WO2013146634A1 - 中空構造板の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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WO2013146634A1
WO2013146634A1 PCT/JP2013/058492 JP2013058492W WO2013146634A1 WO 2013146634 A1 WO2013146634 A1 WO 2013146634A1 JP 2013058492 W JP2013058492 W JP 2013058492W WO 2013146634 A1 WO2013146634 A1 WO 2013146634A1
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WO
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hollow
heat
hot air
hollow structure
molded sheet
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PCT/JP2013/058492
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伊藤　憲治
慎二 平子
駿 望月
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宇部日東化成株式会社
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    • B29L2022/007—Hollow articles having dividing walls, e.g. additional elements placed between object parts integrally moulded or formed

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a hollow structure plate made of a thermoplastic resin. More specifically, the present invention relates to a technique for manufacturing a hollow structure plate having a configuration in which a plurality of hollow convex portions projecting from two thermoplastic resin sheets are in contact with each other.
  • the hollow structure plate made of resin is lightweight and has excellent chemical resistance, water resistance, heat insulation, sound insulation and resilience, and is easy to handle. They are used in a wide range of fields such as architectural applications such as ceiling panel materials, and automobile applications.
  • the so-called Twin Cone (registered trademark) type hollow structure plate which is heat-sealed in a state where a plurality of hollow convex portions projecting from two thermoplastic resin sheets are in contact with each other has a bending performance and compression. It has excellent performance, and the structure in the thickness direction is vertically symmetric, so there is very little warping. Therefore, it is used in various fields such as automobile interior materials, logistics materials, and building materials.
  • a twin-cone (registered trademark) type hollow structure plate is heated on both sides of an intermediate body heat-sealed in a state where a plurality of hollow convex portions projecting from two thermoplastic resin sheets are abutted against each other.
  • a face material made of a plastic resin or the like is laminated (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • two semi-molten thermoplastic resin sheets are placed in a vacuum chamber. Introduce.
  • a pair of rollers with a plurality of pins protruding is formed with a plurality of hollow projections on each resin sheet, and the hollow projections are heat-sealed to form an intermediate.
  • the manufacturing method described in Patent Document 1 uses a non-contact type heater, and the manufacturing method described in Patent Document 2 uses a contact type heater.
  • the resin sheet is heated immediately before heat fusion using a heater for heating.
  • a face material is laminated
  • the above-described conventional method for producing a hollow structure plate has a problem in that it is difficult to improve productivity due to restrictions on temperature conditions and molding speed.
  • the heating at the time of heat-sealing the hollow protrusions becomes insufficient, resulting in poor fusion.
  • the heating temperature is increased in order to eliminate the heat fusion failure, the hollow convex portion is deformed and a shape failure occurs. As a result, a hollow structure plate having a uniform and sufficient adhesive strength cannot be obtained.
  • the main object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a hollow structure plate that are less likely to cause defects when heat-bonding the hollow convex portions and are excellent in productivity.
  • the present inventor has conducted extensive experiments to solve the above-mentioned problems, and as a result, has obtained the following knowledge.
  • it is effective to use an already formed thermoplastic resin sheet instead of extruding a molten thermoplastic resin sheet.
  • both the productivity and workability at the time of manufacturing a hollow structure board can be improved by performing formation of a hollow convex part and heat sealing
  • the present inventor prevents deformation of the hollow convex portion by selectively heating only the tip of the hollow convex portion with a large amount of heat by non-contact heating while cooling the thermoplastic resin sheet by the roller.
  • the inventors have found that the hollow protrusions can be reliably heat-sealed to each other, and have reached the present invention.
  • the method for producing a hollow structure plate according to the present invention includes a step of forming a frustum-shaped hollow convex portion in a zigzag shape on one surface of a thermoplastic resin sheet by vacuum forming to obtain a molded sheet, After heating the molded sheet, the hollow convex portions are butted together and heat-sealed and integrated, and in the integrating step, the tip of the hollow convex portion of the molded sheet is selected. Heat hot air.
  • a plurality of pins are formed in a staggered manner, and a pair of rollers having a cooling or temperature control function is used, and the pins of the rollers are molded into each shape.
  • the molded sheet While inserting into the hollow convex part of a sheet
  • the molded sheet can be heated only at the tip of the hollow convex portion and the other portions can be cooled.
  • the heating temperature of the molded sheet can be adjusted based on the temperature of the intermediate obtained by the integrating step.
  • An apparatus for producing a hollow structure plate according to the present invention is a vacuum forming section in which a forming roller is rotatably arranged in a decompression chamber, and frustum-shaped hollow convex portions are formed in a staggered pattern on one surface of a thermoplastic resin sheet. And two heat-bonded portions that are heat-sealed by abutting the hollow convex portions together after heating the two molded sheets formed by the vacuum forming portion, and the heat-fused portion Is provided with a hot air generator that selectively heats the tip of the hollow convex portion of the molded sheet.
  • a hot air outlet may be provided at a position aligned with each hollow convex portion formed on the molded sheet of the hot air generator.
  • the hot air outlet can be slit-shaped.
  • the hot air generator may be capable of controlling the heating temperature in the width direction of the molded sheet.
  • “division control is possible” means that the heating temperature or the like can be individually changed and controlled according to the position in the width direction.
  • the manufacturing apparatus for the hollow structure plate includes a temperature measuring device for measuring the temperature of the intermediate body obtained by integrating two molded sheets, and heating of the molded sheet based on the temperature of the intermediate body.
  • a heating temperature adjusting unit for adjusting the temperature can be provided.
  • the tip of the hollow convex portion of the molded sheet is selectively heated with hot air, even when the molding speed is increased, defects are less likely to occur when the hollow convex portion is heat-sealed. Thus, productivity can be improved as compared with the prior art.
  • FIG. 1 A is a perspective view which shows typically the structure of the hot air generator 22 used at the hot air heating process shown in FIG. 2,
  • FIG. 2 is a side view which shows the state at the time of use of the hot air generator 22.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a configuration in a case where feedback control of the heating condition of the hot air generator 22 is performed according to the surface temperature of the intermediate body 3.
  • FIG. It is a conceptual diagram of the manufacturing apparatus used in the manufacturing method of the hollow structure board of the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a hollow structure plate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus used at that time.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the hollow structure plate manufactured by the manufacturing method of the present embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view showing one form of the molded sheet 2.
  • the frustum-shaped hollow convex portions are formed in a staggered pattern on one surface of the thermoplastic resin sheet by vacuum forming to obtain a molded sheet, and two sheets After the molded sheet is heated, at least a step of abutting the hollow convex portions and heat-sealing and integrating them is performed. And in the process of integrating, the front-end
  • step S1 the sheet forming step (step S1), the hot air heating step (step S2), and the heat fusion step (step S3) are performed in this order. And a face material lamination process (step S4) is performed after step S3 as needed.
  • the hollow structural plate 1 obtained by the manufacturing method of the present embodiment has two molded sheets 2 in which the frustum-shaped hollow convex portions 2a shown in FIG.
  • the hollow convex portions 2a are butted against each other and heat-sealed.
  • the face material 4 etc. are laminated
  • the material of the molded sheet 2 constituting the intermediate body 3 is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin, and for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), or the like is used. be able to.
  • thermoplastic resins polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), or the like is used.
  • olefinic resins such as low density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, homopolypropylene, random polypropylene and block polypropylene are particularly preferred from the viewpoints of cost, moldability and physical properties. preferable.
  • fillers such as talc, mica and calcium carbonate, and chopped strands such as glass fiber, aramid fiber and carbon fiber may be added to the thermoplastic resin forming the molded sheet 2.
  • a modifier for improving flame retardancy, electrical conductivity, weather resistance, and the like may be added to the thermoplastic resin forming the molded sheet 2.
  • the two molded sheets 2 constituting the intermediate body 3 are usually formed of the same material, but can also be formed of different materials within a range where heat fusion can be performed.
  • the angle (inclination angle) ⁇ formed by the horizontal plane imagined from the opening in the molded sheet 2 and the hollow convex portion 2a is preferably 45 ° to 80 °.
  • the inclination angle ⁇ is less than 45 °, the total adhesion area with the face material 4 becomes small, so that when the load is applied to the obtained hollow structure plate 1, the adhesion portion is easily peeled off, resulting in a decrease in strength.
  • the inclination angle ⁇ is more preferably 50 ° to 75 °, whereby the rigidity of the intermediate body 3 can be increased and the strength of the hollow structure plate 1 can be improved. Further, the inclination angle ⁇ of the hollow convex portion 2a may not be constant, and the hollow convex portion 2a may be asymmetric with respect to the central axis.
  • the diameter of the tip of the hollow convex portion a is preferably 2 to 4 mm, and the number of hollow convex portions 2a can be made a predetermined value or more, thereby improving the compressive strength in the thickness direction. Can be made.
  • the interval between the hollow convex portions 2a is preferably 1 to 5 mm. When the interval between the hollow convex portions 2a is less than 1 mm, the formability may be reduced. When the interval exceeds 5 mm, the number of hollow convex portions 2a per unit area decreases, and sufficient compressive strength is obtained in the thickness direction. May not be obtained.
  • the height of the hollow convex part 2a in the molded sheet 2 is preferably 3 mm or more.
  • the height of the hollow convex portion 2a is less than 3 mm, in various uses of the hollow structure plate 1, the usefulness of the hollow structure is lowered, and the manufacturing difficulty is also lowered.
  • the height of the hollow convex part 2a is 15 mm or less.
  • the basis weight of the hollow structure plate 1 of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 500 to 3500 g / m 2 .
  • the basis weight of the hollow structural plate 1 is less than 500 g / m 2 , the thickness of the molded sheet 2 becomes too thin and the side surface of the hollow convex portion 2a may be formed into a film, resulting in a decrease in strength and rigidity, and the basis weight is 3500 g. This is because if it exceeds / m 2 , the mass increases and the lightness may be impaired depending on the application.
  • Step S1 Sheet forming step
  • the frustum-shaped hollow convex portions 2a are formed in a staggered pattern on one surface of the thermoplastic resin sheet by vacuum forming to produce the formed sheet 2.
  • the sheet forming step is performed by rotating a set of forming rollers 12 having a plurality of truncated cone-shaped or truncated pyramid-shaped pins 12 a on the surface thereof in the decompression chamber 11. It can implement by the vacuum forming apparatus (vacuum forming part 10) arrange
  • thermoplastic resin sheet 5 In order to form the thermoplastic resin sheet 5 along the pins 12a and form the desired shape in a short time without any spots on each forming roller 12 of the vacuum forming apparatus (vacuum forming unit 10), a thermoplastic resin is used. A suction hole for sucking and holding the sheet 5 is provided.
  • the vacuum forming apparatus (vacuum forming unit 10) is provided with a cooling mechanism for forcibly cooling the formed sheet 2 on which the hollow convex portions 2a are formed.
  • a cooling mechanism for forcibly cooling the formed sheet 2 on which the hollow convex portions 2a are formed.
  • the temperature of the molding roller 12 is not particularly limited, and can be set as appropriate according to the type of resin forming the thermoplastic resin sheet 5, but is preferably 10 to 40 ° C. Thereby, the solidification state of the molding sheet 2 can be made more favorable.
  • the molten thermoplastic resin sheet 5 is extruded from the die 13.
  • the already formed thermoplastic resin sheet may be heated to be melted and sent out.
  • These thermoplastic resin sheets 5 are sucked and held by the molding roller 12, and the hollow frustum-shaped convex portions 2 a having a shape corresponding to the pins 12 a are formed to form the molded sheet 2.
  • the thickness of the thermoplastic resin sheet 5 is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 2.0 mm.
  • the thickness of the thermoplastic resin sheet 5 is less than 0.2 mm, the physical properties of the resulting molded sheet 2 may not be sufficient.
  • the thickness of the thermoplastic resin sheet 5 is thicker than 2.0 mm, it may become difficult to form the hollow convex part 2a by vacuum forming.
  • Step S2 Hot air heating process
  • the hot air generator 22 selectively heats the tip of the hollow convex portion 2a of the molded sheet 2 formed in step S1 to a temperature at which heat fusion can be performed. In this way, by selectively heating only the tip part related to heat fusion, the hollow protrusions 2a can be reliably heat-sealed while preventing the deformation of the hollow protrusions 2a.
  • the manufacturing method of the hollow structure board of this embodiment since the hot air is heated by the hot air generator 22, it is possible to heat until just before the heat fusion, and the tip of the hollow convex portion 2a. The temperature does not decrease. As a result, the manufacturing method of the hollow structure board of this embodiment does not need to give more heat than necessary to the hollow convex portion 2a, and can be efficiently heated.
  • FIG. 5A is a perspective view schematically showing the configuration of the hot air generator 22 used in the hot air heating step shown in FIG. 2, and FIG. 5B is a side view showing a state when the hot air generator 22 is used.
  • the hot air generator 22 used in the hollow structure plate of the present embodiment may be anything that can selectively heat the tip of the hollow convex portion 2a of the molded sheet 2 with hot air, for example, as shown in FIG. Moreover, what was provided with the nozzle 22a provided with the some hot-air blower outlet 22b can be used.
  • the nozzle 22 a of the hot air generator 22 has a surface facing the roller 21 when the nozzle 22 a is disposed in front of the pair of rollers 21 of the heat-sealing part 20. It is preferably formed by a curved surface having an approximate curvature radius, and the hot air outlet 22b is preferably provided on this curved surface.
  • the shape of the hot air outlet 22b is not particularly limited, but may be, for example, a slit shape.
  • the hot air outlets 22b are formed so that the slit pitch is equal to the pitch of the pin 21a of the roller 21, and the center of the pin 21a is aligned with the center of the slit. As such, it may be formed on the upper and lower curved surfaces of the tip of the nozzle 22a. Thereby, the front-end
  • the opening area in the width direction of the hot air outlet 22b is not particularly limited. However, when the output of the hot air generator 22 is the same, the smaller opening area indicates the tip of the hollow convex portion 2a. Heating can be performed with a higher amount of heat, and there is less influence on other parts.
  • the non-contact type heating device is an indirect heating method
  • the substantial heating condition of the molded sheet 2 is easily influenced by the surrounding environment, and particularly at both end portions in the width direction of the molded sheet 2.
  • the substantial heating temperature tends to be low.
  • the amount of heat given to the tip of the hollow convex portion 2a is set high, but in that case, the softening or melting of the hollow convex portion 2a at the center in the width direction is considered. Deformation may occur and the strength of the manufactured hollow structure plate may be partially reduced.
  • both ends in the width direction of the molded sheet 2 can be heated with a higher heat quantity than the center in the width direction, if necessary. Therefore, since it becomes possible to heat the front-end
  • the width of the nozzle 22a is the same as the width of the molded sheet 2 or slightly wider than the molded sheet 2, and is divided into a plurality of sections in the width direction. To divide. And what is necessary is just to prepare a some hot-air generator main body, and to connect with a separate hot-air generator main body for every 1 or several division. Since each hot air generator main body can be operated under different conditions, it is possible to set and control heating conditions for each of one or a plurality of sections. That is, the heating temperature can be divided and controlled in the width direction of the molded sheet 2.
  • the heating condition to be adjusted in the case of hot air heating may be either the temperature of hot air or the amount of hot air.
  • the ratio (Q 1 / Q 2 ) between the heat amount (Q 1 ) at the end in the width direction of the molded sheet 2 and the heat amount (Q 2 ) at the center is not particularly limited, and depends on the surrounding environment. Although it can be appropriately set, it is preferable that 1.0 ⁇ (Q 1 / Q 2 ) ⁇ 1.2 in consideration of the balance of the shape retention of the molded sheet 2 and the adhesive force between the hollow convex portions 2a.
  • the heat quantity ratio (Q 1 / Q 2 ) within this range, the difference in heating temperature in the width direction of the molded sheet 2 can be suppressed to 0 to 50 ° C., preferably 0 to 30 ° C.
  • the heating temperature here is the temperature of the molded sheet 2.
  • the amount of heat applied to the molded sheet 2 gradually decreases from both ends in the width direction toward the center. Thereby, the intensity
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration in the case where the heating condition of the hot air generator 22 is feedback controlled by the surface temperature of the intermediate body 3.
  • illustration is abbreviate
  • the method for controlling the conditions of heating by the hot air generator 22 is not particularly limited.
  • a thermal fusion which will be described later using a contact-type or non-contact-type temperature measuring device 41 is used.
  • the temperature of the intermediate 3 formed by the process is measured, and the heating temperature adjusting unit 42 adjusts the heating conditions of the hot air generator 22 based on the measured value.
  • the surface temperature of the intermediate body 3 is measured by the temperature measuring device 41, and the heating temperature adjusting unit 42 adjusts the heating condition in the width direction of the hot air generator 22 according to the variation in the surface temperature in the width direction. To do.
  • the formed intermediate body 3 is extracted, the heating condition of the hot air generator 22 is adjusted according to the variation in the adhesive strength in the width direction, the surface temperature of the molded sheet 2 before heating is measured, and the width A method of adjusting the heating condition of the hot air generator 22 according to the variation in the surface temperature in the direction can also be applied.
  • Step S3 Thermal Fusion Process
  • the two molded sheets 2 heated in the above-described temperature gradient heating process are heat-sealed by abutting the hollow convex portions 2a with each other and integrated.
  • the heat fusion process includes a pair of rollers 21 having a roll diameter equivalent to that of the roller 12 of the vacuum forming unit 10 and a plurality of pins 21 a protruding from the surface. It can be carried out by the heat-sealing part 20 arranged so that the rotation axes are parallel to each other.
  • the pin 21a of the roller 21 used here does not have to be the same shape as the roller 12 of the vacuum forming unit 10 as long as it can be inserted into the hollow convex portion 2a, and is not limited to a truncated cone shape or a truncated pyramid shape. It may be a rod or column. Furthermore, the rotational speed of the roller 21 of the heat-sealing part 20 should be the same as or slightly faster than the rotational speed of the roller 12 of the vacuum forming part 10 from the viewpoint of ease of fitting the roller 21 into the pin 21a. Is desirable.
  • the roller 21 has a cooling or temperature adjustment function. If such a roller 21 is used, only the front-end
  • the heat-sealed portion 20 assists the hot air generator 22 for heating the molded sheet 2 and the fitting of the hollow convex portion 2 a of the molded sheet 2 and the pin 21 a of the roller 21.
  • a pressing roller 23 or the like can be provided.
  • the heat fusion part 20 may be provided in the decompression chamber, but may be an open system. Since the heat sealing process can be performed in the air as described above, the facility can be simplified, and workability is improved.
  • each molded sheet 2 may be preheated before the hollow convex portion 2a is heat-sealed. Since the preheating temperature of the molded sheet 2 varies depending on the thermal characteristics of the resin constituting the molded sheet 2, it cannot be defined unconditionally. For example, the temperature of the roller 21 and the melting point of the resin constituting the molded sheet 2 It is desirable that the temperature be between.
  • the preheating method is not particularly limited, and examples thereof include a method in which the heating tank 30 is provided in front of the heat fusion part 20. As a result, the temperature distribution in the width direction of the molded sheet 2 is made uniform, and the molded sheet 2 is slightly softened and easily fitted to the pins 21a of the roller 21.
  • Step S4 Face Material Lamination Step
  • the face material 4 is laminated on both surfaces of the intermediate body 3 produced in the above-described heat fusion process.
  • a thermoplastic resin sheet can be used in the same manner as the molded sheet 2 described above.
  • the material is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PC polycarbonate
  • the thickness of the face material 4 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the thickness of the intermediate body 3 and the thickness of the hollow structure plate 1.
  • This face material laminating step can be performed, for example, by an apparatus in which a pair of rollers are arranged at a predetermined interval so that their rotation axes are parallel to each other.
  • the molten face material 4 is extruded from the die, or the already formed sheet material 4 is melted and sent out.
  • These face materials 4 are each heated and pressed by a laminating roller and thermally fused to both surfaces of the intermediate body 3 preheated by a preheating device, and then cooled by air cooling, a cooling roll, a cooling device, etc. Let it be plate 1.
  • the hollow structure board 1 of this embodiment can laminate
  • FIG. Examples of the laminated material include a thermosetting resin sheet, a foam sheet, paper, a woven fabric, a non-woven fabric, a metal plate, a metal mesh body, and a metal oxide plate in addition to the thermoplastic resin sheet.
  • the lamination method is not particularly limited, and for example, known methods such as heat fusion, ultrasonic fusion, adhesion with an adhesive, and lamination can be applied.
  • a hot air heating step is provided between the sheet forming step and the heat fusion step, and in this hot air heating step, the hollow convex portions of the molded sheet are formed. Since the tip portion is selectively heated with hot air, there is little thermal influence on the portion other than the heat-sealed portion, and the heating efficiency is high. For this reason, the manufacturing method of the hollow structure board of this embodiment is less likely to cause poor fusion and shape defects of the hollow convex portion 2a even when the molding speed is increased, and can improve productivity compared to the conventional method. .
  • FIG. 2 although the example which performs a sheet
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a hollow structure plate of the present embodiment.
  • the same components as those of the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • an apparatus is used in which the vacuum forming section 10 and the heat fusion section 20 shown in FIG. 2 are provided independently, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • the sheet forming process (step S1), the hot air heating process (step S2), and the thermal fusion process (step S3) are performed using the manufacturing apparatus shown in FIG. Do it continuously.
  • a set of rollers 12 having a plurality of pins having a truncated cone shape or a truncated pyramid shape protruding on the surface is disposed in the decompression chamber 11. Both the molding of 2a and the thermal fusion between the convex portions 2a are performed. That is, in the manufacturing apparatus used in the present embodiment, the vacuum forming unit 10 and the heat fusion unit 20 of the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 are provided in the same chamber 11.
  • the hot air generator 22 or the like is used to selectively heat the tip of the hollow convex portion 2a of the molded sheet 2 with hot air.
  • Example 1 Two molded sheets 2 having a basis weight of 400 g / m 2 were preheated by passing through a heating tank 30 of 120 ° C. installed in front of the heat-sealing part 20. Thereafter, a set of molding rollers 21 (pin configuration: height 6 mm) that is rotatably disposed in the heat-bonded portion 20 on the hollow convex portion 2a and is maintained at a temperature of 40 ° C. by circulating oil. A pin 21a having a minimum diameter (tip portion) of 2 mm, a maximum diameter (bottom portion) of 6 mm, and an inclination angle of about 72 ° was inserted.
  • the hollow convex portions 2 a are heated by the molding roller 21 while selectively heating the apex portion of the hollow convex portion 2 a of the molded sheet 2. Fused.
  • the set temperature of the dryer-type hot air generator 22 was set to 270 ° C. over the entire width direction of the molded sheet 2. As a result, it was possible to stably produce the intermediate body 3 having a good heat-sealed state of the hollow protrusions 2a over the entire surface and having sufficient adhesive strength over a long period of time.
  • Example 2 With the same method and conditions as in Example 1 described above, the hollow convex portion 2a was set at the set temperature of the dryer-type hot air generator 22 except that the central portion in the width direction of the molded sheet was 260 ° C and both ends were 280 ° C. They were heat fused together. As a result, it was possible to stably produce the intermediate body 3 having a good heat-sealed state of the hollow protrusions 2a over the entire surface and having sufficient adhesive strength over a long period of time.
  • the apex portion of the hollow convex portion 2a of the molded sheet 2 is After heating with the amount of heat in the direction constant, the hollow protrusions 2 a were heat-sealed by the forming roller 21.
  • the steel heat block of the contact-type heating device is arranged along the tip of the pin 21a of the forming roller 21, and the set temperature of the heating device is 270 ° C. over the entire width direction of the forming sheet 2. .
  • the hollow convex portions 2a were favorably heat-sealed at the center in the width direction of the molded sheet 2, but the hollow convex portions 2a were not bonded with sufficient strength at both ends in the width direction. A defect occurred.
  • the molten resin derived from the molded sheet 2 accumulates in the steel heat block (portion where the hollow convex portion 2a contacts) near the center in the width direction of the heating device, A part thereof adhered to the heat-sealed portion of the intermediate 3. As a result, a defective shape and poor adhesion occurred in the manufactured intermediate 3.
  • the nozzle 22a of the dryer type heating apparatus 22 shown in FIG. 5 used in Example 1 was replaced with a nozzle in which the hot air outlet at the tip portion was not a slit shape but a large opening having a rectangular shape in plan view.
  • the dryer type heating device Using the dryer type heating device, the hollow convex portions 2a were heat-sealed by the molding roller 21 while heating the entire molded sheet 2 with hot air.
  • the set temperature of the dryer-type hot air generator was 280 ° C. over the entire width direction of the molded sheet 2.
  • the tip of the hollow convex portion 2a was not sufficiently heated, and a number of defective shapes and poor adhesion were observed in the manufactured intermediate body 3.
  • thermoplastic resin sheet 10: vacuum molded portion, 11: vacuum chamber, 12, 21, 23: Roller, 12a, 21a: Pin, 13: Die, 20: Thermal fusion part, 22: Hot air generator, 22a: Nozzle, 22b: Hot air outlet, 30: Heating tank, 41: Temperature measuring device, 42: Heating temperature Adjustment unit

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Abstract

　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。　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。次に、この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。そして、この一体化する工程において、例えば、成形シートに形成された各中空凸部と整合する位置に、複数の熱風吹出口２２ｂが形成されたノズル２２ａを備える熱風発生機２２により、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。

Description

中空構造板の製造方法及び製造装置
　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を向上には、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、選択的に熱風加熱する。
　この中空構造板の製造方法では、前記一体化する工程において、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してもよい。この場合、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、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ている。
　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。 本発明の第２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。
　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／ｍ２とすることが好ましい。中空構造板１の目付けが５００ｇ／ｍ２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／ｍ２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（Ｑ１）と中央部の熱量（Ｑ２）の比（Ｑ１／Ｑ２）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＜（Ｑ１／Ｑ２）≦１．２とすることが好ましい。熱量比（Ｑ１／Ｑ２）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。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２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７は本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。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、本実施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１２が配置されており、このローラ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、本実施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。
　本実施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、本実施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／ｍ２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／ｍ２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を使用して、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／ｍ２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 (10)

  1. 　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、選択的に熱風加熱する中空構造板の製造方法。
  2. 　前記一体化する工程では、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請求項１に記載の中空構造板の製造方法。
  3. 　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２に記載の中空構造板の製造方法。
  4. 　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１～３のいずれか１項に記載の中空構造板の製造方法。
  5. 　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１～４のいずれか１項に記載の中空構造板の製造方法。
  6. 　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、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ている中空構造板の製造装置。
  7. 　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６に記載の中空構造板の製造装置。
  8. 　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７に記載の中空構造板の製造装置。
  9. 　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６～８のいずれか１項に記載の中空構造板の製造装置。
  10. 　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６～９のいずれか１項に記載の中空構造板の製造装置。
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