JP2002120251A

JP2002120251A - 熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2002120251A
Application number: JP2000314922A
Authority: JP
Inventors: Satoru Funakoshi; 覚船越; Shigeyoshi Matsubara; 重義松原; Nobuhiro Usui; 信裕臼井
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高い膨張倍率で、軽量性、強度、表面転写性に
優れた熱可塑性樹脂発泡成形体を容易に製造する。【解決手段】少なくともいずれか一方の金型がキャビテ
ィ内に連通する真空吸引口を有するとともに、互いに嵌
合して密閉されたキャビティが形成できる雌雄一対から
なる金型を使用し、キャビティクリアランスが最終発泡
成形体厚みと同じ密閉されたキャビティを形成させた
後、キャビティ内を真空吸引しながら発泡成分を含む溶
融状の熱可塑性樹脂をキャビティ内に供給、発泡させな
がら充填し、冷却、固化させるとともに、少なくとも前
記溶融状の熱可塑性樹脂の供給開始から形成された最終
発泡成形体が冷却、固化するまで真空吸引を継続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂発泡
成形体の製造方法に関する。

【0002】

【従来の技術】従来より、熱可塑性樹脂発泡成形体の製
造法として、例えば、雌雄一対の金型によりキャビティ
を形成し、キャビティ内の空気を真空ポンプにより排出
し、真空状態のキャビティ内に発泡しない樹脂と発泡性
樹脂を供給し、表面層となる発泡しない樹脂層を金型の
成形面に吸着させ、内部の発泡性熱可塑性樹脂を発泡さ
せる方法（特開昭６０−２４８３２８号公報）や、少な
くとも一方の金型の成形面に吸引口を有する雌雄一対か
らなる金型を使用し、キャビティ内に加熱発泡性熱可塑
性樹脂を溶融状態で充填し、型面に沿って成形体の表面
層がほぼ形成された後に、この表面層を真空吸引しなが
らキャビティ容積を増大させ、発泡性熱可塑性樹脂を発
泡させる方法（特開平７−９４６１号公報）などが知ら
れている。

【0003】しかし、これらの方法において、例えば前者の
方法では表面層となる発泡しない樹脂層を金型の成形面
に吸着させ、内部の発泡性熱可塑性樹脂を発泡させてお
り、また、後者の方法では発泡前に予め表面層を形成さ
せた後に、型面から真空吸引しながらコア層となる中心
部の樹脂を発泡させる方法であって、いずれも非発泡の
樹脂層を表面層として有しているため、成形体として高
い発泡倍率が得られないという問題があった。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者は成形体として高い発泡倍率を有する熱可塑性
樹脂発泡成形体を製造する方法について検討を行った結
果、本発明に至った。

【0005】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はの第
１は、少なくともいずれか一方の金型がキャビティ内に
連通する真空吸引口を有するとともに、互いに嵌合して
密閉されたキャビティが形成できる雌雄一対からなる金
型を使用し、キャビティクリアランスが最終発泡成形体
厚みと同じ密閉されたキャビティを形成させた後、キャ
ビティ内を真空吸引しながら発泡成分を含む溶融状の熱
可塑性樹脂をキャビティ内に供給、発泡させながら充填
し、冷却、固化させるとともに、少なくとも前記溶融状
の熱可塑性樹脂の供給開始から形成された最終発泡成形
体が冷却、固化するまで真空吸引を継続することを特徴
とする熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法であり、本発
明の第２は、前記方法において、キャビティクリアラン
スが最終発泡成形体厚みより広い密閉されたキャビティ
を形成させた後、キャビティ内を真空吸引しながら発泡
成分を含む溶融状の熱可塑性樹脂をキャビティ内に供給
し、キャビティ内が充填されるか少なくとも最終発泡成
形体の容積以上となるまで発泡させ、その後最終発泡成
形体の厚みとなるように型締したのち、冷却、固化させ
るとともに、少なくとも前記溶融状の熱可塑性樹脂の供
給開始から形成された最終発泡成形体が冷却、固化する
まで真空吸引を継続することを特徴とする熱可塑性樹脂
発泡成形体の製造方法を提供するものである。

【0006】

【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
尚、以下の説明は本発明の一例であって、本発明はこれ
に限定されるものではない。

【0007】

【実施例】

【0008】本発明の方法で使用する金型は、図１にその例
を概略断面図で示すように、雄型（７）および雌型
（６）の雌雄一対からなり、両金型は通常そのいずれか
一方がプレス装置等に接続され、他方は固定されて縦方
向または横方向に開閉可能となっている。図では、雄型
が固定され、雌型が可動して縦方向（上下方向）に開閉
可能となっている。

【0009】かかる金型は、雌雄両金型の摺動面（３）とな
る雌金型内周面および雄金型外周面を摺動しながら互い
に嵌合してキャビティ（４）を形成し、金型の開閉方向
に摺動することでキャビティ容積を縮小または拡大でき
る構造となっている。

【0010】相対する摺動面（３）は互いに摺動し易いよう
にその表面は平滑に加工されており、場合によっては平
滑性を改良するような表面処理が行われていてもよい。
摺動面間の隙間は、それが小さすぎると溶融樹脂は漏れ
出しにくくなるが、摺動抵抗が大きくなって両金型が摺
動し難くなり、一方隙間が大きすぎると、両金型の摺動
は容易となるがキャビティ内に供給された溶融樹脂が漏
れ出し易くなる。そのため、摺動面間の隙間は、使用す
る溶融樹脂の種類や温度、金型温度あるいは金型の加工
性などを考慮して適宜選択されるが、０．０１〜０．５
ｍｍ程度であることが好ましい。

【0011】一方、この金型は、両金型の摺動面を摺動して
互いに嵌合したときに密閉状態のキャビティが形成さ
れ、キャビティの溶融樹脂が漏れないことが必要であ
る。キャビティ内を密閉状態にする方法は任意である
が、代表的には、雌雄いずれか一方または両方の金型の
摺動面の摺動方向の少なくとも一部に、摺動方向とほぼ
直角の方向に摺動面の全周に亙って連続し、かつ他の摺
動面と摺動可能なシール部材（１１）を帯状に設ける方
法が挙げられる。この場合、摺動面に設けるシール部材
（１１）は、少なくとも溶融状の熱可塑性樹脂の供給開
始から製品の取り出しまでの成形工程中においては、他
の摺動面と接触状態を保ち、キャビティ内が密閉状態を
保つことができるような位置に設ける必要がある。

【0012】シール部材（１１）の構造は特に限定されず、
例えば摺動面のシール部材を設ける位置に連続した溝を
設け、該溝に帯状や棒状のシール部材を嵌め込んだり
（図１、図３ａ，ｃ、ｄ）、摺動面の一部ないしは端部
をこのようなシール部材で構成する（図２、図３ｂ）方
法などが挙げられる。

【0013】前者の摺動面に設けた溝に帯状や棒状のシール
部材を嵌め込む方法の場合には、その断面で見た場合
に、図３でも示すように嵌めん込んだシール部材が溝よ
り僅かに突出し、突出した部分が相対する他方の摺動面
と気密を保ちながら、かつ摺動し得る程度にする必要が
ある。このようなシール部材は１つに限られず、図３に
例示するように２つあるいはそれ以上設けてもよく、ま
た形状の異なったものが組み合わされていてもよい。ま
た、このようなシール部材は単に溝に嵌め込まれている
だけでもよいが、より強固なシール性が要求される場合
には、接着剤やシール材などによってシール部材を溝に
固定してもよい。かかるシール部材の断面形状は、図４
に例示するように円形、楕円形、半円形、三角形、四角
形あるいは相対する摺動面側に複数の丸型や角型の突起
を有する山型状など任意であり、所望とする要求を充た
すものであれば何ら限定されない。

【0014】このようなシール部材の材質としては、天然ゴ
ム、合成ゴム、シリコンゴム、熱可塑性エラストマー、
ウレタン樹脂などの合成樹脂などゴム状弾性を有するも
のが好ましく使用されるが、場合によっては銅やアルミ
ニウムなどの比較的軟質の金属材料を用いてもよい。

【0015】シール部材に当接する他方の金型の摺動面は、
シール部材よりも硬度の高い材料であることが好まし
く、通常、金型を形成する金属材料と同等の材料が使用
され、一般には雌雄両金型の内周面または外周面がその
まま摺動面となることが多いが、金型の材質によっては
金型外周面に他の金属材料などを貼り合せてもよい。

【0016】シール部材とこれに当接する摺動面とが接触し
ている状態での摺動長さ、すなわち、雌雄両金型を嵌合
し、キャビティ内が密閉状態となってからキャビティ容
積が最小となるまでの摺動長さは、所望とする製品形状
や製品板厚あるいは後述する溶融樹脂の供給方法などに
より適宜決定されるが、前記したように、少なくとも、
キャビティ容積が最小となるときからキャビティ容積が
発泡後の最終成形体厚みに相当するキャビティ容積もし
くはまたはそれより若干広いキャビティ容積となる間
は、他の摺動面と接触状態を保ち、キャビティ内が密閉
状態を保つことができる長さは必要である。

【0017】摺動部分は金型の開閉方向（金型の摺動方向）
に対して連続状である必要はなく、金型の摺動方向に対
して段差が設けられていてもよい。例えば、樹脂と接す
るキャビティ付近とシール部材が設けられている付近と
で段差を設け、シール部材付近の摺動面隙間をやや広め
にすることで、両金型の摺動抵抗を小さくすることがで
きる。（例えば図３ｄ）

【0018】また、本発明で使用する金型にはキャビティに
連通する吸引口（５）が設けられており、該吸引口はキ
ャビティ内を減圧にするための真空ポンプなどの吸引装
置（図示せず）と接続されている。かかる吸引口には、
自由にその開閉が制御できるような開閉弁が設けられて
いてもよく、また、必要に応じて吸引力を調整するため
の制御機構が設けられていてもよい。

【0019】吸引口を設ける位置は製品形状等によって適宜
決定されるが、表面外観への影響の少ないキャビティの
端部または摺動部に設けることが好ましい。後者の場合
には、図５に例示されるように、摺動面の隙間を介して
吸引口とキャビティ内を連通状態にすることができる。

【0020】吸引口の数や大きさは、所望とする製品の形状
や厚み、大きさ、あるいは使用する樹脂の種類等により
適宜選択され特に限定されないが、製品が比較的大きい
場合等は吸引能力を高めるために吸引口の数を多く、ま
た吸引口も大きくすることが好ましい。ただし、吸引口
に供給された溶融樹脂が入り込まない程度の大きさにし
ておく必要がある。

【0021】雌雄いずれか一方または両方の金型の成形面に
は溶融樹脂を供給するための樹脂供給口（１０）が設け
られており、この樹脂供給口は金型内の樹脂供給路
（９）を介して樹脂供給装置（８）と結ばれている。樹
脂供給口の数は二つ以上設けられていてもよく、また、
その配置も製品形状や大きさに応じて適宜最適の場所が
設定される。また、このような樹脂供給口近傍の樹脂通
路には任意に制御可能な開閉弁を設け、射出機等の樹脂
供給装置に貯えられた溶融樹脂のキャビティ内への供
給、停止が任意に制御できるようになっていてもよい。

【0022】本発明の方法を実施するにはこのような金型を
使用し、可動金型を型締め方向に移動させて、雌雄両金
型の摺動面となる金型内周面および金型外周面を摺動さ
せながら両金型を嵌合し、シール部材とこれと相対する
摺動面を当接させて、キャビティクリアランスが最終発
泡成形体と同じかこれより広い密閉されたキャビティを
形成する。その後、発泡成分を含む溶融状熱可塑性樹脂
（１２）の供給を開始する。この際、密閉されたキャビ
ティを形成させた後、溶融樹脂（１２）の供給を開始す
るまでの適宜のときに、吸引口（５）より真空吸引を開
始し、溶融樹脂の供給開始時にはキャビティ内が真空あ
るいはこれに近い状態の圧力状態に保たれている必要が
ある。

【0023】真空あるいはこれに近い状態のキャビティ内に
溶融樹脂を供給することにより、溶融樹脂中の発泡成分
による発泡が助長され、溶融樹脂は発泡しながら、かつ
その気泡を拡大させながらキャビティ内を急速に流動
し、金型表面に接した溶融樹脂表面に明確なスキン層を
形成させることなく冷却、固化することにより、表面部
分まで発泡した発泡成形体が得られる。

【0024】供給される熱可塑性樹脂としては、押出し成
形、射出成形、プレス成形等に用いられる樹脂であれば
いずれも適用可能であり、例えば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレ
ン・ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートな
どの一般的な熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン共重
合体などの熱可塑性エラストマー、これらの混合物ある
いはこれらを用いたポリマーアロイなどが挙げられ、本
発明でいう熱可塑性樹脂とはこれらを全て包含するもの
である。このような熱可塑性樹脂は、タルクや強化繊維
などの充填剤を含んでいてもよく、また、通常使用され
る各種添加剤、例えば、顔料、滑剤、帯電防止剤、安定
剤などが適宜配合されていてもよい。

【0025】このような熱可塑性樹脂には有機系や無機系の
発泡剤が混合されており、インライン式の射出機などの
公知の手法により溶融混練することで発泡剤が分解し、
発生ガスが溶融樹脂中に分散して閉じ込められる。もち
ろん、場合によっては溶融樹脂中に気体状または液体状
の炭酸ガス、窒素などを直接導入したり、揮発性液体例
えばブタン、イソブタンなどと混合し、これらの気体成
分を発泡ガスとして利用することもできる。

【0026】本発明においてキャビティ内に供給される溶融
樹脂は、このような分解ガスあるいは導入した気体成分
が溶融樹脂中に閉じ込められたものである。

【0027】発泡成分として発泡剤を使用する場合、その使
用量は発泡剤の種類や所望とする成形体の発泡倍率など
により適宜決定されるが、通常、熱可塑性樹脂に対して
０．０１〜５重量％程度である。

【0028】供給する発泡成分を含む熱可塑性樹脂の温度
は、使用する熱可塑性樹脂や発泡剤の種類、成形条件な
どによっても変わり、それぞれの条件に応じて最適の温
度が設定される。例えば、ポリプロピレン系樹脂に無機
系発泡剤を混合した材料を使用する場合には、通常１７
０〜２５０℃、好ましくは２００〜２３０℃程度であ
る。

【0029】前者の方法による場合には、キャビティクリア
ランスが最終成形体の厚みと等しくなる金型位置で、キ
ャビティ内を真空吸引しながら、所定量の溶融樹脂を樹
脂供給口より供給する。供給された溶融樹脂はキャビテ
ィ内で発泡しながらキャビティ内を流動し、キャビティ
内が発泡した樹脂で充満される。（図６）この状態で冷却、固化させ、金型を開放することにより
最終発泡成形体を得ることができる。（図７）

【0030】また、後者の方法による場合には、キャビティ
クリアランスｃが最終成形体の厚みｔより若干広い金型
位置、一般にはキャビティクリアランスがｔ＜ｃ＜１．
３ｔの範囲、好ましくはｔ＜ｃ＜１．１ｔの範囲にある
金型位置で、キャビティ内を真空吸引しながら、所定量
の溶融樹脂を樹脂供給口より供給する。供給された溶融
樹脂は発泡しながらキャビティ内を流動し、最終発泡成
形体の容積よりも広いキャビティ内が発泡した樹脂で完
全に充満される。その後キャビティクリアランスが最終
成形体厚みになるように速やかに金型を締め、この状態
で冷却、固化させ、金型を開放する。この場合、最終発
泡成形体の容積よりも広いキャビティ内が発泡した樹脂
により完全に充満されないまでも、キャビティ内の発泡
した樹脂容積が最終発泡成形体の容積以上になれば、キ
ャビティクリアランスが最終成形体厚みになるように速
やかに金型を締め、この状態で冷却、固化させ、金型を
開放してもよい。このような方法による場合には、金型
形状がより確実に転写した最終発泡成形体を得ることが
できる。

【0031】尚、前者のキャビティクリアランスが最終成形
体の厚みと等しくなる金型位置で、キャビティ内を真空
吸引しながら所定量の溶融樹脂を樹脂供給口より供給す
る方法においても、キャビティ内が発泡した樹脂で充満
されたのち、僅かに金型を更に開いて発泡を継続させ、
その後にキャビティクリアランスが最終成形体厚みにな
るように速やかに金型を締め、この状態で冷却、固化さ
せ、金型を開放することにより、金型形状がより確実に
転写した発泡成形体を得ることもできる。

【0032】これらいずれの方法合においても、高い発泡倍
率の発泡成形体を得るためには、少なくとも溶融樹脂の
供給開始から形成された最終発泡成形体が冷却、固化す
るまで真空吸引を継続することが必要である。

【0033】なお、発泡成形体の表面の一部または全部に表
皮材が貼合された表皮材一体の発泡成形体を所望の場合
には、金型成形面の一部または全部を覆うように予め表
皮材を成形面に配置しておく以外は前記方法と同様にし
て溶融樹脂の供給を開始すればよい。（図８）表皮材としては各種の熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性エ
ラストマーの発泡していてもよいシートやフィルム、不
織布、ファブリックなどの通常使用される表皮材、ある
いはこれらを適宜組み合わせた表皮材が使用される。

【0034】

【発明の効果】本発明の方法によれば、高い膨張倍率
で、軽量性、強度、表面転写性に優れた熱可塑性樹脂発
泡成形体を容易に製造することができ、かくして得られ
た発泡成形体は軽量高強度の成形体として自動車、建材
分野の内外装材、あるいは構造部材として、また、家電
部品、食品容器その他の広い分野で幅広く使用される。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の方法で使用する金型例の概略断面図で
ある。

【図2】本発明の方法で使用する金型例の概略断面図で
ある。

【図3】本発明の方法で使用する金型の摺動面部分の４
つの例を概略断面図で示したものである。

【図4】本発明の方法で使用する金型の摺動面に設ける
摺動部材の形状例を概略断面図で示したものである。

【図5】本発明の方法で使用する金型例の概略断面図で
ある。

【図6】本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体を製造するた
めの工程を金型の概略断面図で示したものである。

【図7】本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体を製造するた
めの工程を金型の概略断面図で示したものである。

【図8】本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体を製造するた
めの工程を金型の概略断面図で示したものである。

【符号の説明】

１：熱可塑性樹脂発泡成形体２：発泡層３：摺動面４：キャビティ５：真空吸引口６：雌型７：雄型８：樹脂供給装置９：樹脂供給路１０：樹脂供給口１１：シール部材１２：溶融樹脂

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ２９Ｌ 31:58 Ｂ２９Ｌ 31:58 (72)発明者臼井信裕大阪府高槻市塚原二丁目10番１号住友化学工業株式会社内Ｆターム(参考） 4F202 AA11 AB02 AD08 AG20 AH26 AH48 CA11 CB01 CK41 CP06 4F206 AA11 AB02 AD08 AG20 AH26 AH48 JA04 JB13 JC01 JL01 JN26 JN32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】少なくともいずれか一方の金型がキャビテ
ィ内に連通する真空吸引口を有するとともに、互いに嵌
合して密閉されたキャビティが形成できる雌雄一対から
なる金型を使用し、キャビティクリアランスが最終発泡
成形体厚みと同じ密閉されたキャビティを形成させた
後、キャビティ内を真空吸引しながら発泡成分を含む溶
融状の熱可塑性樹脂をキャビティ内に供給、発泡させな
がら充填し、冷却、固化させるとともに、少なくとも前
記溶融状の熱可塑性樹脂の供給開始から形成された最終
発泡成形体が冷却、固化するまで真空吸引を継続するこ
とを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
【請求項2】少なくともいずれか一方の金型がキャビテ
ィ内に連通する真空吸引口を有するとともに、互いに嵌
合して密閉されたキャビティが形成できる雌雄一対から
なる金型を使用し、キャビティクリアランスが最終発泡
成形体厚みより広い密閉されたキャビティを形成させた
後、キャビティ内を真空吸引しながら発泡成分を含む溶
融状の熱可塑性樹脂をキャビティ内に供給し、キャビテ
ィ内が充填されるか少なくとも最終発泡成形体の容積以
上となるまで発泡させ、その後最終発泡成形体の厚みと
なるように型締したのち、冷却、固化させるとともに、
少なくとも前記溶融状の熱可塑性樹脂の供給開始から形
成された最終発泡成形体が冷却、固化するまで真空吸引
を継続することを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体の
製造方法。
【請求項3】溶融状の熱可塑性樹脂の供給開始時におけ
るキャビティクリアランスｃが、最終発泡成形体の厚み
ｔに対して、ｔ＜ｃ＜１.３ｔの範囲にある請求項２に
記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
【請求項4】雌雄両金型の嵌合部が、互いに摺動する摺
動面を有し、いずれか一方または両方の金型の摺動面の
一部が全周に亙ってシール部材からなる金型を使用する
請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製
造方法。
【請求項5】両金型間に予め表皮材を供給し、該表皮材
と金型成形面との間に発泡成分を含む溶融状の熱可塑性
樹脂を供給する請求項１記載の熱可塑性樹脂発泡成形体
の製造方法。