JP3167233B2 - 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂発泡体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡成形体の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、表面にスキン層を有する高剛性な
熱可塑性樹脂発泡体を製造する方法として、橋本健次郎
著 工業材料(第29巻第3号P.60〜64 198
1年3月発刊)には、発泡剤の分解温度以上に加熱され
た発泡性熱可塑性樹脂組成物を、雄形金型と雌型金型か
らなるキャビティ容積の変化可能な金型のキャビティ内
に射出し、キャビティ容積を拡大しつつ発泡させ、熱可
塑性樹脂発泡体を製造する射出発泡成形方法が開示され
ている。
【0003】しかし、上記方法では、雌型金型と雄型金
型の摺動面において、発泡性熱可塑性樹脂組成物が発泡
せず、冷却固化されて形成されるスキン層が、発泡を阻
害するため、キャビティ形状と同一形状を有する熱可塑
性樹脂発泡体が得られなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軽量、高剛
性であると共に、キャビティ形状と同一形状を有する熱
可塑性樹脂発泡体を容易に製造しうる方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明で用いられる発泡
性熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂及び発泡剤から
なる。
【0006】上記熱可塑性樹脂は、一般的なものが用い
られ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカー
ボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサル
ファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルス
ルホン、ポリエーテルエーテルケトン、エチレン−塩化
ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸
ビニル−塩化ビニル共重合体、アクリロニトリル−スチ
レン共重合体、ABS樹脂、シラン変性ポリエチレン、
アクリル酸変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエ
チレン等が挙げられる。
【0007】上記発泡剤は、熱可塑性樹脂の溶融温度よ
り高い温度で、分解又揮発するものであれば良く、例え
ば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリ
ル、N,N' −ジニトロソペンタメチレンテトラミン、
p,p' −オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、
アゾジカルボン酸バリウム、トリヒドラジノトリアジ
ン、p−トルエンスルホニルヒドラジド、プロパン、ブ
タン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、塩化メ
チル、二塩化メチレン等の塩素化脂肪族炭化水素、1,
1−ジクロロ−1−フルオロエタン、2,2−ジクロロ
−1,1,1,−トリフルオロエタン、1,1,1,2
−テトラフルオロエタン等が挙げられる。
【0008】発泡剤の添加量は、多いと、破泡し、大き
な空隙ができ、又、少ないと、発泡しないので、熱可塑
性樹脂100重量部に対して、1〜20重量部が好まし
い。
【0009】発泡性熱可塑性樹脂組成物は、上記熱可塑
性樹脂及び発泡剤からなるが、物性を損なわない範囲
で、安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、着色剤、繊維、
並びに、マイカや炭酸カルシウム等の充填剤等を添加し
てもよい。
【0010】上記発泡性熱可塑性樹脂組成物の製造方法
は、一般的な方法が用いられる。例えば、押出機で、熱
可塑性樹脂及び発泡剤を、発泡剤の分解温度以下で溶融
混練する方法が、挙げられる。
【0011】又、射出機中、一定体積を保持しつつ、発
泡剤の分解又は揮発温度以上で、溶融混練し、発泡性熱
可塑性樹脂組成物の製造と発泡剤の分解又は揮発を同時
に行ってもよい。
【0012】本発明で用いられる金型は、雄型金型と雌
型金型からなるキャビティ容積の変化可能な金型であっ
て、該雌型金型における雄型金型との摺動面を、熱可塑
性樹脂の融点より50℃低い温度以上、且つ、熱可塑性
樹脂の融点より80℃高い温度以下に保持し得るもので
あれば、特に限定されない。
【0013】ここで、融点とは、熱可塑性樹脂の結晶状
態が、完全に失われる温度をいい、ガラス転移温度をT
gとすると、一般に、非対称性の熱可塑性樹脂の場合に
は、3×Tg/2、対称性の熱可塑性樹脂の場合には、
2×Tgで表される式で求めることができる。
【0014】雌形金型における雄型金型との摺動面の温
度は、低いと、発泡性熱可塑性樹脂組成物の伸長が困難
となり、低発泡倍率の熱可塑性樹脂発泡体しか得られ
ず、又、高いと、得られる熱可塑性樹脂発泡体にヤケが
生ずるので、熱可塑性樹脂の融点より50℃低い温度以
上、且つ、熱可塑性樹脂の融点より80℃高い温度以下
に保持する必要があり、特に、熱可塑性樹脂の融点より
30℃低い温度以上、熱可塑性樹脂の融点より20℃高
い温度以下に保持するのが好ましい。
【0015】雌形金型における雄形金型との摺動面の温
度を、上記範囲に保持する方法としては、特に限定され
ず、例えば、熱媒体、ヒーター、蒸気により加熱する方
法が挙げられる。
【0016】又、上記以外の金型部材の温度は、低い
と、得られる熱可塑性樹脂発泡体の表面の平滑性が低下
し、又、高いと、冷却に長時間を要すると同時に、得ら
れる熱可塑性樹脂発泡体に形成されるスキン層が薄くな
り、得られる熱可塑性樹脂発泡体の強度が低下するの
で、30〜110℃に保持されるのが好ましい。
【0017】雌形金型における雄形金型との摺動面とそ
の他の金型部材の熱的影響を排除するために、雌形金型
における雄形金型との摺動面を加熱する部材と他の金型
部材との間に、断熱材を介しておくことが好ましい。
【0018】キャビティ容積の増加率は、発泡性熱可塑
性樹脂組成物の発泡による体積増加率より小さいと、発
泡を阻害し、破泡を生じることがあり、又、大きいと、
得られる発泡体の表面平滑性が低下することがあるの
で、発泡性熱可塑性樹脂組成物の発泡による体積増加率
に対応させて行うことが好ましい。又、キャビティ容積
の増加は、発泡性熱可塑性樹脂組成物が、溶融状態にあ
る間に、行わなければならない。
【0019】本発明は、発泡温度以上に加熱した発泡性
熱可塑性樹脂組成物を、一定金型のキャビティ内に射出
し、キャビティ容積を増加しつつ発泡させた後、冷却す
る射出発泡成形方法である。
【0020】発泡性熱可塑性樹脂組成物のキャビティ内
への供給は、射出機が用いられる。即ち、発泡性熱可塑
性樹脂組成物を、射出機内で、一定体積を保持したま
ま、発泡剤の分解又は揮発温度に加熱し、キャビティ内
に供給する。
【0021】射出機で発泡性熱可塑性樹脂組成物を、キ
ャビティ内に供給すると、発泡性熱可塑性樹脂組成物に
高圧をかけた状態で短時間にキャビティ内に発泡性熱可
塑性樹脂組成物の供給が可能となり、発泡剤から発生し
た気体の抜けを最小限に抑えることができ、高発泡倍率
の熱可塑性樹脂発泡体が得られる。
【0022】本発明で得られる熱可塑性樹脂発泡体の発
泡倍率は、高いと、得られる熱可塑性樹脂発泡体の剛性
が低下し、又、低いと、得られる熱可塑性樹脂発泡体の
軽量化が図れないので、1.5〜30倍が好ましく、特
に、2〜20倍が特に好ましい。
【0023】
【実施例】
(実施例1)ポリプロピレン(住友化学社製 商品名ノ
ーブレンYE101)100重量部及びアゾジカルボン
アミド系発泡剤(大塚化学社製 商品名ユニフォームA
ZH−M 分解温度200℃)1.5重量部を、2軸混
練機を用いて、180℃に加熱混練し、発泡性熱可塑性
樹脂組成物(融点175℃)を得た。
【0024】次に、実施例1で用いた金型について説明
する。発泡性熱可塑性樹脂組成物の発泡に用いた金型の
断面図を図1に示した。金型は、固定金型である雄形金
型2と移動金型である雌形金型1からなる。該雌形金型
1のキャビティの形状は、底部6が、300mm×30
0mmの正方形であり、底部の周縁部から、底部6に対
して90℃の角度で、長さ3mmの垂直部7が延設され
ている。又、該垂直部7は、加熱部材3から構成されて
いる。
【0025】該加熱部材3の形状は、垂直部7に対する
垂直断面が、400mm×400mmの正方形であり、
その中央部に300mm×300mmの正方形の中空体
が設けられており、更に、幅が均一に50mm、高さが
3mmである。
【0026】又、該加熱部材3の内部には、直径5mm
の蒸気配管兼冷却水管5が2本設けられている。
【0027】又、加熱部材3とそれ以外の雌形金型1の
部材との間には、断熱材層4が設けられている。該断熱
材層4の形状は、410mm×410mmの正方形であ
り、その中央部には、400mm×400mmの正方形
の中空部が設けられており、幅が均一に5mm、高さが
8mmであり、更に、断熱材層4の厚さ方向一端内部に
は、断面が、400mm×400mmの正方形であり、
その中央部に300mm×300mmの正方形の中空体
が設けられており、更に、幅が均一に50mm、高さが
5mmの突出部9が、延設されている。
【0028】雄形金型2は、上記雌形金型1に整合する
形状を有しており、凸部中央には、射出機8に連通孔9
が設けられている。
【0029】得られた発泡性熱可塑性樹脂組成物を、図
示しない射出機に供給し、220℃に加熱混練後、加熱
部材5が、150℃に保持され、それ以外の部材が、8
0℃に保持された上記金型のキャビティ内に供給、充填
後、発泡性熱可塑性樹脂組成物の体積増加に合わせて、
キャビティ容積を拡大しつつ、発泡させた後、冷却し、
表面にスキン層を有する、キャビティ形状と同一の熱可
塑性樹脂発泡体を得た。
【0030】得られた熱可塑性樹脂発泡体の発泡倍率を
以下の方法で測定した結果、発泡倍率は、2倍であっ
た。 (発泡倍率)以下に示す式により求めた。
【0031】熱可塑性樹脂発泡体の比重=熱可塑性樹脂
発泡体の重量/熱可塑性樹脂発泡体の体積 発泡倍率=熱可塑性樹脂の比重/熱可塑性樹脂発泡体の
比重
【0032】(実施例2)アクリロニトリル−ブタジエ
ン−スチレン共重合体(旭化成社製 商品名スタイラッ
クBL20)100重量部及びアゾジカルボンアミド系
発泡剤(大塚化学社製 商品名ユニフォームAZH−M
分解温度200℃)2重量部を、2軸混練機を用い
て、180℃に加熱混練し、発泡性熱可塑性樹脂組成物
(ガラス転移点120℃)を得た。
【0033】得られた発泡性熱可塑性樹脂組成物を、実
施例1で用いた射出機に供給し、230℃に加熱混練
後、加熱部材3が、180℃に保持され、それ以外の部
材が、80℃に保持された、実施例1で用いられた金型
のキャビティ内に供給、充填後、発泡性熱可塑性樹脂組
成物の体積増加に合わせて、キャビティ容積を拡大しつ
つ、発泡させた後、冷却し、表面にスキン層を有する、
キャビティ形状と同一の熱可塑性樹脂発泡体を得た。
【0034】得られた熱可塑性樹脂発泡体の発泡倍率
を、実施例1を同様の方法で測定した結果、発泡倍率
は、3倍であった。 (比較例1)実施例1で用いられた発泡性熱可塑性樹脂
組成物を、実施例1で用いた射出機に供給し、220℃
に加熱混練後、加熱部材3及びそれ以外の部材が、80
℃に保持された実施例1で用いた金型のキャビティ内に
供給、充填後、発泡性熱可塑性脂組成物の体積増加に合
わせて、、キャビティ容積を拡大しつつ、発泡させた
後、冷却し、熱可塑性樹脂発泡体を得た。
【0035】しかし、キャビティ形状と同一の熱可塑性
樹脂発泡体は得られず、全ての角部が欠けたものしか得
られなかった。得られた熱可塑性樹脂発泡体の発泡倍率
を、実施例1を同様の方法で測定した結果、発泡倍率
は、2倍であった。
【0036】
【発明の効果】本発明では、雌型金型における雄型金型
との摺動面を、熱可塑性樹脂の融点より50℃低い温度
以上、且つ、熱可塑性樹脂の融点より80℃高い温度以
下に保持しているため、雌形金型における雄形金型との
摺動面付近の発泡性熱可塑性樹脂組成物の未発泡を防止
することができ、所望の形状を有する軽量、且つ、高剛
性である熱可塑性樹脂発泡体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられる雄型金型と雌型金型からな
るキャビティ容積の変化可能な金型の一例を示す模式断
面図である。
【符号の説明】
1 雌型金型 2 雄形金型 3 加熱部材 4 断熱材 5 蒸気配管兼冷却配管 6 底部 7 垂直部 8 連結孔 9 突出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 105:04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発泡剤及び熱可塑性樹脂からなる発泡性熱
    可塑性樹脂組成物を、雄型金型と雌型金型からなるキャ
    ビティ容積の変化可能な金型のキャビティ内に、発泡温
    度以上で射出し、キャビティ容積を増加しつつ発泡させ
    る射出発泡成形方法において、該雌型金型における雄型
    金型との摺動面を、該熱可塑性樹脂の融点より50℃低
    い温度以上、且つ、該熱可塑性樹脂の融点より80℃高
    い温度以下に保持しつつ、発泡させることを特徴とする
    熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
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