サンドイッチ構造

サンドイッチ構造

サンドイッチ構造とは、薄く硬い2枚の表層材を、軽量な芯材の両面に接着して一体化した構造のこと。英語では sandwich construction、板状のものは sandwich panel と呼ぶ。

解説

仕組みはI形断面の梁にたとえて説明される。板が曲げられると、片方の表層は引っ張られ、もう片方は押し縮められる。この引張と圧縮を受け持つのが表層で、梁でいえば上下のフランジにあたる。芯材はウェブにあたり、2枚の表層を一定の間隔に保ちながら、両者のあいだで生じるせん断の力を伝える。曲げに対する剛性は表層どうしの間隔が開くほど急激に大きくなるため、軽い芯材で厚みを稼げば、同じ重さの一枚板よりはるかに曲がりにくい板が得られる。

芯材には、紙や金属、アラミド紙を六角形のセルに成形したハニカム、発泡樹脂、バルサ材などが用いられる。航空機の床板や内装材は、この構造の代表的な用途である。アルベルト・メダのライト・ライト・チェアは、ノーメックスと呼ばれるアラミド系のハニカムを芯に、炭素繊維の布を表層にした板で座と背をつくっている。日本の家具や建具で「フラッシュ構造」と呼ばれる、枠と芯材の両面に合板を張った板も、同じ考え方に基づく。

弱点は芯材と接着層にある。芯材がせん断に耐えきれずに破断する、表層が芯材からはがれる、表層が細かく波打って座屈するといった壊れ方があり、いずれも一枚板には生じない。芯材は局所的な押しつぶしにも弱いため、ねじや脚を取り付ける箇所には、あらかじめ硬い材を埋め込んでおく必要がある。