(57)【要約】【課題】従来のハニカム構造材料に代わる新規な、軽量かつ高剛性の板材を提供する。【解決方法】内部が空洞である複数のチューブ材と、これら複数のチューブ材の両端において、前記複数のチューブ材それぞれの前記空洞部分を密閉するようにして設けられた一対の表面材とから軽量複合板材を製造し、構成する。【選択図】図１
2007301888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が空洞である複数のチューブ材と、
前記複数のチューブ材の両端において、前記複数のチューブ材それぞれの前記空洞部分を密閉するようにして設けられた一対の表面材と、
を具えることを特徴とする、軽量複合板材。
【請求項２】
前記チューブ材は、繊維織布又は繊維不織布からなるスリーブと、このスリーブ内に含浸させてなる樹脂組成物とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の軽量複合板材。
【請求項３】
前記表面材は、繊維織布又は繊維不織布からなるボードと、このボード内に含浸させてなる樹脂組成物とを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の軽量複合板材。
【請求項４】
前記樹脂組成物はフェノール樹脂からなり、前記軽量複合板材は難燃性を呈することを特徴とする、請求項２又は３に記載の軽量複合板材。
【請求項５】
前記繊維織布は、高結晶性の有機繊維であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の軽量複合板材。
【請求項６】
前記複数のチューブ材はハニカム状に配列してなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の軽量複合板材。
【請求項７】
前記一対の表面材は互いに略平行な平板部材であって、前記軽量複合板材は、平板状の板材であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の軽量複合板材。
【請求項８】
前記一対の表面材は互いに略平行な湾曲部材であって、前記軽量複合部材は、湾曲状の異型を呈する板材であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の軽量複合板材。
【請求項９】
前記一対の表面材は、その表面形状が略楕円形状又は略円形状を呈することを特徴とする、請求項８に記載の軽量複合板材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一に記載の軽量複合板材の製造方法であって、
前記複数のチューブ材に対する複数のプリプレグチューブを準備する工程と、
前記複数のプリプレグチューブの内壁部にガス発生剤を付着させる工程と、
前記複数のプリプレグチューブの両端に密着するようにして前記一対の表面材に対する一対のプリプレグボードを設ける工程と、
前記プリプレグチューブ及び前記一対のプリプレグボードを加圧下で加熱して互いに接着させるとともに、前記ガス発生剤から発生したガスによって、前記プリプレグチューブを硬化・緊張させる工程と、
を具えることを特徴とする、軽量複合板材の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のプリプレグチューブを所定の配列をなすようにして連続的に供給するとともに、前記複数のプリプレグチューブの両端部に前記一対のプリプレグボードをそれぞれ供給し、前記軽量複合板材を連続的に製造するようにしたことを特徴とする、請求項１０に記載の軽量複合板材の製造方法。
【請求項１２】
前記複数のプリプレグチューブ及び前記一対のプリプレグボードはローラによってプレス機に連続的に供給され、前記プレス機によって加熱下、加圧成形することを特徴とする、請求項１１に記載の軽量複合板材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか一に記載の軽量複合板材を振動板として具えることを特徴とする、スピーカー。
【請求項１４】
前記軽量複合板材の前記一対の表面材の少なくとも一方の上において、音響発生用励振機を具えることを特徴とする、請求項１３に記載のスピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量複合板材、及びその製造方法、並びにそれを用いたスピーカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハニカム構造材料は、その軽量性、高剛性などの特徴を活かして、航空機、新幹線などの移動装置の他に、平面スピーカーなどへも応用されている。
【０００３】
現在、このようなハニカム構造材料は、複雑かつ多くの工程を経て製造されている。代表的には、最初に、ハニカム隔壁を構成するアラミド不織布や用紙の表裏に一定間隔で、縦方向に熱硬化性のエポキシ接着剤を線状に塗布しておき、この接着剤を塗布された前記アラミド不織布や前記用紙をハニカム構造が形成できるようにしてずらし、重ね合わせた後に、加熱することによって前記接着剤を硬化させる。次いで、最下層のアラミド不織布又は用紙を固定し、最上層のアラミド不織布又は用紙を均一に引き上げることによって、六角形状の横に寝たハニカム構造を形成する。
【０００４】
次いで、上記ハニカム構造を構成する中間部材にフェノール樹脂を含浸し、さらに加熱硬化させ、ハニカム構造体を得る。次いで、前記ハニカム構造体に対してスライスカットを行い、平面状のハニカム材を得る。次いで、前記ハニカム材の両端に薄いガラスエポキシ積層板やガラスフェノール積層板をエポキシ樹脂などで貼り付けて、目的とする上記ハニカム構造材料を得る。
【０００５】
しかしながら、上述したような従来のハニカム構造材料は製造過程が複雑でコスト高になるとともに、剛性などについても十分と言えない場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑み、従来のハニカム構造材料に代わる新規な、軽量かつ高剛性の板材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明は、
内部が空洞である複数のチューブ材と、
前記複数のチューブ材の両端において、前記複数のチューブ材それぞれの前記空洞部分を密閉するようにして設けられた一対の表面材と、
を具えることを特徴とする、軽量複合板材に関する。
【０００８】
本発明の軽量複合板材は、中心部を構成する複数のチューブ材と、これらのチューブ材の空洞部分を密閉するようにしてそれぞれが両端部に設けられた一対の表面材とから構成されるという、極めて簡易な構成を呈する。したがって、以下に詳述するように、前記軽量複合板材の製造方法は極めて簡略化することができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【０００９】
また、前記チューブ材の配置数、及び配置密度、さらにはその材料成分などを適宜制御することにより、また、前記表面材の材料成分や厚さなどを適宜制御することによって、前記チューブ材の内部が空洞であることに起因して、軽量性を担保した状態でその機械的特性、特に剛性などを任意に制御することができる。結果として、軽量かつ高剛性の板材を簡易に提供することができるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、従来のハニカム構造材料に代わる新規な、軽量かつ高剛性の板材を簡易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
（チューブ材）
本発明の軽量複合板材は、内部が空洞である複数のチューブ材を具える。このチューブ材は両端部を表面材で挟まれるようにして存在し、前記軽量複合板材の中心部を構成する。また、前記チューブ材は内部が空洞であるために、前記軽量複合板材の軽量性を担保する。
【００１３】
上述のように、前記チューブ材は前記軽量複合板材の中心部を構成するので、その配置数、配置密度、及び材料成分などは、前記軽量複合板材に対して所望する特性、特に高剛性を付与できるように適宜選択して制御する。
【００１４】
例えば、繊維織布又は繊維不織布からなるスリーブと、このスリーブ内に含浸させてなる樹脂組成物とを含むように構成した含浸部材から前記チューブ材を構成することによって、前記軽量複合板材に対して高剛性を簡易に付与することができるようになる。この際、前記樹脂組成物を特にフェノール樹脂から構成することによって、前記チューブ材、すなわち前記軽量複合板材に対して高剛性を簡易に付与することができるとともに、難燃性を付与することができる。
【００１５】
また、前記繊維織布としては、ナイロン、アラミド、カーボン及びポリエステルなどの高結晶性の有機繊維の他、ガラスクロスを用いることができる。特に、前記有機繊維を用いた場合に、前記チューブ材、すなわち前記軽量複合板材の軽量性をより確実に担保することができるとともに、剛性の向上を図ることができる。
【００１６】
なお、前記繊維不織布としては、汎用のもの、例えばカーボン、アラミド、ナイロン及びフェノール織紙ベースの不織布を用いることができる。
【００１７】
（表面材）
本発明の軽量複合板材は、中心部を構成する前記チューブ材の両端部において一対の表面材を具える。前記一対の表面材は、前記軽量複合板材を構成するために、前記チューブ材の内部空洞を密閉するようにして配置する。
【００１８】
前記表面材の材料成分や厚さなどは、前記軽量複合板材に対して所望する特性、特に高剛性を付与できるように適宜選択して制御する。例えば、繊維織布又は繊維不織布からなるボードと、このボード内に含浸させてなる樹脂組成物とを含むようにした含浸部材から前記表面材を構成することによって、前記軽量複合板材に対して高剛性を簡易に付与するこことができるようになる。この際、前記樹脂組成物を特にフェノール樹脂から構成することによって、前記表面材、すなわち前記軽量複合板材に対して高剛性を簡易に付与することができるとともに、難燃性を付与することができる。
【００１９】
また、繊維織布及び繊維不織布は、上記チューブ材と同様のものを用いることができる。
【００２０】
（軽量複合板材）
上述したように、本発明の軽量複合板材は、上記複数のチューブ材とその両端部において、前記チューブ材の内部空洞を密閉するようにして設けられた表面材とを具える。前記軽量複合板材は、前記チューブ材の配置構成や配置密度、さらには前記表面材の形態を適宜に制御することによって、用途に応じた任意の形態とすることができる。
【００２１】
図１は、本発明の軽量複合板材の一例を示す構成図である。図１（ａ）は軽量複合板材の側断面図であり、図１（b）は軽量複合板材の表面図である。なお、この表面図のおいては、チューブ材の配置構成を明確に示すべく、表面材については省略している。
【００２２】
図１に示す軽量複合板材１０においては、複数のチューブ材１１が互いに接触するようにして密にハニカム状に配置しており、その両端部において互いに略平行な一対の表面材１２が設けられており、板材１０が平板状を呈するように構成されている。図１に示すように、チューブ材１１が互いに密に接触するようにして配置することにより、軽量複合板材１０の剛性をより向上させることができる。なお、チューブ材１１の配置密度を低減することにより、軽量複合板材１０の剛性は当然に低下させることができる。
【００２３】
また、チューブ材１１内に形成された空洞１３によって、チューブ材１１、すなわち軽量複合板材１０の軽量性が担保される。
【００２４】
図２は、本発明の軽量複合板材の他の例を示す構成図である。図２（ａ）は軽量複合板材の側断面図であり、図２（b）は軽量複合板材の表面図である。なお、この表面図のおいても、チューブ材の配置構成を明確に示すべく、表面材については省略している。
【００２５】
図２に示す軽量複合板材２０においては、互いに略平行な湾曲部材からなる表面材２２の内部において、複数のチューブ材２１が互いに接触するようにして密にハニカム状に配置しており、板材２０が湾曲状の異型を呈するように構成されている。この場合においても、図２に示すように、チューブ材２１が互いに密に接触するようにして配置することにより、軽量複合板材２０の剛性をより向上させることができる。なお、チューブ材２１の配置密度を低減することにより、軽量複合板材２０の剛性は当然に低下させることができる。
【００２６】
また、表面材２２の表面形状は略楕円形状を呈している。したがって、図２に示す軽量複合板材２０はレドームなどの用途に用いることができる。なお、略楕円形状に代えて、適宜円形状とすることもできる。
【００２７】
図３は、図１及び図２に示す軽量複合板材１０及び２０の、チューブ材１１及び２１の配置構成を拡大して示した図である。図３（ａ）に示す例では、チューブ材の断面形状が円形状を呈しているのに対し、図３（b）に示す例では、チューブ材の断面形状が発泡剤による内在の力により六角形状を呈している。一般に、チューブ材を密に配列した場合は、以下に示す製造方法などに起因して、図３（b）に示すようにチューブ材は六角形状を呈するようになり、チューブ材の配置密度が減少するにつれて、図３（ａ）に示すようにチューブ材は円形状を呈するようになる。
【００２８】
（軽量複合板材の製造方法）
本発明の軽量複合板材の製造方法は、特に限定されるものではないが、好ましくは以下に示すような方法で製造する。
【００２９】
最初に、上述した複数のチューブ材に対する複数のプリプレグチューブを準備する。このプリプレグチューブは、例えば上述した繊維織布又は繊維不織布からなるスリーブと、このスリーブ内に含浸させてなる樹脂組成物とを含むように構成した含浸部材から構成することができる。なお、前記プリプレグチューブの長さなどの大きさについては、目的とする前記チューブ材が得られるように予め設定しておく。
【００３０】
次いで、前記プリプレグチューブの内壁部にガス発生剤を付着させる。このガス発生剤は、以下に説明する加熱過程において所定のガスを発生させ、前記プリプレグチューブ内に空洞を形成し、目的とするチューブ材を形成するようにする。前記ガス発生剤としては、重炭酸ソーダなどを例示することができる。
【００３１】
次いで、前記複数のプリプレグチューブの両端に密着するようにして前記一対の表面材に対する一対のプリプレグボードを設ける。このプリプレグボードも、例えば上述した繊維織布又は繊維不織布からなるボードと、このボード内に含浸させてなる樹脂組成物とを含むようにした含浸部材から構成することができる。
【００３２】
この際、前記プリプレグボードは単層とすることもできるが、複数を積層させて用いることもできる。例えば、３層のプリプレグボードを準備し、これらを積層させて用いることができる。
【００３３】
次いで、前記プリプレグチューブ及び前記一対のプリプレグボードを加圧下で加熱して互いに接着させる。この際、上述したように、前記ガス発生剤から発生したガスによって、前記プリプレグチューブが硬化・緊張し、前記加熱による硬化過程と相伴って、チューブ材の両端部を表面材で挟むようにして構成した本発明の軽量複合板材を得ることができる。
【００３４】
なお、前記軽量複合板材において、前記チューブ材を例えばハニカム状に配列する場合、相当する前記プリプレグチューブも同様の形態に配置する必要がある。このような配置は、所定の型を準備し、この型内に前記プリプレグチューブを充填するように配置することによって実施する。前記型としては、木型や金型などを用いることができる。
【００３５】
また、図１に示すような構成の軽量複合部材を製造するに際しては、前記型として四角形状のものを用いる。また、図２に示すような構成の軽量複合部材を製造するに際しては、リング状の型枠を用いる。なお、型内には適宜離型用の、カルナバワックスなどのワックスを塗布しておくことができる。
【００３６】
なお、上記加熱操作において、前記接着が十分でない場合は、適宜接着剤を用いて接着度合いを調整することができる。
【００３７】
さらに、図２に示すような湾曲形状の異型の軽量複合板材を製造するに際しては、図４に示すように、ベースとなる型枠３１に加えて、形成すべき軽量複合板材の湾曲形状に嵌合した湾曲形状の追加の型３２及び３３を組み合わせて用いる。
【００３８】
図５は、本発明の軽量複合板材を連続的に製造する装置の一例を示す構成図である。図５に示す軽量複合部材製造装置４０は、プリプレグチューブ１１A、２２Aを保持して供給するためのホッパー４１と、適宜プリプレグボードを供給するためのローラー４２及び４３とを具える。ローラー４２は、チューブ材の空洞を下方から密閉するためのプリプレグボードを供給し、ローラー４３は、チューブ材の空洞を上方から密閉するためのプリプレグボードを供給する。
【００３９】
また、装置４０は、プリプレグチューブ及びプリプレグボードを搬送するためのベルト４４を含み、支持ロール４５及びガイドロール４６で搬送駆動するように構成されている。また、装置４０は、ベルト４４の搬送方向先端部において、加熱加圧用プレス機４７を含んでいる。
【００４０】
図５に示す装置４０においては、ホッパー４４から図示しない型内にプリプレグチューブ１１A、２２Aが連続して供給されるとともに、型ごとベルト４４で加熱加圧用プレス機４７に向けて搬送される。一方、ローラー４２及び４３からプリプレグボードが適宜搬送され、型内に収納配置されたプリプレグチューブ１１A、２２Aの上下面に前記プリプレグボードを位置させる。次いで、このようにして得られた積層体はベルト４４で搬送され、加熱加圧用プレス機４７で加圧下加熱されることによって、上述したような目的とする軽量複合板材１０，２０を得る。
【００４１】
このような装置４０を用いれば、目的とする軽量複合板材を連続して効率的に製造することができる。
【００４２】
（スピーカー）
次に、本発明の軽量複合板材を用いた具体的な応用例としてスピーカーについて説明する。スピーカーにおいて前記軽量複合板材を用いる場合、この軽量複合板材は振動板として用いる。
【００４３】
図６は、本発明の軽量複合板材をスピーカーに対して適用した場合の構成図である。図６に示すように、軽量複合板材１０上に音響発生用励振機５０を設けることによって、軽量複合板材１０を振動板として機能させ、スピーカーを構成する。図６に示すような構成によれば、高剛性かつ軽量のスピーカーを安価に提供することができる。
【００４４】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の軽量複合板材は、上述したスピーカーの他、建築、家具、各種筐体、遊戯用ボード、航空機、船舶、車両、自動車などのあらゆる分野で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の軽量複合板材の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の軽量複合板材の他の例を示す構成図である。
【図３】図１及び図２に示す軽量複合板材の、チューブ材の配置構成を拡大して示した図である。
【図４】図２に示す軽量複合板材を製造するに際して使用する型の一例を示す図である。
【図５】本発明の軽量複合板材を連続的に製造する装置の一例を示す構成図である。
【図６】本発明の軽量複合板材をスピーカーに対して適用した場合の構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２０  軽量複合板材
１１，２１  チューブ材
１２，２２  表面材
１３，２３  チューブ材内の空洞
３１〜３３  型
４０  軽量複合部材製造装置
４１  ホッパー
４２，４３  プリプレグボードを供給するためのローラー
４４  ベルト
４５  支持ロール
４６  ガイドロール
４７  加熱加圧用プレス機
５０  音響発生用励振機
【図１】
2007301888.tif 000003
【図２】
2007301888.tif 000004
【図３】
2007301888.tif 000005
【図４】
2007301888.tif 000006
【図５】
2007301888.tif 000007
【図６】
2007301888.tif 000008