JP4856327B2 - Method for manufacturing composite panel - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材パネルの製造方法に関し、特に、繊維強化樹脂製の複合材料によって構成され、航空機翼の外板などに好適に使用される複合材パネルを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、繊維強化樹脂製の複合材料が、各種産業分野で使用されている。特に、航空宇宙分野においては、航空機や宇宙航行機などの構造設計に軽量化および高強度化が要求されるため、近年では、航空機の主翼(または尾翼)の外板などに用いられる複合材パネル(以下、「補強パネル」という)が、この繊維強化樹脂製の複合材料によって製造されることが多くなっている。
【0003】
前記したような補強パネルは、外板と、これに一体的に取り付けられたストリンガやスティフナなどの補強部材とを備えるものである。外板に補強部材を取り付けるための従来の手法としては、(1)外板と補強部材とを別々に成形した後、外板の表面の適所に配置した補強部材をリベット打ちなどによって固定する手法、(2)プリプレグ積層法またはRTM(Resin Transfer Molding)法によって成形して1次硬化させた補強部材を、外板成形用のプリプレグに硬化と同時に接着させる手法、などが挙げられる。
【0004】
前記(1)の手法においては、外板および補強部材をオートクレーブ成形によって別々に成形するのが一般的であった。すなわち、未硬化状態の熱硬化性樹脂を所定の強化繊維の束に含浸させたプリプレグを所定の形状の治具の上に配置し、要すればプリプレグの上に所定のプレッシャープレートを載置した後、このプリプレグ層(およびプレッシャープレート)の上にバッグフィルムを被せ、このバッグフィルムの内部の空気を排出して真空圧を負荷した後に、オートクレーブ内で加圧・加熱して硬化させて、所望の外板や補強部材を成形していた。また、成形した外板に補強部材を固定するためには、前記したようにリベット打ちなどの煩雑な作業を要した。
【0005】
また、前記(2)の手法においては、プリプレグ積層法またはRTM法によって成形し1次硬化させた補強部材を、接着剤を介して外板成形用のプリプレグ上に配置し、オートクレーブを使用して加圧・加熱して、これら外板成形用のプリプレグと補強部材とを接着させると同時に、プリプレグを硬化させる必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プリプレグおよびオートクレーブを使用して補強パネルを製造する従来の手法には、以下のような問題があった。
【0007】
すなわち、前記した(1)および(2)の手法で外板を成形する際には、板状のプリプレグを複数枚積層する作業を要するが、一般的にプリプレグは粘着性が高いため、一度プリプレグ同士を積層すると、再度剥がしてその位置を微調整するのが困難であった。また、オートクレーブを使用してプリプレグを硬化させて仕上がった成形品(外板または補強部材)の内部には、熱硬化性樹脂の硬化反応の際に発生する気泡が残存して空隙が形成され、この空隙が成形品の強度を低下させることがあった。
【0008】
また、プリプレグは、未硬化状態の熱硬化性樹脂を所定の強化繊維の束に含浸させたものであるが、この未硬化状態の熱硬化性樹脂の硬化反応の進行を防ぐため、プリプレグを低温の環境で保管する必要がある。このため、プリプレグ保管のために別途冷蔵設備を設置する必要があった。また、プリプレグを低温の環境で保管した場合でも、保管中に徐々に硬化反応が進行するために保管期間が限られ、保管期間が経過した場合には、プリプレグを構成する熱硬化性樹脂と強化繊維とをともに廃棄しなければならず、製造上のコストが嵩んでいた。
【0009】
さらに、前記した(1)および(2)の手法で外板を成形する際には、プリプレグ硬化のためにオートクレーブを使用する必要があり、特に、前記した(1)の手法で外板と補強部材とを別々にオートクレーブ成形によって成形する場合には、オートクレーブを複数回作動させる必要がある。このオートクレーブの作動にはきわめて大きな電力を要するため、補強パネルを製造する際の製造コストは、きわめて大きいものとなっていた。
【0010】
さらにまた、例えば大型航空機の主翼用補強パネルのようなきわめて大型の補強パネルを製造する際には、きわめて大型のオートクレーブを築造する必要があるが、このような大型のオートクレーブを築造する場所の確保が困難であることやコスト上の問題などによって、実用化が遅延していた。
【0011】
本発明は、前記したようなプリプレグおよびオートクレーブを使用して補強パネルを製造する際の問題を一挙に解決するものである。すなわち、本発明の課題は、製造上の労力を格段に低減することができ、かつ、製造上のコストを格段に削減することができる複合材パネルの製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、例えば図1から図3に示すように、
繊維強化樹脂複合材製の板状体と、前記板状体を補強する繊維強化樹脂複合材製の補強部材とを有する複合材パネルの製造方法において、
前記補強部材をあらかじめ1次硬化あるいは本硬化させて成形する補強部材成形工程と、
強化繊維によって構成される可撓性の乾燥した薄板状体および熱硬化性樹脂フィルムを下型治具の上に積層する板状体成形材料積層工程と、
前記薄板状体の上に熱硬化性の接着剤を介して前記補強部材を配置する補強部材配置工程と、
前記補強部材の上から真空バッグフィルムを被せて、前記補強部材と前記熱硬化性樹脂フィルムと前記薄板状体とを密封する密封工程と、
前記真空バッグフィルムで密封した部分から空気を排出する排気工程と、
前記真空バッグフィルムで密封して空気を排出した部分を加熱して前記熱硬化性樹脂フィルムの熱硬化性樹脂を前記薄板状体に含浸させる加熱工程とを備えることを特徴とする。
【0013】
請求項1記載の発明によれば、熱硬化性樹脂フィルムと強化繊維によって構成される可撓性の乾燥した薄板状体とあらかじめ成形した補強部材とから複合材パネルを製造するため、複合材パネルの製造にプリプレグを使用する必要がなく、プリプレグを使用することによって生じていた従来の製造上の問題を一挙に解決することができる。
【0014】
すなわち、強化繊維製の可撓性の乾燥した薄板状体を熱硬化性樹脂フィルムの上に配置した場合に、これら薄板状体および熱硬化性樹脂フィルムの粘着力が弱く、かつ、この薄板状体を複数枚積層した場合にも層間が密着することがないので、積層作業がきわめて容易となる。また、一度積層してからも、薄板状体の配置方向を自在に変更することができる。この結果、複合材パネルの製造が容易となる。また、プリプレグを硬化させた場合のように内部に空隙が形成されることがなく、製造された複合材パネルの品質が低下することもない。
【0015】
さらに、冷凍保管が必要になるのは熱硬化性樹脂フィルムのみで、強化繊維製の薄板状体は常温で保管することができるため、熱硬化性樹脂フィルムと強化繊維製の薄板状体とを分離して保管することができる。従って、長期間にわたる保管によって熱硬化性樹脂フィルムが劣化した場合でも、熱硬化性樹脂フィルムのみを廃棄するだけですみ、プリプレグ廃棄の際のように熱硬化性樹脂と強化繊維とをともに廃棄する必要がない。この結果、複合材パネル製造上のコストを削減することもできる。
【0016】
また、請求項1記載の発明によれば、熱硬化性樹脂フィルムと強化繊維によって構成される可撓性の乾燥した薄板状体とから板状体の成形を行い、かつ、あらかじめ成形した補強部材を複合材パネルの構成要素として使用しているため、熱硬化性樹脂フィルムの熱硬化性樹脂を薄板状体に含浸させるだけの圧力があればよく、排気工程の真空引きによる加圧のみで充分成形可能である。従って、複合材パネル製造の際にオートクレーブを使用する必要がない。
【0017】
この結果、従来、オートクレーブを使用することによって生じていた製造上の問題を一挙に解決することができる。すなわち、オートクレーブを使用した場合のように複合材パネルの製造コストが嵩むことがなく、また、製造する複合材パネルが大型である場合にも、これに適応させた大型のオートクレーブを築造する必要がない。
【0018】
また、請求項1記載の発明によれば、真空バッグフィルムで密封して空気を排出した部分を加熱して前記熱硬化性樹脂フィルムの熱硬化性樹脂を前記薄板状体に含浸させる加熱工程を備えるので、熱硬化性樹脂フィルムおよび強化繊維によって構成される可撓性の乾燥した薄板状体から構成される板状体の成形と、この板状体表面への補強部材の固定を同時に行うことができる。このため、複合材パネル製造時において、板状体に補強部材を固定する際に従来必要であったリベット打ちなどの煩雑な作業を省くことができ、複合材パネルの製造上の労力を格段に低減させることができる。
【0019】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の複合材パネルの製造方法において、前記補強部材は、熱硬化性樹脂を1次硬化させた中間製品であり、前記加熱工程において、前記補強部材を本硬化させることを特徴とする。
【0020】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明と同様の作用効果を奏することに加え、補強部材が、熱硬化性樹脂を1次硬化させた中間製品であり、この補強部材の本硬化を、板状体の成形とこの板状体表面への補強部材の固定と同時に前記加熱工程において行うため、あらかじめ本硬化させた補強部材を使用する必要がない。この結果、補強部材を本硬化させる手間(労力)を省くことができ、全体として、製造時間の短縮と、一層の製造上の労力の低減および製造上のコストの削減をもたらすことができる。
【0021】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の複合材パネルの製造方法において、例えば図3に示すように、前記板状体成形材料積層工程では、下型治具の上に前記熱硬化性樹脂フィルムを積層した後、前記熱硬化性樹脂フィルムの上に前記薄板状体を積層し、積層した前記熱硬化性樹脂フィルムおよび前記薄板状体の周囲の側面に近接させて側面治具を配置し、前記側面治具と前記薄板状体と前記補強部材との上に空気通路を形成することを特徴とする。
【0022】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または2記載の発明と同様の作用効果を奏することに加え、熱硬化性樹脂の含浸・硬化反応によって発生するガスや、接着剤界面(すなわち、薄板状体と接着剤との間、および、補強部材と接着剤との間)に存在する空気を、外部に効果的に排出させることができる。この結果、より高品質な複合材パネルを製造することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【0024】
[第1の実施の形態]
本実施の形態に係る複合材パネル10は、航空機の翼外板などに使用されるものであり、図1に示すように、外板20と、これに一体的に固定された補強部材30とを備える。複合材パネル10の外板20は、後述するように熱硬化性樹脂フィルム21とドライプリフォーム22とから成形される。また、補強部材30は、図1から明らかなように、長さ方向に対して直角に切断した際の断面形状がT字型を呈する長尺の部材(ストリンガ)である。
【0025】
熱硬化性樹脂フィルム21は、ドライプリフォーム22とともに複合材パネル10の外板20を形成するものである。熱硬化性樹脂フィルム21の材料となる熱硬化性樹脂の種類としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、架橋ポリエチレン、ビスマレイミド、ポリイミドなどを挙げることができ、中でも、エポキシ樹脂が好適である。熱硬化性樹脂フィルム21およびドライプリフォーム22の厚さは、製造する複合材パネル10の外板20のサイズに応じて適宜決めることができる。
【0026】
ドライプリフォーム22は、前記した熱硬化性樹脂フィルム21とともに複合材パネル10の外板20を形成するものである。なお、本発明において「ドライプリフォーム」とは、各種強化繊維によって構成される可撓性の乾燥した薄板状体を意味し、この薄板状体が複数枚積層されている積層体も含むものとする。ドライプリフォーム22を構成する強化繊維の種類としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができる。
【0027】
ドライプリフォーム22の構成態様としては、例えば、前記強化繊維を織り、編み、または撚り合わせることによって織物状、編物状、マット状、フェルト状に構成した態様とすることができる。また、ドライプリフォーム22の厚さは、製造する複合材パネル10の外板20のサイズや、前記熱硬化性樹脂フィルム21の厚さに応じて適宜決めることができる。
【0028】
補強部材30は、前記した熱硬化性樹脂フィルム21およびドライプリフォーム22によって成形される外板20の上に一体的に固定されて外板20を補強するものであり、せん断荷重、ねじり荷重または曲げ荷重に対して複合材パネル10に高い強度を発揮させる。この補強部材30は、熱硬化性樹脂を材料としてプリプレグ積層法またはRTM法によって成形して1次硬化または本硬化させたものであり、本実施の形態では、前記したように長さ方向に対して直角に切断した際の断面形状がT字型とされている。
【0029】
次に、第1の実施の形態に係る複合材パネル10の製造方法について、図2および図3を用いて説明する。
【0030】
まず、所定の場所に下型治具40を設置する。この下型治具40の表面形状は、成形する複合材パネル10の外板20の表面形状と同一とされ、その表面の上に、前記熱硬化性樹脂フィルム21を配置するものである。この下型治具40は、後述する排気工程による真空圧によっても変形しない剛性と、後述する加熱工程に耐え得る耐熱性とを備える必要があるが、このような特性を有するものであれば、その構造や材料に制限はない。
【0031】
次いで、前記下型治具40の表面の上に、熱硬化性樹脂フィルム21を配置する。この際、熱硬化性樹脂フィルム21と下型治具40の表面との間に剥離剤を介在させておくと、成形後に、下型治具40から複合材パネル10を容易に分離させることができるので、好ましい。
【0032】
次いで、熱硬化性樹脂フィルム21の上に、ドライプリフォーム22を配置する(板状体成形材料配置工程、図2参照)。このドライプリフォーム22を、強化繊維製の薄板状体を複数枚積層して構成する場合には、前記薄板状体の強化繊維の配向を種々異ならせて積層すると、あらゆる方向からの荷重に対して高い強度を発揮する外板20を成形することができる。また、ドライプリフォーム22は熱硬化性樹脂が含浸されていないので相互に接着することがなく、また、熱硬化性樹脂フィルム21の粘着力も弱いので、積層作業が格段に容易となる。
【0033】
次いで、ドライプリフォーム22の上に、接着剤23を介して、前記した補強部材30を配置する(補強部材配置工程、図2参照)。接着剤23は、後述する加熱工程で硬化させることができて高強度な、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系などの熱硬化性樹脂製の接着剤とする。また、接着剤23の態様は、フィルム状、液状、粉末状などとすることができるが、取り扱い易く、品質の安定したフィルム状の態様とするのが好ましく、本実施の形態においてもフィルム状の接着剤23を採用している。
【0034】
次いで、図2に示すように、ドライプリフォーム22の上にプレッシャープレート50を配置して、後述する排気工程の際にドライプリフォーム22に均等な圧力を加えることができるようにする。このプレッシャープレート50は、被覆工程の際における補強部材30の位置のずれを防止するという機能も果たし、金属やゴムによって調製することができる。
【0035】
また、熱硬化性樹脂フィルム21とドライプリフォーム22とプレッシャープレート50との積層体の周囲にダム60を配置して、後述する加熱工程によって熱硬化性樹脂フィルム21の熱硬化性樹脂をドライプリフォーム22へと含浸させる際に、熱硬化性樹脂が外部へ流出しないようにする。このダム60も、プレッシャープレート50と同様に金属やゴムによって調製することができる。
【0036】
次いで、下型治具40の上に配置した熱硬化性樹脂フィルム21、ドライプリフォーム22、プレッシャープレート50および補強部材30を、真空バッグフィルム70によって被覆して密封する(密封工程、図2参照)。すなわち、真空バッグフィルム70と下型治具40との間にこれら熱硬化性樹脂フィルム21、ドライプリフォーム22、プレッシャープレート50および補強部材30を挟み込むようにする。
【0037】
真空バッグフィルム70は、後述する排気工程の際にプレッシャープレート50や補強部材30に密着して加圧することができるように、高い気密性を有しかつ柔軟性に優れたものとし、シリコンゴムで調製したものが好適である。
【0038】
次いで、真空バッグフィルム70の内部から空気を排出して、真空バッグフィルム70と下型治具40との間に挟み込んだ熱硬化性樹脂フィルム21、ドライプリフォーム22および補強部材70に真空圧を加えることによって、ドライプリフォーム22に熱硬化性樹脂フィルム21および補強部材30を密着させる(排気工程)。
【0039】
この排気工程における排気の手法としては、例えば、真空バッグフィルム70に排気孔を設けておき、この排気孔とバキューム装置とを排気管によって接続し、バキューム装置によって真空バッグフィルム70の内部の空気を排出する手法など、従来の手法を採用することができる。
【0040】
次いで、前記した排気工程によって真空圧を加えた状態で、熱硬化性樹脂フィルム21とドライプリフォーム22とを加熱することによって、熱硬化性樹脂フィルム21の熱硬化性樹脂をドライプリフォーム22に含浸させ、この含浸させた熱硬化性樹脂と接着剤23とを硬化させる(加熱工程)。この加熱工程によって、外板20の成形と、外板20表面への補強部材30の接着とを同時に行うことができる。
【0041】
加熱は、下型治具40に内蔵された加熱装置やオーブンなどを使用して施すことができる。この際の加熱温度および加熱時間は、熱硬化性樹脂の種類や熱硬化性樹脂フィルム21の厚さ、ドライプリフォーム22の積層数などに応じて適宜決めることができる。
【0042】
なお、ドライプリフォーム22の上に配置される補強部材30を、例えば、CYCOM 875RTM(商品名:Cytec Fiberite Inc.製)などの特定の熱硬化性樹脂を使用してRTM法によって成形して1次硬化させた中間製品とした場合には、前記した加熱工程において、熱硬化性樹脂フィルム21の熱硬化性樹脂のドライプリフォーム22への含浸・硬化による外板20の成形と、前記熱硬化性樹脂製の接着剤23の硬化による外板20表面への補強部材30の固定と同時に、この補強部材30の本硬化を行うことができる。この結果、複合材パネル10の製造時間の短縮とともに、一層の製造上の労力の低減および製造コストの削減をもたらすことができる。また、補強部材30の成形の際にもオートクレーブを使用しなくてすむ。
【0043】
以上の手順によって、熱硬化性樹脂フィルム21とドライプリフォーム22とによる外板20の成形と、この外板20表面への補強部材30の固定とを同時に行って複合材パネル10を製造することができるが、さらに、ドライプリフォーム22およびプレッシャープレート50近傍部分に配置される詳細部品について、図3を用いて説明する。図3に示すように、ドライプリフォーム22とプレッシャープレート50との間には、排気孔を有するシリコンシート80がピール層81、82を介して配置されており、さらに、真空バッグフィルム70の内側にはブリーザ90が配置されている。
【0044】
シリコンシート80は、加熱工程によって溶融した熱硬化性樹脂フィルム21の熱硬化性樹脂が流出するのを防ぐという機能を果たす。また、ピール層81、82は、前記した排気工程および加熱工程を行った際にプレッシャープレート50がドライプリフォーム22に密着して成形作業後に剥離し難くなるのを防止するとともに、熱硬化性樹脂の含浸・硬化反応によって発生するガスや、接着剤界面に存在する空気を、外部に効果的に排出させるという機能を果たすものである。
【0045】
ドライプリフォーム22とシリコンシート80との間の第1ピール層81は、例えば、排気孔を有するFEP(フルオロエチレンプロピレン)フィルム、ナイロン製織物、ポリエチレン製織物などで構成することができる。また、シリコンシート80とプレッシャープレート50との間の第2ピール層82は、ナイロン製織物またはポリエステル製織物で構成することができる。第1ピール層81がFEPフィルムである場合に排気孔を設けるのは、前記したように、熱硬化性樹脂の含浸・硬化反応によって発生するガスや、接着剤界面に存在する空気を外部に効果的に排出するためである。
【0046】
また、ブリーザ90は、前記した排気工程および加熱工程を行った際に熱硬化性樹脂の含浸・硬化反応によって発生するガスや、接着剤界面から排出された空気を、真空バッグフィルム70の排気孔近傍へと誘導して、これらガスや空気を真空バッグフィルム70の外部に効果的に排出するように機能するものである。ブリーザ90は、ガラス繊維製織物やポリエステル製不織布などによって調製することができる。
【0047】
本実施の形態に係る複合材パネル10の製造方法によれば、熱硬化性樹脂フィルム21とドライプリフォーム22とから外板20を成形し、かつ、あらかじめ成形した補強部材30を使用して複合材パネル10を製造しているため、製造の際にプリプレグを使用する必要がなく、プリプレグを使用することによって生じていた従来の製造上の問題を一挙に解決することができる。
【0048】
すなわち、積層時にドライプリフォーム22が熱硬化性樹脂フィルム21に粘着することがなく、かつ、ドライプリフォーム22を複数枚積層した場合にも層間が密着することがないので、積層作業がきわめて容易となる。また、積層後も、ドライプリフォーム22の配置方向を自在に変更することができる。この結果、複合材パネル10の製造が格段に容易となる。さらに、ドライプリフォーム22には粘着性がないため、層間から空気が排出され易い。さらにまた、プリプレグを硬化させた場合のように内部に空隙が形成されることがなく、高品質の複合材パネル10を得ることができる。
【0049】
また、本実施の形態に係る製造方法で使用されるドライプリフォーム22は常温で保管することができるため、プリプレグのように低温の環境で保管する必要がなく、熱硬化性樹脂フィルム保管用の冷凍設備だけで足りる。また、長期間にわたる保管によって熱硬化性樹脂フィルム21が劣化した場合でも、熱硬化性樹脂フィルム21のみを廃棄するだけですみ、従来のプリプレグ廃棄の際のように熱硬化性樹脂と強化繊維とをともに廃棄する必要がない。この結果、複合材パネル10の製造上のコストを削減することができる。
【0050】
また、本実施の形態に係る複合材パネル10の製造方法によれば、下型治具40に熱硬化性樹脂フィルム21とドライプリフォーム22とを順次積層して外板20を成形し、かつ、あらかじめ成形した補強部材30を使用して真空引きして加熱することによって複合材パネル10を製造しているので、製造の際にオートクレーブを使用する必要がなく、オートクレーブを使用することによって生じていた従来の製造上の問題を一挙に解決することができる。
【0051】
すなわち、下型治具40に加熱装置を内蔵したりすることによってオートクレーブを使用せずに加熱することができ、オートクレーブを使用した場合のように複合材パネルの製造コストが嵩むことがなく、また、製造する複合材パネルが大型である場合にも、これに対応させた大型のオートクレーブを築造する必要がない。
【0052】
また、本実施の形態に係る複合材パネル10の製造方法によれば、熱硬化性樹脂フィルム21およびドライプリフォーム22から構成される外板20の成形と、この外板20への補強部材30の固定とを同時に行うことができる。このため、複合材パネル10製造時において、外板20に補強部材30を固定する際に従来必要であったリベット打ちなどの煩雑な作業を省くことができ、製造上の労力を格段に低減させることができる。
【0053】
また、本実施の形態に係る複合材パネル10の製造方法によれば、補強部材30を接着剤23を介してドライプリフォーム22の上に配置し、かつ、この補強部材30の側部にプレッシャープレート50を配置するため、ドライプリフォーム22の上に補強部材30を容易かつ正確に仮固定することができ、かつ、その位置のずれを防止することができる。
【0054】
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態に係る製造方法とほぼ同一工程を経て複合材パネルを製造する方法を説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態で使用したプレッシャープレート50を用いずに、ブリーザ90と第2ピール層82との間に多孔性フィルタ50’を配置している(図4参照)。
【0055】
多孔性フィルタ50’を採用することにより、真空バッグフィルム70を直接的にシリコンシート80に密着させて真空圧を加えることができる。また、多孔性フィルタ50’によって、溶融した熱硬化性樹脂フィルム21の熱硬化性樹脂がブリーザ90側に流出するのを防ぐことができる。
【0056】
以上の実施の形態に係る複合材パネルを構成する補強部材は、長さ方向に対して直角に切断した際の断面形状がT字型を呈するものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、前記断面形状がI字型を呈する補強部材30’(図5参照)や、前記断面形状がハット型(すなわち上方に突出した矩形状の凸部とこの両端部に連接する左右への延在部とからなる形状)を呈する補強部材30”(図6参照)などを使用して複合材パネルを構成することができる。
【0057】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ドライプリフォームが熱硬化性樹脂フィルムに粘着することがなく、かつ、このドライプリフォームを複数枚積層した場合にも相互に粘着することがないので、積層作業がきわめて容易となり、積層後も、ドライプリフォームの配置方向を自在に変更することができる。この結果、複合材パネルの製造が容易となる。また、プリプレグを硬化させた場合のように内部に空隙が形成されることがなく、高品質の複合材パネルを製造することができる。
【0058】
また、請求項1記載の発明によれば、ドライプリフォームを常温で保管することができるため、プリプレグのように低温の環境で保管する必要がなく、熱硬化性樹脂フィルム保管用の冷蔵設備を設置するだけで足りる。また、長期間にわたる保管によって熱硬化性樹脂フィルムが劣化した場合でも、熱硬化性樹脂フィルムのみを廃棄するだけですみ、プリプレグ廃棄の際のように熱硬化性樹脂と強化繊維とをともに廃棄する必要がない。この結果、複合材パネルの製造上のコストを削減することができる。
【0059】
さらに、請求項1記載の発明によれば、オートクレーブを使用した場合のように複合材パネルの製造コストが嵩むことがなく、また、製造する複合材パネルが大型である場合にも、これに適応させた大型のオートクレーブを設置する必要がない。
【0060】
さらにまた、請求項1記載の発明によれば、熱硬化性樹脂フィルムおよびドライプリフォームから構成される板状体の成形と、この板状体への補強部材の固定を同時に行うことができる。このため、複合材パネル製造時において、板状体に補強部材を固定する際に従来必要であったリベット打ちなどの煩雑な作業を省くことができ、複合材パネルの製造上の労力を格段に低減させることができる。
【0061】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果を奏するのは勿論のこと、補強部材を本硬化させる手間(労力)を省くことができ、全体として、複合材パネルの製造時間の短縮と、一層の製造上の労力の低減および製造上のコストの削減をもたらすことができる。
【0062】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または2記載の発明の効果を奏するのは勿論のこと、熱硬化性樹脂の含浸・硬化反応によって発生するガスや、接着剤界面に存在する空気を、より効果的に外部に排出させることができる。この結果、より高品質な複合材パネルを製造することができる。
【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パネルの製造方法によって製造された複合材パネルの一例を示す斜視図である。
【図2】図1に示した複合材パネルの製造方法を説明するための説明図である。
【図3】図2のIII部分の拡大図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る複合材パネルの製造方法を説明するための説明図である。
【図5】本発明に係る複合材パネルの製造方法において、補強部材の断面形状がI字型である場合を示す説明図である。
【図6】本発明に係る複合材パネルの製造方法において、補強部材の断面形状がハット型である場合を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る複合材パネルの製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 複合材パネル
20 外板
21 熱硬化性樹脂フィルム
22 ドライプリフォーム
23 接着剤
30 補強部材(断面T字型のストリンガ)
30’ 補強部材(断面I字型のストリンガ)
30” 補強部材(断面ハット型のストリンガ)
40 下型治具
50 プレッシャープレート
50’ 多孔性フィルタ
60 ダム
70 真空バッグフィルム
80 シリコンシート
81 第1ピール層
82 第2ピール層
90 ブリーザ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a composite material panel, and more particularly, to a method for manufacturing a composite material panel made of a composite material made of fiber reinforced resin and suitably used for an outer panel of an aircraft wing.
[0002]
[Prior art]
Currently, composite materials made of fiber reinforced resin are used in various industrial fields. In the aerospace field, in particular, structural panels such as aircraft and space navigation aircraft require weight reduction and high strength, so in recent years, composite panels used for the outer panels of aircraft main wings (or tail wings), etc. (Hereinafter referred to as “reinforcement panel”) is often manufactured from this fiber-reinforced resin composite material.
[0003]
The above-described reinforcing panel includes an outer plate and reinforcing members such as stringers and stiffeners integrally attached thereto. As a conventional method for attaching the reinforcing member to the outer plate, (1) a method in which the outer plate and the reinforcing member are separately formed, and then the reinforcing member arranged at an appropriate position on the surface of the outer plate is fixed by riveting or the like. (2) A technique in which a reinforcing member molded by a prepreg lamination method or an RTM (Resin Transfer Molding) method and primarily cured is adhered to a prepreg for forming an outer plate simultaneously with curing.
[0004]
In the method (1), the outer plate and the reinforcing member are generally formed separately by autoclave molding. That is, a prepreg impregnated with a bundle of predetermined reinforcing fibers with an uncured thermosetting resin is placed on a jig having a predetermined shape, and a predetermined pressure plate is placed on the prepreg if necessary. After that, a bag film is placed on the prepreg layer (and the pressure plate), air inside the bag film is exhausted and a vacuum pressure is applied, and then the pressure is applied and heated in an autoclave to be cured. The outer plate and the reinforcing member were molded. Further, in order to fix the reinforcing member to the molded outer plate, as described above, complicated work such as riveting is required.
[0005]
In the above method (2), the reinforcing member molded by the prepreg lamination method or the RTM method and primarily cured is placed on the prepreg for forming the outer plate through an adhesive, and an autoclave is used. It was necessary to cure the prepreg at the same time as applying the pressure and heating to bond the prepreg for forming the outer plate and the reinforcing member.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method of manufacturing a reinforcing panel using a prepreg and an autoclave has the following problems.
[0007]
That is, when the outer plate is formed by the methods (1) and (2) described above, it is necessary to laminate a plurality of plate-like prepregs. When the layers were laminated, it was difficult to peel off again and finely adjust the position. In addition, in the molded product (outer plate or reinforcing member) finished by curing the prepreg using an autoclave, air bubbles generated during the curing reaction of the thermosetting resin remain to form voids, This void may reduce the strength of the molded product.
[0008]
The prepreg is obtained by impregnating a predetermined bundle of reinforcing fibers with an uncured thermosetting resin. In order to prevent the curing reaction of the uncured thermosetting resin, the prepreg is cooled at a low temperature. It is necessary to store in the environment. For this reason, it was necessary to install a separate refrigeration facility for prepreg storage. Also, even when the prepreg is stored in a low temperature environment, the curing reaction proceeds gradually during storage, so the storage period is limited, and when the storage period elapses, the thermosetting resin constituting the prepreg is strengthened The fibers had to be discarded together, resulting in increased manufacturing costs.
[0009]
Further, when the outer plate is formed by the above-described methods (1) and (2), it is necessary to use an autoclave for curing the prepreg, and in particular, the outer plate and the reinforcement by the above-described method (1). When molding the members separately by autoclave molding, it is necessary to operate the autoclave a plurality of times. Since the operation of the autoclave requires very large electric power, the manufacturing cost for manufacturing the reinforcing panel has been extremely high.
[0010]
Furthermore, when manufacturing extremely large reinforcing panels, such as for large aircraft main wing reinforcing panels, it is necessary to build a very large autoclave, but it is necessary to secure a place to build such a large autoclave. Implementation was delayed due to difficulties in cost and cost issues.
[0011]
The present invention solves the problems at the time of manufacturing a reinforcing panel using a prepreg and an autoclave as described above. That is, the subject of this invention is providing the manufacturing method of the composite material panel which can reduce manufacturing effort remarkably, and can reduce manufacturing cost remarkably.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is, for example, as shown in FIGS.
In a method for producing a composite panel having a plate-like body made of a fiber-reinforced resin composite and a reinforcing member made of a fiber-reinforced resin composite that reinforces the plate-like body,
A reinforcing member molding step in which the reinforcing member is molded in advance by primary curing or main curing;
A plate-like molding material laminating step of laminating a flexible dry thin plate-like body constituted by reinforcing fibers and a thermosetting resin film on a lower mold jig;
A reinforcing member arranging step of arranging the reinforcing member on the thin plate member via a thermosetting adhesive;
A sealing step of covering the reinforcing member, the thermosetting resin film, and the thin plate-like body by covering the reinforcing member with a vacuum bag film;
An exhaust process for exhausting air from the portion sealed with the vacuum bag film;
Heat the part that was sealed with the vacuum bag film and discharged air And impregnating the thin plate with the thermosetting resin of the thermosetting resin film. And a heating step.
[0013]
According to the invention of claim 1, the thermosetting resin film and Flexible and dry sheet-like body composed of reinforcing fibers Since a composite panel is manufactured from a pre-molded reinforcing member, it is not necessary to use a prepreg to manufacture the composite panel, and the conventional manufacturing problems caused by using the prepreg are solved at once. be able to.
[0014]
That is, made of reinforced fiber Flexible dry sheet Are placed on the thermosetting resin film, Thin plate And the thermosetting resin film has weak adhesive strength, and this Thin plate When a plurality of layers are stacked, the layers do not adhere to each other, so that the stacking operation becomes extremely easy. Also, once laminated, Thin plate Can be freely changed. As a result, the composite panel can be easily manufactured. In addition, no void is formed in the interior as in the case where the prepreg is cured, and the quality of the manufactured composite panel is not deteriorated.
[0015]
Furthermore, only the thermosetting resin film that needs to be stored frozen is made of reinforced fiber. Thin plate Can be stored at room temperature, made of thermosetting resin film and reinforced fiber Thin plate And can be stored separately. Therefore, even if the thermosetting resin film deteriorates due to long-term storage, only the thermosetting resin film needs to be discarded, and both the thermosetting resin and the reinforcing fiber are discarded as in the case of prepreg disposal. There is no need. As a result, the cost for manufacturing the composite panel can be reduced.
[0016]
Moreover, according to invention of Claim 1, a thermosetting resin film and Flexible and dry sheet-like body composed of reinforcing fibers The plate-shaped body is molded from the above and a pre-shaped reinforcing member is used as a component of the composite panel. Therefore, the thermosetting resin of the thermosetting resin film is used. Thin plate It is sufficient if the pressure is sufficient to impregnate, and molding can be sufficiently performed only by pressurization by evacuation in the exhaust process. Therefore, it is not necessary to use an autoclave when manufacturing the composite panel.
[0017]
As a result, it is possible to solve the manufacturing problems that have conventionally occurred by using the autoclave. That is, the manufacturing cost of the composite panel does not increase as in the case of using an autoclave, and even when the composite panel to be manufactured is large, it is necessary to build a large autoclave adapted to this. Absent.
[0018]
According to the invention of claim 1, Since it includes a heating step of impregnating the thin plate-like body with the thermosetting resin of the thermosetting resin film by heating a portion sealed with a vacuum bag film and discharging air. It is possible to simultaneously form a plate-like body composed of a flexible and thin sheet-like body composed of a thermosetting resin film and reinforcing fibers and fix the reinforcing member to the surface of the plate-like body. For this reason, when manufacturing the composite panel, it is possible to omit complicated operations such as riveting that were conventionally required when fixing the reinforcing member to the plate-like body, and the labor for manufacturing the composite panel is greatly reduced. Can be reduced.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a composite panel according to the first aspect, the reinforcing member is an intermediate product obtained by first curing a thermosetting resin, and in the heating step, the reinforcing member is It is characterized by being fully cured.
[0020]
According to the second aspect of the invention, in addition to the same effects as the first aspect of the invention, the reinforcing member is an intermediate product obtained by first curing a thermosetting resin. Since the main curing is performed in the heating step simultaneously with the molding of the plate-like body and the fixing of the reinforcing member to the surface of the plate-like body, it is not necessary to use a reinforcing member that has been fully cured in advance. As a result, it is possible to save the labor (labor) of main-curing the reinforcing member, and as a whole, it is possible to shorten the manufacturing time, further reduce the manufacturing labor, and reduce the manufacturing cost.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a composite panel according to the first or second aspect, for example, as shown in FIG. After laminating the curable resin film, on the thermosetting resin film, Thin plate The thermosetting resin film and the laminated Thin plate The side jig is arranged close to the side surface around the side jig and the side jig Thin plate And an air passage is formed on the reinforcing member.
[0022]
According to the invention described in claim 3, in addition to the same effects as the invention described in claim 1 or 2, in addition to the gas generated by the impregnation / curing reaction of the thermosetting resin, the adhesive interface (that is, Thin plate And the adhesive, and between the reinforcing member and the adhesive) can be effectively discharged to the outside. As a result, a higher quality composite panel can be manufactured.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0024]
[First embodiment]
The composite panel 10 according to the present embodiment is used for an aircraft wing skin and the like. As shown in FIG. 1, a skin 20 and a reinforcing member 30 fixed integrally therewith are provided. Is provided. The outer plate 20 of the composite panel 10 is formed from a thermosetting resin film 21 and a dry preform 22 as described later. Further, as is clear from FIG. 1, the reinforcing member 30 is a long member (stringer) having a T-shaped cross section when cut at right angles to the length direction.
[0025]
The thermosetting resin film 21 forms the outer plate 20 of the composite panel 10 together with the dry preform 22. As a kind of thermosetting resin used as the material of the thermosetting resin film 21, an epoxy resin, a phenol resin, crosslinked polyethylene, bismaleimide, a polyimide, etc. can be mentioned, Among these, an epoxy resin is suitable. The thickness of the thermosetting resin film 21 and the dry preform 22 can be appropriately determined according to the size of the outer plate 20 of the composite panel 10 to be manufactured.
[0026]
The dry preform 22 forms the outer plate 20 of the composite panel 10 together with the thermosetting resin film 21 described above. In the present invention, the “dry preform” means a flexible, dry thin plate-like body composed of various reinforcing fibers, and includes a laminate in which a plurality of thin plate-like bodies are laminated. Examples of the types of reinforcing fibers constituting the dry preform 22 include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, and alumina fibers.
[0027]
As a configuration mode of the dry preform 22, for example, a woven shape, a knitted shape, a mat shape, or a felt shape can be formed by weaving, knitting, or twisting the reinforcing fibers. Further, the thickness of the dry preform 22 can be appropriately determined according to the size of the outer plate 20 of the composite panel 10 to be manufactured and the thickness of the thermosetting resin film 21.
[0028]
The reinforcing member 30 is integrally fixed on the outer plate 20 formed by the thermosetting resin film 21 and the dry preform 22 described above, and reinforces the outer plate 20, and is provided with a shear load, a torsional load, or a bending load. The composite panel 10 is made to exhibit high strength against the load. The reinforcing member 30 is formed by a prepreg lamination method or an RTM method using a thermosetting resin as a material, and is first-cured or main-cured. In the present embodiment, as described above, The cross-sectional shape when cut at right angles is T-shaped.
[0029]
Next, a method for manufacturing the composite panel 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0030]
First, the lower mold jig 40 is installed at a predetermined location. The surface shape of the lower mold jig 40 is the same as the surface shape of the outer plate 20 of the composite panel 10 to be molded, and the thermosetting resin film 21 is disposed on the surface. This lower mold jig 40 needs to have rigidity that does not deform even by a vacuum pressure in an exhaust process described later, and heat resistance that can withstand a heating process described later, but if it has such characteristics, There are no restrictions on the structure and materials.
[0031]
Next, the thermosetting resin film 21 is disposed on the surface of the lower mold jig 40. At this time, if a release agent is interposed between the thermosetting resin film 21 and the surface of the lower mold jig 40, the composite panel 10 can be easily separated from the lower mold jig 40 after molding. This is preferable because it is possible.
[0032]
Subsequently, the dry preform 22 is arrange | positioned on the thermosetting resin film 21 (refer the plate-shaped body molding material arrangement | positioning process, FIG. 2). In the case where the dry preform 22 is formed by laminating a plurality of thin fiber bodies made of reinforcing fibers, if the laminates of the reinforcing fibers of the thin plate bodies are laminated with different orientations, the load can be applied to loads from all directions. The outer plate 20 exhibiting high strength can be molded. Further, since the dry preform 22 is not impregnated with the thermosetting resin, it does not adhere to each other, and the adhesiveness of the thermosetting resin film 21 is weak, so that the laminating operation becomes much easier.
[0033]
Next, the above-described reinforcing member 30 is arranged on the dry preform 22 via the adhesive 23 (reinforcing member arranging step, see FIG. 2). The adhesive 23 is a high-strength thermosetting resin adhesive such as an epoxy resin or a phenol resin that can be cured in a heating process described later. In addition, the adhesive 23 can be in the form of a film, liquid, powder, etc., but it is preferable to use a film-like aspect that is easy to handle and has a stable quality. Adhesive 23 is employed.
[0034]
Next, as shown in FIG. 2, a pressure plate 50 is disposed on the dry preform 22 so that a uniform pressure can be applied to the dry preform 22 during an exhaust process described later. The pressure plate 50 also functions to prevent displacement of the reinforcing member 30 during the coating process, and can be prepared from metal or rubber.
[0035]
Further, a dam 60 is disposed around the laminate of the thermosetting resin film 21, the dry preform 22, and the pressure plate 50, and the thermosetting resin of the thermosetting resin film 21 is dried by the heating process described later. When impregnating, the thermosetting resin is prevented from flowing out. This dam 60 can also be prepared from metal or rubber in the same manner as the pressure plate 50.
[0036]
Next, the thermosetting resin film 21, the dry preform 22, the pressure plate 50, and the reinforcing member 30 disposed on the lower mold jig 40 are covered with a vacuum bag film 70 and sealed (sealing process, see FIG. 2). . That is, the thermosetting resin film 21, the dry preform 22, the pressure plate 50, and the reinforcing member 30 are sandwiched between the vacuum bag film 70 and the lower mold jig 40.
[0037]
The vacuum bag film 70 has high air tightness and excellent flexibility so that it can be pressed against the pressure plate 50 and the reinforcing member 30 during the exhaust process described later. Those prepared are preferred.
[0038]
Next, air is discharged from the inside of the vacuum bag film 70, and vacuum pressure is applied to the thermosetting resin film 21, the dry preform 22, and the reinforcing member 70 sandwiched between the vacuum bag film 70 and the lower mold jig 40. Thus, the thermosetting resin film 21 and the reinforcing member 30 are brought into close contact with the dry preform 22 (exhaust process).
[0039]
As an exhaust method in the exhaust process, for example, an exhaust hole is provided in the vacuum bag film 70, the exhaust hole and the vacuum device are connected by an exhaust pipe, and the air inside the vacuum bag film 70 is discharged by the vacuum device. Conventional methods such as discharging can be adopted.
[0040]
Subsequently, the thermosetting resin of the thermosetting resin film 21 is impregnated in the dry preform 22 by heating the thermosetting resin film 21 and the dry preform 22 in a state where a vacuum pressure is applied by the exhaust process described above. The impregnated thermosetting resin and the adhesive 23 are cured (heating step). By this heating step, the outer plate 20 can be molded and the reinforcing member 30 can be bonded to the surface of the outer plate 20 at the same time.
[0041]
Heating can be performed using a heating device or an oven built in the lower mold jig 40. The heating temperature and heating time at this time can be appropriately determined according to the type of thermosetting resin, the thickness of the thermosetting resin film 21, the number of laminated dry preforms 22, and the like.
[0042]
The reinforcing member 30 disposed on the dry preform 22 is molded by the RTM method using a specific thermosetting resin such as CYCOM 875 RTM (trade name: manufactured by Cytec Fiberite Inc.). In the case of a cured intermediate product, in the heating step described above, the outer plate 20 is molded by impregnating and curing the thermosetting resin of the thermosetting resin film 21 into the dry preform 22, and the thermosetting resin. Simultaneously with the fixing of the reinforcing member 30 to the surface of the outer plate 20 by the curing of the adhesive 23 made of this, the main curing of the reinforcing member 30 can be performed. As a result, the manufacturing time of the composite panel 10 can be shortened, and further reduction in manufacturing effort and manufacturing cost can be achieved. Further, it is not necessary to use an autoclave when the reinforcing member 30 is formed.
[0043]
According to the above procedure, the composite panel 10 can be manufactured by simultaneously forming the outer plate 20 with the thermosetting resin film 21 and the dry preform 22 and fixing the reinforcing member 30 to the surface of the outer plate 20. Further, detailed components arranged in the vicinity of the dry preform 22 and the pressure plate 50 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a silicon sheet 80 having exhaust holes is disposed between the dry preform 22 and the pressure plate 50 via peel layers 81 and 82, and further inside the vacuum bag film 70. A breather 90 is arranged.
[0044]
The silicon sheet 80 functions to prevent the thermosetting resin of the thermosetting resin film 21 melted by the heating process from flowing out. In addition, the peel layers 81 and 82 prevent the pressure plate 50 from coming into close contact with the dry preform 22 and difficult to peel off after the molding operation when the above-described evacuation process and heating process are performed. It fulfills the function of effectively discharging the gas generated by the impregnation / curing reaction and the air present at the adhesive interface to the outside.
[0045]
The first peel layer 81 between the dry preform 22 and the silicon sheet 80 can be composed of, for example, an FEP (fluoroethylene propylene) film having exhaust holes, a nylon fabric, a polyethylene fabric, or the like. The second peel layer 82 between the silicon sheet 80 and the pressure plate 50 can be made of a nylon fabric or a polyester fabric. As described above, when the first peel layer 81 is an FEP film, an exhaust hole is provided because the gas generated by the impregnation / curing reaction of the thermosetting resin and the air existing at the adhesive interface are externally effective. This is because it discharges automatically.
[0046]
The breather 90 also removes gas generated by the impregnation / curing reaction of the thermosetting resin when the above-described exhaust process and heating process are performed, and air exhausted from the adhesive interface to the exhaust hole of the vacuum bag film 70. The gas and air are guided to the vicinity and function to effectively exhaust the gas and air to the outside of the vacuum bag film 70. The breather 90 can be prepared from a glass fiber fabric or a polyester nonwoven fabric.
[0047]
According to the method for manufacturing composite panel 10 according to the present embodiment, outer plate 20 is formed from thermosetting resin film 21 and dry preform 22, and composite material is used using reinforcing member 30 that is formed in advance. Since the panel 10 is manufactured, it is not necessary to use a prepreg at the time of manufacturing, and the conventional manufacturing problems that have been caused by using the prepreg can be solved all at once.
[0048]
That is, the dry preform 22 does not stick to the thermosetting resin film 21 at the time of lamination, and even when a plurality of dry preforms 22 are laminated, the layers do not adhere to each other. . In addition, the arrangement direction of the dry preform 22 can be freely changed even after lamination. As a result, the manufacture of the composite material panel 10 becomes much easier. Furthermore, since the dry preform 22 is not sticky, air is easily discharged from the interlayer. Furthermore, the high-quality composite panel 10 can be obtained without forming voids in the interior as in the case where the prepreg is cured.
[0049]
Further, since the dry preform 22 used in the manufacturing method according to the present embodiment can be stored at room temperature, it is not necessary to store it in a low temperature environment like a prepreg, and it is a freezer for storing a thermosetting resin film. Only equipment is enough. Even if the thermosetting resin film 21 deteriorates due to long-term storage, it is only necessary to discard the thermosetting resin film 21, and the thermosetting resin and the reinforcing fiber are disposed as in the case of conventional prepreg disposal. Need not be disposed of together. As a result, the manufacturing cost of the composite material panel 10 can be reduced.
[0050]
Further, according to the method for manufacturing the composite panel 10 according to the present embodiment, the outer plate 20 is formed by sequentially laminating the thermosetting resin film 21 and the dry preform 22 on the lower jig 40, and Since the composite panel 10 is manufactured by evacuating and heating using the pre-formed reinforcing member 30, it is not necessary to use an autoclave at the time of manufacturing, and this is caused by using the autoclave. Conventional manufacturing problems can be solved all at once.
[0051]
In other words, by incorporating a heating device in the lower mold jig 40, heating can be performed without using an autoclave, and the manufacturing cost of the composite panel does not increase as in the case of using an autoclave. Even when the composite panel to be manufactured is large, it is not necessary to construct a large autoclave corresponding to this.
[0052]
Moreover, according to the manufacturing method of the composite panel 10 according to the present embodiment, the outer plate 20 composed of the thermosetting resin film 21 and the dry preform 22 is molded, and the reinforcing member 30 is attached to the outer plate 20. Fixing can be performed simultaneously. For this reason, when manufacturing the composite panel 10, troublesome work such as riveting conventionally required when fixing the reinforcing member 30 to the outer plate 20 can be omitted, and the manufacturing labor can be greatly reduced. be able to.
[0053]
Further, according to the method for manufacturing the composite panel 10 according to the present embodiment, the reinforcing member 30 is disposed on the dry preform 22 via the adhesive 23, and the pressure plate is disposed on the side of the reinforcing member 30. Since 50 is arranged, the reinforcing member 30 can be temporarily fixed on the dry preform 22 easily and accurately, and displacement of the position can be prevented.
[0054]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, a method for manufacturing a composite panel through substantially the same steps as the manufacturing method according to the first embodiment will be described. In the present embodiment, the porous filter 50 ′ is disposed between the breather 90 and the second peel layer 82 without using the pressure plate 50 used in the first embodiment (see FIG. 4). .
[0055]
By employing the porous filter 50 ′, the vacuum bag film 70 can be directly brought into close contact with the silicon sheet 80 to apply a vacuum pressure. Further, the porous filter 50 ′ can prevent the molten thermosetting resin of the thermosetting resin film 21 from flowing out to the breather 90 side.
[0056]
Although the reinforcing member constituting the composite panel according to the above-described embodiment shows a T-shaped cross-sectional shape when cut at right angles to the length direction, it is not limited to this. Absent. For example, the reinforcing member 30 ′ (see FIG. 5) whose cross-sectional shape is I-shaped, or a hat-shaped cross-sectional shape (that is, a rectangular protrusion projecting upward, and a left-right extension connected to both end portions). The composite material panel can be configured using a reinforcing member 30 ″ (see FIG. 6) or the like that exhibits a shape including a base portion.
[0057]
【Effect of the invention】
According to the first aspect of the present invention, the dry preform does not stick to the thermosetting resin film, and even when a plurality of the dry preforms are stacked, they do not stick to each other. It becomes extremely easy, and the arrangement direction of the dry preform can be freely changed even after lamination. As a result, the composite panel can be easily manufactured. Further, no void is formed in the interior as in the case where the prepreg is cured, and a high-quality composite panel can be manufactured.
[0058]
Further, according to the invention described in claim 1, since the dry preform can be stored at room temperature, it is not necessary to store it in a low temperature environment like a prepreg, and a refrigeration facility for storing a thermosetting resin film is installed. Just do it. Even if the thermosetting resin film deteriorates due to long-term storage, only the thermosetting resin film needs to be discarded, and both the thermosetting resin and the reinforcing fiber are discarded as in the case of prepreg disposal. There is no need. As a result, the manufacturing cost of the composite panel can be reduced.
[0059]
Furthermore, according to the first aspect of the present invention, the manufacturing cost of the composite panel does not increase as in the case of using an autoclave, and it is also applicable to the case where the composite panel to be manufactured is large. There is no need to install a large autoclave.
[0060]
Furthermore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to simultaneously form a plate-like body composed of a thermosetting resin film and a dry preform and fix the reinforcing member to the plate-like body. For this reason, when manufacturing the composite panel, it is possible to omit complicated operations such as riveting that were conventionally required when fixing the reinforcing member to the plate-like body, and the labor for manufacturing the composite panel is greatly reduced. Can be reduced.
[0061]
According to the second aspect of the invention, not only the effect of the first aspect of the invention can be achieved, but also the labor (main effort) for main-curing the reinforcing member can be saved, and as a whole, the manufacture of the composite panel It can result in reduced time, further manufacturing effort and manufacturing costs.
[0062]
According to the third aspect of the present invention, the gas generated by the impregnation / curing reaction of the thermosetting resin and the air present at the adhesive interface, as well as the effects of the first or second aspect of the invention. Can be discharged to the outside more effectively. As a result, a higher quality composite panel can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a composite material panel manufactured by a method for manufacturing a composite material panel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing method of the composite panel shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged view of a portion III in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a method for manufacturing a composite panel according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a case where the cross-sectional shape of the reinforcing member is I-shaped in the method for manufacturing a composite panel according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a case where the cross-sectional shape of the reinforcing member is a hat shape in the method for manufacturing a composite panel according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a method for manufacturing a composite panel according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Composite panel
20 outer plate
21 Thermosetting resin film
22 Dry preform
23 Adhesive
30 Reinforcing member (T-shaped stringer)
30 'Reinforcement member (I-shaped stringer)
30 "reinforcement member (cross-section hat stringer)
40 Lower mold jig
50 pressure plate
50 'porous filter
60 dam
70 Vacuum bag film
80 Silicon sheet
81 First peel layer
82 2nd peel layer
90 breather

Claims (3)

繊維強化樹脂複合材製の板状体と、前記板状体を補強する繊維強化樹脂複合材製の補強部材とを有する複合材パネルの製造方法において、
前記補強部材をあらかじめ1次硬化あるいは本硬化させて成形する補強部材成形工程と、
強化繊維によって構成される可撓性の乾燥した薄板状体および熱硬化性樹脂フィルムを下型治具の上に積層する板状体成形材料積層工程と、
前記薄板状体の上に熱硬化性の接着剤を介して前記補強部材を配置する補強部材配置工程と、
前記補強部材の上から真空バッグフィルムを被せて、前記補強部材と前記熱硬化性樹脂フィルムと前記薄板状体とを密封する密封工程と、
前記真空バッグフィルムで密封した部分から空気を排出する排気工程と、
前記真空バッグフィルムで密封して空気を排出した部分を加熱して前記熱硬化性樹脂フィルムの熱硬化性樹脂を前記薄板状体に含浸させる加熱工程とを備えることを特徴とする複合材パネルの製造方法。
In a method for producing a composite panel having a plate-like body made of a fiber-reinforced resin composite and a reinforcing member made of a fiber-reinforced resin composite that reinforces the plate-like body,
A reinforcing member molding step in which the reinforcing member is molded in advance by primary curing or main curing;
A plate-like molding material laminating step of laminating a flexible dry thin plate-like body constituted by reinforcing fibers and a thermosetting resin film on a lower mold jig;
A reinforcing member arranging step of arranging the reinforcing member on the thin plate member via a thermosetting adhesive;
A sealing step of covering the reinforcing member, the thermosetting resin film, and the thin plate-like body by covering the reinforcing member with a vacuum bag film;
An exhaust process for exhausting air from the portion sealed with the vacuum bag film;
A heating step of heating a portion sealed with the vacuum bag film and discharging air to impregnate the thin plate-like body with the thermosetting resin of the thermosetting resin film . Production method.
前記補強部材は、
熱硬化性樹脂を1次硬化させた中間製品であり、
前記加熱工程において、
前記補強部材を本硬化させることを特徴とする請求項1記載の複合材パネルの製造方法。
The reinforcing member is
It is an intermediate product obtained by first curing a thermosetting resin,
In the heating step,
The method of manufacturing a composite panel according to claim 1, wherein the reinforcing member is fully cured.
前記板状体成形材料積層工程では、
下型治具の上に前記熱硬化性樹脂フィルムを積層した後、前記熱硬化性樹脂フィルムの上に前記薄板状体を積層し、
積層した前記熱硬化性樹脂フィルムおよび前記薄板状体の周囲の側面に近接させて側面治具を配置し、
前記側面治具と前記薄板状体と前記補強部材との上に空気通路を形成することを特徴とする請求項1または2記載の複合材パネルの製造方法。
In the plate body molding material laminating step,
After laminating the thermosetting resin film on the lower mold jig, laminating the thin plate-like body on the thermosetting resin film,
A side jig is placed close to the side surface around the laminated thermosetting resin film and the thin plate-like body,
The method for manufacturing a composite panel according to claim 1, wherein an air passage is formed on the side jig, the thin plate-like body, and the reinforcing member.
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