JP3822182B2 - Manufacturing method of composite material honeycomb sandwich structure - Google Patents
Manufacturing method of composite material honeycomb sandwich structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP3822182B2 JP3822182B2 JP2003103879A JP2003103879A JP3822182B2 JP 3822182 B2 JP3822182 B2 JP 3822182B2 JP 2003103879 A JP2003103879 A JP 2003103879A JP 2003103879 A JP2003103879 A JP 2003103879A JP 3822182 B2 JP3822182 B2 JP 3822182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- prepreg
- sandwich structure
- honeycomb
- manufacturing
- honeycomb sandwich
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材面板をハニカムコアの両面に接着してなる複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
航空機、自動車等の構造部品等には、軽量でありしかも剛性に優れる複合材料ハニカムサンドイッチ構造が多用されている。この複合材料ハニカムサンドイッチ構造は、複合材面板をハニカムコアの両面に接着した構成となっている。
【0003】
図9は、従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の一工程を説明する模式図である。かかる従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法は、熱硬化性合成樹脂を強化繊維に含浸させた未硬化のプリプレグを必要な枚数だけ積層して、2つのプリプレグ積層面板101,102を夫々形成し、これらのプリプレグ積層面板101,102によって、端部がテーパ状をなすハニカムコア103を挟むように被覆し、このようにして得られた未硬化ハニカムサンドイッチ構造104をバッグフィルム(図示せず)にて被覆した後、該バッグフィルムごとオートクレーブ内で加圧・加熱することにより、プリプレグ積層面板101,102の硬化及びプリプレグ積層面板101,102とハニカムコア103との接着を略同時に行うようになっており、これはコキュア成型法と呼ばれている。
【0004】
かかる従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法においては、ハニカムコア103の端部がテーパ状に形成されており、このため図9(a)に示す如く、オートクレーブによる加圧・加熱処理では、未硬化ハニカムサンドイッチ構造104のテーパ部105に、テーパ面に垂直な方向の圧力が作用することとなる。この結果、ハニカムコア103には、テーパ部105の厚さが増大する方向への力が加わり、これによって未硬化のため熱硬化性合成樹脂が柔軟なプリプレグ積層面板101の上をハニカムコアが滑り、図9(b)に示す如くハニカムコア103が部分的に潰れて、製造不良が発生することがあった。
【0005】
また、複合材料ハニカムサンドイッチ構造には、その使用用途に応じて部分的に強度を増すことが必要となる場合がある。図10は、従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造に用いられるプリプレグ積層面板101の構成を模式的に示す斜視図である。図10に示す如く、このような場合には、下側のプリプレグ積層面板101の強度を増す部分に更に端部が直線形状をなすプリプレグ106を積層して、部分的に積層数を増やしたプライアップ部107を設けることによって対処している。
【0006】
図11は、プライアップ部107を設けた複合材料ハニカムサンドイッチ構造を示す断面図である。このようなプライアップ部107を設けた場合には、図11に示す如く、プリプレグ積層面板101の段部108を有する面にハニカムコア103を載置して未硬化ハニカムサンドイッチ構造104を形成し、これに対して加熱・加圧処理を施すこととなる。しかしながら、直線的に設けられた段部108の付近では、その段差によってハニカムコア103がプリプレグ積層面板101から離れるため、加圧によってハニカムコア103が容易に滑り、前述した製造不良が特に顕著に発生していた。
【0007】
かかる複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造不良を解消すべく、ハニカムコアの外周部のセル内に合成樹脂を充填し、これを硬化させ、この合成樹脂に設けられた貫通孔にピン又はボルトを通し、これにより未硬化ハニカムサンドイッチ構造をその載置台に固定してハニカムコアの滑りを防止する方法(特許文献1参照)、並びにハニカムコアを被覆するプリプレグ積層面板同士が重なり合う余肉部に平板状の弾性部材及び押え部材を載置し、又は当該余肉部の幅を所定寸法以上確保しておき、前記押え部材の重量によるプリプレグ積層面板同士の摩擦力の増大及び押え部材のエッジ効果、又は余肉部の自重によるプリプレグ積層面板同士の摩擦力の増大によってハニカムコアの滑りを防止する方法(特許文献2参照)が提案されている。
【0008】
【特許文献1】
特許第2573977号公報
【特許文献2】
特開2001−150575号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に開示されている従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法にあっては、ハニカムコアの外周部のセル内に合成樹脂を充填し、これをプリプレグ積層面板の硬化及びプリプレグ積層面板とハニカムコアとの接着に先立って硬化させる必要があり、煩雑な手間が生じ、また長い製造時間を要していた。
【0010】
また、複合材料ハニカムサンドイッチ構造の外周部の余肉部(ソリッド部)を部品寸法に対して大きくすることは、剛性確保の観点から好ましくなく、また当該余肉部を切除すると製造コストが嵩むため、余肉部は可及的に小さくすることが要望されているが、特許文献2に開示されている従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法にあっては、余肉部を大きく確保せざるを得ない。しかも、弾性部材及び押え部材等の専用冶具を必要とするため、製造コストが嵩んでいた。
【0011】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ハニカムコアの滑りを防止しつつ、従来に比して手間の削減及び製造時間の短縮を可能とし、余肉部を可及的に小さくすることが可能であり、また特別な専用冶具を必要としない複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法は、熱硬化性合成樹脂を強化繊維に含浸させた未硬化のプリプレグに、端部が非直線形状をなす未硬化のプリプレグを段状に積層する積層工程と、端部がテーパ状をなすハニカムコアの一面に前記積層工程で形成された第1プリプレグ積層面板の段部を有する面を重ね、前記ハニカムコアの他面に別途形成された第2プリプレグ積層面板を密着させて、前記第1及び第2プリプレグ積層面板によって前記ハニカムコアを挟むように被覆する被覆工程と、該被覆工程によって形成された未硬化ハニカムサンドイッチ構造を加圧するとともに加熱して、前記第1及び第2プリプレグ積層面板の硬化と、該第1及び第2プリプレグ積層面板並びに前記ハニカムコアの接着とを略同時に行う硬化接着工程とを有する。
【0013】
これにより、第1プリプレグ積層面板の段部形状が非直線的となり、直線形状の段部に比べて、ハニカムコアに強く押し付けられる段部のエッジ領域が大きくなるため、ハニカムコアの滑りが抑制される。また、段部形状が非直線的であるため、ハニカムコアのセルがこの段部形状に沿うように変形し、段部とハニカムコアとが噛合し、これによってもハニカムコアの滑りが抑制される。
【0014】
更に、未硬化のプリプレグに、端部が非直線形状をなすプリプレグを段状に積層するだけであるので、従来に比して手間の削減及び製造時間の短縮が可能であり、また余肉部を可及的に小さくすることができ、特別な専用冶具も必要としない。
【0015】
この場合においては、前記積層工程で、未硬化のプリプレグに、端部が波形をなす未硬化のプリプレグを積層することが好ましい。
【0016】
この場合においては、前記波形を略台形波とすることが好ましく、また略台形波の傾斜部の波長方向に対する傾斜角度θが、90°<θ≦135°を満たすようにすることが更に好ましい。
【0017】
上記発明においては、前記波形を略矩形波、略正弦波、又は略三角波とすることができる。
【0018】
上記発明においては、端部が波形をなす未硬化のプリプレグの波形の凹部を前記ハニカムコアのハニカムセル5〜20個分の長さとし、また波形の振幅を前記ハニカムセル1〜5個分の長さとすることが好ましい。
【0019】
上記発明においては、前記積層工程で、プリプレグの積層段部がハニカムコアのテーパ部近傍に位置するように未硬化のプリプレグを積層することが好ましい。
【0020】
上記発明においては、前記被覆工程で、第1及び第2プリプレグ積層面板とハニカムコアとの夫々の間にフィルム状の接着剤を介在させて、前記第1及び第2プリプレグ積層面板によって前記ハニカムコアを挟むように被覆することもできる。
【0021】
上記発明においては、前記硬化接着工程で、未硬化ハニカムサンドイッチ構造をバッグフィルムにて被覆し、該バッグフィルム内を真空引きすることも可能である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0023】
図1は、本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の積層工程の一例を説明する斜視図である。本発明の実施の形態にて使用するプリプレグ1は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、SiC繊維等の強化繊維の織布に、熱に反応して硬化する性質を有する合成樹脂(熱硬化性合成樹脂)を含浸させたものであり、シート状に形成されている。なお、プリプレグ1には、強化繊維を互いに交差するように織り込んだ織布に熱硬化性合成樹脂を含浸させたものの他、一方向へ引き揃えた強化繊維に熱硬化性合成樹脂を含浸させたものも使用することができる。本実施の形態に係る積層工程においては、まずこのプリプレグ1を所要の大きさ及び形状に裁断し、所要枚数積層し、更に端部を非直線形状に形成したものであって、積層したプリプレグ1よりもその面積が小さいプリプレグ2を、積層体の最上部に重ねて積層し、第1プリプレグ積層面板3を得る。
【0024】
このとき、複合材料ハニカムサンドイッチ構造において、部分的に強度を増すことが必要な場合には、図1に示す如く、補強が必要な部分の積層数を増やすための(プライアップ用の)プリプレグ2の端部を非直線形状とすることができる。このようにして、段部11が非直線形状となったプライアップ部12を有する第1プリプレグ積層面板3を構成することができる。
【0025】
図2は、本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の積層工程の他の例を説明する斜視図である。複合材料ハニカムサンドイッチ構造が特に強度を増す部分を必要としない場合には、図2に示す如く、端部が非直線形状をなす帯状のプリプレグ2aをプリプレグ1の上に重ねて積層し、第1プリプレグ積層面板3aとする。なお、以下の説明においては、図1に示した第1プリプレグ積層面板3を使用して、複合材料ハニカムサンドイッチ構造を製造する方法について説明するが、図2に示した第1プリプレグ積層面板3aを使用した場合についてもその手順は同様である。
【0026】
図3は、本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の被覆工程及び硬化接着工程の概要を示す模式的側面図である。積層工程にて形成した第1プリプレグ積層面板3は、平面又は曲面形状の取付面を有する成形冶具の上に、段部11(図1参照)を有する面、即ち非直線形状をなす端部を有するプリプレグ2が晒された面を上側として載置される(図示せず)。そして、端部がテーパ状をなすハニカムコア4の下面に第1プリプレグ積層面板3の上面(段部11を有する面)を合わせるようにしてハニカムコア4が第1プリプレグ積層面板3の上に載置され、更にその上から、別途形成された第2プリプレグ積層面板5が被せられる。これにより、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5によってハニカムコア4を挟むように被覆されることとなる。なお、第2プリプレグ積層面板5は、前述したプリプレグ1が必要数だけ積層されたものであり、その両面の何れかに第1プリプレグ積層面板3の如き段部が設けられた構成であってもよいし、両面の何れにも段部が設けられていない構成であってもよい。
【0027】
また、このときには、ハニカムコア4のテーパの厚さが減少する方向へ向かってその表面高さが前記段部11で一段高くなるように、第1プリプレグ積層面板3の上にハニカムコア4が載置される。なお、段部11の向きはこれに限定されるものではなく、ハニカムコア4のテーパの厚さが増大する方向へ向かってその表面高さが段部11で一段高くなるように、第1プリプレグ積層面板3の上にハニカムコア4を載置してもよい。
【0028】
かかる被覆工程においては、図3(a)に示すように、第1プリプレグ積層面板3とハニカムコア4との間、及び第2プリプレグ積層面板5とハニカムコア4との間に、夫々フィルム状の接着剤6を介在させて、未硬化ハニカムサンドイッチ構造7aを形成してもよいし、図3(b)に示すように、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5を夫々ハニカムコア4に直接密着させて、未硬化ハニカムサンドイッチ構造7bを形成してもよい。なお、接着剤6は、未硬化の熱硬化性合成樹脂によって構成されたものである。
【0029】
図4は、本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の硬化接着工程の概要を説明する模式的側面図である。未硬化ハニカムサンドイッチ構造7a(7b)には、ナイロン製のバッグフィルム8が被覆され、このバッグフィルム8ごとオートクレーブ(図示せず)内に入れられる。そして、オートクレーブにより、バッグフィルム8が加圧されるとともに加熱され、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5の硬化と、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5並びにハニカムコア4の接着とが略同時に進行する。図4に示すように、このときバッグフィルム8内を真空引きしつつ、加圧・加熱処理を行ってもよいし、真空引きを行わずに加圧・加熱処理を行ってもよい。
【0030】
ここで、図3(a)のように、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5と、ハニカムコア4との間に接着剤6が介在されている場合には、この接着剤6が熱硬化し、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5と、ハニカムコア4とが夫々接着される。
【0031】
また、図3(b)のように、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5と、ハニカムコア4とが直接密着されている場合には、オートクレーブの加熱により第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5の夫々に含まれる熱硬化性合成樹脂が一旦軟化して滲み出し、この熱硬化性合成樹脂が熱硬化することにより、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5と、ハニカムコア4とが夫々接着される。
【0032】
このような硬化接着工程においては、加熱によって第1プリプレグ積層面板3に含まれる熱硬化性合成樹脂の粘度が一旦低下し、その上に載置されているハニカムコア4が滑りやすい状態となり、また未硬化ハニカムサンドイッチ構造の外縁部のテーパにより、ハニカムコア4に前記テーパの厚さが増大する方向へ力が加わることとなるが、この方向に向かって第1プリプレグ積層面板3の表面が段部11で一段低くなっているため、ハニカムコア4の前記段部11の近傍のハニカムセルが当該段部11のエッジ領域に押し付けられる。このとき、第1プリプレグ積層面板3の段部11が非直線形状となっているため、この形状に沿うようにハニカムコア4の段部11の近傍のハニカムセルが変形し、より多くの部分で前記段部11のエッジ領域にハニカムセルの壁部が当接すると共に、波形状の段部11とハニカムコア4とが噛合することとなって、ハニカムコア4の滑りが防止される。
【0033】
また、前述したように、プライアップ部を設けない第1プリプレグ積層面板3aを用いて複合材料ハニカムサンドイッチ構造を製造するときには、図2に示すように、端部を非直線形状とした例えば帯状のプリプレグ2aを第1プリプレグ積層面板3aの最上段に積層するが、このときハニカムコア4のテーパ部近傍に段部11aが位置するように、第1プリプレグ積層面板3aを構成することが好ましい。これは、ハニカムコア4のテーパ部近傍に横向きの力が作用するため、プライアップ部を設けない場合にはこのテーパ部近傍においてハニカムセルの潰れが多く発生するためである。また、この場合には、プリプレグ2aを図2に示す如き帯状に構成することにより、製造した複合材料ハニカムサンドイッチ構造を重量を可及的に小さくしつつ、ハニカムセルの潰れを防止することができる。しかしながら、プリプレグ2aを帯状とせず、幅広の面板状としてもよいことはいうまでもない。
【0034】
このようにして、第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5が硬化し、しかも第1プリプレグ積層面板3及び第2プリプレグ積層面板5並びにハニカムコア4が接着することにより、複合材料ハニカムサンドイッチ構造が完成する。
【0035】
ここで、図1においては、プライアップ用のプリプレグ2の端部形状を略台形波とした場合について示している。また、図2においては、プリプレグ2aの端部形状を略正弦波とした場合について示している。このように、プリプレグ2,2aの端部の非直線形状は、波形とすることが好ましい。これは、プリプレグ2,2aの端部を波形状とすることにより、端部が所定の長さごとに規則正しく凹凸を繰り返す形状となり、前述したようなハニカムセルの壁部が当接する段部11,11aのエッジ領域の大きさがプリプレグ2,2aの端部の全長に亘って略均一となり、部分的にハニカムコア4が滑りやすい箇所の発生が防止されるためである。
【0036】
図5は、図1に示すプリプレグ2の端部形状の詳細を示す平面図である。図1に示したプリプレグ2の端部は、図5に示す如く、略台形波の傾斜部9の波長方向に対する傾斜角度θが、90°<θ≦135°を満たすことが好ましい。これは、図中矢符にて示す滑り方向にハニカムコア4が滑るため、微小な滑りによってハニカムコア4のハニカムセルを傾斜部9に沿った形状に変形させるためには、ハニカムコア4の滑り方向に傾斜部9がある程度の角度をもって向き合うようにすることが望ましいと考えられるためである。
【0037】
また、台形波の凹部の長さは、ハニカムコア4のハニカムセル5〜20個分とし、波形の振幅がハニカムセル1〜5個分の長さとすることが好ましい。これは、凹部のサイズをハニカムセル1個分程度とすると、ハニカムコア4が滑ったときにハニカムセルが凹部をはみ出すことがあり、滑りを効率的に防止することができないと考えられ、また凹部のサイズをハニカムセル数十個分とすると、凹部の中央付近には大きい直線部分が含まれることとなり、この部分で滑りが発生する蓋然性が高くなるためである。
【0038】
図6及び図7は、複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造に使用されるプリプレグ積層面板の他の例を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法においては、図6及び図7に夫々示す如く、段部11b,11cが台形波状又は正弦波状ではなく、矩形波状又は三角波状とした第1プリプレグ積層面板3b,3cを使用することによっても、ハニカムコア4の滑りの発生を抑えることができる。このとき、夫々の波形の凹部の長さをハニカムコア4のハニカムセル5〜20個分とし、振幅をハニカムセル1〜5個分の長さとすることにより、ハニカムコア4の滑りをより一層効率的に防止することができる。
【0039】
本願発明者らは、従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法(以下、従来方法という)と、本発明に実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法(以下、本願方法という)との比較実験を行った。図8は、その実験結果を示す平面図であり、(a)は、従来方法における実験結果を示す平面図であり、(b)は、本願方法における実験結果を示す平面図である。従来方法についての実験では、第1プリプレグ積層面板の段部11dを直線形状として、複合材料ハニカムサンドイッチ構造10dを製造し、この複合材料ハニカムサンドイッチ構造10dのX線写真を撮像した。また、本願方法についての実験では、第1プリプレグ積層面板3の段部11を台形波状として、複合材料ハニカムサンドイッチ構造10を製造し、この複合材料ハニカムサンドイッチ構造10のX線写真を撮像した。
【0040】
図8(a),(b)は、これらのX線写真によって夫々得られたハニカムコア4の形状を図示したものである。また、図中波線は段部11,11dの位置を示しており、この波線より図中上側が、段部により一段高くなっている部分である。
【0041】
図8(a)に示す如く、従来方法で製造した複合材料ハニカムサンドイッチ構造10dのハニカムコア4dは、段部11dの近傍においてハニカムセルが著しく変形している。これに比して本願方法で製造した複合材料ハニカムサンドイッチ構造10のハニカムコア4は、図8(b)に示す如く、段部11の波形に沿ってハニカムセルが僅かに変形しているものの、その変形量は従来方法で製造したものより著しく小さい。このような実験により、本願方法が、硬化接着工程においてハニカムコアが潰れるという製造不良に対して非常に有効であることがわかった。
【0042】
また、上述したような本願方法においては、端部が非直線形状となるようにプリプレグ2,2aを裁断し、これによって第1プリプレグ積層面板3,3aを形成すれば、他の工程は従来の一般的な複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法と同様であるので、特別な処理を必要とせず、従来方法と比べて製造が長時間化することがない。
【0043】
また、複合材料ハニカムサンドイッチ構造の外周部の余肉部(ソリッド部)を大きくする必要がなく、また余肉部を押さえつけるための特別な専用冶具等を必要としないので、製造コストの増大化を防止できる。
【0044】
【発明の効果】
本発明に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法による場合は、第1プリプレグ積層面板の段部形状が非直線的となり、直線形状の段部に比べて、ハニカムコアに強く押し付けられる段部のエッジ領域が大きくなるため、ハニカムコアの滑りが抑制される。また、段部形状が非直線的であるため、ハニカムコアのセルがこの段部形状に沿うように変形し、段部とハニカムコアとが噛合し、これによってもハニカムコアの滑りが抑制される。
【0045】
更に、未硬化のプリプレグに、端部が非直線形状をなすプリプレグを段状に積層するだけであるので、従来に比して手間の削減及び製造時間の短縮が可能であり、また余肉部を可及的に小さくすることができ、特別な専用冶具も必要としない等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の積層工程の一例を説明する斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の積層工程の他の例を説明する斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の被覆工程及び硬化接着工程の概要を示す模式的側面図であり、(a)は、第1及び第2プリプレグ積層面板とハニカムコアとの間に接着剤を介在させる場合の被覆工程及び積層工程を示しており、(b)は、第1プリプレグ積層面板及び第2プリプレグ積層面板を夫々ハニカムコアに直接密着させる場合の被覆工程及び積層工程を示している。
【図4】本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の硬化接着工程の概要を説明する模式的側面図である。
【図5】図1に示すプリプレグの端部形状の詳細を示す平面図である。
【図6】本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造に使用されるプリプレグ積層面板の他の例を示す斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造に使用されるプリプレグ積層面板の他の例を示す斜視図である。
【図8】従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法と、本発明に実施の形態に係る複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法との比較実験の結果を示す平面図であり、(a)は、従来方法における実験結果を示す平面図であり、(b)は、本願方法における実験結果を示す平面図である。
【図9】従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法の一工程を説明する模式図であり、(a)は、ハニカムコアが潰れる前の状態を示し、(b)は、ハニカムコアが潰れた状態を示している。
【図10】従来の複合材料ハニカムサンドイッチ構造に用いられるプリプレグ積層面板の構成を模式的に示す斜視図である。
【図11】プライアップ部を設けた複合材料ハニカムサンドイッチ構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1,2,2a プリプレグ
3,3a,3b,3c 第1プリプレグ積層面板
4 ハニカムコア
5 第2プリプレグ積層面板
6 接着剤
7a,7b 未硬化ハニカムサンドイッチ構造
8 バッグフィルム
9 傾斜部
10,10d 複合材料ハニカムサンドイッチ構造
11,11a,11b,11c,11d 段部
12 プライアップ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure in which a composite material face plate is bonded to both surfaces of a honeycomb core.
[0002]
[Prior art]
For structural parts such as aircraft and automobiles, a composite honeycomb sandwich structure that is lightweight and excellent in rigidity is frequently used. This composite material honeycomb sandwich structure has a structure in which composite face plates are bonded to both surfaces of a honeycomb core.
[0003]
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining one step of a method for producing a conventional composite material honeycomb sandwich structure. In such a conventional method for manufacturing a honeycomb sandwich structure of a composite material, a required number of uncured prepregs in which reinforcing fibers are impregnated with a thermosetting synthetic resin are laminated to form two prepreg laminated
[0004]
In such a conventional composite material honeycomb sandwich structure manufacturing method, the end of the
[0005]
In addition, the composite material honeycomb sandwich structure may require partial increase in strength depending on the intended use. FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration of a prepreg laminated
[0006]
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a composite material honeycomb sandwich structure provided with a ply-
[0007]
In order to eliminate the manufacturing defect of such a composite honeycomb sandwich structure, the synthetic resin is filled in the cells in the outer peripheral portion of the honeycomb core, this is cured, and a pin or a bolt is passed through the through hole provided in the synthetic resin, As a result, a method of preventing the honeycomb core from slipping by fixing the uncured honeycomb sandwich structure to the mounting table (see Patent Document 1), and a plate-like elasticity in the surplus portion where the prepreg laminated face plates covering the honeycomb core overlap each other. Place the member and the presser member, or secure the width of the surplus part more than a predetermined dimension, increase the frictional force between the prepreg laminated face plates due to the weight of the presser member, and the edge effect of the presser member, or surplus Proposed is a method for preventing the honeycomb core from slipping by increasing the frictional force between the prepreg laminated face plates due to the weight of the part (see Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 257397 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-150575
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method for manufacturing a honeycomb sandwich structure of a composite material disclosed in
[0010]
In addition, it is not preferable to increase the surplus portion (solid portion) of the outer peripheral portion of the composite material honeycomb sandwich structure with respect to the component dimensions from the viewpoint of securing rigidity, and the manufacturing cost increases if the surplus portion is cut off. Although the surplus portion is required to be as small as possible, the conventional method for manufacturing a honeycomb sandwich structure disclosed in
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and while preventing slippage of the honeycomb core, it is possible to reduce labor and manufacturing time as compared with the prior art, and to reduce the surplus portion as much as possible. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a composite honeycomb sandwich structure that can be reduced in size and does not require a special dedicated jig.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a composite honeycomb sandwich structure according to the present invention includes an uncured prepreg in which a reinforcing fiber is impregnated with a thermosetting synthetic resin and an uncured end having a non-linear shape. A lamination step of laminating prepregs in a step-like manner, and a surface having a step portion of the first prepreg laminated face plate formed in the lamination step is superimposed on one surface of the honeycomb core having a tapered end, and the other surface of the honeycomb core A coating step in which a separately formed second prepreg laminated face plate is closely attached and the honeycomb core is sandwiched between the first and second prepreg laminated face plates, and an uncured honeycomb sandwich structure formed by the coating step The first and second prepreg laminated face plates are cured, and the first and second prepreg laminated face plates and the honeycomb core are heated. Having substantially a curing bonding step for simultaneously bonding and.
[0013]
As a result, the step shape of the first prepreg laminated face plate becomes non-linear, and the edge area of the step portion that is strongly pressed against the honeycomb core becomes larger than that of the straight shape step portion, so that the honeycomb core slip is suppressed. The In addition, since the step shape is non-linear, the cells of the honeycomb core are deformed so as to follow the step shape, and the step portion and the honeycomb core mesh with each other, thereby suppressing the slip of the honeycomb core. .
[0014]
Furthermore, since the prepreg whose end portion has a non-linear shape is simply laminated in a stepped manner on the uncured prepreg, it is possible to reduce labor and manufacturing time as compared with the conventional method, and to reduce the surplus portion. Can be made as small as possible, and no special dedicated jig is required.
[0015]
In this case, it is preferable to laminate an uncured prepreg whose end portion is corrugated on the uncured prepreg in the laminating step.
[0016]
In this case, the waveform is preferably a substantially trapezoidal wave, and more preferably, the inclination angle θ of the inclined portion of the substantially trapezoidal wave satisfies 90 ° <θ ≦ 135 °.
[0017]
In the said invention, the said waveform can be made into a substantially rectangular wave, a substantially sine wave, or a substantially triangular wave.
[0018]
In the above invention, the corrugated concave portion of the uncured prepreg having a corrugated end is set to a length corresponding to 5 to 20 honeycomb cells of the honeycomb core, and the corrugation amplitude is set to a length corresponding to 1 to 5 honeycomb cells. Preferably.
[0019]
In the said invention, it is preferable to laminate | stack an uncured prepreg so that the lamination | stacking step part of a prepreg may be located in the taper part vicinity of a honeycomb core at the said lamination process.
[0020]
In the above invention, in the covering step, a film-like adhesive is interposed between the first and second prepreg laminated face plates and the honeycomb core, and the honeycomb core is formed by the first and second prepreg laminated face plates. It can also coat | cover so that it may be pinched | interposed.
[0021]
In the above-mentioned invention, it is also possible to cover the uncured honeycomb sandwich structure with a bag film and to vacuum the inside of the bag film in the curing and bonding step.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for producing a composite material honeycomb sandwich structure according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a perspective view for explaining an example of a stacking step of a method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to an embodiment of the present invention. The
[0024]
At this time, if it is necessary to partially increase the strength in the composite material honeycomb sandwich structure, as shown in FIG. 1, a prepreg 2 (for ply-up) for increasing the number of laminated portions where the reinforcement is required. The end of the can be non-linear. Thus, the 1st prepreg laminated
[0025]
FIG. 2 is a perspective view for explaining another example of the stacking step of the method for manufacturing the composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention. When the composite honeycomb sandwich structure does not particularly require a portion where the strength is increased, as shown in FIG. 2, a strip-shaped
[0026]
FIG. 3 is a schematic side view showing an outline of the covering step and the curing and bonding step of the method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention. The first prepreg laminated
[0027]
At this time, the honeycomb core 4 is mounted on the first prepreg laminated
[0028]
In such a covering step, as shown in FIG. 3A, a film-like film is formed between the first prepreg laminated
[0029]
FIG. 4 is a schematic side view for explaining the outline of the curing and bonding step of the method for manufacturing the composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention. The uncured
[0030]
Here, when an adhesive 6 is interposed between the first prepreg laminated
[0031]
Further, as shown in FIG. 3B, when the first prepreg laminated
[0032]
In such a curing and bonding step, the viscosity of the thermosetting synthetic resin contained in the first prepreg laminated
[0033]
Further, as described above, when the composite material honeycomb sandwich structure is manufactured by using the first prepreg laminated
[0034]
In this way, the first prepreg laminated
[0035]
Here, FIG. 1 shows a case where the end shape of the
[0036]
FIG. 5 is a plan view showing details of the end shape of the
[0037]
In addition, the length of the concave portion of the trapezoidal wave is preferably 5 to 20 honeycomb cells of the honeycomb core 4 and the amplitude of the waveform is preferably 1 to 5 honeycomb cells. This is because if the size of the concave portion is about one honeycomb cell, the honeycomb cell may protrude from the concave portion when the honeycomb core 4 slips, and it is considered that the sliding cannot be effectively prevented. This is because a large straight portion is included in the vicinity of the center of the recess, and the probability that slippage occurs in this portion increases.
[0038]
6 and 7 are perspective views showing another example of the prepreg laminated face plate used for manufacturing the composite material honeycomb sandwich structure. In the method for manufacturing the composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 7, the
[0039]
The inventors of the present invention provide a method for manufacturing a conventional composite material honeycomb sandwich structure (hereinafter referred to as a conventional method) and a method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present method). A comparative experiment was conducted. FIG. 8 is a plan view showing the experimental results, (a) is a plan view showing the experimental results in the conventional method, and (b) is a plan view showing the experimental results in the present method. In the experiment for the conventional method, the composite material
[0040]
8A and 8B illustrate the shapes of the honeycomb cores 4 obtained by these X-ray photographs. Moreover, the wavy line in the figure shows the position of the
[0041]
As shown in FIG. 8A, in the honeycomb core 4d of the composite material
[0042]
Further, in the method of the present invention as described above, if the
[0043]
In addition, it is not necessary to increase the surplus portion (solid portion) of the outer peripheral portion of the composite material honeycomb sandwich structure, and no special dedicated tool for pressing the surplus portion is required, thereby increasing the manufacturing cost. Can be prevented.
[0044]
【The invention's effect】
In the manufacturing method of the composite material honeycomb sandwich structure according to the present invention, the stepped shape of the first prepreg laminated face plate becomes non-linear, and the edge of the stepped portion that is strongly pressed against the honeycomb core compared to the linear shaped stepped portion Since the area becomes large, the sliding of the honeycomb core is suppressed. In addition, since the step shape is non-linear, the cells of the honeycomb core are deformed so as to follow the step shape, and the step portion and the honeycomb core mesh with each other, thereby suppressing the slip of the honeycomb core. .
[0045]
Furthermore, since the prepreg whose end portion has a non-linear shape is simply laminated in a stepped manner on the uncured prepreg, it is possible to reduce labor and manufacturing time as compared with the conventional method, and to reduce the surplus portion. Therefore, the present invention has an excellent effect that a special dedicated jig is not required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a stacking process of a method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view for explaining another example of the stacking step of the method for manufacturing the composite honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic side view showing an outline of a covering step and a curing and bonding step of the manufacturing method of the composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention, and (a) shows first and second prepreg laminations. The covering process and lamination | stacking process in the case of interposing an adhesive agent between a faceplate and a honeycomb core are shown, (b) shows the case where the 1st prepreg lamination faceplate and the 2nd prepreg lamination faceplate are each closely_contact | adhered directly to a honeycomb core The covering process and the laminating process are shown.
FIG. 4 is a schematic side view for explaining the outline of the curing and bonding step of the method for manufacturing the composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing details of an end shape of the prepreg shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing another example of a prepreg laminated face plate used for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing another example of the prepreg laminated face plate used for manufacturing the composite material honeycomb sandwich structure according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing the results of a comparative experiment between a conventional method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure and a method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to an embodiment of the present invention. It is a top view which shows the experimental result in a conventional method, (b) is a top view which shows the experimental result in this application method.
FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams for explaining one step of a method for manufacturing a conventional composite material honeycomb sandwich structure. FIG. 9A shows a state before the honeycomb core is crushed, and FIG. Indicates the state.
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration of a prepreg laminated face plate used in a conventional composite material honeycomb sandwich structure.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a composite honeycomb sandwich structure provided with a ply-up portion.
[Explanation of symbols]
1, 2,
Claims (10)
熱硬化性合成樹脂を強化繊維に含浸させた未硬化のプリプレグに、端部が非直線形状をなす、前記プリプレグよりも面積の小さい別の未硬化のプリプレグを段付きとなるように積層して第1プリプレグ積層面板を構成する積層工程と、
前記ハニカムコアの一面に、前記第1プリプレグ積層面板の段付き部を有する面を、該段付き部が前記ハニカムコアのテーパ部の範囲またはその近傍に位置するように合わせ、該第1プリプレグ積層面板と別途形成された第2プリプレグ積層面板との間に前記ハニカムコアを挟むように被覆して未硬化ハニカムサンドイッチ構造を構成する被覆工程と、
前記未硬化ハニカムサンドイッチ構造を加圧するとともに加熱して、前記第1及び第2プリプレグ積層面板の硬化と、該第1及び第2プリプレグ積層面板並びに前記ハニカムコアの接着とを略同時に行う硬化接着工程と
を有する複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法。 A method of manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure in which a honeycomb core having a tapered portion is sandwiched between and bonded between two prepreg laminated face plates,
The uncured prepreg impregnated with a thermosetting synthetic resin reinforcing fibers, the end portion forms a non-linear shape, another uncured prepreg smaller area than the prepreg are laminated so as to be stepped A laminating step for constituting the first prepreg laminated face plate ;
Wherein the one surface of the honeycomb core, combined before Symbol surface having a stepped portion of the first prepreg laminated faceplate, as stepped-in portion is positioned in the range or near the tapered portion of the honeycomb core, said first prepreg A coating step of forming an uncured honeycomb sandwich structure by covering the honeycomb core between the laminated face plate and a separately formed second prepreg laminated face plate;
Was heated with pressurizing the uncured honeycomb sandwich structure, the first and the hardening of the second prepreg laminate faceplate, said first and substantially curing bonding process carried out simultaneously with the adhesive of the second prepreg laminated surface plates and the honeycomb core A method for producing a composite honeycomb sandwich structure comprising:
該バッグフィルム内を真空引きする請求項1乃至9の何れかに記載の複合材料ハニカムサンドイッチ構造の製造方法。In the curing and bonding step, the uncured honeycomb sandwich structure is covered with a bag film,
The method for manufacturing a composite material honeycomb sandwich structure according to any one of claims 1 to 9 , wherein the bag film is evacuated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003103879A JP3822182B2 (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Manufacturing method of composite material honeycomb sandwich structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003103879A JP3822182B2 (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Manufacturing method of composite material honeycomb sandwich structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004306455A JP2004306455A (en) | 2004-11-04 |
JP3822182B2 true JP3822182B2 (en) | 2006-09-13 |
Family
ID=33466857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003103879A Expired - Fee Related JP3822182B2 (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Manufacturing method of composite material honeycomb sandwich structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3822182B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4494168B2 (en) * | 2004-11-09 | 2010-06-30 | ユニバーサル造船株式会社 | FRP sandwich molding and manufacturing method thereof |
JP2007098819A (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Manufacturing method of sandwich panel |
JP5417461B2 (en) * | 2012-01-10 | 2014-02-12 | 三菱レイヨン株式会社 | Manufacturing method of laminate |
WO2014080692A1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | コニカミノルタ株式会社 | Portable-type radiography device |
JP7114367B2 (en) | 2018-06-28 | 2022-08-08 | 三菱重工業株式会社 | Forming method for composite structure |
CN115350976A (en) * | 2022-07-21 | 2022-11-18 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Aramid fiber paper honeycomb core side pressure resistance pretreatment method and aramid fiber paper honeycomb core |
-
2003
- 2003-04-08 JP JP2003103879A patent/JP3822182B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004306455A (en) | 2004-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4191343B2 (en) | Method for manufacturing honeycomb sandwich panel | |
JP5728492B2 (en) | Composite ply stabilization mechanism and method | |
US20090239018A1 (en) | Prepreg peel ply for continuously forming composite material | |
JP5891244B2 (en) | Method and apparatus for compressing a composite radius | |
JPH10512820A (en) | Manufacturing method of honeycomb core composite product | |
JP2013512798A (en) | Sandwich structure having rest mechanism and method for producing the same | |
EP2569142B1 (en) | Method of making a composite sandwich structure | |
WO2020121648A1 (en) | Molding method and molding jig for laminated body | |
JP6583966B2 (en) | Panel made of laminate and method for producing the same | |
JP2005059596A (en) | Method for forming stepped laminate | |
US7138031B2 (en) | Mandrel and method for manufacturing composite structures | |
JP3822182B2 (en) | Manufacturing method of composite material honeycomb sandwich structure | |
US10583642B2 (en) | Honeycomb structural body and method of manufacturing honeycomb structural body | |
JP4328579B2 (en) | Method for manufacturing honeycomb sandwich panel | |
EP1641611B1 (en) | Laminate with fill layer | |
JP2001038752A (en) | Apparatus and method for molding composite material curved surface panel | |
JPH10296864A (en) | Device and method for molding composite material | |
JPH07180281A (en) | Honeycomb sandwich panel and manufacture thereof | |
JP2006192629A (en) | Structural member and its forming method | |
JP3267789B2 (en) | Manufacturing method and forming apparatus for honeycomb sandwich structure | |
JPS5942621B2 (en) | Method of manufacturing honeycomb sand german structure | |
JP3493131B2 (en) | Method for manufacturing bisect type fiber reinforced plastic honeycomb core | |
US20220388259A1 (en) | Apparatus, system, and method for reinforcing composite structure | |
JP3323373B2 (en) | Method of manufacturing honeycomb core made of fiber reinforced plastic | |
JPH05185542A (en) | Structure with multilayer honeycomb core and manufacture thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050303 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060411 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060525 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060620 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060621 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3822182 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |