JPH04276435A - サンドイッチパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサンドイッチパネルに係
わり、更に詳しくは、航空機、車輛、船舶、建築物など
の構造材、および内装材に好適なサンドイッチパネルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】サンドイッチパネルはコアの両面に表面
材を重ね合わせ、接着して作られる成形体であるが、通
常、コア材としてはアルミニウムに代表される金属ハニ
カム、芳香族ポリアミド不織布から形成される有機繊維
製ハニカム、或いは紙を加工して得られるペーパーハニ
カム等のハニカム構造体と、ポリウレタンフォーム、フ
ェノールフォーム、各種ビニルフォーム等のフォーム構
造体がある。

【０００３】又、表面材としては、通常、ガラス繊維、
炭素繊維、アラミド繊維等を用いた繊維強化複合材料や
、アルミニウム、銅等の金属薄板が、単独、あるいは、
複合されて使用される。

【０００４】このように構成されるサンドイッチパネル
は、軽量、且つ強度、剛性に優れていることから、近年
、航空機、車輛、船舶等の輸送機器に使用され、軽量化
を行うことにより、燃料費の軽減を計ったり、また建築
分野においては、軽量化による建築物の高層化、および
工事の簡略化を目的に使用されている。

【０００５】このようなサンドイッチパネルの強度、剛
性等はコア材の材質、密度、形状と、表面材の材質、厚
み等、および、コア材と表面材の接着力等ににより定ま
り、これらは各々の使用用途毎に、材料が適宜選択され
る。

【０００６】特に繊維強化複合材料を表面材に使用する
場合、繊維としては、性能面から長繊維が好んで用いら
れるが、主に繊維を一方向に引き揃えた一方向性プリプ
レグ（以下ＵＤプリプレグと略記する）および、織物プ
リプレグが単層あるいは、２層以上積層して使用される
。特に、ＵＤプリプレグを使用する場合は方向によって
その性能が著しく異なることから、積層角を代えて繊維
が斜交するように２層以上を積層して用いられるのが通
常である。

【０００７】また、サンドイッチパネルには色々な特性
が要求されるが、これらのうち、単位重量あたりの力学
的な特性、特に、引張、曲げ等の特性に関しては繊維軸
がある曲率を持った織物プリプレグよりも、繊維軸が真
っ直ぐなＵＤプリプレグを使用することが有利であるこ
とが知られている。

【０００８】但し、ＵＤプリプレグが直接、或いは接着
層を介してコア材に接着される場合において、コア材と
接着する表面材のうち、コア材に一番近いＵＤプリプレ
グの繊維方向に平行に表面材をひきはがす場合は問題が
無いが、繊維方向に対し、直角に表面材をひきはがす場
合、表面材とコア材の接着力はこのコア材に一番近いＵ
Ｄプリプレグの繊維と繊維の間の樹脂の結合力に支配さ
れ、、通常、この結合力は低いという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
、軽量かつ強度、剛性に優れ、さらに表面材とコア材と
の接着性の高いサンドイッチパネルを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上の課
題を解決するために、鋭意検討を行った結果、ＵＤプリ
プレグとコア材の間に、３０ｋｇ／２５ｍｍ以上の引張
強度を有する織物を介することにより、コア材に一番近
いＵＤプリプレグを繊維方向に対して直角にひきはがす
場合においても、繊維間での繊維と繊維との剥離を防ぎ
、高い接着力を保持せしめることが可能になるという知
見を得て、本発明に到った。

【００１１】即ち、本発明は、コア材と表面材とからな
るサンドイッチパネルにおいて、表面材の一部、もしく
は全部が、コア材に接着する側から、３０ｋｇ／２５ｍ
ｍ以上の引張強度を有する織物、一方向性繊維プリプレ
グシート、の順に積層されていることを特徴とするサン
ドイッチパネルである。

【００１２】以下本発明を詳細に説明する。まず、本発
明に用いられる表面材の内、一方向性繊維プリプレグシ
ートとしては、例えば、各種ガラス繊維、炭素繊維、黒
鉛繊維、アラミド繊維、炭化硅素繊維等の強化繊維を一
方向に引き揃えたのち、例えばエポキシ樹脂、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
、イミド樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性
樹脂、或いは、ナイロン、ポリフェニレンスルフィド、
ポリブチレンテレフターレート、アクリロニトリル−ブ
タジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリスチレン
、ポリエチレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂に
含浸させた繊維強化複合材料が挙げられ、好ましくは、
使用する樹脂は繊維との含浸性が優れた熱硬化性樹脂で
ある。

【００１３】これら強化繊維は、１種、或いは２種以上
を併用しても良く、樹脂についても１種、或いは２種以
上を混合して使用しても良く、又、目的に応じて、各種
の変性剤、着色剤、難燃剤等を添加しても良い。

【００１４】次に、３０ｋｇ／２５ｍｍ以上の引張強度
を有する織物については、材料の材質、織り組織等に特
に制限はなく、具体的な例としては、材質としては、ガ
ラス、アラミド、炭素、黒鉛等であり、織り組織として
は、平織り、繻子織り、綾織り等が挙げられる。又、こ
こで使用する３０ｋｇ／２５ｍｍ以上の引張強度を有す
る織物については樹脂を含浸させていない原反でも良い
し、又樹脂を含浸させた、いわゆるプリプレグの形態で
あっても問題は無く、又、樹脂との接着力を向上させる
目的でこれらの織物に各種の表面処理を行ったものを使
用してもよい。

【００１５】この場合、織物の引張強度を３０ｋｇ／２
５ｍｍ以上としたのは、これより引張強度が低いと、コ
ア材に一番近いＵＤプリプレグを繊維方向に対して直角
にひきはがす場合、使用する織物自身が切断され、引き
続いて、ＵＤプリプレグの繊維間での繊維と繊維との剥
離が起こり、高い接着力を保持せしめることが難しくな
るからである。

【００１６】又、織物がコア材側に接着するようにした
のは、表面材とコア材での界面での接着力を高く維持す
るためであり、他の箇所、例えばサンドイッチパネルの
表面にこの織物を使用しても、高い接着力を維持できな
いことはいうまでもない。

【００１７】なお、これらとは別に、サンドイッチパネ
ルの特性を向上させるために、例えば、衝撃性を向上さ
せるために、前述した３０ｋｇ／２５ｍｍ以上の引張強
度を有する織物、ＵＤプリプレグの他に、各種のフィル
ム、例えば、ポリふっ化ビニル、ポリエーテルイミド、
ナイロン等や、各種の織物、例えば、ガラス繊維織物、
炭素繊維織物、アラミド繊維織物、ポリエーテルエーテ
ルケトン繊維織物、或いは、アルミニウム箔、銅箔等の
金属箔等を併用しても良い。

【００１８】ただし、これらの材料は、コア材と３０ｋ
ｇ／２５ｍｍ以上の引張強度を有する織物とＵＤプリプ
レグよりも、サンドイッチパネルの表面側に無ければな
らない。この場合、コア材としては、前記の如く、アル
ミニウムに代表される金属ハニカム、芳香族ポリアミド
不織布から成形される有機繊維製ハニカム、或いは紙を
加工して得られるペーパーハニカム等から適当なものを
選ぶことができる。

【００１９】また、本発明のコア材となるハニカム構造
体とは、一般に平断面が六角形状の筒を組み合わせた蜂
の巣状の板状物を指すが、本発明においてはその断面は
六角形でない他の三角、四角、五角、七角、八角等の多
角形でも、又円形、不定形でも良く、特にその形状は限
定しないが、好ましくはその筒の直径は、２〜１０ｍｍ
で、筒側面の厚みは０．０１〜１．０ｍｍで、筒の高さ
は５〜５０ｍｍである。

【００２０】又、表面材とコア材を接着する場合の方法
についても特に制限は無く、接着剤を用いて接着しても
、またＵＤプリプレグ中に含有される樹脂により接着し
ても問題は無く、成形方法についても、加熱加圧成形法
、オートクレーブ成形法、真空バッグ成形法等の如何な
る成形方法を用いて、成形してもよい。

【００２１】

【実施例】以下実施例により、本発明を詳述する。尚、
以下に示した実施例の各値は以下の方法に従い測定した
。

【００２２】（１）　　接着剥離強度 クライミングドラムピール法　　（ＭＩＬ−ＳＴＤ−４
０１Ｂ）

【００２３】（２）　　曲げ強度 図１に示したように幅５０ｍｍ，長さ６１０ｍｍのサン
ドイッチパネル試験片ａを上部スパン２５４ｍｍ、下部
スパン５０８ｍｍのスパン長にて４点支持し、クロスヘ
ッドスピード２５．４ｍｍ／ｍｉｎにて４点曲げ試験を
行った。変位量の測定は試験片中央部のノギス測定によ
り行った。

【００２４】（実施例１）Ｈｉ−ＣＡＲＢＯＲＯＮ（旭
化成社製炭素繊維；引張強度４００ｋｇｆ／ｍｍ２　，
引張弾性率２４ｔｏｎｆｋｇｆ／ｍｍ２　）をエポキシ
樹脂（新日鐵化学社製；ＥＲ−５２１）に含浸させ、炭
素繊維目付け９５ｇ／ｍ２，樹脂含有率３７ｗｔ％の一
方向性プリプレグを製造した。このプリプレグを０°／
９０°／９０°／０°方向に４層積層したのち、このプ
リプレグの片側にガラス繊維織物（ＫＳ−５３７０：鐘
紡（株）製　　平織り、引張強さ；経方向　　３８ｋｇ
／２５ｍｍ、緯方向３４ｋｇ／２５ｍｍ）を重ねたもの
を表面材とし、ガラス繊維織物が有る側に、デュポン社
製アラミド不織布ノーメックスをハニカム状に加工して
フェノール樹脂を含浸させたノーメックスハニカム（Ｓ
ＡＨ−１／８−３．０　　昭和飛行機工業（株）製）を
合わせ、プレス成形法にて、１４０℃、７ｋｇｆ／ｃｍ
２　にて２時間成形を行い、サンドイッチパネルを成形
した。得られたサンドイッチパネルから試験片の長手方
向が、コア材に一番近いＵＤプリプレグの繊維方向と直
角になるように試験片を切出し、上述した、接着剥離強
度試験、および、曲げ強度試験に供した。その結果を表
１に示す。

【００２５】（比較例１）表面材のうち、ガラス繊維織
物がサンドイッチパネルの表面にくるよう、すなわち、
コア材に一番近いＵＤプリプレグとコア材の間にガラス
繊維織物が無い以外は実施例１と全く同様にしてサンド
イッチパネルを作成し、同様の試験を行った。ここで、
サンドイッチパネルの表面にガラス繊維織物を用いたの
は実施例１と同一厚みの表面材を得るためである。

【００２６】（比較例２）炭素繊維織物（Ｈｉ−ＣＡＲ
ＢＯＲＯＮ，１９５ｇ／ｍ２目付けの平織り、引張強度
４００ｋｇｆ／ｍｍ２　，引張弾性率２４ｔｏｎｆｋｇ
ｆ／ｍｍ２　）をエポキシ樹脂（新日鐵化学社製；ＥＲ
−５２１）に含浸させ、炭素繊維目付け１９５ｇ／ｍ２
，樹脂含有率３７ｗｔ％の織物プリプレグを製造した。 このプリプレグを２層積層し、このプリプレグの片側に
、ガラス繊維織物（ＫＳ−５３７０：鐘紡（株）製　　
平織り、引張強さ；経方向　　３８ｋｇ／２５ｍｍ、緯
方向３４ｋｇ／２５ｍｍ）を重ねたものを表面材とし、
ガラス繊維織物がサンドイッチパネルの表面側にくるよ
うにし、デュポン社製アラミド不織布ノーメックスをハ
ニカム状に加工してフェノール樹脂を含浸させたノーメ
ックスハニカム（ＳＡＨ−１／８−３．０　　昭和飛行
機工業（株）製）を合わせ、プレス成形法にて、１４０
℃、７ｋｇｆ／ｃｍ２　にて２時間成形を行い、サンド
イッチパネルを成形した。このサンドイッチパネルから
、試験片を切出し、上述した、接着剥離強度試験、およ
び、曲げ強度試験に供した。その結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば軽量かつ強度、剛性に優
れ、さらに表面材とコア材との接着性の高いサンドイッ
チパネルを提供することが可能となるものであり、実用
上の効果は極めて顕著である。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例に用いられた曲げ特性の測定手段
を示す模式図である。

【符号の説明】

ａ　　サンドイッチパネル試験片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コア材と表面材とから構成されるパネ
   ルにおいて、少なくとも表面材の一部、もしくは全部が
   、コア材に接着する側から、３０ｋｇ／２５ｍｍ以上の
   引張強度を有する織物、一方向性繊維プリプレグシート
   、の順に積層されていることを特徴とするサンドイッチ
   パネル。