JP2570215B2 - 発泡構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡構造体の製造
方法に関し、さらに詳しくは、繊維とプラスチックの複
合層が熱可塑性発泡体と一体化されてなる発泡構造体の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から発泡ポリスチレン、発泡ポリエ
チレン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリウレタン等の熱
可塑性発泡体は、衝撃吸収性、断熱性、耐水圧、電気絶
縁性等が優れていること、吸水率、熱伝導率、透湿率が
低いこと、軽量である等の特性を有すること、さらに安
価なことから、電気製品、精密機器、ガラス製品、工芸
品等の包装・梱包分野、壁材、養生シート、屋根の断熱
材、防水層保護材等の建築・土木分野、冷暖房機器の断
熱材、凍結防止用保温材等の断熱工業分野、自動車の内
装材等の車両分野、風呂すのこ、健康マット、体育マッ
ト、水泳用ビートボード等のスポーツ・家庭用品・雑貨
分野等に広く使用されている。

【０００３】ところが、従来の熱可塑性発泡体は、衝撃
に対して非常に脆いため、形態が崩れたり、折れたり、
ヒビが発生しやすいものであった。そして、このような
機械的性能の面での問題があるために、強い衝撃力を受
けたり、また曲げや捩りを受ける部位には適さない材料
とされていた。

【０００４】さらに、表面がざらざらして平滑性が乏し
いため、そのもの単独で用いるには外観上問題があると
いう分野もあり、また、その表面に文字、図形、または
模様等を鮮明に印刷できないという欠点もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を解決し、優れた機械的性能と表面平滑性を有する発泡
構造体の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は次の構成を有する。

【０００７】すなわち、本発明の発泡構造体の製造方法
は、繊維とプラスチックの複合層と熱可塑性発泡体とが
一体化されてなる発泡構造体の製造方法において、前記
繊維とプラスチックの複合層が、複合繊維あるいは複合
糸を原材料とするとともに、該複合繊維あるいは複合糸
の少なくとも一成分が前記熱可塑性発泡体と加熱溶融に
より接着する成分からなり、前記複合繊維あるいは複合
糸の層と、熱可塑性発泡体とを加熱することにより、前
記複合繊維同士あるいは複合糸同士を融着一体化せしめ
るとともに、前記複合繊維あるいは複合糸の層と熱可塑
性発泡体とを融着一体化せしめることを特徴とする。

【０００８】また、かかる本発明の発泡構造体の製造方
法において、好ましくは、複合繊維が、芯鞘型複合繊維
であることを特徴とするものであり、また、該芯鞘型複
合繊維が、複合繊維当り３本以上の芯成分を含む多芯鞘
型複合繊維であり、また、該多芯鞘型複合繊維の鞘成分
が、熱可塑性発泡体と同成分であり、あるいは前記多芯
鞘型複合繊維の芯成分が、２種以上の異なる成分からな
るものである。

【０００９】あるいはまた、好ましくは、熱可塑性発泡
体が、繊維により強化されてなることを特徴とするもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の発泡構造体の製造
方法について、図面等を用いて更に詳細に説明する。

【００１１】図１〜図３は、本発明の製造方法によって
得られる発泡構造体の一実施態様例をモデル的に示した
概略モデル断面図である。

【００１２】図４〜図６は、本発明の発泡構造体を製造
するに際して用いることのできる複合繊維の一実施態様
例をモデル的に示した横断面概略モデル図である。

【００１３】本発明によって得られる発泡構造体は、大
きく分けて二つの部分から構成される。すなわち、図１
〜図３において、１が本発明によって得られる発泡構造
体を示し、２が繊維とプラスチックの複合層（以下、繊
維プラスチック層と呼ぶ）部分であり、３が熱可塑性発
泡体部分である。

【００１４】本発明によって得られる発泡構造体は、か
かる繊維プラスチック層が熱可塑性発泡体と一体化さ
れ、少なくとも一面をなす構造を有するものである。

【００１５】図１は、繊維プラスチック層２と熱可塑性
発泡体３が一面で接着し一体化されたものであり、図２
は、熱可塑性発泡体３の表裏両面で繊維プラスチック層
２が接着し一体化されたものであり、さらに図３は、熱
可塑性発泡体３の全周囲が繊維プラスチック層２より覆
われて接着し一体化されたものである。かかる一体化の
程度、一体化の仕方が本発明の発泡構造体の性能に大き
く関わるものである。すなわち、上述の繊維プラスチッ
ク層２と熱可塑性発泡体３の両者が一体化され複合され
ていることにより、繊維プラスチック層部分が機械的性
能および表面平滑性等の性能の向上に寄与し、また、熱
可塑性発泡体部分が軽量性、衝撃吸収性、断熱性等の性
能に寄与できるので、かかる二つの性能を同時に併せ持
つことができるのである。このため、これまで単独では
用いることのできなかった過酷な衝撃や力学的作用を受
ける分野や外周面への鮮明な印刷や外観上の美観が要求
される分野への適用も可能となるのである。

【００１６】本発明において、繊維プラスチック層は、
複合繊維よりなる層を原材料層として用いて、該層中の
該複合繊維の少なくとも一成分を実質的に溶融せしめる
ことにより複合繊維同士を溶融一体化せしめてプラスチ
ック化するとともに、複合繊維の層と熱可塑性発泡体と
を該複合繊維の一成分を溶融融着して一体化せしめる。
この際、複合繊維の少なくとも一成分は溶融してプラス
チック化させ、一方、他の成分は繊維形態のままで該プ
ラスチック化層中に残存させて、該残存した繊維によっ
て強化をされた繊維強化プラスチック層として形成せし
める。なお一成分のプラスチック化に際しては他の複合
繊維の一成分および熱可塑性発泡体と溶融一体化するも
のであるが、プラスチック化の程度によっては部分的に
複合繊維の形態を保つ。

【００１７】かかる方法を採用する際、複合繊維として
は、芯鞘型複合繊維を用いるのが好ましく、中でも特に
鞘成分の中に多くの芯成分を有する構造繊維である多芯
鞘型複合繊維が好ましく用いられる。すなわち、そのよ
うな多芯鞘型複合繊維として、例えば、高分子配列体繊
維、混合紡糸繊維等に代表される複合繊維が好適に使用
できるものである。

【００１８】なお、かかる多芯鞘型複合繊維において、
鞘成分としてはポリスチレン、ポリスチレン・アクリル
ニトリル共重合体、ポリメチルメタアクリレート、ポリ
メチルメタアクリレート・ポリスチレン・アクリルニト
リル共重合体、ポリアミド、ポリアミド共重合体、ポリ
エステル、ポリエステル共重合体、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリビニル化合物等が用いられる。また、
芯成分としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリ
エステル、ポリエステル共重合体、ポリアミド、ポリア
ミド共重合体、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリウレタン、炭素繊維等が用いられ、これ
らの成分の中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアリレート、炭素繊維が本発明に
よって得られる発泡構造体として要求される引張強さ、
衝撃強さ、曲げ、捩り強さ等の特性の点で良好であり、
好ましく用いられる。この場合、プラスチック化容易な
鞘成分との組合わせを考慮しなければならない。

【００１９】図４〜図６において、４および４′は芯成
分、５は鞘成分であり、芯成分としては、図４に示すよ
うに、一成分で本発明の目的は十分達成できるが、図６
に示すように、芯成分が二種以上の４、４′からなるも
のが補強繊維の特性を同時に幅広く選択できるし、ま
た、繊維性能を高めるのに有利でありより好ましく用い
られる。

【００２０】例えば、芯１成分／芯２成分／鞘成分が、
ナイロン／ポプロピレン／ポリスチレン、あるいはナイ
ロン／ポリエチレン／ポリスチレン、ナイロン／ポリア
リレート／ポリスチレン等のように目的、用途に応じて
適宜に組合わせて用いることができる。かかる組合せに
おいて、繊維プラスチック層部分と熱可塑性発泡体の一
体性を高めるためには、熱可塑性発泡体部分と芯鞘複合
繊維の鞘成分は接着性の良い成分の組合せを選ぶことが
好ましく、できれば同じ成分を用いることが特に好まし
いことである。

【００２１】芯１成分と芯２成分の本数、成分比は限定
されない。また、太さが芯成分間で同じであっても、異
なっていても構わないし、同じ芯成分の中でも異なって
いてもよい。

【００２２】複合繊維中の芯繊維の本数は、３本〜１０
０００本の範囲とするのが好ましく、１０本〜１０００
本が特に好ましく用いられる。複合繊維の太さは、繊維
強化複合体としてその用途に適したものとすればよく、
特に限定されるものではないが、一般には複合繊維で
０．１〜１０００デニールの範囲が好適である。

【００２３】芯繊維の太さは、通常、複合繊維の１／３
〜１／１０００程度が好ましい。もちろん、複合繊維お
よび／または芯繊維が細いほど繊維プラスチック層の表
面平滑性が良好となることは言うまでもない。

【００２４】かかる複合繊維は、長繊維（フィラメン
ト）の形態、短繊維（ステープル）またはその類似の長
さに切断した形態、チップ状、フレーク状にカットした
形態あるいは織物、編物、不織布やそれらの複合体等の
布帛状などの層状の形態で用いて成型加工され、プラス
チック化されればよい。

【００２５】上述の説明では複合繊維の場合で説明した
が、前述の芯成分あるいは鞘成分として記載されたポリ
マからなる糸、あるいはこの糸を複数種類用いた混繊糸
や交撚糸などの複合糸使いでも、上述複合繊維使いの場
合とほぼ同等の繊維強化プラスチック層を得ることがで
き、本発明ではそのような複合糸を用いてもよい。ま
た、かかる複合糸を上述複合繊維と混用してもよい。ま
た、複合繊維を使う場合でも、前述の芯鞘型の他、バイ
メタル型複合繊維やオレンジ断面型複合繊維、花弁状複
合繊維、あるいは多層接合複合繊維などを使ってもよい
ことは言うまでもない。

【００２６】また、本発明に用いられる熱可塑性発泡体
部分の材料としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル
樹脂、アクリル系樹脂、酢酸セルロース樹脂等であり、
これらの一種あるいは二種以上のものが用いられる。特
に、これらの潜在発泡性ビーズが好ましく用いられる。

【００２７】本発明において、熱可塑性発泡体部分は、
発泡体成分のみで構成されても十分に本発明の目的は達
成できるが、さらに機械的性能の向上を目指すならば熱
可塑性発泡体部分中に繊維を用いて補強することもでき
る。

【００２８】該複合繊維としては、上記繊維プラスチッ
ク層に用いた複合繊維と同じものを用いることが特に好
ましい。

【００２９】また、かかる複合繊維の繊維全体あるいは
各成分の断面形状は、一般的には円形のものを使用すれ
ばよいものであるが、三角形、四角形、五角形、八角形
等のいわゆるマルチローバルと言われる形状のものであ
ってもよいし、あるいは、Ｈ形、Π形、ノコギリ形、花
弁形、卍型等の横断面を有するものであっても構わな
い。熱可塑性発泡体部分と繊維部分の一体性の点から、
繊維は表面ができるだけ凹凸を有し、アンカ効果の得ら
れるものが好ましい。

【００３０】繊維プラスチック層部分（Ｆ）と熱可塑性
発泡体部分（Ｈ）の割合は、特に限定するものではない
が、通常Ｆ／Ｈ＝９５／５〜５／９５が好ましく用いら
れる。

【００３１】本発明の好ましく行われる方法の一例を挙
げるならば、延伸を行って十分に配向した多芯鞘型複合
繊維を、エジェクターを用いて予め鞘成分が半分程度溶
融するように加熱した成型金型の壁面に吹付けて壁面全
体に該多芯鞘型複合繊維シート（複合繊維層）を作り、
次いで、その成型金型の容積いっぱいに予備発泡（１次
発泡）せしめたビーズを充填せしめ、加熱装置に入れて
多芯鞘型複合繊維の鞘成分が溶融・流動するようにまた
発泡性ビーズが２次発泡する温度に加熱することにより
達成される。かかる方法により、芯鞘型複合繊維の鞘成
分が溶融・流動し、かつ発泡性ビーズが発泡し、その発
泡エネルギーにより、外周表面に多芯鞘型複合繊維の鞘
成分がプラスチック化したもので、かつ極細繊維で強化
されたプラスチック構造を有し、その内部は熱可塑性発
泡体で充填されたものが得られる。この場合、もちろん
多芯鞘型複合繊維は前もって織物、編物あるいは不織布
のように布帛の形態にしたものを用いても構わない。

【００３２】また、熱可塑性発泡体部分にも繊維を補強
に用いる場合は、先ず上記と同様に多芯鞘型複合繊維を
エジェクターにより予め加熱した成型金型の壁面に吹付
けて壁面全体を多芯鞘型複合繊維シートとした後、潜在
発泡性を有するビーズと多芯鞘型複合繊維を用いて各々
別々あるいは同一のエジェクターより成型金型へ向かっ
て噴射混合し、成型金型の内容積の２〜８割程度充填混
合せしめ、成型金型を封鎖した後、加熱装置に入れて多
芯鞘型複合繊維の鞘成分が溶融・流動し、かつ潜在発泡
性ビーズを発泡する温度に加熱することにより達成され
る。また、潜在発泡性ビーズを噴射する際、予備発泡せ
しめた粒子を噴射する方法、ビーズがある程度発泡する
ように予め加熱された気体を供給して噴射する方法、あ
るいはエジェクターの筒先にヒータを取付けてその部分
で予備発泡せしめて噴射する方法などが好ましく行われ
る。また、繊維が複数の単繊維が集合した繊維束形態の
場合、噴射装置の筒先に高電圧を掛けながら噴射する
と、繊維の捌けがよくなり補強効果を高めるので好まし
い方法である。

【００３３】本発明によって得られる発泡構造体は、こ
れまで従来の熱可塑性発泡体単独では用いることのでき
なかった過酷な衝撃や力学的作用を受ける分野や外周面
への鮮明な印刷や外観上の美観が要求される分野への適
用も可能となるのである。

【００３４】したがって、本発明によって得られる繊維
強化発泡構造体は従来の用途の性能向上に加えて、さら
にサーフィンボード、軽量、簡易なクーラボックス、プ
レハブ、移動トイレ等の新たな用途にも用いることもで
きる。

【００３５】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって、本発明
の有効性や権利の範囲が限定されたり、制限を受けるも
のではない。むしろ、次の応用や展開をもたらすもので
ある。

【００３６】実施例１ 繊維プラスチック層部分として、多芯鞘型複合繊維の鞘
成分がポリスチレン、芯成分がポリエチレンテレフタレ
ートからなる高分子配列体繊維（１フィラメント中の芯
数：１６、単糸繊度：３．８デニール、フィラメント
数：２４本）を、エジェクターを用いて予め加熱したコ
の字形の成型金型中の開口部へ向かって噴射し、成型金
型の壁面全体に多芯鞘型複合繊維シートを設けた。

【００３７】次いで、熱可塑性発泡体部分として、市販
の発泡性ポリスチレンビーズを用い、エジェクターを用
いて、前記成型金型の空間に発泡性ポリスチレンビーズ
と高分子配列体繊維を混合充填した。発泡性ポリスチレ
ンビーズの噴射は、１２０℃に加熱した圧縮空気を供給
して、ポリスチレンビーズを予備発泡せしめて行った。
成型金型の内容積いっぱいに充填されたとき、かかる噴
射を止めて成型金型を封鎖し、１０５℃のスチームによ
り加熱し、高分子配列体繊維の鞘成分（ポリスチレン）
が溶融・流動すると共にポリスチレンビーズを発泡せし
めた。得られた発泡構造体は、繊維プラスチック層部分
と熱可塑性発泡体部分が強固に一体化したものであり、
表面平滑性に勝れ、かつ耐衝撃性に優れ、曲げ、捩りに
対しても強く、ヒビの入りにくいものであった。

【００３８】本発明によって得られる発泡構造体を用い
て、ダンボールで外部を包むことなく、かかる繊維強化
複合体を組合せてラジカセを梱包して輸送テストを行っ
た。その結果、被包装物であるラジカセをなんら損傷す
ることなく輸送することができた。

【００３９】一方、従来のポリスチレン発泡体を用い
て、同様のテストを行ったところ、輸送の際の振動によ
りポリスチレン発泡体が割れて、ラジカセのコーナの塗
装が剥れ、機器の一部に損傷が認められた。

【００４０】さらに、発泡構造体の表面に製品の名称と
模様を印刷したところ、従来のポリスチレン発泡体とは
比べものにならないほど鮮明に印刷することがてきた。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によって得られる発
泡構造体は、繊維プラスチック層部分と熱可塑性発泡体
が一体性よく接着してなる構造を有するものであり、良
好な表面平滑性と引張強さ、衝撃強さ、曲げ、捩り強さ
等の機械的性能を有するものである。

【００４２】したがって、これまで従来の熱可塑性発泡
体単独では用いることのできなかった過酷な衝撃や力学
的作用を受ける分野への適用も可能となり、また、外周
面への鮮明な印刷や外観上の美しさ等が要求される分野
への適用も可能となるのである。

【００４３】その他、過酷な衝撃や力学的作用を受ける
道路の噴泥防止材、各種土木用材、防水層保護材等の建
築・土木分野に好ましく適用できる。

【００４４】また、その他に断熱工業分野、自動車等の
車両分野、包装・梱包分野、スポーツ・雑貨分野にも好
ましく用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって得られる発泡構造体の一実施態
様例をモデル的に示した概略モデル図である。

【図２】本発明によって得られる発泡構造体の他の一実
施態様例をモデル的に示した概略モデル図である。

【図３】本発明によって得られる発泡構造体のさらに他
の一実施態様例をモデル的に示した概略モデル図であ
る。

【図４】本発明の製造方法において用いることのできる
複合繊維の一実施態様例をモデル的に示した横断面概略
モデル図である。

【図５】本発明の製造方法において用いることのできる
複合繊維の他の一実施態様例をモデル的に示した横断面
概略モデル図である。

【図６】本発明の製造方法において用いることのできる
複合繊維のさらに他の一実施態様例をモデル的に示した
横断面概略モデル図である。

【符号の説明】

１：発泡構造体 ２：繊維プラスチック層部分 ３：熱可塑性発泡体 ４、４′：芯成分 ５：鞘成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維とプラスチックの複合層と熱可塑性発
   泡体とが一体化されてなる発泡構造体の製造方法におい
   て、前記繊維とプラスチックの複合層が、複合繊維ある
   いは複合糸を原材料とするとともに、該複合繊維あるい
   は複合糸の少なくとも一成分が前記熱可塑性発泡体と加
   熱溶融により接着する成分からなり、前記複合繊維ある
   いは複合糸の層と、熱可塑性発泡体とを加熱することに
   より、前記複合繊維同士あるいは複合糸同士を融着一体
   化せしめるとともに、前記複合繊維あるいは複合糸の層
   と熱可塑性発泡体とを融着一体化せしめることを特徴と
   する発泡構造体の製造方法。
2. 【請求項２】複合繊維が、芯鞘型複合繊維であることを
   特徴とする請求項１記載の発泡構造体の製造方法。
3. 【請求項３】芯鞘型複合繊維が、複合繊維当り３本以上
   の芯成分を含む多芯鞘型複合繊維である請求項２記載の
   発泡構造体の製造方法。
4. 【請求項４】多芯鞘型複合繊維の鞘成分が、熱可塑性発
   泡体と同成分である請求項３記載の発泡構造体の製造方
   法。
5. 【請求項５】多芯鞘型複合繊維の芯成分が、２種以上の
   異なる成分からなる請求項３記載の発泡構造体の製造方
   法。
6. 【請求項６】熱可塑性発泡体が、繊維により強化されて
   なることを特徴とする請求項１、２、３、４、または５
   記載の発泡構造体の製造方法。