JPH0976307A - プラスチック中空成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度に優れ，内壁面の平滑性に優れたプ
ラスチック中空成形体の製造方法を提供すること。 【解決手段】 成形型内に中子を配置し，該中子の外表
面にプラスチック中空成形体を成形するための樹脂材料
を射出して，中子２とプラスチック中空成形体１とから
なる中空体１９を作製し，次いで上記中子２を水３１に
より溶解除去することによりプラスチック中空体を製造
する。上記中子は，オキシアルキシレン基３１含有ビニ
ルアルコール系ポリマーと無機フィラーとの混合物を射
出成形してなり，上記無機フィラーは平均粒子径１〜７
０μｍであり，かつ上記無機フィラーは，上記混合物中
に１０〜５０重量％含有されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，三次元中空構造を有するプラス
チック中空成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】例えば，曲折したり，複数に分岐した三次
元中空構造を有するプラスチック中空成形体は，自動車
部品，化学プラント部品，電気装置部品等に多用されて
いる。このようなプラスチック中空成形体を製造する方
法としては，例えば上記三次元中空構造に相当する形状
の中子を準備し，これを成形型内に配置して中子の外表
面にプラスチック中空成形体を成形するための樹脂材料
を射出して，両者を一体化した中間体を作製し，その後
中子を除去する第１方法がある。そして，上記中子とし
ては各種の材料が用いられている。その中，Ｓｎ−Ｂｉ
合金などの低融点合金を中子として用いる場合には，上
記中間体を作製した後，該中間体を上記低融点合金の融
点以上の温度に加熱し，これを除去している。

【０００３】しかし，この第１方法では，中子として上
記金属を用いるため，中子の重量が大きい。また，使用
する低融点合金の種類によっては，溶出させた金属イオ
ンが毒性を有する場合がある。

【０００４】また，図７，図８に示すごとく，中子とし
て中空部８５を有する樹脂製の樹脂空洞中子８を用いる
第２方法もある。即ち，両図に示すごとく，樹脂空洞中
子８を成形型内に配置し，その外表面８１にプラスチッ
ク中空体用の樹脂材料を射出して中間体９０となし，そ
の後樹脂空洞中子を溶媒により除去する第２方法があ
る。

【０００５】この第２方法においては，アクリル酸メチ
ル等のアクリルポリマーを樹脂空洞中子として用いる。
また，成形後の中子除去に当たっては，まず中間体をア
セトン−アルコール溶媒中に浸漬してこれを樹脂空洞中
子の中空部８５内に浸入させて，その表面にソルベント
クラック８３を発生させる。

【０００６】このソルベントクラック８３は上記溶媒に
よる溶解除去力を発揮する。更にその後，中空部８５内
に液体窒素を通して凍結固化し，熱衝撃を与えることに
よりクラックを拡大し，次いで中空部８５内に温水を通
し樹脂空洞中子８を溶解除去する。これにより，中空部
９１を有するプラスチック中空成形体９が得られる。

【０００７】しかしながら，この第２方法においては，
ソルベントクラック発生工程，熱衝撃工程，温水溶解工
程を必要とする。また，アセトン・アルコール溶媒の使
用に伴う作業環境の問題がある。また，中子の材料とし
てオキシアルキレン基含有ビニルアルコール系ポリマー
を用い，プラスチック中空成形体を製造する第３方法も
ある（特開平７−４７５７３号公報）。この第３方法
は，中子を水により溶解除去できる点で優れている。

【０００８】

【解決しようとする課題】しかしながら，この第３方法
においては，上記材料の中子を成形型内に配置してプラ
スチック中空成形体用の樹脂材料を射出したとき，その
成形時の圧力によって中子が若干変形する。そのため，
プラスチック中空成形体の肉厚みが，所望する厚み以上
の部分とそれ以下の部分とにバラツキを生ずる。それ
故，寸法精度の良いプラスチック中空成形体を得ること
ができない。

【０００９】また，プラスチック中空成形体は，その使
用時において，中空部内にエンジン燃料ガス，化学反応
用ガス，化学反応液，粒子を含む溶液，更にはスラリー
溶液等の流体を通すものである。そして，特に粒子を含
む流体の流路としてプラスチック中空成形体を用いる場
合には，その内壁面が平滑性を有することが要求され
る。

【００１０】本発明は，かかる従来の問題点に鑑み，寸
法精度に優れ，内壁面の平滑性に優れた，プラスチック
中空成形体の製造方法を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題の解決手段】本発明は，成形型内に中子を配置
し，該中子の外表面にプラスチック中空成形体を成形す
るための樹脂材料を射出して，中子とプラスチック中空
成形体とからなる中間体を作製し，次いで上記中子を水
により溶解除去することによりプラスチック中空成形体
を製造する方法であって，上記中子は，オキシアルキレ
ン基含有ビニルアルコール系ポリマーと無機フィラーと
の混合物を射出成形してなり，また，上記無機フィラー
は平均粒子径１〜７０μｍであり，かつ上記無機フィラ
ーは上記混合物中に１０〜５０重量％含有されているこ
とを特徴とするプラスチック中空成形体の製造方法にあ
る。

【００１２】本発明において最も注目すべきことは，中
子の材料としてオキシアルキレン基含有ビニルアルコー
ル系ポリマー（以下ＯＡ・ＰＶＡという）と無機フィラ
ーとの混合物を用い，かつ上記無機フィラーは上記平均
粒子径と特定の含有量とを有していること及び上記中子
は水により溶解除去することである。上記ＯＡ・ＰＶＡ
は，ビニルアルコールと，ビニルエステルとオキシアル
キレンアリルエーテルを基本構造とし，これらを各種の
モル％で含有するものである。

【００１３】また，上記ＯＡ・ＰＶＡは，例えば，酢酸
ビニルと，ポリオキシエチレン（メタ）アリルエーテ
ル，ポリオキシプロピレン（メタ）アリルエーテルなど
のポリオキシアルキレン（メタ）アリルエーテルとを共
重合し，ついでケン化することにより得られる。この場
合，共重合成分として，ポリオキシアルキレン（メタ）
アリルエーテル以外に，α−オレフィン（エチレン，プ
ロピレン，長鎖α−オレフィン等），エチレン性不飽和
カルボン酸系モノマー（アクリレート，メタクリレー
ト，アクリロニトリル，メタクリロニトリル，酸化ビニ
ル，ビニルエーテル等）を３０モル％程度以下であれば
含んでいてもよい。

【００１４】また，ＯＡ・ＰＶＡは，上記のほか，酢酸
ビニルと，ポリオキシエチレン（メタ）アクリレート，
ポリオキシプロピレン（メタ）アクリレート，ポリオキ
シエチレン（メタ）アクリルアミド，ポリオキシプロピ
レン（メタ）アクリルアミド，ポリオキシエチレン（１
−（メタ）アクリルアミド−１，１−ジメチルプロピ
ル）エステル，ポリオキシエチレンビニルエーテル，ポ
リオキシプロピレンビニルエーテル，ポリオキシエチレ
ンアリルアミン，ポリオキシプロピレンアリルアミン，
ポリオキシエチレンビニルアミン，ポリオキシプロピレ
ンビニルアミンなどとを共重合し，ついでケン化するこ
とによっても得ることができる。

【００１５】ＯＡ・ＰＶＡを製造する際の重合方法とし
ては通常溶液重合法が採用され，場合により懸濁重合
法，エマルジョン重合法などを採用することもできる。
ケン化反応としては，アルカリケン化法，酸ケン化法な
どが採用される。

【００１６】また，上記無機フィラーは，上記ＯＡ・Ｐ
ＶＡと混合して，その混合物を射出成形することによ
り，所望形状の中子に成形する。上記無機フィラーは，
平均粒子径を１〜７０μｍとする必要がある。１μｍ未
満では粒子が細かくなりすぎて，中子の溶解除去速度が
小さくなり，またプラスチック中空成形体の成形時にそ
の樹脂材料を中子の周囲に射出する際に，中子の変形を
生じ易い。また，溶解除去に無機フィラーを回収し難
い。一方，平均粒子径が７０μｍを越えると，プラスチ
ック中空成形体の内壁面の平滑性を損なう。

【００１７】また，無機フィラーは，混合物中に１０〜
５０重量％含有されている必要がある。１０重量％未満
では中子の溶解除去速度が小さくなり，またプラスチッ
ク中空成形体の射出成形時に中子の変形を生じ易い。一
方，５０重量％を越えると中子自身を射出成形する際に
成形性が悪いという問題が生じてくる。なお，好ましく
は２０〜５０重量％である（図３参照）。

【００１８】上記中子は，水により溶解除去する。これ
により，中子中のＯＡ・ＰＶＡは水中に溶解し，無機フ
ィラーはＯＡ・ＰＶＡに分散，沈降する。この無機フィ
ラーは，濾過等により回収し，再び中子用無機フィラー
として再利用し，資源活用，コスト低下を図る。

【００１９】上記溶解除去用の水は常温，或いは温水を
用いる。また，この水は中間体の中子に向けて噴射する
ことが好ましい。これにより溶解除去を促進できる。ま
た，上記水は，水道水などの中性を用いることができ，
便利である。上記プラスチック中空成形体用の樹脂材料
としては，ナイロン６６等のポリアミド，ポリプロピレ
ン，ポリエチレン，ポリアセタール等がある。

【００２０】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明においては，中子の材料として，上記ＯＡ・ＰＶＡと
上記特定の無機フィラーとの混合物を用いている。その
ため，ＯＡ・ＰＶＡのみを用いる場合に比較して，中子
の剛性が向上する。それ故，プラスチック中空成形体用
の樹脂材料を中子の周囲に射出して，これを成形する際
にも，従来のごとく中子が変形することがない。そのた
め，得られるプラスチック中空成形体は寸法精度に優れ
ている。

【００２１】また，本発明においては，中子中に上記特
定の平均粒子径と含有量の無機フィラーを混入している
ので，上記のごとく，得られるプラスチック中空成形体
の内壁面が優れた平滑性を有している。このように，内
壁面が優れた平滑性を有する理由は無機フィラーが板状
でエッジの無い形状を有しており，中子表面に突出しな
いためと考えられる。

【００２２】また，本発明は，中子の溶解除去が容易
で，プラスチック中空成形体の中空部の寸法精度，平滑
性に優れたプラスチック中空成形体を製造できるため，
特に弧状，屈曲状等の曲線状のプラスチック中空成形体
の製造に特にその効果が発揮される。

【００２３】次に，上記無機フィラーとしては，タル
ク，炭酸カルシウム，ガラスファイバー，雲母などがあ
る。この中，タルクは中子を溶解除去する際に，最も早
く溶解除去できる性質を有すると共にプラスチック中空
成形体の内壁面を最も平滑性に仕上げるという優れた効
果を有している（図４）。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるプラスチック中空成形体の
製造方法につき，図１，図２を用いて説明する。本例の
製造方法は，まず図１（Ａ）に示すごとく，中子作製用
の成形型内に中子用材料２０を射出して，図１（Ｂ）に
示す中子２を作製する。

【００２５】次に，上記中子２を図１（Ｃ）に示すごと
く，プラスチック中空成形体を成形するための成形型１
５内に配置し，その周囲にプラスチック中空成形体を成
形するための樹脂材料１０を射出する。これにより，図
２（Ａ）に示すごとく，中子２の周囲にプラスチック中
空成形体１を射出成形した中間体１９が得られる。

【００２６】次に，図２（Ｂ）に示すごとく，上記中間
体１９内の中子２に水を接触させて中子２を溶解除去す
る。この溶解除去に当たっては，同図に示すごとく，タ
ンク３内の水３１の中に中間体１９を浸漬すると共に，
中子２に対して水３１を直接噴射する。これにより，図
２（Ｃ）に示すごとく，プラスチック中空成形体１を得
る。このものは，中子２によって形成された中空部１２
を有すると共に，フランジ１１を有する。

【００２７】そして，本例において重要なことは，上記
中子２はＯＡ・ＰＶＡと無機フィラーとの混合物を射出
成形してなること，また上記無機フィラーは平均粒子径
が１〜７０μｍであり，かつ上記無機フィラーは中子２
の中に１０〜５０重量％含有されていることである。

【００２８】これにより，中子の変形がなく，寸法精度
に優れたプラスチック中空成形体を得ることができる。
また，中子が平滑性を有するプラスチック中空成形体を
得ることができる（実施形態例２参照）。

【００２９】実施形態例２ 本例においては，無機フィラーとしてタルク粉末を用
い，その平均粒子径，及び中子中の含有量を表１に示す
ごとく種々に変えて，中子を作製した。次いで，この中
子を用い，実施形態例１と同様にして中間体を作製し，
その後温水により中子を溶解除去してプラスチック中空
成形体１０（図５）を作製した。

【００３０】このプラスチック中空成形体１０は，弧状
の中空部１０１を有し，一端にフランジ１０３を有する
ものである。上記ＯＡ・ＰＶＡとしては，日本合成化学
（株）製の「エコマティＡＸ２０００」を用いた。また
プラスチック中空成形体用の樹脂材料としてはナイロン
６６（ガラスファイバー入り）を用いた。

【００３１】そして，上記種々の条件下において得られ
たプラスチック中空成形体につき，その成形性，肉厚
比，内壁面の平滑性を測定し，それらを表１，図３及び
図４にそれぞれ示した。

【００３２】表１に示す成形性は，同表に示すタルクの
各種平均粒子径及び含有量の条件下で得られた中子が，
プラスチック中空成形体の射出成形において中子として
使用可能か否かを示している。射出成形に使用可能な場
合を「○」，射出成形時に変形を生じたり，内壁面が平
滑性を損ない，使用上問題がある場合を「×」とした。
同図より知られるごとく，タルクの平均粒子径が１〜７
０μｍ，その含有量が１０〜５０％の場合に優れた効果
を発揮することが分かる。

【００３３】次に，図３に示す上記肉厚比について述べ
る。この肉厚比は，本例において作製した上記プラスチ
ック中空成形体１０（図５）に関して，そのパイプ部分
における外壁と内壁の間の厚みを各所において測定し，
その最小肉厚Ｍに対する最大肉厚Ｌの比（Ｌ／Ｍ）を求
めることにより調査した。上記プラスチック中空成形体
１０は，本来，同じ肉厚みに成形されるように，成形型
内に配置されている。そのため，使用する中子が上記の
ごとくプラスチック中空成形体の射出成形時の射出圧力
によって変形しないものであれば，肉厚比（Ｌ／Ｍ）は
１．０である。そこで，中子の変形程度を，上記肉厚比
により知ることができる。

【００３４】図３は，上記測定結果を，横軸にタルク含
有量（重量％）を，縦軸に肉厚比（Ｌ／Ｍ）をとって示
したものである。なお，上記測定は，タルクの平均粒子
径が２０μｍの場合について行ったものである。

【００３５】同図より，タルク含有量が１０重量％未満
になると急激に肉厚比が増大している。また，タルク含
有量０％は，ＯＡ・ＰＶＡのみを中子材料としたもの
で，この場合は肉厚比が４と非常に大きい。このこと
は，上記のごとく，タルク１０重量％未満では，中子の
変形が大きく，寸法精度が低下することを意味する。な
お，同図より知られるごとく，２０重量％以上であれ
ば，肉厚比がほぼ一定となり，プラスチック中空成形体
の寸法精度が一層高くなることが分かる。

【００３６】次に，図４には，中子中のタルク含有量
（重量％）とプラスチック中空成形体の内壁面粗さ（Ｒ
ｚ，μｍ）の測定結果を示す。同図において，曲線Ｔは
無機フィラーとしてタルクを用いた例である。このタル
クの平均粒子径は２０μｍである。また，同図の鎖曲線
Ｇは無機フィラーとして，平均繊維長３ｍｍ，平均径１
０μｍのガラスファイバーを用いた例である。その他は
上記タルクを用いた場合と同じである。

【００３７】同図より知られるごとく，いずれの場合も
内壁面粗さが小さく，平滑性に優れていることが分か
る。特に無機フィラーとしてタルクを用いた場合は，一
層平滑性に優れている。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施形態例３ 本例は，図６に示すごとく，中子の溶解除去時におけ
る，温水（８０℃）中への中間体の浸漬時間（時）と中
子の溶解除去率の関係を測定した。上記の浸漬は，ビー
カ内で撹拌（３００ｒｐｍ）の条件下で行った。上記中
間体は，実施形態例２と同様にして作製したものであ
る。本例の中子は，無機フィラーとして平均粒子径２０
μｍのタルクを，含有量４０重量％用いたものである。
その結果を直線Ａで示す。また，比較のため，無機フィ
ラーは用いずＯＡ・ＰＶＡのみを用いた場合について，
同図に直線Ｂで示した。

【００４０】同図より知られるごとく，本発明のように
無機フィラーを用いた場合（直線Ａ）にはこれを用いな
い場合（直線Ｂ）に比較して，溶解除去が速いことが分
かる。これは，中子中に無機フィラーが含有されている
と，該無機フィラーの外表面とＯＡ・ＰＶＡとの間に水
が入り易くなって，溶解除去が早くなるためと考えられ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば，寸法精度に優れ，内壁
面の平滑性に優れたプラスチック中空成形体の製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，（Ａ）中子の作製，
（Ｂ）中子，（Ｃ）中間体の作製を示す説明図。

【図２】実施形態例１における，（Ａ）中間体，（Ｂ）
中子の溶解除去，（Ｃ）プラスチック中空成形体を示す
説明図。

【図３】実施形態例２におけるタルク含有量と肉厚比と
の関係を示す線図。

【図４】実施形態例２における無機フィラー含有量と内
壁面粗さとの関係を示す線図。

【図５】実施形態例２における，プラスチック中空成形
体の説明図。

【図６】実施形態例３における，中子溶解除去時の水浸
漬時間と溶解率との関係を示す線図。

【図７】従来例における中間体の説明図。

【図８】従来例における中間体の溶解除去時の説明図。

【符号の説明】

１．．．プラスチック中空成形体， １０．．．樹脂材料， １９．．．中間体， ２．．．中子， ２０．．．中子用材料， ３１．．．水，

フロントページの続き (72)発明者 三宅 雅夫 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形型内に中子を配置し，該中子の外表
   面にプラスチック中空成形体を成形するための樹脂材料
   を射出して，中子とプラスチック中空成形体とからなる
   中間体を作製し，次いで上記中子を水により溶解除去す
   ることによりプラスチック中空成形体を製造する方法で
   あって，上記中子はオキシアルキレン基含有ビニルアル
   コール系ポリマーと無機フィラーとの混合物を射出成形
   してなり，また，上記無機フィラーは平均粒子径１〜７
   ０μｍであり，かつ上記無機フィラーは上記混合物中に
   １０〜５０重量％含有されていることを特徴とするプラ
   スチック中空成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記無機フィラー
   は，タルクであることを特徴とするプラスチック中空成
   形体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記無機フィラー
   は，炭酸カルシウム，ガラスファイバー，雲母のいずれ
   か一種以上であることを特徴とするプラスチック中空成
   形体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
   上記中子を溶解除去する水は中性であることを特徴とす
   るプラスチック中空成形体の製造方法。