JP5861448B2 - サンドイッチパネルの製造方法 - Google Patents
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Description
人工衛星はロケットに搭載され、その後衛星軌道に投入されるが、ロケット打上げ時には急速に高度を上げるため、外気の圧力はロケットの高度上昇に伴い急激に低くなり、外気と衛星内部との間に圧力差が生じる。サンドイッチパネルにおいても同様に、表皮とハニカムコアによって構成される空間内部と外気の間にも同様に圧力差が生じる。
圧力差が大きい場合には、この圧力差によってサンドイッチパネルが破損するなどの不具合が発生する。このためハニカムコアには通常、ハニカムコアと表皮によって構成される空間内部の空気をハニカムコア外部に逃がして、圧力差をなくすためのベントホール(vent hole)が形成される(例えば、特許文献1参照)。
素材をアルミニウムとするハニカムコアについては、アルミ箔の状態、もしくは加圧硬化した段階、厚み加工した段階のいずれか状態であれば隣接する箔同士が密着した収納された状態であり、寸法が小さいため、アルミ箔面に直交する方向にニードルなどの工具で穴をあけることが可能であり、これによってベントホールを形成することが可能である。
例えば特許文献2では、FRPを素材とするハニカムコアの製造方法において、強化繊維をコルゲート状に賦形してコルゲート状強化繊維を得る工程と、シクロオレフィンモノマーと重合触媒とを含んでなる重合性組成物を得られたコルゲート状強化繊維に含浸させた後、重合してプリプレグを製造する工程と、得られたプリプレグを積層して架橋する工程を有するハニカムコアの製造方法を提案している。
これにより、例えば当該ハニカムコアをサンドイッチパネルに適用し、サンドイッチパネルを人工衛星の構体などに使用した場合であっても、衛星内部と外気との圧力差によってサンドイッチパネルが破損するなどの不具合発生を防止して、信頼性の高いサンドイッチパネルを得ることができる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図1は、この発明の実施の形態1におけるサンドイッチパネル10の構造を示す模式図である。図2は、本実施の形態におけるハニカムコア1の模式図である。
また図2に示すように、筒状のセル1aの開口部にあたる上部分にはスリット状の切り口3(以下、単に「切り口3」という)が設けられている。
図3のようにハニカムコア1を構成するセル1aの開口部において、正六角形をなす辺であって対向する一組の辺の一部には切り口3が設けられている。
加工のピッチは正六角形のハニカムコアの場合、コアサイズによってほぼ一義に決定することができる。例えば、切り口の方向をハニカムコアのリボン方向と直交方向に配置する場合には、加工のピッチはコアサイズのsin30°の逆数倍とすれば、ハニカムコアの中心に等間隔で配置することができる。
切り口3をセル下部のエッジにも形成する場合には、ハニカムコア1の上下面を逆にし、同じように回転型のダイヤモンドカッターの刃先を移動させることで形成することができる。
このようにして切り口が形成されたハニカムコア1ができれば、ハニカムコア1の両面を2枚の表皮5で挟み、接着剤で接着することでサンドイッチパネル10を得ることができる。
あるいは、最初に個々のセル1aのエッジにダイヤモンドカッターで切り口を形成しておき、その後にセル1aを組み合わせてハニカムコア1を作るようにしてもよい。
このようにハニカムコア壁面に切り口3が形成されていることで、ハニカムコア内部と外部の間で空気が通る経路が確保され、切り口3がベントホールの機能を果たしている。
これにより、従来、ハニカムコアの材料が各種繊維素材を樹脂と複合化させた繊維強化プラスチック(FRP(Fiber Reinforced Plastics))で、例えばCFRP(カーボン(炭素)繊維強化プラスチック、GFRP(ガラス)繊維強化プラスチック、QFRP(クォーツ(石英ガラス)繊維強化プラスチックの場合において、ハニカムコア1の壁面に直交する方向にニードルなどの工具で穴を開けることが難しい場合であっても、ベントホール付きハニカムコアを短い加工時間で作製することができる。
このハニカムコア1の両面を2枚の表皮5で挟み、接着剤で接着することで作製したサンドイッチパネル10によれば、ハニカムコア内の圧力とハニカムコア外の外気圧力とで圧力差が生じるような場合であっても、ハニカムコアと表皮によって構成される空間内部の空気をハニカムコア外部に逃がして圧力差をなくすことができ、サンドイッチパネルが破損するなどの不具合を防止することができる。
実施の形態2ではハニカムコアの素材がアラミド繊維など非常に剛性が低い場合について説明する。
図5において、ハニカムコア1の材料は各種繊維素材を樹脂と複合化させた繊維強化プラスチック(FRP(Fiber Reinforced Plastics))であり、特に、AFRP(アラミド繊維強化プラスチック)のように、剛性が非常に低い材料である。
セル1aのエッジには実施の形態1のときと同様に切り口3bが形成される。
切り口3bの形状は矩形とする。切り口の形成方法は回転型のダイヤモンドカッターによって加工することが加工時間短縮の観点で望ましい。この場合、ダイヤモンドカッターは直線的に切り口を形成するため、隣接するハニカムコアと切り口の方向は並行になる。加工のピッチは正六角形のハニカムコアの場合、コアサイズによってほぼ一義に決定することができる。例えば、切り口の方向をハニカムコアのリボン方向と直交方向に配置する場合には、加工のピッチはコアサイズのsin30°の逆数倍とすれば、ハニカムコアの中心に等間隔で配置することができる。
このため、加工後の切り口にはエッジ2の一辺に切り口3bが配置されており、かつ、切り口と同じ形状のセル素材がセル素材片4として、切り口の一辺に結合されて残った状態となる。
これにより、ハニカムコアの材料が各種繊維素材を樹脂と複合化させた繊維強化プラスチック(FRP(Fiber Reinforced Plastics))で、特にAFRP(アラミド繊維強化プラスチック)のように剛性が非常に低い材料の場合において、ハニカムコア1の壁面に直交する方向にニードルなどの工具で穴を開けることが難しい場合であっても、ベントホール付きハニカムコアを短い加工時間で作製することができる。なお、この場合、切り口と同じ形状のセル素材がセル素材片4として、切り口の一辺に結合されて残った状態となるが、形成した切り口はベントホールとして機能する。
このハニカムコア1の両面を2枚の表皮5で挟み、接着剤で接着することで作製したサンドイッチパネル10によれば、ハニカムコア内の圧力とハニカムコア外の外気圧力とで圧力差が生じるような場合であっても、ハニカムコアと表皮によって構成される空間内部の空気をハニカムコア外部に逃がして圧力差をなくすことができ、サンドイッチパネルが破損するなどの不具合を防止することができる。
実施の形態1、2では、切り口3の形状は矩形であったが、実施の形態3では矩形以外の形状の場合について説明する。
このように、エッジ2の1辺に配置する切り口の形状は矩形に限られるものではなく、ハニカムコアの壁面と表皮によって構成される空間内部の空気をハニカムコアの外部に逃がして圧力差をなくすことができるものであれば、切り口の形状は例えば直線状をした切れ目であっても構わない。
Claims (7)
- ハニカムコアの上下面を表皮で挟んだサンドイッチパネルで、前記ハニカムコアを構成する筒状のセルの側面に前記筒状のセルの上下開口部のいずれか一方の開口部をなす辺の一部から切り込まれた切り口が形成されたサンドイッチパネルの製造方法であって、
筒状のセルを組み合わせ、前記セルの側面を隣接して配置する工程と、
前記配置したセルの一方の開口部を成す辺の1つに、加工機の刃先を当てる工程と、
前記側面に切込みを入れて切り口を形成する工程と、
前記切込みを入れた前記セルの辺に対向する辺の方向に、前記加工機の刃先を移動させ、前記刃先の移動方向にあるセルの側面に切込みを入れて切り口を形成する工程と、
前記刃先の移動方向にあるセルの側面に切り口を形成した後、前記加工機の刃先を、前記刃先の移動方向と垂直方向に所定のピッチだけ移動させ、移動先にあるセルの開口部を成す辺に前記刃先を当て、セルの側面に切込みを入れて切り口を形成する工程と、
前記切込みを入れた前記セルの辺に対向する辺の方向に、前記加工機の刃先を移動させ、前記刃先の移動方向にあるセルの側面に切込みを入れて切り口を形成する工程と、
を有することを特徴とするサンドイッチパネルの製造方法。 - 前記筒状のセルは、繊維強化プラスチック(FRP)を材質とした複数の側面からなることを特徴とする請求項1記載のサンドイッチパネルの製造方法。
- 前記筒状のセルを組み合わせ、前記セルの側面を隣接して配置する工程は、前記筒状のセルの上下開口部のいずれか一方の開口部を前記表皮に接着剤で固定するステップを含み、
接着剤により前記表皮に固定した開口部の他方の開口部を成す辺の1つに、前記加工機の刃先を当てることを特徴とする請求項1、2いずれか記載のサンドイッチパネルの製造方法。 - 前記切り口を形成する工程において前記切り口の一辺に付着して残ったセル素材片を、前記筒状のセルの内側に残した状態で、前記切り口が形成されたセルの開口部を前記表皮に接着剤で固定することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のサンドイッチパネルの製造方法。
- 前記セル素材片は、アラミド強化繊維プラスチック(AFRP)であることを特徴とする請求項4記載のサンドイッチパネルの製造方法。
- 前記加工機の刃はカッター刃であり、カッター刃の刃先を前記セルの開口部を成す辺の一つに当て、前記側面に直線の切り口を形成することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のサンドイッチパネルの製造方法。
- ハニカムコアの上下面を表皮で挟んだサンドイッチパネルで、前記ハニカムコアを構成する筒状のセルの側面に前記筒状のセルの上下開口部のいずれか一方の開口部をなす辺の一部から切り込まれた切り口が形成されたサンドイッチパネルの製造方法であって、
筒状のセルの一方の開口部を成す辺の1つに、加工機の刃先を当てる工程と、
前記切込みを入れた前記セルの辺に対向する辺の方向に、前記加工機の刃先を移動させ、前記刃先の移動方向にあるセルの側面に切込みを入れて切り口を形成する工程と、
前記切り口を形成した筒状のセルを組み合わせてハニカムコアとする工程と、
前記ハニカムコアの上下面を前記表皮で挟み、前記開口部と前記表皮を接着剤で固定する工程と、
を有することを特徴とするサンドイッチパネルの製造方法。
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