JP7439616B2 - サンドイッチ構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)芯材と、前記芯材の両面に配置された、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化材とからなるサンドイッチ構造体であって、前記繊維強化材は複数層の繊維強化層から構成され、前記芯材に隣接する隣接繊維強化層の繊維体積含有率が30%以上65%以下の範囲、前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層の繊維体積含有率が60%以上75%以下の範囲であり、前記芯材に隣接する隣接繊維強化層の繊維体積含有率が前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層の繊維体積含有率未満であるとともに、前記芯材に隣接する隣接繊維強化層の層厚みが前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層の層厚み未満であることを特徴とする、サンドイッチ構造体。
(2)前記隣接繊維強化層の少なくとも一方の層厚み(T1)が0.01mm以上0.20mm以下の範囲であり、前記芯材の少なくとも一方の片面に配置された、前記隣接繊維強化層を含む繊維強化材の合計厚み(T0)が0.02mm以上5mm以下の範囲である(1)に記載されたサンドイッチ構造体。
(3)前記芯材の両面に配置される繊維強化材の合計厚みが、サンドイッチ構造体の全体厚みの10%以上50%以下の範囲である(1)または(2)に記載のサンドイッチ構造体。
(4)サンドイッチ構造体の見かけ密度が0.10g/cm3以上1.5g/cm3以下の範囲である(1)から(3)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(5)前記隣接繊維強化層に含浸されたマトリックス樹脂と、前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層に含浸されたマトリックス樹脂が同種類の樹脂である(1)から(4)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(6)前記隣接繊維強化層が、一方向に引き揃えられた連続した強化繊維(UD)からなる(1)から(5)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(7)X線照射菅電圧60kVにおけるサンドイッチ構造体のアルミ当量(mmAL)とサンドイッチ構造体の全体厚み(mm)の比が0.01mmAL/mm以上0.20mmAL/mm以下の範囲である(1)から(6)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(8)(1)から(7)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体の製造方法であって、前記芯材の両面に前記繊維強化材を積層して成形型に配置する工程、及び、前記成形型を型締めして加熱・加圧し、前記芯材を圧搾するとともに、前記繊維強化材と、前記芯材表面に含浸したマトリックス樹脂を硬化させる工程を有し、前記芯材の圧搾において、前記芯材の板厚が成形前板厚の60%以上95%以下の範囲となるように圧搾するサンドイッチ構造体の製造方法。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にポリメタクリルイミド系発泡体(厚み1.7mm、密度0.11g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する隣接繊維強化層(B1)には、引張弾性率が230GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が54%、層厚みが0.08mm、見かけ密度が1.53g/cm3のプリプレグ1を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強化層(B2)には、引張弾性率440GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が68%、層厚みが0.10mm、見かけ密度が1.63g/cm3のプリプレグ2を用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ2)/(プリプレグ2)/(プリプレグ1)/芯材(A)/(プリプレグ1)/(プリプレグ2)/(プリプレグ2)の順に、繊維方向が0°/90°/0°/芯材(A)/0°/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にポリメタクリルイミド系発泡体(厚み1.7mm、密度0.11g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する隣接繊維強化層(B1)には、引張弾性率が230GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が48%、層厚みが0.05mm、見かけ密度が1.47g/cm3のプリプレグ3を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強化層(B2)には、引張弾性率440GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が68%、層厚みが0.10mm、見かけ密度が1.63g/cm3のプリプレグ2を用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ2)/(プリプレグ2)/(プリプレグ3)/芯材(A)/(プリプレグ3)/(プリプレグ2)/(プリプレグ2)の順に、繊維方向が0°/90°/0°/芯材(A)/0°/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にポリメタクリルイミド系発泡体(厚み1.7mm、密度0.11g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する隣接繊維強化層(B1)には、引張弾性率が230GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が51%、層厚みが0.02mm、見かけ密度が1.48g/cm3のプリプレグ4を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強化層(B2)には、引張弾性率440GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が68%、層厚みが0.10mm、見かけ密度が1.63g/cm3のプリプレグ2を用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ2)/(プリプレグ2)/(プリプレグ4)/芯材(A)/(プリプレグ4)/(プリプレグ2)/(プリプレグ2)の順に、繊維方向が0°/90°/0°/芯材(A)/0°/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にポリエチレンテレフタレート系発泡体(厚み1.7mm、密度0.33g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する隣接繊維強化層(B1)には、引張弾性率が230GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が51%、層厚みが0.02mm、見かけ密度が1.48g/cm3のプリプレグ4を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強化層(B2)には、引張弾性率440GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が68%、層厚みが0.10mm、見かけ密度が1.63g/cm3のプリプレグ2を用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ2)/(プリプレグ2)/(プリプレグ4)/芯材(A)/(プリプレグ4)/(プリプレグ2)/(プリプレグ2)の順に、繊維方向が0°/90°/0°/芯材(A)/0°/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にアクリル系発泡体(厚み1.7mm、密度0.10g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する隣接繊維強化層(B1)には、引張弾性率が230GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が51%、層厚みが0.02mm、見かけ密度が1.48g/cm3のプリプレグ4を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強化層(B2)には、引張弾性率440GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が68%、層厚みが0.10mm、見かけ密度が1.63g/cm3のプリプレグ2を用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ2)/(プリプレグ2)/(プリプレグ4)/芯材(A)/(プリプレグ4)/(プリプレグ2)/(プリプレグ2)の順に、繊維方向が0°/90°/0°/芯材(A)/0°/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にポリメタクリルイミド系発泡体(厚み1.8mm、密度0.11g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する隣接繊維強化層(B1)には、引張弾性率が480GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が72%、層厚みが0.09mm、見かけ密度が1.69g/cm3のプリプレグ5を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強脂層(B2)には、(B1)と同一のプリプレグを用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ5)/(プリプレグ5)/芯材(A)/(プリプレグ5)/(プリプレグ5)の順に、繊維方向が0°/90°/芯材(A)/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
図1に示すようなサンドイッチ構造体を以下の条件にて製造した。芯材(A)にポリメタクリルイミド系発泡体(厚み1.7mm、密度0.11g/cm3)を用いた。芯材(A)に隣接する繊維強化層(B1)には、引張弾性率が440GPaの一方向引き揃え炭素繊維と、ガラス転移温度が135℃であるエポキシ樹脂で構成される、繊維体積含有率が68%、層厚み0.10mm、見かけ密度が1.63g/cm3のプリプレグ2を用いた。芯材(A)に隣接しない繊維強化層(B2)には、B1と同一のプリプレグを用いた。上記プリプレグを、芯材(A)の両面に、(プリプレグ2)/(プリプレグ2)/芯材(A)/(プリプレグ2)/(プリプレグ2)の順に、繊維方向が0°/90°/芯材(A)/90°/0°となるよう積層した。次いで、この積層体を、130℃に加温したプレス金型上に配置し型締めし、60分間保持することでサンドイッチ構造体を同時成形した。
A 芯材
B 繊維強化材
B1 隣接繊維強化層
B2 繊維強化層
Claims (8)
- 芯材と、前記芯材の両面に配置された、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化材とからなるサンドイッチ構造体であって、前記繊維強化材は複数層の繊維強化層から構成され、前記芯材に隣接する隣接繊維強化層の繊維体積含有率が30%以上65%以下の範囲、前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層の繊維体積含有率が60%以上75%以下の範囲であり、前記芯材に隣接する隣接繊維強化層の繊維体積含有率が前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層の繊維体積含有率未満であるとともに、前記芯材に隣接する隣接繊維強化層の層厚みが前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層の層厚み未満であることを特徴とする、サンドイッチ構造体。
- 前記隣接繊維強化層の少なくとも一方の層厚み(T1)が0.01mm以上0.20mm以下の範囲であり、前記芯材の少なくとも一方の片面に配置された、前記隣接繊維強化層を含む繊維強化材の合計厚み(T0)が0.02mm以上5mm以下の範囲である請求項1に記載されたサンドイッチ構造体。
- 前記芯材の両面に配置される繊維強化材の合計厚みが、サンドイッチ構造体の全体厚みの10%以上50%以下の範囲である請求項1または2に記載のサンドイッチ構造体。
- サンドイッチ構造体の見かけ密度が0.10g/cm3以上1.5g/cm3以下の範囲である請求項1から3のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- 前記隣接繊維強化層に含浸されたマトリックス樹脂と、前記隣接繊維強化層を除く繊維強化層に含浸されたマトリックス樹脂が同種類の樹脂である請求項1から4のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- 前記隣接繊維強化層が、一方向に引き揃えられた連続した強化繊維(UD)からなる請求項1から5のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- X線照射菅電圧60kVにおけるサンドイッチ構造体のアルミ当量(mmAL)とサンドイッチ構造体の全体厚み(mm)の比が0.01mmAL/mm以上0.20mmAL/mm以下の範囲である請求項1から6のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- 請求項1から7のいずれかに記載のサンドイッチ構造体の製造方法であって、前記芯材の両面に前記繊維強化材を積層して成形型に配置する工程、及び、前記成形型を型締めして加熱・加圧し、前記芯材を圧搾するとともに、前記繊維強化材と、前記芯材表面に含浸したマトリックス樹脂を硬化させる工程を有し、前記芯材の圧搾において、前記芯材の板厚が成形前板厚の60%以上95%以下の範囲となるように圧搾するサンドイッチ構造体の製造方法。
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