JP3180455B2 - 立体ハニカム状構造体の製造方法及び装置 - Google Patents

立体ハニカム状構造体の製造方法及び装置

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JP3180455B2 JP21731592A JP21731592A JP3180455B2 JP 3180455 B2 JP3180455 B2 JP 3180455B2 JP 21731592 A JP21731592 A JP 21731592A JP 21731592 A JP21731592 A JP 21731592A JP 3180455 B2 JP3180455 B2 JP 3180455B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、立体ハニカム状構造体
の製造方法及び装置に係り、特に材料の軽量化や強度を
向上させる場合に用いて好適な立体ハニカム状構造体の
製造方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、各種産業分野における機械や構造
物の内装材や外装材として、所謂ハニカム(蜂の巣)構
造の材料が広範に使用されている。前記ハニカム状構造
材の一種として、素材の内部に多数の気泡を発生させる
ことにより、素材内部に、多数の中空状の多面体を、隣
り合う多面体同士の各面が互いに接する状態に形成した
構造の発泡材が開発されており、該構造とすることで軽
量化を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術においては、下記各項の問題があった。素
材の内部に発泡を行う工程では、素材内部の泡の形成位
置は偶発的に決定されるため、素材内部の泡が密な部分
では、隣接する泡同士が繋がり易く、素材内部に局部的
な空同部が形成される不具合が生ずる。他方、素材内部
の泡が粗な部分では、形成される空同部が少な過ぎたり
する場合がある。また、従来の製造技術では、発泡材
のベースとなる素材と泡との比率(発泡率)を余り上げ
ることができないという制約がある。また、製造した
発泡材に部分的な欠陥が生ずる場合があり、安定した品
質を確保することができないという問題がある。
【0004】
【発明の目的】本発明は、前記課題を解決するもので、
軽量で欠陥の少ない立体ハニカム構造の発泡材を製造可
能とすると共に、発泡材の発泡率を適宜調整可能とした
立体ハニカム状構造体の製造方法及び装置の提供を目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の立体ハニカム状構造体の製造方法は、12
面体形状の気泡を相互に隣接する気泡の面同士が一致し
た状態で面方向へ順次結合した集合体から成る立体ハニ
カム状構造の発泡材を製造する立体ハニカム状構造体の
製造方法において、紫外線硬化型高分子材料から成る液
体が貯溜されると共に液体中に気体を定量吐出するパイ
プ群が配置されたタンク内にプレートを挿入する工程
と、パイプ群から液体中のプレート下面側に気体を定量
吐出して12面体形状の気泡集合体を形成する工程と、
下面側に気泡集合体が形成されたプレートを引き上げる
工程と、引き上げられたプレート下面側の気泡集合体の
周囲に紫外線を照射して固体化する工程とを具備したも
のである。本発明の立体ハニカム状構造体の製造装置
は、12面体形状の気泡を相互に隣接する気泡の面同士
が一致した状態で面方向へ順次結合した集合体から成る
立体ハニカム状構造の発泡材を製造する立体ハニカム状
構造体の製造装置において、紫外線硬化型高分子材料か
ら成る液体が貯溜されたタンクと、該タンク内に挿入さ
れるプレートと、該プレートの前記タンク内に対する昇
降及び該タンク内での移動を行う移動手段と、相互に隣
接する3本のパイプ同士が正三角形状に配設された多数
のパイプから構成され前記タンク内に配置されて液体中
に気体を定量吐出し前記プレート下面側に12面体形状
の気泡集合体を形成するためのパイプ群と、前記移動手
段により液体中から引き上げられた前記プレート下面側
の気泡集合体に紫外線を照射して固体化する照射手段と
を具備したものである。
【0006】
【作用】本発明によれば、立体ハニカム状構造体製造装
置により立体ハニカム状構造の発泡材を製造する場合に
は、紫外線硬化型高分子材料から成る液体を貯溜したタ
ンク内に、相互に隣接するパイプ同士が正三角形を形成
するような状態でパイプ群を配置した後、該パイプ群の
上方からタンク内へプレートを挿入し、パイプ群から液
体中のプレート下面側に気体を定量吐出して気泡の集合
体を形成させた後、下面側に気泡の集合体が形成された
プレートを適宜引き上げ、該気泡集合体の周囲に紫外線
を照射して固体化する。これにより、立体ハニカム状構
造を有する発泡材が製造される。即ち、本発明において
は、規則的な配列構造を有する気泡の集合体から成り、
発泡率が高く、極めて軽量で、欠陥が少なく、等方向性
が高い、強度的に優れた立体ハニカム状構造の発泡材を
製造することができる。また、パイプ群における気体の
吐出量、紫外線の強さ、液体中からの発泡材の引き上げ
速度等を適宜変えることも可能であるため、発泡材の発
泡率を変えることができる。また、プレートの下面側に
形成する気泡の段数等を適宜増加させれば、大きい形状
の発泡材を製造することも可能である。また、発泡材が
硬化した後も、該発泡材を構成する各気泡における気圧
と外気圧との差が少ないため、内部応力が少ない発泡材
を製造することが可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の立体ハニカム状構造体の製造
方法及び装置を適用してなる実施例を図面に基づいて説
明する。
【0008】図1は本実施例の立体ハニカム状構造体製
造装置(以下、立体ハニカム製造装置と略称)の概略構
成図であり、立体ハニカム製造装置1は、例えば自動
車、オートバイ、船舶、航空機、列車等の内装材や外装
材等(床、窓枠、ドア、フレーム、バンパ等)に使用す
る発泡材を製造するためのもので、紫外線硬化樹脂液
(紫外線硬化型高分子材料)2を貯溜するタンク3と、
紫外線硬化樹脂液中に気体を定量吐出する空気定量吐出
パイプ群4と、紫外線硬化樹脂液中で発生させた気泡の
最上部を規制するベースプレート5(図14参照)と、
該ベースプレート5を昇降・移動させるための移動手段
たる引き上げ棒6(図14参照)と、該引き上げ棒6を
移動させる位置決め装置と、気泡の周囲4方向から紫外
線を照射する照射手段(以上図示略)とを具備する構成
となっている。
【0009】立体ハニカム製造装置1のタンク3の内部
に貯溜されている紫外線硬化樹脂液2は、該液面が常時
一定の高さを保つように調節されるようになっており、
また、空気定量吐出パイプ群4は、紫外線硬化樹脂液中
に配置されるパイプ基台部4Aの上面に、互いに隣接す
る3本の空気定量吐出パイプ4B同士が正三角形の区画
を多数形成する状態に配置してなるものである。
【0010】そして、上記構成の立体ハニカム製造装置
1により、タンク3の紫外線硬化樹脂液中に空気定量吐
出パイプ群4を配置し、ベースプレート5を挿入した
後、各空気定量吐出パイプ4Bから気体を定量吐出さ
せ、紫外線硬化樹脂液中で発生させた気泡をベースプレ
ート5の下面側で成長させると共に、該ベースプレート
5を適宜移動及び引き上げ、気泡集合体の周囲4方向か
ら紫外線を照射することにより、規則的な配列構造を有
する立体的な気泡集合体(立体ハニカム状構造体)から
成る発泡材を製造するようになっている。
【0011】この場合、立体ハニカム製造装置1の空気
定量吐出パイプ群4からの気体吐出量、照射紫外線の強
さ、発泡材を紫外線硬化樹脂液中から引き上げる速度等
を適宜変えることにより、発泡材の発泡率を変えること
が可能であり、また、装置外部から気泡の形状を制御す
ることが可能となっている。
【0012】次に、上記の如く構成した本実施例の立体
ハニカム製造装置を使用し、立体ハニカム状構造を有す
る発泡材の製造方法を図2〜図13を中心に説明する。
【0013】(1)製造工程1 立体ハニカム製造装置1のタンク3に貯溜してある紫外
線硬化樹脂液3の中に、パイプ基台部4Aで支持した多
数の空気定量吐出パイプ4Bから成る空気定量吐出パイ
プ群4を配置した後、位置決め装置を駆動し、引き上げ
棒6によりベースプレート5を紫外線硬化樹脂液2の中
に挿入する(図2)。
【0014】(2)製造工程2 空気定量吐出パイプ群4へ気体を送り込む気体供給装置
(図示略)を駆動し、各空気定量吐出パイプ4Bから紫
外線硬化樹脂液中に気体を定量吐出させ、多数の気泡K
を形成する(図3)。
【0015】(3)製造工程3 紫外線硬化樹脂液中のベースプレート5の下面側に、多
数の気泡Kを成長させる(図4)。
【0016】(4)製造工程4 紫外線硬化樹脂液中のベースプレート5の下面側に、定
寸形状(斜方12面体形状)を有する気泡Kを1段分完
成させる。この場合、完成させた1段目の気泡Kの中心
は、各空気定量吐出パイプ4Bにより形成される多数の
正三角形の各頂点に位置することとなる(図5)。
【0017】(5)製造工程5 位置決め装置を駆動し、引き上げ棒6によりベースプレ
ート5を紫外線硬化樹脂液中で若干上方へ引き上げる
(図6)。
【0018】(6)製造工程6 ハニカム状構造の発泡材を構成する2段目の気泡を形成
すべく、ベースプレート5の位置合せを行うため、位置
決め装置を駆動し、引き上げ棒6によりベースプレート
5を紫外線硬化樹脂液中で横方向へ所定距離移動させ
る。この場合、1段目の気泡Kの中心が各空気定量吐出
パイプ4Bで形成される多数の正三角形の各頂点に位置
しているため、ベースプレート5を横方向へ移動させる
ことにより、2段目の気泡の中心が正三角形の中心にく
るようにする(図7)。
【0019】(7)製造工程7 空気定量吐出パイプ群4へ気体を送り込む気体供給装置
を駆動し、各空気定量吐出パイプ4Bから紫外線硬化樹
脂液中に気体を定量吐出させ、多数の気泡K’を形成す
る(図8)。
【0020】(8)製造工程8 紫外線硬化樹脂液中のベースプレート5の下面側に形成
してある1段目の気泡Kの下側に、多数の気泡K’を成
長させる(図9)。
【0021】(9)製造工程9 紫外線硬化樹脂液中のベースプレート5下面側における
1段目の気泡Kの下側に、定寸形状(斜方12面体形
状)を有する気泡K’を更に1段分完成させる。この場
合、完成した2段目の気泡K’の中心は、各空気定量吐
出パイプ4Bにより形成される多数の正三角形の中心に
位置することとなる(図10)。
【0022】(10)製造工程10 ハニカム構造の発泡材を構成する3段目の気泡を形成す
るために、ベースプレート5の位置合せを行うべく、位
置決め装置を駆動し、引き上げ棒6によりベースプレー
ト5を紫外線硬化樹脂液中から引き上げると共に、横方
向へ所定距離移動させる。更に、ベースプレート5の引
き上げに伴い液面上へ出た1段目の気泡Kの周囲4方向
から、照射手段(図示略)により紫外線を照射し固体化
する。この場合、2段目の気泡K’の中心が各空気定量
吐出パイプ4Bで形成される多数の正三角形の中心に位
置しているため、ベースプレート5を横方向へ移動させ
ることにより、3段目の気泡の中心が正三角形の各頂点
にくるようにする(図11)。
【0023】(11)製造工程11 空気定量吐出パイプ群4へ気体を送り込む気体供給装置
を駆動し、各空気定量吐出パイプ4Bから紫外線硬化樹
脂液中に気体を定量吐出させ、多数の気泡K''を形成す
る(図12)。
【0024】(12)製造工程12 紫外線硬化樹脂液中のベースプレート5の下面側に既に
形成してある2段目の気泡K’の下側に、3段目の気泡
K''を成長させる(図13)。
【0025】以下、上記と同様の製造工程で、紫外線硬
化樹脂液中のベースプレート5の下側に気泡を所定の段
数分成長させ、成長させた気泡の集合体を紫外線硬化樹
脂液中から引き上げ、気泡集合体の周囲4方向から紫外
線を照射し固体化すれば、例えば図14に示す如く、立
体ハニカム状構造を有する発泡材(発泡樹脂)7を製造
することができる。
【0026】上記製造工程で製造した発泡材7を構成す
る斜方12面体形状の気泡集合体は、気泡の中心から隣
接した各気泡の中心までの距離が全て等しく、各気泡は
12の面を介して12個の同じ形状且つ同じ大きさの気
泡と隣接する構造となる。即ち、斜方12面体形状の気
泡は、12個の菱形面から形成されると共に、互いに隣
接する菱形面同士が120度の角度を持って接した構造
であるため、多数の気泡の集合体たる発泡材7は、立体
ハニカム状構造を形成することとなる。
【0027】以上説明した如く、本実施例によれば、立
体ハニカム製造装置1により上記の製造工程で発泡材の
製造を行うため、規則的な配列構造を有する斜方12面
体形状の気泡集合体から成る、発泡率が高く、極めて軽
量で、欠陥が少なく、等方向性が高い、強度的に優れた
立体ハニカム状構造の発泡材を製造することが可能とな
る。この結果、従来のように素材内部の気泡に密な部分
と粗な部分とが生じたり、気泡が密な部分で隣接する気
泡同士が繋がったり、気泡が粗な部分で空同部が少なく
なる等の不具合を解消することができる。
【0028】また、本実施例によれば、立体ハニカム製
造装置1の空気定量吐出パイプ群4における気体の吐出
量、紫外線の強さ、発泡材を紫外線硬化樹脂液中から引
き上げる速度等を適宜変えることが可能であるため、発
泡材の発泡率を変えることができ好適である。
【0029】また、本実施例によれば、立体ハニカム製
造装置1のベースプレート5の下側に形成する気泡の段
数等を適宜増加させることにより、大きい形状の発泡材
を製造することも可能である。
【0030】また、本実施例によれば、発泡材(発泡樹
脂)が硬化した後も、該発泡材を構成する各気泡におけ
る気圧と外気圧との差が少ないため、内部応力が少ない
立体ハニカム状構造の発泡材を形成することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による立体
ハニカム状構造体の製造方法及び装置によれば、紫外線
硬化型高分子材料から成る液体中に気体を定量吐出する
パイプ群を配置したタンク内にプレートを挿入し、パイ
プ群から液体中のプレート下面側に気体を定量吐出して
12面体形状の気泡集合体を形成させ、下面側に気泡集
合体が形成されたプレートを引き上げ、該プレート下面
側の気泡集合体の周囲に紫外線を照射して固体化するこ
とにより発泡材を製造するため、下記各項の効果を奏す
ることができる。規則的な配列構造を有する12面体
形状の気泡集合体から成る、発泡率が高く、極めて軽量
で、欠陥が少なく、等方向性が高い、強度的に優れた立
体ハニカム状構造の発泡材を製造することが可能とな
る。この結果、従来のように素材内部の気泡に密な部分
と粗な部分とが生じたり、気泡が密な部分で隣接する気
泡同士が繋がったり、気泡が粗な部分で空同部が少なく
なる等の不具合を解消することができる。また、立体
ハニカム製造装置のパイプ群における気体の吐出量、紫
外線の強さ、発泡材を紫外線硬化樹脂液中から引き上げ
る速度等を適宜変えることが可能であるため、発泡材の
発泡率を変えることができ好適である。また、立体ハ
ニカム製造装置のプレートの下側に形成する気泡の段数
等を適宜増加させることにより、大きい形状の発泡材を
製造することも可能である。また、発泡材が硬化した
後も、該発泡材を構成する各気泡における気圧と外気圧
との差が少ないため、内部応力が少ない立体ハニカム状
構造の発泡材を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の立体ハニカム製造装置の構成
を示す概略斜視図である。
【図2】本実施例の発泡材製造工程1を示す概略図であ
る。
【図3】本実施例の発泡材製造工程2を示す概略図であ
る。
【図4】本実施例の発泡材製造工程3を示す概略図であ
る。
【図5】本実施例の発泡材製造工程4を示す概略図であ
る。
【図6】本実施例の発泡材製造工程5を示す概略図であ
る。
【図7】本実施例の発泡材製造工程6を示す概略図であ
る。
【図8】本実施例の発泡材製造工程7を示す概略図であ
る。
【図9】本実施例の発泡材製造工程8を示す概略図であ
る。
【図10】本実施例の発泡材製造工程9を示す概略図で
ある。
【図11】本実施例の発泡材製造工程10を示す概略図
である。
【図12】本実施例の発泡材製造工程11を示す概略図
である。
【図13】本実施例の発泡材製造工程12を示す概略図
である。
【図14】本実施例の立体ハニカム製造装置による発泡
材の製造状態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
1 立体ハニカム製造装置 2 紫外線硬化樹脂液 3 タンク 4 空気定量吐出パイプ群 4A パイプ基台部 4B 空気定量吐出パイプ 5 ベースプレート 6 引き上げ棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29L 31:58

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 12面体形状の気泡を相互に隣接する気
    泡の面同士が一致した状態で面方向へ順次結合した集合
    体から成る立体ハニカム状構造の発泡材を製造する立体
    ハニカム状構造体の製造方法において、 紫外線硬化型高分子材料から成る液体が貯溜されると共
    に液体中に気体を定量吐出するパイプ群が配置されたタ
    ンク内にプレートを挿入する工程と、パイプ群から液体
    中のプレート下面側に気体を定量吐出して12面体形状
    の気泡集合体を形成する工程と、下面側に気泡集合体が
    形成されたプレートを引き上げる工程と、引き上げられ
    たプレート下面側の気泡集合体の周囲に紫外線を照射し
    固体化する工程とを具備したことを特徴とする立体ハ
    ニカム状構造体の製造方法。
  2. 【請求項2】 12面体形状の気泡を相互に隣接する気
    泡の面同士が一致した状態で面方向へ順次結合した集合
    体から成る立体ハニカム状構造の発泡材を製造する立体
    ハニカム状構造体の製造装置において、 紫外線硬化型高分子材料から成る液体が貯溜されたタン
    クと、該タンク内に挿入されるプレートと、該プレート
    の前記タンク内に対する昇降及び該タンク内での移動を
    行う移動手段と、相互に隣接する3本のパイプ同士が正
    三角形状に配設された多数のパイプから構成され前記タ
    ンク内に配置されて液体中に気体を定量吐出し前記プレ
    ート下面側に12面体形状の気泡集合体を形成するため
    のパイプ群と、前記移動手段により液体中から引き上げ
    られた前記プレート下面側の気泡集合体に紫外線を照射
    して固体化する照射手段とを具備したことを特徴とする
    立体ハニカム状構造体の製造装置。
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