JP2011240524A - サンドイッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカムコアの一方の開口面又は両開口面上に接着シートを介して金属薄板が配置され、接着シートは基材に接着剤を含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコアと金属薄板とを一体化してなり、基材には不織布が用いられ、接着剤には熱硬化性樹脂にポリビニルホルマールを添加した熱硬化性樹脂接着剤が用いられているから、優れたサンドイッチパネルを得ることができる。
【解決手段】ハニカムコア１の一方の開口面又は両開口面上に接着シート３を介して金属薄板２が配置され、接着シートは基材３ａに接着剤３ｂを含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコアと金属薄板とを一体化してなり、基材には不織布Ｆが用いられ、接着剤には熱硬化性樹脂ＲにポリビニルホルマールＨを添加した熱硬化性樹脂接着剤Ｓが用いられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、航空機、バス、電車等の輸送機器や高層建築物の壁等の内装材として用いられるサンドイッチパネルに関するものである。

従来、この種のサンドイッチパネルとして、ハニカムコアの開口面上に接着シートを介して金属薄板が配置され、接着シートは基材に接着剤を含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコアと金属薄板とを一体化してなる構造のものが知られている。

しかして、これらサンドイッチパネルの軽量性、機械的強度性に優れている面を活かすべく、宇宙産業、建設業、電気産業、電子産業、自動車産業など、広範な産業分野において数多く利用されている。

特開平８−２５８１８９号

しかしながらこれら従来構造の場合、軽量性、曲げ強度に優れているものの、輸送機器や高層建築物の内装材に特に要求される難燃性に劣ることがあり、このため、軽量性、曲げ強度、剪断強さに加え、難燃性にも優れたサンドイッチパネルの出現が強く要望されている。

本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の発明は、ハニカムコアの一方の開口面又は両開口面上に接着シートを介して金属薄板が配置され、接着シートは基材に接着剤を含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコアと金属薄板とを一体化してなり、上記基材には不織布が用いられ、上記接着剤には熱硬化性樹脂にポリビニルホルマールを添加した熱硬化性樹脂接着剤が用いられていることを特徴とするサンドイッチパネルにある。

又、請求項２記載の発明は、上記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とするものであり、又、請求項３記載の発明は、上記熱硬化性樹脂に対する上記ポリビニルホルマールの添加部数は、熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対して、３重量部〜１５重量部であり、該ポリビニルホルマールの分子量は７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とするものである。

又、請求項４記載の発明は、上記不織布は、ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維又はアラミド繊維からなることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の発明は、上記不織布の目付は、５０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とするものであり、又、請求項６記載の発明は、上記不織布に対する上記熱硬化性樹脂接着剤の含有率は、４５重量％〜７５重量％であることを特徴とするものであり、又、請求項７記載の発明は、上記ハニカムコアは、ノーメックスハニカム、紙、プラスチック、アルミニウム又はチタンからなることを特徴とするものであり、又、請求項８記載の発明は、上記金属薄板は、アルミニウム、マグネシウム又はステンレスからなることを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１記載の発明にあっては、ハニカムコアの一方の開口面又は両開口面上に接着シートを介して金属薄板が配置され、接着シートは基材に接着剤を含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコアと金属薄板とを一体化してなり、上記基材には不織布が用いられ、上記接着剤には熱硬化性樹脂にポリビニルホルマールを添加した熱硬化性樹脂接着剤が用いられているから、軽量性、曲げ強度、剪断強さに加え、難燃性にも優れたサンドイッチパネルを得ることができる。

又、請求項２記載の発明にあっては、熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂であるから、機械的強度及び難燃性を高めることができ、又、請求項３記載の発明にあっては、上記熱硬化性樹脂に対する上記ポリビニルホルマールの添加部数は、熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対して、３重量部〜１５重量部であり、ポリビニルホルマールの分子量は７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌであるから、必要な接着力を維持して難燃性を高めることができる。

又、請求項４記載の発明にあっては、上記不織布は、ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維又はアラミド繊維からなるので、機械的強度及び難燃性を高めることができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記不織布の目付は、５０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２であるから、接着に必要な樹脂を保持できると共に軽量化の効果を得ることができ、又、請求項６記載の発明は、上記不織布に対する上記熱硬化性樹脂接着剤の含有率は、４５重量％〜７５重量％であるから、必要十分な接着力を得ると共に軽量化の効果を期待することができ、又、請求項７記載の発明は、上記ハニカムコアは、ノーメックスハニカム、紙、プラスチック、アルミニウム又はチタンからなるので、各種のハニカムコアを使用することにより用途の融通性を高めることができ、又、請求項８記載の発明は、上記金属薄板は、アルミニウム、マグネシウム又はステンレスからなるので、各種の金属薄板を使用することにより用途の融通性を高めることができる。

本発明の実施の形態例の部分断面図である。 本発明の実施の形態例の製造工程図である。 本発明の実施の形態例の接着シートの製造工程図である。

図１乃至図３は本発明の実施の形態例を示し、１はハニカムコアであって、例えば、開口面が六角形状の蜂の巣状のもの、薄いシートにより三角、四角、五角、七角、八角等の多角形、円形、不定形の形状のセルに形作ったもの等が適用される。

又、ハニカムコア１の材料として、アラミドペーパーを材料とするノーメックスハニカム、紙、プラスチック、アルミニウム、チタン、及びその合金等を使用することができ、又、ハニカムコア１の板厚については特に限定しないが、５ｍｍ〜２５ｍｍ程度のものが使用され、さらに、ハニカムコアを構成する各コアのセルサイズについても特に限定しないが、好ましくは一辺が３ｍｍ〜３０ｍｍ程度のものが用いられる。

２・２は金属薄板であって、例えば、板厚が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のアルミニウム、マグネシウム、ステンレス等の各種の金属薄板が用いられる。

３・３は接着シートであって、図３の如く、基材３ａに接着剤３ｂを含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、この場合、上記基材３ａには不織布Ｆが用いられ、上記接着剤３ｂには熱硬化性樹脂ＲにポリビニルホルマールＨを添加した熱硬化性樹脂接着剤Ｓが用いられている。

又、この不織布Ｆとしては、ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、アラミド繊維を用いたもの等が用いられ、これは機械的強度及び難燃性を考慮したものであり、又、不織布の目付が５０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２程度のものが用いられており、これは５０ｇ／ｍ^２を下回ると接着に必要な樹脂が保持できず、１５０ｇ／ｍ^２を上回ると軽量化の効果が出ないからである。

又、上記熱硬化性樹脂接着剤Ｓを構成する熱硬化性樹脂Ｒは、この場合、難燃性を高めるためにフェノール樹脂又はエポキシ樹脂が用いられており、又、上記熱硬化性樹脂Ｒに対する上記ポリビニルホルマールＨの添加部数は、この場合、熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対して、３重量部〜１５重量部となっており、これは３重量部を下回ると接着力が弱くなり、１５重量部を上回ると難燃性が低くなるからであり、又、ポリビニルホルマールＨの分子量は７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌとなっており、これは７０，０００ｇ／ｍｏｌを下回ると接着力が弱くなり、１５０，０００ｇ／ｍｏｌを上回ると熱硬化性樹脂接着剤溶液に溶けにくくなるからである。

又、上記不織布Ｆに対する上記熱硬化性樹脂接着剤Ｓの含有率は、４５重量％〜７５重量％としているが、これは４５重量％を下回ると十分な接着力を得ることができず、７５重量％を上回ると軽量化の効果が出にくいからである。

しかして、図１、図２の如く、この場合、ハニカムコア１の両開口面上にプリプレグ状の接着シート３・３を配置し、接着シート３・３上に金属薄板２・２を配置し、例えば、１２０℃〜１８０℃×２ｋｇ／ｍ^２〜５ｋｇ／ｍ^２×１時間〜２時間程度の接着条件下で加熱及び加圧成形することにより、ハニカムコア１と金属薄板２・２とを接着シート３・３で一体化し、図１に示すようなサンドイッチパネルＰを製造することになる。

この実施の形態例は上記構成であるから、ハニカムコア１の両開口面上に接着シート３を介して金属薄板２・２が配置され、接着シート３は基材３ａに接着剤３ｂを含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコア１と金属薄板２・２とを一体化してなり、上記基材３ａには不織布Ｆが用いられ、上記接着剤３ｂには熱硬化性樹脂ＲにポリビニルホルマールＨを添加した熱硬化性樹脂接着剤Ｓが用いられているから、軽量性、曲げ強度、剪断強さに加え、難燃性にも優れたサンドイッチパネルを得ることができる。

この場合、上記熱硬化性樹脂Ｒは、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂であるから、機械的強度及び難燃性を高めることができる。

又、この場合、上記熱硬化性樹脂Ｒに対する上記ポリビニルホルマールＨの添加部数は、熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対して、３重量部〜１５重量部であり、ポリビニルホルマールＨの分子量は７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌであるから、必要な接着力を維持して難燃性を高めることができる。

又、この場合、上記不織布Ｆは、ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維又はアラミド繊維からなるので、機械的強度及び難燃性を向上することができ、又、この場合、上記不織布Ｆの目付は、５０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２であるから、接着に必要な樹脂を保持できると共に軽量化の効果を得ることができ、又、この場合、上記不織布Ｆに対する上記熱硬化性樹脂接着剤の含有率は、４５重量％〜７５重量％であるから、必要十分な接着力を得ると共に軽量化の効果を期待することができる。

この場合、上記ハニカムコア１は、ノーメックスハニカム、紙、プラスチック、アルミニウム又はチタンからなるので、各種のハニカムコアを使用することにより用途の融通性を高めることができる。

又、この場合、上記金属薄板２は、アルミニウム、マグネシウム又はステンレスからなるので、各種の金属薄板２を使用することにより用途の融通性を高めることができる。

実施例１（熱硬化性樹脂Ｒがフェノール樹脂）
上記不織布Ｆとして、東洋紡績株式会社製ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）不織布ＰＰＳ５０（目付５０ｇ／ｍ^２）を使用し、ハニカムコアとして、昭和飛行機株式会社製９−Ｇ−１０（セルサイズ９ｍｍ、フェノール樹脂１０％含浸）を使用し、又、上記熱硬化性樹脂Ｒとして昭和高分子株式会社製フェノール樹脂ＢＲＬ−２４０（樹脂固形分６０％、メタノール溶解）を用い、上記ポリビニルホルマールＨとして、チッソ株式会社製ビニレックＫ（分子量５９，０００）又は、同社製ビニレックＥ（分子量１２６，０００）を用いた。尚、上記不織布Ｆとして、株式会社ツジトミ製ポリエステル不織布リーファＬＥ０６０２Ｗ（目付６０ｇ／ｍ^２）を使用し、ハニカムコア１として、新日本フェザーコア株式会社製ロールコアＳ−８５（ペーパーハニカム、セルサイズ８．５ｍｍ）を使用し、上記熱硬化性樹脂Ｒとして大日本インキ工業株式会社製フェノール樹脂フェノライト５９００を用いることもできる。

そして、上記熱硬化性樹脂Ｒたるフェノール樹脂に熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対してポリビニルホルマールＨとしてのビニレックＫ（５９，０００ｍｏｌ）１０重量部、ビニレックＥ（１２６，０００ｍｏｌ）３重量部、１０重量部、１５重量部を添加し、約６０℃に加温しながらメチルエチルケトンを少量ずつ加えて、ポリビニルホルマールＨを溶解し、この溶液たる熱硬化性樹脂接着剤Ｓを、濃度調整用にメチルエチルケトンを加えて、ポリフェニレンスルフィド繊維からなる上記ＰＰＳ５０に含有率７０重量％で含浸し、９０℃×１０分間、乾燥してプリプレグシート状の接着シート３を得た。尚、上記ポリフェニレンスルフィド繊維からなる上記ＰＰＳ５０に代えて、ポリエステル繊維からなる上記不織布ＬＥ０６０２Ｗに含有率６０重量％で含浸して用いることもできる。

そして、金属薄板２・２として、厚さ１ｍｍのアルミ板♯５９５２を用い、ハニカムコア１として、上記９−Ｇ−１０を用い、接着シート３を挟んで、１６０℃×２Ｋｇ／ｃｍ^２×１時間の接着条件下で加熱加圧してサンドイッチパネルＰを作成した。

この実施例１においては、表１のとおり、難燃性が良好なサンドイッチパネルを得ることができた。尚、曲げ試験は４点曲げ試験（試験機・島津製作所オートグラフＡＧ−１０ＴＤ、支点間距離・５００ｍｍ、圧子間距離・１０１．６ｍｍ、負荷速度・８ｍｍ／分）であり、難燃性試験は鉄道車輌用材料燃焼試験に準じている。

実施例２（熱硬化性樹脂Ｒがエポキシ樹脂の例）
上記不織布Ｆとして、東洋紡績株式会社製ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）不織布ＰＰＳ５０（目付５０ｇ／ｍ^２）を使用し、ハニカムコア１として、昭和飛行機株式会社製９−Ｇ−１０（セルサイズ９ｍｍ、フェノール樹脂１０％含浸）を使用し、又、上記熱硬化性樹脂Ｒとしてエポキシ樹脂を用い、この場合、ＪＥＲ株式会社製エピコート８２８、ＪＥＲ株式会社エピコート１００２、東都化成株式会社製ＹＤ７００−７を用い、硬化剤としてＪＥＲ株式会社製ＤＩＣＹ７、硬化促進剤として保土ヶ谷化学株式会社製ＤＣＭＵ、難燃剤として、アルベマール日本株式会社製テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＰＡ）、同社製三酸化アンチモンを用いた。尚、上記不織布Ｆとして、株式会社ツジトミ製ポリエステル不織布リーファＬＥ０６０２Ｗ（目付６０ｇ／ｍ^２）を使用し、ハニカムコア１として、新日本フェザーコア株式会社製ロールコアＳ−８５（ペーパーハニカム、セルサイズ８．５ｍｍ）を使用することも可能である。

そして、上記熱硬化性樹脂Ｒとしてのエポキシ樹脂に熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対してポリビニルホルマールＨとしてのビニレックＫ（５９，０００ｍｏｌ）１０重量部、ビニレックＥ（１２６，０００ｍｏｌ）３重量部、１０重量部、１５重量部を添加し、約６０℃に加温しながらメチルエチルケトンを加えて、ポリビニルホルマールＨを溶解し、この溶液たる熱硬化性樹脂接着剤Ｓを、濃度調整用にメチルエチルケトンを加えて、ポリフェニレンスルフィド繊維からなる上記ＰＰＳ５０に含有率７０重量％で含浸し、９０℃×１０分間、乾燥してプリプレグシート状の接着シート３を得た。尚、上記ポリフェニレンスルフィド繊維からなる上記ＰＰＳ５０に代えて、ポリエステル繊維からなる上記不織布ＬＥ０６０２Ｗに含有率６０重量％で含浸して用いることもできる。

そして、金属薄板２・２として、厚さ１ｍｍのアルミ板♯５９５２を用い、ハニカムコア１として、上記コア材９−Ｇ−１０を用い、接着シート３を挟んで１２０℃×２ｋｇ／ｃｍ^２×１時間の接着条件下で加熱加圧して、サンドイッチパネルＰを作成した。

この実施例２においては、表１のとおり、難燃性が良好なサンドイッチパネルを得ることができた。尚、曲げ試験は４点曲げ試験（試験機・島津製作所オートグラフＡＧ−１０ＴＤ、支点間距離・５００ｍｍ、圧子間距離・１０１．６ｍｍ、負荷速度・８ｍｍ／分）であり、難燃性試験は鉄道車輌用材料燃焼試験に準じている。

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、例えば、ハニカムコア１の一方の開口面に接着シート３を介して金属薄板２が配置された構造にも適用することができ、又、ハニカムコア１、金属薄板２、接着シート３、不織布Ｆ、熱硬化性樹脂Ｒ、にポリビニルホルマールＨ、熱硬化性樹脂接着剤Ｓの種類や大きさ、形態、構造等は適宜設計して変更されるものである。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

Ｆ 不織布
Ｒ 熱硬化性樹脂
Ｈ ポリビニルホルマール
Ｓ 熱硬化性樹脂接着剤
Ｐ サンドイッチパネル
１ ハニカムコア
２ 金属薄板
３ 接着シート
３ａ 基材
３ｂ 接着剤

Claims (8)

1. ハニカムコアの一方の開口面又は両開口面上に接着シートを介して金属薄板が配置され、接着シートは基材に接着剤を含浸したプリプレグ状のシートが用いられ、加熱及び加圧成形によりハニカムコアと金属薄板とを一体化してなり、上記基材には不織布が用いられ、上記接着剤には熱硬化性樹脂にポリビニルホルマールを添加した熱硬化性樹脂接着剤が用いられていることを特徴とするサンドイッチパネル。
2. 上記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載のサンドイッチパネル。
3. 上記熱硬化性樹脂に対する上記ポリビニルホルマールの添加部数は、熱硬化性樹脂接着剤１００重量部に対して、３重量部〜１５重量部であり、該ポリビニルホルマールの分子量は７０，０００ｇ／ｍｏｌ〜１５０，０００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１又は２記載のサンドイッチパネル。
4. 上記不織布は、ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維又はアラミド繊維からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
5. 上記不織布の目付は、５０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
6. 上記不織布に対する上記熱硬化性樹脂接着剤の含有率は、４５重量％〜７５重量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
7. 上記ハニカムコアは、ノーメックスハニカム、紙、プラスチック、アルミニウム又はチタンからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
8. 上記金属薄板は、アルミニウム、マグネシウム又はステンレスからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。