JP2006341428A - ハニカム構造体及びこれを用いたサンドイッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム材のセル空間にフォーム材等の充填材を充填してなるハニカム構造体の、端部セルから充填材が脱落することによる各種問題を有効に防止すること。
【解決手段】ハニカム材２のセルへ充填する前の、シート状充填材１の縦横寸法をハニカム材２の縦横寸法より大きくし、充填後は、ハニカム材２の周縁端部が充填材１により縁取られるようにして保護する。併せて、ハニカム材の上下方向の一端又は両端を充填材の表面から所定長だけ突出させた突出部を設け、２枚の充填材シートをハニカム材のセル空間へ縦に間隔を空けて充填しハニカム材内部の充填材シートの間に空気層を設け、又は、２個のハニカム材の合計高さを超える厚さを有するシート状充填材の上下両面から該２個のハニカム材を圧入し充填材の厚さ方向の中間部にハニカム材が存在しない充填材層を設けてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハニカム材のセル空間にフォーム材等の充填材を充填してなるハニカム構造体及びこれを用いたサンドイッチパネルに関し、断熱、吸遮音、調湿、環境等の分野に新規な技術的可能性を提供するするものである。

ハニカム材は軽量で強度がある特性から、航空機、鉄道車両、建造物等の各分野で利用されている。しかし従来の使い方は、蜂の巣骨格構造つまりハニカム材構造そのままで、セル空間は未充填のままで用いられる場合が多かった。

他方、ハニカム材のセル空間にフォーム材その他の充填材を充填してハニカム構造体を形成し、断熱・防音機能等を付与する試みも多くなされている。

ハニカム材セルに充填材を充填する従来例は、例えば特許文献１に見られる。本願の図１Ａは、特許文献１に記載された、ハニカム材２と充填材１の縦横寸法が互いに同一である構造体の構成を示しており、図１Ｂは、図１Ａのように構成されたハニカム材端部のセルから充填材が脱落する様子を示している。

充填材が脱落する理由は、ハニカム材の端部ではセルの６角壁の一部が切り取られて開き、充填材を壁面で安定に把持できないからである。また、このような構造体を芯材としてサンドイッチパネルを作成する際は、芯材の寸法を表面材の寸法に合せるため切断する必要があるところ、ハニカム材と充填材の縦横寸法が同一であると、裁断位置がどうしてもハニカム材に掛かるので、その位置でセルが切断されて充填材の脱落が避けられない。

充填材の脱落によりハニカム材の端部に非充填の空間が生じると、その部分では充填材に期待される断熱・防音等の設計性能が失われるので商品価値が損なわれる。また、サンドイッチパネル作成の際に充填材の脱落が生じると、芯材の寸法調整等のパネル形成作業が妨げられ、作業の能率が低下する。さらに脱落した充填材は放置できず、廃棄物として処理しなければならない。

充填材の脱落を防止する対策として、ハニカム材に接着剤を塗布して充填材を固定する方法が考えられるが、接着剤の使用は工数増加以外にもコストアップと重量増加を招き、また接着剤層が断熱・吸音の性能を低化させるおそれがある。

特開平７−８８９９５号公報

本発明が解決しようとする課題は、ハニカム材の端部セル空間からの充填材の脱落を防止して、充填材の脱落に起因する上記各種問題の発生を有効に防止することである。

本発明のハニカム構造体では、充填前のシート状フォーム材の平面（縦横）寸法をハニカム材の平面寸法より大きくし、ハニカム材がフォーム材中へ押込まれたとき、ハニカム材の周縁端部がフォ-ム材により縁取られ、包埋されるようにする。

上記のハニカム構造体では、ハニカム材としてはぺーパー、金属、樹脂、セラミックスその他の材料からなるものを選択することができ、また充填材としてフェノール、ウレタン、スチレン等の合成樹脂の硬質発泡体からなるフォーム材を用いることができる。ハニカム材と充填材とを重ねてプレス機で荷重をかけ充填材中へハニカム材を圧入することで、ハニカム材のセル空間に充填材が充填されてハニカム構造体が出来上がる。

前記ハニカム構造体において、ハニカム材の上下方向の一端又は両端を充填材の表面から所定長だけ突出させた突出部を設けてもよい。

前記ハニカム構造体において、２枚の充填材シートをハニカム材のセル空間へ縦に間隔を空けて充填し、当該ハニカム材内部の２層の充填材層の中間に、充填材が存在しない空気層を設けてもよい。

前記ハニカム構造体において、２個のハニカム材の合計高さを超える厚さを有するシート状充填材の上下両面から該２個のハニカム材を圧入し、充填材の厚さ方向の中間部に、ハニカム材が存在しない充填材のみからなる層を設けてもよい。

前記ハニカム構造体のいずれかを芯材とし、これに表面材を接着して、サンドイッチパネルを製造してもよい。その際、表面材の裏面に接着剤を塗布したものを、芯材の表面又は該表面から突出する突出部に押し当てて接着させることができる。

本発明に係るハニカム構造体によれば、充填材の平面寸法をハニカム材の平面寸法より大きくしたことで、充填材をハニカム材のセル空間に充填した後も充填材がハニカム材の周縁部においてバラバラに切断されずに一体性を保ち、ハニカム材の周縁部を包埋するので、充填材が脱落しないという効果が奏される。

上記の突出部を設けたハニカム構造体によれば、該突出部により充填材の表面が保護されるという効果が奏される。

上記のハニカム材の高さ方向の中間部に充填材が存在しない空気層を設けたハニカム構造体よれば、低周波から高周波までの全域対応の吸音用途に効果的である。

上記の充填材層の厚さ方向の中間部にハニカム材が存在しない充填材層（中間層）を設けたハニカム構造体によれば、ハニカム材壁を伝導する熱が中間層により遮断され、中間層を構成するフォーム材が断熱層になる。中間層を厚くすれば断熱性能が向上する。両面に位置するハニカム材層はフォーム材の保護層になる。

上記の突出部を設けたハニカム構造体を芯材とし、これに表面材を接着してサンドイッチパネルを製造する場合は、突出部の先端にのみ接着剤を付着させ、充填材の表面には接着剤を付着させないというサンドイッチパネルの製造方法が可能になる。

また、本発明のハニカム構造体をサンドイッチパネルの芯材として用いると、芯材の周囲に充填材が露出しているので、加工が簡単で端面が揃いやすく、仕上がりの外観も良好である。

さらに後加工として、サンドイッチパネルの周囲に部分的に埋板を挿入して表面材と接着し、部品等取付け用の補強座を作る場合や、パネルの四囲に合板や樹脂板を挿入して表面材と接着する場合にも、芯材の周縁に露出する充填材の柔軟性と切削容易性により加工が容易である。

以下の幾つかの実施例を通じて本発明の最良の実施形態について説明する。

図２Ａ及びＢは、本発明の第１実施例としての、フォーム材１とハニカム材２とからなるハニカム構造体を示す断面図と斜視図である。本実施例では、フォーム材１として密度が30kg／ｍ^３以下、シート材の状態での縦・横・厚さが1030×1030×28mmの硬質の連通気泡フェノールフォーム材を使用し、ハニカム材２として縦・横・厚さが1000×1000×30mmで、セルサイズ（セルの平行辺間の寸法）が12mmのぺーパーハニカム材を使用した。使用したフェノールフォーム材は密度が低く硬質で、ハニカム材セルで切断し易い硬度であることから、ハニカム材セルへの充填性がよい。

図２Ａ及びＢは、上記のハニカム構造体の２つの特徴を表している。第１の特徴は、フォーム材１の縦横寸法をハニカム材２の寸法より30mm大きくしたので、ハニカム材２の周囲が幅15mmの縁取り部３で囲まれているという特徴である。これは上記本発明の課題解決手段から直接由来する特徴である。

もう１つの特徴は、フォーム材１の表面にハニカム材２の突出部４が形成されている構造である。この突出部４を形成するには、例えば厚さ28mmのフォーム材１の上面に載置した厚さ30mmのハニカム材２をプレスで押込んで、フォーム材１の下面とハニカム材２の下面が一致したところで押込みを停止すれば、フォーム材１の表面からハニカム材２の上端が２mm突き出た構造が得られる。このハニカム材２の突出部４は、フォーム材１の表面保護に役立つとともに、このハニカム構造体を芯材として表面材と接着し、サンドイッチパネルを製造する際に、突出部４の先端にのみ接着剤を付着させ、フォーム材１の表面には接着剤を付着させないような製造方法が可能になる。

なお、使用目的によってはフォーム材とハニカム材の厚さを等しくし、ハニカム材を突出させず平面に仕上げる場合もある。

図３Ａ及びＢは、本発明の第２実施例としての、中間に空気層５を設けたハニカム構造体の断面図と斜視図である。中間に空気層５を有するこのハニカム構造体は、低周波から高周波までの全域対応の吸音用途に効果的である。本実施例では、高さが50mmのハニカム材２と、厚さが20mmの２枚のフォーム材１、１'を用いる以外の寸法諸元及び材質等は上記実施例１の場合と同様である。なお、フォーム材１、１'は、例えば厚さが15mmと25mmのフォーム材であっても良い。

これら２枚のフォーム材を、ハニカム材の両面又は片面からプレスで押し込んで縦に間隔を空けて充填すると、各フォーム材の中のハニカム材の周囲が１５mmの幅でフォーム材で縁取りされ、２枚のフォーム材の上下方向の中間に厚さ１０mmの空気層５が形成される。図３中の符号３ａの部分は、１０mmの空気層５を安定に維持するため、上下の縁取り部３の間に挿入される支え材である。支え材３ａの製作は、あらかじめフォーム材を額縁状に加工する場合と、角柱状のフォーム材を２枚のフォーム材の間に四方から差込む場合がある。

図４Ａ及びＢは、本発明の第３実施例としてのハニカム構造体の断面図と斜視図である。このハニカム構造体は、厚手のフォーム材１の上下各部分に２個のハニカム材２、２'が介在し、当該２個のハニカム材の中間にハニカム材が存在しないフォーム材層である中間層６を有する。フォーム材１の厚さを50mmにすることと、高さが20mmのハニカム材を２個用いること以外の寸法諸元及び材質は、上記実施例１の場合と同様である。なお、ハニカム材２、２'は、例えば高さが15mmと25mmの２個のハニカム材であっても良い。本実施例の場合も、ハニカム材の周囲が縁取り部３で縁取りされ、フォーム材の両面に各ハニカム材の突出部４、４'が形成される。

本実施例のハニカム構造体では、ハニカム材壁を伝導する熱が中間層６により遮断され、中間層６を構成するフォーム材が断熱層になる。中間層６を厚くすれば断熱性能が向上する。フォーム材の両面近くに位置するハニカム材はフォーム材の保護材になる。

図５Ａ及びＢは、本発明の第４実施例としての、図２に示すハニカム構造体を芯材とするサンドイッチパネルの断面図と斜視図である。このサンドイッチパネルを構成するハニカム構造体は、図２に示すように、縁取り部３と共にフォーム材の両面にハニカム材の突出部４が形成されており、この突出部４が接着剤７を保持する接着部となって両面の表面材８、８'が接着される。本実施例の表面材８、８'には非通気性の1.2mmのアルミ材を両面に使用した。吸音・調湿機能を得たい場合は通気性のある多孔性材を片面或いは両面に使用する。なお芯材は、フォーム材の片面のみに突出部４が形成されるか、又は両面とも突出部４を有しないものであっても良い。

本実施例のサンドイッチパネルの製造は次のような手順で行った。２枚のアルミ材８、８'の表面処理を施した面に、十分に攪拌混合した二液性のエポキシ系接着剤７を300〜600ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、各アルミ材とハニカム材端部４とを突き合せて接着させる。接着剤硬化後、パネル端部を面材のアルミ材の寸法に合せてカットして仕上げる。パネル端部がフォーム材の縁取り部３により覆われているので加工が容易である。

図６Ａ、Ｂ_１、Ｂ_２及びＣは、本発明の第５実施例としての、完成した第４実施例のサンドイッチパネルに対する３種類の後加工の例を示す。図６Ａはパネルの周囲に部分的に補強座５ａを挿入する例、図６Ｂ_１、図６Ｂ_２は２枚のパネルを連結する連結板５ｂ２をネジ止めするためのネジ座５ｂ１をパネル表面の所要の位置に設ける例、図６Ｃはパネルの全周に保護板５ｃを取り付ける例である。

上記の各実施例では、フォーム材の縦横寸法がいずれもハニカム材の縦横寸法より大きい例を示したが、フォーム材の縦横寸法のいずれか一方のみがハニカム材の縦横寸法より大きい場合も、実用的には上記各例と同等の効果を有する。

本発明のハニカム構造体及びこれを芯材とするサンドイッチパネルは、ハニカム材の軽量・高強度の特性にフォーム材の断熱・吸音・調湿・不燃等の特性を付加することができるので、航空機、鉄道車両、建造物、省エネ、環境安全等の各産業分野で有効に利用される。

先願に示されているハニカム構造体の図（Ａ）と、充填されたフォーム材がハニカム材セルから脱落する様子を示す図（Ｂ）である。 ハニカム材より寸法が大きいフォーム材を用いる本発明の第一の実施例を示す断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。 ハニカム材中間に空気層を設けた本発明の第二の実施例を示す断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。 フォーム材中間にフォーム材層を残した本発明の第三の実施例を示す断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。 図２材を芯材とし、表面材を接着したサンドイッチパネルとした本発明の第四の実施例を示す図である。 パネル周囲に部分的に入れた補強座を示す図（Ａ）、２枚のパネルの接続部を示した図（Ｂ_１）、図Ｂ（_２）、及びパネル周囲の全面を保護・強化するために入れた保護板を示す図（Ｃ）である。

符号の説明

１、１'：フォーム材
２、２'：ハニカム材
３：フォーム材による縁取り部
３ａ：空気層の支え材
４、４'：ハニカム材端部の突出部
５：空気層
５ａ：パネル周囲に部分的に入れる補強座
５ｂ１：パネル連結板取付け座
５ｂ２：パネル連結板
５ｃ：パネル全周に入れる保護板
６：フォーム材中間層
７：接着剤
８、８'：表面材

Claims (5)

1. ハニカム材のセル空間へフォーム材等の充填材を充填してなるハニカム構造体において、充填前の、シート状充填材の縦横寸法をハニカム材の縦横寸法より大きくし、充填後は、ハニカム材の周縁端部が充填材により縁取られることを特徴とするハニカム構造体。
2. ハニカム材の上下方向の一端又は両端を充填材の表面から所定長だけ突出させた突出部を有することを特徴とする請求項１記載の構造体。
3. ２枚の充填材シートをハニカム材のセル空間へ縦に間隔を空けて充填してなり、当該ハニカム材内部の２層の充填材層の中間に、充填材が存在しない空気層を有することを特徴とする請求項１又は２記載の構造体。
4. ２個のハニカム材の合計高さを超える厚さを有するシート状充填材の上下両面から該２個のハニカム材を圧入してなり、充填材の厚さ方向の中間部に、ハニカム材が存在しない充填材層を有することを特徴とする請求項１又は２記載の構造体。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のハニカム構造体を芯材とし、これに表面材を接着してなるサンドイッチパネルであって、表面材の裏面に接着剤を塗布したものを、芯材の表面又は該表面から突出する突出部に押し当てて接着させたことを特徴とするサンドイッチパネル。
   
   
   

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