JP3081722B2 - オレフィン系樹脂型内発泡成形体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオレフィン系樹脂型内発
泡成形体の製造法に関する。さらに詳しくは、たとえば
各種部材、緩衝材などとして好適に使用しうるオレフィ
ン系樹脂型内発泡成形体の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オレフィン系樹脂型内発泡成形体
は、２枚の蒸気孔を有する金型を型締めした成形型内
に、予備発泡粒子を充填し、該蒸気孔から蒸気を通じる
ことによって加熱、融着する方法によって成形されてい
る。

【０００３】しかしながら、かかる方法によって成形さ
れた型内発泡成形体は、その両表面に蒸気孔の跡が必ず
残存するため、いずれの表面においても決して外観が美
麗なものとはいえない。

【０００４】そこで、一方表面に蒸気孔の跡が残らない
ようにするために、一方の金型にのみ蒸気孔を設け、他
方の金型には蒸気孔を設けないように設計された成形型
を用いて成形する方法が検討されているが、成形型の蒸
気孔を有しない面では、蒸気による加熱が不充分なた
め、予備発泡粒子同士の融着不良が発生し、かえって該
予備発泡粒子形状に基づく凹凸が表面上に発生してしま
うという欠点がある。

【０００５】したがって、一方の金型の蒸気孔のみから
蒸気を導入することによって蒸気孔を有しない金型面の
予備発泡粒子同士が融着不良を起こさずに成形しうる方
法の確立が、当該技術分野において永年の研究課題とし
て残されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みて、一方の金型の蒸気孔のみから蒸気を導入す
ることによって蒸気孔を有しない金型面の予備発泡粒子
同士が融着不良を起こさずに成形しうる方法の確立を目
的としてなされたものであり、予備発泡粒子としてオレ
フィン系樹脂予備発泡粒子を用い、なおかつ該オレフィ
ン系樹脂予備発泡粒子を特定の条件下で加熱融着せしめ
て成形したときには、蒸気孔を有しない金型面であって
も融着不良などの発生などがない外観美麗な型内発泡成
形体がえられるというまったく新しい事実を見出し、本
発明を完成するにいたった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、蒸
気孔を有しない金型Ａと蒸気孔を有する金型Ｂとを型締
めして成形型を構成したのち、オレフィン系樹脂予備発
泡粒子を該成形型内に充填し、金型Ｂの蒸気孔から水蒸
気を供給し、該予備発泡粒子がたがいに融着する温度よ
りも低い温度で該予備発泡粒子を予備加熱したのち、該
予備発泡粒子を水蒸気で蒸らし、ついで該予備発泡粒子
がたがいに融着する温度以上の温度で該予備発泡粒子を
本加熱することを特徴とするオレフィン系樹脂型内発泡
成形体の製造法に関する。

【０００８】

【作用および実施例】本発明のオレフィン系樹脂型内発
泡成形体の製造法は、予備発泡粒子同士の融着不良をな
くするために、該予備発泡粒子を成形型内で金型の両面
から蒸気などにより加熱しなければならないとされてい
た従来技術の常識を打破するまったく新しい成形型の片
面加熱による型内発泡成形体を提供するものである。

【０００９】本発明の型内発泡成形体の製造法によれ
ば、粒子同士の融着不良のない型内発泡成形体を製造す
ることができる理由は、定かではないが、従来のただ単
なる水蒸気による加熱だけでなく、特定の条件下で予備
加熱を行なったのち、蒸らしを行なうという工程が採ら
れているので、金型の水蒸気が導入される側の予備発泡
粒子と金型の水蒸気が導入されない側の予備発泡粒子の
温度差が小さくなり、本加熱による融着性が向上するこ
とによるものと推測することができる。

【００１０】以下、本発明のオレフィン系樹脂型内発泡
成形体の製造法の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】図１は、本発明の製造法に用いられる成形
型の一実施態様を示す概略説明図である。

【００１２】図１において、蒸気孔を有しない金型Ａ１
は、蒸気孔を有する金型Ｂ２と型締めされている。金型
Ａ１は、たとえばシリンダー３などと連接され、金型Ａ
１を移動させることによって金型Ａ１と金型Ｂ２とを型
締めおよび型開きすることができるように構成されてい
る。金型Ｂ２の内面には、複数の蒸気孔４が設けられて
おり、蒸気導入口５から導入された水蒸気は、金型Ｂ２
の内部６を介して該蒸気孔４を通って成形室７内に導入
される。また、金型Ｂ２内にはフィーダー８が設けられ
ており、かかるフィーダー８により、原料であるオレフ
ィン系樹脂予備発泡粒子が成形室７内に導入される。

【００１３】本発明の型内発泡成形体の製造法において
は、金型Ａには蒸気孔が設けられておらず、該金型Ａの
内面からは蒸気による予備発泡粒子の加熱は行なわれな
い。

【００１４】なお、えられる型内発泡成形体の表面に所
望の凹凸形状を付与せしめるばあいには、金型Ａの内面
には、たとえば、電蝕、放電加工などの手段によりエン
ボス加工を施しておいてもよい。かかる凹凸形状におい
てはとくに限定がなく、たとえば布目、レザー模様、波
模様などがあげられるが、本発明にはかかる例示によっ
て限定されるものではない。図１においては、金型１の
内面には円柱形状の凹凸が設けられたものの一例が示さ
れている。

【００１５】前記金型Ａ１と金型Ｂ２とを型締めしたの
ち、フィーダー８を介してオレフィン系樹脂予備発泡粒
子を成形室７内に充填する。

【００１６】前記オレフィン系樹脂予備発泡粒子に用い
られるオレフィン系樹脂としては、たとえばエチレンホ
モポリマー、プロピレンホモポリマー、エチレン−プロ
ピレンランダムコポリマー、エチレン−プロピレンブロ
ックコポリマー、エチレン−プロピレン−ブテンランダ
ムターポリマー、プロピレン−塩化ビニルコポリマー、
プロピレン−ブテンコポリマー、プロピレン−無水マレ
イン酸コポリマーなどがあげられ、これらは単独でまた
は２種以上を混合して用いてもよい。

【００１７】前記オレフィン系樹脂は、無架橋の状態の
ものが好ましいが、パーオキサイドや放射線などにより
架橋されたものであってもよい。

【００１８】また、前記オレフィン系樹脂として、該オ
レフィン系樹脂と混合しうる他の熱可塑性樹脂が混合さ
れたものを用いてもよい。かかる他の熱可塑性樹脂の具
体例としては、たとえばポリスチレン、ポリブテン、ア
イオノマーなどがあげられ、これらの熱可塑性樹脂の配
合量は、通常前記オレフィン系樹脂100 部（重量部、以
下同様）に対して20部以下、なかんづく５〜10部とする
ことが好ましい。

【００１９】前記オレフィン系樹脂は、通常予備発泡さ
れやすいように、あらかじめたとえば押出機、ニーダ
ー、バンバリーミキサー、ロールなどを用いて溶融し、
円柱状、楕円柱状、球状、立方体状、直方体状などの所
望の粒子形状で、その粒子の平均粒径が0.1 〜10mm、好
ましくは0.7 〜５mmとなるように成形加工されることが
望ましい。

【００２０】前記オレフィン系樹脂予備発泡粒子を製造
する方法としては、たとえば耐圧容器中でオレフィン系
樹脂粒子に揮発性発泡剤を含有させ、撹拌しながら水中
に分散させ、加圧下で所定の発泡温度まで加熱したの
ち、該水分散物を低圧域に放出する方法などがあげられ
るが、本発明はかかる方法によって限定されるものでは
ない。

【００２１】前記オレフィン系樹脂予備発泡粒子の発泡
倍率は、あまりにも大きすぎるばあいには、えられる型
内発泡成形体の収縮が大きくなったり、柔かくなりすぎ
る傾向があり、またあまりにも小さすぎるばあいには、
緩衝性などが低下する傾向があるので、通常３〜60倍、
好ましくは５〜50倍、さらに好ましくは８〜45倍、とく
に好ましくは10〜35倍であることが望ましい。

【００２２】前記オレフィン系樹脂予備発泡粒子をフィ
ーダー８を通じて成形室７内に充填するに際しては、あ
らかじめ予備発泡粒子を加圧ガスを用いて加圧し、該加
圧ガスが該予備発泡粒子中に充分に浸透され、内圧が付
与された状態で成形室７内に充填してもよく、該予備発
泡粒子を加圧ガスを用いて圧縮した状態で成形室７内に
充填してもよく、また該予備発泡粒子に内圧を付与した
り、圧縮することなく、そのままの状態で成形室７内に
充填してもよく、本発明はかかる充填方法によって限定
されるものではない。

【００２３】前記オレフィン系樹脂予備発泡粒子を成形
室７内に充填したのち、金型Ｂ２の蒸気孔４から水蒸気
を供給し、該予備発泡粒子がたがいに融着する温度より
も低い温度で該予備発泡粒子を予備加熱する。

【００２４】本発明においては、前記予備発泡粒子がた
がいに融着する温度よりも低い温度で該予備発泡粒子を
予備加熱する点にも特徴があり、このように該予備発泡
粒子を予備加熱したばあいには、本加熱を行なう前に予
備発泡粒子が融着することなく充分に加熱されている状
態になっており、本加熱により均一にむらなく融着させ
ることができる。なお、本発明において、予備加熱の際
に、予備発泡粒子を融着温度以上の温度に加熱したばあ
には、水蒸気孔側から予備発泡粒子が優先的に融着して
しまい、その結果、金型Ａ側の予備発泡粒子にまで水蒸
気が充分に透過しがたくなり、融着不良が生じるように
なるため、該予備発泡粒子の融着温度よりも低い温度で
予備加熱する。かかる予備発泡粒子の融着温度は、該予
備発泡粒子に用いられている樹脂の種類などによって異
なるので一概には決定することができないため、あらか
じめ該予備発泡粒子の融着温度を調べたのち、金型Ｂ２
の蒸気孔４から導入される水蒸気の温度を設定すること
が好ましい。

【００２５】前記融着温度とは、深さが50mm程度の金型
内に予備発泡粒子を充填し、所定温度（所定圧力）の水
蒸気を10〜20秒間該金型内に導入したときに、予備発泡
粒子同士が融着し、型内発泡成形体の形状を保持するこ
とができる状態となる最低温度をいう。

【００２６】また、予備加熱する際の水蒸気の温度が低
すぎるばあいには、予備加熱による効果が充分に発現さ
れなくなる傾向があるので、水蒸気の温度は、予備発泡
粒子の融着温度以下〜融着温度よりも35℃低い温度以
上、好ましくは融着温度よりも３℃低い温度以下〜融着
温度よりも30℃低い温度以上、より好ましくは融着温度
よりも５℃低い温度以下〜融着温度よりも25℃低い温度
以上とすることが望ましい。

【００２７】予備加熱を行なうばあいの水蒸気の圧力
は、水蒸気の温度が前記範囲内となるように適宜調整す
ればよい。

【００２８】つぎに金型Ｂ２の蒸気孔４から水蒸気を供
給して予備加熱をしたのち、水蒸気で予備発泡粒子を蒸
らす点にも本発明の特徴がある。水蒸気で予備発泡粒子
を蒸らす際には、予備加熱を行なった状態で水蒸気量を
調節して蒸らしを行なってもよく、また水蒸気の供給を
停止し、さらに加えてドレイン弁を開けた状態で行なっ
てもよい。このように予備発泡粒子を蒸らしたばあいに
は、成形型内の予備発泡粒子間に導入された水蒸気の潜
熱を有効に利用することができ、とくに厚さが大きい型
内発泡体を作製するばあい、予備発泡粒子を均一に加熱
することができるという利点がある。なお、予備発泡粒
子をこのように蒸らすばあいには、かかる蒸らしに要す
る時間は、成形型内における予備発泡粒子層の厚さ、予
備発泡粒子の大きさ、形状や発泡倍率などによって水蒸
気による熱伝達速度が異なるので一概には決定すること
ができないが、通常予備発泡粒子層の厚さがたとえば50
mm程度のもので約３秒間以上、好ましくは約５秒間以
上、より好ましくは10秒間以上とすることが望ましい。

【００２９】前記蒸らしを行なった後には、予備発泡粒
子間にドレイン（水分）が存在し、その状態で本加熱を
行なえば、予備発泡粒子同士の融着不良が生じるため、
蒸らしで生じたドレインを除去することが好ましい。か
かるドレインを除去する方法としては、たとえば金型Ｂ
２に設けられた蒸気孔４を利用して成形室７内を真空引
きする方法、該蒸気孔４に予備発泡粒子が融着しない程
度の高温の乾燥した空気を通気させ、金型Ａ１と金型Ｂ
２との間に空隙を設け、かかる空隙からドレインを除去
する方法などがあげられるが、本発明はかかる方法によ
って限定されるものではない。

【００３０】つぎに、前記予備発泡粒子がたがいに融着
する温度以上の温度で該予備発泡粒子を本加熱する。

【００３１】かかる本加熱は、金型Ｂ２の蒸気孔４から
水蒸気を通じることにより行なうことができる。

【００３２】前記水蒸気の圧力は、水蒸気の温度が後述
する温度範囲内となるように調整すればよい。

【００３３】前記水蒸気の温度は、予備発泡粒子がたが
いに融着する温度以上であればよいが、あまりにも該水
蒸気の温度が高すぎるばあいには、えられる型内発泡成
形体の収縮が大きくなりすぎる傾向があるので、該予備
発泡粒子が融着する温度よりも30℃高い温度以下、好ま
しくは該予備発泡粒子が融着する温度よりも25℃高い温
度以下とすることが望ましい。

【００３４】前記予備発泡粒子を本加熱後、予備発泡粒
子に水蒸気による熱を充分に伝達するために、その状態
を保持することが好ましい。かかる保持に要する時間
は、予備発泡粒子層の厚さなどによって異なるので一概
には決定することができないが、一例としてたとえば予
備発泡粒子層の厚さが50mm程度のものに対しては約２秒
間以上、好ましくは約５秒間以上であることが望ましい
が、あまりにもその時間が長すぎるばあいには、えられ
る型内発泡成形体に収縮が生じるので、成形の際に収縮
が発生しない範囲内で適宜設定することが好ましい。

【００３５】つぎに成形型を型開きすることにより、型
内発泡成形体がえられる。

【００３６】なお、本発明においては、成形型を型開き
する前に、えられた型内発泡成形体をあらかじめ冷却し
ておいてもよい。

【００３７】また、えられた型内発泡成形体は、成形型
から離脱したあとに、たとえば50〜80℃の常圧下で３〜
24時間程度養生、乾燥することが好ましい。

【００３８】本発明のオレフィン系樹脂型内発泡成形体
の製造法によれば、蒸気孔を有しない金型面においても
予備発泡粒子の融着不良の発生がない型内発泡成形体を
製造することができる。

【００３９】本発明の製造法は、また成形型において２
面の金型の蒸気孔による両面加熱を適用することができ
ない肉厚が大きい型内発泡体を成形したばあいであって
も、予備発泡粒子の融着不良を起こすことなく、良好な
型内発泡成形体を提供しうるので、とくに型内発泡体の
肉厚が比較的大きい、たとえば該肉厚が200 mm程度と大
きい型内発泡成形体をも好適に製造することができる。

【００４０】つぎに本発明のオレフィン系樹脂型内発泡
成形体の製造法を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
るが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものでは
ない。

【００４１】実施例１ 蒸気孔を有しない平板状の金型Ａと、蒸気孔を有する金
型Ｂ（成形室の寸法：たて300 mm、よこ300 mm、奥行50
mm）とを型締めして構成された成形型を用意した。

【００４２】オレフィン系樹脂予備発泡粒子としてポリ
プロピレン系樹脂予備発泡粒子エペランＰＰ（鐘淵化学
工業（株）製、商品名、発泡倍率45倍）をあらかじめ耐
圧容器内に入れて空気圧で内圧２kg／cm² ・G が付与さ
れたものを用い、これを金型Ｂに設けられたフィーダー
を介して成形型の成形室内に充填した。

【００４３】つぎに金型Ｂの蒸気孔から水蒸気（蒸気圧
0.5 kg／cm²・G 、温度109 〜113℃）を成形室内に導入
して予備加熱をし、ついで水蒸気量を調節したのち10秒
間予備発泡粒子の蒸らしを行なったのち、成形室内の内
圧が500mmHg 以下となるように真空ポンプを用いてドレ
インおよび水蒸気を吸引し、除去した。

【００４４】そののち、金型Ｂの蒸気孔から水蒸気（蒸
気圧2.4 〜2.8 kg／cm² ・G 、温度137 〜142 ℃）を成
形室内に導入し、25秒間保持したのち、水冷し、ついで
金型Ａと金型Ｂとを型開きしてオレフィン系樹脂型内発
泡成形体をえた。

【００４５】えられた型内発泡成形体の物性として、融
着率および表面状態を以下の方法にしたがって調べた。
その結果を表１に示す。

【００４６】（イ）融着率 えられた型内発泡成形体の表面にナイフで薄く切れ目を
入れたのち、折り曲げて破断させ、その破断面を観察
し、発泡粒子の破断面積の割合を百分率で表わし、以下
の評価基準に基づいて評価した。

【００４７】（評価基準） Ａ：融着率が60％以上 Ｂ：融着率が40〜59％ Ｃ：融着率が20〜39％ Ｄ：融着率が19％以下 （ロ）表面状態 えられた型内発泡成形体の蒸気孔が設けられていない金
型面における表面状態を目視により観察し、以下の評価
基準に基づいて評価した。

【００４８】（評価基準） Ａ：予備発泡粒子同士が充分に融着し、その表面が平滑
である。

【００４９】Ｂ：予備発泡粒子同士の融着が充分である
が、その表面はやや平滑さに欠ける。

【００５０】Ｃ：予備発泡粒子同士の融着が充分でない
部分があり、その表面が平滑でない。

【００５１】Ｄ：予備発泡粒子同士の融着が充分でない
部分が明らかに認められる。

【００５２】実施例２ 実施例１で用いたのと同じ成形型を用いた。

【００５３】オレフィン系樹脂予備発泡粒子としてポリ
プロピレン系樹脂予備発泡粒子エペランＰＰ（鐘淵化学
工業（株）製、商品名、発泡倍率30倍）を金型Ｂに設け
られたフィーダーを介して成形室内に充填した。

【００５４】つぎに金型Ｂの蒸気孔から水蒸気（蒸気圧
0.5 kg／cm² ・G 、温度109 〜113℃）を成形室内に導
入して予備加熱をし、除圧して10秒間予備発泡粒子の蒸
らしを行なったのち、成形室内の内圧が260mmHg 以下と
なるように真空ポンプを用いてドレインおよび水蒸気を
吸引し、除去した。

【００５５】そののち、金型Ｂの蒸気孔から水蒸気（蒸
気圧3.2 kg／cm² ・G 、温度144 〜146 ℃）を成形室内
に導入し、20秒間保持したのち、冷却し、ついで金型Ａ
と金型Ｂとを型開きしてオレフィン系樹脂型内発泡成形
体をえた。

【００５６】えられた型内発泡成形体の物性を実施例１
と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

【００５７】実施例３ 蒸気孔を有しない平板状の金型Ａと、蒸気孔を有する金
型Ｂ（成形室の寸法：たて300 mm、よこ300 mm、奥行20
0 mm）とを型締めして構成された成形型を用意した。

【００５８】実施例２において、オレフィン系樹脂予備
発泡粒子としてポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子エペ
ランＰＰ（鐘淵化学工業（株）製、商品名、発泡倍率15
倍）を用い、金型Ｂの蒸気孔から水蒸気（蒸気圧1.0 kg
／cm² ・G 、温度117 〜123℃）を成形室内に導入して
予備加熱をし、除圧して20秒間予備発泡粒子の蒸らしを
行なったほかは、実施例２と同様にして予備発泡粒子の
充填からドレインおよび水蒸気の吸引除去までを行なっ
た。

【００５９】つぎに金型Ｂの蒸気孔から水蒸気（蒸気圧
3.5 〜3.8 kg／cm² ・G 、温度147〜151 ℃）を成形室
内に導入し、25秒間保持したのち、冷却し、ついで金型
Ａと金型Ｂとを型開きしてオレフィン系樹脂型内発泡成
形体をえた。

【００６０】えられた型内発泡成形体の物性を実施例１
と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

【００６１】比較例１ 実施例１において、予備加熱後、蒸らしを行なわずにド
レインおよび水蒸気の吸引除去を行なったほかは、実施
例１と同様にしてオレフィン系樹脂型内発泡成形体をえ
た。

【００６２】えられた型内発泡成形体の物性を実施例１
と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

【００６３】比較例２ 実施例２において、予備加熱後に蒸らしを行なわなかっ
たほかは、実施例２と同様にしてオレフィン系樹脂型内
発泡成形体をえた。

【００６４】えられた型内発泡成形体の物性を実施例１
と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１に示した結果から明らかなように、本
発明の実施例１〜３のオレフィン系樹脂型内発泡成形体
の製造法によれば、蒸気孔を有しない金型面においても
予備発泡粒子の融着不良の発生がなく、平滑でかつ美麗
な表面を有するオレフィン系樹脂型内発泡成形体を作製
することができることがわかる。

【００６７】

【発明の効果】本発明のオレフィン系樹脂型内発泡成形
体の製造法によれば、蒸気孔を有しない金型を用い、該
金型面から予備発泡粒子の蒸気加熱が行なわれないばあ
いであっても、蒸気孔を有しない金型面で予備発泡粒子
の融着不良などの発生などがない外観が美麗な型内発泡
成形体を提供しうるすぐれた効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造法に用いられる成形型の一実施態
様を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 蒸気孔を有しない金型Ａ ２ 蒸気孔を有する金型Ｂ ４ 蒸気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 44/00 - 44/60 B29C 67/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気孔を有しない金型Ａと蒸気孔を有す
   る金型Ｂとを型締めして成形型を構成したのち、オレフ
   ィン系樹脂予備発泡粒子を該成形型内に充填し、金型Ｂ
   の蒸気孔から水蒸気を供給し、該予備発泡粒子がたがい
   に融着する温度よりも低い温度で該予備発泡粒子を予備
   加熱したのち、該予備発泡粒子を水蒸気で蒸らし、つい
   で該予備発泡粒子がたがいに融着する温度以上の温度で
   該予備発泡粒子を本加熱することを特徴とするオレフィ
   ン系樹脂型内発泡成形体の製造法。
2. 【請求項２】 予備発泡粒子を蒸らし、ドレインを除去
   したのちに本加熱をする請求項１記載のオレフィン系樹
   脂型内発泡成形体の製造法。