(57)【要約】【課題】  接着剤を用いずに、透明で強度も良好な、仕切板が一体化されたパイプ状成形品を製造する方法を提供する。【解決手段】重合性樹脂組成物を注入して密閉した円筒金型１０を、その中心軸の回りに回転させながら加熱し、該重合性樹脂組成物を硬化させてパイプ状成形品を製造する回転成形法において、円筒金型１０の内部に仕切板１を着脱可能に配置した状態で前記重合性樹脂組成物を硬化させて、円筒状のパイプ本体に仕切板が一体的に設けられているパイプ状成形品を製造することを特徴とするパイプ状成形品の製造方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合性樹脂組成物を注入して密閉した円筒金型を、その中心軸の回りに回転させながら加熱し、該重合性樹脂組成物を硬化させてパイプ状成形品を製造する回転成形法において、前記円筒金型の内部に仕切板を着脱可能に配置した状態で前記重合性樹脂組成物を硬化させて、円筒状のパイプ本体に仕切板が一体的に設けられているパイプ状成形品を製造することを特徴とするパイプ状成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性に優れており、仕切板を一体的に備えているパイプ状成形品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部が透視できる透明なパイプ状成形品は、液体や気体の容器や配管などに使用されている。これらの透明なパイプ状成形品はアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニール樹脂等の透明樹脂を使用して、押出成形法や回転成形法によって製造できることが知られている。例えば、下記特許文献１には、重合性の樹脂組成物を入れた型パイプを所定の温度下において回転させ、その遠心力を利用してパイプ状成形品を製造する回転成形法に関する改良された装置が開示されている。
【特許文献１】特公昭４７−３０６２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの方法を用いて、仕切板を内部に備えたパイプ状成形品を製造する場合、従来は、まず円筒状のパイプ本体を成形し、これに仕切板を接着剤等を用いて取り付ける方法が用いられていた。
しかしながら、仕切板を後から接着する方法では、接着面に泡が発生しやすいために接着強度の低下が生じ易いという問題があった。また接着剤のはみ出しによる外観不良や、接着剤の溶剤成分の残留といった問題もあった。
【０００４】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決すべくなされたものである。すなわち、本発明の目的は、接着剤を用いずに、透明で強度も良好な、仕切板が一体化されたパイプ状成形品を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、回転成形法により重合性樹脂組成物を硬化させる際、回転する金型内部の任意の位置に仕切板を予め配置しておくことにより、パイプ状成形品を成形すると同時に、該パイプ状成形品に仕切板を一体化できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明のパイプ状成形品の製造方法は、重合性樹脂組成物を注入して密閉した円筒金型を、その中心軸の回りに回転させながら加熱し、該重合性樹脂組成物を硬化させてパイプ状成形品を製造する回転成形法において、前記円筒金型の内部に仕切板を着脱可能に配置した状態で前記重合性樹脂組成物を硬化させて、円筒状のパイプ本体に仕切板が一体的に設けられているパイプ状成形品を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、円筒状のパイプ本体の内部の任意の位置に仕切板が一体的に設けられたパイプ状成形品を、接着剤を使用せずに成形することができる。本発明により得られる仕切板を備えたパイプ状成形品は、接着剤を用いないので、接着不良や接着剤に含まれる有機溶剤の残留も無く、外観が良好であり、機械的強度にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明における重合性樹脂組成物は、円筒状のパイプ本体を形成する材料である。該重合性樹脂組成物としては、加熱により硬化する公知の樹脂組成物が使用でき、アクリル系樹脂組成物が好適に使用できる。アクリル系樹脂組成物を使用すると透明性に優れた外観の良いパイプ状成形品が得られるので好ましい。
【０００８】
アクリル系樹脂組成物を構成する単量体としては、アクリル系単量体（ａ）が使用できる。アクリル系単量体（ａ）はメタクリロイル基又はアクリロイル基を有する単量体であり、特に限定されないが、例えば、メチル（メタ）アクリレート、炭素数２〜２０のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレート、炭素数１〜２０のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等の芳香族環を持つエステル基を有する（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等のシクロヘキサン環を持つエステル基を有する（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート等のビシクル環を持つエステル基を有する（メタ）アクリレート、２，２，２−トリフルオロ（メタ）アクリレート等のフッ素原子を持つエステル基を有する（メタ）アクリレート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート等の環状エーテル構造を持つエステル基を有する（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸金属塩、（メタ）アクリル酸アミド等が挙げられる。（ａ）成分は、（メタ）アクリロイル基を有する単量体以外にも、スチレン等の芳香族ビニル、酢酸ビニル、（メタ）アクリロニトリル、塩化ビニル、無水マレイン酸、マレイン酸、アレイン酸エステル、フマル酸、フマル酸エステル、トリアリールイソシアヌレート等の単量体を含有しても良い。これらは、必要に応じて単独あるいは２種以上を併用することができるが、中でもメチルメタクリレートを使用すると、得られるパイプ状成形品の透明性が良好で強度が高く、耐熱性も良好となる傾向にあり、（ａ）成分中のメチルメタクリレートの含有量は６０質量％以上が好ましい。
【０００９】
アクリル系樹脂組成物として、（ａ）成分に適度な粘度を付与する為にアクリル系重合体（ｂ）を混合したシラップを使用することもできる。アクリル系重合体（ｂ）は、例えば、（ａ）成分として使用可能な単量体を重合した重合体が使用でき、また、これらの単量体の２種以上を共重合しても良い。シラップの製造方法としては、例えば、（ａ）成分の一部を予め重合することによって（ａ）成分中にその重合体成分を生成させるか、あるいは、（ｂ）成分を（ａ）成分に溶解させる方法が挙げられる。このシラップ中の（ｂ）成分の配合割合は、特に制限は無いが、１％質量以上５０質量％以下の場合に作業性が良くなり、さらに１０質量％以上３０質量％以下がより好ましい。なお、アクリル系重合体（ｂ）を含有しない場合であっても、本発明においては便宜的に、アクリル系樹脂組成物と称する。
【００１０】
さらにアクリル系樹脂組成物に、架橋剤（ｃ）を含有させると、得られるパイプ状成形品の機械的強度が強く、耐薬品性、耐熱性に優れる傾向があり、好ましい。使用される架橋剤は特に限定されないが、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１,３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１,４−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１,３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、１,４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１,６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、アリール（メタ）アクリレート等の多官能性単量体が使用できる。前記多官能性単量体は、１種類または２種類以上を組み合わせて使用できる。
架橋剤（ｃ）の使用量は、（ａ）成分と（ｂ）成分の合計１００質量部に対して、０．０２質量部以上の場合に機械的強度がより高く、耐薬品性、耐熱性がより良好と成る傾向があり、好ましい。また、６０質量部より大きい場合には、重合収縮が大きくなりパイプ状成形品を得ることが難しくなり、６０質量部以下が好ましい。さらに４０質量部以下の場合に透明性がより良好となる傾向にありより好ましく、さらに５質量部以下の場合は機械加工性がより良好になり更に好ましい。
【００１１】
該アクリル系樹脂組成物には、重合開始剤（ｄ）を併用しても良い。使用できる重合開始剤としては、限定されないが、例えば、２,２−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）、２,２−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系開始剤；ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤；過酸化物開始剤とアミン類や他の還元性化合物とを組み合わせたレドックス系開始剤；などが挙げられる。これら重合開始剤（ｄ）は、１種類または２種類以上を組み合わせて使用できる。重合開始剤（ｄ）の含有量は、（ａ）成分と（ｃ）成分の合計１００質量部に対して、０.０１〜１.０質量部が好ましく、さらに、０.０５〜０.５質量部がより好ましい。
【００１２】
該アクリル系樹脂組成物には、前述したアクリル系単量体（ａ）、アクリル系重合体（ｂ）、架橋剤（ｃ）、および重合開始剤（ｄ）の他、さらに、従来よりアクリル系樹脂組成物に用いられている各種の添加剤を用途に応じて併用できる。添加剤の具体例としては、離型剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤、染料、顔料等が挙げられる。
【００１３】
以下、本発明のパイプ状成形品の製造方法の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の方法によりパイプ状成形品を製造する際に好適に用いられる円筒金型の一実施形態を、一部断面視して示した概略構成図である。
本実施形態の円筒金型１０は、円筒状の中空円管４と、該中空円管４の両端の開口部を密閉する蓋５とからなっており、内部に仕切板１が配置されている。中空円管４および蓋５の材質は、円筒金型１０内で形成されるパイプ本体が離型し易いものが好ましく、また熱伝導性が良好であるものが好ましい。例えば、ステンレス鋼が好適に用いられる。
【００１４】
図２は、仕切板１の例を示した正面図である。仕切板１は円板状で貫通孔１ａを有している。この例では、仕切板１の中央に円形の貫通孔１ａが設けられている。
円筒金型１０の内部において、仕切板１の貫通孔１ａには支持棒３が挿通されており、該支持棒３の両端は蓋５にそれぞれ固定されている。支持棒３は中空円管４の中心軸に沿って設けられており、該支持棒３の少なくとも一端は蓋５に対して着脱可能に固定されている。
仕切板１は治具２を介して支持棒３に固定されている。治具２は、仕切板１に対して着脱可能であり、支持棒３と仕切板１との相対位置を一定に保つことができるものであればよく、その形状や材質は限定されない。図２の例の治具２は、支持棒３から放射状に突出している３つの治具片２ａからなっている。各治具片２ａは薄板状で先端部が幅広に形成されており、該幅広の部分が仕切板１の内側の端縁部に着脱自在に固定されている。治具片２ａを仕切板１に着脱自在に固定する方法は特に限定されないが、例えば、治具片２ａを同一形状の二枚の板状片で構成し、仕切板１を挟む様にネジで連結する方法等が挙げられる。
【００１５】
仕切板１の材質は特に限定されないが、ステンレス板などの金属板、ガラス板、各種の樹脂板などが使用できる。パイプ本体と仕切板１の材質とが類似していることが好ましく、同一であることがより好ましい。例えばパイプ本体の材料としてアクリル系樹脂組成物を使用した場合には、仕切板１としてアクリル樹脂板を使用すると、仕切板１とパイプ本体とがより強固に一体化されるのでより好ましい。さらに、仕切板１として架橋されたアクリル樹脂板を用いると、仕切板自身の耐薬品性が向上するのでより好ましい。
仕切板１の外径は、中空円管４の内径よりも小さく設計される。すなわち、中空円管４の内部において、仕切板１が支持棒３と治具２によって位置決めされた状態で、中空円管４の内壁と仕切板１の周面との間に隙間Ａができるようにする。該隙間Ａは、得ようとするパイプ状成形品におけるパイプ本体の肉厚よりも小さくなるように設計される。中空円管４の径方向における、パイプ本体の肉厚の寸法と、該隙間Ａの寸法との差が小さ過ぎるとパイプ本体と仕切板との接合部の強度が不足するおそれがあるので、これらの差は０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい。一方、該隙間Ａの寸法の下限は、回転成形時に、重合性樹脂組成物が中空円管４の内壁と仕切板１の周面との間を自在に移動できる程度に大きくする必要がある。例えば中空円管４の径方向における隙間Ａの寸法は０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい。
【００１６】
パイプ状成形品を製造するには、まず中空円管４の内部の所定の位置に仕切板１を位置決めして配置する。例えば、仕切板１を治具２を介して支持棒３に固定し、該支持棒３を蓋５に固定し、該蓋５で中空円管４の一方の開口部を液密に閉じる。次いで、中空円管４の他方の開口部から内部に所定量の重合性樹脂組成物を注入する。続いて、中空円管４の他方の開口部を蓋５で液密に閉じることによって、円筒金型１０を密閉する。
この後、中空円管４を円の中心を軸にして、その中心軸の回りに回転させながら、加熱する。このときの回転速度は、中空円管４内の重合性樹脂組成物が均一な厚さとなる回転数ならば特に限定されないが、例えば、中空円管４の内径が２ｃｍのときは３５０〜４００ｒｐｍ、５ｃｍのときは２００〜２５０ｒｐｍ、１０ｃｍのときは１５０〜２００ｒｐｍ、２０ｃｍのときは１００〜１５０ｒｐｍ、４０ｃｍのときは７０〜１００ｒｐｍであることが好ましい。加熱条件としては、特に限定されないが、例えば、６０〜８０℃の温度で１２０〜１８０分間加熱重合させ、その後、さらに１００〜１４０℃の温度で９０〜１５０分間加熱重合させるという、二段階重合が好ましい。
【００１７】
このようにして、円筒金型１０を回転させながら加熱することにより、円筒金型１０内の重合性樹脂組成物が硬化して、中空円管４の内壁上に円筒状のパイプ本体が形成される。また、仕切板１は、その周縁部がパイプ本体の内壁に埋め込まれた状態で、パイプ本体と一体化される。
したがって、加熱硬化を終えた後に、円筒金型１０内から硬化物を取り出し、仕切板１から治具２および支持棒３を取り外すことにより、円筒状のパイプ本体の内部に仕切板１が一体的に設けられたパイプ状成形品が得られる。
【００１８】
本実施形態によれば、接着剤を使用せずに、パイプ本体の任意の位置に仕切板１を一体的に設けることができる。したがって、接着不良や接着剤に含まれる有機溶剤の残留も無く、外観が良好で機械的強度の強い、仕切板１を備えたパイプ状成形品を製造することができる。
特に、重合性樹脂組成物としてアクリル系樹脂組成物を用いるとともに、アクリル樹脂板製の仕切板を用いると、透明性に優れ、機械的強度が強い、仕切板を一体的に備えたパイプ状成形品が得られる。
【００１９】
なお、仕切板は略円板状で、円筒金型の内部に着脱可能に配置できる構造を有するものであればよい。また仕切板を円筒金型内に固定する手段は、成形後に仕切板だけを外すことができるものであればよい。円筒金型内に設ける仕切板の数および位置は任意とすることができる。
図３および図４は上記実施形態の変形例を示したものである。
例えば図３に示すように、仕切板１１の貫通孔１１ａの形状が矩形であってもよい。また、治具１２を、支持棒３から放射状に突出している４つの治具片１２ａからなる構成としてもよい。
【００２０】
また図４に示すように、円筒金型２０の長さ方向の中途に第１の仕切板２１を設けるとともに、第２の仕切板２２を一端部に設けてもよい。一端部に設けられる第２の仕切板２２は、パイプ状成形品の一端を閉じる底部材となる。
パイプ状成形品の底部材となる第２の仕切板２２の形状は、図４に示すように、周面２２ａがテーパ状で、円筒金型２０の外方に向かって拡径し、最大径が中空円管４の内径と等しくなっている形状が好ましい。
パイプ状成形品の底部材に貫通孔を設ける場合には、第２の仕切板２２に貫通孔を設ける。そして該貫通孔に支持棒３を挿通させて支持棒３と第２の仕切板２２とを治具を用いて着脱可能に固定する。
一方、パイプ状成形品の底部材に貫通孔を設けず、パイプ本体の一端を底部材で塞ぐ場合には、第２の仕切板２２に貫通孔を設けずに、支持棒３と第２の仕切板２２とを着脱可能に固定する。例えば、中空円管４の両端の開口部をそれぞれ蓋５で閉じた状態で、第２の仕切板２２を一方の蓋５の内面に密着させるとともに、該第２の仕切板２２から他方の蓋５までの距離が、支持棒３の長さと等しいか、支持棒３の方が若干長くなるように設計することによって、第２の仕切板２２と他方の蓋５とで支持棒３を挟持して固定することができる。
図４の円筒金型２０を用いてパイプ状成形品を製造する方法は、上記の実施形態と同様に行うことができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
＜実施例１＞
１）重合性樹脂組成物の調製
まず、メタクリル酸メチル（メチルメタクリレート）１０ｋｇに、２,２−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇと、重合調整剤としてｎ−ドデシルメルカプタン２０ｇを添加して重合反応機に入れ、９０℃以上で２０分間加熱し、その後室温に冷却して重合体２７質量％を含有するシラップを得た。
前記シラップ１ｋｇに対して、重合開始剤として２,２−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）０.８ｇ、離型剤（アメリカンシアナミド社製、商標名：エアロゾールＯＴ）０.０５ｇ、および紫外線吸収剤（チバガイギー社製、商標名：チヌビンＰ）０.２ｇを添加し、良く撹拌混合し、その後減圧下で脱泡して、重合性樹脂組成物を得た。
【００２２】
２）円筒金型の準備
仕切板１は、図２に示すように、アクリル樹脂板（三菱レイヨン（株）製、商品名アクリライトＬ＃００１）からなる直径１９．８ｃｍ、厚み０．２ｃｍの円板の中央部に、直径１０ｃｍの円形の貫通孔１ａを設けて作製した。
中空円管４としては、内径２０ｃｍ、長さ５０ｃｍのステンレス鋼製の中空円管を用いた。支持棒３にはステンレス鋼製の丸棒を用いた。
仕切板１には、図２に示すように治具２を着脱可能に取付け、該治具２を支持棒３の所定の位置に取り付けた。そして図１に示すように、中空円管４の中心軸に沿って支持棒３を配して、中空円管４の長さ方向中央に仕切板１を固定し、一端の開口部を蓋５で閉じて円筒金型１０を準備した。
【００２３】
３）回転成形
上記で調製した重合性樹脂組成物０.７４ｋｇを、上記で準備した円筒金型１０内に流し込んだ後、中空円管４の他方の開口部を蓋５で閉じて円筒金型１０を密閉した。その後、蓋５に設置されている減圧用配管６を用いて、円筒金型１０内を大気圧より０．０５ＭＰａ減圧し、その後、配管６から窒素ガスを流入させて大気圧に戻した。
次いで密閉された円筒金型１０を、１２０ｒｐｍで回転させながら、一段目の加熱重合として７０℃温水中で１５０分重合させ、続いて二段目の加熱重合として１２０℃の空気中で１２０分重合させた。その後、室温に冷却し、円筒金型１０から硬化物を取り出し、仕切板１から治具２を取り外した。これにより肉厚０.２ｃｍの透明性に優れたパイプ本体の中央部に厚さ０．２ｃｍの仕切板が一体的に設けられたパイプ状成形品を得た。
【００２４】
＜実施例２＞
１）重合性樹脂組成物の調製
実施例１と同様にして重合性樹脂組成物を調製した。
２）円筒金型の準備
中空円管４は実施例１と同じものを用いた。支持棒３にはステンレス鋼製の丸棒を用いた。
第１の仕切板２１は、図３に示すように、アクリル樹脂板（三菱レイヨン（株）製、商品名アクリライトＬ＃００１）からなる直径１９．８ｃｍ、厚み０．２ｃｍの円板の中央部に、一辺が１０ｃｍの正方形の貫通孔１１ａを設けて作製した。第１の仕切板２１には、図３に示すように治具１２を着脱可能に取付け、該治具１２を支持棒３の所定の位置に取り付けた。
第２の仕切板２２は、図４に示すように、アクリル樹脂板（三菱レイヨン（株）製、商品名アクリライトＬ＃００１）からなる、周面２２ａがテーパ状で厚さ方向に拡径しており、最小の直径が１９．８ｃｍ、最大の直径が２０ｃｍ、厚みが０．２ｃｍに形成された円板を用いた。
図４に示すように、中空円管４の一端の開口部を蓋５で閉じ、この蓋５の内面上に第２の仕切板２２を配置した。そして、中心軸に沿って支持棒３を配して、中空円管４の長さ方向中央に第１の仕切板２１を固定して円筒金型２０を準備した。
【００２５】
３）回転成形
実施例１と同様にして、上記で準備した円筒金型２０内に重合性樹脂組成物を流し込んだ。続いて実施例１と同様にして、中空円管４の他方の開口部を蓋５で閉じて円筒金型２０を密閉した。他方の開口部を蓋５で閉じることにより、支持棒３を、該蓋５と第２の仕切板２２とで挟持し、固定した。次いで、実施例１と同様にして一旦減圧した後、大気圧に戻した。
この後、実施例１と同様にして回転成形を行い、肉厚０.２ｃｍの透明性に優れたパイプ本体の中央部に厚さ０．２ｃｍの仕切板が一体的に設けられており、かつパイプ本体の一端が肉厚０.２ｃｍの底部材で閉じられたパイプ状成形品を得た。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る円筒金型の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る仕切板の一例を示す正面図である。
【図３】本発明に係る仕切板の他の例を示す正面図である。
【図４】本発明に係る円筒金型の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１…仕切板、
２１…第１の仕切板、２２…第２の仕切板、
２、１２…治具、
３…支持棒、
４…中空円管、
５…蓋、
６…減圧用配管
１０、２０…円筒金型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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