JP2000025063A

JP2000025063A - 発泡成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2000025063A
Application number: JP10197869A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Minowa; 一彦簑輪; Mamoru Nagai; 守永井; Masamitsu Yamauchi; 将満山内
Original assignee: MONTERU J P O KK
Current assignee: MONTERU J P O KK
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】緻密で均一な発泡セルを有する発泡成形体を
安定的に、かつ、簡易に低コストで複雑な形状の成形体
も製造可能な製造方法。【解決手段】開放状態の成形型３０に、移動するダイ
スヘッド２０から発泡性熱可塑性樹脂を溶融押出しし、
樹脂の供給後に、成形型により賦形する。高粘度の樹脂
を用いて成形することができ、高発泡倍率で、緻密で均
一な発泡セルを有する発泡成形体を安定して簡易に製造
することができ、しかも、低コストで複雑な形状の成形
体も製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の内装部品等
に用いられる樹脂製の成形体に関し、緻密で均一な発泡
セルを有する発泡成形体を安定して製造する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】石油や天然ガスなどの天然エネルギー資
源の有効利用が求められる中、特に自動車分野では燃費
の向上の為、各種部品の軽量化が重要である。そこで、
樹脂製部品の軽量化を図るために、その成形体を発泡さ
せておくことが簡便である。自動車用樹脂部品の製造方
法としては、複雑な形状等も成形可能であること等か
ら、射出成形法が最も一般的であり、発泡性熱可塑性樹
脂を用いて通常の射出成形を行って発泡成形体を得るこ
ともなされている。しかし、射出成形の成形圧力は高い
ため、充填時に発泡セルが破裂し、また部分的に発泡ガ
スが抜けてしまうことがあり、発泡倍率は極めて低く、
緻密で均一な発泡セルの形成された発泡成形体を安定し
て製造することは、困難で、軽量化には限界があるのが
現状である。そこで、発泡セルの保持を図る為、所謂コ
アバック方式の射出成形法や射出圧縮成形法が提案され
ている。コアバック方式の射出成形法とは、発泡性熱可
塑性樹脂を射出成形や圧縮成形で賦形する第１段階と、
続いて金型を部分的にまたは全部を後退させて空間部分
を設け発泡剤の分解ガスによる発泡圧により空間部分を
充填させる第２段階からなる多段プロセスで発泡成形体
を製造する方法であり、金型内で発泡する時に、キャビ
ティ容積が広がるので発泡セルの破裂を低減できる。射
出圧縮成形法は、圧縮代の分だけ容積の広いキャビティ
内に樹脂を射出し、樹脂の充填完了寸前から金型を閉じ
て樹脂を圧縮、賦形するもので、成形圧力を低くするこ
とができ、発泡セルの破裂を低減できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、発泡成形にお
いては、粘度の高い発泡性熱可塑性樹脂ほど溶融張力が
高く、発泡セルが破裂しにくいことから、高粘度の発泡
性熱可塑性樹脂が発泡成形に適している。しかしなが
ら、コアバック方式による射出成形や射出圧縮成形は、
いずれも射出成形法であることに変りはなく、樹脂供給
口が狭く供給時に高い成形圧力がかかる。そのため、発
泡成形に有利な高粘度の発泡性熱可塑性樹脂を使用でき
ず、低粘度の発泡性熱可塑性樹脂に限られてしまい、発
泡セルの破裂防止効果はさほど大きくならない。さら
に、射出圧縮成形では、通常、金型内にホットランナー
構造を有するため、発泡性熱可塑性樹脂がホットランナ
ー中で滞留することになり、滞留時間が長くなると発泡
剤の分解が起こり発泡倍率を一定に保持することが極め
て困難となるため実用的でない。高粘度の熱可塑性樹脂
の成形には、樹脂圧力が小さい押出成形やシート成形が
適している。こうした押出成形やシート成形を用いて発
泡成形体を得るには、押出成形やシート成形では複雑形
状の発泡成形体を得ることは極めて困難であるので、一
旦、シート状等の単純な形状の発泡成形体を製造した
後、次工程として、そのシート状物等を真空成形機等に
搬送し、真空成形などの深絞り工程により賦形する方法
が採られる。したがって、この手法では、工程数が多
く、製造コストが高く、複雑形状の多い自動車部品等へ
の適用は極めて限られているのが現状である。本発明は
前記課題を解決するためになされたもので、緻密で均一
な発泡セルを有する発泡成形体を安定的に、かつ、簡易
に低コストで複雑な形状の成形体も製造可能な製造方法
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の発泡成形体の製
造方法は、開放状態の成形型に、移動するダイスヘッド
から発泡性熱可塑性樹脂を溶融押出しし、該樹脂の供給
後に、成形型により賦形することを特徴とするものであ
る。この際、賦形中に成形型の少なくとも一部を後退さ
せてキャビティ容積を広げることで発泡倍率をさらに上
げることができる。また、予め成形型にインサート部材
を配備した後に、発泡性熱可塑性樹脂を供給することで
２種以上の材料からなる成形体を一体成形できる。発泡
性熱可塑性樹脂として、メルトフローレートが、０.０
０１ｇ／10分以上、３０ｇ／10分未満のものを使用する
ことができ、発泡セル破裂や融合が起こりにくく緻密で
均一な発泡セルを得ることができる。発泡性熱可塑性樹
脂としては、オレフィン系樹脂に発泡剤を配合した組成
物が望ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳説する。本発明
で用いられる発泡性熱可塑性樹脂としては、特に制限さ
れるものではなく、タランブラーミキサーやヘンシェル
ミサーなどの混合装置を用いて発泡剤と熱可塑性樹脂を
単純に混合しやものや、押出機やバンバリーミキサーな
どの混練装置を用いて発泡剤と熱可塑性樹脂を溶融混練
しペレット状にしたもの等を適用できる。コストや発泡
剤濃度の調整しやすさから、高濃度の発泡剤を含む発泡
性熱可塑性樹脂マスターバッチペレットと、発泡剤を含
んでない熱可塑性樹脂ペレットを単純にペレット混合し
たものが好適である。

【０００６】本発明で使用する熱可塑性樹脂は、良好な
発泡性を示す熱可塑性樹脂であれば特に限られるもので
はなく、種々のものが適用できる。なかでも、リサイク
ル性に富んでいるオレフィン系樹脂が好ましい。オレフ
ィン系樹脂としては、エチレン系樹脂、プロピレン系樹
脂およびそれらの混合物などがある。エチレン系樹脂と
しては中低圧法で製造される高密度ポリエチレン、α−
オレフィンとの共重合体や高圧法で製造される低密度ポ
リエチレン、各種モノマーとの共重合体（例えばエチレ
ン−酢酸ビニルなど）などが挙げられる。プロピレン系
樹脂としてはプロピレン単独重合体、プロピレン−α−
オレフィンランダム共重合体、プロピレン単独重合体ま
たはプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体にエ
チレン−プロピレン共重合体ゴムを混合した耐衝撃性ポ
リプロピレンやプロピレン系熱可塑性エラストマーなど
が挙げられる。

【０００７】本発明で用いられる発泡剤としては、熱可
塑性樹脂の融解温度よりも高い分解温度を有するもので
あって、１１０〜２５０℃の範囲で分解し気体を発生す
るものが好ましく、さらに１２０〜２４０℃が好まし
く、特に１３０〜２３０℃のものが好適に用いられる。
発泡剤には、有機系熱分解型発泡剤、無機系発泡剤があ
るが、熱可塑性樹脂との分子間相互作用を効率的に発現
させる点から有機系分解型発泡剤が好ましい。具体的に
は、例えば、ジニトロソペンタエチレンテチラミン、ア
ゾイソブチロニトリル、アゾジカルボンアミド、パラト
ルエンスルホニルヒドラジド、４，４−オキシビスベン
ゼンスルホニルヒドラジド、ヒドラジン等の化合物ある
いはこれらの混合物が挙げられる。これらの発泡剤は、
さらに発泡助剤を併用することによって、発泡効果をよ
り高めることができる。発泡助剤としては、酸化亜鉛、
硫酸鉛、尿素、ステアリン酸亜鉛等が用いられる。ま
た、発泡剤がジニトロソペンタメチレンテトラミンの場
合には、発泡助剤としては、サルチル酸、フタル酸、ホ
ウ酸、尿素樹脂等が用いられる。発泡剤の配合量は、熱
可塑性樹脂１００重量部に対して、０.１〜４０重量
部、さらに好ましくは１.０〜３５重量部が好ましく、
とりわけ２.０〜３０重量部が好適である。発泡剤の組
成割合が０.１重量部未満では発泡成形体の倍率が不十
分となり、軽量化を達成できず、４０重量部を越えると
セル破壊やセルの粗大化が起こりやすく好ましくない。
また、本発明で使用する熱可塑性樹脂には、用途等の必
要に応じて、ガラス繊維等の種々の充填剤等を添加して
おくことができる。

【０００８】本発明の製造方法は所謂フロースタンピン
グ成形法を利用するものである。本発明に利用し得るフ
ロースタンピング成形機の一例を図１，２に示す。図示
例のフロースタンピング成形機１０は、樹脂供給装置２
２と賦形装置２４を具備し、樹脂供給装置２２では、可
塑化ユニット１２を有する押出機１６が移動機構１８上
に設けられている。可塑化ユニット１２のスクリューは
例えば単軸タイプや２軸タイプが用いられ、その溝形状
はフルフライトタイプやダルメージタイプなどの形状が
用いられる。但し、発泡剤の分解を制御することからフ
ルフライトタイプの単軸タイプスクリューが好ましい。
押出機１６の先端に設けられ、発泡性熱可塑性樹脂を溶
融押出しするダイスヘッド２０には、例えば丸棒タイプ
や円筒タイプやＴダイスタイプなどが適用できる他、製
品形状により異型押出し可能なダイスを用いてもよい。
特に自動車の内装部品であるドアトリムや天井材のよう
な大きく平坦形状な製品の場合は、製品形状に近い形状
で溶融状態の発泡性熱可塑性樹脂を押し出すことが可能
なＴダイスが賦形時に過度の圧力がかからないため好ま
しい。

【０００９】また押出機１６とダイスヘッド２０の間に
は、発泡性熱可塑性樹脂の容量を制御するためシャット
オフ機構を設けることが好ましい。更にダイスヘッド２
０の先端には溶融した発泡性熱可塑性樹脂を切り落とす
カッターを設けることが好ましい。移動機構１８は、数
値制御（Numerical Control）で、前後左右または更に
上下に可塑化ユニット１２を一体に移動させるもので、
前進してダイスヘッド２０を賦形装置２４の成形型３０
間に挿入し、また後退してダイスヘッド２０を成形型３
０間から抜出したり、また成形型３０間の各位置にダイ
スヘッド２０を配置させて、ダイスヘッド２０から押し
出される溶融状態の樹脂を成形型間３０上の各位置に供
給することができる。賦形装置２４には加圧成形または
減圧成形が可能なものが用いられ、例えば上金型２８と
下金型２６とで圧縮成形するプレスや、Ｔダイスや円筒
ダイスを用いて下金型２６上にシート状に供給する場合
には真空成形や圧空成形などを適用でき、これらを組合
わせて賦形装置として用いても良い。

【００１０】このフロースタンピング成形機１０により
発泡成形体を得るには、まず可塑化ユニット１２のホッ
パー１４に所定の発泡性熱可塑性樹脂を投入し、発泡剤
の分解温度以上になるような温度で可塑化し、続いて所
定量の樹脂を押し出す。このとき、図３に示すように、
移動機構１８により、ダイスヘッド２０が移動し、開放
されている賦形装置２４の下金型２６上に、所定のチャ
ージパターンで押し出す。この際、押出速度を移動機構
１８の移動速度と連動して制御することにより、複雑な
形状にも対応してチャージパターンを調整することがで
きる。所定量の発泡性熱可塑性樹脂を供給し終えたら、
図４に示すように、移動装置１８によりダイスヘッド２
０を成形型３０間から抜出させた後、上金型２８を下降
させて圧縮成形を行う。尚、Ｔダイスや円筒ダイスを用
いて下金型２６上にシート状に供給する場合には真空成
形及び／又は圧空成形などで賦形しても良い。発泡セル
の破裂を防ぐため下降速度は遅いほうが好ましく、加圧
圧力は低い方が好ましい。更に発泡倍率を上げるため
に、成形が終了する前に、即ち賦形中に、加圧成形また
は減圧成形の後、成形型の少なくとも一部を後退させ
て、例えば上型２８自体を少し上昇または完全に上昇さ
せて、キャビティ容積を広げ、樹脂にかかる圧力を減少
させる所謂コアバック方式等や、製品外に樹脂溜め（捨
てキャビ）を設けてキャビティ内の圧力を制御する方法
などを併用して組み合わせることが好ましい。

【００１１】上述した例では単層の発泡成形体について
述べたが、外観性能の向上など必要に応じて、成形型３
０に、例えば、上金型２６及び／又は下金型２８に予め
表皮材や加飾フィルムなどのインサート部材を配備して
おくことで、成形体の少なくとも一部にそのインサート
部材を貼り合わせることができる。この際、形状が複雑
な場合には真空成形などで予備賦形したインサート部材
を配備してもよい。また真空成形可能な成形型を用い
て、インサート部材をヒーターで加熱後に真空成形する
方法が工程削減の点から好ましい。インサート部材とし
ては、例えば、ポリエステル不織布と発泡したポリプロ
ピレンとからなるシート状の表皮材や、軟質塩化ビニル
と発泡したポリプロピレンとからなるシート状の表皮材
等や加飾フィルム等が挙げられる。上述した例では、賦
形装置２４による圧縮成形により発泡成形体を成形した
が、必ずしもそれに限らず、真空成形や圧空成形等によ
って成形してもよい。

【００１２】本発明によれば、樹脂にかかる圧力が小さ
いダイスヘッド２０から発泡性熱可塑性樹脂を押し出す
フロースタンピング成形法を利用するものなので、射出
成形や射出圧縮成形と異なり、押し出す際の樹脂圧力が
格段に低いことから、流動抵抗の大きい樹脂組成物でも
安定して押し出すことができる。したがって、従来、射
出成形等では使用できなかった高粘度で流動抵抗の大き
い発泡性熱可塑性樹脂を用いることができるので、発泡
セル破裂や融合が起こりにくく緻密で均一な発泡セルを
得ることができる。具体的には、発泡性熱可塑性樹脂と
して、メルトフローレート（ＭＦＲ）が０.００１ｇ／1
0分以上、３０ｇ／10分未満の高粘度なものを適用する
ことができ、また、このような性状の発泡性熱可塑性樹
脂を用いることにより、発泡セル破裂や融合が起こりに
くく緻密で均一な発泡セルを得ることができる。尚、本
発明でメルトフローレートとは、ＪＩＳＫ７２１０に
準じ、温度２３０℃、荷重２.１６ｋｇの条件で測定し
たものをいう。また本発明では、コアバック方式の射出
成形や射出圧縮成形に見られるような発泡成形体表面の
低発泡倍率の冷却固化層を極めて薄くすることが可能
で、部品の軽量化が容易である。

【００１３】

【実施例】以下に実施例により本発明をより本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。下記各熱可塑性樹脂を用いて後述するよ
うな成形を行った。［熱可塑性樹脂］〔Ａ−０〕ＪＩＳＫ７２１０に準拠して温度２３０
℃、荷重２.１６ｋｇで測定したメルトフローレートが
１.２ｇ／10分である耐衝撃性ホモポリプロピレン（日
本ポリオレフィン（株）製「ＰＢ３７０Ａ」）〔Ａ−１〕ＪＩＳＫ７２１０に準拠して２３０℃、荷
重２.１６ｋｇで測定したメルトフローレートが１.２ｇ
／10分である耐衝撃性ポリプロピレン（日本ポリオレフ
ィン（株）製「ＰＢ３７０Ａ」）を９０重量％、ポリプロ
ピレンにジアゾ系化学発泡剤を２０重量％を予め混練し
た発泡剤マスターバッチ（永和化成製「ポリスレンＥＥ
−２０６」）１０重量％をタンブラーミキサーで混合調
整したもの。

【００１４】〔Ａ−２〕ＪＩＳＫ７２１０に準拠して
温度２３０℃、荷重２.１６ｋｇで測定したメルトフロ
ーレートが１２ｇ／10分であるホモポリプロピレン（日
本ポリオレフィン（株）製「ＰＭ８８１Ｘ」）を用いた以
外はＡ−１と同様にして発泡剤マスターバッチと混同調
整したもの。〔Ａ−３〕ＪＩＳＫ７２１０に準拠して温度２３０
℃、荷重２.１６ｋｇで測定したメルトフローレートが
６０ｇ／10分であるホモポリプロピレン（日本ポリオレ
フィン（株）製「ＰＭＢ６０Ａ」）を用いた以外はＡ−１
と同様にして発泡剤マスターバッチと混同調整したも
の。

【００１５】［実施例１］発泡性熱可塑性樹脂Ａ−１を
用い、図１に示すフロースタンピング成形機１０を用い
て成形した。フロースタンピング成形機（高橋精機工業
所製「ＭＣＭ５００」）は、移動機構１８上に設置され
た口径１１０ｍｍφの可塑化ユニット１２の先端にリッ
プ厚み３.０ｍｍ、リップ幅４００ｍｍのＴダイスヘッ
ド２０を有する樹脂供給装置２２と、加圧力５００トン
の油圧式プレス装置である賦形装置２４からなる。また
プレス装置には５００×６００ｍｍ角、２.５ｍｍ厚み
設定の平板状の金型を用いた。可塑化ユニット１２とダ
イスヘッド２０の温度を２１０℃して、溶融状態の発泡
性熱可塑性樹脂を下金型２６上に供給量を適当に調整し
てフル充填するように供給し、加圧賦形することで５０
０×６００ｍｍ角、２.５ｍｍ厚みの平板状の発泡成形
体を得た。平板状の発泡成形体の重量を測定した。また
顕微鏡でセル状態の観察を行った。測定結果を表１にま
とめた。

【００１６】［実施例２］発泡性熱可塑性樹脂としてＡ
−２を使用したこと以外は実施例１と同様にして発泡成
形体を得た。［実施例３］０.５ｍｍ厚みのポリプロピレン系熱可塑
性エラストマーと３.０ｍｍ厚みで発泡倍率が１５倍の
発泡ポリプロピレン（東レＰＥＦ製「ＰＰＳＭ」）とを
積層した表皮材であって、成形体全体に貼り合わせるこ
とが可能な大きさのものを予め、上金型２８に配備して
おいて、実施例１と同様にして加圧賦形して表皮材を貼
り合わせた発泡成形体を得た。

【００１７】［比較例１］熱可塑性樹脂Ａ−０を用いた
こと以外は上記実施例１と同様にして成形体を得た。［比較例２］発泡性熱可塑性樹脂Ａ−１を用いて、従来
からの射出圧縮成形機を用いて成形した。［比較例３］発泡性熱可塑性樹脂Ａ−３を用いて、従来
からの射出圧縮成形機を用いて成形した。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１に示されているように、フロースタン
ピング成形を用いることで、実施例１、２では、メルト
フローレートが小さく高粘度の発泡性熱可塑性樹脂Ａ−
１、Ａ−２でも問題なく成形でき、また発泡しているこ
とから、製品重量も（比較例１と比して）半分以下とな
り軽量化が達成でき、また顕微鏡観察から緻密なセルを
有する発泡成形体が得られた。実施例３においては、表
皮一体成形を外観上問題なく実施できた。比較例２にお
いては、射出圧縮成形では高粘度の発泡性熱可塑性樹脂
Ａ−１は射出が安定せず、成形困難であった。また比較
例３からわかるように、低粘度（高ＭＦＲ）の発泡性熱
可塑性樹脂を用いることで成形は可能であったが、セル
破裂が起こり、軽量化は達成できなかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、高粘度の樹脂を用いて
成形することができ、高発泡倍率で、緻密で均一な発泡
セルを有する発泡成形体を安定して簡易に製造すること
ができ、しかも、低コストで複雑な形状の成形体も製造
できる。さらに、賦形中に、キャビティ容積を広げるこ
とにより、発泡倍率をさらに上げることができる。ま
た、成形型に予め表皮材等のインサート部材を配備して
おくことで、インサート部材が貼り合わされた発泡成形
体を一体成形することができる。発泡性熱可塑性樹脂と
して、オレフィン系樹脂に発泡剤を配合した組成物を用
いることができ、リサイクル性、コスト、軽量性等の種
々の利点を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フロースタンピング成形機の一例を示す平面
図である。

【図２】同フロースタンピング成形機の側面図であ
る。

【図３】成形過程を示す側面図である。

【図４】成形過程を示す側面図である。

【符号の説明】

１０フロースタンピング成形機１８移動機構２０ダイスヘッド２２樹脂供給装置２４賦形装置２６下金型２８上金型３０成形型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 105:20 Ｂ２９Ｌ 31:58 Ｃ０８Ｌ 23:00 (72)発明者永井守神奈川県川崎市川崎区夜光二丁目３番２号モンテル・ジェイピーオー株式会社川崎研究所内 (72)発明者山内将満神奈川県川崎市川崎区夜光二丁目３番２号モンテル・ジェイピーオー株式会社川崎研究所内Ｆターム(参考） 4F074 AA16 AA24 AA98 AB05 BA12 CA24 CC62 CE02 DA35 4F204 AA03 AA11 AB02 AD05 AD16 AD20 AG20 AH26 FA01 FB01 FB13 FB22 FF01 FF23 FJ09 4F212 AA03 AA11 AB02 AD05 AD16 AD20 AG20 AH26 UA10 UB01 UB11 UB13 UF01 UF23 UF49 UN29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開放状態の成形型に、移動するダイスヘ
ッドから発泡性熱可塑性樹脂を溶融押出しし、該樹脂の
供給後に、成形型により賦形することを特徴とする発泡
成形体の製造方法。
【請求項２】賦形中に成形型の少なくとも一部を後退
させてキャビティ容積を広げることを特徴とする請求項
１記載の発泡成形体の製造方法。
【請求項３】予め成形型にインサート部材を配備した
後に、発泡性熱可塑性樹脂を供給することを特徴とする
請求項１記載の発泡成形体の製造方法。
【請求項４】前記発泡性熱可塑性樹脂のメルトフロー
レートが、０.００１ｇ／10分以上、３０ｇ／10分未満
であることを特徴とする請求項１記載の発泡成形体の製
造方法。
【請求項５】前記発泡性熱可塑性樹脂が、オレフィン
系樹脂に発泡剤を配合した組成物であることを特徴とす
る請求項１記載の発泡成形体の製造方法。