JP2019048400A - Laminate structure and production method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a technique which is applicable to a tank needed to have at least one property selected from pressure resistance and ultralow temperature resistance and achieves more weight saving than conventional methods, and has suppressed gas leakage.SOLUTION: A laminate structure 1 is a laminate of composite materials containing reinforcement fibers and matrix resins, wherein the laminate structure 1 contains a downside outer layer 2 composed of a first composite material 5, an inner layer 3 composed of a second composite material 7, and an upside outer layer 4 composed of a first composite material 6, the inner layer 3 is arranged to be sandwiched between the downside outer layer 2 and the upside outer layer 4, and the second composite material 7 is thinner than the first composite materials 5,6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、耐圧タンクおよび極低温タンクに適用可能な複合材を積層させた積層構造体およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a laminated structure in which composite materials applicable to a pressure tank and a cryogenic tank are laminated, and a method of manufacturing the same.

宇宙往還機に適用されるタンクのうち、例えば液体水素等を収容するタンクは、耐圧性および極低温への耐熱性が必要とされる。現在、耐圧性が必要とされるタンクの材質は金属(例えばアルミニウム(Al))が主である。   Among the tanks applied to the spacecraft, for example, a tank containing liquid hydrogen and the like is required to have pressure resistance and heat resistance to extremely low temperatures. At present, the material of the tank required to have pressure resistance is mainly metal (for example, aluminum (Al)).

将来のロケット運用では、一段タンクの再使用が考えられている。再使用に伴い必要となる着陸構造および電気系統の冗長対策は重量増加を伴う。この重量増加を補うため、タンクの軽量化が必須とされている。   In the future rocket operation, the reuse of single-stage tanks is considered. The redundant structure of the landing structure and the electrical system that is required along with the reuse involves weight increase. In order to compensate for this increase in weight, it is essential to reduce the weight of the tank.

タンクを軽量化するには、軽量な材料を採用すればよい。例えば従来材料がAlであれば、この従来材料よりも軽い金属(例えばAl−Li合金)、あるいは、特許文献1に記載されているような繊維強化樹脂等の複合材の使用が考えられる。通常、耐圧性が必要とされるタンクの材質が複合材である場合、タンク内側には、ガス漏洩防止を目的としたライナが適用される。ライナは、金属製あるいは樹脂製である。   In order to reduce the weight of the tank, a lightweight material may be used. For example, if the conventional material is Al, the use of a composite material such as a metal (for example, an Al-Li alloy) lighter than the conventional material or a fiber-reinforced resin as described in Patent Document 1 can be considered. Usually, when the material of the tank required to have pressure resistance is a composite material, a liner for preventing gas leakage is applied to the inside of the tank. The liner is made of metal or resin.

タンクを軽量化するための別の手段としては、ライナを有さないタンクの採用も考えられる。特許文献2には、航空機の浄化槽タンクおよび貯水槽タンクの製造方法が開示されている。特許文献2では、樹脂材料または樹脂複合材による内層の外周面に繊維強化プラスチックを巻付けたタンクが開示されている。   As another means for reducing the weight of the tank, the use of a tank without a liner is also conceivable. Patent Document 2 discloses a method of manufacturing a septic tank and a water storage tank of an aircraft. Patent Document 2 discloses a tank in which a fiber reinforced plastic is wound around an outer peripheral surface of an inner layer made of a resin material or a resin composite.

特開2002−36235号公報JP 2002-36235 A 特開2007−268929号公報JP 2007-268929 A

表1に、タンク材料と重量およびコストとの関係を示す。表1において、重量およびコストの数値は、従来材料であるAlからなるタンクを基準とした規格値である。表1のガス漏洩の項目は、既出文献および過去の社内研究等により得られた知見である。   Table 1 shows the relationship between tank material and weight and cost. In Table 1, the numerical values of weight and cost are standard values based on a tank made of Al which is a conventional material. The items of gas leakage in Table 1 are findings obtained from existing literature and past in-house researches and the like.

Figure 2019048400
Figure 2019048400

Al−Li合金および繊維強化樹脂(例えば炭素繊維強化樹脂(CFRP))は、軽量ではあるが、概してAlよりも高価である。そのため、従来よりも軽量な材料を用いると製造コストが高くなる。   Al-Li alloys and fiber reinforced resins (e.g. carbon fiber reinforced resin (CFRP)) are lightweight but generally more expensive than Al. Therefore, the use of a lighter material than in the past increases the manufacturing cost.

複合材に適用されるライナ材は、概して複合材と熱膨張係数が異なる。例えば、炭素繊維強化樹脂からなるタンクの内側に樹脂製ライナを適用した場合、極低温用途において、熱膨張差により炭素繊維強化樹脂と樹脂製ライナとが剥離することが懸念される。   The liner material applied to the composite generally has a different coefficient of thermal expansion than the composite. For example, when a resin liner is applied to the inside of a tank made of a carbon fiber reinforced resin, there is a concern that the carbon fiber reinforced resin and the resin liner may peel off due to the difference in thermal expansion in cryogenic applications.

液体水素等を収容するタンクでは、タンク内のガス圧によりタンク壁に歪が負荷される、あるいは、液体水素等との接触によりタンク内壁が極低温環境に曝される。このような場合、タンク内壁にマイクロクラック(微細なクラック)が発生し、このマイクロクラックを介してタンク内部からタンク外部にガスが漏洩する可能性がある。   In a tank containing liquid hydrogen or the like, strain is loaded on the tank wall by the gas pressure in the tank, or the inner wall of the tank is exposed to a cryogenic environment by contact with liquid hydrogen or the like. In such a case, micro cracks (fine cracks) may occur on the inner wall of the tank, and gas may leak from the inside of the tank to the outside of the tank through the micro cracks.

従来は、タンクの内側に提供されたライナでガスの漏洩を防止できるが、特許文献2のようにライナレスのタンクとした場合、ガス漏洩を防止できないことが懸念される。特許文献2で製造される浄化槽タンクおよび貯水槽タンクは、圧力容器ではなく、ガス漏洩に対する評価について言及していない。よって、特許文献2に記載されたライナレスのタンクを、単純に液体水素等が収容されるタンクとして採用することはできない。   Conventionally, the liner provided on the inside of the tank can prevent the gas from leaking. However, in the case of a linerless tank as in Patent Document 2, there is a concern that the gas can not be prevented. The septic tank and reservoir tank manufactured in Patent Document 2 are not pressure vessels and do not mention the evaluation for gas leakage. Therefore, the linerless tank described in Patent Document 2 can not simply be adopted as a tank for containing liquid hydrogen and the like.

表1によれば、CFRP(ライナなし)ではガス漏洩が生じる。表1のCFRPの積層構成は、後述の比較例と同じである。   According to Table 1, gas leakage occurs in CFRP (no liner). The laminated configuration of CFRP in Table 1 is the same as the comparative example described later.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、耐圧性および極低温への耐熱性の少なくとも一方が必要とされるタンクに適用可能であり、従来よりも軽量化され、かつ、ガス漏洩を抑えられる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is applicable to a tank in which at least one of pressure resistance and heat resistance to extremely low temperatures is required, and is lighter than in the prior art, and The purpose is to provide technology that can reduce gas leakage.

上記課題を解決するために、本発明の積層構造体およびその製造方法は以下の手段を採用する。   In order to solve the said subject, the laminated structure of this invention and its manufacturing method employ | adopt the following means.

本発明は、強化繊維とマトリックス樹脂とを含む複合材が積層された積層構造体であって、第1複合材で構成された下側外層と、第2複合材で構成された内層と、第1複合材で構成された上側外層と、を備え、前記内層は、前記下側外層と前記上側外層との間に挟まれるように配置され、前記第2複合材は、前記第1複合材よりも薄い積層構造体を提供する。   The present invention is a laminated structure in which a composite material including reinforcing fibers and a matrix resin is laminated, and is provided with a lower outer layer formed of a first composite material, an inner layer formed of a second composite material, An upper outer layer formed of a composite material, wherein the inner layer is disposed so as to be sandwiched between the lower outer layer and the upper outer layer, and the second composite material is made of the first composite material Also provides a thin laminated structure.

また、本発明は、強化繊維とマトリックス樹脂とを含む複合材が積層された積層構造体の製造方法であって、第1プリプレグで構成されたプレ下側外層、前記第1プリプレグより薄い第2プリプレグで構成されたプレ内層、第1プリプレグで構成されたプレ上側外層、を順に積層させた後、加熱・加圧し、前記マトリックス樹脂を硬化させて成形品とする積層構造体の製造方法を提供する。ここで「プレ」とは、マトリックス樹脂が硬化される前の状態にあることを意味する。   Further, the present invention is a method for producing a laminated structure in which a composite material containing reinforcing fibers and a matrix resin is laminated, which is a pre-lower outer layer formed of a first prepreg, and a second thinner than the first prepreg. After laminating the pre inner layer composed of the prepreg and the upper pre outer layer composed of the first prepreg in order, heat and pressure are applied to cure the matrix resin to provide a method for producing a laminated structure as a molded article Do. Here, "pre" means that the matrix resin is in a state before being cured.

本発明者らは、鋭意研究の結果、厚さの異なる複合材を積層構造体の厚さ中央に組み入れた積層構成とすることで、従来よりも長い時間、積層構造体のガスバリア性を維持できるとの知見を得た。   As a result of earnest research, the present inventors can maintain the gas barrier properties of the laminated structure for a longer time than in the prior art by forming a laminated structure in which composite materials having different thicknesses are incorporated in the middle of the thickness of the laminated structure. The findings of the

上記発明によれば、下側外層と上側外層との間に内層を設け、この内層を、外層を構成する第1複合材よりも薄い第2複合材で構成することにより、従来よりもガス漏洩にかかる時間を長くできる。その結果、時間経過に伴うガス漏洩量の増大が抑制される。   According to the above invention, the inner layer is provided between the lower outer layer and the upper outer layer, and the inner layer is formed of the second composite material thinner than the first composite material constituting the outer layer, whereby gas leaks more than in the prior art. You can extend the time it takes to As a result, an increase in the amount of gas leakage with the passage of time is suppressed.

成形品の厚さが同じであれば、複合材が薄いほど、積層枚数が増える。積層枚数の増加は、材料コストおよび作業コストの上昇につながるため、最小にするのが好ましい。上記発明に係る積層構造体は、すべてを第2複合材で構成せずに、第2複合材よりも厚い第1複合材で構成された下側外層および上側外層で、内層を挟むような積層構成とする。厚さの異なる第1複合材と第2複合材とを組み合わせることで、複合材のトータルの積層枚数を抑えつつ、必要なガスバリア性を確保できる。上側外層および下側外層の第1複合材は、従来用いられていた複合材と同等の厚さであってよい。   If the thickness of the molded article is the same, the thinner the composite material, the more the number of laminations. The increase in the number of laminations is preferably minimized because it leads to an increase in material costs and operation costs. The laminated structure according to the above invention does not consist entirely of the second composite material, but is a laminate in which the lower outer layer and the upper outer layer composed of the first composite material thicker than the second composite material sandwich the inner layer. Configure By combining the first composite material and the second composite material having different thicknesses, necessary gas barrier properties can be ensured while suppressing the total number of laminated composite materials. The first composite of the upper outer layer and the lower outer layer may have the same thickness as the conventionally used composite.

上記発明の一態様において、前記内層は、複数の前記第2複合材が積層された構成であり、前記第2複合材は、前記強化繊維が任意の一方向に配向された一方向性複合材であり、前記内層において、隣接する第2複合材同士の繊維配向が異なっていることが好ましい。   In one aspect of the above invention, the inner layer is a configuration in which a plurality of the second composites are laminated, and the second composite is a unidirectional composite in which the reinforcing fibers are oriented in any one direction. Preferably, in the inner layer, the fiber orientations of adjacent second composites are different.

隣接する第2複合材では、それぞれで独立してマイクロクラックが生じる。繊維配向が異なれば、マイクロクラックが生じやすい向きも変わる。隣接した第2複合材で生じたマイクロクラックの向きが異なっていれば、マイクロクラック同士が重なる面積が少なくなる。結果として、内層の厚さ方向でのガス漏洩パス断面積が小さくなり、一定時間でのガス漏洩量が低減される。よって、第2複合材を第1複合材よりも薄くしたことにより得られるメリットを生かすためには、異なる繊維配向の第2複合材を隣接させた方がよい。   In the adjacent second composites, microcracks occur independently of one another. If the fiber orientation is different, the direction in which micro cracks are likely to occur also changes. If the directions of the micro cracks generated in the adjacent second composite materials are different, the area in which the micro cracks overlap with each other is reduced. As a result, the cross section of the gas leakage path in the thickness direction of the inner layer is reduced, and the amount of gas leakage in a fixed time is reduced. Therefore, in order to take advantage of the merit obtained by making the second composite thinner than the first composite, it is better to make the second composites of different fiber orientations adjacent to each other.

上記発明の一態様において、前記第1複合材は、前記強化繊維が任意の一方向に配向された一方向性複合材であり、前記下側外層の前記第1複合材および前記上側外層の前記第1複合材は、前記内層を中心として繊維配向が鏡面対称に配置されていることが好ましい。   In one aspect of the above invention, the first composite material is a unidirectional composite material in which the reinforcing fibers are oriented in any one direction, and the first composite material of the lower outer layer and the upper composite layer of the upper outer layer Preferably, in the first composite, the fiber orientation is arranged in mirror symmetry with the inner layer as a center.

積層構造体の厚さ方向中央にある内層を鏡面として、下側外層の繊維配向と上側外層の繊維配向とが対称となる疑似等方積層とすることで、成形品に発生する残留応力を小さく抑えることができる。   By making the inner layer at the center in the thickness direction of the laminated structure a mirror surface, and by making it a quasi-isotropic lamination in which the fiber orientation of the lower outer layer and the fiber orientation of the upper outer layer are symmetrical, It can be suppressed.

上記発明の一態様において、前記第2複合材の厚さは、前記第1複合材の厚さの1/2n(nは0を含まない自然数)とすることが好ましい。   In one aspect of the above invention, the thickness of the second composite material is preferably 1/2 n (n is a natural number not including 0) of the thickness of the first composite material.

従来の積層構造体の設計では、積層させる複合材の厚さはすべて等しい。これに対して上記発明では、積層構造体を厚さ方向に下側外層/内層/上側外層と区分けし、厚さ中央にある内層を構成する第2複合材を、上下外層を構成する第1複合材よりも薄くする。言い換えると、上記発明では、従来の積層構成の一部を内層に置き換える。第2複合材の厚さを第1複合材の1/2n(nは自然数)とした場合、1層の第1複合材を2n層の第2複合材に置き換えれば、厚さを変えずに、容易に、上記発明の積層構成とすることができる。   In the conventional laminated structure design, the thicknesses of the composites to be laminated are all equal. On the other hand, in the above invention, the laminated structure is divided into the lower outer layer / inner layer / upper outer layer in the thickness direction, and the second composite material constituting the inner layer at the center of the thickness is the first to form the upper and lower outer layers. Make it thinner than the composite material. In other words, in the above invention, a part of the conventional laminated structure is replaced with the inner layer. Assuming that the thickness of the second composite is 1/2 n of the first composite (n is a natural number), the thickness of the second composite can be changed without changing the thickness if the first composite of one layer is replaced with the second composite of 2n layers. The laminated structure of the above invention can be easily made.

上記発明の一態様において、前記第2複合材の厚さは、50μm以上100μm以下であることが好ましい。   In one aspect of the above invention, the thickness of the second composite material is preferably 50 μm or more and 100 μm or less.

本発明者らは、鋭意研究の結果、第2複合材には最適なガスバリア性を得るための適切な厚さがあるとの知見を得た。第2複合材の厚さを上記範囲とすることで、第2複合材の積層数を最小にしつつ、ガス漏洩量を低く抑えられる。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the second composite material has an appropriate thickness for obtaining an optimal gas barrier property. By setting the thickness of the second composite material in the above-described range, it is possible to suppress the amount of gas leakage low while minimizing the number of laminated layers of the second composite material.

本発明によれば、外層の間に内層を設け、内層に薄い複合材を採用することで、ライナレスであってもガス漏洩量を低く抑えられる積層構造体となる。   According to the present invention, by providing the inner layer between the outer layers and adopting a thin composite material for the inner layer, a laminated structure in which the amount of gas leakage can be suppressed to a low level even with no liner can be obtained.

一実施形態に係る積層構造体の積層構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the laminated structure of the laminated structure which concerns on one Embodiment. 実施例1〜3および比較例のプレ供試体の積層構成を示す図である。It is a figure which shows the laminated structure of the pre-test object of Examples 1-3 and a comparative example. ガス漏洩量確認試験に用いた試験装置の概略図である。It is the schematic of the test apparatus used for the gas leak amount confirmation test. ガス漏洩量確認試験の試験フロー図である。It is a test flow figure of a gas leak check. ガス漏洩量測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of gas leak amount measurement. 任意の第1複合材に発生したマイクロクラックの模式図である。It is a schematic diagram of the micro crack which generate | occur | produced in arbitrary 1st composite materials. 隣接した第2複合材に発生したマイクロクラックの模式図である。It is a schematic diagram of the micro crack which generate | occur | produced in the adjacent 2nd composite material. 第1複合材を4層積層させた場合の漏洩パスの模式図である。It is a schematic diagram of the leak path at the time of laminating | stacking four layers of 1st composite materials. 第2複合材を8層積層させた場合の漏洩パスの模式図である。It is a schematic diagram of the leakage path at the time of laminating | stacking 8 layers of 2nd composite materials.

本実施形態に係る積層構造体は、極低温タンクおよび耐圧タンク等へ適用できる。極低温タンクおよび耐圧タンクは、例えば液体水素が収容された宇宙往還機用の燃料タンク等である。「極低温」とは、−200℃以上−189℃以下である。「耐圧」とは、例えばタンク内の0.5MPa以上50MPa以下のガス圧に耐えうる構成であることを意味する。   The laminated structure according to the present embodiment can be applied to cryogenic tanks, pressure tanks, and the like. The cryogenic tank and the pressure-resistant tank are, for example, a fuel tank for a space shuttle, which contains liquid hydrogen, and the like. "Cryogenic temperature" is -200 degreeC or more and -189 degrees C or less. The "pressure resistance" means, for example, a configuration that can withstand a gas pressure of 0.5 MPa or more and 50 MPa or less in the tank.

以下で、本発明に係る積層構造体の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に、本実施形態に係る積層構造体の積層構成を示す。本実施形態に係る積層構造体1は、下側外層2と内層3と上側外層4とが順に積層された構成とされる。内層3は、下側外層2と上側外層4との間に挟まれるよう配置されている。ここで「上側」は、内層3の一方の面側であり、「下側」は内層3の他方の面側である。
Hereinafter, an embodiment of a laminated structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a laminated structure of the laminated structure according to the present embodiment. The laminated structure 1 according to the present embodiment has a configuration in which the lower outer layer 2, the inner layer 3 and the upper outer layer 4 are laminated in order. The inner layer 3 is disposed so as to be sandwiched between the lower outer layer 2 and the upper outer layer 4. Here, “upper side” is one surface side of the inner layer 3, and “lower side” is the other surface side of the inner layer 3.

下側外層2は、1層以上の第1複合材5で構成されている。上側外層4は、1層以上の第1複合材6で構成されている。下側外層2を構成する第1複合材5と、上側外層4を構成する第1複合材6の積層数は等しい。図1において、下側外層2および上側外層4は、それぞれ3つの第1複合材5,6が積層された3層構成である。   The lower outer layer 2 is composed of one or more first composite materials 5. The upper outer layer 4 is composed of one or more first composite materials 6. The number of laminated layers of the first composite material 5 constituting the lower outer layer 2 and the first composite material 6 constituting the upper outer layer 4 is equal. In FIG. 1, the lower outer layer 2 and the upper outer layer 4 each have a three-layer configuration in which three first composite materials 5 and 6 are stacked.

第1複合材5,6は、強化繊維およびマトリックス樹脂によって構成される。強化繊維は、炭素繊維である。マトリックス樹脂は、エポキシ樹脂等を用いることができる。第1複合材5,6において、マトリックス樹脂は、完全またはほぼ完全に硬化した後の状態で存在する。   The first composites 5 and 6 are composed of reinforcing fibers and a matrix resin. Reinforcing fibers are carbon fibers. An epoxy resin etc. can be used for matrix resin. In the first composites 5 and 6, the matrix resin is present after being completely or almost completely cured.

第1複合材5,6に含まれる強化繊維およびマトリックス樹脂の量は一様である。第1複合材5,6中に占めるマトリックス樹脂の含有量(RC)は、30重量%以上40重量%以下とするのが好ましい。RCを上記範囲とすることで、複合材構造に適した繊維体積含有率となる。マトリックス樹脂は、均一相構造であることが好ましい。強化繊維の径および長さは、特に限定されない。   The amounts of reinforcing fibers and matrix resin contained in the first composites 5 and 6 are uniform. The content (RC) of the matrix resin in the first composites 5 and 6 is preferably 30% by weight or more and 40% by weight or less. By making RC into the said range, it becomes a fiber volume content suitable for a composite material structure. The matrix resin preferably has a homogeneous phase structure. The diameter and length of the reinforcing fiber are not particularly limited.

第1複合材5,6は、硬化剤および硬化促進剤等を含んでもよい。硬化剤および硬化促進剤は、マトリックス樹脂の硬化を促進させるものであればよい。   The first composites 5 and 6 may contain a curing agent, a curing accelerator, and the like. The curing agent and the curing accelerator may be any one that accelerates the curing of the matrix resin.

第1複合材5,6の厚さは、適用製品に応じて適宜設定され得る。航空宇宙機の技術分野に適する第1複合材の厚さは、100μm以上200μm以下である。   The thickness of the first composites 5 and 6 may be appropriately set according to the applied product. The thickness of the first composite material suitable for the technical field of aerospace vehicles is 100 μm or more and 200 μm or less.

第1複合材5,6は、強化繊維が任意の一方向に配向された一方向性複合材である。図1では、強化繊維が主に0°に配向された第1複合材からなる層、強化繊維が主に45°に配向された第1複合材からなる層および強化繊維が主に−45°に配向された第1複合材からなる層が示されている。   The first composites 5 and 6 are unidirectional composites in which reinforcing fibers are oriented in any direction. In FIG. 1, a layer comprising the first composite material in which the reinforcing fibers are mainly oriented at 0 °, a layer comprising the first composite material in which the reinforcing fibers are mainly oriented at 45 °, and the reinforcing fibers are mainly -45 ° A layer of the first composite material oriented in.

図1に示されるように、下側外層2の第1複合材5および上側外層4の第1複合材6は、それぞれ積層構造体の板厚中央(内層)を鏡面として繊維配向が対称に配置されていることが好ましい。下側外層2と上側外層4との積層構成を疑似等方積層とすることで、成形品での残留応力の発生を抑制できる。   As shown in FIG. 1, the first composite material 5 of the lower outer layer 2 and the first composite material 6 of the upper outer layer 4 are arranged with symmetrical fiber orientations with the thickness center (inner layer) of the laminated structure as a mirror surface. Is preferred. By making the laminated structure of the lower outer layer 2 and the upper outer layer 4 pseudo-isotropic lamination, it is possible to suppress the generation of residual stress in a molded article.

内層3は、複数の第2複合材7が積層された構成である。   The inner layer 3 has a configuration in which a plurality of second composite materials 7 are stacked.

第2複合材7は、強化繊維およびマトリックス樹脂によって構成される。第2複合材7は、厚さ以外の要素について、第1複合材5,6と同様である。第2複合材7の厚さは、第1複合材5,6の厚さの1/2n(nは0を含まない自然数)であるとよい。第2複合材7の厚さは、25μm以上100μm、好ましくは50μm以上100μm以下である。   The second composite 7 is composed of reinforcing fibers and a matrix resin. The second composite 7 is similar to the first composites 5 and 6 with respect to elements other than thickness. The thickness of the second composite 7 is preferably 1/2 n (n is a natural number not including 0) of the thickness of the first composites 5 and 6. The thickness of the second composite material 7 is 25 μm to 100 μm, preferably 50 μm to 100 μm.

内層3では、繊維配向の異なる層が隣接されるように第2複合材7が積層されている。第2複合材7は、可能な範囲で、繊維配向が積層構造体の板厚中央mで鏡面対称に近づくように配置されることが好ましい。積層構造体の板厚中央mを挟む2つの中央層は、繊維の積層角度が重ならないことを優先させる。   In the inner layer 3, the second composite material 7 is laminated such that layers having different fiber orientations are adjacent to each other. It is preferable that the second composite material 7 be disposed so that the fiber orientation approaches mirror symmetry at the center m of the plate thickness of the laminated structure as much as possible. The two central layers sandwiching the thickness center m of the laminated structure give priority to the fact that the lamination angles of the fibers do not overlap.

内層3において、第2複合材7は、積層構造体の板厚中央mに対して力学的な対称性を保持できる層数が積層される。第2複合材7の積層数は、偶数単位にできるとよい。その場合、第2複合材7の積層最小数は、4である。   In the inner layer 3, the second composite material 7 is stacked in a number of layers capable of maintaining dynamic symmetry with respect to the center m of the plate thickness of the laminated structure. The number of laminated layers of the second composite material 7 may be an even unit. In that case, the minimum number of laminated layers of the second composite material 7 is four.

「力学的な対称性を保持できる」とは、内層3を板厚中央mで2つに区分けした場合に、各区画に含まれる第2複合材7のトータルの繊維配向バランスが2つの区画間で均等または略均等であることを意味する。   “The mechanical symmetry can be maintained” means that when the inner layer 3 is divided into two at the center m of the plate thickness, the total fiber orientation balance of the second composite 7 contained in each section is between two sections Mean equal or nearly equal.

例えば、積層構成が90°/45°/0°/−45°/45°/0°/−45°/90°である内層3を板厚中央mで2つに区分けした場合、各区画は『90°/45°/0°/−45°』および『45°/0°/−45°/90°』なる。この2つの区画は、ともに0°、±45°,90°の第2複合材7を含む。0°および90°の第2複合材7は、板厚中央mで繊維配向が鏡面対称に配置されている。2つの区画間で対称位置にあるが繊維配向が一致しない層(45°と−45°)は、その繊維配向が90°異なる関係にある。2つの区画間で繊維配向が一致しない層同士の繊維配向が90°異なる関係である場合、本実施形態では、トータルの繊維配向バランスが略均等になるものとする。繊維方向が同一である層を隣接させると、第2複合材7を第1複合材5,6よりも薄くする効果が損なわれる。当該積層構成では、隣接する層の繊維方向は異なるよう配置されている。   For example, when the inner layer 3 having a laminated configuration of 90 ° / 45 ° / 0 ° / -45 ° / 45 ° / 0 ° / -45 ° / 90 ° is divided into two at the center m of the plate thickness, each section “90 ° / 45 ° / 0 ° / −45 °” and “45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °”. The two sections contain the second composite 7 at 0 °, ± 45 °, and 90 °. The 0 ° and 90 ° second composites 7 are arranged with mirror orientation of fiber orientation at the center m of the plate thickness. The layers (45 ° and -45 °) that are in symmetrical positions but do not match the fiber orientation between the two compartments are in a 90 ° different fiber orientation relationship. In the case where the fiber orientations of the layers whose fiber orientations do not match differ between the two sections by 90 °, in the present embodiment, the total fiber orientation balance is substantially equal. When the layers having the same fiber direction are adjacent to each other, the effect of making the second composite 7 thinner than the first composites 5 and 6 is lost. In the laminated configuration, the fiber directions of adjacent layers are arranged to be different.

例えば、第2複合材7の積層構成が90°/45°/−45°/90°である内層3を板厚中央mで2つに区分けした場合、各区画は『90°/45°』および『−45°/90°』となる。この2つの区画では、各区画に含まれるトータルの繊維配向が完全に一致しないが、2つの区画間で一致しない層(45°と−45°)は、その繊維配向が90°異なる関係にある。90°の第2複合材7は、板厚中央mで繊維配向が鏡面対称に配置されている。よって、当該積層構成では、トータルの繊維配向バランスが略均等になる。   For example, in the case where the inner layer 3 having the laminated configuration of the second composite 7 of 90 ° / 45 ° / −45 ° / 90 ° is divided into two at the center m of the plate thickness, each section is “90 ° / 45 °” And “−45 ° / 90 °”. In the two compartments, the total fiber orientation contained in each compartment is not completely coincident, but the layers (45 ° and -45 °) which are not coincident between the two compartments have a 90 ° difference in fiber orientation. . The 90 ° second composite material 7 has the fiber orientation mirror-symmetrically arranged at the center m of the plate thickness. Therefore, in the laminated configuration, the total fiber orientation balance becomes substantially even.

以下で、本実施形態に係る積層構造体1の製造方法を説明する。   Below, the manufacturing method of the laminated structure 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

本実施形態に係る製造方法では、第1プリプレグで構成されたプレ下側外層、第1プリプレグより薄い第2プリプレグで構成されたプレ内層、第1プリプレグで構成されたプレ上側外層、を順に積層させた後、加熱・加圧し、マトリックス樹脂を硬化させて成形品(積層構造体1)とする。   In the manufacturing method according to the present embodiment, the pre-lower outer layer formed of the first prepreg, the pre-inner layer formed of the second prepreg thinner than the first prepreg, and the pre-upper outer layer formed of the first prepreg are sequentially laminated After heating, pressure is applied to cure the matrix resin to form a molded article (laminated structure 1).

詳細には、まず、強化繊維が45°方向に配向された第1プリプレグ、強化繊維が0°方向に配向された第1プリプレグ、および強化繊維が−45°方向に配向された第1プリプレグを順に積層し、プレ下側外層を形成する。   Specifically, first, a first prepreg in which reinforcing fibers are oriented in 45 ° direction, a first prepreg in which reinforcing fibers are oriented in 0 ° direction, and a first prepreg in which reinforcing fibers are oriented in −45 ° direction The layers are laminated in order to form a pre-lower outer layer.

次に、プレ下側外層の上に、強化繊維が90°方向に配向された第2プリプレグ、強化繊維が45°方向に配向された第2プリプレグ、強化繊維が−45°方向に配向された第2プリプレグ、強化繊維が90°方向に配向された第2プリプレグを順に積層し、プレ内層を形成する。   Next, on the pre-lower outer layer, a second prepreg in which reinforcing fibers are oriented in a 90 ° direction, a second prepreg in which reinforcing fibers are oriented in a 45 ° direction, and reinforcing fibers are oriented in a −45 ° direction A second prepreg and a second prepreg in which reinforcing fibers are oriented in the 90 ° direction are sequentially laminated to form a pre-inner layer.

次に、プレ内層の上に、強化繊維が−45°方向に配向された第1プリプレグ、強化繊維が0°方向に配向された第1プリプレグ、および強化繊維が45°方向に配向された第1プリプレグを順に積層し、プレ上側外層を形成する。   Next, on the pre-inner layer, a first prepreg in which the reinforcing fibers are oriented in the −45 ° direction, a first prepreg in which the reinforcing fibers are oriented in the 0 ° direction, and a first prepreg in which the reinforcing fibers are oriented in the 45 ° direction 1 Prepreg is sequentially laminated to form a pre-upper outer layer.

プレ下側外層/プレ内層/プレ上側外層を加熱・加圧成形し、マトリックス樹脂を硬化させる。これにより、下側外層2/内層3/上側外層4を備えた積層構造体1が得られる。   The pre-lower outer layer / pre inner layer / pre upper outer layer are heat-pressed to cure the matrix resin. Thereby, the laminated structure 1 provided with lower side outer layer 2 / inner layer 3 / upper side outer layer 4 is obtained.

「プリプレグ」は、複合材の中間材料である。「プリプレグ」は、強化繊維などの長繊維(連続繊維)からなる補強材にマトリックス樹脂を含浸させたシートである。「プリプレグ」においてマトリックス樹脂は半硬化の状態にある。「プリプレグ」のマトリックス樹脂をさらに硬化させたものが複合材となる。第1プリプレグおよび第2プリプレグのマトリックス樹脂を完全にまたは略完全に硬化させたものは、第1複合材5,6および第2複合材7となる。本明細書において「硬化させる」とは、マトリックス樹脂を、プリプレグの半硬化の状態から、さらに硬化させた状態にすることを意味する。   A "prepreg" is an intermediate material of a composite material. The “prepreg” is a sheet obtained by impregnating a reinforcing material composed of long fibers (continuous fibers) such as reinforcing fibers with a matrix resin. In "prepreg", the matrix resin is in a semi-cured state. A composite material is obtained by further curing the matrix resin of "prepreg". What completely or almost completely cured the matrix resin of the first prepreg and the second prepreg becomes the first composites 5 and 6 and the second composite 7. In the present specification, “hardening” means that the matrix resin is brought into a state of being further cured from the semi-cured state of the prepreg.

本実施形態において、第1プリプレグの厚さは、100μm以上200μm以下が好ましい。このようなプリプレグは、成形品の厚さの調整がしやすい。   In the present embodiment, the thickness of the first prepreg is preferably 100 μm or more and 200 μm or less. Such a prepreg is easy to adjust the thickness of the molded article.

第2プリプレグは、第1プリプレグよりも薄い。第2プリプレグの厚さは、第1プリプレグの厚さの1/2n(nは0を含まない自然数)である。第2プリプレグの厚さは、例えば、25μm以上100μm、好ましくは50μm以上100μm以下にするとよい。   The second prepreg is thinner than the first prepreg. The thickness of the second prepreg is 1/2 n (n is a natural number not including 0) of the thickness of the first prepreg. The thickness of the second prepreg is, for example, 25 μm or more and 100 μm, preferably 50 μm or more and 100 μm or less.

加熱・加圧成形は、既存の方法で実施されうる。   The heating and pressing can be performed by the existing method.

<ガス漏洩量確認試験>
上記実施形態に係る構成の積層構造体(実施例1〜3)および従来構成の積層構造体(比較例)を用いて、ガス漏洩量の確認試験を実施した。
<Gas leakage check test>
The confirmation test of the amount of gas leakage was implemented using the laminated structure (Examples 1-3) of a structure which concerns on the said embodiment, and the laminated structure (comparative example) of the conventional structure.

(供試体の作製)
プリプレグには、福井県工業技術センター・セーレン社製のものを用いた。強化繊維は、炭素繊維(T800SC−24000−10E)とした。マトリックス樹脂は、一般エポキシ樹脂(jER828+jER1001/硬化剤:DICY15、硬化促進剤:DCMU99)とした。
(Production of the specimen)
The prepreg used was manufactured by Fukui Industrial Technology Center S セ ン タ ー ren. The reinforcing fiber was carbon fiber (T800SC-24000-10E). The matrix resin was a general epoxy resin (jER 828 + jER 1001 / hardening agent: DICY15, hardening accelerator: DCMU 99).

使用したプリプレグの概要を表2に示す。

Figure 2019048400
An outline of the used prepreg is shown in Table 2.
Figure 2019048400

表3に、実施例1〜3および比較例のプレ供試体の積層構成の概略を示す。各プレ供試体のトータルの厚さは、同一とした。

Figure 2019048400
In Table 3, the outline of the laminated constitution of the pre-test object of Examples 1-3 and a comparative example is shown. The total thickness of each pre-specimen was assumed to be the same.
Figure 2019048400

図2に、繊維配向を表示したプレ供試体の積層構成を示す。実施例1〜3では、積層角度が重ならないように、異なる繊維配向のプリプレグを隣接させた。比較例では、従来設計に従って、繊維配向がプレ供試体の板厚中央で鏡面対称となるようにプリプレグを疑似等方積層させた。   FIG. 2 shows the laminated structure of the pre-samples in which the fiber orientation is displayed. In Examples 1 to 3, prepregs of different fiber orientations were adjacent to one another so that the stacking angles do not overlap. In the comparative example, in accordance with the conventional design, the prepreg is pseudo-isotropically laminated so that the fiber orientation is mirror-symmetrical at the center of the thickness of the pre-test specimen.

表3および図2に示した構成となるように、プリプレグをハンドレイアップ法により積層してプレ供試体とした。プレ供試体をオートクレーブにより加熱・加圧(130℃、0.5MPa、2Hrs)し、マトリックス樹脂を硬化させたものを供試体とした。   As shown in Table 3 and FIG. 2, the prepregs were laminated by hand lay-up method to prepare a pre-test specimen. The pre-test specimen was heated and pressurized (130 ° C., 0.5 MPa, 2 Hrs) with an autoclave, and the matrix resin was cured to prepare a specimen.

図3および図4を参照して試験の概要を説明する。図3は、試験装置の概略図である。図4は、操作フロー図である。   The outline of the test will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic view of a test apparatus. FIG. 4 is an operation flow diagram.

(S1)He漏洩量測定−1
まず、給気管10および吸気管11を備えた密閉治具12を供試体13の中央部に設置した。常温(25℃)・歪付与なしの状態で、Heガスボンベ14と接続している給気管10からのHeガスで加圧(0.49MPa)するとともに、吸引機能を有したHeリークディテクター15(株式会社アルバック製)に接続した吸気管11によって吸引し、供試体13を透過したHe量(He漏洩量)を測定した。
(S1) He leakage measurement -1
First, the sealing jig 12 provided with the air supply pipe 10 and the intake pipe 11 was installed at the central portion of the sample 13. The He leak detector 15 (stock, which is pressurized (0.49 MPa) with He gas from the air supply pipe 10 connected to the He gas cylinder 14 at normal temperature (25 ° C.) and no distortion applied, and has a suction function The amount of He (He leaked amount) which was aspirated by an intake pipe 11 connected to the company ULVAC, Inc., and passed through the specimen 13 was measured.

(S2)He漏洩量測定−2
次に、供試体13の両端部をチャック16で挟持し、引っ張り荷重により4500μ歪みを付与した状態(室温:25℃)で、供試体を透過したHe量(He漏洩量)を測定した。
(S2) He leakage measurement-2
Next, both ends of the specimen 13 were held by the chuck 16 and the amount of He (He leakage) transmitted through the specimen was measured in a state (room temperature: 25 ° C.) to which strain of 4500 μ was applied by a tensile load.

(S3)極低温歪み負荷
次いで、供試体を液体窒素(LN)中に浸漬し、4500μ歪みを付与した状態で30分保持した。
(S3) Cryogenic strain load Subsequently, the specimen was immersed in liquid nitrogen (LN 2 ) and held for 30 minutes in a state of being given a strain of 4500 μ.

(S4)He漏洩量測定−3
その後、供試体を室温に戻し、4500μ歪みを付与した状態(室温:25℃)で、上記(S2)と同様にHe漏洩量を測定した。
(S4) He leakage measurement-3
After that, the specimen was returned to room temperature, and the amount of He leakage was measured in the same manner as (S2) in the state (room temperature: 25 ° C.) to which a strain of 4500 μ was applied.

上記試験の結果を以下で説明する。
上記(S1),(S2)において、供試体からのガス漏洩量は、検出限界(バックグランドノイズレベル:1×10-9Ncm3/cm2/s)以下であった。これにより、供試体に初期不良がないことが確認された。
The results of the above tests are described below.
In the above (S1) and (S2), the amount of gas leakage from the specimen was below the detection limit (background noise level: 1 × 10 −9 Ncm 3 / cm 2 / s). This confirmed that the specimen had no initial failure.

図5に、上記(S4)He漏洩量測定−3の結果を示す。同図において縦軸はガス漏洩量(cc/cm2/sec)である。同図では、実施例1〜3および比較例について、Heガスでの加圧開始から10分後および60分後のガス漏洩量の測定結果を示す。 FIG. 5 shows the result of (S4) He leakage measurement-3. In the figure, the vertical axis is the amount of gas leakage (cc / cm 2 / sec). In the same figure, the measurement result of the amount of gas leakage 10 minutes and 60 minutes after the pressurization start with He gas is shown about Example 1-3 and a comparative example.

10分後のガス漏洩量は、比較例と実施例1〜3とでほとんど差はなかった。比較例において、60分後のガス漏洩量は大幅に上昇した。これに対し実施例1〜3では60分後のガス漏洩量が抑制されており、比較例と比べてかなり少なかった。   The amount of gas leakage after 10 minutes was almost the same between the comparative example and Examples 1 to 3. In the comparative example, the gas leakage amount after 60 minutes increased significantly. On the other hand, in Examples 1 to 3, the gas leakage amount after 60 minutes was suppressed, and was considerably smaller than that of the comparative example.

この結果から、積層構成のうち、厚さ中央にある層(内層)に第2プリプレグ(ThinあるいはUltra−Thin)を適用することで、時間経過に伴うガス漏洩量の増大を抑制できることが確認された。   From this result, it is confirmed that an increase in the amount of gas leakage with the passage of time can be suppressed by applying the second prepreg (Thin or Ultra-Thin) to the layer (inner layer) at the center of the thickness in the laminated configuration. The

ガス漏洩量を抑制できた理由について、図6〜図9を参照して説明する。   The reason why the amount of gas leakage can be reduced will be described with reference to FIGS.

図6は、任意の第1複合材25(マトリックス樹脂硬化後の第1プリプレグ)に発生したマイクロクラックXの模式図である。図7は、隣接した任意の2層の第2複合材27(マトリックス樹脂硬化後の第2プリプレグ)に発生したマイクロクラックY,Zの模式図である。   FIG. 6 is a schematic view of microcracks X generated in an optional first composite material 25 (first prepreg after curing of matrix resin). FIG. 7 is a schematic view of micro cracks Y and Z generated in adjacent two arbitrary second layers of the second composite material 27 (second prepreg after curing of the matrix resin).

図8は、第1複合材25を4層積層させた場合の漏洩パスの模式図である。図9は、第1複合材25の1/2の厚さの第2複合材27を8層積層させた場合の漏洩パスの模式図である。図8,9中の矢印は、漏洩パスであり、すべての複合材にマイクロクラック(厚さ方向の矢印)が発生したものとする。   FIG. 8 is a schematic view of a leak path when four layers of the first composite material 25 are stacked. FIG. 9 is a schematic view of a leakage path when eight layers of the second composite material 27 having a thickness of 1/2 of the first composite material 25 are stacked. The arrows in FIGS. 8 and 9 are leak paths, and it is assumed that micro cracks (arrows in the thickness direction) occur in all the composites.

一般的に、強化繊維とマトリックス樹脂からなる複合材では、繊維方向と平行にマイクロクラックが発生しやすい。よって、1層の第1複合材25では、図6に示すように、厚さ方向を貫くようにマイクロクラックXが発生する。   In general, in a composite composed of reinforcing fibers and a matrix resin, microcracks tend to occur in parallel with the fiber direction. Therefore, in the first composite material 25 of one layer, as shown in FIG. 6, micro cracks X are generated so as to penetrate the thickness direction.

一方、第1複合材25よりも薄い第2複合材27を2層積層させた場合、図7に示すように、各層で別々にマイクロクラックY,Zが発生する。隣接した2層の第2複合材27は、繊維配向が重複していないため、マイクロクラックY,Zは異なる方向を向く。図7で示されているように、マイクロクラックYとマイクロクラックZとは、両者の交差部のみで連絡される。すなわち、マイクロクラックYとマイクロクラックZとの接続部分Sだけが漏洩パスPとなるため、漏洩パス断面積が小さくなる。   On the other hand, when the second composite material 27 thinner than the first composite material 25 is laminated in two layers, micro cracks Y and Z are generated separately in each layer as shown in FIG. Since the adjacent two layers of the second composite material 27 do not have overlapping fiber orientations, the micro cracks Y and Z face in different directions. As shown in FIG. 7, the micro cracks Y and the micro cracks Z are communicated only at the intersection of the two. That is, since only the connection portion S between the micro crack Y and the micro crack Z is the leak path P, the leak path cross-sectional area is reduced.

2層の第2複合材27を合わせた厚さが、第1複合材25の厚さと同じであった場合、図7の方が一定厚さあたりを貫通するクラック面積(漏洩パス断面積)が小さくなる。貫通するクラック面積が小さくなれば、その中を通るガス量が制限される。これによりガス漏洩に要する時間が、図6よりも長くなる。   When the combined thickness of the second composite material 27 of the two layers is the same as the thickness of the first composite material 25, the crack area (leakage cross-sectional area) per unit thickness in FIG. It becomes smaller. If the crack area penetrated is reduced, the amount of gas passing therethrough is limited. As a result, the time required for gas leakage becomes longer than that in FIG.

また、マイクロクラックY,Zが直接連絡していない部分では、隣接する複合材間の境界に沿ってガスが移動すると考えられる(図8,9の面方向の矢印参照)。図8,9を比較するとわかるように、積層構造体のトータルの厚さを一定とした場合、複合材の積層数が増えると、漏洩パスPが長くなる。   Further, it is considered that the gas moves along the boundary between the adjacent composites in the portion where the micro cracks Y and Z are not in direct communication (see the arrow in the plane direction of FIGS. 8 and 9). As can be seen by comparing FIGS. 8 and 9, when the total thickness of the laminated structure is constant, the leakage path P becomes longer as the number of laminated layers of the composite material increases.

以上より、実施例1〜3では、Nominalの間にThinあるいはUltra−Thinを配置したことで、比較例よりもガスの流通量が制限され、漏洩パスが長くなり、結果として、時間経過に伴うガス漏洩量の増大を抑制できたものと考えられる。隣接する複合材の繊維配向が同一であると、マイクロクラックの向きが隣接する複合材間で同一となる。一定厚さにおけるクラック面積を小さくしてガスバリア性を発現させるためには、隣接する複合材を、同一積層角度が重ならないような構成とするとよい。   As described above, in Examples 1 to 3, by disposing Thin or Ultra-Thin between Nominal, the amount of flowing gas is restricted more than in Comparative Example, and the leakage path becomes longer, and as a result, it is accompanied by the passage of time. It is considered that the increase in the amount of gas leakage can be suppressed. If the fiber orientations of adjacent composites are the same, the direction of the microcracks will be the same between adjacent composites. In order to reduce the crack area at a certain thickness and to develop the gas barrier property, it is preferable that adjacent composite materials be configured so that the same lamination angle does not overlap.

次に、Thinが適用された実施例1,2と、Ultra−Thinが適用された実施例3とを比較する。実施例3は、実施例1,2よりも複合材の積層数が多いが、60分におけるガス漏洩量は実施例1,2よりも高かった。   Next, Examples 1 and 2 to which Thin is applied are compared with Example 3 to which Ultra-Thin is applied. Although the number of laminated layers of the composite material in Example 3 is larger than that in Examples 1 and 2, the gas leakage amount in 60 minutes was higher than that in Examples 1 and 2.

複合材中のマトリックス樹脂は、ガスバリア性を有するが、ガスの透過を完全にブロックできるものではない。実施例3のUltra−Thinは、Thinよりもガスバリア性に寄与するマトリックス樹脂の層が薄いため、ガスバリア性が低減したものと考えられる。   The matrix resin in the composite has gas barrier properties, but can not completely block the permeation of gas. The Ultra-Thin of Example 3 is considered to have reduced gas barrier properties because the layer of the matrix resin contributing to the gas barrier properties is thinner than Thin.

この結果から、最適なガスバリア性を得るための適切な第2複合材(第2プリプレグ)厚さが存在することが示唆された。上記結果によれば、第2複合材(第2プリプレグ)の適切な厚さは、50μm以上100μm以下であった。   From this result, it was suggested that there is a suitable second composite (second prepreg) thickness for obtaining the optimum gas barrier properties. According to the above results, the appropriate thickness of the second composite material (second prepreg) was 50 μm or more and 100 μm or less.

次に、Thinを4層積層した実施例1と、Thinを8層積層した実施例2とを比較する。実施例1は、実施例2よりも複合材の積層数が少なかったが、60分におけるガス漏洩量は実施例2よりも低かった。この結果から、力学的な対称性を保持できる最小積層数だけThinを適用する場合にも十分なガスバリア性が得られることが示唆された。   Next, Example 1 in which 4 layers of Thin are laminated and Example 2 in which 8 layers of Thin are laminated are compared. Although the number of laminated layers of the composite material in Example 1 was smaller than that in Example 2, the gas leakage amount in 60 minutes was lower than that in Example 2. From these results, it was suggested that sufficient gas barrier properties can be obtained even when thin is applied by the minimum number of laminations capable of maintaining mechanical symmetry.

1 積層構造体
2 下側外層
3 内層
4 上側外層
5,6,25 第1複合材(マトリックス樹脂硬化後の第1プリプレグ)
7,27 第2複合材(マトリックス樹脂硬化後の第2プリプレグ)
10 給気管
11 吸気管
12 密閉治具
13 供試体
14 Heガスボンベ
15 Heディテクター測定装置
16 チャック
1 laminated structure 2 lower outer layer 3 inner layer 4 upper outer layer 5, 6, 25 first composite material (first prepreg after curing of matrix resin)
7, 27 Second composite material (second prepreg after curing of matrix resin)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Air supply pipe 11 Intake pipe 12 Sealing jig 13 Test object 14 He gas cylinder 15 He detector measurement apparatus 16 Chuck

Claims (6)

強化繊維とマトリックス樹脂とを含む複合材が積層された積層構造体であって、
第1複合材で構成された下側外層と、第2複合材で構成された内層と、第1複合材で構成された上側外層と、を備え、
前記内層は、前記下側外層と前記上側外層との間に挟まれるように配置され、
前記第2複合材は、前記第1複合材よりも薄い積層構造体。
A laminated structure in which a composite containing reinforcing fibers and a matrix resin is laminated,
A lower outer layer formed of the first composite material, an inner layer formed of the second composite material, and an upper outer layer formed of the first composite material,
The inner layer is disposed to be sandwiched between the lower outer layer and the upper outer layer,
The second composite material is a laminated structure thinner than the first composite material.
前記内層は、複数の前記第2複合材が積層された構成であり、
前記第2複合材は、前記強化繊維が任意の一方向に配向された一方向性複合材であり、
前記内層において、隣接する第2複合材同士の繊維配向が異なっている請求項1に記載の積層構造体。
The inner layer has a configuration in which a plurality of the second composite materials are stacked,
The second composite material is a unidirectional composite material in which the reinforcing fibers are oriented in any direction,
The laminated structure according to claim 1, wherein in the inner layer, the fiber orientations of adjacent second composites are different.
前記第1複合材は、前記強化繊維が任意の一方向に配向された一方向性複合材であり、
前記下側外層の前記第1複合材および前記上側外層の前記第1複合材は、前記内層を中心として繊維配向が鏡面対称に配置されている請求項1または請求項2に記載の積層構造体。
The first composite material is a unidirectional composite material in which the reinforcing fibers are oriented in any direction,
The laminated structure according to claim 1 or 2, wherein fiber orientations of the first composite of the lower outer layer and the first composite of the upper outer layer are arranged in mirror symmetry with respect to the inner layer. .
前記第2複合材の厚さは、前記第1複合材の厚さの1/2n(nは0を含まない自然数)である請求項1から請求項3のいずれかに記載の積層構造体。   The laminated structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the second composite material is 1/2 n (n is a natural number not including 0) of the thickness of the first composite material. 前記第2複合材の厚さは、50μm以上100μm以下である請求項1から請求項4のいずれかに記載の積層構造体。   The thickness of the said 2nd composite material is 50 micrometers or more and 100 micrometers or less, The laminated structure in any one of the Claims 1-4. 強化繊維とマトリックス樹脂とを含む複合材が積層された積層構造体の製造方法であって、
第1プリプレグで構成されたプレ下側外層、前記第1プリプレグより薄い第2プリプレグで構成されたプレ内層、第1プリプレグで構成されたプレ上側外層、を順に積層させた後、加熱・加圧し、前記マトリックス樹脂を硬化させて成形品とする積層構造体の製造方法。
A method for producing a laminated structure in which a composite material containing reinforcing fibers and a matrix resin is laminated,
Heat and pressure are applied after sequentially laminating the pre-lower outer layer composed of the first prepreg, the pre-inner layer composed of the second prepreg thinner than the first prepreg, and the pre-upper outer layer composed of the first prepreg. A method for producing a laminated structure, wherein the matrix resin is cured to form a molded article.
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