(57)【要約】【課題】品質を保持しつつ容易に大型で厚肉のサンドイッチパネルを製造するサンドイッチパネルの製造方法及びサンドイッチパネルを提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂からなる中間発泡層１３の両面に、熱可塑性樹脂からなる第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２とを接合してサンドイッチパネル１０を製造する方法であって、単層又は複数層の中間発泡層１３の両面に第１及び第２表皮プレート１１，１２を重ねて、第１及び第２表皮プレート１１，１２の被成形面１１ａ，１２ａの全体を密着可能な型面２１ａ間に配置し、各型面２１ａを第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３の半溶融温度範囲に加熱しつつ被成形面１１ａ，１２ａを加圧し、各型面２１ａにより加熱及び加圧した状態を保つことで、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２間の各界面を半溶融温度範囲まで昇温させて接合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる中間発泡層の一方の面に熱可塑性樹脂からなる第１表皮プレートを接合し、前記中間発泡層の他方の面に熱可塑性樹脂からなる第２表皮プレートを接合することにより、サンドイッチパネルを製造する方法であって、
前記中間発泡層の一方の面に前記第１表皮プレートを重ね、前記中間発泡層の他方の面に前記第２表皮プレートを重ねて、前記第１及び第２表皮プレートの被成形面全体に密着可能な型面の対の間に配置し、
前記型面の対を前記第１及び第２表皮プレート並びに中間発泡層の半溶融温度範囲に加熱しつつ前記被成形面を加圧し、
前記型面の対により加熱及び加圧した状態を保ちつつ、前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレート間の各界面を半溶融温度範囲まで昇温させることで接合温度とし、該接合温度にて前記中間発泡層と前記第１及び第２表皮プレートとを接合する、サンドイッチパネルの製造方法。
【請求項２】
前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレートとの間に前記中間発泡層を複数重ね、前記中間発泡層間の界面を前記接合温度に昇温させて接合する、請求項１に記載のサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項３】
前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレートとの間における前記界面の少なくとも一部に、機能性薄肉体を配置して加圧する、請求項１又は２に記載のサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された製造方法により製造されたサンドイッチパネル。
【請求項５】
熱可塑性樹脂からなる中間発泡層の両面に、熱可塑性樹脂からなる第１表皮プレートと第２表皮プレートとを接合したサンドイッチパネルであって、
前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレートとの間における界面の少なくとも一部に、機能性材料が配設されている、サンドイッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる中間発泡層の両面に熱可塑性樹脂からなる表皮プレートを接合したサンドイッチパネルとこのサンドイッチパネルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中間発泡層の両面に他の樹脂層を積層した積層体は種々提案されている。特許文献１では、ポリプロピレンまたはポリメタクリルイミドの発泡性樹脂からなる芯材の両面に、繊維強化樹脂からなる表皮材を積層した薄肉の繊維強化樹脂製サンドイッチパネルを製造する方法が提案されている。特許文献１では、例えば発泡体の両面にプリプレグを配置し、加熱及び加圧を施してプリプレグを硬化させることで、剛性を有し軽量で薄肉のサンドイッチパネルを製造している。
【０００３】
特許文献２では、ポリオレフィン系樹脂発泡体シートの上下両面にホットメルト用フィルムを介して延伸シートを積層して、熱プレスする複合発泡体の製造方法が提案されている。特許文献２では、複数の延伸シートをホットメルト用フィルムに加熱及び加圧して溶着することで幅広シートを形成し、幅広シートを樹脂発泡体に加熱及び加圧して溶着することで、延伸シートの継ぎ目の表面平滑性を向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７６４６４
【特許文献２】特開２００２−３２６３２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、薄肉のサンドイッチパネルを製造するものであり、大型で厚肉のサンドイッチパネルを製造する際、熱硬化性樹脂からなる繊維強化樹脂を用いると、硬化に長時間を要して製造に手間を要する。また熱可塑性樹脂からなる繊維強化樹脂を用いると、層間の接合強度や外観品質を確保して厚肉にサンドイッチパネルを製造することが難しい。
一方、特許文献２ではホットメルト用フィルムを用いて層間を接合しなければならず、しかも多段階に分けて積層一体化するため、大型で厚肉の積層体を製造するには手間を要する。
【０００６】
そこで、本発明は、品質を保持しつつ容易に大型で厚肉のサンドイッチパネルを製造するサンドイッチパネルの製造方法及びサンドイッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコンセプトは次の通りである。
［１］熱可塑性樹脂からなる中間発泡層の一方の面に熱可塑性樹脂からなる第１表皮プレートを接合し、前記中間発泡層の他方の面に熱可塑性樹脂からなる第２表皮プレートを接合することにより、サンドイッチパネルを製造する方法であって、
前記中間発泡層の一方の面に前記第１表皮プレートを重ね、前記中間発泡層の他方の面に前記第２表皮プレートを重ねて、前記第１及び第２表皮プレートの被成形面全体に密着可能な型面の対の間に配置し、
前記型面の対を前記第１及び第２表皮プレート並びに中間発泡層の半溶融温度範囲に加熱しつつ前記被成形面を加圧し、
前記型面の対により加熱及び加圧した状態を保ちつつ、前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレート間の各界面を半溶融温度範囲まで昇温させることで接合温度とし、該接合温度にて前記中間発泡層と前記第１及び第２表皮プレートとを接合する、サンドイッチパネルの製造方法。
［２］前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレートとの間に前記中間発泡層を複数重ね、前記中間発泡層間の界面を前記接合温度に昇温させて接合する、前記［１］に記載のサンドイッチパネルの製造方法。
［３］前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレートとの間における前記界面の少なくとも一部に、機能性薄肉体を配置して加圧する、前記［１］又は［２］に記載のサンドイッチパネルの製造方法。
［４］前記［１］乃至［３］の何れかに記載された製造方法により製造されたサンドイッチパネル。
［５］熱可塑性樹脂からなる中間発泡層の両面に、熱可塑性樹脂からなる第１表皮プレートと第２表皮プレートとを接合したサンドイッチパネルであって、
前記第１表皮プレートと前記第２表皮プレートとの間における界面の少なくとも一部に、機能性材料が配設されている、サンドイッチパネル。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１及び第２表皮プレートの被成形面全体に密着可能な型面を、半溶融温度範囲に加熱しつつ第１表皮プレートと中間発泡層と第２表皮プレートを重ねて被成形面全体で加圧するため、被成形面全体を均等に加熱される。半溶融温度範囲に加熱した各型面により加圧状態を保つことで、第１表皮プレートと第２表皮プレート間の各界面を半溶融温度範囲まで昇温させ、これを接合温度として接合するので、被成形面全体が過剰に加熱されることを確実に防止して各界面が溶着される。そのため大型で厚肉であっても安定した品質を確保しつつ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサンドイッチパネルを分解した部分斜視図である。
【図２】図１に示すサンドイッチパネルの製造方法を説明するための部分断面図である。
【図３】図１に示すサンドイッチパネルの製造工程の各部の温度変化を説明するグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係るサンドイッチパネルを分解した部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、サンドイッチパネル１０は、熱可塑性樹脂からなる複数の中間発泡層１３の両面に、熱可塑性樹脂からなる第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２とを積層一体化してなるものである。図示の実施形態では、中間発泡層１３は２枚で層状に重ね合わせて形成されている。
【００１１】
サンドイッチパネル１０は製品として利用される領域全体が被成形領域となっている。被成形領域では、第１表皮プレート１１と第１の中間発泡層１３との界面、第１の中間発泡層１３と第２の中間発泡層１３との界面、第２の中間発泡層１３と第２表皮プレート１２との界面とのそれぞれで、全面が溶着することで接合されている。
【００１２】
被成形領域の形状は任意であり、例えば平板状、立体形状などでよい。本実施形態では大型で厚肉の板状に形成されており、サンドイッチパネルとして、車体のルーフパネルが挙げられる。
【００１３】
中間発泡層１３は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂からなる発泡材料である。本実施形態では発泡倍率が大きいものが好ましく、例えば１０倍以上のものを採用してもよい。発泡倍率が大きければサンドイッチパネル１０を軽量に形成し易いからである。
【００１４】
前述のように、第１実施形態では中間発泡層１３が複数設けられている。発泡倍率が高い中間発泡層１３は単層で厚肉に形成すると、物性にばらつきが生じるため中間発泡層１３の作製が困難になる。そのため、複数の中間発泡層１３同士を接合することで、厚肉の中間発泡層１３を介して第１及び第２表皮プレート１１，１２をより離間させて配置することができる。
【００１５】
第１表皮プレート１１及び第２表皮プレート１２は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる中実の板材であり、常温において容易に変形しない強度を有する硬質材料であるのが好適である。第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２とを離間して配置することで、サンドイッチパネルの用途に適した断面二次係数を確保できるようにしている。
【００１６】
第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間に存在する全界面では、第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３が、接着部材などを用いることなく、直接に表面で溶着することで接合される。
【００１７】
そのため、中間発泡層１３を構成する樹脂と、第１表皮プレート１１を構成する樹脂と、第２表皮プレート１２を構成する樹脂と、は、半溶融温度範囲が互いに重なる樹脂であって互いに相溶性の高い樹脂を用いるのが好適であり、特に本実施形態のように同一の樹脂であるのが好ましい。
【００１８】
ここで半溶融温度範囲とは、互いに接触している層同士を圧接させることで表面同士が溶着できる程度に軟化可能な温度範囲であり、例えば軟化温度以上で融点未満の範囲であってもよい。本発明ではこの半溶融温度範囲を接合温度としている。
【００１９】
次に、本実施形態におけるサンドイッチパネル１０の製造方法について説明する。
サンドイッチパネル１０を製造するには、例えば図２に示すような製造装置２０を用いる。製造装置２０は、図示しない駆動部により互いに近接及び離間可能に構成された一対の加圧型２１，２１を有している。
【００２０】
各加圧型２１には、第１及び第２表皮プレート１１，１２の被成形面１１ａ，１２ａの全体に密着可能な型面２１ａが設けられており、各型面２１ａは加熱及び冷却可能な温度調節機構が内蔵されている。型面２１ａは、それぞれサンドイッチパネル１０の表面形状に対応した形状となっている。
【００２１】
サンドイッチパネル１０を製造するには、一連の接合工程が行われる。接合工程における各部の温度変化を図３のグラフに示す。図３中、曲線Ｉ１は第１表皮プレート１１と中間発泡層１３との間の界面の温度、曲線Ｉ２は中間発泡層１３との間の界面の温度、曲線Ｉ３は中間発泡層１３と第２表皮プレート１２との間の界面の温度の変化を示す。また、Ｔｍは第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３の融点、Ｔｐは型面２１ａの温度、Ｔｔは後述する目標温度である。
【００２２】
まず、予め各型面２１ａを加熱することにより、第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３を半溶融温度範囲の温度Ｔｐに加熱しておく。
時間ｔ１の時点で、型面２１ａの対の間に中間発泡層１３の両面に第１及び第２表皮プレート１１，１２を重ねて配置する。ここでは第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間に中間発泡層１３を複数重ねて配置する。
【００２３】
時間ｔ１から、各型面２１ａを第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３の半溶融温度範囲に加熱しつつ、第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３を被成形面１１ａ，１２ａの位置において型面２１ａの対の間で加圧する。加圧時の圧力は、互いに隣接する層同士が表面において溶着可能な圧力とするのがよい。これにより、まず曲線Ｉ１、Ｉ３に示すように、第１及び第２表皮プレート１１，１２と中間発泡層１３との間の界面の温度がすぐに上昇を開始する。
【００２４】
その後、各型面２１ａにより加熱及び加圧した状態を保つことで、曲線Ｉ２に示すように、中間発泡層１３間の界面の温度も上昇する。続いて、時間ｔ２の時点で、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２間の各界面を半溶融温度範囲まで昇温させる。そして各界面の温度が半溶融温度範囲における予め設定した目標温度Ｔｔに到達した時点で加熱及び加圧を終了する。
【００２５】
このとき、曲線Ｉ２に示すように、両型面２１ａからの距離が最も離間した中間発泡層１３間の界面における温度が目標温度Ｔｔに到達したとき、加熱を終了するのがよい。各型面２１ａの温度と型面２１ａから離間した界面の温度とが半溶融温度範囲となることで、全ての界面を半溶融温度範囲、すなわち接合温度にして溶着することができる。
【００２６】
これにより第１及び第２表皮プレート１１，１２と中間発泡層１３との間の界面、さらに複数の中間発泡層１３間の界面をそれぞれ溶着する。
時間ｔ２以後、一対の加圧型２１を冷却することで各界面の溶着部分を半溶融温度範囲以下まで冷却した後、型開きして取り出す。これによりサンドイッチパネル１０を製造することができる。
【００２７】
以上のようなサンドイッチパネル及びその製造方法によれば、接着用の材料を介在させることなく各界面を接合できるので、接合に手間がかからない。被成形面１１ａ，１２ａの全体に密着する型面２１ａを用いることにより、半溶融温度範囲で加熱しつつ加圧するので、被成形面１１ａ，１２ａ全体を均等に加熱でき、例えば空気溜まりの発生を防止して各界面で確実に接合できる。そのため、複数層積層させて厚肉に形成する場合であっても容易に積層一体化することが可能である。
【００２８】
また、半溶融温度範囲に加熱した各型面２１ａにより加圧状態を保つことで、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２間の各界面を半溶融温度範囲まで昇温させて接合するので、被成形面１１ａ，１２ａ全体が過剰に加熱されることを確実に防止して各界面を溶着できる。そのため、第１及び第２表皮プレート１１，１２が過剰に加熱されることで変形や変質が生じて外観品質が低下したり、強度が低下したりするようなことがなく、中間発泡層１３が過剰に加熱されることで気泡が破壊されて触感品質や強度が低下するようなことがない。これにより安定した品質を確保できる。従って、大型で厚肉のサンドイッチパネル１０を安定した品質で容易に製造できる。
【００２９】
また上記では、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間に中間発泡層１３を層状に複数枚重ねて、中間発泡層１３間の界面を接合温度に昇温させて接合しているので、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間に厚肉の中間発泡層１３を容易に形成することができる。
【００３０】
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態に係るサンドイッチパネル１０の一部を示す分解斜視図である。サンドイッチパネル１０は、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間における各界面の少なくとも一部に機能性材料２５が配設されている他は、第１実施形態と同様である。
【００３１】
第２実施形態で使用される機能性材料２５は、サンドイッチパネル１０に何らかの機能を付与する部材であり、例えば補強、防音、防振、防錆、耐熱、対候性を付与したり向上したりする粉末、粒子、線材、帯材、シート材、網材、板材などを使用することができる。これらのうちの一種を配置してもよく、複数種同時に配置することも可能である。機能性材料２５の厚み方向の位置、面方向の位置、形状、大きさなどは任意であり、サンドイッチパネル１０の一部に配置しても全面に配置してもよい。
【００３２】
このような第２実施形態のサンドイッチパネル１０を製造するには、第１及び第２表皮プレート１１，１２及び中間発泡層１３を重ねて配置する際、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間における界面の少なくとも一部に機能性材料２５を配置する他は、第１実施形態と同様にして製造することができる。
【００３３】
以上のような第２実施形態のサンドイッチパネル及びその製造方法においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも第２実施形態では、第１表皮プレート１１と第２表皮プレート１２との間における界面の少なくとも一部に機能性材料２５を配置したことで、サンドイッチパネル１０に各種の機能を付与することができる。
【００３４】
なお、上記各実施形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば、上記では中間発泡層１３を複数枚用いた例について説明したが、特に限定されるものではなく、単層の中間発泡層１３の両面に第１及び第２表皮プレート１１，１２を積層したものであっても本発明を同様に適用可能である。
【００３５】
上記実施形態では、各型面２１ａを予め半溶融温度範囲に加熱していたが、特に限定されるものではなく、型面２１ａ間に第１及び第２表皮プレート１１，１２並びに中間発泡層１３を重ねて配置した後で加熱することでもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：サンドイッチパネル
１１：第１表皮プレート
１１ａ：被成形面
１２：第２表皮プレート
１２ａ：被成形面
１３：中間発泡層
２０：製造装置
２１：加圧型
２１ａ：型面
２５：機能性材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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