JP4720189B2 - 周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、周波数選択板（frequency selective surface)を積層した繊維強化プラスチックパネルの製造方法にかかわり、更に詳しくは艦船用レドーム（ＡＥＭ／Ｓ：エンクローズドマスト）等に使用される周波数選択板を積層した大型の繊維強化プラスチックパネルをバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ：Vacuum-assisted Resin Transfer Molding) により製造する周波数選択板を積層した繊維強化プラスチックパネルの製造方法に関するものである。

従来、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）パネル等の樹脂成形物を製造する場合、樹脂トランスファー成形法（ＲＴＭ）またはバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）が知られているが、特に船舶等の分野では近年大型船体の繊維強化プラスチックパネル化の開発に伴って、大型樹脂成形物はオートクレーブ法に入れて成形するには限度があるため、バキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）による繊維強化プラスチックパネルの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では艦船の上構マスト部のステルス化（レーダー等に捕捉され難くする）のために、周波数選択板（FSS ：frequency selective surface)を適用した艦船用レドーム（ＡＥＭ／Ｓ：エンクローズドマスト）の開発も進んでいる。

然しながら、艦船用レドームの場合は、スキン材にＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を使用したハニカムコアサンドイッチパネル構造で、パネルを組み合わせた多面体構造になっている上、オートクレーブの硬化設備では成型出来ない大きなサイズである。このことから、バキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）による成形方法が望ましいが、上記のような周波数選択板を艦船用レドームに組込んだ成形方法は未だ提案されていないのが現状である。

上記のバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）により、周波数選択板を予めコア材（例えば、フォーム材、シンタクチックフォーム材、木材）に接着し、この周波数選択板コアパネルをコア材として使用することにより実現は可能である。しかし、周波数選択板をコア材に接着剤を介して接着する際、周波数選択板とコア材との間に接着剤及びコア材表面から出る空気等の泡によるエアートラップ（空気溜まり）が発生することが本願発明者等の実験結果等から明らかになっており、このエアートラップが、後々に周波数選択板コアパネルの層間剥離を招く原因となっていた。
特開２００１−９６６１１号公報

この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたもので、周波数選択板とコア材とを接着剤を介して接着する際、周波数選択板とコア材との間にエアートラップを発生させることなく、後における周波数選択板コアパネルの層間剥離を有効に防止して、バキューム樹脂トランスファー成形法により大型樹脂成形物を効率良く製造することが出来る周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルの製造方法を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、コア材の表面に液状接着剤を均一に塗布した後、金属箔のパターン間にそれぞれ直径0.5 〜3.0mm である貫通穴を形成した周波数選択板を少なくとも一層以上積層させて全体を均一に均して一体的に形成し、この積層体を金属製のベース部材上に敷設したゴム状弾性シートに載置した後、積層体上に繊維補強基材を積層させた状態で、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、該バキュームバック内の積層体をバッキュームした状態で積層体内に積層体の一方から反応樹脂材料を供給すると共に、積層体の他方から反応樹脂材料を均一に吸引させて、前記繊維補強基材に反応樹脂材料を均一に含浸させると共に硬化させることを要旨とするものである。

ここで、前記周波数選択板の金属箔のパターン間に形成する貫通穴は、直径0.5 〜3.0mm であり、また前記コア材が、フォーム材、シンタクチックフォーム材、木材から選ばれた一つを使用するものである。

このような製造方法により、周波数選択板とコア材とを接着剤を介して接着する際、周波数選択板とコア材との間にエアートラップを発生させることなく、後における周波数選択板コアパネルの層間剥離を有効に防止して、バキューム樹脂トランスファー成形法により大型樹脂成形物を効率良く製造することが出来るものである。

この発明は、上記のようにコア材の表面に液状接着剤を均一に塗布した後、金属箔のパターン間にそれぞれ直径0.5 〜3.0mm である貫通穴を形成した周波数選択板を少なくとも一層以上積層させて全体を均一に均して一体的に形成し、この積層体を金属製のベース部材上に敷設したゴム状弾性シートに載置した後、積層体上に繊維補強基材を積層させた状態で、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、該バキュームバック内の積層体をバッキュームした状態で積層体内に積層体の一方から反応樹脂材料を供給すると共に、積層体の他方から反応樹脂材料を均一に吸引させて、前記繊維補強基材に反応樹脂材料を均一に含浸させると共に硬化させるので、周波数選択板とコア材との間にエアートラップを発生させることなく、後における周波数選択板コアパネルの層間剥離を有効に防止して、バキューム樹脂トランスファー成形法により大型樹脂成形物を効率良く製造することが出来る効果がある。

以下、添付図面に基づきこの発明の実施の形態を説明する。

図１は、この発明を実施した周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルのの分解斜視図、図２はこの発明の周波数選択板の正面図、図３は一体的に積層させた繊維強化プラスチックパネルの斜視図を示し、前記繊維強化プラスチックパネルは、フォーム材、シンタクチックフォーム材、木材から選ばれたコア材１の表裏面に、２液型エポキシ系樹脂等から成る液状接着剤２を均一に塗布し、更に複数個の貫通穴４を備えた周波数選択板５（FSS ：frequency selective surface)を積層させるものである。

その積層方法としては、前記コア材１の表裏面に液状接着剤２を塗布した後に、図２に示すような金属箔３のパターン間に複数個の貫通穴４をそれぞれ形成した周波数選択板５（FSS ：frequency selective surface)を積層させてへら等により全体を均一に均して一体的に形成する。この際、周波数選択板５に形成した貫通穴４からコア材１と周波数選択板５との間に混入していた空気の泡（エアートラップ）や、コア材１の表面から出る空気等を液状接着剤２の流動と共に接着面と反対側に押し、これにより、後に周波数選択板５とコア材１との間にエアートラップを発生させることなく、後において周波数選択板コアパネルの層間剥離を有効に防止出来るものである。

なお、周波数選択板５（FSS ：frequency selective surface)は、軽金属板により形成され、また特定の周波数を透過、または遮断するために、例えば、同一形状の金属製小片（パッチと呼称されている）をアレイ状に並べたり、同一形状の穴（アパチャと呼称されている）を金属板からアレイ状にくり貫いた構造を形成して使用することも可能である。

また、金属箔３のパターン間に形成する貫通穴４の大きさは、直径0.5mm 〜3.0mm が好ましい。貫通穴４の大きさを直径0.5mm 〜3.0mm にすることによって、液状の接着剤の排出性と接着性をより高いレベルで両立する事が出来る。

このようにして、液状接着剤２を介して少なくとも一枚以上の周波数選択板５を積層させて成形した大型の積層体Ｓを図４に示すようなバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）により製造するものである。

次に、上記のような周波数選択板５を組込んだ大型の繊維強化プラスチックパネルをバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）により製造する方法を具体的に説明する。

先ず、金属製のベース部材６上にゴム状弾性シート７を敷設し、このゴム状弾性シート上７に、繊維強化樹脂シート８（繊維補強基材）、周波数選択板５を液状接着剤２を介して表裏面に接着した非金属材料から成るコア材１を載置し、更に繊維強化樹脂シート８（繊維補強基材）を少なくとも一層以上順次積層させて積層体Ｗを形成する。

その後、ゴム状弾性シート７上の積層体Ｗの側面にテーパ付きのダム９を配置すると共に、吸引側にはエアウェーブで覆ったスパイラル状のホース１０を配設し、積層体Ｗの全体を樹脂材料投入口と、前記ホース１０に接続した吸引パイプ１１を周縁部に配設したフィルム状のバキュームバック１２で覆い、周縁部をベース部材６上に接着テープ１３等で密閉する。

その後、バキュームバック１２内の積層体Ｗをバキューム配管１４に接続したバキュームポンプＰで均一にバッキュームし、内部を真空状態にした状態で樹脂材料供給タンク１５に接続する樹脂材料投入口から積層体の繊維強化樹脂シート８に常温硬化型の反応樹脂材料Ｑ（例えば、ビニールエステル等の熱可塑性材料）を供給して均一に含浸させ、反応樹脂材料Ｑの反応熱により含浸硬化させる。

このように、反応樹脂材料Ｑを均一な圧力で均一に供給して含浸硬化させるので、反応樹脂材料Ｑが熱容量の大きい金属製のベース部材６に直接接触することがなく、この結果、樹脂成形物の発熱した反応熱が金属製のベース部材６に吸熱されることがなく硬化不良を有効に防止することが出来ると共に、むらの無い製品を製造することが出来るものである。

このように、大型の繊維強化樹脂成形物を製造する場合、上記のようなエアウェーブで覆ったスパイラル状のホース１０を使用して反応樹脂材料Ｑを抽出させることで、時間差を持たせて樹脂材料の注入を行うことが出来、均一に反応樹脂材料Ｑを含浸させることが出来るものである。

なお、この発明の実施例としては、
例えば、繊維強化樹脂成形物から成る積層体Ｗの大きさ（タテ×ヨコ×厚さ）：４ｍ×７ｍ×１０ｍｍ、バッキュームポンプＰによる吸引圧力：０．１Ｍｐａ
反応樹脂材料Ｑの樹脂材料供給タンク１５からの樹脂材料の供給量：４２０kg
なお、流量は始めは多く、徐々に少なくなるようにするものである。

この発明を実施した周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルのの分解斜視図である。 この発明の周波数選択板の正面図である。 一体的に積層させた繊維強化プラスチックパネルの斜視図である。 繊維強化プラスチックパネルの一部拡大断面図である。

符号の説明

１ コア材 ２ 液状接着剤
３ 金属箔 ４ 貫通穴
５ 周波数選択板 ６ ベース部材
７ ゴム状弾性シート ８ 繊維強化樹脂シート
９ ダム １０ ホース
１１ 吸引パイプ １２ バキュームバック
１３ 接着テープ １４ バキューム配管
１５ 樹脂材料供給タンク
Ｗ 積層体 Ｑ 反応樹脂材料

Claims (3)

1. コア材の表面に液状接着剤を均一に塗布した後、金属箔のパターン間にそれぞれ直径0.5 〜3.0mm である貫通穴を形成した周波数選択板を少なくとも一層以上積層させて全体を均一に均して一体的に形成し、この積層体を金属製のベース部材上に敷設したゴム状弾性シートに載置した後、積層体上に繊維補強基材を積層させた状態で、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、該バキュームバック内の積層体をバッキュームした状態で積層体内に積層体の一方から反応樹脂材料を供給すると共に、積層体の他方から反応樹脂材料を均一に吸引させて、前記繊維補強基材に反応樹脂材料を均一に含浸させると共に硬化させる周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルの製造方法。
2. 前記積層体を金属製のベース部材上に敷設したゴム状弾性シートに載置した後、積層体上に繊維補強基材を積層させた状態で、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、該バキュームバック内の積層体をバッキュームした状態で積層体内に積層体の一方からエアウィーブで覆ったスパイラル状のホースを使用して反応樹脂材料を抽出させて供給する請求項１に記載の周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルの製造方法。
3. 前記コア材が、フォーム材、シンタクチックフォーム材、木材から選ばれた一つを使用する請求項１または２に記載の周波数選択板を積層させた繊維強化プラスチックパネルの製造方法。

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