JP3817607B2 - 発泡体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡体の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、電子機器、雑貨、および自動車用の部品等は、強度や耐衝撃性などの物性の維持・改善に加えて、軽量化が求められている。このため、各部品等を構成する素材には、化学発泡方式やマイクロセルラー方式等の各種手段によって、樹脂内にセルと呼ばれる空隙が形成され、軽量化された発泡体が開発されている。ここで、例えば、化学発泡方式とは、所定の発泡剤と熱可塑性樹脂とを含有する樹脂組成物を用いて形成する方法である。また、マイクロセルラー方式とは、熱可塑性樹脂に超臨界ガスを浸透させた後に、この超臨界ガスを脱ガスすることによって形成する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の場合には、発泡によって、表面にシルバストリークと称する銀白色のすじ状のものが生じて、一般の射出成形品等に比べると外観表面が良くないという問題があった。その上、成形品内に形成されるセルが大きくなりすぎて、得られた成形品の強度が低下するという問題もあった。このような外観不良を回避するために、前者の方法に加えてカウンタープレッシャー法を併用することも考えられるが、この場合には、製造設備やこの設備の制御が複雑になって、手軽に製造できないという問題があった。
一方、後者の場合には、成形品内部に形成されるセルが比較的小さくなるため、得られた成形品が十分な強度を有するものの、前述の化学発泡の場合と同様にシルバストリーク等による外観不良が発生しやすいという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、表面外観に優れるとともに、手軽に製造できる発泡体の製造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】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を、金型温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された金型内に射出成形する成形工程と、この成形工程の後に、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下まで昇温して、樹脂の比容積が増加するまで保持する保持工程と、この樹脂の比容積の増加に応じて、金型内の容積を増加させる金型容積増加工程と、この金型容積増加工程の後に、金型を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満まで降温して、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする。
なお、融点近傍温度Ｔｍ’とは、結晶性熱可塑性樹脂の融点Ｔｍ±５℃の範囲内の温度のことである。
【０００６】
ここで、結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（６Ｎｙ、６，６Ｎｙ等；ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン(ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、液晶ポリマー(ＬＣＰ)、ポリエーテルニトリル(ＰＥＮ）等を採用できる。また、前記ポリプロピレン（ＰＰ）には、ポリプロピレンのホモポリマー、ランダムコポリマー、及びこれらの混合物や多層複合物が含まれる。また、前記フッ素樹脂には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が含まれる。なお、以下の発明においても同じである。
【０００７】
発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂とは、前述した結晶性熱可塑性樹脂に対して、所定の化学発泡剤や、結晶水を含む無機・有機フィラーのように樹脂内部を膨張させるもの、または、超臨界ガス等のように脱ガスすることで樹脂内にセルを発生させる機能を持つもの等が含有されていないものである。なお、これらの発泡剤が十分に発泡しない程度の量のみ含有されている場合も、「発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂」に該当する。なお、以下の発明においても同じである。
【０００８】
金型の温度を制御する手段としては、例えば、エチレングリコール等の媒体を使用して、この媒体を加熱してポンプ等で金型内を循環させ、金型の温度を調整または保持するような調温装置を採用できる。なお、金型の温度を制御する手段における加熱方法としては、スチームや、高周波加熱、カートリッジヒーター、熱媒等の既存の温調システムを採用できる。なお、以下の発明においても同じである。
【０００９】
本発明の発泡体の製造方法では、相互に進退自在に構成された２つ以上の型を有する金型を備えた所定の射出成形機を用いて、例えば、以下の手順で行われる。
すなわち、(1)成形工程において、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を、樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された金型内に射出成形する。（2）保持工程において、この金型内に射出成形された樹脂を、樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定した金型で樹脂の比容積が増加するまで保持する。(3)金型容積増加工程において、樹脂の比容積の増加に応じて、金型における一方の型を他方の型から後退させることにより、金型内の容積を増加させる。(4)硬化工程において、金型を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満に設定して、金型内の樹脂を冷却して硬化させる。
【００１０】
このような本発明において、保持工程では、樹脂の比容積が増加するまで保持するが、この際、樹脂は、表面部分はそのままの状態でありながら、内部（非晶部）のみが徐々に膨張するため、発泡体（成形品）全体としても膨張する。このため、結果として、樹脂全体の比容積が増加する。なお、実際に膨張するのは、金型容積増加工程を実施して膨張用のスペースを確保した後である。
【００１１】
ここで、前記金型容積増加工程では、前述したように、２つの型からなる金型を用意し、これら金型の一方の型を他方の型から後退させて、２つの型間の空間の容積を増加させる構成を採用できる。
なお、成形品である発泡体内部のセル径としては、成形品の強度を確保するために、平均長径が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、このような発泡体の製造方法において、成形工程は、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定して射出成形し、保持工程は、この成形工程における温度を維持した状態で、樹脂の比容積が増加するまで保持することが好ましい。
【００１３】
以上のような本発明において、成形工程における金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。
また、成形工程における金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’よりも高くすると、発泡体の表面が溶融して十分な外観性を確保できない上、結晶化度もあまり高くできないという欠点がある。
【００１４】
以上より、本発明によれば、非晶部・欠陥部が空隙となり射出成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。
また、本発明を実施するにあたり、既存の射出成形機を用いて金型温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００１５】
ここで、成形工程では、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程では、金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’に設定することが好ましい。
このような場合において、成形工程から保持工程への移行時に金型を加温するため、この温度上昇に応じて、樹脂全体の結晶化度が進行し、樹脂の融点Ｔｍが少なくとも５℃程度上昇することになる。このため、樹脂の融点＋５℃（融点近傍温度Ｔｍ’の上限）まで金型温度を上昇させても、この樹脂の溶融のおそれが少ない上、より高い温度とすることにより樹脂の結晶化度も高くできる。
【００１６】
ここで、温度設定される金型は、該金型の一部であってもよい。
このような場合には、成形品の一部分だけを発泡体とすることができ、用途や目的に合わせた多種多様な成形品を簡単に形成できる。
【００１７】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂をパリソンとして押し出すとともに、このパリソン内の気圧を高めて、この樹脂を、金型温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された金型の内面に沿って中空成形する成形工程と、この成形工程の後に、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下まで昇温して、樹脂の比容積が増加するまで保持する保持工程と、樹脂の比容積の増加に応じて、パリソン内の気圧を減少させる減圧工程と、この減圧工程の後に、金型を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満まで降温して、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この減圧工程では、前記射出成形における金型内容積増加工程と同様の役割を果たすものであり、パリソン内側の中空部分を減圧することにより、樹脂が中空部分の中心側に向かって徐々に膨張するため、発泡体（成形品）全体としても内側に膨張して、結果として、樹脂全体の比容積が増加することになる。この後、硬化工程において樹脂の温度も樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とするため、樹脂に収縮が生じて、内部に微細なセルが発生することになる。
【００１９】
ここで、成形工程は、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定して中空成形し、保持工程は、この成形工程における温度を維持した状態で、樹脂の比容積が増加するまで保持することが好ましい。
【００２０】
以上のような本発明において、成形工程での金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、前述の射出成形等の場合と同様に、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。
一方、成形工程での金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’よりも高くすると、前述同様に、発泡体表面の十分な外観性を確保できず、また、結晶化度もあまり高くできないという欠点がある。
【００２１】
以上より、本発明によれば、非晶部・欠陥部が空隙となり中空成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。
また、本発明を実施するにあたり、既存のブロー成形機を用いて金型温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００２２】
ここで、成形工程では、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程では、金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’に設定することが好ましい。
このような場合において、成形工程から保持工程への金型の加温の際に、樹脂全体の結晶化度が進行し、樹脂の融点Ｔｍが５℃程度上昇するため、樹脂の融点＋５℃（融点近傍温度の上限）まで金型温度を加温することにより、樹脂の溶融を抑えた上で、樹脂の結晶化度を非常に高くできる。
【００２３】
また、温度設定される金型は、該金型の一部であってもよい。
このような場合には、成形品の一部分だけを発泡体とすることができ、用途や目的に合わせた多種多様な成形品を簡単に形成できる。
【００２４】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機のダイからシート状に押出し、ロール表面の温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された第１ロールを当接させ、樹脂を成形する成形工程と、この成形工程の後に、ロール表面の温度が樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定された第２ロールを当接させ、樹脂の比容積を増加させる比容積増加工程と、この比容積増加工程の後に、ロール表面の温度が樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満に設定された第３ロールを当接させ、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明において、第１ロールの表面温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、前述の射出成形等の場合と同様に、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。
このような本発明によれば、押出成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。また、本発明を実施するにあたり、既存の押出成形機を用いて、各ロール温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００２６】
ここで、成形工程では、第１ロールの表面温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程では、第２ロールの表面温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’に設定することが好ましい。
このような場合において、成形工程から保持工程への間におけるロール温度の上昇によって、樹脂全体の結晶化度が進行し、樹脂の融点Ｔｍが５℃程度上昇するため、樹脂の融点＋５℃（融点近傍温度の上限）まで加温することになり、樹脂の溶融を抑えた上で、樹脂の結晶化度を非常に高くできる。
【００２７】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機のダイからシート状に押出し、ロール表面の温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定された第１ロールを当接させ、樹脂を成形し、樹脂の比容積を増加させる成形工程と、この成形工程の後に、ロール表面の温度が樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満に設定された第２ロールを当接させ、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明において、第１ロールの表面温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、前述の射出成形等の場合と同様に、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。一方、成形工程での第１ロールの表面温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’よりも高くすると、前述同様に、発泡体表面の十分な外観性を確保できず、また、結晶化度もあまり高くできないという欠点がある。
このような本発明によれば、押出成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。また、本発明を実施するにあたり、既存の押出成形機を用いて各ロール温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００２９】
以上のような発泡体の製造方法において、第１ロールは、ロール表面の一部が結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定されていてもよい。
このような場合には、前述同様に、用途や目的等に合わせた多種多様な発泡体を簡単に形成できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態]
図１および図２は、本発明の発泡体を製造するための射出成形機１を示す図である。
この射出成形機１は、図１，２に示すように、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（ＰＰ）１０を原料として、所定形状の射出成形品を製造する機械であり、射出成形機本体１１と、金型１２とを備える。
【００３２】
ポリプロピレン１０は、ペレット状に形成されたものであり、例えば、結晶化温度Ｔｃが１０５℃で、融点Ｔｍが１６１℃のもの等がある。この場合には、融点近傍温度Ｔｍ’は、１５６℃〜１６６℃の範囲内となる。
ここで、図３は、ポリプロピレン１０における温度と比容積との関係を示すグラフである。ポリプロピレン１０は、図３に示すように、温度の上昇に伴って比容積も増加し、特に、結晶化温度Ｔｃ〜融点Ｔｍ（融点近傍温度）において結晶化が進行し、比容積が劇的に増加している。なお、図３中の符号であるＴｇはガラス転移温度、Ｔｃは結晶化温度、Ｔｍは融点である。
【００３３】
図１に戻って、射出成形機本体１１は、投入されるポリプロピレン１０を可塑化して金型１２内に射出するものであり、熱伝達媒体を利用するヒータ１１１Ａを有するシリンダ１１１と、このシリンダ１１１内に配置されるスクリュ１１２と、シリンダ１１１内にポリプロピレン１０を投入するホッパ１１３と、スクリュ１１２を回転させる油圧装置１１４と、シリンダ１１１および金型１２を繋ぐノズル１１５とを備える。
【００３４】
このような射出成形機本体１１において、ホッパ１１３から投入されたペレット状のポリプロピレン１０は、シリンダ１１１のヒータ１１１Ａによって加熱されて、油圧装置１１４によって回転するスクリュ１１２によって、可塑化されながら、先端のノズル１１５側へと移動し、ノズル１１５を介して、金型１２内へと高圧で射出される。
【００３５】
金型１２は、射出成形機本体１１から射出された可塑化ポリプロピレン１０を所定形状の内部側の間隙に充填し、この充填したポリプロピレン１０を間隙形状に成形するものであり、雌型１２１と、雄型１２２と、これらの型１２１，１２２を加熱・冷却する図示しない調温装置とを備える。
【００３６】
雌型１２１は、ノズル１１５と繋がった状態で固定配置されている。
雄型１２２は、図示しない型締装置により、雌型１２１に対して進退可能に構成され、この進退機構により、充填したポリプロピレン１０の発泡ができるとともに、硬化後の射出成形品が取り出せるようになっている。
【００３７】
以上のような射出成形機１を用いて、発泡体としての部分を有する射出成形品を製造する手順について説明する。
<1-1>まず、事前準備として、ヒータ１１１Ａによりシリンダ１１１を予熱した上で、前記調温装置により、金型１２の温度を１１０℃等のＴｃ以上でＴｍ’未満の温度に設定しておく。次いで、油圧装置１１４を作動させてスクリュ１１２を回転させる。
【００３８】
<1-2>この状態で、ペレット状のポリプロピレン１０を、ホッパ１１３を介して、シリンダ１１１内に投入する。この投入されたポリプロピレン１０を、シリンダ１１１の熱およびスクリュ１１２からの圧力によって可塑化する。この可塑化されたポリプロピレン１０をスクリュ１１２の回転によって移動させ、ノズル１１５を介して、金型１２内の間隙において射出成形する（成形工程）。
【００３９】
<1-3>次に、金型１２内に射出成形された射出成形品１００を図示しない調温装置を用いて加温する。具体的には、金型１２を融点近傍温度Ｔｍ’に設定して射出成形品１００を加温し、射出成形品１００におけるポリプロピレン１０の比容積が増加するまで保持する（保持工程）。
【００４０】
<1-4>このような保持工程の途中で、ポリプロピレン１０の比容積の増加に合わせて、雄型１２２を外部側（図２中の矢印方向）へ後退させる（金型容積増加工程）。具体的には、射出成形品１００の厚さ寸法分だけ後退させる。
【００４１】
<1-5>次に、前記調温装置により、金型１２全体の温度を結晶化温度Ｔｃ未満の温度に設定して、射出成形品１００を冷却して硬化する（硬化工程）。
<1-6>最後に、雄型１２２を雌型１２１から後退させて、金型１２から取り出すことにより、図２に示すポリプロピレン１０製の射出成形品１００を得る。
このような射出成形品１００は、図２に示すように、内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体となっている。
【００４２】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１) 雄型１２２を温度調整に合わせて後退させるので、表面が外観性の高いスキン層であって、内部のコア層が微細で均一なセルを有する射出成形品１００を製造できる。
【００４３】
(２) 既存の射出成形機１を用いた上で、温度調整を行うだけの構成としたので、設備改良のための投資や労力等を少なくでき、発泡体を手軽に製造できる。
【００４４】
(３) 雄型１２２の後退量を、成形品の寸法と同程度としたので、発泡体内のセル径が適度な大きさとなり、成形品の強度を十分に確保できる。
【００４５】
(４)成形工程において、金型１２の温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程において、金型１２の温度を融点近傍温度Ｔｍ’に設定したので、成形工程から保持工程への移行時の金型１２の温度上昇に応じて、射出成形品１００におけるポリプロピレン１０全体の結晶化度が進行して融点Ｔｍが少なくとも５℃程度上昇するから、融点＋５℃まで金型１２の温度を上昇させても、この射出成形品１００におけるポリプロピレン１０の溶融を防止した上で、ポリプロピレン１０の結晶化度をより一層高くできる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、前記第１実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図４および図５は、本発明の発泡体を製造するための射出成形機１Ａを示す図である。
この射出成形機１Ａは、前記第１実施形態の射出成形機１とは、金型１２の構成のみが相違しており、金型１２とは異なる構成である金型５０の構成について、以下に説明する。
【００４７】
金型５０は、射出成形機本体１１から射出された可塑化ポリプロピレン１０を所定形状の内部側の間隙に充填し、この充填したポリプロピレン１０を間隙形状に成形するものであり、雌型５１と、雄型５２と、これらの型５１，５２を加熱・冷却する図示しない調温装置とを備える。
雌型５１は、ノズル１１５と繋がった状態で固定配置されている。この雌型５１は、図５に示すように、雄型５２が進退する方向と直交する方向、つまり外側へ進退する可動部５１Ａを備える。この可動部５１Ａ内には、ヒータ装置５１Ｂが収納されており、金型５０内の射出成形品を部分的に調温できるようになっている。
雄型５２は、図示しない型締装置により、雌型５１に対して進退可能に構成され、この機構により、硬化後の射出成形品が取り出せるようになっている。
【００４８】
以上のような射出成形機１Ａを用いて、発泡体としての部分を有する射出成形品を製造する手順について説明する。
<2-1>まず、事前準備として、ヒータ１１１Ａによりシリンダ１１１を予熱した上で、前記調温装置により、金型５０の温度を１１０℃等のＴｃ以上でＴｍ’未満の温度に設定しておく。次いで、油圧装置１１４を作動させてスクリュ１１２を回転させる。
【００４９】
<2-2>この状態で、ペレット状のポリプロピレン１０を、ホッパ１１３を介して、シリンダ１１１内に投入する。この投入されたポリプロピレン１０を、シリンダ１１１の熱およびスクリュ１１２からの圧力によって可塑化する。この可塑化されたポリプロピレン１０をスクリュ１１２の回転によって移動させ、ノズル１１５を介して、金型５０内の間隙において射出成形する（成形工程）。
【００５０】
<2-3>次に、金型５０内に射出成形された射出成形品１００のうち、雌型５１の可動部５１Ａに対応する部分だけを、可動部５１Ａ内のヒータ装置５１Ｂを用いて加温する。具体的には、可動部５１Ａを融点近傍温度Ｔｍ’に設定して射出成形品１００を加温し、射出成形品１００におけるポリプロピレン１０の比容積が増加するまで保持する（保持工程）。
【００５１】
<2-4>このような保持工程の途中で、ポリプロピレン１０の比容積の増加に合わせて、可動部５１Ａを外部側（図５中の矢印方向）へ後退させる（金型容積増加工程）。具体的には、射出成形品１００において、可動部５１Ａに対応する部分１００Ａの厚さ寸法と同程度の寸法分だけ後退させる。
【００５２】
<2-5>次に、前記調温装置により、金型５０全体の温度を結晶化温度Ｔｃ未満の温度に設定して、射出成形品１００を冷却して硬化する（硬化工程）。
<2-6>最後に、雄型５２を雌型５１から後退させて、金型５０から取り出すことにより、図５に示すポリプロピレン１０製の射出成形品１００を得る。
このような射出成形品１００は、図５に示すように、可動部５１Ａに対応する部分１００Ａのみが、内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体となっている。
【００５３】
以上のような本実施形態によれば、前記第１実施形態の(１)〜(４)と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
(５)金型５０の一部に進退可能な可動部５１Ａを設けた上で、この可動部５１Ａにおける温度調整が可能となるように金型５０を構成したので、射出成形品の一部分だけを発泡体にできる。このため、用途や目的に合わせた多種多様な成形品を簡単に形成できる。
【００５４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、前記第１，２実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図６は、本発明の発泡体である中空成形品を製造するためのブロー成形機２を示す図である。
ブロー成形機２は、図６に示すように、発泡剤を含有しない前記ポリプロピレン１０を原料として、所定形状の中空成形品を製造する機械であり、ブロー成形機本体２１と、アキュムレータ２２と、金型装置２３とを備える。
【００５５】
ブロー成形機本体２１は、可塑化されたポリプロピレン１０をアキュムレータ２２内へ射出するものであり、ヒータ２１１Ａが設けられたシリンダ２１１と、このシリンダ２１１内に配置されるスクリュ２１２と、シリンダ２１１内にポリプロピレン１０を投入するホッパ２１３と、スクリュ２１２を回転させる油圧装置２１４とを備える。
【００５６】
このようなブロー成形機本体２１において、ホッパ２１３から投入されたポリプロピレン１０は、シリンダ２１１におけるヒータ２１１Ａで加熱されて、油圧装置２１４により回転するスクリュ２１２によって、可塑化されながらアキュムレータ２２側へと移動し、アキュムレータ２２内へ射出される。
【００５７】
アキュムレータ２２は、ブロー成形機本体２１から射出された可塑化ポリプロピレン１０を内側に溜めておき、この溜まったポリプロピレン１０を所定のタイミングで金型装置２３の内側へ２枚のシート状のパリソン１１０として押し出すものであり、アキュムレータ本体２２１と、ノズル２２２Ｂを介して、押し出されたパリソン１１０内側の空気圧を調整する調圧装置２２２とを備える。なお、アキュムレータ２２は、図示しないスチームを使用する所定の調温装置により温度調整が可能である。
【００５８】
アキュムレータ本体２２１は、プランジャ２２１Ａが上下方向に進退して、内部のポリプロピレン１０を所定のタイミングで２枚のシート状のパリソン１１０として押し出す機械である。
調圧装置２２２は、具体的な図示を省略するが、所定のコンプレッサ等を備えて構成され、このコンプレッサ等を制御することにより、ノズル２２２Ｂを介して、パリソン１１０内側に空気を送ったり、パリソン１１０内側の空気を吸い込む装置である。
【００５９】
このようなアキュムレータ２２において、アキュムレータ本体２２１内のプランジャ２２１Ａが、図６中の下方向に進行すると調圧装置２２２がパリソン１１０内側に空気を吹き込むようになっている。これにより、パリソン１１０同士がくっつかないようになっている。
【００６０】
金型装置２３は、アキュムレータ２２から射出されたパリソン１１０を内部の間隙に沿って所定形状の中空成形品を形成する装置であり、一対の金型２３１と、これらの金型２３１の一部（図６中の下部）を加熱・冷却する調温装置２３２と、一対の金型２３１を互いに接近・離間させる型締め装置２３３とを備えて構成される。
【００６１】
一対の金型２３１は、内面が所定形状に形成された凹状の部材であり、内側に射出されたパリソン１１０を、この内面形状に沿って倣わせることにより、所定形状に形成する。
調温装置２３２は、所定のカートリッジヒータで構成されており、一対の金型２３１内側にあるパリソン１１０の下部側のみを部分的に調温できるようになっている。
【００６２】
このような金型装置２３では、型締め装置２３３によって、一対の金型２３１が互いに接近する方向に進行すると、図６中の左右側からパリソン１１０を挟み込んで、パリソン１１０における金型２３１下部側部分が、互いに重なりあうことになり、中空成形がなされることになる。
【００６３】
以上のようなブロー成形機２を用いて、下部側が発泡体とされた中空成形品を製造する手順について説明する。
<3-1>まず、事前準備として、シリンダ２１１およびアキュムレータ本体２２１を予熱する。また、図示しない調温装置により金型２３１の温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満の温度に設定しておく。
【００６４】
<3-2>この状態で、ペレット状のポリプロピレン１０を、ホッパ２１３を介して、シリンダ２１１内に投入する。この投入されたポリプロピレン１０を、シリンダ２１１の熱、および油圧装置２１４により回転するスクリュ２１２の圧力によって可塑化する。この可塑化されたポリプロピレン１０を、スクリュ２１２の回転によって移動させ、アキュムレータ本体２２１内に射出する。
【００６５】
<3-3>次に、アキュムレータ本体２２１内に射出されたポリプロピレン１０を、その内部に所定量分溜めた後に、プランジャ２２１Ａにより、金型装置２３の内部側へパリソン１１０として射出する。この際、パリソン１１０の内側には、調圧装置２２２から空気を送っておく。
【００６６】
<3-4>次に、金型装置２３において、一対の金型２３１を互いに接近する方向に移動させ、一対の金型２３１を互いに接合した箱状とする。この際、パリソン１１０の内側に依然として調圧装置２２２から空気を送り続けておくことにより、パリソン１１０を外部側へと押圧して一対の金型２３１の内面に倣わせる。このようにして中空成形品を形成する（成形工程）。
【００６７】
<3-5>次に、一対の金型２３１内における中空成形品の下部側の部分だけを、一対の金型２３１内の調温装置２３２を用いて、一対の金型２３１を融点近傍温度Ｔｍ’まで加温し、パリソン１１０におけるポリプロピレン１０の比容積が増加するまで保持する（保持工程）。
<3-6>このように保持している途中で、ポリプロピレン１０の比容積の増加に応じて、調圧装置２２２によりパリソン１１０内部側の空気を吸い込み、内部側を減圧する（減圧工程）。
【００６８】
<3-7>次に、一対の金型２３１全体の温度を結晶化温度Ｔｃ未満まで冷却し、中空成形品を硬化させる（硬化工程）。
<3-8>最後に、一対の金型２３１同士を離間させて、一対の金型２３１から取り出すことにより、ポリプロピレン１０製の中空成形品を得る。
このようにして得られた中空成形品は、図示しないが、下部側のみが、内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体となっている。
【００６９】
以上のような本実施形態によれば、前記第１，２実施形態の(２)，(４)，(５)に加えて、以下のような効果がある。
(６)一対の金型２３１の下部側の温度調節に合わせて、パリソン１１０の内部側を減圧することにより、成形品の下部側部分において、その表面が外観性の高いスキン層にできて、かつ内部のコア層に微細で均一なセルを形成できる。
【００７０】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、前記第１〜３実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図７は、本発明の発泡体である押出成形品としてのシート１２０を製造するためのシート成形機３を示す図である。
シート成形機３は、前記ポリプロピレン１０を可塑化して、シート状に連続的に押し出す機械であり、図７に示すように、シート成形機本体３１と、第１ロール３２と、第２ロール３３と、第３ロール３４とを備える。
【００７１】
シート成形機本体３１は、前記第１実施形態の射出成形機本体１１と略同様のものであるが、押し出されるポリプロピレン１０がシート状となるように、Ｔダイ３１１の開口部３１１Ａが細長いスリット状に形成されている。
【００７２】
各ロール３２〜３４は、それぞれ回転軸３２１，３３１，３４１を中心として回転自在な２つのロール部材３２２，３３２，３４２を備え、これらの２つのロール部材３２２，３３２，３４２は、成形品の厚み寸法を調整するために、所定の間隔で配置されている。なお、この間隔は適宜変更可能となっている。
また、各ロール３２〜３４は、それぞれのロール３２〜３４全体の表面温度を調節するために、ロール３２〜３４内に熱伝達媒体が流入自在となっている。
さらに、第１ロール３２および第２ロール３３は、前述の熱伝達媒体による調温機構とは別に、２つのロール部材３２２，３３２の中央部分３２２Ａ，３３２Ａの表面温度だけを調整できる図示しない調温装置が設けられている。
【００７３】
第１ロール３２は、ロール全体については特に加温・冷却がなされておらず、その中央部分３２２Ａの温度だけが結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定されている。
第２ロール３３も、ロール全体については特に加温・冷却がなされていないが、その中央部分３３２Ａの温度だけが融点近傍温度Ｔｍ’に設定されている。
第３ロール３４は、ロール全体が結晶化温度Ｔｃ未満に設定されている。
【００７４】
以上のようなシート成形機３を用いて、中央部分が発泡体とされたシート１２０を製造する手順について説明する。
<4-1>まず、シート成形機本体３１において、ポリプロピレン１０を混練および可塑化し、Ｔダイ３１１の開口部３１１Ａを介してシート状に押し出す。
<4-2>次に、押し出されたシート１２０を、第１ロール３２において、ロール部材３２１間の間隙により、所定の厚み寸法まで圧延し成形する。この際、シート１２０におけるロール部材３２２の中央部分３２２Ａに対応する中央部分だけを、表面温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満とした第１ロール３２によって成形する（成形工程）。
【００７５】
<4-3>次いで、第１ロール３２を通過した後のシート１２０を、第２ロール３３において、さらに所定の厚み寸法に圧延する。この際、第１ロール３２通過後のシート１２０における中央部分を、表面温度を融点近傍温度Ｔｍ’とした第２ロール３３で成形し、この中央部分の比容積だけを増加させる（比容積増加工程）。
<4-4>次いで、第２ロール３３を通過した後のシート１２０を、その全体の表面温度を結晶化温度Ｔｃ未満とした第３ロール３４で、その全体を冷却し硬化させる（硬化工程）。
【００７６】
<4-5>最後に、第３ロール３４を通過した後のシート１２０を、図示しない所定の巻き取り装置によりロール状に巻いて完成品とする。
このようにして得られたポリプロピレン１０製のシート１２０は、中央部分において、その表面がスキン層であり、かつ内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体である。
【００７７】
以上のような本実施形態によれば、前記第１〜３実施形態の(４)，(５)と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
(７)各ロール３２，３３における中央部分３２２Ａ，３３２Ａの温度や、第３ロール３４のロール部材３４１全体の温度を調節するだけで、シート１２０の中央部分において、その表面が外観性の高いスキン層であって、内部のコア層が微細で均一なセルを有するシートを製造できる。
【００７８】
(８)各ロール３２，３３は、既存のロールに対して、その中央部分３２２Ａ，３３２Ａの温度調節を行う所定の調温装置を配置するだけで構成したので、設備改良のための投資や労力等を少なくでき、発泡体を手軽に製造できる。
【００７９】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図７を参照しながら説明する。
第５実施形態は、前記第４実施形態におけるシート成形機３を用いた上で、各ロール３２〜３４の温度を前記第４実施形態の温度とは異なる温度に設定して、シート１２０を製造する。なお、前記第４実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００８０】
ここで、各ロール３２〜３４における設定温度は以下の通りである。
第１ロール３２は、ロール全体については特に加温・冷却がなされておらず、その中央部分３２２Ａだけが結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’以下の温度に設定されている。また、第２ロール３３は、ロール全体が結晶化温度Ｔｃ未満の温度に設定されている。なお、第３ロール３４は、特に温度は設定されない。このため、第３ロール３４を取り外して、第２ロール３４以降ではシート１３０を徐冷するように構成してもよい。
【００８１】
以上のようなシート成形機３を用いて、中央部分が発泡体とされたシート１３０を製造する手順について説明する。
<5-1>前述同様に、シート成形機本体３１からポリプロピレン１０製のシート１３０を押し出し、このシート１３０を、第１ロール３２において所定の厚み寸法まで圧延する。この際、シート１３０の中央部分だけを、表面温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’以下とした第１ロール３２で成形する。これにより、シート１３０における中央部分だけ、その比容積を増加させる（成形工程）。
【００８２】
<5-2>次いで、第２ロール３３を通過した後のシート１３０を、表面温度を結晶化温度Ｔｃ未満とした第３ロール３４において、その全体を冷却し硬化させる（硬化工程）。
<5-3>最後に、前述同様に、第３ロール３４を通過した後のシート１３０をロール状に巻いて完成品とする。
【００８３】
このようにして得られたポリプロピレン１０製のシート１３０は、中央部分において、その表面がスキン層であり、かつ内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体である。
以上の本実施形態によれば、前記第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態において、結晶性熱可塑性樹脂としてポリプロピレン１０を採用していたが、これに限らず、前述したように、ポリエチレンやポリアミド、フッ素樹脂等のその他の結晶性熱可塑性樹脂を採用してもよい。
また、成形工程および保持工程での温度は、前記所定の範囲内であれば特に限定されない。この際、採用する結晶性熱可塑性樹脂の物性等に応じて、適宜、最適な温度に設定すればよい。
【００８５】
また、成形品の中央部分等の一部分が発泡体となるように金型等を構成したが、成形品の全体が発泡体となるように構成してもよい。この場合には、成形品の形状や用途等に合わせて、温度調節の範囲を適宜変更すればよい。
また、成形品において発泡体となる部分は、中央部分以外のその他の部分であってもよく、その位置は特に限定されない。
【００８６】
また、金型やロール、加熱炉を調温する装置としては、前記各実施形態で採用したものには限定されず、スチームや、高周波加熱、カートリッジヒータ、熱伝達媒体等の既存の温調システムを採用できる。
その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造としてもよい。
【００８７】
【実施例】
〔実施例１〕
前記第１実施形態の射出成形機１Ａを用いて下記の条件で実施した。なお、本実施例１では、金型５０全体の温度を変化させるとともに、可動部５１Ａを含む雌型５１はそのままの位置で固定し、雄型５２を後退させた。
結晶性熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ），商品名：Ｊ-2000GP，結晶化温度Ｔｃ；１０５℃，融点Ｔｍ；１６１℃，融点近傍温度Ｔｍ’；１５６℃〜１６５℃），出光石油化学社製を採用した。
【００８８】
本実施例では、図８に示すように、金型温度を１１０℃として射出成形した後に１６０℃まで昇温した。この後、金型温度を１６０℃で１０分間保持した。次に、金型温度を１６０℃から６０℃まで降温した。
この射出成形品をマイクロスコープにより２００倍率で観察したものを図９に示す。図９に示す射出成形品は、そのコア層のセルの平均径が約１５μｍであった。
【００８９】
〔実施例２〕
前記第１実施形態の射出成形機１Ａを用いて下記の条件で実施した。なお、本実施例２でも金型５０全体の温度を変化させ、雌型５１を固定した状態で雄型５２を後退させた。
結晶性熱可塑性樹脂は、前記実施例１と同じポリプロピレンを採用した。
各工程における金型温度は、成形工程：１４０℃、保持工程：１４０℃、硬化工程：６０℃とした。この際の温度変化を図１０に示す。
【００９０】
本実施例では、図１０に示すように、金型温度を１１０℃として射出成形した後に、金型温度を１４０℃まで昇温した。この後、すぐに金型温度を１４０℃から６０℃まで降温した。
この射出成形品をマイクロスコープにより２００倍率で観察したものを図１１に示す。図１１に示す射出成形品は、そのコア層のセルの平均径が約３５μｍであった。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の発泡体の製造方法によれば、表面外観に優れた発泡体を手軽に製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発泡体を製造するための射出成形機を示す図である。
【図２】前記射出成形機において、雄型を後退させた図である。
【図３】ポリプロピレンにおける温度と比容積の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発泡体を製造するための射出成形機を示す図である。
【図５】前記第２実施形態の射出成形機において、可動部を後退させた図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る発泡体を製造するためのブロー成形機を示す図である。
【図７】本発明の第３，４実施形態に係る発泡体を製造するためのシート成形機を示す図である。
【図８】実施例１における金型温度の変化を示すグラフである。
【図９】前記実施例１におけるコア層のセルを示す図である。
【図１０】実施例２における金型温度の変化を示すグラフである。
【図１１】前記実施例２におけるコア層のセルを示す図である。
【符号の説明】
１，１Ａ 射出成形機
２ ブロー成形機
３ 押出成形機であるシート成形機
１０ 結晶性熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン
１２，５０ 金型
３２ 第１ロール
３３ 第２ロール
３４ 第３ロール
５１Ａ 可動部
５１Ｂ ヒータ装置
１００ 発泡体を含む射出成形品
１１０ パリソン
１２０，１３０ 押出成形品である発泡体を含むシート
２２２ 調圧装置
２３１ 一対の金型
Ｔｃ 結晶化温度
Ｔｍ 融点
Ｔｍ’ 融点近傍温度
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡体の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、電子機器、雑貨、および自動車用の部品等は、強度や耐衝撃性などの物性の維持・改善に加えて、軽量化が求められている。このため、各部品等を構成する素材には、化学発泡方式やマイクロセルラー方式等の各種手段によって、樹脂内にセルと呼ばれる空隙が形成され、軽量化された発泡体が開発されている。ここで、例えば、化学発泡方式とは、所定の発泡剤と熱可塑性樹脂とを含有する樹脂組成物を用いて形成する方法である。また、マイクロセルラー方式とは、熱可塑性樹脂に超臨界ガスを浸透させた後に、この超臨界ガスを脱ガスすることによって形成する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の場合には、発泡によって、表面にシルバストリークと称する銀白色のすじ状のものが生じて、一般の射出成形品等に比べると外観表面が良くないという問題があった。その上、成形品内に形成されるセルが大きくなりすぎて、得られた成形品の強度が低下するという問題もあった。このような外観不良を回避するために、前者の方法に加えてカウンタープレッシャー法を併用することも考えられるが、この場合には、製造設備やこの設備の制御が複雑になって、手軽に製造できないという問題があった。
一方、後者の場合には、成形品内部に形成されるセルが比較的小さくなるため、得られた成形品が十分な強度を有するものの、前述の化学発泡の場合と同様にシルバストリーク等による外観不良が発生しやすいという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、表面外観に優れるとともに、手軽に製造できる発泡体の製造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】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を、金型温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された金型内に射出成形する成形工程と、この成形工程の後に、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下まで昇温して、樹脂の比容積が増加するまで保持する保持工程と、この樹脂の比容積の増加に応じて、金型内の容積を増加させる金型容積増加工程と、この金型容積増加工程の後に、金型を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満まで降温して、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする。
なお、融点近傍温度Ｔｍ’とは、結晶性熱可塑性樹脂の融点Ｔｍ±５℃の範囲内の温度のことである。
【０００６】
ここで、結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（６Ｎｙ、６，６Ｎｙ等；ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン(ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、液晶ポリマー(ＬＣＰ)、ポリエーテルニトリル(ＰＥＮ）等を採用できる。また、前記ポリプロピレン（ＰＰ）には、ポリプロピレンのホモポリマー、ランダムコポリマー、及びこれらの混合物や多層複合物が含まれる。また、前記フッ素樹脂には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が含まれる。なお、以下の発明においても同じである。
【０００７】
発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂とは、前述した結晶性熱可塑性樹脂に対して、所定の化学発泡剤や、結晶水を含む無機・有機フィラーのように樹脂内部を膨張させるもの、または、超臨界ガス等のように脱ガスすることで樹脂内にセルを発生させる機能を持つもの等が含有されていないものである。なお、これらの発泡剤が十分に発泡しない程度の量のみ含有されている場合も、「発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂」に該当する。なお、以下の発明においても同じである。
【０００８】
金型の温度を制御する手段としては、例えば、エチレングリコール等の媒体を使用して、この媒体を加熱してポンプ等で金型内を循環させ、金型の温度を調整または保持するような調温装置を採用できる。なお、金型の温度を制御する手段における加熱方法としては、スチームや、高周波加熱、カートリッジヒーター、熱媒等の既存の温調システムを採用できる。なお、以下の発明においても同じである。
【０００９】
本発明の発泡体の製造方法では、相互に進退自在に構成された２つ以上の型を有する金型を備えた所定の射出成形機を用いて、例えば、以下の手順で行われる。
すなわち、(1)成形工程において、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を、樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された金型内に射出成形する。（2）保持工程において、この金型内に射出成形された樹脂を、樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定した金型で樹脂の比容積が増加するまで保持する。(3)金型容積増加工程において、樹脂の比容積の増加に応じて、金型における一方の型を他方の型から後退させることにより、金型内の容積を増加させる。(4)硬化工程において、金型を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満に設定して、金型内の樹脂を冷却して硬化させる。
【００１０】
このような本発明において、保持工程では、樹脂の比容積が増加するまで保持するが、この際、樹脂は、表面部分はそのままの状態でありながら、内部（非晶部）のみが徐々に膨張するため、発泡体（成形品）全体としても膨張する。このため、結果として、樹脂全体の比容積が増加する。なお、実際に膨張するのは、金型容積増加工程を実施して膨張用のスペースを確保した後である。
【００１１】
ここで、前記金型容積増加工程では、前述したように、２つの型からなる金型を用意し、これら金型の一方の型を他方の型から後退させて、２つの型間の空間の容積を増加させる構成を採用できる。
なお、成形品である発泡体内部のセル径としては、成形品の強度を確保するために、平均長径が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、このような発泡体の製造方法において、成形工程は、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定して射出成形し、保持工程は、この成形工程における温度を維持した状態で、樹脂の比容積が増加するまで保持することが好ましい。
【００１３】
以上のような本発明において、成形工程における金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。
また、成形工程における金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’よりも高くすると、発泡体の表面が溶融して十分な外観性を確保できない上、結晶化度もあまり高くできないという欠点がある。
【００１４】
以上より、本発明によれば、非晶部・欠陥部が空隙となり射出成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。
また、本発明を実施するにあたり、既存の射出成形機を用いて金型温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００１５】
ここで、成形工程では、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程では、金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’に設定することが好ましい。
このような場合において、成形工程から保持工程への移行時に金型を加温するため、この温度上昇に応じて、樹脂全体の結晶化度が進行し、樹脂の融点Ｔｍが少なくとも５℃程度上昇することになる。このため、樹脂の融点＋５℃（融点近傍温度Ｔｍ’の上限）まで金型温度を上昇させても、この樹脂の溶融のおそれが少ない上、より高い温度とすることにより樹脂の結晶化度も高くできる。
【００１６】
ここで、温度設定される金型は、該金型の一部であってもよい。
このような場合には、成形品の一部分だけを発泡体とすることができ、用途や目的に合わせた多種多様な成形品を簡単に形成できる。
【００１７】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂をパリソンとして押し出すとともに、このパリソン内の気圧を高めて、この樹脂を、金型温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された金型の内面に沿って中空成形する成形工程と、この成形工程の後に、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下まで昇温して、樹脂の比容積が増加するまで保持する保持工程と、樹脂の比容積の増加に応じて、パリソン内の気圧を減少させる減圧工程と、この減圧工程の後に、金型を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満まで降温して、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この減圧工程では、前記射出成形における金型内容積増加工程と同様の役割を果たすものであり、パリソン内側の中空部分を減圧することにより、樹脂が中空部分の中心側に向かって徐々に膨張するため、発泡体（成形品）全体としても内側に膨張して、結果として、樹脂全体の比容積が増加することになる。この後、硬化工程において樹脂の温度も樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とするため、樹脂に収縮が生じて、内部に微細なセルが発生することになる。
【００１９】
ここで、成形工程は、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定して中空成形し、保持工程は、この成形工程における温度を維持した状態で、樹脂の比容積が増加するまで保持することが好ましい。
【００２０】
以上のような本発明において、成形工程での金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、前述の射出成形等の場合と同様に、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。
一方、成形工程での金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’よりも高くすると、前述同様に、発泡体表面の十分な外観性を確保できず、また、結晶化度もあまり高くできないという欠点がある。
【００２１】
以上より、本発明によれば、非晶部・欠陥部が空隙となり中空成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。
また、本発明を実施するにあたり、既存のブロー成形機を用いて金型温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００２２】
ここで、成形工程では、金型温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程では、金型温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’に設定することが好ましい。
このような場合において、成形工程から保持工程への金型の加温の際に、樹脂全体の結晶化度が進行し、樹脂の融点Ｔｍが５℃程度上昇するため、樹脂の融点＋５℃（融点近傍温度の上限）まで金型温度を加温することにより、樹脂の溶融を抑えた上で、樹脂の結晶化度を非常に高くできる。
【００２３】
また、温度設定される金型は、該金型の一部であってもよい。
このような場合には、成形品の一部分だけを発泡体とすることができ、用途や目的に合わせた多種多様な成形品を簡単に形成できる。
【００２４】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機のダイからシート状に押出し、ロール表面の温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定された第１ロールを当接させ、樹脂を成形する成形工程と、この成形工程の後に、ロール表面の温度が樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定された第２ロールを当接させ、樹脂の比容積を増加させる比容積増加工程と、この比容積増加工程の後に、ロール表面の温度が樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満に設定された第３ロールを当接させ、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明において、第１ロールの表面温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、前述の射出成形等の場合と同様に、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。
このような本発明によれば、押出成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。また、本発明を実施するにあたり、既存の押出成形機を用いて、各ロール温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００２６】
ここで、成形工程では、第１ロールの表面温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程では、第２ロールの表面温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’に設定することが好ましい。
このような場合において、成形工程から保持工程への間におけるロール温度の上昇によって、樹脂全体の結晶化度が進行し、樹脂の融点Ｔｍが５℃程度上昇するため、樹脂の融点＋５℃（融点近傍温度の上限）まで加温することになり、樹脂の溶融を抑えた上で、樹脂の結晶化度を非常に高くできる。
【００２７】
本発明に係る発泡体の製造方法は、コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機のダイからシート状に押出し、ロール表面の温度がこの樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上で、かつ融点近傍温度Ｔｍ’以下に設定された第１ロールを当接させ、樹脂を成形し、樹脂の比容積を増加させる成形工程と、この成形工程の後に、ロール表面の温度が樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満に設定された第２ロールを当接させ、樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明において、第１ロールの表面温度を樹脂の結晶化温度Ｔｃ未満とすると、前述の射出成形等の場合と同様に、発泡体の表面転写性が改良されず、また、結晶化度も高くならないため、表面の光沢性および耐傷付性が改良され難いという欠点がある。一方、成形工程での第１ロールの表面温度を樹脂の融点近傍温度Ｔｍ’よりも高くすると、前述同様に、発泡体表面の十分な外観性を確保できず、また、結晶化度もあまり高くできないという欠点がある。
このような本発明によれば、押出成形品である発泡体において、その表面を外観性の高いスキン層にできるとともに、内部のコア層を微細で均一なセルを有する成形品にできる。また、本発明を実施するにあたり、既存の押出成形機を用いて各ロール温度を制御するだけでよいから、手軽に発泡体を製造できる。
【００２９】
以上のような発泡体の製造方法において、第１ロールは、ロール表面の一部が結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度Ｔｃ以上に設定されていてもよい。
このような場合には、前述同様に、用途や目的等に合わせた多種多様な発泡体を簡単に形成できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態]
図１および図２は、本発明の発泡体を製造するための射出成形機１を示す図である。
この射出成形機１は、図１，２に示すように、発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（ＰＰ）１０を原料として、所定形状の射出成形品を製造する機械であり、射出成形機本体１１と、金型１２とを備える。
【００３２】
ポリプロピレン１０は、ペレット状に形成されたものであり、例えば、結晶化温度Ｔｃが１０５℃で、融点Ｔｍが１６１℃のもの等がある。この場合には、融点近傍温度Ｔｍ’は、１５６℃〜１６６℃の範囲内となる。
ここで、図３は、ポリプロピレン１０における温度と比容積との関係を示すグラフである。ポリプロピレン１０は、図３に示すように、温度の上昇に伴って比容積も増加し、特に、結晶化温度Ｔｃ〜融点Ｔｍ（融点近傍温度）において結晶化が進行し、比容積が劇的に増加している。なお、図３中の符号であるＴｇはガラス転移温度、Ｔｃは結晶化温度、Ｔｍは融点である。
【００３３】
図１に戻って、射出成形機本体１１は、投入されるポリプロピレン１０を可塑化して金型１２内に射出するものであり、熱伝達媒体を利用するヒータ１１１Ａを有するシリンダ１１１と、このシリンダ１１１内に配置されるスクリュ１１２と、シリンダ１１１内にポリプロピレン１０を投入するホッパ１１３と、スクリュ１１２を回転させる油圧装置１１４と、シリンダ１１１および金型１２を繋ぐノズル１１５とを備える。
【００３４】
このような射出成形機本体１１において、ホッパ１１３から投入されたペレット状のポリプロピレン１０は、シリンダ１１１のヒータ１１１Ａによって加熱されて、油圧装置１１４によって回転するスクリュ１１２によって、可塑化されながら、先端のノズル１１５側へと移動し、ノズル１１５を介して、金型１２内へと高圧で射出される。
【００３５】
金型１２は、射出成形機本体１１から射出された可塑化ポリプロピレン１０を所定形状の内部側の間隙に充填し、この充填したポリプロピレン１０を間隙形状に成形するものであり、雌型１２１と、雄型１２２と、これらの型１２１，１２２を加熱・冷却する図示しない調温装置とを備える。
【００３６】
雌型１２１は、ノズル１１５と繋がった状態で固定配置されている。
雄型１２２は、図示しない型締装置により、雌型１２１に対して進退可能に構成され、この進退機構により、充填したポリプロピレン１０の発泡ができるとともに、硬化後の射出成形品が取り出せるようになっている。
【００３７】
以上のような射出成形機１を用いて、発泡体としての部分を有する射出成形品を製造する手順について説明する。
<1-1>まず、事前準備として、ヒータ１１１Ａによりシリンダ１１１を予熱した上で、前記調温装置により、金型１２の温度を１１０℃等のＴｃ以上でＴｍ’未満の温度に設定しておく。次いで、油圧装置１１４を作動させてスクリュ１１２を回転させる。
【００３８】
<1-2>この状態で、ペレット状のポリプロピレン１０を、ホッパ１１３を介して、シリンダ１１１内に投入する。この投入されたポリプロピレン１０を、シリンダ１１１の熱およびスクリュ１１２からの圧力によって可塑化する。この可塑化されたポリプロピレン１０をスクリュ１１２の回転によって移動させ、ノズル１１５を介して、金型１２内の間隙において射出成形する（成形工程）。
【００３９】
<1-3>次に、金型１２内に射出成形された射出成形品１００を図示しない調温装置を用いて加温する。具体的には、金型１２を融点近傍温度Ｔｍ’に設定して射出成形品１００を加温し、射出成形品１００におけるポリプロピレン１０の比容積が増加するまで保持する（保持工程）。
【００４０】
<1-4>このような保持工程の途中で、ポリプロピレン１０の比容積の増加に合わせて、雄型１２２を外部側（図２中の矢印方向）へ後退させる（金型容積増加工程）。具体的には、射出成形品１００の厚さ寸法分だけ後退させる。
【００４１】
<1-5>次に、前記調温装置により、金型１２全体の温度を結晶化温度Ｔｃ未満の温度に設定して、射出成形品１００を冷却して硬化する（硬化工程）。
<1-6>最後に、雄型１２２を雌型１２１から後退させて、金型１２から取り出すことにより、図２に示すポリプロピレン１０製の射出成形品１００を得る。
このような射出成形品１００は、図２に示すように、内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体となっている。
【００４２】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１) 雄型１２２を温度調整に合わせて後退させるので、表面が外観性の高いスキン層であって、内部のコア層が微細で均一なセルを有する射出成形品１００を製造できる。
【００４３】
(２) 既存の射出成形機１を用いた上で、温度調整を行うだけの構成としたので、設備改良のための投資や労力等を少なくでき、発泡体を手軽に製造できる。
【００４４】
(３) 雄型１２２の後退量を、成形品の寸法と同程度としたので、発泡体内のセル径が適度な大きさとなり、成形品の強度を十分に確保できる。
【００４５】
(４)成形工程において、金型１２の温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定し、保持工程において、金型１２の温度を融点近傍温度Ｔｍ’に設定したので、成形工程から保持工程への移行時の金型１２の温度上昇に応じて、射出成形品１００におけるポリプロピレン１０全体の結晶化度が進行して融点Ｔｍが少なくとも５℃程度上昇するから、融点＋５℃まで金型１２の温度を上昇させても、この射出成形品１００におけるポリプロピレン１０の溶融を防止した上で、ポリプロピレン１０の結晶化度をより一層高くできる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、前記第１実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図４および図５は、本発明の発泡体を製造するための射出成形機１Ａを示す図である。
この射出成形機１Ａは、前記第１実施形態の射出成形機１とは、金型１２の構成のみが相違しており、金型１２とは異なる構成である金型５０の構成について、以下に説明する。
【００４７】
金型５０は、射出成形機本体１１から射出された可塑化ポリプロピレン１０を所定形状の内部側の間隙に充填し、この充填したポリプロピレン１０を間隙形状に成形するものであり、雌型５１と、雄型５２と、これらの型５１，５２を加熱・冷却する図示しない調温装置とを備える。
雌型５１は、ノズル１１５と繋がった状態で固定配置されている。この雌型５１は、図５に示すように、雄型５２が進退する方向と直交する方向、つまり外側へ進退する可動部５１Ａを備える。この可動部５１Ａ内には、ヒータ装置５１Ｂが収納されており、金型５０内の射出成形品を部分的に調温できるようになっている。
雄型５２は、図示しない型締装置により、雌型５１に対して進退可能に構成され、この機構により、硬化後の射出成形品が取り出せるようになっている。
【００４８】
以上のような射出成形機１Ａを用いて、発泡体としての部分を有する射出成形品を製造する手順について説明する。
<2-1>まず、事前準備として、ヒータ１１１Ａによりシリンダ１１１を予熱した上で、前記調温装置により、金型５０の温度を１１０℃等のＴｃ以上でＴｍ’未満の温度に設定しておく。次いで、油圧装置１１４を作動させてスクリュ１１２を回転させる。
【００４９】
<2-2>この状態で、ペレット状のポリプロピレン１０を、ホッパ１１３を介して、シリンダ１１１内に投入する。この投入されたポリプロピレン１０を、シリンダ１１１の熱およびスクリュ１１２からの圧力によって可塑化する。この可塑化されたポリプロピレン１０をスクリュ１１２の回転によって移動させ、ノズル１１５を介して、金型５０内の間隙において射出成形する（成形工程）。
【００５０】
<2-3>次に、金型５０内に射出成形された射出成形品１００のうち、雌型５１の可動部５１Ａに対応する部分だけを、可動部５１Ａ内のヒータ装置５１Ｂを用いて加温する。具体的には、可動部５１Ａを融点近傍温度Ｔｍ’に設定して射出成形品１００を加温し、射出成形品１００におけるポリプロピレン１０の比容積が増加するまで保持する（保持工程）。
【００５１】
<2-4>このような保持工程の途中で、ポリプロピレン１０の比容積の増加に合わせて、可動部５１Ａを外部側（図５中の矢印方向）へ後退させる（金型容積増加工程）。具体的には、射出成形品１００において、可動部５１Ａに対応する部分１００Ａの厚さ寸法と同程度の寸法分だけ後退させる。
【００５２】
<2-5>次に、前記調温装置により、金型５０全体の温度を結晶化温度Ｔｃ未満の温度に設定して、射出成形品１００を冷却して硬化する（硬化工程）。
<2-6>最後に、雄型５２を雌型５１から後退させて、金型５０から取り出すことにより、図５に示すポリプロピレン１０製の射出成形品１００を得る。
このような射出成形品１００は、図５に示すように、可動部５１Ａに対応する部分１００Ａのみが、内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体となっている。
【００５３】
以上のような本実施形態によれば、前記第１実施形態の(１)〜(４)と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
(５)金型５０の一部に進退可能な可動部５１Ａを設けた上で、この可動部５１Ａにおける温度調整が可能となるように金型５０を構成したので、射出成形品の一部分だけを発泡体にできる。このため、用途や目的に合わせた多種多様な成形品を簡単に形成できる。
【００５４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、前記第１，２実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図６は、本発明の発泡体である中空成形品を製造するためのブロー成形機２を示す図である。
ブロー成形機２は、図６に示すように、発泡剤を含有しない前記ポリプロピレン１０を原料として、所定形状の中空成形品を製造する機械であり、ブロー成形機本体２１と、アキュムレータ２２と、金型装置２３とを備える。
【００５５】
ブロー成形機本体２１は、可塑化されたポリプロピレン１０をアキュムレータ２２内へ射出するものであり、ヒータ２１１Ａが設けられたシリンダ２１１と、このシリンダ２１１内に配置されるスクリュ２１２と、シリンダ２１１内にポリプロピレン１０を投入するホッパ２１３と、スクリュ２１２を回転させる油圧装置２１４とを備える。
【００５６】
このようなブロー成形機本体２１において、ホッパ２１３から投入されたポリプロピレン１０は、シリンダ２１１におけるヒータ２１１Ａで加熱されて、油圧装置２１４により回転するスクリュ２１２によって、可塑化されながらアキュムレータ２２側へと移動し、アキュムレータ２２内へ射出される。
【００５７】
アキュムレータ２２は、ブロー成形機本体２１から射出された可塑化ポリプロピレン１０を内側に溜めておき、この溜まったポリプロピレン１０を所定のタイミングで金型装置２３の内側へ２枚のシート状のパリソン１１０として押し出すものであり、アキュムレータ本体２２１と、ノズル２２２Ｂを介して、押し出されたパリソン１１０内側の空気圧を調整する調圧装置２２２とを備える。なお、アキュムレータ２２は、図示しないスチームを使用する所定の調温装置により温度調整が可能である。
【００５８】
アキュムレータ本体２２１は、プランジャ２２１Ａが上下方向に進退して、内部のポリプロピレン１０を所定のタイミングで２枚のシート状のパリソン１１０として押し出す機械である。
調圧装置２２２は、具体的な図示を省略するが、所定のコンプレッサ等を備えて構成され、このコンプレッサ等を制御することにより、ノズル２２２Ｂを介して、パリソン１１０内側に空気を送ったり、パリソン１１０内側の空気を吸い込む装置である。
【００５９】
このようなアキュムレータ２２において、アキュムレータ本体２２１内のプランジャ２２１Ａが、図６中の下方向に進行すると調圧装置２２２がパリソン１１０内側に空気を吹き込むようになっている。これにより、パリソン１１０同士がくっつかないようになっている。
【００６０】
金型装置２３は、アキュムレータ２２から射出されたパリソン１１０を内部の間隙に沿って所定形状の中空成形品を形成する装置であり、一対の金型２３１と、これらの金型２３１の一部（図６中の下部）を加熱・冷却する調温装置２３２と、一対の金型２３１を互いに接近・離間させる型締め装置２３３とを備えて構成される。
【００６１】
一対の金型２３１は、内面が所定形状に形成された凹状の部材であり、内側に射出されたパリソン１１０を、この内面形状に沿って倣わせることにより、所定形状に形成する。
調温装置２３２は、所定のカートリッジヒータで構成されており、一対の金型２３１内側にあるパリソン１１０の下部側のみを部分的に調温できるようになっている。
【００６２】
このような金型装置２３では、型締め装置２３３によって、一対の金型２３１が互いに接近する方向に進行すると、図６中の左右側からパリソン１１０を挟み込んで、パリソン１１０における金型２３１下部側部分が、互いに重なりあうことになり、中空成形がなされることになる。
【００６３】
以上のようなブロー成形機２を用いて、下部側が発泡体とされた中空成形品を製造する手順について説明する。
<3-1>まず、事前準備として、シリンダ２１１およびアキュムレータ本体２２１を予熱する。また、図示しない調温装置により金型２３１の温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満の温度に設定しておく。
【００６４】
<3-2>この状態で、ペレット状のポリプロピレン１０を、ホッパ２１３を介して、シリンダ２１１内に投入する。この投入されたポリプロピレン１０を、シリンダ２１１の熱、および油圧装置２１４により回転するスクリュ２１２の圧力によって可塑化する。この可塑化されたポリプロピレン１０を、スクリュ２１２の回転によって移動させ、アキュムレータ本体２２１内に射出する。
【００６５】
<3-3>次に、アキュムレータ本体２２１内に射出されたポリプロピレン１０を、その内部に所定量分溜めた後に、プランジャ２２１Ａにより、金型装置２３の内部側へパリソン１１０として射出する。この際、パリソン１１０の内側には、調圧装置２２２から空気を送っておく。
【００６６】
<3-4>次に、金型装置２３において、一対の金型２３１を互いに接近する方向に移動させ、一対の金型２３１を互いに接合した箱状とする。この際、パリソン１１０の内側に依然として調圧装置２２２から空気を送り続けておくことにより、パリソン１１０を外部側へと押圧して一対の金型２３１の内面に倣わせる。このようにして中空成形品を形成する（成形工程）。
【００６７】
<3-5>次に、一対の金型２３１内における中空成形品の下部側の部分だけを、一対の金型２３１内の調温装置２３２を用いて、一対の金型２３１を融点近傍温度Ｔｍ’まで加温し、パリソン１１０におけるポリプロピレン１０の比容積が増加するまで保持する（保持工程）。
<3-6>このように保持している途中で、ポリプロピレン１０の比容積の増加に応じて、調圧装置２２２によりパリソン１１０内部側の空気を吸い込み、内部側を減圧する（減圧工程）。
【００６８】
<3-7>次に、一対の金型２３１全体の温度を結晶化温度Ｔｃ未満まで冷却し、中空成形品を硬化させる（硬化工程）。
<3-8>最後に、一対の金型２３１同士を離間させて、一対の金型２３１から取り出すことにより、ポリプロピレン１０製の中空成形品を得る。
このようにして得られた中空成形品は、図示しないが、下部側のみが、内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体となっている。
【００６９】
以上のような本実施形態によれば、前記第１，２実施形態の(２)，(４)，(５)に加えて、以下のような効果がある。
(６)一対の金型２３１の下部側の温度調節に合わせて、パリソン１１０の内部側を減圧することにより、成形品の下部側部分において、その表面が外観性の高いスキン層にできて、かつ内部のコア層に微細で均一なセルを形成できる。
【００７０】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、前記第１〜３実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図７は、本発明の発泡体である押出成形品としてのシート１２０を製造するためのシート成形機３を示す図である。
シート成形機３は、前記ポリプロピレン１０を可塑化して、シート状に連続的に押し出す機械であり、図７に示すように、シート成形機本体３１と、第１ロール３２と、第２ロール３３と、第３ロール３４とを備える。
【００７１】
シート成形機本体３１は、前記第１実施形態の射出成形機本体１１と略同様のものであるが、押し出されるポリプロピレン１０がシート状となるように、Ｔダイ３１１の開口部３１１Ａが細長いスリット状に形成されている。
【００７２】
各ロール３２〜３４は、それぞれ回転軸３２１，３３１，３４１を中心として回転自在な２つのロール部材３２２，３３２，３４２を備え、これらの２つのロール部材３２２，３３２，３４２は、成形品の厚み寸法を調整するために、所定の間隔で配置されている。なお、この間隔は適宜変更可能となっている。
また、各ロール３２〜３４は、それぞれのロール３２〜３４全体の表面温度を調節するために、ロール３２〜３４内に熱伝達媒体が流入自在となっている。
さらに、第１ロール３２および第２ロール３３は、前述の熱伝達媒体による調温機構とは別に、２つのロール部材３２２，３３２の中央部分３２２Ａ，３３２Ａの表面温度だけを調整できる図示しない調温装置が設けられている。
【００７３】
第１ロール３２は、ロール全体については特に加温・冷却がなされておらず、その中央部分３２２Ａの温度だけが結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満に設定されている。
第２ロール３３も、ロール全体については特に加温・冷却がなされていないが、その中央部分３３２Ａの温度だけが融点近傍温度Ｔｍ’に設定されている。
第３ロール３４は、ロール全体が結晶化温度Ｔｃ未満に設定されている。
【００７４】
以上のようなシート成形機３を用いて、中央部分が発泡体とされたシート１２０を製造する手順について説明する。
<4-1>まず、シート成形機本体３１において、ポリプロピレン１０を混練および可塑化し、Ｔダイ３１１の開口部３１１Ａを介してシート状に押し出す。
<4-2>次に、押し出されたシート１２０を、第１ロール３２において、ロール部材３２１間の間隙により、所定の厚み寸法まで圧延し成形する。この際、シート１２０におけるロール部材３２２の中央部分３２２Ａに対応する中央部分だけを、表面温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’未満とした第１ロール３２によって成形する（成形工程）。
【００７５】
<4-3>次いで、第１ロール３２を通過した後のシート１２０を、第２ロール３３において、さらに所定の厚み寸法に圧延する。この際、第１ロール３２通過後のシート１２０における中央部分を、表面温度を融点近傍温度Ｔｍ’とした第２ロール３３で成形し、この中央部分の比容積だけを増加させる（比容積増加工程）。
<4-4>次いで、第２ロール３３を通過した後のシート１２０を、その全体の表面温度を結晶化温度Ｔｃ未満とした第３ロール３４で、その全体を冷却し硬化させる（硬化工程）。
【００７６】
<4-5>最後に、第３ロール３４を通過した後のシート１２０を、図示しない所定の巻き取り装置によりロール状に巻いて完成品とする。
このようにして得られたポリプロピレン１０製のシート１２０は、中央部分において、その表面がスキン層であり、かつ内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体である。
【００７７】
以上のような本実施形態によれば、前記第１〜３実施形態の(４)，(５)と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
(７)各ロール３２，３３における中央部分３２２Ａ，３３２Ａの温度や、第３ロール３４のロール部材３４１全体の温度を調節するだけで、シート１２０の中央部分において、その表面が外観性の高いスキン層であって、内部のコア層が微細で均一なセルを有するシートを製造できる。
【００７８】
(８)各ロール３２，３３は、既存のロールに対して、その中央部分３２２Ａ，３３２Ａの温度調節を行う所定の調温装置を配置するだけで構成したので、設備改良のための投資や労力等を少なくでき、発泡体を手軽に製造できる。
【００７９】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図７を参照しながら説明する。
第５実施形態は、前記第４実施形態におけるシート成形機３を用いた上で、各ロール３２〜３４の温度を前記第４実施形態の温度とは異なる温度に設定して、シート１２０を製造する。なお、前記第４実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００８０】
ここで、各ロール３２〜３４における設定温度は以下の通りである。
第１ロール３２は、ロール全体については特に加温・冷却がなされておらず、その中央部分３２２Ａだけが結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’以下の温度に設定されている。また、第２ロール３３は、ロール全体が結晶化温度Ｔｃ未満の温度に設定されている。なお、第３ロール３４は、特に温度は設定されない。このため、第３ロール３４を取り外して、第２ロール３４以降ではシート１３０を徐冷するように構成してもよい。
【００８１】
以上のようなシート成形機３を用いて、中央部分が発泡体とされたシート１３０を製造する手順について説明する。
<5-1>前述同様に、シート成形機本体３１からポリプロピレン１０製のシート１３０を押し出し、このシート１３０を、第１ロール３２において所定の厚み寸法まで圧延する。この際、シート１３０の中央部分だけを、表面温度を結晶化温度Ｔｃ以上で融点近傍温度Ｔｍ’以下とした第１ロール３２で成形する。これにより、シート１３０における中央部分だけ、その比容積を増加させる（成形工程）。
【００８２】
<5-2>次いで、第２ロール３３を通過した後のシート１３０を、表面温度を結晶化温度Ｔｃ未満とした第３ロール３４において、その全体を冷却し硬化させる（硬化工程）。
<5-3>最後に、前述同様に、第３ロール３４を通過した後のシート１３０をロール状に巻いて完成品とする。
【００８３】
このようにして得られたポリプロピレン１０製のシート１３０は、中央部分において、その表面がスキン層であり、かつ内部のコア層に所定寸法のセルが形成された発泡体である。
以上の本実施形態によれば、前記第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態において、結晶性熱可塑性樹脂としてポリプロピレン１０を採用していたが、これに限らず、前述したように、ポリエチレンやポリアミド、フッ素樹脂等のその他の結晶性熱可塑性樹脂を採用してもよい。
また、成形工程および保持工程での温度は、前記所定の範囲内であれば特に限定されない。この際、採用する結晶性熱可塑性樹脂の物性等に応じて、適宜、最適な温度に設定すればよい。
【００８５】
また、成形品の中央部分等の一部分が発泡体となるように金型等を構成したが、成形品の全体が発泡体となるように構成してもよい。この場合には、成形品の形状や用途等に合わせて、温度調節の範囲を適宜変更すればよい。
また、成形品において発泡体となる部分は、中央部分以外のその他の部分であってもよく、その位置は特に限定されない。
【００８６】
また、金型やロール、加熱炉を調温する装置としては、前記各実施形態で採用したものには限定されず、スチームや、高周波加熱、カートリッジヒータ、熱伝達媒体等の既存の温調システムを採用できる。
その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造としてもよい。
【００８７】
【実施例】
〔実施例１〕
前記第１実施形態の射出成形機１Ａを用いて下記の条件で実施した。なお、本実施例１では、金型５０全体の温度を変化させるとともに、可動部５１Ａを含む雌型５１はそのままの位置で固定し、雄型５２を後退させた。
結晶性熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ），商品名：Ｊ-2000GP，結晶化温度Ｔｃ；１０５℃，融点Ｔｍ；１６１℃，融点近傍温度Ｔｍ’；１５６℃〜１６５℃），出光石油化学社製を採用した。
【００８８】
本実施例では、図８に示すように、金型温度を１１０℃として射出成形した後に１６０℃まで昇温した。この後、金型温度を１６０℃で１０分間保持した。次に、金型温度を１６０℃から６０℃まで降温した。
この射出成形品をマイクロスコープにより２００倍率で観察したものを図９に示す。図９に示す射出成形品は、そのコア層のセルの平均径が約１５μｍであった。
【００８９】
〔実施例２〕
前記第１実施形態の射出成形機１Ａを用いて下記の条件で実施した。なお、本実施例２でも金型５０全体の温度を変化させ、雌型５１を固定した状態で雄型５２を後退させた。
結晶性熱可塑性樹脂は、前記実施例１と同じポリプロピレンを採用した。
各工程における金型温度は、成形工程：１４０℃、保持工程：１４０℃、硬化工程：６０℃とした。この際の温度変化を図１０に示す。
【００９０】
本実施例では、図１０に示すように、金型温度を１１０℃として射出成形した後に、金型温度を１４０℃まで昇温した。この後、すぐに金型温度を１４０℃から６０℃まで降温した。
この射出成形品をマイクロスコープにより２００倍率で観察したものを図１１に示す。図１１に示す射出成形品は、そのコア層のセルの平均径が約３５μｍであった。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の発泡体の製造方法によれば、表面外観に優れた発泡体を手軽に製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発泡体を製造するための射出成形機を示す図である。
【図２】前記射出成形機において、雄型を後退させた図である。
【図３】ポリプロピレンにおける温度と比容積の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発泡体を製造するための射出成形機を示す図である。
【図５】前記第２実施形態の射出成形機において、可動部を後退させた図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る発泡体を製造するためのブロー成形機を示す図である。
【図７】本発明の第３，４実施形態に係る発泡体を製造するためのシート成形機を示す図である。
【図８】実施例１における金型温度の変化を示すグラフである。
【図９】前記実施例１におけるコア層のセルを示す図である。
【図１０】実施例２における金型温度の変化を示すグラフである。
【図１１】前記実施例２におけるコア層のセルを示す図である。
【符号の説明】
１，１Ａ 射出成形機
２ ブロー成形機
３ 押出成形機であるシート成形機
１０ 結晶性熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン
１２，５０ 金型
３２ 第１ロール
３３ 第２ロール
３４ 第３ロール
５１Ａ 可動部
５１Ｂ ヒータ装置
１００ 発泡体を含む射出成形品
１１０ パリソン
１２０，１３０ 押出成形品である発泡体を含むシート
２２２ 調圧装置
２３１ 一対の金型
Ｔｃ 結晶化温度
Ｔｍ 融点
Ｔｍ’ 融点近傍温度
Claims (9)
- コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、
発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を、金型温度がこの結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上に設定された金型内に射出成形する成形工程と、
この成形工程の後に、前記金型温度を前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上で、かつ融点近傍温度以下まで昇温して、前記結晶性熱可塑性樹脂の比容積が増加するまで保持する保持工程と、
この結晶性熱可塑性樹脂の比容積の増加に応じて、前記金型内の容積を増加させる金型容積増加工程と、
この金型容積増加工程の後に、前記金型を前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度未満まで降温して、前記結晶性熱可塑性樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする発泡体の製造方法。 - 請求項１に記載の発泡体の製造方法において、
前記成形工程は、前記金型温度を前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上で、かつ融点近傍温度以下に設定して射出成形し、
前記保持工程は、この成形工程における温度を維持した状態で、前記結晶性熱可塑性樹脂の比容積が増加するまで保持することを特徴とする発泡体の製造方法。 - 請求項１または請求項２に記載の発泡体の製造方法において、
前記温度設定される金型は、該金型の一部であることを特徴とする発泡体の製造方法。 - コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、
発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂をパリソンとして押し出すとともに、このパリソン内の気圧を高めて、前記結晶性熱可塑性樹脂を、金型温度がこの結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上に設定された金型の内面に沿って中空成形する成形工程と、
この成形工程の後に、前記金型温度を前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上で、かつ融点近傍温度以下まで昇温して、前記結晶性熱可塑性樹脂の比容積が増加するまで保持する保持工程と、
この結晶性熱可塑性樹脂の比容積の増加に応じて、前記パリソン内の気圧を減少させる減圧工程と、
この減圧工程の後に、前記金型を前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度未満まで降温して、前記結晶性熱可塑性樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする発泡体の製造方法。 - 請求項４に記載の発泡体の製造方法において、
前記成形工程は、前記金型温度を前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上で、かつ融点近傍温度以下に設定して中空成形し、
前記保持工程は、この成形工程における温度を維持した状態で、前記結晶性熱可塑性樹脂の比容積が増加するまで保持することを特徴とする発泡体の製造方法。 - 請求項４または請求項５に記載の発泡体の製造方法において、
前記温度設定される金型は、該金型の一部であることを特徴とする発泡体の製造方法。 - コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、
発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機のダイからシート状に押出し、ロール表面の温度がこの結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上に設定された第１ロールを当接させ、前記結晶性熱可塑性樹脂を成形する成形工程と、
この成形工程の後に、ロール表面の温度が前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上で、かつ融点近傍温度以下に設定された第２ロールを当接させ、前記結晶性熱可塑性樹脂の比容積を増加させる比容積増加工程と、
この比容積増加工程の後に、ロール表面の温度が前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度未満に設定された第３ロールを当接させ、前記結晶性熱可塑性樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする発泡体の製造方法。 - コア層にセルを有する発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、
発泡剤を含有しない結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機のダイからシート状に押出し、ロール表面の温度がこの結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上で、かつ融点近傍温度以下に設定された第１ロールを当接させ、前記結晶性熱可塑性樹脂を成形し、前記結晶性熱可塑性樹脂の比容積を増加させる成形工程と、
この成形工程の後に、ロール表面の温度が前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度未満に設定された第２ロールを当接させ、前記結晶性熱可塑性樹脂を冷却して硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする発泡体の製造方法。 - 請求項７または請求項８に記載の発泡体の製造方法において、
前記第１ロールは、ロール表面の一部が前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上に設定されていることを特徴とする発泡体の製造方法。
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