芯材、皮-芯結構體、航天用設備、飛行器及皮-芯結構體的制造方法與流程

本發明涉及皮-芯結構體中使用的芯材。

背景技術：

1、使用了具有由通過單元壁劃分形成的中空柱狀單元的集合體形成的結構的芯材作為芯材的皮-芯結構體具備輕量、高剛性等優異的機械特性，因此被廣泛用于航空器、船舶等的結構部件、建材等。作為這些芯材，有由鋁箔形成的鋁蜂巢芯材、由增強纖維和基體樹脂形成的frp蜂巢芯材等，其中，在輕量化要求強烈的航空器等飛行器中，主要使用了在芳族聚酰胺纖維的無紡布中含浸酚醛樹脂而得到的芳族聚酰胺蜂巢芯材。

2、芯材大多除了輕量性和力學特性之外還要求透氣性。例如，在將皮材粘接而制成夾層結構體時，從材料中產生揮發成分、吸濕水分等氣體，有時由于氣體壓力而導致成型不良，因此需要將氣體從各單元空間排出至外部。另外，在用于人造衛星等航天用設備用途的情況下，內部的各單元空間的內部壓力與外部壓力(0壓的宇宙空間)必須一致。此外，在用于飛機等飛行器的情況下，有時由于反復飛行、氣壓變化而使空氣所含有的水分侵入并局部結露。該芯材中的水分在高度飛行時結冰，有時由于其結冰時的體積膨脹而使芯材與皮材的粘接部剝離。

3、為了向芯材賦予透氣性，此前嘗試了利用鉆頭等在單元壁上穿孔加工出大量的孔的方法(專利文獻1)、在單元壁的開口端部引入切口結構的方法(專利文獻2)。

4、現有技術文獻

5、專利文獻

6、專利文獻1：日本專利第6804340號公報

7、專利文獻2：日本專利第6549982號公報

技術實現思路

1、發明所要解決的課題

2、根據專利文獻1、2中記載的方法，雖然可得到具備透氣性的芯材，但由于在單元壁上的穿孔而使芯材的強度降低，或者由于開口端部的切口結構而與皮材之間的粘接降低等，擔心作為結構體的可靠性降低。另外，在將纖維增強塑料作為母材的情況下，由于組合了硬度不同的增強纖維基材和樹脂，因此穿孔加工本身不穩定，尤其是難以對內部的單元壁進行穿孔加工等，在加工作業方面也存在問題。本發明的目的在于提供一種具備透氣性并且同時實現了輕量性和力學特性的芯材。

3、用于解決課題的手段

4、用于解決上述課題的本發明為一種芯材，其具有由通過單元壁劃分形成的中空柱狀單元的集合體(陣列，array)形成的結構，所述單元壁由包含纖維(cf)和樹脂(cr)的纖維增強復合材料形成，并且所述單元壁的至少一部分為由纖維(cf)的集合體(組裝體，assembly)構成的多孔質結構部，且所述纖維(cf)是被樹脂(cr)包覆的纖維。

5、另外，本發明的其他方面為一種皮-芯結構體，其是將上文中記載的芯材與皮材粘接而得到的。

6、發明效果

7、通過本發明，能夠得到一種具備透氣性并且以高水平同時實現了輕量性和力學特性的芯材及皮-芯結構體。

技術特征：

1.一種芯材，其具有由通過單元壁劃分形成的中空柱狀單元的集合體形成的結構，所述單元壁由包含纖維(cf)和樹脂(cr)的纖維增強復合材料形成，并且所述單元壁的至少一部分為由纖維(cf)的集合體構成的多孔質結構部，且所述纖維(cf)是被樹脂(cr)包覆的纖維。

2.根據權利要求1所述的芯材，所述多孔質結構部具有至少在所述單元壁的厚度方向上連續的孔。

3.根據權利要求1所述的芯材，在所述單元開口的端面的面積中所述單元壁所占的每單位芯材密度的面積比率為0.075％·m3/kg以上。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的芯材，通過壓汞法測定的所述多孔質結構部的平均細孔直徑為1μm以上且200μm以下。

5.根據權利要求1～3中任一項所述的芯材，所述單元壁的密度為0.1～1.3g/cm3。

6.根據權利要求1～3中任一項所述的芯材，所述單元壁中所述纖維(cf)的面外方向的平均纖維取向角度為0～10度。

7.根據權利要求1～3中任一項所述的芯材，所述纖維(cf)的拉伸彈性模量為100gpa以上。

8.根據權利要求1～3中任一項所述的芯材，由所述單元的集合體形成的結構為蜂巢結構。

9.根據權利要求1～3中任一項所述的芯材，所述單元的集合體由具有多種多邊形的單元形狀的單元構成。

10.根據權利要求9所述的芯材，所述中空柱狀單元的開口面具有曲面形狀。

11.一種皮-芯結構體，其是在權利要求1～3中任一項所述的芯材的所述單元開口的端面的至少一面粘接皮材而得到的。

12.根據權利要求11所述的皮-芯結構體，其具有所述芯材所含有的纖維(cf)的一部分進入到所述皮材中的結構。

13.根據權利要求11所述的皮-芯結構體，所述皮材由包含纖維(sf)和樹脂(sr)的纖維增強復合材料形成。

14.根據權利要求13所述的皮-芯結構體，所述纖維(sf)為碳纖維。

15.根據權利要求11所述的皮-芯結構體，所述中空柱狀單元的開口端部附近具有所述多孔質結構部，并且在該多孔質結構部與所述皮材粘接。

16.根據權利要求15所述的皮-芯結構體，構成所述皮材的樹脂(sr)和/或粘接劑中所含的樹脂(ar)的一部分流入到所述芯材的所述多孔質結構部中。

17.根據權利要求15所述的皮-芯結構體，所述單元壁的開口端部附近的厚度比所述單元壁的中央部厚。

18.一種航天用設備，其具有權利要求1～3中任一項所述的芯材作為透氣性結構部件。

19.一種飛行器，其具有權利要求1～3中任一項所述的芯材作為沖擊吸收部件。

20.一種皮-芯結構體的制造方法，以權利要求1～3中任一項所述的芯材的開口面與皮材接觸的方式進行層疊，并進行加熱加壓從而粘接在一起。

技術總結
本發明涉及一種具備透氣性并且同時實現了輕量性和力學特性的芯材及使用其的皮?芯結構體。本發明涉及的芯材具有由通過單元壁劃分形成的中空柱狀單元的集合體形成的結構，所述單元壁由包含纖維(Cf)和樹脂(Cr)的纖維增強復合材料形成，并且所述單元壁的至少一部分為由包含樹脂(Cr)和纖維(Cf)的集合體構成的多孔質結構部。

技術研發人員：新井厚仁,本間雅登,藤岡圣
受保護的技術使用者：東麗株式會社
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21