JP2009066924A - 複合材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ波を照射して、板状体と基材とを簡易かつ強固に一体化させる複合材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】板状体２の裏面に、マイクロ波発熱体含有層３が該板状体２と一体に設けられており、これら板状体２とマイクロ波発熱体含有層３によって積層体５が形成されている。この積層体５のマイクロ波発熱体含有層３を、熱可塑性樹脂を含有する基材１の表面に当接させ、マイクロ波を照射する。これにより、マイクロ波発熱体含有層３内のマイクロ波発熱体４が発熱し、この熱によって基材１に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。その後、マイクロ波の照射を停止することにより、熱可塑性樹脂が固化し、積層体５が基材１に強固に固着される。このようにして、複合材が製造される。
【選択図】図１

Description

本発明は、建材などの基材の表面にタイルなどの板状体を固着させた複合材及びその製造方法に係り、特にマイクロ波を照射して板状体と基材とを融着させた複合材及びその製造方法に関する。

マイクロ波を照射して板状体と基材とを融着させた複合材の製造方法の従来例として、特開昭５９−１７６０１４号に記載のものがある。同号では、アスファルトに発熱物質としてフェライト粉を混合してなる接着層を、アスファルトコンクリートの上に広げ、この上に素焼レンガを重ね、上からマイクロ波を照射する。これにより、フェライトが発熱して接着層内のアスファルトを溶融させ、溶融したアスファルトが固化することにより、素焼レンガとアスファルトコンクリートが一体化される。
特開昭５９−１７６０１４号

特開昭５９−１７６０１４号では、アスファルトコンクリートと素焼レンガとを一体化するために、接着層が用いられている。このため、接着層をアスファルトコンクリートに塗る手間が生じ、現場での作業が多くなる。また、アスファルトコンクリートと接着層との界面と、接着層と素焼レンガとの界面の２つの界面が生じることになるため、これらの界面で剥離し易くなる。

本発明は、マイクロ波を照射して、板状体と基材とを簡易かつ強固に一体化させる複合材及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の複合材の製造方法は、基材の表面に板状体を固着させた複合材を製造する方法において、該基材は熱可塑性樹脂を含有しており、該板状体の少なくとも裏面側と該基材の少なくとも表面側との一方又は双方にマイクロ波発熱体が配材されており、該板状体の裏面を該基材に当接させた状態でマイクロ波を照射して該マイクロ波発熱体を発熱させ、この熱によって前記基材の熱可塑性樹脂を溶融し、該板状体を該基材に固着させることを特徴とするものである。

請求項２の複合材の製造方法は、請求項１において、前記板状体の裏面に前記マイクロ波発熱体含有層が該板状体と一体に設けられていることを特徴とする。

請求項３の複合材の製造方法は、請求項２において、該板状体はセラミックス板であり、前記マイクロ波発熱体含有層が焼結により一体に設けられていることを特徴とする。

請求項４の複合材の製造方法は、請求項１において、前記板状体はセラミックス板であり、該セラミックス板の少なくとも裏面側が前記マイクロ波発熱体を含有していることを特徴とする。

請求項５の複合材の製造方法は、請求項１において、前記基材にのみ前記マイクロ波発熱体が配材されていることを特徴とする。

本発明（請求項６）の複合材は、基材の表面に板状体を固着させた複合材において、該基材は熱可塑性樹脂を含有しており、該板状体の少なくとも裏面側と該基材の少なくとも表面側との一方又は双方にマイクロ波発熱体が配材されており、該板状体の裏面を該基材に当接させた状態でマイクロ波を照射して該マイクロ波発熱体を発熱させ、この熱によって前記基材の熱可塑性樹脂を溶融し、該板状体を該基材に固着させたものであることを特徴とするものである。

請求項７の複合材は、請求項６において、前記板状体の裏面に前記マイクロ波発熱体含有層が該板状体と一体に設けられていることを特徴とする。

請求項８の複合材は、請求項７において、該板状体はセラミックス板であり、前記マイクロ波発熱体含有層が焼結により一体に設けられていることを特徴とする。

請求項９の複合材は、請求項６において、前記板状体はセラミックス板であり、該セラミックス板の少なくとも裏面側が前記マイクロ波発熱体を含有していることを特徴とする。

請求項１０の複合材は、請求項６において、前記基材にのみ前記マイクロ波発熱体が配材されていることを特徴とする。

本発明の複合材及びその製造方法によると、熱可塑性樹脂を基材に含有させ、マイクロ波発熱体を板状体と基材の一方又は双方に配材させることにより、接着層を介在させることなく、板状体と基材とを接合させている。このように接着層を有しないため、接着層を板状体ないし基材に塗布する手間を省くことができ、現場での作業が簡略化される。また、接着層を有しないため、固着界面が１つになり、界面で剥離し難くなる。

本発明において、板状体の裏面に、マイクロ波発熱体含有層が該板状体と一体に設けられていてもよい。この場合、マイクロ波発熱体含有層にマイクロ波発熱体を高濃度に配材することにより、短時間で効率よく複合材を製造することができる。

この板状体はセラミックス板であってもよく、前記マイクロ波発熱体含有層が焼結により一体に設けられてもよい。この場合、板状体とマイクロ波発熱体含有層との結合が強固である。

また、本発明において、板状体はセラミックス板であり、該セラミックス板の少なくとも裏面側が前記マイクロ波発熱体を含有していてもよい。

さらに、本発明において、基材にのみマイクロ波発熱体が配材されていてもよい。この場合、基材内にマイクロ波発熱体と熱可塑性樹脂とが含有されているため、マイクロ波発熱体からの熱をより効率的に熱可塑性樹脂に伝達させることができ、より短時間で効率よく複合材を製造することができる。

本発明の複合材は、基材の表面に板状体を固着させた複合材において、該基材は熱可塑性樹脂を含有しており、該板状体の少なくとも裏面側と該基材の少なくとも表面側との一方又は双方にマイクロ波発熱体が配材されており、該板状体の裏面を該基材に当接させた状態でマイクロ波を照射して該マイクロ波発熱体を発熱させ、この熱によって前記基材の熱可塑性樹脂を溶融し、該板状体を該基材に固着させることを特徴とするものである。

この基材としては、熱可塑性樹脂よりなるボード、熱可塑性樹脂に木片、木質繊維、古紙、廃プラスティック、ガラス繊維、化学繊維等を混合して固化させたボード等が用いられる。

この熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、あるいはエチレン、プロピレン等の共重合体等のポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、あるいはスチレン、塩化ビニル、メチルメタクリレート、塩化ビニリデン等の共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等の縮合体等が用いられる。また、ポリウレタン、ユリアプラスチック、メラミンプラスチック、フェノールプラスチック等の熱硬化性プラスチックの混在も可能である。

この板状体としては、タイル等の陶磁器、ガラス、ホウロウ、セメント（珪酸カルシウム）、人工石材、サーメット等のセラミック板、石板、金属板、樹脂板等が用いられる。

このマイクロ波発熱体としては、フェライト、高炉・転炉スラグ、鉄、鉄合金及びアルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、含水珪酸マグネシウム、含水珪酸アルミニウム、水酸化アルミニウム等が用いられる。

本発明によると、板状体と基材とが、接着層を介在させることなく接合されるため、接合界面が１つのみとなり、接合強度が強固なものとなる。また、接着層を塗布する手間が省略され、作業性が向上する。

［第１の実施の形態］
次に、図面を参照して本発明の一例を説明する。第１図は実施の形態に係る複合材の製造方法を説明する断面図である。

板状体２の裏面に、マイクロ波発熱体含有層３が該板状体２と一体に設けられている。これら板状体２とマイクロ波発熱体含有層３によって積層体５が形成されている。

この積層体５は、例えば以下のようにして製造される。即ち、マイクロ波発熱体と坏土とを含有する原料粉体及びマイクロ波発熱体の単一物又は混合物を、水、水ガラス、メジウム、ポリエチレングリコール等の有機溶媒、フッ素系・シラン系・エポキシ系・アクリル系・ウレタン系・シリコーン系等のエマルジョン樹脂等の液体と混合してペーストとする。次いで、このペーストをセラミックス板等の板状体２の裏面に塗布し、必要に応じて乾燥した後、焼成する。このようにして、積層体５が製造される。

この原料粉体としては、マイクロ波発熱体と坏土との混合物であってもよいが、この混合物を焼成した後、粉砕したものであることが好ましい。

この坏土としては、長石、陶石、珪砂、タルク、蝋石、石灰、ドロマイト、ワラストナイト、粘土等の単一物及び混合物などが用いられる。

この原料粉体中におけるマイクロ波発熱体の含有量は、坏土の組成や基材の材質及びマイクロ波発熱体を含有する発熱層の厚み、マイクロ波照射時間等により適宜決定されるが、マイクロ波照射時間を３０秒にて複合化するためには、１０〜９５ｗｔ％であれば、発熱層の厚み、マイクロ波照射時間等を調整することで、後述の通りのマイクロ波を照射することにより、基材１中の熱可塑性樹脂を十分に溶融することができる。

このマイクロ波発熱体の厚みは、０．３〜１０ｍｍ、特に０．７〜３ｍｍであることが好ましい。０．７ｍｍ以上であると、基材１中の熱可塑性樹脂を十分に溶融することができる。３ｍｍ以上であると、マイクロ波発熱体含有層の材料費が高くつく。

この積層体５のマイクロ波発熱体含有層３を、基材１の表面に当接させ、マイクロ波を照射する。これにより、マイクロ波発熱体含有層３内のマイクロ波発熱体４が発熱し、この熱によって基材１に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。その後、マイクロ波の照射を停止し、基材と板材を０．１ＭＰａ程度の圧力で押し付け、熱可塑性樹脂が固化し、積層体５が基材１に強固に固着される。このようにして、複合材が製造される。

本実施の形態によると、マイクロ波発熱体含有層３を基材１に当接させるため、マイクロ波の照射時に、マイクロ波発熱体４からの熱が基材１内の熱可塑性樹脂に速やかに伝達されることになり、短時間で効率よく複合材を製造することができる。

［第２の実施の形態］
第２図は、別の実施の形態に係る複合材の製造方法を説明する断面図である。

板状体２Ａの裏面側が、マイクロ波発熱体４を含有している。

この板状体２Ａは、たとえば以下のようにして製造することができる。即ち、上記の実施の形態と同様の原料粉体（坏土及びマイクロ波発熱体を含有する原料粉体）を下金型に入れ、もう一段下型を下降させ、上記の実施の形態と同様の坏土を下金型に入れた後、上金型をセットして押圧する。このようにして得られた２層成形体を焼成することにより、裏面側にマイクロ波発熱体４を含有する板状体４Ａが製造される。

この板状体４Ａのうちマイクロ波発熱体４を含有する裏面側領域の厚みは、上記実施の形態のマイクロ波発熱体含有層の厚みと同様、０．３〜１０ｍｍ、特に０．７〜３ｍｍであることが好ましい。

この板状体２Ａのうちマイクロ波発熱体４を含有する裏面側を基材１の表面に当接させ、マイクロ波を照射する。これにより、板状体２Ａの裏面側のマイクロ波発熱体４が発熱し、この熱によって基材１に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。その後、マイクロ波の照射を停止し、基材と板状材を０．１ＭＰａ程度の圧力で押し付け、熱可塑性樹脂が固化し、板状体２Ａが基材１に強固に固着される。このようにして、複合材が製造される。

［第３の実施の形態］
第３図は、さらに別の実施の形態に係る複合材の製造方法を説明する断面図である。

基材１Ａの表面側に、マイクロ波発熱体４が配材されている。

この基材１Ａは、例えば以下のようにして製造される。即ち、熱可塑性樹脂原料とマイクロ波発熱体とを混合し、混合体を作製する。熱可塑性樹脂原料を下金型に入れ、もう一段下型を下降させ、この混合体を下金型に入れた後、上金型をセットして押圧する。このようにして、基材１Ａが製造される。

この混合体中におけるマイクロ波発熱体の含有量は、５〜６０ｗｔ％程度であることが好ましい。

この混合体中における熱可塑性樹脂原料の含有量は、４０〜９５ｗｔ％程度であることが好ましい。

この基材１Ａのうちマイクロ波発熱体４を含有する表面側領域の厚みは、０．３〜１０ｍｍ、特に０．７〜３ｍｍであることが好ましい。

この基材１Ａのうちマイクロ波発熱体４を含有する表面側に板状体２を当接させ、マイクロ波を照射する。これにより、マイクロ波発熱体４が発熱し、この熱によって基材１に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する。その後、マイクロ波の照射を停止し、基材と板材を０．１ＭＰａ／ｃｍ^２程度の圧力で押し付け、熱可塑性樹脂が固化し、板状体２が基材１Ａに強固に固着される。このようにして、複合材が製造される。熱可塑性樹脂にマイクロ波発熱体が混合されているので、マイクロ波による熱の発生により、熱可塑性樹脂の基材の成形と基材と板状体の複合化を同時に実施することが可能である。

本実施の形態によると、基材１Ａ内にマイクロ波発熱体と熱可塑性樹脂とが含有されているため、マイクロ波発熱体からの熱をより効率的に熱可塑性樹脂に伝達させることができ、より短時間で効率よく複合材を製造することができる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
第１の実施の形態（第１図）の製造方法に従い、複合材を製造した。

［原料粉体の製造］
坏土として、長石４０質量％、タルク５０質量％及び粘土１０質量％を混合してなる乾燥粉体を用いた。

この坏土６０質量％とフェライト４０質量％とを混合し、１３００℃にて１時間保持の３時間昇温焼成した。この焼成体を粉砕して５００μｍ以下にしたものを、原料粉体とした。

［積層体の製造］
上記の原料粉体１００ｇに対して水３０ｃｃを混合し、ペースト状にした。このペースト１３０ｇを、３００×３００ｍｍのタイルの裏面に均一に塗布した。次いで、このペーストを乾燥した後、１１６０℃にて３時間昇温焼成した。このようにして、タイルの裏面にマイクロ波発熱体含有層が一体に設けられてなる積槽体を得た。

［複合材の製造］
基材として、ポリプロピレン（ＰＰ）２０質量部に対して木質繊維８０質量部を混合して固めた熱可塑性樹脂含有ボート（縦１００ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み１５ｍｍ）を用いた。

この基材の表面に、積層体のマイクロ波発熱体含有層を当接させ、電子レンジ内に入れて、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を２分間照射した。その後、これら基材と積層体とを０．１ＭＰａで押圧した状態で自然冷却し、複合材を得た。

実施例２
第２の実施の形態（第２図）の製造方法に従い、複合材を製造した。

［板状体の製造］
実施例１と同様の原料粉体２０ｇを下金型に入れ、もう一段下型を下降させ、実施例１と同様の坏土５０ｇを下金型に入れた後、上金型をセットして６５ＭＰａで押圧した。このようにして、２層成形体を得た。

この２層成形体を１１６０℃にて３時間昇温焼成することにより、板状体（縦１００ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み６ｍｍ。）を得た。

［複合材の製造］
基材として、実施例１と同様の熱可塑性樹脂含有ボートを用いた。

この基材の表面に、板状体の裏面（マイクロ波発熱体を含有する面）を当接させ、電子レンジ内に入れて、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を２分間照射した。その後、これら基材と積層体とを０．１ＭＰａで押圧した状態で自然冷却し、複合材を得た。

実施例３
第３の実施の形態（第３図）の製造方法に従い、複合材を製造した。

［基材の製造］
実施例１で作成した原料粉体とポリプロピレンとを１：２（質量比）の割合で混合し、混合体を作製した。

まず、ポリプロピレン５０ｇを下金型に入れ、もう一段下型を下降させ、この混合体２５ｇを下金型に入れた後、上金型をセットし、金型を１５０℃に加熱しながら、１０ＭＰａに加圧した。このようにして、基材（縦１００ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み１６ｍｍ）を得た。

［複合材の製造］
板状体として、実施例１と同様のタイルを用いた。

基材の表面（マイクロ波発熱体を含有する面）にタイルを当接させ、電子レンジ内に入れて、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を２分間照射した。その後、これら基材と積層体とを０．１ＭＰａで押圧した状態で自然冷却し、複合材を得た。

結果
接着強度が、実施例１で０．３１ＭＰａ、実施例２で０．２７ＭＰａ、実施例３で０．３８ＭＰａとなり、タイル接着強度で必要とされる０．２ＭＰａ以上の接着強度（通常モルタルタイル張り０．６〜２ＭＰａ、接着剤タイル張り０．２〜１ＭＰａ）を確保できた。

実施の形態に係る複合材の製造方法を説明する断面図である。 別の実施の形態に係る複合材の製造方法を説明する断面図である。 さらに別の実施の形態に係る複合材の製造方法を説明する断面図である。

符号の説明

１、１Ａ 基材
２，２Ａ 板状体
３ マイクロ波発熱体含有層
４ マイクロ波発熱体
５ 積層体

Claims (10)

1. 基材の表面に板状体を固着させた複合材を製造する方法において、
   該基材は熱可塑性樹脂を含有しており、
   該板状体の少なくとも裏面側と該基材の少なくとも表面側との一方又は双方にマイクロ波発熱体が配材されており、
   該板状体の裏面を該基材に当接させた状態でマイクロ波を照射して該マイクロ波発熱体を発熱させ、この熱によって前記基材の熱可塑性樹脂を溶融し、該板状体を該基材に固着させることを特徴とする複合材の製造方法。
2. 請求項１において、前記板状体の裏面に前記マイクロ波発熱体含有層が該板状体と一体に設けられていることを特徴とする複合材の製造方法。
3. 請求項２において、該板状体はセラミックス板であり、前記マイクロ波発熱体含有層が焼結により一体に設けられていることを特徴とする複合材の製造方法。
4. 請求項１において、前記板状体はセラミックス板であり、該セラミックス板の少なくとも裏面側が前記マイクロ波発熱体を含有していることを特徴とする複合材の製造方法。
5. 請求項１において、前記基材にのみ前記マイクロ波発熱体が配材されていることを特徴とする複合材の製造方法。
6. 基材の表面に板状体を固着させた複合材において、
   該基材は熱可塑性樹脂を含有しており、
   該板状体の少なくとも裏面側と該基材の少なくとも表面側との一方又は双方にマイクロ波発熱体が配材されており、
   該板状体の裏面を該基材に当接させた状態でマイクロ波を照射して該マイクロ波発熱体を発熱させ、この熱によって前記基材の熱可塑性樹脂を溶融し、該板状体を該基材に固着させたものであることを特徴とする複合材。
7. 請求項６において、前記板状体の裏面に前記マイクロ波発熱体含有層が該板状体と一体に設けられていることを特徴とする複合材。
8. 請求項７において、該板状体はセラミックス板であり、前記マイクロ波発熱体含有層が焼結により一体に設けられていることを特徴とする複合材。
9. 請求項６において、前記板状体はセラミックス板であり、該セラミックス板の少なくとも裏面側が前記マイクロ波発熱体を含有していることを特徴とする複合材。
10. 請求項６において、前記基材にのみ前記マイクロ波発熱体が配材されていることを特徴とする複合材。

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