JP7362018B2 - Composite laminate and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、複合積層体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a composite laminate and a method for manufacturing the same.
従来、樹脂の加飾成形技術として、樹脂を繊維内に浸潤させて部材を作製する方法が知られている(例えば、特許文献1、2)。その際に浸潤させる樹脂として、例えばPVB(ポリビニルブチラール)等が用いられる。樹脂と繊維層とが一体化されることで、十分な強度を有する部材を得ることができる。このような部材では、射出成形される基盤樹脂層も、不織布層の各繊維の隙間に浸潤しつつ固着される。 BACKGROUND ART Conventionally, as a decorative molding technique using resin, a method is known in which a member is produced by infiltrating resin into fibers (for example, Patent Documents 1 and 2). As the resin to be infiltrated at this time, for example, PVB (polyvinyl butyral) or the like is used. By integrating the resin and the fiber layer, a member having sufficient strength can be obtained. In such a member, the injection-molded base resin layer also infiltrates into the gaps between the fibers of the nonwoven fabric layer and is fixed thereto.
特許文献1記載のハウジングでは、不織布層が接着樹脂層を介して加飾層に接着されている。接着樹脂層には、例えば軟化により接着樹脂層内の気泡を逃すことができる程度の粘度を有するPVB(ポリビニルブチラール)が用いられている。特許文献1には、ハウジングを構成する基盤樹脂層の材料の一例としてポリプロピレンが用いられることや、接着樹脂層が導線を内蔵していることも開示されている。 In the housing described in Patent Document 1, a nonwoven fabric layer is bonded to a decorative layer via an adhesive resin layer. The adhesive resin layer is made of, for example, PVB (polyvinyl butyral), which has a viscosity that allows air bubbles in the adhesive resin layer to escape when softened. Patent Document 1 also discloses that polypropylene is used as an example of the material of the base resin layer constituting the housing, and that the adhesive resin layer incorporates a conductive wire.
特許文献2には、インモールド成形により溶融樹脂を射出して成形される樹脂成形体に一体化されるテキスタイル調インモールド用シートが開示されている。特許文献2記載のシートには、繊維シート層とテキスタイル素材層とを接着する接着剤としてポリビニルブチラール(PVB)系接着剤が挙げられている。特許文献2には、プレフォーム成形体を予めトリミング処理し、射出成形することで端面に切断面が形成されない処理方法も開示されている。 Patent Document 2 discloses a textile-like in-mold sheet that is integrated into a resin molded body formed by injecting molten resin by in-mold molding. In the sheet described in Patent Document 2, a polyvinyl butyral (PVB) adhesive is mentioned as an adhesive for bonding a fiber sheet layer and a textile material layer. Patent Document 2 also discloses a processing method in which a preform molded body is trimmed in advance and then injection molded so that no cut surface is formed on the end face.
ポリプロピレンは、低コストで調達できるだけでなく、耐薬品性にも優れており、様々な用途への応用の可能性を有している。本発明の発明者らは、不織布の繊維内に浸潤させる樹脂としてポリプロピレンのみを用い、一体化した積層体の作製に取り組んできた。しかし、ポリプロピレンで形成された複数のシートを重ねて熱圧着しても、生成物からシート由来の層が剥がれ、ポリプロピレンのみの部材として全体を強固に一体化できないというのが成形分野では常識である。 Polypropylene is not only procurable at low cost, but also has excellent chemical resistance, and has the potential to be applied to a variety of uses. The inventors of the present invention have been working on producing an integrated laminate using only polypropylene as a resin infiltrated into the fibers of a nonwoven fabric. However, it is common knowledge in the molding field that even if multiple sheets made of polypropylene are stacked and thermocompressed together, the sheet-derived layer will peel off from the product, making it impossible to firmly integrate the whole as a polypropylene-only member. .
特許文献1には、基盤樹脂層の材料の一例としてポリプロピレンが挙げられており、一見、ポリプロピレンと繊維のみでハウジングを形成できるようにも見える。しかし、加飾層と繊維層との接合には、PVB(ポリビニルブチラール)等の樹脂を用いており、繊維以外をポリプロピレンのみで形成するという発想はない。 Patent Document 1 mentions polypropylene as an example of the material of the base resin layer, and at first glance it appears that the housing can be formed only from polypropylene and fibers. However, a resin such as PVB (polyvinyl butyral) is used to join the decorative layer and the fiber layer, and there is no idea of forming everything other than the fibers only from polypropylene.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、繊維を有する複合層にポリプロピレンに代表される熱可塑性樹脂のフィルム層が堅固に接合されることで、熱可塑性樹脂により強固に一体化された板状部材を構成できる複合積層体を用いた複合積層体およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by firmly bonding a film layer of a thermoplastic resin such as polypropylene to a composite layer having fibers, the present invention can be firmly integrated with the thermoplastic resin. It is an object of the present invention to provide a composite laminate using a composite laminate that can constitute a standardized plate-like member, and a method for manufacturing the same.
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の複合積層体は、熱可塑性樹脂からなり、厚みが均一なフィルム層、前記フィルム層に接し、不織布および前記不織布の網目内に浸潤し固着された熱可塑性樹脂で形成される複合層ならびに前記フィルム層と前記複合層とに挟まれて設けられたヒータ線を有する本体層と、前記複合層に接し、熱可塑性樹脂で形成された基盤樹脂層と、を備える。 (1) In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. That is, the composite laminate of the present invention includes a film layer made of a thermoplastic resin having a uniform thickness, a composite layer made of a thermoplastic resin that is in contact with the film layer, infiltrated into a nonwoven fabric, and fixed in the network of the nonwoven fabric. The main body layer has a heater wire sandwiched between the film layer and the composite layer, and a base resin layer that is in contact with the composite layer and is made of a thermoplastic resin.
このように両面からポリプロピレンに代表される熱可塑性樹脂が不織布の網目内に浸潤し固着されているため、繊維を有する複合層に熱可塑性樹脂のフィルム層が堅固に接合される。これにより、熱可塑性樹脂により強固に一体化された板状部材を構成できる。特に熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを用いた場合には、耐塩酸性に優れたポリプロピレンで複合積層体の表面を形成できる。フィルム層の真下にヒータ線を設けると表面に熱を電動しやすくなり熱効率を向上できる。 In this way, the thermoplastic resin typified by polypropylene is infiltrated into the network of the nonwoven fabric from both sides and is fixed, so that the thermoplastic resin film layer is firmly bonded to the composite layer having fibers. Thereby, a plate-like member that is firmly integrated with the thermoplastic resin can be constructed. In particular, when polypropylene is used as the thermoplastic resin, the surface of the composite laminate can be formed of polypropylene that has excellent hydrochloric acid resistance. Providing a heater wire directly below the film layer makes it easier to transfer heat to the surface, improving thermal efficiency.
(2)また、上記(1)記載の複合積層体において、前記本体層は、前記フィルム層および前記複合層が互い違いに複数設けられた多層構造を有することを特徴としている。これにより、熱可塑性樹脂のフィルムを複数枚重ねた構造により複合積層体の強度を向上できる。 (2) Furthermore, in the composite laminate described in (1) above, the main body layer has a multilayer structure in which a plurality of the film layers and the composite layer are provided alternately. Thereby, the strength of the composite laminate can be improved due to the structure in which a plurality of thermoplastic resin films are stacked.
(3)また、上記(1)または(2)記載の複合積層体において、前記回路部材は、絶縁線および前記絶縁線に巻き回されている1または複数の導電線からなる合線であることを特徴としている。このように導電線が絶縁線に巻き付いていることで、導電線に緩みが生じる。その結果、複合積層体は、優れた形状安定性を有し、製造時に工程を効率化しつつ導電線の断線を防止できる。 (3) Furthermore, in the composite laminate described in (1) or (2) above, the circuit member is a composite wire consisting of an insulated wire and one or more conductive wires wound around the insulated wire. It is characterized by When the conductive wire is wound around the insulated wire in this way, the conductive wire becomes loose. As a result, the composite laminate has excellent shape stability and can prevent disconnection of conductive wires while streamlining the manufacturing process.
(4)また、上記(3)記載の複合積層体において、前記合線は、前記絶縁線の周囲に前記導電線が設けられて形成されるカバリング線であり、前記絶縁線は、加熱時に収縮することを特徴としている。これにより、絶縁線の収縮に伴い導電線が緩み、導電線の断線防止機能を強化できる。 (4) Furthermore, in the composite laminate described in (3) above, the composite wire is a covering wire formed by providing the conductive wire around the insulated wire, and the insulated wire shrinks when heated. It is characterized by As a result, the conductive wire becomes loose as the insulated wire contracts, and the function of preventing disconnection of the conductive wire can be strengthened.
(5)また、上記(3)または(4)記載の複合積層体において、前記絶縁線は、ポリエステルウーリー糸または高収縮糸であることを特徴としている。これにより、導電線の緩みを大きくし、導電線の断線防止機能を強化できる。 (5) Furthermore, in the composite laminate described in (3) or (4) above, the insulated wire is a polyester woolly yarn or a highly shrinkable yarn. Thereby, the slack of the conductive wire can be increased, and the function of preventing disconnection of the conductive wire can be strengthened.
(6)また、上記(1)または(2)記載の複合積層体において、端縁が、前記基盤樹脂層が前記本体層を被覆して形成されていることを特徴としている。これにより、端縁を封止でき、確実な回路の絶縁が可能になる。 (6) Furthermore, in the composite laminate described in (1) or (2) above, the edge is formed by covering the main body layer with the base resin layer. This allows the edges to be sealed and ensures reliable circuit insulation.
(7)また、上記(6)記載の複合積層体において、前記回路部材は、端子が露出せず全体が埋設されていることを特徴としている。これにより、取出し電極を無くした非接触の通電構造において水の浸透等による漏電を防止できる。 (7) Furthermore, in the composite laminate described in (6) above, the circuit member is characterized in that the terminals are not exposed and are entirely buried. This makes it possible to prevent electrical leakage due to water penetration, etc., in a non-contact current-carrying structure without a lead-out electrode.
(8)熱可塑性樹脂からなるフィルムと不織布とを所定の設計に基づいて配置し、前記フィルムと前記不織布との間に回路部材を配置する工程と、前記フィルムと前記不織布とを前記フィルムを形成する熱可塑性樹脂の融点以下軟化点以上の温度で熱圧着し積層シートを形成する工程と、前記積層シートにおける前記不織布で形成された主面に熱可塑性樹脂を射出成型する工程をさらに含むことを特徴としている。 (8) A step of arranging a film made of thermoplastic resin and a nonwoven fabric based on a predetermined design, arranging a circuit member between the film and the nonwoven fabric, and forming the film with the film and the nonwoven fabric. further comprising the steps of: forming a laminated sheet by thermocompression bonding at a temperature below the melting point or above the softening point of the thermoplastic resin; and injection molding the thermoplastic resin onto the main surface of the laminated sheet formed of the nonwoven fabric. It is a feature.
このように、軟化点より高く融点より低い温度で熱圧着されることで、フィルムを形成する熱可塑性樹脂が不織布の網目内に浸潤し、アンカー効果により強固に網目に固着する。得られた複合積層体は、熱可塑性樹脂を表層材とする様々なハウジングを形成できる。 In this manner, by thermocompression bonding at a temperature higher than the softening point and lower than the melting point, the thermoplastic resin forming the film infiltrates into the network of the nonwoven fabric and is firmly fixed to the network due to the anchor effect. The obtained composite laminate can be used to form various housings using thermoplastic resin as the surface layer material.
(9)前記回路部材は、絶縁線および前記絶縁線に巻き回されている1または複数の導電線からなる合線であることを特徴としている。これにより、工程を効率化しつつ導電線の断線を防止でき、優れた形状安定性を有する複合積層体を製造できる。 (9) The circuit member is characterized in that it is a composite wire consisting of an insulated wire and one or more conductive wires wound around the insulated wire. Thereby, disconnection of the conductive wire can be prevented while increasing the efficiency of the process, and a composite laminate having excellent shape stability can be manufactured.
本発明の発明者らは、試行錯誤を重ね、熱可塑性樹脂フィルム間に不織布を挟むことで強固に一体化することを見出し、本発明に至った。ポリプロピレンを不織布の網目内に浸潤し固着させることで複数の層を一体化できる。特に、ポリプロピレンフィルム(以下、PPフィルム)のみを単純に積層して熱圧着しても得られた積層体は層状に剥離するが、フィルム間に不織布を挟むことでそれらは強固に一体化する。以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 Through repeated trial and error, the inventors of the present invention discovered that by sandwiching a nonwoven fabric between thermoplastic resin films, they can be firmly integrated, and have arrived at the present invention. Multiple layers can be integrated by infiltrating and fixing polypropylene into the mesh of the nonwoven fabric. In particular, even if only polypropylene films (hereinafter referred to as PP films) are simply laminated and thermocompressed, the resulting laminate will peel off in layers, but by sandwiching a nonwoven fabric between the films, they will be firmly integrated. Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
[複合積層体の構成]
まず、複合積層体の構成および製造方法を説明する。図1は、複合積層体100を示す断面図である。複合積層体100は、本体層110および基盤樹脂層120を備えている。本体層110は、フィルム層111、113および複合層112、114で構成されている。フィルム層111、113および複合層112、114は、互い違いに積層されている。
[First embodiment]
[Composition of composite laminate]
First, the structure and manufacturing method of the composite laminate will be explained. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a composite laminate 100. The composite laminate 100 includes a main body layer 110 and a base resin layer 120. The main body layer 110 is composed of film layers 111 and 113 and composite layers 112 and 114. The film layers 111, 113 and the composite layers 112, 114 are stacked alternately.
フィルム層111、113は、PPフィルム(熱可塑性樹脂フィルム)が熱圧着されて形成された層である。厚みが均一のPPフィルムの一定割合が熱圧着により不織布の繊維内に浸潤されて形成されるため厚みが均一である。 The film layers 111 and 113 are layers formed by thermocompression bonding PP films (thermoplastic resin films). The thickness is uniform because a certain proportion of the PP film is infiltrated into the fibers of the nonwoven fabric by thermocompression bonding.
複合層112、114は、不織布および不織布の網目内に浸潤し固着されたポリプロピレン(熱可塑性樹脂)で形成されている。不織布の材料は特に限定されない。不織布は、スパンボンド系不織布が好ましい。不織布は、特にポリエステルを含むスパンボンド系不織布が好ましいが、ポリエステルを含む抄紙系不織布またはフェルトであってもよい。 The composite layers 112, 114 are formed of a nonwoven fabric and polypropylene (thermoplastic resin) infiltrated and fixed into the mesh of the nonwoven fabric. The material of the nonwoven fabric is not particularly limited. The nonwoven fabric is preferably a spunbond nonwoven fabric. The nonwoven fabric is preferably a spunbond nonwoven fabric containing polyester, but may also be a papermaking nonwoven fabric containing polyester or felt.
複合層112、114は、フィルム層111、113に接しており、フィルム層111、113から連続するポリプロピレンが、不織布の網目内に浸潤している。そのアンカー効果により、複合層112、114とフィルム層111、113とが強固に接合している。これにより、ポリプロピレンにより強固に一体化された板状部材を構成できる。 The composite layers 112, 114 are in contact with the film layers 111, 113, and polypropylene continuous from the film layers 111, 113 infiltrates into the network of the nonwoven fabric. Due to the anchor effect, the composite layers 112, 114 and the film layers 111, 113 are firmly bonded. Thereby, a plate-like member strongly integrated with polypropylene can be constructed.
基盤樹脂層120は、射出成形によりポリプロピレン(熱可塑性樹脂)で形成され、複合層114に接している。複合層112、114は、いずれも両面からポリプロピレンが不織布の網目内に浸潤し固着されている。 The base resin layer 120 is formed of polypropylene (thermoplastic resin) by injection molding, and is in contact with the composite layer 114. In each of the composite layers 112 and 114, polypropylene infiltrates into the mesh of the nonwoven fabric from both sides and is fixed thereto.
複合積層体100では、本体層110が、フィルム層111、113および複合層112、114で構成された4層構造を有することが好ましい。4層構造以上とすることで複合積層体の強度を向上し形状を安定にすることができる。一方で、4層構造以下であれば成形が容易になる。複合積層体100を構成する熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンであることが好ましいが、ABS樹脂(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂)であってもよい。 In the composite laminate 100, the main body layer 110 preferably has a four-layer structure composed of film layers 111 and 113 and composite layers 112 and 114. By having a four-layer structure or more, the strength of the composite laminate can be improved and the shape can be stabilized. On the other hand, if it has a four-layer structure or less, molding becomes easier. The thermoplastic resin constituting the composite laminate 100 is preferably polypropylene, but may also be ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene resin).
ただし、本体層が、フィルム層および複合層だけの2層構造であってもよいし、6層構造以上であってもよい。いずれにしても、最も表面側の層をフィルム層とし、最も基盤樹脂層に近い層を複合層とする。 However, the main body layer may have a two-layer structure consisting of only a film layer and a composite layer, or may have a six-layer structure or more. In any case, the layer closest to the surface is the film layer, and the layer closest to the base resin layer is the composite layer.
[複合積層体の製造方法]
上記のように構成された複合積層体100の製造方法を説明する。複合積層体100は、熱圧着、プレフォーム成形、トリミングおよび射出成形の工程で製造される。図2は、PPフィルム(熱可塑性樹脂フィルム)と不織布とを熱圧着する工程を示す斜視図である。
[Method for manufacturing composite laminate]
A method for manufacturing the composite laminate 100 configured as described above will be described. Composite laminate 100 is manufactured using thermocompression, preform molding, trimming, and injection molding processes. FIG. 2 is a perspective view showing a process of thermocompression bonding a PP film (thermoplastic resin film) and a nonwoven fabric.
まず、PPフィルムと不織布とを所定の設計通りに重ねて配置し熱圧着する。図2に示す例では、上からPPフィルムA1、不織布A2、PPフィルムA3、不織布A4の順に重ねた状態で上下から熱圧着を行いシート状の積層体を形成している。熱圧着は、油圧熱プレス機または多段プレス機を用いて、材料をポリプロピレンの融点以下軟化点以上の温度に加熱しつつプレスして行う。具体的には、140℃以上160℃以下の温度が好ましい。 First, a PP film and a nonwoven fabric are placed one on top of the other according to a predetermined design and bonded together by thermocompression. In the example shown in FIG. 2, PP film A1, nonwoven fabric A2, PP film A3, and nonwoven fabric A4 are layered in this order from above and thermocompression bonded from above and below to form a sheet-like laminate. The thermocompression bonding is performed by pressing the material using a hydraulic heat press machine or a multistage press machine while heating the material to a temperature below the melting point of polypropylene and above the softening point. Specifically, the temperature is preferably 140°C or higher and 160°C or lower.
このように、軟化点より高く融点より低い温度で熱圧着されることで、フィルムを形成するポリプロピレンが軟化し、不織布の網目内に浸潤し、アンカー効果により強固に網目に固着する。その結果、繊維を有する複合層にポリプロピレンのフィルム層が堅固に接合された積層シートが生成される。 In this way, by thermocompression bonding at a temperature higher than the softening point and lower than the melting point, the polypropylene forming the film is softened, infiltrates into the network of the nonwoven fabric, and is firmly fixed to the network due to the anchor effect. The result is a laminate sheet in which a polypropylene film layer is firmly bonded to a composite layer with fibers.
PPフィルムとしては、厚さ100μm以上1500μm以下のものを用いるのが好ましく、厚さ100μm以上500μm以下のものを用いるのがさらに好ましい。また、不織布としては、厚さ50μm以上500μm以下のものを用いるのが好ましい。上記の熱圧着の結果、複合積層体100の本体層110に相当する積層シートが得られる。 The PP film preferably has a thickness of 100 μm or more and 1500 μm or less, and more preferably has a thickness of 100 μm or more and 500 μm or less. Moreover, it is preferable to use a nonwoven fabric having a thickness of 50 μm or more and 500 μm or less. As a result of the above thermocompression bonding, a laminate sheet corresponding to the main body layer 110 of the composite laminate 100 is obtained.
図3(a)~(d)は、プレフォーム成形およびトリミングの工程を示す断面図である。まず、積層シートB1を加熱により軟化させる。そして、図3(a)に示すように、オス金型D1とメス金型D2との間に、表面のPPフィルム側をメス金型D2に対向させて積層シートB1を配置する。 FIGS. 3(a) to 3(d) are cross-sectional views showing the steps of preform molding and trimming. First, the laminated sheet B1 is softened by heating. Then, as shown in FIG. 3A, the laminated sheet B1 is placed between the male mold D1 and the female mold D2, with the PP film side facing the female mold D2.
次に、図3(b)に示すようにオス金型D1とメス金型D2とを型締めする。その結果、積層シートB1が賦形される。型締め後、図3(c)に示すように、オス金型D1とメス金型D2とを型開きし、得られた予備成形体B2を離型する。 Next, as shown in FIG. 3(b), the male mold D1 and the female mold D2 are clamped. As a result, the laminated sheet B1 is shaped. After clamping, as shown in FIG. 3(c), the male mold D1 and the female mold D2 are opened, and the obtained preform B2 is released.
そして、図3(d)に示すように、不要な部分をトリミングにより除去し、プレフォーム成形体B3を得る。プレフォーム成形体B3がトリミングされることで、その後の射出成形によりトリミングによる切断面を、射出されたポリプロピレンで被覆できる。 Then, as shown in FIG. 3(d), unnecessary portions are removed by trimming to obtain a preform molded body B3. By trimming the preform molded body B3, the cut surface resulting from the trimming can be covered with injected polypropylene by subsequent injection molding.
図4(a)、(b)は、射出成形の工程を示す断面図である。図4(a)に示すように、PPフィルム側を表にしてプレフォーム成形体B3を射出成形用のメス金型M12内に装着した上で、メス金型M12を射出成形用のオス金型M13に向けて移動すると共に、射出機の射出孔M15をオス金型M13の射出成形孔M16に押し当てた上で、射出スクリューM11を時計回りに回転させてタンクT1内の基盤樹脂層の原料P1をプレフォーム成形体B3と射出成形用のオス金型M13とで規定される空間に射出する。すなわち、積層シートの表面を形成する一方の主面とは反対側の不織布で形成される他方の主面に、ポリプロピレンを射出成型する。 FIGS. 4(a) and 4(b) are cross-sectional views showing the injection molding process. As shown in FIG. 4(a), the preform molded body B3 is placed in the female mold M12 for injection molding with the PP film side facing up, and then the female mold M12 is inserted into the male mold for injection molding. While moving toward M13, the injection hole M15 of the injection machine is pressed against the injection molding hole M16 of the male mold M13, and the injection screw M11 is rotated clockwise to release the raw material for the base resin layer in the tank T1. P1 is injected into a space defined by the preform molded body B3 and the male mold M13 for injection molding. That is, polypropylene is injection molded onto the other main surface formed of the nonwoven fabric, which is opposite to one main surface forming the surface of the laminated sheet.
基盤樹脂層の原料P1であるポリプロピレン溶融液(熱可塑性樹脂溶融液)は、射出成形機M10で加熱溶融され、プレフォーム成形体B3が装着されたメス金型M12の中に射出されて、不織布層の各繊維の隙間に浸潤して固着される。このとき、ポリプロピレンは不織布の各繊維の隙間に浸潤し、原料P1の冷却固化時における収縮によりプレフォーム成形体B3と基盤樹脂層120との固着がより強固になる。そして、図4(b)に示すように、射出成形された基盤樹脂層120が冷却固化した後、射出機および射出成形用のオス金型M13をメス金型M12から離間し、複合積層体100が取り出される。得られた複合積層体100は、適宜、用途に応じて切削加工される。得られた複合積層体100は、ポリプロピレンを表層材とする様々な製品に応用できる。 A polypropylene melt (thermoplastic resin melt), which is the raw material P1 for the base resin layer, is heated and melted in an injection molding machine M10, and injected into a female mold M12 equipped with a preform molded body B3 to form a nonwoven fabric. It infiltrates into the gaps between each fiber of the layer and is fixed. At this time, the polypropylene infiltrates into the gaps between each fiber of the nonwoven fabric, and the shrinkage of the raw material P1 during cooling and solidification further strengthens the adhesion between the preform molded body B3 and the base resin layer 120. Then, as shown in FIG. 4B, after the injection molded base resin layer 120 is cooled and solidified, the injection machine and the injection molding male mold M13 are separated from the female mold M12, and the composite laminate 100 is is taken out. The obtained composite laminate 100 is suitably cut according to the intended use. The obtained composite laminate 100 can be applied to various products using polypropylene as a surface layer material.
[第2実施形態]
[回路部材埋設型の複合積層体の構成]
上記の複合積層体100の本体層には回路部材を埋設することができる。図5(a)、(b)は、それぞれ本体層に導線および素子を埋設した複合積層体200、300を示す断面図である。
[Second embodiment]
[Structure of composite laminate with embedded circuit components]
A circuit member can be embedded in the main body layer of the composite laminate 100 described above. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing composite laminates 200 and 300, respectively, in which conductive wires and elements are embedded in the main body layer.
複合積層体200は、基本的に複合積層体100と同様に構成されているが、本体層210には回路部材231が埋設され、これに関連する特徴を有している。 Composite laminate 200 has basically the same structure as composite laminate 100, but has circuit member 231 embedded in main body layer 210 and features related thereto.
本体層210には、フィルム層211と複合層212とに挟まれて設けられた回路部材231が設けられている。このように、ポリプロピレンにより強固に一体化され、かつ内部に設けられた回路部材231で機能を付加された複合積層体200を構成できる。 The main body layer 210 is provided with a circuit member 231 sandwiched between the film layer 211 and the composite layer 212. In this way, it is possible to construct a composite laminate 200 that is strongly integrated with polypropylene and has additional functions with the circuit member 231 provided inside.
図5(a)に示す例では、フィルム層211と複合層212との間に、回路部材231として断面円形の導線を設けている。回路部材231に用いられる導線は、例えばヒータ線である。複合積層体200は、回路部材231を挟んで熱圧着することで形成されるため、回路部材231に押圧された複合層212には、導線の断面形状に応じた半円形の窪みが生じている。このように複合層212が柔軟に変形するため、フィルム層211上の表面を平滑にすることができる。 In the example shown in FIG. 5A, a conductive wire with a circular cross section is provided as a circuit member 231 between the film layer 211 and the composite layer 212. The conducting wire used in the circuit member 231 is, for example, a heater wire. Since the composite laminate 200 is formed by thermocompression bonding with the circuit member 231 sandwiched therebetween, the composite layer 212 pressed against the circuit member 231 has a semicircular depression corresponding to the cross-sectional shape of the conducting wire. . Since the composite layer 212 is flexibly deformed in this way, the surface on the film layer 211 can be made smooth.
複合積層体200の端縁は、基盤樹脂層120が本体層210を被覆して形成されていることが好ましい。これにより、本体層210の端縁210aを基盤樹脂層120で被覆でき、確実な回路の絶縁が可能になる。回路部材231は、端子が露出せず全体が埋設される。これにより、取出し電極を無くした非接触の通電構造において水の浸透等による漏電を防止できる。 The edges of the composite laminate 200 are preferably formed by the base resin layer 120 covering the main body layer 210. Thereby, the edge 210a of the main body layer 210 can be covered with the base resin layer 120, allowing reliable circuit insulation. The circuit member 231 is entirely buried without exposed terminals. This makes it possible to prevent electrical leakage due to water penetration, etc., in a non-contact current-carrying structure without a lead-out electrode.
なお、上記の例では、回路部材231が、フィルム層211と複合層212との間に設けられているが、複合層212とフィルム層113との間またはフィルム層113と複合層114との間に設けられていてもよい。すなわち、回路部材231は、本体層を構成する複数の層構造の内部に埋設されていればよく、その場合、いずれの層の間に埋設されていてもよい。ただし、回路部材231は、本体層210と基盤樹脂層120との間に埋設することはできない。 Note that in the above example, the circuit member 231 is provided between the film layer 211 and the composite layer 212, but it is provided between the composite layer 212 and the film layer 113 or between the film layer 113 and the composite layer 114. may be provided. That is, the circuit member 231 only needs to be buried inside the plurality of layered structures that constitute the main body layer, and in that case, it may be buried between any of the layers. However, the circuit member 231 cannot be embedded between the main body layer 210 and the base resin layer 120.
一方、複合積層体300も、基本的に複合積層体200と同様に構成されているが、本体層310に埋設されている回路部材331およびこれに関連する特徴が異なる。図5(b)に示す例では、フィルム層311と複合層312との間に、回路部材331として断面平板状の素子を設けている。製造工程で回路部材331に押圧された複合層312には、素子の断面形状に応じた平板形の窪みが生じている。 On the other hand, the composite laminate 300 is basically configured similarly to the composite laminate 200, but differs in the circuit member 331 embedded in the main body layer 310 and the features related thereto. In the example shown in FIG. 5B, an element having a flat cross section is provided as a circuit member 331 between the film layer 311 and the composite layer 312. The composite layer 312 pressed against the circuit member 331 during the manufacturing process has a plate-shaped depression corresponding to the cross-sectional shape of the element.
複合積層体200、300の製造工程は、複合積層体100のものと同様である。ただし、PPフィルムおよび不織布の配置の際にそれらの間に回路部材231、331を配置する点が異なる。 The manufacturing process for composite laminates 200 and 300 is similar to that for composite laminate 100. However, the difference is that circuit members 231 and 331 are placed between the PP film and the nonwoven fabric when they are placed.
[第3実施形態]
[合線の形態]
上記の実施形態における回路部材231として、絶縁線および前記絶縁線に巻き回されている1または複数の導電線からなる合線を用いてもよい。合線には、具体的には様々な形態のものを用いることができる。図6(a)~(c)は、それぞれカバリング線231a(導電線2本)、カバリング線231b(導電線1本)および撚り線231cを示す平面図である。
[Third embodiment]
[Form of line]
As the circuit member 231 in the above embodiment, a composite wire consisting of an insulated wire and one or more conductive wires wound around the insulated wire may be used. Specifically, various forms of joining lines can be used. FIGS. 6A to 6C are plan views showing the covering wire 231a (two conductive wires), the covering wire 231b (one conductive wire), and the stranded wire 231c, respectively.
図6(a)に示すカバリング線231aは、絶縁線232aおよび2本の導電線233aからなる。2本の導電線233aは、たすき掛けで絶縁線232aに巻き回されている。このように導電線233aが絶縁線232aに巻き付いていることで、導電線233aに緩みが生じる。その結果、製造時に導電線の断線を防止できる。特にカバリング線の構造においては、芯線である絶縁線が製造工程で収縮することで、導電線233aに緩みが生じる。 The covering wire 231a shown in FIG. 6(a) consists of an insulated wire 232a and two conductive wires 233a. The two conductive wires 233a are wound around the insulated wire 232a in a crossed manner. Since the conductive wire 233a is wound around the insulated wire 232a in this way, the conductive wire 233a becomes loose. As a result, disconnection of the conductive wire can be prevented during manufacturing. Particularly in the structure of the covering wire, the conductive wire 233a becomes loose because the insulated wire, which is the core wire, contracts during the manufacturing process.
絶縁線232aは、ポリエステル製であることが好ましい。これにより、製造工程で250℃以下の温度まで溶けずに導電線233aの緩みを維持できる。また、絶縁線232aは、ポリエステルウーリー糸または高収縮糸であることが好ましい。これにより、導電線の緩みを大きくし、導電線233aの断線防止機能を強化できる。 It is preferable that the insulated wire 232a is made of polyester. Thereby, the conductive wire 233a can be kept loose without melting even at temperatures below 250° C. during the manufacturing process. Moreover, it is preferable that the insulated wire 232a is a polyester woolly yarn or a highly shrinkable yarn. Thereby, the slack of the conductive wire can be increased, and the disconnection prevention function of the conductive wire 233a can be strengthened.
ポリエステルウーリー糸は、毛糸のようなふくらみと伸縮性を持った長繊維糸である。ポリエステルウーリー糸は、かさ高があるため、周囲に巻き回された導電線233aは、ポリエステルウーリー糸中にめり込み合線として一体化できる。ポリエステルウーリー糸は、特にホットメルトポリプロピレンを十分中に含浸して保てる点で優れている。なお、ウーリー糸は、特にポリエステル製であることが好ましいがこれに限定されない。 Polyester woolly yarn is a long-staple yarn that has the bulge and elasticity of wool. Since the polyester wooly yarn is bulky, the conductive wire 233a wound around the polyester wooly yarn can be integrated into the polyester wooly yarn as a combined wire. Polyester woolly yarn is particularly advantageous in that it can sufficiently impregnate and retain hot melt polypropylene. Note that the woolly yarn is preferably made of polyester, but is not limited thereto.
高収縮糸は、熱により収縮する糸である。高収縮糸には、高収縮ポリエステル繊維を用いることができる。加熱時に芯線である高収縮糸が収縮することで、導電線の緩みが大きくなる。絶縁線232aは、熱融着糸であってもよい。この場合、熱圧着の温度で融着するものを用いることで、合線を複合層に一体化できる。 High shrinkage yarns are yarns that shrink due to heat. High shrinkage polyester fibers can be used for the high shrinkage yarn. When heated, the high-shrinkage yarn that is the core wire contracts, which increases the loosening of the conductive wire. The insulated wire 232a may be a heat-sealable thread. In this case, by using a material that fuses at the temperature of thermocompression bonding, the composite wire can be integrated into the composite layer.
導電線233aには、信号伝達用または電力供給用であれば、例えば銅線が用いられる。ヒータ用であれば、ニッケルクロムが用いられてもよい。カバリングに用いられる導電線233aは、3本以内であることが好ましい。これにより、合線の径を小さくできるため、複合積層体の表面の平滑性を維持できる。図2(b)に示すカバリング線231bは、絶縁線232bおよび1本の導電線233bからなる。平滑性を優先する場合には、1本の導電線233bを用いるのが有効である。 For example, a copper wire is used as the conductive wire 233a if it is used for signal transmission or power supply. If it is for a heater, nickel chromium may be used. It is preferable that the number of conductive wires 233a used for covering is three or less. Thereby, the diameter of the joining wire can be made small, so that the smoothness of the surface of the composite laminate can be maintained. The covering wire 231b shown in FIG. 2(b) consists of an insulated wire 232b and one conductive wire 233b. When giving priority to smoothness, it is effective to use one conductive wire 233b.
図6(c)に示す撚り線231cは、絶縁線232cおよび導電線233cからなる。絶縁線232cおよび導電線233cは、ひねりを加えられ、絡み合っている。これにより、導電線233cに緩みが生じる。また、撚り線231cであれば、2本の線を撚ることで容易に導電線233cに緩みを与えられる。 The twisted wire 231c shown in FIG. 6(c) consists of an insulated wire 232c and a conductive wire 233c. The insulated wire 232c and the conductive wire 233c are twisted and intertwined. This causes the conductive wire 233c to become loose. Further, in the case of the twisted wire 231c, the conductive wire 233c can be easily loosened by twisting two wires.
なお、ポリ塩化ビニルを被覆した導電線は用いない。ポリ塩化ビニルは、融点が低すぎ、60℃で軟化し、熱加工時に溶けたり発泡したりするため、ポリ塩化ビニルを用いて製造した複合積層体は、気泡を含み、商品化が困難である。 Note that a conductive wire coated with polyvinyl chloride is not used. Polyvinyl chloride has a too low melting point, softens at 60°C, and melts or foams during heat processing, so composite laminates manufactured using polyvinyl chloride contain air bubbles and are difficult to commercialize. .
[暖房便座]
上記のような回路部材231としてヒータ線を用いた積層複合体を備えた暖房便座を構成することができる。図7は、複合積層体200を備えた暖房便座400を示す斜視図である。暖房便座400は、ヒータ線に電流を流すことで表面の温度を40℃程度に維持できる。ヒータ線の材料は特に限定されない。
[Heated toilet seat]
It is possible to construct a heated toilet seat including a laminated composite body using a heater wire as the circuit member 231 as described above. FIG. 7 is a perspective view showing a heated toilet seat 400 including a composite laminate 200. The heated toilet seat 400 can maintain the surface temperature at about 40° C. by passing an electric current through the heater wire. The material of the heater wire is not particularly limited.
複合積層体200を暖房便座400に適用することで、耐塩酸性に優れたポリプロピレンで表面を形成できる。なお、フィルム層211の真下にヒータ線231を設けると表面に熱を伝導しやすくなり熱効率を向上できる。 By applying the composite laminate 200 to the heated toilet seat 400, the surface can be formed of polypropylene with excellent hydrochloric acid resistance. Note that if the heater wire 231 is provided directly below the film layer 211, heat can be easily conducted to the surface and thermal efficiency can be improved.
[ワイヤーハーネス]
複合積層体は、機器への電力を供給する合線および機器を制御する電気信号を伝える導線を埋設したワイヤーハーネスに用いることができる。導線を複合層の間に埋設しているため、回路のショート等の不具合の生じにくいワイヤーハーネスを実現できる。タッチパネルやアンテナを複合積層体に内蔵させることも可能である。
[Wire Harness]
The composite laminate can be used in a wire harness in which wires for supplying power to equipment and conducting wires for transmitting electrical signals to control equipment are embedded. Since the conductor wires are buried between the composite layers, it is possible to create a wire harness that is less prone to problems such as short circuits. It is also possible to incorporate a touch panel and an antenna into the composite laminate.
[実験1]
不回路部材を埋設せずにPPフィルムとスパンボンド系の不織布を交互に合計4枚重ねて積層し、熱圧着を行った。圧力3.9MPaで油圧熱プレス機を用いて1分間プレスした。プレス後は、いずれも10~20%合計の厚さが減少した。その際のPPフィルムの厚さ、不織布の厚さ、温度は、表1に示す通りである。
[Experiment 1]
A total of four sheets of PP film and spunbond nonwoven fabric were alternately stacked and laminated without embedding a non-circuit member, and thermocompression bonding was performed. It was pressed for 1 minute using a hydraulic heat press at a pressure of 3.9 MPa. After pressing, the total thickness decreased by 10-20% in all cases. The thickness of the PP film, the thickness of the nonwoven fabric, and the temperature at that time are as shown in Table 1.
得られた積層シートを切断し、切断面を顕微鏡で観察した。また、積層シートの剥離試験を行った。剥離試験はJISK6854に準拠し、3kN/mで行った。切断面の観察から分かる繊維切れの有無および剥離の有無は表1に示す通りである。
(1)PPフィルムの厚さと温度
PPフィルムの厚さと温度条件を変えてプレスを行った。いずれも厚さ100μmの不織布を用いた。厚さ200μmのPPフィルムを用いて155℃でプレスを行ったところ、剥離しなかった。同様の条件で厚さ300μmのPPフィルムを用いた場合も剥離しなかった。一方、厚さ500μmのPPフィルムを用いて155℃でプレスを行ったところ、剥離が生じた。
(1) Thickness and temperature of PP film Pressing was performed while changing the thickness and temperature conditions of the PP film. In each case, a nonwoven fabric with a thickness of 100 μm was used. When a PP film with a thickness of 200 μm was pressed at 155° C., no peeling occurred. Even when a PP film with a thickness of 300 μm was used under similar conditions, no peeling occurred. On the other hand, when a 500 μm thick PP film was pressed at 155° C., peeling occurred.
厚さ500μmのPPフィルムを用いて158℃でプレスを行ったところ、剥離しなかった。厚さ1500μmのPPフィルムを用いても同様だった。厚さ2000μmのPPフィルムを用いて158℃でプレスを行ったところ、剥離が生じた。 When a PP film with a thickness of 500 μm was pressed at 158° C., no peeling occurred. The same result was obtained even when a PP film with a thickness of 1500 μm was used. When a PP film with a thickness of 2000 μm was pressed at 158° C., peeling occurred.
(2)不織布の厚さ
不織布の厚さを変えてプレスを行った。厚さ40μmの不織布を用いて158℃でプレスを行い、得られた積層シートの切断面を観察したところ、不織布の繊維切れが生じていた。厚さ50μmの不織布を用いて同様にプレスし、切断面を観察したところ、不織布の繊維切れは生じていなかった。
(2) Thickness of nonwoven fabric Pressing was performed while changing the thickness of the nonwoven fabric. Pressing was performed at 158° C. using a nonwoven fabric with a thickness of 40 μm, and when the cut surface of the obtained laminated sheet was observed, it was found that fibers of the nonwoven fabric were broken. A nonwoven fabric with a thickness of 50 μm was pressed in the same manner, and the cut surface was observed, and no fiber breaks were found in the nonwoven fabric.
厚さ500μmの不織布を用いて158℃でプレスを行い、剥離試験を行ったところ剥離は生じなかった。一方、厚さ600μmの不織布を用いて158℃でプレスを行なったところ剥離が生じた。また、同じ条件で、PPフィルムのみを2枚積層し、熱圧着したところ、剥離が生じた。 A nonwoven fabric with a thickness of 500 μm was pressed at 158° C., and a peel test was performed, and no peeling occurred. On the other hand, when a nonwoven fabric with a thickness of 600 μm was pressed at 158° C., peeling occurred. Furthermore, when two sheets of PP films were laminated and thermocompression bonded under the same conditions, peeling occurred.
[実験2]
厚さ500μmのPPフィルムおよび厚さ100μmの不織布を交互に合計2枚重ね、158℃でプレスを行い2層構造の積層シートを作製したところ、剥離は生じなかったものの積層シートに撓みが生じた。
[Experiment 2]
When a total of two sheets of 500 μm thick PP film and 100 μm thick nonwoven fabric were stacked alternately and pressed at 158°C to produce a two-layer laminated sheet, no peeling occurred, but the laminated sheet did warp. .
[実験3]
4層構造の第1層と第2層との間に直径0.1mmヒータ線を埋設し、積層シートを作製した。得られた積層シートの表面を観察したところ、ヒータ線に由来する凹凸は無く平滑であった。得られた積層シートに対し、ヒータ線に3V、4.5Aの電流を流したところ、表面温度が5s程度で40℃に上昇した。
[Experiment 3]
A heater wire with a diameter of 0.1 mm was buried between the first layer and the second layer of a four-layer structure to produce a laminated sheet. When the surface of the obtained laminated sheet was observed, it was found to be smooth and free of irregularities caused by the heater wires. When a current of 3 V and 4.5 A was applied to the heater wire through the obtained laminated sheet, the surface temperature rose to 40° C. in about 5 seconds.
[実験4]
PPフィルムと不織布とを用い、4層構造の第1層と第2層との間に直径0.3mmのカバリング線を埋設し、積層シートを作製した。カバリング線は、2本の導電線(銅線)が絶縁線(ポリエステルウーリー糸)の周りに配置されたものを用いた。そして、図3(b)に示すようなオス金型D1とメス金型D2とを用い、150℃で型締めし、成形体を得た。得られた成形体の表面を観察したところ、カバリング線に由来する凹凸は無く平滑であった。また、カバリング線の導電線に3V、4.5Aの電流を流したところ問題無く導通した。
[Experiment 4]
Using a PP film and a nonwoven fabric, a covering wire with a diameter of 0.3 mm was embedded between the first and second layers of a four-layer structure to produce a laminated sheet. The covering wire used was one in which two conductive wires (copper wires) were arranged around an insulated wire (polyester woolly thread). Then, using a male mold D1 and a female mold D2 as shown in FIG. 3(b), the molds were clamped at 150° C. to obtain a molded body. When the surface of the obtained molded article was observed, it was found to be smooth and free of irregularities due to covering lines. Further, when a current of 3V and 4.5A was passed through the conductive wire of the covering wire, conduction was achieved without any problem.
100 複合積層体
110 本体層
111、113 フィルム層
112、114 複合層
120 基盤樹脂層
200、300 複合積層体
210 本体層
210a 端縁
211 フィルム層
212 複合層
231 回路部材(ヒータ線等の導線)
231a カバリング線
231b カバリング線
231c 撚り線
232a~c 絶縁線
233a~c 導電線
331 回路部材(素子)
300 複合積層体
310 本体層
311 フィルム層
312 複合層
331 回路部材
400 暖房便座
A1、A2 PPフィルム
A3、A4 不織布
B1 積層シート
B2 予備成形体
B3 プレフォーム成形体
D1 オス金型
D2 メス金型
M10 射出成形機
M11 射出スクリュー
M12 射出成形用のメス金型
M13 射出成形用のオス金型
M15 射出孔
M16 射出成形孔
P1 原料(熱可塑性樹脂溶融液)
T1 タンク
100 Composite laminate 110 Main body layer 111, 113 Film layer 112, 114 Composite layer 120 Base resin layer 200, 300 Composite laminate 210 Main body layer 210a Edge 211 Film layer 212 Composite layer 231 Circuit member (conductor wire such as heater wire)
231a Covering wire 231b Covering wire 231c Twisted wires 232a-c Insulated wires 233a-c Conductive wire 331 Circuit member (element)
300 Composite laminate 310 Main body layer 311 Film layer 312 Composite layer 331 Circuit member 400 Heated toilet seat A1, A2 PP film A3, A4 Nonwoven fabric B1 Laminated sheet B2 Preform body B3 Preform mold body D1 Male mold D2 Female mold M10 Injection Molding machine M11 Injection screw M12 Female mold for injection molding M13 Male mold for injection molding M15 Injection hole M16 Injection molding hole P1 Raw material (thermoplastic resin melt)
T1 tank
Claims (12)
前記複合層に接し、ポリプロピレンで形成された基盤樹脂層と、を備え、
前記本体層は、前記フィルム層および前記複合層が互い違いに複数設けられた多層構造を有することを特徴とする複合積層体。 A main body layer comprising a film layer made of polypropylene and having a uniform thickness, and a composite layer that is in contact with the film layer and is made of a nonwoven fabric and polypropylene infiltrated and fixed into the mesh of the nonwoven fabric;
a base resin layer made of polypropylene and in contact with the composite layer ,
The composite laminate, wherein the main body layer has a multilayer structure in which a plurality of the film layers and the composite layer are provided alternately .
前記複合層に接し、ポリプロピレンで形成された基盤樹脂層と、を備え、
前記本体層は、前記フィルム層と前記複合層とに挟まれて設けられた回路部材をさらに備えることを特徴とする複合積層体。 A main body layer comprising a film layer made of polypropylene and having a uniform thickness, and a composite layer that is in contact with the film layer and is made of a nonwoven fabric and polypropylene infiltrated and fixed into the mesh of the nonwoven fabric;
a base resin layer made of polypropylene and in contact with the composite layer ,
The composite laminate, wherein the main body layer further includes a circuit member sandwiched between the film layer and the composite layer .
前記絶縁線は、加熱時に収縮することを特徴とする請求項3記載の複合積層体。 The combined wire is a covering wire formed by providing the conductive wire around the insulated wire,
4. The composite laminate according to claim 3 , wherein the insulated wire shrinks when heated.
前記複合層の厚さは、500μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の複合積層体。 The thickness of the film layer is 1500 μm or less,
The composite laminate according to any one of claims 1 to 7 , wherein the composite layer has a thickness of 500 μm or less.
前記フィルムと前記不織布とを前記フィルムを形成するポリプロピレンの融点以下軟化点以上の温度で熱圧着し積層シートを形成する工程と、
前記積層シートにおける前記不織布で形成された主面にポリプロピレンを射出成型する工程をさらに含むことを特徴とする複合積層体の製造方法。 a step of arranging a film made of polypropylene and a nonwoven fabric based on a predetermined design;
forming a laminated sheet by thermocompression bonding the film and the nonwoven fabric at a temperature below the melting point or above the softening point of the polypropylene forming the film;
A method for manufacturing a composite laminate, further comprising the step of injection molding polypropylene onto the main surface formed of the nonwoven fabric in the laminate sheet.
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