JP2009248505A

JP2009248505A - 射出発泡成形用金型および該金型を用いた射出発泡成形体の製造方法

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Publication number: JP2009248505A
Application number: JP2008101424A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nakayama; 亮二中山
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】高発泡倍率で軽量性に優れ、かつ外観美麗な射出発泡成形体が容易に得られる金型および製造方法を提供すること。
【解決手段】固定型と前進および後退可能な可動型とから構成され、固定型と可動型から構成される成形空間内に発泡樹脂原料を射出する前にガス注入により発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力に加圧することが可能な金型において、少なくとも成形空間内の充填末端部と連通する箇所に成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が設けられていることを特徴とする射出発泡成形用金型。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出発泡成形用金型および該金型を用いた射出発泡成形体の製造方法に関する。

射出成形に対して、更なる軽量化、コストダウン、成形体の反り・ヒケ防止を目的として、発泡を行ういわゆる射出発泡成形といわれる技術分野がある。射出発泡成形体を高発泡化させる技術としては、型開き可能に保持された金型の空間内に発泡剤を含む樹脂を射出成形した後、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るいわゆるコアバック法（Moving Cavity法）があり、この方法によれば比較的発泡倍率の高い射出発泡成形体が得られ易い。しかしながらこのようにして得られる射出発泡成形体は、成形体表面にシルバーストリーク（またはスワールマーク）と呼ばれる外観不良が発生し易いという問題がある。

一方、射出発泡成形体を得る際に、成形体表面にできるシルバーストリーク（またはスワールマーク）を抑制する方法として、予め金型成形空間内部を発泡が生じない圧力に加圧しておく、いわゆるカウンタプレッシャ法が従来から知られており、特許文献１にはコアバック法とカウンタプレッシャ法とを組み合わせた製法が開示されている。この方法によれば、高発泡倍率でシルバーストリークの無い表面性良好な成形体が得られ易い。しかしながら、ここで記載されているように射出完了後に成形空間内のガスを排気する方法において、射出完了直前の状態では成形空間内でカウンタプレッシャのガスが圧縮され、高い圧力を持った状態で残存する為、樹脂が充填され難い状態となりいわゆるショートショットになったり、充填末端部付近の成形体表面に残存ガスに起因する凹みが発生したりする傾向にあり、特に大型の射出成形体を成形する場合にはこの傾向が顕著であった。この問題を解決する為に、（１）ガスを射出完了前に排気する、（２）コアバック開始のタイミングを遅らせる、あるいは（３）高い射出圧力で充填する、等の方法が考えられる。しかしながら、（１）は、ガスを排気するタイミングが早すぎると充填末端部にシルバーストリークが発生し易くなるなど、排気するタイミングの調整が難しく、（２）は溶融樹脂を充填する際の成形空間のクリアランス（キャビティクリアランス）が小さい場合には樹脂の冷却が進行し易く、例えば２倍を超えるような高発泡倍率の射出発泡成形体を成形することが困難となる傾向にあり、特に大型の射出発泡成形体を成形する場合にはその傾向が顕著であった。（３）は機械的な負荷がかかることや射出発泡成形体にバリが発生し易くなること、もしくは型内圧力が増加し必要以上に大きな型締め力が必要になるなどの問題が考えられる。

特許文献２には、発泡をともなわない射出成形法において、射出充填時の成形空間内の急激な圧力上昇を防止するために、ガス排気路にガス抜き補助タンクなるものを設ける策が開示されているが、この方法にて効果が発揮されるためには大きなタンクを設置する必要があり、設置スペースなどの問題があると考えられる。またガスが充満される容積が大きくなるためガスを排気する際に時間を要することとなる。また、本文献には、射出発泡成形への適用については開示されていないが、発泡成形に適用した場合には、結局コアバック開始のタイミングを遅らせる等しないと、タンクにたまったガスが、逆流する恐れがありその為凹みやショートショットが発生し易い。
特公昭５１−２７２６６号公報特開２００４−２２３８８８号公報

本発明の目的は、高発泡倍率を有しかつ外観に優れた射出発泡成形体が高価な設備を必要とせずに容易に得られる金型および製造方法を提供することである。

本発明者らは、コアバック法とカウンタプレッシャ法とを併用する射出発泡成形用金型において、１次側がある設定圧力に達するまでは圧力を保持し、１次側に設定圧力以上の圧力がかかると２次側に排気する機能を有する機構を成形空間内の充填末端部に通じる様に設けることで、特に大型の射出発泡成形体においてショートショットや凹みが生じにくく安定的に外観良好な高発泡倍率の射出発泡成形体が得られることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明の第１は、固定型と前進および後退可能な可動型とから構成され、固定型と可動型から構成される成形空間内に発泡樹脂原料を射出する前にガス注入により発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力に加圧することが可能な金型において、少なくとも成形空間内の充填末端部と連通する箇所に成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が設けられていることを特徴とする射出発泡成形用金型に関する。

好ましい態様としては、
（１）前記成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が、背圧弁であること、
（２）前記金型が、前記固定型と前記可動型の摺動面にガス注入口を備え、かつ、該ガス注入口の外側にシール部を備えた射出発泡成形用金型であり、発泡樹脂原料を射出する前に固定型と可動型から構成される成形空間内を発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１で加圧する際に、成形空間内の圧力Ｐ１がこの時のガス供給装置とガス注入口を接続しているガス供給路の圧力Ｐ２の５〜７０％であり、かつ加圧開始から成形空間内の圧力Ｐ１に到達するまでの時間が３秒以下となること、
（３）前記成形空間の容積が５００ｃｍ^３以上であること、
を特徴とする前記記載の射出発泡成形用金型に関する。

本発明の第２は、前記記載の金型を用いて、あらかじめ発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１に加圧された成形空間内に、発泡樹脂原料を射出した後に可動型を後退させ発泡させる射出発泡成形体の製造方法であって、成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が、成形空間内の圧力がＰ１より０．０５ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下高い圧力に達すると外部にガスを放出することにより、成形空間内の圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする射出発泡成形体の製造方法に関する。

本発明の射出発泡成形用金型を使用すれば、高発泡化が可能であり、かつシルバーストリークやガス溜まりによる凹みのない表面美麗な射出発泡成形体を得ることが出来る。

本発明の射出発泡成形用金型は、発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力は保持しつつ、射出後半での成形空間内の圧力上昇を抑えることが可能となることから、特殊な設備や制御を必要とせずとも比較的容易に前記成形体を製作することが可能となる。

本発明の射出発泡成形用金型は、固定型と前進および後退可能な可動型とから構成され、固定型と可動型から構成される成形空間内に発泡樹脂原料を射出する前にガス注入により発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力に加圧することが可能な金型において、少なくとも成形空間内の充填末端部と連通する箇所に、成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構、すなわち成形空間内の圧力が所定の圧力に達すると外部にガスを放出し成形空間内の圧力を所望の圧力に制御可能な機構を備えていることを特徴とする。

前記成形空間内の圧力上昇を防止する機構としては、成形空間内の圧力が所定の圧力に達すると外部にガスを放出し成形空間内の圧力を所望の圧力に制御可能な機構であれば特に限定はなく、成形空間内の圧力を検知する圧力計と、成形空間と外部とを連通する排気ラインに該圧力計と連動して作動する弁を備えたような機構が例示できるが、コンパクトで金型に取り付け易いことおよび比較的安価であるなどの理由から、１次側に設定圧力以上の圧力がかかると２次側に排気し１次側の圧力を所望の圧力に保持する機能を有する弁、いわゆる背圧弁を使用することが好ましい。

前記成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構を設ける部位としては、少なくとも成形空間内の充填末端部と連通する箇所に設けることが必要で、射出発泡成形体形状によっては充填末端部が複数存在する場合があり、その際は複数個設けることがこのましい。さらには充填末端部以外の箇所にも設けることも可能である。ここでいう充填末端部とは、金型内に発泡樹脂原料が射出充填される際に、樹脂によりガスの逃げ場がなくなりガスが圧縮される部分のことであり、例えば、金型の成形空間端部で最後に樹脂が充填される部位やリブやボスなど金型で凹形状となる部位で適切なガス抜け機構を有していない部位のことを言う。

本発明に用いられる背圧弁は使用する金型において、射出充填時の成形空間内の圧力を所望の圧力に保持できる能力を有するものであれば問題無いが、使用する設定圧力において排出することが可能なガスの標準状態での流量Ｄ（Ｌ／分）が成形空間の容積Ｖ（Ｌ）の５０倍以上、好ましくは１００倍以上の能力を有するものであることが好ましい。このような背圧弁を使用することで、５００ｃｍ^３以上の容積の成形空間に、短い射出時間、例えば２秒以下で樹脂を充填する場合でも、樹脂に押されて圧縮されるガスを効率的に外部に排出することが可能となる。

図１に本発明に用いられるシステムの概念図の一例を示す。図１に示すシステムは、可動型２と固定型３とからなる金型とガス供給装置１８、およびガスをガス供給路１２に供給するガス注入弁１７と成形空間４およびガス供給路１２からガスを排気するガス放出弁１６を備えている。成形空間４内の加圧および排気を効率よく実施するという観点から、ガス注入弁１７およびガス放出弁１６は極力金型の近くにあることが好ましい。またガス供給装置１８は、使用する金型において金型内を所望の圧力に保持することが可能なものを適宜選択すればよい。

金型にはガス供給路１２の圧力表示を目的とする圧力計９ｂと成形空間４内の圧力表示を目的とする圧力計９ａが設置されている。圧力計９ａは成形空間４内の充填末端部に通じる様に配置され、同じラインの末端部に背圧弁１５を配置している。このように背圧弁１５を成形空間４内の充填末端部と連通する箇所に配置することで、充填最終段階に至るまで、成形空間４内で充填される溶融物に押しのけられ圧縮されるガスを排出することが可能となり、成形空間４内の圧力を所定の圧力近傍に保持することが可能となる。

本発明においては、発泡樹脂原料を射出する前に固定型と可動型から構成される成形空間内を発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１で加圧する際に、成形空間内の圧力Ｐ１がこの時のガス供給路の圧力Ｐ２の５〜７０％であり、かつ加圧開始から成形空間内の圧力Ｐ１に到達するまでの時間が３秒以下となる金型を使用することが好ましい。Ｐ１がＰ２の７０％を超える値であると得られる射出発泡成形体に凹みが発生し易く、また５％未満であると必要以上に高圧に耐え得る加圧装置が必要となる場合がある。より好ましくは８〜６０％、さらに好ましくは１０〜５０％である。また、Ｐ１に到達する時間は、３秒を超えるとサイクルが長くなるという問題があるばかりか、通気性が悪い為に排気時の成形空間４内のガス排気がうまくいかず、得られる射出発泡成形体に凹みが生じ易くなる傾向に有り、好ましくは２秒以下である。

図２から４に本発明に使用可能な金型の概略構造の別の態様の例を示す。図４に示す金型は、固定型３と可動型２の摺動面全周に亘って設けられた溝状のガス注入口１０を備えている。ガス注入口１０を摺動面に設けたことで成形空間４に近い位置でのガス注入が可能となることから、より抵抗少なく効率的な成形空間４内へのガス注入が可能となり、またガス注入口１０はガス排気口としての役割も果たすことから、前記と同様の理由により、更なる排気の効率化が可能となる。ガス注入口１０の形状は、摺動面全周に亘って設けられた溝状とすることで、成形空間の周囲に存在する摺動面の微小な隙間を全て使用することが可能で、成形空間４内の加圧および排気が、より効率的に実施可能である。

ガス注入口１０の外側に金型外部へのガス流出を防止するために設置するシール部１１を設ける事がこのましい。ここで言う、「ガス注入口の外側」とは、成形空間より遠い位置を言う。シール部１１の位置は、成形空間４を効率よく加圧できるのであれば特に限定はないが、ガス注入口１０と同様に、固定型３と可動型２の摺動面に設けることが好ましい。図４にはシール部１１をＯリングで施工した例を示している。図４に示すように前記固定型３と可動型２の摺動面にシール部１１を設けることで、成形空間４以外の不要な部分へのガスの流入・滞留を防止することができ、ガス使用量を削減できるばかりか、排気の際により短時間で速やかに排気することが可能となる。このような理由からシール部１１の位置はガス注入口１０により近いことが好ましい。また図４においてエジェクトピン５の周りはシールされておらず可動型２との間に隙間を有しておりこの隙間を通して成形空間４が外部と連通する構造となっており、固定型３には、入れ子１３を有しておりその隙間を通して成形空間４と外部とを連通する構造となっている。このような構造とすることで、各隙間から余分なガスが排出される為、更に排気が良好となり射出発泡成形体表面に凹みが発生し難くなる傾向がある。

図２に示す金型は、図４においてエジェクトピン５の周りをシールした構造で、固定型３の入れ子をなくした構造としたものである。

図３に示す金型は、図４においてガス注入口１０を部分的に配置した細孔としたものである。

図２、３のような構造の金型においても、例えば、背圧弁のような、成形空間内の充填末端部と連通する箇所に成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構を取り付けることによる本発明の効果は発揮されるが、前記したような成形空間内を発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１で加圧する際の好ましい条件、すなわち、成形空間内を発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１で加圧する際に成形空間内の圧力Ｐ１がこの時のガス供給路の圧力Ｐ２の５〜７０％であり、かつ加圧開始から成形空間内の圧力Ｐ１に到達するまでの時間が３秒以下となる条件を満たし易いとの理由から、図４のような構造の金型を使用することが好ましい。

本発明の効果がより顕著に発揮されるという理由から、本発明の金型は成形空間容積が５００ｃｍ^３以上、さらには７００ｃｍ^３以上であることが好ましい。

本発明の製造方法は、成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が設けられた金型を用いて、あらかじめ発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１に加圧された成形空間内に、発泡樹脂原料を射出した後に可動型を後退させ発泡させる射出発泡成形体の製造方法であって、成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が、成形空間内の圧力がＰ１より０．０５ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下高い圧力に達すると外部にガスを放出することにより、成形空間内の圧力を所望の圧力に制御する事が好ましい。このように成形空間内の圧力を制御することで、効率的に凹みやショートショットの無い射出発泡成形体が得られやすく、好ましくは成形空間内の圧力がＰ１より０．１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下高い圧力に達したときに外部にガスを放出することが好ましい。

さらに本発明においては、高発泡の射出発泡成形体が得られやすいという観点から、発泡樹脂原料を成形空間内に射出してから射出完了するまでの時間は３秒以下、さらには２秒以下とすることが好ましい。またこのような条件とすることで、本発明の効果はより顕著なものとなる。

本発明において、発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１としては、使用する発泡剤の量にもよるが一般的には、シルバーストリーク抑制効果がありかつ凹みが生じ難いという観点から、０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下であることが好ましい。適量の発泡剤の使用により２倍以上５倍以下程度の発泡体を成形する場合には、より好ましくは０．３ＭＰａ以上３ＭＰａ以下、さらには０．５ＭＰａ以上２ＭＰａ以下であることが好ましい。

また本発明において前記成形空間内を加圧するガスとしては、加圧により溶融樹脂のフローフロントでの発泡を抑止できるものであれば良く特に制限はないが、安価で取り扱いが容易であるという点から、無機ガス、特に窒素、炭酸ガスが好ましい。

本発明において、固定型と可動型により構成される初期の成形空間のクリアランスｔ_０は０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満であると、発泡樹脂原料を金型内に充填することが困難になるばかりか、倍率２倍以上の高倍率の良好な射出発泡成形体を得ることが困難となる。２．０ｍｍより大きいと、使用する発泡樹脂原料の量が多くなるため軽量化のメリットが出難い。ここで前記初期の成形空間のクリアランスｔ_０とは、発泡樹脂原料が金型内に充満した状態で発泡のために可動型を後退させる前の状態にある成形空間の型開き方向と垂直な面のクリランスのことをいう。前記型開き方向と垂直な面以外の面のクリアランスについては、特に限定はないが、軽量で高発泡倍率の射出発泡成形体が得られ易いという観点から、一般的には前記ｔ_０と同等もしくはそれ以上であることが好ましく、さらにはｔ_０の１．２倍以上２．５倍以下程度が好ましい。

本発明で用いる発泡樹脂原料とは、熱可塑性樹脂と発泡剤を含んでなるものである。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミド系樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンなどが挙げられ、これらの樹脂は、用途等に応じて１種類単独でも２種類以上を混合して使用してもよい。中でもポリオレフィン系樹脂を使用することが好ましく、とりわけポリプロピレン系樹脂を用いることが好ましい。

ポリプロピレン系樹脂として、成形性と発泡性を両立したものが好ましく、具体的にはメルトフローレートが、好ましくは１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分以下、更に好ましくは１５ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であり、メルトテンションが、好ましくは２ｃＮ以上、さらに好ましくは３ｃＮ以上で、かつ歪硬化性を示すことが好ましい。その具体的な態様しては、上記物性を有する改質ポリプロピレン系樹脂（Ａ）単独使用や、それぞれ特定の物性を有する、線状ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）と改質ポリプロピレン系樹脂（Ｃ）の混合物が好適に用いられる。

ここで、メルトフローレートとは、ＡＳＴＭＤ−１２３８に準拠し、２３０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定したものを言い、メルトテンションとは、メルトテンション測定用アタッチメントを付けたキャピログラフ（東洋精機製作所製）を使用して、２３０℃でφ１ｍｍ、長さ１０ｍｍの孔を有するダイスから、ピストン降下速度１０ｍｍ／分で降下させたストランドを１ｍ／分で引き取り、安定後に４０ｍ／分^２で引き取り速度を増加させたとき、破断したときのロードセル付きプーリーの引き取り荷重を言う。

ここでいう歪硬化性は、溶融物の延伸歪みの増加に伴い粘度が上昇することとして定義され、通常は特開昭６２−１２１７０４号公報に記載の方法、すなわち市販のレオメーターにより測定した伸長粘度と時間の関係をプロットすることで判定することができる。また、例えばメルトテンション測定時の溶融ストランドの破断挙動からも歪硬化性を判定できる。すなわち、引き取り速度を増加させたときに急激にメルトテンションが増加し、切断に至るときは歪硬化性を示す場合である。

前記メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分以下の範囲であると、射出発泡成形体を製造する際に、金型キャビティのクリアランスが１〜２ｍｍ程度の薄肉部分を有する成形においてもショートショットになりにくく、連続して安定した成形が行いやすい傾向がある。

前記メルトテンションが２ｃＮ以上で、かつ歪硬化性を示す場合には、発泡倍率２倍以上の均一微細な気泡の発泡成形体が得られ、射出成形時の溶融樹脂流動先端部で破泡しやすくなることによっておこるシルバーストリークあるいはスワールマークが出難くなる傾向があるので表面外観に優れた発泡成形体が得られ易い傾向にあるので好ましい。

前記改質ポリプロピレン系樹脂（Ａ）としては、例えば、線状ポリプロピレン系樹脂に放射線を照射するか、または線状ポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合開始剤、共役ジエン化合物を溶融混合する方法などにより得られる、分岐構造あるいは高分子量成分を含有する改質ポリプロピレン系樹脂が挙げられる。これらの中では、線状ポリプロピレン樹脂、ラジカル重合開始剤および共役ジエン化合物を溶融混合して得られる改質ポリプロピレン系樹脂が、高価な設備を必要とせず安価に製造できる点から好ましい。

前記線状ポリプロピレン系樹脂は、線状の分子構造を有しているポリプロピレン系樹脂であり、通常の重合方法、例えば担体に担持させた遷移金属化合物と有機金属化合物から得られる触媒系（例えば、チーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、ポストメタロセン触媒等）の存在下の重合で得られる。具体的には、プロピレンの単独重合体、ブロック共重合体およびランダム共重合体であって、結晶性の重合体があげられる。プロピレンの共重合体としては、プロピレンを７５重量％以上含有しているものが、ポリプロピレン系樹脂の特徴である結晶性、剛性、耐薬品性などが保持されている点で好ましい。プロピレンと共重合可能なα−オレフィンとしては、エチレン、１−ブテン、イソブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３，４−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、３−メチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセンなどの炭素数２または４〜１２のα−オレフィン、シクロペンテン、ノルボルネン、テトラシクロ［６，２，１^１，８，１^３，６］−４−ドデセンなどの環状オレフィン、５−メチレン−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、メチル−１，４−ヘキサジエン、７−メチル−１，６−オクタジエンなどのジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、無水マレイン酸、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどのビニル単量体などが挙げられる。これらのうち、エチレン、１−ブテンが耐寒脆性向上、安価等という点で好ましい。

前記共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、１，３−ヘプタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、２，５−ジメチル−２，４−ヘキサジエンなどがあげられるが、これらを単独または組み合わせ使用してもよい。これらの中では、ブタジエン、イソプレンが安価で取り扱いやすく、反応が均一に進みやすい点からとくに好ましい。

前記共役ジエン化合物の添加量としては、線状ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して、０．０１重量部以上２０重量部以下が好ましく、０．０５重量部以上５重量部以下がさらに好ましい。０．０１重量部未満では改質の効果が得られにくい場合があり、また２０重量部を越える添加量においては効果が飽和してしまい、経済的でない場合がある。

前記共役ジエン化合物と共重合可能な単量体、たとえば塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸金属塩、メタクリル酸金属塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリルなどのメタクリル酸エステルなどを併用してもよい。

ラジカル重合開始剤としては、一般に過酸化物、アゾ化合物などが挙げられるが、ポリプロピレン系樹脂や前記共役ジエン化合物からの水素引き抜き能を有するものが好ましく、一般にケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステルなどの有機過酸化物が挙げられる。

ラジカル重合開始剤の添加量としては、線状ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して、０．０１重量部以上１０重量部以下が好ましく、０．０５重量部以上２重量部以下がさらに好ましい。０．０１重量部未満では改質の効果が得られにくい場合があり、また１０重量部を越える添加量では、改質の効果が飽和してしまい経済的でない場合がある。

線状ポリプロピレン系樹脂、共役ジエン化合物、およびラジカル重合開始剤を反応させるための装置としては、ロール、コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸押出機、２軸押出機などの混練機、２軸表面更新機、２軸多円板装置などの横型撹拌機、ダブルヘリカルリボン撹拌機などの縦型撹拌機、などが挙げられる。これらのうち、混練機を使用することが好ましく、とくに押出機が生産性の点から好ましい。

線状ポリプロピレン系樹脂、共役ジエン化合物、およびラジカル重合開始剤を混合、混練（撹拌）する順序、方法にはとくに制限はない。線状ポリプロピレン系樹脂、共役ジエン化合物、およびラジカル重合開始剤を混合したのち溶融混練（撹拌）してもよいし、ポリプロピレン系樹脂を溶融混練（撹拌）したのち、共役ジエン化合物あるいはラジカル開始剤を同時にあるいは別々に、一括してあるいは分割して混合してもよい。混練（撹拌）機の温度は１３０〜３００℃が、線状ポリプロピレン系樹脂が溶融し、かつ熱分解しないという点で好ましい。またその時間は一般に１〜６０分が好ましい。

このようにして得られる改質ポリプロピレン系樹脂の形状、大きさに制限はなく、ペレット状でもよい。

前記線状ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）としては、メルトフローレートが好ましくは１０ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分以下、さらに好ましくは１５ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分以下であり、メルトテンションが好ましくは２ｃＮ以下、さらに好ましくは１ｃＮ以下である。メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分以下の範囲であると、射出発泡成形体を製造する際に、金型キャビティのクリアランスが１〜２ｍｍ程度の薄肉部分を有する成形においても比較的低圧力で溶融樹脂を金型内に充填することが可能であり、連続して安定した成形が行える傾向にある。また、発泡時に気泡が破壊されにくいため、表面外観美麗な発泡成形体が得られる傾向にある。また、メルトテンションが２ｃＮ以下であれば、金型面への転写性が良好であり、表面外観美麗な発泡成形体が得られる傾向がある。

前記改質ポリプロピレン系樹脂（Ｃ）としては、メルトフローレートが好ましくは０.１ｇ／１０分以上１０ｇ／１０分未満、さらに好ましくは０．３ｇ／１０分以上８ｇ／１０分以下であり、メルトテンションが好ましくは５ｃＮ以上、さらに好ましくは８ｃＮ以上で、かつ歪硬化性を示すものである。メルトフローレートが０．１ｇ／１０分以上１０ｇ／１０分未満であると、線状ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）への分散性が良好であり、高発泡倍率であり気泡が均一の、表面性が良い本発明の発泡成形体が得られる傾向がある。また、金型面への転写性が良好で、美麗な表面外観が得られる傾向がある。また、メルトテンションが５ｃＮ以上の場合には２倍以上の均一微細な気泡の発泡成形体が得られる傾向がある。

また、改質ポリプロピレン系樹脂（Ｃ）が歪硬化性を示すことの効果は、射出成形時の溶融樹脂流動先端部での破泡等に起因するシルバーストリークが出にくくなり表面外観が美麗になり易く、また発泡倍率２倍を越える高倍率の発泡成形体が得られ易くなることである。ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）、（Ｃ）の形状、大きさに制限はなく、ペレット状でもよい。

本発明においては、線状ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）と改質ポリプロピレン系樹脂（Ｃ）の合計１００重量部中、線状ポリプロピレン樹脂（Ｂ）は、好ましくは５０重量部以上９５重量部以下であり、さらに好ましくは６０重量部以上９０重量部以下である。改質ポリプロピレン系樹脂（Ｃ）は、好ましくは５重量部以上５０重量部以下であり、さらに好ましくは１０重量部以上４０重量部以下である。上記配合量であると、均一微細な気泡を有する発泡倍率２倍以上の発泡成形体を安価に提供することが出来る傾向がある。

線状ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）と改質ポリプロピレン系樹脂（Ｃ）の混合方法は特に限定はなく、公知の方法で行うことが出来、例えば、ペレット状の樹脂をブレンダー、ミキサー等を用いてドライブレンドする、溶融混合する、溶剤に溶解して混合する等の方法が挙げられる。本発明においてはドライブレンドした上で射出発泡成形に供する方法が、熱履歴が少なくて済み、メルトテンションの低下が少なくなる為、好ましい。

また、これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて可塑剤、剥離剤、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤等の種々の添加剤や物性改良のための各種フィラー、ガラス繊維、カーボン繊維等、さらには、着色剤、染料等を混合して使用してもよい。

本発明で用いることの出来る発泡剤とは、化学発泡剤、物理発泡剤など射出発泡成形に通常使用できるものであればとくに制限はない。化学発泡剤は、通常、前記熱可塑性樹脂と予め混合してから射出成形機に供給され、シリンダ内で分解して炭酸ガス等の気体を発生するものである。化学発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機系化学発泡剤や、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等の有機系化学発泡剤があげられる。

物理発泡剤は、成形機のシリンダ内の溶融樹脂にガス状または超臨界流体として注入され、分散または溶解されるもので、金型内に射出後、圧力開放されることによって発泡剤として機能するものである。物理発泡剤としては、プロパン、ブタン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素類、クロロジフルオロメタン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類、窒素、炭酸ガス、空気等の無機ガスがあげられる。これらは単独または２種以上混合して使用してよい。

以下に実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。

実施例および比較例において、各種の評価方法に用いられた試験法および判定基準は次の通りである。

（１）メルトフローレート：ＡＳＴＭ１２３８に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇで測定した。

（２）メルトテンション：メルトテンション測定用アタッチメントを付けたキャピログラフ（東洋精機製作所製）を使用した。２３０℃でφ１ｍｍ、長さ１０ｍｍの孔を有するダイスから、ピストン降下速度１０ｍｍ／分で降下させたストランドを１ｍ／分で引き取り、安定後に４０ｍ／分^２で引き取り速度を増加させたとき、破断したときのロードセル付きプーリーの引き取り荷重をメルトテンションとした。

（３）歪硬化性：上記メルトテンション測定時、引き取り速度を増加させたときに急激に引き取り荷重が増加し、破断に至った場合を「歪硬化性を示す」、そうでない場合を「歪硬化性を示さない」とした。

（４）発泡倍率：成形体平面部の厚みを平面部の初期キャビティクリアランスｔ_０で除することで算出する。

本実施例、比較例においては、ポリプロピレンホモポリマーとラジカル重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートの混合物を、ホッパーから４５ｍｍφ二軸押出機（Ｌ／Ｄ＝４０）に供給して溶融混練し、途中に設けた圧入部よりイソプレンモノマーを、定量ポンプを用いて供給し、ストランドを水冷、細断することにより得た、改質ポリプロピレン系樹脂（メルトフローレート３０ｇ／１０分、メルトテンション３ｃＮ、歪硬化性を示す）を使用した。

（実施例１）
図２に示すような成形空間周囲摺動面に溝状のガス注入口１０とその外側にシール構造としてＯリング１１を有する箱形状の金型（成形空間寸法：縦５５０×横４５０×深さ１００、底面クリアランス：１．５ｍｍ、立面クリアランス：２．５ｍｍ（キャビティ容積：約０．８Ｌ）、ホットランナー／バルブゲート（３点））を使用した。

本金型は可動型２側にφ２０のエジェクトピン５を各コーナー部に４本と各辺をほぼ３等分する様に均等に２本配置（各辺当たり、コーナー部のエジェクトピン５に挟まれる範囲に２本のエジェクトピンを均等配置）した合計１２本有しており、その摺動面はＯ−リング１９によるシール構造を有している。

ガス注入口１０は摺動面全周に取り巻く溝状に配置されその断面形状は幅４ｍｍ、深さ３ｍｍとした。背圧弁１５は使用時の設定圧（一次側圧力）にて１００Ｌ／ｍｉｎ（窒素ガス（標準状態）の流量）以上の流量が確保できる物を使用した。

可動型を前進させた型締め状態の金型において、圧力計９ｂでの圧力Ｐ２が０．８ＭＰａとなる様にガス供給装置より二酸化炭素を供給し、圧力計９ａにて確認される成形空間圧力Ｐ１を０．６ＭＰａとなるようにあらかじめ加圧された成形空間内に、発泡樹脂原料を射出した。Ｐ１が０．６ＭＰａに到達するまでの時間は１．０秒であった。背圧弁１５の設定は、成形空間圧力が０．８ＭＰａとなった時に外部へ排気する設定とした。

前記金型に射出する発泡樹脂原料は、改質ポリプロピレン系樹脂に、発泡剤として、無機系化学発泡剤マスターバッチ（分解ガス量４０ｍｌ／ｇ）８重量部をドライブレンドした射出発泡成形用樹脂組成物を、オープンノズル仕様の型締め力８５０ｔでシリンダ温度を２００℃に調整された電動射出成形機に供給し溶融混練することで得られる。

発泡樹脂原料を前記加圧された金型内に射出し、射出開始から２．０秒で成形空間内を充満し射出完了すると同時に金型内のガスを排気した。射出中、Ｐ１が０．８ＭＰａに達すると背圧弁１５からガスが放出され、射出完了までの間にこれ以上圧力が上昇することはなかった。

射出完了直後に可動型を後退させ、所定の成形体肉厚になるように最終型内クリアランスを調整して成形体厚み３．３ｍｍの倍率２．２倍の射出発泡成形体を得た。

このようにして得られた射出発泡成形体は、表面にシルバーストリークが無く、また凹みも無い平坦で外観良好な射出発泡成形体であった。

（実施例２）
図３に示す構造の金型で、ガス注入口１０としてφ２ｍｍの細孔を各コーナー部に２箇所ずつ、計８箇所有すること、および固定型３側に３０×５０の角状の入れ子１３をエジェクトピン５の対面位置に配置していること、さらにはエジェクトピン５の周りはシールせず成形空間４と成形空間外部を連通させ、入れ子１３の裏側には外部と連通する通気口１４があり、こちらも入れ子１３の隙間を利用して成形空間４と外部を連通させていること、以外は実施例１で使用したものと同様の箱形状の金型を使用した。あらかじめ成形空間内を二酸化炭素で加圧するときのＰ２が７．０ＭＰａ、Ｐ１が０．５ＭＰａ、Ｐ１に到達する時間が５秒、背圧弁１５の設定は、成形空間圧力が０．８ＭＰａとなった時に外部へ排気する設定とした以外は実施例１と同様にして成形体厚み３．７ｍｍの倍率２．５倍の射出発泡成形体を得た。射出中、Ｐ１が０．８ＭＰａに達すると背圧弁１５からガスが放出され、射出完了までの間にこれ以上圧力が上昇することはなかった。

このようにして得られた射出発泡成形体は、表面にシルバーストリークが無く、また凹みも無い平坦で外観良好な成形体であった。

（実施例３）
図４に示す構造の金型で、実施例２で用いた金型と同様に、固定型３側に３０×５０の角状の入れ子１３をエジェクトピン５の対面位置に配置しているおり、エジェクトピン５の周りはシールせず、また入れ子１３の裏側には外部と連通する通気口１４があり、各隙間を利用して成形空間４と外部を連通させている構造を有すること以外は、実施例１で使用したものと同様の金型を使用した。あらかじめ成形空間内を二酸化炭素で加圧するときのＰ２が４．９ＭＰａ、Ｐ１が１．０ＭＰａ、Ｐ１に到達する時間が１．５秒、背圧弁１５の設定は成形空間圧力が１．２ＭＰａとなった時に外部へ排気する設定とし、射出開始から射出完了するまでの時間を１．１秒とした以外は実施例１と同様にして成形体厚み４．５ｍｍの倍率３倍の射出発泡成形体を得た。射出中、Ｐ１が１．２ＭＰａに達すると背圧弁１５からガスが放出され、射出完了までの間にこれ以上圧力が上昇することはなかった。

（比較例１）
図２に示す金型において、背圧弁１５を取り外し盲栓に置き換えたこと以外は実施例１と同様にして射出発泡成形体を得た。

このようにして得られた射出発泡成形体は、ところどころ凹みが生じたものであった。

（比較例２）
図３に示す金型において、背圧弁１５を取り外し盲栓に置き換えたこと以外は実施例２と同様にして射出発泡成形体を得た。

このようにして得られた射出発泡成形体は、ところどころ凹みが生じたり、充填末端部にきっちり樹脂が充填されていない、いわゆるショート気味のものであった。

本発明に用いられるシステムの一実施態様を示す概略図である。本発明の用いられる金型の一実施態様を示す概略構造図である。本発明の用いられる金型の別の一実施態様を示す概略構造図である。本発明の用いられる金型の別の一実施態様を示す概略構造図である。

符号の説明

１射出装置
２可動型
３固定型
４成形空間
５エジェクトピン
６エジェクト盤
７圧力確認用ガス流路
８ベント
９ａ圧力計
９ｂ圧力計
１０ガス注入口
１１シール部（Ｏリング）
１２ガス供給路
１３入れ子
１４通気口
１５背圧弁
１６ガス放出弁
１７ガス注入弁
１８ガス供給装置
１９シール部（Ｏリング）

Claims

固定型と前進および後退可能な可動型とから構成され、固定型と可動型から構成される成形空間内に発泡樹脂原料を射出する前にガス注入により発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力に加圧することが可能な金型において、少なくとも成形空間内の充填末端部と連通する箇所に成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が設けられていることを特徴とする射出発泡成形用金型。
前記成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が、背圧弁であることを特徴とする請求項１記載の射出発泡成形用金型。
前記金型が、前記固定型と前記可動型の摺動面にガス注入口を備え、かつ、該ガス注入口の外側にシール部を備えた射出発泡成形用金型であり、発泡樹脂原料を射出する前に固定型と可動型から構成される成形空間内を発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１で加圧する際に、成形空間内の圧力Ｐ１がこの時のガス供給装置とガス注入口を接続しているガス供給路の圧力Ｐ２の５〜７０％であり、かつ加圧開始から成形空間内の圧力Ｐ１に到達するまでの時間が３秒以下となることを特徴とする請求項１または２記載の射出発泡成形用金型。
前記成形空間の容積が５００ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の射出発泡成形用金型。
請求項１から４の何れか一項に記載の金型を用いて、あらかじめ発泡樹脂原料のフローフロントで発泡が起きない圧力Ｐ１に加圧された成形空間内に、発泡樹脂原料を射出した後に可動型を後退させ発泡させる射出発泡成形体の製造方法であって、成形空間内のガス圧力を排気調整することが可能な機構が、成形空間内の圧力がＰ１より０．０５ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下高い圧力に達すると外部にガスを放出することにより、成形空間内の圧力を所望の圧力に制御することを特徴とする射出発泡成形体の製造方法。