JP2000167951A - ハニカム構造体及びその製造法 - Google Patents
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Abstract
優れ、曲面への加熱成形性に優れたハニカム構造体を、
安価に製造する方法を提供すること。 【解決手段】 ポリアミドイミド樹脂を含浸したガラス
繊維基布で構成されているハニカム構造体。ポリアミド
イミド樹脂プレポリマーを含浸したガラス繊維基布をコ
ルゲート成形し、成形と同時又は成形後、架橋硬化させ
た波板シートと、ポリアミドイミド樹脂プレポリマーを
含浸したガラス繊維基布からなる平板シートとを、交互
に多数枚積層し、加圧加熱して樹脂を架橋硬化させて積
層体を形成し、この積層体にポリアミドイミド樹脂プレ
ポリマーを含浸し、架橋硬化させることを特徴とするガ
ラスハニカム構造体の製造法。
Description
の製造法に関する。
面的集合体よりなり、耐熱性のハニカム構造体は、航空
機用のエンジン周り等、高温部位のサンドイッチパネ
ル、航空機・宇宙機器等の圧力加熱を受ける構造部材、
その他において用いられ、260℃程度の環境・常用温
度において経時的な耐熱強度を有するものである。従
来、軽量で高い機械的強度を有する重量比強度に優れた
ハニカム構造体の基材としては、アルミニウム箔、クラ
フト紙等が使用されているが、耐熱性を有するものとし
ては、ステンレス、チタン等の金属箔をハニカム状と
し、ロウ付け加工を施したもの、ガラス繊維、炭素繊維
等を基材とし、これにレゾールフェノール樹脂等の耐熱
性樹脂を付着せしめたもの(繊維強化樹脂ハニカム構造
体)、耐熱性芳香族ポリアミド合成紙を基材とし、これ
にレゾールフェノール樹脂等の耐熱性樹脂を付着せしめ
たもの、等が開発されている。
比強度、比剛性に優れているため、従来、航空機部品と
して使用されてきている。これをさらに航空機エンジン
用部品として使用する場合は、高温度域(120〜15
0℃)での機械的強度に優れ、且つ2次及び3次曲面へ
の加熱成形性に優れていることが要求される。従来は高
温度域での機械的強度と、加熱成形性という2つの要求
を満足させるために、250℃以上のガラス転移点を有
し(従って、250℃以上で樹脂が柔らかくなり容易に
成形ができる)、且つガラス転移点より100℃低い温
度では、加熱による機械的性能の劣化がないという特性
を持つ熱可塑性樹脂が使用されてきた。しかし、この熱
可塑性樹脂は通常は固体であり、適当な溶媒がないた
め、これを使用してハニカム構造体を製造する際には、
樹脂を350℃以上の温度まで加熱して液状にすること
が必要となる。このため、特殊な製造設備が必要とな
り、効率も悪く、コスト高となる。また、熱可塑性樹脂
そのものも高価である。また、炭素繊維等を基材とする
ハニカム構造体は、電波障害があり、用途が限定される
という問題がある。
は、電波障害がなく、高温度域(120〜150℃)で
の機械的強度に優れ、且つ曲面への加熱成形性に優れた
ハニカム構造体、及びそれを、安価に製造する方法を提
供することである。
ミド樹脂を含浸したガラス繊維基布で構成されているハ
ニカム構造体を提供するものである。本発明はまた、ポ
リアミドイミド樹脂プレポリマーを含浸したガラス繊維
基布をコルゲート成形し、成形と同時又は成形後、架橋
硬化させた波板シートと、ポリアミドイミド樹脂プレポ
リマーを含浸したガラス繊維基布からなる平板シートと
を、接着剤を介して交互に多数枚積層し、加圧加熱して
樹脂を架橋硬化させて積層体を形成し、この積層体にポ
リアミドイミド樹脂プレポリマーを含浸し、架橋硬化さ
せることを特徴とするカーボンハニカム構造体の製造法
を提供するものである。
本発明のハニカム構造体に使用するガラス繊維基布は、
横方向の引張強度が、縦方向の引張強度の105〜15
0%であるものが好ましい。ガラス繊維基布を構成する
ガラス繊維の太さは、好ましくは30〜210テック
ス、さらに好ましくは60〜150テックスである。本
発明において使用されるガラス繊維基布は、織布、編
布、不織布等であり、例えば、120〜380g/m2、好
ましくは145〜220 g/m2 の平織、朱子織等のガラ
ス繊維織布が挙げられる。厚みは通常、0.15〜0.
25mm程度、幅は250〜350mm程度が適当である。
ガラス繊維基布の、横方向(ハニカム構造体の剪断方向
に平行な方向)の引張強度を、縦方向の引張強度の10
5〜150%にするには、横方向の繊維の本数を5〜5
0%、好ましくは10〜30%増やす、横方向の繊維の
太さ(断面積)を5〜50%、好ましくは10〜30%
大きくする、これらを組み合わせる等、種々の方法があ
る。このガラス繊維基布にポリアミドイミド樹脂プレポ
リマーを含浸する。含浸量は固形分で20〜80重量%、好
ましくは50重量%が適当である。ポリアミドイミド樹脂
プレポリマーは、例えば、下記式(1) で表されるものが
好ましい。
ーは、加熱により硬化して下記の式(2) で表される構造
を有するポリアミドイミド樹脂になる。
ーは、市販されており容易に入手できる。また、Die An
gewandte Makromolekulare Chemie 40/41 (1974) 139-1
58記載の方法で容易に製造できる。このポリアミドイミ
ド樹脂プレポリマーを含浸したガラス繊維基布を、波形
ロールを用いてコルゲート成形する。波形の波の高さ及
び幅は2〜3mm、波のピッチは8〜9mmが適当である。
ポリアミドイミド樹脂プレポリマーを含浸したガラス繊
維基布(平板)を、0.1 〜10kgf/cm2 、好ましくは5.0k
gf/cm2の圧力をかけながら、樹脂の粘着性を利用して、
コルゲートラックに張り付かせる。次いで同型のラック
を、基布の上面にかぶせ、温度 150〜450 ℃、好ましく
は 250〜300℃、圧力 0.1〜20kgf/cm2 、好ましくは6.0
kgf/cm2で、 0.5〜24時間、好ましくは 6時間、加熱加
圧して樹脂を架橋硬化させ、コルゲートシートを製造す
る。このコルゲートシート(波板)に、同様のポリアミ
ドイミド樹脂プレポリマーからなる接着剤を10〜300g/m
2 塗布し、ポリアミドイミド樹脂プレポリマーを含浸し
たガラス繊維基布(平板)を重ね合わせ、波板と平板を
接着剤を介して多数枚(例えば、それぞれ 150〜400 枚
程度)重ね合わせ、温度 150〜450 ℃、好ましくは 250
℃、圧力 0.1〜10kgf/cm2 、好ましくは1.0kgf/cm2で、
0.5〜24時間、好ましくは 6時間、加熱加圧してプレポ
リマー樹脂を架橋硬化させ、ハニカム構造体を得る。さ
らにこれに、ポリアミドイミド樹脂プレポリマーを含浸
し、同様の条件で加熱加圧して架橋し、ハニカム構造体
を補強してもよい。
レポリマーのみからなるものでもよいし、これを適当な
溶媒、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムア
ミド等に溶解し、固形分濃度5〜25重量%にしたもの
を使用してもよい。特に、ポリアミドイミド樹脂プレポ
リマーを含浸して、ハニカム構造体を補強する場合に
は、プレポリマーの溶液を使用することが好ましい。こ
の場合、プレポリマーの含浸・蒸発・硬化処理はプレポ
リマーの含浸量が固形分として1〜100kg/m3、望ま
しくは50kg/m3 程度になるまで繰り返す。そして、そ
の後所望の厚み、例えば 0.3〜3 インチ(7.6 〜76mm)
の厚みに裁断して、本発明のハニカム構造体を得る。
リマーを使用しているため、比較的低温で架橋させるこ
とができる。また、プレポリマー自体が優れた粘着力を
持っているため、一般的なハニカム構造体の製造法であ
るラック&ギア法を利用して容易にハニカム構造体の製
造ができる。本発明のハニカム構造体は、ガラス繊維基
布を使用しているため、電波透過性に優れ、電波障害を
起こさない。また、横方向の引張強度を縦方向の引張強
度より大きくした場合には、剪断強度の低下を防止でき
る。
(平織135テックス(打ち込み本数)縦20本/m 、
横18本/m 、厚み0.21mm)に式(1) で表されるポ
リアミドイミド樹脂プレポリマー(液状)を40重量%と
なるように含浸した。このポリアミドイミド樹脂プレポ
リマーを含浸したガラス繊維基布を、波形ロールを用い
てコルゲート成形した。波形の波の高さ及び幅は2.7 m
m、波のピッチは8.3 mmとした。ポリアミドイミド樹脂
プレポリマーを含浸したガラス繊維基布(平板)を、5.
0 kgf/cm2 の圧力をかけながら、樹脂の粘着性を利用し
て、コルゲートラックに張り付かせた。次いで同型のラ
ックを、基布の上面にかぶせ、温度250 ℃、圧力6.0 kg
f/cm2 で、6時間、加熱加圧して樹脂を架橋硬化させ、
コルゲートシートを製造した。
ポリアミドイミド樹脂プレポリマーからなる接着剤を50
g/m2塗布し、ポリアミドイミド樹脂プレポリマーを含浸
したガラス繊維基布(平板)を重ね合わせ、波板と平板
を接着剤を介して300 枚重ね合わせ、温度250 ℃、圧力
1.0 kgf/cm2 で、6時間、加熱加圧してプレポリマー樹
脂を架橋硬化させ、ハニカム構造体を得た。さらにこれ
に、ポリアミドイミド樹脂プレポリマーをN-メチルピロ
リドンに溶解した10重量%溶液を含浸し、205 ℃で1時
間加熱して溶媒を蒸発させ、同様の条件で加熱加圧して
架橋し、ハニカム構造体を補強した。この含浸・蒸発・
硬化処理を4回繰り返し、プレポリマーの含浸量を固形
分として32kg/m3 とした。これを厚み12.7mmに裁断し、
本発明のハニカム構造体を得た。
のガラス繊維織布(平織135テックス(打ち込み本
数)縦20本/m 、横18本/m 、厚み0.21mm)の
代わりに、幅1m、長さ100mのガラス繊維織布(平
織135テックス(打ち込み本数)縦19本/m 、横1
9本/m 、厚み0.21mm)を使用した他は同様にし
て、実施例1と同一密度のハニカム構造体を得た。実施
例1と比較例1で製造したハニカム構造体の横方向の圧
縮強度と、横方向と縦方向の剪断強度を測定した。比較
例1で製造したハニカム構造体の強度に対する実施例1
で製造したハニカム構造体の強度の比を以下に示す。
度より大きくすることによって、剪断強度を向上させる
ことができる。
Claims (8)
- 【請求項1】 ポリアミドイミド樹脂を含浸したガラス
繊維基布で構成されているハニカム構造体。 - 【請求項2】 ガラス繊維基布の横方向の引張強度が、
縦方向の引張強度の105〜150%である、請求項1
記載のハニカム構造体。 - 【請求項3】 ガラス繊維基布が織布である請求項1又
は2記載の製造法。 - 【請求項4】 ポリアミドイミド樹脂プレポリマーが下
記式 (1)で表される繰り返し単位を有する請求項1又は
2又は3記載の製造法。 【化1】 式中、nは10〜100の数である。 - 【請求項5】 ポリアミドイミド樹脂プレポリマーを含
浸したガラス繊維基布をコルゲート成形し、成形と同時
又は成形後、架橋硬化させた波板シートと、ポリアミド
イミド樹脂プレポリマーを含浸したガラス繊維基布から
なる平板シートとを、接着剤を介して交互に多数枚積層
し、加圧加熱して樹脂を架橋硬化させて積層体を形成
し、この積層体にポリアミドイミド樹脂プレポリマーを
含浸し、架橋硬化させることを特徴とするハニカム構造
体の製造法。 - 【請求項6】 ガラス繊維基布の横方向の引張強度が、
縦方向の引張強度の105〜150%である、請求項5
記載の製造法。 - 【請求項7】 ガラス繊維基布が織布である請求項5又
は6記載の製造法。 - 【請求項8】 ポリアミドイミド樹脂プレポリマーが下
記式 (1)で表される繰り返し単位を有する請求項5又は
6又は7記載の製造法。 【化2】 式中、nは10〜100の数である。
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