JP5534526B2

JP5534526B2 - 複合成形体の製造方法

Info

Publication number: JP5534526B2
Application number: JP2011175542A
Authority: JP
Inventors: 虎布早川; 喜八長屋
Original assignee: Daisen Co Ltd
Current assignee: Daisen Co Ltd
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-08-11
Also published as: JP2013035256A

Description

本発明は、軽量かつ機械的強度に優れており、また擦れ音や軋み音の発生も防止することができ、かつ通気性、吸音性、意匠性、消臭性、芳香性、防虫性、難燃性等を有する複合成形体の製造方法に関するものである。

従来から、発泡ポリスチレン樹脂や発泡ポリオレフィン樹脂は、魚箱と称される生鮮食品の保管、運搬用ボックス等に多く使用されている。このような魚箱は、水分や臭い等を外部に漏らさないようにする必要があるため、非通気性の構造となっていた。また、通気性が必要な場合には製品に穴を開けることにより通気性を確保していた。

一方、本件出願人はこのような発泡樹脂成形体に通気性を持たせることで、より軽量かつ機械的強度にも優れた吸音材や壁材等として使用できることに着目し、新たに通気性を有する発泡成形体を開発し、発泡成形吸音体として先に特許出願している（特許文献１を参照）。

また、通気性を有する発泡成形体は軽量性及び吸音性に優れているため、軽量化を図る自動車用の内装材や床下充填材としての利用が検討されている。しかしながら、自動車の場合は振動や熱など使用環境が苛酷であり、特許文献１の発泡成形体を、例えば床下充填材として用いた場合、成形品の破損に加え、共材または異種材と接触して擦れ音や軋み音を発し、車内環境を低下するという問題があった。また、近年、住宅は高機密化により住宅内部で発生する音が外に漏れにくくなっており、このため生活音が響いて家中に聞こえやすくなっているので、建築材料の吸音性が求められるようになってきた。
従って、軽量かつ機械的強度に優れており、また擦れ音や軋み音の発生も防止することができて、自動車の内装材や建築用吸音材や住宅用吸音材等に使用することができる新たな複合成形体の開発が望まれていた。

特開２００６−１１０９８２号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、軽量かつ機械的強度に優れており、また擦れ音や軋み音の発生も防止することができ、かつ吸音性、意匠性、消臭性、芳香性、防虫性、難燃性等を有する複合成形体の製造方法を提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、発泡性樹脂粒子を金型内で加熱発泡して得られる無数の発泡セルが接触面において相互に融着され、かつ発泡セル間に連通気孔が形成されて通気性を有している発泡成形体を簾として、この簾の上面から下面に向けて繊維を分散させた溶液を漉くことにより、発泡成形体の表面に繊維層を膠着させることを特徴とする複合成形体の製造方法であり、これを請求項１に係る発明とする。

また、簾の下面側から吸引、もしくは簀の上面側から加圧して繊維を分散させた溶液を漉くようにすることが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。

請求項１に係る発明では、通気性を有している発泡成形体を簾として、この簾の上面から下面に向けて繊維を分散させた溶液を漉くことにより、発泡成形体の表面に繊維層を膠着させるので、発泡成形体の表面に繊維層を設けた所定の品質の複合成形体を簡単に製造することができる。
また、上記の製造方法により得られる複合成形体は、通気性を有している発泡成形体の表面または表裏面に、繊維層が設けられているので、この繊維層が緩衝材となり発泡成形体が直接に自動車ボディに接触することがなく、擦れ音や軋み音の発生を防止することができる。また、繊維層との積層構造とすることで、成形体の機械的強度を向上させることができる。

また、請求項２に係る発明では、簾の下面側から吸引、もしくは簀の上面側から加圧して繊維を分散させた溶液を漉くようにするので、より短時間に高品質の複合成形体を製造することができる。

本発明により得られる複合成形体を示す斜視図である。複合成形体の要部を示す拡大断面図である。本発明の成形に使用する容器を示す斜視図である。本発明の成形工程を示す説明図である。複合成形体の周波数と吸音率の関係を示すグラフである。複合成形体の曲げ応力を示すグラフである。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、本発明の製造方法により得られる複合成形体を示す斜視図であり、図中、１は発泡成形体、２は発泡成形体１の表面に設けた繊維層である。前記発泡成形体１は、発泡ポリスチレン樹脂や発泡ポリオレフィン樹脂などの発泡性樹脂粒子を、型内に充填して加熱発泡して得られる無数の発泡セルで構成されたものである。
前記繊維層２は、植物、動物、化学繊維等の繊維を主成分とするものであり、機械的強度の大きい植物繊維ではマニラ麻からなるものが特に好ましい。

次に、前記発泡成形体１について説明する。
図２に示すように、本発明の製造方法により得られる発泡成形体１は、型内において発泡性樹脂粒子が加熱発泡して得られる無数の発泡セル１１で構成されており、隣接する発泡セル１１、１１は、接触面１１ａ、１１ａ、においてそれ自体が軟化溶融して結合している。即ち、その融着結合部は文字通り発泡樹脂素材が融合しているので、発泡樹脂素材と全く同一の物性を持っている。この発泡成形体１は、少なくとも３個の発泡セル１１に囲まれる空間１２が連なって形成される連通気孔からなる３次元細気孔を備えていて、通気性を有し、かつ次の物性を有するものである。

即ち、この３次元細気孔は、全体の容積に対する細気孔の全容積比である容積気孔率が１０〜４０％であって、かつ発泡成形体自身としては０．１５ＭＰａ以上の曲げ応力を有するものである。なお、この３次元細気孔は、多数に枝分かれしてジグザグに曲がりくねり、その内径は拡大・縮小の変化を不規則に繰り返すという複雑な空間経路を持っているので、進入した音波に対し、反射、干渉、共振などの減衰効果を発揮し、優れた吸音機能を発揮する。

この容積気孔率が１０％を下回ると、強度は増加するが吸音効果が不足するので吸音体としては好ましくない。一方、容積気孔率が４０％を超える場合は、吸音効果が低下する傾向を示すうえ、機械的強度が得られ難いという構造上の理由から好ましくない。更に、本発明の吸音体の強度としては、少なくともハンドリングに耐える形状保持強度が必要である。

また、本発明の製造方法により得られる発泡成形体１は通気性を有するものである。一例をあげると、前記発泡成形体１の発泡セルの形状は、そのカット断面が、略円形ないし長円形断面を持つ粒体であって、その大きさが長径基準で１．５〜５．５ｍｍのものとなっている。これにより、吸音作用に必要な細気孔容積を得ることができる。また、個々の発泡セルは、その長径／短径の範囲が３．０以下の略長円形断面粒体としておけば、吸音作用に必要な細気孔容積が得られ易い。
その他、発泡セルの形状としては円形の粒体に限らず、多角状の粒体や、円筒状あるいは多角形筒状の棒状体でもよく、要は通気性を有する発泡成形体を構成するものであればよい。

次に、前記発泡成形体１の表面に設ける繊維層２について説明する。
この繊維層２は、自動車用内装材として用いた場合に、発泡成形体１が共材または異種材と接触して擦れ音や軋み音を発生するのを防止する緩衝材としての目的で設けるもので、植物、動物、化学繊維を主成分とするものであり、機械的強度の大きい植物繊維ではマニラ麻からなるものが特に好ましい。
なお、図示のものでは、繊維層２を片方の表面にのみ設けた場合を示しているが、表裏面の双方に設けることもできる。また、用途に応じて特性の異なる２層以上の繊維層を設けることができるのも勿論である。

前記繊維層２は、単に、接着剤等により発泡成形体１の表面に貼着したものでなく、紙漉きの技術を応用して形成したものであり、図２に示すように、繊維層２が発泡成形体１の表層部と表面の空間部に若干入り込んだ状態で膠着しており、接着剤を用いなくても、しっかりと固定された状態になっている。
しかも、繊維層２は通気性を有しているため、発泡成形体１の吸音効果を阻害することはない。また、発泡成形体１と繊維層２の複合物とすることで、成形体としての機械的強度を向上させることが可能となる。なお、前記ＪＩＳ‐Ｋ７２２１の規定に従って曲げ強度を測定した結果は、曲げ応力が０．４５ＭＰａ以上であり、発泡成形体単体の強度に比べて約２倍に向上していることが確認できた。

次に、本発明の複合成形体の製造方法につき説明する。
図３に、本発明の成形に使用する容器の一例を示す。この容器３は、四角枠状のものであり、底部に前記の通気性を有している発泡成形体１をセットして、この発泡成形体１に紙漉き技術における簾の役割をはたす構成とする。
次いで、図４の上図に示すように、この容器３内に所定量の繊維を分散させた溶液１０を注ぐ。この繊維を分散させた溶液１０は、例えば、繊維を水に入れて放置後、ミキサーで撹拌して得ることができる。なお、４は回収用容器である。

この時、前記繊維を分散させた溶液１０に、接着剤を添加しておくと繊維層２が発泡成形体１の表面に強固に接着されることとなる。同様に、着色剤、消臭剤、芳香剤、防虫剤、難燃剤等の１種又は２種以上を含有させることもでき、意匠性の向上、あるいは消臭性、芳香性、難燃性の向上等などの性能を用途に応じて付加することができる。

次いで、図４の下図に示すように、発泡成形体１を簾として、この簾の上面から下面に向けて繊維を分散させた溶液を漉くことにより、発泡成形体１の表面に繊維層２を膠着させる。なお、１０ａは回収溶液である。
繊維を分散させた溶液を漉くのは、自然落下でもよいが、成形時間を短縮するには、回収用容器４側に吸引器（図示せず）に連結した吸引口５を設けておき、簾の下面側から吸引力を作用させて繊維を分散させた溶液を漉くようにするとよい。その後、容器から取り出して乾燥させれば、発泡成形体１の表面に、繊維層２を設けた複合成形体が得られる。

本発明の製造方法により得られる複合成形体は、通気性を有していて優れた吸音効果を発揮することができ、また、表面に繊維層を設けたので、この繊維層が緩衝材となり擦れ音や軋み音の発生を防止することができる。また、繊維層との積層構造とすることで、成形体の機械的強度を向上させることができる。
更には、用途に応じて任意に着色効果、消臭効果、芳香効果、防虫効果、難燃効果などをもたせることができ、自動車の内装材だけでなく、建築用吸音材や住宅用吸音材等にも使用することができる。

発泡ポリスチレン樹脂の発泡性樹脂粒子を型内で加熱発泡して、発泡倍率が４０倍、容積気孔率が１０％、曲げ応力が０．１５ＭＰａの発泡成形体を成形した。
この発泡成形体から、１５０×１５０×２５ｍｍの板状体を切り出し、これを図４に示す溶器３の底面にセットした。
繊維を分散させた溶液は、小片に切断したマニラ麻１．１２５ｇを０．５リットルの水に入れて放置後、ミキサーで３０秒間撹拌して得た。
図４に示すように、前記発泡成形体を簾として、この簾の上面から下面に向けて繊維を分散させた溶液を漉くことにより、発泡成形体の表面に繊維層を膠着させた。これを容器から取り出した後、乾燥させて図１に示すような発泡成形体の表面に、繊維層（約０．１１ｍｍ）が膠着した複合成形体を得た。

得られた複合成形体について、種々の物性評価を行った結果を以下に示す。
（１）通気性について
通気性は通気度試験機を使用して測定した。一定の流量[m³/cm²sec]のエアを通し、この時の圧力差[kPa]を測定し、通気抵抗[kPa sec/m]を求めた。本発明の複合成形体の通気抵抗は１．７４[kPa sec/m]であり、発泡成形体単体の通気抵抗１．４０[kPa sec/m]に比べて２０％以上抵抗値が上昇していることが確認できた。これは、車内装材、建築用吸音材等として十分な通気性である。

（２）吸音特性について
吸音性は、垂直入射吸音率測定器を使用し、資料は厚さ２５mm、８００〜５０００Ｈｚの周波数領域の測定（JIS A1405-1）を行なった。
図５は、本発明の複合成形体の周波数と吸音率の関係を示すグラフであるが、発明品１が発泡成形体単体（従来品）の吸音性とほぼ同等の吸音率であることが確認できた。また、例えば繊維の叩解度、繊維量等の条件を変えることにより吸音率のピーク周波数を変化させることも可能であることが確認できた（発明品２）。

（３）曲げ強度について
曲げ限界強度は、ＪＩＳ‐Ｋ７２２１‐２に準拠する方法で測定した結果を、図６に示す。測定した限界荷重より計算した曲げ応力は、０．４５ＭＰａであり、発泡成形体単体の強度（０．２３ＭＰａ）に比べて約２倍に向上していることが確認できた。

（４）擦れ音や軋み音の発生防止について
擦れ音及び軋み音の評価は、発泡成形体をガラス板上で荷重を加えて、手動で往復回転運動させたときに音が発生するかどうか評価した。発泡成形体単体では擦れ音及び軋み音が発生したが、発明品では音は発生しなかった。

１発泡成形体
２繊維層
３容器
４回収用容器
５吸引口
１０繊維を分散させた溶液
10ａ回収溶液
１１発泡セル
11ａ接着面
１２空間

Claims

発泡性樹脂粒子を金型内で加熱発泡して得られる無数の発泡セルが接触面において相互に融着され、かつ発泡セル間に連通気孔が形成されて通気性を有している発泡成形体を簾として、この簾の上面から下面に向けて繊維を分散させた溶液を漉くことにより、発泡成形体の表面に繊維層を膠着させることを特徴とする複合成形体の製造方法。
簾の下面側から吸引、もしくは簀の上面側から加圧して繊維を分散させた溶液を漉くようにした請求項１に記載の複合成形体の製造方法。