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技術 軽量で強度のあるプラスチックの成形体

出願人 株式会社椎名化成
発明者 椎名直礼関口秀夫堀江俊男北市彬笹島淳之助椎名純一郎宮入裕夫
出願日 2005年11月16日 (15年0ヶ月経過) 出願番号 2005-331921
公開日 2007年6月7日 (13年5ヶ月経過) 公開番号 2007-136791
状態 未査定
技術分野 上水用取水集水配水 橋または陸橋 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 浮き板 中空粒状体 プラスチック皮膜 明り取り 半円筒体 粉末プラスチック プラスチック表皮 中空球状体
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(2007年6月7日)のものです。
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課題

軽量で強度のある成形体を提供すること。

解決手段

平均厚さが0.1mm以上のプラスチック膜からなる、径が5mm以上の球状体が、多数集合し、相互に接合し、一体化してなることを特徴とする、表面のプラスチック膜が1枚で、内部のプラスチック膜が2枚合わせの、軽量で強度のある成形体。

概要

背景

資源不足が問題とされているため、あらゆる分野において、強度のある材料を使い商品を軽量化することが求められている。現在使われている、軽量で強度のある材料の代表は木材である。木は年輪という補強構造をもつ。そのため、木材の強度は高い。しかし、密度は0.5g/cm3程度で軽さが十分であるとはいえず、木材より軽い材料が求められている。プラスチック発泡体は、密度を0.02g/cm3程度にすることができ、十分軽いが、発泡体気泡膜は厚さが数ミクロン程度と薄く、クリープするため、構造材にはならない。そのため、木材より軽く、構造材として使用可能な材料の開発が必要である。

軽量で強度のある成形体を作る従来技術として、プラスチック表皮を作り、その中にウレタン注入発泡させる技術、ブロー成型で表皮を作り、その中に予備発泡体を入れ、加熱し、一体化する技術があるが、これらの技術による成形体は、いずれも、表皮とコア接着が十分でなく、時間の経過で変形しやすいもので、構造材としては使用できない。

概要

軽量で強度のある成形体を提供すること。平均厚さが0.1mm以上のプラスチック膜からなる、径が5mm以上の球状体が、多数集合し、相互に接合し、一体化してなることを特徴とする、表面のプラスチック膜が1枚で、内部のプラスチック膜が2枚合わせの、軽量で強度のある成形体。 なし

目的

軽量な材料、強度のある材料はあるが、軽量で強度のある材料はない。しかし、軽量で強度のある材料は、今日、あらゆるところで求められている。したがって、本発明は、軽量で強度のある成形体を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

平均厚さが0.1mm以上のプラスチック膜からなる、径が5mm以上の球状体が、多数集合し、相互に接合し、一体化してなることを特徴とする、表面のプラスチック膜が1枚で、内部のプラスチック膜が2枚合わせの、軽量で強度のある成形体

請求項2

球状体の内部に、密度が0.2g/cm3以下の独立気泡架橋ポリオレフィン発泡体充満し、球状体と接着している、請求項1記載の成形体。

請求項3

請求項2の成形体の表面に、厚さ0.5mm以上のプラスチック表皮を設け、成形体と接着した、軽量で、増強された強度をもつ成形体。

請求項4

請求項3記載の成形体であって、プラスチック表皮の厚さが2mm以上であり、表皮の内部の、架橋ポリオレフィン発泡体が充満した球状体の見掛け密度を0.2g/cm3以下にした、断熱性のよい成形体。

請求項5

プラスチック表皮及び内部の球状体のプラスチック膜を、0.25g/cm3以上の密度の、球形気泡発泡体にした、請求項3又は4記載の成形体。

請求項6

架橋ポリオレフィン発泡体の密度が、0.02g/cm3以下である請求項2〜5いずれか記載の成形体。

請求項7

成形体が中空であり、中空部体積が全体の体積の20%以上である請求項3、5又は6記載の成形体。

請求項8

成形体を板状にし、球状体を縦長にし、球状体を、その長径の方向が板面に略直角になるようにした、請求項2〜6いずれか記載の成形体。

請求項9

請求項2〜7いずれか記載の成形体であって、架橋ポリオレフィン発泡体が充満した球状体の見掛け密度を0.2g/cm3以下にし、厚さを50mm以上にした、衝撃吸収性浮揚性の優れた成形体。

請求項10

請求項3〜7いずれか記載の成形体に、ボルト又はナットを取り付け、さらにボルト又はナットにモーター及びスクリューを取り付けた、水上で使用するモーター付き成形体。

請求項11

請求項3〜7いずれか記載の成形体を用いてシート、背、肘掛のある椅子を形成し、シートの下部にだけボルト、ナット等の金属体を埋め込んだ、床に結合可能な椅子。

請求項12

請求項3〜7いずれか記載の成形体を結合する結合方法であって、欠損部を有する成形体Aと、当該欠損部に嵌合し、当該欠損部を貫通して突き出る部分に欠損部のある凸部を有する成形体Bとを、成形体Aの欠損部に成形体Bの凸部を嵌め込むことにより結合し、成形体Aの欠損部から突き出た成形体Bの凸部の欠損部にくさびを打つ結合方法。

請求項13

4本の柱をつないだ木枠を2組つくり、間隔をおいて立て、その上下面それぞれに請求項3〜7いずれか記載の成形体でなる板状断熱体を取り付けて天井及び床をつくり、側面には、木枠をつなぐ該板状断熱体を取り付けて夫な組立体とし、前面と背面には、出入り用の戸と明り取り用の戸をはめ込んだ組立ハウス

請求項14

請求項3〜7いずれか記載の成形体で耐候性半円筒体を作り、この2体を鉄パイプ干満部に接着し、該半円筒体の側面同士も接着することにより、鉄パイプ表面への海水侵入を防止し、海水による腐蝕および衝突による損傷から守る、鉄パイプの防食および保護方法

請求項15

表皮が0.25g/cm3以上の密度の発泡体で、架橋ポリオレフィン発泡体が充満した球状体の見掛け密度が0.25g/cm3以下である、クッション性に優れ、水洗及び消毒による感染防止が容易な請求項3〜7いずれか記載の成形体。

請求項16

球状体を形成するプラスチック膜が、性質の異なる二種のプラスチック膜を重ね合わせた膜からなる請求項1記載の成形体。

請求項17

請求項1記載の成形体の上に、その全面を覆う、厚さ0.5以上5mm以下の均一な厚さのプラスチックの表皮があり、成形体と接着している成形体。

請求項18

海、、又は河川等の水面に、見掛け密度が0.2g/cm3以下で、10mm以上の厚さをもつ請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体を用いた、表面の周辺に凹部を有する直方体浮揚材を敷き詰め、隣接する浮揚材同士を、凹部を利用し、結合材で結合し、人が乗れるようにした水面に浮かぶ人工陸地

請求項19

請求項3〜7いずれか記載の成形体を用い、10mm以上の厚さをもつ板状体を形成し、コンクリートの壁面に敷きつめて断熱性を高めた下水処理槽、又は該成形体を用い、10mm以上の厚さをもつ箱状体を形成した下水処理槽。

請求項20

成形体を柱状にし、その二つの端面及び端部の4側面、必要により、長さ方向中央の4側面に結合用の凹部を設け、柱の延長方向及び直角方向の結合を可能にした、請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体。

請求項21

プラスチック表皮が、エチレン酢酸ビニル共重合体からなる、請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体。

請求項22

ポリオレフィンゲル化させる量の有機過酸化物と、ポリオレフィンを2倍以上の倍率膨張させる量の発泡剤を配合したポリオレフィンを、肉厚が0.1mm以上5mm以下、大きさが5mm以上25mm以下中空の粒状体成形し、該中空の粒状体を金型に入れ、金型を、有機過酸化物と発泡剤が分解する温度に加熱する、請求項1記載の成形体の製造方法。

請求項23

ポリオレフィンをゲル化させる量の有機過酸化物と、ポリオレフィンを5倍以上の倍率に膨張させる量の発泡剤を配合したポリオレフィンの全面に、プラスチックの被覆を設けた二層の粒状体を成形し、この粒状体を金型に入れ、金型を、有機過酸化物と発泡剤が分解する温度に加熱する、請求項2記載の成形体の製造方法。

請求項24

請求項23記載の成形体の製造方法で使用した二層の粒状体を製造する方法であって、ポリオレフィンをゲル化させる量の有機過酸化物と、ポリオレフィンを5倍以上の倍率に膨張させる量の発泡剤を配合したポリオレフィンを、押出機を用いてロッド状に押出し、溶融状態のままプラスチックを被覆し、一枚の歯車の歯中央部分には剃刀の刃をはめ、互いの歯と歯が付き合うように設置した二つの歯車の間に、この二層ロッドを通し、熱時圧縮切断をしてポリオレフィンの全面にプラスチックを被覆した、二層の粒状体を製造する方法。

請求項25

請求項22記載の成形体の製造方法で使用した中空の粒状体と、請求項23記載の成形体の製造方法で使用した二層の粒状体の混合物を金型に入れ、金型を、有機過酸化物と発泡剤が分解する温度に加熱する、中空の球状体と、内部に架橋ポリオレフィン発泡体が充満した球状体が混在し、相互に接着し、一体化した、表面のプラスチック膜が1枚で、内部のプラスチック膜が2枚合わせの成形体の製造方法。

請求項26

プラスチック表皮及びプラスチック膜がポリプロピレン又はポリプロピレン系共重合体からなる請求項4記載の断熱体。

請求項27

請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体を用い、四隅に厚い表皮のある孔を設けた直方体を形成し、これを連結した吊り橋。

請求項28

請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体を用い、厚さが15mm以上の断熱板を形成し、水槽内面に断熱板を接着し、断熱板同士の側面も接着した断熱水槽

請求項29

請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体を用い、プラスチック表皮の厚さを2mm以上、表皮の内部の、架橋ポリオレフィン発泡体が充満した球状体の見掛け密度を0.5g/cm3以下にした成形体を踏み板に用いた階段

請求項30

請求項2〜7及び15〜17いずれか記載の成形体を用い、密度が0.5g/cm3以下、厚さが25mm以上の板状体を形成し、密封する金属体の全内面に接着し、板状体同士も接着した、水が入らず、耐衝撃性の優れた金属体。

請求項31

請求項3〜7及び15〜17いずれか記載の成形体を用い、内部にプラスチック廃棄物収納した成形体。

技術分野

0001

本発明は、軽量で強度のあるプラスチック成形体に関する。本発明のプラスチックの成形体は、断熱材、建材クッション材浮揚材防食材として、さまざまな用途に利用される。

背景技術

0002

資源不足が問題とされているため、あらゆる分野において、強度のある材料を使い商品を軽量化することが求められている。現在使われている、軽量で強度のある材料の代表は木材である。木は年輪という補強構造をもつ。そのため、木材の強度は高い。しかし、密度は0.5g/cm3程度で軽さが十分であるとはいえず、木材より軽い材料が求められている。プラスチック発泡体は、密度を0.02g/cm3程度にすることができ、十分軽いが、発泡体気泡膜は厚さが数ミクロン程度と薄く、クリープするため、構造材にはならない。そのため、木材より軽く、構造材として使用可能な材料の開発が必要である。

0003

軽量で強度のある成形体を作る従来技術として、プラスチックの表皮を作り、その中にウレタン注入発泡させる技術、ブロー成型で表皮を作り、その中に予備発泡体を入れ、加熱し、一体化する技術があるが、これらの技術による成形体は、いずれも、表皮とコア接着が十分でなく、時間の経過で変形しやすいもので、構造材としては使用できない。

発明が解決しようとする課題

0004

軽量な材料、強度のある材料はあるが、軽量で強度のある材料はない。しかし、軽量で強度のある材料は、今日、あらゆるところで求められている。したがって、本発明は、軽量で強度のある成形体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、平均厚さが0.1mm以上のプラスチック膜からなる、径が5mm以上の球状体が、多数集合し、相互に接合し、一体化した成形体に関する。この成形体は、球状体の径とプラスチック膜の平均厚さが、プラスチック発泡体の、気泡の径と厚さに比べて10倍以上なので強度が高く、クリープすることがなく、時間の経過で変形せず、構造材として使用できる。

0006

また、本発明は、上記球状体の中に独立気泡架橋ポリオレフィン発泡体充満している成形体に関する。球状体の中に、密度が0.20g/cm3以下、0.01g/cm3以上の架橋ポリオレフィン発泡体を入れ、球状体と接着すると、強度、断熱性クッション性が向上し、断熱材、クッション材として使用できる。

0007

また、本発明は、上記成形体に、均一な厚さのプラスチックの表皮がある成形体に関する。球状体の中に架橋ポリオレフィン発泡体を入れた成形体は、断熱性、クッション性は十分であるが、強度が不十分である。この成形体に、厚さが0.5mm以上、12mm以下の表皮を設け、成形体と接着すると、成形体の強度と剛性が著しく増強し、構造材に使用できる。

発明の効果

0008

本発明の成形体は、軽量で強度のある成形体であり、構造材等として種々の分野で使用することが可能である。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明の成形体は、平均厚さが0.1mm以上のプラスチック膜からなる、径が5mm以上の中空の球状体が、多数集合し、相互に接合し、一体化した、軽量で強度のある成形体である。このプラスチック膜の平均厚さは、成形体の表面では0.1mm以上、成形体の内部では隣接する球状体のプラスチック膜が接合して0.2mm以上であり、プラスチック発泡体の気泡膜に比べて10倍以上である。

0010

一般のプラスチック発泡体には、気泡膜が破れ連続気泡のもの(例えばウレタンフォーム)と、気泡膜が破れていない独立気泡のもの(例えば発泡スチロール)がある。独立気泡の発泡体において、発泡倍率が5倍以上であると気泡は多面体構造になり、気泡膜はほぼ一定の厚さになる。この、独立気泡を持つ多面体構造のプラスチック発泡体は、気泡膜の厚さの3乗に比例する剛性を持つ。なお、気泡膜の厚さは、通常、その断面を顕微鏡により観察することにより測定される。

0011

本発明の成形体は、多数の中空球状体からなるが、その膜厚は0.1mm以上と厚く、一般のプラスチック発泡体の気泡膜に比べて10倍以上である。その剛性はプラスチック発泡体に比べて大きく、クリープすることがなく、時間の経過で変形せず、構造材として使用できる。

0012

なお、球状体の膜厚測定は、発泡体と同様、その断面を顕微鏡により観察して行う。成形体表面のプラスチック膜は1枚だが、内部のプラスチック膜は隣り合う球状体の2枚が接合しているので、2倍の膜厚として観察される。

0013

本発明の、プラスチック膜からなる球状体の形状は、真球状に限定されず、円筒状、紡錘形状ラグビーボールに近い多面体構造状などのものも含まれる。球状体の大きさは、ほぼ同じである。多数の球状体が集合し、接合し、一体となった成形体は高い機械強度をもち、プラスチック膜の平均厚さが0.1〜5mmで、球状体の径が5〜30mmであると、成形体に加わる外部応力が内部で分散されるので、成形体の機械強度は高い。

0014

プラスチック膜には、ポリオレフィンポリアミド樹脂ポリエステル樹脂など、融点または軟化温度が200℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。低密度ポリエチレン高密度ポリエチレンポリプロピレンエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体エチレン−プロピレン共重合体アイオノマー、又はその2種以上の混合物であると、本発明の製造方法により膜の厚さと、球状体の大きさを自由に変えることができる上、優れた特性を持つ成形体が得られるので好ましい。

0015

この成形体は、例えば、ポリオレフィンをゲル化させる量の有機過酸化物と、ポリオレフィンを2倍以上の倍率膨張させる量の発泡剤を配合したポリオレフィンを、中空の粒状体に加工し、これを金型に入れ、有機過酸化物と発泡剤が分解する温度に加熱することにより製造することができる。粒状体は発泡によりその大きさと肉厚が増大し、隣接する球状体と接合し、一体化し、軽量で強度のある成形体となる。

0016

また、例えば、径10mm、長さ10mmの筒状プラスチックの中に発泡剤を入れ、両端を封じ、これを金型に入れて加熱し、発泡剤を分解させる方法でも、軽量で強度のある成形体が得られる。このとき、筒状プラスチックは、発泡剤のガスにより膨張して球状体となり、隣接する球状体と接合し、一体化する。膨張した球状体の中には、閉じ込められた空気と発泡剤の分解ガス共存する。

0017

プラスチックの中空粒状体または筒状体を膨張させてつくる成形体は、例えば、球形またはラグビーボール状の球状体が接合・一体化したものである。通常は、1個の球状体に6個以上の隣接する球状体が接合し、一体化するので、夫な成形体になる。この成形体の表面に存在するプラスチック膜は1枚のプラスチック膜であり、成形体の内部に存在するプラスチック膜は、隣接する球状体のプラスチック膜同士が接合した2枚合わせのプラスチック膜となっている。したがって、成形体の内部に存在するプラスチック膜は厚く丈夫で、緊張している上に、弾性があり、強度がある。

0018

この成形体は、外力により変形するが、変形が大きいと、成形体表面の、外力を受けた球状体から隣接する球状体、さらに次の隣接する球状体へと、応力が分散される。そのため、この成形体は、大きく変形しても、壊れることがない。

0019

また、使用する中空粒状体を、柔軟なプラスチックと、強度のあるプラスチックとのラミネートとすることもできる。

0020

また、球状体を形成するプラスチック膜を、性質の異なる二種のプラスチック膜を重ね合わせた膜にすると、異なる二つの性質を併せ持つ成形体となる。

0021

また、二種のプラスチック膜を重ね合わせた膜の外側を非発泡のプラスチック膜、内側を発泡プラスチックの膜にすると、表面が丈夫で弾性のある成形体となる。

0022

また、例えば、粉末プラスチックを用い、回転成形法により成形体上の全面に、厚さ0.5mm以上5mm以下の均一な厚さのプラスチックの表皮を設け、成形体を表皮と接着と丈夫になる。また、この成形体は吸水せず、汚染しない。

0023

この成形体をつくるとき、プラスチックの中空粒状体または筒状体を入れた金型の加熱は、電気加熱熱風加熱のいずれで行ってもよい。小孔を設けた金型を使用し、蒸気加熱を行うと、蒸気金型内入り、中空粒状体または筒状体を直接加熱するので、加熱時間を短縮できる。また、金型を回転しながら加熱すると、均質な成形体になる。

0024

本発明の成形体において、球状体の大きさとプラスチック膜の厚さは自由に調整できるが、通常球状体の径は5乃至25mm、膜の平均厚さは0.1乃至5mmである。

0025

球状体を形成するプラスチック膜を発泡体とし、球状体の中空部分を小さくし、中空部分がほとんど存在しない球状体にすることができる。この球状体が集合し、相互に接合し、一体化した成形体は、クッション材として有用である。また、球状体を大きくして、この発泡体の密度を0.01g/cm3にすると、成形体のクッション性は極めて高いものになる。

0026

また、本発明においては、球状体の中に、密度が0.2g/cm3以下の独立気泡の架橋ポリオレフィン発泡体を充満させ、球状体と接着させることができる。このような成形体は、軽量で強度があり、断熱性、クッション性が良好である。

0027

球状体の中に、独立気泡の架橋ポリオレフィン発泡体が充満し、球状体と接着している成形体を製造する一方法として、例えば、ポリオレフィンをゲル化させる量の有機過酸化物と、ポリオレフィンを5倍以上の倍率に膨張させる量の発泡剤を配合したポリオレフィンを、押出機を用いてロッド状に押出し、溶融状態のままプラスチックを被覆し、一枚の歯車の歯中央部分には剃刀の刃をはめ、互いの歯と歯が付き合うように設置した二つの歯車の間に、この二層ロッドを通し、長さが径とほぼ同じになるように熱時圧縮切断をする。これにより、全面がプラスチックで覆われた、球に近い形状の二層の粒状体(二層ペレット)ができる。この二層ペレットを、金型に入れて加熱し発泡させると、均一な厚さのプラスチック膜からなる球状体の中に、均一微細な独立気泡の架橋ポリオレフィン発泡体が充満し、球状体と接着した成形体となる。この二層のペレットは、射出成形でつくることもできる。

0028

二層ペレットが、長さ3mm以上15mm以下、中心の胴径3mm以上15mm以下で、0.5mm以上3mm以下の厚さの被覆を全面に持つバレル状粒状体または、状粒状体であると、特に外観の状態が良好な、球状体の中に、均一微細な独立気泡の架橋ポリオレフィン発泡体が充満し、球状体と接着した成形体となる。

0029

本発明において、独立気泡のポリオレフィン発泡体を形成するため、ポリオレフィンの架橋が可能な有機過酸化物が使用される。この目的に使用される有機過酸化物は、ポリオレフィンに、その融点以上の温度で練和可能な、高い分解温度を持つ有機過酸化物であり、ジ−t−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼンビス−(4−t−ブチルシクロヘキシルペルオキシジカーボネートジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス−t−ブチルパーオキシヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、またはこれらの2種以上の混合物である。これらは、発泡剤とともにポリオレフィンに練和し、成形時に、発泡と同一工程で架橋を行うことができるので好ましい。また、有機過酸化物とともに、反応性二重結合分子中に2個以上有する架橋助剤、例えば1,2−ポリブタジエントリアリルシアヌレートトリメチロールプロパントリメタクリレートを使用することもできる。

0030

本発明において、独立気泡の架橋ポリオレフィン発泡体を形成するため、また、球状体のプラスチック膜又はプラスチック表皮を球形気泡の発泡体にするために、発泡剤が使用される。この目的に使用される発泡剤は、プラスチックに、その軟化点以上の温度で練和可能な、高い分解温度を持つ発泡剤である。独立気泡の架橋ポリオレフィン発泡体を形成するためには、分解温度が高いアゾジカーボンアミドジニトロペンタメチレンジアミン、またはそれらの混合物を使用すると、架橋剤とともにプラスチックに練和し、成形時に、架橋と同一工程で発泡を行うことができるので好ましい。なお、発泡剤の分解を促進する発泡助剤を併用すると、その分解温度を下げることができる。ステアリン酸亜鉛亜鉛華尿素などの発泡助剤が使われる。

0031

二層ペレットの内層の材料であるポリオレフィン混和物は、加熱により架橋して弾性率が上がるので、発泡剤が分解すると相似形に膨張し、低密度の球状体になる。被覆のプラスチックも変形し、球状体を覆う均一な厚さの膜になる。金型内で、多数の二層ペレットが膨張することにより、球状体のプラスチック膜は相互に接合し、一体化し、軽量で強度のある成形体になる。

0032

この製造方法において、ポリオレフィン発泡体は、発泡剤の分解ガスがポリオレフィンの膜の中に閉じ込められた状態で膨張するので、通常は困難な、密度が0.02g/cm3以下の高倍率の発泡体にすることも可能である。通常、発泡体の重量を1としたとき、ポリオレフィンの膜の重量は0.5乃至5とする。これにより、球状体のプラスチック皮膜と内部に充満するポリオレフィン発泡体でなる成形体の見掛け密度は、0.1乃至0.03g/cm3になる。

0033

この成形体は、プラスチックの皮膜が全ての方向にほぼ等間隔にあるので、方向性がない。成形体にどの方向から力が加わっても、皮膜は力を分散し、緩和する理想的な補強体になる。内部の皮膜は2枚重ねであるため厚く丈夫で、緊張しているので、補強体として有効である。

0034

二層ペレットの内層となるロッドをさらに二層構造とし、そのコア層を、例えば100倍に発泡する組成とし、外側の層を50倍に発泡する組成にすることができる。この三層構造のペレットを用いることにより、ポリオレフィン発泡体の発泡倍率を著しく上げることが可能である。ロッドに代えて、二層ペレットの内層を中空のパイプ状にすることにより、ポリオレフィン発泡体の見掛けの発泡倍率をさらに上げることも可能である。また、ポリオレフィン混和物を断面が正方形角棒に押出し、これに均一な厚みのプラスチックを被覆してつくったペレットを用いて、発泡により、プラスチック膜が不均一な厚さとなった成形体をつくることができる。被覆のプラスチックにも発泡剤を配合した組成のものを用いて、二層発泡成形体をつくることもできる。

0035

この成形体は、プラスチック膜の球状体の中に、均一微細な独立気泡の、高倍率に発泡した架橋ポリオレフィン発泡体が充満し、両者が接着し一体化している。通常一つの球状体の中に、約10,000個の独立気泡が入っている。成形体が外力を受けて変形するとき、球状体のプラスチック膜は薄いので、変形しやすい。しかし、大きな変形になると、その影響を隣接する10個前後の球状体に与え、変形がさらに大きくなると、次の100個にも及ぶ球状体へと影響が拡がり、変形に抵抗する内部応力となる。また、球状体と共に内部の発泡体も変形するが、独立気泡構造であるため気泡の相互に影響し合い、発泡体は位置により不均一な変形をする。球状体及び球状体と接着している内部の発泡体の変形が加わり、複雑な変形と回復が進む。そして、外力がなくなると、独立気泡の発泡体の優れた弾性により、変形は急速に回復する。この成形体は、外力を繰返し受けても柔軟に変形するので破壊しない。

0036

この成形体は衝撃を受けると、球状体が振動し、変形する。球状体は、成形体内の全球状体とつながっているので、振動は全球状体に速やかに伝播する。また、球状体は内部に充満する発泡体と接着しているので、振動は発泡体にも及び衝撃は吸収される。

0037

金型をテフロン・コートするか、または、シリコーン系離型剤を使用すると、成形体が金型に付着しないで、均一な厚さの薄い表皮になる。

0038

また、金型の一面に粉末プラスチックを置き、その上に、加熱により発泡する粒状体を載せ、金型を回転せずに加熱すると、一面にだけ表皮のある、美麗な成形体が得られる。

0039

本発明の成形体は、成形体の表面に、好ましくは0.5mm以上の厚さの表皮を設けることができる。これにより、成形体は丈夫な剛性体、又は弾性体になる。この成形体は、粉末プラスチックと上述の二層ペレットを材料として金型に入れ、回転成形でつくる。回転成形を行うと、まず、粉末プラスチックが金型の内面に付着して表皮を形成し、その上に二層ペレットが付着し、ポリオレフィンが架橋し発泡することにより、均一な厚さのプラスチック膜の被覆とポリオレフィン発泡体とでなるコアが形成される。

0040

これにより、内部に、発泡体が充満したプラスチック膜の球状体があり、これと接着した表皮がある成形体が得られる。表皮の厚さは0.5mm以上である。厚さがこれより薄いと、成形体の断熱性、クッション性は高いが、強度が不足する。表皮が厚くなると成形体の断熱性、クッション性が低下する傾向があるので、12mm以下であることが好ましい。

0041

表皮となる粉末プラスチックには、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂など、融点または軟化温度が200℃以下の、通常回転成形に用いられる熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。表皮のプラスチックが低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、アイオノマーであると、球状体と強固に溶着し、優れた特性を持つ成形体が得られる。強度のある成形体には高密度ポリエチレン又はポリプロピレンが用いられ、軟質の成形体にはエチレン−酢酸ビニル共重合体が好んで用いられる。表皮と球状体の材料に、相溶性を有するプラスチックを使用すると、表皮と球状体との溶着力は強固になるので、成形体の機械強度は高くなる。それぞれのプラスチックは、溶解性パラメーターに4.5(MPa)1/2を超える差がないものであることが望ましい。本発明において、粉末プラスチックは、通常回転成形に用いる0.03〜2mmの粒径を持つものを使用する。

0042

本発明においては、粉末プラスチックに、発泡剤を含有させることにより、表皮を発泡させることもできる。表皮を発泡させる場合、吸湿を防ぐためには、プラスチック表皮の密度を0.25g/cm3以上にすることが好ましい。

0043

表皮を厚くした成形体は、強度があるので、球状体内部の架橋ポリオレフィン発泡体の軽量化を図り、通常密度を0.02g/cm3以下にする。使用する二層ペレットの内層となるロッドをさらに二層構造とし、そのコア層を、例えば密度が0.01g/cm3に発泡する組成とし、外側の層を密度が0.02g/cm3に発泡する組成にしてもよい。ロッドに代えて、二層ペレットの内層を中空のパイプ状にして、軽量化を図ってもよい。球状体を形成するプラスチック膜は、成形体の強度を出すため厚くするが、軽量化するため、球状気泡の低倍率発泡体にすることもできる。多面体気泡の高倍率発泡体にすると、均一な厚さの膜にならない。表皮も発泡体にして軽量化を図ることができるが、吸湿を防ぐためには、最外層に発泡していない層をつくり、内部は球形気泡の発泡体にすることが好ましい。

0044

この成形体の表皮を2mm以上にすると、水中で長期間使用しても吸湿はない。吸湿しない断熱材は、断熱材の使用者が待望していたものである。この技術で、それが実現した理由は、球状体の内部に充満する架橋ポリオレフィン発泡体の耐熱性が良好で、表皮、球状体、発泡体からなる成形体を、回転成形により、一工程で作ることができるためである。そのため、この断熱材は、今後さまざまな用途に使われ、地球の温暖化防止に確実に貢献する。この断熱材は、球状体と発泡体とでなるコアの見掛け密度を0.2g/cm3以下にすることが好ましい。

0045

本発明においては、中空の球状体と、内部に架橋ポリオレフィン発泡体が充満した球状体が混在し、相互に接着し、一体化した成形体とすることも可能である。この成形体は、表面のプラスチック膜が1枚で、内部のプラスチック膜が2枚合わせの成形体であり、中空の球状体のみからなる成形体の特長である軽量性と、内部に架橋ポリオレフィン発泡体が充満した成形体の特長である断熱性、クッション性を併せ持つため、さまざまな用途において使用される。

0046

中空の粒状体と二層ペレットを混合して金型に入れ、加熱して成形体を製造する場合、その混合比率は、容積比にて2対8乃至8対2であると金型内で均一に混ざりやすく、均質な成形体が得られる。

0047

本発明の成形体は、クッション材として用いることができる。例えば、表皮を、0.25g/cm3以下の密度の発泡体にした断熱材は、水洗及び消毒ができ、感染を防止できるので、医療施設幼児又は老人施設で使うクッション材として好適である。

0048

本発明においては、表皮にカーボンブラックや、紫外線吸収剤酸化防止剤を配合して、成形体の耐候性を向上させることができる。また、無機フィラーを配合して強化することや、難燃剤を配合して難燃化することもできる。

0049

また、金型の中に金属部品を取り付けて回転成形を行うと、まず、表皮を形成する粉末プラスチックが金属部品を覆う。次に、コアを形成する二層ペレットのプラスチック膜も金属部品を押さえるので、丈夫に固定される。この、金属部品の一部を成形体の外に出せば、成形体を他の物体と結合することができる。例えば、小型ボート薄板を成形するとき、モータースクリュー羽根が取り付けられる金属部品を埋め込んでおき、モーターボートモーター付浮き板にすることができる。金属部品としては、例えば、ボルト又はナットが挙げられ、成形体内にボルトの頭やナットを入れて成形すると、強固に固定される。

0050

また、表皮も発泡させた成形体でシート、背、及び肘掛のある椅子を作り、下部だけにボルト又はナット等の金属を埋め込んで椅子にすることができる。この椅子は、金属が、ボルト又はナット等以外に使われていないので、車に使い、衝突事故があっても、人身事故にならない。

0051

この成形体は、凹部と凸部をつくっておき、成形体同士を結合することができる。凸部が邪魔になるときは、凹部のある成形体だけをつくり、これを木材の結合材で結合すれば、木材が吸湿し、膨張することにより、強固に結合される。この成形体は、金型の形どおり、寸法精度の高い成形体になるので、神社建築のように、を使わない組立体ができる。

0052

また、この凹部の代わりに欠損部のある成形体Aをつくり、これとは別に、欠損部のある長い凸部をもつ成形体Bをつくり、このBをAの欠損部にはめ込み、突き出た凸部の欠損部にくさび打ち、成形体を外れなくすることができる。図2に、欠損部を有する成形体Aと、当該欠損部に嵌合し、当該欠損部を貫通して突き出る部分に欠損部のある凸部を有する成形体Bとを、成形体Aの欠損部に成形体Bの凸部を嵌め込むことにより結合し、成形体Aの欠損部から突き出た成形体Bの凸部の欠損部にくさびを打つ結合方法の一例を示す。この方法により、組立式通い箱等ができる。

0053

また、本発明の成形体を鉄パイプ保護部材として使用することも可能である。例えば、長さ方向及び径方向に、接合できる耐候性の半円筒体を作り、これを海中に立つ鉄パイプの干満部に接着し、半円筒体同士も同様に接着することにより鉄パイプ表面への海水侵入を防止できるので、鉄パイプを、海水による腐蝕および衝突による損傷から保護できる。

0054

この成形体は、金型の形どおり、寸法精度の高い成形体になるので、例えば成形体を柱状にし、結合用の凹部を設けることにより、容易に結合可能な柱として使用することができる。具体的には、成形体を100×100×2000mmの柱状にし、その二つの端面及び端部の4側面、必要により、長さ方向中央の4側面に、結合用の50×50×50mmの凹部を設けると、100×50×50mmの結合材を使って、成形体を長さ方向及び直角方向に結合できるので、これを組み立て、建物の柱として用いることができる。

0055

この技術では、使用する材料は、通常金型の内面に付着し、そこから中央部に向かって膨張し、金型を充満する。したがって、金型に投入する材料の量を少なくすると、中空の成形体ができる。この、中空部のある成形体の強度は、充填したものに比べ遜色ない。この成形体を用いて、例えば、中空部のある浮き桟橋などにすることができるが、そのとき、中空部の体積は20〜50%にする。

0056

また、本発明の成形体においては、プラスチックの廃棄物や再生品を使用できる。例えば、本発明の成形体の廃棄物を、二層ペレットよりやや大きなサイズに砕き、粉末プラスチック、二層ペレットとともに金型に入れて回転成形すると、表皮があり、発泡体が充満した球状体がその内側にあり、中央部に廃棄物のある成形体になる。成形体の中央部に廃棄物を入れても、強度に影響なく、プラスチックの廃棄物を利用して断熱材にすることができる。廃棄物の使用量は、重量比で20乃至50%である。

0057

本発明において、薄い成形体用の金型を使用し、大きな二層ペレットを用いると、金型内で二層ペレットが一層に並び、発泡し、プラスチック膜が板面と略直角に並んだ成形体ができる。この成形体は、圧縮強度が大きい。図1に、この成形体の一例を示す。

0058

また、回転成形で板状の成形体をつくるとき、金型に、例えばニクロム線を取り付けた金型又はオイル加熱用のパイプを取り付けた金型を使用するか、通常の金型を使用し蒸気釜の中で加熱成形すると、金型を重ねて一度に多数の成形ができるので、能率がよく安価に成形体ができる。

0059

本発明の成形体は、その用途によりさまざまな形状に成形できる。成形体の厚さは、通常25mm以上であるが、二層ペレットだけを使う成形では10乃至25mmの薄い成形体を作ることも可能である。また、厚さが50mm以上の成形体は、見掛け密度が0.1g/cm3以下の成形体が作りやすく、衝撃吸収材や浮揚材として好ましく用いられる。

0060

本発明の成形体を用いて、組立ハウスを作ることもできる。例えば、本発明の成形体として、1×2×0.05mの板状断熱体をつくり、あらかじめ4本の柱を連結して木枠を2組つくり、2mの間隔をおいて立て、その上下面それぞれに、木枠をつなぐ板状断熱体を取り付けて天井及び床をつくり、側面にも、木枠をつなぐ板状断熱体を取り付けて丈夫な組立体とし、前面と背面には、木枠にあらかじめ設けた溝を利用して出入り用の戸と明り取り用の戸をはめると、災害時などに使用される組立ハウスになる。この組立ハウスは、2人であれば半日で組立解体が可能で、安価である。図4に、組立ハウスの一例を示す。

0061

また、本発明の成形体を用いて、水面に浮かぶ人工陸地を作ることも可能である。例えば100mm以上の厚さをもつ板状体をつくり、海、、又は河川等に板状体を浮かして敷き詰め、板の上面、端部にカギ形の凹部をつくり隣接の板とU字型接合体で接合し、その上に土を盛ると、水面に浮かぶ人工の陸地になる。この陸地は、厚さ100mm以上の板状体であると人が乗って作業ができ、田畑菜園としても活用できる。この成形体は、布を巻いて水揚げをする。海上に設けた陸地の場合、逆浸透膜を利用した海水淡水化装置を板状体に取り付けて、真水補給できる。例えば1メートル以上の厚さがある成形体を使用し、これを縦横方向に結合すれば、成形体上に重い設備を乗せることも可能で、風力発電の設備を海上に置き、住宅街を作ることもできる。成形体の上面だけでなく、下面や側面にも結合を増やし丈夫にできる。

0062

さらに、本発明の成形体を下水処理槽に使用することもできる。例えば、コンクリートからなる従来の下水処理層の槽内の壁面及び床面に、本発明の成形体を敷き詰め、下水処理槽の断熱性を高めることが可能である。箱状の成形体をつくり、これを下水処理槽に使用することもできる。いずれの場合も、成形体の厚さは10mm以上であることが好ましい。

0063

本発明において、ポリプロピレンを表皮用に用いた成形体は、100℃の熱水にも耐えるので、バスタブに使える。

0064

本発明の成形体は、軽量で強度があるので、吊り橋用に好適である。例えば、長四角形の板状体の四隅に、厚い表皮のある円形の孔を設ける。これにより、孔の部分の強度は高くなるので、これを利用して板状体を連結し、吊ることができる。吊り橋の一例を図3に示す。

0065

本発明の成形体は吸水しないので、水や温水を入れるプールの断熱材になる。通常の断熱材は吸水するので、断熱材の上にプラスチックフィルムを貼って使用するが、それでも、吸水を完全に止めることはできない。本発明の、厚さが25mm以上の断熱板をコンクリート等のプールに接着剤で貼り、その側面同士も同様に貼り合せたプールは、吸水が完全に止まる。

0066

本発明の、プラスチック膜からなる球状体が集合し一体化した成形体は、その軽量化のためには、膜の厚さを薄くし、球状体のサイズを大きくする。例えば、成形体の見掛け密度を0.01g/cm3にすることができる。

0067

球状体の内部に発泡体を充満させた成形体は、球状体のプラスチック膜も発泡体にすることにより軽量化が可能である。例えば、見掛け密度を0.03g/cm3にした成形体は、断熱材、クッション材として好適である。

0068

その成形体の表面に、プラスチックの表皮を設けた成形体は、表皮、発泡体、球状体の三つの異なる構造でなる、全く新規な成形体である。この独特な構造により、今までの成形体では得られない性質をもつ成形体をつくることが可能になった。軽量で強度があり断熱性が高い成形体、金属体を強固に固定した成形体、プラスチック廃棄物を使用した断熱材等はその一例であり、今までできなかった有用な成形体ができる。

0069

[実施例1]
MIメルトインデックス)2、比重0.919の低密度ポリエチレン(LDPE)に、ジクミルパーオキサイド(DCP)0.5PHRとアゾジカーボンアミド(ADCA)2PHRを配合し、これを押出機で内径10mm、肉厚1.5mmのパイプに押出し、圧縮切断して10mmの長さの閉ざされた中空体にした。これを、内法200×200×50mmの金型に一杯に入れ、主軸10RPM、副軸5RPMの速度で回転しながら、金型を250℃で45分加熱し、ポリエチレンを架橋し発泡させた。これを放冷して得た成形体は、金型どおりの形であり、軽量で強度のある成形体であった。成形体の密度および、顕微鏡による断面の観察結果は下記の通りである。
成形体の見掛け密度:0.03g/cm3
球状体の直径(内径):6mm
球状体を形成するプラスチックの膜厚
成形体表面2.2〜2.8mm(平均膜厚:2.5mm)
成形体内部4.3〜5.5mm(平均膜厚:5.0mm)(膜が2層接着)

0070

[実施例2]
MI2、比重0.919のLDPEに、DCP0.5PHRとADCA30PHRを配合し、これを径4mmのロッドに押出した。その上に、MI5、比重が0.969の高密度ポリエチレン(HDPE)を2.0mmの厚さに被覆し、これを9mmの長さに切断して、二層ペレットを作った。
この二層ペレットは、被覆の後、溶融状態にあるロッドを、一枚の歯車の歯中央部分には剃刀の刃をはめ、互いの歯と歯が付き合うように設置した二つの歯車の間に通し、熱時圧縮切断をして作ったものである。これにより、架橋剤と発泡剤を配合したLDPEのコンパウンド全面に、HDPEの被覆のある二層ペレットを、連続して作ることができた。
この二層ペレット90gを、100×100×100mmの金型に入れ、主軸10RPM、副軸5RPMで回転しながら、250℃で40分加熱した後、30分間水冷し、成形体を作った。
成形体は、金型どおりの形で、高い強度をもつものであった。成形体の密度、圧縮強さ、および顕微鏡による断面の観察結果は下記の通りである。
成形体の見掛け密度:0.09g/cm3
球状体の直径(内径):10mm
球状体を形成するプラスチックの膜厚
成形体表面0.23〜0.26mm(平均膜厚:0.25mm)
成形体内部0.45〜0.55mm(平均膜厚:0.5mm)(膜が2層接着)
球状体に充満した架橋ポリオレフィン発泡体の密度:0.025g/cm3
5%変形時の圧縮強さ(JIS K−7208準拠):3.0kg/cm2

0071

[実施例3]
MI2、比重0.919のLDPEに、DCP0.5PHRとADCA20PHRを配合し、これを径4mmのロッドに押出した。その上に、MI7、比重が0.953のHDPEを2.0mmの厚さに被覆し、これを8mmの長さに切断して、二層のペレットを作った。表皮材として、MI1、比重0.954、平均粒径0.1mmのHDPE粉末120gと、二層ペレット153gを、100×100×100mmの金型に入れ、実施例2と同じ速度で回転を与えながら240℃で40分加熱し、成形体を作った。
得られた成形体は、2mm厚さの表皮を有し、顕微鏡によりその内部を観察したところ、20倍に発泡したLDPE発泡体が充満した、膜厚が0.33〜0.38mm(平均厚さ0.35mm)のHDPE膜の球状体が多数接合し、一体化し、表皮と溶着していた。成形体の密度と圧縮強さは下記の通りである。
成形体の見掛け密度:0.27g/cm3
成形体の圧縮強さ:表1

0072

0073

[実施例4]
実施例3と同様の方法により、40倍に発泡するLDPEの4mmのロッド上に、2倍に発泡するHDPEの2mmの被覆を持つ二層ペレットを作り、これとHDPE粉末を使い、用いた金型以外は同じ方法により、1000×1000×50mmの大きさで、厚さが3mmのHDPEの表皮を持ち、凸部と欠損部をもつAとB、二種類の板状体を作った。板状体の中は、いずれも、表皮と接着して、発泡したHDPE膜の球状体が相互に接合・一体化していた。また、球状体の内部には、発泡したLDPE発泡体が内部に充満していた。球状体の見掛け密度は0.1g/cm3、表皮を含む成形体全体の見掛け密度は0.21g/cm3であった。
Aの板には、幅1000mmの面の一端から16mm離れた中央に、辺と平行に800×18mmの欠損部があり、他端および上下の側面中央に、800×18mmで、高さが100mmの凸部がある。この凸部には、50mm高さの位置に、600×18mmの欠損部が設けてある。同じ大きさの板状体の、Bの板には、4辺の、端部から16mmはなれた中央に、800×18mmの欠損部がある。
Aの板を4枚使い、欠損部に凸部を挿入して4側面を組み立て、Bの板2枚を使い、それぞれ4つの欠損部をAの板の凸部に挿入し、上面と下面をつくった。欠損部から突き出た凸部の欠損部には、厚さ18mm、長さ800mm、幅50mmの木の板をはめて固定した。
この、内容積が1000×1000×1000mmの箱は、断熱性が高く、軽量且つ丈夫なものであり、内容物をフィルム袋に入れれば、その臭いが箱に移ることもなく、鮮魚などの通い箱として何回でも使える好適なものであった。

0074

[実施例5]
50×100×2000及び50×100×3000mmの木の柱を組み立てて、2×3mの木枠を2組つくる。この木枠には溝が上下にあり、戸がはめられる。この木枠二つを約2m離しておき、上、下及び2×2mの側面に、1000×2000×50mmの本発明の断熱板を、その両端をこの木枠にとりつけることにより張り付ける。そして、2×3mの木枠の前面と背面に、明かり取り用のガラス戸と開け閉め用の戸をはめ、施錠も可能にする。この仮設ハウスは、二人で1時間程度の作業で組み立てることが可能で、解体も容易である。軽量安価で三人が寝起きできる、簡便な仮設ハウスである。

図面の簡単な説明

0075

成形体を板状にし、球状体を縦長にし、球状体を、その長径の方向が板面に垂直になるようにした成形体の断面の一例を示す模式図である。
(a)は欠損部を有する成形体A一例を示す模式図であり、(b)は成形体Aの欠損部に嵌合し、当該欠損部を貫通して突き出る部分に欠損部のある凸部を有する成形体Bの一例を示す模式図であり、(c)は成形体A及び成形体Bをくさびを用いて結合させた状態の一例を示す模式図である。
(a)は四隅に孔を設けた成形体の一例を示す模式図であり、(b)は四隅に孔を設けた成形体を用いた吊り橋の一例を示す模式図である。
成形体を用いた仮設ハウスの一例を示す模式図である。

符号の説明

0076

1プラスチック膜
2独立気泡の発泡体
3球状体
4成形体の表皮
5 縦長球状体の長径の方向
6成形した板状の成形体
11板状成形体(成形体A)
12 凸部
13欠損部(成形体B)
14 板状成形体
15 欠損部
16くさび
21直方体(成形体)
22 孔
31断熱板(成形体)
32ガラス戸
33木枠
34 戸

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