JP4755897B2

JP4755897B2 - 表皮シート付き発泡樹脂成形品およびその製造方法

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Publication number: JP4755897B2
Application number: JP2005375743A
Authority: JP
Inventors: 一郎堀山; 佳史絹谷
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007175964A

Description

本発明は、表皮シート付き発泡樹脂成形品とその製造方法に関し、特に、基材が発泡樹脂成形品である輸送用梱包資材、運送容器、パレット、ヘルメットなどであって、その表面を表皮シートで被覆することにより、繰り返しの使用を可能とし、また発泡樹脂が飛散して周囲を汚染するのを防止できるようにした表皮シート付き発泡樹脂成形品とその製造方法に関する。

発泡樹脂成形品は、軽量でありかつ適度の強度と緩衝性を持つことから、物流分野や包装分野など多くの分野で使用されている。しかし、発泡樹脂成形品は、局所的な荷重が加わったとき破損しやすいことや、発泡樹脂の粉末が飛びやすいことなどがあり、用途によっては、そのままでは使用に適さなかったり、１回の使用で廃棄処理されたりすることが多い。それを回避するために、基材である発泡樹脂成形品の表面を樹脂材料からなる表皮シートで被覆することが行われる。

被覆に当たっては、基材の外郭形状に沿うように予め成形した表皮シートで基材を包み込む方法や、加熱軟化した熱可塑性樹脂である表皮シートで基材を覆った状態とし、その状態で基材と表皮シートの間の空気を引いて両者を密着させる、いわゆる真空成形法などが行われる。後者の場合、基材は表皮シートにとっては成形型を兼ねたものとなる。

真空成形法による場合、基材である発泡樹脂成形品と表皮シートとの間に空気が残存しない状態で、両者を密着させることが求められる。そのためにいくつかの提案がなされており、例えば、特許文献１あるいは特許文献２には、織布または不織布あるいは通気性プラスチックと非通気性プラスチックフィルムとを接着剤を用いて積層してなる積層シートを表皮シートとして用い、基材の表面を接着剤を介して前記表皮シートで被覆した後、表皮シートを加熱軟化して真空成形することが記載されている。この方法では、基材と表皮シート間にある空気を、織布または不織布あるいは通気性プラスチックに存在する空孔を利用して吸引排気することができるので、残留空気溜まりのない状態で基材の表面に表皮シートを積層一体化することができる。

特開平４−１４４３４号公報特開平６−２３８５０号公報

特許文献１または２に記載の方法によれば、残留空気溜まりのない状態で基材の表面に表皮シートが積層一体化した表皮シート付き成形品が得られる。しかし、基材と表皮シートの素材選択について、特に配慮がなされてなく、使用済み製品の廃棄時に素材毎の分別回収が求められている現在、その要請に十分に答え得るものではない。また、基材表面に表皮シートを接着するために、あるいは不織布と非通気性プラスチックフィルムとを接着積層するために、接着剤を使用しており、その塗布工程が必要となることに加え、溶剤等の関係で作業現場の環境維持にも、別途配慮することが必要となる。

さらに、基材の表面形状が３次元的にうねったような曲面を持つ発泡樹脂成形品である場合に、織布または不織布あるいは通気性プラスチックに存在する空孔を利用して吸引排気するだけでは、表皮シートを基材表面に沿って十分に密着させることが困難となる場合もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、作業工程も簡素化でき、かつ廃棄時あるいはリサイクル時の作業量も低減することのできる表皮シート付き発泡樹脂成形品およびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、基材の表面形状が３次元的にうねったような曲面を持つ発泡樹脂成形品である場合であっても、表皮シートをその表面形状に追従した状態で、容易かつ確実に熱接着できるようにした、表皮シート付き発泡樹脂成形品およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明による表皮シート付き発泡樹脂成形品の製造方法は、発泡樹脂成形品である基材の表面に表皮シートをラミネートして表皮シート付き発泡樹脂成形品を製造する方法であって、基材は、縁部の少なくとも２箇所に連通している凹条が表面にほぼ等しい分布で形成された凹凸模様を有するものであり、表皮シートとして基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含む多孔質発泡シートと非発泡シートとの積層シートを用い、前記基材を真空引きできるテーブル上にセットする工程、前記表皮シートを加熱軟化する工程、加熱軟化した表皮シートを多孔質発泡シート側を基材側とした姿勢で基材表面に配置する工程、テーブルの下方から真空引きをして加熱軟化した表皮シートと基材表面との間にある空気を多孔質発泡シートの多孔部分を吸引路として脱気し、同時に前記基材に形成した凹凸模様を構成する凹条も吸引路として作用して加熱軟化した表皮シートと基材表面との間にある空気が脱気されることにより表皮シートを基材表面に密着させ熱接着する工程、表皮シートが熱接着した基材をテーブルから取り出し、余分な表皮シートをトリミングする工程、とを少なくとも備えることを特徴とする。

また、本発明は、発泡樹脂成形品である基材の表面に表皮シートをラミネートしてなる表皮シート付き発泡樹脂成形品であって、表皮シートは基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含む多孔質発泡シートと非発泡シートとの積層シートであり、基材は、縁部の少なくとも２箇所に連通している凹条が表面にほぼ等しい分布で形成された凹凸模様を有するものであり、表皮シートの多孔質発泡シート側が熱融着することにより凹凸模様を有する基材表面に積層一体化していることを特徴とする表皮シート付き発泡樹脂成形品、をも開示する。

本発明では、表皮シートとして基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含む多孔質発泡シートと非発泡シートとの積層シートを用いている。そのために、真空成形時に、加熱軟化させた表皮シートを基材表面に配置すると、熱溶融した基材と表皮シートとの共通の樹脂成分による熱ラミネートが確実に進行する。そのために、接着剤を用いることなく、基材と表皮シートの積層一体化を図ることができる。

一方、表皮シートと多孔質発泡シート側が基材表面に面した状態となっており、表皮シートと基材表面との間にある空気は、多孔質発泡シートの多孔部分を吸引路として脱気されるので、両者は残留空気溜まりのない状態で積層一体化される。そのために、表面性状が良好な表皮シート付き発泡樹脂成形品が得られる。

なお、本発明による製造方法において、表皮シートとして、基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含む多孔質発泡シートと非発泡シートとの積層シートを用いる点を除き、他の工程、すなわち、発泡樹脂成形品を真空引きできるテーブル上にセットする工程、表皮シートを加熱軟化する工程、加熱軟化した表皮シートを発泡樹脂成形品の表面に配置する工程、テーブルの下方から真空引きして加熱軟化した表皮シートを発泡樹脂成形品の表面に密着させ熱接着する工程、表皮シートが熱接着した発泡樹脂成形品をテーブルから取り出し、余分な表皮シートをトリミングする工程などは、従来知られた真空成形方法による場合と同様であってよい。ただ、本発明の方法においては、前記したように、基材と表皮フィルムとの間に残存する空気は、多孔質発泡シートの多孔部分を吸引路として脱気されるので、その過程で、両者間で所要の冷却が進行する。そのために、従来行っている表皮シートの熱接着後に行う積極的な冷却工程を省略することもできる。

本発明において、基材である発泡樹脂成形品に用いる合成樹脂は、合成樹脂に物理型発泡剤を含浸させてなり、加熱によって発泡するものであればよく、予備発泡させたものも含まれる。なお、本発明の実施の形態では、予備発泡させた、いわゆる予備発泡粒子を使用している。上記発泡性樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂：ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタクリレート系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。これら合成樹脂の混合物やモノマーの共重合体なども使用できる。

本発明において、表皮シートを構成する多孔質発泡シートと非発泡シートの材料としては、前記したように、基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含むことを条件に、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体などのポリスチレン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系樹脂等により形成された発泡および非発泡のフィルムやシートが挙げられる。

中でも、基材が発泡ポリスチレン樹脂成形品であり、表皮シートが発泡ポリスチレンシートとハイインパクトポリスチレン非発泡シートの積層シートであることは、熱接着性に優れると共に、廃棄・リサイクル処理が容易である理由から特に好ましい組み合わせである。さらに、基材がポリスチレンのビーズ発泡成形品の場合、加熱軟化した表皮シートの発泡ポリスチレンシートが基材に熱接着するときに、基材側である程度の３次発泡を起こすが、一方で表皮シートの発泡ポリスチレンシートも発泡し、さらに、双方の発泡による膨張は、表皮シートの外側層であるハイインパクトポリスチレン非発泡シートで抑えられるために、結果として、平坦性の高い表面を持つ表皮シート付き発泡樹脂成形品を得ることができる。

表皮シートを構成する多孔質発泡シートと非発泡シートの厚さは、得ようとする表皮シート付き発泡樹脂成形品の使用目的等に応じて適宜選択すればよいが、多孔質発泡シートは１ｍｍ〜４ｍｍ程度の厚さが好ましい。１ｍｍよりも薄い場合には所望の脱気が得られない場合がある。４ｍｍよりも厚いと表面に微細な凹凸が生じる場合がある。多孔質発泡シートの発泡倍率と気孔率も、真空引きの条件等に応じて適宜選択すればよいが、通常の場合で、発泡倍率は２０〜３０倍程度、気孔率は２０％〜５０％程度が望ましい。

本発明において、基材として、縁部の少なくとも２箇所に連通している凹条が表面にほぼ等しい分布で形成された凹凸模様を有するものを用い、テーブルの下方から真空引きをするときに、前記凹凸模様を構成する凹条をも吸引路として作用させて、加熱軟化した表皮シートと基材表面との間にある空気を脱気するように真空成形する。

この形態の発泡樹脂成形品を基材として用いることにより、その凹凸模様の上に、加熱軟化した表皮シートを配置して真空引きするときに、基材の表面と表皮シートの間に残存する空気は、基材表面の凹凸模様の凹条部をも通って基材の縁部から吸引されるので、基材表面への表皮シートの密着性は一層良好となる。そのために、表面形状が例えば３次元的にうねりを持つような場合であっても、表面全体にわたって等しく真空引きが進行するようになり、表皮シートは基材表面にほぼ完全に密着した状態で熱接着する。

基材である発泡樹脂成形品の表面に前記した凹凸模様を形成する方法は任意であり、型内発泡成形したものに対して、後付けで凹凸模様を形成してもよいが、成形の容易性と工程数を低減できることから、成形型の成形面に、基材表面に形成しようとする凹凸模様に対応する凹凸模様を有する成形型を用いて、基材である発泡樹脂成形品を型内発泡成形する方法は望ましい。凹凸模様を形成する凹条の寸法は、深さが０．２〜３ｍｍ、幅０．５〜１０ｍｍであることが望ましく、その上限を超える寸法の凹条の場合、基材の強度低下を招く恐れがある。基材である発泡樹脂成形品の表面に形成する凹凸模様としては、上記した寸法の凹条を備える格子状、梨地状、うろこ状などの凹凸模様が挙げられる。

本発明によれば、真空成形による基材と表皮シートの間の積層一体化に接着剤を用いないので、特に製造時および廃棄時等において、環境に優しい表皮シート付き発泡樹脂成形品が得られる。また、基材として凹条で形成される凹凸模様を表面に持つものを用いるので、その表面形状が例えば３次元的にうねったような曲面を持つ発泡樹脂成形品であっても、その表面に表皮シートを確実に密着させた表皮シート付き発泡樹脂成形品を得ることができる。

以下、本発明を実施の形態に基づき説明する。図１ａは本発明の方法を実施する１態様を説明する概念図であり、図１ｂは本発明で使用する表皮シートの一例を示す概念図である。図２は発明の方法を工程順に説明する概念図である。

図１に示す態様において、基材としての発泡樹脂成形品１は表面がほぼ平坦な形状の中実体であり、その平坦な表面の全面に、縁部である側周面２に両端が達するようにして深さ０．５ｍｍ程度の多数の凹条３が、縦横にほぼ等間隔で凹凸模様として形成されている。その発泡樹脂成形品１が真空引き可能なテーブル１０の上に置かれ、その上を、クランプ１１で両側がクランプされた加熱軟化した表皮シート４が覆っている。テーブル１０と発泡樹脂成形品１を覆った表皮シート４との間には、外気から遮断された気密な空間５が形成されている。

表皮シート４は、基材である発泡樹脂成形品１の樹脂材料の樹脂成分と共通の樹脂成分を含む樹脂材料で形成されている多孔質発泡シート４１と非発泡シート４２の積層シートである。多孔質発泡シート４１と非発泡シート４２とは予め熱融着により積層一体化されていてもよく、単に積層しただけの非接着状態の多孔質発泡シート４１と非発泡シート４２とをクランプ１１でクランプするようにしてもよい。表皮シート４は多孔質発泡シート４１を発泡樹脂成形品側として配置される。

加熱軟化した表皮シート４を発泡樹脂成形品１の上に被覆すると、発泡樹脂成形品１の表面が一部溶融した状態となり、両者に共通の樹脂成分は容易に一体化して、表皮シート４が発泡樹脂成形品１の上に熱ラミネート（熱接着）した状態となる。また、表皮シート４を構成する多孔質発泡シート４１と非発泡シート４２とが単に積層した状態の場合には、後記する真空引きの過程で、両者の間にも同様な熱接着が起こる。すなわち、接着剤を用いることなく所要の熱接着が得られる。

その状態で、テーブル１０に形成した真空引き孔１２から前記気密な空間５内の空気を吸引（真空引き）する。それにより、表皮シート４を構成する多孔質発泡シート４１の多孔部分を吸引路として、また、発泡樹脂成形品１表面に形成した多数の凹条３を通って、発泡樹脂成形品１の表面と表皮シート４の間に残存する空気も吸引され、表面全体にわたって等しく真空引きが進行する。それにより、表皮シート４は、凹凸模様を形成した表面および側周面２にも密着した状態で熱接着する。

図示しないが、その後、テーブル１０を下降して、余分な表皮シートをトリミングすることにより、本発明による表皮シート付き発泡樹脂成形品が得られる。トリミング後の表皮シート付き発泡樹脂成形品を反転してテーブル１０の上に置き、同じ工程を繰り返すことにより、底面部分も表皮シートで覆われた表皮シート付き発泡樹脂成形品を得ることができる。

得られる表皮シート付き発泡樹脂成形品は、反復使用可能な包装資材として有効に用いることができることに加え、実質的に同一素材樹脂で作られており、廃棄時等での処理が容易である。また、接着剤を用いないので、作業的にも環境的にも、優しい製品となる。

以下、図２を参照しながら、実施例により本発明を説明する。
１．キャビティを形成する成形面に多数の凹凸模様を有する成形型を用いて、縁部（底部）の少なくとも２箇所に連通している深さが０．５ｍｍ、幅が０．５ｍｍの凹条３が、２ｍｍの間隔をおいてほぼ相互に直交するようにして、上面および側周面の全面にほぼ等しく分布している発泡樹脂成形品１を型内発泡成形した。樹脂には、ポリスチレン系樹脂の予備発泡粒子を用い、成形品の発泡倍率は５０倍とした。また、表皮シート４として、厚さ１．０ｍｍの発泡ポリスチレンフィル（発泡倍率２５倍、気孔率５０％）４１と厚さ０．５ｍｍのハイインパクトポリスチレンフィルム４２の熱ラミネート品を用いた。

２．図２ａに示すように、従来知られた真空引き孔１２を有する真空引き可能なテーブル１０の上に、発泡成形した発泡樹脂成形品（基材）１を形成した凹凸模様が上側となるようにしてセットした。その上に、前記表皮シート４を、発泡ポリスチレンフィル４１側が発泡樹脂成形品１側となるようにして、クランプ１１で両縁をクランプした状態で固定した。そして、ヒータ１３で表皮シート４を上下から挟むようにし、表皮シート４を約１４０℃に加熱した。

３．図２ｂに示すように、加熱後、ヒータ１３を退避させた。

４．図２ｃに示すように、基材１を載せたテーブル１０を上昇させ、テーブル１０と表皮シート４の間に外気から遮断された気密な空間５を形成した後、真空度（７５０ｍｍｈｇ）までテーブル下方から真空引きを行った。それにより、図２ｄに示すように、表皮シート４は基材１の表面（上面と側周面）に密着し、熱接着した。

５．図２ｅに示すように、テーブル１０を下降させて、基材１をテーブル１０から分離し、クランプ１１を外した後、周囲の余分な表皮シート４をトリミングして、表面と周側面に表皮シート４が熱接着した表皮シート付き発泡樹脂成形品を得た。

６．基材１を裏返しにして同様な工程を行い、基材の１の裏面にも表皮シート４を熱接着させた。それにより、基材１の全表面が表皮シート４で被覆された表皮シート付き発泡樹脂成形品を得た。

７．得られた表皮シート付き発泡樹脂成形品を目視により観察した。凹凸模様を形成した上面と側周面に表皮シート４は密着しており、凹条３の部分に空気溜まりは観察されなかった。また、凹凸模様の凸部は部分的に溶融した状態で表皮シート４と熱接着しており、基材表面に当初形成されていた凹凸模様の凹凸が平均的に平坦化した状態で、表皮シート４は基材１を被覆していた。凹凸模様が形成されていた領域以外の表面領域（底面）にも、表皮シート４が密着しており、やはり空気溜まりは観察されなかった。

図１ａは本発明の方法を実施する１態様を説明する概念図、図１ｂは本発明で使発明の製造方法を工程順に説明するための概念図。

符号の説明

１…基材としての発泡樹脂成形品、２…側周面、３…多数の凹条、４…表皮シート、４１…多孔質発泡シート、４２…非発泡シート、５…気密な空間、６…物品収容部、１０…真空引き可能なテーブル、１１…クランプ、１２…真空引き孔

Claims

発泡樹脂成形品である基材の表面に表皮シートをラミネートして表皮シート付き発泡樹脂成形品を製造する方法であって、
基材は、縁部の少なくとも２箇所に連通している凹条が表面にほぼ等しい分布で形成された凹凸模様を有するものであり、
表皮シートとして基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含む多孔質発泡シートと非発泡シートとの積層シートを用い、
前記基材を真空引きできるテーブル上にセットする工程、
前記表皮シートを加熱軟化する工程、
加熱軟化した表皮シートを多孔質発泡シート側を基材側とした姿勢で基材表面に配置する工程、
テーブルの下方から真空引きをして加熱軟化した表皮シートと基材表面との間にある空気を多孔質発泡シートの多孔部分を吸引路として脱気し、同時に前記基材に形成した凹凸模様を構成する凹条も吸引路として作用して加熱軟化した表皮シートと基材表面との間にある空気が脱気されることにより表皮シートを基材表面に密着させ熱接着する工程、
表皮シートが熱接着した基材をテーブルから取り出し、余分な表皮シートをトリミングする工程、
とを少なくとも備えることを特徴とする表皮シート付き発泡樹脂成形品の製造方法。
基材として発泡ポリスチレン樹脂成形品を用い、表皮シートとして発泡ポリスチレンシートとハイインパクトポリスチレン非発泡シートの積層シートを用いることを特徴とする請求項１に記載の表皮シート付き発泡樹脂成形品の製造方法。
発泡樹脂成形品である基材の表面に表皮シートをラミネートしてなる表皮シート付き発泡樹脂成形品であって、表皮シートは基材である発泡樹脂成形品の樹脂材料の樹脂成分の一部または全部と共通の樹脂成分を含む多孔質発泡シートと非発泡シートとの積層シートであり、基材は、縁部の少なくとも２箇所に連通している凹条が表面にほぼ等しい分布で形成された凹凸模様を有するものであり、表皮シートの多孔質発泡シート側が熱融着することにより凹凸模様を有する基材表面に積層一体化していることを特徴とする表皮シート付き発泡樹脂成形品。