複数の減圧吸引口や複数の樹脂注入口を適切に配置しておくことで、ストリンガーの数の多い比較的複雑なスキン−ストリンガー構造部材にも、適切に製造ができるようになる。
【００４１】
また、本発明に係るＦＲＰ製大型面状体の製造方法においては、注入された樹脂がゲル化するまで吸引し続けるようにすることができ、それによって、より確実に樹脂の拡散を達成できると共に、樹脂から発生する揮発性ガスの残存によるボイドの発生も防止できる。
【００４２】
樹脂拡散通路形成部材は、そのまま成形品と一体に成形品内に残すこともでき、成形後に成形品からシート状の樹脂拡散媒体を剥離除去することもできる。樹脂拡散媒体を剥離除去する場合には、樹脂拡散媒体と強化繊維布帛との間に、剥離しやすい離型織布であるピールプライを介装しておけばよい。
【００４３】
また、樹脂注入は真空圧による圧力差（最大１ｋｇ／ｃｍ2 ）でなされるが、より高圧で樹脂を吐出できれば、一層効果的に樹脂注入が可能となる。そのためには、樹脂槽を成形型面より高い位置に設置すると良い。それによって、流体力学的なヘッド差が増圧できる。
【００４４】
含浸が終了した後には樹脂注入を停止し、樹脂注入ラインに空気が流入しないように樹脂注入用チューブを完全に閉鎖することが望ましい。その状態で、目標温度をなす熱風を所定の時間送風しながら成形部全体を加熱し続けることによって、含浸した樹脂を硬化させる。
【００４５】
Ｆ．保温工程
次に樹脂の注入後は、型全体を前記熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度に保つため、硬化温度まで昇温させる。昇温は、成形体全体に含浸した後であっても、成形型を熱風により昇温させながら樹脂を注入しても差し支えない。後者の方が、成形サイクルを短縮して、より効率のよい量産向きの成形を行うことができる。注入温度、硬化温度に関しては、たとえば、成形型の温度が１００℃以下のときに樹脂の注入を開始し、１００℃以上で樹脂を硬化させるような形態を採用することができる。さらに、樹脂注入温度と樹脂硬化温度とが２０℃以上離れている条件（ステップキュア）とすることも好ましい。注入温度と硬化温度が２０℃以下であると、注入時に硬化が開始して、全体に樹脂が流入する前に粘度が上昇して未含浸部分が生じたりして、ボイドが発生するなど、スクラップ製品が多発して生産効率が低下するからである。
【００４６】
次に加熱硬化後に、ＦＲＰ成形品を脱型する。脱型時に変形しないまでに剛性を有していることを確認し、バギング用フィルムやラバーシートを取り除いて成形体を型上より脱型する。樹脂拡散通路形成部材をそのまま成形品内に残すこともできるし、必要に応じて、樹脂拡散通路形成部材、とくにシート状の樹脂拡散媒体を成形後に成形品から剥離除去することもできる。樹脂拡散媒体と強化繊維布帛との間に予めピールプライを介装しておけば、容易に剥離除去することができる。
【００４７】
このような本発明に係るＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法においては、従来のプリプレグ／オートクレーブ方式による成形に比べ、片面型でよく、その型も、真空圧に耐え得るだけの低強度な非金属等の安価な型でよく、かつ、オートクレーブ設備やプリプレグ保冷用の冷凍庫等の高価な設備が不要であり、安価な熱風を加熱熱源とすることができる。また、プリプレグに比べ安価な強化繊維布帛を直接使用でき、成形のための工数も少なくて済む。さらに、オートクレーブ設備やプリプレグ保冷用の冷凍庫等が不要であることから、成形用のスペースが少なくて済み、強化繊維布帛のレイアップから、樹脂注入、硬化、脱型までを同一の場所で行うことができる。したがって、生産設備費、製造コストを著しく低減できるとともに、比較的狭い場所でスキン−ストリンガー構造の航空機一次構造部材を容易、かつ安価に製造することが可能になる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法によれば、オートクレーブやプリプレグ保冷用冷凍庫等の高価な設備を使用することなく、簡単な設備で、かつ比較的狭いスペースで、例えば航空機用途の一次構造部材として使用できる長さが５ｍ以上もの大型のＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材を容易、かつ安価に製造できる。しかも、実質的に同じ場所で成形作業を実施でき、必要な加熱も容易に実施できることから、成形サイクルを大幅に短縮でき、量産性に優れた製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって得られたＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の一実施態様例の斜視図である。
【図２】図１のストリンガーの種々の実施態様例に係る断面図である。
【図３】図２ストリンガーとは異なる態様のストリンガーの断面図である。
【図４】本発明の製造方法の工程フロー図である。
【符号の説明】
１：スキン
２：ストリンガー
３：フランジ
４：コーナー部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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