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JPS63315229A - 熱可塑性サンドウィッチ構造体およびサンドウィッチ構造体の製造方法 - Google Patents

熱可塑性サンドウィッチ構造体およびサンドウィッチ構造体の製造方法

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JPS63315229A
JPS63315229A JP63103718A JP10371888A JPS63315229A JP S63315229 A JPS63315229 A JP S63315229A JP 63103718 A JP63103718 A JP 63103718A JP 10371888 A JP10371888 A JP 10371888A JP S63315229 A JPS63315229 A JP S63315229A
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foam
sandwich structure
sheet
structure according
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Schreiner Luchtvaart Groep BV
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Publication date
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Application filed by Schreiner Luchtvaart Groep BV filed Critical Schreiner Luchtvaart Groep BV
Publication of JPS63315229A publication Critical patent/JPS63315229A/ja
Publication of JPH0574456B2 publication Critical patent/JPH0574456B2/ja
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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Adornments (AREA)

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】 技術分野 本発明は後変形可能なサントウィッチ構造体およびその
製作方法に関する。
従来技術 航空機の制作、特にいわゆる超軽量の航空機の製作にお
いては、重量が最小で強度と固さが最大の材料を使用す
るのが目的である。また、材料が適度に変形可能で相互
に結合可能であることが重要である。２枚の硬化シート
を取り付けた発泡シートを基材としたサンドウィッチ構
造体には強度と固さと軽量性とが組み合わされている。
公知の構造体は屡々、熱硬化性の皮膜層により構成され
ていて、成形後に熱的に変形可能でないサンドラッチ構
造体を与える。この種のものは製作に長時間を要し、目
的とする物体に加工するのが困難である。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、何ら困難性を伴わずに繰り返し熱的変
形が可能であり、かつ重量は極めて小であるのに充分な
強度を有するサンドウィッチ構造体または積層体を提供
することである。
本発明の他の目的は、必要に応じて、良好な難燃性をか
かる構造体に付与せしめることにある。
問題点を解決するための手段 本発明によるサンドウィッチ構造体は、少なくとも１つ
の表面に接着せしめられた織布で補強されたポリエーテ
ルイミドまたはポリカーボネートを有する熱可塑性合成
発泡体の少なくとも一層からなる。
本発明の一態様によれば、該サンドウィッチ構造体また
は積層体は、発泡コア部分とその両側に取り付けられた
織布で補強されたプラスチックのシートにより構成され
ている。
尚、別の態様に於いては、該サンドウィッチ構造体は２
つの合成発泡体をその中間に介入せしめて構成されたコ
ア層よりなる。かかるコア層に材質としては、好ましく
は、炭素繊維、ガラス繊維、またはナイロン繊維、さら
に特に好ましくはアラマイトくツワロン、ケブラー、（
Ｔｗａｒｏｎ、　Ｋ。
ｖｌｏｒ）　）のような芳香族系ナイロン繊維をベース
にした繊維により補強された合成材料が用いられている
。
本発明による構造体めコア層はその両側に繊維で補強さ
れたプラスチックスシートを取り付けたものである。該
織布補強プラスチックシートは、＝６− ポリカーボネートまたはポリエーテルイミドを含浸した
芳香族系ポリアミド織布、ガラス繊維、または炭素繊維
である。
本発明によるサンドウィッチ構造体は数多くの大きな利
点を有しており、殊に航空機の製作面の用途において、
また飛行機用部品の製作面の用途において顕著である。
応用例としては、航空関係、宇宙技術関係、自動車や造
船工業関係の組み立て部品、例えば、翼のみでなく塗装
されたシート類、容器類、パネル類、椅子の部品等が挙
げられる。
これらの材料は相当の強度と固さを固有の性質として有
しており、構造体を極めて薄くしがも軽量に保つことを
可能ならしめる。また、物体を種々の複雑な形状に成形
することを可能ならしめる。事実、２個の半サンドウィ
ッチ構造体は、それぞれ熱可塑性の合成フオーム層と織
布補強シートから出来ていて、これらを出発材料として
製品を製造する。次いで、これらの半サンドウィッチ構
造体は、それぞれ然るべき形状に加工された後、繊維補
強のシートを取り付けていない面と面とで接合一体化さ
れうる。所望によりこの二つの部品の間に含浸、補強さ
れた繊維状ウェブを介入せしめうる。この繊維状ウェブ
の繊維（例えば、織布または不織布）は表面に用いられ
ているものと同一のものでありうるが、最終構造体の所
望の性質によっては、他の繊維であってもよい。適切な
繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維およびアラマイト
繊維等が挙げられる。好ましい性質を持ったものとして
は、炭素繊維およびアラマイト繊維が好ましい。コア層
用に所望により使用される繊維は外層用に使用される合
成材料と同一もので含浸されたものであることが好まし
く、このような見地では特にポリカーボネートおよびポ
リエーテルイミドとが好ましい。
材料の外側表面、すなわち、繊維補強、プラスチックシ
ートには、炭素繊維、アラマイト繊維、またはガラス繊
維からなる含浸織布、または繊維状ウェブ類、もしくは
これらの繊維の２つ以上の組み合わせからなる含浸織布
、または繊維状ウェブ類のようなもので作られた更にも
う一つの層を付与されうる。所望の用途によっては種々
のタイプの合成発泡体、例えばポリメタクリルイミドお
よびポリエーテルイミド発泡体等が使用されてよい。前
者は発泡性の見地から好ましい。ポリメタクリルイミド
発泡体は、メタクリル酸とメタクリロニトリルとの共重
合体からなる加熱発泡シート、すなわち、−酸化炭素ま
たは、その他の適切な促進剤の使用により発泡される間
に該共重合体からメタクリルイミドに完全にまたは部分
的に変化せしめる、加熱発泡シートによる公知の方法で
製造されうる。
本発明の好ましい態様によれば、サンドウィッチ構造体
はコア材料としてポリエチレンイミド発泡体をベースと
しており、かつ、補強プラスチックスシート用織布に使
用されているプラスチックスはポリエーテルイミドであ
る。驚くべきことに、このような組み合わせによる製品
は火焔発生遅延性が極めて良いのである。
本発明がなされるまでの従来技術においては、良好な難
燃性を得る唯一の手段は不可逆の硬化反応をベースにし
た非中空の繊維により補強されたシートによる方法であ
り、これらは必要とされる固さや軽量性、および、変形
加工性等の他の諸性能を育ていないのである。
航空機工業にて使用されている材料、および、特に航空
機の内装部品用の材料に関しては、その難焼性の程度は
アペンディックスＦパート■付きのＦ　Ａ　Ｒ２５，８
５３Ａ　−１による、“熱放射抵抗性および放熱試験″
をベースにして測定される。
現在では、測定結果として１００ＫＷ　／　ｍ２であれ
は良好な難燃性を有するものとみなされている。
火炎時の安全性からは、さらに材料が自己消化性、すな
わち、外部から火気を伴わずに、その材料自体火焔を維
持することが不可能であるような性質が重要であるし、
また、燃焼中に有毒ガスを発生せず、かつ、煙も発生し
ないことが重要なことである。
特定の難燃性サンドウィッチ構造体にあっては、使用さ
れている繊維は、火炎中の安全性の観点からは最も有利
であることがら好ましくはガラス繊維が使用せられてい
る。しがしながら、異種の繊維を組み合わせして使用す
ることも、また、異種の繊維補強層を一つの積層体にし
て種々異なった種類の繊維を使用することも可能である
。
本発明の好ましい態様によるサンドウィッチ構造体は諸
性能のユニークな組み合わせである。すなわち、材料は
軽量であり、また良好な機械的強度を有するので、特に
航空機の内装用として適している。さらにこれは最も重
要な特長であるが、材料が強力に難燃性であり、その程
度は）ＩＲＲ−火焔試験においては、５０ＫＷ／ｒｎ２
より小である値が得られる程度である。
本発明によるサンドウィッチ構造体は、合成発泡体、全
含浸または部分的含浸織布および所望によりプラスチッ
クスシート等を使用して適切に製造される限り、どの様
な方法によって製造されてもよい。合成発泡体の薄厚の
シート、好ましくはポリメタクリルイミド発泡体を出発
材料とするが、所望により繊維補強シートを接合する側
面には一定の間隔で浅い溝を設けておく。これらの溝は
工ないし２關以内でよく、一定の間隔で、または不規則
な間隔で、例えは、相互に１または２　ｍｍの間隔で配
列させていてよい。これは繊維補強プラスチックスシー
トを更に適切に結合させることを目的としたものである
。次いで合成発泡体シートの側面には、所望により、接
着剤層を付着せしめた繊維補強プラスチックスシートを
接合せしめる。適切な実施の仕方としては、該合成発泡
体シートの前記側面に薄厚のプラスチックスシートを接
合し、次いてこのプラスチックスシート上に、例えば、
プラスチックスシートに使用されているものと同一の合
成材料を含浸した繊維状のウェブを接合し、その後、加
熱、加圧下に該アセンブリーを結合一体化させる方法が
実施せられる。これに続いて、更に、２つの眉間にプラ
スチックスシートを介在せしめると共に、このプラスチ
ックスシートがまた結合せしめられることにより、繊維
状のウェブの後含浸（ｐｏｓｔ−ｉｍｐｒｅｇｂａｔｉ
ｏｎ　）がなされる。
異種のコンポーネント間で接着される場合、すなわち、
発泡体と発泡体間、または発泡体とシート間で接着され
る場合、所望によりソフトナーが発泡体およびまたはシ
ート開用に使用せられる。
このソフトナーは好ましくは有機溶剤であり、更に好ま
しくはポリエーテルイミドを１〜５％（重量）溶解せし
めたメチレンクロライドのような有機溶剤であり、この
場合、材料と材料を接着させるために加えた熱により、
再び揮散する。
このようにして、シートが接着剤付きの発泡体に接着せ
られると該シートはソフトナーで処理され、次に表面を
軟化されたシートは加熱加圧下に発泡体と接着せられる
。
前述のとおり該構造体の成形のためには、構造体の双方
の部品を成形するための１個のモールドによって、特に
複雑な形状でさえなければ同ら困難を伴わずに実施する
ことが可能である。肉厚が小さいため、寸法の差異の僅
少であり、これらは正常な誤差の範囲内として取り扱わ
れている。勿論、このことにより、相当大きなコスト面
の節約に結び付く。
外層に用いられてる合成発泡体および合成材料の軟化温
度は一般に相互に異なっており、このため、熱変形を可
能ならしめるのである。材料の特定の選択、特に最高の
軟化温度を持つ材料の選択については、熱変形加工の方
法および最終製品に課せられた要求事項を考慮して決定
せられる。
好ましくは、最低の軟化温度をもつ合成発泡体を用いた
材料の組み合わせが使用せられる。最も好ましくは、軟
化温度の差異は少なくとも１℃であり、好ましい範囲と
しては少なくとも５°Ｃで、しかも２５０°Ｃ以上でな
いことである。
半サンドウィッチ構造体を変形させるに当たっては、材
料は直接加熱または間接加熱等、通常の技術を用いて、
それらの外側を加熱される。特定の外層用の材料の選択
や、加熱速度の調節によって、加熱のコントロールが可
能となり、そのようなコントロールによって織布補強プ
ラスチックスシート中の合成材料は軟化を開始し、発泡
体も才な変形可能となるよう調節される。このようにし
て、発泡体は泡が崩壊しないよう、およびまたは、成形
工程中に更に発泡することを防止される。
本発明によるサンドウィッチ構造体の更に別の利点は異
なる部品間にて相互に接着可能であるといることである
。通常は避けられない肉厚の差異を伴わずに２つの部品
を縦長にして取り付けることさえ可能である。このよう
なものは、構造体の側面の発泡体か部分的にまたは完全
に崩壊するようにサンドウィッチ構造体を予熱下に圧縮
し、続いてこのように処理した部品を接着せしめること
により得られる。ここで勿論、外層の合成材料は、それ
自体で結合、接着が可能であることは、本質的に必要な
ことである。
以下、下記の実施例により発明をより明らかにするか、
これにより発明の範囲が制限を受けるものではない。
実】■殊−」− ５ｍｍ厚のポリメタクリルイミド発泡体とポリエーテル
イミド含浸のアラマイト織布製の２個の外層からなるサ
ンドウィッチ構造体を発泡体の表面に薄く接着剤を塗布
し、該発泡体の両面にポリエーテルイミドシート、ポリ
エーテルイミドを含浸したアラマイト織布、およびポリ
エーテルイミドの順に逐次、加熱、加圧下に接着せしめ
ることにより製造された。
必要な場合には、所望により、１〜５％（重量）のポリ
エーテルイミドを溶解したメチレンクロライドによりシ
ートの表面を軟化せしめた。構造体の全体の厚さは５．
４ｍｍで、重量は１１５０ｇ／ｍ２であった。
拡張性については、拡張力は４２９ＭＰａ、　Ｅモジュ
ラスは１９ＧＰａ　、破断点での伸び率は２．３％であ
った。圧縮テストでは、圧縮強度は３５．５ＭＰａ　、
　Ｅモジュラスは５．５ＧＰａであった。また折り曲げ
強度は２７Ｎ　ｒｍａ／ａｍ　（ＡＳＴＭ　　Ｃ３９３
−６２）であった。
火」Ｉ引−ター ４．８關厚のポリメタクリルイミド発泡体とポリエーテ
ルイミドを含浸したアラマイト織布の２個の外層からな
るサンドウィッチ構造体が発泡体の表面に薄く接着剤を
塗布し、該発泡体の両面にポリエーテルイミｌくシート
、ポリエーテルイミドを含浸したアラマイト織布および
ポリエーテルイミドの順に逐次、加熱・加圧下に接着せ
しめることにより製造された。シートの表面は５％（重
量）のポリエーテルイミドを溶解したメチレンクロライ
ドにより軟化せしめた。
構造体の全体の厚さは５．０關で重量は６５４ｇ／ｍ２
であった。
拡張性に関しては、拡張力は４２９ＭＰａ、　Ｅモジュ
ラスは１９ＧＰａで破断点での伸び率は、２．３％であ
った。
圧縮テストの結果、圧縮強度は３５．５ＭＰａ　、Ｅモ
ジュラスは、５　、５ＧＰａであった。また、折り曲げ
強度は３３ｘ　１０１０４Ｎ？　／　ｃｍ　（Ａ　Ｓ　
Ｔ　Ｍ　　Ｃ３９３−６２）であった。
夫１Ｍ一旦− 実施例２と同様の方法で、ただし、アラマイト織布の代
わりにガラス繊維ウェブを使用してサンドウィッチ構造
体を製造した。このサンドウィッチ構造体の機械的性質
は次の通りであった。
重量　　　　　　　　　　　　　　　　７５４ｇ／ｍ２
Ｅモジュラス　１〜ツブ層　　　　　　２３，０ＯＯＮ
／ｍｎｔ拡張力　　　　　　　　　　　　　　１，０７
ＯＮ／　ｍｎｌ折り曲げ強度　　　　　　　　３６０　
、０ＯＯＮ／　ｍｎｌ　／　ｃｍ丸１漣−史 アラマイト織布の代わりに炭素繊維ウェブを使用して、
実施例２と同様の方法で、サンドウィッチ構造体を製造
した。
その結果は次の通りであった。
重量　　　　　　　　　　　　　　　１０８２ｇ／　ｒ
ｎ２Ｅモジュラス　トップ層　　　　　　７４，０ＯＯ
Ｎ／ｍｎｔ拡張力　　　　　　　　　　　　　　１，０
ＯＯＮ／　ｍｒａ折り曲げ強度　　　　　　　　８７０
　、０ＯＯＮ／　７／　ｃｍ実１Ｄ引−擾一 ５關厚のポリエーテルイミド発泡体シート〈Ｕｌｔｅｍ
　、　ＧＥＰ社製品）および２個のガラス繊維補強ポリ
エーテルイミドシート（Ｕｌｔｅｍ　、　ＧＥＰ社製品
〉を出発材料としてサンドウィッチ構造体を製造した。
ガラス織布補強ポリエーテルイミドシートはジクロロメ
タンで処理し、マトリックス材を軟化せしめた。
次いで、該繊維補強材料を発泡体の軟化された表面に接
合せしめ、接合体を加熱プレスに仕込み、１８５°Ｃで
４バール（Ｂａｒ）の圧力で加圧し、サンドウィッチ材
を製造した。
該サンドウィッチ材の試料は、４．５ｍｍ厚で７５０ｋ
ｇ　／　ｍ２を有しており、これについて、ＦＡＲによ
る熱放射抵抗性試験と放熱試験を実施した。
試験結果として得られた値は１５ＫＷ／　ｍ２（ＨＲＲ
ｍａｘ）および９ＫＷ−ｍｉｎ／ｍ２（ＨＲ−２ｍｉｎ
）であった。なお、実施例３に記載の比較用のサンドウ
ィッチ材については、この試験の結果は１００ＫＷ／ｍ
２（ＨＲＲｍａｘ　）の値を示した。
また、この場合使用した６ｍｍ厚の発泡体コア材料は、
この試験の結果、６０Ｋｌ’ｌ／　ｍ２（ＨＲＲｍａｘ
　）の値を示した。
以上のことから、本発明のサンドウィッチ構造体につい
ての熱放射性は本発明以外の、個々の材料と比較した場
合、予期出来ない改善がなされていることが明らかであ
る。
特許出願代理人

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）織布で補強されており、かつ、発泡体の少なくと
    も一面に接着されたポリエーテルイミドまたはポリカー
    ボネートシートを有している熱可塑性合成発泡体の少な
    くとも一層からなる熱可塑性サンドウィッチ構造体。
  2. （２）発泡体がシートの両側に接合されていることを特
    徴とする請求項第１項記載のサンドウィッチ構造体。
  3. （３）両側面に前記熱可塑性合成発泡体層を有し、かつ
    両表面上に、前記織布で補強されたシートを接合せしめ
    た織布補強合成重合体材料のコア層よりなる請求項第１
    項または第２項に記載のサンドウィッチ構造体。
  4. （４）前記織布補強合成材料が織布補強ポリエーテルイ
    ミドと織布補強ポリカーボネートからなる群より選ばれ
    たものである請求項第１項、第２項または第３項に記載
    のサンドウィッチ構造体。
  5. （５）合成発泡体がポリメタクリルイミド発泡体である
    ことを特徴とする請求項第１〜４項記載のサンドウィッ
    チ構造体。
  6. （６）合成発泡体がポリエーテルイミド発泡体であるこ
    とを特徴とする請求項第１〜４項に記載のサンドウィッ
    チ構造体。
  7. （７）織布補強シートがポリエーテルイミド補強シート
    である請求項第１〜６項に記載のサンドウィッチ構造体
    。
  8. （８）前記織布が芳香族系ポリアミド織布、ガラス織布
    および炭素織布からなる群より選ばれたものである請求
    項第１項〜７項に記載のサンドウィッチ構造体。
  9. （９）コア層の織布および前記の織布補強シートの織布
    が芳香族ポリアミド織布、ガラス織布および炭素織布か
    らなる群より相互に独立して選ばれたものである請求項
    第１〜８項に記載のサンドウィッチ構造体。
  10. （１０）ポリメタクリルイミド発泡体またはポリエーテ
    ルイミド発泡体の少なくとも１個のコア層と該表面の少
    なくとも１つに接着せしめられた織布補強ポリエーテル
    イミドまたはポリカーボネートシートからなり該織布が
    ガラス織布、炭素織布および芳香族ポリアミド織布から
    なる群より選ばれたものである熱可塑性サンドウィッチ
    構造体。
  11. （１１）前記コア層がガラス織布、炭素織布、および芳
    香族ポリアミド織布からなる群より選ばれた織布で補強
    されており、かつ、その両表面にポリメタクリルイミド
    またはポリエーテルイミド発泡体を貼着せしめた請求項
    第１０項に記載のサンドウィッチ構造体。
  12. （１２）浅い溝を有し、または有しない熱可塑性合成発
    泡体シートとプレ含浸した織布とを加熱加圧下に該発泡
    体シートの表面にて接着せしめることを特徴とする請求
    項第１〜１１項に記載のサンドウィッチ構造体を製造す
    る方法。
  13. （１３）発泡体と織布のマットとの間にプラスチックシ
    ートを適用する請求項第１２項に記載の方法。
  14. （１４）前記織布のマットがシートの製造に使用された
    ものと同一の合成材料で含浸されていることを特徴とす
    る請求項第１１項または第１２項に記載の方法。
  15. （１５）発泡体および／またはプラスチックシートの合
    成材料のいずれにもソフトナーを使用して接着が行われ
    ることを特徴とする請求項第１２〜１４項に記載の方法
    。
  16. （１６）部品全体またはその一部分が特許請求項第１〜
    １１項に記載のサンドウィッチ構造体よりなる、パネル
    類、容器類、シート状の物品、椅子部品類および翼類等
    の航空関係、宇宙技術関係、自動車および造船工業で使
    用される構成部品類。
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