(57)【要約】  本発明は、改善された圧縮強度を有する金属ハニカムまたは折り畳まれたコアに関する。コアは、マトリックス樹脂でコーティングされた金属箔を含んでなり、樹脂は、樹脂および箔の全質量の少なくとも２０質量パーセントを構成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のハニカムセルを画定する表面を有する複数の相互連結した壁を含んでなるハニカムであって、前記セル壁が、マトリックス樹脂でコーティングされた金属箔であり、前記樹脂が、樹脂および箔の全質量の少なくとも２０質量パーセントを構成するハニカム。
【請求項２】
前記金属箔がアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１に記載のハニカム。
【請求項３】
マトリックス樹脂コーティングが、フェノール樹脂、エポキシ、アクリル、ポリイミド、ポリベンゾオキサジン、ポリエーテルイミドまたはそれらの混合物である、請求項１に記載のハニカム。
【請求項４】
マトリックス樹脂コーティングが、１マイクロメートル未満の主寸法を有する添加剤をさらに含んでなる、請求項１に記載のハニカム。
【請求項５】
請求項１に記載の金属ハニカムコアと、前記コアの外部表面の少なくとも１つに付着された少なくとも１つのフェースシートとを含んでなる複合サンドイッチパネル。
【請求項６】
前記フェースシートが、樹脂含浸繊維、プラスチックまたは金属を含んでなる、請求項５に記載のパネル。
【請求項７】
基板から製造される複数の折り畳まれた構成を含んでなる折り畳まれたコアであって、前記基板が、マトリックス樹脂でコーティングされた金属箔をさらに含んでなり、前記樹脂が、樹脂および箔の全質量の少なくとも２０質量パーセントを構成する、折り畳まれたコア。
【請求項８】
請求項７に記載の折り畳まれた金属コアと、前記コアの外部表面の少なくとも１つに付着された少なくとも１つのフェースシートとを含んでなる複合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、金属箔から製造された高い圧縮強度の構造コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
主にハニカムの形態のアルミニウムまたは他の金属箔からの複合サンドイッチパネル用コア構造は、種々の用途で使用されているが、主に、強度対質量または剛性対質量比が高い値を有する航空宇宙および陸上交通のために使用される。因習的に、そのような金属ハニカム構造は、伸長または波形成プロセスによって製造されてきた。そのようなコアにおける樹脂の唯一の用途は、シートを一緒に接着すること（ノードライン接着）、または腐食に対する薄型軽量の保護コーティングを金属シートに提供することであった。金属ハニカムの機械特性の改善は、主に、より小さいセル径にすることによってハニカム密度を増加させることによって、もしくはより厚い箔を用いることによって、または両方法によって達成された。しかしながら、金属ハニカムの圧縮強度は、相当するセル径および密度の非金属ハニカムの圧縮強度より低いままである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
金属コア構造の機械特性、特に圧縮強度のさらなる改善に関する要求が残っている。
【０００４】
特に、それらが電気伝導性フェースシートと一緒に使用される、金属コア構造の電気抵抗を向上させることに対するさらなる要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、複数のハニカムセルを画定する表面を有する複数の相互連結した壁を含んでなるハニカムであって、セル壁が、マトリックス樹脂でコーティングされた金属箔であり、樹脂が、樹脂および箔の全質量の少なくとも２０質量パーセントを構成するハニカムに関する。さらに本発明は、マトリックス樹脂によってコーティングされた樹脂コーティング金属コアと、コアの外部表面の少なくとも１つに付着された少なくとも１つのフェースシートとを含んでなる複合サンドイッチパネルに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】六角形型ハニカムの図を示す。
【図１Ｂ】六角形型ハニカムの図を示す。
【図２】六角形セル型ハニカムの別の図を示す。
【図３】フェースシートが提供されたハニカムを示す。
【図４】折り畳まれたコア構造の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
コア
好ましくは、本発明のコアはハニカムコアであるが、折り畳まれたコアなどの他のコア構造も本発明を利用してもよい。コアの金属箔は、アルミニウム、ステンレス鋼もしくは他の金属、またはこれらの金属の合金から製造されることができる。適切なアルミニウム箔型には、グレード３００３、５０５２および５０５６が含まれる。箔は、コーティング樹脂の適用前に、クリーニングおよび／またはエッチングされてもよい。プライマーコーティングが適用されてもよい。
【０００８】
図１Ａは、本発明の１つのハニカム１の平面図の例示であって、かつセル壁３によって形成されるセル２を示す。図１Ｂは、図１Ａに示されるハニカムの立面図であって、かつセル壁の両端で形成される２つの外部表面、または表面４を示す。コアは端縁５も有する。図２は、ハニカムの三次元図である。六角形セル２およびセル壁３を有するハニカム１が示される。「Ｔ」寸法またはハニカムの厚さは、図２に示される。六角形セルが示されるが、他の幾何学的配置が可能であり、正方形の過度に伸長されたフレックスコアセルが、最も一般的な可能な配置の１つである。そのようなセル型は当該技術において周知であり、かつ可能な幾何学的セル型に関する追加的な情報に関しては、Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｂｙ  Ｔ．Ｂｉｔｚｅｒ（Ｃｈａｐｍａｎ  ＆  Ｈａｌｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９９７）を参照することができる。
【０００９】
金属箔をハニカムコアに変換するためのプロセスは、当業者に周知であり、かつ伸長および波形成が含まれる。伸長プロセスは、薄箔からのコアに特によく適している。そのようなプロセスは、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｖｏｌｕｍｅ  １−Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９８８の第７２１ページにおいて、さらに詳細に記載される。箔は、ハニカムの形成の前または後にマトリックス樹脂によってコーティングされてもよい。コアの最終機械強度は、いくつかの要素の組合せの結果である。主要な要因は、箔の種類および厚さ、セル径、ならびに樹脂によるコーティング後の最終コア密度である。セル径は、ハニカムコアのセル内の内接円の直径である。金属箔コアに関して、典型的なセル径は１／８インチ〜１／４インチ（３．２ｍｍ〜６．２ｍｍ）の範囲であるが、他の径も可能である。典型的な最終コア密度は、３８〜９６ｋｇ／ｍ3の範囲にある。
【００１０】
折り畳まれたコアは、比較的薄い平面シート材料から折り畳まれた、折り畳まれた幾何学パターンの三次元構造である。そのように折り畳まれたか、または碁盤目に組まれたシート構造は、米国特許６，９３５，９９７Ｂ２号明細書および同第６，８００，３５１Ｂ１号明細書において説明される。Ｖ形は、三次元の折り畳まれたコア構造の一般的なパターンである。折り畳まれたコア構造は、ハニカムコア構造とは異なる。好ましい折り畳まれた構造は、米国特許第６，９１３，５７０Ｂ２号明細書および米国特許出願公開第２０１０／００４８０７８号明細書に記載される種類である。
【００１１】
マトリックス樹脂
箔をコーティングするために使用されるマトリックス樹脂は、限定されないが、フェノール樹脂、エポキシ、アクリル、ポリイミド、ポリベンゾオキサジン、ポリエーテルイミドおよびそれらの混合物を含む、いずれかの適切な樹脂であることが可能である。米国軍規格（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｍｉｌｉｔａｒｙ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ＭＩＬ−Ｒ−９２９９Ｃは、典型的な樹脂特性を明示する。樹脂は、特性を向上させるか、または完成したコアに追加的な機能性を提供する、他の材料を含有してもよい。例としては、熱可塑性強化剤、および１マイクロメートル未満の主寸法を有するナノ繊維などの繊維が含まれる。
【００１２】
好ましくは、樹脂コーティングは、樹脂が樹脂および箔の全質量の少なくとも２０質量パーセントを構成するような量で存在する。いくつかの実施形態において、樹脂コーティングは、樹脂および箔の全質量の２０〜７０質量パーセントの量で存在する。いくつかの実施形態において、樹脂コーティングは、樹脂および箔の全質量の２０〜４０質量パーセント、または４０〜７０質量パーセントの量で存在する。
【００１３】
複合パネル
いくつかの実施形態において、複合サンドイッチパネルは、上記されたとおりマトリックス樹脂でコーティングされた金属ハニカムコアと、コアの外部表面の少なくとも１つに付着された少なくとも１つのフェースシートとを含んでなる。好ましくは、少なくとも１つのフェースシートは、両コアの外部表面に付着される。
【００１４】
図３は、コアの２つの外部表面に付着されたフェースシート７および８を有するハニカムコア６から組み立てられた複合サンドイッチパネル５の構造を示す。好ましいフェースシート材料は、プリプレグ、熱硬化性物質または熱可塑性樹脂で含浸された繊維シートであるが、金属または可塑性フェースシートが利用されてもよい。金属フェースシートによって、そしていくつかの状況においては、プリプレグおよび可塑性フェースシートによって、粘着性フィルム９も使用される。通常、コアの両側に少なくとも２つのプリプレグフェースシートが存在する。
【００１５】
プリプレグの強化繊維は、典型的に、炭素、ガラス、アラミドまたはこれらの繊維の組合せである。強化繊維は、織物、不織布または一方向性織物の形態で提供されてもよい。
【００１６】
試験方法
コア密度は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ２７１に従って測定された。
【００１７】
コアの圧縮強度は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ３６５に従って測定された。
【００１８】
電気抵抗は、１７８グラム、厚さ０．０２ｍｍのステンレス板金が厚さ１．５ｃｍのコアの切片に接着された、７．６ｃｍ×７．６ｃｍのサンドイッチ構造を製造することによって測定された。パネルを通しての電気抵抗は、各板金上にマルチメーターの接触プローブを配置することによって測定された。
【実施例】
【００１９】
比較例Ａ
アルミニウムコアタイプＥＣＭ  ４，８−７７の切片をＥｕｒｏ−Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｅｃｈｔｅｒｎａｃｈ，Ｌｕｘｅｍｂｏｕｒｇから得た。コア切片は厚さ１５５ｍｍであり、４．８ｍｍのセル径および９１ｋｇ／ｍ3の密度を有した。入手した状態で、圧縮強度に関してコアを試験し、そして結果を表１に示した。
【００２０】
実施例１
比較例Ａのコアをアセトンで処理し、乾燥させ、次いで、７０℃で１０分間浸漬させることによって、クロム酸溶液で処理し、水で完全にすすぎ、そして乾燥させた。乾燥させたコアを、次いで、Ｇｅｏｒｇｉａ−Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｒｅｓｉｎｓ，Ｉｎｃ．，Ｄｅｃａｔｕｒ，ＧＡ．から供給されたＧＰ（登録商標）４４５Ｄ０５  ＲＥＳＩ−ＳＥＴ（登録商標）フェノール樹脂の溶液に浸漬させた。浸漬後、樹脂を硬化するために、８２℃で１５分、１２１℃で１５分および１８２℃で６０分の段階的硬化サイクルを使用して、コアを熱処理した。浸漬および硬化ステップを２回繰り返し、第２の浸漬プロセスでコア切片を反転させた。最終ハニカムコアの樹脂含有量は、コアおよび樹脂の全質量の２１質量パーセントであった。圧縮試験を繰り返し、そして結果を表１に示した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表から分かるように、アルミニウムハニカムコアに対するコーティングとしての２１質量パーセントのフェノール樹脂の追加によって、コアの比圧縮強度（圧縮強度対コアの密度の比率）が１６％、すなわち、４８．６ｋＰａ／（ｋｇ／ｍ3）から５６．２ｋＰａ／（ｋｇ／ｍ3）に増加した。驚くべきことに、マトリックス樹脂コーティングの追加は、金属箔の最適化のみによるこの特性の開発と比べて、コアの圧縮強度を向上させるために、より効率的な手段である。
【００２３】
試験用サンドイッチパネルの電気抵抗は、非コーティングコアでは０．２オームであり、樹脂コーティングコアでは０．６オームであった。したがって、このことは、樹脂コーティング金属コアによってもたらされる導電率の低下（抵抗の増加）の更なる効果を示している。これは、金属コアと、金属または炭素フェースシートなどの導電性フェースシートとを含んでなるサンドイッチパネルにおける望ましくない電気腐食を低下させるのに魅力的な特徴である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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