(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂を充填した芯材の上下面に表面材を積層したパネルの製造方法において、
中空柱体を併設する芯材の上下面に、発泡樹脂層、接着層、表面材の順に積層する積層工程と、
接着層が熱反応する温度で加熱加圧する接着工程と、
発泡樹脂層が発泡する温度で加熱加圧する充填工程とを備え、
接着層の熱反応温度は発泡樹脂の発泡温度より低く設定すると共に、各工程は段階的に設定した加熱温度により接着、発泡を実行させるよう構成してなる発泡樹脂を充填したパネルの製造方法。
【請求項２】
芯材の上下面に配設する、発泡樹脂層、接着層は、接着層と発泡樹脂層を積層したフィルム体よりなり、積層工程において芯材と表面材との間にフィルム体の接着層を表面材に対向させて積層するよう構成してなる請求項１記載の発泡樹脂を充填したパネルの製造方法。
【請求項３】
発泡樹脂を充填した芯材の上下面に表面材を積層したパネルの製造方法において、
前記表面材は所定の温度で反応する接着剤を塗布、あるいは含浸させて形成されると共に、接着剤の熱反応温度より発泡温度が高い発泡樹脂を表面材に積層して構成され、
中空柱体を併設する芯材の上下面に、該表面材を積層する積層工程と、
前記接着剤が溶融する温度で加熱加圧する接着工程と、
発泡樹脂層が発泡する温度で加熱加圧する充填工程とを備え、
前記接着工程、充填工程は段階的に設定した異なる加熱温度により接着、発泡を実行させるよう構成してなる発泡樹脂を充填したパネルの製造方法。
【請求項４】
芯材の上下面に発泡樹脂層と接着層とを有する表面材を該発泡樹脂層を芯材に対向させて積層する積層手段と、
表面材を積層した芯材を挾持して加熱、加圧する加熱加圧手段と、
加熱加圧手段の加熱温度を制御する加熱温度制御手段とを備え、
加熱温度の制御手段は少なくとも接着層が反応する反応温度と発泡樹脂層が発泡する温度の制御をなすよう構成されてなるパネルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡樹脂を充填した芯材（コア）による高強度ハニカムパネルの製造方法、および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニュウム合金箔、アラミッド繊維・クラフト紙などによるハニカムコア（蜂の巣状中空芯材）の両面に表面材を接着したハニカムパネルは、軽量であって剛性を有するので、様々な用途に使用されている。
使用目的にもよるが、一般的にハニカムパネルに要求される物理的特性は、下記の項目がある。
１．曲げ及び圧縮強度
２．接着強度
３．耐火性
４．耐久性
５．耐湿、耐水性
６．耐衝撃性
これらの特性の全てを１種類のハニカムパネルに持たせることは困難なので、それぞれの用途に応じて、表面材、芯材（コア）、接着剤の素材の選択、またはパネルの厚さ、寸法等を調整して、用途に応じた物理的要求を達成させている。例えば、ハニカムパネルに曲げモーメントが加わると、表裏の表面材にそれぞれ圧縮応力、引張り応力が発生すると共に、芯材には剪断応力が発生して、表裏の力が打ち消し合って均衝する。
このような状態において、表面材と芯材の接着は重要な意義を持っているため、強い接着強度が要求される。
【０００３】
一方、芯材の中空部に水あるいは湿気が浸入、蓄積すると、芯材が湿気で腐食される不都合が発生する。あるいは、芯材と表面材を接着している接着剤が吸水して接着強度が低下し、ハニカムパネルの耐久性を損ねる結果となってしまった。
そこで、芯材の６角柱状、円筒状の中空部分への湿気（水分）の浸入の問題を解決する方法として、芯材の中空部に比重の低い発泡樹脂を充填して、水分の芯材および接着剤との接触を防止する方法が採られている。
この発泡樹脂を充填したハニカムパネルは、発泡樹脂の充填により耐久性が向上するとともに、ハニカムコア（芯材）内部の空気対流がなくなるため、パネルに断熱特性が付与されることとなった。
発泡樹脂の充填はパネルの重量増を招くため、航空機への利用などは敬遠されるが、これらの特殊用途を除いて発泡樹脂充填ハニカムパネルは耐久性が確保されるため、構造用パネルとしても使用されている。しかし、現状においては価格が高く、低価格化が要望されている。
一方、経済性の問題を解決するためハニカムコアに替えて、発泡樹脂そのものを芯材として用いたパネルがあるが、発泡樹脂の剪断剛性が低いため構造用には不適当で、断熱パネルとして使用されるに止まっている。
【０００４】
ここで、発泡樹脂充填のハニカムパネルの従来の製法を説明する。
従来の製法例１．
充填樹脂に表面材の接着機能を兼ねさせる方法（図１０参照）
表面材として未発泡の発泡樹脂粉を塗布した樹脂層６を積層する。あるいは樹脂を含浸させたガラス繊維の不織布５を用いる。……（ａ参照）
芯材３の表裏面に樹脂層６を有する不織布５を積層し、熱プレスで加熱／加圧する。……（ｂ参照）
加熱により樹脂を発泡させると同時に、加圧して表面材となる不織布５と芯材３を接着する製造方法である。
このハニカムパネルは低価格ではあるが、芯材３と発泡樹脂６’の接着強度が低いため、高強度のパネルとしての使用には限界があった。
接着強度を高めるために、発泡樹脂の発泡倍率を抑えることも行われているが、この場合は、パネルの重量増を招いて軽量化の目的を達していない。
【０００５】
従来の製法例２．
張り付けた表面材を剥離し、新しい表面材を張る方法（図１１参照）
この製造方法は、製法例１で示した製法で芯材３に表面材５，６を接着させる工程（ａ，ｂ参照）の後に、表面材５を機械的に剥離する（ｃ参照）。このとき、芯材３の端部に充填されている発泡樹脂６’も一緒に除去する。次に、新たな表面材７を強度の高い接着剤８により接着する方法である。
このハニカムパネルは発泡樹脂６’と無関係に接着剤８が選定できるので、構造用に適する高強度パネルが製造できる。しかし、芯材３の端部に付着する発泡樹脂６’を完全に除去することが困難であって、新しい表面材７と芯材３の接着時に接着強度を確保するフィレット（接着剤が芯材に沿って盛り上がる部分）の形成が不確実であって、所望する接着強度が得られないという問題、および接着工程が２回となり、経済的でないことが欠点であった。
【０００６】
従来の製法例３．
片面づつ表面材を接着する方法（図１２参照）
先ず、芯材３の片側に表面材５を接着する（ａ参照）。芯材３の中空部に接着工程で発泡する粉末の発泡樹脂６’を入れる（ｂ参照）。その後、もう片方の表面材５を接着する（ｃ参照）方法である。
この方法によるハニカムパネルは、強度、断熱性は確保できるが、それぞれの表面材の接着強度が異なり完成したパネルに反りがで易いという問題、および接着工程が２回となり、経済的でないことが欠点であった。
以上の説明の通り、発泡樹脂を充填したハニカムパネルの製法は種々あるが、強度、重量、コストの全てを満足する製法はなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決すべき課題は、発泡樹脂を充填した高強度のハニカムパネルを経済的に提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のハニカムパネルの製造方法は、表面材と芯材を接着する接着剤と、熱反応温度が異なる発泡樹脂の２層を発泡樹脂層、接着層、表面材の順に積層してプレスで加圧後、段階的に加熱温度を上昇させることによって、先ず表面材と芯材の接着剤層を溶融／硬化開始させたのち、発泡樹脂を発泡させて空間に充填させる構成を有している。
また、接着層と発泡樹脂層をフィルム状に成形し、積層工程において芯材と表面材との間にフィルム体の接着層を表面材に対向させて積層する構成を有する。
また、前記表面材は所定の温度で反応する接着剤を塗布、あるいは含浸させて形成されると共に、接着剤の熱反応温度より発泡温度が高い発泡樹脂を表面材に積層した構成を有している。
この方法は、表面材と芯材の接着において、フィレットの形成が確実にできる。
【０００９】
本発明のハニカムパネルの製造装置は、芯材の上下面に発泡樹脂層と接着層とを有する表面材を該発泡樹脂層を芯材に対向させて積層する積層手段と、表面材を積層した芯材を挾持して加熱、加圧する加熱加圧手段と、加熱加圧手段の加熱温度を制御する加熱温度制御手段とを備え、加熱温度の制御手段は少なくとも接着層が反応する反応温度と発泡樹脂層が発泡する温度の制御をなす構成を具備する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明に係るハニカムパネルの製造方法の実施の形態を説明する。
ハニカムパネル１０は芯材３０の両面に表面材５０を２層フィルム４０を介して接着して形成されている。
表面材５０はシート状のアルミニューム合金を使用している。
芯材３０はアルミニュウム合金箔材による６角筒状（ハニカム）の芯材を用いている。
芯材３０には図４（ａ）に示すように、断面６角形の筒状を連続形成するハニカムコア、あるいは（ｂ）に示すように、断面丸形の円筒を連続形成するロ−ルコアがある。
２層樹脂フィルム４０は、ガラス繊維の担持体４１を有するエポキシ樹脂接着剤層４２と、発泡フェノール層４４を積層してシ−ト状としている。……図３参照
【００１１】
これらの素材を用いて、高強度のハニカムパネル１０を形成する工程を説明する。……図１参照
第１工程．（ａ）
芯材３０の両面に、２層樹脂フィルム４０のエポキシ樹脂接着剤層４２を表面材５０に対向させて重ね合わせる。
第２工程．（ｂ）
芯材３０と２層樹脂フィルム４０と表面材５０とを積層した積層材をプレス装置にかけ、常温状態のプレスで圧着する。芯材３０に圧迫された発泡フェノール層４４は破壊されて、芯材３０はエポキシ接着剤層４２に食い込み圧接される。この状態で、プレスの温度を１２５℃に上昇させる。１２５℃程度の温度でエポキシ樹脂接着剤層４２は溶融する。そして、所定の時間後硬化を始める。
【００１２】
第３工程．（ｃ）
プレスの温度を更に１８０℃まで昇温させて加熱する。
この温度で発泡フェノール層４４の発泡樹脂が発泡する。発泡した樹脂は芯材３０の空間を充填し、発泡層４４０を形成する。
このまま２０分間１８０℃の温度を保持する。
この間にエポキシ樹脂接着剤層４２の硬化が完了する。
１５０℃まで冷却させてパネル１０をプレス装置から外し、垂直に立てかけて常温まで冷却して完成させる。
【００１３】
この例では表面材と芯材の接着剤としてエポキシ樹脂を用いたが、フェノール樹脂、ナイロン樹脂などの接着強度の高い樹脂を用いても良い。
発泡樹脂としてはフェノール樹脂の例を示したが、ウレタン樹脂、スチロール樹脂を用いても良い。
表面材としては、アルミニューム合金シートの他に、炭素繊維、ガラス繊維の織布が用いられる。芯材にはアラミツド繊維紙、不燃紙（無機ペーパー）、クラフト紙などの材料を６角筒状、あるいは円筒状に成形したものを用いる。
【００１４】
上記製造方法で形成したハニカムパネルの強度試験を実行した。
試験の結果、芯材として高強度で薄肉のアルミニューム合金ハニカムコアを用いたパネルが、特に高強度を示した。これは薄肉のアルミニューム合金の芯材（コア）端部が鋭いため、第２工程において、接着剤層への喰い込み度合いが強く、図５に示すような、芯材３０の端部に接着剤４２が盛り上がるフィレット４２０が確実に形成される。このため、接着強度が高まり、コア端部への発泡樹脂層４４０の形成を排除し、表面材５０と芯材３０とが直接接着されるためと考えられる。
芯材と接着層との接着強度は、芯材の切断（スライス加工）に用いる鋸の刃のあさりを強くして、芯材端面の凹凸を激しくすることにより接着層への食い込みを強くする手段を用いることもできる。この場合も、芯材と表面材との接着部分の発泡樹脂の影響を排除して接着強度を高めることができる。
その他、図６に示すように、発泡樹脂材層４４に予め鋭い凹凸あるいは切り込み４５を配設する。そして、この切り込み４５に芯材の端部を食い込ませる方法も有効である。
【００１５】
この形態の製造方法を実施するプレス装置を説明する。
〈実施例１〉
一台のプレスを使って加熱温度の制御によりパネルを一枚づつ製造する装置。
この場合のプレス装置の温度制御を図２に示す。
第１工程においては常温で各部材の積層を行う。第２工程の開始時間ｔ1には温度を１２５℃に昇温させる。接着樹脂が溶融する所定の時間が経過した後、時間ｔ2から温度を１８０℃に昇温させる。第３工程において発泡樹脂が発泡して芯材中に充填が終了する時間ｔ3まで、約２０分間、１８０℃を保持する。そして、加熱を終了させて自然冷却とする。
【００１６】
〈実施例２〉
このプレス装置は、設定温度を常温とする常温プレス機７１、設定温度を１２５℃とする中温プレス機７３、設定温度を１８０℃とする高温プレス機７５の３台のプレス機を別体に配設する。そして、一枚のパネルを常温プレス機７１、中温プレス機７３、高温プレス機７５の順に順次通過させて、常温プレス機７１で材料を圧接した後、中温プレス機７３で加熱／加圧して表面材と芯材の接着を進行させ、さらに高温プレス機７３で加熱／加圧して発泡樹脂を芯材中に発泡充填させる。
このプレス装置は発泡樹脂を充填させたハニカムパネルを、一枚づつ製造する。
【００１７】
〈実施例３〉
このプレス装置８０は設定温度を常温とする常温プレス台８１、設定温度を１２５℃とする中温プレス台８３、設定温度を１８０℃とする高温プレス台８５を直列に配設している。
芯材３０の上下面にロール状に巻いた２層樹脂フィルム４０を積層した表面材５０を載置し、芯材３０の進行に合わせて、２層樹脂フィルム４０を積層した表面材５０を巻き解しながら芯材３０に重合して行く。表面材５０を積層した芯材３０はプレス台８１，８３，８５の間隔寸法に合わせて間歇的に移動させる。先ず、積層体は常温プレス台８１にプレスされて芯材３０端部が接着剤層に食い込む。この状態でプレスを解除して、表面材５０を積層した芯材３０を所定の距離移動させる。中温プレス台８３位置において、接着剤層が溶け、芯材３０と表面材５０が接着する。中温プレス台８３を解除して、表面材５０を接着した芯材３０を所定の距離移動させる。高温プレス台８５位置において、発泡樹脂層が発泡して芯材３０の中空部分を充填する。高温プレス台８５を解除して発泡充填を完了したパネルはさらに所定の距離移動しながら、徐々に室温に冷却してゆく。
【００１８】
このプレス装置８０は工程を間欠的に連続自動化させてパネルを形成している。３台のプレス台８１，８３，８５は、完全に同期させており、加圧・除圧を間欠的に繰り返し、除圧時にパネルを適当な長さだけ移動させて、連続してパネルを製造する。プレス台の加圧・除圧時間、およびパネルの送り速度は樹脂の材料、あるいは加熱口ーラーの温度設定などの条件から決定される。
また、この実施例は表面材をアルミニューム合金とし、予め２層樹脂フィルムを片面に重合した表面材をロール状に巻い状態とした例を示しているが、表面材にガラス繊維あるいは炭素繊維を用いる場合には、繊維地（表面材）に予め半硬化させた接着樹脂を含浸させておき（この状態の布地は通称プリプレグと呼ばれている）、プリプレグの表面に発泡充填する発泡樹脂をコーティングして表面材としても良い。
【００１９】
〈実施例４〉
このプレス装置９０は設定温度を常温とする一対の常温プレスロールを２台、プレスロール９１Ａ，９１Ｂを併設する。その下流側に設定温度を１２５℃とする２台の中温プレスロール９３Ａ，９３Ｂを併設、さらに下流側に設定温度を１８０℃とする２台の高温プレスロール９５Ａ，９５Ｂを併設している。
芯材３０の上下面にロール状に巻いた２層樹脂フィルム４０を積層した表面材５０を載置し、所定の速度で芯材３０に、２層樹脂フィルム４０を積層した表面材５０を巻き解しながら重合して行く。表面材５０を積層した芯材３０は常温プレスロール９１Ａ，９１Ｂにプレスされて芯材３０端部が接着剤層に食い込む。この状態で進行する表面材５０に積層された芯材３０は中温プレスロール９３Ａ，９３Ｂにより、接着剤層が溶解し、芯材３０と表面材５０が接着する。中温プレスロール９３Ａ，９３Ｂを通過した表面材５０を接着した芯材３０は、高温プレスロール９５Ａ，９５Ｂ位置において、発泡樹脂層が発泡して芯材３０の中空部分を充填する。発泡充填を完了したパネルはさらに所定の距離移動しながら、徐々に室温に冷却してゆく。
【００２０】
このプレス装置９０は連続自動的に発泡樹脂を充填したパネルを製造する。すなわち、上下２本の加熱／加圧ロールを３組併設し、所定の速度で連続的に移動させることにより、連続したパネルを形成することが出来る。芯材３０の送り速度は樹脂の材料と加熱口ールの温度設定などの条件から決定される。
この場合も、プリプレグの表面に発泡充填する発泡樹脂をコーティングした表面材を用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によって、発泡樹脂を充填した高い強度を有するハニカムパネルの形成が容易に、かつ経済的に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法の工程説明図。
【図２】加熱温度の変化を示すグラフ。
【図３】接着／発泡樹脂２層フィルムの拡大図。
【図４】芯材（通称ハニカムコア）の上面図。
【図５】フイレットの形成説明図。
【図６】２層フィルムの他の例を示す拡大図。
【図７】プレス装置の第１の実施例を示す説明図。
【図８】プレス装置の第２の実施例を示す説明図。
【図９】プレス装置の第３の実施例を示す説明図。
【図１０】従来のプレス方法の工程説明図。
【図１１】従来のプレス方法の工程説明図。
【図１２】従来のプレス方法の工程説明図。
【符号の説明】
１０  ハニカムパネル
３０  芯材
４０  ２層フィルム
４１  ガラス繊維の担持体
４２  エポキシ樹脂接着剤層
４４  発泡フェノール層
５０  表面材
７１  常温プレス機
７３  中温プレス機
７５  高温プレス機
８０，９０  プレス装置
８１  常温プレス台
８３  中温プレス台
８５  高温プレス台
９１Ａ，９１Ｂ  プレスロール
９３Ａ，９３Ｂ  中温プレスロール
９５Ａ，９５Ｂ  高温プレスロール
４２０  フィレット
４４０  発泡層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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