JPH01228833A - ポリイミド製ハニカムコア及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［発明の分野］ 本発明は、航空機、鉄道車両、自動車、ホバークラフト
、建築物等の構造物の他、人工衛星などの宇宙構造物、
例えば、人工衛星の展開形の太陽電池パドルなどに使用
されるサンドイッチ構造体の芯材（コア）として、好適
に使用することのできる耐熱性ハニカムコアに関するも
のである。

［発明の背景コ 従来、サンドイッチ構造体のコアとして、アルミ箔など
の金属箔製ハニカムコア（特公昭５９−４０６２１号公
報）、または、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂からなるプ
ラスチックフィルム製ハニカムコア（特公昭５９−３２
３０６号公報、特開昭６０−１９０３４０号公報、およ
び同６０−２４５５４７号公報）、紙製ハニカムコアな
どを使用することが、すでによく知られている。

しかしながら、これまで知られているハニカムコアは、
いずれも、軽量性と耐熱性との双方において充分に満足
できるとは言えない。

一方、軽量性と耐熱性との双方を備えたプラスチック材
料として芳香族ポリイミドが知られている。プラスチッ
クフィルム製ハニカムコアは、上記特公昭５９−３２３
０６号公報に記載されているように、フィルムを相互に
接着したのち加熱下に展張することによって製造するこ
とが一般的であるが、芳香族ポリイミドのシート材また
はフィルムは高温に加熱しても屈曲変形しにくく、また
このような高温において上記シート材またはフィルム間
の接着を保持できる適当な耐熱性接着剤が存在しなかっ
たために、従来、芳香族ポリイミド製ハニカムコアは工
業的に製造されていない。

［発明の目的］ 本発明は、サンドイッチ構造体のコアとして好適な、芳
香族ポリイミド製ハニカムコアおよびその製造方法を提
供することを目的とする。

さらに詳しくは、本発明は、芳香族ポリイミドフィルム
の平板状積層体からなる、軽量で、耐熱性、機械的強度
、および耐放射線性などに優れ、高温条件下においても
変形の少ない芳香族ポリイミド製ハニカムコアおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。

［発明の要旨］ 本発明者の検討によれば、従来知られている接着剤によ
り芳香族ポリイミドフィルムを接着して得られた積層体
をその積層方向に展張した際には、該接着剤がフィルム
間の接着を充分に保持することができず、従って展張法
によってはハニカムコアが得られにくい。そこで展張法
によらない方法について検討した結果、芳香族ポリイミ
ドフィルムを圧着または接着して得られる積層体からハ
ニカムコアを形成する方法を見出し本発明を完成した。

すなわち本発明は、複数枚の芳香族ポリイミドフィルム
からなる積層体にハニカム形状の空孔部が設けられてい
ることを特徴とするポリイミド製ハニカムコアにある。

上記ポリイミド製ハニカムコアは、複数枚の芳香族ポリ
イミドフィルムからなる積層体を穿孔加工してハニカム
形状を形成することにより有利に製造できる。

本発明の好ましい態様は、下記の通りである。

（１）本発明のポリイミド製ハニカムコアにおいて、ポ
リイミドが、ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分と
する芳香族テトラカルボン酸成分と、ベンゼン環を少な
くとも２個以上有する芳香族ジアミン化合物を主成分と
する芳香族ジアミン成分とから得られた芳香族ポリイミ
ドであること。

（２）本発明のポリイミド製ハニカムコアにおいて、前
記積層体が、複数枚の芳香族ポリイミドフィルムを接着
剤層を介することなく直接に積層して加熱し、一体に圧
着してなる平板状積層体であること。

（３）本発明のポリイミド製ハニカムコアにおいて、前
記積層体が、複数枚の芳香族ポリイミドフィルムが接着
剤層を介して相互に接着されてなる平板状積層体である
こと。

（４）本発明のポリイミド製ハニカムコアにおいて、そ
の表裏方向における厚さが、０．２５〜１０ｍｍの範囲
であること。

（５）本発明のポリイミド製ハニカムコアの製造方法に
おいて、前記平板状積層体の穿孔加工を、該平板状積層
体を打ち抜いて、その表裏方向に貫通した空孔部、およ
び該空孔部を囲む壁体によりハニカム形状が形成される
ように行なうこと。

（６）本発明のポリイミド製ハニカムコアの製造方法に
おいて、上記壁体の厚さが、０．５〜６ｍｍの範囲であ
ること。

［発明の詳細な記述］ 本発明のポリイミド製ハニカムコアは、複数枚の芳香族
ポリイミドフィルムからなる積層体にハニカム形状の空
孔部が設けられていることを特徴とする。

上記積層体に使用する芳香族ポリイミドフィルムは、ビ
フェニルテトラカルボン酸類を主成分とする芳香族テト
ラカルボン酸成分と、ベンゼン環を少なくとも２個以上
有する芳香族ジアミン化合物を主成分とする芳香族ジア
ミン成分とを重合することによって得られる溶媒可溶性
ポリアミック酸またはポリイミドが、アミド系溶媒、フ
ェノール系溶媒などの有機極性溶媒に均一に溶解してい
るポリマー溶液を、製膜用のドープ液として使用して、
溶液流延法なとで製膜および加熱処理することによって
製造されたフィルムであることが好ましい。

上記芳香族ポリイミドフィルムは、２５０〜４００℃、
好ましくは２６０〜３８０℃の範囲に二次転移温度を有
し、１００℃での引張試験において測定された伸長率が
１２０％以上、特に１３０〜３００％程度であり、厚さ
が５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１５０μｍ、さら
に好ましくは５０〜１００μｍ程度であって、さらに、
平面性を有するフィルムであることが好ましい。

なお、前記の二次転移温度は、例えば、レオメトリック
ス社製のメカニカルスペクトロメーターなどを使用して
動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定法によって測定さ
れた二次転移温度である。

１１「記ポリマー溶液の製造に使用することができる芳
香族テトラカルボン酸成分は、ビフェニルテトラカルボ
ン酸類を主成分とし、ビフェニルテトラカルボン酸類を
全芳香族テトラカルボン酸成分に対して６０モル％以上
、さらに７０モル％以上含有していることが好ましい。

上記ビフェニルテトラカルボン酸類としては、２．３，
３°、４′−または３．３’　、４．４’−ビフェニル
テトラカルボン酸の二無水物、エステル化物、塩などを
挙げることができるが、特に、３．３’　、４．４°−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好適である。

前述のビフェニルテトラカルボン酸類を主成分とする芳
香族テトラカルボン酸成分においては、ビフェニルテト
ラカルボン酸類と共に、３゜３°、４．４’　−ベンゾ
フェノンテトラカルポン酸、ビス（３，４−カルボキシ
フェニル）メタン、２．２−ビス（３，４−カルボキシ
フェニル）プロパン、そして、それらの芳香族テトラカ
ルボン酸の二無水物、エステル化物、塩など、あるいは
、ピロメリット酸、その酸二無水物、エステル化物、塩
などの種々の芳香族テトラカルボン酸類、または、それ
らの化合物の混合物が併用されていてもよい。

前記のポリマー溶液の製造に使用することができる芳香
族ジアミン成分は、ベンゼン環を少なくとも２個以上、
特に２〜５個有する芳香族ジアミン化合物を主成分とし
て合作する芳香族ジアミン成分が好ましい。上記のベン
ゼン環を少なくとも２個以上有する芳香族ジアミン化合
物として、例えば、４，４“−ジアミノジフェニルエー
テル、３．４′−ジアミノジフェニルエーテル、３゜３
′−ジアミノジフェニルエーテルなどのジフェニルエー
テル系ジアミン化合物、４，４′−ジアミノジフェニル
スルホン、３，４゛−ジアミノジフェニルスルホンなど
のジフェニルスルホン系ジアミン化合物、４．４′−ジ
アミノジフェニルメタン、３，４′−ジアミノジフェニ
ルメタン、３．３°−ジアミノジフェニルメタンなどの
ジフェニルメタン系ジアミン化合物、１，４−ビス（４
−アミノフェノキシ）ベンゼン、オルソトリジン、オル
ソトリジンスルホンなどの芳香族ジアミン化合物を挙げ
ることができるが、特にジフェニルエーテル系ジアミン
化合物（ジアミノジフェニルエーテル類）が好ましい。

前記芳香族ポリイミドフィルムとしては、例えば、ビフ
ェニルテトラカルボン酸類を８０モル％以上含有する芳
香族テトラカルボン酸成分と、ジアミノジフェニルエー
テル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニル
スルホンなどのベンゼン環を２個以上有する芳香族ジア
ミンを８０モル％以上含有する芳香族ジアミン成分とを
、有機極性溶媒中、適当な重合温度で重合して、高分子
量の可溶性ポリマー（ビフェニルテトラカルボン酸系の
芳香族ポリアミック酸又は芳香族ポリイミド）を生成さ
せて、ポリマー濃度約５〜３０重量％のポリマー溶液を
調製し、前記ポリマー溶液をドープ液として使用して、
金属製ベルト、金属製ドラムのような、表面が平滑な支
持体の表面上に流延してポリマー溶液の薄膜を形成しく
溶液流延法）、続いて、約５０〜３００℃の温度で、そ
の薄膜から有機極性溶媒を蒸発除去して（必要であれば
、ポリアミック酸をイミド環化して）、さらに必要であ
れば、最高３００℃〜６００℃の温度まで加熱して固化
膜を熱処理して均一な芳香族ポリイミド膜を形成する方
法によって得られたビフェニルテトラカルボン酸系の芳
香族ポリイミドフィルムを好適に用いることができる。

前記芳香族ポリイミドフィルムの製造に使用するドープ
液用の有機極性溶媒としては、ポリアミック酸溶液にお
いては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチ
ルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、ジエチルアセトアミド、ジメチルスルファミ
ドなどのアミド系溶媒を挙げることができ、ポリイミド
溶液においては、フェノール、クレゾール、ハロゲン化
フェノール（パラクロルフェノール等）などのフェノー
ル系溶媒を挙げることができる。

なお、本発明において、前記フィルムの形成に使用する
芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミック酸は、その
対数粘度が０．５〜７．０（測定温度：５０℃、測定濃
度：０．５ｇ／Ｚｏ。

ｍｆｌ溶媒、溶媒：パラクロルフェノール、またはＮ−
メチル−２−ピロリドン）の範囲内にあるものが好まし
い。

前記積層体は、上述のようにして製造された芳香族ポリ
イミドフィルムの複数枚を、接着剤層を介することなく
直接に積層して加熱し一体に圧着するか、あるいは、接
着剤層を介して相互に接着されてなる平板状積層体であ
ることが好ましく、特に前者の積層体であることが好ま
しい。

上記の接着剤層を介することなく直接に積層して加熱し
一体に圧着してなる平板状積層体は、例えば、 まず、前述のようにして製造された芳香族ポリイミドフ
ィルムを、例えば、幅が５０〜１１００ｍｍ、好ましく
は３００〜１０００ｍｍ程度である帯状の長尺フィルム
または該長尺フィルムを所定の寸法に裁断したフィルム
の複数枚、好ましくは４〜１００枚を直接に重ね合せ、 次いでその重ね合されたフィルム同士を前記二次転移温
度よりも１０〜２００℃、好ましくは２０〜１５０℃高
い範囲の温度にて、１〜２０００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒ
ｎ”、好ましくは１０〜５００ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ″、
さらに好ましくは３０〜５０ｋｇ／ｃｒｎ’の範囲の圧
力で、０．１秒〜２時間、好ましくは３０秒〜１時間、
さらに好ましくは１〜１０分間、加熱・加圧することに
より、該フィルム同士を接着剤層を介することなく一体
に接合して製造することが好ましい。

上記積層体の平板の表裏方向における厚さは、０．２５
〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜６ｍｍの範囲であるこ
とが好ましい。

なお、上述の芳香族ポリイミドフィルム積層体を加熱し
て一体に圧着する技術については、特開昭６２−１４０
８２２号公報に詳しい記載がある。

前記ポリイミド製ハニカムコアは、前述の平板状積層体
を穿孔加工してハニカム形状を形成することにより有利
に製造できる。

添付した図面に、本発明のポリイミド製ハニカムコアの
一態様を示す。第１図は、本発明に従い、前記平板状積
層体を穿孔加工して製造したポリイミド製ハニカムコア
の一態様を示す斜視図である。第１図において、１はポ
リイミド製ハニカムコアを、２は壁体を、３は空孔部を
、４はハニカムコアの周辺方向に開口している空孔部を
、５は芳香族ポリイミドフィルム間の接合面をそれぞれ
示す。

首記穿孔加工は、上記平板状積層体の表裏方向に貫通し
た空孔部３、および該空孔部を囲む壁体２によりハニカ
ム形状が形成されるように行なうことが好ましい。

前記穿孔加工は、たとえば、上記平板状積層体を打ち抜
き加工、切削加工、あるいはドリル加工することなどに
より行なうことができるが、打ち抜き加工が好ましい。

上記打ち抜き加工を行なう装置として金属板の打ち抜き
に使用されている、打ち抜き型（ポンチ）とダイスまた
はパッドとからなる装置を使用することができ、このよ
うな装置として、たとえば、単式打ち抜き型、多列打ち
抜き型、順次送り型、総抜き型などの打ち抜き機械と同
様の打ち抜き機械を挙げることができる。

上記打ち抜き加工は、ひとつずつ順に空孔部を形成する
ように行なフてもよく、多数の空孔部を一度に形成する
ように、例えば、積層体の幅方向の−列または複数列の
空孔部を一度に、あるいは、所定の形状の平板状積層体
全面の空孔部を一度に形成してもよい。

上記打ち抜き型によって形成される空孔部３の大きさは
、−辺が５〜２５ｍｍの範囲であることが好ましい。ま
た面記壁体２は、前記平板状積層体から上記空孔部を打
ち抜いた残部であり、その厚さが１〜６ｍｍの範囲とな
るように形成されることが好ましい。上記壁体２は、ハ
ニカムコア１の周辺部においては、上記空孔部を完全に
囲んでいなくともよく、該空孔部は、空孔部４として示
すように該ハニカムコアｌの周辺方向に開口していても
よい。

本発明において、前記打ち抜き型の断面の形状は、該打
ち抜き型によって形成される空孔部が上記壁体を挟んで
規則的に配列されて、ハニカム形状を形成することので
きる形状であればよく、正六角形に限定されるものでは
ない。上記打ち抜き型の断面形状として、例えば、三角
形、正方形、長方形、六角形などの多角形もしくは円形
、長円形などを挙げることができる。

上述のようにして製造されたポリイミド製ハニカムコア
を、該ハニカムコアが長尺状の前記積層体から得られた
ものである場合には、その幅方向に裁断し、所定の形状
を有するハニカムコアとする。必要ならば、さらに上記
ハニカムコアを裁断して、所望の形状を有するハニカム
コアを得てもよい。

」二記の裁断は、スリッター、バンドソーなど従来公知
の裁断装置を用いて行なうことができる。

次に本発明の実施例を示す。

［実施例１］ ３．３’　、４．４°−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物および４．４′−ジアミノジフェニルエーテルか
ら得られた、芳香族ポリイミド（対数粘度：３．２）の
パラクロルフェノール溶液から溶液流延法で製膜された
、厚さ１２５μｍ、幅１５ｃｍ、長さ１５ｃｍの芳香族
ポリイミドフィルム（二次転移温度：２８５℃、２０℃
での引張試験における伸長率＝１２０％）４０枚を直接
重ね合せて、その重ね合された芳香族ポリイミドフィル
ムを、３５０℃の温度、および６０ｋｇ／ｃｍ″の圧力
で、熱プレスによって５分間、加熱・加圧して、一体に
接合して厚さ約５ｍｍの平板状積層体を製造した。

次に、上記平板状積層体を、正六角形（−辺の長さ：１
．５ｃｍ）の断面形状を有する型で打ち抜いて、４６個
の空孔部、および、厚さ２ｍｍの壁体を形成し、ハニカ
ム形状を有するポリイミド製ハニカムコアを製造した。

−Ｆ述のようにして製造されたポリイミド製ハニカムコ
アは、２５℃における圧縮強度が１８．３ｋ　ｇ　／　
ｃ　ｒｎ’であった。この強度は、上記ハニカムコアが
２００℃まで加熱された状態においても、２５℃での初
期値の８５％以上が保持されており、さらに、上記ハニ
カムコアが一６０℃まで冷却された状態においても、２
５℃での初期値の９０％以上が保持されていた。

［発明の効果］ 本発明は、高い機械的強度および優れた耐熱性を有し、
特に宇宙空間において使用する場合の耐放射線性に優れ
たポリイミド製ハニカムコアを提供するものである。

さらに、本発明のポリイミド製ハニカムコアは、ハニカ
ム構造を形成する際に加熱されることがないので応力歪
が発生せず、従って高温条件下においても変形が少ない
。また、芳香族ポリイミドフィルム積層体をハニカムコ
アとすることにより、該積層体を著しく軽量化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のポリイミド製ハニカムコアの一態様
の斜視図である。 １：ポリイミド製ハニカムコア、 ２：壁体、　３：空孔部、 ４：開口している空孔部、 ５：芳香族ポリイミドフィルム接合而

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数枚の芳香族ポリイミドフィルムからなる積層体
   にハニカム形状の空孔部が設けられていることを特徴と
   するポリイミド製ハニカムコア。 ２、複数枚の芳香族ポリイミドフィルムからなる積層体
   を穿孔加工してハニカム形状を形成することを特徴とす
   るポリイミド製ハニカムコアの製造方法。