JP4448823B2 - 複合材料からサンドイッチパネルコアを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄板状の複合材料から作成されるコルゲート構造体の製造技術として最も一般的な態様で定義されうる。

薄板状の複合材料から作成される製品の製造方法は既知である。かかる方法は、含浸シートネット（プリプレグ）を成型マンドレル上に配置すること、真空バックを用いて加圧すること、大気圧力の影響下で製品を成型すること、を含む。（Ｖ．Ｎ．Ｋｒｙｓｉｎ、Ｍ．Ｖ．Ｋｒｙｓｉｎ、構造物の成型、折曲、接着技術工程、モスクワ、Ｍａｓｈｉｎｏｓｔｒｏｙｅｎｉｙｅ、１９８９年、２４０Ｐ、１１８−１２５Ｐ、ＩＳＢＮ５−２１７−００５３５−５）

ここで示される方法の主な欠点としては、プリプレグシートが複雑なリリーフを有する態様で配置されるために労働費用がかさみ、生産高が低下すること、高密度のリリーフを有する折曲構造体コア部を生産できないこと、およびリリーフ工具の価格の高さがあげられる。

変形可能なマンドレルを用いてコルゲートコアを成型するための方法は既知である。かかる方法には、複合材料をプリプレグの態様で工具の平坦な表面部に配置し、次いでこの表面部を、折曲構造体が形成される際に必要とされるリリーフ形状を有する折曲構造体に変形することを含む。このとき高い技術特性を得るため、所与の装置は高圧釜の中に入れられ、この釜の中で必要とされる作業方法は全て具現化される。（圧力は最大０．６ないし０．８ＭＰａであり、温度は最大で２００度である）（Ｖ．Ｉ．Ｋｈａｌｉｕｌｉｎ、サンドイッチ構造体製造の技術スキーム、ＫＳＴＵ、Ｋａｚａｎ、１９９９年、１６８Ｐ、１４９−１５５Ｐ、ＩＳＢＮ５−７５７９−０２９５−７）．

ここで示される方法の主な欠点としては、高い温度および圧力に成型工具を曝す必要があるため、これらの工具の技術的寿命が短くなることである。

薄板状の複合材料から製品を製造するための方法は既知である。この方法には、第１段階において、予備的なマークアウトされた平坦なシートネット上に、曲げられたコア部側面稜部に対応する部分に沿ってバインダを不連続に設け、これにより含浸されない構造領域を得ることが含まれる。第２段階においては、平坦な状態で含浸されない構造はプレス機の加熱されたスラブとスラブとの間に配置され、一定の温度と圧力下でバインダが焼入硬化される。第３段階においては、展開部は構造物の含浸されない領域に沿って、折曲手段により平坦な状態が低減される。コア部に剛性を付与するために含浸されていない領域はバインダで含浸され、バインダが焼入硬化される（旧ソ連特許番号第２、０５７、６４７号、国際特許分類Ｂ２９Ｄ９／００、複合材料からのコア製造方法―公示番号１０、１９９６年４月１０日）。かかる方法は試作品とみなされる。

ここで示される方法の主な欠点としては、薄い構造物を用いた場合には第１段階を実施することが不可能であるということである。複合材料の製造に用いられる構造物の薄さは０、１ないし０、２ｍｍであり、コア部側端部接着線に沿った含浸されない構造部分の幅は、高精度のリリーフを得るために０、２ないし０、４ｍｍでなければならない。

折曲構造体側稜部に対応するプリプレグ強化基部（ガラス構造、カーボン構造その他）の材料は毛細孔を有しているため、バインダを折曲構造体側稜部に対応する部分に施すと、バインダは折曲線領域に浸透することができる。この場合、次の段階（成型）で、ブランクを加熱すると、この領域でもまたバインダの活発な焼入硬化が行なわれる。これにより折曲線に沿ってブランクが移動できないようにするとともに、平坦なブランクが３−Ｄ構造体に変形する工程を防止することとなる。

含浸構造体は中実ではないため、プレス機のスラブ上に配置してさらに成型する場合には、実際の稜部寸法とコア部の理想的な展開のパラメータを有する折曲線に正確に対応すること、したがって、そのリリーフ状態でコアパラメータを有することが必要である。かかる条件は実現が困難なものであり、特別の工具とさらなる労力を必要とする。マークアウト部、含浸稜部、含浸折曲線を有する構造物が任意の方向にひずむことにより、折曲コア構造体にはゆがみが生じる。

本発明はコアブランクとして既製品の半完成プリプレグを用いて、平坦なブランクをリリーフ３−Ｄ構造体に曲げるための条件を向上させるための可能性を提供することを目的とする。

本願明細書で請求された発明を実施することで達成される技術的成果は、既製のプリプレグをブランクとして利用して複合材料製造工程で作成されるコアの生産高を高めることであり、したがって作業量を削減するとともに成型精度を高めることにより製品品質を向上させることである。

本願明細書に明記される技術的な解決方法にしたがうと明記される技術的成果は、サンドイッチパネルコアを複合材料から製造するための既知の方法で実現される。かかる方法には強化材料からブランクを配置し、ブランクをバインダに含浸することでプリプレグを得ること、熱間圧縮しながらバインダを焼入硬化し、コア側面部の形状を有し、かつ互いにいくらか離間して分離された一組の比較的剛性な部分の形状で平坦な半完成ブランクを得ること、半完成−ブランクを変形したのち、必要な形状を有するコアリリーフを得ること、施したバインダを最終的に焼入硬化すること、を含む。

１）ブランク表面全体に沿ってバインダに強化材料が含浸され、得られたプリプレグのバインダを焼入硬化するための熱はかかる部分の範囲内のみに供給されるため、かかる部分間のプリプレグ区間に沿って焼入硬化工程の減速が引き起こされる。

２）熱間圧縮の過程で、コア側面部の形状を有する区間の間のプリプレグ部分の幅が設けられ、この幅はコア成型時にこれらの部分で曲げられるブランク材料の径の２倍値以上である。

本願明細書出願人らにより行なわれた現状水準の技術の分析により、本発明と同一の特徴の組み合わせによるものを特徴とした類似の発明は存在せず、これにより、請求された技術的解決は特許性の「新規な」条件を満足させるものであることが判明した。

請求された技術的解決策の定義と同一の特徴を明らかにすることを目的として行なわれた所与の領域における解決策の検索結果により、本願明細書にて記載された特徴は、現状水準の技術の結果として生じたものではないことが判明した。さらに定義された現状水準の技術から、出願者らは説明した技術的成果の実現において特定の重要な特徴になんら影響を及ぼしていないことを判明するに至った。したがって、請求された技術は特許性の進歩性の条件を満足させるものである。

図１ないし図２では、１はプリプレグ部分を熱間圧縮する過程で焼入硬化された位置を示し、２はコア形成後に焼入硬化された部分の位置を示す。

第１段階では、バインダに予備的に含浸され、かかる条件強化構造物（ガラス構造、カーボン構造その他）で保存加工されたプリプレグの平坦な薄板は、プレス加熱されたスラブの平坦な表面上に配置され、ブランクは熱間圧縮される。同時に熱は、折曲手段により以下のコア成型の要求事項を満足させる硬化度を設けるのに充分なクラッシュ時間内で、コア側面部の形状を有する部分１に沿ってのみ供給される。したがって、比較的剛性の要素（予定のコア側面部）およびこれらの間のプリプレグの可撓部分から構成される変形可能な構造体が得られる。

次の段階では、必要とされる形状（図１）を達成する部分２に沿って半完成のブランク折曲手段により折曲構造体が形成される。

構造体を強化するためにコア平坦部に施された全量のバインダは焼入硬化され、形状が安定化される。この作業は取り消されても、たとえばフィルム状接着剤を使用してコア部と表皮部を結合する作業と組み合わされてもよく、このようにしてサンドイッチパネルが得られる。後者の件では、この段階で存在するコア材料の折曲構造体の稜部区間、たとえば表皮部との結合部での可撓性により、全長にわたり完全に接触することで接着品質を向上させることができる。表皮部との結合時に必要な場合には、折曲部の曲線部分が変形されて接着強化された焼入硬化をもたらすように平坦な領域が形成されてもよい。

本願明細書で請求された方法によると、ブランクとして産業的な方法を用い高出力装置により製造される既製のプリプレグを使用することが可能になる。これにより結果として高品質の含浸が得られ、コア製造の労働費用を削減するとともに、製品品質および企業文化を向上することとなる。

本発明は、航空機製造業、造船業および建設ユニットで用いられるサンドイッチパネルの製造方法として用いられてもよい。

図１ないし図２は本発明の本発明の要旨を示すものである。
「ｚクリンプ型」の折曲コア部を示す。 折曲コア展開部を示す。

Claims (2)

1. サンドイッチパネルコアを複合材料から製造するための方法であって、
   強化材料からブランクを配置し、前記ブランクの全表面にわたって前記ブランクをバインダに含浸することでプリプレグを得ること、
   熱間圧縮しながら前記バインダを焼入硬化することにより、コア側面部の形状を有する複数の比較的剛性な部分を形成した、平坦な半完成ブランクを得ること、
   前記半完成ブランクを変形したのち、必要な形状を有するコアリリーフを得ること、
   コア全体の施されたバインダを最終的に焼入硬化すること、を含み、
   前記部分は、互いにいくらか離間して分離され、
   さらに前記方法は、得られたプリプレグ内の前記バインダを焼入硬化するための熱供給は前記部分の範囲内でなされ、前記部分間のプリプレグ区間に沿う焼入硬化工程を減速する条件を形成することを特徴とするサンドイッチパネルコアを複合材料から製造するための方法。
2. 前記熱間圧縮過程でコア側面部の形状を有する前記部分間のプリプレグ区間の幅が設けられ、前記幅はコア成型時にこれらの部分で曲げられるブランク材料の曲げ半径の２倍値以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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