JP2015199316A - Fiber reinforced composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化複合材に関する。 The present invention relates to a fiber reinforced composite material.
従来から、自動車の車体や飛行機の胴体などを構成する部材として、いわゆるサンドイッチ構造が公知である(例えば、特許文献1)。この特許文献1に記載のサンドイッチ構造は、中空の多角柱が複数隙間なく並列するように形成されたハニカムコア材と、ハニカムコア材の両面に接着される一対の表皮板と、を備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called sandwich structure is known as a member constituting an automobile body or an airplane body (for example, Patent Document 1). The sandwich structure described in Patent Document 1 includes a honeycomb core material formed such that a plurality of hollow polygonal columns are arranged in parallel without gaps, and a pair of skin plates bonded to both surfaces of the honeycomb core material. .
しかしながら、ハニカムコア材の両面は、表皮板との接触面積が小さいため、ハニカムコア材と表皮板との接着面積が小さくなり、ハニカムコア材と表皮板との接着強度が小さくなるおそれがある。また、ハニカムコア材と表皮板とを接着する接着剤として、シート状接着剤を用いることで、ハニカムコア材と表皮板との接着強度を高めることはできるが、このシート状接着剤は比較的高価であり、サンドイッチ構造の製造コストが増大する。 However, since the contact area between the both surfaces of the honeycomb core material and the skin plate is small, the bonding area between the honeycomb core material and the skin plate is reduced, and the bonding strength between the honeycomb core material and the skin plate may be reduced. In addition, the adhesive strength between the honeycomb core material and the skin plate can be increased by using a sheet-like adhesive as an adhesive that bonds the honeycomb core material and the skin plate. It is expensive and increases the manufacturing cost of the sandwich structure.
そこで、本発明は、製造コストを抑制しつつ、ハニカムコア材と表皮板との接着強度を向上させることができる繊維強化複合材を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the fiber reinforced composite material which can improve the adhesive strength of a honeycomb core material and a skin plate, suppressing manufacturing cost.
本発明に係る繊維強化複合材は、中空の多角柱が複数並列するように形成されたハニカムコア材を備えている。隣り合う前記多角柱の側面同士の間に、これらの側面で挟まれた保持空間が形成され、この保持空間に接着剤が充填されている。 The fiber-reinforced composite material according to the present invention includes a honeycomb core material formed so that a plurality of hollow polygonal columns are arranged in parallel. A holding space sandwiched between these side surfaces is formed between the side surfaces of the adjacent polygonal columns, and this holding space is filled with an adhesive.
本発明においては、隣り合う前記多角柱の側面同士が保持空間(間隙)を介して隣接しているので、1つの多角柱あたりの表皮板との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材と表皮板との接着強度が向上する。また、前記保持空間に接着剤が充填されているので、シート状接着剤の使用の必要がなく、繊維強化複合材の製造コストを抑制できる。 In the present invention, since the side surfaces of the adjacent polygonal columns are adjacent to each other via a holding space (gap), the contact area with the skin plate per polygonal column is increased, and the honeycomb core material and the skin plate And the adhesive strength is improved. Moreover, since the adhesive is filled in the holding space, it is not necessary to use a sheet-like adhesive, and the manufacturing cost of the fiber-reinforced composite material can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、繊維強化複合材10は、ハニカムコア材11Aと、このハニカムコア材11Aの両面に接着される一対の繊維強化樹脂板(表皮板)12,12と、を備えている。この繊維強化複合材10は、サンドイッチパネルとも称されるものである。
As shown in FIG. 1, the fiber reinforced
繊維強化複合材10は、例えば、自動車の車体を構成する部材などに適用することができ、より具体的には、フード(ボンネット)、ルーフ、シートバックパネル、サスペンションメンバーなどに適用することができる。なお、繊維強化複合材10は、自動車の車体を構成する部材に限定されず、飛行機の胴体を構成する部材など、各種構成部材に適用することが可能である。
The fiber reinforced
繊維強化樹脂板12は、繊維強化複合材10の表層(表面および裏面)を構成するものである。繊維強化樹脂板12は、繊維強化樹脂(繊維強化プラスチック)から板状に形成されている。この繊維強化樹脂としては、炭素繊維強化樹脂(CFRP)、ガラス繊維強化樹脂(GFRP)、アラミド繊維強化樹脂(AFRP)など、種々の繊維強化樹脂を用いることができる。繊維強化樹脂板12の板厚は、例えば1mm程度とされ、繊維強化複合材10全体の板厚は、例えば10mm程度とされる。
The fiber reinforced
本実施形態に係るハニカムコア材11Aを図2に基づいて説明する。
A
ハニカムコア材11Aは、繊維強化複合材10のコア層を構成するものである。ハニカムコア材11Aは、中空の多角柱13A(ハニカム)が複数隙間なく(連続して)並列するように箔材14Aから形成されたものである。このハニカムとしては、アルミハニカム、アラミドハニカム、ペーパーハニカムなど、種々のハニカムを用いることができる。本実施形態に係るハニカムコア材11Aにおいては、多角柱13Aが断面略六角形状に形成されている。箔材14Aは、アルミニウム箔(アルミハニカム)、アラミド紙(アラミドハニカム)、クラフト紙(ペーパーハニカム)などから構成される。本実施形態では、ハニカムコア材11Aにおける複数の箔材14A同士は、後述する接着剤17Aにより、接着箇所が箔材14Aの厚さ方向において互い違いになるように接着されている。なお、多角柱13Aの断面形状は、略六角形状に限定されず、略四角形状などの他の多角形状であってもよい。つまり、本発明において、ハニカムにおける「多角柱」とは、六角柱に限定されず、四角柱などの他の多角柱を含むものとする。
The honeycomb core material 11 </ b> A constitutes a core layer of the fiber reinforced
隣り合う多角柱13Aの側面15A同士の間に、これらの側面15Aで挟まれた保持空間(間隙)16Aが形成され、この保持空間16Aに接着剤17Aが充填されている。本実施形態のハニカムコア材11Aにおいては、隣り合う多角柱13Aの側面15Aに凹部18Aを設けることにより、隣り合う多角柱13Aの側面15A同士の間に保持空間16A(閉断面)を形成している。凹部18Aは、例えば、エンボス加工、折り加工などにより箔材14Aに形成することができる。本実施形態では、凹部18Aは、断面三角形状とされ、側面15Aの全体が隣接する側面15Aから離間する方向に凸となるように形成されている。また、凹部18Aは、ハニカムコア材11Aの一端面から他端面までの間の全長に亘って設けられている。このため、保持空間16Aに充填される接着剤17Aによる柱状の接着剤塊も、ハニカムコア材11Aの一端面から他端面までの間の全長に亘って設けられている。保持空間16Aの幅W(図2参照)は、例えば1mm程度とされる。
A holding space (gap) 16A sandwiched between the side surfaces 15A is formed between the side surfaces 15A of adjacent
前記保持空間16Aに充填する接着剤17Aとしては、エポキシ樹脂系接着剤や、ウレタン樹脂系接着剤などを用いることができる。また、保持空間16Aに充填する接着剤17Aは、熱硬化性の接着剤であってもよく、熱可塑性の接着剤であってもよい。
As the adhesive 17A filling the holding
前記ハニカムコア材11Aの両面に繊維強化樹脂板12を重ね合わせ、これらの積層体(ハニカムコア材11A、一対の繊維強化樹脂板12,12)を上下から挟んで、加圧、加熱する。このようにすることにより、前記保持空間16Aに充填した接着剤17Aが溶融、硬化して、この接着剤17Aによりハニカムコア材11Aと繊維強化樹脂板12とが接着される。なお、前記の積層体の加圧、加熱の前に、ハニカムコア材11Aの両面にも、接着剤を予め塗布しておくようにしてもよい。
The fiber reinforced
次に、ハニカムコア材11の変形例を図3から図16に基づいて説明する。 Next, modifications of the honeycomb core material 11 will be described with reference to FIGS. 3 to 16.
図3から図7に示すハニカムコア材11B〜11Fはそれぞれ、中空の多角柱13B〜13Fが複数隙間なく並列するように箔材14B〜14Fから形成されたものである。ハニカムコア材11B〜11Fではそれぞれ、隣り合う多角柱13B〜13Fの側面15B〜15Fに凹部18B〜18Fを設けることにより、隣り合う多角柱13B〜13Fの側面15B〜15F同士の間に保持空間16B〜16F(閉断面)を形成している。
The
図3に示すハニカムコア材11Bでは、凹部18Bは、断面台形状とされ、側面15Bの全体が隣接する側面15Bから離間する方向に凸となるように形成されている。図4に示すハニカムコア材11Cでは、凹部18Cは、断面台形状とされ、側面15Cの中央部分のみが隣接する側面15Cから離間する方向に凸となるように形成されている。図5に示すハニカムコア材11Dでは、凹部18Dは、半円形状とされ、側面15Dの中央部分のみが隣接する側面15Dから離間する方向に凸となるように形成されている。また、図6に示すハニカムコア材11Eのように、すべての側面15Eに凹部18Eを設けるのではなく、一部の側面15Eにのみ凹部18Eを設けてもよい。さらに、図7に示すハニカムコア材11Fのように、凹部18Fを設けた箔材14Fと凹部18Fの無い箔材14Fとを組み合わせるようにしてもよい。
In the
図8から図13に示すハニカムコア材11G〜11Lはそれぞれ、中空の多角柱13G〜11Lが複数隙間なく並列するように箔材14G〜14Lから形成されたものである。ハニカムコア材11G〜11Lではそれぞれ、隣り合う多角柱13G〜13Lの側面15G〜15Lに凸部19G〜19Lを設けることにより、隣り合う多角柱13G〜13Lの側面15G〜15L同士の間に保持空間16G〜16L(開断面)を形成している。
The
図8に示すハニカムコア材11Gでは、凸部19Gは、断面三角形状とされ、側面15Gの全体が隣接する側面15Gに近接する方向に凸となるように形成されている。図9に示すハニカムコア材11Hでは、凸部19Hは、断面台形状とされ、側面15Hの全体が隣接する側面15Hに近接する方向に凸となるように形成されている。図10に示すハニカムコア材11Iでは、凸部19Iは、断面台形状とされ、側面15Iの中央部分のみが隣接する側面15Iに近接する方向に凸となるように形成されている。図11に示すハニカムコア材11Jでは、凸部19Jは、半円形状とされ、側面15Jの中央部分のみが隣接する側面15Jに近接する方向に凸となるように形成されている。また、図12に示すハニカムコア材11Kのように、すべての側面15Kに凸部19Kを設けるのではなく、一部の側面15Kにのみ凸部19Kを設けてもよい。さらに、図13に示すハニカムコア材11Lのように、凸部19Lを設けた箔材14Lと凸部19Lの無い箔材14Lとを組み合わせるようにしてもよい。
In the
図14および図15に示すハニカムコア材11M,11Nはそれぞれ、中空の多角柱13M,11Nが複数隙間なく並列するように箔材14M,14Nから形成されたものである。ハニカムコア材11M,11Nではそれぞれ、隣り合う多角柱13M,13Nの側面15M,15Nを凹凸形状に形成している。図14に示すハニカムコア材11Mでは、多角柱13Mの側面15Mに階段状の段差部20を形成している。図15に示すハニカムコア材11Nでは、多角柱13Nの側面15Nに波形状の波形部21を形成している。
The
図16に示すハニカムコア材11Oは、中空の多角柱13Oが複数隙間なく並列するように箔材14Oから形成されたものである。ハニカムコア材11Oにおいては、多角柱13Oの側面15Oに塗布する接着剤17Oに固体22を混入することにより、隣り合う多角柱13Oの側面15O同士の間に保持空間16O(開断面)を形成する。接着剤17Oに混入する固体22としては、接着剤17Oの溶融温度よりも高い軟化温度を有するもの(例えば、ガラスビーズ)を用いることができる。固体22(ガラスビーズ)の外径は、例えば1mm程度とされる。
A honeycomb core material 11O shown in FIG. 16 is formed from a foil material 14O so that a plurality of hollow polygonal columns 13O are arranged in parallel without gaps. In the honeycomb core material 11O, the
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。 Below, the effect by this embodiment is demonstrated.
(1)本実施形態による繊維強化複合材10は、中空の多角柱13Aが複数隙間なく並列するように形成されたハニカムコア材11Aと、ハニカムコア材11Aの両面に接着される一対の繊維強化樹脂板12,12と、を備えている。そして、隣り合う多角柱13Aの側面15A同士の間に、これらの側面15Aで挟まれた保持空間16Aが形成され、この保持空間16Aに接着剤が充填されている。
(1) The fiber reinforced
本実施形態に係る繊維強化複合材10においては、ハニカムコア材11Aは、隣り合う多角柱13Aの側面15A同士が保持空間16Aを介して隣接しており、この保持空間16Aに接着剤17Aが充填されている。本実施形態によれば、隣り合う多角柱13Aの側面15A同士の間に保持空間16Aが形成されているので、1つの多角柱13Aあたりの繊維強化樹脂板12との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材11Aと繊維強化樹脂板12との接着強度が向上する。また、ハニカムコア材11Aと繊維強化樹脂板12とを、保持空間16Aに充填した接着剤で接着することにより、接着強度がより向上する。
In the fiber reinforced
ところで、ハニカムコア材11Aと繊維強化樹脂板12とを接着する接着剤として、シート状接着剤が用いられるが、このシート状接着剤は比較的高価であり、繊維強化複合材10の製造コストが増大する。これに対して、本実施形態によれば、シート状接着剤の使用の必要はなく、一般的な接着剤を用いることができる。したがって、繊維強化複合材10の製造コストを抑制することができる。
By the way, a sheet-like adhesive is used as an adhesive for adhering the
(2)隣り合う前記多角柱13Aの側面15Aのうち少なくとも一方に、凹部18Aまたは凸部を形成することにより、保持空間16Aを形成するようにしてもよい(図2〜図15参照)。
(2) The holding
このようにすることにより、隣り合う多角柱13Aの側面15A同士の間に保持空間16Aを容易に形成することが可能である。隣り合う多角柱13Aの側面15A同士の間に保持空間16Aが形成されることにより、1つの多角柱13Aあたりの繊維強化樹脂板12との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材11Aと繊維強化樹脂板12との接着強度が向上する。
By doing in this way, it is possible to easily form the holding
(3)図16に示されるように、多角柱13Oの側面15Oに塗布する接着剤17Oに、接着剤17Oの溶融温度よりも高い軟化温度を有する固体22を混入することにより、保持空間16Oを形成するようにしてもよい。 (3) As shown in FIG. 16, by mixing solid 22 having a softening temperature higher than the melting temperature of adhesive 17O into adhesive 17O applied to side surface 15O of polygonal column 13O, holding space 16O is formed. You may make it form.
このようにすることによっても、隣り合う多角柱13Oの側面15O同士の間に保持空間16Oを容易に形成することが可能である。隣り合う多角柱13Oの側面15O同士の間に保持空間16Oが形成されることにより、1つの多角柱13Oあたりの繊維強化樹脂板12との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材11Oと繊維強化樹脂板12との接着強度が向上する。
Also in this way, the holding space 16O can be easily formed between the side surfaces 15O of the adjacent polygonal columns 13O. By forming the holding space 16O between the side surfaces 15O of the adjacent polygonal columns 13O, the contact area with the fiber reinforced
ところで、本発明の繊維強化複合材は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。 By the way, although the fiber reinforced composite material of the present invention has been described by taking the above embodiment as an example, the present invention is not limited to this embodiment, and various other embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention. .
10 繊維強化複合材
11 ハニカムコア材
12 繊維強化樹脂板
13 多角柱
15 側面
16 保持空間
17 接着剤
18 凹部
19 凸部
22 固体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハニカムコア材の両面に接着される一対の繊維強化樹脂板と、を備え、
隣り合う前記多角柱の側面同士の間に、これらの側面で挟まれた保持空間が形成され、この保持空間に接着剤が充填されていることを特徴とする繊維強化複合材。 A honeycomb core material formed such that a plurality of hollow polygonal columns are arranged in parallel;
A pair of fiber reinforced resin plates bonded to both surfaces of the honeycomb core material,
A fiber-reinforced composite material, wherein a holding space sandwiched between these side surfaces is formed between the side surfaces of the adjacent polygonal columns, and the holding space is filled with an adhesive.
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