(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型治具の上に外板用材料を積層する外板用材料積層工程と、
伸縮性および耐熱性を有する袋体にシリコンゴム製のビーズまたはシリコンゴム製のビーズにガラス製のビーズを混入させたものを充填したフレキシブルマンドレルを、前記外板用材料上の所定位置に配置するフレキシブルマンドレル配置工程と、
前記外板用材料上に前記フレキシブルマンドレルを覆うように補強部材用材料を配置する補強部材用材料配置工程と、
前記外板用材料および前記補強部材用材料の上に上型治具を配置する上型治具配置工程と、
前記上型治具と前記下型治具とで囲まれた空間内の真空引きを行う排気工程と、
前記空間内の真空引きを行いながら前記外板用材料および前記補強部材用材料を加熱する加熱工程と、
前記フレキシブルマンドレルから前記ビーズを排出するビーズ排出工程と
を備えることを特徴とする複合材補強板の製造方法。
【請求項２】
前記外板用材料は、
熱硬化性樹脂フィルムとその上に配置された樹脂未含浸の強化繊維織物材であり、
前記補強部材用材料は、
樹脂未含浸の強化繊維織物材であり、
前記排気工程および前記加熱工程における真空引きの吸引口は、前記上型治具の前記補強部材用材料の上方部分に設けられることを特徴とする請求項１記載の複合材補強板の製造方法。
【請求項３】
前記外板用材料および前記補強部材用材料は、
樹脂未含浸の強化繊維織物材であり、
前記排気工程と前記加熱工程との間に、
前記下型治具と前記上型治具とで囲まれた前記空間内に熱硬化性樹脂を導入して前記外板用材料および前記補強部材用材料に含浸させる樹脂導入工程を備えることを特徴とする請求項１記載の複合材補強板の製造方法。
【請求項４】
前記外板用材料および前記補強部材用材料は、
強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグであることを特徴とする請求項１記載の複合材補強板の製造方法。
【請求項５】
前記外板用材料は、
強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグであり、
前記補強部材用材料は、
熱硬化性樹脂を一次硬化させた繊維強化樹脂部品であることを特徴とする請求項１記載の複合材補強板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材補強板の製造方法に関し、特に、フレキシブルマンドレルを使用した複合材補強板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空宇宙分野には、航行体の軽量化および高強度化という要求があるため、近年では、航空機の構造が、繊維強化プラスチックによって製造されることが多い。例えば、図７に示すような航空機の主翼に組み込まれる補強パネル１００は、外板１１０および補強部材１２０を各々別個に成形した後、ファスナ結合したり接着剤で接着したりして製造されており、この外板１１０の成形方法として、プリプレグを積層して硬化させたり、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させたりする方法が採用されている。
【０００３】
また、外板１１０用に積層したプリプレグと、あらかじめ一次硬化させた補強部材１２０とを接着剤を介して積層し、補強部材１２０と外板１１０用プリプレグとで囲まれる空間（中空部）内にバギングフィルムを挿入した後、補強部材１２０と外板１１０用プリプレグとをバギングフィルムで覆い、バギングフィルム内の空気を排出するとともにバギングフィルム外部を加圧しながら加熱して硬化成形して補強パネル１００を製造するという方法も採用されている。
【０００４】
一方、エルロン、フラップ、タブなどの可動翼２００を繊維強化複合材料によって製造する方法としては、図８に示すように、前縁部２１０用、桁部２２０用および外板部２３０用のプリプレグを積層して硬化させ、これらを所定位置に配置してファスナ結合したり、接着剤を用いて接着したりする方法や、前縁部２１０、桁部２２０および外板部２３０用の強化繊維織物材を成形治具の中にセットし、外部から熱硬化性樹脂を導入して含浸させて硬化させる方法などが挙げられる。
【０００５】
前記した可動翼２００を製造する際にも、前縁部２１０と桁部２２０とから形成される前方中空部３００、および、桁部２２０と上下外板部２３０とから形成される後方中空部４００に、分割可能な金属製または硬質ゴム製のマンドレルを挿入したり（図８（ｂ）参照）、各中空部３００、４００が複雑な内部曲面を有する場合には、各中空部３００、４００にバギングフィルムを挿入して加圧気体を導入したりすることによって、樹脂硬化の際の加圧で前縁部２１０、桁部２２０および上下外板部２３０の形状がくずれるのを防止するとともに、各中空部３００、４００に熱硬化性樹脂が流出するのを防止していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、補強パネル１００を製造する場合には、バギングフィルムは形状が安定しないため、中空部の内部形状に合わせて正確に配置するのが困難であった。バギングフィルムを中空部の内部形状に合わせて正確に配置しない場合には、熱硬化性樹脂を硬化させる際にプリプレグや強化繊維織物材に加わる圧力が不均一となって製品の品質が低下したり、成形時にバギングフィルムに孔があき加圧が不可能になったり、取り除くときにバギングフィルムが破れて中空部内に残ってしまうことがあった。さらに、バギングフィルムは毎回交換する必要があるため、コストが嵩んでいた。
【０００７】
一方、可動翼２００を製造するために前記した金属製のマンドレルを使用する場合には、中空部の断面形状を、一定形状または一方向への先細形状として、成形後にこの金属製のマンドレルを取り外せるようにする必要があるため、製品の形状が制限されていた。また、金属製のマンドレルは、その形状精度がわずかに乱れた場合でも、中空部からの取り外しが困難または不可能になるため、きわめて厳密な加工精度が要求され、その製作コストが嵩んでいた。さらに、この金属製のマンドレルは重量が大きいために取り扱い難かった。
【０００８】
また、前記した硬質ゴム製のマンドレルは、金属製のマンドレルと比較すると軽量であり厳密な加工精度も要しないが、ゴムの熱膨張率が大きいため、熱硬化性樹脂を硬化させる際の加熱による硬質ゴム製のマンドレルの膨張によって、プリプレグまたは強化繊維織物材の薄手の部分に過剰な圧力が加わり、製品の品質を低下させてしまうことがあった。
【０００９】
本発明の課題は、製造上の労力およびコストを格段に低減しつつ、高品質な複合材製品を得ることのできる、複合材補強板の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の複合材補強板の製造方法は、例えば図４に示すように、下型治具の上に外板用材料を積層する外板用材料積層工程と、伸縮性および耐熱性を有する袋体にシリコンゴム製のビーズまたはシリコンゴム製のビーズにガラス製のビーズを混入させたものを充填したフレキシブルマンドレルを、前記外板用材料上の所定位置に配置するフレキシブルマンドレル配置工程と、前記外板用材料の上に前記フレキシブルマンドレルを覆うように補強部材用材料を配置する補強部材用材料配置工程と、前記外板用材料および前記補強部材用材料の上に上型治具を配置する上型治具配置工程と、前記上型治具と前記下型治具とで囲まれた空間内の真空引きを行う排気工程と、前記空間内の真空引きを行いながら前記外板用材料および前記補強部材用材料を加熱する加熱工程と、前記フレキシブルマンドレルから前記ビーズを排出するビーズ排出工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、従来使用していたバギングフィルムに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを使用しており、このフレキシブルマンドレルは、あらかじめ補強部材の内部形状に合わせて自在に変形可能であるため、外板用材料および補強部材用材料に均一な圧力を加えることができる。この結果、きわめて高品質な複合材製品を得ることができる。
【００１２】
また、請求項１記載の発明によれば、従来使用していたバギングフィルムに代えて、補強部材用材料をフレキシブルマンドレルで支持し、成形後にこのフレキシブルマンドレルを取り出して複数回繰り返して使用することができるため、製造上のコストを格段に低減することができる。
【００１３】
さらに、請求項１記載の発明によれば、従来使用していた金属製のマンドレルに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを使用しており、このフレキシブルマンドレルは自在に変形可能であるため、補強部材の内部形状に拘らず、成形後に容易に外板と補強部材との間から取り外すことができる。従って、多様な形状の複合材補強板を製造することができる。また、フレキシブルマンドレルには金属製のマンドレルのように厳密な加工精度を要求されないので、マンドレル製作コストを抑えることができる。また、フレキシブルマンドレルは金属製のマンドレルと比較すると軽量であるため、きわめて取扱い易い。
【００１４】
さらにまた、請求項１記載の発明によれば、従来使用していた硬質ゴム製のマンドレルに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを使用しており、このフレキシブルマンドレルを構成するシリコンゴム製のビーズやガラス製のビーズの混合比や充填率などを調整することによって、外板用材料および補強部材用材料に加える圧力の大きさを制御することができる。従って、きわめて高品質な複合材製品を得ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の複合材補強板の製造方法において、前記外板用材料は、熱硬化性樹脂フィルムとその上に配置された樹脂未含浸の強化繊維織物材であり、前記補強部材用材料は、樹脂未含浸の強化繊維織物材であり、前記排気工程および前記加熱工程における真空引きの吸引口は、前記上型治具の前記補強部材用材料の上方部分に設けられることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の奏する作用効果に加え、熱硬化性樹脂フィルムを配置し、これを加熱溶融させることによって、熱硬化性樹脂を強化繊維織物材に含浸させ硬化させており、熱硬化性樹脂フィルムはきわめて容易に調製することができるので、製造上の労力およびコストをさらに低減することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の複合材補強板の製造方法において、前記外板用材料および前記補強部材用材料は、樹脂未含浸の強化繊維織物材であり、前記排気工程と前記加熱工程との間に、前記下型治具と前記上型治具とで囲まれた前記空間内に真空引きによって熱硬化性樹脂を導入して前記外板用材料および前記補強部材用材料に含浸させる樹脂導入工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の奏する作用効果に加え、真空圧のみによって熱硬化性樹脂を導入して外板用材料および補強部材用材料である強化繊維織物材に含浸させ硬化させており、樹脂含浸のために圧力を加える工程を経ていないので、製造上の労力およびコストをさらに低減させることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の複合材補強板の製造方法において、前記外板用材料および前記補強部材用材料は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の複合材補強板の製造方法において、前記外板用材料は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグであり、前記補強部材用材料は、熱硬化性樹脂を一次硬化させた繊維強化樹脂部品であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４または５記載の発明によれば、従来から採用されているいわゆるプリプレグ積層法またはコボンド法を採用しつつ、請求項１記載の発明の作用効果を充分に奏することができる。従って、既存のプリプレグ製造装置やオートクレーブなどを有効に利用して、より高品質の複合材料製品を製造することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面によって詳細に説明する。各実施の形態に係る製造方法によって製造される複合材料製品は、航空機の主翼に組み込まれる補強パネル１０であって、図１および図２に示したように、外板１１と補強部材１２とを備えるものである。図２から明らかなように、補強部材１２を長さ方向に直角に切断した際の断面形状はハット型とされており、このハット型断面形状の補強部材１２と外板１１とによって中空部２０が形成されている。
【００２３】
[第１の実施の形態]
本実施の形態では、いわゆるＲＦＩ法によって補強パネルを製造する方法について説明することとする。まず、外板１１成形用の強化繊維織物材（以下、「外板用織物」という）１１’と、補強部材１２成形用の強化繊維織物材（以下、「補強部材織物」という）１２’とを調製する。これら外板用織物１１’および補強部材用織物１２’は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維などの強化繊維を平板状に織り合わせたものであり、ガラス繊維とカーボン繊維などの異種の強化繊維を織り合わせたものでもよい。
【００２４】
織り方の種類としては、平織り、綾織り、朱子織りなどを挙げることができる。なお、強化繊維が、経、緯および垂直の三方向に配置されるように立体的（三次元的）に織り合わせると、強度に優れる補強パネルを製造することができるので好ましい。これら外板用織物１１’および補強部材用織物１２’の厚さは、製造する補強パネルの用途に応じて適宜決めることができる。
【００２５】
次いで、図４に示すように下型治具３０を配置する。この下型治具３０の表面形状は、製造する補強パネル１０の外板１１の表面形状と同一とする。下型治具３０は、成形時に加えられる圧力によっても変形しない剛性と、後述する加熱工程における加熱に耐え得る耐熱性とを備えるものとし、このような特性を備えるものであれば、その構造や材料に制限はない。なお、この下型治具３０に加熱装置を内蔵させておくと、オートクレーブやオーブンなどの大掛かりな加熱装置を設ける必要がないので好ましい。
【００２６】
次いで、下型治具３０の上に、図示していない熱硬化性樹脂フィルムを配置する（フィルム配置工程）。この熱硬化性樹脂フィルムは、後述する樹脂溶融工程において加熱溶融させて外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させ、硬化させるものである。この熱硬化性樹脂フィルムの材料は、ＲＦＩ用の熱硬化性樹脂であれば特に制限はなく、中でもエポキシ樹脂が好適である。熱硬化性樹脂フィルムの厚さは、製造する補強パネル１０のサイズに応じて適宜決めることができる。
【００２７】
次いで、熱硬化性樹脂フィルムの上に外板用織物１１’を配置し（外板用材料配置工程：図４参照）、この外板用織物１１’の上にフレキシブルマンドレル４０を配置し（フレキシブルマンドレル配置工程：図４参照）、さらに、外板用織物１１’の上にこのフレキシブルマンドレル４０を覆うように補強部材用織物１２’を配置（補強部材用織物配置工程：図４参照）し、その縁部を外板用織物１１’に縫い付ける。
【００２８】
フレキシブルマンドレル４０は、図３に示したように、袋体４１にシリコンゴム製のビーズ（以下、「シリコンビーズ」という）４２とガラス製のビーズ（以下、「ガラスビーズ」という）４３とを混合させて充填したものである。フレキシブルマンドレル４０を構成する袋体４１は、内部に充填されたシリコンビーズ４２の膨張・収縮に合わせて伸縮自在で、かつ、後述する加熱工程における加熱に耐え得る耐熱性を有するものとし、シリコンゴムやフッ素系ゴムなどによって調製することができる。
【００２９】
シリコンビーズ４２の直径、熱膨張率、ガラスビーズ４３の直径、シリコンビーズ４２とガラスビーズ４３の混合比、袋体４１内の容積に対するビーズの充填率は、製造する補強パネル１０のサイズや、外板１１および補強部材１２の成形に必要な圧力に応じて適宜決めることができる。本実施の形態においては、両ビーズの直径は２ｍｍ〜５ｍｍ、シリコンビーズ４２の熱膨張率は２．８×１０-4Ｋ-1、両ビーズの混合比はシリコンビーズ４２：ガラスビーズ４３＝４０：６０、袋体４１内の容積（すなわち中空部２０の容積）に対するビーズの充填率は９５％としている。
【００３０】
なお、フレキシブルマンドレル４０は自在に変形し、加熱により膨張するという機能を果たせばよいので、シリコンビーズ４２およびガラスビーズ４３の形状は球形に限定されるものではない。また、フレキシブルマンドレル４０は、シリコンビーズ４２とガラスビーズ４３に限らず、熱膨張率の異なる３種以上の材質のビーズで構成してもよく、適切な加圧力を発現できれば１種類の材質のビーズで構成してもよい。さらに、フレキシブルマンドレル４０を熱膨張率の異なる２種類以上の材質のビーズで構成した場合、部分的にビーズの混合比を変更して加圧力を部分的に変更することもできる。
【００３１】
また、本実施の形態では、フレキシブルマンドレル４０を配置する前に、中空部２０の内部形状と同一形状を有する成形型にフレキシブルマンドレル４０を収納し、このフレキシブルマンドレル４０の袋体４１内の空気を排出して、一時的にフレキシブルマンドレル４０の形状を固定しておく。また、フレキシブルマンドレル４０の両端部を、補強部材用織物１２’の両端部よりも外側に突出させておく。これは、後述する樹脂導入工程において、熱硬化性樹脂を外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させる際に、フレキシブルマンドレル４０の外側に突出させた部分と後述する上型治具５０の端部との間をシール部材によってシールして、熱硬化性樹脂の流出を防ぐためである。
【００３２】
次いで、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’の上に上型治具５０を配置する（上型治具配置工程：図４参照）。補強部材用織物１２’の形状はフレキシブルマンドレル４０によってある程度成形されるが、フレキシブルマンドレル４０の側面部と補強部材用織物１２’との間に隙間が生じることが多いので、上型治具５０を配置することによってこの隙間をなくすようにする。
【００３３】
上型治具５０は、前記したようにフレキシブルマンドレル４０と対になって補強部材用織物１２’を成形することのできる剛性と、成形時の圧力に耐え得る剛性を有するものが好ましく、かつ、後述する排気工程および樹脂導入工程においても有効に機能するように、高い気密性および液密性を有するものとする。上型治具５０は、このような特性を備えればその材料に限定はなく、ゴム、金属材料、合成樹脂などで製造することができる。
【００３４】
次いで、上型治具５０と下型治具３０とで囲まれた空間内の真空引きを行う（排気工程）。真空引の方法としては、上型治具５０または下型治具３０に排気孔を１ヵ所以上設けておき、これら排気孔と真空ポンプなどのバキューム装置とを排気管によって接続し、バキューム装置によって前記空間内の空気を排出する、などの従来の方法を採用することができる。この排気工程は、熱硬化性樹脂を外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させるとともに、製品内に気泡が残るのを防ぐために真空圧を加える工程である。
【００３５】
次いで、前記した真空引きを行いながら、下型治具３０と外板用織物１１’との間に配置した熱硬化性樹脂フィルムを加熱によって溶融させ、この加熱溶融させた熱硬化性樹脂フィルムの熱硬化性樹脂を、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させる。加熱は、前記したように下型治具３０に内蔵した加熱装置や、オーブンなどによって施すことができる。この際の樹脂溶融温度は、例えば熱硬化性樹脂フィルムがエポキシ樹脂からなる場合には、４０℃〜８０℃程度とする。
【００３６】
次いで、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させた熱硬化性樹脂を加熱によって硬化させる（加熱工程）。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である場合の樹脂硬化温度は、８０℃〜２００℃程度である。
【００３７】
以上の工程を経て成形した補強パネル１０から、上型治具５０および下型治具３０を取り外し、フレキシブルマンドレル４０の袋体４１を開封して、内部に充填されていたシリコンビーズ４２およびガラスビーズ４３を外部に排出し（ビーズ排出工程）、最後に袋体４１を中空部２０から排出する。
【００３８】
本実施の形態に係る製造方法によれば、中空部２０の内部形状に合わせて自在に変形可能なフレキシブルマンドレル４０を使用しているため、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に均一な圧力を加えることができる。この結果、きわめて高品質な補強パネル１０を得ることができる。また、フレキシブルマンドレル４０は自在に変形可能であるため、成形後に容易に中空部２０から取り外すことができるので、製造上の労力を格段に低減することができる。さらに、フレキシブルマンドレル４０は複数回繰り返し使用することができるので、製造上のコストを格段に低減することができる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る製造方法によれば、金属製のマンドレルのように厳密な加工精度を要求されないフレキシブルマンドレル４０を使用しているので、マンドレル製作コストを抑えることができる。この結果、補強パネル１０製造上のコストをも格段に低減することができる。また、フレキシブルマンドレル４０は金属製のマンドレルと比較すると軽量であるため、きわめて取扱い易い。この結果、製造上の労力を格段に低減することができる。
【００４０】
さらに、本実施の形態に係る製造方法によれば、シリコンビーズ４２とガラスビーズ４３を構成要素とするフレキシブルマンドレル４０を使用しているので、シリコンビーズ４２とガラスビーズ４３の充填率などを調整することによって、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に加える圧力の大きさを制御することができる。この結果、きわめて高品質な補強パネル１０を得ることができる。
【００４１】
さらにまた、本実施の形態に係る製造方法によれば、熱硬化性樹脂フィルムを配置し、これを加熱溶融させることによって、熱硬化性樹脂を外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させて硬化させており、熱硬化性樹脂フィルムはきわめて容易に調製することができて取扱い易いので、製造上の労力およびコストを低減することができる。
【００４２】
[第２の実施の形態]
本実施の形態では、いわゆるＲＴＭ法を採用して補強パネル１０を製造する方法について説明することとし、第１の実施の形態に係る製造方法と同一の工程については説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態においては、下型治具３０と外板用織物１１’との間に熱硬化性樹脂フィルムを配置せず、下型治具３０の上に外板用織物１１’を直接配置する（外板用材料配置工程）。この工程の後、外板用織物１１’の上に第１の実施の形態に係る製造方法において使用したフレキシブルマンドレル４０を配置し（フレキシブルマンドレル配置工程）、このフレキシブルマンドレル４０の上に補強部材用織物１２’を配置して（補強部材用材料配置工程）、その縁部を外板用織物１１’に縫い付ける。
【００４４】
また、本実施の形態においては、上型治具５０と下型治具２０とで囲まれた空間内の真空引きを行う排気工程を経た後、この空間内に、排気工程の真空圧と樹脂加圧によって熱硬化性樹脂を外部から導入して、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させる（樹脂導入工程）。この際の熱硬化性樹脂は、外部に設けられた樹脂タンクから供給することとし、樹脂タンクに接続された樹脂導入管を下型治具３０に接続し、真空圧と樹脂加圧によって樹脂タンク内の液状の熱硬化性樹脂を前記空間内に導入する。この後、加熱工程によって、含浸させた熱硬化性樹脂を加熱によって硬化させる。
【００４５】
[第３の実施の形態]
本実施の形態では、プリプレグ積層法を採用して補強パネル１０を製造する方法について説明することとし、第１の実施の形態に係る製造方法と同一の工程については説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態においては、まず、外板用および補強部材用のプリプレグを調製する。本発明においてプリプレグとは、強化繊維に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させた薄板状体を意味する。各プリプレグを構成する強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などを挙げることができる。
【００４７】
本実施の形態においては、前記した外板用プリプレグを下型治具３０の上に配置する（外板用材料配置工程）。この際には、所望の厚さのプリプレグを一枚配置してもよく、比較的薄手のプリプレグを複数枚積層して配置してもよい。この後、外板用プリプレグの上に第１の実施の形態に係る製造方法において使用したフレキシブルマンドレル４０を配置し（フレキシブルマンドレル配置工程）、このフレキシブルマンドレル４０の上に、補強部材用プリプレグを配置する（補強部材用材料配置工程）。
【００４８】
前記したプリプレグは未硬化の状態にあるため、樹脂硬化工程における加圧によって変形し易い。このような変形を防止するために、本実施の形態においては、補強部材用プリプレグの上に金属製のカウルプレートを被せた後に、上型治具５０を配置する（上型治具配置工程）。本実施の形態においては、上型治具５０は、耐熱性に優れたバギングフィルムとする。また、本実施の形態においては、加熱工程でオートクレーブを使用して、加熱・加圧を行うようにする。
【００４９】
[第４の実施の形態]
本実施の形態では、いわゆるコボンド法を採用して補強パネル１０を製造する方法について説明することとし、第１の実施の形態に係る製造方法と同一の工程については説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態においては、第３の実施の形態と同様に、外板用プリプレグを積層する。また、あらかじめ、ＲＴＭ法またはＲＦＩ法によって強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた後、一次硬化させた補強部材１２を製作しておく。この補強部材１２は、補強部材用のプリプレグを積層して一次硬化させたものでもよい。
【００５１】
また、本実施の形態においては、第３の実施の形態と同様に、下型治具３０の上に外板用プリプレグを配置し（外板用材料配置工程）、この外板用プリプレグの上に第１の実施の形態に係る製造方法において使用したフレキシブルマンドレル４０を配置し（フレキシブルマンドレル配置工程）、このフレキシブルマンドレル４０の上に、一次硬化させた補強部材１２を配置する（補強部材用材料配置工程）。なお、一次硬化させた補強部材１２は、加熱工程における加圧に耐え得る剛性を有するため、第３の実施の形態で使用したような金属製のカウルプレートを配置する必要がない。
【００５２】
第３および第４の実施の形態に係る製造方法によれば、従来から採用されているいわゆるプリプレグ法やコボンド法を採用した場合においても、フレキシブルマンドレル４０を使用することによって、高品質の補強パネルを得ることができる。すなわち、既存のプリプレグ製造装置、オートクレーブなどを有効に利用して、きわめて高品質の補強パネルを製造することができる。
【００５３】
なお、第１および第２の実施の形態では、下型治具３０の上に外板用織物１１’を配置し、この上にフレキシブルマンドレル４０を配置した後、このフレキシブルマンドレル４０を覆うように補強部材用織物１２’を配置しており、フレキシブルマンドレル配置工程の後に補強部材用材料配置工程を経ているが、フレキシブルマンドレル配置工程の前に補強部材用材料配置工程を経ることもできる。
【００５４】
すなわち、外板用織物１１’の上にあらかじめ補強部材用織物１２’を配置し（補強部材用材料配置工程）、この補強部材用織物１２’の長さ方向に延在する縁部を外板用織物１１’に縫い付けてフレキシブルマンドレル４０を挿入可能な中空部２０を形成しておき、この中空部２０内にフレキシブルマンドレル４０を挿入してもよい（フレキシブルマンドレル配置工程）。
【００５５】
また、第２の実施の形態では、熱硬化性樹脂の導入・含浸を真空圧および樹脂加圧によって行っているが、真空圧のみによって熱硬化性樹脂を導入し、外板用織物１１’および補強部材用織物１２’に含浸させて硬化させると、樹脂含浸のための樹脂加圧が不要となるので、製造上の労力およびコストをさらに低減させることができる。
【００５６】
また、以上の各実施の形態では、本発明に係る製造方法を、ハット型断面形状の補強部材を備える補強パネル１０を製造する際に適用したが、中空部を有する他の複合材料製品を製造する際にも同様に適用することができる。例えば、図５に示したように、前縁部６１と桁部６２とから形成される前方中空部７０、および、桁部６２と上下外板部６３とから形成される後方中空部８０を有する可動翼６０を、前記した実施の形態と同様の手順で製造することができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、従来使用していたバギングフィルムに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを使用しており、このフレキシブルマンドレルは、補強部材の内部形状に合わせて自在に変形可能であるため、外板用材料および補強部材用材料に均一な圧力を加えることができる。この結果、きわめて高品質な複合材料製品を得ることができる。
【００５８】
また、請求項１記載の発明によれば、従来使用していたバギングフィルムに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを使用しており、このフレキシブルマンドレルは、複数回繰り返して使用することができるため、製造上のコストを格段に低減することができる。
【００５９】
さらに、請求項１記載の発明によれば、従来使用していた金属製のマンドレルに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを配置しており、このフレキシブルマンドレルは自在に変形可能であるため、補強部材の内部形状に拘らず、成形後に容易に外板と補強部材との間から取り外すことができる。従って、多様な形状の複合材補強板を製造することができる。また、フレキシブルマンドレルには金属製のマンドレルのように厳密な加工精度を要求されないので、マンドレル製作コストを抑えることができ、結果的に、複合材製品の製造コストを低減させることができる。また、フレキシブルマンドレルは金属製のマンドレルと比較すると軽量であるため、きわめて取扱い易い。この結果、製造上の労力を格段に低減することができる。
【００６０】
さらにまた、請求項１記載の発明によれば、従来使用していた硬質ゴム製のマンドレルに代えて、補強部材用材料の支持にフレキシブルマンドレルを配置しており、このフレキシブルマンドレルを構成するシリコンゴム製のビーズやガラス製のビーズの混合比や充填率などを調整することによって、外板用材料および補強部材用材料に加える圧力の大きさを制御することができる。この結果、きわめて高品質な複合材料製品を得ることができる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果を奏するのは勿論のこと、熱硬化性樹脂フィルムを配置し、これを加熱溶融させることによって、熱硬化性樹脂を外板用材料および補強部材用材料を構成する強化繊維織物材に含浸させ硬化させており、熱硬化性樹脂フィルムはきわめて容易に調製することができて取扱い易いので、製造上の労力およびコストをさらに低減することができる。
【００６２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果を奏するのは勿論のこと、真空圧のみによって熱硬化性樹脂を導入して外板用材料および補強部材用材料である強化繊維織物材に含浸させ硬化させており、樹脂含浸のために圧力を加える工程を経ていないので、製造上の労力およびコストをさらに低減させることができる。
【００６３】
請求項４または５記載の発明によれば、従来から採用されているいわゆるプリプレグ積層法またはコボンド法を採用しつつ、請求項１記載の発明の作用効果を充分に奏することができる。従って、既存のプリプレグ製造装置やオートクレーブなどを有効に利用して、より高品質の複合材料製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造方法によって製造された補強パネルの斜視図である。
【図２】図１に示した補強パネルの補強部材近傍の拡大側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る製造方法で使用されるフレキシブルマンドレルの概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製造方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る製造方法によって製造することができる可動翼の斜視図である。
【図６】図５に示した可動翼のＡ−Ａ部分の拡大断面図である。
【図７】ハット型断面の補強部材を有する補強パネルの従来の製造方法を説明するための説明図である。
【図８】可動翼の従来の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は中空部にバギングフィルムを挿入した場合、（ｂ）は中空部に金属製または硬質ゴム製のマンドレルを挿入した場合を示す。
【符号の説明】
１０      補強パネル
１１      外板
１１’    外板用の強化繊維織物材
１２      補強部材
１２’    補強部材用の強化繊維織物材
２０      中空部
３０      下型治具
４０      フレキシブルマンドレル
４１      袋体
４２      シリコンゴム製のビーズ
４３      ガラス製のビーズ
５０      上型治具
６０      可動翼
６１      前縁部
６２      桁部
６３      外板部
７０      前方中空部
８０      後方中空部
１００      補強パネル
１１０      外板
１２０      補強部材
２００      可動翼
２１０      前縁部
２２０      桁部
２３０      外板部
３００      前方中空部
４００      後方中空部
５００      バギングフィルム
６００      金属製または硬質ゴム製のマンドレル
【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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【図７】
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【図８】
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