JP2008536712A - 連続細胞型セルの結合組立体で構成された平面構造体 - Google Patents

Abstract

本発明は、任意の断面を有する細胞型セルの結合組立体で構成された平面構造体に関する。１つの細胞型セルから他の細胞型セルまでの壁、即ち、細胞型セル同士の間の壁は、実質的に平行である。壁は、互いに異なるポリマー配合物をベースとする少なくとも２つの部分(A,B)を有し、この２つの部分の間の接合部は、平面構造体の平面と実質的に平行である。好ましくは、壁は、少なくとも２つの互いに異なるポリマー配合物をベースとする３つの部分(B,A,B)を有し、これらの３つの部分の接合部は、平面構造体の平面と実質的に平行である。

Description

本発明は、連続細胞型セル（又はハニカム）の結合組立体で構成された平面構造体並びにかかる構造体を製造するのに適した方法及び装置に関する。

多くの工業的用途、例えば、建物用のパネル又は陸、海又は空で用いられる乗物の内部ライニング（内張り）用のパネルに関し、軽量且つ安価であり、その上、依然として衝撃強さ及び曲げ強さに関して特に良好な機械的性質を備えた複合パネルを提供することが望ましい。好ましくは、これら機械的性質は、推進装置又は発熱装置の近くで又は車両若しくは非換気型壁が太陽光に当てられた場合に一般に達する約６０℃〜１００℃の温度において、過度な影響を受けてはならない。非常に好適なかかるパネルは、ハニカムコアを備えたパネルである。

経済的に採算が取れるようにするためには、これらパネルを、考えられる限り最も少ない数の工程で簡単且つ迅速な方法で製造する必要があり、この観点から、構成材料としてポリマー（特に熱可塑性ポリマー）を選択することが賢明である。この理由は、これら材料がその熱可塑性により、単一の工程で又は最大でも２つの工程でハニカム構造に形成されるからである。

かくして、細胞型構造体を連続押出法によって製造する方法の１つが、仏国特許第２，７６０，９９９号明細書において提案されており、これに対し、本出願人名義の国際公開第００／３２３８２号パンフレットは、かかる構造体を、予備成形シートを熱成形して折り畳むことによって得る方法を記載している。

衝撃強さ及び剛性に関する基準を満たすためにパネルを製造することを目的として、ハニカム形の構造体の両側の平面を、しばしば、種々の熱可塑性樹脂で作られた面材で覆う。かかるパネルを組み立てるのに、接着剤を用いること（国際公開第００／３２３８２号パンフレット）、又は、熱溶接法（仏国特許第２，７６０，９９９号明細書）又は電磁放射線法（国際公開第２００５／０１４２６号パンフレット）を利用することのいずれかが一般的なやり方である。

仏国特許第２，７６０，９９９号明細書 国際公開第００／３２３８２号パンフレット 国際公開第２００５／０１４２６号パンフレット

しかしながら、いずれの場合においても、ハニカム及び面材を構成するポリマー同士が同じ化学的系統のものであり、互いに接着することが必要である。接着が不十分である場合、２つの製品群の間の固定面として役立つ接着剤フィルム又は「不織」フィルムを、インサートとして用いることが必要である。現時点において、ハニカムは、常に、単一のポリマー又は単一のポリマー配合物で構成されており、このため、複合構造パネルを製造する度にインサートフィルムを使用することが必要である。例えば、ガラス繊維強化ＰＰで作られた面材をＰＰ又はＰＶＣ製のハニカムに結合させる場合、又は、ＰＶＣ又はポリエステル製の面材をＰＯ製のハニカムに結合させる場合である。現在、インサートフィルムを用いることは、高価である場合が多く、インサートフィルムを面材に取付ける追加の工程を必要とする。

本発明の目的は、セルの主構成材料の性質と異なる性質を有する面材を固定するのに適した特定のハニカム構造体を提案することによって、上記問題を解決することにある。

したがって、本発明の１つの主題は、任意の断面を有する細胞型セルの結合組立体で構成された平面構造体であって、１つのセルから別のセルまでの壁、即ち、細胞型セル同士の間の壁は、実質的に平行であり、互いに異なるポリマー配合物をベースとする少なくとも２つの部分を有し、この２つの部分の間の接合部は、前記平面構造体の平面と実質的に平行である。

「セル」という用語は、１つのセルから別のセルまで実質的に互いに平行な壁を備えた任意の断面、一般に円形又は六角形の断面を有し、且つ、開いた又は閉じたセルを意味するものと理解されたい。例えば六角形セルの場合、セルは、一様な壁の１つのセルから別のセルまでの部分が互いに平行であることを意味するものと理解されたい。

本発明によれば、これら壁は、少なくとも２つの互いに異なるポリマー配合物をベースとする３つの部分を有し、これらの３つの部分の接合部は、前記平面構造体の平面と実質的に平行である。したがって、各セルは、あたかも、互いに重ね合わされ且つ溶着された少なくとも２つの互いに異なるセルから形成されたようなものである。

「ポリマー配合物」という用語は、少なくとも１種類のポリマー及びオプションとして１種類又は２つの以上の添加剤を含む配合物を意味するものと理解されたい。

ポリマーは、ホモポリマーであるにせよコポリマー（特に、二成分又は三成分コポリマー）であるにせよいずれにせよ、任意の熱可塑性ポリマー又はエラストマーであって良く、更に、かかるポリマーの配合物であって良い。用いられるコポリマーの例は、ランダムコポリマー、線状ブロックコポリマー、他のブロックコポリマー及びグラフトコポリマーである。

特に、融点が分解温度よりも低い種類の熱可塑性ポリマー又はコポリマーが、適している。また、分子量に多分散性を示すと共に少なくとも１０℃の幅をもつ融点を有する合成熱可塑性樹脂を利用することが可能である。

かくして、以下のもの、即ち、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリビニル（ＰＶＣ−ＰＶＤＦ）、熱可塑性ポリエステル、脂肪族又は芳香族ポリフェニルスルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリケトン、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート及びこれらのコポリマーを用いることができるが、これらには限定されない。

これらポリマーのための考えられる添加剤として、顔料、充填剤、特に繊維状又は粒子状充填剤、安定剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、静電防止剤、相溶化剤、結合剤、発泡剤等に言及する場合がある。

特に、発泡剤（又は起泡剤）入りの熱可塑性樹脂を用いることにより、特に軽量の構造要素を得ることができる。発泡剤は、「物理的」発泡剤、即ち、材料中に圧力下で溶解していて、押出機を出る際に膨張するガスであるのが良い。かかるガスの例は、ＣＯ₂、窒素、水蒸気、ハイドロフルオロカーボン（例えば、８７重量％のＣＦ₃ＣＨ₂Ｆ及び１３重量％のＣＨ₂ＣＨ₃から成るＳＯＬＫＡＮＥ（登録商標）ＸＧ８７という商品名でソルベー（Solvay）社により市販されている混合物）、炭化水素（例えばブタン又はペンタン）又はこれらの混合物である。また、発泡剤は、「化学的」発泡剤と呼ばれている物質、即ち、材料中に溶解状態又は分散状態にあり、温度の影響を受けて、１種類又は複数種類のガスを放出する物質（又は物質の混合物）であっても良く、かかるガスは、膨張のために用いられる。かかる物質の例は、アゾジカルボンアミド及び炭酸水素ナトリウム／クエン酸混合物である。また、２つの発泡剤の混合物が、適している場合がある。

構造体を補強し且つ／又はその費用を減少させる目的で、セルロース粒子を充填剤として熱可塑性ポリマーに添加するのが良い。「セルロース粒子」という用語は、おがくず（のこ屑）、木粉、木繊維、紙又はボール紙粒子、植物繊維、例えば亜麻繊維、綿繊維又は竹繊維、わら屑及びこれらの混合物を意味するものと理解されたい。かかる粒子は、好ましくは、これらの最も長い寸法（長さ）が、平均で約０．１〜３ｍｍである。含水量が１５重量％を超えないことが望ましい。成分熱可塑性樹脂に対するセルロース粒子の付着性を向上させるため、例えば少量の相溶化剤、例えば不飽和オルガノシラン（ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン等）及び更に場合によっては１種類又は２つの以上の過酸化物の添加によりセルロース粒子及び成分熱可塑性樹脂を相溶化するのが有用な場合がある。かかる相溶化剤の効果は、少量の適当な架橋剤、例えばポリオールのポリアクリレート、テトラアクリレート又はペンタアクリレートを組み合わせて用いることにより一段と向上させることができる。相溶化のもう１つの方法は、１種類又は２つの以上の改質ポリマーを含む熱可塑性樹脂、例えばマレイン酸−無水物をグラフトしたポリオレフィンを用いてセルロース粒子に対する大きな親和力を示すようにすることにある。

熱可塑性樹脂内でのセルロース粒子の濃度は、一般に、少なくとも１５重量部、好ましくは少なくとも５０重量部である（熱可塑性樹脂の重量を１００重量部とする）。さらに、この濃度は、一般に、最大、２５０部、好ましくは、１５０部である。

本発明の構造体のセルは、少なくとも２つの互いに異なるポリマー配合物をベースとする３つの部分を有し、これらの３つの部分の接合部は、その長さの少なくとも７５％以上又は少なくとも９０％にわたって、平面構造体の平面と実質的に平行であり、即ち、それから数度以内にある。非常に適している一つの平面構造体は、各セルの壁が所定の配合物の中央部分と、２つの端部分から成る３つの部分で形成されている構造体である。好ましくは、２つの端部分は、所定の配合物と同じ配合物をベースとしているが、中央部分の所定の配合物とは異なっている。好ましくは、端部分は、小さな領域部分あり、従って、壁の高さの５０％未満を占め、例えば、壁の高さの３０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは、１％未満しか占めない。

本発明の一形態によれば、端部分は、中央部分のポリマー配合物の曲げ弾性率と異なる曲げ弾性率を有するポリマー配合物をベースとしている。この理由は、幾つかの用途における構造体の曲げ強さを増大させるために、２つの端部分に、中央部分に用いられるポリマー配合物の曲げ弾性率よりも大きい曲げ弾性率を有するポリマー配合物を用いるのが有利であるからである。これとは逆に、特に衝撃強さを増大させると共に構造体に「ソフトな」感触を与えるため、２つの端部分に、中央部分に用いられるポリマー配合物の曲げ弾性率よりも小さい曲げ弾性率を有するポリマー配合物を用いることが有利な場合がある。

上述したように、これら端部分の役割は、構造体の両側の各々における面材の付着性を促進することにある。また、幾つかの用途に関し、セルを面材の結合前におけるノック及び汚染から単に保護しようとすることが、有益な場合があることが判明した。この場合、外側部分を構成するポリマーは、面材を取付ける直前に外側部分を構成するポリマーを剥離によって、即ち、中央部分を損傷させないように中央部分から機械的に取外すことによって、中央部分から分離可能であるように選択される。

外側部分が面材のための接着剤層としての役目を果たす場合、これら層に用いられるポリマー配合物は、好ましくは、共押出し接着剤を含む。ＬＯＴＡＤＥＲ（登録商標）という商品名で市販されているコポリマー又はターポリマー、ＰＲＩＥＸ（登録商標）という商品名で市販されているマレイン酸−無水物をグラフトしたポリオレフィン、又はＰＲＩＥＸ（登録商標）という商品名で市販されているイオノマーを選択することが好ましい。

また、注目すべきこととして、構造体のセルは全て、必ずしも同一の組成を有する必要はない。かくして、例えば、幾つかのセルは、その性質がその隣りのセルの性質と異なる少なくとも一部分を有していてもよい。

本発明は又、上述した細胞型構造体を製造する方法であって、共押出し供給ブロックによって上流側ダイへの供給を行ない、上流側ダイによって、少なくとも２つの並置され又は重ね合わされたポリマーバンドを下流側ダイに供給する方法に関し、上流側ダイは、例えば、本出願人名義の米国特許第４，６５７，４９７号明細書に記載され、この米国特許の内容を本明細書に援用し、下流側ダイは、例えば、仏国特許第２，７６０，９９９号明細書に記載され、この仏国特許の内容を本明細書に援用する。上流側ダイは、平らなシートの形態で溶融状態の熱可塑性樹脂を、下流側ダイの入口幅全体にわたって分布させる。下流側ダイは、上流側ダイによって作られた平らな溶融状態のシートを、構造体要素を構成する三次元輪郭にする。

換言すると、本発明は、上述したような構造体の製造方法であって、少なくとも２つの互いに異なるポリマー配合物を第１の平らな上流側ダイに共押出しブロックによって供給し、上流側ダイによって、ポリマー配合物をベースとする２つの溶融バンドを有する平らなポリマー溶融シートを製造する工程と、ポリマー溶融シートを、第２の下流側ダイによって、冷却後に平面構造体を構成する三次元輪郭に変換する工程と、を有する製造方法に関する。

本発明を満足する別の仕方は、平らな上流側ダイとして、少なくとも２つの分離したチャネルを有する「多チャネル」形の平らなダイを用いることであり、分離したチャネルは、溶融物が下流側ダイ中に入る直前に互いに連結され、かかるダイは、例えば、クリス・ラウウェンダール（Chris Rauwendaal）著，「ポリマー・エクストルージョン（Polymer Extrusion）」，ハンセル・パブリッシャーズ（Hanser Publishers），１９９０年再版，ｐ．４５５〜４５６に記載されている。

換言すると、本発明は又、上述したような構造体の製造方法であって、２つの互いに異なる溶融ポリマー配合物をベースとする２つの連続する平らな流れを第１の平らな上流側ダイによって第２の下流側ダイに供給する工程と、２つ連続する平らな流れを、第２の下流側ダイによって、冷却後に平面構造体を構成する三次元輪郭に変換する工程と、を有する製造方法に関する。

最後に、本発明は又、上述したような方法を実施する装置に関する。

この装置は、２つのダイ、即ち、２つの互いに異なる溶融ポリマー配合物をベースとする２つの連続した又は溶融した平らな流れを有するシートを製造することができる第１の平らな上流側ダイと、シートを、冷却後に上記平面構造体を構成する三次元輪郭に変換できる第２の下流側ダイと、を有する。

本発明は、非限定的な仕方で図１〜図５に示されている。

図４は、米国特許第４，６５７，４９７号明細書の図２、図３及び図４に記載されている共押出し供給ブロックに無添加のＰＶＣ（層Ａ）及び黒色ＰＶＣ（層Ｂ）をそれぞれ供給する、直径３０ｍｍの押出機及び直径２０ｍｍの押出機を示している。この共押出し供給ブロックは、Ｂ／Ａ／Ｂの３層の材料流れ（図１参照）を、幅が４ｃｍの平らなダイ４であり且つＰＶＣの流れに適している上流側ダイに供給する。この上流側ダイは、３層の材料流れをＢ／Ａ／Ｂの３層のポリマー溶融物で構成された平らなバンドに変換し（図２参照）、この３層の平らなバンドは、下流側ダイの中に供給され、下流側ダイは、３層の平らなバンドを３つの材料バンドＢ／Ａ／Ｂで構成された垂直バンドに（図３参照）変換する。これら垂直バンドが下流側ダイを出るとき、垂直バンドを、その２つの隣り合うバンドの間に圧力／真空を交互に発生させるシステムによって互いに溶着させ、それによりハニカムを構成し、ハニカムのポリマーＢは、ハニカムの２つの表面に位置し、ハニカムのポリマーＡは、垂直壁の中央に位置する（図５参照）。バンドＡの高さとバンドＢの高さの比は、共押出し供給ブロックの幾何学的形状の選択及びポリマーＡ，Ｂの粘度の差に従って調節されたポリマーＡの供給押出機の押出し量とポリマーＢの供給押出機の押出量との比に比例する。次に、外面材を、ハニカムの両側の各々において、任意の既知の連続又はバッチプロセスによって、特に、ハニカム上での熱圧又は積層によって又はレーザービームを用いる溶着によって、ポリマーＢの上に配置するのがよい。

図４に示す押出機のＣ−Ｃ線における断面図である。 図４に示す押出機のＤ−Ｄ線における断面図である。 図４に示す押出機のＥ−Ｅ線における断面図である。 共押出し供給ブロックを備えた押出機を示す図である。 ハニカムの斜視図である。

Claims (10)

1. 任意の断面を有する細胞型セルの結合組立体で構成された平面構造体であって、
   前記細胞型セル同士の間の壁は、実質的に平行であり、互いに異なるポリマー配合物をベースとする少なくとも２つの部分を有し、この２つの部分の間の接合部は、前記平面構造体の平面と実質的に平行である、平面構造体。
2. 前記細胞型セルの壁は、少なくとも２つの互いに異なるポリマー配合物をベースとする３つの部分を有し、これらの３つの部分の接合部は、前記平面構造体の平面と実質的に平行である、請求項１に記載の平面構造体。
3. 前記細胞型セルの壁は、所定の配合物の中央部分と、この所定の配合物と異なる配合物であるが前記所定の配合物と同じ配合物をベースとする２つの端部分とを有する、請求項２に記載の平面構造体。
4. 前記端部分は、前記細胞型セルの壁の５０％よりも少ない領域を占める部分である、請求項３に記載の平面構造体。
5. 前記端部分は、前記中央部分のポリマー配合物の曲げ弾性率と異なる曲げ弾性率を有するポリマー配合物をベースとする、請求項３又は４に記載の平面構造体。
6. 前記端部分は、剥離によって前記中央部分から分離可能である、請求項３〜５のいずれか１項に記載の平面構造体。
7. 前記端部分に用いられるポリマー配合物は、共押出し接着剤を含む、請求項３〜６のいずれか１項に記載の平面構造体。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面構造体の製造方法であって、
   少なくとも２つの互いに異なるポリマー配合物を第１の平らな上流側ダイに共押出しブロックによって供給し、前記上流側ダイによって、前記ポリマー配合物をベースとする２つの溶融バンドを有する平らなポリマー溶融シートを製造する工程と、
   前記ポリマー溶融シートを、第２の下流側ダイによって、冷却後に前記平面構造体を構成する三次元輪郭に変換する工程と、を有する製造方法。
9. 請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の平面構造体の製造方法であって、
   ２つの互いに異なる溶融ポリマー配合物をベースとする２つの連続する平らな流れを第１の平らな上流側ダイによって第２の下流側ダイに供給する工程と、
   前記２つ連続する平らな流れを、前記第２の下流側ダイによって、冷却後に前記平面構造体を構成する三次元輪郭に変換する工程と、を有する製造方法。
10. 請求項８又は９に記載の製造方法を実施する装置であって、
    ２つの互いに異なる溶融ポリマー配合物をベースとする２つの連続した又は溶融した平らな流れを有するシートを製造することができる第１の平らな上流側ダイと、
    前記シートを、冷却後に請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面構造体を構成する三次元輪郭に変換できる第２の下流側ダイと、を有する装置。

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