WO2024014034A1 - サンドイッチパネルおよびサンドイッチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

サンドイッチパネルおよびサンドイッチパネルの製造方法において、板形状をなして厚さ方向の少なくとも一方の面に溝部が設けられるコア材と、複合材を用いて形成されて溝部に配置されるクラックアレスタと、複合材を用いて形成されてコア材の厚さ方向の両方の面にそれぞれ設けられる一対の面板と、複合材を用いて形成されてコア材の一方の面と面板との間から溝部とクラックアレスタとの間まで延出するように配置されるカバーと、を備える。

Description

サンドイッチパネルおよびサンドイッチパネルの製造方法

　本開示は、サンドイッチパネルおよびサンドイッチパネルの製造方法に関するものである。

　各種の構造材料として、サンドイッチパネルが用いられている。サンドイッチパネルは、板形状をなすコア材の両面に複合材料から成る面板が積層されて形成される。そして、サンドイッチパネルは、コア材の内部にアレスタが配置されることで、面板とコア材との剥離が抑制される。このようなサンドイッチパネルとしては、例えば、下記特許文献１に記載される。

特許第４９２８４０３号公報

　従来のサンドイッチパネルは、コア材の内部に配置されたアレスタにより剥離を抑制するものであるが、さらなる剥離抑制機能の向上が望まれている。また、従来のサンドイッチパネルは、コア材が傾斜部を有し、傾斜部と面板とが鋭角で交差する先端部にアレスタが形成されており、コア材を積層するための作業に長時間を要してしまうという課題がある。

　本開示は、上述した課題を解決するものであり、剥離抑制機能の向上を図ると共にコア材の成形作業の簡素化を図るサンドイッチパネルおよびサンドイッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するための本開示のサンドイッチパネルは、板形状をなして厚さ方向の少なくとも一方の面に溝部が設けられるコア材と、複合材を用いて形成されて前記溝部に配置されるクラックアレスタと、複合材を用いて形成されて前記コア材の厚さ方向の両方の面にそれぞれ設けられる一対の面板と、複合材を用いて形成されて前記コア材の一方の面と前記面板との間から前記溝部と前記クラックアレスタとの間まで延出するように配置されるカバーと、を備える。

　また、本開示のサンドイッチパネルの製造方法は、板形状をなすコア材における厚さ方向の少なくとも一方の面に溝部を形成する工程と、複合材を用いて形成されたカバーを前記一方の面に配置する工程と、複合材を用いて形成されたクラックアレスタを前記カバーと共に前記溝部に挿入する工程と、前記コア材と前記カバーと前記クラックアレスタを接合する工程と、複合材を用いて形成された一対の面板を前記コア材の厚さ方向の両方の面にそれぞれ接合する工程と、を有する。

　本開示のサンドイッチパネルおよびサンドイッチパネルの製造方法によれば、剥離抑制機能の向上を図ることができると共に、コア材の成形作業の簡素化を図ることができる。

図１は、本実施形態のサンドイッチパネルを表す分解斜視図である。 図２は、サンドイッチパネルにおける第１面内方向に沿った縦断面図である。 図３は、サンドイッチパネルにおける第２面内方向に沿った縦断面図である。 図４は、サンドイッチパネルの第１変形例における第１面内方向に沿った縦断面図である。 図５は、サンドイッチパネルの第２変形例における第１面内方向に沿った縦断面図である。 図６は、サンドイッチパネルの製造方法を表すフローチャートである。 図７は、サンドイッチパネルの製造方法における第１溝の加工工程を表す概略図である。 図８は、サンドイッチパネルの製造方法における第１カバーの配置工程を表す概略図である。 図９は、サンドイッチパネルの製造方法における第１溝への第１複合材の挿入工程を表す概略図である。 図１０は、サンドイッチパネルの製造方法における第２溝の加工工程を表す概略図である。 図１１は、サンドイッチパネルの製造方法における第２カバーの配置工程を表す概略図である。 図１２は、サンドイッチパネルの製造方法における第２溝への第２複合材の挿入工程を表す概略図である。 図１３は、サンドイッチパネルの製造方法の変形例における第１カバーの配置工程を表す概略図である。 図１４は、サンドイッチパネルの製造方法の変形例における第１溝への第１複合材の挿入工程を表す概略図である。 図１５は、サンドイッチパネルにおける変形量に対する荷重を表すグラフである。

　以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

＜サンドイッチパネル＞
　図１は、第１実施形態のサンドイッチパネルを表す分解斜視図である。なお、以下の説明にて、サンドイッチパネルの厚さ方向をＺ方向、サンドイッチパネルの厚さ方向（Ｚ方向）に直交するサンドイッチパネルの第１面内方向をＸ方向、サンドイッチパネルの厚さ方向（Ｚ方向）および第１面内方向（Ｘ方向）に直交するサンドイッチパネルの第２面内方向をＹ方向として説明する。

　図１に示すように、サンドイッチパネル１０は、コア材１１と、第１カバー１２と、第１クラックアレスタ１３と、第２カバー１４と、第２クラックアレスタ１５と、第１面板１６と、第２面板１７とを備える。また、サンドイッチパネル１０は、成形時において、第１面板１６をコア材１１の一方の面に接着する第１接着フィルム１８と、第２面板１７をコア材１１の他方の面に接着する第２接着フィルム１９とを備える。

　コア材１１は、Ｚ方向に所定の厚さを有する板形状をなす。コア材１１は、厚さ方向における一方の面１１ａと、厚さ方向における他方の面１１ｂとを有する。コア材１１は、剛性の高い材料が用いられ、例えば、せん断弾性率が５０ＭＰａ以上である。なお、コア材１１のせん断弾性率は、１３６ＭＰａ以上３６２ＭＰａ以下の範囲がより好ましい。コア材１１としては、例えば、樹脂系の発泡材が適用される。但し、コア材１１は、樹脂系の発泡材に限らず、例えば、木材を含む多孔質の材料であるバルサであってもよく、せん断弾性率が５０ＭＰａ以上である剛性の高い材料であればよい。

　コア材１１は、複数の溝部２０を有する。溝部２０は、第１溝部２１と、第２溝部２２とから構成される。第１溝部２１および第２溝部２２は、コア材１１の一方の面１１ａに設けられる。第１溝部２１は、Ｙ方向に沿うと共に、Ｘ方向に間隔を空けて複数（本実施形態では、４個）設けられる。複数の第１溝部２１は、互いに平行をなす。なお、複数の第１溝部２１は、Ｘ方向に等間隔で設けられることが好ましいが、所定の範囲に異なる間隔で設けられていてもよい。第２溝部２２は、Ｘ方向に沿うと共に、Ｙ方向に間隔を空けて複数（本実施形態では、３個）設けられる。複数の第２溝部２２は、互いに平行をなす。なお、複数の第２溝部２２は、Ｙ方向に等間隔で設けられることが好ましいが、所定の範囲に異なる間隔で設けられていてもよい。第１溝部２１と第２溝部２２は、コア材１１の面内方向に直交するように設けられるが、直交方向に限らず、単に交差する方向であってもよい。また、第１溝部２１と第２溝部２２の数は、本実施形態に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設定すればよい。

　なお、後述するが、第１溝部２１は、コア材１１に何も装着されていない状態で、一方の面１１ａ側に形成される。一方、第２溝部２２は、コア材１１に第１カバー１２と第１クラックアレスタ１３が装着された状態で、一方の面１１ａ側に形成される。つまり、コア材１１に第２溝部２２を形成するとき、コア材１１だけでなく、第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３の一部も切除することとなる。

　すなわち、第１溝部２１は、第１カバー１２の一部および第１クラックアレスタ１３に全部収まる寸法に設定される。つまり、第１溝部２１は、Ｘ方向の幅が第１カバー１２の厚さの２倍に第１クラックアレスタ１３の厚さを加算した幅である。また、第１溝部２１は、Ｙ方向の長さが第１カバー１２と第１クラックアレスタ１３の長さと同じである。また、第１溝部２１は、Ｚ方向の深さが第１カバー１２の厚さに第１クラックアレスタ１３の高さを加算した深さである。第１溝部２１は、コア材１１の一方の面１１ａに対して機械加工（例えば、切削加工）が施されることで形成される。

　一方、第２溝部２２は、第２カバー１４の一部および第２クラックアレスタ１５に全部収まる寸法に設定される。つまり、第２溝部２２は、Ｘ方向の幅が第２カバー１４の厚さの２倍に第２クラックアレスタ１５の厚さを加算した深さである。また、第２溝部２２は、Ｙ方向の長さが第２カバー１４と第２クラックアレスタ１５の長さと同じである。また、第２溝部２２は、Ｚ方向の深さが第２カバー１４の厚さに第２クラックアレスタ１５の高さを加算した深さある。第２溝部２２は、コア材１１の一方の面１１ａに対して機械加工（例えば、切削加工）が施されることで形成される。

　第１カバー１２は、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて板状に形成される。複合材としては、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics：炭素繊維強化プラスチック）などの複合材が用いられる。なお、複合材は、ＣＦＲＰに限定されず、何れの強化繊維や樹脂を含む複合材であってもよい。第１カバー１２は、一部がコア材１１における溝部２０の第１溝部２１の内部に配置される。

　第１クラックアレスタ１３は、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて、所定の方向に長い棒形状をなす。第１クラックアレスタ１３は、コア材１１の厚さ方向に長い長方形断面形状をなす。複合材としては、第１カバー１２と同様に、ＣＦＲＰなどの複合材が用いられる。なお、複合材は、ＣＦＲＰに限定されず、何れの強化繊維や樹脂を含む複合材であってもよい。

　第１クラックアレスタ１３は、コア材１１の一方の面１１ａ側に配置される。具体的に、第１クラックアレスタ１３は、第１カバー１２と共に、コア材１１に形成された第１溝部２１の内部に配置される。すなわち、第１クラックアレスタ１３は、Ｘ方向の長さが第１溝部２１のＸ方向の長さと同等であるが、Ｙ方向の幅とＺ方向の高さが第１溝部２１のＹ方向の幅とＺ方向の高さより若干短い。

　第１クラックアレスタ１３は、第１溝部２１への装着時に、第１カバー１２の一部を第１溝部２１に押し込む。そのため、第１クラックアレスタ１３と共に第１カバー１２の一部が第１溝部２１の内部に配置されたとき、第１カバー１２は、コア材１１の一方の面１１ａ上に位置すると共に、第１溝部２１と第１クラックアレスタ１３との間に位置する。

　第２カバー１４は、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて板状に形成される。複合材としては、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics：炭素繊維強化プラスチック）などの複合材が用いられる。なお、複合材は、ＣＦＲＰに限定されず、何れの強化繊維や樹脂を含む複合材であってもよい。すなわち、第２カバー１４は、第１カバー１２と同材料であってもよく、異なる材料であってもよい。第２カバー１４は、一部がコア材１１における溝部２０の第２溝部２２の内部に配置される。

　第２クラックアレスタ１５は、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて、所定の方向に長い棒形状をなす。第２クラックアレスタ１５は、コア材１１の厚さ方向に長い長方形断面形状をなす。複合材としては、第２カバー１４と同様に、ＣＦＲＰなどの複合材が用いられる。なお、複合材は、ＣＦＲＰに限定されず、何れの強化繊維や樹脂を含む複合材であってもよい。すなわち、第２クラックアレスタ１５は、第１クラックアレスタ１３と同材料であってもよく、異なる材料であってもよい。

　第２クラックアレスタ１５は、コア材１１の一方の面１１ａ側に配置される。具体的に、第２クラックアレスタ１５は、第２カバー１４と共に、コア材１１に形成された第２溝部２２の内部に配置される。すなわち、第２クラックアレスタ１５は、Ｙ方向の長さが第２溝部２２のＹ方向の長さと同等であるが、Ｘ方向の長さとＺ方向の長さが第２溝部２２のＸ方向の長さとＺ方向より若干短い。

　第２クラックアレスタ１５は、第１溝部２１に第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３に装着された後に形成された第２溝部２２へ装着される。第２クラックアレスタ１５は、第２溝部２２への装着時に、第２カバー１４の一部を第２溝部２２に押し込む。そのため、第２クラックアレスタ１５と共に第２カバー１４の一部が第２溝部２２の内部に配置されたとき、第２カバー１４は、コア材１１の一方の面１１ａに配置された第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３上に位置すると共に、第２溝部２２と第２クラックアレスタ１５との間に位置する。

　コア材１１は、一方に面１１ａに第１カバー１２が配置された後、第１クラックアレスタ１３が第１カバー１２と共に第１溝部２１に押し込まれる。コア材１１は、第１溝部２１に第１カバー１２と第１クラックアレスタ１３が押し込まれた状態で、オートクレーブ等で加熱することで硬化する。その後、コア材１１は、一方の面１１ａに第２溝部２２が形成される。このとき、コア材１１と共に第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３の一部が除去されて第２溝部２２が形成される。そして、コア材１１は、一方に面１１ａに第２カバー１４が配置された後、第２クラックアレスタ１５が第２カバー１４と共に第２溝部２２に押し込まれる。コア材１１は、第２溝部２２に第２カバー１４と第２クラックアレスタ１５が押し込まれた状態で、オートクレーブ等で加熱することで硬化する。

　第１面板１６および第２面板１７は、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて板状に形成される。複合材としては、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics：炭素繊維強化プラスチック）などの複合材が用いられる。なお、複合材は、ＣＦＲＰに限定されず、何れの強化繊維及び樹脂を含む複合材であってもよい。第１面板１６は、コア材１１の一方の面１１ａ側に接合され、第２面板１７は、コア材１１の他方の面１１ｂ側に接合される。

　第１接着フィルム１８は、サンドイッチパネル１０の成形前において、コア材１１の一方の面１１ａ側と第１面板１６との間に配置される。第２接着フィルム１９は、サンドイッチパネル１０の成形前において、コア材１１の他方の面１１ｂ側と第２面板１７との間に配置される。第１接着フィルム１８および第２接着フィルム１９は、例えば、熱硬化性樹脂である。第１接着フィルム１８は、サンドイッチパネル１０の成形時に、加熱されることで低粘度化した後に、熱硬化する。そのため、コア材１１は、一方の面１１ａ側の第２カバー１４および第２クラックアレスタ１５に第１面板１６が接合される。また、第２接着フィルム１９は、サンドイッチパネル１０の成形時に、加熱されることで低粘度化した後に、熱硬化する。そのため、コア材１１は、他方の面１１ｂに第２面板１７が接合される。

＜サンドイッチパネルの断面形状＞
　図２は、サンドイッチパネルにおける第１面内方向に沿った縦断面図、図３は、サンドイッチパネルにおける第２面内方向に沿った縦断面図である。

　図２および図３に示すように、コア材１１は、溝部２０として、Ｙ方向に沿う第１溝部２１と、Ｘ方向に沿う第２溝部２２とを有する。第１溝部２１は、第１側面２１ａと、第２側面２１ｂと、底面２１ｃとより構成されることで、Ｚ方向の一方側（面１１ａ側）に開口する。第１側面２１ａと第２側面２１ｂとは、Ｘ方向に沿って互いに対向し、且つ、平行をなす。底面２１ｃは、Ｘ方向およびＹ方向に沿い、第１側面２１ａと第２側面２１ｂとを接続し、且つ、第１側面２１ａおよび第２側面２１ｂに直交する。そのため、第１溝部２１は、Ｚ方向に長い長方形の断面形状をなす。第１側面２１ａと第２側面２１ｂと底面２１ｃは、Ｙ方向に沿って長い平坦形状をなし、Ｙ方向のいずれの位置でも同様の断面形状である。

　なお、本実施形態にて、第１溝部２１を長方形の断面形状としたが、この形状に限定されるものではない。例えば、底面２１ｃ側に比べて面１１ａ側の寸法が大きい台形の断面形状であってもよく、また、三角形や半円などの断面形状であってもよい。

　第１クラックアレスタ１３は、第１側面１３ａと、第２側面１３ｂと、上面１３ｃと、下面１３ｄとより構成される。第１側面１３ａと第２側面１３ｂとは、Ｘ方向に沿って互いに対向し、且つ、平行をなす。上面１３ｃと下面１３ｄとは、Ｚ方向に沿って互いに対向し、且つ、平行をなす。上面１３ｃは、Ｘ方向およびＹ方向に沿い、第１側面１３ａと第２側面１３ｂとを接続し、且つ、第１側面１３ａおよび第２側面１３ｂに直交する。下面１３ｄは、Ｘ方向およびＹ方向に沿い、第１側面１３ａと第２側面１３ｂとを接続し、且つ、第１側面１３ａおよび第２側面１３ｂに直交する。そのため、第１クラックアレスタ１３は、Ｚ方向に長い長方形の断面形状をなす。第１側面１３ａと第２側面１３ｂと上面１３ｃと下面１３ｄは、Ｙ方向に沿って長い平坦形状をなし、Ｙ方向のいずれの位置でも同様の断面形状である。第１クラックアレスタ１３は、Ｚ方向の高さがコア材１１のＺ方向の厚さの１／２より長い。

　第１カバー１２は、コア材１１の一方の面１１ａに配置される。すなわち、第１カバー１２は、コア材１１の一方の面１１ａと第１面板１６との間に配置される。第１カバー１２は、一部がコア材１１の第１溝部２１の内部に配置される。すなわち、第１カバー１２は、一部がコア材１１の第１溝部２１と第１クラックアレスタ１３との間に配置される。第１カバー１２は、第１カバー部１２ａと、第２カバー部１２ｂ、１２ｃと、第３カバー部１２ｄとを有する。

　第１カバー部１２ａは、コア材１１の一方の面１１ａと第１面板１６との間、具体的には、コア材１１の一方の面１１ａと第２カバー１４との間に配置され、Ｘ方向およびＹ方向に沿う。第２カバー部１２ｂは、第１溝部２１の第１側面２１ａと第１クラックアレスタ１３の第１側面１３ａとの間に配置され、Ｙ方向およびＺ方向に沿う。第２カバー部１２ｃは、第１溝部２１の第２側面２１ｂと第１クラックアレスタ１３の第２側面１３ｂとの間に配置され、Ｙ方向およびＺ方向に沿う。第３カバー部１２ｄは、第１溝部２１の底面２１ｃと第１クラックアレスタ１３の下面１３ｄとの間に配置され、Ｘ方向およびＹ方向に沿う。すなわち、第１カバー１２は、複合材を構成する繊維が第１カバー部１２ａから第２カバー部１２ｂ、１２ｃを介して第３カバー部１２ｄにわたって連続して配置される。

　一方、第２溝部２２は、第１側面２２ａと、第２側面２２ｂと、底面２２ｃとより構成されることで、Ｚ方向の一方側（面１１ｂａ側）に開口する。第１側面２２ａと第２側面２２ｂとは、Ｘ方向に沿って互いに対向し、且つ、平行をなす。底面２２ｃは、Ｘ方向およびＹ方向に沿い、第１側面２２ａと第２側面２２ｂとを接続し、且つ、第１側面２２ａおよび第２側面２２ｂに直交する。そのため、第２溝部２２は、Ｚ方向に長い長方形の断面形状をなす。第１側面２２ａと第２側面２２ｂと底面２２ｃは、Ｙ方向に沿って長い平坦形状をなし、Ｙ方向のいずれの位置でも同様の断面形状である。

　なお、本実施形態にて、第２溝部２２を長方形の断面形状としたが、この形状に限定されるものではない。例えば、底面２２ｃ側に比べて面１１ａ側の寸法が大きい台形の断面形状であってもよく、また、三角形や半円などの断面形状であってもよい。また、第１溝部２１と第２溝部２２は、ほぼ同様の形状としたが、異なる形状や寸法であってもよい。

　第２クラックアレスタ１５は、第１側面１５ａと、第２側面１５ｂと、上面１５ｃと、下面１５ｄとより構成される。第１側面１５ａと第２側面１５ｂとは、Ｘ方向に沿って互いに対向し、且つ、平行をなす。上面１５ｃと下面１５ｄとは、Ｚ方向に沿って互いに対向し、且つ、平行をなす。上面１５ｃは、Ｘ方向およびＹ方向に沿い、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとを接続し、且つ、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂに直交する。下面１５ｄは、Ｘ方向およびＹ方向に沿い、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとを接続し、且つ、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂに直交する。そのため、第２クラックアレスタ１５は、Ｚ方向に長い長方形の断面形状をなす。第１側面１５ａと第２側面１５ｂと上面１５ｃと下面１５ｄは、Ｙ方向に沿って長い平坦形状をなし、Ｙ方向のいずれの位置でも同様の断面形状である。第２クラックアレスタ１５は、Ｚ方向の深さは、コア材１１のＺ方向の厚さと同等、もしくは、浅くなる。

　第２カバー１４は、コア材１１の一方の面１１ａに配置される。すなわち、第２カバー１４は、コア材１１の一方の面１１ａと第１面板１６との間に配置される。第２カバー１４は、一部がコア材１１の第２溝部２２の内部に配置される。すなわち、第２カバー１４は、一部がコア材１１の第２溝部２２と第２クラックアレスタ１５との間に配置される。第２カバー１４は、第１カバー部１４ａと、第２カバー部１４ｂ、１４ｃと、第３カバー部１４ｄとを有する。

　第１カバー部１４ａは、コア材１１の一方の面１１ａと第１面板１６との間、具体的には、コア材１１の一方の面１１ａに配置された第１カバー１２と第２カバー１４との間に配置され、Ｘ方向およびＹ方向に沿う。第２カバー部１４ｂは、第２溝部２２の第１側面２１ａと第２クラックアレスタ１５の第１側面１５ａとの間に配置され、Ｙ方向およびＺ方向に沿う。第２カバー部１４ｃは、第２溝部２２の第２側面２１ｂと第２クラックアレスタ１５の第２側面１５ｂとの間に配置され、Ｙ方向およびＺ方向に沿う。第３カバー部１４ｄは、第２溝部２２の底面２２ｃと第２クラックアレスタ１５の下面１５ｄとの間に配置され、Ｘ方向およびＹ方向に沿う。すなわち、第２カバー１４は、複合材を構成する繊維が第１カバー部１４ａから第２カバー部１４ｂ、１４ｃを介して第３カバー部１４ｄにわたって連続して配置される。

　本実施形態のサンドイッチパネル１０は、互いに直交するＸ方向およびＹ方向に沿ってクラックアレスタ１３、１５が配置されていることで、Ｘ方向およびＹ方向に対する強度が高くなる。そのため、コア材に曲げ応力などが作用したとき、コア材１１に対する面板１６、１７の剥離が抑制される。

＜サンドイッチパネルの断面形状の第１変形例＞
　図４は、サンドイッチパネルの第１変形例における第１面内方向に沿った縦断面図である。

　図４に示すように、第１変形例のサンドイッチパネル１０Ａは、コア材１１Ａと、第１カバー１２と、第１クラックアレスタ１３と、第１面板１６と、第２面板１７とを備える。また、サンドイッチパネル１０Ａは、成形時において、第１面板１６をコア材１１の一方の面に接着する第１接着フィルム１８と、第２面板１７をコア材１１の他方の面に接着する第２接着フィルム１９とを備える。

　すなわち、第１変形例のサンドイッチパネル１０Ａは、上述したサンドイッチパネル１０に対して、第２カバー１４と第２クラックアレスタ１５を有していない。また、サンドイッチパネル１０Ａは、コア材１１Ａに第２溝部が設けられていない。その他の構成は、上述した実施形態同様であり、説明は省略する。

　第１変形例のサンドイッチパネル１０Ａは、Ｙ方向に沿ってクラックアレスタ１３が配置されていることで、Ｙ方向に対する強度が高くなる。そのため、コア材に曲げ応力などが作用したとき、コア材１１に対する面板１６、１７の剥離が抑制される。

＜サンドイッチパネルの断面形状の第２変形例＞
　図５は、サンドイッチパネルの第２変形例における第１面内方向に沿った縦断面図である。

　図５に示すように、第２変形例のサンドイッチパネル１０Ｂは、コア材１１Ｂと、第１カバー１２Ｂと、第１クラックアレスタ１３Ｂと、第１面板１６と、第２面板１７とを備える。また、サンドイッチパネル１０Ｂは、成形時において、第１面板１６をコア材１１の一方の面に接着する第１接着フィルム１８と、第２面板１７をコア材１１の他方の面に接着する第２接着フィルム１９とを備える。

　すなわち、第２変形例のサンドイッチパネル１０Ｂは、第１変形例のサンドイッチパネル１０Ａと同様に、サンドイッチパネル１０に対して、第２カバー１４と第２クラックアレスタ１５を有していない。また、サンドイッチパネル１０Ｂは、コア材１１Ｂに第２溝部が設けられていない。

　また、第２変形例のサンドイッチパネル１０Ｂは、第１カバー１２Ｂと第１クラックアレスタ１３Ｂとが一体に設けられる。上述した実施形態では、第１カバー１２と第１クラックアレスタ１３を、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて個別に成形した。一方、第２変形例では、第１カバー１２Ｂと第１クラックアレスタ１３Ｂを、強化繊維に樹脂が含浸する複合材を用いて一体に成形した。例えば、比較的長い炭素繊維からなる材料を用いて、第１カバー１２Ｂおよび第１クラックアレスタ１３Ｂからなる基礎形状の構造体を成形し、構造体をプレス成形することで、第１クラックアレスタ１３Ｂを有する第１カバー１２Ｂを成形する。

　第２変形例のサンドイッチパネル１０Ｂは、プレス成形により第１カバー１２Ｂおよび第１クラックアレスタ１３Ｂを形成するため、複雑な形状の第１カバー１２Ｂおよび第１クラックアレスタ１３Ｂを形成することができる。すなわち、上述した実施形態のサンドイッチパネル１０だけでなく、３個以上のクラックアレスタ１３を有するサンドイッチパネルや、ハニカム形状のクラックアレスタ１３を有するサンドイッチパネルを形成することができる。

＜サンドイッチパネルの製造方法＞
　図６は、サンドイッチパネルの製造方法を表すフローチャート、図７は、サンドイッチパネルの製造方法における第１溝の加工工程を表す概略図、図８は、サンドイッチパネルの製造方法における第１カバーの配置工程を表す概略図、図９は、サンドイッチパネルの製造方法における第１溝への第１複合材の挿入工程を表す概略図、図１０は、サンドイッチパネルの製造方法における第２溝の加工工程を表す概略図、図１１は、サンドイッチパネルの製造方法における第２カバーの配置工程を表す概略図、図１２は、サンドイッチパネルの製造方法における第２溝への第２複合材の挿入工程を表す概略図である。

　図６および図７に示すように、ステップＳ１１にて、コア材１１における一方の面１１ａに複数の第１溝部２１を形成する。例えば、切削加工を行う加工装置を用いて、コア材１１の面１１ａに対して切削加工を行うことで、複数の第１溝部２１を形成する。複数の第１溝部２１は、Ｙ方向に沿って延在して形成されると共に、Ｘ方向に所定の間隔を空けて平行に形成される。

　図６および図８に示すように、ステップＳ１２にて、コア材１１の一方の面１１ａ上に第１カバー１２を配置する。第１カバー１２は、Ｘ方向の長さがコア材１１のＸ方向の長さより長く、Ｙ方向の長さがコア材１１のＹ方向の長さと同じである。また、複数の第１クラックアレスタ１３を用意する。

　図６および図９に示すように、ステップＳ１３にて、複数の第１クラックアレスタ１３をコア材１１の各第１溝部２１に挿入する。このとき、第１クラックアレスタ１３は、第１カバー１２の一部を第１溝部２１に押し込むように挿入する。第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３を構成する複合材としては、強化繊維に樹脂が含浸された硬化前の複合材が用いられ、具体的に、Ｙ方向に延びる連続繊維となる一方向材が用いられる。すなわち、コア材１１は、各第１溝部２１の長手方向が繊維方向となるように複合材が配置される。

　ステップＳ１４にて、第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３が第１溝部２１に配置されたコア材１１をオートクレーブ等で加熱することで、樹脂を硬化させる。すると、第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３は、コア材１１に固定される。

　図６および図１０に示すように、ステップＳ１５にて、コア材１１における一方の面１１ａに複数の第２溝部２２を形成する。例えば、切削加工を行う加工装置を用いて、コア材１１の面１１ａに対して切削加工を行うことで、複数の第２溝部２２を形成する。加工装置により複数の第２溝部２２を切削加工するとき、コア材１１だけでなく、第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３の一部も除去する。複数の第２溝部２２は、Ｘ方向に沿って延在して形成されると共に、Ｙ方向に所定の間隔を空けて平行に形成される。

　図６および図１１に示すように、ステップＳ１６にて、コア材１１の一方の面１１ａ上に第２カバー１４を配置する。具体的には、コア材１１に固定された第１カバー１２および第１クラックアレスタ１３の上に第２カバー１４を配置する。第２カバー１４は、Ｙ方向の長さがコア材１１のＹ方向の長さより長く、Ｘ方向の長さがコア材１１のＸ方向の長さと同じである。また、複数の第２クラックアレスタ１５を用意する。

　図６および図１２に示すように、ステップＳ１７にて、複数の第２クラックアレスタ１５をコア材１１の各第２溝部２２に挿入する。このとき、第２クラックアレスタ１５は、第２カバー１４の一部を第２溝部２２に押し込むように挿入する。第２カバー１４および第２クラックアレスタ１５を構成する複合材としては、強化繊維に樹脂が含浸された硬化前の複合材が用いられ、具体的に、Ｙ方向に延びる連続繊維となる一方向材が用いられる。すなわち、コア材１１は、各第２溝部２２の長手方向が繊維方向となるように複合材が配置される。

　ステップＳ１８にて、第２カバー１４および第２クラックアレスタ１５が第２溝部２２に配置されたコア材１１の樹脂を硬化させる。すると、第２カバー１４および第２クラックアレスタ１５は、コア材１１に固定される。そして、ステップＳ１９にて、トリミング加工を行うことで、コア材１１における一方の面１１ａ側を平滑形状とする。

　その後、ステップＳ２０にて、コア材１１における一方の面１１ａ側に複合材である第１面板１６を第１接着フィルム１８により接着する。また、コア材１１における他方の面１１ｂ側に複合材である第２面板１７を第２接着フィルム１９により接着する。そして、ステップＳ２１にて、面板１６、１７と接着フィルム１８、１９を加熱して熱硬化させることにより、サンドイッチパネル１０とする。

＜サンドイッチパネルの製造方法の変形例＞
　図１３は、サンドイッチパネルの製造方法の変形例における第１カバーの配置工程を表す概略図、図１４は、サンドイッチパネルの製造方法の変形例における第１溝への第１複合材の挿入工程を表す概略図である。

　上述の説明では、１枚の第１カバー１２を用意し、Ｘ方向の長さがコア材１１のＸ方向の長さより長いものとした。変形例では、図１３に示すように、第１溝部２１と同数枚の第１カバー１２Ａを用意する。複数枚の第１カバー１２Ａは、各第１溝部２１の上方を被覆するように、コア材１１における一方の面１１ａ上に載置する。

　そして、図１４に示すように、複数の第１クラックアレスタ１３をコア材１１の各第１溝部２１に挿入する。このとき、第１クラックアレスタ１３は、各第１カバー１２Ａの一部を第１溝部２１に押し込むように挿入する。コア材１１は、各第１溝部２１の長手方向が繊維方向となるように複合材が配置される。

＜サンドイッチパネルの作用＞
　図１５は、サンドイッチパネルにおける変形量に対する荷重を表すグラフである。

　図２および図３に示すように、サンドイッチパネル１０は、コア材１１の溝部２０にクラックアレスタ１３、１５と共にカバー１２、１４の一部が配置され、両側に面板１６、１７が固定されて構成される。飛来物が、サンドイッチパネル１０に向かって飛来すると、飛来物による衝撃を伴う外力がサンドイッチパネル１０の厚さ方向に作用する。つまり、飛来物による衝撃を伴う外力によって、サンドイッチパネル１０に厚さ方向のせん断力が付与される。このとき、カバー１２、１４がコア材１１の一方の面１１ａから溝部２０とクラックアレスタ１３、１５との間に延びていることから、せん断力に対する抗力を有する構造となり、剥離の発生と進展範囲が抑制される。具体的には、コア材１１における一方の面１１ａからの第１カバー１２の剥がれが第１カバー部１２ａと第２カバー部１２ｂ、１２ｃとの屈曲部で止まる。

　図１５に示すように、カバーおよびクラックアレスタのない従来のサンドイッチパネルは、図１５に点線で表すように、コア材と面板との剥離部で座屈が発生し、剥離が進展することで、圧縮破壊が生じる。一方、カバー１２がクラックアレスタ１３、１５と共にコア材１１の溝部２０まで入り込んである本実施形態のサンドイッチパネル１０は、図１５に実線で表すように、コア材１１と面板１６との剥離部で座屈が発生するが、カバー１２とクラックアレスタ１３、１５により、剥離の進展抑制と、荷重伝達が可能であり、強度が向上する。

［本実施形態の作用効果］
　第１の態様に係るサンドイッチパネルは、板形状をなして厚さ方向の少なくとも一方の面１１ａに溝部２０が設けられるコア材１１と、複合材を用いて形成されて溝部２０に配置されるクラックアレスタ１３、１５と、複合材を用いて形成されてコア材１１の厚さ方向の両方の面にそれぞれ設けられる一対の面板１６、１７と、複合材を用いて形成されてコア材１１の一方の面１１ａと面板１６との間から溝部２０とクラックアレスタ１３、１５との間まで延出するように配置されるカバー１２、１４とを備える。

　第１の態様に係るサンドイッチパネルによれば、クラックアレスタ１３、１５とカバー１２、１４がコア材１１の溝部２０に入り込んで、カバー１２、１４がコア材１１の一方の面１１ａと面板１６との間から溝部２０とクラックアレスタ１３、１５との間まで延出する。サンドイッチパネル１０に対してＺ方向の外力が作用して厚さ方向のせん断力が付与されると、サンドイッチパネル１０が曲げ変形しようとする。このとき、力は、カバー１２、１４を介して溝部２０内のクラックアレスタ１３、１５に伝達される。ところが、カバー１２、１４は、溝部２０内でクラックアレスタ１３、１５に押さえつけられていることから、力がカバー１２、１４を介してクラックアレスタ１３、１５により、剥離の発生と進展範囲が抑制される。そのため、剥離抑制機能の向上を図ることができる。また、クラックアレスタ１３、１５と共にカバー１２、１４をコア材１１の溝部２０に押し込めばよく、コア材１１の成形作業の簡素化を図ることができる。

　第２の態様に係るサンドイッチパネルは、第１の態様に係るサンドイッチパネルであって、さらに、カバー１２、１４は、コア材１１の一方の面１１ａと面板１６との間に配置される第１カバー部１２ａ、１４ａと、溝部２０の側面とクラックアレスタ１３、１５の側面との間に配置される第２カバー部１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃとを有し、複合材を構成する繊維が第１カバー部１２ａ、１４ａから第２カバー部１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃにわたって配置される。これにより、力は、第２カバー部１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃが溝部２０内のクラックアレスタ１３、１５に押さえつけられていることで、剥離の発生と進展範囲を抑制することができる。

　第３の態様に係るサンドイッチパネルは、第２の態様に係るサンドイッチパネルであって、さらに、カバー１２、１４は、溝部２０の底面とクラックアレスタ１３、１５の端面との間に配置される第３カバー部１２ｄ、１４ｄを有し、複合材を構成する繊維が第１カバー部１２ａ、１４ａから第２カバー部１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃを介して第３カバー部１２ｄ、１４ｄにわたって配置される。これにより、第２カバー部１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ、１４ｃだけでなく、第３カバー部１２ｄ、１４ｄも溝部２０内のクラックアレスタ１３、１５に押さえつけられていることから、さらなる剥離の発生と進展範囲を抑制することができる。

　第４の態様に係るサンドイッチパネルは、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係るサンドイッチパネルであって、さらに、クラックアレスタ１３、１５におけるコア材１１の厚さ方向の長さは、コア材１１の厚さ方向の長さの１／２より長い。これにより、クラックアレスタ１３、１５によるコア材１１の剛性力を向上することができると共に、剥離の発生を抑制することができる。

　第５の態様に係るサンドイッチパネルは、第１の態様から第４の態様のいずれか一つに係るサンドイッチパネルであって、さらに、クラックアレスタは、コア材１１の厚さ方向に交差する第１面内方向（Ｘ方向）に沿って配置される第１クラックアレスタ１３と、コア材１１の厚さ方向（Ｚ方向）および第１面内方向（Ｘ方向）に交差する第２面内方向（Ｙ方向）に沿って配置される第２クラックアレスタ１５とを有する。これにより、Ｘ方向およびＹ方向に対してコア材１１の剛性力を向上することができる。

　第６の態様に係るサンドイッチパネルは、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係るサンドイッチパネルであって、さらに、カバーは、コア材１１の第１面内方向に沿った第１溝部２１と第１クラックアレスタ１３との間に配置される第１カバー１２と、コア材１１の第２面内方向に沿った第２溝部２２と第２クラックアレスタ１５との間に配置される第２カバー１４とを有する。これにより、Ｘ方向およびＹ方向に対して剥離の発生を抑制することができる。

　第７の態様に係るサンドイッチパネルは、第１の態様から第６の態様のいずれか一つに係るサンドイッチパネルであって、さらに、カバー１２Ｂとクラックアレスタ１４Ｂは、一体に設けられる。これにより、コア材１１とカバー１２Ｂとクラックアレスタ１４Ｂとの組付作業の作業性を向上することができる。

　第８の態様に係るサンドイッチパネルの製造方法は、板形状をなすコア材１１における厚さ方向の少なくとも一方の面に溝部２０を形成する工程と、複合材を用いて形成されたカバー１２、１４を一方の面１１ａに配置する工程と、複合材を用いて形成されたクラックアレスタ１３、１５をカバー１２、１４と共に溝部２０に挿入する工程と、コア材１１とカバー１２、１４とクラックアレスタ１３、１５を接合する工程と、複合材を用いて形成された一対の面板１６、１７をコア材１１の厚さ方向の両方の面１１ａ、１１ｂにそれぞれ接合する工程とを有する。これにより、クラックアレスタ１３、１５と共にカバー１２、１４をコア材１１の溝部２０に押し込めばよく、コア材１１の成形作業の簡素化を図ることができる。

　１０、１０Ａ、１０Ｂ　サンドイッチパネル
　１１　コア材
　１２、１２Ａ、１２Ｂ　第１カバー
　１３、１３Ｂ　第１クラックアレスタ
　１４　第２カバー
　１５　第２クラックアレスタ
　１６　第１面板
　１７　第２面板
　１８　第１接着フィルム
　１９　第２接着フィルム
　２０　溝部
　２１　第１溝部
　２２　第２溝部
 

Claims (8)

1. 　板形状をなして厚さ方向の少なくとも一方の面に溝部が設けられるコア材と、
   　複合材を用いて形成されて前記溝部に配置されるクラックアレスタと、
   　複合材を用いて形成されて前記コア材の厚さ方向の両方の面にそれぞれ設けられる一対の面板と、
   　複合材を用いて形成されて前記コア材の一方の面と前記面板との間から前記溝部と前記クラックアレスタとの間まで延出するように配置されるカバーと、
   　を備えるサンドイッチパネル。
2. 　前記カバーは、前記コア材の一方の面と前記面板との間に配置される第１カバー部と、前記溝部の側面と前記クラックアレスタの側面との間に配置される第２カバー部とを有し、前記複合材を構成する繊維が前記第１カバー部から前記第２カバー部にわたって配置される、
   　請求項１に記載のサンドイッチパネル。
3. 　前記カバーは、前記溝部の底面と前記クラックアレスタの端面との間に配置される第３カバー部を有し、前記複合材を構成する繊維が前記第１カバー部から前記第２カバー部を介して前記第３カバー部にわたって配置される、
   　請求項２に記載のサンドイッチパネル。
4. 　前記クラックアレスタにおける前記コア材の厚さ方向の長さは、前記コア材の厚さ方向の長さの１／２より長い、
   　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のサンドイッチパネル。
5. 　前記クラックアレスタは、前記コア材の厚さ方向に交差する第１面内方向に沿って配置される第１クラックアレスタと、前記コア材の厚さ方向および前記第１面内方向に交差する第２面内方向に沿って配置される第２クラックアレスタとを有する、
   　請求項１に記載のサンドイッチパネル。
6. 　前記カバーは、前記コア材の前記第１面内方向に沿った第１溝部と前記第１クラックアレスタとの間に配置される第１カバーと、前記コア材の前記第２面内方向に沿った第２溝部と前記第２クラックアレスタとの間に配置される第２カバーとを有する、
   　請求項５に記載のサンドイッチパネル。
7. 　前記クラックアレスタと前記カバーは、一体に設けられる、
   　請求項１に記載のサンドイッチパネル。
8. 　板形状をなすコア材における厚さ方向の少なくとも一方の面に溝部を形成する工程と、
   　複合材を用いて形成されたカバーを前記一方の面に配置する工程と、
   　複合材を用いて形成されたクラックアレスタを前記カバーと共に前記溝部に挿入する工程と、
   　前記コア材と前記カバーと前記クラックアレスタを接合する工程と、
   　複合材を用いて形成された一対の面板を前記コア材の厚さ方向の両方の面にそれぞれ接合する工程と、
   　を有するサンドイッチパネルの製造方法。
    

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