JP2018075733A - Process for producing composite structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複合構造体の製造方法に関し、例えば、複数の構造体を接着して製造する複合構造体の製造方法に好適に利用できるものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a composite structure, and can be suitably used for, for example, a method for manufacturing a composite structure in which a plurality of structures are bonded and manufactured.
ハニカムコアの表裏面にスキンを接着させたサンドイッチパネルは、軽量かつ高剛性であるので、航空や宇宙産業などの分野で幅広く用いられている。 Sandwich panels in which skins are bonded to the front and back surfaces of a honeycomb core are lightweight and highly rigid, and thus are widely used in fields such as the aviation and space industries.
ハニカムコアと、スキンとの接着は、多くの場合、熱硬化樹脂のフィルム接着剤が用いられる。ここで、スキン側の接着面としては比較的広い表面が利用可能である一方で、ハニカムコア側の接着面としてはハニカムセル壁の、幅が狭い断面を利用せざるを得ない。したがって、ハニカムコアおよびスキンの間で良好な接着を実現するためには、各種の考慮が必要となる。 In many cases, a thermosetting resin film adhesive is used for bonding the honeycomb core and the skin. Here, while a relatively wide surface can be used as the skin-side adhesive surface, a narrow cross section of the honeycomb cell wall must be used as the honeycomb core-side adhesive surface. Therefore, various considerations are necessary to achieve good adhesion between the honeycomb core and the skin.
ハニカムコアおよびスキンを接着する接着剤には、接着強度などの、接着剤としての基本的な特性の他に、製造プロセス上、温度変化に対する粘性の変化に係る特性が要求される。すなわち、接着剤として用いられる熱硬化樹脂は、ハニカムコアおよびスキンと共に加熱されることで、ハニカムコアおよびスキンを接着する。このとき、熱硬化樹脂は、加熱されて温度が上昇する際に、その粘性が一度低下し、その後に上昇し、最終的に硬化する。ここで、低下した際の粘性が低すぎると、ハニカムコアの上側に配置された熱硬化樹脂が垂れ落ちてしまい、ハニカムコアの上側のスキンを接着出来ないか、接着は出来ていてもその強度が不十分となる可能性がある。 In addition to basic properties as an adhesive such as adhesive strength, the adhesive that bonds the honeycomb core and the skin is required to have characteristics related to a change in viscosity with respect to a temperature change in the manufacturing process. That is, the thermosetting resin used as the adhesive is heated together with the honeycomb core and the skin, thereby bonding the honeycomb core and the skin. At this time, when the temperature of the thermosetting resin is increased by heating, the viscosity of the thermosetting resin decreases once, then increases, and finally cures. Here, if the viscosity when lowered is too low, the thermosetting resin placed on the upper side of the honeycomb core will sag, and the skin on the upper side of the honeycomb core cannot be bonded, or even if it is bonded, its strength May be insufficient.
ハニカムコアおよびスキンが、熱硬化樹脂によって良好に接着されている場合には、硬化した熱硬化樹脂の表面が、ハニカムコアおよびスキンの表面を包み込むような、フィレットと呼ばれる形状を有していることが知られている。すなわち、硬化した熱硬化樹脂の表面が、一方ではスキンの表面に対してなだらかで、他方ではハニカムセル壁の表面に対してなだらかで、かつ、それらの中間部分においては曲率半径Ｒを有する、いわゆるＲ形状を有している。 When the honeycomb core and the skin are well bonded by the thermosetting resin, the surface of the cured thermosetting resin has a shape called a fillet that wraps around the surface of the honeycomb core and the skin. It has been known. That is, the surface of the cured thermosetting resin is gentle on the one hand with respect to the surface of the skin, on the other hand with respect to the surface of the honeycomb cell wall, and has a radius of curvature R in the middle portion thereof. It has an R shape.
諸般の事情により、接着条件ごとにメーカー側が推奨するフィルム接着剤の代わりに、別のフィルム接着剤を使用する必要性が生じる場合がある。このような場合には、どのような種類のものを用いるかを選定するために、いくつものフィルム接着剤を実際に用いて試行錯誤による試験を実施する必要がある。 Due to various circumstances, it may be necessary to use another film adhesive instead of the film adhesive recommended by the manufacturer for each bonding condition. In such a case, in order to select what kind of material to use, it is necessary to perform a trial and error test using a number of film adhesives.
上記に関連して、特許文献１（特開２０１５−１１３３６７号公報）には、樹脂塗膜剥離剤の選定方法に係る記載が開示されている。この樹脂塗膜剥離剤の選定方法は、１種以上の溶媒成分を含有する樹脂塗膜剥離剤の選定方法である。この樹脂塗膜剥離剤の選定方法は、溶媒Ｓ１〜Ｓｎからなるｎ種の溶媒Ｓｍを準備する工程と、工程で準備されたｎ種の溶媒Ｓｍによる樹脂塗膜の剥離性能を、３段階以上のスコア値Ｐｍとしてそれぞれ決定する工程と、下記の数式において、δｄｘ、δｐｘ及びδｈｘを変動させることにより、上述の数式で表される溶媒Ｓｍと樹脂塗膜剥離剤とのＨＳＰ距離Ｒａｍと、溶媒Ｓｍのスコア値Ｐｍとの間の関係の相関係数を最大化するようなδｄｘ、δｐｘ及びδｈｘを決定する工程と、上述の工程で決定されたδｄｘ、δｐｘ及びδｈｘからなるＨＳＰ値に基づき、樹脂塗膜剥離剤に含有される１種以上の溶媒成分を決定する工程とを含む。ここで、ｍは、１以上且つｎ以下の整数であり、ｎは、２以上の整数である。また、上述の数式は、
Ｒａｍ ２＝４×（δｄｘ−δｄｍ）２＋（δｐｘ−δｐｍ）２＋（δｈｘ−δｈｍ）２
である。ここで、δｄｘは、樹脂塗膜剥離剤のハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）の分散項である。δｐｘは、樹脂塗膜剥離剤のハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）の極性項である。δｈｘは、樹脂塗膜剥離剤のハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）の水素結合項である。δｄｍは、溶媒Ｓｍのハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）の分散項である。δｐｍは、溶媒Ｓｍのハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）の極性項である。δｈｍは、溶媒Ｓｍのハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）の水素結合項である。Ｒａｍは、ハンセン溶解度パラメータ（ＨＳＰ）空間における、溶媒Ｓｍと樹脂塗膜剥離剤とのＨＳＰ距離である。
In relation to the above, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2015-113367) discloses a description relating to a method for selecting a resin coating film release agent. This method for selecting a resin film remover is a method for selecting a resin film remover containing one or more solvent components. Selection of the resin film release agent, a step of preparing a solvent S m of n species consisting of solvent S 1 to S n, with a solvent S m of n species prepared in step a peeling performance of the resin film In the process of determining the score value P m of three or more stages, and in the following formula, by varying δd x , δp x and δh x , the solvent S m and the resin coating film peeling represented by the above formula and HSP distance Ra m with agent, solvent S m .delta.d x that maximizes the correlation coefficient of the relationship between the score value P m of the steps of determining the .delta.p x and .delta.h x, in the above step Determining one or more kinds of solvent components contained in the resin coating film release agent based on the determined HSP value consisting of δd x , δp x and δh x . Here, m is an integer of 1 or more and n or less, and n is an integer of 2 or more. Also, the above formula is
Ra m 2 = 4 × (δd x -δd m) 2 + (δp x -δp m) 2 + (δh x -δh m) 2
It is. Here, δd x is a dispersion term of the Hansen solubility parameter (HSP) of the resin coating film release agent. δp x is a polar term of the Hansen solubility parameter (HSP) of the resin coating film release agent. δh x is a hydrogen bond term of the Hansen solubility parameter (HSP) of the resin coating film release agent. .delta.d m is the variance term Hansen parameter of the solvent S m (HSP). .delta.p m is the polar term Hansen parameter of the solvent S m (HSP). δh m is a hydrogen bond term of the Hansen solubility parameter (HSP) of the solvent S m . Ra m is the Hansen solubility parameter (HSP) space, an HSP distance between solvent S m and the resin coating film stripper.
複合構造体の製造に用いる接着剤の選定を、より効率よく行う。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The adhesive used for manufacturing the composite structure is selected more efficiently. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The means for solving the problem will be described below using the numbers used in the (DETAILED DESCRIPTION). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).
一実施形態による複合構造体の製造方法は、複数の接着剤候補および複数の加熱条件候補から、使用接着剤および使用加熱条件の組み合わせを選定すること（Ｓ１０２、Ｓ１０３）と、使用接着剤を第１構造体および第２構造体の結合部位に適用すること（Ｓ１０４）と、使用接着剤、第１構造体および／または第２構造体を、使用加熱条件にしたがって同時に加熱すること（Ｓ１０５）とを具備する。選定すること（Ｓ１０２、Ｓ１０３）は、第１構造体および第２構造体の硬化条件に適合する、加熱期間と、加熱期間の加熱速度と、保温期間と、保温期間の保持温度との組み合わせを、使用加熱条件として選定すること（Ｓ１０２）と、選定された加熱条件における流動量が所定の閾値より小さい熱硬化樹脂を、接着剤として選定すること（Ｓ１０３）を具備する。流動量は、前記接着剤の粘度の、加熱条件の開始時刻から、熱硬化樹脂のゲル化が開始する時刻までの変化を表すグラフと、前記加熱条件の開始時刻および前記ゲル化の開始時刻における前記接着剤の粘度を結ぶ直線とで囲まれる領域の面積である。ゲル化開始時刻は、加熱条件で加熱される前記熱硬化樹脂において貯蔵弾性率が損失弾性率を上回る時刻である。 The method for manufacturing a composite structure according to an embodiment includes selecting a combination of a used adhesive and a used heating condition from a plurality of adhesive candidates and a plurality of heating condition candidates (S102, S103), Applying to the bonding sites of the first structure and the second structure (S104), and simultaneously heating the adhesive used, the first structure and / or the second structure according to the heating conditions used (S105); It comprises. The selection (S102, S103) is a combination of the heating period, the heating rate of the heating period, the heat retention period, and the retention temperature of the heat retention period, which match the curing conditions of the first structure and the second structure. , Selecting as a use heating condition (S102), and selecting a thermosetting resin whose flow rate under the selected heating condition is smaller than a predetermined threshold as an adhesive (S103). The flow amount is a graph representing a change in the viscosity of the adhesive from the start time of the heating condition to the time when the gelation of the thermosetting resin starts, and the start time of the heating condition and the start time of the gelation. It is an area of a region surrounded by a straight line connecting the viscosity of the adhesive. The gelation start time is the time when the storage elastic modulus exceeds the loss elastic modulus in the thermosetting resin heated under heating conditions.
前記一実施の形態によれば、複合構造体の製造に用いる接着剤の選定を、より効率よく行うことが出来る。 According to the one embodiment, it is possible to more efficiently select an adhesive used for manufacturing the composite structure.
添付図面を参照して、本発明による複合構造体の製造方法を実施するための形態を以下に説明する。 With reference to the accompanying drawings, a mode for carrying out a method for producing a composite structure according to the present invention will be described below.
（実施形態）
図１Ａは、複合構造体１の一構成例を示す部分分解図である。図１Ａは、複合構造体を構成するスキン１１、フィルム接着剤１２、ハニカムコア１３、フィルム接着剤１４およびスキン１５を示している。図１Ａの例では、スキン１１、フィルム接着剤１２、ハニカムコア１３、フィルム接着剤１４およびスキン１５が、下からこの順番に積層され、積層された状態で加熱処理を施されることによって、複合構造体としてのサンドイッチパネルが生成される。
(Embodiment)
FIG. 1A is a partially exploded view showing one configuration example of the composite structure 1. FIG. 1A shows a skin 11, a film adhesive 12, a honeycomb core 13, a film adhesive 14, and a skin 15 constituting the composite structure. In the example of FIG. 1A, the skin 11, the film adhesive 12, the honeycomb core 13, the film adhesive 14, and the skin 15 are laminated in this order from the bottom, and are subjected to heat treatment in the laminated state, whereby the composite A sandwich panel as a structure is generated.
スキン１１、１５の素材は、例えば、プリプレグであっても良い。プリプレグは、例えば、カーボンファイバーなどの繊維を、熱硬化樹脂によってシート状に固め、このようにして生成されたシートをさらに複数枚積層することで生成される。なお、このように生成されるプリプレグは、樹脂の部分が加熱処理によって硬化されることで、その形状が確定する。 The material of the skins 11 and 15 may be a prepreg, for example. The prepreg is generated, for example, by solidifying fibers such as carbon fibers into a sheet shape with a thermosetting resin and laminating a plurality of sheets thus generated. In addition, the shape of the prepreg produced in this way is determined by curing the resin portion by heat treatment.
フィルム接着剤１２、１４は、例えば、フィルム状の熱硬化樹脂である。熱硬化樹脂は、所定の条件で加熱されることによってゲル化し、硬化する。 The film adhesives 12 and 14 are, for example, film-like thermosetting resins. The thermosetting resin is gelled and cured by being heated under predetermined conditions.
ハニカムコア１３は、複数のハニカムセル１３１が隙間無く隣り合った集合体である。それぞれのハニカムセル１３１は、六角柱の側面と同様の形状を有している。言い換えれば、それぞれのハニカムセル１３１は、６枚のハニカムセル壁１３２を有している。隣り合う２つのハニカムセル１３１は、６枚のハニカムセル壁１３２を１枚ずつ共有している。ハニカムコア１３の素材は、例えば、スキン１１、１５と同じ素材であっても良い。さらに、フレキシビリティを増大させた六角形ではない変形ハニカムであっても同様である。 The honeycomb core 13 is an aggregate in which a plurality of honeycomb cells 131 are adjacent to each other without a gap. Each honeycomb cell 131 has the same shape as the side surface of the hexagonal column. In other words, each honeycomb cell 131 has six honeycomb cell walls 132. Two adjacent honeycomb cells 131 share six honeycomb cell walls 132 one by one. The material of the honeycomb core 13 may be the same material as the skins 11 and 15, for example. The same applies to a deformed honeycomb that is not a hexagon with increased flexibility.
スキン１１と、ハニカムコア１３の間には、フィルム接着剤１２が配置される。同様に、スキン１５と、ハニカムコア１３との間には、フィルム接着剤１４が配置される。このように積層された状態で、スキン１１、フィルム接着剤１２、ハニカムコア１３、フィルム接着剤１４およびスキン１５を加熱すると、一方ではプリプレグで形成されるスキン１１、１５およびハニカムコア１３が硬化する。また、他方では、フィルム接着剤１２、１４としての熱硬化樹脂が硬化して、スキン１１、１５およびハニカムコア１３を接着する。 A film adhesive 12 is disposed between the skin 11 and the honeycomb core 13. Similarly, a film adhesive 14 is disposed between the skin 15 and the honeycomb core 13. When the skin 11, the film adhesive 12, the honeycomb core 13, the film adhesive 14, and the skin 15 are heated in such a laminated state, the skins 11, 15 and the honeycomb core 13 formed of prepreg are cured. . On the other hand, the thermosetting resin as the film adhesives 12 and 14 is cured, and the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 are bonded.
このように、各構造体としてのプリプレグに含まれる樹脂と、フィルム接着剤としての熱硬化樹脂とを、炉の中で同時に加熱することで、両者を別々に加熱する場合と比較して、複合構造体１全体としての製造をより効率よく行える。 Thus, the resin contained in the prepreg as each structure and the thermosetting resin as the film adhesive are heated in the furnace at the same time, and compared with the case where both are heated separately, the composite Manufacturing of the entire structure 1 can be performed more efficiently.
しかし、プリプレグを硬化するための最適な加熱条件と、フィルム接着剤を硬化するための最適な加熱条件とは、必ずしも一致しない。 However, the optimal heating conditions for curing the prepreg and the optimal heating conditions for curing the film adhesive do not necessarily match.
すなわち、同じ熱硬化樹脂であるものの各々目的と用途が異なるからである。プリプレグを硬化するための樹脂は、繊維どうしを強固に密着させて気孔等の欠陥を抑制して硬化させることにあるが、フィルム接着剤の樹脂は、時には異なる材料どうしを文字どおり強固に接着することにある。プリプレグの樹脂はどのような繊維とともに硬化するかを予め分かっているが、フィルム接着剤はある程度推奨被接着物をメーカーでは規定しているものの、どのような材料どうしを接着するのかは実際にはユーザが決める。さらに、プリプレグで形成される構造体は、特に航空や宇宙産業などの分野で用いられる場合は、その寸法が比較的大きい。その一方で、そのような構造体に用いられるフィルム接着剤の総量は、比較的少ない。したがって、プリプレグが硬化する温度まで構造体の全体を加熱するための時間は、熱硬化樹脂が硬化する温度までフィルム接着剤を加熱するための時間より、長くなる傾向がある。ここで、フィルム接着剤を加熱する時間が長引くと、ハニカムコア１３およびスキン１５の、硬化後の熱硬化樹脂による接着強度が、不十分になる可能性がある。 That is, the same thermosetting resin has different purposes and uses. The resin used to cure the prepreg is to harden the fibers by tightly adhering them to suppress defects such as pores, but the resin of the film adhesive sometimes literally firmly bonds different materials together. It is in. Although it is known in advance what kind of fiber the resin of the prepreg is cured with, the film adhesives have some recommended adherends specified by the manufacturer, but what kind of materials are actually bonded together The user decides. Furthermore, the structure formed by the prepreg has a relatively large size particularly when used in fields such as the aviation and space industries. On the other hand, the total amount of film adhesive used in such structures is relatively small. Therefore, the time for heating the whole structure to the temperature at which the prepreg is cured tends to be longer than the time for heating the film adhesive to the temperature at which the thermosetting resin is cured. Here, if the time for heating the film adhesive is prolonged, the bonding strength of the honeycomb core 13 and the skin 15 with the cured thermosetting resin may become insufficient.
これは、熱硬化樹脂が加熱される際、その粘度が一旦低下することに起因する。すなわち、熱硬化樹脂は、加熱されると、その粘度は一旦低下した後に上昇する。さらにその後、熱硬化樹脂がゲル化温度に達すると硬化が始まる。ここで、粘度が低下している状態のまま、硬化が始まるまでに経過する時間が長すぎると、熱硬化樹脂は重力などの影響によって下方向に垂れてしまう可能性がある。したがって、ハニカムコア１３と、その上側に位置するスキン１５とを接着する熱硬化樹脂の場合には、粘度が低下した熱硬化樹脂が下方向に垂れてしまって、ハニカムコア１３およびスキン１５の接着強度が不十分になる。なお、ハニカムコア１３と、その下側に位置するスキン１１とを接着する熱硬化樹脂の場合は、比較的、この問題は発生し難い。 This is because when the thermosetting resin is heated, its viscosity is once reduced. That is, when the thermosetting resin is heated, its viscosity increases and then increases. After that, when the thermosetting resin reaches the gelling temperature, curing starts. Here, if the time that elapses until the curing starts is too long while the viscosity is lowered, the thermosetting resin may droop downward due to the influence of gravity or the like. Therefore, in the case of a thermosetting resin that bonds the honeycomb core 13 and the skin 15 positioned above the honeycomb core 13, the thermosetting resin having a lowered viscosity hangs downward, and the honeycomb core 13 and the skin 15 are bonded. Insufficient strength. In the case of a thermosetting resin that bonds the honeycomb core 13 and the skin 11 located below the honeycomb core 13, this problem is relatively unlikely to occur.
図１Ｂは、図１Ａに示した複合構造体１の、断面線Ａ−Ａによる断面図である。図１Ｃは、図１Ｂに示した複合構造体１の部分Ｂをより詳細に示す拡大断面図である。図１Ｂおよび図１Ｃの例では、完成した複合構造体におけるスキン１１、１５およびハニカムコア１３が、フィルム接着剤１２、１４の熱硬化樹脂が硬化した接着剤１４Ａによって、接着されている。図１Ｂおよび図１Ｃに示した接着剤１４Ａは、フィレットと呼ばれる形状を有している。すなわち、接着剤１４Ａの表面が、一方ではスキン１５の表面に対してなだらかで、他方ではハニカムセル壁１３２の表面に対してなだらかで、かつ、それらの中間部分においては曲率半径Ｒを有する、いわゆるＲ形状を有している。このようなフィレットの形状は、フィルム接着剤１４の熱硬化樹脂が、加熱されてその粘度が低下した際に、表面張力などの働きにより、スキン１１、１５およびハニカムセル壁１３２に挟まれた隅の空間に移動して留まり、さらにそのまま硬化することによって形成される。熱硬化樹脂が硬化した接着剤１４Ａが、このようなフィレットの形状を有しているとき、スキン１１、１５およびハニカムコア１３の間で良好な接着強度が得られる。 FIG. 1B is a cross-sectional view of the composite structure 1 shown in FIG. 1A along the cross-sectional line AA. FIG. 1C is an enlarged cross-sectional view showing a part B of the composite structure 1 shown in FIG. 1B in more detail. In the example of FIGS. 1B and 1C, the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 in the completed composite structure are bonded by an adhesive 14A obtained by curing the thermosetting resin of the film adhesives 12 and 14. The adhesive 14A shown in FIGS. 1B and 1C has a shape called a fillet. That is, the surface of the adhesive 14A is gentle on the surface of the skin 15 on the one hand, is gentle on the surface of the honeycomb cell wall 132 on the other hand, and has a radius of curvature R in the middle portion thereof. It has an R shape. The shape of such a fillet is such that when the thermosetting resin of the film adhesive 14 is heated and its viscosity is reduced, the corners sandwiched between the skins 11 and 15 and the honeycomb cell wall 132 by the action of surface tension and the like. It is formed by moving and staying in this space and further curing as it is. When the adhesive 14 </ b> A obtained by curing the thermosetting resin has such a fillet shape, good adhesive strength can be obtained between the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13.
発明者は、スキン１１、１５およびハニカムコア１３の素材や、フィルム接着剤１２、１４の熱硬化樹脂の種類などにも多少は左右されるものの、フィレット形状の曲率半径がおよそ０．５ｍｍより大きければ、複合構造体１のスキン１１、１５およびハニカムコア１３の接着面に十分な許容せん断応力が得られることを実験により確認した。この許容せん断応力は、複合構造体１の上部のスキン１５およびハニカムコア１３の接着性を評価する基準の一つである。このスキン１５とハニカムコア１３の接着面のせん断応力は、直接計測は出来ないが、歪ゲージ貼付によって容易に計測可能な上部のスキン１５の圧縮側最大歪と比例するので、便宜的にこの歪の値を用いて評価する（ＡＳＴＭ Ｄ７２４９に準拠）。図１Ｄは、生成された複合構造体１における、形成されたフィレットの曲率半径と、圧縮側最大曲げ歪との関係を測定した結果の一例を示すグラフである。図１Ｄのグラフにおいて、横軸はフィレットの曲率半径の平均値を示し、縦軸は複合構造体の圧縮側最大曲げ歪を示している。図１Ｄのグラフから読み取れるように、フィレットの曲率半径が０．５ｍｍを超えると、複合構造体の圧縮側最大曲げ歪はほぼ飽和する。そこで、本実施形態では、フィレットの曲率半径の閾値を０．５ｍｍに設定する。ただし、フィレットの曲率半径の閾値は、所望の圧縮側最大曲げ歪に応じて、例えば０．５５ｍｍや０．６ｍｍなどの別の値に設定しても良い。 Although the inventor is somewhat affected by the material of the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 and the type of thermosetting resin of the film adhesives 12 and 14, the fillet-shaped radius of curvature is larger than about 0.5 mm. For example, it was confirmed by experiments that a sufficient allowable shear stress was obtained on the bonding surfaces of the skins 11 and 15 of the composite structure 1 and the honeycomb core 13. This allowable shear stress is one of the criteria for evaluating the adhesion between the upper skin 15 and the honeycomb core 13 of the composite structure 1. The shear stress of the bonding surface between the skin 15 and the honeycomb core 13 cannot be directly measured, but is proportional to the maximum compression-side strain of the upper skin 15 that can be easily measured by applying a strain gauge. Is evaluated using the value of (according to ASTM D7249). FIG. 1D is a graph showing an example of the result of measuring the relationship between the radius of curvature of the formed fillet and the compression-side maximum bending strain in the generated composite structure 1. In the graph of FIG. 1D, the horizontal axis represents the average value of the curvature radius of the fillet, and the vertical axis represents the compression-side maximum bending strain of the composite structure. As can be seen from the graph of FIG. 1D, when the curvature radius of the fillet exceeds 0.5 mm, the compression-side maximum bending strain of the composite structure is almost saturated. Therefore, in the present embodiment, the threshold value of the fillet radius of curvature is set to 0.5 mm. However, the threshold value of the curvature radius of the fillet may be set to another value such as 0.55 mm or 0.6 mm, for example, according to the desired compression side maximum bending strain.
なお、フィレット形状を有する接着剤の接着強度に係る上記の基準は、スキン１１、１５およびハニカムコア１３を接着して生成されるサンドイッチパネルの場合に限らず、構造体の表面と、別の構造体の、幅が狭い断面との間で接着する、いわゆるＴ字型の接着においても、一般的に適用可能である。 The above-mentioned standard relating to the adhesive strength of the adhesive having the fillet shape is not limited to the case of the sandwich panel formed by bonding the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13, but the surface of the structure and another structure In general, the present invention can also be applied to a so-called T-shaped bonding in which a body is bonded to a narrow cross section.
図２を参照して、本実施形態による複合構造体１の製造方法について説明する。図２は、一実施形態による複合構造体１の製造方法の各工程の一例を示すフローチャートである。図２のフローチャートは、第０ステップＳ１００〜第６ステップＳ１０６の合計７つの工程を含む。図２のフローチャートは、第０ステップＳ１００から開始する。第０ステップＳ１００の次には、第１ステップＳ１０１が実行される。 With reference to FIG. 2, the manufacturing method of the composite structure 1 by this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of each step of the method for manufacturing the composite structure 1 according to an embodiment. The flowchart of FIG. 2 includes a total of seven steps from the 0th step S100 to the 6th step S106. The flowchart of FIG. 2 starts from the 0th step S100. After the 0th step S100, the first step S101 is executed.
第１ステップＳ１０１において、所望の複合構造体を生成するために接着する構造体のそれぞれについて、素材や大きさなどを決定する。ここで、接着する構造体には、例えば、図１Ａに示したスキン１１、１５およびハニカムコア１３が含まれる。また、素材とは、例えば、上述のプリプレグである。第１ステップＳ１０１の次には、第２ステップＳ１０２が実行される。 In the first step S101, a material, a size, and the like are determined for each of the structures to be bonded to generate a desired composite structure. Here, the structures to be bonded include, for example, the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 shown in FIG. 1A. Moreover, a raw material is the above-mentioned prepreg, for example. Following the first step S101, a second step S102 is executed.
第２ステップＳ１０２において、炉を加熱するために使用する加熱条件を決定する。加熱条件の決定は、予め用意されている複数の候補の中から適するものを選定することで実現されても良い。このような候補を加熱条件候補とよび、選定された加熱条件を使用加熱条件と呼ぶ。加熱条件候補には、例えば、プリプレグのメーカーが推奨する使用条件などが含まれていても良い。 In the second step S102, the heating conditions used to heat the furnace are determined. The determination of the heating condition may be realized by selecting a suitable one from a plurality of candidates prepared in advance. Such a candidate is called a heating condition candidate, and the selected heating condition is called a use heating condition. The heating condition candidates may include, for example, usage conditions recommended by the prepreg manufacturer.
図３Ａは、一実施形態による複合構造体１の製造方法における加熱条件の一例を示すグラフである。図３Ａのグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は製造中の複合構造体１の、特にフィルム接着剤１２、１４の熱硬化樹脂の温度を表している。したがって、図３Ａのグラフの傾きは、加熱速度を表している。図３Ａに示した例では、観測開始時刻（ｔ＝０）以降、一定の加熱速度で熱硬化樹脂が加熱されている。 FIG. 3A is a graph illustrating an example of heating conditions in the method for manufacturing the composite structure 1 according to an embodiment. In the graph of FIG. 3A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the temperature of the thermosetting resin of the composite structure 1 being manufactured, particularly the film adhesives 12 and 14. Therefore, the slope of the graph in FIG. 3A represents the heating rate. In the example shown in FIG. 3A, the thermosetting resin is heated at a constant heating rate after the observation start time (t = 0).
ただし、実際には、炉の温度を加熱条件にしたがって制御しても、特に各種構造体のプリプレグが大きい場合などは、プリプレグが遅れて加熱される可能性がある。そこで、加熱条件には、所定の加熱速度で温度を上昇させる加熱工程に加えて、保温工程を設けても良い。 However, actually, even if the temperature of the furnace is controlled according to the heating conditions, the prepreg may be heated with a delay, particularly when the prepregs of various structures are large. Therefore, the heating condition may be provided with a heat retaining step in addition to the heating step of increasing the temperature at a predetermined heating rate.
第２ステップＳ１０２の次には、第３ステップＳ１０３が実行される。 Following the second step S102, a third step S103 is executed.
第３ステップＳ１０３において、スキン１１、１５や、ハニカムコア１３などの構造体を接着するために使用する接着剤を決定する。接着剤の決定は、予め用意されている複数の候補の中から適するものを選定することで実現されても良い。このような候補を接着剤候補と呼び、選定された接着剤を使用接着剤と呼ぶ。 In the third step S103, an adhesive to be used for bonding the structures such as the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 is determined. The determination of the adhesive may be realized by selecting a suitable one from a plurality of candidates prepared in advance. Such a candidate is called an adhesive candidate, and the selected adhesive is called a use adhesive.
（「流動量」の導入）
使用接着剤の選定は、本実施形態で新たに導入する概念を基準に用いて行う。熱硬化樹脂は、加熱されると、ゲル化が開始して硬化する前に、その粘度が一旦低下する。熱硬化樹脂の粘度の低さは、熱硬化樹脂の重力方向への移動のしやすさ、すなわち熱硬化樹脂の垂れやすさにつながる。そこで、発明者は、熱硬化樹脂の粘度を、熱硬化樹脂の加熱が始まってからゲル化が開始するまでの時間で積分して算出される物理量に注目した。この新しい概念を、便宜上、熱硬化樹脂の「流動量」と呼ぶ。加熱された熱硬化樹脂は、その流動量が多過ぎれば、スキン１５およびハニカムコア１３に挟まれた隅の空間から垂れ落ちてしまい、フィレット形状を形成出来ない。反対に、その流動量が十分少なければ、加熱終了後も隅の空間に残り、曲率半径が十分に大きいフィレット形状を形成出来る。なお、粘度の単位は「Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）」であるので、粘度を時間積分した流動量の単位は「Ｐａ・ｓ２（パスカル・平方秒）」である。
(Introduction of “flow rate”)
The selection of the adhesive to be used is performed based on the concept newly introduced in this embodiment. When the thermosetting resin is heated, the viscosity of the thermosetting resin once decreases before the gelation starts and cures. The low viscosity of the thermosetting resin leads to the ease of movement of the thermosetting resin in the direction of gravity, that is, the ease of dripping of the thermosetting resin. Therefore, the inventor paid attention to a physical quantity calculated by integrating the viscosity of the thermosetting resin by the time from the start of heating of the thermosetting resin to the start of gelation. This new concept is called the “flow amount” of the thermosetting resin for convenience. If the heated thermosetting resin has an excessive flow amount, it will sag from the corner space between the skin 15 and the honeycomb core 13 and a fillet shape cannot be formed. On the other hand, if the amount of flow is sufficiently small, a fillet shape that remains in the corner space after the end of heating and has a sufficiently large curvature radius can be formed. Since the unit of viscosity is “Pa · s (Pascal · second)”, the unit of flow amount obtained by time-integrating the viscosity is “Pa · s 2 (Pascal · second)”.
（ゲル化開始温度の定義）
流動量をより詳しく定義するために、まず、熱硬化樹脂のゲル化開始時刻を定義する。熱硬化樹脂のゲル化とは、熱硬化樹脂に含まれる高分子同士の、加熱による結合反応である。このような結合反応は、架橋と呼ばれる。熱硬化樹脂がさらに加熱されて架橋が進むと、三次元的な網目構造物が形成されて、熱硬化樹脂が硬化する。熱硬化樹脂のゲル化は、熱硬化樹脂の弾性率の変動を測定することによって定義することが出来る。
(Definition of gelation start temperature)
In order to define the flow amount in more detail, first, the gelation start time of the thermosetting resin is defined. The gelation of the thermosetting resin is a bonding reaction by heating between polymers contained in the thermosetting resin. Such a binding reaction is called cross-linking. When the thermosetting resin is further heated and crosslinking proceeds, a three-dimensional network structure is formed and the thermosetting resin is cured. Gelation of a thermosetting resin can be defined by measuring a change in elastic modulus of the thermosetting resin.
粘性を有する熱硬化樹脂の弾性率には、貯蔵弾性率および損失弾性率が含まれる。ここで、貯蔵弾性率は、熱硬化樹脂の固体的な弾性特性を表し、フックの法則に基づく弾性率である。また、損失弾性率は、熱硬化樹脂の液体的な弾性特性を表し、ニュートンの法則に基づく弾性率である。 The elastic modulus of the thermosetting resin having viscosity includes a storage elastic modulus and a loss elastic modulus. Here, the storage elastic modulus represents a solid elastic characteristic of the thermosetting resin, and is an elastic modulus based on Hooke's law. The loss elastic modulus represents the liquid elastic characteristics of the thermosetting resin, and is an elastic modulus based on Newton's law.
熱硬化樹脂は、加熱されてその温度が上昇するにつれて、貯蔵弾性率および損失弾性率が変動する。
図３Ｂは、熱硬化樹脂の貯蔵弾性率および損失弾性率の、加熱に伴う変動を計測した結果の一例を示すグラフである。図３Ｂには、２つのグラフＳＭおよびＬＭを含んでいる。実線で描かれた第１のグラフＳＭは、貯蔵弾性率（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｍｏｄｕｌｕｓ）を示している。破線で描かれた第２のグラフＬＭは、損失弾性率（Ｌｏｓｓ Ｍｏｄｕｌｕｓ）を示している。図３Ｂのグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は弾性率を示している。なお、図３Ｂで時間を示す横軸は、図３Ａで時間を示す横軸と共通である。言い換えれば、図３Ａに示した加熱条件で熱硬化樹脂を加熱した際に変動する熱硬化樹脂の弾性率が、図３Ｂに示されている。したがって、図３Ｂの横軸は、図３Ａの温度で書き換えることもできる。
As the thermosetting resin is heated and its temperature rises, the storage elastic modulus and loss elastic modulus fluctuate.
FIG. 3B is a graph showing an example of a result of measuring fluctuations of the storage elastic modulus and loss elastic modulus of the thermosetting resin accompanying heating. FIG. 3B includes two graphs SM and LM. The first graph SM drawn with a solid line indicates the storage modulus (Storage Modulus). The second graph LM drawn with a broken line indicates the loss modulus (Loss Modulus). In the graph of FIG. 3B, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates elastic modulus. Note that the horizontal axis indicating time in FIG. 3B is the same as the horizontal axis indicating time in FIG. 3A. In other words, the elastic modulus of the thermosetting resin that varies when the thermosetting resin is heated under the heating conditions shown in FIG. 3A is shown in FIG. 3B. Therefore, the horizontal axis of FIG. 3B can be rewritten with the temperature of FIG. 3A.
図３Ｂの時刻ｔ１（約５０００秒）に注目すると、貯蔵弾性率のグラフＳＭと、損失弾性率のグラフＬＭとが、交差している。すなわち、時刻ｔ１までの期間は損失弾性率が貯蔵弾性率をほぼ上回っていたが、時刻ｔ１以降は貯蔵弾性率が損失弾性率を上回っている。本実施形態では、熱硬化樹脂において、固体的な弾性特性である貯蔵弾性率が、液体的な弾性特性である損失弾性率を上回る時刻を、ゲル化開始時刻と定義する。なお、図３Ａの時刻ｔ１に注目すると、ゲル化が開始した際の熱硬化樹脂の温度、すなわちゲル化温度が、Ｔ１（約１１２℃）であると読み取れる。 When attention is paid to time t 1 (about 5000 seconds) in FIG. 3B, the storage elastic modulus graph SM and the loss elastic modulus graph LM intersect each other. That is, the period up to time t 1 is the loss modulus was above substantially the storage modulus, the time t 1 after the storage modulus is greater than the loss modulus. In the present embodiment, in the thermosetting resin, the time at which the storage elastic modulus, which is a solid elastic characteristic, exceeds the loss elastic modulus, which is a liquid elastic characteristic, is defined as the gelation start time. When attention is paid to time t 1 in FIG. 3A, it can be read that the temperature of the thermosetting resin when gelation starts, that is, the gelation temperature is T 1 (about 112 ° C.).
上述のとおり、熱硬化樹脂の流動量は、熱硬化樹脂の粘度を時間積分して算出する。図３Ｃは、一実施形態による流動量の算出方法を説明するためのグラフである。図３Ｃのグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は熱硬化樹脂の粘度の、図３Ａの加熱条件による加熱に伴う変動を計測した結果を示している。言い換えれば、図３Ｃで時間を示す横軸は、図３Ａで時間を示す横軸と共通である。図３Ｃの粘度は、加熱条件の開始時刻（０秒）から低下し続け、約４０００秒後に上昇に転じ、約５４００秒後に飽和している。 As described above, the flow rate of the thermosetting resin is calculated by integrating the viscosity of the thermosetting resin over time. FIG. 3C is a graph for explaining a flow amount calculation method according to an embodiment. In the graph of FIG. 3C, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the result of measuring the variation of the viscosity of the thermosetting resin due to heating under the heating conditions of FIG. 3A. In other words, the horizontal axis indicating time in FIG. 3C is the same as the horizontal axis indicating time in FIG. 3A. The viscosity in FIG. 3C continues to decrease from the start time of heating conditions (0 seconds), starts to increase after about 4000 seconds, and saturates after about 5400 seconds.
図３Ｂから読み取ったゲル化開始時刻ｔ１を図３Ｃに当てはめると、熱硬化樹脂の、ゲル化開始時における粘度ｖ１が読み取れる。ここで、ｔ＝０のときの粘度と、ｔ＝ｔ１のときの粘度とを結んだ直線と、図３Ｃのグラフとで囲まれる領域の面積をＳと置く。このとき、面積Ｓは、流動量を表す。本実施形態で導入する流動量は、以上のように算出される。 Applying gelation starting time t 1 read from Figure 3B in FIG. 3C, the thermosetting resin, can read the viscosity v 1 at gelation started. Here, the area of the region surrounded by the straight line connecting the viscosity at t = 0 and the viscosity at t = t1 and the graph of FIG. At this time, the area S represents the flow amount. The flow amount introduced in the present embodiment is calculated as described above.
なお、熱硬化樹脂の貯蔵弾性率、損失弾性率および粘度は、一般的に普及しているＤＭＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ：動的粘弾性測定）装置を用いて測定出来る。ここで、熱硬化樹脂の貯蔵弾性率、損失弾性率および粘度の測定は、接着対象であるプリプレグなどの構造体を用いずに、熱硬化樹脂を単独で用いて行えることに注目されたい。さらに、ＤＭＡ装置による測定では、測定対象となる熱硬化樹脂がわずか１ｇ（グラム）程度さえあれば、自動的に測定結果が得られる。 The storage elastic modulus, loss elastic modulus, and viscosity of the thermosetting resin can be measured using a DMA (Dynamic Mechanical Analysis) apparatus that is generally used. Here, it should be noted that the storage elastic modulus, loss elastic modulus, and viscosity of the thermosetting resin can be measured by using the thermosetting resin alone without using a structure such as a prepreg to be bonded. Further, in the measurement by the DMA apparatus, the measurement result is automatically obtained as long as the thermosetting resin to be measured is only about 1 g (gram).
このようにして得られた、加熱条件によって加熱された熱硬化樹脂の流動量は、別の機会に参照出来るように、加熱条件および熱硬化樹脂の組み合わせに対応付けられたデータとして、データベースに格納されることが好ましい。 The flow amount of the thermosetting resin heated by the heating condition thus obtained is stored in the database as data associated with the combination of the heating condition and the thermosetting resin so that it can be referred to at another time. It is preferred that
図３Ｄは、フィレットの曲率半径と、流動量との関係の測定結果の一例を示すグラフである。図３Ｄのグラフにおいて、横軸は流動量を示し、縦軸はフィレットの曲率半径を示している。発明者は、スキン１１、１５およびハニカムコア１３の素材や、フィルム接着剤１２、１４の熱加工樹脂の種類などにも多少は左右されるものの、流動量がおよそ６，６００Ｐａ・ｓ２より小さければ、およそ０．５ｍｍより大きい曲率半径を有するフィレット形状が得られることを、実測によって確認した。そこで、本実施形態では、流動量の閾値を６，６００Ｐａ・ｓ２に設定する。ただし、流動量の閾値は、所望のフィレットの曲率半径に応じて、すなわち所望の圧縮側最大曲げ歪に応じて、例えば６，５００Ｐａ・ｓ２や６，７００Ｐａ・ｓ２などの別の値に設定しても良い。 FIG. 3D is a graph showing an example of the measurement result of the relationship between the curvature radius of the fillet and the flow amount. In the graph of FIG. 3D, the horizontal axis represents the flow amount, and the vertical axis represents the curvature radius of the fillet. Although the inventor is somewhat affected by the materials of the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 and the type of heat-processed resin of the film adhesives 12 and 14, the flow rate is less than about 6,600 Pa · s 2. For example, it was confirmed by actual measurement that a fillet shape having a radius of curvature larger than about 0.5 mm was obtained. Therefore, in this embodiment, the flow amount threshold is set to 6,600 Pa · s 2 . However, the threshold value of the flow amount depending on the radius of curvature of the desired fillet, i.e. depending on the bending desired maximum compression side strain, for example, to another value, such as 6,500Pa · s 2 and 6,700Pa · s 2 May be set.
図３Ｄに示すＰ１〜Ｐ４が示す４種類の熱加工樹脂では、流動量が閾値である６，６００Ｐａ・ｓ２を下回っており、かつ、０．５ｍｍより大きい曲率半径を有するフィレット形状が得られた。反対に、図３Ｄに示すＰ５およびＰ６が示す２種類の熱加工樹脂では、流動量が閾値である６，６００Ｐａ・ｓ２を上回っており、かつ、熱加工樹脂が加熱によって垂れ落ちてしまい、十分なフィレット形状が得られなかった。 In the four types of heat-processed resins indicated by P1 to P4 shown in FIG. 3D, a fillet shape having a flow amount lower than the threshold value of 6,600 Pa · s 2 and a curvature radius larger than 0.5 mm is obtained. It was. On the other hand, in the two types of thermal processing resins indicated by P5 and P6 shown in FIG. 3D, the flow rate exceeds the threshold of 6,600 Pa · s 2 , and the thermal processing resin drips down by heating, A sufficient fillet shape could not be obtained.
このように、第３ステップＳ１０３では、第２ステップＳ１０２で決定された加熱条件のもとで、熱加工樹脂を単独で用いて貯蔵弾性率、損失弾性率および粘度を測定し、流動量を算出する。こうすることで、その熱加工樹脂が硬化した際に０．５ｍｍより大きい曲率半径を有するフィレット形状が得られるかどうか、すなわちスキン１１、１５およびハニカムコア１３が十分に密着する複合構造体１を製造できるかどうかを判定出来る。第３ステップＳ１０３では、この判定基準を満たす熱加工樹脂を、使用接着剤として選定する。 In this way, in the third step S103, the storage elastic modulus, loss elastic modulus and viscosity are measured using the heat-processed resin alone under the heating conditions determined in the second step S102, and the flow amount is calculated. To do. By doing so, whether the fillet shape having a radius of curvature larger than 0.5 mm is obtained when the heat-processed resin is cured, that is, the composite structure 1 in which the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 are sufficiently adhered to each other is obtained. It can be determined whether it can be manufactured. In the third step S103, a thermally processed resin that satisfies this criterion is selected as the adhesive to be used.
なお、加熱条件および熱硬化樹脂の組み合わせに対応する流動量のデータが蓄積されているデータベースがあれば、判定基準を満たす熱加工樹脂を探すためにこのデータベースを参照しても良い。データベースが無い場合や、データベースがあっても適合するデータが蓄積されていない場合は、ＤＭＡ装置による熱加工樹脂の測定を行っても良い。 In addition, if there is a database in which data on the flow amount corresponding to the combination of the heating condition and the thermosetting resin is stored, this database may be referred to in order to search for the thermoprocessed resin that satisfies the determination criteria. When there is no database, or when there is no data stored even if there is a database, the thermal processing resin may be measured by the DMA device.
従来技術では、熱硬化樹脂を接着対象であるプリプレグなどの構造体と一緒に加熱する必要があり、かつ、加熱条件と熱硬化樹脂の組み合わせを試行錯誤の繰り返しで選定する必要があった。このような観点からも、第３ステップＳ１０３による接着剤の選定工程は、効率化に大きく寄与している。 In the prior art, it is necessary to heat the thermosetting resin together with a structure such as a prepreg to be bonded, and it is necessary to select a combination of heating conditions and the thermosetting resin by trial and error. Also from such a viewpoint, the adhesive selection process in the third step S103 greatly contributes to efficiency.
第３ステップＳ１０３の次には、第４ステップＳ１０４が実行される。 Following the third step S103, a fourth step S104 is executed.
第４ステップＳ１０４において、構造体の結合部位に使用接着剤を適用する。フィルム状の熱硬化樹脂、すなわちフィルム接着剤１２、１４を用いる場合は、スキン１１、１５の、ハニカムコア１３に接着する側の表面にフィルム接着剤１２、１４をそれぞれ貼り付けてから、スキン１１、ハニカムコア１３およびスキン１５をこの順番に積層して組み上げても良い。第４ステップＳ１０４の次には、第５ステップＳ１０５が実行される。 In the fourth step S104, the used adhesive is applied to the bonding site of the structure. In the case of using a film-like thermosetting resin, that is, film adhesives 12 and 14, the film adhesives 12 and 14 are attached to the surfaces of the skins 11 and 15 on the side to be bonded to the honeycomb core 13, and then the skin 11 The honeycomb core 13 and the skin 15 may be stacked and assembled in this order. Following the fourth step S104, a fifth step S105 is executed.
第５ステップＳ１０５において、各構造体を、使用加熱条件にしたがって加熱する。図１Ａの例では、スキン１１、フィルム接着剤１２、ハニカムコア１３、フィルム接着剤１４およびスキン１５を組み上げた状態で炉に入れ、炉の内部を使用加熱条件にしたがって加熱する。このとき、複合構造体１が所望する形状のとおりに硬化するように、組み上げた各構造体を成形型の上に設置した上で、さらに全体をバキュームバッグに収め、バキュームバッグの内部を真空に引きながら加熱しても良い。第５ステップＳ１０５の次には、第６ステップＳ１０６が実行される。 In 5th step S105, each structure is heated according to use heating conditions. In the example of FIG. 1A, the skin 11, the film adhesive 12, the honeycomb core 13, the film adhesive 14, and the skin 15 are assembled and put into a furnace, and the inside of the furnace is heated according to use heating conditions. At this time, each assembled structure is placed on a mold so that the composite structure 1 is cured in a desired shape, and then the whole structure is placed in a vacuum bag, and the inside of the vacuum bag is evacuated. You may heat it, pulling. Following the fifth step S105, a sixth step S106 is executed.
第６ステップＳ１０６において、本実施形態による複合構造体の製造方法が終了する。 In the sixth step S106, the manufacturing method of the composite structure according to the present embodiment is completed.
以上に説明したように、本実施形態による複合構造体の製造方法を実行することで、閾値より大きい曲率半径を有するフィレットが形成された複合構造体１が得られる。このようにして製造される複合構造体１は、上述のとおり、優れた圧縮側最大曲げ歪を有することから、スキン１１、１５およびハニカムコア１３の接着面に優れたせん断強度を有し、すなわちスキン１１、１５とハニカムコア１３の接着性に優れた特性を有する。 As described above, by performing the composite structure manufacturing method according to the present embodiment, the composite structure 1 in which a fillet having a radius of curvature larger than a threshold is formed is obtained. Since the composite structure 1 manufactured in this way has excellent compression side maximum bending strain as described above, it has excellent shear strength on the bonding surfaces of the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13, that is, The skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 have excellent adhesive properties.
また、以上に説明したように、本実施形態によれば、複合構造体１の製造方法の効率を、３つの観点から向上することが出来る。第１に、フィルム接着剤としての熱硬化樹脂を加熱して硬化する際に、スキン１１、１５のプリプレグもハニカムコア１３と同時に加熱して硬化することが出来る（Ｃｏ−Ｃｕｒｅ）。第２に、スキン１１、１５のプリプレグを個別に硬化する加熱条件の選定と、フィルム接着剤１２、１４としての熱的硬化樹脂を硬化する加熱条件の選定とを、両者の組み合わせとして行わずに、それぞれ別々に行うことが出来る（二次接着）。第３に、フィルム接着剤１２、１４としての熱硬化樹脂を選定する基準は、製造される複合構造体１のスキン１１、１５およびハニカムコア１３をいかに強固に密着させるかにあるが、熱硬化樹脂の流動量という概念を導入することで、スキン１１、１５のプリプレグを用いずに、熱硬化樹脂の粘度の加熱による変動を測定することで、適切な熱硬化樹脂を選定することが出来る。 As described above, according to the present embodiment, the efficiency of the method for manufacturing the composite structure 1 can be improved from three viewpoints. First, when the thermosetting resin as a film adhesive is heated and cured, the prepregs of the skins 11 and 15 can be heated and cured simultaneously with the honeycomb core 13 (Co-Cure). Secondly, the selection of the heating conditions for individually curing the prepregs of the skins 11 and 15 and the selection of the heating conditions for curing the thermosetting resin as the film adhesives 12 and 14 are not performed as a combination of both. Can be performed separately (secondary bonding). Third, the criterion for selecting the thermosetting resin as the film adhesives 12 and 14 is how to firmly adhere the skins 11 and 15 and the honeycomb core 13 of the composite structure 1 to be manufactured. By introducing the concept of the resin flow amount, an appropriate thermosetting resin can be selected by measuring the fluctuation of the viscosity of the thermosetting resin due to heating without using the prepreg of the skins 11 and 15.
以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。 The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. In addition, the features described in the embodiments can be freely combined within a technically consistent range.
１ 複合構造体
１１ スキン（下側）
１２ フィルム接着剤
１３ ハニカムコア
１３１ ハニカムセル
１３２ ハニカムセル壁
１５ スキン（上側）
１４ フィルム接着剤
１４Ａ 接着剤
１４１ 曲率半径
1 Composite structure 11 Skin (lower side)
12 Film adhesive 13 Honeycomb core 131 Honeycomb cell 132 Honeycomb cell wall 15 Skin (upper side)
14 Film adhesive 14A Adhesive 141 Curvature radius
Claims (5)
前記使用接着剤を第１構造体および第２構造体の結合部位に適用することと、
前記使用接着剤、前記第１構造体および前記第２構造体を、前記使用加熱条件にしたがって同時に加熱することと
を具備し、
前記選定することは、
前記第１構造体および／または前記第２構造体の硬化条件に適合する、加熱期間と、前記加熱期間の加熱速度と、保温期間と、前記保温期間の保持温度との組み合わせを、前記使用加熱条件として選定することと、
選定された前記加熱条件における流動量が所定の閾値より小さい熱硬化樹脂を、前記接着剤として選定することと
を具備し、
前記流動量は、前記接着剤の粘度の、前記加熱条件の開始時刻から、前記熱硬化樹脂のゲル化開始時刻までの変化を表すグラフと、前記加熱条件の開始時刻および前記ゲル化の開始時刻における前記接着剤の粘度を結ぶ直線とで囲まれる領域の面積として算出される物理量であり、
前記ゲル化開始時刻は、前記加熱条件で加熱される前記熱硬化樹脂において貯蔵弾性率が損失弾性率を上回る時刻である
複合構造体の製造方法。 Selecting a combination of the adhesive to be used and the heating condition to be used from a plurality of adhesive candidates and a plurality of heating condition candidates;
Applying the use adhesive to the binding sites of the first structure and the second structure;
Heating the use adhesive, the first structure and the second structure simultaneously according to the use heating conditions,
The selection is
A combination of a heating period, a heating rate in the heating period, a heat retention period, and a retention temperature in the heat retention period that matches the curing conditions of the first structure and / or the second structure is the use heating. Selecting as a condition,
Selecting a thermosetting resin having a flow amount under the selected heating condition smaller than a predetermined threshold as the adhesive,
The flow amount is a graph showing a change in the viscosity of the adhesive from the start time of the heating condition to the gelation start time of the thermosetting resin, the start time of the heating condition, and the start time of the gelation. A physical quantity calculated as an area of a region surrounded by a straight line connecting the viscosity of the adhesive in
The gelation start time is a time at which a storage elastic modulus exceeds a loss elastic modulus in the thermosetting resin heated under the heating condition.
前記熱硬化樹脂を選定することは、
加熱条件および熱硬化樹脂の組み合わせごとに、前記熱硬化樹脂を前記加熱条件で加熱した際の流動量を関連付けたデータを格納するデータベースを参照すること
を具備する
複合構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite structure of Claim 1,
Selecting the thermosetting resin
A method of manufacturing a composite structure, comprising: referring to a database that stores data associated with a flow amount when the thermosetting resin is heated under the heating condition for each combination of heating condition and thermosetting resin.
前記熱硬化樹脂を選定することは、
前記複数の接着剤候補に含まれる熱硬化樹脂を、前記使用加熱条件にしたがって加熱し、前記熱硬化樹脂の粘度の変動を測定することと、
測定した前記粘度の変動から前記流動量を算出することと
をさらに具備する
複合構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite structure of Claim 2,
Selecting the thermosetting resin
Heating the thermosetting resin contained in the plurality of adhesive candidates according to the heating conditions for use, and measuring the variation in viscosity of the thermosetting resin;
Calculating the flow amount from the measured variation in the viscosity. A method for producing a composite structure.
前記適用することは、
前記使用接着剤を、前記第１構造体の表面と、前記第２構造体の断面との間に配置すること
を具備する
複合構造体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite structure as described in any one of Claims 1-3,
Applying said
The manufacturing method of a composite structure, comprising: disposing the used adhesive between a surface of the first structure and a cross section of the second structure.
前記所定の閾値は、６，６００パスカル平方秒である
複合構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the composite structure as described in any one of Claims 1-4,
The predetermined threshold is 6,600 Pascal square seconds.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020062800A (en) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | 三井化学株式会社 | Method for manufacturing laminated body |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6092831A (en) * | 1983-09-21 | 1985-05-24 | フオード・エアロスペイス・アンド・コミユニケイシヨンズ・コーポレイシヨン | Method of co-curing skin member made of composite material and directly joining it to honeycomb core |
| JP2016112787A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 三菱重工業株式会社 | Composite structure and method for forming composite structure |
-
2016
- 2016-11-08 JP JP2016217895A patent/JP6876411B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6092831A (en) * | 1983-09-21 | 1985-05-24 | フオード・エアロスペイス・アンド・コミユニケイシヨンズ・コーポレイシヨン | Method of co-curing skin member made of composite material and directly joining it to honeycomb core |
| JP2016112787A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 三菱重工業株式会社 | Composite structure and method for forming composite structure |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020062800A (en) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | 三井化学株式会社 | Method for manufacturing laminated body |
| JP7153527B2 (en) | 2018-10-17 | 2022-10-14 | 三井化学株式会社 | Laminate manufacturing method |
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