[發明專利]曲面狀夾層結構體的制造方法以及曲面狀夾層結構體

在審

• 申請號: 201510847767.2
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105643954A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 松本迪齊;高橋市彌;小林廣紀;豐島利之
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36;B29C70/84
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 呂曉陽

技術領域

本發明涉及以纖維強化塑料材料為表皮材料的曲面狀夾層結構體 的制造方法以及曲面狀夾層結構體。

背景技術

近些年，在大范圍的領域中應用纖維強化塑料材料(Fiber ReinforcedPlastics，以下稱為FRP)，活用其輕量、高強度且高剛性 的特性。其中，以FRP為表皮材料并以該表皮材料夾著輕量的芯材一 體化而成的夾層結構體，也作為有效地使用FRP并提高剛性的方法而 被廣泛知曉。

作為這樣的夾層結構體的用途，例如像衛星用框體結構、天線用 反射器、天線罩中示例的那樣，特別是在追求輕量性和高剛性的宇宙 和通信用途中使用。另一方面，近些年，以航空器、汽車為中心的移 動體的結構中也正在使用這樣的夾層結構體。而且，在上述以外，也 可以應用于鐵路車輛、電梯等移動體的結構中。

而且，對于原料和成形方法，在宇宙和通信用途下，將以蜂窩材 料為芯材的FRP夾層結構用被稱為高壓釜的壓力釜成形(高壓釜成形 法)。然而，在高壓釜成形法中，存在著材料成本和成形成本高的問題， 尋求FRP夾層結構體的用途擴大以及材料成本和成形成本的降低。

因此，作為取代高壓釜成形法的FRP的低成本成形方法，提出有 真空含浸成形法。該真空含浸成形法為利用大氣壓力使液狀的樹脂含 浸在使纖維呈織物狀的纖維布中的成形方法。

作為具體的步驟，首先，在成形模具上層疊纖維布，并在其上按 照剝離層、流動介質(flowmedia)的順序層疊具有脫模能力的剝離 層和用于使樹脂在面內方向擴散的流動介質。

接下來，在層疊了纖維布、剝離層和流動介質的成形模具的周圍 配置保持氣密的密封劑，設置注入口和抽吸口，用袋膜覆蓋整體并密 閉。接下來，在將抽吸口與真空泵連接而對袋膜內部進行真空抽吸后， 將注入口與樹脂槽連接而利用大氣壓力使樹脂含浸，使樹脂硬化來得 到表皮材料的成形體。

真空含浸成形法是無需高壓釜等大型的設備或牢固的成形模具、 因而能夠以低成本成形的方法。而且，對于材料，作為取代蜂窩材料 的芯材，能夠使用低成本且輕量的樹脂制的發泡材料。由此，FRP夾 層結構的低成本的成形成為可能。

在此，在宇宙和通信用途中，以作為衛星用框體結構的中心的承 力筒、拋物線形狀的天線反射器、天線罩為代表，均需要曲面狀的部 件。對于這些部件，為了滿足安裝于框體結構的設備間的位置精度和 電波的指向精度等的要求規格值，需要耐受外部的載荷以及溫度差的 形狀穩定性和尺寸精度。在應用于移動體的情況下，由于部件的尺寸 精度影響移動體的空氣動力學特性和耐受外部的載荷的強度，因此需 要滿足尺寸精度的要求值。

在平面形狀的情況下，認為通過提高成形模具的平面度也能夠比 較容易地提高成形體的平面度。然而，在曲面狀的情況下，形狀因樹 脂的硬化收縮而三維地變化，存在著無法得到預期的尺寸精度的課題。

因此，存在下述方法：在以發泡材料作為芯材來成形FRP夾層結 構的情況下，將預先加工成預期的曲面形狀的發泡芯材作為成形模具 使用，在成形的同時將表皮材料與芯材粘接而一體化(例如，參照專 利文獻1)。采用該方法的話，通過表皮材料與芯材一體化，從而增加 了剛性，抑制由表皮材料中的樹脂的硬化收縮導致的變形，由此能夠 得到預期的尺寸精度的曲面狀夾層結構。

在專利文獻1公開的曲面夾層結構的制造方法中，將聚醚酰亞胺 制樹脂發泡體通過機械加工而加工成曲面狀，在一方的面層疊預浸材 料，進行成形和粘接。此后，以使芯材成為一定的厚度的方式加工另 一方的面，層疊預浸材料，進行成形和粘接。

根據該方法，以加工成預期的形狀的聚醚酰亞胺制樹脂發泡體作 為成形模具，在該成形模具上層疊預浸材料，進行成形和粘接，由此 能夠得到預期的尺寸精度的曲面狀夾層結構體。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-292772號公報

發明內容

發明要解決的課題

然而，現有技術中存在以下的課題。

在專利文獻1公開的曲面狀夾層結構的制造方法中，預浸材料需 要以高壓釜加熱和加壓來成形。而且，預浸材料即使是在常溫下加工 成預期的尺寸精度，由于預浸材料的成形溫度和成形壓力，夾層結構 也會變形。其結果是，存在著無法在成形后得到預期的尺寸的問題。