JP4811989B2

JP4811989B2 - 複合成形品の製造方法

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Publication number: JP4811989B2
Application number: JP2005138420A
Authority: JP
Inventors: 昭一小出
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: JP2006315235A

Description

本発明は、浴槽ユニット等に使用される、複合成形品の製造方法に関する。

近年、樹脂製の浴槽ユニットが広く使用され、その材料として繊維補強熱硬化製樹脂（ＦＲＰ）が使用されている。一方、繊維補強熱可塑性樹脂（ＦＲＴＰ）によるユニットもあるが、一般には、ポリプロピレンの射出成形品やアクリルシ−ト真空成形品等に、ＦＲＰや木型をバックアップ材として用いたユニット等が知られている。しかし、これらは、保温のためウレタン吹きつけによる断熱工程を施している場合が多く、多くの作業工数を要する問題を有している。また、ＦＲＰタイプのユニットは、リサイクルが困難であり、埋立による廃棄処理が主な処理法である。

ＦＲＴＰ製のユニットは、バックアップとしてＦＲＰ材を使用する場合が多いが、この場合には、バックアップ材がＦＲＰであるために、生産性の低さ、リサイクルの難しさが伴い、さらには、この両者の界面の接着性が悪く、接着方法が適当でないと樹脂のフクレ等の問題が生じる欠点があった（特許文献１）。
特開平０５−１７６８５５号公報

本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであり、高強度で、断熱性に優れた、さらに外観の凸凹が少ない複合成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、以下の複合成形品の製造方法が提供される。
１．熱可塑性樹脂を発泡成形して得られる、発泡熱可塑性樹脂からなり且つ突起を有するコア材と、
熱可塑性樹脂を成形して得られる、非発泡熱可塑性樹脂からなり且つ孔を有する中間材と、を形成し、
前記コア材の突起と前記中間材の孔とを嵌合させて、嵌合体を形成し、
前記嵌合体を真空成形の型として、前記中間材の上に、熱可塑性樹脂を一体成形して、非発泡熱可塑性樹脂からなり且つ前記突起と接する表皮材を形成する、複合成形品の製造方法。
２．前記コア材の突起に、前記表皮材を真空成形するための空気の出入りが可能な孔を開ける上記１．記載の複合成形品の製造方法。
３．前記コア材と前記中間材に孔を開け、コア材の孔と中間材の孔が連通する上記１．または上記２．に記載の複合成形品の製造方法。
４．前記中間材を真空成形して形成する上記１．〜上記３．のいずれか記載の複合成形品の製造方法。
５．前記コア材の密度が０．２ｇ／ｃｍ^３以下である上記１．〜上記４．のいずれか記載の複合成形品の製造方法。
６．前記コア材を構成する熱可塑性樹脂と、前記表皮材及び前記中間材を構成する熱可塑性樹脂が、相溶性である上記１．〜上記５．のいずれか記載の複合成形品の製造方法。
７．前記コア材を構成する熱可塑性樹脂と、前記表皮材及び前記中間材を構成する熱可塑性樹脂が、下記（１）〜（４）のいずれか一つの組み合わせである上記１．〜上記６．のいずれか記載の複合成形品の製造方法。
（１）コア材：発泡ポリスチレン
表皮材・中間材：ハイインパクトポリスチレン
（２）コア材：発泡スチレン・アクリロニトリル共重合体
表皮材・中間材：スチレン・アクリロニトリル共重合体、又はゴム成分によって変性されたスチレン・アクリロニトリル共重合体
（３）コア材：発泡ポリオレフィン
表皮材・中間材：ポリオレフィン
（４）コア材：メタクリル酸メチル・アクリロニトリル共重合体の発泡体
表皮材・中間材：アクリル系樹脂

本発明によれば、コア材の発泡熱可塑性成形体に中間材として熱可塑性樹脂成形体を嵌合させ、これを真空成形の型として、表皮材である熱可塑性樹脂を真空成形する。従って、表皮材を真空成形する際の熱が、中間材により、コア材へ伝導することが阻害され、コア材の残存発泡剤が膨張したり、表面が溶融することを防ぐことができ、凸凹の少ない外観を得ることができる。

本発明の複合成形品は、発泡熱可塑性樹脂からなるコア材と、非発泡熱可塑性樹脂からなる中間材と、これらの上に一体成形した非発泡熱可塑性樹脂からなる表皮材からなる。

本発明に用いられるコア材の熱可塑性樹脂は、発泡成形の成形加工性を有するものならば特に限定されない。例えば、発泡ポリスチレン、発泡スチレン・アクリロニトリル共重合体、発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレン等の発泡ポリオレフィン等を使用できる。尚、発泡ウレタンは、リサイクル性に劣る場合があり好ましくない。

コア材となる発泡熱可塑性成形体は、密度がコストに直接的に影響することから低密度であることが好ましい。密度は好ましくは０．２ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．１ｇ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは０．０５ｇ／ｃｍ^３以下であり、好ましくは０．０１ｇ／ｃｍ^３以上である。
密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３未満では、発泡成形による形状維持の精度が困難な場合がある。逆に、０．２ｇ／ｃｍ^３を超えるとコストアップの要因となる。

表皮材は真空成形可能な樹脂から選択される。尚、中間材も真空成形可能な樹脂から選択することができる。
真空成形可能性な樹脂として、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）が挙げられる。
中間材と表皮材の熱可塑性樹脂は、同じでも異なってもよいが、リサイクル性、相溶性の観点から同じであることが好ましい。

好ましくは、コア材と中間材及び／又は表皮材の密着性を高め、リサイクル性を向上させるために、コア材の熱可塑性樹脂と、中間材と表皮材の熱可塑性樹脂の少なくとも一方、より好ましくは両方とは、互いに相溶する性質を有する。また、中間材と表皮材の熱可塑性樹脂も同様に、好ましくは互いに相溶する性質を有する。

本発明において、「相溶する性質を有する」とは、二つの種類の樹脂が互いに混和可能な性質をいい、類似の化学構造を有することで達成可能である。相溶する性質を有するコア材と、中間材及び／又は表皮材の樹脂の組み合わせとして、発泡ポリスチレン−ハイインパクトポリスチレン、発泡アクリロニトリル・スチレンコポリマー−アクリロニトリル、発泡アクリロニトリル・スチレンコポリマー−ブタジエンゴム、発泡アクリロニトリル・スチレンコポリマー−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、発泡アクリロニトリル・スチレンコポリマー−ゴムを変性したＡＢＳ樹脂、発泡ポリオレフィン類−ポリエチレン、発泡ポリオレフィン類−ポリプロピレン樹脂、メタクリル酸メチル・アクリロニトリル共重合体の発泡体−アクリル系樹脂等が挙げられる。アクリル系樹脂の好適例としては、ポリメチルメタクリル酸メチル等のポリメチルメタクリレートが挙げられる。

より好適なコア材と中間材、表皮材の組み合わせとして、以下の樹脂の組み合わせ（１）〜（４）を特性とコストの兼ね合いから選ぶことができる。
（１）コア材：発泡ポリスチレン
表皮材・中間材：ハイインパクトポリスチレン
（２）コア材：発泡スチレン・アクリロニトリル共重合体
表皮材・中間材：アクリロニトリル・スチレン共重合体、又はゴム成分によって強化されたスチレン・アクリロニトリル共重合体
（３）コア材：発泡ポリオレフィン
表皮材・中間材：ポリオレフィン
（４）コア材：メタクリル酸メチル・アクリロニトリル共重合体の発泡体
表皮材・中間材：アクリル系樹脂
アクリル系樹脂としては、単量体として、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステルを主成分として重合した樹脂が例示され、中でもポリメチルメタクリル酸メチル等のポリメチルメタクリレートが好ましい。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂が例示される。ゴム成分として、ブタジエンゴムやアクリルゴム等が例示される。

コア材となる熱可塑性樹脂の発泡成形は、従来公知の発泡性樹脂粒子の熱融着成形方法をそのまま適用することができる。かかる成形方法は、当該樹脂を予備（一次）発泡することで密度を調整したのち、熟成工程を経て金型に充填し、スチーム等で加熱する。

中間材・表皮材となる熱可塑性樹脂の真空成形も、従来公知の真空成形方法をそのまま適用することができる。例えば、スチレン・ブタジエンゴム・アクリロニトリル共重合体樹脂を板状にシーティングして、得られたシートを電熱ヒータで加熱軟化させた後、型を押し当てシート樹脂と型の空気を真空状態になるまで吸引し、冷却することで行われる。
尚、中間体の成形方法は真空成形に限定されない。例えば、バスダブ用中間体等、形成する中間体が大きい場合は、射出成形は一般に困難であるが、射出成形可能な中間体は射出成形で成形してもよい。

本発明においては、コア材と中間材は別々に成形した後、嵌合して嵌合体を形成する。嵌合することにより、強度と密着性を高めることができる。

コア材が突起を有し、中間材が孔を有し、突起と孔が嵌合する。さらに好ましくは、突起が中間材を貫通して表皮材と接する。孔は、エンドミル、ドリル等の機械的切削手段を用いて形成できる。
このような孔と突起を形成して表皮材とコア材が直接触れると、表皮材を真空成形するときの熱及び成形時の真空吸引で、表皮材とコア材を密着させることができる。

また、コア材には、好ましくは、真空成形する際に空気の出入りが可能な孔を形成する。孔は、前記した機械的切削手段、又は金型での成形時に、金型に針状の突起物を設けることにより、形成できる。
孔を表皮材に達する突起に形成すれば、表皮材の真空成形時に表皮材とコア材の間の空気の吸引が可能でこれらが密着した一体成形体が形成できる。
また、中間材にも孔を形成して、コア材の孔と中間材の孔が連通するようにすれば、表皮材と嵌合体の間の空気の吸引が可能で、これらが密着した一体成形体が形成できる。
その結果、高強度で、断熱性に優れた複合成形品を得ることができる。

表皮材を設けることにより、より外部からの応力に耐えうる構造となる。表皮材の肉厚としては、０．３〜５ｍｍが好ましく、１〜４ｍｍがより好ましい。
０．３ｍｍ未満では、十分な強度を得られない恐れがあり、５ｍｍを超えると重量の増加やコストアップの要因となる。

中間材の樹脂は、表皮材の樹脂を真空成形する時の熱をコア材に伝導しづらくする役割を有する。中間材の肉厚としては、０．３〜５ｍｍが好ましく、１〜４ｍｍがより好ましい。
０．３ｍｍ未満では、コア材に熱が伝導し表面が凸凹になる可能性があり、５ｍｍを超えると必要ないばかりでなく重量の増加やコストアップの要因となる。

本発明の複合成形品は、必要に応じ、その他の部材を形成／取り付けてもよいし、加工してもよい。

以下実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
１．コア材の製造
＜予備発泡＞
発泡性スチレン・アクリロニトリル共重合体（ＡＳ）樹脂粒子（日立化成工業製：ハイビーズＧＲ）を、発泡スチロール用のバッチ式発泡機（日化設備エンジニアリング製：ＨＢＰ−５００ＬＷ）を用い、嵩密度０．０３ｇ／ｃｍ^３に予備発泡したのち、成形までの１８時間、通気性の良い袋に保管した。

＜成形＞
発泡スチロール用成形機（日立化成工業製：モルデックスＣ１０ＶＳ）に、おおよその外寸４００×１５０×１５０ｍｍ厚さ１０ｍｍのバスタブ状の成形品を得るための発泡スチロール用金型を取り付けた。引き続き、型締めしたのち、上記の一次発泡粒子を金型に充填した。さらに０．０８ＭＰａのゲージ圧を有する水蒸気で２５秒加熱し、水冷工程、真空冷却工程を経て、金型より取り出した。その後、５０℃の雰囲気下に２４時間放置して乾燥することにより、図１に示すバスタブ状のコア材本体１０を得た。図１において、コア材本体１０の内壁には、等間隔に突起１が４７ヶ所設けられている。
コア材本体１０の密度は、０．０３ｇ／ｃｍ^３であった。尚、密度は、コア材本体１０を水没させ上昇した水位をコア材本体１０の体積として、コア材本体１０の重量で除することにより求めた。

＜加工＞
図２に示すように、コア材本体１０にφ１の錐を用いドリルでコア材本体１０の内壁の突起１を含む７１ヶ所に孔２をまんべんなく開け、コア材２０を得た。

２．中間材の製造
＜成形＞
アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン共重合体（ＡＡＳ）樹脂（日立化成工業製：バイタックス６７００Ｂ）を、５２０×２７０×３．５ｍｍのシートにシーティングした。真空成形機（布施真空製：ＣＵＶＦ１２２１
ＰＷＢ）におおよそ４００×１５０×１５０ｍｍのバスタブ状の成形品を得るための真空成型用金型を取り付けた。シートをセットし、３５０℃のヒータ設定温度でシートの上下を１００秒間加熱後、真空成形、冷却工程を経て、図３に示す中間材本体３０を得た。

＜トリミング及び加工＞
トリミングマシーン（布施真空製：ＣＵＴＭ−１２１６）の刃物をφ６エンドミルにして、中間材本体３０について、孔４と端部をＮＣ制御にてカットした。さらに刃物をφ１の錐に交換して、コア材２０の孔２と合う位置に孔３を開け、図４に示す中間材４０を得た。

３．バスタブ（複合成形品）の製造
アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン共重合体（ＡＡＳ）樹脂（日立化成工業製：バイタックス６７００Ｂ）を、５２０×２７０×３．５ｍｍのシートにシーティングした。真空成形機（布施真空製：ＣＵＶＦ１２２１ＰＷＢ）に、６００×３５０×３００ｍｍの真空台を固定した。その中央部に、コア材２０と中間材４０を、コア材２０の内壁の突起１と中間材４０の孔４が嵌合するように嵌合させ、図５に示す嵌合体５０を得た。シートをセットし、３５０℃のヒータ設定温度でシートの上下を１００秒間加熱後、真空成形、冷却工程を経て、表皮材６が嵌合体５０上に形成された図６に示すバスタブ（複合成形品）６０を得た。
複合成形品６０は表皮材６と中間材４０からなる複数層の非発泡樹脂層を有している。
この複合成形品は、真空成形時に熱を加えたにも係わらず表面の凸凹が非常に少なかった。
尚、実施例１の複合成形品６０において、突起、孔の形、大きさ及び数は適宜変えることができる。

本発明の複合成形品は、浴槽ユニット、ユニット天井材、ユニットバス壁面等のユニットバス構造部材等の断熱性及び美粧性さらに軽量性が求められるものに用いることができる。
本発明の複合成形品は、コア材が発泡成形体であり、中間材・表皮材が非発泡成形体であるため、軽量かつ高強度、さらに表面の凸凹が非常に少なく、断熱性に優れるため浴槽ユニット等に特に好適に使用される。

実施例１で製造したコア材本体の上面図及び断面図である。実施例１で製造した孔を設けたコア材の上面図及び断面図である。実施例１で製造した中間材本体の上面図及び断面図である。実施例１で製造した孔を設けた中間材の上面図及び断面図である。実施例１で製造した嵌合体の断面図である。実施例１で製造したバスタブの断面図である。

符号の説明

１突起
２，３，４孔
６表皮材
１０コア材本体
２０コア材
３０中間材本体
４０中間材
５０嵌合体
６０バスタブ（複合成形品）

Claims

熱可塑性樹脂を発泡成形して得られる、発泡熱可塑性樹脂からなり且つ突起を有するコア材と、
熱可塑性樹脂を成形して得られる、非発泡熱可塑性樹脂からなり且つ孔を有する中間材と、を形成し、
前記コア材の突起と前記中間材の孔とを嵌合させて、嵌合体を形成し、
前記嵌合体を真空成形の型として、前記中間材の上に、熱可塑性樹脂を一体成形して、非発泡熱可塑性樹脂からなり且つ前記突起と接する表皮材を形成する、複合成形品の製造方法。
前記コア材の突起に、前記表皮材を真空成形するための空気の出入りが可能な孔を開ける請求項１記載の複合成形品の製造方法。
前記コア材と前記中間材に孔を開け、コア材の孔と中間材の孔が連通する請求項１または２に記載の複合成形品の製造方法。
前記中間材を真空成形して形成する請求項１〜３のいずれか一項記載の複合成形品の製造方法。
前記コア材の密度が０．２ｇ／ｃｍ ^３以下である請求項１〜４のいずれか一項記載の複
合成形品の製造方法。
前記コア材を構成する熱可塑性樹脂と、前記表皮材及び前記中間材を構成する熱可塑性
樹脂が、相溶性である請求項１〜５のいずれか一項記載の複合成形品の製造方法。
前記コア材を構成する熱可塑性樹脂と、前記表皮材及び前記中間材を構成する熱可塑性
樹脂が、下記（１）〜（４）のいずれか一つの組み合わせである請求項１〜６のいずれか
一項記載の複合成形品の製造方法。
（１）コア材：発泡ポリスチレン
表皮材・中間材：ハイインパクトポリスチレン
（２）コア材：発泡スチレン・アクリロニトリル共重合体
表皮材・中間材：スチレン・アクリロニトリル共重合体、又はゴム成分によって変性されたスチレン・アクリロニトリル共重合体
（３）コア材：発泡ポリオレフィン
表皮材・中間材：ポリオレフィン
（４）コア材：メタクリル酸メチル・アクリロニトリル共重合体の発泡体
表皮材・中間材：アクリル系樹脂