JPH07144381A - 発泡性接着剤を使用して耐久性を向上させることからなるハネカムサンドイッチ構造物の近接表面強化 - Google Patents

発泡性接着剤を使用して耐久性を向上させることからなるハネカムサンドイッチ構造物の近接表面強化

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JPH07144381A
JPH07144381A JP6124384A JP12438494A JPH07144381A JP H07144381 A JPH07144381 A JP H07144381A JP 6124384 A JP6124384 A JP 6124384A JP 12438494 A JP12438494 A JP 12438494A JP H07144381 A JPH07144381 A JP H07144381A
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honeycomb
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Thomas K Tsotsis
ケイ. ソトシス トーマス
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Ciba Geigy AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性が向上したハネカムサンドイッチパネ
ルを提供する。 【構成】 局部的な圧縮荷重に対する耐性を向上される
ために上部表面が強化された改質ハネカムサンドイッチ
パネルであって:前記パネルを横切る多数のセルを有す
るハネカムコアシート(3);接着剤(4)を使用して
前記ハネカムの下部表面に接着された下皮(5);及び
発泡性接着剤(2)を使用して前記ハネカムコアシート
の上部表面に接着され、前記発泡性接着剤は該接着剤が
硬化する際に前記ハネカムコアの上部領域に部分的に侵
入しており、それによって、前記領域内の前記コアの密
度を増加させ且つ前記パネルの上部表面を付随的に強化
する上皮(1);とからなるハネカムサンドイッチパネ
ル。 【効果】 上部表面が局部的な圧縮荷重に付された場合
の耐性が向上した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上部表面が局部的な圧
縮荷重に付された場合に増大された耐久性を有する軽量
パネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】航空機の床材として使用される連続した
サンドイッチ構造物は、前記構造において単一密度ハネ
カムコアのみを使用する。前記床材上の過度の通行は、
床材上部表面に破損又は損傷を生じさせ、大きな費用及
び不都合の下に床材を交換することが必要となる。
【0003】前記床材パネルの耐性を増大させるため及
び頻繁な通行による圧縮荷重に対するそれらの耐久性を
増大させるためには、より以上の表皮材若しくは更に高
いハネカムコア密度又はその両方が使用されなければな
らない。前記改質の両方は、それらは各々パネルの重量
を相当に増大させるので、本質的に受け入れられない。
最小の重量が常に望まれる航空機の構造物に対しては、
これは受け入れられない解決方法である。
【0004】上述の問題を解決するための多くの試みが
成された。アメリカ合衆国特許第4937125号明細
書中には、間に挿入されたコア並びに外皮及び内皮を有
する多層サンドイッチ構造物という一つの試みが記載さ
れている。上皮は、複合材料層−ポリエステル層−ハネ
カム層−金属シート−エポキシ層で強化されたガラス繊
維−複合材料層である。コアはハネカムコアである。内
皮は金属シート又は外皮の場合と同様の組成物からなる
皮である。
【0005】アメリカ合衆国特許第4336292号;
第5041323号及び第5106668号の各明細書
中には、実質的に二枚又は複数枚のサブパネルからなる
多層パネルが記載されている−一枚はできれば他よりも
高密度のコアを有し、完全なパネルを形成するために一
緒に結合されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、一層耐久性に
するために、使用時に頻繁な荷重に付されるサンドイッ
チ構造物の上部表面の性質を向上させることが非常に望
まれている。これは、損傷したパネルを交換するための
必要性を減少させることにより、航空機に関するライフ
サイクルコストを減少させるであろう。本発明は、非常
に小さな重量の不利益と共に又は全く重量の不利益を有
することなく、頻繁な通行の圧縮荷重に対するより大き
な耐性を得るために(上皮の下に適切に)正に必要とさ
れる強化された性質を有する様にコアを耐久性にするこ
とにより、改質されたパネルを提供する。
【0007】ハネカムサンドイッチ構造物は、航空機の
床材料として広く使用されている。前記構造物におい
て、必要とされる平面性及び屈曲性は、機体製造の設計
要求から導かれる。航空機外の性質は、対照的に、実用
材料(これは、認識された要求に合致すると信じられて
いる)に関する試験データから決定される。航空機内で
使用後にパネルの交換を生じさせる損傷は、殆ど専らパ
ネルの上部表面で起こり、そして頻繁な航空機外荷重に
起因するということが知られている。前記損傷は、通行
人の脚の通過(殆ど恐らくハイヒールによる)がパネル
上に局部的な頻繁な荷重を与えることに起因すると信じ
られている。
【0008】本発明は、標準的な均一密度のハネカムコ
ア構造物と比較した場合に、重量を増大させることなく
又はコストに充分な影響を及ぼすことなく、頻繁な航空
機外荷重に対する航空機の床材の耐性を増大させる構造
を提供することにより、床パネルの耐久性を保証するこ
とを目的とする。サンドイッチ構造物の上部(荷重)表
面の近くに一層高密度の材料を使用することにより、局
部的な圧縮荷重に起因するコア破損、樹脂破損、コア座
屈、等の様な損傷に対する耐性が増大する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ハネカムコア
自体の密度が前記コアの上部領域中への発泡性接着剤の
制御された侵入によって変えられるハネカムサンドイッ
チ構造物に関するものである。これは本質的にコアの前
記上部領域の密度を増大させ、それによって、局部的な
圧縮力による損傷に対する上部表面の耐性を増大させ
る。更に特別には、本発明は、局部的な圧縮荷重に対す
る耐性を向上されるために上部表面が強化された改質ハ
ネカムサンドイッチパネルであって、前記パネルを横切
る多数のセルを有するハネカムコアシート;接着剤を使
用して前記ハネカムの下部表面に接着された下皮;及び
発泡性接着剤を使用して前記ハネカムコアシートの上部
表面に接着され、前記発泡性接着剤は該接着剤が硬化す
る際に前記ハネカムコアの上部領域に部分的に侵入して
おり、それによって、前記領域内の前記コアの密度を増
加させ且つ前記パネルの上部表面を付随的に強化する上
皮;とからなるハネカムサンドイッチパネルである。
【0010】本発明の詳細及びその好ましい態様は図面
を参照することにより更に理解されるであろうが、ここ
で、図1は本発明のサンドイッチパネルの、特に部分的
に切断された斜視図を表わし;そして図2は図1のパネ
ルを通る垂直構成図を表わす。
【0011】本発明は、図1に示す如きハネカムサンド
イッチ構造物に関するものであり、これは好ましくは繊
維ガラスエポキシ樹脂から作られた二枚の皮1と5とを
有しているが、しかしこれらはグラファイト/エポキシ
樹脂、グラファイト/フェノール樹脂及び同種のものか
ら作られてもよく、これらは、好ましくはアルミニウム
又は熱可塑性繊維例えばノーメックス(NOMEX )〔商標
名;アラミド繊維;デラウェア,ウィルミントン(Wilm
ington),イー. アイ. デュポン デ ネモアー
(E. I. duPont de Nemours )製〕からなる紙から作ら
れたハネカムコア3に接着によって結合されている。上
皮1は発泡性接着剤2を使用することによりハネカムコ
アに結合されており、そして下皮は標準的な非発泡性エ
ポキシ樹脂4を使用することによりハネカムコアに結合
されている。コアの嵩密度は、1lb/ft3 (16k
g/m3 )ないし55lb/ft3 (880kg/
3 )、好ましくは3lb/ft3 (48kg/m3
ないし11.5lb/ft3 (184kg/m3 )、し
かし最も好ましくは4lb/ft3 (64kg/m3
ないし6lb/ft3 (96kg/m3 )の範囲であっ
てよく、そして更にとりわけ好ましくは5lb/ft3
(80kg/m3 )の範囲であってよい。
【0012】下皮5をハネカムコア3に結合している接
着剤4は、発泡性接着剤又は好ましくは非発泡性接着剤
であってよい。
【0013】ハネカムコア3は無機紙、成形性プラスチ
ック、熱可塑性繊維紙又は金属から作られる。好ましく
は、ハネカムコア3は熱可塑性繊維紙、最も好ましくは
アラミド繊維紙、又はアルミニウムから作られる。
【0014】接着剤2又は4が熱硬化性樹脂であるか、
或いは上皮1又は下皮5が繊維強化樹脂である場合は、
それはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹
脂又はポリイミド樹脂であってよい。
【0015】接着剤2又は4が熱可塑性樹脂であるか、
或いは上皮1又は下皮5が繊維強化樹脂(これは、熱可
塑性樹脂である)である場合は、それはポリカーボネー
ト樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン
樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ(ア
リーレンスルフィド)樹脂、ポリアミド樹脂又はポリフ
ェニレンオキシド樹脂である。
【0016】
【実施例及び発明の効果】下記実施例は単に説明の目的
のために与えられたものであり、そして如何なる場合に
おいても本発明の性質及び範囲を限定するものと解釈す
べきではない。
【0017】
【表1】 使用された材料 皮:UDS2−グラス/DLS−280 10TPI(インチ当たりの繊維束) (一方向性S2−グラス/DLSエポキシプレプレグ〔チバコンポジット, アナハイム(Anaheim )〕 コア:アエロウェブHMX1/8 −5.0lb/ft3 ノーメックスハネカム −9.0lb/ft3 1/8″セルサイズ 〔チバコンポジット, アナハイム(Anaheim )〕 アルミニウム1/8 −6.0lb/ft3 ハネカム 1/8″セルサイズ 接着剤:皮−対−コア R377 発泡剤 370FR〔チバコンポジット, アナハイム(Anaheim )〕 FM37 (全ての接着剤はエポキシ樹脂をベースとする)
【0018】実施例1 パネルは、上皮−対−コア接着剤が発泡性接着剤である
単一コアパネルとして組み立てられる。図1,2に示さ
れる如く、皮1と5とは好ましくは繊維ガラス強化エポ
キシ樹脂である。他の材料例えばグラファイト/エポキ
シ樹脂、グラファイト/フェノール樹脂、アルミニウム
及び同種のものも使用してよい。発泡性接着剤2は上皮
をコア3に結合させるために使用され、そして好ましく
はエポキシ樹脂をベースとする。硬化工程の間、発泡性
接着剤2は膨張し、発泡し、侵入し、且つ続いて硬化し
て上皮1の下で且つハネカムコア3の上部領域に稠密層
を形成する。他の接着剤層4は好ましくはエポキシ樹脂
であるが、しかしポリイミド又は他の適する非発泡性熱
硬化性ポリマー状樹脂であってもよい。
【0019】実施例2 試験方法 実施例1で製造された簡易支持12″×12″(305
mm×305mm)パネルは、1/8″(3.18m
m)ショアー硬度55−65シリコンゴム(これは、圧
子と試験すべきパネルの表面との間に配置される)の頂
上に配置された1/4″(6.35mm)又は1/2″
(12.7mm)直径の平坦な表面を有する円筒シリン
ダー状の鋼製圧子を使用して負荷される。
【0020】変位に対する荷重は、負荷工程の間連続的
に観察される。不連続的な荷重降下が起こった場合に試
験は終了し、そして荷重降下前に達した最大荷重が押込
荷重として記録される。
【0021】コアバッチの間の変動を考慮するために、
全ての場合において、強化又は増強された表面からの押
込荷重データは、強化されていない同一パネルの部分と
又は同じく強化されていない同一パネルの底と比較され
る。従って、全ての押込荷重対照は、同一コアの間で測
定される。
【0022】ハネカムコアの上部を“低”密度から
“高”密度領域に変換するためハネカムコアの上部を改
質するために、発泡性接着剤を使用して、下記資料が製
造され、そして試験された。
【0023】
【表2】実施例 コア 上部表面皮−対−コア接着剤 A HMX−1/8−5.0 370FR発泡性接着剤 B HMX−1/8−9.0 FM37発泡性接着剤 C アルミニウム6.0pcf FM37発泡性接着剤
【表3】 第一荷重降下(lb) 1/4インチ(6.35mm)圧子 発泡性接着剤を使用 発泡性接着剤を使用 % 実施例 して強化された表面 せずに強化された表面 A 108 75 +45 B 207 147 +40 C 153 94 +63
【表4】 1/2インチ(12.7mm)圧子 発泡性接着剤を使用 発泡性接着剤を使用 % 実施例 して強化された表面 せずに強化された表面 A 200 153 +31 B 394 322 +22 C 259 194 +33
【0024】発泡性接着剤を使用することによって製造
された高密度ハネカムに隣接する表面は、第一荷重降下
値によって測定される如く、押込に対して充分に優れた
耐久性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサンドイッチパネルの部分切断斜視図
である。
【図2】図1のパネルの垂直構成図である。
【符号の説明】
1,5 皮 2,4 接着剤 3 コア

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 局部的な圧縮荷重に対する耐性を向上さ
    れるために上部表面が強化された改質ハネカムサンドイ
    ッチパネルであって、 前記パネルを横切る多数のセルを有するハネカムコアシ
    ート;接着剤を使用して前記ハネカムの下部表面に接着
    された下皮;及び発泡性接着剤を使用して前記ハネカム
    コアシートの上部表面に接着され、前記発泡性接着剤は
    該接着剤が硬化する際に前記ハネカムコアの上部領域に
    部分的に侵入しており、それによって、前記領域内の前
    記コアの密度を増加させ且つ前記パネルの上部表面を付
    随的に強化する上皮;とからなるハネカムサンドイッチ
    パネル。
  2. 【請求項2】 ハネカム構造物内に侵入しない非発泡性
    接着剤を使用して、下皮がハネカムの下部表面に接着さ
    れている請求項1記載のパネル。
  3. 【請求項3】 ハネカムコアシートが無機紙、成形性プ
    ラスチック、熱可塑性繊維紙又は金属からなる請求項1
    又は2記載のパネル。
  4. 【請求項4】 ハネカムコアシートが熱可塑性繊維紙又
    はアルミニウムからなる請求項1ないし3のうちの何れ
    か一つに記載のパネル。
  5. 【請求項5】 ハネカムコアシートがアラミド繊維紙か
    らなる請求項1ないし4のうちの何れか一つに記載のパ
    ネル。
  6. 【請求項6】 金属がアルミニウムである請求項3記載
    のパネル。
  7. 【請求項7】 ハネカムコアシートが1lb/ft3
    55lb/ft3 との間の嵩密度を有する請求項1ない
    し6のうちの何れか一つに記載のパネル。
  8. 【請求項8】 ハネカムコアシートが3lb/ft3
    11.5lb/ft3 との間の嵩密度を有する請求項7
    記載のパネル。
  9. 【請求項9】 ハネカムコアシートが4lb/ft3
    6lb/ft3 との間の嵩密度を有する請求項8記載の
    パネル。
  10. 【請求項10】 非発泡性接着剤が熱硬化性樹脂である
    請求項2ないし9のうちの何れか一つに記載のパネル。
  11. 【請求項11】 非発泡性接着剤がエポキシ樹脂、フェ
    ノール樹脂又はポリイミド樹脂である請求項10記載の
    パネル。
  12. 【請求項12】 非発泡性接着剤が熱可塑性樹脂である
    請求項2ないし9のうちの何れか一つに記載のパネル。
  13. 【請求項13】 発泡性接着剤が熱硬化性樹脂である請
    求項1ないし12のうちの何れか一つに記載のパネル。
  14. 【請求項14】 発泡性接着剤がエポキシ樹脂、フェノ
    ール樹脂又はポリイミド樹脂である請求項13記載のパ
    ネル。
  15. 【請求項15】 発泡性接着剤が熱可塑性樹脂である請
    求項1ないし12のうちの何れか一つに記載のパネル。
  16. 【請求項16】 上皮と下皮とが同一材料からなる請求
    項1ないし15のうちの何れか一つに記載のパネル。
  17. 【請求項17】 上皮と下皮とが繊維強化樹脂からなる
    請求項16記載のパネル。
  18. 【請求項18】 繊維強化樹脂がガラス−又はグラファ
    イト−強化熱硬化性樹脂である請求項17記載のパネ
    ル。
  19. 【請求項19】 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、フェノ
    ール樹脂、ポリエステル樹脂又はポリイミド樹脂である
    請求項18記載のパネル。
  20. 【請求項20】 繊維強化樹脂がガラス−又はグラファ
    イト−強化熱可塑性樹脂である請求項17記載のパネ
    ル。
  21. 【請求項21】 熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹
    脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹
    脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ(アリ
    ーレンスルフィド)樹脂、ポリアミド樹脂又はポリフェ
    ニレンオキシド樹脂である請求項20記載のパネル。
  22. 【請求項22】 上皮と下皮とが同一材料からなり且つ
    金属である請求項1ないし16のうちの何れか一つに記
    載のパネル。
  23. 【請求項23】 金属がアルミニウムである請求項22
    記載のパネル。
  24. 【請求項24】 上皮と下皮とが異なる材料からなる請
    求項1ないし15のうちの何れか一つに記載のパネル。
  25. 【請求項25】 皮のうちの一つが金属である請求項2
    4記載のパネル。
  26. 【請求項26】 金属がアルミニウムである請求項25
    記載のパネル。
  27. 【請求項27】 皮のうちの一つが繊維強化樹脂である
    請求項24記載のパネル。
  28. 【請求項28】 繊維強化樹脂がガラス−又はグラファ
    イト−強化熱硬化性樹脂である請求項27記載のパネ
    ル。
  29. 【請求項29】 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、フェノ
    ール樹脂、ポリエステル樹脂又はポリイミド樹脂である
    請求項28記載のパネル。
  30. 【請求項30】 繊維強化樹脂がガラス−又はグラファ
    イト−強化熱可塑性樹脂である請求項27記載のパネ
    ル。
  31. 【請求項31】 熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹
    脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹
    脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ(アリ
    ーレンスルフィド)樹脂、ポリアミド樹脂又はポリフェ
    ニレンオキシド樹脂である請求項30記載のパネル。
  32. 【請求項32】 発泡性接着剤を使用して、下皮がハネ
    カムの下部表面に接着されている請求項1ないし31の
    うちの何れか一つに記載のパネル。
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