(57)【要約】【課題】本発明は、改善されたサンドイッチパネル構造を提供することを目的とする。【解決手段】サンドイッチパネルは、複数のセルを含むハニカムコアを含む。第１の外板は、接着剤を用いて、ハニカムコアの第１の表面に接着される。第２の外板は、接着剤を用いて、ハニカムコアの第２の表面に接着される。複数のセルは、第１の外板と第２の外板との間で長手方向に延在する。ハニカムコアに接着される第１の外板及び第２の外板は、少なくとも２．２５平方フィート（６８．５８平方センチメートル）の表面面積を有するサンドイッチパネルを形成する。発泡充填材は、ハニカムコアのセル内に配置される。発泡充填材とハニカムコアは、第１の外板に近接する第１のギャップ領域を画成し、第２の外板に近接する第２のギャップ領域を画成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを含むハニカムコアと、
接着剤を用いて、前記ハニカムコアの第１の表面に接着される第１の外板と、
前記接着剤を用いて、前記ハニカムコアの第２の表面に接着される第２の外板と、
前記ハニカムコアの前記セル内に配置される発泡充填材と、
を含み、
前記複数のセルは、前記第１の外板と前記第２の外板との間で長手方向に延在し、
前記ハニカムコアに接着される前記第１の外板と前記第２の外板は、少なくとも２．２５平方フィート（６８．５８平方センチメートル）の表面面積を有するサンドイッチパネルを形成し、
前記発泡充填材と前記ハニカムコアは、前記第１の外板に近接する第１のギャップ領域を画成し、前記第２の外板に近接する第２のギャップ領域を画成するサンドイッチパネル。
【請求項２】
前記第１のギャップ領域は、約０．０５インチ（０．１２７センチメートル）乃至０．１２５インチ（０．３１７５センチメートル）の高さを有し、
前記高さは、前記発泡充填材の第１の端から前記第１の外板まで長手方向に測定される請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項３】
前記第２のギャップ領域は、約０．０５インチ（０．１２７センチメートル）乃至０．１２５インチ（０．３１７５センチメートル）の高さを有し、
前記高さは、前記発泡充填材の第２の端から前記第２の外板まで長手方向に測定される請求項２記載のサンドイッチパネル。
【請求項４】
前記ハニカムコアは、繊維及び樹脂の複合体から構成される請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項５】
前記ハニカムコアは、金属の複合体から構成される請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項６】
前記ハニカムコアは、非金属の複合体から構成される請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項７】
前記発泡充填材は、独立気泡の樹脂マトリクスを含む請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項８】
前記発泡充填材は、前記サンドイッチパネルを通しての熱又は冷えの伝達を阻止する絶縁体として機能する請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項９】
前記第１の外板及び前記第２の外板を、前記ハニカムコアの前記第１の表面及び前記第２の表面にそれぞれ接着する前記接着剤は、複数の第１のギャップ領域及び第２のギャップ領域のそれぞれを少なくとも部分的に充填する接着フィレットを形成する請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項１０】
前記発泡充填材は、前記複数のセルのそれぞれを通る熱伝導率の経路を与える請求項１記載のサンドイッチパネル。
【請求項１１】
ハニカムコアの複数のセル内に、発泡充填材を配置する段階と、
接着剤を用いて、前記ハニカムコアの第１の表面に第１の外板を接着する段階と、
パネルを形成するよう、前記接着剤を用いて、前記ハニカムコアの第２の表面に第２の外板を接着する段階と、
を含み、
前記発泡充填材と前記ハニカムコアは、各セル内に第１のギャップ領域と第２のギャップ領域を画成し、
前記第１のギャップ領域は、前記ハニカムコアの前記第１の表面に近接し、前記第２のギャップ領域は、前記ハニカムコアの前記第２の表面に近接し、
前記パネルは、少なくとも２．２５平方フィート（６８．５８平方センチメートル）の表面面積を有する、サンドイッチパネルを形成する方法。
【請求項１２】
前記第１のギャップ領域は、約０．０５インチ（０．１２７センチメートル）乃至０．１２５インチ（０．３１７５センチメートル）の高さを有し、
前記高さは、前記発泡充填材の第１の端から前記第１の外板まで長手方向に測定される請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のギャップ領域は、約０．０５インチ（０．１２７センチメートル）乃至０．１２５インチ（０．３１７５センチメートル）の高さを有し、
前記高さは、前記発泡充填材の第２の端から前記第２の外板まで長手方向に測定される請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記ハニカムコアは、繊維及び樹脂の複合体から構成される請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記ハニカムコアは、金属の複合体から構成される請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記ハニカムコアは、非金属の複合体から構成される請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記発泡充填材は、独立気泡の樹脂マトリクスを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記発泡充填材は、前記サンドイッチパネルを通しての熱又は冷えの伝達を阻止する絶縁体として機能する請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の外板及び前記第２の外板を、前記ハニカムコアの前記第１の表面及び前記第２の表面にそれぞれ接着する段階は、複数の第１のギャップ領域及び第２のギャップ領域のそれぞれを少なくとも部分的に充填する接着フィレットを形成する段階を含む請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
前記ハニカムコアの前記セル内に前記発泡充填材を配置する段階は、
前記複数のセルのそれぞれの第１のエンド部を充填するよう前記ハニカムコア内に１つ以上の第１のエンドピースを置く段階と、
前記複数のセルのそれぞれの第２のエンド部を充填するよう前記ハニカムコア内に１つ以上の第２のエンドピースを置く段階と、
前記ハニカムコアの前記セル内に前記発泡充填材を配置する段階と、
前記ハニカムコアから前記第１のエンドピースと前記第２のエンドピースを取り除く段階と、
を含み、
前記発泡充填材は、前記第１のエンド部及び前記第２のエンド部に前記発泡充填材がないよう対応する第１のエンドピース及び第２のエンドピースによって第１の端及び第２の端上に支持され、
前記第１のエンド部が、前記第１のギャップ領域を形成し、前記第２のエンド部が、前記第２のギャップ領域を形成する、請求項１１記載の方法。
【請求項２１】
前記ハニカムコアの前記セル内に前記発泡充填材を配置する段階は、
前記複数のセルのそれぞれの第１のエンド部を充填するよう型上に前記ハニカムコアを置く段階と、
前記ハニカムコアの前記セル内に前記発泡充填材を配置する段階と、
第２のエンド部に発泡充填材がないよう前記セルが完全に充填される前に、前記発泡充填材の配置を止める段階と、
前記型から前記ハニカムコアを取り外す段階と、
を含み、
前記発泡充填材は、前記第１のエンド部に前記発泡充填材がないよう前記型により支持され、
前記第１のエンド部は、第１のギャップ領域を形成し、前記第２のエンド部は、前記２のギャップ領域を形成する、請求項１１記載の方法。
【請求項２２】
前記ハニカムコアの前記セル内に前記発泡充填材を配置する段階は、
前記セルが前記発泡充填材により実質的に充填されるよう前記セル内に前記発泡充填材を配置する段階と、
前記第１のギャップ領域を形成するよう前記複数のセルのそれぞれの中にある前記発泡充填材を圧縮する段階と、
前記第２のギャップ領域を形成するよう前記複数のセルのそれぞれの中にある前記発泡充填材を圧縮する段階と、
を含む請求項１１記載の方法。
【請求項２３】
複数のセルを含むハニカムコアと、
接着剤を用いて、前記ハニカムコアの第１の表面に接着される第１の外板と、
前記接着剤を用いて、前記ハニカムコアの第２の表面に接着される第２の外板と、
前記ハニカムコアの前記セル内に配置される発泡充填材と、
を含み、
前記複数のセルは、前記第１の外板と前記第２の外板との間で長手方向に延在し、
前記ハニカムコアに接着される前記第１の外板及び前記第２の外板は、少なくとも２．２５平方フィート（６８．５８平方センチメートル）の表面面積を有するサンドイッチパネルを形成し、
前記発泡充填材と前記ハニカムコアは、前記第１の外板に近接する第１のギャップ領域を画成し、前記第２の外板に近接する第２のギャップ領域を画成し、
前記第１の外板及び前記第２の外板を、前記ハニカムコアの前記第１の表面及び前記第２の表面にそれぞれ接着する前記接着剤は、複数の第１のギャップ領域及び第２のギャップ領域のそれぞれを少なくとも部分的に充填する接着フィレットを形成し、
前記第１のギャップ領域及び前記第２のギャップ領域はそれぞれ前記発泡充填材のそれぞれの端から前記第１の外板及び前記第２の外板まで長手方向に測定される高さを有し、
前記第１のギャップ領域及び前記第２のギャップのそれぞれの高さは、約約０．０５インチ（０．１２７センチメートル）乃至０．１２５インチ（０．３１７５センチメートル）であるサンドイッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、サンドイッチパネル構造の分野に関わり、より具体的には、部分的に充填されたハニカムサンドイッチパネルのエンドギャップに係る。
【背景技術】
【０００２】
ハニカムサンドイッチパネルは、その最小限の重量にも関わらず増加された強度及び剛性を与える有用な構造上の構成要素である。従って、ハニカムサンドイッチパネルは、例えば、航空機及び宇宙機の構成といった多くの用途において有用である。一般的なハニカムサンドイッチパネルは、互いに平行な複数のセルを有するハニカムコアを含む。様々な重量密度、セル寸法、及び形状の多くの異なる材料を、ハニカムコアに用いることができる。ハニカムコアは、より剛性のある設計構造を与えるよう２つの外板シートの間に挟まれる。ハニカムコア内のセルが中空のままであると、ハニカムサンドイッチパネルは、一般的に、弱いせん断特性と低い熱伝導率を示す。熱伝導率は、セルに発泡充填材を充填することにより改善することができるが、発泡体で充填されたハニカムサンドイッチパネルは、弱い面直方向の引張り強度を示す。従って、外板シートは、ハニカムコアから容易に引き離される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、改善されたサンドイッチパネル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの実施例によると、サンドイッチパネルは、複数のセルからなるハニカムコアを含む。第１の外板が、接着剤によって、ハニカムコアの第１の表面に接着される。第２の外板が、接着剤によって、ハニカムコアの第２の表面に接着される。複数のセルは、第１の外板と第２の外板との間で長手方向に延在する。第１の外板と第２の外板は、ハニカムコアに接着して、少なくとも２．２５平方フィート（６８．５８平方センチメートル）の表面面積を有するサンドイッチパネルを形成する。発泡充填材が、ハニカムコアのセル内に配置される。発泡充填材とハニカムコアは、第１の外板に近接する第１のギャップ領域を画成し、第２の外板に近接する第２のギャップ領域を画成する。
【０００５】
本発明の幾つかの実施例は、多数の技術的利点を提供する。本発明の更に一部の実施例は、これらの利点の一部又は全てを実現するか又は実現しない。例えば、１つの実施例によると、ハニカムサンドイッチパネルは、ハニカムサンドイッチパネル内の各セルの両端にギャップ領域を形成するよう部分的に充填される。ギャップ領域は、接着剤がより容易に外板をハニカムコアに接着させることを可能にする。部分的に充填されるハニカムサンドイッチパネルの技術的な利点は、改善される熱特性を含み得る。従って、部分的に発泡体が充填されるハニカムパネルは、低い及び高い温度の適用の際に、絶縁体として機能し得る。部分的に充填されるハニカムサンドイッチパネルの他の技術的利点は、ハニカムサンドイッチパネルにおいて対浸透性が高められ、クライオポンピングを減少する点を含み得る。更なる技術的利点は、構造特性が改善される点を含み得る。一部の実施例において、ギャップ領域を含むハニカムサンドイッチパネルは、引張り強度、より具体的には、面直方向の引張り強度を維持する。従って、ハニカムコアに接着される外板は、張力を受けたときに、ハニカムコアから容易に引き離されない。特定の実施例では、部分的に充填されるセルを含むハニカムセルのせん断強度及び圧縮強度も増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
他の利点は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から、当業者により容易に理解することができるであろう。
【０００７】
本発明と本発明の利点のより完全な理解のために、添付図面と共に考慮される以下の説明を参照する。これらの図面において、同様の参照番号は、同様の部分を示す。
【０００８】
図１は、本発明の１つの実施例による高められた熱特性と対浸透性、及び、増加された構造特性を有するハニカムサンドイッチパネル１０を示す概略図である。ハニカムサンドイッチパネル１０は、ハニカムコア１２、第１の外板１４、第２の外板１６、及び、発泡充填材１８を含む。ハニカムコア１２は、ギャップ領域２２を形成するよう発泡充填材１８により部分的に充填される複数のセル２０を含む。部分的に充填されるセルは、ハニカムサンドイッチパネル１０に増加された圧縮強度、引張り強度、及びせん断強度を与える。
【０００９】
セル２０は、第１の外板１４と第２の外板１６との間を長手方向に延在する平行管である。一般的なハニカムサンドイッチパネル１０は、六角形又は矩形のハニカムセル２０を含むが、他の形状を用いてもよい。特定の実施例において、セル２０は、その直径において約４分の１インチ（０．６３５センチメートル）である。しかし、ハニカムセル２０は、ハニカムサンドイッチパネル１０が用いられる用途に適した任意の直径及び形状であり得る。更に、ハニカムセル２０は、ハニカムサンドイッチパネル１０が用いられる特定の用途に適した熱特性及び構造特性を示す任意の適切な長手方向の長さであり得る。ハニカムコア１２は、様々な重量及び密度を有する多くの周知の材料のうちの任意のものを含み得る。ハニカムコア１２は一般的に、繊維及び樹脂複合体、又は、金属複合体から構成される。例えば、ハニカムコア１２の材料は、アルミニウム、チタン、又は、ハニカムコア１２を構成するのに適した他の金属、又は、それらの任意の複合体を含み得る。ハニカムコア１２を構成するのに適した一般的な複合材料は、ノーマックス（Ｎｏｍａｘ）及びケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）を含む。
【００１０】
第１の外板板１４及び第２の外板板１６も、複合材を含み得る。第１のフェース板１４及び第２のフェース１６に用いる材料は、ハニカムコア１２又は発泡充填材１８の材料に依存し得る。例えば、ハニカムコア１２が、アルミニウムから形成される場合、第１の外板１４及び第２の外板１６もアルミニウム、アルミニウム複合体、又は、アルミニウムコア１２と適合可能な他の複合体から形成され得る。以下に詳細に説明するように、第１の外板１４及び第２の外板１６は、ハニカムコア１２の両面にそれぞれ接着される。ハニカムコア１２に接着されると、第１の外板１４及び第２の外板１６は、それぞれ、各セル２０の両方の端を封じ込めるよう機能し、また、ハニカムサンドイッチパネル１０の強度及び剛性も改善する。特定の実施例において、ハニカムサンドイッチパネル１０は、少なくとも２．２５平方フィート（６８．５８平方センチメートル）の表面面積を有する。任意の好適なサイズのハニカムサンドイッチパネル１０を用い得るが、２．２５平方フィート以上の表面面積を有するハニカムサンドイッチパネル１０は、特に、商業的及び／又は工業的な目的に適している。
【００１１】
発泡充填材１８は、ハニカムコア１２のセル２０内に入れられ、ハニカムサンドイッチパネル１０の熱特性を向上させる。熱特性は、発泡充填材１８が、低及び高温度の適用の際に絶縁体として機能することにより高められる。更に、発泡充填材１８は、対浸透性も高め、ハニカムサンドイッチパネルでのクライオポンピングの現象を減少させる。発泡充填材１８は更に、ハニカムサンドイッチパネル１０のせん断強度及び圧縮強度を増加するよう機能する。発泡充填材１８は、発泡スチレン、ポリスチレン、又は、当該技術又はこれから開発される技術における当業者には一般的に知られている任意の他の好適な発泡充填材を含み得る。１つの実施例によると、発泡充填材１８は、ＴＥＫ、又は、他の樹脂又はエポキシを含み得る。発泡充填材１８は更に、エポキシも含み得る。エポキシ樹脂又は発泡体は、発泡充填材１８をハニカムセル２０の壁に接着させるよう機能する。
【００１２】
発泡充填材１８は、各セル２０が部分的にのみ充填されるようハニカムコア１２内に入れられる。各セル２０の中心部は、発泡充填材１８を含むが、発泡充填材１８を越えて延在する各エンドセル２０上のセル壁の部分が、ギャップ領域２２を画成する。１つの実施例によると、各セル２０は、第１の外板１４に近接する第１のギャップ領域２２と、第２の外板１６に近接する第２のギャップ領域２２を含む。各セルがギャップ領域２２を含むようハニカムセル２０を部分的に充填することは、ハニカムサンドイッチパネル１０の面直方向の張力強度又は熱伝導率を下げることなく、ハニカムサンドイッチパネル１０の圧縮強度及びせん断強度を増加する。従って、第１及び第２のギャップ領域２２は、第１の外板１４及び第２の外板１６のハニカムコア１２からの分離を実質的に阻止し得る。
【００１３】
図２は、本発明の１つの実施例によるハニカムサンドイッチパネル１０の一部の断面図である。図示する部分には、第１の外板１４と第２の外板１６の間で長手方向に延在する複数の平行セル２０を含む。第１の外板１４及び第２の外板１６は、接着フィレット３０によってセル２０の両端に接着される。各セル２０は、各端において、ギャップ領域２２により囲まれる発泡充填材１８を含む。部分的に充填されたセル２０は、ハニカムサンドイッチパネル１０の構造特性及び熱特性を改善し、同時に、ギャップ領域２２及びフィレット３０は、パネルの張力強度の相当の低下を阻止する。
【００１４】
第１の外板１４及び第２の外板１６は、ハニカムコアが、第１の外板１４と第２の外板１６の間に挟まれるよう接着剤によってハニカムコア１２の両面に接着される。接着剤は、第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２に接着するのに適した任意の接着剤であり得る。従って、ハニカムコア１２及び／又は第１の外板１４及び第２の外板１６を構成するために用いた材料が、用いられる接着剤の種類を決定し得る。上述したように、発泡充填材１８が、複合材にエポキシを含む場合、第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２に接着するエポキシは、発泡充填材１８に含まれるエポキシとは同じであっても、同じでなくても良い。
【００１５】
図示する実施例では、第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２の両面に接着するよう用いる接着剤が、接着フィレット３０を形成する。接着フィレット３０は、第１及び第２のギャップ領域２２を部分的に充填する。接着フィレット３０は一般的に、第１の外板１４及び第２の外板１６に対しくぼんでいる。従って、接着フィレット３０は、各第１の外板１４及び第２の外板１６にそれぞれ層を形成し、この層は、各ハニカムセル２０の中心に向かうほど薄くなるようにされる。接着フィレット３０は更に、第１及び第２のギャップ領域２２内において露出するハニカムセル２０の壁の少なくとも一部に接着する。動作時には、接着フィレット３０は、第１の外板１４及び第２の外板１６と、ハニカムコア１２との間の接合を増加する。従って、ハニカムパネル１０の面直方向の張力強度が増加され、第１の外板１４及び第２の外板１６は、ハニカムコア１２から容易に離れない。
【００１６】
第１及び第２のギャップ領域２２の長手方向の長さは、それぞれ、第１の外板１４及び第２の外板１６と、ハニカムコア１２との間の距離である。従って、第１のギャップ領域２２は、第１の外板１４からハニカムコア１２の第１の端３４まで長手方向に測定される高さ３２を有する。同様に、第２のギャップ領域２２も、第２の外板１６からハニカムコア１２の反対側の第２の端３４まで長手方向に測定される高さ３２を有する。ハニカムサンドイッチパネル１０は、各ギャップ領域２２の高さ３２が略同じであるよう構成され得る。或いは、ハニカムサンドイッチパネル１０は、第１及び第２のギャップ領域２２が、異なる又は様々な高さ３２を有するよう構成され得る。
【００１７】
特定の実施例によると、各ギャップ領域２２の高さ３２は、約０．０５インチ（０．１２７センチメートル）から０．１２５インチ（０．３１７５センチメートル）のオーダである。ギャップ領域２２の高さ３２は、ハニカムサンドイッチパネル１０の寸法に関係なく一定である。従って、ハニカムサンドイッチパネル１０の全体の厚さが、１フィート（３０．４８センチメートル）又は２０フィート（６０９．６センチメートル）であろうと関係なく、各ギャップ領域２２の高さ３２は同じである。約０．０５インチから０．０１２５インチのオーダの高さ３２が、接着フィレット３０を適切に形成するには好適であり得る。このオーダの高さ３２は、適当な量の接着剤が、各ギャップ領域２２内で露出するハニカムセル２０の壁に接着することを可能にする。上述したように、ギャップ領域２２内に接着フィレット３０を形成することは、第１の外板１４及び第２の外板１６と、ハニカムコア１２との間の接合を増加する。従って、ハニカムサンドイッチパネル１０の面直方向の張力強度は、部分的に充填されるハニカムサンドイッチパネル１０に関連付けられる熱特性及び構造特性を犠牲にすることなく増加される。
【００１８】
図３ａ乃至図３ｃは、図１のハニカムサンドイッチパネルの改善される引張り強度、圧縮強度、及びせん断強度を説明する図である。発泡充填材１８は、一般的に、ハニカムサンドイッチパネル１０の熱特性及び圧縮強度を改善するようハニカムサンドイッチパネル１０内に含まれる。しかし、発泡充填材１８を含むことは、セルが発泡充填材１８で完全に充填される場合には、ハニカムパネル１０の引張り強度を低減してしまう。図示する実施例では、ハニカムパネルは、各セルの端にキャップ領域２２が構成される。ギャップ領域は、第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２に接合するよう用いられる接着剤が、各ギャップ領域２２内に接着フィレット３０を形成することを可能にする。
【００１９】
図３ａは、発泡充填材１８でセル５０を部分的に充填することによりもたらされるハニカムパネル１０の低減されない圧縮強度を説明する。破損線５２は、面直方向の圧縮力５４を受けるとセル５０が破損する点を示す。パネル１０は、セル５０を形成するハニカムコア１２の壁が構造的に損なわれると破損する。例えば、ハニカムコア１２の壁は、崩れる場合がある。部分的に充填されたセル５０の破損率は、発泡充填材１８が完全に充填されるセルの破損率と略同じである。従って、第１及び第２のギャップ領域２２は、ハニカムセル５０の熱特性及び圧縮強度に実質的に影響を与えない。更に、ハニカムパネル１０の圧縮強度は、ハニカムセル内に発泡充填材１８を含まないハニカムパネルの圧縮強度に比べて改善される。
【００２０】
図３ｂは、発泡充填材１８でセル６０を部分的に充填することによりもたらされるハニカムパネル１０の改善された引張り強度を説明する。破損線６２は、面直方向の張力６４を受けるとセル６０が破損する点を示す。パネル１０は、第１の外板１４及び第２の外板１６と、ハニカムコア１２の第１の表面及び第２の表面との間のそれぞれの接合が損なわれたときに破損する。接着剤が、第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２に固定できずに、第１及び第２の外板がハニカムコア１２から離れると、接合が外れる。図示する実施例では、第１及び第２のギャップ領域２２を含む各セルにおける領域が、第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２に接合させる接着剤のための空間を与え、接着フィレット３０を形成する。各セル６０のギャップ領域２２内の接着フィレット３０は、発泡充填材１８が完全に充填されるセルを含むハニカムパネルと比較したときにハニカムサンドイッチパネル１０が破損する率を減少する。
【００２１】
図３ｃは、発泡充填材１８でセル７０を部分的に充填することによりもたらされるハニカムパネル１０の改善されたプレートせん断力強度を説明する。破損線７２は、パネル１０のリボン（ｒｉｂｂｏｎ）方向へのせん断力７４を受けるとセル７０が破損する点を示す。パネル１０は、第１の外板１４及び第２の外板１６と、ハニカムコア１２の第１の表面及び第２の表面との間のそれぞれの接合が外れたときに、リボン方向のせん断力によって破損する。破損は、発泡材が充填されたコア領域を通りセル７０のコアの厚さを通り斜めに発生する。図示する実施例では、第１及び第２のギャップ領域２２は、接着フィレット３０を形成することを可能にする。各セル７０のギャップ領域２２内の接着フィレット３０は、発泡充填材１８が全く充填されていないセルを含むハニカムパネルと比較したときにハニカムサンドイッチパネル１０が破損する率を減少する。
【００２２】
図４は、図１のハニカムサンドイッチパネルを形成するための例示的な方法を説明するフローチャートである。この方法は、部分的に充填されるハニカムコア１２を形成するために、型を用いるか否かを判断する段階１００で始まる。発泡充填材１８の配置のために型が選択されると、ハニカムコアは、段階１０２において、型上に置かれる。型は、例えば、トレイ又は台内に置かれる粒状材料のベッドであり得る。１つの例示的な粒状材料は、砂を含む。粒状材料は、ハニカムコア１２が粒状材料のベッド内に置かれたときに、複数のハニカムセル２０のそれぞれの第１のエンド部を充填するのに十分な厚さを有する。別の例として、型は、ハニカムコア１２のセル２０と略同じ形状及びサイズのペグ又は他の突起を有するプレート又はトレイを含み得る。ハニカムコア１２が型上に置かれると、ペグが、複数のハニカムセル２０のそれぞれのエンド部を実質的に埋める。
【００２３】
エンド部は、型から外され、そして、セル２０からペグ又は突起が外されると、第１のギャップ領域２２を形成する。従って、ペグの高さ、又は、粒状材料の深さは、第１のギャップ領域２２の高さ３２を画成する。第１の領域２２に対し約０．０５乃至０．１２５インチのオーダの高さ３２が所望される場合、ペグの高さ又は粒状材料の深さも、約０．０５乃至０．１２５インチであるべきである。特定の実施例において、各セル２０のエンド部を埋めるペグ又は粒状材料は、全てのセル２０において略同じ高さ３２又は深さであり得る。その結果、セル２０の第１のギャップ領域２２の高さ３２は、ハニカムコア１２全体において略同じである。或いは、ペグの高さ又は粒状材料の深さは、所望の範囲において変えてもよい。その結果、各第１のギャップ領域２２の高さ３２は、ハニカムコア１２の各セル２０に応じて異なり得る。
【００２４】
段階１０４において、発泡充填材１８が、ハニカムコア１２のセル２０の中に注入配置される。発泡充填材１８は、セル２０のエンド部内の型材料によって各セル２０内で支持される。その結果、複数のセル２０の第１のエンド部には、発泡充填材１８がないままとなる。段階１０６において、発泡充填材１８の配置は、ハニカムセル２０の残りの部分が完全に充填される前に止められる。発泡充填材１８の配置は、所定の時間に止められるか、又は、発泡充填材１８がセル２０内の所定の水準に到達したときに止められ得る。発泡充填材１８のない残りの部分が、第２のエンド部を形成する。この第２のエンド部が第２のギャップ領域２２を形成し、第２のエンド部の高さが、第２のギャップ領域２２の高さを決定する。従って、第２のギャップ領域２２について約０．０５乃至０．１２５インチのオーダの所定の高さが所望される場合、発泡充填材１８の配置は、発泡充填材１８が満たされない状態のセル２０の第２のエンド部が略この高さになると止められ得る。
【００２５】
段階１０４及び１０６は、発泡充填材１８が所定の高さとなるまで発泡充填材１８を配置することを含むとして説明してあるが、第２のギャップ領域２２に対応する発泡材のない第２のエンド部を形成するために任意の多くの他の好適な技術を用いることは一般的に認識される。例えば、発泡充填材１８は、発泡充填材１８が、ハニカムコア１２のエンド３４と略同じ高さになるまでハニカムコア１２のセル２０内に配置され得る。発泡充填材１８の配置後に、ハニカムコアは、ハニカムコア１２の表面から飛び出る任意の余剰の発泡充填材１８材料を取り除くよう機械加工される又はやすりがかけられ得る。次に、発泡充填材１８は、第２のエンド部を形成するようハニカムコア１２内で圧縮され得る。１つの代替の方法では、発泡充填材１８は、第２のエンド部を形成するためにハニカムコア１２の各セル２０から掬い出され得る。第２のギャップ領域２２を形成するために用いる方法に関係なく、段階１０８において、部分的に充填されたハニカムコア１２は、型から外される。型から外されると、各セル２０の第１及び第２のエンド部は、それぞれ、第１及び第２のギャップ領域２２を形成する。次に、方法は、以下に説明するように段階１１６に続く。
【００２６】
段階１００に戻って、発泡充填材１８の注入配置のために型が選択されない場合、発泡充填材１８は、段階１１０において、ハニカムセル２０が発泡充填材１８で完全に充填されるよう発泡充填材１８がハニカムセル２０内に配置され得る。段階１１２において、ハニカムコア１２は、やすりがかけられるか又は機械加工されて滑らかにされる。ハニカムコア１２の表面にやすりをかけるか又は機械加工することにより、ハニカムコア１２の表面から飛び出る任意の余剰の発泡充填材１８材料を取り除き、第１及び第２の外板が接着され得る平らな表面がもたらされる。段階１１４において、各セル内の発泡充填材１８は、セル２０の各端に第１及び第２のギャップ領域２２を形成するよう圧縮される。発泡充填材１８を圧縮するために用いられる力量、又は、発泡充填材１８が圧縮される時間の長さは、発泡充填材１８材料の特性に依存し得る。更に、圧縮力の量又は発泡充填材１８を圧縮する時間の長さは、所望の高さ３２を有する第１及び第２のギャップ領域２２が得られるよう調節され得る。例えば、第１及び第２のギャップ領域２２が所定の高さ３２であることが好適である。例えば、発泡充填材１８は、発泡充填材１８の端３４からそれぞれ第１及び第２のギャップ領域２２まで長手方向に測定されて約０．０５乃至０．１２５インチのオーダの高さ３２の第１及び第２のギャップ領域２２が得られるよう圧縮され得る。特定の実施例において、第１及び第２のギャップ領域２２の高さ３２は、ハニカムサンドイッチパネル１０の全幅に関係なく、約０．０５乃至０．１２５インチのオーダである。
【００２７】
第１及び第２のギャップ領域２２の形成は、セル２０を完全に充填し、次に、セル２０内の発泡充填材１８を圧縮するものとして上述したが、第１及び第２のギャップ領域２２は、多くの他の好適な技術のうちの任意のものを用いて形成され得ることは一般的に理解される。例えば、段階１１４は、発泡充填材１８を圧縮するのではなく、適切な工具又は機械を用いた各セル２０からの発泡充填材１８の掬い出しを含み得る。このようにして、所望の高さ３２を有する第１及び第２のギャップ領域を形成するために所望するだけの発泡充填材１８が取り除かれ得る。従って、特定の実施例において、十分な量の発泡充填材１８が各セル２０から掬い出されて、約０．０５乃至０．１２５インチのオーダの高さ３２を有する第１及び第２のギャップ領域２２を形成し得る。ギャップ領域２２は、部分的に充填されるハニカムサンドイッチパネル１０を形成するために任意の他の好適な技術を用いて形成され得ることも認識する。
【００２８】
第１及び第２のギャップ領域２２を形成する別の例として、各セル２０のエンド領域に、早期硬化発泡体を含むエンドピースが置かれ得る。特定の実施例と同様に、約０．０５乃至０．１２５インチのオーダの高さ３２のギャップ領域２２が所望される場合は、各エンドピースは、約０．０５乃至０．１２５インチの対応する高さを有し得る。発泡充填材１８は次に、ハニカムセル２０の残りの部分内に入れられる。発泡充填材１８は、ハニカムセル２０の残りの部分を略充填するよう広がり且つ硬化し、エンドピースがセル２０から取り除かれて第１及び第２のギャップ領域２２が形成され得る。
【００２９】
第１及び第２のギャップ領域２２を形成するよう用いられる技術に関係なく、段階１１６において、第１の外板１４がハニカムコア１２の第１の表面に接着される。第１の外板１４は、エポキシ、又は、第１の外板１４及び第２の外板１６の材料をハニカムコア１２に接着するのに適している他の接着剤を用いて、ハニカムコア１２に接着され得る。段階１１８において、第２の外板１６も同様に、ハニカムコア１２の第２の表面に接着される。第１の外板１４及び第２の外板１６をハニカムコア１２に接着する際に、接着剤は、それぞれが第１及び第２のギャップ領域２２を部分的に埋めるよう複数の接着フィレット３０を形成し得る。図２に関連して上述したように、接着フィレット３０は、第１の外板１４及び第２の外板１６のそれぞれの上に層を形成する。層は、各ハニカムセル２０の中心に向けて薄くなり得、セル２０を分けるハニカムコア１２の壁の一部に接着する接着材料の脚を含む。従って、接着フィレット３０は、第１及び第２のギャップ領域２２内で露出されたセル２０の壁部の一部に接着し得る。接着フィレット３０は、第１の外板１４及び第２の外板１６と、ハニカムコア１２との間の接合を増加する。従って、ハニカムパネル１０の面直方向の引張り強度が、第１の外板１４及び第２の外板１６がハニカムコア１２から容易に引き離されないよう増加される。第２の外板１６がハニカムコア１２に接着された後、サンドイッチパネル１０を形成する方法は終了する。
【００３０】
本発明は、幾つかの実施例を用いて説明したが、当業者には様々な変更及び修正が提案され得る。本発明は、そのような変更及び修正は、特許請求の範囲内にあるものであり、本発明には、その変更及び修正が含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の１つの実施例により熱特性及び対浸透性が高められ、構造特性が増加されるハニカムサンドイッチパネルを示す概略図である。
【図２】本発明の１つの実施例によるハニカムサンドイッチパネルの一部を示す断面図である。
【図３ａ】本発明の１つの実施例による図１のハニカムサンドイッチパネルの改善された圧縮強度を説明する図である。
【図３ｂ】本発明の１つの実施例による図１のハニカムサンドイッチパネルの改善された引張り強度を説明する図である。
【図３ｃ】本発明の１つの実施例による図１のハニカムサンドイッチパネルの改善されたせん断力強度を説明する図である。
【図４】図１のハニカムサンドイッチパネルを形成するための例示的なフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ハニカムサンドイッチパネル
１２  ハニカムコア
１４  第１の外板
１６  第２の外板
１８  発泡充填材
２０、５０、６０、７０  セル
２２  ギャップ領域
３０  接着フィレット
３２  ギャップ領域の高さ
３４  ハニカムコア１２の端
５２、６２、７２  破損線
５４  面直方向の圧縮力
６４  面直方向の張力
７４  リボン方向のせん断力
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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