(57)【要約】【課題】開口セルコア、特にハニカムコアを有するファイバー強化サンドイッチコンポーネントを製造するための、コスト上効果的な方法を提案すること【解決手段】本発明は、ハニカムの両面が閉じられているハニカムコア（１２）を有する、ファイバーで強化されたサンドイッチコンポーネント（１０）を製造するための方法に関する。このハニカムコアは、マトリックス材料内に埋め込まれた、ファイバー材料から製造されたカバー層（１４）によって少なくとも片面が閉じられている。この方法は、前記ハニカムコアと、前記ハニカムコアの少なくとも片面において、内側から外側に向かって硬化性接着層（２０）と、バリア層（１６）と、ファイバー層（１４）とを備える布を製造するステップと、片面モールディング（３０）にて真空フォイル（４８）によって形成されたガス密空間内で、前記片面モールディングツールに前記布を閉じ込めるステップと、前記ガス密空間内で真空を発生するステップと、前記真空発生後、前記ハニカムセル（１８）が前記バリア層によってシールされる前に、前記ハニカムセルを少なくとも部分的に排気するよう、前記ハニカムコアと前記バリア層との間の接着層を、この真空内で完全または部分的に硬化するステップと、前記接着層を完全または部分的に硬化した後に、前記真空内でファイバー層にマトリックス材料を注入するステップと、真空内で前記マトリックス材料を硬化するステップとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス材料内に埋め込まれたファイバー材料によって製造されたカバー層により、ウェブの両面および少なくとも片面がシールされたハニカムコアを有するサンドイッチコンポーネントを製造するための方法において、
前記ハニカムコアと、前記ハニカムコアの少なくとも片面において、内側から外側に向かって硬化性接着層と、バリア層と、ファイバー層とを備えるレイアップを製造するステップと、
片面モールディングツールにて真空シートによって形成されたガス密空間内で、前記片面モールディングツールに前記レイアップを閉じ込めるステップと、
前記ガス密空間内で真空を発生するステップと、
前記真空発生後、前記ハニカムセルが前記バリア層によってシールされる前に、前記ハニカムセルを少なくとも部分的に排気するよう、前記ハニカムコアと前記バリア層との間の接着層を、この真空内で完全または部分的に硬化するステップと、
前記接着層を完全または部分的に硬化した後に、真空状態にしたファイバー層にマトリックス材料を注入するステップと、
真空状態で前記マトリックス材料を硬化するステップとを備えた、サンドイッチコンポーネントを製造するための方法。
【請求項２】
ガス密空間内に前記レイアップを密閉する前に、マトリックス材料を透過せず、ガスを透過する微孔性膜により、前記マトリックス材料に対してシールされた部分空間内に前記レイアップを閉じ込めるステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ファイバー層を注入する前記ステップは、外側から前記レイアップまで送られる液状マトリックス材料により前記ファイバー材料を含浸するステップを含む、請求項１〜２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記ファイバー層を注入する前記ステップは、前記レイアップに属する１つ以上のマトリックス材料フィルムから液状化されたマトリックス材料により前記ファイバー材料を含浸するステップを含む、請求項１〜２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
好ましくはプラズマまたはコロナ表面処理、コーティング方法、またはこれらの組み合わせによって表面処理されたシートをバリア層として使用する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
熱の作用を受け手前記接着層が完全または部分的に硬化する前の真空状態にある前記レイアップの滞留時間および／または温度曲線の勾配は、前記接着層が部分的に、または完全に硬化する前に、少なくとも前記発生する真空にほぼ対応する前記ハニカムセルの排気が得られるように選択される、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以下の真空を発生する、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記接着層の完全または部分的な硬化のための加工温度に達する前に、前記ハニカムセル内で平均として１００ｍｂａｒ以下、好ましくは５０ｍｂａｒ以下の部分真空を発生する、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記接着層の完全または部分的な硬化のための加工温度に達する前に、前記ハニカムセル内で平均として１０ｍｂａｒ以下の真空を発生する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハニカムコア上に直接前記硬化性接着層を位置決めし、この接着層の上に直接前記バリア層を位置決めする、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記マトリックス材料の前記注入温度が、前記接着層の完全または部分硬化のための加工温度に基本的に対応するよう、前記接着層および前記マトリックス材料を選択する、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記接着層の前記完全または部分硬化は、前記マトリックス材料の硬化が行われる第２加工温度よりも低い第１加工温度にて、熱の作用によって実行され、前記第１加工温度の範囲内および前記第２加工温度の範囲内で硬化できるか、または前記第１加工温度の範囲内で部分的に硬化でき、前記第２加工温度の範囲内で完全に硬化できる接着層を使用する、請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
エポキシ樹脂またはフェノール樹脂、もしくはそれらの混合物をベースとする接着フィルムを接着層として使用する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ウェブの両面がシールされているハニカムコアと、マトリックス材料内に埋め込まれたファイバー材料から構成され、前記ハニカムの片面をシールする少なくとも１つのカバー層と、前記ハニカムコアと前記カバー層との間に設けられたバリア層とを備える、請求項１〜１３のうちのいずれか１項に記載の方法によって得られるサンドイッチコンポーネントであって、
前記カバー層は、２％以下の孔容積量を有し、前記サンドイッチコンポーネントの引張試験では、３ＭＰａ以上の前記サンドイッチ層に垂直な引張強さが得られ、３ＭＰａ未満の前記ハニカムコアの固有引張強さではハニカムの欠陥が発生することを特徴とするサンドイッチコンポーネント。
【請求項１５】
前記サンドイッチ層に対して垂直な、少なくとも１.５ＭＰａの引張強さを有する、請求項１４に記載のサンドイッチコンポーネント。
【請求項１６】
前記サンドイッチコンポーネントの引張試験では、４ＭＰａ以上の前記サンドイッチ層に垂直な引張強さが得られ、４ＭＰａ未満の前記ハニカムコアの固有引張強さではハニカムの欠陥が発生する、請求項１４に記載のサンドイッチコンポーネント。
【請求項１７】
前記カバー層は、０.５％未満の孔容積量を有する、請求項２に記載の方法によって得られた請求項１４、１５または１６に記載のサンドイッチコンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、ファイバー複合体のための支持材料として開口セルコアを有するサンドイッチ構造の軽量構造のファイバー複合コンポーネントに関する。より詳細には、本発明はハニカムコアを有する、かかるファイバー強化サンドイッチコンポーネントを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面がファイバー複合体内のカバー層によって閉じられた、それ自身開口コア、例えばハニカムコアを有するファイバー強化サンドイッチコンポーネントは公知であり、広範なほとんどの分野に用途がある。例えばこれらコンポーネントは、航空および宇宙旅行用乗物構造体、船舶、更に自動車および鉄道構造体でも使用されている。かかるコンポーネントの最も重要な利点として、強度対重量比が極めて大きいことが挙げられる。従って、これらコンポーネントは、重量の削減に貢献できる。上記コンポーネントに対し、ファイバー複合体内に製造されるカバー層とハニカムコアとの間の結合力の質が、強度を高くする上で極めて重要なポイントとなる。
【０００３】
かかるコンポーネントを製造するための公知のオートクレーブに基づく方法は、未硬化状態の樹脂、いわゆるプリプレグで含浸されたサンドイッチ状のファイバー層をハニカムコアに載せ、次にオートクレーブ内で前記ハニカムコアに載せた材料を、圧力を加えながら温度処理する（レイアップする）ことから成る。オートクレーブサイクルでの処理では、一方で樹脂をゲル化し、その後硬化させ、ハニカムウェブの上で硬化する樹脂でハニカムコアにカバー層を結合することにより、プリプレグ層からファイバー複合体のカバー層の製造が行われる。かかるオートクレーブ方法は、現在主にハニカムコアを有する高品質のファイバー複合コンポーネントを製造するために使用されている。この方法の欠点として、オートクレーブによって、例えば初期コストおよび稼働コストが極めて高くなるだけでなく、得られるコンポーネントのサイズが限定されることも挙げることができる。更に欠点として、プリプレグ技術は、薄い層に対して重ねる作業にコストがかかり、プリプレグ層の保管寿命が短いこと、このことから特別な保管条件が必要となることを挙げることができる。
【０００４】
ハニカムコアを有するファイバー強化サンドイッチコンポーネントを製造するための別の公知の方法は、いわゆるＲＴＭ（樹脂トランスファー成形）方法に基づく方法である。この方法では、乾燥状態にあり、すなわちあらかじめ含浸されていないファイバー材料から成る層が上に載っているコアを、閉鎖可能なモールド内に入れる。このモールドは加熱可能な２つの半分割モールド（半型）から成り、この半分割モールドの内側輪郭は最終コンポーネントの外側輪郭に対応している。閉じられたモールド空間において、乾燥状態にあるファイバー材料へ液状樹脂を送り込む。モールドを加熱することによってこの樹脂は硬化する。ここで、この樹脂は過剰圧力によりＲＴＭモールド内に送り込んでもよいし、真空状態にしてＲＴＭモールドに送り込んでもよい。例えばカバー層内に望ましくない空気が混入するのを防止するために、特定の圧力差を使用する。プリプレグ技術の種々の欠点は、乾燥状態のファイバーのレイアップによって解消される。当然ながら、かかるＲＴＭ方法では、ハニカムコアの開口セルへの液状樹脂の望ましくない侵入を防止しなければならない。これに関し、樹脂を透過しないバリア層により、ハニカムコアの両面をどのように閉じるかは知られており、このように両面を閉じることにより、液状樹脂によってハニカムセルが満たされることが防止される。当然ながら、カバー層の樹脂によりハニカムとカバー層との間の結合が直接得られない限り、当然挿入されるバリア層が問題となる。欧州特許第EP0722825号から、モールド内に過剰な圧力を加える、対応するＲＴＭ方法が公知となっており、欧州特許第EP0770472号、第EP0786330号および第EP1281505号から、モールド内を真空状態にすることを提案する、対応するＲＴＭ方法が公知となっている。国際特許出願第WO02/074469号から、過剰圧力で樹脂を注入し、サポートとして気密状態に閉じられたモールド内を真空にするＲＴＭ方法が公知となっている。これら方法には、実際には初期コストおよび稼働コストが高いという欠点が潜んでいる。例えば各タイプのコンポーネントに対し、高価な特別な加熱可能なＲＴＭモールドが必要である。
【０００５】
このような点からＲＴＭすなわちオートクレーブを使った解決方法に基づかない方法に対する関心が高まっている。かかる方法は、理想的には同じ質、または更に良好な質で大量生産するために、より経済的なハニカムコアを有する、より大型のコンポーネントを製造できなければならない。
【０００６】
いわゆるＶＡＲＴＭ（真空アシストＲＴＭ）方法は、真空バッグによってシールされた、全体を加熱できない、片面モールディング（成形）ツールしか使用しない方法に属す。欧州特許第EP1524105号では、真空注入（ｉｎｆｕｓｉｏｎ）方法とも称される方法が本願出願人によって提案されており、この方法は、開口セルコアを有するサンドイッチ部品の製造にも使用できる。プリプレグを用いる真空バッグモールディング方法とは異なり、このＶＡＲＴＭ方法では乾燥ファイバー層および液状樹脂注入も使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現在のところオートクレーブ方法と比較したＶＡＲＴＭ方法の一部は、ファイバー容積の比率が小さく、厚み方向の寸法の変動もより大きいだけでなく、ファイバー複合層の多孔性の値もより大きい。特にこの方法を、例えば必要とされるバリア層によってコンディショニングされた、開口セルコアを有するサンドイッチコンポーネントに実施するとき、ファイバー複合体に製造されるカバー層またはバリア層とコア材料との間の接合力の品質も、この方法で改善しなければならない。例えば航空用の構造コンポーネントとして極めて高い品質が必要とされる用途に対し、ＶＡＲＴＭ方法によって経済的に製造されていた、特に開口セルコアを有するサンドイッチコンポーネントが広く普及することを阻害している。この点におけるドイツ特許出願第DE10 2005 003 713号は、単一プロセス作動にて真空アシスト樹脂注入方法により、中空体コアを有するファイバー強化サンドイッチコンポーネントを製造するための方法を開示している。特に航空技術用の構造的コンポーネントを所望するように製造するには、この方法はカバー層とサンドイッチコアとの間の良好な結合を保証しなければならない。このドイツ特許出願第DE10 2005 003 713号に記載の方法は、バリア層を結合するため、または実際のバリア層として樹脂が使用され、この樹脂の硬化温度はファイバー複合体から製造すべきカバー層に対して使用される樹脂の硬化温度よりも高くなっていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の目的は、開口セルコア、特にハニカムコアを有するファイバー強化サドイッチコンポーネントを製造するための、コスト上効果的な方法を提案することにある。この方法を用いることにより、極めて高い質の条件を満たしたコンポーネントの製造が可能でなければならない。特にこの方法によって製造されたコンポーネントに対し、ファイバー複合カバー層とコアの間の接合力は、より高い質の条件を満たさなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる方法は、マトリックス材料内に埋め込まれたファイバー材料によって製造されたカバー層により、ウェブの両面および少なくとも片面がシールされたハニカムコアを有するサンドイッチコンポーネントを製造するために使用される。本方法は、前記ハニカムコアと、前記ハニカムコアの少なくとも片面において、内側から外側に向かって硬化性接着層と、バリア層と、ファイバー層とを備えるレイアップを製造するステップと、片面モールディングにて真空フィルムによって形成されたガス密空間内で、片面モールディングツールに前記レイアップを閉じ込めるステップと、前記ガス密空間内で真空を発生するステップと、ハニカムセルが前記バリア層によってシールされる前に、前記ハニカムセルを少なくとも部分的に排気する前記真空を発生した後に、前記ハニカムコアと前記バリア層との間の接着層を、この真空を発生しながら完全または部分的に硬化するステップと、前記接着層を完全または部分的に硬化した後に、真空状態にしたファイバー層にマトリックス材料を注入するステップと、真空状態で前記マトリックス材料を硬化するステップとを備えるので、本発明の目的が達成される。
【００１０】
この方法によって２つの基本的な利点が得られる。少なくとも部分的に排気されたハニカムセルにより、バリア層とハニカムコアとの間の接着接合力が一方で改善され、サンドイッチ層に対して垂直な方向の、より大きい引張強さを保証できる。この原因は、ハニカムセルに対する接着層の接着力がより均質となること、および実際の接着層内への空気またはガスの混入が最小となることだけにあると考えられる。他方、接着層の硬化中にハニカムセルからマトリックス材料または接着層内に実質的または絶対的にガスが拡散しない効果が得られるまで、カバー層の硬化したマトリックス材料内、および接着層内への好ましくない孔の形成が最小となると考えられる。カバー層のマトリックス材料内、および接着層内の空気またはガスの混入を最小にすると、バリア層またはハニカムコアとの接着接合力を改善することに寄与できる。
【００１１】
ＲＴＭ方法と比較した場合、加熱しなくてもよい片面モールディングツールだけでよい。閉じた空間内を真空状態にすることにより、モールディングツールに載っているコンポーネントの上部表面を形成するために、真空フィルムに通常大気圧の外側圧力を使用する。
【００１２】
これまでの全員に認められている意見、すなわち例えば航空機の構造コンポーネントとしての用途のためには高品質の条件を満たさなければならない、ファイバー強化サンドイッチコンポーネントは、オートクレーブ方法または可能な場合にはＲＴＭに基づく方法でしか製造できないという意見とは異なり、オートクレーブを使用せず、過剰圧力を用いない、本発明で提案する変更された方法により、高品質のコンポーネントを製造できることが分かった。従って、高強度を有し、多孔度が低いサンドイッチコンポーネントを製造するために、これまで使用されてきた従来のオートクレーブに基づく方法またはＲＴＭに基づく方法と比較すると、本発明に係わる方法によって、基本的には高品質のコンポーネントをより経済的な方法で製造できる。
【００１３】
特に好ましい実施形態では、ガス密空間内にレイアップを閉じ込める前に、本方法は更に、マトリックス材料を透過せず、ガスを透過できる微孔性膜により、ガス密空間内部のマトリックス材料を透過しない部分空間内にレイアップを閉じ込めるステップを更に備える。この膜の助けにより、この部分空間から液状マトリックス材料が流れ出る可能性を生じることなく、部分空間にも真空を加える。このような変形をするために、改善されたＶＡＲＴＭ方法を代表する、いわゆるＶＡＰ方法（真空アシストプロセス）の原理を適用する。このＶＡＰ方法は、例えばドイツ特許第DE19813104号および欧州特許第EP1181149号、およびジャーナル「自動車材料」03/05版、３８〜４０ページに記載の「ファイバー複合部品のためのＶＡＰ」と題する論文により詳細に記載されている。しかしながら、妨害を受けることなく空気およびその他のガスを排出できるが、樹脂は膜を透過できないよう孔径が選択されている膜を使用することにより、注入および硬化中にマトリックス材料の脱気またはガス抜きを行うことができ、従ってファイバー複合材料の多孔性さえもより小さくすることができる。この膜は、マトリックス材料によって含浸された全表面にわたり、横方向に均一な脱気またはガス抜きを可能にすることにより、その効果を発揮する。この方法により液状の注入樹脂の流動性を改良することができるので、いわゆる“ドライスポット”を避けることが出来る。
【００１４】
本発明に係わる方法と組み合わせ、ＶＡＰ方法によるターゲット化された均一な、かつ広い面積の脱気またはガス抜きは、ファイバー複合カバー層とハニカム孔との間の接着接合力の改善に関し、２つの点で確実な効果を有することを更に強調できる。一方、ハニカムセルと硬化する接着層の双方は、より一定に、かつより急速に、より多くのガス抜きまたは脱気がされるので、バリア層とハニカムコアの間の接合力が更に改善される。他方、ファイバー複合体のマトリックス材料内の孔の形成は劇的に低減され、これによってカバー層とバリア層との間の接着接合力は、より高い条件を満たす。カバー層の多孔度が低いことは、サンドイッチコンポーネントがハニカムセル内の望ましくない水分の累積の影響をより受けにくくなることも意味する。例えば特に航空機における構造的コンポーネントのような用途において、温度および圧力変動を受けて凝縮物が形成されることにより、重量を増すような長期の水分の累積が生じ得る。これに関し、バリア層と接着層とを適当に選択することにより、接着層はハニカムセル内への水分の累積の低減にもかなり寄与する。
【００１５】
別の方法では、ファイバー層をマトリックス材料で含浸するために、いわゆる「樹脂注入原理」に従って真空注入を実施する。ここで、ファイバー層の注入とは外側からレイアップへ送られる液状マトリックス材料によるファイバー材料の含浸を含む。
【００１６】
別の方法または追加的な方法では、ファイバー層をマトリックス材料で含浸するよう、いわゆる「樹脂フィルム注入」原理に従って真空注入を実施する。ここでファイバー層の注入は当初からレイアップに属す１つ以上のマトリックス材料のフィルムからなる液状マトリックス材料の助けによりファイバー材料を含浸することを含む。
【００１７】
好ましくはプラズマまたはコロナ表面処理により、またはコーティング方法によって、またはこれらの組み合わせによって、表面処理されたシートをバリア層として使用することが好ましい。コーティング方法は、接着層および／またはマトリックス材料に対する結合層の化学的／物理学的改善を可能にする。表面状態は特にプラズマまたはコロナ表面処理によって影響され得る。これらステップの双方により、単独または組み合わせのいずれかで現在の接着接合を更に改善できる。
【００１８】
好ましくは、本方法では、接着層を部分的または完全に硬化する前に、ハニカムセルの最大排気を達成するために温度を作用させながら、接着層を部分的または完全に硬化する前の真空内のレイアップの滞留時間および／または温度曲線の勾配を選択する。最大排気は、少なくとも発生する真空にほぼ対応する。更に、ハニカムセルおよびマトリックス材料の双方に対し、できるだけ大きな脱気またはガス抜きを達成するために、１０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以下の真空を発生することが好ましい。当然ながら、真空によって発生する差圧は現在の材料が沸点に達するのを防止するよう、硬化中に使用されるマトリックス材料および／または接着層の材料に応じて低減することもできる。接着層が完全または部分的に硬化するための加工温度に達する前に、ハニカムセル内で平均として１００ｍｂａｒ以下、好ましくは５０ｍｂａｒ以下の部分真空が発生するように、この方法を実施することが好ましい。適当な目安として接着層が完全または部分的に硬化するための加工温度に達する前に、ハニカムセル内で平均として１０ｍｂａｒ以下の真空を発生できる。更に、ハニカムセルを十分に排気するためには特別な脱気層は不要であることが分かった。すなわちハニカムコアの直接上に硬化性接着層を設け、この接着層に直接バリア層を設けることができる。
【００１９】
マトリックス材料を完全に硬化するように設定される第２加工温度よりも低い第１加工温度にて、熱硬化による接着層の完全または部分硬化を実施することができる。この場合、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂、もしくはこれら混合物をベースとする接着層または接着フィルムを使用することが好ましく、この接着層は第１加工温度および第２加工温度の範囲内で硬化することができるし、または少なくとも第１加工温度の範囲内で部分的に硬化でき、第２加工温度の範囲で完全に硬化できる。このように一方でマトリックス材料の硬化中の過剰温度等化による接着層の、制御されない状態の不意の変更（例えばヤング率の変化、ひびの形成など）が防止される。他方、マトリックス材料の硬化段階中に限り、いわゆる「２段硬化性」接着層を限定的に硬化させることによって節約をすることができる。ここで、マトリックス材料の注入温度が接着層の完全または部分硬化のための加工温度に基本的に対応するよう、接着層およびマトリックス材料を選択する。
【００２０】
ハニカムコアに対するバリア層の結合を更に最適化するために、本方法はハニカムコアの初期予備乾燥、吹き付けおよび／または表面クリーニングを含むことが好ましい。更に、バリア層をハニカムコアに貼りつける前に、接着層に対して使用される接着フィルムをハニカムコアに押圧してもよい。
【００２１】
上記方法に従って製造できるサンドイッチコンポーネントは、カバー層が２％以下の孔容積量を有することを特徴とする。更に、これらサンドイッチコンポーネントは、このサンドイッチコンポーネントを用いた場合、３ＭＰａ以上（＝Ｎ／ｍｍ２）、好ましくはＡＩＴＭ１.００２５（１版）に対応する４ＭＰａ以上のサンドイッチ層に垂直な引張強さ（厚み方向の引張強さ）が得られるか、またはむしろ３ＭＰａ未満、または４ＭＰａ未満のハニカムコアの対応する固有の引張強さでは引張検査においてハニカムコアの欠陥が生じることを特徴とする。ここで、特に上記引張強さまでにカバー層とバリア層との間、またはバリア層とハニカムコアとの間の対応する接着接合部に欠陥が生じなかったことに留意すべきである。この引張強さの値は、サンドイッチコンポーネントの一般的な強度の目安である。
【００２２】
本発明に係わる方法を用いると、使用する材料および別の方法によれば、更に高い引張強さの値またはより低い多孔度の値を得ることもできる。このような質の条件だけをほぼ満たすハニカムコアを有するサンドイッチコンポーネントは、現在まで一般に、より高価なオートクレーブによって助けられた方法により製造できたにすぎないことを考慮すべきである。
【００２３】
好ましいことに、このサンドイッチコンポーネントはＡＩＴＭ１.００２５（１版）に対応する少なくとも１.５ＭＰａのサンドイッチ層に垂直な引張強さを有する。すなわちこの値までハニカムコアの欠陥は生じない。
更に、本方法においてＶＡＰ原理に従った膜を更に使用する場合、カバー層が０.５％未満の孔容積量を有するハニカムコアでは、特にこのような広い表面のサンドイッチコンポーネントを製造できる。この孔容積量は、例えば既知の超音波方法またはＸ線方法に基づく非破壊検査により検出またはモニタできる。
【００２４】
最後に、本発明に係わる方法は主にハニカムコアを有するサンドイッチコンポーネントを製造するものと見なされるが、この方法は他の開口セルコア材料タイプ、例えば好ましくは低密度で、コンパクトにすることが困難な開口セル発泡体、例えば金属発泡体で有利に実施することもできると見なすべきである。
添付図面を参照し、本発明の可能な実施形態の次の詳細な説明を読めば、本発明の上記以外の細部および利点が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係わる方法によって製造したハニカムコアを有するファイバー強化サンドイッチコンポーネントの略横断面図を示す。
【図２】本発明に係わる方法のためのハニカムコアを調製するための、重ねられた布（レイアップ）の略図を示す。
【図３】本発明に係わる方法の一実施形態のための、予め調製されるハニカムコアを含む重ねられた布（レイアップ）を有する略構造体を示す。
【図４】本発明に係わる方法の別の実施形態のための略構造体を示す。
【図５】本方法の別のステップの第１の例のための時間経過グラフを示す。
【図６】本方法の別のステップの第２の例のための時間経過グラフを示す。
【図７】本方法の別のステップの第３の例のための時間経過グラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１には、軽量構造に製造されたファイバー強化サンドイッチコンポーネントが略図で示されている。このサンドイッチコンポーネントは縮尺どおりの表示ではなく、全体が参照番号１０で示されている。サンドイッチコンポーネント１０は、当初、開口セルのハニカムコア１２を備え、このサンドイッチコンポーネント１０はファイバー複合体で製造された２つのカバー層１４を更に含み、これらカバー層１４はハニカムコア１２を両面で閉じると共に、このハニカムコアを強化している。各ケースにおいて、カバー層１４とハニカムコア１２の間には分離層またはバリア層１６が位置している。サンドイッチコンポーネント１０の製造中、ハニカムコア１２のカバー層の方向に開口した空のセル１８内に、未硬化のマトリックス材料が不意に侵入することが、バリア層１６によって防止されている。図１は更に、両面にあるバリア層１６とハニカムコア１２の間の硬化した接着層２０も示している。この硬化した接着層２０は、バリア層１６とハニカムコア１２との間の接合部を形成している。図１に示されるように、接着層２０はクサビ状の延長部２１を備え、これら延長部は角度の付いたストラッドに類似したバリア層をハニカムコア１２のウェブ２２に更に結合し、固定している。接着層自体とその延長部２１の双方は、完成したサンドイッチコンポーネント内に比較的均一に分散しているので、バリア層１６とハニカムコア１２との間に一様な接合部が得られる。しかしながら、これらカバー層１４の各々は、それらの硬化したマトリックス材料によって直接バリア層１６に結合すると共に、このバリア層１６を介してハニカムコア１２にも結合している。
【００２７】
図示されている実施形態では、ハニカムコア１２自体はフェノール樹脂（例えばデュポン  ド  ニモアス（ドイツ）ＧｍｂＨから入手できる、Nomex(登録商標)またはKevlar(登録商標)）で含浸されたアラミドファイバーを含み、このアラミドファイバーはそれ自身公知の方法によりカットされ、六角形の断面を有する平坦な一定のハニカム構造体に変換される。本発明は、ハニカムコア１２のための別の材料およびモールドを使用することを除くものではない。バリア層１６は、熱可塑性プラスチック、好ましくはポリ塩化ビニールで製造されたシートを含み、このバリア層は接着層２０およびカバー層１４のマトリックス材料への結合特性を改善するように両面が表面処理されている。各ケースで使用されているバリア層１６は、カバー層１４のマトリックス材料を透過せず、かつマトリックス材料の硬化温度よりも高い温度に耐えることができる（例えば２００℃まで耐熱性がある）。プラズマまたはコロナ表面処理は、マイクロ構造領域における表面の粗さを増すためのバリア層１６のシートに対する好ましい表面処理と見なされる。この方法の代わりに、またはその方法に加え、化学的または化学−物理的接合特性を改善するよう、バリア層１６のシートをコーティング方法によって、例えばプライマーによって表面処理してもよい。更にバリア層は、ガスを透過しないか、または最小限の透過性であることが好ましく、こうしてサンドイッチコンポーネント１０は水分の侵入から保護される。当初、ハニカムコア１２とバリア層１６との間に位置する接着層２０として接着フィルムを使用する。接着層２０に対して樹脂を使用するとき、この樹脂は二段硬化性であることが好ましい（更に後述する）。
【００２８】
図１に示される実施形態では、ファイバー複合カバー層１４は、硬化したマトリックス材料２６内に埋め込まれたカーボンまたはグラスファイバー（ＣＦＫ、ＧＦＫ）内の組織またはレイアップ２４から製造される。例えば図１の実施形態では、マトリックス材料として１成分エポキシ樹脂系（例えば米国ヘキセルコーポレーションから入手できるHexFlow(登録商標)RTM6）を使用した。しかしながら、他のファイバーまたは不織材料、または他のマトリックス材料を使用することを排除するものではない。
【００２９】
しかしながら本発明に従って製造されるコンポーネントは、航空用構造的コンポーネントとして使用するだけではない。一方では、サンドイッチコンポーネント１０は、後述する方法のうちの１つで代表的なエポキシ樹脂系を使用するとき、ファイバー複合カバー層１４の低多孔性（低間隙率）、すなわち２.０％未満の孔容積量を特徴とする。面積の広いコンポーネントに対して特に好ましいＶＡＰ原理（下記参照）を実施するとき、孔容積量は、通常実質的に０.５％未満でもある。この孔容積量は公知のＸ線方法または超音波方法により非破壊的に検査できる。他方では、サンドイッチコンポーネント１０は、ファイバー複合カバー層１４とハニカムコア１２との間の極めて良好な接着力（特別用語：貫層引張強さ）を特徴とし、この接着力の良さは、例えば決定された製品タイプに対する引張負荷試験では、カバー層−バリア層（１４−１６）の境界部またはバリア層−ハニカムコア（１６−１２）の境界部の間に欠陥は全く検出されず、最大でもハニカムコア１２だけの欠陥が検出されることで表わされる。このことは、ハニカムコア１２の引張強さが不十分な場合、引張強さに対する抵抗力がより大きいハニカムタイプを容易に使用できるという点で重要である。しかしながら、接着力を改善することの方が、より困難である。サンドイッチコンポーネント１０はそれぞれのカバー層１４とハニカムコア１２との間の接着力が改善されているので、極めて高い強度対重量比を得ることができる。
【００３０】
本発明に係わる方法によって製造された試験モデルを使用し、「エアバスインダストリー試験方法；ファイバー強化プラスチック；複合サンドイッチパネルの引張負荷試験」仕様（ＡＩＴＭ1.0025第１版、１９９４年１０月）に従って、けん引−接着強度試験を実行した。試験モデルとして次の特性を有する、サンドイッチコンポーネントから製造したサンプルを使用した。
【００３１】
ハニカムコア：ハニカムタイプ：セルサイズ：３.２および比重：４０ｋｇ／ｍ３を有するケブラーハニカムＥＣＫ
バリア層：表面処理されたポリ塩化ビニール（ＰＶＦ）シート
接着層：エポキシ樹脂接着フィルムHysol EA 9695 0.50 PSF K（メーカー：ヘンケル・ロクタイト）、片面当たり２層
カバー層：ティッシュタイプ：カーボンティッシュトゥイル２／２、３７０ｇ／ｍ２（例えばG926 Injektex ティシュ）、片面当たり６層およびHexcel RTM6 樹脂タイプ
【００３２】
これら引張負荷テストでは６個のサンプルに対し、層に対して次のような横方向（貫層）引張強さ値が報告された：４.４５；４.５７；３.８７；４.６０；３.８２；および４.２６ＭＰａ。このことから４.２６ＭＰａの層に対する横方向の引張強さ（貫層引張強さ）に対する平均値が得られた。
【００３３】
次に図２〜７を参照することにより、上記性質を有するサンドイッチコンポーネントを製造するための方法の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００３４】
図２は、図３または４に示された方法に対するハニカムコア１２を製造するための構造を略図で示す。図２に示されたハニカムコア１２は、まず最初にバリア層１６とのその後の接着接合力に関してまずあらかじめ処理される。これを行うために、ハニカムコア１２をドライオーブン内で１２０℃にて約２〜３時間、予備乾燥し、その後、クリーニングのために両面に例えば窒素による吹き付けを行い、次に洗剤、例えばアセトンによって表面をクリーニングする。図２に示された製造をするために、例えば５０〜５００ｇ／ｍ２の表面重量を有するエポキシで製造された第１接着フィルム２０１をカットし、置く。例えば高温空気を供給して若干表面を暖めても、接着フィルム２０１にわずかな接着性が与えられるだけである。接着フィルム２０１にハニカムコア１２を載せ、接着フィルムに対して押し付ける。第２の接着フィルム２０２をカットし、ハニカムコア１２の上部面に、わずかな接着度で同じようにこの第２の接着フィルムを貼り付ける。ハニカムコア１２へのその後の接着をサポートするだけでなく、ハニカムコア１２の輪郭も形成するために、接着フィルム２０１、２０２が設けられているハニカムコア１２をオプションで真空バッグまたは真空膜プレスの下で予備形成し、ハニカム表面上の輪郭に一致させる。所定の場合、各接着層２０に対し、異なるタイプの、特に２つ以上の接着フィルムの組み合わせをその都度使用する。このように、表面に関連する接着部分だけでなく、一般に接着層２０の性質も特別に影響され得る。
【００３５】
図２によれば、次にバリア層１６に対して適当に上部シート１６１および下部シート１６２をカットし、直接接着フィルム２０１、２０２の外側の面に貼り付け、ハニカムコア１２上の所定位置に保持する。オプションとして接着フィルム２０１、２０２に徐々に若干の接着性を与えてもよい。望ましくないことに接着層２０がカバー層１４（図２には示されず）への好ましくない漏れを防止するために、接着フィルム２０１、２０２をシート１６１、１６２よりも小さくなるようにカットする。その後、硬化プロセス中にゲル状の接着剤が接着フィルム２０１、２０２から、カバー層１４内ではなく、最大でシート１６１、１６２のエッジまで流れ出すように、シート１６１、１６２のオーバーハング状態を選択する。この方法の代替方法として、例えば溶着によりシート１６１、１６２の周辺を閉じてもよい。必要であれば、その後シート１６１、１６２および可能な場合には接着フィルム２０１、２０２も繰り返しカットする。あらかじめ製造したハニカムコア１２を上記ステップにより準備完了状態とする。ハニカムコア１２には簡単な表面の幾何学的形状が形成されているが、基本的には任意の表面プロフィルおよびコア形状を使用することができる。両面にファイバー複合体を有する、図１に示されたサンドイッチコンポーネント１０の他に、片面にファイバー複合体から製造されたカバー層を有し、反対の面が別の材料から形成されたサンドイッチコンポーネントを製造してもよい。
【００３６】
後述する方法では、少なくとも接着層２０が部分的に硬化するか、または完全に硬化するまで、ハニカムコア１２を高い気密状態に閉じないことが重要である。図２に示された別の形態では、調製後のハニカムコア１２が、例えば気密状に閉じられず、よって接着フィルム２０１と２０２の間の境界領域、またはシート１６１と１６２の間の境界領域において、ガスが側方に逃げることができるようになっている。一部のコンポーネントでは、例えば完成したサンドイッチコンポーネント１０を別の構造体に固定するために、境界エリアのハニカムセル２２内の充填部（いわゆるポッティング）の境界をハニカムコア１２自体に設けなければならないことがある。周辺が閉じられたシート１６１、１６２または気密境界に対しては、特に最小限ガスを透過するか、またはガスを全く透過しないシート１６１、１６２を使用するときに、ハニカムコア１２が溶接シールされるのを防止するよう、後述するステップが推奨される。これとは別に、またはこれに加え、ガスに対して所定の透過性を有するシート１６１、１６２、例えば多孔性シート１６１、１６２も使用できるが、これらシートはカバー層１４のマトリックス材料２６を透過しないようになっている。換言すれば、少なくとも接着フィルム２０１、２０２がその後部分的または完全に硬化する前に、調製されたハニカムコア１２のハニカムセル１８から空気またはガスを比較的高速かつ完全に排出できるようにする手段またはステップを設ける。この場合、このような効果を得るために、それぞれのバリア層のシート（１６１、１６２）とハニカムコアとの間に空気抜きのための別の層を使用することはない。  
【００３７】
図３は別の第１方法（専門用語：「樹脂注入」：ＲＩ）を実行するための構造の一例を略図で示す。図３では、明瞭にするためにハニカムコア上に直接接着フィルム２０１、２０２を有し、各々が直接接着フィルム２０１、２０２に形成されたバリアシート１６１、１６２を有する、図２に従って製造されたハニカムコアは、参照番号１２０で表示されている。図３は、固体の気密材料の片面モールディングツール３０を示しており、このツールの上面は、完成するサンドイッチコンポーネント１０の下面に対応している。まずモールディングツール３０を離型剤によって処理する。ＶＡＰ原理に従い、モールド上に第１の下方微孔性膜３２（例えばW.L.Gore & associates GmbH/ドイツからレファレンス4144020として、またはSAERTEX GmbH & Co. KG/ドイツから「VAP」膜として入手できる）を載せる。このVAP膜３２はガスを透過するが、液体マトリックス材料（樹脂系、図１の２６参照）を透過しない。膜３２の上に適当なタイプの剥離可能なティッシュ３４（専門用語：ピールプライ）の下部層を載せる。このピールプライ３４の上に下部カバー層１４に対して必要な乾燥ファイバー材料（例えばカーボンファイバーまたはグラスファイバー）の切り欠かれた下部ティッシュまたはレイアップ層２４１を載せる。次に、製造したハニカムコア１２０をティッシュまたはレイアップ層２４１に位置決めする。これに対応して、製造したハニカムコア１２上で上部カバー層１４のための上部ティッシュまたはレイアップ層２４２だけでなく、ピールプライ３６の上部層も重ねる。ピールプライ３６上に適当な樹脂分散媒体３８（例えばメッシュ状マット）を置く。この樹脂分散媒体３８上に、例えばシリコンプロフィル状をした樹脂供給ライン４０（専門用語：Ωパイプ）を当接する。この樹脂供給ライン４０は、液状マトリックス材料を乾燥ファイバー層２４１、２４２に供給するのに使用される（いわゆる樹脂注入方法）。接着フィルム２０１、２０２およびバリア層のシート１６１、１６２を含む製造されたハニカムコア１２０、ファイバー層２４１、２４２だけでなくアジュバントも含む、調製されたハニカムコア１２０から構成されたこのレイアップ上に、膜３２に対応する第２の上部微孔性膜４２を再び載せる。適当なシーラントテープ４３によって周辺が完全にシールされた下部微孔性膜３２に、境界エリア内の上部微孔性膜４２を接着し、液状マトリックス材料に関してシールされた部分空間４４を形成する。この部分空間４４には、接着フィルム２０１、２０２およびバリア層シート１６１、１６２を含む調製されたハニカムコア１２０およびファイバー層２４１、２４２から成るレイアップが閉じ込められる。これに関し、ＶＡＰ方法の利点を得るには基本的には上部面の上の膜４２で十分であるが、下面での樹脂の流れ挙動および分布が、布の下面での脱気の他に膜３２によって実質的に改善される。不織布または分散媒体４６は次にスペーサとなり、このことはその後、均一な脱気、すなわちガス抜きをサポートする。最終的に上記レイアウト上に真空接続部５０と共に適当な材料（例えばシリコン）の真空バッグ４８を位置決めする。その後、レイアップ上に、意図しない応力がかかるのを（例えば折りたたみ部の垂れ下がり��よって）防止するようなステップを実行する。適当な真空密テープ５１（専門用語：「シーラントテープ」）により、モールディングツール３０の周辺に真空バッグ４８がシールされた状態で完全にバインドされる。このように、ガス密空間内に、部分空間４４だけでなく、製造すべきサンドイッチコンポーネント１２のための空間内に位置するレイアップ構造体（２４１、１２０、２４２）が閉じ込められ、この空間５２内に、真空接続部５０を用いて真空を発生することができる。これを行うため、真空接続部５０には、図示されていない真空ポンプを接続する。この構造体のために、特に、使用する真空バッグ４８およびシーラントテープ５１のために、適当な真空ポンプによってかなり長期に空間５２内を１ｍｂａｒより低い真空状態に維持できることが保証される。更に後述する方法のステップに次いで、上記構造体を有するモールディングツール３０を、例えばオーブン内に入れることができる。
【００３８】
図４は、第２の代替方法（専門用語：「樹脂フィルム注入」ＲＦＩ）を実行するための構造例を略図で示す。図４に示された構造は、基本的には図３に示された構造に類似している。図４における同一または類似の要素には、図３と同じ参照番号が付されており、これら要素に付いては再び説明することはない。
【００３９】
図３に示された別の実施形態とは異なり、図４に示された構造体のケースでは、液状樹脂を供給するためのコンポーネントだけでなく、樹脂分配媒体は最早不要となっている。このことは、マトリックス材料用のソースとして未硬化樹脂の、容易に流動できる樹脂フィルム４１が使用されており、これらフィルムは当初、上部または下部カバー層１４のための種々の乾燥ティッシュまたはレイアップ層２４１１、２４１２または２４２１、２４２２の間、および／または最も内側のティッシュまたはレイアップ層２４１２、２４２２と調製されたハニカムコア１２０との間で直接レイアップ層内に装入される。下部ピールプライ３４の下および上部ピールプライ３６上に、更に対応する別の剥離フィルム３５、３６を重ねてもよい。その後図４に示された構造体に対しても、真空接続部５０を介して真空ポンプ（図示されず）により気密空間５２内を真空状態にする。
【００４０】
液状樹脂（ＲＩ）を送る代わりに、図４に示されるように、樹脂フィルム４１（ＲＦＩ）を使用することによって、ティッシュまたはレイアップ層２４１１、２４１２または２４２１、２４２２内の最も小さい空間で直接樹脂注入を行うことができる。これを行うために、熱の作用によって樹脂フィルムを液状にする。樹脂フィルムを使用する利点のうちで、特に、より少ない変動範囲であって、かつ樹脂の廃棄量の低減（この低減は、例えば分配媒体内またはホースパイプ内でＲＩ方法で生じる）をしながら、一定の方法で樹脂／ファイバー比を調節できることが期待できる。
【００４１】
図３および４に関し、これら図は単なる略図に過ぎないことと留意すべきである。重ねられる布の実際の構造（専門用語：レイアップ）は、例えば使用される織布層または不織布層の数だけでなく、使用されるハニカムコアのタイプおよび形状も、当然ながらコンポーネントに応じて決定される。
【００４２】
以下、図５〜７を参照し、図３に示した構造体のための方法を発展した数例について説明する。
【００４３】
実施例１（図５）
図５の温度−時間グラフは、ファイバー複合カバー層１４を製造するためのマトリックス材料として、次の１成分エポキシ樹脂、例えば（Hexcel社から入手可能な）「ＲＴＭ６」または（Cytec社から入手可能な）「Cycom977-2」または（Bakelite社から入手可能な）「EPS600」のうちの１つを使用するときの方法のステップを示す。これら樹脂に関し、これら樹脂は航空機業界用のファイバー複合構造コンポーネントとして認証された構造用樹脂である。
【００４４】
温度管理され、真空接続部５０を介して真空ポンプに接続された簡単なオーブン内に、まず図３の構造体を装入する。図５から明らかなように、温度が上昇する前に、閉じた空間５２内を真空状態にし、ガスを透過する微孔性膜３２、４２により、中間空間４４も真空状態にする。このようにハニカムセル１８がこの真空状態の影響を受けた後にしか、ハニカムコア１２とバリア層１６との間の接着層２０（接着フィルム２０１、２０２）の完全または部分的な硬化が生じなく、よってハニカムセルがバリア層１６（および硬化した接着フィルム２０１、２０２）によって閉じられる前に、これらハニカムセルが少なくとも部分的に真空状態となることが保証される。真空状態となった後に、約３〜４℃／分の温度曲線の傾きで、オーブン内の温度は約１２５℃の第１加工温度まで上昇する。次に、約１２０〜１４０分の時間インターバル中にハニカムコア１２とバリア層１６の間のそのときの接着層２０（接着フィルム２０１、２０２）は、熱の作用を受けて、この温度で硬化する。接着層２０が完全に硬化する前に、ハニカムセル１８の最大限の脱気が行われていることに留意すべきである。接着層２０を硬化するとき、オーブン内で同じ温度にて、液状マトリックス材料（本例ではＲＴＭ６；Cycom 977-2またはEPS 600）の供給を時間Ｔｉにてオンに切り換える。ここで、樹脂は、この樹脂に十分な流動性または粘性を与える温度、例えば８０℃まで温められる。含浸すべき、当初乾燥しているファイバー層内に樹脂が真空注入によって均一に分散された後に、約１８０℃の第２加工温度となるまで、約１〜２℃／分の増加レートで、オーブン内の温度を高める。ここでそれぞれのバリア層１６は、ハニカムセル１８へのマトリックス材料の望ましくない侵入を防止する。次に約１２０分の時間で樹脂は完全に硬化する。次に、再び約３〜４℃／分の減少レートで、この構造体を室温まで冷却する。図５から明らかなように、全オーブンプロセス中のレイアップに、特に接着層２０が部分的または完全に硬化する前の、例えばハニカムコアがまだ密閉されていないか、または完全に密閉状態とは言えないときの開口セルハニカムコア１２を真空状態にする。ここで、接着層２０を真空状態にしながら、この接着層を完全または部分硬化温度まで加熱する前、または加熱する間の滞留時間は、前記完全または部分硬化温度に達する前にハニカムセル内の部分真空圧（ハニカムセル内で平均化）が１００ｍｂａｒ以下、このましくは５０ｍｂａｒ以下となるように選択される。
【００４５】
実施例２（図６）
図６の温度−時間グラフは、ファイバー複合カバー層１４を製造するためのマトリックス材料として次のエポキシジイソシアヌレート樹脂：（BAYER Material Science社から入手できる）Blendur(登録商標)4520またはBlendur(登録商標)4516またはそれらの混合物、もしくは（LONZA社から入手できる）樹脂系P15またはP30のうちの１つを使用するときの方法のステップを示す。Blendur(登録商標)樹脂系（ビスフェノールＡをベースとする約８０％のジフェニールメタン−ジイソシアネートおよび２０％のエポキシ樹脂）およびそれらの適当な混合物、またはそれらとの適当な混合物に関して、これらは構造コンポーネント（ベアリング表面要素）に対して適当であり、特にそれらの難燃特性により航空機の構造物における内装品（専門用語：「内装コンポーネント」）を取り付けるのに適す。更に、ポリイソシアヌレート樹脂は、それらの一般的な処理特性それらの粘性特性により、本発明にかかわる方法の注入技術に対して特に良好である。
【００４６】
本実施例においても、図３の構造物をまず温度制御されている簡単なオーブン内に装入する。温度上昇が生じる前に真空接続部５０および真空ポンプを介し、閉じた空間５２、更に中間空間４４も真空状態にする。約３〜５℃／分の傾きで温度が上昇し、かつハニカムセル１８の脱気の後で約１２５℃の第１加工温度にて接着層２０（接着フィルム２０１、２０２）を硬化する。真空の作用のもとでファイバー層２４１、２４２に温められた液状樹脂を注入する。約３〜５℃／分の傾きで温度が上昇した後に、約１８０分の間、約１６０℃の第２加工温度で樹脂を硬化する。次に、約３〜５℃／分の冷却レートで構造体を室温まで冷却する。このように、この実施例では布および更に接着層２０が部分的または完全に硬化する前に、まだシールされていないハニカムコア１２も真空状態とする。更に、接着層２０の完全または部分硬化温度に達する前にハニカムセルに１００ｍｂａｒ、好ましくは５０ｍｂａｒ以下の圧力を加えることが好ましい。
【００４７】
実施例３（図７）
実施例３では、実施例１と同じ樹脂系を使用できる。実施例３の方法のステップは、ほとんど図３の方法のステップに対応しているが、接着層に使用される二段硬化性樹脂は、より短い約７５〜９０分の時間インターバルでは、１２０℃というわずかに低い第１加工温度であるために一部しか硬化せず、完全には硬化しない。接着層２０が完全に硬化する前でも液状マトリックス材料に対するハニカムセル１８の十分なシールが既に保証されることが分かった。従って、二段硬化性樹脂（接着フィルム２０１、２０２）は、どのケースでも必要とされるカバー層１４の樹脂の硬化中に完全に硬化できるので、エネルギーおよびオーブン装入時間を節約できる。更に図３の実施例は、接着層２０を硬化するための温度上昇を開始する前に、滞留時間ＴＨの間に布に真空が加えられるという効果の点で異なる。対応するインターバルＴＨは脱気すべきハニカムコアの容積に応じて選択し（例えば約１０分）、より大きいコンポーネントまたはより大きいセル容積を有するハニカムコアに対し、ハニカムセルから空気またはガスを最大限排出することを保証できる。この実施例でも、接着層２０の完全または部分硬化温度に達する前に、ハニカムセル内の圧力を１００ｍｂａｒ以下、好ましくは５０ｍｂａｒ以下とする。
【００４８】
すべての実施例において、接着フィルム１６１、１６２のための材料として、ある樹脂を使用する。例えば、ある樹脂、例えばエポキシ樹脂またはフェノール樹脂、もしくは適当なそれらの混合物を使用する。この樹脂は接着層２０が埋め込みマトリックス材料２６のための、より高い硬化温度で過剰温度平衡により損傷を受けないように異なる加工温度の双方で硬化できる（二段階に硬化できる）。更に、使用される樹脂はバリア層のシート１６１、１６２および当然ながらハニカムコア１２と相容性があることが要求される。
【００４９】
液状マトリックス材料をファイバー層２４１、２４２へ注入する前に、ハニカムセル１８がマトリックス材料に対してシールされ、よってマトリックス材料が不意にハニカムセル１８内に侵入しないよう、接着層２０が完全または部分的に硬化するための第１加工温度での滞留時間ＴＩが常に選択される。
【００５０】
マトリックス材料を透過しないことが要求されるバリア層１６（シート１６１、１６２）に関し、バリア層１６自身がガスに対して所定の最低の透過性を有する場合、バリア層１６に対して適当な微孔性膜も使用するようにすることが、ハニカムセル１８の上記脱気にとって基本的には有利である。他方、この要件はかなり長期にわたってハニカムセル１８内に水分が累積する望ましくない現象を防止するよう、完成したサンドイッチコンポーネント１０のハニカムコア１２をできるだけハーメチックにシールするという目的に反するものである。最終目的を達成するために、バリア層１６のガス透過性はできるだけ小さい値でなければならない。熱可塑性材料の上記表面処理されたシート１６１、１６２と共に、バリア層１６に対して複数の他の材料を使用することを考えつくことができる。技術的なガス不透過性バリア層１６を使用する場合、少なくとも（更に後述するように）接着層２０が部分的または完全に硬化する前にハニカムコア１２の十分な脱気を保証するためのステップを設けなければならない。このことは特にハニカムコア１２の周辺にあるハニカムセル１８をコア充填材料（専門用語：ポッティング）で満たし、よってハニカムコア１２から横方向にしか辛うじてガスが逃れることができないときに当てはまる。ハニカムコア１２の脱気のために、例えば特別の薬剤を提供できる。ハニカムコア１２の境界領域のみ、またはポッティング境界内に、横方向に脱気孔を形成してもよいし、または脱気開口部を設けてもよい。上記方法に加え、またはこの方法の代わりに、ハニカムコアのための全材料に孔を開けてもよいし、この材料は、適当な高いガス透過性を有してもよい。この方法に加え、またはこの方法の代わりに、バリア層１６内、例えば複数のバリア層１６のうちの一方のみ、または双方における所定位置にて、サンドイッチ層に対して横方向にオフセットした状態またはダイレクトな状態のいずれかで脱気孔を設けてもよい。樹脂による注入中、脱気孔に対応するハニカムセル１８だけを満たし、その後、例えば完成コンポーネント１２における取り付けポイントとして使用してもよい。ハニカムコア１２は、より短時間で脱気ができるので、かかる脱気剤は特に大型コンポーネントの加工時間を短縮できる。ここで提案する脱気手段を用いることにより、脱気のためにバリア層１３とハニカムコア１２との間に特別な追加層（この層は、その後完成するコンポーネントでは不要である）を設けることなく、特に過剰に長い滞留時間ＴＨを必要とすることなく、短時間でハニカムセルの満足できる排気（例えば１００ｍｂａｒ以下）を達成することが可能である。使用されるバリア層と接着層との組み合わせに応じ、更にオプションで使用される脱気手段に応じ、必要な場合には対応して滞留時間ＴＨを長くすることにより、ハニカムセルにおいても平均として１０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以下の印加真空圧力をほぼ発生することができる。
【００５１】
本発明にかかわる方法では、多機能性は、永続的に加えられる真空の影響を受ける。接着層２０が完全または部分的に硬化する前に真空状態を発生することにより、ハニカムセル１８をまず少なくとも部分的に排気する。このように一方でハニカムコアに対してそれぞれのカバーシート１６をより均一に接合することが可能となり、この接着接合力は改善され、本プロセスの別のコースにおいて現在のカバーシート１６の硬化するマトリックス材料へのハニカムセルからのガスのその後の拡散が可能な最大限阻止され、よってファイバー複合体の多孔性を低減することが保証される。接着層２０が完全または部分的に硬化する間に、真空状態を維持することにより、ハニカムコア１２に対してバリア層１６を均一に押圧し、部分的または完全に硬化する接着材料から形成されるガスは、接着層２０およびハニカムセル１８の双方から最大可能な限り排出される。硬化中に接着層２０のガスを除去することにより、接着接合力の質が更に改善される。その後の真空状態にアシストされたマトリックス材料の注入およびマトリックス材料のその後の硬化の間に更に加えられる真空力により、ＲＩ方法およびＲＦＩ方法に対して知られるように、ファイバー複合体における空気またはガス混入物の形成、およびその結果生じる孔の形成が一般に低減される。ここで、ハニカムセル１８の初期の上記排気は補助として働く。ＶＡＰ方法に係わる微孔性膜３２、４２を使用中に、ハニカムセル１８だけでなく、接着層２０のできるだけ可能な二次元の均一かつ高速の初期脱気、更にコンポーネント表面に対して横方向のマトリックス材料の均一な脱気が可能とされる。このように結果が改善されるので、ＶＡＰ方法は好ましいものと見なすべきであるが、本発明に係わる方法は、従来の真空注入方法（ＶＡＰを用いないＲＩ、ＲＦＩ）による微孔性膜３２、４２を用いないで、基本的に実行することも可能である。
【００５２】
上記例から明らかとなるようにカバー層１４に対して基本的には多数のマトリックス材料２６、例えばエポキシ樹脂、シアヌレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニールエステル樹脂、アクリル樹脂、シランまたはこれら樹脂のうちの少なくとも２つの混合物を使用できる。その理由は、これら樹脂は比較的急速に硬化し、良好に処理できるからである。しかしながら、ＶＡＰ方法に係わる微孔性膜（３２、４２）を使用するとき、この膜（３２、４２）とマトリックス材料２６との間の相溶性を考慮しなければならない。基本的にはドライファイバー材料２４を最も広範な初期形態で、例えば薄い織物、織物、刺繍、網状布、ニット布、不織布またはハイブリッド材料を使用してもよい。使用される形態のファイバー材料は、液状マトリックス材料で均一に含浸できるものでなければならず、更に、使用されるシステムの組み合わせによっては、マトリックス材料が完全に硬化した後に、同時に、例外的な弾性特性と共に、すぐれた機械的強度を有していなければならない。ファイバー材料としてはグラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、アラミドファイバー、セラミックファイバー、金属ファイバーおよび／または金属ワイヤーを有する材料を、この目的のために使用することが好ましい。上記材料の他に、または上記材料と組み合わせて、熱可塑性プラスチックまたはエラストマーをベースとする材料をファイバー材料として使用してもよい。ハニカムコア１２自身は、サンドイッチコンポーネント１０の用途に応じた異なる材料から異なる比重を有するように製造することもできる。ハニカムコア用の材料として、紙、段ボール、ファイバー材料またはこれらの組み合わせを使用してもよい。かかるハニカム構造は、特に高い強度対重量比を有する。紙またはボール紙のハニカム構造が好ましく、この場合、紙またはボール紙材料はアラミドファイバー、特にNomex（登録商標）またはKevlar（登録商標）ファイバー、ポリエステルファイバー、ＰＶＣファイバー、ポリアクリルファイバー、ポリプロピレンファイバー、またはこれらファイバータイプのうちの少なくとも２つの混合物で完成される。ハニカム構造体は、更に樹脂で含浸できる。当然ながら、ハニカム構造体は、好ましくはアルミ製、またはプラスチック材料の薄い金属シートから製造できる。
【符号の説明】
【００５３】
１０−−−サンドウィッチコンポーネント
１２−−−ハニカムコア
１４−−−カバー層
１６−−−バリア層
１８−−−セル
２０−−−接着層
２１−−−クサビ状の延長部
２２−−−ウェブ
２４−−−ファイバー層
２６−−−マトリックス材料
３０−−−片面モールディングツール
３２、３４−−−微孔性膜
４８−−−真空シート
【図１】
2010502483.tif 000003
【図２】
2010502483.tif 000004
【図３】
2010502483.tif 000005
【図４】
2010502483.tif 000006
【図５】
2010502483.tif 000007
【図６】
2010502483.tif 000008
【図７】
2010502483.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月16日(2008.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス材料（２６）内に埋め込まれたファイバー材料（２４）によって製造されたカバー層（１４）により、ウェブ（２２）の両面および少なくとも片面がシールされたハニカムコア（１２）を有するサンドイッチコンポーネント（１０）を製造するための方法において、
前記ハニカムコア（１２）と、前記ハニカムコア（１２）の少なくとも片面において、内側から外側に向かって、前記ハニカムコア（１２）の外側に設けられた硬化性接着層（２０；２０１、２０２）と、バリア層（１６；１６１、１６２）と、ファイバー層（２４；２４１、２４２；２４１１、２４１２；２４２１、２４２２）とを備えるレイアップを製造するステップと、
片面モールディングツール（３０）にて真空シート（４８）によって形成されたガス密空間内で、前記片面モールディングツールに前記レイアップを閉じ込めるステップと、
前記ガス密空間内で真空を発生するステップと、
前記真空発生後、前記ハニカムセルが前記バリア層（１６；１６１、１６２）によってシールされる前に、前記ハニカムセルを少なくとも部分的に排気するよう、前記ハニカムコア（１２）と前記バリア層（１６；１６１、１６２）との間の接着層（２０；２０１、２０２）を、この真空内で完全または部分的に硬化するステップと、
前記接着層（２０；２０１、２０２）を完全または部分的に硬化した後に、真空状態にしたファイバー層（２４；２４１、２４２；２４１１、２４１２；２４２１、２４２２）にマトリックス材料（２６）を注入するステップと、
真空状態で前記マトリックス材料（２６）を硬化するステップとを備えた、サンドイッチコンポーネントを製造するための方法。
【請求項２】
ガス密空間内に前記レイアップを密閉する前に、マトリックス材料を透過せず、ガスを透過する微孔性膜（３２、４２）により、前記マトリックス材料に対してシールされた部分空間内に前記レイアップを閉じ込めるステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ファイバー層を注入する前記ステップは、外側から前記レイアップまで送られる液状マトリックス材料により前記ファイバー材料を含浸するステップを含む、請求項１〜２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記ファイバー層を注入する前記ステップは、前記レイアップに属する１つ以上のマトリックス材料フィルム（４１）から液状化されたマトリックス材料により前記ファイバー材料を含浸するステップを含む、請求項１〜２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
好ましくはプラズマまたはコロナ表面処理、コーティング方法、またはこれらの組み合わせによって表面処理されたシート（１６；１６１、１６２）をバリア層として使用する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
熱の作用を受けて前記接着層が完全または部分的に硬化する前の真空状態にある前記レイアップの滞留時間（Ｔｉ）および／または温度曲線の勾配は、前記接着層が部分的に、または完全に硬化する前に、少なくとも前記発生する真空にほぼ対応する前記ハニカムセルの排気が得られるように選択される、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以下の真空を発生する、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ハニカムコア上に直接前記硬化性接着層を位置決めし、この接着層の上に直接前記バリア層を位置決めする、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記マトリックス材料の前記注入温度が、前記接着層の完全または部分硬化のための加工温度に基本的に対応するよう、前記接着層および前記マトリックス材料を選択する、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記接着層の前記完全または部分硬化は、前記マトリックス材料の硬化が行われる第２加工温度よりも低い第１加工温度にて、熱の作用によって実行され、前記第１加工温度の範囲内および前記第２加工温度の範囲内で硬化できるか、または前記第１加工温度の範囲内で部分的に硬化でき、前記第２加工温度の範囲内で完全に硬化できる接着層を使用する、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
エポキシ樹脂またはフェノール樹脂、もしくはそれらの混合物をベースとする接着フィルムを接着層として使用する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ウェブ（１８）の両面がシールされているハニカムコア（１２）と、マトリックス材料（２６）内に埋め込まれたファイバー材料（２４）から構成され、前記ハニカム（１２）の片面をシールする少なくとも１つのカバー層（１４）と、前記ハニカムコアと前記カバー層との間に設けられたバリア層（１６；１６１、１６２）とを備える、請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の方法によって得られるサンドイッチコンポーネントであって、
前記カバー層（１４）は、２％以下の孔容積量を有し、前記サンドイッチコンポーネントの引張試験では、３ＭＰａ以上の前記サンドイッチ層に垂直な引張強さが得られ、３ＭＰａ未満の前記ハニカムコアの固有引張強さではハニカムの欠陥が発生することを特徴とするサンドイッチコンポーネント。
【請求項１３】
前記サンドイッチ層に対して垂直な、少なくとも１.５ＭＰａの引張強さを有する、請求項１２に記載のサンドイッチコンポーネント。
【請求項１４】
前記サンドイッチコンポーネントの引張試験では、４ＭＰａ以上の前記サンドイッチ層に垂直な引張強さが得られ、４ＭＰａ未満の前記ハニカムコアの固有引張強さではハニカムの欠陥が発生する、請求項１２に記載のサンドイッチコンポーネント。
【請求項１５】
前記カバー層は、０.５％未満の孔容積量を有する、請求項２に記載の方法によって得られた請求項１２、１３または１４に記載のサンドイッチコンポーネント。
【国際調査報告】
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