JP2009137204A - マイクロ波照射を用いた発泡成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部空洞にシート材とホットメルト樹脂フィルムとを積層して配置した型内に、少なくとも熱硬化性樹脂と水を含む混合物を封入した後、マイクロ波を照射することによって前記樹脂の発泡・硬化及び成形を行い、同時に、成形品の表面への前記シート材の接着を行うことを特徴とする、表面にシート材が接着された発泡成形品の製造方法。
【選択図】図1
Description
前記充填材及び/又は強化繊維として、天然由来有機フィラー及び天然繊維からなる群より選択される少なくとも1種を使用することを特徴とする製造方法に関する。
(基本条件)
以下では別記のない限り下記の条件を使用した。
・レゾール型フェノール樹脂:昭和高分子(株)製BRL−191(粘度(25℃):2750〜3750mPa・s、不揮発分:76〜80重量%、揮発分のうち約15重量%が水、残りが遊離フェノールである)
・フェノール樹脂用硬化剤:第一工業製薬(株)製レジノールPS−63(フェノールスルホン酸が約63重量%、遊離硫酸が1重量%以下、遊離フェノールが5重量%、残りが水):8重量%(各成分の配合量はフェノール樹脂に対する重量比で示す。以下同様。)
・フライアッシュ:(株)関電パワーテック製I種(JISA6201−1999):20重量%
・パーライト:三井金属鉱業(株)製:3重量%
・竹粉:国産孟宗竹から製造した竹粉:2重量%
・麻織物(日本製麻(株)製の黄麻繊維の織物、密度38本/10cm、目付255g/cm2)2PLY:適当な大きさに裁断したものを用いて積層複合化した。
・整泡剤:第一工業製薬(株)製フロンティアK−54(ヒマシ油アルキレンオキサイド付加物及びビスフェノールAホルムアルデヒド縮合物の配合物):2重量%
・発泡剤:ジエチルエーテル(沸点35℃):3重量%
ホットメルト樹脂フィルムとしては、別記のない限り、ポリウレタン樹脂製のフィルム(日本マタイ(株)製エルファン−UH、厚み100μm、融点100℃)を使用した。
(曲げ強度試験)
以下の条件により3点曲げ試験を行い、最大曲げ強度を算出した。
1.試験機:材料試験機(島津製作所(株)製オートグラフAG−1000B)
2.たわみ速度:5mm/分
3.支点間距離:100mm
4.試験試料:厚みt=8〜12mm、幅b=24.5〜25.5mm、長さL=270〜275mm
5.最大曲げ強度の算出式:最大曲げ強度=3*Pmax(最大曲げ荷重)*L/2*b*t2
なお数点の試験試料を作製して試験を行い、以下の表ではその平均値を示した。
実施例1(曲面形状への綿織物の一体接着成形試験)
波形の曲面形状を有する成形品を製造するために、波形の曲面形状を有するシリコーンゴム型を用い、シート材としては播州織産地の綿の先染織物を使用して、上記の手順に従って、ホットメルト樹脂フィルムを介した綿織物の一体接着成形試験を実施したところ、シリコーンゴム型に応じた波形を表面に有し、その曲面に沿って綿の先染織物が皺なく、きれいに強固に一体接着した成形品を製造することができた。これは、フェノール樹脂の発泡・硬化時の極めて高い圧力により、織物が引っ張られた状態でシリコーンゴム型に押さえつけられて成形されるためである。
ホットメルト樹脂フィルムを使用することなく実施例1を再現したところ、得られた成形品の表面にはフェノール樹脂が沁み出していた。これは、マイクロ波照射による発泡において成形型の内部圧力が非常に高くなることから、織物の狭い糸間や繊維間の隙間にフェノール樹脂が含浸して抜けてしまうことによって、織物の表面に現れてしまうことが原因と考えられる。
シート材として牛革シートを用いて実施例1と同様に一体接着成形試験を実施したところ、シリコーンゴム型に応じた波形を表面に有するとともに、牛皮シートが波形形状に沿って変形し、一体接着した成形品を製造することができた。
本実施例では、織物等のシート材とホットメルト樹脂フィルムとを成形型内で積層する代わりに、予め織物(播州織産地の綿織物)にホットメルト樹脂フィルム(融点が100℃のポリウレタン樹脂)をラミネートしてなる積層材料を用いて、平板状の成形型内で一体接着成形試験を実施したところ、一体接着した成形品を製造することができた。このような材料を使用すれば、成形型内部で行われる1回の積層工程を省略することができる。
シート材として、織物(播州織産地の綿の先染織物)の片面に薄く透明樹脂(ビニルエステル樹脂)をコーティングしてなるシート材を用いて、平板状の成形型内で一体接着成形試験を実施したところ、一体接着した成形品を製造することができた。なお、透明樹脂がコーティングしてなる表面が成形品の外表面を構成する。これにより、織物のデザイン性を活かしつつ、表面に付着した汚れを除去しやすい成形品を得ることができる。
シート材として合板を用い、全体的に緩やかに湾曲した板状の成形型内で一体接着成形試験を実施したところ、一体接着した成形品を製造することができた。
シート材として、綿織物((株)色染社製;綿ブロード、未シル、織密度:タテ130本/インチ、ヨコ70本/インチ、番手:タテ40s、ヨコ40s、目付:122.5g/m2)を使用し、実施例1の手順に準じて、曲げ試験用の試料に相当する一体接着成形品を製造した。ただし、麻織物の積層複合は行わなかった。
シート材としては実施例6で使用した綿織物を使用し、ホットメルト樹脂フィルムとしては(i)基本条件のポリウレタン製のもの、(ii)EVA(酢酸ビニル樹脂)製のフィルム(日本マタイ(株)製エルファン−OH、厚み100μm、融点80℃)、又は(iii)ポリアミド製のフィルム(日本マタイ(株)エルファン−NT、厚み100μm、融点120℃)を使用して、平板状の成形型内で一体接着成形試験を実施したところ、いずれのフィルムであっても一体接着した材料を成形することができた。
マイクロ波照射時の成形材料についてその温度の計測を以下のようにして行った。
実施例8
波形の曲面形状を有するシリコーンゴム型を用い、シート材やホットメルト樹脂フィルムは使用せずに、発泡成形試験を実施したところ、シリコーンゴム型に応じた波形を表面に有する発泡成形品を製造することができた。成形品表面にはボイドや凹凸がなく、非常に平滑性に優れていた。
表面に木材の微細な木目模様を有するシリコーンゴム型を用い、シート材やホットメルト樹脂フィルムは使用せずに発泡成形試験を実施したところ、シリコーンゴム型に応じた木目が表面に忠実に再現された発泡成形品を製造することができた。
曲面形状を有するシリコーンゴム型を用い、さらにその内部に第二のシリコーンゴム型を配置して、シート材やホットメルト樹脂フィルムは使用せずに発泡成形試験を実施したところ、第二のシリコーンゴム型に応じた中空部分を有する発泡成形品を製造することができた。
実施例11(天然由来有機フィラー又は天然繊維の複合効果)
基本条件で麻織物を使用せずに、天然由来有機フィラー又は天然繊維として(i)反毛(綿、羊毛等の天然繊維とアクリル、ポリエステル等の合成繊維との混合物)、(ii)播州織産地の捨て耳糸(織物製造時に生成される副産物;綿95%以上、ポリエステル5%以下)、又は(iii)国産うるち米の籾殻をそれぞれ5重量%追加配合して、曲げ試験用の試料に相当する成形品を製造した。ただし、シート材もホットメルト樹脂フィルムも使用していない。いずれの場合であっても、得られた成形品の表面にボイドが発生していなかった。また、その表面の拡大観察により各強化材にフェノールが十分に含浸していることが分かった。耳糸や反毛の場合には糸同士の隙間にも十分に含浸していた。
麻織物の積層複合化による強度向上効果を確認するために、基本条件で樹脂の配合量を種々変化させてかさ比重を変化させた配合品を作製し、曲げ試験用の試料に相当する繊維強化成形品を製造した。ただし、シート材もホットメルト樹脂フィルムも使用していない。得られた成形品の表面ではボイドが発生していなかった。また、その表面や断面を拡大観察すると麻織物の隙間にフェノール樹脂が十分に含浸していることが分かった。
麻織物の代わりに、ガラス織物(日本板硝子(株)製YEM2160T1、目付:200g/m2)2PLYを使用して実施例12と同様に、曲げ試験用の試料に相当する繊維強化成形品を製造した。得られた成形品の表面を拡大観察するとガラス織物にフェノール樹脂が十分に含浸していることが分かった。
無機フィラーであるフライアッシュの複合効果を確認するために、基本条件に従った成形品と、フライアッシュを除外したこと以外は基本条件に従った比較成形品とを製造した。ただし、シート材もホットメルト樹脂フィルムも使用していない。
表6に示した各試料を、体積が200cm3となるようガラスビーカーに充填し、家庭用電子レンジを用いて600Wで1分間マイクロ波を照射した直後、熱電対をガラスビーカー内に挿入して内部温度を測定した。それによって示された各試料の上昇温度を表6に示す。
エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、グレード806)100重量部、希釈剤(ジャパンエポキシレジン(株)製、YED216)10重量部、エポキシ樹脂用硬化剤(ジャパンエポキシレジン(株)製、イソホロン)22重量部、籾殻(約5%程度の水を含有)5重量%(上記配合樹脂に対して)を用いて前記と同様の手順で発泡成形を行った。ただし、マイクロ波の照射条件は600Wで90秒間とした。成形材料の温度は約140〜150℃の範囲内にあった。得られた成形材料の外観を確認したところ、無数の気泡が生成していることが確認された。
2 シリコーンゴム製型
3a,3b シート材
4a,4b ホットメルト樹脂フィルム
5 熱硬化性樹脂を含む混合物
Claims (10)
- 内部空洞にシート材とホットメルト樹脂フィルムとを積層して配置した型内に、少なくとも熱硬化性樹脂と水を含む混合物を封入した後、マイクロ波を照射することによって前記樹脂の発泡・硬化及び成形を行い、同時に、成形品の表面への前記シート材の接着を行うことを特徴とする、表面にシート材が接着された発泡成形品の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請求項1記載の製造方法。
- 前記シート材が、有機織物、無機織物、ニット生地、不織布、皮革、紙、樹脂フィルム、合板、及び化粧板からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1又は2記載の製造方法。
- 前記ホットメルト樹脂フィルムは、融点が80℃以上のものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記混合物が、さらに充填材及び/又は強化繊維を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記型が、シリコーンゴム製の型である請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- シリコーンゴム製の型内に、少なくとも熱硬化性樹脂と水を含む混合物を封入した後、マイクロ波を照射することによって前記樹脂の発泡・硬化及び成形を行うことを特徴とする、発泡成形品の製造方法。
- 前記混合物が、さらに充填材及び/又は強化繊維を含有する請求項7に記載の製造方法。
- 少なくとも熱硬化性樹脂と水と充填材及び/又は強化繊維とを含む混合物を型内に封入した後、マイクロ波を照射することによって前記樹脂の発泡・硬化及び成形を行うことからなる発泡成形品の製造方法であって、
前記充填材及び/又は強化繊維として、天然由来有機フィラー及び天然繊維からなる群より選択される少なくとも1種を使用することを特徴とする製造方法。 - 前記充填材及び/又は強化繊維として、竹粉、籾殻、麻繊維、及び、天然繊維を含む繊維廃棄物からなる群より選択される少なくとも1種を使用する請求項9記載の製造方法。
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