JP4164197B2

JP4164197B2 - スプリング構造樹脂成形品及びその製造方法

Info

Publication number: JP4164197B2
Application number: JP17421099A
Authority: JP
Inventors: 貞夫西堀; 雄一郎中村
Original assignee: AIN KOUSAN CO.,LTD.
Current assignee: AIN KOUSAN CO.,LTD.
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP2001003257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリング構造樹脂成形品及びその製造方法に関し、より詳しくは、耐衝撃性、耐加重性に優れ、又、濾材などの用途としても好適なスプリング構造樹脂成形品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運動場の壁やフェンス、ヘルメットの内張り、スポーツマット、自動車のバンパーやボディーの衝撃吸収材、梱包用緩衝材などに使用される衝撃エネルギーの吸収体、濾材として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン等の発泡体が使用されている。
【０００３】
一方、自動車ボディーのように、高い強度と軽量性が求められる部材の材料として、繊維強化樹脂が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの材料は衝撃エネルギーの吸収が必ずしも充分でなく、用途によっては、さらに衝撃吸収能力の高い材料が求められていた。
【０００５】
また、繊維強化樹脂材料は、強度及び軽量性の点では優れるものの、弾性、衝撃吸収能力、耐加重性の点ではさらに改善が要求されている。また、繊維強化材料は、種々の方法により成型されるが、ＳＭＣ法による製品は強度のばらつきが大きく、レジンインジェクション法は成形品の形状の自由度が少なく、またハンドレイアップ法、スプレーアップ法等は形状の自由度は大きいが成型作業が難しく品質を一定に保つのが困難であり、さらにフィラメントワインディング法等は大がかりな設備を要する等、一長一短であり、成型工程が容易で、しかも形状の自由度、成形品の強度、弾性、衝撃吸収能力等の物性の全てを満足するような方法は得られていなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するもので、所望の性状、特に高い耐衝撃性と、耐加重性を有する成形品を提供することを目的とする。また、本発明は、成形工程が容易で、しかも形状の自由度が高く、所望の耐加重強度、耐衝撃性等の物性を有する成形品を容易に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のスプリング構造樹脂成形品３０は、下向きに溶融押出しされた熱可塑性樹脂の連続線条及び／又は短線条を、前記線条の押出し方向下方において水平方向に対向配置された引き取り機の引き取りロール間でランダムなループ又はカール状に形成しながら隣接する線条相互を接触絡合集合させると共に垂直方向に引き取ることにより形成した所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体（以下、三次元構造体と記す）であって、前記引き取り機による引き取り速度を変化させることにより該三次元構造体の長手方向に適宜間隔を介して、前記三次元構造体の幅方向に嵩密度を大きくして成る粗密空隙を有する。
【０００８】
本発明は、また、前記連続線条及び／又は短線条が、例えば、熱可塑性エラストマーよりなるもの、そして、前記連続線条及び／又は短線条の線径が、例えば、０．３〜３．０mm、好ましくは０．７〜１．０mm、又、前記三次元構造体の構造体の嵩密度が、例えば、０．００５〜１．０８g/cm^３であって、例えば、バンパー、自動車の椅子用のクッション材、濾材にも関する。
【０００９】
本発明は、さらに、熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーを複数の線条として下向きに溶融押出して、前記線条の押出し方向前方において水平方向に対向配置された引き取り機の引き取りロール間で連続線条のランダムなループ又はカールを形成し、且つ隣接する線条相互を接触絡合集合させながら垂直方向に引き取ることにより所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体を成形するに際し、前記溶融押出した連続線条の引き取り速度を変化させて前記三次元構造体の長手方向に適宜間隔を介して該三次元構造体の幅方向に嵩密度の大きい部分を形成することを特徴とするスプリング構造樹脂成形品３０の製造方法に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（三次元構造体）
本発明で使用する三次元構造体は、連続線条及び／又は、例えば短線条がランダムに絡合集合して成る空隙を備える三次元構造体であり、前記連続線条及び／又は短線条は、複数のループ又はカールを形成している。このような三次元構造体は、例えば熱可塑性エラストマーを複数のノズルより所定押出速度において溶融押し出し、後述引き取り機により引き取り、６００〜９０，０００デニール、好ましくは３，０００〜３０，０００デニール、より好ましくは６，０００〜１０，０００デニールの無垢又は中空の連続線条を形成し、溶融状態の線条に、例えば直径１〜１０mm、好ましくは直径１〜５mmのループを形成させ、隣同士の線条と水中で接触絡合させることによりランダムなループを形成しつつ、水中において引き取り機により例えば３〜５mの間隔で前記引き取り機の引き取り速度を低速に調整して、長手方向長さで３０〜５０cmの低速引き取り時の嵩密度の大きい部分すなわち、密の部分と前記それ以外の粗の部分を有する厚さ３０〜１００mm、幅１，０００mmの三次元スプリング構造を形成することにより製造され得る。接触絡合部位の少なくとも一部は、相互に溶融接着される。
【００１１】
前記連続線条及び／又は短線条の線径は、０．３〜３．０mm、好ましくは、０．７〜１mmである。
【００１２】
前記連続線条及び／又は短線条は、好ましくは熱可塑性エラストマーよりなり、例えばポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ＰＶＣのエラストマーより成る。
【００１３】
三次元構造体の嵩密度は、粗の部分で、0.009〜0.280g/cm^３、好ましくは、 0.027〜0.210、特に0.045〜0.09、密の部分で0.45〜1.25g/cm^３、好ましくは、0.54〜1.17、特に0.63〜1.10である。
【００１４】
三次元構造体の空隙率は、粗の部分で、８０〜９９％、好ましくは、８５〜９７％、特に９０〜９５％、密の部分で２５〜５０％、好ましくは、１５〜４０％、特に２０〜３０％である。
【００１５】
【式１】

（製造方法）
本発明のスプリング構造樹脂成形品３０の製造方法において、図１に示すように、押出機１０のホッパー１１より、原料樹脂例えばポリプロピレンのエラストマーを投入し、溶融混練して、成形ダイ１２に設けた所定径の多数の射出口より押し出し、バス１５内の引き取り機１３の引き取りロール１４，１４間で厚さ及び嵩密度が設定され、カール又はループ状にランダムに成形されながら、水中で固化し、巻き取りロール１６，１６によりスプリング構造樹脂成形品３０として取り出される。
【００１６】
そして、前記引き取りロール１４，１４の引き取り速度をタイマー等により設定時間毎に、設定時間内、低速にすれば、スプリング構造樹脂成形品３０の長手方向において、所定間隔ごとに設定長さの嵩密度の大きい部分を有する粗密構造のスプリング構造樹脂成形品３０を得ることができる。
【００１７】
１例として、３mの粗の部分Ｃごとに、長さ３０cmの密の部分Ｔを有する厚さ３０mmのスプリング構造樹脂成形品３０を得た。
【００１８】
前記三次元構造体が、それぞれ１種又は複数種の異なる特性の組合せから成るものを用いて製造することが出来る。
（用途）
本発明のスプリング構造樹脂成形品３０は、人工池などの濾材として、前記密の部分を支持部材として通水路に取り付けて濾材として用い、又、自動車のバンパーやドア部分内を含むボディーの衝撃吸収材、そして、道路等直接交通加重を受ける舗装下層の路盤の強化材としての強化路盤材、盛土材として排水性に優れた補強部材として空隙中に土砂を含ませて用いることができる。また、同様に法面の強化材料としても用いることができる。
【００１９】
さらに、上記道路などの地盤強化としては、当然凍結しないから、凍上防止材としての機能を有すると共に、高含水比粘性土における施工機械のトラフィカビリティを確保でき、又、締め固めにも有効で、各種地盤改良工法に広く適用可能である。
【００２０】
実施例１（図２）
【００２１】
【表１】

【００２２】
比較例１
【００２３】
【表２】

【００２４】
試験例１
【００２５】
上記実施例１及び比較例１について圧縮試験を行い、応力-ゆがみ特性を評価した。
試験片実施例１（図２）比較例１面積：1,000×500 mm、厚さ：100 mm
【００２６】
【表３】

圧縮荷重により、空隙率が低下しないため、高負荷下の使用に耐えることが判明した。
【００２７】
試験例２
【００２８】
透水性について評価した。
試験片は、面積：150×150 mm ,厚さ:100 mm、実施例１においては、粗部Aの長さ１１５mm、密部Bの長さ35mmである。
試験装置２０（図３）
送水管２１ 100×100mm
【００２９】
実施例１は、スプリング構造樹脂成形品３０の密部Bが送水管２１内断面積の１０％を占めるように装着。
【式２】

透水係数(cm/sec)は、実施例１において1.07×100^０であったが、比較例１では、8.88×10^−１である。
【００３０】
実施例１の方が、透水性に優れていることが明らかとなった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のスプリング構造樹脂成形品は、強化繊維として熱可塑性エラストマーの三次元構造体を用い粗密構造を有するため、成形品の耐衝撃性、耐加重性言い変えれば耐へたり性等の性質が著しく改善される。また、本発明のスプリング構造樹脂成形品の製造方法によれば、強度、弾性、衝撃吸収性等の性質に優れた成形品を容易な方法で、大規模な設備を必要とすることなく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の製造方法の工程を示す模式図、
【図２】実施例１の斜視図、
【図３】透水試験装置の概略図。
【符号の説明】
１０押出機
１１ホッパー
１２成形ダイ
１３引取機
１４引取ロール
１５バス
１６巻き取りロール
A 粗部
B 密部
３０スプリング構造樹脂成形品
３１送水管

Claims

下向きに溶融押出しされた熱可塑性樹脂の連続線条及び／又は短線条を、前記線条の押出し方向前方において水平方向に対向配置された引き取り機の引き取りロール間でランダムなループ又はカール状に形成しながら隣接する線条相互を接触絡合集合させると共に垂直方向に引き取ることにより形成した所定の嵩密度の空隙が形成された三次元構造体であって、前記引き取り機による引き取り速度を変化させることにより該三次元構造体の長手方向に適宜間隔を介して、前記三次元構造体の幅方向に嵩密度を大きくして成る粗密空隙を有するスプリング構造樹脂成形品。
前記連続線条及び／又は短線条が熱可塑性エラストマーよりなることを特徴とする請求項１記載のスプリング構造樹脂成形品。
前記連続線条及び／又は短線条の線径が０．３〜３．０mmであることを特徴とする請求項１又は２記載のスプリング構造樹脂成形品。
前記三次元構造体の構造体の嵩密度が０．００５〜１．０８g/cm³であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のスプリング構造樹脂成形品。
バンパー部材である請求項１〜４のいずれか１項に記載のスプリング構造樹脂成形品。
椅子用のクッション材である請求項１〜４のいずれか１項に記載のスプリング構造樹脂成形品。
濾材である請求項１〜４のいずれか１項に記載のスプリング構造樹脂成形品。
熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーを複数の線条として下向きに溶融押出して、前記線条の押出し方向前方において水平方向に対向配置された引き取り機の引き取りロール間で連続線条のランダムなループ又はカールを形成し、且つ隣接する線条相互を接触絡合集合させながら垂直方向に引き取ることにより所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体を成形するに際し、前記溶融押出した連続線条の引き取り速度を変化させて前記三次元構造体の長手方向に適宜間隔を介して該三次元構造体の幅方向に嵩密度の大きい部分を形成することを特徴とするスプリング構造樹脂成形品の製造方法。