JP2002061059A - スプリング構造樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents
スプリング構造樹脂成形品及びその製造方法Info
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Abstract
を提供する。 【解決手段】ポリオレフィン系樹脂とVAC、EVA又はSBS
との混合物から成る無垢及び/又は中空の連続線条及び
/又は短線条がランダムに絡合集合して成る空隙を備え
る三次元構造体のスプリング構造樹脂成形品。
Description
脂成形品及びその製造方法に関し、より詳しくは、耐衝
撃性、耐加重性に優れ、又、濾材などの用途としても好
適なスプリング構造樹脂成形品及びその製造方法に関す
る。
ッションは、ウレタンフォームが主流である。
0デニールの合成繊維、天然繊維を合成、ゴム系接着剤
で部分的に接着クッションが提案されている。
面部が一層構造であるハイレジリエンスフォームからな
り、前記ハイレジリエンスフォームがトリレンジイソシ
アネート(TDI)を10重量%以下の割合で含有し、残余がジ
フェニルメタンジイソシアネートからなるイソシアネー
トを用いてなるウレタンフォームから成る自動車用シー
トクッションパッドが提案されている。
ォームは沈み込みが大きく長期間座りつづけると疲れる
短所があった。また、熱硬化性樹脂である為に、リサイ
クルが困難であり、粉砕機でチップ化したものを接着成
形によりチップフォーム(リボンデットフォーム)と呼ば
れる材料に再生するか、燃焼し熱エネルギーとして回収
するにとどまる。廃棄処分方法として、埋立処理と焼却
処理が挙げられるが、かさ密度が小さく柔らかいウレタ
ンフォームの埋立処理は、地盤の安定化が困難であり、
埋立場所が限定される。また、焼却の際には焼却炉の損
傷が大きく有毒ガスの除去に経費がかかる。しかし、座
席、ベッド等のクッションとしてウレタンフォームと同
等の性能を持った上に、安価に製造できる代替材料が存
在していない。
ので、下からの突き上げ感や揺動感が大きく、運転が長
時間に及ぶと足のしびれや強い疲労感を生じるほか、以
下の課題を有する。
に使用するアミン触媒がフォーム内に残存し悪臭がす
る。
集中光線を当てていると燃え出す危険性があり、且つ、
燃焼した際、シアン、塩化水素、アンモニアガスを発す
る。
使用期限が2020年であるが、代替フロンより発泡性能が
優れる代替剤が無いのが現状である。
るイソシアネートであるTDIは、労働省告示第25号で濃
度を0.005ppm以下にすると決定されている毒性の高い物
質であり、実際の製造現場では管理が徹底されていない
場合も多く作業者の健康を害する。
号は、前記軟質ウレタンフォームの特性が改良されては
いるが、ウレタンフォームの短所を備えている。
が可能などの長所を有するが、耐久性に劣る、製法が煩
雑で加工コストが著しく高いなどの課題を有し、また、
ゴム系接着剤及び架橋性ウレタンは熱硬化樹脂でリサイ
クルが困難なほか、単一組成でないのでリサイクルが困
難である。
維を低融点の熱可塑性エラストマーで融着しているので
リサイクルが困難なほか、製法が煩雑で加工コストが著
しく高いなどの課題が残っている。
サイクルが困難な上、廃棄処理においても前述課題を有
するウレタンフォームに変わり、リサイクルが可能であ
り安価でかつ沈み込みが少なく、長時間使用しても疲れ
ないスプリング構造樹脂クッション体を提供することを
目的とする。
び廃棄農業用プラスチックフィルムの再利用用途として
の再生樹脂であるPE等の樹脂を高付加価値な製品として
再生することが出来ると共に、本願スプリング構造樹脂
クッション体は、何回でも再生が可能である。また、本
願クッション構造体は、原料としてPE、PP等ポリオレフ
ィン樹脂に、酢酸ビニル樹脂(以下VACと記す)又は、酢
ビエチレン共重合体(以下EVAと記す)又は、スチレンブ
タジエンスチレン(以下SBSと記す)をブレンドした物を
使用し、ベッド、座席用クッションに使用するクッショ
ン性に優れるスプリング構造樹脂成形品を提供すること
を目的とする。また、本発明は、成形工程が容易で、し
かも形状の自由度が高く、所望の耐加重強度、耐衝撃性
等の物性を有する成形品を容易に製造することができる
方法を提供することを目的とする。
樹脂成形品30は、ポリオレフィン系樹脂とVAC、EVA又
はSBSとの混合物から成る連続線条及び/又は短線条の
ランダムなループ又はカールの隣接する線条相互を接触
絡合集合して成る所定の嵩密度を備える三次元構造体
(以下、「三次元構造体」と言う。)から成る。
空隙を有することを特徴とする。
酢ビ含有率の混合比は、70〜97wt%:3〜30wt%、好まし
くは80〜90wt%:10〜20wt%である。VACが3wt%以下であ
ると反発弾性が低くなり、30wt%以上となると熱的特性
が低下する。
は、50〜97wt%:3〜50wt%、好ましくは70〜90wt%:10〜
30wt%である。ポリオレフィン系樹脂は、再生樹脂であ
っても良い。
無垢の線条にあっては、例えば、0.3〜3.0mm、好ましく
は、0.7〜1.0mm、中空の線条にあっては、1.0〜3.0mm、
好ましくは、1.5〜2.0mm又、前記三次元構造体の構造体
の嵩密度が、例えば、0.001〜0.2g/cm3好ましくは、0.0
2〜0.1g/cm3であって、無垢のみ、中空のみでの製造が
可能であるが、無垢と中空線条の混合比は、例えば、無
垢:中空=0〜50:50〜100である。また、中心部に中空
のものを用い、無垢の線条で被覆することにより触感が
良好となる。
ッドのクッション材に関する。嵩密度0.001g/cm3以下で
は、強度が低下する。嵩密度0.08g/cm3以上では重量軽
減が果たせず、弾性が消失する。
り、融着部が多くなって空隙率が低下する。3.0mm以上
では、線条に腰がありすぎ、ループ又はカールを形成さ
れず、融着部が少なくなり、強度が低下する。中空の線
条に合っては、1.0〜3.0mm、好ましくは、1.5〜2.0mm
で、中空率が10%以下では、重量軽減に寄与せず、80%以
上では、クッション性が低下する。
ションとしての弾性と、強度を維持し重量を軽減するた
め、91〜99%好ましくは93〜96%である。 [空隙率(%)]=(1-[嵩密度]/[樹脂の密度])×100
及び/又は熱可塑性エラストマーを複数の線条に溶融押
出して連続線条のランダムなループ又はカールの隣接す
る線条相互を接触絡合集合させ、所定の嵩密度の空隙を
備える三次元構造体を成形するに際し、前記溶融押出し
た連続線条の引き取り速度を変化させて前記三次元構造
体の長手方向に適宜間隔を介して該三次元構造体の幅方
向に嵩密度の大きい部分を形成することを特徴とするス
プリング構造樹脂成形品30の製造方法に関する。
る三次元構造体は、連続線条及び/又は、例えば短線条
がランダムに絡合集合して成る空隙を備える三次元構造
体であり、前記連続線条及び/又は短線条は、複数のル
ープ又はカールを形成している。このような三次元構造
体は、例えばポリエチレンなどの熱可塑性樹脂と、VA
C、EVA又はSBSをタンブラーもしくは切り出しフィーダ
で計量、混合した後、複数のノズルより所定押出速度に
おいて溶融押し出し、後述引き取り機により引き取り、
600〜90,000デニール、好ましくは3,000〜30,000デニー
ル、より好ましくは、6,000〜10,000デニールの無垢及
び又は中空の連続線条を形成し、溶融状態の線条に、例
えば直径1〜10mm、好ましくは直径1〜5mmのループを形
成させ、隣同士の線条と水中で接触絡合させることによ
りランダムなループを形成しつつ、水中において引き取
り機により例えば3〜5mの間隔で前記引き取り機の引き
取り速度を低速に調整して、一例として、長手方向長さ
で30〜50cmの低速引き取り時の嵩密度の大きい部分すな
わち、密の部分と前記それ以外の粗の部分を有する厚さ
10〜200mm、幅2,000mmの三次元スプリング構造を形成す
ることにより製造され得る。接触絡合部位の少なくとも
一部は、相互に溶融接着される。
くは熱可塑性エラストマーよりなり、例えばポリプロピ
レン、ポリエステル、ナイロン、PVCのエラストマーよ
り成る。
位により粗・密に形成できる。粗の部分で、0.005〜0.0
3g/cm3、好ましくは、0.008〜0.03g/cm3、特に0.01〜0.
03g/cm3、密の部分で0.03〜0.08g/cm3、好ましくは、0.
04〜0.07g/cm3、特に0.05〜0.06g/cm3である。
部分で、96〜99%、好ましくは、97〜99%、特に97〜98
%、密の部分で91〜97%、好ましくは、92〜96%、特に93
〜94%である。
成形品30の製造方法において、好適には、原料樹脂
は、後述タンブラーあるいは、定量供給機などを経てド
ライブレンドされ、あるいは、混合又は溶融混合してペ
レット化されて押出成形機のホッパーへ送られる。
ンブラー(加藤理機製作所製KR混合機)で、40rpm、15分
間混合した(図1)。
パー11より、投入し、60rpmで引き取り速度1.0/minで
引き取りを行った。樹脂温度は、実施例1〜6が200
℃、実施例7〜9が260℃で溶融混練して、成形ダイ1
2に設けた所定径の多数の射出口より押し出す。すなわ
ち、上記混合物を複数のノズルより所定押出速度におい
て溶融押し出し、後述の引き取り機により引き取り、所
定の線径の無垢又は中空の連続線条を形成し、溶融状態
の線条にループを形成させ、隣同士の線条と水中で接触
絡合させることによりランダムなループを形成しつつ、
水中において引き取り機により所定間隔で前記引き取り
機の引き取り速度を低速に調整し、例えば、引き取りロ
ール14,14の引き取り速度をタイマー等により設定
時間毎に、設定時間内、低速にすれば、スプリング構造
樹脂成形品30の長手方向において、所定間隔ごとに設
定長さの嵩密度の大きい部分を有する粗密構造のスプリ
ング構造樹脂成形品30を得ることができる。すなわ
ち、低速引き取り時の嵩密度の大きい部分(高密部B)
と前記それ以外の粗の部分(粗密部)Aを有する後述の
三次元スプリング構造を形成することにより製造するこ
とができる(図2)。カール又はループ状にランダムに
成形され、水中で固化し、巻き取りロール16,16に
よりスプリング構造樹脂成形品30として取り出され
る。バス15内の引き取り機13の引き取りロール1
4,14間で厚さ及び嵩密度が設定されるが、上記引き
取りに際し、成形時ロール14,14で折り曲げること
が困難な場合があり、その為、前記粗の部分よりもさら
に粗の部分を作ることによってその部位で折り曲げ、水
中から引き上げる(図3)。
断装置を設けたものでは、切断装置19は引取機16下
方近傍に配置し、バス15の対向側壁に、切断部位で切
断された単体の空隙に挿入される係止突起を多数突設し
たコンベアからなる搬送装置11により構成されてい
る。図中、25は給水バルブ、26は排水バルブである
(図4)。カール又はループ状にランダムに成形され、水
中で固化し、巻き取りロール16,16によりスプリン
グ構造樹脂成形品30として取り出される。
に、長さ30cmの密の部分を有する厚さ30mmのスプリング
構造樹脂成形品30を得た。
数種の異なる特性の組合せから成るものを用いて製造す
ることが出来る。
々配合比を変化させブレンドしスプリング構造体を作成
した。配合比を、表1に、製造条件を表2に、嵩密度等
の製品固有値を表3に示す。 実施例1〜3:PE+VAC 実施例4〜6:PE+EVA 実施例7〜9:PP+SBS
させたスプリング構造体を作成した。製造方法を説明す
る。ブレンドは加藤理機製作所製KR混合機(型式:KRT-1
00)タンブラーを使用し、40rpmで15分間行った。成形
は、φ65mm単軸押出機を使用し、スクリュー回転数60rp
mで、引取速度3.1m/min、0.6m/minで引き取った。樹脂
温度は200℃である。
密度等の製品固有値を表6に示す。 実施例10、11 (PE+VAC)
ームを比較例1とした。軟質ウレタンフォームの製造条
件および製品特性を表7に示す。
た。成形は、φ65mm単軸押出機を使用し、スクリュー回
転数60rpmで引取速度0.6m/min、 1.0m/min、3.1m/minで
引き取った。樹脂温度は260℃である。配合比を、表8
に、製造条件を表9に、嵩密度等の製品固有値を表10
に示す。 比較例2、3、4(PPのみ)
書(参考)1に準拠して行った。試験片寸法は、(W)300×
(L)300×(T)50である。荷重−圧縮たわみ率線図を図5
〜図19に示す。
ョン体と、比較例1であるウレタンフォームとを比較す
る。全実施例は、比較例1に見られる顕著な降伏点を持
たない。顕著な降伏点を持たないということは、クッシ
ョン構造体の局部的沈み込みが少なく、クッション構造
体に接触する部位全体で均一に荷重を受け止めることが
可能であることを示す。
降で荷重の立ち上がりが見られるが、全実施例において
はそれが見られない。また、構造体厚さの約90%まで有
効に変形する。これは、底付き感が少ないことを示す。
また、除荷した際の構造の回復が早く、耐へたり性を持
つことを示す。
クッション体と、比較例2〜4の従来のスプリング構造
体を比較する。比較例2は、降伏点を持ち、荷重も高
く、塑性変形を起こし、構造体が弾性復帰しない。比較
例3、4は、降伏点は持たないが、たわみ率50%以降荷
重が立ち上がり、底付き感を示す。また、塑性変形を起
こし、弾性復帰しない。
り、希望の硬さのクッション構造体を製造することが可
能である。
法に準拠して行った。試験片寸法は、(W)300×(L)300×
(T)50である。
3)、比較例1、比較例3(PP 嵩密度0.03)に絞り試験を
行った。結果を表11に示す。
2と比較例3構造は同じで樹脂だけが異なるが、塑性変
形を起こす比較例3は75%と大幅に減じた。本願製品は
ウレタンフォームと同等の耐へたり性を有する。
法に準拠して行った。試験片寸法は、(W)300×(L)300×
(T)50である。試験対象は、6.3.2と同じである。結果を
表12に示す。
性能を有する。
あるが、本願製品は使用後、再度製品に再生することが
可能であり、リサイクル性に優れる。
安価に製造することが可能である。
く、クッション構造体に接触する部位全体で均一に荷重
を受け止めることが可能であり、ウレタンフォームより
疲れにくい。
であるので、ウレタンフォームに比して、通気性が良
い。
の高い原料を使用するが、本願は製造時に有毒ガスを発
生することが無いので作業環境が良い。
リサイクルすることが可能である。
図
Claims (12)
- 【請求項1】ポリオレフィン系樹脂とVAC、EVA又はSBS
との混合物から成る無垢及び/又は中空の連続線条及び
/又は短線条のランダムなループ又はカールの隣接する
線条相互を接触絡合集合して成る所定の嵩密度の空隙を
備える三次元構造体であって、該三次元構造体の長手方
向に適宜間隔を介して、前記三次元構造体の幅方向に嵩
密度を大きくして成るスプリング構造樹脂成形品。 - 【請求項2】前記三次元構造体は、粗密空隙を有するこ
とを特徴とする請求項1記載のスプリング構造樹脂成形
品。 - 【請求項3】前記ポリオレフィン系樹脂とVAC又はEVAの
酢ビ含有率の混合比は、70〜97wt%:3〜30wt%、好まし
くは80〜90wt%:10〜20wt%である請求項1又は2記載の
スプリング構造樹脂成形品。 - 【請求項4】前記ポリオレフィン系樹脂とSBSの混合比
は、50〜97wt%:3〜50wt%、好ましくは70〜90wt%:10〜3
0wt%である請求項1〜3いずれか1項に記載のスプリン
グ構造樹脂成形品。 - 【請求項5】前記連続線条及び/又は短線条の線径が無
垢の線条にあっては、0.3〜3.0mm、好ましくは0.7〜1.0
mm、中空の線条にあっては、1.0〜3.0mm、好ましくは、
1.5〜2.0mmであることを特徴とする請求項1又は2記載
のスプリング構造樹脂成形品。 - 【請求項6】前記三次元構造体の構造体の嵩密度が0.00
1〜0.08g/cm3好ましくは、0.02〜0.06g/cm3であること
を特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載のスプリ
ング構造樹脂成形品。 - 【請求項7】自動車用シート又はベッド用のクッション
材である請求項1〜6いずれか1項に記載のスプリング
構造樹脂成形品。 - 【請求項8】ポリオレフィン系樹脂を複数の線条に溶融
押出して連続線条のランダムなループ又はカールの隣接
する線条相互を接触絡合集合させ、所定の嵩密度の空隙
を備える三次元構造体を成形するに際し、前記溶融押出
した連続線条の引き抜き速度を変化させて前記三次元構
造体の長手方向に適宜間隔を介して該三次元構造体の幅
方向に嵩密度の大きい部分を形成することを特徴とする
スプリング構造樹脂成形品の製造方法。 - 【請求項9】 前記三次元構造体の嵩密度が、粗の部分
で、0.005〜0.03、好ましくは、0.008〜0.03g/cm3、特
に0.01〜0.03g/cm3、密の部分で0.03〜0.08g/cm3、好ま
しくは、0.04〜0.07g/cm3、特に0.05〜0.06g/cm3である
請求項1〜5いずれか1項に記載のスプリング構造樹脂
成形品。 - 【請求項10】前記三次元構造体の空隙率が、粗の部分
で、96〜99%、好ましくは、97〜99%、特に97〜98%、密
の部分で91〜97%、好ましくは、92〜96%、特に93〜94%
である請求項9記載のスプリング構造樹脂成形品。 - 【請求項11】無垢と中空線条の混合比が、無垢:中空
=0〜50:50〜100である請求項1〜5いずれか1項に記
載のスプリング構造樹脂成形品。 - 【請求項12】中空線条外周を無垢の線条で被覆して成
る請求項1〜5いずれか1項に記載のスプリング構造樹
脂成形品。
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