JP3225570B2 - 強化発泡体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強化発泡体に関する。
さらに詳しくは、ポリスチレン系樹脂発泡体の内部層に
繊維／金属メッシュからなる特定交絡体シートが接着一
体化せしめられて強化された発泡体とその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来技術】従来から、ポリスチレン系発泡体は、外力
に対して変形が小さく、保形性や寸法安定性に優れるた
め、電気製品や精密機器の包装・梱包、クーラボック
ス、断熱性建材などに広く用いられてきた。

【０００３】ところが、ポリスチレン系発泡体は、上記
のような優れる点が多い反面、衝撃や曲げなどの外部応
力に対して極めて脆く、わずかの変形により割れたり、
折れやすく発泡体の全体破壊に繋がるという欠点があっ
た。そのため、強い衝撃力を受けたり、また曲げや捩り
を受ける部位には適さない材料とされていた。

【０００４】かかる問題に対して、ポリスチレン発泡体
を強化するために、繊維を混合して強化を図る方法が提
案されているが（特公昭４７−２８０９７号公報、特開
昭４８−１００４７１号公報）、補強用繊維と発泡体と
の一体性が乏しいために、実質的な補強効果は得られず
それら公報に記載されている発明は好ましい方法とは言
えないものであった。また、プラスチックとの複合化を
図るという提案があるが、強化に対して若干の効果が認
められるものの、大きな曲げ作用を受けるとプラスチッ
ク自身が破壊したり、プラスチック表面が硬いため緩衝
性が劣るという欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
したような問題に鑑み、発泡体の耐破壊性、耐飛び散り
性を著しく改良し得る強化発泡体およびその製造方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は次の構成を有する。

【０００７】すなわち、本発明の強化発泡体は、ポリス
チレン系樹脂発泡体の少なくとも内部層に繊維／金属メ
ッシュの交絡体シートが配設されてなる強化発泡体であ
って、該繊維は主として接着成分および強力成分からな
り、かつ該接着成分がポリスチレン系樹脂からなる複合
繊維であり、該繊維の接着成分を介して該交絡体シート
とポリスチレン系樹脂発泡体とが接着一体化されてなる
ことを特徴とする強化発泡体である。

【０００８】また、本発明の強化発泡体の製造方法は、
金属メッシュと主として接着成分および強力成分からな
り、かつ該接着成分がポリスチレン系樹脂からなる複合
繊維が交絡した交絡体シートを所望形状の金型内に配設
し、かつ潜在発泡成性を有するポリスチレン系樹脂発泡
体材料を該金型空間部に充填し、加熱して発泡成形と同
時に繊維のポリスチレン系樹脂からなる接着成分を熱変
形および／または溶融せしめて、少なくともポリスチレ
ン系樹脂発泡体内層部に前記交絡体を接着一体化せしめ
ることを特徴とする強化発泡体の製造方法である。

【０００９】あるいはまた、本発明の強化発泡体の製造
方法は、ポリスチレン系樹脂溶融ポリマ／発泡剤混合物
を押出し機から大気圧中に押出し、該発泡剤の気化によ
り発泡せしめるポリスチレン系樹脂発泡体の形成中ある
いは後、該ポリスチレン系樹脂発泡体の複数枚間に金属
メッシュと主として接着成分および強力成分からなり、
かつ該接着成分がポリスチレン系樹脂からなる複合繊維
が交絡した交絡体シートを積層し、繊維のポリスチレン
系樹脂からなる接着成分を熱変形および／または溶融せ
しめて、ポリスチレン系樹脂発泡体の内部層に交絡体を
接着一体化せしめることを特徴とする強化発泡体の製造
方法である。

【００１０】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、ポ
リスチレン系樹脂発泡体（以下、単に発砲体ということ
がある）の少なくとも内部層に金属メッシュと複合繊維
が交絡した特定の交絡体シートと接着一体化された強化
発泡体とその製造方法に関するものである。

【００１１】さらに詳しくは、本発明でいう特定の交絡
体シートとは、金属メッシュにポリスチレン系樹脂発泡
体と良好に接着しうるポリスチレン系樹脂からなる接着
成分と高強力性を有する強力成分の少なくとも二つの成
分からなる複合繊維が絡み合ってなる金属メッシュ／繊
維の絡合体シートであり、かかる絡合体シートは構成繊
維自身が絡み合っていることに加えて、金属メッシュの
目の中に繊維が入り込んで絡み合った形態となっている
シート状のものである。金属メッシュ／繊維の交絡体シ
ートを発泡体内部層に面状に接着することにより、発泡
体との接着一体化が良好で、金属メッシュの高強力性、
低伸度による耐変形性が十分に発揮されて良好な機械的
性能を有する発泡体とすることができる。

【００１２】本発明者らは、すでに、特願平３−３１９
１２５号において、発泡体の少なくとも一表面に金属メ
ッシュと複合繊維および／または複合糸が交絡した特定
の交絡体と接着一体化された強化発泡体およびその製造
方法に関する出願を行なっている。しかし、この発明
は、発泡体の表面に該交絡体を接着一体化したもので、
強化の面においては著しい効果を発現できるものであ
る。しかし、発泡体の表面に硬い金属メッシュを含有す
る交絡体が存在するため、強化発泡体全体としては緩衝
性を有するものの、表面としては従来の発泡体に比べて
緩衝性が劣ることは避けれないものであった。

【００１３】本発明の強化発泡体は、発泡体の内部層に
交絡体シートの接着性良好な繊維部分が面状で接着され
ているので、外部応力を受けると、金属メッシュの特性
である優れた耐変形性、高強力性が有効に作用し得て、
変形や欠点部が生じにくく、また、たとえ欠点部が生じ
ても、その破壊伝播が金属メッシュの組織部分で食い止
められるため全体破壊に至らないこと、また、発泡体表
面は従来の発泡体が存在するため、優れた緩衝性も併せ
持つ特徴を有するものである。もちろん、本発明は発泡
体の内部層に交絡体シートが接着一体化して存在するこ
とを要件とするものであるが、交絡体シートは内層部に
加えて、発泡体の表面に存在しても構わない。この場
合、より高い強化が図られることになり好ましいことで
ある。

【００１４】つまり、本発明の強化発泡体は、金属メッ
シュが切断されるほどの応力を受けない限り破壊するこ
とはないわけである。さらに、交絡体の配設条件によっ
ては、接着成分のフィルム化による防水性付与効果も得
ることができる。

【００１５】本発明でいう「金属メッシュ」とは、各種
の高強力性を有する金属成分から構成されシート状面に
多数の貫通孔を有するものであり、かかる要件を満たす
ものであれば特に限定されない。すなわち、材質は鉄鋼
および非鉄金属材料からなり、鉄鋼材料では純鉄、炭素
鋼、特殊鋼、鋳鉄および鋳鋼、非鉄金属材料ではアルミ
ニウム、マグネシウム、チタン、亜鉛、ニッケル、銅、
鉛、錫およびこれらの合金であり、これらのいずれか一
つまたは複数で用いられる。また、かかる形態は、平ラ
ス、コブラス、波形ラス、リブラス、ワイドラス（ワイ
ヤーメタル）、ハイラス、複合ラス、エキスパンドメタ
ルなどのメタルラス類およびそのラスシート、菱形網、
きっこう網、平織網、クリンプ網、綾織網、杉綾織網、
畳織網などの金網類、また、各種パンチィングメタル類
が適用される。これらの線径、網目、メッシュ、空孔率
は目的、用途に応じて適宜選択されるものである。かか
る金属メッシュは、実質的に貫通孔中に交絡繊維の一部
が存在しうる繊維／金属メッシュの交絡体シートになり
うるものであればよく、特に上述のものに限定されると
いうことはない。

【００１６】本発明の方法に使用される発泡体として
は、たとえば、ポリスチレン、スチレン・エチレン共重
合体、アクリルニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ樹
脂などのポリスチレン系樹脂からなるビーズ成形、押出
し成形などによる発泡成形体あるいはその原料が好まし
く適用できる。

【００１７】複合繊維の好ましい形態としては、芯／鞘
型繊維、バイメタル型繊維、多層接合型繊維、放射状多
層型繊維等の形態であり、この中でも、鞘成分の中に多
くの芯成分を有する構造の繊維である多芯／鞘型複合繊
維が好ましい。例えば、高分子配列体繊維、混合紡糸繊
維等に代表されるものである。

【００１８】図１〜図７は、本発明に用いられる複合繊
維の一実施態様例をモデル的に示した横断面概略モデル
図である。

【００１９】かかる複合繊維において、接着成分は複合
繊維の外周あるいは外殻部分に配置されることが好まし
い。たとえば、図１、図２および図３のような芯／鞘型
複合繊維においては、鞘成分に配置されるのが好まし
い。また、図４、図５、図６および図７のようなバイメ
タル型あるいは多層接合型複合繊維においては、いずれ
の成分に配置されて構わないが、外部への露出面積の大
きい部分に配置される方が効果的で好ましい。これら図
において、１は複合繊維、２、２′は芯成分、３は鞘成
分を示している。

【００２０】複合繊維の太さは、繊維交絡体あるいは強
化材料として、その具体的用途に適したものとすればよ
く、特に限定されるものではないが、一般には複合繊維
で０．１〜１０００デニールの範囲が好適であり、多芯
／鞘型複合繊維においては、芯繊維の太さは、通常、複
合繊維の１／３〜１／１０００程度が好ましく、また、
複合繊維中の芯の本数は、３本〜１００００本の範囲と
するのが好ましく、１０本〜１０００本が特に好まし
い。

【００２１】複合繊維における接着成分としては、加熱
することにより熱変形あるいは溶融を起こして発泡体と
高接着性をもたらすことが重要であり、さらに、次のＡ
またはＢを満足するものであることが好ましい。すなわ
ち、 Ａ：発泡体と同じモノマ単位を含むポリマであること、 Ｂ：発泡体と良好な接着性と相溶性を有するポリマであ
ること、 特に、中でもＡのものが好ましいが、ただし、発泡体と
同じモノマ単位を含まないものであっても、熱変形ある
いは溶融によって、発泡体との間にアンカ効果等が作用
し好ましい接着が図れるものであれば、本発明を十分達
成できるものである。接着成分の熱変形温度は、発泡体
の熱変形温度より少なくとも１０℃以上低いことが好ま
しい。かかる好ましい例としては、スチレンにアクリル
酸やメタクリル酸の高級アルコールエステルを共重合し
たポリスチレン共重合体などが挙げられる。

【００２２】一方、強力成分としては、ポリエチレンテ
レフタレートに代表されるポリエステル類、ナイロン
６、ナイロン６６に代表されるポリアミド類、アラミド
類、その他ポリアリレート、ポリアクリルニトリル、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、
ポリウレタンおよびそれらの共重合変性体あるいは他成
分の混合体などの各種の可紡性を有するポリマを適用す
ることができるものであり、これらのポリマ群の中から
発泡体種に応じて、また、発泡体の目的、用途に応じて
一種または二種以上のポリマが用いられる。

【００２３】

【００２４】また、本発明において、金属メッシュに上
述の主として接着成分樹脂あるいは同系樹脂を被覆する
ことにより、金属メッシュと発泡体あるいは金属メッシ
ュと繊維の接着一体化をさらに好ましくし、本発明の効
果を高める有効な一手段となり好ましいことである。

【００２５】また、繊維の形態としては、綿状物（短繊
維）や長繊維（フィラメント）のいずれでもよく、さら
にそれらが全部としてまたは一部として用いられてウェ
ブ状物、不織布、織物、編物、網シート状物などあるい
はそれらの複合体等を構成しているもの等が用いられ
る。かかる繊維は、その一部が金属メッシュの貫通孔中
に存在し、金属メッシュの表裏を連結しうるものが好ま
しい。繊維部分の目付、組織、糸使いなどは特に限定さ
れない。ただし、繊維が金属メッシュ組織内に入り込み
互いが絡み合った構造とするためには、強固な組織構造
のみでなく、動きやすい綿状物、不織布などと織物、編
物、網シート状物などの複合体が好ましく用いられる。

【００２６】本発明において交絡体シートを作製する代
表的な方法の一つは、カード、クロスラッパ、ランダム
ウェブなどを用いてシート化して短繊維もしくは長繊維
不織布ウェブを作製し、かかる不織布ウェブと金属メッ
シュを積層して、ニードルパンチおよび／またはウォー
タジェットパンチにより両者を互いに絡ませることによ
り行なわれる。かかるパンチは片面、両面のいずれから
行なわれてもよいし、また、その他パンチの方法あるい
は程度は特に限定されるものではなく、従来公知の方法
で行なうことができる。

【００２７】かかる交絡体シートと発泡体の接着一体化
を図る方法の例としては、一つには、上記交絡体を所望
形状金型内に配設し、その金型空間部に潜在発泡成性を
有するポリスチレン系樹脂発泡体材料、例えば発泡性の
ポリマビーズなどの材料を充填し、蒸気や熱風などを供
給して加熱し発泡成形と同時に繊維の接着成分を熱変形
および／または溶融せしめて、発泡体表面の一部分また
は全体に交絡体を接着一体化せしめることにより行なわ
れる。

【００２８】また、本発明は上記のように金型内におい
て形成される型内発泡成型法による発泡体のみならず、
押出し機の使用による押出し発泡体においても適用でき
る。その方法の一例としては、ポリスチレン系樹脂の溶
融ポリマ中に発泡剤を混合し、加圧状態で押出し機から
大気圧中に該混合物を押出し発泡剤の気化により発泡せ
しめて発泡体の形成中あるいは後、該発泡体と交絡体シ
ートを積層（以下、「積層処理」という）して繊維の接
着成分を熱変形および／または溶融せしめて、発泡体の
内部層に交絡体を接着一体化せしめる方法により行なわ
れる。この場合、押出し発泡体が、押出し直後であっ
て、複合繊維の接着成分の熱変形温度より高いうちに発
泡体／交絡体シートを積層し接着せしめることにより好
ましく行なわれる。もちろん、型内発泡成型法および押
出し発泡成型法においても、発泡体の内部層に存在する
交絡体シートは単層のみであっても複数層であってもか
まわない。

【００２９】また、金属メッシュにおいて、その貫通孔
面積の占める割合が大きい場合は、繊維と金属メッシュ
の交絡処理を行なわなくても、金属メッシュの表裏に繊
維を積層し加熱処理あるいは加熱体を圧接することによ
り、表裏繊維が接着して貫通孔中でブリッジ構造をとり
うるものもあるが、もちろんこのように繊維どうしが融
着して交絡構造を形成するものでも好ましく使用でき
る。その他、発泡体内部層に繊維／金属メッシュ／繊維
の未交絡体、あるいは繊維／金属メッシュの未交絡体を
配設し、発泡処理あるいは積層処理することにより一度
に交絡化および接着一体化することもできる。

【００３０】かかる処理は、接着成分が発泡体と十分に
接着しうるように熱変形あるいは溶融せしめ、かつ、発
泡体を著しく変形、溶融させることなく、また、強力成
分の高強力性を低下させない条件の範囲で行なわれるの
が好ましい。

【００３１】本発明により得られる発泡体は、過酷な衝
撃や力学的作用を受ける道路の噴泥防止材、各種土木用
材、オフィス等の衝立材（パーティション）、防水層保
護材等の建築・土木分野に好ましく適用できる。その他
に、断熱工業分野、自動車内装材等の車両分野、包装・
梱包分野、フォークリフト等の運搬用パレットやコンテ
ナ等の運送・運搬分野、スポーツ・雑貨分野にも副素材
なしに適用することができる。特に、従来の強化発泡体
に比べて耐衝撃性のレベルが高く、緩衝性が優れている
ことから、車両の衝突事故から身を守るための衝撃吸収
板や車両バンパーなどに好ましく使用できる。また、耐
撓み性が良好である特徴を生かして、コンクリート型枠
あるいはコンクリート型枠兼用断熱材として好ましく使
用できる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。

【００３３】実施例において、「割合」は全て重量に基
づくものである。

【００３４】実施例１ 複合繊維として、鞘成分がスチレン８０重量部／２−エ
チルヘキシルアクリレート２０重量部共重合体、芯成分
がナイロン６からなる高分子配列体繊維（繊維長：５１
ｍｍ、島数：３６、複合繊維のデニール：３ｄ）を用い
てカード、クロスラッパーの工程を経てウェブを作製
し、次いでニードルパンチを行なって２枚の不織布を作
製した。その中間に１０メッシュ、線番２５、線径０．
５０ｍｍ、目の開き２．０ｍｍのステンレス製平織金網
を挿入し、さらにウォータジェットパンチして不織布を
構成する繊維どうしおよび繊維と金網が互いに交絡した
交絡体シートを作製した。

【００３５】ポリスチレン発泡成形機を用いて、金型空
間の中央部に上記交絡体シートを配設した後、発泡性ポ
リスチレンビーズを金型の上部空間部および下部空間部
に充填し、蒸気を供給して発泡成形せしめ交絡体が発泡
体の内部層に接着一体化した強化発泡体を得た。

【００３６】かかる強化発泡体は、１０８０ｇのステン
レス球による落球試験を行なったところ、高さ３００ｃ
ｍからの落球試験においても何ら破壊は認められなかっ
た。しかも、強化発泡体は、従来の発泡体と同様の優れ
た緩衝性を有するものであった。一方、従来の発泡体
は、わずか１５ｃｍの高さにより全体破壊を起し、破片
が周囲に散乱した。

【００３７】実施例２ 実施例１と同じ不織布２枚を用いて、その中間に６メッ
シュ、線番２１、線径０．８ｍｍ、目の開き３．４ｍｍ
のステンレス製平織金網を挿入し、さらにウォータジェ
ットパンチして不織布を構成する繊維どうしおよび繊維
と金網が互いに交絡した交絡体シートを作製した。二つ
の押出し機により吐出された直後の熱いポリスチレン押
出し発泡ボードの間に交絡体シートを配し、金属ロール
を通して圧接し発泡体と交絡体シートを一体化せしめ
た。

【００３８】かかる強化発泡体は、１０８０ｇのステン
レス球による３００ｃｍからの落球試験においても何ら
破壊は認められなかった。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明は、ポリスチレン
系樹脂発泡体の内部層に該ポリスチレン系樹脂発泡体と
良好に接着しうるポリスチレン系樹脂からなる接着成分
と、高強力性を有する強力成分の少なくとも二つの成分
からなる複合繊維と金属メッシュからなる特定の交絡体
シートを接着一体化することにより、従来の発泡体の欠
点である脆性を著しく改良し、好ましい機械的性能を付
与することができる。特に、耐衝撃性、耐撓み性、耐破
壊性を著しく向上せしめることができるし、加えて、優
れた緩衝性を併せ持つことができる。また、発泡体に有
効な防水性を付与することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いることのできる芯／鞘型複合繊維
の１態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【図２】本発明に用いることのできる芯／鞘型複合繊維
の他の態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【図３】本発明に用いることのできる芯／鞘型複合繊維
の他の態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【図４】本発明に用いることのできるバイメタル型複合
繊維の１態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【図５】本発明に用いることのできる多層接合型複合繊
維の１態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【図６】本発明に用いることのできる多層接合型複合繊
維の他の態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【図７】本発明に用いることのできる多層接合型複合繊
維の他の態様例をモデル的に示した概略斜視図である。

【符号の説明】

１：複合繊維 ２、２′：芯成分 ３：鞘成分

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリスチレン系樹脂発泡体の少なくとも内
   部層に繊維／金属メッシュの交絡体シートが配設されて
   なる強化発泡体であって、該繊維は主として接着成分お
   よび強力成分からなり、かつ該接着成分がポリスチレン
   系樹脂からなる複合繊維であり、該繊維の接着成分を介
   して該交絡体シートとポリスチレン系樹脂発泡体とが接
   着一体化されてなることを特徴とする強化発泡体。
2. 【請求項２】金属メッシュの該表面がポリスチレン系樹
   脂により被覆されてなることを特徴とする請求項１記載
   の強化発泡体。
3. 【請求項３】前記接着成分のポリスチレン系樹脂が、熱
   変形温度において発泡体ポリスチレン系樹脂の熱変形温
   度よりも１０℃以上低いことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の強化発泡体。
4. 【請求項４】複合繊維が、芯／鞘型複合の複合繊維であ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の強
   化発泡体。
5. 【請求項５】芯／鞘型の複合構造が、多芯／鞘型複合繊
   維であることを特徴とする請求項４記載の強化発泡体。
6. 【請求項６】金属メッシュと主として接着成分および強
   力成分からなり、かつ該接着成分がポリスチレン系樹脂
   からなる複合繊維が交絡した交絡体シートを所望形状の
   金型内に配設し、かつ潜在発泡成性を有するポリスチレ
   ン系樹脂発泡体材料を該金型空間部に充填し、加熱して
   発泡成形と同時に繊維のポリスチレン系樹脂からなる接
   着成分を熱変形および／または溶融せしめて、少なくと
   もポリスチレン系樹脂発泡体内層部に前記交絡体を接着
   一体化せしめることを特徴とする強化発泡体の製造方
   法。
7. 【請求項７】ポリスチレン系樹脂溶融ポリマ／発泡剤混
   合物を押出し機から大気圧中に押出し、該発泡剤の気化
   により発泡せしめるポリスチレン系樹脂発泡体の形成中
   あるいは後、該ポリスチレン系樹脂発泡体の複数枚間に
   金属メッシュと主として接着成分および強力成分からな
   り、かつ該接着成分がポリスチレン系樹脂からなる複合
   繊維が交絡した交絡体シートを積層し、繊維のポリスチ
   レン系樹脂からなる接着成分を熱変形および／または溶
   融せしめて、ポリスチレン系樹脂発泡体の内部層に交絡
   体を接着一体化せしめることを特徴とする強化発泡体の
   製造方法。