(57)【要約】【課題】複合材の製造を容易なものとする。【解決手段】型１７内の一部開口した開口部１１ｆを有する成形空間１３に、成形空間１３内の底壁１１ａに接触するようにして板状の基材３を開口部１１ｆから投入し、型１７内の成形空間１３に開口部１１ｆから、発泡材７の原料である発泡ビーズ７０を投入する。型１７内の成形空間１３の開口部１１ｆを型蓋１５により閉じた状態で、型１７を、回転支持軸１９，２１を中心として回転させる。このとき、蒸気を成形空間１３に吐出して発泡ビーズ７０を加熱する。これにより、発泡ビーズ７０を、基材３に対して相対移動させながら発泡させて、発泡した発泡材７を基材３と一体化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型内の一部開口した開口部を有する成形空間に、当該成形空間内の一側面に接触するようにして板状の基材を配置する工程と、
前記成形空間に前記開口部から発泡材の原料を投入する工程と、
前記成形空間の前記開口部を閉じた状態で、前記発泡材の原料を前記基材に対して相対移動させつつ発泡させて、当該発泡した発泡材を前記基材と一体化させる工程と、を有することを特徴とする複合材の製造方法。
【請求項２】
前記発泡材の原料が前記基材に対して相対移動するように、前記型を移動させることを特徴とする請求項１に記載の複合材の製造方法。
【請求項３】
前記型を回転移動させることを特徴とする請求項２に記載の複合材の製造方法。
【請求項４】
前記型を回転移動させるときの回転中心に対し、前記基材が、前記成形空間における外側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の複合材の製造方法。
【請求項５】
前記発泡材を前記基材と一体化させた後、前記基材の前記発泡材と反対側の表面に表皮材を一体化させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アクリロニトリルスチレン系共重合体により形成された基材層と、基材層上に積層された弾性を有する中間層と、中間層上に積層された硬質または軟質の表面層を備えた浴室用床材が開示されている。ここで、中間層をポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）とし、基材層を樹脂ビーズによる発泡材とする例が開示されている。このような基材層、中間層及び表面層は、それぞれ別個に製造され、接着または両面テープによる貼り合わせによって積層される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９８５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術は、基材層、中間層及び表面層をそれぞれ別個に製造した後、接着等による貼り合わる工程が必要であるため、製造作業が煩雑である。
【０００５】
そこで、本発明は、複合材の製造を容易なものとすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、成形空間内において、発泡材の原料を基材に対して相対移動させつつ発泡させて、当該発泡した発泡材を基材と一体化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複合材の製造が容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を示す複合材の断面図である。
【図２】図１の複合材における基材に発泡材を固着させる成形方法を示す作業工程図である。
【図３】図２の材料投入工程での平面図である。
【図４】図２の蒸気加熱工程で上下が反転した状態を示す動作説明図である。
【図５】図２で基材に発泡材を固着させた成形体の表裏両面に表皮材を固着させる成形方法を示す作業工程図である。
【図６】図５の成形体投入工程での平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による複合材の製造方法によって製造した複合材１の断面図である。複合材１は、板状の基材３の上に第１の表皮材５を設け、基材３の下にコア層となる例えば発泡スチロール等の発泡材７を設けている。発泡材７の下には第２の表皮材９を設けている。
【００１１】
基材３は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等からなる硬質な樹脂製の板状部材である。但し、基材３の耐熱温度（融点）としては、ＰＰが１００〜１２０℃、ＰＣが１２０〜１３０℃、ＰＡが１１５〜１４０℃、ＰＢＴが１００〜１４０℃とする。発泡材７は、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等で構成する。第１、第２の表皮材５，９は、例えば繊維強化樹脂（ＦＲＰ）で構成する。
【００１２】
次に、複合材１の製造方法ついて説明する。
【００１３】
図２は、図１に示した基材３の一方の表面に発泡材７を一体化して形成する製造工程を示している。材料投入工程では、型本体１１内に、板状の基材３及び、発泡材７の原料である発泡ビーズ７０を投入する。発泡ビーズ７０は、発泡前の図示しない原料ビーズを予め蒸気加熱により発泡させてある。
【００１４】
型本体１１は、図３にも示すように、底壁１１ａ及び周囲四方の側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを備え、上方が開口する開口部１１ｆを備えている。すなわち、型本体１１内には、底壁１１ａ及び側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに囲まれた成形空間１３が形成され、成形空間１３の上方に開口部１１ｆが形成される。
【００１５】
成形空間１３の形状は、直方体（立方体も含む）であり、図３に示すように平面視で長方形（正方形も含む）である。基材３は、図３に示すように、成形空間１３の平面視での形状と略同等の長方形であり、成形空間１３内の一側面である底壁１１ａの上面に接触した状態となるよう開口部１１ｆから投入する。
【００１６】
このとき、基材３の平面視での縦横の長さが、成形空間１３の平面視での縦横の長さとほぼ同等かやや小さくするようにする。これにより、基材３は、型本体１１内に嵌め込むようにして底壁１１ａに接触した状態で固定する。なお、基材３を型本体１１内の底壁１１ａ上に固定する方法として、嵌め込みのほか、例えば基材３内にナットをインサート成形によって埋め込んでおき、型本体１１の外部からボルトを挿入してナットに締結してもよい。
【００１７】
基材３を型本体１１内に投入して底壁１１ａに固定したら、発泡ビーズ７０を、開口部１１ｆから発泡材７の原料として型本体１１内に投入する。その後、次の蒸気加熱工程で示すように、型本体１１の開口部１１ｆを塞ぐように、型蓋１５を型本体１１上に載置して固定する。これにより成形空間１３を略密閉状態とする。型蓋１５は平面視で長方形の板状である。型本体１１と型蓋１５とで型１７を構成する。
【００１８】
型本体１１の互いに対向する側壁１１ｂ，１１ｃの外部には、回転支持軸１９，２１を互いに同軸上に取り付けてある。回転支持軸１９，２１は、側壁１１ｂ，１１ｃの図２中で紙面に直交する方向の中心で、かつ、側壁１１ｂ，１１ｃの図２中で型蓋１５を含めた上下方向の中心に位置する。回転支持軸１９，２１は、図示していないがモータ等の回転駆動機構によって回転し、型１７の全体を回転させる。
【００１９】
型本体１１の底壁１１ａ内及び側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ内には、蒸気通路１１ｓを形成し、型蓋１５内には、蒸気通路１５ｓを形成している。蒸気通路１１ｓと蒸気通路１５ｓとは、型蓋１５を型本体１１に取り付けた状態で互いに連通する。型本体１１の蒸気通路１１ｓは、側壁１１ｂ，１１ｃに設けてある蒸気供給口１１ｉ１，１１ｉ２によって外部に開口し、当該開口は、回転支持軸１９，２１内に形成してある軸内蒸気通路１９ａ，１９ｂに連通する。
【００２０】
軸内蒸気通路１９ａ，１９ｂには、外部から図示しないポンプ等によって蒸気を供給する。蒸気通路１１ｓは、側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに設けてある複数の蒸気吐出口１１ｏによって、成形空間１３と連通する。蒸気通路１５ｓは、型蓋１５に設けてある複数の蒸気吐出口１５ｏによって、成形空間１３と連通する。
【００２１】
図２の蒸気加熱工程で示すように、互いに連通する蒸気通路１１ｓ，１５ｓは、型本体１１と型蓋１５との間で、１本の長方形状の閉ループを形成する通路でよいが、この構成に限定されるものではない。例えば、図２に示す長方形状の閉ループ通路を、図２中で紙面に直交する方向に間隔を開けて複数設け、これら複数の閉ループ通路を互いに連通するようしてもよい。複数の閉ループ通路それぞれには、蒸気吐出口１１ｏを形成する。
【００２２】
蒸気加熱工程では、図示しないポンプの駆動によって、例えば１００〜１３０℃に加熱した蒸気（水蒸気）を、蒸気吐出口１１ｏ，１５ｏから成形空間１３内に吐出する。このとき、蒸気加熱工程では、回転支持軸１９，２１を図示していないモータ等の回転駆動機構によって回転させて型１７の全体を回転させる。
【００２３】
加熱した蒸気を成形空間１３内に吐出することで、次の発泡工程のように、発泡ビーズ７０が膨張して発泡材７となる。発泡材７は、成形空間１３内を略埋め尽くすように膨張し、側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ及び型蓋１５のそれぞれの内面と、基材３の表面の略全域に密着する。
【００２４】
このとき、型１７の全体を回転させることで、発泡ビーズ７０が成形空間１３内で基材３に対して相対移動する。例えば図４に示すように、図２の蒸発加熱工程とは上下が逆になったときに、図２では基材３に接触していた発泡ビーズ７０が基材３から離れる。これにより、多数の発泡ビーズ７０のうち特定の発泡ビーズ７０が常に基材３に接触した状態のままになることを抑制できる。すなわち、多数の発泡ビーズ７０は、型１７の回転によって成形空間１３内で撹拌される。その結果、多数の発泡ビーズ７０は略均一に膨張する。
【００２５】
発泡ビーズ７０が膨張する際には、蒸気の熱によって基材３の表面が軟化し、軟化した基材３の表面に発泡材７が押し付けられて固着する。その際、蒸気の温度が、基材３の耐熱温度（融点）を超えないようにすることで、基材３を溶融させずに基材３の表面を軟化させることができる。
【００２６】
発泡工程では、発泡ビーズ７０の３０〜７０倍の膨張により、発泡材７が型１７の内面及び基材３に押し付けられて成形体２３が成形される。成形体２３の成形後は、型蓋１５を型本体１１から外し、脱型工程で成形体２３を型本体１１から抜き出す。
【００２７】
次に、成形体２３の表裏両面に第１の表皮材５及び第２の表皮材９を形成する表皮成形工程について説明する。
【００２８】
図５の成形体投入工程で示す成形体２３は、図２の脱型工程で示す成形体２３に対して上下が逆であり、基材３を上、発泡材７を下としてある。この状態で、図２で示した型本体１１と略同様な表皮成形用型本体２５の内部に、成形体２３を第１の表皮材５及び第２の表皮材９とともに投入する。第１の表皮材５及び第２の表皮材９は、いずれも平面視で成形体２３と同様の長方形状である。第１の表皮材５は基材３を間にして発泡材７と反対側の上面に位置し、第２の表皮材９は発泡材７の基材３と反対側の下面に位置している。なお、図５の成形体投入工程での成形体２３は、図２の脱型工程で示す成形体２３のように、基材３を下、発泡材７を上にしてもよい。
【００２９】
表皮成形用型本体２５は、図６にも示すように、型本体１１と同様に、底壁２５ａ及び周囲四方の側壁２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅを備え、上方が開口する開口部２５ｆを備えている。すなわち、表皮成形用型本体２５内には、底壁２５ａ及び側壁２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅに囲まれた空間２７が形成され、空間２７の上方に開口部２５ｆが形成される。
【００３０】
図５の成形体投入工程から、次の加熱工程に示すように、第２の表皮材９が底壁２５ａに接触する状態とした後、表皮成形用型本体２５の開口部２５ｆを塞ぐように、表皮成形用型蓋２９を表皮成形用型本体２５上に載置して固定する。これにより、空間２７を略密閉状態とする。表皮成形用型蓋２９は平面視で長方形の板状である。表皮成形用型本体２５と表皮成形用型蓋２９とで表皮成形用型３１を構成する。
【００３１】
図５の加熱工程のように表皮成形用型蓋２９を表皮成形用型本体２５に被せた状態では、成形体２３及び第１、第２の表皮材５，９が、これらの積層方向に加圧され、かつ、例えば加熱炉内で加熱される。加熱温度は、例えば１００〜１８０℃である。これにより、第１の表皮材５と基材３とは互いの接触面が軟化して固着し、第２の表皮材９と発泡材７とは互いの接触面が軟化して固着する。これにより、複合材１が成形される。
【００３２】
その際、加熱温度が、成形体２３（基材３及び発泡材７）及び第１、第２の表皮材５，９の耐熱温度（融点）を超えないようにすることで、成形体２３（基材３及び発泡材７）及び第１、第２の表皮材５，９を溶融させずに互いの接触面を軟化させることができる。その後、表皮成形用型蓋２９を外し、脱型工程で複合材１を表皮成形用型本体２５から抜き出す。
【００３３】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
【００３４】
本実施形態は、型本体１１内の一部開口した開口部１１ｆを有する成形空間１３に、成形空間１３内の底壁１１ａに接触するようにして板状の基材３を開口部１１ｆから投入して配置する工程と、型本体１１内の成形空間１３に開口部１１ｆから発泡ビーズ７０を投入する工程とを有する。型本体１１内の成形空間１３の開口部１１ｆを閉じた状態で、発泡ビーズ７０を基材３に対して相対移動させながら発泡させて、発泡した発泡材７を基材３と一体化させる工程を有する。
【００３５】
この場合、発泡ビーズ７０が型本体１１内の成形空間１３で基材３に対して相対移動することで、多数の発泡ビーズ７０のうち特定の発泡ビーズ７０が常に基材３に接触した状態のままになることを抑制できる。これにより、多数の発泡ビーズ７０は略均一に膨張し、高品質な発泡材７が得られる。
【００３６】
基材３と発泡材７とからなる成形体２３は、型１７を用いた成形により製造でき、基材３と発泡材７とを一体化する際に、接着や両面テープによる貼り合わせ作業が不要である。これにより、成形体２３の製造が容易なものとなる。
【００３７】
本実施形態は、発泡ビーズ７０が基材３に対して相対移動するように、型１７を移動させる。この場合、型１７を移動させることで、発泡ビーズ７０が成形空間１３内で基材３に対して相対移動し、多数の発泡ビーズ７０のうち特定の発泡ビーズ７０が常に基材３に接触した状態のままになることを抑制できる。
【００３８】
本実施形態は、発泡ビーズ７０が基材３に対して相対移動するように、型１７を回転移動させる。これにより、多数の発泡ビーズ７０のうち特定の発泡ビーズ７０が常に基材３に接触した状態のままになることをより確実に抑制できる。
【００３９】
本実施形態は、型１７を回転移動させるときの回転中心に対し、基材３が、型１７内の成形空間１３における外側、すなわち型本体１１の底壁１１ａ側に位置している。この場合、型１７が１回転する毎に、多数の発泡ビーズ７０の略すべてが基材３に対して略完全に離間し、特に基材３に固着する部分の発泡ビーズ７０が均一に膨張することで、基材３と発泡材７とがより強固に固着する。
【００４０】
本実施形態は、発泡材７を基材３と一体化させた後、基材３の発泡材７と反対側の表面に第１の表皮材５を加熱により一体化させる。これにより、第１の表皮材５が表面に露出する複合材が得られる。さらに、発泡材７の基材３と反対側の表面に第２の表皮材９を加熱により一体化させることで、第１の表皮材５と第２の表皮材９とのいずれかが表面に露出する複合材１が得られる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。
【００４２】
例えば、発泡ビーズ７０を基材３に対して相対移動させる方策として、図２で説明したように、型１７を、回転支持軸１９，２１を中心として回転させることに限定されるものではない。以下に、他の方策を述べる。
【００４３】
（１）型１７を回転させる回転支持軸として、図２中で紙面に直交する方向に延びる回転中心軸、図２中で左上から右下に延びる回転中心軸、図２中で右上から左下に延びる回転中心軸等、回転支持軸１９，２１と異なる回転支持軸を中心として回転させる。
【００４４】
（２）型１７を回転させることに代えて、型１７を、図２中で上下方向や左右方向、上下及び左右に対して傾斜する斜め方向に振動させるように往復移動させる。
【００４５】
（３）蒸気吐出口１１ｏ，１５ｏから吐出する蒸気によって、発泡ビーズ７０を吹き飛ばすようにして移動させる。このとき、蒸気吐出口１１ｏとは別に、例えば型本体１１に空気吐出口を設け、空気吐出口から空気を成形空間１３内に吐出することで、発泡ビーズ７０を吹き飛ばすようにしてもよい。
【００４６】
図２において、基材３を型本体１１の底壁１１ａに固定しているが、基材３を、型蓋１５に固定してもよく、型本体１１の側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅのいずれか一つに固定してもよい。
【００４７】
図２において、型１７内の成形空間１３に蒸気を供給しているが、蒸気を供給せずに、型１７を例えば加熱炉内に配置することで、成形空間１３内を加熱して発泡ビーズ７０を膨張させてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
３  基材
５  第１の表皮材
７  発泡材
１１ｆ  型本体の開口部
１３  成形空間
１７  型
７０  発泡ビーズ（発泡材の原料）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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