WO2020149403A1 - 複合材料構造物製造用治具およびその製造方法、並びに複合材料構造物の製造方法 - Google Patents

複合材料構造物製造用治具およびその製造方法、並びに複合材料構造物の製造方法 Download PDF

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佐名　俊一
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Definitions

  • the present invention relates to a jig used for manufacturing a composite material structure and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a composite material structure, particularly in the manufacture of a structure using a grooved portion as a skeletal material,
  • the present invention relates to an inflatable bag-shaped jig (bladder) used as a jig for the skeleton material, a method for manufacturing the jig, and a method for manufacturing a composite material structure using the jig.
  • composite materials fiber-reinforced resin composite materials
  • composite materials have been widely used in fields where metal materials have been used so far.
  • the carbon fiber reinforced type that uses carbon fiber as the reinforcing fiber and is impregnated with a matrix resin (or resin composition) such as epoxy resin to be molded is lighter than the metal material.
  • a matrix resin or resin composition
  • it is widely used in fields such as sports equipment, industrial machinery, and aerospace.
  • the composite panels that make up the fuselage of an aircraft typically consist of skins and stringers.
  • the stringer is supported by a panel manufacturing jig and arranged in the shape of a structure, a prepreg serving as a skin is laminated on the stringer, and is pressurized and heated by an autoclave (pressure cooker). As a result, the prepreg is cured to become a skin, and the stringer is brought into close contact with and integrated with the skin.
  • stringers that are reinforcement materials, mainly due to the difference in cross-sectional shape.
  • a plate shape, a prism shape, an alphabetic C type, an I type, an L type, an Z type, or a hat type (or ⁇ type) is known.
  • the hat type stringers have good followability to the skin, and therefore, in recent years, the hat type stringers are often used as a reinforcing material.
  • a hollow rubber (or elastomer) jig called a bladder is used.
  • the bladder is arranged inside the hat stringer, and can be pressurized from the inside of the hat stringer during autoclaving.
  • the skin is hardened by the autoclave, it can be removed from the inside of the hat type stringer by removing it.
  • Patent Document 3 describes a method of arranging an inner bag made of a flexible film tube on the outer periphery of a bladder (mandrel in Patent Document 3). This inner bag is used to apply pressure from the autoclave to the bladder inside the hat stringer. It is also described that a lubricant may be used to slide the bladder on the surface of the inner bag.
  • Patent Document 3 exemplifies a bladder and an inner bag used for manufacturing a hat stringer made of a composite material, but a bladder used in the field of manufacturing a panel made of a composite material also has a bladder similar to that of Patent Document 3.
  • a film such as an inner bag is often provided on the outer periphery of the.
  • the bladder body is a thick hollow material made of rubber or elastomer, and it can be considered that it is normally impermeable to gas.
  • the autoclave gas (high temperature and high pressure gas) inside the bladder leaks to some extent to the outside.
  • the outer periphery of the bladder body is often covered with a film for the convenience of pulling out the bladder.
  • a film for the convenience of pulling out the bladder.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and when manufacturing a composite material structure using a skeleton material having a grooved portion such as a hat stringer, a degassing material is used to cure the composite material structure.
  • a composite material structure manufacturing jig capable of manufacturing a good quality composite material structure without coating a tool, a method for manufacturing the composite material structure manufacturing jig, and the composite material structure manufacturing jig.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a composite material structure using a material structure manufacturing jig.
  • a jig for manufacturing a composite material structure is a composite material structure in which a prepreg is attached to a skeletal structure including a skeletal material having groove portions extending in the longitudinal direction.
  • a product When manufacturing a product, it is used by being inserted into the groove-shaped portion of the skeletal material, is formed into a tubular shape by a stretchable material containing reinforcing fibers, and has a cross section that is a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the upper base.
  • a trapezoidal main body having a lower bottom longer than the upper bottom, and an inner surface of the main body is covered with a gas barrier layer.
  • the gas barrier layer is coated on the inner surface of the main body which is not normally provided with the gas barrier layer.
  • This makes it possible to significantly reduce the gas permeability of the main body as compared with the configuration in which the gas barrier layer is provided on the outer surface of the main body. Therefore, it is possible to effectively prevent the autoclave gas (high-temperature and high-pressure gas) from leaking from the inside of the main body portion to the outside during the autoclave.
  • the degassing material is substantially unnecessary, so that an increase in manufacturing cost can be sufficiently suppressed, and the covering operation is substantially unnecessary, so that the manufacturing process can be prevented from becoming complicated.
  • a method for manufacturing a jig for manufacturing a composite material structure according to the present invention is a method for manufacturing a jig for manufacturing a composite material structure having the above-described structure, which comprises a molding die having a cavity corresponding to the main body. , A core having a shape corresponding to the internal space of the main body portion, which is arranged in the cavity, and the reinforcing fiber and the stretchable material around the core in the cavity.
  • the reinforcing fibers have a cut in the direction along the longitudinal direction of the main body portion, or arrange them so as to sandwich the reinforcing fibers with the stretchable material, the outer peripheral surface of the core
  • a film to be a gas barrier layer is further arranged in a wound state, and the elastic material is melted by heating to impregnate the reinforcing fibers to form the main body part, and then the core is placed on the main body. It is a structure to be pulled out from the section.
  • the reinforcing fiber can be easily impregnated with the elastic material. Furthermore, when the core is pulled out in the manufacturing process, the film that serves as the gas barrier layer can give the core slipperiness. Therefore, the core is easily pulled out, and the productivity of the composite material structure manufacturing jig can be improved.
  • the present invention also includes a method for manufacturing a composite material structure using the jig for manufacturing a composite material structure having the above-described structure. That is, the method for producing a composite material structure according to the present invention is a method for producing a composite material structure using a skeleton material having a groove portion, and arranging the skeleton material on the outer peripheral surface of the molding die, The composite material structure manufacturing jig having the above-described configuration may be inserted into the groove-shaped portion of the skeleton material, and a prepreg may be laminated on the jig and heat-cured.
  • a jig for manufacturing a composite material structure capable of manufacturing a quality composite material structure, a manufacturing method of the jig for manufacturing a composite material structure, and a jig for manufacturing a composite material structure are used. And a method of manufacturing a composite material structure.
  • FIG. 1A and 1B are perspective views showing a structure of a bladder as a jig for manufacturing a composite material structure according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is a schematic cross-sectional view showing a cross section in the longitudinal direction of the bladder shown in FIG. 1
  • FIG. 2B is a partial perspective view showing one end of the main body of the bladder shown in FIG. 1
  • FIG. It is a schematic cross section which shows the cross section of the bladder shown in FIG. 1 in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • 3A to 3C are schematic process diagrams showing an example of a manufacturing process of a main body portion included in the bladder shown in FIG. 4A is a schematic cross-sectional view showing a longitudinal cross-section of a bladder of a modified example of the present disclosure, FIG.
  • FIG. 4B is a partial perspective view showing one end of a main body of the bladder shown in FIG. 4A
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing a cross section in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the bladder shown in FIG. 4A
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of dimensions of the reinforcing structure included in the bladder of the modified examples shown in FIGS. 4A to 4C.
  • FIG. 6A is a partial perspective view showing an example of a hat type stringer that is a typical skeletal material of the composite material structure according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a diagram showing the hat type stringer shown in FIG. 6A. It is a typical fragmentary sectional view showing an example of a state where a bladder shown in Drawing 1A and Drawing 1B is inserted and a composite material structure is manufactured.
  • FIGS. 1A, 1B and 2A to 2C the longitudinal direction of the bladder is referred to as "vertical direction”, and the direction orthogonal to the longitudinal direction is referred to as "lateral direction”.
  • a vertical cross section of the bladder is referred to as a “vertical cross section”
  • a horizontal cross section of the bladder is referred to as a “transverse cross section”.
  • a bladder 10 As shown in the perspective views of FIG. 1A and FIG. 1B, a bladder 10 according to the present embodiment has a columnar overall external shape, and includes at least a main body portion 11, a terminal fitting 12 and a terminal plug portion 13. Has been done.
  • the main body portion 11 is a member that is a main body of the bladder 10, and as shown in the vertical sectional view of FIG. 2A and the partial end perspective view of FIG. 2B, the inside thereof is formed in a hollow tubular shape.
  • the main body 11 has a trapezoidal cross-section having an upper bottom and a lower bottom longer than the upper bottom. This is based on the fact that the bladder 10 needs to be shaped to be inserted into the groove-shaped portion formed in the hat stringer, as will be described later.
  • the wall portion 11a corresponding to the upper base of the trapezoidal cross section has an outer surface that comes into contact with the groove portion of the hat stringer, and therefore, as shown in FIGS. In the above embodiment, it is referred to as "contact wall portion 11a".
  • FIG. 1A is a perspective view when the exposed wall portion 11b is on the upper side
  • FIG. 1B is a perspective view when the contact wall portion 11a is on the upper side.
  • the contact wall portion 11a (the wall portion corresponding to the upper bottom) and the exposed wall portion 11b (the wall portion corresponding to the lower bottom) facing each other are in a parallel positional relationship.
  • the skeleton material used in the present disclosure is not limited to the hat-type stringer, and members having various known structures can be used as long as they are skeleton materials having groove portions.
  • the cross section of the main body 11 has a trapezoidal shape that is symmetrical with respect to a line segment passing through the midpoints of the upper bottom and the lower bottom, that is, an isosceles base. It has a shape. Therefore, in the body portion 11, if the respective wall portions corresponding to the respective hypotenuses of the trapezoidal cross section are defined as the inclined wall portions 11c, the inclined wall portions 11c are in a state in which the respective inclination directions are opposite sides. , They are inclined at the same inclination angle. The outer surfaces of the inclined wall portions 11c are also surfaces that come into contact with the groove portions of the hat-type stringer, like the contact wall portions 11a.
  • the height of the trapezoidal cross section is defined as H, and the length of the lower bottom (width of the exposed wall portion 11b) in the trapezoidal cross section is defined as D.
  • the cross section of the main body portion 11 is an isosceles trapezoidal shape, but of course, the present invention is not limited to this. If it exists, it may have a trapezoidal shape corresponding to this.
  • the main body 11 is formed in a tubular shape, and is sealed at both ends by the end fittings 12 and the end plugs 13 so that the inside is airtight.
  • the main body portion 11 includes a tubular portion 14 formed of a stretchable material and a fiber reinforcing material 21, an outer peripheral film 15 that covers the outer peripheral surface of the tubular portion 14, and a tubular portion. At least it is comprised from the inner peripheral film 16 which coats the inner peripheral surface of 14.
  • the main body portion 11 can be regarded as being substantially constituted by the tubular portion 14 except for the outer peripheral film 15 and the inner peripheral film 16 which are the surface layers thereof. Therefore, the contact wall portion 11a, the exposed wall portion 11b, and the inclined wall portion 11c described above are not only the wall portion of the main body portion 11 but also the wall portion of the tubular portion 14.
  • the tubular portion 14 corresponds to the “main body” of the main body portion 11, as will be described later, when the inside of the main body portion 11 is pressurized by the autoclave, the tubular portion 14 formed of the elastic material expands.
  • the fiber reinforcing material 21 is schematically shown by a thick broken line, and in FIG. 2A, the fiber reinforcing material 21 is omitted for convenience of illustration, but the fiber reinforcing material 21 expands the tubular portion 14.
  • the outer peripheral film 15 that covers the outer peripheral surface of the tubular portion 14 and the inner peripheral film 16 that covers the inner peripheral surface can also be stretched in accordance with the expansion of the tubular portion 14, the main body portion 11 is entirely compressed by internal pressure. Expands. Specific shapes and dimensions of the cross section of the main body 11, specific configurations of the tubular portion 14, the outer peripheral film 15, and the inner peripheral film 16 will be described later.
  • the total length of the main body 11 is not particularly limited.
  • the bladder 10 according to the present embodiment is used as a jig for manufacturing a composite material structure, and is a groove of a skeleton material (for example, a hat stringer) of the composite material structure. Since it is inserted in the shape part, it is set to have various lengths.
  • the composite structure is an aircraft fuselage formed as a one-piece barrel (OPB) and the skeletal material is a hat stringer
  • the length of the skeletal material is within a predetermined range (eg, 1-14 m). Since various types are used within the range (1), the length of the main body portion 11 may be set to be within a predetermined range in accordance with this.
  • the end fitting 12 is a member that seals one end of the main body 11, and has a pressure hole 12a as shown in FIGS. 1A and 2A.
  • the terminal fitting 12 is composed of at least an insertion portion to be inserted into the hollow of the main body portion 11 and a head portion connected to the insertion portion.
  • the insertion portion is a portion that is in close contact with the inner surface of the main body portion 11 with an adhesive when inserted in the main body portion 11, and the head portion is a portion that is exposed to the outside when inserted in the main body portion 11.
  • the shape of the insertion part may be adapted to the hollow shape of the main body part 11.
  • the hollow cross section has a trapezoidal shape. .. Therefore, the insertion portion is formed as a short column having a trapezoidal cross section.
  • the length of the insertion portion is not particularly limited, and is sufficient so that the inside of the main body portion 11 can be airtightly held in a state where the insertion portion is inserted in the hollow of the main body portion 11 and adhered to the inner surface of the main body portion 11 with an adhesive. Any length may be used as long as the adhesive area can be secured.
  • the head of the end fitting 12 may have a shape sufficiently larger than the hollow dimension of the main body 11 so as to be surely exposed to the outside of the main body 11, but as will be described later, a hat stringer is used. It is preferable that the cross-section has a dimension that is approximately the same as the outer dimension of the main body portion 11 for the sake of convenience in inserting it into the groove-shaped portion. If the cross section of the head portion and the cross section of the main body portion 11 are substantially the same in size, the outer surfaces of the wall portions of the entire bladder 10 are substantially the same plane, so that the inside of the groove portion is The convenience of insertion and withdrawal can be enhanced.
  • the outer end of the head of the end fitting 12 is not flat but has a protruding inclined surface. Further, although not shown, the contact surface may be formed so that the interval becomes narrower toward the outer end, so that the outer end may have a pointed shape. If the outer end of the head is an inclined surface (or a pointed surface) as described above, it is easy to pull out from the state of being inserted in the groove portion of the hat stringer, but it is not limited to this shape.
  • the specific shape of the end fitting 12 is not limited to the above-described configuration including the insertion portion and the head, and may include other configurations.
  • one opening of the pressure hole 12a is formed on the exposed surface of the head and the other opening of the pressure hole 12a is formed on the end surface of the insertion portion.
  • the pressurizing hole 12a extends substantially vertically from one opening formed in the exposed surface of the head toward the inside of the head, bends toward the insertion portion side at substantially the center of the head, and opens at the end surface of the insertion portion. Is formed to connect to. Therefore, when the bladder 10 is inserted into the groove of the hat stringer, one opening of the pressure hole 12a is exposed on the exposed surface of the head of the terminal fitting 12, and the other opening is opened on the main body. It is connected to 11 hollows.
  • the pressurizing hole 12a serves as a ventilation path connecting the inside and the outside of the main body 11 and can pressurize the inside of the main body 11 which is hermetically sealed.
  • the pressure inside the body 11 is also increased from the pressure hole 12a, so that the inside of the body 11 which is hermetically sealed is pressurized and the body 11 expands. ..
  • the material of the end fitting 12 is aluminum or its alloy in the present embodiment, but is not limited to this. Since the bladder 10 is used as a jig, the bladder 10 is preferably made of a material that is as light as possible, and since the pressure hole 12a is formed inside, it is a material that is excellent in workability and shape retention of the hole. preferable. Therefore, in the present embodiment, aluminum or its alloy is preferably used in terms of cost. Note that, depending on the manufacturing conditions of the composite material structure, other conditions may be emphasized rather than being lightweight, so, for example, known metal materials other than aluminum, ceramic materials, or heat-resistant resin compositions May be selected, or composite materials of various metals, ceramics, and heat resistant resin compositions may be used.
  • the terminal plug portion 13 is a member that hermetically seals the other end portion (the end portion on the side opposite to the end portion sealed by the terminal fitting 12) of the main body portion 11, and in the present embodiment, As shown in FIG. 2A, the main body 11 includes an insertion portion to be inserted in the hollow and an outer lid portion connected to the insertion portion.
  • the insertion portion of the terminal plug portion 13 is formed in the shape of a short column having a trapezoidal transverse cross section in accordance with the hollow cross sectional shape of the main body portion 11, like the insertion portion of the terminal fitting 12, and the outer lid portion. Is formed in a plate shape that expands so that its outer diameter is approximately the same as the outer diameter of the main body 11.
  • the length of the insertion part is not particularly limited, and like the insertion part of the terminal fitting 12, the inside of the main part 11 is inserted into the hollow of the main part 11 and is bonded to the inner surface of the main part 11 with an adhesive. The length may be such that a sufficient adhesive area can be secured so that it can be kept airtight.
  • each end plug portion 13 and the dimensions of each portion are not limited to the above-described configuration, and, for example, a configuration other than the insertion portion and the outer lid portion may be included as necessary, and the main body portion 11 may be included.
  • the shape of the outer lid portion need not be plate-shaped as long as the inside of the can be hermetically sealed.
  • a metal or the like may be used as the material of the end plug portion 13 similarly to the end fitting 12, but the end plug portion 13 does not have to maintain a stable pressure unlike the end fitting 12, and the bladder
  • An elastic material is preferably used for the reason that, when 10 is used by being inserted in the groove portion of the hat type stringer and then pulled out, it becomes the rear end of the bladder 10.
  • the specific type of the elastic material is not particularly limited, and any material may be used as long as it is flexible enough to keep the inside of the main body 11 airtight and has heat resistance.
  • a stretchable material similar to that of the tubular portion 14 constituting the above can be used.
  • Both the tubular portion 14 and the end plug portion 13 may be formed by using a stretchable material having the same composition, and required physical properties are different (for example, the tubular portion 14 emphasizes expansion performance, Since the end plug portion 13 is not required to have the expansive performance as much as the tubular portion 14), it may be molded using a stretchable material having a different composition.
  • the main body portion 11 is sealed by the two types of sealing members, that is, the end fitting 12 and the end plug portion 13.
  • the present invention is not limited to this, and both are made of resin.
  • the composition may be sealed with a sealing member, or the openings at both ends may be sealed by secondary molding of the tubular main body 11 itself instead of a separate member called a sealing member. Regardless of which sealing configuration is adopted, it is sufficient that the stable pressure hole 12a is formed in either one.
  • the outer peripheral film 15 may cover the outer peripheral surface of the tubular portion 14, and the inner peripheral film 16 may cover the inner peripheral surface of the tubular portion 14.
  • the outer peripheral film 15 and the inner peripheral film 16 may have a tubular shape (tube shape) with no joint, or may have a joint by covering the outer peripheral surface or the inner peripheral surface with a sheet-shaped film.
  • the inner peripheral film 16 is a gas barrier layer, it is easier to exhibit good gas barrier properties without any joints, but even if there are joints, it may be devised so as to avoid deterioration of gas barrier properties.
  • the joint be arranged on the contact wall portion 11a corresponding to the trapezoidal upper bottom of the cross section.
  • the bladder is placed with the exposed wall portion 11b corresponding to the trapezoidal lower bottom facing down. Therefore, when the outer peripheral film 15 or the inner peripheral film 16 is arranged on the exposed wall portion 11b side, it tends to peel off.
  • the contact wall portion 11a corresponding to the upper bottom faces the upper side at the time of mounting, it is less affected by the mounting and is less likely to be affected at the joint.
  • the outer peripheral surface of the main body 11 is covered with the outer peripheral film 15 in order to improve the pulling property, and the outer peripheral film 15 also has a certain gas barrier property.
  • the conventional bladder is actually used in the production of a composite material structure, even if the tubular body has a sufficient thickness and the outer peripheral surface thereof is covered with the outer peripheral film 15 having gas barrier properties, A certain amount of autoclave gas leaks from the part 11. Therefore, conventionally, the leaked autoclave gas is degassed in the longitudinal direction of the bladder by covering the main body with a degassing material such as a degassing film.
  • the inner peripheral film 16 that is the gas barrier layer is intentionally coated not on the outer peripheral surface of the main body 11 but on the inner peripheral surface. This makes it possible to achieve a gas barrier property higher than that of providing a gas barrier property to the outer peripheral surface. From the technical common sense, in order to improve the gas barrier property of the main body part 11, it is natural that the gas barrier property on the outer side of the main body part 11 is strengthened, and in consideration of expansion during autoclave, the main body part 11 is considered. Although there was no idea to form a gas barrier layer on the inner surface of the above, as a result of intensive studies by the present inventors, the outer peripheral film is likely to be damaged from the outside, so that the inner peripheral surface should be covered with the gas barrier layer. Then, it was newly revealed that the gas barrier property of the main body 11 can be improved without substantially affecting the performance of the bladder 10 as a jig.
  • a stretchable material is used as the material of at least the tubular portion 14 that constitutes the “main body” of the main body portion 11. Since the tubular portion 14 needs to be able to expand due to internal pressure, it may be formed of a general elastic material, but is preferably formed of a material having excellent stretchability. Therefore, a heat resistant rubber composition is preferably used as the material.
  • a fluororubber composition can also be preferably mentioned. All of these rubber compositions have a heat-resistant limit temperature of about 230° C. and a heat-resistant and safe temperature of about 180° C. or higher for the elastomer resin as the base polymer, so that the bladder used as a jig in a high temperature and high pressure environment. Particularly preferable material in No. 10 can be mentioned.
  • Such a rubber composition is a rubber precursor composition in which a base polymer is mixed with additives such as a curing agent and a pigment, and is crosslinked by heating and pressurizing.
  • the surface hardness of the tubular portion 14 is preferably such that the surface hardness of the durometer type A spring type, which is measured according to JIS K6253, is in the range of, for example, 50 to 85. Therefore, the rubber precursor composition Is designed by blending each component so that the surface hardness is realized.
  • the composition of the silicone rubber precursor composition as the rubber precursor composition is not particularly limited, but examples of the base polymer include polydimethyl silicone rubber (MQ), methyl vinyl silicone rubber (VMQ), methylphenyl silicone rubber (PMQ), fluorosilicone rubber (FVMQ), and the like. Further, examples of the curing agent include organic peroxides such as alkyl organic peroxides. In addition to the silicone rubber precursor composition, additives such as a reinforcing material (silica), a pigment and an internal release agent may be blended.
  • MQ polydimethyl silicone rubber
  • VMQ methyl vinyl silicone rubber
  • PMQ methylphenyl silicone rubber
  • FVMQ fluorosilicone rubber
  • the curing agent include organic peroxides such as alkyl organic peroxides.
  • additives such as a reinforcing material (silica), a pigment and an internal release agent may be blended.
  • the composition of the fluororubber precursor composition as the rubber precursor composition is not limited, and examples of the fluororesin as the base polymer include polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-propylene copolymer, and tetrafluoroethylene-purple. Orovinyl ether copolymer and the like can be mentioned.
  • the curing agent and other additives are the same as above.
  • the outer peripheral film 15 which is the outer surface layer (outer surface layer) of the main body portion 11 mainly provides good slipperiness when pulling out the bladder 10 from the groove portion of the hat type stringer after manufacturing the composite material structure. Used for. Therefore, as the material of the outer peripheral film 15, a material having low tackiness is particularly preferable, but in the present embodiment, a fluororesin composition is particularly preferably used.
  • fluororesin composition examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoro.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • ETFE tetrafluoroethylene-ethylene copolymer
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • FEP propylene copolymer
  • a film made of polytetrafluoroethylene (PTFE) is used.
  • the fiber reinforcing material 21 that constitutes the main body 11 together with the stretchable material may be, for example, a cloth body made of a braid, a woven fabric, a knitted fabric, a non-woven fabric, or the like. Fibers and the like may be used.
  • the fiber reinforcing material 21 may have a structure that does not hinder the expansion of the main body portion 11 due to the pressure applied during autoclaving. However, in the case of a cloth body, a cut is appropriately formed in a direction along the longitudinal direction. May be.
  • the fiber material used as the fiber reinforcing material 21 is not particularly limited, and examples thereof include aramid fiber, nylon fiber, polyester fiber, glass fiber, carbon fiber and the like. Typically, a glass fiber cloth (glass cloth) can be preferably used. Moreover, you may use these fiber materials in combination of multiple types.
  • the inner peripheral film 16 that is the inner surface layer (inner surface layer) of the main body portion 11 is a gas barrier layer used to suppress leakage of the autoclave gas (high temperature and high pressure gas) from the inside of the main body portion 11. Therefore, the material for the inner peripheral film 16 may be any material that can exhibit gas barrier properties even under high temperature and high pressure conditions during autoclaving.
  • the material of the inner peripheral film 16 include a fluororesin film, a polyetheretherketone (PEEK) film, a polyimide film, a polyamide film, and a polyester film.
  • a fluororesin film a polyetheretherketone (PEEK) film
  • PEEK polyetheretherketone
  • FTFE tetrafluoroethylene/ethylene copolymer
  • a polyamide film an aromatic polyamide film can be mentioned, for example.
  • a polyethylene naphthalate (PEN) film can be mentioned.
  • the thicknesses of the tubular portion 14, the outer peripheral film 15, and the inner peripheral film 16 that form the main body 11 are not particularly limited.
  • the thickness range used in the known bladder 10 may be appropriately selected in consideration of expansion during autoclaving and flexibility during extraction.
  • the thickness of the outer peripheral film 15 may be such that it can exhibit good slipperiness during pulling out, and can exhibit durability that does not tear during pulling out.
  • the inner peripheral film 16 may have a thickness that can suppress or prevent leakage of autoclave gas from the main body portion 11 during autoclaving.
  • FIG. 3A to FIG. A specific description will be made with reference to FIG.
  • the main body 11 may be manufactured by using any method known in the field of resin molding, but in particular, the main body 11 includes the tubular portion 14, the outer peripheral film 15, the inner peripheral film 16, and the fiber reinforcing material. When at least 21 is configured, it may be manufactured using a molding die (mold) as shown in FIGS. 3A to 3C. As schematically shown in FIG. 3A, a molding die for molding the main body portion 11 is composed of, for example, at least an upper die 31 and a lower die 32, and a cavity 32a corresponding to the main body portion 11 is formed in the lower die 32. ing.
  • the cavity 32a has an inverted trapezoidal cross section (a trapezoid having a lower bottom on the upper side and an upper base on the lower side) corresponding to the outer shape of the main body 11, and is formed by stretching in one direction. It has a groove shape.
  • the outer peripheral film 15 is arranged so as to cover the entire inner surface of the cavity 32 a of the lower mold 32 and extend to the upper surface of the lower mold 32.
  • the plate-like object 22 is arranged along the shape of the cavity 32a.
  • the contact surface (upper surface) with the plate-shaped body 22 is subjected to various surface treatments for improving the adhesiveness.
  • the specific method of such surface treatment is not particularly limited, but examples thereof include alkali treatment using a basic solution such as sodium hydroxide solution and corona discharge treatment.
  • alkali treatment is mentioned as a preferable example from the viewpoint of the durability of the adhesive performance.
  • a core metal 33 as a core mold is prepared, and the inner peripheral film 16 is wrapped around the outer periphery of the core metal 33.
  • the fiber reinforcing material 21 is arranged outside the core metal 33 around which the inner peripheral film 16 is wound so as to wind the outer periphery of the core metal 33, and the rubber disposed on the lower mold 32.
  • the precursor composition is placed on the upper surface of the plate-like body 22. As a result, the core metal 33 is housed in the cavity 32 a of the lower mold 32.
  • the contact surface with the plate-like body 22 (the outer surface of the inner peripheral film 16) be subjected to the same surface treatment as that of the outer peripheral film 15.
  • the fiber reinforcing material 21 may also be subjected to a known adhesion treatment in order to improve the adhesiveness with the plate-like body 22.
  • the fiber reinforcing material 21 when the fiber reinforcing material 21 (reinforcing fiber) and the plate-like body 22 (stretchable material) of the rubber precursor composition are arranged around the core metal 33 in the cavity 32a.
  • the fiber reinforcing material 21 has a cut in a direction along the longitudinal direction of the main body portion 11 or that the fiber reinforcing material 21 be arranged so as to sandwich the fiber reinforcing material 21 with a stretchable material. Since the fiber reinforcing material 21 has a break along the longitudinal direction, it is possible to easily impregnate the fiber reinforcing material 21 with the melted stretchable material (heat resistant rubber composition). Alternatively, by sandwiching the fiber reinforcing material 21 with a stretchable material (plate-shaped body 22 or the like), the melted stretchable material (heat resistant rubber composition) can be easily impregnated into the fiber reinforcing material 21.
  • both the inner peripheral film 16 and the fiber reinforcing material 21 are illustrated in a tubular shape (tube shape) that extends in the longitudinal direction (longitudinal direction), but a sheet shape rather than a tubular shape is used. You may arrange so that it may be wrapped.
  • the inner peripheral film 16 gas barrier layer
  • the inner peripheral film 16 is covered with the inner peripheral surface of the main body 11 of the obtained bladder 10 in a seamless state. Therefore, the gas barrier property of the inner peripheral film 16 can be further improved.
  • the inner peripheral film 16 may be overlapped so that the autoclave gas does not leak from the joint.
  • a plate-like body 22 of the rubber precursor composition is placed on the upper side of the cored bar 33, and the outer peripheral film 15 is further placed thereon.
  • the lowermost outer peripheral film 15 housed in the cavity 32a of the lower mold 32 was covered with the lower plate member 22 of the rubber precursor composition, the fiber reinforcing material 21, and the inner peripheral film 16.
  • the core 33, the upper plate 22 of the rubber precursor composition, and the upper peripheral film 15 are stacked in this order.
  • the rubber precursor composition arranged in the cavity 32a is not limited to the structure in which the plate-shaped bodies 22 are arranged on the upper and lower sides, and a shape other than the plate-shaped body may be arranged according to the cross-sectional shape of the main body 11. Good.
  • the rubber precursor composition may be partially topped.
  • the fiber reinforcing material 21 may be arranged so as to be sandwiched between the rubber precursor compositions.
  • the upper mold 31 and the lower mold 32 are clamped by a mold clamping member (not shown) and held under predetermined molding conditions (temperature range, mold clamping pressure, holding time, etc.).
  • predetermined molding conditions temperature range, mold clamping pressure, holding time, etc.
  • the plate-shaped body 22 is melted and becomes a fluid of the rubber precursor composition, spreads in the cavity 32a, and impregnates the fiber reinforcing material 21.
  • the crosslinking reaction proceeds to cure the fluid rubber precursor composition, and the tubular portion 14 made of the heat-resistant rubber composition (stretchable material) reinforced with the fiber reinforcing material 21 is formed.
  • the outer peripheral film 15 is closely attached to the outer surface of the tubular portion 14 and integrated with the tubular portion 14, and the inner peripheral film 16 is closely attached to the inner surface of the tubular portion 14 and integrated with the tubular portion 14.
  • the mold clamping is released, the upper mold 31 is opened, the molded body of the main body 11 is taken out from the cavity 32a, and the core metal 33 is pulled out from the molded body.
  • the main body 11 is formed by removing burrs and adjusting the outer shape.
  • the main body 11 includes a tubular portion 14 that is composed of at least a fiber reinforcing material 21 and a stretchable material, an outer peripheral film 15 that covers the outer peripheral surface of the tubular portion 14, and the tubular portion 14.
  • the inner peripheral film 16 that covers the inner peripheral surface of the.
  • terminal fittings 12 and terminal plugs 13 as sealing members are attached to both ends of the molded body 11.
  • a known heat-resistant adhesive used for a heat-resistant rubber composition is applied to the insertion part of the terminal fitting 12 and the insertion part of the end plug part 13, and the insertion part and the end part of the main body part 11 are attached. Insert each. After that, the main body 11 is hermetically sealed by curing the adhesive. As a result, the bladder 10 according to the present embodiment is manufactured.
  • auxiliary materials such as adhesives, etc. are not particularly limited, and conditions or materials known in the bladder field can be preferably used.
  • Patent Documents 1 to 3 describe a typical example of a method for manufacturing a bladder. Therefore, the bladder 10 according to the present disclosure is not limited to the manufacturing examples described above, and can be manufactured by referring to these known documents.
  • the fiber reinforcing material 21 is not sufficiently contained in the wall portion, and a part of the fiber reinforcing material 21 is It was clarified that it protrudes to the outside of the wall, or even if it does not protrude, it is extremely unevenly distributed outside the wall (close to the outer peripheral surface of the wall).
  • the autoclave gas is likely to leak from this exposed portion. If a part of the fiber reinforcement 21 is too close to the outside of the wall even if it is not exposed, the bladder 10 is repeatedly used and the expansion of the main body 11 is repeated by the autoclave. A crack is generated in the vicinity, and as a result, the autoclave gas is likely to leak from this crack.
  • the outer peripheral surface of the main body 11 is covered with the outer peripheral film 15 in order to improve its withdrawal property.
  • the outer peripheral film 15 also has a certain gas barrier property. There is. However, if the fiber reinforcing material 21 is exposed near the outside of the exposed wall portion 11b, the outer peripheral film 15 can hardly suppress the leakage of the autoclave gas.
  • the inner peripheral film 16 as the gas barrier layer is coated on the inner peripheral surface as in the present disclosure, even if the fiber reinforcing material 21 is exposed, the inner peripheral surface of the main body portion 11 has an autoclave gas. Since the leak of the autoclave can be sufficiently suppressed, the leak of the autoclave gas from the exposed portion can be effectively suppressed or avoided.
  • the inner peripheral film 16 serving as the gas barrier layer is arranged in a wound state on the outer peripheral surface of the core metal 33 which is the core, and the rubber precursor composition (expanding and contracting) by heating.
  • a core material 33 (core) is pulled out from the main body 11 after the main body portion 11 is molded by melting and impregnating the reinforcing fiber with the reinforcing fiber.
  • the inner peripheral film 16 which is the gas barrier layer of the main body portion 11 can be provided with slipperiness when the core metal 33 is extracted during the manufacturing process, and thus the core metal 33 can be extracted better than in the past. .. Therefore, the inner peripheral film 16 can improve the gas barrier property of the main body 11 and also improve the productivity of the bladder 10.
  • the bladder 10 as a jig for manufacturing a composite material structure according to the present disclosure is not limited to the configuration of the present embodiment described above, and has a configuration in which the gas barrier layer is coated on the inner surface of the trapezoidal main body 11. I wish I had it.
  • a reinforcing structure 17 that suppresses deformation of the main body 11 due to external pressure is provided inside the main body 11. The configuration arranged can be mentioned.
  • the reinforcing structure 17 has a stretched shape along the longitudinal direction of the main body 11, and is divided in the longitudinal direction (longitudinal direction) or in a direction intersecting the longitudinal direction (for example, lateral direction). This is a configuration in which a slit is formed.
  • the structure of the bladder 10 shown in FIGS. 4A to 4C is substantially the same as the structure shown in FIGS. 2A to 2C except for the reinforcing structure 17, and thus the description thereof is omitted.
  • the main body 11 is made of a stretchable material such as a heat resistant rubber composition as described above. Therefore, even though it is reinforced by the fiber reinforcing material 21, the exposed wall portion 11b of the main body portion 11 may be bent when the prepreg serving as the skin is laminated. In this case, the prepregs cannot be laminated well and fall inside the main body 11. In order to prevent the prepreg from falling and stacking, it is difficult to improve productivity because neither the stacking pressure nor the stacking speed by the stacking device can be increased.
  • the reinforcing structure 17 along the vertical direction inside the main body portion 11, it is effective that the exposed wall portion 11b bends and the prepreg falls when the prepregs are stacked. Can be suppressed.
  • the reinforcing structure 17 has, for example, a slit in the horizontal direction, so that the main body 11 has sufficient flexibility in the vertical direction. Therefore, the bladder 10 having the reinforcing structure 17 can exhibit good followability with respect to the skin. As a result, it is possible to effectively prevent the bladder 10 from being pulled out.
  • the reinforcing structure 17 may have the same shape as the internal shape of the main body 11. As shown in FIGS. 4B and 4C, the internal cross-sectional shape of the main body 11 is also trapezoidal, and therefore the reinforcing structure 17 may have a hollow trapezoidal cross-sectional shape.
  • the reinforcing structure 17 does not have to be hollow, but it is preferably hollow in consideration of followability or deformability.
  • the reinforcing structure 17 includes a lower bottom side outer surface 17b having a width corresponding to the inner surface of the lower bottom (exposed wall portion 11b) inside the main body 11, and the lower bottom. It suffices to have a configuration that faces the side outer surface 17b and has an upper bottom side outer surface 17a having a width corresponding to the inner surface of the upper bottom (contact wall portion 11a). At this time, the space between the inner surface of the lower bottom of the main body 11 and the inner surface of the upper bottom is defined as "internal height h1 of the main body 11,” and the lower bottom outer surface 17b and the upper bottom outer surface 17a of the reinforcing structure 17 are defined.
  • the lower base side outer surface 17b is the lower base.
  • the outer surface height h2 may be smaller than the inner height h1 so as to form a gap without coming into contact with the inner surface of the (exposed wall portion 11b).
  • the reinforcing structure 17 has a shape similar to the internal shape of the main body 11, but the reinforcing structure 17 does not dimensionally contact the inner surface of the main body 11 (the inner size of the bladder 10 is reinforced). Anything smaller than the outer size of the structure 17) may be used.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing structure 17 is trapezoidal like the cross-sectional shape of the internal space (hollow) of the main body portion 11.
  • the cross-sectional shape of 17 is not limited to a trapezoidal shape, and as described above, another cross-sectional shape may be used as long as it has the upper bottom side outer surface 17a and the lower bottom side outer surface 17b. If the cross-sectional shape of the reinforcing structure 17 is trapezoidal, the hollow shape of the main body 11 can be favorably maintained. However, depending on the usage conditions of the bladder 10, for example, it may be possible to further improve the followability or deformability of the main body 11 by using the reinforcing structure 17 having a cross-sectional shape other than the trapezoid. is there.
  • the bladder 10 is a jig for manufacturing a composite material structure according to the present disclosure, that is, an example of a method of manufacturing a composite material structure using the bladder 10 according to the present disclosure, will be described with reference to FIG. 6A.
  • FIG. 6B A detailed description will be given with reference to FIG. 6B.
  • the bladder 10 according to the present embodiment is a jig for the hat stringer 41 in the manufacture of various composite material structures using the hat stringer 41 shown in FIG. 6A as the skeleton material having the groove portion. Is preferably used as.
  • the hat stringer 41 has a rod-like or elongated plate-like shape that extends in one direction, extends along the longitudinal direction thereof, and has a pair of flat strip-shaped portions 41a that are parallel to each other.
  • a groove-shaped portion 41b having a shape recessed from the surface of the flat region is formed between the strip-shaped portions 41a. Note that FIG. 6A illustrates a state in which the groove-like portion 41b faces downward, and as shown schematically by the dotted line in FIG. 6A, the bladder 10 is used by being inserted in the groove-like portion 41b.
  • the composite material structure is the fuselage of an aircraft
  • the prepreg is attached to the outer surface of the strip-shaped portion 41a of the hat stringer 41 and the exposed wall portion 11b of the bladder 10.
  • the prepreg is laminated and attached to the outer surface of the mandrel while the mandrel is rotated, for example, by an automatic laminating machine including laminating rollers.
  • the bladder 10 functions as a "backing material" for the prepregs.
  • the main body 11 of the bladder 10 is easily deformed by the pressure of the laminating roller, a problem such as deformation may occur in the prepreg lamination.
  • the prepreg may be deformed such as "waviness", the laminated position of the prepreg may be shifted, or There is a problem such that the pressure is lowered and the prepregs are not in close contact with each other to form a gap (referred to as material loss).
  • the reinforcing structure 17 is provided inside the main body 11. Accordingly, even if the laminating roller presses the exposed wall portion 11b, the deformation of the bladder 10 can be favorably suppressed. As a result, it is possible to avoid the occurrence of the prepreg failure as described above.
  • Fig. 6B shows a typical example of a state in which prepreg lamination is completed in this way.
  • the bladder 10 and the hat stringer 41 are attached to the outer peripheral surface of the mandrel 42, and the prepreg 43 is wound around the bladder 10 and the hat stringer 41.
  • the cross section centering around the end metal fitting 13 of the bladder 10 is schematically illustrated, and in particular, both the mandrel 42 and the hat stringer 41 are schematically illustrated in a flat plate shape.
  • the inner surface of the main body 11 which is not normally provided with the gas barrier layer is covered with the inner peripheral film 16 which is the gas barrier layer.
  • the gas permeability of the main body 11 can be significantly reduced as shown in FIG. 6B, as compared with the configuration in which the gas barrier layer (peripheral film 15) is provided only on the outer surface of the main body 11. Therefore, it is possible to effectively prevent the autoclave gas (high-temperature and high-pressure gas) from leaking from the inside of the main body 11 to the outside during the autoclave. Therefore, a good-quality composite material structure can be manufactured without coating the bladder 10 and the like with a degassing material as in the conventional case.
  • the high temperature and high pressure atmosphere in the autoclave is applied to the entire prepreg 43 through the bagging film 44 (arrow in the figure).
  • curing of the prepreg 43 proceeds while the strip-shaped portion 41a (not shown) of the hat stringer 41 is pressed against the prepreg 43 by a strong external force.
  • a composite material structure in which the skeleton made of the hat type stringer 41 and the skin formed by curing the prepreg 43 are firmly adhered and integrated is obtained.
  • the jig for manufacturing a composite material structure is used for manufacturing a composite material structure by attaching a prepreg to a skeletal structure including a skeletal material having groove portions extending in the longitudinal direction. Is used by being inserted into the groove-shaped portion of the skeletal material, is formed into a tubular shape by a stretchable material containing reinforcing fibers, and a cross-section that is a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the upper base and the upper bottom. It has a trapezoidal main body having a long lower bottom, and the inner surface of the main body is covered with a gas barrier layer.
  • the gas barrier layer is coated on the inner surface of the main body which is not normally provided with the gas barrier layer.
  • This makes it possible to significantly reduce the gas permeability of the main body as compared with the configuration in which the gas barrier layer is provided on the outer surface of the main body. Therefore, it is possible to effectively prevent the autoclave gas (high-temperature and high-pressure gas) from leaking from the inside of the main body portion to the outside during the autoclave.
  • the degassing material is substantially unnecessary, so that an increase in manufacturing cost can be sufficiently suppressed, and the covering operation is substantially unnecessary, so that the manufacturing process can be prevented from becoming complicated.
  • the gas barrier layer may be a fluororesin film, a polyetheretherketone (PEEK) film, a polyimide film, a polyamide film, or a polyester film. ..
  • PEEK polyetheretherketone
  • the fluororesin film is a polytetrafluoroethylene (PTFE) film or a tetrafluoroethylene/ethylene copolymer (FTFE) film
  • the polyamide film is May be an aromatic polyamide film
  • the polyester film may be a polyethylene naphthalate (PEN) film.
  • a reinforcing structure that suppresses deformation due to pressing from the outside of the main body is arranged inside the main body. May have a stretched shape along the longitudinal direction of the main body, and may be divided in the longitudinal direction or have slits formed in a direction intersecting the longitudinal direction.
  • the reinforcing structure includes a lower bottom side outer surface having a width corresponding to an inner surface of the lower bottom inside the main body, An upper bottom side outer surface having a width corresponding to the inner surface of the upper bottom, and a space between the inner surface of the lower bottom and the inner surface of the upper bottom.
  • the upper bottom side outer surface of the upper bottom In the state of being in contact with the inner surface, the outer surface of the lower bottom side is not in contact with the inner surface of the lower bottom, and the outer surface height is smaller than the inner height so that a gap is formed. It may be configured.
  • a method of manufacturing a jig for manufacturing a composite material structure according to the present disclosure includes a molding die having a cavity corresponding to the main body portion, and a shape corresponding to an internal space of the main body portion, which is disposed in the cavity. Using a core having, in the cavity, with the core as the center, the reinforcing fibers and the stretchable material are arranged around the core, the reinforcing fibers in the direction along the longitudinal direction of the main body portion.
  • the reinforcing fiber can be easily impregnated with the elastic material. Furthermore, when the core is pulled out in the manufacturing process, the film that serves as the gas barrier layer can give the core slipperiness. Therefore, the core is easily pulled out, and the productivity of the composite material structure manufacturing jig can be improved.
  • the present disclosure also includes a method for manufacturing a composite material structure using the jig for manufacturing a composite material structure having the above-described configuration. That is, the method of manufacturing a composite material structure according to the present disclosure is a method of manufacturing a composite material structure using a skeleton material having a groove-shaped portion, and arranging the skeleton material on the outer peripheral surface of the molding die, The composite material structure manufacturing jig having the above-described configuration may be inserted into the groove-shaped portion of the skeleton material, and a prepreg may be laminated on the jig and heat-cured.
  • the present invention can be widely and suitably used in the field of manufacturing a composite material structure using a member having a groove portion such as a hat stringer as a skeleton material.
  • bladder 11 body part 11a: contact wall part 11b: exposed wall part 11c: inclined wall part 12: end fitting 12a: pressurizing hole 13: end plug part 14: tubular part 15: outer peripheral film (gas barrier layer) 16: Inner circumference film (gas barrier layer) 17: Reinforcing structure 21: Fiber reinforcing material (reinforcing fiber) 22: Plate-shaped body of rubber precursor composition (stretchable material) 31: Upper die (molding die) 32: Lower mold (molding mold) 32a: Cavity 33: Core metal (molding die, core) 41: Hat type stringer 41a: Strip-shaped part 41b: Groove-shaped part 42: Mandrel 43: Prepreg 44: Bagging film

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Abstract

複合材料構造物製造用治具（１０）は、長手方向に沿って延びる溝状部を有する骨格材料を含む骨格構造体にプリプレグを貼付して複合材料構造物を製造する際に、骨格材料の溝状部に内挿されて用いられる。当該治具（１０）は、強化繊維を含む伸縮性材料により管状に形成され、その長手方向に直交する断面である横断面が上底および当該上底よりも長い下底を有する台形状となっている本体部（１１）を備える。この本体部（１１）の内面にはガスバリア層である内周フィルム（１６）が被覆されている。

Description

複合材料構造物製造用治具およびその製造方法、並びに複合材料構造物の製造方法
　本発明は、複合材料構造物の製造に用いられる治具およびその製造方法、並びに複合材料構造物の製造方法に関し、特に、骨格材料として溝状部を有するものを用いた構造物の製造において、当該骨格材料の治具として用いられる膨張可能な袋状の治具（ブラダ）と、当該治具の製造方法と、当該治具を用いた複合材料構造物の製造方法とに関する。
　近年、これまで金属材料が用いられてきた分野において、繊維強化樹脂複合材料（以下、適宜「複合材料」と略す。）が広く用いられるようになっている。この複合材料の中でも、強化繊維として炭素繊維を用い、これにエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂（または樹脂組成物）を含浸させて成形した炭素繊維強化型のものは、金属材料よりも軽量であることに加え、より高強度であることから、スポーツ用品、産業機械、航空宇宙等の分野に広く採用されている。
　航空宇宙の分野では、例えば、航空機の胴体または翼等の大型の構造物においても、金属材料に代えて複合材料製のものが用いられつつある。例えば、航空機の胴体を構成する複合材料製パネルは、通常、スキンとストリンガとから構成される。ストリンガはパネル製造用治具に支持されて構造物の形状に配置され、これにスキンとなるプリプレグが積層され、オートクレーブ（圧力釜）により加圧、加熱される。これによりプリプレグが硬化してスキンとなるとともに、当該スキンにストリンガが密着されて一体化される。
　補強材であるストリンガは、主としてその断面形状の違いによりさまざまな種類が存在する。具体的には、平板状、角柱状、アルファベットのＣ型、同Ｉ型、同Ｌ型、同Ｚ型、あるいはハット型（またはΩ型）が知られている。中でも、ハット型ストリンガは、スキンに対する良好な追従性を有することから、近年では、このハット型ストリンガを補強材として用いることが多くなっている。
　ハット型ストリンガを用いて複合材料製パネルを製造する際には、ブラダと呼ばれる中空のゴム製（またはエラストマー製）の治具（弾性材で構成される成形型）が採用される。このブラダは、ハット型ストリンガの内部に配置され、オートクレーブ時にハット型ストリンガの内部から加圧可能に構成される。また、オートクレーブによりスキンが硬化した後には、ハット型ストリンガの内部から引き抜くことにより脱型可能に構成される。
　このようなブラダの代表的な例としては、特許文献１、特許文献２、または特許文献３に記載のものを挙げることができる。このうち、特許文献３には、ブラダ（特許文献３ではマンドレル）の外周に、フレキシブルフィルムチューブで構成されるインナーバッグを配置する手法が記載されている。このインナーバッグは、ハット型ストリンガの内部のブラダにオートクレーブによる圧力を加えるために用いられる。また、ブラダを引き抜くときに潤滑剤を利用することによりインナーバッグの表面上を滑らせてもよいことが記載されている。
米国特許第８９２６３１３号明細書 米国特許出願公開第２０１６／０３３９６８２号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０１３６６８７号明細書
　特許文献３は、複合材料製のハット型ストリンガを製造するために用いられるブラダとインナーバッグを例示しているが、複合材料製パネルの製造分野で用いられるブラダでも、特許文献３と同様にブラダの外周に、インナーバッグのようなフィルムが設けられることが多い。
　ブラダ本体は、ゴムまたはエラストマー製の肉厚の中空材であって、通常であれば気体透過性はないと見なすことができる。しかしながら、オートクレーブ時の高温高圧状態では、ブラダの内部のオートクレーブ気体（高温高圧の気体）がある程度外部に漏出する。
　複合材料製パネルの製造分野では、ブラダを引く抜く便宜のために、ブラダ本体の外周にフィルムを被覆していることが多い。この外周フィルムだけでもオートクレーブ気体の漏出をある程度抑制することが可能であるが、それでもオートクレーブ気体の漏出を十分に回避できない。オートクレーブ気体が漏出すると複合材料製パネルの品質低下をもたらすため、特許文献３のインナーバッグのような脱気フィルムでブラダを被覆することにより、漏出したオートクレーブ気体をブラダの長手方向に脱気する。
　このような脱気用フィルムを用いると、複合材料製パネルの製造時に多数のブラダに対して脱気用フィルムを毎回被覆する必要が生じる。そのため、多くの脱気用フィルムを購入する必要があることから製造コストの増加を招くとともに、被覆作業のために工数が増加して製造過程が煩雑化する。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、ハット型ストリンガ等の溝状部を有する骨格材料を用いた複合材料構造物を製造する際に、脱気用材料により治具を被覆しなくても、良好な品質の複合材料構造物を製造することが可能な、複合材料構造物製造用治具と、この複合材料構造物製造用治具の製造方法と、この複合材料構造物製造用治具を用いた複合材料構造物の製造方法とを提供することを目的とする。
　本発明に係る複合材料構造物製造用治具は、前記の課題を解決するために、長手方向に沿って延びる溝状部を有する骨格材料を含む骨格構造体にプリプレグを貼付して複合材料構造物を製造する際に、前記骨格材料の前記溝状部に内挿されて用いられ、強化繊維を含む伸縮性材料により管状に形成され、その長手方向に直交する断面である横断面が上底および当該上底よりも長い下底を有する台形状となっている本体部を備え、前記本体部の内面にはガスバリア層が被覆されている構成である。
　前記構成によれば、通常はガスバリア層を設けない本体部の内面にガスバリア層を被覆している。これにより、本体部の外面にガスバリア層を設ける構成と比較して、本体部の気体透過性を大幅に低減することが可能になる。それゆえ、オートクレーブ時に本体部の内部からオートクレーブ気体（高温高圧の気体）が外部に漏出することを有効に抑制することができる。その結果、従来のように脱気用材料により治具を被覆しなくても、良好な品質の複合材料構造物を製造することが可能となる。これにより、脱気用材料が実質的に不要となるので製造コストの増加を十分に抑制できるとともに、被覆作業も実質的に不要となるので製造過程の煩雑化も回避することができる。
　また、本発明に係る複合材料構造物製造用治具の製造方法は、前記構成の複合材料構造物製造用治具を製造する方法であって、前記本体部に対応するキャビティを有する成形型と、前記キャビティ内に配置され、前記本体部の内部空間に対応する形状を有する中子とを用い、前記キャビティ内に、前記中子を中心として、その周囲に前記強化繊維および前記伸縮性材料を配置し、前記強化繊維は、前記本体部の長手方向に沿った方向に切れ目を有するか、または、前記伸縮性材料で前記強化繊維を挟持するようにこれらを配置し、前記中子の外周面には、さらに、ガスバリア層となるフィルムを巻き回した状態で配置し、加熱により前記伸縮性材料を溶融して前記強化繊維に含浸させて前記本体部を成形した後に、前記中子を前記本体部から引き抜く構成である。
　前記構成によれば、本体部の内面にガスバリア層が被覆された複合材料構造物製造用治具を製造することができるだけでなく、強化繊維に対して伸縮性材料を含浸させやすくなる。さらには、製造過程で中子を引き抜くときに、ガスバリア層となるフィルムが中子に滑り性を付与することができる。そのため、中子が引き抜きやすくなり、複合材料構造物製造用治具の生産性を良好なものとすることができる。
　また、本発明には、前記構成の複合材料構造物製造用治具を用いた複合材料構造物の製造方法も含まれる。すなわち、本発明に係る複合材料構造物の製造方法は、溝状部を有する骨格材料を用いた複合材料構造物の製造方法であって、成形型の外周面に前記骨格材料を配置するとともに、当該骨格材料の溝状部に、前記構成の複合材料構造物製造用治具を内挿し、その上にプリプレグを積層して加熱硬化する構成であればよい。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明では、以上の構成により、ハット型ストリンガ等の溝状部を有する骨格材料を用いた複合材料構造物を製造する際に、脱気用材料により治具を被覆しなくても、良好な品質の複合材料構造物を製造することが可能な、複合材料構造物製造用治具と、この複合材料構造物製造用治具の製造方法と、この複合材料構造物製造用治具を用いた複合材料構造物の製造方法とを提供することができる、という効果を奏する。
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る複合材料構造物製造用治具としてのブラダの構成を示す斜視図である。 図２Ａは、図１に示すブラダの長手方向の断面を示す模式的断面図であり、図２Ｂは、図１に示すブラダの本体部の一端を示す部分斜視図であり、図２Ｃは、図１に示すブラダの長手方向に直交する方向の断面を示す模式的断面図である。 図３Ａ～図３Ｃは、図１に示すブラダが備える本体部の製造工程の一例を示す模式的工程図である。 図４Ａは、本開示の変形例のブラダの長手方向の断面を示す模式的断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すブラダの本体部の一端を示す部分斜視図であり、図４Ｃは、図４Ａに示すブラダの長手方向に直交する方向の断面を示す模式的断面図である。 図５は、図４Ａ～図４Ｃに示す変形例のブラダが備える補強構造体の寸法の一例を示す模式図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態に係る複合材料構造物の代表的な骨格材料であるハット型ストリンガの一例を示す部分斜視図であり、図６Ｂは、図６Ａに示すハット型ストリンガに図１Ａ，図１Ｂに示すブラダを内挿して複合材料構造物を製造する状態の一例を示す模式的部分断面図である。
　以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
　［複合材料構造物製造用治具（ブラダ）］
　まず、本開示に係る複合材料構造物製造用治具の代表的な一例であるブラダについて、その具体的な構成例を図１Ａ，図１Ｂおよび図２Ａ～図２Ｃを参照して説明する。なお、以下の説明では、ブラダの長手方向を「縦方向」と称し、当該縦方向に直交する方向を「横方向」と称する。また、ブラダの縦方向の断面を「縦断面」と称し、ブラダの横方向の断面を「横断面」と称する。
　図１Ａおよび図１Ｂの斜視図に示すように、本実施の形態にかかるブラダ１０は、その全体的な外観形状が柱状であって、本体部１１、末端金具１２および末端栓部１３から少なくとも構成されている。本体部１１は、ブラダ１０の本体となる部材であって、図２Ａの縦断面図および図２Ｂの端部部分斜視図に示すように、内部が中空の管状に形成されている。
　本体部１１は、図２Ｂおよび図２Ｃの横断面図に示すように、その横断面が、上底とこの上底よりも長い下底とを有する台形状となっている。これは、後述するように、ブラダ１０がハット型ストリンガに形成されている溝状部に内挿する形状となっている必要があることに基づく。本体部１１において、台形状の横断面の上底に対応する壁部１１ａは、その外面がハット型ストリンガの溝状部に接する面となるため、図１Ｂおよび図２Ｂに示すように、本実施の形態では「接触壁部１１ａ」と称する。
　また、台形状の横断面の下底に対応する壁部１１ｂは、その外面が、ブラダ１０がハット型ストリンガの溝状部に内挿された状態で露出している面となるため、図１Ａおよび図２Ｂに示すように、本実施の形態では「露出壁部１１ｂ」と称する。したがって、図１Ａは、露出壁部１１ｂを上側としたときの斜視図であり、図１Ｂは、接触壁部１１ａを上側としたときの斜視図である。なお、当然のごとく、対向する接触壁部１１ａ（上底に対応する壁部）および露出壁部１１ｂ（下底に対応する壁部）は、互いに平行の位置関係にある。なお、本開示で用いられる骨格材料は、ハット型ストリンガに限定されないことは言うまでもなく、溝状部を有する骨格材料であれば、公知のさまざまな構成の部材を用いることができる。
　図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、本実施の形態では、本体部１１の横断面は、上底および下底のそれぞれの中点を通る線分に対して対象な台形状、すなわち等脚台形状となっている。したがって、本体部１１において、台形状の横断面の各斜辺に対応するそれぞれの壁部を傾斜壁部１１ｃと定義すれば、これら傾斜壁部１１ｃは、それぞれの傾斜方向が反対側となる状態で、同一の傾斜角度で傾斜していることになる。なお、これら傾斜壁部１１ｃの外面も、接触壁部１１ａと同様にハット型ストリンガの溝状部に接する面である。
　なお、本実施の形態では、台形状の横断面の高さをＨと定義し、台形状の横断面における下底の長さ（露出壁部１１ｂの幅）をＤと定義する。また、本実施の形態では、本体部１１の横断面は、等脚台形状であるが、もちろんこれに限定されず、ハット型ストリンガの溝状部の断面形状が非等脚型の台形状であれば、これに合わせた台形状となっていればよい。
　本体部１１は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、管状に形成され、末端金具１２および末端栓部１３により両端が封止されることで、内部が気密となるよう構成されている。この本体部１１は、図２Ａ～図２Ｃに示すように、伸縮性材料および繊維補強材２１により形成される管状部１４と、この管状部１４の外周面を被覆する外周フィルム１５と、管状部１４の内周面を被覆する内周フィルム１６とから少なくとも構成されている。なお、本体部１１は、その表面層である外周フィルム１５および内周フィルム１６を除けば、実質的に、管状部１４により構成されていると見なすことができる。そのため、前述した接触壁部１１ａ、露出壁部１１ｂ、傾斜壁部１１ｃは、本体部１１の壁部であるとともに、管状部１４の壁部でもある。
　管状部１４は、本体部１１の「本体」に相当するので、後述するように、本体部１１内がオートクレーブにより加圧されることによって、伸縮性材料により形成される管状部１４は膨張する。なお、図２Ｃでは、繊維補強材２１を太破線で模式的に示し、図２Ａでは図示の便宜上、繊維補強材２１の図示を省略しているが、繊維補強材２１は管状部１４の膨張を妨げない。また、管状部１４の外周面を被覆する外周フィルム１５および内周面を被覆する内周フィルム１６も、管状部１４の膨張に応じて延伸できるため、本体部１１は、内部の加圧によって全体的に膨張する。本体部１１の横断面の具体的な形状や寸法、管状部１４、外周フィルム１５、および内周フィルム１６の具体的な構成等については後述する。
　本体部１１の全長は特に限定されない。後述するように、本実施の形態に係るブラダ１０は、複合材料構造物を製造するための治具として用いられるものであって、当該複合材料構造物の骨格材料（例えばハット型ストリンガ）の溝状部に内挿されるものであるため、さまざまな長さとなるよう設定される。例えば、複合材料構造物が、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部であって骨格材料がハット型ストリンガであれば、骨格材料の長さは、所定の範囲内（例えば１～１４ｍの範囲内）でさまざまな種類のものが用いられるので、本体部１１の長さもこれに合わせて所定の範囲内となるように設定されればよい。
　末端金具１２は、本体部１１の一方の端部を封止する部材であって、図１Ａおよび図２Ａに示すように、加圧孔１２ａが形成されている。末端金具１２は、本実施の形態では、図２Ａに示すように、本体部１１の中空に挿入される挿入部と、当該挿入部につながる頭部とから少なくとも構成されている。挿入部は、本体部１１に挿入された状態で接着剤により本体部１１の内面と密着する部位であり、頭部は、本体部１１に挿入された状態では外部に露出する部位である。
　挿入部の形状は、本体部１１の中空の形状に合わせたものとなっていればよい。本実施の形態では、図２Ｂまたは図２Ｃに示すように、本体部１１は、各壁部がいずれも実質的に同一の厚みとなっているので、中空の横断面の形状も台形状となる。したがって、挿入部は、その横断面が台形状なっている短い柱状として形成されている。また、挿入部の長さも特に限定されず、本体部１１の中空に挿入され接着剤で本体部１１の内面と接着された状態で、本体部１１の内部を気密に保持できるように、十分な接着面積を確保できる長さであればよい。
　末端金具１２の頭部は、本体部１１の外部に確実に露出できるように、本体部１１の中空の寸法よりも十分に大きな形状となっていればよいが、後述するように、ハット型ストリンガの溝状部へ内挿する際の便宜上、その横断面が、本体部１１の外形寸法と同じ程度の寸法となっていることが好ましい。このように頭部の横断面と本体部１１の横断面とがほぼ同じ大きさであれば、ブラダ１０全体において、各壁部の外面がほぼ同一の平面となるため、溝状部への内挿や引き抜きの利便性を高めることができる。
　また、本実施の形態では、末端金具１２の頭部の外端は、平坦ではなく突き出た傾斜面となっている。さらに、図示しないが、接触面は外端に向かうにつれて間隔が狭まるように形成されることで、外端が尖端状となってもよい。このように頭部の外端が傾斜面（あるいは尖端面）であれば、ハット型ストリンガの溝状部に内挿された状態から引き抜きやすくなるが、もちろんこの形状に限定されない。なお、末端金具１２の具体的な形状も、前述した挿入部および頭部を備える構成に限定されず、これら以外の構成を含んでもよい。
　末端金具１２においては、図１Ａおよび図２Ａに示すように、頭部の露出面に加圧孔１２ａの一方の開口が形成され、挿入部の端面に加圧孔１２ａの他方の開口が形成されている。この加圧孔１２ａは、頭部の露出面に形成された一方の開口から頭部内に向かって略垂直に延伸し、頭部の略中央で挿入部側に折れ曲がり、挿入部の端面の開口につながるよう形成されている。したがって、ブラダ１０をハット型ストリンガの溝状部に内挿した状態では、末端金具１２の頭部の露出面に、加圧孔１２ａの一方の開口が露出しており、他方の開口は本体部１１の中空につながっている。それゆえ、加圧孔１２ａは、本体部１１の内部と外部とを接続する通気路となって、気密に封止された本体部１１の内部を加圧することができる。例えば、高圧環境のオートクレーブ内では、加圧孔１２ａから本体部１１の内部も高圧となるので、気密に封止されている本体部１１の内部が加圧して本体部１１が膨張することになる。
　末端金具１２の材質は、本実施の形態では、アルミニウムまたはその合金が用いられているが、これに限定されない。ブラダ１０は治具として用いられるため、できる限り軽量の材質であることが好ましく、かつ、加圧孔１２ａを内部に形成するため、加工性および孔の形状保持性に優れた材質であることが好ましい。それゆえ、本実施の形態では、コストの面から見てもアルミニウムまたはその合金が好適に用いられる。なお、複合材料構造物の製造条件によっては、軽量であることよりも他の条件が重視されることも有りうるので、例えば、アルミニウム以外の公知の金属材料、セラミック材料、あるいは耐熱性樹脂組成物が選択されてもよいし、各種の金属、セラミック、耐熱性樹脂組成物の複合材料が用いられてもよい。
　末端栓部１３は、本体部１１の他方の端部（末端金具１２で封止された端部とは反対側の端部）を気密に封止する部材であって、本実施の形態では、図２Ａに示すように、本体部１１の中空に挿入される挿入部と、挿入部につながる外蓋部とから構成されている。
　末端栓部１３の挿入部は、末端金具１２の挿入部と同様に、本体部１１の中空の横断面形状に合わせて、その横断面が台形状なっている短い柱状に形成され、外蓋部は、その外径が本体部１１の外径とほぼ同じ程度となるように広がる板状に形成されている。挿入部の長さは特に限定されず、末端金具１２の挿入部と同様に、本体部１１の中空に挿入され接着剤で本体部１１の内面と接着された状態で、本体部１１の内部を気密に保持できるように、十分な接着面積を確保できる長さであればよい。
　なお、末端栓部１３の具体的形状や各部の寸法は、前記構成に限定されず、例えば、必要に応じて、挿入部および外蓋部以外の構成を含んでいてもよいし、本体部１１の内部を気密に封止することができれば、外蓋部の形状が板状でなくてもよい。末端栓部１３の材質としては、末端金具１２と同様に金属等が用いられてもよいが、末端栓部１３は、末端金具１２のように圧力を安定して保持する必然性がないこと、ブラダ１０がハット型ストリンガの溝状部に内挿されて使用され、その後引き抜かれるときに、ブラダ１０の後端となること、等の理由から弾性材料が好ましく用いられる。
　弾性材料の具体的な種類は特に限定されず、本体部１１の内部を気密に保持できる程度の柔軟性を有し、かつ、耐熱性を有している材質であればよいが、本体部１１を構成する管状部１４と同様の伸縮性材料を用いることができる。なお、管状部１４および末端栓部１３は、いずれも同一組成の伸縮性材料を用いて成形されてもよいし、要求される物性が異なる（例えば管状部１４では膨張性能が重視されるが、末端栓部１３では管状部１４ほどに膨張性能が要求されない）ため、異なる組成の伸縮性材料を用いて成形されてもよい。
　また、前記のとおり、本実施の形態では、本体部１１は、末端金具１２および末端栓部１３という２種の封止部材によって封止されているが、もちろんこれに限定されず、双方とも樹脂組成物製の封止部材で封止されてもよいし、封止部材という別部材ではなく、管状の本体部１１そのものを二次成形することによって両端部の開口を封止してもよい。いずれの封止構成を採用する場合であっても、いずれか一方に安定した加圧孔１２ａが形成されるようになっていればよい。
　本実施の形態では、外周フィルム１５は管状部１４の外周面を被覆していればよく、内周フィルム１６は管状部１４の内周面を被覆していればよい。外周フィルム１５および内周フィルム１６はつなぎ目がない筒状（チューブ状）であってもよいし、シート状のフィルムにより外周面または内周面を被覆することにより、つなぎ目を有する構成であってもよい。特に内周フィルム１６は、ガスバリア層であるため、つなぎ目がない方がガスバリア性を良好に発揮させやすいが、つなぎ目があってもガスバリア性の低下を回避できるように工夫すればよい。
　外周フィルム１５または内周フィルム１６につなぎ目がある場合、このつなぎ目は、横断面の台形状の上底に対応する接触壁部１１ａに配置されると好ましい。一般的に、ブラダは、使用していないときには、台形状の下底に対応する露出壁部１１ｂを下側にして載置する。そのため、外周フィルム１５または内周フィルム１６を露出壁部１１ｂ側に配置すると剥がれやすい傾向がある。これに対して、上底に対応する接触壁部１１ａは、載置時には上側を向いているので、載置の影響が少なく、つなぎ目に影響が及ぼされにくい。
　従来のブラダでは、引き抜き性を良好なものとするために、本体部１１の外周面に外周フィルム１５を被覆しており、この外周フィルム１５もある程度のガスバリア性を有している。しかしながら、従来のブラダを複合材料構造物の製造で実際に使用したときには、管状体が十分な厚さを有しており、その外周面にガスバリア性を有する外周フィルム１５が被覆されても、本体部１１からある程度のオートクレーブ気体が漏出してしまう。そのため、従来では、脱気フィルム等の脱気材料により本体部を被覆することで、漏出したオートクレーブ気体をブラダの長手方向に脱気していた。
　これに対して、本開示では、本体部１１の外周面ではなく、敢えて内周面にガスバリア層である内周フィルム１６を被覆する。これにより、外周面にガスバリア性を付与するよりも高いガスバリア性を実現することが可能になる。技術常識的には、本体部１１のガスバリア性を向上するためには、本体部１１の外側のガスバリア性を強化することが当然であり、また、オートクレーブ時の膨張を考慮すれば、本体部１１の内面にガスバリア層を形成しようとする発想がなかったが、本発明者らの鋭意検討の結果、外周フィルムでは外部から損傷する可能性が高いことから、内周面にガスバリア層を被覆することで、ブラダ１０の治具としての性能に実質的な影響を及ぼさずに、本体部１１のガスバリア性を向上できることが新たに明らかとなった。
　［複合材料構造物製造用治具の材料］
　次に、本体部１１を構成する管状部１４、外周フィルム１５、内周フィルム１６、および繊維補強材２１に用いられる材質について具体的に説明するとともに、本体部１１の製造方法についても具体的に説明し、さらにブラダ１０の製造方法についても説明する。
　本実施の形態に係るブラダ１０においては、少なくとも本体部１１の「本体」を構成する管状部１４の材質としては、伸縮性材料が用いられる。管状部１４は、内部の加圧により膨張できる必要があるため、一般的な弾性材料で形成されてもよいが、伸縮性の優れた材料で形成されることが好ましい。それゆえ、その材質としては、耐熱性ゴム組成物が好適に用いられる。
　耐熱性ゴム組成物としては、前述したように、公知のシリコーンゴム組成物が挙げられる他、フッ素ゴム組成物も好ましく挙げることができる。これらゴム組成物は、いずれもベースポリマーであるエラストマー樹脂の耐熱限界温度が概ね２３０℃前後であり、耐熱安全温度が約１８０℃以上であることから、高温高圧環境下で治具として用いられるブラダ１０において特に好ましい材質として挙げることができる。
　このようなゴム組成物は、ベースポリマーに硬化剤、顔料等の添加剤を配合した未架橋状態のゴム前駆組成物が加熱および加圧されて架橋されたものである。例えば、管状部１４の表面硬さは、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に準じて測定されるデュロメータ　タイプＡ　スプリング式の表面硬さが例えば５０～８５の範囲内であることが好ましく、それゆえ、前記ゴム前駆組成物は、前記表面硬さが実現されるように各成分が配合設計されている。
　ゴム前駆組成物としてのシリコーンゴム前駆組成物は、その組成については特に限定されないが、例えば、ベースポリマーとしては、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が挙げられる。また、硬化剤としては、例えば、アルキル系有機過酸化物等の有機過酸化物等が挙げられる。シリコーンゴム前駆組成物には、その他に補強材（シリカ）、顔料、内部離型剤等の添加剤が配合されてもよい。
　ゴム前駆組成物としてのフッ素ゴム前駆組成物も、同様にその組成については限定されず、例えば、ベースポリマーであるフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン－プロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレン－パープルオロビニルエーテルコポリマー等が挙げられる。硬化剤および他の添加剤については前記と同様である。
　本体部１１の外表面層（外面層）である外周フィルム１５は、主として、複合材料構造物の製造後にハット型ストリンガの溝状部からブラダ１０を引き抜く際に、良好な滑り性を提供するために用いられる。それゆえ、外周フィルム１５の材質としては、タック性が低い材料であることが特に好ましいが、本実施の形態では、フッ素樹脂組成物が特に好ましく用いられる。
　フッ素樹脂組成物としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。本実施の形態では、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成されたフィルムが用いられている。
　伸縮性材料とともに本体部１１を構成する繊維補強材２１は、例えば、組物、織物、編物、不織布等で構成された布体を挙げることができるが、必ずしも布体でなくてもよく、長繊維等が用いられてもよい。繊維補強材２１は、オートクレーブ時の加圧による本体部１１の膨張を妨げないような構成であればよいが、布体である場合には、適宜、長手方向に沿った方向に切れ目が形成されてもよい。繊維補強材２１として用いられる繊維材料としては特に限定されず、例えば、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。代表的にはガラス繊維製の布体（ガラスクロス）を好ましく用いることができる。また、これら繊維材料は複数種を組み合わせて用いてもよい。
　本体部１１の内表面層（内面層）である内周フィルム１６は、本体部１１の内部からオートクレーブ気体（高温高圧の気体）が漏出することを抑制するために用いられるガスバリア層である。それゆえ、内周フィルム１６の材質としては、オートクレーブ時の高温高圧条件下でもガスバリア性を発揮できる材料であればよい。
　内周フィルム１６の具体的な材質としては、例えば、フッ素樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等を挙げることができる。より好ましい材質の一例としては、フッ素樹脂フィルムであれば、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムまたはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＦＴＦＥ）フィルムを挙げることができる。また、ポリアミドフィルムであれば、例えば、芳香族ポリアミドフィルムを挙げることができる。また、ポリエステルフィルムであれば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを挙げることができる。
　本体部１１を構成する管状部１４、外周フィルム１５、内周フィルム１６の厚さは特に限定されない。管状部１４であれば、オートクレーブ時の膨張および引き抜き時の柔軟性等を考慮して、公知のブラダ１０で用いられる厚さの範囲を適宜選択すればよい。外周フィルム１５であれば、前記の通り、引き抜き時の良好な滑り性を発揮でき、かつ、引き抜き時に破れない程度の耐久性を発揮できる程度の厚さであればよい。内周フィルム１６であれば、前記の通り、オートクレーブ時に本体部１１からオートクレーブ気体が漏出することを抑制または防止できる程度の厚さであればよい。
　［複合材料構造物製造用治具の製造例］
　次に、本開示に係る複合材料構造物製造用治具の一例であるブラダ１０の代表的な製造方法の一例について、特に本体部１１の成形（製造）を中心にして図３Ａ～図３Ｃを参照して具体的に説明する。
　本体部１１は、樹脂成形の分野で公知のどのような方法を用いて製造してもよいが、特に、本体部１１が、管状部１４、外周フィルム１５、内周フィルム１６、および繊維補強材２１から少なくとも構成されるときには、図３Ａ～図３Ｃに示すように、成形型（金型）を用いて製造すればよい。本体部１１の成形用の成形型は、図３Ａに模式的に示すように、例えば上型３１および下型３２から少なくとも構成され、下型３２には本体部１１に対応するキャビティ３２ａが形成されている。このキャビティ３２ａは、本体部１１の外形状に対応して、その横断面が逆台形状（下底が上で上底が下となる台形状）であって一方向に延伸して形成されている溝状となっている。
　まず、図３Ａに示すように、例えば、下型３２のキャビティ３２ａの内面全体を覆うとともに下型３２の上面まで延びるように外周フィルム１５を配置し、この外周フィルム１５の上に、ゴム前駆組成物の板状体２２をキャビティ３２ａの形状に沿って配置する。このとき、外周フィルム１５においては、その板状体２２との接触面（上面）に対して、接着性を向上するための各種の表面処理が施されていると好ましい。
　このような表面処理の具体的な手法としては特に限定されないが、水酸化ナトリウム溶液等の塩基性溶液を用いたアルカリ処理、コロナ放電処理等が挙げられる。ゴム前駆組成物がシリコーンゴム前駆組成物であれば、接着性能の持続性の観点からアルカリ処理が好ましい一例として挙げられる。
　また、図３Ａに示すように、管状部１４の中空を形成するために、中子型としての芯金３３を準備し、この芯金３３の外周に内周フィルム１６を巻き付ける。そして、内周フィルム１６が巻き付けられた芯金３３の外側に、当該芯金３３の外周を巻き回すように繊維補強材２１（図中太破線）を配置し、下型３２に配置されたゴム前駆組成物の板状体２２の上面に載置する。これにより、芯金３３は、下型３２のキャビティ３２ａ内に収容される。このとき、内周フィルム１６においても、板状体２２との接触面（内周フィルム１６の外表面）に対して、外周フィルム１５と同様の表面処理が施されると好ましい。また、繊維補強材２１に対しても、板状体２２との接着性を向上するために公知の接着処理を施してもよい。
　ここで、本開示においては、キャビティ３２ａ内に、芯金３３を中心として、その周囲に繊維補強材２１（強化繊維）およびゴム前駆組成物の板状体２２（伸縮性材料）を配置する際に、繊維補強材２１は、本体部１１の長手方向に沿った方向に切れ目を有するか、または、伸縮性材料で繊維補強材２１を挟持するようにこれらを配置することが好ましい。繊維補強材２１が長手方向に沿った切れ目を有することで、溶融した伸縮性材料（耐熱性ゴム組成物）を繊維補強材２１に含浸させやすくすることができる。あるいは、伸縮性材料（板状体２２等）で繊維補強材２１を挟持することでも、溶融した伸縮性材料（耐熱性ゴム組成物）を繊維補強材２１に含浸させやすくすることができる。
　また、図３Ａでは、内周フィルム１６および繊維補強材２１をいずれも、縦方向（長手方向）に延伸する筒状（チューブ状）に図示しているが、筒状でなくシート状のものを巻き付けるように配置してもよい。特に、内周フィルム１６が筒状であれば、得られるブラダ１０において本体部１１の内周面に継ぎ目がない状態で内周フィルム１６（ガスバリア層）が被覆されることになる。それゆえ、内周フィルム１６によるガスバリア性をより向上させることが可能になる。あるいは、シート状の内周フィルム１６であれば、継ぎ目が形成されるとしても、この継ぎ目からオートクレーブ気体が漏出しないように、例えば内周フィルム１６を重ね合わせておけばよい。
　また、図３Ａに示すように、芯金３３の上側に、ゴム前駆組成物の板状体２２を載置し、さらにその上に外周フィルム１５を載置する。この状態では、下型３２のキャビティ３２ａ内に収容される最も下側の外周フィルム１５から、下側のゴム前駆組成物の板状体２２、繊維補強材２１、内周フィルム１６で覆われた芯金３３、上側のゴム前駆組成物の板状体２２、上側の外周フィルム１５の順に重ねられた状態となっている。なお、キャビティ３２ａ内に配置されるゴム前駆組成物は、上下に板状体２２を配置する構成に限定されず、本体部１１の断面形状に応じて板状以外の形状のものを配置してもよい。部分的にゴム前駆組成物をトッピングしてもよい。あるいは、繊維補強材２１をゴム前駆組成物で挟み込むように配置してもよい。
　次に、図３Ｂに示すように、図示しない型締部材によって上型３１および下型３２を型締めし、所定の成形条件（温度範囲、型締め圧力、保持時間等）で保持する。これにより、板状体２２が溶融してゴム前駆組成物の流体となってキャビティ３２ａ内に広がり、繊維補強材２１にも含浸する。また、架橋反応が進行して流体のゴム前駆組成物が硬化し、繊維補強材２１で補強された耐熱性ゴム組成物（伸縮性材料）製の管状部１４が形成される。さらに、外周フィルム１５が管状部１４の外面に密着して管状部１４に一体化されるとともに、内周フィルム１６が管状部１４の内面に密着して管状部１４に一体化される。
　その後、図３Ｃに示すように、型締めを解除して上型３１を開き、本体部１１の成形体をキャビティ３２ａから取り出し、成形体から芯金３３を引き抜く。さらにその後、バリを除去して外形状を整えることにより、本体部１１が形成される。この本体部１１は、図３Ｃに示すように、繊維補強材２１および伸縮性材料から少なくとも構成される管状部１４と、この管状部１４の外周面を被覆する外周フィルム１５と、この管状部１４の内周面を被覆する内周フィルム１６とを備える構成となっている。
　次に、図示しないが、成形された本体部１１の両端に封止部材としての末端金具１２および末端栓部１３を取り付ける。例えば、末端金具１２の挿入部および末端栓部１３の挿入部には、耐熱性ゴム組成物に用いられる公知の耐熱性の接着剤を塗布し、当該挿入部およびを本体部１１の端部にそれぞれ挿入する。その後、接着剤を硬化させることにより本体部１１を気密に封止する。これにより、本実施の形態に係るブラダ１０が製造される。
　なお、この製造工程における各種の条件、接着剤等の補助的な材料等については、特に限定されず、ブラダの分野で公知の条件または材料を好適に用いることができる。例えば、前述した特許文献１～３には、ブラダの製造方法の代表的な一例が記載されている。それゆえ、本開示に係るブラダ１０は、前述した製造例に限定されず、これらの公知の文献を参考にして製造することができる。
　ここで、本発明者らの鋭意検討によれば、前述したような上型３１および下型３２を用いて本体部１１を成形したときに、上型３１および下型３２の接触面付近である、横断面の台形状の底角付近、すなわち、下底に対応する露出壁部１１ｂの外側付近で、繊維補強材２１が壁部内に十分に収まっておらず、繊維補強材２１の一部が壁部の外側にはみ出したり、はみ出さなくても壁部の外側に極端に偏在（壁部の外周面に近接）したりすることが明らかとなった。
　繊維補強材２１の一部が壁部からから露出すると、この露出部位からオートクレーブ気体が漏出しやすくなる。また、露出していなくても繊維補強材２１の一部が壁部の外側に近接しすぎると、ブラダ１０を繰り返し使用してオートクレーブにより本体部１１の膨張が繰り返されると、繊維補強材２１の近接部位に亀裂が生じ、その結果、この亀裂からオートクレーブ気体が漏出しやすくなる。
　従来のブラダでは、前記の通り、その引き抜き性を良好なものとするために、本体部１１の外周面に外周フィルム１５を被覆しており、この外周フィルム１５もある程度のガスバリア性を有している。しかしながら、露出壁部１１ｂの外側付近で繊維補強材２１が露出すると、外周フィルム１５ではオートクレーブ気体の漏出をほとんど抑制できない。これに対して、本開示のように、内周面にガスバリア層としての内周フィルム１６が被覆されていると、繊維補強材２１が露出しても、本体部１１の内周面でオートクレーブ気体の漏出を十分に抑制できるため、露出部位からのオートクレーブ気体の漏出を有効に抑制または回避することができる。
　また、本実施の形態では、前記の通り、中子である芯金３３の外周面には、ガスバリア層となる内周フィルム１６を巻き回した状態で配置し、加熱によりゴム前駆組成物（伸縮性材料）を溶融して強化繊維に含浸させて本体部１１を成形した後に、芯金３３（中子）を本体部１１から引き抜く。これにより、本体部１１のガスバリア層である内周フィルム１６が、製造工程時に芯金３３を引き抜くときに滑り性を付与することができるため、芯金３３を従来よりも良好に引き抜くことができる。そのため、内周フィルム１６は、本体部１１のガスバリア性を向上させるとともに、ブラダ１０の生産性も良好なものとすることができる。
　［変形例等］
　本開示に係る複合材料構造物製造用治具としてのブラダ１０は、前述した本実施の形態の構成のみに限定されず、台形状の本体部１１の内面にガスバリア層が被覆されている構成であればよい。本開示に係るブラダ１０の変形例としては、例えば、図４Ａ～図４Ｃに示すように、本体部１１の内部に、当該本体部１１の外部からの押圧による変形を抑制する補強構造体１７が配置されている構成を挙げることができる。
　この補強構造体１７は、本体部１１の長手方向に沿った延伸形状を有しており、かつ、長手方向（縦方向）に分断されているか、長手方向に交差する方向（例えば横方向）にスリットが形成されている構成である。なお、図４Ａ～図４Ｃに示すブラダ１０の構成は、補強構造体１７を除いて図２Ａ～図２Ｃに示す構成と実質的に同じであるため、その説明を省略する。
　本体部１１は前記の通り耐熱性ゴム組成物のような伸縮性材料で構成されている。そのため、繊維補強材２１で補強されているといっても、スキンとなるプリプレグを積層する際に、本体部１１の露出壁部１１ｂが撓んでしまいことがある。この場合、プリプレグを良好に積層できず本体部１１の内側に落ち込んでしまう。プリプレグの落ち込みを回避して積層するためには、積層装置による積層圧力も積層速度も上げることができないため、生産性を向上させることが困難であった。
　そこで、図４Ａ～図４Ｃに示すように、本体部１１の内部に縦方向に沿った補強構造体１７を設けることで、プリプレグの積層時に露出壁部１１ｂが撓んでプリプレグが落ち込むことを有効に抑制することができる。また、この補強構造体１７は、図４Ａに示すように、例えば、横方向にスリットを有するので、本体部１１は縦方向に十分な柔軟性を有する。そのため、補強構造体１７を有するブラダ１０はスキンに対して良好な追従性を発揮することができる。その結果、ブラダ１０の引き抜きに悪影響を及ぼすことを有効に回避することができる。
　ここで、補強構造体１７は、本体部１１の内部形状と同様の形状を有していればよい。図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、本体部１１の内部の横断面形状も台形状であるため、補強構造体１７の横断面形状も中空の台形状であればよい。補強構造体１７は中空でなくてもよいが、追従性または変形性等を考慮すると中空であることが好ましい。
　ここで、補強構造体１７は、図５に示すように、本体部１１の内部において、下底（露出壁部１１ｂ）の内面に対応する幅を有する下底側外側面１７ｂと、当該下底側外側面１７ｂに対向し、上底（接触壁部１１ａ）の内面に対応する幅を有する上底側外側面１７ａとを有する構成であればよい。このとき、本体部１１の下底の内面と上底の内面との間隔を「本体部１１の内部高さｈ１」とし、補強構造体１７における下底側外側面１７ｂと上底側外側面１７ａとの間隔を、当該「補強構造体１７の外側面高さｈ２」とすると、図５Ａに示すようにｈ１＞ｈ２であればよい。なお、図５では、本体部の内部高さｈ１と補強構造体１７の外側面高さｈ２との関係を説明する便宜上、本体部１１の外形を破線で簡素化して図示している。
　このように、本実施の形態においては、補強構造体１７の上底側外側面１７ａが上底（接触壁部１１ａ）の内面に当接している状態では、下底側外側面１７ｂは下底（露出壁部１１ｂ）の内面には当接せずに、隙間が生じるように、内部高さｈ１よりも外側面高さｈ２が小さくなっていればよい。言い換えれば、補強構造体１７は、本体部１１の内部形状と同様の形状を有しているが、補強構造体１７は寸法的に本体部１１の内面に接しない（ブラダ１０の内寸は補強構造体１７の外寸よりも小さい）ものであればよい。
　なお、図５（並びに、図４Ｂおよび図４Ｃ）では、補強構造体１７の横断面形状は、本体部１１の内部空間（中空）の横断面形状と同様に台形状であるが、補強構造体１７の横断面形状は台形状に限定されず、前記の通り、上底側外側面１７ａおよび下底側外側面１７ｂを有する形状であれば、他の横断面形状であってもよい。補強構造体１７の横断面形状が台形状であれば、本体部１１の中空形状を良好に保持できる。ただし、例えばブラダ１０の使用条件等によっては、台形以外の他の横断面形状を有する補強構造体１７を用いることで、本体部１１の追従性または変形性のさらなる向上を図ることができる場合がある。
　［ブラダの使用方法（複合材料構造物の製造方法）］
　次に、本開示に係る複合材料構造物製造用治具であるブラダ１０の代表的な使用方法、すなわち、本開示に係るブラダ１０を用いた複合材料構造物の製造方法の一例について、図６Ａおよび図６Ｂを参照して具体的に説明する。例えば、本実施の形態に係るブラダ１０は、溝状部を有する骨格材料として、図６Ａに示すハット型ストリンガ４１を用いた各種の複合材料構造物の製造において、当該ハット型ストリンガ４１の治具として好適に用いられる。
　図６Ａに示すように、ハット型ストリンガ４１は、一方向に延伸する棒状または長板状の形状を有し、その長手方向に沿って延び、互いに平行な一対の平坦な帯状部４１ａが形成され、これら帯状部４１ａの間に平坦領域の表面から陥凹した形状の溝状部４１ｂが形成された構成となっている。なお、図６Ａでは、溝状部４１ｂが下方に向いている状態を図示しており、図６Ａにおいて点線で模式的に示すように、ブラダ１０は、この溝状４１ｂに内挿されて使用される。
　例えば、複合材料構造物が航空機の胴体部であれば、胴体部の円筒形状を保持するための中子治具であるマンドレルを準備する。このマンドレルの外周面にはハット型ストリンガ４１を装着する溝状の凹部が複数形成されているので、当該凹部にハット型ストリンガ４１を装着する。この状態では、ハット型ストリンガ４１は、図６Ａに示すように、溝状部４１ｂを露出するようにマンドレルに装着されているので、この溝状部４１ｂにブラダ１０が内挿される。
　このようにブラダ１０が内挿された状態で、ハット型ストリンガ４１の帯状部４１ａとブラダ１０の露出壁部１１ｂの外面にプリプレグが貼り付けられる。複合材料構造物が前記の通り航空機の胴体部であれば、例えば積層ローラを備える自動積層機により、マンドレルを回転させながらその外面にプリプレグが積層して貼り付けられる。このようなプリプレグの積層時においては、ブラダ１０は、プリプレグの「裏当材」として機能する。
　なお、ブラダ１０の本体部１１が積層ローラの押圧により変形しやすい場合、プリプレグの積層に変形等の不具合が生じる可能性がある。例えば、積層ローラでブラダ１０の露出壁部１１ｂが押えられて、当該露出壁部１１ｂが凹むように変形すると、プリプレグに「うねり」等の変形が生じたり、プリプレグの積層位置がずれたり、積層圧力が低下してプリプレグ同士が密着せずに隙間が生じたり（材料抜けと称する）する等の不具合が生じる。
　ここで、図４Ａ～図４Ｃおよび図５に示すような変形例のブラダ１０では、本体部１１の内部に補強構造体１７が設けられている。これにより、積層ローラが露出壁部１１ｂを押圧してもブラダ１０の変形を良好に抑制することができる。その結果、前記のようなプリプレグの不具合の発生を回避することができる。
　このようにしてプリプレグの積層が完了した状態の代表的な一例を図６Ｂに示す。図６Ｂでは、マンドレル４２の外周面に、ブラダ１０およびハット型ストリンガ４１が取り付けられ、その周囲にプリプレグ４３が巻き回されている状態を模式的に示している。なお、図６Ｂでは、ブラダ１０の末端金具１３周辺を中心とした断面を模式的に図示しており、特に、マンドレル４２およびハット型ストリンガ４１はいずれも平板状で模式的に図示している。
　このように、マンドレル４２の外周面にプリプレグ４３が積層して貼り付けられた状態では、図６Ｂに示すように、さらにバッギングフィルム４４で全体が覆われて、オートクレーブ内に収容される。そして、オートクレーブ内で所定の温度および所定の圧力で加熱および加圧処理を施す。このとき、図６Ｂに示すように、オートクレーブ内の高温高圧雰囲気が、ブラダ１０の末端金具１２の加圧孔１２ａからブラダ１０の内部（気密に保持されている本体部１１の内部）に伝達され（図中矢印）、ブラダ１０の内部も高圧となって本体部１１が膨張する。
　このとき、通常はガスバリア層を設けない本体部１１の内面にガスバリア層である内周フィルム１６が被覆されている。これにより、本体部１１の外面のみにガスバリア層（外周フィルム１５）を設ける構成と比較して、図６Ｂに示すように、本体部１１の気体透過性を大幅に低減することが可能になる。それゆえ、オートクレーブ時に本体部１１の内部からオートクレーブ気体（高温高圧の気体）が外部に漏出することを有効に抑制することができる。そのため、従来のように脱気用材料によりブラダ１０等を被覆しなくても、良好な品質の複合材料構造物を製造することができる。
　また、図６Ｂに示すように、オートクレーブ内の高温高圧雰囲気は、バッギングフィルム４４を介してプリプレグ４３全体に加えられる（図中矢印）。これによって、ハット型ストリンガ４１の図示しない帯状部４１ａがプリプレグ４３に強い外力で押さえつけられた状態で、プリプレグ４３の硬化が進行する。そして、硬化が完了すれば、ハット型ストリンガ４１からなる骨格とプリプレグ４３が硬化してなるスキンとが強固に密着して一体化された複合材料構造物が得られることになる。
　このように、本開示に係る複合材料構造物製造用治具は、長手方向に沿って延びる溝状部を有する骨格材料を含む骨格構造体にプリプレグを貼付して複合材料構造物を製造する際に、前記骨格材料の前記溝状部に内挿されて用いられ、強化繊維を含む伸縮性材料により管状に形成され、その長手方向に直交する断面である横断面が上底および当該上底よりも長い下底を有する台形状となっている本体部を備え、本体部の内面にはガスバリア層が被覆されている構成である。
　前記構成によれば、通常はガスバリア層を設けない本体部の内面にガスバリア層を被覆している。これにより、本体部の外面にガスバリア層を設ける構成と比較して、本体部の気体透過性を大幅に低減することが可能になる。それゆえ、オートクレーブ時に本体部の内部からオートクレーブ気体（高温高圧の気体）が外部に漏出することを有効に抑制することができる。その結果、従来のように脱気用材料により治具を被覆しなくても、良好な品質の複合材料構造物を製造することが可能となる。これにより、脱気用材料が実質的に不要となるので製造コストの増加を十分に抑制できるとともに、被覆作業も実質的に不要となるので製造過程の煩雑化も回避することができる。
　本開示に係る複合材料構造物製造用治具においては、前記ガスバリア層は、フッ素樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、またはポリエステルフィルムである構成であってもよい。
　また、本開示に係る複合材料構造物製造用治具においては、前記フッ素樹脂フィルムが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムまたはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＦＴＦＥ）フィルムであり、前記ポリアミドフィルムが、芳香族ポリアミドフィルムであり、前記ポリエステルフィルムが、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムである構成であってもよい。
　また、本開示に係る複合材料構造物製造用治具においては、前記本体部の内部には、当該本体部の外部から押圧による変形を抑制する補強構造体が配置されており、当該補強構造体は、前記本体部の長手方向に沿った延伸形状を有しており、かつ、長手方向に分断されているか、長手方向に交差する方向にスリットが形成されている構成であってもよい。
　また、本開示に係る複合材料構造物製造用治具においては、前記補強構造体は、前記本体部の内部において、前記下底の内面に対応する幅を有する下底側外側面と、当該下底側外側面に対向し、前記上底の内面に対応する幅を有する上底側外側面とを有し、前記下底の内面と前記上底の内面との間隔を、前記本体部の内部高さとし、前記補強構造体における前記下底側外側面と前記上底側外側面との間隔を、当該補強構造体の外側面高さとしたときに、前記上底側外側面が前記上底の内面に当接している状態では、前記下底側外側面は前記下底の内面には当接せずに、隙間が生じるように、前記内部高さよりも前記外側面高さが小さくなっている構成であってもよい。
　また、本開示に係る複合材料構造物製造用治具の製造方法は、前記本体部に対応するキャビティを有する成形型と、前記キャビティ内に配置され、前記本体部の内部空間に対応する形状を有する中子とを用い、前記キャビティ内に、前記中子を中心として、その周囲に前記強化繊維および前記伸縮性材料を配置し、前記強化繊維は、前記本体部の長手方向に沿った方向に切れ目を有するか、または、前記伸縮性材料で前記強化繊維を挟持するようにこれらを配置し、前記中子の外周面には、さらに、ガスバリア層となるフィルムを巻き回した状態で配置し、加熱により前記伸縮性材料を溶融して前記強化繊維に含浸させて前記本体部を成形した後に、前記中子を前記本体部から引き抜く構成であればよい。
　前記構成によれば、本体部の内面にガスバリア層が被覆された複合材料構造物製造用治具を製造することができるだけでなく、強化繊維に対して伸縮性材料を含浸させやすくなる。さらには、製造過程で中子を引き抜くときに、ガスバリア層となるフィルムが中子に滑り性を付与することができる。そのため、中子が引き抜きやすくなり、複合材料構造物製造用治具の生産性を良好なものとすることができる。
　また、本開示には、前記構成の複合材料構造物製造用治具を用いた複合材料構造物の製造方法も含まれる。すなわち、本開示に係る複合材料構造物の製造方法は、溝状部を有する骨格材料を用いた複合材料構造物の製造方法であって、成形型の外周面に前記骨格材料を配置するとともに、当該骨格材料の溝状部に、前記構成の複合材料構造物製造用治具を内挿し、その上にプリプレグを積層して加熱硬化する構成であればよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明は、骨格材料として、ハット型ストリンガ等のような溝状部を有する部材を用いた複合材料構造物の製造の分野に広く好適に用いることができる。
１０：ブラダ
１１：本体部
１１ａ：接触壁部
１１ｂ：露出壁部
１１ｃ：傾斜壁部
１２：末端金具
１２ａ：加圧孔
１３：末端栓部
１４：管状部
１５：外周フィルム（ガスバリア層）
１６：内周フィルム（ガスバリア層）
１７：補強構造体
２１：繊維補強材（強化繊維）
２２：ゴム前駆組成物の板状体（伸縮性材料）
３１：上型（成形型）
３２：下型（成形型）
３２ａ：キャビティ
３３：芯金（成形型、中子）
４１：ハット型ストリンガ
４１ａ：帯状部
４１ｂ：溝状部
４２：マンドレル
４３：プリプレグ
４４：バッギングフィルム
 

Claims (7)

  1. 　長手方向に沿って延びる溝状部を有する骨格材料を含む骨格構造体にプリプレグを貼付して複合材料構造物を製造する際に、前記骨格材料の前記溝状部に内挿されて用いられ、
    　強化繊維を含む伸縮性材料により管状に形成され、その長手方向に直交する断面である横断面が上底および当該上底よりも長い下底を有する台形状となっている本体部を備え、
    　前記本体部の内面にはガスバリア層が被覆されている、
    複合材料構造物製造用治具。
  2. 　前記ガスバリア層は、フッ素樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、またはポリエステルフィルムである、
    請求項１に記載の複合材料構造物製造用治具。
  3. 　前記フッ素樹脂フィルムが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムまたはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＦＴＦＥ）フィルムであり、
    　前記ポリアミドフィルムが、芳香族ポリアミドフィルムであり、
    　前記ポリエステルフィルムが、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムである、
    請求項２に記載の複合材料構造物製造用治具。
  4. 　前記本体部の内部には、当該本体部の外部から押圧による変形を抑制する補強構造体が配置されており、
    　当該補強構造体は、前記本体部の長手方向に沿った延伸形状を有しており、かつ、長手方向に分断されているか、長手方向に交差する方向にスリットが形成されている、
    請求項１に記載の複合材料構造物製造用治具。
  5. 　前記補強構造体は、前記本体部の内部において、前記下底の内面に対応する幅を有する下底側外側面と、当該下底側外側面に対向し、前記上底の内面に対応する幅を有する上底側外側面とを有し、
    　前記下底の内面と前記上底の内面との間隔を、前記本体部の内部高さとし、前記補強構造体における前記下底側外側面と前記上底側外側面との間隔を、当該補強構造体の外側面高さとしたときに、
    　前記上底側外側面が前記上底の内面に当接している状態では、前記下底側外側面は前記下底の内面には当接せずに、隙間が生じるように、前記内部高さよりも前記外側面高さが小さくなっている、
    請求項４に記載の複合材料構造物製造用治具。
  6. 　請求項１に記載の複合材料構造物製造用治具の製造方法であって、
    　前記本体部に対応するキャビティを有する成形型と、前記キャビティ内に配置され、前記本体部の内部空間に対応する形状を有する中子とを用い、
    　前記キャビティ内に、前記中子を中心として、その周囲に前記強化繊維および前記伸縮性材料を配置し、
    　前記強化繊維は、前記本体部の長手方向に沿った方向に切れ目を有するか、または、前記伸縮性材料で前記強化繊維を挟持するようにこれらを配置し、
    　前記中子の外周面には、さらに、ガスバリア層となるフィルムを巻き回した状態で配置し、
    　加熱により前記伸縮性材料を溶融して前記強化繊維に含浸させて前記本体部を成形した後に、前記中子を前記本体部から引き抜く、
    複合材料構造物製造用治具の製造方法。
  7. 　溝状部を有する骨格材料を用いた複合材料構造物の製造方法であって、
    　成形型の外周面に前記骨格材料を配置するとともに、当該骨格材料の溝状部に、請求項１に記載の複合材料構造物製造用治具を内挿し、その上にプリプレグを積層して加熱硬化する、
    複合材料構造物の製造方法。
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