JPH05286064A - ハニカムコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紙類と樹脂からなるハニカムコアにおいて、
機械的物性等の向上したものを提供する。 【構成】 透気度の異なる複数の層からなる合成紙とそ
の合成紙の少くとも一部の層に含浸した樹脂からなるハ
ニカムコア。透気度の異なる複数の層からなる紙でハニ
カムコアを作り、これを樹脂又はその前駆体の液状組成
物に浸漬し、上記ハニカムコアに樹脂を含浸させた後、
引き上げて樹脂を硬化させることにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規なハニカムコアに関
するものである。更に詳細には、特殊な合成紙と耐熱性
樹脂とにより構成された、軽量でかつ高強力のハニカム
コアに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハニカムコアは軽量でかつ高強力
の構造体として有用であり、その素材としては、アルミ
ニウム箔、クラフト紙等の素材が使用されている。例え
ば、アルミニウム箔からなるハニカムコアは強度的に高
い水準にあり、航空機の部材等に使用されている。しか
しながら、このような航空機等の部材においては、さら
に高度な軽量性ならびに強度的信頼性が要求されるよう
になり、さらに軽くて強いハニカムコアの開発が望まれ
ている。

【０００３】一方、クラフト紙を基材とするハニカムコ
アも、軽量かつ安価であるものの、機械的強度の不足及
び温度や湿度による収縮が大きい等の欠点をもってい
る。

【０００４】近年、より軽量でかつ熱的に安定なハニカ
ムコア用基材として、アラミド（全芳香族ポリアミド）
からなる合成紙が注目されている。これはポリメタフェ
ニレンイソフタルアミド繊維とポリメタフェニレンイソ
フタルアミドのフィブリッド（合成パルプ）を混抄して
シート状とした耐熱合成紙を基材としたもので、一般に
は、この合成紙によりハニカムコアを作成した後、これ
にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の未硬化液を含浸さ
せ、しかる後加熱硬化させたものである。

【０００５】ところで、上記合成紙は、一般には、樹脂
の浸透性が乏しいものが用いられる。従って、このよう
にして得られるハニカムコアの性能は合成紙製のハニカ
ムコア表面に後で樹脂を塗布したものと酷似し、その強
度等の物性は合成紙と樹脂との物性で定まるものになっ
ている。すなわち、合成紙と樹脂とを用いて作成したハ
ニカムコアは、通常、合成紙で出来たハニカムコアを未
硬化の樹脂又はその前駆体（原料）からなる液状組成物
に浸漬し、該ハニカムコアを構成する合成紙に樹脂を付
着・含浸させて硬化したものであるが、樹脂が完全には
合成紙中へ浸透せずに、合成紙の全表面を樹脂が覆った
ものとなっている。つまり、樹脂層／合成紙を主とした
層／樹脂層で形成された、いわゆるマイクロサンドイッ
チ構造を形成している。従って、その力学的特性は樹脂
層／合成紙を主とした層／樹脂層の複合体として定ま
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き合成紙と耐
熱性樹脂とを用いたハニカムコアは、その優れた耐蝕
性、耐疲労特性から、近年、航空機材料として盛んに用
いられている。その構造材料としての力学特性も優れた
ものではあるが、航空機の進歩とそれに伴う用途の多様
化等から、航空機等のコストパーフォーマンスが求めら
れ、更なる軽量化を求めて、なお一層の物性向上が望ま
れるようになっている。また、航空機の安全性等から、
一層の難燃化も求められている。

【０００７】本発明はかかる要請に応えようとするもの
であり、合成紙と樹脂とで形成するハニカムコアの利点
を維持しつつ、圧縮強度等の物性が向上した新規なハニ
カムコアを提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の合
成紙とこれに塗布・含浸した樹脂とからなるハニカムコ
アの強度向上について研究の結果、上記合成紙として透
気度の相異なる少くとも２つの層からなる合成紙を用
い、各層への樹脂含浸度を相異ならしめることによっ
て、ハニカムコアの強度が顕著に改善されることを見い
出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明は、透気度の相違する複
数の層で構成された合成紙と、該合成紙の少くとも一部
の層に含浸した樹脂からなることを特徴とする新規なハ
ニカムコアである。

【００１０】かかる新規なハニカムコアは、透気度の相
違する複数の層からなる合成紙でハニカムコアを作成
し、このハニカムコアを樹脂又はその前駆体（原料）を
含む液状組成物中に浸漬して、該ハニカムコアを構成す
る合成紙の少くとも一部の層に樹脂又はその前駆体を含
浸するとともに該合成紙の表面にも樹脂を付着させ、し
かる後、引き上げて加熱すること等によって上記樹脂を
硬化させることにより製造される。

【００１１】本発明において、ハニカムコアを構成する
合成紙としては、繊維（通常は短繊維）と合成フィブリ
ッドとからなる、透気度の異なる２以上の層で構成され
た合成紙を用いるのが普通であり、繊維とフィブリッド
との配合比率が相異ならしめることで透気度に差をもた
せた２以上の層で構成された合成紙を用いるのが好まし
い。

【００１２】合成紙を形成する合成フィブリッドがアラ
ミドのフィブリッドであれば、耐熱性、難燃性に富むこ
と、そして更に主としてポリメタフェニレンイソフタル
アミドのフィブリッドであれば既に工業化されており入
手し易いことから、好ましい。また、短繊維がアラミド
繊維であれば紙としての接着性から高物性の合成紙が得
易く、かつ耐熱性、難燃性に富むことから、特に好まし
く、特にポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維、ポ
リパラフェニレンテレフタルアミド繊維等は既に工業化
されており入手し易いので、実用上好ましい。

【００１３】本発明のハニカムコアは、多くの場合、透
気度の異なる複数の層よりなる合成紙でハニカムコアを
作り、このハニカムコアを樹脂又はその前駆体を含む液
に浸漬し、引き上げて樹脂等を硬化させて得られるが、
該合成紙を波型に成形して凸部を突き合わせて接着して
ハニカムコアとし、このハニカムコアを樹脂又はその前
駆体を含む液に浸漬し、引き上げて樹脂を硬化して得る
ことも好ましい。予め合成紙を樹脂又はその前駆体を含
む液に浸漬し、引き上げて樹脂を硬化してハニカムコア
とすることもできるし、合成紙に樹脂又はその前駆体を
含む液を塗布して硬化し、ハニカムコアとすることもで
きる。

【００１４】このような透気度の異なる複数の層よりな
る合成紙は、例えば抄き合わせで作ることができる。こ
の技法は基本的には公知であり、例えば円網抄紙機を用
いる場合には、複数の円網により異なった透気度になる
複数の湿紙を抄き上げ、これを重ねて接着し、乾燥さ
せ、必要あればこれを熱圧する方法で得ることができ
る。異なった透気度になる湿紙を抄き上げるには、例え
ばフィブリッドと繊維の比率を変えて紙の原料を準備
し、抄紙すればよい。この方法は長網抄紙機・短網抄紙
機等でも実施できる。

【００１５】しかし、透気度の異なった紙、例えばフィ
ブリッド／繊維比率の異なった紙をそれぞれ別に抄造
し、乾燥して紙を得たのち、これらを積層して熱圧しな
がら接着させる方法を採用することもできる。また、当
然であるが、透気度の異なる複数の合成紙を作り、これ
を接着することもできる。なお、透気度の異なる複数の
層のうち、一部は繊維のみの層であってもよく、例えば
繊維の層／パルプの層／繊維の層のような構成にしても
よい。

【００１６】本発明では、このような合成紙を用いてハ
ニカムコアを作成するが、ハニカムコアの作成それ自体
は公知の方法で実施することができる。

【００１７】ハニカムコアに付着・含浸させる樹脂とし
ては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の何れでもよいが、
多くの場合、熱硬化性樹脂が好ましい。このような樹脂
としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビ
ニルエステル樹脂、フェノール樹脂、シクロオレフィン
（例えば「メトン」）樹脂などが挙げられる。また、場
合によってはポリアミド、フェノキシ樹脂等の熱可塑性
樹脂も用いられる。熱硬化性樹脂の場合、未硬化の樹脂
中に予めハニカムコア化した合成紙を浸漬して引き上げ
るか、未硬化の樹脂を塗布、含浸して硬化させる。ま
た、合成紙をそのまま樹脂に浸漬して引き上げるか、合
成紙に樹脂を塗布、含浸して硬化させた後、ハニカムコ
アとすることもできる。

【００１８】熱硬化性樹脂の場合には溶融又は溶解して
用いることができるが、実用上は耐熱性の良い熱硬化性
樹脂を用いることが好ましい。

【００１９】本発明において、上記樹脂又はその前駆体
に、必要に応じて、短繊維又はウィスカーを混入し、ハ
ニカムコアの表面に付着した樹脂層の補強を行なうこと
もできる。かかる短繊維としては、高強度高弾性率のも
のが好ましく、例えばガラス繊維、炭素繊維、アルミナ
繊維、炭化珪素繊維等の無機繊維やアラミド繊維、ポリ
アリレート繊維、高強度ポリオレフィン繊維（例えば高
重合度ポリエチレンと呼ばれる高強度繊維）等の有機繊
維が用いられる。短繊維は樹脂に分散させるため、実用
上短いものが好ましく、せいぜい５mm以下、特に２mm以
下の長さのものを用いる。ミルドファイバーと呼ばれる
ものも好ましい。ウィスカーである場合にはガラス、炭
素、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のウィスカーが用
いられる。樹脂液又はその前駆体液中の短繊維の割合は
短繊維の種類や液の状態等を考慮して適宜選定すればよ
いが、一般には５〜５０重量％が好ましい。

【００２０】本発明におけるハニカムコアの製造におい
ては、例えば合成紙に間隔を設けて平行に糊となる樹脂
を塗布し、半乾して糊の位置をずらして同方向に並べて
積層し、プレス乾燥してこれを展開してハニカムコアを
つくり、予め準備した樹脂又はその前駆体の液状組成物
に必要に応じ短繊維、ウィスカー等を混合した浴に、該
ハニカムコアを浸漬して引き上げ、ハニカムコアに付着
・含浸した樹脂を硬化させて、樹脂／アラミド合成紙／
樹脂からなるハニカムコアとすることが一つの好ましい
方法である。しかし、本発明の主旨より、先に説明した
他のハニカムコアの成形方法や、例えばパイプ状の紙筒
を束ねて接着する等の方法でハニカムコア状の成形物を
得、これに上記樹脂を含浸する等の方法にも応用できる
ことは当然である。

【００２１】また、予め合成紙のハニカムコアを作る場
合、このハニカムコアを接着する際の糊料（樹脂）は、
やや固めのものを用いるのが好ましい。このことは、樹
脂を浸入させるべく構成した層が表面に存在することか
ら、糊料（樹脂）が所定の位置から広がったり、浸透し
て次層と接着したりするのを避けるためには好ましい配
慮である。

【００２２】

【発明の効果】上述の如き本発明によれば、ハニカムコ
アが、樹脂層／樹脂の浸透度の異なる複数層からなる合
成紙／樹脂層のマイクロサンドイッチ構造体からなるた
め、力学的特性、特に圧縮強度の優れたハニカムコアが
得られる。また、樹脂に無機の短繊維、ウィスカー等を
添加することで、難燃性も向上させ得る。特に、合成紙
と樹脂の割合が後者の比率が多い場合、格別好ましい結
果が得られる。

【００２３】

【実施例】次に実施例をあげて本発明を詳細に説明す
る。これらは本発明の具体例を示して説明するためのも
のであって、本発明の範囲を制限するものではない。な
お、例中において単に「部」とあるは重量部を表わす。

【００２４】

【実施例１】 （ａ）合成紙の準備 特公昭４７―１０８６３号公報記載の方法に基づいて界
面重合法でポリメタフェニレンイソフタルアミドのポリ
マーを製造した。Ｎ―メチル―２―ピロリドンに溶解し
て測定した固有粘度（Ｉ．Ｖ．）は１．３５であり、無
機塩類を含まないものである。

【００２５】このポリマーを特公昭４８―１７５５１号
公報に記載の方法に従って繊維とした。繊維の強度は
４．５ｇ／de、伸度は１８％であった。これを長さ６mm
に切断した。

【００２６】同様に上記のポリマーを特公昭５２―１５
１６２１号公報に記載の沈澱装置（直径１５０mm）を用
いてフィブリッドとした。得られたフィブリッドの濾水
度はカナディアン濾水度で１１０mlであった。

【００２７】上記フィブリッドと繊維とを８０／２０の
重量比で混合して、大形のタッピー型抄紙機を用いて２
００mm×２５０mmの大きさに抄き、透気度の小さい第一
の湿紙とした。一方、上記フィブリッドと繊維とを２０
／８０の重量比で混合して、大形のタッピー型抄紙機を
用いて２００mm×２５０mmの大きさに抄き、透気度の大
きい第二の湿紙とした。これらを第二の湿紙／第一の湿
紙／第二の湿紙の順で積層し、搾水して乾燥した。

【００２８】充分に乾燥して加熱後、２８０℃、３００
kg／cmで熱圧した。得られた紙の坪量は６４ｇ／ｍ² 、
強度は６．５kg／mm² 、伸度は５．４％であった。この
紙を多数作成した。

【００２９】（ｂ）ハニカムコアの作成 エポキシ樹脂として、「エピコート８２８」を４０部、
「エピコート８７１」を６０部、「エピキュアＺ」を２
０部混合して準備し、２８mmピッチ、幅７mmで上記の如
く準備した合成紙に平行に塗布した。これを一夜乾燥
し、８０℃で７０分保持し、糊の位置を交互になるよう
に多数積層した。これを１４０℃、８０kg／mm² でプレ
スし、接着後、取り外して５mm幅に切断し、展張して合
成紙のみのハニカムコアとした。

【００３０】一方、フェノール樹脂「セメダイン＃１１
０」をメチルエチルケトンに溶かして２０％溶液とし、
更に３０重量％相当のチタン酸カリウムウィスカー（商
標名「ティスモ」）を添加した。これに合成紙のハニカ
ムコアを浸漬して引き上げ、乾燥定着させることを４回
繰り返した。

【００３１】得られたハニカムコアは、密度０．０９ｇ
／cm³ 、圧縮強度２９kg／ｍ² であった。なお、比較の
ためフィブリッド／繊維の比率を６０／４０として抄紙
した単一層の合成紙（紙の目付けは６０ｇ／ｍ² ）を用
いて同様にしてハニカムコアを作ったものは密度０．０
８ｇ／cm³ 、圧縮強度１９kg／ｍ² であった。

【００３２】

【実施例２】実施例１において湿紙の積層を第一の湿紙
／第二の湿紙の順で積層したことを除いて実施例１と全
く同様にしてハニカムコアを作成した。

【００３３】得られたハニカムコアの密度は０．０８ｇ
／cm³ 、圧縮強度は２４ｇ／cm² であった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透気度の相違する複数の層で構成された
   合成紙と該合成紙の少くとも一部の層に含浸した樹脂と
   からなることを特徴とするハニカムコア。
2. 【請求項２】 透気度の相違する複数の層からなる合成
   紙でハニカムコアを作成し、このハニカムコアを樹脂又
   はその前駆体を含む液状組成物に浸漬した後、引き上げ
   てハニカムコアに付着・含浸した樹脂を硬化せしめてな
   ることを特徴とする請求項１記載のハニカムコア。
3. 【請求項３】 合成紙が主として繊維と合成フィブリッ
   ドからなり、かつ両者の比率が異なる複数の層で構成さ
   れている請求項１又は２記載のハニカムコア。