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技術 熱可塑性エラストマーを主材料とする複合多重異形押出物 を製造する方法

出願人 広島化成株式会社三菱自動車工業株式会社エーイーエス・ジャパン株式会社
発明者 寺沢勇田中洋山本佑治佐藤文彦赤見昌敏
出願日 1994年3月8日 (26年8ヶ月経過) 出願番号 1994-076275
公開日 1995年9月26日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1995-246646
状態 未査定
技術分野 プラスチック等の押出成形 プラスチック等の特殊発泡成形、タイヤ成形
主要キーワード 異形部分 ガスケットタイプ 発泡押出物 材料形態 圧縮ゾーン 異形形状 弾性シール材 発泡物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年9月26日)のものです。
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図面 (9)

目的

水を発泡剤として用いて、TPE及びTPEと同種或いは異種の材料から成る複合多重異形押出物を製造する方法を提供することを目的とする。

構成

TPEを主原料とする配合物押し出す口金と、TPEと同種或いは異種の材料からなる配合物を押し出す口金を別体に設けることを特徴とする。

概要

背景

ここで、本発明が製造しようとする押出物に関して解説する。押出物の代表的なものは、ウェザーストリップ、およびガスケット類である。ウェザーストリップは、自動車の車体及び窓ガラスに組み付けられるため、車種によって部品の断面形状・寸法・材料形態等が複雑に変化する。従来の材料および成形方法で製造されている主要なウェザーストリップだけでも、NRあるいはSBRソリッドコアーをCRあるいはEPDMのソリッドのスキン層被覆したガスケットタイプ、EPDMのソリッドのベースにCRあるいはEPDMのスポンジリップを取り付けたドアーシール、EPDMのソリッドあるいは芯金内蔵のPVCのボディーにCRあるいはEPDMのスポンジのリップを取り付けたトランクリッド、EPDMあるいは芯金内蔵のPVCのボディーにEPDMのスポンジのリップを取り付け、植毛したサイドウインドー等があり、それらの断面形状は図面を以て以外表現出来ない程複雑な異形形状のものが多いい。これらのなかには張合わせるタイプもあるが、その殆どは一組の口金で一体に成形されている。

また、土木建築用シーリング材であるガスケットは、その断面形状がU型、H型、Y型及びこれらを組み合わせたもの、その他複雑なものがある。更に、テープ)状シーリング材として長方形円形その他複雑な断面形状を有するものがある。上述した代表的な押出物は、同種あるいは異種の材料を複合的に用いて、同じ断面形状を有するセグメントを積層あるいは対向ないしは被覆するように、いわゆる多重に、若しくは複数の異形部分を複雑に組み合わせて一体に成形した、いわゆる本発明者の云うところの複合多重異形押出物である。

上述した押出物は、いずれもゴムを主要原料とするものである。ゴムの加工工程は練り工程、成形工程及び加硫工程を必要とし、またそれぞれの工程には、各種要望、条件等に応じた基本的な単位操作があり、必ずしも加工工程が簡単であるとは云えない。加硫工程が必要なゴムに替わって、加硫工程なしで熱可塑性樹脂と同様の加工方法で成形できる、いわゆる熱可塑性エラストマー(以下、TPEと略記することがある)が開発されて久しいが、TPEは、最近ではゴムの代替材料というだけでなく、スクラップ回収リサイクルの可能性という環境問題の点からも注目を集めている。

本発明者等は、TPEを用いて発泡弾性シール材を製造する方法を検討してきた。開発に当たって最も留意したことは、環境問題である。なぜならば、環境改善に積極的に資する事が出来ない限り、たとえスクラップの回収、リサイクルが可能だとしても、それは真の意味での環境問題の解決にならないからである。

そこで、先ず発泡剤の策定を行なった。従来、TPEを発泡させるには、化学発泡剤、低沸点炭化水素或いはクロロフルオロカーボンが発泡剤として使用されている。特に、クロロフルオロカーボンが、効率の点から広く用いられている。しかしながら、クロロフルオロカーボンは、オゾン層破壊するので、環境問題上好ましくない。本発明者等は広く文献調査を行なった結果、米国特許第5、070、111を検討した。

米国特許第5、070、111を要すれば、クロロフルオロカーボンを用いないで、水を発泡剤して用い、押出機でTPEを発泡させる画期的な技術を開示している。本発明者等は、前記米国特許の開示するところに従って前記米国特許発明トレースしてみた。即ち、押出機のダイヘッドの圧力の約4倍の圧力で発泡剤として水を注入し、所定の操作を行なったところ、TPEは、ダイから大気開放された途端一気に発泡することが分かった。

従って、水を発泡剤として用いてTPEの押出物を製造する場合、いわゆる一重押出しの場合は、一つの口金で製造できるが、上述した複合多重異形押出しの場合は、ゴムと同じようには製造出来ないことが分かった。

概要

水を発泡剤として用いて、TPE及びTPEと同種或いは異種の材料から成る複合多重異形押出物を製造する方法を提供することを目的とする。

TPEを主原料とする配合物押し出す口金と、TPEと同種或いは異種の材料からなる配合物を押し出す口金を別体に設けることを特徴とする。

目的

発明が解決しようとする課題は、水を発泡剤として用いて、TPE及びTPEと同種或いは異種の材料からなる複合多重異形押出物を製造する方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
5件

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請求項1

熱可塑性エラストマー及び熱可塑性エラストマーと同種或いは異種の材料からなる複合多重異形押出物を製造する方法であって;所定の口金を備えている押出機に、熱可塑性エラストマーを主原料とする配合物充填し、所定の温度に加熱し、加圧下に、押出機のシリンダー方向に発泡剤としての水を圧入し、熱可塑性エラストマーの発泡押出物を製造する工程;前記熱可塑性エラストマーの発泡押出物の搬送方向と同じ方向或いは対向する方向若しくは角度を持たせた方向に口金を備えた押出機に、前記熱可塑性エラストマーと同種成いは異種の材料からなる配合物を充填し、所定の条件で押出物を製造する工程;前記各工程を同時或いは連続して実施することにより、前記熱可塑性エラストマーの発泡押出物と、前記熱可塑性エラストマーと同種或いは異種の材料からなる押出物が被覆、或いは積層、若しくは接合一体化された熱可塑性エラストマーを主材料とする複合多重異形押出物を製造する方法

請求項2

熱可塑性エラストマーと異種の材料がポリプロピレンである請求項1の方法。

請求項3

熱可塑性エラストマーと異種の材料がポリアミド系ポリマーアロイである請求項1の方法。

請求項4

ポリアミド系ポリマーアロイが、自動車用ウェザーストリップの、自動車用パネルを保持する芯材として、熱可塑性エラストマーの押出物に内蔵されていることを特徴とする請求項3の方法。

請求項5

ポリアミド系ポリマーアロイが、無水マレイン酸エチレンプロピレンゴムグラフト重合体ナイロン、及びポリプロピレンからな成ることを特徴とする請求項3、或いは4の方法。

技術分野

0001

本発明は押出物の製造方法に関する。より詳細に述べれば、本発明は熱可塑性エラストマー及び熱可塑性エラストマーと同種或いは異種の材料からなる複合多重異形押出物の製造方法に関する。本発明の複合多重異形押出物は、車両、建築、弱電関係などの各種構造物間隙を埋めるために用いられる。

背景技術

0002

ここで、本発明が製造しようとする押出物に関して解説する。押出物の代表的なものは、ウェザーストリップ、およびガスケット類である。ウェザーストリップは、自動車の車体及び窓ガラスに組み付けられるため、車種によって部品の断面形状・寸法・材料形態等が複雑に変化する。従来の材料および成形方法で製造されている主要なウェザーストリップだけでも、NRあるいはSBRソリッドコアーをCRあるいはEPDMのソリッドのスキン層被覆したガスケットタイプ、EPDMのソリッドのベースにCRあるいはEPDMのスポンジリップを取り付けたドアーシール、EPDMのソリッドあるいは芯金内蔵のPVCのボディーにCRあるいはEPDMのスポンジのリップを取り付けたトランクリッド、EPDMあるいは芯金内蔵のPVCのボディーにEPDMのスポンジのリップを取り付け、植毛したサイドウインドー等があり、それらの断面形状は図面を以て以外表現出来ない程複雑な異形形状のものが多いい。これらのなかには張合わせるタイプもあるが、その殆どは一組の口金で一体に成形されている。

0003

また、土木建築用シーリング材であるガスケットは、その断面形状がU型、H型、Y型及びこれらを組み合わせたもの、その他複雑なものがある。更に、テープ)状シーリング材として長方形円形その他複雑な断面形状を有するものがある。上述した代表的な押出物は、同種あるいは異種の材料を複合的に用いて、同じ断面形状を有するセグメントを積層あるいは対向ないしは被覆するように、いわゆる多重に、若しくは複数の異形部分を複雑に組み合わせて一体に成形した、いわゆる本発明者の云うところの複合多重異形押出物である。

0004

上述した押出物は、いずれもゴムを主要原料とするものである。ゴムの加工工程は練り工程、成形工程及び加硫工程を必要とし、またそれぞれの工程には、各種要望、条件等に応じた基本的な単位操作があり、必ずしも加工工程が簡単であるとは云えない。加硫工程が必要なゴムに替わって、加硫工程なしで熱可塑性樹脂と同様の加工方法で成形できる、いわゆる熱可塑性エラストマー(以下、TPEと略記することがある)が開発されて久しいが、TPEは、最近ではゴムの代替材料というだけでなく、スクラップ回収リサイクルの可能性という環境問題の点からも注目を集めている。

0005

本発明者等は、TPEを用いて発泡弾性シール材を製造する方法を検討してきた。開発に当たって最も留意したことは、環境問題である。なぜならば、環境改善に積極的に資する事が出来ない限り、たとえスクラップの回収、リサイクルが可能だとしても、それは真の意味での環境問題の解決にならないからである。

0006

そこで、先ず発泡剤の策定を行なった。従来、TPEを発泡させるには、化学発泡剤、低沸点炭化水素或いはクロロフルオロカーボンが発泡剤として使用されている。特に、クロロフルオロカーボンが、効率の点から広く用いられている。しかしながら、クロロフルオロカーボンは、オゾン層破壊するので、環境問題上好ましくない。本発明者等は広く文献調査を行なった結果、米国特許第5、070、111を検討した。

0007

米国特許第5、070、111を要すれば、クロロフルオロカーボンを用いないで、水を発泡剤して用い、押出機でTPEを発泡させる画期的な技術を開示している。本発明者等は、前記米国特許の開示するところに従って前記米国特許発明トレースしてみた。即ち、押出機のダイヘッドの圧力の約4倍の圧力で発泡剤として水を注入し、所定の操作を行なったところ、TPEは、ダイから大気開放された途端一気に発泡することが分かった。

0008

従って、水を発泡剤として用いてTPEの押出物を製造する場合、いわゆる一重押出しの場合は、一つの口金で製造できるが、上述した複合多重異形押出しの場合は、ゴムと同じようには製造出来ないことが分かった。

発明が解決しようとする課題

0009

発明が解決しようとする課題は、水を発泡剤として用いて、TPE及びTPEと同種或いは異種の材料からなる複合多重異形押出物を製造する方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

課題を解決するための手段は、TPEを主原料とする配合物押し出す口金と、TPEと同種或いは異種の材料からなる配合物を押し出す口金を別体に設けることを特徴とする。

0011

課題を解決する本発明は、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性エラストマーと同種或いは異種の材料からなる複合多重異形押出物を製造する方法であって;所定の口金を備えている押出機に、熱可塑性エラストマーを主原料とする配合物を充填し、所定の温度に加熱し、加圧下に、押出機のシリンダー方向に発泡剤としての水を圧入し、熱可塑性エラストマーの発泡押出物を製造する工程;前記熱可塑性エラストマーの発泡押出物の搬送方向と同じ方向或いは対向する方向若しくは角度を持たせた方向に口金を備えた押出機に、前記熱可塑性エラストマーとは同種或いは異種の材料からなる配合物を充填し、所定の条件で押出物を製造する工程;前記各工程を同時或いは連続して実施することにより、前記熱可塑性エラストマーの発泡押出物と、前記熱可塑性エラストマーと同種或いは異種の材料からなる押出物が被覆、或いは積層、若しくは接合一体化された熱可塑性エラストマーを主原料とする複合多重異形押出物を製造する方法からなる。

0012

本発明の特徴は、発泡複合多重異形押出物の材料として従来のゴムに替えてTPEを用いること、および発泡剤として従来の化学発泡剤に替えて水を用いること、並びに希望する複合多重異形押出物に対応した複数台の押出機を用いることである。以下、これらの特徴に関して説明する。本発明で使用可能なTPEは、10乃至90重量部の結晶性ポリレフィン樹脂と90乃至10重量部の少なくとも1種以上のゴムからなる混合物である。配合されるゴムは、完全に架橋されていることが望ましいが、部分架橋や未架橋のEPRあるいはEPDMであってもよい。これらのTPEの代表的なものは、米国特許第4、104、210号、第4、130、534号、第4、130、535号、第4、799、931号、第4、311、628号、第3、806、558号、第3、862、056号等に記載されている。そして容易に入手できる市販品としては、本発明者の一人である、アドバンスドエラストマー・システムズ・エル・ピー(Advanced Elastomer Systems,L.P.)より“TREFSIN”,“SANTOPRENE”,“GEOLAST”,“VYRAM”,および“TPR”という登録商標名で製造・販売されているものがある。これらのTPEのなかから適当な材料を選択するには、製造する押出物に要求される物性を案してなされなければならない。例えば、柔軟でゴム弾性富む押出物を製造するには、上記配合比率範囲において、ゴムリッチに配合すればよい。

0013

本発明でTPEを水で発泡させるには、先ずTPEを、TPEのマトリックス成分である熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、TPEを溶融状態にしなければならない。従って、この加熱温度は、TPEのマトリックス成分の熱可塑性樹脂によって異なるが、通常100℃乃至250℃の範囲である。発泡剤としての水は、溶融状態にあるTPEに対して圧入される。この一連の工程は、押出機により連続操作として行なわれる。使用する押出機は、通常の単軸スクリュー押出機でよい。但し、スクリュー部は、通常送りゾーン溶融圧縮ゾーン、及び計量ゾーンの3ゾーンに区分されているが、本発明では、5乃至7ゾーンに区分し、細かく温度制御をする必要がある。例えば、送りゾーンを60℃、溶融圧縮ゾーンを190℃乃至220℃の範囲で5ゾーンに区分し、計量ゾーンを200℃に設定する。但し、スクリュー部のゾーン区分と温度制御は、使用するTPE、TPEのマトリックス成分である熱可塑性樹脂の種類、製造しようとする押出物の物性等可変要素に依存して設定されなければならない。発泡剤としての水は、スクリュー部の溶融圧縮ゾーンの中で、充填されたTPEが完全に溶融されたゾーン、即ち計量ゾーンの直前のゾーンに対して圧入される。

0014

本発明において、TPEと併用されるTPEと異種の材料とは、ポリプロピレンポリエチレンポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂である。更に、芯金入りウェザートリップの芯金に替えて、TPEとなじみが良く、且つリサイクルが可能な材料を使うことにより、使用済のウェザーストリップを直接、容易にリサイクル処理することができる。このような、芯金代替材料としては、例えば、無水マレイン酸エチレンプロピレンゴムグラフト体ナイロン樹脂、及びポリプロピレンから成るポリアミド系ポリマーアロイが例示される。このポリマーアロイの1例として、三菱化成株式会社より、「ノバミッドST145」なる商品名で市販されているものが入手できる。

0015

以下実施例を述べる。以下の実施例で、TPEとして、エーイーエスジャパン株式会社製の“サントプレン101−64”を、ポリプロピレンとして、住友化学工業株式会社製の“住友ノーブレンW531”を、そして芯金代替材料として、前記“ノバミッドST145”を用いた。

0016

自動車用パネルを保持するのに必要な物性を有するように配合したノバミッドT145の所定量を、U字状口金を取り付けた押出機2に投入し、約70kg/Hr.の押出量で押出した。一方、ノバミッドST145押出物を冷却する冷却艚の後に、該押出物の押出し方向と直角の方向にTPEソリッド押出物押出用押出機4を配設した。TPEソリッド押出物製造用に配合したコンパウンドをTPEソリッド押出用押出機4に投入し、前記ノバミッドST145押出物を被覆するうに押出して、ノバミッドST145押出物を内蔵する押出物を製造した。次いで、前記、ノバミッドST145押出物を内蔵する押出物の開口部とは逆の面にけた口金を取り付けた、TPE水発泡用押出機1に、TPE水発泡用に配合したコンパウンドを、投入し、シリンダー後部、即ちホッパー側から、約12Dの位置で、TPEに対して約0.4%の比率で水を注入しながら約51kg/Hr.の比率で、ノバミッドST145押出物を内蔵する押出物の開口部とは逆の面にTP発泡押出物を接合させ、全体を一体化して、図2に示すようにノバミッドST15製のU字状の芯材8を、TPEのソリッド押出物7が内蔵し、更にTPEソリッド押出物7の、頂面にTPE発泡押出物6が接合一体化された芯材入りウェザーストリップを製造した。

0017

図3は、実施例2で使用した装置の主要部を示す概念図である。実施例1と異なる装置は、ポリプロピレン用押出機9を使用したこと、及びTPEソリッド用押出機を使用しなかったことである。ポリプロピレン(PP)用押出機は下記の諸元を有している。
P用押出機諸元
押出機のスクリュー直径:90mm
押出機のL/D :27
スクリュー回転数:50rpm
9のPP用押出機のシリンダー部を6つのゾーンに区分し、各々を185℃乃至190℃に温度設定し、ヘッド部とダイス部のそれを、各々180℃と190℃に設定した。一方、1のTPE水発泡用押出機のシリンダー部を4つのゾーンに区分し、各々を170℃乃至175℃に温度設定し、ヘッド部とダイス部のそれを、各々185℃と183℃に設定した。

0018

先ず、PPソリッド押出物を製造するため所定の配合をしたコンパウンドを9の押出機より約142kg/Hr.の押出量で押出した。一方、TPE水発泡用に配合したコンパウンドを、1の押出機に投入し、シリンダー後部、即ちホッパー側から、約12Dの位置で、TPEに対して約0.4%の比率で水を注入しながら約51kg/Hr.の比率で、TPE押出物の上面に押出し、両者を融着一体化し、図4に示すように、PPソリッド押出物13に、TPE発泡押出物6が積層され一体化した押出物を製造した。

0019

図5は、実施例3を実施した装置の主要部を示す概念図である。先ず、TPE水発泡物製造用に配合したコンパウンドを、1の押出機に投入し、シリンダー後部、即ちホッパー側から、約12Dの位置で、TPEに対して約0.4%の比率で水を注入しながら約51kg/Hr.の比率で、TPE発泡押出物10を押出した。一方、PPソリッド押出物を製造するため所定の配合をしたコンパウンドを、押出物10の押出方向に直角の方向に配設したPPソリッド押出用押出機9に投入し、前記TPE発泡押出物10を被覆するように押出して両者を融着一体化して、図6に示すようなTPE発泡押出物6を、PPソリッド押出物7が被覆している押出物を製造した。

0020

図7は、実施例4で使用した装置の主要部を示す概念図である。実施例4で使用した装置は、実施例2で使用した装置と同じで、それらの配設位置が異なるだけである。先ず、PPソリッド押出物を製造するため所定の配合をしたコンパウンドを9の押出機により約142kg/Hr.の押出量で押出した。一方、TPE水発泡用に配合したコンパウンドを、PPソリッド押出物11の押出方向に直角の方向に配設した押出機1に投入し、シリンダー後部、即ちホッパー側から、約12Dの位置で、TPEに対して約0.4%の比率で水を注入しながら約51kg/Hr.の比率で、PPソリッド押出物11を被覆するように押出し、両者を融着一体し、図8に示すように、PPソリッド押出物13を、TPE発泡押出物6が被覆した押出物を製造した。

発明の効果

0021

以上説明したように、本発明によって下記の効果を奏することができる;イ。化学発泡剤を用いないで、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性エラストと同種或いは異種の材料からなる複合多重異形押出物を製造することができるので、周辺環境汚染しない。ロ。本発明に従って、自動車用ウェザーストリップを製造する場合、芯材として、例えばポリアミド系ポリマーアロイを使用すると、使用後煩雑な予備処理をすることなく、そのままリサイクルすることが出来、上記イの効果と相俟って環境問題に大きく資することが出来る。

図面の簡単な説明

0022

図1実施例1で使用した装置の主要部の概念図である。
図2実施例1で製造された押出物の断面図である。
図3実施例2で使用した装置の主要部の概念図である。
図4実施例2で製造された押出物の断面図である。
図5実施例3で使用した装置の主要部の概念図である。
図6実施例3で製造された押出物の断面図である。
図7実施例4で使用した装置の主要部の概念図である。
図8実施例4で製造された押出物の断面図である。

--

0023

1熱可塑性エラストマー水発泡用押出機
2ポリアミド系ポリマーアロイ用押出機
冷却水槽
熱可塑性エラストマーソリッド用押出機
5 引取機
6 熱可塑性エラストマー発泡押出物
7 熱可塑性エラストマーソリッド押出物
8 ポリアミド系ポリマーアロイ押出物芯材
9ポリプロピレン用押出機
10 押出物
11 押出物
12 押出物
13 ポリプロピレンソリッド押出物

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