人工缺陷材料及FRP结构体的制造方法技术

FRP结构体的人工缺陷材料(10)具备强化纤维基材(14)的多个层、基体树脂(16)、耐热高线膨胀性材料(20)，其中，在FRP结构体的高温成型时，在层间配置的耐热高线膨胀性材料(20)热膨胀而在强化纤维基材(14)的层间成型为规定形状，在成型后的常温下，耐热高线膨胀性材料(20)热收缩而在与强化纤维基材(14)之间形成有因收缩差而形成的空隙。耐热高线膨胀性材料(20)的线膨胀系数相对于FRP结构体的线膨胀系数具有规定值以上的值，具有承受成型温度的定形性及耐热性。

Artificial defect material and method for manufacturing FRP structure

Artificial defects in material FRP structure (10) with enhanced fiber substrate (14) multiple layer and matrix resin (16), high thermal expansion material (20), which, in the high temperature forming FRP structure, expansive material in the interlayer configuration of the heat-resistant wire (20) thermal expansion in strengthening the fiber substrate (14) layer forming into a predetermined shape, after molding at room temperature, high thermal expansion material (20) in the thermal shrinkage and strengthening fiber substrate (14) with voids formed due to shrinkage difference between. The coefficient of linear expansion of the heat resistant high expansion material (20) has more than the prescribed value relative to the linear expansion coefficient of the FRP structure, and has the setting property and the heat resistance to bear the molding temperature.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】人工缺陷材料及FRP结构体的制造方法
本专利技术涉及在FRP(纤维增强塑料)结构体成型后进行的超声波探伤试验的校正中使用的、人工缺陷材料及FRP结构体的制造方法。
技术介绍
近年来，FRP结构体对于工业制品的适用范围正在扩大。作为FRP结构体的优势，可举出如下的点，即，能够通过一体成型而实现部件数量、及组装工时的削减，以及实现结构体的轻量化。在FRP结构体中，对强度的可靠性的要求也高。因此，对成型后的FRP结构体进行非破坏检查而正确地对有无缺陷进行测定是重要的。在进行非破坏检查时，需要形成有人工缺陷的标准试片，特别地，优选使用具有与可产生的缺陷的形状相似的缺陷的标准试片。在FRP产生的缺陷形态之一为层间剥离，最适于标准试片的模拟的人工缺陷材料为空隙(与有无气体无关)。该人工缺陷材料的空间具有在穿透法的超声波探伤试验中遮挡超声波传递、在反射法中有效地反射超声波的特性。以往，作为人工缺陷材料的构造及制造方法，(日本)特开平10－227773号公报(专利文献1)中记载有如下的专利技术，即，使球径为30～150μm的中空玻璃微球在厚度为0.1～0.3mm的硅胶制的结合基材中均匀地分散而作为人工缺陷材料。专利文献1中记载的中空玻璃微球在其内部具有气体。将玻璃球包覆的硅胶具有较好的超声波特性，故而在穿透法及反射法这两种超声波探伤检查方法中，能够得到优良的超声波特性。专利文献1的段落[0006]中记载了如下的内容，即，在人工缺陷材料埋设具有与材料不同的声阻抗的四氟乙烯膜。另外，以往在进行FRP结构体的一体成型化时，像波纹构造那样经常产生想要在强化纤维基材的层间形成空隙的部位。在将具有层间空隙的FRP结构体成型时，成型时压力的施加方法或、夹具和芯子的组合方法成为问题。以往，作为在FRP结构体中在层间形成空隙的方法，(日本)特开平8－52812号公报(专利文献2)中公开了如下的复合材料成型体的制造方法，即，在外模框内安装预浸渍复合材料，在预浸渍复合材料的层间空隙部填充并组装由外皮材料将硅油(高膨胀材料)密闭的心轴夹具(マルドレル冶具)，进行加热使硅油膨胀。在该制造方法中，通过硅油的膨胀，从内侧对预浸渍复合材料进行加压成型。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开平10－227773号公报专利文献2：(日本)特开平8－52812号公报在专利文献1中记载的人工缺陷材料中，将中空玻璃微球的内部的空隙作为缺陷部分的代替。中空玻璃微球的内部的空隙散布于人工缺陷材料的内部，故而形状不同于FRP结构体中产生的因层间剥离引起的连续的空隙。因此，在用作FRP结构体的超声波探伤试验用的标准试片的情况下，得到的波形不同或干扰变多，需要另外进行校正等，因此操作性不佳。专利文献1中记载的人工缺陷材料以中空玻璃微球的含有率为30～60％左右的方式添加。如引用文献1的段落[0031]、[0032]等所述，这是由于在中空玻璃微球的含有率在30％以下的情况下，人工缺陷材料的穿透法的衰减率及反射法的反射率下降的可能性变高。另外，当中空玻璃微球的含有率超过60％时也具有人工缺陷材料的强度不足等问题。如专利文献1的段落[0006]所述，在使用了四氟乙烯膜的人工缺陷材料的情况下，具有如下的问题，即，膜不从复合材料脱模而保持密合，完全起不到人工缺陷材料的功能，或者只局部地剥离，缺陷尺寸不清楚、不正确，作为标准试片的可靠性、稳定性低。在通过标准试片得到的信号的S/N比低的情况下，需要变更了超声波的焦点等的二次检查，在超声波探伤试验中需要大量工时。另外，专利文献2中记载的复合材料成型体的制造方法为，对FRP结构体的层间空隙使用硅油等定形性差的心轴夹具而从层间空隙的内部对预浸渍复合材料进行加压成型(中空成型)。因此，无法规定FRP结构体中的层间空隙的内部形状的精度或、局部位置的厚度的精度。另外，无法通过一次的成型将层间空隙的内部形状形成为复杂的形状。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供高精度地成形有层间空隙的FRP结构体的制造方法、以及FRP结构体、或可用作人工缺陷材料的FRP结构体。本专利技术的人工缺陷材料具备强化纤维基材的多个层和基体树脂、及耐热高线膨胀性材料。基体树脂将强化纤维基材的多个层一体化而形成FRP结构体。一般地，若在单独地准备强化纤维基材和基体树脂而形成FRP结构体的情况下，则存在准备事先将基体树脂浸渗于强化纤维基材的预浸渍材料而形成FRP结构体的情况。另外，根据需要，在强化纤维基材或预浸渍材料的层间应用粘接剂。耐热高线膨胀性材料配置在强化纤维基材(预浸渍材料)的至少一个层间。耐热高线膨胀性材料具有承受将FRP结构体形成时的成型温度的定形性及耐热性，耐热高线膨胀性材料的线膨胀系数相对于FRP结构体的线膨胀系数具有规定值以上的值。在FRP结构体的成型时，在上升至高于常温的成型温度时，耐热高线膨胀性材料热膨胀而在强化纤维基材(预浸渍材料)的层间成型规定形状。在FRP结构体的成型后的常温下，耐热高线膨胀性材料热收缩而在耐热高线膨胀性材料与强化纤维基材(预浸渍材料)的层之间形成有因收缩差而形成的空隙。本专利技术的人工缺陷材料的制造方法具有如下工序：配置强化纤维基材的层的工序；在强化纤维基材的至少一个层间配置耐热高线膨胀性材料的配置工序；使基体树脂浸渗于强化纤维基材的工序；使强化纤维基材、耐热高线膨胀性材料、及基体树脂上升至高于常温的成型温度而使耐热高线膨胀性材料热膨胀，在强化纤维基材的层间成型规定形状的工序；将FRP结构体下降至常温而使耐热高线膨胀性材料热收缩，在耐热高线膨胀性材料与强化纤维基材的层之间形成因收缩差而形成的空隙的工序。本专利技术的使用了预浸渍材料的人工缺陷材料的制造方法具有如下工序：在预浸渍材料的至少一个层间配置耐热高线膨胀性材料的配置工序；使预浸渍材料及耐热高线膨胀性材料上升至高于常温的成型温度而使耐热高线膨胀性材料热膨胀，在预浸渍材料的层间成型规定形状的工序；将FRP结构体下降至常温而使耐热高线膨胀性材料热收缩，在耐热高线膨胀性材料与预浸渍材料的层之间形成因收缩差而形成的空隙的工序。本专利技术的RFP结构体的制造方法具有如下工序：配置强化纤维基材的层的工序；在强化纤维基材的至少一个层间配置耐热高线膨胀性材料的配置工序；使基体树脂浸渗于强化纤维基材的工序；使强化纤维基材、耐热高线膨胀性材料、及基体树脂上升至高于常温的成型温度而使耐热高线膨胀性材料热膨胀，在强化纤维基材的层间成型规定形状的层间空隙的工序；将FRP结构体下降至常温而使耐热高线膨胀性材料热收缩，在耐热高线膨胀性材料与强化纤维基材的层之间形成因收缩差而形成的空隙的工序；将耐热高线膨胀性材料从强化纤维基材的层间抽出的脱模工序。FRP结构体具备强化纤维基材的多个层、基体树脂。基体树脂将强化纤维基材的多个层一体化而形成FRP结构体。在强化纤维基材的至少一个层间具有使用耐热高线膨胀性材料而形成的层间空隙。耐热高线膨胀性材料具有承受在将FRP结构体形成时的成型温度的定形性及耐热性。耐热高线膨胀性材料的线膨胀系数相对于FRP结构体的线膨胀系数具有规定值以上的值。另外，耐热高线膨胀性材料的肖氏硬度在A20～A70的范围内。本专利技术的使用了预浸渍材料的FRP结构体的制造方法具有如下工序：配置预浸渍材料的层的工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FRP结构体的制造方法，其特征在于，具备如下工序：在各自含有强化纤维基材的多个结构层中的邻接的第一结构层与第二结构层之间，以包含第一中间结构体的方式配置具有所述多个结构层的结构体；将所述结构体加热至所述多个结构层中含有的热固性树脂的热固化温度，以使所述第一中间结构体的热膨胀时的形状在所述结构体中成型；将所述结构体冷却至常温；关于所述第一中间结构体，在向所述热固化温度加热时，其一边膨胀一边维持形状，在向常温冷却时，其恢复至原本的形状，所述第一中间结构体具有比所述热固性树脂的线膨胀系数大规定值以上的线膨胀系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 JP 2014-2217411.一种FRP结构体的制造方法，其特征在于，具备如下工序：在各自含有强化纤维基材的多个结构层中的邻接的第一结构层与第二结构层之间，以包含第一中间结构体的方式配置具有所述多个结构层的结构体；将所述结构体加热至所述多个结构层中含有的热固性树脂的热固化温度，以使所述第一中间结构体的热膨胀时的形状在所述结构体中成型；将所述结构体冷却至常温；关于所述第一中间结构体，在向所述热固化温度加热时，其一边膨胀一边维持形状，在向常温冷却时，其恢复至原本的形状，所述第一中间结构体具有比所述热固性树脂的线膨胀系数大规定值以上的线膨胀系数。2.如权利要求1所述的FRP结构体的制造方法，其特征在于，所述第一中间结构体的肖氏硬度在A20～A70的范围内。3.如权利要求1或2所述的FRP结构体的制造方法，其特征在于，所述第一中间结构体由从硅橡胶、有机硅树脂、氟橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、或聚氨酯橡胶所构成的组中选出的材料形成。4.如权利要求1所述的FRP结构体的制造方法，其特征在于，所述多个结构层具有与所述第二结构层邻接的第三结构层，所述第一结构层、所述第二结构层、所述第三结构层层积，配置所述结构体的工序具备如下的工序：在所述第一结构层与所述第二结构层之间配置所述第一中间结构体；在所述第二结构层与所述第三结构层之间配置所述第二中间结构体；关于所述第二中间结构体，在向所述热固化温度加热时，其一边膨胀一边维持形状，在向常温冷却时，其恢复至原本的形状，所述第二中间结构体具有比所述热固性树脂的线膨胀系数大所述规定值以上的线膨胀系数。5.如权利要求4所述的FRP结构体的制造方法，其特征在于，所述第二结构层为波形结构层，所述第一结构层和所述第三结构层为平坦的结构层，所述第一中间结构体和所述第二中间结构体交替地重复配置。6.如权利要求4或5所述的FRP结构体的制造方法，其特征在于，还具备如下工序：在所述冷却的工序后，将所述第一中间结构体和所述第二中间结构体抽出。7.如权利要求6所述的FRP结构体的制造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林诚治，植松充良，下向贵仁，林宣也，丸山勇治，服部英敬，渡边惇子，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP