JPS59103741A - 軽量構造芯 - 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】 本発明は積層構造で使用する細胞状構造をもった軽量芯
に関し、該芯は２個の外方補強被覆層の間にサンドイン
チされる。

サンドインチ法又は積層法により生産される軽量コンポ
ーネントは次の特徴を有する。即ち軽量材料（最新の技
術によれば、比較的低い比重と平均的機械的特性をもっ
た主として木材又は発泡して膨張した材料よりつくられ
た）は、同引張り力材料（機械的特性が芯材料の特性の
少なくとも１０倍、一般には１００倍も大きい材料）か
ら形成した被覆層に接着され、その結果として、が＼る
芯は良好な堅牢性又は強度重量比を有する。

この被覆層は機械的特性が方向に無関係（それからつく
ったコンポーネントさえも方向に無関係の特性を有する
）な金属でも、又は繊維の方向に商い機械的特性をもっ
た繊維補強プラスチック材料（それでつくったコンポー
ネントでさえ方向に依存する特性を有する）であっても
よい。

支持芯または芯材料の目的は、圧縮力を吸収するか又は
接着領域における剪断力を吸収するかして構造物を形成
する該被覆層を離間して保持するにある。

コンポーネントについてコンポーネントの重量又は機械
的特性に対する要望が高いときは、最新の技術において
はハニカム芯が使用されている。

かようなハニカム芯は薄肉の薄片より形成し、該薄片は
接着剤を使用してハニカム構造を形成するような形とし
、六角形の細胞は規則正しい幾何学的配列に形成されて
いる。か＼る芯は航空機及び宇宙航行体に、機体の殻、
翼の外殻、舵の外殻。

推進ユニット及び機関カウリング、ドア、ハツチ。

床及び内部構造物に使用できるが、またスキーのスキー
芯としても使用できる。オーストリア特許明細書第２１
５８６８号により周知のスキーは、芯部品として金属、
特に軽量金属、又はプラスチック材料、特にポリエステ
ル樹脂よりつくったハニカムモールド本体を有し、この
芯部品は上方ストラップ即ぢ被覆層と下方ストラップ即
ち被覆層の間に配設される。このハニカム構造の不利な
点の１つは、個々の薄片が比較的正確な形とされる必要
があり、加えて、かような構造はその細胞の横方向には
非常に強くはないことである。

これらのハニカム芯構造は不利である。何故ならば複雑
な生産工程、特にハニカム構造が紙又はプラスチック材
料の薄片から形成されるとき、要した西額の費用のため
であり、また構造体の小さい弾性（サンドインチ部品を
芯材料を処理してつ（るとき支持の方向に直角な方向に
おいて、）のためでもある。

ハニカム芯は個々のハニカムの六角形輪廓のために準等
方性でありかつ体積当り重量を４０Ｋｇ／　ｒｒｉ’ま
で生産することができる。

本発明は、高価にすぎるハニカム構造体の不利を克服し
て、支持芯の生産コストを、その生産工程をより容易な
オートメーション化により本質的に減少し、また支持芯
を例えばその非等方性により使用目的に顕著に適するご
とくすることを目的とする。

本発明によればこの目的は、上述した型の軽量構造芯で
あって、波形ストリップを、間に支持層を配置して、包
装材工業において周知の波形ボール紙をつくると同様に
して、積層して芯を形成することにより達成された。し
かしながら、本発明においては、空洞の軸線は支持スト
ランプ又は被覆層に接着されるべき支持芯の表面に直交
して伸び、もって紙その他よりなる層は、これらの層が
包装材料として使用されるときとは顕著に相違して、圧
力負荷されている。

本発明によれば、積層構造で使用する軽量芯が提供され
、該構造においては芯は２個の外方補強被５１　ｈａｔ
間にサンドインチされ、上記芯は、該芯を通って伸びる
空洞を有する細胞構造を有し、該空洞は、空洞の方向に
伸びかつ上記被覆層をつ４．するべき、空洞の端面にお
ける該芯の表面に直交して伸びる軸を有し、また該芯は
波型ストリップの間に支持層を積層することによって形
成されたこと。

該波型はそのピーク及び底において、介在させた支持層
に接着されたこと、及び使用中は該ストリップ及び支持
層は恒久的に圧力を負荷されていることを特徴とする。

実際、先行技術として、包装材料工業においては、平坦
なシートを間に配置して波型シートから形成した複合物
の生産を含んでいる。適当な複合物としては波型ボール
紙が周知である。

これらの複合物は包装工業においては、波型構造の接線
が包装された物体に近接して横たわり、その柔軟性のた
めに、波型構造が、包装された物体に及ぼず衝撃応力を
減少Ｊ−るようにして使用される。従って適当な複合物
を連続的に生産する経済的方法が周知である。

包装工業とは反対に、本発明に係る、波状即ち波型シー
ト及び平坦層より形成される複合物は、空洞軸の方向に
負荷が加えられ、従って立つようになった即ち直立させ
た層が圧力を負荷される。

本発明によれは、個々の複合物は組合されて例えば板状
支持芯の如き任意希望する幾何学的形状の層状物即ち積
層物を形成し、該板状支持芯の個々の支持芯ばＵ形状支
持芯区分を形成するために多重厚さを有し、含浸及び硬
化−り・イクルのあとでそれぞれの厚さの支持芯をつく
るよう切断することができる。

波型構造の波型に接する平面に垂直方向の柔軟性のため
及び軽量コンポーネントの横方向端縁への正確な接着の
ために、圧力を一様に加えることができる。ハニカム構
造を使用するときは、一様な圧力の適用は所謂つなぎ即
ち接合物質即ち合成樹脂、特にエポキシ樹脂によって達
成することはできない。エポキシ樹脂は温度によりもと
の体積の何倍にも膨張する。

この柔軟性は個々の波型ウェブ層の位置及び自由中と軽
量コンポーネントに入れられたときの巾との比により影
響を受ける。

これらの層は平坦面内にひろがりかつ中間工程の支持芯
の安定化に貢献するが、また、接着された状態の完成コ
ンポーネントは、高い剛性及び平坦層方向における強度
特性により、非等方性挙動をするようになる。

芯材料は、芯材料亭面内を平坦に拡がる層に垂直方向に
柔軟であるので、円筒形表面は、コンポーネント内の該
平坦層が円筒形の軸の方向を向いているときは正確にづ
・ンドイソチ構造方法で形成することができる。

以下本発明を実施例について図面を参照しながら一層詳
細に説明しよう。

第１図は軽量構造芯を示し、それは順次重なる層を有し
、それぞれの層は第２図示の如く波型ストリップと支持
層（２）を有し、これは波型の頂点又は谷底に接着され
る。任意望ましい材料例えば、紙、プラスチック材又は
金属は、波型ストリップ（１）及び支持層（２）に使用
してよい。紙は特に好適であり、要すれば任意所望の紙
を含浸して使用してよい。しかしながら、芳香族ポリア
ミド（アラミド）は特に有利であることが判った。何故
ならばその恒久的耐熱性、その吸水性のないこと、及び
その良好なる機械的特性並びにその誘電特性及び特にそ
の高い引張り強さ及び軽量により優れている。

波型ストリップ（１）は接着剤により平坦支持層（２）
に結合され、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂は特にこ
の目的に適している。なかんづくエポキシ樹脂は高い強
度及び処理容易性を要求される、例えばスキー製造工業
にはいつでも使用され、フェノール樹脂は特殊火災規制
のある８例えば航空機製造産業に使用される。

これらのコンポーネントは接着樹脂により含浸されそれ
によって組合されｔ′第１図示の如き積層物を形成し、
好ましくはフェノール樹脂から形成された端面形成スト
リップ即ちプレート（３）により覆われる。第２図に個
々に示された層は、好ましくは支持層（２）を頂面に配
置して、一枚々々重ねられ、その結果、接着剤は波型の
所を有利に流れ）す、波型の底の隅に薄積し、よって特
に強力な連結ｆｆ１Ｊち接着を一つの層の波型ストリッ
プｆｌ）とその直ぐ下に置かれた層の支持層（２）の間
に形成する。

接着剤は熱空気室又は窯の中で加熱により硬化する。

ｉＩｌ！常の紙を使用した場合、含浸しない、カレンダ
された紙は満足すべきものと判ったが、コスト節減の目
的のため、この紙は好ましくは波型ストリップ（１１に
対してのみ使用した、支持層（２）はより安価な、カレ
ンダしてない紙からつくってよい。

個々の層は有利となるよう、波型の波が相互に、例えば
モジュールの半分の距離とだけオフセントし、即ち、波
型ストリップ（１）の波の頂点と、隣接している谷底の
間の距離の半分とし、それによりある程度の弾力性を矢
印Ａの方向に与え得る。これは本発明に係る軽量構造の
特殊な利益を達成させる。何故なら、距離ａｅ、零とα
×ｂ即ち零と−モジュールの間に選択することにより、
弾力性は所望の通り調整されるからである。

第３図示の如く両側を被覆された波型ストリップは、支
持層（２）がプレート（３）と波型ストリップ（１）の
間に配されるように第１図示の芯の頂面層又は底面層用
として使用してよい。平坦なシートがあらゆる場合、支
持層（２）として使用されるのが好ましい。

それ故軽量構造芯は、材料の実際の重量は最小で材料の
最大限の利用が要求されるすべての工業目的に使用する
ことができる。加えて、芯はスキー製造工業において、
Ａ矢印方向に与えられた弾力性のためにスキー形成への
応用を可能とする点で、スキー製造工業に有利である。

本発明に係る軽量構造芯をスキー製造、特に長距離用ス
キーの製造に採用するときは、芯はスキーのｒＩＪＯ板
又はブロックの形につくる。即ち、芯の中ｙはスキーの
中尻に等しい。この板又はブロックの長さ“ｌｏは製造
すべきスキーの最大長さ′°βパ′に略々等しい。この
扱又はブロックの高さは所望のものとしてよい。次に層
はスキーのモールドに対応するようにこの高さから切り
出される。

例えば、長距離用スキーを組立てるためには、下方スト
ランプ即ち被覆層（スキーの主外方層を形成する）、芯
及び上方ストラップ即ち被覆層（スキーの反対側の外方
層を形成する）をモールドの中に挿入し、樹脂接着剤を
加え、そして該スキーのコンポーネントを上記モールド
の中で圧力と熱の作用により一緒に接着する。モールド
はスキーの形となっているので、該芯はスキーの原形の
平面図に見られるようにストリップ状端縁形成プレー　
１−　＋３１より形成された平行な、側壁を具備し、該
芯は矢印入方向の弾力性によって、この所定形状のモー
ルドに合わされ、それによりストリップ状端縁形状プレ
ート（３）はスキーの側方端壁を形成する。勿論本発明
の範囲内においζ、種々な構造上の変更を行うことがで
き、また支持層及び／又は波型ストリップを布地又は金
属板よりつくることも可能である。

最後に、波型即ち波の形状は例えば傾斜してもよく、か
つ平坦な表面を含んでも、又は円形又は楕円形でも、又
は任意所望形状のセグメントを含んでもよい。それ故に
、波型の断面を、例えば連続した三角形、鋤形その他の
多角形で形成することも可能である。

波型ストリップと間に配置した層より成る構造より任意
所望の幾何学的図形をつ（り得る。細長い板状支持芯を
上述したが、勿論、例えば円形断面、平面内の馴旋状断
面（第５図）又はＵ形状断面（第６図）を使用すること
も可能である。

支持芯はあとで使用する支持芯の高さの整数倍につくっ
てもよく、よって芯はあとで適当な高さ。

即ち適当な高さの複数個の芯に９例えば機械的切断手段
、レーザビーム又はウォータジェット切断装置によって
、製造に引続いて分割される。

加えて、ｌｌｉ面は、直立型即ち一端で立つストリップ
及びことなる波型高さをもった波型ストリップをサンド
インチし即ち層状に重ねることによりつくりあげてよい
。波型の高さの変動は、直立型ストリップの密度を変え
、特に支持芯の圧力抵抗性、支持芯の固有の剛性、被覆
層の接着に影響を有しく最も外側のストランプ又はプレ
ートコンポーネントの接着は単位面積当りの直立型スト
リップの数と共に増加する）、そして当然支持芯の体積
当り車量に影響を与える。

含浸された層又はストリップでは、含浸重量は好ましく
はストリップ重量の０．５から１０倍とし、有利なのは
０．８から４倍である。軽量構造芯の体積当りｊｆ量は
所望の機械的特性に依存して、使用する層又はストリッ
プの数を選択しかつ含浸樹脂並びに含浸樹脂被覆を選択
することにより設定することができる。

層又はストリップは一般に、単位面積について４０ｇと
３００ｇの間の平方米当り重量を使用する。

可燃性の理由のため、芳香族ポリアミド（アラミド）繊
維紙は一般にフェノール樹脂組成物により含浸される。

機械的特性（圧力抵抗性）、より良好な接着性及び経済
性を増大するため、層及びストリップはエポキシ樹脂又
は−成分ラッカー系により含浸される。

矢印入方向における波型ストリップの柔軟性ば２ａ：ｂ
の比により決定され、かつ軽量構造芯及び軽量コンポー
ネントを形成するための個々の波型要素の処理はか＼る
目的に対し臨界的である。

底面又は中間の支持層、特に製品コンポーネントの側面
又は両端に配置された支持層はコンパクトなプラスチッ
ク材料の扱より成り、芯構造を機械的影響又は気候的影
響から保護する作用をする。

このプラスチック材料は耐衝撃性でありかつ軽量であっ
てフェノール樹脂又はＡＢＳを使用するのが好ましい。

周知の方法で支持層に接着される波型層又はストリップ
は二成分樹脂糸又はラッカーを用い、含浸により又は各
種スプレィ法又は塗布法によって含浸され；該層又はス
トリップは次に適当な容器の中で又は成形モールドの中
でサンドインチされ、熱を加え“ζ硬化しく一般には熱
空気であるが、また加圧系内での熱伝導又は高周波加熱
による）、それにより、個々の眉間の接着と同時に層又
はストリップは含浸される。

例えば金属−又は繊維−補強プラスチック材料でつくっ
た支持ストランプ又は補強外方被覆層は加圧及び／又は
加熱−トで、一端にて直立する積層物の支持芯に対して
横方向に部分的に同時接着を行っζよい。がような積層
コンポーネントは例えば長距離用スキー及び航空機用ス
キーを含む。

支持芯の自由状態の中と組合された時の中の比は加圧作
業中の直立積層物への圧力を決定する。

本発明に係る軽量構造芯は、商い強度を有しよく踏まれ
る床、又は冷蔵庫の壁または暑い地方の建物の正面部分
に最適の熱絶縁が要望される場合好適に使用される。

剛さ対重量比が大きいため、カミるコンポーネントはコ
ンテナ又はその部品９例えば航空輸送又は船積みコンテ
ナ又は自動車工業におけるコンテナ並びにあらゆる積層
の運搬車輌における床、壁被覆物、天井被覆物に使用で
きる。

これらのコンポーネントの中には、表面又は円筒形部分
を構成する曲線をつけて使用することができ、よって車
輌の一部を覆い又は航空力学抵抗を減少し、かつこれら
のコンポーネントのあるものは、表面に孔をあけて使用
され、これらのコンポーネントは追加の音遮断手段とし
て使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は軽量構造芯の実施例で補強サンドイワナ積層物
をつけないま＼の一部の断面図、第２図は第１図の芯の
一つの層をボした図、第３図は芯の端の層の一実施例を
示す図、第４図は本発明に係る軽量構造芯の一実施例の
平面図であって、頂面及び底面にサンドインチ状にスト
リップをつけて、構造に強度を与えたスキー、特に長距
離用スキーの形状の実施例を示す図、第５図及び第６図
は軽量構造芯の更に別の実施例の断面図である。 図において、（１）は波型ストリップ、（２）は支持層
、（３）はプレートである。 ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、積層構造で使用する軽量構造芯であって、２個の外
   方補強被覆層の間にサントイ°ソチされ、上記芯はそれ
   を通って伸びる空洞をもった細胞状構造を有し、これら
   の空洞は該空洞の方向に伸びかつ空洞の端部において該
   芯の表面に直交して伸びる軸を有し、該芯は波型ストリ
   ップを、支持層を間に配置して層状に重ねて形成された
   こと、該波型はその頂点と谷底とで間に配置した支持層
   に接着されたこと、及び使用中核ストリップ及び支持層
   は恒久的に圧力を負荷されていることを特徴とする軽量
   構造芯。 ２、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において、
   該積層構造は該波型ストリップを該支持層を間に配置し
   た板状支持芯をつくるため形成されたことを特徴とする
   軽量構造芯。 ３、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯においζ、
   少なくとも該積層の一部分が含浸紙類似材料より形成さ
   れたことを特徴とする軽量構造芯。 ４、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において、
   該フィルムが単位面積当り重量が平方米あたり４０と５
   ００ｇｒの間であることを特徴とする軽量構造芯。 ５、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において、
   含浸重量が該ストリップ及び層の重量の０．５から１．
   ０倍であることを特徴とする軽量構造芯。 ６、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において、
   少なくとも該積層の一部分がフェノール樹脂組成物で含
   浸されたアラミド繊維紙から形成されたことを特徴とす
   る軽量構造芯９７、特許請求の範囲第１項記載の軽量構
   造芯において、個々の層の波型が相互にオフセットした
   ことを特徴とする軽量構造芯。 ８、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において、
   完成コンポーネントの外側に配置された支持層又は被覆
   層がコンパクトなプラスチックプレートから形成された
   ことを特徴とする軽量構造芯。 ９、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において、
   該細胞が、少なくとも深さの一部分にわたって、一定間
   隔で釘を収容し得る組成物で充填されたことを特徴とす
   る軽量構造芯。 １０、特許請求の範囲第１項記載の軽量構造芯において
   、該軽量構造芯はスキーの支持芯を形成しかつその滑り
   面及び上方面上に被覆層を有し；上記被覆層は該支持芯
   上横方向に配置された直立型積層に接着されていること
   を特徴とする軽量構造芯。 １１、特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１
   項記載の軽量構造芯において、該芯が２１１１１１の外
   方、補強被覆層の間に接着されたことを特徴とする軽量
   構造芯。