JP2004034461A

JP2004034461A - ハニカム構造体の製造方法

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Publication number: JP2004034461A
Application number: JP2002193699A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kobayashi; 小林　俊幸; Yasuhisa Tanigawa; 谷川　泰央; Sadao Nomura; 野村　貞夫
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】任意の形状のハニカム構造体を簡単に製造することができ、しかも、ハニカム構造体のセルの形状や大きさ（サイズ）を、例えばハニカム構造体の一部分だけについて変更することが可能なハニカム構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】最外層が熱可塑性樹脂層であり、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなる管状体（Ｉ）を複数本用い、これらの管状体（Ｉ）の外壁同士を当接状態で並列させた後、前記最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることによって、管状体（Ｉ）を互いに熱融着させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法である。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の形状のハニカム構造体を簡単に製造することのできる製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空のセルが連設された構造のいわゆるハニカム構造体は、軽量で強度に優れていることから、建材、鉄道車輌、自動車、航空機分野に至る幅広い分野で用いられている。ところで、ＦＲＰ製のハニカム構造体は、特開平９−１１３７１号に開示されているように、ＦＲＰ製プリプレグシートを波板加工した後、２枚の波板を接着剤で貼り合わせることにより製造されている。しかし、この方法では、同一形状の波板を位置決めして貼り合わせる必要があるため、ハニカム構造体のセル形状やサイズを部分的に変える等の変更仕様は困難である。
【０００３】
一方、例えば特開平６−１２６８５３号に記載されているように、特殊な形状の型を用いてハニカムライナーとハニカム成形基板を成形した後、これらを接着する方法も検討されているが、この技術においても、セル形状は型によって決定付けられるため、ハニカム構造体のセル形状を多種多様に変更することは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、任意の形状のハニカム構造体を簡単に製造することができ、しかも、ハニカム構造体のセルの形状や大きさ（サイズ）を、例えばハニカム構造体の一部分だけについて変更することが可能なハニカム構造体の製造方法を提供することを課題として掲げた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るハニカム構造体の製造方法は、最外層が熱可塑性樹脂層であり、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなる管状体（Ｉ）を複数本用い、これらの管状体（Ｉ）の外壁同士を当接状態で並列させた後、前記最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることによって、管状体（Ｉ）を互いに熱融着させるところに要旨を有する。最外層が熱融着可能な熱可塑性樹脂層である管状体（Ｉ）を複数本揃えてその外壁を加熱融着させるだけで、所望の形状のハニカム構造体を簡単に製造することができる。
【０００６】
本発明の請求項２に係るハニカム構造体の製造方法は、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなる管状体（Ｉ）と、最外層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材である管状体（ＩＩ）とを、管状体（Ｉ）の本数が管状体（ＩＩ）の本数よりも多くなるように用いると共に、管状体（Ｉ）の外壁と管状体（ＩＩ）の外壁とを当接状態で並列させた後、管状体（Ｉ）の最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることによって、管状体（Ｉ）と管状体（ＩＩ）とを熱融着させる方法である。管状体（ＩＩ）に管状体（Ｉ）が隣接していれば、管状体（Ｉ）の最外層の加熱溶融によって、両者が強固に接合される。
【０００７】
上記請求項１または２に係る発明において、横断面の形状または大きさが異なる管状体（Ｉ）または（ＩＩ）を適宜組み合わせて用いることにより、ハニカム構造体の一部分のセルを他の部分のセルと異なる形状または大きさに、容易に変更することができる。
【０００８】
また、任意の断面形状を有する型枠内に、複数本の管状体（Ｉ）、または複数本の管状体（Ｉ）および（ＩＩ）を充填した状態で、管状体（Ｉ）の最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることにより、任意の断面形状のハニカム構造体を製造する方法では、極めて簡単に所望の形状のハニカム構造体を得ることができる。
【０００９】
なお、本発明には、上記ハニカム構造体の製造方法において用いられ、最外層が熱可塑性樹脂層であり、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなる構造の管状体（Ｉ）も含まれる。この管状体（Ｉ）が、内層が最外層の熱可塑性樹脂層よりも溶融温度が２０℃以上高い熱可塑性樹脂からなり、かつ、押出成形されたものであると、最も好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のハニカム構造体の製造方法は、最外層が熱可塑性樹脂層である管状体（Ｉ）を必須的に用い、その最外層の熱可塑性を利用して、すなわちこの最外層を接着層として利用して、ハニカム構造体を製造するところに最大のポイントを有する。まず、管状体について説明する。
【００１１】
管状体（Ｉ）および管状体（ＩＩ）はそれぞれ管構造を有することが必要であるが、これは、管状体（Ｉ）および（ＩＩ）の通路部をハニカム構造体のセルとして利用するためである。なお、本発明のハニカム構造体には、狭義の六角形のセルのみからなるハニカム構造体だけでなく、横断面が円形、楕円形、半円形等のセルや、三角形〜五角形あるいは七角形以上の多角形のセルが連設されたものも含まれる。従って、これらの横断面形状を有する管状体（Ｉ）および（ＩＩ）を適宜組み合わせて使用することができる。さらに、例えば、横断面が円形の管状体（Ｉ）または（ＩＩ）、すなわち円管を適宜組み合わせたときに、円管と円管との間に形成される不規則な形状の空隙もセルに含めることができる。
【００１２】
管状体（Ｉ）の最外層は加熱溶融し得る熱可塑性樹脂層でなければならない。この最外層を接着層として用いるためである。具体的には、ポリエチレン（ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ等）、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル；アクリル樹脂；エチレン−ビニルアルコール共重合体；ポリスチレン、ＨＩＰＳ（高耐衝撃性ポリスチレン）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のポリスチレン系樹脂；ナイロン６等のポリアミド；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル；ポリカーボネート；ポリアセタール；変性ポリフェニレンエーテル；ポリスルホン；ポリアリレート等が挙げられ、これらを単独でまたは２種以上をアロイ化して利用することができる。ゴム等をミクロドメイン化したアロイ化物を用いてもよい。また、公知の強化繊維や充填剤を配合しても構わない。
【００１３】
管状体（Ｉ）の内層は、上記最外層を加熱溶融させるときに溶融しない素材であれば、特に限定されない。従って、例えば、紙、金属、セラミックス等の樹脂以外の素材でも構わない。また、公知のＦＲＰ硬化物や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート等の公知のラジカル重合性樹脂の硬化物も利用可能であり、これらを内層に使用すると、得られるハニカム構造体の強度が向上する。また、最外層の熱可塑性樹脂をその溶融温度近傍で加熱溶融させる場合には、最外層の熱可塑性樹脂の溶融温度よりも２０℃以上高い溶融温度を有する熱可塑性樹脂（以下、便宜上、高融点熱可塑性樹脂という）であれば溶融しないため、このような高融点熱可塑性樹脂も内層の素材として利用することができる。なお、本発明における「内層」は、管状体（Ｉ）の最外層の内側の全ての層を意味するが、この内層は、単層であっても、２以上の素材が積層された複層構造であっても構わない。
【００１４】
管状体（Ｉ）は、最外層が上記熱可塑性樹脂層で、内層が上記高融点熱可塑性樹脂層である二層管が好ましい。最外層、内層とも熱可塑性樹脂を用いれば、公知の多層パイプ押出成形機によって、容易にかつ安価に管状体（Ｉ）を製造できるためである。従って、押出成形管状体（Ｉ）が最も好ましい。
【００１５】
管状体（Ｉ）の外径、内径、長さ、あるいは最外層と内層の厚さの比等は、特に限定されない。本発明のハニカム構造体は、任意の形状のハニカム構造体を簡単に製造することを目的としているためである。最外層と内層の厚さの比の具体例としては、内径が２〜５ｍｍの断面が円形の管状体（Ｉ）であれば、最外層は０．０１〜１ｍｍ程度、内層は０．１〜３ｍｍ程度が好ましい。もちろん、より大径のものを用いることもできる。
【００１６】
管状体（ＩＩ）は、最外層に上記熱可塑性樹脂層を備えていないものである。管状体（ＩＩ）は最外層に熱可塑性樹脂層を備えていなくても、管状体（ＩＩ）を管状体（Ｉ）に当接させて管状体（Ｉ）の最外層を加熱溶融することにより、管状体（Ｉ）と（ＩＩ）が接着固定されるため、上記熱可塑性樹脂層は必要ない。従って、管状体（ＩＩ）としては、管状体（Ｉ）の内層の説明の際に例示した素材がいずれも使用可能であり、単層構造、複層構造いずれでもよい。またその製造方法も特に限定されないが、高融点熱可塑性樹脂からなる押出成形体が好ましい。管状体（ＩＩ）は、自らは接着層となる最外層を備えていないので、管状体（Ｉ）による接着性を阻害しないように、用いる管状体（ＩＩ）の大きさおよび本数を適宜変更するとよい。なお、管状体（Ｉ）および（ＩＩ）は、加圧によって変形が可能なフレキシブルチューブのようなものであってもよい。フレキシブルなハニカム構造体を得ることができる。
【００１７】
本発明のハニカム構造体の製造方法は大別すると２種類に分けられる。まず第１の方法は、管状体（Ｉ）のみでハニカム構造体を製造するパターンである。この方法では、まず、複数本の管状体（Ｉ）をその外壁同士を当接状態で並列させた後、最外層の熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱する。加熱方法は特に限定されないが、最外層の熱可塑性樹脂の溶融温度±０℃〜溶融温度＋３０℃に加熱された熱風炉へ入れるとよい。加熱時間は管状体（Ｉ）の最外層の厚みにもよるが、通常、１０分〜６時間が好ましい。最外層の表皮部（最表面から０．１ｍｍ程度内側までの間）が溶融してきたら、管状体（Ｉ）の集合体を熱風炉から取り出して、自然冷却（空冷）する。もちろん他の冷却手段を用いてもよい。管状体（Ｉ）の最外層の熱可塑性樹脂は、冷却によって再び固体状態に戻るので、管状体（Ｉ）は隣接する管状体（Ｉ）との接触部分全域において接着固定される。これにより堅固なハニカム構造体が得られる。管状体（Ｉ）は１段に３本以上並べることが好ましく、また、複数段に亘って連設されていることが好ましい。
【００１８】
複数本の管状体（Ｉ）を当接状態で並列させるには、管状体（Ｉ）を適宜並べてから紐や帯状物で束ねる方法、所望の任意の断面形状の型枠内に充填する方法、管状体（Ｉ）の管内通路部に支持棒を挿入して圧接することにより並列状態を維持する方法等が挙げられる。紐や帯状物、あるいは型枠を用いる場合は、管状体（Ｉ）の最外層の熱可塑性樹脂がこれらに固着しないように離型処理を行っておくとよい。中でも型枠を用いる方法が簡便で好ましく、所望のハニカム構造体の形状に賦形した型枠に管状体（Ｉ）を並列させて充填することにより、簡単に所望の形状のハニカム構造体を得ることができる。また、断面形状やセルサイズ（管の通路の大きさ）の異なる管状体（Ｉ）を型枠内の隙間に収めることで、一層、緻密で強固なハニカム構造体を得ることができる。型枠の素材は特に限定されず、木、金属、セラミックス、樹脂等いずれでもよい。
【００１９】
本発明のハニカム構造体の第２の製造方法は、管状体（Ｉ）と管状体（ＩＩ）とを適宜組み合わせる方法である。ただし、管状体（ＩＩ）は接着層となり得る熱可塑性樹脂からなる最外層を有していないので、管状体（Ｉ）が常に隣接するように、特に２本以上の管状体（Ｉ）に挟まれるように並列させることが好ましく、このため、管状体（Ｉ）の本数を管状体（ＩＩ）の本数よりも多く用いる必要がある。使用本数に制限がある以外は、上記第１の方法と同様にして、ハニカム構造体を製造することができる。
【００２０】
なお、上記第１の製造方法、第２の製造方法のいずれにおいても、管状体（Ｉ）［および管状体（ＩＩ）］を、最終的に製造されるハニカム構造体の高さに予め切断してから、上記の接着固定をしても良く、他方、長尺の管状体（Ｉ）［および管状体（ＩＩ）］について上記の接着固定を行った後に、最終製品として要求される高さに切断しても構わない。
【００２１】
【実施例】
以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは、全て本発明に含まれる。
【００２２】
実施例１
外径１０ｍｍ、最外層が厚み０．１ｍｍのエチレン−αオレフィン共重合体（融点約７２℃；「タフマーＡ−０５８５」（登録商標）；三井化学社製）層で、内層が厚み１ｍｍのポリプロピレン（融点約１６５℃；「三井住友ポリプロＢ７０１ＷＢ」（商品名）；三井住友ポリオレフィン社製）層である二層の管状体を多層押出成形機を用いて製造した。用いた多層押出成形機は、クロスヘッド型の多層押出用ダイを備えており、この多層押出用ダイには、ストレート方向（成形品の押出方向）にスクリュー径６５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２８の単軸押出機（第１押出機）が、クロス方向（成形品の押出方向に直交する方向）にスクリュー径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２８の単軸押出機（第２押出機）が接続されている。この多層押出用ダイ中で、第１押出機から押出された樹脂が内層を形成し、第２押出機から押出された樹脂が内層を覆うように最外層を形成して、多層成形品（管状体）が得られる。このような多層押出成形機を用いて、内層樹脂の押出温度：２００℃、最外層樹脂の押出温度：１８０℃の条件で押出し、管状体を得た。
【００２３】
この押出成形された管状体を長さ１００ｍｍに切断し、図１に示すような最外層２と内層３とからなる管状体１を多数本作製した。続いて、内部の幅が１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍの金属製容器４の内部に管状体１を図２に示すように詰め込んで充填した。この管状体１を金属製容器ごと１００℃の熱風炉で３時間加熱した後、熱風炉から取り出して、自然冷却した。管状体１の最外層２（外壁）が互いに接合したハニカム構造体５が得られた。図３に得られたハニカム構造体５の一部を示す。
【００２４】
実施例２
実施例１と同様にして、外径１２ｍｍ、最外層が厚み０．１ｍｍのＬＤ−ＰＥ（融点約１０５℃；「ミラソン１０４」（登録商標）；三井住友ポリオレフィン社製）層であり、内層が前記ポリプロピレン層である二層の管状体を、多層押出成形機を用いて製造した。押出温度は、内層樹脂：２００℃、最外層樹脂：１８０℃とした。この押出成形された管状体を長さ１００ｍｍに切断した。加熱温度を１２０℃にした以外は実施例１と同様にして、充填、加熱、冷却を行ったところ、図３に示した形状のハニカム構造体を得ることができた。
【００２５】
実施例３
実施例１と同様にして、図４に示した長さ１００ｍｍの正六角柱状の管状体６を製造した。正六角形の一辺は１０ｍｍ、最外層は厚み０．１ｍｍの前記ＬＤ−ＰＥ層であり、内層は厚み０．４ｍｍの前記ポリプロピレン層である。多層押出成形機の多層押出用ダイを、管状体の断面形状が正六角形となるものに変更し、内層樹脂の押出温度：２００℃、最外層樹脂の押出温度：１８０℃、として押出した。実施例２と同様にして、充填、加熱、冷却を行ったところ、隣接する管状体６の外壁同士が全面において接着されたハニカム構造体９が得られた。このハニカム構造体９の一部を図５に示した。
【００２６】
【発明の効果】
最外層が熱融着可能な熱可塑性樹脂層である管状体（Ｉ）を複数本揃えてその外壁を加熱融着させるだけで、所望の形状のハニカム構造体を簡単に製造することができるようになった。
【００２７】
従って、本発明の方法で得られるハニカム構造体は形状や大きさ等が自由に変えられるため、ドア、パネル、パーティション、壁、床、天井材等の建材分野、机、棚、ラック等の家具分野、容器や様々な小物類等の日用品分野の他、自動車等の輸送機器の内装部材や衝撃吸収性部材等にも利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いた管状体の斜視説明図である。
【図２】金属容器内に管状体を充填した状態を示す平面図である。
【図３】実施例１により得られたハニカム構造体の一部の斜視説明図である。
【図４】実施例３で用いた管状体の斜視説明図である。
【図５】実施例３により得られたハニカム構造体の一部の斜視説明図である。

Claims

最外層が熱可塑性樹脂層であり、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなる管状体（Ｉ）を複数本用い、これらの管状体（Ｉ）の外壁同士を当接状態で並列させた後、前記最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることによって、管状体（Ｉ）を互いに熱融着させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
最外層が熱可塑性樹脂層であり、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなる管状体（Ｉ）と、最外層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材である管状体（ＩＩ）とを、管状体（Ｉ）の本数が管状体（ＩＩ）の本数よりも多くなるように用いると共に、管状体（Ｉ）の外壁と管状体（ＩＩ）の外壁とを当接状態で並列させた後、管状体（Ｉ）の最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることによって、管状体（Ｉ）と管状体（ＩＩ）とを熱融着させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
横断面の形状または大きさが異なる管状体（Ｉ）または（ＩＩ）を適宜組み合わせて用いるものである請求項１または２に記載のハニカム構造体の製造方法。
任意の断面形状を有する型枠内に、複数本の管状体（Ｉ）、または複数本の管状体（Ｉ）および（ＩＩ）を充填した状態で、管状体（Ｉ）の最外層の少なくとも表皮部を加熱溶融させることにより、任意の断面形状のハニカム構造体を製造するものである請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
請求項１〜４のいずれかに記載されたハニカム構造体の製造方法において用いられるものであり、最外層が熱可塑性樹脂層であり、内層が前記熱可塑性樹脂の溶融温度では溶融しない素材からなることを特徴とする管状体。
内層が最外層の熱可塑性樹脂層よりも溶融温度が２０℃以上高い熱可塑性樹脂からなり、かつ、押出成形されたものである請求項５に記載の管状体。