JP2016112842A - 複合成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】布と接合したときの強度をよりいっそう高める。【解決手段】本発明の複合成形体１は、熱可塑性樹脂繊維を含む布２と、布２の少なくとも一側端において布２と一体に取り付けられる熱可塑性樹脂成形体３とを備え、布２は、布２を熱可塑性樹脂成形体３が挟み込み一体化部位４において溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃを有する。また、複合成形体１は、布２の少なくとも一側端にレーザを照射し、溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃを形成した後、少なくとも溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃの周囲を含む布３と熱可塑性樹脂とを射出成形により一体化することによって製造されることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、複合成形体及びその製造方法に関する。

様々な異なる材料を一体化することにより利用用途を広げようとする取り組みは広く行われており、一体化技術も様々考案されている。布と樹脂を一体化するにあたり、ネットのような糸隙間の大きい織布や繊維がからみあうことで大きな隙間を有する不織布などの場合は、布を金型キャビティ内に保持し、そこに樹脂を射出することで、糸もしくは繊維の隙間に樹脂を侵入させ一体化することが出来る。一方、人工皮革のような繊維の隙間が少ない素材においては、表面を立毛化させ繊維間の隙間を大きくした面で、樹脂と一体化させる工夫がなされている。（特許文献１参照）。

特開２００４−２９１６３７号公報

しかしながら、糸もしくは繊維の隙間が少ない織布と熱可塑性樹脂を一体化するにあたっては、糸もしくは繊維の隙間に熱可塑性樹脂を侵入させることが難しく、強固に一体化させることは困難である。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、隙間の少ない布であっても、樹脂成形体と、この樹脂成形体と一体化された布との間で高い接合強度を有する複合成形体を提供することである。

本発明者らは、上記のような課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、熱可塑性樹脂繊維を含む布を熱可塑性樹脂成形体が挟み込み一体化する部位において、予め布に溶融穴を設けることで、布と熱可塑性樹脂成形体との接合強度が高まることを見出し、本発明の完成に至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

（１）本発明は、熱可塑性樹脂繊維を含む布と、前記布の少なくとも一側端において前記布と一体に取り付けられる熱可塑性樹脂成形体とを備え、前記布は、前記布を前記熱可塑性樹脂成形体が挟み込み一体化する部位において溶融穴を有する複合成形体である。

（２）また、本発明は、前記溶融穴がレーザの照射により形成されたものである、（１）に記載の複合成形体である。

（３）また、本発明は、布が織布である、（１）又は（２）に記載の複合成形体である。

（４）また、本発明は、熱可塑性樹脂繊維を含む布の少なくとも一側端にレーザを照射し、溶融穴を形成した後、少なくとも前記穴の周囲を含む前記布と熱可塑性樹脂とを射出成形により一体化して複合成形体を製造する、複合成形体の製造方法である。

本発明によると、布と熱可塑性樹脂成形体との間で高い接合強度を有する複合成形体を提供できる。これは、熱可塑性樹脂繊維を含む布を熱可塑性樹脂成形体が挟み込み一体化する部位において、予め布に溶融穴を設けることで、布と熱可塑性樹脂成形体とを一体化する際に、少なくとも穴の周囲において、布を構成する熱可塑性樹脂繊維の溶融固化物からなる溶融固化層が形成され、この溶融固化層によって布と熱可塑性樹脂成形体との接合強度が高まるためであると予想される。

本発明の複合成形体１の概略図である。 本発明の実施例で使用するポリエステルテープの寸法を示す。 本発明の実施例に係る複合成形体の製造方法を説明するための図である。 実施例及び比較例１に係る複合成形体の穴の状態を電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて拡大観察したときの写真である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。

＜複合成形体１＞
図１は、本発明の複合成形体１の概略図である。図１（Ａ）は、複合成形体１の概略平面図であり、図１（Ｂ）は、複合成形体１のＡ−Ａ断面図であり、図１（Ｃ）は、布２を熱可塑性樹脂成形体３が挟み込み一体化する一体化部位４における布２の平面模式図である。複合成形体１は、熱可塑性樹脂繊維からなる布２と、この布２の少なくとも一側端において布２と一体に取り付けられる熱可塑性樹脂成形体３とを備える。そして、布２は、一体化部位４において溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃを有する。

［熱可塑性樹脂繊維を含む布２］
上述したとおり、布２の少なくとも一側端には溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。溶融穴の数は特に限定されるものでないが、熱可塑性樹脂成形体３との接合強度を高めるため、溶融穴は複数設けられていることが好ましい。

溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃは、熱可塑性樹脂繊維を溶融し穴を形成せしめることにより穴の周囲に複数の繊維が溶融後に融着固化部を形成する溶融穴であり、加熱手段は問わないが、レーザ加工によるものであることが安定した形状の溶融穴が得られる点で好ましい。溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃは、穴の周囲を溶着固化部で形成されていることから、布を熱可塑性樹脂と射出成形により一体化する際において、高圧の溶融樹脂により布が圧縮され変形する場合でもその形状を保持することから、固化後の熱可塑性樹脂成形体に対する係止部としての機能を効果的に果たす。

溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃの大きさは特に限定されるものでないが、熱可塑性樹脂成形体３との接合強度を高めるため、穴２ａ，２ｂ，２ｃの最小長さ及び最大長さは、いずれも０．０５ｍｍ以上にあることが好ましく、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃが小さすぎると、加工が困難であり、熱可塑性樹脂成形体３との一体化が不十分となり十分な接合強度を得られない可能性がある。溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃが大きすぎると、布２に溶融穴を複数設けることが難しくなる。

布２の種類は特に限定されるものでなく、織布であっても不織布であってもよいが、繊維間の隙間が少なく、従来技術による熱可塑性樹脂との一体化が困難な織布において効果が高い。また、溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃが形成される際に、溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃの周囲が溶融され複数の繊維が溶融後し互いに融着固化した溶融穴が設けられることにより、熱可塑性樹脂成形体３の構成成分である熱可塑性樹脂の溶融物と射出成形により金型キャビティ内に圧入一体化する際に穴の形状が保持されることから、布２は、熱可塑性樹脂繊維を含む。なお、本明細書において、熱可塑性樹脂繊維とは、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を繊維状にしたものをいう。

熱可塑性樹脂繊維の例として、ポリエステル樹脂繊維、ポリアミド樹脂繊維、ポリオレフィン樹脂繊維、ポリプロピレン樹脂繊維、ポリエチレン樹脂繊維、アクリル樹脂繊維、ポリアセタール樹脂繊維、ポリカーボネート樹脂繊維等が挙げられる。

［熱可塑性樹脂成形体３］
熱可塑性樹脂成形体３は、布２の少なくとも一側端において布２を挟み込み一体に取り付けられる。

熱可塑性樹脂成形体３を構成する樹脂は、熱によって溶融され、布２と熱可塑性樹脂成形体３とが接する一体化部位４において布２を挟み込み一体化できるものであれば特に限定されるものではない。熱可塑性樹脂の例として、ポリアセタール樹脂（ホモ又はコポリマー）、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオレィン樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ジカルボン酸とジオール等からなる芳香族ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂には補強用充填剤や各種安定剤などを配合することが出来る。中でも、耐溶剤性や多量の補強用充填剤を配合せずとも耐クリープ性に優れることから、熱可塑性樹脂成形体３を構成する樹脂は、ポリアセタール樹脂であることが好ましい。なお、これらの熱可塑性樹脂は、２種以上の混合物であってもよい。

＜複合成形体１の製造方法＞
本発明に係る複合成形体１の製造方法は、布２の少なくとも一側端にレーザを照射し、溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃを形成した後、少なくとも溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃの周囲を含む布２と熱可塑性樹脂とを射出成形により一体化して、布２と熱可塑性樹脂成形体３とを備える複合成形体１を製造する工程を含む。溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃは、レーザ以外にも熱した金属針などで穴を開けることはできるが、安定した形状が得られる点でレーザ処理が好ましい。

レーザの照射条件は、溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃを形成できる態様であれば特に限定されるものでなく、照射対象材料の種類やレーザ装置の出力等を元に適宜設定すればよい。

また、射出成形の条件についても、レーザの照射によって溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃの周囲が溶融された後、布２と熱可塑性樹脂成形体３とを射出一体化する際に、少なくとも溶融穴２ａ，２ｂ，２ｃの周囲において、布２を溶融させることなく強固に挟み込み固化させる温度ならびに圧力を適宜設定すればよい。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

＜実施例＞
市販のポリエステルテープ（幅：１３ｍｍ，厚さ：０．３ｍｍ）の一側端に対してレーザを照射し、図２に示す寸法で３つの穴を形成した。レーザの照射条件は以下のとおりであった。
装置：キーエンス製ＹＶＯ４レーザマーカーＭＤ−Ｖ９９００Ａ
穴径設定：φ０．３ｍｍ
塗りつぶしパターン：５０μｍピッチ等高線
穴ピッチ：１ｍｍ
レーザ出力：９０％、
スキャンスピード：５０ｍｍ／ｓｅｃ
Ｑスイッチ周波数：５０ｋＨｚ
重ね書き：２５回

続いて、穴付きポリエステルテープ１２（図３の（Ａ））をテープ固定治具２０に挟み（図３の（Ｂ））、穴を含む側が接触するように、ＡＳＴＭ曲げ試験片（６．４ｍｍｔ）にてポリエステルテープ１２とポリアセタール樹脂（製品名：ジュラコン（登録商標）ＰＯＭ Ｍ４５０−４４，ポリプラスチックス社製）とを射出成形により一体化した（図３の（Ｃ））。そして、一体化品からテープ固定治具２０を取り外して、実施例に係る複合成形体１１を得た（図３の（Ｄ））。射出成形の条件は以下のとおりであった。
予備乾燥：８０℃、３時間
シリンダ温度：１９０℃
金型温度：８０℃
射出速度：１６ｍｍ／ｓｅｃ
保圧：８０ＭＰａ（８００ｋｇ／ｃｍ^２）

＜比較例１＞
ポリエステルテープに対し、織目の穴をカッターナイフで空けたこと以外は、実施例と同様の手法にて、比較例１に係る複合成形体を得た。

＜比較例２＞
ポリエステルテープに対して穴を空けなかったこと以外は、実施例と同様の手法にて、比較例２に係る複合成形体を得た。

＜評価＞ 引張破壊荷重
強度を評価するため、実施例及び比較例に係る複合成形体について引張破壊荷重を測定した。引張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。また、評価は複合成形体（１２０ｍｍ長さ、２０ｍｍ幅、２ｍｍ厚み）を引張り剥がすことで接合強度を測定した。結果を表１に示す。

実施例に係る複合成形体は、比較例に係る複合成形体に比べ、高い接合強度を有する。レーザ加工によって穴を空けた場合、繊維の束を一部切除し穴が設けられた場合に比較し、顕著に高い接合強度を有する。

図４は、実施例及び比較例１に係る複合成形体の穴の状態を電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて拡大観察したときの写真である。この写真から、実施例１と比較例１との間では、穴の強度（繊維のほつれ易さ）や二次材料の流動し易さに差があると思われ、それが高い接合強度を有することの一つの理由であると予想される。

１ 複合成形体
２ 布
２ａ，２ｂ，２ｃ 溶融穴
３ 熱可塑性樹脂成形体
４ 一体化部位

Claims (4)

1. 熱可塑性樹脂繊維を含む布と、前記布の少なくとも一側端において前記布と一体に取り付けられる熱可塑性樹脂成形体とを備え、
   前記布は、前記布を前記熱可塑性樹脂成形体が挟み込み一体化する部位において溶融穴を有する複合成形体。
2. 前記溶融穴がレーザの照射により形成されたものである、請求項１に記載の複合成形体。
3. 前記布が織布である、請求項１又は２に記載の複合成形体。
4. 熱可塑性樹脂繊維を含む布の少なくとも一側端にレーザを照射し、溶融穴を形成した後、少なくとも前記穴の周囲を含む前記布と熱可塑性樹脂とを射出成形により一体化して複合成形体を製造する、複合成形体の製造方法。