JP4958390B2

JP4958390B2 - 中空構造板及びその製造方法

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Publication number: JP4958390B2
Application number: JP2004176969A
Authority: JP
Inventors: 雅彦中嶋; 雄士宮崎
Original assignee: Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: JP2006001036A

Description

本発明は、諸物性、特に平面圧縮強度に優れ、且つ軽量で物性の表裏及び縦横差の少ない中空構造板及びその製造方法に関する。

従来、ハーモニカ型プラスチックダンボール（例えば、商品名「ダンプレート」，宇部日東化成製）、円柱状独立空気室を形成したプラスチックダンボール（例えば、商品名「プラパール」，川上産業製）等のプラスチック製中空構造板は、軽量且つ耐水性、断熱性、耐薬品性及び諸物性に優れ、通い箱・コンテナ等の梱包資材、緩衝・養生シート等の保護材、各種芯材、等種々の用途に使用されている。

また、「プラスチック製中空積層体及びその製造方法」（日産自動車，特許文献１参照）には、規則的に配列された円柱状のエンボスを有する２枚の熱可塑性樹脂フィルムにより構成される層Ｂを芯材（２層中芯）とし、この芯材の両面に接着または熱融着により設けられた熱可塑性樹脂フィルムＡと熱可塑性樹脂フィルムＣとからなるプラスチック製中空積層体であって、エンボス加工された２枚の熱可塑性樹脂フィルムにおけるエンボスの突起部を対向させ、一方の熱可塑性樹脂フィルムに設けられたエンボスの頂点が、他方の熱可塑性樹脂フィルムの底面に接触する状態で、この接触面が接着又は熱融着により一体化されており、且つ隣り合ったエンボスの壁面同士も接着または熱融着により一体化されていることを特徴とするものがある。
特開平８−１２７０９１号公報

しかしながら、前述のハーモニカ型プラスチックダンボールは、リブに対して平行方向と垂直方向で強度や剛性等の物性差が極めて大きいという欠点がある。

また、円柱状独立空気室を形成したプラスチック構造板は、方向性の有無による物性差は小さいが、（ｉ）中空突起体が円柱であり、また中空突起体の一つ一つの大きさが比較的大きいこと、（ii）製法上（凹形状の成形）、その突起体の壁部がフィルム化し、強度を維持できなくなる。製品厚みが増せばその傾向は顕著となる。また、この問題を解決するため、肉厚を増すと、当然重量が嵩み、軽量性が損なわれる。製法上、中空突起体の高さは５ｍｍ程度が限界である。

中空突起体の形状を円錐台形状にすることで、前述の壁部のフィルム化を抑制することができるが、製品の表裏で強度や剛性等の物性差が生じる。

また、前述の特許文献１に記載のプラスチック製中空構造板にいたっては、エンボス形状が円柱であるため、上記の理由と同様に強度を維持できなくなる。また、エンボス加工された２枚の熱可塑性樹脂フィルムが、エンボスの突起部を対向させた状態で、一方の熱可塑性樹脂フィルムに設けられたエンボスの頂点が、他方の熱可塑性樹脂フィルムの底面に接触する状態で接着又は熱融着して一体化させる時、肉厚が薄いため座屈し易く、強度が低下する。

上記のプラスチック製中空構造板は総じて平面圧縮強度が低く、重量物の梱包資材や保護材には使用できない。

そこで、本発明は、諸物性、特に平面圧縮強度に優れ、且つ軽量で物性の表裏及び縦横差の少ない中空構造板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の中空構造板は、ドライブレンドされた熱可塑性樹脂とフィラーからなる主原料を溶融混練し、Ｔダイによって押し出された軟化状態の２つの熱可塑性樹脂シートに対し、減圧チャンバ内において上下対になるように設置され、外周部に金属製突起体が規則的に配置された２基のエンボスロールを用いて、連続真空成形を同時に行うことで、千鳥状に配置された、側面の立ち上げ角度が４５〜８０°である円錐台形状の突起体を有する２つの熱可塑性樹脂製シートを作製し、対向するシートの突起体には非接着であって各シートの突起体同士が格子状に配置される状態で、互いの突起体の頂部をもう一方のシートのライナー部に接触させ、熱融着によって一体化することで形成され、前記突起体の上底（頂部）面積と下底（底部）面積との比（下底面積／上底面積）が２〜７００であり、且つ前記ライナー部に対する前記突起体の下底総面積の割合が０．２〜０．９であることを特徴とする。

また、本発明の中空構造板の製造方法は、ドライブレンドされた熱可塑性樹脂とフィラーからなる主原料を溶融混練し、Ｔダイによって押し出された軟化状態の２つの熱可塑性樹脂シートに対し、減圧チャンバ内において上下対になるように設置され、外周部に金属製突起体が規則的に配置された２基のエンボスロールを用いて、連続真空成形を同時に行うことで、千鳥状に配置された、側面の立ち上げ角度が４５〜８０°である円錐台形状の突起体であって、前記突起体の上底（頂部）面積と下底（底部）面積との比（下底面積／上底面積）が２〜７００であり、且つ前記ライナー部に対する前記突起体の下底総面積の割合が０．２〜０．９である突起体を有する２つの熱可塑性樹脂製シートを作製し、対向するシートの突起体には非接着であって各シートの突起体同士が格子状に配置される状態で、互いの突起体の頂部をもう一方のシートのライナー部に接触させる工程と、前記突起体の頂部をもう一方のシートのライナー部に接触させた状態で、前記２つの熱可塑性樹脂製シートを熱融着によって一体化する工程とを行うことを特徴とする。

本発明によれば、中空構造板の諸物性、特に平面圧縮強度を優れたものとし、且つ軽量で物性の表裏及び縦横差を少なくすることができる。

＝＝＝本発明の実施形態＝＝＝
図１は、本発明の中空構造板１を示す構成図であり、中空構造板１は、規則的（千鳥状）に配置された円錐台形状の突起体２を有する２つのシート３を、対向するシート３の突起体２には非接着であって各シート３の突起体２同士が格子状に配置される状態で、互いの突起体２の頂部（先端）を相対するライナー部４に熱融着により一体化することで形成されており、突起体２の上底（頂部）面積と下底（底部）面積との比（下底面積／上底面積）が２から７００であり、且つライナー部４に対する突起体２の下底総面積の割合が０．２から０．９である。

以下、このような構成の本発明を実施するための原材料、中空突起体、中空突起体の製造方法、中空構造板の製造方法、中空構造板の目付、並びにシート状体の貼り合わせについて、各々、説明する。

＜原材料＞
原材料となる熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではない。例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂及びこれらのコモノマー若しくはコモノマーと他のモノマーとの共重合体、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ＡＡＳ、ＡＥＳ、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタート、ポリブチレンテレフタート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルケトン及びこれらのコモノマー若しくはコモノマーと他のモノマーとの共重合体等が挙げられ、これらは単独で使用しても併用してもよい。また、中空構造板の剛性向上を目的として、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等のフィラーや、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維等のチョップドストランドを添加してもよいし、燃焼性、導電性、耐候性等、樹脂の改質を行う目的で種々の改質剤を添加しても良い。

＜中空突起体＞
規則的に配置される突起体は円錐台形状であり、円錐台形側面の立ち上げ角度を４５〜８０°、好ましくは５０〜７０°とする。立ち上げ角度が４５°未満であると、突起体の上底面積が小さくなるので、相対するライナー部への接着面積が小さくなり、得られた中空構造板に荷重を掛けた際、接着部が剥がれやすく、十分な強度が得られない（突起体上底の径は、２〜４ｍｍとすることが好ましい）。立ち上げ角度が８０°以上であると、真空成形した際に円錐台形の側面がフィルム化するため十分な強度が得られない。

また、隣接する突起体下底部の間隔は、１〜５ｍｍとする。突起体下底部の間隔が１ｍｍ未満であると賦形性が悪くなり、５ｍｍ以上であると単位面積当たりの突起体の数が少なくなり、十分な平面圧縮強度が得られない。

＜中空突起体の製造方法＞
減圧チャンバ内に設置されたエンボスロールを使用し、真空成形を行うことで上記中空突起体を作製することができる。エンボスロールは、外周部に金属製突起体を規則的に配置したものとする。尚、金属製突起体の構成は上記範囲内で設計する。

＜中空構造板の製造方法＞
上記のエンボスロール２基を上下対になるように設置し、同時に連続真空成形を行う。この際、規則的に配置された円錐台形状の突起体を有する熱可塑性樹脂シートの突起体が対向するように設置しなければならない。これらのシートが突起体を対向させた状態で、一方の熱可塑性樹脂シート（Ａ）に設けられた突起体の先端を他方の熱可塑性樹脂シート（Ｂ）のライナー部に接着し、且つ熱可塑性樹脂シート（Ｂ）に設けられた突起体の先端を熱可塑性樹脂シート（Ａ）のライナー部に接着して中空構造板を得る。突起体先端をライナー部に接着する方法としては加熱による融着（熱融着）とする。

＜中空構造板の目付＞
上記方法により得られる中空構造板の目付は、５００〜３０００ｇ／ｍ^２程度が好ましい。

目付が小さすぎると、円錐台形の側面がフィルム化し、十分な強度、剛性等が得られなくなる。また、２枚のエンボス成形品を熱融着させる際に、円錐台形ピン先端の肉厚が薄くなるため、接着力が低下する。また、目付が大きすぎると、当然重量が嵩むばかりか、成形後の冷却が不十分となり、うまく脱型できなくなる。

＜シート状体の貼り合わせ＞
上記の中空構造板の剛性、吸音特性、断熱性等の特性を付加させるため、中空構造板の表裏又はどちらか一方に熱可塑性樹脂シート、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属シート、無機系多孔質シート等を貼り合わせてもよい。

＝＝＝本発明の実施例及び比較例＝＝＝
＜実施例＞
本発明の実施例では、熱可塑性樹脂；Ｂ１０１（三井ポリプロ製，ホモポリプロピレン，ＭＩ＝０．８）、フィラー；ＭＡＸ２０７０Ｔ（竹原化学工業製，タルクマスターバッチ，タルク含有率７０ｗｔ％）を使用し、金属製突起体は、先端径２ｍｍ，根元６ｍｍ，突起体間隔２ｍｍ，高さ５．５ｍｍである。

そして、熱可塑性樹脂９５ｗｔ％、フィラー５ｗｔ％の割合でドライブレンドし、主原料とした。この主原料を一軸押出機で溶融混錬し、Ｔダイにより軟化状態の熱可塑性樹脂シートを押し出した。その後、規則的に金属製突起体が配置されたエンボスロールにより真空成形された熱可塑性シート（３a）、及びこのエンボスロールの金属製突起体が互いに向かい合う形で設置されたエンボスロールにより真空成形された熱可塑性樹脂シート（３b)を作製した後、熱可塑性樹脂シート（３a）に設けられた突起体２の先端（頂部）を他方の熱可塑性樹脂シート（３b)のライナー部４に接触させて熱融着し、且つ熱可塑性樹脂シート（３b）に設けられた突起体２の先端を熱可塑性樹脂シート（３a）のライナー部４に接触させて熱融着して一体化し、中空形状のコア材を得た。更に、このコア材の表裏に熱融着により上記と同一組成のポリプロピレン樹脂シート５を貼り合わせ、総厚み６ｍｍ、総目付１５００ｇ／ｍ２（エンボス成形品；目付５００×２＝１０００，ポリプロピレン樹脂シート；２５０×２＝５００ｇ／ｍ２）の中空構造板１を得た。その上で、この中空構造板１（７ｃｍ角）の平面圧縮強度を算出した。

図２は、このような中空構造板１を示す概略側面図であり、突起体２の先端の径は２〜４ｍｍ、突起体２の間隔は１〜５ｍｍ、ピン角度は５０〜７０°、ピン高さ３〜３０ｍｍである。なお、図１と同種部位については、同一の番号を付与している。

＜比較例１＞
ハーモニカ型プラスチックダンボール（商品名「ダンプレート」，宇部日東化成製，Ａ-６-１４０，厚み６ｍｍ，目付１４００ｇ／ｍ^２）の平面圧縮強度を算出した。

＜比較例２＞
円柱状独立空気室を形成したプラスチック構造板（商品名「プラパール」，川上産業製，Ｐ５ＰＰ３，厚み５ｍｍ，目付１５００ｇ／ｍ^２）の平面圧縮強度を算出した。

＜比較例３＞
円柱状独立空気室を形成したポリプロピレン製プラスチック構造板（商品名「プラパール」、川上産業製、Ｐ５ＰＰ３、厚み５ｍｍ、目付５００ｇ／ｍ^２）を２枚使用し、実施例１と同様に突起体の先端を対になるもう一方のライナー部に熱融着して一体化し、中空形状のコア材を得た。更に、このコア材の表裏に熱融着によりポリプロピレン樹脂シートを貼り合わせ、総厚み６ｍｍ、総目付１５００ｇ／ｍ^２（プラパール；目付５００×２＝１０００、ポリプロピレン樹脂シート；２５０×２＝５００ｇ／ｍ^２）の中空構造板を得た。その上で、この中空構造板（７ｃｍ角）の平面圧縮強度を算出した。

以下、このようにして算出された本発明の実施例及び比較例１，比較例２，比較例３の平面圧縮強度を表１に示す。また、突起体の上底と下底の面積比を表２に示し、ライナー部と下底総面積の比を表３に示す。

［表１］

表１に示すように、本発明の実施例によれば、比較例１，比較例２，比較例３と比べ、平面圧縮強度が高いことがわかる。

［表２］

表２に示すように、突起体の上底と下底の面積比は、最小値が２．４であり、最大値が６８５．０であった。このことから、突起体の上底と下底の面積比は、およそ２から７００の範囲が好ましいといえる。

［表３］

また、表３に示すように、ライナー部と下底総面積の比は、最小値が０．１８０８６４であり、最大値が０．８７３４１３０１２であった。このことから、ライナー部と下底総面積の比は、およそ０．２から０．９の範囲が好ましいといえる。

本発明の実施形態における中空構造板を示す構成図である。本発明の実施例における中空構造板を示す概略側面図である。

符号の説明

１中空構造板
２突起体（円錐台形状）
３シート
４ライナー部
５ポリプロピレン樹脂シート

Claims

ドライブレンドされた熱可塑性樹脂とフィラーからなる主原料を溶融混練し、Ｔダイによって押し出された軟化状態の２つの熱可塑性樹脂シートに対し、減圧チャンバ内において上下対になるように設置され、外周部に金属製突起体が規則的に配置された２基のエンボスロールを用いて、連続真空成形を同時に行うことで、千鳥状に配置された、側面の立ち上げ角度が４５〜８０°である円錐台形状の突起体を有する２つの熱可塑性樹脂製シートを作製し、対向するシートの突起体には非接着であって各シートの突起体同士が格子状に配置される状態で、互いの突起体の頂部をもう一方のシートのライナー部に接触させ、熱融着によって一体化することで形成され、
前記突起体の上底（頂部）面積と下底（底部）面積との比（下底面積／上底面積）が２〜７００であり、且つ前記ライナー部に対する前記突起体の下底総面積の割合が０．２〜０．９である
ことを特徴とする熱可塑性樹脂製中空構造板。
ドライブレンドされた熱可塑性樹脂とフィラーからなる主原料を溶融混練し、Ｔダイによって押し出された軟化状態の２つの熱可塑性樹脂シートに対し、減圧チャンバ内において上下対になるように設置され、外周部に金属製突起体が規則的に配置された２基のエンボスロールを用いて、連続真空成形を同時に行うことで、千鳥状に配置された、側面の立ち上げ角度が４５〜８０°である円錐台形状の突起体であって、前記突起体の上底（頂部）面積と下底（底部）面積との比（下底面積／上底面積）が２〜７００であり、且つ前記ライナー部に対する前記突起体の下底総面積の割合が０．２〜０．９である突起体を有する２つの熱可塑性樹脂製シートを作製し、対向するシートの突起体には非接着であって各シートの突起体同士が格子状に配置される状態で、互いの突起体の頂部をもう一方のシートのライナー部に接触させる工程と、
前記突起体の頂部をもう一方のシートのライナー部に接触させた状態で、前記２つの熱可塑性樹脂製シートを熱融着によって一体化する工程と
を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂製中空構造板の製造方法。