JP2018516792A - 階層型セル構造体を有するハニカムコア - Google Patents

Abstract

ハニカム形状、即ち反復的かつ周期的な格子材料を有する階層型サンドイッチコアが記述される。サンドイッチコアは、メゾスコピックなセルコアを有するサンドイッチセル壁を有する巨視的なハニカム構造体で構成することができる。本発明の実施形態において、メゾスコピックなハニカムセルのセルの長手軸は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して垂直であってもよい。あるいは、メゾスコピックセルを有する発泡コアが使用されれば、メゾスコピックセルの形状は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して垂直方向に細長くなるように、発泡プロセス中に作製されてもよい。

Description

本発明は、ハニカムコアまたはハニカムコアに類似するセル構造体を含むサンドイッチコア材、およびその製造方法に関する。このようなコアは、例えば自動車、輸送、建築および包装用途または雨水管理または砂利安定化用途において、最小の重量で高い曲げ剛性および強度を可能にする多くの異なる用途のためのサンドイッチパネル材に用いることができる。

背景
堅くて軽いパネルの製造には、対面する２つの薄いシートまたはスキンの間に挟まれているコアが使用されることが多い。周期格子材料と呼ばれることがある発泡コアおよびハニカムコアは、サンドイッチ構造で使用することができる２つの広範なコアクラスである。

発泡体は、独立気泡である場合も、連続気泡である場合もある。発泡体の比剛性および強度は、各方向で限定的である。これに対して、ハニカム材は、面外方向でより優れた比剛性および強度を有する。

六角形のハニカムは、面外圧縮および面外せん断性能におけるその高い比剛性および強度に起因して、サンドイッチ構造で広く使用されている。しかしながら、超低密度のハニカムコアは、極めて薄いセル壁を有する必要がある。これらの薄いセル壁は、面外圧縮およびせん断荷重下で座屈する傾向があって、小さいセルサイズが求められるが、セルサイズが小さいほど密度および重量が高くなる。

さらに、ハニカムコアのサイズは、製造機器のサイズが限定的であることから、制限される可能性がある。可変長のハニカムコアをコスト効率良く製造できるように、連続生産プロセスが開発されている。より幅広であれば、より多くの投資を考慮しなければならず、または、コアシートを互いに結合しなければならない。

圧潰された構造体を横に引っ張ることによって最終的なハニカム形状が得られる拡張可能なハニカム、例えば、拡張可能なアルミニウムハニカムが知られている。拡張可能なハニカム構造のノードは、拡張されたハニカムを平坦化することができるように、セル壁を形成するストリップの回転を可能にする。アラミド紙ベースの拡張されたハニカムは、安定化のために樹脂に浸漬され、ハニカムが拡張された形状に保たれながら硬化される。熱可塑性の拡張されたハニカムは、拡張プロセスによって課される応力を緩和するために熱処理されなければならない。

差込み式のハニカムコアは、紙材料等の薄い中実セル壁から製造されるものが知られている。これらは、拡張の間のストリップ材料の回転を可能にするノードを形成するように互いに差し込まれることが可能な差込み式材料ストリップで製造され得る。これらのノードは、セルの変形を防止しない。

ハニカムコアの拡張または波形化による従来の製造プロセスは、セル壁がある程度厚ければ、うまく機能しない。

発明の概要
本発明の目的は、例えばハニカムセルを備えるセル構造体がより低い密度および厚いセル壁を有することができるようにする製品設計および製造方法を提供することにある。本発明の実施形態の優位点は、経済的なプロセスおよび効率的な機器を用いて大きなハニカムシートサイズを製造することにある。

ある態様において、本発明は、ハニカム形状、即ち反復的かつ周期的な格子材料を有する階層型サンドイッチコアを提供する。サンドイッチコアは、メゾスコピックなセルコアを有するサンドイッチセル壁を有する巨視的なハニカム構造等の巨視的周期格子材料で構成することができる。メゾスコピックなセルコアは、例えば発泡体であってもよく、またはメゾスコピックなハニカム構造等の周期格子材料から作製されてもよい。後者の場合、本発明の実施形態において、メゾスコピックなハニカムセルのセルの長手軸は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して垂直であってもよい。このような場合、メゾスコピックセルおよび巨視的セルの双方は、例えば六角形または正方形等の矩形であってもよいが、本発明は、４つまたは６つのノードで互いに連結される４辺または６辺のセルを含む。あるいは、メゾスコピックセルを有する発泡コアが使用されれば、メゾスコピックセルの形状は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して垂直方向に細長くなるように、発泡プロセス中に作製されてもよい。

巨視的なハニカムコア構造のノードにおけるセル壁の厚さは、ノードがロックされて、コア構造が面内で潰れず、ノードにおけるサンドイッチセル壁の局所的な圧縮／変形がないように選択することができる。本発明の実施形態において、ロックは、巨視的なハニカム構造のノードにおけるインターロック式フォームフィッティングコンポーネントによって提供することができる。さらに、さらなるロック機能を、コアの１つまたは複数の主表面上のコアハニカムへ各々接着され得る材料による１つまたは複数の被覆スキンによって達成することができる。本発明の実施形態の優位点は、硬質の、例えば厚いセル壁が、圧縮およびせん断荷重下でのセル壁の向上した座屈強度を提供することにある。この強度は、セル壁が全体的な座屈を回避するのに十分な厚さである場合、より高い。

ストリップにスリットを入れて折り畳む本発明の実施形態の優位点は、かなり厚いがそれでも超軽量のセル壁を可能にする。

セル壁の厚さは多くの要因に依存し得るが、重量あたりの剛性を最適化する必要がある大型サイズの非構造パネルの場合、セルサイズが大きい超低密度のハニカムコアで足りる。このような実施形態において、中実セル壁は、巨視的なハニカム構造のセルサイズの１００分の１以上薄いものであり得る、例えば、０．６ｍｍのセル壁および６０ｍｍのセルサイズのセル壁になる。よって、厚さが５倍以上のサンドイッチセル壁は、より軽量かつ座屈耐性が高まる可能性があり、例えば、厚さ３〜４ｍｍのサンドイッチセル壁は、中実セル壁材の１／１０未満の密度を有する。

本発明の任意の実施形態は、巨視的なハニカムコア構造のセル壁厚を１〜３０ｍｍの間、例えば２〜１５ｍｍ、または３〜１０ｍｍの範囲で有してもよい。

パネル構造のトポロジーは、好ましくは階層的である。即ち、巨視的なサンドイッチパネルは、正方形または六角形の巨視的セルを有する正方形または六角形のハニカムコアを覆う少なくとも１つのフェースシートまたはスキンを含み、巨視的セルの長手方向は、スキンに対して垂直であり、コアのセル壁は、発泡セルまたは正方形または六角形のセル等のメゾスコピックセルを有するサンドイッチパネル材から作製される。いずれの場合も、但し具体的には後者の場合を参照すると、メゾスコピックなハニカムセルの長手軸は、好ましくは、巨視的なハニカムセルの長手軸に対して垂直である。本発明は、４つまたは６つのノードで互いにリンクされる４つまたは６つの側面を有するメゾスコピックまたは巨視的なセルも含む。巨視的なサンドイッチパネルは、階層的な巨視的ハニカムコアから、コア上へスキン層を積層することによって製造することができる。

コアの階層的性質は、セル壁を有する正方形または六角形のセルで作製される大型の巨視的な正方形または六角形のハニカムによって与えられ、セルの直径は、５ｍｍから５０ｍｍまたはそれ以上であるのに対して、セル壁は、０．５ｍｍから５ｍｍまでの直径を有する、通常は巨視的なセルサイズより小さくかつその半分以下の大きさであるメゾスコピックとして記述される、より小さいセルを組み込む。

例えば、本発明の１つの態様は、メゾスコピックなハニカムコアを有するサンドイッチパネル材で作製されるセル壁を有する巨視的なハニカムセルを有する階層型サンドイッチコアであってもよく、メゾスコピックなハニカムセルの長手軸は、巨視的なハニカムセルの長手軸に対して垂直であり、２アームによる反復性のＹ字交差の形で互いに接合するサンドイッチパネルのセル壁は、単一厚さのセル壁を形成する単一の厚さを有し、かつ一方のアームは、巨視的ハニカムの２重厚さのセル壁を形成する２重壁厚さを有する。実施形態において、Ｙ字構造は、Ｙ字構造がその中心にインターロック式フォームフィッティングのラッチノードを有することに起因して、巨視的なハニカム構造体の横方向の圧潰に対して安定している。

ある実施形態において、巨視的なハニカム構造体のセル壁および／またはメゾスコピックなハニカム構造体のセル壁は、１つまたは複数の高分子箔等の１つまたは複数の箔から構築することができる。他に、金属箔、例えば繊維状の中身を有する類似材料または異なる材料の積層体等の箔が使用されてもよい。このような箔は、２０ミクロン〜４００ミクロンの範囲の厚さを有してもよい。 高分子箔には、ポリエチレン（例えば、高密度または低密度ポリエチレン）またはポリプロピレンまたはポリアミン等のポリオレフィン、ポリスチロール（ポリスチレン、発泡状のプラスチック材料）、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマーが単独または混合体で含まれてもよい。さらに、金属箔（例えば、アルミニウム）および複合層（繊維強化材を有する）および幾つかの層からの箔も、本発明の範囲に含まれる。

ある実施形態において、巨視的ハニカムコアのセル壁は、メゾスコピックセルを有するコアの両側にスキンを有するサンドイッチパネル材のストリップから作製することができる。ストリップは、第１のスリットを有し、これらによってストリップは、折り広げられて、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体の多角形チェーンを形成することができ、これは、スリットにおいてサンドイッチパネルのスキン材料の残りのパーツによって連結され、ヒンジが形成される。ストリップは、既定の点または間隔（即ち、ヒンジ位置であって他の位置ではない）で曲がる、または蝶番式に動くことができる硬質または半硬質のエレメント（５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体）を含むという意味では、連節されている。

ストリップは、選択されたヒンジの一部だけが保全されるように第２のスリットを有する。

これらのストリップは、一方のストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上に差し込まれるように、互いに差し込まれる。

本発明の実施形態は、接着剤を用いない差込み式の巨視的ハニカムコア構造体を提供する。実施形態において、セル壁は、シート材をスリットすることによって生成され、スリットされたシートを、セル壁列に形成されるべきＷまたはＶ字形構造に形成することは、材料を取り外すことのない差込みステップを可能にし、よって、接続点において厚いセル壁がしっかりと嵌合する。これらの接続点は、インターロック式フォームフィット・ノードである六角形または方形ハニカム構造のノードを形成する。

多角形チェーンのチェーンエレメントは、直方体チェーンエレメント等の５つまたは６つの四辺形面を有する隣接する凸多面体間にヒンジを形成する連続的な接続箔によって連結されることが可能である。あるいは、チェーンは、ヒンジ位置にまたがるテープ、例えば粘着テープによって連結されてもよい。直方体構造等の５つまたは６つの四辺形面構造を有する連結された凸多面体は、ヒンジにおいて連節される。５つまたは６つの四辺形面を有する直方体構造等の交互する凸多面体は、上面および底面が平行四辺形の形であって側面が長方形である、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の第１の凸多面体を含んでもよい。

本発明の実施形態によれば、巨視的なハニカムコアの１つのセル列を形成するために、２つのストリップが互いに差し込まれる。本発明の実施形態によれば、巨視的なハニカムコアのセルは、各々４つまたは６つのノードにおいて互いに連結される４つまたは６つの側面を有してもよく、各ノードは、ハニカムを平坦化しようとしてセルを圧潰すると必ず壁材が損傷または歪むような、インターロック式フォームフィットである。

ある実施形態において、チェーンは、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の第１の凸多面体から作製され、これから形成される巨視的なハニカムセルは、４面である。この実施形態では、直方体構造等の５つまたは６つの四辺形面を有する隣接する凸多面体間にヒンジを形成する連続的な接続スキンによってチェーンを形成するように連結され、これにより、連結は、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の隣接する第１の凸多面体において、上面から底面まで交互する。あるチェーンの三角形エレメントは、ノード位置において第２のチェーンの直方体とインタフェースしてインターロック式フォームフィット・ノードを提供する。

６つの四辺形面を有する直方体等の第２の凸多面体は、台形形状の上面および底面（長い辺および短い辺）と、長方形である側面とを有する。別の実施形態では、多角形チェーンは、６つの四辺形面を有する直方体等の第１および第２の凸多面体を交互することによって形成され、巨視的なハニカムセルは、６辺であって、例えば六角形である。この実施形態において、構造体は、６つの四辺形面を有する隣接する凸多面体または直方体構造間にヒンジを形成する連続する接続箔によって多角形チェーンを形成するように連結され、ヒンジは、６つの四辺形面を有する直方体等の第２の凸多面体の台形の短辺の端と、６つの四辺形面を有する直方体等の第１の凸多面体の端との間に接続される。この実施形態において、連結は、６つの四辺形面を有する直方体等の隣接する第１および第２の凸多面体において、上面から底面まで交互する。

何れの実施形態においても、１つのチェーンの直方体エレメント等の５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体のセル壁エレメントは、ノード位置において第２のチェーンの直方体等の５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体とインタフェースして、インターロック式フォームフィッティング・ノードを提供する。

巨視的セルは、多くのチェーンを互いに差し込み合うことによって形成される。そして、追加のセル列が、構造体にさらなるチェーンを差し込み、この手順を繰り返すことによって形成される。差込みは、接続箔の無傷片を、他のチェーンのヒンジの連続箔内のスリットへとスライドする一方のチェーンのヒンジ内に嵌合させることによって行われる。嵌合は、他のチェーンのヒンジ接続箔のスリットを、一方のチェーンのヒンジの無傷の接続箔片上にスライドさせること、またはその逆によって行われる。したがって、第１のチェーンは、各々、パネル端部のチェーンを除いて、第１のチェーンの両側に１つずつある２つの他のチェーンの相手方となる。差込みは、チェーンの離脱を防止する摩擦力に起因して、チェーンをロックすることになる。これらの実施形態の優位点は、ストリップが、接着剤または熱溶着またはこの類の他の接着手段なしに互いに保持されることにある。

さらに、巨視的セルは、如何なるコーティングまたは熱緩和もなしに形状を保持される。

例えば、巨視的な六角形セルを製造する実施形態では、差込みプロセスによって、巨視的セルの６つの壁のうちの２つに対して２倍厚さの壁が生成される。巨視的な正方形セルを製造する実施形態では、差込みプロセスによって、全て同じ厚さのセル壁が生成される。

別の態様において、本発明は、巨視的なハニカムセルと、サンドイッチパネルから作製されるセル壁とを有する階層型サンドイッチコアを提供し、前記階層的サンドイッチコアは、
メゾスコピックセルを有するコアの両側にスキンを有するサンドイッチパネル材のストリップを備える。

ストリップは、第１のスリットを有し、これらは、折り広げられて、ヒンジを形成すべくスリットにおけるサンドイッチパネル材の残りのパーツによって連結される、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体による多角形チェーンを形成する。

ストリップは、これらのヒンジの単に一部が無傷に保たれるように、ヒンジ位置に第２のスリットを有する。ストリップは、１つのストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上にくるように、互いに差し込まれる。

また、本発明は、ハニカム形式、即ち反復的かつ周期的な格子材料を有する階層的サンドイッチコアを、メゾスコピックセルを有するコアの両側に箔を有するシートから製造する方法も含む。本方法は、
まず、ヒンジを形成するために箔の残りの部分によって連結される、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体のチェーンを形成するために、シートをスリットすることと、
選択されるヒンジ内にスリットおよび無傷の箔片を形成するために、第１および第２のチェーンの選択されるヒンジを部分的にスリットすることと、
第１のチェーンを第２のチェーンへ、第１のチェーンの選択されるヒンジ内のスリットを第２のチェーンのヒンジの無傷の箔片の上にスライドさせることによって差し込むことと、さらなるチェーンについてもこれらのスリットおよび差込みステップを繰り返し、よって巨視的なハニカムセルを形成すること、を含む。

また、本発明は、ハニカム形状、即ち反復的かつ周期的な格子材料を有する階層型サンドイッチコアを製造するための機器も含む。

微視的な六角形セルを有するサンドイッチセル壁を有する六角形の階層型ハニカムコアを示す。 図４のシートを曲げてＷ形状のチェーンが形成される、本発明の一実施形態を示す。 第１のチェーンの選択されるヒンジ内のスリットを第２のチェーンの選択されるヒンジの無傷の箔片の上にスライドさせることによって第２のチェーンに差し込まれる第１のチェーンを示し、続いてさらなるチェーンが互いに差し込まれて、六角形セルを有するサンドイッチセル壁から組立て式の階層型ハニカムが形成される。 図４のシートを曲げてＷ形状のチェーンが形成される、本発明の一実施形態を示す。 本発明の一実施形態による、互いに差し込まれる直方体エレメントの２つのチェーンストリップの詳細を示す。点線は、差込み動作中に生じる可能性のあるスロットの小さい開きを示す。 本発明の一実施形態による、「Ｙ」のうち１つのアームが２倍の厚さを有する、「Ｙ」形状の反復的かつ周期的な構造モチーフを示す。 本発明の一実施形態による、連結された直方体の連接チェーンを形成するようにスリットされたシート製品を示す。 本発明の別の実施形態による、連結された直方体の連接チェーンを形成するようにスリットされたシート製品を示す。 図６Ａから図６Ｃは、図５のシートを曲げてＶ字形のチェーンが形成され、第１のチェーンの選択されるヒンジの接続箔内のスリットを第２のチェーンの選択されるヒンジの無傷の箔片の上にスライドさせることによって、第１のチェーンが第２のチェーンへ差し込まれ、かつ他のチェーンについてもこれを繰り返して本発明の一実施形態による階層的なハニカム構造が形成される、本発明のさらなる実施形態を示す。 本発明の一実施形態による、ハニカム構造体を作製する方法のフロー図を略示する。 本発明の一実施形態による、ハニカム構造体を作製するさらなる方法のフロー図を略示する。 本発明の一実施形態による機器のナイフアセンブリを示す。 本発明の一実施形態による機器のさらに別のナイフアセンブリを示す。 本発明の一実施形態による機器のナイフアセンブリを示す。 本発明の一実施形態による差込み機器を示す。 本発明の一実施形態による、閉位置における差込み機器を示す。

定義
本発明の実施形態は、拡張するチェーンを横断する軸を中心とする回転の自由を可能にするヒンジによって次へ浸出連結される３Ｄ次元オブジェクトのチェーンを利用する。これらの３Ｄ次元オブジェクトは、連接チェーン内に連結される巨視的なハニカム構造体の壁エレメントである。様々な実施形態では、以下の表面を有する３種類のチェーンエレメントが存在する：
２つの菱形の面および４つの長方形の面。

２つの不等辺四辺形（または台形）の面および４つの長方形の面（注：米国およびカナダでは、不等辺四辺形は、通常台形と称される）。

２つの三角形の面および３つの長方形の面（これは、図５に示すように、不等辺四辺形が縮まって三角形になる）。

最初の２つは、６つの四辺形面によって境界を定められる凸多面体として記述されてもよく、即ち、これらは、直方体である。台形は、等脚台形であってもよい。

最後のものは、３面構成の柱である正三角柱であり、これは、三角形の底面、平行移動された底面と同じ面および対応する長方形の側面を接合する３つの面で作製される多面体である。

本発明の実施形態において、上記は全て、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体として記述される。

「平行六面体」は、６つの平行四辺形によって形成される３Ｄ構造体である。本発明では、第１の平行六面体は、上面および底面（長辺および短辺）と、長方形形状の端面と、平行四辺形である側面とを有する。第２の平行六面体は、上面および底面（長辺および短辺）と、長方形形状の端面と、台形である側面とを有する。

「直方体」は、平行四辺形または台形の形状を有する面で形成される立体形状である。このような直方体のチェーンでは、上部および底部の表面は、交互的な平行四辺形または台形である。直方体は、６つの四辺形面で境界を付けられる凸多面体であり、その多面体グラフは、立方体のそれと同じである。本発明の直方体は、各面が矩形である必要はなく、隣接する各面対が直角を成す必要もない。

「巨視的セル」は、５ｍｍ〜５０ｍｍまたはそれ以上のセル直径を有する。
「メゾスコピックセル」は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する。

セルの「長手軸」は、壁に平行に伸びるセルの中心軸を意味する。セルは、概して、セルの壁によって画定される２つの開放された遠位端を有する。長手軸は、開口の中心で各セルを出る。

「連節式」という用語は、所定の点または間隔で曲がる、または蝶番式に動くことができる構造をさす。したがって、チェーンは、リンクおよびヒンジで構成される。

「押込み嵌め」、「正の押込み嵌め」または「摩擦により保持される」という表現は、摩擦力を克服することにより、かつコンポーネントの損傷または歪みなしに変更または切断することができる接続を指す。摩擦力は、特定の方向または１つまたは複数の方向に発生されてもよく、例えば、直線釘は、それがハンマーで基板に打ち込まれた方向にのみ引抜によって除去され得る。

「インターロック式フォームフィット」という用語は、少なくとも一方向においてコンポーネントの損傷または歪みなしには変更または変形され得ない接続を指す。このような接続は、一方向または複数の方向における摩擦を克服することによる切断または変更を許容できるタイプであり得るが、これにより、少なくとも一方向において損傷または歪みが生じる。

「押込み嵌めラッチ」という用語は、ラッチ方向の摩擦力の克服を必要とする押込み嵌め接続を形成することを指し、結果的に、インターロック式フォームフィットとなる。本願では、複数の「Ｗ」または「Ｖ」形状に折り畳まれた１つのシート材ストリップが、選択されるヒンジ位置で１つのストリップを他のストリップ上に差し込むことによって、別のこのようなストリップに押込み嵌めでラッチされる。したがって、ラッチ方向は、ヒンジ平面に平行であり、即ち、巨視的コアの平面の厚さを介する方向である。

「融着」という用語は、接続の生成において材料が溶融または融合される、溶接、蝋付け、はんだ付けなどで行われる接続を指す。

「接着」という用語は、接着剤、糊または同様のものを用いて行われる接続を指す。
ハニカムセルの「セルサイズ」または「セル直径」は、１つのセルの対向する２つのセル壁間の距離である。図２Ｃおよび図６Ｃにおける寸法「ｃ」は、セル直径である。

例示的な実施形態の説明
本発明を、所定の実施形態かつ所定の図面を参照して説明する。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、略示的なものであって、限定的なものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲においてより一般的に定義されている。各従属クレームは、本発明のさらなる実施形態を表す。

本発明は、巨視的なハニカムセルを有する階層型サンドイッチコアを含む物品に関し、前記巨視的なハニカムセルは、メゾスコピックなセルコアを有するサンドイッチパネル材で作製されるセル壁を有する。幾つかの実施形態において、メゾスコピックなセル構造体は、発泡体またはハニカムセルで作製される。後者の場合、メゾスコピックなハニカムセルの長手軸は、好ましくは、巨視的なハニカムセルの長手軸に垂直である。幾つかの実施形態において、サンドイッチパネルのセル壁は、反復するＹ字交差の形で互いに接合され、Ｙ字交差の２つのアームは、単一のセル壁を有し、１つのアームは、２重の壁厚さを有する。Ｙ字交差は、巨視的なハニカムセルのノードを形成し、このノードは、インターロック式フォームフィットであって、セル壁が破壊または歪まない限り、巨視的なハニカムセルの横方向の圧潰は生じない。

これらのサンドイッチコアの好ましい形成方法は、図４に略示しているように、平坦な材料シート１０から開始する。図４は、巨視的なハニカムコアのセル壁の作製に使用される材料シート１０の断面を示す。シート材１０は、６面または４面のハニカムセル等の周期格子材料等のメゾスコピックセル（縦線で示す）のコア１６、または発泡体で構成され、コア１６は、図４に示されているように、シート１０の上部および底部にそれぞれ位置決めされる２つの箔１２、１４の間に挟まれている。メゾスコピックセル（図示せず）であるコア１６は、プラスチック発泡体で満たされる６面または４面のハニカムセルのシート等の周期格子材料を含んでもよい。

２つの箔１２、１４は、コア１６に、適切な任意方法によって、例えば、糊、音波溶接、熱溶融などによって、堅固に、例えば永続的に接続される。箔１２、１４は、その被覆がコアに機械的完全性を提供するに足るものであり、かつ後にヒンジとなる部分を覆うものであれば、コアを完全に覆う必要はない。

シート１０は、例えば、半閉型の熱可塑性折畳みハニカムとして製造されてもよく、その製造プロセスおよび製造機器については、Ｊｏｃｈｅｎ Ｐｆｌｕｇ、Ｉｇｎａａｓ Ｖｅｒｐｏｅｓｔによる国際出願公開第ＷＯ２００６／０５３４０７号明細書、欧州特許第１８２４６６７号明細書、米国特許第８７９５８０６号明細書および日本国特許第４３６８３９９号明細書に記述されている。

当初、シート１０は、一体であって、好ましくは固く、または硬質または半硬質である。シートは、好ましくは、例えばポリエチレン（例えば、高密度または低密度ポリエチレン）またはポリプロピレン、耐衝撃性ポリプロピレンまたはポリアミン等のポリオレフィン、ポリスチロール（ポリスチレン、発泡状のプラスチック材料）、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマー等の高分子材料で作製される。場合により、このような材料は、ＡＳＴＭ法Ｄ７４７、Ｄ７９０、Ｄ６３８またはＤ８８２に従って試験した場合に、２３℃および湿度５０％で、撓み時または引っ張り時の何れにおいても７００ＭＰａを超える弾性係数を有する硬質プラスチックであってもよい（その時点で有効な規格については、ＡＳＴＭ標準定義、第４版、１９７９年、参照）。場合により、このような材料は、Ｄ７４７、Ｄ７９０、Ｄ６３８またはＤ８８２等のＡＳＴＭ法に従って試験した場合に、２３℃および湿度５０％で、撓み時または引っ張り時の何れにおいても７０〜７００ＭＰａ間の弾性係数を有する半硬質プラスチックであってもよい（その時点で有効な規格については、ＡＳＴＭ標準定義、第４版、１９７９年、参照）。等価であることが示されている場合には、適切な国際標準、例えば、ＤＩＮ、ＥＮ、ＩＳＯまたはＡＳＴＭ法、が使用されてもよい。概して、引張係数の場合、ＩＳＯ ５２７−１および５２７２と、ＡＳＴＭ Ｄ６３８とが同等であるとされる。曲げ弾性率に関しては、ＩＳＯ １７８ １９９３とＡＳＴＭ Ｄ７９０とが同等であるとされる。さらに、金属箔（例えば、アルミニウム）および複合層（例えば、繊維強化材を含む）も、本発明の範囲に含まれる。シート１０の製造に使用される箔は、何れも、１つまたは幾つかの層、例えばラミネートから作製されてもよい。使用される高分子材料は、化学的または物理的に架橋されてもよく、または、コアの完成後に、例えば電子放射線によって架橋されてもよい。

次に、シート１０は、カットされ、スライスされ、ダイシングされ、測定され、引き切られ、または他の減法的マシニングによってある角度で、かつ部分的にシート１０の厚さを介して分割され、または材料が除去されてスリット１、３、５、７、９が形成され、ひいては、ヒンジを形成するためのスリットにおける被覆箔１２および／または１４の残りの部分によって連結された５つまたは６つの四辺形面を有する直方体２、４、６、８等の連節された凸多面体の多角形チェーンが形成される。例えば、図４、図２および図７Ａを参照すると、方法１００のステップが示されている。ステップ１０１では、連続製造されたサンドイッチパネルまたはシート１０が横方向にスリットされて、ヒンジを形成するためのスリットにおける被覆箔１２、１４の残りの部分によって連結された、６つの四辺形面を有する直方体２、４、６、８等の凸多面体の多角形チェーンが形成される。

部分的にカットされたシート１０は、例えば図４に見られるように垂直に対して約３０°〜４０°、または例えば２５°〜５０°の範囲の角度で２つの平行なスリット１および３を有する。スリット１および３は、各々、第１の直方体チェーンエレメント２の左右の境界を形成する。エレメント２の側面は、平行四辺形の形をしているのに対して、上面および底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。スリット３は、図４から分かるように底が開いており、即ち、被覆箔１４がカットされている。スリット３および５は、エレメント２に隣接するさらなるチェーンエレメント４の境界線である。エレメント４の側面形状は、不等辺四辺形であるが、上面および底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。図４に示されているように、エレメント４は、不等辺四辺形の短辺が頂部にある側面を有する。スリット５は、底が開いており、即ち、被覆箔１４がカットされている。スリット５および７は、エレメント４に隣接するさらなるチェーンエレメント６の境界線である。エレメント６の側面は、平行四辺形の形をしているのに対して、上面および底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。エレメント６は、スリット５および７の傾斜角が、垂直に対してスリット１および３とは反対の傾きであるという点で、エレメント２とは異なる。スリット７は、上部が開いており、即ち、被覆箔１２がカットされている。スリット７および９は、エレメント６に隣接するさらなるチェーンエレメント８の境界線である。エレメント８の側面形状は、不等辺四辺形であるが、上面および底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。エレメント８は、不等辺四辺形の短辺が底側にある点で、エレメント４とは異なる。スリット９は、上側が開いており、即ち、被覆箔１２がカットされている。エレメント２、４、６、８は、シート１０の長さに沿って繰り返される。シート１０は、必要な幅のシート１０が機械加工されるまで、上記のようにスリット加工される。次に、図７Ａを参照すると、ステップ１０２では、スリットされたサンドイッチパネルまたはシート１０を縦方向にカットして、サンドイッチパネル直方体の多角形チェーンであるストリップ１５にすることができる。

上述のプロセスは、シート１０を部分的にスリットすることを含んでいるが、シートに完全なスリットを入れ、次に各ヒンジ位置で接着箔によりエレメント同士を接合してチェーンを再現することにより、同じエレメントチェーンを達成することができる。

これまでのプロセスでは、ヒンジによって連結された比較的硬い、または半硬質の直方体エレメントのシーケンスが生成されていて、これにより、ヒンジを形成する１つのエレメントと次のエレメントとの連結点は、（図４に示されているような意味で）エレメントの上から下へと交互する。これにより、図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、エレメントのチェーンを「Ｗ」形へと回転させる、または折ることができる。したがって、チェーンは、一連の連節式エレメントを含む。図２Ｂは、スリット１’、３’、５’、７’、９’を伴うエレメント２’、４’、６’および８’を示す。より長いチェーンでは、「Ｗ」の形が繰り返される。例えば、図７Ａを参照すると、ステップ１０３では、直方体チェーンのストリップ１５を折って、直方体を３つ置きに保持しかつ互いに近づけて移動させることにより、多角形による半六角形状のストリップが形成される。

次に、図２Ａおよび図２Ｂに示されているような２つのＷ形チェーンが互いに差し込まれ、図２Ｃに示されているような巨視的なハニカム構造体２０が形成される。

構造体２０の端は、何れも、図２Ａまたは図２Ｄに示されているチェーンを構造体２０の各々の端部へ差し込むことによって拡張可能である。差込み手順を説明すると、図２Ａのスリット７および９により形成されるヒンジは、図３Ａに示すように、底からヒンジの高さの約５０％までスリットされ、即ち、ヒンジのスリットは、チェーンから断絶されるほど完全なものではなく、（図３Ａに示されている）半分のスリット１７および１９が形成されるのに対して、図２Ｂにおけるヒンジ７’および９’は、図３Ａに示されているように上から下にスリットされて（図３Ａに示されている）スリット１７’および１９’が形成される。例えば、図７Ａを参照すると、ステップ１０４では、成形されたストリップをナイフブレードに押し入れることによって、ヒンジの一部分だけは損なわれないように、第２の横方向スリッティングを実行することができる。これにより、２つのチェーン１０および１０’を互いに差し込むことができ、図２Ａに示されているチェーンと図２Ｂに示されているチェーンとの間の共通するセル壁は、エレメント８および８’の２重の厚さになる。例えば、図７Ａを参照すると、ステップ１０４において、これらのストリップは、一方のストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上に差し込まれるように、互いに差し込まれる。

図３Ｂは、巨視的コアのノードを示す。このノードは、インターロック式フォームフィット・ノードを生成すべく４つのチェーンエレメント８、８’、１１、１１’によるペアの表面が互いに当接するＹ字交差の中心によって形成される。ハニカムを圧潰させるためにこの構造体が横方向に圧潰すると、壁エレメントが破壊する、または歪むことになる。チェーン１０のチェーンエレメント８は、チェーン１０’上への押込み嵌めとしてラッチされる。チェーン１０は、概して、図３Ｂの右側になるセルを形成し、チェーン１０’は、概して、図３Ｂの左側になるセルを形成する。エレメント８は、図３Ｂの左側になるセル内にラッチされ、エレメント８’は、セルの右側にラッチされる。巨視的なハニカム２０が横方向に圧潰するためには、４つのチェーンエレメント８、８’、１１、１１’の当接面が歪められ、または破砕されなければならない。

本発明の一実施形態である代替方法１００のフロー図を、図７Ｂに示す。この実施形態では、単一のスリット動作の実行によって、直方体エレメントのチェーンが生成されると同時に、一方のチェーンを他方のチェーンへ差し込めるようにヒンジが部分的にスリットされる。ステップ１１０では、連続製造されたサンドイッチパネルまたはシートが、縦方向にカットされてストリップにされる。ステップ１１１では、サンドイッチパネルのストリップを横方向にスリットして、ヒンジを形成するスリットにおいて被覆スキンの残りの部分により連結された直方体の多角形チェーンを形成する。この同じスリット動作において、スリットは、ヒンジの一部のみを無傷で保つように、ストリップ幅の半分までカットされる。ステップ１１２では、直方体のストリップを折って、直方体を３つ置きに保持しかつ互いに近づけて移動させることにより、多角形による半六角形状のストリップにする。ステップ１１３において、これらのストリップは、一方のストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上に差し込まれるように、互いに差し込まれる。

チェーンを接合して巨視的なハニカム構造を形成するさらなる代替方法も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、エレメント８および８’（図示せず）の合わせ面間に接着剤または糊が使用されてもよく、または超音波溶接が適用されてもよい。接着剤または糊は、接着剤または糊を別個のプロセスステップにおいて塗布しなければならず、また、望ましくない場所に広がる可能性があるという欠点を有する。また、展開する巨視的なハニカムは、糊が硬化するまで所定位置に保持される必要がある。外側の箔１２および１４として好ましいプラスチック材料は、ポリエチレンまたはポリプロピレンであり得るが、これらは、低エネルギー表面に起因して糊付けが容易でない。これを修正するために、コロナ放電またはプラズマ放電によって表面エネルギーを高めることが考えられ得るが、そのためには、さらなるプロセスステップが必要となる。別の方法は、エレメント８および８’の合わせ面間に熱活性の両面粘着テープを用いることである。熱活性の両面テープは、通常の糊または接着剤に関連する問題の多くを解決し、例えば、簡単には移動せず、かつ貼り付けが容易である。

巨視的コアが製造されると、これは、その一方または双方の主表面上の他の箔へ、または、箔またはシートまたは硬質材料層を含むプラスチック、金属または繊維等のシートまたはパネルへ積層されてもよい。これらは何れも、巨視的なコアの１つまたは複数の主表面へ接着または粘着または溶接されてもよい。巨視的なコアのこれらの表面層またはスキンの積層の間、接着剤は、さらに、コアのセル壁を互いに結合してもよい。巨視的なコアの表面層またはスキンが、熱溶着によって積層された複合材料または不織布層を含む熱可塑性シートまたは熱可塑性繊維のような熱可塑性材料であれば、これらもまた、巨視的コアの厚さを較正するために、セルの開口における巨視的コアのセル壁同士を溶着する。この熱積層プロセスの間、巨視的セルの開口における微視的セルは、溶融ポリマーによって完全に閉鎖される可能性もある。後に熱硬化性樹脂系と積層するための巨視的コアを製造するために、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の不織布層を巨視的コアの片側または両側へ追加的な熱可塑性箔と共に、または熱可塑性箔なしに溶接して、樹脂が巨視的セルへもセル壁の微視的セルへも浸透する危険性のない向上した接着を可能にすることができる。また、このような材料は、雨水管理または砂利安定化用途に使用される可能性もある。

ハニカム２０の長さは、追加されるストリップの数に依存し、幅は、ストリップの長さによって決定される。

図２を参照して説明したような本発明の実施形態において、階層型サンドイッチコア２０は、メゾスコピックなセルコアを有するサンドイッチパネルまたはシート材製のセル壁を有する巨視的なハニカムセルを有して形成され、サンドイッチパネルのセル壁は、反復的なＹ字交差の形式で互いに接合し、図３Ｂに示されているように、Ｙ字交差の２つのアームは、単一厚さのセル壁を形成し、１つのアームは、２重の壁厚さを有する。

メゾスコピックなセルコアがセルのハニカムで構成されれば、メゾスコピックなハニカムセルの長手軸は、好ましくは、巨視的なハニカムセルの長手軸に垂直である。

本発明の実施形態による、これらのサンドイッチコアを形成するさらなる方法は、図５に略示されているような平坦な材料シート４０から開始する。図５は、図６に示されているような巨視的なハニカムコアのセル壁を作製するために使用される材料シート４０の断面を示す。シート材４０は、周期格子材料、６面または４面のハニカムセル等のメゾスコピックセル（縦線で示す）のコア３６、または発泡体で構成され、コア３６は、図５に示されているように、各々シート４０の上部および底部に位置決めされる２つの箔３２、３４の間に挟まれている。２つの箔３２、３４は、コアに、適切な任意方法によって、例えば、糊、音波溶接、熱溶融などによって、堅固に、例えば永続的に接続される。箔３２、３４は、その被覆がコアに機械的完全性を提供するに足るものであり、かつ後にヒンジとなる部分を覆うものでもあれば、コアを完全に覆う必要はない。

当初、シート４０は、一体であって、好ましくは、固い、または硬質または半硬質である。シートは、好ましくは、例えばポリエチレン（例えば、高密度または低密度ポリエチレン）またはポリプロピレン、耐衝撃性ポリプロピレンまたはポリアミン等のポリオレフィン、ポリスチロール（ポリスチレン、発泡状のプラスチック材料）、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマー等の高分子材料で作製される。場合により、このような材料は、ＡＳＴＭ法Ｄ７４７、Ｄ７９０、Ｄ６３８またはＤ８８２に従って試験した場合に、２３℃および湿度５０％で、撓み時または引っ張り時の何れにおいても７００ＭＰａを超える弾性係数を有する硬質プラスチックであってもよい（その時点で有効な規格については、ＡＳＴＭ標準定義、第４版、１９７９年、参照）。等価であることが示されている場合には、ＤＩＮ、ＥＮ、ＩＳＯまたはＡＳＴＭ法等の他の規格が使用されてもよい。場合により、このような材料は、Ｄ７４７、Ｄ７９０、Ｄ６３８またはＤ８８２等のＡＳＴＭ法に従って試験した場合に、２３℃および湿度５０％で、撓み時または引っ張り時の何れにおいても７０〜７００ＭＰａ間の弾性係数を有する半硬質プラスチックであってもよい（その時点で有効な規格については、ＡＳＴＭ標準定義、第４版、１９７９年、参照）。等価であることが示されている場合には、ＤＩＮ、ＥＮ、ＩＳＯまたはＡＳＴＭ法等の他の規格が使用されてもよい。概して、引張係数の場合、ＩＳＯ ５２７−１および５２７２と、ＡＳＴＭ Ｄ６３８とが同等であるとされる。曲げ弾性率に関しては、ＩＳＯ １７８ １９９３とＡＳＴＭ Ｄ７９０とが同等であるとされる。さらに、金属箔（例えば、アルミニウム）および複合層（例えば、繊維強化材を含む）も、本発明の範囲に含まれる。シート４０の製造に使用される箔は、何れも、１つまたは幾つかの層、例えばラミネートから作製されてもよい。

次に、シート４０は、他の減法的マシニングによってカットされ、スライスされ、ダイシングされ、測定され、引き切られ、ある角度で、かつ部分的にシート４０の厚さを介して材料が除去されてスリット２１、２３、２５、２７、２９が形成され、ヒンジを形成するためのスリットにおける被覆箔３２および／または３４の残りの部分によって連結された５つまたは６つの四辺形面を有する直方体２２、２４、２６、２８等の凸多面体の多角形チェーンが形成される。例えば、図５、図６および図７ａまたは図７ｂを参照すると、図７Ａおよび図７Ｂに関して先に述べた何れの実施形態の方法１００のステップも、同じくこの実施形態に使用されてもよい。

部分的にカットされたシート４０は、例えば、図５に見られるように垂直に対して約３０°〜４０°、または例えば２５°〜５０°の範囲の角度で２つの平行なスリット２１および２３を有する。スリット２１および２３は、各々、第１の直方体チェーンエレメント２２の左右の境界を形成する。エレメント２２の側面は、平行四辺形の形をしているのに対して、上面および底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。スリット２３は、図６から分かるように底が開いており、即ち、被覆箔３４がカットされている。スリット２３および２５は、エレメント２２に隣接するさらなるチェーンエレメント２４の境界線である。エレメント２４は、側面から見ると三角形の形を有する。これは、矩形である端面および底面を有する。 スリット２５および２７は、エレメント２４に隣接するさらなるチェーンエレメント２６の境界線である。エレメント２６の側面は、平行四辺形の形をしているのに対して、上面および底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。エレメント２６は、スリット２５および２７の傾斜角が、垂直に対してスリット２１および２３とは反対の傾きであるという点で、エレメント２２とは異なる。スリット２７は、上側が開いており、即ち、箔３２がカットされている。スリット２７および２９は、エレメント２６に隣接するさらなるチェーンエレメント２８の境界線である。エレメント２８の側面形状は、三角形であるが、底面および端面は、矩形形状を有する。矩形は、正方形である可能性もある。エレメント２８は、スリット２７および２９の傾斜角が、逆三角形が形成されるように垂直に対してスリット２３および２５とは反対の傾きであるという点で、エレメント２４とは異なる。スリット２９は、上側が開いており、即ち、シート３２がカットされている。

上述のプロセスは、シート４０を部分的にスリットすることを含んでいるが、シートに完全なスリットを入れ、次に各ヒンジ位置で接着箔によりエレメント同士を接合して連節チェーンを再現することにより、同じエレメントチェーンを達成することができる。

この実施形態のこれまでのプロセスでは、６つの四辺形面を有するヒンジによって連結された直方体エレメント等の比較的硬い、または半硬質の凸多面体のシーケンスが生成されていて、これにより、ヒンジを形成する１つのエレメントと次のエレメントとの連結点は、（図５に示されているような意味で）エレメントの上から下へと交互する。これにより、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、エレメントのチェーンを「Ｖ」形へと回転させる、または折ることができる。図６Ａは、スリット２１’、２３’、２５’、２７’、２９’を伴うエレメント２２’、２４’、２６’および２８’を示す。より長いチェーンでは、Ｖ形が繰り返される。

次に、図６Ａおよび図６Ｂに示されているような２つの「Ｖ」形チェーンが互いに差し込まれ、図６Ｃに示されているような巨視的なハニカム構造体６０が形成される。

構造体６０の端は、何れも、図６Ａまたは図６Ｄに示されているチェーンを構造体４０の各々の端部へ差し込むことによって拡張可能である。差込み手順を説明すると、図６Ａのスリット２７および２９により形成されるヒンジは、図３Ａに示すように、底からヒンジの高さの約５０％まで部分的にスリットされてスリット２７および２９が形成されるのに対して、図６Ｂにおけるヒンジ２７’および２９’は、図３Ａに示されているように上から下にスリットされてスリット２７’および２９’が形成される。これにより、２つのチェーン４０および４０’を互いに差し込むことができる。これらのストリップは、一方のストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上に差し込まれるように、互いに差し込まれる。

また、本発明は、本発明の実施形態の何れかによるハニカムの製造方法および製造機器、および特に、図７Ａまたは図７Ｂの方法も含む。

図４のシート１０または図５のシート４０を製造するための機器は、図４のシート１０または図５のシート４０を切断機器（図示せず）へ案内するためのガイドで構成される。図８を参照すると、本発明の実施形態によるこの切断機器５０は、図４の１、３、５など、および図５の２１、２３、２５などのスリットを生成するために、ツールホルダ５８に第１のナイフ５１を保持したストリップ１５を厚さ方向にスリットするための１つまたは複数のスリットツールを含む。これを行うために、ナイフは、角度θおよびθ’で傾けられる。これらの角度は、例えば２５°〜５０°の範囲内であって、好ましくは約３０°〜４０°である。 図８を参照すると、第１のナイフにより生成されるストリップヒンジの幅を約半分までスリットする（即ち、ストリップの幅の半分を完全に切断する）ために、第２のナイフ５２がツールホルダ５８内に保持されて設けられる。これを達成するために、第２のナイフ５２は、第１のナイフ５１よりも低いレベルまでカットする。これらのナイフは、例えば、カミソリ刃ナイフの厚さであり得るような０．１ｍｍから、より丈夫な材料向けの厚さ１〜３ｍｍである頑丈なナイフまでの厚さを有してもよい。

図８は、幾つかのストリップ１５を厚さ方向にスリットするための複数の第１のナイフ５１と、ストリップの幅半分を完全にカットするための複数の第２のナイフ５２とを有するスリットツールを示す。これを達成するために、第２のナイフ５２は、第１のナイフ５１よりも低いレベルまでカットする。

スリットツールには、振動子、即ち揺動運動を生み出すための手段も装備されるが、代わりに回転ナイフを用いることもできる。離隔された平行する各ストリップを１組のナイフでスリットすることにより、揺動運動のための小さい振幅を有する二次ナイフ５２によって同時にストリップ幅の半分を完全に切断することができる。巨視的なハニカムコアの厚さに等しい、単なる１つのストリップの幅の小さな振幅は、迅速なスリット動作を可能にする。これらのナイフは、例えば、カミソリ刃ナイフの厚さであり得るような０．１ｍｍから、より丈夫な材料向けの厚さ１〜３ｍｍである頑丈なナイフまでの厚さを有してもよい。

図９を参照すると、１つのツールにおいて、ストリップの長さ方向に沿って配置される幾つかのナイフペアを用いることができる。これにより、１回の作業で、ストリップ１５の所定の長さに渡って複数のスリットを入れることができる。ストリップ内の下側および上側のスリットは、同じ動作（同じ側からのスリット用）または反対側からの動作（反対側からのスリット用）の何れかによる同じ動作で作ることができる。図９および図１１に示されているように、ナイフ５１および５２の位置、即ち距離「ａ」は、好ましくは、隣接するナイフ間またはナイフセット間の距離に対して調整可能にされる。また、角度θ及びθ’（図９参照）も、好ましくは調整可能にされる。

ナイフは、好ましくは、第１のナイフの刃先がストリップを抜けても、第２のナイフの端がまだ完全にストリップ内にあるような、十分な長さである。これにより、ナイフをストリップから安全に引き戻すことができる（図１０）。これらのナイフは、例えば、カミソリ刃ナイフの厚さであり得るような０．１ｍｍから、より丈夫な材料向けの厚さ１〜３ｍｍである頑丈なナイフまでの厚さを有してもよい。

ナイフ５１および／または５２は、何れも、静的、回転式または揺動式のナイフであってもよい。ストリップ１５のカットにより、５つまたは６つの四辺形面を有する、ヒンジによって連結された直方体等の凸多面体のチェーンが生じる。

この機器はさらに、５つまたは６つの四辺形面を有する、台形面を有する直方体等の類似する凸多面体（３つおきの、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体）が、次に、１つの線上にありながら互いに近づいて動くように適合化される。この動きにより、ヒンジが開いて、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体が、例えば半六角形パターンまたはジグザグパターンの多角形チェーンを形成する。１つのライン内に留まる、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の各凸多面体間の距離は、等しく、例えば約７５％まで縮小される必要がある。

図１１を参照すると、グリップ５４、回転点５５および可動アーム５６を有する機構を用いて、多角形チェーンのストリップ１５が折られ、かつ、５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体が、第１および第２のストリップ１５を互いに差し込むことが可能であるように位置合わせされる。１つのストリップのヒンジ内のスリットは、第２のストリップのヒンジの無傷部分の上へ移動され、これと揃えられる。第２のストリップは、これにより、既に巨視的なハニカムの一部であり、こうして位置合わせされる。

既に巨視的なハニカムの一部となっているこれらのストリップは、直方体がヒンジに正しく嵌まっていることにより、正しく位置合わせされた状態にある。折り畳み機構５４、５５、５６は、図１１に略示されているように蛇腹風に圧潰し、図２Ａの折り畳まれた「Ｗ」形、または図６Ａの「Ｖ」形を形成する。５つまたは６つの四辺形面を有する直方体等の凸多面体の僅かな傾動は、スロットの発見を容易にするのに役立つ。この機器は、図３Ａに略示されているように、一方のストリップの半分カットされているスリットが、他方のストリップの関連するヒンジ箔のカットされていない部分である残りの半分の上へスライドするように、第２のストリップを第１のストリップ上へ下降させるためのアクチュエータを含む。

ストリップの長さは、最終的な階層的ハニカムコアの幅を画定する。したがって、セル壁を形成する連続製造されたサンドイッチパネル材の製造幅は、巨視的なハニカムコアのサイズを限定しない。幅の広い階層的ハニカムを製造する場合、本機器は、各ヒンジの正確な位置を保証するために、最後のストリップを次のストリップが差し込まれるまで保持してもよい。この場合は、図１２に略示されているように、両側の機構およびグリップによるストリップの上下からの交互的な差込みを用いることができる。

ストリップの連続的な差込みは、本発明の何れかの実施形態による階層的なハニカムが、より小さい幅で連続製造され得るサンドイッチパネルのセル壁材の製造方向に対して垂直に、大きな幅で移動されるエンドレスな連続ウェブとして製造されることを可能にする。本発明の実施形態の何れかに従って熱可塑性箔からの熱可塑性のサンドイッチセル壁材から製造されるコアは、コアの少なくとも１つの主表面にカバーシートを積層することによって、インラインでさらに加工されてもよい。カバーシートは、二次の階層的ハニカム・サンドイッチ・パネルを作成するために、１つまたは複数の巨視的な熱可塑性スキン、または金属、繊維、木材、プラスチックまたは複合層であってもよい。

例えば、ポリプロピレン箔からのポリプロピレンサンドイッチセル壁材から製造される階層的ハニカム等の、本発明の実施形態の何れかによる、プラスチック箔から製造される階層的ハニカムは、巨視的なスキン層の接着を容易にするために、ＰＥＴ不織布層等の１つまたは複数のカバー層を積層することによってさらに加工されてもよい。積層の間、セル壁の上部は、セル壁が互いに溶接されかつ僅かに小さい厚さに較正されるように、溶融状態まで加熱されてもよい。セル壁の厚さが厚いほど、従来のハニカムコアに比べてスキンの接着を容易にすることができる。

構造体２０の端は、何れも、図２Ａまたは図２Ｂに示されているチェーンを構造体２０の各々の端部へ差し込むことによって拡張可能である。差込み手順を説明すると、図２Ａのスリット７および９により形成されるヒンジは、図３Ａに示すように、底からヒンジの高さの約５０％までスリットされ、即ち、ヒンジのスリットは、チェーンから断絶されるほど完全なものではなく、（図３Ａに示されている）半分のスリット１７および１９が形成されるのに対して、図２Ｂにおけるヒンジ７’および９’は、図３Ａに示されているように上から下にスリットされて（図３Ａに示されている）スリット１７’および１９’が形成される。例えば、図７Ａを参照すると、ステップ１０４では、成形されたストリップをナイフブレードに押し入れることによって、ヒンジの一部分だけは損なわれないように、第２の横方向スリッティングを実行することができる。これにより、２つのチェーン１０および１０’を互いに差し込むことができ、図２Ａに示されているチェーンと図２Ｂに示されているチェーンとの間の共通するセル壁は、エレメント８および８’の２重の厚さになる。例えば、図７Ａを参照すると、ステップ１０５において、これらのストリップは、一方のストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上に差し込まれるように、互いに差し込まれる。

構造体６０の端は、何れも、図６Ａまたは図６Ｂに示されているチェーンを構造体４０の各々の端部へ差し込むことによって拡張可能である。差込み手順を説明すると、図６Ａのスリット２７および２９により形成されるヒンジは、図３Ａに示すように、底からヒンジの高さの約５０％まで部分的にスリットされてスリット２７および２９が形成されるのに対して、図６Ｂにおけるヒンジ２７’および２９’は、図３Ａに示されているように上から下にスリットされてスリット２７’および２９’が形成される。これにより、２つのチェーン４０および４０’を互いに差し込むことができる。これらのストリップは、一方のストリップのヒンジ内のスリットが第２のストリップのヒンジの無傷部分の上に差し込まれるように、互いに差し込まれる。

Claims (46)

1. 周期格子材料を有するハニカム形式の階層型サンドイッチコアを、各々がメゾスコピックセルを有するコアの両側に箔を有する複数のシートから製造する方法であって、
   ヒンジを形成するために前記箔の残りの部分によって連結される、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントのチェーンを形成するために、前記シートをスリットし、かつ、選択されるヒンジ内にスリットおよび無傷の箔片を形成するために、第１および第２のチェーンの前記選択されるヒンジを部分的にスリットすることと、
   前記第１のチェーンの前記選択されるヒンジ内の前記スリットを前記第２のチェーンのヒンジの前記無傷の箔片の上にスライドさせることによって、前記第１のチェーンを前記第２のチェーンへ差し込むことと、
   さらなるチェーンについても前記スリットおよび差込みステップを繰り返し、巨視的なハニカムセルを形成すること、を含む方法。
2. 前記メゾスコピックセルは、プラスチック発泡体またはメゾスコピックなハニカム構造体または発泡体で満たされたメゾスコピックなハニカム構造体の何れかである、請求項１に記載の方法。
3. 前記メゾスコピックなハニカム構造体は、セルを有し、かつ前記メゾスコピックなハニカム構造体の前記セルの長手軸は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して直角である、請求項２に記載の方法。
4. ５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの第１のチェーン、および、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの第２のチェーンは、折られて「Ｗ」または「Ｖ」形の構造体を形成し、かつ折られた前記第１のチェーンは、折られた前記第２のチェーンの上に差し込まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記巨視的なハニカム構造体のセル壁は、３つのアームを有する反復性のＹ字交差から形成され、２つのアームは、前記巨視的なハニカム構造体の単一厚さのセル壁を形成する単一の厚さを有し、かつ１つのアームは、前記巨視的なハニカム構造体の２重の厚さのセル壁を形成する２重の壁厚さを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記巨視的なハニカム構造体のセル壁および／または前記メゾスコピックなハニカム構造体のセル壁は、１つまたは複数の箔から構築される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記箔は、高分子箔、金属箔、類似または異なる物質のラミネート、繊維質の中身を有する箔、ポリオレフィン、高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンまたはポリプロピレンまたはポリアミン、ポリスチレン、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマー製の箔の単体または混合物である、請求項６に記載の方法。
8. 直方体チェーンエレメントは、５つまたは６つの四辺形面を有する隣接する凸多面体エレメント間にヒンジを形成する連続的な接続箔によって連結され、または、前記チェーンエレメントは、ヒンジ位置にまたがるテープによって連結される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記巨視的なハニカム構造体は、六角形または矩形形状のセル壁を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記六角形または矩形は、セル壁および４つまたは６つのノードでそれぞれ形成され、ノードは、インターロック式フォームフィット・ノードである、請求項９に記載の方法。
11. 巨視的ハニカム形式の階層型サンドイッチコアを有し、かつ周期格子材料を有するパネルであって、前記サンドイッチコアは、メゾスコピックなセル構造体で製造されるセル壁を有するセルを形成する巨視的な周期格子材料を含み、前記階層型サンドイッチコアは、接続箔により連結される５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である交互するエレメントのチェーンを含み、第１のチェーンは、第２のチェーンの上に差し込まれて前記巨視的なハニカムを形成し、前記第１のチェーンは、前記第２のチェーンの相手方を形成する、パネル。
12. 前記メゾスコピックなセル構造体は、発泡体で製造され、または周期格子材料から製造され、または発泡体で満たされる周期格子材料から製造される、請求項１１に記載のパネル。
13. 前記メゾスコピックなハニカム構造体は、セルを有し、かつ前記メゾスコピックなハニカム構造体の前記セルの長手軸は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して直角である、請求項１２に記載のパネル。
14. ５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの第１のチェーン、および、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの第２のチェーンは、「Ｗ」または「Ｖ」形の構造体の形式であり、かつ折られた前記第１のチェーンは、折られた前記第２のチェーンの上に差し込まれる、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のパネル。
15. 前記巨視的なハニカム構造体のセル壁は、３つのアームを有する反復性のＹ字交差から形成され、２つのアームは、前記巨視的なハニカム構造体の単一厚さのセル壁を形成する単一の厚さを有し、かつ１つのアームは、前記巨視的なハニカム構造体の２重の厚さのセル壁を形成する２重の壁厚さを有する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のパネル。
16. 前記巨視的なハニカム構造体のセル壁および／または前記メゾスコピックなハニカム構造体のセル壁は、１つまたは複数の箔から構築される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のパネル。
17. 前記箔は、高分子箔、金属箔、類似または異なる物質のラミネート、繊維質の中身を有する箔、ポリオレフィン、高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンまたはポリプロピレンまたはポリアミン、ポリスチレン、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマー製の箔の単体または混合物である、請求項１６に記載のパネル。
18. ５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるチェーンエレメントは、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である隣接するエレメント間にヒンジを形成する連続的な接続箔によって連結され、または、前記チェーンエレメントは、ヒンジ位置にまたがるテープによって連結される、請求項１１から１７のいずれか一項に記載のパネル。
19. 前記巨視的なハニカム構造体は、六角形または矩形形状のセル壁を有する、請求項１１から１８のいずれか一項に記載のパネル。
20. 前記六角形または矩形は、セル壁および４つまたは６つのノードでそれぞれ形成され、ノードは、インターロック式フォームフィット・ノードである、請求項１９に記載のパネル。
21. メゾスコピックなセル構造体で製造されるセル壁を有する巨視的なハニカム構造体で構成されるサンドイッチコアを有するパネルであって、前記パネルは、３方に尖った「Ｙ」形状の反復的な機械的かつ構造的モチーフを有し、前記Ｙ形状の各アームは、前記巨視的なハニカム構造体のセルの壁の一部を形成し、前記Ｙ形状のうちの１つのアームは、Ｙ字交差の中心位置に２重の壁厚さを有し、４つの壁エレメントのペアの表面は、インターロック式フォームフィット・ノードを生成するように互いに当接する、パネル。
22. 前記メゾスコピックなセル構造体は、発泡体で製造され、または周期格子材料から製造され、または発泡体で満たされる周期格子材料から製造される、請求項２１に記載のパネル。
23. 前記メゾスコピックなハニカム構造体は、セルを有し、かつ前記メゾスコピックなハニカム構造体の前記セルの長手軸は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して直角である、請求項２１または２２に記載のパネル。
24. 前記巨視的なハニカム構造体のセル壁および／または前記メゾスコピックなハニカム構造体のセル壁は、１つまたは複数の箔から構築される、請求項２１から２３のいずれか一項に記載のパネル。
25. 前記箔は、高分子箔、金属箔、類似または異なる物質のラミネート、繊維質の中身を有する箔、ポリオレフィン、高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンまたはポリプロピレンまたはポリアミン、ポリスチレン、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマー製の箔の単体または混合物である、請求項２４に記載のパネル。
26. 前記壁エレメントは、隣接する壁エレメント間のヒンジを形成する連続的な接続箔によって連結され、または、前記壁エレメントは、ヒンジ位置にまたがるテープによって連結される、請求項２１から２５のいずれか一項に記載のパネル。
27. 前記巨視的なハニカム構造体は、六角形または矩形形状のセル壁を有する、請求項２１から２６のいずれか一項に記載のパネル。
28. 前記六角形または矩形は、セル壁および４つまたは６つのノードでそれぞれ形成され、ノードは、インターロック式フォームフィット・ノードである、請求項２７に記載のパネル。
29. 前記壁エレメントは、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの折られた第１のチェーン、および、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの折られた第２のチェーンから、「Ｗ」または「Ｖ」形の構造体形式で形成され、かつ折られた前記第１のチェーンは、折られた前記第２のチェーンの上に差し込まれる、請求項２１から２８のいずれか一項に記載のパネル。
30. 巨視的なハニカムセル構造体と、サンドイッチパネルから製造されるセル壁とを有する階層型サンドイッチコアであって、
    メゾスコピックなセル構造体を有するコアの両側にスキンを有するサンドイッチパネル材のストリップを備え、
    前記ストリップは、ヒンジを形成するためのスリットにおいて前記サンドイッチパネル材の残りの部分によって連結される５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの多角形チェーンを形成するために折り広げられる第１のスリットを有し、前記ストリップは、前記ヒンジの一部のみが無傷に保たれるように第２のスリットを有し、第１のストリップのヒンジは、第２のストリップのヒンジに差し込まれて前記階層型サンドイッチコアが形成される、階層型サンドイッチコア。
31. 前記メゾスコピックなセル構造体は、発泡体で製造され、または周期格子材料から製造され、または発泡体で満たされる周期格子材料から製造される、請求項３０に記載の階層型サンドイッチコア。
32. 前記メゾスコピックなハニカム構造体は、セルを有し、かつ前記メゾスコピックなハニカム構造体の前記セルの長手軸は、巨視的なハニカム構造体のセルの長手軸に対して直角である、請求項３０または３１に記載の階層型サンドイッチコア。
33. 前記巨視的なハニカム構造体のセル壁および／または前記メゾスコピックなハニカム構造体のセル壁は、１つまたは複数の箔から構築される、請求項３０から３２のいずれか一項に記載の階層型サンドイッチコア。
34. 前記箔は、高分子箔、金属箔、類似または異なる物質のラミネート、繊維質の中身を有する箔、ポリオレフィン、高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンまたはポリプロピレンまたはポリアミン、ポリスチレン、ポリカーボネートまたは他の熱可塑性ポリマー製の箔の単体または混合物である、請求項３３に記載の階層型サンドイッチコア。
35. ５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である前記エレメントは、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である隣接するエレメント間にヒンジを形成する連続的な接続箔によって連結され、または、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である前記エレメントは、ヒンジ位置にまたがるテープによって連結される、請求項３０から３４のいずれか一項に記載の階層型サンドイッチコア。
36. 前記巨視的なハニカム構造体は、六角形または矩形形状のセル壁を有する、請求項３０から３５のいずれか一項に記載の階層型サンドイッチコア。
37. 前記六角形または矩形は、セル壁および４つまたは６つのノードでそれぞれ形成され、ノードは、インターロック式フォームフィット・ノードである、請求項３６に記載の階層型サンドイッチコア。
38. ５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である前記エレメントは、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの折られた第１のチェーン、および、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントの折られた第２のチェーンから、「Ｗ」または「Ｖ」形の構造体形式で形成され、かつ折られた前記第１のチェーンは、折られた前記第２のチェーンの上に差し込まれる、請求項３０から３７のいずれか一項に記載の階層型サンドイッチコア。
39. 前記階層型サンドイッチコアの少なくとも１つの主表面へ貼り付けられるカバーシートをさらに含む、請求項３０から３８のいずれか一項に記載の階層型サンドイッチコア。
40. メゾスコピックセルを有するコアの両側に箔を有するシートから、サンドイッチコアを有するパネルを製造するための機器であって、
    ヒンジを形成するための前記箔の残りの部分によって連結される５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体であるエレメントのチェーンを形成するために前記シートをスリットし、選択されたヒンジ内にスリットおよび無傷の箔片を形成するために第１および第２のチェーンの前記選択されたヒンジを部分的にスリットするための切削工具と、
    前記第１のチェーンおよび前記第２のチェーンを保持し、これらを反復的な「Ｗ」または「Ｖ」形に折るためと、前記第１のチェーンの前記選択された前記ヒンジ内の前記スリットを前記第２のチェーンのヒンジの前記無傷の箔片の上にスライドさせることによって、前記第１のチェーンを前記第２のチェーンに揃えて差し込むための保持差込み用アクチュエータとを備える、機器。
41. 前記切削工具は、幾つかのストリップを厚さ方向にスリットするための複数の第１のナイフと、前記ストリップの幅半分を完全にカットするための複数の第２のナイフとを有する、請求項４０に記載の機器。
42. 切削工具には、前記第１および／または第２のナイフの揺動運動を生み出すためのオシレータが設けられる、請求項４１に記載の機器。
43. 前記切削工具は、回転ナイフを有する、請求項４０または４１に記載の機器。
44. 前記切削工具は、前記ストリップの各々を１組のナイフで部分的にスリットし、かつ同時に、前記ストリップの各々を別の組のナイフで前記ストリップの幅半分を完全にスリットするように適合される、請求項４０に記載の機器。
45. 前記保持差込み用アクチュエータは、２つのシートを把持する手段と、各チェーンの、５つまたは６つの四辺形面を有する凸多面体である３つおきのエレメントを移動させて互いに近づけてヒンジを開くための手段とを備える、請求項４０から４４のいずれか一項に記載の機器。
46. 前記保持差込み用アクチュエータは、前記チェーンを折りかつ前記チェーンを差込み用に位置合わせするための回転点および可動アームを含む、請求項４５に記載の機器。