JP4734967B2 - Method for manufacturing honeycomb sandwich panel with frequency selective plates laminated - Google Patents
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Description
この発明は、周波数選択板(frequency selective surface)を積層したハニカムサンドイッチパネルの製造方法及びそ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ハニカムサンドイッチ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ハニカムサンドイッチパネルの製造方法に関するものである。 The present invention, instead or in the manufacturing method and the manufacturing method thereof of the honeycomb sandwich panel formed by laminating frequency selective plate (frequency selective Surface), more particularly ships for radome: frequency used (AEM / S Enclosed mast) such large honeycomb sandwich panel the vacuum resin transfer molding method by laminating a selection plate (VaRTM: vacuum-assisted resin transfer molding) by those about the method for manufacturing a honeycomb sandwich panel formed by laminating a frequency selective plate to be manufactured.
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)。 Conventionally, when a resin molded product such as a fiber reinforced plastic (FRP) panel is manufactured, a resin transfer molding method (RTM) or a vacuum resin transfer molding method (VaRTM) is known. With the development of fiber reinforced plastic panels in the hull, there is a limit to molding large resin moldings in the autoclave method, so the development of fiber reinforced plastic panels by the vacuum resin transfer molding method (VaRTM) has been promoted. (For example, refer to Patent Document 1).
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。 Also, in recent years, ship radomes (AEM / S: Enclosed Mast) to which a frequency selective surface (FSS) is applied to stealth the ship's upper mast (to make it difficult to be captured by radar). ) Is also under development.
然しながら、艦船用レドームは、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をしており、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とから、製造が大変であり、更に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実である。 However, the ship radome has a honeycomb core sandwich panel structure that uses GFRP (glass fiber reinforced plastic) as the skin material, and has a polyhedral structure that combines the panels, and cannot be molded by the autoclave curing equipment. Since it is a large size, it is difficult to manufacture, and it is a reality that a molding method in which the frequency selection plate as described above is incorporated in a ship radome has not yet been proposed.
また、大型樹脂成形物、特に大型の平板成形物をバキューム樹脂トランスファー成形法(VaRTM)により成形する場合、樹脂を吸引する工程で、樹脂を注入する際ツール面側にエアー溜まりが生じ、硬化後の成形品に樹脂含浸不良箇所が発生し、製品不良を起こすと言う問題があった。
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、大型の平板成形物を製造する際、積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させて、周波数選択板を組込んだ大型の繊維強化プラスチックパネルを容易に製造することが出来ると共に、硬化後の成形品に樹脂含浸不良を防止し、製品不良を有効に防止することが出来る周波数選択板を積層したハニカムサンドイッチ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。 The present invention was devised by paying attention to such conventional problems. When manufacturing a large-sized flat plate molded product, the reaction resin material was uniformly impregnated into the laminate, and a frequency selection plate was incorporated. Manufacture of honeycomb sandwich panels that can easily produce large fiber reinforced plastic panels and laminate frequency-selection plates that can prevent resin impregnation failure and effectively prevent product failure after curing. It is intended to provide a method.
この発明は上記目的を達成するため、この発明の周波数選択板を積層したハニカムサンドイッチパネルの製造方法は、傾倒手段を備えた金属製のベース部材上にゴム状弾性シートを敷設し、このゴム状弾性シート上に、繊維補強基材、複数個の貫通穴を形成した周波数選択板を表裏面に接着した非金属材料から成るハニカムコア、繊維補強基材を少なくとも一層以上順次積層させた後、その全体をフィルム状のバキュームバックで覆い、前記傾倒手段によりベース部材を反応樹脂材料の供給側を下側にし、吸引側を上側にした状態で、前記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。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a honeycomb sandwich panel in which the frequency selection plates of the present invention are laminated, in which a rubber-like elastic sheet is laid on a metal base member provided with a tilting means. On the elastic sheet, a fiber reinforced base material, a honeycomb core made of a nonmetallic material having a frequency selection plate formed with a plurality of through holes bonded to the front and back surfaces, and a fiber reinforced base material are sequentially laminated at least one layer, The whole is covered with a film-like vacuum back, and the base member is laminated by the tilting means with the reactive resin material supply side on the bottom and the suction side on the top, with the laminate in the vacuum back being vacuumed The reaction resin material is supplied from one side of the body, and the reaction resin material is uniformly sucked from the other side of the laminate, so that the reaction resin material is uniformly distributed on the fiber reinforced substrate. Curing causes immersed is to summarized as.
ここで、前記周波数選択板に形成した複数個の貫通穴の大きさは、直径0.5mm3.0mmに設定し、また前記傾倒手段によりベース部材を45°〜70°に傾斜させ、前記バキュームバックで覆った積層体の他方にスパイラル状のホースを配設し、このホースに所定の間隔で複数本の吸引パイプを接続して反応樹脂材料を均一に吸引するものである。また、前記ハニカムコアを、芳香族ポリアミド繊維、発泡材、シンタクチックフォーム、木材から選ばれた一つを使用する。 Here, the size of the plurality of through holes formed in the frequency selection plate is set to a diameter of 0.5 mm to 3.0 mm, and the base member is inclined from 45 ° to 70 ° by the tilting means, whereby the vacuum back A spiral hose is disposed on the other side of the laminated body covered with, and a plurality of suction pipes are connected to the hose at a predetermined interval to uniformly suck the reaction resin material. The honeycomb core may be one selected from aromatic polyamide fiber, foam material, syntactic foam, and wood.
また、この発明のハニカムサンドイッチパネルの製造方法において使用する成形作業台としては、ハニカムサンドイッチパネルの製造方法に使用する成形作業台であって、前記成形作業台本体を、支持フレーム上にベース部材を載置する支持プレートを設置すると共に、この支持プレートの長手方向の一端側を支持フレームにヒンジを介して上下方向に揺動可能に連結し,前記支持プレートの他端側と支持フレームとの間に、成形作業台本体を一定の角度に傾倒させる傾倒手段を設けるものである。ここで、前記傾倒手段が昇降シリンダーである。 As the molding workbench for use in the method for manufacturing a honeycomb sandwich panel of the present invention, there is provided a molding workbench for use in the method for manufacturing a honeycomb sandwich panel, the molding work platform body, the base member on the support frame A support plate to be placed is installed, and one end side of the support plate in the longitudinal direction is connected to the support frame via a hinge so as to be swingable in the vertical direction, and between the other end side of the support plate and the support frame. a is a shaping worktable body which takes setting tilting means for tilting at an angle. Here, the tilting means is a lifting cylinder.
このような製造方法により、大型の平板成形物を製造する際、硬化後の成形品に樹脂含浸不良を防止し、製品不良を有効に防止することが出来る周波数選択板を組込んだ大型の繊維強化プラスチックパネルを容易に製造することが出来るものである。 With such a manufacturing method, when manufacturing a large flat molded product, a large fiber incorporating a frequency selection plate that can prevent resin impregnation failure and effectively prevent product failure in the molded product after curing. A reinforced plastic panel can be easily manufactured.
この発明は、上記のように構成したので以下のような優れた効果を奏するものである。(a).大型の平板成形物を製造する際、積層体に反応樹脂材料を均一に含浸させて、周波数選択板を組込んだ大型の繊維強化プラスチックパネルを容易に製造することが出来ると共に、硬化後の成形品に樹脂含浸不良を防止し、製品不良を有効に防止することが出来る。
(b).周波数選択板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)による容易に製造することが出来る。
(c).バキューム樹脂トランスファー成形法で、ハニカムコア材として、樹脂や木材等に比べて安価で、軽量な芳香族ポリアミドハニカムコア(ノーメックス(登録商標)ハニカムコア)を使用することが出来る。
(d).バキューム樹脂トランスファー成形法でハニカムサンドイッチパネルを製造する際、反応樹脂材料が熱容量の大きい金属製のベース部材に直接接触することがなく、この結果、反応樹脂材料の反応熱が金属製のベース部材に吸熱されることがなく樹脂成形物の硬化不良を有効に防止することが出来る。
Since the present invention is configured as described above, the following excellent effects can be obtained. (A). When manufacturing large flat molded products, it is possible to easily manufacture large fiber-reinforced plastic panels incorporating frequency selective plates by uniformly impregnating the laminate with the reactive resin material and molding after curing. It is possible to prevent defective resin impregnation in the product and effectively prevent the defective product.
(B). A large fiber-reinforced plastic panel incorporating a frequency selection plate can be easily manufactured by a vacuum resin transfer molding method (VaRTM).
(C). In the vacuum resin transfer molding method, an aromatic polyamide honeycomb core (Nomex (registered trademark) honeycomb core) that is cheaper and lighter than resin or wood can be used as the honeycomb core material.
(D). When manufacturing a honeycomb sandwich panel by the vacuum resin transfer molding method, the reaction resin material does not directly contact the metal base member having a large heat capacity. As a result, the reaction heat of the reaction resin material is applied to the metal base member. It is possible to effectively prevent poor curing of the resin molded product without absorbing heat.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
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。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a fiber reinforced plastic panel in which frequency selective plates according to the present invention are laminated, FIG. 2 is a front view of the frequency selective plate of the present invention, and FIG. 3 is a fiber reinforced plastic integrally laminated. The perspective view of the panel is shown, and the fiber reinforced plastic panel has a
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の塗布後に、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。
As the lamination method, a frequency selection plate 5 (a plurality of through
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。 In addition, the frequency selective plate 5 (FSS: frequency selective surface) is formed of a light metal plate, and in order to transmit or block a specific frequency, for example, a small piece of metal (referred to as a patch) having the same shape. Can be arranged in an array, or can be used by forming a structure in which holes having the same shape (called apertures) are cut out from a metal plate in an array.
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。
The size of the
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W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)と、図5及び図6に示すような成形作業台を使用して成形作業を行うものである。
In this way, a large laminate W formed by laminating at least one
この成形作業台の成形作業台本体10は、上記図5及び図6に示すように、軽金属材料等により構成された支持フレーム11上にベース部材12を載置する金属製の支持プレート13を設置すると共に、この支持プレート13の長手方向の一端側を前記支持フレーム11にヒンジ14を介して上下方向に揺動可能に連結する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the forming
そして、前記支持プレート13の他端側と支持フレーム11との間に、成形作業台本体10を一定の角度(例えば、45°〜70°)に傾倒させる流体シリンダー等の昇降シリンダーから成る傾倒手段15が設けてある。傾倒手段15は、流体シリンダー等に限定されず、クレーン等の昇降装置を使用することも可能である。
Further, a tilting means composed of an elevating cylinder such as a fluid cylinder for tilting the forming
また、支持プレート13の一端側の下側に来る方には反応樹脂材料Qの供給側を設け、また吸引側を上側に設けるのが好ましい。即ち、樹脂を注入する際にツール面側に溜まったエアーが、支持プレート13の傾倒と共に上方に向かって移動し、吸引側で容易に排気することが出来るからである。また、16は支持プレート13の一端側上面に設けたストッパ部材である。
Further, it is preferable to provide the supply side of the reaction resin material Q on the lower side of one end side of the
次に、上記のような周波数選択板3を組込んだ大型のハニカムサンドイッチ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、図4〜図6を参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing a large honeycomb sandwich panel incorporating the
先ず、支持フレーム11上に載置された金属製のベース部材12上にゴム状弾性シート17を敷設し、このゴム状弾性シート上17に、繊維強化樹脂シート18(繊維補強基材)、周波数選択板3を接着剤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(芳香族ポリアミドハニカムコア)を載置し、更に繊維強化樹脂シート18(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。
First, a rubber-like
その後、ゴム状弾性シート17上の積層体Wの側面にテーパ付きのダム19,19を配置すると共に、吸引側にはエアウィーブで覆ったスパイラル状のホース20を配設し、積層体Wの全体を樹脂材料投入口21と、前記ホース20に接続した吸引パイプ22の周縁部をフィルム状のバキュームバック23で覆い、周縁部をベース部材12上に接着テープ24等で密閉する。
Thereafter,
その後、前記傾倒手段15によりベース部材12を反応樹脂材料の供給側、即ち樹脂材料投入口21を下側にし、吸引側、即ち吸引パイプ22を上側に所定の傾斜角度、例えば、45°〜70°に傾斜させた状態にし、バキュームバック23内の積層体Wをバキューム配管24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25に接続する樹脂材料投入口21から積層体の繊維強化樹脂シート18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。
Thereafter, the tilting means 15 causes the
このように反応樹脂材料Qを注入する際に、ツール面側に溜まったエアーは、支持プレート13の傾倒と共に上方に向かって移動すると共に、バキュームポンプPにより吸引されて吸引側へ容易に排気することが出来る。従って、硬化後の成形品に樹脂含浸不良を防止し、製品不良を有効に防止することが出来る。
When the reactive resin material Q is injected in this way, the air accumulated on the tool surface side moves upward as the
以上のように、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12に直接接触することがなく、この結果、樹脂成形物Wの発熱した反応熱が金属製のベース部材12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。
As described above, since the reaction resin material Q is uniformly supplied at a uniform pressure to be impregnated and cured, the reaction resin material Q does not directly contact the
また、ゴム状弾性シート17は、樹脂材料に対する離型効果もあるため、予め離型剤を塗布する必要がなく、金属製モールドや金属製プレートから樹脂成形物Wを円滑に離型または剥離させることが出来る。この結果、生産性の向上を図ることも可能となる。
Further, since the rubber-like
更に、ゴム状弾性シート17は、樹脂材料に対する離型効果もあるため、予め離型剤を塗布する必要がなく、金属製モールドや金属製プレートから樹脂成形物Wを円滑に離型または剥離させることが出来る。この結果、生産性の向上を図ることも可能となる。
Furthermore, since the rubber-like
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ィーブで覆ったスパイラル状のホース20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。
Thus, when manufacturing a large fiber-reinforced resin molded product, the reaction resin material Q is extracted using the
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25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。
In addition, as an Example of this invention, the magnitude | size (length x width x thickness) of the laminated body W which consists of a fiber reinforced resin molding, for example: 4 m x 7
Suction pressure by vacuum pump: 0.1Mpa
Amount of resin material supplied from the resin
It should be noted that the flow rate is initially high and gradually decreases.
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
10 成形作業台本体
11 支持フレーム
12 ベース部材
13 支持プレート
14 ヒンジ
15 傾倒手段
16 ストッパ部材
17 ゴム状弾性シート
18 繊維強化樹脂シート
19 テーパ付きのダム
20 ホース
21 樹脂材料投入口
22 吸引パイプ
23 バキュームバック
24 接着テープ
25 樹脂材料供給タンク
Q 反応樹脂材料W積層体
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