JPH11227078A

JPH11227078A - ハニカムサンドイッチ構造体用ハニカム芯材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11227078A
Application number: JP4467898A
Authority: JP
Inventors: Eiji Shinba; 英治榛葉
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ハニカムエッジやハニカムセルを変形するこ
となく、無機質繊維材料がハニカムセル内に確実に充填
されたハニカムサンドイッチ構造体用ハニカム芯材及び
その製造方法を提供する。【解決手段】グラスウールやロックウールなどの無機
質繊維材料１１を水蒸気処理などの方法で脆化し、これ
をハニカム１の少なくとも一面に積層し、平板プレスな
どの手段で押圧することにより、無機質繊維材料１１を
ハニカム１のエッジで押し切りながらセル３内に充填し
て、ハニカムサンドイッチ構造体用ハニカム芯材１０を
得る。前記脆化された無機質繊維材料１１を用いること
により、押圧されてセル３内に充填される際、繊維がハ
ニカム１のエッジで簡単に切断され、引っ掛からずに充
填することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハニカム芯材を鋼
板などの表面材でサンドイッチしたハニカムサンドイッ
チ構造体用のハニカム芯材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハニカム芯材を、鋼板などの表面
材でサンドイッチしたハニカムサンドイッチ構造体は、
軽量性、剛性、遮音性、断熱性等の特性が良好であるこ
とからドアや間仕切りなどの建築材料パネル、航空機、
車両等の構造用材料として広く利用されている。それら
の一つとして、遮音性、断熱性を向上させるために、ハ
ニカムセル内に樹脂発泡体や無機質繊維材料を充填した
ハニカム芯材が提案されている。

【０００３】しかし、近年では火災の予防ため不燃化等
の要求が高まり、樹脂発泡体を充填したハニカム芯材で
は、樹脂が有機物であるため、不燃材料としての用途で
は使用に限界があった。

【０００４】一方、無機質繊維材料をハニカムセルに充
填する場合においては、不燃性の要求を満足することは
できるが、この場合、無機質繊維の形状をハニカムセル
の形状と同一にして、ハニカムセル内に無機質繊維材料
を十分に充填する工夫が必要である。

【０００５】無機質繊維材料をハニカムセル内に充填す
る方法としては、圧下ローラーでハニカムに無機質繊維
材料を押圧し、ハニカムエッジで繊維を切断しながら無
機質繊材料を押し込む方法（特開昭５３−１３３２７
７）、無機質繊維材料をゴムベルトを介して複数の圧下
ローラーによって押圧し、ハニカムエッジで繊維を切断
しながら無機質繊維材料を押し込む方法（特開昭５４−
１６５３２）又はハニカムの上下面に薄層の無機質繊維
材料を積層した状態で上下の対向ロールにより押圧し、
ハニカムエッジで繊維を切断しながら無機質繊維材料を
押し込み、更に次段ロール又は押込みスタンプでハニカ
ムセル内に押し込む方法（特開昭５４−２４９８５、特
開昭５４−１６５３３）等が提案されている。

【０００６】これらの方法はいずれもハニカムに無機質
繊維材料を積層した状態で押圧力を加えることにより、
無機質繊維材料をハニカムエッジで切断してハニカムセ
ル内へ充填するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法で実際に無機質繊維材料、特に低密度の柔軟な無
機質繊維材料を挿入する場合、プレス又はローラー等の
押圧力が無機質繊維材料を通してハニカムエッジに伝わ
りにくいため、ハニカムエッジにおける繊維の切断が円
滑にできないという問題があった。

【０００８】すなわち、押圧の初期段階ではハニカムエ
ッジ上の繊維材料がハニカムエッジで切断されずに引っ
掛かった状態で押し込まれ、押圧の最終段階で繊維材料
が高密度に凝集された状態で切断される。その結果、積
層した無機質繊維材料の厚さの途中までしか無機繊維材
料が切断されておらず、ハニカム芯材はハニカムの端面
上に繊維材料が引っ掛かった状態になる。この様なハニ
カム芯材を用いたサンドイッチ構造体は、ハニカム芯材
と表面材との接着力が弱いため、表面材が剥離し易いと
いう問題があった。

【０００９】一方、高密度の繊維材料の場合には、押圧
力は無機質繊維材料を通してハニカムエッジに伝わり易
くなる。しかし、高密度の繊維材料は繊維材料自体の柔
軟性がないため、ハニカムの端面に対して直角方向に押
圧力を加えないと無理な圧力がハニカムエッジに加わ
る。また、高密度の繊維材料を切断するためには押圧力
をより一層上げる必要がある。このため、ハニカムエッ
ジやハニカムセルが変形して、無機質繊維材料をハニカ
ムセル内に充填することが困難であった。

【００１０】したがって、本発明の目的は、ハニカムエ
ッジやハニカムセルを変形することなく、無機質繊維材
料がハニカムセル内に確実に充填されたハニカムサンド
イッチ構造体用ハニカム芯材及びその製造方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の１つは、無機質繊維材料がハニカムセル内
に充填されたハニカムサンドイッチ構造体用ハニカム芯
材において、前記無機質繊維材料が脆化無機質繊維材料
であることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造体用
ハニカム芯材を提供するものである。

【００１２】本発明のもう１つは、無機質繊維材料に脆
化処理を施して得られた脆化無機質繊維材料を、ハニカ
ムの少なくとも一面に積層し、押圧して、前記無機質繊
維材料をハニカムエッジで押し切りながらハニカムセル
内に充填することを特徴とするハニカム芯材の製造方法
を提供するものである。

【００１３】本発明によれば、無機繊維材料に脆化処理
を施して得られた脆化無機質繊維材料を用いることによ
り、繊維が脆く折れやすくなるため、ハニカムに押圧し
たとき、少ない力でハニカムエッジにより繊維を切断す
ることができる。このため、ハニカム端面上に繊維材料
が引っ掛からないように、繊維材料をハニカムのセル内
に確実に充填することができ、ハニカム芯材を表面材で
サンドイッチして接着した際の芯材と表面材との接着状
態を良好にすることができる。また、高密度の無機質繊
維材料でもハニカムのセル内に充填することが可能とな
り、断熱性に優れたハニカム構造体が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。本発明において、無機質繊維材料としては特
に限定はないが、グラスウール（以下ＧＷという）、ロ
ックウール（以下ＲＷという）等の無機質繊維からなる
ものを使用することが好ましい。この無機質繊維材料
は、例えば繊維径が１〜１５μの無機質繊維にバインダ
ーを固形分として１〜２０％付着させ、更に無機質繊維
を堆積させた後にバインダーを硬化させ、マット状又は
ボード状に成形する方法によって得ることができる。

【００１５】また、無機質繊維材料を得る際、バインダ
ーは無機質繊維を堆積させた後に付与してもよいし、バ
インダーが未硬化のままとしてもよい。更に密度が１０
〜１５０Ｋｇ／ｍ² 、厚みが８〜２００ｍｍの無機質繊
維材料を使用することが好ましい。

【００１６】なお、マット状又はボード状の形態とされ
ている無機質繊維材料であれば、バインダーは必ずしも
必要とされないが、通常は無機系バインダー又は有機系
バインダーを用いることが好ましい。更に、有機系バイ
ンダーを用いる場合は、無機質繊維材料の不燃性を低下
させないために、熱硬化性樹脂を用いることが好まし
く、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化
性樹脂を用いることができる。

【００１７】本発明において、脆化無機質繊維材料と
は、上記無機質繊維材料の繊維を後述する方法で、脆く
折れ易い状態にした無機質繊維材料を意味し、脆化によ
り、この繊維をハニカム芯材に充填する際に、ハニカム
エッジで切断し易くした無機質繊維材料のことである。
なお、脆く折れ易いといった脆化の確認は、脆化無機質
繊維材料における脆化繊維の強度物性を、脆化処理の前
後で比較することによって行うことができる。例えば処
理した無機質繊維材料又はその繊維が未処理のものに比
べ、引っ張り強度等の物性が低下することを観察するこ
とにより、脆化を確認することができる。

【００１８】更に、無機質繊維材料の脆化の度合いは、
脆化処理の条件や時間によって異なり、ハニカムの材
質、形状、寸法及び押圧する方法等も考慮して、確実に
充填できるように、脆化の度合いを適宜設定する。

【００１９】本発明において、無機質繊維材料を脆化さ
せる方法としては、温水又は熱水処理、通常の水蒸
気処理、加圧雰囲気下での水蒸気処理、水蒸気処理
において水蒸気の水素イオン指数を変更させた処理、
無機繊維材料を酸性もしくはアルカリ性の溶液に接触さ
せる処理、非水蒸気による高温加熱処理等から選ばれ
た少なくとも１種を適宜採用することができ、特に限定
されないが、、、の方法が好ましく採用され、
の方法が最も好ましい。

【００２０】上記において、の温水又は熱水処理は、
無機質繊維材料に温水又は熱水を浸水させることにより
行うことできる。

【００２１】また、の通常の水蒸気処理は、無機質繊
維材料に水蒸気を接触させることにより行うことでき
る。水蒸気処理による無機質繊維材料の脆化は、水蒸気
を無機質繊維材料に接触させる方法であれば特に限定さ
れないが、好ましくは無機質繊維材料の下面、側面およ
び上面の少なくとも１面に、飽和蒸気圧の状態の水蒸気
を吹き続けて脆化させる。水蒸気処理は、浸水や脱水時
における無機質繊維材料の形状の変形が少なく、乾燥が
容易で、コストがあまりかからないという利点がある。

【００２２】更に、脆化時間を短縮させるため、の加
圧雰囲気下での水蒸気処理がより好ましく採用される。
この方法は、加圧蒸気雰囲気中に無機質繊維材料を存在
させる方法であれば特に限定はされないが、オートクレ
ーブのような耐圧性のある密封容器に無機質繊維材料を
入れ、加圧蒸気の条件を温度が８０℃〜３００℃の飽和
蒸気圧に設定することが好ましい。更に、脆化促進のた
めには１００℃以上の飽和蒸気圧にし、かつ密封容器の
耐圧性、耐久性の観点から２００℃以下の飽和蒸気圧に
することが好ましい。また、脆化処理の時間は飽和蒸気
圧の条件により適宜設定することができる。なお、飽和
蒸気は密封された状態での温度と圧力との相関関係で決
まるものである。

【００２３】また、の水蒸気処理において水蒸気の水
素イオン指数を変更させた処理、及びの無機繊維材料
を酸性もしくはアルカリ性の溶液に接触させる処理は、
水蒸気を用いた処理に比べて脆化を更に促進させる効果
がある。特に、高密度の無機質繊維材料、厚みのある無
機質繊維材料又は無機質繊維の脆化時間を短縮する場合
は、これらの方法が好ましい。この場合、無機質繊維材
料の性質に応じて、脆化を促進させるように水素イオン
指数を適宜選択し処理を施す。

【００２４】更に、の非水蒸気による高温加熱処理と
は、無機質繊維材料を電気炉等を用いて高温に加熱する
処理のことであり、３００〜６００℃の温度で加熱する
のが好適である。

【００２５】更にまた、上述したような脆化処理をより
効果的にするため、無機質繊維材料自体の耐風化性、耐
水性を低下させたうえで、前述の脆化処理を施すことも
できる。無機質繊維材料自体の耐風化性、耐水性を低下
させる方法としては、通常、無機質繊維材料の原料組成
を耐風化性、耐水性に劣る組成にする。例えば、通常Ｇ
ＷはＡガラスを使用しているが、Ａガラスに含まれてい
るホウ酸成分の割合を少なくすることで、耐風化性、耐
水性を低下させることが可能である。

【００２６】本発明におけるハニカムとは、例えば図１
に示すように、連続する紙や金属などからなる隔壁２に
よって仕切られたセル３を有する形態のものを意味す
る。このハニカム１のセル３の形状としては、平面的に
見て六角形、四角形、三角形等の多角形をなすものが好
ましく採用される。このようなハニカムとしては、ペー
パーハニカム、アルミ等の金属ハニカム、セラミックハ
ニカムなどが挙げられるが、使用するハニカムの材質、
形状、寸法（セルサイズ：ＪＩＳ−Ａ６９３１、ハニカ
ムの厚さ、隔壁厚等）は、無機質繊維材料の脆化の度合
いを変えることで各種ハニカムへ繊維材料を充填するこ
とができるので、特に限定されない。

【００２７】しかし、より好ましい実施形態としては、
図１中に示したセルサイズ４については、５〜２００ｍ
ｍが好ましい。セルサイズが２００ｍｍを超えるとハニ
カム構造体の強度が得られず、５ｍｍ未満だと繊維が入
りにくいため好ましくない。

【００２８】また、ハニカムの厚さについては、１０〜
４００ｍｍが好ましい。ハニカムの厚さが４００ｍｍを
超えると、この厚みに対応する無機質繊維材料がなく、
１０ｍｍ未満だとサンドイッチパネルの断熱効果が得ら
れないため好ましくない。

【００２９】更に、隔壁厚については、０．０２〜５ｍ
ｍが好ましい。隔壁厚が５ｍｍを超えると繊維が切断し
にくくなり、０．０２ｍｍ未満だとハニカムエッジが破
損する可能性が大きいため好ましくない。

【００３０】なお、得られるハニカムの圧縮強度、断熱
性等は、所望の特性となるように適宜設定できるが、押
圧した場合にハニカムセルの変形を防止し、無機質繊維
材料の充填をより確実にするために、ハニカムの圧縮強
度が３．０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上にすることが好ましい。
例えば、高密度の無機質繊維材料の場合では圧縮強度の
比較的高いハニカムを選択することが好ましいが、圧縮
強度の低いハニカムであっても、無機質繊維材料の脆化
を十分に行うことで、ハニカムセル内に繊維を充填する
ことが可能である。

【００３１】本発明のハニカム芯材は、上記ハニカムの
少なくとも一面に、前記脆化無機質繊維材料を積層し、
無機質繊維材料をハニカム端面に押圧することにより、
無機質繊維材料をハニカムの隔壁のエッジで押し切りな
がら、ハニカムのセル内に充填することによって製造す
ることができる。脆化無機質繊維材料をハニカムに押圧
する方法としては、軟質弾性体等で形成されたロールに
より押圧する方法、平板プレスなどの簡易プレスで押圧
する方法、ベルトコンベヤと該ベルトコンベヤ内に配置
された複数のローラで押圧する方法など、各種の方法を
採用することができる。

【００３２】こうして得られた本発明のハニカム芯材
は、例えば図２に示すように、ハニカム１のセル３内
に、無機質繊維材料１１が充填されてできている。そし
て、このハニカム芯材の両面に表面材１２を接着等の手
段により接合することにより、ハニカムサンドイッチ構
造体１０が得られる。なお、表面材１２としては、鋼
板、アルミ板、ＦＲＰ、無機質板等が用いられる。この
ハニカムサンドイッチ構造体１０は、例えば建築、土木
用の断熱遮音パネル、自動車、飛行機等のボディ、冷
蔵、冷凍室等の断熱壁など、幅広い用途に利用すること
ができる。

【００３３】なお、本発明の実施に際して、脆化無機繊
維材料のみを充填したハニカム芯材以外に、例えば、ハ
ニカム芯材の片面から脆化無機繊維材料を充填し、反対
面からは発泡樹脂を充填するといった、脆化無機繊維材
料と発泡樹脂とを併用することも可能である。

【００３４】

【実施例】実施例１フェノール樹脂バインダーを固形分でＧＷに対し４重量
％付与し、加熱硬化させた、密度４０ｋｇ／ｍ³ 、厚み
１２ｍｍのボード状のＧＷを、オートクレーブ中で、１
１０℃、１．５ｋｇ／ｃｍ² の飽和蒸気圧に設定し、３
時間水蒸気処理した後、水分がなくなるまで常温で放置
して脆化ＧＷを得た。この脆化ＧＷを、不燃ハニカム
（常磐電気製、ＧＲＡＮＤＥＸ（商標）、主成分：ケイ
酸マグネシウム、セルサイズ（ＪＩＳ−Ａ６９３１）：
２０ｍｍ、厚み：２５ｍｍ、圧縮強度：４．０ｋｇｆ／
ｃｍ² ）の上下に積層した。

【００３５】充填後にＧＷの反発でハニカム端面より外
に押し出されることを想定し、ＧＷをハニカム端面より
更に内部に充填する必要があるため、平板プレスの押圧
面に５ｍｍ厚の発泡ウレタンシートを設け、プレス押圧
面の上下の間隔（発泡ウレタンシート厚みを除く）を２
７ｍｍに設定し、積層したＧＷを上下から圧力を３ｋｇ
ｆ／ｃｍ² で約１０秒間押圧し、ハニカム芯材を得た。
得られた芯材の両面に接着剤を用いて厚さ０．４ｍｍの
鋼板を接合し、ハニカムサンドイッチ構造体を得た。

【００３６】実施例２ボード状のＧＷの密度を８０ｋｇ／ｍ³ にし、水蒸気処
理の時間を４時間にする以外は、実施例１と同様にして
ハニカムサンドイッチ構造体を得た。

【００３７】実施例３ボード状のＧＷの密度を１１０ｋｇ／ｍ³ 、水蒸気処理
の時間を６時間にする以外は、実施例１と同様にしてハ
ニカムサンドイッチ構造体を得た。

【００３８】比較例１実施例１のＧＷを水蒸気処理をせずに、実施例１と同様
にハニカムに充填し、ハニカムサンドイッチ構造体を得
た。

【００３９】比較例２実施例２のＧＷを水蒸気処理をせずに、実施例１と同様
にハニカムに充填し、ハニカムサンドイッチ構造体を得
た。

【００４０】比較例３実施例３のＧＷを水蒸気処理をせずに、実施例１と同様
にハニカムに充填し、ハニカムサンドイッチ構造体を得
た。

【００４１】比較例４実施例１で用いた不燃ハニカムの両面に接着剤を用いて
鋼板を接着したハニカムサンドイッチ構造体を得た。

【００４２】実施例１〜３及び比較例１〜３のハニカム
芯材について、ハニカム端面上に残存したＧＷの厚さ
（ハニカム端面上残存ＧＷ厚）を測定した結果、及び実
施例１〜３及び比較例１〜４のハニカムサンドイッチ構
造体について、ハニカム芯材と鋼板との接着性（比較例
４の無機質繊維材料を充填しないハニカムサンドイッチ
パネル構造体の接着性を○とし、これを基準として接着
性が、良好なものを◎、やや劣るものを△、劣るものを
×とした。）、ハニカムサンドイッチ構造体の熱伝導率
を測定した結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１の結果から、比較例１、２では、ハニ
カムセル内にＧＷを完全に充填できず、芯材に鋼板を接
着させた場合、ハニカム端面上に残存したＧＷが鋼板と
接着している状態となり、接着が不十分なハニカムサン
ドイッチ構造体であった。比較例３では、ハニカムセル
の変形がおこりＧＷを充填することが不可能であり、こ
のため、ハニカムサンドイッチ構造体の作成が困難であ
った。

【００４５】一方、実施例１〜３では、ハニカムセル内
にＧＷを完全に充填することが可能であった。芯材と鋼
板の接着は、鋼板がハニカムエッジと充填されたＧＷに
接着しているため、接着性が良好なサンドイッチパネル
を得ることができた。

【００４６】また、高密度のＧＷを充填することが可能
であり、熱伝導率が低く、断熱性の高いサンドイッチパ
ネル構造体を得ることができた。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハニカムセル内への充填材として、脆化された無機繊維
材料を使用することにより、繊維が脆く折れやすくなる
ので、これを押圧することにより、（１）少ない力でハ
ニカムエッジで繊維を切断することができる、（２）低
密度及び高密度の無機質繊維材料をより確実にハニカム
エッジで切断し、充填することができる、（３）無機質
繊維材料の脆化処理の度合いを調整することができるた
め、ハニカムの特性に対応させて無機質繊維材料を選択
し繊維を充填することができる、（４）ハニカム端面上
に繊維材料が引っ掛からないため、表面材と芯材の接着
状態が良好となり、表面材と無機質繊維材料及びハニカ
ムエッジが接着しているため強固な接着強度が得られ
る、（５）従来の方法では得られなかった高密度の無機
質繊維材料でも充填することが可能となるため、断熱性
の優れたハニカムサンドイッチ構造体が得られる、とい
う優れた効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるハニカムの正面図。

【図２】本発明におけるハニカムサンドイッチ構造体の
断面図。

【符号の説明】

１ハニカム２隔壁３ハニカムセル４セルサイズ１０ハニカムサンドイッチ構造体１１無機質繊維材料１２表面材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機質繊維材料がハニカムセル内に充填
されたハニカムサンドイッチ構造体用ハニカム芯材にお
いて、前記無機質繊維材料が脆化無機質繊維材料である
ことを特徴とするハニカムサンドイッチ構造体用ハニカ
ム芯材。
【請求項２】前記脆化無機質繊維材料が、前記無機質
繊維材料に、温水又は熱水処理、通常の水蒸気処
理、加圧雰囲気下での水蒸気処理、水蒸気処理にお
いて水蒸気の水素イオン指数を変更させた処理、無機
繊維材料を酸性もしくはアルカリ性の溶液に接触させる
処理、非水蒸気による高温加熱処理から選ばれた少な
くとも１種の処理を施したものである請求項１記載のハ
ニカムサンドイッチ構造体用ハニカム芯材。
【請求項３】無機質繊維材料に脆化処理を施して得ら
れた脆化無機質繊維材料を、ハニカムの少なくとも一面
に積層し、押圧して、前記無機質繊維材料をハニカムセ
ル内に充填することを特徴とするハニカムサンドイッチ
構造体用ハニカム芯材の製造方法。
【請求項４】前記無機質繊維材料に、温水又は熱水
処理、通常の水蒸気処理、加圧雰囲気下での水蒸気
処理、水蒸気処理において水蒸気の水素イオン指数を
変更させた処理、無機繊維材料を酸性もしくはアルカ
リ性の溶液に接触させる処理、非水蒸気による高温加
熱処理から選ばれた少なくとも１種の処理を施して脆化
させる請求項３記載のハニカムサンドイッチ構造体用ハ
ニカム芯材の製造方法。