JPH0530181B2 - - Google Patents

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JPH0530181B2
JPH0530181B2 JP60070167A JP7016785A JPH0530181B2 JP H0530181 B2 JPH0530181 B2 JP H0530181B2 JP 60070167 A JP60070167 A JP 60070167A JP 7016785 A JP7016785 A JP 7016785A JP H0530181 B2 JPH0530181 B2 JP H0530181B2
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core material
sandwich
core
resin
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Deitsuserubetsuku Deiiteru
Shutaaru Deiiteru
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Hoechst AG
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軽量かつ剛性の低い材料から成る芯
材（コア）を介して結合している二つの外側の硬
者な被覆層から成るシート状のサンドウイツチ成
形体に関する。
軽量芯材積層板としてのサンドウイツチ板（パ
ネル）は従来の建築材料に比較して、面積当りの
重量が低いにも拘らず、優れた曲げ強度を備えて
いる利点をもつている。これらのサンドウイツチ
板は通常硬質の強度のある剛性の材料から成る二
つの比較的薄い外側の被覆層を有する。これらの
被覆層は比較的肉厚な芯材を介して互いに接合さ
れている。この場合、この芯材は軽量のかつ剛性
の低い材料から成る。この場合と被覆層間の結合
は、例えば外力が作用した場合でも被覆層が芯材
から剥離することがないように十分に強固でなら
なければならない。こう云つた点で、特に航空機
の建造にあつても使用される軽量の蜂の巣（ハニ
カム）構造体から成る芯材は、被覆層に対して垂
直に起立しているハニカムコアの薄いウエツプの
みが接合面として使用されるにすぎないと言う欠
点を持つている。例えば飛行機内の床板のような
多くの使用分野にあつては必要な強度値は達せら
れない。このことは特に耐燃性を与える目的で芯
材と被覆層間にフエノール系樹接着剤を使用しよ
うとするときに問題となる。
したがつて、通常の重量の軽量化の要望と共に
すぐれた強度特性を有し、かつ特に芯材と被覆層
間に低い接合力しか与えられないような耐燃性の
接合材料の使用をも許容するシート状のサンドウ
イツチ成形体を提供することが従来から課題とさ
れてきた。
上記の課題は硬質な材料はから成る二つの外側
の被覆層（外面パネル）と、この両被覆層を結合
する軽量でより硬度の低い材料から成る芯材から
構成されるシート状のサンドウイツチ構造体にお
いて、芯材として、シート状の編地繊維材料に、
形成される網目の開孔が保持される量の合成樹脂
を含浸させたものを繰り返し加工することによつ
て変形させることで得られる規則的に配列した多
数の鉢状体を有する網目組織の成形体から成るも
のを使用することにより達成される。
上記シート状芯材の成形は、例えば合成樹脂で
含浸したシート状編地繊維材料を深絞り加工に付
し、合成樹脂を同時に加熱することにより硬化さ
せ鉢状体を形成する方法で行われる。
この際の成形機の型の特性に応じて、例えば円
形、四角形或いは六角形の断面を有する深絞り加
工された鉢状体が規則正しく多数配列した網目組
織のシート状成形体として得られる。次いでこの
ようにして成形された芯材上に外側被覆層が載せ
られる。芯材と被覆層間の接合は樹脂材料、例え
ば縮合系樹脂を用いて行われる。
網目組織のシート状芯材の材料としては、ルー
プ状織物例えば編織物（以下「シート状の編地繊
維材料」または単に「繊維シート」という）が用
いられる。繊維としては、ステープルフアイバ
ー、或いは連続したフイラメントからなり、その
材料としては例えばポリアクリルニトリル、ポリ
エステル或いはポリアミド、特にアラミドから成
るか、或いはガラス繊維或いは炭素繊維から成る
が、場合によつては天然繊維の使用も可能であ
る。これらの繊維材料からなる糸を編組してなる
シート状編地繊維材料を合成樹脂で含浸する。
ステープルフアイバもしくはマルチフイラメン
ト糸を使用した場合は、表面においてのみ僅かな
量の合成樹脂材料を吸収するに過ぎない。例えば
モノフイラメントを使用した場合よりも良好に樹
脂材料によつて含浸されると云う利点が得られ
る。またマルチフイラメントを使用することの利
点は、これから造られたシート状編地繊維材料の
変形が、比較的剛性のモノフイラメントを使用し
た場合よりもより簡単に行い得ることである。そ
の上、合成樹脂で含浸したマルチフイラメントの
方が被覆層との結合が、モノフイラメントを含浸
した場合よりも強固である。
合成樹脂の吸収力の弱い繊維材料を用いた場合
には含浸を二度以上行うのが好ましい場合が生ず
る。上記のような芯材をを用いた本発明の成形体
は次のような点で従来のサンドウイツチ成形体と
比べて有利である。
(1) 編織物からなる繊維シートを材料に用いるた
め、軽量かつ弾性に富み、また合成樹脂で含浸
後深絞り加工に付すのが容易である。
(2) 深絞り加工により繊維シートに連続的かつ速
やかに規則正しく配列した多数の鉢状体突起を
生成させることができる。
(3) 編織物からなる繊維シートを用いるため深絞
り加工の際に拡大された網目が形成され、かつ
それにより含浸樹脂の固化による網目の閉塞を
防ぎ空〓率の高い芯材が得られる。
(4) 芯材上に形成された鉢状突起体は網状の空〓
を有するため、従来の無孔状（繊維強化）樹脂
板を芯材、例えばハニカムコアに用いたサンド
ウイツチパネルとは異なり、サンドウイツチ状
成形構造体内部空間中を流体が極めて低い抵抗
で流通できる。この点はとくに熱媒体等を封入
したサンドウイツチパネルにおいて有利であ
る。
(5) それ自体軽量かつ強度の大きい編地繊維材料
のシートを用いその上樹脂含浸後の深絞り加工
中の延伸および樹脂の固化によつて強度が増し
かつ屈曲性のすぐれた軽量芯材を得ることがで
きる。
本発明によるシート状のサンドウイツチ成形体
のための被覆層としては、従来この種のサンドウ
イツチ構造体のための表面材として使用されてい
るすべての芯材、例えばアルミニウム、鋼板、特
に例えば炭素繊維織物或いはガラス繊維織物を補
強材として含んだ合成樹脂積層体が適している。
とくに高い強度を必要としないときは合板やパー
テイクルボード等も使用可能である。
既に上に述べたように、本発明における芯材は
合成樹脂で含浸、成形されたシート状の編地繊維
材料から成る網目組織の成形体が一層からなるば
かりでなく、より大きい強度が必要とされる場合
などにあつては有利には二層またはそれ以上の多
層に重ねられ、それらが相互に入り込んでまたは
重なり合つて配置された多層の成形体から構成さ
れることもできる。
以下添付図面について本発明を更に詳説する。
第１図に図示したシート状のサンドウイツチ成
形体は上方の硬質被覆層１と対応する下方の硬質
被覆層２とから成る。図面を見易くするため、第
１図においては成形体を一部切開いて示した。
被覆層１と２は、例えばガラス繊維で補強され
た合成樹脂積層体から成る。サンドウイツチ成形
体の芯材は規則的に多数の鉢状体４を有するシー
ト状の網目組織成形体３より成つている。これら
の鉢状体４は合成樹脂を含浸したシート状の編地
繊維３を深絞り加工によつて変形することによつ
て製造される。この変形によつて、シート状編地
繊維材料の本来の面５に対して平行に走る新しい
頂面６が形成される。硬質の被覆層と軽量の芯材
間の接合面は、一方の面では例えば上方の硬質の
被覆層１と深絞り加工で形成されたシート状芯材
の鉢状体の新しく形成された頂面６との接触面で
あり、他の一方はサンドウイツチ成形体の下方の
硬質被覆層２とシート状芯材の加工されずに残つ
た面５間の接触面である。
芯材の立体的な構造は第２，３および４図に示
されている。第２図は第１図と同様の構造を横断
面図で示したものである。二つの硬質の被覆層１
と２は成形されたシート状芯材３を介して互いに
結合している。芯材３はこの場合接触面として、
一方の面では個々鉢状体の新しく形成された面６
を、および他の面では繊維シートの加工されずに
残つた本来の面５とを有している。上方の被覆層
１と芯材３との間の結合は上方の被覆層１と繊維
シートの成形後そのまま変形されずに残つている
部分５との間の接触面によつて得られ、下方の被
覆層２と芯材３間の結合は下方の被覆層２と繊維
シートの変形によつて生じる鉢状体４の新しい頂
面６との接触面によつて得られる。
第３図と第４図には他の態様によるシート状サ
ンドウイツチ成形体の横断面が図示されており、
ここでは芯材は二層の成形された編地繊維材料シ
ート３と３′とから形成される。第３図の場合、
成形された各シート３と３′は鉢状体が互い違い
に入り込んで係合し合つて配置されて被覆層と接
触面が大きくなつており、したがつて特別固いか
つ剛性の高い芯材が得られる。このようなサンド
ウイツチ成形体は密度が高く極めて剛性に富んだ
芯材が形成される点で優れており、この場合もち
ろん最適な強度を得るためには、例えば第二のシ
ート３′の残りの面５′に対する鉢状体の形成によ
る新しい面６と相応する被覆層２との間の十分な
結合が達せられるよう配慮する必要がある。
第４図には、同様に成形された編地繊維材料シ
ート３と３′を二層に上下逆に重ねて使用したよ
り肉厚かつ軽量な構成が図示されている。この実
施例の場合、両被覆層１と２間の結合は加工され
ず残つた本来の面５と５′と被覆層との接触面を
介して行われ、一方芯材内部の結合は芯材の中央
における新しく形成された面６および６′の対応
する重なり合う接合によつて形成されなければな
らない。このような接合は例えば適当な合成樹脂
系による接着によつて達成することができる。
上記の図において、芯材上の鉢状の突起は円形
として図示されているがもちろん他の変形、例え
ば四角形或いは六角形状の断面を有するものであ
つてもよい。
本発明による芯材の使用により、材料の選択に
おける幅広い変化が可能であるので、その都度特
定の要求に適合するサンドウイツチ成形体が形成
される。本発明によるサンドウイツチ成形体の他
の利点は、接合面の大きさを広い範囲で選択でき
ることにある。この大きさは例えば硬質の被覆層
の全面の30、40或いは50％ですらある。このこと
は、サンドウイツチ板に圧力がかけられた場合芯
材の屈曲性と合まつて芯材と被覆層間の境界面に
おいて生じた歪が被覆層の回復不能の曲折や剥離
が生じることなく完全に吸収されることを意味す
る。このことは例えば、耐燃性が特に要求される
飛行機の内部構造部分にとつて重要であるので、
接着性の点で問題のあるガラス繊維或いは炭素繊
維で補強したフエノール樹脂系のサンドウイツチ
板の使用も可能となる。
上記とは全く対照的に従来の蜂の巣状の断面
（いわゆるハニカム構造）を持つ中空の材料から
成る軽い芯材は極めて僅かな結合面を有している
に過ぎない。このような系にあつては、蜂の巣の
−公知例では最高10％である−壁厚が結合面とし
て使用されるに過ぎず、この壁厚はこの理由から
繊維で補強したフエノール樹脂系を芯材と被覆層
との結合に使用するには不充分である。これに対
して、本発明によると芯材を使用することによ
り、完全にガラス繊維で強化したフエノール樹脂
系から成り、したがつて耐燃性を有しておりかつ
これに加えて比較的安価に製造できる軽量のサン
ドウイツチ板を提供することが可能である。
本発明による芯材の他の利点は、立体的に変形
可能であり、したがつて彎曲されたシート状の成
形体も特別な切断技術を採用しなくても製造可能
である。本発明によれば成形されたシート状の編
地繊維材料から成る芯材は例えば直接型上に載せ
られ、次いでこの状態で被覆層および適当な樹脂
系接着剤と共に加圧下に例えば彎曲したシート状
の成形体に加工できる。
可能な限り高い強度を達するため、シート状芯
材の個々の突起体の数、大きさ、形および立体的
な配置は、成形された芯材の被覆面との接触面が
最大になるように、また複数のシート状芯材が使
用される場合、成形されたシート状芯材相互間の
接触面が最大になるようにそれぞれ選択される。
本発明による利点は、芯材が管体を縦に切り開い
たような接触面の小さいものから成つておらず、
例えば多数の鉢状が形成されたシート状芯材と被
覆層間に従来公知の中空構造体より成るものより
も実質的に著しく大きい接触面を与える材料から
成ることである。
既に述べたように、マルチフイラメントの糸或
いは紡糸糸から成る編成織物を成形した網状組織
の芯材がとくに軽量かつ屈曲性に富んでいる。極
めて高い温度が変形もしくは深絞りの際に選択さ
れるならば、シート状芯材の物理的性質が低下
し、もつぱらサンドウイツチ成形体の物理的性質
が劣化する。したがつて本発明による成形体の優
れた実施形態は、成形の際熱の作用により変形し
たり性質が劣化するような繊維もしくは糸を芯材
中に含んではならない。
強度に最大の重点をおかず、むしろ例えば軽量
で嵩高い成形体の製造に重点を置いたサンドウイ
ツチ成形体にあつては、芯材と被覆層間の接触面
積ををとくに高めるように注意を払う必要はな
い。このような場合、変形されたシート状の芯材
の接触面を特に大きく構成せず実施することが可
能である。たとえば鉢状の突起体の代りに、例え
ば円錐形の変形をするか、或いは或る一方向に変
形されているばかりではなく、他の方向に対して
平行に変形されている材料も使用できる。このよ
うな芯材を使用することにより製造されるサンド
ウイツチ成形体の強度は低いが、他方特に単位容
積当り重量は小である。
実施例 １ 96重量％のポリエステル繊維TPEVIRA
HOCHFEST 710と４重量％の弾性繊維
DORLASTAN からなる280d×48fの糸からな
り、1m当たり270ｇの重量を有する約20×30cmの
市販の編織物をサンプルとして用いた。このサン
プルの16.5ｇを次のように硬質性樹脂を含浸し
た。約18ｇの市販のフエノール樹脂（ヘキストの
PHNODUR PR291）を辺の長さ約22×32cmの
４角形で平らな底面を有する皿の全底面に均一に
注入する。
それから前記編織物のサンプルを折り目を生じ
ないように約５分間僅かな圧力下に底に均一に接
触し、皿の底面を覆うようにすばやく入れる。
この操作により樹脂が編織物に吸収される。樹
脂を吸収した編織物は次に真空オーブンで60−70
℃で乾燥され、そして再び秤量される。その重量
は28.9ｇであり、サンプルの43重量％の固形樹脂
含量に相当する。
このようにして得られた含浸サンプルは、
100barの圧力で190℃で深絞りされ、それぞれ約
12mmの間隔で存在する高さ９mmの規則正しい鉢状
突起状物が形成される。この深絞り機は樹脂を硬
質するために上記の温度及び圧力で2.5分間閉鎖
した状態に置かれる。それからこの機械を開き、
三次元的に変形された網状組織の成形体から成る
芯材がとり出される。
この材料は次の技術的データを有した： 容積重量 47Kg／m3 圧縮強さ（DIN53291） 0.39N／mm2 圧縮モジユラス（DIN53291） 19.2N／mm2 このようにして得られた網状編織物からサンド
ウイツチ構造体が次のようにした製造された： 145×145mmの形状で0.8mmの厚さのアルミニウ
ム板の片面を約８ｇの接着剤で平らに塗装し、網
状編織物の鉢状突起状物の頂部に置いた。それか
らその結合物をひつくり返し、上記第１の板と同
じ寸法を有し、約６ｇの同一接着剤で片面が塗装
された第２のアルミニウム板を網状編織物の底部
に置いた。
この操作で使用された接着剤は、DIN53015に
よる動粘度が23℃で約500−1000mPa.sであり、
DIN53188によるエポキシ当量が190−210、エポ
キサイド数が0.48−0.53、25℃の密度1.12を有す
る未変成の中粘度から低粘度のエポキシ樹脂であ
る。この接着材料は例えば、Beckopox EP128
の名称で市場で入手し得る。使用する前に、この
エポキシ樹脂EP128の10部を3.5重量部の硬化剤
Beckopox VEH18と0.5重量部のBeckoppox
VEH14と混合する。
このようにして得られた未硬化のサンドウイツ
チ構造体は、23℃で約250Pa.の微圧力のもとに12
時間保持して硬化した。硬化したサンドウイツチ
構造体は、0.45N／mm2の圧縮強さと25N／mm2の圧
縮モジユラスを示した。
実施例 ２ 辺の長さ24×24cmで14.9ｇ（25ｇ／m2）のポリ
エステル糸の縦編みウエブの一片を、開放皿に入
れられた市販のフエノール樹脂（74重量％で水を
溶剤とする）の浴槽に浸す。
10分後に、そのウエブを樹脂から取り出し、過
剰の樹脂が滴下するのが止むまで開放皿上に自由
に吊り下げる。含浸された縦編み織物の重量は
52.01ｇであり、これは上記のように計算すると
湿状樹脂の含有量が71.4重量％に相当する。
含浸材料は30分間90℃で乾燥オーブンで乾燥す
る。その後の重量は38.32ｇであり、それはサン
プルの61重量％の固形樹脂含量に相当する。
それから、その材料は、120℃に加熱された研
究室用深絞り装置に導かれ、そこで深絞りされ、
それぞれ約12mmの間隔で規則正しく存在する高さ
９mmの鉢状突起状物を有する形状になる。
この装置を10分間、閉鎖しておき、それから得
られた芯材を取り出した。
得られた材料は次の技術的データを有した： 容積重量 65Kg／m3 圧縮強さ（DIN53291） 0.42N／mm2 圧縮モジユラス（DIN53291） 19.5N／mm2 このようにして得られた芯材からサンドウイツ
チ構造体が次のようにして製造された： 180×240mmの形状で3.5mmの厚さの合板の片面
を約15ｇ〜18ｇの接着剤で平らに塗装し、芯材の
鉢状突起状物の頂部に設置した。それからその結
合物をひつくり返し、第１の板と同じ寸法を有
し、約10ｇ〜12ｇの同一接着剤で片面を塗装した
第２の合板の芯材の底部に置いた。この操作で使
用された接着剤は、DIN53015による動粘度が23
℃で約500から1000mPa.sであり、DIN53188によ
るエポキシ当量が190−210、エポキサイド数0.48
−0.53、25℃の密度1.12を有する未変成の中粘度
から低粘度のエポキシ樹脂である。この接着材料
は例えば、Beckopox EP128の名称で市場で入
手し得る。使用する前に、このエポキシ樹脂は約
10重量％の市販のポリアミン硬化剤と混合する。
このようにして得られた未硬化のサンドウイツ
チ構造体を、120℃で約250Pa.の軽い圧力のもと
に20分間オーブンで加熱して硬化した。
これは、0.46N／mm2の圧縮強さと24N／mm2の圧
縮モジユラスを示した。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるシート状のサンドウイツ
チ成形体の構造の透視図を、第２図〜第４図はこ
のようなサンドウイツチ成形体の断面図を示す。 図中符号は、１…被覆層、２…被覆層、３…芯
材、４…鉢状体、５…本来の面、６…新しい面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 硬質な材料から成る二つの外側の被覆層と、
    この両被覆層を結合する軽量でより硬度の低い材
    料から成る芯材から構成されるシート状のサンド
    ウイツチ成形体において、芯材がシート状の編地
    繊維材料に、形成される網目の開孔が維持される
    量の合成樹脂を含浸させたものを深絞り加工する
    ことで得られる規則的に配列した多数の鉢状体を
    有する網目組織の成形体から成ることを特徴とす
    るシート状のサンドウイツチ成形体。 ２ 芯材を構成するシート状の網目組織の成形体
    が二層以上に重ねられ、鉢状体が互い違いに入り
    込むように係合し合つて配設されることにより被
    覆層との間に大きな接触面を確保させてなる特許
    請求の範囲第１項に記載のシート状のサンドウイ
    ツチ成形体。 ３ 芯材を構成するシート状の網目組織の成形体
    の二層以上が互いに上下逆にかつそれぞれ鉢状体
    の頂面相互が芯材の中央において重ねられ接合さ
    れ、加工されずに残つた本来の面がそれぞれ被覆
    層と接合されていることからなる特許請求の範囲
    第１項に記載のシート状のサンドウイツチ成形
    体。
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