JPS61287730A

JPS61287730A - ハニカム

Info

Publication number: JPS61287730A
Application number: JP13130985A
Authority: JP
Inventors: 孝大崎; 公平荒川
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-12-18

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】［産業上の利用分野］コノ発明は、ハニカムに関し、さらに詳しく言うと、軽
量化を図った高強度のハニカムに関する。

［従来の技術］近年、各種のプラスチック板、金属板あるいは繊維強化
複合材料板等を表面材料とし、プラスチック、木質材、
ハニカム等を芯材としたサンドイッチ組み立て体が、航
空機９人工衛星、建物等に数多く使用されている。特に
ハニカムを芯材としたハニカム組み立て体は、その軽量
さ故に、比強度、比弾性率が大きくて航空宇宙産業にお
いて重要な役割を占めている。

従来、ハニカムの材料としては、アルミ箔、加工紙、薄
いプラスチック板等が使用されているが、ハニカムに要
求される性能が、より軽量化。

より大きな剛性、圧縮強度、剪断強度等であることから
、最近では、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等で
強化したプラスチック（ＦＲＰ）板でハニカムを作成す
る試みが数多くなされている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来のＦＲＰ製ハニカムは、ハニカムを
形成する板が厚くなるので、アルミニウムハニカムより
もみかけ比重が大きくなり、軽量化を達成することがで
きない、すなわち、アルミニウムハニカムは、通常、３
０〜６０１Ｌｍ程度の厚みであるのに対し、ＦＲＰ製ハ
ニカムは、２００〜５００ＪＬｍ程度の厚みとなってし
まうので、ＦＲＰ木来の比強度、比弾性率を生かせるこ
とができないのが実状である。

ＦＲＰ製ハニカムの厚みを前記厚みよりも小さくすれば
、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の直径が５〜
２０μｍであるので、合成樹脂のマトリクス中に均一に
分散し、しかも必要な強度９弾性率を確保することがで
きなくなる。

この発明は前記事情に基づいてなされたものである。す
なわち、この発明の目的は、より軽量化を達成し、しか
も軽量化を達成しても高強度、高弾性率を有するハニカ
ムを提供することにある。

［前記問題点を解決するための手段］前記問題点を解決するためにこの発明者が鋭意研究した
結果、繊維径の小さな繊維たとえばウィスカーを使用す
ると前記問題点を解決することができることを見出して
この発明に到達した。

すなわち、この発明の概要は、直径２ルｍ以下の繊維を
マトリクス中に有するシートを用いて形成することを特
徴とするハニカムである。

この発明で重要なことは、マトリクス中に含まれる繊維
は、その径が２μｍ以下、好ましくは０．０１〜０．５
１Ｌｍにあることである。繊維径が２ｇｍよりも大きく
なると、マトリクス中に均一に分散することができず、
また厚みの小さな高強度、高弾性率のハニカムを得るこ
とができない。

また、この発明における前記繊維としては、繊維長があ
まりにも短いと繊維の機械的強度が十分に発揮されない
ことがあり、また、繊維長が長がすぎると繊維間のから
み合いによりマトリクス中での分散が不良となることも
あるので、繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径）が２
〜３０．Ｇｏｏ、好ましくは５〜２００の範囲内にある
ことが好ましい。

さらに、この発明における繊維は、引っ張り弾性率が１
０Ｘ１０３　Ｋｇ／ｍｒｒ？以上、好ましくは３０Ｘ１
０３Ｋｇ／ｍゴ以上であり、また引っ張り強度が１００
Ｋｇ／ｍｎ′１′以上、好ましくは５００Ｋｇ／ｍｒｎ
’以上のものを使用するのが良い。

このような条件を満足する繊維として、ウィスカーが挙
げられる。もっとも、この発明におけるｍｉは、ウィス
カーに限定されるものではなく。

！ａ繊維径２μｍ以下であれば特に制限がなく、たとえ
ば有機繊維、無機繊維、金属繊維を使用することができ
る。

繊維径１ｐＬｍ以下の前記有機繊維としては、たとえば
ポリオキシメチレンのウィスカーが挙げられる。

また繊維径ｌルｍ以下の前記無機繊維としては、たとえ
ば、微細炭素縁ｌａ（黒鉛ウィスカー）、炭素ウィスカ
ー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、チ
タン酸カリウム繊維、酸化アルミニウムウィスカーある
いは金属ウィスカー等が挙げられ、これらの中でも好ま
しいのは微細炭素繊維、炭素ウィスカーであり、特に好
ましいのは、昭和５９年特許願第７１７９９号および昭
和５９年特許願第１９１７２１号に添付した明細書に記
載の微細炭素繊維である。

昭和５９年特許願第７１７９９号に係る明細書に開示さ
れた微細炭素繊維は、直径０．０５乃至２ｐ−ｍ、長さ
２乃至３０００ＪＬｍ、アスペクト比２乃至３００００
の微細繊維形状であって、しかも繊維の両端が丸みを帯
びてなる、気相法により製造し得るものである。

また、昭和５９年特許願第１９１７２１号に係る明細書
に開示された微細炭素繊維は、直径０．０１〜０．５４
ｍおよびアスペクト比２〜３００００であり、好ましく
は熱分解炭素層の厚みが直径の２０％以下である。出発
気体材料の流動下に気相法で成長して得たものである。

この微細炭素繊維は、前記明細書に記載しであるように
、ａｍ生成後に破砕またはカット等の処理により微細化
されていない。

前記いずれの明細書に記載された微細炭素繊維も、マト
リクスの破壊を起こしにくくて、機械的強度が大きい。

前記マトリクスとしては、たとえば有機高分子化合物、
金属、セラミックス、炭素等を使用することができ、特
に制限がない、マトリクスとしていずれを使用するかは
、ハニカムの用途に応じて決定することができる。

たとえば２００℃以下の低温度下で使用されるハニカム
にあっては、その雰囲気温度よりも高い融点乃至分解点
を有する有機高分子化合物をマトリクスに選ぶのが良い
。

また、たとえば２００℃よりも高い温度たとえば３００
〜４００℃程度の高温度下で使用されるハニカムにあっ
ては、金属、セラミックス、炭素等をマトリクスに選ぶ
のが良い。

マトリクスとしての前記有機高分子化合物としては、熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を使用することができる。

前記熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、
ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂：塩化ビニル樹
脂およびその共重合樹脂：塩化ビニリデン樹脂：酢酸ビ
ニル系樹脂：ポリスチレンおよびその共重合樹脂等の一
般用樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂；ポリアセタ
ール；ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエ
ステル樹脂；ポリフェニレンオキサイドおよびノリル樹
脂；ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等の
エンジニアリングプラスチックが挙げられる。これらの
熱可塑性樹脂は、単独で用いても良いし、また、２種以
上を混合してポリマーブレンドとして用いても良い。

前記熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、キシレン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
、飽和アルキド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。

マトリクスとしての前記金属としては、たとえばアルミ
ニウム、マグネシウム、チタン、亜鉛等の軽金属、ニッ
ケル等の耐熱金属あるいは金。

銀、銅等の貴金属等が挙げられる。

マトリクスとしての前記セラミックスとしては、たとえ
ば酸化アルミニウム等の酸化物、炭化ケイ素の炭化物９
窒化ケイ素等の窒化物および炭素等が挙げられる。

この発明に係るハニカムは、前記繊維を有するシートを
使用して次のように製造することができる。すなわち、（１）前記繊維を紙状乃至不織布状に展延してこれを予
めハニカム状に形成してから、有機高分子、金属、セラ
ミックス等のマトリクス中に含浸し、これを硬化する方
法。

（２）前記繊維を前記マトリクス中に分散してなる複数
枚の短冊状シートを、交互に部分接着乃至部分融着して
積層し、得られた積層物を積層方向に引き伸ばす方法。

（３）紙状乃至不織布状に展延した前記繊維にマトリク
スを含浸してプリプレグを形成し、このプリプレグをハ
ニカム形金型で加圧加熱することによりハニカムを得る
方法。

等、によりハニカムを製造することができるが、特に前
記方法に限定されるものではなく、その他の方法によっ
て製造することもできる。

このハニカムは、構造部材のほか非構造部材にも使用さ
れる。たとえば金属をマトリクスとするハニカムは、熱
交換エレメントとして好適であるし、繊維としてカーボ
ンウィスカーを使用するこのハニカムは、電磁遮蔽材に
好適であるし、また、空気整流、衝撃吸収等にも使用さ
れる。

このハニカムを構造部材として使用するときには、たと
えばこのハニカムを芯材とし、このハニカムの両面に表
面材を貼付してなるハニカム組み立て体とするのが良い
。

このハニカム組み立て体は、航空機、ロケット、自動車
、電車、船舶、建築物等に広く使用される有用な構造材
である。

［実施例］次にこの発明の実施例および比較例を示してこの発明を
さらに具体的に説明する。

（実施例１）直径０．１〜０．５１Ｌｍおよび長さ２０〜１００ｇｍ
の寸法を有する黒鉛ウィスカー２ｇ（特願昭５９−１９
１７２１号に係る微細炭素繊りをｉＩＬの水中に分散し
、東洋精機製作所■のシートマシンにて、輻２０　ｃ　
ｍ　、長さ２５ｃｍ、厚み０．２ｍｍの紙状物を作成し
た。この紙状物に、エポキシ樹脂［商品名；エピコー）
８２８．シェル石油化学−製］　１００部に対しＢＦ３
−ＭＥＡを硬他剤としてこれを５部添加し、１００部の
ア七トンで希釈した液に含浸し、５０℃で１時間乾燥し
た後、オートクレーブ中で、１３０℃、５Ｋｇ／ｃｒｒ
Ｉ′で２時間加熱加圧してエポキシ樹脂を硬化した。こ
の硬化物を輻１　ｃ　ｍ　、長さ２０ｃｍの短冊状シー
トに切断し、その長手方向に沿って３ｍｍ間隔で接着剤
を塗布すると共に、隣接するこの短冊状シートについて
は接着剤塗布部位と接着剤非塗布部位とが交互になるよ
うにそれぞれ接着剤を塗布して２５枚の短冊状シートを
重畳した０次いで、重畳方向に引っ張ってハニカムを形
成した。

このハニカムは、−辺３ｍｍ（セルサイズ５．２ｍｍ）
で、厚みが１０ｍｍで、全体の寸法として。

長さ１３．３ｃ　ｍ、幅１２．５ｍ　ｍ、厚み１ｃｍで
あった。

前記ハニカムの密度、圧縮比強度を測定した。

その結果を第１表に示す。

（実施例２）前記実施例１で使用したのと同じ黒鉛ウィカーを使用し
て、２０体積％となるようにこれをナイロン−６中に分
散したペレットを加熱加圧して。

厚み０．５ｍｍｏ輻１０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの薄板
を作成した。この薄板をさらに熱間ロールにて延伸して
厚み０．１ｍｍのシートを得た。このシートから、幅１
　ｃ　ｍ　、長さ２０ｃｍの短冊状シートを得、前記実
施例１と同様にしてハニカムを製造した。

前記実施例１と同様にして前記ハニカムの密度、圧縮強
度を測定した。その結果を第１表に示す。

（実施例３）直径０．２〜１．０μｍ、長さ５０〜２００ルｍの寸法
を有する炭化ケイ素ウィスカーを１５体積％混入したア
ルミニウムを伸展して、０．１０ｍｍの厚みの薄板を得
た。この薄板を用いて、前記実施例と同様にしてハニカ
ムを製作した。

このハニカムにつき、前記実施例と同様に測定し、その
結果を第１表に示す。

（比較例１）クラフト紙にエポキシ樹脂を含浸し、このエポキシ樹脂
を硬化したシートを用いて、前記実施例１と同様にして
ハニカムを製作した。

このハニカムにつき、前記実施例１と同様にして物性を
測定した。その結果を第１表に示す。

（比較例２）市販のアルミニウム箔製ハニカムにつき前記実施例１と
同様に物性の測定をし、その結果を第１表に示す。

第１表［発明の効果］この発明によると、マトリクス中に直径ＩＩＬｍ以下の
繊維を有するシートを用いてｌ＼ニカムを形成している
ので、軽量で、しかも比強度の大きなハニカムを提供す
ることができ、また、この比強度が大きくて軽量なＩ＼
ニカムを利用するので、より比弾性率、破壊比強度の大
きな構造材、非構造材としてのハニカム組み立て体を提
供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直径２μｍ以下の繊維をマトリクス中に有するシ
ートを用いて形成することを特徴とするハニカム。