(57)【要約】【課題】  成形型を必要とせず、簡易な設備によって膜材に凸曲面を形成することができるとともに、大型化にも容易に対応することが可能となる合成樹脂製膜材の成形方法、およびこれを用いた膜パネルの製造方法を提供する。【解決手段】  高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製膜材の成形方法であって、膜材１０の周縁部を固定し、次いで当該膜材１０の全面を加圧しつつ、少なくとも上記周縁部を加温することにより、上記膜材１０を凸曲面状に形成することを特徴とする。【選択図】  図１
2006062182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製膜材の成形方法であって、
上記膜材の周縁部を固定し、次いで当該膜材の全面を加圧しつつ、少なくとも上記周縁部を加温することにより、上記膜材を凸曲面状に形成することを特徴とする合成樹脂製膜材の成形方法。
【請求項２】
上記膜材を加圧しつつ加温した後に、上記加圧を解除し、再び加圧しつつ加温する工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製膜材の成形方法。
【請求項３】
環状をなす枠材と、周縁部が上記枠材に固定されて当該枠材内に取り付けられた高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製膜材とを有する膜パネルの製造方法であって、上記膜材を請求項１または２に記載の成形方法によって凸曲面状に形成したことを特徴とする膜パネルの製造方法。
【請求項４】
上記請求項１または２に記載の成形方法によって凸曲面状に形成した上記膜材を複数の切断して分割膜材を製作し、これら分割膜材間に平坦な膜材を接続して一体化したパネル膜材を得て、当該パネル膜材を、上記分割膜材が上記枠材の周縁部に位置するように当該枠材内に取り付けることを特徴とする請求項３に記載の膜パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製膜材を凸曲面状に形成するための成形方法、およびこれを枠材の内部に取り付けて膜パネルを得る膜パネルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型の総合競技場やサッカー場において、屋根ふき材として、合成樹脂製の膜材を仕上げ材とした膜パネルを用いたものが採用されつつある。
この膜パネルは、四角等の形状をした枠材内にＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム等の透明な合成樹脂製の膜材を取り付けたもので、隣接する膜パネルの枠材同士が連結されることにより、全体として透明な屋根が構成されている。
【０００３】
この種の膜パネルにおいては、枠材内に取り付けた膜材の形状を安定させるために、当該膜材に一定のテンションを加える必要がある。そこで、従来、図１０に示すような、枠材１内に、１枚の膜材２を平面状に設け、この膜材２に周囲から引張力を加えた状態で枠材１に固定するテンションタイプの膜パネル３や、図１１に示すように、枠材４内に、２枚の膜材５を取り付け、これら膜材５間に空気を充填して膨らませることにより膜材５にテンションを与えるクッションタイプの膜パネル６が用いられている。
【０００４】
このうち、上記クッションタイプによる膜パネル６においては、図１２に示すように、枠材４に膜材５の周縁部を固定した後に、内部に空気を充填すると、特に枠材４の角隅部７において膜材５に皺が発生しやすいという問題点がある。
このため、上記角隅部７において、膜材５に応力集中が発生し易くなって、強度上の不都合を生じるとともに、景観上も好ましくないという欠点がある。
【０００５】
そこで、このような欠点を解消するために、予め立体裁断により複数枚の平面状の膜材をつなぎ合わせて、全体として立体状の膜材５を形成する裁断成形法や、平面状の膜材に強制的に力を加えて引き伸ばし、残留歪みを与えることにより立体状の膜材５を形成する加力成形法が用いられている。
【０００６】
しかしながら、上記裁断成形法にあっては、最終的な膜パネル６の形状を解析して、個々の平面状の膜材寸法を算出する必要があるとともに、多数の膜材を溶着しなければならないために、その作業に多大の手間を要するという問題点がある。
他方、上記加力成形法としては、例えば下記特許文献１において、強化プラスチック製の大型パネルを成形するに際して、成形型の上型と下型との間のキャビティ内に予備成形体を装入し、これら上型と下型とを閉じて加圧および加熱することにより、パネルを成形加工する方法が提案されている。
【特許文献１】特開昭６２−２６７１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記上型と下型とを有する成形型を用いたパネルの成形加工方法を適用して、上記クッションタイプの膜パネル６を製造しようとすると、膜パネル６の寸法が大型化した場合に、成形型を含めた装置全体が大型化および複雑化するという問題点がある。
【０００８】
また、個々の膜パネル６の形状に合わせて、専用の成形型を準備する必要があるために、汎用性に劣り、制作費の高騰化を招くという問題点もある。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、成形型を必要とせず、簡易な設備によって膜材に凸曲面を形成することができるとともに、大型化にも容易に対応することが可能となる合成樹脂製膜材の成形方法、およびこれを用いた膜パネルの製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製膜材の成形方法であって、上記膜材の周縁部を固定し、次いで当該膜材の全面を加圧しつつ、少なくとも上記周縁部を加温することにより、上記膜材を凸曲面状に形成することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記膜材を加圧しつつ加温した後に、上記加圧を解除し、再び加圧しつつ加温する工程を複数回繰り返すことを特徴とするものである。
【００１２】
次いで、請求項３に記載の発明は、環状をなす枠材と、周縁部が上記枠材に固定されて当該枠材内に取り付けられた高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製膜材とを有する膜パネルの製造方法であって、上記膜材を請求項１または２に記載の成形方法によって凸曲面状に形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記請求項１または２に記載の成形方法によって凸曲面状に形成した上記膜材を複数の切断して分割膜材を製作し、これら分割膜材間に平坦な膜材を接続して一体化したパネル膜材を得て、当該パネル膜材を、上記分割膜材が上記枠材の周縁部に位置するように当該枠材内に取り付けることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１または２に記載の合成樹脂製膜材の成形方法においては、膜材として、高温高応力下においてクリープ伸びが大きくなる合成樹脂製のものを用い、この膜材の周縁部を固定して全面を加圧しつつ、少なくとも周縁部を加温すると、当該加温箇所においてクリープ伸び発生し、クッションタイプの膜パネル等に用いた場合の形状に馴染む凸曲面状に変形する。
【００１５】
この結果、得られた膜材を、上記膜パネル等に使用した場合に、従来問題となっていた枠材の角隅部における皺の発生や応力集中を大幅に低減化させることができる。
このように、本発明に係る合成樹脂製膜材の成形方法によれば、成形型を必要とせず、簡易な設備によって膜材に凸曲面を形成することができるとともに、大型化にも容易に対応することが可能となる。
【００１６】
この際に、特に請求項２に記載の発明によれば、先ず第１回目の加圧および加温により降伏域を超えた膜材には、上記加圧を解除すると残留歪みが生じ、立体状に形成される。そして、再び上記加圧および加温を行うと、上記残留歪みによる形状を初期形状として、加圧された範囲内において弾性的な応力−歪みの関係を示し、この関係の再現性を保持する。
【００１７】
したがって、上記膜材に対する加圧および加温工程を複数回繰り返すことにより、弾性限界を高めることができ、よって大きな変形によっても所望の材料強度を得ることができるために、これを膜パネル等に使用した場合に、その耐力を向上させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項３または４に記載の膜パネルの製造方法によれば、上記請求項１または２に記載の発明の効果において例示したように、従来問題となっていた枠材の角隅部における膜材の皺の発生や応力集中を大幅に低減化させることができる。
よって、従来のような成形型を必要とせず、簡易な設備によって膜材に所望の凸曲面を形成することができるとともに、大型化にも容易に対応することが可能となる。
【００１９】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、膜パネルにおいて特に枠材の角隅部において膜材に皺の発生や応力集中が問題となるために、請求項１または２に記載の成形方法によって凸曲面状に形成した膜材を、例えば２分割あるいは４分割し、これら分割膜材間に平坦な膜材を接続して一体化したパネル膜材を製作して、これを上記分割膜材が枠材の周縁部に位置するように取り付けることにより、例えば大型の正方形状や長方形状の膜パネルを製造する場合にも、極めて容易に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の合成樹脂製膜材の成形方法およびこれを用いた膜パネルの製造方法の実施形態について説明する。
先ず、本発明に係る合成樹脂製膜材の成形方法の一実施形態においては、膜材として透明なＥＴＦＥフィルムを用いている。このＥＴＦＥフィルムは、常温低応力下においてクリープ伸びは小さいが、９０℃付近の高温下においては伸び易くなり、１００Ｐａ程度の圧力で変形可能である。また、５０℃程度でも８００Ｐａ程度で加圧することで変形させることができる。そこで、この膜材を、約２ｍ×２ｍの正方形に切断し、得られた膜材１０の全面を、例えば５０〜９０℃に加温しつつ加圧することにより、凸曲面状に形成する。
【００２１】
図１は、膜材１０に対する加温方法および加圧方法の一例を示すものである。
同図（ａ）は１枚の膜材１０の成形方法を示すもので、有底円筒状または有底角筒状の加圧装置１１の上部開口に、１枚の膜材１０を配置してその周縁部を加圧装置１１の上部外周に固定する。また、上記膜材１０の上方に、これを覆うようにして内面に発熱部１２が設けられた加温装置１３を配置する。
そして、加圧装置１１内にブロア１４からの空気を導入して、膜材１０の全面を加圧するとともに、加温装置１３の発熱部１２からの放射熱によって、膜材１０を５０〜９０℃の温度に加温することにより、膜材１０を凸曲面状に形成する。
【００２２】
他方、同図（ｂ）は、２枚の膜材１０の成形方法を示すもので、先ず２枚に膜材１０の外周縁同士を密着させて、支持壁１５の上部に固定する。そして、一方の膜材１０に形成した開口部から、これら膜材１０間にブロア１４の吐出管１４ａの先端部を導入し、内部に空気を送り込んで両膜材１０の全面を加圧する。また、これと並行して、加温装置１３の発熱部１２からの放射熱によって、膜材１０を５０〜９０℃の温度に加温することにより、両膜材１０を凸曲面状に形成する。この際に、下方の膜材１０に対する加温が不十分な場合には、一定時間経過後に、上下の膜材１０を逆に位置させることにより、両者を均等に加温する。
【００２３】
また、図２は、膜材１０に対する加温方法および加圧方法の他の例を示すものである。
同図（ａ）は１枚の膜材１０の成形方法を示すもので、図１（ａ）に示した方法と同様に、加圧装置１１の上部開口に１枚の膜材１０を固定する。そして、ブロア１４の吐出管１４ａに加温装置１６を介装することにより、ブロア１４からの空気を加温装置１６によって５０〜９０℃に加温した後に、加圧装置１１内に導入する。これにより、膜材１０の全面を加圧するとともに、５０〜９０℃の温度に加温して、膜材１０を凸曲面状に形成する。
【００２４】
さらに、同図（ｂ）は、２枚の膜材１０の成形方法を示すもので、図１（ｂ）に示した方法と同様に、２枚に膜材１０の外周縁同士を密着させて、円筒状の支持壁１５の上部に固定する。そして、一方の膜材１０に形成した開口部から、これら膜材１０間にブロア１４の吐出管１４ａの先端部を導入し、内部に加温装置１６によって５０〜９０℃に加温した空気を送り込んで両膜材１０の全面を加圧するとともに、５０〜９０℃の温度に加温して、両膜材１０を凸曲面状に形成する。
【００２５】
図１及び図２に示した成形方法においては、膜材１０を加圧しつつ加温した後に、加圧を解除し、再び加圧しつつ加温する工程を複数回繰り返すことが望ましい。
すなわち、図３に示すように、先ず第１回目の加圧および加温により降伏域（初期弾性限界）を超えた膜材には、上記加圧を解除すると残留歪みが生じ、立体状に形成される。そして、第２回目の加圧および加温を行うと、上記残留歪みによる形状を初期形状として、加圧された範囲内において弾性的な応力−歪みの関係を示す。
【００２６】
次いで、再び上記加圧を解除し、第３回目の加圧および加温を行うと、第２回目の残留歪みによる形状を初期形状として、加圧された範囲内において弾性的な応力−歪みの関係を示す。
この結果、膜材１０に対する加圧しつつ加温する工程を複数回繰り返すことにより、弾性限界を高めることができ、よって大きな変形によっても所望の材料強度を得ることができるために、後述する膜パネルを製造した場合に、その耐力を向上させることができる。
【００２７】
次に、以上の合成樹脂製膜材の成形方法によって得られた膜材１０を用いた膜パネルの製造方法の実施形態について説明する。
図４〜図６は、上記膜パネルの製造方法の第１実施形態によって得られた膜パネル２０および複数の膜パネル２０を用いた構造物３０を示すものである。本実施形態においては、先ず、図１〜図３に示した方法によって凸曲面状に形成された約２ｍ×２ｍの正方形状の２枚の膜材１０を、それぞれの凸面が膜パネル２０の表面側または裏面側に突出するように配置して、正方形状の環状の枠材２１によって互いの周縁部を固定するとともに、これら膜材１０間に空気を充填することにより、膜パネル２０を製造する。
【００２８】
そして、複数の膜パネル２０を連結して天井部および一対の側壁部に配置することにより上記構造物３０が構成されている。
ここで、枠材２１および当該枠材２１の構造物３０への取り付け構造を具体的に示すと、図５に示すように、構造物３０の天井部分に格子状に組まれた構造部材３１にジョイント部材３２が立設され、このジョイント部材３２の上端部に、ウエブプレート３３ａとフランジプレート３３ｂとからなる外周フレームが固定されている。
【００２９】
そして、この外周フレームのウエブプレート３３ａ上に、枠材２１を構成する一方の定着プレート２１ａが固着され、この定着プレート２１ａの上面に、２枚の膜材１０の周縁部を間に挟んで、他方の定着プレート２１ｂが積層されている。そして、この定着プレート２１ｂ側に設けられたボルト３４が、ウエブプレート３３ａに締め付けられることにより、膜パネル２０が構造部材３１に取り付けられている。
【００３０】
また、図７および図８は、上記膜パネルの製造方法の第２実施形態によって得られた膜パネル２２を示すものである。
この膜パネル２２は、長方形状のものであることから、先ず図８（ａ）に示すように、図１〜図３において示した合成樹脂製膜材の成形方法によって凸曲面状に形成された正方形の膜材１０を中央で切断することにより、２つの分割膜材１０ａを製作する。次いで、図８（ｂ）に示すように、これら分割膜材１０ａの切断線間に、平坦な帯状の膜材２３を上記切断線と合致するように円弧状に位置決めして、両者を熱板を圧接させる溶着法によって一体化することにより、長方形状のパネル膜材２４を製作する。
【００３１】
そして、このようにして得られた２枚のパネル膜材２４を、互いの凸面がそれぞれ膜パネル２２の表面側または裏面側に突出するように配置して、長方形状の環状の枠材２５によって互いの周縁部を固定するとともに、これらパネル膜材２４間に空気を充填する。これにより、上記膜パネル２２が完成する。
【００３２】
図９は、上記膜パネルの製造方法の第３実施形態を示すものである。
この実施形態は、図１〜図３において示した合成樹脂製膜材の成形方法によって凸曲面状に形成された約２ｍ×２ｍの膜材１０よりも大きな正方形状の膜パネルを製造する際の方法であり、先ず図９（ａ）に示すように、上記膜材１０を中央で４分割することにより、４つの分割膜材１０ｂを製作する。
【００３３】
次いで、図９（ｂ）または（ｃ）に示すように、４分割した分割膜材１０ｂをそれぞれ所望の大きさの正方向の周縁部に位置するように配置する。この際に、分割膜材１０ｂにおける元角部を、新たな膜パネルの角部に位置させて配置する。そして、これら分割膜材１０ｂの切断線間に、図９（ｂ）に示すような３枚の平坦な膜材２５、２６、あるいは図９（ｃ）に示すような角隅部を切断した平坦な膜材２７を、それぞれ熱板を用いた溶着により接続して一体化することにより、大きな正方形状のパネル膜材２８を製作する。
【００３４】
次いで、得られた２枚のパネル膜材２８を、互いの凸面がそれぞれ膜パネルの表面側または裏面側に突出するように配置して、図示されない正方形状の環状の枠材によって互いの周縁部を固定するとともに、これらパネル膜材２８間に空気を充填することにより、上記膜材１０よりも大きな正方形状の膜パネルが完成する。
【００３５】
このように、上記合成樹脂製膜材の成形方法およびこれを用いた膜パネルの製造方法によれば、膜材１０として、常温低応力下においてクリープ伸びは小さいが、５０〜９０℃の高温下において軟化してクリープ伸びが大きくなる透明なＥＴＦＥフィルムを用い、この膜材の周縁部を固定して全面を加圧しつつ５０〜９０℃に加温して、クッションタイプの膜パネル２０、２２等に用いた場合の形状に馴染む凸曲面状に変形しているので、成形型を必要とせず、簡易な設備によって膜材に凸曲面を形成することができる。さらに、量産するために、複数の膜材１０を重ねて一度に成形することも可能である。
【００３６】
また、このようにして得られた膜材を、そのまま、あるいは分割膜材１０ａ、１０ｂに切断して他の平坦な膜材２３、２５、２６、２７と溶着・一体化させたパネル膜材２４、２８を製作して、膜パネル２０、２２等を製造しているので、枠材２１、２５等の角隅部に配置された膜材１０、１０ａ、１０ｂによって、従来問題となっていた角隅部における膜材の皺の発生や応力集中を大幅に低減化させることができる。しかも、膜パネル２０、２２等の大型化や異形状化にも、容易に対応することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、合成樹脂製の膜材１０として、ＥＴＦＥフィルムを用いた場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、常温低応力下においてクリープ伸びは小さく、かつ高温下においてクリープ伸びが大きくなるものであれば、他の合成樹脂製膜材に対しても、同様に適用することが可能である。
【００３８】
また、上記合成樹脂製の膜材を凸曲面状に形成するに際して、図１および図２においては、当該膜材１０の全面を加温した場合について述べたが、これに限らず、少なくとも周縁部を加温することにより、同等の作用効果を得ることができる。
さらに、本発明に係る合成樹脂製膜材の成形方法によって得られた膜材１０は、膜パネル２０、２２等の他、様々な仕上げ材等の構成部材に転用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の合成樹脂製膜材の成形方法の一実施形態における膜材の加温および加圧の一例を示す概略構成図である。
【図２】上記一実施形態における膜材の加温および加圧の他の例を示す概略構成図である。
【図３】膜材の加圧および加温工程を複数回繰り返した場合の応力―歪みの関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る膜パネルの製造方法の第１実施形態によって得られた膜パネルおよびこれを用いた構造物を示す斜視図である。
【図５】図４の膜パネルの支持構造を示す縦断面図であって、図６のＡ部拡大図である。
【図６】図４の縦断面図である。
【図７】本発明に係る膜パネルの製造方法の第２実施形態を示す平面図である。
【図８】図７の膜パネルに用いられるパネル膜材の形成手順を示す図である。
【図９】本発明に係る膜パネルの製造方法の第３実施形態におけるパネル膜材の形成手順を示す図である。
【図１０】従来のテンションタイプの膜パネルを示す斜視図である。
【図１１】従来のクッションタイプの膜パネルを示す縦断面図である。
【図１２】図１１のクッションタイプの膜パネルを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  合成樹脂製膜材
１１  加圧装置
１２  発熱部
１３、１６  加温装置
１４  ブロア
１５  支持壁
２０、２２  膜パネル
２１、２５  枠材
２３、２５、２６、２７  膜材
２４、２８  パネル膜材
【図１】
2006062182.tif 000003
【図２】
2006062182.tif 000004
【図３】
2006062182.tif 000005
【図４】
2006062182.tif 000006
【図５】
2006062182.tif 000007
【図６】
2006062182.tif 000008
【図７】
2006062182.tif 000009
【図８】
2006062182.tif 000010
【図９】
2006062182.tif 000011
【図１０】
2006062182.tif 000012
【図１１】
2006062182.tif 000013
【図１２】
2006062182.tif 000014