JP2016064626A - 熱可塑性樹脂の成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂の固体と同じ熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分とが熱融着している成形品は見当たらないが、前記成形品は新しい熱可塑性樹脂の画期的な用途開発となるものと考え、それら熱可塑性樹脂成形品を提供することを課題とした。【解決手段】熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分には水ガラスを乾燥固形化した粉砕物を発泡剤として熱可塑性樹脂に混合したものと、あらかじめ成形した熱可塑性樹脂の固体部分とを同一金型内に密封加熱し、発泡剤の膨張する圧力で金型形状の成形品を作製し、連続気泡発泡部分に含む水ガラスを除去して、熱可塑性樹脂の単一素材の連続気泡発泡部分を有する成形品を得ることにより課題解決とした。【選択図】図２

Description

本発明は熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を有している成形品およびそれを製造する方法に関する。

従来、熱可塑性樹脂において連続気泡発泡部分と固体部分とを熱融着させた成形品は見当たらない。また、熱可塑性樹脂の成形品について連続気泡発泡部分を有するような成形品を提供することにより、熱可塑性樹脂成形に対して、さらなる新しい用途の開発、発展に寄与できる状況にある。

熱可塑性樹脂はポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系樹脂、塩化ビニール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、フッソ樹脂などで、それ以外に、一部の熱硬化性樹脂のシリコーン樹脂、ウレタン樹脂などについても、各樹脂の成形品に連続気泡発泡部分を有するような成形品およびそのような成形品の製造技術もなかった。

一方、熱可塑性樹脂の連続気泡発泡に関する発泡剤については硅酸ナトリウ水溶液（以下水ガラスと称す）を乾燥し、ガラス状固形化したものを粉砕し、粒状もしくは粉末状のものを使用するが、前記発泡剤はすでに、特許文献１および特許文献２により公知されている。しかし、水ガラスを使用する連続気泡発泡体の製造は熱可塑性樹脂単一の連続気泡発泡体の製造のみに使用されていたもので、熱可塑性樹脂の固体部分と連続気泡発泡部分が熱融着状態で構成される複合成形品の製造には使用されることはなかった。

特公昭３９−１０６５３号公報 特公昭４１−１６０７５号公報

本発明は熱可塑性樹脂の固体部分と同じ熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分とが熱融着している複合成形品を製造することに有り、熱可塑性樹脂の殆どの種類に対応できる画期的な熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を有する成形品を提供することを課題とした。

本発明は同一素材の熱可塑性樹脂の固体部分と連続気泡発泡部分を熱融着させる成形品を製造することにあり、連続気泡発泡部分に使用する発泡剤は水ガラスを乾燥固形化し、粉砕した粒状もしくは粉末状のものを使用することにある。

また、本発明の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミ樹脂、ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂で、それらの樹脂より選出した少なくとも一種類の樹脂粉末と前記発泡剤と混合したものを連続気泡発泡部分の素材とし、前記選出された熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を有する成形品を得ることにある。

本発明の熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を有する成形品は密封した金型に封じ込めて発泡剤の加熱発泡内圧により製造するので、各種形状の金型を使用することにより、色々な形状の連続気泡発泡部分を含む熱可塑性樹脂の成形品が可能である。

例えば、汎用的なポリエチレンのシートとポリエチレン連続気泡発泡部分を有する成形品は弾力性のあるポリエチレンシートが可能であり、また、そのシートの連続気泡発泡部分面に接着剤を塗布すれば連続気泡発泡部分に接着剤が浸透広がり接着困難とされているポリエチレンでも簡単に貼り付け施工ができる。

また、本発明は熱可塑性樹脂のシートとシートの中間に連続気泡発泡部分が存在する成形品も可能であり、選定される熱可塑性樹脂により緩衝用あるいは断熱用素材として利用できるなど広範囲な用途に可能な熱可塑性樹脂成形品の提供となる画期的な発明ある。

さらに、本発明は円筒形の金型を使用して、４フッ化エチレン樹脂の円筒形に予備成形し、その中央部分に４フッ化エチレン樹脂の連続気泡発泡部分を設けた成形品も可能であり、耐薬品性、耐腐食性のある円筒形の外枠付フィルターや濾過材も製作することもできる有用な発明である。

本発明は各種の熱可塑性樹脂製の成形品で実施可能であり、形状に関しても金型設計により、各種形状の選択肢が可能である。また、水ガラスの乾燥固形化し、粉砕して製造する発泡剤は乾燥による含水量調整による膨張率、粉砕時の粒度の大小による気泡の大きさの調整さらには、粉末状の熱可塑性樹脂との配合比率などによる連続気泡の大きさや連続気泡の発泡部分の厚さなど多種多様な選択が可能な発明である。

本発明の実施例１のポリエチレン成形品の見取り図 本発明の実施例２のポリプロピレン成形品の見取り図 本発明の実施例３のポリ４フッ化エチレン樹脂成形品の見取り図

本発明の発泡剤は、すでに、発泡剤として公知されている水ガラスを８０〜１００℃で乾燥させて固形化し、前記固形化した水ガラスを粉砕し、粒状もしくは粉末状とした粉砕物を使用する。

本発明の水ガラスの発泡剤は８０〜１００℃に乾燥固形化しても若干の水分は残存しており、粉砕し、粒状もしくは粉末状の形状であっても乾燥温度以上に加熱すると残存水分の水蒸気が発生し、水ガラスはさらに膨張し、気泡状のガラス皮膜を形成するが、溶融している熱可塑性樹脂が連続気泡発泡の周囲を取り巻くような状態で成形されるのが特徴である。

本発明の熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を得るために供する熱可塑性樹脂の形状として、粒状もしくは粉末状の形状があるが、粉末状の熱可塑性樹脂が前記発泡剤の粉砕物との混合が容易であり、粉末状の熱可塑性樹脂使用し、それぞれの混合比率を調整することにより、熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分の発泡倍率を任意にすることができる。

また、本発明に使用する熱可塑性樹脂の固体部分として、あらかじめ成形された樹脂成形品を使用し、例えばシート状、ブロック状のものからパイプ、リングなど種々の成形品の任意の箇所に連続気泡発泡部分を熱融着させることは可能であるが、熱融着させるためには連続気泡発泡部分と同一の熱可塑性樹脂成形品であり、大きさ、形状などについても、用途により任意に選択可能である。

本発明の熱可塑性樹脂の固体部分と連続気泡発泡部分とが熱融着した複合成形品を製造する場合、所要の熱可塑性樹脂の固体に連続気泡発泡部分を必要とする部位に前記発泡剤と熱可塑性樹脂の粉末と混合したものを配置して、熱可塑性樹脂の固体と共に同じ金型に充填、密封した後、熱可塑性樹脂の溶融温度以上で加熱する。

前記金型を加熱することにより、熱可塑性樹脂の溶融温度近辺に到達すると熱可塑性樹脂粉末が溶け出し、同時に前記発泡剤は水蒸気を発生しながら膨張し、固形化したガラス状の薄い被膜を形成する。

詳しくは、前記発泡剤の水ガラスは水蒸気を外部に逃がしにくい性質があるために発生した水蒸気により膨張し、水ガラスは固形化しながら被膜を形成して、水ガラス被膜内に発生した水蒸気が閉じ込められるので、閉じ込められた水蒸気が逃げ場を失って隣接している前記発泡剤の水ガラス粉末が連鎖的に繋がって連続気泡となる。

一方、熱可塑性樹脂粉末についても樹脂の溶融温度の加熱により溶融し、前記ガラス状の薄い被膜状に形成された連続気泡の周囲を溶融した熱可塑性樹脂が取り巻き、熱可塑性樹脂と前記水ガラスの気泡固形皮膜が混在する連続気泡発泡体が形成される。

また、熱可塑性樹脂の個体部分は、溶融温度に到達して溶融するが連続気泡発泡部分との接触部分では前記発泡剤の発泡膨張による加圧のため同一熱可塑性樹脂同志は熱融着するが、熱可塑性樹脂の固体部分への前記発泡剤の水ガラス粉末の気泡固形皮膜の侵入はなく、連続気泡面が熱融着した熱可塑性樹脂の成形品を得ることができる。

前記熱可塑性樹脂の連続気泡の発泡部分には前記水ガラス粉末の膨張固形化したガラス状皮膜が混在して成形されているが、水ガラスが皮膜であるために５０℃前後の温水により気泡形成しているガラス皮膜は容易に溶け出し、除去することができるので、熱可塑性樹脂のみの連続気泡発泡部分を得ることができる。

したがって、最終的には本発明の熱可塑性樹脂の固体部分と同一熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分とが熱融着した同一素材の熱可塑性樹脂のみの複合成形品を得ることができる。

なお、本発明の実施については金型の形状、熱可塑性樹脂の種類、発泡剤の乾燥・粉砕の粒度など数多い選択肢があるため本発明の記載においては３種類の実施例を示す。

内寸１５０ｍｍ角で高さ１５ｍｍ周囲の厚み５ｍｍの正方形の鉄製型枠を用意し、さらに厚み５ｍｍの１９０ｍｍ角で四隅に前記型枠締め付け用ボルト穴をあけた型枠密封用の鉄製上下蓋を用意した。鉄製の型枠および鉄製上下蓋には製品成形後金型から成形品を容易に取り出せるようにフッ素樹脂コーテイングの離型処理を施した。

次に、熱可塑性樹脂の粉末として住友化学製ポリエチレンパウダー１００ｇと水ガラスを８５℃で乾燥固形化し、約３０メッシュの大きさに粉砕した発泡剤粉末６０ｇを用意し、前記両者を均一に攪拌混合し、連続気泡発泡部分用の材料とした。

続いて、３ｍｍ厚さの１５０ｍｍ角のポリエチレンシート１を一枚用意し、前記鉄製の型枠内の底部に前記ポリエチレンシート１を配置し、その上部に前記連続気泡発泡部分２の材料を充填配置してから前記鉄製の型枠を前記鉄製の上下蓋の四隅をボルトで締め付けて前記鉄製型枠内を密封した。

その後、前記ポリエチレンシート１と前記連続気泡発泡部分２の材料を密封した前記鉄製型枠を２１０℃の熱炉にいれて、４０分加熱してから前記鉄製型枠を取り出し、冷却してから型枠から成形品を取り出したところポリエチレンシート１の片面に水ガラスの膨張した連続気泡皮膜と混在したポリエチレン発泡部分２が熱融着した状態の成形品が得られた。

型枠から取り出した成形体の片面の連続気泡発泡部分には薄い水ガラスの固形化した連続気泡発泡の皮膜がポリエチレンと混在しているので５０℃の温水で前記水ガラス皮膜を洗い流し、乾燥して、１２ｍｍ厚さのポリエチレンの連続気泡発泡部分２と３ｍｍ厚さのポリエチレンシート１が熱融着している図１に示すような１５０ｍｍ角で高さ１５ｍｍの本発明のポリエチレン樹脂のみの成形品を得ることができた。

型枠は実施例１で使用した同じものを使用し、ポリプロピレンのシートとシートの間に連続気泡発泡部分を設けたポリプロピレン単一の複合成形品を製作する。

熱可塑性樹脂として住友化学製ポリプロピレンパウダー１１０ｇを用意し、実施例１で使用した約３０メッシュの大きさに粉砕した水ガラス発泡剤粉末６０ｇを用意し、両者を均一に攪拌混合し、連続気泡発泡部分用の材料とした。

また、熱可塑性樹脂の固体部分として２ｍｍ厚さの１５０ｍｍ角のポリプロピレンシート３を二枚用意し、前記型枠の底部に前記ポリプロピレンシート３の一枚を配置し、その上部に前記連続気泡発泡部分４の材料を配置し、さらに、その上部に前記連続気泡発泡部分用の材料を覆うように、もう一枚の前記ポリプロピレンシート３を配置して、前記実施例１と使用した型枠内を前記実施例１で使用した鉄製の上下蓋をボルトで締め付けて密封した。

その後、ポリプロピレンシート３およびポリプロピレン連続気泡発泡用材料を充填密封した前記型枠を２４０℃の熱炉で６０分加熱し、熱炉から取り出して型枠を冷却し、型枠から鉄製の上下蓋を外して成形品を取り出した。

前記取り出した成形品は２ｍｍ厚さの二枚のポリプロピレンのシート３の間にポリプロピレンの連続気泡発泡部分４と固形化した発泡した水ガラス皮膜が混在する連続気泡発泡部分が熱融着状態で挟まれた形状の成形品を得ることができた。

前記成形品のポリプロピレンシート３に挟まれている連続気泡の発泡層には固形化した水ガラス皮膜が残存しているので、成形品の側面から５０℃の温水がよく浸透するよう時間をかけて、固形化した水ガラス皮膜を洗い流し乾燥させて、ポリプロピレンシート３二枚の間にポリプロピレンの連続気泡発泡体４を熱融着させた図２に示すような本発明のポリプロピレンのみの成形品を得ることができた。

内寸の直径１００ｍｍ高さ１０ｍｍで５ｍｍ厚さの円筒形の鉄製型枠を用意し、実施例１で使用した上下の蓋を使用し、４フッ化エチレン樹脂の円盤状の成形品を実施例３とする。

使用する熱可塑性樹脂としてダイキン工業製４フッ化エチレン樹脂のパウダーを用意し、あらかじめ外径１００ｍｍ内径８０ｍｍで高さ１０ｍｍの円筒形の４フッ化エチレン樹脂のリング状の焼結体５を準備した。

ついで、ダイキン工業製４フッ化エチレン樹脂のパウダー７５ｇと１００℃で乾燥し、固形化した水ガラスを５０メッシュに粉砕した発泡剤粉末６０ｇを用意し、前記両者を混合、よく攪拌し均一にしたものを連続気泡発泡部分６の材料とした。

円筒形の前記寸法の鉄製型枠の中に、前記準備した４フッ化エチレン樹脂の焼結体５を装着配置し、その中央部分に前記連続気泡発泡部分６の４フッ化エチレン樹脂パウダーと前記発泡剤粉末を混合した材料を充填し、前記円筒形鉄製枠を実施例１で使用した１９０ｍｍ角で５ｍｍ厚さの鉄製上下蓋をボルトで締め付けて円筒形の型枠を密封した。

前記密封した円筒形の鉄製型枠を４フッ化エチレン樹脂の溶融温度である約３６０℃の熱炉で、６０分加熱した後に前記円筒形鉄製型枠を取り出して冷却し、前記円筒形鉄製金型から成形品を取り出した。

取り出した成形品は、外周部分の１０ｍｍ肉厚は４フッ化エチレン樹脂の個体で中央部の直径８０ｍｍは水ガラスの固形化皮膜と４フッ化エチレン樹脂の連続気泡発泡部分６に成形され、外周部分の４フッ化エチレン樹脂固体５と前記発泡体６が熱融着しているのが確認できた。

円筒形の鉄製型枠から取り出した成形体を実施例１、実施例２、と同様に固形化した水ガラス皮膜を５０℃温水で洗い流し、乾燥させて、４フッ化エチレン樹脂の固体部分５と連続気泡発泡部分６が熱融着している４フッ化エチレン樹脂のみの図３に示すような本発明の成形品を得ることができた。

本発明は密封金型内で発泡する内部圧力による成形方法であるので、各種形状の密封金型により、各種形状の熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を有する成形品に対応可能であり、将来的には熱可塑性樹脂の新しい分野、例えば断熱、緩衝材などの建材、フィルター、濾過材など医療関連などの用途を拡大することが可能であり、産業上非常に有用な発明である。

１．ポリエチレンシート。
２．ポリエチレン連続気泡発泡部分。
３．ポリプロピレンシート。
４．ポリプロピレン連続気泡発泡部分。
５．円筒形の４フッ化エチレン樹脂。
６．４フッ化エチレン樹脂連続気泡発泡部分。

Claims (3)

1. 同一素材の熱可塑性樹脂の固体部分と連続気泡発泡体部分を熱融着させることを特徴とした熱可塑性樹脂の成形品。
2. 連続気泡発泡体部分に使用する発泡剤として硅酸ナトリウム水溶液を乾燥固形化し、粉砕した粒状もしくは粉末状のものを使用することを特徴とした請求項１の成形品の製造方法。
3. 熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂およびフッソ樹脂より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とした請求項１の成形品。

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