JP2013067740A - Thermoplastic resin bead foam, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱可塑性樹脂ビーズ発泡体、特には軽量かつ圧縮強度の高い熱可塑性樹脂ビーズ発泡体、及び熱可塑性樹脂ビーズ発泡体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thermoplastic resin bead foam, in particular, a lightweight and high compressive strength thermoplastic resin bead foam, and a method for producing a thermoplastic resin bead foam.
近年、車両衝突時における乗員の頭部等を保護するための衝撃吸収パッド等は、自動車の低燃費への関心と安全性能への意識の高まりとの観点から、軽量かつ圧縮強度の高い材料が求められている。衝撃吸収パッドの材料として、例えば、ビーズ発泡体がよく用いられており、これは予備発泡性粒子を金型内で熱融着して得られた発泡体である。 In recent years, shock-absorbing pads and the like for protecting the head of an occupant in the event of a vehicle collision have been made of a material that is lightweight and has high compressive strength from the perspective of increasing interest in low fuel consumption and increasing awareness of safety performance. It has been demanded. For example, a bead foam is often used as a material for the impact absorbing pad, and this is a foam obtained by thermally fusing pre-expandable particles in a mold.
従来、このようなビーズ発泡体の原料としては、ポリプロピレンが多く用いられてきた(特許文献1,2)。ポリプロピレンからなるビーズ発泡体は成形が容易であるものの、発泡体そのものの圧縮強度が十分ではなく、圧縮強度を向上させるためには、ビーズ発泡体の発泡倍率を下げる必要があった。
しかしながら、発泡倍率を小さくすると、発泡体自身の質量が増加して、自動車の自重が増加するという問題があった。
Conventionally, polypropylene has been often used as a raw material for such bead foam (Patent Documents 1 and 2). A bead foam made of polypropylene is easy to mold, but the compressive strength of the foam itself is not sufficient, and in order to improve the compressive strength, it was necessary to reduce the expansion ratio of the bead foam.
However, if the expansion ratio is reduced, there is a problem that the mass of the foam increases and the weight of the automobile increases.
したがって、従来の熱可塑性樹脂ビーズ発泡体では、ビーズ発泡体の軽量化と圧縮強度を両立させることは困難であった。 Therefore, with the conventional thermoplastic resin bead foam, it has been difficult to achieve both weight reduction and compressive strength of the bead foam.
本発明は、軽量でかつ、平均気泡径を大きくしてなお圧縮強度の高いビーズ発泡法、及びそれの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a bead foaming method that is lightweight, has a large average cell diameter, and has a high compressive strength, and a method for producing the same.
本発明の課題は以下の手段によって達成された。
本発明者らは平均気泡径を大きくしてなお圧縮強度の高いビーズ発泡体を得るため鋭意研究を重ねた結果、10%圧縮応力σ10(kPa)と密度ρ(kg/m3)との比が関係することを見出し、この知見に基づき検討を行い、本発明をなすにいたった。
すなわち本発明は、
<1>10%圧縮応力σ10(kPa)を密度ρ(kg/m3)で割った数値σ10/ρが5以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂ビーズ発泡体、
<2>前記熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂であることを特徴とする<1>に記載の熱可塑性樹脂ビーズ発泡体、
<3>前記熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートであることを特徴とする<1>または<2>に記載の熱可塑性樹脂ビーズ発泡体、
<4>前記発泡体の数平均気泡径が0μmを超えて50μm以下であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂ビーズ発泡体、
<5><1>〜<4>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂ビーズ発泡体を製造するに当り、圧力容器内で未発泡熱可塑性樹脂粒子に不活性ガスを浸透させた後、圧力容器内の圧力を開放してガスが浸透した未発泡樹脂粒子を取り出し、該粒子を構成する樹脂のガラス転移点以上の温度に、該粒子を加熱して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。
The object of the present invention has been achieved by the following means.
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to obtain a bead foam having a high average cell diameter and a high compressive strength. As a result, the 10% compressive stress σ 10 (kPa) and the density ρ (kg / m 3 ) It was found that the ratio is related, and based on this finding, the present inventors made the present invention.
That is, the present invention
<1> Thermoplastic resin bead foam, wherein a numerical value σ 10 / ρ obtained by dividing 10% compression stress σ 10 (kPa) by density ρ (kg / m 3 ) is 5 or more,
<2> The thermoplastic resin bead foam according to <1>, wherein the thermoplastic resin is a polyester resin;
<3> The thermoplastic resin bead foam according to <1> or <2>, wherein the thermoplastic resin is polyethylene terephthalate or polycarbonate;
<4> The thermoplastic resin bead foam according to any one of <1> to <3>, wherein the foam has a number average cell diameter of more than 0 μm and 50 μm or less,
<5> In producing the thermoplastic resin bead foam according to any one of <1> to <4>, after impregnating an inert gas into unfoamed thermoplastic resin particles in the pressure vessel, the pressure vessel A thermoplastic resin foam characterized by releasing unfoamed resin particles into which gas has permeated by releasing the pressure inside, and heating the particles to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the resin constituting the particles. Body manufacturing method,
Is to provide.
本発明では、圧縮強度(kPa単位)を密度(kg/m3単位)で割った数値を5以上とすることで、単位密度当りの圧縮強度が車両衝突時の衝撃を吸収する要件を満たすとともに、発泡倍率が増加しても所望の圧縮強度を保つことができ、軽量かつ圧縮強度が高く衝撃に強い発泡体を得ることができる。 In the present invention, the numerical value obtained by dividing the compressive strength (kPa unit) by the density (kg / m 3 unit) is set to 5 or more, so that the compressive strength per unit density satisfies the requirement of absorbing the impact at the time of vehicle collision. Even if the expansion ratio increases, the desired compressive strength can be maintained, and a foam that is lightweight, has high compressive strength, and is resistant to impact can be obtained.
以下に本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の熱可塑性樹脂ビーズ発泡体は、10%圧縮応力(kPa)を密度(kg/m3)で割った数値が5以上であることを特徴とするものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The thermoplastic resin bead foam of the present invention is characterized in that a numerical value obtained by dividing 10% compression stress (kPa) by density (kg / m 3 ) is 5 or more.
上記数値が5未満では、圧縮強度を高めるために発泡体自身が重くなりすぎて、軽量化すると圧縮強度が低下するおそれがある。一方、10を超えると、圧縮強度が高くなりすぎて、衝撃を吸収できないおそれがある。上記数値は好ましくは7以上、より好ましくは7〜10である。 If the above numerical value is less than 5, the foam itself becomes too heavy to increase the compressive strength, and if the weight is reduced, the compressive strength may decrease. On the other hand, if it exceeds 10, the compressive strength becomes too high and the impact may not be absorbed. The numerical value is preferably 7 or more, more preferably 7 to 10.
この要件を満たすために、例えば10%圧縮応力は好ましくは400〜5000(kPa)、より好ましくは500〜3000(kPa)とする。また密度は、好ましくは50〜500(kg/m3)、より好ましくは100〜400(kg/m3)とする。
ここで、10%圧縮応力は、JIS K 7220(2006)準拠し、発泡体の一定の位置で、圧縮をかける方向に10%縮んだときの応力を測定した値である。
密度は、JIS K7222に準拠して測定する値である。
In order to satisfy this requirement, for example, the 10% compressive stress is preferably 400 to 5000 (kPa), more preferably 500 to 3000 (kPa). The density is preferably 50 to 500 (kg / m 3 ), more preferably 100 to 400 (kg / m 3 ).
Here, the 10% compressive stress is a value obtained by measuring the stress when contracted by 10% in the direction of applying compression at a certain position of the foam in accordance with JIS K 7220 (2006).
The density is a value measured according to JIS K7222.
好ましくは、上記ビーズ発泡体の平均気泡径は、50μm以下である。この構成により圧縮強度を低減することなく軽量化することができる。発泡体を形成するため平均気泡径は0μmを超えることが好ましい。
ここで、平均気泡径は、JIS−K7112に準拠して測定した値とする。
平均気泡径が50μmを超えると、平均気泡径が大きくなりすぎて、圧縮強度が低下する傾向がある。
さらに圧縮強度を高めるという観点からは平均気泡径は0μmを超え30μm以下、さらに好ましくは5μmを超え30μm以下、特に好ましくは10〜30μmである。
Preferably, the bead foam has an average cell diameter of 50 μm or less. With this configuration, the weight can be reduced without reducing the compressive strength. In order to form a foam, the average cell diameter is preferably more than 0 μm.
Here, let an average bubble diameter be the value measured based on JIS-K7112.
When the average cell diameter exceeds 50 μm, the average cell diameter becomes too large and the compressive strength tends to decrease.
Further, from the viewpoint of further increasing the compressive strength, the average bubble diameter is more than 0 μm and 30 μm or less, more preferably more than 5 μm and 30 μm or less, particularly preferably 10 to 30 μm.
<ビーズ発泡体の原料>
このような熱可塑性樹脂ビーズ発泡体の基材となる熱可塑性樹脂は限定されないが、入手のしやすさ、樹脂の強度、コスト、リサイクル性などの面でポリエステル系熱可塑性樹脂が好ましく、特に芳香族ポリエステル系熱可塑性樹脂が好適である。
<Raw material for bead foam>
The thermoplastic resin used as the base material for the thermoplastic resin bead foam is not limited, but polyester-based thermoplastic resins are preferable in terms of availability, resin strength, cost, recyclability, and the like. A group polyester-based thermoplastic resin is preferred.
芳香族ポリエステル系熱可塑性樹脂としては、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネート等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これら一種を単独で用いても、二種以上を混合して用いても良い。これらの中では、特にポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートは、樹脂の強度、コスト、入手のしやすさ、リサイクル性、気泡の微細化のしやすさ等の面で優れており好適である。 Examples of the aromatic polyester-based thermoplastic resin include, but are not limited to, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, and polycarbonate. One kind of these may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. Among these, polyethylene terephthalate and polycarbonate are particularly preferable because they are excellent in terms of resin strength, cost, availability, recyclability, ease of bubble miniaturization, and the like.
芳香族ポリエステル系熱可塑性樹脂は、ビーズ成形時のビーズ同士の密着性を上げるために、前記樹脂を構成するモノマー単位の分子の一部を変性して、結晶化度を低減することができる。変性方法としては、テレフタル酸をフタル酸、もしくはイソフタル酸以外に、更にアジピン酸、ジフェニルカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルフォンジカルボン酸、セバシン酸、ナフタレンジカルボン酸等のジカルボン酸成分に変性したものや、エチレングリコールを、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、チオジエタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール又はテトラエチレングリコール等のジオール成分に変性したものなどを適宜選択することができるが、これらに限られるものではない。これら一種を用いた樹脂でも、二種以上を組み合わせた樹脂を用いても良い。芳香族ポリエステル系熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレートを用いた場合は、物性のバランスを考えると、特にテレフタル酸をイソフタル酸に変性したものもしくは、エチレングリコールをネオペンチルグリコールに変性したものを用いることが望ましい。
ここで、変性するとは、ポリエステル系熱可塑性樹脂の主鎖の一部を別のモノマーで置き換えることである。例えば、ポリエチレンテレフタレートの場合、テレフタル酸をイソフタル酸に置き換えたり、エチレングリコールをジエチレングリコールに置き換えたりすることに相当する。
The aromatic polyester-based thermoplastic resin can reduce the degree of crystallinity by modifying some of the monomer unit molecules constituting the resin in order to increase the adhesion between the beads during the molding of the beads. As a modification method, in addition to phthalic acid or isophthalic acid, terephthalic acid is further modified to a dicarboxylic acid component such as adipic acid, diphenylcarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, diphenylsulfone dicarboxylic acid, sebacic acid, naphthalenedicarboxylic acid, Ethylene glycol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentane Diol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, thiodiethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4,4 -Tetramethyl-1,3-cyclobut Njioru, diethylene glycol, can be suitably selected such as those modified diol component such as triethylene glycol or tetraethylene glycol is not limited thereto. You may use resin which used these 1 type, or resin which combined 2 or more types. When polyethylene terephthalate is used as the aromatic polyester-based thermoplastic resin, considering the balance of physical properties, it is particularly desirable to use terephthalic acid modified to isophthalic acid or ethylene glycol modified to neopentyl glycol. .
Here, modifying means replacing a part of the main chain of the polyester-based thermoplastic resin with another monomer. For example, in the case of polyethylene terephthalate, this corresponds to replacing terephthalic acid with isophthalic acid or replacing ethylene glycol with diethylene glycol.
上記芳香族ポリエステル系熱可塑性樹脂を変性したときの変性量に関しては、組成物100に対して、モル分率で0を越えて30%未満が好ましい。変性量が少なすぎると密度が大きくなり、逆に変性量が多くなると気泡を微細化することが難しくなるおそれがあるためである。平均気泡径と密度の値から考慮すると、組成物100に対して、変性量はモル分率で好ましくは、0.1から10%、さらに好ましくは0.25から5%、特に好ましくは、1から3.75%である。 With respect to the amount of modification when the aromatic polyester-based thermoplastic resin is modified, it is preferably more than 0 and less than 30% in terms of molar fraction with respect to the composition 100. This is because if the modification amount is too small, the density increases, and conversely if the modification amount increases, it may be difficult to make the bubbles fine. Considering the average cell diameter and density, the amount of modification is preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.25 to 5%, particularly preferably 1 with respect to the composition 100 as a molar fraction. To 3.75%.
上記芳香族ポリエステル系熱可塑性樹脂を変性したときの変性量の確認方法は、1H−NMRを用いて行うことができるが、これに限られるものではない。例えば、1H−NMRを用いて、イソフタル酸やネオペンチルグリコールの成分比の測定は、特定の領域に観測されるピークの積分強度比とテレフタル酸やエチレングリコールの積分強度比を比較することにより求めることができる。 A method for confirming the amount of modification when the aromatic polyester-based thermoplastic resin is modified can be performed using 1 H-NMR, but is not limited thereto. For example, using 1 H-NMR, the measurement of the component ratio of isophthalic acid or neopentyl glycol is performed by comparing the integrated intensity ratio of the peak observed in a specific region with the integrated intensity ratio of terephthalic acid or ethylene glycol. Can be sought.
本発明のビーズ発泡体には、必要に応じて気泡を微細化するための気泡核剤を添加してもよい。気泡核剤としては、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウムなどの無機微粒子、加熱分解型の有機系気泡核剤、熱可塑性エラストマー、溶融型結晶化核剤等を用いることができるが、これらに限られるものではない。 You may add the cell nucleating agent for refine | miniaturizing a bubble to the bead foam of this invention as needed. As the cell nucleating agent, inorganic fine particles such as talc, calcium carbonate, titanium oxide, and barium sulfate, heat-decomposable organic cell nucleating agent, thermoplastic elastomer, and melt-type crystallization nucleating agent can be used. It is not limited to.
ビーズ発泡体の中には気泡核剤のほかに、本発明の趣旨を損なわない範囲内で、必要に応じて、発泡剤、結晶化促進剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤、熱安定剤、加工助剤、衝撃改質剤、充填剤などの各種添加剤を配合することができる。 In the bead foam, in addition to the bubble nucleating agent, as long as the purpose of the present invention is not impaired, a foaming agent, a crystallization accelerator, an antioxidant, an antistatic agent, an ultraviolet ray preventing agent, Light stabilizers, fluorescent brighteners, pigments, dyes, compatibilizers, lubricants, reinforcing agents, flame retardants, crosslinking aids, plasticizers, thickeners, thickeners, thermal stabilizers, processing aids, impact modifiers Various additives such as a quality agent and a filler can be blended.
発泡剤としては、分解してガスを発生する固体化合物、加熱すると気化する液体、加圧下で樹脂に溶解させ得る不活性な気体などに分類されるが、このいずれを用いることができる。このうち固体化合物としては、例えば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、ヒドラゾルジカルボンアミド、重炭酸ナトリウム、p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、p−トルエンスルホニルヒドラジド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジアゾアミノベンゼン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロテレフタルアミド、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。また気化する液体としては、例えばプロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ヘキサンのような飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、キシレン、トルエンのような芳香族炭化水素、塩化メチル、フロンのようなハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテルのようなエーテル化合物などがあげられる。さらに不活性な気体としては、例えば二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、代替フロンなどが挙げられる。樹脂への溶解性、気泡の微細化のしやすさを考慮すると、二酸化炭素(炭酸ガス)がより好ましい。 The foaming agent is classified into a solid compound that decomposes to generate a gas, a liquid that vaporizes when heated, an inert gas that can be dissolved in a resin under pressure, and any of these can be used. Among these, as solid compounds, for example, azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, hydrazole dicarbonamide, sodium bicarbonate, p, p'-oxybisbenzenesulfonylhydrazide (OBSH), N, N'-dinitrosopentamethylene Examples thereof include tetramine (DPT), p-toluenesulfonyl hydrazide, benzenesulfonyl hydrazide, diazoaminobenzene, N, N′-dimethyl-N, N′-dinitroterephthalamide, and azobisisobutyronitrile. Examples of the liquid to be vaporized include saturated aliphatic hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane and hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, xylene and toluene, methyl chloride and chlorofluorocarbon. And halogenated hydrocarbons such as dimethyl ether and ether compounds such as methyl tert-butyl ether. Further, examples of the inert gas include inert gases such as carbon dioxide, nitrogen, helium, and argon, and alternative chlorofluorocarbons. Carbon dioxide (carbon dioxide gas) is more preferable in consideration of the solubility in the resin and the ease of miniaturization of the bubbles.
<ビーズ発泡体の成形方法>
このような熱可塑性樹脂ビーズ発泡体の製造するに当り、まず上記熱可塑性樹脂等を用いて、予備発泡体粒子を形成する。
ここで、予備発泡性粒子とは、加熱によって発泡体になる能力をもった粒子を意味し、既に少し発泡していてもよいし、発泡していなくてもよい。
<Bead Foam Molding Method>
In producing such a thermoplastic resin bead foam, first, pre-foam particles are formed using the thermoplastic resin or the like.
Here, the pre-expandable particles mean particles having an ability to become a foam by heating, and may be already slightly foamed or not foamed.
予備発泡性粒子は押出法、バッチ法のいずれでも製造することができる。押出法の場合、押出機から棒状の発泡体を押出発泡で押し出された棒状発泡体を、後に適切な長さに切断することによって発泡粒子を得ることができる。棒状発泡体を粒子状に切断するタイミングは、棒状発泡体が押し出された直後でもよいし、押出後、発泡体が冷却され、形状が安定してからでもよい。バッチ法の場合、まず圧力容器内で発泡剤を混合した熱可塑性樹脂粒子を作る。この粒子を加熱発泡させて発泡した予備発泡性粒子としてもよいし、樹脂中に発泡体を混合した未発泡の予備発泡性としてもよい。予備発泡性粒子のサイズは0.5〜2mm程度が好ましい。 The pre-expandable particles can be produced by either an extrusion method or a batch method. In the case of the extrusion method, the foamed particles can be obtained by later cutting the rod-like foam extruded from the extruder by extrusion foaming into an appropriate length. The timing of cutting the rod-like foam into particles may be immediately after the rod-like foam is extruded, or may be after the foam is cooled and the shape is stabilized after extrusion. In the case of the batch method, first, thermoplastic resin particles mixed with a blowing agent in a pressure vessel are prepared. The particles may be pre-expanded particles that are foamed by heating and foaming, or may be non-foamed pre-expandable particles in which a foam is mixed in a resin. The size of the pre-expandable particles is preferably about 0.5 to 2 mm.
例えば図1(a)に示すように、圧力計2を有する圧力容器1に、未発泡の熱可塑性樹脂3を密閉容器に封入して、炭酸ガス、窒素、ヘリウム等の不活性ガスを圧入した後、金型での型内発泡成形に使用する直前まで所望の圧力で圧入したガスの雰囲気下に保持し、成形直前に圧力を開放してガスが浸透した未発泡の予備発泡性粒子4を製造することができる。特に前記ガスは炭酸ガスを使用すると、樹脂中へのガスの溶解度が高いので樹脂を発泡させやすく、さらに気泡を微細化しやすくすることができる。
For example, as shown in FIG. 1 (a), a non-foamed
未発泡の熱可塑性樹脂3への不活性ガスの含浸量としては6質量%以上とすることが好ましく、これによりビーズ発泡体に気泡を微細化することができる。
圧力容器1内の圧力は、好ましくは4〜8MPa、より好ましくは5〜7MPaで保持することが好ましく、この範囲では、熱可塑性樹脂内に十分に不活性ガスを補充することができ、気泡を微細化することができる。
The amount of impregnation of the inert gas into the unfoamed
The pressure in the pressure vessel 1 is preferably maintained at 4 to 8 MPa, more preferably 5 to 7 MPa. In this range, the thermoplastic resin can be sufficiently replenished with the inert gas, It can be miniaturized.
次に、圧力容器内の圧力を開放してガスが浸透した予備発泡性粒子4を採取し、図1(b)に示すような、閉鎖しうるが密閉し得ないビーズ成形金型5に、予備発泡性粒子4を短時間で供給する。
短時間で金型に供給することは、予備発泡性粒子の形状等を損なうことなく、次の工程に供給することができ、好ましくは10分以内、より好ましくは5分で行う。
Next, the pressure in the pressure vessel is released and the
Supplying to a metal mold | die for a short time can be supplied to the following process, without impairing the shape of a pre-expandable particle, etc., Preferably it is less than 10 minutes, More preferably, it is performed in 5 minutes.
ビーズ成形金型5の型内容積に対する予備発泡体の未発泡樹脂の体積充填率は、目標とする発泡倍率をφとすると1/φ以上であることが好ましい。
上記範囲内とすることで、発泡倍率を低下させずに型内に充満した発泡体を得ることができる。
The volume filling rate of the unfoamed resin of the pre-foamed material with respect to the inner volume of the bead molding die 5 is preferably 1 / φ or more, where φ is the target expansion ratio.
By setting it within the above range, a foam filled in the mold can be obtained without lowering the expansion ratio.
次いで、供給した熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱や加熱媒体としてのスチームをビーズ成形金型5に導入して金型内を加熱して、型内発泡成形を行い、予備発泡性粒子4を発泡と同時に成形して、ビーズ発泡体6を製造することができる。
上記ガラス転移点以上であれば、熱可塑性樹脂を十分に発泡させることができる。
Next, heating to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the supplied thermoplastic resin, or steam as a heating medium is introduced into the bead molding die 5 and the inside of the die is heated to perform in-mold foam molding, pre-foaming property The
If it is above the glass transition point, the thermoplastic resin can be sufficiently foamed.
加熱媒体としては、スチーム以外にも熱風やオイルなどを使用することができるが、効率的に成形を行う上ではスチームが最も有効である。スチームで型内発泡成形する場合には、前述したように汎用の発泡成形機を使用して、通常の成形条件で発泡成形することができる。 As the heating medium, hot air, oil, or the like can be used in addition to steam, but steam is most effective for efficient molding. When performing in-mold foam molding with steam, as described above, a general-purpose foam molding machine can be used to perform foam molding under normal molding conditions.
そして、図1(c)に示すように、成形した発泡成形体6は、冷却した後、金型から取り出すことで製造することができる。
And as shown in FIG.1 (c), the shape | molded foaming
このような製造法によれば、従来の成形型を用いて、本発明で規定する、軽量かつ圧縮剛性の高い熱可塑性樹脂ビーズ発泡体を製造することができる。 According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture a thermoplastic resin bead foam that is light and has high compression rigidity, as defined in the present invention, using a conventional mold.
上述のビーズ発泡体は、軽量かつ圧縮強度の高い材料であるため、この特性を活かして、自動車の各種衝撃吸収パッドや風力発電のブレード内のコア材として利用することができる。自動車の部材としては、例えばドアトリム内やフロントガラス側面のピラーに設置された衝撃吸収パッドなどとして使用できるが、これらに限られるものではない。本発明のビーズ発泡体は、三次元形状に成形したものを単独で用いてもよいし、周囲に表皮材を被覆して使用してもよい。表皮材にソフトな風合いのシートを用いると、衝撃吸収性能を維持しながら触感を向上できるという利点がある。 Since the above-mentioned bead foam is a material that is lightweight and has high compressive strength, it can be used as a core material in various shock absorbing pads of automobiles and blades of wind power generation by utilizing this characteristic. As a member of an automobile, for example, it can be used as a shock absorbing pad installed in a door trim or a pillar on the side of a windshield, but is not limited thereto. As the bead foam of the present invention, one molded into a three-dimensional shape may be used alone, or it may be used with a skin material coated around it. When a soft texture sheet is used for the skin material, there is an advantage that the tactile sensation can be improved while maintaining the impact absorbing performance.
また自動車部材には、その全体の形状を維持するために、板状あるいは枠状などに形成された形状保持材を組み込んでもよい。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。 Further, in order to maintain the overall shape of the automobile member, a shape holding material formed in a plate shape or a frame shape may be incorporated. In addition, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these.
(実施例1)
IP252B((株)ベルポリエステルプロダクツ製PET樹脂)の樹脂粒子のペレット(直径3〜4mm、ガラス転移点69℃)300gを圧力容器内に静置し、炭酸ガスを圧力容器内に充填し、圧力を5.3MPaとした。その後、この容器を17℃の雰囲気温度のもと1週間放置し、ペレット中に炭酸ガスを浸透させた。その後、圧力容器内の圧力を開放して常圧にし、容器からガスが浸透した未発泡の予備発泡性粒子を取り出した。この粒子248gを取り出してから10分以内にビーズ成形金型(型内面の寸法は幅10cm×長さ10cm×高さ5cmの直方体)に充填し、水蒸気のスチーム(150℃)を、この金型内に充填してビーズ発泡成形を行った。
得られたビーズ発泡体の密度は496kg/m3、断面を電子顕微鏡で観察して計算した平均気泡径は15μmであった。得られたビーズ発泡体から50mm角の試験片を切り出し、JIS K 7220(2006)に圧縮試験を行ったところ、10%圧縮応力は4,757kPaであり、σ10/ρの値は9.6となった。
Example 1
300 g of resin particle pellets (
The density of the obtained bead foam was 496 kg / m 3 , and the average cell diameter calculated by observing the cross section with an electron microscope was 15 μm. When a 50 mm square test piece was cut out from the obtained bead foam and subjected to a compression test according to JIS K 7220 (2006), the 10% compression stress was 4,757 kPa and the value of σ 10 / ρ was 9.6. It became.
(実施例2〜5)
実施例2〜5は、実施例1と同じ材料で、表1に示すような未発泡樹脂粒子充填量を用いて、同じ条件でガスを浸透させた。その後、圧力容器内の圧力を開放し、容器からガスが浸透した未発泡樹脂粒子を取り出し、取り出してから10分以内に所定の量の未発泡樹脂粒子を実施例1と同じビーズ成形金型に充填し、水蒸気によってビーズ発泡成形を行った。得られたビーズ発泡体の密度と平均気泡径、圧縮応力、σ10/ρの値は表1のとおりであった。
(Examples 2 to 5)
Examples 2 to 5 were made of the same material as in Example 1 and infiltrated with gas under the same conditions using the unfoamed resin particle filling amount as shown in Table 1. Thereafter, the pressure in the pressure vessel is released, and the unfoamed resin particles into which the gas has permeated are taken out from the vessel, and a predetermined amount of unfoamed resin particles are put into the same bead molding die as in Example 1 within 10 minutes after taking out. Filled and bead foamed with water vapor. The density, average cell diameter, compressive stress, and σ 10 / ρ values of the obtained bead foam were as shown in Table 1.
(比較例1)
エペランPP((株)カネカ製ポリプロピレン樹脂発泡ビーズ)(ガラス転移点−10℃)の発泡ビーズ196gをビーズ成形金型(型内面の寸法は幅10cm×長さ10cm×高さ5cmの直方体)に充填し、水蒸気によってビーズ発泡成形を行った。
得られたビーズ発泡体の密度は391kg/m3、断面を電子顕微鏡で観察して計算した平均気泡径は188μmであった。得られたビーズ発泡体に圧縮試験を行ったところ、10%圧縮応力は1,392kPaであり、σ10/ρの値は3.6となった。
(Comparative Example 1)
196 g of foamed beads of Eperan PP (polypropylene resin foam beads manufactured by Kaneka Corp.) (glass transition point -10 ° C) in a bead molding die (the dimensions of the inner surface of the mold are 10 cm wide x 10 cm long x 5 cm high) Filled and bead foamed with water vapor.
The density of the obtained bead foam was 391 kg / m 3 , and the average cell diameter calculated by observing the cross section with an electron microscope was 188 μm. When the compression test was performed on the obtained bead foam, the 10% compression stress was 1,392 kPa, and the value of σ 10 / ρ was 3.6.
(比較例2〜4)
比較例2〜4は、比較例1と同じ材料で、表1に示すような未発泡樹脂粒子充填量を用いて、ビーズ成形金型(型内面の寸法は幅10cm×長さ10cm×高さ5cmの直方体)に充填し、水蒸気によってビーズ発泡成形を行った。得られたビーズ発泡体の密度と平均気泡径、圧縮応力、σ10/ρの値は表2のとおりであった。
(Comparative Examples 2 to 4)
Comparative Examples 2 to 4 are the same materials as Comparative Example 1, and using a filling amount of unfoamed resin particles as shown in Table 1, a bead molding die (the dimensions of the mold inner surface are 10 cm wide × 10 cm long ×
(比較例5)
IP252B((株)ベルポリエステルプロダクツ製PET樹脂)の樹脂粒子(直径3〜4mm)43gを圧力容器内に静置し、3.5MPaの炭酸ガスを圧力容器内に充填した。その後、この容器を17℃の雰囲気温度のもと1週間放置し、ペレット中にガスを浸透させた。その後、圧力容器内の圧力を開放し、容器からガスが浸透した未発泡樹脂粒子を取り出し、取り出してから10分以内にこの粒子43gをビーズ成形金型(型内面の寸法は幅10cmx長さ10cm×高さ5cmの直方体)に充填し、水蒸気によってビーズ発泡成形を行った。
得られたビーズ発泡体の密度は138kg/m3、断面を電子顕微鏡で観察して計算した平均気泡径は91μmであった。得られたビーズ発泡体に圧縮試験を行ったところ、10%圧縮応力は662kPaであった。よって、σ10/ρの値は4.8となった。
(Comparative Example 5)
43 g of resin particles (3 to 4 mm in diameter) of IP252B (PET resin manufactured by Bell Polyester Products Co., Ltd.) were allowed to stand in a pressure vessel, and 3.5 MPa carbon dioxide gas was filled in the pressure vessel. Then, this container was left for one week under an atmospheric temperature of 17 ° C., and gas was infiltrated into the pellet. Thereafter, the pressure in the pressure vessel is released, and the unfoamed resin particles in which the gas has permeated are taken out from the vessel. X a rectangular parallelepiped having a height of 5 cm), and bead foam molding was performed with water vapor.
The density of the obtained bead foam was 138 kg / m 3 , and the average cell diameter calculated by observing the cross section with an electron microscope was 91 μm. When the compression test was performed on the obtained bead foam, the 10% compression stress was 662 kPa. Therefore, the value of σ 10 / ρ was 4.8.
表1,2の結果より、実施例1〜5は、比較例1〜5に対して、σ10/ρを満たすものを成形することができ、軽量化してなお圧縮剛性を向上させることができた。 From the results shown in Tables 1 and 2, Examples 1 to 5 can be molded to satisfy σ 10 / ρ with respect to Comparative Examples 1 to 5, and the compression rigidity can be improved by reducing the weight. It was.
1 圧力容器
2 圧力計
3 熱可塑性樹脂
4 予備発泡性粒子
5 ビーズ成形金型
6 ビーズ発泡体
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