JP2003251679A - 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法及び成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡剤を含む熱可塑性樹脂をオリフィスを備
えた口金を通して成形金型内へ押出す熱可塑性樹脂発泡
体の製造方法において、成形金型を多孔質材で構成し
て、そこから流体を流出させて成形金型内面に潤滑層を
形成して厚みの大きな発泡板を押出す方法が知られてい
るが、従来の方法では流体が流出できなくなったときに
発泡体が詰まって成形できなくなっていた。 【解決手段】 口金に連結させた多孔質金属製の成形金
型の樹脂通路面を流体の流通を可能とするようにポリテ
トラフルオロエチレンで被覆することにより、多孔質金
属から流体が流出できなくなることで生じる発泡体の詰
まりを防止する。

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体
の製造方法に関するものであり、とくに押出発泡によっ
て所望の断面を持った板状の熱可塑性樹脂発泡体を製造
するのに好ましい方法に関するものである。また、本発
明はその製造に使用する成形金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂発泡体は、断熱性、緩衝性
に優れた工業製品として多く使われている。その製造方
法としては、発泡剤を含ませた熱可塑性樹脂を押出機か
ら押し出して発泡体とする押出発泡法が広く利用されて
いる。

【０００３】さらに、押出発泡によって厚みの大きい板
状の発泡体を所望の形状通りに作るためには、押出機の
先端の口金の先に成形金型を取り付け、押出物をこの成
形金型で成形させながら発泡させて所望の形状になるよ
うに押出すことが行われた。こうした成形金型を工夫し
て良好な発泡体を得る試みは種々あるが、例えば、特開
平１０−４４２２０号公報および特開平１０−６７０４
３号公報は、成形金型の壁面を多孔質板で構成し、そこ
から水あるいは空気を流出させて押出物が型内を移動す
るときの潤滑剤として利用して表面性の良好な板状の発
泡体を得る方法を提案している。しかしながら、多孔質
板からの流体が、何らかのトラブル等で一時的に流出し
なくなる様な場合において、押出物が成形金型の多孔質
表面に接触して詰まってしまい成形体が得られないとい
う、大きな課題のあることが判明した。

【０００４】また、本出願人は、特願２００１−７６１
９０において、流体の流出可能域を、オリフィス直後の
樹脂通路内の、少なくとも、発泡体厚みが増加する領域
のみに限定できる加工法を用いた多孔質金属を使用する
ことにより、より容易な加工で、良好な成形金型の壁面
を形成できる発明を提供した。しかし、この方法によっ
ても、流体が一時的に流出しにくくなった時には、押出
物が多孔質表面に接触して詰まりやすいという傾向はい
くらか存在し、その改善が望まれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述のごと
く、成形金型の一部を多孔質材で構成し、そこから流体
を流出させて成形金型内面に潤滑層を形成して厚みの大
きな発泡板を押出す方法が知られている。しかし、従来
の技術においては、成形金型の樹脂通路面に多孔質部分
が露出しているために、例えば長期間運転する等により
多孔質部分に目詰まりを起こして流体が流出しなくなっ
たとき、粘着性状の樹脂が多孔質部分に付着すること
で、発泡体が金型中に詰まってしまったり、発泡体の表
面性が悪化するという問題があった。

【０００６】本発明は、既述のような欠点を改良するこ
とを目的とするものである。こうした従来技術の課題に
対し、本発明は、多孔質金属からの流体の流出を可能と
したままの状態で、従来から発泡体との接触抵抗を低減
するために使用されているポリテトラフルオロエチレン
被覆を多孔質金属に適用することを成功させたものであ
る。

【０００７】このことにより、多孔質金属から流体が一
時的に流出しにくくなっても金型中での発泡体の詰まり
を防ぐことが可能となる。そして、厚みの大きな板状の
熱可塑性樹脂発泡体であっても、矩形形状が良好でしか
も表面状態の良好な熱可塑性樹脂発泡体製造方法並びに
それに用いる成形金型を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、多孔質金属
の表面にポリテトラフルオロエチレンを被覆しても、流
体の流通を可能とする方法につき鋭意検討した結果、次
の発明を創出するに至った。すなわち、多孔質金属につ
き、特定の孔径を選択し、加工方法を選び、更に、ポリ
テトラフルオロエチレンの被覆工程を適正化することに
よって、流体の流通を可能とするポリテトラフルオロエ
チレン被覆ができることを見出し、本発明を完成するに
至った。

【０００９】本発明は、（１）発泡剤を含む熱可塑性樹
脂をオリフィスを備えた口金を通して成形金型で成形さ
せながら押出発泡させる熱可塑性樹脂発泡体の製造方法
において、口金に連結する成形金型の樹脂通路面を、流
体の流通が可能な状態に加工したポリテトラフルオロエ
チレン被覆多孔質金属で形成させることにより、該成形
金型から流体を流出させながら熱可塑性樹脂を押出発泡
させることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方法
を提供するものである。

【００１０】さらに本発明は（２）口金に連結させた成
形金型の樹脂通路面を、流体の流通が可能な状態にポリ
テトラフルオロエチレン被覆してなる多孔質金属で形成
したことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体製造用の成形
金型を提供するものである。

【００１１】さらに本発明は（３）多孔質金属の平均孔
径が１０μｍ以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂
発泡体製造用成形金型を提供するものである。

【００１２】さらに本発明は（４）多孔質金属を流体の
流通が可能な状態に加工する際に、放電加工を用いるこ
とを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体製造用成形金型を提
供するものである。さらに本発明は（５）多孔質金属に
ポリテトラフルオロエチレン被覆を行うに際し、サンド
ブラスト処理をすることなく、ポリテトラフルオロエチ
レン被覆を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体製
造用成形金型を提供するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明における実施の形態
を示すが、いずれの方法に関しても、以下に示すものに
限定されるものではない。

【００１４】本発明に用いられる樹脂としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂や
ポリスチレンなどのスチレン系樹脂やポリエチレンテレ
フタレートなどのポリエステル系樹脂やポリ塩化ビニル
などのポリハロゲン化ビニル系樹脂などの熱可塑性樹脂
が単独で、あるいは２種以上の混合物として採用され得
る。

【００１５】本発明に用いられる発泡剤としては、物理
発泡剤としてはプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタ
ンなどの炭化水素類、ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ１５２ａ
などの代替フロン類、塩化メチル、塩化エチルなどの塩
化炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール
などの低級アルコール類、エチルエーテル、ジメチルエ
ーテルなどのエーテル類、窒素、二酸化炭素、空気、ア
ルゴン、水などの無機ガス類などが、また化学発泡剤と
しては重炭酸ナトリウム、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などが、単独で、ある
いはそれらの混合ガスとして採用され得る。これらの発
泡剤は熱可塑性樹脂を基準として０．０１〜５０重量％
の量で混合される。

【００１６】本発明の製造方法により発泡体を製造する
際に、前記樹脂および発泡剤の他に、気泡形成核剤、難
燃剤、安定剤、滑剤、可塑剤、顔料、染料、帯電防止剤
などの添加剤などを適宜用いてもよい。

【００１７】本発明によって製造される発泡板の寸法は
たとえば幅が約１０００ｍｍに対して厚みが５ｍｍから
１００ｍｍのものなど様々な寸法のものがあり、発泡板
の幅の厚みに対する倍率は３〜５００倍の範囲内であ
る。

【００１８】多孔質金属としては、冷間静水圧加圧法
（ＣＩＰ法）、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ法）、あるい
は熱間加圧法（ＨＰ法）で製造されたものが使用でき
る。特に冷間静水圧加圧法または熱間静水圧加圧法で製
造された多孔質金属は金属粒子が強固に結合されて強度
を高くできるために好適に用いられる。

【００１９】多孔質金属の素材としては、鉄、ステンレ
ス鋼、アルミニウム合金、チタン合金などの金属が成形
に使用される。そして、これらの方法では金属粉末粒子
を高圧下で処理するために組織が非常に微細で均一にな
り、形状も比較的複雑なものが成形できる。

【００２０】多孔質金属の平均空孔率は１０％以上、平
均孔径は数μｍ〜百μｍ程度のもの等種々あるが、本発
明の要件である流体の流通が可能である状態にポリテト
ラフルオロエチレン被覆処理を行うには、平均孔径１０
μｍ以上の多孔質金属を用いることが好ましく、平均孔
径２０〜５０μｍ程度が最も望ましい。また、平均空孔
率は、多孔質金属の強度との関係があるので１０〜３０
％程度が好ましい。

【００２１】多孔質金属から流出させる流体としては、
気体、液体の各種のものが使用できる。気体としては空
気、乾燥空気、窒素、水蒸気などを使用することができ
る。液体としては、水、ポリエチレングリコール、パラ
フィン類、オイル類などを使用することができる。各流
体は温度、圧力、流量など製造条件に応じて適宜調整
し、厚みの大きな板状の熱可塑性樹脂発泡体であって、
矩形形状が良好でしかも良好な表面状態が得られるよう
に条件を選択すればよい。

【００２２】流体の流通が可能である状態に多孔質金属
を加工するには、切削加工の際に、放電加工を行うこと
により、多孔質金属の開孔した孔を塞ぐことなく加工す
ることができる。

【００２３】多孔質金属表面を、通常にポリテトラフル
オロエチレン被覆するための処理の工程としては、サン
ドブラスト処理、セラミック被覆処理、プライマー処
理、ポリテトラフルオロエチレン被覆処理の各工程を経
てポリテトラフルオロエチレン被覆がなされる。

【００２４】しかしながら、本発明では、流体の流通が
可能であるように加工された多孔質金属における所用の
表面を、流体の流通が可能である状態にポリテトラフル
オロエチレン被覆処理を行う必要がある。そのために
は、ポリテトラフルオロエチレン被覆処理で通常実施さ
れるサンドブラスト処理を行わないことが好ましいこと
を本発明者らは見出した。

【００２５】サンドブラスト処理とは、金属粗粒、砂あ
るいは研磨剤を吹き付けてあらい表面を作る表面処理法
であるが、放電加工などによって流体の流通が可能なよ
うに多孔質金属の開孔を塞ぐことなく加工できていた多
孔質金属の孔は、サンドブラスト処理を行うことにより
塞がれてしまう傾向にあることがわかった。従って、本
発明では、サンドブラスト処理をすることなくポリテト
ラフルオロエチレン被覆処理を行うことが良好な結果を
得るのに最も好ましい。

【００２６】サンドブラスト処理以外の他のポリテトラ
フルオロエチレン被覆工程も多孔質金属の孔を塞ぐ方向
に作用するので、各工程の被覆層を薄くしたり、処理時
間を短くして影響を少なくするほうが好ましい。

【００２７】本発明に使用される押出機としては、熱可
塑性樹脂の押出機として使用される公知のものが使用可
能であるが、樹脂と発泡剤を混合して発泡に適した温度
まで冷却できることが必要であり、単軸押出機、２軸押
出機、冷却混合機、スタティックミキサなどの混練冷却
装置またはそれらを複数段つなげたものなどの高分子材
料を適宜の温度に加熱でき、加圧下で適宜のせん断応力
を与えながら混練しうる装置があげられるが、これらに
限定されるものではない。

【００２８】本発明の方法の代表的な一例について図面
を参照しながら説明する。添付図面の図１は本発明に係
わる縦断面図であり、図２は第１図中のＡ−Ａ’線の断
面図である。口金１は押出機１１の先端に連結されてお
り、その中にオリフィス１２を備えている。その先の樹
脂通路１３の上下に流体の流通が可能になるように加工
した多孔質金属製の成形金型２、２’および両側面に通
常の材質の成形金型３，３’、さらにその先に連結され
ている樹脂通路１４は通常の材質の成形金型４、４’か
ら構成されている。

【００２９】図３には成形金型２の縦断面拡大図を示し
ているが、流体を流通させる領域２１は放電加工などに
よって多孔質金属の孔が詰まらないように加工したの
ち、サンドブラスト処理を行わずにポリテトラフルオロ
エチレン被覆処理を行って流体の流通を可能とするよう
に加工した。それ以外の領域２２は切削加工を行ったの
ち、さらにセラミック被覆処理等を行って流体が流通で
きないように加工している。また成形金型２には流体を
均等に流出させるための流体流路１６を設けており、流
入流体の配管１５を接続している。流路１６の内面も放
電加工などによって多孔質の孔が詰まらないように加工
している。樹脂通路１３の側面を形成する成形金型３、
３’および、樹脂通路１４を構成する成形金型４、４’
の樹脂との接触面は通常のポリテトラフルオロエチレン
被覆部２３として、発泡体の摩擦抵抗を減少している。

【００３０】加熱可塑化された発泡剤を含む熱可塑性樹
脂は押出機１１から口金１へ供給され、オリフィス１２
を通って発泡しながら成形金型２、２’および３、３’
で構成される樹脂通路１３内へ押出され、樹脂通路１４
を通って成形体となる。樹脂通路１３内では配管１５か
ら流入させる流体を成形金型２、２’から流出させ、押
出物と成形金型間に流体層を形成させることにより押出
物の成形金型への接触抵抗を軽減させている。こうした
成形方法を取ることにより発泡体表面が未だ軟化状態に
あるオリフィス通過直後に成形金型への接触抵抗を軽減
でき表面性を良好にすることができる。また多孔質金属
から流体が流出できなくなったときも多孔質金属表面を
ポリテトラフルオロエチレン被覆していることによって
発泡体の表面性の悪化や発泡体の金型への詰まりを防止
することができる。

【００３１】

【実施例】以下に実施例を述べて本発明の内容を具体的
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。

【００３２】（実施例１）熱可塑性樹脂として低密度ポ
リエチレンを用い、低密度ポリエチレン１００重量部
に、核剤としてタルク１重量部とを混合し、これを口径
６５ｍｍと口径９０ｍｍの押出機からなるタンデム押出
機に供給した。発泡剤としてイソブタン１２重量部を押
出機に圧入して混合溶融した後、厚み１ｍｍ、幅１００
ｍｍのオリフィスから１時間当たりの押出量が６０ｋｇ
になるようにして押出した。

【００３３】成形金型としては第１図、第２図および第
３図に示したものを用いた。多孔質金属としてはＨＩＰ
法で製造された、気孔率３５％、気孔径３５μｍのステ
ンレス鋼製のものを用いた。成形金型２をこの多孔質金
属で製作し、流体の流通を可能とする領域２１を放電加
工によって多孔質の孔が詰まらないように加工したの
ち、サンドブラスト処理を行わずにポリテトラフルオロ
エチレン被覆処理を行った。それ以外の領域２２は切削
加工したのち、セラミック被覆処理して多孔質の目を詰
まらせた。成形金型の樹脂通路面のうち通気性を持たせ
ずに樹脂と接触する領域２３は通常のポリテトラフルオ
ロエチレン被覆を行った。成形金型２に接続した配管１
５から加温空気を０．５ＭＰａの圧力で供給した。

【００３４】得られた発泡体は密度が２５ｋｇ／ｍ³、
幅が２８５ｍｍ、厚みが平均１３ｍｍで厚みの最大と最
小の差が０．５ｍｍであり、断面が略矩形で表面には亀
裂、あばた、鮫肌がなく側面にも亀裂のない表面性の良
好な板状の押出発泡体が得られた。

【００３５】（実施例２）実施例１において、加温空気
の供給を止める以外は実施例１と全く同様にして実施し
た。

【００３６】押し出された発泡体は表面性は多少悪くな
るが、密度が２７ｋｇ／ｍ³、幅が２７７ｍｍ、厚みが
平均１２ｍｍで、断面が略矩形の板状の押出発泡体が得
られた。

【００３７】（実施例３）熱可塑性樹脂としてポリスチ
レンを用い、タルク０．５重量部、発泡剤としてイソブ
タン４重量部とジメチルエーテル２重量部を圧入して厚
み２ｍｍ、幅６０ｍｍのオリフィスから１時間当たりの
押出量が５０ｋｇになるように実施例１と同様にして押
出した。

【００３８】多孔質金属としてはＨＩＰ法で製造され
た、気孔率２３％、気孔径３５μｍのステンレス鋼製の
ものを用いて、加温空気を０．５ＭＰａの圧力で供給し
た。

【００３９】得られた発泡体は密度が３１ｋｇ／ｍ³、
幅が２１２ｍｍ、厚みが平均３３ｍｍで厚みの最大と最
小の差が０．６ｍｍであり、断面が略矩形で表面には亀
裂、あばた、鮫肌がなく側面にも亀裂のない表面性の良
好な板状の押出発泡体が得られた。

【００４０】（比較例１）実施例２において、流体の流
通を可能とする領域２１を放電加工によって多孔質の孔
が詰まらないように加工しただけの金型を用いた以外は
実施例２と全く同様にして実施した。

【００４１】押出初期から金型に詰まってしまって板状
の成形体はまったく得られなかった。

【００４２】（比較例２）実施例１において、多孔質金
属としてＨＩＰ法で製造された、気孔率２３％、気孔径
７μｍのステンレス鋼製のものを用いたが、サンドブラ
スト処理なしでポリテトラフルオロエチレン被覆処理を
行ったところ、多孔質の目が詰まってしまって流体の流
通が可能なように加工できなかった。

【００４３】（比較例３）実施例１において、多孔質金
属としてＨＩＰ法で製造された、気孔率２３％、気孔径
３５μｍのステンレス鋼製のものを用いたが、通常のポ
リテトラフルオロエチレン被覆処理を行うと、多孔質の
目が詰まってしまって流体の流通が可能なように加工で
きなかった。

【００４４】

【発明の効果】熱可塑性樹脂と発泡剤の混合物をオリフ
ィスを通して成形金型内へ押出す際に、成形金型の樹脂
通路面をポリテトラフルオロエチレンで被覆した多孔質
金属として、該成形金型から流体を流出させながら熱可
塑性樹脂発泡体を押出す際に、流体が流出できなくなっ
ても金型へ発泡体を詰まらせることなく成形を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明において用いる装置の縦断面図
である。

【図２】図２は、図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図３は、図１の成形金型２の拡大縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 口金 ２、２’ 通気性を持たせた多孔質金属製の成形金
型 ３、３’、４、４’ 通常の材質の成形金型 １１ 押出機 １２ オリフィス １３、１４ 樹脂通路 １５ 配管 １６ 流体流路 ２１ 流体の出入を可能とするように加工して
さらにサンドブラスト処理なしでポリテトラフルオロエ
チレン被覆した領域 ２２ 通気性を持たせないように加工した領域 ２３ 通常のポリテトラフルオロエチレン被覆
部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発泡剤を含む熱可塑性樹脂をオリフィスを
   備えた口金を通して成形金型で成形させながら押出発泡
   させる熱可塑性樹脂発泡体の製造方法において、口金に
   連結する成形金型の樹脂通路面を、流体の流通が可能な
   状態に加工したポリテトラフルオロエチレン被覆多孔質
   金属で形成させることにより、該成形金型から流体を流
   出させながら熱可塑性樹脂を押出発泡させることを特徴
   とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
2. 【請求項２】口金に連結させた成形金型の樹脂通路面
   を、流体の流通が可能な状態にポリテトラフルオロエチ
   レン被覆してなる多孔質金属で形成したことを特徴とす
   る熱可塑性樹脂発泡体製造用の成形金型。
3. 【請求項３】多孔質金属の平均孔径が１０μｍ以上であ
   る請求項２記載の成形金型。
4. 【請求項４】多孔質金属を流体の流通が可能な状態に加
   工する際に、放電加工を用いる請求項２または３記載の
   成形金型。
5. 【請求項５】多孔質金属にポリテトラフルオロエチレン
   被覆を行うに際し、サンドブラスト処理をすることな
   く、ポリテトラフルオロエチレン被覆を行う請求項２〜
   ４のいずれか１項記載の成形金型。