(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＴＭ成形法を利用したハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法において、
ハニカムコアの両面に熱硬化型の接着機能を有するシール材を介してドライファブリックをそれぞれ積層して組立体を形成して成形治具内に配置し、
ついで、前記組立体を前記シール材の硬化温度まで毎分１℃以下の割合で昇温させ、
ついで、前記硬化温度を一定時間維持して前記シール材を硬化させると共に前記硬化温度に達してから所定時間経過後に成形治具内を所定圧まで減圧して前記ドライファブリックを乾燥させ、
ついで、前記組立体を樹脂含浸温度まで変化させ、前記樹脂含浸温度を一定時間維持しながら熱硬化性樹脂を成形治具内に注入して前記ドライファブリックに前記熱硬化性樹脂を含浸させ、
ついで、前記熱硬化性樹脂の注入の終了に伴い、前記所定圧まで減圧した状態を完了させ、成形治具内を前記熱硬化性樹脂の注入圧力以上の所定の加圧状態とし、
ついで、前記組立体を前記熱硬化性樹脂の硬化温度まで昇温させ所定時間加圧加熱して前記ドライファブリックに含浸した樹脂を硬化させることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法。
【請求項２】
シール材は、ガラスマイクロバルーンを混入した熱硬化型樹脂フィルムを複数枚ラミネートしたラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の複合材ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法。
【請求項３】
シール材は、少なくとも２枚の熱硬化型接着剤フィルムと、これら熱硬化型接着剤フィルムの間に介装されるキャリヤ材を有するラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の複合材ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法。
【請求項４】
シール材は、少なくとも２枚の熱硬化型接着剤フィルムと、これら熱硬化型接着剤フィルムの間に介装されるガラスマイクロバルーンを混入した熱硬化型樹脂フィルムを有するラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の複合材ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法。
【請求項５】
シール材は、複数枚の熱硬化型接着剤フィルムをラミネートしたラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の複合材ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法。
【請求項６】
シール材は、含浸樹脂の硬化温度より低い温度で硬化されることを特徴とする請求項１に記載のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法。
【請求項７】
シール材は、含浸樹脂の硬化温度以上の温度で硬化されることを特徴とする請求項１に記載のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、自動車、船舶、建築、あるいは一般産業機器に使用される軽量高剛性複合材パネルに係り、特に、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法を利用したハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法として、表皮板として予め成形された外板をハニカムコアの上面および下面に接着剤を介して配置し、外板とハニカムコアを加圧加熱して互いに接着する成形方法や、ハンドレイアップによりプリプレグとハニカムコア間に接着剤を適用してプリプレグとハニカムコアを積層し、積層したプリプレグとハニカムコアを真空バッグで覆い、真空バッグの内部空間を真空引きし、ホットプレスあるいはオートクレーブを用いて加圧加熱する成形方法は知られている。
【０００３】
また、特開平９−２９５３６２号公報には、特定の高分子フィルムからなる樹脂／水分遮断フィルムを利用して含浸樹脂がハニカムコア内に流入することを遮断し、ＲＴＭ成形法によりハニカムサンドイッチ構造パネルを成形する方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法は、素材としてプリプレグを使用するため高価であり、材料の保管や硬化に高価な設備を必要とし、さらに、工程数が多く、複合材の低コスト化に対して問題となっている。
【０００５】
上記特定の高分子フィルムを用いるハニカムサンドイッチ構造パネルのＲＴＭ成形方法は、外板とハニカムコアを高分子フィルム（熱可塑性樹脂）を介して接着するため、高分子フィルムの両面に接着剤を設ける必要があり、既存のサンドイッチパネルの代替えパネル成形法という点では追加材料のための重量増加等の新たな問題が発生する。
【０００６】
また、上記特定の高分子フィルムを用いるハニカムサンドイッチ構造パネルの成形方法は、高分子フィルムの具有する接着性・柔軟性の悪さから、段差および曲面等を有する複雑形状のパネルを成形する場合には、成形パネルの形状維持が困難であるとともに形状になじみにくく、樹脂に対するシール性が不十分になるとともに成形パネルの剛性も低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたもので、樹脂を含浸する前に成形型内でハニカムコアのシールを行い、樹脂含浸時のハニカムコアのセル内への樹脂の流入を防止することでソリッド材（板材）成形などで適用されているＲＴＭ成形技術の利用を可能とするハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＲＴＭ成形法を利用したハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法であって、
ハニカムコアの両面に熱硬化型の接着機能を有するシール材を介してドライファブリックをそれぞれ積層して組立体を形成して成形治具内に配置し、
ついで、前記組立体を前記シール材の硬化温度まで毎分１℃以下の割合で昇温させ、
ついで、前記硬化温度を一定時間維持して前記シール材を硬化させると共に前記硬化温度に達してから所定時間経過後に成形治具内を所定圧まで減圧して前記ドライファブリックを乾燥させ、
ついで、前記組立体を樹脂含浸温度まで変化させ、前記樹脂含浸温度を一定時間維持しながら熱硬化性樹脂を成形治具内に注入して前記ドライファブリックに前記熱硬化性樹脂を含浸させ、
ついで、前記熱硬化性樹脂の注入の終了に伴い、前記所定圧まで減圧した状態を完了させ、成形治具内を前記熱硬化性樹脂の注入圧力以上の所定の加圧状態とし、
ついで、前記組立体を前記熱硬化性樹脂の硬化温度まで昇温させ所定時間加圧加熱して前記ドライファブリックに含浸した樹脂を硬化させることで、樹脂含浸時のハニカムコアのセル内への樹脂の流入を防止し、ソリッド材などで適用されているＲＴＭ成形技術の利用により低コストハニカムサンドイッチ構造部品を成形することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＲＴＭ成形法を利用したハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法であって、
ハニカムコアの両面に熱硬化型の接着機能を有するシール材を介してドライファブリックをそれぞれ積層して組立体を形成し、
前記組立体を前記シール材の硬化温度まで毎分１℃以下の割合で昇温させ、
ついで、前記硬化温度を一定時間維持して前記シール材を硬化させると共に前記硬化温度に達してから所定時間経過後に所定圧まで減圧して前記ドライファブリックを乾燥させ、
ついで、前記組立体を樹脂含浸温度まで変化させ、前記樹脂含浸温度を一定時間維持しながら熱硬化性樹脂を前記ドライファブリックに含浸させ、
ついで、前記組立体を前記熱硬化性樹脂の硬化温度まで昇温させ所定時間加圧加熱して前記ドライファブリックに含浸した樹脂を硬化させることで、樹脂含浸時のハニカムコアのセル内への樹脂の流入を防止し、ソリッド材などで適用されているＲＴＭ成形技術の利用により低コストハニカムサンドイッチ構造部品を成形することができる。
【００１０】
【実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面につき説明する。
図１は本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法における積層材料と積層方法を示す。ハニカムサンドイッチ構造複合材パネル１は、ハニカムコア２と、このハニカムコア２の両面に配置されたシール材３，３と、各シール材３の上に配置された複数枚のドライファブリック４から構成されている。このドライファブリック４には樹脂が含浸される。上記ハニカムコア２とドライファブリック４は、従来この種のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルに用いられているものと同じ構成である。
【００１１】
上記シール材３は、硬化温度として推奨されている温度よりも低い温度範囲でも硬化可能で、含浸樹脂を硬化させる温度域の高温にも耐える耐熱性を有することがハニカムサンドイッチ構造パネル１製作の効率からは望ましく、また、上記シール材３は、樹脂含浸時にハニカムコア内への樹脂流入を防止するための十分な目止め効果を有し、ハニカムコアと外板との接着力が十分で構造物になったときに異材とならない材料であることが望ましい。そして、上記シール材３は、含浸樹脂が熱硬化型樹脂であれば、好ましくは、１２０〜１８０℃にて硬化可能な熱硬化性エポキシ樹脂を含むものである。
【００１２】
上記シール材３の具体的構成を図３ないし図６に示す。
図３に示すシール材３は、ガラスマイクロバルーンをエポキシ樹脂材料に添加して粘度を上げた３層構造の熱硬化型樹脂フィルム３ａからなり、樹脂の粘度を混入されるガラスマイクロバルーンの量により調節することができる。ガラスマイクロバルーンの代わりにガラスの短繊維や不織布を用いることもできる。
図４に示すシール材３は、接着剤フィルムに用いられているキャリア材３ｂをエポキシ樹脂接着剤フィルム３ｃ，３ｃに挟んだものであり、樹脂の通過を繊維間に形成される目の大きさにより妨げることでハニカムコア内への樹脂の垂れやフローアウトをコントロールすることができる。
図５に示すシール材３は、ガラスマイクロバルーンを有するエポキシ樹脂フィルム３ａをエポキシ樹脂接着剤フィルム３ｃ，３ｃに挟んだ３層構造の熱硬化型の接着性能を有するものである。
図６に示すシール材３は、３層のエポキシ樹脂接着剤フィルム層３ｃ，３ｃ，３ｃで形成したものであり、昇温をコントロールすることで樹脂の粘度低下を抑えながらシール膜を形成することができる。
【００１３】
つぎに、本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法の一例を説明する。
【００１４】
まず、ドライファブリック４とシール材３とハニカムコア２を用意し、図１に示すように、ハニカムコア２の両面にシール材３を介してドライファブリック４を積層してハニカムサンドイッチ組立体を形成する。
【００１５】
上記ハニカムサンドイッチ組立体は、図示しない成形治具にセットされる。上記成形治具には、通常の手段で樹脂含浸ラインが配管される。ハニカムサンドイッチ組立構造体を組込んだ成形型は、通常の方法でホットプレスあるいは炉等の内部に配置される。これにより成形の準備工程が終了する。
【００１６】
つぎに、ホットプレスあるいは炉等で加熱して、成形治具の内部を、図２に示すように、１℃／分以下の速度で１２０±５℃の温度まで昇温し、１２０±５℃の温度をそのまま１３０±１０分保持し、その後、１℃／分以下の速度で１２０±５℃の温度から１６０±５℃の温度まで昇温する。この場合、成形治具内の真空度は、１２０℃の温度に達してから１２０分経過した後に大気圧を０ｍｍＨｇとして、−６００ｍｍＨｇ以下の気圧に維持することが望ましい。この一連の工程の中で、ドライファブリック４の乾燥とシール材３の一次硬化によるハニカムコア２のシール（目止め）が行なわれる。シール材３の一次硬化とドライファブリック４の乾燥を同時に行なうことで、通常のソリッドパネルを成形する一連の工程に新たに工程を加える必要がない。
【００１７】
ついで、成形治具内の温度が１６０±５℃の温度に達したら、エポキシ系の熱硬化型樹脂を含浸ラインを通して成形治具内に注入する。そして、注入圧力を２〜３気圧にして、熱硬化型樹脂をドライファブリック４に含浸させる。
【００１８】
ついで、成形治具内の温度は、熱硬化型樹脂のドライファブリック４への含浸が行われた後、１６０±５℃から１８０℃まで昇温される。ドライファブリック４に含浸された熱硬化型樹脂は、硬化温度１８０℃と樹脂含浸圧力以上の圧力の下で加熱硬化処理され、これにより、ハニカムサンドイッチ構造複合材パネルが成形される。
【００１９】
上記実施の形態では、含浸樹脂としてエポキシ系の熱硬化型（硬化温度：１８０℃）樹脂を使用し、シール材３として１８０℃で硬化可能なエポキシ樹脂フィルムやエポキシ接着剤フィルムを用いたが、シール材３は、１２０℃で６０分の加熱で熱硬化させても、十分なシール性能と硬化度合いが得られることが実験的に確認されている。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、シール材３の硬化温度は、含浸樹脂の含浸温度より低いが、その逆の場合には、シール材３を接着剤硬化温度まで温度を上昇させて接着剤を一次硬化させ、その後、温度を樹脂の含浸温度まで降下させて樹脂をドライファブリック４に含浸させる。
【００２１】
ちなみに、シール材３の硬化には、加熱初期において真空圧を適用せず、ステージングは１２１±５℃で１２０±１０分行ない、ステージング途中１２０分を経過した後に真空圧を適用する。
【００２２】
また，シール材３が硬化温度域の狭い接着剤である場合には、シール材３を硬化温度まで上げて、シール材３を完全硬化させてから、含浸工程に移るようにする。この場合、シール性については、シール材３の材料が１８０℃硬化型のフィルムであれば、耐熱性が高く、次工程の樹脂含浸・硬化工程において、樹脂含浸温度および樹脂硬化温度が１２０℃以上であっても、その温度（含浸温度、あるいは硬化温度）において、ポストキュア（追加硬化）される形になり、含浸温度でも樹脂の流入を防ぐことができる。
【００２３】
また、シール材３を使用したハニカムサンドイッチ構造複合材パネルは、ハンドレイアップによるサンドイッチパネルと同様な材料構成であるから、シール材３が、特開平９−２９５３６２号公報に記載された水分遮断フィルムのようにハニカムサンドイッチパネルに対して異材となることはない。
【００２４】
本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルのフラットワイズ引張試験による実験結果を下表に示す。
【００２５】
【表１】
0004342620.tif 000002
ハニカムサンドイッチ構造複合材パネルは、フラットワイズ引張試験により強度的に問題ないことが確認された。
【００２６】
なお、シール材のフラットワイズ引張強度は、ハニカムコアの引張破壊であったため正確な強度は確認できなかったが、一般的なハニカム構造部品は、今回使用したハニカムコア材と同等材料を使用しているため十分な接着強度である。
【００２７】
図７は、本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法の他の実施の形態を示す。
【００２８】
図７に示す実施の形態においては、含浸樹脂には低粘度に調製されたエポキシ系の熱硬化型樹脂が使用され、図２で示す実施の形態と同様に、ドライファブリック４とシール材３とハニカムコア２を用意し、ハニカムコア２の両面にシール材３を介してドライファブリック４を積層してハニカムサンドイッチ組立体を形成する。ハニカムサンドイッチ組立体は、成形治具にセットされ、成形治具に樹脂含浸ラインが配管される。ハニカムサンドイッチ組立構造体を組込んだ成形型は、ホットプレスあるいは炉等の内部に配置され、これにより成形の準備工程が終了する。
【００２９】
つぎに、ホットプレスあるいは炉等で加熱して、成形治具の内部を１℃／分以下の速度で１２０±５℃の温度まで昇温し、１２０±５℃の温度をそのまま１３０±１０分保持し、その後、１℃／分以下の速度で１２０±５℃の温度から４０±５℃の温度まで降温する。この場合、成形治具内の真空度は、１２０℃の温度に達してから１２０分経過した後に大気圧を０ｍｍＨｇとして、−６００ｍｍＨｇ以下の気圧に維持することが望ましい。この一連の工程の中で、ドライファブリック４の乾燥とシール材３の一次硬化によるハニカムコア２のシール（目止め）が行なわれる。シール材３の一次硬化とドライファブリック４の乾燥を同時に行なうことで、通常のソリッドパネルを成形する一連の工程に新たに工程を加える必要がない。
【００３０】
ついで、成形治具内の温度が４０±５℃の温度に達したら、熱硬化型樹脂を含浸ラインを通して成形治具内に注入する。そして、注入圧力を２〜３気圧にして、熱硬化型樹脂をドライファブリック４に含浸させる。
【００３１】
ついで、成形治具内の温度は、熱硬化型樹脂のドライファブリック４への含浸が行われた後、４０±５℃から１８０±５℃まで昇温される。ドライファブリック４に含浸された熱硬化型樹脂は、硬化温度１８０℃と樹脂含浸圧力以上の圧力の下で加熱硬化処理され、これにより、ハニカムサンドイッチ構造複合材パネルが成形される。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、熱硬化型樹脂の含浸温度を一定温度で所定時間維持するようにしたが、温度の昇温速度をさらに遅くすることにより、樹脂含浸温度を一定温度で所定時間維持することが不要となる。
また、シール材３はキャリア材の網目を小さくすることにより一層に構成することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ハニカムコアの目止めをするシール材の一次硬化とドライファブリックの乾燥を同時に行うことで、てＲＴＭ成形法によるハニカムサンドイッチ構造複合材を一体成形が可能になり、低コストハニカムサンドイッチ構造部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法による積層方法を示す図。
【図２】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法の成形手順を示す図。
【図３】図１のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルに用いるシール材の一例を示す図。
【図４】図１のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルに用いるシール材の他例を示す図。
【図５】図１のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルに用いるシール材の他例を示す図。
【図６】図１のハニカムサンドイッチ構造複合材パネルに用いるシール材の他例を示す図。
【図７】本発明によるハニカムサンドイッチ構造複合材パネルの成形方法の他の実施の形態の成形手順を示す図。
【符号の説明】
１  ハニカムサンドイッチ構造複合材パネル
２  ハニカムコア
３  シール材
４  ドライファブリック
【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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