JPH08216276A - プラスチック製中空成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 公園等の構築物などの構造材として好適な厚
肉で長尺の残留応力のないプラスチック製中空成形体の
提供。 【構成】 廃プラスチックを原料とし、肉厚ｔが１０ｍ
ｍ〜５０ｍｍ，長さｌが１ｍ以上の擬木状中空成形体
で、中空部に芯材を充填して用いる。成形時充分な冷却
を受け、残留応力がなく、中空成形体の中空部内壁面と
芯材外壁面間に所定幅の空隙部を設けているので、気温
変動による膨張、収縮にも亀裂を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック製中空成
形体、特に廃プラスチックを用いて成形した厚肉で長尺
の擬木状の中空成形体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック製中空成形体特に金属管等
を芯材として補強したプラスチック製中空成形体は軽く
耐久性に優れ、例えば樹木状の外観や色彩を付与した製
品が得られるので、コンクリート製や木製の杭，柵，柱
等に替えて公園等の構築物，遊歩道柵等に広く用いられ
るようになっている。プラスチック製中空体の成形方法
としては、ブロー成形，射出成形，回転成形，異形押出
成形及び鋳込成形等の成形法がある。しかし、ブロー成
形や射出成形，回転成形，押出成形では成形機から送出
された成形物が走行中に冷却されるため、冷却時間が限
定され、薄肉製品しか得られず、強度を必要とする用途
には不向きである。また、異形押出成形では断面形状の
同一な直線模様で短尺のものしか得られない。鋳込み成
形法では、中子の金型内への装着、製品からの中子の取
出しができないので、中実の柱状体しか得られず、中実
柱状体は冷却固化に長時間を要し生産能率が悪く且つ多
量の樹脂を必要とし、軽量性が失われるとともに経済性
にも劣る。従来、プラスチック中空製品を得るために
は、補強用の金属材またはグラスファイバーを芯材とし
て鋳型内に装着し、押出機から溶融熱可塑性樹脂を注入
して、冷却固化後鋳型から取り出す鋳込成形法が採られ
ている。

【０００３】しかしながら、上記鋳込成形法では、樹脂
には１〜４％の成形収縮があり、又、成形後も温度変化
により膨張収縮を繰り返す。一般的に鋼材やグラスファ
イバー等補強材の熱膨張係数は熱可塑性プラスチックの
１／１０〜１／２０である。従って、熱可塑性プラスチ
ックの成形収縮や熱収縮が充分に終息していないと熱可
塑性プラスチック成形物の内部で芯材が外囲の熱可塑性
プラスチックを突っ張る形になるために、熱可塑性プラ
スチックの伸びが不十分な場合、成形物に亀裂が生じる
可能性があり、特に芯材の外径と熱可塑性プラスチック
の成形物外径の比が比較的大きい場合や、円形以外の場
合は、芯材の中心方向への収縮が追従せず不十分とな
り、亀裂を生じ易い。また、金型内に挿入する補強用金
属管も、作業者の労力上その長さ，重量に限度があり、
さらに擬木表面模様の如く不規則の突起を有する厚肉で
１ｍ以上にも及ぶ長尺の中空成形体を得ることは従来技
術では不可能とされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、残留応力
のないプラスチック製厚肉中空成形体であれば強度上の
問題がなく中実の柱状体に代えて使用でき、また、長尺
物では該中空体の中空部に適切な内径の補強用金属管を
特定条件下で装着すれば上記課題は解決されることを着
想し、本発明を完成した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、少なくとも一端を解放状とし、肉圧が１０ｍｍ〜５
０ｍｍで長さが１ｍ以上である中空成形体の中空部に該
中空部壁体と空隙を保有させて芯材を充填してなること
を特徴とするプラスチック製中空成形体が提供される。

【０００６】本発明に係るプラスチック製中空成形体に
ついて説明する。図１は本発明に係る中空成形体の実施
例を示す一部省略斜視図である。図中、符号１は中空成
形基体、例えば廃プラスチックで成形された中空成形体
であり、外表面を樹皮状とし管状に成形されている。長
さｌは用途により任意に定められるが少なくとも１ｍ以
上であることが用途上好都合で、通例３〜５ｍ程度から
なる。また中空体肉厚ｔは本成形体の用途における強度
より少なくとも１０ｍｍが必要であり、また５１ｍｍ以
上では中実状に近くなり、コスト高で重くなり、しかも
芯材の挿入も困難となるので好ましくない。本成形体の
大きさ（管径）は特に限定されないが、直径６０ｍｍ〜
３００ｍｍ程度のものが本成形体用途からして好適に用
いられる。さらに、本中空成形体の少なくとも一端は解
放状として成形されるが、両端を解放させた管状として
も構わない。これは本成形体の成形後芯材２を挿入する
必要があるためである。芯材２は、金属管が好ましい
が、用途によってはＦＲＰ製管であってもよい。芯材は
上記の中空成形体が成形されて後、該成形体の中空部３
に挿入充填されるが、その際中空部内壁面と所定の空隙
を設ける必要がある。すなわち前記したごとく本成形体
が殆ど屋外で使用されるため太陽光や寒冷により本成形
体の膨張、収縮が繰り返され、これらに対応させる必要
があるからである。プラスチックと金属とは一般に熱膨
張係数を大きく異にするため、これらが一体で積層され
ている場合にはプラスチック部分に必ずといっていいほ
ど亀裂を生じさせてしまう。上記の所定の空隙として、
中空部内壁面と芯材外壁面との間に１ｍｍ〜５ｍｍが設
けられていることが好ましい。１ｍｍ未満では膨張、収
縮に充分な対応が難しく、５ｍｍを超えると芯材が抜け
易くなって抜け止めの工夫を必要とし作業性に劣ること
となるからである。

【０００７】本発明に係る中空成形体を得る好適な装置
について本出願人は特願平６−３３５３４９号で既に提
案したが、該装置を用いて本成形体を得ることに関し、
以下に簡単に説明する。なお、本装置以外の装置も当然
に用いられてよい。図２は該装置の模式的な概略構造を
示す説明図で、金型架台４上に下型５、上型６からなる
金型が載置され、上下金型の左側部は閉じられ、右側部
には後述する内腔冷却コア１２の挿入口７が設けられて
いる。上型の冷却水は冷却水入口８から入り、注入され
た樹脂を冷却して冷却水出口９から排出される。同様に
下型では冷却水は冷却水入口１０から入り、冷却水出口
１１から排出される。内腔冷却コア１２は先端部を閉じ
た外套管と先端部を開口した内管からなり、冷却水はコ
ア冷却水入口１３から内管に入り内管と外套管の間を通
って金型内に注入された樹脂を内部から冷却しコア冷却
水出口１４から排出される。混練押出機からの溶融樹脂
は下金型のバルブ１５から注入される。

【０００８】コア移動装置２１は、移動台車２２、金型
架台４の延長方向に設けられ金型内腔中心軸と平行な走
行梁２３及び左右両側の走行梁の中間に平行して設けら
れ台形ネジを刻設した駆動軸２４及び該駆動軸をローラ
チェーン２５を介して正逆回転させるモータ２６及び駆
動制御装置（図示せず）からなる。移動台車２２は走行
梁２３に沿って走行し、移動台車に結合した内腔冷却コ
アを金型内に挿入し、または離脱させるもので、内腔冷
却コアの端部部材２７と移動台車の中核部材２８の上部
ブロック３５とは連結ボルト２９で結合している。走行
梁２３は内向きに対向した断面コ字状の梁からなり、梁
のコ字状の上面を上部動輪３１，３１が走行し、走行梁
底面に下から下部動輪３３が接し、内側面に接して側部
動輪３４が接するようになっている。移動台車の中核部
材２８はその中央螺合部で駆動軸２４に螺合し、モータ
を駆動し、ローラチエーンを介して駆動軸を回転させる
ことにより、駆動軸に螺合した移動台車を走行梁に沿っ
て移動させることができる。

【０００９】このように駆動軸は移動台車の中核部材と
螺合しているので、移動台車を介して機械的強度が大き
く水平平面性を保持した走行梁に支持されて曲がること
なく直線性を保ち、移動台車は走行梁に拘束されて直線
性を保持して移動し正確に内腔冷却コアを金型内腔中心
線に沿って挿入し、あるいは冷却固化した樹脂体から離
脱させることができる。

【００１０】

【作用】上記装置を用いて本発明に係る中空成形体の製
造について具体的に説明する。上下金型を開いた状態で
駆動制御装置を操作してモータを駆動させ、内腔冷却コ
アを金型内の所定位置まで挿入する。挿入停止は、駆動
制御装置に接続したリミットスイッチあるいは光電スイ
ッチ等適宜方法を用いて行われる。ついで、金型を閉じ
金型外部および内腔冷却コア内に各冷却水を通じた金型
内に溶融樹脂を注入する。注入と同時に駆動制御装置の
タイマーが作動し、所定時間経過後、駆動軸を逆回転さ
せ、冷却固化した樹脂から内腔冷却コアを引き抜き所定
位置で停止させる。金型を開き、製品を取り出す。以
下、この操作を繰り返す。内腔冷却コアを挿入し、引き
抜くまでの時間は注入樹脂の熱容量，中空体の肉厚、長
さ、冷却水温度等により異なるので、予め実験により決
定するが、中空体樹脂製品の外表面温度及び内腔部内面
温度が６０〜７０℃となるように設定することが好まし
い。この程度の温度に冷却することにより、残留応力の
ない中空成形体製品が得られる。勿論この温度以下にな
るまで冷却してもよいが、作業能率の低下を招く。

【００１１】金型の樹脂に接する面は例えば擬木状とし
て、樹木の樹肌模様、あるいは角材の木目模様として、
木材柱に代えて使用することができる。また、中空成形
体外周の形状に応じて内腔冷却コアの外套管外形断面を
円形，角形，多角形とし、又、コアを先端を先細に、元
側を太くしてテーパーを付け、あるいは外套管に放射状
にフィンを設けて柱体の強度を低下させずに樹脂の節約
を図ることも可能である。このように内外部の樹脂温度
を６０℃−７０℃に冷却して取り出された製品は温度差
による残留応力や熱収縮による残留応力がなく、金型か
ら取り出し外気温度まで放冷される。製品は残留応力が
ないので、寒暖の差の大な地域で使用されても割れ、欠
け等のおそれがなく安全に使用できる。

【００１２】本プラスチック製中空成形体は金属管等を
補強芯材として装着しその機械的強度を増強して使用さ
れる。本発明においては、常温まで放冷して、残留応力
のない中空成形体に金属管等の芯材を挿入する。挿入す
る金属管等外表面と中空成形体内腔壁との間のクリアラ
ンスは、前記したごとく使用する箇所の最低気温でも樹
脂収縮により金属管等との間にストレスを生じない程度
で設けられる。このようにして得られた本発明に係るプ
ラスチック製中空成形体は、従来の鋳型内に金属管等を
挿入して成形した残留応力を有するものと異なり、寒暖
の差によるひび割れ，破損のおそれがなく高温地域、寒
冷地域でも安全に使用できる。また、金属管等の芯材
は、製造場所で挿入する他、特に大きい中空成形体や、
特定加工品等の遠隔地で使用する場合には、現地で金属
管等の芯材を入手して挿入し、物流コストを低減するこ
とも可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る中空成形体は、中実の柱体
と同等程度の強度を有する残留応力のない厚肉で長尺の
プラスチック製中空成形体であるため、例えば、公園等
の構築物、遊歩道等の柵や柱体等として、非常に有用で
ある。また、中空体であるため、中実の柱体に比し、軽
量性に優れるとともに、廃プラスチックの再利用資源化
とコスト低減が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラスチック製中空成形体及び芯
材の一部省略斜視図である。

【図２】本発明に係るプラスチック製中空成形体の成形
装置の模式的構造を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 中空成形基体 ２ 芯材 ３ 中空部 ４ 金型架台 ５ 下型 ６ 上型 ７ 挿入口 １２ 内腔冷却コア １５ バルブ ２１ コア移動装置 ２２ 移動台車 ２３ 走行梁 ２４ 駆動軸 ２５ ローラチェーン ２６ モータ ２７ コア端部部材 ２８ 中核部材 ３１ 上部動輪 ３３ 下部動輪 ｌ 成形体長さ ｔ 成形体肉厚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端を解放状とし、肉圧が１
   ０ｍｍ〜５０ｍｍで長さが１ｍ以上である中空成形体の
   中空部に該中空部壁体と空隙を保有させて芯材を充填し
   てなることを特徴とするプラスチック製中空成形体。