JP2022111979A - ハニカムパネルの製造方法及びハニカムパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】板状部材とコア部材との接合強度を高めることができるハニカムパネルの製造方法を提供する。【解決手段】ハニカムパネルの製造方法は、板状部材1と、ハニカム構造を有するコア部材2と、接着材料3とを用いるハニカムパネルの製造方法であって、前記板状部材の表面と前記コア部材の表面との間に前記接着材料を配置して、前記板状部材と前記コア部材と前記接着材料とを備える構造体を得る配置工程と、前記構造体を加熱する加熱工程とを備え、前記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、前記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む。【選択図】図4
Description
本発明は、ハニカムパネルの製造方法に関する。また、本発明は、ハニカムパネルに関する。
ハニカム構造を有するコア部材と、上記コア部材の両面を覆う一対の板状部材とを備えるハニカムパネルが知られている。ハニカム構造を有するコア部材を用いることにより、ハニカムパネルの強度を高めつつ、軽量化を図ることができる。
下記の特許文献1には、互いに反対側の第一及び第二の表面を有する内側のコア材料と、上記第一及び第二の表面にそれぞれ接合された第一及び第二の表面シートとを備える構造用パネルが開示されている。この構造用パネルは、上記コア材料の第一の表面とそれに対応する表面シートとの間に挟まれている開放構造シートを含み、かつ200gsm未満の接着剤を含む。
ハニカムパネルは、一対の板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料とを用いて製造されている。例えば、ハニカムパネルは、板状部材とコア部材との間に接着材料を配置した後、加熱して、板状部材に含まれる樹脂と、コア部材に含まれる樹脂と、接着材料に含まれる樹脂とを一体化させて接合することによって製造されている。
しかしながら、コア部材は複数の貫通穴を有するため、コア部材と板状部材との接着面積を大きくすることは困難であり、従って、板状部材とコア部材との接合強度を高めることは困難である。
本発明の目的は、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができるハニカムパネルの製造方法を提供することである。また、本発明の目的は、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができるハニカムパネルを提供することである。
本発明の広い局面によれば、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料とを用いるハニカムパネルの製造方法であって、前記板状部材の表面と前記コア部材の表面との間に前記接着材料を配置して、前記板状部材と前記コア部材と前記接着材料とを備える構造体を得る配置工程と、前記構造体を加熱する加熱工程とを備え、前記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、前記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む、ハニカムパネルの製造方法が提供される。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法のある特定の局面では、前記接着材料が、熱可塑性樹脂シートである。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法のある特定の局面では、前記接着材料が、熱収縮性を有する熱可塑性樹脂シートである。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法のある特定の局面では、前記熱可塑性樹脂シートが、前記熱可塑性樹脂シートの厚み方向に、前記熱可塑性樹脂シートを貫通する不連続部を複数有する。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法のある特定の局面では、前記コア部材が有する複数の貫通穴はそれぞれ、平面視にて、六角形状を有し、前記熱可塑性樹脂シートの前記不連続部はそれぞれ、平面視にて、アスタリスク形状を有し、前記配置工程において、前記アスタリスク形状が、前記六角形状の内側に位置するように、かつ、前記アスタリスク形状の中心から各先端に向かう方向と、前記六角形状の中心から各頂点に向かう方向とを一致させるように、前記コア部材の表面上に前記熱可塑性樹脂シートを配置する。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法のある特定の局面では、前記コア部材が、熱可塑性樹脂を含む。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法のある特定の局面では、前記板状部材に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記接着材料に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記コア部材に含まれる前記熱可塑性樹脂とが、同じ種類の熱可塑性樹脂である。
本発明の広い局面によれば、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料により形成された接着部とを備え、前記接着部が、前記板状部材と前記コア部材との間に配置されており、かつ、前記コア部材の内壁面上に配置されており、前記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、前記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む、ハニカムパネルが提供される。
本発明に係るハニカムパネルのある特定の局面では、前記コア部材が、熱可塑性樹脂を含む。
本発明に係るハニカムパネルのある特定の局面では、前記板状部材に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記接着材料に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記コア部材に含まれる前記熱可塑性樹脂とが、同じ種類の熱可塑性樹脂である。
本発明に係るハニカムパネルのある特定の局面では、前記板状部材に含まれる前記繊維強化プラスチックが、炭素繊維強化プラスチックである。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法は、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料とを用いるハニカムパネルの製造方法である。本発明に係るハニカムパネルの製造方法は、上記板状部材の表面と上記コア部材の表面との間に上記接着材料を配置して、上記板状部材と上記コア部材と上記接着材料とを備える構造体を得る配置工程と、上記構造体を加熱する加熱工程とを備える。本発明に係るハニカムパネルの製造方法では、上記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、上記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む。本発明に係るハニカムパネルの製造方法では、上記の構成が備えられているので、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
本発明に係るハニカムパネルは、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料により形成された接着部とを備え、上記接着部が、上記板状部材と上記コア部材との間に配置されており、かつ、上記コア部材の内壁面上に配置されている。本発明に係るハニカムパネルでは、上記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、上記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む。本発明に係るハニカムパネルでは、上記の構成が備えられているので、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
(ハニカムパネルの製造方法及びハニカムパネル)
本発明に係るハニカムパネルの製造方法は、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料とを用いるハニカムパネルの製造方法である。本発明に係るハニカムパネルの製造方法は、上記板状部材の表面と上記コア部材の表面との間に上記接着材料を配置して、上記板状部材と上記コア部材と上記接着材料とを備える構造体を得る配置工程と、上記構造体を加熱する加熱工程とを備える。本発明に係るハニカムパネルの製造方法では、上記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、上記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法は、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料とを用いるハニカムパネルの製造方法である。本発明に係るハニカムパネルの製造方法は、上記板状部材の表面と上記コア部材の表面との間に上記接着材料を配置して、上記板状部材と上記コア部材と上記接着材料とを備える構造体を得る配置工程と、上記構造体を加熱する加熱工程とを備える。本発明に係るハニカムパネルの製造方法では、上記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、上記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む。
本発明に係るハニカムパネルは、板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料により形成された接着部とを備え、上記接着部が、上記板状部材と上記コア部材との間に配置されており、かつ、上記コア部材の内壁面上に配置されている。本発明に係るハニカムパネルでは、上記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、上記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む。
本発明に係るハニカムパネルの製造方法及びハニカムパネルでは、上記の構成が備えられているので、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
本発明において、ハニカム構造は、正六角形又は正六角柱が並んだ構造に限定されず、六角形又は六角柱が並んだ構造であってもよい。ハニカム構造は、六角形又は六角柱が隙間なく並んだ構造であることが好ましい。六角形又は六角柱は、正六角形又は正六角柱であってもよく、正六角形又は正六角柱でなくてもよい。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。なお、以下の図面において、大きさ、厚み及び形状等は、図示の便宜上、実際の大きさ、厚み及び形状等と異なる場合がある。
図1は、本発明で使用可能な板状部材の一例を模式的に示す斜視図である。図2は、本発明で使用可能なコア部材の一例を模式的に示す斜視図である。図3は、本発明で使用可能な接着材料である熱可塑性樹脂シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図1の板状部材1は、第1の表面(第1の主面)と第2の表面(第2の主面)とを有する。第1の表面と第2の表面とは互いに対向する表面である。板状部材1は、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含む。
図2のコア部材2は、ハニカム構造を有する。コア部材2は、第1の表面2aと第2の表面2bとを有する。第1の表面2aと第2の表面2bとは互いに対向する表面である。コア部材2は、第1の表面2aと第2の表面2bとを貫通する貫通穴2cを複数有する。図2では、80個の貫通穴2cが図示されている。貫通穴2cはそれぞれ、六角柱状を有する。貫通穴2cはそれぞれ、平面視にて、六角形状を有する。貫通穴2cは、コア部材2の内壁面2dにより形成されている。貫通穴2cはそれぞれ、平面視にて、内壁面2dによって形成される六角形状を有する。
図3の接着材料である熱可塑性樹脂シート3は、熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂シート3は、第1の表面(第1の主面)と第2の表面(第2の主面)とを有する。第1の表面と第2の表面とは互いに対向する表面である。熱可塑性樹脂シート3は、熱収縮性を有する。熱可塑性樹脂シート3は、加熱によって収縮する。熱可塑性樹脂シート3は、熱可塑性樹脂シート3の厚み方向(第1の表面と第2の表面とを結ぶ方向)に、熱可塑性樹脂シート3を貫通する不連続部31を複数有する。図3では、80個の不連続部31が図示されている。不連続部31はそれぞれ、平面視にて、アスタリスク形状を有する。不連続部31は、アスタリスク形状を有する切れ目である。
図4は、本発明の一実施形態に係るハニカムパネルの製造方法を説明するための模式図である。
[配置工程]
板状部材1の表面とコア部材2の表面との間に、熱可塑性樹脂シート3を配置して、板状部材1とコア部材2と熱可塑性樹脂シート3とを備える構造体を得る。上記構造体は、板状部材1(第1の板状部材)と、熱可塑性樹脂シート3(第1の熱可塑性樹脂シート)と、コア部材2と、熱可塑性樹脂シート3(第2の熱可塑性樹脂シート)と、板状部材1(第2の板状部材)とをこの順に配置することにより得ることができる。
板状部材1の表面とコア部材2の表面との間に、熱可塑性樹脂シート3を配置して、板状部材1とコア部材2と熱可塑性樹脂シート3とを備える構造体を得る。上記構造体は、板状部材1(第1の板状部材)と、熱可塑性樹脂シート3(第1の熱可塑性樹脂シート)と、コア部材2と、熱可塑性樹脂シート3(第2の熱可塑性樹脂シート)と、板状部材1(第2の板状部材)とをこの順に配置することにより得ることができる。
図5は、コア部材と熱可塑性樹脂シートとの配置方法を説明するための平面図である。図5では、熱可塑性樹脂シート側から見た平面図が示されており、コア部材は点線で示されている。
図5に示すように、コア部材2の表面上に熱可塑性樹脂シート3を配置する際、不連続部31のアスタリスク形状が、コア部材2の貫通穴2cにより形成された六角形状の内側に位置するように、かつ、アスタリスク形状の中心から各先端に向かう方向と、六角形状の中心から各頂点に向かう方向とを一致させる。なお、コア部材2の貫通穴2cにより形成された六角形状とは、より具体的には、内壁面2dによって形成される六角形状である。
[加熱工程]
次いで、得られた構造体を加熱する。上記構造体を加熱することにより、熱可塑性樹脂シート3に含まれる熱可塑性樹脂が溶融し、また、板状部材1に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。そのため、板状部材1と熱可塑性樹脂シート3とが、溶融した熱可塑性樹脂を介して一体化する。上記構造体を加熱する際に、加熱プレス機を用いることが好ましい。上記構造体を加熱する際に、加熱と同時に加圧することが好ましい。
次いで、得られた構造体を加熱する。上記構造体を加熱することにより、熱可塑性樹脂シート3に含まれる熱可塑性樹脂が溶融し、また、板状部材1に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。そのため、板状部材1と熱可塑性樹脂シート3とが、溶融した熱可塑性樹脂を介して一体化する。上記構造体を加熱する際に、加熱プレス機を用いることが好ましい。上記構造体を加熱する際に、加熱と同時に加圧することが好ましい。
また、コア部材2が熱可塑性樹脂を含む場合には、上記構造体を加熱することにより、コア部材2に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。この場合には、コア部材2と熱可塑性樹脂シート3とが、溶融した熱可塑性樹脂を介して一体化する。また、コア部材2が熱可塑性樹脂を含む場合には、加熱プレス機を用いて、上記構造体を加熱と同時に加圧することにより、コア部材2に含まれる熱可塑性樹脂が溶融することが好ましい。
また、構造体を加熱することにより、熱可塑性樹脂シート3が収縮する。配置工程において、図5に示すように、所定の位置関係でコア部材2と熱可塑性樹脂シート3とを配置することにより、加熱工程時に、熱可塑性樹脂シート3が不連続部31を起点として良好に収縮する。収縮した熱可塑性樹脂シート3は、コア部材2の貫通穴2cの内壁面2d及び板状部材1に接着する。また、加熱プレス機を用いて、構造体を加熱と同時に加圧することにより、熱可塑性樹脂シート3が収縮することが好ましい。
そのため、板状部材1とコア部材2とが、大面積にて、熱可塑性樹脂シート3により接着され、その結果、得られるハニカムパネルの板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
上記加熱工程では、構造体の厚み方向の両側から加熱することが好ましい。
上記加熱工程における加熱温度は、用いる熱可塑性樹脂の種類等により適宜調整される。例えば熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂を用いる場合、上記加熱工程における加熱温度は、好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下である。上記加熱温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱可塑性樹脂を良好に溶融させることができ、また、熱可塑性樹脂シートを良好に収縮させることができる。
上記加熱工程における加熱時間は、用いる熱可塑性樹脂の種類及び用いる板状部材の厚み等により適宜調整される。例えば熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂を用いかつ厚み0.5mmの板状部材を用いる場合、上記加熱工程における加熱時間は、好ましくは1分以上、より好ましくは1.5分以上、好ましくは3分以下、より好ましくは2分以下である。上記加熱時間が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱可塑性樹脂を良好に溶融させることができ、また、熱可塑性樹脂シートを良好に収縮させることができる。また、上記加熱時間が上記下限以上及び上記上限以下であると、コア部材自体の熱による変形を抑えることができる。
図6は、本発明の一実施形態に係るハニカムパネルを模式的に示す拡大断面図である。図6は、上記ハニカムパネルの製造方法により得られたハニカムパネルである。図6は、ハニカムパネルの厚み方向に沿う断面図である。図6では、ハニカムパネルを構成するコア部材における2つの貫通穴部分が拡大して示されている。
ハニカムパネル5は、板状部材1と、コア部材2と、熱可塑性樹脂シートにより形成された接着部30とを備える。接着部30は、熱可塑性樹脂シートに由来する部分である。接着部30は、板状部材1とコア部材2との間に配置されており、かつ、コア部材2の内壁面2d上に配置されている。コア部材2の内壁面2d上に配置されている接着部30は、内壁面2dに沿って配置されている。コア部材2の内壁面2d上に配置されている接着部30は、コア部材2の面方向に延びている。接着部30は、板状部材1とコア部材2との間以外の板状部材1の表面上にも配置されている。板状部材1とコア部材2との間に配置された接着部30部分は、板状部材1とコア部材2との間以外の板状部材1の表面上に配置された接着部30部分に連なっている。また、コア部材2の内壁面2d上に配置された接着部30部分は、板状部材1とコア部材2との間以外の板状部材1の表面上に配置された接着部30部分に連なっている。接着部30全体によって、コア部材2の端部が、端面から両側面にわたって覆われている。コア部材2の内壁面2d上に配置されている接着部30は、該接着部30により接着されている板状部材1から離れるにつれて、厚みが小さくなっている。接着部30は、コア部材2の内壁面2dと板状部材1とで構成される角部を埋めるように配置されている。角部とは、より具体的には、内壁面2dと板状部材1の表面とにより形成される空間部分である。接着部30は、フィレット状に配置されている。板状部材1と接着部30との接着面近傍では、板状部材1に含まれる熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂シートに由来する部分とが一体化している。また、コア部材2が熱可塑性樹脂を含む場合には、コア部材2と接着部30との接着面近傍では、コア部材2に含まれる熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂シートに由来する部分とが一体化している。
なお、接着部30は、熱可塑性樹脂シートが熱収縮することによって形成される部分であるため、通常、板状部材1とコア部材2との間以外の部分に配置されている接着部30の厚みは不均一であり、また、その形状も不規則である。そのため、例えば、コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、該接着部により接着されている板状部材から離れるにつれて、厚みが大きくなる部分を有していてもよい。コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、該接着部により接着されている板状部材から離れるにつれて、厚みが大きくなる部分と、厚みが小さくなる部分とを有していてもよい。コア部材の内壁面上に配置されている接着部の厚みは、ランダムであってもよい。コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、厚みが均一な部分を有していてもよい。
以下、各部材について、更に説明する。
(板状部材)
上記板状部材は、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含む。
上記板状部材は、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含む。
上記繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維及びアラミド繊維等が挙げられる。上記繊維は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
軽量性の観点及び剛性を高める観点からは、上記繊維は、炭素繊維であることが好ましい。すなわち、上記繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであることが好ましい。
上記炭素繊維としては、PAN系炭素繊維、及びPITCH系炭素繊維等が挙げられる。
軽量性の観点及び剛性を高める観点からは、上記炭素繊維の平均繊維径は、好ましくは5μm以上、より好ましくは6μm以上、好ましくは18μm以下、より好ましくは8μm以下である。上記炭素繊維の平均繊維径は、任意の10箇所以上の繊維径(最大径)を平均することにより求められる。
上記板状部材100体積%中、上記繊維の含有量は、好ましくは30体積%以上、より好ましくは45体積%以上、好ましくは60体積%以下、より好ましくは55体積%以下である。上記繊維の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、強度をより一層高めることができる。
上記熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、及びポリエステル樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂等が挙げられる。
上記ポリアミド樹脂としては、脂肪族ポリアミド樹脂等が挙げられ、具体的にはポリアミド66、ポリアミド6、及びポリアミド12等が挙げられる。
上記ポリスチレン樹脂としては、スチレン重合体樹脂、AS樹脂及びABS樹脂等が挙げられる。
上記ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂等が挙げられ、具体的にはポリ乳酸樹脂等が挙げられる。
軽量性の観点及び剛性を高める観点からは、上記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン樹脂であることがより好ましい。
上記板状部材100体積%中、上記熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは30体積%以上、より好ましくは45体積%以上、好ましくは60体積%以下、より好ましくは55体積%以下である。上記熱可塑性樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、強度をより一層高めることができる。
上記板状部材の平均厚みは、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下である。
上記板状部材のサイズは、適宜変更可能である。
(コア部材)
上記コア部材は、ハニカム構造を有する。上記コア部材は、複数の貫通穴を有する。貫通穴は、平面視にて、多角形状を有することが好ましく、六角形状を有することがより好ましい。貫通穴は、上記コア部材の内壁面により形成されている。六角形状は、正六角形状であってもよく、正六角形状でなくてもよい。
上記コア部材は、ハニカム構造を有する。上記コア部材は、複数の貫通穴を有する。貫通穴は、平面視にて、多角形状を有することが好ましく、六角形状を有することがより好ましい。貫通穴は、上記コア部材の内壁面により形成されている。六角形状は、正六角形状であってもよく、正六角形状でなくてもよい。
貫通穴の個数及びサイズ等は特に限定されない。
1つの貫通穴の開口面積は、好ましくは0.1cm2以上、より好ましくは0.4cm2以上、好ましくは6cm2以下、より好ましくは4cm2以下である。上記開口面積が上記下限以上及び上記上限以下であると、ハニカムパネルの強度を高めつつ、軽量化を図ることができる。
上記コア部材の内壁の厚みは、好ましくは0.5mm以上、より好ましくは1mm以上、好ましくは3mm以下、より好ましくは2mm以下である。上記内壁の厚みが上記下限以上及び上記上限以下であると、ハニカムパネルの強度を高めつつ、軽量化を図ることができる。本発明では、内壁の厚みが小さい場合であっても、本発明の効果を発揮することができる。
上記コア部材は、樹脂を含むことが好ましく、熱可塑性樹脂を含むことがより好ましい。
上記熱可塑性樹脂としては、上述した熱可塑性樹脂が挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
軽量性の観点及び剛性を高める観点からは、上記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン樹脂であることがより好ましい。
上記コア部材100重量%中、上記熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは30重量%以上、好ましくは95重量%以下、より好ましくは80重量%以下である。上記熱可塑性樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、強度をより一層高めることができる。上記コア部材100重量%中、上記熱可塑性樹脂の含有量は、100重量%であってもよく、100重量%以下であってもよく、100重量%未満であってもよい。
上記コア部材は、繊維を含んでいてもよい。上記コア部材は、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含んでいてもよい。
上記繊維としては、上述した繊維等が挙げられる。上記繊維は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
軽量性の観点及び剛性を高める観点からは、上記繊維は、炭素繊維であることが好ましい。すなわち、上記繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであることが好ましい。
上記コア部材100重量%中、上記繊維の含有量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは20重量%以上、好ましくは80重量%以下、より好ましくは70重量%以下である。上記繊維の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、強度をより一層高めることができる。
上記コア部材の平均厚みは、好ましくは0.5mm以上、より好ましくは1mm以上、好ましくは3mm以下、より好ましくは2mm以下である。
上記コア部材のサイズは、適宜変更可能である。
(接着材料)
上記接着材料は、熱可塑性樹脂を含む。上記接着材料は、熱可塑性樹脂シートであることが好ましい。ただし、上記接着材料は、シート状でなくてもよい。
上記接着材料は、熱可塑性樹脂を含む。上記接着材料は、熱可塑性樹脂シートであることが好ましい。ただし、上記接着材料は、シート状でなくてもよい。
上記熱可塑性樹脂としては、上述した熱可塑性樹脂が挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
軽量性の観点及び剛性を高める観点からは、上記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン樹脂であることがより好ましい。
接合強度をより一層高める観点からは、上記板状部材に含まれる上記熱可塑性樹脂と、上記接着材料に含まれる上記熱可塑性樹脂とが同じ種類の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
接合強度をより一層高める観点からは、上記コア部材に含まれる上記熱可塑性樹脂と、上記接着材料に含まれる上記熱可塑性樹脂とが同じ種類の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
接合強度を更により一層高める観点からは、上記板状部材に含まれる上記熱可塑性樹脂と、上記接着材料に含まれる上記熱可塑性樹脂と、上記コア部材に含まれる上記熱可塑性樹脂とが同じ種類の熱可塑性樹脂であることが好ましい。上記板状部材に含まれる上記熱可塑性樹脂と、上記接着材料に含まれる上記熱可塑性樹脂と、上記コア部材に含まれる上記熱可塑性樹脂とがそれぞれ、ポリオレフィン樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン樹脂であることがより好ましい。一般的に、ポリプロピレン樹脂の接着性は低いことが知られているものの、本発明では、ポリプロピレン樹脂を用いた場合でも、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
なお、本明細書において、「同じ種類の熱可塑性樹脂」とは、繰り返し構造単位の種類が同じであるか又は類似していることを意味する。「同じ種類の熱可塑性樹脂」は、繰り返し構造単位の種類が同じ熱可塑性樹脂であることが好ましい。
上記接着材料は、熱収縮性を有する熱可塑性樹脂シートであることが好ましい。この場合には、上記加熱工程時に、熱可塑性樹脂シートが良好に収縮してコア部材の内壁面上に接着することによって、ハニカムパネルの板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
上記熱収縮性を有する熱可塑性樹脂シート単体を200℃で2分間加熱したときの収縮率は、好ましくは1%以上、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは20%以上である。200℃で2分間加熱したときの上記収縮率は、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは50%以下である。また、上記熱収縮性を有する熱可塑性樹脂シート単体を、上記構造体を加熱する上記加熱工程で加熱したときの収縮率は、好ましくは1%以上、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは20%以上である。上記構造体を加熱する上記加熱工程で加熱したときの上記収縮率は、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは50%以下である。上記収縮率は、式:(収縮後の平面積/収縮前の平面積)×100により求められる。
上記熱収縮性を有する熱可塑性樹脂シートは、例えば、熱可塑性樹脂を引き延ばしながらシート状に成形することにより得ることができる。
上記熱可塑性樹脂シートは、該熱可塑性樹脂シートの厚み方向を貫通する不連続部を複数有することが好ましい。この場合には、上記加熱工程時に、コア部材の内壁面及び板状部材の表面に熱可塑性樹脂シートを良好に接着させることができる。
上記不連続部の個数は、上記コア部材が有する貫通穴の個数と同じであることが好ましい。
上記不連続部の形状は特に限定されない。上記不連続部は、線状であってもよく、点状であってもよく、その他の形状であってもよい。
上記不連続部は、平面視にて、アスタリスク形状を有することが好ましい。上記アスタリスク形状は、3本の線によって構成されていることが好ましい。この場合には、上記加熱工程時に、熱可塑性樹脂シートが良好に収縮してコア部材の内壁面及び板状部材の表面に接着することによって、ハニカムパネルの板状部材とコア部材との接合強度を高めることができる。
上記不連続部を構成する線の幅は、熱可塑性樹脂シートの厚み方向を貫通する限り特に限定されない。上記不連続部を構成する線の幅は小さいほど好ましく、0mmに近いほど好ましい。線幅が小さいほど接合面積を大きくすることができる。また、不連続部を構成する線の長さは、コア部材の貫通孔の大きさにより適宜変更可能である。
上記接着材料100重量%中又は上記熱可塑性樹脂シート100重量%中、上記熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは95重量%以上、より好ましくは98重量%以上である。上記熱可塑性樹脂の含有量が上記下限以上であると、強度をより一層高めることができる。上記接着材料100重量%中又は上記熱可塑性樹脂シート100重量%中、上記熱可塑性樹脂の含有量は、100重量%であってもよく、100重量%以下であってもよく、100重量%未満であってもよい。
上記熱可塑性樹脂シートの平均厚みは、好ましくは0.01mm以上、より好ましくは0.05mm以上、好ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.3mm以下である。また、接着材料の量を調整するために、上記熱可塑性樹脂シートは、複数枚が重ねて合わされて使用されてもよい。上記熱可塑性樹脂シートの平均厚みは、上記熱可塑性樹脂シートが複数枚重ねて合わされて使用される場合に、重ね合わされた後の熱可塑性樹脂シートの平均厚みを意味する。
上記熱可塑性樹脂シートのサイズは、適宜変更可能である。
(板状部材、コア部材及び接着材料の他の詳細)
上記板状部材、上記コア部材及び上記接着材料はそれぞれ、上述した成分以外の他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては、着色剤、補強材、及び充填材等が挙げられる。上記他の成分は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記板状部材、上記コア部材及び上記接着材料はそれぞれ、上述した成分以外の他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては、着色剤、補強材、及び充填材等が挙げられる。上記他の成分は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(ハニカムパネルの他の詳細)
上記コア部材の内壁面上に配置されている接着部の平均厚みは特に限定されない。また、上記板状部材の表面上に配置されている接着部の平均厚みは特に限定されない。
上記コア部材の内壁面上に配置されている接着部の平均厚みは特に限定されない。また、上記板状部材の表面上に配置されている接着部の平均厚みは特に限定されない。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
(実施例1)
(1)板状部材の作製
以下の板状部材の材料を用意した。
(1)板状部材の作製
以下の板状部材の材料を用意した。
(熱可塑性樹脂)
ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー社製)100重量部と、酸変性低分子量ポリプロピレン樹脂(三洋化成工業社製)10重量部との混合物
ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー社製)100重量部と、酸変性低分子量ポリプロピレン樹脂(三洋化成工業社製)10重量部との混合物
(繊維)
炭素繊維(3K綾織)(東レ社製)
炭素繊維(3K綾織)(東レ社製)
熱可塑性樹脂をフィルム状に加工して熱可塑性樹脂フィルム(厚み80μm)を2枚作製した。得られた熱可塑性樹脂フィルム2枚の間に、綾織の炭素繊維(目付量200g/m2)を配置して、熱可塑性樹脂フィルム/綾織の炭素繊維/熱可塑性樹脂フィルムの構造を有する積層体を得た。得られた積層体を、加熱プレス機を用いて、200℃で2分間加熱し、さらに、200℃に保持したまま1MPaの面圧でプレスした。次いで、冷却プレス機を用いて、20℃、2分及び1MPaのプレス圧下で冷却した。このようにして、炭素繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された炭素繊維強化プラスチックを含む板状部材(厚み0.3mm)を作製した。
(2)コア部材の作製
以下のコア部材の材料を用意した。
以下のコア部材の材料を用意した。
炭素繊維(短繊維)とポリプロピレン樹脂との混合物(三菱ケミカル社製)
コア部材の材料を加工して、厚み1mmのシートを得た。また、六角形ハニカムを1/2に分割した台形断面形状を有する金型を用意した。得られたシートを200℃に加熱して金型に挟んだ後、面圧1MPaで常温まで冷却し、凹凸形状を有するサンプルを得た。得られたサンプルを幅10mmに切断し短冊状のサンプルを得た。六角形の貫通穴ができるように、短冊状のサンプルを重ね合わせ、当り面を熱により融着した。このようにして平面視にて、正六角形状を有する貫通穴を複数有するコア部材(厚み1mm、熱融着部の厚み2mm)を作製した。
(3)接着材料(熱可塑性樹脂シート)の作製
以下の熱可塑性樹脂シートの材料を用意した。
以下の熱可塑性樹脂シートの材料を用意した。
ポリオレフィン系シュリンクフィルム(白光社製)
複数枚のポリオレフィン系シュリンクフィルムを重ね合わせた後、コア部材の貫通穴の形状に合わせて切り欠き(切れ目)を入れた。このようにして、平面視にて、アスタリスク形状を有する不連続部を複数有する熱可塑性樹脂シート(厚み0.06mm)を作製した。
(4)ハニカムパネルの作製
2枚の板状部材、2対の接着材料(熱可塑性樹脂シート)、及び1枚のコア部材を用意した。板状部材(第1の板状部材)の表面とコア部材の表面との間に、接着材料である熱可塑性樹脂シート(第1の熱可塑性樹脂シート)を配置した。また、板状部材(第2の板状部材)の表面とコア部材の表面との間に、接着材料である熱可塑性樹脂シート(第2の熱可塑性樹脂シート)を配置した。なお、この際、アスタリスク形状が、コア部材の正六角形状の内側に位置するように、かつ、アスタリスク形状の中心から各先端に向かう方向と、該正六角形状の中心から各頂点に向かう方向とを一致させるように、コア部材の表面上に上記熱可塑性樹脂シートを配置した。このようにして、板状部材とコア部材と熱可塑性樹脂シートとを備える構造体(板状部材/熱可塑性樹脂シート/コア部材/熱可塑性樹脂シート/板状部材)を得た。次いで、得られた構造体の厚み方向の両側から、加熱プレス機を用いて、構造体を200℃で2分間加熱しながら1MPaの面圧でプレスした後、常温まで冷却した。加熱によって、熱可塑性樹脂シートが不連続部を起点として良好に収縮し、収縮した熱可塑性樹脂シートが、コア部材の貫通穴の内壁面上に接着した。このようにして、ハニカムパネルを作製した。得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、板状部材とコア部材との間、コア部材の内壁面上、及び板状部材とコア部材との間以外の板状部材の表面上に配置されていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、該接着部により接着されている板状部材から離れるにしたがって、厚みが小さくなっていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、コア部材の内壁面と板状部材とで構成される角部を埋めるように、フィレット状に配置されていた。
2枚の板状部材、2対の接着材料(熱可塑性樹脂シート)、及び1枚のコア部材を用意した。板状部材(第1の板状部材)の表面とコア部材の表面との間に、接着材料である熱可塑性樹脂シート(第1の熱可塑性樹脂シート)を配置した。また、板状部材(第2の板状部材)の表面とコア部材の表面との間に、接着材料である熱可塑性樹脂シート(第2の熱可塑性樹脂シート)を配置した。なお、この際、アスタリスク形状が、コア部材の正六角形状の内側に位置するように、かつ、アスタリスク形状の中心から各先端に向かう方向と、該正六角形状の中心から各頂点に向かう方向とを一致させるように、コア部材の表面上に上記熱可塑性樹脂シートを配置した。このようにして、板状部材とコア部材と熱可塑性樹脂シートとを備える構造体(板状部材/熱可塑性樹脂シート/コア部材/熱可塑性樹脂シート/板状部材)を得た。次いで、得られた構造体の厚み方向の両側から、加熱プレス機を用いて、構造体を200℃で2分間加熱しながら1MPaの面圧でプレスした後、常温まで冷却した。加熱によって、熱可塑性樹脂シートが不連続部を起点として良好に収縮し、収縮した熱可塑性樹脂シートが、コア部材の貫通穴の内壁面上に接着した。このようにして、ハニカムパネルを作製した。得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、板状部材とコア部材との間、コア部材の内壁面上、及び板状部材とコア部材との間以外の板状部材の表面上に配置されていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、該接着部により接着されている板状部材から離れるにしたがって、厚みが小さくなっていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、コア部材の内壁面と板状部材とで構成される角部を埋めるように、フィレット状に配置されていた。
(実施例2)
板状部材の作製時に、綾織の炭素繊維を2枚用い、熱可塑性樹脂フィルム(厚み80μm)を3枚用いた。また、板状部材の作製時に、熱可塑性樹脂フィルム/綾織の炭素繊維/熱可塑性樹脂フィルム/綾織の炭素繊維/熱可塑性樹脂フィルムの構造を有する積層体を得た。これら以外は、実施例1と同様にして、ハニカムパネルを作製した。得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、板状部材とコア部材との間、コア部材の内壁面上、及び板状部材とコア部材との間以外の板状部材の表面上に配置されていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、該接着部により接着されている板状部材から離れるにしたがって、厚みが小さくなっていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、コア部材の内壁面と板状部材とで構成される角部を埋めるように、フィレット状に配置されていた。
板状部材の作製時に、綾織の炭素繊維を2枚用い、熱可塑性樹脂フィルム(厚み80μm)を3枚用いた。また、板状部材の作製時に、熱可塑性樹脂フィルム/綾織の炭素繊維/熱可塑性樹脂フィルム/綾織の炭素繊維/熱可塑性樹脂フィルムの構造を有する積層体を得た。これら以外は、実施例1と同様にして、ハニカムパネルを作製した。得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、板状部材とコア部材との間、コア部材の内壁面上、及び板状部材とコア部材との間以外の板状部材の表面上に配置されていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、コア部材の内壁面上に配置されている接着部は、該接着部により接着されている板状部材から離れるにしたがって、厚みが小さくなっていた。また、得られたハニカムパネルにおいて、接着部は、コア部材の内壁面と板状部材とで構成される角部を埋めるように、フィレット状に配置されていた。
(比較例1)
接着材料(熱可塑性樹脂シート)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ハニカムパネルを作製した。
接着材料(熱可塑性樹脂シート)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ハニカムパネルを作製した。
(比較例2)
接着材料(熱可塑性樹脂シート)を用いなかったこと以外は、実施例2と同様にして、ハニカムパネルを作製した。
接着材料(熱可塑性樹脂シート)を用いなかったこと以外は、実施例2と同様にして、ハニカムパネルを作製した。
(評価)
(1)板状部材とコア部材との接合強度
4点曲げ試験(ASTM C393準拠)によって、得られたハニカムパネルの曲げ強度を測定した。曲げ強度を比較することにより、板状部材とコア部材との接合強度を比較することができる。
(1)板状部材とコア部材との接合強度
4点曲げ試験(ASTM C393準拠)によって、得られたハニカムパネルの曲げ強度を測定した。曲げ強度を比較することにより、板状部材とコア部材との接合強度を比較することができる。
実施例1の曲げ強度と比較例1の曲げ強度とから、曲げ強度比(実施例1の曲げ強度/比較例1の曲げ強度)を算出した。また、同様に、実施例2の曲げ強度と比較例2の曲げ強度とから、曲げ強度比(実施例2の曲げ強度/比較例2の曲げ強度)を算出した。結果を以下に示す。
曲げ強度比(実施例1の曲げ強度/比較例1の曲げ強度):1.37
曲げ強度比(実施例2の曲げ強度/比較例2の曲げ強度):1.23
曲げ強度比(実施例2の曲げ強度/比較例2の曲げ強度):1.23
上記の結果より、特定の接着材料を用いることで、接着材料を用いない場合と比較して、板状部材とコア部材との接合強度を高めることができることが理解できる。
1…板状部材
2…コア部材
2a…第1の表面
2b…第2の表面
2c…貫通穴
2d…内壁面
3…熱可塑性樹脂シート(接着材料)
5…ハニカムパネル
30…接着部
31…不連続部
2…コア部材
2a…第1の表面
2b…第2の表面
2c…貫通穴
2d…内壁面
3…熱可塑性樹脂シート(接着材料)
5…ハニカムパネル
30…接着部
31…不連続部
Claims (11)
- 板状部材と、ハニカム構造を有するコア部材と、接着材料とを用いるハニカムパネルの製造方法であって、
前記板状部材の表面と前記コア部材の表面との間に前記接着材料を配置して、前記板状部材と前記コア部材と前記接着材料とを備える構造体を得る配置工程と、
前記構造体を加熱する加熱工程とを備え、
前記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、 前記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む、ハニカムパネルの製造方法。 - 前記接着材料が、熱可塑性樹脂シートである、請求項1に記載のハニカムパネルの製造方法。
- 前記接着材料が、熱収縮性を有する熱可塑性樹脂シートである、請求項1又は2に記載のハニカムパネルの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂シートが、前記熱可塑性樹脂シートの厚み方向に、前記熱可塑性シートを貫通する不連続部を複数有する、請求項2又は3に記載のハニカムパネルの製造方法。
- 前記コア部材が有する複数の貫通穴はそれぞれ、平面視にて、六角形状を有し、
前記熱可塑性樹脂シートの前記不連続部はそれぞれ、平面視にて、アスタリスク形状を有し、
前記配置工程において、前記アスタリスク形状が、前記六角形状の内側に位置するように、かつ、前記アスタリスク形状の中心から各先端に向かう方向と、前記六角形状の中心から各頂点に向かう方向とを一致させるように、前記コア部材の表面上に前記熱可塑性樹脂シートを配置する、請求項4に記載のハニカムパネルの製造方法。 - 前記コア部材が、熱可塑性樹脂を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のハニカムパネルの製造方法。
- 前記板状部材に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記接着材料に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記コア部材に含まれる前記熱可塑性樹脂とが、同じ種類の熱可塑性樹脂である、請求項6に記載のハニカムパネルの製造方法。
- 板状部材と、
ハニカム構造を有するコア部材と、
接着材料により形成された接着部とを備え、
前記接着部が、前記板状部材と前記コア部材との間に配置されており、かつ、前記コア部材の内壁面上に配置されており、
前記板状部材が、繊維の間に熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化プラスチックを含み、 前記接着材料が、熱可塑性樹脂を含む、ハニカムパネル。 - 前記コア部材が、熱可塑性樹脂を含む、請求項8に記載のハニカムパネル。
- 前記板状部材に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記接着材料に含まれる前記熱可塑性樹脂と、前記コア部材に含まれる前記熱可塑性樹脂とが、同じ種類の熱可塑性樹脂である、請求項9に記載のハニカムパネル。
- 前記板状部材に含まれる前記繊維強化プラスチックが、炭素繊維強化プラスチックである、請求項8~10のいずれか1項に記載のハニカムパネル。
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JP2021157825A Pending JP2022111979A (ja) | 2021-01-20 | 2021-09-28 | ハニカムパネルの製造方法及びハニカムパネル |
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