(57)【要約】【課題】本発明は、ハニカム構造の面内、及び面外の各方向での熱膨張係数を含む特性を均一にすることができるハニカム構造体及びその製造方法を得ることを目的とするものである。【解決手段】ハニカムコア１には、複数のセル１ａが設けられている。各セル１ａは、複数の筒状のセル部材２によりそれぞれ形成されている。セル部材２の断面は、正６角形である。セル部材２は、炭素繊維のブレイド（編物）からなる筒状の骨格部３と、骨格部３に含浸された樹脂による樹脂部４とを有している。また、互いに隣接する複数のセル部材２は、側面同士を融着されている。ハニカムコア１を製造するためには、複数の芯棒が用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の編物からなる筒状の骨格部と、上記骨格部に含浸された樹脂部とを有し、互いに隣接する側面同士が融着されている複数の筒状のセル部材
を備えていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
上記繊維には、炭素繊維が用いられることを特徴とする請求項１記載のハニカム構造体。
【請求項３】
上記セル部材の断面形状は、正６角形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
複数の芯棒の側面に繊維の編物を被せることによって、複数の筒状の骨格部をそれぞれ形成するステップ、
各上記骨格部に樹脂部を含浸させることによって、複数の半硬化状態のセル部材をそれぞれ形成するステップ、
複数の上記セル部材の側面が互いに隣接するように、複数の上記芯棒を配置するステップ、及び
上記セル部材を硬化させ、上記芯棒を上記セル部材から抜き取るステップ
からなることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
上記セル部材を硬化させた後に、炭素化させることを特徴とする請求項４記載のハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星用の反射鏡、及び光学支持構造等のサンドイッチパネルのハニカムコア等に適用されるハニカム構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サンドイッチパネルには、一般的に市販のコアが使用されている。市販のコアとしては、リボンを用いて製作されたハニカムコア、及び発泡体によるフォームコアの２種類が主である。炭素繊維強化複合材からなるリボンを積層して製造されたハニカムコアは、非常に軽量であるが、製造方法によりリボンが接合される面のセル壁にラップ（２層）部が生じ、熱膨張係数を含む特性に異方性（方向性）があるという欠点を有している。従って、このハニカムコアを使用してサンドイッチパネルを製作すると、パネルにも異方性が現れるため、衛星用反射鏡等の高性能光学機器へ不適であった。一方、フォームコアでは、特性に異方性が現れないものの、コアが非常に重く、軽量なサンドイッチパネルを製作することができなかった。
これらの問題に対して、従来のハニカム構造部材の製造方法では、ファイバを含有する樹脂により形成された中空部材からなるコアを縦に配置したものを多数隣接して配列し、上下から同様の樹脂のプレートでサンドイッチ状に挟んで固着することによってハニカム構造部材が製造される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２９７６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のハニカム構造部材の製造方法では、ファイバ製の布を所定断面の芯棒に巻き付けて樹脂を含有させた後、圧力をかけてコアを製造するので、巻き始めの端面と巻き終わりの端面とが必ず存在している。このため、この端面の部分でファイバが不連続になっている。また、ファイバ製の布を芯棒に巻きつけて接着するためには、１周よりも多く巻きつけなければならず、セル毎の内部構造が不均質になっている。これらにより、ハニカム構造部材の熱膨張係数を含む特性が不均一となっていた。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ハニカム構造の面内、及び面外の各方向での熱膨張係数を含む特性を均一にすることができるハニカム構造体及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るハニカム構造体は、繊維の編物からなる筒状の骨格部と、骨格部に含浸された樹脂部とを有し、互いに隣接する側面同士が融着されている複数の筒状のセル部材を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のハニカム構造体は、複数のセル部材の互いに隣接する側面同士が融着されており、筒状の骨格部が繊維の編物であるので、繊維の切れ目が存在せず連続的になっていることにより、ハニカム構造の面内、及び面外の各方向での熱膨張係数を含む特性を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるハニカムコア１を示す斜視図である。図２は、図１のセル部材２を示す斜視図である。
図において、ハニカム構造体としてのハニカムコア１には、複数のセル１ａが設けられている。各セル１ａは、複数の筒状のセル部材２によりそれぞれ形成されている。セル部材２の断面は、正６角形である。セル部材２は、炭素繊維のブレイド（編物）からなる筒状の骨格部３と、骨格部３に含浸された樹脂による樹脂部４とを有している。また、互いに隣接する複数のセル部材２は、側面同士を融着されている。
【０００９】
次に、ハニカムコア１を製造するための材料及び条件について説明する。図３は、図１のハニカムコア１の製造過程の一部を示す斜視図である。図において、ハニカムコア１を製造するためには、複数の芯棒１０（図３中１つのみ示す）を用いる。芯棒１０は、断面形状が正６角形であり、幅寸法が１／４インチであり、材質がアルミニウムである。骨格部３を構成する炭素繊維のブレイドには、トレカ（登録商標）ブレイドのＴ３２４６（商品名）（使用糸：Ｔ３００（商品名），フィラメント数：３０００本，打ち込み本数：２４本）を用いる。また、炭素繊維のブレイドの繊維配向（ハニカムコア１の繊維配向）は、±４５度に制御される。樹脂部４を構成する樹脂には、エキポシ樹脂が用いられる。樹脂部４と骨格部３との重量比率は、４０：６０±４に設定される。
【００１０】
次に、図１のようなハニカムコア１の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、芯棒１０の側面に炭素繊維のブレイドが被されて、筒状の骨格部３が芯棒１０の側面に形成される。そして、骨格部３に樹脂が含浸されて、複数の芯棒１０の側面に半硬化状態の樹脂部４が形成される。これによって、芯棒１０の側面には、プリプレグ（半硬化状態の成形用中間材料）化されたセル部材２が形成される。そして、側面に半硬化状態のセル部材２がそれぞれ形成された複数の芯棒１０が用意される。
【００１１】
そして、図４に示すように、複数の半硬化状態のセル部材２が互いに隣接するように複数の芯棒１０が配置された上で、例えば１５０℃で加熱されて、半硬化状態のセル部材２が硬化される。これによって、互いに隣接する複数のセル部材２の側面同士が融着される。セル部材２の側面同士が融着されると、図５に示すように、各セル部材２から芯棒１０をそれぞれ抜くことによりハニカムコア１が形成される。
【００１２】
上記のような製造方法により製造されたハニカムコアは、図１に示すＸ、Ｙ、Ｚ方向での各線膨張係数が−６×１０−７／℃であり、全ての方向で等しく、かつ極めて小さな値となった。また、ハニカムコアの密度は、０．１６ｇ／ｃｍ３（比重：０．１６）となり軽量となった。
【００１３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１の炭素繊維のブレイドには、Ｔ３２４６（商品名）を用いたが、実施の形態２の炭素繊維のブレイドには、Ｔ３４８６（商品名）（使用糸：Ｔ３００（商品名），フィラメント数：３０００本，打ち込み本数：４８本）を用いる。また、実施の形態１の芯棒１０の幅寸法は、１／４インチであったが、実施の形態２の芯棒１０の幅寸法は、１／２インチである。他の材料、条件及び製造方法は実施の形態１と同様である。
【００１４】
上記のような製造方法により製造されたハニカムコアは、図１に示すＸ、Ｙ、Ｚ方向での各線膨張係数が−５×１０−７／℃と全ての方向で等しく、かつ極めて小さな値となった。また、ハニカムコアの密度は、０．０８ｇ／ｃｍ３（比重：０．０８）となり軽量となった。
【００１５】
また、実施の形態１，２のようなハニカムコアでは、炭素繊維のブレイドを用いたので、繊維の切れ目が存在せず連続的になっていることにより、ハニカム構造の面内（図１に示すＸ，Ｙ方向）、及び面外（図１に示すＺ方向）の各方向での熱膨張係数を含む特性を均一（等方性）にすることができる。
【００１６】
さらに、炭素繊維のブレイドの構成（繊維の打ち込み本数、及び成形するセルの太さ）に応じて、繊維の角度（繊維配向）を自由に制御可能となったので、ハニカム構造の面内、及び面外の各方向での熱膨張係数を含む特性を制御することができる。
【００１７】
さらにまた、骨格部が１層で構成されているので、クロス（織物）又はテープ等を巻き付けてセルを形成する必要がなく、ハニカムコアの薄肉化及び軽量化を図ることができる。
【００１８】
また、芯棒の断面形状が正６角形であり、隣接するセル間で空隙がないので、ハニカムコアの剛性を向上させることができるとともに、ブレイドの薄肉化により、ハニカムコアをさらに軽量にさせることができる。これとともに、芯棒の断面形状が正６角形であり、ハニカムコアの剛性を向上させることができるので、骨格部を構成する炭素繊維の本数を可能な範囲で減少させることにより、ハニカムコアの製造コストを低減させることができる。
【００１９】
さらに、実施の形態１，２のようなハニカムコアをサンドイッチパネルに適用させた場合、ハニカムコアの各方向での熱膨張係数を含む特性が各方向で等しいので、等方的に熱膨張係数が極めてゼロに近いサンドイッチパネルを構成することができる。これとともに、ハニカムコアの軽量化を図ることができるので、軽量なサンドイッチパネルを構成することができる。
【００２０】
ここで、従来の炭素繊維強化複合材（ＣＦＲＰ成形体）の製造方法では、線膨張率をゼロに近づけるために、高弾性タイプ（引張弾性率が例えば５００〜６００ＧＰａ程度）の炭素繊維を用いる必要があったが、実施の形態１，２のようなハニカムコアの製造方法では、炭素繊維のブレイドを骨格部に用いたので、炭素繊維と樹脂との構成比率の制御の幅を広げることができ、高強度タイプ（引張弾性率が例えば２３０〜３００ＧＰａ程度）の炭素繊維であっても、線膨張率をゼロに近づけることができる。
【００２１】
なお、実施の形態１，２では、半硬化状態の（プリプレグ化された）セル部材２を加熱して硬化させたが、半硬化状態のセル部材を加熱して硬化させた後に、硬化したセル部材樹脂部を、さらに加熱して炭素化させてもよい。この場合、ハニカム構造体の剛性をさらに向上させることができる。
【００２２】
また、実施の形態１，２では、芯棒１０の材質にアルミニウムを用いたが、アルミニウムに限るものではなく、線膨張率の大きな材質であり、かつ耐熱性が樹脂の成型温度以上であるとともに、表面処理等の優れた材質であればよく、芯棒１０の材質に例えばテフロン（登録商標）、及びステンレス合金等を用いてもよい。
【００２３】
さらに、実施の形態１，２では、芯棒１０の断面形状、及びセル部材２の断面形状が正６角形であったが、正６角形に限るものではなく、例えば、４角形、６角形、８角形及び円筒形等の断面形状であってもよい。
【００２４】
さらにまた、実施の形態１，２では、樹脂部４にエキポシ樹脂を用いたが、エキポシ樹脂に限るものではなく、他の種類の樹脂を用いてもよい。
【００２５】
また、実施の形態１，２では、繊維の編物に炭素繊維の編物を用いたが、炭素繊維の編物に限るものではなく、他の繊維の編物を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１によるハニカムコアを示す斜視図である。
【図２】図１のセル部材を示す斜視図である。
【図３】図１のハニカムコアの製造過程の一部を示す斜視図である。
【図４】図１のハニカムコアの製造過程の一部を示す斜視図である。
【図５】図１のハニカムコアの製造過程の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ハニカムコア、２  セル部材、３  骨格部、４  樹脂部、１０  芯棒。
【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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