JP2016520458A - 床又は壁装部品用の複合パネル及びそのようなパネルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)のハニカムコアと、
そのハニカムコアの両側に位置付けられ、
・ハニカムコアと接触している内側プライ、及び
・対応する内側プライと接触している外側プライとを備え、
内側プライが、
‐少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が含浸され、30g/m2以下の質量を有するガラス繊維組織Eであって、ハニカムコアと接触している織物と、
‐第1方向に沿って配向され、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブと
を備え、
外側プライが、
‐内側プライの炭素繊維ウェブの第1方向とは異なる第2方向に沿って配向され、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブであって、各外側プライの一方向性炭素繊維のウェブが、対応する内側プライの一方向性炭素繊維のウェブに対向している、ウェブと、
‐30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維織物Eと
を備えることを特徴とする複合パネルである。
‐エポキシ樹脂は、自己消火性であってもよく;
‐ハニカムコアは、いわゆる「リボン方向」である方向Lと、方向Lに対して垂直ないわゆる「展張方向」である方向Wとを有し、ここで一方向性炭素繊維のウェブの第1方向は、リボン方向である方向Lに対して垂直であってもよく;
‐外側プライの炭素繊維ウェブの第2方向は、内側プライの炭素繊維ウェブの第1方向に対して、45°〜135°、好ましくは60°〜120°、有利には90°の角度を形成していてもよく;
‐パネルは、100g/m2以下の質量を有し、30〜45重量%のエポキシ樹脂が予め含浸され、外側プライの一方向性炭素繊維のウェブの一方向性炭素繊維のものと同じ第2方向に沿って配向された少なくとも1枚、好ましくは1〜4枚の一方向性炭素繊維のウェブを、内側プライと外側プライとの間に更に備えてもよく;
‐ガラス繊維Eが、
・3,400MPaに等しい最大引張強さと、
・約70,000MPaの弾性率と、
・2.5g/cm3に等しい相対比重とを有してもよく;
‐炭素繊維が、
・4,000〜7,000MPaの最大引張強さと、
・275,000〜300,000MPaの弾性率と、
・1.8g/cm3に等しい相対比重とを有してもよく;
‐パネルは、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂と組み合わせられたパラアラミド繊維の織物を更に備えてもよく;
‐パネルは、ポリアミドイミド(Torlon(登録商標))の取付インサート(30)を更に備えてもよい。
(a)ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)のハニカムコアの両側に、内側プライを載置する工程であって、内側プライが、
‐ハニカムコアと接触し、30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維織物Eと、
‐ガラス繊維織物Eと接触し、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸され、第1方向に沿って炭素繊維が配向されるように位置付けられる一方向性炭素繊維のウェブとを備える、工程と、
(c)複合層を得るために、各内側プライの一方向性炭素繊維ウェブ上に、外側プライを載置する工程であって、外側プライが、
‐対応する内側プライの一方向性炭素繊維のウェブに対向し、内側プライの炭素繊維のウェブの第1方向とは異なる第2方向に沿って繊維が配向されるように位置付けられ、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブと、
‐第2方向に沿って配向された一方向性炭素繊維のウェブと接触し、30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維織物Eとを備える、工程とを含むことを特徴とする方法である。
‐この方法は、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された少なくとも1枚の一方向性炭素繊維のウェブを、工程(c)において載置される外側プライの一方向性炭素繊維のウェブの一方向性炭素繊維のものと同じ第2方向に沿って配向されるように載置する工程(b)を、工程(a)と工程(c)との間に更に備えてもよく;
‐工程(a)の前に、その端部に刃を備えるフライス盤を用いて、ハニカムコアの各面を機械加工してもよく、且つ/又は;
‐パネルを、その厚さの少なくとも一部分において局所的に機械加工して、接着剤で定位置に保持されたポリアミドイミドの取付インサートが内部に位置付けられるウェルを形成してもよい。
‐ウェブ:ウェブは、不織繊維の一方向性集合体であり、糊や樹脂、接着剤等の任意の手段によりまとめて保持される。これとは反対に、織物は、1つ又は幾つかの織り方(例えば、キャンバス、サテン、綾織り、又は他の織り方)で撚り合わせられた繊維の二方向性インタフェース(縦糸及びメッシュ)である。
‐予め含浸された:予め含浸されたウェブ又は織物は、パネルを生産する前に、その製造時にウェブ又は織物と混合された樹脂を備える。
‐含浸率又は樹脂率は、ウェブ又は予め含浸された織物の総重量と樹脂の重量との比率に100を乗じたものである。
‐E型のガラス繊維は、以下の化学的特徴を有する。
そして、その機械的特性は、ウェブを形成する後者の編み方によってある程度実質的に決まる。
‐ハニカム構造を有する層(図1を参照)は、互いに対して垂直な3つの方向、つまり、いわゆる《展張方向》である方向W(一般に角度参照:0°として捉えられる)と、方向Wに対して垂直な(0°である方向Wに対して90°)いわゆる《リボン方向》である方向Lと、層の高さを表す方向hとを備える。
‐中間弾性率:炭素繊維は、275〜300GPaのヤング率(又は弾性率)を有する場合、《中間弾性率》であるといわれる。対して、350〜450GPaのヤング率(又は弾性率)を有する場合、その炭素繊維は《高弾性率を有する》といわれ、240GPa未満のヤング率(又は弾性率)を有する場合、その炭素繊維は《低耐性の》又は標準的であるといわれる。
‐ガラス繊維は、以下のように分類してもよい。70GPaのヤング率(又は弾性率)を有する《標準の》ガラス繊維E、85〜90GPaのヤング率(又は弾性率)を有するいわゆる「高耐性の」ガラス繊維S及びR、及び、非常に良好な誘電特性を提供するガラス繊維Dである。他のガラス繊維、例えば、塩基性媒体において耐性を有するもの(ARガラス)、化学媒体において耐性を有するもの(Cガラス)及び酸性媒体において耐性を有するもの(E−CRガラス)も存在する。
・Kevlar(登録商標)ハニカムコア1(ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド))と、
・そのハニカムコア1の両側に位置付けられ、ハニカムコア1と接触する内側プライ2‐3、及び、対応する内側プライ(すなわち、ハニカム層1に対して同じ側)と接触する外側プライ4‐5と
を備える。
‐30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維織物E2a‐3aであって、ハニカムコア1と接触する織物2a‐3aと、
‐中間弾性率を有し、第1方向に配向され、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸され、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有する一方向性炭素繊維のウェブ2b‐3bと
を備える。
‐弾性率が275〜300GPaの中間弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブ4a‐5aと、
‐30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維組織E4b‐5bであって、周囲媒体と接触する織物4b‐5bと
を備える。
・好ましくは5,600MPaに等しい最大引張強さ(最大引張強さは、4,000〜7,000MPaであってもよい)と、
・290,000MPaの弾性率(弾性率は、275,000〜300,000MPaであってもよい)と、
・1.8g/cm3に等しい相対比重と
有する。
・好ましくは3,400MPaに等しい最大引張強さと、
・70,000MPa程度の弾性率と、
・2.5g/cm3に等しい相対比重と
を有する。
‐ハニカムコア1と接触し、30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維Eの織物2a‐3aと、
‐ガラス繊維Eの織物2a‐3aと接触し、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸され、第1方向に沿って炭素繊維が配向されるように位置付けられる一方向性炭素繊維のウェブ2b‐3bとを備える。
‐対応する内側プライの一方向性炭素繊維のウェブ2b‐3bに対向し、内側プライの炭素繊維ウェブ2b‐3bの第1方向とは異なる第2方向に沿って繊維が配向されるように位置付けられ、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブ4a‐5aと、
‐第2方向に沿って配向された一方向性炭素繊維のウェブ4a‐5aと接触し、30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維Eの織物4b‐5bと
を備える。
図2の実施例の場合、コア1の高さhは、10mmの厚さを有するパネル(組み合わせられたコア及びスキン)の要件を満たすように、9.5mmであり、
図3の実施例の場合、コア1の高さhは、9.3mmであり、
図4の実施例の場合、コア1の高さhは、16mmの厚さを有するパネル(組み合わせられたコア及びスキン)の要件を満たすように、15.1mmであり、
図5の実施例の場合、コア1の高さhは、14.9mmであり、
図6の実施例の場合、コア1の高さhは、14.7mmであり、
図7の実施例の場合、コア1の高さhは、9.5mmである。
・コア1の表面にある全てのけば又はバリを抑えることが必須であり、そうしないと、プライの剥離に対する耐性が悪化するだけではなく、パネルの機械的強度も悪化しうる。従って、バリのないKevlar(登録商標)ハニカムコアを使用する必要がある。
・一方の一方向性炭素繊維ウェブを他方の一方向性炭素繊維ウェブに載置する際に、それらの一方向性炭素繊維ウェブの幅が重ならないようにしなければならない。そうしないと、パネルの剥離に対する耐性及び機械的強度(たわみ)が悪化しうる。載置する間の2つの幅間の許容間隔は、0〜2mmである。
・AEP1035‐3S375型のフローティングインサート、又は
・AEP1036‐3‐12型の固定インサート。これらは、ADVANCED ENGINEERED PRODUCTS,INCから入手できる。
Claims (12)
- ・両側に2つのスキンが位置付けられたポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)のハニカムコア(1)を備え、
前記スキンのそれぞれが、
・前記ハニカムコア(1)と接触している内側プライ(2,3)と、
・対応する前記内側プライ(2,3)と接触している外側プライ(4,5)と を備え、
前記内側プライ(2,3)が、
‐少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が含浸され、30g/m2以下の質量を有するガラス繊維Eの織物(2a,3a)であって、前記ハニカムコア(1)と接触している織物(2a,3a)と、
‐第1方向に沿って配向され、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブ(2b,3b)と
を備え、
前記外側プライ(4,5)が、
‐前記内側プライ(2,3)の前記炭素繊維のウェブ(2b,3b)の前記第1方向とは異なる第2方向に沿って配向され、275〜300GPaの弾性モジュールを有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブ(4a,5a)であって、各外側プライ(4,5)の前記一方向性炭素繊維のウェブ(4a,5a)が、対応する前記内側プライ(2,3)の前記一方向性炭素繊維のウェブ(2b,3b)に対向している、ウェブ(2b,3b)と、
‐30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維Eの織物(4b,5b)と
を備える
ことを特徴とする複合パネル(10)。 - 前記エポキシ樹脂が自己消火性である、請求項1に記載の複合パネル。
- 前記ハニカムコア(1)が、いわゆる「リボン方向」である方向Lと、前記方向Lに対して垂直ないわゆる「展張方向」である方向Wとを有し、
前記一方向性炭素繊維のウェブの前記第1方向が、前記リボン方向である前記方向Lに対して垂直である、請求項1又は2に記載の複合パネル。 - 前記外側プライの前記炭素繊維のウェブの前記第2方向が、前記内側プライの前記炭素繊維のウェブの前記第1方向に対して、45°〜135°、好ましくは60°〜120°、有利には90°の角度を形成している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複合パネル。
- 100g/m2以下の質量を有し、30〜45重量%のエポキシ樹脂が予め含浸され、前記外側プライの前記一方向性炭素繊維のウェブ(4a,5a)の一方向性炭素繊維のものと同じ第2方向に沿って配向された少なくとも1枚、好ましくは1〜4枚の一方向性炭素繊維のウェブ(6,7,8,9)を、内側プライ(2,3)と外側プライ(4,5)との間に更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合パネル。
- 前記ガラス繊維Eが、
3,400MPaに等しい最大引張強さと、
約70,000MPaの弾性率と、
2.5g/cm3に等しい相対比重とを有し、
前記炭素繊維が、
4,000〜7,000MPaの最大引張強さと、
275,000〜300,000MPaの弾性率と、
1.8g/cm3に等しい相対比重とを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の複合パネル。 - ポリエーテルイミド(PEI)樹脂と組み合わせられたパラアラミド繊維の織物(11)を更に備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合パネル。
- ポリアミドイミド(Torlon(登録商標))の取付インサート(30)を更に備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の複合パネル。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の複合パネルの製造方法であって、
(a)ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)のハニカムコア(1)の両側に、内側プライ(2,3)を載置する工程であって、前記内側プライ(2,3)が、
‐前記ハニカムコア(1)と接触し、30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維Eの織物(2a,3a)と、
‐前記ガラス繊維Eの織物と接触し、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸され、第1方向に沿って炭素繊維が配向されるように位置付けられる一方向性炭素繊維のウェブ(2b,3b)とを備える、工程と、
(c)複合層(10)を得るために、各内側プライ(2,3)の前記一方向性炭素繊維のウェブ(2b,3b)に対向するように、外側プライ(4,5)を載置する工程であって、前記外側プライ(4,5)が、
‐対応する前記内側プライ(2,3)の前記一方向性炭素繊維のウェブ(2b,3b)に対向し、前記内側プライ(2,3)の前記炭素繊維のウェブ(2b,3b)の前記第1方向とは異なる第2方向に沿って繊維が配向されるように位置付けられ、275〜300GPaの弾性率を有し、100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された一方向性炭素繊維のウェブ(4a,5a)と、
‐前記第2方向に沿って配向された前記一方向性炭素繊維のウェブ(4a,5a)と接触し、30g/m2以下の質量を有し、少なくとも70重量%のエポキシ樹脂が予め含浸されたガラス繊維Eの織物(4b,5b)とを備える、工程とを含むことを特徴とする方法。 - 100g/m2以下の質量を有し、30〜40重量%のエポキシ樹脂が予め含浸された少なくとも1枚の一方向性炭素繊維のウェブ(6,7,8,9)を、工程(c)において載置される前記外側プライの前記一方向性炭素繊維のウェブ(4a,5a)の一方向性炭素繊維のものと同じ第2方向に沿って配向されるように載置する工程(b)を、工程(a)と工程(c)との間に更に備える、請求項9に記載の製造方法。
- 工程(a)の前に、その端部に刃(22)を備えるフライス盤(20)を用いて、前記ハニカムコアの各面を機械加工する、請求項9又は10に記載の製造方法。
- 前記パネル(10)を、その厚さの少なくとも一部分において局所的に機械加工して、接着剤で定位置に保持されたポリアミドイミドの取付インサート(30)が内部に位置付けられるウェルを形成する、請求項9〜11のいずれか一項に記載の製造方法。
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