JP2008142997A - 射出発泡成形体の製造方法および該方法によって得られる成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡前厚みが薄いプロピレン系樹脂組成物を射出発泡成形する場合に化学発泡剤と物理発泡剤とを併用して高発泡倍率で外観が良好な発泡体を製造する方法および成形体を提供する。
【解決手段】製造方法は、プロピレン系樹脂と化学発泡剤との可塑化物を調製した後、該可塑化物に物理発泡剤を射出成形機のシリンダーの途中から供給して組成物を調製し、次いで該組成物を可動型と固定型からなる金型成形部に射出充填した後、該可動型を後退させて該成形部を拡開させ該組成物を発泡させて射出成形体を製造する方法であって、該化学発泡剤の混合量が該樹脂１００重量部に対して１．０重量部を超えて５．０重量部以下であり、該物理発泡剤の供給圧力が０．１〜２．０ＭＰａであり、射出開始時の該成形部の断面の拡開方向長さが１．０〜１．８ｍｍであり、かつ該長さと可動型後退後の該成形部の断面の拡開方向長さとの比が１．２以上であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、化学発泡剤を含有するプロピレン系樹脂可塑化物に低圧で物理発泡剤を供給してプロピレン系樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物を射出発泡して発泡成形体を製造する方法、およびこの方法によって得られる発泡成形体に関する。

ポリプロピレン樹脂は、その優れた物性を活用して自動車部品、機械部品、電気部品などの広範な分野で利用されている。
近年、自動車部品は、燃費を抑えるために軽量化が強く要請されており、そのために内装材には発泡成形体が使われ始めている。しかし、更なる自動車の軽量化を目指すためには、より少ない樹脂を使用して従来と同様の性能を有する成形体を得ることが要求されている。すなわち、発泡倍率をさらに高めた射出発泡成形体が強く要求されている。

しかし、発泡成形に使用する樹脂量を減少させた場合、金型の成形体を形成するための空間（以下、「成形部」という）内に充填された発泡前の樹脂の厚みが薄いため、発泡成形自体が非常に困難となり、満足な成形体が得られないという問題があった。

射出発泡成形を行う方法として、例えば原料の熱可塑性樹脂ペレットに、アゾジカルボン酸アミドや重曹、クエン酸などの熱分解型の化学発泡剤を直接まぶすか、マスターバッチを調製して使用する方法が知られている。化学発泡剤は、手軽に入手でき、通常のインライン型射出成形機で使用可能であることから、射出発泡成形では広く用いられてきた。しかし、化学発泡剤をペレットに混合し射出発泡させる場合、高倍率に発泡するために化学発泡剤の量を多くすると成形体外観が悪化しやすくなるという問題があった。具体的には、熱可塑性樹脂１００重量部に対して化学発泡剤を発泡剤成分として５重量部を超える量を添加すると、発泡に関与しない未発泡状態の化学発泡剤の量が増加し、そのうちの成形体表面に存在する未発泡化学発泡剤が外観悪化を引き起こしていた。また、化学発泡剤の使用量を増加することによって発泡倍率を上げる方法にも限界があった。

一方、化学発泡剤の代わりに、ガス状もしくは超臨界状態の物理発泡剤を射出成形機のシリンダーの途中で注入する方法も知られている（特開２００２−７９５４５号公報）。この方法は外観良好な発泡成形体の製造を可能にしたが、射出成形機自体が専用の構造を持ち、特に超臨界状態の物理発泡剤を用いる射出では、装置自体が複雑化し、高価になる。また、ガスを大量に注入することで発泡倍率を高めることが可能であるが、その反面、表面に大量のスワールマークやディンプル状の微細な凹凸を生じる場合がある。従って、前記したような物理発泡剤を用いる射出成形方法は、発泡倍率を高めて剛性向上を狙う分野というより、むしろ発泡倍率を上げずに寸法精度向上やサイクル短縮を行う射出発泡成形分野に使用されるにとどまっていた。

また、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用した発泡成形体の製造方法も知られている（特開２００２−７９５４５号公報、特開２００４−１８９９１１号公報）。この方法では、化学発泡剤を極限まで少なくしているため、樹脂組成物を高発泡させる場合には物理発泡剤の使用量を増やす必要があった。ところが、発泡前の樹脂組成物の厚みが非常に薄い場合、これを物理発泡剤の使用量を増やして高発泡させると、物理発泡剤の使用量の増大による上記問題が顕在化し、表面外観に優れた高発泡の成形体を得ることは困難であった。
特開２００２−７９５４５号公報 特開２００４−１８９９１１号公報

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、発泡前の厚みが薄いプロピレン系樹脂組成物を高発泡倍率で射出発泡成形する場合であっても、高発泡倍率で射出発泡でき、表面外観が良好な射出発泡体を、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用して製造する方法、および、この製造方法によって得られる射出発泡成形体を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、特定量の化学発泡剤を含むプロピレン系樹脂可塑化物に、物理発泡剤を射出成形機のシリンダーの途中から低圧で注入することによって表面外観が良好な射出発泡体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る射出発泡成形体の製造方法は、プロピレン系樹脂と化学発泡剤とを混合し、該混合物をホッパから射出成形機に供給、可塑化してプロピレン系樹脂可塑化物を調製した後、該プロピレン系樹脂可塑化物に物理発泡剤を前記射出成形機のシリンダーの途中から供給、混練してプロピレン系樹脂組成物を調製し、次いで、該プロピレン系樹脂組成物を可動型と固定型とからなる金型の成形体を形成するための空間である成形部に射出充填した後、前記可動型を後退させて該成形部を拡開させることにより前記プロピレン系樹脂組成物を発泡させて射出成形体を製造する方法であって、
前記化学発泡剤の混合量が前記プロピレン系樹脂１００重量部に対して１．０重量部を超えて５．０重量部以下であり、前記物理発泡剤の供給圧力が０．１〜２．０ＭＰａであり、射出開始時の前記成形部の断面の拡開方向長さ（Ｔ₀）が１．０〜１．８ｍｍであり、
かつＴ₀と可動型後退後の前記成形部の断面の拡開方向長さ（Ｔ₁）との比（Ｔ₁／Ｔ₀）が１．２以上であることを特徴とする。

本発明の製造方法では、前記プロピレン系樹脂組成物を型締状態の前記成形部に射出充填し、射出充填後に前記可動型を後退させて前記成形部を拡開させ、前記成形部の容積を増大させることにより前記プロピレン系樹脂組成物を発泡させることが好ましい。

また、本発明の製造方法では、前記射出成形機が二段圧縮スクリューを有する射出成形機であって、スクリューの第一段目の圧縮部において、プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物を混練、可塑化して前記プロピレン系樹脂可塑化物を調製し、次いで、該プロピレン系樹脂可塑化物に貯蔵タンクの物理発泡剤を貯蔵圧力より低い圧力で、貯蔵タンク内と前記シリンダー内との圧力差により供給し、その後、スクリューの第二段目の圧縮部において、供給された物理発泡剤と前記プロピレン系樹脂可塑化物とを混練して前記プロピレン系樹脂組成物を調製することが好ましい。

物理発泡剤を供給する導管は射出成形機のシリンダーの廃熱によって保温されていることが好ましい。
また、プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物を供給するためのホッパ口（ｓ₀）か
ら物理発泡剤の供給口（ｓ₁）までの距離をＫ₁、ホッパ口（ｓ₀）から計量後のスクリュ
ー先端位置（ｓ₂）までの距離をＫ₂としたとき、ホッパ口（ｓ₀）からＫ_aの距離（ただし、０＜Ｋ_a＜０．５×Ｋ₁）に位置するＡ点、およびホッパ口（ｓ₀）からＫ_bの距離（Ｋ₁
＜Ｋ_b＜Ｋ₂）に位置するＢ点のいずれかまたは両方に、前記プロピレン系樹脂組成物に未溶解の物理発泡剤を排出するための排気機構が設けられていることが好ましい。

化学発泡剤は、重炭酸ナトリウムおよび／またはクエン酸であることが好ましく、物理発泡剤は二酸化炭素または窒素であることが好ましい。
前記プロピレン系樹脂組成物は、平均粒径０．５〜２０μｍの無機フィラーをプロピレン系樹脂１００重量部に対して１〜３０重量部含むことが好ましい。

本発明に係る発泡成形体は、上記製造方法により得られる発泡成形体であって、発泡倍率が１．１〜３．０倍、厚みが１．２〜５．０ｍｍである。この発泡成形体は、自動車内装材として有用である。

本発明の製造方法は、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用する従前の射出発泡方法では得ることのできなかった、発泡前の樹脂の厚みが薄くても、高い発泡倍率で良好な外観を有する射出発泡成形体の製造に適している。この発泡成形体は、高発泡倍率であり、良好な外観を呈しているため、外観を必要とする成形体の軽量化に対して有効である。従って、この発泡成形体は、自動車部品、特に自動車内装部品に適しているが、その他、電気製品、建材等の射出成形体としても好適である。

本発明に係る射出発泡成形体の製造方法は、以下の工程（１）〜（５）からなる。
（１）プロピレン系樹脂と化学発泡剤とを特定の割合で混合する。
（２）この混合物をホッパから射出成形機に供給し、これを可塑化すると共に混練して化学発泡剤から発生した発泡ガスをプロピレン系樹脂に溶解させてプロピレン系樹脂可塑化物を調製する。
（３）このプロピレン系樹脂可塑化物に物理発泡剤を上記射出成形機のシリンダーの途中から特定の圧力で供給し、プロピレン系樹脂可塑化物と物理発泡剤とを混練してプロピレン系樹脂可塑化物に物理発泡剤が溶解したプロピレン系樹脂組成物を調製する。
（４）このプロピレン系樹脂組成物を可動型と固定型とからなる金型の成形部内に射出充填する。ここで、「成形部」とは、金型の成形体を形成するための空間を意味する。
（５）上記可動型を後退させて成形部を拡開させて成形部の容積を増大させ、上記プロピレン系樹脂組成物を発泡させる。

（射出成形機）
上記射出成形機は、（Ｉ）プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物をホッパから供給し、これを射出成形機のシリンダー内で可塑化してプロピレン系樹脂可塑化物を調製する手段と、（II）このプロピレン系樹脂可塑化物にガス供給口から物理発泡剤を供給する手段と、（III）供給された物理発泡剤と上記プロピレン系樹脂可塑化物とを混練してプロ
ピレン系樹脂可塑化物に物理発泡剤を溶解させ、プロピレン系樹脂組成物を調製する手段と、（IV）このプロピレン系樹脂組成物を金型に射出して発泡させる手段とからなる。

上記射出成形機としては、たとえば、特開２００２−７９５４５号公報に記載の二段圧縮スクリューを有する射出成形機が好ましい。二段圧縮スクリューとは、スクリューの回転により樹脂を供給・圧縮・計量する部分を直列に２つもつスクリューであり、第一段目の圧縮部と第二段目の圧縮部との間には、樹脂圧を減圧できる部分（以下、「減圧部」という）を有している。第一段目の圧縮部では、プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物を混練、可塑化してプロピレン系樹脂可塑化物を調製する。第二段目の圧縮部では、上記プロピレン系樹脂可塑化物と物理発泡剤とを混練して物理発泡剤がプロピレン系樹脂可塑化物に溶解したプロピレン系樹脂組成物を調製する。物理発泡剤を供給するためのガス供給口は、二段圧縮スクリューを射出方向へ最も前進させた状態で、第一段目の圧縮部の終点から射出方向に形成された上記減圧部に設ける。特に、このガス供給口は、二段圧縮スクリューを射出方向へ最も前進させた状態の上記減圧部の前半部分に設けられていることが好ましい。

また、射出成形機の物理発泡剤注入部には樹脂逆止機構が設けられていることが好ましい。
物理発泡剤の供給配管には保温機構が設けられていることが好ましい。保温機構を設けることによって、物理発泡剤供給量は、周辺環境（特に環境温度）が変化しても常に設定量に保つことができ、物理発泡剤を安定的に供給することが可能となる。これにより、発泡ムラを防止することができ、特に量産時にその威力を発揮する。また、季節や時間による生産安定性の悪化を防ぐこともできる。さらに、この保温機構はガス供給口に設けられた発泡ガスの逆流防止機構の固化を防ぐ機能も併せ持つ。この保温機構は、射出成形機のシリンダーの廃熱を利用することが好ましい。

射出成形機のシリンダーには、プロピレン系樹脂可塑化物に溶解しきれない発泡ガスを排気するための排気機構（排気ベント）が設けられていることが好ましい。この排気機構は、シリンダー内のガス溜まりを効果的に防止し、成形体の外観、強度の向上、プロピレン系樹脂組成物を始めとする原材料の歩留まり改善に役立つ。この排気機構は、プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物を供給するためのホッパ口（ｓ₀）から物理発泡剤の供
給口（ｓ₁）までの距離をＫ₁、ホッパ口（ｓ₀）から計量後のスクリュー先端位置（ｓ₂）までの距離をＫ₂としたとき、ホッパ口（ｓ₀）からＫ_aの距離（ただし、０＜Ｋ_a＜０．５×Ｋ₁）に位置するＡ点、およびホッパ口（ｓ₀）からＫ_bの距離（Ｋ₁＜Ｋ_b＜Ｋ₂）に位置するＢ点のいずれかまたは両方に、設けられていることが好ましい。この排気機構はガスを通過させるが樹脂組成物を通過させないような逆流防止構造であることが好ましい。例えば、燒結金属等のように、ガスを通過させるが樹脂組成物は通過できないような構造が挙げられる。

（プロピレン系樹脂）
本発明で用いる発泡性のプロピレン系樹脂は特に限定されないが、プロピレン単独重合体を主体とするものであり、具体的には、プロピレン単独重合体またはプロピレン単独重合部分とプロピレン・エチレンランダム共重合部分を含むプロピレン・エチレンブロック共重合体のいずれも好ましく使用できる。このプロピレン系樹脂は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して測定されたメルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が５０〜１００ｇ／１０分であることが好ましく、６０〜８０ｇ／１０分であることがさらに好ましい。プロピレン系樹脂の形状は特に限定されないが、ペレット状が好ましい。

本発明において、上記プロピレン系樹脂は、用途に応じた外観や耐衝撃性能を達成するために、このプロピレン系樹脂１００重量部に対して、０．１〜３０重量部、好ましくは０．５〜２５重量部のエチレン系重合体、具体的にはホモポリエチレン、またはエチレンと炭素数３〜１０のα−オレフィンとの共重合体を含有していてもよい。

（化学発泡剤）
本発明では、公知の化学発泡剤を制限なく使用できるが、分解型化学発泡剤を使用することが望ましい。分解型化学発泡剤は、通常はプロピレン系樹脂と混合されて射出成形機に供給される。この化学発泡剤は、射出成形機のシリンダー温度・圧力条件下で分解して炭酸ガス、窒素ガス等の気体を発生する化合物である。このような分解型化学発泡剤は、無機系発泡剤であっても有機系発泡剤であってもよい。また、気体の発生を促す有機酸等を併用してもよい。本発明においては、無機系発泡剤を使用することが望ましい。

無機系化学発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、クエン酸、クエン酸ナトリウムが使用できるが、重炭酸ナトリウム、クエン酸もしくはクエン酸ナトリウム、およびこれら二種以上の混合体を用いることが望ましい。これらの中でも、重炭酸ナトリウムとクエン酸ナトリウムの組み合わせ、重炭酸ナトリウムとクエン酸の組み合わせ、重炭酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよびクエン酸を組み合わせて用いることが特に好ましい。

化学発泡剤はプロピレン系樹脂と予め混合してもよいし、射出成形する際に射出成形機のシリンダーの途中から注入することもできる。また、化学発泡剤は粉末状のものでも、マスターバッチ状のものでも使用できる。

化学発泡剤の添加量は、プロピレン系樹脂１００樹脂重量部に対して１．０重量部を超え５重量部以下、好ましくは１．１〜４重量部、さらに好ましくは１．２〜３重量部である。化学発泡剤の添加量がこの範囲内にあると、気泡径のより揃った発泡成形体が得られる。なお、発泡剤の添加量は発泡成形体の物性に応じて、発泡剤からの発生ガス量、望ましい発泡倍率等を考慮して設定することができる。

（物理発泡剤）
本発明で使用する物理発泡剤は公知の物理発泡剤であれば特に制限はないが、二酸化炭素や窒素等の不活性ガスを使用することが望ましい。この中で二酸化炭素、窒素は特に望ましい。これらの物理発泡剤は、貯蔵タンクから貯蔵圧力よりも低い圧力で、貯蔵タンク内と射出成形機のシリンダー内との圧力差により供給することが好ましく、具体的には、物理発泡剤の供給圧力が０．１〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．５〜１．５ＭＰａ、さらに好ましくは０．６〜１．０ＭＰａである。物理発泡剤を高圧で供給すると発泡成形体表面に大量のスワールマークや凹みが発生し外観が悪化する。また、低圧すぎるとシリンダ内に物理発泡剤を供給することができなくなる。

（無機充填材）
上記プロピレン系樹脂組成物には、剛性を向上させるために必要に応じて、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウムから選ばれる１つ以上の無機充填材を１〜３０重量％含むことが望ましく、１〜２５重量％含むことがより望ましい。上記無機充填材のうち、タルクを使用することが望ましく、特に、平均粒径０．５〜２０μｍ、好ましくは１．０〜１５μｍのタルクを使用することが望ましい。

（製造方法）
本発明の発泡成形体の製造方法を、具体的に説明する。プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物をホッパから供給し、射出成形機のシリンダー内でこの混合物を溶融状態にして可塑化する。たとえば、上記二段圧縮スクリューを用いた場合には、第一段目のスクリューでこの可塑化を行ない、プロピレン系樹脂可塑化物を調製する。

次に、このプロピレン系樹脂可塑化物にガス供給口から物理発泡剤を供給する。このとき、第一段目圧縮部の下流部分の容積を増大することにより樹脂可塑化物の圧力を低下させることができる。この圧力低下は、特に急激に低下させることが好ましい。これにより樹脂可塑化物は飢餓状態に近くなり、容易に物理発泡剤を供給することができる。上記下流部分の容積は、たとえば、上記の二段圧縮スクリューを用いた場合には、第一段目圧縮部の終点の次の溝を深くすることによって増大させることができる。

その後、供給された物理発泡剤と上記プロピレン系樹脂可塑化物を混練して物理発泡剤をプロピレン系樹脂可塑化物に溶解させる。たとえば、上記二段圧縮スクリューを用いた場合、第二段目の圧縮部で物理発泡剤を溶解させ、プロピレン系樹脂組成物を調製する。このとき、下流方向に圧力を上昇させることにより、容易に物理発泡剤をプロピレン系樹脂可塑化物に溶解させることができる。

このようにして調製したプロピレン系樹脂組成物を、射出成形機に取り付けた金型の成形部に、シリンダーから射出充填した後、成形部の容積を増大させてプロピレン系樹脂組
成物を発泡させることにより射出発泡成形体が得られる。上記金型は、可動型と固定型からなり、プロピレン系樹脂組成物の射出充填時には、これらは型締状態にあることが好ましい。また、成形部の容積は、可動型を後退（コアバック）させて成形部を拡開させることにより増大させることができ、特に射出充填後、適度な時間を置いて増大させることが好ましい。

本発明において、射出開始時の成形部の断面の拡開方向長さ、すなわち射出開始時の金型のクリアランス（Ｔ₀）は１．０〜１．８ｍｍの範囲にある。Ｔ₀が１．８ｍｍ以下の場合、従来の化学発泡剤と物理発泡剤とを併用した方法では、高発泡させると、物理発泡剤の使用量が多いため、表面に大量のスワールマークやディンプル状の微細な凹凸を生じ、表面外観に優れた高発泡の成形体を得ることができなかったが、本発明のように化学発泡剤を上記範囲で添加し、物理発泡剤を上記圧力範囲で供給することにより、表面外観に優れた高発泡の成形体を得ることができ、プロピレン系樹脂の削減および発泡成形体の軽量化を図ることができる。また、Ｔ₀が１．０ｍｍ未満では射出充填する成形部が狭く、樹
脂組成物の粘性等により成形部へ樹脂組成物を十分に供給、充填できない。また、十分に充填するために高圧で射出充填すると金型により樹脂が急冷され、コアバックしても十分に発泡せず、発泡不良となるとともに、射出充填圧の高圧化により設備コストが高くなる。

また、Ｔ₀と可動型後退後の成形部の断面の拡開方向長さ（Ｔ₁）との比（Ｔ₁／Ｔ₀）は１．２以上、好ましくは１．９以上である。Ｔ₁／Ｔ₀が１．２未満の場合、未発泡の成形体と同じであり、所望の剛性を得ることができない。また、１．９以上になると、従来の化学発泡剤と物理発泡剤とを併用した方法では、物理発泡剤の使用量が多いため、表面に大量のスワールマークやディンプル状の微細な凹凸を生じ、表面外観に優れた高発泡の成形体を得ることができなかったが、本発明のように化学発泡剤を上記範囲で添加し、物理発泡剤を上記圧力範囲で供給することにより、表面外観に優れた高発泡の成形体を得ることができ、プロピレン系樹脂の削減および発泡成形体の軽量化を図ることができる。

コアバック時のコア移動速度は、成形体の厚み、樹脂の種類、発泡剤の種類、金型温度、樹脂温度により異なるが、例えば二酸化炭素を物理発泡剤として用い、通常のポリプロピレンを用いた場合、０．５〜３０ｍｍ／秒程度が好ましい。コア移動速度が遅過ぎるとコアバックの途中で樹脂が固化し、十分な発泡倍率が得られず、速すぎるとセルの発生・成長がコアの移動に追随せず、セルが破壊し外観が良好な成形体が得られない。

金型温度は、成形体の厚み、樹脂の種類、物理発泡剤の種類・添加量などにより異なるが、使用する樹脂の成形に通常用いられる金型温度で十分であり、製品厚みが薄いもの、発泡倍率が高いものを得る場合は、通常の金型温度より高めに設定すると良い。具体的には、たとえば、二酸化炭素を物理発泡剤として用い、通常のポリプロピレンを用いた場合、２０〜６０℃が望ましい。

本発明のように、成形部に一度に樹脂組成物を充填した後、発泡させることにより、金型と接する部分の樹脂が内部の樹脂に比べて早く固化して成形品表面に未発泡のスキン層を形成することができる。これにより、固い製品形状を得、維持することができ、高剛性の成形体を得ることができる。また、成形体内部のセル形状、セル密度、発泡倍率に多少の分布が発生しても、スキン層の平滑性と剛性により外観が良好な成形体が得られる。このスキン層の厚みは特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上が望ましい。上記厚みのスキン層を形成するためのコアバックのタイミングは、樹脂の種類、発泡剤の種類、金型温度、樹脂温度により異なるが、たとえば、二酸化炭素を物理発泡剤として用い、通常のポリプロピレンを用いた場合には、射出充填完了後から０．５〜３秒程度が好ましい。射出充填完了後からコアバックまでの時間が、短すぎると十分な厚みのスキン層が生成せず、長すぎると樹脂の固化が進行して、コアバックしても十分な発泡倍率が得られない。

発泡倍率は、樹脂温度、射出速度、射出充填終了からコアバック開始までの待ち時間、コアバック量、コアバック速度、コアバック終了後の冷却時間などによって適宜制御することができ、１．１〜３．０倍が好ましい。また、コアバックは、数段階に分けて行うことも可能であり、それにより高発泡、微細セル成形体が得られる。

また、本発明では、通常の射出成形で用いられるホットランナやシャットオフノズル、シャットオフゲートなどを利用することもできる。シャットオフノズルやホットランナは、ランナなど廃樹脂の発生を押さえるだけでなく、プロピレン系樹脂組成物が金型内からキャビティに漏れ出し次サイクルの発泡成形体の不良発生を防止する効果がある。

本発明の製造方法では、厚みが好ましくは１．２〜５．０ｍｍの射出発泡成形体を得ることができる。この射出発泡成形体が独立気泡を有する場合、その平均セル径は、０．０１〜１．０ｍｍ程度であるが、成形体形状や用途によっては、数ｍｍのセル径であっても、そのセルの一部が連通したものが一部存在してもよい。特に、発泡倍率が高くなると、複数のセルは共に会合し連通化し、成形体の内部は中空状態になるが、この空洞の中にプロピレン系樹脂の支柱が存在するため、成形体は、高度に軽量化され、強固な剛性を有する。このような発泡成形体ははダンボールなどの代替え品などに最適である。

プロピレン系樹脂と化学発泡剤とを特定の割合で混合、溶解し、この混合物に特定の圧力で物理発泡剤を供給、溶解させることにより、発泡前の樹脂圧が１．８ｍｍ以下の薄い状態であっても、上記方法により射出発泡成形することにより、外観がより良好で、かつ良好な発泡セルを有し、しかも軽量で剛性により優れたプロピレン系樹脂発泡成形体を容易に効率よく製造することができる。

［実施例］
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。

本発明の発泡成形方法および発泡成形体の性能評価試験は以下のようにして行った。
〔板厚〕
発泡成形体の板厚が３．０ｍｍを超えた場合：剛性合格と判定。
発泡成形体の板厚が３．０ｍｍ以下の場合：剛性不足と判定。

〔外観評価〕
発泡成形体の表面又は切断面を目視で観察し、次の基準で判定した。
＜セル状態＞
○：良好、△：やや不良、×：完全に剥離
＜表面ディンプル＞
○：無し、△：裏面に発生、×：表面・裏面ともに発生
＜スワールマーク＞
○：発生せず又は発生しても極少量、△：やや多め、×：多い
＜発泡不良＞
○：無し、×：有り

プロピレン系樹脂（プライムポリマー（株）製、商品名：プライムポリプロＦＸ２００Ｓ、ＭＦＲ＝６５ｇ／１０分）１００重量部に、低密度ポリエチレン２．８重量部と化学
発泡剤として炭酸水素ナトリウム０．６０重量部およびクエン酸０．６０重量部とからなる化学発泡剤マスターバッチ（添加量４．０重量部）を加えてドライブレンドし、ペレット状混合物を調製した。

宇部興産機械（株）製の射出成形機（商品名：ＭＤ８５０Ｓ−III）のホッパにこのペ
レット状混合物を装入して混練して可塑化し、プロピレン系樹脂可塑化物を調製した後、このプロピレン系樹脂可塑化物に物理発泡剤としてＣＯ₂を０．７ＭＰａの圧力で供給し
て溶解し、プロピレン系樹脂組成物を調製した。

このプロピレン系樹脂組成物を、初期基準金型クリアランスが１．６ｍｍ、表面温度が４０℃の金型に、１９０℃、１５０ＭＰａで、１．０秒間射出して金型の成形部に充填した。なお、射出時間は射出開始から樹脂組成物の全量を射出し終わるまでの時間とした。

充填完了後から１．５秒後に成形部の厚み（クリアランス）を３．３ｍｍへと拡大し、縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。なお、本発明で定義した（Ｔ₁／Ｔ₀）は３．３ｍｍ／１．６ｍｍ＝２．１であった。

物理発泡剤ＣＯ₂の供給圧力を１．０ＭＰａに変更した以外は、実施例１と同様にして
縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

物理発泡剤ＣＯ₂の供給圧力を２．０ＭＰａに変更した以外は、実施例１と同様にして
縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

低密度ポリエチレン３．５重量部と化学発泡剤として炭酸水素ナトリウム０．７５重量部およびクエン酸０．７５重量部とからなる化学発泡剤マスターバッチ（添加量５．０重量部）を添加した以外は、実施例１と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

物理発泡剤ＣＯ₂の供給圧力を１．０ＭＰａに変更した以外は、実施例４と同様にして
縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

［比較例１］
物理発泡剤を使用せず、低密度ポリエチレン２．１重量部と化学発泡剤として炭酸水素ナトリウム０．４５重量部およびクエン酸０．４５重量部とからなる化学発泡剤マスターバッチ（添加量３．０重量部）を添加した以外は、実施例１と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

［比較例２］
低密度ポリエチレン２．１重量部と化学発泡剤として炭酸水素ナトリウム０．４５重量部およびクエン酸０．４５重量部とからなる化学発泡剤マスターバッチ（添加量３．０重
量部）を添加した以外は、実施例１と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

［比較例３］
低密度ポリエチレン２．１重量部と化学発泡剤として炭酸水素ナトリウム０．４５重量部およびクエン酸０．４５重量部とからなる化学発泡剤マスターバッチ（添加量３．０重量部）を添加した以外は、実施例２と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

［比較例４］
低密度ポリエチレン２．１重量部と化学発泡剤として炭酸水素ナトリウム０．４５重量部およびクエン酸０．４５重量部とからなる化学発泡剤マスターバッチ（添加量３．０重量部）を添加し、物理発泡剤としてＣＯ₂を２．５ＭＰａの圧力で供給した以外は、実施
例１と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

［比較例５］
物理発泡剤を使用しなかった以外は、実施例１と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

［比較例６］
物理発泡剤を使用しなかった以外は、実施例４と同様にして縦４５ｃｍ、横９０ｃｍ、厚さ約３ｍｍの自動車用内装部品（発泡成形体）を得た。この発泡成形体の板厚の実測値と外観の観察結果を表１に示す。

物理発泡剤を加えなかった発泡体は十分な発泡厚みが得られなかった（比較例１、５、６）。また、物理発泡剤が２．０ＭＰａを超える場合、発泡体表面にディンプルが発生したり、スワールマークの発生が著しかった（比較例４）。また、物理発泡剤を２．０ＭＰ
ａ以下にした場合でも、化学発泡剤が１．０重量部以下の場合には、十分な発泡厚みが得られなかったり、発泡不良を発生することがあった（比較例２、比較例３）。

一方、化学発泡剤を１．０重量部を超えて添加し、物理発泡剤を２．０ＭＰａ以下の低圧で供給することにより、従来の化学発泡剤と物理発泡剤とを併用した方法では製造が困難であった、発泡前の厚さが１．８ｍｍ以下の薄肉でかつ高発泡させた成形体を外観が良好な状態で製造することができた。

Claims (10)

1. プロピレン系樹脂と化学発泡剤とを混合し、該混合物をホッパから射出成形機に供給、可塑化してプロピレン系樹脂可塑化物を調製した後、該プロピレン系樹脂可塑化物に物理発泡剤を前記射出成形機のシリンダーの途中から供給、混練してプロピレン系樹脂組成物を調製し、次いで、該プロピレン系樹脂組成物を可動型と固定型とからなる金型の成形体を形成するための空間である成形部に射出充填した後、前記可動型を後退させて該成形部を拡開させることにより前記プロピレン系樹脂組成物を発泡させて射出成形体を製造する方法であって、
   前記化学発泡剤の混合量が前記プロピレン系樹脂１００重量部に対して１．０重量部を超えて５．０重量部以下であり、
   前記物理発泡剤の供給圧力が０．１〜２．０ＭＰａであり、
   射出開始時の前記成形部の断面の拡開方向長さ（Ｔ₀）が１．０〜１．８ｍｍであり、
   かつＴ₀と可動型後退後の前記成形部の断面の拡開方向長さ（Ｔ₁）との比（Ｔ₁／Ｔ₀）が１．２以上であることを特徴とする射出発泡成形体の製造方法。
2. 前記プロピレン系樹脂組成物を型締状態の前記成形部に射出充填し、
   射出充填後に前記可動型を後退させて前記成形部を拡開させ、前記成形部の容積を増大させることにより前記プロピレン系樹脂組成物を発泡させることを特徴とする請求項１に記載の射出発泡成形体の製造方法。
3. 前記射出成形機が二段圧縮スクリューを有する射出成形機であって、
   スクリューの第一段目の圧縮部において、プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物を混練、可塑化して前記プロピレン系樹脂可塑化物を調製し、
   次いで、該プロピレン系樹脂可塑化物に貯蔵タンクの物理発泡剤を貯蔵圧力より低い圧力で、貯蔵タンク内と前記シリンダー内との圧力差により供給し、
   その後、スクリューの第二段目の圧縮部において、供給された物理発泡剤と前記プロピレン系樹脂可塑化物とを混練して前記プロピレン系樹脂組成物を調製する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の射出発泡成形体の製造方法。
4. 物理発泡剤を供給する導管が、射出成形機のシリンダーの廃熱によって保温されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出発泡成形体の製造方法。
5. プロピレン系樹脂と化学発泡剤との混合物を供給するためのホッパ口（ｓ₀）から物理
   発泡剤の供給口（ｓ₁）までの距離をＫ₁、ホッパ口（ｓ₀）から計量後のスクリュー先端
   位置（ｓ₂）までの距離をＫ₂としたとき、ホッパ口（ｓ₀）からＫ_aの距離（ただし、０＜Ｋ_a＜０．５×Ｋ₁）に位置するＡ点、およびホッパ口（ｓ₀）からＫ_bの距離（Ｋ₁＜Ｋ_b＜Ｋ₂）に位置するＢ点のいずれかまたは両方に、前記プロピレン系樹脂組成物に未溶解の
   物理発泡剤を排出するための排気機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の射出発泡成形体の製造方法。
6. 化学発泡剤が、重炭酸ナトリウムおよび／またはクエン酸であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の射出発泡成形体の製造方法。
7. 前記プロピレン系樹脂組成物が、平均粒径０．５〜２０μｍの無機フィラーをプロピレン系樹脂１００重量部に対して１〜３０重量部含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の射出発泡成形体の製造方法。
8. 物理発泡剤が二酸化炭素または窒素であることを特徴とする請求の範囲項１〜７のいずれかに記載の射出発泡成形体の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法により得られる発泡成形体であって、発泡倍率が１．１〜３．０倍、厚みが１．２〜５．０ｍｍである発泡成形体。
10. 自動車内装材であることを特徴とする請求項９に記載の発泡成形体。