JP2021169153A

JP2021169153A - Ｐｅｖａ積層硬化シート

Info

Publication number: JP2021169153A
Application number: JP2020072126A
Authority: JP
Inventors: 貴士片山; Takashi Katayama; 明動叶; Myodo Kano
Original assignee: Ks Trading Co Ltd
Current assignee: Ks Trading Co Ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2040-04-14
Also published as: JP7490218B2

Abstract

【課題】ポリエチレンの含有量を増やし高い硬度としても、加熱圧着工程で硬化された硬化シートの接着耐久性や、成型加工性が良好な、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡ）とポリエチレン（以下ＰＥ）の配合シート（以下ＰＥＶＡシート）の提供。【解決手段】ＥＶＡとＰＥの質量比が１００：０〜７０：３０の範囲である第１の層１および第３の層３と、ＥＶＡとＰＥの質量比が９０：１０〜５０：５０の範囲である１以上の中間層（第２の層）２とを含む積層体を、高周波ウェルダーによって溶融圧着してなることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。第１および第３の層の厚さはそれぞれ０．０５〜１．００ｍｍ、第２の層の厚さが０．３０〜２．５０ｍｍの範囲であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＥＶＡ積層硬化シートに関し、特に、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびポリエチレンの配合の異なるシートを積層して圧着させることにより高い硬度を達成したＰＥＶＡ積層硬化シートに関する。

従来、軽量で丈夫な性質の材料として、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡともいう。）を主成分とする柔軟なシートが広く利用されている。また、近年では耐熱性や硬度を向上すべくＥＶＡにポリエチレン（以下、ＰＥともいう。）を混合した組成物からなるＰＥＶＡシートが利用されている。

通常のＰＥＶＡシートや他のＰＥ、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）シートは、混合した材料から射出成形によってシート状に構成される。一般的なＰＥＶＡシートは一層構造であり、８０％以上のＥＶＡに、いわゆる低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥともいう。）が配合される。ＥＶＡが多いほど得られるＰＥＶＡシートが柔らかくなり、ＰＥを配合することにより硬くなる。

国際公開番号ＷＯ２０１４／０６１６６９号公報

しかしながら、より硬いＰＥＶＡシートを得ようとしてポリエチレンの含有量を増やすと、加熱圧着工程で硬化された硬化シートの接着耐久性が低下し、得られるＰＥＶＡシートの耐久性や成型加工性が不十分となるため、あまり硬度が上げられない問題があった。

関連技術として、特許文献１では、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびポリエチレンを含む積層体形成用シートを硬化した硬化シートであって、ＥＶＡを海相、ＰＥを島相とした海島構造とすることにより、ポリエチレンの配合を多くした場合でも接着耐久性と柔軟性を有する硬化シートを得る試みがなされている。

本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）およびポリエチレン（ＰＥ）の配合の異なるシートを積層したＰＥＶＡ積層硬化シートであって、ＥＶＡとＰＥの質量比が１００：０〜７０：３０の範囲である第１（および第３）の層と、ＥＶＡとＰＥの質量比が９０：１０〜５０：５０である１以上の第２の層とを含む積層体を、高周波誘電加熱によって溶融圧着してなることを特徴とする。

前記第１および第３の層のＥＶＡとＰＥの質量比が９５：５であり、中間層のＥＶＡとＰＥの質量比が７０：３０であることが特に好ましい。

本発明では、前記第１および第３の層の厚さがそれぞれ０．０５〜１．００ｍｍ、前記第２の層の厚さが０．３０〜２．５０ｍｍの範囲であることが好ましく、具体的な実施例では第１および第３の層の厚さがそれぞれ約０．１５ｍｍ、第２の層の厚さが約０．７０ｍｍまたは１．７０ｍｍである（合計厚が１ｍｍまたは２ｍｍ）。

本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートは、上記のような２層または３層構造とすることにより、外側の第１（および第３）の層の材料を圧着に適した配合としつつ、第２の中間層でシートの硬さを担保するようにしている。これにより、加熱溶融圧着時にも層の剥離が生じることなく、従来のＰＥＶＡシートより同じ厚さでもはるかに硬いＰＥＶＡシートを得ることができるという利点がある。

図１は、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートの構成を示す概略断面図である。図２は、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートの製造方法を説明するための概略図である。図３は、図２に示すＰＥＶＡ層硬化シートの製造方法の変形例を示す概略図である。

本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。図１は、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートの一実施形態の概略断面図である。本発明の積層硬化シートは、いずれもエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）とポリエチレン（ＰＥ）とが配合された第１〜第３の層（１〜３）を具える。第１の層（１）と第３の層（３）は外側層であり、これらの層の間に第２の層（２）すなわち中間層が挟まれている。ただし、本発明の変形例では後述するように、第３の層を有さずに２層構造としてもよく、また第２の層が配合の異なる複数の層で構成されてもよい。さらに、第１および第３の層（１、３）の外側にさらなる別の層を有してもよい。そのような層は、装飾層、保護層などが考えられる。図１では説明のために第１〜第３の層の間の境界が明確に示されているが、実際はこのシートが高周波ウェルダーにより加熱溶融圧着されるため、これらの境界部分が融合して層ごとの境界は不明確になり得る。

［配合］
本実施例のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、第１の層（１）と第３の層（３）は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）とポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が９５：５であり、第２の層のエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）とポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が７０：３０である。ただし、第１の層（１）と第３の層（３）はそれぞれＥＶＡ：ＰＥの質量比が１００：０〜７０：３０の範囲とすることができ、したがって第１と第３の層はエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）のみで構成し、ポリエチレン（ＰＥ）を含有しなくてもよい。また、第１と第３の層の配合は同じであっても異なってもよい。第２の層（中間層）２も、ＥＶＡ：ＰＥの質量比が９０：１０〜５０：５０の範囲とすることができる。

さらに、第１〜第３の層のいずれも、着色材や可塑剤といった他の必要な材料を配合することができる。特に、着色材は層ごとに色やその量が異なってもよい。

［厚さ］
本実施例のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、第１の層（１）と第３の層（３）はそれぞれ厚さ約０．１５ｍｍで、第２の層（中間層）２は厚さ約０．７０ｍｍであり、シート全体の厚さは約１．００ｍｍである。ただし、第１の層（１）と第３の層（３）はそれぞれ厚さ約０．０５〜１．００ｍｍの範囲とすることができ、第１と第３の層の厚さは同じであっても異なっていてもよい。第２の層（中間層）２の厚さも、約０．３０〜２．５０ｍｍの範囲とすることができる。製品としては、上記実施例の厚さ１．００ｍｍのものの他、第１層／第２層／第３層の厚さが０．１５／１．７０／０．１５ｍｍの合計２ｍｍ厚のものを好適に用いることができる。このように、上下層（第１および第３の層）の厚さは変えずに中間層（第２の層）の厚さを１．００〜２．００ｍｍの範囲で好適に変更することができる。

［エチレン−酢酸ビニル共重合体］
本発明の実施形態では、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）における酢酸ビニルの含有率は、ＥＶＡの質量に対して１０〜４０質量％とすることができる。酢酸ビニルの含有量が低いほど、得られる硬化シートが硬くなる。４０質量％を超えると、後の熱圧着工程で積層体における界面領域で発泡が生じて剥がれやすくなる。

［ポリエチレン］
本実施例では、ポリエチレン（ＰＥ）は、密度０．９４２〜０．９６の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥまたはＰＥ−ＨＤ）を用いることが好ましいが、それ以外の中密度ポリエチレン（Ｍ−ＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、あるいは超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）等であってもよい。

［製造方法］
次に、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートの製造方法について説明する。本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートの製造工程は、射出成形工程と、加熱溶融圧着工程との２つに大きく分けることができる。図２は、シート製造工程前半の射出成形工程を説明するためのイメージ図である。図示する実施例では、第１と第３の層（１、３）に同じ（すなわち、ＥＶＡとＰＥの配合比率が同じ）材料を用いてシステムを簡略化している。

本実施例のシートの射出成形装置１０は、２つの材料投入口１１、１２を具える。一方の投入口１１に、上述した第１および第３の層（上下層１、３）の材料を投入し、他方の投入口１２に、上述した第２の層（中間層２）の材料を投入する。エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリエチレン（ＰＥ）はペレット状で投入口に供給することができる。着色材等の他の成分もここに投入され、これらが熔解され混成される。材料投入口１１、１２からのダクトの合流部分に３層用カートリッジ１３が設置されている。この３層用カートリッジ１３は図２にイメージを示すように、上下層１、３の間に中間層２が配置されるように材料を導くものであり、例えば１層用、２層用、３層用などが用意されており、装置１０に対して適宜交換して用いることができる。カートリッジ１３を通過した材料は、シート射出口１４からシート状の積層体として射出される。

このように射出成形されたシート状の積層体を、高周波ウェルダーで加熱溶融圧着して、ＰＥＶＡ積層硬化シートを得る。高周波ウェルダーは、高周波誘電加熱によってシート状の熱可塑性樹脂を溶接する技術であり、金型で押さえたシートに圧力をかけながら高周波電界を加えて昇温させ、樹脂を半液相状態まで溶かしてつなぎ合わせ、その後加熱を止め圧縮状態を保持したまま冷却することで固定するものである。加熱時間や出力は実施環境によって調整されるが、例えば１〜６ｍｍ程度のＰＥＶＡシートには出力約１５，０００ワットの高周波ウェルダーを好適に用いることができる。

高周波ウェルダーにかけることにより、３層構造が互いに強固に溶着され、しなやかさを残しつつ従来よりも硬いＰＥＶＡシートを得ることができる。本発明では３つの層に配合を変えた同じ材料を用いているため、これらの材料が融合して互いに強固に接着される。材料に着色材を混入しなければ半透明のシートが得られ、着色材を入れた場合は所望の発色のシートを得ることができる。また、高周波ウェルダーの金型が平滑なものを用いた場合は平滑な表面のシートを得ることができ、連続模様や所望の模様が入った金型を用いた場合は所望の模様やテクスチャを実現することができる。この場合はシートの片面が平滑で、他方の面にのみテクスチャや模様を設けてもよいし、テクスチャや模様を両面に設けてもよい。

本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートは、従来のＰＥＶＡシートと比較して格段に高い強度を有する。発明者の試験によると、例えば厚さ約１．００ｍｍ、大きさ５０ｃｍ×５０ｃｍの従来のＰＥＶＡシートの四隅を固定してその中心に約６ｋｇの球を載置した場合はシートが２〜５ｃｍほど撓んでしまうが、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートでは有意な撓みは生じなかった。

図３は、図２に示す射出成形装置１０の変形例を示すイメージ図である。本図に示すように、３層の成分配合がそれぞれ異なる場合、３つの投入口１１、１２、１６を用いるとともに、これら３つの投入口からの材料を３層のシートとなるように射出口へ導入する３層用カートリッジ１８を装置にセットする。このように、第１の層（１）、第２の層（３）、第３の層（３）のＥＶＡとＰＥの配合率がそれぞれ異なる場合でも、装置内で３層に組み合わせて射出成形することができる。

上記実施例では、シートを第１〜第３の層からなる３層構造としているが、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートは２層構造であってもよく、また４層以上の構造であってもよい。例えば、２層構造のものは、表面（第１の層）のＥＶＡ：ＰＥを９５：５、裏面（第２の層）のＥＶＡ：ＰＥを３０：７０として、表裏で色を変えることができる。また、４層以上のものは、第２の層を、いずれもＥＶＡ：ＰＥの質量比が９０：１０〜５０：５０の範囲の複数層からなるものとして構成し、この第２の層を第１および第３の層で挟んで加熱溶融圧着する。第２の層が上記の配合比から外れると第１〜第３の層が圧着しにくくなり、所望の硬度が得られなくなる。

本発明にかかるＰＥＶＡ積層硬化シートは、例えば釣り用のバッカンと呼ばれるボックスコンテナの素材として好適に用いることができる。特にこの場合、人が座っても潰れないバッカンを構成することができる。また、本発明のＰＥＶＡ積層硬化シートは、しなやかさを有し、防水性や強度が高められているため、台所用品やその他の樹脂製品の材料として広く利用することができる。

Claims

エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）およびポリエチレン（ＰＥ）の配合の異なるシートを積層したＰＥＶＡ積層硬化シートであって、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が１００：０〜７０：３０の範囲で配合された第１の層と、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が９０：１０〜５０：５０の範囲であって前記第１の層とは異なる質量比に配合された１以上の第２の層と、
を少なくとも含む積層体が高周波誘電加熱によって溶融圧着されていることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
請求項１に記載のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、さらに、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が１００：０〜７０：３０の範囲であって前記第２の層とは異なる質量比である第３の層を具え、
前記第１の層と第３の層で前記第２の層が挟まれていることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
請求項１または２に記載のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、
前記第１の層および／または第３の層の、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が９５：５であり、
少なくともいずれかの前記第２の層の前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が７０：３０であることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
請求項１乃至３のいずれかに記載のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、
前記第１の層と第３の層の厚さがそれぞれ０．０５〜１．００ｍｍの範囲であり、
前記第２の層の厚さが０．３０〜２．５０ｍｍの範囲であることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
請求項４に記載のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、
前記第１の層と第３の層の厚さがそれぞれ約０．１５ｍｍであり、
前記第２の層の厚さが約０．７０〜１．７０ｍｍであることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
請求項１乃至５のいずれかに記載のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、前記ポリエチレン（ＰＥ）は、比重０．９４２以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥまたはＰＥ−ＨＤ）であることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
請求項１乃至６のいずれかに記載のＰＥＶＡ積層硬化シートにおいて、さらに、前記第１〜第３の層のいずれか１以上に着色材を含有していることを特徴とするＰＥＶＡ積層硬化シート。
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）およびポリエチレン（ＰＥ）のシートを積層したＰＥＶＡ積層硬化シートの製造方法であって、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が１００：０〜７０：３０の範囲で配合され、厚さが０．０５〜１．００ｍｍの範囲である第１の層と、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が９０：１０〜５０：５０の範囲であって前記第１の層とは異なる質量比に配合され、厚さが０．３０〜２．５０ｍｍの範囲である１以上の第２の層と、
任意で、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が１００：０〜７０：３０の範囲であって前記第２の層とは異なる質量比で配合され、厚さが０．０５〜１．００ｍｍの範囲である第３の層と、
を少なくとも含む積層体をシート状に成形する工程と、
得られたシート状の積層体を高周波誘電加熱によって融着させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。
請求項８に記載のＰＥＶＡ積層硬化シートの製造方法において、
前記第１の層および／または第３の層の、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が９５：５であり、
前記第２の層の前記エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と前記ポリエチレン（ＰＥ）の質量比（ＥＶＡ：ＰＥ）が７０：３０であり、
前記第１の層と第３の層の厚さがそれぞれ約０．１５ｍｍであり、
前記第２の層の厚さが約０．７０〜１．７０ｍｍであることを特徴とする方法。