JP2006231538A

JP2006231538A - チップモールド成形品の製造方法

Info

Publication number: JP2006231538A
Application number: JP2005045312A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiko Itakura; 敦彦板倉
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】軽量で高硬度のチップモールド成形品を得ることのできるチップモールド成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】ポリウレタンフォーム等からなるチップにバインダーを付着させるバインダー付着工程と、前記バインダーが付着したチップを圧縮後圧縮解除することにより前記バインダーを前記チップ内に含浸させる圧縮含浸工程と、前記圧縮含浸後のチップをモールドに充填し、前記モールド内でバインダーを硬化させて前記チップを結合させることによりチップモールド成形品にする充填硬化工程と、前記チップモールド成形品をモールドから取り出す脱型工程によりチップモールド成形品を製造する。
【選択図】なし

Description

本発明は、バインダーを付着させたチップをモールドに充填して、バインダーを硬化させることによりチップを結合させるチップモールド成形品の製造方法に関する。

従来、ポリウレタンフォームの粉砕により得られたチップに、接着剤としてのバインダーをスプレー塗布等により付着させ、前記バインダーが表面に付着したポリウレタンフォームのチップをモールドに充填し、前記バインダーをモールド内で硬化させて前記ポリウレタンフォームのチップを結合させることにより、モールドの内形状に賦形したチップモールド成形品を製造することが行われている。

このようにして製造されたチップモールド成形品は、種々の分野で用いられているが、床材等の構造材や車両用フロアマット等の車両内装材等の用途においては、荷重により窪みや歪みを生じない硬度が求められる。さらに、車両内装材用のチップモールド成形品については、車両の重量低減や燃費の向上を目的に軽量化が求められている。

前記チップモールド成形品の軽量化を実現する方法として、ポリウレタンフォームのチップの粒径を大にしてバインダーとチップとの接触面積を減らすことにより、バインダーの使用量を減らすことが考えられる。しかし、ポレウレタンフォームのチップの粒径を大きくすると、チップ個々の弾性変形量が大きくなるため、チップモールド成形品の硬度が低くなり、その結果、硬度が高く、かつ軽量なチップモールド成形品が得られなくなる。
特開平１０−２４４６４８号公報特開平６−８７１７０号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、軽量で高硬度のチップモールド成形品が得られる製造方法を提供するものである。

請求項１の発明は、チップにバインダーを付着させるバインダー付着工程と、前記バインダーが付着したチップを圧縮後圧縮解除することにより前記バインダーを前記チップ内に含浸させる圧縮含浸工程と、前記圧縮含浸後のチップをモールドに充填し、前記モールド内でバインダーを硬化させて前記チップを結合させることによりチップモールド成形品にする充填硬化工程と、前記チップモールド成形品をモールドから取り出す脱型工程と、よりなることを特徴とするチップモールド成形品の製造方法に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、前記チップが、密度１２〜３５ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記チップが、平均粒径２〜２０ｍｍであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、バインダーが付着したチップを圧縮後圧縮解除することにより、バインダーをチップ内に含浸させ、その後にチップをモールドに充填してバインダーをモールド内で硬化させることによりチップを結合させているため、製造されたチップモールド成形品は、チップ内部でバインダーが硬化しており、そのバインダーの硬化によってチップの弾性変形を抑えることができ、チップの粒径を大きくしても硬度の低下を抑えることができる。一方、バインダーが付着したチップをモールドに充填し、その状態でモールドの蓋を押す等によりチップをモールド内で圧縮してバインダーをチップに含浸させる場合には、モールド内の中央部に位置するチップについては押圧力が加わり難くなって十分に圧縮できず、バインダーの含浸が不十分となり易いのみならず、モールドの内形状、すなわち目的とするチップモールド成形品の形状によっては、モールドの蓋等でモールド内のチップを万遍なく圧縮することが不可能になってバインダーをチップに含浸させることができない場合がある。それに対し、本発明では、バインダーの付着したチップをモールドに充填する前に圧縮しているため、チップを十分に圧縮してバインダーをチップ内に確実に含浸させることができ、チップ内に含浸したバインダーの硬化によってチップモールド成形品の硬度低下を効果的に抑えることができる。

請求項２の発明によれば、チップを密度１２〜３５ｋｇ／ｍ^３としているため、チップが硬過ぎてバインダー含浸時にチップの圧縮が困難になるのを防ぐことができ、また、チップが柔らかすぎて、得られるチップモールド成形品の硬度が低くなるのを防ぐことができる。

請求項３の発明によれば、チップの平均粒径を２〜２０ｍｍとしているため、チップの粒径が小さ過ぎて、チップ内のバインダー硬化によるチップモールド成形品の硬度低下防止効果が十分に得られなくなるのを防ぐことができる。また、チップの粒径が大きすぎることにより、チップを十分に圧縮し難くなってチップへのバインダーの含浸が不十分になったり、チップ自体の弾性変形が大になってチップモールド成形品に弾性が発現し、硬度低下を生じるようになったりする不具合を防ぐこともできる。

本発明におけるチップモールド成形品の製造方法は、バインダー付着工程と、圧縮含浸工程と、充填硬化工程と、脱型工程とよりなる。

バインダー付着工程では、チップにバインダーを付着させることが行われる。本発明のチップとしては、各種材料の発泡体粉砕物を使用することができる。例えば、ポリオレフィン、ポリウレタン、メラミン、フェノール等の発泡体の粉砕物を使用でき、バインダーを含浸させるうえで連続気泡発泡体が好ましい。特に、軟質ポリウレタンフォームのチップは好適なものの一つである。なお、チップは、廃棄品を粉砕したもの、あるいは未使用品を粉砕したもの、またはチップモールド用に形成したものを粉砕したもの等、何れでもよい。

チップは、平均粒径が２〜２０ｍｍのものが好ましく、より好ましくは平均粒径が６〜１５ｍｍのものである。チップの平均粒径が２ｍｍ未満の場合、チップのサイズが小さいためにチップの弾性変形の程度が小さく、バインダーをチップ内に含浸させて硬化させても、該硬化によるチップの弾性変形低下（すなわち剛性向上）が少なくなり、チップモールド成形品の硬さに対する効果が得難くなる。しかも、チップの粒径が小さくなるとチップの嵩が小になるため、前述のようにバインダーの使用量が多くなってチップモールド成形品の軽量性が損なわれるのみならず、チップをモールド内に充填する際に、モールド内で隙間を生じないようにするのにチップの充填量が多くなり、これによってもチップモールド成形品の軽量性が損なわれるようになる。一方、チップの平均粒径が２０ｍｍを超えると、後述の圧縮含浸工程でチップを圧縮するのに過大な押圧力が必要になって、チップの圧縮が困難になるのみならず、チップの弾性変形量増大によりチップモールド成形品に弾性が発現して硬度低下を生じるようになる。なお、チップにするための粉砕は、公知の粉砕装置を用いて行うことができる。

また、チップは、密度が１２〜３５ｋｇ／ｍ^３のものが好適である。密度が１２ｋｇ／ｍ^３未満の場合には、チップモールド成形品の形状保持性が低下し、一方密度が３５ｋｇ／ｍ^３を超える場合には、圧縮含浸工程におけるチップの圧縮が難しくなるのみならず、チップモールド成形品の軽量性が損なわれるようになる。

バインダーは、前記チップを結合するためのものであり、従来チップモールド成形品の製造に用いられている公知のものを使用することができる。バインダーの例として、ウレタンプレポリマー、溶剤型ポリウレタン、二液無溶剤型ポリウレタン、水性エマルジョン等を挙げることができるが、それらの中でも、湿分で硬化するウレタンプレポリマータイプが作業性等の点から好適である。前記バインダーとチップの量は、バインダーとチップの合計重量を１００とした場合に、バインダーの重量：チップの重量＝３０：７０〜６０：４０が好ましい。バインダーの量が少ない場合、チップ内への含浸不足やチップの結合不良となって、得られるチップモールド成形品の硬度が低くなる。それに対してバインダーの量が過剰になると、後述の圧縮含浸工程時にバインダーが圧縮装置に付着して装置を汚す問題や、バインダー付着後のチップをモールドに充填する際にチップの量が不足してチップモールド成形品に欠肉を生じ易くなる。

チップに対するバインダーの付着作業は、公知の方法で行うことができる。例として、チップにバインダーをスプレー塗布する方法、スプレー塗布後にブレンダーでチップとバインダーを混合する方法、予めバインダーをチップに塗布することなく直接チップとバインダーをブレンダーに投入して混合する方法などがある。

圧縮含浸工程では、バインダーが付着したチップを圧縮し、その圧縮を解除することにより前記バインダーをチップ内に強制的に含浸させる。圧縮含浸工程におけるチップの圧縮は、前記チップにおける元厚（粒径）の２〜２０％の厚み（粒径）にするのが好ましい。２％未満の場合、チップの圧縮量が大きすぎてバインダーがチップから染み出して、装置を汚したり、装置の清掃作業が面倒になったりする。それに対して２０％を超える場合、チップの圧縮量が少なすぎてチップを十分に圧縮できず、チップ内へのバインダーの含浸が不十分になりやすい。

前記圧縮含浸工程における圧縮方法は、適宜の圧縮方法でおこなうことができる。例えば、ローラによる圧縮、プレスによる圧縮等を挙げることができる。図１または図２に示すような二軸ローラ１１，１１による圧縮は、バインダーが含浸したチップ２１を連続的にかつ確実に圧縮でき、しかも、ロール１１，１１の間隔（隙間）を調節することによりチップ２１の圧縮程度を容易に調節でき、さらにチップ２１がロール１１，１１間を通過することにより自動的にチップ２１の圧縮を解除できるため、好ましい方法である。図１における符号３１は、チップ２１をロール１１，１１間に供給するホッパーであり、図２における符号４１は、チップ２１をロール１１，１１間に供給するコンベアである。また、図１および図２における符号５１は圧縮含浸後のチップを収容するバケット、符号６１はバケット５１に収容されたチップの重量を測定する計量器である。図３は圧縮含浸工程の圧縮をプレスで行う場合の例である。符号７１はバインダーが含浸したチップ２１を収容する受け型、符号７２は受け型７１内のチップ２１を押圧して圧縮する押圧板を示す。

充填硬化工程では、前記圧縮含浸後のチップをモールドに充填し、前記モールド内でバインダーを硬化させて前記チップを結合させることによりチップモールド成形品にする。前記モールドは、チップモールド成形品の製造に使用される公知のものを使用することができる。モールドの例として、製品形状からなるチップ収容凹部を内部に備える本体と、前記チップ収容凹部に蓋をする蓋体とよりなるものを挙げることができる。前記圧縮含浸後のチップをモールドに充填した後、バインダーの種類に応じてモールドを所要温度に加熱し、あるいは蒸気をチップ収容凹部に供給してバインダーの硬化が行われる。その際、チップ内に含浸しているバインダーの硬化によりチップの弾性変形が抑えられ、またチップ表面のバインダーの硬化によってチップ同士が結合し、それによって前記モールド内のチップは、チップ収容凹部形状に賦形されたチップモールド成形品になる。なお、前記モールドのチップ収容凹部に蒸気を供給する場合には、モールド外からチップ収容凹部に至る蒸気供給管をモールドに設けておき、前記蒸気供給管を蒸気供給装置に接続してもよい。

脱型工程では、前記モールドを開けてチップモールド成形品を取り出す。このようにして得られたチップモールド成形品は、チップの内部でバインダーが硬化しているため、チップの弾性変形が少なくなり、チップの径を大にしてもチップの弾性変形に起因するチップモールド成形品の硬度低下を抑えることができる。

・第１実施例
平均粒径１２ｍｍ、密度１２〜３５ｋｇ／ｍ^３の軟質ポリウレタンフォームのチップに、バインダーとして湿分硬化型のウレタンプレポリマー（品名；ＭＩＺ、イノアックコーポレーション社製）を、表１の割合にしてスプレー塗布装置（明治電機製）により塗布し、さらに加液機能付混合機によりチップとバインダーを混合してバインダー付着後のチップを得た。次に、バインダー付着後のチップを、ロール間隔が０．５ｍｍのロール間に通して元厚（元粒径）の約４％に圧縮し、それによりバインダーをチップ内に含浸させてバインダー含浸チップを得た。このようにして得られたバインダー含浸チップを、モールドのチップ収容凹部（４５０×４５０×５００ｍｍ）に充填し、次いでチップ収容凹部に蒸気を２分間供給してバインダーを硬化させることによりチップモールド成形品とし、その後モールドからチップモールド成形品を取り出して第１実施例とした。また、前記ロールによる圧縮含浸を省略し、他は第１実施例と同様にして第１比較例のチップモールド成形品を製造した。

・第２実施例
軟質ポリウレタンフォームのチップを平均粒径６ｍｍとしたことを除き、他は第１実施例と同様にして第２実施例のチップモールド成形品を製造した。なお、この場合におけるチップの圧縮は約８％である。表２にチップとバインダーの量を示す。また、前記ロールによる圧縮含浸を省略し、他は第２実施例と同様にして第２比較例のチップモールド成形品を製造した。なお、表２におけるチップ５００ｇとプレポリマー５００ｇの組合せからなる場合と、チップ４００ｇとプレポリマー６００ｇの組合せからなる場合の第２実施例及び第２比較例については、チップ量が不足してチップモールド成形品に欠肉が発生した。

軟質ポリウレタンフォームのチップを平均粒径３ｍｍとしたことを除き、他は第１実施例と同様にして第３実施例のチップモールド成形品を製造した。なお、この場合におけるチップの圧縮は約１７％である。表３にチップとバインダーの量を示す。また、前記ロールによる圧縮含浸を省略し、他は第３実施例と同様にして第３比較例のチップモールド成形品を製造した。

前記第１〜第３実施例及び第１〜第３比較例のチップモールド成形品に対して、ショアＡ硬度（Ｎ）、ＪＩＳＫ６４００による密度（ｋｇ／ｍ^３）をそれぞれ測定した。測定結果は、表１乃至表３に示すとおりである。なお、第１及び第２実施例と第１及び第２比較例は、硬度の違いを比較できるように、予め密度がほとんど同一となるようにチップ量とプレポリマー量を設定した。また、欠肉を生じたチップモールド成形品については、硬度及び密度の測定を行わなかった。表中、「含浸による硬度アップ率」は、［実施例の硬度÷比較例の硬度×１００］を示す。

表１乃至表３から明らかなように、チップの圧縮によってバインダーをチップ内に含浸させた実施例のチップモールド成形品は、バインダーの含浸を行わなかった比較例のチップモールド成形品よりも、硬度が高くなっている。さらに、チップの径が大の場合には硬度増大効果が一層高くなっている。この結果から理解されるように、本発明の製造方法によれば、チップモールド成形品の硬度を増大させることができ、しかもチップの径を増大させた場合には、より効果的にチップモールド成形品の硬度を増大させることができる。すなわち、同一硬度のチップモールド成形品を製造するときは、より軽量な低密度品を製造することができるとともに、同一密度のチップモールド成形品を製造するときは、より高い硬度のチップモールド成形品を製造することができる。さらに、表１乃至表３から明らかなように、本発明によれば、平均チップ粒径が６ｍｍ以上（好ましくは１５ｍｍ以下）の場合には、密度５５ｋｇ／ｍ^３以下からなる軽量なチップモールド成形品を、従来よりも硬度を増大させて製造することが可能である。

本発明における圧縮含浸工程の一例を示す概略図である。本発明における圧縮含浸工程の他の例を示す概略図である。本発明における圧縮含浸工程をプレスにより行う例を示す概略図である。

符号の説明

１１ロール
２１バインダーが含浸したチップ

Claims

チップにバインダーを付着させるバインダー付着工程と、
前記バインダーが付着したチップを圧縮後圧縮解除することにより前記バインダーを前記チップ内に含浸させる圧縮含浸工程と、
前記圧縮含浸後のチップをモールドに充填し、前記モールド内でバインダーを硬化させて前記チップを結合させることによりチップモールド成形品にする充填硬化工程と、
前記チップモールド成形品をモールドから取り出す脱型工程と、
よりなることを特徴とするチップモールド成形品の製造方法。
前記チップは、密度が１２〜３５ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする請求項１に記載のチップモールド成形品の製造方法。
前記チップは、平均粒径が２〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のチップモールド成形品の製造方法。