(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維材に熱硬化性樹脂を浸漬させたセル壁材と所定間隔で平行に配した筒状体とを交互に積層する第１の工程と、
前記筒状体を介して隣接する前記セル壁材同士を所定間隔で前記筒状体に平行に接着して６角形状のハニカムセルを形成する第２の工程と、
前記筒状体を内部に設けた前記ハニカムセルを型枠内に配置する第３の工程と、
前記筒状体の内部に気体を圧入して前記筒状体を膨張させ、前記ハニカムセルを前記型枠に沿って整形する第４の工程と、
前記筒状体の内部圧力を維持した状態で、前記セル壁材に含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第５の工程と、
を有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第４の工程において、前記筒状体の一端に設けられた空気注入口から気体を圧入することにより、前記筒状体を膨張させることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、Ｕ字状の固定具を用いて前記セル壁材同士を機械的に接着することを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程の前工程において、熱硬化性樹脂を含浸させた補強手段を前記型枠の内面に貼り付けておき、前記第５工程において、前記ハニカムセルと前記補強手段とを同時に加熱することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載された方法で製造された、６角柱状の繊維材によるハニカムセルを複数備えたハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハニカムセル構造材、ハニカムセルおよびハニカム構造材の製造方法に関し、特にハニカムセルの内部に当該ハニカムセルの保持物を設けたものに関し、またセル壁材にプリプレグを使用したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からハニカムセルで構成された構造材は、軽量で勝つ剛性に富む構造材として、建築分野や航空機の分野などにおいて広く採用されてきた。また、その具体的な利用の形態は、板状のハニカムセル構造材を板材等で挟み込む、いわゆるサンドイッチ構造とすることが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハニカムセル構造材は、以下に述べるような方法により製造されている。図８は、従来技術に係るハニカム構造体の製造方法の概略を示す説明図である。すなわち、まず図１１（Ａ）に示すように、ジグザグに突出するように、一定間隔で折曲させた薄い板状の壁材１２を積層して相互に接着させる。この際、隣接する壁材１２と接する部分は、予め接着剤１４を設けておく。なお、接着剤塗布幅９２は、ジグザグ頂部幅９０とほぼ同じになるようにする。
【０００４】
接着剤１４が十分に硬化して接着工程を終えたら、最上層の壁材１２と最下層の壁材１２とを、それぞれ矢印Ａ、Ｂの方向に機械的に牽引する。そうすると、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、積層して一体になされた壁材１２が変形し、ハニカムセル１６が整形される。以上の工程により、ハニカムセル構造材５０が完成する。なお、図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に示したハニカムセル構造材の平面図である。
【０００５】
さらに、任意形状のハニカムセル構造材とする場合には、図１２に示す平板状のハニカムセル構造材５０を切削加工することにより、所定形状のハニカムセル構造材５１としている。
【０００６】
ところが、上述のように、壁材１２を機械的に牽引して変形させる方法では、図１１（Ｃ）に示したハニカム構造体の長さ９４を長く、例えば数メートルに及ぶものとすることは物理的な観点から困難と言える。なぜならば、そのような長いハニカム構造体を形成するためには相当な牽引力を要すること、さらに壁材自体の長さも数メートルとなるので、牽引機械を従来のものよりも遙かに大型化する必要がある。なお上記牽引機械を使用しても、ハニカムセルの端部が破壊されてハニカムセルの製造が不可能となるので、現実的には採用できるものではない。また、切削加工により任意形状のハニカム構造体を形成する場合には、多大なコストがかかっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、前述の従来技術の欠点を解消するために、従来のハニカム構造材よりも相当程度長く、かつ低コストで形成することが可能なハニカム構造材、ハニカムセルおよびハニカム構造材の製造方法を提供することを目的としている。また、低コストで任意形状のハニカム構造体を形成することが可能なハニカム構造体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ハニカム構造体において、ハニカムセルの内部に設けられるとともに、当該ハニカムセルの形状を保持する保持物を有する構成とした。
なお、保持物は、ハニカム構造体を軽量化する観点から中空部を有する構造であることが好ましい。
【０００９】
また、上記のハニカム構造体において、前記保持物は、端部を封止可能に形成された筒状体の内部に気体を充填密閉してなる構成とした。
また、上記のハニカム構造体において、前記保持物は、筒状体の内部に硬質発泡材を充填した状態で密閉してなる構成とした。
また、上記のハニカム構造体において、前記保持物は、硬質発泡材よりなる構成とした。
【００１０】
また、上記のハニカム構造体において、前記ハニカムセルのセル壁は、少なくとも紙材または繊維材を含んでなる構成とした。
また、上記のハニカム構造体において、前記紙材または前記繊維材に熱硬化性樹脂を含浸硬化させてなる構成とした。
また、ハニカムセルのセル壁が、繊維材に熱硬化性樹脂を含浸硬化させてなる構成とした。
【００１１】
一方、ハニカムセルにおいて、ハニカムセルのセル壁材を積層し、隣接する前記セル壁材の間に一定間隔をおいて並行する接着部を設け、隣接する前記セル壁材と前記接着部とによって形成される空間に流体を封入可能な筒状体を配置してなる構成とした。
【００１２】
また、前記セル壁材は、繊維材に熱硬化性樹脂を含浸させてなる構成とした。
また、前記接着部における隣接する前記セル壁材の間に中間材を設置するとともに、隣接する前記セル壁材を前記中間材に固定する固定具を設置してなる構成とした。
また、前記筒状体は、側縁部を内側に折り畳んでなる構成とした。
【００１３】
そして、ハニカム構造体の製造方法において、ハニカムセルを形成しつつ当該ハニカムセルの内部に筒状体を設ける第１の工程と、前記筒状体の内部に所定温度に加熱した気体を圧入し、前記筒状体を膨張させて前記ハニカムセルを整形するとともに、前記ハニカムセル含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第２の工程と、前記筒状体の端部を前記気体が圧入された状態で封止する第３の工程と、を少なくとも有する構成とした。
【００１４】
また、ハニカム構造体の製造方法において、ハニカムセルを形成しつつ当該ハニカムセルの内部に筒状体を設ける第１の工程と、前記筒状体の内部に気体を圧入し、前記筒状体を膨張させて前記ハニカムセルを整形する第２の工程と、前記ハニカムセルを加熱して、前記ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第３の工程と、を少なくとも有する構成とした。
【００１５】
また、ハニカム構造体の製造方法において、ハニカムセルを形成しつつ当該ハニカムセルの内部に筒状体を設ける第１の工程と、前記筒状体を設けた前記ハニカムセルを型枠内に配置する第２の工程と、前記筒状体の内部に気体を圧入して、前記筒状体を膨張させ前記型枠に沿って前記ハニカムセルを整形する第３の工程と、前記ハニカムセルを加熱して、前記ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第４の工程と、を少なくとも有する構成とした。
【００１６】
また、前記ハニカム構造体の製造方法において、前記ハニカムセルを加熱して、前記ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる際に、前記ハニカムセルの外側に配置した補強手段を同時に加熱して、前記補強手段に含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる構成とした。
【００１７】
また、上記のハニカム構造体の製造方法において、前記第１の工程において、ハニカムセルのセル壁材と所定間隔で平行に配した筒状体を交互に積層しつつ、当該筒状体を介して隣接する当該セル壁材同士を所定間隔で前記筒状体平行に接着してハニカムセルを形成する構成とした。
【００１８】
また、本発明のハニカム構造体の製造方法は、繊維材に熱硬化性樹脂を浸漬させたセル壁材と所定間隔で平行に配した筒状体とを交互に積層する第１の工程と、前記筒状体を介して隣接する前記セル壁材同士を所定間隔で前記筒状体に平行に接着して６角形状のハニカムセルを形成する第２の工程と、前記筒状体を内部に設けた前記ハニカムセルを型枠内に配置する第３の工程と、前記筒状体の内部に気体を圧入して前記筒状体を膨張させ、前記ハニカムセルを前記型枠に沿って整形する第４の工程と、前記筒状体の内部圧力を維持した状態で、前記セル壁材に含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第５の工程と、を有する。
また、前記第４の工程において、前記筒状体の一端に設けられた空気注入口から気体を圧入することにより、前記筒状体を膨張させる構成とした。
また、前記第２の工程において、Ｕ字状の固定具を用いて前記セル壁材同士を機械的に接着する構成とした。
また、前記第３工程の前工程において、熱硬化性樹脂を含浸させた補強手段を前記型枠の内面に貼り付けておき、前記第５工程において、前記ハニカムセルと前記補強手段とを同時に加熱する構成とした。
また、本発明のハニカム構造体は、上記製造方法で製造された、６角柱状の繊維材によるハニカムセルを複数備えた構成とした。
【作用】
本発明は上記のように、ハニカム構造体として、ハニカムセルの内部に設けられるとともに、当該ハニカムセルの形状を保持する保持物を有するので、ハニカムセルを相当程度長くしても、保持物がハニカムセルの変形を防止する。よって、相当長いハニカム構造体を形成することが容易にできる。
【００１９】
また、前記保持物は、端部を封止可能に形成された筒状体の内部に気体を充填密閉してなるようにしたので、保持物を軽量化することができ、ハニカムセルの内部に保持物を設けても、ハニカム構造体の総重量をさほど増大させることがない。また、筒状体の内部に気体を充填する際に、ハニカムセルの整形を行うようにすれば、牽引機械が不要となる。
【００２０】
また、前記保持物は、筒状体の内部に硬質発泡材を充填した状態で密閉してなるようにしたので、保持物に厳密な密閉性が要求させることがなく、保持物の低コスト化を図ることが容易にできる。
また、前記保持物は、硬質発泡材よりなるので、ハニカム構造体に対してさほどの強度が供給されない場合は、この構成を採用することによりハニカム構造体低コスト化を図ることが容易にできる。
【００２１】
また、前記ハニカムセルのセル壁は、少なくとも紙材または繊維材を含んでなるので、ハニカム構造体の軽量化、低コスト化を図ることが容易にできる。
また、前記紙材または前記繊維材に熱硬化性樹脂を含浸硬化させてなるので、熱硬化性樹脂を含浸させたセル壁材を所定の形状に変形させた上で、熱硬化性樹脂を硬化させれば、ハニカム構造体の形成が容易にできる。また、セル壁材に熱硬化性樹脂を含浸硬化させることにより、セル壁材の強度を飛躍的に高めることができる。
【００２２】
一方、ハニカムセルにおいて、セル壁材を積層し、隣接する前記セル壁材の間に一定間隔をおいて並行する接着部を設け、隣接する前記セル壁材と前記接着部とによって形成される空間に流体を封入可能な筒状体を配置してなるので、筒状体に流体を封入することにより、相当程度長いハニカムセルを低コストで整形することができる。
【００２３】
また、前記セル壁材は、炭素繊維材に熱硬化性樹脂を含浸させてなる構成としたので、整形後のハニカムセルを加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させれば、高強度のハニカムセルを整形することができる。
また、前記接着部に中間材を設置するとともに、前記セル壁材を前記中間材に固定する固定具を設置してなるので、筒状体に流体を封入しても接着部が剥離することなく、ハニカムセルを整形することができる。
また前記筒状体は、側縁部を内側に折り畳んでなるので、流体を封入すると筒状体の中央部分が大きく膨張し、容易にハニカムセルを整形することができる。
【００２４】
さらに、ハニカム構造体の製造方法において、ハニカムセルを形成しつつ当該ハニカムセルの内部に筒状体を設ける第１の工程と、前記筒状体の内部に所定温度に加熱した気体を圧入し、前記筒状体を膨張させて前記ハニカムセルを整形するとともに、前記ハニカムセル含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第２の工程と、前記筒状体の端部を前記気体が圧入された状態で封止する第３の工程と、を少なくとも有するので、ハニカムセルを所定の形状に整形することが極めて容易にできる。
【００２５】
また、ハニカム構造体の製造方法において、ハニカムセルを形成しつつ当該ハニカムセルの内部に筒状体を設ける第１の工程と、前記筒状体の内部に気体を圧入し、前記筒状体を膨張させて前記ハニカムセルを整形する第２の工程と、前記ハニカムセルを加熱して、前記ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第３の工程と、を少なくとも有するので、前記筒状体を膨張させることによりハニカムセルを容易に整形することができ、なおかつ熱硬化性樹脂を硬化させることにより高強度のハニカム構造体を形成することができる。
【００２６】
また、ハニカム構造体の製造方法において、ハニカムセルを形成しつつ当該ハニカムセルの内部に筒状体を設ける第１の工程と、前記筒状体を設けた前記ハニカムセルを型枠内に配置する第２の工程と、前記筒状体の内部に気体を圧入して、前記筒状体を膨張させ前記型枠に沿って前記ハニカムセルを整形する第３の工程と、前記ハニカムセルを加熱して、前記ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる第４の工程と、を少なくとも有するので、型枠内で筒状体を膨張させることにより、低コストで任意形状のハニカム構造体を形成することができる。
【００２７】
また、前記ハニカム構造体の製造方法において、前記ハニカムセルを加熱して、前記ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる際に、前記ハニカムセルの外側に配置した補強手段を同時に加熱して、前記補強手段に含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させるので、加熱処理工程を別途付加する必要がなく、また熱硬化性樹脂がハニカムセルと補強手段とを接着するため別途接着材を塗布する必要がなく、低コストで高強度のハニカム構造体を形成することができる。
【００２８】
また、前記第１の工程において、ハニカムセルのセル壁材と所定間隔で平行に配した筒状体を交互に積層しつつ、当該筒状体を介して隣接する当該セル壁材同士を所定間隔で前記筒状体平行に接着してハニカムセルを形成するので、ハニカムセルの内部に筒状体を設けることが極めて容易にできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るハニカムセル構造材およびその製造方法の具体的な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、前述の従来技術と同一構成になる部分については、その説明を簡略化する。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るハニカム構造体の製造方法の概略を示す説明図である。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るハニカム構造体を用いた柱の構造を示す断面図である。また、図３は、本発明の第１の実施の形態に係るハニカム構造体の、図１のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図４は、ハニカムセルの整形方法とハニカムセルの壁材に含浸させた熱硬化性樹脂の硬化方法を示す説明図である。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るハニカム構造体を用いた柱の構造の変形例を示す断面図である。また、図６は、空気袋の封止構造を示す断面図である。さらに、図７は、ハニカムセルの端部にジョイント材を接続した状態を示す断面図である。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態に係るハニカム構造体は、各ハニカムセルの中に当該ハニカムセルの変形を防止する保持物を設けるとともに、この保持物を膨張変形させることにより、牽引機械を用いることなくハニカムセルを整形することが可能とするものである。
【００３２】
以下に、本発明の実施の形態に係るハニカム構造体の製造方法について説明する。図１（Ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係るハニカム構造体５０は、まずそれぞれのハニカムセル内部空間１０に、予め筒状の空気袋２０を設けておく。なお、図３に示すように、空気袋２０は、その内部に空気を圧入することを容易にするため、壁材１２よりもやや長く、その両端部がハニカムセル内部空間から出た状態にする。また、壁材１２の材質は、ハニカム構造体５０を低コストのものとする場合は、ボール紙等の紙で形成し、応力に対する強度を必要とする場合は、炭素繊維材またはガラス繊維材を主に構成される繊維材に熱硬化性樹脂を含浸させたいわゆるプリプレグを用いる。さらに、空気袋２０は、最大に膨張させた状態において、ハニカムセル内部空間１０と同じか、やや小さい容積を持つものとする。さらに、空気袋２０をハニカムセル内部空間１０で膨らませた場合において、壁材１２の接着剤１４を設けた部分を破損しない大きさとする。くわえて、空気袋２０は、合成繊維材に樹脂を含浸硬化させて密閉性を有するようにしたものから形成する。
【００３３】
なお、空気袋２０は、壁材１２を順次積層して相互に接着する過程において、壁材１２と交互に積層しても良いし、壁材１２を図１（Ａ）に示した状態に組み上げておいてから、棒等でハニカムセル内部空間１０に挿通させて設けても良い。また、図１（Ａ）に示した状態においては、空気袋２０はしぼんだ状態にしておく。さらに、壁材１２の形状や壁材１２同士の接着については、従来技術の場合と同じである。また、後述するように、壁材１２は、ハニカムセル内部空間１０に直接発泡ウレタンを設ける場合には、外部空間に対する気密性を高めるためにアルミニウム（Ａｌ）で形成することが好ましい。くわえて、繊維材に熱硬化性樹脂を含浸させたものでも強度が不足する場合は、鋼板等さらに強度の高いものを用いても良い。
【００３４】
次に、空気袋２０に空気を圧入して空気袋２０を矢印２０に示すように膨張させる。なお、空気袋２０への空気の圧入方法および空気袋２０の端部の封止方法については後述する。空気袋２０が膨張することにより、壁材１２が空気袋２０に押されて変形し、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ハニカムセル１６が整形される。ハニカムセル１６の整形が終了したら、空気袋２０の端部を封止し、内部に空気が充填された状態が保持されるようにする。また、壁材１２として繊維材に熱硬化性樹脂を含浸させたいわゆるプリプレグを使用する場合は、含浸させた熱硬化性樹脂が硬化する温度を有する空気を圧入する。なお、封止した空気袋２０の内部圧は、５０〜１００ＭＰａ程度とすることが好ましい。また、常温の空気を圧入した後、加熱炉等で加熱して熱硬化性樹脂を硬化させ、ハニカムセルを整形してもよい。
【００３５】
なお、壁材１２の強度を高めるために、予め炭素繊維などの強化繊維材を貼り付ける、あるいはガラス繊維材を吹き付けるなどの補強手段を設けておいても良い。また、ハニカム構造体５０を成型した後に、ハニカム構造体５０の外周面のみに上記補強手段を設けても良い。さらに、ハニカム構造体５０に対してさほどの強度が要求されない場合は、壁材１２の材質を紙とし、ハニカムセル内部空間１０に空気袋２０を設けずに、発泡ウレタンなどの硬質発泡材を直接吹き込み、ハニカムセル内部空間１０で固化させるものとしても良い。このようにすれば、非常に安価なハニカム構造体５０を提供することが可能になる。
【００３６】
以上の構成によれば、空気袋２０へ空気を圧入するだけでハニカムセル１６の整形を行うことができるので、壁材１２を牽引する機械が不要である。また、図１（Ｃ）に示したハニカム構造体の長さ９４は、この長さに応じた空気袋２０を形成可能であれば、制限されないので、従来実現されなかった数メートルに及ぶような、長尺のハニカム構造体５０を製造することが可能になる。くわえて、ハニカムセル内部空間１０に空気を圧縮状態で充填した空気袋２０を設けているので、ハニカムセル１６が外部応力により変形することが防止される。ひいては、ハニカム構造体５０全体の剛性を増し、構造材としての信頼性を高める。
【００３７】
さらに、空気袋２０に空気を圧入する方法について説明する。図４に示すように、空気袋２０の両端部には、空気循環路４０ａ、４０ｂがそれぞれ接続される。空気循環路４０ａ、４０ｂの間には、空気加熱・循環装置４２を設けている。空気加熱・循環装置４２は、空気循環路４０ａの空気を空気循環路４０ｂへ循環させる。また、空気循環路４０ａ、４０ｂおよび空気袋２０の内圧を５０〜１００ＭＰａ程度の範囲とすることが可能である。さらに、循環する空気を加熱して、壁材１２に含浸させた図示しない熱硬化性樹脂が硬化することが可能である。以上の構成において、空気加熱・循環装置４２を作動させれば、空気循環路４０ａ、４０ｂおよび空気袋２０の内部を矢印Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇに示すように循環させることが可能である。また、必要に応じて循環する空気を加熱することができる。
なお、常に上記のように空気を循環させる必要はなく、空気袋２０の一方の端部に封止栓をして、他方の端部から空気を圧入しても良い。
【００３８】
また、以上のように、空気袋２０に空気を圧入したら、空気袋２０の両端部を封止する。まず、空気袋２０の封止構造について説明する。図６に示すように、空気袋２０の両端部には、中央部に貫通孔を設けた封止栓２４が空気袋２０の端部から２０ｍｍ程度奥に嵌入されており、さらに、封止栓２４を接着剤３８で固着されている。また、封止栓２４の貫通孔には、空気注入口２６を設けた逆止弁２８を嵌入している。なお、逆止弁２８は、図４の矢印Ｅ、Ｆに示した方向にのみ空気を循環させる。なお、空気注入口２６の材質は、ポリエチレン等の樹脂である。
【００３９】
次に、空気袋２０の封止方法について説明する。空気袋２０の内部圧が所定圧に達したら、空気注入口２６を加熱体で挟み込み、空気注入口２６を押しつぶす。さらに、空気袋２０の封止に続けて、図７に示すように、ハニカム構造体５０を他の構造材への組み込み、取り付けを可能とするためのジョイント材３４に列設した嵌入部３６を各ハニカムセルに押し込む。この際、空気注入口２６の端部内部を押し込みつつ行う。また、嵌入部３６には、接着剤が塗布されているので、封止栓２４および壁材１２に嵌入部３６が接着される。
以上の工程により、空気袋２０が封止することができる。さらに、ハニカムセルの両端部にジョイント材３４の嵌入部３６を嵌入して二重に封止しているので、万一空気袋２０や逆止弁２８が破損しても、外部に空気が漏れ出すことがない。
【００４０】
なお、ジョイント材３４の材質は、鉄やアルミニウムを好ましく用いることができ、あまり強度を必要としない場合は、エンジニアリング・プラスチック等の有機系材料も好ましく用いることができる。また、嵌入部３６の材質は、ジョイント材３４と同材質でも良く、異なるものであっても良い。例えば、鉄製のジョイント材３４に、アルミ鋳物として嵌入部３６を付着させても良い。また、他の構造材への取り付けを容易にするために、ジョイント材３４にボルト孔等を設けても良い。
【００４１】
さらに、図１に示したハニカム構造体５０を建築用柱へ応用した例を図２に示す。建築用柱１００は、ハニカム構造体５０の周囲に外装材３０を設けている。また、建築用柱１００の強度を高めるために、空気袋２０を設けていないセルにモルタル３２を充填している。なお、図２には図示していないが、建築用柱１００の両端部には前述したジョイント材を設けて、他の構造材への組み込み、取り付けを可能としている。
【００４２】
以上の構成によれば、従来技術に係るハニカム構造体と異なり、数メールに及ぶ長尺なハニカム構造体５０を用いるので、従来利用されていなかった建築用柱に利用することができる。さらに、従来の鉄筋コンクリート等の柱と同等の強度を有しながら、非常に軽量な建築用柱を提供することができる。
【００４３】
なお、図２に示した構成のものを建築用柱以外の、例えば梁、桁などの構造材や、外壁材などとして利用しても良い。さらに、橋梁、トンネル用セグメントなどの大型構造物、メガフロートなどの海上構造物に用いても良い。特に、海上構造物においては、その構造物に浮力を与える構造を設ける必要があり、空気袋２０空気を充填したハニカム構造体５０を非常に好ましく用いることができる。さらに、大型工作機械などの機械類、船舶、航空機などの運搬装置などに用いても良い。
【００４４】
なお、図５に示すように、建築用柱１００の周辺部のハニカムセル５４が中央寄りのハニカムセル５２の空気袋の膨張力に押されることにより、外装材３０に押しつけられて変形することを防止するために、周辺部のハニカムセル５４の空気袋２０に発泡ウレタン２２を充填しても良い。発泡ウレタン２２を充填することにより、当該周辺部のハニカムセル５４の強度を増大させることができる。なお、周辺部のハニカムセル５４の空気袋２０に、発泡ウレタン以外の硬質発泡材を充填しても良い。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態に係るハニカム構造体は、繊維材に熱硬化性樹脂を含浸したいわゆるプリプレグをセル壁材としてハニカムセル母材を形成し、その内部に配置した筒状体を膨張変形させることによりハニカムセルを整形するとともに、これを加熱することにより熱硬化性樹脂を硬化させてハニカム構造体を形成するものである。図８はセル壁材の積層体における接着部の説明図であり、図９は筒状体の説明図である。また図１０は型枠内でハニカムセルを整形する方法の説明図である。なお、前述の従来技術または第１実施形態と同一構成になる部分については、その説明を省略する。
【００４６】
まず、ハニカムセル母材の構成について説明する。第２実施形態のハニカムセル母材は、セル壁材１２を積層し、隣接するセル壁材１２の間に一定間隔をおいて接着部１３を設け、隣接するセル壁材と接着部とで形成される空間に筒状体としての空気袋２０ｂを配置したものである。
【００４７】
ハニカムセルの壁材１２には、繊維材に熱硬化性樹脂を含浸したいわゆるプリプレグを使用する。繊維材には炭素繊維材やガラス繊維材などを使用し、直交方向に編み上げた織布を形成する。このような織布を使用してハニカム構造体を形成することにより、ハニカム構造体の各方向における引張り強度および曲げ剛性を確保することができる。また、熱硬化性樹脂には不飽和ポリエステルやエポキシなどを使用して、繊維材の織布に含浸させる。
【００４８】
上記のセル壁材を積層する際に、隣接するセル壁材相互の間には、一定間隔をおいて並行する接着部を設ける。図８にセル壁材の積層体における接着部の説明図を示す。同図（１）は部品図であり、同図（２）は組立図である。セル壁材相互を接着する際には、隣接するセル壁材１２ａ、１２ｂの間に塩化ビニル等の材料で形成した中間材（フィラー）１７を挟んで、セル壁材と中間材との間に接着材を塗布して接着する。もっとも、プリプレグの表面には硬化前の熱硬化性樹脂が存在するため、後述するように空気袋を膨張させた際に、接着部１３に剥離が発生するおそれがある。そこで、セル壁材１２ａ、１２ｂを中間材１７に固定するため、接着部１３の端部に固定具として複数のＵ字状の針１８を差し込み、反対側で針の端部を折り曲げて、接着部を補強する。これにより、接着剤による化学的接着に加えて、Ｕ字状の針１８による機械的接着がなされ、接着部１３における剥離を防止することができる。
【００４９】
隣接するセル壁材と接着部とで形成される空間には、筒状体としての空気袋を配置する。図９に空気袋の説明図を示す。同図（１）は斜視図であり、同図（２）はＤ−Ｄ線における断面図であり、同図（３）は空気袋をハニカムセルに配置した状態の断面図である。空気袋２０ｂは、図９（１）および（２）に示すように、全長にわたって側縁部２１を内側に折り畳んだ状態で形成する。これにより、空気を圧入した場合に空気袋の中央部分が大きく膨張し、容易にハニカムセルを整形することができる。一方で、空気封入前の空気袋２０ｂの横幅が狭くなる。従って、セル壁材１２と空気袋２０ｂとを順次積層する場合に、誤って空気袋を接着部１３に挟み込むことがなくなり、空気袋を膨張させる際に接着部を剥離させることがなくなる。また上述したＵ字状の針１８で接着部１３を補強する場合でも、Ｕ字状の針１８により空気袋２０ｂを傷つけて空気漏れを発生させることがなくなる。図９（２）のように形成した後は、両側の開口端部を密封し、その一方に空気注入口２６ｂを設置する。そして図９（３）のように、空気袋２０ｂをハニカムセル内部に配置する。なお、加熱によりセル壁材１２と空気袋２０ｂとが接着しないように、ハニカムセル内に空気袋を配置する際には剥離剤を介在させて配置するのが好ましい。
【００５０】
上記のように構成したハニカムセルから、次のようにしてハニカム構造体を形成する。まず、各空気袋の内部に空気を圧入し、各空気袋を膨張させてハニカムセルを整形する。なお、第１実施形態と同様に高温の空気を圧入してもよいが、第２実施形態では別途加熱工程を設けているので常温の空気を圧入すれば足りる。次に、空気袋２０ｂ内の空気圧を維持した状態で加熱炉等に入れ、ハニカムセルを加熱して、ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる。さらに、硬化したハニカムセル母材を型枠６０から取り出し、各空気袋２０ｂの空気を抜いて各ハニカムセルから取り出せば、プリプレグをセル壁材としたハニカム構造体を形成することができる。
【００５１】
上記のように構成したハニカムセルを、型枠内で整形することにより、任意形状のハニカム構造体を形成することもできる。図１０に型枠内でハニカムセルを整形する方法の説明図を示す。まず、ハニカム構造体で形成すべき製品形状に対応した型枠６０を作成する。次に図１０（１）のように、各ハニカムセルの内部に空気袋を配置したハニカムセル母材１５を、型枠６０内に配置する。なお、プリプレグと型枠６０とが熱硬化性樹脂により接着されないように、ハニカムセル母材の外側表面にフィルムを貼った状態で型枠内に配置する。次に図１０（２）のように、各空気袋２０ｂの内部に空気を圧入し、各空気袋を膨張させ型枠６０に沿ってハニカムセルを整形する。次に、空気袋２０ｂ内の空気圧を維持した状態で型枠６０ごと図示しない加熱炉等に入れ、ハニカムセルを加熱し、ハニカムセルに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる。さらに図１０（３）のように、硬化したハニカムセル母材を型枠６０から取り出し、各空気袋２０ｂの空気を抜いて各ハニカムセルから取り出せば、任意形状のハニカム構造体を形成することができる。
【００５２】
また、外側にプリプレグを使用した補強手段を配置して、高強度のハニカム構造体を形成する場合には、次のような手順で行う。まず図１０（１）のように、補強手段６２を型枠の内面に貼り付ける。なお、補強手段６２と型枠６０とが熱硬化性樹脂により接着されないように、補強手段の型枠側表面にフィルムを貼った状態で型枠内面に貼り付ける。次に、ハニカムセル母材１５を型枠６０内に配置する。なお、ハニカムセル母材１５の外側表面のフィルムは取り外した状態で型枠６０内に配置する。次に図１０（２）のように、空気袋を膨張させ型枠６０に沿ってハニカムセルを整形する。次に、型枠６０ごと図示しない加熱炉等に入れ、ハニカムセルおよび補強手段６２を同時に加熱して、含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる。さらに図１０（３）のように型枠６０から取り出せば、補強手段６２を伴った高強度のハニカム構造体６４を形成することができる。
【００５３】
なお、補強手段６２はあらかじめ型枠６０の内周面に貼り付けておかなくても、ハニカムセル母材１５の外側表面に載せてハニカムセル母材と同時に型枠内に配置してもよい。また、型枠内で整形させなくても、補強手段をハニカムセル母材の外側表面に載せて空気袋を膨張させ、ハニカムセルと補強手段とを同時に加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させてもよい。これにより、高強度のハニカム平板やハニカム柱を形成することができる。
【００５４】
なお、各空気袋を取り出した後の各ハニカムセル内部空間に、硬質発泡材を充填してもよい。その場合は、上記のようにハニカム構造体を形成した後、各ハニカムセルの両端を密閉する。なお高圧空気を密閉する場合と異なり、硬質発泡材には厳密な密閉性は不要であるから、密閉は第１実施形態におけるジョイント材３４のみを用いて行うことができる。なお、ジョイント材３４にはあらかじめ硬質発泡材の充填穴および空気抜き穴を形成しておく。次に、充填穴から発泡スチロール等の硬質発泡材を充填する。硬質発泡材はハニカムセル内部空間で発泡し、必要以上に発泡した場合には空気抜き穴から溢れ出る。これにより、各ハニカムセルにおいて均一な圧力により発泡させることができる。上記のようにハニカムセル内部空間に硬質発泡材を充填することにより、集中荷重に強く座屈強度が高いハニカム構造材とすることができる。
【００５５】
以上述べたように、第２実施形態では、セル壁材１２にプリプレグを使用するので、熱硬化性樹脂の硬化前にはその柔軟性によりハニカムセルを容易に整形することができ、硬化後には高強度を有するハニカム構造体を提供することができる。この点従来は、アルミ箔材などでハニカム構造体を作成していたので、ハニカムセルは容易に整形できても、形成されたハニカム構造体は単独では強度の弱いものであった。そのため、プリプレグ等を使用した補強手段をハニカム構造体の外側に設ける必要があり、その熱硬化性樹脂を硬化させるための加熱処理工程が必要であった。従ってコストが高くなり、航空機の部品など高機能材料にしか利用できないという問題があった。
【００５６】
しかし第２実施形態ではセル壁材１２にプリプレグを使用するので、熱硬化性樹脂の硬化前にはアルミ箔材などと同様に、その柔軟性によりハニカムセルを容易に整形することができる。特にハニカムセル内に配置した空気袋を膨張変形させれば、長さの長いハニカムセルであっても、従来のような牽引機械を必要とすることなく均一に整形することができる。一方、整形後のハニカムセルを加熱処理して熱硬化性樹脂を硬化させれば、硬化後の樹脂と繊維材とが相まって、従来技術に比べ格段に高強度化することができる。従って、従来技術のように補強手段を付加することなく単独での使用が可能であり、低コスト化することができる。また第１実施形態のように、空気袋内に圧縮空気を充填してハニカム構造体の強度を確保する必要がないので、空気袋自体の強度確保は不要であり、空気袋を低コスト化することができる。加えてセル壁材１２にプリプレグを使用することにより、重量が軽くなおかつ腐食しないハニカム構造体を提供することができる。
【００５７】
このように高強度、軽量でありなおかつ耐腐食性を有することから、長期間海上に浮いているメガフロートなどの海上構造物に対して、第２実施形態のハニカム構造体を利用することができる。その他、橋桁や支柱などの構造材料、およびビルディングの壁面材料などにも、第２実施形態のハニカム構造体を利用することができる。
【００５８】
また第２実施形態では、セル壁材にプリプレグを使用したハニカムセルを型枠内で整形するので、低コストで任意形状のハニカム構造体を形成することができる。この点従来は、平板状に形成したハニカム構造体を切削加工することにより、所定形状のハニカム構造体を形成していた。そのため多大なコストがかかるという問題があった。しかし第２実施形態では、ハニカムセル内に空気袋を配置し、これを型枠内で膨張変形させるので、型枠に沿ってハニカムセルが整形され、任意形状のハニカム構造体を提供することができる。またセル壁材にプリプレグを使用するので、整形後のハニカムセルを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させれば、型枠から取り出し空気袋から空気を抜いた後でも、整形後のハニカムセル形状を維持することができる。従って従来技術のように切削加工を必要とせず、低コストで任意形状のハニカム構造体を形成することができる。
【００５９】
このように任意形状のハニカム構造体を形成できることから、風車のプロペラや航空機の翼など多様な形状を必要とする製品の構造材料として、第２実施形態のハニカム構造体を利用することができる。
【００６０】
また第２実施形態では、プリプレグによる補強手段を付加する場合でも、加熱処理工程を増加させる必要がなく、低コストで強度アップを図ることができる。この点従来は、補強手段の熱硬化性樹脂を硬化させるための加熱処理工程が必要であり、従って多大なコストがかかるという問題があった。しかし第２実施形態では、ハニカムセル母材の外側に補強手段を配置した上でハニカムセルを整形した後、ハニカムセルと補強手段とを同時に加熱してそれぞれに含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる。よって加熱処理工程を別途付加する必要がなく、またハニカムセルと補強手段との間は熱硬化性樹脂によって固着されるため、別途接着材を塗布する必要がない。従って低コストで高強度のハニカム構造体を形成することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ハニカムセルの内部に設けられるとともに、当該ハニカムセルの形状を保持する保持物を有する構成としているため、相当程度の長さを有するハニカムセル構造体を形成することが容易にできる。
したがって、建築用柱など、従来ハニカム構造体の利用が困難であった分野でのハニカム構造体の採用が可能となり、建築用構造材などの大幅な軽量化、コストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るハニカム構造体の製造方法の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るハニカム構造体を用いた柱の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るハニカム構造体のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】ハニカムセルの整形方法とハニカムセルの壁材に含浸させた熱硬化性樹脂の硬化方法を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るハニカム構造体を用いた柱の構造の変形例を示す断面図である。
【図６】空気袋の封止構造を示す断面図である。
【図７】ハニカムセルの端部にジョイント材を接続した状態を示す断面図である。
【図８】セル壁材の積層体における接着部の説明図であり、（１）は部品図であり、（２）は組立図である。
【図９】空気袋の説明図であり、（１）は斜視図であり、（２）はＤ−Ｄ線における断面図であり、（３）は空気袋をハニカムセルに配置した状態の断面図である。
【図１０】型枠内でハニカムセルを整形する方法の説明図である。
【図１１】従来技術に係るハニカム構造体の製造方法の概略を示す説明図である。
【図１２】従来技術に係る任意形状のハニカム構造体の製造方法に関する説明図である。
【符号の説明】
１０………ハニカムセル内部空間、１２………セル壁材、１３………接着部、
１４………接着剤、１５………ハニカムセル母材、１６………ハニカムセル、
１７………中間材、１８………Ｕ字状の針、２０、２０ｂ………空気袋、
２１………側縁部、２２………発泡ウレタン、２４………封止栓、
２６………空気注入口、２８………逆止弁、３０………外装材、
３２………モルタル、３４………ジョイント材、３６………嵌入部、
３８………接着剤、４０ａ………空気循環路、４０ｂ………空気循環路、
４２………空気加熱・循環装置、５０………ハニカム構造体、
５１………ハニカム構造体、５２………中央寄りのハニカムセル、
５４………周辺部のハニカムセル、６０………型枠、６２………補強手段、
６４………ハニカム構造体、９０………ジグザグ頂部幅、
９２………接着剤塗布幅、９４………ハニカム構造体の長さ、
１００………建築用柱
【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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