JP2018058352A - 発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によれば、溶融状態の発泡樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成した1枚の発泡樹脂シートを第1及び第2金型間に配置する配置工程と、前記発泡樹脂シートの厚さよりも大きい隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近づけた状態で第1及び第2金型の両方によって前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって、前記発泡樹脂シートを前記隙間の厚さにまで膨張させる膨張工程を備える、発泡成形体の製造方法が提供される。
【選択図】図1
Description
好ましくは、前記膨張工程は、第1吸引工程と、金型近接工程と、第2吸引工程をこの順に備え、第1吸引工程では、第1金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引して前記発泡樹脂シートを第1金型のキャビティに沿った形状に賦形し、前記金型近接工程では、前記隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近接させ、第2吸引工程では、第1及び第2金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって前記発泡樹脂シートを前記隙間の厚さにまで膨張させる。
好ましくは、前記膨張工程では、前記発泡樹脂シートのうち前記発泡成形体となる部位の全体が膨張される。
好ましくは、第1及び第2金型のキャビティは、前記発泡樹脂シートのうち前記発泡成形体となる部位の全体において前記隙間が略一定となるように構成される。
好ましくは、第1金型のキャビティは、凹部を有する形状であり、第2金型のキャビティは、前記凹部内に入り込む形状の凸部を有する形状である。
好ましくは、前記隙間は、前記発泡樹脂シートの厚さの1.1〜3.0倍である。
好ましくは、(前記中央層の平均気泡径)/(前記表面層の平均気泡径)の比は、1.2〜10である。
最初に、図1〜図4を用いて、本発明の一実施形態の発泡成形体の製造方法の実施に利用可能な発泡成形機1について説明する。発泡成形機1は、樹脂供給装置2と、Tダイ18と、金型21,22を備える。樹脂供給装置2は、ホッパー12と、押出機13と、インジェクタ16と、アキュームレータ17を備える。押出機13とアキュームレータ17は、連結管25を介して連結される。アキュームレータ17とTダイ18は、連結管27を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。
ホッパー12は、原料樹脂11を押出機13のシリンダ13a内に投入するために用いられる。原料樹脂11の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂11は、ホッパー12からシリンダ13a内に投入された後、シリンダ13a内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ13a内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ13aの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ13a内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ13a内に配置されるスクリューの数は、1本でもよく、2本以上であってもよい。
シリンダ13aには、シリンダ13a内に発泡剤を注入するためのインジェクタ16が設けられる。インジェクタ16から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−149.1℃、臨界圧力3.4MPa以上、二酸化炭素であれば臨界温度31℃、臨界圧力7.4MPa以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸(例:クエン酸又はその塩)と塩基(例:重曹)との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ16から注入する代わりに、ホッパー12から投入してもよい。
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる発泡樹脂は、シリンダ13aの樹脂押出口から押し出され、連結管25を通じてアキュームレータ17内に注入される。アキュームレータ17は、シリンダ17aとその内部で摺動可能なピストン17bを備えており、シリンダ17a内に発泡樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ17a内に発泡樹脂が所定量貯留された後にピストン17bを移動させることによって、連結管27を通じて発泡樹脂をTダイ18内に設けられたスリットから押し出して垂下させて発泡樹脂シート23を形成する。
発泡樹脂シート23は、第1及び第2金型21,22間に導かれる。図1〜図3に示すように、第1金型21には、多数の減圧吸引孔21aが設けられており、発泡樹脂シート23を減圧吸引して第1金型21のキャビティ21bに沿った形状に賦形することが可能になっている。キャビティ21bは、凹部21cを有する形状になっており、凹部21cを取り囲むようにピンチオフ部21dが設けられている。第2金型22には、多数の減圧吸引孔22aが設けられており、発泡樹脂シート23を減圧吸引して第2金型22のキャビティ22bに沿った形状に賦形することが可能になっている。キャビティ22bは、凹部21cに入り込む形状の凸部22cを有する形状になっており、凸部22cを取り囲むようにピンチオフ部22dが設けられている。なお、第2金型22のキャビティ22bが凹部を有する形状で、第1金型21のキャビティ21bが凹部に入り込む凸部を有する形状であってもよい。
ここで、図2〜図4を用いて、本発明の一実施形態の発泡成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、配置工程と膨張工程を備える。以下、詳細に説明する。
この工程では、図1及び図2(a)に示すように、溶融状態の発泡樹脂をTダイ18のスリットから押し出して垂下させて形成した1枚の発泡樹脂シート23を金型21,22間に配置する。本実施形態では、Tダイ18から押し出された発泡樹脂シート23をそのまま使用するダイレクト真空成形が行われるので、発泡樹脂シート23は、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された発泡樹脂シート23が成形前に加熱されることもない。また、本実施形態の発泡樹脂シート23は、スリットから押し出された直後は全体がほぼ均一の温度であり、垂下されている間に大気によって表面から徐々に冷却されるものである。そして、発泡樹脂シート23の厚さ方向の中央に向かうほど大気による冷却の影響を受けにくくなるので、本実施形態の発泡樹脂シート23は、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低くなるという性質を有する。発泡樹脂シート23の肉厚は、特に限定されないが、例えば、0.5〜5mmであり、好ましくは、1〜3mmである。この肉厚は、具体的には例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
この工程では、図2(b)〜図3(b)に示すように、発泡樹脂シート23の厚さよりも大きい隙間Gが金型21,22の間に設けられるように金型21,22を近づけた状態で金型21,22の両方によって発泡樹脂シート23を減圧吸引することによって、発泡樹脂シート23を隙間Gの厚さにまで膨張させる。
・まず、発泡成形体24について図5に示すように拡大倍率50倍で断面写真を撮影する。
・次に、断面写真中で厚さ方向に延びる5本の基準線R1〜R5を引く。基準線の間の間隔は500μmとする。
・各基準線について、測定対象の層(表面層、中央層、又は厚さ方向全体)において、基準線が通過する気泡の数をカウントする。
・各気泡について厚さ方向の最大長さ(厚さ方向の長さが最長となる部位での長さ)を測定する。
・式1に従って、各基準線について仮平均気泡径を算出する。さらに、各基準線について算出した仮平均気泡径を算術平均することによって、平均気泡径を算出する。
(式1)仮平均気泡径=カウントした全ての気泡についての最大長さの合計/カウントした気泡数
膨張工程の後、金型21,22を開いて、図4(a)に示すように、バリ23bのついた発泡成形体24を取り出し、バリ23bを切除して、図4(b)に示す発泡成形体24が得られる。
本発明の発泡成形体24は、軽量且つ高剛性であるために、そのような物性が好適である種々の用途に利用可能である。また、発泡成形体24の片面又は両面に不織布などの通気性部材で構成された表皮材を設けることができる。表皮材は、図2の状態で、発泡樹脂シート23と金型21の間と、発泡樹脂シート23と金型22の間の一方又は両方に配置した状態で、上記と同様に金型21、22によって発泡樹脂シート23の減圧吸引を行うことによって、発泡成形体24の片面又は両面に一体成形することができる。
2 :樹脂供給装置
11 :原料樹脂
12 :ホッパー
13 :押出機
13a :シリンダ
16 :インジェクタ
17 :アキュームレータ
17a :シリンダ
17b :ピストン
18 :Tダイ
21 :第1金型
21a :減圧吸引孔
21b :キャビティ
21c :凹部
21d :ピンチオフ部
22 :第2金型
22a :減圧吸引孔
22b :キャビティ
22c :凸部
22d :ピンチオフ部
23 :発泡樹脂シート
23a :部位
23b :バリ
24 :発泡成形体
25 :連結管
27 :連結管
30 :ダクト
31,32:ダクト半体
31a,32a:接合面
33 :ヒンジ部
G :隙間
S :密閉空間
Claims (8)
- 溶融状態の発泡樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成した1枚の発泡樹脂シートを第1及び第2金型間に配置する配置工程と、
前記発泡樹脂シートの厚さよりも大きい隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近づけた状態で第1及び第2金型の両方によって前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって、前記発泡樹脂シートを前記隙間の厚さにまで膨張させる膨張工程を備える、発泡成形体の製造方法。 - 前記膨張工程は、第1吸引工程と、金型近接工程と、第2吸引工程をこの順に備え、
第1吸引工程では、第1金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引して前記発泡樹脂シートを第1金型のキャビティに沿った形状に賦形し、
前記金型近接工程では、前記隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近接させ、
第2吸引工程では、第1及び第2金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって前記発泡樹脂シートを前記隙間の厚さにまで膨張させる、請求項1に記載の方法。 - 前記膨張工程では、前記発泡樹脂シートのうち前記発泡成形体となる部位の全体が膨張される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 第1及び第2金型のキャビティは、前記発泡樹脂シートのうち前記発泡成形体となる部位の全体において前記隙間が略一定となるように構成される、請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の方法。
- 第1金型のキャビティは、凹部を有する形状であり、第2金型のキャビティは、前記凹部内に入り込む形状の凸部を有する形状である、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の方法。
- 前記隙間は、前記発泡樹脂シートの厚さの1.1〜3.0倍である、請求項1〜請求項5の何れか1つに記載の方法。
- 中央層と、その両側に設けられた表面層を備える発泡成形体であって、
前記表面層は、前記発泡成形体の肉厚に対して前記発泡成形体の表面から厚さ10%までの層であり、前記中央層は、前記発泡成形体の肉厚に対して前記発泡成形体の表面から厚さ25〜50%の層であり、
前記中央層の平均気泡径は、前記表面層の平均気泡径よりも大きい、発泡成形体。 - (前記中央層の平均気泡径)/(前記表面層の平均気泡径)の比は、1.2〜10である、請求項7に記載の発泡成形体。
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