JPH01201546A - 軽量サンドイッチ構造材料の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は軽量サンドイッチ構造材料を作る方法に関する
。

（従来の技術） 軽量の構造形成材料は、材料を節約する設計即ち軽量が
重要であるすべての場合に使われる。それゆえ軽量構造
材料は航空機又は車両構造に主として使われるけれども
、又構造技術でも使われる。しかし重量の節約とは別に
、機械的安定性即ち強度、負荷能力、及び捩り抵抗はさ
らに、軽量構造材料が作られる必要不可欠な要求である
。

必要な機械的安定性は、いわゆるサンドインチ構造とし
て使われ、この構造では二つの薄い荷重担持カバー層が
使わ扛、これらはよシ厚い、但しより軽い窓材料により
一緒に結合される。

使用分野の如伺により、これらカバー即ち頂層は、金属
、合板、又は繊維強化合成材料で構成され、充填物とし
て、極めて多様の硬質発泡体、パルサ材、又は極めて多
くの材料のハネカム芯材が使われ、その上網目構造を持
つ線条材料も使われる。前記ハネカム、又は網目構造は
、深絞シにより合成レジンで含浸された縦編み生地から
作られる。

さらに、窓材料として、非職織物又は多孔の縫製フェル
トも使われることが知らｎている。

（発明が解決しようとする課題） この構成方法により、重量当りの強度は、鋼の値の数倍
にも達することが出来る。しかし、こｎら構造は常に、
耐火性能、変形性、強度及び耐毒性能に関してすべての
要求に合致しない。

窓材料はカバー層に、例えば接着により接合せねばなら
ず、それゆえサンドイッチ成分の製作時に追加の作業を
必要とする別の欠点がある。芯材とカバー層との接合の
性質は父、構成成分全体の機械的安定性に決足的に影響
し、そｎゆえ要求はしばしば捩シに対する抵抗に関し正
しく合致することは出来ない。

このことは特に、ノ・ネカム構造が窓材料として使われ
る場合であシ、ノ・ネカムは結合領域として、カバー層
に直角のハネカム壁の薄いウェブだけしか持たないから
である。

米国特許第４３３６２９６号は、三次元織物を記載し、
この織物は安定性を増すため、個々の繊維を一緒に固め
るよう働らくプラスチック合成物の中に浸される。この
ようにして、可撓゛構造が得らｎ、車両タイヤを作るの
に使われる。この織物は軽量構造材料として使うことは
出来ない。

英国特許第９９０５５４号は、２層がパイル糸で一緒に
結合される二層織物を記している。例えば安定な板を得
るため、この二重織物はあとの熱処理で硬化する熱硬化
性合成レジンで含浸さｎる。この場合の欠点は追加の含
浸工程である。

米国特許第３６７０５０４号は、重合体の二重織物を記
し、ここでパイル糸は充填物で充たされる二重織物に十
分なだけ離隔さｎる。織物に安定性を与えるものは充填
材料である。

米国特許第３２０７１８５号は、二重織物から成る板を
記し、ここで上部、下部織物の間の結合は貫通する別々
の糸では構成されず、カバー層と同じ織物である。それ
ゆえ、製作に特別の装置が必要である。重合体から作ら
れ九織物を強化するため、前記織物は又、熱処理により
あとで硬化する合成レジンで含浸される。

本発明の基になる問題は、それゆえ、軽量サンドイッチ
構造材料を作る方法を有効にすることであり、この方法
は既知の方法より簡単、迅速、経済的に行なうことが出
来、得られた軽量構造材料は、既知のサンドイッチ構造
材料と、その強度、剛性、捩り抵抗、密度、耐火性能に
おいて少くとも同じ値を持っている。

（！１題を解決するための手段） この問題は次の方法により解決され、この方法では、二
重織物は熱で強化又は硬化する少くとも−りの重合体か
ら成る繊維又は糸から作らｎ、二重織物は織物が強化す
る温度事后処理を受ける。この方法は、熱硬化合成レジ
ンで含浸する追加の方法工程が省略され、それＫより製
作方法をかなシ短縮する利点を持っている。

特定の予定用途に適合する一定の最終製品特性を得るた
め、特定のガラス転移温度と溶解及び分解温度とにより
区別される型の繊維を使うのが好ましい。

（作　用） 繊維は、溶解点と、明確でない２相構造とを持たない物
を使うのが好ましい。すべての重合体が適しておυ、こ
れらは、繊維又は糸に処理することが出来るもの、即ち
ｐｏｌｙｅｓｌ−ｅｒｓ又はｐｏｌｙａｍｉｄｅｓなど
のｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔａ及びｐｏｌｙａｄｄｉ
ｔｉｏｎａｌ製品、又はｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　
。

ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ又はｐｏｌｙｔｅ
ｔｒａｆｌｎｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅなどの重合体であ
る。

もし建物又は構成材料が火災危険領域内で使われる場合
、耐熱重合体が適している。これらには、単素環（ｈｏ
ｍｏｃｙｃｌｉｃ　）又は複素環（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃ
ｉｉｃ　）重合体、特に全芳香属化ｐｏｌｙ−ａｍｉｄ
ｅａ　（ａｒａｍｉｄｅｓ　）　、全芳香属化ｐｏｌｙ
ａｍｉｄｅｓ及び［秩序上しい（ｏｒｄｅｒｅｄ　）　
ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ　Ｊ　（ｃｏｐｏ−１ｙａｍｉｄ
ｅｓ　）　、　ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅｎｅを含むｐｏ
ｌｙａｍｉｄｅｓ　。

秩序上しい構造を持つｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ　ｐｏ
ｌｙａｍｉｄ−ｅｓ、迅速溶解のｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌ
ｉｃ　ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓの重合体、ｐｏｌｙｈｅｔ
ｅｒｏｃｙｃｌｅｎｅの繊維、ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ　
。

ｐｏｌｙｉｍｉｄａｍｉｄｅｓ、　ｐｏｌｙｂｅｎｚｉ
ｍｉｄａｚｏｌｅｓ、　ｐｏｌｙｐｈ−ｅｎｙｌ　ｑｎ
ｉｎｏｘａｌｉｎｅ、　ｐｏｌｙａｃｒｙｌｅｎｅ　ｏ
ｔｈｅｒ、　ｐｏｌｙｏ−ｘｙｄｉａｚｏｌｅｓ、　ｐ
ｏｌｙｔｒｉａｚｏｌｅａ、　ｐｏｌｙｔｈｉａｄｉａ
ｚｏｌｅｓ。

ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ及びｐｏｌｙｑｕｉ
ｎａｚｏｌｉｎｄｉｏｎｅｓ　を含んでいる。その上二
重織物は梯子状（１ａｄｄ−ｅｒ）重合体、特にｂｅｎ
ｚｉｍｉｄａｚｏｌｂｅｎｚｏｐｈｅｎａｎｔｈ　−ｒ
ｏｌｉｎｅの重合体、又はｐｏｌｙｔｈｅｒａｐｈｔａ
ｌｏｙｌ　ｏｘ−ａｌａｍｉｄｒａｚｏｎｅ　、　ｐｏ
ｌｙ　−２，６−ｄｉｐｈｅｎｙｌ　−Ｐ　−ｐｈ−ｅ
ｎｙｌｅｎｅ　ｏｘｉｄｅ又はｐｈｅｎｏｌ　ｆｏｒｍ
ａｌｄｅｈｙｄｅなどのその他の耐熱重合体を有する。

さらに別の実施例によれば、重合体繊維の他に、ｍ１ｎ
ｅｒａｌ繊維、ｃａｒｂｏｎ　ｆ＆維、ｐｏｌｙｃｒｙ
ｓ−ｔａｌｌｉｎｅ無機繊維、ｗｈｉｓｋａｒｓ繊維、
又は金属繊維など無機繊維を織り込むことが出来る。こ
のような無機繊維が設けられた軽量サンドイッチ構造材
料は、特に航空機の初期製作と将来の検査時の再取付け
に有利であり、その理由は将来側部ライニング、壁ライ
ニング、天井板、足台などの織物カバ一部品、仕切シ壁
及び積込みフラップ及び空気供給管などに今まで使われ
ていた熱可塑性プラスチックを軽量構造材料に取換えね
ばならないからであり、この材料はオハイオ州立太字で
開発さｎた熱放出試験（試験番号第１４ＣＦＳ号第２５
部、第１２１部、第２４５９５号、第２５−６１号及び
第１２１−１８９号）に耐えねばならないからである。

寸法が１５０Ｘ１５０■で、有機繊維成分を持つｐｏｌ
ｙａｍｉｄｅ繊維である本発明によるサンドイツチ板は
、３．５Ｗ／ｃｄの熱源により加熱室内で５分間の試験
条件により照射された。加熱室の所で出力値≦６５　Ｋ
Ｗ／ｍ”が測足され、それにより試験要求を満たしてい
た。

さらに別の実施例により、高い弾性係数を持つ重合体フ
ァイバが使われた。

次の重合体を使うことが多分出来る： ｐｏｌｙ　−ｐ　−ｂｅｎｚａｍｉｄｅ　、　ｐｏｌｙ
　−ｐ　−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ　ｔｅ−ｒｅｐｈｔｈａ
ｌａｍｉｄｅ、　ａｒｏｍａｔｉｃ　ｐｏｌｙａｍｉｄ
ｅ　ｈｙｄｒａｚｉｄｅ。

ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、
　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｄｉｐｈｅ−ｎｏｘｙｄ
ｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ及びｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅ
ｎｅ　５ｕｌｆｉｄｅ　０特殊の紡糸、蝙伸、皇后処理
技術により、ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒから作られた列記
した部分的に結晶質の合成Ｍ維により、物理的に修正さ
ｎた形態が得られ、これを軽量構造材料内で使うことが
出来る。

化学的修正繊維も又、結晶化準備性が少ない、なるべく
非晶質繊維の共重合体が、特定重合体に適合する温度処
理のあとでも非晶質構造内に大きく保持される時は、使
うことが出来る。

特定用途に対し、レジンを二重織物の中に組入れること
が出来る。

軽量サンドイッチ構造材料は、又前記重合体繊維又は重
合体系の色々の多くの組合せで構成することが出来る。

織物は又プラスチックの添加又は含浸により追加して安
定化することが出来る。

本発明により、個々の繊維直径はなるべくｌ　ｆｉｍか
ら１０００μｍの間にあシ、使ゎ扛る糸の繊度はなるべ
く１（）デニールがら２２００デニールの間にあるのが
よい。

別のカバーシートにより追加して積層することは、多く
の場合、製作それ自身の中で達成される好都合な広く色
々のカバー面のために省略することが出来る。この軽量
構造材料による別の利点は、前記材料が要素製作の構造
要求に適合が出来ることである。軽＋Ｉｋ構造材料は、
仁れが多頁方向の構造を持っていても望むように作業及
び変形が出来る。この事は可変の構造が広い限度内で可
能である事を意味し、即ち機械的及び物理的特性の不等
性が、材料内の、又は他の材料との、又は大気との起り
得る化学的反応を考えて構造内に特に組入れが出来るこ
とを意味する。

その上、使われる繊維又は糸の性質の如何により、軽量
構造材料はガス、蒸気又は浸透性のある液体である。こ
の事が新しい用途分野を完全に拡げる。

不発明の好適実施例により、−重横糸、二Ｍ横糸、又は
三重横糸玉縁縫いを持つ三次元二重織物が作られる。

このような二重繊物を作るための対応する織機は、５個
又は６個の縦糸、上部及び下部イロ用の基本のとじ縦糸
に適応するよう、−重横糸及び二東横糸布の場合は一つ
のパイル縦糸に、三皇横糸布の場合は二つのパイル縦糸
に適応するよう組立てられる。

シャトルは長手層又は横手層の何れかの二重ひぐちを通
してビーム打ち装置を打ちたたく。

パイル糸を使わずに使われる２個の基本織物（上、下布
）は、特定のあとの用途に対応する間隔で互に織られる
。これら基本、即ち基礎織物は、密度及び長さに関し可
変に作ら扛るパイル縦糸により結合される。パイル縦糸
は一方の基本織物から他に、シャフト又は特殊装置によ
り導かｎ、横切る横糸により結ばれる。機械的、熱的又
は化学的作用による次の強化のあとで、二つの基礎、又
は基本織物は軽量サンドイッチ構造の二つのカバー構造
を形成する。

サンドイッチの中で、パイル縦糸は第３方向の安定性を
設ける。これが最小の密度で最適の機械的特性を達成し
、こｎが強化構造の主要求の一つである。

好適実施例により、二重織物はベロア（ｖｅ−１ｏｕｒ
ｓ　）法により作られる。

織物が強化さｎる完成二重織物の熱皇后処理は、重合体
の非晶質材料のガラス転移温度ＴＧより上の温度で行な
われる。前記温度事后処理の持続も又使われる重合材料
の如何による。

別の実施例によれば、二重織物はこの温度皇后処理の前
、重合体の非晶質材料のガラス転移温度Ｔ、よシ下の温
度で始めて先ず軟化される。この場合同じく、軟化の温
度及び持続は、使わｎる重合体繊維又は糸の如何による
。

使わｎる重合体の性質により、織物を強化するため、織
物は熱処理の前に、長手及び横手方向に延伸され、使わ
れる繊維又は糸のガラス転移点より上の熱皇后処理の間
、織物は収縮させられる。

この事前軟化及びこの温度事后処理の完了時又はその間
に、織物はその上、他の方法で含浸又は化学処理をする
ことが出来る。

予定用途の如何により、予め強化され、又は完成し、及
び次に処理される織物は、板に切断され、又は対応する
金型の中で圧縮される。もし二重織物が事前軟化の后で
金型内で圧縮されるならば、熱挙后処理は圧縮作業とほ
ぼ同一である。

軽量サンドイッチ構造形成部品を圧縮又は、共重合繊維
から成型するため、例えば４００℃までの温度、なるべ
く３３５℃が使われる。圧縮作業は約９０分続けられ、
０．２バールの圧力で行なわれる。

温度、時間、圧力などのすべての助変数は、材料に特有
な、製品に特定なように相互依存する。完成した軽量構
造材料は約２．５　ｍから７０−の厚さを持っている。

しかし他の厚さも使うことが出来る。

（実施例） 図面は、本発明による二重織物１の製作を示し、織物は
、二重織物の厚さを形成する二つのパイルレール９の間
に置かれる。

上部布２と下部布３とは、主縦糸６及び玉縁縫い縦糸５
で、その上下部横糸７と上部横糸８とで形成される。窓
材料を形成するパイル縦糸は４で示される。

使われる型により、軽量構造材料は、板材料として、及
び寸法に切断された材料、又は予め軟化されて、又は全
部収縮及び強化された形状成分として作られ、既知の軽
量構造材料の上に追加の利点を表わす。

製作方法は又、次の処理及びサンドイッチ要素の品質に
関してさらに別の利点を持ち、その理由は従来技術での
カバー層の圧縮で通常発生するガスが、サンドイッチ内
に囲まれず遠くに導かれるからである。経通構造を強化
するのにレジンを使う必要が無い場合を除き、ガス形成
は最小に減少する。

【図面の簡単な説明】

図面は不発明の織物の図解断面図である。 １・・・織物、２．３・・・布、４．５・・・パイル縦
糸、６・・・主縦糸、７．８・・・横糸、９・・・レー
ル特許出願人　メーク−。バリオ、システム、ゲゼルシ
ャフト、ミツト、ベシュレンク ラル、ハフソング

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）軽量サンドイッチ構造材料を作る方法にして、二
   重織物が作られ、その上、下の布はカバー層を形成し、
   その前記上、下布を結合するパイル糸は芯材料を形成す
   る軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、 前記二重織物は、熱で強化する少くとも一 つの重合体から成る繊維又は糸から作られ、前記二重織
   物は前記織物が強化する温度事 后処理を受けることを特徴とする軽量サンドイッチ構造
   材料製作方法。
2. （２）請求項第１項の軽量サンドイッチ構造材料の製作
   方法において、前記二重織物はベロア（ｖｅｌｏｕｒｓ
   ）方法により作られることを特徴とする軽量サンドイッ
   チ構造材料の製作方法。
3. （３）請求項第１項又は第２項の軽量サンドイッチ構造
   材料製作方法において、前記二重織物は一重横糸、二重
   横糸又は三重横糸の玉縁縫いで作られることを特徴とす
   る軽量サンドイッチ構造材料の製作方法。
4. （４）請求項第１項から第３項までの何れか一つの軽量
   サンドイッチ構造材料製作方法において、前記方法は高
   温抵抗重合体が使われることを特徴とする軽量サンドイ
   ッチ構造材料の製作方法。
5. （５）請求項第４項の軽量サンドイッチ構造材料製作方
   法において、前記高温抵抗重合体として、単素環（ｈｏ
   ｍｏｃｙｃｌｉｃ）又は複素環（ｈｅ−ｔｅｒｏｃｙｃ
   ｌｉｃ）重合体が使われることを特徴とする軽量サンド
   イッチ構造材料製作方法。
6. （６）請求項第４項の軽量サンドイッチ構造材料製作方
   法において、前記高温抵抗重合体として、梯子状（ｌａ
   ｄｄｅｒ）重合体が使われることを特徴とする軽量サン
   ドイッチ構造材料製作方法。
7. （７）請求項第１項から第６項までの何れか一つの軽量
   サンドイッチ構造材料製作方法において、前記繊維又は
   糸は高い弾性係数を持つものが使われることを特徴とす
   る軽量サンドイッチ構造材料製作方法。
8. （８）請求項第１項から第７項までの何れか一つの軽量
   サンドイッチ構造材料製作方法において、追加の無機繊
   維又は糸が中に織り込まれることを特徴とする軽量サン
   ドイッチ構造材料の製作方法。
9. （９）請求項第１項から第８項までの何れか一つの軽量
   サンドイッチ構造材料製作方法において、前記繊維は１
   μｍから１０００μｍの直径を持つものが使われること
   を特徴とする軽量サンドイッチ構造材料製作方法。
10. （１０）請求項第１項から第９項までの何れか一つの軽
    量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記糸は１
    ０ｄｔｅｘと２２００ｄｔｅｘの間の繊度を持つものが
    使われることを特徴とする軽量サンドイッチ構造材料製
    作方法。
11. （１１）請求項第１項から第１０項までの何れか一つの
    軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記繊維
    の温度事后処理は、前記重合体の非晶質材料のガラス転
    移温度ＴＧの上の温度で行なわれることを特徴とする軽
    量サンドイッチ構造材料製作方法。
12. （１２）請求項第１項から第１１項までの何れか一つの
    軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記二重
    織物は前記重合体の非晶質材料のガラス転移温度ＴＧの
    下の温度で先ず事前軟化されることを特徴とする軽量サ
    ンドイッチ構造材料製作方法。
13. （１３）請求項第１項から第１２項までの何れか一つの
    軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記二重
    織物は前記温度事后処理の前に長手及び又は横手方向に
    引伸ばされ、それゆえ前記織物は前記温度事后処理の間
    に収縮が出来ることを特徴とする軽量サンドイッチ構造
    材料製作方法。
14. （１４）請求項第１項から第１３項までの何れか一つの
    軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記二重
    織物は前記温度事后処理のあとで含浸されることを特徴
    とする軽量サンドイッチ構造材料製作方法。
15. （１５）請求項第１項から第１４項までの何れか一つの
    軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記二重
    織物は前記事前軟化又は温度事后処理のあとで板に切断
    されることを特徴とする軽量サンドイッチ構造材料製作
    方法。
16. （１６）請求項第１項から第１５項までの何れか一つの
    軽量サンドイッチ構造材料製作方法において、前記二重
    織物は前記事前軟化のあとで、前記ガラス転移温度ＴＧ
    より上の熱の作用で金型の中に圧縮されることを特徴と
    する軽量サンドイッチ構造材料製作方法。