JP5946305B2

JP5946305B2 - 中空構造板の製造方法及び製造装置

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Publication number: JP5946305B2
Application number: JP2012072865A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　憲治; 憲治伊藤; 慎二平子; 駿望月
Original assignee: Ube Exsymo Co Ltd
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Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-07-06
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Description

本発明は、熱可塑性樹脂製の中空構造板の製造方法及び製造装置に関する。より詳しくは、２枚の熱可塑性樹脂シートに突設された複数の中空凸部が突き合わされた状態で熱融着された構成の中空構造板の製造技術に関する。

樹脂製の中空構造板は、軽量で、かつ耐薬品性、耐水性、断熱性、遮音性及び復元性に優れ、取り扱いも容易であることから、箱材や梱包材などの物流用途、壁や天井用のパネル材などの建築用途、更には、自動車用途などの幅広い分野に使用されている。特に、２枚の熱可塑性樹脂シートに突設された複数の中空凸部が突き合わされた状態で熱融着された構成の所謂ツインコーン（登録商標）タイプの中空構造板は、曲げ性能及び圧縮性能に優れると共に、厚さ方向の構造が上下対称のため反りが極めて少ないことから、自動車内装材、物流資材及び建材など、様々な分野で使用されている。

一般に、ツインコーン（登録商標）タイプの中空構造板は、２枚の熱可塑性樹脂シートに突設された複数の中空凸部が突き合わされた状態で熱融着された中間体の両面に、熱可塑性樹脂などからなる面材が積層された構成となっている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなツインコーン（登録商標）タイプの中空構造板を製造する場合は、特許文献１，２に記載されているように、減圧チャンバー内に、半溶融状態の２枚の熱可塑性樹脂シートを導入する。

そして、減圧チャンバー内で、複数のピンが突設された１対のローラーにより、各樹脂シートに複数の中空凸部を形成すると共に、その中空凸部同士を熱融着して中間体を形成する。その際、中空凸部同士の熱融着を確実に行うため、特許文献１に記載の製造方法では非接触式の加熱用ヒーターを用いて、また特許文献２に記載の製造方法では接触式の加熱用ヒーターを用いて、熱融着直前に樹脂シートを加熱している。そして、得られた中間体の両面に、面材を熱融着などの方法で積層して、中空構造板とする。

国際公開第２００３／０８０３２６号特開２００７−８３４０７号公報

しかしながら、前述した従来の中空構造板の製造方法には、温度条件や成形速度に制約があり、生産性を向上させることが難しいという問題点がある。例えば、従来の製造方法では、成形速度を速くすると、中空凸部同士を熱融着する際の加熱が不十分となり、融着不良が発生する。また、熱融着不良を解消するために、加熱温度を高くすると、中空凸部が変形し、形状不良が発生する。その結果、均質で充分な接着強度有する中空構造板が得られなくなる。

そこで、本発明は、中空凸部を熱融着する際に不良が発生しにくく、生産性に優れた中空構造板の製造方法及び製造装置を提供することを主目的とする。

本発明者は、前述した課題を解決するために鋭意実験検討を行った結果、以下に示す知見を得た。中空構造体の生産性の向上には、溶融状態の熱可塑性樹脂シートを押し出す代わりに、既にシート化された熱可塑性樹脂シート使用することが有効である。また、中空凸部の形成と熱融着とを別工程で行うことにより、中空構造板を製造する際の生産性及び作業性の両方を向上させることができる。

しかしながら、これらの方法を適用する場合、熱融着部をより大きな熱量で加熱する必要があるため、前述した中空凸部の融着不良及び形状不良が発生しやすくなる。特に、特許文献２に記載されているような接触式の加熱ヒーターを用いる場合は、加熱温度が高くなると熱膨張により加熱板が変形し、全ての中空凸部を均一に接触させることが困難になるため、各中空凸部に与えられる熱量にばらつきが生じやすい。

そこで、本発明者は、ローラーにより熱可塑性樹脂シートを冷却しつつ、非接触加熱により中空凸部の先端部のみを選択的に大熱量で加熱することによって、中空凸部の変形を防止しつつ、中空凸部同士を確実に熱融着できることを見出し、本発明に至った。

本発明に係る中空構造板の製造方法は、真空成形により、熱可塑性樹脂シートの一方の面に錐台形状の中空凸部を千鳥状に形成して、成形シートを得る工程と、２枚の成形シートを加熱した後、その中空凸部同士を突き合わせて熱融着し、一体化する工程と、を有し、該一体化する工程では、前記成形シートの中空凸部の先端部を、選択的に熱風加熱し、かつ、複数のピンが千鳥状に形成されると共に、冷却又は温度調節機能を有する１組のローラーを使用し、該ローラーのピンを各成形シートの中空凸部に挿入し、前記成形シートを冷却しつつ、各中空凸部の頂点部分の少なくとも一部を内側から押圧する。
この中空構造板の製造方法では、前記成形シートを、中空凸部の先端部のみ加熱し、その他の部分は冷却することができる。
また、前記一体化する工程では、前記成形シートの幅方向両端部を、幅方向中心部よりも高熱量で加熱してもよい。
更に、前記一体化する工程により得た中間体の温度に基づいて、前記成形シートの加熱温度を調節することもできる。

本発明に係る中空構造板の製造装置は、減圧チャンバー内に成形ローラーが回転可能に配置され、熱可塑性樹脂シートの一方の面に錐台形状の中空凸部を千鳥状に形成する真空成形部と、前記真空成形部で成形された２枚の成形シートを加熱した後、中空凸部同士を突き合わせて熱融着し、一体化する熱融着部と、複数のピンが千鳥状に形成されると共に、冷却又は温度調節機能を有する１組のローラーと、を有し、前記熱融着部には、前記成形シートの中空凸部の先端部を、選択的に熱風加熱する熱風発生機が設けられ、前記ローラーのピンを各成形シートの中空凸部に挿入し、前記成形シートを冷却しつつ、各中空凸部の頂点部分の少なくとも一部を内側から押圧する。
この中空構造板の製造装置では、前記熱風発生機の前記成形シートに形成された各中空凸部と整合する位置に、熱風吹出口が設けられていてもよい。その場合、前記熱風吹出口をスリット状とすることができる。
また、前記熱風発生機は、前記成形シートの幅方向で加熱温度が分割制御可能となっていてもよい。ここで、「分割制御可能」とは、幅方向の位置によって、加熱温度などを個別に変更し、制御できることをいう。
更に、この中空構造板の製造装置には、２枚の成形シートを一体化して得られた中間体の温度を測定する温度測定器と、前記中間体の温度に基づいて、前記成形シートの加熱温度を調節する加熱温度調節部とを設けることができる。

本発明によれば、成形シートの中空凸部の先端部を、選択的に熱風加熱しているため、成形速度を速くしても、中空凸部を熱融着する際に不良が発生しにくく、従来よりも生産性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態の中空構造板の製造方法を示すフローチャート図である。本発明の第１の実施形態の中空構造板の製造方法において使用する製造装置の概念図である。図１に示す方法で製造される中空構造板の構成を模式的に示す断面図である。図３に示す成形シート２の一形態を示す斜視図である。（ａ）は図２に示す熱風加熱工程で使用する熱風発生機２２の構成を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は熱風発生機２２の使用時の状態を示す側面図である。中間体３の表面温度により、熱風発生機２２の加熱条件をフィードバック制御する場合の構成を示す斜視図である。本発明の参考形態の中空構造板の製造方法において使用する製造装置の概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態に係る中空構造板の製造方法について説明する。図１は本発明の実施形態に係る中空構造板の製造方法を示すフローチャート図であり、図２はその際使用する製造装置の概念図である。また、図３は本実施形態の製造方法により製造される中空構造板の構成を模式的に示す断面図であり、図４はその成形シート２の一形態を示す斜視図である。

本実施形態の中空構造板の製造方法では、真空成形により、熱可塑性樹脂シートの一方の面に錐台形状の中空凸部を千鳥状に形成して、成形シートを得る工程と、２枚の成形シートを加熱した後、その中空凸部同士を突き合わせて熱融着し、一体化する工程と、を少なくとも行う。そして、一体化する工程において、中空凸部の先端部を選択的に熱風加熱する。

具体的には、図１に示すように、シート成形工程（ステップＳ１）と、熱風加熱工程（ステップＳ２）と、熱融着工程（ステップＳ３）とを、この順に行う。そして、必要に応じて、ステップＳ３の後に面材積層工程（ステップＳ４）を行う。

［中空構造板１の全体構成］
図３に示すように、本実施形態の製造方法により得られる中空構造板１は、図４に示す錐台形状の中空凸部２ａが千鳥状に形成された２枚の成形シート２が、その中空凸部２ａ同士を突き合わされて熱融着されている。また、この中空構造板１では、２枚の成形シート２からなる中間体３の両面に、必要に応じて面材４などが積層されている。

ここで、中間体３を構成する成形シート２の材質は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリカーボネート（ＰＣ）などを使用することができる。これらの熱可塑性樹脂の中でも、コスト、成形性及び物性の面から、特に、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及びブロック状ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂が好ましい。

また、成形シート２を形成する熱可塑性樹脂には、タルク、マイカ及び炭酸カルシウムなどのフィラーや、ガラス繊維、アラミド繊維及び炭素繊維などのチョップドストランドが添加されていてもよい。これにより、中間体３の剛性を向上させることができる。更に、成形シート２を形成する熱可塑性樹脂には、難燃性、導電性及び耐候性などを向上させるための改質剤が添加されていてもよい。なお、中間体３を構成する２枚の成形シート２は、通常、同じ材料で形成されるが、熱融着可能な範囲で相互に異なる材料で形成することもできる。

［中空凸部２ａの構成］
本実施形態の中空構造板１では、成形シート２における開口部から仮想される水平面と中空凸部２ａとがなす角度（傾斜角）θが、４５°〜８０°であることが好ましい。傾斜角θが４５°未満の場合、面材４との総接着面積が小さくなるため、得られた中空構造板１に荷重をかけた際に接着部が剥がれやすくなり、強度低下を招く。一方、傾斜角θが８０°を超えると、真空成形した際に、成形シート２の厚さが薄くなりすぎて中空凸部２ａ側面がフィルム化し、十分な強度が得られないことがある。

なお、傾斜角θは、５０°〜７５°であることがより好ましく、これにより、中間体３の剛性を高めると共に、中空構造板１としたときの強度を向上させることができる。また、中空凸部２ａの傾斜角θは一定でなくてもよく、中空凸部２ａが中心軸に対して非対称な形状であってもよい。

一方、中空凸部ａの先端部の直径は２〜４ｍｍとすることが好ましく、これにより、中空凸部２ａの数を所定の値以上にすることができるため、厚さ方向における圧縮強度を向上させることができる。また、中空凸部２ａの間隔は、１〜５ｍｍとすることが好ましい。中空凸部２ａの間隔が１ｍｍ未満の場合、賦形性が低下することがあり、また５ｍｍを超えると、単位面積あたりの中空凸部２ａの数が少なくなり、厚さ方向において十分な圧縮強度が得られないことがある。

更に、成形シート２における中空凸部２ａの高さは、３ｍｍ以上であることが好ましい。中空凸部２ａの高さが３ｍｍ未満の場合、中空構造板１の各種用途において、その中空構造による有用性が低くなると共に、製造上の困難性も低下する。なお、中空凸部２ａの高さが１５ｍｍを超えると成形が難しくなるため、製造工程における成形性を考慮すると、中空凸部２ａの高さは１５ｍｍ以下であることが好ましい。

［目付け］
本実施形態の中空構造板１の目付けは、特に限定されるものではないが、５００〜３５００ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。中空構造板１の目付けが５００ｇ／ｍ^２未満の場合、成形シート２の厚さが薄くなりすぎて中空凸部２ａ側面がフィルム化し、強度や剛性が低下することがあり、また、目付けが３５００ｇ／ｍ^２を超えると、質量が増加し、用途によっては軽量性が損なわれることがあるからである。

［ステップＳ１：シート成形工程］
シート成形工程では、真空成形により、熱可塑性樹脂シートの一方の面に錐台形状の中空凸部２ａを千鳥状に形成して、成形シート２を作製する。このシート成形工程は、例えば、図２に示すように、減圧チャンバー１１内に、表面に円錐台形状又は角錐台形状のピン１２ａが複数突設されている１組の成形ローラー１２が、その回転軸が相互に平行になるように配置されている真空成形装置（真空成形部１０）により実施することができる。

この真空成形装置（真空成形部１０）の各成形ローラー１２には、熱可塑性樹脂シート５を効果的にピン１２ａに沿わせ、所望の形状に短時間で斑なく成形するために、熱可塑性樹脂シート５を吸引保持するための吸引孔が設けられている。

また、真空成形装置（真空成形部１０）には、中空凸部２ａが形成された成形シート２を、強制的に冷却する冷却機構が設けられていることが好ましい。このように、真空成形後の成形シートを強制的に冷却することにより、溶融状態の熱可塑性樹脂シート５を真空成形し、成形シート２の状態で固化させるために必要な時間を短縮することができ、生産速度を高めることが可能となる。なお、真空成形装置（真空成形部１０）に設けられる冷却機構としては、例えば、成形ローラー１２のオイル循環冷却、成形シート２への風冷装置や微細ミスト発生機の設置などがある。

ここで、成形ローラー１２の温度は、特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂シート５を形成する樹脂の種類などに応じて適宜設定することができるが、１０〜４０℃が好適である。これにより、成形シート２の固化状態をより良好なものにすることができる。

この装置を使用して、成形シート２を作製する際は、先ず、ダイ１３から、溶融状態の熱可塑性樹脂シート５を押し出す。或いは、前述した溶融状態の熱可塑性樹脂シート５を押し出す代わりに、既にシート化された熱可塑性樹脂シートを加熱し、溶融状態にして送り出してもよい。そして、これら熱可塑性樹脂シート５は、成形ローラー１２に吸引保持され、ピン１２ａに対応する形状の中空錐台状の凸部２ａが形成されて、成形シート２となる。

その際、熱可塑性樹脂シート５の厚さは、特に限定されるものではないが、０．２〜２．０ｍｍであることが好ましい。熱可塑性樹脂シート５の厚さが０．２ｍｍ未満の場合、得られる成形シート２の物性が十分でないことがある。また、熱可塑性樹脂シート５の厚さが２．０ｍｍよりも厚いと、真空成形により中空凸部２ａを形成することが困難になることがある。

［ステップＳ２：熱風加熱工程］
熱風加熱工程では、熱風発生機２２によって、ステップＳ１により形成した成形シート２の中空凸部２ａの先端部を、選択的に、熱融着可能な温度まで熱風加熱する。このように、熱融着に関係する先端部のみを選択的に加熱することにより、中空凸部２ａの変形を防止しつつ、中空凸部２ａ同士を確実に熱融着することができる。

ここで、中空凸部２ａを熱融着する際に接触方式の加熱装置を用いると、加熱から熱融までにわずかではあるが間が空くため、その間に周囲の環境の影響を受け、中空凸部２ａの先端部の温度が低下することがある。これに対して、本実施形態の中空構造板の製造方法では、熱風発生機２２により熱風加熱しているため、熱融着の直前まで加熱することが可能であり、中空凸部２ａの先端部の温度が低下することはない。その結果、本実施形態の中空構造板の製造方法は、中空凸部２ａに必要以上の熱量を付与する必要がなく、効率的に加熱することができる。

図５（ａ）は図２に示す熱風加熱工程で使用する熱風発生機２２の構成を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は熱風発生機２２の使用時の状態を示す側面図である。本実施形態の中空構造板で使用する熱風発生機２２は、成形シート２の中空凸部２ａの先端部を、選択的に熱風加熱できるものであればよく、例えば図５（ａ）に示すように、複数の熱風吹出口２２ｂが設けられたノズル２２ａを備えたものを使用することができる。

図５（ｂ）に示すように、熱風発生機２２のノズル２２ａは、熱融着部２０の１組のローラー２１の手前に配置したときにローラー２１と対向する面は、ローラー２１と同等又は近似する曲率半径を有する曲面で形成されており、この曲面に熱風吹出口２２ｂが設けられていることが望ましい。

また、熱風吹出口２２ｂの形状は、特に限定されるものではないが、例えばスリット状とすることができる。この場合、スリットのピッチを、ローラー２１のピン２１ａのピッチと同等にし、スリットの中心にピン２１ａの中心が整合するように、各熱風吹出口２２ｂを形成すると共に、１組のローラー２１に対応するようにノズル２２ａの先端の上下曲面に形成すればよい。これにより、成形シート２の中空凸部２ａの先端部を、選択的かつ効率的に熱風加熱することができる。

なお、熱風吹出口２２ｂの幅方向の開口面積は、特に限定されるものではないが、熱風発生機２２の出力が同じである場合、開口面積が小さい方が、中空凸部２ａの先端部をより高熱量で加熱することができ、更に、他の部分への影響も少ない。

一方、非接触方式の加熱装置は、間接的な加熱方法であるがゆえに、成形シート２の実質的な加熱条件が周囲の環境の影響を受けやすく、特に成形シート２の幅方向における両端部の実質的な加熱温度が低くなる傾向がある。この問題を解消する方法としては、中空凸部２ａの先端部に与えられる熱量を、高めに設定しておくことが考えられるが、その場合、幅方向中心部で中空凸部２ａの軟化や溶融変形が生じ、製造される中空構造板の強度が部分的に低下することがある。

そこで、本実施形態の中空構造板の製造方法では、必要に応じて、成形シート２の幅方向両端部を、幅方向中心部よりも高熱量で加熱することができる。これにより、中空凸部２ａの先端部をより均一に加熱することが可能となるため、高強度で高品質の中空構造板を、効率よく製造することができる。

このような温度傾斜加熱を熱風発生機２２で実施する場合は、例えばノズル２２ａの幅を、成形シート２の幅と同じか若しくは成形シート２よりも少し広くし、その幅方向で複数の区画に分割する。そして、複数の熱風発生機本体を用意し、１又は複数の区画毎に別個の熱風発生機本体に連結すればよい。各熱風発生機本体はそれぞれ異なる条件で動作させることができるため、これにより、１又は複数の区画毎に加熱条件を設定し、制御することが可能となる。即ち、成形シート２の幅方向において加熱温度を分割制御することが可能となる。なお、熱風加熱の場合で調節する加熱条件は、熱風の温度及び熱風の風量のいずれでもよい。

また、成形シート２の幅方向端部の熱量（Ｑ_１）と中央部の熱量（Ｑ_２）の比（Ｑ_１／Ｑ_２）は、特に限定されるものではなく、周囲の環境に応じて適宜設定することができるが、成形シート２の形状保持と中空凸部２ａ間の接着力のバランスを考慮すると、１．０＜（Ｑ_１／Ｑ_２）≦１．２とすることが好ましい。熱量比（Ｑ_１／Ｑ_２）を、この範囲にすることにより、成形シート２の幅方向における加熱温度の差を０〜５０℃、好適には０〜３０℃の範囲に抑えることができる。なお、ここでいう加熱温度は、成形シート２の温度である。

一方、成形シート２に付与される熱量は、幅方向両端部から中央部に向かって、段階的に小さくなることが望ましい。これにより、製造される中空構造板の強度を均一化することができる。

また、本実施形態の製造方法では、後述する熱融着工程により得た中間体３や熱融着前の成形シート２の状態に応じて、熱風加熱工程における成形シート２の加熱温度などを調節することができる。図６は中間体３の表面温度により熱風発生機２２の加熱条件をフィードバック制御する場合の構成を示す斜視図である。なお、図６では、図を見やすくするため、成形シート２に形成された各中空凸部については、図示を省略しているが、各成形シート２は中空凸部同士が対向する向きに配置され、導入される。

熱風発生機２２により加熱する条件の制御方法は特に限定されるものではないが、例えば、図６に示すように、接触式又は非接触式の温度測定器４１を用いて、後述する熱融着工程により形成された中間体３の温度を測定し、その値に基づいて、加熱温度調節部４２が熱風発生機２２の加熱条件を調節する方法がある。具体的には、温度測定器４１により中間体３の表面温度を測定し、幅方向における表面温度のばらつきに応じて、加熱温度調節部４２が、熱風発生機２２の幅方向における加熱条件を調節する。

その他にも、形成された中間体３を抜き取り、幅方向における接着強度のばらつきに応じて熱風発生機２２の加熱条件を調節する方法や、加熱前の成形シート２の表面温度を測定し、幅方向における表面温度のばらつきに応じて熱風発生機２２の加熱条件を調節する方法を適用することもできる。

［ステップＳ３：熱融着工程］
熱融着工程では、前述した温度傾斜加熱工程で加熱された２枚の成形シート２を、その中空凸部２ａ同士を突き合わせて熱融着し、一体化する。この熱融着工程は、例えば、図２に示すように、真空成形部１０のローラー１２とロール径が同等で、表面に複数のピン２１ａが複数突設されている１組のローラー２１が、回転軸が相互に平行になるように配置されている熱融着部２０により実施することができる。

その場合、各ローラー２１のピン２１ａをそれぞれ成形シート２の中空凸部２ａに挿入し、ピン２１ａにより各中空凸部２ａの頂点部分の少なくとも一部を内側から押圧することにより、２枚の成形シート２の中空凸部２ａを熱融着して、一体化する。これにより、２枚の成形シート２からなる中間体３が得られる。

ここで使用するローラー２１のピン２１ａは、中空凸部２ａに挿入可能な形状であれば、真空成形部１０のローラー１２と同一形状である必要はなく、円錐台形状や角錐台形状に限らず、棒状や柱状などでもよい。更に、熱融着部２０のローラー２１の回転速度は、前述したローラー２１のピン２１ａへの嵌め込みやすさなどの観点から、真空成形部１０のローラー１２の回転速度と同じか、少し速くすることが望ましい。

また、ローラー２１は、冷却又は温度調節機能を備えていることが望ましい。このようなローラー２１を使用すると、熱融着時に、中空凸部２ａの先端部のみを加熱し、その他の部分を冷却することができる。これにより、中空凸部２ａの形状安定性に優れ、従来よりも高強度の中空構造板を製造することが可能となる。

なお、熱融着部２０には、ローラー２１の他に、成形シート２を加熱するための熱風発生機２２や、成形シート２の中空凸部２ａとローラー２１のピン２１ａとの嵌合を補助する押さえローラー２３などを設けることができる。この熱融着部２０は、減圧チャンバー内に設けられていてもよいが、開放系とすることもできる。このように熱融着工程を、大気中で実施可能とすることにより、設備を簡略化することができるため、作業性が向上する。

また、本実施形態の中空構造板の製造方法では、中空凸部２ａを熱融着する前に各成形シート２を予備加熱してもよい。この成形シート２の予備加熱温度は、成形シート２を構成する樹脂の熱特性によって異なるため、一概に規定することはできないが、例えば、ローラー２１の温度と成形シート２を構成する樹脂の融点との間の温度とすることが望ましい。なお、予備加熱の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱融着部２０の手前に加熱槽３０を設ける方法などが挙げられる。これにより、成形シート２の幅方向における温度分布が均一化されると共に、成形シート２がやや軟化してローラー２１のピン２１ａに嵌合しやすくなる。

［ステップＳ４：面材積層工程］
面材積層工程では、前述した熱融着工程で作製した中間体３の両面に、面材４を積層する。ここで使用する面材４としては、前述した成形シート２と同様に、熱可塑性樹脂シートを使用することができる。その材質は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリカーボネート（ＰＣ）などを使用することができる。また、面材４の厚さは、特に限定されるものではなく、中間体３の厚さ及び中空構造板１の厚さに応じて適宜設定することができる。

この面材積層工程は、例えば、１対のローラーが、その回転軸が相互に平行になるように所定の間隔をあけて配置されている装置により実施することができる。この装置を使用して、面材４を積層する際は、先ず、ダイから溶融状態の面材４を押し出したり、既にシート化された面材４を溶融状態にして送り出したりする。これら面材４は、それぞれラミネート用のローラーによって加熱加圧し、予熱装置によって予熱された中間体３の両面に熱融着した後、空冷、冷却ロール及び冷却装置などによって全体を冷却して中空構造板１とする。

なお、本実施形態の中空構造板１は、面材４の上に、更に、熱可塑性樹脂シートやその他の材料を積層することができる。その積層材料としては、熱可塑性樹脂シート以外に、例えば熱硬化性樹脂シート、発泡シート、紙、織布、不織布、金属板、金属メッシュ体、金属酸化物板などが挙げられる。また、積層方法は、特に限定されるものではなく、例えば、熱融着、超音波融着、接着剤による接着、ラミネートなどの公知の方法を適用することができる。

以上詳述したように、本実施形態の中空構造板の製造方法では、シート成形工程と熱融着工程との間に熱風加熱工程を設け、この熱風加熱工程において、成形シートの中空凸部の先端部を、選択的に熱風加熱しているため、熱融着される部分以外への熱影響が少なく、加熱効率も高い。このため、本実施形態の中空構造板の製造方法は、成形速度を速くしても、中空凸部２ａの融着不良及び形状不良が発生しにくく、従来よりも生産性を向上させることができる。

なお、図２では、シート成形工程と、熱融着工程とを、同一ライン上で連続的に行う例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらを別ラインで行うこともできる。具体的には、ステップＳ１のシート成形工程で得られた成形シート２を、一旦巻き取るなどした後に、別途、ステップＳ２の熱風加熱工程及びステップＳ３の熱融着工程を実施するなどのオフラインで、非連続的に行ってもよい。

（参考形態）
次に、本発明の参考形態に係る中空構造板の製造方法について説明する。図７は本参考形態の中空構造板の製造方法において使用する製造装置の概念図である。なお、図７においては、図２に示す製造装置の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。前述した第１の実施形態では、図２に示す真空成形部１０と熱融着部２０とが独立して設けられている装置を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

そこで、本参考形態の中空構造板の製造方法では、図７に示す製造装置を使用して、シート成形工程（ステップＳ１）、熱風加熱工程（ステップＳ２）及び熱融着工程（ステップＳ３）を、連続して行う。図７に示す製造装置は、減圧チャンバー１１内に、表面に円錐台形状又は角錐台形状のピンが複数突設されている１組のローラー１２が配置されており、このローラー１２により、凸部２ａの成形及び凸部２ａ同士の熱融着の両方を行う。即ち、本参考形態において使用する製造装置は、図２に示す製造装置の真空成形部１０及び熱融着部２０が、同一チャンバー１１内に設けられている。

この場合でも、熱風加熱工程（ステップＳ２）では、例えば、熱風発生機２２などを使用して、成形シート２の中空凸部２ａの先端部を、選択的に熱風加熱する。

本参考形態の中空構造板の製造方法は、中空凸部２ａの先端部を、選択的に熱風加熱しているため、中空凸部２ａの融着不良及び形状不良が発生しにくく、生産性に優れている。なお、本参考形態における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。

以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、図２に示す装置を使用し、以下に示す条件で、図３に示す構成の中空構造板を製造し、その生産性を評価した。

＜実施例１＞
目付が４００ｇ／ｍ^２の２枚の成形シート２を、熱融着部２０よりも手前に設置された１２０℃の加熱槽３０を通過させて、予備加熱した。その後、その中空凸部２ａに、熱融着部２０内に回転可能に配置され、オイルを循環させることにより温度が４０℃に保持されている１組の成形ローラー２１（ピン構成：高さ６ｍｍ、最小直径（先端部）２ｍｍ、最大直径（底部）６ｍｍ、傾斜角度約７２°）のピン２１ａを挿入した。

そして、図５（ａ）に示すドライヤー式熱風発生機２２を使用して、成形シート２の中空凸部２ａの頂点部分を選択的に加熱しながら、成形ローラー２１によって中空凸部２ａ同士を熱融着させた。このとき、ドライヤー式熱風発生機２２の設定温度は、成形シート２の幅方向全域に亘って２７０℃とした。その結果、全面において中空凸部２ａの熱融着状態が良好で、十分な接着強度を有する中間体３を、長時間に亘って安定して製造することができた。

＜実施例２＞
ドライヤー式熱風発生機２２の設定温度を、成形シートの幅方向中央部を２６０℃とし、両端部を２８０℃とした以外は、前述した実施例１と同様の方法及び条件で、中空凸部２ａ同士を熱融着した。その結果、全面において中空凸部２ａの熱融着状態が良好で、十分な接着強度を有する中間体３を、長時間に亘って安定して製造することができた。

＜比較例１＞
目付が４００ｇ／ｍ^２の２枚の成形シート２を、熱融着部２０よりも手前に設置された１２０℃の加熱槽３０を通過させて、予備加熱した。その後、その中空凸部２ａに、熱融着部２０内に回転可能に配置され、オイルを循環させることにより温度が４０℃に保持されている１対の成形ローラー２１（ピン構成：高さ６ｍｍ、最小直径（先端部）２ｍｍ、最大直径（底部）６ｍｍ、傾斜角度約７２°）のピン２１ａを挿入した。

そして、実施例１のドライヤー式熱風発生機２２に換えて、温度制御可能な鉄鋼製熱ブロックを備える接触方式の加熱装置使用して、成形シート２の中空凸部２ａの頂点部分を、幅方向の熱量を一定にして加熱した後、成形ローラー２１によって中空凸部２ａ同士を熱融着させた。このとき、接触式加熱装置の鉄鋼製熱ブロックを成形ローラ２１のピン２１ａの先端部に沿うように配置し、加熱装置の設定温度は、成形シート２の幅方向全域に亘って２７０℃とした。

その結果、成形シート２の幅方向中央部では中空凸部２ａ同士が良好に熱融着していたが、幅方向両端部では中空凸部２ａ同士が十分な強度で接着しておらず、接着不良が発生した。

＜比較例２＞
加熱装置の設定温度を、成形シート２の幅方向全域に亘って２８０℃とした以外は、前述した比較例１と同様の方法及び条件で、中空凸部２ａ同士を熱融着した。その結果、幅方向両端部は良好に熱融着していたが、幅方向中央部では中空凸部２ａが歪み、熱融着部において中空凸部２ａに変形が生じた。また、開始から数分という短時間の間に、加熱装置の幅方向中央部付近の鉄鋼製熱ブロック（中空凸部２ａが接触する部分）に、成形シート２に由来する溶融樹脂が蓄積し、その一部が中間体３の熱融着部分に付着していた。その結果、製造される中間体３に、形状不良及び接着不良が発生した。

＜比較例３＞
目付が４００ｇ／ｍ^２の２枚の成形シート２を、熱融着部２０よりも手前に設置された１２０℃の加熱槽３０を通過させて、予備加熱した。その後、その中空凸部２ａに、熱融着部２０内に回転可能に配置され、オイルを循環させることにより温度が４０℃に保持されている１対の成形ローラー２１（ピン構成：高さ６ｍｍ、最小直径（先端部）２ｍｍ、最大直径（底部）６ｍｍ、傾斜角度約７２°）のピン２１ａを挿入した。

そして、実施例１で使用した図５に示すドライヤー式加熱装置２２のノズル２２ａを、先端部の熱風吹出口が、スリット状ではなく、平面視矩形状の大形の開口であるノズルに換えたドライヤー式加熱装置を使用し、熱風によって成形シート２の全体を加熱しながら、成形ローラー２１によって中空凸部２ａ同士を熱融着させた。このとき、ドライヤー式熱風発生機の設定温度は、成形シート２の幅方向全域に亘って２８０℃とした。その結果、中空凸部２ａの側面が過剰に加熱されたため、形状に歪みが生じ、変形が生じた。その一方で、中空凸部２ａの先端部は十分に加熱されず、製造された中間体３には、形状不良及び接着不良が多数認められた。

以上の結果から、本発明によれば、中空凸部を熱融着する際に不良が発生しにくく、生産性に優れた中空構造板の製造方法及び製造装置を実現できることが確認された。また、本発明によれば、従来よりも生産速度を高めることが可能であることも確認された。

１中空構造板
２成形シート
２ａ凸部
３中間体
４面材
５熱可塑性樹脂シート
１０真空成形部
１１減圧チャンバー
１２、２１、２３ローラー
１２ａ、２１ａピン
１３ダイ
２０熱融着部
２２熱風発生機
２２ａノズル
２２ｂ熱風吹出口
３０加熱槽
４１温度測定器
４２加熱温度調節部

Claims

真空成形により、熱可塑性樹脂シートの一方の面に錐台形状の中空凸部を千鳥状に形成して、成形シートを得る工程と、
２枚の成形シートを加熱した後、その中空凸部同士を突き合わせて熱融着し、一体化する工程と、を有し、
該一体化する工程では、前記成形シートの中空凸部の先端部を、選択的に熱風加熱し、かつ、複数のピンが千鳥状に形成されると共に、冷却又は温度調節機能を有する１組のローラーを使用し、該ローラーのピンを各成形シートの中空凸部に挿入し、前記成形シートを冷却しつつ、各中空凸部の頂点部分の少なくとも一部を内側から押圧することを特徴とする中空構造板の製造方法。
前記成形シートは、中空凸部の先端部のみ加熱され、その他の部分は冷却されることを特徴とする請求項１に記載の中空構造板の製造方法。
前記一体化する工程では、前記成形シートの幅方向両端部を、幅方向中心部よりも高熱量で加熱する請求項１又は２に記載の中空構造板の製造方法。
前記一体化する工程により得た中間体の温度に基づいて、前記成形シートの加熱温度を調節することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空構造板の製造方法。
減圧チャンバー内に成形ローラーが回転可能に配置され、熱可塑性樹脂シートの一方の面に錐台形状の中空凸部を千鳥状に形成する真空成形部と、
前記真空成形部で成形された２枚の成形シートを加熱した後、中空凸部同士を突き合わせて熱融着し、一体化する熱融着部と、
複数のピンが千鳥状に形成されると共に、冷却又は温度調節機能を有する１組のローラーと、を有し、
前記熱融着部には、前記成形シートの中空凸部の先端部を、選択的に熱風加熱する熱風発生機が設けられ、
前記ローラーのピンを各成形シートの中空凸部に挿入し、前記成形シートを冷却しつつ、各中空凸部の頂点部分の少なくとも一部を内側から押圧する中空構造板の製造装置。
前記熱風発生機は、前記成形シートに形成された各中空凸部と整合する位置に、熱風吹出口が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の中空構造板の製造装置。
前記熱風吹出口がスリット状であることを特徴とする請求項６に記載の中空構造板の製造装置。
前記熱風発生機は、前記成形シートの幅方向で加熱温度が分割制御可能となっていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の中空構造板の製造装置。
２枚の成形シートを一体化して得られた中間体の温度を測定する温度測定器と、
前記中間体の温度に基づいて、前記成形シートの加熱温度を調節する加熱温度調節部と、
を有することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の中空構造板の製造装置。