JPH04506942A - 超軽量ｓｄｉシステムのためのフィルムベース複合構造物 - 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】 超軽１１ｓＤＩシステムのためのフィルムヘース複合構造物−−雫判一−−−■ −−−、−■−−−−１１阿−胛一−―１．１１．１１．。

関連出願の相互参照 この出願は、「相互貫入（ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ）ポリマー繊維Ｊど 題する１９８９年６月１３日に出願された出願番号第０７／３６５゜８４７号に 関連しており、この出願番号第０７／３６５，８４７号は、「相互貫入ポリマー フィルムＪと題する１９８７年６月２２日に出願された出願番号第０７１０６４ ．７４６号（１９８９年７月４日に発行された米国特許第４．８４５，１５０号 ）の分割出願であり、コノ出１ｉ１号第０７１０６４．７４６号は、１９８５年 ９月２６日に出願された出願番号第０６／７８０，６４８号のＣＩＰである。

１９８７年９月２１日に出願された出願番号第９８，７１０号；１９８８年６月 ７日に出願された出願番号第２０３．３２９号；１９８８年６月１３日に出願さ れた出願番号第２０６，１３７号；　「多軸延伸サーモトロピックポリマーフィ ルムおよび製造方法」と題する１９８８年６月１３日に出願された出願番号第０ ７／２０６，４８４号７１９８８年６月２０日に出願された出願番号第２０９， ２７１号；　「プリント配線板のための多軸延伸サーモトロピックポリマー支持 体」と題する１９８８年６月２０日に出願された出願番号第０７／２０９，２８ １号；および１９８９年６月１６日に出願された出願番号第３６７．４３３号に も関連している。

米国特許第４，５３３，６９２号、第４．５３３．６９３号および第４、５３３ ．７２４号（全てウルツ（ＷｏＨｅ）らに対する）にも関連している。

これらの出願の開示および他の全ての引用従来技術を本明細書の記載としてここ に引用する。

発明の背景 １、発明の詳細な説明 本発明は宇宙基地ＳＤＩシステムのために必要とされるほぼＯの熱膨張率（ＣＴ Ｅ）および高比剛性を有する新規なりラスの構造物に関する。これらの構造物は 、ｉ　ｐｐｍ／　’Ｃ以下、好ましくは０．３ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有し、 アルミニウムを用いて可能な比剛性の２倍以上の比剛性を有する。

さらに、それらは、高温および低温能力（−５０〜１５０°Ｃ）、耐衝撃性、高 い構造防振性、および種々のミソシコン（ｍｉｓｓｉｏｎ）　−特定スリード（ ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｔｈｒｅａｔｓ）に対する残存力を有する。

金属構造物は重く、繊維強化複合材料から製造された慣用の設計構造物は、苛酷 な重量的不利益、高価格、および手間取る二次加工を伴わずに宇宙基地システム に課せられた全要求を満たすことはできない。自己強化規則ポリマーフィルムあ るいは二次材料から製造された微小複合構造物は、超軽量ＳＤＩ構造設計上の要 求条件および高速二次加工のために必要なものを満たすための優れた固有特性お よび改造可能な性質を有している。

ポリーｐ−フェニレンベンゾビスチアゾーノｕ（ＰＢＺＴ）およびポリ−ｐ−フ ェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢ○）は、多くの繊維強化複合材料と同等 またはそれより良好な比強度および比剛性、ＣＴＥならびに他の機械的特性を有 する液晶規則ポリマー物質である。薄膜形態（０，２〜２ミル）の規則ポリマー は、二次材料（エポキシ、ゾル−ゲル、ポリアミド）を含浸させると、非常に有 効な微小複合材料となる。

セクション２に記載するとおり、薄膜ＰＢＺＴによって示された優れた性質を、 宇宙基地ＳＤＩシステム用の堅い超軽量構造物（ＵＬＷＳ）を含む新規なりラス の薄肉構造物に移すことができる。我々は、宇宙基地ＳＤＩプラットホームの寸 法制御を必要とする用途のために、ＰＢＺＴハニカムサンドイッチ構造物がほぼ ０のＣＴＥ（少なくとも０　、３　ｐｐａ＋／　’Ｃ＜らい低い）および高比剛 性を達成し得、グラフディト繊維複合材料の４０〜５０％以上の軽量化が可能で あることを示した。

３４Ｘ１０”インチ（８６３Ｘ１０’ｘ）より大きいコアの比剪断剛性を宵する ＵＬＷサンドイッチ構造（アルミニウムよりも約３０％良好）を設計し、薄い（ ０，００２インチ（０，０５＋＋ｕ）以下）二軸延伸ＰＢＺＴフィルムで二次加 工した。さらに、−５０℃〜＋１５０℃の温度範囲にわたってほぼＯのＣＴＥを 達成した。第１−１表および第１−２表ならびに第１−１図は、これらの特性を 従来技術のグラファイト繊維強化コアおよび市販のコアと比較する。この特定の ＰＢＺＴ構造物は、特に、宇宙において、熱サイクル中の最小撓みおよび寸法安 定性が臨界である場合に有効な用途を有する。

薄い高弾性率ＰＢＺＴフィルムを使用する利点は、数種類のコア材料について第 １〜３図で説明される。従来の準等方性グラファイト強化複合材料は、高い比剛 性を示すが、それらの厚さについては制限される。同一の剪断弾性率およびコア 厚について、厚さ制限されたグラファイト／エポキシ材料の代わりにコア材料と してＰＢＺＴを使用することによってほぼ３８％の軽量化が達成され得る。例え ば、接着剤の量を減少させることによって肉厚のさらなる減少が可能であり、お そら＜５０％またはそれ以上軽量化されるであろう。

これらの構造物は、共に、５ｐｃｆ以下、好ましくは３ｐｃｆ以下の非常に低い コア密度と合わせて、少なくとも７０，０００ｐｓｉの非常に高い曲げ剛性を存 する。この高い曲げ剛性は、薄く作られることができ、したがって１／８インチ または好ましくはそれ以下のセルサイズで利用可能である使用されるフィルムの 固有剛性から、およびコアと同一材料から製造され得る表面板の剛性から生じる 。

ＳＤＩ宇宙基地用途に超軽ｆｉＰＢＺＴコアを適用することによって実現される 軽量化によって、サンドインチ構造物が有意に性能改良される。例えば、より厚 い表面板およびより大きい表面板離隔距離は、ベースライングラファイトハニカ ムコアサンドイッチ以上には重量を増加させずに、トラッキング精度および寸法 安定性を改良するのが可能である。また、薄膜はコア重量を増加させずにセルサ イズをより小さくできる（０．１５インチ以下）。これは表面板リンクリング（ ｗｒｉｎｋｌｉｎｇ）を減少させ、アンテナおよび鏡用途のためのより薄い表面 板を可能にする。

２、　規則ポリマーフィルムの背景 このセクシ１ンでは本発明に関連して非常に関心のある規則ポリ７−フィルムの 概略が説明されるであろう。従来のグラファイト／エポキシ（Ｇ　ｒ／　Ｅ　Ｐ ）または熱可塑性（ＴＰ）複合材料は、高い比剛性を有するが、経済的に、超薄 手（０，０１０インチ（０，２５η）以下）構造材料として加工することができ ない。薄膜ＰＢＺＴは、超薄二軸延伸フィルムとしてＳＤＩ宇宙基地設計につい て必要とされる高比剛性を達成できる。また、剛性、強度、ＣＴＥおよび靭性の ような性質を改造する能力も、このような構造設計を最適化するのに重要である 。そこで、最大比剛性を必要とする一般的な構造物に薄膜ＰＢＺＴを適用するこ とに重点が置かれる。

２．１　フィルムベース規則ポリマーの開発本発明の譲受人であるフォスター− ミラー・インツーボレイテ。

ド（Ｆｏｓｔｅｒ−Ｍｉｌｌｅｒ、　ｌ　ｎｃ、）は、高粘度芳香族複素環式ポ リマーのライオトロピック溶液から二軸延伸規則ポリマーフィルムを製造するた めのフィルム加工技術を開発した。出願番号第０７１０９８゜７１０号参照。第 ２−１図は、２つの硬質棒状ポリマー、すなわちポリ−ルーフエコレンベンゾビ スチアゾール（ＰＢＺＴ）ｔ；よびポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾー ル（ＰＢＯ）を示す。ポリマー分子の骨格における芳香族基および環形剛化因子 （窒素および硫黄を含有する複素環式環）の存在は、その優れた機械的性質およ び高い耐熱酸化性を生じる。フィルム加工に加えて、フォスター−ミラーは、配 回、微小繊ｍ構造およびテキスチャー、ならびに物理的性質を制御するために新 規な溶液加工および処理を開発した。出願番号第０７１０９８．７１０号および 第０７１０６４．７４６号参照。

一般に、本発明の構造材料は、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾ チアゾール（Ｐ　Ｂ　Ｔ）およびポリベンゾイミダゾール（ＰＢｒ）ポリマーな らびにそのランダム序列またはブロック共重合体からなる群から選択されたポリ ベンゾアゾール（ＰＢＺ）ポリマーを含む。ポリベンゾアールポリマーおよびそ の合成はウルツ（Ｗｏｌｆｅ）ら［液晶ポリマー組成物、プロセスおよびプロダ クト（Ｌ　１ｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｃｏｍｐｏｓ ｊｔｉｏｎｓ、　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄＰ　ｒｏｃｊｕｃｔｓ）、１ ９８５年８月６日に発行された米国特許第４，５３３．６９３号コおよびダブリ −・ダブリュ・アダムス（Ｗ、　Ｗ、　Ａ　ｄａｍｓ）ら［硬質棒状ポリマーの 材料科学および機械工学（Ｔｈｅ　ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ 　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｒｉｇｉｄ−Ｒｏｄ　ＰｏｌｙｍｅｒｓＸｖ テリアルズ１ノサーチ・ソサイエティ（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ 　５ｏｃｉｅｔｙ）１９８９）］のような多くの文献に詳細に開示されている。

これらは、本明細書中に資料として引用する。

ポリベンシア／−ルポリマーは、好ましくは、式１（ａ）で示されるＡＢ−ＰＢ Ｚ単量体単位、および／または式１（ｂ）で示されるＡＡ／Ｂ　Ｂ　−Ｐ　Ｂ　 Ｚ単量体単位である複数の単量体単位を含む。

＋（ａｌ　ＡＨ−Ｆｉｘ １（ｅ）　ＡＡ４ＢＪＢＺ ここで、各Ａｒは芳香族基を表す。芳香族基はピリジニレン基のような複素環式 であってよいが、好ましくは、炭素環式である。芳香族基は縮合または非縮合多 環式系であってよい。芳香族基は、好ましくは約３個以下の６員環を含み、より 好ましくは約２個以下の６員環を含み、最も好ましくは１個の６員環からなる。

好適な芳香族基の例としては、フェニレン基、ビフェニレン基およびビスフェニ レンエーテル基が挙げられる。各Ａｒは、１，２，４．５−フェニレン基である のが最も好ましい。

各Ｚは、独立して、アルキル基または水素原子に結合される酸素原子、硫黄原子 または窒素原子である。各Ｚは、酸素または硫黄であるのが好ましい（該ポリマ ーはＰＢＯＳＰＢＴまたはその共重合体であるのが好ましい）。

各ＤＭは、独立して、結合またはポリマーの合成、加工もしくは使用を妨害しな い二価の有機基である。二価の有機基は脂肪族基（好ましくはＣ４〜Ｃ，、）を 含み得るが、好ましくは、二価の有機基は上記芳香族基（Ａｒ）である。各ＤＭ は、好ましくは１．４−フェニレン基または４，４゛−ビフェニレン基であり、 最も好ましくは１．４−フェニレン基である。

各アゾール環の窒素原子および２基は、芳香族基中の隣接炭素原子と結合してお り、その結果、芳香族基と縮合した５員アゾール環が形成される。

ＡＡ／ＢＢ−ＰＢＺ単量体単位中のアゾール環は、ポリベンゾチアゾール類およ びポリベンゾオキサゾール類（Ｐ　ｏｌｙｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｅｓａｎｄ 　Ｐ　ｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅｓ）、ｌ　ｌ　Ｅｎｃｙ、　Ｐｏ１ｙ、　 Ｓｃｉ、　ａｎｄ　Ｅｎｇ、６０１．６０２（ジェイ・ウィリイ・アンド・サン ズ（Ｊ、Ｗｉｌｅｙ＆５ｏｎｓ＞　１９８８）に開示されているように、互いに 対して／スーまたはトランス−位であってよい。これは本明細書中に資料として 引用する。

ポリベンゾアゾールポリマーは、硬質棒、半硬質捧または軟質コイルであってよ い。ＡＡ／ＢＢ−ＰＢＺポリマーの場合は硬質棒であるのが好ましく、ＡＢ−Ｐ ＢＺポリマーの場合は半硬質棒であるのが好ましい。ＡＡ／ＢＢ−ＰＢＺ単量体 単位からなるのがより好ましい。非常に好ましい単量体単位の例を式２（ａ）〜 （ｅ）に示す。

最も好ましいポリベンゾアゾールポリマーは、式２（ａ）で示される単量体単位 （ンスーＰＢＯ）または式２（ｃ）で示される単量体単位（ｌ−ランス−ＰＢＴ ）からなる。

各ポリマーは、平均して、好ましくは少なくとも約２５個の単量体単位、より好 ましくは少なくとも約５０＠の単量体単位、最も好ましくは少なくとも約１００ 個の単量体単位を含有する。２５℃でメタンスル十ン酸中のシス−ＰＢＯまたは トランス−ＰＢＴの極限粘度数は、好ましくは少なくとも約１０ｄＬ／ｇ、より 好ましくは少なくとも約２０　ｄ　Ｌ／９、もつとも好ましくは少なくとも約３ ０６Ｌ／９である。

本明細書中の実施例は主にＰＢＺＴ構造物に関連しているが、ＰＢＯはしばしば ＰＢＺＴと互換性である場合に利用可能でもある。

ＰＢＯはダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａ ｎｙ）から商業的に入手可能である。米国特許第４．７７２．６７８号、第第４ ，７０３，１０３号、第４．５３３，７２４号、第４．５３３，６９２号、第４ ．．２２５，７００号、第４，１３１，７４８号および第４゜１０８．８３５号 は、ＰＢＯおよびＰＢＺＴの製造に関連する関心事である。

ヘキストーセラネス（Ｈｏｅｃｈｓｔ−Ｃｅ）、ａｎｅｓｅ）から入手可能であ り、ナフタレン−ベース芳香族コポリエステルであるベクトラ（Ｖｅｃｔｒａ） （商ｆ）、またはアモコ・パフォーマンス・ポリマーズ（ＡＪｏｃ。

Ｐ　ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｐ　ｏｌｙｍｅｒｓ）から入手可能であり、ビスフ ェノール−ベース芳香族コポリエステルであるキシダー（Ｘｙｄａｒ）（商標） のような芳香族ポリエステル類を全体として含むサーモトロピックポリマーも利 用可能である。

二軸延伸ＰＢＺＴフィルムは、高い強度および剛性（引張強さ２５０Ｋｓｉ（１ ，７２ＧＰａ）および引張弾性率２５Ｍ５ｉ（１７２ＧＰａ））の性質を呈する 。それらは、制御可能なＣＴＥ（−１，０〜＋２０ｐｐｍ／”Ｃ）および４００ ’Ｃ以上の顕著な耐熱酸化性を有する。ＰＢＯ繊維についてダウ・ケミカッ喧Ｄ ｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）から人手した予備データに基づいて、ＰＢＯはＰＢＺ Ｔよりもさらに高い比弾性率を有すると思われる。０．００１５インチ（０，０ ４＋ｕ）の薄いＰＢＺＴフィルムの性質および特性の制御は、繊維または織布よ りも約１０〜１００倍小さい微小複合材料レベルで機械工学によって行われ、そ の結果、高性能の超薄構造物が得られる。延伸は、ＳＤＩ宇宙基地構造物の要求 性能に因って、高−軸（±１０度）から準等方性（±４５度）まで変化し得る。

グラファイト／エポキシ一方向複合材料と一緒にＰＢＯおよびＰＢＺＴフィルム の性質を挙げている第２−１表は、これらの超薄規則ポリマーフィルムの顕著な 比剛性（強度と弾性率を分けて）を示す。

ＰＢＺＴフィルムの棒状形態は、それらの優れた性質ならびにそれらの超薄複合 材料および積層物に処理される能力の両方についての鍵である。二軸押出フィル ム形態の硬質棒状分子は、第２−２図に略図的に示すように、単層フィルムとし て一緒に積重ねられた−方向プライと同様の相互結合微小繊維網状構造からなる 。このポリマー網状構造の寸法は５０〜１００人のオーダーのサイズであり、加 工処理中、溶質ポリマーまたは未硬化ポリマーのような二次材料によって浸透さ れ得るか、あるいは１００％ＰＢＺＴまたはＰＢＯに完全に強固にされ得る。二 次材料またはマトリックス材料は、使用される場合は、ＰＢＺＴ微小繊維を包封 し、網状構造と共同して作用し、例えば５％〜７０％の二次材料容量％を有する 微小複合材料を形成する。これらの微小複合材料に関する出願番号第０７１０６ ４．７４６号も参照。これらの微小複合材料は、ポリマー網状構造がマトリック ス材料で予備含浸されるという点で、「プリプレグ」として知られている。

ＰＢＺＴ微小度合材料の性質は、使用するマトリックス材料に因って、改造可能 である。出願番号第０７１０６４，７４６号参照。フォスター−ミラー（Ｆ　ｏ ｓｔｅｒ−Ｍｉｌｌｅｒ）が行った試みは、種々のマトリックス材料が、ゾル− ゲル法によって加工されたポリイミド、エポキシおよび石英ガラスを含む様々な タイプの微小複合材料を形成し得ることを示した。含浸処理は、準等方性を有す る積層物を堆積するために隣接Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／マ麿Ｉツクスプライを一緒に接 着するのにも使用され得る。ＰＢＺＴフィルムの表面上へのポリイミドのような 耐熱樹脂の薄いコーティングは、ＰＢＺＴフィルムを接着するための接着剤とし ての役割をし得る。これは、ハニカムコアにおけるノード接着または剛化パネル 上の接合に有用である。

２．２　規則ポリマーフィルムの超軽量構造物への適用構造用途のためにフィル ムベースＰＢＺＴを使用する主な長所の１つは、０．００２インチ（０，０５ｚ ｘ）以下の厚さで高い比剛性を達成し得るフィルムの能力である。管、リブ付パ ネルおよびハニカムサンドイッチ構造物のような薄肉構造物は、構造物の弾性座 屈応力（いわゆる、シェル座屈）に欠けている。この座屈応力は、弾性率に直接 関係しており、一般に、材料の圧縮応力よりも非常に小さい。

かくして、ＰＢＺＴフィルムのような高弾性率低密度の薄い材料は、宇宙基地衛 星構造物のために必要とされる。

ＳＤＩ構造物のために等方的に平衡している８プライ纜合材料積層物を使用する 場合、高剛性、中強度、最小厚み（最小厚みか０．０４０インチ（］、　、　Ｏ ｘｍ）である）用途のために、超薄ブライが必要とされる。しかしながら、宇宙 構造物のための将来的要求は、同様に平衡している６または８プライ積層物につ いて０．０１０インチ（０２５ｕ）以下の厚さを必要とするであろう（上）。高 弾性率のトウまたはヤーンを塗布し取扱うのは困難であるので、これらの繊維強 化シートの製造コストは非常に高い。ＰＢＺＴフィルムは、従来のグラファイト −繊維プリプレグよりも８倍薄い（０，００５インチ（０゜１、２７　ＭＭ）以 下）超薄の準等方性材料として比剛性３．２Ｘ１０”インチを越えることができ る能力を有する。これによって、薄く、寸法的に安定な、高剛性構造物が二次加 工され得るであろう。

高強度および高弾性率の炭素繊維強化複合材料（エポキシおよび熱可塑性樹脂） はＳＤＩ宇宙基地システムにおいて重要な役割を果すであろうが、革新的な新し い設計も必要とされるであろう。これらの新しい構造物のいくつかを第２−３図 に示す。

宇宙基地システムのためのＳｌｌ要求の重点は宇宙基地インターセブター（ＳＢ Ｉ）から宇宙監視・追跡システム（ＳＳＴＳ）に変わった。これらの大きい箱型 構造物およびプラットフォームは低質量かつ高寸法安定性のものでなければなら ない。新しい革新的な構造設計は一次構造材料として高弾性率の薄膜ＰＢＺＴを 使用することによってのみ実現化され得る。金属は重すぎ、繊維複合材料は厚す ぎる。

セクション３において、我々は、コア材料としてＰＢＺＴを使用する薄肉超軽量 ハニカムコアの設計および二次加工を説明する。該コアは、宇宙監視・追跡シス テムの要求に適合する高い剪断剛性（５ｐｃｆコア密度で９８Ｋｓｉ）および低 いＣＴ　Ｅ　（０，３ｐｐａ＋／’Ｃ）を有する。

さらにまた、ＵＬＷ　ＰＢＺＴハニカムサンドイッチ構造物は、フィルムが薄い 繊維強化エポキシプリプレグよりも迅速に製造され得るので、生産可能な速度で の生産性についての可能性を有する。

図面の簡単な説明 第１−１図は、５．０ｐｔｊ密度の従来のコアと比較してＰＭＲ−１５／ＰＢＺ Ｔハニカムコアの顕著な剪断弾性率を示す棒グラフであ第１−３図は、いくつか のハニカムコアについて、７ＱＫｓｉの有効横剪断弾性率のために必要とされる 最・ト重量を示す棒グラフである。Ｐ　Ｂ　Ｚ　ＴおよびＧ　ｒ／　Ｅ　ｐコア 材料は、１４５度の二軸配向を有する。３ 第２−１図は、各々、２つのライオＪ−ｔコピツク液晶ポリマー、ＰＢＺＴおよ びＰＢＯの化学構造を示す。

第２−２図は、単層ＰＢＺＴフィルムの配向を示す略図である３、第２−３図は 、薄肉超軽量構造物のいくつかの革新的な設３１を示す。

第３−１図は、ＰＢＺＴフィルムの二軸平面内配向を示す。

第３−２図は、テカルト座標に引用された場合の複合材料の弾性を示す（旦）。

第３−３図は、実験的なＰ　Ｂ　Ｚ　Ｔ’フィルムに関する延伸角度θの関数と １５での弾性率を示す。

第３−＝４図は、二軸延伸ＰＢＺＴフィルムに関するト：、ｌｘおよびＧ　ｍｙ のプロットである。

第３−５図ｉ；！、・１ニカムコアザンドイノチを示’ｔ。

第３＝６図は、全撓みに対する曲げおよび剪断の個々の寄与を示ｔ。

第３７図は、六角コアについての名称を示ｖ、。

虫３−８図は、セル壁トおよびセルづイズ＋′Ｊ（：Ｉ）関数と１２でＰ　ＢＺ Ｔコアに対する面重量を示す５゜ 第３−１３図は、コア肉厚対セルサイズ比ｔ　ｃ　／　ｄの関数として有効横剪 断剛性を示す。

第３−１０図ハ、理ａｍ　的ニ、ＰＢＺＴおよびＴ−３００／Ｅｐ：’γについ て、コア密度の関数とｔ、　”Ｃコア剪断弾性率を示す。グラファイト／゛７エ ７−ル樹脂（Ｇ「／ｐｈ）の３つの密度のコア剪断弾性率についてのテ”−タボ インドは比較のためである。

第３−１１図は、貫層圧縮を受け工いるノ・二カ人コアを示す。

第３−１２図は、ノ・；カムコアの請面内２′＼ツクリングについての名称を示 オ゛１、 第３−１２図は、ハニカムコアの平面内座屈についての名称を示す。

第３−１３図ココア厚対セルサイズ比の関数としてプし・−１・の全座屈σゎ、 を示す。

第３−１．４図は、微小繊維網状構造を包封するためのＰＭＲ−１５モノマーの 導入を示す。

第３−１５図は、４２０　ＳＳで製造された幅４インチ×長さ６インチのテフロ ン（Ｔｅｆｌｏｎ）被覆波形圧縮成形用金型の斜視図である。

第３−１６図は、金型中のＰＢＺＴ／ＴＳシート上のテフロン棒の配置を示す。

棒によって、ＰＢＺＴ／ＴＳは金型の六角輪郭にされる。

第３−１７図は、各々、（ａ）ＰＢＺＴ／タグティクス（Ｔａｃｔｉｘ）６９５ および（ｂ　）Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ　／　Ｐ　Ｍ　ＲＩ　ｂ　ニツイテ（Ｄ熱成形ス ケシｓ−ルである。

第３−１８図は、−次接着した単層六角シートの斜視図である。

第３−１９図は、完全コアに積重ねる前の断片への単層）＼ニカム切断を示す斜 視図である。

第３−２１図は、純ＰＢＺＴについての荷重−撓み曲線である。

第３−２２図は、ＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５についての荷重−撓み曲線である。

第３−２３図は、純ＰＢＺＴについての荷重−撓み曲線である。

第３−２４図は、Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔａｃｔｉｘについての荷重−撓み曲線であ る。

第３−２５図は、±４５度二軸延伸フィルムについての２つの破損領域を示す。

第３−２６図は、４点曲げ試験用装置を示す略図である。

第３−２７図は、２つのＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５サントイ９．チの４点屈曲につ いての荷重−撓み曲線を示す。

第３−２９図は、貫層圧縮試験用装置を示す。

第３−３０図は、ｐＭＲ−１５／ＰＢＺＴコｙの１ｌＪｉ圧４ｉ［Ｈ，：ついて の荷重−撓み曲線である。

第３−３１図は、一貫性のない接着剤層か薄膜コア壁でいかに局部座屈を誘導す る誘導するかを示す。

第４−Ｌ図は、押出フィルムから最終コアへのフィルム加工の別の方法を示す略 図である。

好ましい具体例の詳細な説明 ３、薄肉ＵＬＷハニカムコア フォスターミラー（Ｆ　ｏｓｔｅｒ−Ｍｉｌｌｅｒ）は、ライオトロピック規則 ポリマーに関する新規フィルム加工方法を開発した。二輪押出しＰＢＺＴフィル ムの性質は、薄い高弾性率構造材料としての有望性を示す。この可能性を実現化 するために、超軽量薄肉ハニカムサンドイッチを設計し、二次加工し、試験した 。セクション３以降は、二軸延伸ＰＢＺＴフィルムの弾性を予想するための概観 を記載する。

この理論の結果を用いて、ハニカムコアについての設計分析が行われた。セフシ コン３，２以降は、堅いハニカムサンドイッチコアを二次加工するためおよびコ アの剛性を試験するために開発された技術を記載する。

３．１　ＰＢＺＴハイカムコアの設計分析薄肉構造物の設計は、ＰＢＺＴの改造 可能な性質の長所を採用している。二輪延伸フィルムは、与えられた構造設計を 最適にするために分子レベルで機械処理される。１０１１インチ以上の高比剛性 、低質量およびほぼＯのＣＴＥのような要求は、薄膜ＰＢＺＴの比特性を剛化お よびディンプル化パネル、ハニカムサンドイッチ、引張−ウェブビーム、薄肉管 および支柱の設計に組込むことによって満水発明の目的の一つは、平面内剛性が 測定され得るように二軸延伸薄膜ＰＢＺＴに微小力学的モデルを適用することで ある。該モデルは、直交異方性積層物に適用されるような古典的な積層板理論（ ２）に基づいており、実験データとの良好な一致を示す。セクション３．１．２ において、我々は、この分析を介して得られた弾性定数がハニカムサントイ、チ 構造物を設計するのにどのように使用されるかを知るであろう。

第３−１図は、フォスター−ミラーの逆転チューブ押出ダイによって押出された ＰＢＺＴフィルムがどのように二軸平面内延伸を呈するかを示す。出願番号第０ ７１０９８，７１０号参照。これによって、我々は、これらのフィルムにおける 硬質棒状ポリマーの分子延伸による剛性およびＣＴＥ性質を改造することができ る。フォスターミラーの予備研究（Ｊ）に基づいて一般化されたモデルは、延伸 角度θの関数として剛性を予想するために２プライ積層物モデルを用いて開発さ れた。

単層二軸延伸ＰＢＺＴフィルムは、±θ力方向延伸された２つの仮想一方向ブラ イ（単ブライ）としてモデル化される。単プライは、ＰＢＺＴ分子の棒状性質に よって高度に延伸され、第３−２図の名称を用いてモデル化され得る。以下の仮 定がなされる：（３）。

−各単ブライは同一の平面内歪みを受ける。すなわち、各単ブライは、相対スリ 、ブがないように上下の層に連結または接着される。各単プライにおいて同一の 歪みを生じるのに必要とされる層間剪断力は層から層に伝達される。平面内弾性 率についての実験データはこの仮定が少なくとも良好な近似値であることを示す ということが報告された（３）。

−各単ブライは、各単層を特徴付けるために使用した４つの弾性定数（Ｅｌ、Ｅ 　＊２ｓ　Ｇ　Ｉ！およびν３．）に関する均一性および二次元的直交異方性と して特徴付けることができる。かくして、第３−１図に示すように、二軸延伸フ ィルムは、縦刃１ｉ（ＭＤ）またはフィルムの軸線に対して＋θおよび一θに配 向された２つの単プライからなるようにモデル化される。

−フィルムは平衡化されている、すなわち、材料の５０％は十〇に配向され、５ ０％は一〇に配向されると仮定される。

−フィルムは充分に薄く、中間平面についての非対称がごくわずかである。この ような非対称によって生じる平面外モーメントおよび曲率は、それらが平面内歪 みの計算に影響を及ぼさないほど充分に小さくとられる。

この分析の目的は、二輪延伸ＰＢＺＴフィルムを特徴付けるのに必要とされる４ つの独立した弾性定数および配回角度θを決定することζ？ある。決定されるパ ラメータは以下のとおりである。

Ｅ　ＩＩ　−縦引張弾性率 Ｅ＊＊　〜　描ヤンク弾性１９ Ｅａ、ｌ＝（”昌、−構製断弾性率 し’＋ｐ＝第１ポアソン比 θ　−ソイ・ルノ・の５ｇ　仰角Ｒ１ 第３−１表ば、単ブライモデル（・一ついて、弾性定数の：パ一つの事例に蟻゛ ついたー、軸；ＩＬ伸″７ヂルム（Ｊ関する計算されたパラメータを示す。

第；つ１４図は、ＩＩＺ　Ａ　＊＞よびト、１６コついて、グラフ形態で結果を 示４″。

事例２は、１月辷：　”ｌ’　４１ブライに−）いて、高い引張弾性率ＥＩＩ” ”　３０八４ｓｉを用いた予想値こ゛ある。、事例１１０曲線はＥ　＋　＋　＝ 　１７　Ｌｉ５ｔについでである。両方のテ゛−夕の組みは、セクシ１ン３．１ ．ｌ（Ａ、１）および：３．１．１（Ａ、２．）ｌこ概略記載される反復法によ っ−こｇ１算し一８剪断弾性率（’、”、、、Ｉ　ｙ　ｙは実験的に測定ｒるの が困難であるので、ν８．として、既知（推定）の定数ト；８およびＥヶを用い て積層板理論を適用した。

第３−３図については、１つの傾向に注目すべきである。θ−・１Ｏ崩からθ− ４５度までの弾性率の減少は、軸外角度θを増大する、−とに伴う岡（１性へ・ の微小繊維の寄与の減少による。後に、我々は、θがθ−（−）Ｉ！′から最大 のθ−４５■になる場合に剪断弾性事搦１．かとの」、うに増大するかを知るで ある・う５．これは、高剪断剛性をイｆずＳハ、二カ／−コアを設計する際ｉＬ ′虫笈な基準となる。

第、”３−３図は、５ぷり定値乏ｐ出した弾性率値の比較を示す４．１０８８と 標識へ１またデータは本発明で使用した純Ｅ”　Ｂ　Ｚ　Ｔフィルス、に関する ものである。、、ｘｘ８８と標識されｌ：データは、１０８８実験の前に行わｉ ’！、、　ｙ；フィルム実験である。二軸延伸ＰＢＺＴ薄膜の軸ノ」向引張弾性 ＄：　Ｅ　、　（ま５．）メスター−ミラー・において測定された。

Ｍ層板理論から、＃ｌ−ｗされたデータは、蔽密ｊこθ−＝　１０度からθ−・ １１５度まで実験データ４：適合する・二とが分が・；）、１伐々υモデルによ 〜ｊζ゛予想されるようなＰ　［３Ｚ　Ｔフィルム実験）　明１　’ｌづ、は、 ＳＤＩシステム用超軽本構造物の最適な設計のたぬに使用され得る１、高四性、 はぼＯのＣＴＥおよび低重量：よ二軸延伸ＰＢＺＴフｆルムの適正な選促（Ｌ。

よって達成され得る。Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔハニカムファ゛り設計Ｉ１、−次加にし、 超軽徹サントイ、千構造への適用について、アルミニウムおよびグラファイトハ ニカムファに対して評価した。

３、１．　］、　（Ａ、、　１　）　反復法による平面内剪断弾性率の測定平面 内剪断弾性率Ｇ　、は、反復法によって算出された。ローズ（Ｒｏｓｅ）（１２ ）によって開発された試験方法［ＡＳＴＭ標準Ｄ３５１８−７６／３．９８２と して採用されたつによって、我々は、±４５度二軸延伸ＰＢＺＴフィルムについ ての引張歪を使用してＧい、を計算することができる。該フィルムは、積層板理 論を使用するソフトウェアＧＥＮＬＡＭが与えられた４つの弾性定数のインプッ トについて軸外性質を計算し得るように±４５度積屑物としてモデル化する。

方程式Ａ−１は、２つの他の弾性定数Ｅ、（縦引張弾性率）およびポアソン比ν 、ｙの関数としての剪断弾性率Ｇ　ｘｙを示す。この関係は、等方性材料（全て の方向で同一の性質）（こついてだけは真実であり続けるが、準等方性材料（Ｅ 　、＝　Ｅ　ｙおよびνえ、＝νＸｌ＋）のような±４５麿単ブライＰＢＺＴ積 層物の平面内応カー歪応答は等方性であると考えられる。これによって、方程式 Ａ−１０Ｇ　ｘｙは、！・″４５度二軸延伸Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ　フィルムについて のＥ８の実験的測定値から算出することかできる。Ｇ　ｘｙは、積層板理論によ って予想される値νｘｙ″と推定値ν、／とを、それらが収束するまで比較する ことによって決定され得る。一般的な反復方法は、まずＧＥＮＬＡＭ中で（±４ ５度）Ｓ積層物を創作し、既知の値Ｅい、Ｅ、を使用することからなる。

Ｇｘ、の初期値は、シ、、’＝０．５を使用して方程式Ａ−１から算出する。以 下のステップを含む。

１、ＧＥＮＬＡＭを使用して（±４５度）５８ｆ層体を創作し、θ＝４５でのν ｘｙ′の計算値を注記する。

２、（θ−４５度について算出した場合に）νｘｙ’がν８ｙ′と等しくない場 合、νい１．ｃおよびνｘｙ′の平均値をめ、Ｇえｙ′の値を計算する： ３、　Ｇｘｙ’を使用して新しい（±４５度）Ｓ積層物を創作し、ν、う・とじ てν８ｙ′の新しい値を注記する。

４、νえＩ＝ν。“の場合は、反復は完了され、Ｇ８ｙが決定される。

他の場合は、ステップ４が満足されるまで、νＸ１１’としてν。■を設定して ステップ２および３を繰り返す。シ、、ｃ＝ν。“の場合は、Ｅ８の計算値はＥ ８の実験測定値と同一であろうということに注意する。これは、この反復法の有 効性を証明する。

積層板理論を使用して、配向θの関数としてＥ、についてＥ　ＩＩ、Ｅｏ、Ｇ１ ．およびν１．を変えることの影響を意味するパラメトリック実験を行った。第 ３−４図のようにプロットされたデータは与えられた配向に対する弾性率値の変 化を示すので、２つの事例研究についての曲線は、ＧＥＮＬＡＭソフトウェアを 使用して得られた。

これらの曲線は、データポイントについての「範囲」を確立した。

両事例において、Ｅｙは３．０Ｍ５ｉとし、ポアソン比０．３を使用した。各事 例について、セクション３．１．１（Ａ、　ｌ）において予め概略説明した反復 法を使用して、新しい値Ｇ　＋ｔを決定した。

ＧＥＮＬＡＭソフトウェアから生じたデータは、第３−１表としてサブセクショ ン３．１で作表する。事例ｉおよび１１についての初期条件は、θ＝０度のＥＩ １１Ｅ□、ＧＩ、およびν１．と分かる。

３．１，２　ＵＬＷ　遺物としてのＰＢＺＴハニカムコア我々は、超薄二軸延伸 ＰＢＺＴフィルムが従来技術のグラファイトハニカムコアよりも優れているハニ カムコアを製造することを示した。すなわち、グラファイトコアと同一の剪断剛 性を有するＰＢＺＴハニカムコアは３４％軽いか、または同一の面密度を有する ハニカムコアの同様の場合には、ＰＢＺＴコアは第１−１図に示すように３３％ 高い剪断剛性を有する。改質フィルムおよびより良好な二次加工技術を用いて、 従来のグラファイト／エポキシコアよりも４０〜５０％の軽量化が得られる。こ の軽量化によって、第１−３図に示したとおり、ＳＤＩ宇宙基地用途のための性 能改良が有意に行われ得る。例えば、ベースライングラファイトハニカムコアサ ンドイッチよりも重量を増加させずに、より厚い表面板および／またはより大き い表面板離隔距離が構造的およびシステム的性能、例えばトラノ牛ング精度、寸 法安定性、低い慣性モーメント、低質量などを増強することが可能である。また 、セルサイズは、より薄い壁を使用して、重量を増加させずに減少し得る。これ によって、光学プラットホーム、ミラーおよび極超短波アンテナのような精密な 表面用の表面板厚が減少される。

超軽量ハニカムコアの設計は、宇宙基地用途に特に適している。

高い比剛性および寸法安定性の一般的な要求に加えて、ＵＬＷハニカムサンドイ ッチは以下のものを有しなければならない。

−できる限り最小の重量で高い剪断剛性を有するコア。これは撓みを最小にし、 固有振動数を高くさせる。

−薄肉コアは、セルサイズを小さく（０，２２５インチ以下）させるために必要 である。表面板ディンプリング（ｄｉａ＋ｐｌｉｎｇ）およびリンクリング（ｗ ｒｉｎｋｌｉｎｇ）が減少し、より薄い表面板材料の使用を可能にする。これに よ７て、ハニカムコアに、精密光学的追跡・監視システムのための安定かつ姑” ′い支持体を提供することができる。

−高い防振性および剛性は、プラットホーム機動またはインクーセブターの発射 によって生じる振動を減じるのに必要である。適切な受動固有防振特性を有して いる構造材料は非常に僅かであるので（１）、これを得るのは困難である。

−圧縮（貢層）強度および圧縮弾性率は二次的考慮である。コアは二次加工中に 表面板の塗布に耐えるのが必要である。プラットホームは発射加速中にのみ苛酷 な荷重（１０〜１５ｇ）を経験するであろう（１）。

−迅速な二次加工および比較的低い材料コストの可能性。ＳＤＩ宇宙建築物の一 部分として配備されるべき多（の構造物は、宇宙ハードウェア製造（１）におい て経験する前には、決して製造可能性および生産可能性のための要求を生じない 。

高い剪断弾性率を達成するためには第３−３図に概略記載された結果に基づいて ＰＢＺＴコアの±４５度配向が好ましい。以下の設計分析において、ハニカムコ アへの適用について、±４５度二輪廻伸ＰＢＺＴフィルムを±４５度バイアス織 りＴ−３００グラフアイト／エボ牛シと比較する。ＰＢＺＴに関するサブセクシ ョン３．１゜１で開発された弾性は、超軽１１ＰＢＺＴハニカムコアの性能を予 想するための重要な材料性質を提供する。

いくつかの構造用ハニカムコアの貫層圧縮および剪断特性を第３−２表に示す。

最近まで、ノーメックス（Ｎ　ｏｍｅｘ）およびガラス繊維のような非金属コア は、アルミニウムコアと比較すると剪断弾性率が低いために高い比剛性を必要と しない用途に限定されていた。ヘクセル（Ｈｅｒｃｅｌ）によって開発されたグ ラファイト／ポリマー（ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ）ハニカムコア は、匹敵するアルミニウムコアの比剪断剛性と一致するかまたはそれよりも優れ ている。

ハニカムサンドイッチ構造物の設計における考察状々の設計分析において、我々 は、第３−５図に示すように２枚の薄い表面板からなるハニカムコアを考察する 。サンドイッチ構造の曲げにおいて、コアは剪断荷重に耐えるように設計される が、フェーシングは引張および圧縮軸方向荷重を担持する。かくして、曲げ剛性 は、下記方程式３−１に示すように２つの成分によって定義される。ここで、Ｄ は表面板への影響であり、Ｎはコアへの影響である。第３−６図は、撓みｙがど のような表面板曲げおよびコア剪断の組合せであるかを示す。

であり、変数は以下のように定義される。

Ｅｒ”表面板の弾性率 Ｇｅ＝コア剪断弾性率 シ＝ポアンン比 Ｐ＝全荷重 ａ＝ニスパ ン＝ココア幅 Ｃ＝ココア深さ に、およびに、＝ビーム荷重に依存する定数ｈ＝全サすドイッチ厚。

コアの最適設計は、重量に対する撓みｙを最小にするであろう；すなわち、我々 はサンドイッチ剛性りおよび剪断剛性Ｎを最大にし、かつ表面板重量およびコア 密度を最小にすることが必要である。

我々の設計比較について、我々はＰＢＺＴおよびグラファイト／エポキシコアを 評価するために同一の表面板材料を考慮した。さらにまた、我々は、表面板の分 離が幾何学の関数であるので、同一の厚さのコアを考慮した。サンドイッチ構造 物の比曲げ剛性は、以下のアプローチを介して改良され得る。

−できる限り薄い、高比剛性を有する表面板を使用すること。

−　より高い断面係数については、より深いコアを使用することによって表面板 離隔距離を増大すること。

−高い剪断弾性率を有するコア材料を使用すること。

本発明の目的は、超軽量構造物を製造することであるので、主たる考慮は、Ｔ− ３００グラフアイト／エポキシシステムの剛性と同様な剛性を有する薄膜ＰＢＺ Ｔコアを用いて低いコア密度を達成するために与えられる。

サントイ・ノチ構造においてグラファイトコアを軽量ＰＢＺＴコアに置き換える と、構造重量を増加させずに、第２および第３アプローチを介して性能改良され る。また、ＰＢＺＴフィルムは超薄であるので、セルサイズはコア密度を増大さ せずに減少させ得る。これは、表面板のディンプリングまたはリンクリングを除 去するという付加利益を存する。光学的追跡・監視システムならびにアンテナ配 列の堅く精密な支持体が可能である。以下の分析は、ＵＬＷサンドイッチ構造物 への適用について、グラファイトコアに対してＰＢＺＴコアを評価する。

ＰＢＺＴハニカムコアの設計 理論的ハニカムコア密度ｐ′。は以下のように定義される（７）；ここで、第３ −７図に示すように、 １ｃｍコア肉厚 ｄ＝ココアルサイズ ｐ＝ココア料密度である。

Ｔ−３００／Ｅｐについてヘクセル（Ｈｅｘｃｅｌ）によって報告された特性（ 第３−２表）（旦）は以下のものに基づく称呼値である：ｐ　’　ｃ＝　５　ｐ ｃｆ ｄ＝０．２５インチ ｐｃ＝０．０５６　ｌｂ／インチ３゜ Ｔ−３００／Ｅｐシステムについて、達成され得る最小コア肉厚はｔｃ＝ｏ、０ ０５インチ（０，１２７ｘｘ＞である。二軸延伸ＰＢＺＴフィルムは非常に薄く 製造することができ、かくして、上記利点に加えて、より小さいセルサイズおよ びより低い密度を有する超軽量ハニカムコアを開発する能力を与える。

薄肉ＰＢＺＴコアの重量長所を示すため、第３−８図のように作図された性能曲 線は、セル肉厚ｔｃおよびセルサイズｄが面重量にどのように影響するかを示す 。ハニカム構造物の単位面積あたりの重量は、下記式によって最適化され得る（ 旦、１追）；ここで、ｐ、およびｔｌは、各々、表面板密度および厚さであり、 ｈｃは全サンドイッチ深さであり、Ｗａａはコアおよび表面板の接着の際に使用 した接着剤の重量である。

ｈｃ、ｐｒおよびｔｌがＴ−３００／ＥｐおよびＰＢＺＴの両サンドイッチ構造 物について同一であると考える。第３−８図への引用は、０．００５インチ（０ ，１２７ｚｘ）の厚さのコア壁を有するＴ−３００／Ｅｐコアをｔｃ＝０．００ １５インチ（０，０４ｘｍ）のＰＢＺＴコアに代えることによって３０％の軽量 化を示す。次に、我々は、超薄ＰＢＺＴフィルムが必要な比剪断剛性を有するハ ニカムコアを製造し得ることを示すであろう。

ＰＢＺＴハニカムコア設計は、グラファイト／エポキシコア材料と同等またはそ れよりも優れている以下の性能要求を強いることによって開発されたニ ー　有効な横剪断弾性率 −コア壁の貫層圧縮による局部座屈 −全体的な平面内弾性不安定性。

±４５度二軸廻伸ＰＢＺＴフィルムの理論剛性を第３−３表に示す。コアの±４ ５度ウェブ延伸設計は、該フィルムから得られる最大剪断弾性率特性から利益を 得る。ＰＢＺＴコアを、ヘクセル（Ｈｅｘｃｅｌ）のＨＦＴ−Ｇハニカムコアに 対応するＴ−３００グラフアイト／エポキシから作成されたベースラインコアと 比較した。目的は、グラファイト／エポキシコアの代わりに薄肉ＰＢＺＴファを 使用することによって比剛性を最適化することである。

剪断剛性分析 ハニカムコアサンドイッチ構造物についての分析方法において、ビンソンおよび ショア（Ｖ　１ｎｓｏｎ　ａｎｄ　Ｓ　ｈｏｒｅＸ　１０　）は、以下のように 有効剪断弾性率必要する： ここで、Ｇｃは、コア自体の剪断弾性率である。有効横町断弾性率Ｇ″。は、リ ボン方面してあるようにとられ、ここで、第３−７図に示すように、この方向に 沿ってメートが接着される。これによって、Ｗ方向以上の有効剪断弾性率の相対 的増加が得られる。

第３−９図に示される性能曲線によって、以下のコア材料特性を使用して、コア 厚対セルサイズ比（ｔ、／ｄ）の関数として有効横町断弾性率Ｇ′。が得られる ニ ー　±４５度Ｔ−３００Ｇｒ／Ｅｐ（Ｇ、＝４．８５Ｍ５ｉ）−ヘクセル（Ｈｅ ｘｃｅｌ）からの±４５度Ｔ　３００　Ｇｒ／　Ｅｐ（Ｇｃ＝２．９６Ｍ５ｉ、 推定） −±４５度二軸廻伸ＰＢＺＴ（Ｇｃ＝４．６２、第３−３表参照）。

推定値Ｇｃ＝２．９６Ｍ５ｉは、ヘクセル（Ｈｅｘｃｅｌ）のデータＱｌ、＝７ １　Ｋｓｉおよび標準値ｐ’ｃ＝５　ｐｃｆおよびｄ＝０．２５インチに基づく 。典型的な±４５度Ｔ３００Ｇｒ／エポキシ材料（Ｇｃ＝４゜８５Ｍ５ｉ）につ いての曲線は、〈１Ｏ００フイラメントのトウおよびｔｃ〈５ミルに基づく上限 を示し、こけはコアへの二次加工を困難にするであろう。

±４５度二軸延伸薄膜としてのＰＢＺＴは、コア厚対セルサイズし得る。ｔ、＜ ４ミルを達成する第１基準について維持する際に、（ｔ、／ｄ＝ｏ、ｏ　Ｉ　１ ７６について）セルサイズ１／８インチに対してＬゆ□、１．４７ミルが判明す るであろう。

最後に、ＰＢＺＴハニカムコアについて最小有効横剪断弾性率か要求される。こ の基準は、以下の性質を有するＰＢＺＴハニカムコアと一致するニ ー　ｊｃ＝　１．４７ミル ー　ｄ、□＝０．１２５インチ −Ｇｅ≧４　６２Ｍ５ｉ。

これらの性質を有するＰＢＺＴフィルムについての面重量の計算（方程式３−３ ）から、ヘクセル（Ｈｅｘｃｅｌ）のＨＦＴ−Ｇコア（５ｐｃｆ、ｄ＝０．２５ ）よりもほとんど３０％の１１４１軽減を得ることができる。

これは、ｔｃおよびｄの関数としてＷ−Ｗ、ｄについて第３−８図においてグラ フで示された。第３−１０図において、±４５度ＰＢＺＴについての理論的なコ ア密度は、剪断剛性７１Ｋｓｉに対して３゜３ｐｃｆであり、同様な剛性を有す るＨＦＴ−Ｇコアの密度よりも３４％小さいコア密度を得ることか判明する。

貫層圧縮弾性率分析 第３−１１図に示すように、貫層圧縮を受けているハニカムファサンドイソチの 圧縮弾性率は、主としてコア密度ρ。の関数である。

ここで、Ｅｅはコア材料の圧縮弾性率であり、Ｅ’ｃはハニカムコアの貫層圧縮 弾性率である。

コアの高い剪断剛性を得るためにＰＢＺＴフィルムの配向が最大にされるので、 アルミニウムコアと比較して高い圧縮強度または弾性率は要求されない。はぼ− 軸のフィルムは、設計要求が高い圧縮弾性率のコアを必要とする場合にコア材料 として使用されるであろう。５ＤＩＩ造物について、圧縮荷重はハニカムサント イ、チ構遺物を設計する場合の二次的考慮である。

全体的平面内座屈についての分析 ハニカムコアサンドイッチ構造物の全体的な座屈は、サントイ。

チ上の圧縮および剪断応力の両影響を合わせると、重要な設計基準である。複合 板の座屈に関する臨界応力は、以下のようにビンソンおよびシコア（Ｖ　１ｎｓ ｏｎ　ａｎｄ　Ｓ　ｈｏｒｅＸ　Ｉ　Ｏ）によって与えられる：ここで、Ｅ□お よびＥ　ｒｙは、各々、ＸおよびＸ方向のフェーシングのヤング弾性率である。

第３−１２図は、コア高さｈｃ、および加えられた軸方向荷重Ｎ８を横切る幅す の幾何学を示す。ここで与えられた臨界座屈強度σ。１は、直交異方性積層物性 質の影響を考慮する。バラメトリツタ方程式によって決定された定数に、は、曲 げ剛性および剪断弾性率特性に関して実質的に増量因子である（１０）。

ｔｃ／ｄの関数として±４５度二軸廻伸ＰＢＺＴおよびＴ−３０ＱＧｒ／ＥＰシ ステムへの方程式３−６の適用は第３−１３図においてグラフで示される。２つ の事例が考慮される。

１、Ｔ−３０００ｒ／エポキシフエースを有するＴ−３００Ｇｒ／エボキシフア （共に、±４５度バイアス織り）２、Ｔ−３００Ｇｒ／エポキシフェース（±４ ５度バイアス織り）を有する±４５度ＰＢＺＴコア。

事例１および２に関する曲線は同一であるが、超薄材料としてのＰＢＺＴは、Ｇ ｒ／エポキシコアと同一の臨界座屈応力を達成するのが示される。例えば、０． ００２５インチのｔｃおよびｄ＝０．１２５インチを有するＰＢＺＴコアは、称 呼Ｇｒ／Ｅｐコアと同一の臨界座屈強度を達成するであろう。

方程式３−６によって与えられた座屈モードは、サンドイッチ構造物の軸方向（ Ｘ方向）に加えられた荷重に関する。この座屈のモードは以下の条件が適合する 場合に最低の破損モードであろう：ここで、■いはＸ方向に加えられた剪断荷重 である（１０）。

方程式３−７における条件が適合しない場合は、コア剪断不安定性による破損の 可能性がある。これは、ハニカムサンドイワナ構造の全体的な座屈を誘発するの に必要な荷重よりも低い荷重で生じるであろう。ＰＢＺＴおよびＧｒ／Ｅｐシス テムについて、共に、１／１２５のｔｃ／ｄおよび２００　ＫｓｉのσＣ１でこ の下限に達する。この下限は、Ｇｒ／Ｅｐコア肉厚が従来の加工方法によって不 可能な０゜００２インチ（０，０５１ｘｉ）の厚さをなし得る場合に該Ｇｒ／Ｅ ｐコアによって達成され得るだけである。破線で示されたＧ　ｒ／　Ｅ　ｐシス テムに関する曲線の一部分は、コアに関するセルサイズに対する肉厚の最小比を 達成し、しかも少なくとも２００　Ｋｓｉの臨界座屈強度を維持することにおか れた制限を示す。超薄膜としてのＰＢＺＴは、同一座屈強度について、０．１２ ５インチ（３，１８ｊｌｊｌ）に対する０゜００１インチ（０，０２５ｘｚ）程 度の薄さのセル壁を有する超軽量／％ニカムコアに二次加工され得る。かくして 、ＰＢＺＴコア設計は、コア材料の機械的性質よりも可能な最も薄い壁を達成す る能力によって指示される。

３．２　ＰＢＺＴハニカムコアの二次加工このセフシコンには、ＰＢｚＴノ〜ニ カムコアを二次加工する方法が記載される。該工程は３つの基本的な段階＝２軸 延伸フィルムの押出し、二次材料の導入、最終寸法へのコアの堆積および硬化か らなる。”低コスト、高速生産製造についての可能性を示すことに重点が置かれ る。

３．２．１　フィルム加工 極限粘度数（ＩＶ）３０のドープから約１００ｆｔの二軸インフレートＰＢＺＴ フィルム管を押し出す。出願番号第０７１０９８．７１０号を参照。該ドープは 、予め、少な（とも１分間、ベント式二軸スクリ１−押出機中でガス抜きして、 確実に均一化し、気泡を除去する。縦方向（ＭＤ）から２つの異なる延伸、±１ ０度および±４５度にＰＢＺＴフィルムを押出した。凝固および乾燥（出願番号 第０７１０９８．７１０号）による最終的な厚さは１．５±０．７ミルであった 。護管は、「プリプレグ」を形成するために次に記載の樹脂を浸透させた。

３、２．２　二次材料 ＰＢＺＴフィルムにおいて相互貫入網状構造を形成するために２種類の樹脂を選 択した。ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｔ　Ｃｈｅａｉ−ｃａｌ　Ｃｏ、） から入手可能なＴａｃｔｉｘ６９５エポキシ樹脂、ならびに３つのモノマー：（ ａ）５−ｚルポルネン−２，３−ジカルボン酸のモノ−メチルエステル（ＮＢ） ；　（ｂ）４，４°−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、および（ｃ）３．３’、 ４．４’−ベンゾ−フェノンテトラカルボン酸のジメチルエステル（ＢＴＤＥ） の重合反応に基づいているノルボルネニル重ね付加タイプ（ｎｏｒｂｏｒｎｅｎ ｙｌ−１ａｐｐｅｄ　ａｄｄｉｔｉｏｎ−ｔｙｐｅ）ポリアミド樹脂であるハイ ゾル（Ｈｙｓｏｌ）から入手可能なＰＭＲ−１５熱硬化性ポリイミドの両樹脂は 、純粋な形態で良好な機械的性質を示し、優れた耐熱酸化性を有する。さらにま た、これらの樹脂は、微孔性ＰＢＺＴ網状構造に浸透するのに理想的なオリゴマ ー型で供給される。

第３−１４図は、凝固したフィルム中の水がどのようにして溶媒交換工程におい て溶媒に置き換えられるかを示す。１００％水膨潤フィルムをテトラヒドロフラ ン（ＴＨＦ）またはメタノールのような１００％溶媒と漸次的な方法（ｓｔｅｐ ｗｉｓｅ　ｆａｓｈｉｏｎ）で交換して、微孔性ＰＢＺＴ構造物が圧潰するのを 防止する。次いで、開放構造は、モノマーを浸透させ、硬化工程中、フィルム全 体にわたって微小繊維網状構造を包封させる。

軸方向引張および半径方向圧力下、２００°Ｆで５時間、管形炉中で、浸透され たＰＢＺＴ管を乾燥し、過剰溶媒を除去する。乾燥後、護管を取り出し、縦方向 に平板にスリットした。次いで、該樹脂含浸ＰＢＺＴフィルムは、ハニカムコア に二次加工するための準備をした。

３．２．３　ハニカムコアの二次加工 金型は、フォスター−ミラーによって特別に設計され、４２０ステンレスで機械 加工的に作られた。第３−１５図は、２個の金型半型を示す。上方部材および下 方部材は、閉じて端部から見るとｌ／８インチの六角セルに造形される波形溝か らなる。幅４インチＸ長さ６インチ×厚さ１〜１．５ミルのＰＢＺＴシートをテ フロン被覆金型に置いて、１２セル波形シートを得ることができる。

コアの二次加工方法は、い（つかの操作からなる。第１に、２つの４Ｘ６イ７ｆ のＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５（７）シートまたはＰＢＺＴ／Ｔａｃｔｉｘプリプレ グ（一般に、Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓと称する、ここで、ＰＭＲ−１５は準熱可 塑性であると考えられるが、ＴＳは「熱硬化性樹脂」を意味する）をスリット管 から切断する。４×６インチフィルムの２つのシートから、高さ０．５インチの 幅１．５インチＸ長さ３．０インチのコアが得られるであろう。加工処理を完全 にするための段階は、熱成形、−次ノードおよび二次メート接着剤の適用、およ び表面板、例えば−軸（０度）２−ブライグラファイト／エポキシ表面板の接着 を含む。

熱成形 熱成形操作は、ＰＢＺＴフィルム中の樹脂を硬化させて、ＰＢＺＴ／ＴＳシート の六角形を「ロック」する。これを行うために、ＴＳ「プリプレグ」の４Ｘ６イ ンチシート２枚を２個の金型半型の間にｉｆ＜（０，０５０インチの間隙によっ て僅かに離れている）。次いで、第３−１６図に示すように、直径１／８インチ Ｘ長さ８インチのテフロン棒を該シートの開に挿入する。コンブライアントテフ ロン棒の比較的大きい熱膨張性によって、それらは加熱によって膨張し、加工処 理サイクル中にＰ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓフィルムを金型の形状と正確に合致させ るであろう。

次いで、該金型を、例えば、活性冷却を伴うプログラム可能なＭＴＰ１４テトラ ヘドロン（Ｔ　ａｔｒａｈｅｄｒｏｎ）プレス中に置く。第３＝１７図は、各樹 脂システムのために使用した硬化サイクルを示す。

各々の場合、サイクルの全体にわたって該金型に１００ｐｓｉの圧力を加える。

熱成形サイクルの最後に、完全に硬化した波形ＰＢＺＴ／ＴＳシートが得られる 。

１次および２次接着 １次接着は、コアを完全にするために必要とされる２つの接着段階のうちの最初 である。この段階では、２枚の熱成形Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／ＴＳシートが一緒に接着 され、第３−１８図に示すように単層六角シートを形成する。

ノード接着のためにＨｙｓｏｌ　ＥＡ９３４６航空宇宙用接着剤を使用する。こ れは、高い剥離強度および高い剪断強度を有する一成分系ペースト状ビスフェノ ール−Ａ−ベースのエポキシ接着剤である。

該接着剤は２５０’Ｆで１時間のうちに硬化する。

１次接着した単層六角セル状シート 接着のためのＰＢＺＴ／ＴＳシートを製造するため、金型を再度使用して、／− トを心合せし、長さ６インチの接着剤層に沿って均一な圧力を加える。セル壁の 内部への接着剤の滲出を最小にするために、Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓシート間に 直径１／８インチのテフロン棒が再度挿入される。次いで、組み立てられた金型 をテトラヘドロンプレス中に置き、１ｏｏｐｓｉの加圧力下で接着剤を硬化させ る。この方法で、非常に滑らかでばらつきのない接着剤層が達成される。

２次接着 １次接着剤層が硬化された後、第３−１９図に示すように六角セル状シートから 幅０．５インチのストリップを注意深くスライスする。個々のストリップの外面 の外向きフェーシング上に長さ０．５インチの接着剤層に沿って接着剤を塗布し 、次に、個々のストリップを積重ねる。再度、テフロン棒を挿入して、接着ノー ドに接着剤をとどめる。２５０’Ｆで接着剤の硬化を行う。この最終段階で、長 さ０．３インチＸ幅１．５インチＸ厚さ０．５インチｆ７）ＰＢＺＴ／ＴＳハニ カムコアが得られる。

グラファイト／エポキフ表面仮の適用 状々の設計分析に基づいて、表面板材料としてグラファイト／エポキシを選択し た。ＡＳ−４／３５０１−６？Ｉ合材料は、良好に特徴付けられ、０．０５６＋ ｂ／インチ３で、超軽ＩＰＢＺＴ／ＴＳサンドイッチ構造を二次加工するという 我々の目的を完全なものにする。グラファイト／エポキシ表面板の適用は簡単で ある。

表面板もコアフィルム材料から製造され得る。

２つのＡＳ−４／３５０１−６ブリブレグを堆積し、オートクレーブ中で標準硬 化サイクルにしたがって硬化した。一方向パネルを、Ｌ方向に沿って繊維を有す る幅１．５インチ×長さ３．０インチの表面板に切断した。表面板上にＥＡ９３ ４６接着剤の薄いコーティングを塗り、上にコアを注意深く置いた。セル壁の内 部への接着剤の滲出を最小にするために、一度に１枚の表面板だけを適用し、硬 化させた。

グラファイト／エポキシ表面板を有する幅１．５インチＸ長さ２゜０インチＸ厚 さ０．５インチのＰ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓサンドイッチの試料２０個を二次加工 した。６個はＰＢＺＴ／タクティクスタイプであり、残１’）ｌｔＰＢＺＴ／Ｐ ＭＲ−１５であった。

３．３　試験および特性決定 この仕事では、実験値が設計分析の値と相互関係をもつように、Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ ／Ｔ　Ｐサンドイッチ構造物についての試験マトリックスを設計した。純ＰＢＺ ＴおよびＰ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓフィルムについて引張および弾性率特性を測定 して、樹脂によるフィルムの含浸の影響を研究した。剛性は、新規なＰ　Ｂ　Ｚ 　Ｔ／Ｔ　Ｓサンドイワナ構造物の４点曲げ試験から誘導される。また、サンド イッチ構造物を貫層圧縮試験に付して、圧縮弾性率を測定した。最後に、熱機械 的分析によって、サンドイッチ構造物の熱膨張率を決定した。試験が終わり、Ｕ ＬＷ　ＰＢＺＴ／ＴＳサンドイッチ構造物を最適化するための研究が討論される 。

３．３．１　純ＰＢＺＴおよび含浸ＰＢＺＴフィルムの引張試験引張試験は純± ４５軸廻輪延伸ＰＢＺＴフィルムならびにＴａｃｔｉにおよびＰＭＲ−１５樹脂 で含浸されたフィルムの両方について行われた。２組の純ＰＢＺＴフィルムは、 ＴａｃｔｉｘおよびＰＭＲ−１５樹脂を硬化するために使用するサイクル（サブ セクション３．２．２参照）に従って乾燥した状態であり、含浸フィルムに対す る対照として働く。各樹脂に関する硬化サイクルに従って、加圧下で含浸フィル ムも硬化した。これによって、純フィルムおよび処理フィルム間の比較測定が行 われる。

２０に万能材料試験機は、１００ｔｂロードセルおよびクロスヘッド付伸び計を 設備していた。試験は薄いプラスチックシートの引張特性に関するＡＳＴＭ　Ｄ ８８２／１１−８６標準法に従って行われた。該試料に１０％７分の歪速度を加 えた。

引張試験の結果を弾性率値と一緒に第３−４表にまとめて記載する。第３−２１ 図〜第３−２４図は、縦方向（ＭＤ）に試験した純ＰＢＺＴフィルムおよび含浸 ＰＢＺＴフィルムの両方に関する典型的な荷重対伸び曲線を示す。

含浸ＰＢＺＴの弾性率の減少および伸び率の増加は、純ＰＢＺＴフィルムのそれ よりも明らかである。低量（約ｌＯ容量％）で、ＰＭＲ−１５およびＴａｃｔｉ ｘ樹脂は、Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓ微小複合材料の性質への明確な影響を有する 。両フィルムは、弾性率の６０％以上の低下を示す。重要なことは、ＰＭＲ−１ ５含浸フイルムについて、引張強度の２４％の低下がＴａｃｔｉｘ　６９５の６ １％の低下に匹敵することだけである。さらにまた、フィルムは、縦方向（ＭＤ ）または横方向（ＴＤ）のいずれで試験されても、同様の引張強度を有するであ ろう。そこで、両含浸ＰＢＺＴフィルムの強度および弾性率の低下にもかかわら ず、ＰＭＲ−１５ポリイミド樹脂は、ＰＢＺＴ微小複合材料のための二次材料と しての有望性を示す。

全試料は、縦方向（または横方向）に対する±４５度軸に沿った剪断において破 損した。いくつかの荷重−伸び曲線上の興味ある特徴に注意する。第３−２５図 は、ＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５引張試験片に関する同様の曲線を示す。破損が生じ る２つの領域がある。領域１は、剪断において破損する（サブセクション３．１ に記載した）２つのＰＢＺＴ　ｒ積層物」の±４５度「単プライＪのうちの１つ を示す。第１単プライが破損した後、より高い剪断強度の第２プライによって荷 重が吸収され、全体的破損か生じるまで加荷重を維持する。

３゜２．２　ＰＢＺＴ／Ｔｐ＋ｙＦイッチｗＩｔ造の４点曲げ試験Ｐ　Ｂ　Ｚ　 Ｔ／Ｔ　ｐサンドイッチ構造物について４点曲げ試験を行った。全ての試験試料 に２プライ一方向ＡＳ−４／３５０１−６表面板を適用した。試験前、コアの寸 法： ｔ、＝１．４７ミル（平均） およびそれらの実重量（Ｇｒ／ｐ表面板を除く）に基づいてコア密度を決定した 。

上記したように、試験片を二次加工して、フラッＩ・サンドイッチ建造物の曲げ 試験に関するＡＳＴＭ　Ｃ−３９３標準法に適合させた。第３−２６図に示すよ うに、試験片を４分の２のスパン点て荷重した。第３−２７図に示す荷重−撓み 曲線から得られたデータを使用して、サンドイッチ剛性、コア剪断強度、および 弾性率を決定した。、撓みは下部の表面板の中央で測定した。ＰＢＺＴ／Ｔａｃ ｔｉｘの３つの試料およびＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５の４つの試料を曲げ試験にか けた。

典型的な試験片に４点荷重をかけると、微小フィブリルの局部座屈および４５度 対角ストリエインコンは、ＰＢＺＴ／ＴＳコア壁テ見られた。これらの弾性不安 定性特徴は、上部荷重棒および下部荷重棒の間の領域に拘束された。これは、コ ア剪断を受ける六角コアサンドイッチの優れた例である。表面板の剥離または表 面板破損のような他の破損モードは見られなかった。これは、表面板材料および 接着剤がＰ　Ｂ　Ｚ　Ｔ／Ｔ　Ｓ材料と適合することを示す。

１３−５１Ｅは、ＰＢＺＴ／ＴＳサンドイッチ構造物のコア密度、剪断強度およ び弾性率を作表する。、ＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５コアは、ＰＢＺＴ／Ｔａｃｔｉ ｘ　６９５コアのものよりも高い剪断強度および優れている剪断弾性率を呈する 。

以下に、コア剪断弾性率Ｇ′ｏの計算方法を記載する。サンドイッチ剛性りは、 ＡＳ−４／３５０１−６表面板材料の典型的な弾性を使用して計算される。方程 式３．１は、最大荷重Ｐおよび撓みｙの　。

式で、剪断剛性Ｎについて解くように書き直すことができる二次に、コア剪断弾 性率ｃｌｏは、サブセクション３．１の下で予め定義された変数を使用して、以 下のように示される（１４１コア剪断弾性率Ｑｌｏの有効性は、ＹＢ（曲げによ る）およびＹｓ（剪断による）による全撓み７丁への寄与を比較することによっ て検定される。すなわち ＹＴ＝　Ｙ、＋　Ｙｓ ハニカムコアの短い試験片形状は、剪断による撓みＹｇが曲げによる撓みＹＢよ りも全体的な撓みＹ、への寄与が大きくなるように特に設計した。すなわち、ｙ ｓ＞ｙＲである。実際、サブセクション３゜１の方程式３，１におけるＹｇおよ びＹａに関する計算によって、Ｙｓ、Ｙｂ比約３．５：１．０か得られる。ＰＢ ＺＴコアは、剪断を受けるビームとして作用する。

第１−１表は、ＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５コアの性質を他の商業的に入手可能なコ アと比較する。コア剪断強度は低いが、我々は、設計分析および試験を通して、 高い剪断弾性率を有するコアが薄膜ＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５を用いて達成され得 ることを示した。３４×１０”インチ（８，６ＸＩＯ’ｌ）の高さの比剪断剛性 が記録された。さらにまた、ノード接着における接着剤の大量使用は、改良され た比剛性に対するコア重量をさらに減少させる。０．００１５インチの厚さのコ ア壁および０．１２５インチのセルサイズを有するＰＢＺＴコアの理論コア密度 は、３．ｌ９ｐｃｆである。しかしながら、これは、接着剤の重量を考慮しない 。Ｈｙｓｏｌ　ＥＡ９３４６接着剤について５〜７ミルの典型的な接着剤層を使 用すると（１１）、計算は、接着剤を全コア重量の３４〜４０％だけとみなすべ きであることを示す。

例えば、５．６８ｐｃｆのＰＢＺＴ／ＰＭＲ−１５：）７を考える。接着剤含有 量に対してこのコアを最適化すると、重量の２９％減少を得るであろう。４．０ ４．ｐｃｆコアか］１２．６Ｋｓｉの同一の剪断剛性を示す場合、その比剪断剛 性は４０Ｘ１０”インチ以上に有意に増加するであろう。最後に、薄肉（５ミル 以下）ＰＢＺＴコアを、１／８インチまたはそれ以下のセルサイズで二次加工す ることができ、超軽量構造設計の必要とする低コア密度（５ｐｃｆまたはそれ以 下）を達成することができる。薄い高弾性率コア壁および小さいセルサイズは、 表面板リンクリングおよびディンブリングを最小にする。これによって、将来設 計は、ＰＢＺＴまたはＰＢＯのような薄い高弾性率表面板を使用し、さらに重量 減少を与える。

３．３．３　貫層圧縮強度および弾性率貫層圧縮試験は、２つのＰＢＺＴ／ＰＭ Ｒ−１５ハニカムコアについて行われた。両試料は、Ｇｒ／Ｅｐおよび５０５２ アルミニウムコアと比較して、圧縮強度および弾性率の低い値を示す。このサブ セクションでは、設計および二次加工技術の改良によって圧縮強度および弾性率 を改良することについての討論が示される。

第３−２９図は、試料の荷重のために自己アライニングディスクを使用する試験 装置の略図である。長さ３．０インチで幅１．５インチの試料に０．０２５イン チ／分の一定荷重速度をかけた。クロスヘッド何体び計によって撓みを測定した 。定常状態荷重が達成されるまで、試料に荷重する。

観察された低い圧縮強度および弾性率は、ＰＢＺＴコアの設計および手動二次加 工が原因とされ得る。±４５度コア壁は、高い剪断剛性のサンドイッチ構造物を 得るように設計される。高剪断弾性フィルムは、積層板理論によって予想される ように、低いヤング弾性率Ｅ　ＩＩを有する。効果は、荷重方向に対して軸外で ある微小フィブリルが荷重に対して非常に小さい耐性を寄与することである。さ らにまた、ノード間のセル壁は、比較的低い応力レベルで座屈し、全セル壁横断 面の均一な応力分配よりも高い応力レベルで７−ドを操作試験標準の見地から、 試験される小さい試料（幅１．５インチＸ長さ３．００インチ）は、２対１の縦 横比（Ｌ対Ｗ）を有する。これは、大きいエツジ影響を導き、荷重中のコアのエ ツジの不安定性を導き、結果として荷重に対する低い耐性を導く。標準法は、こ れらの影響を最小にするために少なくとも４Ｘ４インチである試料サイズを必要 とする。

最後に、コアに表面板を接着させるために網状接着剤を使用しないので、手製の コアは応力集中を有する。第３−３１図（ａ）および（ｂ）は、一貫性のない接 着剤層が貫層圧縮中に荷重する不均等の応力によってどのように薄膜コア壁の局 部座屈を導くかを示す。

３、３．４　熱膨張率 平面外方面で、ＰＭＲ−１５およびタフティクス含浸ハニカムサンドイッチコア について熱膨張率（ＣＴＥ）を測定した。試料は、−５０’Ｃ〜＋１５０℃の幅 広い温度範囲にわたってほぼＯのＣＴＥ挙動を示す。

ＡＳ−４／３５０１−６表面板を有するバルクＰＢＺＴノ＼ニカムサンドイッチ コアからセル軸方向に沿って切断することによって０゜０６２５インチ平方（４ ０，３＋ｕつの試料を抜出し、修飾した石英ガラス試料ホルダー中に設置した。

パーキン−エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅ　１ｍｅｒ）熱機械的分析器（ＴＭＡ） を用いて−５０から＋１５０°Ｃまで、セル軸方向のＣＴＥを測定した。第３− ７表は、他のノ〜ニカムコアに対する２つの試料についてのＣＴＥ測定の結果を 比較する。

ＳＤＩ宇宙基地用途のためのブラットホームの寸法制御は、高い比剛性およびほ ぼＯのＣＴＥを有する材料を必要とする。構造材料としてＰＢＺＴを使用するハ ニカムコアサンドイッチ構造物は、これらの目的を達成し得る。高い比剪断剛性 （３４Ｘ１０’インチ）に加えて、我々は、はぼＯのＣＴＥがＰＢＺＴハニカム サンドイッチ構造物について可能であることを示した。

４、結論 我々は、設計および試験を通して、高い比剛性を有する超軽量ノーニカムサンド イッチコアが超薄二軸延伸ＰＢＺＴフィルムから二次加工され得ることを示した 。該寸法安定なコアによって、一定の熱サイクル下、ブラットホームに設置され た追跡・監視システムの精度および精密度が維持される。迅速な二次加工および スケールアップの可能性は、最適な重量の接着剤および接着する際のコンシスチ ンシーが応力集中およびコア壁での局部座屈破損の固有領域を除去するので、剛 性を増強するであろう。

４．１　ＰＢＺＴハニカムコアの別の具体例ＰＢＺＴハニカムコアは、上記の、 ライオトロピック溶液からＰＢＺＴおよびＰＢＯのような薄い二軸延伸規則ポリ マーフィルムを加工するためのフｔスター−ミラーの技術を含む従来の利用可能 な二次加工技術を用いて、低コスト、高速生産製造のためにスケールアップされ 得る。高速パーソナルコンピューター（Ｐ　Ｃｓ）、マイクロプロセッサ−およ び従来のセンサーは、二軸押出規則ポリマー（サーモトロピックおよびライオト ロピック液晶ポリマーの両方）の「スマートな（ｓｍａｒｔ）Ｊ加工のために使 用され得る。フィルムの配向および加工条件プラスフィードパ／クループのきつ い制御によって堅い超軽量構造物に後処理するために高性能高品質フィルムが押 出される。

他の連続波形法を使用することができる。例えば、超軽量コアを二次加工するた めの第４−１図に示す波形法は、含浸、熱成形、接着剤塗布および最終コアのた めの積重ねを介して、高い生産速度で、押出フィルムを得る。エフサイマーレー ザーおよび高圧水噴射のような新規な切断器具によって、機会加工されるべき複 雑な輪郭を有する薄肉ハニカムコアはパラボラアンテナ（ｐａｒａｂｏｌｉｃ　 ａｎｔｅｎｎａｄｉｓｈｅｓ）、光学的に平坦なベンチおよびアレイの要求に応 じた厳格な幾何学的耐性にされる。

ＰＢＺＴおよびＰＢＯのような規則ポリマーフィルムは、それらの強度および剛 性に関して、含浸加工によって改質され得る。実験的に決定された規則ポリマー フィルムの弾性定数によって、それらの挙動と積層板理論との直接的な比較が行 われる。含浸フィルムの樹脂含有量を変えて、使用した樹脂の容量％の関数とし て性質損失の量を決定することができる。熱膨張率にも影響を及ぼし得る。より 高い樹脂含有量は、使用した特定の樹脂系に依存して、ＣＴＥをより高くまたは 低くする。最後に、ＰＭＲ−１５のような種々の高性能、準熱可塑性樹脂は、適 合マトリックスとして有用である。これらの変形は、ＵＬＷ構造物の性能をさら に改良する可能性を有する。

より大きいコアサイズ（６Ｘ　６インチまで）は他の剛性を制御させ得る。平面 内座屈およびプレート剪断性能を改良することができる。

二次加工コアおよび大きい試料サイズの改良は、貫層圧縮弾性率を改良するであ ろう。種々の延伸および厚さを有するコア壁は、設計分析の予想を試験するため に、特定の要求性能に依存して、特定され得る。最後に、種々の表面板材料をコ アに適用して、種々のサンドイッチ剛性を得ることができる。小さいセルサイズ （０，１２５インチまたはそれ以下）が現在可能であるので、比剛性のさらなる 改良のために、すでに超軽量であるＰＢＺＴコアに、ＰＢＺＴまたはＰＢＯのよ うな超薄表面板材料を適用することができる。

高弾性率の規則ポリマーフィルムは、宇宙基地ＳＤＩシステムの苛酷な要求に適 合する新しいクラスの高性能構造材料を意味する。

規則ポリマーフィルムは、第２−３図に記載するもののような他の独特の設計の 超軽量構造物に適用することができる。

本発明はこれらの特定の具体例に関して記載したが、添付した請求の範囲は本明 細書の詳細な説明によって限定されず、当業者にとっては明らかになるであろう 多くの変形および修飾ならびに他の用途を含んでいる。

ス献 １、アントリウリ、ジェイ・ビー（Ａｎｄｒｉｕｌｌｉ、　Ｊ　、　Ｂ、）ら、 年報；宇宙用途用熱可塑性複合材料（戊旺憇二ヱ二上！Ｌシ耶ｍＬ１肚胆笠ｐＩ ａｓｔｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｆｏｒ　Ｓ　ａｃｅ　Ａｐ　ｌｉｃａｔｉ ｏｎｇ）、オーク６ソノジ・ナショナル・ラボラトリイ（Ｏａｋ　Ｒｉｄｇｅ　 Ｎａｔ’ｌ　Ｌａｂ、）、テネシー州オーク・リッジ、１９８８年９月、第６頁 〜第１５頁、第２０頁、第２９頁〜第３１頁。

２゜ハブリン、ジェイ・シー（Ｈａｐｌｉｎ、　Ｊ　、　Ｃ，）、複合材料入門 書二分析（Ｐｒｉｍｅｒ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：　 Ａｎａｌｙｓｉｓ）、テクノミック・パブリッシング（Ｔｅｃｂｎｏａ＋ｉｃ　 Ｐｕｂｌｉｓｈｉｒ＋ｇ）、１９８４、第１頁〜第３３頁。

３、ルシグニア、アール（Ｌ　ｕｓｉｇｎｅａ、　Ｒ、）、ジエイ・ラシチ（Ｊ 。

Ｒａｃｉｃｈ）およびグブリュ・イシグ（Ｗ、　Ｉ　５ｈｉｄａ）、棒状ポリマ ーの加工（Ｐｒｏｃｅｓｓｉ　ｇ　ｏｆ　Ｒｏｄ−Ｌｉｋｅ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ）、中間報告、１９８３年１０月〜１９８５年、ＡＦＷＡＬ−ＴＲ−８６−４０ ４６゜４、ルシク＝７．アールおよびジエイ・マノコイ（Ｊ　、　ＭｃＣｏｙ） 、大きい鏡支持体用規則ポリ？−（Ｏｒｄｅｒｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｆｏｒ 　ＬａｒｇｅＭｉｒｒｏｒ　Ｓ　ｕｂｓｔｒａｔｅｓ）、最終報告、１９８５年 １月〜１９８６年１１月、ＡＦＷＡＬ−ＴＲ−８７−４０２９゜５、ハリス、と −（Ｈａｒｒｉｓ、　Ｂ、　）、エンジニアリング複合材料６、ツァイ、ニス・ ダブリｓ　（Ｔ　ｓａｉ、　Ｓ　、Ｗ、　）およびエイチ・トーマスＮバーン（ Ｈ、Ｔ　ｈｏｉａｓ　Ｈａｈｎ）、複合材料入門書（Ｉ　ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏ ｎｔｏ　Ｃｏｍｐｏｓｔｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、チク／ミック・パブリッ シング・カンバニイ（Ｔｅｃｈｎｏｍｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏ、）、 １９８０、第１頁〜第９８頁。

７、ブルーン、イーーｘフ（Ｂｒｕｈｎ、　Ｅ、　Ｆ、）、「サンドイッチ構造 および設計」（“Ｓ　ａｎｄｗｉｃｈ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄ ｅｓｉｇｎ”）、飛行機類の分析および設計（Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｄｅ ｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｆ　ｌｉｇｈｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）、トライステート・オフセ ット・カンバニイ（ＴｒｉｓｔａＬｅ　０ｆｆｓｅｔＣｏｍｐａｎｙ）、オハイ オ州シンシナティ、１９６５、第ｃ１２．２頁〜第ｃ１２．７頁。

８、ビッツァ＝、ティー・エヌ（Ｂ　１ｔｚｅｒ、　Ｔ　、　Ｎ、　）およびジ ェイ・ジェイ・カスティ口（Ｊ、Ｊ、Ｃａ５ｔｉｌｌｏ）、ｒグラファイトハニ カム」（“Ｇｒａｐｈｉｔｅ　Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ″）、第３３回国際ＳＡＭＰ Ｅシンポジウムの会報（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｆｒｏａ＋　３３ｒｄ　Ｉ　 ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓ　ＡＭＰ　ＥＳ　ｙｍｐｏｓｉｕａ＋、　１９８ ８年３月７日〜１０日、第７３頁〜第７７頁。

９、ビンソン、ジェイ・アール（ｖｉｎｓｏｎ、　Ｊ　、　Ｒ，）およびニス・ ショアー（Ｓ　、　Ｓ　ｈｏｒｅ）、「平坦なサンドイッチパネルのための構造 最適化方法」（“Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｒ　Ｓ　ｔｒｕｃｔｕｒａｌ　０ｐｔｉａ ｉｚａＬｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｆ　ｌａｔＳａｎｄｗｉｃｈ　Ｐａｎｅｌｓ”）、ニ ー・ニス・ネイバル・エアー・エンジニアリング・センター・テクニカル・リポ ート（Ｕ、　Ｓ、Ｎａｖａｌ　ＡｉｒＥ　ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ 　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ）Ｎ　Ａ　Ｅ　Ｃ−Ａ　Ｓ　Ｌ　−１０８ ３，１９６５゜ １０、ビンフン１ジエイ・アール（Ｖ　１ｎｓｏｎ、　Ｊ　、　Ｒ，）およびシ エロコブスキ−（Ｓ　ｉｅｒｏｋｏｗｓｋｉ）、複合材料およびそれらの構造物 としての用途（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ 　Ｕｓｅ　ａｓ　Ｓ　ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）、ウィリ４’アンド・サンズ（Ｗｉ ｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ）、１９７５、第８２頁〜第８３頁、第１０４頁〜第１１ ３頁。

１１、クラ、ブＯット（Ｋ　１ａｐｐｒｏｔｔ）、ディピッド（Ｄａｖｉｄ）、 ハイゾル・コーポレーション（Ｈｙｓｏｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、パーソ ナルコミニニケーション、１９８９年３月。

１２、　ローゼン、ビー・ダブリ−Ｌ　（Ｒｏｓｅｎ、　Ｂ　、　Ｗ、　）、「 一方面複合材料の縦剪断弾性率の簡単な実験的決定方法」（“Ａ　Ｓｉａ＋ｐｌ ｅ　Ｐｒｏｃｅ−ｄｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｄｅｔｅｒｍ ｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＳｈｅａｒ　Ｍｏｄ ｕｌｕｓ　ｏｆ　Ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ″）、 ジャーナル・オブ・コンポジット−？テリアルズ（Ｊ　、　ｏｆ　Ｃｏｍｐｏｓ ｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、１９７２年１０月、第５５２頁〜第５５４頁。

１３、ツアイ、ニス・ダブリｓ　（Ｔｓａｉ、　Ｓ、Ｗ、’）、複合材料設計（ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｄｅｓｉｇｎ）、ユナイテノド・ステープ・エアー・フ ォース−ｖテリアルズ・ラボラトリイ（Ｕ　ｎ１ｔｅｄ　Ｓ　ｔａｔｅｓ　Ａ　 ｉｒ　Ｆ　ｏｒｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｌ　ａｂｏｒａｔｏｒｙ）、シンク・ コンポジットズ（ＴｈｉｎｋＣｏａ＋ｐｏｇ　１ｔｅｓ）、オノ）イオ州ディト ン、１９８６、第７−１頁〜第７−ｔＳ頁。

１４、シュヴアルツ（Ｓ　ｃｈｗａｒｔｚ）およびロサト（Ｒｏｓａｔｏ）、「 構造サンドイッチ構築物」（“５ｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｓａｎｄｗｉｃｈ　Ｃｏ ｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ”）、複合材料エンジニアリング積層物（Ｃｏｍｐｏｓｉ ｔｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇプレス、１９６０、第１７３頁〜第１７４頁。

第ｉ−を表 ５、０ｐｃｆ、０．５０インチ厚さのコアに基づくハニカムコア特性の比較本４ 点曲げ試験（ＡＳＴＭ　Ｃ−３９３）の結果に基づいた値。他の全ての値は貫層 平面でのプレート剪断試験（ＡＳＴＭ　Ｃ−２７３）に基づいて測定された。

第１−２表 第３−２表 第２−１表 寡目標値 特表千４−５０６９４２　（２４） 第３−３表 第３−１表 第３−４表 注　全ての弾性率値は７．０インチゲージ長さに修正された。

第３−５表 第３−６表 第３−７表 Ｆｉｇ、ｌ−３コア材料厚 （ａ）ポリＰ−フェニレンベンゾビスチアゾール（Ｐ　Ｂ　Ｚ　Ｔ）（ｂ）ポリ Ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）Ｆｉｇ、２−１ Ｆｉｇ−２−３ 縦方向　→− フィルム厚の中間平面についての鏡像対称Ｆｉｇ、３−１ ０　１５ｉ　３０　４５ 縦方向からの配向θ Ｆｉｇ、３３− ３Ｆｉ、３−６ リボン方向Ｌ コア肉厚　ｔ　（インチ） Ｆｉｇ、３−８ 士／ｄ　ｘ　１１０ ０Ｆｉ、３−９ コア密貫ρ（ｐｃｆ） Ｆｉｇ、３−１０ 加荷黴ｒ） Ｆ　Ｉｇ、：’、−１１ セルサイズに対する］Ｔ肉厚　（ｔｃ／ｄ）ｘｌｏｏｐｉｇ、３　１’ｌ’　３ ７６゜。

Ｆｉｇ、３３−２ １Ｆｉ　３３−２ ３Ｆｉ、３３−２ ５Ｆｉ、３−２７ （ｂ） Ｆ　１ｇ、３−３０ （ｂン Ｆｉｇ、３−３１ 加圧力Ｐ 表面板からコア壁への応力の安定な伝達を導（。

（ａ）コア壁に対する表面板の滑らかな網状接着を有するハニカムコア不均一な 応力伝達によって局部座屈が生じる。

（ｂ）コア壁に対する表面板の不均一な接着を有するハニカムコアＦＩＧ、　４ ａ　ＦＩＧ、　４ｂ 〜 ＦＩＧ、２３ ＰＩ（３，３０ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年２月１３日国

Claims (69)

【特許請求の範囲】
1. １．微小インフラストラクチャー中に相互貫入したガラス、セラミック、石英ガ ラス、ポリスルホン、エポキシおよびポリイミドからなる群から選択されたバイ ンダーを有するポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）およびポリ（ｐ− フェニレンベンゾビスオキサゾール）からなる群から選択される規則棒状伸長鎖 状芳香族複素環式ポリマーからなり、該ポリマーが該バインダーで浸透されてポ リマーとバインダーの微小複合材料を形成していることを特徴とするポリマーフ ィルムから形成される構造部材。
2. ２．バインダーが熱硬化性のアセチレンを末端基とするポリイミドである請求項 １記載の構造部材。
3. ３．微小インフラストラクチャー中に相互貫入したガラス、セラミック、石英ガ ラス、ポリスルホン、エポキシおよびポリイミドからなる群から選択されたバイ ンダー前駆物質を有するポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）およびポ リ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）からなる群から選択される規則棒 状伸長鎖状芳香族複素環式ポリマーからなり、該ポリマーが該バインダー前駆物 質で浸透されてポリマーとバインダーの微小複合材料を形成していることを特徴 とするポリマーフィルムから形成される構造部材。
4. ４．バインダーが熱硬化性のアセチレンを末端基とするポリイソイミドである請 求項５記載の構造部材。
5. ５．微小インフラストラクチャー中に相互貫入したガラス、セラミック、石英ガ ラス、ポリスルホン、エポキシおよびポリイミドからなる群から選択されるバイ ンダーを有する規則棒状伸長鎖状芳香族複素環式ポリマーからなり、規則ポリマ ーを含有するドープを剪断応力によって処理して、その中に微小スケール構造の 配向を生じさせ、水性媒体中で凝固させて微小スケール構造を固化させ、該固化 ポリマーの微小構造中にバインダー前駆物質を浸透させ、該前駆物質をバインダ ーに転換することによって製造されることを特徴とするポリマーフィルムから形 成される構造部材。
6. ６．ポリ（バラ−フェニレンベンゾビスチアゾール）およびポリ（パラ−フェニ レンベンゾビスオキサゾール）からなる群から選択される規則棒状伸長鎖状芳香 族複素環式ポリマー、ならびに該ポリマー内に浸透されてポリマーとバインダー の微小複合材料を形成しているガラスバインダーからなることを特徴とするポリ マーフィルムから形成された構造部材。
7. ７．ポリ（パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール）およびポリ（パラ−フェニ レンベンゾビスオキサゾール）からなる群から選択される規則棒状伸長鎖状芳香 族複素環式ポリマー、ならびに該ポリマー内に浸透されてポリマーとバインダー の微小複合材料を形成しているガラスバインダー前駆物質からなることを特徴と するポリフィルムから形成された構造部材。
8. ８．規則棒状伸長鎖状ポリマーからなることを特徴とするポリマーフィルムから 形成される構造部材。
9. ９．ポリマーがポリ−（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）およびポリ− （ｐ−フェニレンベンゾビスチオゾール）からなる群から選択される芳香族複素 環式ポリマーである請求項８記載の構造部材。
10. １０．ポリマーが微小インフラストラクチャー中に相互貫入されたバインダーを 有し、該ポリマーが該バインダーで浸透されてポリマーとバインダーの微小複合 材料を形成している請求項９記載の構造部材。
11. １１．バインダーがエポキシ樹脂である請求項１０記載の構造部材。
12. １２．バインダーがＴａｃｔｉｘ６９５（商標）エポキシ樹脂である請求項１１ 記載の構造部材。
13. １３．バインダーがポリイミドである請求項１０記載の構造部材。
14. １４．バインダーがＰＭＲ−１５（商標）熱硬化性ポリイミドである請求項１３ 記載の構造部材。
15. １５．フィルムが単層二軸延伸フィルムである請求項１０記載の構造部材。
16. １６．構造部材が該フィルムから形成されたハニカムコアからなるハニカム構造 物である請求項１５記載の構造部材。
17. １７．さらにコアに適用した一対の表面板からなる請求項１６記載の構造部材。
18. １８．フィルムが約０．２５ｍｍ以下の厚さである請求項１６記載の構造部材。
19. １９．フィルムが約０．１２７ｍｍ以下の厚さである請求項１８記載の構造部材 。
20. ２０．フィルムが約０．０５ｍｍ以下の厚さである請求項１９記載の構造部材。
21. ２１．フィルムが実質的に０．０３８±０．０１８ｍｍ以下の厚さである請求項 ２０記載の構造部材。
22. ２２．フィルムが実質的に０．０２５ｍｍ以下の厚さである請求項２１記載の構 造部材。
23. ２３．ハニカムコアのセルサイズが約３．８ｍｍ以下である請求項２１記載の構 造部材。
24. ２４．セルサイズが実質的に３．１７５ｍｍ以下である請求項２３記載の構造部 材。
25. ２５．ハニカムコアのセル軸方向の熱膨張率が、約−５０℃〜＋１５０℃までの 範囲にわたって約１ｐｐｍ／℃以下である請求項１６記載の構造部材。
26. ２６．線膨張率が０．３ｐｐｍ／℃以下である請求項２５記載の構造部材。
27. ２７．コア材料が少なくとも約８６３×１０３ｍの比剪断剛性を有する請求項１ ６記載の構造部材。
28. ２８．コア材料が少なくとも約２．５４×１０８ｃｍの比剪断剛性を有する請求 項２７記載の構造部材。
29. ２９．表面板が２プライ一軸グラファイト／エポキシ材料からなる請求項１７記 載の構造部材。
30. ３０．表面板がハニカムコアと同一材料からなる請求項１７記載の構造部材。
31. ３１．表面板が約０．２５ｍｍ以下の厚さである請求項３０記載の構造部材。
32. ３２．表面板が約０．１２７ｍｍ以下の厚さである請求項３１記載の構造部材。
33. ３３．表面板が約０．０５ｍｍ以下の厚さである請求項３２記載の構造部材。
34. ３４．表面板が実質的に０．０３８±０．０１８ｍｍ以下の厚さである請求項３ ３記載の構造部材。
35. ３５．表面板が実質的に０．０２５ｍｍ以下の厚さである請求項３４記載の構造 部材。
36. ３６．構造物の曲げ剛性が少なくとも７０，０００ｐｓｉである請求項１７記載 の構造部材。
37. ３７．コアのコア密度が５ｐｃｆ以下である請求項３６記載の構造部材。
38. ３８．コアのコア密度が３ｐｃｆ以下である請求項３７記載の構造部材。
39. ３９．コアのコア密度が実質的に５ｐｃｆ以下である請求項１７記載の構造部材 。
40. ４０．コアのコア密度が実質的に３ｐｃｆ以下である請求項３９記載の構造部材 。
41. ４１．構造部材がハニカム構造、ハニカムサンドイッチ、剛化およびディンプル 化パネル、剛化またはディンプル化パネルから作成されたモジュール、テンショ ン−ウエブビーム、薄肉管、支柱、およびサインウエブビームからなる群から選 択される請求項１５記載の構造部材。
42. ４２．セル軸方向に配向した複数のセル、および該セル軸方向に対して横方向に 伸長しており、かつセルの開放端部を覆うようにコアに密着した一対の表面板を 有するハニカムコアからなり、ハニカムサンドイッチが少なくとも７０，０００ ｐｓｉの曲げ剛性を有することを特徴とするハニカムサンドイッチ。
43. ４３．コアのコア密度が実質的に５ｐｃｆ以下である請求項４２記載のハニカム サンドイッチ。
44. ４４．コアのコア密度が実質的に３ｐｃｆ以下である請求項４３記載の構造部材 。
45. ４５．セル軸方向に配向した複数のセル、および該セル軸方向に対して横方向に 伸長しており、かつセルの開放端部を覆うようにコアに密着した一対の表面板を 有するハニカムコアからなり、該コアのコア密度が実質的に５ｐｃｆ以下である ことを特徴とするハニカムサンドイッチ。
46. ４６．コアのコア密度が実質的に３ｐｃｆ以下である請求項４５記載の構造部材 。
47. ４７．セル軸方向に配向した複数のセル、および該セル軸方向に対して横方向に 伸長しており、かつセルの開放端部を覆うようにコアに密着した一対の表面板を 有するハニカムコアからなり、該ハニカムコアのセル軸方向の熱膨張率が約−５ ０℃〜約＋１５０℃までの範囲にわたって約１ｐｐｍ／℃以下であることを特徴 とするハニカムサンドイッチ。
48. ４８．線膨張率が実質的に０．３ｐｐｍ／℃以下である請求項４７記載のハニカ ムサンドイッチ。
49. ４９．セル軸方向に配向した複数のセル、および該セル軸方向に対して横方向に 伸長しており、かつセルの開放端部を覆うようにコアに密着した一対の表面板を 有するハニカムコアからなり、フィルムが約０．２５ｍｍ以下の厚さであること を特徴とするハニカムサンドイッチ。
50. ５０．フィルムが実質的に０．０３８±０．０１８ｍｍ以下の厚さである請求項 ４９記載のハニカムサンドイッチ。
51. ５１．１フィルムが実質的に０．０２５ｍｍ以下の厚さである請求項５０記載の ハニカムサンドイッチ。
52. ５２．ハニカムコアのセルサイズが実質的に約３．８ｍｍ以下である請求項５０ 記載のハニカムサンドイッチ。
53. ５３．セルサイズが実質的に３．１７５ｍｍ以下である請求項５２記載のハニカ ムサンドイッチ。
54. ５４．所定の形状を有する少なくとも１つの金型セルを規定する金型を準備し、 該金型内および該金型セル内に熱成形材料を置き、少なくとも１つの金型セルに 対応する位置に熱的に膨張可能な対象物を置き、 該金型、該材料および該対象物を加熱して、該材料を金型セルと同形にさせるよ うに対象物を膨張させ、該材料を硬化させ、それによって所定の形状を有するセ ルを含む熱成形構造物を得ることからなることを特徴とする所定の形状を有する 少なくとも１つのセルを含む構造物を熱成形する方法。
55. ５５．請求項５４記載の方法によって製造された熱成形構造物。
56. ５６．所定の形状を有する少なくとも１つの金型セルを規定し、かつ熱成形可能 な材料を収容し得る金型と、加熱によって膨張させて、金型セル内の熱成形可能 な材料を金型セルと同形にさせ、これによって所定の形状を有するようにするた めの、金型セルに対応する位置で金型に適合するためにサイズ化された熱的に膨 張可能な手段と を組み合わせることを特徴とする所定の形状を有する少なくとも１つのセルを含 む構造物を熱成形するための装置。
57. ５７．一緒になって複数の実質的に六角形の金型セルを規定する２つの金型半型 を有する金型を準備し、２つの金型半型の間でかつ複数の金型セル内に２枚の熱 成形可能な材料のシートを置き、 この２枚のシートの間でかつ各々複数の金型セル内に複数の熱的に膨張可能な棒 を置き、 該棒を膨張させ、該シートを金型セルの六角形と同形にさせ、シートを硬化させ て、一緒に各々セル軸方向に伸長している複数の六角セルを規定する２枚の熱成 形シートを得るために金型、シートおよび棒を加熱すること からなることを特徴とする、各々共通のセル軸方向を規定する複数の六角セルか らなるハニカムコアを熱成形する方法。
58. ５８．材料が微小インフラストラクチャー中に相互貫入されたバインダーを有す るポリ−（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）およびポリ−（ｐ−フェニ レンベンゾビスチオゾール）からなる群から選択される規則棒状浸透鎖状芳香族 複素環式ポリマーからなるポリマーフィルムであり、該ポリマーがポリマーとバ インダーの微小複合材料を形成するためにバインダーで浸透される請求項５７記 載のハニカムコアを熱成形する方法。
59. ５９．熱的に膨張可能な棒がテフロンからなる請求項５８記載のハニカムコアを 熱成形する方法。
60. ６０．金型がテフロンで被覆されている請求項５９記載のハニカムコアを熱成形 する方法。
61. ６１．さらに、セル中への接着剤の滲出を妨害するようにセル内に棒を維持しつ つ、シートの個々の対向面間に接着材料を塗布する第１接着段階によって２枚の 熱成形シートを一緒に接着して六角セル状シートを形成する段階からなる請求項 ５７記載のハニカムコアを熱成形する方法。
62. ６２．さらに、複数の六角セル状ストリップを形成するためにセル軸方向に対し て横方向の切断線に沿って六角セル状シートを切断し、 セル軸方向に対して横方向の平面に沿って複数のセル状ストリップを積重ね、 第２セル中への接着剤の滲出を妨害するために第２接着面に沿ってセル状ストリ ップ間に規定される第２セル内にテフロン棒を維持しつつ、第２接着面を規定す るセル状ストリップの個々の対向面間に接着剤を塗布する第２接着工程によって セル状ストリップを接着すること からなる請求項６１記載のハニカムコアを熱成形する方法。
63. ６３．接着剤がビスフェノール−Ａ−ベースのエポキシである請求項６２記載の 方法。
64. ６４．接着剤がＨｙｓｏｌＥＡ９４３６（商標）航空宇宙用接着剤である請求項 ６３記載の方法。
65. ６５．微小インフラストラクチャー中に相互貫入されたガラス、セラミック、石 英ガラス、ポリスルホン、エポキシおよびポリイミドからなる群から選択される バインダーを有するポリベンザゾールからなり、該ポリマーが該バインダーで浸 透されてポリマーとバインダーの微小複合材料を形成していることを特徴とする ポリマーフィルムから形成される構造部材。
66. ６６．微小インフラストラクチャー中に相互貫入されたガラス、セラミック、石 英ガラス、ポリスルホン、エポキシおよびポリイミドからなる群から選択される バインダー前駆物質を有するポリベンザゾールからなり、該ポリマーが該バイン ダー前駆物質で浸透されてポリマーとバインダーの微小複合材料を形成している ことを特徴とするポリマーフィルムから形成された構造部材。
67. ６７．微小インフラストラクチャー中に相互貫入されたガラス、セラミック、石 英ガラス、ポリスルホン、エポキシおよびポリイミドからなる群から選択された バインダーを有するポリベンザゾールからなり、規則ポリマーを含有するドープ を剪断応力によって処理して、その中に微小スケール構造の配向を生じさせ、水 性媒体中で凝固させて微小スケール構造を固化させ、該固化ポリマーの微小構造 中にバインダー前駆物質を浸透させ、該前駆物質をバインダーに転換することに よって製造されることを特徴とするポリマーフィルムから形成される構造部材。
68. ６８．ポリベンザゾールからなるポリマーフィルムから成形される構造部材。
69. ６９．材料が微小インフラストラクチャー中に相互貫入されたバインダーを有す るポリベンザゾールからなるポリマーフィルムであり、該ポリマーがポリマーと バインダーの微小複合材料を形成するためにバインダーで浸透される請求項５７ 記載のハニカムコアを熱成形する方法。