JP2015024573A - 多層複合成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の多層複合成形品1は、3層以上の樹脂成形品10,20,10が積層されており、隣り合う樹脂成形品のうち、一方の樹脂成形品10は無機充填剤11を含有し、他方の成形品20との接触面である第1溶着面12の少なくとも一部に溝12Aが形成され、溝12Aには無機充填剤11と他方の成形品20とが含まれ、無機充填剤11は溝12Aの側壁面から突出する。隣り合う樹脂成形品は、互いに異なる材料から構成することができる。また、複合成形品1は、全体として肉厚であったとしても、過大な収縮を抑えることができ、積層界面における高い剥離防止性を有することから、蓋、とりわけマンホールの蓋に好適である。
【選択図】図1
Description
を含む、3層以上の複合成形品の製造方法である。
図1は本発明の多層複合成形品1の一例を示す概略図である。多層複合成形品1は、3層以上の樹脂成形品10,20,10,・・・が積層されたものであり、隣り合う樹脂成形品のうち、一方の樹脂成形品10は無機充填剤11を含有する。
〔樹脂〕
樹脂の種類は、レーザ照射や化学等の樹脂除去手段により無機充填剤を残して樹脂を除去することにより溝を形成できるものであれば特に限定されない。レーザ照射により溝を形成できるものとして、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)等を挙げることができる。
図2は、隣り合う樹脂成形品の溶着界面(図1の点線箇所I)の状態を説明するための概略拡大図である。一方の樹脂成形品10が他方の成形品20と溶着する第1溶着面12には、レーザの照射や化学処理による樹脂の除去により、複数の溝12Aが形成されている。
第1溶着面12の表面には複数の溝12Aが形成されている。これら複数の溝12Aには無機充填剤11が露出されるとともに、複数の溝12Aには他方の成形品20の溶解物が含まれる。ところで、本発明は、一方の成形品10の溝12Aを有する面を接触面として他方の成形品20と一体化して多層複合成形品1を製造するところ、この多層複合成形品1において無機充填剤11は露出されていない。本明細書では、多層複合成形品1において無機充填剤11が露出していない場合であっても、多層複合成形品1から他方の成形品20を取り除いた態様において溝12Aから無機充填剤11が露出していれば、「複数の溝12Aにおいて無機充填剤11が露出されている」ものとする。
一方の樹脂成形品10は、無機充填剤11を含有する。無機充填剤11として、樹脂成形品の樹脂の一部を除去することにより溝を形成する際に除去されずに残り、溝の側面から突出して溝に露出するものであれば特に限定されず、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー繊維、ガラスフレーク、マイカ等を挙げることができる。多層複合成形品1が積層界面における高い剥離防止性を有するようにするため、無機充填剤11の長さは、長手方向の長さが溝12Aの短手方向の長さよりも長いことが好ましい。言い換えると、溝12Aの短手方向の長さは、無機充填剤11の長手方向の長さよりも短いことが好ましい。形状が繊維状であれば、平均繊維長が溝12Aの短手方向の長さよりも長いことが好ましく、形状が不定形、板状、粒子状であれば、長径、好ましくは平均粒子径が溝12Aの短手方向の長さよりも長いことが好ましい。
他方の成形品20の材料は、未硬化状態の場合に、無機充填剤11が露出された溝12Aに入ることが可能なものであれば特に限定されるものでなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤、金属、ゴム等のいずれであってもよい。
隣り合う樹脂成形品は、同一材料であっても互いに異なる材料であってもよいが、各層の異なる材料特性を発揮できる点で、互いに異なる材料であることが好ましい。例えば、軽量の樹脂成形品と、高剛性の樹脂成形品とを組み合わせることで、軽量かつ高剛性の多層複合成形品1を得ることができる。
本発明の多層複合成形品1の用途は特に限定されるものでない。しかしながら、本発明の多層複合成形品1は、全体として肉厚であったとしても、層の厚みを小さくすることで、積層時の収縮を抑えることができ、積層界面における高い剥離防止性、各層の充填剤配向方向の組合せ、及び樹脂材料の高い選択性を併せ持つことから、外観性、低変形性、高強度等が求められる用途に適しており、蓋、特にマンホール蓋に用いられることが好ましい。
本発明の多層複合成形品1は、型成形、熱板溶着、高周波誘導加熱溶着等によって得ることができる。中でも、層の数が多い場合であっても、少ない工数で簡便に得ることができる点で、型成形又は高周波誘導加熱溶着で得ることが好ましい。そして、溝付き樹脂成形品を1層おきに使用すれば足りる点で、型成形で得ることがより好ましい。以下、図3及び図4を参照しながら、7層の複合成形品を得る場合を例にして、これらの製法について説明する。
図3は、型成形によって多層複合成形品1を得るときの概略説明図である。多層複合成形品1は、溝付き樹脂成形品生産工程と、型入れ工程と、硬化工程とを経ることによって得られる。
図3の(1)は、溝付き樹脂成形品生産工程を説明するための図である。溝付き樹脂成形品生産工程では、無機充填剤11を含有する樹脂成形品の溶着予定面12’の少なくとも一部に、レーザの照射や化学処理等を行い、無機充填剤11が露出されている複数の溝12Aを形成することで、溝付き樹脂成形品10を複数生産する。
図3の(2)は、第1型入れ工程及び第1硬化工程を説明するための図である。第1型入れ工程では、片面溝付き樹脂成形品10A及び両面溝付き樹脂成形品10Bを溝12Aが設けられた面が向き合うように型Mの両側に入れるとともに、これら2つの溝付き樹脂成形品10A,10Bの間に未硬化組成物20’を入れる。未硬化組成物20’の材料は、溝12Aに入ることが可能なものであれば特に限定されるものでなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤、金属、ゴム等のいずれであってもよい。そして、第1硬化工程では、未硬化組成物20’を硬化する。第1型入れ工程及び第1硬化工程を経ることで、第1予備体1Aが形成される。
図3の(3)は、第2型入れ工程及び第2硬化工程を説明するための図である。第1型入れ工程及び第1硬化工程と同様に、第2型入れ工程では、片面溝付き樹脂成形品10A及び両面溝付き樹脂成形品10Bを溝12Aが設けられた面が向き合うように型Mの両側に入れるとともに、これら2つの溝付き樹脂成形品10A,10Bの間に未硬化組成物30’を入れる。未硬化組成物30’の材料は、溝12Aに入ることが可能なものであれば特に限定されるものでなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤、金属、ゴム等のいずれであってもよい。そして、第2硬化工程では、未硬化組成物30’を硬化する。第2型入れ工程及び第2硬化工程を経ることで、第2予備体1Bが形成される。
図3の(4)は、第3型入れ工程及び第3硬化工程を説明するための図である。第3型入れ工程では、第1予備体1A及び第2予備体1Bを溝12Aが設けられた面が向き合うように型Mの両側に入れるとともに、第1予備体1A及び第2予備体1Bの間に未硬化組成物40’を入れる。そして、第3硬化工程では、未硬化組成物40’を硬化する。未硬化組成物30’の材料は、溝12Aに入ることが可能なものであれば特に限定されるものでなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤、金属、ゴム等のいずれであってもよい。そして、第3型入れ工程及び第3硬化工程を経ることで、7層の複合成形品1が得られる。
型成形によって多層複合成形品1を得る場合、層の数が7層であっても、溝付き樹脂成形品10を生産し、型入れ及び硬化を3回繰り返すだけで多層複合成形品1を得ることができるため、極めて簡便である。また、溝付き樹脂成形品10を1層おきに使用すれば足りるため、他の手法に比べ、高い剥離防止性を有する多層複合成形品1を安価に得ることができる。
図4は、熱板溶着によって多層複合成形品100を得るときの概略説明図である。複合成形品100は、溝形成工程と、配置工程と、浸入工程とを繰り返すことによって得られる。
図4の(1)は、第1溝形成工程を説明するための図である。第1溝形成工程では、第1無機充填剤を含有する第1樹脂成形品の第2樹脂成形品120’と溶着する予定の第1成形品表側溶着予定面112’の少なくとも一部に、レーザの照射や化学処理等を行い、第1無機充填剤が露出されている複数の溝112Aを形成する。これにより、第1溝付き樹脂成形品110が得られる。
図4の(2)は、第1配置工程を説明するための図である。第1配置工程では、第1溝形成工程によって形成された第1溝付き樹脂成形品110の溝112Aを有する第1成形品表側溶着予定面112’と、第2無機充填剤121を含有する第2樹脂成形品120’の第1溝付き樹脂成形品110と溶着する予定の第2成形品裏側溶着予定面123’とが互いに向き合うように配置する。
第1浸入工程では、第1成形品表側溶着予定面112’と第2成形品裏側溶着予定面123’とを重ね合わせ、上下に圧接させた状態とし、この状態で、樹脂成形品120’の第2成形品裏側溶着予定面123’を溶かし、第1成形品表側溶着予定面112’の溝112Aに第2樹脂成形品120’の溶解物を浸入させる。
図4の(3)は、第2溝形成工程を説明するための図である。第2溝形成工程では、第2樹脂成形品120’の第3樹脂成形品130’と溶着する予定の第2成形品表側溶着予定面122’の少なくとも一部に、レーザの照射や化学処理等を行い、第2無機充填剤121が露出されている複数の溝122Aを形成する。これにより、第2溝付き樹脂成形品120が得られる。
図4の(4)は、第2配置工程を説明するための図である。第2配置工程では、第2溝形成工程によって形成された第2溝付き樹脂成形品120の溝122Aを有する第2成形品表側溶着予定面122’と、第3無機充填剤131を含有する第3樹脂成形品130’の第2溝付き樹脂成形品120と溶着する予定の第3成形品裏側溶着予定面133’とが互いに向き合うように配置する。
第2浸入工程では、第2成形品表側溶着予定面122’と第3成形品裏側溶着予定面133’とを重ね合わせ、上下に圧接させた状態とし、この状態で、樹脂成形品130’の第3成形品裏側溶着予定面133’を溶かし、第2成形品表側溶着予定面122’の溝122Aに第3樹脂成形品130’の溶解物を浸入させる。第1浸入工程と同様、第2成形品裏側溶着予定面123’を溶かすには、超音波、熱板等を用いればよい。
図4の(5)は、その後、溝形成、配置、浸入を複数回繰り返したときの図である。溝形成、配置、浸入を複数回繰り返すことで、多層からなる複合成形品100を得ることができる。
ガラス繊維入りPPS:ジュラファイドPPS 1140A6黒(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維・無機フィラー入りPPS:ジュラファイドPPS 6165A7黒(ポリプラスチックス社製)
ガラス繊維入りLCP:ベクトラLCP E130i黒(ポリプラスチックス社製)
なお、材質に書かれている黒とは、カーボンブラックを配合し黒に着色していることを表す。
PBT:ジュラファイドPPS 1140A6(ポリプラスチックス社製)
なお、ガラス繊維入りPPS、ガラス繊維・無機フィラー入りPPS及びガラス繊維入りLCPは樹脂成形品に記載のものと同じである。
表1に示す、無機充填剤を含有する樹脂材料を下記の条件で射出成形した射出成形品に、レーザを溝の幅が100μm、隣り合う溝の間隔が200μmになるように、斜格子状に10回照射した。発振波長:1.064μm、最大定格出力:13W(平均)を用い、出力90%、周波数40kHz、走査速度1000mm/sとした。これにより、試験例に係る第1成形品を得た。
(ジュラファイドにおける射出成形の条件)
予備乾燥:140℃、3時間
シリンダ温度:320℃
金型温度:140℃
射出速度:20mm/sec
保圧:50MPa(500kg/cm2)
(ベクトラにおける射出成形の条件)
予備乾燥:140℃、4時間
シリンダ温度:350℃
金型温度:60℃
射出速度:200mm/sec
保圧:50MPa(500kg/cm2)
〔第1成形品の拡大観察〕
試験例に係る第1成形品について、溝を有する面を電子顕微鏡(SEM)で拡大観察した。倍率は20倍、100倍、300倍の3種類とした。結果を図5及び表2に示す。
溝の深さを評価するため、試験例に係る第1成形品について、断面観察にて溝の深さを測定した。結果を表2に示す。
上記ガラス繊維入りLCP(製品名:ベクトラLCP E130i黒,ポリプラスチックス社製)を上記(射出成形の条件)で示した条件で射出成形した射出成形品に、発振波長が1.064μm、溝の幅が200μm、隣り合う溝の間隔が200μmとなるように斜格子状に照射した。レーザの照射回数は10回とし、走査速度は1000mm/sとした。これにより、試験例2−1に係る第1成形品を得た。
試験例2−1及び2−2に係る第1成形品のそれぞれについて、溝を有する面を第1溶着予定面とし、金型キャビティの一部に挿入し、ジュラファイドPPS 1140A6(ポリプラスチックス社製)を金型キャビティに射出注入することにより、複合成形品を得た。
〔第1成形品の拡大観察、溝の深さの測定〕
上記試験例で示した手法と同じ手法にて、第1成形品の拡大観察及び溝の深さを測定した。結果を表4に示す。
強度を評価するため、樹脂成形品のそれぞれについて破壊荷重を測定した。破壊荷重の測定は次のようにして行った。測定機器としてテンシロンUTA−50kN(オリエンテック社製)を使用し、クロスヘッド速度が1mm/分の条件で行った。結果を表5に示す。
10 一方の樹脂成形品
11 無機充填剤
12 第1溶着面
12A 溝
13 無機充填剤
20 他方の成形品
Claims (7)
- 3層以上の樹脂成形品が積層された多層複合成形品であって、
隣り合う樹脂成形品のうち、一方の樹脂成形品は無機充填剤を含有し、他方の成形品との接触面の少なくとも一部に溝が形成され、
前記溝には前記無機充填剤と前記他方の成形品とが含まれ、前記無機充填剤は前記溝の側壁面から突出する、多層複合成形品。 - 前記他方の成形品は、前記溝の内部において、前記無機充填剤を囲んで配されている、請求項1に記載の多層複合成形品。
- 隣り合う樹脂成形品は、互いに異なる材料からなる、請求項1又は2に記載の多層複合成形品。
- 前記溝はレーザの照射によって形成される、請求項1から3のいずれかに記載の多層複合成形品。
- 請求項1から4のいずれかに記載の多層複合成形品からなる蓋。
- 無機充填剤を含有する樹脂成形品の表面の少なくとも一部で樹脂の除去を行い、前記無機充填剤が側壁面から突出されている溝を形成することで、溝付き樹脂成形品を複数生産する溝付き樹脂成形品生産工程と、
これら複数の溝付き樹脂成形品の溝の内部に未硬化組成物を入れる工程と、
前記未硬化組成物を硬化する硬化工程と、
を含む、3層以上の複合成形品の製造方法。 - 前記溝の内部に未硬化物を入れる工程は、前記溝が設けられた面が向き合うように2つの前記溝付き樹脂成形品を型に入れるとともに、これら2つの溝付き樹脂成形品の間に未硬化組成物を入れる工程である、請求項6に記載の製造方法。
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