JP3097319U

JP3097319U - 芯材

Info

Publication number: JP3097319U
Application number: JP2003002234U
Authority: JP
Inventors: 鄭　怡正
Original assignee: 上特技材有限公司
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2009-04-22

Abstract

【課題】繊維強化樹脂複合体用の芯材の提供。
【解決手段】上下の表面に複数の縦向き及び横向きの溝１０１と複数の貫通孔１０２が設けられ、該溝が加熱圧延により形成された硬化溶融痕により形成され、該貫通孔はカッタを芯材の両側より挿入して形成したカッタ口で組成されている。この芯材１０は繊維強化樹脂複合構造体を製造する時、液状樹脂の侵食及び残留を減少し、製品重量を軽減し、並びに製品表面の印刷痕の発生を防止できる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は一種の芯材の構造に係り、特に表面に溝を具え、厚さ方向に貫通孔を具え、船舶、車両、海洋フロート、プール、飛行機、風力発電用羽根等の材料として使用される繊維強化樹脂（Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ；ＦＲＰ）複合構造体製造に使用される芯材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の大型ＦＲＰ複合構造体は、真空バッグの真空補助樹脂転移法により製造される。そのステップは、まず、繊維強化樹脂及び強化プラスチックなどを含む材料で組成された強化繊維層を真空バッグで被覆し、その後、真空バッグの一辺より真空ポンプで減圧し、真空バッグ内を真空状態となし、その後、真空バッグ内のもう一辺より継続的に液状樹脂を供給し、この繊維強化層を液状樹脂に含浸させた後、この液状樹脂を硬化させて、ＦＲＰ複合構造体を得る、というものである。
【０００３】
上述のステップ中、真空ポンプで減圧する時、真空バッグが強化繊維層の表面と密着状態を呈して、全ての強化繊維層に均一且つ迅速に液状樹脂を含浸させられなくなることがある。この問題を解決するため、周知の技術によると、真空バッグ内に通路を形成し、真空吸引に伴い液状樹脂が通路に流入するようにし、これによりそれを均一にこの強化繊維層の内部に分配させる。
【０００４】
通路形成の方法に関しては、特許文献１に記載があり、それは発泡樹脂等のプラスチックで組成された芯材の表面に、繊維強化樹脂層を配置し、真空補助樹脂転移法により、上述の繊維強化樹脂層に樹脂を含浸させる。上述の芯材の表面に溝を形成して液状樹脂を迅速に繊維強化樹脂層に分配するために、芯材と繊維強化樹脂層を一体化させる時に、芯材表面に複数の隆起部を具えた金属製布質薄片を設置するか、或いは複数の突起状の分配媒体を設置する。
【０００５】
しかし、上述の剥離用薄片或いは金属製布質薄片を使用するか、或いは複数の突起状の分配媒体を設置する時、これらの物品の製造のために多くの製造コストと時間を費やさねばならない。
【０００６】
また一方で、芯材表面に直接複数の縦向き或いは横向きの溝を形成すると、上述の真空補強樹脂転移法で真空吸引する時、真空バッグ内に空気層が残存する状況が発生し、且つこの空気層が溝中の液状樹脂の流通を遮断し、液状樹脂の芯材中の空気層残存の部分への進入を不能とするおそれがある。
【０００７】
芯材の厚さ方向に各種の回転鋸或いは電動ドリルで複数の貫通孔を形成すると、上述の方法中の空気層残存の状況の発生を防止できるが、液状樹脂が芯材の溝或いは貫通孔内に分配された後に、溝と貫通孔中に液状樹脂が残留しうる。しかし、このような残留する液状樹脂は硬化後に体積が縮小して、そのためにＦＲＰ複合構造体の表面に、溝に沿って微小な凹凸が発生し、外観が破壊される問題が生じる。さらに、液状樹脂（例えばビニルエステル樹脂或いは不飽和ポリエステル樹脂）が溝及び貫通孔内を流通する時、芯材を侵食して芯材を軟化させ、並びに溝及び貫通孔の幅と深さを拡大して結果的に前述の凹凸をさらに明らかとする恐れがある。
【０００８】
このほか、溝と貫通孔が液状樹脂の侵食により幅広或いは深くなる時、溝内に充填される液状樹脂量が多くなり、これによりＦＲＰ複合構造体製品の重量が大幅に増加しうる。このほか、各種の回転鋸或いは電動ドリルで芯材表面に溝を形成し貫通孔を形成する時にいずれも芯材の表面を破壊しうるため、液状樹脂がこれらの場所を侵食する状況が更に厳重となり、このためＦＲＰ複合構造体の重量が大幅に増加し、もとのＦＲＰ複合構造体の繊維強化樹脂重量を軽減させる設計の目的を達成できなくなる。
【０００９】
図１は周知の技術による表面に溝を具えた芯材が液状樹脂の侵食により凹凸を形成した状態の表示図である。周知の技術によると、芯材１の表面に形成された溝１１は、液状樹脂２が注入された後に、液状樹脂２がその中に残留し、この残留する液状樹脂２が硬化後に収縮することにより、ＦＲＰ複合構造体の表面に溝１１に沿って凹凸１４が形成され、外観が破損される問題がある。さらに、液状樹脂２が溝１１及び貫通孔（図示せず）内を流通する時、それが芯材１を侵食１３して接触面を軟化させ、並びに溝１１及び貫通孔（図示せず）の幅と深さ拡大し、結果として前述の凹凸１４を更に明らかとする。
【００１０】
このほか、溝１１及び貫通孔（図示せず）が液状樹脂２の侵食１３により幅広或いは深くなる時、溝１１内に充填されて硬化する液状樹脂２の量も多くなり、このためＦＲＰ複合構造体の重量が大幅に増加する。このほか、周知の技術によると、芯材１の表面に溝１１を形成し、また各種の回転鋸或いは電動ドリルで貫通孔（図示せず）を形成する時、いずれも芯材１の表面を破壊し、このため液状樹脂２によるこの部分の侵食がさらに厳重となり、大幅にＦＲＰ複合構造体の重量が増加し、ＦＲＰ複合構造体の重量軽減の設計の目的が達成されなくなる。
【００１１】
【特許文献１】
特表２０００−５０１６５９号公報明細書
【００１２】
【考案が解決しようとする課題】
本考案の目的は、繊維強化樹脂複合構造体製造用の芯材の構造を改良することにあり、この芯材は真空補助樹脂転移法で大型ＦＲＰ複合構造体を製造する時、液状樹脂を迅速に且つ均一に強化繊維層中に分布させることができ、並びに液状樹脂による芯材侵食によるＦＲＰ複合構造体の重量増加を減らし、且つＦＲＰ複合構造体の表面の溝に沿って発生する凹痕が美観と強度に影響を与えるのを防止するものとする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の考案は、繊維強化樹脂複合構造体の製造に用いられる芯材において、
該芯材の上表面と下表面それぞれに複数の縦向き及び横向きの溝及び厚さ方向の複数の貫通孔が設けられ、該溝が加熱圧延により芯材表面に形成された硬化陥没の溶融痕により形成され、該貫通孔がカッタを芯材の両側より反対方向に挿入して形成される第１カッタ口と第２カッタ口で組成され、且つ第１カッタ口と第２カッタ口が該芯材中で交錯する孔を形成することを特徴とする、芯材としている。
請求項２の考案は、請求項１に記載の芯材において、溝の幅が０．４〜２μｍ、深さが０．４〜２μｍとされ、且つ相互間の距離が１０〜６０μｍとされたことを特徴とする、芯材としている。
請求項３の考案は、請求項１に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の交錯部分に夾角Ｇが形成され、該夾角Ｇの範囲が３０〜１５０°角とされたことを特徴とする、芯材としている。
請求項４の考案は、請求項１又は請求項３に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の深さがいずれも芯材の厚さより小さく、第１カッタ口と第２カッタ口の深さの総和が該芯材の厚さより大きいことを特徴とする、芯材としている。
請求項５の考案は、請求項１又は請求項３に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の長さが２〜１０μｍとされ、幅が０．４〜１．５μｍとされたことを特徴とする、芯材としている。
請求項６の考案は、請求項１又は請求項３に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の相互間の距離が３０〜１２０μｍとされたことを特徴とする、芯材としている。
請求項７の考案は、請求項６に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口が溝内に位置することを特徴とする、芯材としている。
【００１４】
【考案の実施の形態】
本考案の芯材は、第１表面と第２表面を具え、その特徴は、該第１表面と第２表面それぞれに複数の縦向き及び横向きの溝が設けられ、該芯材の厚さ方向に複数の貫通孔が設けられ、該複数の溝は加熱圧延方式で形成されることにある。この方法は、加熱されたローラを芯材の第１及び第２表面に接触させ、芯材の第１表面と第２表面に硬化による溶融痕を発生させ、このとき更に適当な圧力を加え、芯材表面に適当な深さの溝を形成する。この加熱したローラに適当な圧力を加えて芯材表面を転がす時、芯材の第１及び第２表面に硬化の溶融痕により溝が形成される。
【００１５】
このほか、該複数の貫通孔はカッタの先端を垂直に芯材の第１表面の角度より挿入するが、該芯材を貫通させず、この時の挿入の深さをＡとし、芯材厚さをｔとすると、Ａをｔより必ず小さくする。その後、第２表面の、第１表面の切り口に対応する部分に、カッタを垂直に挿入し、芯材を不貫通とし、この時の挿入の深さをＡ’とし、芯材厚さをｔ’とすると、Ａ’をｔ’より必ず小さくするが、ただし芯材表面に異なる方向より挿入した深さの総和は必ず該芯材の厚さより大きくなるようにし、則ちＡとＡ’の総和が必ずｔより大きくなるようにする。これによりカッタを第１表面及び第２表面よりそれぞれ垂直に挿入して形成したカッタ口は芯材中で交錯し、芯材の厚さ方向に貫通孔を形成する。
【００１６】
本考案の芯材は、その表面に繊維強化樹脂層が配置され、真空補助樹脂転移法により繊維強化樹脂層に液状樹脂が含浸される時、液状樹脂は芯材の第１表面の溝中を流通して均一に強化繊維層の各部分に分配されるほか、液状樹脂はまたカッタ口の形成する貫通孔により第１表面から第２表面へと流れ、並びに第２表面の溝中を流通する。これにより液状樹脂の流通が更に順調とされ、且つ液状樹脂が均一且つ迅速に芯材表面の各繊維強化樹脂中に分配される。これによりＦＲＰ複合構造体の品質が高められ、並びにＦＲＰ複合構造体の製造時間が短縮される。
【００１７】
【実施例】
本考案は以下の実施例により更に詳しく説明される。なお、以下の実施例は本考案の実施範囲を限定するものではなく、本考案に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本考案の請求範囲に属するものとする。
【００１８】
図２は本考案により製造された繊維強化樹脂複合構造体の芯材の構造を表示する斜視図である。本考案の芯材１０は、第１表面１０ａと第２表面１０ｂを具えている。本考案の特徴は以下のとおりである。第１表面１０ａと第２表面１０ｂにそれぞれに複数の縦向き及び横向きの溝１０１が設けられ、該芯材１０の厚さ方向に複数の貫通孔１０２が設けられ、該複数の溝１０１は加熱圧延方式で形成される。芯材１０の第１表面１０ａと第２表面１０ｂの複数の溝１０１は、加熱圧延方式で形成され、その方法は、加熱されたローラを芯材１０の第１及び第２表面に接触させ、芯材１０の第１表面１０ａと第２表面１０ｂに硬化による溶融痕を発生させて陥没させ（図３参照）、この時更に適当な圧力を加えて芯材１０の表面でローラを転がし、芯材１０表面に芯材１０の第１表面１０ａと第２表面１０ｂに硬化による溶融痕１０３により形成された溝１０１を設ける。真空補助樹脂転移法によりＦＲＰ複合構造体を製造する時、液状樹脂に溝内で良好な流通性を具備させると共に、過多の液状樹脂が溝中に残留して製品の重量を増すのを防止するため、該溝１０１の幅は０．４〜２μｍ、好ましくは０．６〜１．４μｍとされ、深さは０．４〜２μｍ、好ましくは０．６〜１．４μｍとされる。このほか、液状樹脂を快速且つ迅速に芯材の表面に分散させるため、溝１０１相互間の距離は１０〜６０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍとされる。
【００１９】
図４は図２の芯材中の、カッタ口で形成される貫通孔の透視図である。該複数の貫通孔１０２はカッタ先端を第１表面１０ａに垂直な角度で芯材１０に挿入し、第１カッタ口１０２ａを形成し、その深さＡは、以下の方程式１で示すものとする。
Ａ＝１／２ｔ＋ｂ　（方程式１）
Ａは第１カッタ口１０２ａの深さを示し、その単位はμｍとされる。
ｔは芯材１０の厚さを示し、その単位はμｍとされる。
ｂの数値は−５〜１０μｍとし、好ましくは０．５〜４μｍとされ、且つＡ＜ｔとされる。
その後、さらに第２表面１０ｂの、第１カッタ口１０２ａに対応する部分において、カッタを第２表面１０ｂに垂直な角度で該芯材１０に挿入し、第２カッタ口１０２ｂを形成する。第１カッタ口１０２ａと第２カッタ口１０２ｂは夾角Ｇを具え、Ｇは３０〜１５０°角とされ、好ましくは７０〜１１０°角とされる。第２カッタ口１０２ｂの深さＡ’は以下の方程式２で示される。
Ａ’＝１／２ｔ＋ｃ　（方程式２）
Ａ’は第２カッタ口１０２ｂの深さ、その単位はμｍとする。
ｔは芯材１０の厚さ、その単位はμｍとする。
ｃの数値は−５〜１０μｍとし、好ましくは０．５〜４μｍとし、且つＡ’＜ｔ、ただし、ＡとＡ’の総和はｔより大きく、好ましくは０．５〜４μｍとされる。
【００２０】
カッタで第１表面１０ａ及び第２表面１０ｂに形成した第１カッタ口１０２ａと第２カッタ口１０２ｂは、芯材１０中で交錯してチャネルを形成し、則ち芯材１０の厚さ方向にカッタ口により形成された貫通孔１０２が設けられる。
【００２１】
真空補助樹脂転移法でＦＲＰ複合構造体を製造する時、液状樹脂が順調に貫通孔１０２を通り第１表面１０ａより第２表面１０ｂに流通し、また、過多の液状樹脂が貫通孔１０２中に残留して製品重量を増加させないように、第１カッタ口１０２ａと第２カッタ口１０２ｂの長さは２〜１０μｍ、好ましくは３〜７μｍとされ、幅は０．４〜１．５μｍ、好ましくは０．６〜１．０μｍとされ、且つ相互間の距離は３０〜１２０μｍ、好ましくは４０〜８０μｍとされる。このほか、該貫通孔１０２は好ましくは該溝１０１内に位置するものとされる。
【００２２】
【考案の効果】
本考案によると、芯材１０は、その表面に繊維強化樹脂層が配置され、真空補助樹脂転移法により繊維強化樹脂に液状樹脂が含浸される時、液状樹脂（図示せず）は第１表面１０ａの溝１０１中を流通して均一に分配され繊維強化樹脂層の各部分を満たすほか、液状樹脂はまた第１カッタ口１０２ａ及び第２カッタ口１０２ｂの形成する貫通孔１０４を通り、第１表面１０ａより第２表面１０ｂに流通し、並びに第２表面１０ｂの溝１０１中を流通する。これにより液状樹脂の流通が順調となり、且つ液状樹脂が均一且つ迅速に芯材１０表面の各繊維強化樹脂層中に分配される。これによりＦＲＰ複合構造体の品質が高められ、並びにＦＲＰ複合構造体の製造時間が短縮される。
【００２３】
このほか、ＦＲＰ複合構造体の重量増加は、製造過程で過多の液状樹脂が内部に残留することが原因であるため、芯材の液状樹脂による侵食の程度を減らすことによりＦＲＰ複合構造体製品の重量を減らすことができる。本考案によると、ローラの加熱圧延により形成される溝１０１は、硬化した溶融痕１０３により形成され、並びに第１カッタ口１０２ａと第２カッタ口１０２ｂにより形成される貫通孔１０２は、カッタ挿入時に摩擦により熱を発生し、カッタ口内壁にも硬化した溶融痕（図示せず）が形成されて、この溶融痕がこれらの区域の芯材構造を密実となす。これにより、液状樹脂がこの溝に沿って芯材表面を流通するか或いは貫通孔１０２を流れる時、液状樹脂の溝１０１中の芯材接触面に対する侵食状況が減り、更には芯材表面の侵食状況より少なくなりうる。このほか、本考案によると、溝１０１と貫通孔１０２がいずれも周知の技術よりも小さく、これにより大幅に液状樹脂のＦＲＰ複合構造体中の残留量を減らすことができる。すなわち、本考案による芯材は大幅に製造されるＦＲＰ複合構造体の重量を減らすことができる。
【００２４】
また、侵食の程度が少ないため、液状樹脂の使用量が減り液状樹脂にかかる不必要な浪費が減り、これにより大幅にＦＲＰ複合構造体の製造コストを減らすことができる。
【００２５】
さらに、芯材表面に設置された溝は加熱されたローラによる加熱圧延により形成され、且つ芯材中の貫通孔はカッタを直接挿入して形成されるため、作業上、容易に進行でき、ゆえに本考案の芯材は製造時に多過ぎる時間と作業コストを費やす必要がなく、これにより大幅にＦＲＰ複合構造体の製造コストを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】周知の技術による表面に溝を具えた芯材が液状樹脂の侵食を受けて形成する凹凸の表示図である。
【図２】本考案の、ＦＲＰ複合構造体製造用の芯材の構造を示す斜視図である。
【図３】図２の芯材の断面図である。
【図４】図２の芯材のカッタで形成された貫通孔の透視図である。
【符号の説明】
１　芯材
２　樹脂
１１　溝
１３　侵食
１４　凹凸
１０　芯材
１０ａ　第１表面
１０ｂ　第２表面
１０１　溝
１０２　貫通孔
１０２ａ　第１カッタ口
１０２ｂ　第２カッタ口
１０３　溶融痕
Ｇ　夾角

Claims

繊維強化樹脂複合構造体の製造に用いられる芯材において、該芯材の上表面と下表面それぞれに複数の縦向き及び横向きの溝及び厚さ方向の複数の貫通孔が設けられ、該溝が加熱圧延により芯材表面に形成された硬化陥没の溶融痕により形成され、該貫通孔がカッタを芯材の両側より反対方向に挿入して形成される第１カッタ口と第２カッタ口で組成され、且つ第１カッタ口と第２カッタ口が該芯材中で交錯する孔を形成することを特徴とする、芯材。
請求項１に記載の芯材において、溝の幅が０．４〜２μｍ、深さが０．４〜２μｍとされ、且つ相互間の距離が１０〜６０μｍとされたことを特徴とする、芯材。
請求項１に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の交錯部分に夾角Ｇが形成され、該夾角Ｇの範囲が３０〜１５０°角とされたことを特徴とする、芯材。
請求項１又は請求項３に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の深さがいずれも芯材の厚さより小さく、第１カッタ口と第２カッタ口の深さの総和が該芯材の厚さより大きいことを特徴とする、芯材。
請求項１又は請求項３に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の長さが２〜１０μｍとされ、幅が０．４〜１．５μｍとされたことを特徴とする、芯材。
請求項１又は請求項３に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口の相互間の距離が３０〜１２０μｍとされたことを特徴とする、芯材。
請求項６に記載の芯材において、第１カッタ口と第２カッタ口が溝内に位置することを特徴とする、芯材。