(57)【要約】      （修正有）【課題】ハニカムコアに対する樹脂の漏洩が最少であり、ハニカムコアの歪が最小で、ハニカムセルへの複合プライ歪が最小であり、共硬化された外皮に実質的に孔がないことを証明するための既知の超音波検査技術により迅速に検査されることのできる複合外皮を有している高強度の構造部分を製造する複合／ハニカムサンドウィッチ設計及びプロセス方式を提供する。【解決手段】この方法は予備的安定化材料の少なくとも１つの層でハニカムコアＨ／Ｃを予備的に安定化し、ハニカムコアを少なくとも１つの複合積層外皮層１６、１８で包囲し、少なくとも１つの複合積層外皮層を硬化するステップを含んでいる。【選択図】図２
2009149072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備的安定化材料により包囲されている予備的に安定化されたハニカムコア（44）と、
前記予備的に安定化されたハニカムコアを包囲するように位置された少なくとも１つの積層外皮（16、18）とを具備している複合パネル（10）。
【請求項２】
前記ハニカムコア（44）は複合材料（42）を前記ハニカムコアに与え、前記複合材料を硬化することにより予備的に安定化される請求項１記載の複合パネル（10）。
【請求項３】
前記予備的安定化材料は接着剤（50）を使用して前記ハニカムコア（44）に結合されている請求項１記載の複合パネル（10）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの積層外皮（16、18）は接着剤（50）を使用して前記予備的に安定化されたハニカムコア（44）に結合されている請求項１記載の複合パネル（10）。
【請求項５】
前記積層外皮（16、18）は少なくとも１つの複合材料（42）を有している請求項１記載の複合パネル（10）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの複合材料外皮は実質的に有孔性ではない請求項１記載の複合パネル（10）。
【請求項７】
前記複合パネルは有孔性を定量化するための少なくとも１つの非破壊的検査方法により検査されることができる請求項１記載の複合パネル（10）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの非破壊的検査方法は超音波検査を含んでいる請求項６記載の複合パネル（10）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合材料に関し、特に単一ステップの硬化プロセスを使用して製造されるハニカムコアを有する複合パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
接着剤によりハニカムコアに接着されて共に硬化された複合積層外皮を含んでいるハニカムコアのサンドウィッチパネルが知られている。このようなパネルは例えば航空宇宙産業で使用されている。このようなハニカムコアサンドウィッチパネルはそれらの高いスチフネス対重量（即ち特別なスチフネス）と強度対重量（即ち特別な強度）比のために少なくとも部分的に使用されている。現在のサンドウィッチパネルは例えば多数の硬化サイクルを使用して処理され、或いはハニカムコアの変形を防止するために低い硬化圧力で１ステップで共硬化される。
【０００３】
多数の硬化サイクルが使用されるとき、一方または両方の複合外皮は予備硬化され、その後にハニカムコアおよび／または他の外皮へ結合または共結合される。多数の及び複雑なステップは製造費用を増し、さらに予備硬化された外皮は外形が機械加工されたハニカムコア表面と非常に精密に一致しなければならないので、例えば結合線の不一致のために欠陥のあるパネルになる危険性を増加する。
【０００４】
共硬化プロセスは機械加工されたハニカムコア片に同時に硬化され結合される２以上の外皮を指している。外皮は複合材料の１つのプライまたは複合材料の複数のプライを含むことができる。例えば複合プライの歪および／またはハニカムコアのセル中への複合樹脂の分散、およびそれらの予備処理されたコアセル形状からのハニカムコアのセルの歪のような共硬化プロセスについての多数の品質問題が典型的に生じる。既知の共硬化プロセスによる他の品質問題には、最適な圧力より低い圧力での硬化により生じ、さらにコアのセルへの複合外皮の歪みにも起因する多孔性の複合外皮の形成が含まれている。
【０００５】
さらに、既知の共硬化プロセスを使用して形成される複合パネルの品質検査は、それが超音波検査方法のような典型的な非破壊的検査技術を用いて既知の共硬化プロセスの使用により形成された複合パネルの品質を正確に査定することが困難であるので、複雑にされる。
【０００６】
１ステップの共硬化プロセスが実質的に孔のない複合外皮であり、ハニカムコアに対する樹脂の漏洩が最少であり、ハニカムコアの歪が最小で、ハニカムセルへの複合プライ歪が最小であり、共硬化された外皮に実質的に孔がないことを証明するための既知の超音波検査技術により迅速に検査されることのできる複合外皮を有している高強度の構造部分を製造する複合／ハニカムサンドウィッチ設計及びプロセス方式は現在存在しない。
【発明の概要】
【０００７】
１実施形態では、複合パネルの製造方法が与えられる。その方法は予備的安定化材料の少なくとも１つの層でハニカムコアを予備的に安定化し、ハニカムコアを少なくとも１つの複合積層外皮層で包囲し、少なくとも１つの複合積層外皮層を硬化するステップを含んでいる。
【０００８】
別の実施形態では、予備的に安定化されたハニカムコアと少なくとも１つの積層外皮を含んでいる複合パネルが提供される。予備的に安定化されたハニカムコアは予備的安定化材料により包囲されている。積層外皮は予備的に安定化されたハニカムコアを包囲するように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な複合パネル10を示す図。
【図２】線２−２に沿って取った図１の例示的な複合パネルの断面図。
【図３】図１と２の複合パネルの例示的な製造方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は例示的な複合パネル10の図である。例示的な複合パネル10は複合積層外皮の２つの層、即ち第１の層16と第２の層18との間に位置されるかまたはそれらの層により包囲されている２つのコア部分（図１には示されていない）を含んだサンドウィッチ構造である。例示的な実施形態では、第１の積層外皮層16と第２の積層外皮層18は複合材料の２つの別のシートであってもよい。別の実施形態では、第１の積層外皮層16と第２の積層外皮層18は複合材料の１つのシートから形成され、例えばエッジ22またはエッジ24に限定されないがそれらのエッジに沿って折り畳まれ、それによって第１の層16はコア部分（図１では示されていない）の１側面に隣接し、第２の層18はコア部分（図１では示されていない）の反対側の面に隣接している。
【００１１】
図２は線２−２に沿った例示的な複合パネル10の断面図である。前述したように、複合パネル10は少なくとも１つのコア部分40と、予備的安定化複合材料42と、第１及び第２の複合積層16と18を含んでいる。複合材料の例は樹脂マトリックス中のファイバガラスと炭素ファイバを含むことができるがそれに限定されない。
【００１２】
コア部分40は例えばハニカム構造であってもよい。コア部分40は例えば紙、合成紙（例えばE.I du Pont de Nemours and Company製造のＮＯＭＥＸ（商標名）ブランドファイバ）、金属、化合物、ファイバガラス等、または複合パネル10がここで説明するように機能することを可能にする任意の材料から形成されることができるがそれらに限定されない。例えばコア部分40は立方フィート当り３−８ポンドの密度を有する面取りされたエッジのハニカムコアであってもよい。例示的な実施形態ではコア部分40は予備的安定化複合材料42によって予備的に安定化され、予備的に安定化されたコア44を生じる。より厳密にはコア部分40は予備的に含浸されたファイルガラスのプライのような複合材料42をコア部分40へ結合することにより予備的に安定化されることができるがそれに限定されない。例示的な実施形態では、複合材料42はフィルム接着剤に限定されないがそのような接着剤50を使用し加熱により硬化してコア部分40に結合される。別の実施形態では、複合材料42は直接的にコア部分40に結合される。
【００１３】
第１の積層外皮層16と第２の積層外皮層18は炭素ファイバまたはファイバガラスのような複合積層材料を含むことができるが、それに限定されない。第１の積層外皮層16と第２の積層外皮層18はそれぞれ接着層52と54により予備的に安定化されたコア部分40へ結合されることができる。
【００１４】
図３は図１と図２に示されている複合パネル10の例示的な製造方法を示すフローチャート60である。この方法はコアの予備的な安定化64を含んでいる。例示的な実施形態では、予備的な安定化64は予備的安定化複合材料をコアに与え、予備的安定化複合材料を圧力下でオーブンの硬化サイクル中で硬化する処理を含んでいる。圧力は例えば真空バッグまたはオートクレーブを使用して供給されることができるがそれに限定されない。予備的な安定化64は実質的に重量を増加せずにコア部分40の強度を増加する。例示的な実施形態では、コアは予備的な安定化64の前に所望の形状及び寸法に機械加工される。別の実施形態では、コアは予備安定か64中に所望の形状に形成される。与えられた熱はコアの形状の変化を助け、予備的安定化複合材料はコアの所望の形状を維持する。
【００１５】
方法はさらに予備的に安定化されたコアを少なくとも第１の外皮層と第２の外皮層に隣接した位置に配置する処理66を含んでいる。図１に関して前述したように、積層外皮層16と積層外皮層18は複合材料の２つの別のシートから形成されることができる。別の実施形態では、積層外皮層16と積層外皮層18は複合材料の１つのシートから形成され、例えばエッジ22またはエッジ24に限定されないがそのエッジに沿って折り畳まれ、それによって外皮層16はコアの１側面に隣接し、外皮層18はコア部分の対向面に隣接する。
【００１６】
さらに、この方法は第１の外皮層16と第２の外皮層18の実質的に同時の硬化68をさらに含んでいる。例示的な実施形態では、硬化68は第１の外皮層16と第２の外皮層18をコア、例えばコア部分40に対して同時に結合させながら第１の外皮層16と第２の外皮層18の両者を硬化する高圧力（例えば５０−１２０ｐｓｉ）の１ステップ共硬化プロセスである。
【００１７】
例示的な実施形態では、硬化68は高強度の複合材料を含んだ硬化外皮の製造を可能にする。硬化プロセス68、より厳密にはコアの予備的な安定化により容易にされる高圧力硬化は実質的に低い有孔性、例えば２％未満の有孔性を有する硬化外皮を生じ、これは高い構造的性能と高レベルの品質の１つの指標である。硬化68はまた超音波検査技術に限定されないがそれを含んでいる既知の非破壊的検査技術により検査可能な硬化外皮の製造を可能にする。例示的な実施形態では、検査技術は硬化外皮の有孔性を定量化するのに十分な解像度を有する。
【００１８】
さらに、硬化68と予備的安定化64は硬化中のコアの歪を防止し、また樹脂が外皮からコアへ侵入することを防止するのを助ける。予備的な安定化64は高圧力下で硬化されている間に、コアが歪を受けずに複合パネルが軽量のコアを含むことを可能にする。高圧力での硬化68は低い有孔性を有する外皮を生成する。
【００１９】
ここで説明する方法及び装置は、サンドウィッチ外皮が共硬化外皮には実質的に孔がないことを確実にするための既知の超音波検査技術により容易に検査可能でありながら、実質的に孔のない複合外皮を含み、実質的にハニカムコアへの樹脂の漏洩がなく、実質的にハニカムコアの歪がなく、実質的にハニカムセルへの複合プライ歪がない高強度の構造部を生む１ステップの共硬化プロセスを容易にする。
【００２０】
ここで説明する方法及び装置は価格が効率的な高強度の硬質の炭素／エポキシ複合物の製造を容易にする。特にここで説明した方法及び装置は（部分的に前述の１ステップの共硬化プロセスにより）製造価格を最小にしながら、複合パネルの構造的性能を増加し、重量を最小にし、部品の品質検査能力を改良することを助ける。
【００２１】
複合パネルとその複合パネルの製造方法の例示的な実施形態を詳細に前述した。複合パネルも複合パネルの製造方法もここで説明した特別な実施形態に限定されない。各コンポーネントは他のコンポーネントと組合わせて使用されることもできる。特に、ここで方法及び装置を航空機コンポーネントに関して説明したが、この方法及び装置は宇宙船、船舶、自動車を含むがそれに限定されない他の構造内で使用される広範囲のコンポーネントにも適用されることができることを認識すべきである。
【００２２】
本発明を種々の特別な実施形態に関して説明したが、当業者は本発明が特許請求の技術的範囲内の変形により実施されることができることを認識するであろう。
【図１】
2009149072.tif 000003
【図２】
2009149072.tif 000004
【図３】
2009149072.tif 000005
【外国語明細書】
2009149072000001.pdf