CN1461254A - 层合复合体的制造方法及制造装置 - Google Patents
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Abstract
在密度为30-300kg/m3的片状芯材6的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片4。在芯材6与拉伸片4之间设置由流动开始温度比芯材6的热变形温度和拉伸片4的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶组成的片材和薄膜5。将得到的重合体加热至合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且为芯材6的热变形温度和拉伸片4的熔点以下的温度,加热的同时或之后对重合体加压以对芯材6施加0.01-10%的压缩形变。
Description
技术领域
本发明涉及用于土木建设材料、包括榻榻米芯材的建筑材料、车辆用部件等的、具有高刚性的层合复合体的制造方法及制造装置。具体而言,涉及一种适合在例如密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片时,或在芯材的至少一面上层合纵片和横片时使用的层合复合体的制造装置和制造方法。
应予说明,本说明书中,纵横方向是指,以芯材的方向为基准,芯材的长度方向为纵,芯材的宽度方向为横。另外,纵片是值向芯材的长度方向供给的片材,横片是指向芯材的宽度方向供给的片材。
背景技术
在土木建设材料、包括榻榻米的建筑材料、车辆用部件等中,作为代替一直使用的木板的材料,开发了以塑料发泡体为轻量芯材再在两表面层合高强度面材的所谓的三明治结构体,例如在特开平6-134913号公报中公开了一种将聚丙烯发泡体用玻璃纤维补强聚丙烯类树脂层夹合成的三明治样的层合成形品,其制造方法如下:将玻璃纤维补强聚丙烯层加热到融点以上成为融解状态后,将其重合在发泡体片材表面使之密合,利用该聚丙烯层保有的热量使发泡体片材表面熔融,使二者相互熔和后,冷却固化成为一体。
本发明人等进一步研究了上述的三明治结构体,结果提出了一种复合层合体,即在聚烯烃类树脂发泡体片材(密度为30-300kg/m3的片状芯材之一例)上层合拉伸了10倍以上的聚烯烃类树脂拉伸片组成的补强面材而成的复合层合体(特愿2001-13553号说明书)。该复合层合体与上述特开平6-134913号公报记载的产品相比具有以下优点。
不使用玻璃纤维,所以对操作环境、使用环境有益。
材料只由聚烯烃类树脂构成,所以可再熔融、再加工,可以重复使用。
复合层合体在某种弯曲形变领域发生塑性变形,可以保持形状。
但是,即使想用特开平6-134913号公报记载的方法制造该复合层合体,因为补强面材由聚烯烃类树脂拉伸片构成,所以如果将其加热至熔点以上,则分子的拉伸取向消失,难以得到所需要的弯曲刚性、线膨胀特性。
另外,上述层合通常由层合压力来控制,但因为层合温度的不同而导致发泡体压缩特性发生变化,所以必须根据温度变化来调整层合压力,进而产生了制品厚度不均的问题。
近年,在住宅设计领域,作为和洋折衷型的住宅,人们开始注重和室与洋室间无高度差的所谓无障碍型(barrier free)住宅。但是,用于和室的现有的榻榻米(厚榻榻米)的厚度为55mm左右,所以主要使用厚度为5-20mm厚度的洋室用地面材料的洋室就与和室间产生了高度差,为消除这种高度差,在施工上一般采用的对策是降低和室的托架高度或增加洋室的地面层厚度,导致施工作业非常繁杂。
为解决上述问题,最近上市了厚度为7-25mm的薄型榻榻米以替代以前的厚榻榻米,该薄型榻榻米使施工容易了,同时也可以容易地变换和室与洋室,这是其优点。
薄型榻榻米用材料所要求的性能如下:厚度薄但要有刚性,对线膨胀系数虽然没有限制,但要求尽可能小。具体而言,如特愿平13-33990号说明书所记载,由内在泡孔(cell)在厚度方向上拉伸成纺锤状的聚烯烃发泡体片材构成的芯材的至少一面上,层合线膨胀系数为5×10-5(1/℃)以下的聚烯烃类树脂拉伸片构成的面材用片材,可以制造由满足上述要求性能的层合复合体构成的榻榻米芯材。
为最大限度地发挥上述层合复合体的性能,如图4所示,优选层合在芯材(C)表面的面材用片材在纵向与横向垂直相交。面材由垂直相交的纵片(S1)和横片(S2)构成,由此可以消除纵向和横向的各向异性。
以前,在芯材上层合纵横垂直相交的面材用片材时,必须预先在芯材的表面上以垂直相交状设置纵片和横片,利用压力进行加热熔解或用粘合剂粘合。但是,该方法使制造层合体的操作变得断断续续,生成速度慢,产生很多破材,生成效率差,成本很高。
本发明的目的在于,提供一种可以解决上述现有技术中存在的问题,在不损害聚烯烃类树脂拉伸片的性能的前提下,以高厚度精度制造不使用玻璃纤维等无机纤维的复合层合体的方法。
发明内容
本发明的第1项发明是一种复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和拉伸片之间设置流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶,在重合之前或之后,将该合成树脂或橡胶加热到流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,对重合体加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
本发明的第2项发明是一种复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和拉伸片之间设置由流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶组成的片或膜,将得到的重合体加热到该合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
本发明第3项发明是一种复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和/或拉伸片的需粘合的面上涂布或含浸流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶,在芯材与拉伸片的重合之前或之后,将该合成树脂或橡胶加热到流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
本发明第4项发明是一种复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和/或拉伸片的需粘合的面上涂布或含浸流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶,重合芯材和拉伸片的涂布或含浸面,将得到的重合体加热到该合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
本发明的第5项发明是在上述1-4中任一项的发明中,当加热时拉伸片的收缩开始温度低于层合时的加热温度时,一边在片的取向方向上对片施加0.1-3kgf/1cm宽度的张力,一边进行层合。
本发明的第6项发明是在上述1-5中任一项记载的发明中,片的拉伸倍率为5-40倍。
本发明的第7项发明是在上述1-6中任一项记载的发明中,芯材是内在泡孔(cell)的纵横比Dz/Dxy的平均值为1.1-4.0的树脂发泡体。
本发明的第8项发明是在上述1-7中任一项记载的发明中,作为聚烯烃类树脂拉伸片,使用在其需粘合的面的至少局部可在比该树脂的熔点高10℃以上的温度下加热熔解的或在该需粘合的面上进行了粗化处理的拉伸片。
本发明的第9项发明是一种层合复合体的制造装置,该装置是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造装置,其特征在于包括:在纵向供给芯材的芯材供给装置,在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给装置,在纵片的表面或里面在横向供给面材用横片的横片供给装置,将以垂直相交状重合的纵片和横片加热加压在芯材上的片材热压合装置。
本发明的第10项发明是一种层合复合体的制造方法,该方法是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造方法,包括以下工序:在纵向供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给工序;在纵片的表面或里面在横向供给面材用横片的横片供给工序;将纵片与横片以垂直相交状重合,然后加热加压在芯材上的片材热压合工序。
本发明的第11项发明是在第9项发明的层合复合体的制造装置中,在纵片开始接触片材热压合装置的加热辊的位置处,在加热辊与纵片之间通过横片供给装置供给横片的切断片。
本发明的第12项发明是在上述第10项发明中记载的复合层合体的制造方法中,在片材热压合工序中还包括在纵片开始接触加热辊的位置处,在加热辊与纵片之间供给横片的切断片。
本发明的第13项发明是在上述的第9或11项发明中记载的层合复合体的制造装置中,纵片供给装置是在横向交互地并列供给上纵片和下纵片的装置;横片供给装置是在上纵片和下纵片之间依次供给多片横片并将其以并列状排列的装置。
本发明的第14项发明是在上述第10或12项发明记载的层合复合体的制造方法中,纵片供给工序是将上纵片和下纵片在横向交互并列供给的工序;横片供给工序是在上纵片和下纵片之间依次供给多片横片并将其以并列状排列的工序。
本发明的第15项发明是在上述第9、11或13项发明中记载的层合复合体的制造装置中,横片供给装置包括:设置在纵片开始与片材热压合装置的加热辊接触位置处的吸引辊,向吸引辊每次供给1片横片切断片的单片供给装置。
本发明的第16项发明是在上述第10、12或14项发明中记载的层合复合体的制造方法中,横片供给工序包括:在片材热压合工序中,向设置在纵片开始与加热辊接触的位置处的吸引辊每次供给1片横片的切断片的单片供给工序。
本发明的第17项发明是一种层合复合体的制造装置,该装置是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造装置,其特征在于包括:在纵向供给芯材的芯材供给装置;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;按照相对于纵向的规定角度和方向运送中间层合体切断片的运送装置;按运送方向向切断片的表面或里面供给面材用横片的横片供给装置;将重合的中间层合体切断片和横片加热加压以形成最终层合体的第2热压合装置;切断最终层合体的第2切断装置。
本发明的第18项发明是一种层合复合体的制造方法,该方法是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造方法,其特征在于包括以下工序:在纵向上供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上在纵向上供给面材用纵片的纵片供给工序;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;按照相对于纵向的规定角度和方向运送中间层合体切断片的运送工序;向切断片的表面或里面在运送方向上供给面材用横片的横片供给工序;将中间层合体切断片和横片重合,然后进行加热加压以形成最终层合体的第2热压合工序;切断最终层合体的第2切断工序。
本发明的第19项发明是一种层合复合体的制造装置,该装置是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造装置,其特征在于包括:在纵向供给芯材的芯材供给装置;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;将中间层合体切断片翻转90°后在纵向上运送的运送装置;按运送方向向切断片的表面或里面供给面材用横片的横片供给装置;将重合的中间层合体切断片和横片加热加压以形成最终层合体的第2热压合装置;切断最终层合体的第2切断装置。
本发明的第20项发明是一种层合复合体的制造方法,该方法是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造方法,其特征在于包括以下工序:在纵向上供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上在纵向上供给面材用纵片的纵片供给工序;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;将中间层合体切断片翻转90°后在纵向上运送的运送工序;向切断片的表面或里面在纵向上供给面材用横片的横片供给工序;将中间层合体切断片和横片重合,然后进行加热加压以形成最终层合体的第2热压合工序;切断最终层合体的第2切断工序。
本发明第1-8项发明按照以下方案实施。
首先说明构成本发明复合层合体的密度为30-300kg/m3的片状芯材。
密度为30-300kg/m3的片状芯材例如由以下物质构成:使树脂片膨胀得到的发泡体、普拉担(プラダン)类的中空体、蜂窝状结构体。
密度为30-300kg/m3的理由是,如果超过300kg/m3,则轻量化效果小;如果低于30kg/m3,则无法得到必要的强度。
一般而言,片状芯材的厚度为1-40mm。如果超过40mm,则复合层合体的机械物性降低,不理想。如果低于1mm,则层合的聚烯烃片的占有率变大,无法实现轻量化。芯材的厚度优选为3-20mm。
用作芯材的材料有热塑性树脂、热固性树脂、纸、金属等。
作为热塑性树脂,例如有聚烯烃类树脂、聚苯乙烯树脂、ABS树脂、氯乙烯树脂、氯乙烯共聚物树脂、偏氯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、邻苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂等。可以单独使用,也可2种以上并用。
热固性树脂有聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、尿素树脂、苯二甲酸二烯丙酯树脂、二甲苯树脂等。
作为形成蜂窝状体的材料,有热塑性树脂和热固性树脂,除此之外还有纸、铝等金属。
上述材料中,作为芯材的材料,优选热塑性树脂。热塑性树脂制的芯材因为可以经再熔融后再加工,所以有利于重复利用。其中特别优选的是由聚烯烃类树脂制成的芯材。聚烯烃类树脂也可以作为补强片的材料使用,所以使重复利用变得更容易。
作为密度为30-300kg/m3的芯材,最优选聚烯烃树脂发泡体,以下详细说明聚烯烃类树脂发泡体。
聚烯烃类树脂可以是单体的均聚物或共聚物,无特别限定。例如优选低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯等聚乙烯,丙烯均聚物、丙烯无规共聚物、丙烯嵌段聚合物等聚丙烯,聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等以乙烯为主成份的共聚物等,其中特别优选聚乙烯或聚丙烯。这些聚烯烃类树脂可以单独使用或2种以上并用。
另外,上述聚烯烃类树脂也可以是相对于聚烯烃类树脂加入了30重量%以下的其他树脂的聚烯烃类树脂组合物。作为上述其他的树脂,没有特别限定,例如可以使用聚苯乙烯或苯乙烯类弹性体等。这些其他的树脂可以单独使用,也可以2种以上并用。
相对于聚烯烃类树脂而言,其他树脂的添加量如果为30重量%,则会损害轻量化、耐腐蚀性、柔软性、弹性等聚烯烃类树脂所具有的优良特性,难以确保发泡时所必须的熔融粘度。
上述聚烯烃类树脂,也可以是添加了改性用单体的聚烯烃类树脂组合物。作为上述改性用单体,没有特别限定,例如可以是二肟化合物、二马来酰亚胺化合物、二乙烯基苯、烯丙基类多官能单体、(甲基)丙烯酸类多官能单体、醌化合物等。这些改性用单体可以单独使用,也可2种以上并用。
一般,聚烯烃类树脂的弹性率低,一旦形成发泡体后,压缩弹性率降低,作为层合复合体的芯材较弱,无法将发泡倍率提高到必要的值,这是其存在的问题。但是,因为在相对于厚度方向上发泡体的气泡形状取向为纺锤形状,所以可以解决该问题。具体而言,泡孔(气泡)的纵横比(Dz/Dxy)的平均值为1.1-4.0,优选为1.3-2.5。
图1(a)是表示作为片状芯材的发泡体片的斜视图。图1(b)是图1(a)中A部的扩大图。上述纵横比(Dz/Dxy)的平均值是指,图1中所示的发泡体片(201)内部的泡孔(204)中在一定方向上最大直径之比的个数(算术)平均值,用以下方法测定。
纵横比(Dz/Dxy)的平均值测定方法:
拍摄发泡体片材(201)与片厚度方向(称为z方向)平行的任意断面(201a)的放大10倍的照片,在以下2个方向上测定任意选择的至少50个泡孔(204)的一定方向的最大直径,算出各纵横比(Dx/Dxy)的个数(算术)平均值。
Dz:与发泡体片(201)中的泡孔(204)的Z方向平行的最大直径
Dxy:与发泡体片(201)中的泡孔(204)的z方向垂直的面方向(称为xy方向)平行的最大直径(如片的宽度方向或片长度方向)
上述纵横比(Dz/Dxy)的平均值在1.1-4.0(优选为1.3-2.5)范围内,使发泡体片(201)中的泡孔(204)成为发泡体片(201)在厚度方向上具有长轴的纺锤型的泡孔(204)。因此,发泡体片(201)在厚度方向上承受压缩力时,压缩力负荷在纺锤形泡孔(204)的长轴方向上,所以发泡体片(201)可以在厚度方向上表现出高压缩强度(压缩弹性率)。
上述纵横比(Dz/Dxy)的平均值如果低于1.1,则泡孔(204)的形状几乎成为球形,难以充分得到起因于上述纺锤形泡孔(204)的提高压缩强度(压缩弹性率)的效果,所以作为本发明目的的复合层合体的弯曲刚性变小。相反,如果上述纵横比(Dz/Dxy)的平均值超过4.0,发泡性树脂只在z方向上承受相当量的伸长形变,难以控制发泡,很难制造均质的发泡体片。
发泡体片的密度较好为30-300kg/m3。如果超过300kg/m3,则目的复合层合体变重,且成本增加,实用性降低,相反,如果发泡体片密度低于30kg/m3,则泡孔壁的厚度变薄,压缩强度(压缩弹性率)变得不充分。
密度测定方法:
用切刀从发泡体片切出试样后,测定试样的重量。
然后用浮力计测定体积,通过重量/体积来测定密度。
在制造上述具有纺锤形泡孔的发泡体片时,无特别限定,但从重复利用性、生产性方面考虑,适合使用以下方法。
一般,由聚烯烃类树脂组合物组成的发泡体,由化学发泡法得到的发泡体与由物理发泡法得到的发泡体有很大差别。本发明中可以使用上述任意一种发泡体,但优选由发泡操作容易的化学发泡法得到的发泡体。
由化学发泡法得到的发泡体由以下方法制造:预先将因热分解产生分解气的热分解型化学发泡剂分散在聚烯烃类树脂组合物中,一旦将该组合物成形为片状发泡性原板后,加热,利用由上述发泡剂产生的气体使聚烯烃类树脂组合物发泡。
作为上述热分解型化学发泡剂,没有特别限定,但优选如偶氮二酰胺(ADCA)、苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺、甲苯磺酰肼、4,4-羟基二(苯磺酰肼)等。其中更优选ADCA。这些热分解型化学发泡剂可单独使用,也可2种以上并用。
由物理发泡法得到的发泡体片材由以下方法制造:在高压下将物理发泡剂溶解在聚烯烃类树脂组合物中,利用将该组合物恢复至常压时产生的气体使聚烯烃类树脂组合物发泡。
作为上述物理发泡剂,无特别限定,但优选例如水、二氧化碳、氮气、有机溶剂等。这些物理发泡剂可单独使用,也可2种以上并用。
制造发泡体片的更具体方法如下所述。将作为主成分的聚烯烃类树脂和前述改性用单体或其他树脂熔融混练,得到改性聚烯烃类树脂组合物,在该组合物100重量份中,添加分散上述热分解型化学发泡剂2-20重量份,将该组合物赋形为片状后制成发泡性片材,然后将该发泡性片材加热至热分解型化学发泡剂的分解温度以上,使其发泡,成形为所希望的发泡体片材。
将聚烯烃类树脂用改性用单体改性、赋形的发泡性片材,尽管交联度低,但在常压下也可以发泡。此处所说的交联度是指凝胶比例,交联度低是指凝胶比例为25重量%以下。上述凝胶比例由相对于试样初期重量的、将试样在120℃的热二甲苯中溶解24小时后的未溶解部分(凝胶部分)的干燥重量的百分比求出。
上述发泡性片材与用电子射线交联的交联片材或用热分解型化学交联剂交联的交联片材相比,交联度(凝胶比例)低且因为在常压下加热发泡所以发泡体的泡孔比由上述交联片材得到的发泡体的泡孔大,泡孔壁变厚。因此,成为压缩强度或耐坐屈性等机械物性优良的发泡体片材。
发泡体片材因为交联度小,可以加热再熔融,富于重复利用性。因此可以进行材料的再利用、转用。
对于发泡性片材的赋形方法没有特别限定。可以是压制成形法、吹制成形法、压延成形法、注射模塑成形法等塑料成形加工中一般常用的成形方法,但优选如将螺旋挤出机吐出的聚烯烃类树脂组合物直接赋形为片状的挤出成形法,因为该方法的生产率高。利用该方法,可以得到一定宽度的连续发泡性片材。
由上述发泡性片材利用化学发泡法制造发泡体片材的方法,通常在热分解型化学发泡剂的分解温度以上的温度至低于聚烯烃类树脂的热分解温度的温度范围内进行。
上述发泡优选使用连续式发泡装置进行。作为使用连续式发泡装置进行发泡的方法,无特别限定,例如有使用一边在加热炉的出口侧牵引发泡体片材一边连续地使发泡性片材发泡的牵引式发泡机、带式发泡机、纵型或横型发泡炉、热风恒温槽等进行发泡的方法,在油浴、金属浴、盐浴等热浴中进行发泡的方法等。
作为使如此得到的发泡体片材的纵横比(Dz/Dxy)的平均值为1.1-4.0的方法,并没有特别限定,但优选例如以下方法:将具有能抑制发泡中的发泡性片材的面内方向(xy方向)的发泡力强度的面材层合在发泡前的发泡性片材的至少一面上。
通过在发泡前的发泡性片材的至少一面上层合上述面材,可以抑制发泡时发泡性片材面内二维方向(xy方向)的发泡,使其只在厚度方向(z方向)上发泡,得到的发泡体片材内部的泡孔成为在厚度方向上取向为其长轴的纺锤型泡孔。
上述面材只要是能够耐受发泡性片材的发泡温度以上的温度,即聚烯烃类树脂的熔点以上的温度和热分解型化学发泡剂的分解温度以上的温度即可,无特别限定。但优选使用如纸、布、木材、铁、非铁金属、由有机纤维或无机纤维制成的织布或无纺布、薄细布、玻璃纤维、碳纤维、下述的聚烯烃类树脂拉伸片等。例如也可将特氟隆片材等具有脱模性的片材作为面材使用,使发泡性片材在厚度方向上发泡后,玻璃上述脱模性片材,得到发泡体片材。
但是,使用由聚烯烃类树脂以外的材料制成的面材时,从再利用性方面考虑,其用量优选停留在最小限度。
在上述面材中,优选使用无纺布或薄细布,因其层合聚烯烃类树脂拉伸片时的锚固效果优良,对人体或环境几乎没有不良影响。
以下说明本发明中使用的聚烯烃类树脂拉伸片(以下简称为拉伸片)。对于用于制备拉伸片的聚烯烃类树脂无特别限定。例如有低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯等聚乙烯,丙烯均聚物、丙烯无规聚合物、丙烯嵌段聚合物等聚丙烯等。其中,考虑到拉伸后的弹性率,优选理论弹性率高的聚乙烯,最优选结晶性高的高密度聚乙烯。这些聚烯烃类树脂可以单独使用,也可2种以上并用。
用于制备拉伸片的聚烯烃类树脂的重均分子量无特别限定,优选10万-50万。如果聚烯烃类树脂的重均分子量低于10万,则聚烯烃类树脂自身变脆,有时会损害拉伸性,相反,如果超过50万,则拉伸性变差,拉伸片难以成形,难以获得高倍率的拉伸。
重均分子量的一般测定方法如下:将加温的如o-二氯苯等有机溶剂溶解在聚烯烃类树脂中后,注入柱中,测定洗脱时间,即所谓的凝胶渗透色谱法(高温GPC法)。上述重均分子量也可以采用以o-二氯苯为有机溶剂的高温GPC法来测定。
制备拉伸片用的聚烯烃类树脂的熔流率(MFR)无特别限定,但优选为0.1-20g/10分钟。如果聚烯烃类树脂的MFR低于0.1g/10分钟或高于20g/10分钟,则难以进行高倍率的拉伸。上述的MFR按照JISK-7210“热塑性塑料的流动试验方法”进行测定。
作为制备拉伸片用的聚烯烃类树脂,优选重均分子量为10万-50万,且MFR为0.1-20g/10分钟的高密度聚乙烯。
在拉伸片内部,在不影响实现本发明目的的范围内,可以添加除主成分聚烯烃类树脂之外的交联助剂或光自由基聚合引发剂等。
作为交联助剂,例如有三烯丙基三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯等多官能单体,作为光自由基聚合引发剂,例如有二苯甲酮、噻吨酮、苯乙酮等。这些交联助剂或光自由基聚合引发剂可以单独使用也可以2种以上并用。
上述交联助剂或光自由基聚合引发剂的添加量没有特别限定,但相对于聚烯烃类树脂100重量份,交联助剂或光自由基聚合引发剂优选为1-2重量份。相对于聚烯烃类树脂100重量份的交联助剂或光自由基聚合引发剂的添加量如低于1重量份,则聚烯烃类树脂的交联或光自由基聚合有时不会快速进行,相反,如果相对于100重量份的聚烯烃类树脂的交联助剂或光自由基聚合引发剂的添加量超过2重量份,则高倍率的拉伸会很困难。
拉伸片的制备方法没有特别限定,例如将由作为主成分的聚烯烃类树脂和根据需要添加的上述交联助剂或光自由基聚合引发剂组成的聚烯烃类树脂组合物用挤出机等熔融混练,使之可塑化后,使熔融物通过T型模以片状挤出,冷却后制成聚烯烃类树脂的未拉伸片(拉伸原板)。
上述未拉伸片材的厚度没有特别限定,但优选为0.5-10mm。未拉伸片的厚度如果低于0.5mm,则由其经拉伸处理得到的拉伸片的厚度过薄,强度不够,有损可处理性,相反,如果未拉伸片的厚度超过10mm,则拉伸处理困难。
然后,对上述未拉伸片进行拉伸处理,制成拉伸片。
进行拉伸处理时的拉伸倍率,设定为使拉伸片的拉伸弹性率达到5Gpa以上即可,优选为5-40倍,更优选为10-40倍,最优选为20-40倍。拉伸倍率如果低于5倍,则不管聚烯烃类树脂的种类如何,拉伸片的拉伸弹性率都降低,下述的评价线膨胀率不变小,在目的复合层合体中,难以得到所希望的弯曲刚性、尺寸稳定性。相反,如果拉伸倍率超过40倍,则难以控制拉伸。
拉伸片的宽度基本上是任意的,但如果宽度过窄,形成平面时,必须排列很多片,工序繁杂,生产性差。因此,拉伸片的宽度优选为10mm以上,更优选为50mm以上,最优选为100mm以上。
实施拉伸处理时的拉伸温度没有特别限定,但优选为85-120℃。如拉伸温度低于85℃,则拉伸片容易白化,高倍率拉伸很困难,相反,如果超过120℃,则未拉伸片易折断,也难以进行高倍率拉伸。
对于拉伸方法没有特别限定,通常采用单向拉伸法,特别优选采用轧辊拉伸法。
上述轧辊拉伸法是指,将未拉伸片夹在速度不同的二对拉伸轧辊之间,一边加热未拉伸片,一边进行拉伸,使其只在单向拉伸方向上进行强分子取向。此时,二对拉伸轧辊的速度比成为拉伸倍率。
未拉伸片的厚度较厚时,只用轧辊拉伸方法难以进行顺滑的拉伸,但在这种情况下,可以在轧辊拉伸之前先进行轧辊压延处理。
上述轧辊压延处理是在一对以相反方向旋转的压延辊之间通过压延辊间的间隔***厚的未拉伸片,使未拉伸片厚度减少的同时在长度方向上伸长。经过上述轧辊压延处理的未拉伸片,因为预先在单向方向上进行了取向处理,所以利用之后工序的轧辊拉伸,可以在单向方向上顺滑地拉伸。
在上述拉伸工序中,为了使拉伸温度在优选范围(85-120℃)内,可以适当调节未拉伸片的预热温度、拉伸轧辊的温度、环境温度等。
对于上述得到的拉伸片,为提高耐热性或提高最终获得的复合层合体的耐热性或耐蠕变性,可以进行交联处理。
利用电子射线照射进行交联处理时,电子射线的照射量要考虑到拉伸片的组成或厚度等来适当设定,并没有特别限定,但一般优选为1-20Mrad,更优选为3-10Mrad。利用电子射线进行交联处理时,可通过预先在拉伸片的内部添加交联助剂使交联顺利进行。
利用紫外线照射进行交联处理时,紫外线的照射量要考虑到拉伸片的组成或厚度等来适当设定,没有特别限定,但一般优选为50-800mW/cm2,更优选为100-500mW/cm2。利用紫外线照射进行交联处理时,可以通过将上述光自由基聚合引发剂或交联助剂预先加入到拉伸片内部来使交联顺利进行。
拉伸片的交联程度没有特别限定,但上述凝胶比例优选为50-90重量%左右。
拉伸片因为拉伸到5倍以上,所以相对于温度变化的热伸缩程度变小。因此,通过使该拉伸片与发泡体片层合,拉伸片抑制了发泡体片的热伸缩,对于目的复合层合体而言,可以确保相对于温度的尺寸稳定性。
以平均线膨胀系数的数值来表示该热伸缩程度。
本发明中使用的拉伸片,其平均线膨胀率为5×10-5/℃以下,优选3×10-5/℃以下,更优选为-2×10-5/℃~2×10-5/℃。
平均线膨胀率是表示物体的大小因温度变化而膨胀的比例的尺度。在测定平均线膨胀率时,利用TMA(机械分析)依次精密测定升温中的物体大小,测定拉伸片在5℃和80℃下的尺寸,由二者之间的差值算出平均线膨胀率。
一般而言,聚烯烃类树脂制的物体的平均线膨胀率大于5×10-5/℃,通过进行拉伸处理,可以得到平均线膨胀率5×10-5/℃以下的拉伸片。该拉伸片的拉伸倍率越大,平均线膨胀率越低。
单独来说,聚烯烃类树脂片材的平均线膨胀率约为5×10-5~15×10-5/℃,存在因为热收缩导致的尺寸变化大的问题,但如果在其一面上层合上述平均线膨胀率为5×10-5/℃以下的拉伸片,可以得到平均线膨胀率小、难以因热收缩导致尺寸变化的层合复合体。
在上述拉伸片中,为了使平均线膨胀率为5×10-5/℃以下,所以增大拉伸倍率,拉伸方向上的拉伸强度(拉伸弹性率)也增大,在上述发泡体片的至少一面上层合上述拉伸片而成的复合层合体的弯曲强度(弯曲弹性率)飞跃性地提高,有协同效果。
本发明的第1项发明中,粘合用合成树脂或橡胶的加热,可在使将其设置于芯材和拉伸片之间之前或之后进行。例如,不加热芯材和拉伸片,用挤出机等只使合成树脂或橡胶加加热熔解融,将其设置在芯材和拉伸片之间后,对该重合体加压,将其粘合。本发明的第2项发明是在加热层合芯材和拉伸片之前,在芯材和拉伸片之间设置粘合用合成树脂或橡胶组成的片或薄膜(优选合成树脂薄膜)。
如果使用合成树脂薄膜,可以容易地得到芯材/合成树脂薄膜/拉伸片结构的重合体。在芯材和拉伸片之间设置合成树脂或橡胶组成的片或薄膜的方法,没有特别限定,可以是间断式也可以是连续式。
本发明第3和4项发明中,在加热加压芯材和拉伸片之前,预先在芯材和/或拉伸片的需粘合的面上涂布或含浸合成树脂或橡胶。在第3项发明的情况下,也可在重合之间进行合成树脂或橡胶的加热。
通过该涂布或含浸处理,可以在短时间且更低压力下进行芯材和拉伸片的加热加压。
作为在芯材上涂布合成树脂或橡胶的方法,没有特别限定,可以使用常用的方法。例如,使用螺杆挤出机等,将合成树脂或橡胶加热至流动开始温度以上,使其熔融后,将得到的熔融物辊涂在芯材上,或利用十字头口模进行进行涂层的方法;将合成树脂或橡胶薄膜或片一边加热至其流动开始温度以上且在芯材热变形温度以下的温度,一边压合在芯材上的方法。
其中,芯材的热变形温度是指,利用ASTM D648中记载的方法(在试样上加一定的荷重,以一定速度升高温度时求出表现出预定变化的温度的方法)得到的温度,流动开始温度是指,结晶性树脂的情况下的熔点,或非结晶性树脂情况下的玻璃化温度。
使合成树脂或橡胶含浸在芯材中的方法没有特别限定。如上所述,制成芯材时,多使用无纺布或薄细布等面材。预先一边将合成树脂或橡胶组成的薄膜或片加热至其流动开始温度以上的温度,一边压合在面材上,一边将面材加热至合成树脂或橡胶流动开始温度以上且在芯材的热变形温度以下的温度,一边压合在芯材上,由此得到带有均匀含浸了合成树脂或橡胶的面材的芯材。另外,在带面材芯材的面材上,也可以加热压合由合成树脂或橡胶组成的薄膜或片。
使合成树脂或橡胶含浸在拉伸片中的方法没有特别限定。例如,将锚固效果好的无纺布或薄细布等面材层合在拉伸片上,一边将由合成树脂或橡胶组成的薄膜或片加热至其流动开始温度以上的温度,一边将面材压合在拉伸片上,由此得到均匀含浸合成树脂或橡胶的带面材的拉伸片。另外,预先在面材上如上所述加热压合由合成树脂或橡胶组成的薄膜或片,再在该面材上加热压合拉伸片。
通过使用这种锚固效果好的面材,容易含浸合成树脂或橡胶,结果可以提高与聚烯烃类树脂拉伸片之间的粘合强度。
本发明的第8项发明中,作为聚烯烃类树脂拉伸片,使用需粘合的面的至少局部在比该树脂的熔点高10℃以上的温度下被加热熔解的、或对该面进行了粗面化处理的拉伸片。
聚烯烃类树脂拉伸片,具有高度取向的纤维结构,所以可以提高与合成树脂或橡胶的粘合性,不会损害拉伸片的强度,对表面层进行熔解处理以解促表面层内的纤维构造。
为熔解聚烯烃类树脂拉伸片的至少一面的表面层,例如,使拉伸片一边与表面温度保持在比拉伸片的聚烯烃类树脂的熔点+10℃高的温度下的第1辊和,表面温度保持在比上述聚烯烃类树脂的熔点低的温度下的第2辊接触,一边使其通过二辊之间。表面层的熔解是指只将拉伸片的表面层熔解。考虑到维持机械强度的话,表层厚度优选为整体厚度的1~10%。通过表面层的熔解可以解除表面层内的纤维构造。
上述熔解处理在拉伸片的至少一面实施。只有一面被实施了熔解处理的拉伸片,其经熔解处理的面与合成树脂或橡胶有良好的粘合性。另外,两面都经熔解处理的的拉伸片,其任一面对合成树脂或橡胶都提高了粘合性或熔合性。
第1辊的表面温度设定为比拉伸片的聚烯烃类树脂的熔点高10℃以上的高温,但该温度优选在比熔点高10℃~比熔点高100℃的温度范围内,更优选在比熔点高30℃~比熔点高60℃的范围内选择。如果低于比熔点高10℃,则经熔解处理对表面层内的纤维构造的解除不充分,难以充分得到改善粘合性或熔和性的效果。如果是比熔点高100℃的高温,则有聚烯烃类树脂拉伸片熔和在第1辊上的危险。
第2辊的表面温度,如上所述,设定为该聚烯烃类树脂的熔点以下的温度,但优选在0℃~聚烯烃类树脂熔点的范围内,更优选控制在50℃~100℃之间。如果第2辊的表面温度超过聚烯烃类树脂的熔点,则由第2辊进行冷却的效果不充分,有聚烯烃类树脂拉伸片的物性降低的危险。另外,如果第2辊的表面温度低于0℃,则在辊上发生水分的凝结、附着,难以进行适当的辊处理。
聚烯烃类树脂的熔点,利用差示扫描型量热计(DSC)等进行热分析,伴随结晶熔解的吸热峰的最大值即为熔点。
也可将聚烯烃类树脂拉伸片的需粘合的面进行粗面化。通过该粗面化,可以提高与合成树脂或橡胶的粘合性,容易进行上述的涂布、含浸等。作为粗面化的方法,没有特别限定,例如有喷砂等粗面化方法。
通过拉伸片表面粗面化形成的微细凹凸的程度,例如以JIS B0601的中心线平均粗糙度(Ra)表示,优选为0.5μm以上。如果Ra小于0.5μm,则恐怕难以充分得到上述的粗面化效果。
作为其他的将表面改性的方法,还有经电晕处理使表面带有极性的同时赋予其粘合性的方法。
通过上述的聚烯烃类树脂拉伸片的熔解或粗面化处理,可以利用合成树脂或橡胶进行拉伸片之间的多层层合。
用于本发明的粘合用合成树脂或橡胶,可以是具有比芯材的热变形温度和构成拉伸片的聚烯烃类树脂的熔点低的流动开始温度的热塑性树脂、热塑性弹性体、橡胶类高分子等。使用具有这种特点的合成树脂或橡胶,在芯材不发生热变形且拉伸片不熔解的温度下,只使合成树脂或橡胶开始流动,不损害弯曲刚性、尺寸稳定性等性能,得到良好的粘合强度。如果将芯材的热变形温度、构成拉伸片的聚烯烃类树脂熔点中低的一方定义为Tmlower℃,则合成树脂或橡胶的流动开始温度优选为(Tmlower-5)℃以下,更优选为(Tmlower-10)℃以下。
用于本发明的合成树脂或橡胶如果能够满足上述条件即可,没有特别限定,例如可以使用以下物质。
○聚烯烃类树脂
聚乙烯(PE):超低密度聚乙烯(VLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、直链低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)
聚丙烯(PP):均聚物型聚丙烯、无规共聚物型聚丙烯、嵌段共聚物型聚丙烯
聚丁烯
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)
离子键聚合物:乙烯-甲基丙烯酸共聚物金属盐
乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物:乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMA)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)
改性聚烯烃:马来酸改性聚乙烯、马来酸改性聚丙烯、硅烷改性聚乙烯、硅烷改性聚丙烯
氯化聚乙烯
○其他树脂
粘合性聚酯树脂
聚苯乙烯
○热塑性弹性体
苯乙烯类弹性体:聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SIS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯(SEBS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙稀)-聚苯乙烯(SEPS)
氯乙烯类弹性体
聚烯烃类弹性体:乙烯-丙烯橡胶(EPR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)
热塑性聚氨酯
○橡胶类高分子
天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、氯磺化聚乙烯、聚异丁烯(PIB)
其中,作为与聚烯烃类树脂的芯材和拉伸片的粘合性好的物质,可以使用聚烯烃类树脂、聚烯烃类弹性体或苯乙烯类弹性体,其中更优选聚烯烃类树脂。
作为与聚烯烃类树脂以外的芯材和拉伸片的粘合性好的物质,优选使用聚烯烃类弹性体或苯乙烯类弹性体,其中更优选聚烯烃类弹性体。
本发明第2项发明中使用的由合成树脂或橡胶组成的片或薄膜的厚度,以及第3和4项发明中使用的合成树脂或橡胶的涂布层的厚度,要考虑到粘合性后适当决定,但通常为5μm-2mm左右。该厚度如果低于5μm,则粘合性恶化,如果超过2mm,则弯曲及剪断强度降低。
第1项发明中,加热合成树脂或橡胶,或加热芯材/合成树脂或橡胶/拉伸片的重合体,第2项发明中,加热由芯材/合成树脂或橡胶组成的片材或薄膜/拉伸片的重合体,第3项发明中,加热涂布或含浸了合成树脂或橡胶的芯材和/或拉伸片,或加热这些物质的重合体,第4项发明中,加热涂布或含浸了合成树脂或橡胶的芯材和/或拉伸片的重合体。
在任一项发明中,加热温度都为合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且为芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下。加热温度如果低于合成树脂或橡胶的流动开始温度,则不会进行合成树脂或橡胶的熔解,无法得到充分的粘合力。加热温度如果超过芯材的热变形温度或拉伸片的熔点,则构成芯材或拉伸片的树脂熔解,无法确保所希望的机械物性。
加热方法无特别限定,例如可以采用热风加热、红外线加热、电子射线加热、使用加热器的接触加热等。
在加热同时或之后,在第1项发明中,加压芯材/合成树脂或橡胶/拉伸片的重合体,在第2项发明中,加压芯材/合成树脂或橡胶组成的片材或薄膜/拉伸片的重合体,第3和4项发明中,加压涂布或含浸了合成树脂或橡胶的芯材和/或拉伸片的重合体。
在任一项发明中,负荷的压力为对芯材施加0.01-10%压缩形变的压力。
作为其一例,本发明中使用的由聚烯烃类树脂组成的发泡体片材的压缩试验的应力-形变(S-S)曲线如图2所示。温度变化后,压缩屈服发生变化,所以有必要根据加热状况调节加压压力。但是,本发明人等发现,即使温度变化,发泡体片材的压缩弹性区域也几乎不发生变化,本发明中不控制压力,在压缩弹性区域范围内控制位移,进行加压。利用该方法,即使加热温度或发泡体片材的厚度发生变化,也能得到厚度精度好的层合复合体。
压缩形变低于0.01%时,不能得到充分的粘合力,如果超过10%,则超过发泡体片材的屈服点,导致发泡体片的压缩强度下降或难以恢复厚度。
压缩形变的更具体范围是,对于热塑性树脂和热固性树脂的发泡体而言,为0.01-10%,对于热塑性树脂和热固性树脂的中空体和蜂窝状结构体而言,为0.01-5%。在中空体和蜂窝状结构的情况下,因为比发泡体的屈服点低,所以优选将上限值设定为较小的值。
控制位移(厚度)的方法没有特别限定。在间断式的情况下,例如采用控制冲程的压制方式等,在连续式的情况下,例如有将重合体通过限制了间隙的轧辊之间的方法等。
通过在加热同时或之后进行加压,粘合用的合成树脂或橡胶将发泡体片材和拉伸片粘合。加压时间没有特别限定,但优选为0.01秒-10分钟。加压时间如果少于0.01秒,则无法得到充分的粘合力,如果超过10分钟,则生产性差,不理想。
上述的加热操作和加压操作可以分别进行,也可同时进行。例如,在使用间断式的接触加热器的压制方式等中,可以一边将重合体从两面加热一边进行加压。
经过上述加热和加压的层合体,经冷却使合成树脂或橡胶固化,成为复合层合体。对冷却方法无特别限定。即使在冷却过程中也可以对层合体在压缩形变0.01-10%范围内进行加压。
加热时拉伸片的收缩开始温度比层合时的加热温度低时,发生收缩,片材形状发生变形,所以难以整齐排列。因此,相对于片材的取向方向,优选一边对片材施以0.1-3kgf/1cm宽的张力,一边进行层合。该张力因材料或拉伸倍率而异,通过施加0.1-3kgf/1cm宽张力可以进行层合。如果低于0.1kgf/1cm宽,则张力弱,无法抑制收缩。另一方面,如果超过3kgf/1cm宽,则张力过强,不具有加热拉伸片的保持力,片材切断,所以不优选。
上述记载的片材的收缩开始温度由以下方法测定。
首先,将拉伸片切成100mm见方的方块,测定长宽的尺寸。然后在设定为各种温度的炉中将片材放置约40秒钟,取出,冷却后,测定片材的尺寸。求出(加热后的尺寸/初期尺寸)×100(%),求出的值比99%小的温度设定为收缩开始温度。
材料不同拉伸倍率也不同,为聚烯烃类材料时,拉伸倍率变高,收缩开始温度升高,拉伸倍率越低,收缩开始温度下降。
收缩开始温度和层合时的加热温度的关系如下。
(为使芯材的拉伸片粘合的合成树脂或橡胶的流动开始温度)
<(层合时的加热温度)
<(拉伸片的收缩开始温度)
<(芯材的热变形温度或拉伸片的熔点)
但是因片材种类的不同,有时
(为使芯材和拉伸片粘合的合成树脂或橡胶的流动开始温度)
<(拉伸片的收缩开始温度)
<(层合时的加热温度)
<(芯材的热变形温度或拉伸片的熔点)。
此时,为抑制收缩的片材,有必要施加上述的张力。如果张力弱,则因为收缩导致片材翘起,难以层合。如张力过大,则片易断。施加在片材上的张力优选为0.1-3kgf/1cm宽。
第1项发明中,在芯材和拉伸片之间设置具有比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的流动开始温度的粘合用合成树脂或橡胶,在重合之前或之后,加热该合成树脂或橡胶至其流动开始温度以上且为芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,同时或之后,对重合体加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变,在第2项发明中,在芯材和拉伸片之间设置具有比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的流动开始温度的粘合用合成树脂或橡胶组成的片或薄膜,将得到的层合体加热至该合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且为芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,同时或之后进行加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变,所以构成芯材和拉伸片的树脂不会变形或者熔解,可以只使粘合用合成树脂或橡胶熔解,可以在不损害芯材和拉伸片的物性的前提下进行层合。
第3和4项发明中,加热加压芯材和拉伸片之前,在芯材和/或拉伸片的需粘合的面上涂布或含浸粘合用合成树脂或橡胶,所以可以使该合成树脂或橡胶均匀地浸透在被粘合体(芯材和/或拉伸片)中,即使加压时间短也能获得充分的粘合力。
第5项发明中,一边相对于拉伸片的取向方向对片材施加0.1-3kgf/1cm宽的张力,一边进行层合,在拉伸片易收缩的条件下,也能容易地进行层合。
第6项发明中,将片材的拉伸倍率设定为5-40倍,可以实现具有所需要刚性的层合复合体。
在第7项发明中,芯材是内在泡孔的纵横比Dz/Dxy的平均值为1.1-4.0的树脂发泡体,可以得到体轻且高刚性的层合复合体。
第8项发明中,作为拉伸片,使用需粘合的面的至少局部在比该树脂熔点高10℃以上的温度下加热熔解或将该面进行粗面处理的拉伸片,所以粘合用合成树脂或橡胶易与拉伸片相溶,由产生的锚固效果使粘合变得容易。
利用第1和第2项发明,不必使构成发泡体片材和拉伸片的聚烯烃类树脂熔解,可以只使粘合用的合成树脂或橡胶熔解,在不损害发泡体片材和拉伸片物性的前提下进行层合。
利用第3和第4项发明,可以使该合成树脂或橡胶均匀地浸透在被粘合体中,即使加压时间短也能得到充分的粘合力。
利用第5项发明,可以容易地进行层合。
利用第6项发明,可以得到稳定的层合复合体。
利用第7项发明,可以得到体轻且高刚性的层合复合体。
利用第8项发明,粘合用合成树脂或橡胶容易与拉伸片相溶,因锚固效果使粘合容易。
第9-20项发明中,以如下所示形态实施。
芯材只要是具有刚性的即可,通常优选具有一定厚度如1mm以上厚度的薄板。
作为芯材薄板可以使用下列物质。
由聚乙烯树脂、聚乙烯共聚物树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂、氯乙烯树脂、氯乙烯共聚物树脂、偏氯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂等热塑性树脂组成的薄板。这些热塑性树脂可以单独使用,也可以使用混合物。当然,薄板也可以经发泡等实现轻量化。
芯材薄板也可以是塑料制薄板和塑料制蜂窝状体与面材组成的板状体。
由聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、尿素树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、二甲苯树脂等热固性树脂组成的薄板。
绝缘板(A级绝缘板、榻榻米包膜板)、MDF(中质纤维板)、HDF(硬质纤维板)等,用粘合剂等将木质纤维之间固定的木质纤维板;纤维层压板等用粘合材料等将木质碎屑固定而成的木质碎屑类板材;合板(即将多片单板平行层合而成的板)、单板层合材料(即将多片单板平行层合的板材);纵边接缝材料(即指接板)、集成材料(即层合刮板而成的板材);木制板制品材料。
可以使用以上述板材为面材、以蜂窝状硬纸板或蜂窝状金属板的三明治结构形成的板材。
熔融镀锌钢板或熔融锌铝合金钢板、不锈钢钢板等铁制片材。铝、钛、铜等非铁制板材。
为提高芯材和层合在其上的面材用片材的粘合性,当然也可以预先在芯材或面材用片材上设置粘合层或涂布粘合剂。
将芯材和面材通过加热融合成的2层型为基本型,但也可根据用途再在芯材和面材之间设置粘合层。
设置粘合层的方法有:将作为粘合层的薄膜***芯材和面材用片材之间,同时将其向轧辊供给,进行加热加压的方法;将芯材和面材用片材供给到轧辊时,在至少一方上用辊涂器或喷枪等涂布粘合剂形成粘合层的方法;在芯材或面材用片材的至少一方上预先形成粘合层,将其通过轧辊时进行加热加压以进行层合的方法。
作为形成粘合层的薄膜,例如有由线状低密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、极低密度聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、高密度聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、离子键聚合物树脂、EMAA树脂、聚丙烯腈树脂等制成的薄膜。
作为粘合剂,例如有醋酸乙烯树脂乳胶、丙烯酸乳胶、醋酸乙烯共聚物乳胶、聚乙烯醇粘合剂、醋酸乙烯树脂乳胶、掺杂水泥、单体水泥、氯乙烯树脂粘合剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物类热熔粘合剂、聚酰胺类热熔粘合剂、聚酯类热熔粘合剂、热塑橡胶类粘合剂、尿烷类热熔粘合剂、氯丁橡胶类粘合剂、合成橡胶胶乳类粘合剂、天然橡胶类粘合剂、环氧树脂类粘合剂、聚氨酯类粘合剂。
面材用片材,只要是能卷绕到辊上而以一定的曲率弯曲的材料即可。优选厚度薄的,如厚度1mm以下的。这种片材例如有如下这些。
由聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、ABS树脂、聚碳酸酯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸改性氯乙烯树脂、改性聚环氧丙烷树脂、聚碳酸酯/ABS树脂、改性亚苯基醚树脂、丙烯酸树脂、丙烯基-苯乙烯树脂等热塑性树脂制成的片材,利用拉伸、取向等方式使之具有各向异性的片材;抄制玻璃纤维而成的表面薄毡(surfacemat)、由玻璃粗纱织成的产品等玻璃织物(glasscross)(在平面织物中加入用于粘合玻璃短纤维的粘合剂,所说的粘合剂例如有聚乙烯醇、饱和聚酯树脂、丙烯酸类树脂等热塑性树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂等);用树脂粘合剂将长纤维状物固化成片的预成形片(长纤维有玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、炭素纤维、芳族聚酰胺纤维等);热塑性树脂与玻璃长纤维片组成的复合材料-冲压(スタンパブル)片(热塑性树脂常使用聚丙烯);薄细布、织布、无纺布、针织织物(薄细布、无纺布、针织织物主要由聚酯或尼龙等合成树脂纤维制成。织布中一般含有天然纤维或合成纤维。构成织布、无纺布的有机纤维例如有聚酯纤维、棉纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、炭素纤维、芳族聚酰胺纤维等);纸、金属片(铁板、或由铝、钛、铜等非铁金属片。铁片中也包括熔融镀锌钢板或熔融锌铝合金钢板、不锈钢板等。作为这种金属制的片状物,特别优选使用厚度0.01-2mm的压延薄片。可以在这些金属片上进行镀敷或涂布有机涂料、无机涂料,也可以涂布粘合剂);液晶聚合物(具有液晶结构的高分子,以凯普拉(ケブラ)为代表的全芳香族聚酰胺的离子触变液晶聚合物,以赛达(ザイダ)或维克特拉(ベクトラ)为代表的全芳香族聚酯的热触变液晶等)。
上述面材中特别优选的有在MD方向、TD方向上具有机械物性各向异性的材料,具体而言,有热塑性树脂的拉伸、取向片,将长纤维状物用树脂粘合剂固化成片状的预固化片。
第17-20项发明,特别优选以以下方式实施。
供给的纵片和横片,可以是各一片,也可以并列排列多片。也可以与纵片同时供给粘合层。
向芯材表面供给的纵片,利用加热加压升温后融合层压在芯材上。加热加压方法,是在加热辊、加压辊上挂上传送带后进行加热压合,使用加热辊和在其上挂上传送带时,连续传送芯材和纵片,使用加热压合时,芯材和纵片被间断地传送。在加热加压装置(工序)之前,也可设置辐射加热、热风加热、面加热器等辅助加热装置(工序)。
由纵片和芯材组成的中间层合体,利用切断装置切成一定的尺寸。切断装置由圆锯、片锯、切缝铣刀、切断机、热金属丝等。中间层合体通过芯材供给装置利用挤压方式传送。此时,也可以用驱动用辊支持传送,利用传送带驱动进行辅助。在任何情况下,至中间层合体的切断为止,传送方向一直是纵向。
利用加热加压压合后,将中间层合体利用冷却装置(工序)冷却到纵片的熔点以下。冷却手段有冷却辊、自然冷却、空气冷却等。
第17、18项发明中,由纵片和芯材组成的中间层合体的定尺寸切断片以与前进方向(纵向)成一定角度的方向进行传送,在中间层合体的切断片按运送方向上移动时,横片以与纵片相同的方式被供给和热压合。所说的一定角度例如是90度,也可以是其他角度。传送中间层合体切断片的方式如下:用圆筒等在一定方向上挤出,利用吸引台承载切断片或用转台支持切断片,运至之后的传送线,用辊、带等进行传送。
第19和20项发明中,由纵片和芯材组成的中间层合体的定尺寸切断片被翻转90°,同时在前进方向(纵向)上传送,在切断片纵向移动时,横片按与纵片相同的方式被供给和热压合。作为将中间层合体切断片的传送方向直接翻转90度的方法,有使用转台的方式和承载在吸引台上进行翻转的方式等。
第9项发明的层合复合体的制造装置,包括:纵向供给芯材的芯材供给装置;在芯材的至少一面上纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;在纵片的表面或里面横向供给面材用横片的横片供给装置;将垂直相交重合的纵片和横片加热加压在芯材上的片材热压合装置;所以可以以垂直相交状态连续向芯材上层合纵片和横片。
第10项发明的层合复合体的制造方法,包括:纵向供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上纵向供给面材用纵片的纵片供给工序;在纵片的表面或里面横向供给面材用横片的横片供给工序;将纵片和横片以垂直相交状态重合后加热加压在芯材上的片材热压合工序;所以可以以垂直相交状态连续向芯材层合纵片和横片。
第11项发明的层合复合体的制造装置中,在纵片与片材热压合装置加热辊开始接触的位置处,在加热辊与纵片之间通过横片供给装置供给横片,所以可以连续地向芯材层合纵横垂直相交状的面材用片材,操作效率高。
第12项发明的层合复合体的制造方法中,在片材热压合工序中,还包括以下工序:在纵片与加热辊开始接触的位置处,在加热辊与纵片之间供给横片的切断片的横片工序,所以可以连续地向芯材层合纵横垂直相交状的面材用片材,操作效率高。
第13项发明的层合复合体的制造装置中,纵片供给装置横向交互并列供给上侧纵片和下侧纵片,横片供给装置在上侧纵片和下侧纵片之间依次供给多片横片并将其以并列状排列,所以纵片和横片交互编织,得到具有纵向和横向补强强度均匀物性的层合复合体。
第14项发明的层合复合体的制造方法中,纵片供给工序是横向交互并列供给上侧纵片和下侧纵片的工序,横片供给工序是在上侧纵片和下侧纵片之间依次供给多片横片并将其以并列状排列的工序,所以所以纵片和横片交互编织,得到具有纵向和横向补强强度均匀物性的层合复合体。
第15项发明的层合复合体的制造装置,横片供给装置具有在纵片与片材热压合装置的加热辊开始接触的位置处设置的吸引辊、向吸引辊一片片地供给横片的单片供给装置,所以可以在芯材的表面上以垂直相交状态连续贴合纵片和横片。
第16项发明的层合复合体的制造方法,横片供给工序包括在片材热压合工序中向纵片与加热辊开始接触的位置处设置的吸引辊一片片地供给横片切断片的单片供给工序,所以可以在芯材的表面上以垂直相交状态连续贴合纵片和横片。
第17项发明的层合复合体的制造装置中,包括:纵向供给芯材的芯材供给装置;向芯材的至少一面纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;加热加压纵片和芯材形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;以相对于纵向成一定角度的方向传送中间层合体切断片的传送装置;向切断片的表面或里面在传送方向上供给面材用横片的横片供给装置;加热加压重合的中间层合体切断片和横片形成最终层合体的第2热压合装置;切断最终层合体的第2切断装置;该装置可以以垂直相交状态连续将纵片和横片层合在芯材上,同时以与纵片同样的方式以长条状供给横片。
第18项发明的层合复合体的制造方法中,包括:纵向供给芯材的芯材供给工序;向芯材的至少一面纵向供给面材用纵片的纵片供给工序;加热加压纵片和芯材形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;以相对于纵向成一定角度的方向传送中间层合体切断片的传送工序;向切断片的表面或里面在传送方向上供给面材用横片的横片供给工序;加热加压重合的中间层合体切断片和横片形成最终层合体的第2热压合工序;切断最终层合体的第2切断工序;该方法可以以垂直相交状态连续将纵片和横片层合在芯材上,同时以与纵片同样的方式以长条状供给横片。
第19项发明的层合复合体的制造装置中,包括:纵向供给芯材的芯材供给装置;向芯材的至少一面纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;加热加压纵片和芯材形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;将中间层合体切断片翻转90度纵向传送中间层合体切断片的传送装置;向切断片的表面或里面在传送方向上供给面材用横片的横片供给装置;加热加压重合的中间层合体切断片和横片形成最终层合体的第2热压合装置;切断最终层合体的第2切断装置;该装置可以以垂直相交状态连续将纵片和横片层合在芯材上,同时以与纵片同样的方式以长条状供给横片。
第20项发明的层合复合体的制造方法中,包括:纵向供给芯材的芯材供给工序;向芯材的至少一面纵向供给面材用纵片的纵片供给工序;加热加压纵片和芯材形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;将中间层合体切断片翻转90度纵向传送中间层合体切断片的传送工序;向切断片的表面或里面在传送方向上供给面材用横片的横片供给工序;加热加压重合的中间层合体切断片和横片形成最终层合体的第2热压合工序;切断最终层合体的第2切断工序;该方法可以以垂直相交状态连续将纵片和横片层合在芯材上,同时以与纵片同样的方式以长条状供给横片。
利用本发明第9-20项发明的层合复合体的制造装置和制造方法,可以连续进行将纵横垂直相交状态的面材用片材层合在芯材上的操作,以高生产效率制造层合复合体。因此可以得到厚度薄、弯曲弹性率高、线膨胀系数小、无各向异性的层合复合体。
附图说明
图1(A)为纺锤形泡孔的简要斜视图,图1(B)为图1(A)中z方向上平行断面一部分的放大简图。
图2是表示由聚烯烃类树脂制成的发泡体片材的压缩试验的应力-形变(S-S)曲线。
图3是表示实施例2中重合体的斜视图。
图4是表示将纵横垂直相交状态的面材层合在芯材上而成的层合复合体的斜视图。
图5是表示实施例9的层合复合体的制造装置的斜视图。
图6(a)(b)(c)(d)是表示供给辊的侧视图。
图7(a)是表示片材蛇行修正装置的斜视图。图7(b)是表示张力调整功能的正面图。图7(c)(d)是表示构成纵片的多窄幅片材配置的平面图。
图8(a)(b)是表示横片供给装置的斜视图。图8(c)是表示横片供给装置的侧视图。图8(d)是表示伺服电动机的侧视图。
图9(a)是表示加热辊的正面图。图9(b)是表示加热辊和架台的侧视图。图9(c)(d)(e)是表示加热辊驱动装置的侧视图。
图10(a)(b)是表示实施例9的层合复合体制造装置变形的侧视图。
图11(a)是表示实施例10的层合复合体制造装置之一例的侧视图。图11(b)表示向表面供给非熔融性片材时之一例。
图12(a)是表示实施例10的层合复合体的制造装置的其他变形的侧视图。图12(b)表示向表面供给非熔融性片材时之一例。
图13(a)是表示实施例10的层合复合体的制造装置的进一步变形的侧视图。图13(b)表示向表面供给非熔融性片材或熔融性片材时之一例。
图14表示使表面功能化的1个实施方案的侧视图。
图15(a)是表示实施例11的层合复合体制造装置的侧视图。图15(b)(c)是表示横片供给装置的平面图。
图16(a)(d)是表示接收横片切断片的机构的侧视图。图(b)(c)是表示接收横片切断片的机构的平面图。
图17(a)是表示实施例12的层合复合体制造装置的侧视图。图17(b)是同一装置重要部分的斜视图。图17(c)是表示用该装置制造层合复合体的斜视图。
图18(a)是表示实施例13的层合复合体的制造装置的侧视图。图18(b)是同一装置的正面图。
图19(a)是表示收纳横片切断片的盒子的侧视图。图19(b)是表示横片切断片供给装置的侧视图。图19(c)是表示伺服电动机的侧视图。图19(d)是表示吸引辊的正面图。图19(e)是表示横片切断片接收机构的侧视图。图19(f)是表示横片连续供给机构的正面图。
图20是表示构成纵片的多片窄幅片材配置的斜视图。
图21是表示实施例14的层合复合体制造装置的斜视图。
图22是表示实施例15的层合复合体制造装置的斜视图。
具体实施方式
以下用实施例具体说明本发明。
i)带面材片状芯材(带面材发泡体片材)的制备
(1)改性聚烯烃类树脂的制备
改性用螺杆挤压机使用BT40(塑料工学研究所公司制)同向旋转双螺杆挤出机。该挤出机具有2条自摩擦螺杆,其L/D为35,D为39mm。从挤出机的上游至下游,由第1-6筒管组成)汽缸筒,模是3孔绞股模,在回收挥发成分的第4筒管中设置真空通气孔。
操作条件如下。
圆筒筒管设定温度:第1筒管;180℃
第2-6筒管;220℃
模:220℃
螺杆转数:150rpm
先在上述构成的改性用螺杆挤出机中从后料斗加入聚烯烃类树脂,从第3筒管向挤出机内注入改性用单体和有机过氧化物的混合物,将其熔融混合,得到改性树脂。此时,在挤出机内产生的挥发成分经真空通气孔被真空吸引。
聚烯烃类树脂是聚丙烯无规共聚物(日本POLYCHEM公司制“EX6”,MFR1.8,密度0.9g/cm3),其供给量为10kg/h。改性用单体为二乙烯基苯,其供给量相对于100重量份聚烯烃类树脂为0.5重量份。有机过氧化物为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3,其供给量相对于100重量份聚烯烃类树脂为0.1重量份。
将聚烯烃类树脂、改性用单体和有机过氧化物熔融混合得到改性树脂,将该改性树脂由绞股模吐出,水冷,用造粒机切断,得到改性树脂颗粒。
(2)发泡性树脂组合物的制备
发泡剂混练用螺杆挤出机为TEX-44型(日本制钢所公司制)同向旋转双螺杆挤出机,具有2条自摩擦螺杆,其L/D为45.5,D为47mm。圆筒筒管由自挤出机上游至下游的第1-12筒管组成,成形模为7孔绞股模。按区域设定温度如下。
第1绞股:常时冷却
第1区:第2-4筒管
第2区:第5-8筒管
第3区:第9-12筒管
第4区:模和接头部分
为供给发泡剂,在第6筒管设置侧给料器,为回收挥发成分,在第11筒管设置真空通气孔。操作条件如下。
圆筒筒管设定温度:第1区;150℃
第2区;170℃
第3区;180℃
第4区;160℃
螺杆转数:40rpm
将如上得到的改性树脂和均聚物型聚丙烯(日本POLYCHEM公司制“FY4”,MFR5.0,密度0.9g/cm3)分别以10kg/h的供给量向发泡剂混练用螺杆挤出机供给。另外向同一挤出机中由侧给料器供给发泡剂。发泡剂为偶氮二酰胺(ADCA),其供给量为1.0kg/h。将如此得到的改性树脂和发泡剂经混练得到发泡性树脂组合物。
(3)发泡性片材的制备
将该发泡性树脂组合物由T型模挤出,得到宽350mm×厚0.5mm的聚烯烃类树脂发泡性片材。
(4)带面材的发泡性片材的制备
在实施例1-6、比较例2-3中,在上述聚烯烃类树脂发泡性片材的两面层合作为面材的邻苯二甲酸乙二醇酯制无纺布(东洋纺绩公司制,“SPUNBOND ECURE 6301A”,单位面积重量30g/m2),用压制成形机在180℃下进行压制成形,得到带面材的发泡性片材。
在比较例1中,在上述发泡性片材的两面层合特氟隆片材,用手动压力机在180℃下赋形,得到带面材的发泡性片材。
(5)发泡
将得到的带面材发泡性片材去除边缘部分,得到边长300mm的正方形样品。将该样品在230℃的炉中加热约5分钟,使发泡性片材发泡,得到厚度8mm的聚烯烃类树脂发泡体。
在比较例1中,发泡后,使树脂冷却固化后,剥离层合的特氟隆片,得到表面为聚烯烃类树脂的发泡体片材。
(6)合成树脂的含浸
在实施例2、3和5中,在由前述工序(5)得到的带面材发泡体片材的面材上重合后述的厚度60μm的合成树脂薄膜,用加热到120℃的手动压力机在重合体上施加荷重以对发泡体片材施加压缩形变0.4mm(5%),加热1分钟,得到含浸合成树脂的发泡体片材。
(7)含浸合成树脂的发泡体片材的评价
对得到的聚烯烃类树脂发泡体片材按以下项目进行评价。
发泡倍率:从层合复合体上用切刀剥离面材后,按照JIS K-6767“聚乙烯泡沫试验方法”,测定表观密度,以其倒数为发泡倍率。
泡孔形状(平均纵横比):
在厚度方向(z方向)切开层合复合体片材,用光学显微镜观察断面的中央部,同时摄取15倍的放大照片。用卡尺测定照片上的全部泡孔的Dz和Dxy,算出每个泡孔的Dz/Dxy,作为平均纵横比。但是,在测定中将Dz(实际直径)为0.05mm以下的泡孔以及10mm以上的泡孔除外。
熔点
在上述工序(2)中,调制不含发泡剂(ADCA)的聚烯烃类树脂组合物,用差示扫描量热器(DSC)都取峰值温度。熔点为148℃。
ii)合成树脂薄膜层合拉伸片材的制备
(1)挤出片材的制备
相对于高密度聚乙烯(商品名:HY540,三菱化学公司制,MFR=1.0,熔点133℃,重均分子量30万)100重量份,配合二苯酮(光聚合引发剂)1重量份,将该配合物用30mm双螺杆挤出机在树脂温度200℃下熔融混练,用T型模挤出成片状,用冷却辊冷却,得到厚度1.0mm、宽200mm的未拉伸片。
(2)压延、交联
将该未拉伸片用表面温度设定为100℃的6英寸辊(小平制作所制)压延至拉伸倍率为9倍,之后将得到的压延片以2m/分钟的速度以辊输送,通过气氛温度设定为85℃的加热炉,然后以6m/分钟的速度引取,辊拉伸至3倍,卷取。然后,对得到的片材2面用高压水银灯照射5秒,进行交联处理。最后,对得到的片材在无张力条件下在130℃进行1分钟的缓和处理。
经上述操作得到的拉伸片,尺寸为宽100mm,厚度0.20mm,透明。该片材的总拉伸倍率为27倍,线膨胀系数为-1.5×10-5,该拉伸片的熔点[DSC(差示扫描量热计)中的峰值温度]为135℃。
(3)局部熔解
在实施例3、4、5中,将上述得到的聚烯烃类树脂拉伸片以3m/分钟的旋转速度旋转,通过表面温度为180℃的第1辊和以同一速度旋转且表面温度为50℃的第2辊之间,压力为100kg/cm2,连续进行压缩。结果是,拉伸片与第1辊接触的面被熔解。然后以同样方法对拉伸片的反面也进行处理,得到两面被熔融处理的拉伸片。
(4)合成树脂薄膜层合拉伸片
在实施例3、4、5中,使表面温度为160℃的第1辊和表面温度为50℃的第2辊分别以3m/分钟的速度旋转,在上述工序(3)中得到的拉伸片上重合后述的厚度为60μm的合成树脂薄膜,将该重合体以合成树脂膜与第1辊相接触的状态通过2个辊之间,压力为100kg/cm2,连续进行层合,得到合成树脂薄膜层合拉伸片。
(5)拉伸片的评价
按下述方法测定上述拉伸片的线膨胀系数和拉伸弹性率。
线膨胀系数:
在样品上以150mm的间隔标记标线,之后将样品在5℃的恒温槽中放置1小时,在5℃状态下测定标线间距离。然后将样品在80℃的恒温槽中放置1小时后同样测定标线间距离。重复该操作3次,求出第2次和第3次的50℃和80℃下各标线间距离的平均值,按下式计算线膨胀系数。
线膨胀系数(1/℃)=(80℃的标线间距离-5℃的标线间距离)/{(5℃的标线间距离)×(80-5)}
拉伸弹性率:
按JIS K7113的拉伸试验方法,测定拉伸弹性率。
合成树脂薄膜的制备
将低密度聚乙烯(三菱化学公司制,“LC600A”,MFR=7,熔点107℃)用双螺杆挤出机在树脂温度180℃下熔融混练,用T型模挤出成片状,用冷却辊冷却,得到厚度60μm、宽100mm的合成树脂制薄膜。
iii)层合复合体的制造
(1)重合片材或薄膜
在实施例2中,如图3所示,将各材料片材或薄膜从上面开始重合,得到由拉伸片(203)/合成树脂薄膜(202)/含浸合成树脂发泡体片材(201)/合成树脂薄膜(202)/拉伸片(203)组成的重合体。
在实施例1、3-5、比较例1、2中,如下所示从上面开始重合各材料片或薄膜。另外,在层合复合体的上下面供给的多片拉伸片在拉伸方向上将发泡体片材夹入,成为面对称的结构。
实施例1:拉伸片/合成树脂薄膜2片/发泡体片材/合成树脂薄膜2片/拉伸片
实施例2:拉伸片/合成树脂薄膜/合成树脂含浸发泡体片材/合成树脂薄膜/拉伸片
实施例3:合成树脂薄膜层合拉伸片/合成树脂薄膜/发泡体片材/合成树脂薄膜/合成树脂薄膜层合拉伸片
实施例4:合成树脂薄膜层合拉伸片/合成树脂含浸发泡体片材/合成树脂薄膜层合拉伸片
实施例5:合成树脂薄膜层合拉伸片(0℃)/合成树脂薄膜层合拉伸片(90℃)/合成树脂含浸发泡体片材/合成树脂薄膜层合拉伸片(90℃)/合成树脂薄膜层合拉伸片(0℃)
比较例1:后述的加热至160℃后的拉伸片/无面材发泡体片材/加热至160℃后的拉伸片
比较例2:拉伸片/合成树脂薄膜2片/发泡体片材/合成树脂薄膜2片/拉伸片
(2)加热、加压、冷却
在实施例1-5中,将上述重合体用手动压力机从上下加热至120℃(实施例1中为110℃),在发泡体片材上施加0.4mm(5%)的压缩形变,加压,进行2分钟的压制成形。之后用水冷压制机同样加压以产生5%的压缩形变,冷却固化重合体后得到层合复合体。
实施例6中使用实施例1中用的拉伸片经拉伸工序辊压延为9倍的片材。压制层合时,夹住拉伸片的两端,在片材的取向方向上加以0.5kgf/1cm的张力,在此状态下加热层合,除此之外与实施例1相同。结果得到良好的层合复合体。
实施例7中用丙烯酸树脂发泡体替换实施例1中用的聚烯烃类树脂发泡体片材(Rohm公司制,Rohacell发泡倍率20倍,热变形温度130℃),作为贴合时使用的合成树脂薄膜,用积水FILM(株)制的SEBS薄膜CS-S。贴合的构成和加热温度与实施例1相同。
实施例8中用热塑性树脂塑料中空体(SUMIKA PLASTIC公司制,SUNPRAI厚度7mm),贴合时使用的合成树脂薄膜使用TAMAPOLY公司制的VLDPE薄膜SE605M。贴合构成和加热温度与实施例1相同。
在比较例1中,用夹子固定拉伸片,在加热至160℃的炉中放置2分钟。拉伸片整体收缩,一部分熔解。将该拉伸片从炉中取出,立即以同样的拉伸片在上述无面材发泡体片材上形成三明治结构,用手动压力机从上下在50℃下对无面材发泡体加压以对片材施加5%的压缩形变,放置2分钟,得到层合复合体。在该层合复合体表面发生无数的凹凸,不平滑。
在比较例2中,用压力控制方法替换上述的厚度控制,在0.8Mpa的压力、120℃下,用与上述同样方法,进行加热加压、冷却加压,得到层合复合体。
比较例3中与实施例8相同,只是在加压加热层合时不施加张力。结果片材收缩,层合复合体表面发生无数凹凸,不平滑。
(3)层合复合体的评价
得到的层合复合体按以下项目评价。
厚度
用卡尺测定层合复合体厚度。
弯曲强度、弯曲弹性率:
按JIS K7203,以10mm/分钟的试验速度测定弯曲弹性率和弯曲强度。只在拉伸方向上测定有方向性的样品。
线膨胀系数
用与上述同样方法求出线膨胀系数。只在拉伸方向上测定有方向性的样品。
实施例和比较例的构成和评价结果在表1中给出。表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |||||
发泡体片材 | 发泡倍率 | 倍 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 20 | 20 | 10 | 10 | 10 | ||
纵横比 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 0.9 | 0.9 | 2 | 2 | 2 | ||||
熔点 | ℃ | 148 | 148 | 148 | 148 | 148 | 148 | (130) | (75) | 148 | 148 | 148 | |||
厚度 | mm | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | |||
拉伸片 | 熔点 | ℃ | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | 135 | ||
方向 | 单向 | 单向 | 单向 | 单向 | 垂直相交 | 单向 | 单向 | 单向 | 单向 | 单向 | |||||
厚度 | μm | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | ||||
单面层合片数 | 片 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||
收缩开始温度 | ℃ | 125 | 125 | 125 | 125 | 125 | 105 | 125 | 125 | 125 | 105 | ||||
局部熔解 | 无 | 无 | 有 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | |||||
线膨胀系数 | *10-5 | -1.5 | -1.5 | -1.5 | -1.5 | -1.5 | 0.5 | -1.5 | -1.5 | -1.5 | 0.5 | ||||
拉伸弹性率 | Gpa | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 8 | 24 | 24 | 24 | 8 | ||||
合成树脂 | 熔点 | ℃ | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | (-) | (-) | 无 | 105 | 105 | ||
厚度 | μm | 120 | 60 | 60 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | ||||||
含浸在发泡体中 | μm | 60 | 60 | 60 | |||||||||||
在拉伸片上层合 | μm | 60 | 60 | 60 | |||||||||||
加压加工 | 加热温度 | ℃ | 110 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 70 | 160 | 110 | 120 | 120 |
方式 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制厚度 | 控制压力 | 控制压力 | 控制厚度 | ||
发泡体的压缩量 | % | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 8 | 15 | |||
压力 | Mpa | 0.8 | 0.8 | ||||||||||||
在片材上施加的张力 | Kgf/1cm | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
层合复合体 | 厚度 | mm | 8.6 | 8.6 | 8.6 | 8.6 | 8.6 | 8.6 | 8.6 | 8.6 | 7.6 | 8.7 | 8.5 | 8 | 8.7 |
弯曲强度 | Mpa | 8.0 | 9.0 | 11.0 | 11.0 | 13.0 | 13.0 | 9.5 | 9.5 | 11.0 | 3.0 | 8.3 | 6.5 | 3.1 | |
弯曲弹性率 | Gpa | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | 1.5 | 1.5 | 0.8 | 1.4 | 2.0 | 0.7 | 1.3 | 1.2 | 0.6 | |
线膨胀系数 | ×10-5/℃ | -1 | -1.1 | -1.2 | -1.2 | -1.3 | -1.3 | -1.1 | -1.1 | -1.2 | 4 | -1 | -1 | 4.5 |
由表1可知,实施例1-8得到的层合复合体,其拉伸片不收缩,发泡体不发生压曲,与比较例1相比,弯曲强度和弯曲弹性率大,是高强度的层合复合体,且线膨胀系数小,尺寸稳定性好。
另外,因为在实施例1-8中是以发泡体片材的压缩形变量来控制加压量,所以即使加热温度等变化,与进行压力控制的比较例2相比,可以制造厚度均匀的层合复合体。
以下列举实施例进一步详细说明本发明的第9-20项发明,但本发明并不受实施例的限定。
实施例9
芯材使用发泡倍率10倍、厚度10mm、宽1200mm的聚丙烯发泡体,面材使用厚度0.2mm、宽1000mm的聚乙烯拉伸片。粘合层是预先在面材用片材的一面上层合的厚度60μm的极低密度聚乙烯薄膜(TAMAPOLY公司制)。
该实施例的层合复合体的制造装置(第9项发明的制造装置)如图5所示,包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给装置,在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给装置,在纵片(S1)的表面或里面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给装置,将以垂直相交状重合的纵片(S1)和横片(S2)在芯材(C)上加热加压的片材热压合装置。
另外该实施例的层合复合体的制造方法(第10项发明的制造方法),包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给工序;在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给工序;在纵片(S1)的表面或里面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给工序;将纵片(S1)与横片(S2)以垂直相交状重合,然后在芯材(C)上加热加压的片材热压合工序。
纵向供给芯材(C)的芯材供给装置,包括:直径200mm的上下1对供给辊(1);配置在下侧供给辊(1)下游的多个传送辊(19)。上下1对供给辊(1)如图6(a)所示,由驱动装置(6)藉由传送带(14)驱动。在供给辊(1)中夹入的芯材(C)以线速度1m/分钟的速度被送到传送辊(19)上。
供给辊(1)可以是橡胶辊、金属辊或树脂辊。如图6(b)所示,下侧供给辊(15)用油压升降器、气压升降器等升降装置(7)进行升降,供给辊(1)紧密地夹着芯材(C)。
供给辊以外的芯材供给装置,例如如图6(c)所示,夹着芯材(C)的带或履带(8)传送芯材(C)的装置,或是如图6(d)所示,将芯材(C)用只与其上面接触的辊(9)传送的装置等。芯材供给装置只要具有以一定速度传送芯材的能力即可。在这些图中,(14)是传送带。
在芯材上面纵向拉出纵片的纵片供给装置,由卷绕纵片(S1)的卷轴(2)和从卷轴(2)向芯材(C)表面将拉出的纵片(S1)压在芯材(C)上的压辊(5)组成。
在卷轴(2)的下游,如图7(a)所示,利用位置传感器(10)感知芯材(C)与纵片(S1)之间在宽度方向上的不齐,设置将纵片(S1)的中心修正为芯材中心的片材蛇行修正装置。该蛇行修正装置,如图7(b)所示,具备宽度方向移动装置,当感知到宽度方向的不齐时,可以将其修正。该移动装置例如由宽度方向上配置的滑轨(11)、可以在其上移动的卷轴(2)、使其在宽度方向上移动的圆筒(12)组成。
为使纵片(S1)不松弛,设置一种张力调节机构,即夹住卷轴(2)的轴的制动块(13)制动卷轴(2)的转动,对纵片(S1)施加一定的张力。
为了使多片窄幅片材(S3)组成的纵片能层合到芯材(C)上,可以将窄幅片材(S3)并列排列(图7(c)),也可以如图7(d)所示配置成锯齿状。
纵片的供给状态稳定后,利用横片供给装置在与芯材送入方向成直角的方向即横向供给面材用横片(S2)。
横片供给装置如图8(a)所示,由卷绕横片(S2)的卷轴(21)和驱动卷轴(21)将横片(S2)在横向送出的驱动装置(22)组成。
横片供给装置包括在芯材的送入方向上配置的滑轨(24)、在其上可移动的卷轴(21)、在芯材(C)的送入方向上以与其相同的速度移动的圆筒(23)。当横片(S2)只被送出芯材(C)的宽度部分时,用切刀(25)切断横片(S2),将切断片(36)贴附在芯材(C)表面。之后,卷轴(21)回到原位,再次送出横片。重复该操作。
横片供给装置也具有与纵片供给装置同样的制动块(28),用以调节张力。
横片供给装置的另一例如图8(b)所示,当横片(S2)只送出芯材(C)的宽度部分时,用切刀(33)切断横片(S2),切断片(36)被吸引台(34)吸引,由圆筒(35)被运送到芯材表面,层合在芯材上。
另一例如图8(c)所示,将横片(S2)预先切断成与芯材(C)宽度相同的长度,多片切断片(36)收载在盒(41)内,运送装置(42)前端的吸引台(43)吸引1片切断片(36),旋转180度后运送至芯材表面,层合在芯材(C)上。重复该操作。用图8(d)所示的伺服电动机(44)进行180度的旋转。
片材热压合装置如图5所示,以垂直相交状重合的纵片(S1)和横片(S2)被加热加压在芯材(C)上。
芯材(C)表面层合有纵片(S1)和横片(S2)的状态下,被送入直径300mm、间隙10mm的上下1对加热辊(4)中,在温度120℃、线速度1m/分钟的条件下,用加热辊(4)将纵片(S1)和横片(S2)加热加压在芯材(C)上,同时通过驱动该辊将其送出。
上下1对加热辊(4)如图9(a)所示,由驱动装置(51)旋转驱动,内部作为热介质的油或水被带有电加热器的温度调节器(52)循环。加热辊(4)是橡胶辊、树脂辊或金属辊,可以只在辊的表面涂敷橡胶或树脂。
芯材(C)和面材用片材也可以由2根加热辊(4)夹压,也可如图9(b)所示,由1根加热辊(4)和平台(17)夹压。
加热辊(4)的驱动装置(51)如图9(c)所示,由带(14)转动加热辊(4)。下侧加热辊(4)如图9(d)所示,可以由油压升降器(53)进行升降。如图9(e)所示,在下侧加热辊(4)上安装销子(54),可以调整辊间间隙。
图10(a)中,上下1对横片(S2)如上所示被送出到芯材(C)表面和里面,然后使纵片(S1)沿着上下1对加热辊(4)的周围供给,之后利用加热辊(4)将纵片(S1)和横片(S2)加热加压后熔和在芯材(C)上。另外,如图10(b)所示,先将纵片(S1)沿着上下1对加热辊(4)的周围供给,然后将上下1对横片(S2)如上所述送出到芯材(C)的表面和里面,之后用另外的上下1对加热辊(18)将纵片(S1)和横片(S2)加热加压并熔和在芯材(C)上。
纵片(S1)和横片(S2)在芯材(C)的至少一面上层合。熔和后,根据需要在加热辊之后安装上冷却辊或进行空气冷却。
如图4所示,可以连续制造在厚度10mm、宽1200mm的芯材上以1000mm的宽度层合纵横垂直相交状态的面材的层合复合体。
实施例10
该实施例的层合复合体的制造装置(第9项发明的装置的另一实施方案)如图11、12和13所示,包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给装置,在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给装置,在纵片(S1)的表面或里面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给装置,将以垂直相交状重合的纵片(S1)和横片(S2)在芯材(C)上加热加压的片材热压合装置。
本实施例的层合复合体的制造方法(本发明的第10项发明的另一种实施方案),包括以下工序:在纵向供给芯材(C)的芯材供给工序;在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给工序;在纵片(S1)的表面或里面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给工序;将纵片(S1)与横片(S2)以垂直相交状重合,然后加热加压在芯材上的片材热压合工序。
以下说明与实施例9的不同点,与实施例9相同的构成以与实施例9同样的符号表示,省略其说明。
该实施例10的层合复合体的制造装置(制造方法)在片材热压合装置(工序)之后还具有片材冷却装置(工序)。
在图11所示的层合复合体的制造装置中,片材冷却装置具有上下多对(图中示出为3对)冷却辊(16)。在冷却辊(16)内部供给冷却水。芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)被上下成对的冷却辊(16)夹压,各冷却辊(16)随着芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)的移动而被旋转。冷却辊(16)可以是橡胶辊、树脂辊、金属辊等,也可以是表面用橡胶或树脂等涂敷的金属辊。
图12所示的层合复合体的制造装置中,作为片材热压合装置,用上下1对加热压片(26)代替加热辊(4),冷却装置是与加热压片(26)同尺寸的上下1对冷却压片(27)。在加热压片(26)内设置加热器,在冷却压片(27)内供给冷却水。芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)以垂直相交层合的状态被运送,首先,用1对加热压片(26)加热和夹压,之后用1对冷却压片(27)冷却。芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)的运送以压片(26)(27)的宽度为1个间距间断地进行,加热压片(26)和冷却压片(27)之间设置1间距部分的间隙。由此可以连续制造层合复合体。加热压片(26)的加热方法当然可以采用加热器以外的方法,冷却压片(27)的冷却方法当然也可以利用其他方法。
图13所示的层合复合体的制造装置中,作为片材热压合装置,使用上下1对加热辊(4),同时作为片材冷却装置使用与加热辊(4)同尺寸的上下1对冷却辊(29),上侧的辊(4)(29)之间和下侧辊(4)(29)之间分别由无终端的带(30)连接。上下1对加热辊(4)和上下1对冷却辊(29)分别通过带(30)来夹压芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)。另外,上下带(30)与横片(S2)接触的部分分别由多个(图中为3个)压辊(31)对同一片材(S2)夹压。带(30)的材质通常使用在玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维中含有特氟隆的物质。也可以使用不锈钢等金属传送带。芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)以垂直相交的层合状态被运送,被带(30)夹压送出。此时,在带(30)的起始端通过加热辊(4)被加热加压,在带的终端通过冷却辊(29)被冷却。由此可以连续制造层合复合体。
上述图11、12和13的3个制造装置根据后加工来适当选择。即,作为后加工,为使表面功能化(加色、粘合性、脱模性、防滑、阻燃、耐气候性),在层合复合体的最外层上层合不会因层合时的加热而熔融的表面层(具体有无纺布或树脂薄膜、橡胶片、阻燃性材料、耐气候性材料等)时,使用图11所示的辊方式或图13所示的传送带方式,同时如图11(b)和图13(b)所示,利用加热辊(4)或带(30)供给表面层形成用的非熔融性片材(S4)。另外,如图12(b)所示,在加热压片(26)之前另外设置非熔融性片材供给用加热辊(4),使用图12(a)所示的压制方式也可以形成非熔融性表面层。
作为非熔融性片材,在上述面材用片材中,可以使用比用于面材的物质熔点高的材料,如树脂片、纸片、金属片、陶瓷片、无纺布、织物等。
作为要求的功能和材料的例子如下所述。
加色:充填颜料的片材、印刷片材、染色、印刷的无纺布或织物
粘合:经电晕放电处理的片材、包括具有极性基团材料的片材
脱模性:摩擦系数低的片材或为降低摩擦系数而进行涂装或涂层处理的片材、经镀敷处理的片材
防滑:摩擦系数高的片材、刻有凹凸的片材、存在点状树脂或橡胶的无纺布或织物
阻燃性:含有阻燃剂的片材、由不燃性材料形成的片材(金属、陶瓷等)、涂装或镀敷不燃或阻燃性材料的片材
耐气候性:含有UV吸收剂的片材、使光反射的片材
另外,在最外层上新层合表面层时,也可通过粘合层设置。粘合层使用同时层合HM薄膜、用辊涂器涂布粘合剂、点状涂布粘合剂、预先层合粘合层的面材等,都可以。
另外,利用熔融性片材进行实现加色、粘合性、脱模性、阻燃性、耐气候性时,选择图13的带方式,在图13(b)中,非熔融性片材(S4)被换成熔融性片材。这样的话,利用带(30)确保加加热熔解融和冷却时的脱模性,可以使用熔融性片材。熔融性片材是上述作为面材用片材所举出的材料中可熔融的、比面材熔点低的物质。
作为要求的功能和材料的例子如下所述。
加色:充填颜料的片材
粘合:HM薄膜、经电晕放电处理的片材、包括具有极性基团材料的片材
脱模性:摩擦系数低的片材
防滑:摩擦系数高的片材
阻燃性:含有阻燃剂的片材
耐气候性:含有UV吸收剂的片材
为利用粘性低的熔融性树脂、液态涂料等实现加色、粘合性、脱模性、阻燃性、耐气候性等时,如图14所示,可以通过另外设置上下1对辊涂器(37)来实现。各辊涂器(37)由涂料贮存器(38)、反向流延辊(39)和胶墨辊(40)组成,芯材(C)和面材用片材(S1)(S2)边被成分辊(40)夹压边涂布横片(S2)所需要的涂料。
作为要求的功能和材料的例子如下所述。
加色:充填颜料的熔融性树脂、液态涂料
粘合:HM熔融性树脂、含有具有极性基团材料的熔融性树脂
脱模性:摩擦系数低的熔融性树脂
防滑:摩擦系数高的熔融性树脂
阻燃性:含有阻燃剂的熔融性树脂
耐气候性:含有UV吸收剂的熔融性树脂
实施例11
芯材使用发泡倍率10倍、厚度10mm、宽1200mm的聚丙烯发泡体,面材使用厚度0.2mm、宽1000mm的聚乙烯拉伸片,和厚0.2mm、宽500mm的聚乙烯拉伸片。粘合层是预先在面材用片材的一面上层合厚度60μm的极低密度聚乙烯薄膜(TAMAPOLY公司制)。
该实施例的层合复合体的制造装置(第11项发明的制造装置)如图15所示,包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给装置,在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给装置,在纵片(S1)的表面横向供给面材用横片(S2)的横片供给装置,将以垂直相交状重合的纵片(S1)和横片(S2)在芯材(C)上加热加压的片材热压合装置,在纵片(S1)开始接触片材热压合装置的加热辊(4)的位置(73)处,在加热辊(4)与纵片(S1)之间通过横片供给装置供给横片(S2)的切断片(108)。
本实施例的层合复合体的制造方法(本发明的第12项发明的制造方法),包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给工序;在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给工序;在纵片(S1)的表面或里面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给工序;将纵片(S1)与横片(S2)以垂直相交状重合,然后在芯材(C)上加热加压的片材热压合工序;在纵片(S1)开始接触加热辊(4)的位置处,在加热辊(4)与纵片(S1)之间供给横片(S2)的切断片(108)的横片供给工序。
如图15(a)所示,利用与实施例9相同的芯材供给装置的上下1对供给辊(1),将芯材(C)以线速度1m/分钟送出,用直径300mm、间隙10mm的加热辊(4)夹压。
上下1对的纵片供给装置由各宽500mm的卷绕纵片(S1)的卷轴(2)组成,配置在比加热辊(4)低的芯材传送方向的下游侧。纵片(S1)沿着加热辊(4)的周围,由同一辊进行加热,同时在芯材(C)与同一辊(4)的接触部(72),与芯材(C)一起夹压纵片(S1),利用加热辊(4)的运送能力,在芯材(C)传送方向送出,层合在芯材(C)上。
另外,与实施例9相同,纵片供给装置具有利用制动块的张力调整功能、利用位置传感器的片材蛇行修正装置。
上述供给状态稳定后,由横片供给装置(3),如图15(b)(c)所示,将切断成宽500mm、长1000mm的聚乙烯拉伸片制成的横片(S2)按与芯材传送方向成直角的方向,利用横片供给装置在纵片(S1)开始接触加热辊(4)的位置(73)处供给到加热辊(4)与纵片(S1)之间。
横片供给装置如图15(b)(c)所示,由横滑轨(81)、与其垂直相交配置的纵滑轨(82)、为夹住横片(S2)的横向移动夹子(83)(84)和纵向移动夹子(85)(86)、使横向移动夹子(83)(84)沿着横滑轨(81)在横向移动的圆筒(87)、使纵向移动夹子(85)(86)沿着纵滑轨纵向移动的圆筒(88)(89)、将面材用片材切成一定长度的切断机(90)构成。各夹子(83)(84)(85)(86)具有圆筒和弹簧,利用圆筒挤出操作关闭,圆筒开放时由弹簧压力而打开。
上述构成的横片供给装置中,横片(S2)被横向移动夹子(83)(84)夹紧,沿着横轨(81)在宽度方向上拉满后,用切断机(90)切断成一定长度,切断片(108)换到被纵向移动夹子(85)(86)夹持,横向移动夹子(83)(84)回到原位后,纵向移动夹子(85)(86)沿着纵轨(82)向加热辊(4)移动,向纵片(S1)开始接触加热辊(4)的位置(73)供给切断片(108)。
之后,纵向移动夹子(85)(86)回到原位。重复进行该工序。供给下一个切断片,使下一个横片(S2)的切断片的纵向前端与之前的切断片的纵向后端重合。由此实现多数横片用切断片的连续化。
由多数连续的切断片组成的横片(S2),进入加热辊(4)和纵片(S1)之间,并被夹压在其间,与纵片(S1)一起沿着加热辊(4)的周面,纵片(S1)和横片(S2)被加热,同时在芯材(C)与加热辊(4)的接触部(72)纵片(S1)和横片(S2)被压合在芯材(C)上,制成垂直相交状态的面材用片材。
热压合后,如果需要冷却辊、空气冷却器等的话,可以在紧接着加热辊(4)的下游配置。
作为其他的横片供给装置,如图16所示。在该例中,在上侧加热辊(4)和3个上侧冷却辊(5)上设置上侧传送带(100),在下侧加热辊(4)和3个下侧冷却辊(5)上设置下侧传送带(100)。各传送带(100)由加热辊(4)的驱动以相同速度驱动。如图16(a)(b)(c)所示,在传送带(100)比纵片(S1)的宽度更外侧的部分上开有多个吸引用的孔(101),在传送带(100)的里侧设置真空装置(102)。真空装置(102)由中空空气室或烧结金属构成,与传送带外部的真空泵(103)连接。
拉出横片(S2)的机构与基于图15说明的机构相同。
1对横片(S2),如图16(c)(d)所示,用夹子(105)(107)在宽度方向上拉满后,用夹子(105)(107)(104)(106)保持,以切断装置(109)切断。得到的1对切断片(108)被吸引装置(110)(111)吸引。之后,夹子(105)(107)回到原位。吸引装置(110)(111)通过升降用圆筒(113)接近至传送带(100)的表面,1对切断片(108)由传送带(100)的里面经吸引被固定传送带(100)的表面。通过停止吸引装置(110)(111)的吸引,横片(S2)被交接到传送带(100)上。重复进行该工序。供给下一个切断片,使下一个横片(S2)的切断片的纵向前端与之前的切断片的纵向后端重合。由此实现多数横片用切断片的连续化。
由多数连续的切断片组成的横片(S2),由传送带(100)被供给到纵片(S1)开始与加热辊(4)接触的位置(73),进入加热辊(4)和纵片(S1)之间,并被夹压在其间,与纵片(S1)一起沿着加热辊(4)的周面,纵片(S1)和横片(S2)被加热,同时在芯材(C)与加热辊(4)的接触部(72)纵片(S1)和横片(S2)被压合在芯材(C)上,制成垂直相交状态的面材用片材。
这样,如图4所示,可以连续制造在厚度10mm、宽1200mm的芯材上以1000mm宽度层合纵横垂直相交状态的面材的层合复合体。
实施例12
本实施例的层合复合体的制造装置(第13项发明的制造装置)与上述实施例11的纵片供给装置和横片供给装置不同,如图17(a)所示,上下1对的纵片供给装置分别包括:供给上侧纵片的第1卷轴(45),其在横向上以窄幅纵片(S5)1片的间隔排列窄幅纵片(S5);供给下侧纵片的第2卷轴(46),只与上侧纵片的窄幅纵片(S5)间隔1片窄幅纵片,排列偏离横向的窄幅纵片(S6)。该纵片供给装置可以将上侧纵片和下侧纵片在横向交互并列供给。横片供给装置在由第1卷轴(45)供给的上侧纵片和由第2卷轴(46)供给的下侧纵片之间依次供给多片横片(S2),并将其并列排列。
该实施例的层合复合体的制造方法(第14项发明的制造方法)中,纵片供给工序将上侧纵片和下侧纵片在横向上交互并列供给,横片供给工序在上侧纵片和下侧纵片之间依次供给多片横片并将其并列排列。
横片供给装置是与图15所示横片供给装置(3)相同的装置,可以在窄幅纵片(S5)(S6)与片材热压合装置的加热辊(4)开始接触的位置处,在加热辊(4)和窄幅纵片(S5)(S6)之间供给横片(S2)的切断片(108)。
利用该实施例的制造装置,如图17(b)所示,首先下侧纵片的窄幅纵片(S5)被供给到芯材(C)上,在其上再供给横片(S2)的切断片(108),之后上侧纵片的窄幅纵片(S6)被供给到横片(S2)上。连续重复该操作,交互编织窄幅纵片(S5)(S6)和横片(S2),如图17(c)所示,得到具有纵向和横向补强强度均匀的物性的层合复合体。
实施例13
芯材使用发泡倍率10倍、厚度10mm、宽1200mm的聚丙烯发泡体,面材使用厚度0.2mm、宽1000mm的聚乙烯拉伸片和厚0.2mm、宽300mm的聚乙烯拉伸片。
本实施例的层合复合体的制造装置(第15项发明的制造装置),如图18所示,包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给装置,在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给装置,在纵片(S1)的表面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给装置,将以垂直相交状重合的纵片(S1)和横片(S2)加热加压在芯材(C)上的片材热压合装置,还包括设置在纵片(S1)开始与片材热压合装置的加热辊(4)接触位置处的吸引辊(吸引辊之一例)(120),向吸引辊(120)每次供给1片横片(S2)切断片(121)的单片供给装置。
该实施例的制造方法(第16项发明的制造方法),包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给工序;在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给工序;在纵片(S1)的表面在横向供给面材用横片(S2)的横片供给工序;将纵片(S1)与横片(S2)以垂直相交状重合,然后加热加压在芯材(C)上的片材热压合工序,横片供给工序包括向设置在纵片(S1)开始与加热辊(4)接触的位置处的吸引辊(120)每次供给1片横片(S2)的切断片(121)的单片供给工序。
图18(a)中,首先通过芯材供给装置的供给辊(1)将芯材(C)以线速度1m/分钟送入收纳有加热辊(4)的机箱(119)内,用直径300mm、间隙10mm的加热辊(4)加热加压。
然后与实施例10同样,由上下1对纵片供给装置的卷轴(2)将纵片拉出,沿着配置在加热辊(4)外侧的吸引辊(120)的周围,再沿着加热辊(4)的周围,通过芯材(C)和加热辊(4)之间,由辊(4)加压,芯材(C)与纵片(S1)被熔和。
单片供给装置如图19所示构成。即,将横片预先切成必要的宽度,得到的多片切断片(121)收纳在盒(122)内。1片切断片(121)由吸引运送装置(123)从盒(122)拉出,翻转180度,供给到吸引辊(120)。之后,吸引运送装置(123)回到原位。重复进行该操作。如图18(b)所示,在吸引辊(120)上比纵片(S1)宽度更外侧的部分上形成多个孔(124),经孔(124)从运送装置吸附切断片(121)。然后,由多片切断片(121)组成的横片(S2)与纵片(S1)一起被送到加热辊(4),在纵片(S1)开始与加热辊(4)接触的位置(73)处供给到加热辊(4)和纵片(S1)之间,与实施例11同样,沿着加热辊(4)周围与纵片(S1)一起被传送,以加热辊(4)与芯材(C)的接触部(127)被加压加热,横片(S2)与纵片(S1)被熔和在芯材(C)上。
基于图19说明横片(S2)被供给到吸引辊的过程。首先,如图19(a)所示,横片(S2)被预先切成必要的宽度,得到的多片切断片(121)被收纳在盒(122)内。在盒(122)的底部设置有压缩弹簧(141),随着切断片(121)的减少,从底部逐渐被挤压到表面,吸引式的运送装置(144)配置成容易挡住切断片(121)的形式。盒(122)的出口部形成内方形吐出部(142)以挡住切断片(121)。
然后,连接在真空泵(143)上的吸引式运送装置(144)的吸引部(145)伸至盒(122)的出口以取出1片切断片(121),与切断片(121)接触时,真空泵(143)工作,吸引切断片(121)。
然后,如图19(c)所示,利用安装在运送装置(144)上的伺服电动机(146)使吸引部(145)转180度,在与吸引辊(120)表面平行的位置运送切断片(121)(图19(e))。
在吸引辊(120)中,如图19(d)(e)所示,在比纵片(S1)的宽度更外侧的部分上形成多个孔(124),利用真空泵(125)的吸引力经孔(124)吸引切断片(121)。切断片(121)因为运送装置(144)的吸力减弱而从运送装置(144)移向吸引辊(120)一方。之后,吸引运送装置(123)复位。重复进行该操作。
另外,横片(S2)的供给如图19(f)所示,可以连续进行。连续供给机构与实施例9中的相同。
另外,如图20所示,可以将窄幅多片纵片(S1)以锯齿状送出。即,该片由相对于吸引辊(160)在传送方向上供给的片材(161)和在反方向供给的片材(162)构成,吸引辊(160)只保持前者,后者由另外的中间辊(163)保持,这样也可将纵片供给到加热辊(4)。该方法中,可以在吸引辊(160)的整个宽度方向上形成吸引孔(164)。
这样,可以连续制造如图4所示的在厚10mm、宽1200mm的芯材上以1000mm宽度层合有纵横垂直相交状态的面材的层合复合体。
实施例14
本实施例的层合复合体的制造装置(第17项发明的制造装置)如图21所示,包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给装置;在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给装置;将纵片(S1)和芯材(C)加热加压形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;按照相对于纵向成一定角度的方向(本实施例中为90度的方向)运送中间层合体切断片(L1)的运送装置;按运送方向向中间层合体切断片(L1)的表面或里面供给面材用横片(S2)的横片供给装置;将重合的中间层合体切断片(L1)和横片(S2)加热加压以形成最终层合体(L2)的第2热压合装置;切断最终层合体(L2)的第2切断装置。
本实施例的层合复合体的制造方法(第18项发明的制造方法),包括以下工序:在纵向上供给芯材(C)的芯材供给工序;在芯材(C)的至少一面上在纵向上供给面材用纵片(S1)的纵片供给工序;将纵片(S1)和芯材(C)加热加压形成中间层合体(L1)的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;按照相对于纵向成一定角度的方向(本实施例中为90度的方向)运送中间层合体切断片(L1)的运送工序;向中间层合体切断片(L1)的表面或里面在运送方向上供给面材用横片(S2)的横片供给工序;将中间层合体切断片(L1)和横片(S2)重合,然后进行加热加压以形成最终层合体(L2)的第2热压合工序;切断最终层合体(L2)的第2切断工序。
该实施例中,芯材供给装置和纵片供给装置与实施例9中相同,第1热压合装置与实施例9中的热压合装置相同。第1切断装置构成本身与实施例9的切断装置相同,但配置位置不是紧接在横片供给装置之后,而是配置在作为热压合装置的加热辊(4)之后。所以纵片(S1)只贴附在芯材(C)上,可以首先形成切断成一定尺寸的中间层合体。该中间层合体被在前进方向(纵向)上送出,脱离纵向的传送线后由圆筒(55)在横向运送。
将横片(S2)在运送方向上拉出到中间层合体切断片(L1)的上面的横片供给装置,与纵片供给装置相同构成,即由卷绕横片(S2)的卷轴(56)、将由卷轴(56)沿着中间层合体表面被拉出的横片(S2)压在中间层合体上的压辊(57)构成,拉出方向与纵片供给装置成90度。由此,横片(S2)在中间层合体切断片(L1)横向移动时,以与纵片(S1)同样的要领被供给和热压合。
第2热压合装置与第1热压合装置构成相同。即,具有1对加热辊(58),通过加热加压重合的中间层合体切断片(L1)和横片(S2),形成最终层合体(L2)。最终层合体(L2),在相应于各中间层合体切断片(L1)尺寸的位置处,其横片(S2)部分被第2切断装置切断。
这样,可以连续制造如图4所示的在厚10mm、宽1200mm的芯材上以1000mm宽度层合有纵横垂直相交状态的面材的层合复合体。
实施例15
本实施例中的层合复合体的制造装置(第19项发明的制造装置)如图22所示,包括:在纵向供给芯材(C)的芯材供给装置;在芯材(C)的至少一面上在纵向供给面材用纵片(S1)的纵片供给装置;将纵片(S1)和芯材(C)加热加压形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;将中间层合体切断片(L1)翻转90°后在纵向上运送的运送装置;纵向上向切断片(L1)的表面或里面供给面材用横片(S2)的横片供给装置;将重合的中间层合体切断片(L1)和横片(S2)加热加压以形成最终层合体(L2)的第2热压合装置;切断最终层合体(L2)的第2切断装置。
本实施例中的层合复合体的制造方法(第20项发明的制造方法)包括以下工序:在纵向上供给芯材(C)的芯材供给工序;在芯材(C)的至少一面上在纵向上供给面材用纵片(S1)的纵片供给工序;将纵片(S1)和芯材(C)加热加压形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;将中间层合体切断片(L1)翻转90°后在纵向上运送的运送工序;向切断片(L1)的表面或里面在纵向上供给面材用横片(S2)的横片供给工序;将中间层合体切断片(L1)和横片(S2)重合,然后进行加热加压以形成最终层合体(L2)的第2热压合工序;切断最终层合体(L2)的第2切断工序。
该实施例中,芯材供给装置和纵片供给装置与实施例9中相同,第1热压合装置与实施例9中的热压合装置相同。第1切断装置构成本身与实施例9的切断装置相同,但配置位置不是紧接在横片供给装置之后,而是配置在作为热压合装置的加热辊(4)之后。所以纵片(S1)只贴附在芯材(C)上,可以首先形成切断成一定尺寸的中间层合体。该中间层合体被在前进方向(纵向)上送出,在吸引台(61)上被翻转90度,再继续用纵向传送线运送。
将横片(S2)在纵向上拉出到中间层合体切断片(L1)的上面的横片供给装置,与纵片供给装置相同构成,即由卷绕横片(S2)的卷轴(62)、将由卷轴(62)沿着中间层合体表面被拉出的横片(S2)压在中间层合体上的压辊(63)构成,拉出方向也与纵片供给装置相同。由此,横片(S2)在中间层合体切断片(L1)纵向移动时,以与纵片(S1)同样的要领被供给和热压合。
第2热压合装置与第1热压合装置构成相同。即,具有1对加热辊(64),通过加热加压重合的中间层合体切断片(L1)和横片(S2),形成最终层合体(L2)。最终层合体(L2),在相应于各中间层合体切断片(L1)尺寸的位置处,其横片(S2)部分被第2切断装置切断。
这样,可以连续制造如图4所示的在厚10mm、宽1200mm的芯材上以1000mm宽度层合有纵横垂直相交状态的面材的层合复合体。
本发明的层合复合体的制造装置和制造方法可以在片状芯材的至少一面上层合至少1层片材,可以用于制造土木建设材料、包括榻榻米芯材的建筑材料、车辆用部件等。
Claims (20)
1.复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和拉伸片之间设置流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶,在重合之前或之后,将该合成树脂或橡胶加热到流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,对重合体加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
2.复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和拉伸片之间设置由流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶组成的片或膜,将得到的重合体加热到该合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
3.复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和/或拉伸片的需粘合的面上涂布或含浸流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶,在芯材与拉伸片的重合之前或之后,将该合成树脂或橡胶加热到流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,对重合体加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
4.复合层合体的制造方法,是在密度为30-300kg/m3的片状芯材的至少一面上层合聚烯烃类树脂拉伸片的方法,其特征在于,
在芯材和/或拉伸片的需粘合的面上涂布或含浸流动开始温度比芯材的热变形温度和拉伸片的熔点低的粘合用合成树脂或橡胶,重合芯材和拉伸片的涂布或含浸面,将得到的重合体加热到该合成树脂或橡胶的流动开始温度以上且在芯材的热变形温度和拉伸片的熔点以下,在加热的同时或之后,加压以对芯材施加0.01-10%的压缩形变。
5.权利要求1-4中任一项的层合复合体的制造方法,其中,当加热时拉伸片的收缩开始温度低于层合时的加热温度时,一边在片的取向方向上对片施加0.1-3kgf/1cm宽度的张力,一边进行层合。
6.权利要求1-5中任一项记载的层合复合体的制造方法,其中片的拉伸倍率为5-40倍。
7.权利要求1-6中任一项记载的层合复合体的制造方法,其中芯材是内在泡孔(cell)的纵横比Dz/Dxy的平均值为1.1-4.0的树脂发泡体。
8.权利要求1-7中任一项记载的层合复合体的制造方法,其中,作为聚烯烃类树脂拉伸片,使用在其需粘合的面的至少局部可在比该树脂的熔点高10℃以上的温度下加热熔解的或在该需粘合的面上进行了粗化处理的拉伸片。
9.层合复合体的制造装置,该装置是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造装置,其特征在于,包括:在纵向供给芯材的芯材供给装置;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;在纵片的表面或里面在横向供给面材用横片的横片供给装置;将以垂直相交状重合的纵片和横片加热加压在芯材上的片材热压合装置。
10.层合复合体的制造方法,该方法是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造方法,其特征在于包括以下工序:在纵向供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给工序;在纵片的表面或里面在横向供给面材用横片的横片供给工序;将纵片与横片以垂直相交状重合,然后加热加压在芯材上的片材热压合工序。
11.权利要求9的层合复合体的制造装置,其中在纵片开始接触片材热压合装置的加热辊的位置处,在加热辊与纵片之间通过横片供给装置供给横片切断片。
12.权利要求10的复合层合体的制造方法,其中在片材热压合工序中还包括在纵片开始接触加热辊的位置处,在加热辊与纵片之间供给横片切断片的工序。
13.权利要求9或11的层合复合体的制造装置,其中纵片供给装置是在横向交互地并列供给上纵片和下纵片的装置;横片供给装置是在上纵片和下纵片之间依次供给多片横片并将其以并列状排列的装置。
14.权利要求10或12的层合复合体的制造方法,其中纵片供给工序是将上纵片和下纵片在横向交互并列供给的工序;横片供给工序是在上纵片和下纵片之间依次供给多片横片并将其以并列状排列的工序。
15.权利要求9、11或13中任一项记载的层合复合体的制造装置,其中横片供给装置包括:设置在纵片开始与片材热压合装置的加热辊接触位置处的吸引辊,向吸引辊每次供给1片横片切断片的单片供给装置。
16.权利要求10、12或14中任一项记载的层合复合体的制造方法,其中横片供给工序包括:在片材热压合工序中,向设置在纵片开始与加热辊接触的位置处的吸引辊每次供给1片横片切断片的单片供给工序。
17.层合复合体的制造装置,该装置是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造装置,其特征在于包括:在纵向供给芯材的芯材供给装置;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;按照相对于纵向成一定角度的方向运送中间层合体切断片的运送装置;按运送方向向切断片的表面或里面供给面材用横片的横片供给装置;将重合的中间层合体切断片和横片加热加压以形成最终层合体的第2热压合装置;切断最终层合体的第2切断装置。
18.层合复合体的制造方法,该方法是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造方法,其特征在于包括以下工序:在纵向上供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上在纵向上供给面材用纵片的纵片供给工序;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;按照相对于纵向成一定角度的方向运送中间层合体切断片的运送工序;向切断片的表面或里面在运送方向上供给面材用横片的横片供给工序;将中间层合体切断片和横片重合,然后进行加热加压以形成最终层合体的第2热压合工序;切断最终层合体的第2切断工序。
19.层合复合体的制造装置,该装置是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造装置,其特征在于包括:在纵向供给芯材的芯材供给装置;在芯材的至少一面上在纵向供给面材用纵片的纵片供给装置;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合装置;切断中间层合体的第1切断装置;将中间层合体切断片翻转90°后在纵向上运送的运送装置;按运送方向向切断片的表面或里面供给面材用横片的横片供给装置;将重合的中间层合体切断片和横片加热加压以形成最终层合体的第2热压合装置;切断最终层合体的第2切断装置。
20.层合复合体的制造方法,该方法是在芯材的至少一面上层合纵片和横片的制造方法,其特征在于包括以下工序:在纵向上供给芯材的芯材供给工序;在芯材的至少一面上在纵向上供给面材用纵片的纵片供给工序;将纵片和芯材加热加压形成中间层合体的第1热压合工序;切断中间层合体的第1切断工序;将中间层合体切断片翻转90°后在纵向上运送的运送工序;向切断片的表面或里面在纵向上供给面材用横片的横片供给工序;将中间层合体切断片和横片重合,然后进行加热加压以形成最终层合体的第2热压合工序;切断最终层合体的第2切断工序。
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