JP2002528292A - ハニカムサンドイッチパネルの充填および強化方法 - Google Patents
ハニカムサンドイッチパネルの充填および強化方法Info
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Abstract
Description
の空隙の迅速かつ効率的な充填方法に関する。特に、本発明は、易流動性の熱的
に膨張および硬化する粉末の使用であって、該粉末は空隙に注入され、次いで加
熱されて該粉末を膨張させ、融合および硬化させ、そのようにして要求された通
り空隙の空間を充填または部分的に充填することからなる。本発明による方法は
、特に、ハニカム中、周囲および間の空間を、または充填された、もしくは部分
的に充填されたハニカムを製造するために要求される予備形成された発泡芯材を
、あるいはサンドイッチパネル構造物で使用される発泡芯材または他のいずれか
の材料を充填するために適当である。また、本方法は、気泡人工製品における使
用に適当な型を充填するための単純で効率的な方法である。充填された、または
部分的に充填された型もしくはハニカム芯材は次いで硬化され、接着されたサン
ドイッチパネルまたは成形された気泡人工物品を製造し得る。サンドイッチパネ
ル構造においては、芯材は表皮層の一つもしくはそれより多くにより接着され得
、そして硬化、接着されたパネルは切断され、予備シールされた縁部を有するパ
ネルを提供し得る。
度材料により製造されたパネルは、約50年間、多くの用途で、高性能な変法で
使用されている。そのようなパネルの技術的な利点は多いが、特に、それらは高
い特異的剛性および弾性率を提供する構造であり、すなわち、パネルの密度によ
って分与される曲げ強さおよび弾性率は、個々の構成材料により得られるものよ
り高い。そのようなパネルの典型的な例は:トラックボディー製造のための、ア
ルミニウムまたはガラス強化表面(表皮)間で接着されたプラスチック硬質発泡
体;ドアの構造物における木材表皮間で接着された紙ハニカム;および、特に、
代表的に航空産業で使用される、金属または炭素繊維/樹脂表皮の間で接着され
たアルミニウムハニカムである。
た中心低密度材料(芯材)を有し、最も高い接着特性を達成するために、しばし
ば高温硬化を採用する。そのようなパネルの構造では、他の表面または他のパネ
ルと結合させることを容易にするために、あるいは美観の目的のために、なんら
かの方法によりパネルの縁部が固く、かつ滑らかにされていることが、しばしば
重要である。滑らかな縁部の他の利点は:より安全な取り扱い;偶然的損害の防
止;および、パネルの特性または外部特性に有害である水、埃および他の汚染物
質の浸入を避けることである。これは、ドアパネル用木材のような固い縁部材料
で接着する前、または接着の後に、航空産業用ハニカムパネルの場合に通常であ
るような低密度ペーストによりパネルを組み立てることにより達成され得る。
さの芯材が得られないか、または異なる芯材が同一のパネル内で使用される必要
がある。そのような場合、しばしば構造的性能の理由のため、接着する前または
間に、種々のコアピースを接合して、パネルを形成することが必要とされる。こ
れは、非常に強度の接着剤ペーストまたは接着フィルムもしくはテープであって
、好ましくはパネル接着(硬化)サイクルの間の加熱時における硬化前に膨張す
るものを使用することにより達成され得る。 高性能パネルにおいて、芯材が、パネル中に構成され得る固い縁部に接着する
こともまた要求されるであろう。この内部接着は通常、高性能接着剤ペーストま
たは膨張性(発泡性)フィルムの使用により達成される。
物をそれらへ結合させることがしばしば望まれている。例えば、ドアサンドイッ
チパネルへのコートフックまたは航空機フロアパネルにおけるボルトソケットの
結合である。通常軽い荷重のかかるコートフックの場合、十分広大なフランジ領
域があるフックは、表皮表面に接着された場合、必要な耐荷力強度を提供するた
めに十分であろう。より高度な荷重のためには、好ましくはパネルが製造される
前であるが、その後でもよいから、木材ブロックが荷重結合部位として挿入され
てもよい。臨界構造における高い潜在的荷重の場合、固体の強度の高いブロック
が、製造の間に正確な位置でパネル構造中に構成され得るか、または製造後、非
常に強度の高いインサートがパネル中に接着され、パネルにおいて該インサート
に適合する適当な大きさの孔をえぐるか、あるいはパネルにおけるハニカムは、
高性能熱硬化性接着剤または注入成形ペーストにより、形状の複雑さにかかわら
ず、強化される必要のある領域で強化され得る。後者の方法は、強度が充分であ
る場合、非常に特異な領域が、ハニカムパネルからもっと小さな個々のハニカム
セルのサイズまで強化され得るので、最も優れている。さらに、そのような強化
は、表皮の切断を回避するために、パネルの最終的な硬化の前または間のどちら
かで行われ得る。
、所定の位置に留まっている熱硬化性ペーストを使用して、これらの連結、接合
および強化作業を行うことは通常十分である。代表的に、これは、“チオキソト
ロピー”な二部のエポキシ樹脂をベースとするペーストであってよい。サンドイ
ッチパネルの縁部の最終シールおよび仕上が必要である場合、次いで同様のペー
ストまたはシンタクチックペーストが縁部に充填され、平滑化され、そして硬化
され得る。シンタクチックペーストは、航空産業において広く使用されている表
現であり、ガラス、炭素、シリケートまたは種々のプラスチック材料から製造さ
れた予備形成された中空小球体を含む熱硬化性樹脂の一部または二部(使用前に
混合が必要である)を意味する。これらの微小球体の一般的な特徴は、ペースト
にも分与される、それらの低密度であり、これはそれらが使用される第一の理由
である。付加的な考慮は、硬化された組成物のサンダー仕上げまたは平滑化する
ことの相対的な容易さである。
材を使用するサンドイッチパネル、ならびに特に、強度、軽量および退化に対す
る耐性が非常に重要である航空産業で使用されるものの場合、これらのシンタク
チックペーストは、少なくとも最近30年間、前記の殆どの結合および強化の必
要性のために使用されてきた。このタイプの代表的な製品は、Ciba Specialty C
hemicals PLCから入手可能なREDUX 252 (RTM)、2パックのシンタクチックエポ
キシペースト、および3M Companyから入手可能なEC 3524 B/A (RTM)である。 発泡材料が芯材として使用される場合、切断および発泡体内の孔の大きさ、ま
たはセル構造のため、発泡体の縁部は不規則である。ハニカムが使用される場合
、状況は通常悪く、切断された、もしくは切断されていないハニカムの縁部は非
常に不規則であり、従って、正確に充填することは難しく、充填されるべき間隔
の大きさは、ほとんど個々のセルと同じ大きさであり得、それ自体は典型的に6
mmまでであるが、しばしばなお大きい。
品の接着;ハニカムパネルの強化に関して、特に難しい物理的な問題が存在する
。その上、代表的にアルミニウム、フェノール樹脂被覆"Nomex"(RTM)紙から製造
されたもの、および他の金属または繊維をベースとする製品のような高特性のハ
ニカムパネルは通常、最小重量で高い特性を得るために使用されるので、構造特
性の理由で必要であり、しかも最小重量で、パネル成分部分に対して、そして他
の材料に対して、優れた連結を作成することは非常に望ましい。一般的に、ハニ
カムを使用している航空産業、非常に高性能の陸上および海洋移動機構およびス
ポーツ用品の用途において、シンタクチックペーストは、強化および連結のため
の第一手段として使用される。疑いの余地を避けるためには、ハニカムと表皮の
直接的な接着は一般的に接着フィルムまたは液状接着剤により行われる。
に対する最小の密度を達成するためには、多量の中空微小球体を導入することが
必要であった。より低い密度が要求される場合、より多くの微小球体を導入する
必要がある。微小球体は定義により、シンタクチックペースト中で使用されてい
る樹脂および硬化剤よりも低い密度を有するので、それらは液体樹脂または硬化
剤の上部に浮かぶ傾向があり、従って放置および貯蔵時に不均一、不均質な混合
物を与える。これを避けるために、一般的に混合物の粘度を増加させ、従って全
系を非常に粘性にする効果を有する付加的な材料を含むことが常套手段である。
微小球体の浮遊を避けるために添加される代表的な材料は当業者に非常によく知
られており、DegussaによりAerosil(RTM)という商標で、またはCabot Groupによ
りCabosil(RTM) として売られている微細に分割されたシリカ粒子を含む。
ないし0.8グラム/mlの範囲である。これらは、多少困難ではあるものの、
手でかき混ぜることにより混合され得る粘着性の材料である。あるいは、該材料
は、分散装置のカートリッジまたは他の大きな容器に予備充填された個々の成分
に外部圧力をかけ、静止している混合機のヘッドを通してそれらを圧入すること
により混合されてもよい。密度が0.6グラム/ml未満まで減少する場合、粘
度が高くなるため、手で、または生地ミキサーでの混練が必要となる。後者の場
合、密度の望ましくない増加を導く、中空微小球体の割合の変化を起こさないよ
うに注意しなければならない。また、この考慮は、それらがパイプ、チューブま
たは他の絞りを通してポンプで送られ得る、より高密度のシンタクチックペース
トにも適用される。
ックのシンタクチック物が製造されている。これらは反応性混合物、すなわち、
樹脂および硬化剤が一緒に予備混合されているので、それらを低温下、通常‘深
冷凍結'(−18℃)条件下で輸送および貯蔵する必要がある。そのような低温
貯蔵条件下でさえ、混合物の反応性に依存して、ペーストの使用寿命は厳しく制
約され得る。 この単一パックのシンタクチックの方法の更なる不利は、ペーストの湿潤性、そ
の硬化反応に逆効果を有するか、またはパネル硬化サイクルの間に過剰の揮発性
を与え得るため非常に望ましくないと考えられる影響である混合物への水分の凝
縮を防止するために、該混合物を容器から取り出す前に室温まで暖める必要があ
ることである。これらの揮発性の材料はペーストの位置を妨害し得、または過度
であるならば、ハニカム芯材へのダメージを引き起こすか、または芯材と表皮の
間でふくれを起こし得る。室温までペーストを暖める必要性の付加的不利は、室
温で高反応性を有するそれらのペーストは、使用寿命が減少されることである。
後者の理由により、いくつかの単一パックのペーストが、高温で、通常パネル接
着段階で使用される硬化温度でのみ迅速に反応するように設計されている。しか
しながら、室温または高温のどちらで単一パックのペーストを硬化するとしても
、パネル構造者による混合を必要としないが、密度が、最も高性能なサンドイッ
チパネル用途に必要とされる通常の範囲内である場合、非常に粘性の、べとつく
材料であることは依然として免れない。
する慣用の方法は、これら一種もしくは二種パックのシンタクチックペーストを
正確に、そして完全に、切断されたハニカム縁部自体の間およびそれらと他の周
辺材料の間に存在する複雑な空間中に適用すること、および/または強化のため
にハニカムセルを充填することである。パネルにおける多くの構造的弱点を作成
しないため、そして最終的に重量増加と同じようにな結果を有し得る退化剤(deg
redant)の浸入を許容するので、これらの空間を完全に充填することは非常に重
要である。
カムパネルの弾力性でデリケートな材料におけるように数センチの深さを非常に
粘性でべとつく材料により充填する作業は困難であり、汚く、時間のかかるもの
であり、それを適切に行うためには、作業者のかなりの技能と経験を必要とする
。そのような作業により、完全に汚染されていない環境を維持することは困難で
あり、しばしば、特定の作業が完了したか、または混合材料の反応が粘性過ぎて
実際の目的に使用できなくなった場合、多量の混合材料が放棄される。これらの
シンタクチックペーストによる充填作業は、装置、作業着、容器等の汚染をも生
じ、これらの全ては慎重で法的な処理操作を必要とする。更に、この困難なプロ
セスにおいて、これらの材料との個々の接触の全てを回避することは、接触、呼
吸および蒸気接触にかかわらず、実際的に不可能である。一般的に、シンタクチ
ックペーストの製造者は、それらで使用される材料の慎重な選択により、そのよ
うな危険性を最小化するように試みているが、更なる不利である個々の作業者の
感度による危険性が残っている。
、いくつかの強化および/または接合作業を達成するための別の方法を発展させ
ることにより、前述のプロセスおよび技術的不利のいくつかを解決するための試
みがなされている。
特定のハニカムパネルの寸法に適当な厚さの平面シート(パテ)に予備形成され
、両側で剥離フィルムにより被覆され、深冷凍結される。組成物を使用するため
に、パネル製造者はパテを室温まで暖め、凝縮を回避するために剥離フィルムの
一つを除去し、そしてパテをハニカムパネルに圧入するか、または逆も同様であ
る。この技術はサンドイッチパネル強化の用途において、シンタクチック材料の
適用を簡素化するが、ハニカムをそれ自体に、または縁部等に接着するために容
易に使用することが不可能である。それにもかかわらず、この技術は、ハニカム
が同じ厚さであるか、またはパテの厚さの単純倍層である場合、ハニカムを強化
するために有利である。この方法を用いても、凍結された予備混合材料に関する
他の不利の全ては残っている。
で均一な厚さのフィルムが使用される。この材料は、切断技術により、大きさま
で適合させられなければならず、接着フィルムにより接着される必要のある芯材
とパネル芯材構造物の他の断片との間に設置されなければならない。熱硬化サイ
クルの間、フィルムは軟化、溶解、膨張および硬化する。フィルムが正しく作製
され、かつ設置されている場合、膨張はハニカムとインサートまたは縁部の片の
ような他の素材との接着を可能にするであろう。これらの膨張するフィルム接着
剤は、制限された厚さ、通常約1.5mmのものであるため、接着のためのハニ
カムの強化に使用され得ず、そして個々のセル、またはかなりの間隔もしくは空
間に置くことが不可能である。シンタチクチックペーストよりも一般的に取扱に
関して、それらは柔軟で、べとつかず、混合を必要としないという利点を有する
ものの、形に切断し位置に置くという点で、高価であり得、時間を費やす点で非
常に不利であり、膨張および硬化時に、それらは全ての空間を充填することは滅
多になく、従って得られたパネルはより低い好適構造強度を有し、そしてまれに
、周囲の分解剤の侵入を回避するのに十分な間隔を充填する。
耐荷力接着のための強化、ならびにパネルの縁部の充填およびシールのような非
常に重要な作業は、非常に粘性の接着剤、べとつくシンタクチックペーストまた
はパテの熟練した使用により、または前記の通り、発泡性接着フィルムの適合に
より行われていた。 従って、強度があり、軽量で、そして永続的なサンドイッチパネルの製造方法
であって、パネル充填作業が室温条件で行われ得、充填作業が更に効率的であり
、混合を必要とせず、充填作業で充填材料を浪費することがなく、接触による危
険性が減少され、充填作業が充填材料の柔軟性を許容し、そして最終サンドイッ
チパネルの成分が簡単で効果的な様式で一緒に接着する方法を開発することは重
大な技術的進歩である。
室温で実行することが可能であるサンドイッチパネルの迅速でかつ効率的な局所
的充填の方法を提供する。更に、我々の発明は、有効に接着されている、強度が
あり、永続的でかつ軽量のサンドイッチパネルの生産方法を提供する。本発明は
、付加的に、種々の充填材料を有するサンドイッチパネルの製造方法を提供し、
そしてパネルの縁部を充填およびシールする簡単な方法を提供する。我々の発明
は、熱的に膨張する粉末の使用からなり、該粉末はハニカムまたは予備形成され
た充填芯材中の、間の、および周囲の空間中に注入され、次いでそれはそのまま
、もしくは加熱による更なる表皮の付加に続いて硬化され得る。容易に予想され
得るように、このような注入可能な乾燥粉末は、容易に、そして迅速に、充填さ
れ得る空間がいかに複雑であろうとも、正確な位置に置かれ得る。更にそのよう
な粉末は、それらがあまり微細な粒子を含有せず、汚染を起こさず、そしてゴミ
を出さないかぎり、室温で長期貯蔵寿命を持ち、混合を必要としない。従って、
使い易さに加えて、本発明の方法は、作業場所、道具の材料汚染、湿潤および作
業者接触を最小化する。
れ得、加熱されて、型の形状に対応する粘着性低粘度硬化固体物品を形成し、次
いで型から取り出される。開放された成形物品の製造のために本発明の方法を使
用することの利点は、使用の容易さ、加工効率、作業場所、道具の材料汚染、湿
潤および作業者接触の減少を含む。
な形状および発泡性粘着フィルムに関して、差異がある。シンタクチックペース
トの場合、いかなる利用可能な物理的技術によっても、必要とされた空間を完全
充填するために、それらは構造物中に置かれなければならない。発泡性フィルム
は、切断され、それらが使用されるべき空間に適合されなければならないが、前
記で説明した通り、空間を完全に充填することはほとんどない。
あるいはロボットまたは他の方法による注入のいずれも使用され、ハニカムパネ
ルの特定のセルのような要求された空間中に該粉末を分配することができる。粉
末により完全に、要求された空間を充填することを確実にするために、嵩密度お
よび粒度分布が許容される限り、未硬化の粉末により空間を完全に充填する必要
があり、硬化サイクルの間、同じ体積の粘着性硬化発泡体を形成するまで粉末は
発泡する必要がある。粉末はそれ自体、外部圧力の強制下でなくても空間を充填
することがでるか、または硬化サイクルの間に、いずれかの悪影響もなく、表皮
に適用された外部圧力により強制されて空間を過充填することもできる。 当業者にとって、本発明に記載されたように満足に作用する発泡体を得るため
に、発泡剤のレベルの調整、粒度の選択、および流動性の制御は困難ではない。
ドイッチパネルを提供するために、更なる表皮が添加され得る。次いで、この未
接着パネルは硬化されて、芯材および表皮の間の接着ならびにセル壁への内部接
着が硬化粉末の作用により効果のある接着パネルが提供される。従って、本発明
の方法は、硬化された、接着されたサンドイッチパネルの製造方法であって、接
着が硬化粉末により提供される方法を提供する。加えて、本発明の注入粉末方法
は、表皮と芯材の間の接着が硬化性液状接着剤または接着フィルムにより行われ
る慣用の系で使用され得る。そのような場合、表皮は液状接着剤または接着フィ
ルムにより被覆され、それは(硬化により)表皮と芯材の間の接着に影響を与え
、そして注入できる粉末を使用して、パネル芯材の要求された空間を充填する。
表皮を被覆する更なる接着剤が添加されてサンドイッチパネルを完成し、次いで
硬化され、硬化接着されたサンドイッチパネルが形成され得る。
なる粉末粒子から、室温で‘固体’である(連続的または非連続的な)粘着性の
硬化発泡体に変形される粉末を意味する。前記の通り、熱的に膨張する粉末から
製造された固体発泡体は、実質的に均一の空隙からなり、発泡体自体は剛性であ
っても、または柔軟であってもよい膨張した材料を意味する。疑問点を回避する
ために、膨張された粉末の空隙は膨張剤、元来の未膨張の、粉末により充填され
た空間中に存在する空気、あるいは両者の混合物の作用から誘導されてもよい。
り、より好ましくは該粉末は、温度範囲で、および貯蔵条件下で焼結しない。非
焼結粉末のいずれに関して、そしてそのような粉末の使用に関して望ましくない
温度範囲は、該粉末が貯蔵および使用される直接の温度条件に依存しているであ
ろうことは理解されるべきである。該粉末は好ましくは、0℃ないし約50℃、
好ましくは約10℃ないし約40℃、より好ましくは約15℃ないし約30℃、
特に約20ないし約25℃、そして最も好ましくは約22℃ないし約25℃のの
範囲の温度での使用の間焼結しない。
熱される。粉末が加熱プロセスの間十分な液化を受け、凝固し、そしてパネル芯
材中のそれら自体および周辺表面と接着することは不可欠である。流動性の粉末
と溶融時に流動しないものの両方が、ここで有用であることは理解されるべきで
ある。粉末がプロセスの間に溶融することが好ましい。成形品を製造するために
使用される場合を除いて、(溶融した)硬化粉末が、それらを取り囲むそれらの
表面に接着することが非常に好ましい。
成物を粉砕することにより製造され得る。本発明の方法での使用に適当な熱的に
膨張する樹脂組成物は熱硬化性の、少なくとも一種の膨張剤を含む樹脂であり、
加熱することにより硬化される。 本発明での使用に適当な熱硬化性膨張性樹脂粉末は、膨張剤および硬化剤と一
緒に使用される固体樹脂の組み合わせ、および該混合物の粉末化により製造され
得る。膨張剤および硬化剤と組み合わされた時に適当な非焼結性を有する固体樹
脂の選択は、通常の実験によって達成することができる。本発明での使用に適当
な固体樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂およ
びポリイミド樹脂のような当該技術でよく知られているものを含む。
ェニル)プロパンおよびエピクロロヒドリンから製造されたエポキシ樹脂を含む
。適当なエポキシ樹脂は、Ciba Specialty Chemicals PLCによって供給されたAr
aldite GT 6071(RTM)を含む。 本明細書に記載された固体樹脂が溶融し得ること、または接着もしくは融合し
得ること、および十分低い粘度を有することは、硬化剤、膨張剤、および要求さ
れる他の剤のような添加材料を反応させずに組み合わせることを可能にするため
に重要である。一般的に、室温で非焼結性である粉末を製造するためには、少な
くとも約55℃の軟化点が必要であり、(添加材料との組み合わせを可能にする
ための)適当な溶融粘度は(軟化点温度に対して)比較的高い温度でのみ得られ
るであろうため、発泡および硬化が起こり得るより低い温度を限定する。
より行われ得る。混合物は23℃で約17時間放置され、続いて約2時間約60
℃で加熱される。試料は23℃まで冷却されて粉末化され、異なる粒度のフラク
ションへ篩分けされる。 異なる粒度を有する粉末は膨張時に異なる密度を有する発泡体に導かれること
は理解されるべきである。いずれの特定な用途に使用するための適当な粒度の選
択は、最終的な膨張された発泡体の望ましい特性の考慮を必要とするであろう。
する実施例1に従って製造された、篩分けされた熱的に発泡性の粉末は、アルミ
ニウムのシート上に置かれたアルミニウムハニカムパネルの直径6mmと明記さ
れた円形セル中に注入された。目視による観察により判定された通り、それぞれ
のハニカムセルを完全に充填するために、十分な発泡性粉末が添加された。発泡
性粉末は手動による注入によりハニカムセルに加えられた。この操作を実行する
ために、機械的またはコンピュータ制御された分配方法も同様に使用することが
可能である。次いで、もう一つのアルミニウムシートを充填されたハニカムパネ
ルの上部に設置し、接着されていないサンドイッチパネルを形成した。 未硬化のサンドイッチパネルは水圧機に置かれ、そして300kPaの圧力が
加えられた。プレスプレートの温度は30分間にわたって、室温から120℃ま
で上げられ、パネルは約1時間、120℃でプレスに保持された。次に、パネル
は取り除かれて、室温まで再度冷却された。
接着されていることがわかった。該パネルは、帯のこぎりを使用して、断面で切
断された。これにより、元々は粉末で充填された個々のハニカムセルは既に、連
続的な閉じたセルの発泡体により完全に充填されており、そしてこの方法は、慣
用の湿式シンタクチックペーストの使用に依存せずに、縁部が充填されシールさ
れたパネルを提供するために容易に使用され得ることが明白となった。発泡体は
性質上熱硬化性であり、そしてそれは全てのハニカムセル壁とアルミニウムシー
トに接着した。パネルの切断縁部は、非常に滑らかで均一であった。膨張された
発泡体は、0.57g/cm3の密度を有することがわかった。 実施例2で概説されたパネル製造段階のイラストは、図1に見られる。
を有する。膨張された発泡体は、0.55g/cm3の密度を有することがわか
った。 実施例4 実施例2と同様であるが、ただし500mmよりも小さい粉末粒度を有する。
膨張された発泡体は、0.60g/cm3の密度を有することがわかった。 実施例5 熱的に発泡する粉末は、適当な発泡剤(膨張剤)および硬化剤の組み合わせに
よる固体エポキシ樹脂の使用により製造された。
およびExpancel(RTM)は、樹脂に混入され、そして該ブレンドは約23℃まで冷
却された。得られた固体は粉末化され、異なる粒度のフラクションに篩分けされ
た。 500mmと1000mmの間の粒度を有する篩分けされた粉末は、アルミニ
ウムのシート上に置かれたアルミニウムハニカムパネル(長さ150mm×幅1
50mm×深さ12 1/2mm)セル中に注入された。目視による観察により
判定された通り、それぞれのハニカムセルを完全に充填するために、十分な発泡
性粉末が添加された。次いで、もう一つのアルミニウムシートを充填されたハニ
カムパネルの上部に設置し、サンドイッチパネルを形成した。
加えられた。プレスプレートの温度は30分間にわたって、室温から150℃ま
で上げられ、パネルは3時間、150℃でプレスに保持された。次に、パネルは
取り除かれて、室温まで再度冷却された。 サンドイッチパネルの3成分が一緒に接着されていることがわかった。該パネ
ルは、帯のこぎりを使用して、断面で切断された。これにより、元々は粉末で充
填された個々のハニカムセルは既に、連続的な閉じたセルの発泡体により完全に
充填されており、そしてこの方法は、慣用の湿式シンタクチックペーストの使用
に依存せずに、縁部が充填されシールされたパネルを提供するために容易に使用
され得ることが明白となった。発泡体は性質上熱硬化性であり、そしてそれは全
てのハニカムセル壁とアルミニウムシートに接着していた。パネルの切断縁部は
、非常に滑らかで均一であった。膨張された発泡体は、0.54/cm3の密度
を有することがわかった。
を有する。膨張された発泡体は、0.52g/cm3の密度を有することがわか
った。 実施例7 実施例5と同様であるが、ただし500mmよりも小さい粉末粒度を有する。
膨張された発泡体は、0.58g/cm3の密度を有することがわかった。
する実施例1に従って製造された、篩分けされた熱的に発泡性の粉末は、Araldi
te(RTM)離型剤QZ13 (Ciba Specialty Chemicalsから入手可能)により被覆された
金型に注入された。金型の内部寸法は、深さ12.5mm×幅12.5mm×長
さ135mmであった。目視による観察により判定された通り、それぞれのハニ
カムセルを完全に充填するために、十分な発泡性粉末が添加された。発泡性粉末
は手動による注入により金型に加えられた。この操作を実行するために、機械的
またはコンピュータ制御された分配方法も同様に使用することが可能であった。
金型表面全体を被覆するのに十分な領域を有し、離型剤により被覆された金属シ
ートは、粉末が充填された金型の上部に置かれ、硬化サイクルの間にその場に保
持するために加えられた十分な外部圧力により、金型を閉めて完全にシールした
。
わたって、室温から120℃まで上げられ、金型は約1時間、120℃でオーブ
ンに保持された。次に、金型は取り除かれて、室温まで再度冷却された。 金型が分解された時、金型と同じ寸法を有する固体キャスティングは取り外さ
れた。キャスティングは0.6g/cm3の密度と31MPaの圧縮強度を有す
る連続した閉じたセル発泡体であった。(ASTM 695)
を示す。 I(b)は、粉末(iii)により充填された、アルミニウムシート(ii)上のハニカム
パネル(i)の断片を示す。 I(c)は、アルミニウムシート(ii)が両面にある、粉末が充填されたハニカムパ
ネル(i)の断面図を示す。
証する。 線AないしA’;BないしB’;CないしC’;DないしD’;EないしE’
;FないしF’;およびGないしG’は、4つの別々のサンドイッチパネル1、
2、3および4を製造するために必要な切断線を表す。 (i)空の、未充填のハニカムセルを表す。 (ii)硬化粉末Xで充填されたハニカムセルを表す。 (iii)硬化粉末Yで充填されたハニカムセルを表す。 (iv)硬化粉末Zで充填されたハニカムセルを表す。 (v)硬化ペーストOで充填されたハニカムセルを表す。
よび4は生産されるだろう。これらのパネルの構成は以下の通りである。 パネル1は、縁部セルが硬化粉末Xで充填され、内部セルが中空である、縁部
が充填された粉末パネルである。 パネル2は、縁部セルが硬化粉末Xで充填され、内部セルが硬化粉末Yで充填
されている、内部および縁部が充填された粉末パネルである。 パネル3は、縁部セルが硬化粉末Xで充填され、内部セルが硬化粉末Yおよび
硬化粉末Zの混合物で充填されている、内部および縁部が充填された粉末パネル
である。 パネル4は、縁部セルが硬化粉末Xで充填され、内部セルが硬化粉末Yおよび
硬化粉末Oの混合物で充填されている、内部および縁部が充填された粉末パネル
である。
内部断面図を図示する。
Claims (20)
- 【請求項1】 易流動性で熱的に膨張および硬化する粉末を空隙に添加し、
そして加熱により該粉末を膨張、焼結および硬化させることにより完全に、また
は部分的に空隙を、粘着性低密度固体で充填する方法。 - 【請求項2】 空隙が型のキャビティである請求項1記載の方法。
- 【請求項3】 内部芯材を含むサンドイッチパネル構造物を、該構造物の芯
材を充填、強化および/または接合する請求項1記載の方法であって、 該芯材の内部の、あるいは同一のもしくは異なる芯材の間の、または芯材とサン
ドイッチパネルに含まれるいずれかの他の固体表面との間の空隙の少なくとも幾
つかが、易流動性の発泡性粉末を流し込み、次いで熱的に発泡、焼結および硬化
させることにより充填される方法。 - 【請求項4】 芯材が表面材料により、少なくとも一つの側面で接着されて
いる請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 接着剤、好ましくは接着フィルムまたは液状接着剤が、芯材
および表面材料の間に付加的に存在する請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 パネル芯材の充填内部セルが、充填段階の間に外部圧力が加
えられずに、発泡性粉末により不完全充填、完全充填、または過充填される請求
項3ないし5のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 発泡性粉末が熱的に膨張する粉末であり、そして好ましくは
熱硬化性粉末である請求項1ないし6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 発泡性粉末が、0ないし約50℃、好ましくは約10℃ない
し約40℃、より好ましくは約15℃ないし約30℃、特に約20℃ないし約2
5℃、そして最も好ましくは約22℃ないし約25℃の温度範囲で焼結しないも
のである請求項1ないし7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 発泡性粉末が、少なくとも約55℃の軟化点を有する、固体
の熱的に膨張する樹脂を、約100ないし2000μm、好ましくは約500な
いし2000μm、より好ましくは約500ないし約1000μmの粒度を有す
る粉末となるまで粉砕することにより製造される請求項1ないし8のいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項10】 空隙を充填するために使用される粉砕された粉末が本質的
に100ないし2000ミクロンの粒度範囲を有するか、またはこの範囲内のよ
り狭い部分から構成されるか、またはこの範囲内のより狭い部分の混合物から構
成される請求項1ないし9のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 熱的に膨張する樹脂が、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
、シアネートエステル樹脂およびポリイミド樹脂から選択される請求項1ないし
10のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 熱的に膨張する樹脂が、2,2−ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパンおよびエピクロロヒドリンから製造されたエポキシ樹脂である
請求項1ないし11のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 内部パネル芯材が硬質発泡体、すなわちセルロース紙ハニ
カム、ポリアミド紙ハニカム、布をベースとするハニカム、金属ハニカム等から
選択される請求項3ないし12のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 表面材料が、金属、ガラス、木材、通常の、もしくは強化
されたプラスチック、積層体およびそれらの組み合わせの予備形成シート、また
は樹脂プレプレグもしくは繊維からその場で形成されたシートであって、そして
それら表面材料、もしくは両タイプの表面材料の組み合わせに液体硬化性樹脂が
適用される請求項4ないし13のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項15】 充填された未接着のサンドイッチパネルが、約80℃ない
し約200℃、好ましくは約100℃ないし約180℃、より好ましくは約12
0℃ないし約150℃の温度範囲で硬化される請求項3ないし14のいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項16】 本明細書実施例に記載された実質上本発明に記載の方法。
- 【請求項17】 予備エッジされ、充填されたパネルを得るために、本発明
で得られる、硬化され、膨張された粉末が充填された空隙が切り開かれる、請求
項1および3ないし16のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項18】 請求項3ないし17のいずれか1項記載の方法に従って得
られたサンドイッチパネル。 - 【請求項19】 航空宇宙、高性能陸上および海洋輸送機構、建築、土木工
学および、またはスポーツ用品の用途における、請求項18記載のサンドイッチ
パネルの使用。 - 【請求項20】 発泡性粉末が、手動により、あるいはロボット化、または
他の自動化された、もしくは半自動化された方法により、空隙に注入された請求
項1ないし19のいずれか1項記載の方法。
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