JPH05208465A

JPH05208465A - サンドイッチパネル

Info

Publication number: JPH05208465A
Application number: JP6266691A
Authority: JP
Inventors: Sakanori Ito; 栄記伊藤; Mikio Shima; 美樹男島; Kazunao Kubodera; 一直窪寺
Original assignee: Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1993-08-20

Abstract

(57)【要約】（目的）軽量且つ耐衝撃性に優れ、航空機の床材用とし
て特に好適なサンドイッチパネルを提供すること。（構成）ＵＤプリプレグに使用する炭素繊維の２５％以
上が引張強度４００ｋｇｆ／ｍｍ²以上、引張破断時の
伸度が１．７％以上であり、コア材としてアラミド不織
布から成形されたハニカムを用い、前記ＵＤプリプレグ
製表面材を該コア材に積層する。

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、特に航空機の内装材、就中、床材用に好適なハ
ニカム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。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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】また、航空機の床材用のサンドイッチパネ
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、および
衝撃特性は重要な特性である。従来は表面材に使用する
強化繊維は、価格の点で安価なガラス繊維が使用されて
きたが、近年、より軽量化の要望により、ガラス繊維よ
りも、比強度、比弾性率の優れた炭素繊維が使用される
ようになってきた。

【０００７】しかし通常、釣り竿や、ゴルフクラブ等に
使用されている高強度炭素繊維（引張強度ほぼ４００kg
f/mm²，破断伸度ほぼ１．５％）を航空機の床材用サン
ドイッチパネルに使用するには耐衝撃性が低く、この
為、サンドイッチパネルの表面材にガラスクロスや熱可
塑性のフィルム等を接合し、耐衝撃性の向上を行ってい
たが、これらのクロス材や、フィルムはサンドイッチパ
ネルの重量を重くするという欠点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的と
する所は軽量且つ耐衝撃性に優れ、航空機の床材用とし
て特に好適なサンドイッチパネルを提供することにあ
る。

【０００９】

【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、本発明を
成したもので、その要旨は、コア材と表面材から構成さ
れるパネルにおいて表面材に繊維が斜交する一対以上の
一方向性炭素繊維プリプレグからなる炭素繊維強化プラ
スチックを使用し、且つ該炭素繊維の使用量の少なくと
も２５％以上が、引張強度４００kgf/mm²以上引張り破
断時の伸度が１．７％以上の炭素繊維であり、さらにコ
ア材として芳香族ポリアミド不織布から形成されたハニ
カムを使用することを特徴とするサンドイッチパネルに
ある。

【００１０】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に使用される炭素繊維は、全使用量
のうち、少なくとも２５％以上が引張強度４００kgf/mm
²以上, 引張り破断時の伸度が１．７％以上の炭素繊維
である必要がある。

【００１１】この場合、引張強度４００kgf/mm²以上,
引張り破断時の伸度が１．７％以上の炭素繊維が２５％
未満であると、耐衝撃性が低く、耐衝撃性を向上させる
ためにサンドイッチパネルの表面に各種のクロス、ある
いは各種のフィルムを必要とし、これによりサンドイッ
チパネルの重量が増加するという点で好ましくない。

【００１２】又、この炭素繊維強化プラスチックのマト
リックスとなる樹脂は熱硬化性樹脂としては、本発明パ
ネルの使用用途が航空機の内装材であることを考慮し
て、燃焼特性に優れたエポキシ樹脂、フェノール樹脂等
が挙げられる。又、熱可塑性樹脂に関しては、同様に、
本発明パネルの使用用途が航空機の内装材であることを
考慮して、燃焼特性に優れた、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルエーテルケトン等が挙げられる。

【００１３】又、これらの樹脂は、その特性を向上させ
る為に、１種あるいは２種以上を組合わせて使用しても
良く、また他の改質材、難燃材、変性材等を添加しても
良い。

【００１４】これとは別に、サンドイッチパネルの特性
を向上させるために、例えば、耐摩耗性を向上させるた
めに、必要に応じてパネルの表面に各種のフィルム、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。

【００１５】また本発明においては、コア材として芳香
族ポリアミド不織布から成形されたハニカムを使用し、
これに前記表面材を接着してパネルとして構成されるも
のであるが、ここでいう芳香族ポリアミド不織布とは、
例えばデュポン社製のノーメックスの如きアラミド繊維
不織布を紙状にしたもので、これをハニカム状に加工し
たのち、フェノール樹脂を含浸させ、コア材（例えば昭
和飛行機工業（株）製ノーメックスハニカム）として使
用するものである。

【００１６】この場合、金属ハニカム或いはペーパーハ
ニカムを本発明で使用しない理由は、金属ハニカムで
は、航空機の内装材に使用した場合、長年の使用中にお
いて、金属ハニカムが腐食するためであり、又、ペーパ
ーハニカムを使用をすると、難燃性の点で問題があるた
めである。

【００１７】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。

【００１８】なお表面材とコア材を接着する場合の方法
については特に制限は無く、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。

【００１９】

【実施例】以下実施例により、本発明をさらに詳述す
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。

【００２０】（１）衝撃強度図１に示したように、１００ｍｍ角のサンドイッチパネ
ル試験片ａに接した直径１４φの曲率を持つ重量９０８
ｇの圧子ｂに、２ポンドの重量を持つ落下体ｃを高さを
変化させて落下させ、そのときの衝撃エネルギーを（２
ポンド×落下体の高さ）で表した。衝撃強度は、落下後
にサンドイッチパネルの表面を観察し、ＵＤプリプレグ
の繊維が破断しない最大衝撃エネルギーを目視にて判断
した。

【００２１】（２）曲げ強度幅５０ｍｍ，長さ６１０ｍｍのサンドイッチパネル試験
片ａを図２に示したように上部スパン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。

【００２２】（実施例１）Ｈｉ−ＣＡＲＢＯＲＯＮ（旭
化成社製炭素繊維；引張強度４００kgf/mm²，引張破断
伸度１．５％）とマグナマイト（ＩＭ−６Ｇ、住友化学
社製、引張強度５１０kgf/mm²、引張破断伸度１．７８
％）の２種類の炭素繊維をそれぞれフェノール樹脂（新
日鐵化学社製；ＰＲ−２２０）に含浸させ、炭素繊維目
付け７５g/m²，樹脂含有率３７ｗｔ％の２種類の一方向
性プリプレグを製造した。以下の説明ではＨｉ−ＣＡＲ
ＢＯＲＯＮを用いたプリプレグをプリプレグ（ａ）、マ
グナマイトを用いたプリプレグをプリプレグ（ｂ）と便
宜上きめた。これら２種類のプリプレグを用い、コア材
側から順に、プリプレグ（ａ）／プリプレグ（ａ）／プ
リプレグ（ａ）／プリプレグ（ｂ）の順で０°／９０°
／９０°／０°方向に４層積層したのち、このプリプレ
グの両側にガラス繊維織物（ＫＳ−５３７０：鐘紡
（株）製平織り）を重合わせたものを表面材とし、オ
ートクレーブにて、１４０℃で１時間、１７０℃で１時
間、面圧、３kgf/cm²＋真空圧下で成形を行った。得ら
れた表面材とノーメックスハニカム（ＳＡＨ−１／８−
４．０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。得られたサンドイ
ッチパネルから、各々、衝撃特性、曲げ強度用の試験片
を切出し評価を行った。

【００２３】（比較例１）実施例１に使用したプリプレ
グ（ｂ）をプリプレグ（ａ）に変えた以外は実施例１と
全く同条件下でサンドイッチパネルを作成し、評価を行
った。

【００２４】（実施例２）実施例１に使用した表面材の
構成を、コア材から順に、プリプレグ（ａ）／プリプレ
グ（ａ）／プリプレグ（ｂ）／プリプレグ（ｂ）に変え
た以外は、実施例１と全く同条件下でサンドイッチパネ
ルを作成し、評価を行った。

【００２５】（実施例３）実施例１に使用した表面材の
構成を、コア材から順に、プリプレグ（ａ）／プリプレ
グ（ｂ）／プリプレグ（ｂ）／プリプレグ（ｂ）に変え
た以外は、実施例１と全く同条件下でサンドイッチパネ
ルを作成し、評価を行った。

【００２６】（実施例４）実施例１に使用した表面材の
構成を、コア材から順に、プリプレグ（ｂ）／プリプレ
グ（ｂ）／プリプレグ（ｂ）／プリプレグ（ｂ）に変え
た以外は、実施例１と全く同条件下でサンドイッチパネ
ルを作成し、評価を行った。

【００２７】（比較例２）比較例１に使用したガラス繊
維織物（ＫＳ−５３７０：鐘紡（株）製平織り）をプ
リプレグの両面に２層ずつ重ね合わせた以外は比較例１
と同様にサンドイッチパネルを作成し、評価を行った。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、特に航空機の床材用と
して優れた軽量且つ高耐衝撃性の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。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に用いられた衝撃強度の測定手段を示す
模式図である。

【図２】実施例に用いられた曲げ特性の測定条件を示す
模式図である。

【符号の説明】

ａサンドイッチパネル試験片ｂ圧子ｃ落下体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア材と表面材とから構成されるパネル
において表面材に繊維が斜交する一対以上の一方向性炭
素繊維プリプレグからなる炭素繊維強化プラスチックを
使用し、且つ該炭素繊維の使用量の少なくとも２５％以
上が、引張強度４００kgf/mm²以上、引張り破断時の伸
度が１．７％以上の炭素繊維であり、さらに、コア材と
して芳香族ポリアミド不織布から成形されたハニカムを
使用することを特徴とするサンドイッチパネル。