JPH03121836A - 発泡構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、発泡構造体に関し、さらに詳しくは、複合繊
維からなる繊維とプラスチックの複合層が熱可塑性発泡
体と一体化されてなる発泡構造体に関する。

［従来の技術］ 従来から発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、発泡ポ
リプロピレン、発泡ポリウレタン等の熱可塑性発泡体は
、衝撃吸収性、断熱性、耐水圧、電気絶縁性等が優れて
いること、吸水率、熱伝導率、透湿率が低いこと、軽量
である等の特性を有すること、さらに安価なことから、
電気製品、精密機器、ガラス製品、工芸品等の包装・梱
包分野、壁材、養生シート、屋根の断熱材、防水層保護
材等の建築・土木分野、冷暖房機器の断熱材、凍結防止
用保温月等の断熱工業分野、自動車の内装材等の車両分
野、風呂すのこ、健康マット、体育マット、水泳用ビー
トボード等のスポーツ・家庭用品・雑貨分野等に広く使
用されている。

ところが、従来の熱可塑性発泡体は、衝撃に対して非常
に脆いため、形態が崩れたり、折れたり、ヒビが発生し
やすいものであった。そして、このような機械的性能の
面での問題があるために、強い衝撃力を受けたり、また
曲げや捩りを受ける部位には適さない材料とされていた
。

さらに、表面がざらざらして平滑性が乏しいため、その
もの単独で用いるには外観上問題があるという分野もあ
り、また、その表面に文字、図形、または模様等を鮮明
に印刷できないという欠点もあった。

［発明が解決しようきする課題］ 本発明は、かかる問題を解決し、優れた機械的性能と表
面平滑性を有する発泡構造体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］ 上記した目的を達成するために、本発明は次の構成を有
する。

すなわち、本発明の発泡構造体は、繊維とプラスチック
の複合層が熱可塑性発泡体と一体化されており、該繊維
とプラスチックの複合層が少なくとも一表面をなしてい
ることを特徴とする発泡構造体である。

また、かかる本発明の発泡構造体において、好ましくは
、繊維とプラスチックの複合層が、複合繊維の層を原材
料として、該複合繊維の一成分をプラスチック化し、他
成分を実質的に繊維状に残して形成されてなるものであ
ることを特徴とする発泡構造体である。そして、さらに
、好ましくは、該複合繊維が、芯鞘型複合繊維であるこ
とを特徴とするものであり、また、該芯鞘型複合繊維が
、複合繊維当り３本以上の芯成分を含む多芯鞘型複合繊
維である発泡構造体であり、また、該多芯鞘型複合繊維
の鞘成分が、熱可塑性発泡体と同成分である発泡構造体
であり、あるいは前記多芯鞘型複合繊維の芯成分が、２
種以上の異なる成分からなる発泡構造体である。

あるいはまた、好ましくは、上述の本発明の発泡構造体
において、熱可塑性発泡体が、繊維により強化されてな
ることを特徴とする発泡構造体である。

［作用］ 以下、本発明の発泡構造体について、図面等を用いて更
に詳細に説明する。

第１−図〜第３図は、本発明の発泡構造体の一実施態様
例をモデル的に示した概略モデル断面図である。

第４図〜第６図は、本発明の発泡構造体を製造するに際
して用いることのできる複合繊維の一実施態様例をモデ
ル的に示した横断面概略モデル図である。

本発明の発泡構造体は、大きく分けて二つの部分から構
成される。すなわち、第１−〜３図において、１が本発
明の発泡構造体を示し、２が繊維とプラスチックの複合
層（以下、繊維プラスチック層と呼ぶ）部分であり、３
が熱可塑性発泡体部分である。

本発明の発泡構造体は、かかる繊維プラスチック層が熱
可塑性発泡体と一体化され、少なくとも一面をなす構造
を有するものである。

第１図は、繊維プラスチック層２と熱可塑性発泡体３が
一面で接着し一体化されたものであり、第２図は、熱可
塑性発泡体３の表裏両面で繊維プラスチック層２が接着
し一体化されたものであり、さらに第３図は、熱可塑性
発泡体３の全周囲が繊維プラスチック層２より覆われて
接着し一体化されたものである。かかる一体化の程度、
一体化の仕方が本発明の発泡構造体の性能に大きく関わ
るものである。

すなわち、上述の繊維プラスチック層２と熱可塑性発泡
体３の両者が一体化され複合されていることにより、繊
維プラスチック層部分が機械的性能および表面平滑性等
の性能の向上に寄与し、また、熱可塑性発泡体部分が軽
量性、衝撃吸収性、断熱性等の性能に寄与できるので、
かかる二つの性能を同時に併せ持つことができるのであ
る。このため、これまで単独では用いることのできなか
った過酷な衝撃や力学的作用を受ける分野や外周面への
鮮明な印刷や外観上の美観が要求される分野への適用も
可能となるのである。

本発明において、繊維プラスチック層は、繊維とプラス
チックとが複合一体化されて、該複合効果で強化されて
なるものであればよく、その製造手段は特に限定される
ものでないが、特に、複合繊維よりなる層を原材料層と
して用いて、該層中の該複合繊維の少なくとも一成分を
実質的に溶融せしめることにより層の全体にわたりプラ
スチック化させ、一方、他の成分は繊維形態のままで該
プラスチック化層中に残存させて、該残存した繊維によ
って強化をされた繊維強化プラスチツク層として形成せ
しめるのが最も好ましいものである。

かかる方法を採用する際、複合繊維としては、芯鞘型複
合繊維を用いるのが好ましく、中でも特に鞘成分の中に
多くの芯成分を有する構造繊維である多芯鞘型複合繊維
が好ましく用いられる。すなわち、そのような多芯鞘型
複合繊維として、例えば、高分子配列体繊維、混合紡糸
繊維等に代表される複合繊維が好適に使用できるもので
ある。

なお、かかる多芯鞘型複合繊維において、鞘成分として
はポリスチレン、ポリスチレン・アクリルニトリル共重
合体、ポリメチルメタアクリレート、ポリメチルメタア
クリレート・ポリスチレン・アクリルニトリル共重合体
、ポリアミド、ポリアミド共重合体、ポリエステル、ポ
リエステル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリビニル化合物等が用いられる。また、芯成分として
は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポ
リエステル共重合体、ポリアミド、ポリアミド共重合体
、ボリアリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リウレタン、炭素繊維等が用いられ、これらの成分の中
でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ボリアリレート、炭素繊維が本発明の発泡構造体と
して要求される引張強さ、衝撃強さ、曲げ、捩り強さ等
の特性の点で良好であり、好ましく用いられる。この場
合、プラスチック化容易な鞘成分との組合わせを考慮し
なければならない。

第４図〜第６図において、４および４′は芯成分、５は
鞘成分であり、芯成分としては、第４図に示すように、
−成分で本発明の目的は十分達成できるが、第６図に示
すように、芯成分が二種以上の４．４′からなるものが
補強繊維の特性を同時に幅広く選択できるし、また、繊
維性能を高めるのに有利でありより好ましく用いられる
。

例えば、芯１成分／芯２成分／鞘成分が、ナイロン／ポ
リエチレン／ポリスチレン、あるいはナイロン／ポリエ
チレン／ポリスチレン、ナイロン／ボリアリレート／ポ
リスチレン等のように目的、用途に応じて適宜に組合わ
せて用いることができる。かかる組合せにおいて、繊維
プラスチック層部分と熱可塑性発泡体の一体性を高める
ためには、熱可塑性発泡体部分と芯鞘複合繊維の鞘成分
は接着性の良い成分の組合せを選ぶことが好ましく、で
きれば同じ成分を用いることが特に好ましいことである
。

芯１成分と芯２成分の本数、成分比は限定されない。ま
た、太さが芯成分間で同じであっても、異なっていても
構わないし、同じ芯成分の中でも異なっていてもよい。

複合繊維中の芯繊維の本数は、３本〜１００００本の範
囲とするのが好ましく、１−０本〜１０００本が特に好
ましく用いられる。複合繊維の太さは、繊維強化複合体
としてその用途に適したものとすればよく、特に限定さ
れるものではないが、一般には複合繊維で０．１〜１０
００デニールの範囲が好適である。

芯繊維の太さは、通常、複合繊維の１／３〜１／１００
０程度が好ましい。もちろん、複合繊維および／または
芯繊維が細いほど繊維プラスチック層の表面平滑性が良
好となることは言うまでもない。

かかる複合繊維は、長繊維（フィラメント）の形態、短
繊維（ステープル）またはその類似の長さに切断した形
態、チップ状、フレーク状にカットした形態あるいは織
物、編物、不織布やそれらの複合体等の布帛状などの層
状の形態で用いて成型加工され、プラスチック化されれ
ばよい。

上述の説明では、複合繊維の場合で説明をしたが、前述
の芯成分あるいは鞘成分として記載されたポリマからな
る糸を複数種類用いた混繊糸や交撚糸などの複合糸使い
でも、はぼ同様の繊維強化プラスチツク層を得ることが
でき、本発明ではそのような複合糸を用いてもよい。ま
た、複合繊維を使う場合でも、前述の芯鞘型の他、バイ
メタル型複合繊維やオレンジ断面型複合繊維、花弁状複
合繊維、あるいは多層接合複合繊維などを使ってもよい
ことは言うまでもない。

また、本発明に用いられる熱可塑性発泡体部分の材料と
しては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリ
ル系樹脂、酢酸セルロース樹脂等であり、これらの一種
あるいは二種以上のものが用いられる。特に、これらの
潜在発泡性ビーズが好ましく用いられる。

本発明において、熱可塑性発泡体部分は、発泡体成分の
みで構成されても十分に本発明の目的は達成できるが、
さらに機械的性能の向上を目指すならば熱可塑性発泡体
部分中に繊維を用いて補強することもできる。

かかる補強に用いる繊維は、単一成分からなるもの（単
一成分繊維）であっても、複合繊維であっても構わない
。なお該複合繊維としては、上記繊維プラスチック層に
用いた複合繊維と同じものを用いることが特に好ましい
。

また、かかる繊維は単一成分繊維、複合繊維および芯成
分の断面形状は、−船釣には円形のものを使用すればよ
いものであるが、三角形、四角形、五角形、へ角形等の
いわゆるマルチローバルと言われる形状のものであって
もよいし、あるいは、Ｈ形、Ｈ形、ノコギリ形、花弁形
、を型等の横断面を有するものであっても構わない。熱
可塑性発泡体部分と繊維部分の一体性の点から、繊維は
表面ができるだけ凹凸を有し、アンカ効果の得られるも
のが好ましい。

１ 繊維プラスチック層部分（Ｆ）と熱可塑性発泡体部分（
Ｈ）の割合は、特に限定するものではないが、通常Ｆ／
Ｈ＝９５１５〜５／９５が好ましく用いられる。

本発明では、かかる発泡構造体を製造する方法を何等問
うものでなく、いかなる方法で製造しても構わない。

好ましく行われる方法の一例を挙げるならば、延伸を行
って十分に配向した多芯鞘型複合繊維を、エジェクター
を用いて予め鞘成分が半分程度溶融するように加熱した
成型金型の壁面に吹付けて壁面全体に該多芯鞘型複合繊
維シート（複合繊維層）を作り、次いで、その成型金型
の容積いっばいに予備発泡（１−次発泡）せしめたビー
ズを充填せしめ、加熱装置に入れて多芯鞘型複合繊維の
鞘成分が溶融・流動するようにまた発泡性ビーズが２次
発泡する温度に加熱することにより達成される。

かかる方法により、芯鞘型複合繊維の鞘成分が溶櫨・流
動し、かつ発泡性ビーズカ久発２醜℃、七０乳泡エネル
ギーにより、外周表面に多芯鞘型複合繊２ 維の鞘成分がプラスチック化したもので、かつ極細繊維
で強化されたプラスチック構造を有し、その内部は熱可
塑性発泡体で充填されたものが得られる。この場合、も
ちろん多芯鞘型複合繊維は前もって織物、編物あるいは
不織布のように布帛の形態にしたものを用いても構わな
い。

また、熱可塑性発泡体部分にも繊維を補強に用いる場合
は、先ず上記と同様に多芯鞘型複合繊維をエジェクター
により予め加熱した成型金型の壁面に吹付けて壁面全体
を多芯鞘型複合繊維シートとした後、潜在発泡性を有す
るビーズと多芯鞘型複合繊維を用いて各々別々あるいは
同一のエジェクターより成型金型へ向かって噴射混合し
、成型金型の内容積の２〜８割程度充填混合せしめ、成
型金型を封鎖した後、加熱装置に入れて多芯鞘型複合繊
維の鞘成分が溶融・流動し、かつ潜在発泡性ビーズを発
泡する温度に加熱することにより達成される。また、潜
在発泡性ビーズを噴射する際、予備発泡せしめた粒子を
噴射する方法、ビーズがある程度発泡するように予め加
熱された気体を供４ 給して噴射する方法、あるいはエジェクターの筒先にヒ
ータを取付けてその部分で予備発泡せしめて噴射する方
法などが好ましく行われる。また、繊維が複数の単繊維
が集合した繊維束形態の場合、噴射装置の筒先に高電圧
を掛けながら噴射すると、繊維の捌けがよくなり補強効
果を高めるので好ましい方法である。

本発明の発泡構造体は、これまで従来の熱可塑性発泡体
単独では用いることのできなかった過酷な衝撃や力学的
作用を受ける分野や外周面への鮮明な印刷や外観」二の
美観が要求される分野への適用も可能となるのである。

したがって、本発明の繊維強化複合体は従来の用途の性
能向上に加えて、さらにサーフィンボード、軽量、簡易
なり−ラボックス、プレハブ、移動トイレ等の新たな用
途にも用いることもできる。

［実施例］ 以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はこれらの実施例によって、本発明の有効性や
権利の範囲が限定されたり、制限を受けるものではない
。むしろ、次の応用や展開をもたらすものである。

実施例１− 繊維プラスチック層部分として、多芯鞘型複合繊維の芯
成分がポリスチレン、鞘成分がポリエチレンテレフタレ
ートからなる高分子配列体繊維（１フイラメント中の芯
数：１６、単糸繊度：３゜８デニール、フィラメント数
＝２４本）を、エジェクターを用いて予め加熱したコの
字形の成型金型中の開口部へ向かって噴射し、成型金型
の壁面全体に多芯鞘型複合繊維シートを設けた。

次いで、熱可塑性発泡体部分として、市販の発泡性ポリ
スチレンビーズを用い、エジェクターを用いて、前記成
型金型の空間に発泡性ポリスチレンビーズと高分子配列
体繊維を混合充填した。発泡性ポリスチレンビーズの噴
射は、１２０℃に加熱した圧縮空気を供給して、ポリス
チレンビーズを予備発泡せしめて行った。成型金型の内
容積いっばいに充填されたとき、かかる噴射を止めて成
型金型を封鎖し、１−０５℃のスチームにより加熱５ し、高分子配列体繊維の鞘成分（ポリスチレン）が溶融
・流動すると共にポリスチレンビーズを発泡せしめた。

得られた発泡構造体は、繊維プラスチック層部分と熱可
塑性発泡体部分が強固に一体化したものであり、表面平
滑性に勝れ、かつ耐衝撃性に優れ、曲げ、捩りに対して
も強く、ヒビの入りにくいものであった。

本発明の発泡構造体を用いて、ダンボールで外部を包む
ことなく、かかる繊維強化複合体を組合せてラジカセを
梱包して輸送テストを行った。その結果、被包装物であ
るラジカセをなんら損傷することなく輸送することがで
きた。

一方、従来のポリスチレン発泡体を用いて、同様のテス
トを行ったところ、輸送の際の振動によりポリスチレン
発泡体が割れて、ラジカセのコーナの塗装が剥れ、機器
の一部に損傷が認められた。

さらに、発泡構造体の表面に製品の名称と模様を印刷し
たところ、従来のポリスチレン発泡体とは比べものにな
らないほど鮮明に印刷することができた。

６ ［発明の効果］ 以上のように本発明の発泡構造体は、繊維プラスチック
層部分と熱可塑性発泡体が一体性よく接着してなる構造
を有するものであり、良好な表面平滑性と引張強さ、衝
撃強さ、曲げ、捩り強さ等の機械的性能を有するもので
ある。

したがって、これまで従来の熱可塑性発泡体単独では用
いることのできなかった過酷な衝撃や力学的作用を受け
る分野への適用も可能となり、また、外周面への鮮明な
印刷や外観上の美しさ等が要求される分野への適用も可
能となるのである。

その他、過酷な衝撃や力学的作用を受ける道路の噴泥防
止材、各種土木用材、防水層保護材等の建築・土木分野
に好ましく適用できる。

また、その他に断熱工業分野、自動車等の車両分野、包
装・梱包分野、スポーツ・雑貨分野にも好ましく用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の発泡構造体の一実施態様例
をモデル的に示した概略モデル図である。 第４図〜第６図は、本発明の発泡構造体を製造するに際
して用いることのできる複合繊維の一実施態様例をモデ
ル的に示した横断面概略モデル図である。 に発泡構造体 ２：繊維プラスチック層部分 ３：熱可塑性発泡体 ４．４′　：芯成分 ５：鞘成分 特許出願大東し株式会社 ９ 第４図 第５図 彌糺４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）繊維とプラスチックの複合層が熱可塑性発泡体と
   一体化されており、該繊維とプラスチックの複合層が少
   なくとも一表面をなしていることを特徴とする発泡構造
   体。 （２）繊維とプラスチックの複合層が、複合繊維の層を
   原材料として、該複合繊維の一成分をプラスチック化し
   、他成分を実質的に繊維状に残して形成されてなるもの
   であることを特徴とする請求項１記載の発泡構造体。 （３）複合繊維が、芯鞘型複合繊維であることを特徴と
   する請求項２記載の発泡構造体。（４）芯鞘型複合繊維
   が、複合繊維当り３本以上の芯成分を含む多芯鞘型複合
   繊維である請求項３記載の発泡構造体。 （５）多芯鞘型複合繊維の鞘成分が、熱可塑性発泡体と
   同成分である請求項４記載の発泡構造体。 （６）多芯鞘型複合繊維の芯成分が、２種以上の異なる
   成分からなる請求項４記載の発泡構造体。 （７）熱可塑性発泡体が、繊維により強化されてなるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載
   の発泡構造体。