JP7500412B2

JP7500412B2 - 波板状構造体とその製造方法

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Publication number: JP7500412B2
Application number: JP2020207824A
Authority: JP
Inventors: 洋介今中; 謙西谷; 将田之尻
Original assignee: Nippon Resibon Corp
Current assignee: Nippon Resibon Corp
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2024-06-17
Anticipated expiration: 2040-12-15
Also published as: JP2022094750A

Description

特許法第３０条第２項適用令和２年８月２７日にユージー基材株式会社に販売。［刊行物等］令和２年８月２７日に株式会社和紙空間に販売。

本発明は、内装材としての基材と併用する波板状構造体及び内装材として用いる波板状構造体とその製造方法に関する。

特許文献１には、外壁と内壁とを有し、内壁は、外壁と対向させて波板を配設した構成である壁構造が開示されている。

また、特許文献２には、合成樹脂製波板の曲げ加工方法が開示されている。

特開平８－６８１３３号公報特開平９－６６５６３号公報

ところで、建築物や車両の内装材として、薄い板材又は紙などのシート材を使用する場合がある。そのような場合、これらの内装材を補強するために、その片面又は両面に、特許文献１や特許文献２に開示された波板を設けることが考えられる。

しかし、波板を内装材として用いるためには、その重量を軽くする必要がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、波板を軽くすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、線材により波板（以下、本発明に係る波板を「波板状構造体」という。）を構成した。

具体的には、第１の発明は、内装材としての基材の片面又は両面に配置され、該基材の面に沿う第１方向から見て波状に形成された波板状構造体であって、硬化した樹脂を含む繊維束から構成され、前記第１方向に沿って延び、互いに間隔を空けて並ぶ複数の第１線材と、前記繊維束から構成され、前記基材の前記面に沿い且つ前記第１方向と交差する第２方向に沿って延び、前記第１線材との交差部で前記第１線材と結合され、互いに間隔を空けて並ぶ複数の第２線材とを備える。

この第１の発明では、波板状構造体を、それぞれが互いに間隔を空けて並ぶ複数の第１線材及び複数の第２線材から構成したので、両線材のそれぞれが間隔を空けている分、単位面積あたりの重量が小さくなる。また、第１線材及び第２線材を、繊維束から構成したので、両線材が金属製である場合よりも軽くなる。以上より、波板状構造体を軽くできる。

第２の発明は、第１の発明において、前記交差部は、前記第２線材よりも前記第１線材の方が前記基材に近い第１交差部と、前記第１線材よりも前記第２線材の方が前記基材に近い第２交差部とを含み、前記第１交差部及び前記第２交差部は、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに沿って交互に並んで設けられている。

この第２の発明では、第２線材よりも第１線材の方が基材に近い第１交差部と、第１線材よりも第２線材の方が基材に近い第２交差部とを、第１方向及び第２方向のそれぞれに沿って交互に並ぶように設けたので、第１線材及び第２線材が互いに剥離しにくい。このため、波板状構造体を軽くしつつもその強度を維持できる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記波板状構造体の波ピッチを単位長さとすると、前記第１線材の前記第２方向に沿った前記単位長さあたりの数、及び、前記第２線材の前記第１方向に沿った前記単位長さあたりの数は、いずれも８本以上１２本以下であり、前記第１線材及び前記第２線材の径の大きさは、前記単位長さの０．０１倍以上０．０７倍以下である。

この第３の発明では、第１線材及び第２線材の数を、単位長さ（波ピッチ）あたり８本以上１２本以下とし、両線材の径の大きさを単位長さの０．０１倍以上０．０７倍以下としたので、波板状構造体を軽くしつつもその強度を維持できる。

第４の発明は、第３の発明において、１００ｃｍ^２あたりの重量が７．０ｇ以下であり、１００ｃｍ^２に対して厚さ方向に１０ｋｇの荷重をかけた状態での厚さをＴ１、該荷重をかける前の厚さをＴ０、該荷重をかけて該荷重を除いた後の厚さをＴ２とすると、（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０≦０．１であり、且つ、（Ｔ０－Ｔ２）／Ｔ０≦０．０５である。このように、波板状構造体は、軽いだけでなく、荷重をかけても形状が変化しにくく、しかも、形状回復力を有する。

第５の発明は、第１～第４の発明のいずれか１つに係る波板状構造体の製造方法であって、繊維束から構成された複数の線材が互いに交差してなる網状体に、樹脂を含浸させる含浸工程と、前記樹脂を含浸させた前記網状体を、凸部と凹部とを有する波板状の成形台に載置して加熱する加熱工程と、前記加熱工程によって軟化した前記網状体に対して、前記成形台の前記凹部に対応した形状の棒部材を、該凹部に沿って位置づけ且つ押圧することによって、前記網状体を波板状に成形する成形工程とを含む。

この第５の発明は、加熱工程で軟化した網状体に、成形台の凹部に対応した形状の棒部材を凹部に沿って位置づけ且つ押圧することによって、網状体を簡単に波板状に成形できる。したがって、第１～第３の発明に係る波板状構造体を簡単に製造できる。

以上のように、本発明によれば、波板状構造体を軽くできる。

第１実施形態に係る波板状構造体を示す写真である。図１のII－II線に沿った断面図である。波板状構造体の拡大図である。波板状構造体の製造方法における含浸工程を示す模式図である。加熱工程を示す模式図である。成形工程を示す模式図である。第２実施形態に係る波板状構造体の使用状態を示す図２相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。

（第１実施形態）
―波板状構造体―
図１～３は、本発明の第１実施形態に係る波板状構造体１を示す。この波板状構造体１は、内装材としてのシート状の基材Ｂを補強するためのものである。基材Ｂは、建物の天井を構成する内装材であり、建物の室内に露出している。波板状構造体１は、図２に示すように、基材Ｂの裏面（室内とは反対側の面）に配置して用いられる。基材Ｂの厚さは、例えば０．４～１ｍｍである。

図１は波板状構造体１のみを示し、図２は、波板状構造体１を基材Ｂの裏面に配置して固定した状態を示す。波板状構造体１は、基材Ｂに対して、接着剤やＵ字状の針で固定されている。なお、Ｕ字状の針によって波板状構造体１を基材Ｂに固定する場合には、タッカーを使用する。

波板状構造体１は、図２に示すように、基材Ｂの裏面に沿う第１方向から見て波状に形成されている。具体的に、波板状構造体１は、図２に示すように、第１方向から見て、表側に向かって次第に幅が狭くなる谷状の部分（凹部）と、裏側に向かって次第に幅が狭くなる山状の部分（凸部）とが、第２方向に沿って交互に並んで形成されている。また、波板状構造体１の厚さＴ（すなわち、波の振幅）は、例えば９ｍｍであり、波ピッチＷ（すなわち、波長）は、例えば３２ｍｍである。なお、波板状構造体１は、平面視で（厚さ方向視で）９００ｍｍ×４５０ｍｍの略矩形状に形成されている。

波板状構造体１は、図１に示すように、第１方向に沿って延び、互いに間隔を空けて並ぶ複数の第１線材１０と、基材Ｂの裏面に沿い且つ第１方向と略垂直に交差する第２方向に沿って延び、互いに間隔を空けて並ぶ複数の第２線材２０とを備える。

第１線材１０及び第２線材２０は、いずれも、ガラス繊維、カーボン繊維等繊維束から構成されている。また、両線材１０，２０は、熱硬化性樹脂を含浸させ且つ硬化させている。このため、両線材１０，２０は、後述するように荷重を加えても波状（波板状）の形状を維持する。両線材１０，２０に含浸させる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

波板状構造体１の波ピッチＷを単位長さＷとすると、第１線材１０の第２方向に沿った単位長さＷあたりの数Ｎは、８本以上１２本以下である。また、第１線材１０の径の大きさＲは、単位長さＷの０．０１倍以上０．０７倍以下であり、例えば、Ｒ＝１ｍｍである。なお、第１線材１０の断面は、略円形、略楕円形又は略矩形であり、第１線材１０の断面が円形でない場合の第１線材１０の径の大きさＲとは、最も長い径と最も短い径の平均をとったものとする。また、第１線材１０間の間隔Ｓは、単位長さＷの０．０１倍以上０．１２倍以下である。

また、第２線材２０の第１方向に沿った単位長さＷあたりの本数Ｎ、径の大きさＲ及び間隔Ｓは、第１線材１０の第２方向に沿った単位長さＷあたりの本数Ｎ、径の大きさＲ及び間隔Ｓと、それぞれ同じである。

以上の構成により、波板状構造体１は、１００ｃｍ^２あたりの重量を７．０ｇ以下にでき、好ましくは６．６ｇ以下にできる。また、波板状構造体１は、１００ｃｍ^２に対して厚さ方向に１０ｋｇの荷重をかけた状態での厚さをＴ１、該荷重をかける前の厚さをＴ０とすると、該荷重をかけたことによる厚さＴの変化率、すなわち、（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０が、０．１以下であり、０．０５以下が好ましく、０．０２５以下より好ましい。また、波板状構造体１は、前記荷重をかけて前記荷重を除いた後の厚さをＴ２とすると、前記荷重をかける前後での厚さＴの変化率、すなわち、（Ｔ０－Ｔ２）／Ｔ０が、０．０５以下であり、０．０２以下が好ましく、０．０１以下がより好ましい。

図３は、図１の拡大図である。両線材１０，２０は、互いに交差する交差部Ｃ１，Ｃ２において、熱硬化性樹脂によって互いに結合されている。また、交差部Ｃ１，Ｃ２は、図３に示すように、第２線材２０よりも第１線材１０の方が基材Ｂに近い第１交差部Ｃ１と、第１線材１０よりも第２線材２０の方が基材Ｂに近い第２交差部Ｃ２とを含む。第１交差部Ｃ１及び第２交差部Ｃ２は、第１方向及び第２方向のそれぞれに沿って交互に並んで設けられている。

―波板状構造体の製造方法―
図４～６は、波板状構造体１の製造方法を示す。波板状構造体１の製造方法は、波板状構造体１のもととなるプリプレグＰ（網状体）を準備する含浸工程Ｓ１と、プリプレグＰを加熱する加熱工程Ｓ２と、プリプレグＰを波板状に成形する成形工程Ｓ３とを含む。以下、具体的に説明する。

含浸工程Ｓ１では、まず、ガラス繊維等の繊維束から構成された複数の線材が互いに交差してなるシート状の網状体３０を準備する。なお、網状態３０の互いに交差する線材は、各交差部で接着剤などにより互いに結合されていてもよく、互いに結合されておらず線材同士が平織されていてもよい。次いで、この網状体３０を、図４に示すように、フェノール樹脂等の液体状態の熱硬化性樹脂３１に浸漬し、乾燥炉３２にて乾燥させ、プリプレグＰを得る。プリプレグＰは、巻取機３３で巻き取る。

加熱工程Ｓ２では、まず、プリプレグＰを、図５に示すように、成形台３４の上に載置する。成形台３４は、内部に、外部から熱風などを流入させることのできる空洞が形成された加熱部３４ａと、加熱部３４ａの上部に設けられた波板状の成形部３４ｂとを含む。成形部３４ｂは、波板状構造体１の形状と略同じ波板状に形成された、凸部と凹部Ｄとを有する、金属製のものであり、例えば、ガルバリウム波板である。成形部３４ｂは、加熱部３４ａにより加熱できるように構成されている。プリプレグＰは、成形部３４ｂの上に載置する。この状態で、加熱部３４ａの空洞にジェットヒータから熱風を流入させることで、上部の成形部３４ｂ及びプリプレグＰを加熱する。

成形工程Ｓ３では、図６に示すように、加熱工程Ｓ２により加熱され軟化したプリプレグＰに対して、成形台３４の成形部３４ｂの凹部Ｄに対応した形状の棒部材３５を、凹部Ｄに沿って位置づけ且つ下方に押圧することによって（図６の矢印を参照）、プリプレグＰを、成形部３４ｂと同様の波板状に成形する。なお、棒部材３５は、プリプレグＰに、凹部Ｄに沿った滑らかな曲面を成形するという観点から、丸棒が好ましい。成形工程Ｓ３によって波板状に成形されたプリプレグＰを適切な寸法、例えば、９００ｍｍ×４５０ｍｍの略矩形状に）カットして、波板状構造体１が得られる。

―作用・効果―
本実施形態では、波板状構造体１を、それぞれが互いに間隔を空けて並ぶ複数の第１線材１０及び複数の第２線材２０から構成したので、両線材１０，２０のそれぞれが間隔を空けている分、単位面積あたりの重量が小さくなる。また、第１線材１０及び第２線材２０を、繊維束から構成したので、両線材１０，２０が金属製である場合よりも軽くなる。以上より、波板状構造体１を軽くできる。

また、本実施形態では、第２線材２０よりも第１線材１０の方が基材Ｂに近い第１交差部Ｃ１と、第１線材１０よりも第２線材２０の方が基材Ｂに近い第２交差部Ｃ２とを、第１方向及び第２方向のそれぞれに沿って交互に並ぶように設けたので、第１線材１０及び第２線材２０が互いに剥離しにくい。このため、波板状構造体１を軽くしつつもその強度を維持できる。

また、本実施形態では、第１線材１０及び第２線材２０の数Ｎを、単位長さＷ（波ピッチ）あたり８本以上１２本以下とし、両線材１０，２０の径の大きさを単位長さの０．０１倍以上０．０７倍以下とした。これにより、波板状構造体１は、１００ｃｍ^２あたりの重量が７．０ｇ以下であり、１００ｃｍ^２に対して厚さ方向に１０ｋｇの荷重をかけた状態での厚さをＴ１、該荷重をかける前の厚さをＴ０、該荷重をかけて該荷重を除いた後の厚さをＴ２とすると、（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０≦０．１であり、且つ、（Ｔ０－Ｔ２）／Ｔ０≦０．０５である。このように、波板状構造体１は、軽いだけでなく、荷重をかけても形状が変化しにくく、しかも、形状回復力を有する。

ところで、特許文献２に開示されているように、従来の波板の製造方法では、上型と下型とを用いて上下から挟み込んで波板を成型する必要があった。

ここで、本実施形態の製造方法では、加熱工程Ｓ２で軟化したプリプレグＰに、成形台３４の成形部３４ｂの凹部Ｄに対応した形状の棒部材３５を凹部Ｄに沿って位置づけ且つ押圧することによって、プリプレグＰを簡単に波板状に成形できる。すなわち、従来の製造方法のように上型及び下型を使用する必要がない。したがって、波板状構造体１を簡単に製造できる。

（第１実施形態の変形例）
本実施形態に係る波板状構造体１は、基材Ｂを補強する以外にも様々な目的で使用できる。以下、本実施形態の変形例として、補強以外の目的での波板状構造体１の使用方法（１）～（３）を説明する。
（１）波板状構造体１は、繊維束である第１線材１０及び第２線材２０から構成したので、例えば、波板状構造体１を基材Ｂの表面（室内側の面）に設けることで、繊維束による室内の吸音効果が得られる。このため、波板状構造体１は、吸音用の内装材として使用できる。
（２）波板状構造体１は、第１線材１０同士及び第２線材２０同士が、それぞれ互いに間隔を空けているので、極めて通気性がよく、湿度の高い空間で使用しても、湿気をため込んで重くなるなどのおそれがない。このため、波板状構造体１は、室内プールなど、湿度が高くなる室内の内装材として使用できる。
（３）また、波板状構造体１は、第１線材１０同士及び／又は第２線材２０に模様などの装飾を施して、化粧材として使用できる。なお、波板状構造体１を化粧材として使用する場合、波板状構造体１は基材Ｂの表側（室内側）に配置される。

（第２実施形態）
第２実施形態では、波板状構造体１を、包装材として使用する場合について説明する。以下、本実施形態に係る波板状構造体１について説明するが、第１実施形態と共通する構成については、説明を省略する。

包装材には、ある程度の強度が必要とされるので、特許文献１、２に開示された従来の波板を、補強材として包装材の中間層に使用することも考えられる。しかし、包装材には、その重量を軽くすることも同時に必要とされる。そこで、包装材を軽くするために、本発明に係る波板状構造体１を使用する。

図７は、波板状構造体１の包装材用積層体Ｓｔとしての使用状態を示す図である。包装材用積層体Ｓｔは、波板状構造体１からなる中間層と、中間層の両面に設けられたシート材４０，４１からなる外層とを備える。

波板状構造体１を、包装材の中間層として使用する場合、波板状構造体１の厚さＴは７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、波ピッチＷは３１ｍｍ以上３４ｍｍ以下、第１線材１０及び第２線材２０の径の大きさＲは０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、並びに第１線材１０線材の第２方向に沿った波ピッチＷあたりの数（第２線材２０線材の第１方向に沿った単位長さＷあたりの数）は８～１２本であるのが好ましい。

この場合も、包装材を軽くでき且つ強度を維持できるという第１実施形態と同様の効果が得られる。

（その他の実施形態）
第１実施形態では、波板状構造体１を配置した基材Ｂは、シート状のものであるが、これに限られず、例えば板状のものであってもよい。

また、第１実施形態では、波板状構造体１は、建物の天井を構成する基材Ｂの裏面に配置するが、これに限られない。例えば、波板状構造体１は、建物の室内に露出する壁面を構成する紙やクロス等からなる基材の表面（室内側の面）又は裏面に配置してもよく、車両の内装を構成する基材の表面又は裏面に配置してもよい。

また、前記各実施形態では、第１線材１０及び第２線材２０は互いに略垂直に交差するが、両線材１０，２０が交差する角度は垂直でなくてもよい。また、波板状構造体１は、第１線材１０及び第２線材２０に加えて、第１方向及び第２方向のいずれとも異なる方向に延びる第３線材、第４線材等をさらに備えていてもよい。

また、前記各実施形態では、波板状構造体１の寸法（厚さＴ、波ピッチＷ）並びに両線材１０，２０の径の大きさＲ及び本数Ｎについては、具体例を挙げたが、これらの具体例に限定されない。また、第１線材１０と第２線材２０とで、径の大きさＲ及び本数Ｎは、異なっていてもよい。

また、前記各実施形態では、波板状構造体１の形状は、図２及び図７に示すような、表側に向かって次第に幅が狭くなる谷状の凹部と、裏側に向かって次第に幅が狭くなる山状の凸部とを有するものであったが、波の形状（凹部及び凸部の形状）はこれに限られず、例えば、矩形波、三角波であってもよい。

本発明に係る波状構造体に荷重をかけたときの形状回復力を評価した試験並びにその結果について説明する。

まず、平面視での面積が１００ｃｍ^２（寸法１０ｃｍ×１０ｃｍ）である、厚さＴの異なる３つの波板状構造体のサンプルＡ～Ｃを準備した。サンプルＡ～Ｃは、いずれも波ピッチＷが３２ｍｍ、線材の径の大きさは約０．５～１．３ｍｍの範囲に分布していた。サンプルＡ～Ｃの重量は、それぞれ、６．２９ｇ、６．４９ｇ及び６．３８ｇであり、厚さＴ０は、それぞれ、８．０ｍｍ、８．５ｍｍ及び８．２ｍｍであった。

次いで、各サンプルの上に、鉄板（寸法１０ｃｍ×１０ｃｍ）を挟んで１０ｋｇの重りを載せた。なお、鉄板は、重りによる荷重が、各サンプルの上にできるだけ均等にかかるようにするためのものである。鉄板及び重りを載せたときの各サンプルの厚さＴ１を測定後、鉄板及び重りを各サンプルの上から除いた後の各サンプルの厚さＴ２を測定した。結果を表１に示す。なお、以下では、サンプルＡ～Ｃをそれぞれ実施例１～３という。

表１によれば、１００ｃｍ^２に対して厚さ方向に１０ｋｇの荷重をかけたことによる厚さの変化率、すなわち、（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０が、実施例１で０．０５０、実施例２で０．０２４、実施例３で０．０３７である。また、１００ｃｍ^２に対して１０ｋｇの荷重をかける前後での厚さの変化率、なわち、（Ｔ０－Ｔ２）／Ｔ０が、実施例１で０．０１３、実施例２で０、実施例３で０．０１２である。

以上より、本発明に係る波板状構造体は、軽いだけでなく、荷重をかけても形状が変化しにくく、しかも、形状回復力を有することがわかる。

本発明は、主に建物及び車両の内装材として有用である。

Ｂ基材
１波板状構造体
１０第１線材
２０第２線材
Ｃ１第１交差部（交差部）
Ｃ２第２交差部（交差部）
Ｗ波ピッチ（単位長さ）
Ｔ波板状構造体の厚さ
Ｔ０荷重をかける前の厚さ
Ｔ１荷重をかけたときの厚さ
Ｔ２荷重を除いた後の厚さ
Ｎ単位長さあたりの線材の数
Ｒ線材の径の大きさ
Ｓ１含浸工程
Ｓ２加熱工程
Ｓ３成形工程
３０網状体
Ｐプリプレグ（網状体）
３１熱硬化性樹脂
３４成形台
３４ｂ成形部（成形台）
Ｄ凹部
３５棒部材

Claims

内装材としての基材の片面又は両面に配置され、該基材の面に沿う第１方向から見て波状に形成された波板状構造体であって、
硬化した樹脂を含む繊維束から構成され、前記第１方向に沿って延び、互いに間隔を空けて並ぶ複数の第１線材と、
前記繊維束から構成され、前記基材の前記面に沿い且つ前記第１方向と交差する第２方向に沿って延び、前記第１線材との交差部で前記第１線材と結合され、互いに間隔を空けて並ぶ複数の第２線材と
を備える、波板状構造体。
請求項１に記載の波板状構造体において、
前記交差部は、前記第２線材よりも前記第１線材の方が前記基材に近い第１交差部と、前記第１線材よりも前記第２線材の方が前記基材に近い第２交差部とを含み、
前記第１交差部及び前記第２交差部は、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに沿って交互に並んで設けられている、波板状構造体。
請求項１又は２に記載の波板状構造体において、
前記波板状構造体の波ピッチを単位長さとすると、
前記第１線材の前記第２方向に沿った前記単位長さあたりの数、及び、前記第２線材の前記第１方向に沿った前記単位長さあたりの数は、いずれも８本以上１２本以下であり、
前記第１線材及び前記第２線材の径の大きさは、前記単位長さの０．０１倍以上０．０７倍以下である、
波板状構造体。
請求項３に記載の波板状構造体において、
１００ｃｍ^２あたりの重量は、７．０ｇ以下であり、
１００ｃｍ^２に対して厚さ方向に１０ｋｇの荷重をかけた状態での厚さをＴ１、該荷重をかける前の厚さをＴ０、該荷重をかけて該荷重を除いた後の厚さをＴ２とすると、（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０≦０．１であり、且つ、（Ｔ０－Ｔ２）／Ｔ０≦０．０５である、波板状構造体。
請求項１～４のいずれか１項に記載の波板状構造体の製造方法であって、
繊維束から構成された複数の線材が互いに交差してなる網状体に、熱硬化性樹脂を含浸させる含浸工程と、
前記樹脂を含浸させた前記網状体を、凸部と凹部とを有する波板状の成形台に載置して加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によって軟化した前記網状体に対して、前記成形台の前記凹部に対応した形状の棒部材を、該凹部に沿って位置づけ且つ押圧することによって、前記網状体を波板状に成形する成形工程と
を含む、波板状構造体の製造方法。