JP3806744B1 - 通気性サンドイッチパネルの製造方法及びサンドイッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】通気性フォーム材を充填したハニカム材を芯材とし、表面材に通気性多孔材を用いて、吸音材として機能する通気性サンドイッチパネルを製造するため、フォーム材や表面材の通気性を損わない接着剤の使い方を提案する。
【解決手段】所定の粘度を有する液状接着剤(２)をハニカム材(３)の一方の面に臨むセル壁の先端に限って狭い帯状に付着させ、通気性表面材(５)を、ハニカム材(３)の前記接着剤(２)を付着させた前記一方の面に押し当て、前記接着剤(２)の硬化前に、吸水性を有するフォーム材(１０)をハニカム材(３)の他の面から前記付着させた接着剤(２)に接触するまで押込んでセル空間(７)へ充填し、接着剤(２)に接触したフォーム材(１０)が接着剤(２)が含有する水分を吸収することで硬化が促進され、ハニカム材(３)への前記表面材(５)の接着が速やかに完成される各工程を含む、通気性サンドイッチパネルの製造方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面材に通気性を有する多孔材を用い、通気構造を持つフォーム材を充填したハニカム材を芯材とした通気性サンドイッチパネルの製造方法、及びそのサンドイッチパネルに関する。

ハニカム材を芯材とした構造体は、航空機、鉄道車両、建材の壁面及び床面に多く使用されている。ハニカム構造体の使用目的としては、遮音材としての用途と共に、吸音材としての用途が重要である。

本明細書では、遮音材は、ハニカム材のセルを充填し又は未充填のまま、両面に非通気性の面材を取り付けて音の伝播を遮断する構造体であり、吸音材は、ハニカム材のセルに多孔質体を充填し、ハニカム材の少なくとも一方の面に通気性を有する表面材を取り付け、当該通気性の表面材を透して音を入射させ、多孔質体に音を吸収させ減衰させるような構造体と考える。ただし、あるハニカム構造体を遮音材と見るか吸音材と見るかは論者によって異なり、必ずしも明確ではない。

特許文献１は、発明の名称が「吸音パネルの製造方法」というものである。この吸音パネルは、セル非充填のハニカム材の両面に、網状及び孔明きの金属板を重ねた面材を、熱硬化性樹脂からなる極薄のフィルム状接着剤で取り付けたものである。セルが非充填という点は上記の吸音材の定義通りではない。接着剤の使用方法に関して、ハニカム材の面にフィルム状接着剤を別の接着剤で接着した後、熱風で加熱溶融し、ハニカムコアに連通する複数の穴を形成するという、面材の通気性を損なわないための特殊なフィルム状接着剤及びその使用方法が開示されている。

特許文献２は、発明の名称が「パネル状芯材の製造法」というものである。ハニカム材に発泡フォーム材を圧入すること、浸漬や吹付塗装等によりセル内面に接着剤を設けること等が開示されているが、通気性表装材の通気孔を塞がないための接着剤の特別な使用方法は開示されていないようである。実施例を説明した添付図（第６図）には接着剤が表装材とハニカム材の間に平面状（横一線）に描かれている。

特許文献３は、考案の名称が「サンドイッチパネル」であり、ハニカム状コアの厚さ方向のほぼ中央部に、該ハニカム状コアより薄い厚さを有する合成樹脂発泡体を充填したサンドイッチパネルに関する。明細書には、ハニカム状コアと外被板との接着がハニカム状コアの端面でのみなされていること、圧挿されたポリウレタンフォームの端面がハニカム状コアの端面と同一面の場合はハニカム状コアと外被板とを接着する接着剤によりフォームが溶かされることがある点、外被板に凹凸が発生する点などが記載されている。なお、外被板の通気性の有無、外被板の通気性を損なわないための接着剤の特別な使用方法等は開示されていないようである。

特開平９−１５６０１０号公報 特開平１−１９８９５１号公報 実公昭６１−３０８４４号公報

本発明の課題は、通気構造を持つフォーム材を充填したハニカム材を芯材とし、表面材に通気性多孔材を用いて、吸音材として機能する通気性サンドイッチパネルを製造するために、フォーム材や多孔材の通気性を損わないような接着剤の使い方を含むサンドイッチパネルの製造方法について提案することである。

上記の課題は、所定の粘度を有する液状接着剤２をハニカム材３の一方の面に臨むセル壁の先端に限って狭い帯状に付着させ、通気性を有する表面材５を、ハニカム材３の前記接着剤を付着させた前記一方の面に押し当て、前記接着剤２の硬化前に、吸水性を有するフォーム材１０をハニカム材３の他の面から前記付着させた接着剤２に接触するまで押込んでセル空間７へ充填し、接着剤２に接触したフォーム材１０が接着剤２が含有する水分を吸収することで硬化が促進され、ハニカム材３への前記表面材５の接着が速やかに達成される各工程を含む通気性サンドイッチパネルの製造方法（請求項１）によって解決される。

本課題では、フォーム材や通気性表面材に接着剤をベタ塗りすることは、通気面を閉塞させその機能を損なうので避けなければならない。これに代わる課題解決手段は、通気性を損わないように、接着剤の使用個所と量を限ることである。ハニカム材と表面材との接着は、ハニカム材のセル壁の先端と、当該先端が当接する表面材中の局限された個所とでなされる。したがってこれらの個所を接着できる最少限の量の接着剤を、その個所に限って供給すれば十分である。具体的には、セル壁の先端に限って接着剤を幅１〜２ｍｍの狭い帯状に付着させ、これをそのまま表面材に押し当てて、接着剤を硬化させれば良い。

接着剤を硬化させるには接着剤の水分を奪うことが必要であるが、製造途上のサンドイッチパネル内部は通気性を備えるとはいえ閉空間であるから水分の蒸発速度が遅く、接着剤の硬化に時間が掛かる。そこで本発明ではフォーム材の吸水性に着目し、これを接着剤の硬化促進手段として活用することとした。すなわち、ハニカム材のセル壁の先端に接着剤を付着させ、そこへ表面材に押し当てた状態で、ハニカム材の他の面から吸水性を有するフォーム材をその先端が接着剤の付着箇所に届くまで押込んで、フォーム材の一部を接着剤に接触させる。そうすると接着剤の含有水分が急速にフォーム材に吸収されて、接着剤の硬化が促進される。なお、一旦フォーム材に吸収された水分は、サンドイッチパネルの通気性によりその後徐々に外気中へ放散される。

本願請求項１の発明によれば、表面材中の接着剤付着面積が厳しく制限されるから、通気性の阻害が最少限に抑えられる。例えば６角形のセルが連なるハニカム材の場合、接着剤が存在する個所は、セル壁の先端と、該先端が当接する表面材中の６角形の輪郭線上に限られる。セル壁は薄く作られているので、これに若干の広がりを付加したとしても接着剤の存在する領域は限られたものである。

また請求項１の発明によれば、接着剤の含有水分をフォーム材に吸収させることにより接着剤を急速に硬化させるから、表面材が押し当てられた接着位置からずれることがなく、正確な位置決めが実現される。なお接着剤は、直交するセル壁の先端と表面材とが作る凹角部を堅固なすみ肉状に埋める形で硬化する。

請求項１の発明の第１の実施形態は、セル壁の先端に限って狭い帯状に接着剤を付着させるという請求項１に記載された状態を、接着剤２として所定の粘度を有するエマルジョン系接着剤を選択し、水平に保持した平らな浅い容器１に所定の深さまで該接着剤２を注ぎ、そこへハニカム材３のセル壁先端のみを浅く浸して引き上げる各工程により実現するというものである（請求項２）。

セル壁の先端に接着剤を付着させる際、サラサラした低粘度の接着剤は流れてしまって十分な付着量が得られないから、接着剤が適度の粘度（と表面張力）を有することが望ましい。本発明ではそのような観点からエマルジョン系接着剤を選択した。請求項１に記載したように、セル壁の先端に限って狭い帯状に接着剤を付着させるには、接着剤を注いだ平らな浅い容器（バット）にハニカム材を所定深さまで浸漬する方法が最も簡便である。

請求項１の発明の第２の実施形態は、フォーム材１０として連通気泡構造を有するフェノールフォーム材を選択することである（請求項３）。上記のように接着剤の含有水分をフォーム材に吸収させるためにはフォーム材が強力な吸水性を有することが望ましいが、連通気泡フェノールフォームは生花の給水用に使用されることからも分かるように、強力な吸水性を有する。

請求項１の発明の第３の実施形態は、以上の製造方法により製造される通気性サンドイッチパネルそれ自体である。すなわち、ハニカム材３と、ハニカム材の少なくとも一方の面に臨むセル壁の先端に接着された通気性を有する表面材５と、ハニカム材３のセル空間７に充填された吸水性を有するフォーム材１０とを備えたサンドイッチパネル（請求項４）である。

上記のサンドイッチパネルは、ハニカム材のセルに多孔質体を充填し、ハニカム材の面に取り付けた通気性表面材を透して入射する音を多孔質体が吸収して減衰させるような構造体であるから、本発明が目的とする吸音材として機能する。

図１〜図４は、本実施例としての通気性サンドイッチパネルを製造する過程を工程順に説明した概念図ないし断面図である。

図１(Ａ)は、底が平らで上面が開いた容器１に接着剤２を２〜３ｍｍの深さまで均一に注ぎ、その上方にハニカム材３を掲げた様子を示す図である。ハニカム材３は紙、金属、合成樹脂、無機系材等からなり、中でも紙は重量の点から好ましい。本実施例ではケイ酸マグネシウムを含浸させた紙のハニカム材を使用した。セルの形状は六角形に限られず、三角、四角、五角形、丸、波形等でも良い。また本実施例では通気性の面材５としてアルミ繊維材を使用したが、ガラスクロス繊維材、布繊維材、合成繊維材等であっても良い。

容器１は、縦１０００×横１０００×高さ３０ｍｍまでのハニカム材を収容可能な大きさで、そこに入れるエマルジョン系接着剤２は粘度が４５，０００〜８５，０００ＭＰａ・ｓ、不揮発分４２〜４６ｗｔ％、水分が５４〜５８ｗｔ％である。これに縦９８０×横９８０×高さ３０ｍｍのハニカム材３を浸漬して、六角形のセル壁の先端の１〜２ｍｍの高さまで接着剤２を付着させる。

図１(Ｂ)は、上記容器１中の接着剤２にハニカム材３のセル壁を浸漬した様子、図１(Ｃ)は容器１からハニカム材３を引上げた様子を示している。図１Ｃは、セル壁先端の所定の高さまで接着剤２が帯状に付着し、その断面が滴状に盛り上がっている様子を示している（参照符号４）。

図２(Ａ)は、接着剤２を付着させたハニカム材３のセルの先端を、アルミ繊維からなる通気性の面材５に押し当てたところを示す。面材５の大きさは縦１０００×横１０００×厚さ１．６ｍｍである。図中、参照符号６はセル壁先端と面材５が作る凹角部を埋めるように付着した接着剤、７はハニカム材３のセル空間を示す。

図２(Ｂ)は、一旦接着した面材５を、接着剤の硬化後に試験のためハニカム材３から強制的に引き剥がした様子を示す。接着点を外れた位置のハニカム材３のセル壁が破断して面材側に六角形に残っている（参照符号８）。吸音・吸放湿に重要な通気面９は接着剤で閉塞されていない。

図３は、フェノールフォーム材１０をセル空間７に充填した様子を示す。ハニカム材３の上にフォーム材を載せ、プレスで加圧し接着剤付着位置に到達するまで挿入する。この状態では、フォーム材１０が接着剤に接触してその水分を吸収するから、接着剤は急速に硬化する。

図３において、フォーム材１０の寸法は縦１０００×横１０００×厚さ２８ｍｍである。上記のハニカム材３の寸法と比較すると、フォーム材１０の方が縦・横とも２０ｍｍづつ大きく、フォーム材１０の中心部へハニカム材３を圧入したとき、ハニカム材３の周囲に幅１０ｍｍのフォーム材だけからなる「縁廻し部」（参照符号１２）が形成されることが分かる。この縁廻し部により、パネル材の寸法調節等の際、パネルの端部でハニカム材が切断されてセルが開き、その部分からフォーム材が脱落することを防止できる。

フォーム材１０の厚さが２８ｍｍで、ハニカム材３の高さが３０ｍｍであるところから、ハニカム材３の中へフォーム材１０を一杯に圧入したとき、図３に示すように、ハニカム材３の押込み側の面に近く２ｍｍの余裕が生じ、フォーム材１０の上面からセル壁の一部が突出することが分かる。図では、この突出部に参照符号１１を与えている。この突出部１１は、前記した通気性の表面材５を取付けた面の反対側の面に他の非通気性表面材１４を取付ける際に（図４参照）、面材に塗布された接着剤層１３を下から支えてフォーム材１０に密着しないようにし、フォーム材１０の連通気泡の閉塞を防止する。

上記非通気性表面材１４としては、軽量性、加工性、自立強度を得る上でのバックアップ材効果の点からアルミ材が好ましい。また接着剤層１３としては常温硬化型エポキシ系接着剤（ウレタン、アクリル系も可）を選択し、これを表面材１４の接着側の面にベタ塗りしたところへ、前記突出部１１の先端が浸漬されて接着される。このように金属面に接着剤をベタ塗りすることで、水分に対する防食効果を期待することができる。

一方、フェノールフォームは前述したように強力な吸水力を有する。上記のようにセル空間７に充填され接着剤２が存在する部分に接触したフォーム材１０は、接着剤の含有水分を急速に吸収して、その初期硬化を促進する。これにより、ハニカム材に押し当てられた面材５の接着途上でのズレ（滑り）が防止される。フォーム材１０に一旦吸収された水分は、フォーム材１０の連通気泡構造と表面材５の通気性に助けられて徐々にパネル外へ放散される。その際、パネルを軽く加熱して水分の放散を助けても良い。

本発明の通気性サンドイッチパネルにより、遮音が主体であった防音材分野に吸・遮音を一体化させた防音材として、又は高気密性が求められる住宅分野に調湿・結露防止材として、或いは環境分野にフォームを充填した断熱・省エネ材として、新規な提案をすることができる。

接着剤を容器に浅く展げそこへハニカム材を浸漬しようとする様子(Ａ)、浸漬した様子(Ｂ)，引き上げた様子(Ｃ)を示す図である。 接着剤を付着させたハニカム材を表面材に押し当てた様子(Ａ)、接着剤の硬化後にハニカム材から強制的に引き剥がした表面材の様子(Ｂ)を示す図である。 フォーム材をセル空間に充填した様子を示す図である。 前図におけるハニカム材の上面に他の表面材を取り付けて完成させたサンドイッチパネルを示す図である。

符号の説明

１ 容器
２ 液状接着剤
３ ハニカム材
４、６ セル壁に付着した接着剤
５ 通気性の表面材
７ セル空間
８ 接着剤の位置で破断したセル壁
９ 表面材の通気面
１０ フォーム材
１１ セル壁の突出部
１２ 縁取り部
１３ エポキシ系接着剤
１４ 非通気性の表面材

Claims (3)

1. 所定の粘度を有する液状接着剤(２)を、ハニカム材(３)の一方の面に臨むセル壁の先端に限って狭い帯状に付着させ、
   通気性を有する表面材(５)を、ハニカム材(３)の前記接着剤(２)を付着させた前記一方の面に押し当て、
   前記接着剤(２)の硬化前に、吸水性を有するフォーム材(１０)をハニカム材(３)の他の面から前記付着させた接着剤(２)に接触するまで押込んでセル空間(７)へ充填し、
   接着剤(２)に接触したフォーム材(１０)が接着剤が含有する水分を吸収することで硬化が促進され、ハニカム材(３)への前記表面材(５)の接着が速やかに達成される各工程、
   及び、前記フォーム材(１０)として連通気泡構造を有するフェノールフォーム材を選択する工程を含む通気性サンドイッチパネルの製造方法。
2. 前記セル壁の先端に限って狭い帯状に接着剤を付着させる工程が、前記液状接着剤(２)としてエマルジョン系接着剤を選択し、水平に保持した平らな浅い容器(１)に上記接着剤(２)を注ぎ、そこへハニカム材(３)のセル壁先端のみを浅く浸して引き上げる各工程により実行される請求項１記載の製造方法。
3. ハニカム材(３)と、ハニカム材の少なくとも一方の面に臨むセル壁の先端に接着された通気性を有する表面材(５)と、ハニカム材(３)のセル空間(７)に充填された連通気泡構造と吸水性を有するフェノールフォーム材(１０)とを備えた、請求項１又は２に記載の製造方法により製造されたサンドイッチパネル。

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