(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型上に敷かれた外側表皮の複合材プリプレグの上にハニカムコアを載置し、更に内側表皮の複合材プリプレグを重ね合わせて該ハニカムコアを覆い、前記外側表皮の複合材プリプレグと内側表皮の複合材プリプレグが重なり合った余肉部の上に平板状の弾性部材を載置し、更にその上に平板状の押え部材を重ね、加圧・加熱により接着成形することを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、前記弾性部材はシリコンゴムからなり、前記押え部材はアルミニウムからなることを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、前記弾性部材及び押え部材はそれぞれ40〜250mmの幅及び0.3〜２mmの厚さを有することを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、前記成形型は前記ハニカムコアが載置された成形面と前記弾性部材及び押え部材が載置された端面とを有し、該成形面と該端面とがなす角度は30〜180°であることを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、６〜７kgf/cm2に加圧して接着成形することを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、前記ハニカムコアは面取り加工されたテーパー部を有し、該テーパー部の下面と上面とがなす角度（ハニカムエッジ角度）は30〜45°であることを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項７】
成形型上に敷かれた外側表皮の複合材プリプレグの上にハニカムコアを載置し、更に内側表皮の複合材プリプレグを重ね合わせて該ハニカムコアを覆い、加圧・加熱により接着成形してハニカムサンドイッチパネルを製造する方法であって、前記外側表皮の複合材プリプレグと内側表皮の複合材プリプレグが重なり合った余肉部の幅は500mm以上であることを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、６〜７kgf/cm2に加圧して接着成形することを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、前記ハニカムコアは面取り加工されたテーパー部を有し、該テーパー部の下面と上面とがなす角度（ハニカムエッジ角度）は30〜45°であることを特徴とするハニカムサンドイッチパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハニカムコアのクラッシュを抑えることができるとともに、製造工程の簡略化、製造コストの低減、製品の軽量化を図ることができ、曲面状のパネルを製造する場合にも有用なハニカムサンドイッチパネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一対の複合材プリプレグとそれらの間に挟まれたハニカムコアからなるハニカムサンドイッチパネルは、軽く、強度及び剛性に優れており、航空機、自動車等の構造材料として用いられている。ハニカムサンドイッチパネルは一般に、まずハニカム材を所望の形状に切削して作製したハニカムコアを複合材プリプレグで被覆し、これを成形型の上に積層し、必要に応じてそれらの積層間に接着剤を加え、加圧・加熱して接着成形することによって製造されている。しかしながら、ハニカムコアの端部が成形圧力に耐えられず変形（クラッシュ）してしまうことが多く、クラッシュを抑えることができるハニカムサンドイッチパネルの製造方法が必要とされている。
【０００３】
ハニカムコアのクラッシュは、表皮材の複合材プリプレグが滑ることによって起こることがわかっている。特公昭59-42621号は、複合材プリプレグ同士が重なり合う余肉部を取付け板（滑り防止器具）上に形成された突起物で突き刺し、かつ弾性体からなる押さえ板を突起物に差し込んで、複合材プリプレグを型上に固定して滑りを防ぐ方法を開示している。しかしながらこの方法では、突起物を有する成形型を形成する手間がかかる。また、突起物は周期的な清掃と修復を要し、作業者に危険を与え、更に真空バッグにより成形型をシールする場合には困難が生じる。この方法の他にも、接着テープ、固定ピン、サンドペーパー等により複合材プリプレグを固定する方法が幾つか提案されているが、いずれの方法も工程の増加、コストの増加等の問題があり、実用的とは言えない。
【０００４】
また、ハニカムコア端部に室温硬化性充填材を充填し、これを硬化させることによりハニカムコアの強度を上げる方法が知られているが、この方法ではクラッシュを防ぐために充填範囲を広くするとパネルの重量が増加してしまい、実用上問題がある。また、硬化した充填材は硬く脆いため、この方法により曲面状のハニカムサンドイッチパネルを製造する場合、クラックが発生して割れてしまうことがある。
【０００５】
更に、ハニカムコア端部にテーパー部を形成し、成形圧力を下げて成形する方法が提案されている。しかしながら成形圧力を通常（６kgf/cm2程度）より低く（３〜４kgf/cm2）すると、圧力不足によりソリッド部分に成形不良が発生しやすい。また端部テーパーの度合いを強めると、斜めのデッドスペースが増えてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、ハニカムコアのクラッシュを抑えることができるとともに、製造工程の簡略化、製造コストの低減、製品の軽量化を図ることができ、曲面状のパネルを製造する場合にも有用なハニカムサンドイッチパネルの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、複合材プリプレグとその間に挟まれたハニカムコアからなるハニカムサンドイッチパネルを製造する際、加圧時に平板状の弾性部材及び押え部材を用いるか、或いは外側表皮の複合材プリプレグと内側表皮の複合材プリプレグが重なり合った余肉部の幅を大きくすることにより、ハニカムコアがクラッシュすることなくハニカムサンドイッチパネルを製造できることを発見し、本発明に想到した。
【０００８】
すなわち、本発明の第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法は、成形型上に敷かれた外側表皮の複合材プリプレグの上にハニカムコアを載置し、更に内側表皮の複合材プリプレグを重ね合わせて該ハニカムコアを覆い、外側表皮の複合材プリプレグと内側表皮の複合材プリプレグが重なり合った余肉部の上に平板状の弾性部材を載置し、更にその上に平板状の押え部材を重ね、加圧・加熱により接着成形することを特徴とし、本発明の第二のハニカムサンドイッチパネルの製造方法は、成形型上に敷かれた外側表皮の複合材プリプレグの上にハニカムコアを載置し、更に内側表皮の複合材プリプレグを重ね合わせて該ハニカムコアを覆い、加圧・加熱により接着成形してハニカムサンドイッチパネルを製造する際、外側表皮の複合材プリプレグと内側表皮の複合材プリプレグが重なり合った余肉部の幅を500mm以上とすることを特徴とする。
【０００９】
上記第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、弾性部材はシリコンゴムからなり、押え部材はアルミニウムからなるのが好ましく、弾性部材及び押え部材はそれぞれ40〜250mmの幅及び0.3〜２mmの厚さを有するのが好ましい。また、成形型はハニカムコアが載置された成形面と弾性部材及び押え部材が載置された端面とを有し、該成形面と該端面とがなす角度は30〜180°であるのが好ましい。
【００１０】
上記第一及び第二のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において、接着成形は６〜７kgf/cm2の圧力下で行うのが好ましい。また、ハニカムコアは面取り加工されたテーパー部を有するのが好ましく、該テーパー部の下面と上面とがなす角度（ハニカムエッジ角度）は30〜45°であるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハニカムサンドイッチパネルの製造方法を図１〜９を用いて説明する。
【００１２】
図１及び図２は本発明の第一の製造方法の、実施形態の一例を示す斜視図であり、図３（a）は同平面図である。また、図３（b）は図３（a）中のAA線における部分断面図である。本発明の第一の製造方法では、まず図１に示すように、成形型１上に敷かれた外側表皮の複合材プリプレグ２の上にハニカムコア３を載置する。次に図２に示すように、その上に内側表皮の複合材プリプレグ２’を重ね合わせてハニカムコア３を覆い、複合材プリプレグ２及び２’が重なり合った余肉部の上に平板状の弾性部材4a、4b、4c、4dを載置し、更にその上に平板状の押え部材5a、5b、5c、5dを重ね、これを加圧・加熱することにより接着成形する。この方法では、加圧により強化される摩擦力及び押え部材のエッジ効果によりプリプレグの滑りが抑えられる。
【００１３】
本発明の第一の方法で用いる弾性部材及び押え部材の形状は、成形型の形状に関わらず単純な平板状でよい。弾性部材を使用せず押え部材のみを用いてもハニカムコアのクラッシュは抑制できるが、成形型１の形状が平板状でない場合（例えば図４に示すような、曲面状の場合）は、圧力不足によりソリッド部分（ハニカムコアが載置されていない部分）に成形不良が発生してしまう。そのような場合でも、図５に示すように弾性部材４を用いることで、その弾性力により加圧力を均一に成形品に伝達することができる。
【００１４】
図３（b）中、弾性部材4aの幅L1及び押え部材5aの幅L2は、充分にクラッシュを抑制するためにはそれぞれ40mm以上であればよく、実用上は40〜250mmであるのが好ましい。また、弾性部材及び押え部材の厚さは、0.3mm未満であると効果が得られず、２mmを超えると形状になじみづらいため、それぞれ0.3〜２mmであるのが好ましく、0.5〜１mmであるのがより好ましい。弾性部材及び押え部材は非常に薄いので、真空バッグを掛ける場合にも、邪魔になったり真空バッグを破いたりする事が無い。
【００１５】
弾性部材は柔軟性及び耐熱性を有するエラストマーで形成するのが好ましく、シリコンゴムで形成するのがより好ましい。また、押え部材は強度及び剛性に優れ、熱膨張の少ない材料により形成するのが好ましい。そのような材料としては、鋼鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属材料や、グラファイト、CFRP等が挙げられる。中でも、アルミニウムにより形成するのが特に好ましい。
【００１６】
本発明で用いる成形型は、ハニカムコアが載置された成形面と弾性部材及び押え部材が載置された端面とを有する。成形面と端面とがなす角θ1は30〜180°であるのが好ましい。角θ1が45〜90°であると、弾性部材及び押え部材の幅L1、L2を減らしても充分なクラッシュ抑制効果が得られ、より好ましい。角θ1が90°である場合の実施例を図６に示す。
【００１７】
曲面状の成形型を使用して本発明の第一の製造方法を実施した一例を図７に示す。本発明で用いる成形型の形状は特に制限されず、平板状、曲面状等であってよい。また、成形型を形成する材料としては、例えば金属、CFPR等が挙げられる。
【００１８】
ハニカムコアは面取り加工されたテーパー部を有するのが好ましい。図３（b）中に示すハニカムエッジ角度θ2は30〜90°であればよいが、充分にクラッシュを抑制するためには、30〜45°であるのが好ましい。本発明の方法ではハニカムエッジ角を従来法（通常30°以下）よりも大きくすることができるので、デッドスペースであるテーパー部を小さくすることができ、設計の自由度が向上する。
【００１９】
ハニカムコアの材料としては、紙又はこれに各種樹脂を含侵したもの、各種プラスチックや、アルミニウム、鋼材等が使用できるが、比強度が大きいアラミド繊維強化熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。その場合、熱硬化性樹脂はフェノール樹脂であるのが好ましい。
【００２０】
複合材プリプレグとしては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維の織布に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含侵させてなるものが使用できる。熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂等であるのが好ましく、熱可塑性樹脂はナイロン等であるのが好ましい。
【００２１】
本発明の方法によれば、高圧下での成形においてもハニカムコアの端部クラッシュを防止できる。本発明における成形圧力は、５〜７kgf/cm2であるのが好ましく、６〜７kgf/cm2であるのがより好ましい。このように従来法（３〜４kgf/cm2）よりも高い圧力下で成形できるので、圧力不足による成形不良が起こらない。
【００２２】
加熱温度はプリプレグ中に含まれる熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の種類によって若干異なるが、一般に120〜250℃とするのが好ましい。
【００２３】
本発明の第二の製造方法では、上記第一の製造方法において弾性部材及び押え部材を用いた代わりに、外側表皮の複合材プリプレグと内側表皮の複合材プリプレグが重なり合う余肉部の幅を大きくすることにより摩擦力を強化して複合材プリプレグの滑りを押え、ハニカムコアのクラッシュを防ぐ。図８は本発明の第二の製造方法の実施形態を示す部分断面図である。まず成形型１上に敷かれた外側表皮の複合材プリプレグ２の上にハニカムコア３を載置し、その上に内側表皮の複合材プリプレグ２’を重ね合わせてハニカムコア３を覆い、これを加圧・加熱することにより接着成形する。ここで、クラッシュを効果的に抑制するためには、余肉部の幅L3は500mm以上とするのが好ましく、500〜600mmとするのがより好ましい。また、この方法では治具等を全く使用しないので、コストを軽減することができる。
【００２４】
本発明の第二の製造方法において使用する成形型及びハニカムコアの形状・材料、成形できる複合材プリプレグ、成形圧力、成形温度等は上記第一の製造方法の場合と同様である。
【００２５】
図９は、曲面状の成形型を用いてハニカムサンドイッチパネルを成形する一実施例を示す断面図である。ハニカムコア３の左側は余肉部の幅が狭いため弾性部材４及び押え部材５を載置しており、右側は余肉部の幅が充分に大きいので弾性部材４及び押え部材５を用いていない。このように、本発明の第一及び第二の製造方法を併用してもよい。
【００２６】
本発明の製造方法では、必要に応じて各層間に接着剤を加えてもよく、接着成形する際に真空バッグ、シール材等を用いてもよい。
【００２７】
以上の通り、図面を参照して本発明のハニカムサンドイッチパネルの製造方法を説明したが、本発明はそれに限定されず本発明の趣旨を変更しない限り種々の変更を加えることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のハニカムサンドイッチパネルの製造方法によれば、単純な形状の弾性部材及び押え部材を用いること、或いは複合材プリプレグ同士が重なり合った余肉部の幅を大きくすることでハニカムコアのクラッシュを抑制できる。また、本発明の製造方法では成形型を複雑な形状に加工したり、固定治具、充填材等を用いたりする必要がないので、製造工程が簡略化でき、製造コストの低減、製品の軽量化が可能である。更に、本発明の製造方法においては通常の成形圧力（６kgf/cm2程度）で成形可能であるために圧力不足による成形不良の発生を抑えることができる。この方法は曲面状のハニカムサンドイッチパネルの製造にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の、第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の実施形態を示す斜視図である。
【図２】  本発明の、第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の実施形態を示す斜視図である。
【図３】  （a）は本発明の、第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の実施形態を示す平面図であり、図３（b）は図３（a）中のAA線における部分断面図である。
【図４】  曲面状の成形型を使用し、弾性部材を用いず押え部材のみを用いてハニカムサンドイッチパネルを製造する様子を示す部分断面図である。
【図５】  本発明の、第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の、曲面状の成形型を用いる場合の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】  本発明の、第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の、成形型の成形面と端面とがなす角θ1の角度が90°である場合の実施形態を示す部分断面図である。
【図７】  本発明の、第一のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の、曲面状の成形型を用いる場合の他の実施形態を示す断面図である。
【図８】  本発明の、第二のハニカムサンドイッチパネルの製造方法の、実施形態を示す部分断面図である。
【図９】  曲面状の成形型を用い、本発明の第一の製造方法と第二の製造方法とを併用した一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・成形型
２・・・外側表皮の複合材プリプレグ
２’・・・内側表皮の複合材プリプレグ
３、3a、3b・・・ハニカムコア
４、4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g・・・弾性部材
５、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g・・・押え部材
【図１】
0004191343.tif 000002
【図２】
0004191343.tif 000003
【図３】
0004191343.tif 000004
【図４】
0004191343.tif 000005
【図５】
0004191343.tif 000006
【図６】
0004191343.tif 000007
【図７】
0004191343.tif 000008
【図８】
0004191343.tif 000009
【図９】
0004191343.tif 000010