[发明专利]曲面状夹层结构体的制造方法以及曲面状夹层结构体

说明书

技术领域

本发明涉及以纤维强化塑料材料为表皮材料的曲面状夹层结构体 的制造方法以及曲面状夹层结构体。

背景技术

近些年，在大范围的领域中应用纤维强化塑料材料(Fiber ReinforcedPlastics，以下称为FRP)，活用其轻量、高强度且高刚性 的特性。其中，以FRP为表皮材料并以该表皮材料夹着轻量的芯材一 体化而成的夹层结构体，也作为有效地使用FRP并提高刚性的方法而 被广泛知晓。

作为这样的夹层结构体的用途，例如像卫星用框体结构、天线用 反射器、天线罩中示例的那样，特别是在追求轻量性和高刚性的宇宙 和通信用途中使用。另一方面，近些年，以航空器、汽车为中心的移 动体的结构中也正在使用这样的夹层结构体。而且，在上述以外，也 可以应用于铁路车辆、电梯等移动体的结构中。

而且，对于原料和成形方法，在宇宙和通信用途下，将以蜂窝材 料为芯材的FRP夹层结构用被称为高压釜的压力釜成形(高压釜成形 法)。然而，在高压釜成形法中，存在着材料成本和成形成本高的问题， 寻求FRP夹层结构体的用途扩大以及材料成本和成形成本的降低。

因此，作为取代高压釜成形法的FRP的低成本成形方法，提出有 真空含浸成形法。该真空含浸成形法为利用大气压力使液状的树脂含 浸在使纤维呈织物状的纤维布中的成形方法。

作为具体的步骤，首先，在成形模具上层叠纤维布，并在其上按 照剥离层、流动介质(flowmedia)的顺序层叠具有脱模能力的剥离 层和用于使树脂在面内方向扩散的流动介质。

接下来，在层叠了纤维布、剥离层和流动介质的成形模具的周围 配置保持气密的密封剂，设置注入口和抽吸口，用袋膜覆盖整体并密 闭。接下来，在将抽吸口与真空泵连接而对袋膜内部进行真空抽吸后， 将注入口与树脂槽连接而利用大气压力使树脂含浸，使树脂硬化来得 到表皮材料的成形体。

真空含浸成形法是无需高压釜等大型的设备或牢固的成形模具、 因而能够以低成本成形的方法。而且，对于材料，作为取代蜂窝材料 的芯材，能够使用低成本且轻量的树脂制的发泡材料。由此，FRP夹 层结构的低成本的成形成为可能。

在此，在宇宙和通信用途中，以作为卫星用框体结构的中心的承 力筒、抛物线形状的天线反射器、天线罩为代表，均需要曲面状的部 件。对于这些部件，为了满足安装于框体结构的设备间的位置精度和 电波的指向精度等的要求规格值，需要耐受外部的载荷以及温度差的 形状稳定性和尺寸精度。在应用于移动体的情况下，由于部件的尺寸 精度影响移动体的空气动力学特性和耐受外部的载荷的强度，因此需 要满足尺寸精度的要求值。

在平面形状的情况下，认为通过提高成形模具的平面度也能够比 较容易地提高成形体的平面度。然而，在曲面状的情况下，形状因树 脂的硬化收缩而三维地变化，存在着无法得到预期的尺寸精度的课题。

因此，存在下述方法：在以发泡材料作为芯材来成形FRP夹层结 构的情况下，将预先加工成预期的曲面形状的发泡芯材作为成形模具 使用，在成形的同时将表皮材料与芯材粘接而一体化(例如，参照专 利文献1)。采用该方法的话，通过表皮材料与芯材一体化，从而增加 了刚性，抑制由表皮材料中的树脂的硬化收缩导致的变形，由此能够 得到预期的尺寸精度的曲面状夹层结构。

在专利文献1公开的曲面夹层结构的制造方法中，将聚醚酰亚胺 制树脂发泡体通过机械加工而加工成曲面状，在一方的面层叠预浸材 料，进行成形和粘接。此后，以使芯材成为一定的厚度的方式加工另 一方的面，层叠预浸材料，进行成形和粘接。

根据该方法，以加工成预期的形状的聚醚酰亚胺制树脂发泡体作 为成形模具，在该成形模具上层叠预浸材料，进行成形和粘接，由此 能够得到预期的尺寸精度的曲面状夹层结构体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-292772号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，现有技术中存在以下的课题。

在专利文献1公开的曲面状夹层结构的制造方法中，预浸材料需 要以高压釜加热和加压来成形。而且，预浸材料即使是在常温下加工 成预期的尺寸精度，由于预浸材料的成形温度和成形压力，夹层结构 也会变形。其结果是，存在着无法在成形后得到预期的尺寸的问题。