JP2016112844A - サンドイッチ構造の製造方法及びプリプレグの性能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディンプルやボイドの発生に伴う強度低下を抑制するとともに高い生産性を実現可能なサンドイッチ構造の製造方法を提供する。【解決手段】コア材及びスキン材を備えるサンドイッチ構造の製造方法であって、プリプレグは、該プリプレグを２枚積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、前記第１積層体を介して真空引きを行った場合に、真空引きを開始してから５分後の真空度が−５０ｋＰａ以上であって、真空引きを開始して１５分後に真空度が−５０ｋＰａ未満且つ−９０ｋＰａ以上となるようなプリプレグであり、下側プリプレグ積層工程、コア材積層工程、上側プリプレグ積層工程、プリプレグとコア材とを含む第２積層体を真空引き用バッグで覆って真空引きを行う真空引き工程、及び積層体を加熱してプリプレグを硬化させる加熱硬化工程を備える。【選択図】 図１０

Description

本開示は、サンドイッチ構造の製造方法及びプリプレグの性能評価方法に関する。

航空機の舵面やフェアリング、ロケットの胴体部等には、大きな曲げ剛性を得られる軽量構造として、サンドイッチ構造が採用される。サンドイッチ構造は、コア材と、コア材の両面に接着されたスキン材とを備えるものである。

サンドイッチ構造の製造方法として、コア材とスキン材とを含む積層体をオートクレーブで加圧及び加熱を行って成形するオートクレーブ成形法が知られている。オートクレーブ成形法では、加圧を伴うため、スキン材の内部（プリプレグ内部やプリプレグ間）におけるボイド（図１２参照）発生を抑制しやすく、また、コア材とスキン材との接着部にフィレット（図１２参照）を形成しやすい。このため、スキン材内部のボイドに起因する成形品の曲げ強度の低下や、フィレット形成不足に起因するスキン材の剥離強度の低下を抑制することができる。しかしながら、オートクレーブ成形法では、加圧に伴ってスキン材の表面にディンプル（図１２参照）と呼ばれる凹みが生じやすく、このディンプルは成形品の曲げ強度の低下要因となってしまう。

一方、オートクレーブを用いずに成形を行う場合には、上述したディンプルの発生を抑制することができるものの、ボイドの発生やフィレット形成不足が顕在化しやすいという課題がある。

特許文献１には、サンドイッチ構造の製造方法として、オートクレーブを用いずに大気圧下でコア材とプリプレグを一体成形する方法が記載されている。特許文献１に記載のサンドイッチ構造の製造方法では、片面にのみ樹脂面を有するプリプレグや、樹脂面を補強材で挟みこんだような少なくとも片面には樹脂が存在しないプリプレグを使用することにより、上述したボイドの発生を抑制することができる旨が記載されている。

特開２００３−３０５７４１号公報

特許文献１に記載のサンドイッチ構造の製造方法では、オートクレーブを用いずに成形を行う場合に顕在化しやすいボイド発生の問題について、少なくとも片面には樹脂が存在しないプリプレグを使用することによって解決を図っている。

しかしながら、少なくとも片面には樹脂が存在しない特殊なプリプレグを製造するためには、炭素繊維等の補強材に対して樹脂を含浸させる際に、片面側から含浸させた樹脂が反対側の面まで含浸しないように含浸量を調節する必要がある。このため、プリプレグの製造が困難となりやすく、プリプレグの生産性、延いてはサンドイッチ構造の生産性が低下しやすい。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ディンプルやボイドの発生に伴う強度低下を抑制するとともに高い生産性を実現可能なサンドイッチ構造の製造方法、及び該製造方法に適したプリプレグを選定するためのプリプレグの性能評価方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法は、コア材と、前記コア材の両面に接着されプリプレグから形成されたスキン材とを備えるサンドイッチ構造の製造方法であって、前記プリプレグは、該プリプレグを２枚積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、到達圧力が−９０ｋＰａ以下となる条件で前記第１積層体を介して真空引きを行った場合に、前記真空引きを開始してから５分後の真空度が−５０ｋＰａ以上であって、前記真空引きを開始して１５分後に前記真空度が−５０ｋＰａ未満且つ−９０ｋＰａ以上となるようなプリプレグであり、前記プリプレグを型上に積層する下側プリプレグ積層工程と、前記下側プリプレグ積層工程で積層した前記プリプレグの上に前記コア材を積層するコア材積層工程と、前記コア材積層工程で積層した前記コア材の上に前記プリプレグを積層する上側プリプレグ積層工程と、前記下側プリプレグ積層工程で積層した前記プリプレグと前記コア材積層工程で積層した前記コア材と前記上側プリプレグ積層工程で積層した前記プリプレグとを含む第２積層体を真空引き用バッグで覆って真空引きを行う真空引き工程と、前記第２積層体を加熱して前記プリプレグを硬化させる加熱硬化工程と、を備える。

上記（１）に記載のサンドイッチ構造の製造方法におけるスキン材を形成するプリプレグは、該プリプレグを２枚積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、到達圧力が−９０ｋＰａ以下となる条件で前記第１積層体を介して真空引きを行った場合に、真空引きを開始してから５分後の真空度が−５０ｋＰａ以上であって、真空引きを開始して１５分後に前記真空度が−５０ｋＰａ未満且つ−９０ｋＰａ以上となるような特性を有するプリプレグである。

本発明者の知見によれば、このような特性を有するプリプレグを用いて上記（１）に記載する各工程を実施することにより、真空引き工程で真空引きを行っている間にプリプレグ中及びプリプレグ間のボイドが減少し、真空引きを停止してもボイドがほとんど復元しないため、加熱硬化工程後の成形品のボイド量を低減することができる。すなわち、オートクレーブによる加圧処理を行わなくとも成型品のボイド量を低減することができるため、ボイド量の低減とスキン材表面におけるディンプル発生の抑制とを両立し、サンドイッチ構造の高い強度を実現することができる。また、従来技術に記載されるような少なくとも片面には樹脂が存在しないプリプレグを用いずともプリプレグ中及びプリプレグ間のボイド量を低減できるため、サンドイッチ構造の高い生産性をも実現することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のサンドイッチ構造の製造方法において、前記真空引き行程では、１７ｋＰａ／ｍｉｎ以下の速さで前記真空引きを行う。

上記（２）に記載のサンドイッチ構造の製造方法では、上記（１）に記載した特性を有するプリプレグを含む第２積層体を、上述した真空引き工程において１７ｋＰａ／ｍｉｎ以下の速さ（サンドイッチ構造の製造時における一般的な真空引きの速さよりも遅い速さ）で真空引きを行うことにより、プリプレグ中及びプリプレグ間のボイド量を効果的に低減することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のサンドイッチ構造の製造方法において、前記加熱硬化工程は、２℃／ｍｉｎ以上の昇温速度で前記第２積層体を加熱する昇温工程を含む。

上記（３）に記載のサンドイッチ構造の製造方法によれば、上記（１）に記載した特性を有するプリプレグを含む第２積層体を、上述した加熱硬化工程において２℃／ｍｉｎ以上の昇温速度（サンドイッチ構造の製造時における一般的な昇温速度よりも速い速度）で加熱することにより、加熱硬化工程後の成形品のボイド量を効果的に低減することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか1項に記載のサンドイッチ構造の製造方法において、前記コア材積層工程の後且つ前記上側プリプレグ積層工程の前に、前記コア材の上にフィルム接着剤を積層するフィルム接着剤積層工程と、前記フィルム接着剤積層工程で積層された前記フィルム接着剤の粘度を上昇させるように該フィルム接着剤を加熱するフィルム接着剤粘度上昇工程と、を更に備え、前記上側プリプレグ積層工程では、前記フィルム接着剤粘度上昇工程で粘度が上昇した前記フィルム接着剤を介して前記コア材の上に前記プリプレグを積層する。

上記（４）に記載のサンドイッチ構造の製造方法によれば、コア材積層工程の後且つ上側プリプレグ積層工程の前に、コア材上にフィルム接着剤を積層して該フィルム接着剤の粘度を上昇させることにより、真空引きに起因するコア材のセル内部への該フィルム接着剤の落ち込みを効果的に抑制することができる。また、コア材上に積層するプリプレグの土台として該フィルム接着剤が機能するため、コア材のセル内部へのプリプレグの落ち込み（スキン材のディンプル）を抑制することができる。これにより、サンドイッチ構造の高い曲げ剛性を実現することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のサンドイッチ構造の製造方法において、前記フィルム接着剤粘度上昇工程では、前記フィルム接着剤の粘度を１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させるように前記フィルム接着剤を加熱する。

上記（５）に記載のサンドイッチ構造の製造方法によれば、フィルム接着剤粘度上昇工程においてフィルム接着剤の粘度を１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させることにより、上述したコア材のセル内部へのフィルム接着剤及びプリプレグの落ち込みを効果的に抑制することできる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のサンドイッチ構造の製造方法において、前記フィルム接着剤粘度上昇工程では、前記フィルム接着剤の粘度を１００Ｐａ・ｓ以下に低下させてから１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させるように前記フィルム接着剤を加熱する。

上記（６）に記載のサンドイッチ構造の製造方法によれば、フィルム接着剤の粘度を１００Ｐａ・ｓ以下に低下させてから上昇させることにより、フィルム接着剤がコア材に馴染み、スキン材とコア材との間にフィレットが良好に形成される。これにより、スキン材のコア材に対する剥離強度を効果的に高めることができる。

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るプリプレグの性能評価方法は、コア材と、前記コア材の両面に接着されたスキン材とを備えるサンドイッチ構造における前記スキン材用のプリプレグを選定するためのプリプレグの性能評価方法であって、前記プリプレグを所定枚数積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、前記第１積層体の片面側を大気に連通させた状態で前記第１積層体を介して所定の条件で真空引きを行いながら真空度を計測する真空度計測工程と、前記真空度計測工程で計測された前記真空度に基づいて、前記プリプレグの性能評価を行う性能評価工程と、を備える。

本発明者の鋭意検討の結果、プリプレグを所定枚数積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、第１積層体の片面側を大気に連通させた状態で第１積層体を介して所定の条件で真空引きを行いながら測定した真空度の時系列データは、サンドイッチ構造におけるスキン材用のプリプレグを選定するためのプリプレグの性能評価指標として好適であることが明らかとなった。すなわち、該真空度の時系列データは、（オートクレーブによる加圧処理を行うことなく）「サンドイッチ構造の製造時の真空引き工程によってプリプレグ中及びプリプレグ間のボイドを効果的に低減するために必要な特性」を該プリプレグが有しているか否かを示す指標となることが明らかとなった。

そこで、上記（７）に記載のように、真空度計測工程で計測された真空度の時系列データに基づいてプリプレグの性能評価を行うことにより、サンドイッチ構造におけるスキン材用のプリプレグとして、ディンプルやボイドの発生に伴う強度低下を抑制可能なプリプレグを選定することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載のプリプレグの性能評価方法において、前記性能評価工程では、前記真空度計測工程で計測された前記真空度が以下の条件（ａ）を満たすか否かに基づいて、前記プリプレグの性能評価を行う。（ａ）前記真空度計測工程で計測された前記真空度が、前記真空引きを開始してから第１所定時間後に第１所定圧力以上であって、前記真空引きを開始してから第１所定時間よりも長い第２所定時間後に前記第１所定圧力未満且つ前記第１所定圧力よりも低い第２所定圧力以上である。

上記（８）に記載のプリプレグの性能評価方法によれば、条件（ａ）における第１所定圧力、第２所定圧力、第１所定時間及び第２所定時間を適切に設定すれば、プリプレグ中及びプリプレグ間のボイドをオートクレーブによる加圧処理を行うことなく効果的に低減するために必要な特性を該プリプレグが有しているか否かを評価することができる。すなわち、条件（ａ）を満たすプリプレグを、サンドイッチ構造の製造時の真空引き工程によってプリプレグ中及びプリプレグ間に存在するボイド量を効果的に低減可能なプリプレグであると評価し、上記条件（ａ）を満たさないプリプレグを、サンドイッチ構造の製造時の真空引き工程によってプリプレグ中及びプリプレグ間に存在するボイド量を効果的に低減できないプリプレグであると評価することができる。したがって、第１所定圧力、第２所定圧力、第１所定時間及び第２所定時間を適切に設定した上で、上記条件（ａ）を満たすプリプレグをサンドイッチ構造におけるスキン材を形成するプリプレグとして選定すれば、サンドイッチ構造の製造時における真空引き工程によって、プリプレグ中及びプリプレグ間に存在するボイドを効果的に低減することができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、ディンプルやボイドの発生に伴う強度低下を抑制するとともに高い生産性を実現可能なサンドイッチ構造の製造方法、及び該製造方法に適したプリプレグを選定するためのプリプレグの性能評価方法が提供される。

一実施形態に係るサンドイッチ構造の斜視断面図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法における下側プリプレグ積層工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法における下側フィルム接着剤積層工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法におけるコア材積層工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法における上側フィルム接着剤積層工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法におけるフィルム接着剤粘度上昇工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法における上側プリプレグ積層工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法における真空引き工程を説明するための模式図である。 一実施形態に係るサンドイッチ構造の製造方法における加熱硬化工程を説明するための模式図である。 プリプレグを２枚積層したものを真空引き用バッグで覆って所定の条件で真空引きを行った場合における真空度の時系列変化を示す図である。 プリプレグの性能評価方法に使用する真空引き装置の概念図である。 スキン材に生じたボイド及びディンプルを説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態に係るサンドイッチ構造１００の斜視断面を模式的に示す図である。図１に示すサンドイッチ構造１００は、コア材２と、コア材２の両面に接着されプリプレグから形成されたスキン材６とを備えており、コア材２とスキン材６との接合部にはフィレット５が形成されている。なお、フィレット５は接合部全域に亘って形成されるが、図１では断面にのみ模式的に示している。

図２〜図９は、一実施形態に係るサンドイッチ構造１００の製造方法の各工程を説明するための模式図である。

まず、図２に示すように、プリプレグ４を型８上に所定枚数（図２に示す例では５枚）積層する（下側プリプレグ積層工程）。プリプレグ４は、ガラス繊維や炭素繊維のような強化繊維に、硬化剤、接着剤などの添加物を適宜混合したエポキシなどの熱硬化性樹脂を均等に含浸させ、加熱または乾燥して半硬化状態にした強化プラスチックシートである。ここで、プリプレグ４の積層枚数や繊維目付け（ｇ／ｍ２）は剛性設計や強度設計によって適宜調節すればよい。また、プリプレグ４に用いる炭素繊維は、例えば引張り弾性率が１４〜３４（ｔoｎ／ｍｍ^２）程度の汎用タイプの織物を使用してもよい。

次に、図３に示すように、下側プリプレグ積層工程で積層したプリプレグ４の上にフィルム接着剤１０を積層する（下側フィルム接着剤積層工程）。フィルム接着剤１０は、ASTM規格等の引張せん断試験で３０MPa以上の強度を発現できるものを用いてもよい。一実施形態では、フィルム接着剤１０の積層後且つ次のコア材積層工程の前に、下側プリプレグ積層工程で積層したプリプレグ４と下側フィルム接着剤積層工程で積層したフィルム接着剤１０とを含む積層体１２ａを不図示の真空引き用バッグ（バッグフィルム）で覆って真空引きを行ってもよい。これにより、プリプレグ４中及びプリプレグ４間に存在するボイド量を低減することができる。

さらに、図４に示すように、下側フィルム接着剤積層工程で積層したフィルム接着剤１０の上に、コア材２を積層する（コア材積層工程）。換言すれば、下側プリプレグ積層工程で積層したプリプレグ４の上に上記フィルム接着剤１０を介してコア材２を積層する。コア材２としては、ハニカムコアや発泡コア等を好適に用いることができ、材質はアルミニウム合金や硬質プラスチック等の軽量且つ高剛性のものを使用するのが望ましい。

そして、図５に示すように、コア材積層工程で積層したコア材２の上にフィルム接着剤１０を積層する（上側フィルム接着剤積層工程）。一実施形態では、下側プリプレグ積層工程で積層されたプリプレグ４と、下側フィルム接着剤積層工程で積層されたフィルム接着剤１０と、コア材積層工程で積層されたコア材２と、上側フィルム接着剤積層工程で積層されたフィルム接着剤１０とを含む積層体１２ｂを、上側フィルム接着剤積層工程後且つ次のフィルム接着剤粘度上昇工程前に、不図示の真空引き用バッグで覆って真空引きを行ってもよい。これにより、プリプレグ４中及びプリプレグ４間等に存在するボイド量を低減することができる。ここでの真空引きは、１７ｋＰａ／ｍｉｎ以下の速さで行うことにより、コア材２のセル内部へのフィルム接着剤１０の落ち込みを抑制することができる。コア材のセル内部へのフィルム接着剤１０の落ち込み深さは、プリプレグ１層分の厚み以下にすることが望ましい。

次に、図６に示すように、上側フィルム接着剤積層工程で積層されたフィルム接着剤１０の粘度を上昇させるように該フィルム接着剤１０をヒータマット１４で加熱する（フィルム接着剤粘度上昇工程）。このように、コア材２上のフィルム接着剤１０にプリプレグ４を積層する前に、コア材２上のフィルム接着剤１０の粘度を上昇させることにより、後に行う真空引きに起因するコア材２のセル内部への該フィルム接着剤１０の落ち込みを効果的に抑制することができる。また、コア材２上に積層するプリプレグ４の土台として該フィルム接着剤１０が機能するため、コア材２のセル内部へのプリプレグ４の落ち込み（スキン材６のディンプル）を抑制することができる。これにより、サンドイッチ構造１００の高い曲げ剛性を実現することができる。

このフィルム接着剤粘度上昇工程では、フィルム接着剤１０の粘度を１００Ｐａ・ｓ以下に低下させてから１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させるように、フィルム接着剤１０を加熱することが望ましい。フィルム接着剤１０の粘度を１００Ｐａ・ｓ以下に低下させてから上昇させることにより、フィルム接着剤１０がコア材２に馴染み、フィレット５（図１参照）が良好に形成される。これにより、スキン材６の剥離強度を効果的に高めることができる。また、フィルム接着剤１０の粘度を１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させることにより、上述したコア材２のセル内部へのフィルム接着剤１０及びプリプレグ４の落ち込みを効果的に抑制することできる。

さらに、図７に示すように、フィルム接着剤粘度上昇工程で粘度を上昇させたフィルム接着剤１０の上に、プリプレグ４を所定枚数（図７に示す例では５枚）積層する（上側プリプレグ積層工程）。換言すれば、コア材積層工程で積層したコア材２の上に、フィルム接着剤粘度上昇工程で粘度を上昇させたフィルム接着剤１０を介して、プリプレグ４を所定枚数積層する。

そして、図８に示すように、下側プリプレグ積層工程で積層されたプリプレグ４と、下側フィルム接着剤積層工程で積層されたフィルム接着剤１０と、コア材積層工程で積層されたコア材２と、上側フィルム接着剤積層工程で積層されたフィルム接着剤１０と、上側プリプレグ積層工程で積層されたプリプレグ４とを含む積層体１２ｃ（第２積層体）を、真空引き用バッグ１８で覆って真空引きを行う（真空引き工程）。ここでの真空引きは、１７ｋＰａ／ｍｉｎ以下の速さで行うことにより、プリプレグ４間等に存在するボイド量を効果的に低減することができる。

最後に、図９に示すように、上述の真空引き用バッグ１８を外して加熱硬化用バッグ１６で上述の積層体１２ｃを覆い、該積層体１２ｃを不図示のオーブンに入れて加熱し、プリプレグ４を硬化させる（加熱硬化工程）。これにより、図１に示したサンドイッチ構造１００が形成される。なお、加熱硬化工程は、２℃／ｍｉｎ以上の昇温速度で積層体１２ｃを加熱する昇温工程と、昇温工程の後に１７５℃〜１８５℃（好ましくは１７７℃〜１８３℃）を２時間以上保持する保持工程とを含んでもよい。

本発明者の鋭意検討の結果、上述のように真空引き工程を含む製造方法によってサンドイッチ構造１００を製造する場合に、プリプレグ４が以下の条件（ａ）を満たせば、プリプレグ４間に存在するボイド量を効果的に低減可能であることが明らかとなった。

条件（ａ）：プリプレグ４が、該プリプレグ４を２枚（所定枚数）積層してなる積層体（第１積層体）１９を真空引き用バッグで覆って、到達圧力が−９０ｋＰａ以下となる条件で積層体１９を介して真空引きを行った場合に、真空引きを開始してから５分（第１所定時間）後の真空度が−５０ｋＰａ（第１所定圧力）以上であって、真空引きを開始して１５分（第２所定時間）後に真空度が−５０ｋＰａ未満且つ−９０ｋＰａ（第２所定圧力）以上となる。なお、ここでの真空度は、大気圧を０ｋＰａとした場合のゲージ圧である。

図１０は、プリプレグ４を２枚積層してなる積層体１９を真空引き用バッグで覆って、到達圧力が−９０ｋＰａ以下となる条件で積層体１９を介して真空引きを行った場合における真空度の時系列変化を示す図である。実施例は、上記条件（ａ）を満たすプリプレグである。比較例１は、真空引きを開始してから５分後の真空度が−５０ｋＰａ未満であって、真空引きを開始して１５分後に真空度が−９０ｋＰａ未満となるプリプレグである。比較例２は、真空引きを開始してから５分後の真空度が−５０ｋＰａ以上であって、真空引きを開始して１５分後に真空度が−５０ｋＰａ以上となるプリプレグである。

本発明者の知見によれば、比較例１に係るプリプレグ４を用いて上述の製造方法でサンドイッチ構造を製造した場合、真空引き工程で真空引きの開始直後（真空引きを開始してから５分以内）に、プリプレグ４中及びプリプレグ４間のボイド量が減少するとともに真空度が急激に高くなる（圧力が急激に下がる）。しかしながら、比較例１に係るプリプレグ４では、真空引きを停止した後にボイドが復元してしまい、加熱硬化工程後の成形品のボイド量を効果的に低減することができない。また、比較例２に係るプリプレグ４を用いて上述の製造方法でサンドイッチ構造を製造した場合、真空引き工程で真空引きを行っている間にプリプレグ４中及びプリプレグ４間のボイドがあまり減少せず成形品のボイド量を効果的に低減することができない。これに対し、実施例に係るプリプレグ４は、真空引き工程で真空引きを行っている間にプリプレグ４中及びプリプレグ４間のボイドが減少し、真空引きを停止してもボイドがほとんど復元しないため、加熱硬化工程後の成形品のボイド量を効果的に低減することができる。

なお、上記条件（ａ）を満たすかどうかの判定は、例えば図１１に示す真空引き装置２００を用いて行っても良い。真空引き装置２００は、プリプレグ４を２枚積層してなる積層体１９を真空引き用バッグ１８（１８ａ、１８ｂ）で覆って、到達圧力が−９０ｋＰａ以下となる条件で積層体１９を介して真空引きを行うよう構成されており、真空度の時系列変化を計測可能に構成されている。

真空引き装置２００は、アルミ板２０（試験治具）、ピールプライ２２（２２ａ，２２ｂ）、シーラント２４（２４ａ〜２４ｃ）、シーラントカバー２６、レジンパスメディア（通気材）２８（２８ａ，２８ｂ）、バッグフィルム１８（１８ａ，１８ｂ）、真空計３０（３０ａ，３０ｂ）、及び真空ポンプ３１を備えている。アルミ板２０には、複数の貫通孔３２（３２ａ〜３２ｃ）が形成されている。

図１１に示す真空引き装置２００では、アルミ板２０上にピールプライ２２ａを介して２枚のプリプレグ４が積層されている。プリプレグ４の端部は、シーラント２４ａ及びシーラントカバー２６によって封止されており、プリプレグ４、シーラント２４ａ及びシーラントカバー２６はバッグフィルム１８ａによって覆われている。バッグフィルム１８ａの両端は、シーラント２４ｂによって封止されている。レジンパスメディア２８ａは、プリプレグ４とバッグフィルム１８ａとの間に介在し、プリプレグ４の上方からアルミ板２０の一端側に形成された貫通孔３２ａの上方まで延在している。このレジンパスメディア２８によって、貫通孔３２ａからプリプレグ４までの空気流路が形成される。レジンパスメディア２８ａとアルミ板２０との間には、貫通孔３２ａを覆うようにピールプライ２２ｂが設けられている。

また、アルミ板２０の中央部（プリプレグ４の下方）には複数の貫通孔３２ｂが形成されており、貫通孔３２ｂの下側はバッグフィルム１８ｂによって覆われている。バッグフィルム１８ｂの端部はシーラント２４ｃによって封止されている。貫通孔３２ｂとバッグフィルム１８ｂとの間には、レジンパスメディア２８ｂが設けられており、レジンパスメディア２８ｂは、貫通孔３２ｂの下方からアルミ板２０の他端側に形成された貫通孔３２ｃの下方まで延在している。このレジンパスメディア２８によって貫通孔３２ｂから貫通孔３２ｃまでの空気流路が形成される。

図１１に示した真空引き装置２００において真空ポンプ３１による真空引きを行うと、貫通孔３２ａからバッグフィルム１８ａの内側に流入した空気は、レジンパスメディア２８ａに沿ってプリプレグ４まで流れ、プリプレグ４を面外方向（プリプレグ４の面に垂直な方向）に透過する。プリプレグ４を面外方向に透過した空気は、貫通孔３２ｂを通過し、レジンパスメディア２８ｂに沿って貫通孔３２ｃまで流れ、貫通孔３２ｃを通って真空ポンプ３１へ流れる。

真空計３０ａは、貫通孔３２ａの上流側で大気圧を計測するよう構成されており、真空計３０ｂは、貫通孔３２ｃの下流側で真空度（絶対圧）を計測するよう構成されている。この真空計３０ｂの計測結果と真空計３０ａの計測結果の差圧から、真空引き装置２００における真空度（ゲージ圧）を求めることができる。

以上のような真空引き装置２００を用いて、所定の条件で真空引きを行いながら真空度を計測し（真空度計測工程）、計測された真空度が上記条件（ａ）を満たすか否かに基づいて、プリプレグの性能評価を行ってもよい（性能評価工程）。すなわち、上記条件（ａ）を満たすプリプレグは、上述の製造方法におけるスキン材６を形成するプリプレグ４に好適なもの（プリプレグ４間に存在するボイド量を効果的に低減可能なプリプレグ）であると評価し、上記条件（ａ）を満たさないプリプレグは、上述の製造方法におけるスキン材６を形成するプリプレグ４に好適ではないもの（プリプレグ４間に存在するボイド量を効果的に低減できないプリプレグ）であると評価してもよい。この場合、上記条件（ａ）を満たすプリプレグの中から上述の製造方法におけるスキン材を形成するプリプレグ４を選定すればよい。

また、上述した性能評価方法に基づいて選定したプリプレグは、ソリッド材にも好適に使用することができる。ソリッド材に適用した場合にも、加圧レス硬化でありながらボイドレスで品質の良い積層体を成形できる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

２ コア材
４ プリプレグ
５ フィレット
６ スキン材
８ 型
１０ フィルム接着剤
１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ） 積層体
１４ ヒータマット
１６ 加熱硬化用バッグ
１８（１８ａ，１８ｂ） 真空引き用バッグ
１９ 積層体
２０ アルミ板
２２（２２ａ，２２ｂ） ピールプライ
２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ） シーラント
２６ シーラントカバー
２８（２８ａ，２８ｂ） レジンパスメディア
３０（３０ａ，３０ｂ） 真空計
３１ 真空ポンプ
３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ） 貫通孔
１００ サンドイッチ構造
２００ 真空引き装置

Claims (8)

1. コア材と、前記コア材の両面に接着されプリプレグから形成されたスキン材とを備えるサンドイッチ構造の製造方法であって、
   前記プリプレグは、
   該プリプレグを２枚積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、前記第１積層体を介して到達圧力が−９０ｋＰａ以下となる条件で真空引きを行った場合に、前記真空引きを開始してから５分後の真空度が−５０ｋＰａ以上であって、前記真空引きを開始して１５分後に前記真空度が−５０ｋＰａ未満且つ−９０ｋＰａ以上となるようなプリプレグであり、
   前記プリプレグを型上に積層する下側プリプレグ積層工程と、
   前記下側プリプレグ積層工程で積層した前記プリプレグの上に前記コア材を積層するコア材積層工程と、
   前記コア材積層工程で積層した前記コア材の上に前記プリプレグを積層する上側プリプレグ積層工程と、
   前記下側プリプレグ積層工程で積層した前記プリプレグと前記コア材積層工程で積層した前記コア材と前記上側プリプレグ積層工程で積層した前記プリプレグとを含む第２積層体を真空引き用バッグで覆って真空引きを行う真空引き工程と、
   前記第２積層体を加熱して前記プリプレグを硬化させる加熱硬化工程と、
   を備えるサンドイッチ構造の製造方法。
2. 前記真空引き行程では、１７ｋＰａ／ｍｉｎ以下の速さで前記真空引きを行う請求項１に記載のサンドイッチ構造の製造方法。
3. 前記加熱硬化工程は、２℃／ｍｉｎ以上の昇温速度で前記第２積層体を加熱する昇温工程を含む請求項１又は２に記載のサンドイッチ構造の製造方法。
4. 前記コア材積層工程の後且つ前記上側プリプレグ積層工程の前に、
   前記コア材の上にフィルム接着剤を積層するフィルム接着剤積層工程と、
   前記フィルム接着剤積層工程で積層された前記フィルム接着剤の粘度を上昇させるように該フィルム接着剤を加熱するフィルム接着剤粘度上昇工程と、
   を更に備え、
   前記上側プリプレグ積層工程では、前記フィルム接着剤粘度上昇工程で粘度が上昇した前記フィルム接着剤を介して前記コア材の上に前記プリプレグを積層する請求項１乃至３の何れか１項に記載のサンドイッチ構造の製造方法。
5. 前記フィルム接着剤粘度上昇工程では、前記フィルム接着剤の粘度を１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させるように前記フィルム接着剤を加熱する請求項４に記載のサンドイッチ構造の製造方法。
6. 前記フィルム接着剤粘度上昇工程では、前記フィルム接着剤の粘度を１００Ｐａ・ｓ以下に低下させてから１００００Ｐａ・ｓ以上に上昇させるように前記フィルム接着剤を加熱する請求項５に記載のサンドイッチ構造の製造方法。
7. コア材と、前記コア材の両面に接着されたスキン材とを備えるサンドイッチ構造における前記スキン材用のプリプレグを選定するためのプリプレグの性能評価方法であって、
   前記プリプレグを所定枚数積層してなる第１積層体を真空引き用バッグで覆って、前記第１積層体の片面側を大気に連通させた状態で、前記第１積層体を介して所定の条件で真空引きを行いながら真空度を計測する真空度計測工程と、
   前記真空度計測工程で計測された前記真空度の時系列データに基づいて、前記プリプレグの性能評価を行う性能評価工程と、
   を備える、プリプレグの性能評価方法。
8. 前記性能評価工程では、前記真空度計測工程で計測された前記真空度が以下の条件（ａ）を満たすか否かに基づいて前記プリプレグの性能評価を行う、請求項７に記載のプリプレグの性能評価方法。
   （ａ）前記真空度計測工程で計測された前記真空度が、前記真空引きを開始してから第１所定時間後に第１所定圧力以上であって、前記真空引きを開始してから第１所定時間よりも長い第２所定時間後に前記第１所定圧力未満且つ前記第１所定圧力よりも低い第２所定圧力以上である。