JP2005511368A - ハニカム材料およびその製造法 - Google Patents

Abstract

本発明はハニカム・パネルを製造するためのハニカム材料に関する。本発明に従えば、ハニカム材料は金属の細片を含んで成り、該細片の少なくとも片側には熱可塑性材料の層が取り付けられ、該細片は連続した実質的に台形の形をしており、該熱可塑性材料は該金属の細片を互いに接合させる役目をしている。また本発明はこのハニカム材料を製造する方法に関する。

Description

本発明はハニカム材料（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｍａｔｅｒｉａｌ）に関し、またその製造法に関する。

ハニカム材料はハニカム・パネルを製造するために広く使用されている。この目的のためにハニカム材料の層には両側に張合わせ用の板が備えられている。ハニカム・パネルは非常に軽量であり、また非常に強固である。

ハニカム・パネルはしばしば紙からつくられる。この場合、通常接着剤の細片を用い、次のシートの間で接着剤の細片を互いにずらしながら紙のシートを貼り合わせる。この方法で得られるハニカム原材料（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）から板を切り取る。次いで紙の細片を引き離す結果としてハニカム原材料の板を広げる。この時引き離された材料の幅は元の細片の長さよりも小さくなる。次にこの広げられたハニカム材料の上に張合わせ用の板を貼り付ける。

他の製造法では、先ず台形の形のシートをつくり、次にこれをハニカム形の小室がつくられるように張合わせる。しかしこの方法は複雑であり、台形のシートを正確に作ることが困難なため、シートを一緒に張合わせるためには余分な接着剤が必要である。

ハニカム構造物は金属からもつくられる。例えば航空機の製作にアルミニウムのハニカム材料が使用されることは公知である。このハニカム材料は寸法の精度に関して高度の要求を満たさねばばらず、従って非常に高価である。金属のハニカム・パネルは強度および衝突エネルギーを吸収させるために他の輸送手段にも使用されている。一般に金属の細片は接着されるが、例えばレーザー熔接法によって金属を互いに接合することも知られている。

本発明の目的は、ハニカム材料に対して課せられる要求が最高ではないような構造物に使用できる、比較的廉価な金属のハニカム材料およびハニカム・パネルを提供することである。

本発明の他の目的は、比較的簡単且つ廉価な方法で金属のハニカム材料を製造できる方法を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、ハニカム材料が金属の細片を含んで成り、該細片にはそれぞれ少なくとも片側に熱可塑性材料の層が取り付けられ、該細片は連続した実質的に台形の形をしており、該熱可塑性材料は該金属の細片を互いに接合させる役目をしているハニカム・パネルを製造するためのハニカム材料によって本発明の第１の目的が達成される。

これによって簡単な方法で製造できるハニカム材料が提供される。何故ならば、この材料は既に熱可塑性材料の層が取り付けられた金属の細片から構成されているからである。従って接着剤または他の接合剤の細片を別途被覆する必要はない。またプラスティックスの層は容易に接合した状態に変化する。熱可塑性材料の層は通常金属の細片の片側または両側の全面に被覆されているが、熱可塑性材料が局部的にしか存在しないことも可能である。意図される目的から考えて明らかに金属の細片はできるだけ薄いことが好ましい。この点に関連して、連続的した実質的に台形の形とは、真の台形の繰り返しのような隣接した台形の形、波状の形、反復ブロックの形等に似た任意の形を意味するものと理解されたい。

原理的には、任意の構造材料用の金属を金属の細片として選ぶことができる。銅、真鍮、鋼、アルミニウム、或いは非常に特殊な用途に対してはもっと特殊な金属、例えばタングステンまたはチタンを考えることがでよう。好適な具体化例に従えば、金属の細片はアルミニウムの細片である。アルミニウムは比較的高価な金属であるが、例えば腐蝕が許容できないような場合に好適である。またアルミニウムは比較的軽量の材料である。

金属の細片は鋼の細片であることが好適である。片側または両側が熱可塑性材料の層で被覆された鋼の細片は比較的に云えば極めて廉価である。何故ならばプラスティックスで被覆された鋼の細片は市販されているからである。この点に関して鋼の細片という言葉はステンレス鋼の細片を含むものと理解されたい。

金属の細片は厚さが０．１〜０．３ｍｍであることが好適である。この厚さにおいてこの金属は十分な曲げ強さをもち、同時に細片を変形させて容易に台形の形にすることも可能である。

好適具体化例に従えば、熱可塑性材料の層はポリエステル材料を含んで成っている。ポリエステル材料は金属に対し良好な接合特性をもっている。

ポリエステル材料は好ましくは結晶可能なポリエステルと非結晶性のポリエステルとの混合物である。これによって、結晶可能なポリエステルだけを使用する場合に比べ、金属に対する接合性が改善される。

ポリエステル材料はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んで成っていることが好ましい。この材料はアルミニウムまたは鋼の薄層の上で広い用途をもっており、このような被覆された金属は飲料および食品の包装の目的で使用されている。

好適具体化例に従えば、金属の細片の接合は、２枚の金属の細片の間の熱可塑性材料の層を加熱する結果として得られる。

本発明の第２の態様においては、少なくとも片側に熱可塑性材料の層が取り付けられた金属の細片からハニカム原材料を製造するための下記の工程から成る方法が提供される。即ち
ａ− ２枚の金属の細片を互いに向き合わせて配置し、
ｂ− この２枚の金属の細片が互いに接合する温度に達するような方法で実質的に同じ間隔で該２枚の金属の細片を局部的に加熱し、
ｃ− 次の金属の細片を適切な位置に配置し、
ｄ− 最後に適切な位置に配置した金属の細片とその下の金属の細片とが互いに接合する温度に達し且つその接合位置がその下方の接合位置の間にくるような方法でこれら２枚の細片を実質的に同じ間隔で局部的に加熱し、
ｅ− 所望の数の金属の細片に対して段階−ｃ−および−ｄ−を繰り返す。

これによって、本発明の第１の態様によるハニカム材料を製造するのに使用できる方法が提供される。出発点となるのは熱可塑性材料の層が取り付けられた金属の細片であるから、接合材料として接着剤を被覆する必要はなく、金属の細片の間の接合は２枚の最も外側の金属の細片を局部的に加熱することによって得ることができ、その結果としてプラスティックス材料が金属の細片を一緒に接合させるのである。

好適具体化例に従えば、工程−ｂ−および−ｄ−を行う際金属の細片を互いに圧しつける。これによって金属の細片の接合が改善される。

局部的な加熱は、金属の細片を誘導加熱することによって行うことが好ましい。この方法で熱の供給量を正確にコントロールすることができる。

別法として、金属に対し輻射加熱を行うことによって局部的な加熱を行うことができる。この方法は熱輻射であることができるが、例えばレーザーによる輻射を行うこともできる。勿論その他に金属の細片を加熱する場所において接触による加熱を用いることも可能である。

工程−ｅ−の後で次の工程を行うことが好ましい。

ｆ− 必要に応じハニカム原材料をそれぞれが元の細片よりも狭い幅をもつよう板に分割し、
ｇ− ハニカム原材料を広げてハニカム材料を得る。

これらの工程により、ハニカム原材料には必要に応じ所望の厚さが与えられ、次にこれを広げてハニカム板が得られる。

ハニカム・パネルをつくるためには、広げられたハニカム材料に２枚の張合わせ用の板を取り付けることが好適である。これらの張合わせ用の板は熱可塑性接着剤を用い広げられたハニカム・パネルに取り付けることができ、この工程の間に熱を供給することができる。この場合、温度はハニカム材料の上の熱可塑性材料の接合温度よりも低い温度に保たなければならない。

本発明の第３の態様においては、少なくとも片側に熱可塑性材料の層が取り付けられた金属の細片からハニカム材料を製造するための、次の工程から成る方法が提供される。即ち、
ａ− プラスティックスで被覆された金属の細片をつくり、
ｂ− 所望の数の細片を変形させて連続した実質的に台形の形をつくり、
ｃ− 変形した細片をハニカム形のパターンに配置し、
ｄ− 金属の細片の上のプラスティックス層により変形した金属の細片が一緒に接合される温度まで該変形した金属の細片を加熱する。

本発明のこの態様に従えば、先ず金属の細片を変形して連続した実質的に台形の形をつくり、次にこれを互いに接合してハニカムのパターンにするだけでよい。これは前の方法よりも複雑な方法ではあるが、それにも拘わらず僅かに厚い金属の細片に対しては有利であるか、或いは必要な方法である。その理由としては、例えば本発明の第２の態様に従ってハニカム原材料を広げる際、細片の間の熱可塑性材料によって与えられる接合が細片を保持するには不十分であるような場合がある。

工程ａ〜ｄの後で、工程−ｅ−としてハニカム材料を加工してハニカム・パネルのためのハニカムの芯材をつくるが、この場合ハニカム材料は両側に所望の表面の形が備えられている。金属の細片はこれを互いに接合する前に予備成形されているから、ハニカム・パネルのための張合わせ用の板がその上に十分な接合点をもような完全に平らなハニカム材料の板をつくることは困難である。従って、ハニカム板を加工して両側が所望の表面の形をもつようにすることが望ましい。

好適な具体化例に従えば、ハニカム・パネルをつくるために、ハニカム材料に２枚の張合わせ用の板を取り付ける。これは、本発明の第２の態様に関連して上記に説明した方法に対応する方法で行われる。

本発明の第４の態様においては、少なくとも片側に熱可塑性材料が取り付けられた金属の細片からハニカム材料をつくるための、次の工程から成る方法が提供される。即ち
ａ− 連続した実質的に台形の形をしプラスティックスで被覆された２枚の細片をつくり、
ｂ− それらの間にハニカム形の小室がつくられるような方法で２枚の細片を一緒に配置し、
ｃ− ２枚の金属の細片の接触面を、該金属の細片の間にあるプラスティックスの層により該接触面が接合される温度に加熱し、
ｄ− 新しいハニカム形の小室がつくられるような方法で台形の形をした次の細片を適切な位置に配置し、
ｅ− 金属の細片の間のプラスティックス層により新しい接触面が一緒に接合される温度に該接触面を加熱し、
ｆ− 所望の数の金属の細片に対し工程−ｄ−および−ｅ−を繰り返す。

本発明のこの態様に従えば、先ず金属の細片を変形させ、次にこれを一つずつ接合し、逐次的にハニカム材料がつくられるようにする。この場合も複雑な方法になるが、本発明の第３の態様と同様に、完全な一組として加熱できない比較的厚い細片に対して使用することができる。

工程−ｃ−および−ｅ−の間接触面を一緒に圧しつけていることが好ましい。これによって金属の細片の間の接合が改良される。

好適具体化例に従えば、工程−ｆ−の後で、工程−ｇ−としてハニカム材料を加工してハニカム・パネルのためのハニカムの芯材をつくるが、この場合ハニカム材料は両側に所望の表面の形が備えられている。これは本発明の第３の態様による加工法と同様な工程である。

一具体化例に従えば、ハニカム・パネルをつくるために、ハニカム材料に２枚の張合わせ用の板を取り付ける。これは本発明の第２の態様に関連して説明した方法に対応した方法で行われる。

また本発明は、本発明の第２の態様に説明した方法で得られるハニカム原材料、本発明の第２、第３および第４の態様で説明した方法で得られるハニカム材料、並びに本発明の第２、第３および第４の態様で説明した方法で得られるハニカム・パネルに関する。

下記の説明は本発明によるハニカム原材料を製造する例示的な具体化例を示す。

出発点となる材料は厚さ約０．２ｍｍで、両側にそれぞれ厚さ約１５および２５μｍのＰＥＴの層が取り付けられた鋼の細片である。この細片は幅が１５ｍｍ、長さが約１０００ｍｍである。細片の端はこれらの細片を互い配置させるのに使用される。

２枚の細片を重ね合わせ、磁場の中で誘導加熱を行うことにより約６０ｍｍの間隔で互いに接合する。接合されない区域はプラスティックスの細片を用いて遮蔽されている。スペーサー・ブロックを用いて磁場発生装置を細片から正しい距離に保つ。接合位置は長さが約１５ｍｍである。

最初の２枚の細片の後で、さらに７枚の細片を次々に１枚ずつ既に互いに接合されている細片に取り付け、それぞれの次々に取り付けた細片の接合位置が前の接合位置に対してずれるように配置した。

この方法でつくられたハニカム原材料を次に通常の方法で広げ、側辺の長さが約１５ｍｍのハニカムの小室をもったハニカム材料の板をつくった。従って広げた結果ハニカム材料の板は幅が約１１０ｍｍ、長さが約５５０ｍｍになった。この場合、張合わせ用の板は両側に接着剤で接合した。

Claims (26)

1. ハニカム・パネルを製造するためのハニカム材料において、該ハニカム材料は金属の細片を含んで成り、該細片にはそれぞれ少なくとも片側に熱可塑性材料の層が取り付けられており、該細片は連続した実質的に台形の形をしており、該熱可塑性材料は金属の細片を互いに接合する役目をしていることをことを特徴とするハニカム材料。
2. 金属の細片はアルミニウムの細片であることを特徴とする請求項１記載のハニカム材料。
3. 金属の細片は鋼の細片であることを特徴とする請求項１記載のハニカム材料。
4. 金属の細片は厚さが０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１、２または３項記載のハニカム材料。
5. 熱可塑性材料はポリエステル材料を含んで成っていることを特徴とする請求項１〜４の任意の一つに記載されたハニカム材料。
6. ポリエステル材料は結晶可能なポリエステルと非結晶性のポリエステルとの混合物であることを特徴とする請求項５記載のハニカム材料。
7. ポリエステル材料はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含んで成っていることを特徴とする請求項５または６記載のハニカム材料。
8. 金属の細片の間の接合は二つの金属の細片の間にある熱可塑性層を加熱することにより得られることを特徴とする上記請求項の任意の一つに記載されたハニカム材料。
9. 少なくとも片側に熱可塑性材料の層が備えられた金属の細片からハニカム原材料を製造するための方法において、
   ａ− ２枚の金属の細片を互いに向き合わせて配置し、
   ｂ− この２枚の金属の細片が互いに接合する温度に達するような方法で実質的に同じ間隔で該２枚の金属の細片を局部的に加熱し、
   ｃ− 次の金属の細片を適切な位置に配置し、
   ｄ− 最後に適切な位置に配置した金属の細片とその下の金属の細片とが互いに接合する温度に達し且つその接合位置がその下方の接合位置の間にくるような方法でこれら２枚の細片を実質的に同じ間隔で局部的に加熱し、
   ｅ− 所望の数の金属の細片に対して段階−ｃ−および−ｄ−を繰り返す工程から成ることを特徴とする方法。
10. 工程−ｂ−および−ｄ−を行う際金属の細片を一緒に圧しつけることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 局部的な加熱は細片の誘導加熱によって行われることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
12. 局部的な加熱は細片の輻射加熱によって行われることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
13. 工程−ｅ−の後で、必要に応じ
    ｆ− ハニカム原材料を分割し、それぞれ元の細片より狭い幅の金属の細片を含んで成る板にし、
    ｇ− 該ハニカム原材料を広げてハニカム材料を得る工程を行うことを特徴とする請求項９、１０、１１または１２の任意の一つに記載された方法。
14. ハニカム・パネルをつくるために、広げたハニカム材料に２枚の張合わせ用の板を取り付けることを特徴とする請求項１０〜１３の任意の一つに記載された方法。
15. 請求項９、１０、１１または１２の任意の一つに記載された方法でつくられたハニカム原材料。
16. 請求項１３記載の方法でつくられたハニカム材料。
17. 請求項１４記載の方法でつくられたハニカム・パネル。
18. 少なくとも片側に熱可塑性材料の層が取り付けられた金属の細片からハニカム材料を製造するための方法において、
    ａ− プラスティックスで被覆された金属の細片をつくり、
    ｂ− 所望の数の細片を変形させて連続した実質的に台形の形をつくり、
    ｃ− 変形した細片をハニカム形のパターンに配置し、
    ｄ− 金属の細片の上のプラスティックス層により変形した金属の細片が一緒に接合される温度まで該変形した金属の細片を加熱する工程から成ることを特徴とする方法。
19. 工程−ｄ−の後で、
    ｅ− 両側が所望の表面の形を備えたハニカム材料を加工してハニカム・パネルのためのハニカムの芯材をつくる工程を行うことを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. ハニカム・パネルをつくるために、ハニカム材料に２枚の張合わせ用の板を取り付けることを特徴とする請求項１８または１９記載の方法。
21. 少なくとも片側に熱可塑性材料が取り付けられた金属の細片からハニカム材料をつくるための方法において、
    ａ− 連続した実質的に台形の形をしプラスティックスで被覆された２枚の細片をつくり、
    ｂ− それらの間にハニカム形の小室がつくられるような方法で２枚の細片を一緒に配置し、
    ｃ− ２枚の金属の細片の接触面を、該金属の細片の間にあるプラスティックスの層により該接触面が接合される温度に加熱し、
    ｄ− 新しいハニカム形の小室がつくられるような方法で台形の形をした次の細片を適切な位置に配置し、
    ｅ− 金属の細片の間のプラスティックス層により新しい接触面が一緒に接合される温度に該接触面を加熱し、
    ｆ− 所望の数の金属の細片に対し工程−ｄ−および−ｅ−を繰り返す工程を含んで成ることを特徴とする方法。
22. 工程−ｃ−および−ｅ−を行う際、該接触面を一緒に圧しつけることを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 工程−ｆ−の後で、
    ｇ− 両側が所望の表面の形を備えたハニカム材料を加工してハニカム・パネルのためのハニカムの芯材をつくる工程を行うことを特徴とする請求項２１または２２記載の方法。
24. ハニカム・パネルをつくるために、ハニカム材料に２枚の張合わせ用の板を取り付けることを特徴とする請求項２１、２２または２３記載の方法。
25. 請求項１８、１９、２１、２２または２３の任意の一つに記載された方法でつくられたハニカム材料。
26. 請求項２０または２４記載の方法でつくられたハニカム・パネル。