(57)【要約】【課題】樹脂製の中空コア層１ｂと表裏のスキンシート１ａを備える積層体１の端縁部の鋭いエッジやむき出しのコア層を処理するための方法であって、積層体の厚さが厚い場合でも、短時間で滑らかに成形する方法を得ることを目的とする。【解決手段】摂氏５００℃以上に加熱された赤外線源２から放射される赤外線２０を、積層体１の端縁の方向から照射することにより、端縁の表面のみならず、表面を透過して深部まで同時に加熱して短時間で深部まで軟化させ、成形することができるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の中空コア層と表裏のスキンシートを備える積層体の端縁の方向より、摂氏５００℃以上に加熱された赤外線源から放射される赤外線を照射することを主たる加熱手段として、スキンシートの端縁部とコア層の露出した表面のみならず、表面を透過した赤外線により深部までを同時に直接加熱して軟化させ、外力を加えて成形することを特徴とする積層体の端縁部成形方法。
【請求項２】
概ね楕円の１部をなす曲線を、その曲線を含む面と垂直な方向に真っ直ぐ掃引した形状の反射面を備えた主反射鏡と、該反射面の一方の焦線の位置に設置された直線状の赤外線源を備え、赤外線源から放射される赤外線を、該反射面の他の一方の焦線の位置、あるいはその位置から若干ずらせた位置に置かれた積層体の端縁に照射する装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の積層体の端縁部成形方法。
【請求項３】
積層体の端縁が曲がっている場合の方法であって、主反射鏡の赤外線源が設置された方ではない方の焦線の位置以遠に、焦線を通過後に拡散する赤外線を内側に反射するための、積層体の端縁形状に沿った端縁形状を備えたスカート部反射鏡を備えた装置を用いることを特徴とする請求項２に記載の積層体の端縁部成形方法。
【請求項４】
被加熱体に対向する開口部を除き、赤外線源のほぼ全周囲を反射鏡で取り囲み、赤外線が被加熱体の方向以外には漏れないようにした装置を用いることを特徴とする請求項２に記載の積層体の端縁部成形方法。
【請求項５】
積層体の端縁を加熱軟化させた後に、リブ状の凸部を備えた凸型でコア層の端縁部を破壊して溝形状を作り、その後に端縁方向から溝状の凹部を備えた凹型を押しつけることにより、表裏のスキンシートを内側に曲げて相互に溶着させ、端縁部をシールするとともに、エッジのない滑らかな端縁形状を形作ることを特徴とする請求項１に記載の積層体の端縁部成形方法。
【請求項６】
積層体の端縁を加熱軟化させた後に、リブ状の凸部を備えた凸型でコア層の端縁部を破壊して溝形状を作り、その溝に積層体を補強するための補強梁や、外縁の保護や外縁の当たりを柔らかくするための外縁材を埋め込むことを特徴とする請求項１に記載の積層体の端縁部成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のハニカム等の中空なコア層と表裏のスキンシートを備える積層体の、端縁部の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空な樹脂製のコア層と表裏のスキンシートを備える積層体は、サンドイッチパネルなどと呼ばれ、軽量な割に剛性が高いために広く利用されている。しかし、この様な積層体を裁断した場合の端縁部は、スキンシートの鋭いエッジが残るために危険であること、また、中空であるコア層がむきだしになるため、外部から異物や水滴等が積層体内部に侵入する可能性が有ることなどから、従来より端縁部を熱成形などでシールし、エッジを滑らかにすると同時に、積層体の内部に異物が侵入することを防止するための技術が知られている。
【０００３】
例えば、特開平０６−３０５０６２号広報に記載された発明では、積層体を加熱部材の上に載置し、つぎに上方から押切刃を下降させ、その押切刃で上面のスキンシートを押し曲げながら下側の加熱部材に接近させて停止し、熱で軟化させたのちに積層体全体を切断することにより、端縁部のコア層を押しつぶすとともに、表裏のスキンシートを相互に溶着させ、積層体の切断と同時に端縁部のシールまで行なっている。
【０００４】
特開２０００−１５８５３０号広報に記載された発明では、端縁の方向からコア層に加熱部材を押し当てることにより、コア層および表裏のスキンシートの端縁部を軟化させたのちに、別の部材で積層板の端縁部を表裏から押さえつけて溶着させることによって上記特許文献と同様な、端縁部を滑らかにシールする構造を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−３０５０６２号広報
【特許文献２】特開２０００−１５８５３０号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２の発明では、ともに、積層体の端縁部に加熱部材を接触させて積層体を内部まで加熱、軟化させた後に、別の部材により端縁部のコアを押しつぶすとともに、表裏のスキンシートを相互に溶着させている。加熱部材から積層体の深部への熱の伝達は、主に加熱部材からの放射、積層体の固体部分を通る伝導、積層体の中空部分内の空気の対流の３つによって担われるが、加熱部材の温度の上限は、接触させても樹脂を化学的に分解させない温度、一般的には摂氏２００℃から３００℃以下に制限されるため、加熱部材の絶対温度の４乗に比例する放射パワーの寄与はそれほど大きくはなく、伝導と対流が大きな割合を担っている。
【０００７】
一般に、軽量化のために、コア層を構成する樹脂は薄く、熱を伝導するための有効断面積が小さいために伝導による積層体の深部への熱流束は小さく、また、コア内の空気層は、一般に細い溝や小さなセルに分割されているので、対流による熱流束も小さい。このため、外部からの加熱によって積層体の深部まで伝導や対流で熱を伝達するには時間がかかる。したがって、これらの方法では、内部が軟化するまでに時間がかかり、加工時間が長くなるという課題があった。さらに、上記特許文献１、２が対象としている、樹脂製ダンボールの様に薄い積層体であれば許容範囲内の時間で成形は可能であるが、厚さが１０〜２０ｍｍを越える厚い積層体では、コア層の中心部まではなかなか熱が届かず軟化しないため、成形そのものが難しいという課題があった。
【０００８】
本発明は、厚い積層体であっても短い時間で端縁部を滑らかに成形する方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による端縁部成形方法は、摂氏５００℃以上に加熱された赤外線源から放射される赤外線を、積層体の端縁の方向からコア層に照射することにより、コア層の表面のみならず、コア層の表面を透過して、深部まで同時に加熱することを最も大きな特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による端縁部成形方法によれば、短い時間でコア層の深部が軟化するまで加熱することが可能であるので、厚い積層体であっても短い時間で端縁部を滑らかにシールすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す側面断面図である。（実施例１）
【図２】図２は積層体の端縁部成形方法の第２段階を示す側面断面図である。（実施例１）
【図３】図３は積層体の端縁部成形方法の第３段階を示す側面断面図である。（実施例１）
【図４】図４は積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す斜視図である。      （実施例２）
【図５】図５は積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す側面断面図である。（実施例２）
【図６】図６は積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す斜視図である。      （実施例３）
【図７】図７は積層体の端縁部成形方法で成形した製品を示す側面断面図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
厚い積層体であっても短い時間で端縁部を滑らかにシールすることが出来る積層体の端縁部成形方法を実現した。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１による積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す側面断面図である。図において、２は石英ガラス製の直円管の内部にタングステン製フィラメントまたはニクロム線やカンタル線などの発熱体を備えた赤外線源であり、紙面と垂直方向に真っ直ぐに伸びている。
【００１４】
発熱体から放射される赤外線の放射パワーは絶対温度の４乗に比例するため、樹脂に接触させても樹脂を劣化させない程度の温度では放射パワーは小さいが、発熱体を摂氏５００℃以上、好ましくは摂氏７００℃以上にしておけば十分大きな放射パワーを持った赤外線を得ることが出来る。
【００１５】
３は楕円の１部をなす曲線を、その曲線を含む面と垂直な方向（紙面と垂直な方向）に真っ直ぐ掃引した形状の反射面を備えたステンレス板製の主反射鏡である。楕円は２つの焦点を持つので、この反射面の焦線（焦点を紙面と垂直な方向に掃引した線）も２本となる。その一方の焦線の位置に赤外線源２が設置されている。２０は、赤外線源２から放射され、主反射鏡３によって反射された赤外線であり、該主反射鏡の他の１方の焦線２１に集光される。図１では紙面と平行な方向しか示していないが、赤外線源２から放射される赤外線の方向ベクトルが紙面と垂直方向の成分を持っている場合であっても、赤外線２０は同様に焦線２１上に集光される。
【００１６】
１は積層体であり、薄い樹脂シートでハニカム構造を構成したコア層１ｂの表裏に、樹脂製スキンシート１ａを溶着した、サンドイッチ状のパネル構造になっている。積層体１は紙面と垂直方向に伸びており、処理されるべき端縁の中心線が焦線２１の位置に重なるように置かれている。
【００１７】
端縁部成形方法の第１段階では、赤外線源２から放射された赤外線２０が、主反射鏡３によって焦線２１の位置に集光され、積層体１の端縁部が加熱される。樹脂シートの種類によって多少の違いは有るが、一般に、コア層１ｂを構成する樹脂シートは薄いので、照射された赤外線の多くの部分はハニカム構造の最も表面の樹脂シートを透過する。このため、表面の樹脂シートを過度に加熱することなく、表面から何層も下の層にも赤外線が届く。このため、コア層１ｂの表面から深部までを一度に加熱し、軟化させることが可能となる。
【００１８】
実際には、赤外線源２は、例えば直径１０ｍｍ程度の有限の太さを持っているため、主反射鏡３によって焦線２１の位置に結像される赤外線源２の像も有限の幅を持ったものになる。また、図示の通り、赤外線２０は焦線２１で一旦最小幅まで集光された後、再び広がって行くので、この像の幅、すなわち赤外線による加熱範囲の幅は、加熱対象を焦線２１の位置から上下に少しずらしてデフォーカスさせることによって増減させることが出来る。したがって、積層体の端縁部を加熱する場合、加熱対象部分の位置を上下に調整することによって、中央部を集中的に加熱したり、周囲まで広く加熱したりの調整を行うことが出来、コア層１ｂと同時に、表裏のスキンシート１ａも適当な程度まで加熱軟化させることが出来る。
【００１９】
コア層１ｂの中心部は、たとえ液状になるまで溶融しても大きな問題はないが、表裏のスキンシート１ａの、後述の第３段階で曲げられる部分は、成形加工の都合上、有る程度軟化し、有る程度の剛性を保った状態であることが望ましい。この状態を得るために、赤外線源２の照射強度、照射時間とともに、上記加熱対象部分の上下位置の調整を行うことが有効である。
【００２０】
図２は積層体の端縁部成形方法の第２段階を示す側面断面図である。図において、１０はリブ状の凸部を備えた凸型である。第１段階で熱軟化させたコア層１ｂの端縁部に、この凸型１０を押しつけることにより、端縁部のハニカム構造を破壊し、溝形状１ｃを作る。この溝形状１ｃは、次の第３段階で、スキンシートを曲げやすくするためのものである。型押し後、スキンシートの先端は、コア層に引っ張られてやや内側に傾くが、この傾きは、次の第３段階で凹型に沿いやすくなるために都合が良い。
【００２１】
図３は積層体の端縁部成形方法の第３段階を示す側面断面図である。図において、１１は溝状の凹部を備えた凹型である。第２段階で溝形状１ｃを作った積層体の端縁部に、端縁方向からこの凹型１１を押しつけることにより、表裏のスキンシートを内側に曲げて相互に溶着させ、端縁部をシールするとともに、エッジのない滑らかな成形済み端縁形状１ｄを得る。
【００２２】
第３段階開始前に積層体の端縁部が冷えすぎた場合は、第３段階の前に再度第１段階と同様の加熱を行っても良い。
【００２３】
上記実施例では、赤外線のみで積層体を加熱したが、積層体１や凸型１０、凹型１１をあらかじめ適当な温度まで加熱しておいても良い。また、断熱材で周囲を囲み、雰囲気温度をある程度高温にしておいたり、熱風を吹き付けるなど、対流による加熱を併用しても良い。
【実施例２】
【００２４】
図４は本発明の実施例２による積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す斜視図、図５は同側面断面図である。図において、４は１対の下面反射鏡、５は１対の側面反射鏡、６は１対のスカート部反射鏡であり、主反射鏡とこれらの反射鏡で、被加熱体に対向する開口部を除き、赤外線源の全周囲を取り囲み、赤外線が被加熱体の方向以外には漏れないようになっている。処理すべき積層体の端縁部は、図４に示す積層体１の上端であり、図に示す如く曲がっているものとする。
【００２５】
スカート部反射鏡６は、相互に積層体の端縁部の幅に近い幅のギャップを隔てて設置された、上端が焦線２１の高さ、下端が積層体の端縁部の形状に沿った曲線を持った１対の反射鏡である。図５に示す通り、赤外線２０は、焦線２１を過ぎた後に広がるが、スカート部反射鏡はこれを内側に戻すように反射する。積層体の端縁部が焦線２１よりもずっと下方に有る場合であっても、スカート部反射鏡の下端をそこまで伸ばしておけば、赤外線は、１対のスカート部反射鏡で挟まれた空間から外に逃げることなく反射を繰り返し、積層体の端縁部に導かれるので、焦線２１に近い場所の端縁部と同等の赤外線照射強度を得ることが出来る。
【００２６】
側面反射鏡５は、赤外線源２から放射される赤外線のうち、加熱対象物の長さを超えて赤外線源の軸方向に拡散して無駄になる分を内側に戻す働きが有る。加熱対象物に軸方向の温度むらが生じてしまう場合は、この側面反射鏡５の傾きや凹凸形状を工夫することにより、温度むらを解消するように赤外線を反射させるようにしてもよい。
【００２７】
下面反射鏡４は、図５に示す赤外線２０の軌跡のみを見ると積極的な役割を果たしていないように見えるが、迷光や加熱された反射鏡自身から放射される赤外線を反射鏡で囲まれた領域内に閉じこめる役割を果たしている。下面反射鏡４を含む全ての反射鏡によって、被加熱体に対向する開口部を除いて赤外線源２の全周囲を取り囲んでいるので、赤外線源から放射されて直接被加熱体に導かれなかった赤外線も、反射鏡自体にいくらか吸収される分を除き、何回かの反射を繰り返した後には、結局全て被加熱体の方向に導かれるために、高い加熱効率を得ることが出来る。
【実施例３】
【００２８】
本発明の実施例２による反射鏡の構成は、また、いろいろな経路を通った赤外線が加熱対象物に到達するので、加熱対象物の全領域に渡って赤外線の照射強度を均一化する効果がある。図６は本発明の実施例３による積層体の端縁部成形方法の第１段階を示す斜視図である。１は長い端縁を持つ積層体、２ａ、２ｂは、それぞれ両端に赤外線を放射しない端子部分を持つ、積層体の長さに比べて短い赤外線源である。
【００２９】
成形すべき積層体の端縁部の長さが赤外線源２の赤外線放射部の長さより短い場合には、第１段階において、反射鏡を用いることなく直接赤外線源２を積層体の端縁部に近づけても良いが、端縁部の長さが長く、１本の赤外線源の長さを超える場合には、短い赤外線源から放射される赤外線を積層体の端縁部の長さにまで広げたり、複数本の、通常両端に赤外線を放射しない部分を持つ赤外線源から放射される赤外線を、積層体の端縁部全体に均一に広げてやる必要がある。図６に示す形の反射鏡を用いると、いろいろな経路を通った赤外線が加熱対象物に到達するので、加熱対象物の全領域に渡って赤外線の照射強度を均一化することが出来、積層体の端縁全体を均一に加熱することが出来る。
【実施例４】
【００３０】
図７は本発明の実施例４による積層体の端縁部成形方法で成形した製品を示す側面断面図である。この製品は、実施例１の積層体の端縁部成形方法の第２段階の終了後に形成された溝形状１ｃに、積層体を補強するための補強梁１５、および、積層体の端縁の当たりを柔らかくするための外縁材１６を嵌め込み、表裏のスキンシートの端部を丸め込んで押さえ部１ｅを形成することによってそれらを固定したものである。
【００３１】
本発明による成形方法の第１段階によれば、コア層１ｂを深部まで同時に加熱軟化させることが出来るので、積層体の端縁部に、大きな断面積を持った補強梁や外縁材を埋め込むことが出来、端縁部の強度が高く、当たりが柔らかであったり、頑丈であったりする積層体を得ることが出来る。
【００３２】
特に、図１に示す如く、主反射鏡３の開口部の幅を赤外線源２の直径に対して数倍以上とし、反射面の焦線の離心率を大きく取ると、赤外線の照射パワーをコア層１ｂの中央部分に深く届くように集めやすいため、大きな断面積を持った補強梁や外縁材を深く埋め込むことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
サンドイッチ構造の樹脂積層体には、重量物を輸送するためのパレットやクレートなどに用いられる、厚くて非常に頑丈なものも登場している。そのような大型の積層体の端縁部を短時間で滑らかで安全な形にシールする成形技術は応用範囲が極めて広い。
【符号の説明】
【００３４】
１      積層体
１ａ    スキンシート
１ｂ    コア層
１ｃ    溝形状
１ｄ    成形済み端縁
１ｅ    押さえ部
２      赤外線源
３      主反射鏡
４      下面反射鏡
５      側面反射鏡
６      スカート部反射鏡
１０    凸型
１１    凹型
１５    補強梁
１６    外縁材
２０    赤外線
２１    焦線
【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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