JP5191818B2 - 複合樹脂成形品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂芯材を樹脂外皮で覆ってなるブロー成形製の複合樹脂成形品およびその製造方法に関するものである。

本発明に係る複合樹脂成形品は、例えば、フロアパネルまたは荷物運搬用のパレットなどに用いられるものである。

所定間隔で相対する２枚の熱可塑性プラスチックシートの間に芯材を配置し、シート周辺を挟圧して閉鎖空間を形成した後、一対の金型で挟んで、ブロー成形およびピンチオフさせる芯材入りシートブロー成形品およびその成形方法は、特開平８−３２３８４２号公報に、また、接合される２枚の樹脂シートをシートブロー成形を利用して製造する樹脂パネルの成形方法は、特開２００２−１６６４６４公報に、それぞれ掲載されている。
特開平８−３２３８４２号公報 特開２００２−１６６４６４公報

前掲の特許文献１、２に開示されているシートブロー成形においては、芯材を挟んでその上下に配置された一対の樹脂シートを、その外面側に加熱手段を対向させて加熱可塑化してピンチオフして接合し、ブロー成形して芯材入りの樹脂パネル等を成形するが、樹脂シートの外面側に加熱手段を対向させて加熱するため、加熱可塑化される樹脂シートはその外面を可塑化適温まで加熱しても内面側が十分な温度に達しない。このため、一対の樹脂シートを金型によりピンチオフしても、その樹脂シートの互いに接合される部分に所要の溶着強度が得られず、さらに、芯材の面には温度の低い樹脂シートの内面が押圧されるので、芯材と樹脂シートの接合強度が不十分となるなどの問題点が指摘されていた。

そこで、本発明は、樹脂芯材とその表面を覆う樹脂外皮とを熱溶融性表面材を介在させて溶着して一体化することにより、前述のような不具合が生ぜず、強度および剛性にすぐれた複合樹脂成形品およびその製造方法を提供するものである。

この目的を達成する本発明に係る複合樹脂成形品は、樹脂芯材を樹脂外皮で覆ってなる複合樹脂成形品であって、樹脂芯材とその表面を覆う樹脂外皮とを熱溶融性表面材を介在させて溶着して一体化されており、樹脂芯材は、発泡体またはその厚み方向に貫通する空洞を多数有するハニカム構造体であることを特徴とするものである。

また、前記目的を達成する本発明に係る複合樹脂成形品の製造方法は、前記複合樹脂成形品を製造する方法であって、少なくとも一方の金型のキャビティをブロー成形時の加圧流体通路を形成するための凹凸面とした分割形式の成形金型間に、両面に熱溶融性表面材を施した定形の樹脂芯材を配置するとともに、この樹脂芯材の両面に、加熱可塑化された一対の樹脂シートを垂下状に対向させ、次いで、成形金型をそのピンチオフ部が樹脂シートに接する位置まで型締めして樹脂シートを成形金型のキャビティに吸着されるように真空成形した後、成形金型の型締めを完了させて、型締めした成形金型のキャビティにより定形の樹脂芯材の表面に樹脂シートを押圧して熱溶融性表面材により溶着し、次いで、成形金型の前記凹凸面で形成される加圧流体通路を通じて一対の樹脂シート間に加圧流体を導入して補整成形のためのブロー成形をすることを特徴とするものである。

本発明において、樹脂芯材は、エチレン、プロピレン、ブテン、イソプレンペンテン、メチルペンテン等のオレフィン類の単独重合体あるいは共重合体であるポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン）、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のアクリル誘導体、ポリカーボネート、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、エチレン−プロピレン−ジエン類等のターポリマー、ＡＢＳ樹脂、ポリオレフィンオキサイド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、これらは一種類を単独で用いても、二種類以上を混合して用いてもよい。特に、熱可塑性樹脂のなかでもでオレフィン系樹脂またはオレフィン系樹脂を主体にした樹脂、ポリプロピレン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂を主体にした樹脂が、繊維層との溶着性、機械的強度および成形性のバランスに優れている点で好ましい。樹脂芯材は、添加剤が含まれていてもよく、その添加剤としては、シリカ、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機フィラー、可塑剤、安定剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤等が挙げられる。

本発明において、樹脂外皮はポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂(変性ＰＰＥ系樹脂)などから形成された樹脂シートで構成される。

本発明において、熱溶融性表面材は、不織布や織布若しくは熱溶着性のシートやホットメルトタイプの接着剤を介在させることができ、この介在物は好ましくは不織布や織布が使用される。特に樹脂芯材がハニカム構造体でなる場合において、不織布や織布は少なくもハニカム構造体と同材質で溶着するか、あるいはハニカム構造体と同質若しくは接着性のあるシートを介して不織布をアンカー効果などによりハニカム構造体に結合させるか、または接着剤でハニカム構造体に接着しているものである。好ましくは、不織布や織布はハニカム構造体および樹脂シートより融点の高い材質を用いる。また、不織布は樹脂シートに対して融着によるアンカー効果の持つものか樹脂シートと同材質で覆われた被覆繊維であることが好ましい。すなわち、不織布または織布が繊維として残るほうが、全体の補強性を高めることになる。さらに、繊維層（不織布または職布）が樹脂芯材と樹脂シートの間に存在することにより成形時の残存空気の逃がしの効果があり、また一方空気を吹込む場合にも、中空部全体に空気を行き渡らせることになる。熱溶着性シートは、低融点であり、樹脂芯材と親和性を有するものであることが好ましく、樹脂シートがポリプロピレンで、樹脂芯材がポリエステルである場合は、無水マイレン酸変性ポリプロピレン等の様な相溶性を持つ樹脂を用いる。

なお、本発明において、表面に加飾シートを施した複合樹脂成形品である場合は、外観性向上、装飾性、成形品と接触する物（例えば、カーゴフロアボードの場合、ボード上面に載置される荷物など）の保護を目的として構成されるものである。加飾シートの材質は、繊維表皮材、シート状表皮材、フィルム状表皮材等が適用される。かかる繊維表皮材の素材としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、アクリル、ビニロン等の合成繊維、アセテート、レーヨン等の半合成繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン等の再生繊維、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、又はこれらのブレンド繊維が挙げられる。これらの中でも、触感、耐久性及び成形性の観点から、ポリプロピレン又はポリエステルであることが好ましく、ポリエステルであることがより好ましい。繊維表皮材３０に用いられる糸は、例えば、ポリエステル：（３〜５）デニール×（５０〜１００）ｍｍ等の繊度が３〜１５デニール、繊維長さが２〜５インチ程度のステープルの紡績糸と、細い柔軟なフィラメントを束にしたポリエステル：約５デニール×（約３０〜２００本）＝約１５０〜１０００デニール／１等のマルチフィラメント、または、ポリエステル：４００〜８００デニール／１等の太いモノ・フィラメントと、を組み合わせて用いることが好ましい。繊維表皮材の組織としては、不織布、織物、編物、それらを起毛した布地等が挙げられる。なお、織物には、織組織が縦糸、横糸が順次上下に交絡する平組織のほか、何本かの糸を跳び越して交絡する種々の変化織も含まれる。これらの中でも、伸びに対する方向性がないため、立体形状に成形し易く、且つ表面の触感、風合いに優れることから、不織布であることが好ましい。ここで、不織布とは、繊維を平行に又は交互させて積上げるか又はランダムに散布してウエブを形成し、次いでウエブとなった繊維を接合してなる布状品を意味する。これらの中でも、成形品の立体形状再現性及び外観特性の観点から、ニードルパンチ法により製造された不織布であることが好ましい。また、ニードルパンチ法にて得られた不織布は、織物に比べて強度が小で伸度が大であり任意方向に対する変形度合いが大きいので、不織布としての強度を向上させると共に寸法の安定化を図るために、不織布にバインダーを付着させる、又は、ウエブと不織布を重ね針でパンチさせておくことがより好ましい。これらのことから、繊維表皮材は、ポリプロピレン不織布又はポリエステル不織布であることがより好ましい。この場合、繊維表皮材自体が熱可塑性であるので、剥離回収後、加熱して変形させることによって、別の用途に用いることも可能である。例えば主体樹脂層をポリプロピレンで構成し、繊維表皮材をポリプロピレン不織布で構成すると、成形品の主体樹脂層と繊維表皮材とが同じ素材であることから、リサイクルが容易になる。一方、繊維表皮材がポリエステル不織布であると、ポリプロピレンにて構成した主体樹脂層と繊維表皮材との融点が異なるので、成形品に繊維表皮材を接着する際、熱により変質、変形したり、正しい位置に接着できない等の不具合が生じるのを抑制できる。また、この場合、成形性、剛性、外観及び耐久性にも優れる。また、繊維表皮材の引張強度は、立体形状再現性及び成形性の観点から、１５ｋｇ／ｃｍ²以上であることが好ましく、伸度は、３０％以上であることが好ましい。なお、かかる引張強度及び伸度の値は、温度２０℃においてＪＩＳ−Ｋ−７１１３に準拠して測定したものである。シート状表皮材、フィルム状表皮材としては、熱可塑性エラストマ−、エンボス加工された樹脂層、印刷層が外面に付された樹脂層、合成皮革、滑り止め用メッシュ形状の表皮層等が使用できる。

本発明において複合樹脂成形品とは、主としてフロアパネルまたは荷物運搬用のパレットなどであるが、カーゴフロアボード、フットレスト、サイドドアトリム、シートバック、リアーパーセルシェルフ、ドアパネル、座席シート等の自動車内装材、機械器具のキャリングケース、弱電製品の部品、壁材、パーティション等の建築用内装材、椅子等の家具、その他にも、タンク、ダスト、ケース、ハウジング、トレイ、コンテナ等の用途に好適に用いられる。例えば、積層樹脂成形品を自動車用カーゴフロアボードに適用する場合、ボードの表壁に繊維表皮材が貼り付けられ、ボードの裏壁は繊維表皮材を貼り付けず、金型により成形された樹脂面で構成される。また、ボードの表壁の一部を繊維表皮材で覆うこともできる。本発明の積層樹脂成形品は、軽量でしかも高剛性を発揮する効果を有するので、上面に何らかの荷重が作用し、耐撓み強度の要求される平面上に設置して使用される、例えばカーゴフロアボード等のボード状の製品に好適である。

本発明によれば、樹脂芯材とその表面を覆う樹脂外皮とを熱溶融性表面材を介在させて溶着して一体化することにより、前述のような不具合が生ぜず、強度および剛性にすぐれた複合樹脂成形品を得ることができる。

図１および図２は本発明の複合樹脂成形品としてフロアパネルを例示しており、図１はフロアパネルの斜視図、図２は同上一部を破断して示す裏面図である。図３ないし図５は本発明の複合樹脂成形品として荷物運搬用のパレットを例示しており、図３はパレットの一部を示す断面図、図４は同上芯材の一部を示す斜視図、図５は図４に示す芯材の両面に熱溶融性表面材を貼付した態様を示す斜視図である。また、図６ないし図８は本発明の複合樹脂成形品としてフロアパネルの成形態様を工程順に示し、図６は成形金型間に樹脂芯材およびそれを挟んで一対の樹脂シートを配置した態様の断面図、図７は成形金型をそのピンチオフ部が樹脂シートに接する位置まで型締めして樹脂シートを成形金型のキャビティに吸着するように真空成形した態様の断面図、図８は型締めを完了してブロー成形した態様の断面図である。

本発明による複合樹脂成形品の一例であるフロアパネル１は、定形の樹脂芯材２の表面を樹脂外皮３、３で覆って一体の積層構造としたものである。樹脂芯材２は予め成形されたハニカム構造のものであるが（図４および図５参照）、その他の構造の樹脂芯材であってもよい。フロアパネル１の裏壁４は、ブロー成形時に加圧流体通路とするために形成した凹凸面をなしており、５はその加圧流体通路である。樹脂芯材２をなすハニカム構造は、その厚み方向に貫通する空洞を多数有するものである。Ａは建物の床基部である。なお、図示しないが樹脂外皮３、３から複数のリブを形成して樹脂芯材２を中空部に浮かせた形態とすることもでき、その形態にすれば衝撃に対する緩衝性や剛性の調整等が可能となる。

図１および図２に示すフロアパネル１は、図６ないし図８に示す態様で成形される。図６ないし図８に示すように、予め成形された定形の樹脂芯材２を分割形式の成形金型７、８間に配置するとともに、前記樹脂芯材２を挟んで対向させた樹脂外皮３、３となる樹脂シート６、６を押出ヘッド９、９より押し出して垂下させて配置する。１０、１１は金型のキャビティであり、一方の金型７のキャビティ１０をブロー成形時の加圧流体通路５を形成するための凹凸面１２としてある。樹脂芯材２の両面には、熱溶融性表面材１３を熱溶着性のシートを貼付またはホットメルトタイプの接着剤を塗布等により施してある。

次いで、図７に示すように、成形金型７、８をそのピンチオフ部１４、１５が樹脂シートに接する位置まで型締めして樹脂シート６、６を成形金型７、８のキャビティ１０、１１に吸着するように真空成形した後、図８に示すように、成形金型７、８の型締めを完了させて、型締めした成形金型のキャビティ１０、１１による押圧作用により樹脂芯材２の表面に樹脂シート６、６を熱溶融性表面材１３を介在させて溶着する。次いで、成形金型７、８の凹凸面で形成される加圧流体通路５を通じて一対の樹脂シート６、６間に加圧流体を導入して補整成形のためのブロー成形をする。

押出ヘッド９、９から押し出される樹脂シート６、６は、全体が略均等に加熱可塑化された状態となっているが、樹脂シート６、６が真空成形により成形金型７、８のキャビティ１０、１１に接触してその外面側から冷却しても、樹脂シート６、６の内面は可塑化状態を保持しているので、成形金型７、８の型締めを完了させて芯材２の両面に樹脂シート６、６が押圧された際には介在する熱溶融性表面材１３による相乗効果によって樹脂芯材２に対して樹脂シート６、６の溶着性が良好で強力に溶着される。また、ピンチオフ部１４、１５により圧縮される樹脂シート６、６の部分もその内面が可塑化状態を保持しているので溶着強度は高く、強度性にすぐれたものとなる。なお、樹脂芯材２は、前記のように一対の樹脂シート６、６間に配置するほか、前記真空成形により成形金型５のキャビティ８に吸着された樹脂シート４に沿わせるように配置するなどの態様が可能である。

本発明によるピンチオフ部の溶着強度は、実験によれば、２０ｋｇｆ／ｃｍ〜３５ｋｇｆ／ｃｍで樹脂芯材が破壊されたにも拘らずピンチオフ部の溶着した部分は破壊されなかったので、前記の値以上であるのに対し、従来例では８ｋｇｆ／ｃｍでピンチオフ部が破壊されたから、本発明による優位性は明らかである。なお、略均等に加熱可塑化された状態の樹脂シートとは、押出機からダイスを通して押し出した直後のシートであり、押し出されたシートは平板上のダイスを用いて押し出されたものか、ブロー成形用のパリソンを切り離したシートのある。そして、押出機からダイスを通して押し出した直後のシートであれば、押出しのコントロールによりドローダウンなどに関しても調整は可能であるが、一度冷却したシートを加熱する場合は、シートの内部まで均一に加熱することは難しく、仮に加熱時にシートの内部まで可塑化しようとしても非常に時間がかかり、表面の温度が高くなり過ぎてドローダウン若しくは表面のたれが生じたり、シート全体が歪んだりなどしてシートを均一に内部まで可塑化することは到底不可能である。

本発明の複合樹脂成形品としては、図３に示すように、運搬用のパレット１６を構成することができる。図３に示すパレット１６は、その表壁１７にブロー成形時の加圧流体通路５が形成されており、それによる凹凸面が表壁１７の滑り止めともなっている。１８は脚部である。図３に示すパレット１６において芯材２は、図４および図５に示すようにハニカム構造のものであることが強度性および適度の緩衝性をもたせるうえで好適である。ハニカム構造の芯材２の両面には熱溶融性表面材１３が貼付されている。なお、図３に示すパレット１６も図６ないし図８に示す態様で成形される。

本発明の複合樹脂成形品として例示したフロアパネルの斜視図である。 同上一部を破断して示す裏面図である。 本発明の複合樹脂成形品として荷物運搬用のパレットを例示したパレットの一部を示す断面図である。 同上芯材の一部を示す斜視図である。 図４に示す芯材の両面に熱溶融性表面材を貼付した態様を示す斜視図である。 本発明の複合樹脂成形品としてフロアパネルの成形態様を示し、成形金型間に樹脂芯材およびそれを挟んで一対の樹脂シートを配置した態様の断面図である。 成形金型をそのピンチオフ部が樹脂シートに接する位置まで型締めして樹脂シートを成形金型のキャビティに吸着するように真空成形した態様の断面図である。 型締めを完了してブロー成形した態様の断面図である。

符号の説明

１ フロアパネル
２ 樹脂芯材
３、３ 樹脂外皮
４ 裏壁
５ 加圧流体通路
６、６ 樹脂シート
７、８ 成形金型
９、９ 押出ヘッド
１０、１１ キャビティ
１２ 凹凸面
１３ 熱溶融性表面材
１４、１５ ピンチオフ部
１６ パレット
１７ 表壁
１８ 脚部
Ａ 建物の床基部

Claims (2)

1. 樹脂芯材を樹脂外皮で覆ってなる複合樹脂成形品であって、
   前記樹脂芯材とその表面を覆う前記樹脂外皮とを熱溶融性表面材を介在させて溶着して一体化されており、
   前記樹脂芯材は、発泡体またはその厚み方向に貫通する空洞を多数有するハニカム構造体であること
   を特徴とする複合樹脂成形品。
2. 請求項１記載の複合樹脂成形品を製造する方法であって、
   少なくとも一方の金型のキャビティをブロー成形時の加圧流体通路を形成するための凹凸面とした分割形式の成形金型間に、両面に熱溶融性表面材を施した定形の樹脂芯材を配置するとともに、この樹脂芯材の両面に、加熱可塑化された一対の樹脂シートを垂下状に対向させ、
   次いで、前記成形金型をそのピンチオフ部が前記樹脂シートに接する位置まで型締めして前記樹脂シートを前記成形金型のキャビティに吸着されるように真空成形した後、前記成形金型の型締めを完了させて、該型締めした成形金型のキャビティにより前記定形の樹脂芯材の表面に前記樹脂シートを押圧して前記熱溶融性表面材により溶着し、
   次いで、成形金型の前記凹凸面で形成される加圧流体通路を通じて前記一対の樹脂シート間に加圧流体を導入して補整成形のための前記ブロー成形をする
   ことを特徴とする複合樹脂成形品の製造方法。

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