JP3044570B2 - 熱可塑性サンドイッチ材製品の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は熱可塑性フォ−ムの発泡コア−と熱可塑性合
成材料のトップ層群で該トップ層が織布、ニット布、ウ
エブあるいは一方向に配向されたファイバ−で補強され
ているものからなる熱可塑性サンドイッチ材で作られ、
折り曲げ時に２つの内側面の垂線がある所定角度に折り
曲げられた製品を製造する方法に関する。

従来技術 サンドイッチ構造物のようなシート材は軽量で強度あ
るいは剛性をあわせ有する材料の必要な各種分野で広く
用いられている。例えば飛行機、宇宙船、輸送機関例え
ば海運、自動車などに用いられている。

サンドイッチ材は一般に軽量なコアー材と通常は補強
されている、コアー材上に適用されたトップ層とからな
る。トップ層とコアー材とを適当に接着することにより
適切な剛性が得られる。この材料の他の特性は使用され
る材料の種類により決定せられる。

既知のサンドイッチ構造物はハニカム構造のコアー材
によるものである。別種のサンドイッチ材は欧州特許出
願第264,495号および268,148号に記載されている。その
材料は全て熱可塑性物質で、熱可塑性フォームを含むコ
アー材と繊維で補強された合成物質例えばポリカーボネ
ートあるいはポリエーテルイミドからなる２つのトップ
層からなるものである。

欧州特許第88202345、０号には熱可塑性の難燃性シー
ト材が記載されている。

かかる材料を例えば飛行機、ヘリコプター等の内装部
材の様な製品に使用する際、加熱で変形しうる材料なら
有利である。上述の欧州特許出願第268,148号にはフォ
ームコアーと補強トップ層からなる熱可塑性シート材の
２元あるいは３元変形を何ら機械的特性を失うことなく
なしうる方法が記載されている。しかしながら上記方法
では熱可塑性シートを折り曲げる場合左右両内表面の折
り曲げ点近傍では軟化されたトップ層材料が外側にはみ
出るためそれを除去するための複雑な工程を必要とする
し、折り曲げ点の機械的特性も十分ではない。そこで複
雑なはみ出し軟化材料を除去する作業を必要とせず、機
械的特性を維持したまま、かかる熱可塑性シ−トを所望
角度に折り曲げる方法が要望されている。

発明が解決しようとする問題点 そこで、簡単な操作により熱可塑性サンドイッチ材を
ある角度に折りまげうる方法が要望されており、かかる
課題にこたえることが発明目的である。

問題点を解決するための手段 本発明に従えば、上記発明目的が熱可塑性フォ−ムの
発泡コア−と熱可塑性合成材料のトップ層群で織布、ニ
ット布、ウエブあるいは一方向に配向されたファイバ−
で補強されたトップ層群とからなる熱可塑性サンドイッ
チ材から、折り曲げ時に折り曲げ点を挟む両内面の垂線
がある所定角度となるように折り曲げられた製品を製造
する方法において、熱可塑性サンドイッチ材の片側トッ
プ表面の一部を加熱ダイにより少なくとも折り曲げ時の
折り曲げ線全線の長さに対応する長さだけ軟化させて該
ダイの圧痕が少なくとも部分的にトップ層中にできるよ
うになす工程、および前記熱可塑性サンドイッチ材料を
ダイ圧痕のところで内方に折り曲げ、軟化されたトップ
層表面部分が折れ曲がり角の内側に配置せられるように
なす工程を少なくとも含むことを特徴とする方法により
達成せられる。

本発明方法により角の内側に存するトップ層の過剰の
材料がコアーのフォーム中に溶融して入りこむ形で折り
まげられた製品が得られる。加熱することによりこの材
料はコアーと融着せしめられる。その結果、元の材料と
同じ強度の折りまげ品が得られる。

通常の折りまげ法では過剰の材料はもりあがるので適
切な折りまげは得られない。また、本発明方法では折り
まげの際、フォームの逆圧とヒンジ作用によりトップ層
の相互結合が生じる。これが理由の全てではないが、こ
のためトップ層は強固に折がり角に固定され、その部分
でのフォーム強度が引裂き強さとなっている事実により
明らかである。

折りまげられるべきシート状材料（サンドイッチ構
造）は好ましくは熱可塑性フォーム様コアー材と、織
布、ニット布、ウエブあるいは一方向にならべられたフ
ァイバーにより補強されている熱可塑性合成物質からな
る２つのトップ層から構成せられる。かかるシート材は
前述の欧州特許出願明細書中に詳述されている。

シート状材料の作られる原料も同欧州特許出願明細書
に記載されている。具体的には、熱可塑性フォーム様コ
ア材はポリエーテルイミドフォーム、ポリカーボネート
フォーム、ポリメタアクリルアミドフォーム、ポリエー
テルスルホンフォーム、ポリエーテルケトンフォーム、
ポリエーテル・エーテルケトンフォームあるいはポリフ
ェニレンサルファイドフォームである。

トップ層は好ましくは繊維補強された合成材料、詳し
くは織布、ニット布、ウエブあるいは一方向に適用され
たファイバーにより補強された熱可塑性合成物質からな
るものである。

トップ層のマトリックスである熱可塑性合成物質は一
般に軟化点の高い、例えばポリカーボネート、ポリエー
テルイミド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテル
スルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテル・エーテ
ルケトンあるいはポリフェニレンサルファイドである。

熱可塑性フォーム様コアー材料は好ましくはポリエー
テルイミドフォーム、ポリカーボネートフォーム、ポリ
メタクリルアミドフォーム、ポリエーテルスルホンフォ
ーム、ポリエーテルケトンフォーム、ポリエーテル・エ
ーテルケトンフォームポリエーテルケトン・ケトンフォ
ーム、ポリフェニレンサルファイドフォーム、あるいは
これら合成物質の混合物に基づいたフォームである。任
意的にこのフォーム材料中にファイバーを加えることが
できる。かかるファイバーはガラス繊維、ポリアミド繊
維例えばアルアミドファイバー、ポリエチレン繊維、ポ
リエステル繊維、カーボン繊維からなる群より選ばれ
る。

かかるフォーム材をトップ層および補強のための後述
せる熱可塑性合成物質と組合せて用いるとにより、最適
の補強構造ならびに全体および補強点での最大の強度が
得られる。

好ましくは下記熱可塑性合成物質が用いられる：ポリ
エーテルイミド、ポリカーボネート、アクリレートポリ
マー、スチレンポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリ
エーテルケトン、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリ
エーテルケトン・ケトン、ポリフェニレオキサイド、ポ
リフェニレンサルファイドおよびこれら合成物質の２種
以上の混合物。

トップ層でこれら合成物質は好ましくはガラス繊維、
ポリアミド繊維例えばアルアミド繊維、ポリエチレン繊
維、ポリエステル繊維およびカーボン繊維で補強せられ
る。

使用さるべきサンドイッチは加熱加圧により各層を接
着せしめるのが好ましい。

驚くべきことに本発明方法ではシート状材料の予備処
理で完全に予想可能の角度の構造物で基礎材料と同じ強
度のものを得ることができる利点を有している。片側で
の軟化により折りまげの一種のプログラミングがおこり
従って予想可能で再現可能な折りまげ角度が得られる。
薄い材料の場合、底が丸いあるいは一部楕円断面のダイ
あるいはある角度をもったダイを用いれば充分である。
厚い材料を用いる場合、非常に多くの材料を溶かして除
かねばならぬのでこれでは不充分である。その場合には
少なくとも２つの角度断面をもつダイが好ましい。

角度の大きさは折りまげ構造体の性質および使用さる
べき材料によりことなる。比較的鋭角が再現性が良いの
で有利である。従ってその角度は約15゜〜175゜と極め
て広範囲に変えられる。

本発明方法を実施する場合、ダイの円周即ちサンドイ
ッチ材のトップ層中に押し入れられる部分が実質的にφ
Υ（φは２つの表面の法線が互に作るラジアン角でΥは
サンドイッチ材の厚み）に相当するようになしうる。こ
の場合、サンドイッチ材の不当な変形をともなうことな
く最適の曲げ構造物が得られる。

断面に２以上の角のあるダイを用いる場合好ましくは
ダイの横面は円錐形でサンドイッチ材からのダイのリリ
ースを容易ならしめる。ダイの下側には少なくとも２つ
の面が存在しこれらの面が相互に、また横面とである角
度をなしている。

本発明方法においてはサンドイッチ材の一方の表面の
少なくとも一部分が軟化される。これは通常加熱で実施
せられる。軟化が迅速に生じるようホットダイを用いる
のが好適である。勿論他の方法も可能であるが、好まし
さが劣る。表面加熱と、トップ層のマトリックス用の溶
媒あるいは軟化財を用いての軟化とを組合せることもで
きる。該目的に好適なものはジクロロメタンである。

サンドイッチ材トップ層の一部の軟化と、全シートあ
るいはその大部分の加熱とを組合せることも可能であ
る。特にサンドイッチ材をあとで局部的にあるいは形成
さるべき角の対応する外側を加熱するのが好ましい。従
ってこのためにはサンドイッチ材をダイと反対側で加熱
することになる。かかる加熱は軟化する程である必要は
ない。ダイと同じ側を加熱してもよいが、それによる格
別な利点はない。一般に加熱の程度は軟化さるべく区域
以外での軟化が生じないよう注意する必要がある。さも
ないと折り曲げ／角の再現性が失なわれる危険性があ
る。

既に述べた如く表面の軟化は任意的な軟化剤の使用と
組合せ、該表面の加熱により行われる。使用せられる温
度はトップ層のマトリックス材が軟化する温度である。
しかしながら加熱温度と時間はフォームコアーの大過剰
のものが溶融することのないように選択されねばならな
い。従って、選択さるべく温度は使用せる材料によりこ
となり、通常の実験により決定される。

サンドイッチ材の厚みはダイの形に影響する。この厚
みは広範囲に変更せられるが、実際上は約2.5mmが下限
で、上限は10cm、好ましくは2.5cmである。

一般にサンドイッチ材は軟化中およびダイを押し当て
た時、引張り力がダイの押し当てによりファイバー上に
生じるため既に幾分変形し，折り曲げが始まっている。
加熱と同時にあるいは加熱後、サンドイッチ材の２つの
表面を各々の対面の方にまげて角のある構造体にする。
これは手で行うこともできるが、適当な折り曲げベンチ
あるいは装置で実施するのが好ましい。

以下実施例により本発明を図面を参照しつつ説明す
る。

添付第１図において、ダイ（ａ）は最も簡単な具体例
であり、（ｂ）は円錐側面を有し引きはがしの問題があ
るサンドイッチ材に使用するのに適している。ダイ
（ｃ）は簡単な薄い材料に適し、（ｄ）と（ｅ）は折り
まげがより困難で折りまげ部により多くの材料が存在す
る厚い材料に適している。ダイ（ｆ）は加工の容易を極
めて薄い材料に使用するのに適している。

第２図はサンドイッチ材の軟化部にダイが押しこま
れ、その後２つの面を互に折りまげ角にした状態を示
す。図から判るようにサンドイッチ材の折りまげはダイ
の角度により予めプログラムされ、従って正確に規定さ
れた角の構造体が得られる。

実施例 ポリエーテルイミドの10mm厚みのコアーとガラス繊維
で補強されたポリエーテルイミドの２つのトップ層から
なる10×10cmのサンドイッチ材パネルを添付第１図
（ｄ）のダイで320℃に局部的に加熱した。３つの角度
は175゜で、ダイ圧痕の周線は18.2mmであった。0.750kg
/cm²の力でダイをパネル中に押しこみ、次いで２つの面
を折りまげ1kg/cmパネル巾の力で110゜の角を作った。
パネルを冷却し、25kgの引張り強度で２つの面をはなす
ように力を加えテストした。この角構造体は丈夫であっ
たが、最后にはこわれた。折りまげ部分のパネルの強度
はサンドイッチ材の元の強さと同じで、理想的なもので
あった。

【図面の簡単な説明】

添付図の第１図は本発明方法で使用せられる各種のダイ
の側面図、第２図はサンドイッチ材にダイを押し入れた
状態およびサンドイッチ材を折りまげた状態を示す断面
図。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性フォ−ムの発泡コア−と熱可塑性
   合成材料のトップ層群からなり、該トップ層が織布、ニ
   ット布、ウエブあるいは一方向に配向されたファイバ−
   で補強されている熱可塑性サンドイッチ材から、折り曲
   げられた製品で、折り曲げ点を挟む両内面の垂線がある
   所定角度をなす製品を製造する方法において、 熱可塑性サンドイッチ材の片側トップ表面の一部を加熱
   ダイにより少なくとも折り曲げ時の折り曲げ線全長に対
   応する長さだけ軟化させて該ダイの圧痕が少なくとも部
   分的にトップ層中にできるようにする工程、および前記
   熱可塑性サンドイッチ材料をダイ圧痕のところで内方に
   折り曲げ、軟化されたトップ層表面部分が折れ曲がり角
   の内側に配置せられるようになす工程を少なくとも含む
   ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】前記ダイとしてその断面に少なくとも１
   つ、好ましくは２つの角度が設けられているものを使用
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】熱可塑性サンドイッチ材の片側トップ層表
   面の一部を加熱するための加熱ダイのサンドイッチ材ト
   ップ層と接触し該層中に圧入せられる境界線の長さが、
   サンドイッチ材の厚みをｒ、折り曲げ時に折り曲げ点を
   挟む左右両内面の垂線が作る角度をφラジアンとして、
   φｒあるいは実質的にφｒに等しい長さである請求項１
   あるいは２いずれかに記載の方法。
4. 【請求項４】サンドイッチ材がポリエ−テルイミドフォ
   −ム、ポリカ−ボネ−トフォ−ム、ポリメタクリルアミ
   ドフォ−ム、ポリエ−テルスルホンフォ−ム、ポリエ−
   テルケトンフォ−ム、ポリエ−テル・エ−テルケトンフ
   ォ−ム、ポリエ−テルケトン・ケトンフォ−ム、ポリフ
   ェニレンサルファイドフォ−ムまたはこれら合成材料の
   混合物フォ−ムのコア−を含む請求項第１〜第３項のい
   ずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】トップ層がガラス繊維、ポリアミドファイ
   バ−例えばアルアミドファイバ−、ポリエチレンファイ
   バ−、ポリエステルファイバ−、カ−ボンファイバ−の
   織布、ニット布、ウエブまたは一方向に配向されたファ
   イバ−で補強されている請求項第１〜第４項のいずれか
   に記載の方法。
6. 【請求項６】トップ層が布で補強されている請求項第５
   項記載の方法。
7. 【請求項７】布のファイバー長が実質的にサンドイッチ
   材の長さに相当する請求項６項記載の方法。
8. 【請求項８】熱可塑性フォーム様コアーもファイバーを
   含む請求項第１〜７項のいづれかに記載の方法。
9. 【請求項９】ファイバーがガラス繊維、ポリアミド繊維
   例えばアルアミドファイバー、ポリエチレン繊維、ポリ
   エステル繊維、カーボン繊維のいづれかである請求項第
   ８項記載の方法。
10. 【請求項１０】フォームコアーも液状結晶性物質を含む
    請求項第１〜９項のいづれかに記載の方法。
11. 【請求項１１】トップ層の熱可塑性合成材料がポリエー
    テルイミド、ポリカーボネート、アクリレートポリマ
    ー、スチレンポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリエ
    ーテルケトン、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエ
    ーテルケトン・ケトン、ポリフェニレンオキサイド、ポ
    リフェニレンサルファイドおよびこれら合成材の２種以
    上の混合物からなる群より選ばれる請求項第１〜10項の
    いづれかに記載の方法。
12. 【請求項１２】横面が円錐形で、底にそれぞれが互にあ
    る角度をなしまた前記横面ともある角度を作っている少
    なくとも２つの面があるダイを使用する請求項第１〜10
    項のいづれかに記載の方法。
13. 【請求項１３】（ａ）サンドイッチ材の片側トップ層を
    該表面を軟化させるに充分な温度に保たれたダイと接触
    させ、 （ｂ）該接触で熱可塑性サンドイッチ材の前記表面の少
    なくとも一部を軟化させ、該軟化部分の長さは、折り曲
    げ構造物を作る時の角での折り曲げ線の全長に少なくと
    も相当するものとし、かくしてダイ圧痕が少なくとも部
    分的に前記表面にもうけられ （ｃ）サンドイッチ材を前記表面の軟化部の部位で折り
    まげて角付き構造物となし、この場合ダイと接触せしめ
    た軟化部が折り曲げ角の内側になるようにし、過剰のト
    ップ層材料の少なくとも一部が軟化部で折りまげの為フ
    ォームコアー中に入りこむようにせしめられる各工程か
    らなる、熱可塑性フォームコアーと該フォームコアーの
    少なくとも一部の上に適用された少なくとも１つの熱可
    塑性トップ層からなり、該トップ層は織布、ニット布、
    ウエブあるいは一方向に配向されたファイバーで補強さ
    れでいるサンドイッチ材からある所定角度に折り曲げら
    れた製品の製造方法。
14. 【請求項１４】請求項第１〜12項のいづれかに記載の方
    法で得られる、熱可塑性サンドイッチ材の所定角度に折
    り曲げられた製品。