JP2014201015A

JP2014201015A - 積層体

Info

Publication number: JP2014201015A
Application number: JP2013079807A
Authority: JP
Inventors: 卓志埜村; Takushi Nomura
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】基材と芯材の接着強度を向上させ、高い剛性を有する積層体を提供する。
【解決手段】それぞれ熱可塑性樹脂からなる基材と芯材とが接合されてなる積層体である。基材と芯材のうちの少なくとも一方がナノクレイを含有する。芯材は発泡体である。例えば、基材がポリオレフィン樹脂からなり、芯材がポリスチレン樹脂からなる。ナノクレイの添加量は、１〜３０質量％である。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂からなる基材と芯材とを接合した積層体に関するものであり、特に、基材と芯材との接合強度を改善するための技術に関する。

プラスチックの積層体の分野においては、基材と芯材とを接合一体化して積層体とすることが広く行われており、例えば芯材を内装したデッキボード等が知られている。

このようなデッキボードには、軽量で、しかも大きな荷重に耐え得る剛性を有することが求められており、基材や芯材に使用する材料組成等について、強度アップのための検討が進められている。例えば、デッキボードを軽量化するという観点から、芯材に熱可塑性樹脂の発泡体を用いることが検討されている。一方、剛性改善のために、添加剤の使用が検討されており、タルクやナノクレイ等を添加剤として使用することで、剛性を向上することが試みられている。

例えば、特許文献１には、タルクや炭酸カルシウム等のフィラーを添加することによって下部デッキボードが強化された合成樹脂製パレットが開示されている。

また、特許文献２には、ポリオレフィンと核剤等のナノ材料を含む延伸ポリオレフィン材料が開示されており、当該延伸ポリオレフィン材料が１７ＧＰａ以上のＥ弾性率、４００ＭＰａ以上の強度を有することが記載されている。同様に、特許文献３には、無機層状粘度鉱物を無機充填剤として添加し、材料強度と材料比重のバランスを良好なものとしたポリプロピレン系樹脂組成物が開示されている。

特開平１１−２６８７４０号公報特表２０１０−５１７８１２号公報特開２００２−１６７４８４号公報

ところで、前述のように基材と芯材とを接合一体化した積層体の場合、基材や芯材の剛性を高めることも重要であるが、それに加えて基材と芯材の接合強度を向上することも、積層体全体の強度アップのために必要である。

例えば、デッキボードにおいて、基材の樹脂と芯材の樹脂とが同種の樹脂材料である場合には、比較的良好な接着性が得られるため問題は少ないが、異種材料である場合には、接着性が悪く、デッキボード全体の強度が不十分となるおそれがある。例えば、強度向上のための特許文献１に記載されるようにタルク等の充填剤を用いても、前記接着性の悪さを改善することはできない。そのため、基材と芯材とを接着剤を使用して強固に接着する等の対策が必要になるが、接着剤の使用はコストアップに繋がる。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、基材と芯材の接着強度を向上することができ、高い剛性を実現することが可能な積層体を提供することを目的とする。

本発明者は、前記目的を達成するために、種々検討を重ねてきた。その結果、ナノクレイの添加が接着強度の改善に有効であり、基材と芯材のいずれかにナノクレイを添加することで、基材と芯材が異種材料により形成されている場合でも、良好な接着性が得られるとの知見を得るに至った。

本発明の積層体は、前記知見に基づいて完成されたものであり、それぞれ熱可塑性樹脂からなる基材と芯材とが接合されてなる積層体であって、前記基材と芯材のうちの少なくとも一方がナノクレイを含有することを特徴とする。

従来技術においては、ナノクレイ等の充填剤の添加は、樹脂組成物自体（したがって基材や芯材自体）の強度向上に主眼を置いたものが大部分である。本発明は、ナノクレイの添加で基材と芯材の接着強度を向上するという、これまでとは全く異なる発想に基づいて創出されたものであり、従来技術とは一線を画するものと言える。

本発明によれば、例えば基材と芯材とが異種樹脂材料により形成されている場合においても、基材と芯材の接着強度を十分に向上することができ、高い剛性を有し強度に優れた積層体を提供することが可能である。また、本発明においては、基材と芯材の接着強度向上のために接着剤を使用する必要もなく、製造コストを抑えることが可能である。

本発明が適用される積層体の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明を適用した積層体の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明が適用される成形体は、例えば自動車のデッキボードやコンテナの壁面として用いられるものである。図１は、本発明の実施形態における全体斜視図を示し、デッキボード１は、基材２と芯材３とから構成されている。これら基材２と芯材３とが成形時に融着することで、接合一体化されている。

前記基材２や芯材３は、いずれも熱可塑性樹脂により形成されるものであり、芯材３には、軽量化等を目的として発泡体が用いられる。勿論、芯材３が発泡体でなくてもよい。

また、基材２に用いられる熱可塑性樹脂と芯材３に用いられる熱可塑性樹脂は、同種の熱可塑性樹脂であってもよいし、異種の熱可塑性樹脂であってもよいが、基材２と芯材３とで異なる樹脂材料を用いた場合に本発明の効果が大きい。基材２と芯材３が同種の樹脂材料で形成されている場合、本発明を適用しなくても、ある程度の接着強度を確保することができるからである。

具体的な材料としては、基材２に用いる熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂等を挙げることができ、芯材３に用いる熱可塑性樹脂としては、軽量化の観点から発泡性を有する樹脂であることが好ましく、例えば発泡ポリプロピレンや発泡ポリスチレン等や、その他、公知の材料を用いることができる。勿論、これに限られるものではなく、例えば基材２にポリアミド樹脂等を使用することも可能である。

前記基材２と芯材３とは、成形時に熱融着させることで接合一体化するが、この時、基材２か芯材３の少なくとも一方にナノクレイを添加しておくことで、熱融着による融着（接着）強度及び剛性を大幅に向上することが可能である。ナノクレイを添加するのは、基材２であってもよいし、芯材３であってもよい。あるいは基材２と芯材３の両方に添加してもよい。ただし、芯材３である発泡体の成形性を考慮すると、基材２にナノクレイを添加することが好ましい。

ナノクレイとは、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリナイト、マイカ、ヘクトライト、フッ化ヘクトライト、サポナイト、ベイデライト、ノントロナイト、スチーブンサイト、バーミキュライト、ハロサイト、ボルコンスコイト、サコナイト、マガダイト、及びケニアライト等、層状粘土化合物のナノサイズ粒子からなるものである。層状粘土化合物は、第４級アンモニウム等の有機物を含むものであってもよい。

前記基材２や芯材３を成形する際に、原料樹脂組成物に前記ナノクレイを添加しておくことで、基材２と芯材３との融着強度を大幅に向上させることが可能である。これにより、別途接着剤を用いなくとも良好な接着性を得ることができ、また、剛性を高めることが可能である。ナノクレイの添加量は任意であるが、１〜３０質量％とすることが好ましい。ナノクレイの添加量が１質量％未満であると、十分な効果が得られないおそれがある。ナノクレイの添加量が３０質量％を越えると、原料樹脂組成物の流動性が悪くなる等の理由により、成形性の低下を招くおそれがある。

（実施例１）
ポリプロピレン（日本ポリプロピレン社製、商品名ノバテックグレードＢＣ６Ｃ）（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０分）１００重量部に対して、ナノクレイ（ロックウッドアディティブ社製、グレードＳＥ３０００）１０重量部を添加し、２軸混練機にて混練し、ペレットを作成した。なお、ＭＦＲは、ＪＩＳＫ−７２１０に準じて試験温度２３０℃、試験荷重２．１６ｋｇにて測定した値である。作成したペレットを単軸押出機にて２２０℃で溶融押出して、幅５０ｍｍの溶融物（シート）を押し出した。

その後、シートの押出直後に幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの発泡ポリスチレン成形体（カネカ社製、商品名ヒートマックス）（発泡倍率３０倍）を型締機にセットして、溶融物（シート）に対して６００Ｎの力で押し付けて積層体を成形した。

（実施例２）
ナイロン６(ユニチカ株式会社製：商品名ユニチカナイロン６グレードＡ１０３０ＢＲＦ)（ＭＦＲ＝１１．３ｇ／１０分）１００重量部にナノクレイ（ロックウッドアディティブ社製、グレードＳＥ３０００）１０重量部添加して２軸混練機にて混練してペレットを作成し、単軸押出機にて２５０℃で溶融押出した以外は実施例１と同様である。

（比較例１）
ポリプロピレン１００重量部を２軸混練機にて混練してペレットを作成し、単軸押出機にて２２０℃で溶融押出した以外は実施例１と同様である。

（比較例２）
ナイロン６１００重量部を２軸混練機にて混練してペレットを作成し、単軸押出機にて２５０℃で溶融押出した以外は実施例１と同様である。

（比較例３）
ポリプロピレンにクレイ(クニミネ工業株式会社製：商品名クニゲルＶ１)を１０重量部添加した以外は実施例１と同様にして積層体を成形した。

（比較例４）
ポリプロピレンにタルク(イメリス社製：商品名ＨＡＲタルクＴ８４)を１０重量部添加した以外は実施例１と同様にして積層体を成形した。

（評価）
各実施例及び比較例で作成した基材樹脂（シート）の機械強度、及び各積層体の融着強度を測定し、評価を行った。機械強度及び融着強度の測定方法は次の通りである。

機械強度
実施例及び比較例において溶融押出した溶融物（シート）から幅３５ｍｍ、長さ１２０ｍｍの試験片を切り出し、万能試験機（島津製作所社製、ＡＧＳ−１０ＫＮＪ、ロードセル１０ｋＮ）を使用した引張特性試験により、引張弾性率（ＭＰａ）を測定した。引張特性試験は、ＪＩＳＫ−７１１３に準じて測定した値である。

融着強度
実施例及び比較例において成形した積層体を用い、積層体の発泡ポリスチレン成形体を固定しながら、シートの一端を掴み、剥離させた際の剥離強度をデジタルフォースゲージ（イマダ社製、ＤＳ２−５０Ｎ）にて測定した。室温２３℃で１日静置した後、２回測定を行い、平均値を算出した。

各実施例、比較例における機械強度及び融着強度の測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、基材樹脂にナノクレイを添加した実施例１の積層体は、融着強度が高く、且つ機械強度（引張強度）もナノクレイで強化していないポリプロピレンより向上しており、良好な性能を示すことが確認された。

これに対して、添加剤を混入しない比較例１および２については基材と芯材が融着せず、クレイやタルクを添加した比較例３や比較例４では、機械強度は無添加のポリプロピレンよりも向上しているが、融着強度が低く、また、剥離した表皮（シート）に発泡ポリスチレン成形体が付着している割合も少なく、良好な性能が得られていないことが確認された。

以上の評価結果より、ナノクレイを添加したポリプロピレンを基材とすることで、異材質である発泡ポリスチレン成形体と熱による接着が可能になり、ポリプロピレン／発泡ポリスチレン積層体の成形が可能であることがわかった。また、得られる積層体は、機械強度も向上していることから、製品をより安価に軽量化し、且つ製品の剛性を向上することも可能であると考えられる。

１積層体
２基材
３芯材

Claims

それぞれ熱可塑性樹脂からなる基材と芯材とが接合されてなる成形品であって、
前記基材と芯材のうちの少なくとも一方がナノクレイを含有することを特徴とする積層体。
前記基材がナノクレイを含有することを特徴とする請求項１記載の積層体。
前記芯材が発泡体であることを特徴とする請求項１または２記載の積層体。
前記基材がポリオレフィン樹脂からなり、前記芯材がポリスチレン樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の積層体。
前記ナノクレイの添加量が１〜３０質量％であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の積層体。