JP2010208177A - Ｃｆｒｐパネルの組立構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】品質の向上および成形時間の短縮を図ることができるＣＦＲＰパネルの組立構造およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ＣＦＲＰパネルの組立構造（Ｌ字状組立構造）１０は、一対のＣＦＲＰパネル１、２をＬ字状に当接させ、一対のＣＦＲＰパネル１、２の隅部Ａに当接する断面略三角形状のコーナー心材３を、隅部Ａに配置する。そして、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲とコーナー心材３とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４を、手積み成形によって一体接合する。また、Ｌ字状のＣＦＲＰパネル１、２の角部Ｃを包みこむように、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布５を、手積み成形によって一体接合してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の炭素繊維強化プラスチック（以下ＣＦＲＰという）パネルを相互に接合して舟艇、建築パネル、プラント機器類を製造する場合の、組立構造およびその製造方法に関する。

ＣＦＲＰパネルを用いた成形は、繊維強化材である炭素繊維布が黒色で、不透明なためにＦＲＰ成形する際に樹脂含浸状況が表面しか観察できず、炭素繊維布の下側に残った空気層や空気泡等が存在し、樹脂が繊維の隅々まで行き渡った状態であるウエットアウトが目視確認できず、手積み成形では信頼性が低下する。
このためＣＦＲＰで構造物を成形する場合は、布に樹脂を含浸させて半硬化状態としたプリプレグを用いるオートクレーブ成形やドライな布を積層した状態でフィルムパッキングし、フイルム周囲をシールした後、内部を真空状態に近づけて樹脂を送り込む真空補助樹脂含浸成形（以下「ＶＡＲＴＭ成形」と称す）が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３４０９４７号公報（第６−７頁、図４）

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、ＣＦＲＰパネルを組み立てて構造物を製造する際に継手のＣＦＲＰオーバーレイを手積み成形しようとすると、ボイドの残りや樹脂のウエットアウト未完などの欠陥が確認できないため、品質の信頼性が低下するという問題があった。
また、継手のＣＦＲＰオーバーレイをＶＡＲＴＭ成形しようとすると、粘着性のないドライ布を継手部に配置するのが困難であるため、真空シール部を形成するための樹脂塗りや、別の継手を形成するまでの手持ち状態が発生して、成形時間がかかる等の問題があった。

本発明は前記問題を解決するものであって、品質の向上および成形時間の短縮を図ることができるＣＦＲＰパネルの組立構造およびその製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るＣＦＲＰパネルの組立構造は、一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＬ字状またはＶ字状に当接させて形成される隅部において、前記一対のＣＦＲＰパネルの隅部に当接する断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置し、且つ、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合し、前記Ｌ字状パネルの角部を包みこむように、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合してなる。

（２）また、一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＴ字状またはト字状に当接させて形成される一対の隅部において、前記一対のＣＦＲＰパネルが形成する隅部に当接する断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置し、且つ、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合してなる。

（３）本発明に係るＣＦＲＰパネルの組立構造の製造方法は、一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＬ字状またはＶ字状に当接させて隅部を形成する工程と、
前記一対のＣＦＲＰパネルの隅部に当接させて断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置する工程と、
前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合する工程と、
前記一対のＣＦＲＰパネルの角部を包みこむように、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を手積み成形する工程と、該工程によって一体接合する工程と、からなる。

（４）また、一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＴ字状またはト字状に当接させて一対の隅部を形成する工程と、
前記一対のＣＦＲＰパネルの隅部に当接する断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置する工程と、
前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合する工程と、からなる。

本発明は、継手部（隅部または角部）にＧＦＲＰの手積み成形を適用することにより、透明性が確保されＣＦＲＰの手積み成形で懸念される樹脂の未含浸状態や目視不能によるボイド残りなどの欠陥を防止することができる。
手積み成形採用の結果、ＶＡＲＴＭ成形に比べて継手製作期間が短縮するとともに手待ちの発生が回避でき、継手製作工数の大幅な低減が可能となる。
また、ＧＦＲＰを厚さを増すことによって、ＣＦＲＰと同等の強度を得ることができるから、ＣＦＲＰと比べて強度が低下するのではないかという懸念を払拭することができる。なお、前記厚さの増加量は少しである。

本発明の実施の形態１に係るＣＦＲＰパネルの組立構造を説明する断面図。 本発明の実施の形態２に係るＣＦＲＰパネルの組立方法を説明するフローチャート。 本発明の実施の形態３に係るＣＦＲＰパネルの組立構造を説明する断面図。 本発明の実施の形態４に係るＣＦＲＰパネルの組立方法を説明するフローチャート。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るＣＦＲＰパネルの組立構造を説明する断面図である。図１において、ＣＦＲＰパネルの組立構造（以下「Ｌ字状組立構造」と称す）１０は、表面にＶＡＲＴＭ成形処理された一対のカーボン繊維強化プラスチックパネル（以下「ＣＦＲＰパネル」と称す）１、２を、L字状に配置して接合して、組立てた構造物である。
Ｌ字状組立構造１０は、縦方向と横方向に配置された一対のＣＦＲＰパネル１、２をＬ字状に当接させる。そして、一対のＣＦＲＰパネル１、２の隅部Ａに当接する断面略三角形状のコーナー心材３を、隅部Ａに配置する。さらに、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲とコーナー心材３とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４を、手積み成形によって一体接合する。また、Ｌ字状のＣＦＲＰパネル１、２の角部Ｃを包みこむように、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布５を、手積み成形によって一体接合してなる。
なお、以上は、Ｌ字状組立構造材１０について説明したが、ＣＦＲＰパネル１、２を、Ｖ字状に配置したもの（直角に交わらない、「Ｖ型組立構造」）であってもよい。

［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２に係るＣＦＲＰパネルの組立方法を説明するフローチャートである。図２において、ＣＦＲＰパネルの組立方法は、Ｌ字状組立構造１０を組み立てる組立方法である。
すなわち、一対のＣＦＲＰパネル１、２をＬ字状に当接する工程（Ｓ１）と、
一対のＣＦＲＰパネル１、２によって形成された隅部Ａに当接する断面略三角形状のコーナー心材３を、隅部Ａに配置する工程（Ｓ２）と、
一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲とコーナー心材３とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４を、手積み成形によって一体接合する工程（Ｓ３）と、
一対のＣＦＲＰパネル１、２の角部Ｃを包みこむように、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布５を手積み成形する工程（Ｓ４）と、を有する。

したがって、継手部（隅部Ａおよび角部Ｃ）に、透明性を有するＧＦＲＰ布４、５を手積み成形するから、仮に、樹脂の未含浸状態やボイド残りなどの欠陥が生じても、これを視認することができる。よって、欠陥の発生を抑えた作業を実施することができる。
また、手積み成形を採用した結果、ＶＡＲＴＭ成形に比べて継手製作期間が短縮するとともに手待ちの発生が回避でき、継手製作工数の大幅な低減が可能となる。
また、ＧＦＲＰを厚さを増すことによって、ＣＦＲＰと同等の強度を得ることができる。このとき、前記厚さの増加量は少しである。また、樹脂はＣＦＲＰで接合する場合と同等の樹脂を使用することができる。

［実施の形態３］
図３は本発明の実施の形態３に係るＣＦＲＰパネルの組立構造を説明する断面図である。図３において、ＣＦＲＰパネルの組立構造（以下「Ｔ字状組立構造」と称す）３０は、一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネル１、２をＴ字状に配置して接合したものである。
すなわち、Ｔ字状構造材３０は、一対のＣＦＲＰパネル１、２をＴ字状に当接させ、このとき形成される一対の隅部Ａおよび隅部Ｂに当接する断面略三角形状のコーナー心材３ａ、３ｂを、それぞれ隅部Ａおよび隅部Ｂに配置している。そして、隅部Ａにおいて、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲とコーナー心材３ａとを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４ａを手積み成形によって一体接合している。また、同様に、隅部Ｂにおいて、一対のＣＦＲＰパネル１、２の双方の所定範囲とコーナー心材３ｂとを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４ｂを手積み成形によって一体接合している。
なお、Ｔ字状組立構造３０は、船穀構造における外板に隔壁縦通骨材または横桁材が接着された構造として適用される。また、一対のＣＦＲＰパネル１、２が直角に当接したＴ字状組立構造１０について説明したが、ＣＦＲＰパネル１、２を、ト字状に配置したもの（直角に交わらない、「ト型組立構造」）であってもよい。

［実施の形態４］
図４は本発明の実施の形態４に係るＣＦＲＰパネルの組立方法を説明するフローチャートである。図４において、ＣＦＲＰパネルの組立方法は、Ｔ字状組立構造１０を組み立てる組立方法である。
すなわち、一対のＣＦＲＰパネル１、２をＴ字状に当接する工程（Ｓ１１）と、
一対のＣＦＲＰパネル１、2によって形成される隅部Ａおよび隅部Ｂに当接する断面略三角形状のコーナー心材３ａ、3ｂを、それぞれ隅部Ａおよび隅部Ｂに配置する工程（Ｓ１２）と、
隅部Ａにおいて、一対のＣＦＲＰパネル１、2の双方の所定範囲とコーナー心材３ａとを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４ａを手積み成形によって一体接合する工程（Ｓ１３）と、
隅部Ｂにおいて、一対のＣＦＲＰパネル１、2の双方の所定範囲とコーナー心材３ｂとを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布４ｂを手積み成形によって一体接合する工程（Ｓ１４）と、を有する。

したがって、継手部（隅部Ａおよび隅部Ｂ）にＧＦＲＰの手積み成形を適用することにより、実施の形態２と同様に、欠陥を防止することや、継手製作工数の大幅な低減が可能となる。

本発明はＦＲＰ製で形成される構造物、すなわち船舶、建築パネルまたはプラント機器等の各種構造物に広く適用できるものである。

１ ＣＦＲＰパネル（Ｌ字状組立構造)
２ ＣＦＲＰパネル（Ｌ字状組立構造）
３ コーナー心材（Ｌ字状組立構造）
３ａ コーナー心材（Ｔ字状組立構造）
３ｂ コーナー心材（Ｔ字状組立構造）
４ ＧＦＲＰ布（Ｌ字状組立構造）
４ａ ＧＦＲＰ布（Ｔ字状組立構造）
４ｂ ＧＦＲＰ布（Ｔ字状組立構造）
５ ＧＦＲＰ布（Ｌ字状組立構造）
１０ ＣＦＲＰパネルの組立構造（Ｌ字状組立構造）
３０ ＣＦＲＰパネルの組立構造（Ｔ字状組立構造）
Ａ 隅部
Ｂ 隅部
Ｃ 角部

Claims (4)

1. 一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＬ字状またはＶ字状に当接させて形成される隅部において、前記一対のＣＦＲＰパネルの隅部に当接する断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置し、且つ、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合し、前記Ｌ字状パネルの角部を包みこむように、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合してなるＣＦＲＰパネルの組立構造。
2. 一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＴ字状またはト字状に当接させて形成される一対の隅部において、前記一対のＣＦＲＰパネルが形成する隅部に当接する断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置し、且つ、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合してなるＣＦＲＰパネルの組立構造。
3. 一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＬ字状またはＶ字状に当接させて隅部を形成する工程と、
   前記一対のＣＦＲＰパネルの隅部に当接させて断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置する工程と、
   前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合する工程と、
   前記一対のＣＦＲＰパネルの角部を包みこむように、前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲を覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を手積み成形する工程と、該工程によって一体接合する工程と、
   からなるＣＦＲＰパネルの組立構造の製造方法。
4. 一対のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）パネルをＴ字状またはト字状に当接させて一対の隅部を形成する工程と、
   前記一対のＣＦＲＰパネルの隅部に当接する断面略三角形状のコーナー心材を、当該隅部に配置する工程と、
   前記一対のＣＦＲＰパネルの双方の所定範囲と前記コーナー心材とを覆うＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）布を、手積み成形によって一体接合する工程と、
   からなるＣＦＲＰパネルの組立構造の製造方法。

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