(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1)セル状ハニカムコア、及び
(2)セルの壁に垂直なコアの両側における2枚のスキン、
を含むレーザー放射に透過性なプラスチックに基づく構造体を製造するための方法であって、
前記スキンの少なくとも1枚及び前記コアがレーザー放射を用いる溶接によって集成され、且つレーザー放射を少なくとも部分的に吸収する層が前記スキンの少なくとも一部又は前記コアの少なくとも一部の上に提供され、前記溶接が溶接領域におけるレーザー放射によるこの層の溶融によって起こる、方法。
【請求項２】
前記プラスチックがポリプロピレン又はポリビニルハライドである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コアが押出方法で得られ、且つレーザー放射による前記スキンの溶接が該押出方法において起こる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記レーザー放射吸収性層が前記2枚のスキンの各々の1つの面のみに位置する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記スキンが一軸又は二軸延伸されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ハニカムコアを含むプラスチック系構造を集成する方法に関する。
【０００２】
多くの産業（自動車産業、土木工学、造船工学など）において、その目的は用いられる構造の機械的特性/質量比を最適化することである。多くの方法がこの目的を達成するために開発され、最も一般的な方法の一つは、“スキン”と呼ばれる2枚のシート間に挟まれたハニカムセル状構造を用いることからなる。この技術を軽量材料（金属よりもポリマー）の選択と組み合わせることにより、特に軽量な構造が得られ得る。
経済的に実行可能とするために、これらの構造は最小の可能な工程を含む単純且つ迅速な方法で製造される必要があり、この観点から、それはさらに構成材料としてポリマー（特に熱可塑性ポリマー）を選択するのが賢明でもある。これは、それらの熱可塑性によって、これらの材料が1つの工程又はせいぜい2つの工程でハニカム構造を形成し得るためである。
【０００３】
このようにして、連続押出によるセル状構造の製造方法が仏国特許出願公開第2760999号明細書に提案されており、WO 00/32382号明細書は予備成形したシートの熱成形及び折り畳みによってそのような構造を得る方法を記載している。そのような構造を集成するために、一般的に接着剤（WO 00/32382号明細書：ハニカムセルの結合及びスキンの固定の両方）又は従来の溶接方法（仏国特許公開第2760999号明細書）のいずれかを用いるのが一般的な慣習である。しかし、これらの方法は、ゆっくりとしていて及び少なくとも2種の工程：第一に接着剤による被覆又は溶接される要素を予熱する工程、及びそれに続く集成工程を必要とするという欠点を有する。さらに、両方の場合において集成工程が比較的高圧下で行われるため、ハニカムのセルがしばしば崩壊及び/又は変形する。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ハニカムコアを有するプラスチック系構造を集成する方法であって、迅速且つハニカムセルの変形及び崩壊を引き起こさない方法を提供することである。
このために、本発明は、電磁放射を用いる溶接によってハニカムセル状コアを含む構造の要素を集成する方法であって、当該構造が電磁放射を透過するプラスチックに基づき、且つ集成される当該要素の少なくとも1種が、その表面の少なくとも一部の近くに、電磁放射を少なくとも部分的に吸収する層を含み、当該溶接が溶接領域における電磁放射によるこの層の溶融によって起こる方法に関する。
本発明の方法は、ハニカムセルを崩壊させることなくスキンの正確且つ迅速な溶接を保証し、それは放射吸収性層のみが溶融するからである。さらに、従来の溶接方法（一般的に構造の大部分を高温まで加熱することを伴う）と比較して、一軸又は二軸延伸スキンの使用を可能にする。
【０００５】
“ハニカム”という用語は、セルを含む一般的に平らな物体（シート）であって、開放性又は閉じられていて、任意ではあるが一般的には円形又は六辺形の断面と一つのセルからもう一つのセルまで本質的に平行な壁を有するものを意味すると理解される。
“スキン”という用語は、ハニカムの表面の両側に位置することにより、それを閉じ、従ってサンドイッチパネルを製造するシートを意味すると理解される。一軸又は二軸延伸スキンがハニカムに溶接されるとき、放射吸収性層が、ハニカムの隣接する垂直な壁の末端を部分的に囲み、従って従来の集成技術、例えば接着結合又は熱溶接によって得られるものよりも優れた固着を保証し、且つ延伸によって与えられる優れた機械的特性を障害することなくそれを行うことが観察される。“一軸又は二軸延伸スキン”という用語は：
・アモルファスポリマー（例えばPVC、PET及びPC）の場合、ガラス転移温度+2℃及びガラス転移温度+30℃間の温度で延伸されたスキン；
・半結晶性ポリマー（例えばPA及びPOs）の場合、結晶化温度-2℃及び結晶化温度-50℃間の温度で延伸されたスキン、
を意味すると理解される。
【０００６】
本発明では、集成される構造がプラスチック系である。これによって意味されるのは、集成される全ての要素が、主にプラスチック系である（すなわち、それらがプラスチック製の大部分の質量フラクションを有するが、これは任意のタイプの挿入物、補強材などの存在を排除しない）。
好ましくは、それらは同様のプラスチック又は類似のプラスチック（同様のタイプ又はそれと適合性のあるもの）に基づき、それらを共に溶接するのを助長する。
“プラスチック”という用語は、熱可塑性エラストマーを含む任意の熱可塑性ポリマー、及びさらにそれらの混合物も意味すると理解される。“ポリマー”という用語は、ホモポリマー及びコポリマー（特に二元又は三元コポリマー）の両方を意味する。そのようなコポリマーの例は、非限定的に：ランダムコポリマー、直鎖状又は他のブロックコポリマー、及びグラフトコポリマーである。
【０００７】
溶融点が分解温度以下である任意のタイプの熱可塑性ポリマー又はコポリマーが、好適である。少なくとも摂氏10℃以上に広がる溶融範囲を有する合成熱可塑物が、特に好適である。そのような材料の例は、それらの分子量において多分散性を示すものを含む。
特に、ポリオレフィン、ポリビニルハライド（PVC）、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド及びそれらのコポリマーが用いられ得る。ポリオレフィン（特にポリプロピレン（PP））及びPVCが、良好な結果を与えた。ポリマー又はコポリマーの混合物を用いてもよく、ポリマー材料と種々の添加物（安定剤、可塑剤、無機、有機及び/又は天然又はポリマー充填剤など）との混合物でもよい。プラスチックは、種々の処理、例えば膨張、延伸などを受けてもよい。本発明の方法では、プラスチックが電磁放射に透過性であることが重要であり、それによって放射が集成される要素のコアを通って放射吸収性層に運ばれ、放射吸収性層以外における過度なプラスチック溶融を妨げるのを可能にする。本発明では、電磁放射を少なくとも部分的に吸収する層が、少なくとも1種の集成される要素の表面の少なくとも一部の近くに位置し、溶接領域を囲む。
【０００８】
“表面の少なくとも一部の近く”という表現は、その層が、少なくともその一部の表面に直接か、又はその表面の下に直接のいずれかに位置し、すなわち、続いて集成される要素のコアと同じ性質のものか、又は異なる性質のもの（例えば保護層）でもよい物質の層の真下に位置する。該層が表面上に直接位置する第一の選択が好ましく、この場合は測定を行い、溶融がこの層において導かれるのを保証する。第二の場合、測定を一般的に行い、吸収性層の頂部にある表面層が厚すぎないことを保証し、これはまた、溶融されることにより溶接を形成することができなければならない。
吸収性層は、任意の好適な方法：同時押出、結合、被覆などによって溶接される要素に組み込まれてもよい。同時押出は経済的な方法であり、一般的に良好な結果を与える。この層が、連続的又は不連続的（例えば、溶接される領域のみに存在するバンドからなる）でもよいことに注目すべきである。一般に、製造を単純化するために、この層が連続的であるのが好ましい。
一般的に、この層は、集成される要素と同様のプラスチック、又は類似のプラスチック（同様のタイプからなる及び/又は相溶性のあるモノマーを有する）に基づくが、電磁放射を吸収する添加物を含む。
【０００９】
“透過性”（上記のようにプラスチックに適用する）という用語は、プラスチック当たりせいぜい100J/gの量のエネルギーを吸収するプラスチックを意味すると理解され、“吸収性”という用語は、材料当たり少なくとも300J/gの量のエネルギーが吸収されることを意味すると理解される。吸収のこの水準は、カーボンブラックなどのある種の顔料を用いることによって達成されてもよく、これは一般的に良好な結果を与える。
本発明の方法を実行する好ましい方法は、用いられる電磁放射が、少なくとも700nmの波長を有する。同様に、波長がせいぜい1,200nmである電磁放射を用いるのが好ましい。
電磁放射が赤外放射であるのが特に好ましい。全放射振動数範囲上で連続するスペクトルを有するIR供給源が好適となり得、特にプラスチックによって吸収されない波長範囲で主に放射する供給源が好適となり得る。そのようなIR供給源は、例えば非常に短い波長を有するもの、例えば約1,000nmで放射するものである。
【００１０】
最も良い結果が、レーザータイプの干渉性赤外放射で得られた。そのような放射の供給源の例は、ダイオードレーザー及びNd:YAG（ネオジミウム-ドープイットリウムアルミニウムガーネット）レーザーである。それは好ましくは、比較的低費用で市場で入手可能な高出力レーザーのタイプのダイオードレーザーである。
本発明では、その構造が集成されるいくつかの要素を含み、それらはハニカムコア（例えばそのセル）、コアの両側に位置されるスキン（その壁に垂直）、並びに1種以上の付属物、取っ手、補強材などの他の要素といった部材であり得る。
ハニカムコアが溶接されないセルとなる方法（例えば、WO 00/32382号明細書（その内容は参考として本出願に含まれる）に記載されている方法のいくつかの変形）によって得られる場合、本発明の方法をこれらのセルを溶接するのに用いてもよい。従って、本発明の方法の変形では、電磁放射によって溶接される要素が、プラスチックシートの熱成形及び折り畳みによって得られ、その両面における放射-吸収性層を含むコアのセルから部分的になる。
【００１１】
上記のように、ハニカムの両面をスキンと共に提供して、構造の機械的強度（特に曲げ及び圧縮において）を増加させるのが有利である。従って、スキンは上記の方法によって固定されてもよい。結果的に、本発明の方法の別の有利な変形では、電磁放射によって溶接される要素が、コアの両側に溶接されてセルの壁に垂直な2枚のスキンを含む。好ましくはこれらのスキンは延伸されており、最も好ましくはそれらは二軸延伸されている。
コアを製造する方法が、不確定な長さのハニカムとなる連続的方法であるとき、本発明の集成方法はコアの製造において有利に実行される。
従って、例えばコアが、押出機とそれに続く冷却装置を用いる連続押出方法（例えば仏国特許出願公開第2,760,999号明細書に記載されているものであり、その内容も参考として本出願に組み込まれる）によって得られるときは、本発明の方法をコアが冷却装置を出た直後にコアの両側にスキンを溶接するのに用いてもよい。この場合、前記スキンは放射-吸収性層がそれらの面（それらの表面付近）の1つのみに提供され、そのコア及びスキン自体は好ましくはこの放射に透過性である。
【００１２】
同様に、コアが、シートの熱成形及び折り畳み、及び場合によってそのように形成されたセル（例えばWO 00/32382号明細書に記載のように）の集成（溶接、結合又は任意の他の適切な技術による）を伴う方法によって得られ、本発明の方法を用いて、それがセルを集成するための装置を出た直後にコアの両側にシートを溶接してもよい。
この集成操作も電磁放射を用いる溶接によって行うとき、従ってコアが放射-吸収性層を有するときは、スキンはそのような層と共に提供される必要さえない。結果的に、本発明の変形では、コアを製造するための連続的方法が、両側に放射-吸収性層を含むシートの熱成形及び折り畳みを伴うことにより、電磁放射を用いる溶接によってその後集成される溶接されていないセルを形成し、この溶接操作に従って、放射-吸収性層を全く含まない2枚のスキンがこのコアの両側に固定される方法である。レーザーは、コアの厚みによって選択される角度に位置する。コア/スキン部品を電磁放射に付す。全ての溶接は結果的に単一な連続的操作で行い、同時に1種以上のレーザーを任意に用いてもよく、溶接される幅に依存する。
【００１３】
それとは別に、セルは接着結合によって集成されるか、又は溶接されないままのいずれでもよい。従って、本発明のこの変形では、連続的コア製造方法が、シートの熱成形及び折り畳みを伴うことにより、溶接されないままか、又は結合される領域においてシートの表面を被覆することによって適用される溶媒の無い接着剤を用いる結合によって集成されるかのいずれかであるセルを形成する方法であり、この結合操作において、それらの面の1つのみに放射-吸収性層を有する2枚のシートが、コアの両側に固定される。溶接される壁にすぐに接触する高い接着強度を有する揺変性接着剤を選択することにより、コアの全体的な保全性を保証するのが好ましい。
【００１４】
本発明は、以下の例によって非限定的に説明される。
例1
以下の要素：
・8mm×13mmのセル及び20mmの高さを有するMOPLEN（登録商標）640P PP樹脂に基づくハニカム、仏国特許出願公開第2,760,999号明細書による連続押出方法によって得られたもの；及び
・ELTEX（登録商標）RF110 PP樹脂に基づく3mmの厚みを有する2枚のスキン、その表面に50μmの厚みで5phrのREMAFIN SCHWARZ（登録商標）PAPカーボンブラックを含むRF110 ELTEX（登録商標）樹脂に基づく同時押出された層を有するもの、
を810nm波長で平行対物レンズを有し、約3nmのスペクトルバンドを有するCoherent Inc.の40A(35W)CW FAP（登録商標）COHERENTレーザーによって集成した。
0.3m/分（5mmずつ）の直線的溶接速度が、なんら問題なく達成可能であった（正確な溶接をミクロトーム切片の検査によって調べた）。
3点の曲げにおける強度テストを、210mmの支持物間の距離で、溶接された構造から採取した供試体で行った。クロスビームの速度は20mm/分であり、種々の変位で測定された負荷は：
変位(mm)          負荷(N)
1                  99.4
2                  201
3                  300
であった。
測定された最大変位は、966Nの負荷に対して17mmであり、5%の歪みに達する。
【００１５】
例2
以下の要素：
・3mmの辺及び8mmの高さの規則的なヘキサゴナルを有する強固なPVC樹脂に基づくハニカム、150μmの厚みのシートの熱成形及び折り畳みを伴う出願WO 00/32382号明細書の方法によって得られたもの；及び
・一軸延伸された強固なPVCに基づく2mmの厚みの2枚のスキン（Solvinの267RB樹脂）、その表面に50μmの厚みで4phrのカーボンブラックを含む同様の調合物に基づく同時押出された層を有するもの、
を810nm波長で平行対物レンズを有し、約3nmのスペクトルバンドを有するCoherent Inc.の40A(35W)CW FAP（登録商標）COHERENTレーザーによって集成した。
1.5m/分（5mmずつ）の直線的溶接速度が、なんら問題なく達成可能であった。
3点の曲げにおける強度テストを、150mmの支持物間の距離で、溶接された構造から採取した供試体で行った。クロスビームの速度は2mm/分であり、種々の変位で測定された負荷は：
変位(mm)          負荷(N)
1                  136
2                  267
3                  386
であった。
測定された最大変位は、511Nの負荷に対して5.2mmであり、1.7%の歪みに達する。