JPH11141048A - サンドイッチ構造体 - Google Patents

サンドイッチ構造体

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JPH11141048A JP10253965A JP25396598A JPH11141048A JP H11141048 A JPH11141048 A JP H11141048A JP 10253965 A JP10253965 A JP 10253965A JP 25396598 A JP25396598 A JP 25396598A JP H11141048 A JPH11141048 A JP H11141048A
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俊弘 伊藤
Hiroshi Onishi
博 大西
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築および土木分野で使用するサンドイッチ
構造体の構造に関する。 【解決手段】 FRP製のスキン部材の間にコアー部材
が挟まれたサンドイッチ構造体において、コアー部材の
厚さ方向に貫通しかつ、スキン部材と一体化してなる補
強部材を有することを特徴とするサンドイッチ構造体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築および土木分
野で使用するサンドイッチ構造体の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の建築および土木分野で使用される
サンドイッチ構造体には、発泡体や断熱材を木製の板で
サンドイッチしたパネルが広く用いられているが、それ
らのサンドイッチ構造体は、それ単体では強度・剛性が
小さく、木製リブを設け更に金属製の骨組や枠などの主
構造体に、貼付や差込を行い、強度の向上をはかって目
的とする構造体を得ている。
【0003】また、不燃材料からなる耐火ボードが建築
分野で用いられることは周知の事実であるが、強度が低
く前記同様、単独での使用は極めて少なく、板材やサン
ドイッチ構造体と併用または、断熱層および金属製の骨
組部材と組み合わせることが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、従来
の主構造体は金属製であり組立に時間がかかり、かつ重
いため取扱いが極めて困難である。更に、前記サンドイ
ッチ構造体(パネル)やボードを貼付・差込むなどの作
業が必要で多大な労力と期間を要する。
【0005】近年、GFRP製のサンドイッチパネルも
検討されているが、剛性が小さいため金属製の骨組部材
と組み合わせることが通常である。
【0006】木製のサンドイッチ構造体の場合は、湿気
中で吸湿し朽ちることがあり寿命も極めて短い。主構造
体である鋼材も、塩害や湿気により錆たりして思いの
外、耐用年数が延びないという問題がある。軽量化とし
てアルミを主構造体としたものやスキン部材をアルミと
したサンドイッチ構造体も検討されているが、耐塩害性
や溶接が極めて難しいことなどから採用例は極めて少な
い。
【0007】一方、内装や建築の際使用される床パネル
や足場板も木製が主流であり湿気に弱く老朽化が早く重
い。木製が採用される所以は、表面の滑り止め加工(高
摩擦係数)が必要なためである。金属製のものもあるが
重く取扱性に難がある。
【0008】また、屋根材や外壁などは耐水性・耐火性
が要求されかつ、最近では、デザインが重視され、形態
の自由度の大きな構造体が要求されつつある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本的には下記の構成を有する。即ち、
「FRP製のスキン部材の間にコアー部材が挟まれたサ
ンドイッチ構造体において、コアー部材の厚さ方向に貫
通しかつ、スキン部材と一体化してなる補強部材を有す
ることを特徴とするサンドイッチ構造体。」である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のFRP製のスキン部材
は、FRPを主体とする剛性を保持する薄い板であり、
この間にコアー部材が挟まれてサンドイッチ構造体を形
成する。端部においては反対面のスキン部材とつながっ
ている、つまりサンドイッチ構造体の両面と端部で一体
となり、コアー部材が実質上露出することなく、包み込
まれている構造を有することが好ましい。但し、ボルト
孔程度は、本発明の効果を妨げない限り、コアー部材が
実質上露出していないと見なす。
【0011】FRP製スキン部材の厚みとしては、0.
6〜7mmが好ましい。0.6mm以下では、強度や剛
性が不足する。7mm以上では強度・剛性は十分得られ
るが、オーバースペックとなり、重量の増加と共にコス
トが上昇してしまう。
【0012】FRPとは、繊維強化樹脂のことであり、
FRPの強化繊維としては、炭素繊維のクロス、マッ
ト、ストランドや、ガラス繊維のクロス、マット、ロー
ビングを単独あるいは混合して、使用することが好まし
い。特に軽量化効果を、最大に発揮するためには炭素繊
維の使用が好ましい。また表面に炭素繊維のクロスを配
置すると、表面の意匠性が高められ、より好ましい。F
RPの樹脂としては、エポキシ、不飽和ポリエステル、
フェノール、ビニルエステルなどの熱硬化性樹脂が、成
形性・コストの点で好ましい。特に耐火性の観点からは
フェノール樹脂が好ましい。
【0013】これらのFRP部材の成形方法は、ハンド
レイアップ法、シートワインディング、バキュームバッ
ク法、プレス法、RTM法の単独または組み合わせで成
形することができる。特に好適には、Resin Infusion成
形法、例えば、米国特許5439635号明細書に記載
された方法が挙げられる。
【0014】補強部材とは、コアー部材の厚さ方向に貫
通しかつ、スキン部材と一体化してなる補強部材であ
る。言い換えれば、スキン部材により形成された空間内
において該スキン部材の両面を連結する構造になってい
る。補強部材は、一方向に1本あるいは平行に複数本が
通っていても良いし、垂直方向にも通っていて、補強部
材同士が格子を形成しても良い。又強度的にはサンドイ
ッチ構造体の一方の端部から他方の端部まで、切れ目な
く走行していることが好ましいが、強度を低下させない
程度の短い切り欠きや貫通孔を有していても良い。断面
形状は特に限定されるものではないが図1に示したよう
にI型材が好ましい。また、補強部材同士の間隔は0.
2〜2mが好ましい。補強部材と平行なサンドイッチ構
造体端部との間隔も同様である。補強部材の厚みは2〜
5.5mmあるいはスキン部材の厚みの0.8〜2倍が
好ましい。
【0015】本発明のサンドイッチ構造体の端部はスキ
ン部材と一体になっていることが好ましく、厚みはスキ
ン部材の厚みの0.5〜2倍で良い。また端部におい
て、サンドイッチ構造体内部側にFRP製の中空柱乃至
は中空体を配しても良い。これにより端部の潰れを防
ぎ、接合部材としても用いることができる。該中空柱の
断面は正方形がよく、壁厚は1から5.5mmまたはス
キン部材の厚みの1〜2倍が好ましい。
【0016】コア材とは、サンドイッチ構造内部を充填
し、軽量でかつ断熱性や遮音性を有する素材ならば特に
限定されるものではないが、発泡体またはハニカム材が
好ましい。用いられる発泡体の材質としては、ポリウレ
タン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、
PVC、シリコンなどを用い、その比重は0.02から
0.2の間で選択することが好ましい、0.02以下を
用いると、荷重に対し十分な強度が得られなくなる恐れ
が生じる。また、0.2以上だと強度は高くなるが、重
量が嵩み軽量化という本来の目的に反する物になってし
まう。また、ハニカム材の材質としてはアルミハニカ
ム、アラミドハニカムなどがあり、必要とされる強度等
によりその材質・寸法を選択することができる。
【0017】上記サンドイッチ構造体においては、圧縮
・剪断方向の応力に対処するため補強部材が、0゜およ
び±45゜に配向されたガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ド繊維などの強化繊維を含むことが好ましい。
【0018】また、スキン部材においては、強化繊維
に、炭素繊維、アラミド繊維などの高強度・高弾性率繊
維やこれらの組合せを用いることができる。
【0019】このようなサンドイッチ構造体において
は、補強部材が内包されているため、スキン部材の表面
を耐火層で被服した構造体または、不燃材料を含む層を
形成することは容易である。かかる不燃材料として石英
ウール、セラミック又は金属板の他、加熱発泡耐火塗料
やモルタルが好ましい。不燃層は、接着法やResin Infu
sion法により、厚さ1〜50mmに設けることが好まし
い。同様に、スキン部材の表面をエンボス加工や低樹脂
含有率加工または転写加工を施すことにより、0.1〜0.7
の摩擦係数を有する高摩擦表面層を形成することも容易
である。摩擦係数が0.1以上ならば、足場板の場合、
足を滑らす恐れが少なく、屋根材の場合は積雪した雪が
まとまって落下する雪崩現象が起きないので、好まし
い。
【0020】さらに、補強部材を内包した上記サンドイ
ッチ構造体は、翼型、L型、U型、H型、波型などの形
態に成形したり、またはそれらを組合せることのよっ
て、所定の構造体を一体で形成することも容易である。
これらの用途としては庇、保冷ウイング、屋根材、ユニ
ットハウス、工事用桁などが挙げられる。
【0021】本発明のサンドイッチ構造体は長尺が2〜
20m、厚さ3〜100cmの大きさが好ましい。
【0022】以下に、本発明のサンドイッチ構造体の望
ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0023】図1、は本発明の一実施態様に掛かるサン
ドイッチ構造体1を示している。図1において、2はス
キン部材、3はスキン部材1と一体化してなる補強部
材、4はコアー部材を示している。図2は耐火層5また
は高摩擦層5’を有するサンドイッチ構造体1’を示し
ている。図3は例としてU型形状を有するサンドイッチ
構造体1”を示している。
【0024】スキン部材2および補強部材3は、ポリエ
ステル樹脂・ビニルエステル樹脂・エポキシ樹脂・フェ
ノール樹脂などの熱硬化性樹脂をガラス繊維、炭素繊
維、アラミド繊維などの高強度・高弾性率の強化繊維で
強化したものである。特に補強部材2は、発生する圧縮
・曲げおよびネジリ応力に対処するため0゜および±4
5゜に配向した多軸織物を用いた。コアー部材4は、耐
水木材やアクリル、塩化ビニル、ポリウレタンからなる
発泡体の他、アルミナなどの無機質からなる耐火セメン
トやポリウレタンなどを用いることができる。
【0025】また、耐火層5を形成材料しては、ウール
状の石英ウール、バルク状のセラミックファイバーや不
織状のセラミックファイバーブランケットをフェノール
などの難燃樹脂で固めたものを同時に成形または別途接
着剤で貼付けた。上記無機質からなるセメントを成形後
吹き付けても良い。
【0026】また、高摩擦層5’はポリエステル樹脂か
らなる不織布(例えば、Dupont社製の”ソンタラ”)を
上記熱硬化性樹脂で樹脂含有率30%以下で成形するこ
とによって得た。高摩擦層5’はまた、テフロンなどの
離型性の良い樹脂をコーテイングしたタフタ布を成形後
剥がすことによっても、網戸などの熱可塑樹脂製の網を
貼付または同時成形することによっても可能である。
【0027】また、図4は、端部においてサンドイッチ
構造体内部側にFRP製の中空柱を配した一例である。
図4ではスキン材と中空柱との間に隙間があるように作
図されているが、密着あるいは樹脂や接着剤などで接着
されていることが好ましい。
【0028】上記のサンドイッチ構造体は、以下の成形
法によって容易に形成することができる。まず、コアー
となる発泡体などの表面に樹脂の流路となる溝を設け、
生の強化繊維を所定の強度・剛性となるように配置し、
全体をバギングフィルムで包み内部を真空にするととも
に発泡体に設けた溝から樹脂を注入する。L型やU型構
造体を得るには、所定の形状を有する金属製あるいは樹
脂製、FRP製の成形型に基材を配置し、フィルムでカ
バーし上記同様の方法で樹脂を含浸させることによって
得ることができる。
【0029】
【発明の効果】コアーを内包するFRP性サンドイッチ
構造体なので、構造体自体が軽量で取り扱い性に優れる
とともに、錆が発生することもなく腐朽することがない
ため、耐久性に優れ、遮音性、断熱性がよい。また、補
強部材が一体化されるので、強度も高く接合部を少なく
することが可能なため、構造体とするための骨組みや枠
が不要となり組立などの施工を削減することができる。
メンテナンスも不要となり安価である。さらに、機密性
の良いFRPに耐火層を設けたので軽量を保持しつつ、
曲面を有するようなデザイン性の高い屋根などの構造体
に適する。
【0030】一方、上記サンドイッチ構造体の表面に高
摩擦層を設けたので、軽量でかつ、濡れたときでも滑ら
ない安全性の高い階段の踏み板や土木用足場板などの用
途にて記する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施態様に掛かるサンドイッチ構
造体の断面図である。
【図2】 耐火層または高摩擦層を有するサンドイッチ
構造体の断面図である。
【図3】 一実施例とするU型形状を有するサンドイッ
チ構造体の断面図である。
【図4】 端部に中空柱を有するサンドイッチ構造体の
断面図である。
【符号の説明】
1:サンドイッチ構造体 1’:サンドイッチ構造体 1”:サンドイッチ構造体 2:スキン部材 3:補強部材 4:コアー部材 5: 耐火層または高摩擦層 5’:耐火層または高摩擦層 6:中空柱

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 FRP製のスキン部材の間にコアー部材
    が挟まれたサンドイッチ構造体において、コアー部材の
    厚さ方向に貫通しかつ、スキン部材と一体化してなる補
    強部材を有することを特徴とするサンドイッチ構造体。
  2. 【請求項2】 前記補強部材が、0゜および±45゜に
    配向されたガラス繊維、炭素繊維またはアラミド繊維を
    含むことを特徴とする請求項1項に記載のサンドイッチ
    構造体。
  3. 【請求項3】 前記補強部材同士の間隔が0.2〜2m
    であることを特徴とする請求項1項に記載のサンドイッ
    チ構造体。
  4. 【請求項4】 前記スキン部材の強化繊維に、ガラス繊
    維、炭素繊維またはアラミド繊維を含む、請求項1記載
    のサンドイッチ構造体。
  5. 【請求項5】 前記スキン部材の表面が耐火層で被覆さ
    れていることを特徴とする請求項1記載のサンドイッチ
    構造体。
  6. 【請求項6】 前記スキン部材が不燃材料を含む層を有
    することを特徴とする請求項1記載のサンドイッチ構造
    体。
  7. 【請求項7】 前記スキン部材の表面が、0.1〜0.7の摩
    擦係数を有することを特徴とする請求項1記載のサンド
    イッチ構造体。
  8. 【請求項8】 前記サンドイッチ構造体が翼型、L型、
    U型、H型、波型乃至は箱型のいずれかの形態を有する
    ことを特徴とする請求項1記載のサンドイッチ構造体。
  9. 【請求項9】 請求項1記載のサンドイッチ構造体を用
    いたことを特徴とする足場板。
  10. 【請求項10】 請求項1記載のサンドイッチ構造体を
    用いたことを特徴とする屋根部材。
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