JP2002172645A

JP2002172645A - ポリマーの成形方法

Info

Publication number: JP2002172645A
Application number: JP2001038829A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kurihara; 文夫栗原; Junji Kamishina; 順二神品; Akihiko Morikawa; 明彦森川; Akio Aoyama; 彰夫青山; Masaki Maeda; 征希前田
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-06-18
Also published as: CN1476374A; EP1325803A1; WO2002028612A1; KR20030041995A; BR0114511A; KR100554596B1

Abstract

(57)【要約】【課題】型内形状が成形品の外形に正確に転写され、
寸法精度が良好で、表皮層の厚みや発泡層の発泡倍率が
一様なポリマー成形品の成形方法を提供する。【解決手段】発泡剤を含む溶融ポリマー６０をキャビ
ティ３０に射出するとともに溶融ポリマー６０内にエア
を圧入して成形型面に密着させ、次に、キャビティ３０
の型形状を維持しながらエアを排気することにより、表
皮層６１と内部の発泡層６２とから成るポリマー成形品
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表皮部分と、クッ
ション性を有する内部とが、同一のポリマー（熱可塑性
樹脂／熱可塑性エラストマー／熱硬化性樹脂／架橋性エ
ラストマー）で形成された発泡ポリマーの成形方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】表皮部分とクッション性を有する内部と
から成る成形品が、種々の用途に用いられている。例え
ば、自動車の内装パネルでは、高級感の有る外観とソフ
トな手触りとが求められるため、上記の成形品が用いら
れている。上記の成形品は、発泡ポリウレタン等のクッ
ション性を有する部材を塩化ビニル等で被覆して一体化
することにより形成できるが、リサイクル性や、工程を
簡略化してコストを低減したいという要請から、表皮部
と内部のクッション部とを同一の素材で一体に成形した
成形品も提供されている。例えば、特開平７−８０８８
５号公報には、型開き可能に保持された金型内の空間に
発泡剤を含む樹脂を射出した後、金型を開くことにより
前記空間を拡大して樹脂を発泡させ、金型表面側の冷却
固化されたスキン層と内部側の発泡層とを有する発泡成
形品を得る射出成形方法に於いて、樹脂の種類や前記空
間拡大時の型開き速度等を最適化することにより、所望
の発泡倍率で転写性も良好な発泡成形品を得る技術が記
載されている。また、特開平７−８８８７８号公報に
は、同様の射出成形方法に於いて、前記空間拡大時の型
開き速度を型内圧力に応じて制御することにより、所望
の感触の発泡成形品を得る技術が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−８０８８５
号公報や、特開平７−８８８７８号公報に記載の方法で
は、発泡剤を含む樹脂をキャビティ空間に射出した後、
該樹脂で満たされたキャビティ空間を拡げるように金型
を動作させて樹脂を発泡させている。例えば、図５に示
すように、下型１２０を図内左方へ変位させる（同図の
上段→下段）ことにより、溶融樹脂１６０が満たされた
キャビティ空間を拡げて圧力を低減し、表皮層１６１と
内部の発泡層１６２とから成る一体成形品を得ている。
このため、特開平７−８０８８５号公報や、特開平７−
８８８７８号公報に記載の方法には、下記のような不具
合がある。第１に、成形途中で成形空間を拡げる（＝変
形させる）ため、金型の型内形状を成形品の外形状とし
て正確に転写することが困難であり、寸法精度が悪くな
り易い。また、もし、型内形状を外形状に正確に転写し
ようとすると、成形空間を拡げる際の制御を精密に行う
必要があり、コスト高となる。第２に、成形空間の拡が
り方が各部で一様ではないため、表皮層１６１の厚みや
発泡層１６２の発泡倍率が各部で異なり、その結果、成
形品の外観や感触等が各部で異なってしまう。例えば、
図５のような断面『コ』の字形状の成形品の場合、図内
の垂直部分の厚みは成形空間拡大の前後でＴ０からＴ１
へ変化するのに対して、図内の上辺部と下辺部の厚みは
ｔ０で無変化であり、このため、図内の垂直部分と上辺
部や下辺部とでは、外観や感触にバラツキが生ずる。第
３に、成形空間を拡げ得る方向に関して、成形品の形状
に起因する金型構成上の制約があるため、金型構成を工
夫したとしても、上記第２の不具合を完全に解消するこ
とはできない。本発明は、上記の不具合を解消すること
を第１の目的とする。

【０００４】表皮部分とクッション性を有する内部とか
ら成り同一素材で形成された成形品の外観に所望の高級
感を持たせるために、転写性を向上させて、鏡面やシボ
面を綺麗に転写できるようにしたいという要請がある。
本発明は、上記の要請に応えることを第２の目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
型内空間の溶融樹脂に加わる圧力を、該型内空間を変形
させることなく低減することにより、該型内空間の溶融
樹脂の内部を発泡させるという構成によって達成され
る。本発明は、発泡剤を含むポリマーを成形型内に入れ
て溶融状態で型面に密着させ、型形状を維持しながら前
記ポリマーが占める容積を増加させて、型形状に合致す
る外形で内部が発泡された成形品を得る、ことを特徴と
するポリマーの成形方法である。発泡剤を含むポリマー
は、射出成形のように溶融状態で成形型内に入れてもよ
く、圧縮成形のように成形型内に入れた後に加熱溶融さ
せてもよい。前記ポリマーが占める容積とは、成形型内
に入れられたポリマーが占める容積である。つまり、成
形型の型内空間に射出等された或る所定量のポリマーが
占める容積である。ここで、射出『等』とは、射出成形
の場合は『成形型内への射出』と表現されるが、圧縮成
形の場合は『成形型内へのセット』と表現され、成形方
法に応じて表現が各々異なるため、これらを含むように
『等』の語を付したものである。また、『或る所定量』
とは、射出成形の場合であれば、型内空間に射出された
１ショットのポリマーの量である。型形状を維持しなが
ら前記ポリマーが占める容積を増加させる方法の具体例
としては、後述の方法以外に、例えば、溶融ポリマー内
に位置させておいたピンを所定のタイミングで抜き出す
方法がある。なお、型形状に合致する外形で内部が発泡
された成形品では、表層部分は無発泡の表皮として形成
されている。

【０００６】また、本発明は、前記発明の構成に於い
て、溶融状態のポリマーの内部にガスを圧入して該ガス
の圧力で成形型面に密着させ、該ガスを排気して該ガス
が占めていた空間を溶融状態のポリマーを発泡しながら
満たすことにより前記容積を増加させる、ことを特徴と
するポリマーの成形方法である。例えば、ガスアシスト
の射出成形法に於いて、金型の成形面に密着される表層
部分が冷却固化した後、ガスを排気して圧力を低減する
ことにより、該ガスが占めていた空間を溶融状態のポリ
マーを発泡しながら満たす成形方法である。ここで、ガ
スアシストの射出成形法とは、成形型内に溶融樹脂を射
出する際に同時に高圧のガスを溶融樹脂内に圧入するこ
とにより、溶融樹脂の成形型面への密着性を向上させる
とともに、溶融樹脂の流動性を高めて速やかに成形型面
全面に行き渡らせ、これにより、中空軽量で反りが無く
転写性の良い成形品を得る射出成形法である。ガスの排
気時には、成形型内の圧力が、表層部分が成形型面から
剥離せず、且つ、内部が所望の発泡倍率で発泡する圧力
となるように、排気を制御することが望ましい。換言す
れば、この発明では、成形型内の圧力が望ましいパター
ンで推移するように排気時のガスの圧力を調整するとい
う比較的簡単な制御を行うことにより、所望の外観と所
望のクッション性を備えた成形品を容易に得ることがで
きる。なお、望ましいパターンとは、例えば、発泡力が
強い初期には比較的速やかに成形型内の圧力が低下し、
発泡力が低下する末期には圧力低下の度合いが緩やかに
なるようなパターンである。

【０００７】また、本発明は、前記発明の構成に於い
て、型面への密着後、成形型内に退避室を連通して溶融
状態のポリマーの一部を該退避室へ逃がすことにより前
記容積を増加させる、ことを特徴とするポリマーの成形
方法である。例えば、退避室と成形型内空間とを連通可
能に構成し、発泡剤を含むポリマーが溶融状態で型面に
密着されて表層部分が冷却固化されるまで両者をシャッ
ターで遮断しておき、表層部分が形成されるタイミング
でシャッターを開いて両者を連通するように制御する
と、上述の成形方法を実現することができる。また、退
避室と成形型内空間とを比較的細い通路で常時連通して
おき、発泡剤を含むポリマーが溶融状態で型面に密着さ
れて表層部分が冷却固化されるプロセスと、溶融状態の
ポリマーの一部を退避室へ逃がして前記ポリマーが占め
る容積を増加させるプロセスとを略同時並行的に行って
もよい。なお、その場合は、成形型面の温度等を調整等
することにより、射出したポリマーを成形型内全域に行
き渡らせる速度を適正に設定して、速やかに表層部分が
形成されるようにすることが望ましい。

【０００８】また、本発明は、前記の何れかの発明の構
成に於いて、前記成形型の型面の全部又は一部が断熱さ
れている、ことを特徴とするポリマーの成形方法であ
る。成形型面の断熱は、例えば、成形型面の表層又は成
形型面近傍（表層からあまり深くない部分）に断熱層を
設けることにより実現できる。このように断熱層を設け
ると、溶融状態のポリマーの熱を利用して成形型面を加
熱できるため、該ポリマーを成形型面に十分に密着させ
ることができ、したがって、鏡面やシボ面を良好に転写
することができる。さらに、射出成形では、スキン層
（成形型面と接触して固化する表層）の発達を比較的長
時間に渡って抑制できるため、射出したポリマーの流動
性を比較的長時間に渡って維持でき、このため、薄い形
状の成形品であっても良好に製造することができる。上
記断熱層は、成形型面の全域に設けてもよく、良好な転
写性を持たせたい部分等、成形型面の一部にのみ設けて
もよい。また、成形済みの部品を成形型内にセットした
状態で更に射出を行うダブルインジェクションに於い
て、該部品で覆われない成形型面にのみ上記断熱層を設
けてもよい。その場合には、成形済みの部品と、射出し
たポリマーとが、反り無く、一体化された良好な成形品
を得ることができる。また、上記断熱層を成形型面の全
域に形成した場合は、ポリマーが成形型面に十分に密着
するまで溶融状態を保持して転写性するという上述の作
用効果を十分に得ることができる。上記断熱層が成形型
面の表層に形成されている場合は、該断熱層の表面が転
写面となる。即ち、該断熱層の表面が、ポリマー成形品
の外形を形作るように転写される。上記断熱層が成形型
面の近傍に形成されている場合は、成形型面が転写面と
なる。なお、成形型面の近傍とは、成形型面の背後（型
体の内部）であって溶融ポリマーの熱で成形型面を十分
に加熱できる程度の深さをいう。上記断熱層の熱伝導率
は、好ましくは０．００１〜０．０１〔ｃａｌ／ｃｍ・
ｓ・℃〕である。上記断熱層の熱伝導率が０．００１
〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃〕より小さいと、冷却に非常に
時間がかかってしまい、実用的ではない。上記断熱層の
熱伝導率が０．０１〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃〕を越える
と、溶融ポリマーが転写面に十分に密着する前に転写面
が冷えてしまうため、成形型面を良好に転写できなくな
る。熱伝導率が０．００１〜０．０１〔ｃａｌ／ｃｍ・
ｓ・℃〕の範囲にある断熱素材としては、例えば、特定
のシラン系コーティング材、エポキシ樹脂、フェノール
系樹脂、フッ素樹脂、セラミックス等を挙げることがで
きる。なお、特定のシラン系コーティング材とは、

【化１】Ｒ¹ Ｓｉ（ＯＲ² ）₃ という一般式で表されるオルガノシランの加水分解物、
及び／又は、その部分縮合物を主成分とするコーティン
グ材である。ここで、上記の式中、Ｒ¹ は炭素数１〜８
の有機基を示し、Ｒ² は炭素数１〜５のアルキル基又は
炭素数１〜４のアシル基を示す。上記断熱層の厚さは、
０．０２〜３〔ｍｍ〕、好ましくは０．１〜２〔ｍｍ〕
である。上記断熱層の厚さが０．０２〔ｍｍ〕より薄い
と、十分な断熱効果が無いため、成形型面の表面を十分
に昇温できず、成形型面を良好に転写できない。上記断
熱層の厚さが３〔ｍｍ〕より厚いと、断熱効果が大きく
なり過ぎてポリマーの冷却速度が著しく遅くなり、製品
取り出し可能な温度まで冷却するまでの時間が長くなる
ため、工業的な生産には適さない。

【０００９】成形型面の断熱は、また、成形型面の背後
に空間を設けて断熱性を大きくしたり、及び／又は、成
形型面を多孔質の金属で構成して熱伝導率を低くするこ
とにより実現してもよい。多孔質とする場合には、成形
型本体とは別体の多孔質金属板を成形型内に配置しても
よく、成形型面を多孔質に形成してもよい。多孔質金属
体は、例えば、金属薄板にレーザで径１〜２００μｍ、
好ましくは径１０μｍ程度の孔を、３万〜３００万個／
ｃｍ² 、好ましくは１０万〜１００万個／ｃｍ² 程度の
密度であけることにより製造できる。孔の径が２００μ
ｍより大きくなると、孔に溶融樹脂が進入して離型性を
悪化させるばかりでなく、成形品の表面状態を悪化させ
るため好ましくない。径が１μｍより小さくなったり、
又は、孔の密度が３万個／ｃｍ² より小さくなると、所
望の断熱効果を得られなくなるため好ましくない。ま
た、孔の密度が３００万個／ｃｍ² より大きくなると金
型としての耐久性が低下ため好ましくない。なお、上記
のように断熱層を設けたり、成形型面の背後に空間を設
けたり、或いは、成形型面を多孔質にしたりする構成
に、さらに、成形型面を補助的に加熱する手段を付加し
てもよい。つまり、溶融ポリマーの熱のみでは十分に成
形型面を昇温できないような場合には、補助加熱手段を
用いて、所望の温度との差に相当する分だけ成形型面を
予め加熱しておいてもよい。

【００１０】また、本発明は、前記何れかの発明の構成
に於いて、前記成形型の型面の全部又は一部が予熱され
ている、ことを特徴とするポリマーの成形方法である。
成形型面の予熱は、例えば、閉空間とした成形型内に加
熱空気（加熱窒素ガス等（以下『温調ガス』）でもよ
い）を導入して成形型面を昇温した後、該温調ガスを速
やかに排出することにより実現できる。なお、溶融状態
のポリマーは、加熱空気の排出に先立って、又は加熱空
気の排出と略同時並行的に、成形型内へ射出されるもの
とする。上記の構成では、成形型内に温調ガスを導入す
るための機構、成形型内の温調ガスを速やかに排出する
ための機構、及び、温調ガスによって昇温された成形型
面の温度を必要な時間だけ保持するための機構が必要で
ある。

【００１１】温調ガスの導入機構としては、例えば、ガ
スアシストの射出成形法に於いてガスを圧入する機構と
同様の機構を用いることができる。但し、温調ガスはキ
ャビティ内を流れて成形面を昇温できれば足りるため、
導入時の圧力は、ガスアシスト時とは異なり、低圧であ
る。可能であれば、ガスアシスト成形用のガスの圧入機
構と兼用してもよい。温調ガスを圧入するための管機構
は、ガスアシスト成形用のガスの圧入機構のように射出
成形機側に設けてもよく、別途、金型側に設けてもよ
い。また、両者に設けてもよい。温調ガスの排出機構
は、例えば、通気孔と、該通気孔を通過した温調ガスを
纏めて排出するための比較的少数の管とにより構成でき
る。上記通気孔の径のサイズは、１０〜３００μｍ、好
ましくは１０〜１００μｍ、更に好ましくは３０〜５０
μｍの範囲である。径が１０μｍより小さいと、溶融も
しくは軟化状態のポリマーの揮発ガスが通気孔内で凝縮
して通気孔が詰まる恐れが高くなるため好ましくない。
径が３００μｍより大きいと、溶融もしくは軟化状態の
ポリマーが通気孔内へ入り込み、ポリマー成形品の表面
に好ましくない凹凸が形成される。上記通気孔の密度
は、面積１ｃｍ² 当り好ましくは１〜１００個、更に好
ましくは１〜８０個、特に好ましくは１〜５０個の範囲
である。密度が１ｃｍ² 当り１個より低いと、温調ガス
を速やかに排出できないため好ましくない。密度が１ｃ
ｍ² 当り１００個より高いと、加熱空気が過度に速く排
出されてしまい、成形型面を所望の温度に設定すること
が困難となるため好ましくない。

【００１２】昇温された成形型面の温度を保持する機構
は、例えば、上記の通気孔を有する表層部と、該表層部
の背後に設けた空間とにより構成できる。つまり、表層
部を断熱することにより実現できる。背後の空間は、上
述の管（通気孔を通過した温調ガスを纏めて排出するた
めの比較的少数の管）の機能をも果たすもので、例え
ば、断熱板の表面に各々が島状に孤立した多数の凸部を
設け、該多数の凸部の頂点で上記表層部の背面を支持す
るように構成される。これにより、上述の管の機能をも
果たすことができる。この表層部は、成形型面の全域に
渡って設けてもよいが、良好な転写性を得たい部分にの
み設けてもよい。上記の通気孔を有する表層部は、ポリ
マー側からの押圧力に対抗でき、且つ溶融状態のポリマ
ーに繰り返して曝される環境でもあまり劣化しないこと
が望まれる。したがって、その素材としては、ニッケ
ル、ニッケル合金、ニッケルクロム合金、クロム合金、
アルミ合金、オーステナイト系ステンレンス鋼等の金属
が好ましい。また、上記表層部とその背後の空間とによ
り構成される断熱層の熱伝導率は、０．０５〜０．５
〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃〕、好ましくは０．０７〜０．
４〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃〕、更に好ましくは０．０８
〜０．１〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃〕の範囲である。熱伝
導率が０．５〔ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃〕より大きいと、
所望の温度に加熱するまでの所要時間が長くなり過ぎて
実用的でなくなる。熱伝導率が０．０５より小さいと、
冷却に長時間を要するようになり、成形サイクルが長く
なるため実用的でなくなる。上記表層部の表面を速やか
に所望の温度にするためには、その熱容量が小さいこと
が望ましく、このため、上記表層部の厚さは、１０〜２
０００μｍ、好ましくは５０〜１０００μｍ、更に好ま
しくは８０〜５００μｍの範囲がよい。

【００１３】成形型面の予熱は、また、成形型面を裏面
側から加熱することによっても実現できる。例えば、成
形型面を構成する部材（型面部材）の背後に空間を確保
した状態で該型面部材を断熱的に支持し、該空間に温調
ガスを導入／導出することによって予熱を行うことがで
きる。型面部材の背後に空間を確保した状態で該型面部
材を支持する機構としては、例えば、断熱板の表面に各
々が島状に孤立した多数の凸部を設け、該多数の凸部の
頂点で上記型面部材の背面を支持する機構を挙げること
ができる。また、型面部材の背面に多数の突条部を設け
るとともに、断熱板の表面にも多数の突条部を設け、両
者の突条部が交叉する位置関係となるようにして、断熱
板で型面部材の背後を支持する機構でもよい。

【００１４】本発明の成形方法が適用されるポリマーと
しては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑
性エラストマー、天然ゴム、合成ゴム等を挙げることが
できる。これらのうち、熱可塑性樹脂としては、可塑化
する温度が５０〜４５０℃の熱可塑性樹脂であれば、特
に制限無く使用でき、例えばスチレン系樹脂（例えばポ
リスチレン、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロ
ニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタ
ジエン・スチレン共重合体等）、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹
脂、ＡＡＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチ
レン−プロピレン樹脂、エチレン−エチルアクリレート
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリブテ
ン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレ
ンオキシド、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエス
テル樹脂（例えばポリ乳酸のようなヒドロキシカルボン
酸縮合物、ポリブチレンサクシネートのようなジオール
とジカルボン酸の縮合物等）、ポリアミド樹脂、フッ素
樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリ
アリレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマ
ー等の１種または２種以上の混合物が挙げられる。熱可
塑性樹脂の中で好ましいものは、ポリスチレン、ブタジ
エン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン
共重合体、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、飽和ポリ
エステル樹脂、ポリアミド樹脂である。また、熱硬化性
樹脂としては、特に制限無く使用できるが、例えば、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ−
ウレタン樹脂、アクリル−ウレタン樹脂等が挙げられ
る。また、熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ハ
ードセグメントの化学組成による分類によれば、スチレ
ン系熱可塑性エラストマー（ＳＢＣと略記される。以
下、括弧内は略記号を表す）、オレフィン系熱可塑性エ
ラストマー（ＴＰＯ）、ウレタン系熱可塑性エラストマ
ー（ＴＰＵ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰ
ＥＥ）、アミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）等
が挙げられる。また、その他に塩ビ系熱可塑性エラスト
マー（ＴＰＶＣ）、ホモポリマー型のシンジオタクチッ
ク１，２−ポリブタジエン、イオンクラスター型熱可塑
性エラストマー（アイオノマー）、フッ素樹脂を拘束ブ
ロックとして含むフッ素系熱可塑性エラストマー等があ
る（なお、樹脂／ゴムブレンドによる熱可塑性エラスト
マーのうち、ソフトセグメントとなるゴム分を架橋させ
ながら混練し、ゴム分散粒径を細かくすることにより性
能を向上させる動的架橋によるＴＰＯをＴＰＶと言う場
合がある）。これら熱可塑性エラストマーは１種または
２種以上の混合物が挙げられる。ＳＢＣとして好ましい
ものは、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポ
リマー（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブ
ロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン・ブ
チレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）、官
能基付与型ＳＥＢＳ（ｆ−ＳＥＢＳ）、スチレン−エチ
レン・プロピレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥ
ＰＳ）、ランダムタイプの水素添加型スチレン・ブタジ
エンポリマー（ＨＳＢＲ）である。ＴＰＯとして好まし
いものは、ＰＰ、ＰＥ等のポリオレフィンにＥＰ、ＥＰ
ＤＭ、ＥＢＭ、ＥＢＤＭ等のエラストマーを混合しバン
バリーやプラストミル等の混合機でコンパウンドした単
純ブレンド型ＴＰＯ（ｓ−ＴＰＯ）、ハードセグメント
であるオレフィンモノマーを重合し、次いで同一のプラ
ント又は同一の反応器でソフトセグメントであるオレフ
ィンモノマーを重合する（順序は逆であってもよい）イ
ンプラント化ＴＰＯ（ｉ−ＴＰＯ）、バンバリーやプラ
ストミル等の混合機で、混合と同時にゴムを加硫して作
った動的加硫型ＴＰＯ（ＴＰＶ）である。さらにＴＰＶ
として好ましくは、ハードセグメントにＰＰ、ソフトセ
グメントにＥＰＤＭを組み合わせたＰＰ−ＥＰＤＭ（以
下、左側記載がハードセグメント、右側記載がソフトセ
グメント）、ＰＰ−ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ＰＰ−ア
クリルゴム（ＡＣＭ）、ＰＰ−天然ゴム（ＮＲ）、ＰＰ
−ブチルゴム（ＩＩＲ）、ＰＥ−ＥＰＤＭ、ＰＥ−Ｎ
Ｒ、ナイロン−ＮＢＲ、ナイロン−ＡＣＭ、ポリエステ
ル−クロロプレン（ＣＲ）、ＰＶＣ−ＮＢＲである。Ｔ
ＰＵとして好ましいものは、ハードセグメントに用いら
れるジイソシアネートがトルエンジイソシアネートであ
るもの、４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート
であるもの、１，６ヘキサメチレンジイソシアネートで
あるもの、２，２，４（２，４，４）−トリメチルヘキ
サメチレンジイソシアネートであるもの、ｐ−フェニレ
ンジイソシアネートであるもの、４，４’−ジシクロヘ
キシルメタンジイソシアネートであるもの、３，３‘−
ジメチルジフェニル−４，４’−ジシソシアネートであ
るもの、１，５‘ナフタレンジイソシアネートであるも
の、トランス−１，４−シクロヘキシルジイソシアネー
トであるもの、リジンジシソシアネートであるもの、及
びこれらの２種以上の混合物であるものである。ＴＰＥ
Ｅとして好ましいものは、ハードセグメントが芳香族系
結晶性ポリエステルでありソフトセグメントとしてポリ
エーテルを用いるポリエステル・ポリエーテル型ＴＰＥ
Ｅ、ハードセグメントが芳香族系結晶性ポリエステルで
ありソフトセグメントとして脂肪族系ポリエステルを用
いるポリエステル・ポリエステル型ＴＰＥＥ、ハードセ
グメントが液晶分子でありソフトセグメントが脂肪族系
ポリエステルである液晶性ＴＰＥＥである。更に好まし
くは、ポリエステル・ポリエーテル型ＴＰＥＥとしては
ハードセグメントがブタンジオールとテレフタル酸ジメ
チルの重縮合体、エチレングリコールとテレフタル酸ジ
メチルの重縮合体、ブタンジオールと２，６−ナフタレ
ンジカルボン酸の重縮合体、エチレングリコールと２，
６ナフタレンジカルボン酸の重縮合体のいずれかまたは
混合物であり、ソフトセグメントがポリテトラメチレン
エーテルグリコール、ポリ（１，２−プロピレンオキシ
ド）グリコール、ポリ（エチレンオキシド）グリコール
のいずれか・または混合物である。ポリエステル・ポリ
エステル型ＴＰＥＥとして更に好ましくは、ハードセグ
メントはポリエステル・ポリエーテル型ＴＰＥＥと同じ
であるが、ソフトセグメントがポリラクトンタイプの脂
肪族系ポリエステルである。また、液晶性ＴＰＥＥとし
て更に好ましくは、ハードセグメントがサーモトロピッ
ク液晶ポリマーであり、特にジヒドロキシ−パラクォー
ターフェニルのような低分子液晶化合物を使用し、ソフ
トセグメントに脂肪族系ポリエステルを用いたマルチブ
ロックコポリマーである。ＴＰＡＥとして好ましくは、
ハードセグメントがポリアミドであり、ソフトセグメン
トがＴｇの低いポリエーテルやポリエステルを用いたマ
ルチブロックコポリマーであり、さらに好ましくはハー
ドセグメントがナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイ
ロン−６，１０、ナイロン−１１、ナイロン−１２であ
り、ソフトセグメントがポリエーテルジオール、ポリエ
ステルジオールであり、特に好ましくは、ソフトセグメ
ントがジオールポリ（オキシテトラメチレン）グリコー
ル、ポリ（オキシプロピレン）グリコール、ポリ（エチ
レンアジペート）グリコール、ポリ（ブチレン−１，４
−アジペート）グリコールの内少なくとも１種からなる
ものである。ＴＰＶＣとして好ましくは、ハードセグメ
ントに高分子量のポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと略
す）を用いて微結晶部分で架橋点の働きを持たせソフト
セグメントに可塑性剤で可塑化されたＰＶＣを用いたも
の、ハードセグメントに部分架橋または分岐構造を導入
したＰＶＣを用いソフトセグメントに可塑剤で可塑化さ
れたＰＶＣを用いたもの、ハードセグメントにＰＶＣを
もちいソフトセグメントに部分架橋ＮＢＲ等のゴム及び
／又はＴＰＵ、ＴＰＥＥなどのＴＰＥを用いたもの単独
で、或いは２種以上を混合したものがある。また、天然
ゴムとしては、特に制限無く使用できるが、例えば、ア
ラビアゴム、インドゴム等の１種または２種以上の混合
物が挙げられる。また、合成ゴムとしては、特に制限無
く使用できるが、例えば、ポリブタジエンゴム、ポリイ
ソプレンゴム、イソブチレン・イソプレンゴム、エチレ
ン−α−オレフィン−（ジエン）共重合体（例えば、Ｅ
ＰＭ、ＥＢＭ、ＥＯＭ、ＥＰＤＭ、ＥＢＤＭ等）、芳香
族ビニル化合物−共役ジエン化合物−（α−オレフィ
ン）共重合体（例えば、ＳＢＲ、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ
等）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、フッ素ゴ
ム、シリコーンゴム、ハロゲン化ブチルゴム（例えば、
塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等）等の１種また
は２種以上の混合物が挙げられる。上記熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、天然ゴム、合成
ゴム等は１種あるいは２種以上の混合物として使用する
こともできる。また、上記のポリマーには、本発明の目
的を損なわない範囲で、架橋剤、加硫促進助剤、加硫活
性剤、充填剤、老化防止剤、加工助剤、軟化剤、滑剤、
耐光（候）剤、抗菌剤等の添加剤を配合することができ
る。

【００１５】本発明の成形方法で用いられる発泡剤は、
成形材料のポリマーの種類によって異なるが、例えば、
発泡剤としては、それ自体公知の無機又は有機発泡剤を
用いることができる。発泡剤の具体例として、重炭酸ナ
トリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸
アンモニウム、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペン
タメチレンテトラミン、ジニトロソテレフタルアミド、
アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボン酸バリウ
ム、トルエンスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒド
ラジド類等を挙げることができる。なかでも、アゾジカ
ルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、
スルホニルヒドラジド類がより好ましいものである。こ
れらの発泡剤は尿素、尿素誘導体等の公知の発泡助剤と
併用してもよい。発泡剤の配合量は、成形材料のポリマ
ーの種類、成形品の用途によって異なるが、例えば、ポ
リマー１００重量部に対して、０．５〜３０重量部が好
ましく、１〜１５重量部がより好ましい。発泡剤の使用
量が少ないと発泡倍率が低い発泡体しか得られず、３０
重量部より多いと発泡剤の分解によって発生するガスが
多くなり、ガス圧が異常に高くなり過ぎて、得られる発
泡体に亀裂が生ずることがある。

【００１６】本発明の方法により成形される成形品の用
途としては、例えば、文具製品（例えば、デスクマッ
ト、カティングマット等）、自動車内外装品（例えば、
自動車内装パネル、アシストグリップ、インパネ表皮
材、バンパー材等）、土木建築用材料（例えば、化粧フ
ィルム、防水マット等）、履物部材（例えば、靴底
等）、スポーツ用品部材（例えば、ヘッドギア、肩パッ
ド等）、半導体関連部品、医療用材料、食品関係材料、
ＯＡ機器関連部品、ＡＶ・家電関連部品、事務機器部品
等が挙げられる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。（１）第１の実施の形態：第１の実施の形態は請求項２
に対応する。図１（ａ）と（ｂ）及び図２は第１の実施
の形態の射出成形方法で用いる金型の断面模式図であ
り、（ａ）はガス圧入用管５１が溶融樹脂射出用ノズル
４１と同じ部位に設けられている機構、（ｂ）はガス圧
入用管とガス排気用管とが共通の管５４で兼用されてい
る機構、図２はガス圧入用管とガス圧入用管とが管５３
で共通であり溶融樹脂射出用ノズル４１と同じ部位に設
けられている機構、をそれぞれ示す。図１（ａ）に示す
機構では、上型１０と下型２０とで構成されるキャビテ
ィ空間（成形型内空間）３０へ射出成形機４０の射出成
形用ノズル４１から溶融ポリマーが射出されるととも
に、射出成形用ノズル４１と同じ部位のガス圧入用管５
１から高圧のガス（エア）が溶融ポリマー内へ圧入され
る。この時の溶融ポリマー６０の分布状態を図３（ａ）
に示す。図示のように、溶融ポリマー６０は、成形型面
全面に密着されている。また、圧入時のガスの圧力は、
溶融ポリマーの種類、射出圧力、成形型面の温度、キャ
ビティ空間３０の容積や形状等に応じて、適宜に設定さ
れる。次に、上記の如く射出された溶融ポリマーの表層
部分（成形型面に密着されている部分）が冷却・固化さ
れて表皮層が形成されるタイミングで、排気管５２から
ガスが排気される。排気は、排気管５２を外部空間と連
通することにより行って（＝排気時のガス圧力を積極的
には制御せず溶融ポリマーの発泡圧力によって押し出す
ように排気して）も良いが、成形型内空間３０の圧力
（＝溶融ポリマーの内部圧力）が所望の圧力パターンで
推移するように、排気管５２に弁機構等を介挿してお
き、ガスの圧力を調整しながら行っても良い。ここで、
所望の圧力パターンとは、成形品の内部を所望の発泡倍
率で発泡させ得るように設定された圧力のパターンであ
り、その横軸は時間軸である。ガスの排気に伴って溶融
ポリマーの占める容積が増加するとともに圧力が低下
し、このため、溶融ポリマーが発泡する。こうして表皮
層６１と内部の発泡層６２とから成る成形品が成形され
た様子を図３（ｂ）に示す。上記の説明は図１（ａ）に
示す機構を用いた場合であるが、図１（ｂ）に示す機構
を用いた場合も、ガスの圧入と排気を管５４を用いるこ
とを除いて、上記と同様に成形が行われる。また、図２
に示した機構を用いた場合も、ガスの圧入と排気を管５
３を用い、管５３が溶融樹脂射出用ノズル４１と同じ部
位に設けられていることを除いて、上記と同様に成形が
行われる。

【００１８】（２）第２の実施の形態：第２の実施の形
態は請求項３に対応する。図４は第２の実施の形態の射
出成形方法で用いる金型の断面模式図である。第２の実
施の形態では、キャビティ空間３０へ射出された溶融ポ
リマーの一部を退避室５７へ逃がすことにより、溶融ポ
リマーが占める容積を増加させて、その圧力を低減し、
その内部を発泡させている。溶融ポリマーの一部を退避
室５７へ逃がし始めるタイミングは、キャビティ空間３
０へ射出した溶融ポリマーの表層部分（成形型面に密着
されている部分）が冷却・固化されて表皮層が形成され
るタイミングである。このタイミングになると、シャッ
ター５６が開かれて、キャビティ空間３０内の溶融ポリ
マーの一部が退避室５７へ逃がされる。なお、キャビテ
ィ空間３０の容積、退避室５７の容積、キャビティ空間
３０と退避室５７とを連通する通路の径、等を適宜に設
定することにより、シャッターを省略した構成も可能と
なる。つまり、射出した溶融ポリマーの表皮層が速やか
に形成される場合には、溶融ポリマーの射出当初からそ
の一部を退避室に逃がす構成も可能である。その場合に
は、シャッターの開閉を制御する必要が無くなるため、
成形プロセスの制御を簡略化することができる。

【００１９】（３）第３の実施の形態：第３の実施の形
態は請求項４に対応する。図６（ａ）と（ｂ）は第３の
実施の形態の射出成形方法で用いる金型の断面模式図で
ある。図６（ａ）と（ｂ）の各金型は、第１の実施の形
態中の図１（ａ）と（ｂ）の各金型と略同様である。両
者の差異は、図１（ａ）と（ｂ）の各金型が断熱層を持
たないのに対して、図６（ａ）と（ｂ）の各金型は断熱
層（上型１０の断熱層１５，下型２０の断熱層２５）を
持つ点にある。このように断熱層が設けられているた
め、図６（ａ）と（ｂ）の各金型は、図１（ａ）と
（ｂ）の各金型よりも、良好な転写性を示す。但し、他
の条件が同じ場合とする。

【００２０】（４）第４の実施の形態：第４の実施の形
態は請求項５に対応する。図７は第４の実施の形態の射
出成形方法で用いる金型の断面模式図、図８は図７内の
型面部材１７（２７）の詳細図である。この型面部材１
７（２７）は、排気機能と断熱機能を備えている。図７
に示す金型は、第１の実施の形態中の図２の金型と略同
様である。両者の差異は、図２の金型が温調ガスの導入
機構を持たないのに対して、図７の金型が温調ガスの導
入機構（導入管１８，２８）を持つ点、及び、図２の金
型の成形面が型体の表面として形成されているのに対し
て、図７の金型の成形面は温調ガスの通過・排出機能と
断熱による保温機能とを持つ型面部材１７，２７によっ
て形成されている点にある。図７の金型では、溶融状態
のポリマーをキャビティ３０内へ射出するのに先立ち、
加熱空気が導入管１８，２８を通してキャビティ３０内
へ導入される。これにより、型面部材１７，２７の成形
面（キャビティ３０に露出されている面）が所望の温度
に昇温される。また、キャビティ３０内へ導入された加
熱空気は、型面部材１７，２７の背後の空間６３（図８
参照）を経て、導出管１９，２９を通して外部へ排出さ
れる。このため、図７の金型は、図２の金型よりも、良
好な転写性を示す。但し、他の条件が同じ場合とする。
最後に図８を参照して下型２０の型面部材２７を説明す
る。なお、上型１０の型面部材１７も同様に構成され
る。下型２０の型面部材２７は、厚さ５００μｍのニッ
ケル製の表層板６０と、該表層板６０の裏面に形成され
た各々が島状に孤立した多数の突起部６５から成る。こ
の突起部６５は、下型２０の表面との間に空間６３を確
保するためのものであり、本例では２００μｍ程度の間
隙が確保されている。この突起部６５は、下型２０の表
面に設けてもよく、当然ながら、表層板６０の裏面と下
型２０の表面の両者に設けてもよい（同一部位を除
く）。表面６１が成形面とされる表層板６０には、多数
の通気孔６２があけられている。この通気孔６２の径
は、キャビティ３０側で１００μｍ程度、間隙６３側で
８００μｍ程度である。この通気孔は、間隙６３を介し
て下型２０内に設けられた排気管２９に連通されてお
り、該排気間２９の他端が外部へ連通されている。

【００２１】

【実施例】本発明の成形方法により成形した実施例を説
明する。熱可塑性エラストマー：エチレン−プロピレン−５−エ
チリデンノルボルネン共重合ゴム（ＪＳＲ（株）製、品
名「ＥＰ９８Ａ」、エチレン含有量７９モル％、プロピ
レン含有量２１モル％、ヨウ素化１５、パラフィン系オ
イル７５ｐｈｒ油展）６８重量部、線状低密度ポリエチ
レン（ＬＬＤＰＥ）（日本ポリケム（株）製、品名「Ｕ
Ｆ４２３」）１０重量部、水素添加ジエン系共重合体
（ＪＳＲ（株）製、品名「ダイナロンＤＲ６２００
Ｐ」）１７重量部、結晶性α−オレフィン共重合体とし
て、プロピレン−エチレンブロックポリマー（日本ポリ
ケム（株）製、品名「ＢＣ５ＣＷ」）５重量部、老化防
止剤（チバスペシャルティ（株）製、品名「イルガノッ
クス１０１０」）０．２重量部を秤量し、１０リットル
加圧ニーダー（（株）森山製作所製）にて、設定温度１
５０℃、練り時間１５分、回転数（前）３２回／分、
（後）２８回／分で溶融混練りを行った。得られた溶融
状態の組成物を、フィーダールーダー（（株）森山製作
所製）にてペレット化することで目的とする熱可塑製エ
ラストマーを得た。これを、９５重量部．発泡剤：永和化成工業（株）製；発泡剤マスターバッ
チ，エラスレンＥＥ２０６。これを、５重量部．上記を用いて下記の成形品を成形した。記：実施例１（第１の実施の形態による）：上述の熱可塑性
エラストマーと発泡剤をペレットブレンドしたものを、
射出成形と同時にガスを圧入した後、徐々にガスを排気
することにより、成形品の外観が良好であり、成形品内
部が発泡し、感触の良好な成形品を得た。実施例２（第２の実施の形態による）：上述の熱可塑性
エラストマーと発泡剤をペレットブレンドしたものを、
射出成形し、溶融ポリマーが充填された後にシャッター
を開け、溶融ポリマーの容積を増大させるようにした。
得られた成形品は、成形品の外観が良好であり、成形品
内部が発泡し、感触の良好な成形品を得た。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、発泡剤を含むポリマーが溶
融状態で成形型内に入れられて成形型面に密着され、型
形状を維持しながら前記ポリマーの占める容積が増加さ
れ、これにより、型形状に合致する外形で内部が発泡さ
れた成形品が成形される。つまり、成形型内空間は変形
されない。このため、金型の型内形状が成形品の外形状
として正確に転写され、寸法精度も良好である。また、
型形状を維持しながらポリマーの占める容積を増加させ
ることにより成形型内の圧力を低減するため、得られる
成形品の表皮層の厚みや発泡層の発泡倍率が一様とな
り、外観や感触等が部位によってバラツクということも
ない。また、本発明では、前記構成に於いて、溶融状態
のポリマーの内部にガスが圧入されて該ガスの圧力で成
形型面に密着され、該ガスが排気されて該ガスが占めて
いた空間が溶融状態のポリマーで満たされることにより
前記容積が増加されるため、前記の発明の効果に加え
て、ガス圧入時の圧力レベルや排気時の圧力推移を調整
することが容易であり、このため、表皮層の厚みや発泡
層の発泡倍率を所望の値に調整することが容易であると
いう効果を得る。また、本発明では、前記構成に於い
て、型面への密着後、成形型内に退避室が連通されて溶
融状態のポリマーの一部が該退避室へ逃がされることに
より前記容積が増加されるため、前記の効果に加えて、
退避室のサイズを適宜に設定することにより成形型内の
圧力低減の程度を設定でき、このため、発泡層の発泡倍
率を所望の値に設定できるという効果を得る。また、本
発明では、前記何れかの構成に於いて、成形型の型面が
断熱されているため、溶融状態のポリマーの流動性を比
較的長時間維持でき、該ポリマーを十分に型面に密着さ
せることができる。このため、前記の効果に加えて、さ
らに、鏡面やシボ面を良好に転写できる効果がある。ま
た、本発明では、前記何れかの構成に於いて、成形型の
型面が予熱されているため、溶融状態のポリマーの流動
性を比較的長時間維持でき、該ポリマーを十分に型面に
密着させることができる。このため、前記の効果に加え
て、さらに、鏡面やシボ面を良好に転写できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の射出成形方法で用いる金型
の断面模式図。（ａ）はガス圧入用管５１が溶融樹脂射
出用ノズル４１と同位置に設けられている場合、（ｂ）
はガス圧入用管とガス排気用管とが兼用されている場合
を示す。

【図２】第１の実施の形態の射出成形方法で用いる金型
の断面模式図。ガス圧入用管とガス排気用管とが共通で
あり、溶融樹脂射出用ノズル４１と同部位に設けられて
いる場合を示す。

【図３】図１（ａ）の金型で行われる射出成形のプロセ
スを示す説明図。（ａ）は溶融樹脂を射出するとともに
ガスを圧入するプロセス、（ｂ）はガスを排気して溶融
樹脂の内部を発泡させるプロセスを示す。

【図４】第２の実施の形態の射出成形方法で用いる金型
の断面模式図。図１とは異なり、溶融樹脂を退避室５７
へ逃がす場合を示す。

【図５】従来の射出成形方法で用いる金型の動作の説明
図。溶融樹脂を射出した後、下型１２０を変位させてキ
ャビティ空間を拡げる様子を示す。

【図６】第３の実施の形態の射出成形方法で用いる金型
の断面模式図。（ａ）はガス圧入用管５１が溶融樹脂射
出用ノズル４１と同位置に設けられている場合、（ｂ）
はガス圧入用管とガス排気用管とが兼用されている場合
を示す。何れも、断熱層１５，２５を有する。

【図７】第４の実施の形態の射出成形方法で用いる金型
の断面模式図。ガス圧入用管とガス排気用管とが共通で
あり、溶融樹脂射出用ノズル４１と同部位に設けられて
いる場合を示す。導入管１８，２８，導出管１９，２
９、及び型面部材１７，２７を有する。

【図８】図７内の型面部材１７（２７）の詳細を示す断
面模式図。

【符号の説明】

１０，１１０上型１５，２５断熱層１７，２７型面部材１８，２８導入管１９，２９導出管２０，１２０下型３０キャビティ空間（成形型内空間）４０射出成形機４１溶融樹脂射出用ノズル５１ガス圧入用管５２ガス排気用管５３ガス圧入用／排気用管５４ガス圧入用／排気用管６０，１６０溶融樹脂６１，１６１表皮層６２，１６１発泡層

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）Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 (72)発明者森川明彦東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内 (72)発明者青山彰夫東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内 (72)発明者前田征希東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内Ｆターム(参考） 4F074 AA08 AA20 AA25 BA03 BA04 BA13 BA14 BA16 BA18 CA23 CA24 CC04Y CC22X CC44 DA19 DA32 DA33 DA35 DA36 DA37 DA38 DA47 4F204 AA08 AA12 AA45 AB02 AB06 AC08 AG20 AJ13 AK14 FA01 FB01 FN01 FN11 FN15 4F206 AA08 AA11E AA36 AA45 AB02 AC08 AG20 JA07 JF04 JM05 JN26 JN27 JQ81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡剤を含むポリマーを成形型内に入れ
て溶融状態で型面に密着させ、型形状を維持しながら前
記ポリマーが占める容積を増加させて、型形状に合致す
る外形で内部が発泡された成形品を得る、ことを特徴とするポリマーの成形方法。
【請求項２】請求項１に於いて、溶融状態のポリマーの内部にガスを圧入して該ガスの圧
力で成形型面に密着させ、該ガスを排気して該ガスが占
めていた空間を溶融状態のポリマーで満たすことにより
前記容積を増加させる、ことを特徴とするポリマーの成形方法。
【請求項３】請求項１に於いて、型面への密着後、成形型内に退避室を連通して溶融状態
のポリマーの一部を該退避室に逃がすことにより前記容
積を増加させる、ことを特徴とするポリマーの成形方法。
【請求項４】請求項１〜請求項３の何れかに於いて、前記成形型の型面の全部又は一部が断熱されている、ことを特徴とするポリマーの発泡成形方法。
【請求項５】請求項１〜請求項３の何れかに於いて、前記成形型の型面の全部又は一部が予熱されている、ことを特徴とするポリマーの成形方法。