JP2015063018A - ポリオレフィン系積層シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】層間剥離がなく、軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く、コストも安価なポリオレフィン系積層シート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のポリオレフィン系積層シート(6)は、内層(1)の両表面に接着層(2a,2b)を介して織物層(3a,3b)が貼り合わされており、内層(1)はポリプロピレンシート又はポリプロピレンを含むシートであり、織物層(3a,3b)は芯成分がポリプロピレン、鞘成分が前記芯成分より低融点のポリオレフィン成分からなる芯鞘複合繊維を含む糸で構成され、接着層(2a,2b)は熱融着ポリオレフィン系フィルムである。この積層シートは、内層と、その両表面に接着用フィルムと、その両表面に織物層を配置して加熱加圧し、次いで冷却して得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、内層（コア層）の両表面に織物層を一体化したポリオレフィン系積層シート及びその製造方法に関する。

従来から、炭素繊維やアラミド繊維などの強化繊維織物を複数枚積層したり、発泡体シートなどと一体化した積層体は知られている。特許文献１には、発泡体からなる内層（コア層）シートの表面に炭素繊維織物層を一体化した積層シートは提案されている。また、炭素繊維織物とアラミド繊維織物をポリカーボネートフィルムを接着層として一体化した積層体も提案されている（特許文献２）。さらに、中空状芯体の両表面に一方向繊維体を積層することも提案されている（特許文献３）。これらの積層体は軽量で折り曲げ強度も高い利点がある。

特開２０１２−０９６４８２号公報 特開平５−１１７４１１号公報 特開２００９−０００９３３号公報

しかし、従来の積層体は炭素繊維、アラミド繊維又は中空状芯体などの高価な材料を使用しており、コストが高いという問題があった。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、層間剥離がなく、軽量であり、曲げに対する物理的強度も高く、コストも安価なポリオレフィン系積層シート及びその製造方法を提供する。

本発明のポリオレフィン系積層シートは、内層の両表面に接着層を介して織物層が貼り合わされた積層シートであって、前記内層はポリプロピレンシート又はポリプロピレンを含むシートであり、前記織物層は芯成分がポリプロピレン、鞘成分が前記芯成分より低融点のポリオレフィン成分からなる芯鞘複合繊維を含む糸で構成され、前記接着層は熱融着ポリオレフィン系フィルムであることを特徴とする。

本発明のポリオレフィン系積層シートの製造方法は、前記のポリオレフィン系積層シートの製造方法であって、内層と、その両表面に接着用フィルムと、その両表面に織物層を配置して加熱加圧し、次いで冷却することを特徴とする。

本発明は、積層シートを構成する内層、接着層及び織物層がいずれもオレフィン系樹脂であるため、コストを安価にすると同時に、層間剥離がなく、軽量であり、曲げに対する物理的強度も高い積層シートを提供できる。また、この積層シートは熱可塑性であり、真空成形、プレス成形、熱変形を利用した曲げ加工成形等に好適で、安価な成形体とすることもできる。さらに、織物層は熱融着ポリオレフィン系フィルムを介して内層に接着しているため、後に加熱して成形しても織物を構成する繊維の収縮はなく、織物の美しい織柄がそのまま積層シートの表面に現れる成形体とすることができる。本発明の製造方法は、効率よく合理的に本発明の積層シートを製造できる。

図１は本発明の一実施態様の積層シートの模式的断面図である。 図２は本発明の別の実施態様の積層シートの模式的断面図である。 図３は本発明の一実施態様における積層シートの製造装置を示す模式的断面図である。 図４は本発明の一実施態様の積層シートを真空成形した成形体の模式的斜視図である。

本発明の積層シートは、内層（コア層）の両表面に接着層を介して織物層が貼り合わされた積層シートである。内層（コア層）はポリプロピレンシート又はポリプロピレンを含むシートである。この内層（コア層）シートはフィルムであっても良い。ポリプロピレンシート又はポリプロピレンを含むシートは、実用的に物理的特性を満足する分野があり、コストも安い利点がある。織物層は芯成分がポリプロピレン、鞘成分が芯成分より低融点のポリオレフィン系成分からなる芯鞘複合繊維を含む糸で構成される。鞘成分に低融点ポリオレフィン系成分することにより、加熱接着しやすくなる。さらに、接着層として熱融着ポリオレフィン系フィルムを使用することにより、内層（コア層）と織物層との加熱加圧接着が可能となり、積層一体化しやすい。

内層（コア層）は非発泡ポリプロピレン系シートを使用するのが好ましい。非発泡ポリプロピレン系シートはプレス成形によっても内層（コア層）が潰れることはなく、真空成形、熱変形を利用した曲げ加工成形等も容易にできる。

内層（コア層）はプロピレン-エチレンランダムコポリマー（ＲＰＰ）であるのが好ましい。ＲＰＰはプロピレンユニットが５０モル％を超え、エチレンユニットが５０モル％未満のランダムコポリマーで、融点は１３５〜１５０℃であり、一般的に市販されている。ＲＰＰは熱融着性に優れる利点がある。内層（コア層）の好ましい厚さは０．１〜２ｍｍであり、より好ましくは０．２〜１．５ｍｍである。

芯鞘複合繊維の芯成分がホモポリマーのポリプロピレンであり、鞘成分がプロピレン-エチレンランダムコポリマー（ＲＰＰ）又はポリプロピレンとポリエチレンのブレンド物であるのが好ましい。これによりさらに加熱接着しやすくなる。

熱融着ポリオレフィン系フィルムは低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）であるのが好ましい。ＬＬＤＰＥは熱加工性、接着性、透明性に優れる。

織物は平織、綾織（斜文織）、朱子織、その他の変化織など、どのような組織の織物であっても良い。織物を構成する糸は、単繊維繊度が１〜１０deci tex、トータル繊度が1000〜3000deci texのマルチフィラメントが好ましい。織物の単位面積当たりの重量(目付)は ５０〜５００g/m²の範囲が好ましい。

本発明の積層シートは、織物層のいずれか一方の表層に接着層を介してポリプロピレン系樹脂層をさらに備えても良い。このようにするとポリプロピレン系樹脂層で覆われた板状体のシートとすることができ、成形体としての応用範囲も広くなる。

さらに本発明の積層シートは、内層（コア層）と織物層の間に多軸繊維シートを加えることもできる。多軸繊維シートは倉敷紡績株式会社製、商品名“クラマス”を挙げることができる。一例として多軸繊維の方向は０°／＋６０°／−６０°、１平方メートル当たりの重量（目付け）は３５０ｇ／ｍ²であり、トータル繊度１８５０deci texのＰＰフィラメントを多数本使用し、ステッチ糸としてポリエチレンテレフタレート糸を使用した多軸繊維シートがある。

本発明の積層シートの製造方法は、内層と、その両表面に接着用フィルムと、その両表面に織物層を配置して加熱加圧し、次いで冷却する。一例として、内層と、その両表面に接着用フィルムと、その両表面に織物層を配置して連続的に熱プレスし、引き続き連続的に冷却し、積層シートを連続的に製造する。熱プレス工程の雰囲気温度は１２０〜１５０℃が好ましく、さらに好ましくは１３０〜１４５℃である。加圧力は１ＭＰａ程度が好ましい。加熱時間は０．５〜５分間が好ましく、さらに好ましくは１〜４分間である。冷却工程の時間は０．５〜５分間が好ましく、さらに好ましくは１〜４分間である。冷却温度は３０程度℃以下になるまでが好ましい。成形後の積層シート全体の厚みは０．５〜５ｍｍが好ましい。連続的方法は大量生産に好ましい。

本発明の製造方法は前記連続法に限らず、１回ごとの加熱加圧プレスと冷却法によっても製造できる。サンプルを作製したり、小規模に製造する際にはこの方法で十分である。この方法の製造条件も前記連続法と同様である。

次に図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一部を示す。図１は本発明の一実施態様の積層シートの模式的断面図である。この積層シート６は、内層１の両表面に接着層２ａ，２Ｂを介して織物層３ａ，３ｂが貼り合わされ一体化されている。

図２は本発明の別の実施態様の積層シートの模式的断面図である。この積層シート７は、内層１の両表面に接着層２ａ，２Ｂを介して織物層３ａ，３ｂと、さらに接着層４ａ，４ｂを介してポリプロピレン系樹脂層（表皮層）５ａ，５ｂが積層一体化されている。表皮層は透明とし、内部の織物の織模様の外観とすることもできる。また、表皮層には様々な模様を印刷したり着色することもできる。

図３は本発明の一実施態様における積層シートの製造装置１０を示す模式的断面図である。この積層シートの製造装置１０は、原料シートの供給ロール１４，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂと、加熱加圧領域２０と、冷却領域２１から構成され、全体は連続的に動く。まず内層（コア）は供給ロール１４ａ，１４ｂから、接着用フィルムは供給ロール１５ａ，１５ｂから、織物は供給ロール１６ａ，１６ｂからそれぞれ加圧ロール１７ａ，１７ｂに供給される。加圧ロール１７ａ，１７ｂ及び２２ａ，２２ｂには金属製板１８，１９がエンドレス状に組み込まれており、まず加熱加圧領域２０で加圧加熱される。次に、冷却領域２１では冷却用エアーが矢印ａから供給され矢印ｂから排出されることにより冷却される。効率の良い冷却をする場合は、冷却用エアーに加えて冷却領域２１に水冷パイプを配置して冷却する。加圧ロール２２ａ，２２ｂから取り出された積層シート２３は所定の長さにカットされる。

図４は本発明の一実施態様の積層シートを真空成形した成形体の模式的斜視図である。横の最大長さ２６０ｍｍ，奥行きの最大長さ１７０ｍｍ，高さ５００ｍｍの成形体の例である。この積層シートは深絞り成形できる利点がある。さらに、この積層シートは全体が熱可塑性樹脂であり、真空成形、プレス成形、熱変形を利用した曲げ加工成形等において、成形サイクルが短く、加工コストも安価である。

以下実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

＜曲げ弾性率と曲げ応力の測定方法＞
ＪＩＳＫ７１７１に準拠した３点曲げ試験で測定した。試験片サイズは幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、試験速度は１ｍｍ／ｍｉｎとした。押さえジグの形状はＲ５、支点の形状はＲ２、支点間隔２４ｍｍとした。

（実施例１）
＜内層（コア層）＞
内層（コア層）として市販のランダムタイプポリプロピレン（ＲＰＰ）シート、融点１４５℃、厚み５００μｍ、単位面積当たりの重量４５０ｇ／ｍ²を使用した。
＜織物＞
織物層として芯成分が融点１６０℃のポリプロピレン、鞘成分がポリプロピレンとポリエチレンのブレンド品（融点１１０℃）からなる芯鞘複合繊維を使用した。この複合繊維の複合割合は、芯成分６５wt%、鞘成分３５wt%、トータル繊度は１８５０ deci texであった。織物は綾織組織とし、単位面積当たりの重量（目付）は１９０ｇ／ｍ²であった。
＜接着フィルム＞
市販の低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、融点１１０℃、厚み３０μｍ、単位面積当たりの重量２７ｇ／ｍ²を使用した。
＜積層シートの作成＞
内層（コア層）の両面に接着フィルムと織物をこの順番に積層し、温度１４５℃、圧力１Ｍｐａ、２分間プレス成形し、その後室温（２７℃）まで冷却した。これにより接着フィルムを溶着させて全体を一体化し、積層シートを得た。この積層シートの模式的断面図は図１に示すとおりである。

得られた積層シートの曲げ弾性率と曲げ応力を表１にまとめて示す。

（実施例２）
織物層の芯成分として融点が１６５℃のポリプロピレンを使用し、鞘成分として融点が１５０℃のポリプロピレンを使用し、積層シートの条件を温度１５２℃、圧力１Ｍｐａ、１分間プレス成形した以外は実施例１と同様に実施した。得られた積層シートの物性は表１にまとめて示す。

（実施例３）
実施例１における織物層の外側に実施例１に記載した接着フィルムを載せ、その上に表皮層としてホモポリマータイプポリプロピレン（ＨＰＰ，融点１６０℃）：２５wt%とランダムタイプポリプロピレン（ＲＰＰ，融点１４５℃）：７５wt%をブレンドした厚み２００μｍ、単位面積当たりの重量１８０ｇ／ｍ²を積層し、プレス成形時間を１分間とした以外は実施例１と同様に実施した。この積層シートの模式的断面図は図２に示すとおりである。得られた積層シートの物性は表１にまとめて示す。

（比較例１）
比較例１として実施例１の内層（コア層）の物性を表１にまとめて示す。なお、各例の曲げ弾性率及び曲げ応力のデータはＭＤ（長さ方向）のデータである。

表１から明らかなとおり、本発明の実施例品は曲げ弾性率と曲げ応力が高く、層間剥離はなく、軽量であり、曲げに対する物理的強度も高い積層シートであった。また、この積層シートは熱可塑性であり、真空成形、プレス成形、熱変形を利用した曲げ加工成形等に好適で、安価な成形体であった。さらに、織物層は熱融着ポリオレフィン系フィルムを介して内層に接着しているため、後に加熱して成形しても織物を構成する繊維の収縮はなく、織物の美しい織柄がそのまま積層シートの表面に現れる成形体とすることができた。

本発明の積層シートを用いた成形品は、自動車部品、自動車内装品、家電製品、医療用保護具、スーツケース、容器、棚、パレット、パネル、バッグ、自動倉庫用スリーブボックス、ドア、ロール回収用長尺ボックス、畳の芯材、展示ブース様壁材、Ｔボード（トラック用当て板）、簡易テーブルセット等の民生用積層品に適用できる。

１ 内層（コア層）
２ａ，２ｂ 接着層
３ａ，３ｂ 織物層
４ａ，４ｂ 接着層
５ａ，５ｂ 表皮層
６，７，２３ 積層シート
１０ 積層シート製造装置
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ 供給ロール
１７ａ，１７ｂ，２２ａ，２２ｂ 加圧ロール
１８，１９ 金属製板
２０ 加熱加圧領域
２１ 冷却領域

Claims (7)

1. 内層の両表面に接着層を介して織物層が貼り合わされた積層シートであって、
   前記内層はポリプロピレンシート又はポリプロピレンを含むシートであり、
   前記織物層は、芯成分がポリプロピレン、鞘成分が前記芯成分より低融点のポリオレフィン成分からなる芯鞘複合繊維を含む糸で構成され、
   前記接着層は熱融着ポリオレフィン系フィルムであることを特徴とするポリオレフィン系積層シート。
2. 前記内層は非発泡ポリプロピレン系シートである請求項１に記載のポリオレフィン系積層シート。
3. 前記内層はプロピレン-エチレンランダムコポリマーである請求項１又は２に記載のポリオレフィン系積層シート。
4. 前記芯鞘複合繊維の芯成分がホモポリマーのポリプロピレンであり、鞘成分がプロピレン-エチレンランダムコポリマー又はポリプロピレンとポリエチレンのブレンド物である請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリオレフィン系積層シート。
5. 前記熱融着ポリオレフィン系フィルムは低密度ポリエチレンである請求項１〜４のいずれかに記載のポリオレフィン系積層シート。
6. 前記織物層のいずれか一方の表層に接着層を介してポリプロピレン系樹脂層をさらに備えた請求項１〜５のいずれかに記載のポリオレフィン系積層シート。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のポリオレフィン系積層シートの製造方法であって、
   内層と、その両表面に接着用フィルムと、その両表面に織物層を配置して加熱加圧し、次いで冷却することを特徴とするポリオレフィン系積層シートの製造方法。

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