JP2018058352A - 発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発泡樹脂シートの肉厚が大きい場合でも発泡樹脂シートの金型のキャビティに高精度に追従させることができる、発泡成形体の製造方法を提供する。
【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
【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
本発明は、自動車の内装部材（例：ドアトリム、天井材）、ラゲッジフロアボード等のボード類、ダクト、エンジンアンダーカバー等の発泡成形体の製造方法に関する。
特許文献１には、１枚の発泡樹脂シートを再加熱して軟化状態としたものを一対の分割金型の間に配置し、両方の金型から発泡樹脂シートを減圧吸引することによって発泡樹脂シートを二次発泡させて発泡成形体に厚肉部を形成する技術が開示されている。
特許文献１の技術では、予め用意した常温の発泡樹脂シートを、成形時に赤外線ヒータなどの輻射熱により再度加熱して軟化状態にしている。このような方法では、発泡樹脂シートが非常に薄い場合は問題が生じにくいが、発泡樹脂シートの肉厚の増大に伴って発泡樹脂シートの厚さ方向の中央部の軟化が不十分となることにより、賦形性が悪化して金型のキャビティに追従しにくくなる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、発泡樹脂シートの肉厚が大きい場合でも発泡樹脂シートの金型のキャビティに高精度に追従させることができる、発泡成形体の製造方法を提供するものである。
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。
本発明では、常温の発泡樹脂シートを再加熱して軟化させた発泡樹脂シートを用いるのではなく、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用いる。このようにして形成した発泡樹脂シートは、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、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低下する。このため、本発明によれば、発泡樹脂シートの肉厚が大きい場合でも発泡樹脂シートを金型のキャビティに高精度に追従させることができる。
また、従来技術では、発泡樹脂シートの中央部の軟化が不十分な場合には、発泡樹脂シートを一対の金型の両方から減圧吸引したときに主に発泡樹脂シートの表面近傍において二次発泡が起こるために厚肉部の剛性が不十分になりやすかった。一方、本発明では、発泡樹脂シートの厚さ方向の中央に向かうほど粘度が低下するので、発泡樹脂シートを一対の金型の両方から減圧吸引したときに、主に発泡樹脂シートの中央付近での発泡が促進されて発泡樹脂シートが膨張する。このため、本発明によれば、厚さ方向の中央付近の層（中央層）の平均気泡径が大きく、表面近傍の表面層の平均気泡径が小さいという構成の発泡成形体が得られる。このような発泡成形体は、平均気泡径が大きい中央層が平均気泡径が小さい表面層で挟まれたサンドイッチ構造となっているために、軽量且つ高剛性である。
以上のように、本発明によれば、発泡樹脂シートの肉厚が大きい場合でも発泡樹脂シートを金型のキャビティに高精度に追従させることができ、かつ軽量且つ高剛性である発泡成形体を製造することができる。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
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。
本発明の別の観点によれば、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、発泡成形体が提供される。
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。
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。
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
１．発泡成形機１の構成
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。
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，押出機１３＞
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。
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。
＜インジェクタ１６＞
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。
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。
＜アキュームレータ１７、Ｔダイ１８＞
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。
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。
＜第１及び第２金型２１，２２＞
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。
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。
２．発泡成形体の製造方法
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。
２．１ 配置工程
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。
２．２ 膨張工程
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。
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。
本実施形態では、金型２１，２２にピンチオフ部２１ｄ，２２ｄが設けられており、ピンチオフ部２１ｄ，２２ｄが当接するまで金型２１，２２を近接させると、ピンチオフ部２１ｄ，２２ｄで囲まれる空間が密閉空間Ｓとなる。発泡樹脂シート２３のうち密閉空間Ｓ内にある部位２３ａが発泡成形体２４となる。一方、発泡樹脂シート２３のうち密閉空間Ｓ外にある部位はバリ２３ｂとなる。
金型２１，２２のキャビティ２１ｂ，２２ｂは、発泡樹脂シート２３のうち発泡成形体２４となる部位（つまり、密閉空間Ｓ内にある部位）の全体に渡って、金型２１，２２の間の隙間Ｇが略一定となるように構成されている。この状態で金型２１，２２によって発泡樹脂シート２３を減圧吸引すると発泡樹脂シート２３が隙間Ｇの厚さに膨張して発泡成形体２４が形成される。なお、ピンチオフ部２１ｄ，２２ｄは、必須の構成ではなく、金型２１，２２の間に隙間Ｇが形成されるように金型２１，２２を非接触で近接させてもよい。但し、ピンチオフ部２１ｄ，２２ｄを当接させて密閉空間Ｓを形成した状態で金型２１，２２による減圧吸引を行うと密閉空間Ｓ内の圧力が低下されやすいので、発泡樹脂シート２３が膨張されやすいというメリットがある。
隙間Ｇの厚さは、特に限定されないが、発泡樹脂シート２３の厚さの１．１〜３．０倍であることが好ましい。（隙間Ｇの厚さ）／（発泡樹脂シート２３の厚さ）は、具体的には例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０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。
金型２１，２２による減圧吸引は、第１金型２１による減圧吸引を先に開始してもよく、第２金型２２による減圧吸引を先に開始してもよく、金型２１，２２による減圧吸引を同時に開始してもよい。また、第１金型２１による減圧吸引を先に停止してもよく、第２金型２２による減圧吸引を先に停止してもよく、金型２１，２２による減圧吸引を同時に停止してもよい。金型２１，２２による減圧吸引は、金型２１，２２を近接させる前に開始してもよく、近接させた後に開始してもよい。
金型２１，２２の両方によって発泡樹脂シート２３を減圧吸引すると、発泡樹脂シート２３の発泡が促進されて発泡樹脂シート２３が膨張する。発泡樹脂シート２３は厚さ方向の中央付近での粘度が最も低い（流動性が最も高い）ので、厚さ方向の中央付近での発泡が特に促進されて発泡樹脂シート２３が膨張する。その結果、厚さ方向の中央付近の層（中央層）での平均気泡径が大きく、表面近傍の表面層の平均気泡径が小さいという構成の発泡成形体２４が得られる。このような発泡成形体２４は、平均気泡径が大きい中央層が、平均気泡径が小さい表面層で挟まれたサンドイッチ構造となっているために、軽量且つ高剛性である。
本実施形態の方法によって得られる発泡成形体２４は、図５の断面写真に示すように、発泡成形体２４に肉厚に対して、発泡成形体２４の表面から厚さ１０％までの層を表面層とし、発泡成形体の表面から厚さ２５〜５０％の層を中央層とすると、中央層の平均気泡径が表面層の平均気泡径よりも大きくなる。（中央層の平均気泡径）／（表面層の平均気泡径）の比は、特に限定されないが、例えば、１．２〜１０である。この比は、具体的には例えば、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、７、８、９、１０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。
発泡成形体２４の厚さ方向全体の平均気泡径は、例えば、１００〜２０００μｍである。この平均気泡径は、具体的には例えば、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００μｍ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。表面層の平均気泡径は、例えば、８０〜５００μｍである。この平均気泡径は、具体的には例えば、８０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００μｍ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。中央層の平均気泡径は、例えば、１００〜２０００μｍである。この平均気泡径は、具体的には例えば、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００、１８００、１９００、２０００μｍ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。
平均気泡径は、以下の方法で測定する。
・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
・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
例えば、図６の例では、中央層において基準線Ｒが通過する気泡の数が６個であり、各気泡についての厚さ方向の最大長さは、Ｌ１〜Ｌ６である。このため、この例では、中央層の仮平均気泡径は、（Ｌ１＋Ｌ２＋＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６）／６によって算出される。
膨張工程は、好ましくは、第１吸引工程と、金型近接工程と、第２吸引工程をこの順で実行することによって行う。第１吸引工程では、図２（ｂ）に示すように、第１金型２１により発泡樹脂シート２３を減圧吸引して発泡樹脂シート２３を第１金型２１のキャビティ２１ｂに沿った形状に賦形する。金型近接工程では、図３（ａ）に示すように、隙間Ｇが金型２１，２２の間に設けられるように金型２１，２２を近接させる。第２吸引工程では、図３（ｂ）に示すように、金型２１，２２により発泡樹脂シート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。
金型２１，２２を近接させた後に金型２１，２２による減圧吸引を開始すると、発泡樹脂シート２３が賦形される前に発泡樹脂シート２３が金型２２の凸部２２ｃに当接してしまう。通常は、金型２１，２２の温度は発泡樹脂シート２３の温度よりも低いので、発泡樹脂シート２３が金型２２の凸部２２ｃに当接すると発泡樹脂シート２３が冷却されてその粘度が上昇し、金型２１，２２のキャビティ２１ｂ，２２ｂへの追従性が悪化する。一方、第１吸引工程と、金型近接工程と、第２吸引工程をこの順で実行することによって膨張工程を行う場合、発泡樹脂シート２３が第１金型２１のキャビティ２１ｂに沿った形状に賦形される前に発泡樹脂シート２３が金型２１，２２に接触することが最小限に抑えられるので、発泡樹脂シート２３の粘度が上昇することが抑制され、発泡樹脂シート２３を金型２１，２２のキャビティに高精度に追従させることができる。
２．３ 仕上げ工程
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。
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。
以上のように、本実施形態の方法によれば、発泡樹脂シート２３の肉厚が大きい場合でも発泡樹脂シート２３を金型のキャビティに高精度に追従させることができ、かつ軽量且つ高剛性である発泡成形体２４を製造することができる。
３．用途
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。
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。
本発明の発泡成形体２４は、例えば、ドアトリムや天井材などの自動車用内装部材、ラゲッジフロアボード等のボード類、ダクト、エンジンアンダーカバー等に利用可能である。発泡成形体２４を自動車用内装部材として利用する場合、発泡成形体２４の片面に表皮材を一体成形することが好ましい。例えば、従来技術では、天井材は、ポリウレタンのシートに表皮材を接着剤等で貼着していたが、本発明によれば、表皮材を発泡成形体２４に一体成形することができるので、表皮材を貼着する手間を省くことができると共に、接着剤を用いずにアンカー効果（樹脂が表皮材に滲み込むことによって表皮材が樹脂に固定される効果）によって表示材を発泡成形体２４に固定することができる。
図７〜図８に示すように、ダクト３０は、一対のダクト半体３１，３２を接合して筒状にすることによって形成することができる。ダクト半体３１，３２は、ヒンジ部３３で互いに連結されている。ダクト半体３１，３２及びヒンジ部３３は、上記の製造方法で一体成形することができる。ダクト半体３１，３２には、それぞれ、接合面３１ａ，３２ａが設けられている。ヒンジ部３３を中心にしてダクト半体３１，３２を相対回転させ、接合面３１ａ，３２ａを互いに当接させた状態で、ダクト半体３１，３２を互いに接合することによって、ダクト３０を形成することができる。ダクト半体３１，３２は、ネジ、リベット、タッカーなどを用いて接合することができる。
図１に示す発泡成形機１を用いて、発泡成形品（ドアトリム）を作製した。押出機１３のシリンダ１３ａの内径は５０ｍｍであり、Ｌ／Ｄ＝３４であった。原料樹脂には、ポリプロピレン系樹脂Ａ（ポレアリス社（Ｂｏｒｅａｌｉｓ ＡＧ）製、商品名「Ｄａｐｌｏｙ ＷＢ１４０」）と、ポリプロピレン系樹脂Ｂ（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックＰＰ・ＢＣ４ＢＳＷ」）を質量比６０：４０で混合し、樹脂１００質量部に対して、核剤として２０ｗｔ％の炭酸水素ナトリウム系発泡剤を含むＬＤＰＥベースマスターバッチ（大日精化工業株式会社製、商品名「ファインセルマスターＰ０２１７Ｋ」）を１．０重量部、および着色剤として４０ｗｔ％のカーボンブラックを含むＬＬＤＰＥベースマスターバッチ１．０重量部を添加したものを用いた。発泡樹脂シート２３の温度が１９０〜２００℃になるように各部位の温度制御を行った。スクリューの回転数は、６０ｒｐｍとし、押出量は、２０ｋｇ／ｈｒとした。発泡剤は、Ｎ２ガスを用い、インジェクタ１６を介して注入した。注入量は、０．４［ｗｔ．％］（Ｎ２注入量／樹脂押出量）とした。発泡樹脂シート２３は、厚さが２ｍｍになるようにＴダイ１８の制御を行った。
以上の条件で形成された発泡樹脂シート２３を金型２１，２２の間に配置した。次に、第１金型２１によって発泡樹脂シート２３の減圧吸引を行って発泡樹脂シート２３を第１金型２１のキャビティに沿った形状に賦形した。次に、金型２１，２２の間の隙間Ｇが３ｍｍになるように金型２１，２２の距離を近づけた状態で、金型２１，２２による発泡樹脂シート２３の減圧吸引を行って発泡樹脂シート２３の厚さが隙間Ｇの厚さになるように発泡樹脂シート２３を膨張させて発泡成形体２４を得た。金型２１，２２による減圧吸引は、−０．１ＭＰａで行った。
発泡成形体２４は、一般的な発泡成形体に比べて軽量且つ高剛性であった。発泡成形体２４の断面写真を図５に示す。発泡成形体２４の表面層及び中央層の平均気泡径を測定したところ、それぞれ、１３２．３μｍ及び１８４．２μｍであり、（中央層の平均気泡径）／（表面層の平均気泡径）の比は、１．３９であった。
１ ：発泡成形機
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
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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