JP2007083407A - 中空構造板の製造方法、及びその製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】中空構造板の生産性を向上させるとともに、中空構造板の反りを小さくすることができる中空構造板の製造方法、及びその製造システムを提供する。
【解決手段】中間体３０を形成する中間体製造装置４と、中間体３０の上下面に表皮材６を貼り合わせるラミネート装置５と、を備えた中空構造板の製造システム１００において、
エンボスローラ１１は、軸芯１１ｃ内部に冷却媒体流路１１０が形成されて冷却可能に構成されており、加熱用ヒータ１７は、樹脂シート３と接触状態で配置され、冷却ローラ２２ａは、中間体３０に表皮材６を貼り合わせて形成した中空構造板の上下面が同じ温度となるように冷却温度を制御可能とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生産性に優れ、中空構造板の反りを小さくすることができる中空構造板の製造方法、及びその製造システムに関する。

近年、プラスチック構造板の１つとして、円柱状の独立空気室（以下、「中空凸部」と称する）が形成された中空構造板が開発されている。この中空構造板は、例えば、コルゲート型プラスチックダンボールや、フルート型プラスチックダンボール等、一方向にリブを設けたプラスチック構造板に比べて、方向性の有無による物性差（例えば、縦横の強度差）が極めて小さい点で優れている。なお、この中空構造板は、熱可塑性樹脂シートを減圧成形することによって得られる。

ところが、この中空構造板は、中空凸部が円柱であり、且つ中空凸部の１つ１つの大きさが比較的大きな構造であることから、その中空凸部の壁部がフィルム化し、強度を維持できなくなる。製品厚みが増せば、その傾向は顕著となる。また、この問題を解決するため、フィルムの肉厚を増すと、当然重量が嵩み、軽量性が損なわれる。

そこで、従来、一対の熱可塑性樹脂シートにそれぞれ規則的に配置された複数の円錐台形状の中空凸部を突設するとともに、この中空凸部同士を突合わせて融着することにより中間体を得てから、この中間体の両面に任意の表皮材をラミネートした、軽量、剛性、圧縮特性、意匠性に優れた中空構造板が開発されている（例えば、特許文献１等参照）。

そして、この中空構造板は、所定の製造システムなどにおいて、少なくとも（１）〜（３）の工程を得て製造される。すなわち、従来の中空構造板の製造方法は、（１）二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、その減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面に熱可塑性樹樹脂シートを吸着させて、両エンボスローラに突設されたピンの形状に応じて熱可塑性樹脂シートに多数の中空凸部を成形する（中空凸部の成形工程）。（２）熱可塑性樹脂シートに対して非接触状態となるように配置された熱融着用の加熱手段を設けて中空凸部を加熱し、両エンボスローラの接線位置で中空凸部の端面同士を熱融着させ、これを引取機で引き取ることにより中間体を得る（中空凸部同士の熱融着工程）。（３）この中間体の両面に任意の表皮材をラミネートすることで、様々な特性が付与された中空構造板を得る（ラミネート工程）、というものである。
国際公開第０３／０８０３２６号パンフレット

しかしながら、従来の技術にあっては、中空構造板の生産性が悪く、また生産された中空構造板の反りが大きくなってしまうという問題があった。より具体的には、上記（１）〜（３）の各工程において、次の（Ｉ）〜（III）に掲げる問題があった。

すなわち、（I）従来の技術にあっては、中空凸部の成形工程において、エンボスローラの温度が上昇しすぎると（例えば、中間体目付；１ｋｇ／ｍ^２、製造速度；０．６ｍ／ｍiｎの場合には、１００℃以上）、中間体の冷却が不十分となり、エンボスローラからの脱型が悪くなってしまう。なお、従来の技術において、中間体目付けの限界は、下限が約８００ｇ／ｍ^２、上限が約１，５００ｇ／ｍ^２であった。

また、中空構造板は、軽量、高剛性でかつ圧縮特性に優れているが、これを建材用途などの強度保持部材として使用する場合には、さらなる力学的特性の向上が望まれている。特に、局所的に圧力が加わるような用途では、中間体の目付けを増やす必要がある。しかし、中間体の目付けを増やすと、エンボスローラの温度が上昇するため、同様に、中間体の冷却が不十分となり、エンボスローラからの脱型が悪くなってしまう。一方、中間体の目付けを減少させて適度な柔軟性を持たせ、外部からの衝撃を吸収させるための緩衝材として中空構造板を使用する場合には、中間体の冷却が過度となり、さらに中空凸部同士の熱融着工程において、中間体の凸部同士の熱融着性が低下してしまう。

次に、（II）従来の技術にあっては、中空凸部同士の熱融着工程において、中間体凸部を形成させる熱可塑性樹脂シートの間に、非接触状態で配置させた融着用の加熱手段を設けて、輻射熱により中間体凸部の端面同士を熱融着させていた。しかし、中間体目付けが小さくて熱容量が不足した場合や、或いはポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックのように軟化点温度が高くて、熱融着させる際に大きな熱量が必要となる場合には、従来の非接触方式による輻射熱では、中間体凸部を熱融着させることが困難であった。

さらに、（III）従来の技術にあっては、ラミネート工程において、中間体と同一素材の熱可塑性樹脂シートを中間体の表裏面に熱融着させて中空構造板としていた。しかし、中間体の上に面材を張り合わせた後、冷却工程に至るまでに上下面の表面温度が異なる場合には、中空構造板に反りが発生してしまう。そのため、かかる中空構造板を平滑性が求められる用途に使用することが困難であった。このような反りの問題は、いずれか一方の面に各種材質の表皮材を張り合わせた場合に顕著となり、また上下面で非対称となる表皮材を張り合わせた場合、例えば、中間体の表裏に厚さの異なる熱可塑性樹脂シートを張り合わせた場合や、同一厚さの熱可塑性樹脂シート上に異なる厚さの各種材質シートを張り合わせた場合などにも顕著となってしまう。

そして、中間体に表皮材を張り合わせる際に冷却が不十分であると、中空構造板の反りが発生し、たとえ製造直後に反りが発生していなくても、その後、中空構造板の上下面の冷却速度に差が生じた場合には、新たに反りが発生してしまうこともある。

なお、具体的な反り量の限界値としては、製品サイズ５００×１，０００ｍｍの中空構造板を平滑面状の定盤に設置して、四隅のうち３つのコーナー部を平面に接触させた際に、残りのコーナー部の浮き上がり量が２ｍｍ以下であることが求められている。

本発明は、上記（I）〜（III）の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中空構造板の生産性を向上させるとともに、中空構造板の反りを小さくすることができる中空構造板の製造方法、及びその製造システムを提供することにある。

上記（I）の問題は、主として中空凸部の成形工程において、エンボスローラが冷却不足であることに原因があり、（II）の問題は、中空凸部同士の熱融着工程において、熱融着用の加熱手段が非接触方式であることに原因がある。また、（III）の問題は、ラミネート工程において、中空構造板の冷却温度が上下面で異なることに原因がある。

そこで、本発明は、上記問題を解決するために、かかる原因を除去し、（i）中空凸部の成形工程において、エンボスローラを冷却式とした。また、（ii）中空凸部同士の熱融着工程において、熱融着用の加熱手段を接触方式とし、（iii）ラミネート工程において、中空構造板の上下面がほぼ同じ温度となるように冷却温度を制御した。

すなわち、本発明は、二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、該減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面にそれぞれの熱可塑性樹脂シートを吸着させて両エンボスローラに突設されたピン形状に応じて各熱可塑性樹脂シートに多数の中空凸部を成形し、両エンボスローラの間で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着することにより中間体を形成するとともに、前記中間体の上下面のうち少なくとも一面に表皮材を貼り合わせてラミネートすることにより、中空構造板を製造する方法であって、
前記エンボスローラを冷却しながら前記中空凸部を成形し、
前記減圧チャンバの前部側開口部の上下間において、前記熱可塑性樹脂シートに接触するように配置した熱融着用の加熱手段によって該熱可塑性樹脂シートを加熱するとともに、前記減圧チャンバを減圧することにより前記各熱可塑性樹脂シートをそれぞれのエンボスローラの周面に減圧吸着させて前記中間体を形成し、
該中間体に前記表皮材を貼り合わせて中空構造板を形成し、その上下面を挟み込むようにして設けた上下一対の冷却ローラにより当該中空構造板を冷却することを特徴とする。

また、本発明は、前記中空構造板の上下面が同じ温度となるように、前記冷却ローラの冷却温度を制御することを特徴とする。

また、本発明は、内部が減圧吸引される減圧チャンバと、該減圧チャンバの前部側開口部に周面を向けた状態で該減圧チャンバ内に回転可能に軸受支持され、かつそれぞれに設けたピンが接線位置で互いに熱可塑性樹脂シートを介して接触する上下一対のエンボスローラと、各エンボスローラの背面における接線方向に向けて水平配置され、前記減圧チャンバの後部側開口部に向けて連続する後部プレートと、前記減圧チャンバの前部側開口部の上下間に配置した加熱用ヒータと、を有し、各熱可塑性樹脂シートに多数の中空凸部を成形し、両エンボスローラの接線位置で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着することにより、中空構造板の中間体を形成するための中間体製造装置と、前記中間体の上下面のうち少なくとも一面に表皮材を貼り合わせるラミネートローラと、前記表皮材を貼り合わせて形成した前記中空構造板の上下面を挟み込むように設けた上下一対の冷却ローラと、を有するラミネート装置と、を備えた中空構造板の製造システムにおいて、
前記エンボスローラは、その軸芯内部に冷却媒体流路が形成されて冷却可能に構成されており、前記加熱用ヒータは、前記導入部プレートの間に前記熱可塑性樹脂シートと接触状態で配置され、前記冷却ローラは、前記中空構造板の上下面が同じ温度となるように冷却温度を制御可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、中空構造板の生産性を向上させることができ、且つ中空構造板の反りを小さくすることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態における中空構造板の製造システムを示す概略構成図、図２は図１の中空構造板の製造システムにおける中間体製造装置の断面図、図３はエンボスローラの斜視図、図４はエンボスローラの一部を拡大した説明図、図５はエンボスローラのピンに段差を設けた場合の拡大した断面図、図６はエンボスローラの概略断面図である。但し、各図において、同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付与して説明している。

図１に示す中空構造板の製造システム１００は、中間体製造装置４と、ラミネート装置５と、を要部として備えている。同図において、一対の押出機１の先端にはそれぞれＴダイ２が設けられ、このＴダイ２から押出された熱可塑性樹脂シート（以下、「樹脂シート」と称する）３は、中空凸部３ａの成形と中空凸部３ａ同士の熱融着による貼り合わせとを兼用した中間体製造装置４により、中空構造板３００の中間体３０が形成される。

さらに、中間体３０は、第一引取機４１により引取られ、ラミネート装置５内の予熱装置４２により予熱が加えられる。ラミネート装置５内には、先端にＴダイ３２を有する一対の押出機３１が設けられており、このＴダイ３２から押出された表皮材６は、ラミネートローラ２１により、中間体３０の上下面に熱融着する。このようにして表皮材６が貼り合わされた中間体３０（以下、中間体に表皮材を貼り合わせたものを「中空構造板」という）は、さらにラミネート装置５内に設けられた冷却ローラ２２ａ，２２ｂ、及び平板状の冷却装置４３によって順次冷却される。冷却装置４３は、接触方式で冷却するようになっている。以上のようにして中空構造板３００が製造される。

さらに、中空構造板３００は、第二引取機４４ａ，４４ｂにより引取られ、次いで切断機４５により順次定寸カットされる。その後、カットされた中空構造板３００は、所定の積載装置４６により集積されて、製品として完成する。

次に、中空構造板の製造システム１００における中間体製造装置４及びラミネート装置５について、詳細に説明する。

＜中間体製造装置＞
本発明の要部である中間体製造装置４は、図２に示すように、上下に半分割状に形成され内部が減圧吸引される一対の減圧チャンバ１０と、各減圧チャンバ１０の前部側開口部に周面を向けた状態で該減圧チャンバ１０内に回転可能に軸受支持され、かつそれぞれに設けたピン１１ｂが接線位置で互いに樹脂シート３を介して接触する上下一対のエンボスローラ１１と、エンボスローラ１１の背面における接触点方向に向けて水平配置され、減圧チャンバ１０の後部側開口部に向けて連続する後部プレート１６と、加熱用ヒータ１７とを備えており、エンボスローラ１１を冷却式とし、加熱用ヒータ１７を接触式にしたものである。

そして、各減圧チャンバ１０の上下には、減圧用吸引口１０ｃが開口されている。この減圧用吸引口１０ｃは、図示しないホースを介して同じく図示しない真空ポンプに接続され、減圧チャンバ１０の内部を減圧吸引することによって、前部側開口部に向けて供給される両樹脂シート３の間が大気圧、エンボスローラ１１側の面が減圧状態となり、その差圧により、両樹脂シート３は両エンボスローラ１１の表面に吸引され、その表面に貼付くようになっている。

両エンボスローラ１１は、図３に示すように、鋼製ないしはアルミダイキャスト製等の金属製のローラ１１ａの表面に多数のピン１１ｂを縦横規則正しく突設したものである。また、ローラ１１ａの軸部１１ｃは両減圧チャンバ１０の外側面にあって、互いに逆向きであって樹脂シート３の移送方向に向けて回転すべくギアまたはタイミングプーリなどにより連繋しているとともに、一方の軸部１１ｃは、図示しないモータにより回転駆動される。このモータは第一引取機４１及び第二引取機４４ａ，４４ｂの引取り速度に同期した速度で各エンボスローラ１１を回転駆動する。

また、エンボスローラ１１は、樹脂シート３とエンボスローラ１１との間に空気溜まりが生じることを防止するため、ローラ１１ａの谷部（ピン１１ｂ以外の平坦部分）には、例えば直径が２ｍｍ程度（１〜５ｍｍが好ましい）の吸引孔６１が形成されており、さらにローラ１１ａの円周方向には、吸引孔６１と連通する溝６２が形成されている（ただし、吸引孔６１及び溝６２は、図３には示しておらず、図６にのみ示している。）。これらの吸引孔６１及び溝６２は、減圧チャンバ１０内に開放連通している。これにより、減圧チャンバ１０内とエンボスローラ１１内部の減圧度に差がなく、樹脂シート３を均等にエンボスローラ１１に吸引することができる。従って、エンボスローラ１１は、内部を中空のものとすることができる。なお、吸引孔６１は、ピン１１ｂを１．５〜２本ごとに１つの割合で設けることができ、例えばピン１１ｂで形成される谷部のうちすべてに設けることもできるし、複数の谷部について１つの割合で設けることもできる。

さらに、上下のエンボスローラ１１の接触点位置で、ピン１１ｂ同士は互いに樹脂シート３を介して一列に接触し、この位置で樹脂シート３同士を圧接することで熱融着を可能としている。

ところで、本発明に係るエンボスローラ１１は冷却式であり、例えば、図６（ａ）に示すエンボスローラ１１は、図６（ｂ）の外側ローラ１１１の挿入口１１３に対して、図６（ｃ）の内側ローラ１１２を嵌め込んで構成され、二重構造となっている。そして、内側ローラ１１２の内部には、軸芯１１ｃの片側（同図の場合には左側）と連通した冷却媒体流路１１０が形成されており、水や油等の冷却媒体（約４０℃〜８０℃）が循環させることにより、ピン１１ｂを冷却するようになっている。そのため、中空凸部３ａの成形工程において、エンボスローラ１１の冷却不足が解消され、これにより中間体３０がエンボスローラ１１から脱型しやすくなる。なお、冷却媒体流路１１０に冷却媒体を循環させるには、例えばロータリージョイントを用いればよい。具体的には、軸芯１１ｃの片側に図示しないロータリージョイントを装着して、当該軸芯１１ｃ側から冷却媒体の供給及び排出を行うようにする一方、その反対側（同図の場合には右側）の軸芯１１ｃを駆動部にして回転可能とすればよい。

さらに、本発明に係る加熱用ヒータ１７は接触式であり、両樹脂シート３の対向面を溶融押出された温度より高い温度に加熱することによってさらに昇温させ、前記エンボスローラ１１による熱融着を確実に行うためのものである。

この加熱用ヒータ１７は、例えば、一対の凸部融着ヒータ１７ａ,１７ｂで構成されており、図示しないカートリッジヒータ及びヒートパイプを内蔵し、その凸部先端が中空凸部３ａの先端部と接触している。そして、凸部融着ヒータ１７ａ,１７ｂは、上流側から下流側に向けて凸となるとともに、その凸部先端が接線方向に対して次第に収束し、且つその側面は接線を軸にして凹となるように曲面状に成形されている。なお、凸部融着ヒータ１７ａ,１７ｂは、その凸部先端が溶融状態の樹脂シートに接触したとしても、スタックや引きつり等の問題が生じることのない構成であればよく、表面メッキコートしたものなどに限定されるものではない。また、凸部の素材、形状、設置箇所、設置数、加熱温度等は適宜設計することとする。このような構成によれば、中間体目付けが小さくて熱容量が不足した場合や、或いはポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックのように軟化点温度が高くて、熱融着させる際に大きな熱量が必要となる場合にも、中空凸部同士を熱融着させることが容易となる。

以上の構成において、Ｔダイ２から押出された半溶融状態の樹脂シート３は、中間体製造装置４内で、それぞれ上下面を減圧吸引されつつ上下のエンボスローラ１１に接し、これに吸着される結果、ピン１１ｂの形状に応じて多数の中空凸部３ａが形成される。そして、エンボスローラ１１の接触点位置で、互いのピン１１ａ同士が樹脂シート３を挟んで接する結果、中空凸部３ａの端面同士はこの接触による熱圧により熱融着される。つまり、この位置においては、両樹脂シート３の接触面はエンボスローラ１１に熱を奪われて冷却固化される一方で、反対面は前記加熱用ヒータ１７によって加熱され、溶融状態であるため、熱融着が容易に行われることになる。融着後は同一理由によりピン１１ｂから容易に脱型され、後部プレート１６にガイドされてさらに冷却されつつ、減圧チャンバの後部開口部より外部に導出される。

以上の成形に用いられる樹脂シート３としては、ポリオレフィン系樹脂シート、特にポリプロピレンシートが好適であるが、他の熱可塑性樹脂素材一般に適用できる。

すなわち、中空構造板の原料となる熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂及びこれらのコモノマー若しくはコモノマーと他のモノマーとの共重合体、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ＡＡＳ、ＡＥＳ、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルケトン及びこれらのコモノマー若しくはコモノマーと他のモノマーとの共重合体等が挙げられ、これらは単独で使用しても併用してもよい。また、中空構造板の剛性向上を目的として、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等のフィラーや、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維等のチョップドストランドを添加してもよいし、燃焼性、導電性、耐候性等樹脂の改質を行う目的で、種々の改質剤を添加してもよい。また、樹脂シート３を構成する素材の融点や、軟化点、ガラス転移温度などの各種温度特性や物性に応じて装置各部の設定を変えればよい。

一例としてホモポリプロピレン（融点１６５℃ 、軟化点１２０℃）を押出し成形材料として選択した場合には、押出し後の表面温度は、前部開口部の付近で１５０〜２００℃ 程度の設定温度とすることが好ましく、この設定温度を下回ると変形しにくく、減圧成形が困難となる。逆に設定温度の上限を上回った場合には、軟化して供給時における樹脂シート３の保形性が低下するため、以上の範囲に設定する。

ヒータ温度は、２６０℃〜２８０ ℃ に加熱しておくことが好ましい。また、加熱用ヒータ１７は両樹脂シート３ に接触した状態にあるが、スタックや引きつり等の問題を未然に防止できる。前記減圧チャンバ１０内の減圧度は３００〜２，０００ｍｍＨ_２Ｏ 、好ましくは４００〜６００ｍｍＨ_２Ｏの範囲で減圧成形を容易に行うことができる。

また、プレート１６とエンボスローラ１１の隙間は、減圧を保つためできるだけ小さい方がよく、１ｍｍ以下、好ましくは０２ｍｍ程度に設定すればよい。ただし、この数値はプレート１６のエンボスローラ１１に対する接触を防ぐとともに、できるだけ減圧度を確保する目的で設定されているから、機械精度に応じてさらに隙間を小さくすることも可能である。

エンボスローラ１１の各ピン１１ｂは、図示のごとく円錐台形状であり、実際の寸法としては、上底と下底の寸法差が２ｍｍ 、ピン径５〜１０ｍｍ 、高さ３〜６ｍｍ 、ピンピッチは１０〜１５ｍｍ が好ましく、これに応じて成形完了後の中間体３０若しくは中空構造体３００が厚み６ 〜１２ｍｍ、重量５００〜３，０００ｇ／ｍ^２ 、平面圧縮強度０．２〜６ＭＰａ 、曲げ破壊荷重３０〜３００Ｎ 、曲げ弾性勾配８０〜２，０００Ｎ／ｃｍとすれば、その厚み、重量の割に、高強度の中間体３０若しくは中空構造体３００を得ることができる。なお、平面圧縮強度はＪＩＳ Ｚ ０４０１ に準拠し、曲げ破壊荷重はＪＩＳ Ｋ ７２０３に準拠して測定を行った。また、曲げ弾性勾配については、上記曲げ測定により得られた荷重−たわみ曲線の直線部分から１ｃｍ撓んだ時の荷重を求め、その曲げ弾性勾配とした。

上記の中間体製造装置４において、エンボスローラ１１のピン１１ｂは、図４に示すように、円錐台（裁頭円錐）形状をなしている。エンボスローラ１１の周面１１ａ上に配設されたピン１１ｂの下底１１ｅの総面積がエンボスローラ周面１１ａにおいて占める割合が０．３から０．９の範囲内であって、該ピン１１ｂの中心軸１１ｈを含む鉛直面（同図の紙面）におけるピン側面１１ｆの立ち上げ角度θ（ピン１１ｂの立ち上げ部１１ｇにおけるローラ周面１１ａの接触点となす角度） が４５〜８０°の範囲内のものであり、より好ましくは５０〜７０°範囲内のものである。

以上を換言すると、例えばピンの高さが５ｍｍの場合においては、上底１１ｄと下底１１ｅの寸法差は３〜５ｍｍ程度で、その径比は３：５から１：５の範囲内、特に径比が１：２から１：４の範囲内とし、ピンの凸部１１ｊを形成する角度が鈍角となるような形状にしたものである。

また、ピンの間隔については特に限定されないが、間隔が狭ければ狭いほど曲げ剛性は向上する。上述のピン角度の範囲内（５０〜７０°）において、ピンの間隔は、０〜４ ．０ｍｍの範囲で設定することが好ましく、製造コスト（間隔が狭いとピン本数が嵩む）、二次加工（吸音板として適用する場合の孔あけ加工）等を考慮すると、１．５〜２．５ｍｍの範囲で設定することがより好ましい。

以上のようにすれば、樹脂シート３のエンボスローラ１１からの脱型性が良くなると共に、ピン間隔を狭めてもウェビングを生ずることはなくなり、製造された中空構造板の曲げ特性（特に曲げ弾性勾配）が向上する。

また、図５に例示したように、ピン１１ｂに段差を設けた形状とすることも可能である。すなわち、ピン１１ｂを、その側面１１ｆに凹部１１ｋを有するように形成する。このとき、ピン側面１１ｆ上にできる凸部１１ｊ・凹部１１ｋのいずれもが鈍角となるようにすることが好ましい。このようにすると、製造された中空凸部とライナー部との厚み斑が減少する。そのため、製造された中空構造板の曲げ弾性勾配がさらに向上する。

なお、上記の段差を複数にすることも可能である。また、本発明において、ピンの中心軸を含む鉛直面におけるピン側面を曲線状に構成することも可能である。

上記の中間体製造装置４によれば、中間体３０及び中空構造板３００には、円錐台形状の中空凸部３ａが規則的に配置されることとなる。その際、円錐台形側面の立ち上げ角度θが４５〜８０°となり、より好ましくは５０〜７０°となる。立ち上げ角度が４５未満の場合には、中空凸部３ａの上底面積が小さくなるので、相対するライナー部への接触面積が小さくなってしまう。そのため、得られた中空構造板３００に荷重を掛けた際に接着部が剥がれやすく、十分な強度が得られない。一方、立ち上げ角度が８０°を超える場合には、中空凸部３ａを真空成形した際に円錐台形の側面がフィルム化するため、十分な強度が得られない。なお、中空凸部３ａの上底径は２〜４ｍｍとすることが好ましい。

また、中空凸部３ａの下底間隔は１〜５ｍｍとする。中空凸部３ａの下底間隔が１ｍｍ未満である場合には、賦形性が悪くなり、一方、５ｍｍを超える場合には、単位面積当たりの中空凸部３ａの数が少なくなり、十分な強度が得られない。

なお、中間体３０及び中空構造板３００の目付けが、５００〜５，０００ｇ／ｍ^２程度となるように設計することが好ましい。目付が小さすぎると、円錐台形の側面がフィルム化し、十分な強度、剛性等が得られなくなる。また、二枚のエンボス成形品を熱融着させる際に、中空凸部３aの先端領域における肉厚が薄くなるため、接着力が低下する。一方、目付が大きすぎると、当然重量が嵩むばかりか、成形後の冷却が不十分となり、うまく脱型ができなくなる。

＜ラミネート装置＞
次に、本発明のもう１つの要部であるラミネート装置５は、図１に示すように、中間体製造装置４により製造された中間体３０に対して予熱を加えるための予熱装置４２と、先端にＴダイ３２が設けられた一対の押出機３１と、Ｔダイ３２から押出された表皮材６を熱融着により中間体３０に貼り合わせるためのラミネートローラ２１と、表皮材６が貼り合わされた中間体３０を冷却するための二組の冷却ローラ２２ａ，２２ｂと、平板状の冷却装置４３と、からなるものである。また、上記熱接着を用いたラミネート手段以外として、例えば、接着剤を用いたその他の接着手段も適宜選択可能である。

表皮材６としては、特に限定されるものではなく、例えば中空凸部３ａを塞ぐ目的であれば、同一材料であるポリプロピレンシートを用いるほか、中空構造板を例えば天井材などの車両用内装材などの用途に供する場合には、各種装飾用のシート素材を用いることができる。また、中空構造板に剛性、吸音特性、断熱性等の特性を付与するため、中間体の上下面の双方又はいずれか一方に熱可塑性樹脂シート、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属シート、無機系多孔質シート等を貼り合わせてもよい。さらに、これらのシート状体の表裏の双方又はいずれか一方に異種シートを貼り合わせて複層構造としてもよい。

冷却ローラ２２ａ，２２ｂは、中空構造板３００の上下面の温度が同じ温度となるように、それぞれの冷却温度を制御することができる。一般的に、中空構造板３００の上面側の方が下面側よりも温度が高くなる傾向にあるため、上面側の冷却ローラの冷却温度を下面側の冷却ローラの冷却温度よりも低くなるように制御する。かかる制御方法としては、例えば、上下の冷却ローラの軸芯にそれぞれ温度が異なる冷却水を流すようにしたり、或いは冷却ローラの軸芯を冷却するための冷却装置を別途設け、中空構造板３００の上下面の温度に対応させて、冷却温度を自動制御したりすればよい。また、冷却ローラの上下を別々な温度に制御するのは、少なくとも一対であればよく、必要に応じて二対目も別々な温度に制御してもよい。なお、二対目の冷却ローラ２２ｂの回転速度は、一対目の冷却ローラ２２ａよりも増速することとしてもよい。

上記のラミネート装置５によれば、中間体３０に表皮材６を張り合わせる際に冷却が十分に行われる。そのため、中空構造板３００に反りが発生せず、反りが発生したとしても２ｍｍ以下となる。また、製造後に中空構造板３００の上下面の間に冷却速度の差が生じた際にも、新たに反りが発生することもない。

＝＝＝実施例及び比較例＝＝＝
次に、中空構造板の製造システム１００を用いて、実際に中空構造板を製造した（実施例）。その際、エンボスローラを非冷却式とした場合（比較例１）と、冷却ローラを非制御式とした場合（比較例２）と、を比較対照として製造した。

＜実施例＞
本実施例では、中間体３０及び表皮材６の原料として、熱可塑性樹脂；Ｅ６０１（プライムポリマー製、ブロックコポリプロピレン、ＭＩ＝０．８）、フィラー；ＭＡＸ２０７０Ｔ（竹原化学工業製、タルクマスターバッチ、タルク含有率７０ｗｔ％）を用いた。また、金属製突起体（図示したピン１１ｂ参照）は、先端径２ｍｍ、根元６ｍｍ、突起体間隔２ｍｍ、高さ４．５ｍｍとし、生産速度は１．５ｍ／ｍiｎとした。

そして、熱可塑性樹脂９０ｗｔ％、フィラー１０ｗｔ％の割合でドライブレンドし、これを主原料とした。この主原料を二台の押出機１で溶融混練し、平行に配置された二台のＴダイ２により、溶融状態の樹脂シート３を押し出した。その後、中間体製造装置４において、温調可能なエンボスローラ１１により中空凸部３ａを成形するとともに、熱融着用の加熱手段１７により中空凸部３ａを加熱して、両エンボスローラ１１の接線位置で中空凸部３ａの端面同士を熱融着して一体化させたところ、脱型不良の問題が生じることはなく、また熱融着も良好な中間体３０を得ることができた。

さらに、ラミネート装置５において、中間体３０の上下面（表裏）に対して熱融着により上記と同一組成のポリプロピレン樹脂シートを表皮材６として貼り合わせた。そして、表皮材６を貼り合わせた直後の冷却工程において、上流側に配置された一対の冷却ローラ２２を上下別々に温度制御した。その際、冷却ローラ２２を通過した直後における中空構造板の上下面の表面温度が同一となるように冷却温度を制御し、さらに冷却装置４３を通過させて常温まで冷却させた。これにより、板厚み９ｍｍ、総目付１，５００ｇ／ｍ^２（中間体目付＝１，０００ｇ／ｍ^２、ポリプロピレン樹脂シート２５０×２＝５００ｇ／ｍ^２）、反り量２ｍｍ未満の良好な中空構造板３００を得ることができた。

＜比較例１＞
比較例１では、中間体３０の原料、金属製突起体、及び生産速度については実施例と同一とした。そして、熱可塑性樹脂９０ｗｔ％、フィラー１０ｗｔ％の割合でドライブレンドし、これを主原料とした。この主原料を二台の押出機１で溶融混練し、平行に配置された二台のＴダイ２により、溶融状態の樹脂シート３を押し出した。その後、図示しない非冷却式のエンボスローラにより中空凸部３ａを成形するとともに、両樹脂シート間に接触状態で配置された熱融着用の加熱手段１７により互いの中空凸部３ａを加熱して、両エンボスローラの接線位置で中空凸部３ａの端面同士を熱融着して一体化を試みた。しかし、エンボスローラからの脱型不良が生じ、そもそも中間体３０を得ることができなかった。

＜比較例２＞
比較例２では、中間体３０及び表皮材６の原料、金属製中空凸部、生産速度については実施例と同一とした。そして、熱可塑性樹脂９０ｗｔ％、フィラー１０ｗｔ％の割合でドライブレンドし、これを主原料とした。この主原料を二台の押出機１で溶融混練し、平行に配置された二台のＴダイ２により、溶融状態の樹脂シート３を押し出した。その後、中間体製造装置４において、温調可能なエンボスローラ１１により中空凸部３ａを成形するとともに、両樹脂シート間に接触状態で配置された熱融着用の加熱手段１７により互いの中空凸部３ａを加熱して、両エンボスローラ１１の接線位置で中空凸部３ａの端面同士を熱融着して一体化を試みた。その結果、エンボスローラ１１からの脱型不良は生じることなく、熱融着の良好な中間体３０を得ることができた。

さらに、中間体３０の表裏に熱融着により上記と同一組成のポリプロピレン樹脂シートを表皮材６として貼り合わせた。その後、冷却ローラ２２を介することなく常温まで自然冷却させたところ、板厚み９ｍｍ、総目付１，５００ｇ／ｍ^２（中間体目付＝１，０００ｇ／ｍ^２、ポリプロピレン樹脂シート２５０×２＝５００ｇ／ｍ^２）を得ることができた。

しかし、中空構造板を自然冷却させた場合には、反り量が２ｍｍを超えてしまい、良好な中空構造板を得ることはできなかった。前述したように、中間体３０に表皮材６を貼り合わせる際には予熱装置４２により予熱が加えられている。そのため、中空構造板を自然冷却させただけでは上面側に熱が滞留する傾向にあり、上下面に温度差が生じやすい。その結果、中空構造板の上下面を均一に冷却することが困難となり、上記の問題が生じてしまう。そこで、かかる反り量を小さくするには、冷却ローラ４４により中空構造板の上下面が同じ温度となるように冷却することが必要となる。

以上より、製品として良好な中空構造板を得るには、（ｉ）エンボスローラを冷却式とし、且つ(ii)加熱手段を接触式とするとともに、（iii）冷却ローラを制御式とすることが必要である。そして、本発明に係る中空構造板の製造システム１００は、これら（ｉ）〜（iii）をすべて兼ね備えた構成であるため、中空構造板の生産性が向上するとともに（目付け；１，５００ｇ／ｍ^２、生産速度；１．５ｍ／ｍiｎ以上）、反りが小さく（反り量；２ｍｍ以下）製品として良好な中空構造板を得ることができる。

本発明の一実施形態における中空構造板の製造システムを示す概略構成図である。 図１の中空構造板の製造システムにおける中間体製造装置の断面図である。 エンボスローラの斜視図である。 エンボスローラの一部を拡大した説明図である。 エンボスローラのピンに段差を設けた場合の拡大した断面図である。 エンボスローラの概略断面図である。

符号の説明

４ 中間体製造装置
５ ラミネート装置
１１ エンボスローラ
１７（１７ａ，１７ｂ） 加熱手段（加熱用ヒータ）
２２ａ，２２ｂ 冷却ローラ
１００ 中空構造板の製造システム

Claims (3)

1. 二枚の熱可塑性樹脂シートを減圧チャンバ内に導入し、該減圧チャンバ内に回転可能に配置された上下一対のエンボスローラの周面にそれぞれの熱可塑性樹脂シートを吸着させて両エンボスローラに突設されたピン形状に応じて各熱可塑性樹脂シートに多数の中空凸部を成形し、両エンボスローラの間で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着することにより中間体を形成するとともに、前記中間体の上下面のうち少なくとも一面に表皮材を貼り合わせてラミネートすることにより、中空構造板を製造する方法であって、
   前記エンボスローラを冷却しながら前記中空凸部を成形し、
   前記減圧チャンバの前部側開口部の上下間において、前記熱可塑性樹脂シートに接触するように配置した熱融着用の加熱手段によって該熱可塑性樹脂シートを加熱するとともに、前記減圧チャンバを減圧することにより前記各熱可塑性樹脂シートをそれぞれのエンボスローラの周面に減圧吸着させて前記中間体を形成し、
   該中間体に前記表皮材を貼り合わせて中空構造板を形成し、その上下面を挟み込むようにして設けた上下一対の冷却ローラにより当該中空構造板を冷却することを特徴とする中空構造板の製造方法。
2. 請求項１に記載の中空構造板の製造方法において、
   前記中空構造板の上下面が同じ温度となるように、前記冷却ローラの冷却温度を制御することを特徴とする中空構造板の製造方法。
3. 内部が減圧吸引される減圧チャンバと、該減圧チャンバの前部側開口部に周面を向けた状態で該減圧チャンバ内に回転可能に軸受支持され、かつそれぞれに設けたピンが接線位置で互いに熱可塑性樹脂シートを介して接触する上下一対のエンボスローラと、各エンボスローラの背面における接線方向に向けて水平配置され、前記減圧チャンバの後部側開口部に向けて連続する後部プレートと、前記減圧チャンバの前部側開口部の上下間に配置した加熱用ヒータと、を有し、各熱可塑性樹脂シートに多数の中空凸部を成形し、両エンボスローラの接線位置で前記中空凸部の端面同士を連続して熱融着することにより、中空構造板の中間体を形成するための中間体製造装置と、
   前記中間体の上下面のうち少なくとも一面に表皮材を貼り合わせるラミネートローラと、前記表皮材を貼り合わせて形成した中空構造板の上下面を挟み込むように設けた上下一対の冷却ローラと、を有するラミネート装置と、
   を備えた中空構造板の製造システムにおいて、
   前記エンボスローラは、その軸芯内部に冷却媒体流路が形成されて冷却可能に構成されており、
   前記加熱用ヒータは、前記導入部プレートの間に前記熱可塑性樹脂シートと接触状態で配置され、
   前記冷却ローラは、前記中空構造板の上下面が同じ温度となるように冷却温度を制御可能としたことを特徴とする中空構造板の製造システム。
   
   

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