JP4991985B2 - 繊維強化複合コアおよびパネル - Google Patents

Description

【０００１】
関連出願
本願は、仮出願番号第６０／１７３，２６５号（１９９９年１２月２８日出願）および同６０／２３５，２９２号（２０００年９月２６日出願）の恩恵を請求するものである。
【０００２】
本発明の分野
本発明は、繊維強化低密度独立気泡材料、繊維状表皮補強材、および樹脂を含んでなるサンドイッチ状パネル複合構造部材に関し、特に、改良された構造的構成、改良された樹脂注入方法および製造方法に関する。
【０００３】
本発明の背景
低密度独立気泡材料（例えばプラスチック独立気泡フォーム）を含んでなるコアおよび硬化樹脂のマトリックス中の繊維状補強用マットまたは布帛を含んでなる対向する表皮を有する構造用サンドイッチ状パネルは、多種多様な製品（例えば、船体および冷蔵トレーラー）の構成において何十年にもわたって使用されてきた。フォームコアは、構造用表皮の隔離および安定化に役立ち、剪断荷重および圧縮荷重に耐え、そして断熱性を提供する。
【０００４】
フォームコアを有するサンドイッチ状パネルの構造的性能は、例えば、本願出願人の米国特許第５，８３４，０８２号において開示されているように、フォームコア内に繊維状補強部材の構造を提供して、コアを強化し、かつパネル表皮へのコアの取り付けを改良することによって、著しく向上させることができる。多孔質で繊維状の補強材を独立気泡フォームコア中に導入し、このコアの各々の面に多孔質で繊維状の表皮補強用の布帛またはマットを適用すると、圧力差によって（例えば減圧バッグ下で）上記多孔質の表皮補強材およびコア補強材のすべてを通して接着樹脂（例えばポリエステル、ビニルエステル、またはエポキシ）を流すことができる。繊維状補強材に含浸させても、上記プラスチックフォームコアの独立気泡組成のために、樹脂は上記プラスチックフォームコアを飽和させない。次に、この樹脂は上記補強される構造の隅々において同時に硬化し、強い一体式のパネルを提供する。
【０００５】
向上された構造的性能を有するサンドイッチ状パネルを製造するには、フォームコア内の補強部材の間およびコアとパネル表皮との間の構造的なつながり並びに支持を改良するのが望ましい。これは、補強部材における座屈荷重に耐え、荷重下で補強部材が互いからおよび表皮から早期に分離することを防止し、そしてパネルに加えられる力を分散させるための多数の荷重経路を提供するために望ましい。
【０００６】
この点に関して、現存する繊維強化コア製品は、非強化フォームに勝る重要な改良を提供するけれども、コアの別個の補強要素を十分に統合して、一体化され、内部的に支持された構造とすることはできない。例えば、連続的なウェブの第１の組が、分断されたまたは不連続なウェブの第２の組と交差している、繊維状の補強用シートタイプのウェブの格子状構成においては、これらのウェブは、分離しないように互いを支持はしない。従って、過酷な荷重条件下では、これらの不連続なウェブは、それらの交差線に沿って、連続的なウェブに接着している接着樹脂のところで壊れる傾向がある。この傾向は、上述の特許において開示されているように、上記交差線に沿って、樹脂で満たされたすみ肉溝をフォームに提供することによって、相当低減することができる。しかしながら、分断されたウェブの補強用繊維は、連続的なウェブとの各々の交差のところで終わっているので、これらの繊維の構造的寄与は、連続的なウェブの繊維の寄与よりも相当小さい。
【０００７】
コアの面の間で伸びているガラス繊維もしくは炭素繊維または他の繊維のロービングを含んでなる支柱タイプまたはロッドタイプのコア補強材の場合には、支柱の所定の列内の個々の支柱は、格子状の構成で互いに交差することができる。これにより、各々の支柱には座屈支持が提供されるけれども、この支柱の平面においてのみである。二方向性の支持を達成するには、第１の列の支柱が、交差している列の支柱のフィラメントを通って伸びていなければならない。このためには、すべての支柱を三次元において正確に配置しなければならないので、機械加工において困難で、コストがかかるレベルの精度および制御が必要とされる。
【０００８】
本発明の要約
本発明の１つの態様は、ウェブタイプおよび支柱タイプの補強要素を組み合わせて混成補強構成とすることによって、これら２つのタイプの強化フォームコサの両方の制約を克服する。混成設計においては、フォームコアは、フォームボードの面の間で鋭角または直角に伸びている、平行に間隔を空けられた繊維状の補強用ウェブの列またはシートを備えている。ロッド状の繊維状ロービングまたは支柱を含んでなる平行に間隔を空けられた補強要素の列の第２の組もまた、フォームボードの面の間で鋭角または直角に伸びており、これらのロービングまたは支柱は、上記ウェブと交差し、上記ウェブを通って伸びている。従って、ウェブと支柱とは、コア内のすべての補強用繊維が分断されていない、絡み合った三次元支持構造を構成している。互いにつながっているウェブおよび支柱により、コアの補強要素の間およびコア描造とパネル表皮との間に常用荷重を効率良く分散させるための多数の荷重経路を提供する。上記複合補強構造はコア内における剪断面の発生に耐えるので、衝撃損傷は衝撃の直接領域に限られる傾向がある。
【０００９】
代替の混成設計においては、ウェブは、コアの面の間で伸びているセグメントを有する波に成形される、布帛またはマットの連続的なシートを含んでなり、これらの波の間の空隙は、整合した断面のフォームストリップで満たされている。これらの波は、交差しているパネル表皮といっしょになって、構造的に有効な、もしくは製造上の利点を提供する、方形、三角形、平行四辺形、または他の幾何学的形状の断面を形成していてもよい。
【００１０】
構成コアの特に原価効率が高いバージョンにおいては、コア補強用ウェブは、さらに相当高価な織布または編布をフォームストリップの表面に接着することによってではなく、比較的低コストの繊維状ロービングを方形のフォームストリップに螺旋状に巻き付けることによって製造される。さらなるロービングを、上記巻き付け操作の際に上記ストリップの長さに沿って軸方向に適用して、上記ストリップの構造的性質を向上させたり、または完成パネル表皮の低コスト部品として役立てたりすることもできる。また、構造用の支柱の列を加えることなく、繊維が巻き付けられたストリップをいっしょに取り付けて、構造用コアを形成してもよい。この構成においては、方形断面の巻き付けられたストリップの接触面または隣接面は、パネル表皮に取り付けるためのＩ−ビームフランジを有するウェブ要素を形成する。米国特許第４，４１１，９３９号の開示とは対照的に、各々のコアウェブの繊維状の延長部分は、ウェブの片側のみではなく両側のパネル表皮に取り付けられ、結果として得られるパネルの剪断強さを大幅に増大させる。これにより、所定の強度要求条件に対して、より軽く、より安価なウェブを使用することが可能となる。同様に、本発明は、本願出願人の米国特許第５，４６２，６２３号、同５，５８９，２４３号、および同５，８３４，０８２号において開示されている構造と比較して、著しく改良されたコアの表皮に対する取り付けおよび剪断強さを提供する。試験において、周囲に巻き付けられたロービングを含んでなるウェブは、末端部分がパネル表皮に隣接して終わっているものよりも、７５％大きい剪断強さを呈する。巻き付けられるストリップの各々に内部横断補強用ウェブを提供して、二方向性の強度および剛性を提供してもよい。また、三角形の断面のストリップを使用して、ロービングが巻き付けられたコアを形成してもよい。
【００１１】
機械によるロービングの巻き付けおよび繊維が巻き付けられたストリップの単一のコアへの強化は、経済的な面および取り扱いの面の両方において利点を有する。米国特許第５，７０１，２３４号、同５，９０４，９７２号、または同５，９５８，３２５号に従って構成される単一の複合船橋楼甲板パネルまたはヨット船体は、千個以上の個々のコアブロックを含んでなるのが一般的である。これらの個々のコアを製造するための労働構成は非常に高い。補強布帛は各々の別個のコアの周りに巻き付けられ、接着され、または布帛のより小さい断片は各々のコアの別個の面に接着され、またはチューブ状の布帛は先ず形成され、それらの中にコアが挿入される。これらの加工は、コア構成部品の寸法が小さくなるにつれて、ますます困難になる。型におけるこれらのコアの配置もまた、大きな労働力を要し、高価であり、そして時間がかかり、所定の期間に型から製造することができるパネルの数が制限される。個々のコアブロックの位置調整は、型の曲率が増したり、または型の表面が水平から外れたりするにつれて、ますます厄介になる。本発明の対象であるコアは、多数の構成部品を単一の取り扱いが容易なコアに結合することによって、これらの欠点を実質的に排除する。
【００１２】
混成設計により、それらの優れた構造的性能に加えて、比較的単純な方法によって、高い機械処理量において、そして極端なレベルの製造精度を必要とすること無く、極めて複雑で構造的に有効な構成を経済的に製造することをも可能とする。上述の如く、二方向性支柱タイプのコアにおいては、交差している列のロービングが互いに通って伸びていることが望ましい場合、達成が困難な程度の精度で、ロービング補強材をフォームボード中に挿入することが必要とされる。また、ボード内に２方向〜４方向に角度を付けて支柱を配置するためには、支柱挿入装置に何回も通す必要もある。
【００１３】
対照的に、二方向性混成コアは、支柱挿入装置に１回だけ通すことによって製造することができる。補強ウェブは、交差している支柱と協力して、支柱の平面における荷重に耐える。また、これらのウェブは、支柱の列に対して横方向に伸びているので、支柱に対して横方向の強度をも提供する。さらに、これらの支柱は、フィラメントの細い束ではなく、上記ウェブの平面と交差すればよいだけなので、製造においては、はるかにより限られた程度の精度しか必要とされない。
【００１４】
混成コアは、コアの上に重なるコア補強要素およびサンドイッチ状パネル表皮の両方への樹脂の含浸または注入の速度並びに信頼性を高めることによって、成型パネルの製造を改良する。減圧利用樹脂トランスファー成型（ＶＡＲＴＭ）法においては、乾いた多孔質の表皮補強部材を含んでなるパネルが密閉型または片面型に入れられ、この中で、空気に対して不透過性のシールバッグによってパネルが覆われる。次に、このパネルが排気され、大気圧下にある樹脂が、これらの補強材に流し込まれ、注入される。本発明のコアにおけるウェブと支柱との間の複雑な相互連結のために、空気および樹脂の両方が、構造部材の隅々に迅速かつ全面的に流れることができる。多孔質のウェブおよび支柱が、表皮の間に自然に樹脂の流路を形成し、樹脂を、その導入源から、多孔質表皮における非常に多数の点まで運ぶ。これにより、樹脂の最前線が不均等に進むことによって乾いた表皮布帛の領域が減圧源から孤立し、樹脂が増粘および硬化を始める前に表皮が十分に浸潤するのを妨げる、軌道追跡の問題が最小化される。
【００１５】
本発明の１つの態様においては、上記パネル表皮と上記型の表面または減圧バッグ膜との間に、如何なる種類の樹脂分配媒体も必要とされない。このことは、このような分配媒体コストを排除するのみならず、すべての面において平滑な面を有するパネルの製造を可能にもする。また、米国特許第５，９５８，３２５号において開示されているものなどの、従来技術とは対照的に、上記フォームコアは、樹脂を表皮に分配するための手段としての、パネル表皮に隣接するコアの周囲に配置された小さい溝、または表皮の間で伸びているフォーム中に配置されたスロットもしくは孔を備える必要が無い。米国特許第５，９５８，３２５号においては、コアの表面において始められる樹脂注入に起因する含浸について特に記載されているけれども、本発明においては、すべての樹脂がコア補強用構造を通って表皮に流れる。周囲の小さい溝の不都合は、樹脂が硬化する前に表皮補強材およびコア補強材を十分に含浸させようとするためには、これらの小さい溝の大きさおよび間隔を、パネルの繊維状布帛のタイプおよび量と整合するように選ばなければならないということである。本発明においては、表皮に注入される樹脂のすべてが、コアの多孔質補強構造を通って表皮に到達し、そして、パネル表皮は、概して、パネル表面の約６．４５ｃｍ^２（１平方インチ）あたりに２つ以上の多孔質補強要素と交差しているので、樹脂は、表皮の表面を横切って迅速かつ均等に拡がる傾向がある。パネル表皮の完全な含浸（見ることができる）は、コア補強用構造が乾燥しているが故に弱い領域を有していないことの信頼性のある指標である。これは、樹脂が表皮に隣接して導入される他の注入システムに勝る重要な利点である。
【００１６】
本発明によれば、樹脂は、フォームコアの内部の溝、およびコア補強用ウェブに隣接する溝、およびウェブに対して平行に伸びている溝であるけれども、パネル表皮に隣接していない溝のネットワークを通してコア補強用構造に供給される。これらの溝の末端は、通常は大きい断面積を有する供給チャネルと交差している。これらの供給チャネルに提供される樹脂は、ウェブに隣接する溝を通って迅速に流れ、次に、この樹脂の実質的にすべてが、繊維状コア補強要素を通って、パネル表皮に到達し、パネル表皮に含浸される。これらの樹脂の溝がパネルの厚みの中央に近い平面に配置されている場合、樹脂は、樹脂の完全な飽和が達成される前に、この中央の平面からの各々の方向における、パネルの厚みの半分しか流れる必要が無い。これは、樹脂が、単一のパネル面を横切って導入され、対向する面に到達し、注入されるには、パネルの全厚を通って流れなければならない、一般的な樹脂注入技法よりも著しく速い。厚いコアまたは厚い表皮を有するパネルは、より速い注入のための１組以上の樹脂のための溝または供給チャネルを備えていてもよい。溝および供給チャネルの組とは、パネル面に対して平行な複数の平面を意味する。
【００１７】
本発明の注入方法は、パネルの両面が優れた表面仕上げを必要とする成型パネルの製造に特に良好に適している。樹脂がコアの内部に導入され、圧力差によってコアの隅々に表皮補強用構造まで迅速に流れるので、可撓性表面（例えば減圧バッグ）下で行われる注入と比較して、注入に必要とされる時間を大幅に延ばすこと無く、パネルの両方の面が所望の形状および仕上げの剛直な型表面に隣接することができる。対照的に、樹脂の導入前の圧力によって表皮補強材が強化される、ＶＡＲＴＭなどの一般的な圧力差成型法は、相当の圧力を維持し、かつ表皮の表面に樹脂を迅速に導入することが望ましい場合には、パネルの片側が、樹脂分配媒体を囲んでいる可撓性膜（例えば減圧バッグ）で覆われていることを必要とする。この配置を使用しない場合には、パネルの両面に接する剛直な型表面の圧力が、樹脂が、表皮の厚みを通ってではなく、表皮の長さおよび幅に沿って流れることによって表皮を含浸させる、長くてゆっくりとした注入経路を必要とする。
【００１８】
本発明の徹底的なコア注入法を使用して、繊維状コア補強材および内部表皮層に、パネルの外部表皮層に注入する樹脂とは性質が異なる樹脂を注入することができる。例えば、本発明の徹底的なコア注入法を使用して、防火性フェノール樹脂を含んでなる外部表皮層と構造用ビニルエステル樹脂を含んでなる内部表皮層およびコア補強構造とを有するササンドイッチ状パネルを製造することができる。これは、多孔質で繊維状の表皮補強材の内層と外層との間に接着剤バリヤー（例えばフィルムの形態のエポキシ樹脂）を提供することによって達成される。第１の樹脂は、前述の如く、コア内からの注入によって供給され、第２の樹脂は、外部表皮補強材に直接注入され、バリヤーフィルムは、それらの間での構造用接着層を作り出しつつ、これらの樹脂を隔離して保持するのに役立つ。
【００１９】
本発明の混成コアの有用なバリエーションにおいては、補強用ウェブが、パネルの面の間で伸びていない。代わりに、２つ以上のフォームボードを多孔質で繊維状のウェブシートではさみ、積み重ねてサンドイッチ状の構成とする。多孔質ロービングの支柱またはロッドが、コアの面の間で、および中間のウェブシート（複数であってもよい）を通って、伸びている。このウェブシートへは、荷重下で座屈しないように支柱を安定化し、また、支柱および表皮に樹脂を分配するのにも役立つ。樹脂は、ウェブに隣接するフォームにおける平行に間隔を空けられた溝を通して導入することができる。あるいは、パネル面に対して垂直であり、ウェブに隣接する放射状の溝において終わっている供給チャネルを通して樹脂をコアに流し込んでもよい。この配置は、円形パネル（例えば、マンホールカバー）に注入するのに有用である。第３のバリエーションにおいて、低密度繊維状マットまたは非構造用多孔質注入媒体をウェブシートに導入してもよく、これにより、供給チャネルを通して供給される樹脂がパネルの中央平面を横切って支柱まで流れ、そしてこれらの支柱を通ってパネル表皮まで流れる。
【００２０】
本発明のさらなる特徴は、支柱タイプまたはロッドタイプのコア補強要素とサンドイッチ状パネル表皮との間のつながりが改良されるということである。この改良は、ウェブタイプおよび支柱タイプの両方のコア補強部材を有する混成パネル、並びにコア補強材が支柱のみを含んでなるパネルに適用可能である。コアの面の間で伸びている多孔質で繊維状の支柱は、コアと表皮との間で終わっていてもよく、表皮を通って伸びて、それらの外面において終わっていてもよく、またはパネル表皮の１層以上の層に重なっていてもよい。荷重下では、支柱は、表皮との交差点において相当の張力または圧縮力に付され、これらの力が、補強要素と表皮との間の接着層の破損を引き起こす場合がある。
【００２１】
例えば、欧州特許第０ ６７２ ８０５号において開示されている従来技術は、表皮に隣接する補強要素のループ状の末端部分を提供することを開示している。成型時の圧力下では、支柱の末端部分において形成されるループは、表皮と接触する接着剤の拡張領域を提供する。しかしながら、この設計の重大な不都合は、（折り返された繊維の束である）ループが、成型圧力下でパネル表皮を平面から変形させる塊を形成するということである。これにより、過剰の樹脂が表皮に蓄積し、面内圧縮荷重下で表皮が座屈する傾向が高まり、そして表面仕上げが望ましくないものとなる。
【００２２】
本発明において、支柱タイプの補強要素の終端は、切断されて、支柱を構成するフィラメントが成型圧力下で横にフレアになることを可能とする。これにより、上記末端部分が表皮に接して大幅に平らになり、かつ、支柱の末端部分に直接に隣接する領域における各々の支柱の末端部分と表皮との間での接着層の拡張領域が提供される。表皮表面の平面度は、成型過程において補強用の塊または隆起をフォームコアに埋め込むための凹みを提供するのに十分な圧力を（時として熱と同時に）成型前のパネルに加えることによって、さらに改良することができる。あるいは、支柱挿入の線に沿ってフォームの面に、支柱の末端部分または重なっている縫い目部分が成型時にプレスされるための溝を形成してもよい。
【００２３】
本発明はまた、支柱の末端部分がパネル表皮に重ならない場合でさえ有効な、支柱末端を固定する代替方法をも提供する。この構成においては、平行な溝またはスリットが、支柱タイプの補強部材の末端部分がこれらの溝を通るように、フォームボードの面に配置される。これらの溝に、支柱部材の挿入の前に、支柱の末端を接着剤で固定するのに十分な奥行きを有する多孔質補強用ロービングが挿入され、成型時に当該構造に流れ込む樹脂が、これらの溝内でロービングに対する支柱の構造的な取り付けを提供する。これらのロービングは、重なっているパネル表皮との相当な接触面積を有しており、表皮とコアとの間の構造的荷重の伝達を完了する。この構成のさらなる重要な恩恵は、上記溝ロービングおよび支柱部材を、結合トラス構造を構成するような大きさに作り、これらの溝ロービングをトラスの弦として役立たせることができるということである。ロービングのコストは織布よりも相当低いので、これにより、比較的薄い表皮がトラスの列の間に適切である場合に、経済的なパネル製造が可能となる。
【００２４】
本発明において、補強部材をフォームに挿入する過程において、より高コストの織布補強材または編布補強材をコアの面に適用する代わりに、低コストのロービングをフォームボードの面に直接適用してパネル表皮を形成してもよい。この方法においては、フォームの面をだいたい覆うのに十分な数の、多数のロービングが、コアの長さに対して横方向の平行な線に沿って供給され、支柱挿入機を通ってフォームコアが前に進むことによって供給クリールから連続的に長さ方向に引かれる。支柱挿入の前に、ロービングの群が、クリールから、コアの面を横切って、直角または鋭角に、横方向に引かれ、支柱ロービングがコアを通って縫い付けられると同時に、コアと共に進む。ひとたび樹脂がパネルに適用されると、上記縫い目の、重なっている部分が、すべての表面ロービングを正しい位置に保持して、構造用パネル表皮を形成する。望まれる場合には、縫い付けの前に、補強材料の軽いベールを表面ロービングの上に適用して、成型前のコアの取り扱い特性を改良してもよい。連続的なロービングの代わりに、ランダムなまたは配向された細断ロービングを、コア面と表面ベールとの間に適用して、構造用マットを形成してもよい。
【００２５】
好ましい態様の説明
図１は、例えば、高速トラックキャブの床、船の船体もしくはトランソム、向上の建物の屋根、または車輌もしくは歩道橋のデッキとして使用することができる構造用複合サンドイッチ状パネル３０の図解である。パネル３０は、繊維強化独立気泡プラスチックフォームコア３１および対向する繊維強化表皮３２を含んでなる。フォームコア３１は、表皮３２が予定している荷重と一致する、コアにおける荷重に耐えるには不十分な構造的性質を有する複数のフォームストリップ３３を含んでなる。
【００２６】
必要とされる構造的性質をコアに付与するために選ばれるコア補強用繊維は、ガラス繊維もしくは炭素繊維または他の補強用繊維である。１つの方向において、上記補強用繊維は、コア３１の面の間で伸びており、ウェブ材料の相当の多孔度を維持しつつ各々のフォームストリップ３３の一方の面に接着剤で取り付けられた、多孔質で繊維状の布帛もしくはマットの複数の平行なシートまたはウェブ３４を構成している。望まれる場合には、上記ウェブ３４に、（それからストリップ３３が切断される）フォームボード（示されていない）に接着剤で適用された複数の個々のロービングを含んでなる補強材を導入してもよい。交差方向（一般に上記ウェブ３４に対して垂直）において、コア補強用繊維は、コアの面の間で伸びており、多孔質補強用フィラメントの束またはロービングで製造された、間隔を空けられたロッドまたは支柱３５の複数の平行な列を構成している。
【００２７】
支柱の各々の列は、パネル表皮に対して対向する鋭角（例えば、＋５８°と−５８°または＋４５°と−４５°）に傾けられた複数の支柱３５を含んでなる。各々の列における対向する支柱の２つの組は、同じ平面にあり、互いに交差して、三角形の構造または格子タイプの構造を形成している。支柱の列内の支柱３５の直径および間隔は、構造的な事情によって定まるけれども、一般的には、直径は約０．２５〜０．５１ｍｍ（０．０１〜０．０２インチ）、間隔は約６．３５〜５０．８ｍｍ（０．２５〜２．０インチ）の範囲にある。場合によっては、支柱の直径が約１．２７ｃｍ（０．５０インチ）を超え、間隔が１７．８ｃｍ（７．０インチ）を超える場合がある。支柱３５の列は、一般的に、約１．２７〜２．５４ｃｍ（０．５〜１．０インチ）の間隔を空けられている。
【００２８】
独立気泡フォームストリップまたは断片３３は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、フェノール系誘導体、ポリエチレン、ポリメタクリルアミド、または特定の用途に望ましい性質を有する他のフォーム材料のものであってもよい。概して、フォームの密度は低く、約３２〜８０ｋｇ／ｍ^３（１立方フィートあたり２〜５ポンド）の範囲にあるけれども、適当な場合には、はるかにより高い密度を使用することもできる。
【００２９】
図１において示されているように、支柱３５はウェブ３４と交差しており、これらの支柱を構成している繊維は、これらのウェブを構成している繊維を通って伸びている。支柱を構成している繊維状ロービングは、縫い付け操作において、フォームコア中に、かつ上記ウェブを通して挿入されるので、支柱を構成しているフィラメントは、いずれの組のフィラメントをも壊すこと無く、ウェブのフィラメントを通り抜けているため、コア補強用構造のすべての要素の連続性は損なわれていない。好ましい態様において、パネル表皮３２は、内部表皮３６および外部表皮３７を含んでなる。また、補強用支柱３５の末端部分３８は、内部表皮３６を通って伸びており、横にフレアになって、内部表皮３６に重なっている。内部表皮３６は、パネル３０が樹脂で成型される前に、外部表皮３７によって覆われる。支柱は、このようにして表皮に機械的に取り付けられ、荷重下でのコア３１からの表皮３２の層間剥離に対する高い耐性を提供する。望まれる場合には、支柱ロービングの末端部分が、強化コア３１の面に隣接して終わっていてもよい。
【００３０】
コアおよび表皮の両方の多孔質で繊維状の補強材は接着樹脂で含浸または注入され、この樹脂が、好ましくは圧力差によって、すべての補強材料の隅々に流れ、硬化して、剛直な耐力構造を形成する。パネル３０が成型および硬化される前に、内部表皮３６およびフォームストリップ３３を、それらに取り付けられるウェブ３４と共に、支柱３５を形成するロービング繊維に対してプラスチックフォームおよび表皮繊維を圧することによって生ずる摩擦によって、並びにパネル表皮に重なっているロービングのセグメントまたは末端部分によって、結合構造としていっしょに保持する。具体的な用途によってコア３０の寸法は広範に異なるけれども、実際的なコアの大きさは、例えば、厚みが約６．３５〜１２７ｍｍ（０．２５〜５．０インチ）、幅が約０．６〜２．４ｍ（２〜８フィート）、そして長さが約０．６〜１２ｍ（２〜４０フィート）である。コアは、一般的に、長尺物として製造され、所望の長さに切断される。本発明に従って構成される単一の強化コアよりも面積が大きいサンドイッチ状パネルを成型するには、樹脂を導入する前に、２つ以上のコアを互いに隣接して型の中に配置してもよい。
【００３１】
コア３１においては、主として支柱３５が１つの方向の剪断荷重に耐え、主としてウェブ３４が横方向の剪断荷重に耐える。さらに、ウェブと支柱との複雑な統合は、支柱とウェブとの各々の交差点における剛直な樹脂結合およびこのような交差点のすべてを通る補強用繊維の連続性によって達成される。ウェブと支柱とは、座屈荷重に対して互いを支持し、これにより、コア補強部材の細さがそれらを座屈破損を起こし易くする、厚いパネルにおいて、より軽量の補強部材を使用することが可能となる。図１において示されている構成は、ウェブ３４が表皮３２に対して直角に配向しており、かつ支柱３５によって座屈を抑制されているので、表皮に対して垂直な大きい圧縮荷重に耐えることができる。また、ウェブと支柱との構造的統合により、多数の荷重経路が提供され、コア補強要素の間での局所的な圧縮荷重の分担が増進し、そしてコア内での剪断破損剥離の平面の開始および拡大に対する相当な耐性が提供される。コア補強部材の表皮への接着剤による取り付けおよび機械的な取り付けは、パネル表皮におけるファスナーの通過に対する高い耐性を提供する。
【００３２】
フォームコアおよび表皮の繊維補強材は、一般的に、減圧バッグ成型、樹脂トランスファー成型、または減圧利用樹脂トランスファー成型（ＶＡＲＴＭ）などの方法における圧力差の下で、多孔質補強用繊維の隅々に樹脂を流すことによって含浸または注入される。ＶＡＲＴＭ成型においては、コアおよび表皮が、一般的に１つの可撓性の型表面を有する気密型の中に密封され、空気が型から排気され、これにより、上記可撓性面を通して大気圧がかかり、パネル３０が型に合致させられ、表皮３２の繊維が圧縮される。触媒添加樹脂が、一般にパネルの表面に提供される樹脂分配用の媒体またはチャネルのネットワークを通して、減圧によって型の中に引き込まれ、そして硬化する。本発明は、望まれる場合には、ＶＡＲＴＭの改良された方法を導入してもよい。
【００３３】
強化コア３１は、フォームストリップ３３に機械加工され、フォームコア３１の内部でウェブ３４に隣接して配置される、樹脂溝３９を備えていてもよい。これらの溝３９は樹脂供給チャネル４０（図１）のところで終わっており、この樹脂供給チャネル４０は、通常は個々の溝３９よりも断面積が大きいけれども、同じ大きさであってもよい。チャネル４０は、圧力差の下で、樹脂を溝３９に分配するのに役立つ。供給チャネル４０は、そこで補強用ウェブ３４が終わっている、強化コア３１の一方の末端または両方の末端のいずれに配置してもよい。あるいは、コアの完全に内部にチャネル４０を配置してもよい。説明のために、図１ではチャネル４０をコアの末端に示し、図７では供給チャネルをコア内部に示している。チャネル４０がコア３１の一方の末端にのみ提供されている場合、溝３９は、強化フォームコアおよびパネル表皮補強材内での樹脂の流れの動力学に応じて、コア３１の対向する末端まで伸びていてもよく、あるいは、フォームストリップ３３内で終わっていてもよい。
【００３４】
触媒添加樹脂は、樹脂源（一般的には樹脂のドラム）につながっているチューブ（示されていない）を通って、チャネル４０に流れる。このチューブの開口部は、チャネル４０に沿ったいずれの点に配置してもよい。減圧バッグを使用して本発明の強化コアに注入する好ましい方法においては、樹脂配管装置を型に取り付ける前に、型が密閉され、排気される。硬質樹脂接続チューブまたは挿入チューブは、鋭く尖った末端を備えており、減圧バッグ膜並びにパネル表皮３６および３７を通して、またはパネル３０の末端における減圧バッグを通して、コア３１中に挿入され、供給チャネル４０と交差する。この挿入チューブには、その周囲に開口部が設けられており、これにより、チャネル４０への樹脂の流れが可能となる。テープ状のシーラントを交差点に適用して、減圧の損失を防止し、上記挿入チューブを樹脂供給源につなぎ、そして樹脂を、減圧によって、挿入チューブからチャネル４０へと引き込む。
【００３５】
パネル中に樹脂を導入するこの方法においては、高速で、単純で、材料コストが低いことに加えて、注入が進行中であっても、さらなる樹脂接続チューブをパネルの他の位置に挿入して、パネルの特定の領域にさらなる樹脂を導くことができる。また、樹脂接続チューブを挿入するための１つ以上の孔を型の表面に提供することによって、このチューブ挿入法を使用して、硬質型内に完全に封入されているパネル３０に注入することもできる。樹脂が溝３９を満たすにつれて、樹脂が、多孔質で繊維状のウェブ３４の隅々に流れ込み、交差している多孔質で繊維状の支柱３５の隅々に流れ込み、そして交差しているパネル表皮３２の隅々に流れ込み、その後、樹脂が硬化して、剛直な強化サンドイッチ状パネル構造部材を形成する。チャネル４０が設けられている強化コア３１は、チャネル４０が互いに隣接して、単一のより大きいチャネルを形成するように、型の中に入れてもよい。このより大きいチャネルに流れ込む樹脂が硬化すると、ウェブ３４の末端部分に止められ、隣接するコア３１との間の剪断力に耐える、構造用細片が形成される。
【００３６】
強化コア３１に導入される樹脂分配システムは、現存するＶＡＲＴＭ法に勝る長所を有する。樹脂は、溝３９を迅速に満たし、ウェブおよび支柱の補強用構造の隅々に流れ、これらのウェブおよび支柱によって比較的均等に分布される表皮との無数のつながりを通してパネル表皮３２に流れ、それにより、表皮中に含浸されない領域が発生する確率を最小化する。コア３１の周囲には、樹脂のための小さい溝または分配媒体材料はまったく必要とされない。樹脂は、パネルの中央平面に配置された複数の溝３９に導入され、比較的短い距離を進んで両方の表皮３２に達する。減圧は、外部表皮３７またはパネル末端の布帛上のいずれの所望の位置（複数であってもよい）において適用してもよい。望まれる場合には、穿孔減圧管状材料、繊維状ドレン流媒体、または減圧を導入するための他の手段の多数の列を外部表皮３７の表面に接するように提供して、乾いた多孔質の表皮補強材の小さい領域が周囲の樹脂の流れによって減圧から孤立させられないようにしてもよい。通常は厚いコアまたは表皮を有するパネルに、樹脂溝３９と、これらに付随する、パネル表皮３２に平行な平面内に配置される供給チャネル４０とのさらなる組を設けてもよい。パネルの中央に導入された樹脂は、比較的短い距離を進んで、両方の表皮３２に達する。ここで記載した内部コア注入システムはまた、繊維状支柱と交差すること無く伸びているウェブを含んでなるコアにおいても有効である。均一な樹脂の分布を得るために、ウェブの間隔をより狭くすることが必要とされる場合もある。
【００３７】
強化コアパネルと接触している型の表面は、コア補強用構造または表皮の隅々にわたる樹脂の迅速な流れを損なわない限り、硬直であっても、可撓性であってもよい。例えば、多孔質で繊維状の表皮を伴う強化コアを、剛直な型台と、この型台にシールされた減圧バッグに覆われている剛直な当て板との間に入れてもよい。パネルの一方の末端から上記バッグを排気することにより、大気圧がパネルにかかり、パネルの対向する末端において導入される樹脂がコアおよび表皮補強用構造の隅々に迅速に流れ、両方の型表面が剛直な従来のＶＡＲＴＭ法のようにパネル表皮の全長または全幅を通して縦に流れる必要は無い。
【００３８】
強化パネル３０を、性質が異なる２種類の樹脂をコアに同時に注入することができるように構成してもよい。例えば、パネルの外部表皮には防火性フェノール樹脂を含浸させ、内部表皮およびコア補強用構造には、構造的には優れるけれども防火性はより低いビニルエステル樹脂を含浸させてもよい。このような構造が望まれる場合には、樹脂注入の前に、内部表皮３６と外部表皮３７との間に配置される接着剤バリヤーフィルム４１をパネル３０に設ける。このバリヤーフィルム４１は、液体樹脂がフィルムの一方の側から他方へと通過するのを妨げ、熱および適度な圧力を加えると硬化して、内部表皮３６と外部表皮３７との間に構造接着を形成する接着材料（例えばエポキシ）を含んでなる。
【００３９】
パネルに注入するには、強化コア３１を、内部表皮３６、接着剤バリヤーフィルム４１、および外部表皮３７といっしよに取り付けて、密閉型に入れ、次に、これを減圧ポンプによって排気する。前述の如く、第１の樹脂を、チャネル４０および溝３９を通してコア３１の内部に導入し、コア補強用構造および内部表皮の隅々に流れさせる。同時に、第２の樹脂（組成が異なる）を、型表面または外部表皮の末端を通して外部表皮に直接導入する。接着剤バリヤーフィルム４１は、上記２種類の異なる樹脂が混ざるのを防ぐのに役立ち、また、これら２種類の樹脂の硬化によって発生する熱は、接着剤フィルムの硬化を促進し、このようにして、内部表皮と外部表皮との間に構造接着が提供される。
【００４０】
図１、２、６、７、１３、１４、および１８には、コア補強用ウェブに隣接する内部樹脂分配溝および付随する樹脂供給路を備えている本発明の態様が図解されている。これらの機構は、望まれる場合には、図１、２、６、７、１３、１４、および１８の態様から省くことができ、図３、４、５、９、および１９に示されている態様またはフォームコア内に多孔質で繊維状のウェブシートを有するいずれの他の態様にも付加することができることが理解される。
【００４１】
サンドイッチ状パネル５０（図２）は、補強用支柱を２つの対向する角度ではなく、単一の角度でフォームコアに挿入すればよいので図１に示されている態様と比較して改良された生産速度で製造することができる強化フォームコア５２を利用する。平行な繊維強化ウェブ５１は、コアの面に対して鋭角（例えば５８°または４５°）に、フォームコア５２の面の間で伸びている。ウェブ５１の列は、繊維強化支柱５３の平行な列と、一般には直角に交差しており、繊維強化支柱５３の繊維は、図１に関連して記載されている様式で、ウェブ５１および表皮５４を通って伸びている。
【００４２】
図２に示されている態様においては、すべての支柱がパネル表皮に対してある角度に傾いており、この角度は、ウェブ５１の角度と合うけれども、方向は反対である。ウェブ５１および支柱５３は、座屈荷重に対して互いを支持し、協力して、１つの方向における剪断荷重に耐え、ウェブは、横方向の剪断荷重にも耐える。如何なる数のウェブ補強布帛またはマットを選んでもよいけれども、ウェブの両方向の構造的機能は、その繊維が支柱５３の角度とは反対の角度に配向している部分を有するウェブ補強用布帛の使用によって高められる。横の剪断強さは、ウェブ５１の残りの繊維をパネル表皮に対して＋４５°〜−４５°の角度に配向させることによって効率良く達成することができる。これは、コアにおける剪断力が、一般に、これらの角度に分解されるためである。
【００４３】
図１のコア補強用ウェブ３４および図２のコア補強用ウェブ５１は、それぞれ、パネル表皮３２および５４に隣接して終わっている。従って、ウェブと表皮との間の直接的な構造的つながりは、パネルにおけるすべての補強用繊維を囲む樹脂マトリックスの接着層によって提供される。このウェブ〜表皮間のつながりは、末端部分が突き出してフレアになっている繊維、または米国特許第５，８３４，０８２号に記載されているように、ウェブの末端部分に隣接するフォームストリップ５５に溝を彫ることによって形成されるウェブの末端の樹脂用のすみ肉を、ウェブ３４および５１に提供することによって改良することができる。
【００４４】
ウェブ３４および５１は、それぞれ、支柱３５および５３を通して、表皮３２および５４との間接的な構造的つながりをも有する。支柱３５および５３は、ウェブおよび支柱の両方に取り付けられているので、ウェブと表皮との間の荷重の一部を支える。パネル表皮もまた、各々がフレアにされた支柱末端部分を有する連続的な傾いた別個のステープルの列を含んでなる、図２に示されているロービング支柱の構成によっていっしょにつながれている。この傾いたステープルの形態の支柱構成を、対向する支柱を有するパネルにおいて提供してもよく、このことについては、図８に関連して、より詳細に記載される。
【００４５】
交差しているウェブおよび支柱を有する複合パネルの強度および剛性をさらに増大させようとする場合には、コア補強用ウェブに、複数の別個のウェブストリップではなく、単一の連続的な繊維強化マットまたは布帛を含ませてもよい。この態様は、図３、４、および５において図解されている。図３を参照すると、複合サンドイッチ状パネル６０は、繊維強化表皮６１および繊維強化フォームコア６２を含んでなる。このフォームコア６２は、フォーム断片またはフォームストリップ６３、間隔を空けられた繊維状ロービング支柱６４の間隔を空けられた列、および繊維状ウェブシート６５を含んでなり、この繊維状ウェブシート６５は、パネル表皮の間で、支柱の列に対して横に伸びている複数の方形の波に成型されている。図１と同様に、支柱６４は、表皮に対して等しく対向する角度で傾いて、対向する支柱および表皮６１と交差し、それらを通って伸びている。これらの支柱はまた、波形ウェブのセグメント６６とも交差し、それらを通って伸びており、表皮の間で、表皮に隣接して位置するウェブのセグメント６７を通って伸びている。図３に示されている設計は、図１に示されているものに対して、多くの構造的増強を提供する。波形ウェブのセグメント６７は、表皮６１に対する接着剤による取り付けの拡張領域を提供し、支柱６４は、ウェブのセグメント６７と表皮６１との間の縫い付けられた機械的な取り付けを提供する。また、上位ウェブ構造の波は、支柱の列に対して横方向の強度および剛性を相当高める。
【００４６】
強化サンドイッチ状パネル７０（図４に示されている）もまた、図３に関連して記載されているウェブ〜表皮間の取り付け並びに波の強度および剛性の利点を提供する。図４において、フォームストリップ７１は、平行四辺形の断面のものであり、連続的な波形のウェブシート７３のウェブセグメント７２は、コア７６の面の間で、表皮７４に対して鋭角に伸びている。間隔を空けられた繊維状のロービング支柱７５の複数の平行な列もまた、強化コア７６の面の間で伸びており、これらの支柱７５は、ウェブセグメント７２の角度と等しいけれども対向する角度に傾いている。これらの支柱は、波形のウェブセグメント７２を交差し、それらを通って伸び、表皮７４に隣接するウェブシートのセグメント７６を通って伸びており、好ましくは、１層以上の表皮を通って伸びている。これらのウェブにおける繊維の配向は、図２に関連してより完全に記載されているように、全体としてのコアの構造的性質のために最適化することができる。また、図２の場合と同様に、単一の角度に支柱を配向させることにより、単一の支柱挿入工程しか必要とされないので、迅速で効率の良い強化コアの製造が可能となる。
【００４７】
図５に示されているもう１つの強化サンドイッチ状パネル８０もまた、フォームコア８２の補強材の一部として、連続的な波形のウェブシート８１を用いる。フォーム断片またはストリップ８３は断面が三角形であり、表皮８７の間で伸びているウェブセグメント８４および８５は、表皮に対して対向する角度で傾いている。間隔を空けられた繊維状のロービング支柱８６の複数の列は、互いに対して等しいけれども対向する角度で傾いており、ウェブセグメント８４および８５と交差し、それらを通って伸びている。これらの支柱もまた交差しており、好ましくは１層以上の表皮８７を通って伸びている。
【００４８】
図３および４に示されている構成とは対照的に、図５の三角形のウェブ設計は、たとえ補強用支柱８６が存在しなくても、縦および横の両方の相当の強度および剛性をパネル８０に提供する。支柱は、ウェブセグメント８４および８５を安定化し、表皮８７をいっしょにつなぐことによって、これらの性質を増強する。支柱８６はまた、支柱の列の方向における強度および剛性をも高める。支柱の角度は、全体としての構造的な考察に基づいて選択され、ウェブセグメント８４および８５の角度に対応する必要は無い。例えば、支柱８６は、望まれる場合には、表皮に対して垂直であってもよい。これにより、高い圧縮強さがパネル８０に提供されるのみならず、単一の角度での支柱挿入しか必要とされないので、パネルの製造が単純化される。
【００４９】
図６および７は、間隔を空けられた補強用ロービング支柱９２の複数の平行な列、間隔を空けられた補強用ロービング支柱９３の複数の交差している平行な列、および表皮９５に対して平行な、単一の連続的な補強用ウェブシート９４を強化フォームコア９１中に有するサンドイッチ状バネル９０の図解である。フォームコア９１は、ウェブ９４によって隔離されている、積み重ねられたフォームボード９６を含んでなる。構造的な設計によって必要とされる場合には、支柱９２の間隔、直径、繊維組成、および角度を、支柱９３とは異なるものとすることもできる。パネルの構造的要求条件が主として一方向のものである場合には、支柱を、支柱の平行な列の単一の組として提供してもよい。パネル９０の圧縮特性および剪断特性は、主として支柱９２および９３によって提供される。コア９１の厚みが大きくなるにつれて、または支柱の直径が小さくなるにつれて、構造的荷重条件下で、支柱はますます座屈破損を生じやすくなる。各々の列における支柱９２および９３は、格子状の構成で互いに交差し、支柱の列の平面における座屈支持を互いに提供する。しかしながら、低密度フォーム９６によっては、弱く、しばしば不十分な横の座屈支持が提供されるだけである。連続的な繊維強化ウェブ９４（その中を、すべての支柱９２および９３が通って伸びている）は、必要なさらなる座屈支持を提供する。必要な場合には、すべてが、互いから間隔が空けられており、パネル表皮９５に対して平行な、１つ以上のさらなる支持ウェブ９４を提供してもよい。
【００５０】
図６には、フォームボード９６から突き出て、単一のサンドイッチ状パネルの構成部品として成型されるコア９１の補強部材と隣接するフォームコアの補強部材との間の、または他の隣接する複合構造部材（示されていない）に対する、高い構造的連続性を確保する手段を提供している支柱の末端部分９７およびウェブの末端部分９８もまた示されている。所定のサンドイッチ状パネル内で隣接するコアを構造的に取り付けるのが望ましい場合には、コアおよび表皮補強材に樹脂を導入する前に、フォームボード９６および隣接する強化コア（示されていない）のフォームボードの末端部分を摩耗させるかさもなくば除去して繊維状の支柱の末端部分９７およびウェブの末端部分９８を露出させる。次に、強化コアを、例えば型の中で、いっしょにプレスし、露出している末端および隣接するコアの末端部分を混ぜ合わせ、その後、圧力差によってパネル補強材に流れ込む樹脂の中に埋め込んで、硬化させて、支柱の末端部分およびウェブの末端部分との強い接着層を形成させる。好ましくは、表皮９５の間で伸びている繊維状の補強用マットまたは布帛のストリップを、型の中で、隣接するコアの間に配置して、コアの間の接合部の耐力特性を高める。
【００５１】
また、隣接する強化コア３１の間、またはコア３１とサンドイッチ状パネルの末端表皮との間での強い構造的なつながりは、コア３１の末端との交差を超えて伸びる繊維状ウェブ３４をコア３１に提供することによっても達成することができる。ウェブ３１の延長部は、タブの形で、フォームストリップ３３に接して、直角に折り曲げられる。これらのウェブ末端のタブは、パネル３１が樹脂で含浸される際にウェブ補強部材を隣接する補強材に接着剤で接着するための接触の拡張領域を提供する。樹脂で含浸され、硬化されたパネル９０と隣接する複合構造部材との間の強い構造接着を達成するのが望ましい場合、フォームボード９１を摩耗させて、剛直な硬化された支柱の末端部分９７およびウェブの末端部分９８を露出させ、この末端および末端部分に隣接する領域を接着樹脂、マスチック、または注封材料で満たし、この樹脂が硬化する間、パネル９０が接着されるべきパネルにプレスする。
【００５２】
図６および７に示されている強化コア９１には、図１に関連して上記に概ね記載されているように、一体式樹脂注入システムが設けられている。サンドイッチ状パネル９０は、多孔質で繊維状の表皮およびコア補強材を含んでなり、密閉型に入れられ、この型から空気が排気される。次に、チャネルの末端のところの供給チャネル９９の中に、またはパネル面（示されていない）からあけられた孔を通して、樹脂が導入される。次に、この樹脂が、強化コア９１の内部に配置されている樹脂供給チャネル９９を満たし、そして強化コア９１の内部に配置され、多孔質で繊維状のウェブ９４に隣接している、間隔を空けられてつながっている樹脂溝１００を満たす。次に、樹脂は、溝１００から多孔質のウェブ９４の隅々に、ウェブ９４から多孔質の支柱９２および９３の隅々に、そしてこれらの支柱から多孔質の表皮９５の隅々に流れ、その後、樹脂が硬化して、構造用パネルが形成される。コア９１を円形パネルの製造に使用しようとする場合には、樹脂溝１００をパネルの中央から放射状に配置して、パネル面から中央へと樹脂を供給してもよい。
【００５３】
図１、３、５、６、および７に示されているコア補強支柱設計は、フォームコア内で互いに交差する、対向する支柱の二次元的な列の形をとっている。このような交差の数および得られる格子状構造の密度は、コアの厚み、支柱間の間隔、およびパネル表皮に対する支柱の角度の急峻さに依存する。代替の支柱設計が図８に示されており、図１、３、５、６、および７の設計の代わりとすることもできるけれども、比較的薄いパネルまたは比較的厚い支柱の場合にもっとも適当である。図８のコア補強設計は、示されているように、支柱の一方向の列、または支柱の交差している列の組のいずれかを含んでなり、構造的要求条件に応じて、コア補強用ウェブと共に、またはコア補強用ウェブを伴わずに、使用することができる。
【００５４】
図８を参照すると、サンドイッチ状パネル１１０が、対向する表皮１１１およびパネル表１１１の間で伸びており、これらの表皮に対して等しいけれども対向する角度で傾いている、繊維状のロービング支柱１１３の複数の列を有する強化フォームコア１１２を含んでなる。対向する支柱１１３は、単純な三角形の構成で、パネル表皮１１１に隣接して、互いに交差して、これらの表皮を通って伸びている。強化コア１１０の製造においては、連続的な繊維状のロービング１１４が、フォームコアの対向する面から表皮１１１およびフォームコア１１２を通して縫い付けられている。望まれる場合には、ロービング支柱の両方の組を、コアの同じ面から表皮およびフォームコアを通して縫い付けてもよい。縫い付け過程において、連続的なロービング１１４は、表皮１１１から出て、ループ１１５（破線で示されている）の形で突き出る。次に、これらのロービングは、挿入の線に沿って折り返し、二重のロービングのセグメントを含んでなる支柱１１３を形成する。
【００５５】
パネル１１０が縫い付け装置を通って進む際に、ロービングのセグメント１１６が表皮１１１に重なる。縫い付け過程において形成される突き出しているロービングのループ１１５は、表皮の表面から所望の距離（例えば約５ｍｍ（０．２インチ））のところで切断されて、突き出している支柱の末端部分１１７（破線で示されている）を形成する。樹脂成型過程においてパネル表皮に圧力がかけられる際に、この突き出している支柱の末端部分１１７がフレアにされて、表皮１１１に接して平らになり、表皮に対する強い接着層および平らになった支柱末端１１８を引くことに対する機械的な耐性を形成する。
【００５６】
図１に関連して示されているように、外部表皮を付加することによって、機械的な取り付けを改良してもよい。切断され、フレアにされた支柱の末端１１８は、ループのままで達成される表皮特性と比較して、相当改良された表皮特性を提供する。ループは、表皮に隣接して塊を形成する傾向があったり、型表面に対してパネルがぴったりと合うのを妨げたりして、表皮の表面に過剰の樹脂を蓄積させる。表面の平面度は、表皮１１１の表面を超えて突き出しているロービングのセグメントに対してフォームコアを合致させるのに十分な圧力をパネル１１０にかけることによって、または突き出しているロービングのセグメントを適度な成型圧力下で押し込むことができる溝または窪みをフォームコアに提供することによって、さらに改良することができる。
【００５７】
支柱１１３、切断され、フレアにされた支柱末端部分１１８、および図８に示されているように表皮に重なっているロービングセグメント１１６を含んでなる傾斜ステープル構成は、コア補強用支柱とパネル表皮との間の構造的な取り付けを確保するための効率が良く、有効な手段および本発明の対象である、すべての強化コアを製造するための好ましい方法を提供する。フォームコアの面の外にあるロービングのセグメントの他の縫い付け方法および他の処理（例えば、連続的な繊維の本縫いまたは環縫いの従来のパターン）を使用してもよいことが理解される。
【００５８】
図１〜８において図解されているサンドイッチ状パネルおよびコアは、概して、それらの奥行きよりも幅の方が大きい。多孔質で繊維状のウェブおよび支柱を含んでなるコア補強部材を、幅よりも大きい奥行きを有するサンドイッチ状パネルに導入してもよい。図９は、支柱タイプのコア補強設計が導入され、耐蝕性の建物における屋根の支持体として使用するために設計されている、ビームタイプのパネルまたはビーム１２０の図解である。ビーム１２０は、対向するガラス繊維または炭素繊維強化プラスチック表皮１２１、並びにフォームボードもしくは断片１２３およびフォームコア１２２を通って表皮１２１に対して鋭角に伸びているすかし梁の一般的な形の対向するガラス繊維または炭素繊維補強部材支柱１２４を含む強化フォームコア１２２を含んでなる。構造的設計によって必要とされる場合には、さらなる支柱を交差している支柱１２４に付加して、図６および７において図解されているような、格子状の構成を形成してもよく、またはさらに１つ以上の、補強用支柱の平行な列を、パネルもしくはビーム１２０に導入してもよい。表皮１２１は構造用の弦フランジとして機能し、その繊維は主として縦に配向している。表皮１２１は、繊維状の補強部材を有する内部表皮１２５および外部表皮１２６を含んでなり、図８に関連して記載されているように、これらの表皮層の間で補強部材２４の末端部分１２７がフレアにされ、サンドイッチにされている。望まれる場合には、末端部分１２７の繊維並びに隣接する表皮１２５および１２６を通って伸びている可撓性繊維または細い剛直なロッドを使用して末端部分に表皮を縫い付けることによって、フレアにされた末端部分１２７に表皮１２５および１２６をより強く取り付けてもよい。
【００５９】
荷重下での座屈に対して支柱１２４を安定化することが必要とされる場合は、１つ以上の多孔質で繊維状の支持ウェブ１２８をビーム１２０に導入してもよい。対向する表皮１２１の間で伸びているフォームボード１２３は、多孔質で繊維状の補強用布帛（例えばガラス繊維）の表皮１２９の第２の組を備え、荷重下での側面の撓みに対してビーム１２０を安定化している。前述の如く、圧力差によって導入される硬化可能な樹脂が、ビーム１２０を形成する多孔質で繊維状の補強材料のすべてを含浸させ、硬化して、剛直な耐力ビームを形成する。構造的な事情によって必要とされる場合には、このビームを、均一ではない断面（すなわち、ビームの末端からビームの中央までで奥行きが変化する）のものとしてもよく、また、湾曲した形またはアーチ状の形にしてもよい。望まれる場合には、表皮１２０は、厚みを相当薄くしてもよく、図１０に関連して以下により完全に記載されるように、表皮に隣接するフォームボードにおける溝に差し込まれたロービングの束によって、トラス弦としての構造的機能を提供してもよい。
【００６０】
パネルの幅が奥行きよりも大きいサンドイッチ状パネルのコア補強構造は、ロッドタイプまたは支柱タイプの補強部材が、頂部弦部材と底部弦部材（これらの中に支柱の末端部分が固定されている）との間で三角形の構成において対向する角度で伸びている、複数の平行な真トラスタイプの構造部材の形をとっていてもよい。この配置により、支柱の末端部分の優れた取り付けが提供される。それはまた、トラスの弦部材として、比較的低コストのロービングの形で繊維状の補強材料（例えば炭素繊維またはガラス繊維）を利用して、より高価な布帛表皮補強材の相当部分を置き換える。図１０に示されているように、サンドイッチ状パネル１４０は、強化独立気泡フォームコア１４１および対向する繊維状補強用表皮１４２を含んでなる。強化コア１４１は、表皮１４２の間で伸びている、トラス１４３の複数の平行な列を備えている。各々のトラス１４３は、フォームコア１４１に形成された溝の中に配置され、各々のトラス１４３のための頂部弦部材および底部弦部材として役立つ、繊維状の補強用ロービング１４４（ガラス繊維または炭素繊維）の平行な束を含んでなる。繊維状の補強用ロッドまたは支柱１４５は、弦部材に貫通し、弦部材に固定され、そしてパネル表皮１４２の間で対向する鋭角に伸びている（好ましくは、表皮１４２の１つ以上の層に貫通し、重なっている）。前述の如く、硬化される樹脂は、補強材料のすべてを含浸させる。また、支柱１４５および弦部材１４３を含んでなるトラス構造を、例えば、図１および７に示されているように、パネル表皮の間またはパネル表皮に対して平行に伸びている補強用ウェブを有するコアに導入してもよい。
【００６１】
図１１を参照すると、繊維状の補強用織布または編布の代わりに比較的経済的な繊維状のロービングを使用して、伸展させて、全パネル表皮構造を形成させることができる。サンドイッチ状パネル１５０は、強化独立気泡フォームコア１５１および対向する繊維状表皮１５２を含んでなる。コア１５１は、フォームボード１５３および表皮の間で伸びている繊維状の補強部材または支柱１５４を含んでなる。表皮１５２の各々は、フォームコア１５３に隣接して、フォームの面を実質的に覆っている、平行な補強用ロービング１５５の第１層を含んでなる。平行な補強用ロービング１５６の第２層は、第１のロービング層１５５に重なって交差しており、第１層１５５の表面を実質的に覆っている。望まれる場合には、繊維状のマットまたはベール１５７の層を、第２のロービング層１５６に重ねてもよい。
【００６２】
パネル１５０の製造において、第１の表皮層１５５を構成するロービングの末端は、フォームボード１５３の前縁を横切る線に固定される。ボードが、図１５に示されているものなどの縫い付け装置を通って進み、ボードの前方への動きにより、供給クリールからロービングが引かれて表皮層１５５が形成され、ボードの対向する面が覆われる。縫い付け装置による支柱１５４の挿入の前に、複数の平行な表皮ロービング１５６が、ロービング１５６の所望の間隔および張力を維持するためのガイドを有する往復機構によって、第１のロービング層１５５を横切って提供される。次に、第２の表皮ロービング１５６が、供給ロールから引き出される繊維状のベール１５７によって覆われる。コア補強用支柱１５４は、ベール１５７、表皮ロービングの層１５６および１５５、並びにフォームボード１５３を通して縫い付けられ、サンドイッチ状パネル５１０が製造される。
【００６３】
構造的な事情によって必要とされる場合には、表皮ロービングのさらなる層を、縫い付けの前に、種々の角度でパネルの面に適用してもよい。あるいは、連続的なロービングの代わりに、配向または非配向のロービング繊維を所望の長さに細断して、コアの面に適用してもよい。縫い付けられた支柱ロービング１５４の重なっているセグメント１５８は、パネル１５０が型に入れられ、硬化可能な樹脂が繊維状補強材のすべての隅々に流され、構造用パネルが製造されるまで、表皮ロービング１５５および１５６のすべてを正しい位置に保持する。ロービングから直接的にパネル表皮を製造するこの方法は、図１〜１０に示されているいずれの態様にも導入することができる。
【００６４】
本発明の好ましい態様において、ロービングよりも大幅に高価な織布または編布をウェブとして使用するのではなく、繊維状のロービングから直接的にウェブタイプのコア補強部材を製造することによって、相当のコスト削減が達成される。この方法において、ロービングは、連続的なフォームストリップの周囲に巻き付けられて、ストリップの周りに構造用のチューブ状補強構造を作り出す。この巻き付けられた構造を形成するための特に原価効率が高い手段は、渦巻き状または螺旋状に巻き付けることによるものである。この巻き付けられたストリップは、所望の長さに切断され、図１５に関連して記載されている様式でロービング縫い付け機に供給される。
【００６５】
図１２を参照すると、好都合な長さのプラスチックフォームストリップ１７０が、略図に示されている螺旋状巻き付け装置を通して、両端を突合せて供給されている。コア補強材を螺旋状に巻き付けることにより、現存する方法と比較して、大きな経済的利点が提供される。ロービングの形の繊維のコストは、４５°の二重バイアス織布に導入される繊維のコストのおよそ５０〜６０％であり、巻き付け機の生産速度は、製紐機の生産速度の５〜１０倍である。望まれる場合には、フォームストリップに、図１に関連して記載されているような溝３９を設けて、後の成型操作における樹脂の流れを促進してもよい。フォームストリップ１７０は、そのストリップから製造されるべきサンドイッチ状パネルコアの厚みに等しい厚みおよびコア内での補強用ウェブの所望の間隔に等しい幅を有する。
【００６６】
ストリップ１７０が巻き付け装置１７１を通って進むにつれて、１つの方向に回転している回転ボビンホイール１７２および反対方向に回転しているボビンホイール１７３の軸を通過する。各々のホイールには、繊維状の補強用ロービング１７５が巻き付けられた多数のボビン１７４が装填されている。回転ボビンホイール１７２は、装置１７１を通るストリップ１７０の進行速度およびボビンホイール１７２の回転速度によって定まる単一の角度で、フォームストリップ上にロービングの層１７６を巻き付けられる。次に、この１回だけ巻き付けられたストリップが、巻き付けられたロービング層１７６の上にロービングの第２の層１７７を巻き付ける反転ボビンホイール１７３を通って進む。
【００６７】
巻き付け装置１７１は、広範囲の大きさ（例えば、約６ｍｍ〜約３０ｃｍ（４分の１インチ〜１フィート以上）の厚み）のフォームストリップを効率良く製造することができる大きさに作ることができる。各ロービングは、巻き付けられた完成ストリップおよび完成ストリップが導入される複合パネルの構造的な要求条件に応じて、厚みが異なっていてもよく、フォームストリップの表面を覆うように間隔を密にしても、または間隔をより広くしてもよい。フォームストリップの表面に適用されるロービングは、約０．４７ｋｇ／ｍ^２〜約２３．５ｋｇ／ｍ^２（１平方フィートあたり０．１オンス以下から１平方フィートあたり５．０オンス）の総合質量を有することができる。図１２〜１４に示されているロービングは、構成の詳細を理解することができるように、普通よりも厚くしてある。ストリップが曲げ荷重に付される用途においては、剪断応力に対する最大の耐性を得るために、各ロービングを＋４５°および−４５°の角度で巻き付けることができ、またはそれらが導入される特定の最終製品の構造的な要求条件によって指定される他の角度でロービングを適用してもよい。
【００６８】
重なって巻き付けられている層１７６および１７７を有する連続的なフォームストリップ１７０は、移動式切断装置（例えば丸鋸）（示されていない）によって所望の長さに切断され、巻き付けられた完成ストリップ１７８を形成する。この巻き付けられたフォームストリップ１７８は、図１４に示されているもののような混成サンドイッチ状パネルのフォームおよびウェブ要素として使用されるので、それらの長さはサンドイッチ状コアパネルの所望の長さに等しい。切断される前に、巻き付けられたロービング１７４は、例えば、ホットメルト接着剤で含浸された糸１７９を切断の両側に巻き付けることによって、または切断位置の周りに接着テープを適用することによって、またはロービングに接着剤を適用することによって、解れないように固定される。望まれる場合には、ロービング層の前に適用されるバリヤーフィルムでフォームストリップ１７０を巻いて、水分、樹脂の作用などからフォームを保護してもよい。
【００６９】
完成ストリップ１７８は、図１５に図解されているコア形成装置２００の送り末端（ｉｎ−ｆｅｅｄ ｅｎｄ）に進められて、図１５に関連して記載されているような装置に挿入されるか、または図１８に示されているように、接着剤のベール２４１といっしょにストリップを取り付けるための装置（示されていない）の中に進められる。製造されるコアの単位面積あたりの労務費は非常に低い。図１２に関連して記載されている巻き付け方法の１つのバリエーションにおいては、縦の繊維状のロービングの層１８０を、ロービング１７４がストリップの周りに巻き付けられる前に、ストリップの縦軸に対して平行な方向に、フォームストリップ１７０の表面に適用して、この層１８０が、巻き付けられるロービング１７４によって適所に保持されるようにする。縦の層１８０のロービングは、固定式ロービングパッケージ１８１から供給され、進行しているフォームストリップ１７０の前方への動きによって、巻き付け装置１７１を通して引かれる。これらの縦のロービングを、図１２に示されているように、ストリップの対向する２つの面に適用して、図１４に関連して以下に記載されるサンドイッチ状パネル表皮要素として役立ててもよい。あるいは、構造用の柱に必要とされる圧縮特性および座屈特性を提供するために、これらの縦のロービングをフォームストリップのすべての面に適用してもよい。
【００７０】
図１３は、巻き付けられたフォームストリップ１７８の詳細な図を提供しており、図１２に図解されている巻き付け方法において適用される多孔質で繊維状のロービングの４つの組の層および向きを示している。図１３においては、すべてのロービングが、平らな断面を有し、間隔を密にして、独立気泡プラスチックフォームストリップ１７０の表面を覆うように示されている。縦のロービング層１８０は、フォームストリップ１７０の頂部面および底部面を覆っている。＋４５°の角度で示されている、巻き付けられたロービングの第１の層１７６は、縦のロービング層１８０と、フォームストリップ１７０の側面とを覆っている。−４５°の角度で巻き付けられたロービングの第２の層１７７は、第１の巻き付けられた層１７６を覆っている。硬化可能な熱硬化性樹脂または硬化可能な熱可塑性樹脂で後に含浸される際に、これらの繊維状のロービングのすべてが、硬化される樹脂といっしょに、方形のチューブ状断面のビームの一般的な性質を有する構造要素を生ずる。
【００７１】
図１４は、図１に関連して上記に記載されている、交差しているウェブおよび支柱の混成構成であるけれども、図１に示されている、ウェブシート３４が取り付けられたフォームストリップ３３の代わりに、図１３に示されている、ロービングが巻き付けられたストリップ１７８を用いる、強化フォームコアサンドイッチ状パネルの図解である。さらに、図１４では、図１５に示されている製造方法によって、織布または編布の代わりにロービングが導入されて、サンドイッチ状パネル表皮が形成されている。ロービングが巻き付けられたフォームコアストリップとロービングが適用されたパネル表皮との組み合わせにより、重要な構造的な利点およびコスト面での利点が提供される。
【００７２】
再び図１４を参照すると、構造用複合パネル１９０は、繊維強化独立気泡プラスチックフォームコア１９１および対向する繊維強化表皮１９２を含んでなる。強化フォームコア１９１は、図１３に示されている、複数の平行なストリップ１７８を含んでなる。望まれる場合には、フォームストリップ１７８は、隣接する巻き付けられている末端が両方とも同じ向きであるが故に構造的にアンバランスになるのではなく、隣接する巻き付けられている末端がプラスおよびマイナスの角度の向きになるように、サンドイッチ状パネルコアを形成する際に、右捻れに巻き付けられているストリップと左捻れに巻き付けられているストリップとを交互にすることによって、ただ１つの方向のみに斜めに巻き付けられたロービングを備えていてもよい。
【００７３】
巻き付けられたフォームストリップ１７８は、コアの面の間で伸びている、間隔を空けられたロッドまたは支柱１９３の複数の平行な列と直角に交差しており、多孔質で繊維状の補強用ロービングで作られている。各々の列内の支柱１９３は、パネルの表皮１９２に対して、および巻き付けられたストリップ１７８の平面に対して、互いに対向する鋭角に傾いている。巻き付けられているストリップ１７８に重なっているのは、支柱１９３の列の平面に対して平行で、巻き付けられたストリップ１７８およびそれらの縦のロービング層１８０に対して垂直な方向に伸びている、平行な多孔質で繊維状の表皮ロービング１９４の層である。軽量で繊維状のベール、マット、またはスクリム１９５が、表皮ロービング層１９４に重なっており、この表皮ロービング層１９４は、複数の別個のロービングまたは軽量ベールに先だって接着されるロービングを有する一方向性の布帛のいずれの形でパネル１９０に適用してもよい。支柱１９３の末端部分は、縦のロービング１８０、巻き付けられたロービング１７６および１７７、表皮ロービング１９４、並びにベール１９５のすべての層を貫通しており、これらの末端部分は、ベール１９５に重なっている。
【００７４】
図１４において図解されているパネルは、支柱１９３を構成している連続的なロービングを示すために、図１５の装置において製造された位置から逆転されている。図１４に示されているように、複数の連続的なロービングは、対向する角度で、パネルの同じ側から、サンドイッチ状パネル１９０を通して縫い付けられており、各々の連続的なロービングのセグメント１９６は、環縫い構成においてそれ自体と絡み合っている。代替の縫い付け方法（例えば本縫いまたは図１に示されている切断されたループ）を使用してもよいことが理解される。
【００７５】
図１４に示されている繊維状の補強用構造の重要な特徴は、巻き付けられたストリップ１７８上の縦のロービング層１８０がサンドイッチ状パネルの表皮１９２の横の補強材を含んでなり、縦の層１８０に重なっている＋４５°および−４５°のロービング層１７６および１７７もまた、サンドイッチ状パネル表皮の要素を構成しているということである。すなわち、コア補強材のウェブ要素は、＋４５°および−４５°の表皮要素として、同じ連続的な巻き付けられたロービングを含んでなる。これにより、ウェブタイプのコア補強用ウェブが図１のようにパネル表皮に隣接して終わらないので、コアと表皮構造との間での層間剥離に対する耐性がより大きくなる。また、フォームストリップ１７８を覆っているロービング層１８０、１７６、および１７７は、支柱１９３の末端部分を固定する。
【００７６】
図１４に示されている強化コア１９０は、パネルの長さおよび／または幅を横切って連続的な表皮要素を構成するロービング層１８０および１９４並びにベール１９５を省いて製造することもできる。これは、一般にパネルの表皮の間で互いに隣接する複数のコアからなる、大きいサンドイッチ状パネル（例えば、船体）を製造するのに強化コアを使用する際に望ましい場合がある。このようなパネルにおいては、一般に、予め取り付けられた表皮を有するコアを使用するのではなく、多数のコアを横切って構造的な連続性を提供するのに十分な長さおよび幅を有する表皮を使用するのが好ましい（このような予め取り付けられた表皮は、補強用布帛を含んでなるか、または図１４に関連して記載されているように、コアに一体化されたロービングのものである）。連続的な表皮要素１８０、１９４、および１９５を省く場合も、巻き付けられたストリップ１７８は、ストリップ１７８の頂部面および底部面に沿って縫い付けられている支柱ロービング１９３の摩擦によって結合コアとして、いっしょにぴったりと保持されたままである。この構成において、支柱１９３の末端部分１９６は、サンドイッチ状パネルの表皮を通って伸びていないけれども、巻き付けられた外部ロービング層１７７とコアの表面に適用されたパネル表皮との間に閉じ込められる。
【００７７】
図１２〜１４のロービングが巻き付けられたフォームストリップ１７８は、断面が方形であるように示されている。望まれる場合には、これらのストリップは、他の断面（例えば、図４、５、および１９に示されているように、平行四辺形または三角形）を有していてもよい。
【００７８】
米国特許第５，９０４，９７２号には、補強用布帛が巻き付けられた別個のプラスチックフォームブロックまたはストリップを含んでなるサンドイッチ状パネルコア要素が開示されている。複数の巻き付けられたブロックが、ハネカム構成で、型の中で、サンドイッチ状パネルの表皮の間に、フォームブロックの末端部分および巻き付けられた布帛の末端部分がパネルの表皮に隣接するように積み重ねられる。これらの巻き付けられたブロックの代わりに、本願の図１３に示されている螺旋状に巻き付けられたフォームストリップ１７８を用いて、布帛のコストおよび加工の労力を相当削減しつつ、同等の構造的性質を提供することができる。
【００７９】
米国特許第５，９０４，９７２号に記載されているように、補強用布帛の末端部分をフォームブロックの末端を超えて伸ばして、それらを折り曲げて、サンドイッチ状パネルの表皮への構造的な取り付けを改良するためのフランジを形成させることができるようにするのが望ましい場合がある。犠牲的なフォームブロック（示されていない）とコアフォームストリップ１７０とを両端を突合せて交互にして、上述のフォームを巻き付け、上記犠牲的なフォームブロックの中央を通して上記巻き付けられたストリップを切断し、そして上記犠牲的なブロックを除去することによって、図１３の巻き付けられたロービング１８０並びに縦のロービング１７６および１７７を同様に伸ばすことができる。また、フォームストリップ１７０に、巻き付け装置１７１に挿入する前に、表面の小さい溝を設けてもよい。巻き付けられたストリップまたはブロックのために使用されるプラスチックフォームの代わりに、他の好適なコア材料（バルサ材または同様の形状を有する中空の密閉プラスチック瓶）を用いてもよい。
【００８０】
図１〜１９に示されているサンドイッチ状パネルのコアの構造的性質は、通常は、主として繊維状のコア補強用構造によって提供されるので、コアを構成する独立気泡プラスチックフォームは、他の所望のパネル特性（例えば耐水性または防火性、断熱性または光透過率）に基づいて選ぶことができる。例えば、半透明のポリエチレンフォームおよびガラス繊維補強材料を半透明の樹脂で含浸させて、高速トレーラーまたは建物の屋根として使用するための光透過性耐力パネルを製造することもできる。プラスチックフォームの代わりに、他の気泡質の材料（カーボンフォームまたはバルサ材）を用いることもまた、本発明の範囲内にある。
【００８１】
図１〜８、１０、１１、および１４は、多孔質で繊維状の補強要素（例えばガラス繊維ロービング）をプラスチックコア材料の厚みに挿入する（または縫い付ける）ことによって一部製造される、繊維強化コアおよびサンドイッチ状パネルの図解である。これは、図１５において図解されている装置２００によって達成することができる。複数のフォームストリップ２０１が、互いに隣接した状態で縫い付け装置２００の中に挿入される。ストリップ２０１は、前述の如く、方形または他の断面を有するものとすることができ、補強用布帛の多孔質で繊維状のウェブが取り付けられていても、または多孔質で繊維状の補強用ロービングが巻き付けられていてもよい。望まれる場合には、ストリップ２０１の幅よりも相当長い長さを有するフォームボードが上記フォームプラスチック材料を含んでなっていてもよい。
【００８２】
ストリップ２０１は、例えば、穿孔および繊維状ロービングの挿入に適合している、往復プレッシャーバー（示されていない）または可動式エンドレスベルト２０２によって、縫い付けヘッド２０３および２０４、カニューレまたは複合フックまで、一般に等しいステップで進められる。縫い付けヘッド２０３および２０４は、ストリップ２０１の表面に対して対向する鋭角に傾いている。ストリップ２０１が各々の前方へのステップの最後に進行を停止すると、往復縫い付けヘッド２０３および２０４が、ストリップ２０１の中に、そしてストリップを通して、針２０５を挿入する。これらの針は、針ガイド２０７によって、ストリップ２０１へのそれらの入口点に、正確に位置調整される。ロービングパッケージ（示されていない）から供給される多孔質で繊維状のロービング２０８は、針２０５によって、ストリップ２０１を通して挿入され、図８に示されているようなロープ１１５の一般的な形で、それらの入口点とは反対の表面に出てくる。
【００８３】
再び図１５を参照すると、ループ１１５は、それらが出てきたストリップの表面を超えて形成されたループを保持し、望まれる場合には、それらを、他のループに掛けて、図１４に示されているような環縫いを形成させたり、または別途供給されるロービングに掛けて、本縫いを形成させたりする装置（示されていない）によってつかまれる。次に、縫い付けヘッド２０３および２０４が後退し、これにより、次の縫い目を形成するのに十分な予め定められた長さのロービング２０８が、針２０５の中に進められる。後退後、ストリップ２０１の列が予め定められたステップまたは距離だけ進行して停止し、そして縫い付けヘッド２０３および２０４が往復して、次の対向する支柱の対を挿入する。ストリップと交差する、縫い付けられたロービング２０８によっていっしょに保持されるストリップ２０１の結合集成体は、鋸または他の好適な手段によって切断され、所望の長さのコアとなる。
【００８４】
縫い付け装置２００を使用して、図１に示されているような、予め取り付けられた多孔質で繊維状の表皮を有するパネル２０９を製造することもできる。再び図１５を参照すると、補強用表皮布帛２１０がロールから供給され、パネル２０６の対向する面に隣接して進み、縫い付けヘッド２０３および２０４に達する。パネル２０６を形成するストリップ２０１を通してロービングが縫い付けられる際に、ロービングが表皮布帛２１０に重なり、布帛２１０をパネル２０６に取り付ける。
【００８５】
また、図１５に示されている装置２００を使用して、図１４に示されているように、コアおよび表皮の両方のすべての構造補強用構成部品が低コストな繊維状のロービングを含んでなるサンドイッチ状パネルを製造することもできる。縦の表皮ロービング１９４（図１４）の層が、図１５に示されている縫い付け装置２００における製造時に、パネル２０６の表面として適用される。パネルの面を覆うのに十分な複数の多孔質で繊維状のロービング２１１が、進行しているパネル２０６によって、ロービング供給パッケージ（示されていない）から引かれ、ストリップ２０１の露出面に隣接した状態で進行し、縫い付けヘッドに達する。薄い多孔質のベール、マット、またはスクリム２１０が、進行しているパネル２０６によって、ロールから引かれ、表皮ロービング２１１に重なり、ロービング２０８がパネル２０６を通して縫い付けられた後に、それらを正しい位置に保持する。ストリップ２０１には、図１４に示されているように、縦のロービング層１８０が設けられているので、図１４の層１８０および１９４は、図１５において製造されるパネル２０６の横および縦の表皮補強材を構成する。横のロービングおよび二重バイアス角のロービングをパネル２０６の面に適用する往復機構（示されていない）を有するパネル製造装置２００を提供することもまた、本発明の範囲内にある。これにより、フォームコアが、ロービング層１８０を含有する、巻き付けられたストリップ１７８を含んでいない、図１１に示されているパネルの製造が可能となる。
【００８６】
本発明のもう１つの好ましい態様においては、構造用ロービング１９３をストリップ１７７を通して挿入するのではなく、フォームストリップ１７７に横の内部補強部材を提供することによって、二方向性のパネル強度が達成される。図１６を参照すると、強化フォームコアストリップ２２０が、ウェブ状の繊維状補強材料（例えばガラス繊維または炭素繊維の布帛またはマット）のシート２２２によって隔てられたフォームプラスチックの複数のブロックまたは断片２２１を含んでなる。フォーム断片２２１および補強用ウェブ２２２は、米国特許第５，８３４，０８２号に記載されているように、ウェブ材料の相当の多孔性を維持しつつ、加工および取り扱いを容易にするために、互いに接着剤でつながれる。強化ストリップ２２０は、樹脂の流れのための溝２２３を備えていてもよい。フォーム断片２２１の代わりに、コアの形または構造的結合性を損なうこと無く、他の材料（例えばバルサ材またはプラスチックの吹き込み成型された立方体）を用いてもよいことが理解される。
【００８７】
図１７を参照すると、強化ストリップ２３０が、図１２および１３示されているように、繊維状のロービングの層１７６および１７７を提供されて、巻き付けられた強化ストリップ２３３を形成している。高い曲げ強さ軸方向強さが必要とされる場合は、図１３に示されているロービング層１８０をも提供してもよい。図１８を参照すると、強化コア２４０が、感熱バインダーによってコア２４０の対向する面に接着されたベール２４１によって結合構造部材としていっしょに保持された、複数の巻き付けられた強化ストリップ２３３を含んでなる。より大きい曲げ可撓性が望まれる場合には、ベール２４１をコアの一方の表面のみに適用してもよい。コア構造部材を結合する他の手段としては、巻き付けられたストリップを横切ってホットメルト糸またはスクリムの平行なバンドを接着すること、または互いに接触しているストリップの面に感圧接着剤を適用することが含まれる。ベール２４１の代わりに、構造用表皮布帛またはマットをコア表面に接着して、含浸することができるサンドイッチ状パネルのプレフォームを形成してもよい。型において、布帛表皮補強材の間に１つ以上のコアを入れて、樹脂を、コアおよび表皮構造部材の隅々に流し、硬化させて、構造用複合パネルを形成する場合には、布帛ウェブ２２２並びに４つの巻き付けられたロービング層１７６および１７７を含んでなるロービングウェブ２４２が、格子状の補強構造を形成し、パネルの表皮に隣接する巻き付けられた層１７６および１７７の一部が、剪断力に耐えるための、ひときわ優れた接着剤による取り付けを提供する。また、コア２４０の連結構成により、湾曲した型表面に対する高度な適合性も可能となる。
【００８８】
図１９は、内部ウェブもロービング支柱も付加すること無く、二方向性の強度および剛性が達成される、繊維が巻き付けられたコア２５０の態様の図解である。繊維強化コア２５０は、螺旋状に巻き付けられた繊維状のロービングの層２５２および２５３を備えて、巻き付けられたストリップ２５４を形成している複数の三角形のフォームストリップ２５１を含んでなる。巻き取られた三角形のストリップ２５４は、巻き付けられたストリップ２５４の外側の巻き付けられたロービング層２５３に感熱バインダーで接着されたベール２５５によって、結合コア構造部材としていっしょに保持されている。三角形のストリップ２５１が切断される角度は、剪断強さと圧縮強さとの所望のバランスが得られるように選ぶことができる。
【００８９】
２種の一般的なタイプの硬化可能な樹脂のいずれを使用して、コアおよび表皮の多孔質で繊維状の補強材に注入または含浸を行うことも、本発明の範囲内にある。熱硬化性樹脂（例えばポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、およびフェノール系樹脂）は、成型過程において起こる化学的硬化（または架橋結合）の方法によって硬化する液体樹脂である。熱可塑性樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、およびＰＥＥＫ）（予め架橋結合されている）は、補強材に注入する前に加熱によって液化し、それらがパネル内で冷めるにつれて再硬化する。
【００９０】
集成パネル構造部材の多孔質補強材料に液体樹脂を注入するための代替策として、補強材料が、加熱によって後に硬化される、部分的に硬化した熱硬化性樹脂で予め含浸された布帛およびロービングを含んでいてもよい。同様に、補強用のロービングおよび布帛材料を、熱可塑性樹脂で予め含浸させておいても、または熱および圧力を加えることによって後にいっしよに融着される熱可塑性繊維と混ぜ合わせてもよい。
【００９１】
さらに、強化フォームコアの面に、剛直なシート材料（スチール、アルミ、合板、またはガラス繊維強化プラスチック）を接着することもまた、本発明の範囲内にある。これは、コア補強材に硬化可能な樹脂を含浸させ、この樹脂が硬化する際に、剛直な表皮に圧力をかけること、または剛直な表皮をコアに接着剤で接着する前に、コア補強構造部材を含浸または硬化させることによって達成することができる。
【００９２】
本明細書において記載されている強化フォームコアの形態およびそれらの構成方法は、本発明の好ましい態様を構成するものであるけれども、本発明は、これらの形態および方法工程に限定されるものではなく、本発明の範囲および精神から逸脱すること無く、その範囲内で、変更を行うことができることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って構成される強化フォームコア複合パネルの部分斜視図である。
【図２】 本発明飲もう１つの態様に従って構成される強化フォームコア複合パネルの部分断面図である。
【図３】 本発明に従って構成されるもう１つの態様の強化フォームコア複合パネルの部分断面図である。
【図４】 本発明に従って構成されるもう１つの態様の強化フォームコア複合パネルの部分断面図である。
【図５】 本発明に従って構成されるもう１つの態様の強化フォームコア複合パネルの部分断面図である。
【図６】 本発明に従って構成されるもう１つの態様の強化フォームコア複合パネルの部分断面図である。中央部分が外されている。
【図７】 概ね図６の線７−７のところで得られる部分断面図である。中央部分が外されている。
【図８】 本発明に従って構成されるもう１つの態様の強化フォームコア複合パネルの部分断面図である。
【図９】 本発明のもう１つの態様に従って構成される強化フォームコア複合パネルの部分斜視図である。
【図１０】 本発明のもう１つの態様に従って構成される強化フォームコア複合パネルの部分斜視図である。
【図１１】 本発明の変形に従って構成される強化フォームコア複合パネルの部分斜視図である。
【図１２】 本発明に係る繊維が巻き付けられたフォームストリップを製造するための装置の線図である。
【図１３】 本発明に従って構成される繊維が巻き付けられたフォームストリップの部分斜視図である。
【図１４】 本発明に従って構成される強化フォームコア複合パネルの部分斜視図である。
【図１５】 本発明に係る繊維が巻き付けられたフォームコアパネルを製造するための装置の線図である。
【図１６】 本発明に従って構成される強化フォーム構成部品の部分斜視図である。
【図１７】 図１６の構成部品を使用する強化フォーム構成部品の部分斜視図である。
【図１８】 図１７の構成部品を使用して本発明に従って構成される強化フォームコアの部分斜視図である。
【図１９】 本発明に従って構成されるもう１つの態様の強化フォームコアの部分斜視図である。

Claims (20)

1. 硬化可能な樹脂の注入に適合しており、且つ対応する表皮に取り付けるのに適合している対向しているコアパネル表面を有する、繊維強化コアパネルであって、
   前記コアパネルが、低密度独立気泡材料の複数の細長いストリップを有しており、
   前記ストリップの各々の周りに、繊維状ロービングの第１層が螺旋状に巻き付いており、
   複数の前記ストリップ及び前記ロービングが連結して、前記コアパネルを形成しており、且つ
   前記ストリップの各々が、内側横方向補強部材を有し、且つこの内側横方向補強部材が、ウェブ状であり、前記対向しているコアパネル表面の間において長手方向に互いに間隔を空けて横方向に拡がっており、且つ前記ロービングと接触している、
   繊維強化コアパネル。
2. 前記コアパネルが、前記ストリップの各々において前記繊維状ロービングの第１層の周りに螺旋状に巻き付けられた繊維状ロービングの第２層を有し、且つ前記繊維状ロービングの第２層における前記ロービングが、前記繊維状ロービングの第１層における前記ロービングとは反対の方向に、前記繊維状ロービングの第１層における前記ロービングと交差して、螺旋状に巻き付けられている、請求項１に記載のコアパネル。
3. 前記気泡材料がプラスチックフォームを含む、請求項１又は２に記載のコアパネル。
4. 前記気泡材料がバルサ材を含む、請求項１又は２に記載のコアパネル。
5. 前記コアパネルが、前記繊維状ロービングの第１層に隣接し且つ前記ストリップに沿って長手方向に概平行に延びている連続的な繊維状ロービングを有する、請求項１〜４のいずれかに記載のコアパネル。
6. 前記長手方向に延びている繊維状ロービング及び前記螺旋状に巻き付けられた前記繊維状ロービングが、混成サンドイッチパネルの表皮を形成している、請求項５に記載のコアパネル。
7. 前記コアパネルが、前記対向しているコアパネル表面の間で伸びている複数の補強用支柱の列を含み、且つ前記補強用支柱が、前記ストリップの内部を通っている、請求項１〜６のいずれかに記載のコアパネル。
8. 前記ストリップ内にあり且つ前記コアパネルの前記対向している表面から内側に間隔を空けて延在している、少なくとも１つの内部樹脂分配溝、および
   前記ストリップ内にあり且つ前記溝とつながっている樹脂供給チャネルとしての、前記繊維状ロービング、
   を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のコアパネル。
9. 前記ロービングが多孔質で、硬化性接着剤樹脂を受け取るようにされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコアパネル。
10. 前記ロービングが硬化可能な熱硬化性樹脂又は硬化可能な熱可塑性樹脂を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のコアパネル。
11. 複数の補強用支柱の列が、前記対向しているコアパネル表面の間に延在している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコアパネル。
12. 前記補強用支柱の列が、前記コアパネル表面に対して鋭角に延在している、請求項１１に記載のコア。
13. 前記補強用支柱の隣接している列が、前記コアパネル内で交差している、請求項１１又は１２に記載のコアパネル。
14. 硬化可能な樹脂の注入に適合しており、且つ対応する表皮に取り付けるのに適合している対向しているコア表面を有する繊維強化コアパネルを製造する方法であって、
    低密度独立気泡材料の複数の細長いストリップを提供すること、
    連続的な繊維状ロービングの第１層を、前記ストリップの各々の周りに螺旋状に巻き付けて、繊維強化コアストリップを形成すること、および
    複数の前記繊維強化コアストリップを連結させて、前記コアパネルを形成すること、
    を含み、更に、内側横方向補強部材を形成する工程を含み、ここで、この内側横方向補強部材が、ウェブ状であり、前記対向しているコアパネル表面の間において長手方向に互いに間隔を空けて横方向に拡がっており、且つ前記ロービングと接触している、
    繊維強化コアパネルを製造する方法。
15. 前記連結工程が、下記の工程を含む、請求項１４に記載の方法：
    前記繊維強化コアストリップを所定の長さに切断すること、
    前記コアストリップを、連続的に且つ横方向に並べ、且つ隣接する前記コアストリップが前記繊維状ロービングによって隔てられるようにして、連続コアパネルを形成する装置に通すこと、
    表皮材料を、前記連続コアパネルの対向している表面に隣接させて、前記装置に通すこと、
    前記コアパネルの対向している表面に、前記表皮材料を取り付けて、連続混成サンドイッチパネルを形成すること、
    前記連続混成サンドイッチパネルを、所望の長さの連続混成サンドイッチパネルに切断すること。
16. 表皮要素として機能する長手方向繊維状ロービングを、前記連続ストリップの対向している表面に適用する、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 繊維状ロービングの第２層を、前記ストリップの各々の上の前記繊維状ロービングの第１層の周りに螺旋状に巻き付けて、前記繊維状ロービングの第２層における前記ロービングが、前記繊維状ロービングの第１層における前記ロービングとは反対の方向に、前記第１層における前記繊維状ロービングと交差して、螺旋状に巻き付いているようにする工程を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 連続的な繊維状ロービングを、概平行且つ連続的に、前記螺旋状に巻き付けられた繊維状ロービングの第１層に隣接する前記ストリップの各々の長手方向に沿って向ける工程を含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記対向するコアパネル表面の間にある繊維状のロービングの束の複数の列を縫って、前記コアパネル内に補強用支柱を形成する工程を含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記ストリップの内部に、前記コアパネルの対向している表面から内側に間隔を空け、且つ前記繊維状ロービングと隣接させて、樹脂分配溝を形成することを含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。

Images