JP2004322369A - Honeycomb structure, its manufacturing method and resin transfer forming method using the honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハニカム構造体およびその製造方法ならびにハニカム構造体を用いた樹脂トランスファ成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
FRP(Fiber Reinforced Plastic)部品の構造として、曲げ剛性の向上を目的とする場合に、サンドイッチ構造が一般的に使用されている。このサンドイッチ構造は、曲げ応力の高い表面層に、薄くて強い表面材(FRP)を使用し、間に軽い芯材を挟んで一体とした構造である。
【0003】
間に挟む芯材は、ハニカムのほかアクリルフォームやウレタンフォームなどがあるが、航空機やレース用車両に見られるように、高い強度が要求される部位にはハニカムを使用する。
【0004】
RTM(樹脂トランスファ成形)法では、型内に樹脂を充填したときに、ハニカムのセル内に樹脂が入り込んでしまい、ハニカムを使用することによる軽量化が阻害されてしまうため、一般にハニカムは使用されない。一方で、硬化時間の短い樹脂を選択できるため、生産性を求められる部品の製造においては有利な工法である。
【0005】
このため、下記の特許文献1では、ハニカムのセルの開放部を、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂からなる接着剤フィルムで覆うことで、充填する樹脂のセル内への浸入を防止し、RTM法でのハニカムの使用を可能にしている。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−295362号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この場合には、接着剤フィルムが、ハニカムのセル開口部の全周部に接触して加熱され溶着されるので、接着剤フィルムは、この全周部分によってセルの開口部形状に分断され、セル内に落ち込んでしまう恐れがあり、これによって充填する樹脂がセル内に入り込んでしまう不具合が発生する。
【0008】
そこで、この発明は、ハニカムのセル内への樹脂の侵入を防止し、ハニカムを使用することによる軽量化を確保することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、ハニカムにおける各セルの両側の開放部を熱溶着フィルムで覆い、かつこの熱溶着フィルムと前記ハニカムの各セル相互を隔てる隔壁の端部とが互いに断続的に溶着し、この溶着部における前記隔壁の端部が前記熱溶着フィルムの外部に露出している構成としてある。
【0010】
【発明の効果】
この発明によれば、熱溶着フィルムとハニカムの各セル相互を隔てる隔壁の端部とが互いに断続的に溶着しているので、熱溶着フィルムは、各セル相互間で分断されることなく繋がる部位が存在し、熱溶着フィルムのセル内への落ち込みを防止することができる。これにより、樹脂トランスファ成形法にて溶融樹脂を充填したときに、ハニカムのセル内への溶融樹脂の侵入を、熱溶着フィルムによって確実に防止でき、ハニカムを使用することによる軽量化を確保することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0012】
図1(a)は、この発明の第1の実施形態を示すハニカム構造体27の斜視図、図1(b)は、ハニカム構造体27の表面の一部を拡大した斜視図である。このハニカム構造体27は、図1(a)に示すように、ハニカム1における複数のセル3の両側の開放部を、熱溶着フィルムとしての熱可塑性フィルム5で覆った構造である。
【0013】
そして、図1(b)に示すように、熱可塑性フィルム5とハニカム1とは、各セル3相互を隔てる隔壁7同士の結合部分9の端部周辺が、溶着部11となっている。すなわち、この溶着部11にて熱可塑性フィルム5が加熱溶融してハニカム1に結合している。溶着部11相互間の隔壁7に対応する部位の熱可塑性フィルム5は溶着しておらず、単にハニカム1の隔壁7に接触しているのみであり、この非溶着部13によって熱可塑性フィルム5は、隣接するセル3相互間で繋がった状態となる。
【0014】
図2は、図1(b)の溶着部11を示すB−B断面図、図3は、図1(b)の非溶着部13を示すC−C断面図である。
【0015】
なお、図1では、熱可塑性フィルム5の表面に、図2に示してある隔壁7の端部が露出して見えることになるが、ここではその露出端部を省略してある。
【0016】
このような構造のハニカム構造体27であれば、熱可塑性フィルム5と、ハニカム1の各セル3相互を隔てる隔壁7の端部とが互いに断続的に溶着しているので、熱可塑性フィルム5は、各セル3相互間で繋がった部位(非溶着部13)が存在し、熱可塑性フィルム5のセル3内への落ち込みを防止することができる。これにより、樹脂トランスファ成形法にて溶融樹脂を充填したときに、ハニカム1のセル3内への溶融樹脂の侵入を確実に防止でき、ハニカム1を使用することによる軽量化を確保することができる。
【0017】
また、ハニカム1に溶着させる熱溶着フィルムとして、熱可塑性フィルム5を用いているので、熱硬化性フィルムを用いる場合に比べて安価にできる。
【0018】
次に、上記したハニカム構造体27の製造方法について説明する。図4に示すように、まず一方の受け部材としての受け台15を用意する。この受け台15の表面には、互いに直角に交差する格子状の溝17,19をそれぞれ形成する。
【0019】
この受け台15の上に、前記した2枚の熱可塑性フィルム5のうちの一方を載せ、さらにこの熱可塑性フィルム5の上に、あらかじめ加熱した前記ハニカム1を載せる。
【0020】
図5は、このときの受け台15の溝17,19とハニカム1のセル3との位置関係を示す平面図である。これによれば、溝17,19は、平面視で正六角形となるセル3相互を隔てる6つの隔壁7のそれぞれのほぼ中央部に対応する位置にある。つまり、図5中で上下方向に延びる溝19は、隔壁7に対してほぼ直角に交差する方向に形成され、図5中で左右方向に延びる溝17は、隔壁7に対して斜めに交差する方向に形成されている。そして、前記各隔壁7同士の結合部分9周辺に対応する部位(図1(b)中で溶着部11に相当)は、溝17,19から外れた位置となる。
【0021】
図4において、上記したハニカム1の上には、さらに他方の熱可塑性フィルム5を載せ、この熱可塑性フィルム5の上には、他方の受け部材として当て板21を載せる。この当て板21の熱可塑性フィルム5に対向する面には、互いに直角に交差する格子状の溝23,25を形成してある。
【0022】
当て板21を熱可塑性フィルム5に載せた状態では、その格子状の溝23,25は、前記した受け台15の格子状の溝17,19と整合した位置となる。すなわち、受け台15の溝17と当て板21の溝23とが一致するとともに、受け台15の溝19と当て板21の溝25とが一致しており、したがって、当て板21の溝23,25は、図5で示した溝17,19とハニカム1のセル3との位置関係と同様に、セル3相互を隔てる6つの隔壁7のそれぞれのほぼ中央部に対応する位置となる。
【0023】
このように、ハニカム1を両側から各セル3の開放部を覆うように一対の熱可塑性フィルム5で挟むとともに、その両側を熱可塑性フィルム5に対向する面に溝17,19および溝23,25をそれぞれ設けた受け台15および当て板21で挟んだ状態で、加圧する。
【0024】
すると熱可塑性フィルム5は、受け台15および当て板21のそれぞれの溝17,19および溝23,25のない部位と、ハニカム1の隔壁7の端部との間で加圧された部位が、熱により溶融し、その後ハニカム1の温度低下により溶着して前記図1(b)に示した溶着部11が形成される。
【0025】
一方、受け台15および当て板21の溝17,19および溝23,25にそれぞれ対応する部位の熱可塑性フィルム5は、加圧されてもハニカム1の隔壁7の端部に充分接しないため、溶融することなく、図1(b)に示した非溶着部13となる。
【0026】
なお、上記した加圧時に、受け台15または当て板21を振動させてもよい。これにより、ハニカム1と熱可塑性フィルム5との溶着部11での溶着がより効果的になされる。
【0027】
また、ハニカム1を加熱する代わりに、受け台15および当て板21をあらかじめ加熱しておき、ハニカム1のセル3の開放部を覆うように一対の熱可塑性フィルム5で挟み、これを前記加熱した受け台15および当て板21で挟んで加圧するようにしてもよい。この場合においても、加圧時に、受け台15または当て板21を振動させてもよい。
【0028】
そして、上記のようにして製造したハニカム構造体27を、図6に示すように、下型29の上に載置した強化繊維布31上に載せ、さらにこのハニカム構造体27の上に強化繊維布33を載せる。この各強化繊維布31,33は、ハニカム構造体27の外周縁部の側面をも覆えるように充分大きなものとし、その周縁部31a,33a相互を互いに重ね合わせておく。さらに、上記した強化繊維布33の上に密封用のフィルム35を被せて外部に対して密封する。
【0029】
このように、ハニカム1の両側を熱可塑性フィルム5で覆ったハニカム構造体27の両側に強化繊維布31,33を被せたものを、下型29と密封用のフィルム35との間に収容し、この状態で、フィルム35の吸引口37から空気を吸引して内部を除圧し、その後、フィルム35の樹脂注入口39から熱硬化性の溶融樹脂を注入して硬化させることで、成形品を得る。
【0030】
注入した溶融樹脂は、強化繊維布31,33に浸透し、この強化繊維布31,33と、熱可塑性フィルム5から外部に露出しているハニカム1の隔壁7の端部(溶着部11)とを結合する。
【0031】
以上より、熱可塑性フィルム5がハニカム1のセル3内への溶融樹脂の侵入を防ぎ、また露出したハニカム1の隔壁7の端部が、注入する溶融樹脂によって強化繊維布31,33と結合するため、ハニカム1内に樹脂が充填されない高剛性で軽量な部材を生産性の高いRTM法により製造することができる。
【0032】
なお、前記図6における密封用のフィルム35に代えて上型を用いてもよい。
【0033】
また、このようにして製造した成形品を、ボルトなどを用いて他の部材に連結して使用する場合には、第2の実施形態として、図7(a),(b)に示すように、複数あるセル3のうちの一部に対応する熱可塑性フィルム5に、樹脂を充填するための孔5aを設けておく。なお、図7(a)は、一部のセル3に樹脂を充填した成形品の断面図、図7(b)は、上記成形品の強化繊維布を省略した状態の同平面図である。
【0034】
これにより、前記図6の状態で、溶融樹脂を注入したときに、熱可塑性フィルム5の孔5aから、一部のセル3内に溶融樹脂が入り込み、入り込んだ溶融樹脂の硬化により連結部41を形成する。そして、図8に示すように、この連結部41に加工したボルト挿入孔41aにボルト43を挿入し、ナット45を締結することで、ハニカム成形品を、他の部材47に連結する。
【0035】
このように、ハニカム1の一部のセル3に樹脂を充填してこの部位を連結部41とすることで、ハニカム1を使用した成形品であっても、ハニカム1が潰れることなく、他の部材47と連結することができる。
【0036】
この場合、成形品を他の部材47に連結するために、ハニカム1における一部のセル3を除去するという煩雑な作業が不要であり、製造コストを抑えることができる。
【0037】
図9は、この発明の第3の実施形態を示している。この実施形態は、前記図4に示した受け台15および当て板21における溝17,19および溝23,25を設ける代わりに、図9(b)に示すように、ハニカム10におけるセル30相互を隔てる隔壁70の一部の端部に、切欠70aを設けている。ここでの切欠70aは、図9(b)にて矢印Dで示す同一方向に互いに対向する隔壁70のみに設けてある。
【0038】
上記したハニカム10は、切欠70aを備えた互いに対向する隔壁70相互が接触するように折り畳むことで、図9(a)のような板状の部材となる。この板状部材となるハニカム10のハニカム製造工程中に、板状部材の表裏両面に、同一方向の複数の溝49を、前記矢印Dで示す同一方向に互いに対向する隔壁70に対応する部位に加工することで、前記した切欠70aが得られる。
【0039】
この実施形態におけるハニカム構造体の製造方法は、前記図4に示したものと同様に、ハニカム10の両側を一対の熱可塑性フィルム5で挟み、さらにその両側を、溝17,19のない受け台および、溝23,25のない当て板で挟み、熱可塑性フィルム5を加熱して加圧すればよい。
【0040】
これにより、ハニカム10の切欠70aのない隔壁70の端部が熱可塑性フィルム5との間で加圧されて溶着し、図1(b)に示した溶着部11と同様な溶着部を形成する。一方、ハニカム10の切欠70aに対応する部位の熱可塑性フィルム5は、隔壁70の端部に充分接しないため、溶融することなく、図1(b)に示した非溶着部13と同様な非溶着部となる。
【0041】
このようにして製造したハニカム構造体は、前記図6と同様にしてRTM法を用いて成形品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、この発明の一実施形態を示すハニカム構造体の斜視図、(b)は、その要部の拡大した斜視図である。
【図2】図1(b)の溶着部を示すB−B断面図である。
【図3】図1(b)の非溶着部を示すC−C断面図である。
【図4】図1のハニカム構造体の製造方法を示す斜視図である。
【図5】図4の製造方法における受け台の溝とハニカムのセルとの位置関係を示す平面図である。
【図6】図1のハニカム構造体に対しRTM法を用いて成形品を製造する過程を示す断面図である。
【図7】(a)は図1のハニカム構造体におけるハニカムの一部に樹脂を充填した成形品の断面図、(b)は(a)で示す成形品の強化繊維布を省略した平面である。
【図8】図7(a)の成形品の樹脂を充填した部位をボルトによって他の部材に連結した状態を示す断面図である。
【図9】この発明の他の実施形態に係わるもので、(a)はハニカム製造過程で溝を加工した状態を示す斜視図、(b)は(a)の製造途中のハニカム材料を引き延ばしてハニカムとした一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,10 ハニカム
3,30 セル
5 熱可塑性フィルム(熱溶着フィルム)
5a 樹脂を充填するための孔
7,70隔壁
11 溶着部
15 受け台(受け部材)
17,19 溝
21 当て板(受け部材)
23,25 溝
27 ハニカム構造体
31,33 強化繊維布
70a 切欠[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a honeycomb structure, a method for manufacturing the same, and a resin transfer molding method using the honeycomb structure.
[0002]
[Prior art]
As a structure of an FRP (Fiber Reinforced Plastic) part, a sandwich structure is generally used in order to improve bending rigidity. This sandwich structure is a structure in which a thin and strong surface material (FRP) is used for a surface layer having high bending stress, and a light core material is sandwiched therebetween.
[0003]
As the core material sandwiched between the honeycomb and the honeycomb, there are acrylic foam and urethane foam. However, as seen in aircraft and racing vehicles, honeycomb is used for parts requiring high strength.
[0004]
In the RTM (resin transfer molding) method, when the resin is filled in the mold, the resin enters into the cells of the honeycomb, and the weight reduction by using the honeycomb is hindered. Therefore, the honeycomb is not generally used. . On the other hand, since a resin having a short curing time can be selected, it is an advantageous method in the production of parts requiring productivity.
[0005]
For this reason, in Patent Literature 1 below, the open portion of the honeycomb cell is covered with an adhesive film made of a thermosetting resin or a thermoplastic resin to prevent the resin to be filled from penetrating into the cell. It allows the use of honeycombs in the law.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-295362
[Problems to be solved by the invention]
However, in this case, the adhesive film is heated and welded in contact with the entire periphery of the cell opening of the honeycomb, so that the adhesive film is divided into the shape of the cell opening by the entire periphery. There is a possibility that the resin may fall into the cell, thereby causing a problem that the resin to be filled enters the cell.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to prevent the resin from entering the cells of the honeycomb and to secure the weight reduction by using the honeycomb.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a honeycomb structure in which open portions on both sides of each cell in a honeycomb are covered with a heat-sealing film, and the heat-sealing film and ends of partition walls separating the cells of the honeycomb are intermittent. And the end of the partition wall at the welded portion is exposed to the outside of the heat welding film.
[0010]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the heat welding film and the end of the partition wall separating the cells of the honeycomb are intermittently welded to each other, the heat welding film is connected without being divided between the cells. Is present, and it is possible to prevent the heat welding film from dropping into the cells. Thus, when the molten resin is filled by the resin transfer molding method, the molten resin can be reliably prevented from entering the cells of the honeycomb by the heat welding film, and the weight can be reduced by using the honeycomb. Can be.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1A is a perspective view of a
[0013]
Then, as shown in FIG. 1 (b), the
[0014]
FIG. 2 is a BB cross-sectional view showing the
[0015]
In FIG. 1, the end of the
[0016]
In the case of the
[0017]
Further, since the
[0018]
Next, a method for manufacturing the above-described
[0019]
One of the two
[0020]
FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the
[0021]
In FIG. 4, the other
[0022]
When the
[0023]
As described above, the honeycomb 1 is sandwiched between the pair of
[0024]
Then, the portion of the
[0025]
On the other hand, the portions of the
[0026]
At the time of the above-described pressurization, the
[0027]
Further, instead of heating the honeycomb 1, the
[0028]
Then, as shown in FIG. 6, the
[0029]
In this way, the
[0030]
The injected molten resin permeates the reinforcing
[0031]
As described above, the
[0032]
Note that an upper mold may be used instead of the sealing
[0033]
When the molded article manufactured as described above is used by being connected to another member using a bolt or the like, as a second embodiment, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). A
[0034]
Thereby, when the molten resin is injected in the state of FIG. 6, the molten resin enters some of the
[0035]
In this way, by filling the resin into some of the
[0036]
In this case, in order to connect the molded product to another
[0037]
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, instead of providing the
[0038]
The above-described
[0039]
The manufacturing method of the honeycomb structure in this embodiment is similar to that shown in FIG. 4 described above, in which both sides of the
[0040]
Thereby, the end of the
[0041]
The honeycomb structure manufactured in this manner can be formed into a molded product by using the RTM method in the same manner as in FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view of a honeycomb structure showing one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged perspective view of a main part thereof.
FIG. 2 is a BB cross-sectional view showing a welded portion in FIG. 1 (b).
FIG. 3 is a cross-sectional view of the non-welded portion shown in FIG.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a method for manufacturing the honeycomb structure of FIG.
5 is a plan view showing a positional relationship between a groove of a receiving table and cells of a honeycomb in the manufacturing method of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a molded product by using the RTM method for the honeycomb structure of FIG.
7A is a cross-sectional view of a molded product in which a portion of the honeycomb in the honeycomb structure of FIG. 1 is filled with a resin, and FIG. 7B is a plan view of the molded product shown in FIG. is there.
8 is a cross-sectional view showing a state where the resin-filled portion of the molded product of FIG. 7A is connected to another member by a bolt.
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which grooves are machined in a honeycomb manufacturing process according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 (b) is an enlarged view of a honeycomb material being manufactured in (a). It is a perspective view showing a part made into a honeycomb.
[Explanation of symbols]
1,10
5a Holes for filling
17, 19
23, 25
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