JP6340730B2 - 熱可塑性樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、あらかじめ成形された熱可塑性樹脂成形品に前記成形品と同じ熱可塑性樹脂の連続気泡発泡体を熱融着させた成形品を製造する方法に関する。

従来、熱可塑性樹脂おいて連続気泡発泡部分と非発泡固体部分とを熱融着させた成形品は困難とされている。また、前記熱可塑性樹脂の成形品について連続気泡発泡部分を有するような成形品を提供することにより、熱可塑性樹脂成形に対して、さらなる新しい用途の開発、発展に寄与できる状況にある。

熱可塑性樹脂は、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素樹脂で、それ以外に、一部の熱硬化性樹脂のシリコーン樹脂、ウレタン樹脂などについても、各樹脂の成形品に連続気泡発泡部分を有するような成形品およびそのような成形品の製造技術もなかった。

一方、熱可塑性樹脂の連続気泡発泡に関する発泡剤については珪酸ナトリウム水溶液（以下水ガラスと称す）を乾燥し、ガラス状固形化したものを粉砕し、粒状もしくは粉末状のものを使用するが、前記発泡剤はすでに、特許文献１および特許文献２により公知されている。しかし、水ガラスを使用する連続気泡発泡体の製造は単一の連続気泡発泡体のみに使用されていたもので、熱可塑性樹脂の非発泡固体部分と連続気泡発泡部分が熱融着状態で構成される複合成形品の製造には使用されることはなかった。

特公昭３９−１０６３５号公報 特公昭４１−１６０７５号公報

本発明はあらかじめ成形された熱可塑性樹脂の成形品（以下熱可塑性樹脂の非発泡固体と称す）に同じ熱可塑性樹脂の連続気泡発泡体を熱融着させた成形品を製造する方法にあり、熱可塑性樹脂の殆どの種類に対応できるが、融点が高く耐熱性のある前記したＡＢＳ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂およびフッ素樹脂のそれぞれの非発泡固体の任意の部分に連続気泡発泡部分を有する成形品を製造する画期的な方法を提供することを課題とした。

本発明は、熱可塑性樹脂の非発泡固体に同じ樹脂の連続気泡発泡体を熱融着させた成形品を製造することにあり、連続気泡発泡体部分に使用する発泡剤は水ガラスを乾燥固形化し、粉砕した粒状もしくは粉末状のものを使用することにある。

また、本発明の熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂で、それらの樹脂より選出した少なくとも一種類の樹脂粉末と前記発泡剤と混合したものを連続気泡発泡体部分の素材とし、前記選出された熱可塑性樹脂の非発泡固体に連続気泡発泡体部分を熱癒着させた成形品を得ることにあるが、本発明においてはフッ素樹脂の成形品を選定した。

本発明の熱可塑性樹脂の非発泡固体に連続気泡発泡体部分を有する成形品は密封した金型に封じ込めて発泡剤の加熱発泡内圧により製造するので、各種形状の金型を使用することにより、色々な形状の連続気泡発泡体部分を含む熱可塑性樹脂の成形品が可能である。

本発明においては、汎用的な熱可塑性樹脂のシートと熱可塑性樹脂の連続気泡発泡体部分を有する成形品は弾力性のある熱可塑性樹脂のシートが可能であり、また、そのシートの連続気泡発泡体部分面に接着剤を塗布すれば連続気泡発泡体部分に接着剤が浸透広がり接着が容易となり、熱可塑性樹脂も簡単に貼り付け施工ができる。

また、本発明は熱可塑性樹脂のシートとシートの中間層に連続気泡発泡体部分が存在する成形品も可能であり、選定される前記熱可塑性樹脂により緩衝用あるいは断熱用素材として利用できるなど広範囲は用途に可能な熱可塑性樹脂成形品の提供となる画期的な発明である。

さらに、本発明は円筒形の金型を使用して、４フッ化エチレン樹脂の円筒形に予備成形し、その中央部分に４フッ化エチレン樹脂の連続気泡発泡部分を設けた成形品も可能であり、耐薬品性、耐腐食性のある円筒形の外枠付フィルターや濾過材も製作することもできる有用な発明である。

本発明は各種の熱可塑性樹脂製の成形品で実施可能であり、形状に関しても金型設計により、各種形状の選択肢が可能である。また、水ガラスを乾燥固形化し、粉砕して製造する発泡剤は乾燥による含水量調整による発泡開始温度、膨張率、粉砕時の粒度の大小による気泡の大きさの調整さらに粉末状の熱可塑性樹脂との配合比率などによる連続気泡の大きさや連続気泡の発泡部分の厚さなど多種多様な選択が可能な発明である。

本発明の実施例１のポリ４フッ化エチレン樹脂成形品の見取り図。

本発明の発泡剤は、すでに、発泡剤として公知されている水ガラスを８０〜１００℃で乾燥させて固形化し、前記固形化した水ガラスを粉砕し、粒状もしくは粉末状とした粉砕物を使用する。

本発明の水ガラスの発泡剤は８０〜１００℃に乾燥固形化しても若干の水分は残存しており、粉砕した粒状もしくは粉末状の形状であっても乾燥温度以上に加熱すると残存水分の水蒸気が発生し、粒状もしくは粉末状の水ガラスのそれぞれが膨張し、気泡状のガラス皮膜を形成するが、溶融している熱可塑性樹脂も前記気泡状のガラス皮膜の周囲を取り巻くような状態で形成されるのが特徴である。

本発明の熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を得るために供する熱可塑性樹脂の形状として、粒状もしくは粉末状の形状があるが、粉末状の熱可塑性樹脂が前記発泡剤の粉砕物との混合が容易であり、粉末状の熱可塑性樹脂を使用し、それぞれの混合比率を調整することにより、熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分の発泡倍率を任意にすることができる。

また、本発明に使用する熱可塑性樹脂の非発泡固体として、あらかじめ成形された樹脂成形品を使用し、例えば、シート状、グロック状のものからパイプ、リングなど種々の成形品の任意の箇所に連続気泡発泡体部分を熱融着させることが可能であるが、熱融着させるためには連続気泡発泡体部分と同一種類の熱可塑性樹脂成形品を使用しなければならない。また、大きさ、形状などについても、用途により任意に選択可能である。

本発明の熱可塑性樹脂の非発泡固体と連続気泡発泡体とを熱融着させた成形品を製造する場合、所要の熱可塑性樹脂の非発泡固体部分に連続気泡発泡体部分を必要とする部位に前記発泡剤と熱可塑性樹脂の粉末と混合したものを配置して、熱可塑性樹脂の非発泡固体と共に同じ金型に充填、密封した後、熱可塑性樹脂の溶融温度以上で加熱する。

前記金型を加熱することにより、熱可塑性樹脂の溶融温度近辺に到達すると熱可塑性樹脂粉末が溶け出し、同時に前記発泡剤は水蒸気を発生しながら膨張し、固形化したガラス状の薄い皮膜を形成する。

詳しくは、前記発泡剤の水ガラスは水蒸気を外部に逃がしにくい性質があるために発生した水蒸気により膨張し、水ガラスは固形化しながら被膜を形成して、水ガラス被膜内発生したに水蒸気が閉じ込められるので、閉じ込められた水蒸気が逃げ場を失って隣接している前記発泡剤の水ガラス粉末が連鎖的に繋がって連続気泡となる。

一方、熱可塑性樹脂粉末についても樹脂の溶融温度の加熱により溶融し、前記ガラス状の薄い被膜状に形成された連続気泡の周囲を溶融した熱可塑性樹脂が取り巻き、熱可塑性樹脂と前記水ガラスの気泡固形皮膜が混在する連続気泡発泡体が形成される。

また、熱可塑性樹脂の非発泡固体部分は、溶融温度に到達して溶融するが連続気泡発泡部分との接触部分では前記発泡剤の発泡膨張による加圧のため同一熱可塑性樹脂同志は熱融着するが、熱可塑性樹脂の非発泡固体部分への前記発泡剤の水ガラス粉末の気泡固形皮膜の入り混じりもなく、前記熱可塑性樹脂の連続気泡発泡体部分が熱融着した熱可塑性樹脂の成形品を得ることができる。

前記熱可塑性樹脂の連続気泡の発泡部分には前記水ガラス粉末の膨張固形化したガラス状皮膜が混在して成形されているが、水ガラスが皮膜であるために５０℃前後の温水により気泡形成しているガラス皮膜は容易に溶け出し、除去することができるので、熱可塑性樹脂のみの連続気泡発泡部分を得ることができる。

したがって、最終的には本発明の目的とする熱可塑性樹脂の非発泡固体と前記固体と同じ熱可塑性樹脂の連続気泡発泡体とが熱融着した同一素材の熱可塑性樹脂成形品を得ることができ、そのように成形された成形品は連続気泡発泡体と非発泡固体部分とが非常に強固に接合したものになる。

なお、本発明の実施については金型の形状、熱可塑性樹脂の種類、発泡剤の乾燥・粉砕の粒度など数多い選択肢があるが、本発明の記載においては実施例１を示す。

内寸の直径１００ｍｍ高さ１０ｍｍで５ｍｍ厚さの円筒形の鉄製型枠を用意し、さらに厚み５ｍｍの１９０ｍｍ角で四隅に前記型枠締め付け用ボルト穴をあけた型枠密封用の鉄製上下蓋を用意し、鉄製の型枠および鉄製上下蓋には製品成形後金型から成形品を容易に取り出せるようにフッ素樹脂コーテングの離形処理を施したものを使用し、４フッ化エチレン樹脂の円盤状の成形品を実施例１とする。

実施例１で使用する熱可塑性樹脂としてダイキン工業製４フッ化エチレン樹脂のパウダーを用意し、あらかじめ外径１００ｍｍ内径８０ｍｍで高さ１０ｍｍの円筒形の４フッ化エチレン樹脂をリング状に固めた予備成形品１を準備した。

ついで、ダイキン工業製４フッ化エチレン樹脂のパウダー７５ｇと１００℃で乾燥し、固形化した水ガラスを５０メッシュに粉砕した発泡剤粉末６０ｇを用意し、前記両者を混合、よく撹拌し均一にしたものを連続気泡発泡部分２の材料とした。

円筒形の前記寸法の鉄製型枠の中に、前記準備した４フッ化エチレン樹脂の予備成形品１を装着配置し、その中央部分に前記連続気泡発泡部分２の４フッ化エチレン樹脂パウダーと前記発泡剤粉末を混合した材料を充填し、前記円筒形鉄製枠を前記１９０ｍｍ角で５ｍｍ厚さの鉄製上下蓋をボルトで締め付けて円筒形の型枠を密封した。

前記密封した円筒形の鉄製型枠を４フッ化エチレン樹脂の溶融温度である約３６０℃の熱炉で、６０分加熱した後に前記円筒形鉄製型枠を取り出して冷却し、前記円筒形鉄製型枠から成形品を取り出した。

取り出した成形品は、外周部分の１０ｍｍ肉厚は４フッ化エチレン樹脂の非発泡固体１で中央部の直径８０ｍｍは水ガラスの固形化皮膜と４フッ化エチレン樹脂の連続気泡発泡部分２に成形され、外周部分の４フッ化エチレン樹脂非発泡固体１と前記発泡体２が熱融着しているのが確認できた。

円筒形の鉄製型枠から取り出した成形体の中央部分の連続気泡発泡体部分には薄い水ガラスの固形化した被膜が存在しているので、固形化した水ガラス皮膜を５０℃温水で洗い流し、乾燥させて、４フッ化エチレン樹脂の非発泡固体部分１と連続気泡発泡部分２が熱融着している４フッ化エチレン樹脂のみの図１に示すような本発明の成形品を得ることができた。

本発明は密封金型内で発泡する内部圧力による成形方法であるので、各種形状の密封金型により、各種形状の熱可塑性樹脂の連続気泡発泡部分を有する成形品に対応可能であり、将来的には熱可塑性樹脂の新しい分野、例えば断熱、緩衝材などの建材、フィルター、濾過材など医療関連などの用途を拡大することが可能であり、産業上非常に有用な発明である。

１．円筒形の４フッ化エチレン樹脂非発泡固体部分。
２．４フッ化エチレン樹脂連続気泡発泡部分。

Claims (1)

1. あらかじめ成形されたフッ素樹脂の非発泡成形品と前記成形品と同じフッ素樹脂粉末に水ガラスを乾燥粉砕した粉末の発泡剤を混合した混合物のそれぞれを同じ金型に充填した後に、金型を加熱し、金型内の前記非発泡成形品と前記水ガラス発泡剤を混合したフッ素樹脂粉末とを溶融させ、同時に、前記水ガラス発泡剤が発泡し、前記フッ素樹脂粉末を連続気泡発泡体に形成させて、さらに、前記非発泡成形品に加熱発泡内圧により前記連続気泡発泡体を熱融着させた後に、前記水ガラス発泡剤を水洗除去することを特徴としたフッ素樹脂の非発泡成形品と連続気泡発泡体とが熱融着合体した成形品の製造方法。

Images