專利名稱：空心結(jié)構(gòu)板及其制造方法、制造裝置以及吸音結(jié)構(gòu)板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空心結(jié)構(gòu)板及其制造方法和裝置，以及吸音結(jié)構(gòu)板。
背景技術(shù)：
諸如槽形塑料紙板(產(chǎn)品名稱由Ube-Nitto Kasei有限公司制造的Danplate)、波紋塑料紙板、其中形成有圓柱形獨立氣室的塑料結(jié)構(gòu)板(產(chǎn)品名稱由Kawakami Sangyo有限公司制造的Plapearl)一類的塑料空心結(jié)構(gòu)板重量輕，并具有優(yōu)良的防水性、耐熱性、耐化學性及其他性能，從而通常用于各種場合，例如建筑板、容器、各種箱子、以及比如用于房屋、建筑物、辦公室和汽車的內(nèi)部材料(例如，參見JP2000-326430A的蜂窩結(jié)構(gòu)板)。
公知的是，在這些結(jié)構(gòu)中，其中形成有圓柱形獨立氣室(下文稱為“空心突出部”)的空心結(jié)構(gòu)板相比波紋塑料紙板或槽形塑料紙板在豎向和水平向上的強度沒有差別。
這類結(jié)構(gòu)板可通過在減壓條件下模制熱塑性樹脂片而獲得。在這種結(jié)構(gòu)中，當試圖增加空心突出部的高度來增加厚度時，構(gòu)成空心突出部的側(cè)壁部分變成薄片，從而無法保持強度。如果為了解決該問題而增加樹脂片的厚度，就會不可避免地增加重量，同時消弱輕質(zhì)的特性。因此，JP2000-326430A中公開的技術(shù)已經(jīng)成為本發(fā)明的傳統(tǒng)技術(shù)。
在該技術(shù)中，一對樹脂片的每一個中均突出有若干空心突出部，并且熔合樹脂片材，空心突出部彼此相對，從而得到一空心結(jié)構(gòu)板，通過貼附兩個片材，厚度可做得比常規(guī)厚度大兩倍，同時強度得以保持。接著，在形成空心突出部和貼附步驟之后，將光滑的平面板或類似物等層壓在兩個樹脂片材的相對表面上，從而可得到具有輕質(zhì)空心結(jié)構(gòu)的板料產(chǎn)品。
上述公開文件中所公開的一種用于制造該結(jié)構(gòu)的方法如下所述。在從其外圓周部分突出有多個銷的一對壓花輥之間供應由T型模具擠壓出的兩個樹脂片材，并且降低和抽空壓花輥內(nèi)的壓力，從而模制出兩片樹脂片以便在減壓條件下制成銷狀。同時，利用壓花輥的轉(zhuǎn)動使銷相互接觸，以便使空心突出部的端面熱熔成整體。在這種狀態(tài)下，通過卷取輥卷取樹脂片材，然后可得到整體式空心結(jié)構(gòu)板。
但是，上述制造方法在形狀或性能方面存在如下技術(shù)問題，并且實際上可能不適合制造。
首先，僅僅通過抽空壓花輥的方式，樹脂片經(jīng)常不能粘附到壓花輥上，并且經(jīng)常出現(xiàn)抽空損失，以致于當所形成的空心突出部高度很高時，不可能模制成型。
第二，當將壓花輥加熱到樹脂片的空心突出部能夠模制的溫度時，樹脂片粘附在壓花輥上，使得脫模困難。即使脫模順利完成，但由于空心突出部的溫度至少為熔點或更高，因此形狀也改變了。相反，如果模壓溫度過低，則即使空心突出部的底面相互接觸也不能熔化并連接在一起。在這種情況下，當彎曲荷載作用在所得到的空心結(jié)構(gòu)板上時，樹脂片在連接部處彼此分開，并且之后剛度降低。因此，為了獲得高質(zhì)量的空心結(jié)構(gòu)板，必須對溫度進行嚴格控制。
此外，當每個銷的上基部與下基部之間的尺寸差(直徑比)較小時，不僅脫模性能降低，而且存在如下問題在模制空心結(jié)構(gòu)板中，用于空心突出部的樹脂量增加，并且與其中形成非空心突出部的襯里部分的平衡破壞，以致于出現(xiàn)厚邊并從而使得成型品質(zhì)降低。
另外，由于銷之間的間距較小而使得空心結(jié)構(gòu)板的彎曲彈性梯度增加，但是僅僅減小銷之間的間距更易形成空心結(jié)構(gòu)板中的厚邊，尤其是當銷的上基部與下基部之間的尺寸差較小時。
此外，這種空心結(jié)構(gòu)板的吸音性較差，而為了提高吸音性，必須附加例如聚氨酯泡沫板一類的多孔板形構(gòu)件、無紡布、以及織物。此外，在常用的吸音材料中，吸音性在很大程度上取決于其厚度，因此，舉例來說，當多孔板形構(gòu)件的厚度變得較小時，尤其是低頻或中頻區(qū)域內(nèi)的吸音性變得更差。此外，用作房屋的天花板材料或墻壁材料一類的石棉、石膏板等屬于輕型材料，并具有良好的吸音性和隔熱性時，但是剛度和防水性較差。
本發(fā)明解決了上述技術(shù)問題，并且其目的在于提供一種制造空心結(jié)構(gòu)板的方法和設(shè)備，使得兩個經(jīng)擠壓模制成的熱塑性樹脂片材的空心突出部工序和熔化連接工序在短時間內(nèi)完成，并且便于控制溫度。
此外，本發(fā)明解決了上述技術(shù)問題，并且其目的在于提供一種技術(shù)，其使得兩個經(jīng)擠壓模制成的熱塑性樹脂片材的空心突出部工序和熔化連接工序在短時間內(nèi)可靠地完成，并且便于控制溫度，此外，能夠制造出彎曲性良好的空心結(jié)構(gòu)板。
此外，本發(fā)明的目的在于提供一種輕型空心結(jié)構(gòu)板，其具有優(yōu)良的強度、剛度、耐熱性、抗水性和高吸音性，具有合適的厚度，不用附加例如聚氨酯泡沫一類的多孔板形構(gòu)件、無紡布和織物。此外，本發(fā)明的目的在于提供一種空心結(jié)構(gòu)板，其在將上述空心結(jié)構(gòu)板和另一種吸音材料相結(jié)合的整個音頻范圍內(nèi)具有高吸音性，并且不會抵消另一個的效果。

發(fā)明內(nèi)容
(1)本發(fā)明的空心結(jié)構(gòu)板是一種通過熔合若干空心突出部而形成的空心結(jié)構(gòu)板，該突出部在兩個熱塑性樹脂片材的每一個中突出，并且空心突出部彼此相對。空心突出部為截錐體形。每一空心突出部的下基部的總面積與圓周面的面積比，即空心突出部的下基部(開口)部分的總面積與其中未形成空心突出部的襯里部分的面積之間的比率范圍為0.3～0.9。包含空心突出部的中軸的豎向平面內(nèi)的每一空心突出部的側(cè)面的上升角度在50度～70度的范圍內(nèi)。相鄰的所述空心突出部之間的間距設(shè)定在1.5mm-2.5mm的范圍內(nèi)。
(2)本發(fā)明的用于制造空心結(jié)構(gòu)板的方法包括將兩個熱塑性樹脂片材引入一減壓室內(nèi)；將樹脂片材分別吸引并貼在一對上下壓花輥的每一個的圓周面上，該壓花輥可旋轉(zhuǎn)地置于減壓室內(nèi)以便在每一個樹脂片材上形成多個空心突出部，其形狀與每一個壓花輥上突出的銷的形狀一致；以及在壓花輥的接觸線，即接觸點位置處熱熔空心突出部的端面。引入導向裝置分別布置于減壓室的片材引入開口部上方和下方處，每一引入導向裝置朝向每一壓花輥的接觸線，即接觸點的方向傾斜。用于熱熔的加熱裝置設(shè)置在引入導向裝置之間，加熱裝置以非接觸方式置于樹脂片材之間。通過將減壓室內(nèi)的樹脂片材的對置面保持在常壓下，并減小與此處相對的表面的壓力的方式，將每一樹脂片材分別吸引并貼在減壓條件下的每一壓花輥的圓周面上。
在本發(fā)明中，可提供用于將每一樹脂片材的橫向相對側(cè)部分沿壓花輥的相對側(cè)部分插入并導向的裝置，和/或可隨著空心結(jié)構(gòu)板模制之后將一表面材料層壓于空心結(jié)構(gòu)板的上下表面上。
本發(fā)明的用于制造空心結(jié)構(gòu)板的另一種方法包括將兩個熱塑性樹脂片材引入一減壓室內(nèi)；將樹脂片材分別吸引并貼在一對上下壓花輥的每一個的圓周面上，該壓花輥可旋轉(zhuǎn)地置于減壓室內(nèi)以便在每一個樹脂片材上形成多個空心突出部，其形狀與每一個壓花輥上突出的銷的形狀一致；以及在壓花輥的接觸線，即接觸點位置處連續(xù)地熱熔空心突出部的端面。使用滿足如下條件的壓花輥銷為截錐體形；銷的下基部的總面積與壓花輥的圓周面的面積之比，即空心突出部的下基部(開口)部分的總面積和其中未形成空心突出部的襯里部分的面積之間的比率范圍為0.3～0.9；以及包含銷的中軸的豎向平面內(nèi)的銷的側(cè)面的上升角度在50度～70度的范圍內(nèi)。
(3)本發(fā)明的用于制造空心結(jié)構(gòu)板的設(shè)備包括一被抽空以減小內(nèi)部壓力的減壓室；一對上下壓花輥，在壓花輥的圓周表面朝向減壓室的前開口部分的狀態(tài)下由軸承旋轉(zhuǎn)地支承于減壓室內(nèi)；一設(shè)置于壓花輥之一上的銷與一設(shè)置于另一個上的銷通過一樹脂片材在接觸線，即接觸點位置處相接觸；片材引入板，分別置于前開口部分的上方和下方，每一片材引入板朝向每一壓花輥的接觸線，即接觸點的方向傾斜；若干可旋轉(zhuǎn)地支承于減壓室的相對側(cè)部分的一內(nèi)側(cè)上的邊緣輥；一對邊緣輥接收和準密封構(gòu)件，分別以一小間隙對置于邊緣輥上，以及置于每一壓花輥的兩面上，以將壓花輥的兩面在減壓室內(nèi)準密封；朝向減壓室的后開口部分延伸的后部板，每一后部板朝位于其后側(cè)的每一壓花輥的接觸線，即接觸點的方向水平布置；以及一置于引入板之間的用于加熱的加熱器。在這里，準密封的程度包含非常接近完全密封的程度，并且下文將描述到，優(yōu)選減壓室10內(nèi)的減壓程度約為300～2000mm水柱。
本發(fā)明的用于制造空心結(jié)構(gòu)板的另一種設(shè)備包括一被抽空以減小內(nèi)部壓力的減壓室；一對上下壓花輥，在壓花輥的圓周表面朝向減壓室的前開口部分的狀態(tài)下由軸承可旋轉(zhuǎn)地支承于減壓室內(nèi)；一設(shè)置于壓花輥之一上的銷與一設(shè)置于另一個上的銷通過兩個熱塑性樹脂片材在接觸線，即接觸點位置處相接觸；以及一置于前開口部分處的用于加熱的加熱器。每一壓花輥的銷為截錐體形。銷的下基部的總面積與壓花輥的圓周面的面積之比，即空心突出部的下基部(開口)部分的總面積和其中未形成空心突出部的襯里部分的面積之間的比率范圍為0.3～0.9。包含銷的中軸的豎向平面內(nèi)的銷的側(cè)面的上升角度在50度～70度的范圍內(nèi)。
(4)本發(fā)明的吸音結(jié)構(gòu)板包括一種通過將不透氣板貼在芯構(gòu)件的前后側(cè)上構(gòu)成的多層空心結(jié)構(gòu)板，該芯構(gòu)件通過在空心突出部彼此相對的條件下，將在兩個熱塑性樹脂片材的每一個中突出的若干空心突出部進行熔合而得到。在多層空心結(jié)構(gòu)板的前后側(cè)的至少一側(cè)上形成有在空心突出部之間，即在其中未形成空心突出部的襯里部分(片材形成之后看上去象凹槽的部分)開口的小孔。
在本發(fā)明的吸音結(jié)構(gòu)板中，可將吸音材料，例如類似聚氨酯泡沫體板的多孔板、無紡布、和織物貼在空心結(jié)構(gòu)板中的其上形成小孔的側(cè)面上，和/或可提供Metsuke(單位面積重量)為700～3000g/m2的空心板。
附圖簡要說明

圖1為示出了本發(fā)明的空心結(jié)構(gòu)板的說明圖。
圖2(a)～2(d)示出了本發(fā)明的吸音結(jié)構(gòu)板的優(yōu)選實施方式。圖2(a)為制造中間狀態(tài)的剖視圖；圖2(b)為中間產(chǎn)品的空心結(jié)構(gòu)板的剖視圖；圖2(c)為圖2(b)的平面圖；以及圖2(d)為成品的吸音結(jié)構(gòu)板的剖視圖。
圖3為實施例1～5頻率和回響吸音系數(shù)的相關(guān)圖。
圖4為實施例6和7中頻率和回響吸音系數(shù)的相關(guān)圖。
圖5為在對比實施例1和2中頻率和回響吸音系數(shù)的相關(guān)圖。
圖6為實施例6和對比實施例2中頻率和回響吸音系數(shù)的相關(guān)圖。
圖7為使用本發(fā)明的設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖8為制造設(shè)備的側(cè)面剖視說明圖。
圖9為沿附圖的A-A線的剖視說明圖。
圖10為沿附圖的B-B線的剖視說明圖。
圖11為附圖的C部的放大圖。
圖12為一壓花輥的透視圖。
圖13為圖6的一部分壓花輥的放大說明圖。
圖14為一設(shè)置于壓花輥上的臺階的放大剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
如圖1所示，本發(fā)明的空心結(jié)構(gòu)板是通過熔合若干空心突出部(在實施例中稱為“銷(pin)”或“凸出銷(emboss pin)”)112、112形成的，該突出部在兩個熱塑性樹脂片材110、110A中突出(凸出)，其端面相互連接，其特征如下銷112、112為截錐體形；銷112、112的下基部的總面積與圓周面的面積之比在0.3～0.9的范圍內(nèi)；以及包含銷112、112的中軸的豎直面內(nèi)的每個銷112、112的側(cè)面的上升角度(risingangle)在50度～70度的范圍內(nèi)。這種空心結(jié)構(gòu)板還可通過將由熱塑性樹脂片材制成的不透氣板(未示出)貼在其前后兩個側(cè)面上的襯里部分(即熱塑性樹脂片材110、110a中的銷112、112之間的部分)114、114而構(gòu)成。
作為本發(fā)明中所使用的樹脂片材3，優(yōu)選聚烯烴樹脂片材，尤其是聚丙烯板，但是根據(jù)熔點、軟化點以及玻璃轉(zhuǎn)化溫度或材料的性能，通?？墒褂闷渌麩崴苄詷渲牧?，并且可改變設(shè)備相關(guān)部分的設(shè)置。
-空心結(jié)構(gòu)板的實施例1-將熔化狀態(tài)下厚度為0.5mm、Metsuke(單位面積重量)為500g/m2的均丙烯(homopropylene)片材(熔點165℃，軟化點120℃)置于寬度為70mm、長度為200mm的真空模塑板上，其中將高度為5mm、上基部11d直徑為2mm且下基部11e直徑為8mm的銷11b布置成銷間距(上升部分11g之間的間距)為2mm的交錯格狀排列，并且在脫機狀態(tài)下完成真空模塑。將所得到的兩個壓花板按利用一超聲波熔化裝置對其銷進行貼合的方式進行貼合。將此作為芯構(gòu)件，將厚度為0.25mm、Metsuke為250g/m2的均丙烯板貼在該芯構(gòu)件的正面和背面作為面材。這樣便得到厚度為10.5mm、Metsuke為1500g/m2的空心結(jié)構(gòu)板。之后，根據(jù)JIS K7203進行彎曲試驗。至于彎曲彈性梯度，是指基于通過上述彎曲測量而得出的荷載-彎度曲線的直線部分而得出的出現(xiàn)1cm彎度時的荷載，并將此作為彎曲彈性梯度。
-空心結(jié)構(gòu)板的實施例2-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為200mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為2mm、下基部11e的直徑為6mm的銷11b布置成銷間距為2mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的實施例3-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為400mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為4mm、下基部11e的直徑為6mm的銷11b布置成銷間距為4mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的實施例4-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為400mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為4mm、下基部11e的直徑為8mm的銷11b布置成銷間距為4mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的實施例5-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為200mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為2mm、下基部11e的直徑為10mm的銷11b布置成銷間距為2mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的實施例6-將銷構(gòu)造成具有一臺階的形式。按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為200mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑、中間位置的內(nèi)側(cè)、中間位置的外側(cè)、和下基部11e分別為1.5mm、3mm、5mm、和6mm的銷11b布置成銷間距為2mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的對比例1-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為400mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為4mm、下基部11e的直徑為6mm的銷11b布置成銷間距為4mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的對比例2-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為400mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為4mm、下基部11e的直徑為4mm的銷11b布置成銷間距為4mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的對比例3-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為800mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為8mm、下基部11e的直徑為8mm的銷11b布置成銷間距為8mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-空心結(jié)構(gòu)板的對比例4-按與實施例1相同的方式得到模子，使用寬度為70mm、長度為200mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為2mm、下基部11e的直徑為6mm的銷11b布置成銷間距為2mm的交錯格狀排列。出現(xiàn)厚邊，并且得不到滿意的空心結(jié)構(gòu)板。
-空心結(jié)構(gòu)板的對比例5-按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，使用寬度為70mm、長度為200mm的真空模塑板，其中高度為5mm、上基部11d的直徑為2mm、下基部11e的直徑為12mm的銷11b布置成銷間距為2mm的交錯格狀排列。此后進行彎曲試驗。
-試驗結(jié)果-表1示出了上述實施例和對比實施例的彎曲試驗的結(jié)果。
表1

*1取壓花片材的總面積(一面)為1。
*2銷具有一臺階上述結(jié)果表明上述實施例具有本發(fā)明的效果，該效果與對比實施例顯然相反。
本發(fā)明不僅使得兩個經(jīng)擠壓模制而成的熱塑性樹脂片材的空心突出部工序和熔化貼附工序在短時間內(nèi)可靠地完成，并且能夠制造出彎曲性能良好的空心結(jié)構(gòu)板。
圖2(a)～2(d)示出了將空心結(jié)構(gòu)板作為本發(fā)明的吸音結(jié)構(gòu)板的優(yōu)選實施方式。在這些附圖中示出的吸音結(jié)構(gòu)板設(shè)有一空心結(jié)構(gòu)板140和一吸音材料150。空心結(jié)構(gòu)板140通過將由熱塑性樹脂片材制成的不透氣板130、130A貼在芯構(gòu)件120的正面和背面兩個側(cè)面上的芯件襯里部分(即熱塑性樹脂片材110、110a中的空心突出部112、112之間的部分)114、114而構(gòu)成。芯構(gòu)件120是通過把在兩個熱塑性樹脂片材110和110A中突出(凸出)的、端面彼此面對地相貼的若干空心突出部(亦稱為“銷”或“凸出銷”)112、112熔合在一起而形成的。吸音材料150由貼在空心結(jié)構(gòu)板140的正反兩個面的至少一個面上的多孔材料制成。朝向空心結(jié)構(gòu)板140中的封閉空間142、142開放的小孔114a、130a在熱塑性樹脂片材110的襯里部分114中形成，該熱塑性樹脂片材置于貼附吸音材料150的側(cè)面上，并且僅在與襯里部分114相配的位置處的不透氣板130中形成。
根據(jù)該實施例，較高頻帶的噪音可由吸音材料150吸收，較低頻帶的噪音可通過實現(xiàn)由小孔130a和114a開放的空心結(jié)構(gòu)板140的空心部分(空氣層)的回響吸收效果而被吸收。這樣，可制得在整個音頻范圍內(nèi)具有高吸音性的吸音結(jié)構(gòu)板，而不抵消另一個的效果。
另外，由于熱塑性樹脂片材110、110A是主構(gòu)件，吸音結(jié)構(gòu)板為輕型板，并且此外，由于空心突出部112、112與彼此面對相貼的端面熔合，所以吸音結(jié)構(gòu)板的強度和剛度較高。
芯構(gòu)件120的原材料不限于熱塑性樹脂。但是，考慮到成本、成形性、性能及其他特性的因素，優(yōu)選聚丙烯。貼在芯件的兩面上的原材料不限于不透氣片材。但是，考慮到成本、成形性、性能及其他特性的因素，優(yōu)選聚丙烯。此外，可將諸如云母和滑石之類的填料或諸如用于提供耐火性的阻燃劑一類的改性劑添加到這些原材料中去。通過使用聚丙烯，吸音結(jié)構(gòu)板可具有極好的回收性能。
優(yōu)選地，空心結(jié)構(gòu)板140的Metsuke(單位面積的重量)約為700～3000g/m2。如果Metsuke太小，空心突出部112、112的厚度就太小，并且它們可能成為薄膜，并因此不能得到足夠的強度和剛度。反之，如果Metsuke太大，則會消弱重量輕的優(yōu)點。根據(jù)使用場合的不同，優(yōu)選厚度例如約為6～15mm。圖中，構(gòu)成空心結(jié)構(gòu)板140的熱塑性樹脂片材110、110a的空心突出部112、112為空心錐形，但也可為空心圓柱形。
如圖2(c)所示，不必在空心突出部112之間的每個間隔中設(shè)置小孔114a、130a，而是可按適當?shù)墓?jié)距進行設(shè)置。優(yōu)選孔徑為0.3～7.0mm。如果直徑小于0.3mm，則難以進行操作，而如果大于7.0mm，則不僅操作困難，剛度也會降低，因為空心突出部112的支腿部分在打開孔的時候受到破壞。更為優(yōu)選的直徑為0.5～4.0mm。另外，對于小孔的數(shù)量和總面積沒有限制。可選用上述范圍內(nèi)的孔徑作為合適的孔徑，并且根據(jù)使用場合的不同，可根據(jù)所要求吸收的具體頻率對其進行調(diào)整。小孔可通過下述方法形成，該方法具有選擇諸如鉆孔、針刺、和穿孔等作為適當?shù)募庸ば阅堋?br> 在圖2中，小孔114a、130a僅在位于貼在吸音材料的側(cè)面上(圖2中的上側(cè)面)的熱塑性樹脂片材110的襯里部分114、以及與此相配的不透氣片材130中形成，但是它們也可在熱塑性樹脂片材110的空心突出部112的端面和圓周面上形成。此外，小孔114a、130a也可在位于未貼附吸音材料的側(cè)面(圖2中的下側(cè)面)上的熱塑性樹脂片材110A的襯里部分114中、以及與此相配的不透氣片材130A中形成。在該實施例中，小孔114a、130a的位置可在空心結(jié)構(gòu)板140的正面與背面之間匹配，或者不必匹配。本發(fā)明中的所有小孔114a、130a的孔徑和/或節(jié)距不必相等，并且小孔的布置可規(guī)則或不規(guī)則。在該實施例中，通過將吸音材料150僅貼在空心結(jié)構(gòu)板140的一面(小孔114a設(shè)置在熱塑性樹脂片材110的襯里部分114中形成的側(cè)面)上而構(gòu)成多層空心結(jié)構(gòu)板。但是，吸音材料150也可貼在空心結(jié)構(gòu)板140的另一面上舉例來說，吸音材料150為諸如具有連續(xù)氣泡的海綿構(gòu)件一類的發(fā)泡構(gòu)件，并且貼上諸如無紡布一類的多孔性材料可進一步增強吸音效果。
＝實施例1＝將熔化狀態(tài)下厚度為0.5mm、Metsuke(單位面積重量)為500g/m2的均聚丙烯(homopolypropylene)板(熔點165℃，軟化點160℃)置于長度為1000mm、寬度為1000mm的真空模塑板上，其中將高度為5.5mm、上基部直徑為6mm、下基部直徑為8mm的空心突出部(凸出銷)布置成間距為2mm的交錯格狀排列，并且在脫機狀態(tài)下完成真空模塑。將所得到的兩個壓花片材的突出部的端部進行熱熔。將此作為芯構(gòu)件，將厚度為0.25mm、Metsuke為250g/m2的均丙烯片材貼在該芯件的正面和背面上作為面材。這樣便得到厚度為11.5mm、Metsuke為1500g/m2的空心結(jié)構(gòu)板。此后，對空心結(jié)構(gòu)板的襯里部分之一進行開孔操作，從而按0.36％的開孔率、以等節(jié)距形成φ1.0的開孔。在一小回響室(reverberant chamber)(由Nittobo Acoustic Engineering有限公司制造)中測量1×1m的這種穿孔空心結(jié)構(gòu)板的吸音系數(shù)。
＝實施例2＝按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，然后對空心結(jié)構(gòu)板的襯里部分之一進行開孔操作，從而按0.36％的開孔率、以等節(jié)距形成φ2.5mm的開孔。在一小型回響室中測量該穿孔空心結(jié)構(gòu)板的吸音系數(shù)。
＝實施例3＝按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，然后對空心結(jié)構(gòu)板的襯里部分之一進行開孔操作，從而按0.36％的開孔率、以等節(jié)距(pitch)形成φ4.0mm的開孔。在一小型回響室中測量該穿孔空心結(jié)構(gòu)板的吸音系數(shù)。
＝實施例4＝按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，然后對空心結(jié)構(gòu)板的襯里部分之一進行開孔操作，從而按0.19％的開孔率、以等節(jié)距形成φ2.5mm的開孔。在一小型回響室中測量該穿孔空心結(jié)構(gòu)板的吸音系數(shù)。
＝實施例5＝按與實施例1相同的方式得到空心結(jié)構(gòu)板，然后對空心結(jié)構(gòu)板的襯里部分之一進行開孔操作，從而按0.66％的開孔率、以等節(jié)距形成φ2.5mm的開孔。在一小型回響室中測量該穿孔空心結(jié)構(gòu)板的吸音系數(shù)。
＝實施例6＝按與實施例1相同的方法得到空心結(jié)構(gòu)板，然后將厚度為6mm的軟聚氨酯泡沫體作為吸音材料貼到具有該空心結(jié)構(gòu)板的開孔的面上，從而制成多層空心結(jié)構(gòu)板。然后在一小型回響室中測量吸音系數(shù)(t＝1是指厚度為1mm)。
＝實施例7-按與實施例2相同的方法制得空心結(jié)構(gòu)板，然后將厚度為6mm的透氣表面材料和軟聚氨酯泡沫體(t＝5)作為吸音材料貼到設(shè)有該空心結(jié)構(gòu)板的開孔的面上，從而制得多層空心結(jié)構(gòu)板。之后，在一小型回響室中測量吸音系數(shù)。
＝對比實施例1＝按與實施例1的方法制得空心結(jié)構(gòu)板，在小型回響室中測量吸音系數(shù)。
＝對比實施例2＝在小型回響室中測量厚度為6mm的軟聚氨酯泡沫體的吸音系數(shù)。
＝對比實施例3＝按與實施例1相同的方法制得空心結(jié)構(gòu)板，并且通過貼附由泡沫材料制成的吸音材料制得多層空心結(jié)構(gòu)板，除了未開孔外，貼附條件與實施例6相同。之后，再根據(jù)回響室法測量吸音系數(shù)。對比實施例3的一定頻率內(nèi)的吸音系數(shù)在表2中示出。
表2示出了實施例1～7和對比實施例1～3的回響吸音系數(shù)的測量結(jié)果，而表3示出了彎曲彈性梯度。
表2回響吸音系數(shù)的測量結(jié)果

表3

圖3～6為實施例1～7和對比實施例1～3的頻率和回響吸音系數(shù)的相關(guān)圖。表2和3以及圖3～6表示如下。
在實施例1～5中，經(jīng)證實，較低頻帶中的噪音可被吸收。另外，經(jīng)證明，通過改變小孔的尺寸以及開孔率等可改變自然頻率，從而使得設(shè)計用于吸音材料的自由度很大。
對于諸如具有連續(xù)氣泡的發(fā)泡材料、以及無紡布的多孔材料而言，厚度越大，吸音性越好。如果厚度有限制，吸音性便會降低，尤其是低頻或中頻范圍內(nèi)的吸音性會降低。因此，由于在實施例6和7中，多層空心結(jié)構(gòu)板是通過將較薄多孔片材作為吸音材料貼在具有空心結(jié)構(gòu)板的開孔的面上而制得的，因此兩個構(gòu)件相互之間的優(yōu)點得以加強。從而已經(jīng)證明，按這種方式，吸音性在很寬的頻帶范圍內(nèi)得到增強。
此外也證明，如對比實施例3所示的多層空心結(jié)構(gòu)板的吸音系數(shù)基本上與對比實施例2的軟聚氨酯泡沫材料的空心結(jié)構(gòu)板相同，前一空心結(jié)構(gòu)板是通過在空心結(jié)構(gòu)板未開孔的條件下貼上表面材料和發(fā)泡材料而制得的。
此外，表3表明本實施例的吸音板的彎曲彈性坡度較大，并且顯示出較高的強度。
根據(jù)上述說明清楚看到，根據(jù)本發(fā)明的吸音結(jié)構(gòu)板，略微增加重量并且不降低剛度便可具備吸音性。此外，通過結(jié)合另一吸音材料可使得任一頻帶具備吸音性。而且，通過選擇材料可使得吸音結(jié)構(gòu)板易于回收。因此，該吸音結(jié)構(gòu)板可優(yōu)選作為建筑物或汽車的內(nèi)部吸音材料。
上面所描述的本發(fā)明的空心結(jié)構(gòu)板或吸音結(jié)構(gòu)板可優(yōu)選通過如下所述的制造方法、由如下所述的制造裝置進行制造。
圖7示出了使用本發(fā)明方法的裝置的整體構(gòu)造。在圖7中，在平行布置的一對擠壓機1的每一端設(shè)有T型沖模2。對于由T型沖模2擠出的熱塑性樹脂片材3而言，利用本發(fā)明的模制裝置或制造裝置(下文稱為“制造裝置”，但意思相同)模制樹脂片材3的突出部并貼附片材，所述裝置不僅進行突出部的模制操作，還進行貼附操作。然后，用層壓裝置5將表面材料6層壓于其上下表面，并且層壓板材由卷片裝置7以預定的速度卷起。然后，用切割裝置(未示出)連續(xù)切割板材，以形成產(chǎn)品。
在上述描述中，如圖8～10所示，作為本發(fā)明主要部件的制造裝置4設(shè)有一對減壓室10，半分形成上部和下部；壓花輥11，由減壓室10中的軸承支承，并且其圓周面面向在減壓室10的結(jié)合位置處開口的開口部10a的一側(cè)；片材引入板12，置于開口部10a的上下內(nèi)側(cè)中，并朝壓花輥11圓周面上的接觸線、即接觸點的方向傾斜(在下文中稱為“接觸點”)；若干邊緣輥15，可旋轉(zhuǎn)地支承于減壓室的相對側(cè)內(nèi)；一對邊緣輥安裝和準密封構(gòu)件14，與邊緣輥15以一小間隙對置，并且布置于各壓花輥11的兩個側(cè)面上，以準密封減壓室10中各壓花輥15的兩側(cè)；后部板16，朝向接觸點方向在壓花輥12的背面水平布置，并且朝各減壓室10的后開口部10b延伸；以及一用于加熱的加熱器17，置于引入板12之間，具有三角形斷面。
在每一減壓室10的上部和下部開有用于減壓的吸入口10c。減壓吸入口10c通過一未示出的軟管與一同樣未示出的真空泵相連，并且抽空減壓室10以減小壓力，以在朝向開口部分10a提供的兩個樹脂片材3之間產(chǎn)生常壓，并且壓花輥11側(cè)面上的表面處于減壓狀態(tài)，從而壓差使得兩個樹脂片材3被吸到兩個壓花輥11表面上并貼在該表面上。
在兩個壓花輥11上，如圖11所示，大量的銷11b以豎向和水平方向規(guī)則的方式在輥的表面11a上突出，該輥由諸如鋼或鋁模具鑄件一類的金屬制成。輥11a的軸部11c位于兩個減壓室10的外側(cè)面上，并且與一齒輪或一定時皮帶輪合作運行，以便朝樹脂片材3的輸送方向相對于彼此在相反的方向上轉(zhuǎn)動。軸部11c之一由一未示出的電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動。該電機驅(qū)動各壓花輥11以與卷片裝置7的卷起速度同步的速度轉(zhuǎn)動。
另外，在壓花輥11上，在輥11a的凹部(除了銷11b之外的平面部)中形成有直徑例如約2mm(優(yōu)選1～5mm)的開孔，以防在樹脂片材3與壓花輥11之間產(chǎn)生蓄氣。這些開孔與減壓室10的內(nèi)部相連。這樣，在減壓室10的內(nèi)部和壓花輥11的內(nèi)部之間的減壓程度上沒有差異，從而樹脂片材3可被均勻地吸到壓花輥11上。因此，壓花輥11允許內(nèi)部為空心。開孔可按如下比率進行設(shè)置，即每1.5至2個銷11b形成一個開孔；比如，開孔可設(shè)置在每個由銷11b形成的凹部上，或者可按若干凹部形成一個開孔的比率設(shè)置。
此外，銷11b通過樹脂片材3在上下壓花輥11的接觸點處成一行接觸，使得可能通過在此位置處按壓樹脂片材3使其相互貼附而熱融。
引入板12用于使開孔部10a與由此處引入的樹脂片材6之間的間隙最小化，以及用于保持減壓室10內(nèi)的減壓狀態(tài)。
邊緣輥安裝和準密封件14用于通過其轉(zhuǎn)動將樹脂片材3輸送到后面，同時使得樹脂片材3的橫向相對側(cè)部分與邊緣輥15合作，并保持將樹脂片材3按壓在壓花輥11的狀態(tài)。
加熱用加熱器17用于將兩個樹脂片材3的相對面加熱至一溫度，該溫度高于它們的熔化和擠出溫度，增加溫度以便確保與壓花輥11熱熔。
在上文中，將從T形沖模2擠出的處于半熔化狀態(tài)下的樹脂片材3與上下壓花輥11接觸，并且將其吸引并貼附于其上，同時從制造裝置4的上下表面抽空壓力并使壓力減小。結(jié)果形成與銷11b的形狀一致的許多空心突出部3a。然后，在壓花輥11的接觸點處，使相應的銷11a通過樹脂片材材3相接觸，從而空心突出部3a的端面通過該接觸經(jīng)熱壓縮的方式進行熱熔。換言之，在該位置處，由于接觸面的熱量被壓花輥11奪去，所以兩個樹脂片材3的接觸面冷卻并硬化。反之，與其相對的表面由用于加熱的加熱器17加熱并被熔化。這樣可輕易地完成熱熔。
同理，熔化之后，樹脂片材材可輕易地從銷11b上取下，并且當由后部板16引導并進一步冷卻時，從減壓室的后開口部10b取出。
對用于上述模子的樹脂片材3來說，優(yōu)選聚烯烴樹脂片材，尤其是聚丙烯片材，但是根據(jù)熔點、軟化點以及玻璃轉(zhuǎn)化溫度或材料的性能，僅通過改變設(shè)備相關(guān)部分的設(shè)置可使用其他熱塑性樹脂材料。
舉例來說，當選用均聚丙烯(熔點165℃，軟化點120℃)作為擠壓成型材料時，靠近前開口部10a的表面在擠壓之后的溫度優(yōu)選為約150～200℃的凝固溫度。當溫度小于凝固溫度時，材料難以成形，從而無法在減壓條件下完成模制操作。反之，如果溫度大于凝固溫度的上限，則材料會軟化，從而降低了供應時樹脂片材3的形狀保持性能。因此，將溫度設(shè)置在上述范圍內(nèi)。
優(yōu)選溫度為280℃～320℃，并且用于加熱的加熱器17設(shè)置在與兩個樹脂片材3相距0.1mm～2mm處，優(yōu)選0.3～1.2mm，從而可防止樹脂片材粘在壓花輥上。
減壓室10內(nèi)的減壓程度為300～2000mm水柱，優(yōu)選為400～600mm水柱，以便于在減壓條件下沖模。
優(yōu)選地，為了保持減壓狀態(tài)，板12、16與壓花輥11之間的縫隙應經(jīng)可能地小，并且可設(shè)定為小于等于1mm，優(yōu)選為約0.2mm。但是，該數(shù)值的設(shè)置是為了防止板12、16與壓花輥11接觸，并盡可能地確保減壓程度，因此，根據(jù)機器的精密程度情況，縫隙可更小。
如圖所示，壓花輥11的各銷11b為截錐體形。具體尺寸優(yōu)選如下上基部與下基部之間的尺寸差為2mm；銷的直徑為5～10mm；高度為3～6mm；以及銷的節(jié)距為5～15mm。這樣，按這種尺寸模制完成的空心結(jié)構(gòu)厚度為6～12mm，重量為500～2,000g/m2，平面抗壓強度為0.5～1.5MPa，彎曲斷裂荷載為30～100N，彎曲彈性梯度為80～200N/cm。這樣，可得到對于其厚度和重量具有高強度的空心結(jié)構(gòu)。應當指出的是，平面抗壓強度根據(jù)JIS Z 0401進行測量，而彎曲破壞荷載根據(jù)JIS K 7203進行測量。至于彎曲彈性梯度，是指基于通過上述彎曲測量而取得的荷載-彎度曲線的直線部分而得出出現(xiàn)1cm的彎度時的荷載。
緊接著，如圖7所示，層壓裝置5包括用于將粘合劑連續(xù)傳送至由貯料輥6a出來的表面材料6上的砑光輥20，以及置于模制空心結(jié)構(gòu)的輸送路徑上的上下部上的一對層壓輥21?？蛇x擇使用粘結(jié)劑、熱粘附或其他粘附裝置作為合適的裝置，而不是使用層壓裝置。
只要可用于封閉空心突出部3a，可使用任何材料作為表面材料6。比如，可使用為同類材料的聚丙烯片材，當空心結(jié)構(gòu)板用作例如車輛的頂棚材料一類的內(nèi)部材料時，可使用各種用于裝飾的片材材料。
上述層壓裝置5并不總是必須設(shè)置，并且在制造裝置4中模制的空心結(jié)構(gòu)可由卷片裝置7卷起，并制成中間產(chǎn)品。
因此，空心結(jié)構(gòu)通過如下方式進行模制，即選擇均聚丙烯(熔點165℃、軟化點120℃)作為擠壓成型材料，將每一樹脂片材的厚度定為0.25mm，將減壓室10的前開口部附近處的擠壓后表面溫度定為約180℃。將加熱器的溫度加熱至300℃，并將其放置在距離兩個樹脂片材3為0.7mm的位置處，以防樹脂片材粘到壓花輥上。減壓室10的減壓程度為500mm水柱，并且卷片裝置的卷起速度為1.0m/秒。
模制完成的空心結(jié)構(gòu)的厚度為11.0mm，重量為1,000g/m2，平面抗壓強度為1.0MPa，彎曲破壞荷載MD為52N，TD為47N，彎曲彈性梯度MD為102N/cm，TD為92N/cm。這樣，可得到對于其厚度和重量具有高強度的空心結(jié)構(gòu)。
反之，當所使用的樹脂材料和條件相同、但是在操作過程中省去用加熱器17加熱的步驟來模制空心結(jié)構(gòu)時，上下片材不會貼附或成一體，因此不能得到所需要的空心結(jié)構(gòu)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，可在短時間內(nèi)可靠地完成兩個經(jīng)擠壓模制而成的熱塑性樹脂片材的空心突出部工序和熔接工序。此外，每個通過使用本發(fā)明的技術(shù)制造的空心突出部的上部樹脂可輕易地制得比側(cè)邊厚，從而與上部由薄樹脂制成的空心突出部相比，空心結(jié)構(gòu)的上部可堅固地貼附并連接。
在上述制造裝置中，如圖13所示，壓花輥11的銷11b為截錐體形(平截頭圓錐體)。設(shè)置于壓花輥11的圓周面11a上的銷11b的下基部11e的總面積與壓花輥的圓周面11a的面積之比在0.3～0.9的范圍內(nèi)。另外，包含銷11b的中軸11h的豎直面中的銷側(cè)面11f(在圖13中為片材平面)的上升角度θ(即與輥圓周面11a的接觸點在銷11b的上升部11g處形成的角度)在50度～70度的范圍內(nèi)。
換言之，當銷的高度為5mm上基部11d與下基部11e之間的尺寸差約為3～5mm；上基部與下基部之間的直徑比為3∶5～1∶5的范圍內(nèi)，尤其是在1∶2～1∶4的范圍內(nèi)；并且形成銷的突出部11j的角度為鈍角。
對于銷之間的間距并無限制，但間距越小，則抗彎剛度越好。在上述銷角度范圍中(50～70°)，考慮到生產(chǎn)成本(當間距小時，需要大量的銷)、二次加工(當在吸音板上進行開孔程序時)等因素，銷之間的間距優(yōu)選設(shè)定在0～4.0mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為1.5～2.5mm。
根據(jù)上述描述，樹脂片材3從壓花輥11上脫模的性能提高，并且即使銷的間距減小也不會出現(xiàn)厚邊。另外，空心結(jié)構(gòu)板制品的彎曲特性(尤其是彎曲彈性梯度)得到提高。
此外，如圖14所示，銷11b可形成具有一臺階的形狀。換言之，銷11b的形狀使得在其側(cè)面11f上具有一凹槽11k。在這種情況下，優(yōu)選地，在銷側(cè)面11f上形成的突出部11j和凹槽11k均為鈍角。通過這種方式，所制得的空心突出部和襯里部分之間的厚度差減小。從而空心結(jié)構(gòu)板制品的彎曲特性進一步得到提高。
應當指出的是，也可設(shè)置多個臺階。另外，在本發(fā)明中，可將位于包含銷的中軸的豎直面中的銷的側(cè)面設(shè)置為曲線形。
權(quán)利要求
1.一種空心結(jié)構(gòu)板，通過熔合若干個空心突出部而形成，所述突出部在兩個熱塑性樹脂片材的每一個中突出，并且空心突出部彼此相對，其中，所述空心突出部為截錐體形，其中，每一個所述空心突出部的一下基部的總面積與一圓周面的面積比在0.3～0.9的范圍內(nèi)，并且其中，包含空心突出部的中軸的豎向平面內(nèi)的每一所述空心突出部的一側(cè)面的上升角在50度～70度的范圍內(nèi)，相鄰的所述空心突出部之間的間距設(shè)定在1.5mm-2.5mm的范圍內(nèi)。
2.一種用于制造空心結(jié)構(gòu)板的方法，包括將兩個熱塑性樹脂片材輸入一減壓室中；將樹脂片材分別吸引并附著至一對可旋轉(zhuǎn)地置于所述減壓室內(nèi)的上下壓花輥的每一個的圓周面上，以便在每一個樹脂片材上形成多個空心突出部，突出部形狀與每一個壓花輥中突出的銷的形狀一致；以及在所述壓花輥的一接觸線的一位置處連續(xù)熱熔所述空心突出部的端面；其中，使用滿足下列條件的壓花輥所述銷為截錐體形；所述銷的下基部的總面積與所述壓花輥的圓周面面積之比在0.3～0.9的范圍內(nèi)；以及包含銷的中軸的豎向平面內(nèi)的銷的側(cè)面上升角在50度～70度的范圍內(nèi)，所述銷之間的間距設(shè)定在1.5mm-2.5mm的范圍內(nèi)。
3.一種用于制造空心結(jié)構(gòu)板的裝置，包括一被抽空以減小內(nèi)部壓力的減壓室；一對上下壓花輥，在壓花輥的圓周表面面向所述減壓室的前開口部分的狀態(tài)下由軸承可旋轉(zhuǎn)地支承于減壓室內(nèi)；一設(shè)置于壓花輥之一上的銷與一設(shè)置于另一個上的銷通過兩個熱塑性樹脂片材在接觸線位置處相接觸；以及一置于所述前開口部分處的用于加熱的加熱器；其中，每一所述壓花輥的所述銷為截錐體形；其中，所述銷的下基部的總面積與所述壓花輥的圓周面面積之比在0.3～0.9的范圍內(nèi)；并且其中，包含銷的中軸的豎向平面內(nèi)的銷的側(cè)面的上升角在50度～70度的范圍內(nèi)，所述銷之間的間距設(shè)定在1.5mm-2.5mm的范圍內(nèi)。
全文摘要
在減壓室(10)的片材引入開口部上方和下方設(shè)置引入導向裝置(12)，以及在引入導向裝置之間設(shè)置加熱裝置(17)。通過減小壓力使每一樹脂片材(3)被分別吸引并貼在相應壓花輥(11)的圓周面上。壓花輥(11)的銷(112)為截圓錐體形。銷(112)的下基部的總面積與壓花輥的圓周面面積之比大于等于0.5。銷的側(cè)面在包含銷(112)的中軸的豎向平面內(nèi)的上升角在50度～70度的范圍內(nèi)。另外，將不透氣片材(130)貼在芯構(gòu)件的正面和背面上而形成多層空心結(jié)構(gòu)板(140)，該芯構(gòu)件是通過將兩個熱塑性樹脂片材中的空心突出部(112)熔接在一起而得到的。在其正面和背面的至少一面上設(shè)有吸音材料(150)，并且在襯里部分(114)以及僅在與襯里部分(114)相配的位置處的不透氣片材(130)中形成在多層空心結(jié)構(gòu)板中開口的小孔(114a)。
文檔編號E04C2/20GK1911646SQ20061007988
公開日2007年2月14日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月26日
發(fā)明者中島雅彥, 宮崎雄士, 織田隆幸, 小塚健次 申請人:宇部日東化成株式會社