JP2019048915A - 発泡粒子成形体及び容器 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を箱状に成形した容器に水を張ったときに、箱体の底面等から漏水が生じるおそれがある。
この原因の一つとして、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、ポリスチレン系樹脂発泡粒子に比べて型内成形時の二次発泡力が弱く、特に、成形体の表面層の粒子間に微小な間隙が生じ易いことが考えられる。こうした発泡粒子の二次発泡力の違いは、発泡剤の残存のし易さに起因する。すなわち、ポリスチレン系樹脂発泡粒子は、発泡剤が残存し易いため、発泡粒子の二次発泡力が高い状態で型内成形を行うことができるが、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、一次発泡後の数時間で発泡剤が抜けてしまうため、発泡粒子の二次発泡力が高い状態で型内成形を行うことが難しい。
そのため、漏水防止性に優れたポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体の開発が種々行われている。
しかしながら、この方法を用いても、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体の防水性能は不十分であり、厳しい水圧条件において漏水のおそれが依然あるものであった。また、該特許文献1の技術では、蒸気口(スリット状コアベント)の開口面積を大きくするためにコアベントの数を増やす必要があり、成形体の美観性や量産時における金型の耐久性が低下するおそれがあった。
しかしながら、この方法で得られるポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体は、十分な漏水防止性を有するものではなかった。
〔1〕成形型表面の一方向に延在する複数の凹溝と、成形型内の成型空間に蒸気を供給するスリットを有する複数のコアベントとが設けられた成形型により、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる発泡粒子成形体であって、該発泡粒子成形体の少なくとも一面に、前記凹溝が転写してなる一方向に延在する複数の凸条と、前記コアベントのスリットが転写してなる線状突起とが形成された漏水防止面を有し、前記漏水防止面内において、前記凸条の延在方向と前記線状突起の延在方向とが一致していると共に、前記凸条と前記線状突起とが連続して形成されていることを特徴とする、発泡粒子成形体。
〔2〕上記漏水防止面内における、上記線状突起と連続して形成されている上記凸条の本数の割合が、凸条の全体数に対して90%以上であることを特徴とする、上記〔1〕に記載の発泡粒子成形体。
〔3〕上記漏水防止面内における、上記凸条1本あたりにおける上記線状突起の長さの割合の平均値が5〜25%であることを特徴とする、上記〔1〕又は〔2〕に記載の発泡粒子成形体。
〔4〕上記線状突起の幅が0.2〜0.8mmであり、該線状突起の幅に対する上記凸条の幅の比が0.8〜1.3であることを特徴とする、上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
〔5〕上記凸条の幅が0.2〜0.8mm、高さが0.2〜0.8mm、ピッチが1.0〜2.0mmであることを特徴とする、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
〔6〕上記漏水防止面を形成する成形型表面における、上記コアベントのスリットの面積の割合が1〜4%であることを特徴とする、上記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
〔7〕上記ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の平均粒子径が2〜7mmであると共に、上記凸条の幅よりも大きいことを特徴とする、上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
〔8〕上記発泡粒子を構成するポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする、上記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
〔9〕上記〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の発泡粒子成形体からなり、底板と該底板の周縁より立ち上がる側壁とを有する容器。
〔10〕上記容器において、底板の内面側及び側壁の内面側に上記漏水防止面が形成されていることを特徴とする、上記〔9〕に記載の容器。
この場合、成形時において成形体表面にムラなく均一に蒸気を供給でき、成形体表面部における粒子間の微小な間隙をより安定して防止することができるので好ましい。かかる観点から、凸条2の95%以上が線状突起3と連続して形成されていることがより好ましく、凸条2のそれぞれが少なくとも一つの線状突起3と連続して形成されていることが特に好ましい。
また、上記漏水防止面4内における、上記線状突起3と連続して形成されている凸条2の本数の割合が上記範囲内となるよう、漏水防止面4を形成する成形型表面には、コアベント20がずれた状態で配置されていることが好ましい。具体的には、図2に示すように、凹溝10の延在方向において、最も近くに配置された(隣接する)2個のコアベントの中点(A、B)を通る直線ABと、該隣接するコアベントのいずれかの1個の中点(AあるいはB)を通り、凹溝10の延在方向に平行な直線とのなす角θ(ずらし角θ)の平均値が5°を超え40°以下であるようにコアベント20がずれた状態で配置されていることが好ましい。また、コアベント20の、凹溝10の延在方向におけるピッチαと、延在方向に直交する方向におけるピッチβとがいずれも15〜35mmであることが好ましい。ここでピッチとは、ある方向において最も近くに配置された(隣接する)2つのコアベントの中心間距離をいう。
なお、前記直線ABと、AあるいはBを通り凹溝10の延在方向(ピッチα方向)に平行な直線とのなす角θは、前記漏水防止面を形成する成形型に設けられた少なくとも20組の、凹溝の延在方向において隣接した2つのコアベントについて、該なす角θを測定し、算術平均することで求めたものである。
上記線状突起3の長さの割合の平均値を上記範囲とすることで、成形時において成形型30の強度(耐久性)を低下させることなく凹溝10を蒸気の通り道として十分に機能させることができ、高い蒸気供給効率を確保することができるため、成形体表面部における粒子間の微小な間隙の発生を抑制することができる。かかる観点から、本発明においては、凸条2の1本あたりにおける線状突起3の長さの割合の平均値は8〜23%であることがより好ましく、10〜20%であることが特に好ましい。
なお、本発明における上記線状突起3の長さの割合の平均値は、発泡粒子成形体1の漏水防止面4内に形成された少なくとも50本以上の凸条2それぞれに対して、凸条1本あたりの凸条の長さと線状突起の長さを測定し、該線状突起の長さを該凸条の長さで除することで凸条1本あたりにおける線状突起3の長さの割合を求め、これらを算術平均することで求めたものである。
なお、本発明における上記線状突起3の幅は、発泡粒子成形体1の漏水防止面4内に形成された少なくとも30本以上の線状突起3の幅を測定し、これらを算術平均したものである。また、凸条2の幅は、該漏水防止面内に形成された少なくとも30本以上の凸条2の幅を測定し、これらを算術平均したものである。
なお、上記範囲の幅を有する線状突起3は、幅が概ね0.2〜0.6mmであるスリット21を有するコアベント20により転写される。
なお、本発明における上記凸条2の高さh、またピッチpは、発泡粒子成形体1の漏水防止面4内に形成された少なくとも30本以上の凸条2の高さ、またピッチを測定し、それぞれの算術平均値を求めたものである。
なお、上記した凸条2は、幅が概ね0.2〜0.6mm、深さが概ね0.2〜0.6mm、ピッチが概ね1.0〜2.0mmである凹溝10を有する成形型30により転写される。
上記漏水防止面4を形成する成形型面における、コアベント20のスリット21の面積の割合が上記の範囲内のものであれば、成形型30の強度(耐久性)を低下させることなく、十分な量の蒸気を供給することができる。かかる観点から、本発明においては、スリット21の面積の割合は1.5〜3.5%であることがより好ましい。前記成形型面におけるコアベント20のスリット21の面積の割合は、漏水防止面4を有する面を形成する成形型表面全体の面積に対する成形空間形成面におけるスリットの開口面積の割合である。
なお、上記コアベントのスリットの面積割合の成形型を用いて成形した本発明の発泡粒子成形体の上記漏水防止面4の上面視における、上記線状突起3の面積の割合は1.5〜4.5%である。上記線状突起3の面積の割合は、線状突起3の長さ、幅および本数からコアベント20が前記漏水防止面4に転写することにより形成されたコアベント跡1個あたりの線状突起3の面積を求め、該コアベント跡1個あたりの線状突起の面積×漏水防止面4内におけるコアベント跡の数を、漏水防止面4の面積で除することにより求めたものである。
なお、前記漏水防止面4の凸条2は、前記漏水防止面4を有する面を形成する成形型表面全体の面積に対して80%以上、さらに好ましくは90%以上の範囲にわたって形成された凹溝10模様により転写される。なお、隣接する前記凹溝10間の間隔が3mm以上である部分は凹溝模様として扱わないものとして、前記漏水防止面4を有する面を形成する成形型表面全体の面積に対する凹溝模様の面積を求めるものとした。
なお、本発明における上記発泡粒子の平均粒子径は、相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて2日間放置した発泡粒子群から無作為に取り出した200個以上の発泡粒子の各々について最大寸法(mm)を測定し、該最大寸法を算術平均した値である。
なお、上記発泡粒子成形体の見かけ密度は、成形体の重量を成形体の体積で除することにより求めることができる。成形体の体積は、成形体の外寸などから求めることができる。
まず、原料となるポリオレフィン系樹脂を溶融、混錬してストランド状に押出し、カットしてミニペレットとする。ミニペレットを水、分散剤とともに密閉容器に入れ、発泡剤を圧入する。その後、密閉容器を昇温し、圧力を大気圧下に開放することで発泡(一次発泡)させる。この発泡粒子を所望の形状を有した成形型に充填し、蒸気で加熱後、大気圧下に開放して発泡(二次発泡)させて粒子間の空隙を埋め、粒子を互いに融着させたのち、冷却、離型する。本発明に係る発泡粒子成形体は、上記成形型を用いた成形時の蒸気加熱においてその加熱効率を向上させ、融着性を確保するものであると考えられるため、その加熱工程について詳細に説明する。
成形型30内に発泡粒子を充填し、予備加熱後、加熱工程となるが、その工程は、図5(a)に示した一方加熱、(b)に示した逆一方加熱、(c)に示した本加熱の3工程がある。まず、一方加熱、逆一方加熱で成形空間に蒸気が供給され、発泡粒子同士が融着して発泡粒子成形体が形成されると共に、成形体の表面にスキン面が形成される。その後、本加熱時で再び蒸気が供給されるが、この時、本発明の構成では、一方加熱、逆一方加熱で発泡粒子が膨張した後であっても、凹溝10及びスリット21により、本加熱時の蒸気を成形型の成形面に沿ってその全面に制御性良く供給することができ、本加熱時においても蒸気を成形体の表面(スキン面)に効率良く供給することができる。これにより、成形体表面部の密度が高められると共に、その後、(d)に示したように、成形型内を大気圧下に開放させることで得られる成形体表面には、凹溝10及びスリット21が転写してなる凸条2と線状突起3とが形成された漏水防止面4が形成される。その結果、成形体表面部の粒子間の微小な間隙、特に、視認することが難しいレベルの微小な間隙が少なく漏水防止性に優れる成形体が得られると考えられる。
使用発泡粒子
本実施例に用いたポリオレフィン系樹脂発泡粒子の基材樹脂はプライムポリマー社製プロピレン−エチレンランダム共重合体である。まず、該ランダム共重合体を押出機のスクリューで加熱混錬しながらストランド状に押出し、水冷しながらペレタイザーでカットしてミニペレットを得た。このミニペレットを水とともに密閉容器内に仕込み、分散剤により分散させ、揮発性発泡剤を圧入し、撹拌下に発泡温度まで加熱昇温し、容器内容物を大気圧下に放出して発泡粒子を得た。該発泡粒子の見かけ密度は25kg/m3で、発泡倍率は40倍であった。なお、発泡粒子は、カーボンブラックを樹脂100重量部に対して3重量部含有した黒色の発泡粒子であった。
成形条件
上記発泡粒子を、複数の凹溝とスリットを有する複数のコアベントとが設けられた金型に充填し、蒸気加熱による型内成形を行い、発泡粒子成形体を製造した。
充填は金型を完全に型締めした状態から金型移動方向に9mm開いた状態(クラッキング9mm)で金型の成型空間に発泡粒子を充填した後、金型を完全に型締めした。加熱方法は両面のドレン弁を開放した状態で蒸気を8秒間供給して予備加熱(排気工程)を行った後、0.16MPa(G)の圧力で一方加熱を行い、さらに0.24MPa(G)の圧力で逆一方加熱を行った後、0.32MPa(G)の成形加熱蒸気圧力(成形圧)で本加熱した。本加熱終了後、大気圧に戻した後、110秒間水冷を行い、離型した。
発泡粒子成形体
得られた黒色の発泡粒子成形体は、底板と該底板の周縁より立ち上がる側壁とを有する容器であり、該容器の底板の内・外面及び側壁の内・外面に、成形型の凹溝が転写してなる一方向に延在する複数の凸条と、金型のコアベントのスリットが転写してなる線状突起とが形成された漏水防止面を有し、前記漏水防止面内において、前記凸条の延在方向と前記線状突起の延在方向とが一致していると共に、前記凸条と前記線状突起とが連続して形成されているものであった。
上記漏水防止面内における、上記線状突起と連続して形成されている上記凸条の本数の割合は、凸条の全体数に対して100%であった。
上記凸条1本あたりにおける上記線状突起の長さの割合は14%であった。
上記線状突起の幅は0.49mmであり、該線状突起の幅に対する上記凸条の幅の比は1.2であった。上記凸条の幅は0.61mm、高さは0.38mm、ピッチは1.33mmであった。
上記漏水防止面における、上記線状突起の面積の割合は4.36%であり、上記漏水防止面が設けられた成形体表面の上面視における、該漏水防止面の面積の割合は、該成形体表面の全面積に対して85.7%であった。
成形体は、外寸が幅360mm、長さ440mm、高さ180mm、肉厚25mmの容器であった。
成形に使用した金型は、前記容器の内表面側及び外表面側の底板と側壁を形成する金型表面に、前記漏水防止面を形成する面を有し、凹溝の幅は0.4mm、深さは0.4mm、ピッチは1.4mmであった。また、金型表面には幅0.4mmのスリットが5本形成された直径10mmのコアベントが複数個ずれた状態で設けられ、該スリットによる蒸気孔が形成されていた。上記漏水防止面を形成する金型表面における、上記コアベントのスリットの面積の割合は2.1%であった。また、コアベント20の、凹溝10の延在方向におけるピッチαと、延在方向に直交する方向におけるピッチβは25mmであり、凹溝の延在方向において隣接した2つのコアベントのなす角θ(ずらし角θ)は19°であった。
複数の凹溝が形成されていない金型を用いて製造した以外は、上記実施例と同一の発泡粒子を用い、同様の成形条件にて発泡粒子成形体を製造した。
得られた発泡粒子成形体は、その表面に金型のコアベントのスリットが転写してなる線状突起のみが形成され、実施例において存在する凸条が無いものであった。
実施例及び比較例の箱状の成形体に、それぞれ高さ130mmまで水を張り(底面における水圧条件:1274Pa)、24時間放置したときに、漏水が見られるか否かを評価した。全く漏水が見られなかった場合を○と評価し、僅かでも漏水が見られた場合を×と評価した。
2 凸条
3 線状突起
4 漏水防止面
5 コアベントの外周跡
10 凹溝
20 コアベント
21 スリット
30 成形型
Claims (10)
- 成形型表面の一方向に延在する複数の凹溝と、成形型内の成型空間に蒸気を供給するスリットを有する複数のコアベントとが設けられた成形型により、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる発泡粒子成形体であって、該発泡粒子成形体の少なくとも一面に、前記凹溝が転写してなる一方向に延在する複数の凸条と、前記コアベントのスリットが転写してなる線状突起とが形成された漏水防止面を有し、前記漏水防止面内において、前記凸条の延在方向と前記線状突起の延在方向とが一致していると共に、前記凸条と前記線状突起とが連続して形成されていることを特徴とする、発泡粒子成形体。
- 上記漏水防止面内における、上記線状突起と連続して形成されている上記凸条の本数の割合が、凸条の全体数に対して90%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の発泡粒子成形体。
- 上記漏水防止面における、上記凸条1本あたりにおける上記線状突起の長さの割合の平均値が5〜25%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の発泡粒子成形体。
- 上記線状突起の幅が0.2〜0.8mmであり、該線状突起の幅に対する上記凸条の幅の比が0.8〜1.3であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
- 上記凸条の幅が0.2〜0.8mm、高さが0.2〜0.8mm、ピッチが1.0〜2.0mmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
- 上記漏水防止面を形成する成形型表面における、上記コアベントのスリットの面積の割合が1〜4%であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
- 上記ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の平均粒子径が2〜7mmであると共に、上記凸条の幅よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
- 上記発泡粒子を構成するポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の発泡粒子成形体。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の発泡粒子成形体からなり、底板と該底板の周縁より立ち上がる側壁とを有する容器。
- 上記容器において、底板の内面側及び側壁の内面側に上記漏水防止面が形成されていることを特徴とする、請求項9に記載の容器。
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