曲面状夹层结构体的制造方法以及曲面状夹层结构体技术

本发明专利技术提供曲面状夹层结构体及其制造方法，得到预期的镜面精度，并且降低曲面状夹层结构体的成形成本。该制造方法具有：第一表皮材料成形工序，使用具有有着预期的镜面精度的凸型曲面部(5a)和侧面部(5b)的凸型成形模具(5)成形具有第一曲面表皮部(2a)和第一棱部(2b)的第一表皮材料(2)；芯材粘接工序，将预先实施具有表面精度的加工的发泡芯材(4)粘接在第一曲面表皮部上；第二表皮材料成形工序，以覆盖在凸型成形模具上层叠的第一表皮材料和发泡芯材的方式成形具有第二曲面表皮部(3a)和第二棱部(3b)的第二表皮材料(3)；以及突出部除去工序，将第一棱部与第二棱部层叠并向第一表皮材料的竖直下方突出的部分除去。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
近些年，在大范围的领域中应用纤维强化塑料材料(FiberReinforcedPlastics，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
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，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。而且，在将夹层结构使用在天线反射器等要求镜面精度的部件中的情况下，在使发泡材料作为成形模具成形后，在发泡材料表面存在凹凸，因此还存在着该凹凸浮现而无法得到预期的镜面精度的问题。在专利文献1中，还公开了预先使表皮材料成形后粘接的方法。然而，将预先成形为预期的尺寸精度的表皮材料以常温硬化型的粘接剂粘接的话，虽然不会发生热变形，但是需要预先使表皮材料单体成形。由于表皮材料单体厚度薄，因此刚性小，会因成形温度与常温的温度差和树脂的硬化收缩而变形。因此，以表皮材料单体成形成预期的尺寸精度是非常困难的。在此，为了降低成形成本，也考虑应用真空含浸成形法的情况。在真空含浸成形法中，通过使用常温硬化型的树脂成形，能够防止伴随着高压釜成形法的温度差导致的热变形。然而，在将发泡材料作为成形模具使用的情况下，无法解决因发泡材料的表面凹凸而无法得到镜面精度的问题。特别是，真空含浸成形法由于是在纤维布上层叠剥离层和流动介质，因此相对于高压釜成形法更难以达成发泡材料的镜面精度。而且，由于常温硬化型的树脂也发生由硬化收缩导致的变形，因此难以用表皮材料单体满足尺寸精度。本专利技术正是为了解决上述的课题而完成的，其提供曲面状夹层结构体的制造方法和曲面状夹层结构体，不使用高压釜成形法就能够得到预期的镜面精度并且能够降低成形成本。用于解决课题的方案本专利技术的曲面状夹层结构体的制造方法，该曲面状夹层结构体使用凸型成形模具利用纤维强化塑料的表皮材料覆盖发泡芯材的周围来一体化成形，凸型成形模具具有：凸型曲面部，具有预期的镜面精度；以及侧面部，在使凸型曲面部朝向竖直上方时，从凸型曲面部的外周部向下方伸出，所述曲面状夹层结构体的制造方法具备：第一表皮材料成形工序，当在凸型成形模具上层叠第一纤维布时，在通过将第一纤维布的端部固定于侧面部而使第一纤维布展开并紧贴在凸型曲面部的前工序之后，通过使树脂含浸在第一纤维布内并硬化，从而成形第一表皮材料，该第一表皮材料具有在凸型曲面部上成形的第一曲面表皮部和在侧面部成形的第一棱部；芯材粘接工序，使发泡芯材粘接到第一曲面表皮部上，该发泡芯材被预先加工成沿着在凸型曲面部上成形了的第一曲面表皮部的上表面形状的曲面状且外周部到达第一棱部的形状；第二表皮材料成形工序，在以覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲面状夹层结构体的制造方法，该曲面状夹层结构体使用凸型成形模具利用纤维强化塑料的表皮材料覆盖发泡芯材的周围来一体化成形，上述凸型成形模具具有：凸型曲面部，具有预期的镜面精度；以及侧面部，在使上述凸型曲面部朝向竖直上方时，从上述凸型曲面部的外周部向下方伸出，其特征在于，所述曲面状夹层结构体的制造方法具备：第一表皮材料成形工序，当在上述凸型成形模具上层叠第一纤维布时，在通过将上述第一纤维布的端部固定于上述侧面部而使上述第一纤维布展开并紧贴在上述凸型曲面部的前工序之后，通过使树脂含浸在上述第一纤维布内并硬化，从而成形第一表皮材料，该第一表皮材料具有在上述凸型曲面部上成形的第一曲面表皮部和在上述侧面部成形的第一棱部；芯材粘接工序，使上述发泡芯材粘接到上述第一曲面表皮部上，该发泡芯材被预先加工成沿着在上述凸型曲面部上成形了的上述第一曲面表皮部的上表面形状的曲面状且外周部到达上述第一棱部的形状；第二表皮材料成形工序，在以覆盖上述发泡芯材的与除了与上述第一曲面表皮部接触的面以外的面相当的上表面部和外周部的方式层叠第二纤维布时，通过将上述第二纤维布的端部固定于上述第一棱部，从而使上述第二纤维布在上述发泡芯材的上述上表面部和上述外周部展开并紧贴，然后，使树脂含浸在上述第二纤维布内并硬化，从而成形第二表皮材料，该第二表皮材料具有在上述发泡芯材的上述上表面部上成形的第二曲面表皮部和从上述发泡芯材的上述外周部一直成形到上述第一棱部上的第二棱部；以及突出部除去工序，将在上述凸型成形模具的上述侧面部层叠上述第一棱部和上述第二棱部形成的部分且向上述第一曲面表皮部的竖直下方突出的部分，沿上述第一曲面表皮部中的与上述凸型曲面部相接的曲面除去。...

【技术特征摘要】
2014.11.28 JP 2014-241499;2015.10.29 JP 2015-212731.一种曲面状夹层结构体的制造方法，该曲面状夹层结构体使用
凸型成形模具利用纤维强化塑料的表皮材料覆盖发泡芯材的周围来一
体化成形，上述凸型成形模具具有：凸型曲面部，具有预期的镜面精
度；以及侧面部，在使上述凸型曲面部朝向竖直上方时，从上述凸型
曲面部的外周部向下方伸出，其特征在于，
所述曲面状夹层结构体的制造方法具备：
第一表皮材料成形工序，当在上述凸型成形模具上层叠第一纤维
布时，在通过将上述第一纤维布的端部固定于上述侧面部而使上述第
一纤维布展开并紧贴在上述凸型曲面部的前工序之后，通过使树脂含
浸在上述第一纤维布内并硬化，从而成形第一表皮材料，该第一表皮
材料具有在上述凸型曲面部上成形的第一曲面表皮部和在上述侧面部
成形的第一棱部；
芯材粘接工序，使上述发泡芯材粘接到上述第一曲面表皮部上，
该发泡芯材被预先加工成沿着在上述凸型曲面部上成形了的上述第一
曲面表皮部的上表面形状的曲面状且外周部到达上述第一棱部的形
状；
第二表皮材料成形工序，在以覆盖上述发泡芯材的与除了与上述
第一曲面表皮部接触的面以外的面相当的上表面部和外周部的方式层
叠第二纤维布时，通过将上述第二纤维布的端部固定于上述第一棱部，
从而使上述第二纤维布在上述发泡芯材的上述上表面部和上述外周部
展开并紧贴，然后，使树脂含浸在上述第二纤维布内并硬化，从而成
形第二表皮材料，该第二表皮材料具有在上述发泡芯材的上述上表面
部上成形的第二曲面表皮部和从上述发泡芯材的上述外周部一直成形
到上述第一棱部上的第二棱部；以及
突出部除去工序，将在上述凸型成形模具的上述侧面部层叠上述
第一棱部和上述第二棱部形成的部分且向上述第一曲面表皮部的竖直
下方突出的部分，沿上述第一曲面表皮部中的与上述凸型曲面部相接

\t的曲面除去。
2.根据权利要求1所述的曲面状夹层结构体的制造方法，其特征
在于，
上述发泡芯材的外周部是具有宽度的外周面。
3.根据权利要求2所述的曲面状夹层结构体的制造方法，其特征
在于，
上述发泡芯材的厚度在整个面固定。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的曲面状夹层结构体的制
造方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本迪齐，高桥市弥，小林广纪，丰岛利之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP