(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組み立てられた熱可塑性材料の複数のシート（１０１）で形成されたセル状ハネカム構造体を製造するための方法であり、前記組み立ては、
複数のエンボス（２ａ，３ａ）が設けられた領域が、各シートに形成されて、
２つのシートが、六角形セルを形成するように、互いに向き合うように接触されて、
互いに向き合った２つのシートの接触している平面領域が、レーザビーム（２９）によって溶接されて、これら２つのシートにより中間ブロック（２１）が形成され、
自由なシート（１０１ｂ）が、前記中間ブロック（２１）の平面領域に対して六角形セルを形成するように、前記中間ブロック（２１）に接触されて、接触している平面領域が、レーザビーム（２９）によって溶接されて、前記中間ブロック（２１）が形成されることを繰り返すことにより行われ、
前記繰り返しにより形成された前記中間ブロック（２１）の最終形態が、セル状ハネカム構造体であり、
前記溶接は、レーザ光源で、接触している少なくとも所定の平面領域（３ａ，２ｂ）に、前記複数のエンボスの軸線に平行な連続ライン（Ｌ）に沿って行われる方法において、
溶接は、伝導によって行われることと、
前記レーザ光源は、レーザビーム（２９）を発生させる８００ないし１，２００ナノメートルに含まれる波長の１連のエミッタ（２８）であり、前記レーザビーム（２９）は、複数の面が設けられたミラー（３１）に向けられ、前記ミラーは、レーザセグメント（Ｓ）を発生させるように、回転運動をし、前記レーザセグメントの幅は、前記ビームの直径に等しく、前記レーザセグメントの長さは、前記直径よりも２５ないし７５倍長く、このレーザセグメント（Ｓ）は、前記連続ライン（Ｌ）に沿って動かされることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記レーザ光源（２８）からの電磁放射線は、光ファイバ（２７）によって伝送される請求項１の方法。
【請求項３】
複数のエンボスが設けられた領域は、前記シートの第１の面と、前記第１の面に対向している面と、に交互に、複数のラインを圧縮的にマークし、そして、このシートの折りたたみを引き起こすように、これらの折りたたみラインの両側に圧力を加えることによって形成される請求項１又は２の方法。
【請求項４】
互いに等距離にある前記シートの幅に平行な複数のラインが、圧縮的にマークされ、そして、圧力が、半六角形に従う長手方向に、前記シートの前記折りたたみを引き起こすように、反対方向に、これらの折りたたみラインの両側に加えられ、そして、このストリップは、異なる複数のシート（１０１）を形成するように切断される請求項３の方法。
【請求項５】
各自由なシート（１０１ｂ）は、前記中間ブロック（２１）の隣接しているシート（１０１ａ）に各自由なシート（１０１ｂ）を溶接する前に、加熱される請求項１ないし４のいずれか１の方法。
【請求項６】
各自由なシートは、レーザ溶接工程の間、及び前記連続ラインに沿ったこの工程の後直ちに、隣接しているシートに押圧される請求項１ないし５のいずれか１の方法。
【請求項７】
前記セル状ハネカム構造体は、６０ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し、このセル状ハネカム構造体のセルの横方向の最大寸法は、１２ｍｍ未満である請求項１ないし６のいずれか１の方法。
【請求項８】
前記複数のシート（１０１）は、カーボンブラックを含む材料のモノレイヤのシートである請求項１ないし７のいずれか１の方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１の方法を適用するための装置であって、
各シートに複数のエンボスを形成するための形成手段と、
各自由なシートを、前記中間ブロックの隣接しているシートに隣接して、所定の位置に設置するための設置手段と、
この自由なシートを前記隣接しているシートと伝導によってレーザ溶接するための、レーザ光源を有する溶接手段と、を具備し、前記レーザ光源は、レーザビーム（２９）を発生させる、８００ないし１，２００ナノメートルに含まれる波長を放射する１連のエミッタ（２８）であり、
複数の面が設けられ、レーザセグメント（Ｓ）を発生させるように、回転運動するミラー（３１）を具備し、前記レーザセグメントの幅は、前記レーザビーム（２９）の直径に等しく、前記レーザセグメントの長さは、前記直径よりも２５ないし７５倍長く、
前記隣接しているシートと共に各自由なシートに圧力を加えるための圧力手段を具備する装置。
【請求項１０】
前記圧力手段は、前記中間ブロックを前記自由なシートと接触するように置くことが可能な複数の第１の圧力部材と、前記中間ブロックの複数のセルに入れることが可能であり、かつ、前記連続ラインに沿って前記自由なシートと前記隣接しているシートとの間の圧力を増加させることが可能なさらなる圧力部材と、を有する請求項９の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料のセル状（cell-like）ハネカムタイプ構造体を製造するための方法に関する。また、本発明は、かくして得られる構造体、及びこのような方法が適用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可融性材料のハネカムタイプのセル状構造体は、約２０年間、産業上生産されている。最も使用されているポリマは、その軽さ、その低コスト、その利用の容易さ、その優れた耐湿性及びほとんどの化学薬品への耐性から、ポリプロピレン（ＰＰ）である。そのリサイクルは、容易である。ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリエーテルイミド（ＰＥＩ）のハネカムは、ニッチ（niche）のマーケット（市場の隙間のマーケット）を独占しており、また、当分の間、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及び三酢酸セルロース（ＣＴＡ）の生産は不十分である。
【０００３】
これら物品の主な商業的用途（outlet）は、サンドイッチパネルであり、これらは、サンドイッチパネルのコアをなす。サンドイッチの上側及び下側スキンは、薄く密度の高い材料であり、これらの弾性引張係数（引張弾性率）は、一般的に、高い。ハネカムタイプのセル状コアを備えたサンドイッチ構造体（すなわち、セルの軸線は、シートの面に垂直であるが、セルのセクションは、必ずしも六角形であるとは限らないようにして規定されている）は、いかなる相補体もなく、剛性／重量比及び圧縮抵抗／重量比を与える。このため、建築業、自動車産業、家具産業、航空宇宙産業及び鉄道輸送産業は、この技術にますます頼っている。
【０００４】
非常に幅の広いセル（５０ｍｍ以内）を備えたポリプロピレンハネカム構造体もまた、そのまま使用されるか、土木工学及び造園の分野で、セルの充填を防ぐために、これらの表面に不織布の熱接着体と共に使用され、裏込め材料（backfill）を減らし、雨水の管理をする。
【０００５】
ハネカムコアは、一般的に、チューブ（ＷＯ９４／２５２５８）か、六角形のセルを有し、矩形断面を備えた要素（ＷＯ８７／００１１９）を押出成形することにより形成される。チューブは、同時押出によって、接着剤として使用される比較的低い融点のポリマのクラッドを収容する。そして、これらチューブ、又はこれらのビームが、意図された長さに切断されて、ブロックを形成するために、積み重ねられる。チューブの場合には、これらチューブを長い熱気炉中を通過させることによって、接着剤を溶解させることが可能であり、また、冷却の後、合併されたブロックが得られ、このブロックは、所望の長さを備えたプレートを得るために、帯鋸で容易に切断される。そして、ビームが、熱いブレードで互いに溶接される（ミラー溶接）。
【０００６】
これらの方法は、いくつかの著しい欠点を有する。低い融点のホットメルト接着剤の使用は、セル構造体の熱力学的耐性を、前記構造を構成しているポリマの熱力学的耐性よりも明らかに劣るレベルに制限する。さらに、セル構造体を炉を通して搬送するジョーによってその側面に加えられる圧力に耐えるために、たとえ熱気がこのセル構造体を軟らかくしたとしても、チューブ状のハネカムブロックは、最小密度を有するべきである。ポリプロピレンを含むサンドイッチパネルのアプリケーションは、小さな寸法（代表的には、８ｍｍのセクション）のセルの場合には、８０ｋｇ／ｍ３である。大きなアプリケーションの大多数では、１つが５５ｋｇ／ｍ３よりも大きい必要はほとんどない。それ故、この技術的問題は、完成品の重量及びコストの最適化を妨げる。
【０００７】
他の好ましくないことは、帯鋸で切断するよりも美観的である、熱線でブロックをスライスに切断することは、毎分１０ｃｍの最高速度でのみ果されることができ、８０ｋｇ／ｍ３の密度のポリプロピレンブロックの場合には、熱崩壊の危険があるということである。それ故、これは使用されない。比較的軽いハネカムの場合には、これは好都合であり、５５ｋｇ／ｍ３の密度のポリスチレンブロックに対して、毎分３０ｃｍで果されることができる。他方では、積み重ねた容器及びジョーを使用することによって、３メートルよりも長い長さの複雑なブロックを得ることは可能でなく、ある場合には、大きな寸法のパネルの製造を不可能にする。さらにまた、押出スクリュによって引き起こされる問題もある。押出スクリュは、所定のタイプのポリマのために設計されており、製造業者が異なる材料のハネカムを提案するのを妨げる。最後に、コンパクトな半完成品を輸送し、多くのユーザにできるだけ身近な軽量の産業手段を備えたハネカムとして、この構造体を組み立てることができない。従来のトレーラトラックがハネカムの６０ｍ３よりも大きいものをほとんど輸送することができないように、輸送コストは、瞬時にひどく高くなる。
【０００８】
セル構造体を、所望の厚さに、連続的に、かつ直接製造するための方法がある。ＷＯ−Ａ−９８４１３８８は、シート間に複数のコンパートメントを形成し、熱可融性材料の平行なシートの、複数のスロットを備えたダイによる押出を説明している。２つのコンパートメントのうち一方の減圧と液体充填とを交互にすることによって、セル構造体が形成される。この方法は、厚いプレートに対してのみ、上で述べた方法よりも経済的である。後者は、技術の複雑さによって、約３０ミリメートルまでに制限される。さらに、得られる物品の密度は、比較的高い。
【０００９】
ＷＯ−Ａ−００３２３８２は、真空中で回転熱成形することによって形成されたハネカム構造体を説明している。熱成形された２つの領域が半セルを形成し、幅に沿ってシートの折りたたみラインとして使用される平面領域によって分離される。この折りたたみは、いったんこれら領域がそばに置かれると、半セルを互いに近くにもたらすように、アコーディオンのように行われて、ハネカム構造体を形成する。これらセルの端部は、平面領域で覆われている。このハネカムコアの製造工程は、構造体の形状を維持するために、パネルの外面を形成しているスキンを接着するための工程に直ちに続くことを必要とする。
【００１０】
言い換えれば、半セルの壁の接続は、ＷＯ−Ａ−００３２３８２で考えられているが、この方法は、パネルが完全に形成されることを必要としており、単にハネカムコアのみを形成するものではない。さらに、これは、厚さの調整が可能でなく、厚さは、シリンダの熱成形により非常に制限されたままである。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上で述べられた技術的問題の解決策を提供することを意図している。
【００１２】
この目的のために、本発明は、一緒に組み立てられた熱可塑性材料の複数のシートで形成されたセル状ハネカム構造体を製造するための方法であって、複数のエンボスが設けられた領域が、各シートに形成されて、各自由なシートが、予め一緒に組み立てられた異なる複数のシートによって形成された中間ブロックの隣接しているシートと一緒に組み立てられ、この組み立ては、レーザ光源で、この自由なシートとこの隣接しているシートとの接触している少なくとも所定の平面領域を、前記複数のエンボスの軸線に平行な連続ラインに沿って溶接することによって行われる。
【００１３】
鉛直位置でのシートとシートとの溶接によって、ブロックが構築される。このブロックの長さは、無限であることができ、また、このブロックの密度は、非常に低いことができる。さらに、溶接は、比較的機械的耐性を有し、熱可塑性接着剤ボンドよりも温度に耐える。
【００１４】
本発明の効果的な態様によれば、必須ではないが、本方法は、以下の特徴の少なくとも１つを組み込むことができる。
【００１５】
熱可塑性材料は、熱成形可能な材料であり、また、領域には、各シートの真空熱成形によって、特に、回転する円筒状（回転シリンダ）のモールドによって、複数のエンボスが形成される。
【００１６】
各シートの真空熱成形は、熱成形されたシートの長さを可変とすることができるように、平面のモールドでというよりも、回転する円筒状（回転シリンダ）のモールドでなされる。
【００１７】
前記シリンダの表面全体は、規則的な空間間隔で、シリンダの幅の一端から他端へとほぼ延びた、その軸に平行な、窪みが付けられたスプラインに分割される。シリンダの軸線に垂直な面において、これらスプラインのセクションは、規則的な半六角形である。
【００１８】
ストリップの真空熱成形が行われ、そして、このストリップが、異なる複数の自由なシートを形成するために切断される。この目的のために、熱成形ラインの出口で、スプラインを入れられたプラスチックのストリップが、ギロチンによって、選択された長さに切断されて、得られた層は、例えば、容器中で互いに上に積み重ねられる。
【００１９】
複数のエンボスが設けられた領域は、前記シートの第１の面と、対向している面と、に交互に、複数のラインを圧縮的にマークし、そして、このシートの折りたたみを引き起こすために、これらの折りたたみラインの両側に圧力を加えることによって形成される。一例として、互いに等距離にある前記シートの幅に平行な複数のラインが、圧縮的にマークされ、そして、圧力が、半六角形のパターンに従う長手方向に、前記シートの前記折りたたみを引き起こすように、反対方向に、これらの折りたたみ線の両側に加えられることができる。
【００２０】
上のパラグラフで述べられた実施の形態は、真空熱成形の代わりである。この代わりの実施の形態を説明することを意図した、限定的でない一例として、特に、ＦＲ１５３２５０９の教示に基づいて、シートの幅に平行で互いに等距離にあるラインを、シリンダの圧力により、この面をマークすることによって、冷却状態下でシートを折りたたむことが可能である。シートの上方に位置された直線状の複数のエンボスが設けられたシリンダは、シートの上面に２つの連続ラインを圧縮的にマークし、そして、シートの下に置かれた同一のシリンダが、これらラインの両方に従って、シートの下面に２つの新しいラインをマークする。そして、このサイクルが、際限なく繰り返される。シートの上下に置かれた１連のアクチュエータ（コンプレッサエアノズル、スプラインを入れられたローラ）は、平面シートに、前記シートの面上で予め付けられたラインに沿って折りたたむことによって、半六角形の長手方向の輪郭形状で、三次元形状をとらせる。真空熱成形と異なり、この折りたたみは、材料の延伸を引き起こさない。それ故、冷却の後の収縮の問題はない。また、シートは、どこでも同じ厚さを有する。また、真空熱成形と異なり、シートを構成している材料は、気密であることを必要とされない。
【００２１】
複数のエンボスが設けられた各自由なシートは、中間ブロックの隣接しているシートに各自由なシートを溶接する前に、加熱される。この目的のために、溶接ステーションにおいて、操作ロボットのアームは、例えば、容器中の形態を保持し、赤外線放射ヒータのパネルにその面の１つを示す。
【００２２】
かくして予め加熱されたシートは、２つの鉛直面の間の重力によって滑動するところで、溶接マシンへと鉛直に導入される。一方の面は、シートの窪みが付けられたエンボスの形状に適合する固定された金属ガイドによって形成されており、他方の面は、ハネカムブロックの壁によって形成されている。機械装置によって、ブロックは、ブロック及びシートのエンボスが逆位相であり、これらのエンボスの平面部分が互いに完全に対面しているように、側方にわずかに平行移動する。
【００２３】
ブロックは、金属ガイドに対する圧力下に導入されるシートを置くために、移動する。ここで、ブロック及びシートの互いに対面しているエンボスの平面部分は、互いに押圧される。
【００２４】
金属ガイドの対向側に位置されたスペースには、水平プレートが設けられ、この水平プレートは、２つの連続した金属ガイドを分離しているスペースの中間のところに配置されたレーザビームを伝送する光ファイバのアセンブリの各々に取り付けられている。それ故、新しいシートは、これらエンボスを通ってのみ接触している、ブロック及びシートの全てのエンボスを通過する１連の平行な溶接ラインによって、ブロックに取り付けられる。
【００２５】
非常に高い機械的性能を必要としない所定のアプリケーションに関しては、あるラインのみが溶接されることができる。
【００２６】
レーザ光源は、例えば、可視光線から中赤外線までの範囲中で、すなわち、可視光の下限に対応する最小波長、つまり、３８０ナノメートルから、約２５マイクロメートルの最大波長までを使用してレーザ光を放射する。好ましくは、１連のレーザダイオードは、８００ないし１，２００ナノメートルに含まれる波長を放射するレーザ光源として使用される。好ましくは、レーザ光源からの電磁放射線は、光ファイバによって伝送される。
【００２７】
実際には、ビームの幅、高歩留り、優れた耐久性及び適切なコストに関連した低い密度（congestion）は、例えば、レーザダイオードを、２ないし４ｍｍの幅を有する溶接ラインを発生させるための理想的なツールとして得られる。溶接の原理は、電磁放射線による材料の加熱に基づいている。圧力によって互いに維持された２つのプラスチックシートの溶接が、以下のいずれかの方法で行われることができる。
【００２８】
１．溶接は、透過によって行われることができる。プラスチックシートが２つの層からなり、一方の層が、「透過性」であり、他方の層が、近赤外線吸収性であるとする。ほとんどの熱可塑性ポリマは、レーザダイオードの波長幅の電磁放射線を吸収しないか、非常にわずかにのみ吸収する。これらをかなり吸収性にするためには、カーボンブラックのようなフィラーを加えれば十分である（質量×１％で十分である）。放射線は、透過層を通過して、その電磁エネルギは、吸収性の層中で熱に変換される。後者は、溶解して、熱伝導によって、これらののっている面で、他の２重層シートの表面の溶解をさらに引き起こす。冷却の後、品質のよい溶接が得られる。この技術は、既知であるが、ハネカムを製造する範囲内で２つの欠点を有する。軽さが求められるとき、２５０ミクロン（マイクロメートル）未満の厚さを有する各ポリマに２重層シートを与えることは、非常に困難である。さらに、透過性材料は、しばしば、まっさらの非リサイクル材料である。
【００２９】
２．溶接は、伝導によって行われることができる。これは、本発明の特に好ましい態様である。これに関して、カーボンブラックを含む１００％リサイクル材料のモノレイヤのシートで機能させることが可能である。シートの厚さが薄いので、分速メートルで表された溶接速度は、より速くなる。本方法は、２００ミクロン（マイクロメートル）以下の厚さに非常によく適用される。原理は、プラスチックシートがこれをなす高分子に十分に移動を与えるまで（結晶性ポリマの場合には、これは、材料の明らかな溶解によって表される）、プラスチックシートの温度を注意深く上昇させることである。かくして、他のシートへの伝導により、熱量を拡散することによって、溶接される。上で述べたように、圧力は、両方のシートにかけられるべきであり、この結果、一方のシートから他方のシートへの、高分子の相互浸透（interpenetration）が起こる。光ファイバから発生されるレーザビームの直接の適用は、２〜４ｍｍの直径のスポットに全てのエネルギを集中させる。これは、空気への接触を受ける吸収性シートの酸化、すなわちポリマの不可逆分解を引き起こす。それ故、溶接速度を減少させることなく、より長い時間にわたってこのエネルギを徐々に加えることが好ましい。これは、同じ幅及び数センチメートルの長さのセグメントにスポットを「延ばす」こととなり、このスポットは、溶接されるラインに沿って移動される。温度は、シートの所定の点にわたるその移動の間、ポリマの軟化点を超過するまで、徐々に上昇する。この徐々の温度上昇は、シートの下方に伝えられて、溶接されたラインに急速に強い圧力をかけるのに十分であり、そして、これを冷却させる。
【００３０】
実際には、例えば、レーザ光源から、レーザビームが発生されて、レーザビームは、レーザセグメントに変換される。このレーザセグメントの幅は、このビームの直径にほぼ近く、このレーザセグメントの長さは、この直径よりもかなり長い。また、このレーザセグメントは、前記連続ラインに沿って移動される。好ましくは、前記レーザビームは、複数の面が設けられたミラーに向かって向けられ、このミラーは、前記セグメントを発生させるように、回転運動する。
【００３１】
前記ビームを受ける各面は、各面を形成し、かくして、ラインセグメントを覆うことによって、プラスチックシートにビームを投影する。ミラーの回転が十分に速いので、「エネルギライン」がスポットから発生される。幅３〜４ｍｍ、及び長さ約１５センチメートルのセグメントの内部のレーザのエネルギ分布のかなりの均一性は、レーザビームによって直接発生されるスポットがシートの表面のところにあるよりも徐々に、よりいっそう制御された方法で、高分子移動体を形成するまで、プラスチックシートの温度が上昇されることを可能にする。ポリプロピレン及びポリスチレンのような、通常使用されるポリマに関して、溶接ラインにつき１００Ｗのオーダのパワーは、高い生産速度を保証するのに十分である。もちろん、さらに、この装置で、装置に最低限の修正を施す必要なく、透過によって２重層シートを溶接することも可能である。
【００３２】
プレートの垂直移動によって、このエネルギセグメントは、平面の内部に接触している溶接ラインを発生させながら、ブロックにシートを溶接する。材料の相互浸透を果すために、各自由なシートは、レーザ溶接工程の間、及び前記連続ラインに沿ったこの工程の後直ちに、前記隣接しているシートに押圧される。
【００３３】
かくして、１つのシートによって大きくされたブロックが、製造の方向に移動され、そして、横方向にわずかに移動されて、新しいシートが上部から導入される。
【００３４】
上述のサイクルは、再び始まる。
【００３５】
さらに、本発明の目的は、一緒に組み立てられた熱成形可能な材料のいくつかで形成されたセル状ハネカム構造体であって、複数のエンボスが設けられた領域が、各シートに形成されており、２つの隣接しているシートの接触している少なくとも平面領域が、前記複数のエンボスの軸線に平行に、連続溶接ラインによって組み立てられる。
【００３６】
好ましい特徴部分によれば、前記セル状構造体は、８０ｋｇ／ｍ３未満の、特に、６０ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し、このセル状構造体のセルの横方向の最大寸法は、１２ｍｍ未満である。
【００３７】
最後に、本発明は、上術の方法を適用するための装置であって、各シートにエンボスを形成するための形成手段と、中間ブロックの隣接しているシートの近くに、各自由なシートを適所に設置するための設置手段と、この自由なシートを前記隣接しているシートと溶接するための溶接手段と、この隣接しているシートと共に各自由なシートに圧力を加えるための圧力手段と、を具備する。
【００３８】
他の特徴部分によれば、前記溶接手段は、レーザビームを発生させることが可能なレーザ光源と、このレーザビームの直径よりもかなり大きなレーザセグメントにこのビームを変換するための変換手段と、を有する。
【００３９】
また、前記圧力手段は、前記中間ブロックを前記自由なシートと接触するように置くことが可能な複数の第１の圧力部材と、前記中間ブロックの前記複数のセルに入れることが可能であり、かつ、前記連続ラインに沿って前記自由なシートと前記隣接しているシートとの間の圧力を増加させることが可能なさらなる圧力部材と、を有する。
【００４０】
本発明及び本発明の他の効果は、添付図面を参照して、単なる一例として与えられる、本発明に係る方法の以下の説明、及びこの方法を適用するための装置の以下の説明の読み取ることによって、より明確に理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、プラスチックシートに半六角形状の複数の頂部を形成させるための、回転シリンダを備えた熱成形装置の概略的かつ部分的な長手方向の断面図である。
【図２】図２は、シリンダの熱成形されたセルを示す図である。
【図３】図３は、図１の装置で熱成形された後の、シート部分の簡略的な概略図である。
【図４】図４は、熱成形されたプラスチックシートのレーザ溶接によりハネカム構造を形成するためのマシンの概略図である。
【図５】図５は、溶接マシンの内部の水平面での断面図であり、シートの導入を示す図である。
【図６】図６は、溶接マシンの内部の水平面での断面図であり、シートの導入を示す図である。
【図７】図７は、溶接マシンの内部の水平面での断面図であり、ブロックに対するシートの押圧を示す図である。
【図８】図８は、溶接マシンの内部の水平面での断面図であり、ブロックに対するシートの押圧及びレーザ光線による溶接を示す図である。
【図９】図９は、溶接マシンの内部の水平面での断面図であり、ブロックに対するシートの押圧及びレーザ光線による溶接を示す図である。
【図１０】図１０は、溶接マシンの内部の水平面での断面図であり、ブロックに対するシートの押圧及びレーザ光線による溶接を示す図である。
【図１１】図１１は、エネルギセグメントがどのようにして発生されるか、及び強い圧力が溶解した溶接ラインにどのようにかかるかを示す図である。
【図１２】図１２は、光学溶接装置を支持しているプレートの上面図である。
【図１３】図１３は、本発明に従うセル状構造体の等角斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明に従って得られることができるハネカムセルの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明に従って得られることができるハネカムセルの他の例を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明に従って得られることができるハネカムセルのさらなる例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１に示される装置は、この図の左部分に、スプール２から搬送されたシート材料のストリップ１を有する。この気密シート材料は、真空内で熱成形可能である熱可塑性材料でできており、０．１ないし１ｍｍの厚さを有している（これらの値は限定的ではない）。このような熱成形可能な材料は、例えば、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン）、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテルイミド及びポリエーテルエーテルケトンから選択される。この熱成形可能な材料は、最終的な物品の熱力学的性能を向上させるガラス、炭素繊維又はアラミドファイバで強化されることができる。
【００４３】
ストリップは、その温度を、その融点よりも低い数度まで高める２つの赤外線放射パネル３の間に、鉛直位置で展開される。重力によって、ホットストリップは、ゆっくり回転する熱成形シリンダ４の表面に置かれる。図示されない装置が、シリンダの表面とストリップとの間のシールを確実にする。このシリンダは、約３０ｍｍの厚さを有するアルミニウムスリーブを有しており、水の循環によって冷却される。前記表面は、全てが同一かつシリンダの軸に平行な、窪みが付けられた直線状の複数のスプラインを付けるために、機械加工されている。固定軸６に緊密に取り付けられた１連のフラップ５ａ、５ｂは、シリンダの内部が２つの密封されたボックスに分割されることを可能にする。下側のボックス７は、永久的に動作する真空ポンプに接続されている。従って、回転の移動（回転運動）において、シリンダがボックス７のところにホットストリップ１をもたらしたとき、シリンダとシートとの間に含まれた空気は、通気孔８によって急に吸引されて、後者は、スプライン９のキャビティの底部で平らにされる（図２）。そして、それは、単に、ボックス７の他端を通過することによって、十分に冷却された後のみ、円筒状のモールドを出て、この表面を完全に形成する。
【００４４】
かくして、図３に長手方向の断面図として見られるように、頂部２ａと凹部３ａとが設けられたような、スプラインを入れられた（splined）ストリップ１ａが得られる。これらエンボス（しぼ）領域（embossed area）２ａ及び３ａは、平坦である。言い換えれば、熱成形されたストリップ１ａは、波形金属シートのように見える。これは、アキュムレータ１１を通過して、スプラインを入れられたカウントシリンダ１２の前を通過する。後者は、１対のカットディスク１３でエッジを切断した後、求められた長さのストリップ１ａを生産するギロチン１４を制御する。このストリップ１ａの切断の後、かくして、同一のスプラインを入れられた異なるシートが、得られる。このシートは、参照符号１０１で示されている。これは、図示されない装置によって容器１５内に入れられる。
【００４５】
この熱成形ラインがプラスチック材料から他のものまでの迅速な交換を可能にするならば、特に、機械加工されたシリンダが、所定のポリマの、１つのポリマから他のポリマまで変化するシートの収縮のレベルに対して適用可能であるべきであることに注目することは重要である。シリンダを速く変更することによって、同じ寸法の特性が、得られた形態のために保証される。
【００４６】
容器１５は、図４に示されるように、レーザ溶接マシンの前方の地面（床面）にセンタリング装置によって位置付けられる。その端部のところにグリッププレート１７が設けられた操作アーム１６が、赤外線放射パネル１８のところにシートをもたらすために、スタックの上部で、各シートを連続してピックアップする。この目的は、熱成形されたシートの温度を、その変形を引き起こさないようにしながら、可能な最も高い値にさせることである。溶接マシンの内部の、空気を加熱するための装置（図示されない）は、この温度が維持されることを可能にする。この目的は、温度上昇曲線上の可能な最も高い点から開始することにより、レーザ溶接に必要な時間を縮減することである。
【００４７】
次に、アームは、この熱いシートを、溶接マシンの内部にこのシートを運ぶ１連の回転ローラ１９へと搬送する。このシートは、滑らかなステンレス鋼の水平なプレート２２の橋台に到達するまで、重力によって、鋼のガイド２０と中間ハネカムブロック２１の垂直壁との間を下方に移動する。この中間ブロック２１は、予め組み立てられた異なる複数のシート１０１によって形成されている。垂直に位置された２つのベルトコンベヤ２３が、ブロックの側面に永久的に圧力をかけて、このブロックに前進及び後退運動を伝える。これらのコンベヤの両方が、ガントリ２４に緊密に取り付けられており、このガントリ自体が、これらコンベヤを、前後方向に動かし、また、代わって、六角形のセルの長さの３／４に等しいシフトを得るように、左から右に動かし、ブロック及びシートに逆位相を与える。
【００４８】
図５は、中間ブロックを示す水平面のセクションの拡大図である。最後のシート１０１ａには、その頂部２ａと、その凹部３ａと、が加えられている。図６は、側方のコンベヤ２３の影響の下で中間ブロック２１を前方に移動させることと、ガントリの影響の下でセルの長さの３／４だけこのブロックを側方に移動させて、そして、いわゆる自由なシート１０１ｂであるさらなるシートを挿入することと、を行う同時の動作を示している。
【００４９】
図７は、ブロック２１の後退運動を示しており、ブロック２１の最後のシート１０１ａ、及び自由なシート１０１ｂにそれぞれ属するエンボス（embossment）３ａ及び２ｂの平面領域を接触するように配置している。次に、空気式アクチュエータによって駆動されるハロー２５の鋼、又は引出成形された（pultruded）炭素の輪郭形状は、図８に示されるように、ブロック２１の最後の列のセルの内部に導入される。ブロック２１の全体の高さと交差したらすぐに、ハローは、エンボス３ａ及び２ｂの平面領域に実際に圧力を加えるように、ガイド２０に対して平らにされる（図９）。そして、レーザビーム２９が、シート１０１ａ、１０１ｂの間で、これらの接触面を溶解する。これらの移動（passage）は、回転ローレット３２又は３３によって直ちに続かれ、ハロー２５が反圧力を確実にしながら、両方のシートの間の材料の相互浸透（interpenetration）を引き起こすために、かなり軟らかくされた部分に強い点状の圧力をかける（図１０）。
【００５０】
図１１は、その上部に到達するために、ブロックの底部から均一な速度で上方に移動する、アクチュエータによって駆動されるプレート２６を示している。次のサイクル中、このプレートは、逆向きの移動をする。このプレートには、レーザダイオード光源２８によって発生される電磁放射線を伝送する光ファイバ２７が装着されている。光ファイバは、リターンミラー３０にレーザビーム２９を送信し、このリターンミラー３０が、多重面回転ミラー３１にレーザビーム２９を伝送する。ブロック２１とハロー２５とによって加えられる圧力によって、鋼のガイド２０に支持されているシート１０１ｂの表面での後者は、スポットの直径に等しい幅、すなわち、２〜４ｍｍの幅を有し、１０ないし１５ｃｍで変更されることができる長さを有する幅のエネルギセグメントＳを発生する。
【００５１】
回転ローレット３２、３３は、セグメントに対して選択されたのと等しい幅を有する。徐々に汚損に気付いたときのような場合には、これらには、ゴムフランジか滑らかなテフロン（登録商標）クラウンが設けられる。各溶接ラインにつき１つのローレットがあり、また、各ラインは、接触するエンボス２ｂ及び３ａによって境界が定められた平面領域の中心にほぼ対応している。プレート２６の移動が上向きであるとき、キャスタ３３が停止したまま留まりながら、１連の空気式アクチュエータ３４は、エンボス２ｂ及び３ａのところでシートにローレット３２を押圧させる。逆に、プレートが下向きに移動するとき、キャスタ３２が停止したまま、ローレット３３は、アクチュエータ３５の圧力の下で、溶接ライン上で回転する。
【００５２】
図１２は、光ファイバ２７、レーザ光線２９、リターンミラー３０及び回転ミラー３１の位置を示すプレートの（部分）上面図である。ローレット３２、３３及びアクチュエータ３４、３５は、よりよい理解のために図示されていない。プレート２６が移動の端部に到達したらすぐに、側面のコンベヤ２３が、ブロック２１を前方に移動させて、新しい自由なシート、すなわち、まだ組み立てられていないシートが、マシンの上部から導入される。そして、サイクルが再び始まる。
【００５３】
図１３は、上に説明された方法に従って形成された、本発明に従うセル状ハネカム構造体を示している。この構造体は、互いに組み立てられた異なるシートで形成されており、２つの隣接しているシートが、参照符号１０１ｍ、１０１ｎによって示されている。さらに、この図１３は、参照符号Ｌで示された、エンボスの軸線に平行な連続溶接ラインを示しており、これは、これらの隣接しているシートの両方が、これらの平面領域で接触して組み立てられることを可能にする。
【００５４】
各ラインＬは、これら平面領域の全体に亘って延びており、言い換えれば、構造体の全体の高さに亘って延びている。上述されたように、接触している所定の平面領域は、特に、非常に高い機械強度が求められない場合には、溶接されない。
【００５５】
本発明の範囲内で使用される装置に関して、熱成形シリンダ４及び対応する鋼のガイド２０が機械加工されれば、そのセクションが規則的な六角形でないハネカム構造のセルを形成することが可能である。図１４ないし図１６は、本発明の範囲内で使用されることができるいくつかの例のセルの形状を与えており、最後の２つは、少なくとも１つの所定の方向へのハネカムプレートの変形を可能にする。
【００５６】
上述された方法で得られるハネカムブロックは、好ましくは、ホットセットのワイヤによって、プレートに切断される。溶解は、表面上の材料のわずかな蓄積を引き起こし、これは、サンドイッチ構造体のスキンを備えた接触面領域を増加させ、それ故、後者の接着（cohesion）を高める。これらスキンは、家具及びパーティションの製作の場合には、特に、プレジャーボートの内部のためには、装飾的である（ラミネート、木）。これらは、自動車及び鉄道の部分の場合には、構造的である（合成物、鋼板）。対象が貨物トレーラ、キャンパ、ウインドタービンのナセルなどのために壁を形成することである場合には、これらは、構造的と装飾的との両方である（ラッカーが塗布されたアルミニウム、ゲルコートで覆われた合成体）。しかし、ハネカムプレートもまた、合成構造体のために中空コアとして使用されることができる。この場合、それは、付着のためのシーラントフィルム及び不織布で覆われ、接触又は注入によって適用される樹脂、樹脂自体、ハネカムプレートの表面で置かれた、少なくとも１つのガラスマット層によって強化される。
【００５７】
さらに、耐腐敗性のポリマから製造された、大きな六角形のメッシュを備えたブロックは、好ましくは、雨水を保持するために、建築業で使用される。
【００５８】
いかなる産業用途であっても、レーザ溶接されたプラスチックハネカムは、既存の構造体を軽くしながら、特に、圧縮、撓み及び剪断に対する耐性を与える。製造方法に関して、ほとんどの熱可塑性ポリマを使用し、そのために、これまで得難かった軽さ及び強固さを有するブロックを得ることが可能である。さらにまた、この方法は、単一ピースでの非常に大きな長さの部分の製造を可能にする。
【００５９】
最後に、小さなバルク、並びに溶接装置及び熱線切断ステーションの軽さに関して、多くのユーザにできるだけ身近なこれらの手段を取り付けることが可能である。従って、複数のエンボスが設けられた複数のシートのみ、搬送される特定の容器中で、窪みの位置に（recesswise）積み重ねられることができ、これは、物流コストをかなり削減する。言い換えれば、第１の位置で、スプラインを入れる動作及び切断動作を行うことが可能である。他方では、以下の動作は、特に、異なる複数のシートの溶接のために、上で述べられた第１の位置からかなり離れた距離のところであることができる異なる位置で行われることができる。
【００６０】
添付図面を参照して図示され説明された実施の形態では、気密の熱可塑性材料の真空熱成形が適用される。それ故、材料は、このような熱成形動作に向いている材料である。しかし、図示されない代わりの形態として、例えば、不織布、グリッド、又は穿孔シートのような、非気密の熱可塑性材料を使用することが可能である。この場合、上に説明されたように、エンボスが設けられた領域は、真空熱成形とは異なる方法によって、各シート内に形成されることができる。この代わりの方法は、ＦＲ１５３２５０９の教示に従い、非限定的な方法であることができる。
以下に、本出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］一緒に組み立てられた熱可塑性材料の複数のシート（１０１）で形成されたセル状ハネカム構造体を製造するための方法であって、複数のエンボス（２ａ及び３ａ）が設けられた領域が、各シートに形成されて、各自由なシート（１０１ｂ）が、予め一緒に組み立てられた異なる複数のシートによって形成された中間ブロック（２１）の隣接しているシート（１０１ａ）と一緒に組み立てられ、この組み立ては、レーザ光源で、この自由なシートとこの隣接しているシートとの接触している少なくとも所定の平面領域（３ａ及び２ｂ）を、前記複数のエンボスの軸線に平行な連続ライン（Ｌ）に沿って溶接することによって行われる方法。
［２］可視光線から中赤外線までのレーザ光を放射するレーザ光源が使用されることを特徴とする［１］の方法。
［３］８００ないし１，２００ナノメートルに含まれる波長の１連のエミッタ（２８）が、レーザ光源として使用されることを特徴とする［１］又は［２］の方法。
［４］前記レーザ光源からの電磁放射線は、光ファイバ（２７）によって伝送されることを特徴とする［１］ないし［３］のいずれか１の方法。
［５］レーザビーム（２９）が、前記レーザ光源（２８）から発生され、このレーザビームは、レーザセグメント（Ｓ）に変換され、前記レーザセグメントの幅は、前記ビームの直径にほぼ近く、前記レーザセグメントの長さは、この直径よりもかなり長く、また、このレーザセグメント（Ｓ）は、前記連続ライン（Ｌ）に沿って動かされることを特徴とする［１］ないし［４］のいずれか１の方法。
［６］前記レーザビームは、複数の面が設けられたミラー（３１）に向かって向けられ、前記ミラーは、前記セグメントを発生させるように、回転運動をすることを特徴とする［５］の方法。
［７］前記熱可塑性材料は、熱成形可能な材料であり、また、各シート（１０１）の真空熱成形によって複数のエンボスが設けられた領域は、特に、回転シリンダのモールドによって形成されることを特徴とする［１］ないし［６］のいずれか１の方法。
［８］ストリップの真空熱成形が行われ、そして、このストリップが、異なる複数のシート（１０１）を形成するように切断されることを特徴とする［１］ないし［７］のいずれか１の方法。
［９］複数のエンボスが設けられた領域は、前記シートの第１の面と、対向している面と、に交互に、複数のラインを圧縮的にマークし、そして、このシートの折りたたみを引き起こすように、これらの折りたたみラインの両側に圧力を加えることによって形成されることを特徴とする［１］ないし［６］のいずれか１の方法。
［１０］互いに等距離にある前記シートの幅に平行な複数のラインが、圧縮的にマークされ、そして、圧力が、半六角形に従う長手方向に、前記シートの前記折りたたみを引き起こすように、反対方向に、これらの折りたたみラインの両側に加えられ、そして、このストリップは、異なる複数のシート（１０１）を形成するように切断されることを特徴とする［９］の方法。
［１１］各自由なシート（１０１ｂ）は、前記中間ブロック（２１）の前記隣接しているシート（１０１ａ）に各自由なシート（１０１ｂ）を溶接する前に、加熱されることを特徴とする［１］ないし［１０］のいずれか１の方法。
［１２］各自由なシートは、レーザ溶接工程の間、及び前記連続ラインに沿ったこの工程の後直ちに、前記隣接しているシートに押圧されることを特徴とする［１］ないし［１１］のいずれか１の方法。
［１３］一緒に組み立てられた熱可塑性材料の複数のシート（１０１）で形成されたセル状ハネカム構造体であって、複数のエンボス（２ａ及び３ａ）が設けられた領域が、各シートに形成されており、２つの隣接しているシート（１０１ａ、１０１ｂ）の接触している少なくとも所定の平面領域が、前記複数のエンボスの軸線に平行に、連続溶接ライン（Ｌ）によって組み立てられているセル状構造体。
［１４］前記セル状構造体は、８０ｋｇ／ｍ３未満の、特に、６０ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し、このセル状構造体のセルの横方向の最大寸法は、１２ｍｍ未満であることを特徴とする［１３］のセル状構造体。
［１５］［１］ないし［１２］のいずれか１の方法を適用するための装置であって、各シートに複数のエンボスを形成するための形成手段と、各自由なシートを、前記中間ブロックの前記隣接しているシートに隣接して、所定の位置に設置するための設置手段と、この自由なシートを前記隣接しているシートと溶接するための溶接手段と、前記隣接しているシートと共に各自由なシートに圧力を加えるための圧力手段と、を具備する装置。
［１６］前記溶接手段は、レーザビームを発生させることが可能なレーザ光源と、このレーザビームの直径よりもかなり大きなレーザセグメントにこのビームを変換するための変換手段と、を有することを特徴とする［１５］の装置。
［１７］前記圧力手段は、前記中間ブロックを前記自由なシートと接触するように置くことが可能な複数の第１の圧力部材と、前記中間ブロックの前記複数のセルに入れることが可能であり、かつ、前記連続ラインに沿って前記自由なシートと前記隣接しているシートとの間の圧力を増加させることが可能なさらなる圧力部材と、を有することを特徴とする［１５］又は［１６］の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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