JP7410780B2 - 被覆発泡体からなるシール材、および被覆発泡体からなるシール材の製造方法 - Google Patents

被覆発泡体からなるシール材、および被覆発泡体からなるシール材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、被覆発泡体、および被覆発泡体の製造方法に関する。
ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂で構成された可撓性発泡体(以下、「オレフィン系可撓性発泡体」とも称する。)は、粘着テープ基材、断熱材、緩衝材、建築目地のバックアップ材などに大量に使用されている。
例えば、
特許文献1には、接触角、気泡径、独泡率、ゲル分率を特定したゴム状オレフィン材料からなる発泡体が提案されている。
また、特許文献2には、ポリオレフィン系樹脂の融点差の大きい2種類の樹脂を用いることで独立気泡と連続気泡の割合を制御する技術が提案されている。
また、特許文献3には、シール性を確保するために、高い柔軟性のポリオレフィン材料として、ポリエチレン系プラストマーを含む原料より得られた連続気泡発泡体が提案されている。なお、ポリエチレン系プラストマーとは、エチレンとα-オレフィンとの共重合体で一種のエラストマー材料の総称である。
特開2001-288453号公報 特開2012-025915号公報 特開2015-44888号公報
一般的に、ポリオレフィン樹脂の様な疎水性材料で構成された発泡体は、水をハジクため止水性を有すると考えられる。さらに、ポリオレフィン樹脂からできた発泡体は、高い圧縮応力を有するため、高い止水性を発揮する事が予想されるが、現実には止水性は非常に低い。
そのため、オレフィン系可撓性発泡体は、高い圧縮応力を有する割に止水性が低く、発泡シール材としてはあまり用いられていない。
オレフィン系可撓性発泡体の止水性を改善する先行技術がいくつかあるが、いずれもポリオレフィン樹脂材料の特定と合わせて、連続気泡率やセル径などを特定する事で、発泡体自体の柔軟性を求めているものが多い。しかし、オレフィン系可撓性発泡体で高い止水性を達成する技術は全くない。
オレフィン系可撓性発泡体が高い圧縮応力でありながら止水性が低い理由は明確にはわかっていない。しかし、要因としては、素材自体がポリウレタンやゴムなどに比べヤング率が高い事(柔軟でない事)、発泡体のセルが荒い(大きい)事、発泡体表面に多数のシワが発生している事などで、被防水面に圧締しても、発泡体と被防水面の隙間、オレフィン系可撓性発泡体自体のシワなどの隙間を完全に埋められないためではないかと推測される。
そこで、本発明の課題は、オレフィン系可撓性発泡体を用いながらも、高い止水性を有する被覆発泡体、および、その製造方法を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
<1>
長尺状のオレフィン系可撓性発泡体と、
前記オレフィン系可撓性発泡体の側面の少なくとも一部に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆した押出被覆層と、
を有する被覆発泡体。
<2>
前記押出被覆層は、前記オレフィン系可撓性発泡体における被シール材との接触面に長手方向に連続して押出被覆されている<1>に記載の被覆発泡体。
<3>
前記オレフィン系可撓性発泡体の表面の動摩擦係数が、0.8以下である<1>又は<2>に記載の被覆発泡体。
<4>
前記オレフィン系可撓性発泡体が、独立気泡構造発泡体である<1>~<3>のいずれか1項に記載の被覆発泡体。
<5>
前記オレフィン系可撓性発泡体が、ポリエチレン系可撓性発泡体である<1>~<4>のいずれか1項に記載の被覆発泡体。
<6>
オレフィン系可撓性発泡体の側面の少なくとも一部に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆して押出被覆層を形成する押出被覆工程を有する<1>~<5>のいずれか1項に記載の被覆発泡体の製造方法。
<7>
前記押出被覆工程において、前記オレフィン系可撓性発泡体における被シール材との接触面に長手方向に連続して、前記押出被覆層を押出被覆する<6>に記載の被覆発泡体の製造方法。
本発明によれば、オレフィン系可撓性発泡体を用いながらも、高い止水性を有する被覆発泡体、および、その製造方法が提供できる。
本実施形態に係る被覆発泡体の一例を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る被覆発泡体の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る被覆発泡体の他の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る被覆発泡体を一対の被シール材の間隙をシールした状態を示す概略断面図である。 本実施形態に係る被覆発泡体の製造装置の一例を示す概略構成図である。 図5の矢視A方向から見た概略断面図である。 本実施形態に係る被覆発泡体の製造装置におけるクロスヘッドの概略拡大断面図である。 動摩擦係数を測定する測定装置を示す概略構成図である。 試験片の移動距離と荷重との関係を示すグラフである。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
なお、本明細書において、実質的に同じ機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
また、「連続気泡構造発泡体」は、「連泡体」と略して記載する場合がある。
また、「独立気泡構造発泡体」は、「独泡体」と略して記載する場合がある。
(被覆発泡体)
本実施形態に係る被覆発泡体10は、例えば、図1~図2に示すように、長尺状のオレフィン系可撓性発泡体12(以下、「可撓性発泡体12」とも称する)と、可撓性発泡体12の側面の少なくとも一部に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆した押出被覆層14と、を有する。
本実施形態に係る被覆発泡体10では、可撓性発泡体12の側面の少なくとも一部に、押出被覆層14が被覆されていることで、可撓性発泡体12が保護される。それにより、被覆発泡体10を被防水面に圧締しても、被覆発泡体10と被防水面の隙間、被覆発泡体10自体のシワなどの隙間を押出被覆層14が埋めることができる。そのため、被覆発泡体10は、オレフィン系可撓性発泡体12を用いながらも、高い止水性を有する。
また、押出被覆層14は熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーの押出により形成されるため、可撓性連泡体12の長手方向全表面を高速度で押出被覆できる。また、必要なら長手方向の一部分を無被覆にすることや、被覆部の一部に異形部を設けることなども可能である。さらに、熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを着色することで被覆後の被覆発泡体の意匠性を高めることができる。
そのため、本実施形態に係る被覆発泡体10は、可撓性発泡体12を被覆することで、大幅な止水性の向上があり、しかも気密性、耐候性、機械的強度などの特性を十分に有する被覆発泡体となる。
そして、例えば、本実施形態に係る被覆発泡体10は、例えば、次の利点を有する。
・被覆発泡体10を開閉シール材(配電盤用、冷蔵庫用、クーラボックス用等のシール材)として適用しても摩耗し難い。
・被覆発泡体10を引っ張っても切れ難く、作業性が高まる。
・被覆発泡体10は被覆していないものに比べて40倍以上もの止水圧を有するので、土木・建築用のシール材(外壁目地用等のシール材)として、高い止水性を要求される用途に適用でき、しかも、耐候性が高いため、劣化し難く、長期にわたり、各種特性を維持できる。
なお、本実施形態に係る被覆発泡体10は、耐透湿性、遮音性、繰返し耐久性、摺動性、意匠性等の各種特性も十分有する。
そして、本実施形態に係る被覆発泡体10は、押出被覆層14を形成する芯材としての可撓性発泡体12として、オレフィン系可塑性発泡体を採用することで、曲げても皺の発生が抑制される。その理由は、オレフィン系可撓性発泡体を採用すると、オレフィン系樹脂が溶融し易く、押出被覆層との密着性が高くなるためと推測される。
それにより、被覆発泡体を曲げて施工しても、例えば、高止水や高気密を発現させることが可能となる。
さらに、可撓性発泡体12としてのオレフィン系可撓性発泡体は、押出被覆層14との密着性が高いため、押出被覆層14の全面被覆(4角品であれば4面)以外に、例えば、2面被覆とか3面被覆が容易に製造可能である。
本実施形態に係る被覆発泡体10は、例えば、図1~図2に示すように、可撓性発泡体12の長手方向の伸びを防止する伸び防止部材16を有してもよい。
伸び防止部材16を有すると、被覆発泡体10の寸法安定性が高まる。また、自己支持性が向上し、作業性が高まる。
以下、本実施形態に係る被覆発泡体10の詳細について説明する。
-可撓性発泡体12-
可撓性発泡体12は、常温で柔らかく、圧縮すると撓んだのち、圧縮を開放すると復元する発泡体である。
可撓性発泡体12としては、オレフィン系可撓性発泡体が適用される。ここで、オレフィン系可撓性発泡体とは、オレフィンを含む原料モノマーの重合体(単独重合体又は共重合体)を含む発泡体を意味する。
可撓性発泡体12を構成する重合体(つまり、オレフィン系樹脂)としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、熱可塑性オレフィン系エラストマー、ポリメチルペンテン系樹脂等が挙げられる。
ポリエチレン系樹脂としては、低密度ポリエチレン系樹脂(LDPE)、高密度ポリエチレン系樹脂(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂(LLDPE)、ポリエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン-アクリル酸エステル共重合体などが例示できる。
ポリプロピレン系樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリプロピレン-ポリエチレン共重合体、ポリプロピレン-メチルペンテン共重合体などが例示できる。
熱可塑性オレフィン系エラストマーとしては、ポリプロピレンとエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)とのブレンド品(架橋ブレンド品、非架橋ブレンド品等)等が例示できる。熱可塑性オレフィン系エラストマーには、ポリプロピレンとポリエチレンの共重合によりゴム弾性を示す材料も例示できる。
ポリメチルペンテン系樹脂としては、メチルペンテンとプロピレンとの共重合体、当該共重合体とEPDMとのブレンド品などが例示できる。
可撓性発泡体12は、撥水性である。そのため、押出被覆層が被覆されていない被覆発泡体の長手方向末端部が水に接触したとしても、水が侵入し難くなる。また、施工時、使用時などに、押出被覆層14にキズが出来た際においても、キズから水に接触しても水が浸入し難くなる。そのため、被覆発泡体10の施工の自由度が高くなる。
可撓性発泡体12は、オレフィン系樹脂(又は、その原料モノマー)に、発泡剤(アゾジカーボンアミド、炭酸水素ナトリウムなどの化学発泡剤)、又は、有機溶剤(ペンタン等)、超臨界炭酸ガス等と高温で混練して、発泡させて得られる。発泡の際、電子線又は架橋剤を併用して樹脂を架橋させて発泡してもよい。
可撓性発泡体12は、押出機を用いて製造できる。押出機では、ダイスより、材料を吐出すると同時に発泡する。そのため、ダイスの出口形状を丸形又は異形状にすることで、目的の形状の発泡体が得られる。そのため、押出被覆工程も、発泡工程の後に連続的に行える利点がある。
可撓性発泡体12の表面の動摩擦係数は、0.8以下が好ましく、0.3以上0.7以下がより好ましい。
可撓性発泡体12の表面の動摩擦係数が0.8以下とすることで、押出被覆層14を押出被覆するとき、可撓性発泡体12の送り出しがスムーズとなり、被覆発泡体10の波打ちが抑制される。また、可撓性発泡体12の表面の摩擦係数が0.3以上とすることで、可撓性発泡体12と押出被覆する樹脂(押出被覆層)との密着性を良くすることができる。
動摩擦係数は、試験片を相手材料の上で滑らせるときの最初の最大荷重を過ぎて滑り、運動時の平均荷重を試験片の重量で割った値である。このときの平均荷重と重量の力の単位は同じで係数であるため単位はない。
動摩擦係数は、下記式で算出される。
式:μ=F/F
ここで、μは動摩擦係数、Fは動摩擦力(N)=滑り運動時の平均荷重(N)、F:サンプル重量(N)を示す。
動摩擦係数は、図8に示す測定装置で測定する。具体的には、次の通りである。
図8に示すように、試験テーブルに配置されたステンレス板(相手材料)上に、試験片を両面テープで固定した鉄板を配置する。このとき、試験片をステンレス板と鉄板とで挟むように、ステンレス板上に鉄板を配置する。その状態で、鉄板上に分銅を乗せる。そして、鉄板の一端にステンレス紐の一端を取付け、ロードセルにより滑車を介してステンレス紐を引っ張る。それにより、試験片がステンレス板上を滑りながら移動する。そして、試験片の移動距離と荷重との関係を求め(図9参照)、F:サンプル重量(N)と動摩擦力(N)から、動摩擦係数を算出する。
測定条件は、次の通りである。
試験片の移動速度:50mm/min
サンプル(分銅+鉄板+両面テープ+試験片)の重量:200±1gf=1.96N
試験片のサイズ:厚み3mm×50mm×50mm
相手材料(ステンレス板)のサイズ: 80mm×200mm以上
鉄板のサイズ:63mm×63mm
動摩擦力:試験片の移動距離70mm間の積分平均荷重(N)
なお、図8中、200は測定装置、202は試験テーブル、204はステンレス板、206は両面テープ、208は鉄板、210は分銅、212はステンレス紐、214は滑車、216はロードセル、TPは試験片を示す。
可撓性発泡体12は、連続気泡構造発泡体(連泡体)であってもよいし、独立気泡構造発泡体(独泡体)であってもよいが、独立気泡構造発泡体(独泡体)が好ましい。
特に、可撓性発泡体12が独泡体であると、被覆発泡体10を曲げたとき、曲げ部(特に、その角部)が鋭角に曲がり難いため、さらに、皺の発生が抑制される。
また、可撓性発泡体12が独泡体であると、被覆発泡体10を圧縮したときに、底付きし難くなる。そのため、緩衝材、衝撃吸収材(各種のプロテクターなど)等として有用となる。
ここで、連泡体とは、独立気泡率が5%以下である発泡体を意味する。一方、独泡体とは、独立気泡率が5%超えである発泡体を意味する。
独立気泡率は、レミングトン法(ASTM D 1940-62T準拠)によって測定される。具体的には、水銀マノメーターを使い、サンプル室容積R1を測定する。次に、容積Vと重量Wを測定したサンプルをサンプル室に投入し密閉する。この状態で水銀マノメーターを使い、サンプル室容量R2を測定する。独立気泡率(%)は、下記の式で計算して求める。
(R1-R2-W/d)/(V-W/d)×100
R1;サンプル室容量(ブランク)(ml)
R2;サンプル室容量(サンプル入り)(ml)
W;サンプル重量(g)
d;真比重(g/cm
V;サンプル容量(見かけ体積)(cm
押出被覆層14を可撓性発泡体12に押出被覆するとき、可撓性発泡体12は、押出機に導入され、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆した後に引き出される。そして、押出被覆された被覆発泡体10は、必要であれば加熱し、冷却後、巻き取るか、又は定尺裁断される。この間、可撓性発泡体12は、一定応力で引っ張られる。
可撓性発泡体12の断面形状(可撓性発泡体12の長手方向と直交する方向に沿って切断した断面形状)は、特に制限はなく、多角形状(三角形状、四角形状、六角形状、星形状等)、円形状、かまぼこ形状、半円形状、凹み部を有する形状等が例示できる。なお、図1~図2には、断面形状が四角形の可撓性発泡体12を有する被覆発泡体10を示している。更に、圧縮する際、被シール材接触面と安定な界面を形成する為に、シール材の角部がR形状であることが望ましい。軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーの硬度が高く且つR形状が無い場合、反力の高いシール材の角部のみ強く圧縮され、被シール材接触面全体が圧縮されない危険性が生じる。また、R形状が存在すると、圧縮作業の際、シール中央部から圧縮されるので、界面部に空気泡が残り難く、安定した接触面が出来やすく、止水や気密の確度が向上する。
(押出被覆層)
押出被覆層14は、押出機により、可撓性発泡体12の側面の少なくとも一部に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆した樹脂層である。
押出被覆層14は、可撓性発泡体12の全側面に被覆されていてもよい。図1~図2は、押出被覆層14が可撓性発泡体12の全側面に被覆されている被覆発泡体10を示している。
なお、伸び防止部材16が可撓性発泡体12の側面に設けられている場合、押出被覆層14は、伸び防止部材16を介して、可撓性発泡体12の側面を被覆する。
押出被覆層14は、例えば、可撓性発泡体12の断面形状が、複数の角部を有する形状(多角形状、かまぼこ形状、半円形状等)の場合、角部で区画される複数の側面の少なくとも一つに形成されていてもよい。例えば、可撓性発泡体12の四角形が多角形の場合、4つの角部で区画される4つの面のうち、3つの面に押出被覆層14が形成されていてもよい(図3(A)参照)。
なお、図3(A)に示す被覆発泡体10は、押出被覆層14が形成されていない面に、粘着層17が設けられている。
押出被覆層14は、可撓性発泡体12における被シール材との接触面に長手方向に連続して押出被覆されていてもよい。
具体的には、例えば、図4に示すように、被覆発泡体10(図4(A)参照)で、一対の被シール材の間隙をシールしたとき(図4(B)参照)、可撓性発泡体12には被シール材との接触面が2面できる。そして、押出被覆層14は、2面の接触面のうち、少なくとも一方の面に長手方向に連続して押出被覆されていてもよい。ただし、押出被覆層14は、2面の接触面うち、双方の面に長手方向に連続して押出被覆されていてもよい。
なお、2面の接触面のうち、一方の接触面に押出被覆層14が設け、他方の接触面に粘着層17を設けて、被覆発泡体10を被シール材に固定してもよい(図4(C)及び図4(D)参照)。
なお、図4中、11は被シール材、12Aは可撓性発泡体12における被シール材との非接触面である液体・気体接触面、12Bは可撓性発泡体12における被シール材との接触面を示す。
押出被覆層14が、可撓性発泡体12における被シール材との接触面に長手方向に連続して存在する場合(例えば1面被覆品の場合)、被覆発泡体10を通る水や気体の浸入が完全に抑えられる。また、風呂等の掃除のときに使う塩素系酸化剤、洗車時に使う界面活性剤を含む洗剤、灯油などの強力な有機溶剤に被覆発泡体10が接触しても全く侵されないメリットがある。
なお、押出被覆層14が、可撓性発泡体12における被シール材との接触面および非接触面である液体・気体接触面のすべてに存在する場合(例えば、可撓性発泡体12の断面形状が4角形状の場合では4面全周被覆品)は水や気体の浸入はどこからもなく最も耐性の強い被覆発泡体10となる。
また、押出被覆層14が、可撓性発泡体12における被シール材との接触面の全て、および非接触面である液体・気体接触面の片側(例えば、可撓性発泡体12の断面形状が4角形状の場合では3面被覆品)にある場合、押出被覆層14が、可撓性発泡体12における接触面の片側、および非接触面である液体・気体接触面の両側(例えば、可撓性発泡体12の断面形状が4角形状の場合では3面被覆品)に有する場合も、水などの浸入が抑えられるので耐性の強い被覆発泡体10となる。
押出被覆層14を形成するための軟質熱可塑性樹脂は、止水性、気密性、耐透湿性、遮音性、耐候性、機械的強度、繰返し耐久性、摺動性等の各種特性向上の観点から、ショアーD硬度が50以下の軟質熱可塑性樹脂であることがよい。好適な樹脂としては、ポリエチレン、ポリエチレン系共重合体、軟質ポリ塩化ビニル、各種の熱可塑性エラストマー、軟質エステル系樹脂、軟質ポリアミド系樹脂、軟質ポリプロピレン系樹脂が例示できる。特に好ましい樹脂は、ポリエチレン、ポリエチレン系共重合体(ポリエチレン酢酸ビニル、ポリエチレンアクリル共重合体等)、軟質ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマーである。
また、軟質熱可塑性樹脂として、更に、オレフィン系、ナイロン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、スチレン-ブタジエンゴム系、スチレン-イソプレン系などのホットメルト型樹脂も挙げられる。
なお、これらのホットメルト型樹脂の中には、ポリウレタン系等、イソシアナート基が空気中の水分と反応架橋した、後述する熱硬化性エラストマーに該当する樹脂も例示される。
熱可塑性エラストマーは、ショアーA硬度が0~90のものが柔らかく、被シール材との接触面(例えば被止水面)に対する密着性が良く、しかも、コーナー部での曲げに対し被覆発泡体10にシワが入りにくいため、各種特性(止水性、気密性、耐透湿性、遮音性等)が維持しやすくなる。熱可塑性エラストマーのショアーA硬度は、0~50であると止水性が向上し特に好ましい。
押出被覆層14が熱可塑性樹脂で構成されている場合、その端面同士を熱融着して、Oリング状の被覆発泡体10としたり、自動車部品の樹脂部品などに超音波融着により被覆発泡体10を組み付けることができる。
ショアーD硬度の測定方法は、JIS 6253-3(2012年)に準拠する。具体的には、デュロメーター タイプD で、サンプル押針し15秒後の数値をショアーD硬度として測定する。
ショアーA硬度の測定方法は、JIS 6253-3(2012年)に準拠する。具体的には、デュロメーター タイプAで、サンプル押針し15秒後の数値をショアーA硬度として測定する。
熱可塑性エラストマーとしては、ポリエチレン系エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマー等の各種熱可塑性エラストマーが例示できる。
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、ポリエチレン系エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、及びアクリル系熱可塑性エラストマーから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
更に、これらの中で、ポリエチレン系エラストマー、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーがオレフィン系可撓性発泡体と密着し易いので好ましく、ポリエチレン系エラストマーが最も密着し易いので最も好ましい。
ポリエチレン系エラストマーは、エチレンとαオレフィンとの共重合体等が挙げられる。
塩化ビニル系熱可塑性エラストマーは、少なくとも塩化ビニルを重合した重合体を有するエラストマーである。塩化ビニル系熱可塑性エラストマーとしては、ポリ塩化ビニルとニトリルゴム(NBR)とを混合したブレンド型エラストマー、ポリ塩化ビニル又はニトリルゴムを部分架橋したブレンド型エラストマー等が挙げられる。
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともオレフィンを重合した重合体を有するエラストマーである。オレフィン系ゴムとポリオレフィン樹脂とのブレンド型エラストマー、オレフィン系ゴムとポリオレフィン樹脂とを部分架橋させた部分架橋ブレンド型エラストマー、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)とポリプロピレンとの完全架橋ブレンド型エラストマー等が挙げられる。
スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともスチレンを重合した重合体を有するエラストマーである。ポリスチレン-イソプレン-ポリスチレン(SIS)ブロック構造のエラストマー、ポリスチレン-ポリ(エチレン-ブチレン)-ポリスチレン(SEBS)ブロック構造のエラストマー、ポリスチレン-ポリブタジエン-ポリスチレン(SBS)ブロック構造のエラストマー、ポリスチレン-ポリ(エチレン-プロピレン)-ポリスチレン(SEPS)ブロック構造のエラストマー等が挙げられる。
ウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともウレタン構造を持つ重合体を有するエラストマーである。ポリエステルとポリウレタンとのブロック構造のエラストナー、ポリエーテルとポリウレタンとのブロック構造のエラストマー等が挙げられる。
アクリル系熱可塑性エラストマーとしては、ポリメタクリル酸メチルとアクリル酸エステルのブロック共重合体が例示できる。
押出被覆層14を形成するための熱硬化性エラストマーとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、EPDMゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが例示できる。
特に、室温硬化型の熱硬化性エラストマーは、低温で硬化できるため生産性が高く、発泡体の高温暴露による変質を抑えられ、発泡体の選択の自由度が高まるため好ましい。
室温硬化型の熱硬化性エラストマーとしては、湿気硬化型のゴム(例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、ポリサルファイドゴム等)が例示できる。さらに、室温硬化型の熱硬化性エラストマーとしては、2液硬化型のゴム(例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、アクリルウレタンゴム、ポリサルファイドゴム、フッ素ゴム等)も例示できる。
特に、熱硬化性エラストマーとしては、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、フッ素ゴムが好適である。これらエラストマーは、は非常に柔かい被膜でありながら、耐熱性や耐候性、電気特性、難燃性が優れる。そのため、押出被覆層として、これらエラストマーを含む押出被覆層を有する被覆発泡体は、屋外用途又は電気機器用のシール材として特に好適である。
ここで、室温硬化型の熱硬化性エラストマーは、硬化前の原料粘度が低いので、一般的には押出成形すると原料がドローダウンしやすいので形状を保てないが、本発明の方法では、押出機から吐出された未硬化の熱硬化性エラストマーが、可撓性発泡体12に薄く被覆されるので、ドローダウンもせず、長尺発泡体に付着されたまま硬化することができる。
熱硬化性エラストマーのショアーA硬度(硬化後のショアーA硬度)も、0~90が好ましく、0~50がより好ましい。硬度を上記範囲とすると、押出被覆層14が柔らかく、被シール材との接触面(例えば被止水面)に対する密着性が良く、しかも、コーナー部での曲げに対し被覆発泡体10にシワが入りにくいため、各種特性(止水性、気密性、耐透湿性、遮音性等)が維持しやすくなる。
軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマー(つまり押出被覆層14)には、各種添加剤を含んでもよい。例えば、添加剤として難燃剤を適用した場合、被覆発泡体に難燃性を付与できる。また、添加剤として着色剤を適用した場合、目的とする色に着色した押出被覆層14を有する被覆発泡体となり、意匠性が向上する。
押出被覆層14の厚さは、止水性、気密性、耐透湿性、遮音性、耐候性、機械的強度、繰返し耐久性、摺動性等の各種特性向上の観点から、10~1000μmが好ましく、50~500μmがより好ましく、50~200μmがさらに好ましい。
(伸び防止部材)
伸び防止部材16は、可撓性発泡体12の長手方向の伸びを防止する部材である。伸び防止部材16は、必要に応じて、被覆発泡体10に設けられる部材である。
伸び防止部材16は、可撓性発泡体12の長手方向の伸びを防止できれば、態様に制限はない。
ただし、可撓性発泡体12の長手方向の伸び防止を十分に発揮する観点から、伸び防止部材16は、例えば、可撓性発泡体12の内部及び側面の少なくとも一方に、可撓性発泡体12の長手方向の一端から他端に向けて延在していることがよい。
なお、図1~図2および図3(A)は、伸び防止部材16が可撓性発泡体12の側面に設けられた被覆発泡体10を示している。
伸び防止部材16は、例えば、可撓性発泡体12の断面形状が、複数の角部を有する形状(多角形状、かまぼこ形状、半円形状等)の場合、角部で区画される複数の側面の少なくとも一つに形成されていればよい。
一方、伸び防止部材16を可撓性発泡体12の内部に設ける態様としては、例えば、可撓性発泡体12を長手方向に貫通させて伸び防止部材16を設ける態様(図3(B)参照)、分割された可撓性発泡体12により挟まれた状態で伸び防止部材16を設ける態様(図3(C)参照)が例示できる。
伸び防止部材16としては、線材、シート材、又は可撓性発泡体12の自己スキン層が例示できる。

線材としては、樹脂線材(ポリエステル、ポリオレフィン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、ポリウレタン等の線材、これらの繊維を撚った線材(糸))、金属線材(ステンレス、銅、タングステン、ニッケル、その他各種合金等の線材)、これらの集合体(線材を撚った集合体、線材を束ねた集合体、線材を並列した集合体等)が例示できる。
シート材としては、樹脂シート材(ポリエステル、ポリオレフィン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、ポリウレタン等のシート材)、金属シート材(ステンレス、銅、タングステン、ニッケル、その他各種合金等のシート材)、織物、編物、不織布、寒冷紗等が例示できる。
他のシート材としては、粘着テープ(両面テープ等)も例示できる。粘着テープの剥離紙が伸び防止機能を発揮できるためである。なお、シート材には、幅が狭い、いわゆるリボン状の材料も含む。
自己スキン層とは、例えば、可撓性発泡体12として発泡ポリウレタンをモールド内で発泡させたときに発泡製品の表面に生成する被膜(スキン)の事で、可撓性発泡体12として発泡ポリウレタンを離型紙又は離型フィルムに挟んで生産しても、被膜(スキン)が生成する。この自己スキン層は、可撓性発泡体12として発泡ゴムや発泡シリコーンでも同様に生成させることができる。自己スキン層を有する可撓性発泡体12は自己スキン層のない可撓性発泡体12に比べ、引張モジュラスが高くハリがあるため、押出被覆層14の押出被覆時、可撓性発泡体12の伸長を低くする。しかも、自己スキン層があるため押出樹脂の被覆面が平滑になるため、被覆発泡体10のシール性が高まるとともに外観も向上する。
伸び防止部材16は、可撓性を有することがよい。伸び防止部材16が可撓性を有すると、被覆発泡体10を変形(曲げ、折る等の変形)させた後、変形後の形状が維持され易くなる。それにより、作業性が向上する。
伸び防止部材16の大きさは、例えば、線材の場合、直径10~500μm、シート材の場合、厚さ5~500μm、自己スキン層の場合、厚さ0.1~500μmで、軟らかさの為には0.1~100μmが望ましい。
(被覆発泡体の製造方法)
本実施形態に係る被覆発泡体10は、例えば、可撓性発泡体12の側面の少なくとも一部に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆して押出被覆層14を形成する押出被覆工程を有する。
そして、押出被覆工程において、伸び防止部材16を有する状態の可撓性発泡体12の側面の少なくとも一部に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆して押出被覆層14を形成することがよい。
以下、本実施形態に係る被覆発泡体の製造方法の詳細について、被覆発泡体の製造装置の一例と共に説明する。
被覆発泡体の製造装置100は、例えば、図5~図7に示すように、押出機101で構成されている。なお、図5~図7中、TRは、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを示す。
押出機101は、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを供給する押出機本体110と、押出機本体110から供給された軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを筒状に押出すクロスヘッド120とを備えている。
押出機本体110は、図5~図6に示すように、円筒状のシリンダー111と、シリンダー111の内部に挿入されたスクリュー112と、スクリュー112を回転駆動する駆動モータ113と、を有している。
シリンダー111の一端側(スクリュー112の後端側)の外周面には、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを投入するホッパー114が設けられている。シリンダー111の他端側の端面(スクリュー112の先端側)には、ブレーカープレート115が設けられている。シリンダー111には、軟質熱可塑性樹脂を加熱するためのヒーター116が設けられている。ただし、熱硬化性エラストマーを適用する場合、ヒータ116を設けない場合がある。
そして、押出機本体110は、スクリュー112の回転により、シリンダー111の一端から他端(スクリュー112の後端から先端)に向けて、溶融された軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを流動させて、クロスヘッド120へ軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを供給する。
具体的には、押出機本体110では、ホッパー114から投入された軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーは、シリンダー111の内部において、ヒーター116によって加熱されつつ、スクリュー112によって、練られながら、スクリュー112の後端から先端に向けて流動し、ブレーカープレート115を通過してクロスヘッド120に向けて送り出される。ただし、熱硬化性エラストマーを適用した場合、ヒーター116によって加熱しない場合がある。
クロスヘッド120は、例えば、図6~図7に示すように、押出機本体110に接続される円筒状のケース121と、ケース121の内部中心に配置される円柱状のノズル122と、ノズル122の樹脂押出方向の下流側に配置される押出ダイス123とを備えている。
ノズル122の中心部には、可撓性発泡体12(図6~図7中では、伸び防止部材16付きの可撓性発泡体12)が挿通される挿通孔122Aが形成されている。ノズル122の樹脂押出方向下流側の先端は先細った形状を呈している。そして、ノズル122の樹脂押出方向下流側の先端側の領域は、挿通孔122Aから供給される可撓性発泡体12と環状流路124Aから供給される軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーとが合流する合流域124Bとされている。
つまり、この合流域124Bに向けて軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーが筒状に押出され、筒状に押出される軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーの中心部に可撓性発泡体12が送り込まれるようになっている。
このように、押出機101で構成された被覆発泡体の製造装置100では、合流域124Bにおいて軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを筒状に押出し、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーの筒状物の中心部に、ノズル122の挿通孔122Aを通じて可撓性発泡体12が送り込まれる。それにより、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーで可撓性発泡体12の側面(本実施形態では全側面)が押出被覆された被覆発泡体10が押出ダイス123から押出される。なお、熱硬化性エラストマーを適用した場合、熱硬化性エラストマーを熱硬化又は加湿する処理を実施する場合がある。
その後、図示しない裁断機により、押出ダイス123から連続して押出された被覆発泡体10で定尺裁断する。なお、押出された被覆発泡体10、又は裁断された被覆発泡体10を、巻き取ってもよい。
以上説明した本実施形態に係る被覆発泡体10の製造方法では、被覆発泡体の製造装置100として押出機101を利用して、可撓性発泡体12の側面の少なくとも一部に軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆する。そのため、生産性が高く被覆発泡体10を製造できる。また、様々な断面形状の可撓性発泡体12の側面にも、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆可能である。
なお、本実施形態に係る被覆発泡体10の製造方法では、上記製造方法に限定されない。
例えば、本実施形態に係る被覆発泡体10の製造方法では、予め、伸び防止部材16を有する状態の可撓性発泡体12をノズル122の挿通孔122Aに供給する態様を説明したが、これに限定されない。例えば、ノズル122の挿通孔122Aに供給する直前に、可撓性発泡体12の側面に伸び防止部材16を接触させ、その状態でノズル122の挿通孔122Aに供給する態様であってもよい。
また、本実施形態に係る被覆発泡体10の製造方法では、スクリュー型の押出機本体110を適用した態様を説明したが、これに限定されない。例えば、ダイナミックミキサー、スタティックミキサー等を適用した態様であってもよい。この態様は、2液型の熱硬化性エラストマーを適用する場合に有効である。
また、本実施形態に係る被覆発泡体10の製造方法では、ホッパーの代わりに、熱硬化性エラストマーを導入する装置(例えば、未加硫ゴムのリボン状物を連続的にスクリューに導入するローラ、2液の半固形原料を導入するための、タンク又はポンプなどの装置の)を備える態様であってもよい。
本実施形態に係る被覆発泡体10の製造方法は、上記態様に限定されない。被覆発泡体10は、周知の押出機を利用して製造できる。また、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーの押出形状を変えることで、可撓性発泡体12の側面の任意の一部に押出被覆層14が形成された被覆発泡体10を製造できる。
(被覆発泡体)
本実施形態に係る被覆発泡体は、シール材、緩衝材、衝撃吸収材、断熱材等の用途に適用できる。
特に、本実施形態に係る被覆発泡体は、ボックスカルバート用、U字溝用、無電柱化での側溝用、コンクリート製品(マンホール等)用、外壁材の目地材用、FRP貯水槽用、高圧洗車に耐えられる自動車部品用のシール材の用途に適用できる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。なお、以下において「部」は特に断りのない限り質量基準である。

<実施例1>(4面(全周)被覆の例)
押出機として30mmスクリュー径、長/径比(L/D)=30のクロスヘッドタイプの単軸押出機(日本製鋼所)に、軟質熱可塑性樹脂としてポリ塩化ビニル(ビニカCE65DF A硬度65 三菱ケミカル社製)を供給した。スクリュー温度160℃で押出しつつ、ダイス後方より、長尺状のオレフィン系可撓性独泡発泡体(積水化学工業社製ソフトロンS#3005 5mm厚×10mm×10mmの発泡ポリエチレン、密度0.034g/cm)を導入した。そして、可撓性独泡体の4つ側面の全面に、厚み250μmで軟質熱可塑性樹脂を押出被覆し、冷却した。その後、0.5m長さで切断し可撓性独泡体の4側面に押出被覆層が形成された被覆発泡体を得た。
<実施例2>
軟質熱可塑性樹脂としてスチレン系熱可塑性エラストマー(エラストマーAR、A硬度26 アロン化成社製)を用いた以外、実施例1と同様な方法で被覆発泡体を得た。
<実施例3>
定量吐出ポンプと30mmスクリュー径を備えたクロスヘッドタイプの押出機に、熱硬化性エラストマーとして付加重合型の液状シリコーンゴム(KEG-2003H-40-A/B 2液型シリコーンゴム、A硬度41 信越化学工業社製)を供給した。スクリュー温度45℃で押出しつつ、ダイス後方より、実施例1と同様のオレフィン系可撓性独泡発泡体を導入した。そして、オレフィン系発泡体の4つ側面の全面に、厚み250μmで熱硬化性エラストマーを押出被覆し、80℃で10分硬化した。その後、0.5m長さで切断し可撓性独泡体の4側面に押出被覆層が形成された被覆発泡体を得た。
<実施例4>(1面被覆品の例)
長尺状のオレフィン系可撓性独泡発泡体として積水化学工業社製ポリエチレン系スポンジテープ#1130 5mm厚×10mm幅の粘着面の他面にのみ、軟質熱可塑性樹脂としてエスプレンSPO V0131(住友化学社製ポリエチレン系エラストマー A硬度 61)を押出被覆をした以外、実施例1と同様にして被覆発泡体を得た。
<実施例5>(3面被覆品の例)
粘着面を除く3面に押出被覆をした以外、実施例4と同様にして被覆発泡品を得た
<実施例6>
オレフィン系可撓性独泡発泡体として、三福工業社製EVA系発泡体2A14、密度0.077g/cm)を用いた以外、実施例2と同様な方法で被覆発泡体を得た。
<実施例7>
オレフィン系可撓性独泡発泡体として、DMノバフォーム社製PE系発泡体で10Φの長尺品、密度0.03g/cmを用いた以外、実施例2と同様な方法で被覆発泡体を得た。
<実施例8>
オレフィン系可撓性独泡発泡体として、住友化学社製PP発泡体スミセラー3050150N、密度0.034g/cmを用いた以外、実施例2と同様な方法で被覆発泡体を得た。
<実施例9>
実施例7で得られた被覆発泡体を連続的に圧縮ロールに導入し、独立気泡を破壊し連続気泡化した。なお、表1の可撓性発泡体特性については、連続気泡化した後で被覆を剥いだものを使用して測定を行った。
<比較例1>
可撓性独泡発泡体として、天然ゴム系スポンジ(イノアック社製 N-148、密度0.14g/cm、動摩擦係数1.33)を用いた以外、実施例1と同様な方法で押出被覆を試みたが、滑りが悪いためダイス・ノズル内で詰り切断するため押出被覆ができなかった。
<比較例2>
可撓性独泡発泡体として、EPDM系スポンジ(日東電工社製 E4088、密度0.13g/cm、動摩擦係数は発泡体が滑りにくいためスティック・スリップにより測定不可)を用いた以外、実施例1と同様な方法で押出被覆を試みたが、滑りが悪いためダイス・ノズル内で詰り切断するため押出被覆ができなかった。
(50%圧縮止水性)
止水性は、圧縮型止水試験器を使用して評価した。具体的には、次の通りである。
(1)可撓性発泡体の止水高さ
長さ10cmの各例の可撓性発泡体(以下、試験体と略す)の1面に固定用の両面テープ(積水化学製#5782)を貼る。次に、その両面テープでアクリル板に試験体を固定する。次に、試験体の両末端を、可撓性の反応型接着剤(スーパーXクリア強力型;セメダイン(株)製)を用いて10mm厚さのスーパーシートH3(日本発条製;両面スキンタイプ、止水性30cm合格)を接着し、コの字型を作製する。これを試験体厚さの50%のスペーサを介して、もう1枚のアクリル板で挟む。そして、上方開口部から水を注入し、所定の水圧になるようにした。止水性の高さ(cm)は24時間漏水しない水圧高さを表した。
(2)発泡シール材(被覆発泡体)の止水高さ
長さ10cmの各例の発泡シール材(以下、試験体と略す)を4本用意し、可撓性の反応型接着剤(スーパーXクリア強力型;セメダイン(株)製)を用いて接着し、試験体を四辺とした四角形状にする。次に、四角形状とした試験体を2枚のアクリル板で挟み、アクリル板の四隅を、試験体厚さの50%のスペーサを介してボルト・ナットで固定する。1枚のアクリル板の中央部には孔部が設けられており、試験体の四角形状の内側に水を注入することができるようになっている。この孔部に高さ200cm以上のパイプを接続し、パイプ上部から水を注入し、所定の水圧になるようにした。止水性の高さ(cm)は24時間漏水しない水圧高さを表した。
止水圧高さが200cmを超える場合は、パイプにさらに加圧タンクを接続し、水圧19.6kPa(200cm水圧相当)をかける。1時間後、漏水しなければ、水圧を4.9kPa増加(50cm水圧相当増加)させ、24.5kPa(250cm水圧相当)でさらに1時間試験を行う。以後、同様に1時間毎に4.9kPaずつ増加(50cm水圧相当ずつ増加)させ、漏水するまで試験を行い、漏水しなかった最大の水圧を止水性高さとした。
(50%圧縮応力)
各例の発泡シール材又は可撓性発泡体の50%圧縮応力を評価した。50%圧縮応力は、JIS K6400-2(2012)に準じた測定法によって測定した。但し、サンプル長は、5cmとした。
(その他)
各例の可撓性発泡体の独泡率は、既述の方法に従って測定した。
また、各例の可撓性発泡体のC硬度を、JIS 6253-3(2012年)に準拠し、デュロメーター タイプC で、サンプル押針し15秒後の数値をショアーC硬度として測定した。
上記結果から、実施例の被覆発泡体は、オレフィン系可撓性発泡体を用いつつも、高い止水性を有することがわかる。しかも、圧縮応力の悪化が殆ど無い被覆発泡体であることが明らかである。更に、樹脂が被覆されることで、機械的強度や耐候性も十分に有することは明らかであり、柔らかでありながら耐久性に優れた理想的な被覆発泡体であると言える。
10 発泡シール材
11 被シール材
12 熱硬化型の可撓性長尺連泡体(可撓性連泡体)
12A 被シール材との非接触面(液体・気体接触面)
12B 被シール材との接触面
14 押出被覆層
16 伸び防止部材
100 発泡シール材の製造装置
101 押出機
110 押出機本体
111 シリンダー
112 スクリュー
113 駆動モータ
114 ホッパー
115 ブレーカープレート
116 ヒーター
120 クロスヘッド
121 ケース
122 ノズル
122A 挿通孔
123 押出ダイス

Claims (7)

  1. 長尺状で、既発泡のオレフィン系可撓性発泡体と、
    前記オレフィン系可撓性発泡体の側面の全面に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆した押出被覆層と、
    を有する被覆発泡体からなるシール材。
  2. 前記押出被覆層は、前記オレフィン系可撓性発泡体における被シール材との接触面に長手方向に連続して押出被覆されている請求項1に記載の被覆発泡体からなるシール材。
  3. 前記オレフィン系可撓性発泡体の表面の動摩擦係数が、0.8以下である請求項1又は請求項2に記載の被覆発泡体からなるシール材。
  4. 前記オレフィン系可撓性発泡体が、独立気泡構造発泡体である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の被覆発泡体からなるシール材。
  5. 前記オレフィン系可撓性発泡体が、ポリエチレン系可撓性発泡体である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の被覆発泡体からなるシール材。
  6. オレフィン系可撓性発泡体の側面の全面に、軟質熱可塑性樹脂又は熱硬化性エラストマーを押出被覆して押出被覆層を形成する押出被覆工程を有する請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の被覆発泡体からなるシール材の製造方法。
  7. 前記押出被覆工程において、前記オレフィン系可撓性発泡体における被シール材との接触面に長手方向に連続して、前記押出被覆層を押出被覆する請求項6に記載の被覆発泡体からなるシール材の製造方法。
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