JP4231792B2

JP4231792B2 - 中空構造板、その製造方法及びその製造装置

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Publication number: JP4231792B2
Application number: JP2003578131A
Authority: JP
Inventors: 雅彦中嶋; 雄士宮崎; 隆幸織田; 健次小塚
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Ube Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Ube Exsymo Co Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: DE60334084D1; JPWO2003080326A1; US20050126852A1; ATE480395T1; WO2003080326A1; JP4565028B2; US7754312B2; JP2008260309A; EP1491327A4; JP2009019495A; CN1281404C; AU2003227222A1; US20080128080A1; EP1491327A1; US20080113128A1; CN1649724A; JP4802225B2; EP1491327B1; US7878229B2

Description

本発明は、中空構造板、その製造方法及びその製造装置に関する。

従来、フルート型プラスチックダンボール（商品名：ダンプレート、宇部日東化成社製）、コルゲート型プラスチックダンボール、円柱状独立空気室を形成したプラスチック構造板（商品名：プラパール、川上産業社製）等のプラスチック製中空構造板は、軽量且つ耐水性、耐熱性、耐薬品性その他の諸物性に優れ、建材用パネル、コンテナ、各種箱、家屋、ビル、オフィス、乗物等の内装材等、種々の用途に使用されている（ハニカム構造板として、例えば特開２０００−３２６４３０を参照）。

このうち、円柱状の独立空気室（以下中空凸部と称する）を形成した中空構造板は、コルゲート式プラスチックダンボールや、フルート式プラスチックダンボールに比べて縦横の強度差が無いものとして知られている。

この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が、この構造において、中空凸部の高さを高くして厚みを増そうとした場合、中空凸部を構成する壁部がフィルム化し、強度を維持できなくなるといった課題がある。この課題を解決するため、樹脂シートの肉厚を増すと、当然重量がかさみ、軽量性が損なわれる。そこで、本発明の従来技術として、特開２０００−３２６４３０号公報に示す技術が開発された。

この技術では、一対の樹脂シートにそれぞれ複数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溶着することで、中空構造板としたものであり、二枚あわせにより、強度を維持したまま従来の厚みより二倍の厚みとすることができ、中空凸部形成と貼合わせ加工後、連続して両樹脂シートの両面に化粧板などをラミネートすることで、軽量中空構造の板材製品を得ることができる。

この構造における製造方法として、同公報には、外周部に多数のピンを突出した一対のエンボスローラの間にＴダイから押出された二枚の樹脂シートを供給し、ローラ内部を減圧吸引することで、両樹脂シートをピン形状に減圧成形するとともに、ローラの回転に伴いピン同士が接することで中空凸部の端面同士を一体的に熱融着し、この状態で引取りローラで引取ることで、一体化された中空構造板を得られるとされている。

しかしながら、以上の製造方法では、形状や諸物性などの点で、次に述べる技術課題があり、実際の製造には適合できなかった。

まず、単にローラを吸引するだけでは、シートがローラに貼付いていない部分が多く、吸引ロスが生じてしまい、中空凸部の高さが高くなると成形が不可能となる。

次に、ローラを樹脂シートの中空凸部が成形可能な温度に加熱すると、ローラに樹脂シートが貼付き、うまく脱型できない。仮に脱型できたとしても中空凸部の温度は少なくても融点以上であるため形が崩れてしまう。逆に成形温度が低すぎると中空凸部の底面同士が接触しても融着接合することができない。このような場合には、得られた中空構造板に曲げ荷重が加わった際に接合部がはがれてしまい、剛性が低下するなど、良質な中空構造板を得るためには、温度管理の面での厳密さが要求される。

また、各ピンの上底と下底の寸法差（径比）が小さいと脱型性が悪くなるだけでなく、成形された中空構造板において、中空凸部の樹脂量が多くなり、中空凸部を形成しないライナー部とのバランスが崩れてウェビングが発生し、賦形性が悪くなる。

さらに、ピンとピンとの間隔は狭いほど中空構造板の曲げ弾性勾配が向上するが、単にピン間隔を狭めただけでは、ピンの上底と下底の寸法差（径比）が小さい場合には特に、中空構造板にウェビングが生じ易くなる。

本発明は、以上の技術課題を解決するものであり、その目的は、押出し成形された二枚の熱可塑性樹脂シートの中空凸部加工と溶融接合を確実かつ短時間に行うことができ、温度管理も容易な中空構造板の製造方法及びその製造装置を提供するものである。

また、本発明は、以上の技術課題を解決するものであり、その目的は、押出し成形された二枚の熱可塑性樹脂シートの中空凸部加工と溶融接合を確実かつ短時間に行うことができ、温度管理も容易でありながら、曲げ特性の良好な中空構造板を製造することができる技術を提供するものである。

本発明に係る中空構造板は、二枚の熱可塑性樹脂シートに突設された複数の中空凸部同士を突き合わせた状態で溶着してなる中空構造板であって、前記中空凸部は、円錐台形状をなし、前記中空凸部の周面に占める下底総面積、すなわち、前記中空凸部の下底（開口）部の面積と中空凸部を形成しないライナー部の総面積の割合が０．３以上０．５８以下の範囲内であって、かつ、該中空凸部の中心軸を含む鉛直面における中空凸部側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であることを特徴とする。

本発明に係る中空構造板の製造方法は、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樹脂シートに多数の中空凸部を形成するとともに、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、中空構造板を製造する方法であって、
前記減圧チャンバの前部側開口部の上下内側には、前記エンボスローラの周面における接触点方向に向けて傾斜状とした一対の導入部プレートが設けられると共に、該導入部プレートの間には断面三角形状の加熱用ヒータが設けられ、前記二枚の樹脂シートを、前記前部側開口部から、前記一対の導入部プレートと前記加熱用ヒータとの間を通して前記両エンボスローラの間へ導入し、
前記エンボスローラとして、そのピンが、円錐台形状をなし、前記エンボスローラの周面に占める下底総面積の割合が０．３以上０．５８以下の範囲内であって、かつ、該ピンの中心軸を含む鉛直面におけるピン側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であるものを用いることを特徴とする。

本発明に係る中空構造板の製造装置は、内部が減圧吸引される減圧チャンバと、この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二枚の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、前部側開口部に配置された加熱用ヒータとを備えた中空構造板の製造装置において、
前記前部側開口部の上下内側に配置され、前記エンボスローラの周面における接触点方向に向けて傾斜状とした一対の導入部プレートを更に備え、
前記加熱用ヒータは、前記導入部プレートの間に配置された断面三角形状のヒータであり、
前記エンボスローラのピンは、円錐台形状をなし、前記エンボスローラの周面に占める下底総面積の割合が０．３以上０．５８以下の範囲内であって、かつ、該ピンの中心軸を含む鉛直面におけるピン側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であることを特徴とする。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る中空構造板は、図１に示されるように、二枚の熱可塑性樹脂シート１１０，１１０Ａに突設（エンボス形成）された複数の中空凸部１１２，１１２の端面同士を突き合わせた状態で溶着してなり、中空凸部１１２，１１２は、円錐台形状をなし、中空凸部１１２，１１２の周面に占める下底総面積の割合が０．３以上０．６未満の範囲内であって、かつ、中空凸部１１２，１１２の中心軸を含む鉛直面における中空凸部１１２，１１２側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であることを特徴とするものである。なお、このような中空構造板は、その表裏両面ライナー部（熱可塑性樹脂シート１１０，１１０Ａにおける中空凸部１１２，１１２の間の部分）１１４，１１４に熱可塑性樹脂シートからなる非通気性シート（図示しない）を貼り合わせることにより構成することもできる。

本発明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、その素材の融点や、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。

−中空構造板実施例１−
上底１１ｄの直径を２ｍｍ、下底１１ｅの直径８ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔（立ち上げ部１１ｇの間隔）を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板上に、溶解状態の厚み０．５ｍｍ、目付５００ｇ／ｍ^２のホモプロピレンシート（融点１６５℃、軟化点１２０℃）を載せ、オフラインにて真空成形を行った。得られた二枚のエンボスシートを超音波融着機を用いてピン同士を接着させた。これを芯材とし、この表裏に厚み０．２５ｍｍ、目付２５０ｇ／ｍ^２のホモプロピレンシートを面材として貼り合わせた。こうして、厚み１０．５ｍｍ、目付１５００ｇ／ｍ^２の中空構造板を得た後、ＪＩＳＫ７２０３に準拠して曲げ試験を行った。なお、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。

−中空構造板実施例２−
上底１１ｄの直径を２ｍｍ、下底１１ｅの直径６ｍｍと、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板実施例３−
上底１１ｄの直径を２ｍｍ、下底１１ｅの直径６ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を４ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板実施例４−
上底１１ｄの直径を４ｍｍ、下底１１ｅの直径８ｍｍと、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板実施例５−
上底１１ｄの直径を２ｍｍ、下底１１ｅの直径１０ｍｍと、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板実施例６−
ピンに段差をつけた形状とする。上底１１ｄ、中段の内側、中段の外側、下底１１ｅの直径を順に１．５ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍとし、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板比較例１−
上底１１ｄの直径を４ｍｍ、下底１１ｅの直径６ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を４ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板比較例２−
上底１１ｄの直径を２ｍｍ、下底１１ｅの直径４ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を４ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板比較例３−
上底１１ｄの直径を６ｍｍ、下底１１ｅの直径８ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を４ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−中空構造板比較例４−
上底１１ｄの直径を４ｍｍ、下底１１ｅの直径６ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で成形したところ、ウェビングが発生し、良好な中空構造板を得られなかった。

−中空構造板比較例５−
上底１１ｄの直径を２ｍｍ、下底１１ｅの直径１２ｍｍ、高さを５ｍｍとしたピン１１ｂを、ピン間隔を２ｍｍで千鳥格子状に配置させた幅７０ｍｍ・長さ２００ｍｍの真空成形板を使用し、実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、曲げ試験を行った。

−試験結果−
以上の実施例、比較例による曲げ試験の結果は、表１に示した通りである。
表１

＊１；エンボスシート（片面）総面積を１とした場合
＊２；段差のついたピン

以上の結果より、上記実施例は、比較例と対比して明らかなように、本発明の効果を奏することは明らかである。

本発明によれば、押出し成形された二枚の熱可塑性樹脂シートの中空凸部加工と溶融接合を確実かつ短時間に行うことができ、温度管理も容易にするだけでなく、曲げ特性の良好な中空構造板を製造することができる。

図２（ａ）〜（ｄ）は、上記中空構造板を吸音構造板として用いた好適な実施の形態を示している。同図に示される吸音構造板は、二枚の熱可塑性樹脂シート１１０，１１０Ａに突設（エンボス形成）された複数の中空凸部（ピンないしはエンボスピンと称することもある）１１２，１１２の端面同士を突き合わせた状態で溶着してなる芯材１２０の表裏両面ライナー部（熱可塑性樹脂シート１１０，１１０Ａにおける中空凸部１１２，１１２の間の部分）１１４，１１４に熱可塑性樹脂シートからなる非通気性シート１３０，１３０Ａを貼り合わせることにより構成される中空構造板１４０と、中空構造板１４０の表裏両面のうち少なくともいずれかの面に貼り合わされた多孔質材料からなる吸音材１５０とを備え、中空構造板１４０内の閉空間１４２，１４２に開口する小孔１１４ａ，１３０ａを、吸音材１５０が貼り合わされた側に位置する熱可塑性樹脂シート１１０のライナー部１１４及び非通気性シート１３０の該ライナー部１１４と整合する位置のみに形成してなっている。

本実施の形態によれば、吸音材１５０により比較的高い周波数帯域の騒音を吸音することができるとともに、小孔１３０ａ，小孔１１４ａを通じて開口する中空構造板１４０の中空部（空気層）の共鳴吸音効果を得ることにより比較的低い周波数帯域の騒音を吸音することができ、互いの効果を打ち消すことなく可聴域全般に渡り高い吸音性を有する吸音構造板が得られる。

しかも、熱可塑性樹脂シート１１０，１１０Ａが主体であるので軽量でありながら、中空凸部１１２，１１２の端面同士を突き合わせた状態で溶着しているので、高強度、高剛性である。

ここで、前記芯材１２０の原料となる熱可塑性樹脂は、特に制限されるものではないが、コスト、成形性、物性、その他諸特性とのバランスを考慮すると、ポリプロピレンが好適である。また、この芯材の両面に貼合させる非通気性シートの原材料も、特に制限されるものではないが、コスト、成形性、物性、その他諸特性とのバランスを考慮すると、ポリプロピレンが好適である。また、これらの原材料にマイカ、タルク等のフィラーや、難燃性を付与するための難燃剤等、改質剤を添加してもよいことは勿論である。ポリプロピレンを採用することにより、リサイクル性にも優れた吸音構造板とすることができる。

また、中空構造板１４０の目付は、７００〜３０００ｇ／ｍ^２程度が好ましい。目付が小さすぎると、中空凸部１１２，１１２の厚が薄くなりすぎてフィルム化し易くなり、十分な強度、剛性等が得られなくなる。一方、目付が大きすぎると、軽量化を損なうことになる。また、厚みに関しては、使用目的に応じて、例えば６〜１５ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、中空構造板１４０を構成する熱可塑性樹脂シート１１０，１１０Ａの中空凸部１１２，１１２は、同図では、中空円錐状となっているが、中空円筒状であってもよい。

小孔１１４ａ，１３０ａは、図２（ｃ）に示されるように、必ずしもすべての中空凸部１１２間に配設されることなく、適宜のピッチで配設されている。また、孔径はφ０．３〜７．０ｍｍが好ましい。０．３ｍｍより小さいと加工が困難であり、７．０ｍｍを超えると加工が困難であるばかりか、孔あけ時に中空凸部１１２の脚部を破壊してしまうため、剛性が低下する。より好ましくは、φ０．５〜４．０ｍｍとするのがよい。さらに、孔数並びに小孔の総面積は特に制限されない。孔径を上述した範囲内で適宜選択し、それぞれの用途により特に吸音したい周波数に応じて調整することができる。小孔の形成は、ドリル、針、パンチング等、加工性に優れた方法を適宜選択すればよい。

図２では、小孔１１４ａ，１３０ａは、吸音材が貼り合わされた側（同図中で上側）に位置する熱可塑性樹脂シート１１０のライナー部１１４及びこれと整合する非通気性シート１３０のみに形成されているが、熱可塑性樹脂シート１１０の中空凸部１１２の端面及び周面に形成することができる。また、小孔１１４ａ、１３０ａは、吸音材が貼り合わされていない側（同図中で下側）に位置する熱可塑性樹脂シート１１０Ａのライナー部１１４及びこれと整合する非通気性シート１３０Ａにも形成することもできる。この場合、小孔１１４ａ，１３０ａの位置は、中空構造板１４０の表裏両面において整合していてもよいし、整合していなくてもよい。また、本発明におけるすべての小孔１１４ａ，１３０ａについて、その孔径、ピッチが等しくなくてもよいし、その配設方法が規則的であっても不規則であってもよい。

本実施の形態では、中空構造板１４０の片面（熱可塑性樹脂シート１１０のライナー部１１４に小孔１１４ａが形成されている側）のみに吸音材１５０が貼り合わされて積層中空構造板を構成しているが、中空構造板１４０の他の面にも吸音材１５０を貼り合わせてもよい。吸音材１５０は、例えば連続気泡を有するスポンジ体等の発泡体であり、不織布等の多孔質材料を貼合することで更に吸音効果を高めることができる。

＝実施例１＝
中空凸部（エンボスピン）上底の直径を２ｍｍ、下底の直径を６ｍｍ、高さ５．５ｍｍとし、ピン間隔２ｍｍで千鳥格子状に配置させた縦１０００ｍｍ、横１０００ｍｍの真空成形板上に、溶融状態の厚み０．５ｍｍ、目付５００ｇ／ｍ^２のホモポリプロピレンシート（融点１６５℃、軟化点１２０℃）を載せ、オフラインにて真空成形を行った。得られた二枚のエンボスシートの凸部先端同士を熱融着させ、これを芯材とし、この表裏に厚み０．２５ｍｍ、目付２５０ｇ／ｍ^２のホモポリプロピレンシートを面材として貼り合わせた。こうして、総厚み１１．５ｍｍ、目付１５００ｇ／ｍ^２の中空構造板を得た後、この中空構造板の一方のライナー部に等ピッチでφ１．０の小孔を開孔率０．３６％となるように孔あけ加工した。この一辺１ｍ角の孔あき中空構造板を小型残響室（日東紡音響エンジニアリング製）にて吸音率を測定した。

＝実施例２＝
実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、この中空構造板の一方のライナー部に等ピッチでφ２．５ｍｍの孔を開孔率０．３６％となるように孔あけ加工した。この孔あき中空構造板を小型残響室にて吸音率を測定した。

＝実施例３＝
実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、この中空構造板の一方のライナー部に等ピッチでφ４．０ｍｍの孔を開孔率０．３６％となるように孔あけ加工した。この孔あき中空構造板を小型残響室にて吸音率を測定した。

＝実施例４＝
実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、この中空構造板の一方のライナー部に等ピッチでφ２．５ｍｍの孔を開孔率０．１９％となるように孔あけ加工した。この孔あき中空構造板を小型残響室にて吸音率を測定した。

＝実施例５＝
実施例１と同様の方法で中空構造板を得た後、この中空構造板の一方のライナー部に等ピッチでφ２．５ｍｍの孔を開孔率０．６６％となるように孔あけ加工した。この孔あき中空構造板を小型残響室にて吸音率を測定した。

＝実施例６＝
実施例１と同様の方法で孔あき中空構造板を得た後、この中空構造板の孔あき面に、吸音材として厚み６ｍｍの軟質ウレタン発泡体を接着した積層中空構造板を作製し、小型残響室にて吸音率を測定した（ｔ＝１→厚１ｍｍ）。

＝実施例７＝
実施例２と同様の方法で孔あき中空構造板を得た後、この中空構造板の孔あき面に、吸音材として厚み６ｍｍの通気性表皮材と軟質ウレタン発泡体（ｔ＝５）を接着した積層中空構造板を作製し、小型残響室にて吸音率を測定した。

＝比較例１＝
実施例１と同様の方法で中空構造板を作製し、小型残響室にて吸音率を測定した。

＝比較例２＝
厚み６ｍｍの軟質ウレタン発泡体について、小型残響室にて吸音率を測定した。

＝比較例３＝
実施例１と同様の方法で中空構造板を得、孔を開けなかった以外は実施例６と同じ条件で発泡材からなる吸音材を貼り合わせて積層中空構造板を作製し、残響室法にて吸音率を測定した。比較例３の各周波数における吸音率を表２に示す。

以上の実施例１〜７，及び比較例１〜３における残響室法吸音率測定結果を、表２に示し、曲げ弾性勾配を表３に示す。

表２残響室法吸音率測定結果

表３

また、図３〜６は、実施例１〜７，比較例１〜３における、周波数と残響室法吸音率との相関図である。表２，３及び図３〜６から、次のことが分かる。

実施例１〜５では、比較的低い周波数帯域の騒音を吸音することができることが分かった。また、小孔の大きさ、開孔率等を変更することにより、固有振動数を変えることができ、吸音材料として使用する際の設計の自由度が大きいことが実証できた。

ところで、連続気泡を有する発泡体、不織布等の多孔質材料は、厚みが厚ければ厚いほど、吸音性能は高まるが、厚みに制約がある場合、特に低・中周波域の吸音性能が低下する。そこで、実施例６，７のように、中空構造板の孔あき面に吸音材として比較的厚みの薄い多孔質シートを貼合して積層中空構造板とすることにより、お互いの長所を補うことによって、幅広い周波数帯域に渡り吸音性能が高まることも実証できた。

また、中空構造板に孔を開けずに、表皮材、発泡体を貼り合わせて作製した、比較例３として示す積層中空構造板の吸音率は、比較例２の軟質ウレタン発泡体とほとんど同じであることも分かった。

さらに、表３から、本実施例に係る吸音板の曲げ弾性勾配が大きく、相対的に高い剛性を示すことも分かった。

以上の説明により明らかなように、本発明に係る中空構造板からなる吸音構造板によれば、重量増を少なくすることができるとともに、剛性を低下することなく、吸音性を付与することができ、また、他の吸音材と組み合わせることにより、任意の周波数帯域の吸音特性を付与することができ、さらに材料を選択することによりリサイクルしやすいものとすることができ、その結果、建造物、乗り物等の吸音性内材装材料として好適に使用することができる。

以上説明した本発明に係る中空構造板は、以下に説明する製造装置を用いて、以下に説明する製造方法によって製造することが好ましい。

図７は、本発明方法を適用した装置の全体構成を示すものである。図において、平行な一対の押出し機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３は凸部成形と貼り合わせを兼用した本発明の成形装置ないしは製造装置（以下、本発明では、製造装置と称するが、いずれも同義である）４により各樹脂シート３の凸部成形と貼り合わせがなされ、その後ラミネート装置５によりその上下面に連続して表皮材６がラミネートされた状態で引取り機７により所定速度で引取られ、次いで図示しない切断機により順次定寸カットされることにより、製品として完成する。

以上のうち、本発明の要部である製造装置４は、図８〜１０に示すように、上下に半分割状に形成された一対の減圧チャンバ１０と、各減圧チャンバ１０内に軸受支持され、その周面を減圧チャンバ１０の接合位置に開口した開口部１０ａ側に向けたエンボスローラ１１と、開口部１０ａの上下内側に配置され、前記エンボスローラ１１の周面における接線、すなわち接触点（以下、接触点とする）方向に向けて傾斜状としたシート導入部プレート１２と、減圧チャンバ１０の両側部内側に回転可能に支持された複数の耳部ローラ１５と、耳部ローラ１５に僅かな隙間をあけて対向配列され、かつ各エンボスローラ１１の両側に配置されて減圧チャンバ１０内においてエンボスローラ１５の両側を準封止する一対の耳部ローラ受兼準封止部材１４と、エンボスローラ１２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１０ｂに向けて連続する後部プレート１６及び、前記導入部プレート１２の間に配置された断面三角形状の加熱用ヒータ１７とを備えている。

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、開口部１０ａ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１１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。このモータは前記引取り機７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、例えば直径が２mm程度（１〜５mmが好ましい）の孔（図示しない）が形成されている。この孔は、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、孔は、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。

前記導入部プレート１２は、開口部１０ａと此処より導入される樹脂シート６との間の隙間を最小とし、減圧チャンバ１０の内部の減圧を保つ機能を有している。

前記各耳部ローラ受兼準封止部材１４は、樹脂シート３の幅方向両側部を耳部ローラ１５との間に挟みつつその回転により樹脂シート３をエンボスローラ１１に押し付けた状態を維持したまま後送する機能を有する。

加熱用ヒータ１７は、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。

以上において、Ｔダイ２から押出された半溶融状態の樹脂シート３は、製造装置４内において、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１０ｂ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、その素材の融点や、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１０ａ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２８０℃〜３２０℃に加熱しておくことが好ましく、加熱用ヒータ１７は両樹脂シート３に対して０．１mm〜２mm離す、好ましくは０．３〜１．２mm離しておくことにより、スタックを未然に防止できる。

前記減圧チャンバ１０内の減圧度は３００〜２０００mmＨ_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１２、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０．２mm程度に設定すればよい。ただし、この数値はプレート１２，１６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空構造体の厚みは６〜１２mm、重量は５００〜２，０００ｇ／m^２、平面圧縮強度０．５〜１．５ＭＰａ、曲げ破壊荷重３０〜１００Ｎ、曲げ弾性勾配８０〜２００Ｎ／cmと、その厚み、重量の割には高強度の中空構造体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。

次に前記ラミネート装置５は、図７に示すごとく、ストックロール６ａから繰出される表皮材６に順次接着剤を転写するカレンダーロール２０、及び前記成形後の中空構造体の移送経路上下に配置された一対のラミネートローラ２１とからなるものである。また、上記接着剤を用いたラミネート手段以外として熱接着その他の接着手段も適宜選択可能である。

表皮材６としてはどのようなものでもよく、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。

なお、以上のラミネート装置５は必ずしも必要でなく、製造装置４で成形後の中空構造体をそのまま引き取機７で引取り、中間製品とすることも可能である。

ここで、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、各樹脂シートの厚みを０．２５mmとし、押出し後の表面温度は、減圧チャンバ１０の前部開口部１０ａの付近で１８０℃程度の設定温度として中空構造体の成形を行った。なおこの時のヒータ温度は３００℃に加熱し、両樹脂シート３に対して０．７mm離しておくことにより、スタック防止し、さらに前記減圧チャンバ１０の減圧度は５００mmＨ_２Ｏ、引取機の引取り速度は１．０m／secとした。

成形完了後の中空構造体の厚みは１１．０mm、重量は１，０００ｇ／m^２、平面圧縮強度１．０ＭＰａ、曲げ破壊荷重ＭＤが５２Ｎ，ＴＤが４７Ｎ、曲げ弾性勾配ＭＤが１０２Ｎ／cm，ＴＤが９２Ｎ／cmであり、その厚み、重量の割には高強度の中空構造体を得た。

これに対し、前記と同一樹脂材料、同一条件であって、ヒータ１７による加熱を省略した中空構造体を成形したところ、上下シートが接着して一体化せず、目的の中空構造物が得られなかった。

このように、本発明によれば、押出し成形された二枚の熱可塑性樹脂シートの中空凸部加工と溶融接合を確実かつ短時間に行うことができる。また、本手法を用いて作製した中空凸部の頂部の樹脂厚は脚部に比べ厚くなり易く、中空頂部の樹脂厚の薄いものに比べて、中空凸部頂部同士の接着接合を安定して行うことができる特徴を有する。

以上の製造装置において、エンボスローラ１１のピン１１ｂは、図１３に示すごとく、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以上０．６未満の範囲内であって、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５０度から７０度の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１４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。

本発明に係る中空構造板を示す説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る中空構造板からなる吸音構造板の好適な実施の形態を示し、（ａ）は製造途中の状態を示す断面図、（ｂ）は中間製品たる中空構造板を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図、（ｄ）は最終製品たる吸音構造板の断面図である。実施例１〜５における、周波数と残響室法吸音率との相関図である。実施例６，７における、周波数と残響室法吸音率との相関図である。比較例１，２における、周波数と残響室法吸音率との相関図である。実施例６，比較例２における、周波数と残響室法吸音率との相関図である。本発明を適用した装置の全体構成を示す説明図である。同製造装置の側断面説明図である。図８のＡ−Ａ線における断面図説明図である。図８のＢ−Ｂ線における断面説明図である図９のＣ部拡大図である。エンボスローラの斜視図である。図１２のエンボスローラ部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。

Claims

二枚の熱可塑性樹脂シートに突設された複数の中空凸部同士を突き合わせた状態で溶着してなる中空構造板であって、
前記中空凸部は、円錐台形状をなし、前記中空凸部の周面に占める下底総面積の割合が０．３以上０．５８以下の範囲内であって、かつ、該中空凸部の中心軸を含む鉛直面における中空凸部側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であることを特徴とする中空構造板。
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樹脂シートに多数の中空凸部を形成するとともに、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、中空構造板を製造する方法であって、
前記減圧チャンバの前部側開口部の上下内側には、前記エンボスローラの周面における接触点方向に向けて傾斜状とした一対の導入部プレートが設けられると共に、該導入部プレートの間には断面三角形状の加熱用ヒータが設けられ、前記二枚の樹脂シートを、前記前部側開口部から、前記一対の導入部プレートと前記加熱用ヒータとの間を通して前記両エンボスローラの間へ導入し、
前記エンボスローラとして、そのピンが、円錐台形状をなし、前記エンボスローラの周面に占める下底総面積の割合が０．３以上０．５８以下の範囲内であって、かつ、該ピンの中心軸を含む鉛直面におけるピン側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であるものを用いることを特徴とする中空構造板の製造方法。
内部が減圧吸引される減圧チャンバと、この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二枚の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、前部側開口部に配置された加熱用ヒータとを備えた中空構造板の製造装置において、
前記前部側開口部の上下内側に配置され、前記エンボスローラの周面における接触点方向に向けて傾斜状とした一対の導入部プレートを更に備え、
前記加熱用ヒータは、前記導入部プレートの間に配置された断面三角形状のヒータであり、
前記エンボスローラのピンは、円錐台形状をなし、前記エンボスローラの周面に占める下底総面積の割合が０．３以上０．５８以下の範囲内であって、かつ、該ピンの中心軸を含む鉛直面におけるピン側面の立ち上げ角度が５０度から７０度の範囲内であることを特徴とする中空構造板の製造装置。