JPS58194517A - 炭素繊維強化プラスチツク製サンドイツチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は２枚の表皮の間に、芯材全役けてなるサンド
イッチパネルの製造方法に関する。

さらに詳しくハ、この発明はフィラメントワインディン
グ法を柑いて、樹脂を含浸した炭素繊維を所定のマンド
レルに巻回した後、硬化処理全施し、さらには、必要な
寸法に切断したものｔ同一面内に整列させ、これ′ｆｔ
２枚の表皮部材間に部材させることにより、同一種類に
よる軽量でしかも線膨張係数の小さい寸法安定性に優れ
た炭素繊維強化プラスチツク製サンドイッチパネルの製
造方法を提供するものであるつ従来よリサンドイッチバ
ネルとして柑いられている構造体としては、芯材として
用いるアルミハニカムにアルミ板金貼り合わせたもの、
或いはアルミハニカムにガラス繊維強化プラスチックス
板を貼り合わせたものがほとんどであったが、最近では
さらに軽量什を計るために、アルミハニカム上に炭素繊
維積層板、或いは炭素繊維プリプレグを網状、格子状に
貼り合せる仁とによって軽量化か計られてきた。しかし
ながらとの方法では５例えば高温から低温、或いは低温
から高温への熱サイクルが繰り返えされる宇宙構造物へ
の用途には、アルミハニカムと炭素繊維強化プラスチッ
クスとの熱膨張係数の差により、その度に、熱応力によ
り大きな変形が生じる。これらの変形を防止する策にな
く、変形値を予測するのが最良とされていた。又、仮に
、同一材料構成から成る構造体が理想とされていたが、
炭素繊維強化プラスチックスを用いた芯材に、炭素繊維
の剛性９作業性等から不可能と考えられていた。

この発明は、このような従来の問題点を改善するもので
ある。すなわち９表皮材として用いる炭素繊維強化プラ
スチツク材料と同じ材料構成、特に繊維基材が同じもの
、すなわち―膨張係数が同じもの音用いたノ・二カム芯
材として炭素繊維強化プラスチックス芯材全製造可能と
したものである。このことは、いかなる熱的環境によっ
ても表皮の変形かほとんど生じないため寸法安定性の必
要でかつ軽量化か望まれる宇宙構造物、特にアンテナ反
射ｆ７＃！、ｖｃハ好適といえる以下、この発明で得ら
れる炭素繊維強化プラスチックス製サンドイッチパネル
のｌＩ！ｌ！造方法會図面によｒ）説明する。

第１図にこの発明による芯材の製造方法を示す概略図で
あり、第２図にその断面ｍ成因である。第８図にこの発
明によるサンドイッチパネルの構成断面図である。この
図において（１）は樹Ｎケ含浸させた炭素繊維、（２）
にマンドレル、（３）に炭素繊維＋１１ｉ硬化後切断し
た炭素繊維強化プラスチック製芯材、＋４１［炭素繊維
強化グラスチ、り表皮、（５）は接着剤である。

次に炭素繊維強化プラスチツク芯材を製造する過程を説
明すると、先づ炭素繊維に予め樹脂ｔ−含！させフィラ
メントワインディング法により所定の形状のマンドレル
に張力？かけ巻回する。巻回後、樹脂全完全硬化（〜た
後、マンドレルから硬化した炭素繊維強化グラスチック
ス全脱型（−９所定の寸法に切断加工する。この際。

巻回数、厚さ及びリング径等に強度、剛性１重量により
決定する。次に脱型切断した炭素繊維強化プラスチツク
芯材に、必要とされる形状に配列する。この配列方法に
最密充填配列が最適　　　　　　　　！（である。この
方法について具体的に記述する。

−例として第８図に示す様な構造体ケ＃成する丸めに、
先づ炭素繊維強化プラスチツク表皮（４）全形成する。

この方法については９通常のプリプレグシートラ必要数
重ね合わせた後、真空加圧加熱方法により硬化させ、一
枚のシート會形成させる。このようにして製造したシー
トの上に、接着剤もしくわフィルム接着剤全塗布もしく
わ敷きつめ、その上に前述したごとく、フィラメントワ
インディング法により製造した芯材’ｉｋ列することに
より、サンドイッチパネルの構造体の骨組が出来上がる
。この際、芯材同士には接着剤を塗布し、互いに接着さ
せた万が構造強度的に有利である。このようにして出来
た骨組全加熱炉に搬入し、最適加熱＠度で硬化する。こ
れらの過程が完了するとこの骨組ケ切削加工することに
より１寸法精度會確保する。この工程？終えた後、再び
接着剤もしくわフィルム接着剤を付けた別の表皮１４）
ｉ前と同じ工程で貼９合わせ、硬化させることにより、
サンドイッチパネル構造体が出来上る。

又、芯材の配列方法についてに、上述した方法を用いな
くとも予め芯材全接着させる方法。

機械的に締結する方法でもよい。

かくして得られた炭素繊維強化プラスチツク製サンドイ
ッチパネルに、従来から用いられている芯材としてのア
ルミニウム’１１いたのに比べて、熱膨張係数に差がな
いため９例えば厳しい宇宙の温ｆｆＲ境下（高温＋１５
０℃〜低温−２００℃）に於ても炭素繊維の特性がその
ま＼生かされることにより、従来のものに比べ格段に熱
による変形かなくなる。さらにアルミニウムに比べて軽
量化が達成できる。

この発明の最大の特徴は、従来、繊維の剛性か高く、他
の有機繊維等で可能であった芯材を炭素繊維を用いて形
成させたことにあり、さらにはその製法としてフィラメ
ントワインディンク法を用いたことで、生産性の良い、
しかも高精度の芯材全形成させたことにある。

なお、マトリックスの樹脂としては、エポキシ樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリイミド樹脂。

フェノール樹脂等が柑いられ９通常はエボキシ樹脂が用
いられている。特に耐熱性が要求される場合には、ポリ
イミド、ポリアミドイミド樹脂も用いられる。また表皮
の厚さとしてハ０．２〜ｌ−程度のもの１ｒ成形加工し
、繊維万同、積層数に豊水特性に応じ適宜決定される。

次に芯材としては表皮材と同じ材料全炭素繊維を用いる
。その素材の選択、芯材の厚さ、形状は強度、剛性９重
量の面から適宜決定される。したがって芯材の形状も円
形、４角形、６角形、８角形等任意に選択されることに
いうまでもない。

以上説明したごとく、この発明によれば、炭素繊維強化
プラスチツク製サンドイッチ構造体にその芯材の製法に
於て、フィラメントワインディング法を用いたことによ
り生産性が良く。

しかも安定した製品全提供することが出来、さらにに炭
素繊維の特性を充分生かして、＊膨張率の小さいことに
よる変形のない、軽量で高剛性という極めて優れたサン
ドイッチ構造体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるフィラメントワインディング法
による芯材の製造概略図、第２図にこの発明による芯材
の断面構成図、第８図はこの発明によるサンドイッチパ
ネルの構成断面図であり９図において（１）に樹脂を含
浸させた炭素繊維、１２１ｔｆｆマンドレル、（３）は
！ｌｌｉｌｌ後硬化後た炭素繊維強化プラスチック製芯
材、（４）は炭素繊維強化プラスチツク表皮、（５）に
接着剤であるなお図中同一あるいに相当部分には同一符
号を何して示しである。 代理人　　葛　野　信　− 第１ 第２ｒ！ｌＪＡ 盆■ Ｉ３ １ ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素繊維強化プラスチックで形成されるサンドイッチパ
   ネルの製造方法において、第１！：第２ｇ）表皮部材で
   ある炭素繊維強化プラスチック゛と炭素繊維を用いそれ
   をフィラメントワインディング法により製造したリング
   管芯材とすることによｐサンドイッチパネルを製造する
   こと全特徴とする炭素繊維強化プラスチツク製サンドイ
   ッチパネルの製造方法。