JP3136869B2 - Sandwich structural materials - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はサンドイッチ構造材に関
し、さらに詳しくは、航空機の床材や内装材のような構
造材として好適なサンドイッチ構造材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sandwich structural material, and more particularly to a sandwich structural material suitable as a structural material such as an aircraft flooring or interior material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】人工衛星や航空機のような飛翔体の分野
では、それらの構造材料を軽量化することに基づく省エ
ネルギー効果が顕著である。とくに民間航空機の場合
は、就航回数が多く、飛行距離も長いので、その構造材
料を軽量化することによって、燃費節約を図ることが追
求されている。2. Description of the Related Art In the field of flying objects such as artificial satellites and airplanes, the energy saving effect based on the weight reduction of such structural materials is remarkable. In particular, in the case of commercial aircraft, the number of service flights is large and the flight distance is long, so that it is pursued to reduce fuel consumption by reducing the weight of the structural material.
【０００３】航空機の構造材料のうち、床材や内装材な
どは航空機の全面に使用されており、その使用面積はか
なり広く、また使用重量もかなり重くなる。上記した床
材や内装材のような構造材料としては、従来から、たと
えば、ハニカム構造体を芯材とし、その両面にガラス繊
維強化樹脂板を表皮材として接着したサンドイッチ構造
材が主として使用されてきた。[0003] Of the structural materials for aircraft, flooring materials, interior materials, and the like are used on the entire surface of the aircraft. As a structural material such as the floor material and the interior material described above, for example, a sandwich structural material in which a honeycomb structure is used as a core material and a glass fiber reinforced resin plate is bonded on both surfaces thereof as a skin material has been mainly used. Was.
【０００４】このサンドイッチ構造材の場合、とくに床
材として使用したときは、曲げ強さ、曲げ剛性、耐貫通
性、バーンスルー性などの特性に優れていることが要求
される。とりわけ、航空機の安全確保という点からいう
と、耐貫通性とバーンスルー性に優れていることが必要
とされている。たとえば、耐貫通性に劣るサンドイッチ
構造材を床材に用いた場合には、つぎのような事故を招
くこともある。In the case of this sandwich structural material, it is required to have excellent properties such as flexural strength, flexural rigidity, penetration resistance and burn-through property, especially when used as a floor material. In particular, from the viewpoint of ensuring aircraft safety, it is necessary to have excellent penetration resistance and burn-through property. For example, when a sandwich structural material having poor penetration resistance is used as a floor material, the following accident may occur.
【０００５】すなわち、高空を飛行中の民間航空機で
は、客室は予圧室として加圧状態にあり、客室の下部に
位置する貨物室は加圧状態になっていないので、仮に耐
貫通性があまり優れていない床材である場合には、たと
えば女性のハイヒールの踵のような鋭利な部材によって
表皮材に穴などがあくと、客室側の圧力で貨物室側の表
皮材が芯材から剥離して、床材の破壊が進んでしまう。
そして、床材の破壊が進むと、客室側の空気が貨物室側
に急激な勢いで流れ込み、床を支えている桁材も破壊さ
れて航空機全体の機能が停止するようなことも起こるか
らである。That is, in a commercial aircraft flying in a high altitude, the cabin is in a pressurized state as a preload chamber, and the cargo hold located in the lower part of the cabin is not in a pressurized state. In the case of flooring that is not open, if the skin is pierced by a sharp member such as the heel of a woman's high heel, the cargo on the cargo compartment side peels off from the core due to the cabin pressure. As a result, the destruction of the flooring will proceed.
And, as the flooring destruction progresses, the cabin air suddenly flows into the cargo compartment side, and the girder supporting the floor is also destroyed, causing the entire aircraft to stop functioning. is there.
【０００６】また、バーンスルー性とは、航空機の内部
または外部で発生した火災に対し、床材や内装材が、一
定の時間、炎を遮断してその拡大を抑制する性質を示す
特性であり、通常、カバーファクターの大小で判定され
ている。ここで、カバーファクターとは、表皮材である
繊維強化樹脂板において面積Ｓ 1 の領域を設定したとき
に、その面積Ｓ1 と当該領域内に存在する強化繊維材以
外の部分が占める面積Ｓ2 とから、次式： Ｃｆ（％）＝［（Ｓ1 −Ｓ2 ）／Ｓ1 ］×１００ に基づいて算出される値のことをいう。[0006] The burn-through property refers to the inside of an aircraft.
Or, in the event of an external fire,
Shows the property of blocking the flame and suppressing its spread for a certain period of time
Characteristic, usually determined by the magnitude of the cover factor.
ing. Here, the cover factor is a skin material
Area S in fiber reinforced resin plate 1When the area is set
And its area S1And the reinforcing fiber material existing in the area
Area S occupied by outer partTwoFrom the following formula, Cf (%) = [(S1-STwo) / S1] × 100.
【０００７】たとえば、強化繊維材がたて糸とよこ糸を
製織した織物である場合、たて糸とよこ糸の交錯部に形
成される空隙部、すなわち目抜き部の面積を領域Ｓ1 内
で総和した値が、上記した面積Ｓ2 になる。このＣｆ値
が大きくなると、強化繊維材における上記空隙部は少な
くなるので、その表皮材は、炎の吹き抜けに対する抵抗
が大きくなりバーンスルー性は向上する。そしてＣｆ値
が小さい表皮材の場合は、上記空隙部が多くなってい
て、そこからの炎の吹き抜けは容易になるので、バーン
スルー性は低くなる。[0007] For example, when the reinforcing fiber material is a woven fabric of warp and weft, the value obtained by summing the area of the voids formed at the intersections of the warp and weft, ie, the area of the cutouts, in the region S 1 is: becomes an area S 2 described above. When the Cf value increases, the number of voids in the reinforcing fiber material decreases, so that the skin material increases resistance to blow-through of flame and improves burn-through property. In the case of a skin material having a small Cf value, the number of the voids is large, and the blow-through of the flame therefrom becomes easy, so that the burn-through property is reduced.
【０００８】ガラス繊維強化樹脂板を表皮材とする従来
のサンドイッチ構造材の場合、ガラス繊維の融点は低
く、たとえば表皮材が接炎するとガラス繊維は短時間で
溶融してしまうのでバーンスルー性は劣悪である。ま
た、ガラス繊維の比重は、約2.５６と大きく、しかも弾
性率が小さいので、サンドイッチ構造材の実使用時にお
ける所定の剛性を満たすためには、表皮材の厚みを厚く
することが必要になる。しかし、表皮材の厚みを厚くす
る場合は、ガラス繊維の使用量も増量することが必要に
なるので、結果として、表皮材全体は重いものになって
しまう。In the case of a conventional sandwich structure material using a glass fiber reinforced resin sheet as a skin material, the melting point of the glass fiber is low. It is poor. In addition, since the specific gravity of glass fiber is as large as about 2.56 and the elastic modulus is small, it is necessary to increase the thickness of the skin material in order to satisfy a predetermined rigidity in actual use of the sandwich structural material. Become. However, when the thickness of the skin material is increased, it is necessary to increase the amount of glass fiber used, and as a result, the entire skin material becomes heavy.
【０００９】ところで、最近は、床材や内装材などとし
て用いるサンドイッチ構造材の軽量化を図るために、表
皮材である繊維強化樹脂板の強化繊維材として、炭素繊
維織物を使用することが行われている。その場合、表皮
材のバーンスルー性を向上させるため、すなわち、炭素
繊維織物のＣｆ値を大きくするとともに繊維強化樹脂板
の強度を高めるために、炭素繊維織物としては、通常、
細い炭素繊維糸を高密度に製織したものが使用されてい
る。Recently, in order to reduce the weight of sandwich structural materials used as floor materials and interior materials, it has been practiced to use carbon fiber woven fabric as a reinforcing fiber material of a fiber reinforced resin plate as a skin material. Have been done. In that case, in order to improve the burn-through property of the skin material, that is, to increase the Cf value of the carbon fiber fabric and increase the strength of the fiber reinforced resin plate, the carbon fiber fabric is usually
What woven fine carbon fiber thread at high density is used.
【００１０】この表皮材の場合、炭素繊維は、その比重
が1.７５程度であって、前記したガラス繊維に比べて軽
量である。そして、曲げ強さや曲げ剛性などの機械的特
性は、表皮材として要求される特性を充分に満たすこと
ができるので、この機械的特性との関係のみを考えれ
ば、表皮材の厚みを薄くしても不都合ではない。しかし
ながら、耐貫通性の確保という点からすると、表皮材の
厚みをあまり薄くすることはできない。したがって、結
果的には、表皮材の厚みを厚くせざるを得ないため、顕
著な軽量化は達成されていない。In the case of the skin material, the carbon fiber has a specific gravity of about 1.75 and is lighter than the glass fiber. And mechanical properties such as bending strength and bending rigidity can sufficiently satisfy the properties required for the skin material, so considering only the relationship with this mechanical property, the thickness of the skin material should be reduced. Is not inconvenient. However, from the viewpoint of securing the penetration resistance, the thickness of the skin material cannot be reduced too much. Therefore, as a result, the thickness of the skin material must be increased, so that remarkable weight reduction has not been achieved.
【００１１】また、この表皮材に火炎を当てると、炭素
繊維は存在せずマトリクス樹脂のみが存在する個所、す
なわち目抜き部から、まず、わずかではあるが、炎が吹
き抜ける。そして、時間の経過とともに、目抜き部近傍
に位置する炭素繊維の酸化消耗が進んで、当初は小さか
った吹き抜け穴が大きくなり、そこから炎は高く立ち上
がる。Further, when a flame is applied to the skin material, a small amount of the flame blows out from a portion where only the matrix resin is present without the carbon fiber, ie, a small portion. Then, as time passes, the oxidative consumption of the carbon fibers located in the vicinity of the opening progresses, the initially small blow-through hole becomes large, and the flame rises high from there.
【００１２】しかも、強化繊維材が、上記した細い炭素
繊維糸の高密度織物である場合、その織物は単位面積当
りの目抜き部の個数が多い、すなわち、隣接する目抜き
部間の間隔が狭いので、各目抜き部から吹き抜けた炎が
短時間のうちに集合して大きな炎になり、高く立ち上が
るという事態が発生しやすい。また、複数枚の織物を互
いの繊維配向が同一方向となるように重ねてなる表皮材
や、複数枚の織物を互いの繊維配向が０°／９０°と＋
４５°／−４５°となるように重ねてなる、機械的特性
が疑似等方性の表皮材の場合であっても、元来、各織物
における目抜き部の個数は多いので、各織物を重ねたと
きに、目抜き部が重なりあう頻度と重なりあう面積も大
きくなり、前記した場合と同様に、目抜き部から吹き抜
けた小さな炎は短時間で集合して大きな炎になりやす
い。Further, when the reinforcing fiber material is a high-density woven fabric of the above-described thin carbon fiber yarn, the woven fabric has a large number of perforated portions per unit area, that is, the interval between adjacent perforated portions is small. Since it is narrow, the flames blown out from each of the opening portions gather in a short time to become large flames, and a situation in which the flames rise high tends to occur. Further, a skin material in which a plurality of woven fabrics are stacked so that their fiber orientations are in the same direction, or a plurality of woven fabrics whose fiber orientations are 0 ° / 90 ° and +
Even in the case of a skin material having mechanical properties quasi-isotropic, which are superimposed so as to be 45 ° / −45 °, since the number of cutouts in each fabric is originally large, each fabric is When they are overlapped, the frequency at which the cutouts overlap and the area at which the cutouts overlap also increase, and as in the case described above, the small flames blown out from the cutouts are likely to gather in a short time and become large flames.
【００１３】さらに、マトリクス樹脂と複合する炭素繊
維織物が、細い炭素繊維糸を高密度に製織したものであ
ると、織物の表面が織糸の屈曲によって凹凸面になって
いるため、得られた表皮材もまた、その表面が凹凸面に
なるという問題があり、また、織糸そのものも高価であ
るため、サンドイッチ構造材それ自体も高価になるとい
う問題がある。Further, when the carbon fiber woven fabric composited with the matrix resin is made of fine carbon fiber yarns woven at a high density, the surface of the woven fabric becomes uneven due to the bending of the yarns. The skin material also has a problem that its surface becomes uneven, and the woven yarn itself is expensive, so that the sandwich structural material itself becomes expensive.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のサン
ドイッチ構造材における上記した問題を解決し、全体と
して軽量で、耐貫通性とバーンスルー性に優れ、表面が
平滑で、かつ、安価に製造することができるサンドイッ
チ構造材の提供を目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional sandwich structural material, and is lightweight as a whole, has excellent penetration resistance and burn-through properties, has a smooth surface, and is inexpensive. It is intended to provide a sandwich structural material that can be manufactured.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、芯材の両面に、強化繊維材
とマトリクス樹脂とからなる繊維強化樹脂板を接着した
構造のサンドイッチ構造材において、前記強化繊維材
は、引張弾性率が２０×１０3kgf／mm2以上で、かつ、
破壊ひずみエネルギーが４.０mm・kgf／mm3以上である
炭素繊維糸からなることを特徴とするサンドイッチ構造
材が提供される。In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a sandwich structure material having a structure in which a fiber reinforced resin plate comprising a reinforced fiber material and a matrix resin is bonded to both surfaces of a core material. In the above, the reinforcing fiber material has a tensile modulus of 20 × 10 3 kgf / mm 2 or more, and
A sandwich structural material comprising carbon fiber yarn having a breaking strain energy of 4.0 mm · kgf / mm 3 or more is provided.
【００１６】[0016]
【実施態様】以下に、本発明のサンドイッチ構造材の例
を図面に則して詳細に説明する。図１は、サンドイッチ
構造材Ａを示す一部切欠斜視図である。図において、ハ
ニカム構造体である芯材１の両面には、表皮材が接着さ
れており、各表皮材は複数枚（図１では２枚）の強化繊
維材５ａ，５ｂを積層した繊維強化樹脂板になってい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of the sandwich structural material of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a sandwich structural material A. In the figure, a skin material is bonded to both surfaces of a core material 1 which is a honeycomb structure, and each skin material is a fiber reinforced resin in which a plurality of (two in FIG. 1) reinforcing fiber materials 5a and 5b are laminated. It is a plate.
【００１７】芯材１は、サンドイッチ構造材全体の軽量
化を図るとともに機械的強度を確保するということから
すると、その密度は0.０１７〜0.１７ｇ／cm3 であるこ
とが好ましい。密度が0.０１７ｇ／cm3 より小さいもの
は、その機械的強度が低くなって、得られたサンドイッ
チ構造体は座屈を起こしやすくなり、構造材の芯材とし
ての機能を充分に発揮することができず、また、0.１７
ｇ／cm3 より大きいものを用いると、全体の重量が重く
なって軽量化の意図に反するようになるからである。The core material 1 preferably has a density of 0.017 to 0.17 g / cm 3 from the viewpoint of reducing the weight of the whole sandwich structure material and securing mechanical strength. If the density is less than 0.017 g / cm 3 , the mechanical strength of the resulting sandwich structure is low, and the obtained sandwich structure is liable to buckle, and the structure material sufficiently functions as a core material. Is not possible, and 0.17
If the weight is larger than g / cm 3 , the overall weight becomes heavy, which is contrary to the intention of weight reduction.
【００１８】芯材１としては、図示したハニカム構造体
の外に、プラスチック発泡体を使用してもよい。サンド
イッチ構造材を航空機の内装材として用いる場合には、
芯材１がアルミニウムのハニカム構造体であると、芯材
１は不燃性であるので好適である。また、アラミド繊維
紙のハニカムにたとえばフェノール樹脂を含浸したハニ
カム構造体や、たとえばフェノール樹脂を発泡させたフ
ェノールフォームなどは、いずれも自己消炎性、難燃性
であるため、芯材１として好適である。As the core material 1, a plastic foam may be used in addition to the illustrated honeycomb structure. When using sandwich structural materials as aircraft interior materials,
It is preferable that the core material 1 be an aluminum honeycomb structure because the core material 1 is nonflammable. Further, a honeycomb structure in which a honeycomb of aramid fiber paper is impregnated with, for example, a phenol resin, or a phenol foam in which a phenol resin is foamed, for example, are both self-extinguishing and flame-retardant. is there.
【００１９】つぎに、表皮材２について説明する。表皮
材２は、強化繊維材が炭素繊維糸からなり、その強化繊
維材とマトリクス樹脂とを複合した繊維強化樹脂板であ
る。この繊維強化樹脂板を構成するマトリクス樹脂とし
ては、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂のような熱硬
化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
エチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサ
ルフィド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテル
樹脂、ＡＢＳ樹脂、アセタール樹脂のような熱可塑性樹
脂などをあげることができる。Next, the skin material 2 will be described. The skin material 2 is a fiber reinforced resin plate in which the reinforcing fiber material is made of carbon fiber yarn, and the reinforcing fiber material is combined with a matrix resin. As the matrix resin constituting the fiber reinforced resin plate, for example, epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, thermosetting resin such as vinyl ester resin, polyamide resin, polyester resin, polyethylene resin, polypropylene resin, Examples thereof include thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide resin, polyimide resin, polyether ether resin, ABS resin, and acetal resin.
【００２０】これらマトリクス樹脂には、たとえば、リ
ン酸エステル、ハロゲン化炭化水素、酸化アンチモンや
ホウ酸亜鉛、含リンポリオール、含臭素ポリオール、四
塩化無水フタル酸、四臭化無水フタル酸のような公知の
難燃剤を配合して難燃性を付与してもよい。その場合、
マトリクス樹脂の燃焼時に、これら難燃剤から人体に有
害なガス成分を発生することもあるので、難燃剤の配合
量は適量に制限すべきである。These matrix resins include, for example, phosphate esters, halogenated hydrocarbons, antimony oxide and zinc borate, phosphorus-containing polyols, bromine-containing polyols, phthalic anhydride tetrachloride, and phthalic anhydride tetrabromide. Known flame retardants may be added to impart flame retardancy. In that case,
When the matrix resin is burned, gas components harmful to the human body may be generated from these flame retardants, so the amount of the flame retardants should be limited to an appropriate amount.
【００２１】上記したマトリクス樹脂のうち、フェノー
ル樹脂は、難燃剤を配合しなくても優れた難燃性を備え
ており、燃焼時における発生ガス量が少なく、また、炭
化率が高いので燃焼後にあっては炭化物として残り、そ
れが炎を遮断する働きを発揮するので好適である。この
繊維強化樹脂板において、マトリクス樹脂の複合割合は
３５〜６５重量％になっていることが好ましい。この割
合が３５重量％より少ない場合は強化繊維材の割合が６
５重量％より多くなり、また、６５重量％より多い場合
は強化繊維材の割合が３５重量％より少なくなり、いず
れの場合であっても、繊維と樹脂との複合化に伴う強度
向上が不充分になるからである。Among the above matrix resins, phenolic resins have excellent flame retardancy even without the addition of a flame retardant, generate a small amount of gas at the time of combustion, and have a high carbonization rate. If it is present, it is preferable because it remains as a carbide and acts to block the flame. In this fiber reinforced resin plate, the composite ratio of the matrix resin is preferably 35 to 65% by weight. When this ratio is less than 35% by weight, the ratio of the reinforcing fiber material is 6%.
If it is more than 5% by weight, and if it is more than 65% by weight, the proportion of the reinforcing fiber material is less than 35% by weight. Because it will be enough.
【００２２】つぎに、強化繊維材として用いる炭素繊維
糸としては、ＰＡＮ系の炭素繊維糸や、ピッチ系の炭素
繊維糸などのいずれであってもよいが、下記の特性を有
する高靱性炭素繊維糸が使用される。すなわち、ＪＩＳ
Ｒ７６０１に準拠して測定される引張弾性率（Ｅ：kg
f/mm 2 ）が２０×１０3 kgf/mm2 以上であり、かつ、破
壊ひずみエネルギー（Ｗ：mm・kgf/mm3 ）が4.０mm・kg
f/mm3 以上の炭素繊維糸である。Next, a carbon fiber used as a reinforcing fiber material
PAN-based carbon fiber yarn, pitch-based carbon fiber
Although it may be any of fiber yarn, etc., it has the following characteristics.
High toughness carbon fiber yarns are used. That is, JIS
Tensile modulus (E: kg) measured according to R7601
f / mm Two) Is 20 × 10Threekgf / mmTwoAnd more
Breaking strain energy (W: mm · kgf / mmThree) Is 4.0mm ・ kg
f / mmThreeThe above is a carbon fiber yarn.
【００２３】なお、ここで、破壊ひずみエネルギーと
は、ＪＩＳ Ｒ７６０１に準拠して測定したときの引張
強度（σ：kgf/mm2 ）と、上記したＥ値とを用いて、次
式：Ｗ＝σ2 ／２Ｅに基づいて算出される値のことをい
う。Ｅが２０×１０3 kgf/mm2 より小さい炭素繊維糸を
用いて表皮材を製造した場合、表皮材に適正な耐貫通性
と機械的強度付与するためには、炭素繊維糸を比較的多
量に複合することが必要となり、その結果、表皮材の重
量は重くなり、軽量化の目的に反するようになる。Here, the breaking strain energy is obtained by using the tensile strength (σ: kgf / mm 2 ) measured according to JIS R7601 and the E value described above and the following equation: W = It means a value calculated based on σ 2 / 2E. When a skin material is manufactured using a carbon fiber yarn having E smaller than 20 × 10 3 kgf / mm 2 , a relatively large amount of carbon fiber yarn is required to impart appropriate penetration resistance and mechanical strength to the skin material. The weight of the skin material becomes heavy, which contradicts the purpose of weight reduction.
【００２４】また、破壊ひずみエネルギーが4.０mm・kg
f/mm3 より低い炭素繊維糸を用いて製造された表皮材に
おいては、その表皮材に外部から衝撃が加わったとき、
衝撃個所近辺の芯材の圧壊が起こるとともに、表皮材に
複合されている炭素繊維糸それ自体も切断されやすく、
そのため、低い衝撃エネルギーが加わった場合であって
も、表皮材に穴があきやすくなる。The breaking strain energy is 4.0 mm · kg.
In the skin material manufactured by using the carbon fiber yarns less than f / mm 3, when an external impact is applied to the skin material,
The crushing of the core material near the impact point occurs, and the carbon fiber yarn itself that is composited with the skin material is also easily cut,
Therefore, even when a low impact energy is applied, holes are easily formed in the skin material.
【００２５】なお、上記した炭素繊維糸としては、単糸
径が４〜１０μｍのマルチフィラメントが使用される。
本発明の強化繊維材の１例を、図２に斜視図として示
す。この強化繊維材Ｂは、よこ糸３ａ、たて糸３ｂとし
て炭素繊維扁平糸を用いて、これらを製織した織物であ
る。As the carbon fiber yarn, a multifilament having a single yarn diameter of 4 to 10 μm is used.
One example of the reinforcing fiber material of the present invention is shown as a perspective view in FIG. The reinforced fiber material B is a woven fabric obtained by weaving carbon fiber flat yarn as the weft yarn 3a and the warp yarn 3b.
【００２６】この織物では、よこ糸３ａとたて糸３ｂの
交錯部に目抜き部４が形成される。本発明においては、
この目抜き部４の個数が、織物１ｍ2 当り４００〜６０
０００個であり、かつ、前記したＣｆ値が９５％以上で
ある織物を用いることが好ましい。単位面積（１ｍ2 ）
当りの目抜き部４の個数が少ない織物は、隣接する目抜
き部相互間の間隔が大きいので、表皮材が接炎したとき
に、個々の目抜き部から吹き抜けた炎が集合して大きな
炎に成長するまでに要する時間は長くなり、バーンスル
ー性は向上する。In this woven fabric, a cutout 4 is formed at the intersection of the weft 3a and the warp 3b. In the present invention,
The number of the perforated portions 4 is 400 to 60 per 1 m 2 of woven fabric.
It is preferable to use a woven fabric having a Cf value of 95% or more. Unit area (1m 2 )
In a woven fabric having a small number of perforated portions 4, the distance between adjacent perforated portions is large, so that when the skin material comes into contact with the flame, the flames blown out from each of the perforated portions are gathered to generate a large flame. The time required for the growth to be longer becomes longer, and the burn-through property is improved.
【００２７】しかしながら、目抜き部４の個数が少なす
ぎると、その織物は剪断変形に対する自由度が小さくな
り、表皮材の製造時において、この織物に樹脂含浸して
なるプリプレグをたとえば曲面に沿って成形する際に、
成形体の表面に皺などが発生するようになる。このよう
なことから、織物における目抜き部４の個数は４００個
／ｍ2 以上にすることが好ましい。However, if the number of the cutouts 4 is too small, the degree of freedom of the woven fabric against shearing deformation is reduced, and a prepreg obtained by impregnating the woven fabric with a resin, for example, along a curved surface at the time of manufacturing a skin material. When molding
Wrinkles and the like are generated on the surface of the molded body. For this reason, the number of the cutouts 4 in the woven fabric is preferably set to 400 pieces / m 2 or more.
【００２８】また、目抜き部４の個数が多すぎる場合
は、隣接する目抜き部相互間の間隔は狭くなるため、目
抜き部を吹き抜けた炎は短時間で集合して大きな炎に成
長しやすく、表皮材のバーンスルー性は低下する。した
がって、目抜き部４の個数は６０，０００個／ｍ2 以下
にすることが好ましい。さらに、用いる織物において
は、Ｃｆ値が小さい織物では、１個当りの目抜き部面積
が大きいので、その目抜き部を埋めている樹脂が燃焼し
て目抜き部から吹き抜け、大きな炎に成長する時間は短
くなる。そのため、本発明で用いる織物におけるＣｆ値
は、９５％以上になっていることが好ましい。If the number of the cutouts 4 is too large, the interval between the adjacent cutouts becomes narrow, so that the flame blown through the cutouts gathers in a short time and grows into a large flame. And the burn-through property of the skin material is reduced. Therefore, the number of the cutouts 4 is preferably set to 60,000 / m 2 or less. Further, in the woven fabric used, the woven fabric having a small Cf value has a large cutout area per piece, so that the resin filling the cutout burns and blows out from the cutout to grow into a large flame. Time is shorter. Therefore, the Cf value of the woven fabric used in the present invention is preferably 95% or more.
【００２９】図２で示した炭素繊維扁平糸を製織した織
物としては、具体的には、撚りがなく、繊度３，０００
〜２０，０００デニール、糸幅４〜１６mm、糸幅／糸厚
みの比３０以上の扁平糸を、糸幅の1.０〜1.３倍のピッ
チで製織してなり、目付けが１００〜３００ｇ／ｍ2 、
厚みが0.１〜0.４mmの織物をあげることができる。この
織物の場合、製織に用いる炭素繊維糸は、撚りがなく、
糸幅が太く、糸幅／糸厚みの比が３０以上であるため、
目抜き部４の単位面積（１ｍ2 ）当りの個数を４００〜
６０，０００個／ｍ2 にすることができ、バーンスルー
性、耐貫通性、成形性のいずれもが良好である。The woven fabric obtained by weaving the carbon fiber flat yarn shown in FIG. 2 specifically has no twist and a fineness of 3,000.
A flat yarn having a yarn width of 4 to 16 mm and a yarn width / thickness ratio of 30 or more is woven at a pitch of 1.0 to 1.3 times the yarn width, and has a basis weight of 100 to 300 g. / M 2 ,
Fabrics having a thickness of 0.1 to 0.4 mm can be given. In the case of this woven fabric, the carbon fiber yarn used for weaving has no twist,
Since the yarn width is large and the ratio of yarn width / thickness is 30 or more,
The number of the perforations 4 per unit area (1 m 2 ) is 400 to
It can be 60,000 pieces / m 2 , and all of the burn-through property, the penetration resistance, and the moldability are good.
【００３０】また、糸幅の1.０〜1.３倍のピッチで製織
されているので、そのＣｆ値は９５〜９9.５％の範囲内
にあり、バーンスルー性に富む。さらには、この織物は
厚みが0.１〜0.４mmの扁平糸で製織されているので、織
物表面には織糸の屈曲に基づく凹凸はあまり発生しな
い。また、目付けも１００〜３００ｇ／ｍ2 と小さい。
したがって、この織物を用いて製造した表皮材は、表面
が平滑でしかも軽量である。さらに、用いる炭素繊維糸
は太いので安価に製造することができ、最終のサンドイ
ッチ構造材も安価になる。Further, since the fabric is woven at a pitch of 1.0 to 1.3 times the yarn width, its Cf value is in the range of 95 to 99.5%, and the burn-through property is excellent. Furthermore, since the woven fabric is woven with flat yarns having a thickness of 0.1 to 0.4 mm, unevenness due to the bending of the woven yarns does not occur much on the woven fabric surface. Also, the basis weight is as small as 100 to 300 g / m 2 .
Therefore, the skin material manufactured using this woven fabric has a smooth surface and is lightweight. Further, since the carbon fiber yarn used is thick, it can be manufactured at low cost, and the final sandwich structural material is also low cost.
【００３１】図２で示した織物は、たとえば、つぎのよ
うにして製織することができる。すなわち、扁平糸から
なるよこ糸が巻回されているよこ糸ボビンからよこ糸を
横取り解舒し、ガイドローラによってそのよこ糸をよこ
糸供給装置位置で水平方向に位置決めするとともに、前
記よこ糸ボビンとガイドローラとの間で、たて糸に対す
る１回のよこ糸供給に必要な長さのよこ糸を保留しつ
つ、緊張下においてよこ糸を供給する。一方、扁平糸か
らなるたて糸が巻回されている複数錘のたて糸ボビンの
それぞれからたて糸を横取り解舒し、これら複数本のた
て糸を、コームを用いて、たて糸の扁平面がコームのワ
イヤ以外には接触しないようにしながら所望密度に引き
揃え、それぞれのたて糸の扁平面を水平方向に変換して
綜絖に導くことによって製織される。The woven fabric shown in FIG. 2 can be woven, for example, as follows. That is, the weft is unwound from a weft bobbin on which a flat weft is wound, and the weft is positioned horizontally by a guide roller at a weft supply device position, and the weft is wound between the weft bobbin and the guide roller. Then, the weft is supplied under tension while keeping the weft of a length necessary for one weft supply to the warp. On the other hand, the warp yarns are wound and unwound from each of the plurality of weight warp bobbins around which the warp yarns made of flat yarns are wound, and the warp yarns are combed using a comb, and the flat surfaces of the warp yarns are other than the comb wires. Are woven by converting the flat surface of each warp yarn into a horizontal direction and guiding it to a heddle while keeping the warp yarns at a desired density while avoiding contact.
【００３２】このようにして製織された織物の場合は、
たて糸およびよこ糸に撚りははいらず、たて糸およびよ
こ糸の扁平状態は保持され、糸幅や糸厚みなどの糸形状
もほとんど変化しない。図１で示したサンドイッチ構造
材は、たとえば、つぎのようにして製造することができ
る。In the case of the woven fabric thus woven,
No warp and weft are twisted, the flatness of the warp and weft is maintained, and the yarn shape such as yarn width and yarn thickness hardly changes. The sandwich structural member shown in FIG. 1 can be manufactured, for example, as follows.
【００３３】まず、図２で示したような炭素繊維扁平糸
の織物を、マトリクス樹脂をたとえばメタノールのよう
な溶媒で希釈してなる樹脂液に浸漬して織物に樹脂含浸
を行う。ついで、織物を取り出し、溶媒を乾燥除去し
て、所定量の樹脂が付着している織物プリプレグを調製
する。得られた織物プリプレグの所望枚数を積層し、そ
の上に所望形状に加工した芯材を起き、さらに、その芯
材の上に所望枚数の上記織物プリプレグを載せたのち、
全体をオートクレーブ中にセットし、所定の温度、所定
の圧力で熱圧処理することにより、マトリクス樹脂を硬
化して表皮材を形成するとともに、その表皮材と芯材と
を接着する。First, a woven fabric of carbon fiber flat yarn as shown in FIG. 2 is immersed in a resin solution obtained by diluting a matrix resin with a solvent such as methanol, for example, to impregnate the woven fabric with the resin. Next, the woven fabric is taken out, and the solvent is removed by drying to prepare a woven prepreg to which a predetermined amount of resin is attached. A desired number of the obtained textile prepregs are laminated, a core material processed into a desired shape is raised thereon, and further, after placing the desired number of the textile prepregs on the core material,
The whole is set in an autoclave and subjected to a heat and pressure treatment at a predetermined temperature and a predetermined pressure, whereby the matrix resin is cured to form a skin material, and the skin material and the core material are bonded.
【００３４】上記した実施態様においては、表皮材であ
る繊維強化樹脂板における強化繊維材が炭素繊維扁平糸
の織物であるが、本発明の強化繊維材はこれに限定され
るものではなく、たとえば、前記した引張弾性率と破壊
ひずみエネルギーを有する炭素繊維糸を一方向に並行に
引き揃えた一方向材や織物であってもよい。表皮材が、
複数枚の強化繊維材を積層した繊維強化樹脂板である場
合には、表皮材における強化繊維がいずれも同一方向に
揃うように配列されていてもよく、また、各表皮材にお
ける強化繊維を、相互に、０°／９０°と＋４５°／−
４５°に配列して、表皮材全体が疑似等方性を示すよう
に積層してもよい。In the above embodiment, the reinforcing fiber material in the fiber reinforced resin plate as the skin material is a woven fabric of carbon fiber flat yarn, but the reinforcing fiber material of the present invention is not limited to this. Alternatively, a unidirectional material or woven fabric in which carbon fiber yarns having the above-described tensile modulus and breaking strain energy are aligned in one direction in parallel may be used. The skin material is
In the case of a fiber-reinforced resin plate obtained by laminating a plurality of reinforcing fiber materials, the reinforcing fibers in the skin material may be arranged so as to be aligned in the same direction, and the reinforcing fibers in each skin material may be 0 ° / 90 ° and + 45 ° /-
They may be arranged at 45 ° and laminated so that the entire skin material shows pseudo-isotropy.
【００３５】その場合、図１における表皮材２における
強化繊維材５ｂ，５ｂの強化繊維は、図の矢印ｐ方向に
対し０°／９０°方向に配向させ、また強化繊維材５
ａ，５ａは、矢印ｐ方向に対し＋４５°／−４５°方向
に配向させたものを、芯材１に対して鏡面対称に配置す
ることが好ましい。また、図２で示した炭素繊維扁平糸
織物と通常の炭素繊維織物とを積層して表皮材にしても
よい。その場合、前者の表皮材を最外層に配置すると表
皮材全体の表面は平滑面になり、必要に応じては、そこ
に塗装を施したり、他のフィルムを貼着したりして意匠
性を高めることができる。In this case, the reinforcing fibers of the reinforcing fiber materials 5b, 5b in the skin material 2 in FIG. 1 are oriented in the direction of 0 ° / 90 ° with respect to the direction of the arrow p in the figure.
Preferably, a and 5a are oriented in + 45 ° / −45 ° directions with respect to the arrow p direction, and are arranged in mirror symmetry with respect to the core material 1. Alternatively, the carbon fiber flat yarn woven fabric shown in FIG. 2 and a normal carbon fiber woven fabric may be laminated to form a skin material. In that case, if the former skin material is placed on the outermost layer, the surface of the whole skin material will be smooth, and if necessary, it can be painted or pasted with another film to improve the design. Can be enhanced.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
サンドイッチ構造材は、軽量であり、耐貫通性とバーン
スルー性のいずれもが優れていて、航空機の床材や内装
材として有用である。これは、表皮材を構成する強化繊
維材として、引張弾性率が２０×１０3 kgf/cm2 以上
で、かつ、破壊ひずみエネルギーが4.０mm・kgf/mm3 以
上である炭素繊維糸を用いたことがもたらす効果であ
る。とくに、強化繊維材として織物を用いたときに、そ
の織物における目抜き部の個数を４００〜６０，０００
個／ｍ2 とし、かつ、カバーファクター（Ｃｆ）を９５
％以上にしたことがもたらす効果である。As is apparent from the above description, the sandwich structural material of the present invention is lightweight, has excellent penetration resistance and burn-through properties, and is useful as flooring and interior materials for aircraft. It is. This uses carbon fiber yarns having a tensile modulus of 20 × 10 3 kgf / cm 2 or more and a breaking strain energy of 4.0 mm · kgf / mm 3 or more as the reinforcing fiber material constituting the skin material. This is the effect that you have. In particular, when a woven fabric is used as the reinforcing fiber material, the number of cutouts in the woven fabric is set to 400 to 60,000.
Pieces / m 2 and a cover factor (Cf) of 95
% Is the effect brought about.
【図１】本発明の実施態様を示す一部切欠斜視図であ
る。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明のサンドイッチ構造材の表皮材における
強化繊維材の１例を示す炭素繊維扁平糸織物の斜視図で
ある。FIG. 2 is a perspective view of a carbon fiber flat yarn woven fabric showing one example of a reinforcing fiber material in a skin material of the sandwich structure material of the present invention.
１ ハニカム構造体（芯材） ２ 表皮材 ３ａ 炭素繊維扁平糸からなるよこ糸 ３ｂ 炭素繊維扁平糸からなるたて糸 ４ 目抜き部 ５ａ，５ｂ 強化繊維材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Honeycomb structure (core material) 2 Skin material 3a Weft yarn made of carbon fiber flat yarn 3b Warp yarn made of carbon fiber flat yarn 4 Opening portion 5a, 5b Reinforcing fiber material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B32B 1/00-35/00
Claims (4)
樹脂とからなる繊維強化樹脂板を接着してなるサンドイ
ッチ構造材において、前記強化繊維材は、引張弾性率が
２０×１０3kgf／mm2以上で、かつ、破壊ひずみエネル
ギーが４.０mm・kgf／mm3以上である炭素繊維糸からな
ることを特徴とするサンドイッチ構造材。1. A sandwich structure material comprising a fiber reinforced resin plate made of a reinforcing fiber material and a matrix resin bonded to both surfaces of a core material, wherein the reinforcing fiber material has a tensile modulus of 20 × 10 3 kgf / A sandwich structural material comprising a carbon fiber yarn having a mm 2 or more and a breaking strain energy of 4.0 mm · kgf / mm 3 or more.
かつ、その炭素繊維織物は、目抜き部の個数が１ｍ2 当
り４００〜６０，０００個であり、カバーファクターが
９５％以上である、請求項１のサンドイッチ構造材。2. The reinforcing fiber material includes a carbon fiber fabric,
2. The sandwich structural material according to claim 1, wherein the carbon fiber fabric has a number of cutouts of 400 to 60,000 per m 2 and a cover factor of 95% or more.
プラスチック発泡体またはハニカム構造体である、請求
項１のサンドイッチ構造材。3. The non-combustible or flame-retardant core material,
The sandwich structure according to claim 1, which is a plastic foam or a honeycomb structure.
ある、請求項１のサンドイッチ構造材。4. The sandwich structural member according to claim 1, wherein said matrix resin is a phenol resin.
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