JP6480962B2 - ハニカムコア構造 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２つのハニカムコアと、ハニカムコアの間に配置された結合層とを含むハニカムコア構造に関する。本発明は、そのようなハニカムコア構造の製造方法ならびにサンドイッチ部品の製造方法およびそのようなサンドイッチ部品にも関する。

ハニカムコアは、通常は、例えば自動車製造で、車体部品として用いられ得るサンドイッチ部品において、２つの上張層の間の真ん中の層として使用される。たいていは、平面的なサンドイッチ部品が生成され、必要な場合には、これらのサンドイッチ部品の形状をプレス成形機内で押圧することができる。ただしハニカムコアのプレス（「Ｃｒｕｓｈ Ｃｏｒｅ法」）により、ハニカムコアの強度が減少し、そのうえ減少した厚さ分の材料費および重量の節減はない。

サンドイッチ部品および対応するハニカムコアの、例えば厚さ急増部をもつハニカムコアの、比較的複雑な３次元形状の製造について、ハニカムコアを所望の最大厚さに対応させて製造し、その後、所望の厚さがより小さい領域のハニカムコアを切り落とすことが知られている。ただしこの場合、しばしばかなりの切れ端が生じ、この切れ端はさらには利用できない。

例えばサイズが異なる２つ以上の平面的な（「２次元の」）ハニカムコアを相互に貼り付けることも知られており、これに関しては隔壁を相互に貼り付けるのは技術的にほぼ実現不可能であり、したがって２面の接着剤塗膜を有する中間層、例えば接着薄膜または接着紙を、ハニカムコアの間で利用する。ただしこのような構造をもつ「３次元の」ハニカムコアは、限定的にしかさらに加工できない。なぜなら、後のプレス器具内での成形のような多くの方法にとっては、中間層が障害物だからである。

本発明の課題は、３次元ストラクチャーを表現することができ、かつ柔軟にさらに手を加えることもできるハニカムコア構造およびそのようなハニカムコア構造の製造方法およびそのようなハニカムコア構造からサンドイッチ部品を製造するための対応する方法および対応するサンドイッチ部品を提示することである。

この課題の解決は、少なくとも２つのハニカムコアと、ハニカムコアの間に配置された結合層とを含むハニカムコア構造によって行われ、この結合層は、ガス透過性に形成されており、かつハニカムコアと貼り付くために、ハニカムコアの隔壁の領域でのみ接着材料を有している。

したがって本発明によれば結合層は、２つのハニカムコアの間の中間層として、これらのハニカムコアを相互に結合するために使用され、ただし結合層に平面的な接着剤塗膜は設けられず、結合層は全体的にはガス透過性に形成される。これにより、両方のハニカムコアがガス透過性に、とりわけ空気透過性に相互に結合されることが保証され、したがってハニカムコアの隔壁の間の中空空間に内包されている空気のような媒質は、結合層を通って拡散することができ、これによりハニカムコア間の圧力平衡も可能になる。隔壁端の領域での、ガス透過性に形成された接着剤塗膜により、本発明によるハニカムコアは、後から押しつぶせることが特に有利である。というのも接着剤の強化作用により、当該の内側の隔壁端が強化されており、これにより外側での、場合によっては後で見える部品表面に面した隔壁端を、比較的強く押しつぶすことができ、これにより、見えている表面の品質を改善させる下準備ができるからである。

もちろん、２つより多くのハニカムコアのレイヤーも、本発明により相互に結合することができ、その際、隣接するハニカムコアレイヤーの間にそれぞれ、ガス透過性の結合層を用いることが好ましい。

ハニカムコアをその隔壁端でのみ結合層と貼り付けることが好ましい。

ハニカムコア形状としては、すべての考え得る限りの中空空間と隔壁を有する幾何形状、例えば蜂房形または波形、または円形、三角形、長方形、正方形、台形、多角形などが考慮され、これは（ハニカムコア内で）規則的に繰り返される形状でなくてよい。

少なくともハニカムコアの１つで、結合層に面していない隔壁端が、少なくとも一部のゾーンで押しつぶされていることが好ましく、かつ結合層に面している隔壁端は、同じゾーン内でより少ししか、とりわけまったく押しつぶされていないことが好ましい。この「ゾーン」は、ハニカムコアの長手方向に広がる、つまりハニカムコア構造の層構造に対して垂直な区域を意味している。これにより、このようなハニカムコア構造を用いたサンドイッチ部品は、押しつぶされたハニカムコア端の領域内で、高品質の表面を有することができる。

２つのハニカムコアが、互いに相違して形成されることができ、したがって異なる特性を備え得ることが有利である。とりわけ、ハニカム形状、ハニカムサイズ、ハニカム向き、および／またはハニカム材料が異なるハニカムコアを積層させて、相互に結合することができる。これはなかでも、これにより後の完成した部品が、部分的に異なる機能特性または部品特性を備え得るので有利である。部品は一方では、ある特定の必要な強度および剛性を有するべきであり、しかし他方では、例えば歩行者との衝突の際に怪我を回避するために有利なように、特定の部位では軟らかい、比較的容易に変形可能なゾーンを包含するべきである。

結合層は、繊維を含むレイヤー、とりわけ、織布、スクリム、編み物、格子、マット、および／または不織布からの繊維材料、例えば繊維半加工材料であることが好ましく、これに関し繊維は、例えば天然繊維（例えば亜麻の繊維、麻、もしくは竹）、またはガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、紡織用繊維、もしくはプラスチック繊維であることができる。紙またはナノ粒子による強化も可能である。結合層が完全に紙もしくは厚紙から成ること、または別のセルロースベースの材料から成ることも可能であろう。ただしこのためには、隔壁の間の領域がガス透過性にされている必要がある。これに関し結合層は、１つまたは複数の繊維材料層または繊維半加工材料層から成ることができる。

結合層が短繊維または長繊維で強化されていることが好ましい。とりわけ、材料がナノ粒子を含むことができる。

ハニカムコアは、紙製コア、厚紙製コアであるか、またはその他のセルロースをベースとする材料から成ることが好ましく、しかしＰＵ、ＰＰ、およびその類似物のようなプラスチックから、または金属、木材、もしくはフォーム材料から成るコアであってもよい。

ハニカムコアは、隔壁を蜂房形の配置で、または波形の配置で有することができる。ただし隔壁が、円形の、三角形の、長方形の、正方形の、台形の、または多角形のセルを形成してもよい。

ハニカムコア構造を製造するための本発明による方法は、
− ２つのハニカムコアおよび結合層を用意するステップ、
− 接着材料を両方のハニカムコアの隔壁端につけるステップ、
− ハニカムコアをその間に配置した結合層によってつなぎ合わせる、つまり結合層の両面の各々に１つのハニカムコアを接合するステップを含むことが好ましい。

「つなぎ合わせ」は、とりわけ載置によって行うことができ、その際、積層体の圧迫またはプレスも行われるのが好ましい。

この場合、結合層として、とりわけ乾燥した繊維マットを使用することができる。

接着材料を両方のハニカムコアの隔壁端につける代わりに、接着材料を、両方のハニカムコアの隔壁端の領域の結合層につけることもできる。これはとりわけ、予め含浸処理した繊維材料の使用によって行うことができ、ただし隔壁の間の領域はガス透過性にされている。

接着材料は、隔壁および／または結合層に、好ましくは両方のハニカムコアの隔壁に、ローラでのばす、噴霧する、塗りつける、または浸すことによってつけられるのが好ましい。

結合層によるハニカムコアのつなぎ合わせの後に、部品を少しゲル化させるため、接着材料が予め定義された強度に達するまで待ち得ることが好ましく、ただし接着剤が既に完全に硬化するほど長くはないことが特に好ましい。

その後、部品、詳しくはハニカムコアとその間に配置された結合層から構成された積層体を、片面または両面で、つまり積層体の上および／または下で、乾燥した繊維材料によって覆う、例えば被覆することが好ましく、その際、繊維材料は、ハニカムコアを越えた張出部を有することができ、または張出部を有さない。続いて繊維材料にマトリクスを、好ましくはＰＵＲマトリクスを吸い込ませ、噴霧し、かつ／または繊維材料をマトリクスで、好ましくはＰＵＲマトリクスで濡らす。これにより、とりわけ上張層を作製することができ、したがってサンドイッチ部品を製造することができる。

マトリクスまたはマトリクス材料として、熱可塑性または熱硬化性のプラスチックを適用することが好ましい。

結合層とハニカムコアを貼り付けるための接着材料として、このマトリクス材料を使用することができ、または別の接着材料を使用してもよい。

繊維材料とは、ここでは繊維複合材料のことでも繊維半加工材料のことでもある。

繊維材料とは、例えば織布、スクリム、編み物、格子、マット、および／または不織布のことであり、これに関し繊維は、例えば天然繊維、亜麻の繊維、ガラス繊維、炭素繊維、プラスチック繊維、セラミック繊維、または紡織用繊維から成る。

繊維材料は、マトリクスを既に含有していてよく、またはまだ含有していなくてよく、とりわけマトリクスは、硬化剤を伴う樹脂のような、２種以上の成分から成る材料であってもよい。この場合、小さな繊維シュネーゼル（Faserschnoesel）が既に混合されているプラスチックまたはプラスチック樹脂の使用も可能であり、したがってこのプラスチックまたはプラスチック樹脂が、ハニカムコアおよび結合層から成る積層体に上張層として塗布される。

紙製ハニカムコアは、乾燥した繊維材料を用いる代わりに、既にマトリクス、例えば熱可塑性プラスチックで予め含浸処理した繊維材料（ｐｒｅ−ｐｒｅｇ）により、上面および下面を覆っても、または被覆してもよい。

上張層を生成するために、まだ液状の繊維フェアマトリクス材料（Faservermatrixmaterial）をつけることも可能であろう。

続いて部品を、好ましくは加熱されたプレス成形器具内でプレス成形することができる。

このプレスの際に、サンドイッチ部品を最終的な部品形状すなわち３次元の輪郭にすることができる。その際、とりわけ隔壁の部分的な収縮により、形状変化、すなわち輪郭部品の生成を達成することができ、かつコアの特性の変化も達成することができる。

とりわけ隔壁のうち所望の予め定義された領域内だけでの、好ましくは後の部品の外側領域での隔壁端での、隔壁の部分的な収縮によってまさに、部品の見えている領域で綺麗な表面を形成することが可能になる。

マトリクスの十分な強度が達成されるまで、部品をプレス成形器具内に留めておくことができる。

部品の外側に配置されたコア、つまり上および下に配置されたコアを、傾いた状態にできることが好ましく、これにより表面（外面）に対するコアの特定の隔壁配向が達成される。これにより、部品表面の品質をさらに向上させることができる。

とりわけ、ハニカムコアのこのような傾いた状態は、後のサンドイッチ部品の特定のゾーン内で、例えば部品幾何形状が強く曲がっているゾーン内で、限定的に作ることができる。

このために、中間層、とりわけ繊維中間層に予め応力を掛けることができ、かつコアレイヤーの間だけでなく、部品の上張面でも、繊維材料を入れる、またはつけることが有利である。

このようなサンドイッチ部品は、自動車の平面的な部品として、とりわけボンネット、ドア、ルーフ、トランクリッド、トランクフロア、カバー、車体フロア、またはトーションボックスとして使用することができる。

以下では、図面を参照しながら本発明を例示的に説明する。

本発明によるハニカムコア構造の３次元図である。

図１では、本発明によるハニカムコア構造を示している。このハニカムコア構造は、２つのハニカムコア１および２と、ハニカムコア１、２の間に配置された結合層３とを含んでいる。

ハニカムコア１、２は、蜂房ストラクチャーでの、つまり六角セルを用いた紙製ハニカムコアであり、この２つのハニカムコア１、２は、ハニカムコア１がハニカムコア２とは違うハニカムサイズを有することにより、互いに相違して形成されている。

結合層３は、中間層として両面接着のために使用され、したがって結合層３は、一方の面ではハニカムコア１と、第２の面ではハニカムコア２と貼り付いている。

接着材料は、結合層３上に、ハニカムコア１、２の隔壁の領域でのみ存在している。その場所でハニカムコア１、２の隔壁端が結合層３と貼り付いている。

結合層３は、例えば不織布、天然繊維（例えば亜麻の繊維、麻、竹など）、ガラス繊維、またはカーボン繊維であり、いずれにせよガス透過性に形成されている。ガスの通り抜けを阻止する可能性のある接着材料も結合層３に平面的でなく塗布されていることにより、ハニカムコア１、２間の空気交換、したがって圧力平衡は可能であり続ける。

１ ハニカムコア
２ ハニカムコア
３ 結合層

Claims (16)

1. 少なくとも２つのハニカムコア（１、２）と、前記ハニカムコア（１、２）の間に配置された結合層（３）と、を含むハニカムコア構造において、
   前記結合層（３）が、ガス透過性に形成されており、かつ前記ハニカムコア（１、２）と貼り付くために、前記ハニカムコア（１、２）の隔壁の領域でのみ接着材料を有し、
   前記隔壁が、前記結合層（３）に面していない第１の端部と、前記結合層（３）に面している第２の端部と、を有し、少なくとも前記ハニカムコア（１、２）の１つは、前記第１の端部が、少なくとも一部のゾーンで押しつぶされ、前記第２の端部が、同じゾーン内でより少ししか、または、まったく押しつぶされないように成型されていることを特徴とする、ハニカムコア構造。
2. 前記ハニカムコア（１、２）が前記第２の端部でのみ前記結合層（３）と貼り付いていることを特徴とする、請求項１に記載のハニカムコア構造。
3. 前記２つのハニカムコア（１、２）が互いに相違して形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のハニカムコア構造。
4. 前記２つのハニカムコア（１、２）の少なくとも一方の隔壁が、少なくとも一部のゾーンで傾いた状態であり、つまり部品の表面に対する前記ハニカムコア（１、２）の隔壁配向の角度が９０度には相当しないことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のハニカムコア構造。
5. 前記結合層（３）が、繊維を含む層であり、前記繊維が、天然繊維、亜麻の繊維、麻、もしくは竹、またはガラス繊維、炭素繊維、プラスチック繊維、セラミック繊維、もしくは紡織用繊維であり得ることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のハニカムコア構造。
6. 前記結合層（３）が、短繊維および／もしくは長繊維および／もしくは紙を含んでおり、かつ／またはナノ粒子で強化されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のハニカムコア構造。
7. 前記ハニカムコア（１、２）が紙製コアであるか、またはプラスチック、金属、木材、もしくはフォームから成るコアであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のハニカムコア構造。
8. 前記ハニカムコア（１、２）が、隔壁を蜂房形の配置で有し、または波形の配置で有し、または円形に、三角形に、長方形に、正方形に、台形に、もしくは多角形に配置されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のハニカムコア構造。
9. 前記２つのハニカムコア（１、２）および前記結合層（３）を用意するステップ、
   接着材料を前記両方のハニカムコア（１、２）の前記第２の端部につけるステップ、
   前記ハニカムコア（１、２）を、その間に配置した前記結合層（３）を有するようにつなぎ合わせるステップ
   を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のハニカムコア構造の製造方法。
10. 前記２つのハニカムコア（１、２）および前記結合層（３）を用意するステップ、
    接着材料を前記両方のハニカムコア（１、２）の前記第２の端部の領域の前記結合層（３）につけるステップ、
    前記ハニカムコア（１、２）を、その間に配置した前記結合層（３）を有するようにつなぎ合わせるステップ
    を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のハニカムコア構造の製造方法。
11. 前記接着材料が、ローラでのばす、噴霧する、塗りつける、または浸すことによってつけられることを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記ハニカムコア（１、２）が前記結合層（３）につなぎ合わされた後に、ハニカムコア（１、２）および結合層（３）から成る積層体が、片面または両面で、乾燥した繊維材料によって覆われ、続いてマトリクスを、吸い込まされ、噴霧され、かつ／またはマトリクスで、濡らされることを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載のハニカムコア構造を有するサンドイッチ部品の製造方法。
13. 前記ハニカムコア（１、２）を前記結合層（３）とつなぎ合わせた後に、ハニカムコア（１、２）および結合層（３）から成る積層体が、片面または両面で、マトリクスで予め含浸処理した繊維材料によって覆われることを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載のハニカムコア構造を有するサンドイッチ部品の製造方法。
14. 前記積層体が、続いて、プレス成形器具でプレス成形されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法によって製造された、サンドイッチ部品。
16. ハニカムコア構造が、片面または両面で、繊維材料によって覆われており、前記繊維材料がマトリクスで含浸処理されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のハニカムコア構造を含む、サンドイッチ部品。
    

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