JP6646175B1 - ドーム化接着層によるハニカム材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ドーム化接着層によるハニカム材の製造方法において、各セル同士の接着に際し、接着用のシートを熱風で加熱して各ハニカムセルの端面に均一な接着層を形成することによって、安定した強度を有し、軽量なハニカム材を提供する。【解決手段】ハニカム材を製造する製造方法であって、複数のリブにより連接したセルの集合体を構成するハニカムコアに熱溶着性の接着部材を用いて接着層を成形する際、前記ハニカムコアの上面に配置した前記接着部材に対し、下方から上方に向かって前記セル内へ上昇熱風を圧送して各前記セルの上面にドーム状の接着層を形成させるドーム化工程Ａと、前記ドーム状の接着層のドームの頂点に施される破断誘発手段により前記頂点を破断させる破断工程Ｂと、溶融性と表面張力を利用して前記セルの上面縁部に均等な接着層を形成する熱溶着工程Ｃと、を有する手段とした。【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカム材の製造技術に関し、詳しくは、接着用のシートを熱風で加熱して各ハニカムセルの端面に均一なドーム状の接着層を形成し、これを破断することによって均一な接着層を得るとともに、安定した強度を有し、軽量なハニカム材の製造技術に関するものである。

近年の航空技術産業の発達に伴い、炭素繊維を用いた複合材料などの素材に関する技術は、より軽く、より強いものが提供されるようになり、これらの新素材は他の産業へも利用され、特にハニカム材に関する製造技術の進歩には目を見張るものがある。現在では、航空産業のみならず、電車や自動車などの車体、或いは建築物の床材などにも応用されている。

しかしながら、係るハニカム材を航空機以外の多目的に利用しようとしたとき、ハニカム材の欠点として、連結しにくい点や、強度に強い方向性を有するなど、使い勝手が悪いという問題も抱えており、また、特にコスト面での負担が大きいという問題がある。

そこで、従来より、種々の技術が提案されている。具体的には、例えば、発明の名称を「ハニカムコア」とする技術が開示され公知技術となっている（特許文献１参照）。具体的には、「ハニカムコアを構成する各セルのセル壁に、セルの配列方向と交差する折れ目を形成する。これにより、各セル単位での拡縮変形を可能にし、曲げによって生じるバランス応力をセル群全体に分散することができる。したがって、小さな曲率半径の曲げに対してもセルを座屈させることなく、しかも２次曲げ、３次曲げなど種々の曲げを与えることが可能となる」というものである。しかしながら、特許文献１に記載の発明は、各セルの集まりからなるハニカムコアにおいて、曲がりを許容するために各セル壁にセルの配列方向と交差する折れ目を形成したり、一つのセルを台形に折り曲げるなどを必要とする点で、本発明とは課題を解決する技術的手段が異なるものである。

また、発明の名称を「ハニカムコアおよびその製造方法」とする技術が開示され公知技術となっている（特許文献２参照）。具体的には、「このハニカムコアは、セル壁にて区画形成された中空柱状のセルの平面的集合体よりなり、接合箇所間の各セル壁が、断面直線状の平坦面をなさず、少なくとも１本の折曲部が存し、断面折れ線状をなす。そして、このようなハニカムコアは、従来よりの展張法による製造方法について、従来よりの第１接合材より接合力が劣る第２接合材による仮接合を付加すると共に、展張中に仮接合が剥がれた跡の塑性変形を利用して、セル壁に折曲部を残存せしめるようになっている。もってこのハニカムコアは、曲面成形に際し、内外の縮み変形や拡開変形が、スムーズに実施されるようになる」というものである。しかしながら、特許文献２に記載の発明は、ハニカムコアを形成する各セルの集合状態を部分的に接合して曲面を形成する。係る構成によると、各セル壁同士の剛性が妨げとなって、曲面の形成が困難となる。更に、各セル毎の形状をテーパー状とするため、曲率に応じた適切なテーパー形状にしなければならず、剛性を確保するという課題を残しているといえる。

また、発明の名称を「ハニカムコアへの樹脂の充填方法」とする技術が開示され公知技術となっている（特許文献３参照）。具体的には、「樹脂充填区域より大きいスキン層を、ハニカムコア材の樹脂充填区域に配置する工程と、スキン層の上面に離型フィルムおよび通気用布材を被せ、真空引きおよび加圧加熱処理してハニカムコア材にスキン層を接着する工程と、ハニカムコア材から樹脂充填区域のコアとスキン層を切除する工程と、切除した区域のコアの片面にテープを貼り、テープを貼った側を下面にして樹脂を充填し硬化する工程と、樹脂を硬化した後にテープとスキン層を剥がして取除く工程とから構成される」というものである。しかしながら、特許文献３に記載の発明は、均一化を図るための手段として真空引きにより行っているため、大きなオートクレーブを必要とし、製造できる大きさに制限が生じてしまうという課題を残しているといえる。なお、本発明では、大気圧下での加温と加圧で行うことができ、製造するハニカムコア材の大きさに制限は課されるものではない。

また、発明の名称を「フレキシブルドーム化接着層によるハニカムコアの製造方法、及びフレキシブルハニカムコア」とする技術が開示され公知技術となっている（特許文献４参照）。具体的には、「まず繊維強化プラスチック製の箔材について、ヒートコルゲートローラーにより樹脂を加熱加圧して、三角形の波形の波板を成形し、次に波板を重積，接着，展張することにより、各セル壁が途中で折曲され、各セルが丸味を帯びた略凸字状をなす、フレキシブルハニカムコアを製造する」というものである。しかしながら、特許文献４に記載の発明は、ハニカムコア材にフレキシブル性を与えていえる点で本発明で共通するものの、その成形工程においては、ヒートコルゲートローラーという一般的な歯車構造によって行う点で、本発明とは課題の技術的解決手段が大きく相違している。

なお、本発明者は発明の名称を「ドーム化接着層によるハニカムコアの製造方法及び製造装置」とする技術について特許を取得している。係る技術は上昇熱風によるドーム化と、下降熱風による破断作用を利用して均一な接着層を得るものである（特許文献５参照）。しかしながら、構造が複雑となるため、下降熱風に代わる破断手段が課題として残るものであった。

特開平６−１９８３６４ 特開平９−２９０４７０ 特開平８−０２５５３３ 特開平６−２１８８５６ 特許第６３３６７００

本発明は、ハニカム材の製造技術に関し、詳しくはハニカム材の製造方法において、各ハニカムセル同士の接着や表面板の接着に際し、シート状等の接着部材を熱風で加熱して各ハニカムセルの端面に均一な接着層を形成することによって、安定した強度を有し、軽量なハニカム材の提供を可能にすることをすることを課題とする。

本発明は、ハニカム材を製造する製造方法であって、複数のリブにより連接したセルの集合体を構成するハニカムコアに、熱溶着性の接着部材を用いて接着層を成形する際、前記ハニカムコアの上面に配置した前記接着部材に対し、下方から上方に向かって前記セル内へ上昇熱風を圧送して各前記セルの上面にドーム状の接着層を形成させるドーム化工程Ａと、前記ドーム状の接着層のドームの頂点に施される破断誘発手段により前記頂点を破断させる破断工程Ｂと、溶融性と表面張力を利用して前記セルの上面縁部に均等な接着層を形成する熱溶着工程Ｃとを有する構成を採用した。

また、本発明は、前記セルが前記ハニカム材の面方向断面視において正六角形であって、前記破断工程Bにおける前記破断誘発手段が、平行となる前記リブの方向に連続して配置される二つおきの前記セルの中心と対応する位置に、破断を誘発させるための穴を穿設した接着部材を用いる構成を採用してもよい。

また、本発明は、前記セルが前記ハニカム材の面方向断面視において正六角形であって、前記破断誘発手段が、熱風工程Ａの前に平行なリブの方向に連続して配置される二つおきのセルの中心に対応する位置に破断を誘発する穴を接着部材に穿設する手段を採用してもよい。

また、本発明は、前記破断誘発手段が、熱風工程Ａの後に平行なリブの方向に連続して配置される二つおきのセルの中心に対応する位置に破断を誘発する衝撃を与えるか、若しくは振動を与えることで破断を誘発させる手段を採用してもよい。

また、本発明は、前記ドーム化工程Ａ乃至前記熱溶着工程Ｃの後に再度加熱する再加熱工程Ｄを有する構成としてもよい。

また、本発明は、該熱溶着の際に前記セルの高さに応じて圧送する前記上昇熱風を調節することで前記ドーム状の接着層を形成し、前記ハニカム材に曲面を与える構成としてもよい。

また、本発明は、ハニカム材を製造する製造装置であって、複数のリブが連接してセルの集合体を構成するハニカムコアに熱溶着性の接着部材を用いて接着成形する際、前記ハニカムコアの上面に配置した前記接着部材に対して下方から上方に向かって前記セル内へ上昇熱風をノズルプレートを介して圧送し、各前記セルの上面にドーム状の接着層を形成する底部側熱風装置を用いたドーム化手段と、前記ドーム状の接着層のドームの頂点に対応する位置へ予め破断を誘発させる穴を前記接着部材に穿設する破断手段と、前記接着部材の溶融性と表面張力を利用して前記セルの上面縁部に均等な接着層を形成する熱溶着手段を有する構成を採用した。

また、本発明は、前記破断手段が、前記底部側熱風装置の前記上昇熱風により、前記ドーム状の接着層が形成された後に、平行な前記リブの方向に連続して配置される二つおきの前記セルの中心近傍と対応する位置へ、破断を誘発する衝撃若しくは振動を与える構成を採用することもできる。

また、本発明は、前記ノズルプレートに設けられる底部側ノズルを二列以上配置し、前記接着層を再加熱する構成を採用してもよい。

また、本発明は、前記底部側熱風装置が前記接着部材へ圧送する前記上昇熱風を前記セルの高さに応じて調整する構成を採用してもよい。

本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法及び製造装置によれば、ハニカム材の形成に際し、各セル間の結合する接着用樹脂を均等に無駄なく塗布できるという優れた効果を奏する。

また、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法及び製造装置によれば、均一な樹脂の接着により、安定した強度を確保できるという優れた効果を奏する。

また、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法及び製造装置によれば、曲面などにハニカム材を用いたい場合でも、自由な曲面を創出でき、多種多様な用途に用いることができるという優れた効果を奏する。

また、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法及び製造装置によれば、表面板とハニカムコアの接着は、各セルの上下縁部に表面張力によって接着層が盛り上がった状態で接着されるため、接着層を表面板との接着剤として利用でき、改めて接着剤を塗布する必要がないという優れた効果を奏する。

また、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法及び製造装置によれば、一つのセル当たりの加熱が、熱風という気体による加熱手段を採用し、短時間の加熱により終了するため、ハニカムコアに与える熱影響を少なくするという優れた効果を奏する。

本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法の手順を示すフローチャート図である。 本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法の加熱の状態を説明する説明図である。 本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法の加熱の状態を説明する説明図である。 本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置における熱風の圧送状態説明図である。 本発明に係るハニカムコアに表面板を接着させる実施例を説明する説明図である。 本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置における各セル毎に圧送する熱風の配置状態説明図である。 本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置における接着層を再加熱する構成の説明図である。 本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置における曲面加工方法説明図である。

本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１は、熱風をセル１１の内部に圧送し、セルの端辺開口部にドーム状の接着層を形成し、これを破断させて均一な接着層を得ることを最大の特徴とするものである。以下、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１について図１から図３に基づいて説明する。なお、本発明は、通常のハニカムパネルの製造方法を除くものではなく、係るフローの前後に表面板７０の成形工程やハニカムコア１３の成形工程、或いはこれらを組み合せる接着工程等を含む全体の製造工程の一部に用いられるハニカム材１０の製造工程部分のフローとしても利用できるものである。

図１は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１の手順を示すフローチャート図である。図１（ａ）は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１の基本フローを示し、図１（ｂ）は、熱溶着工程Ｃ後に、再加熱工程Ｄを加えた別のフローを示す。

本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１は、ドーム化工程Ａと、破断工程Ｂと、熱溶着工程Ｃとから構成されており、ドーム化工程Ａの前にドーム化接着層２２の破断を誘発させる破断手段５２か、ドーム化工程Ａの後にドーム化接着層２２の破断を誘発させる破断手段５２を用いる構成を採用している。なお、ハニカム材１０の製造においては、ハニカム材１０の両面又は片面に表面板７０を接着する工程などが含まれるが、本発明では芯材となるハニカムコア１３との接着工程に特徴を有することから、他の工程については省略して説明する。

ドーム化工程Ａは、複数のセル１１が連接されたハニカムコア１３の両面又は片面に、接着部材２０を隙間無く敷設し、該接着部材２０が敷設されたハニカムコア１３に対し、加熱によって接着部材２０を溶融させ、各セル１１の上部におけるリブ１２同士を接着する初期の工程である。係るドーム化工程Ａに際し、本発明では、底部側熱風装置４０を用いて下から上へ上昇熱風４１を圧送し、加熱された接着部材２０が軟化してセル１１の上面にドーム状の接着層２２を成形させる。なお、この時、成形されたドームの頂点（２３）は薄膜化されて破断しやすい状態となる。

破断工程Ｂは、ドーム状の接着層２２の頂点２３近傍に対して施される破断誘発手段５１をきっかけとして、前記頂点２３を破断させる工程であり、破断したドーム状の接着層２２は表面張力によって各セル１１の上面に構成される同一辺のリブ１２上に等分して均等に分散する。

熱溶着工程Ｃは、各セル１１の上面に分散されたドーム状の接着層２２が、表面張力と重力によって各リブ１２毎に隣り合わされるセル１１と熱溶着し、全体に均一な接着層３０を形成する。なお、この時、表面板７０を押し付けるように圧着してハニカムパネルとするハニカム材１０の製造方法とすることも有効である。

再加熱工程Ｄは、底部側熱風装置４０により再度上昇熱風４１を圧送することで、ドーム状の接着層２２の破断を確実にすること、及び、より均一な接着層３０とするための工程である。なお、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１において、再加熱工程Ｄは必ずしも必要とはしないが、係る再加熱工程Ｄを含むことは接着層３０の均一化を図る上でより望ましいものである。

図２は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１において、シート状の接着部材２０を加熱させる例を説明する説明図である。図２（ａ）は、ハニカムコア１３の上面にシート状の接着部材２０を敷設した状態を示し、図２（ｂ）は、ドーム化工程Ａにおいて接着部材２０に上昇熱風４１を圧送し、ドーム状の接着層２２が形成されている状態を示し、図２（ｃ）は、破断工程Ｂにおける破断誘発手段５１により、ドーム状の接着層２２の頂点２３の近傍が破断し始めた状態を示し、図２（ｄ）は、破断工程Ｂにおけるドーム状の接着層２２が破断した状態から各セル１１の開口縁部へと分散していく状態を示し、図２（ｅ）は、熱溶着工程Ｃにおいて溶融した接着剤が表面張力によって各リブ１２の上辺に均一に分配されて接着層３０が形成されていく状態を示している。

図２（ａ）に示される通り、ハニカムコア１３の上面に接着部材２０を敷設すると、接着部材２０の可とう性によって隙間無く配置させることが可能である。また、若干の隙間が生じた場合でも、加熱により接着部材２０は軟化し、ハニカムコア１３の表面に密着するため、特に加圧や真空引きといった特殊な装置を用いる必要はない。なお、図面に示した上向きの細い矢印は上昇熱風４１を示したものである。

図２（ｂ）は、ドーム化工程Ａにおいて接着部材２０に上昇熱風４１を圧送し、ドーム状の接着層２２が形成されている状態を示している。即ち、ドーム状の接着層２２は、底部側熱風装置４０から圧送された上昇熱風４１により、接着部材２０が軟化して形成される膨らみであり、係る膨らみは、セル１１の縁部から上方へと突き出すように、略中心から均等に接着部材２０を変形させてできるもので、膨らむほどに薄膜化していく。

図２（ｃ）は、ドーム化工程Ａにおいて成形したドーム状の接着層２２の頂点２３近傍に施された破断誘発手段５１をきっかけとして、頂点２３から破断が始まる状態を示している。

図２（ｄ）は、破断工程Ｂにおいてドーム状の接着層２２が破断した状態を示している。係る破断により、各リブ１２に均等に接着層３０が分散される。係る破断及び分散は、下側からの上昇熱風４１のみによっても可能であるが、上昇熱風４１のみで無作為に破断してしまうと、均一な接着層３０を得ることができなくなってしまうため、図２（ｄ）に示すような状態の接着層３０を形成するためには、破断誘発手段５１によりドーム状の接着層２２の膨らんだドームの頂点からセルの上辺縁部へ均等に分散されることが重要となり、温度、圧力、位置、底部側ノズル６２の形状といった種々の要件を検討し、最適な状態を設定することが望ましい。

図２（ｅ）は、溶融したドーム状の接着層２２が、表面張力によって均一にリブ１２の上辺に分配されている状態を示しており、結合するリブ１２の上辺からセル１１の壁部に適度な量が均一な接着層３０となるよう、温度、圧力、速度、及び時間等を管理することによって、均一な接着層３０を有するハニカム材１０とする。

図３は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１の加熱の状態を説明する説明図である。図３（ａ）から図３（ｅ）は、前記図２（ａ）から図２（ｅ）の加熱状態に対応したもので、底部側熱風装置４０を二列に配列し、ハニカムコア１３に対して移動することにより、偏った熱溶着状態箇所を均して、より均一な接着層３０を得られることを示している。

また、図中に水平方向に示した太い矢印は、底部側熱風装置４０の移動方向を表し、シート状の接着部材２０がハニカムコア１３の上面に敷設された状態から、底部側熱風装置４０から圧送された上昇熱風４１によってドーム状の接着層２２へとなり、破断工程（Ｂ）により頂点から破断し、該破断したドーム状の接着層２２が、溶融性と表面張力によって均一な接着層３０を形成する工程を、一列毎に連続して繰り返すものである。

底部側熱風装置４０は、ハニカムコア１３に対して水平方向に移動し、前記ドーム化工程Ａから熱溶着工程Ｃ、又はドーム化工程Ａから再加熱工程Ｄまでの各工程を繰り返すものである。但し、係る構成に限定されるものではなく、ハニカムコア１３が底部側熱風装置４０に対して移動する構成とすることも有効である。

再加熱工程Ｄは、底部側熱風装置４０を二列に配列することにより、偏った熱溶着状態箇所を均して、より均一な接着層３０を得ることが可能とするものである。一回目の加熱によっては破断されなかったセル１１を、再度同一の工程を繰り返すことで確実に未破断箇所を生じさせない構成とすることが好適である。

本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２は、セル１１を複数均一に接着して形成させるために、底部側熱風装置４０からの上昇熱風４１によるドーム状の接着層２２を形成し、破断誘発手段により均一に破断させることを最大の特徴とするものである。以下、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２の各構成について図４から図８に基づいて説明する。なお、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２に用いられる数値や素材は、特に特定したものを除き限定さるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を奏する数値や素材の範囲内で変更することができるものである。

図４は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２における熱風の圧送状態説明図である。図４（ａ）は、各セル１１に対する底部側熱風装置４０の熱風の送風状態を示す平面図であり、図４（ｂ）は、各セル１１に対する底部側熱風装置４０の熱風の送風状態を示す断面図である。

ドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２は、底部側熱風装置４０がハニカムコア１３に対して移動しながら熱溶着性の接着部材２０を加熱し、ハニカムコア１３に熱溶着させてハニカム材１０を製造する装置であって、一般的な成形品であるハニカムパネルの面精度と同等以上にすることが可能である。具体的には、ドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２では、接着部材２０に対して各セル１１毎に熱風を圧送することにより軟化させ、僅かな時間と僅かな圧力の差を利用して熱溶着させるものであって、長い時間の加熱や加圧を必要とせず、全ての加工が各セル１１毎に連続的に行われ、ハニカムコア１３に及ぼす熱影響、及び応力の影響を極めて少なくできる構成となっている。

ハニカムコア１３は、一般的には蜂の巣のような六角形や、その他の立体形状（セル１１）を隙間無く並べた構造体をいい、一般的な板状部材と比較して軽量で強度が高いという特徴を有し、自然界から学んだ構造は、他にも表面積が広い、衝撃吸収が高い、整流作用や断熱性能があるなど、多くの優れた性質を有するものである。本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２から得られるハニカム材１０は、精度が高く、紙、アルミニウム、プラスチックといった多様な素材におけるセル１１の集合体とすることができるものである。

ハニカム材１０は、ハニカムコア１３のみならず、該ハニカムコア１３の片面、又は両面に、表面版７０を貼り付けたハニカムパネルを含むものである。

セル１１は、同一の立体を隙間無く並べた構造体のうちの一つの隙間領域をいい、代表的な六角形や、その他断面が円形や多角形等であってもよい。但し、本発明におけるドーム化工程Ａにおいて、少なくとも一つのセル１１に対し、一回は熱風を圧送することが必要である。セル１１自体は隙間領域であるため、各立体を繋ぐリブ１２によってその形状が定められることとなる。

リブ１２は、セル１１を構成する同一立体形状の一面となる壁部である。

ハニカムコア１３は、リブ１２によって形成されるセル１１が複数集合した構造体であり、一般的なハニカムパネルでは表面版に挟まれた芯材となる部材である。

接着部材２０は、加熱により溶融する樹脂シート等であり、ハニカムコア１３の素材に対し融点が低く、短時間で溶融する性質のものが用いられ、例えば、ポリイミド系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル（ＰＭＭＡ（Polymethyl Methacrylate））系樹脂、塩化ビニル、シリコーン系樹脂など、多種多様な接着部材２０が存在するが、融点が低く溶融し易い素材であって熱溶着後の強度が高いものを選択することが望ましい。例えば、ハニカムコア１３がアルミニウム製の場合では、フェノール系樹脂やエポキシ系樹脂などの接着部材２０が好適である。また、チタンやステンレスのようなもので、耐熱性まで要求されるのであれば、シリコーン系樹脂による接着部材２０を用いるなど、用途に応じて接着部材２０を選択することとなる。

ドーム状の接着層２２は、底部側熱風装置４０から圧送された上昇熱風４１により、接着部材２０が軟化して形成される膨らみである。係る膨らみは、セル１１の縁部から上方へと突き出すように、略中心から均等に接着部材２０を変形させてできるものである。

頂点２３は、底部側熱風装置４０から圧送された上昇熱風４１により得られた前記ドーム状の接着層２２の突き出した最上部である。また、頂点２３近傍は、破断誘発手段５１により最初に破断させる部分である。

接着層３０は、接着部材２０が加熱されることによって、複数のセル１１が縁部を繋ぐ接着剤の層であり、各セル１１の縁部に満遍なく均等に塗布可能な量であって、十分な結合力が得られることが必要である。また、本発明では、接着層３０は各セル１１の上面縁部のみに塗布されることによって、フレキシブル性を与えることができる。なお、図４では、ハニカムコア１３の上面のみに接着層３０を示しているが、ハニカムコア１３を反転させて反対面も同様に接着層３０によってセル１１を繋ぐ構成を採用した場合には、より強度の高いハニカム材を得ることが可能となる。

また、接着層３０は、上昇熱風により熱せられたドーム状の接着層が破断することで、各セル１１の縁部に表面張力によって盛り上がった状態で接着されるが、従来の接着方法では、接着部材２０がリブ１２の壁面に垂れ下がるなど、セル１１の縁部のみに接着剤が均等に分散されず、接着剤による結合力に寄与しない無駄な部分を生じていたという問題があり、本発明ではこれを解決するとともに、より接着剤の量を減らし、軽量化へも資する効果を発揮するものである。

底部側熱風装置４０は、ハニカムコア１３の底部から熱風を圧送し、セル１１の上面に敷設した接着部材２０を加熱する装置であり、接着部材２０を溶融する温度と、ドーム状に膨らませるに必要な圧力と送風量を必要とする。特にハニカムコア１３に配列された各セル１１に、均等に上昇熱風４１を圧送することが必要である。係る均一化は、加熱による上昇熱風４１を整流する整流板６０を介して行われることが望ましい。

上昇熱風４１は、ドーム状の接着層２２を形成するために、底部側熱風装置４０により圧送される高熱の気体であり、各セル１１の略中心に向かって送られる。

破断誘発手段５１は、上昇熱風４１によって形成されたドーム状の接着層２２を破断させるために、該ドーム状の接着層２２の頂点２３近傍となる位置に破断を誘発するための穴を穿設することが有効である。具体的には、接着部材２０を加熱する前、即ち軟化する前に、正六角形のセル１１の平行となるリブ１２の方向に連続して配置される二つおきのセルの中心に対応する位置に、破断を誘発する穴を穿設加工する。また、該穴は、破断を誘発するきっかけとなればよいので、貫通穴でなくてもよく、凹状溝や切り欠き等を加工してもよい。他の手段としては、加熱後の頂点２３に破断を誘発させるため、鋭利な部材等により衝撃を与えるか、若しくは加熱後のハニカムコア材に振動を与えることで、破断を誘発させる機能を設ける構成としてもよい。

なお、上昇熱風４１は、ブロアーやファン等により圧縮空気として加熱した気体を加圧状態で送り出す構成のものや、エアコンプレッサー等の空気圧縮装置を用いて加圧した空気を、シーズヒーター等で加熱することなどして得られるものである。

更に、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１によれば、一つのセル１１当たりの加熱が、熱風という気体による加熱手段を採用し、短時間の加熱により終了するため、ハニカムコア１３に与える熱影響を少なくするという効果を発揮するものである。

整流板６０は、上昇熱風４１の圧送状態において、均等に整流された加熱空気をノズルプレート６１に供給するための整流器として用いられるものである。図面では模式的に示しているが、ハニカムコア材や網状のフィルターを多数積層したものを用いることが考えられる。係る整流板６０にハニカムコア材を用いる場合、円形に近い正多角形を用いることが望ましく、また、図面には示していないが、送風の元となるファン等については、プロペラによる不均一な空気の流れを回避すべく、縮流胴を設けることが望ましい。

図５は、本発明に係るハニカム材としてハニカムコア１３に表面板７０を接着させる実施例を説明する説明図である。図５（ａ）は、係るハニカムコア１３に表面板７０を接着させる接着層３０の状態を示し、図５（ｂ）は、係るハニカムコア１３に接着する表面板７０を両面に備える構成を示している。

通常のハニカムパネルでは、表面板７０を両面に備える構成が多く用いられ、表面板７０の素材は、ハニカムパネルの剛性に直接影響する。そこで、素材の選択には使用目的に応じて適宜選択することとなるが、アルミニウム、チタン、ステンレス、鉄、紙、樹脂等、種々の材料が適用対象となり得る。また、表面板７０の強度によって、撓み量にも大きく影響することとなるため、セル１１の大きさも併せて検討することとなる。

また、表面板７０とハニカムコア１３の接着は、図５（ａ）に示す通り、各セル１１の上部縁部に上昇熱風と表面張力によって接着層３０が盛り上がった状態で接着されるため、接着層３０を表面板７０との接着剤として利用でき、改めて接着剤を塗布する必要がない。

なお、図５（ａ）に示したように、ハニカムコア１３の片面のみに接着層３０を形成した状態において、曲面を持たせるようにハニカムコア１３を湾曲させ、該湾曲状態で表面板７０を貼り付ければ、容易に曲状のハニカムパネルとすることができる。

また更に、図５（ｂ）では、表面板７０をハニカムコア１３の両面に接着する構成を示しているが、係る構成は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１を両面に施したことにより得られたハニカムコア１３を用いたものである。なお、両面に表面板７０を接着する場合には、最初の工程で片面側を加工した後、ハニカムコア１３を反転させなければならない。従って、ハニカムコア１３を固定する固定治具には、シリコーンシートやテフロン（登録商標）シート等の非接着性素材を貼付したり、或いは非接着性素材で構成される固定治具を用いて剥離性を高めておくことが望ましい。

図６は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２における各セル１１毎に圧送する熱風の配置状態説明図である。図６（ａ）は、各セル１１に対する底部側熱風装置４０の配置構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は、各セル１１に対する底部側熱風装置４０の熱風の送風状態を示す断面図である。

図６（ａ）に示す通り、本発明は底部側熱風装置４０による接着部材２０のドーム化手段２４と、これに対応した位置に対し破断誘発手段５１を施す構成を採用したものである。即ち、熱風を圧送するための底部側ノズル６２を備え、該底部側ノズル６２は、所定のセルの中心に向かうように配置される。係る構成を採用しているのは、一辺のリブ１２を共有して隣接するセル１１の上辺に接着層３０が分配されると、各セル１１毎のドーム化工程Ａにおけるドーム状の接着層２２の均等な形成がしにくくなるからである。

ドーム化手段２４は、底部側熱風装置４０によりセルの集合体の上面に配置された接着部材を加熱により軟化させるとともに、圧力を使って膨らませ、セル１１の端辺開口部にドーム状に薄膜化させるものである。

また、破断誘発手段５１が施される位置は、図６（ａ）に示す通り、前記セル１１が前記ハニカム材１０の面方向断面視において正六角形の場合に、平行となるリブ１２の方向に連続して配置される二つおきのセルの中心に対応する位置である。そして、該破断誘発手段５１が施された位置が脆弱な部分となり、ドーム状の接着層２２を部分的に破断させ、表面張力と上昇熱風４１の送風によりリブ１２に略均一な接着層３０を形成する。なお、図面において垂直に並行する２つのリブ１２が真横に並ぶセル１１の列を基準にすると、これと直交方向に並ぶ各列を１ピッチとして、底部側ノズル６２は係る１ピッチ毎に移動し、２ピッチ間を開けて上昇熱風を４１各セル内へ送ることとなりこれを繰り返す。

破断手段５２は、破断誘発手段５１を施すためのものであり、図６（ａ）に示すような配置に破断を誘発する孔を設ける。具体的には、例えば接着部材がシート上である場合に低温で硬化している状態で所定位置に針等の鋭利な部材で穿設すると孔あけ加工も容易になる。また、図面には示していないが、所定位置に配置した針等の鋭利な部材による穿設加工をドーム化手段２４がされる直前に行う構成とすることも有効である。

ノズルプレート６１は、整流板６０によって整流された上昇熱風４１を所定のセル１１に対し、上昇熱風４１を噴射する孔又は底部側ノズル６２を設けた板状部材である。係るノズルプレート６１は、図６（ｂ）に示す通り、底部側熱風装置４０に設けられ、上昇熱風４１をセル１１の略中心に向かって噴射する前記孔又は底部側ノズル６２の基台となる。また、上昇熱風４１を圧送させるセル１１と圧送しないセル１１とを分配するために、図６から図８に示すような、所定のセル１１を結ぶ所定の列毎に、セル１１の間隔に対応する等ピッチに孔若しくは底部側ノズル６２が設けられる。なお、ノズルプレート６１は、ハニカムコア１３のセル１１の大きさ等に対応して交換可能である。

底部側ノズル６２は、整流された熱風を各セル１１毎に噴射する噴射口であって、ノズルプレート６１に設けた孔によって構成される。但し、図６に示すようなノズル孔ではなく、図２に示すような流動方向を特定するノズル管を突き出す構成の噴射ノズルとしてもよい。

レーザー８０は、ハニカムコア１３を本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２に設置するための位置決めに用いるものであり、底部側熱風装置４０の底部側ノズル６１位置を、セル１１の中心となるようにハニカムコア１３を配置するための指標となる。レーザー８０とセル１１の中心との位置合わせは、目視によりハニカムコア１３の固定治具を移動して調整してもよいが、画像処理によってセル１１の中心を捕らえ、自動的にハニカムコア１３の固定治具を移動調整する制御機能を設けることが望ましい。

なお、固定治具については、ハニカムコア１３が大きなものとなると撓みの問題が生じるため、ワイヤー又は線材等の補強部材を用いて撓みを抑える構成とすることが好適である。

図７は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２における接着層３０を再加熱する構成の説明図である。図７（ａ）は、ノズルプレート６１の底部側ノズル６２の配置を示す平面図であり、図７（ｂ）は、ノズルプレート６１の底部側ノズル６２の配置を示す断面図である。

図７に示したのは、底部側ノズル６２による加熱が、一度加熱されたセル１１に対し、再度加熱する構成を採用した、再加熱工程Ｄを含む構成の製造装置である。同一のセル１１を再加熱することによって、一度溶着した接着層３０を均すことにより、より均一な接着層３０を形成することが可能となる。

なお、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造方法１及びドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２において、温度、圧力、速度、接着部材２０の素材によって、ドーム化の状態や破断の状態が変化するため、より適切なものとするためには、繰り返し実験等を行い、適切な諸条件を見出し、これをブログラム等に設定して自動制御させることが望ましい。

図８は、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２における曲面加工方法説明図である。図８（ａ）は、各セル１１に対する底部側熱風装置４０の熱風の送風状態を示す平面図であり、図８（ｂ）は、各セル１１に対する底部側熱風装置４０の熱風の送風状態を示す断面図である。

ハニカム材１０は、前記の通り強度が極めて高いという特徴を有している反面で、曲状や曲げて使用することについては基本的に難しいという問題がある。しかしながら、本発明に係るドーム化接着層によるハニカム材の製造装置２によれば、図８に示した通り、底部側熱風装置４０から上昇熱風４１を圧送する底部側ノズル６２の位置と、各セル１１上に配置された接着部材２０までの距離を調整することにより、容易に曲面を有するハニカム材１０を製造することが可能である。

また、図面に示した構成とは異なり、底部側熱風装置４０の位置はハニカムコア１３と並行に何れも水平に配置し、セル１１の高さを相違させて底部側熱風装置４０から圧送さる上昇熱風４１の温度や圧力を調整することでも、曲面を有するように配置されたハニカムコア１３に対し、各セル１１毎の均一なドーム状の接着層２２を形成することも可能となる。

なお、図面に示した底部側熱風装置４０は、熱風を圧送するための底部側ノズル６２を、リブ１２を介して直線状に隣接するセル１１の略中心へ熱風を圧送する配置構成を採用しているが、係る底部側ノズル６２のピッチを可変可能な構造とすることによって、異なるピッチに配置されたハニカムコア１３に対しても、熱溶着による接着成形を可能とする構成とすることが有効である。

本発明は、オートクレーブ等の大型の装置を用いる必要がなく、長尺なハニカム材１０でも製造可能であり、コストダウンを図ることもできるので、ハニカム材１０の利用の途を広げることができるという点で、産業上の利用可能性は高いものと思慮される。

１ ドーム化接着層によるハニカム材の製造方法
２ ドーム化接着層によるハニカム材の製造装置
１０ ハニカム材
１１ セル
１２ リブ
１３ ハニカムコア
２０ 接着部材
２２ ドーム状の接着層
２３ 頂点
２４ ドーム化手段
３０ 接着層
４０ 底部側熱風装置
４１ 上昇熱風
５１ 破断誘発手段
５２ 破断手段
６０ 整流板
６１ ノズルプレート
６２ 底部側ノズル
６４ 熱溶着手段
７０ 表面板
８０ レーザー
Ａ ドーム化工程
Ｂ 破断工程
Ｃ 熱溶着工程
Ｄ 再加熱工程

Claims (10)

1. ドーム化接着層によるハニカム材（１０）を製造する製造方法であって、
   複数のリブ（１２）により連接したセル（１１）の集合体を構成するハニカムコア（１３）に熱溶着性の接着部材（２０）を用いて接着層を成形する際、
   前記ハニカムコア（１３）の上面に配置した前記接着部材（２０）に対し、下方から上方に向かって前記セル（１１）内へ上昇熱風（４１）を圧送して各前記セル（１１）の上面にドーム状の接着層（２２）を形成させるドーム化工程（Ａ）と、
   前記ドーム状の接着層（２２）のドームの頂点（２３）に施される破断誘発手段（５１）により前記頂点（２３）を破断させる破断工程（Ｂ）（上方から前記ドーム状の接着層（ ２２）の前記頂点（２３）近傍に向かって下降熱風を圧送して破断させる破断手段を除く ）と、
   溶融性と表面張力を利用して前記セル（１１）の上面縁部に均等な接着層（３０）を形成する熱溶着工程（Ｃ）と、
   を有することを特徴とするドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造方法（１）。
2. 前記セル（１１）が、前記ハニカム材（１０）の面方向断面視において正六角形であって、
   前記破断工程（B）における前記破断誘発手段（５１）が、平行となる前記リブ（１２）の方向に連続して配置される二つおきの前記セル（１１）の中心近傍と対応する位置へ、破断を誘発させるための穴を穿設した接着部材を用いることを特徴とする請求項１に記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造方法（１）。
3. 前記セル（１１）が前記ハニカム材（１０）の面方向断面視において正六角形であって、前記破断誘発手段（５１）が、熱風工程（Ａ）の前に平行な前記リブ（１２）の方向に連続して配置される二つおきの前記セル（１１）の中心近傍に対応する位置へ、破断を誘発する穴を接着部材に穿設することを特徴とする請求項１に記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造方法（１）。
4. 前記破断誘発手段（５１）が、熱風工程（Ａ）の後に平行な前記リブ（１２）の方向に連続して配置される二つおきの前記セル（１１）の中心近傍と対応する位置へ、破断を誘発する衝撃若しくは振動を与えることを特徴とする請求項１に記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造方法（１）。
5. 前記ドーム化工程（Ａ）乃至前記熱溶着工程（Ｃ）の後に再度加熱する再加熱工程（Ｄ）を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造方法（１）。
6. 前記熱溶着工程（Ｃ）の際に、前記セル（１１）の高さに応じて圧送する前記上昇熱風（４１）を調節することで前記ドーム状の接着層（２２）を形成し、
   前記ハニカム材（１０）に曲面を与えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造方法（１）。
7. ドーム化接着層によるハニカム材（１０）を製造する製造装置であって、
   複数のリブ（１２）が連接してセル（１１）の集合体を構成するハニカムコア（１３）に熱溶着性の接着部材（２０）を用いて接着成形する際、
   前記ハニカムコア（１３）の上面に配置した前記接着部材（２０）に対して下方から上方に向かって前記セル（１１）内へ上昇熱風（４１）をノズルプレート（６１）を介して圧送し、各前記セル（１１）の上面にドーム状の接着層（２２）を形成する底部側熱風装置（４０）を用いたドーム化手段（２４）と、
   前記ドーム状の接着層（２２）のドームの頂点（２３）に対応する位置へ予め破断を誘発させる穴を前記接着部材（２０）に穿設する破断手段（５２）と、
   前記接着部材（２０）の溶融性と表面張力を利用して前記セル（１１）の上面縁部に均等な接着層（３０）を形成する熱溶着手段（６４）と、
   を採用したことを特徴とするドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造装置（２）。
8. 前記破断手段（５２）が、前記底部側熱風装置（４０）の前記上昇熱風により、前記ドーム状の接着層（２２）が形成された後に、平行な前記リブ（１２）の方向に連続して配置される二つおきの前記セル（１１）の中心近傍と対応する位置へ、破断を誘発する衝撃若しくは振動を与えることを特徴とする請求項７に記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造装置（２）。
9. 前記ノズルプレート（６１）に設けられる底部側ノズル（６２）を二列以上配置し、
   前記接着層（３０）を再加熱することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造装置（２）。
10. 前記底部側熱風装置（４０）が前記接着部材（２０）へ圧送する前記上昇熱風（４１）を前記セル（１１）の高さに応じて調整することを特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載のドーム化接着層によるハニカム材（１０）の製造装置（２）。