特許 6570160 圧力パッド、圧力パッドの製造方法およびハニカムコアサンドイッチ構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6570160

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】圧力パッド、圧力パッドの製造方法およびハニカムコアサンドイッチ構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/54 20060101AFI20190826BHJP

   B29C 70/44 20060101ALI20190826BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20190826BHJP

【ＦＩ】

   B29C70/54

   B29C70/44

   B29L9:00

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2019-521165(P2019-521165)

(86)(22)【出願日】2019年3月4日

(86)【国際出願番号】JP2019008401

【審査請求日】2019年4月24日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000232645

【氏名又は名称】日本飛行機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154405

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 大吾

(74)【代理人】

【識別番号】100079005

【弁理士】

【氏名又は名称】宇高 克己

(74)【代理人】

【識別番号】100201341

【弁理士】

【氏名又は名称】畠山 順一

(72)【発明者】

【氏名】内尾 豊久

【審査官】 ▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０８−５０６５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４７１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２５２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１０１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８１７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４８８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１０５４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ７０／００ − ７０／８８

Ｂ２９Ｃ ４３／００ − ４３／５８

Ｂ２９Ｃ ３３／００ − ３３／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハニカムコアサンドイッチ構造体製造時に治具面と対向する側を下面側とし、下面側と反対側を上面側とするハニカムコアと、前記ハニカムコアの上下に設けられた繊維強化プラスチックとからなるハニカムコアサンドイッチ構造体を真空引きし、加熱加圧して成形するための脱着可能な圧力パッドであって、
前記ハニカムコアサンドイッチ構造体の上部に対向する天面部と、前記ハニカムコアサンドイッチ構造体の側部に対向する側面部と、前記ハニカムコアサンドイッチ構造体の縁部に対向する周縁部と、を有し、
ハニカムコアサンドイッチ構造体の外形に対応する形状を有し、熱硬化する非シリコン系の合成ゴムからなる圧力パッド本体と、
前記圧力パッド本体表面に接着される離型フィルムと、
前記圧力パッド本体に内装される繊維強化プラスチックよりなるインナーシェルと、
を備える
ことを特徴とする圧力パッド。

【請求項2】

前記側面部の下部と前記周縁部を跨ぐ位置に、第１インナーシェルが介挿され、
前記第１インナーシェルは、熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、
前記熱可塑性樹脂の軟化温度は、前記合成ゴムの硬化温度より低い
ことを特徴とする請求項１記載の圧力パッド。

【請求項3】

前記天面部に対応する位置に、第２インナーシェルが介挿され、
前記第２インナーシェルは、熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、
前記熱可塑性樹脂の軟化温度は、前記合成ゴムの硬化温度より高い
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧力パッド。

【請求項4】

前記天面部に対応する位置に、第２インナーシェルが介挿され、
前記第２インナーシェルは、熱硬化性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、
前記合成ゴムの硬化温度域と前記熱硬化性樹脂の硬化温度域とが重なる
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧力パッド。

【請求項5】

前記第２インナーシェルは炭素繊維よりなるトウを介して外部に連通している
ことを特徴とする請求項４記載の圧力パッド。

【請求項6】

治具台上に、成形前のハニカムコアサンドイッチ構造体またはハニカムコアサンドイッチ構造体相当の型を設置し、
前記ハニカムコアサンドイッチ構造または前記型を覆うように、前記合成ゴムと、前記離型フィルムと、前記インナーシェルとを配置し、
更に、真空バックにより被覆し、
真空引きして加熱加圧する
ことを特徴とする請求項１記載の圧力パッドの製造方法。

【請求項7】

前記治具台は自由曲面を有する
ことを特徴とする請求項６記載の圧力パッドの製造方法。

【請求項8】

治具台上に、成型前のハニカムコアサンドイッチ構造体を設置し、
前記ハニカムコアサンドイッチ構造を覆うように、請求項１記載の圧力パッドを装着し、
更に、真空バックにより被覆し、
前記ハニカムコアサンドイッチ構造を真空引きして加熱加圧し、
前記真空バックおよび前記圧力パッドを取り外す
ことを特徴とするハニカムコアサンドイッチ構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハニカムコアサンドイッチ構造体を加熱加圧成形する際に用いる圧力パッドに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)（Carbon Fiber Reinforced Plastics）などの繊維強化プラスチックが注目されている。軽量・高強度という特徴を生かして、航空機や自動車などの材料として様々な産業分野に適用されている。なお、ガラス繊維やアラミド繊維を用いることもある。

【0003】

軽くて強度のあるＦＲＰを用いた材料としてハニカムコアサンドイッチ構造体がある。ハニカムコアサンドイッチ構造体はハニカム構造のコアの上下両面をＦＲＰで被覆するものである（特許文献1参照）。これによりさらに高強度・超軽量となる。また、ハニカムコアサンドイッチ構造体は高剛性である。

【0004】

一般的なハニカムコアサンドイッチ構造体の成形方法について簡単に説明する。治具の上に治具台形状に沿って下部表皮となる第２プリプレグ積層体を載置する。次に第２プリプレグ積層体上にハニカムコアを配置し、さらに、ハニカムコア形状に馴染むように、上部表皮となる第１プリプレグ積層体を載置して、ハニカムコアを被覆する。このときホットドレープ装置を用いて賦形してもよい。

【0005】

なお、プリプレグ積層体はプリプレグシートを複数枚積層させたものである。プリプレグシートは、炭素繊維等の補強材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたものでありシート状に形成されている。

【0006】

さらに、賦形されたハニカムコアサンドイッチ構造体を治具台とともにバギングし、オートクレーブ装置に搬送し、加熱加圧する。これにより樹脂が硬化しハニカムコアサンドイッチ構造体が成形される。

【0007】

熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。また、熱硬化性樹脂に代えてポリアミド樹脂やポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００３−２００５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記にて簡単なハニカムコアサンドイッチ構造体について説明したが、実際には細々としたいくつかの工程を含む。工程が複雑化すると、製品コストに影響を与える。工程が複雑化することにより、不具合の発生リスクが高くなる。したがって、工程を少しでも減らすことが重要となる。

【0010】

上記細々としたいくつかの工程には、スプライス処理やスタビライズ処理がある。スプライス処理後には加熱成形される。スタビライズ処理後には加熱成形される。

【0011】

本願発明者は、スプライス処理後およびスタビライズ処理後の加熱成形工程を省略することを検討した。

【0012】

本発明は上記課題を解決するものであり、ハニカムコアサンドイッチ構造体の製造工程を簡略化できる圧力パッドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決する本発明は、ハニカムコアサンドイッチ構造体を真空引きし、加熱加圧して成形するための脱着可能な圧力パッドである。ハニカムコアサンドイッチ構造体は、ハニカムコアと、前記ハニカムコアの上下に設けられた繊維強化プラスチックとからなる。圧力パッドは、前記ハニカムコアサンドイッチ構造体の上部に対向する天面部と、前記ハニカムコアサンドイッチ構造体の側部に対向する側面部と、前記ハニカムコアサンドイッチ構造体の縁部に対向する周縁部と、を有する。ハニカムコアサンドイッチ構造体は、ハニカムコアサンドイッチ構造体の外形に対応する形状を有し、熱硬化する非シリコン系の合成ゴムからなる圧力パッド本体と、前記圧力パッド本体表面に接着される離型フィルムと、前記圧力パッド本体に内装される繊維強化プラスチックよりなるインナーシェルと、を備える。

【0014】

非シリコン系合成ゴムは、繊維強化プラスチックとの親和性が高い。加熱加圧成形により、圧力パッド本体と、離型フィルムと、インナーシェルとが一体成形される。すなわち製造容易である。

【0015】

また、インナーシェルは製品製造時（圧力パッド使用時）に外部からの圧力に対抗する。これにより、従来工程の幾つかを省略できる。

【0016】

好ましくは、前記側面部の下部と前記周縁部を跨ぐ位置に、第１インナーシェルが介挿され、前記第１インナーシェルは、熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、前記熱可塑性樹脂の軟化温度は、前記合成ゴムの硬化温度より低い。

【0017】

これにより、圧力パッド使用時（製品製造時）において、第１インナーシェルは、比較的低温時には軟化せず外部からの側面への圧力に対抗する。比較的高温時には軟化しながら変形し、ハニカムコアサンドイッチ構造体の寸法誤差に追従する。

【0018】

更に、好ましくは、前記天面部に対応する位置に、第２インナーシェルが介挿され、前記第２インナーシェルは、熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、前記熱可塑性樹脂の軟化温度は、前記合成ゴムの硬化温度より高い。

【0019】

これにより、圧力パッド使用時（製品製造時）において、第２インナーシェルは、軟化せず、外部からの天面への圧力に対抗する。

【0020】

更に、好ましくは、前記天面部に対応する位置に、第２インナーシェルが介挿され、前記第２インナーシェルは、熱硬化性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、前記合成ゴムの硬化温度域と前記熱硬化性樹脂の硬化温度域とが重なる。

【0021】

これにより、圧力パッド使用時（製品製造時）において、第２インナーシェルは、硬化状態を維持し、外部からの天面への圧力に対抗する。

【0022】

更に好ましくは、前記第２インナーシェルは炭素繊維よりなるトウを介して外部に連通している。

【0023】

これにより、圧力パッド製造時（製品製造時）において発生する有機溶剤ガスを排出する。

【0024】

上記課題を解決する本発明は、圧力パッドの製造方法である。治具台上に、成形前のハニカムコアサンドイッチ構造体またはハニカムコアサンドイッチ構造体相当の型を設置し、前記ハニカムコアサンドイッチ構造または前記型を覆うように、前記合成ゴムと、前記離型フィルムと、前記インナーシェルとを配置し、更に、真空バックにより被覆し、真空引きして加熱加圧する。

【0025】

製品製造に用いるオートクレーブ装置を用いて、製品製造と類似した工程を経て、圧力パッドを一体成形することができる。すなわち、容易に製造できる。

【0026】

好ましくは、前記治具台は自由曲面を有する。

【0027】

治具台が自由表面を有する場合、製造容易に係る効果が顕著となる。

【0028】

上記課題を解決する本発明は、ハニカムコアサンドイッチ構造体の製造方法である。治具台上に、成型前のハニカムコアサンドイッチ構造体を設置し、前記ハニカムコアサンドイッチ構造を覆うように、上記圧力パッドを装着し、更に、真空バックにより被覆し、前記ハニカムコアサンドイッチ構造を真空引きして加熱加圧し、前記真空バックおよび前記圧力パッドを取り外す。

【0029】

これにより、従来工程の幾つかを省略できる。

【発明の効果】

【0030】

本発明にかかる圧力パッドを用いれば、ハニカムコアサンドイッチ構造体の製造工程を簡略化できる。

【0031】

本発明にかかる圧力パッドは製造容易である。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】ハニカムコアサンドイッチ構造体概略

【図2】従来工程と本願工程の比較

【図3】スプライス処理概要

【図4】スタビライズ処理概要

【図5】オートクレーブ装置における加熱加圧プロファイル

【図6】圧力パッド外観

【図7】圧力パッド詳細断面

【図8】工程説明（施工前）

【図9】工程説明（積層完了）

【図10】工程説明（バギング完了）

【図11】第２実施形態における工程説明

【図12】変形例１に係る圧力パッド

【図13】変形例２に係る圧力パッド

【発明を実施するための形態】

【0033】

＜概要＞
本願発明の概要について説明する。本願対象は、ハニカムコアサンドイッチ構造体を含む。

【0034】

図１は、ハニカムコアサンドイッチ構造体概略である。部分断面斜視図で表すとともに、ハニカムコアを抜粋し拡大している。

【0035】

ハニカムサンドイッチ構造は、ハニカムコアと、ハニカムコア下面に設けられた繊維強化プラスチック下部と、ハニカムコア上面に設けられた繊維強化プラスチック上部とからなる。繊維強化プラスチック上部および繊維強化プラスチック下部は、プリプレグシートが積層されて形成される。

【0036】

なお、ハニカムコアは、上下方向からの力には強く、側面方向からの力に弱い。そのため、一般的に、側面を傾斜させ、側面方向からの力を直接受けないようにすることもある。説明の便宜上、短辺側を上とし、長辺側を下とする。

【0037】

図２は、従来工程概略と本願工程概略の比較図である。まず、従来工程概略について説明する。まず、ハニカムコアを加熱して成形する（コアヒートフォーム）。その後、スプライス処理やスタビライズ処理をおこなう。

【0038】

図３はスプライス処理概要の説明図である。ただし、模擬処理を示す。ハニカムコアサンドイッチ構造体の寸法が大きいと、一つのハニカムコアでコアを形成することが難しい。したがって発泡接着剤を用いて複数のハニカムコアを接合し一体とする。しかしながら、この状態でＦＲＰシートを積層し、オートクレーブ装置内で加熱加圧すると、対応箇所に沿って凹みが発生することがある。これを防ぐために、当該箇所の補強が必要になる。

【0039】

図４はスタビライズ処理概要の説明図である。ハニカムコアは、上下方向からの力には強く、側面方向からの力に弱い。オートクレーブ装置内で加熱加圧すると、側面（とくに側面下側）が大きく変形し損傷するおそれがある。これを防ぐための補強が必要である。

【0040】

スプライス処理後には加熱成形される。スタビライズ処理後には加熱成形される。これにより確実に補強される。

【0041】

その後、プリプレグシートを積層する。積層完了後、未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体１を治具台３０とともにバギングし、オートクレーブ装置に搬送し、加熱加圧する。これにより樹脂が硬化しハニカムコアサンドイッチ構造体（製品２）が成形される。

【0042】

図５は、オートクレーブ装置における加熱加圧プロファイル例である。横軸は時間である。ただし、一例であり本願はこれに限定されない。

【0043】

まず、真空バッグ内を−０．１ＭＰａに減圧する。減圧状態で加熱を開始する。さらに、減圧を維持しつつ、加圧を開始する。加圧を増しながら減圧状態を徐々に大気圧に戻す。このときの温度を１２０℃（±１０℃）程度とする（第１加熱段階）。また、０．３ＭＰａまで加圧する。

【0044】

さらに、数十分〜数時間かけて、１８０℃（±２０℃）程度とし、数時間維持する（第２加熱段階）。たとえばエポキシ樹脂の場合１６０℃超にて硬化が開始する。その後、また１時間程度かけて６０℃以下まで冷却し、除圧を始める。

【0045】

治具台とともにオートクレーブ装置から搬出し、製品２を脱型する。

【0046】

図２に戻り、本願工程概略について説明する。本願工程は従来工程とほぼ同様であるが、本願工程は、圧力パッド１０を用いることにより、スプライスライン処理後およびスタビライズ処理後の加熱成形を省略することを特徴とする。

【0047】

＜圧力パッド（第１実施形態）＞
〜圧力パッド構成概要〜
図６は、圧力パッド１０の概略構成を示す部分断面斜視図である。

【0048】

圧力パッド１０は、未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体（積層体１）に装着し、硬化後のハニカムコアサンドイッチ構造体（製品２）から取り外すよう使用する。すなわち製品に脱着可能である。

【0049】

したがって、圧力パッド１０は製品２に対応する形状を有する。すなわち、天面部１１と、側面部１２と、周縁部１３とを有する。

【0050】

圧力パッド１０がハニカムコアサンドイッチ構造体１に装着された状態において、天面部１１はハニカムコアサンドイッチ構造体１の上部に対向し、側面部１２はハニカムコアサンドイッチ構造体１の側部に対向し、周縁部１３はハニカムコアサンドイッチ構造体１の縁部に対向する。圧力パッド周縁部１３はハニカムコアサンドイッチ構造体１の縁部より一回り大きく、圧力パッド１０は治具台３０とともにハニカムコアサンドイッチ構造体１を完全に被覆する。

【0051】

天面部１１は略平板状であり、側面部１２は天面部１１周縁から下方に連設され、周縁部１３は側面部１２下端から張り出す様に水平に連設されている。その結果、中空空間を備えた帽子のような形状となる。

【0052】

圧力パッド１０は、圧力パッド本体１６と、離型フィルム１７と、インナーシェル１８，１９とを備える。インナーシェル（第１インナーシェル）１８は側面部１２下部と周縁部１３を跨ぐ位置に介挿されている。インナーシェル（第２インナーシェル）１９は天面部に対応する位置に介挿されている。

【0053】

〜構成詳細〜
図７は、圧力パッド１０の詳細構成を示す断面図である。

【0054】

圧力パッド本体１６は、ハニカムコアサンドイッチ構造体１の外形に対応する形状を有する。熱硬化する非シリコン系の合成ゴムからなる。ただし、非シリコン系の合成ゴムには、物性に影響しない程度に微量のシリコン成分を含む場合もある。

【0055】

硬化温度については、製品製造に用いるオートクレーブ装置において、熱硬化することが好ましい。たとえば、１８０℃（±２０℃）程度で熱硬化することが好ましい。さらに、２００℃（±２０℃）程度の耐熱性を有することが好ましい。

【0056】

試作モデルでは、エアテックインターナショナル社の製品名「エアパッドゴム」を用いた。エアパッドゴムは、未硬化非シリコン系の合成ゴムであり、加熱により１７６℃とし、加圧により０．６ＭＰａとし、約２時間で硬化し、２０４℃の耐熱性を有する。

【0057】

なお、高い耐熱性を有する合成ゴムとして、アクリルゴムＡＣＭ，ＡＮＭ、エチレン酢酸ビニルゴムＥＶＡ、エピクロルヒドリンゴムＣＯ，ＥＣＯなどがある。

【0058】

離型フィルム１７は、圧力パッド本体１６両表面に接着されている。フッ素系フィルムが好ましい。試作モデルでは、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）フィルムを用いた。

【0059】

インナーシェル１８は、熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、熱可塑性樹脂は比較的低温（たとえば６０〜１００℃）で軟化することが好ましい。たとえば、アクリル樹脂ＰＭＭＡ、ポリプロピレン樹脂ＰＰなどを想定する。

【0060】

インナーシェル１９は、熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、熱可塑性樹脂は比較的高温（たとえば１８０〜２２０℃）で軟化することが好ましい。たとえば、ポリカーボネート樹脂ＰＣ、ナイロン６樹脂（ポリアミド）ＰＡ６、ポリエーテルイミド樹脂ＰＥＩ、ポリエチレンテレフタラート樹脂ＰＥＴ、ポリフェニレンサルファイド樹脂ＰＰＳ、ポリエーテルエーテルケトン樹脂ＰＥＥＫなどを想定する。

【0061】

圧力パッド本体（合成ゴム）の硬化温度と、インナーシェル（熱可塑性樹脂）の軟化温度の関係については、製造方法にて詳述する。

【0062】

〜圧力パッド製造方法〜
圧力パッド１０の製造方法は、ハニカムコアサンドイッチ構造体製品２の製造方法と類似している。

【0063】

治具台３０上に、ハニカムコアサンドイッチ構造体相当の型を設置し、型を覆う様に、離型フィルム１７、未硬化合成ゴム１６、セミプレグ１８，１９、未硬化合成ゴム１６、離型フィルム１７の順に積層する（図７参照）。

【0064】

積層完了後、未硬化の圧力パッド１０を治具台３０とともに真空バックによりバギングし、オートクレーブ装置に搬送し、加熱加圧する。

【0065】

このとき、第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂の軟化温度は、合成ゴム１６の硬化温度より低い。また、第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂の軟化温度は、合成ゴム１６の硬化温度より高い。したがって、オートクレーブ装置にて第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂の軟化温度以上（比較的高温）になる様に加熱する。

【0066】

試作モデルでは、加熱により２００℃とし、加圧により０．６ＭＰａとし、約２時間維持し、降温減圧させた。合成ゴム１６、第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂、第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂の状態変化について説明する。

【0067】

常温において合成ゴムは半硬化（通称Ｂステージ）であるが、１８０℃で硬化する。２００℃でも硬化を継続する。一連の加熱により確実に硬化する。降温後も硬化状態が維持される（固化）。

【0068】

第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂は比較的低温（たとえば６０〜１００℃）で軟化し、加熱の間、軟化状態を維持する。降温時に軟化温度以下となると、固化する。

【0069】

第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂はたとえば２００℃で軟化し、降温により固化する。

【0070】

すなわち、一連の加熱加圧により、まず、第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂が軟化し、合成ゴム１６が硬化し、第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂が軟化する。

【0071】

降温により、第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂は固化し、第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂が固化する。合成ゴム１６は硬化したままである。

【0072】

〜圧力パッド製造方法効果〜
このとき、合成ゴムは非シリコン系であるため、繊維強化プラスチックとの親和性が高く、一連の加熱加温により圧力パッド本体１６と、インナーシェル１８，１９とが一体成形される。

【0073】

また、合成ゴムの接着性により、一連の加熱加温により、合成ゴム１６と離型フィルム１７も一体となる。

【0074】

以上のように、製品製造に用いるオートクレーブ装置を用いて、製品製造と類似した工程を経て、圧力パッドを一体成形することができる。すなわち、容易に製造できる。

【0075】

第１インナーシェル１８、第２インナーシェル１９とも、熱可塑性樹脂を用いるため、第２実施形態（後述）と比べても、加熱時間を短縮でき、トウ（ＴＯＷ）追加工程も不要であり、製造容易性は顕著になる。

【0076】

また、特に治具台３０が既存である場合や自由曲面を有する場合には、上記圧力パッド１０の製造容易性は顕著になる（後述）。

【0077】

ところで、本願主題はハニカムコアサンドイッチ構造体の製造工程を簡略化するものである。一見すると、圧力パッド１０製造工程が付加され、本願主題に逆行しているようにも思われる。しかし、圧力パッド１０は製造容易であり、かつ、繰り返しの使用が可能なため、圧力パッド１０製造は、全体工程に対しほとんど負担とならない。

【0078】

〜圧力パッド製造方法変形例〜
上記実施形態においては、第２インナーシェルとなるセミプレグを積層し、一体成形したが、変形例として、あらかじめ、セミプレグを加熱して、軟化および固化を経た第２インナーシェルを成形し、別途成形された第２インナーシェル１９を積層時に介挿してもよい。

【0079】

変形例の場合、合成ゴム１６の硬化温度に着目し、オートクレーブ装置にて、加熱により１８０℃（上記実施形態より低温）とし、加圧により０．６ＭＰａとし、約２時間維持する。このとき、第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂は軟化せず固化状態を維持する。当然、降温後も固化状態を維持する。

【0080】

変形例においては、別途第２インナーシェル１９を成形する手間はあるものの、本製品製造工程を含めた全体工程から判断すれば、実施形態同様の製造容易性を維持する。また、変形例により製造された圧力パッドも実施形態の圧力パッド１０と同構成となり、同様に使用が可能である。

【0081】

〜圧力パッド使用方法（製品製造）概要〜
図２に戻り、本願工程概略について説明する。本願製品製造工程は従来製品製造工程とほぼ同様であるが、本願製品製造工程は、圧力パッド１０を用いることにより、スプライスライン処理後およびスタビライズ処理後の加熱成形を省略することを特徴とする。

【0082】

なお、製品に用いるＦＲＰはエポキシ樹脂等、熱硬化性樹脂であることを前提として以下説明するが、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂は加熱により軟化するが、冷却により固化する。

【0083】

図８〜図１０は、製品製造工程における各状態を説明する図面である。圧力パッド１０の試作モデルが図示されている。

【0084】

図８は、施工前の状態である。治具台３０が記載されている。まず、ハニカムコアを加熱して成形する（コアヒートフォーム）。その後、スプライス処理やスタビライズ処理をおこなう。ただし、スプライスライン処理後およびスタビライズ処理後の加熱成形を省略する。

【0085】

その後、ハニカムコアを設置し、プリプレグシートを積層し、未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体（積層体１）とする。積層完了後、圧力パッド１０を積層体１に装着し（図９の状態）、積層体１を治具台３０とともに真空バッグによりバギングし（図１０の状態）、オートクレーブ装置に搬送し、加熱加圧プロファイル（図５）に基づいて加熱加圧する。これにより樹脂が硬化しハニカムコアサンドイッチ構造体（製品２）が成形される。

【0086】

治具台３０とともにオートクレーブ装置から搬出し、製品２を脱型する。脱型には、圧力パッド１０を製品２から取り外すことも含む。さらに、離型フィルム１７により、圧力パッド１０を製品２から容易に取り外すことができ、真空バッグも容易に取り外すことができる。

【0087】

〜圧力パッド使用時の作用効果〜
・作用効果１
図５における加熱加圧プロファイルにおいて、第１加熱段階と第２加熱段階が記載されている。第１加熱段階では積層体１の硬化はほとんどされていない。ハニカムコアの側面下側の損傷は、第１加熱段階、とくに増圧時に最も発生しやすい。

【0088】

第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂は、軟化温度（たとえば６０〜１００℃）未満では固化状態を維持している。したがって、外部からの圧力に確実に対抗できる。一方で、スタビライズ処理のための補強も、製品の加熱成形と同時に加熱成形される。したがって、従来工程におけるスタビライズ処理後の加熱成形工程が不要となり、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【0089】

・作用効果２
第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂は、比較的低温な軟化温度で、軟化する。一方で、第１インナーシェル１８は合成ゴム１６内に拘束されており、第１インナーシェル１８が極端に変形するわけではない。すなわち、第１インナーシェル１８は合成ゴム１６とともに適度に変形する。なお、合成ゴム１６は硬化後も適度な弾性を有する。

【0090】

ところで、未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体（積層体１）に積層工程における寸法誤差を伴う。一方、圧力パッド１０は繰り返し使うことを想定している。その結果、圧力パッド１０は積層体１の寸法誤差に対応できない様にも思われる。

【0091】

これに対し、合成ゴム１６および第１インナーシェル１８は第２加熱段階以降（もしくは軟化温度以上）では、適度に変形して積層体１の寸法誤差に追従しつつ、外部からの圧力に対抗する。その間に、積層体１の硬化が進み、積層体１自身が外部からの圧力に対抗できるようになる。

【0092】

僅かであれば積層体１の寸法誤差を許容できることにより、寸法管理の手間が軽減される。寸法管理自体が不要になるわけではないが、過度の寸法管理から解放される結果、この点でも、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【0093】

・作用効果３
第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂の軟化温度は比較的高温である。言い換えると、製品製造工程の加熱加圧プロファイル（図５）における温度では軟化せず、固化状態を維持している。したがって、外部からの圧力に確実に対抗できる。一方で、スプライス処理のための補強も、製品の加熱成形と同時に加熱成形される。したがって、従来工程におけるスプライス処理後の加熱成形工程が不要となり、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【0094】

・作用効果４
上記において説明を省略したが、従来工程において、未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体１を治具台３０上に固定する処理が必須である。

【0095】

これに対し、圧力パッド周縁部１３はハニカムコアサンドイッチ構造体１の縁部より一回り大きく、圧力パッド周縁部１３が治具台３０に密着することにより、ハニカムコアサンドイッチ構造体１の縁部を治具台３０に押さえつけことができる。すなわち、圧力パッド１０装着により未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体１を治具台３０上に固定できる。したがって、従来工程における治具台への固定処理が不要となり、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【0096】

〜使用時変形例〜
上記実施形態においては、圧力パッド１０装着によりスプライス処理後の加熱成形工程およびスタビライズ処理後の加熱成形工程を省略したが、スプライス処理時補強およびスタビライズ処理時の補強は行った。これに対し、変形例として、スプライス処理時の補強およびスタビライズ処理時の補強を省略してもよい。

【0097】

圧力パッド１０において、第１インナーシェル１８は側方からの圧力から積層体１を保護する（上記作用効果１および２）。第２インナーシェル１９は上方からの圧力から積層体１を保護する（上記作用効果３）。したがって、スプライス処理時の補強およびスタビライズ処理時の補強が不要となり、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【0098】

〜効果まとめ〜
製品製造時に圧力パッド１０を用いることにより、以下の効果が得られる。

【0099】

インナーシェル１８，１９が外部からの圧力に対抗することにより、スプライスライン処理後およびスタビライズ処理後の加熱成形を省略することができる。さらには、スプライス処理時の補強およびスタビライズ処理時の補強を省略してもよい。

【0100】

第１インナーシェル１８が微小変形し寸法誤差に追従することにより、積層体１の寸法誤差管理手間を軽減できる。圧力パッド周縁部１３が治具台３０に密着することにより、治具台への固定処理を省略できる。

【0101】

これらにより、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【0102】

また、圧力パッド１０は製品製造類似の工程を経て、一体成形により容易に製造できる。また、圧力パッド１０は繰り返し使用可能である。したがって、圧力パッド１０製造は、全体工程に対しほとんど負担とならず、上記効果を阻害しない。

【0103】

上記実施形態において、治具台３０が既存である場合や自由曲面を有する場合に限定されないが、治具台３０が既存である場合や自由曲面を有する場合には上記硬化は顕著になる（後述）。

【0104】

＜圧力パッド（第２実施形態）＞
〜圧力パッド構成〜
第２実施形態における圧力パッド２０は、第１実施形態における圧力パッド１０の第２インナーシェル１９を変更するものである。

【0105】

すなわち、第１実施形態の第２インナーシェル１９は熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなるのに対し、第２実施形態の第２インナーシェル２９は熱硬化性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなる。

【0106】

天面部１１と、側面部１２と、周縁部１３とから形成される形状や、圧力パッド本体１６と、離型フィルム１７と、インナーシェル１８からなる構成は、第１実施形態と共通する。

【0107】

第２インナーシェル２９は炭素繊維よりなるトウ（ＴＯＷ）２１を介して外部に連通している。

【0108】

合成ゴム１６の硬化温度域と熱硬化性樹脂２９の硬化温度域とは重なる。例えば、合成ゴム１６は１８０℃（±２０℃）程度で熱硬化するのに対し、熱硬化性樹脂２９も１８０℃（±２０℃）程度で熱硬化する。さらに、熱硬化性樹脂２９は、２００℃（±２０℃）程度の耐熱性を有することが好ましい。

【0109】

熱硬化性樹脂２９の具体例として、エポキシ樹脂ＥＰ、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等を想定する。

【0110】

〜圧力パッド製造方法〜
第２実施形態における圧力パッド２０の製造方法は、第１実施形態における圧力パッド１０の製造方法とほぼ共通する。

【0111】

治具台３０上に、ハニカムコアサンドイッチ構造体相当の型を設置し、型を覆う様に、離型フィルム１７、未硬化合成ゴム１６、セミプレグ１８、プレプレグ２９、トウ２１、未硬化合成ゴム１６、離型フィルム１７の順に積層する。

【0112】

図１１は、プレプレグ２９を積層するとともに、プレプレグ２９が外部と連通可能となるように、プレプレグ２９の四方にトウ２１を配設した状態を説明する図である。

【0113】

積層完了後、未硬化の圧力パッド１０を治具台３０とともに真空バックによりバギングし、オートクレーブ装置に搬送し、加熱加圧する。

【0114】

このとき、第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂の軟化温度は、合成ゴム１６の硬化温度より低い。第２インナーシェル１９の熱硬化性樹脂の硬化温度域と、合成ゴム１６の硬化温度域とは重なる（おおよそ同じ）。したがって、オートクレーブ装置にて合成ゴム１６の硬化温度以上になる様に加熱する。

【0115】

試作モデルでは、加熱により１８０℃とし、加圧により０．６ＭＰａとし、約２時間維持し、降温減圧させた。

【0116】

第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂は比較的低温（たとえば６０〜１００℃）で軟化し、加熱の間、軟化状態を維持する。

【0117】

合成ゴム１６と第２インナーシェル１９の熱硬化性樹脂とはおよそ１８０℃程度で硬化する。

【0118】

加熱時に第２インナーシェル１９の熱硬化性樹脂から発生する有機溶剤ガスは、トウ２１を介して排出される。

【0119】

降温により、第１インナーシェル１８の熱可塑性樹脂は固化する。合成ゴム１６は硬化したままであり、第２インナーシェル１９の熱硬化性樹脂は硬化したままである。

【0120】

第１実施形態における熱可塑性樹脂１９と同様に第２実施形態の熱硬化性樹脂２９も合成ゴム１６との親和性がよい。一連の加熱加温により圧力パッド本体１６と、インナーシェル１８，２９とが一体成形される。また、合成ゴムの接着性により、一連の加熱加温により、合成ゴム１６と離型フィルム１７も一体となる。すなわち製造容易である。

【0121】

〜圧力パッド使用方法〜
第２実施形態における圧力パッド２０の使用方法は、第１実施形態における圧力パッド１０の使用方法とほぼ共通する。

【0122】

すなわち、未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体（積層体）１に、圧力パッド２０を装着し、オートクレーブ装置により加熱加圧成形し、脱型時に圧力パッド２０を製品２から取り外す。

【0123】

圧力パッド２０使用による作用効果も圧力パッド１０使用による作用効果とほぼ共通する。

【0124】

ただし、第１実施形態における第２インナーシェル１９の熱可塑性樹脂は比較的高温で軟化するため、製品製造工程の加熱加圧プロファイルでは固化状態を維持するのに対し、第２実施形態における第２インナーシェル２９の熱硬化性樹脂は、硬化状態を維持する。

【0125】

これにより、外部からの圧力に確実に対抗でき、従来工程におけるスプライス処理後の加熱成形工程が不要となる点は、同じである（作用効果３）。

【0126】

＜圧力パッド（変形例）＞
〜変形例１〜
図１２は変形例１に係る圧力パッドである。第１実施形態および第２実施形態では、第１インナーシェル１８および第２インナーシェル１９，２９を備えているのに対し、変形例１に係る圧力パッドは、第１インナーシェル１８のみを備え、第２インナーシェル１９，２９がない。

【0127】

製品が比較的小型でコア分割不要な場合や、スプライス処理が充分された場合などは、第２インナーシェル１９，２９が不要となる。

【0128】

〜変形例２〜
図１３は変形例２に係る圧力パッドである。第１実施形態および第２実施形態では、第１インナーシェル１８および第２インナーシェル１９，２９を備えているのに対し、変形例２に係る圧力パッドは、第２インナーシェル１９，２９のみを備え、第１インナーシェル１８がない。第２インナーシェル１９，２９には、第１実施形態における熱可塑性樹脂１９を用いてもよいし、第２実施形態における熱硬化性樹脂２９を用いてもよい。

【0129】

製品が比較的肉薄（嵩高がない）の場合は、側面変形のおそれが少なく、第１インナーシェル１８が不要となる。
＜治具＞
本願は、治具台３０が既存である場合や自由曲面を有する場合に限定されるものではない（新設や平面や単純曲面を含んでもよい）が、治具台３０が既存である場合や自由曲面を有する場合には、本願効果が顕著となる。

【0130】

自由曲面とは、空間に交点と曲率をいくつか設定し、高次方程式でそれぞれの交点を補間して表現される曲面である。球面や円柱面などのように単純な数式で表わすことのできる単純曲面とは異なる。

【0131】

なお、航空機や自動車など工業製品は自由曲面を有する。また、図８に示す試作モデルに用いた治具台は、自由曲面を有する。

【0132】

自由曲面に対応するように、数値データに基づいて圧力パッドを詳細に設計することは手間がかかる。既存治具台の場合、自由曲面の設計データを確認できず、計測により再取得する場合もあり得る。

【0133】

本願圧力パッドは、自由曲面を有する既存治具台上において製造するため、必然的に既存治具台の自由曲面形状に追従する。したがって、設計段階の詳細な検討は不要となり、また、自由曲面の設計データがなくても製造可能である。

【0134】

また、製品が自由曲面を有する場合、寸法誤差が出やすく、寸法管理が厳格になる傾向がある。本願圧力パッドは、寸法誤差を緩和できる。過度の寸法管理から解放される結果、製品製造工程の簡素化を図ることができる。

【符号の説明】

【0135】

１ 未硬化のハニカムコアサンドイッチ構造体（積層体）
２ 硬化後のハニカムコアサンドイッチ構造体（製品）
１０ 圧力パッド
１１ 天面部
１２ 側面部
１３ 周縁部
１６ 圧力パッド本体
１７ 離型フィルム
１８ 第１インナーシェル（熱可塑性樹脂を含む）
１９ 第２インナーシェル（熱可塑性樹脂を含む）
２０ 圧力パッド
２１ トウ
２９ 第２インナーシェル（熱硬化性樹脂を含む）
３０ 治具台

【要約】

ハニカムコアサンドイッチ構造体の製造工程を簡略化でき、製造容易な圧力パッドを提供する。
圧力パッド１０は製品２に対応する形状を有し、天面部１１と、側面部１２と、周縁部１３とを有する。圧力パッド１０は、圧力パッド本体１６と、離型フィルム１７と、インナーシェル１８，１９とを備える。圧力パッド本体１６は非シリコン系合成ゴムよりなる。第１インナーシェル１８は側面部１２下部と周縁部１３を跨ぐ位置に介挿される。熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、熱可塑性樹脂は比較的低温で軟化する。第２インナーシェル１９は天面部に対応する位置に介挿される。熱可塑性樹脂を含む繊維強化プラスチックよりなり、熱可塑性樹脂は比較的高温で軟化する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】