JPH0885153A - 複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、軽量で機械的特性や断熱性に優れ
た、空隙部を有する芯材と熱可塑性樹脂とからなる複合
体の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 空隙部を有する芯材を溶融した熱可塑性樹脂
で覆った後、該芯材と溶融した熱可塑性樹脂とを加圧す
ることを特徴とする複合体の製造方法。 【効果】 本発明の方法によれば、軽量で剛性が高く、
断熱性に優れた、内部に空隙部を有する製品を安価に得
ることができ、パレットや自動車のシートバック等の耐
久性を必要とする用途や、保温・保冷ボックス、各種保
冷容器等の用途に使用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空隙部を有する芯材と熱
可塑性樹脂とからなる複合体の製造方法に関するもので
あり、軽量で機械的特性や断熱性に優れた製品の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空隙部を有する芯材と熱可塑
性樹脂とからなる複合体は数多くあり、内部に発泡体構
造を有する製品、例えばクーラーボックス等の製品があ
る。従来、内部に発泡体構造を有する製品の成形方法と
しては、ポリプロピレンやポリエチレン等を射出成形又
は中空成形で中空体とし、該中空体内に発泡剤を含有さ
せた樹脂液やウレタンを注入し発泡させる方法（特開平
４−７１６９２号公報）、中空体内に発泡性ビーズや少
し発泡させたビーズを充填した後発泡及び融着を行なう
方法（特開平４−１６５２８３号公報、特開平５−１３
８７２２号公報）等がある。また、中空体内に予め成形
した発泡体を挿入するだけの方法もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】中空体内にウレタンを
注入する方法においては成形時の冷却時間が長いため、
成形効率を上げようとすると多数個取りの設備が必要と
なり、むしろコストアップになる。中空体内に発泡性ビ
ーズや少し発泡させたビーズを充填し発泡させる方法で
は均一な発泡体構造を有する製品を得ることが難しい。
また、少し発泡させたビーズをさらに発泡させる場合は
中空体内のビーズのスチーム加熱等を行なうので中空体
内にスチームの水が残るという欠点がある。中空体内に
発泡体を挿入しただけの製品は中空体と発泡体との結合
力が乏しく機械的特性が劣る。本発明はこれらの欠点を
解決し、軽量で機械的特性や断熱性に優れた製品を安価
に製造できる方法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、空隙部を有する
芯材を溶融した熱可塑性樹脂で覆った後、該芯材と溶融
した熱可塑性樹脂とを加圧することにより、軽量で機械
的特性や断熱性に優れた製品を安価に製造できることを
見出した。

【０００５】以下、本発明について具体的に説明する。
本発明において空隙部を有する芯材とは、部分的にすき
まが存在する材料であり、例えば独立又は連続気泡を有
する材料、ハニカム構造を有する材料、ストローを束ね
た構造を有する材料、繊維を堆積又はからみ合わせた材
料等が挙げられ、さらに具体的には、合成樹脂発泡体、
無機質発泡体、木材、ダンボール、紙等が挙げられる。
中でも合成樹脂発泡体は軽量であり、成形が容易である
ため好ましい。

【０００６】合成樹脂発泡体の合成樹脂としては、例え
ばポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ア
クリル樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン
等が挙げられる。また、ポリオレフィンの具体例として
は、プロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィ
ンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンブロ
ック共重合体、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレ
ン、低密度ポリエチレン（例えば線状低密度ポリエチレ
ン、分岐状低密度ポリエチレン等）、エチレンとα−オ
レフィン（例えばプロピレン、ブテン−１、ペンテン−
１、ヘキセン−１等）又は他のコモノマー（例えば酢酸
ビニル、無水マレイン酸等）の１種類以上とを共重合さ
せたもの等が挙げられる。合成樹脂は１種類でも２種類
以上混合しても使用することが出来る。また、必要に応
じてエチレン−プロピレン共重合体エラストマー、エチ
レン−プロピレン−ジエン共重合体エラストマー等を混
合してもよい。またこれらの樹脂に例えば無機物、結晶
核剤、安定剤、難燃化剤、加工性改良剤、滑剤、帯電防
止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、顔料等の各
種添加剤を必要に応じて添加してもよい。

【０００７】合成樹脂発泡体は種々の方法で成形された
ものを用いることができ、例えば（１）樹脂と発泡剤と
の混練物を加熱し発泡させたもの、（２）樹脂に発泡剤
を含浸させた後、発泡させてビーズ状にし、これを加熱
融着成形したもの、（３）始めに少し発泡させたビーズ
を作成した後、さらに加熱して発泡させたもの等が挙げ
られる。合成樹脂発泡体の発泡倍率は製品の用途によっ
て適宜選択することができ、通常１００倍程度までのも
のが特に好ましく適用可能である。合成樹脂発泡体は、
合成樹脂を種々の加熱方法によって加熱することにより
得られ、加熱方法としては、例えば熱風加熱、スチーム
加熱、マイクロ波加熱等が挙げられる。

【０００８】本発明において、空隙部を有する芯材を覆
う熱可塑性樹脂は、通常のいわゆる熱可塑性樹脂であ
り、例えばポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビ
ニル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
ウレタン等が挙げられる。また、ポリオレフィンの具体
例としては、プロピレン単独重合体、プロピレン−α−
オレフィンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフ
ィンブロック共重合体、高密度ポリエチレン、中密度ポ
リエチレン、低密度ポリエチレン（例えば線状低密度ポ
リエチレン、分岐状低密度ポリエチレン等）、エチレン
とα−オレフィン（例えばプロピレン、ブテン−１、ペ
ンテン−１、ヘキセン−１等）又は他のコモノマー（例
えば酢酸ビニル、無水マレイン酸等）の１種類以上とを
共重合させたもの等が挙げられる。合成樹脂は１種類で
も２種類以上混合しても使用することが出来る。また、
必要に応じてエチレン−プロピレン共重合体エラストマ
ー、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体エラストマ
ー等を混合してもよい。またこれらの樹脂に例えば無機
物、結晶核剤、安定剤、難燃化剤、加工性改良剤、滑
剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、
顔料等の各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。

【０００９】本発明において、空隙部を有する芯材とそ
れを覆う熱可塑性樹脂とは異なる種類のものでも差し支
えないが、同材質であることが、該芯材と熱可塑性樹脂
との結合力が向上し、製品の機械的特性が良好となり、
しかもリサイクルが容易に行なえるので好ましい。ま
た、芯材を覆う樹脂は必要に応じて２種類以上を、層構
成をなす多層構造となるように用いてもよい。さらに、
芯材とそれを覆う樹脂との間に接着剤等を使用してもよ
い。

【００１０】本発明において、空隙部を有する芯材と熱
可塑性樹脂とからなる複合体は、該芯材を溶融した熱可
塑性樹脂で覆った後、該芯材と該熱可塑性樹脂とを加圧
することによって得られる。芯材を熱可塑性樹脂で覆う
場合、芯材の全部を覆ってもよいし、芯材の一部分を覆
ってもよい。芯材と熱可塑性樹脂とを加圧するには種々
の方法を採用でき、例えばブロー成形機、シートブロー
成形機、スタンピング成形機等実質的に加圧できる機能
をもった成形機によって成形可能である。加圧する場合
の圧力は特に限定されず、芯材及び芯材を覆う熱可塑性
樹脂の種類により適宜決定される。

【００１１】本発明において、空隙部を有する芯材は弾
性を有することが好ましい。該芯材が弾性を有している
と、芯材と熱可塑性樹脂とを加圧後、該加圧を解除した
ときに、芯材がもとの形状に復元し、表面平滑性の良好
な、外観の優れた製品が得られるので好ましい。

【００１２】空隙を有する芯材と溶融した熱可塑性樹脂
とを加圧する場合、芯材及び熱可塑性樹脂の種類により
加圧圧力を適宜設定することが可能であるが、芯材が合
成樹脂発泡体の場合は空隙を有する芯材の厚みの減少す
る割合がもとの厚みに対して２〜７０％、好ましくは５
〜４０％であるように圧縮、加圧するのが好ましい。２
％未満では芯材と熱可塑性樹脂との結合力が弱く、芯材
と樹脂とが剥離してしまい機械的特性が低下する。７０
％を超えると加圧解除後復元したときに製品表面に凹凸
が発生して外観が悪くなる。

【００１３】以下、本発明の方法を図面を参照して説明
する。図１は本発明に係る芯材を溶融した熱可塑性樹脂
で覆った状態の断面図である。図１において加圧するこ
とができる金型３内に、空隙部を有する芯材１を芯材固
定用ステイ４によって装着する。そして中空成形機ダイ
ス５から溶融した熱可塑性樹脂２を押し出して芯材１を
覆った状態とする。次に図２のように金型３を閉じて芯
材１と溶融した熱可塑性樹脂２とを加圧、圧着する。こ
のとき金型は水冷により冷却してもよい。加圧冷却後金
型を開き製品を取り出す。本発明の方法により成形され
た製品の一例の断面図を図３に示す。上述した成形は通
常のブロー成形機によって行なうことができる。また、
成形サイクルは通常のブロー成形と同レベルで行なうこ
とができるので、中空体にウレタンを充填したりビーズ
を充填して発泡させる方法に比べて成形効率が良い。

【００１４】本発明の方法において、製品のコーナー部
の賦形性が悪い場合、金型キャビティー面、特にコーナ
ー部にエアー抜き孔を設けることにより外観の良い製品
を得ることができる。さらにエアー抜き孔から強制的に
金型内を減圧することにより、さらに効率良く外観の良
好な製品を得ることができる。また、エアー抜き性を良
くするために金型キャビティー面のサンドブラスト、シ
ボ加工等を行なってもよい。

【００１５】本発明の方法によって、平板状、球状、タ
マゴ状、箱状等各種形状の製品が得られる。空隙部を有
する芯材として、フロンガス等の熱伝導率の小さい気体
を有する発泡体を用いることにより、断熱性が格段に優
れた製品を得ることもできる。

【００１６】

【実施例】次に実施例及び比較例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるも
のではない。 （Ａ）空隙部を有する芯材 （Ａ−１）１５倍発泡させたエチレン含量が３重量％で
あるプロピレン−エチレンランダム共重合体 （Ａ−２）４５倍発泡させたエチレン含量が３重量％で
あるプロピレン−エチレンランダム共重合体 （Ａ−３）１５倍発泡させた密度が０．９２５ｇ／ｃｍ
³ であるポリエチレン （Ａ−４）１５倍発泡させたスチレン−ブタジエンゴム
を６重量％含むポリスチレン （Ａ−５）１５倍発泡させたプロピレン単独重合体 （Ａ−６）ラワン板

【００１７】（Ｂ）芯材を覆う熱可塑性樹脂 （Ｂ−１）温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるメ
ルトフローレートが０．３ｇ／10分であり、エチレン含
量が１０重量％であるプロピレン−エチレンブロック共
重合体 （Ｂ−２）温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるメ
ルトフローレートが０．０３ｇ／10分であり、密度が
０．９４５ｇ／ｃｍ³ である高密度ポリエチレン

【００１８】（Ｃ）製品形状 （Ｃ−１）平板 外寸法：５５０×３５０×４０ｍｍ （Ｃ−２）凹部を有する平板（図４及び図５） 外寸法：５５０×３５０×４０ｍｍ （長手方向の片面に縦４５５ｍｍ、横２５ｍｍ、深さ３
８ｍｍの凹部を２個有する平板）

【００１９】（Ｄ）成形機 押出機スクリュー９０ｍｍ、型締機能力４０Ｔの中空成
形機を用いた。

【００２０】（Ｅ）製品の評価方法 製品外観の判定は○（凹凸状態及び金型賦形性が良
好）、△（凹凸状態及び金型賦形性がやや良好）、×
（凹凸状態及び金型賦形性が不良）の３段階評価を行な
った。製品の最大曲げ強度は、以下のように測定した。
図６及び図７に示すように、２本の支持台９（７０×７
０×３６０ｍｍ）上に製品７の長手方向に対して垂直方
向に加圧治具１０（２０×５０×３６０ｍｍ）が当たる
ように製品７を置いた。製品形状が（Ｃ−２）の場合は
凹部のある面が下面となるように置いた。支持台９間の
距離（支点間距離）は３００ｍｍとした。加圧治具を２
０ｍｍ／ｍｉｎの速度で押し下げ、製品が破壊するまで
荷重及びたわみ量を測定し、最大曲げ強度を求めた。製
品の曲げ弾性率の評価は、上述の曲げ試験において、曲
げ強度１５０ｋｇ時の変形量で判定し、○（変形量５ｍ
ｍ未満）、△（変形量５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満）、×
（変形量１０ｍｍ以上）の３段階評価を行なった。製品
の芯材と熱可塑性樹脂との接着性の評価は、上述の曲げ
試験において変形した場合の芯材と熱可塑性樹脂との剥
離状態によって判定し、○（剥離なし）、△（若干剥離
あり）、×（かなり剥離あり）の３段階評価を行なっ
た。

【００２１】（実施例１）空隙部を有する芯材として
（Ａ−１）及び製品形状が（Ｃ−１）である金型を用
い、該芯材を芯材固定用ステイによって金型内に装着し
た。中空成形機のダイスより溶融した熱可塑性樹脂（Ｂ
−１）（パリソン）を押し出して芯材を覆った。このと
きのパリソンは２００℃で押し出し、厚みは２ｍｍであ
った。温度２０℃の金型を閉じて芯材とパリソンとを圧
縮し冷却した。このとき芯材厚みの減少する割合が５％
となるように加圧した。金型を閉じた状態で１分間冷却
後、金型を開き製品を取り出した。取り出した製品につ
いて外観チェック及び機械的特性の評価を行なった。本
実施例の結果を表１に示した。

【００２２】（比較例１）加圧時の芯材厚みの減少する
割合が０％とした以外は実施例１と同様に行ない、その
結果を表１に示した。

【００２３】（比較例２）実施例１と同様の金型を用
い、中空成形機のダイスより溶融した熱可塑性樹脂（Ｂ
−１）（パリソン）を押し出し、金型を閉じた後、中空
成形を行ない（Ｂ−１）の中空体を成形した。中空体を
取り出し、その一部を開き、空隙部を有する芯材（Ａ−
１）をその中に挿入後、開いた部分を溶着して閉じて製
品とした。実施例１と同じ評価を行ない、その結果を表
１に示した。

【００２４】（比較例３）比較例２と同様の方法で中空
成形を行なった後、金型を閉じた状態のまま中空体内に
ウレタンを注入し発泡させた。金型を開き製品を取り出
し、実施例１と同じ評価を行ない、その結果を表１に示
した。

【００２５】（比較例４）ウレタンの代わりにポリプロ
ピレンビーズを用いた以外は比較例３と同様に行ない、
その結果を表１に示した。

【００２６】（実施例２〜６）空隙部を有する芯材とし
て（Ａ−２）を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合
が各々２、５、２０、４０、７０％とした以外は実施例
１と同様に行ない、その結果を表２に示した。

【００２７】（比較例５〜６）空隙部を有する芯材とし
て（Ａ−２）を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合
が各々１、８０％とした以外は実施例１と同様に行な
い、その結果を表２に示した。

【００２８】（実施例７〜１１）空隙部を有する芯材と
して（Ａ−３）を用い、溶融した熱可塑性樹脂として
（Ｂ−２）を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合が
各々２、５、２０、４０、７０％とした以外は実施例１
と同様に行ない、その結果を表３に示した。

【００２９】（比較例７〜８）空隙部を有する芯材とし
て（Ａ−３）を用い、溶融した熱可塑性樹脂として（Ｂ
−２）を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合が各々
１、８０％とした以外は実施例１と同様に行ない、その
結果を表３に示した。

【００３０】（実施例１２〜１６）空隙部を有する芯材
として（Ａ−４）を用い、金型の平面部及びコーナー部
に直径０．１ｍｍの孔を５ｃｍ間隔で均等に設けた金型
を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合が各々２、
５、２０、４０、７０％とした以外は実施例１と同様に
行ない、その結果を表４に示した。

【００３１】（比較例９〜１０）空隙部を有する芯材と
して（Ａ−４）を用い、金型の平面部及びコーナー部に
直径０．１ｍｍの孔を５ｃｍ間隔で均等に設けた金型を
用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合が各々１、８０
％とした以外は実施例１と同様に行ない、その結果を表
４に示した。

【００３２】（実施例１７〜２１）空隙部を有する芯材
として（Ａ−５）及び製品形状が（Ｃ−２）である金型
を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合が各々２、
５、２０、４０、７０％とした以外は実施例１と同様に
行ない、その結果を表５に示した。

【００３３】（比較例１１〜１２）空隙部を有する芯材
として（Ａ−５）及び製品形状が（Ｃ−２）である金型
を用い、加圧時の芯材厚みの減少する割合が各々１、８
０％とした以外は実施例１と同様に行ない、その結果を
表５に示した。

【００３４】（実施例２２〜２３）空隙部を有する芯材
として（Ａ−６）を用い、加圧時の芯材厚みの減少する
割合が各々、１、２％とした以外は実施例１と同様に行
ない、その結果を表６に示した。

【００３５】（比較例１３〜１５）空隙部を有する芯材
として（Ａ−６）を用い、加圧時の芯材厚みの減少する
割合が各々０、４、７５％とした以外は実施例１と同様
に行ない、その結果を表６に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、軽量で剛性が高
く、断熱性に優れた、内部に空隙部を有する製品を安価
に得ることができる。芯材とそれを覆う樹脂とは圧縮成
形されているので、両者が極めて強固に結合しているた
め機械的強度に優れ、パレットや自動車のシートバック
等の耐久性を必要とする用途に使用することができる。
また、断熱性を生かして保温・保冷ボックス、各種保冷
容器等に使用することも出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る芯材を溶融した熱可塑性樹脂で覆
った状態の断面図である。

【図２】本発明に係る芯材と溶融した熱可塑性樹脂とを
加圧した状態の断面図である。

【図３】本発明の方法により成形された製品の断面図で
ある。

【図４】本発明の一実施例に係る製品の斜視図である。

【図５】本発明の一実施例に係る製品のＡ−Ａ断面図で
ある。

【図６】本発明の実施例における曲げ試験時の製品の斜
視図である。

【図７】本発明の実施例における曲げ試験時の製品のＢ
−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１ 空隙部を有する芯材 ２ 溶融した熱可塑性樹脂 ３ 金型 ４ 芯材固定用ステイ ５ 中空成形機ダイス ６ 熱可塑性樹脂 ７ 製品 ８ 受け台 ９ 支持台 １０ 加圧治具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空隙部を有する芯材を溶融した熱可塑性
   樹脂で覆った後、該芯材と溶融した熱可塑性樹脂とを加
   圧することを特徴とする複合体の製造方法。
2. 【請求項２】 空隙部を有する芯材が合成樹脂発泡体で
   あることを特徴とする請求項１記載の複合体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 空隙部を有する芯材が弾性を有すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の複合体の製造方法。
4. 【請求項４】 空隙部を有する芯材と溶融した熱可塑性
   樹脂とが同材質であることを特徴とする請求項１，２又
   は３記載の複合体の製造方法。