WO2023085198A1 - ブレード、飛翔体およびその製造方法 - Google Patents

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WO2023085198A1
WO2023085198A1 PCT/JP2022/041126 JP2022041126W WO2023085198A1 WO 2023085198 A1 WO2023085198 A1 WO 2023085198A1 JP 2022041126 W JP2022041126 W JP 2022041126W WO 2023085198 A1 WO2023085198 A1 WO 2023085198A1
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WO
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thermoplastic resin
blade
foam
fiber
skin material
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PCT/JP2022/041126
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English (en)
French (fr)
Inventor
和也 水本
喜彦 神田
Original Assignee
三井化学株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16—Blades
    • B64C11/20—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32—Rotors
    • B64C27/46—Blades
    • B64C27/473—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/59—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical
    • B64C27/615—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical including flaps mounted on blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/10—Manufacturing or assembling aircraft, e.g. jigs therefor

Definitions

  • the present invention relates to blades, projectiles, and manufacturing methods thereof.
  • Blades that rotate and move in air or other fluids are used for the wings and propellers of flying objects such as airplanes, helicopters, and drones, the screws of ships, and the rotors (rotating bodies) such as the blades of windmills.
  • a shape in which the front end in the movement direction is thicker and the rear end is arranged with a thinner flap part is preferable because it reduces resistance when moving the blade and makes it easier to obtain lift. It is said to be
  • the blade is required to have the rigidity to withstand resistance during movement.
  • a configuration in which the surface of a core material made of a resin foam is covered with a fiber-reinforced resin material is known (for example, Patent Document 1).
  • the flap portion is formed only from a fiber-reinforced resin material, and such a configuration is considered effective from the viewpoint of increasing the rigidity of the thin and easily broken flap portion.
  • a blade having a configuration as described in Patent Document 1 is considered to have both the rigidity of a fiber-reinforced resin material and the lightness of a resin foam.
  • the blade described in Patent Document 1 has sufficient rigidity per unit weight of the flap portion (hereinafter also referred to as "specific rigidity").
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a blade in which the specific rigidity of the flap portion is further increased, and a method for manufacturing the same.
  • a blade according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a blade having a thick body portion and a thin flap portion integrally formed at the rear end of the body portion.
  • the flap portion has a skin material containing a fiber-reinforced thermoplastic resin, and a core material containing a thermoplastic resin foam filled inside the skin material.
  • a method of manufacturing a blade according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is manufacturing a blade having a thick body portion and a thin flap portion integrally formed at the rear end of the body portion.
  • a method comprising the steps of: providing a thermoplastic resin foam and a fiber-reinforced thermoplastic resin sandwiching the thermoplastic resin foam from above and below; The thermoplastic resin is hot-pressed, and the blade is formed so that the flap portion includes a skin material containing a fiber-reinforced thermoplastic resin and a thermoplastic resin foam filled inside the skin material. and a step of molding.
  • a blade with a higher specific rigidity of the flap portion and a manufacturing method thereof are provided.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a drone relating to one embodiment of the present invention.
  • 2A is a plan view showing one of the blades of the drone shown in FIG. 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the blade taken along line AA in FIG. 2A.
  • 3A and 3B are schematic diagrams showing a method of manufacturing the blades of the drone shown in FIG. 1.
  • FIG. 4A and 4B are schematic diagrams showing another manufacturing method of the blades of the drone shown in FIG. 1.
  • FIG. 5A and 5B are schematic cross-sectional views showing how a blade is manufactured from a thermosetting resin.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a drone 100 according to one embodiment of the invention.
  • the drone 100 has a body portion 110, a plurality of blades 200, and legs 120, and can fly by rotating each blade 200, and It is possible to move while flying.
  • the drone 100 has four blades 200 all having the same shape.
  • [blade] 2A is a plan view showing one of the blades 200 of the drone 100
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the blade 200 taken along line AA in FIG. 2A.
  • the blade 200 has a central portion 210 that serves as a rotation axis, and a pair of plate-like wings 220 extending from the central axis.
  • a pair of (two) wings 220 have the same shape, and are arranged in opposite directions from the center 210 so that the angle between them is 180°.
  • the blade 200 has a thick wall disposed forward in the rotational direction (this is also the direction in which each wing portion 220 moves, so hereinafter also referred to as the “moving direction”). It has a main body portion 230 and a thin flap portion 240 arranged rearward in the direction of rotation (direction of movement). It is preferable that the flap portion 240 is a portion whose thickness is 1/2 or less of the thickness of the main body portion 230 .
  • Both the body portion 230 and the flap portion 240 have a skin material 250 containing a fiber-reinforced thermoplastic resin and a core material 260 containing a thermoplastic resin foam filled inside the skin material 250 .
  • the body portion 230 and the flap portion 240 are integrally molded. It should be noted that integral molding means that the blade 200 having the main body portion 230 and the flap portion 240 is formed in one molding process. The integral molded product can be confirmed by the absence of joints (joints) between the body portion 230 and the flap portion 240 .
  • the body part 230 preferably has a thickness of 1 mm or more and 20 mm or less, more preferably 1.5 mm or more and 15 mm or less, and even more preferably 2 mm or more and 10 mm or less.
  • the maximum width (maximum width in the moving direction of the blade 200) of the body portion 230 is preferably 1/20 or more and 1/2 or less of the length of the wing portion 220, and 1/10 or more and 1/3 or less. and more preferably 1/7 or more and 1/4 or less.
  • the length of the wings 220 in a flying object having a plurality of blades, such as the drone 100 of this embodiment may be determined by the maximum takeoff weight (total weight of the aircraft and carrying weight) and the number of blades used. .
  • the length of the wings 220 is preferably 20 mm or more and 40 mm or less.
  • the length of the vane portion 220 is a value obtained by dividing the length of a line segment connecting both ends in the length direction of the blade by two.
  • the thickness of the flap portion 240 is preferably 0.3 mm or more and 10.0 mm or less, more preferably 0.4 mm or more and 7 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less.
  • the maximum width (maximum width in the movement direction of the blade 200) of the flap portion 240 is preferably 1/10 or more and 2 times or less of the maximum width of the main body portion, and 1/7 or more and 1.5 times or less. 1/4 mm or more and 1/4 mm or less is more preferable.
  • the thickness and width of the main body portion 230 and the flap portion 240 may vary from place to place.
  • the thickness of the flap portion 240 is measured at a position 2 mm from the rear end of the imaginary line segment in the longitudinal direction of movement passing through the portion where the wing portion 220 has the maximum thickness, and the thickness of the main body portion 230 , the thickness of the thickest portion of the wing portion 220 should be set as the measurement position.
  • the maximum width of the main body portion 230 is the length of a portion having a thickness exceeding 1/2 of the maximum thickness of the wing portion 220 on an imaginary line segment in the rotation front-rear direction passing through the maximum width portion, and the width of the flap portion 240 is , the maximum width of the wings 220 minus the maximum width of the main body.
  • a core material 260 made of thermoplastic resin foam is also arranged inside the flap portion 240 .
  • the flap portion 240 is lightened by the core material 260 that is a foam, and is imparted with rigidity by the skin material 250 that is a fiber-reinforced resin. Therefore, it is possible to achieve both lightness and rigidity of the flap portion 240 .
  • the thickness ratio between the skin material 250 and the core material 260 in the flap portion 240 may be set in consideration of the above specific rigidity.
  • the thickness ratio between the skin material 250 and the core material 260 is preferably 1/25 or more and 2/1 or less, and is preferably 1/20 or more and 1/1 or less. It is more preferably 1/10 or more and 1/2 or less.
  • the thickness of the skin material 250 is the sum of the thicknesses of the two skin materials 250 sandwiching the core material 260 from above and below.
  • the thicknesses of the skin material 250 and the core material 260 for calculating the above ratio are values obtained by placing them at the measurement points of the thickness and width of the flap portion 240 described above.
  • the thickness of the skin material 250 in the flap portion 240 is preferably 0.05 mm or more and 3 mm or less, more preferably 0.1 mm or more and 2 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 1 mm or less.
  • the thickness of the skin material 250 in the body portion 230 is not particularly limited, but may be the same as the thickness of the skin material 250 in the flap portion 240 .
  • Skin material 250 includes a fiber-reinforced thermoplastic resin.
  • the type of reinforcing fiber in the fiber-reinforced thermoplastic resin is not particularly limited, and carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, metal fiber, and the like can be used.
  • carbon fiber and aramid fiber are preferred because they have a low density, and in particular from the viewpoint of reducing the weight of the flap portion 240 and further increasing its specific rigidity. Carbon fiber is preferable from the viewpoint of further increasing the specific rigidity of the flap portion 240. more preferred.
  • the reinforcing fibers may be randomly oriented or unidirectionally oriented long fibers with a length of 15 mm or more, or randomly oriented or unidirectionally oriented short fibers with a length of less than 15 mm. There may be one or a combination thereof.
  • the skin material 50 preferably contains reinforcing fibers oriented in one direction.
  • the long fibers may be oriented only in one direction, a plurality of layers having different orientation directions of the long fibers may be formed in the skin material 250, or the long fibers may be woven. good too.
  • blocks in which long fibers are oriented in one direction may be arranged in the skin material 250 so that the orientation direction of the long fibers in each block is random.
  • the reinforcing fibers preferably have an average diameter of 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, more preferably 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, from the viewpoint of sufficiently enhancing the rigidity improvement effect.
  • the unmodified polyolefin is an ethylene polymer in which the content of structural units derived from ethylene is 50 mol% or more, or a propylene polymer in which the content of structural units derived from propylene is 50 mol% or more. is preferred.
  • the ethylene-based polymer include ethylene homopolymers and copolymers of ethylene and ⁇ -olefins having 3 to 10 carbon atoms.
  • the propylene-based polymer include propylene homopolymers and copolymers of propylene and ethylene or ⁇ -olefins having 4 to 10 carbon atoms.
  • the unmodified polyolefin is preferably homopolypropylene, homopolyethylene, ethylene/propylene copolymer, propylene/1-butene copolymer, or ethylene/propylene/1-butene copolymer.
  • the content of the reinforcing fibers with respect to the total mass of the skin material 250 is preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 30% by mass or more and 75% by mass or less, and 30% by mass or more and 65% by mass. % or less, and particularly preferably 35% by mass or more and 60% by mass or less.
  • the content of the reinforcing fibers with respect to the total volume of the skin material 250 is preferably 10% by volume or more and 70% by volume or less, more preferably 15% by volume or more and 60% by volume or less, and 20% by volume or more and 60% by volume. % or less.
  • the material of the matrix resin that holds the reinforcing fibers in the skin material 250 is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin.
  • the matrix resin may be a crystalline resin or an amorphous resin.
  • thermoplastic resins include polyolefin resins including polyethylene, polypropylene, polybutene, and poly-4-methyl-1-pentene, polyamide resins, polyester resins, polystyrene resins, thermoplastic polyimide resins, polyamideimide resins, polycarbonate resins, Polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyacetal resin, acrylic resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyetherketone resin, polyetheretherketone resin, polyarylate resin, polyethernitrile resin, vinyl chloride resin, ABS resin , and fluororesins.
  • polyolefin resins including polyethylene, polypropylene, polybutene, and poly-4-methyl-1-pentene
  • polyamide resins polyester resins, polystyrene resins
  • thermoplastic polyimide resins polyamideimide resins
  • polycarbonate resins Polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyacetal resin,
  • polyamide resins and polyolefin resins are preferable because they are less likely to be damaged even if they are hit by flying objects such as pebbles, and the reliability of the blade 200 can be improved.
  • Mechanical characteristics when the skin material 250 absorbs water From the viewpoint of suppressing a decrease in the polyolefin resin, the polypropylene resin is more preferable.
  • the matrix resin may be a resin composition containing additives.
  • additives include known fillers (inorganic fillers, organic fillers), pigments, dyes, weather stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents, antislip agents, antioxidants, antifungal agents, Antimicrobial agents, flame retardants, softeners, and the like are included.
  • the matrix resin when the matrix resin is melted by laser irradiation and adhered to the base to form the heat conductive portion 116, the matrix resin should be a resin composition containing a dye that absorbs the laser of the wavelength to be irradiated. is preferred.
  • the dye may be a dye that absorbs light having a wavelength of 300 nm or more and 3000 nm or less, and is preferably carbon black.
  • thermoplastic resin foam is sandwiched between two upper and lower fiber-reinforced thermoplastic resin sheets, which are then hot-pressed to form the blade 200.
  • the type of the thermoplastic resin composition contained in each of the upper and lower two fiber-reinforced thermoplastic resin sheets is made different from each other, so that the type of matrix resin contained in the upper and lower skin materials 250 can be different from each other.
  • the types of matrix resins contained in the upper and lower skin materials 250 are preferably the same.
  • the matrix resin may contain other components such as resins other than those described above and short fibers having a length shorter than that of the carbon fibers.
  • the content of the matrix resin with respect to the total mass of the skin material 250 is preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 70% by mass or less, and 35% by mass or more and 70% by mass. % or less, and particularly preferably 40% by mass or more and 65% by mass or less.
  • the content of the matrix resin with respect to the total volume of the skin material 250 is preferably 30% by volume or more and 90% by volume or less, more preferably 40% by volume or more and 85% by volume or less, and 40% by volume or more and 80% by volume. % or less.
  • the core material 260 is a thermoplastic resin foam.
  • thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam is not particularly limited, and polyolefin resins including polyethylene, polypropylene, polybutene, and poly-4-methyl-1-pentene, polyamide resins, polyester resins, polystyrene resins.
  • thermoplastic polyimide resin, polyamideimide resin, polycarbonate resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyacetal resin, acrylic resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyetherketone resin, polyetheretherketone resin, polyarylate Resins, polyethernitrile resins, vinyl chloride resins, ABS resins, fluorine resins, and the like can be used.
  • thermoplastic resin that is the matrix resin of the skin material 250 and the thermoplastic resin that forms the foam in the core material 260 are preferably the same type of resin.
  • resins of the same type means that the manner of bonding between the structural units (repeating units) in the main chain of the resins is common among the resins.
  • the matrix resin of the skin material 250 is a polyamide resin
  • the thermoplastic resin forming the foam in the core material 260 is also preferably a polyamide resin
  • the matrix resin of the skin material 250 is a polyolefin resin
  • the thermoplastic resin forming the foam in the core material 260 is also a polyolefin resin.
  • resins of the same type means that these resins occupy 50% by mass or more of the total mass of each of the matrix resin and the thermoplastic resin forming the foam.
  • thermoplastic resin that is the matrix resin of the skin material 250 and the thermoplastic resin that forms the foam in the core material 260 are preferably compatible with each other. As a result, these resins are made compatible during hot press molding, and the bonding strength between the skin material 250 and the core material 260 can be further increased.
  • being compatible means that these thermoplastic resins (when the matrix resins contained in the upper and lower skin materials 250 are different from each other, the two types of matrix resins and the thermoplastic resin constituting the foam) ) to a temperature above the melting point of all resins, mixed, and then cooled to 25° C., a single phase is formed.
  • the difference in melting point between the thermoplastic resin that is the matrix resin of the skin material 250 and the thermoplastic resin that forms the foam in the core material 260 is preferably within 10°C.
  • the difference in melting point between one of the matrix resins and the thermoplastic resin forming the foam may be within 10°C. It is preferable that the difference in melting point between the matrix resin and the thermoplastic resin forming the foam is within 10°C.
  • the density of the foam is preferably 0.2 g/cc or more and 0.6 g/cc or less, more preferably 0.25 g/cc or more and 0.4 g/cc or less.
  • the cells in the foam may be closed cells or open cells. Of these, closed cells are preferred because of their higher strength.
  • the expansion ratio of the foam is preferably 1.3 times or more and 5 times or less, more preferably 2 times or more and 4 times or less.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing the state of step 1
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing the state of step 2, respectively.
  • step 1 the shape of the foam 260a and the sheet 250a viewed in the vertical direction (pressing direction) can be substantially the same as or similar to the shape of the blade 200 viewed from the same direction.
  • a sheet 250a for the body portion 230 and a sheet 250a for the flap portion 240 may be prepared.
  • a sheet 250a having a shape combining the main body portion 230 and the flap portion 240 is used, and the skin material 250 is separated between the main body portion 230 and the flap portion 240. It is preferable to make the thickness the same.
  • a portion of the portion 240 is discharged outside the blade 200 (outside the sheet 250a) from the rear end thereof.
  • the shape of the foam 260a when viewed in the vertical direction is smaller than the shape of the blade 200, particularly the flap.
  • the width of the foam 260a in the front-rear direction (the width in the moving direction of the blade 200) at the portion to be the portion 240 is smaller than the width of the formed flap portion 240 (“X” in FIG. 3A).
  • the foam 260a in the portion other than the portion that becomes the flap portion 240 is preferably the same as or slightly smaller than the shape and size of the site to be formed.
  • the thickness of the foam 260a may be such that the volume of the foam 260a is larger than the volume of the core material of the blade 200 to be formed.
  • the shape of the seat 250a at the portion that becomes the body portion 230 is preferably a shape that extends forward of the body portion 230 and is enlarged by the amount of the front end portion 252a that is wrapped forward.
  • the front ends 252a of the upper and lower sheets 250a that are wrapped around as described above come close to each other and abut and are fused together during the hot press. Therefore, the front ends 252a of the sheet 250a may not be in contact with each other in this step.
  • a portion other than the front portion of the main body portion 230 (a portion to be the flap portion 240, etc.) is preferably the same as the shape and size of the part to be formed.
  • the foam 260a may be a thermoplastic resin foam as the core material 260 described above.
  • the expansion ratio of the foam is substantially maintained before and after the next step (heat press).
  • a sheet-like fiber reinforced resin obtained by impregnating the reinforcing fiber as the material of the skin material 250 with the matrix resin as the material of the skin material 250 can be used.
  • the sheet-shaped fiber-reinforced resin is preferably a unidirectional material in which reinforcing fibers are oriented in one direction, from the viewpoint of further improving the specific rigidity. The orientation and dispersion state of the reinforcing fibers are maintained before and after the next step (heat press).
  • the sheet 250a may be a single-layer sheet-like material, or may be a laminate of a plurality of sheet-like materials.
  • a plurality of sheets may have the same or different orientation angles of the reinforcing fibers.
  • the plurality of sheet-shaped materials may be a fabric in which a plurality of cut and elongated sheet-shaped materials are woven. Among these, from the viewpoint of improving shapeability, a woven fabric in which a plurality of sheet-like materials are woven is preferred.
  • Step 2 Step of forming the blade (step 2)
  • the foam 260a and two upper and lower sheets 250a sandwiching the foam 260a are placed in a mold (FIG. 3A).
  • the front end of the sheet 250a is wrapped around the front of the foam 260a.
  • a blade 200 can be obtained in which a core 260 of plastic resin foam is arranged.
  • the surplus of the thermoplastic resin foam flowed by the hot press is more easily discharged from the rear end portion of the flap portion 240 than from the front end portion of the main body portion 230.
  • the width of the foam 260a at the portion that becomes the flap portion 240 is made smaller than the width of the flap portion 240 to be formed, so that the foam 260a extends to the rear end portion of the flap portion 240. It can be easier to flow and can be more easily expelled from the rear end of the flap portion 240 .
  • the softened and fluidized foam 260a flows between the upper and lower sheets 250a in the thin flap portion 240 and fills up to the rear end of the flap portion 240, and the excess is discharged from the rear end of the flap portion 240 to the outside. be done.
  • the discharged foam 260a forms a thin needle-like burr 270a projecting from the tip of the flap portion 240 (FIG. 3B). Since the projecting burr 270a can be easily cut off, the burr can be easily removed.
  • the surplus foam 260a when most of the surplus foam 260a is removed from the front end of the flap portion 240, the surplus discharged from the front end of the main body portion 230 at the time of hot pressing is removed.
  • the foam 260a flows along the surface of the sheet 250a in the body portion 230 and forms a solidified burr 270b on the surface of the skin material 250 (FIGS. 4A and 4B). It is easier to remove needle-like burrs 270a as shown in FIGS. 3A and 3B than to remove burrs 270b solidified on the surface (the foam 260a and the sheet 250a are made of the same type of thermoplastic resin).
  • the needle-like burrs 270a are easier to remove because they are easily fused to each other.). Therefore, the embodiment shown in FIG. 3 is preferable from the viewpoint of reducing the manufacturing cost associated with removing the burr 270b.
  • the blade 200 manufactured in the embodiment shown in FIG. 3 and the blade 200 manufactured in the embodiment shown in FIG. 4 have substantially the same specific rigidity, and both can be put to practical use.
  • the relative movement of the fluid along the surface of the blade 200 greatly affects the performance of the blade 200, so smoothing the surface of the blade 200 may reduce the unexpected It is necessary to suppress the relative movement of the fluid.
  • the surface of the blade 200 is very rough and turbulence or the like occurs near the surface of the blade 200, the flight of a drone or the like equipped with the blade 200 may become unstable.
  • the manufacturing cost of the blade can also be suppressed.
  • the temperature during hot pressing is the melting point of the thermoplastic resin contained in the foam 260a and the fiber-reinforced thermoplastic resin (when these contain different types of thermoplastic resin, the melting point of the thermoplastic resin with the highest melting point). It is preferably a temperature of -20 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, more preferably a temperature of -10 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, and further preferably a temperature of 0 ° C. or higher and 20 ° C. or lower. preferable.
  • the pressure during hot pressing is preferably 0.2 MPa or more and 10 MPa or less, more preferably 0.3 MPa or more and 7 MPa or less, and further preferably 0.5 MPa or more and 5 MPa or less.
  • the holding time at the set temperature is preferably 1 second or longer and 10 minutes or shorter, more preferably 5 seconds or longer and 5 minutes or shorter, and further preferably 10 seconds or longer and 1 minute or shorter.
  • the cooling rate is preferably 0.1°C/min or more and 100°C/min or less, more preferably 1°C/min or more and 50°C/min or less, and 5°C/min or more and 30°C/sec. More preferably:
  • the blade 200 removed from the mold can be subjected to post-processing, such as drilling a hole for inserting the rotating shaft, as necessary.
  • the uncured thermosetting resin 260b which is the material of the core material
  • the uncured thermosetting resin 260b is allowed to flow inside the skin material 250b arranged inside the arranged mold. It will be introduced (Fig. 5A).
  • the viscosity of the thermosetting resin 260b before curing is low, and the charge weight change becomes too large, and sealing is required in the foaming process. Therefore, it is not possible to form a flap portion having a resin foam core material sandwiched between skin materials 250, and only a flap portion 240b composed of only the upper and lower skin materials 250 can be formed (Fig. 5B).
  • both the fiber-reinforced resin and the foam must be thermoplastic. It is necessary to contain a resin.
  • blades were described by exemplifying rotor blades for drones, but the types of blades are not limited to these, and include propellers for airplanes, flying cars and ships, rotor blades for helicopters, and main wings for airplanes.
  • the present invention can be applied to various blades for moving inside a fluid (gas or liquid) to generate a predetermined force, such as wings such as tail wings and rotor blades such as wind turbines.
  • the flap portion can be made thinner and has excellent specific rigidity, so that it can be preferably used as a rotary wing for flying objects such as drones, helicopters, and flying cars.
  • Another embodiment of the present invention provides a projectile having a blade according to the above embodiments.
  • the thickness of the flap portion can be reduced and the specific rigidity is excellent, so the takeoff weight can be improved.
  • the blade is a rotary wing. It does not matter whether the flying object is manned or unmanned.
  • blade 1-1 Fabrication of the blade 1 As a material for the skin material, a unidirectional carbon fiber reinforced resin sheet (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name TAFNEX, fiber A volume fraction (Vf) of 50% and a thickness of 0.16 mm) were prepared. Using a Thomson blade, this unidirectional carbon fiber reinforced resin sheet was punched into the shape shown in FIG. 2A to obtain a fiber reinforced thermoplastic resin sheet for the skin material. The punched shape had a length of 700 mm in the major axis direction (horizontal direction in FIG. 2A), a maximum width of 60 mm in the minor axis direction (vertical direction in FIG. 2A), and a surface area of 250 cm 2 .
  • sheet (horizontal) a sheet punched out so that unidirectionally oriented carbon fibers are oriented in the long axis direction
  • sheet (longitudinal) a sheet punched out so that unidirectionally oriented carbon fibers are oriented in the short axis direction
  • a polypropylene foam sheet (Mitsui Chemicals Tohcello Co., Ltd., trade name Paronia, density 0.3 g/cc, expansion ratio 3, thickness 5 mm) was prepared as a core material. Using a Thomson blade, this polypropylene foam sheet was punched out to form a thermoplastic resin foam for the core material. The punched shape was a shape in which the width of the flap portion was shortened by 7.6 mm with respect to the shape shown in FIG. 2A. The surface area was 210 cm 2 .
  • Two sheet sets were prepared by stacking three sheets for the skin material in the order of sheet (horizontal/long) - sheet (vertical) - sheet (horizontal), and these two sheet sets were used for the core material.
  • a thermoplastic resin foam was sandwiched from above and below and placed inside the mold.
  • the seat (horizontal/long) was placed on the outermost side of the upper and lower sheet set, and the front end of the seat (horizontal/long) was wrapped around the front of the thermoplastic resin foam for the core material. .
  • the front ends of the two upper and lower sheets (horizontal/long) wrapped around did not touch each other when placed in the mold. Thereafter, hot press molding and rapid cooling were performed in the same manner as for blade 1 to obtain blade 2 .
  • blade 4 A unidirectional carbon fiber reinforced resin sheet (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name TAFNEX, fiber volume fraction (Vf) 50%, thickness 0.16 mm) was punched into the shape of the flap portion and the shape of the body portion of the blade shape shown in FIG. 2A using a Thomson blade.
  • TAFNEX fiber volume fraction
  • 9 sheet stacks are prepared by sandwiching 7 sheets (vertical/flap) between 2 upper and lower sheets (horizontal/flap).
  • a total of 27 sheet laminates were prepared by further stacking 9 sheet sets in which 3 sheets were stacked in the order of (longitudinal/main body)-sheet (horizontal/main body). This was placed in a mold, hot press-molded and quenched in the same manner as the blade 1, and a blade 4 was obtained.
  • Each blade and the mixed resin were placed in an embedding container having a diameter of 40 mm and cured at room temperature for 12 hours to obtain a resin-embedded blade.
  • Each resin-filled blade is cut to expose the cross section, and using a Tegramin-20 polishing machine manufactured by Struers, the polishing plate is changed in order of #500, #1000, and #2000 to roughen the exposed cross section. Polished.
  • Each polishing condition was a load of 10 N and 2 minutes, and each time washing was carried out with sufficient water to remove polishing debris.
  • the polishing plate/diamond suspension was changed to MD Largo/Diapro Allegro-Largo 9, and after polishing for 3 minutes at a load of 10N, it was changed to MD-Dac/Diapro NAP R1 with a load of 10N. , and polished for 10 minutes.
  • Test material 1 obtained by stacking the above unidirectional carbon fiber reinforced resin sheets so as to have the same configuration as the skin material of the flap part and hot press molding under the same conditions as blade 1, and the above polypropylene foam sheet.
  • the flexural modulus with piece 2 was measured by performing a flexural test according to ISO 178 (2010).
  • the flexural modulus of test piece 1 (skin material) was 60000 MPa
  • the flexural modulus of test piece 2 (core material) was 300 MPa.
  • the bending rigidity D of the flap portion was calculated using the following formula. Also, it was calculated from the shape of the flap portion and the density of each material. Further, the specific rigidity was calculated by dividing the rigidity D by the weight of the flap portion. Table 1 shows the results.
  • Ds indicates the flexural rigidity of the skin material
  • D0 indicates the flexural rigidity of the axial force generated in the skin material
  • Dc indicates the flexural rigidity of the core material.
  • Es is the bending elastic modulus of the skin material (60000 Mpa)
  • Ec is the bending elastic modulus of the core material (300 Mpa)
  • ts is the thickness of the skin material
  • tc is the thickness of the core material.
  • Dc is 0 because the blade 4 does not have a core material.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the numerical values shown in Table 1 are values obtained by approximating the shape of the flap portion so that the length in the major axis direction is 100 mm, the maximum width in the minor axis direction is 2 mm, and the thickness is 0.6 mm.
  • the flap portion is configured to have a skin material containing a fiber-reinforced thermoplastic resin and a core material containing a thermoplastic resin foam filled inside the skin material. Therefore, it can be seen that the specific rigidity of the flap portion is increased.
  • the blade according to the present invention has a high specific rigidity of the flap portion. Therefore, the present invention is expected to contribute to the development of various fields in which blades are used by increasing the durability of blades in various applications, promoting the use and further development of blades.

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Abstract

本発明は、フラップ部の比剛性をより高めたブレードを提供する。本発明のブレードは、肉厚の本体部と、本体部の後端に一体的に形成された肉薄のフラップ部とを有する。前記フラップ部は、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材と、前記表皮材の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含む芯材と、を有する。

Description

ブレード、飛翔体およびその製造方法
　本発明は、ブレード、飛翔体およびその製造方法に関する。
　飛行機、ヘリコプターおよびドローンなどの飛翔体における翼およびプロペラ、船などのスクリュー、ならびに風車の羽根などのローター（回転体）などには、空気またはその他の流体中を回転移動等するブレードが用いられる。
　ブレードとして、移動方向における前方の端部をより肉厚とし、後方の端部により肉薄のフラップ部を配置した形状が、ブレードの移動時の抵抗を減らし、揚力を得やすい等の理由から、好適であるとされている。
　ところで、ブレードには、移動時の抵抗に耐え得る剛性を有することが要求される。また同時に、燃費低減等の目的から、より軽量化したいという要望も、ブレードに対して存在する。これらの要求をかなえる方法として、繊維強化樹脂材により、樹脂発泡体からなる芯材の表面を被覆した構成が知られている（たとえば特許文献１）。特許文献１に記載のブレードは、フラップ部は繊維強化樹脂材のみから形成されており、このような構成は肉薄であり折れやすいフラップ部の剛性を高める観点から有効であるとも考えられる。
特開２０１７－１７７７０４号公報
　特許文献１に記載のような構成を有するブレードは、繊維強化樹脂材による剛性と、樹脂発泡体による軽量性を併せ持つとも考えられる。しかし、本発明者らの知見によれば、特許文献１に記載のブレードはフラップ部の重量あたりの剛性（以下、「比剛性」ともいう。）が十分であるとは言えなかった。
　本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、フラップ部の比剛性をより高めたブレード、およびその製造方法を提供することを、その目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の一実施形態に関するブレードは、肉厚の本体部と、本体部の後端に一体的に形成された肉薄のフラップ部とを有するブレードである。前記フラップ部は、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材と、前記表皮材の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含む芯材と、を有する。
　上記課題を解決するための本発明の他の実施形態に関するブレードの製造方法は、肉厚の本体部と、本体部の後端に一体的に形成された肉薄のフラップ部とを有するブレードの製造方法であって、熱可塑性樹脂の発泡体と、前記熱可塑性樹脂の発泡体を上下から挟み込む繊維強化された熱可塑性樹脂と、を用意する工程と、前記熱可塑性樹脂の発泡体および繊維強化された熱可塑性樹脂を熱プレスして、フラップ部が、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材と、前記表皮材の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含むように、前記ブレードを成形する工程と、を有する。
　本発明によれば、フラップ部の比剛性をより高めたブレード、およびその製造方法が提供される。
図１は、本発明の一実施形態に関するドローンの模式斜視図である。 図２Ａは、図１に示すドローンが有するブレードの１つを示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中の線分Ａ－Ａでブレードを切断したときの断面図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、図１に示すドローンが有するブレードの製造方法を示す模式図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、図１に示すドローンが有するブレードの別の製造方法を示す模式図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、熱硬化性樹脂によりブレードを製造する様子を示す模式的な断面図である。
　［ドローンおよびそのブレード］
　図１は、本発明の一実施形態に関するドローン１００の模式斜視図である。図１に示すように、ドローン１００は、胴体部１１０と、複数枚のブレード２００と、足部１２０と、を有しており、それぞれのブレード２００を回転させることにより、飛翔可能であり、かつ飛翔しながらの移動が可能である。本実施形態では、ドローン１００は、いずれも同じ形状の４枚のブレード２００を有する。
　［ブレード］
　図２Ａは、ドローン１００が有するブレード２００の１つを示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中の線分Ａ－Ａでブレード２００を切断したときの断面図である。
　図２Ａに示すように、ブレード２００は、回転軸となる中心部２１０と、中心軸から伸びた一対の板状の羽部２２０とを有する。一対の（２つの）羽部２２０はいずれも同じ形状を有し、中心部２１０から互いに反対方向に、両者がなす角度が１８０°となるように配置される。
　また、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ブレード２００は、回転方向（それぞれの羽部２２０が移動する方向でもあるので、これ以降「移動方向」ともいう。）前方に配置された肉厚の本体部２３０と、回転方向（移動方向）後方に配置された肉薄のフラップ部２４０と、を有する。フラップ部２４０は、その厚みが本体部２３０の厚みの１／２以下となっている部位であることが好ましい。
　本体部２３０およびフラップ部２４０はいずれも、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材２５０と、表皮材２５０の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含む芯材２６０と、を有する。そして、本体部２３０およびフラップ部２４０は一体的に成形されている。なお、一体的に成形するとは、本体部２３０およびフラップ部２４０を有するブレード２００を一回の成形工程により形成することを意味する。一体的な成形品であることは、本体部２３０とフラップ部２４０との間に接合部位（継ぎ目）がないことにより確認することができる。
　本体部２３０は、厚みが１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。また、本体部２３０は、最大幅（ブレード２００の移動方向における最大の幅）が羽部２２０の長さの１／２０以上１／２以下であることが好ましく、１／１０以上１／３以下であることがより好ましく、１／７以上１／４以下であることがさらに好ましい。なお、本実施形態のドローン１００のような複数のブレードを有する飛翔体における羽部２２０の長さは、最大離陸重量（機体重量と運搬重量の合計）とブレード使用枚数とによって決められてもよい。例えば離陸重量２５ｋｇ、ブレード枚数１６個（２枚組、ローター８個）の場合、羽部２２０の長さは２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることが好適である。なお、本実施形態のような回転するブレード２００においては、羽部２２０の長さは、ブレードの長さ方向における両端部を結んだ線分の長さを２で除した値である。
　フラップ部２４０は、厚みが０．３ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．４ｍｍ以上７ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。また、フラップ部２４０は、最大幅（ブレード２００の移動方向における最大の幅）が本体部の最大幅の１／１０以上２倍以下であることが好ましく、１／７以上１．５倍以下であることがより好ましく、１／４ｍｍ以上等倍以下であることがさらに好ましい。
　なお、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、本体部２３０およびフラップ部２４０の厚みおよび幅は場所によって変わり得る。本明細書において、フラップ部２４０の厚みは羽部２２０が最大の厚みとなる部分を通る移動前後方向の仮想線分上における、後方端部から２ｍｍの位置を測定位置とし、本体部２３０の厚みは、羽部２２０のうち厚みが最も厚い部分の厚みを測定位置とすればよい。また本体部２３０の最大幅は、最大幅部をとおる回転前後方向の仮想線分上における、羽部２２０の最大厚みの１／２を超える厚みを有する部分の長さとし、フラップ部２４０の幅は、羽部２２０の最大幅から本体部の最大幅を引いた長さとする。
　なお、特許文献１のように溶融混錬した樹脂組成物を金型内に押し出して芯材２６０を形成しようとすると、上記のように薄いフラップ部の内部に樹脂組成物を入れ込むことは通常、困難である。これに対し、後述するように、表皮材２５０の材料となる繊維強化された熱可塑性樹脂により熱可塑性樹脂の発泡体の上下を挟み込んだサンドイッチ形状の材料を用意し、これを上下から熱プレスすることで、フラップ部２４０の内部にも芯材２６０が十分に入り込んだブレード２００を形成することができる。そして、熱プレスによる成形性を十分に確保するため、表皮材２５０および芯材２６０のいずれも、樹脂として熱可塑性樹脂を用いる。
　一般的には、軽量性と剛性は相反する物性であり、軽量性が向上すれば剛性が低下する傾向にあり、剛性が向上すれば軽量性が低下する傾向にある。たとえば特許文献１に記載のように、繊維強化樹脂材のみによりフラップ部を形成すると、フラップ部の剛性は高まるが、一方で比較的重量が大きい強化繊維によりフラップ部の重量も大きくなるため、比剛性はさほど高まらない。このように、従来はフラップ部２４０の軽量性と剛性の両立にまで着目した発明はなされていなかった。
　これに対し、本実施形態では、フラップ部２４０の内部にも、熱可塑性樹脂の発泡体による芯材２６０を配置する。この構成とすることで、フラップ部２４０は、発泡体である芯材２６０によって軽量化され、一方で繊維強化樹脂である表皮材２５０により剛性を付与される。そのため、フラップ部２４０の軽量性と剛性を両立することができる。
　フラップ部２４０における表皮材２５０と芯材２６０との厚みの比率は、上記比剛性を考慮して設定すればよい。たとえば、表皮材２５０と芯材２６０との厚みの比率は、（表皮材／芯材）が１／２５以上２／１以下であることが好ましく、１／２０以上１／１以下であることがより好ましく、１／１０以上１／２以下であることがさらに好ましい。なお、上記比率において、表皮材２５０の厚みは、芯材２６０を上下で挟む２枚の表皮材２５０の厚みの合計である。また、上記比率を算出するための表皮材２５０および芯材２６０の厚みは、上述したフラップ部２４０の厚みおよび幅の測定箇所に置いて測定して得た値とする。
　フラップ部２４０における表皮材２５０の厚みは、０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であることがさらに好ましい。本体部２３０における表皮材２５０の厚みは、特に限定されないが、フラップ部２４０における表皮材２５０の厚みと同等とし得る。
　（表皮材）
　表皮材２５０は、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む。上記繊維強化された熱可塑性樹脂における強化繊維の種類は特に限定されず、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、および金属繊維などを使用することができる。これらのうち、密度が小さく、特にフラップ部２４０を軽量化してその比剛性をより高める観点からは、炭素繊維およびアラミド繊維が好ましく、フラップ部２４０の比剛性をさらに高める観点からは、炭素繊維がより好ましい。
　強化繊維は、ランダムに配向または一方向に配向した、長さが１５ｍｍ以上である長繊維であってもよいし、ランダムに配向または一方向に配向した、長さが１５ｍｍ未満である短繊維であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。フラップ部２４０の比剛性をより向上させる観点から、表皮材５０は、一方向に配向した強化繊維を含むことが好ましい。このとき、長繊維は、一方向のみに配向していてもよいし、長繊維の配向方向が異なる複数の層を表皮材２５０中に形成していてもよいし、長繊維が織り込まれていてもよい。あるいは、長繊維が一方向に配向してなるブロックが、ブロックごとの長繊維の配向方向がランダムになるように表皮材２５０中に配置されていてもよい。これらのうち、製造時の賦形性を高める観点からは、長繊維の配向方向が同一または異なる複数の層が表皮材２５０中に形成されているか、あるいは長繊維が織り込まれていることが好ましい。
　また、強化繊維は、剛性の向上効果を十分に高める観点から、平均直径が１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
　上記未変性ポリオレフィンは、エチレンに由来する構成単位の含有量が５０モル％以上であるエチレン系重合体、またはプロピレンに由来する構成単位の含有量が５０モル％以上であるプロピレン系重合体であることが好ましい。上記エチレン系重合体の例には、エチレン単独重合体、およびエチレンと炭素原子数３以上１０以下のα－オレフィンとの共重合体が含まれる。上記プロピレン系重合体の例には、プロピレン単独重合体、およびプロピレンとエチレンまたは炭素原子数４以上１０以下のα－オレフィンとの共重合体が含まれる。上記未変性ポリオレフィンは、ホモポリプロピレン、ホモポリエチレン、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン・１－ブテン共重合体、またはエチレン・プロピレン・１－ブテン共重合体であることが好ましい。
　表皮材２５０の全質量に対する、強化繊維の含有量は、２０質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上７５質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以上６５質量％以下であることがさらに好ましく、３５質量％以上６０質量％以下であることが特に好ましい。
　表皮材２５０の全体積に対する、強化繊維の含有量は、１０体積％以上７０体積％以下であることが好ましく、１５体積％以上６０体積％以下であることがより好ましく、２０体積％以上６０体積％以下であることがさらに好ましい。
　表皮材２５０において強化繊維を保持するマトリクス樹脂の材料は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されない、マトリクス樹脂は、結晶性樹脂であってもよいし、非結晶性樹脂であってもよい。
　熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリ４－メチル－１－ペンテンなどを含むポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ならびにフッ素樹脂などが含まれる。
　これらのうち、小石などの飛来物が衝突しても破損しにくく、ブレード２００の信頼性を高めることができるため、ポリアミド樹脂およびポリオレフィン樹脂が好ましく、表皮材２５０が水を吸収したときの力学特性の低下を抑制する観点からは、ポリオレフィン樹脂がより好ましく、ポリプロピレン樹脂がさらに好ましい。
　マトリクス樹脂は、添加剤を含む樹脂組成物であってもよい。添加剤の例には、公知の充填材（無機充填材、有機充填材）、顔料、染料、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、酸化防止剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、および軟化剤などが含まれる。たとえば、レーザーの照射によってマトリクス樹脂を融解させて母体に接着させて、伝熱性部位１１６を形成するときは、マトリクス樹脂は、照射する波長のレーザーを吸収する色素を含有する樹脂組成物であることが好ましい。上記色素は、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下のいずれかの波長の光を吸収する色素であればよく、カーボンブラックであることが好ましい。
　後述する製造方法で説明するように、本実施形態では、上下２枚の繊維強化された熱可塑性樹脂のシートで熱可塑性樹脂の発泡体を挟み込み、これを熱プレスしてブレード２００を成形する。このときの、上下２枚の繊維強化された熱可塑性樹脂のシートのそれぞれに含まれる熱可塑性樹脂組成物の種類を互いに異なるものにすることで、上下の表皮材２５０に含まれるマトリクス樹脂の種類を互いに異なるものにすることもできる。ただし、上下の表皮材２５０に含まれるマトリクス樹脂の種類は、同種であることが好ましい。
　また、マトリクス樹脂は、上記以外の樹脂や、上記炭素繊維よりも短い長さの短繊維などの他の成分を含んでいてもよい。
　表皮材２５０の全質量に対する、マトリクス樹脂の含有量は、２０質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上７０質量％以下であることがより好ましく、３５質量％以上７０質量％以下であることがさらに好ましく、４０質量％以上６５質量％以下であることが特に好ましい。
　表皮材２５０の全体積に対する、マトリクス樹脂の含有量は、３０体積％以上９０体積％以下であることが好ましく、４０体積％以上８５体積％以下であることがより好ましく、４０体積％以上８０体積％以下であることがさらに好ましい。
　（芯材）
　芯材２６０は、熱可塑性樹脂の発泡体である。
　上記熱可塑性樹脂の発泡体を構成する熱可塑性樹脂の種類は特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリ４－メチル－１－ペンテンなどを含むポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ならびにフッ素樹脂などを用いることができる。
　なお、表皮材２５０のマトリクス樹脂である熱可塑性樹脂と、芯材２６０において発泡体を構成する熱可塑性樹脂とは、同種の樹脂であることが好ましい。本明細書において、同種の樹脂であるとは、樹脂の主鎖における構成単位（繰り返し単位）同士の結合の仕方が樹脂間で共通することを意味する。たとえば、表皮材２５０のマトリクス樹脂がポリアミド樹脂であるときは、芯材２６０において発泡体を構成する熱可塑性樹脂もポリアミド樹脂であることが好ましく、表皮材２５０のマトリクス樹脂がポリオレフィン樹脂であるときは、芯材２６０において発泡体を構成する熱可塑性樹脂もポリオレフィン樹脂であることが好ましい。同種の樹脂は互いに親和性が高く、表皮材２５０と芯材２６０との界面において両者が入り混じりやすく、上記入り混じりにより表皮材２５０と芯材２６０との接合強度を高めることができる。また、本明細書において、同種の樹脂であるとは、これらの樹脂がマトリクス樹脂および発泡体を構成する熱可塑性樹脂のそれぞれの総質量に対して５０質量％以上を占めることを意味する。
　また、表皮材２５０のマトリクス樹脂である熱可塑性樹脂と、芯材２６０において発泡体を構成する熱可塑性樹脂とは、相溶可能であることが好ましい。これにより、熱プレス成型時にこれらの樹脂を相溶させて、表皮材２５０と芯材２６０との接合強度をより高めることができる。なお、相溶可能であるとは、これらの熱可塑性樹脂（上下の表皮材２５０に含まれるマトリクス樹脂が互いに異なる場合は、二種類のマトリクス樹脂と発泡体と構成する熱可塑性樹脂との三種類）をすべての樹脂の融点よりも高い温度まで加熱して混合し、その後２５℃まで冷却したときに、単一相が形成されるような樹脂の組合せを意味する。
　また、表皮材２５０のマトリクス樹脂である熱可塑性樹脂と、芯材２６０において発泡体を構成する熱可塑性樹脂とは、融点の差が１０℃以内であることが好ましい。なお、上下の表皮材２５０に含まれるマトリクス樹脂が互いに異なる場合は、いずれか一方のマトリクス樹脂と発泡体を構成する熱可塑性樹脂との融点の差が１０℃以内であればよいが、双方のマトリクス樹脂と発泡体を構成する熱可塑性樹脂との融点の差が１０℃以内であることが好ましい。熱プレス成型時には、両者の樹脂が十分に流動して変形できる温度に加熱することが望ましい。このとき、両者の融点が互いに近いと、両者が十分に流動して入り混じらせたり相溶させたりしやすくなる。また、融点が高い樹脂にあわせて加熱温度を設定することによる他方の樹脂の劣化や発泡形状の崩壊などを抑止することもできる。
　発泡体の密度は、０.２ｇ／ｃｃ以上０.６ｇ／ｃｃ以下であることが好ましく、０.２５ｇ／ｃｃ以上０.４ｇ／ｃｃ以下であることがより好ましい。発泡体中の気泡は、独立気泡であってもよいし、連通気泡であってもよい。これらのうち、より強度が高いことから、独立気泡が好ましい。
　発泡体の発泡倍率は、１.３倍以上５倍以下であることが好ましく、２倍以上４倍以下であることがより好ましい。
　［ブレードの製造方法］
　ブレード２００は、熱可塑性樹脂の発泡体２６０ａ（以下、単に「発泡体２６０ａ」とする。）と、発泡体２６０ａを上下から挟み込む２枚の繊維強化された熱可塑性樹脂のシート２５０ａと、を用意する工程（工程１）と、これらを熱プレスして、ブレードを成形する工程（工程２）と、により製造することができる。図３Ａは、工程１の様子を、図３Ｂは、工程２の様子を、それぞれ示す模式図である。
　（用意する工程（工程１））
　工程１において、発泡体２６０ａおよびシート２５０ａは、上下方向（プレスする方向）に見た形状が、同じ方向から見たブレード２００の形状と略同一または相似形状とすることができる。なお、本体部２３０とフラップ部２４０との間で表皮材２５０の厚みを変えたいときには、本体部２３０用のシート２５０ａとフラップ部２４０用のシート２５０ａとをそれぞれ用意してもよい。ただし、熱プレス時のシートの位置ずれを防ぐ観点からは、本体部２３０およびフラップ部２４０をあわせた形状を有するシート２５０ａを使用し、本体部２３０とフラップ部２４０との間で表皮材２５０の厚みを同一にすることが好ましい。
　ただし、工程２について説明するように、図３に示す実施形態では、熱プレス時に、発泡体２６０ａを、本体部２３０からフラップ部２４０の後端へ向かう方向へと金型内部を流動させ、フラップ部２４０の後端からその一部をブレード２００の外部（シート２５０ａよりも外部）に排出する。この排出により成形されたブレード２００では不要となる発泡体２６０ａの量を減らす観点からは、発泡体２６０ａの上下方向に見た形状は、ブレード２００の形状よりも小さいことが好ましく、特には、フラップ部２４０となる部位における発泡体２６０ａの前後方向への幅（ブレード２００の移動方向における幅）が、形成されるフラップ部２４０の幅よりも小さいことが好ましい（図３Ａにおける「Ｘ」）。
　なお、形成されるブレード２００の内部に発泡体２６０ａが充填していない隙間の形成を抑制する観点からは、フラップ部２４０となる部位以外の部位（本体部２３０となる部位等）における発泡体２６０ａの形状およびサイズは、形成される当該部位の形状およびサイズと同一であるか、わずかに小さい程度であることが好ましい。
　発泡体２６０ａの厚みは、発泡体２６０ａの体積が、形成されるブレード２００の芯材の体積より大きくなる程度であればよい。
　一方で、工程２について説明するように、図３に示す実施形態では、シート２５０ａの前方端部２５２ａを、ブレード２００の前方面において発泡体２６０ａの前方に回り込ませて、先方端部からの発泡体２６０ａの排出を抑制する。そのため、本体部２３０となる部位におけるシート２５０ａの形状は、上記前方に回り込ませる前方端部２５２ａの分だけ、本体部２３０の前方に延びて大きくした形状であることが好ましい。なお、上記回り込ませた上下２枚のシート２５０ａの前方端部２５２ａは、熱プレス時に互いに接近して当接し、融着する。そのため、シート２５０ａの前方端部２５２ａ同士は、本工程では接触していなくてもよい。
　なお、余剰となったシート２５０ａによるブレード２００の寸法のずれや表皮材２５０への皺の発生などを抑制する観点から、本体部２３０となる部位の前方以外の部位（フラップ部２４０となる部位等）におけるシート２５０ａの形状およびサイズは、形成される当該部位の形状およびサイズと同一であることが好ましい。
　発泡体２６０ａは、上述した芯材２６０の材料としての熱可塑性樹脂の発泡体であればよい。発泡体の発泡倍率は、次の工程（熱プレス）の前後でほぼ維持される。
　シート２５０ａは、上述した表皮材２５０の材料としてのマトリクス樹脂が、表皮材２５０の材料としての強化繊維に含浸されてなるシート状の繊維強化樹脂を用いることができる。シート状の繊維強化樹脂は、比剛性をより向上させる観点から、強化繊維が一方向に配向した一方向性材であることが好ましい。強化繊維の配向および分散状態は、次の工程（熱プレス）の前後で維持される。
　シート２５０ａは、単層のシート状物であってもよく、複数のシート状物の積層体であってもよい。複数のシート状物は、強化繊維の配向角度が同一であってもよく、異なっていても良い。また、複数のシート状物は、細長く裁断された複数のシート状物が織り込まれた織物であってもよい。これらのうち、賦形性を高める観点からは、複数のシート状物が織り込まれた織物であることが好ましい。
　（ブレードを成形する工程（工程２））
　次に、上記発泡体２６０ａと、これを挟み込む上下２枚のシート２５０ａとを、金型中に配置する（図３Ａ）。このとき、シート２５０ａの前方端部を、発泡体２６０ａの前方に回り込ませる。
　この状態で熱プレスすることで、発泡体２６０ａが軟化して流動し、かつ上下２枚のシート２５０ａが互いに融着して、繊維強化された熱可塑性樹脂による表皮材２５０が外側を取り囲み、熱可塑性樹脂の発泡体による芯材２６０がその内部に配置された、ブレード２００を得ることができる。
　このとき、図３に示す実施形態では、熱プレスにより流動した熱可塑性樹脂の発泡体の余剰分を、本体部２３０の前方端部よりも、フラップ部２４０の後方端部からより排出されやすくなるように流動させる。たとえば、図３Ａに示すように、発泡体２６０ａの前方にシート２５０ａを回り込ませることで、軟化して流動した発泡体２６０ａを、前方端部から外部に排出されにくくすることができる。また、図３Ａに示すように、フラップ部２４０となる部位における発泡体２６０ａの幅を、形成されるフラップ部２４０の幅よりも小さくすることで、発泡体２６０ａをフラップ部２４０の後方端部へ流動させやすくし、フラップ部２４０の後方端部からより排出されやすくすることができる。
　そして、軟化して流動した発泡体２６０ａは、薄いフラップ部２４０における上下のシート２５０ａの間を流動してフラップ部２４０の後端まで充填され、過剰分はフラップ部２４０の後端から外部に排出される。この排出した発泡体２６０ａは、フラップ部２４０の先端に突出した、薄い針状のバリ２７０ａを形成する（図３Ｂ）。この突出したバリ２７０ａは切り取りが容易であるため、バリ取りが容易である。
　このように、図３に示す実施形態では、熱プレス時に、発泡体２６０ａの余剰分のより多くを、フラップ部２４０の後端から排出させる。これにより、発泡体２６０ａの余剰分を、容易な薄い針状のバリ２７０ａとすることができ、これを容易に切り取って、ブレード２００の形状を平滑化しやすく、かつ外観を良好にすることが容易である。
　これに対し、図４に示す実施形態では、発泡体２６０ａの余剰分の多くがフラップ部２４０の前方端部から除去されてしまうときには、熱プレス時に、本体部２３０の前端から排出された余剰の発泡体２６０ａが、本体部２３０におけるシート２５０ａの表面に沿って流れていき、表皮材２５０の表面に固まったバリ２７０ｂを形成する（図４Ａおよび図４Ｂ）。この表面に固まったバリ２７０ｂの除去よりも、図３Ａおよび図３Ｂに示すような針状のバリ２７０ａの除去のほうが、容易に行うことができる（発泡体２６０ａとシート２５０ａが同種の熱可塑性樹脂を含む場合には、互いが融着しやすいため、針状のバリ２７０ａの除去のほうがより容易になる。）。そのため、バリ２７０ｂの除去に伴う製造コストを低減する観点からは、図３に示す実施形態が好ましい。ただし、図３に示す実施形態で製造されたブレード２００と図４に示す実施形態で製造されたブレード２００とは、比剛性がほぼ同等であり、いずれも実用に供することができる。
　ブレード２００が空気およびその他の流体中を移動するとき、ブレード２００の表面に沿った流体の相対移動が、ブレード２００の性能に大きく影響を与えるため、ブレード２００の表面を平滑化して上記予期せぬ流体の相対移動を抑制する必要がある。たとえば、ブレード２００の表面のざらつきが大きく、ブレード２００の表面近傍で乱流等が生じてしまうと、当該ブレード２００を備えるドローン等の飛行が不安定になることがある。本実施形態の方法によりブレード２００の表面の平滑化を容易にすることで、ブレードの製造コストを抑制することもできる。
　熱プレス時の温度は、発泡体２６０ａおよび繊維強化された熱可塑性樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点（これらが異なる種類の熱可塑性樹脂を含むときは、融点が最も高い熱可塑性樹脂の融点）に対して－２０℃以上５０℃以下となる温度であることが好ましく、－１０℃以上３０℃以下となる温度であることがより好ましく、０℃以上２０℃以下となる温度であることがさらに好ましい。
　熱プレス時の圧力は、０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であることが好ましく、０．３ＭＰa以上７ＭＰa以下であることがより好ましく、０．５ＭＰa以上５ＭＰa以下であることがさらに好ましい。
　熱プレスの時間は、設定温度での保持時間が１秒以上１０分以下であることが好ましく、５秒以上５分以下であることがより好ましく、１０秒以上１分以下であることがさらに好ましい。
　熱プレス後は、金型を急冷することが好ましい。急冷することで、表皮材との接着性を担保しつつ、発泡体の溶融を防ぐことができる。たとえば、冷却速度は、０．１℃／分以上１００℃／分以下であることが好ましく、１℃／分以上５０℃／分以下であることがより好ましく、５℃／分以上３０℃／秒以下であることがさらに好ましい。
　金型から取り出したブレード２００には、回転軸を挿入するための穴あけ等の後加工を、必要に応じて行うことができる。
　なお、熱硬化性樹脂により芯材を形成しようとすると、配置した金型の内部に配置された表皮材２５０ｂの内側に、芯材の材料である硬化前の熱硬化性樹脂２６０ｂを流動させて導入していくことになる（図５Ａ）。しかし、この方法では、硬化前の熱硬化性樹脂２６０ｂの粘度が低く、仕込み重量変化が大きくなりすぎること、および発泡工程においてシールが必要であるため、薄いフラップ部２４０を表皮材で貼合しておく必要があり、表皮材２５０に挟まれた樹脂発泡体製の芯材を有するフラップ部を形成することができず、上下の表皮材２５０のみからなる構成のフラップ部２４０ｂしか形成できない（図５Ｂ）。繊維強化樹脂製の表皮材と、上記表皮材の内部に充填された発泡体を含む芯材と、を有するフラップ部を形成するためには、上記繊維強化樹脂および発泡体のいずれも、熱可塑性樹脂を含むことが必要である。
　［その他の実施形態］
　なお、上述の実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において、他の種々多様な各実施形態も可能であることは言うまでもない。
　たとえば、上記実施形態では、ドローン用の回転羽根を例示してブレードを説明したが、ブレードの種類はこれに限られず、飛行機、空飛ぶ車および船などのプロペラ、ヘリコプターの回転翼、飛行機の主翼および尾翼などの翼、風車などの回転翼などの、流体（気体または液体）の内部を移動して所定の力を発生させるための各種ブレードに、本発明は適用され得る。これらの中でも、フラップ部を薄肉化可能であり、かつ、比剛性に優れるため、ドローン、ヘリコプター、空飛ぶ車などの飛翔体の回転翼として好ましく用いることができる。
　本発明の別の実施形態では、上述の実施形態に係るブレードを有する飛翔体が提供される。このような飛翔体は、フラップ部が薄肉化可能であり、かつ、比剛性に優れるため、離陸可能重量の向上が可能である。また、飛翔体にあっては、ブレードは回転翼であることが好ましい。なお、飛翔体は、有人であるか無人であるかを問わない。
　本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
　１．ブレードの作製
　１－１．ブレード１の作製
　表皮材の材料として、一方向に配向した炭素繊維の長繊維にポリプロピレンのマトリクス樹脂が含浸してなる一方向性炭素繊維強化樹脂シート（三井化学株式会社製、商品名ＴＡＦＮＥＸ、繊維体積分率（Ｖｆ）５０％、厚さ０.１６ｍｍ）を用意した。トムソン刃を用いて、この一方向性炭素繊維強化樹脂シートを図２Ａに示す形状に打ち抜いて、表皮材用の繊維強化された熱可塑性樹脂のシートとした。なお、打ち抜きされた形状は、長軸方向（図２Ａ中の左右方向）の長さが７００ｍｍ、短軸方向（図２Ａ中の上下方向）の最大幅が６０ｍｍ、表面積が２５０ｃｍ２であった。また、一方向に配向した炭素繊維が長軸方向に配向されるように打ち抜いたシート（以下、「シート（横）」とする。）と、一方向に配向した炭素繊維が短軸方向に配向されるように打ち抜いたシート（以下、「シート（縦）」とする。）と、の２種類のシートを得た。
　芯材の材料として、ポリプロピレン発泡シート（三井化学東セロ株式会社製、商品名パロニア、密度０．３ｇ/ｃｃ、発泡倍率３倍、厚さ５ｍｍ）を用意した。トムソン刃を用いて、このポリプロピレン発泡シートを打ち抜いて、芯材用の熱可塑性樹脂の発泡体とした。なお、打ち抜きされた形状は、図２Ａに示す形状に対して、フラップ部となる部位の幅を７．６ｍｍ短くした形状とした。表面積は、２１０ｃｍ２であった。
　シート（横）－シート（縦）－シート（横）の順番に３枚の表皮材用のシートを重ねて配置したシート組を２つ用意し、これら２つのシート組で芯材用の熱可塑性樹脂の発泡体を上下からはさみこみ、金型内部に配置した。そして、５０ｔプレス加工機を用いて型温度１７５℃、型締め力１０ｔ、型締め時間１分の条件で熱プレス成形し、その後金型を５０℃になるまで急冷して、ブレード１を得た。
　１－２．ブレード２の作製
　表皮材用の繊維強化された熱可塑性樹脂のシートとして、図２Ａに示す形状に対して、本体部２３０の幅を前方に２ｍｍ幅を延ばした形状のシート（横)（以下、「シート（横／長）」とする。）を得た。
　シート（横／長）－シート（縦）－シート（横）の順番に３枚の表皮材用のシートを重ねて配置したシート組を２つ用意し、これら２つのシート組で芯材用の熱可塑性樹脂の発泡体を上下からはさみこみ、金型内部に配置した。その際に、上下のシート組の最も外側にシート（横／長）を配置し、シート（横／長）の前方端部を、芯材用の熱可塑性樹脂の発泡体の前方に回り込ませた。ただし、上記回り込ませた上下２枚のシート（横／長）の前端は、金型中に配置したときには接触していなかった。その後、ブレード１と同様に熱プレス成型および急冷を行い、ブレード２を得た。
　１－３．ブレード３の作製
　一方向に配向した炭素繊維の長繊維にポリプロピレンのマトリクス樹脂が含浸してなる一方向性炭素繊維強化樹脂シート（三井化学株式会社製、商品名ＴＡＦＮＥＸ、繊維体積分率（Ｖｆ）５０％、厚さ０.１６ｍｍ）を、１２．５ｍｍ幅の細長いテープ状に切断した。このテープを、開口率が０．３８％、経糸と緯糸との感覚が平均で約０．０５ｍｍ～約１ｍｍになるように製織して織物にした。トムソン刃を用いて、この織物をシート（横）の形状、およびシート（横／長）の形状に打ち抜いたシート（以下、それぞれ「シート（織）」および「シート（織／長）」とする。）を得た。
　１枚のシート（織）と１枚のシート（織／長）とを重ねて配置したシート組を２つ用意し、これら２つのシート組で芯材用の熱可塑性樹脂の発泡体を上下から挟み込み、金型内部に配置した。その際に、上下のシート組の最も外側にシート（織／長）を配置し、シート（織／長）の前方端部を、芯材用の熱可塑性樹脂の発泡体の前方に回り込ませた。ただし、上記回り込ませた上下のシート（織／長）の前端は、金型中に配置したときには接触していなかった。その後、ブレード１と同様に熱プレス成型および急冷を行い、ブレード３を得た。
　１－４．ブレード４の作製
　一方向に配向した炭素繊維の長繊維にポリプロピレンのマトリクス樹脂が含浸してなる一方向性炭素繊維強化樹脂シート（三井化学株式会社製、商品名ＴＡＦＮＥＸ、繊維体積分率（Ｖｆ）５０％、厚さ０.１６ｍｍ）を、トムソン刃を用いて、図２Ａに示すブレード形状のうちのフラップ部の形状、および本体部の形状に打ち抜いた。その際に、フラップ部および本体部のそれぞれについて、一方向に配向した炭素繊維が長軸方向に配向されるように打ち抜いたシート（以下、「シート（横・フラップ）」および「シート（横・本体）」とする。）と、一方向に配向した炭素繊維が短軸方向に配向されるように打ち抜いたシート（以下、「シート（縦・フラップ）」および「シート（縦・本体）」とする。）と、の２種類のシートを得た。
　フラップ部については、７枚のシート（縦・フラップ）を上下２枚のシート（横・フラップ）で挟み込んだ９枚のシート積層体を用意し、本体部についてはシート（横・本体）－シート（縦・本体）－シート（横・本体）の順番に３枚のシートを重ねたシート組ものを９つさらに重ねた、合計２７枚のシート積層体を用意した。これを金型内部に配置し、ブレード１と同様に熱プレス成型および急冷を行い、ブレード４を得た。
　２．評価
　２－１．フラップ部の比剛性
　測定位置による測定値のばらつきを排除するため、以下の厚みの測定および計算により、それぞれのブレードのフラップ部における比剛性を算出した。
　（厚み測定）
　樹脂埋め用樹脂として、主剤（ストルアス社製、エポフィックス樹脂。６０～９０質量％の２，２―ビス（４―グリシジルオキシフェニル）プロパンと、４０～１０質量％の脂肪族（Ｃ１２～１４）グリシジルエーテルとの混合物）と、硬化剤（ストルアス社製、エポフィックス硬化剤。１００質量％のトリエチレンテトラミン）とを主剤：硬化剤＝２５：３の重量比で混合した。直径４０ｍｍの包埋容器に、それぞれのブレードと上記混合樹脂を投入し、常温下で１２時間硬化させて、樹脂埋めされたブレードを得た。
　樹脂埋めされたそれぞれのブレードを切断して断面を露出させ、ストルアス社製、テグラミンー２０研磨機を用いて、研磨板を＃５００、＃１０００、＃２０００の順に変更して、露出した断面を粗研磨した。各研磨条件は荷重１０Ｎ、２分間とし、都度十分な水で洗浄し、研磨くずを取り除いた。その後、仕上げ研磨として、研磨板／ダイヤモンド懸濁液を、ＭＤラルゴ／ダイヤプロＡｌｌｅｇｒｏ－Ｌａｒｇｏ９に変更し、荷重１０Ｎ、３分間研磨したのち、ＭＤ―Ｄａｃ／ダイヤプロＮＡＰ　Ｒ１に変更し、荷重１０Ｎ、１０分間研磨した。
　マイクロスコープＶＨＸ－６０００（キーエンス製）を用いて、２０倍の倍率にてブレードの断面を観察した。ブレードの幅が最大の部位であって、かつフラップ部の後方端部から２ｍｍの位置における、上下の表面材の厚みの平均値、および芯材の厚みを測定した。
　フラップ部の表皮材と同様の構成になるように上記一方向性炭素繊維強化樹脂シートを重ねてブレード１と同条件で熱プレス成型して得た試験材１と、上記ポリプロピレン発泡シートである試験片２との曲げ弾性率を、ＩＳＯ１７８（２０１０年）に準拠して曲げ試験を実施して測定した。試験片１（表皮材）の曲げ弾性率は６００００ＭＰａであり、試験片２（芯材）の曲げ弾性率は３００ＭＰａであった。
　これらの測定値をもとに、下記式を用いて、フラップ部の曲げ剛性Ｄを算出した。また、フラップ部の形状および各材料の密度から計算した。また、剛性Ｄをフラップ部の重量で除して、比剛性を算出した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、上記各式中、Ｄｓは表皮材の曲げ剛性、Ｄ０は表皮材に発生する軸力の曲げ剛性、Ｄｃは芯材の曲げ剛性を、それぞれ示す。Ｅｓは表皮材の曲げ弾性率（６００００Ｍｐａ）、Ｅｃは芯材の曲げ弾性率（３００Ｍｐａ）ｔｓは表皮材の厚み、ｔｃは芯材の厚みである。ただし、ブレード４は芯材を有さないため、Ｄｃは０である。
　結果を表１に示す。なお、表１に記載の数値は、フラップ部の形状を長軸方向の長さが１００ｍｍ、短軸方向の最大幅が２ｍｍ、厚みが０．６ｍｍとなるように近似した値である。
　２－２．前方端部のバリ
　それぞれのブレードの前方端部を目視して、表皮材の表面にバリが付着しているか否かを判定した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表１から明らかなように、フラップ部を、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材と、表皮材の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含む芯材と、を有する構成とすることで、フラップ部の比剛性が高まることがわかる。
　本出願は、２０２１年１１月１５日出願の日本国出願番号２０２１－１８５６２１号に基づく優先権を主張する出願であり、当該出願の明細書、特許請求の範囲および図面に記載された内容は本出願に援用される。
　本発明に関するブレードは、フラップ部の比剛性が高い。そのため、本発明は、各種用途におけるブレードの耐久性をより高め、ブレードの利用およびさらなる開発を促進して、ブレードが用いられる各種分野の発展に寄与すると期待される。
　１００　ドローン
　１１０　胴体部
　１２０　足部
　２００　ブレード
　２１０　中心部
　２２０　羽部
　２３０　本体部
　２４０　フラップ部
　２４０ｂ　フラップ部
　２５０　表皮材
　２５０ａ　繊維強化された熱可塑性樹脂のシート
　２５２ａ　前方端部
　２５０ｂ　表皮材
　２６０　芯材
　２６０ａ　熱可塑性樹脂の発泡体
　２６０ｂ　硬化前の熱硬化性樹脂

Claims (10)

  1. 　肉厚の本体部と、本体部の後端に一体的に形成された肉薄のフラップ部とを有するブレードであって、
    　前記フラップ部は、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材と、前記表皮材の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含む芯材と、を有する、
    　ブレード。
  2. 　前記フラップ部は、厚みが０．３ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下である、請求項１に記載のブレード。
  3. 　前記表皮材は、繊維強化されたポリオレフィン樹脂を含み、
    　前記芯材は、ポリオレフィン樹脂の発泡体を含む、
    　請求項１または２に記載のブレード。
  4. 　前記表皮材が含む前記熱可塑性樹脂と、前記芯材において発泡体を構成する熱可塑性樹脂とは、互いに相溶可能である、請求項１～３のいずれか１項に記載のブレード。
  5. 　前記表皮材が含む前記熱可塑性樹脂と、前記芯材において発泡体を構成する熱可塑性樹脂とは、融点の差が１０℃以内である、請求項１～４のいずれか１項に記載のブレード。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のブレードを有する飛翔体。
  7. 　肉厚の本体部と、本体部の後端に一体的に形成された肉薄のフラップ部とを有するブレードの製造方法であって、
    　熱可塑性樹脂の発泡体と、前記熱可塑性樹脂の発泡体を上下から挟み込む繊維強化された熱可塑性樹脂と、を用意する工程と、
    　前記熱可塑性樹脂の発泡体および繊維強化された熱可塑性樹脂を熱プレスして、フラップ部が、繊維強化された熱可塑性樹脂を含む表皮材と、前記表皮材の内部に充填された熱可塑性樹脂の発泡体を含むように、前記ブレードを成形する工程と、を有する、
    　ブレードの製造方法。
  8. 　前記形成する工程において、前記熱プレスにより流動した前記熱可塑性樹脂の発泡体の余剰分を、前記本体部の前方端部よりも、前記フラップ部の後方端部からより排出されやすくなるように流動させる、請求項７に記載のブレードの製造方法。
  9. 　前記用意する工程において、前記フラップ部の前後方向への幅を短くした前記繊維強化された熱可塑性樹脂の発泡体を用意する、請求項７または８に記載のブレードの製造方法。
  10. 　前記用意する工程において、前記本体部の前方を延ばして大きくした形状の前記繊維強化された熱可塑性樹脂を用意し、
    　前記形成する工程において、前記延ばした前記繊維強化された熱可塑性樹脂の前方を、前記熱可塑性樹脂の発泡体の前方に回り込ませたうえで、前記熱プレスを行う、
    　請求項７～９のいずれか１項に記載のブレードの製造方法。
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