【手続補正書】
【提出日】平成20年4月15日(2008.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ＣＦＲＰ製スキン−ストリンガー構造部材の製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、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】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する、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。
【請求項７】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１〜６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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。