JP2009208351A - Repairing method of composite material, and manufacturing method of the composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複合材料の修復方法、及び複合材料の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composite material repair method and a composite material manufacturing method.
従来、例えば航空宇宙分野などの構造物の材料として使用される複合材料の修復方法として、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１に記載の技術では、樹脂系複合材製品に形成された、開口部を有する空隙欠損部（隙間）に樹脂を充填して修理を行う際に、空隙欠損部を含む領域を真空状態として、空隙欠損部全体に樹脂を確実に充填することで、樹脂未充填部の発生を防止するものである。 Conventionally, there is a technique described in Patent Document 1 as a method for repairing a composite material used as a material for a structure in, for example, the aerospace field. In the technique described in Patent Document 1, when repairing by filling a resin into a void defect (gap) having an opening formed in a resin-based composite material product, a region including the void defect is vacuumed. As the state, the resin is surely filled in the entire gap defect portion to prevent the occurrence of the resin unfilled portion.
また、樹脂材等の絶縁性物質の接着方法として、特許文献２に記載の技術がある。この特許文献２に記載の技術では、樹脂材に鉄粉を混入させた修復材を高周波振動させることで、加熱接着時間の短縮を図っている。 Moreover, there exists a technique of patent document 2 as a bonding method of insulating substances, such as a resin material. In the technique described in Patent Document 2, a heat-bonding time is shortened by causing high frequency vibration of a restoration material in which iron powder is mixed into a resin material.
また、従来の一般的な複合材料の修復方法として、以下の技術が知られている。図７は、複合材料の従来の修復方法を説明するための概略断面図である。従来の修復方法では、まず、複合材料１に形成された層間はく離部２を含む修復領域３を削り取る（手順Ｉ）。修復領域３が除去された部分に取り付けられる修復材料（プリプレグ）を成形する（手順ＩＩ）。成形された修復材料を修復領域３が除去された部分に積層する（手順III）。 Further, the following techniques are known as conventional general methods for repairing composite materials. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method for repairing a composite material. In the conventional repair method, first, the repair region 3 including the delamination part 2 formed in the composite material 1 is scraped off (procedure I). A repair material (prepreg) attached to the portion where the repair region 3 has been removed is molded (procedure II). The molded repair material is laminated on the portion where the repair region 3 has been removed (procedure III).
次に、複合材料１に積層された修復材料の表面を覆うように成形準備（シーラント、バックフィルム貼り付けなど）を施し、加熱器具を用いて加熱硬化させる（手順ＩＶ）。そして、修復材料と複合材料１との繋ぎ部を研磨仕上げする（手順Ｖ）。 Next, molding preparation (sealant, back film pasting, etc.) is performed so as to cover the surface of the restoration material laminated on the composite material 1, and heat curing is performed using a heating instrument (procedure IV). Then, the connecting portion between the restoration material and the composite material 1 is polished and finished (procedure V).
図７では、破線で示す境界線Ｌ１より上側の領域が修復領域３として設定される。例えば、層間はく離部３の幅Ｄ１が約６０ｍｍ、厚さｔ１が５ｍｍの場合、境界線Ｌ１の図示左右方向の長さＬ２は、約１００ｍｍ以上に設定される。そして、境界線Ｌ１と複合材料１の表面との成す角θは、例えば３度以下に設定される。
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、樹脂を空隙欠損部に充填することで、外観上の修復が可能であるものの、衝撃等によって再度、複合材料に欠陥が発生するおそれがあり、複合材料の衝撃強さの向上が望まれている。 However, in the technique described in Patent Document 1, although it is possible to repair the appearance by filling the gap defect portion with resin, there is a possibility that a defect may occur again in the composite material due to impact or the like. Improvement of the impact strength of the material is desired.
また、上記特許文献２に記載の鉄粉が混入された修復材を、複合材料の修復に用いた場合には、混入された鉄粉によって重量が増加してしまうという問題がある、 Further, when the restoration material mixed with the iron powder described in Patent Document 2 is used for restoration of a composite material, there is a problem that the weight is increased by the mixed iron powder.
また、図７に示す従来の修復方法では、欠陥部である層間はく離部２を除去するだけでなく、修復材料を接着するための接着面を確保するために層間はく離部２の数倍の面積を有する修復領域３を削り取る必要がある。そのため、切削作業に時間を要するという問題、修復材料を準備しなければならないという問題、その他廃棄物が増加してしまうという問題があり、修復方法の簡素化が求められている。 Further, in the conventional repair method shown in FIG. 7, not only the interlayer peeling part 2 which is a defective part is removed, but also an area several times as large as the interlayer peeling part 2 in order to secure an adhesive surface for bonding the repair material. It is necessary to scrape the repair region 3 having Therefore, there is a problem that it takes time for cutting work, a problem that a repair material has to be prepared, and a problem that waste increases, and simplification of the repair method is required.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、工程の簡素化を図ると共に、複合材料の重量増加を抑えつつ衝撃強さの向上を図った複合材料の修復方法、及び複合材料の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a method for repairing a composite material that simplifies the process and improves the impact strength while suppressing an increase in the weight of the composite material, And it aims at providing the manufacturing method of a composite material.
本発明による複合材料の修復方法、及び複合材料の製造方法は、複合材料内に形成された隙間に充填材を注入して複合材料を修復する方法において、複合材料内の前記隙間に、強化材を含有する充填材を注入する注入工程を備えることを特徴としている。 A method for repairing a composite material and a method for manufacturing a composite material according to the present invention include a method of repairing a composite material by injecting a filler into a gap formed in the composite material, and a reinforcing material in the gap in the composite material. It is characterized by comprising an injection step of injecting a filler containing the above.
このような複合材料の修復方法によれば、強化材を含有する充填材を、複合材料内に形成された隙間（例えば層間はく離部）に注入することで、従前のような切削作業、修復材料の準備を不要とし、廃棄物の発生を抑制することができ、修復工程の簡素化を図ることができる。また、強化材を含有する充填材を注入することで、複合材料の重量増加を抑えつつ衝撃強さの向上を図ることができる。 According to such a method for repairing a composite material, a filler containing a reinforcing material is injected into a gap (for example, a delamination portion) formed in the composite material, so that a conventional cutting operation and a repair material are performed. Preparation is unnecessary, the generation of waste can be suppressed, and the repair process can be simplified. Further, by injecting a filler containing a reinforcing material, it is possible to improve the impact strength while suppressing an increase in the weight of the composite material.
ここで、注入工程では、強化材としてカーボンナノチューブを含有する充填材を注入することが好ましい。このように、強化材としてカーボンナノチューブを含有させることで、複合材料の重量増加を抑えつつ衝撃強さの向上を図ることができる。また、注入工程では、樹脂材及び上記強化材を含有する充填材を注入することが好ましい。 Here, in the injection step, it is preferable to inject a filler containing carbon nanotubes as a reinforcing material. Thus, by including carbon nanotubes as a reinforcing material, it is possible to improve the impact strength while suppressing an increase in the weight of the composite material. In the injection step, it is preferable to inject a filler containing a resin material and the reinforcing material.
また、マイクロ波を照射して、隙間に注入された強化材を振動させ、強化材の振動熱を利用して樹脂材を硬化させる硬化工程を備えることが好適である。これにより、樹脂材の硬化時間を短縮することができる。また、衝撃強さの向上に寄与する強化材を振動させるため、従前のように発熱材として鉄粉を混入させる必要がない。そのため、複合材料の重量増加を抑制することができる。 In addition, it is preferable to include a curing step of irradiating the microwave to vibrate the reinforcing material injected into the gap and curing the resin material using the vibrational heat of the reinforcing material. Thereby, the hardening time of the resin material can be shortened. Further, since the reinforcing material that contributes to the improvement of the impact strength is vibrated, it is not necessary to mix iron powder as a heat generating material as before. Therefore, an increase in the weight of the composite material can be suppressed.
また、複合材料の外表面から隙間に連通する注入孔を形成する注入孔形成工程を更に備え、注入工程では、注入孔を通じて充填材を注入することが好ましい。また、注入工程では、隙間を含む領域を減圧して充填材を注入することが好ましい。この場合、隙間を真空とすることで、隙間全体に充填材を注入することができる。 Moreover, it is preferable to further include an injection hole forming step of forming an injection hole communicating with the gap from the outer surface of the composite material, and in the injection step, it is preferable to inject the filler through the injection hole. Further, in the injection step, it is preferable to inject the filler while reducing the area including the gap. In this case, by filling the gap with a vacuum, the filler can be injected into the entire gap.
本発明によれば、工程の簡素化を図ると共に、複合材料の重量増加を抑えつつ衝撃強さの向上を図った複合材料の修復方法、及び複合材料の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while aiming at the simplification of a process, the improvement method of the composite material which aimed at the improvement of impact strength, suppressing the weight increase of a composite material, and the manufacturing method of a composite material can be provided.
以下、本発明による複合材料の修復方法、及び複合材料の製造方法の好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、層間はく離部に連通する注入孔が形成された複合材料の概略断面図である。本実施形態の複合材料の修復方法は、例えば、ＦＲＰ（fiber reinforced plastics）などの複合材料１０に形成された層間はく離部１２に、充填材（修復材）を注入して修復を行う方法である。また、本実施形態の複合材料の修復方法を用いて、複合材料（複合材料パネル）の生産時に形成された層間はく離部１２を修復して、複合材料を製造する方法として適用してもよい。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a composite material repair method and a composite material manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a composite material in which an injection hole communicating with an interlayer peeling portion is formed. The composite material repair method according to the present embodiment is a method of performing repair by injecting a filler (restoration material) into an interlayer separation portion 12 formed in a composite material 10 such as FRP (fiber reinforced plastics). . Moreover, you may apply as a method of manufacturing the composite material by repairing the delamination part 12 formed at the time of production of a composite material (composite material panel) using the composite material repair method of this embodiment.
図１に示す複合材料１０は、複数のプリプレグ（中間素材）１０ａ〜１０ｇを有し、隣接するプリプレグ１０ａ〜１０ｇは、その炭素繊維の配列方向が異なるように積層されている（例えば、積層構成：［４５／−４５／０／９０／４５／−４５］２ｓ等）。また複合材料１０としては、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）、ＧＦＲＰ（glass fiber reinforcedplastics）、ＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）などがある。そして、本実施形態の修復方法が適用されて、層間はく離部１２が修復された複合材料１０は、例えば、自動車の車体、各種自動車部品、航空宇宙分野における構成部品等として採用される。 The composite material 10 shown in FIG. 1 has a plurality of prepregs (intermediate materials) 10a to 10g, and adjacent prepregs 10a to 10g are laminated so that the arrangement directions of the carbon fibers are different (for example, a laminated configuration). : [45 / -45 / 0/90/45 / -45] 2s etc.). Examples of the composite material 10 include CFRP (carbon fiber reinforced plastics), GFRP (glass fiber reinforced plastics), and SMC (sheet molding compound). And the composite material 10 by which the repair method of this embodiment was applied and the delamination part 12 was restored is employ | adopted as a vehicle body of a motor vehicle, various motor vehicle parts, a component in the aerospace field etc., for example.
まず、第１実施形態に係る複合材料の修復方法について説明する。図１に示す複合材料１０には、隣接するプリプレグ１０ａ〜１０ｇがはく離する層間はく離部１２が形成されている。 First, a method for repairing a composite material according to the first embodiment will be described. In the composite material 10 shown in FIG. 1, an interlayer peeling portion 12 from which adjacent prepregs 10 a to 10 g are peeled is formed.
図２は、第１実施形態に係る複合材料の修復方法の工程を示すフローチャートである。第１実施形態の複合材料の修復方法では、検査工程（Ｓ１）、注入孔加工（形成）工程（Ｓ２）、充填材加熱工程（Ｓ３）、減圧工程（Ｓ４）、注入工程（Ｓ５）、硬化工程（Ｓ６）、研磨工程（Ｓ７）を実施する。 FIG. 2 is a flowchart showing the steps of the composite material repair method according to the first embodiment. In the composite material repair method according to the first embodiment, the inspection step (S1), the injection hole processing (formation) step (S2), the filler heating step (S3), the decompression step (S4), the injection step (S5), and the curing. Step (S6) and polishing step (S7) are performed.
まず、ステップ１では、複合材料１０内に形成された層間はく離部１２を検出する検査工程を実施する。検査工程では、例えば、超音波探傷試験等を行い、層間はく離部１２の位置及び大きさを検出する。また、その他の非破壊検査を実施して、層間はく離部１２を検出してもよい。図３は、超音波探傷試験による検査結果であり、層間はく離部を検出した場合の検査結果の一例を示す図である。図３（Ａ）は、複合部材１０を外表面側から視た場合の層間はく離１２の分布状況を示し、図３（Ｂ）、（Ｃ）は、層間はく離の深さ方向の分布を示している。 First, in step 1, an inspection process for detecting the delamination portion 12 formed in the composite material 10 is performed. In the inspection process, for example, an ultrasonic flaw detection test or the like is performed, and the position and size of the delamination part 12 are detected. Further, another nondestructive inspection may be performed to detect the delamination portion 12. FIG. 3 is a diagram showing an example of an inspection result when an interlayer peeling portion is detected, which is an inspection result by an ultrasonic flaw detection test. 3A shows the distribution state of the interlayer separation 12 when the composite member 10 is viewed from the outer surface side, and FIGS. 3B and 3C show the distribution in the depth direction of the interlayer separation. Yes.
ステップ２では、充填材の注入に利用される注入孔１４（図１参照）を加工する注入孔加工工程を実施する。注入孔加工工程では、検査工程によって検出された層間はく離部１２の位置及び大きさに基づいて、注入孔１４の位置及び深さを決定し、穴加工を行う。注入孔１４は、層間はく離部１２の発生領域の中心に形成されることが好ましく、注入孔１４の直径Ｄは、充填材に含まれる強化材の大きさ以上とされる。 In step 2, an injection hole machining step for machining the injection hole 14 (see FIG. 1) used for filling material filling is performed. In the injection hole machining step, the position and depth of the injection hole 14 are determined based on the position and size of the interlayer peeling portion 12 detected in the inspection step, and hole machining is performed. The injection hole 14 is preferably formed at the center of the generation region of the delamination part 12, and the diameter D of the injection hole 14 is greater than or equal to the size of the reinforcing material included in the filler.
図１に示すように、例えば、複合材料１０の板厚ｔが６．４８ｍｍ（＝１プライ厚さ０．２７ｍｍ×２４プライ）であり、層間はくり部１２が、プリプレグ１０ａ，１０ｂ間、１０ｂ，１０ｃ間、１０ｃ，１０ｄ間、１０ｄ，１０ｅ間、１０ｆ，１０ｇ間に形成されている場合、注入孔１４として、直径Ｄ（例えば５ｍｍ）のドリル穴を深さ６．２５ｍｍ分加工する。この場合、注入孔１４の複合材料１０の外表面からの深さｄは、次式（１）、注入孔１４の深さｄ（６．２５ｍｍ）＝複合材料１０の板厚ｔ（６．４８ｍｍ）−１プライ厚さｔ１（０．２７ｍｍ）＋穴加工用マージンＭ（０．４ｍｍ）…（１）によって、算出することができる。 As shown in FIG. 1, for example, the plate thickness t of the composite material 10 is 6.48 mm (= 1 ply thickness 0.27 mm × 24 ply), and the interlayer peeling portion 12 is between the prepregs 10a and 10b, 10b. , 10c, 10c, 10d, 10d, 10e, 10f, 10g, a drill hole having a diameter D (for example, 5 mm) is machined to a depth of 6.25 mm. In this case, the depth d of the injection hole 14 from the outer surface of the composite material 10 is expressed by the following equation (1), the depth d of the injection hole 14 (6.25 mm) = the plate thickness t of the composite material 10 (6.48 mm). ) -1 ply thickness t 1 (0.27 mm) + hole machining margin M (0.4 mm) (1).
ステップ３では、層間はく離部１２に注入される充填材を加熱する充填材加熱工程を実施する。図４は、本発明の実施形態に係る注入工程を説明するための概略断面図である。図４に示すように、充填材Ａは、容器１６内に入れられ、加熱源であるヒータ１８によって加熱される。ヒータ１８の温度は、充填材Ａの流動性向上を考慮して、例えば８０℃に設定されることが好ましい。 In step 3, a filler heating process for heating the filler injected into the delamination part 12 is performed. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an injection process according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the filler A is put in a container 16 and heated by a heater 18 which is a heating source. The temperature of the heater 18 is preferably set to, for example, 80 ° C. in consideration of the improvement in fluidity of the filler A.
ステップ４では、層間はく離部１２を含む領域Ｂを減圧する減圧工程を実施する。この減圧工程では、注入孔１４の開口部１４ａを覆うように耐圧ケース２０がセットされる。また、耐圧ケース２０と複合材料１０との間には、例えばゴム２２等が挿入され、耐圧ケース２０の気密状態が確保されている。さらに、耐圧ケース２０には、この耐圧ケース２０内、注入孔１４及び層間はく離部１２を含む領域Ｂを減圧する減圧手段としての真空ポンプ２４が接続されている。 In step 4, a depressurization step is performed to depressurize region B including delamination portion 12. In this decompression step, the pressure resistant case 20 is set so as to cover the opening 14 a of the injection hole 14. Further, for example, rubber 22 or the like is inserted between the pressure resistant case 20 and the composite material 10 to ensure an airtight state of the pressure resistant case 20. Further, a vacuum pump 24 is connected to the pressure-resistant case 20 as pressure reducing means for reducing the pressure in the pressure-resistant case 20 and the region B including the injection hole 14 and the interlayer separation portion 12.
また、容器１６と注入孔１４とを接続する配管２６は、耐圧ケース２０を貫通すると共に、耐圧ケース２０外に、耐圧ケース２０内の気密状態を確保するために、バルブ２８が設置されている。そして、真空ポンプ２４を作動させることで、層間はく離部１２を含む領域Ｂの空気を吐き出して減圧し、例えば真空状態とする。なお、真空ポンプ２４の作動時において、バルブ２８は閉じられて領域Ｂの気密性は確保されている。 A pipe 26 connecting the container 16 and the injection hole 14 penetrates the pressure resistant case 20 and a valve 28 is installed outside the pressure resistant case 20 in order to ensure an airtight state in the pressure resistant case 20. . And by operating the vacuum pump 24, the air of the area | region B containing the delamination part 12 is discharged and pressure-reduced, for example, it is set as a vacuum state. During the operation of the vacuum pump 24, the valve 28 is closed to ensure the airtightness of the region B.
ステップ５では、充填材Ａを層間はく離部１２に注入する注入工程を実施する。ここで、充填材Ａは、樹脂材及び強化材を含有し、複合材料１０の衝撃強度を向上させるための強化材として、カーボンナノチューブが挙げられ、樹脂材としてエポキシ樹脂に硬化剤（常温硬化）を加えたものが挙げられる。注入工程では、配管２６に設置されたバルブ２８が開状態とされ、容器１６内の充填材Ａが配管２６内を流通して、注入孔１４及び層間はく離部１２に流し込まれる。このとき、層間はく離部１２を含む領域Ｂ内が減圧されているため、充填材Ａを、層間はく離部１２の亀裂先端まで浸透させることができる。 In step 5, an injection process for injecting the filler A into the delamination part 12 is performed. Here, the filler A contains a resin material and a reinforcing material, and examples of the reinforcing material for improving the impact strength of the composite material 10 include carbon nanotubes. As the resin material, a curing agent (room temperature curing) is added to an epoxy resin. Is added. In the injection step, the valve 28 installed in the pipe 26 is opened, and the filler A in the container 16 flows through the pipe 26 and flows into the injection hole 14 and the interlayer separation part 12. At this time, since the inside of the region B including the delamination portion 12 is depressurized, the filler A can be penetrated to the crack tip of the delamination portion 12.
ステップ６では、層間はく離部１２に充填（浸透）された充填材Ａを硬化させる硬化工程を実施する。図５は、本発明の第１実施形態に係る硬化工程を説明するための概略断面図である。この硬化工程では、注入孔１４の開口部１４ａを覆うように配置されていたゴム２２、耐圧ケース２０、配管２６などを撤去した後、図５を示すように、注入孔１４の開口部１４ａを覆うように、副資材３０をセットする。この副資材３０として、複合材料１０の表面側から離型フィルム３２、カールプレート３４、ブリーザー３６、バックフィルム３８が配置される。 In step 6, a curing process for curing the filler A filled (penetrated) in the delamination part 12 is performed. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the curing step according to the first embodiment of the present invention. In this curing step, after removing the rubber 22, the pressure resistant case 20, the pipe 26, and the like that have been disposed so as to cover the opening 14 a of the injection hole 14, the opening 14 a of the injection hole 14 is formed as shown in FIG. 5. The auxiliary material 30 is set so as to cover it. As the auxiliary material 30, a release film 32, a curl plate 34, a breather 36, and a back film 38 are arranged from the surface side of the composite material 10.
副資材３０がセットされた後、硬化工程では、副資材３０の周縁部に沿って配置されたシーラント４０を用いて副資材３０によって覆われた領域を密封状態とする。そして、硬化工程では、真空ポンプ２４を用いて、副資材３０によって覆われた領域の空気を抜いて、大気圧（約０．０１ＭＰａ）を修復部である注入孔１４の開口部１４ａ近傍に付与し、注入工程によって注入された充填材Ａを硬化（例えば、常温で約１時間）させる。 After the auxiliary material 30 is set, in the curing step, the region covered with the auxiliary material 30 is sealed using the sealant 40 disposed along the peripheral edge of the auxiliary material 30. In the curing step, the air in the region covered with the auxiliary material 30 is removed using the vacuum pump 24, and atmospheric pressure (about 0.01 MPa) is applied in the vicinity of the opening 14a of the injection hole 14 serving as the repair portion. Then, the filler A injected in the injection step is cured (for example, at room temperature for about 1 hour).
ステップ７では、修復部の外表面を研磨する研磨工程を実施する。この研磨工程では、前段の硬化工程で使用した副資材３０を除去した後、修復部の外表面（注入孔１４の開口部１４ａ周り）を研磨して、複合材料１０の表面を仕上げ、元の状態に復元する。 In step 7, a polishing process for polishing the outer surface of the repair portion is performed. In this polishing step, after removing the auxiliary material 30 used in the previous curing step, the outer surface of the repaired portion (around the opening 14a of the injection hole 14) is polished to finish the surface of the composite material 10, Restore state.
このような複合材料の修復方法では、樹脂材の流動によりカーボンナノチューブ等の強化材を層間はく離部１２に浸透させることができる。そのため、単に層間はく離部１２の修復が可能であるだけでなく、樹脂材及び強化材が浸透された層間はく離部１２の衝撃強さを向上させることができる。また、複合材料１０の外表面に開口された注入孔１４は、強化材を含有する樹脂材が充填され、元の状態に復元される。このように、強化材としてカーボンナノチューブを採用することで、重量増加を抑制して複合材料１０の衝撃強さを向上させることができる。なお、強化材（カーボンナノチューブ）及び樹脂材（エポキシ樹脂）を含有する充填材Ａを層間はく離部１２に充填した場合には、樹脂材単体を層間はく離部１２に充填した場合と比較して、複合材料１０の衝撃強さは、約５割程度向上される。 In such a composite material repairing method, a reinforcing material such as a carbon nanotube can be infiltrated into the delamination part 12 by the flow of the resin material. Therefore, not only can the delamination part 12 be repaired, but the impact strength of the delamination part 12 into which the resin material and the reinforcing material have been permeated can be improved. Moreover, the injection hole 14 opened on the outer surface of the composite material 10 is filled with a resin material containing a reinforcing material and restored to the original state. Thus, by adopting the carbon nanotube as the reinforcing material, it is possible to suppress an increase in weight and improve the impact strength of the composite material 10. In addition, when the filler A containing the reinforcing material (carbon nanotube) and the resin material (epoxy resin) is filled in the delamination part 12, as compared with the case where the resin material alone is filled in the delamination part 12, The impact strength of the composite material 10 is improved by about 50%.
また、注入孔加工工程（Ｓ２）において、層間はく離部１２の直径（面積）以下、強化材のサイズ以上の小さな注入孔１４を開口させることにより、層間はく離部１２へ通ずる導線（経路）を形成し、複合材料１０内の隙間部を修復することができる。また、従来に比して小さな穴加工で済むため、切削工数（加工工数）、修復材料、廃棄物を従来技術の約１／１０に削減することができる。このように、本実施形態の複合材料の修復方法によれば、工程の簡素化を図ると共に、複合材料１０の重量増加を抑えつつ衝撃強さの向上を図り、好適に複合材料１０の層間はく離部１２の修復を行うことができる。 In addition, in the injection hole processing step (S2), by opening a small injection hole 14 that is smaller than the diameter (area) of the delamination part 12 and larger than the size of the reinforcing material, a lead (path) leading to the delamination part 12 is formed. In addition, the gap in the composite material 10 can be repaired. In addition, since smaller hole processing is required as compared with the prior art, the number of cutting steps (processing steps), restoration materials, and waste can be reduced to about 1/10 of the prior art. As described above, according to the composite material repairing method of the present embodiment, the process is simplified, the impact strength is improved while suppressing the increase in the weight of the composite material 10, and the delamination of the composite material 10 is preferably performed. The part 12 can be repaired.
次に、本発明の第２実施形態に係る複合材料の修復方法（製造方法）について説明する。第２実施形態の修復方法が、第１実施形態の修復方法と違う点は、硬化工程における処理手順が異なる点であり、具体的には、樹脂材を常温硬化させる硬化工程に代えて、樹脂材を加熱して硬化させる硬化工程を実施する。図６は、第２実施形態に係る硬化工程を説明するための概略断面図である。なお、第１実施形態と重複する説明は省略する。 Next, a composite material repair method (manufacturing method) according to a second embodiment of the present invention will be described. The repair method of the second embodiment is different from the repair method of the first embodiment in that the processing procedure in the curing step is different. Specifically, instead of the curing step of curing the resin material at room temperature, a resin is used. A curing process is performed in which the material is heated and cured. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a curing step according to the second embodiment. In addition, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted.
第２実施形態の硬化工程では、図６に示すように、注入孔１４の開口部１４ａを覆うように、副資材３０をセットした後、第１実施形態の硬化工程と同様に、真空ポンプ２４を用いて副資材３０で覆われた領域の空気を抜く。その後、副資材３０を挟んで複合材料１０と対面するように配置されたマイクロ波照射装置４４を用いて、複合材料１０内に充填された樹脂材を硬化させる。例えば、約１０分のマイクロ波の照射により樹脂材を硬化させることができる。 In the curing process of the second embodiment, as shown in FIG. 6, after the auxiliary material 30 is set so as to cover the opening 14 a of the injection hole 14, the vacuum pump 24 is the same as in the curing process of the first embodiment. The air in the area covered with the auxiliary material 30 is extracted using. Thereafter, the resin material filled in the composite material 10 is cured using the microwave irradiation device 44 disposed so as to face the composite material 10 with the auxiliary material 30 interposed therebetween. For example, the resin material can be cured by microwave irradiation for about 10 minutes.
このように第２実施形態の硬化工程では、複合材料１０の充填材注入領域（層間はく離部１２、注入孔１４）にマイクロ波を照射し、充填材に混入された強化材（例えばカーボンナノチューブ）自体を熱媒体として、樹脂材（例えばエポキシ樹脂）を加熱硬化することができる。その結果、マイクロ波を照射しない場合と比較して、硬化時間を短縮することができる。また、強化材を熱媒体とすることで、均一に加熱させることができ、好適に硬化させることが可能となる。 As described above, in the curing process of the second embodiment, the reinforcing material (for example, carbon nanotubes) mixed in the filler is irradiated with the microwave by irradiating the filler injection region (the delamination part 12 and the injection hole 14) of the composite material 10 with microwaves. A resin material (for example, epoxy resin) can be heat-cured using itself as a heat medium. As a result, the curing time can be shortened compared to the case where microwave irradiation is not performed. Moreover, by using a reinforcing material as a heat medium, it can be heated uniformly and can be suitably cured.
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、複合材料として、ＣＦＲＰ、ＧＦＲＰなどを例示しているが、その他の繊維（例えばガラス繊維、セラミックス繊維など）を樹脂（例えばポリエステル樹脂）で固めた複合材料であってもよい。 As mentioned above, although this invention was concretely demonstrated based on the embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. In the above embodiment, CFRP, GFRP, and the like are illustrated as the composite material, but a composite material in which other fibers (for example, glass fiber, ceramic fiber, etc.) are solidified with a resin (for example, polyester resin) may be used.
また、上記実施形態では、強化材として、カーボンナノチューブ（ショートカーボンファイバー）を用いているがその他の強化材（例えばガラス繊維など）を使用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the carbon nanotube (short carbon fiber) is used as a reinforcing material, you may use another reinforcing material (for example, glass fiber etc.).
また、上記実施形態では、複合材料に形成された隙間として、例えば、隣接したプリプレグがはく離した層間はく離部を例示しているが、その他の亀裂、開口、空間等の修復に、上記充填材（樹脂材及び強化材）を注入してもよい。また、複合材料に形成された隙間は、複合材料の生産過程で生じたものでも、複合材料の使用時に生じたものでもよい。 In the above embodiment, as the gap formed in the composite material, for example, an interlayer peeling portion where an adjacent prepreg is peeled is illustrated, but the above filler (for repairing other cracks, openings, spaces, etc.) Resin material and reinforcing material) may be injected. Further, the gap formed in the composite material may be generated during the production process of the composite material or may be generated when the composite material is used.
１０…複合材料、１２…層間はく離部（隙間）、１４…注入孔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Composite material, 12 ... Delamination part (gap), 14 ... Injection hole.
Claims (7)
前記複合材料内の前記隙間に、強化材を含有する前記充填材を注入する注入工程を備えることを特徴とする複合材料の修復方法。 In a method of repairing the composite material by injecting a filler into a gap formed in the composite material,
A method of repairing a composite material, comprising an injection step of injecting the filler containing a reinforcing material into the gap in the composite material.
前記注入工程では、前記注入孔を通じて前記充填材を注入することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の複合材料の修復方法。 Further comprising an injection hole forming step of forming an injection hole communicating with the gap from the outer surface of the composite material;
The method for repairing a composite material according to claim 1, wherein in the injection step, the filler is injected through the injection hole.
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011105540A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 三菱重工業株式会社 | Composite material repair method, and composite material using same |
| JP2014188997A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Mitsubishi Aircraft Corp | Method for repairing the part to be repaired, and repairing device |
| KR20150126269A (en) * | 2014-05-01 | 2015-11-11 | 더 보잉 컴파니 | Structural integrated repair method and system tool device for repairing delaminated composite structures |
| CN105235243A (en) * | 2015-11-09 | 2016-01-13 | 优利康达（天津）科技有限公司 | Lamination repairing method for glass fiber reinforced plastic product |
| WO2016006265A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-14 | 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 | Method for repairing damaged part of material including thermoplastic resin |
| JP2016049646A (en) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 国立大学法人岐阜大学 | Carbon fiber-reinforced composite material molding and method for producing the same, and method for repairing carbon fiber-reinforced composite material molding |
| JP2020172077A (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-22 | 三菱重工業株式会社 | Repair device and method for repairing composite materials |
| CN112519273A (en) * | 2020-11-03 | 2021-03-19 | 哈尔滨哈飞航空工业有限责任公司 | Method for repairing aluminum panel honeycomb sandwich structure with ultra-large area debonding |
| CN115782261A (en) * | 2022-10-25 | 2023-03-14 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | Method for judging and repairing air leakage position of surface defect of composite material sealed box body |
-
2008
- 2008-03-04 JP JP2008053545A patent/JP2009208351A/en active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011105540A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 三菱重工業株式会社 | Composite material repair method, and composite material using same |
| US9993983B2 (en) | 2010-02-26 | 2018-06-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Repairing method for composite material and composite material using the same |
| JP2014188997A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Mitsubishi Aircraft Corp | Method for repairing the part to be repaired, and repairing device |
| US9751266B2 (en) | 2013-03-28 | 2017-09-05 | Mitsubishi Aircraft Corporation | Repair method of repair target portion, and repair apparatus |
| KR102184328B1 (en) * | 2014-05-01 | 2020-12-01 | 더 보잉 컴파니 | Structural integrated repair method and system tool device for repairing delaminated composite structures |
| KR20150126269A (en) * | 2014-05-01 | 2015-11-11 | 더 보잉 컴파니 | Structural integrated repair method and system tool device for repairing delaminated composite structures |
| WO2016006265A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-14 | 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 | Method for repairing damaged part of material including thermoplastic resin |
| JP2016049646A (en) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 国立大学法人岐阜大学 | Carbon fiber-reinforced composite material molding and method for producing the same, and method for repairing carbon fiber-reinforced composite material molding |
| CN105235243A (en) * | 2015-11-09 | 2016-01-13 | 优利康达（天津）科技有限公司 | Lamination repairing method for glass fiber reinforced plastic product |
| CN111805947A (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 三菱重工业株式会社 | Repairing device and repairing method of composite material |
| EP3736118A1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-11-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Repair device and composite material repair method |
| JP2020172077A (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-22 | 三菱重工業株式会社 | Repair device and method for repairing composite materials |
| US11565487B2 (en) | 2019-04-12 | 2023-01-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Repair device and composite material repair method |
| CN112519273A (en) * | 2020-11-03 | 2021-03-19 | 哈尔滨哈飞航空工业有限责任公司 | Method for repairing aluminum panel honeycomb sandwich structure with ultra-large area debonding |
| CN115782261A (en) * | 2022-10-25 | 2023-03-14 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | Method for judging and repairing air leakage position of surface defect of composite material sealed box body |
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