JP2010247447A - 構造体及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ加工などの加熱処理により、セル内の空気が熱膨張することに起因したセルの予期せぬ変形を抑制することのできる構造体及び成形品の提供。
【解決手段】構造体１は、内部に多角柱状又は円柱状をなす複数のセルＳが並設されるコア層２と、該コア層の上下両面に配されるスキン層３、４とを備えている。コア層２には隣り合うセルＳ間を連通する連通部６が形成されている。前記コア層には、連通方向に対して直交する方向に隣接するセルの側壁同士が重なって形成される多層構造をなす中間壁５が設けられ、前記連通部は、前記中間壁の層間に設けられる非接着部として形成されている。
【選択図】図１

Description

内部に多角柱状又は円柱状をなす複数のセルが並設されるコア層と、コア層の上下両面に配されるスキン層とを備えた構造体、及びその構造体に曲げ加工を施されてなる成形品に関する。

従来、内部に多角柱状又は円柱状をなす複数のセルが並設される板状の構造体として、例えば、特許文献１に記載されているようなものが知られている。特許文献１の構造体は、一対のシートからなるコア層とそのコア層の上下両面に配されるシート状のスキン層とから構成されている。コア層は、円柱状の膨出部が規則的に配置された一対のシートを、同膨出部を内側にした状態で、一方のシートの膨出部の頂部が他方のシートの平面部に当接するように重ね合わせることで形成されている。特許文献１の構造体では、コア層の膨出部とスキン層とによって区画形成される空間が円柱状のセルとなり、各セルは完全に密閉された独立空間となっている。

このような構造体は単に板材として用いられるばかりでなく、曲げ加工を施されて、三次元形状を有する成形品として用いられることもある。こうした曲げ加工を施されてなる成形品としては、例えば、図９に示すようなパレットボックスを構成する各部材（例えば、底壁部分）が挙げられる（特許文献２参照）。

特開平８−１２７０９１号公報 特開２００４−０１０１２９号公報

ところで、一般に、構造体の曲げ加工は構造体を加熱した状態で型にはめ込むことにより行なわれる。そのため、構造体の各セルが個々に完全に密閉された状態であると、セル内の空気が熱膨張してセル内の内圧が過大に高まることがある。このような状態において、成形品を型から取り出すと、型による押さえが無くなってしまうために、セル内の内圧によってセルが予期せぬ形状に変形する（とくに、曲げ加工により薄く伸ばされたスキン層が膨らむように変形する）という問題があった。こうしたセルの変形は、構造体に曲げ加工を施して得られる成形品の表面に細かな突出部分として現れることから、成形品の品質を低下させる原因となる。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、セル内の内圧の高まりに起因したセルの予期せぬ変形を抑制することのできる構造体及び成形品を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の構造体は、内部に多角柱状又は円柱状をなす複数のセルが並設されるコア層と、該コア層の上下両面に配されるスキン層とを備えた構造体であって、前記コア層には隣り合う前記セル間を連通する連通部が形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、内圧の高まった状態にある一部のセル内の空気が連通部を介して他部のセルに流れるため、セル内の空気が熱膨張することによるセル内の内圧の高まりを複数のセルに分散させることができる。これにより、セル内の内圧の過大な高まりを抑制することができるとともに、内圧の過大な高まりにより生じるセルの予期せぬ変形を抑制することができる。

請求項２に記載の構造体は、請求項１に記載の発明において、前記コア層には、前記連通部の連通方向に対して直交する方向に隣接するセルの側壁同士が重なって形成される多層構造をなす中間壁が設けられ、前記連通部は、前記中間壁の層間に設けられる非接着部として形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、多層構造の中間壁は、通常の状態では各層が互いに当接して多層構造分の厚さが確保されて強固なセル構造の形成に寄与する。また、セル内の内圧が高められた状態では、多層構造の中間壁は、その内圧によって各層が離間するように押し広げられて層間に連通部としての空間を形成する。このように、セル内の内圧が高められたときに中間壁に連通部が形成されるため、中間壁に連通部が常時存在するような構成と比較して、強固なセル構造の形成についての寄与度が高い。

請求項３に記載の構造体は、請求項２に記載の発明において、前記中間壁の層間には、前記コア層の厚み方向における中央側に前記非接着部が設けられているとともに、前記コア層の厚み方向における端部側に互いに接着される接着部が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、セル内の内圧の高められた場合に、中間壁の層の中央側の部位は互いに離間して連通部を形成するが、同端部側の部位は互いに離間することなく一体（多層構造）のままの状態が維持される。このように、セル内の内圧が高められて中間壁に連通部が形成された場合にも、中間壁の両端部に多層構造の部分が維持されることにより、連通部が形成されることに起因した強固なセル構造の形成についての寄与度の低下を最小限に抑えることができる。

請求項４に記載の成形品は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の構造体に曲げ加工による曲げ部が形成されてなることを特徴とする。上記構成によれば、曲げ加工を行なうに際して、セル内の空気が熱膨張することにより生じるセルの予期せぬ変形を抑制することができ、その表面形状の滑らかな成形品を提供することができる。

本発明の構造体及び成形品によれば、セル内の内圧の高まりに起因したセルの予期せぬ変形を抑制することができる。

（ａ）は第１実施形態の構造体の斜視図、（ｂ）は第１実施形態の構造体の連通部を示す部分拡大図、（ｃ）は第２実施形態の構造体の連通部を示す部分拡大図。 （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態の構造体のコア層の製造方法を示す説明図。 （ａ）、（ｂ）、（ｄ）は第２実施形態の構造体のコア層の製造方法を示す説明図、（ｃ）は（ｂ）のα―α線断面図。 （ａ）は第３実施形態の構造体を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のβ―β線断面図、（ｃ）は（ａ）のγ―γ線断面図。 第３実施形態の構造体から得られる成形品の斜視図。 （ａ）は第３実施形態の構造体のコア層を構成するシート材の斜視図、（ｂ）は同シート材の折り畳み途中の状態を示す斜視図、（ｃ）は同シート材を折り畳んだ状態を示す斜視図。 第３実施形態の構造体を製造する製造装置の一例を示す模式図。 成形品としての車両の座席のサイドカバーを示す斜視図。 成形品としてのパレットボックスを示す斜視図。

［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した第１実施形態の構造体１及び成形品を図１及び図２に基づいて説明する。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の構造体１は、六角筒状の筒状部分が縦横に並設されたハニカム構造を形成するコア層２と、同コア層２の上下両面に接合されるシート状のスキン層３、４とから構成されている。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、コア層２は、例えば、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂製の帯状シート２ａを所定間隔ごとに屈曲させて形成した屈曲シート２ｂを複数並置することにより形成されている。具体的には、屈曲シート２ｂは、正六角形を最も長い対角線で二分して得られる台形状の起伏が連続して設けられる略波状に形成されている。この屈曲シート２ｂは、真空成形法や圧縮成形法等の周知の成形方法によって帯状シート２ａから成形することができる。そして、屈曲シート２ｂの起伏の頂部又は底部の外面同士を当接させるようにして複数の屈曲シート２ｂが並置されている。また、隣り合う一対の屈曲シート２ｂによって六角筒状の筒状部分が形成されるとともに、その筒状部分の内域に六角柱状のセルＳが区画形成される。本実施形態では、屈曲シート２ｂがセルＳの側壁を構成している。

このように形成されたコア層２の上端及び下端に、例えば、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂製のシート状のスキン層を熱溶着させて接合することにより構造体１が形成される。このとき、コア層２に設けられるセルＳは、その両端部がスキン層３、４によって閉塞された状態となる。

なお、スキン層３、４を構成するシートには、熱溶着によりコア層２とスキン層３、４とを容易に接合できるという観点から、コア層２を構成する屈曲シート２ｂと同じ材質のシートを用いることが好ましい。また、コア層２を構成する屈曲シート２ｂは、その端縁においてはスキン層３、４に対して接合されているが、隣り合う屈曲シート２ｂ同士は互いに当接するのみで離間可能に構成されている。

図１（ａ）に示すように、構造体１において、Ｘ方向に隣接するセルＳ間には、両セルＳの側壁同士が重なって形成される２層構造をなす中間壁５が位置している。つまり、並んで配置される屈曲シート２ｂの頂部又は底部の外面同士の当接部位が２層構造をなす中間壁５として提供されるのである。また、中間壁５がスキン層３、４に対して垂直に形成されているため、構造体１の厚み方向の力に対して強い構造となり、圧縮強度が高められている。さらに、中間壁５が２層構造に構成されているため、構造体１の圧縮強度がより高められている。

上で述べたとおり、屈曲シート２ｂ同士は互いに接合されてはおらず、中間壁５の層間は互いに離間可能に構成されている。よって、図１（ｂ）に示すように、セルＳ内の内圧が高められたような場合には、中間壁５は、その内圧によって層間が全面的に押し広げられて、層間に連通部６としての空間を形成することができる。この連通部６はＹ方向において隣接するセルＳ同士を連通する。なお、本実施形態においては、中間壁５の層間全体が非接着部となる。

また、本実施形態の構造体１は、曲げ加工を施して曲げ部を形成する加工工程を経ることで三次元形状を有する成形品となる。こうした成形品としては、例えば、図８に示すような車両の座席のサイドカバーや、図９に示すような物品運搬用のパレットボックスを構成する各部材（例えば、底壁部分）が挙げられる。

上記加工工程では、構造体１に対して、加熱処理を施して軟化状態とし、例えばプレス加工等の曲げ加工を施すことによって曲げ部を形成して成形品を得る。加工工程における加熱温度をコア層２及びスキン層３、４を構成するシートの軟化温度に設定し、構造体１を軟化状態としておくことにより、コア層２とスキン層３、４とが溶着（溶融）状態で曲げ加工が行うことができる。これにより、曲げ加工時におけるコア層２とスキン層３、４との接合部分の剥がれや裂け目の形成が抑制される。

また、加工工程において、加熱処理の予熱により成形品のセルＳの内圧が高まった状態となる。このとき、セルＳ内の内圧によって、２層構造の中間壁５の層間が押し広げられて層間に連通部６が形成される。そして、連通部６を介してセルＳ内の内圧が中間壁５を挟んで隣接する他のセルＳへと分散される。

なお、本実施形態では、コア層２を構成する屈曲シート２ｂが熱可塑性樹脂から形成されている。そのため、曲げ加工後の冷却時に樹脂が収縮することによって、押し広げられた状態にある中間壁５の各層が元の互いに当接した状態（２層構造の状態）に戻ることもある。また、中間壁５は、曲げ加工時の力やセルＳ内の内圧によって、左右に広がることが多いので、方向性がなく、強度低下にも繋がらない。

次に本実施形態における作用効果について、以下に記載する。
（１）本実施形態の構造体１は、内部に多角柱状又は円柱状をなす複数のセルＳが並設されるコア層２と、コア層２の上下両面に配されるスキン層３、４とを備えている。そして、コア層２には、Ｙ方向に隣接するセルＳ間を連通する連通部６が形成されている。上記構成によれば、セルＳ内の空気が熱膨張してセルＳ内の内圧が高まった状態になったとしても、そのセルＳ内の空気は連通部６を介して他のセルＳに流れる。このように、内圧の高まった一部のセルＳ内の空気が他部のセルＳに分散されることにより、セルＳ内の内圧の過大な高まりを抑制することができるとともに、内圧の過大な高まりにより生じるセルＳの予期せぬ変形を抑制することができる。

（２）本実施形態の構造体１では、コア層２に対して、連通部６の連通方向（Ｙ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向）に隣接するセルＳの側壁同士が重なって形成される２層構造をなす中間壁５を設けている。そして、連通部６を中間壁５の層間に設けられる非接着部として形成している。上記構成によれば、２層構造の中間壁５は、通常の状態では各層が当接して２層構造分の厚さが確保されて強固なセル構造の形成に寄与する。また、セルＳ内の内圧が高められた状態では、２層構造の中間壁５は、その内圧によって各層が離間するように押し広げられて層間に連通部６を形成する。このように、セルＳ内の内圧が高められた状態となったときに中間壁５に連通部６が形成されるため、中間壁５に連通部６が常時存在するような構成と比較して、中間壁５に連通部６が常時存在するような構成と比較して、強固なセル構造の形成についての寄与度が高い。

また、上記構成によれば、構造体１に対して、その厚み方向に圧縮する力が過大に作用した場合にも、中間壁５は、その各層が離間するように押し広げられた状態となることができる。また、押し広げられた状態となった中間壁５は、上記力が弱まるにつれて樹脂の特性により元の状態に復元しようとする。こうした構造体の厚み方向に作用する力に対して中間壁５が変形を許容することができるため、構造体１は上記力に対して優れた衝撃吸収性（クッション性）を発揮する。つまり、中間壁５は衝撃吸収部として機能することができる。

（３）本実施形態の構造体１に曲げ加工を施して曲げ部を形成した成形品は、その曲げ加工を行なうに際して、セルＳ内の内圧が過大に高まることが抑制されて、セルＳの予期せぬ変形が抑制される。よって、成形品の表面に対して、セルＳの変形に起因した突出部分が生じることが抑制され、成形品はその表面がより滑らかなものとなる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の構造体１及び成形品を図１及び図３に基づいて第１実施形態と相違する点を中心にして説明する。第２実施形態の構造体１は、主にコア層２の構成が第１実施形態の構造体と異なっている。

本実施形態の構造体１のコア層２は次のようにして形成されている。まず、図３（ａ）に示すような帯状シート２ａをその厚み方向に複数重ねて配置するとともに、各帯状シート２ａ間に、隣接する帯状シート２ａ同士を接合する接着部２ｄを、帯状シート２ａの長手方向に一定の間隔をおいて設けることにより積層体２ｃを形成する（図３（ｂ）参照）。このとき、各帯状シート２ａ間に設けられる接着部２ｄは、帯状シート２ａの短手方向における両端部側のみに設けられている（図３（ｃ）参照）。続いて、積層体２ｃをその積層方向に伸張することで、図３（ｄ）に示すような六角筒状の筒状部分が縦横に並設されたハニカム構造を形成するコア層２が形成される。この六角筒状の筒状部分の内域に六角柱状のセルＳが区画形成されるとともに、帯状シート２ａのそれぞれがセルＳの側壁を構成する。

このように形成されたコア層２の上端及び下端に、シート状のスキン層３、４を熱溶着させて接合することにより構造体１が形成される。図３（ｄ）に示すように、本実施形態では、接着部２ｄにより一体に接合されて、２枚の帯状シート２ａが互いに当接している部位が２層構造をなす中間壁５となる。

上で述べたとおり、接着部２ｄは帯状シート２ａの短手方向における両端部側、すなわちコア層２の厚み方向（コア層２及びスキン層３、４の積層方向）における両端部側のみに形成されているため、中間壁５の中央側の各層は互いに接するのみで離間可能に構成されている。よって、図１（ｃ）に示すように、セルＳ内の内圧が高められたような場合には、中間壁５は、コア層２の厚み方向における両端部側は一体（２層構造）のままで、層間の中央側のみが内圧によって押し広げられて層間に連通部６を形成する。なお、本実施形態では、中間壁５の層間の中央側が非接着部となっている。

また、本実施形態の構造体１も第１実施形態の構造体と同様に、上記加工工程を経て得られる成形品として適用することができる。
第２実施形態においても、上記（１）〜（３）の作用効果を得ることができる。また、第２実施形態においては、以下のような作用効果が得られる。

（４）本実施形態の構造体１における中間壁５の層間には、コア層２の厚み方向における中央側に非接着部が設けられているとともに、コア層２の厚み方向における端部側に接着部２ｄが設けられている。上記構成によれば、セルＳ内の内圧の高められたとき、中間壁５の層の中央側の部位は互いに離間して連通部６を形成するが、同端部側の部位は互いに離間することなく一体のままの状態が維持される。このように、セルＳ内の内圧が高められて中間壁５に連通部６が形成された場合にも、中間壁５の両端部側に２層構造の部分が維持されることにより、連通部６が形成されることに起因した強固なセル構造の形成についての寄与度の低下を最小限に抑えることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の構造体１０及び成形品Ａを図４〜図７に基づいて第１実施形態と相違する点を中心にして説明する。第３実施形態の構造体１０は、主にコア層２の構成が第１実施形態の構造体と異なっている。

図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、コア層２は、例えば、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂製のシートを所定形状に成形した１枚のシート材を折り畳んで形成されている。そして、コア層２は、上壁２１と下壁２２と、上壁２１及び下壁２２の間に立設され、六角柱状の筒部を並設する中間壁２３とから構成されるとともに、上壁２１、下壁２２、中間壁２３によって、コア層２の内部に六角柱状のセルＳが区画形成されている。

コア層２の内部に区画形成されるセルＳには、構成の異なる第１セルＳ１と第２セルＳ２とが存在する。図４（ｂ）に示すように、第１セルＳ１は、その上端が２層構造の上壁２１によって閉塞されるとともに、同下端が１層構造の下壁２２によって閉塞されている。この２層構造の上壁２１の各層は互いに接合されている。そして、第１セルＳ１の上端における上壁２１の中央部分には、開口部２４が形成されている。開口部２４は、六角形状をなす第１セルＳ１の端面において、中心を通る一つの対角線に沿って形成されるとともに、その形状が略楕円状に形成されている（図４（ａ）参照）。

一方、図４（ｃ）に示すように、第２セルＳ２は、その上端が１層構造の上壁２１によって閉塞されるとともに、同下端が２層構造の下壁２２によって閉塞されている。この２層構造の下壁２２の各層間は互いに接合されている。そして、第２セルＳ２の下端における下壁２２の中央部分には、第１セルＳ１に設けられる開口部２４と同様の開口部２４が形成されている。

図４（ａ）に示すように、第１セルＳ１及び第２セルＳ２は、Ｘ方向において第１セル同士又は第２セルＳ２同士が隣接して列を形成するように配置されている。そして、Ｘ方向に直交するＹ方向において、第１セルＳ１の列と第２セルＳ２の列とが交互に配置されている。

図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、隣接する第１セルＳ１同士の間、及び隣接する第２セルＳ２同士の間は、それぞれ２層構造の中間壁２３によって区画されている。この２層構造の中間壁２３の各層間は互いに接するのみで、離間可能に構成されている。そのため、セルＳ内の内圧が高められたような場合には、中間壁２３は、その内圧によって層間が全面的に押し広げられて層間に連通部２３ａを形成する（図４（ｂ）、（ｃ）の破線部分参照。）。この連通部２３ａは、Ｙ方向において隣接する第１セルＳ１同士、又は第２セルＳ２同士を連通する。なお、本実施形態においては、中間壁２３の層間全体が非接着部となる。

このように形成されたコア層２の上端及び下端に、シート状のスキン層３、４を熱溶着させて接合することにより構造体１０が形成される。また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、構造体１０の上面はコア層２の上壁２１とスキン層３とから構成されるとともに、構造体１０の下面はコア層の下壁２２とスキン層４とから構成される。そのため、構造体１０の上面には、開口部２４に対応して形成される、スキン層３のみで構成される１層部分Ｌ１と、１層構造の上壁２１及びスキン層３から構成される２層部分Ｌ２と、２層構造の上壁２１及びスキン層３から構成される３層部分Ｌ３とが設けられている。

これら１層部分Ｌ１、２層部分Ｌ２及び３層部分Ｌ３は、構造体１の上面に対して、第１セルＳ１及び第２セルＳ２の配置位置に対応して規則的に配置されている。具体的には、第１セルＳ１の列に対応した位置に１層部分Ｌ１及び３層部分Ｌ３が配置されるとともに、第２セルＳ２の列に対応した位置に２層部分Ｌ２が配置される。そして、３層部分Ｌ３は１層部分Ｌ１を囲むように配置され、１層部分Ｌ１同士が互いに連続しないように配置されている。セル単位で見ると、第１セルＳ１の端面の中央部分に対応した位置に１層部分Ｌ１が配置されるとともに、第１セルＳ１の端面の周縁部分に対応した位置に３層部分Ｌ３が配置されている。

また、構造体１０の下面についても、上面と同様に１層部分Ｌ１、２層部分Ｌ２及び３層部分Ｌ３が形成されている。そして、構造体１０の下面では、上面において１層部分Ｌ１及び３層部分Ｌ３であった部位に２層部分Ｌ２が配置されるとともに、上面において２層部分Ｌ２であった部位に１層部分Ｌ１及び３層部分Ｌ３が配置されている。

図５は、上記構造体１０に対して曲げ加工を施して曲げ部Ｍを形成した成形品Ａを示している。図５に示すように、曲げ部Ｍの表面は、平面部の表面と比較して、１層部分Ｌ１、２層部分Ｌ２、３層部分Ｌ３の順でその形状が大きく変形している。具体的には、１層部分Ｌ１及び２層部分Ｌ２は積極的に変形を許容してその面積を大きく広げている。一方、３層部分Ｌ３は、その面積を殆ど広げることはなく、セルＳの端面周縁に集まるように位置している。このように変形を積極的に許容する１層部分Ｌ１及び２層部分Ｌ２が設けられることにより、曲げ部Ｍの曲面形状は滑らかなものとなる。また、３層部分Ｌ３がセルの端面周縁に集まることによりセル骨格が補強され、セル構造の維持に寄与する。これにより、本実施形態の成形品Ａの曲げ部Ｍは、滑らかな曲面構造を有するとともに強度の高いものとなっている。

また、本実施形態の構造体１０は、その上面及び下面が同じ構造を有しており、上下両面に方向性がない。そのため、構造体１０から得られる成形品Ａは、曲げ部Ｍにおいて、その凸面側（外面側）も凹面側（内面側）も略同様の表面形状及び強度を有している。よって、本実施形態の成形品Ａは、曲げ部Ｍの凸面側を表面とする成形品として利用することもできるし、曲げ部Ｍの凹面側を表面とする成形品として利用することもできる。この点は、第１実施形態及び第２実施形態の構造体１から得られる成形品に関しても同様である。

次に本実施形態の成形品Ａの製造方法について説明する。
成形品Ａの製造方法は、塑性を有するシートからシート材１００を成形する成形工程と、そのシート材１００を折り畳むことによりコア層２を形成する折り畳み工程と、コア層２に開口部２４を形成する開口形成工程と、コア層２の上下両面にスキン層３、４を接合して構造体１０を形成する接合工程と、その構造体１０を曲げ加工して曲げ部Ｍを設ける加工工程とを含む。

成形工程では、１枚の熱可塑性樹脂製のシートを所定の形状に加熱成形することによりシート材１００が形成される。図６（ａ）に示すように、シート材１００には、帯状をなす平面領域１１０及び膨出領域１２０がその幅方向（Ｘ方向）に交互に配置されている。膨出領域１２０には、上面と一対の側面とからなる断面下向溝状をなす第１膨出部１２１が膨出領域１２０の延びる方向（Ｙ方向）の全体にわたって形成されている。なお、第１膨出部１２１の上面と側面とのなす角は９０度であることが好ましく、その結果として、第１膨出部１２１の断面形状は下向コ字状となる。また、第１膨出部１２１の幅（上面の短手方向の長さ）は平面領域１１０の幅と等しく、かつ第１膨出部１２１の膨出高さ（側面の短手方向の長さ）の２倍の長さとなるように設定されている。

また、膨出領域１２０には、その断面形状が正六角形を最も長い対角線で二分して得られる台形状をなす複数の第２膨出部１２２が、第１膨出部１２１に直交するように形成されている。第２膨出部１２２の膨出高さは第１膨出部１２１の膨出高さと等しくなるように設定されている。また、隣り合う第２膨出部１２２間の間隔は、第２膨出部１２２の上面の幅と等しくなっている。

こうした第１膨出部１２１及び第２膨出部１２２は、シートの塑性を利用してシートを部分的に上方に膨出させることにより形成されている。また、シート材１００は、真空成形法や圧縮成形法等の周知の成形方法によって１枚のシートから成形することができる。

折り畳み工程では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、シート材１００を、平面領域１１０と膨出領域１２０との境界線Ｐにて谷折りするとともに、第１膨出部１２１の上面と側面との境界線Ｑにて山折りしてＸ方向に圧縮する。そして、第１膨出部１２１の上面と側面とが折り重なるとともに、第２膨出部１２２の端面と平面領域１１０とが折り重なることによって、一つの膨出領域１２０に対して一つのＹ方向に延びる角柱状の区画体１３０が形成される（図６（ｃ）参照）。こうした区画体１３０がＸ方向に連続して形成されていくことにより板状のコア層２が形成される。

このとき、第１膨出部１２１の上面と側面とによってコア層２の上壁２１が形成されるとともに、第２膨出部１２２の端面と平面領域１１０とによってコア層２の下壁２２が形成される。なお、上壁２１における第１膨出部１２１の上面と側面とが折り重なって２層構造を形成する部分、及び下壁２２における第２膨出部１２２の端面と平面領域１１０とが折り重なって２層構造を形成する部分がそれぞれ重ね合わせ部１３１となる（図６（ｃ）参照）。

また、第２膨出部１２２が折り畳まれて区画形成される六角柱状の領域が第２セルＳ２となるとともに、隣り合う一対の区画体１３０間に区画形成される六角柱状の領域が第１セルＳ１となる。本実施形態では、第２膨出部１２２の上面及び側面が第２セルＳ２の側壁を構成するとともに、第２膨出部１２２の側面と、膨出領域１２０における第２膨出部１２２間に位置する平面部分とが第１セルＳ１の側壁を構成する。そして、第２膨出部１２２の上面同士の当接部位、及び膨出領域１２０における上記平面部分同士の当接部位が２層構造をなす中間壁２３となる。

また、第１セルＳ１では、一対の重ね合わせ部１３１によってその上端が閉塞され、第２セルＳ２では、一対の重ね合わせ部１３１によってその下端が閉塞されている。
なお、こうした折り畳み工程を実施するに際して、シート材１００を加熱処理して軟化させた状態としておくことが好ましが、加熱処理を行なうことなく折り畳み工程を実施することも可能である。

開口形成工程では、コア層２の折り畳み状態を保持したままの状態で、その上面及び下面が所定の温度にて加熱される。そして、ベルトコンベア等によりコア層２の厚み方向（図４（ｂ）、（ｃ）における上下方向）に押圧されることにより、２層構造の重ね合わせ部１３１が熱溶着して接合される。同時に各重ね合わせ部１３１が熱収縮して、第１セルＳ１の上端及び第２セルＳ２の下端を区画する一対の重ね合わせ部１３１間に開口部２４としての隙間が形成される（図４参照）。

なお、折り畳み工程の際にシート材１００を加熱処理していた場合には、開口部２４をより容易に形成するという観点から、開口形成工程における加熱処理は、折り畳み工程時の加熱処理時の温度よりも高い温度で行なうことが好ましい。また、重ね合わせ部１３１が収縮しつつも、２層構造の中間壁２３間が熱溶着して接合されない条件で行なわれる。

接合工程は、開口形成工程を経て得られたコア層２の上面及び下面にそれぞれスキン層３、４を接合することで、図４に示す構造体１０を得る工程である。本実施形態では、スキン層３、４として、コア層２を構成する熱可塑性樹脂と同一の熱可塑性樹脂製のシートを用いている。スキン層３、４はコア層２に熱溶着されることでコア層２に接合されている。

なお、スキン層３、４を構成するシートとコア層２を構成するシート材１００とを同じ材質のシートを用いた場合には、スキン層３、４とコア層２とを熱溶着により接合することができる。そのため、接着剤を使用してスキン層３、４とコア層２とを接合する場合と比較して簡単な構成で接合工程を行なうことができる。

続く加工工程は、構造体１０に対して、加熱処理を施して軟化状態とし、例えばプレス加工等の曲げ加工を施すことによって曲げ部Ｍを形成して成形品Ａを得る工程である。この加工工程については第１実施形態と同様である。

図７は、構造体１０を連続して製造する装置の概略を示している。図７に示す装置において、左側が上流側であり右側が下流側である。上流側に配置されるシートロール３０は、コア層２の原材料となる熱可塑性樹脂製のシートが巻回されたものである。シートロール３０の下流側には真空成形用ドラム３１が配置されている。この真空成形用ドラム３１は、回転駆動可能に軸支されるとともに所定の温度に加熱可能に構成されている。さらに、真空成形用ドラム３１の外周部には、円筒状をなす成形金型が取着されており、成形金型に形成されている貫通孔を通じた真空引きが可能に構成されている（図示略）。成形金型の外周面には、その周方向に対してシート材１００のＸ方向が沿うように、シート材１００の平面領域１１０及び膨出領域１２０からなる凹凸形状と同様の凹凸形状が形成されている。

真空成形用ドラム３１の下流側には、それぞれ上下一対の第１のコンベヤ３２及び第２のコンベヤ３３が順に配置されている。第２のコンベヤ３３による搬送速度は第１のコンベヤ３２による搬送速度よりも遅くなるように設定されている。また、第２のコンベヤ３３には、第２のコンベヤ３３間の温度を所定の温度に加熱するための加熱装置３３ａが設けられている。

また、第２のコンベヤ３３の下流側には、上下一対の第３のコンベヤ３４が配置されている。第３のコンベヤ３４には、第３のコンベヤ３４間の温度を所定の温度に加熱するための加熱装置３４ａが設けられている。なお、第３のコンベヤ３４による搬送速度は第２のコンベヤ３３による搬送速度と等しくなるように設定されている。また、第３のコンベヤ３４の搬入口近傍には、スキン層３、４の原材料となる熱可塑性樹脂製のシートが巻回されたシートロール３５、３６がそれぞれ配置されている。

次に、図７に示す装置によって構造体１０を形成する態様について説明する。まず、シートロール３０からシートが繰り出され、真空成形用ドラム３１に供される。そして、真空成形用ドラム３１にてシートに所定の凹凸形状が形成されてシート材１００が成形される（成形工程）。成形されたシート材１００は、第１のコンベヤ３２及び第２のコンベヤ３３によって、その上下方向の移動を規制された状態で下流側へと搬送される。このとき、第２のコンベヤ３３による搬送速度は第１のコンベヤ３２による搬送速度よりも遅くなるように設定されているため、シート材１００は第１のコンベヤ３２から第２のコンベヤ３３に搬送されるに際して、下流方向へ圧縮されて折り畳まれ、コア層２が形成される（折り畳み工程）。

また、形成されたコア層２は、第２のコンベヤ３３の加熱装置３３ａによって加熱されるとともに、第２のコンベヤ３３によって押圧される。これにより、コア層２の重ね合わせ部１３１が熱溶着されるとともに、収縮してコア層２に開口部２４が形成される（開口形成工程）。そして、コア層２は第３のコンベヤ３４へと搬送される。コア層２が第３のコンベヤ３４に搬送されるに際して、コア層２の上下両面と第３のコンベヤ３４との間には、シートロール３５、３６から繰り出されたスキン層３、４が挿入される。そして、第３のコンベヤ３４の加熱装置３４ａによって、スキン層３、４及びコア層２の上下両面が加熱される。この加熱により、コア層２の上下両面にスキン層３、４が熱溶着され、構造体１０が得られる（接合工程）。

このように板状の構造体１０を連続して製造することができる。そして、第３のコンベヤ３４より搬出された構造体１０は用途に応じた大きさに切断されるとともに、曲げ部Ｍを形成する曲げ加工工程を経て成形品Ａとなる。

第３実施形態においても、上記（１）〜（３）の作用効果を得ることができる。また、第３実施形態においては、以下のような作用効果が得られる。
（５）コア層２において、第１セルＳ１の上端は２層構造の上壁２１により閉塞されるとともに下端は１層構造の下壁２２により閉塞され、また、２層構造の上壁２１には開口部２４が形成されている。一方、第２セルＳ２の上端は１層構造の上壁２１により閉塞されるとともに下端は２層構造の下壁２２により閉塞され、また、２層構造の下壁２２には開口部２４が形成されている。

これにより、構造体１０の上下各面には、スキン層３、４を含めて、開口部２４に対応する１層部分Ｌ１と、１層構造の上壁及び下壁に対応する２層部分Ｌ２と、２層構造の上壁及び下壁に対応する３層部分Ｌ３とがそれぞれセル単位で形成される。この構造体１０に対して曲げ加工による曲げ部Ｍを形成して得られる成形品Ａでは、１層部分Ｌ１は変形を許容して積極的に伸びるとともに、３層部分Ｌ３は変形を許容せず、セルＳの構造を維持するように機能する。そして、２層部分Ｌ２は１層部分Ｌ１と３層部分Ｌ３との中間的な役割を担う。

このように、構造体１０にセル単位で変形を積極的に許容する部分と、変形を許容せずセル構造を維持する部分とが設けられることにより、その構造体１０から得られる成形品は、その形状が変形される曲げ部Ｍにおいてもセル構造が維持されたものとなる。曲げ部Ｍにおける各セルＳのセル構造が維持されることにより、曲げ部Ｍの曲面形状を滑らかな形状にすることができるとともに、曲げ部Ｍの強度を高めることができる。

また、本実施形態では、セル単位で大きく変形する１層部分Ｌ１と殆ど変形しない３層部分Ｌ３とが設けられるとともに、１層部分Ｌ１の周囲の略全体を囲むように３層部分Ｌ３が位置するように設けられている。これにより、伸び変形された曲げ部Ｍに意図しない膨出部分やシワ等が形成されることが抑制されるとともに、曲げ部Ｍの強度低下を抑制することができる。また、３層部分Ｌ３に隣接して２層部分Ｌ２を位置させることにより、曲げ部Ｍの強度低下をさらに抑制することができる。

なお、上記各実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。また、次の変更例を互いに組み合わせ、その組み合わせの構成のように上記各実施形態を変更することも可能である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品において、コア層２及びスキン層３、４を構成するシートは、塑性を有するものであれば、どのような材質ものであってもよい。例えば、繊維結合材料製のシート、紙製のシートや金属製のシートであってもよい。また、コア層２及びスキン層３、４は、互いに異なる材質のシートから構成されていてもよい。

さらに、スキン層３、４を構成するシートとして合成樹脂製の延伸シートのような分子配向を有するシートが用いられる場合がある。このような場合には、スキン層３、４におけるシートの配向方向と、コア層２における屈曲シート２ｂの延びる方向（Ｙ方向）とを異ならせるように構成することが好ましい。このように構成した場合には、上記両方向を揃えた場合と比較して、Ｘ方向に沿った曲げに対する構造体の強度を高めることができる。

これらの点は第２及び第３実施形態においても同様である。なお、第２実施形態及び第３実施形態においては、それぞれ帯状シート２ａが延びる方向及び区画体１３０が延びる方向とスキン層３、４におけるシートの配向方向とを異ならせるように構成することが好ましい。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品において、コア層２及びスキン層３、４はそれぞれ各１層ずつ形成されていたが、各層を多層に構成することも可能である。例えば、１層構造のコア層２の上下両面にそれぞれ２層に重ねられた状態のスキン層３、４を配するように構成してもよい。また、コア層２同士を重ねて多層構造を形成する場合には、コア層２をそのまま重ねるように構成してもよいし、コア層２間にシート状の中間層を配してコア層２を重ねるように構成してもよい。後者の場合には、コア層２同士をより強固に接合することができる。これらの点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品において、コア層２の内部に六角柱状のセルＳが区画形成されていたが、セルＳの形状は特に限定されるものでなく、例えば、四角柱状、八角柱状等の多角柱状や円柱状としてもよい。その際、異なる形状のセルが混在するような構成であってもよい。これらの点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品において、連通部６は、図１におけるＹ方向に隣接するセルＳ同士の間を連通するように設けられていたが、隣接するセルＳ間のいずれを連通するように設けてもよい。例えば、Ｘ方向に隣接するセルＳ同士の間を連通する連通部を設けてもよい。また、全てのセルＳに連通部６を設けるのではなく、特定のセルＳのみに部分的に連通部６を設ける構成としてもよい。これらの点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品の中間壁５の層間に対して、コア層２の厚み方向における端部側に各層を互いに接着する接着部２ｄを設けてもよい。こうした構成は、例えば、コア層２にスキン層３、４を接合する接合工程において、コア層２の加熱処理時に中間壁５の両端部が軟化する程度に加熱することによって形成することができる。この点は第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品において、中間壁５の層間に複数の連通部６が形成されるように構成してもよい。例えば、中間壁５の層間において、コア層２の厚み方向における中央側に接着部を設けた場合には、中間壁５はコア層２の厚み方向に並ぶ２つの連通部６を形成可能な構成となる。この点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品では、セルＳ内の内圧が高まったときに２層の中間壁５の層間が離間して連通部６が形成されるように構成していたが、中間壁５の層間に連通部６としての溝や隙間等を設けて、常時、セルＳ間を連通状態とするように構成してもよい。この点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１及び成形品では、中間壁５は２層構造をなすように形成されていたが、３層以上の多層構造に形成されていてもよい。例えば、屈曲シート２ｂをそれぞれ２枚ずつ重ねた状態でコア層２を形成した場合には、中間壁５は４層構造となる。この点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。

・ 第１実施形態の構造体１は、コア層２とスキン層３、４とが熱溶着により接合されていたが、接着剤等、他の手段により接合したものであってもよい。接着剤により接合した場合、成形品を形成する加工工程において、構造体１を加熱処理した際に、接着剤が液化状態になって接合部分が剥がれることを防止するために、コア層２及びスキン層３、４を構成するシートの軟化温度よりも液化温度の高い接着剤を使用することが好ましい。この点は第２及び第３実施形態に関しても同様である。また、第２及び第３実施形態においては、コア層２における接合部分の接合を接着剤により行なってもよい。

・ 図５に示す第３実施形態の成形品Ａは、構造体１０の平面に対して上方向に膨らむ曲げ部Ｍのみが形成されていたが、上方向に膨らむ曲げ部Ｍと下方向に膨らむ曲げ部Ｍとがそれぞれ設けられる成形品Ａであってもよい。この点は第１及び第２実施形態の成形品に関しても同様である。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
○ 前記コア層は、塑性を有する帯状のシートが所定の形状に形成されてなる複数のシート片を、該シート片間に多角筒状又は円筒状をなす複数のセルが並設されるように並置して成形されたものであることを特徴とする構造体。

○ 前記コア層は、塑性を有する１枚のシートが所定の形状に成形されてなるシート材を、内部に多角筒状又は円筒状をなす複数のセルが並設されるように折り畳み成形したものであることを特徴とする構造体。

○ 前記コア層は、１枚のシートを成形してなり、帯状をなす平面領域及び膨出領域がその幅方向に交互に配置されるシート材であって、前記膨出領域に、前記幅方向と直交する方向に延びるとともに同方向における断面形状が下向の溝状をなす第１膨出部、及び該第１膨出部に交差するように形成され、前記幅方向に延びるとともに同方向における断面形状が多角形状又は半円状をなす複数の第２膨出部を有するシート材を、前記平面領域と前記膨出領域との境界線を谷折りするとともに、前記膨出領域における前記第１膨出部の上面と側面との境界線を山折りして折り畳むことにより形成したものであることを特徴とする構造体。

Ａ…成形品、Ｍ…曲げ部、Ｓ…セル、１，１０…構造体、２…コア層、２ｄ…接着部、３，４…スキン層、５，２３…中間壁、６，２３ａ…連通部。

Claims (4)

1. 内部に多角柱状又は円柱状をなす複数のセルが並設されるコア層と、該コア層の上下両面に配されるスキン層とを備えた構造体であって、前記コア層には隣り合う前記セル間を連通する連通部が形成されていることを特徴とする構造体。
2. 前記コア層には、前記連通部の連通方向に対して直交する方向に隣接するセルの側壁同士が重なって形成される多層構造をなす中間壁が設けられ、
   前記連通部は、前記中間壁の層間に設けられる非接着部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
3. 前記中間壁の層間には、前記コア層の厚み方向における中央側に前記非接着部が設けられているとともに、前記コア層の厚み方向における端部側に互いに接着される接着部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の構造体に曲げ加工による曲げ部が形成されてなることを特徴とする成形品。

Images