JP4602659B2 - 複合シート材 - Google Patents

Description

本発明は、セル状材料から成る芯材の両面に連続シート材から成る表面材を貼着した複合シート材に関する。
尚、ここで使用する「セル状材料」という用語は、例えばハニカム材や発泡材などのような、空気またはその他の気体を内包した小胞を有する固体状材料を意味している。

この種の公知の複合シート材の１つに、紙製ハニカムにフェノール・ラッカー樹脂を含浸させたハニカム材を用いたものがある。表面材としては、同様にフェノール樹脂を含浸させたガラス繊維マットを用いている。そして、エポキシ樹脂系のフィルム状接着剤を用いて表面材を芯材に貼着している。この複合材は、樹脂が硬化した後には軽量で高剛性のパネル材となり、そのパネル材は、航空機の内装材として使用するのに特に適したものである。

しかしながら、この複合材には、一旦樹脂が硬化して高剛性のパネル材となったならばもはや、そのままでは屈曲させることができないという短所がある。もし、そのパネル材を屈曲させたければ、屈曲部の内面側の表面材を切除することによって、パネル材が屈曲できるようにしなければならない。また、所望の屈曲部を形成した後には、表面材の切除部分を、フェノール樹脂を含浸させたガラス繊維によって補綴する必要がある。

この複合材には、更に、使用しているうちに表面材が層間剥離を発生しがちであるという短所もある。層間剥離が特に発生しやすいのは、例えば、粘着テープを使用してこの複合材にカーペットを固定するような場合である。貼着したその粘着テープを剥がすときに表面材の表層部分が引き剥がされ、ガラス繊維が一部露出するのである。そして、その後再びカーペットを固定するために、表面材の損傷部分に粘着テープが貼られると、その粘着テープは露出しているガラス繊維に直接貼り付くことになる。そして、またカーペットを除去する際には、露出していたガラス繊維が粘着テープと共に引き剥がされるため、層間剥離が更に進行するのである。

本発明の目的は、以上の短所を持たない複合材を提供することにある。

本発明の特徴の１つとして、上述した種類の複合材において、芯材と表面材とを共に熱可塑性材料で形成し、芯材の溶融温度及び表面材の溶融温度のいずれよりも低い溶融温度を有する熱可塑性接着剤によって、表面材を芯材に貼着したということがある。

これによって得られる効果は、この複合材を接着剤の溶融温度より高い温度に加熱して屈曲させたときに、屈曲させた外面側の表面材が伸びて内面側の表面材が縮むのではなくて、両面の表面材が芯材に対してずれるように移動するということである。この複合材が冷えたときには、両側の表面材は屈曲部及びその前後を含めて連続した滑らかな表面を形成しているため、ガラス繊維による補綴を行う必要はない。

本発明のもう１つの特徴として、上述した種類の複合材において、芯材と表面材とを共に熱可塑性材料で形成し、該複合シート材を、芯材の軟化温度より高い温度において、芯材の厚さとその両面の表面材の厚さとを合わせた合計厚さより小さな厚さに圧縮したということがある。

この圧縮により、芯材のセルの両端部が変形して表面材との接触面積が増大するため、芯材と表面材との接合強度が増大する。

これより添付図面を参照しつつ、具体例としての本発明の幾つかの実施の形態について説明して行く。
図１〜図３に示したパネル材１０は、ハニカム芯材１２の個々のハニカム・セルの両端を表面材１４及び１６で覆って形成したものであり、表面材１４及び１６は、夫々、熱可塑性接着剤層１８及び２０によって芯材１２に貼着されている。

芯材１２は、押出成形した断面円形のチューブを用いて形成したものである。芯材１２の材質はポリエーテルイミドであり、この芯材１２としては、例えばTrauma-Lite Limited社（英国、Manchester M62 LL、PO Box 456）から供給されている「Trauma-Lite Honeycombs Type PEI 3.5-70」という品番のハニカム材などを使用することができる。このハニカム材は、チューブの直径が3.5 mmであり、その材料密度が70 kg/m³である。このハニカム材は、170度までの温度でならば、加熱成形することが可能である。

表面材１４及び１６としては、例えばTen Cate Advanced Composites社（オランダ、Campbellweg 30, 7443 PV Nijverdal）から供給されている「Cetex GI0303」という品番の強化熱可塑性ラミネート材などを使用することができる。このラミネート材は、Boeing Aircraft Corporation社の「Material Specification BMS8-353」という規格に準拠しており、150度〜300度の温度範囲において、加熱成形することが可能である。

熱可塑性接着剤層としては、例えばBostic Findley Limited社（英国、Leicester LE4 68W、Alderscote Road）から供給されている「Sharnet Web Sh4275」という品番のポリエステル系熱可塑性フィルム状接着剤などを使用することができる。この熱可塑性フィルム状接着剤の溶融温度は130度である。

従って、以上に例示した材料を使用して製作した複合材を、屈曲させて成形するための好適温度は150度である。
この複合材を屈曲させるには、この複合材で形成したパネル材の全体を（例えばオーブンに入れるなどして）加熱することによって、接着剤の溶融温度よりは高く、芯材の溶融温度及び表面材の溶融温度のいずれよりも低い温度にまで加熱する。続いて、その加熱したパネル材を屈曲させる。これによって、両面の表面材が芯材に対してずれるように移動し、屈曲させた外面側の表面材の端縁部は芯材の端縁部より内方へずれて引っ込み、屈曲させた内面側の表面材の端縁部は芯材の端縁部から外方へずれて突き出すことになる。このパネル材が冷えたときには、両側の表面材は屈曲部及びその前後を含めて連続した滑らかな表面を形成しているため、ガラス繊維による補綴を行う必要はない。最後に、そのパネル材の端縁部を切り揃えて所望の輪郭形状とし、それによって、余分な表面材と、両側を表面材で覆われていない部分の芯材とが除去される。

本発明に係る複合材で形成した部品が破損した際には、複合材の破損部分を切除し、その切除した部分に新たな複合材を接合すればよく、その接合にはホット・アイロンを使用すればよい。この補修方法を用いて航空機の内装の補修を行うようにすれば、補修箇所の周囲の機器を航空機から取外さずに済むという利点が得られる。

図４はプレス機を示しており、このプレス機は、下部プラテン２０にスペーサ２２及び２４を取付けてあり、上部プラテン２６にスペーサ２８及び３０を取付けてある。下部スペーサ２２及び２４と上部スペーサ２８及び３０とは、夫々に位置合せされている。

複合材から成るパネル材を製作するには、先ず下部プラテン２０上に、例えば「Cetex GI0303」などの強化熱可塑性ラミネート材から成る表面材３２を載置し、次に、その表面材３２の上に重ねて、例えば「Sharnet Web Sh4275」などの熱可塑性接着剤層（不図示）を載置する。続いて、その接着剤層の上に、例えば「Trauma-Lite Honeycombs Type PEI 3.5-70」などの、ポリエーテルイミドの断面円形のチューブから成る芯材３４を載置する。更に、その芯材３４の上に重ねて、第２の接着剤層（不図示）を載置する。そして最後に、その第２の接着剤層の上に、強化熱可塑性ラミネート材から成る第２の表面材３６を載置する。芯材の厚さと２枚の表面材の厚さとを合わせた合計厚さは、スペーサ２２と２８とを合せた合計厚さより、また、スペーサ２４と３０とを合せた合計厚さより大きい。

続いて、下部プラテン２０及び上部プラテン２６を、接着剤層の溶融温度（上に例示した接着剤層を使用した場合には150度）以上の温度に加熱し、プレス機を閉じて図５に示した状態にする。プラテン２０及び２６から印加される力によって、芯材３４を形成している個々のチューブの両端部が変形し、その結果、図６に示したように、隣接するチューブ間の隙間が埋まり、チューブの両端部と夫々の表面材との接触面積が増大する。これによって、芯材と表面材との接合強度が、図１〜図３に示したパネル材と比べて、より強力なものとなる。

本発明の第１の実施の形態に係る複合材から成るパネル材の端面図である。 図１に示したパネルの平面図であり、上側の表面材の一部を破断除去して示した図である。 図２に示したパネルの一部を拡大して示した拡大部分図である。 本発明の第２の実施の形態に係る複合材から成るパネル材を製作するためのプレス機の側面図であり、同プレス機の開いた状態を示した図である。 図４に示したプレス機の側面図であり、同プレス機の閉じた状態を示した図である。 図４及び図５に示したプレス機で製作したパネル材を示した、図３と同様の拡大部分図である。

Claims (7)

1. 初めの厚さを有するハニカムセル状材料の芯材（３４）と、前記芯材の両面の連続シート材の表面材（３２、３６）であって各表面材は初めの厚さを有する表面材とを含む複合シート材において、
   前記芯材（３４）と前記表面材（３２、３６）とを共に熱可塑性材料で形成し、
   該複合シート材を、前記芯材（３４）の軟化温度より高い温度において、前記芯材（３４）の初めの厚さとその両面の前記表面材（３２、３６）の初めの厚さとを合わせた合計厚さより小さな厚さに圧縮し、
   前記表面材に当接している前記セル状材料の両端部を、前記圧縮の結果として変形させ、
   前記表面材（３２、３６）及び前記芯材（３４）とは別に設ける熱可塑性接着剤によって、前記表面材（３２、３６）を前記芯材（３４）に貼着し、
   前記熱可塑性接着剤の溶融温度が、前記芯材（３４）の溶融温度及び前記表面材（３２、３６）の溶融温度のいずれよりも低いことを特徴とする複合シート材。
2. 前記ハニカムセル状芯材は、押出成形したチューブを用いて形成したものであることを特徴とする請求項１記載の複合シート材。
3. 前記押出成形したチューブは、断面円形であることを特徴とする請求項２記載の複合シート材。
4. 前記芯材（３４）の溶融温度と前記表面材（３２、３６）の溶融温度とが等しいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の複合シート材。
5. 前記芯材（３４）の溶融温度が前記表面材（３２、３６）の溶融温度より低いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の複合シート材。
6. 請求項１乃至５の何れか１項記載の複合シート材を屈曲させる方法において、
   前記複合シート材を前記熱可塑性接着剤の溶融温度より高い温度に加熱し、前記複合シート材を屈曲させて所望形状にし、該所望形状に維持したままで前記複合シート材を前記熱可塑性接着剤の溶融温度より低い温度に冷却することを特徴とする方法。
7. 請求項１乃至５の何れか１項記載の複合シート材の製作方法において、
   プレス機の下部プラテン（２０）の上に第１熱可塑性シート材層（３２）を載置し、
   該第１熱可塑性シート材層（３２）の上にセル状材料層（３４）を載置し、
   前記第１熱可塑性シート材層（３２）と前記セル状材料層（３４）との間に第１熱可塑性接着剤層を介装し、
   該セル状材料層（３４）の上に第２熱可塑性シート材層（３６）を載置し、
   前記セル状材料層（３４）と前記第２熱可塑性シート材層（３６）との間に第２熱可塑性接着剤層を介装し、
   プレス機の上部プラテン（２６）を作動させて前記第２熱可塑性シート材層（３６）の上面に当接させ、
   前記下部プラテン（２０）及び前記上部プラテン（２６）を、前記セル状材料（３４）が軟化する温度で、前記接着剤の溶融温度以上の温度に加熱し、
   前記下部プラテン（２０）及び前記上部プラテン（２６）を互いに接近するように作動させることにより、前記第１熱可塑性シート材層（３２）及び前記第２熱可塑性シート材層（３６）に当接している前記セル状材料を変形させて接触面積を増大させることを特徴とする方法。

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