JP2015223811A - 発泡樹脂成形品の製造方法およびその方法により製造された発泡樹脂成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物理発泡剤および熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物を溶融および混練し、固定型と可動型からなる金型内に射出した後、可動型をコアバックさせることにより、熱可塑性組成物を発泡させつつ成形する発泡樹脂成形品の製造方法であって、熱可塑性樹脂組成物の冷却速度19℃/秒での結晶化温度をTccf(℃)としたとき、コアバックを、熱可塑性樹脂組成物の温度がTccf−10℃〜Tccf+20℃であるときに開始する発泡樹脂成形品の製造方法、およびその方法により製造された発泡樹脂成形品。
【選択図】図1B
Description
熱可塑性樹脂組成物の冷却速度19℃/秒での結晶化温度をTccf(℃)としたとき、コアバックを、熱可塑性樹脂組成物の温度がTccf−10℃〜Tccf+20℃であるときに開始する発泡樹脂成形品の製造方法、およびその方法により製造された発泡樹脂成形品に関する。
本工程は、物理発泡剤および熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物を溶融および混練する工程である。詳しくは、物理発泡剤以外の原料、例えば、後述する熱可塑性樹脂および添加剤等を図1Aの発泡射出成型装置1のホッパ13からシリンダ11内に投入し、溶融および混練を行いながら、高圧ガス供給装置17により物理発泡剤を注入する。
熱可塑性樹脂組成物を、融点以上の温度に加熱して10℃/分にて冷却したときの熱流−温度曲線を、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製)により求める。この熱流−温度曲線が吸熱ピークを示す温度を結晶化温度Tccs(℃)とする。
熱可塑性樹脂組成物を融点以上の温度に加熱して2℃/分にて冷却するとき、Tccsでの貯蔵弾性率を回転式粘度計(レオメトリック社製)により測定する。
本工程は、溶融混練工程で得られた熱可塑性樹脂組成物の溶融物を金型内に射出する工程である。詳しくは、溶融物を、図1Aの発泡射出成型装置1のノズル16から固定型21と可動型22からなる金型内のキャビティ23に射出する。図1A中、キャビティ23は直方体形状を有しているが、これに限定されるものではなく、目的とする成形品形状に基づく所望の形状を有していればよい。
本工程は、可動型22をコアバックさせることにより、射出工程で射出された溶融物を発泡させる工程である。詳しくは、熱可塑性樹脂組成物の溶融物を射出後、金型内で保圧し、特定のタイミングで可動型22をコアバックさせ、発泡を行う。コアバックとは、キャビティ23の体積を増大させるために、可動型22を固定型21とは反対方向に移動させることをいう。これにより、キャビティ23内の圧力が低減され、溶融物の発泡が促進される。
熱可塑性樹脂組成物を、融点以上の温度に加熱して19℃/秒にて冷却したときの熱流−温度曲線を、高速示差走査熱量計(METTLER TOLEDO社製)により求める。この熱流−温度曲線が吸熱ピークを示す温度を結晶化温度Tccf(℃)とする。
保圧の圧力および保圧の時間は、コアバックを上記タイミングで開始できれば特に限定されない。保圧の圧力は通常、10〜80MPaであり、好ましくは20〜60MPaである。保圧の時間は通常、1〜10秒であり、好ましくは2〜7秒である。
発泡倍率は好ましくは1.1〜10倍であり、より好ましくは1.1〜5倍である。
コアバック完了後は、発泡体をそのまま金型内で保持することにより、冷却し、その後、金型を開いて発泡樹脂成形品を得ることができる。
本発明の上記方法により製造された発泡樹脂成形品は、内部において、繊維化が達成されている。繊維化は、形成される繊維体がコアバック方向に対して略平行に配向するように達成される。
内部とは、成形品表面のスキン層から100μm以上、好ましくは200μm以上離れた領域である。
繊維体は、発泡成形品のコアバック方向に対する垂直断面を示す図1Bに示されるように、繊維状物30だけでなく、セル壁が破断されてなる非環状のセル壁痕31および32を包含するものとし、破断されることなく残存する環状のセル壁33を包含するものではない。本発明において繊維状物30および非環状のセル壁痕31および32は、発泡成形品のコアバック方向に対する垂直断面において中実であり、中空のものではない。
(溶融混練工程)
熱可塑性樹脂としてのポリプロピレンペレット(プライムポリマー社製;MFR3g/10分(230℃)、Tcps112℃)100重量部および結晶核剤としてのゲルオールMD(新日本化学社製)3.0重量部を溶融混練および冷却して結晶核剤含有ポリプロピレンペレットを得た。結晶核剤含有ポリプロピレンペレットおよびポリプロピレンペレット(プライムポリマー社製)を、ポリプロピレン:結晶核剤の重量比率が100:0.5となる割合でドライブレンドし、図1Aの発泡射出成型装置1のホッパ13からシリンダ11内に投入した。これらの混合物をシリンダ11内で210℃にて溶融および混練しながら、高圧ガス供給装置17により物理発泡剤としての窒素ガスを熱可塑性樹脂100重量部に対して0.2重量部注入した。得られた熱可塑性樹脂組成物の結晶化温度TccfおよびTccsを測定したところ、それぞれ97℃および129℃であり、Tccsでの貯蔵弾性率は1×106Paであった。
シリンダ11内の溶融物を、固定型21および可動型22からなる金型間のキャビティ23内に射出した。金型温度は40℃(=Tccf−57℃)であり、射出速度は40mm/秒であり、キャビティの厚みは2mmであった。
射出後、金型キャビティ内で溶融物を40MPaで5.0秒保圧した後、可動型22を8mmだけ0.4秒かけて固定型21とは反対方向にコアバックさせることにより、発泡させた。コアバック開始時において、溶融物の温度は116℃(=Tccf+19℃)であり、溶融物中のセル径は20μm以下であった。発泡倍率は5倍であった。本工程において金型は40℃(=Tccf−57℃)に維持した。
コアバック後、発泡体をそのまま40℃の金型内で保持することにより、冷却した。その後、金型を開いて発泡成形品を得た。
発泡成形品をコアバック方向に対して平行および垂直に切断し、それらの断面の顕微鏡写真を撮影した。平行断面の顕微鏡写真を図2Aに、垂直断面の顕微鏡写真を図2Bに示す。
表1に示す成形条件を採用したこと以外、実施例1と同様の方法により、発泡成形品を製造し、それらの断面を撮影した。
実施例2〜4で得られた発泡樹脂成形品におけるコアバック方向に対して平行な断面の顕微鏡写真(SEM写真)をそれぞれ図3〜図5に示す。
比較例1で得られた発泡樹脂成形品におけるコアバック方向に対して平行な断面の顕微鏡写真(SEM写真)を図6Aに、当該発泡樹脂成形品におけるコアバック方向に対して垂直な断面の顕微鏡写真(SEM写真)を図6Bに示す。
溶融物の結晶化温度TccsおよびTccf、溶融物のTccs(℃)での貯蔵弾性率、熱可塑性樹脂の結晶化温度Tcps、熱可塑性樹脂のTcpsでの貯蔵弾性率、コアバック開始時における溶融物の温度、コアバック開始時における溶融物の貯蔵弾性率、コアバック開始時における溶融物中のセル径は、繊維体の平均径、繊維体の数を前記した方法により測定した。
なお、比較例においてセル壁の平均厚みは、コアバック方向に対して垂直な断面の顕微鏡写真(SEM写真)における任意の100点でのセル壁厚みの平均値である。
31:32:非環状セル壁痕
33:環状セル壁
Claims (16)
- 物理発泡剤および熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物を溶融および混練し、固定型と可動型からなる金型内に射出した後、可動型をコアバックさせることにより、熱可塑性組成物を発泡させつつ成形する発泡樹脂成形品の製造方法であって、
熱可塑性樹脂組成物の冷却速度19℃/秒での結晶化温度をTccf(℃)としたとき、コアバックを、熱可塑性樹脂組成物の温度がTccf−10℃〜Tccf+20℃であるときに開始する発泡樹脂成形品の製造方法。 - 熱可塑性樹脂組成物が、該熱可塑性樹脂組成物の冷却速度10℃/分での結晶化温度Tccsにおいて1×103〜5×106Paの貯蔵弾性率を有する請求項1に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂組成物が結晶核剤をさらに含有する請求項1または2に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂が、冷却速度10℃/分での結晶化温度Tcpsを90〜210℃に有し、かつTcpsにおいて1×103〜1×106Paの貯蔵弾性率を有するポリマーである請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 熱可塑性樹脂組成物を金型内に射出した後、金型内で熱可塑性樹脂組成物を保圧し、可動型のコアバックを開始する請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- コアバック開始時において金型内の熱可塑性樹脂組成物中のセル径が30μm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 発泡を1.1〜5倍の発泡倍率で行う請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 得られる発泡樹脂成形品が内部において繊維化されている請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 繊維化により繊維体が形成され、繊維体が、発泡樹脂成形品のコアバック方向に対して垂直な断面において10μm以下の平均径を有する請求項8に記載の方法。
- 繊維体が、繊維状物および非環状セル壁痕を含み、
発泡樹脂成形品のコアバック方向に対して垂直な断面において、繊維体の数が40個/100μm2以上である請求項9に記載の方法。 - 物理発泡剤および熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる発泡樹脂成形品であって、
内部において繊維化されており、繊維化により形成された繊維体が、発泡樹脂成形品のコアバック方向に対して垂直な断面で10μm以下の平均径を有する発泡樹脂成形品。 - 熱可塑性樹脂組成物が、該熱可塑性樹脂組成物の冷却速度10℃/分での結晶化温度Tccsにおいて1×103〜5×106Paの貯蔵弾性率を有する請求項11に記載の発泡樹脂成形品。
- 繊維体が、繊維状物および非環状セル壁痕を含み、
発泡樹脂成形品のコアバック方向に対して垂直な断面において、繊維体の数が40個/100μm2以上である請求項11または12に記載の発泡樹脂成形品。 - 熱可塑性樹脂組成物が結晶核剤をさらに含有する請求項11〜13のいずれかに記載の発泡樹脂成形品。
- 熱可塑性樹脂が、冷却速度10℃/分での結晶化温度Tcpsを90〜210℃に有し、かつTcpsにおいて1×103〜1×106Paの貯蔵弾性率を有するポリマーである請求項11〜14のいずれかに記載の発泡樹脂成形品。
- 請求項11〜15のいずれかに記載の発泡樹脂成形品であって、請求項1〜10に記載の方法により製造された発泡樹脂成形品。
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