JP4213516B2 - 発泡成形品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂を含有する発泡成形品に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂は、押出形成性や、射出成形性、寸法精度、耐衝撃性に優れ、さらに安価でもあるため、家電ＯＡ、食品包装材等の様々な用途に使用されている。中でも複雑な製品形状における寸法精度が要求される家電ＯＡの分野においては、不可欠な材料となっている。
ところで、近年、製品の軽量化、断熱性の付与等が求められている。そのため、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂も発泡成形されることが多くなっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２４４３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂のみに炭酸ガス、窒素ガス等を混入させて射出発泡成形した場合には、スワールマーク（渦巻き模様）や、シルバーストリーク（銀色の筋状の模様）等の外観不良が生じやすい。これらの外観不良を防止し、非発泡成形品と同等の外観を維持するには、軽量化率を低下させなければならないという問題がある。
また、本発明者は、以前、樹脂のガラス転移点±２０℃の範囲に設定された金型に前記樹脂を導入することにより、外観良好な発泡成形品を得る製造方法を提案した。この製造方法は大変優れた方法であるが、この方法においても、樹脂等の組成によっては、軽量化率を高くすると、スワールマークや、シルバーストリーク等の外観不良が生じる可能性があり、十分ではない。
【０００５】
本発明の目的は、軽量化率を高めても外観が良好である発泡成形品を提供することである。
【０００６】
そのため、本発明は以下の構成を採用して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の発泡成形品は、（Ａ）スチレン系樹脂及びゴム変性スチレン系樹脂のうち少なくとも何れか一方を９９．９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）難燃材０．１〜７０ｗｔ％含有する組成物に超臨界状ガスを浸透させた後、前記組成物が接する表面の温度が前記（Ａ）成分のガラス転移点±２０℃に保持された金型に、前記超臨界状ガスを浸透させた組成物を導入することにより得られることを特徴とする。
【０００７】
ここで、組成物は、スチレン系樹脂又はゴム変性スチレン系樹脂の一方のみを含有するものであってもよく、双方を含有するものであってもよい。
スチレン系樹脂としては、１種類以上のスチレン系芳香族ビニル化合物の重合体、１種類以上のスチレン系芳香族ビニル化合物と１種類以上の他の芳香族ビニル単量体、ゴム状重合体との共重合体、前記重合体や共重合体の水素化重合体、これらの化合物があげられる。
【０００８】
使用されるスチレン系芳香族ビニル化合物は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合等の重合方法により得られるものであり、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、フェニルスチレン、ビニルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、フルオロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、エトキシスチレン等があげられる。これらのうち、特に好ましい芳香族ビニル化合物としては、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−フルオロスチレンがあげられる。
【０００９】
また、他の芳香族ビニル単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルシアン化合物、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、アミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート等のアクリル酸エステル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロへキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ラウリルマレイミド、Ｎ−シクロへキシルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−（ｐ−ブロモフェニル）マレイミド等のマレイミド化合物等があげられる。
【００１０】
また、ゴム状重合体としては、例えば、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン等のジエン系ゴム、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−αオレフィン−ポリエン共重合体、ポリアクリル酸エステル等の非ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエンブロック共重合体、エチレン−プロピレンエラストマー、スチレン−グラフト−エチレン−プロピレンエラストマー、エチレン系アイオノマー樹脂、水素化スチレン−イソプレン共重合体等があげられる。
【００１１】
ゴム変性スチレン系樹脂は、スチレン系樹脂の耐衝撃性を向上させるために、前述したスチレン系樹脂中にゴム状弾性体を分散粒子として含有したものである。
ゴム弾性体としては、例えば、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ネオプレン、ポリスルフィドゴム、チオコールゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＢ、ＳＥＢＣ）、スチレン−ブタジエンースチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＢＳ）、スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＲ）、水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＥＰ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエン−アクリロニトリル−スチレン−コアシェルゴム（ＡＢＳ）、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン−コアシェルゴム（ＭＢＳ）、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−スチレン−コアシェルゴム（ＭＡＳ）、アルキルアクリレート−ブタジエン−アクリロニトリル−コアシェルゴム（ＡＡＢＳ）、ブタジエン−スチレン−コアシェルゴム（ＳＢＲ）、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−シロキサン等のシロキサン含有コアシェルゴム、以上のようなゴムを変性したゴム等があげられる。このうち、特にＳＢＲ、ＳＥＢ、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＩＲ、ＳＥＰ、ＳＩＳ、ＳＥＰＳ、コアシェルゴム、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、これらを変性したゴムが特に好ましい。これらのゴム状弾性体は、一種類のみ使用してもよく、二種類以上使用してもよく、また配合量は任意である。
【００１２】
以上のようなスチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂の分子量には特に制限はないが、一般に重量平均分子量が１００００以上、好ましくは５００００以上である。ここで、重量平均分子量が１００００未満のものについては、得られる発泡成形品の熱的性質、機械的性質が低下する可能性がある。また、分子量分布については、特に制限はなく、様々なものを使用することができる。
【００１３】
充填材は、繊維状、粒状、粉状のいずれであってもよい。繊維状の充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー等があげられる。繊維状の充填材の形状としてはクロス状、マット状、集束切断状、短繊維、フィラメント状等があげられる。
一方、粒状、粉状の充填材としては、例えば、タルク、カーボンブラック、グラファイト、二酸化チタン、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、オキシサルフェート、酸化スズ、アルミナ、カオリン、炭化ケイ素、金属粉末、ガラスパウダー、ガラスフレーク、ガラスビーズ等があげられる。また、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニウム、ハイドロタルサイト、酸化スズ水和物、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム等も使用することが可能である。なお、これらの充填材は一種類のみで使用してもよく、二種類以上使用してもよい。
【００１４】
また、充填材は、臭化ポリスチレンをはじめとする臭素化ポリマー、臭素化ジフェニルアルカン、臭素化ジフェニルエーテル等の臭素化芳香族化合物、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート等のリン酸エステルや、これらのリン酸エステルを各種置換基で置換したリン酸エステル等の公知のリン系難燃剤から任意に選択することもできる。さらに、三酸化アンチモンをはじめとしたアンチモン化合物、その他難燃助剤として公知のものから任意に選択することができる。
さらに、充填材としてドリップ防止剤を使用することもできる。ドリップ防止剤としては、ポリテトラフルオロエチレン等の公知のものから任意に選択して用いることができる。
以上のような充填材を一種類のみ使用してもよく、二種類以上使用してもよい。
なお、これらの充填材のなかでも、難燃剤を用いることが特に好ましい。
【００１５】
また、組成物は、上述したスチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂、充填材のほかに、他の成分を含有していてもよい。例えば、他の成分として、核剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤、熱可塑性樹脂、染料、顔料、帯電防止剤等を添加してもよい。組成物は、これらを一種類含有していてもよく、二種類以上含有していてもよい。
可塑剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリアミドオリゴマー、エチレンビスステアリン酸アマイド、フタル酸エステル、ポリスチレンオリゴマー、ポリエチレンワックス、ミネラルオイル、シリコーンオイル等を任意に選択することが可能である。
離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、シリコーンオイル、長鎖カルボン酸、長鎖カルボン酸金属塩等を任意に選択することができる。
【００１６】
酸化防止剤としては、例えば、リン系、フェノール系、硫黄系のものを使用することができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、直鎖状高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ポリブテン、１，２−ポリブタジエン、環状ポリオレフィン、ポリ−４−メチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート、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等のポリエステル樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６等のポリアミド系樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂等を使用することができる。
【００１７】
さらに、超臨界状ガスは、組成物に溶け込むことができ、かつ不活性であればよいが、安全性、コスト等の面から二酸化炭素や窒素またはこれらの混合ガスが好ましい。また、超臨界状ガスを組成物に浸透させる方法としては、気体、液体あるいは超臨界状態の不活性ガスをプランジャーポンプ等で注入し、超臨界状態のガスとして溶融混練するなどの方法がある。
【００１８】
（Ａ）成分を９９．９ｗｔ％よりも多くし、（Ｂ）成分を０．１ｗｔ％未満として、軽量化率を高くした場合には、スワールマーク（渦巻き模様）や、シルバーストリーク等の外観不良が生じる可能性が高くなる。また、（Ａ）成分を３０ｗｔ％未満とし、（Ｂ）成分を７０ｗｔ％よりも多くした場合には、強度が低下し、金型から離型する際に離型割れを生じる等、成形性が悪化する虞がある。
これに対し、本発明では、（Ａ）成分を９９．９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）成分を０．１〜７０ｗｔ％含有しているので、発泡成形品の軽量化率を向上させても、外観不良が生じにくくなり、また、成形性もよくなる。
また、充填材は、難燃材である。これによれば、発泡成形品に難燃性を付与することができ、難燃性が要求される部品、例えば、自動車部品等に特に適したものとすることができる。
【００１９】
本発明では、前記組成物は、２００〜３００℃で前記金型に導入されることが好ましく、なかでも２２０〜２８０℃で金型に導入されることが好ましい。
組成物を３００℃よりも高い温度にすると（Ａ）成分の劣化等が起こる可能性がある。また、２００℃未満では、組成物の流動性が低下して、成形が困難となる可能がある。本発明では、組成物の温度を２００〜３００℃としたので、このような問題の発生を防止できる。
【００２０】
この際、本発明では、前記発泡成形品は、式（２）で与えられる軽量化率Ｒが７〜８０％以上であることが好ましい。
【００２１】
【数２】
Ｒ＝｛１−（Ｗ１／Ｗ２）｝×１００・・・（２）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量
【００２２】
軽量化率が７％未満の場合には、軽量化のメリットが得られず、また、８０％よりも高くなると外観が悪化することがある。本発明では、軽量化率Ｒは７〜８０％であるため、十分な軽量化を図ることができるとともに、外観も良好なものとすることができる。
【００２３】
また、模様が形成されていない表面の光沢が１５％以上であることが好ましい。
この光沢はＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定されるものである。光沢が１５％以上であれば、非発泡成形品と同等の光沢であるといえる。
【００２４】
また、発泡成形品は、スチレン系樹脂を含有しており、このスチレン系樹脂はポリスチレンであることが好ましい。
スチレン系樹脂をポリスチレンとすることで、発泡成形品を安価なものとすることができる。
なお、以上のような発泡成形品は、自動車部品用、電気器具用、一般機器用等の様々な用途に使用することが可能である。自動車部品用としては、ラジエターグリル、グリル、マーク、バックパネル、ドアミラー、ホイールキャップ、エアスポイラー、二輪車カウル等の外装部品があげられる。また、インスツルメントパネル、メーターフード、ピラー、グローブボックス、コンソールボックス、スピーカーボックス、リッド等の内装部品があげられる。
【００２５】
電気器具用としては、ＡＶ機器用のハウジング、シャーシ、カセットケース、ＣＤマガジン、リモコンケース等があげられる。また、電気冷蔵庫用の内張り、トレイ、アーム、ドアキャップ、レール等があげられる。さらに、電気掃除機用のハウジング、把手、パイプ、吸入口等、エアコン用のハウジング、ファン、リモコンケース等があげられる。その他、扇風機、換気扇、洗濯機、照明器具用部品、バッテリーケース等があげられる。
一般機器用としては、プリンターや複写機のハウジング、シャーシ、光学箱、リボンカセット、カートリッジ、トレイ等があげられる。また、パソコンやワープロのハウジング、フレキシブルディスクシェル、キーボード、カートリッジ等があげられる。電話機や通信機のハウジング、受話器、メカシャーシ等があげられる。
【００２６】
その他の用途としては、ミシン、レジスター、タイプライター、計算機、光学機器、楽器等があげられる。さらには、リモコンカー、ブロック等の玩具、パチンコ台部品、サーフボード、ヘルメット等のレジャー・スポーツ用品にも用いられる。また、便座、便蓋、タンク、シャワー等の衛生用品、弁当箱、各種容器、ポット等の家庭用品、建材、住宅部品、家具、文房具にも使用される。さらに、パイプ、トレイ、フィルム、シート、繊維としても用いられる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の発泡成形品を製造するための射出成形機１が示されている。
この射出成形機１は、組成物から所定形状の発泡成形品である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、超臨界状ガス導入装置１３とを備える。
組成物は、スチレン系樹脂（（Ａ）成分）を９９.９〜３０ｗｔ％、充填材（（Ｂ）成分）を０.１〜７０ｗｔ％、好ましくは、スチレン系樹脂を９９.５〜４０ｗｔ％、充填材を０.５〜６０ｗｔ％、特に好ましくは、スチレン系樹脂を９９〜７０ｗｔ％、充填材を１〜３０ｗｔ％含有する。スチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン等があげられ、充填材としては、例えば、ガラス繊維、タルク、カーボンブラック、難燃剤等があげられるが、なかでも難燃剤が好ましい。
なお、この組成物は、核剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤、熱可塑性樹脂、染料、顔料、帯電防止剤等の添加剤を含有していてもよい。この場合、添加剤の配合割合は、組成物１００重量部に対して２０重量部以下、特に好ましくは、１０重量部以下である。２０重量部よりも多くなると発泡成形品の強度が低下する可能性がある。
【００２９】
射出成形機本体１１は、投入される組成物を可塑化して金型１２に射出するものであり、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ウ１１２と、シリンダ１１１内に組成物を投入するホッパ１１３と、スクリュウ１１２を回転させる油圧装置１１４と、シリンダ１１１及び金型１２をつなぐノズル１１５とを備えている。
ホッパ１１３から投入され、シリンダ１１１のヒータ１１１Ａにより加熱された組成物は、スクリュウ１１２により可塑化され、ノズル１１５側へと移動し、ノズル１１５を介して金型１２内へ高圧で射出される。
【００３０】
金型１２は、ノズル１１５に取り付けられる固定金型１２Ａと、この固定金型１２Ａに対して進退可能な可動金型１２Ｂとを備えており、可動金型１２Ｂの進退には型締装置（図示略）が利用されている。
固定金型１２Ａと可動金型１２Ｂとの間には所定形状の隙間１２１が形成されている。射出成形機本体１１から射出された組成物は隙間１２１に充填され、隙間１２１の形状に成形される。
この金型１２の固定金型１２Ａと可動金型１２Ｂの隙間１２１を形成する面には耐熱効果を発揮する断熱材が貼り付けられており、金型１２は、断熱金型となっている。
なお、金型１２としては、例えば、特開平０７-１６４５００、特開平１０−１９３４２１等に示されているようなものがある。
【００３１】
超臨界状ガス導入装置１３は、窒素ガスが充填されているガスボンベ１３１と、ガスボンベ１３１からの窒素ガスを臨界圧力まで昇圧する昇圧機１３２と、臨界圧力まで昇圧された窒素ガス（超臨界状ガス）のシリンダ１１１内への導入量を制御する制御ポンプ１３４とを備える。
【００３２】
次に、この射出成形機１を用いた発泡成形品の製造方法について説明する。
まず、スチレン系樹脂及び充填材をリボンブレンダ−、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機を用いて溶融混練することで、組成物を得る。この溶融混練時のスチレン系樹脂の温度は、１８０〜３００℃であることが好ましい。特に好ましくは、２００〜２８０℃、さらに好ましくは２２０〜２６０℃である。１８０℃よりも低い場合には、溶融混練自体が困難となる。また、３００℃よりも高くなるとスチレン系樹脂の劣化による変色や、耐衝撃性の低下を引き起こすこととなる。
【００３３】
次に、予めシリンダ１１１を予熱し、金型１２の表面温度をスチレン系樹脂のガラス転移点±２０℃の範囲に保っておく。ホッパ１１３を介して前記組成物をシリンダ１１１内に投入する。
シリンダ１１１内での組成物の温度は２００〜３００℃であることが好ましく、なかでも２２０〜２８０℃であることが好ましい。
ガスボンベ１３１を開き、窒素ガスを昇圧機１３２で臨界圧力以上（好ましくは１５ＭＰａ、さらに好ましくは２０ＭＰａ以上）、臨界温度以上に昇圧、昇温する。制御ポンプ１３４を開き、窒素ガス（超臨界状ガス）をシリンダ１１１内に導入し、組成物が可塑化している部位に浸透させる（浸透工程）。超臨界状ガスは、スチレン系樹脂１００重量部に対し、０．１〜２０重量部浸透される。
【００３４】
次に、スクリュウ１１２により、シリンダ１１１内の２００〜３００℃に保たれた組成物を移動させ、その表面温度がガラス転移点±２０℃の範囲に保たれた金型１２内の隙間１２１に導入する（導入工程）。
この際、組成物の金型１２内への導入が終了するまで、超臨界状ガスを超臨界状態に維持するため、型締を加えたり、カウンタープレッシャーをかけておいたりしてもよい（臨界状態維持工程）。
【００３５】
金型１２に接する組成物の表面にスキン層が形成され、その内部が溶融状態である間に、金型１２の可動金型１２Ｂを後退させ、脱ガスを行う（圧力低下工程）。金型１２の表面温度は、少なくとも可動金型を後退させるまで、ガラス転移点±２０℃の範囲に保っておく必要がある。
さらに、冷却、固化し、所定の冷却時間が経過したら、金型１２を開き、成形品を取り出す。このようにして得られた発泡成形品の模様が形成されていない表面の光沢度は１５％以上となる。また、以下の式（３）で示される発泡成形品の軽量化率は７％以上となる。
【００３６】
【数３】
Ｒ＝｛１−（Ｗ１／Ｗ２）｝×１００・・・（３）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量
【００３７】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（Ａ）成分を９９.９ｗｔ％よりも多くし、（Ｂ）成分を０.１ｗｔ％未満として、軽量化率を高くした場合には、スワールマーク（渦巻き模様）や、シルバーストリーク等の外観不良が生じる可能性が高くなる。また、（Ａ）成分を３０ｗｔ％未満とし、（Ｂ）成分を７０ｗｔ％よりも多くした場合には、強度が低下し、金型から離型する際に離型割れを生じる等、成形性が悪化する虞がある。
これに対し、本実施形態では、（Ａ）成分を９９.９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）成分を０.１〜７０ｗｔ％含有しているので、発泡成形品の軽量化率を向上させても、外観不良が生じにくくなり、また、成形性もよくなる。
【００３８】
さらに、金型１２の表面温度をガラス転移点±２０℃の範囲に保ったので、組成物が金型１２に導入された後、素早くスキン層が形成されるため、超臨界状ガスが組成物と金型１２の表面との間に滞留することを防止できる。従って、高光沢でシルバーストリーク等の外観不良が生じにくくなる。
【００３９】
シリンダ１１１内での組成物を３００℃よりも高い温度にすると（Ａ）成分の劣化等が起こる可能性がある。また、２００℃未満では、組成物の流動性が低下して、成形が困難となる可能がある。本実施形態では、組成物の温度を２００〜３００℃としたので、このような問題の発生を防止できる。
【００４０】
軽量化率が７％未満の場合には、軽量化のメリットが得られず、また、８０％よりも高くなると外観が悪化することがある。本発明では、軽量化率Ｒは７〜８０％であるため、十分な軽量化を図ることができるとともに、外観も良好なものとすることができる。
【００４１】
発泡成形品の光沢が１５％以上であるため、非発泡成形品と同等の光沢であるといえる。
また、（Ｂ）成分の充填材として難燃剤を使用したので、発泡成形品に難燃性を付与することができ、難燃性が要求される部品、例えば、自動車部品等に特に適したものとすることができる。
【００４２】
なお、本発明は前述の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、前記実施形態では、金型１２を固定金型に対して進退可能な可動金型を備えているものとし、この可動金型を後退させることで金型１２内の圧力を低下させていたが、本願発明はこれに限られない。
後退させる機能を有していない金型にガスを導入する装置を設けることにより、金型内の圧力を低減させてもよい。この場合、予め金型に１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2のガスを注入しておき、組成物を注入した後にガスを抜くことで金型内の圧力を低減する。ただし、ガスを導入する装置を金型に取り付けなければならず、装置が大型化してしまうという問題がある。これに対し、前記実施形態のように金型１２内の可動金型１２Ｂを後退させることで金型１２内の圧力を低減させるものとすれば、装置の大型化を防止することができる。
【００４３】
また、金型内の圧力は金型の型締め圧をゆるめる方法によって低減させてもよい。
さらに、金型１２内の圧力は低下させなくてもよい。ノズル１１５から金型１２内に射出された時点で組成物にかかる圧力が急激に下がるため、金型１２内の圧力を低下させなくても発泡させることが可能だからである。
金型１２は表面に断熱材を貼り付けた断熱金型としたが、これに限らず、金型自体を耐熱性に優れた断熱材で形成して断熱金型としてもよい。さらに、金型１２は断熱金型としたが、断熱性能を有しない通常の金型にヒータと冷却ユニットとを設け、頻繁にそれぞれのオン・オフを繰り返すことにより調整してもよい。ただし、このようにすると温度調節に手間がかかる。これに対し、断熱金型とすれば金型の表面を所定温度に保つことが容易となる。
【００４４】
さらに、前記実施形態では、組成物は、スチレン系樹脂を含有するとしたが、ゴム変性スチレン系樹脂を含有するものとしてもよく、またこれらの双方を含有するものとしてもよい。ゴム変性スチレン系樹脂を含有するものとすれば、発泡成形品の耐衝撃性を向上させることができる。
また、シリンダ１１１内の組成物の温度は、２００〜３００℃としたが、この範囲外の温度であってもよい。
さらに、充填材は、難燃剤に限らず、例えば、ガラス繊維、タルク等の他の充填材を使用してもよい。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例をあげて本発明をより具体的に説明する。
各実施例、比較例では以下の射出成形機本体、金型、組成物、製造方法を採用した。
[１]射出成形機本体
ＪＳＷ製ＭｕＣｅｌｌ成形機Ｊ１８０ＥＬIII
[２]金型
断熱金型
【００４６】
[３]組成物
（１）（Ａ）成分
ポリスチレン（ＧＰＰＳ）：出光石油化学社製 ＨＨ３１０１
ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）：出光石油化学社製 ＨＴ５２
水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）：シェル社製 クレイトンＧ１６５１
なお、ＳＥＢＳは、スチレン系樹脂として単独で使用することも可能であるし、ＧＰＰＳやＨＩＰＳに分散させてゴム変性スチレン系樹脂とすることも可能である。
【００４７】
（２）（Ｂ）成分
充填材１（難燃材）：臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ重合体（大日本インキ化学工業社製 プラサ−ムＥＣ−１４）８０ｗｔ％、平均粒径０.５μｍの三酸化アンチモン（日本精鉱社製 ＡＴＯＸ−Ｓ）２０ｗｔ％
充填材２（難燃材）：デカブロモジフェニルエタン（エチルコーポレーション社製 ＳＡＹＴＥＸ８０１０）８０ｗｔ％、平均粒径０.５μｍの三酸化アンチモン（日本精鉱社製 ＡＴＯＸ−Ｓ）２０ｗｔ％
充填材３（難燃材）：縮合型リン酸エステル（大八化学社製 ＰＸ−２００）この化学式を下記に示す。
【００４８】
【化１】
【００４９】
充填材４（難燃材）：縮合型リン酸エステル（大八化学社製 ＣＲ−７３３Ｓ）この化学式を下記に示す。
【００５０】
【化２】
【００５１】
充填材５（難燃材）：縮合型リン酸エステル（大八化学社製 ＣＲ−７４１）この化学式を下記に示す。
【００５２】
【化３】
【００５３】
充填材６（難燃材）：リン酸エステル単量体（トリフェニルホスフェート）（大八化学社製 ＴＰＰ）
【００５４】
［４］製造方法
前記実施形態で説明した製造方法に基づいて発泡成形品の製造を行った。組成物をドライブレンドした後、東芝機械（株）製の２軸押出機ＴＥＭ３５にて溶融混練を行いペレット化した組成物を得た。この溶融混練時の（Ａ）成分の温度は２３０℃であった。得られたペレットを７０℃の乾燥機で１２時間乾燥した。これをシリンダ内に投入した。シリンダ内での組成物の温度は２６０℃である。昇圧機で常温、２０ＭＰａに昇圧された窒素ガス（（Ａ）成分１００重量部に対し０．５重量部）をシリンダ内に吹き込んだ。吹き込まれた窒素ガスはすぐに昇温し、超臨界状ガスとなり、組成物に浸透した。さらに、これを表面温度６０℃（ガラス転移点±２０℃）の断熱金型に射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。得られた発泡成形品は縦２５０ｍｍ×横１８０ｍｍ×高さ１０ｍｍ、厚み１．８ｍｍのトレイである。
［５］評価方法
（１）軽量化率
超臨界状ガス無添加で射出成形した同一材料、同一形状、同一寸法の非発泡成形品を製造し、下記の式から軽量化率を求めた。
軽量化率が７％以上のものを○、軽量化率が７％未満のものを×とした。
【００５５】
【数４】
Ｒ＝｛１−（Ｗ１／Ｗ２）｝×１００・・・（４）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量
【００５６】
（２）成形性
離型割れを起こしたものを×、離型割れを起こさなかったものを○として成形性を判断した。
（３）光沢
ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定した。光沢が１５％以上のものを○、１５％未満のものを×とした。
（４）外観
スワールマーク、シルバーストリークの両方がないものを○、何れか一方があるものを×とした。
【００５７】
[実施例１〜６及び比較例１〜５]
表１に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。また結果も表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
[実施例７〜１２及び比較例６〜１６]
表２に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。実施例１〜６、比較例１〜５ではＧＰＰＳを使用していたが、本実施例及び比較例ではＨＩＰＳを使用している。また、比較例１１〜１６では非断熱の金型を使用しており、金型の表面温度は６０℃よりも低下していた。
結果も表２に示した。
【００６０】
【表２】
【００６１】
[実施例１３〜１８及び比較例１７〜２１]
表３に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例１〜６、前記比較例１〜５では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材２を使用している。結果も表３に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
[実施例１９〜２４及び比較例２２〜２６]
表４に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。実施例７〜１２及び比較例６〜１０では、充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材２を使用している。結果も表４に示す。
【００６４】
【表４】
【００６５】
[実施例２５〜３０及び比較例２７〜３１]
表５に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例７〜１２、前記比較例６〜１０では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材３を使用している。結果も表５に示す。
【００６６】
【表５】
【００６７】
[実施例３１〜３６及び比較例３２〜３６]
表６に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。実施例７〜１２及び比較例６〜１０では、充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材４を使用している。結果も表６に示す。
【００６８】
【表６】
【００６９】
[実施例３７〜４２及び比較例３７〜４１]
表７に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例７〜１２、前記比較例６〜１０では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材５を使用している。結果も表７に示す。
【００７０】
【表７】
【００７１】
[実施例４３〜４８及び比較例４２〜４６]
表８に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例７〜１２、前記比較例６〜１０では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材６を使用している。結果も表８に示す。
【００７２】
【表８】
【００７３】
[結論]
比較例１〜３、６〜８、１７〜１９、２２〜２４、２７〜２９、３２〜３４、３７〜３９、４２〜４４に示されているように、充填材を添加しなかった場合には、軽量化率が１％と大変低いものとなった。また、比較例４，５，９，１０，２０，２１，２５，２６，３０，３１，３５，３６，４０，４１，４５，４６に示されるように（Ａ）成分を２０ｗｔ％、（Ｂ）成分を８０ｗｔ％とした場合には、離型割れが生じ成形性が悪いものとなった。
さらに、比較例１１〜１６に示されるように、金型の表面温度を６０℃以下とした場合には、光沢が悪く、外観も不良であった。
これに対し、各実施例では、軽量化率はすべて７％以上、成形性、光沢、外観も良好であった。これにより本発明の効果を確認することができた。
【００７４】
【発明の効果】
このような本発明によれば、軽量化率を高めても外観が良好である発泡成形品を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる発泡成形品を製造するための射出成形機を示す図である。
【符号の説明】
１ 射出成形機
３ 充填材
１１ 射出成形機本体
１２Ｂ 可動金型
１２Ａ 固定金型
１２ 金型
１３ 超臨界状ガス導入装置
１１１ シリンダ
１１１Ａ ヒータ
１１２ スクリュウ
１１３ ホッパ
１１４ 油圧装置
１１５ ノズル
１２１ 隙間
１３１ ガスボンベ
１３２ 昇圧機
１３４ 制御ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂を含有する発泡成形品に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂は、押出形成性や、射出成形性、寸法精度、耐衝撃性に優れ、さらに安価でもあるため、家電ＯＡ、食品包装材等の様々な用途に使用されている。中でも複雑な製品形状における寸法精度が要求される家電ＯＡの分野においては、不可欠な材料となっている。
ところで、近年、製品の軽量化、断熱性の付与等が求められている。そのため、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂も発泡成形されることが多くなっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２４４３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂のみに炭酸ガス、窒素ガス等を混入させて射出発泡成形した場合には、スワールマーク（渦巻き模様）や、シルバーストリーク（銀色の筋状の模様）等の外観不良が生じやすい。これらの外観不良を防止し、非発泡成形品と同等の外観を維持するには、軽量化率を低下させなければならないという問題がある。
また、本発明者は、以前、樹脂のガラス転移点±２０℃の範囲に設定された金型に前記樹脂を導入することにより、外観良好な発泡成形品を得る製造方法を提案した。この製造方法は大変優れた方法であるが、この方法においても、樹脂等の組成によっては、軽量化率を高くすると、スワールマークや、シルバーストリーク等の外観不良が生じる可能性があり、十分ではない。
【０００５】
本発明の目的は、軽量化率を高めても外観が良好である発泡成形品を提供することである。
【０００６】
そのため、本発明は以下の構成を採用して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の発泡成形品は、（Ａ）スチレン系樹脂及びゴム変性スチレン系樹脂のうち少なくとも何れか一方を９９．９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）難燃材０．１〜７０ｗｔ％含有する組成物に超臨界状ガスを浸透させた後、前記組成物が接する表面の温度が前記（Ａ）成分のガラス転移点±２０℃に保持された金型に、前記超臨界状ガスを浸透させた組成物を導入することにより得られることを特徴とする。
【０００７】
ここで、組成物は、スチレン系樹脂又はゴム変性スチレン系樹脂の一方のみを含有するものであってもよく、双方を含有するものであってもよい。
スチレン系樹脂としては、１種類以上のスチレン系芳香族ビニル化合物の重合体、１種類以上のスチレン系芳香族ビニル化合物と１種類以上の他の芳香族ビニル単量体、ゴム状重合体との共重合体、前記重合体や共重合体の水素化重合体、これらの化合物があげられる。
【０００８】
使用されるスチレン系芳香族ビニル化合物は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合等の重合方法により得られるものであり、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、フェニルスチレン、ビニルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、フルオロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、エトキシスチレン等があげられる。これらのうち、特に好ましい芳香族ビニル化合物としては、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−フルオロスチレンがあげられる。
【０００９】
また、他の芳香族ビニル単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルシアン化合物、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、アミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート等のアクリル酸エステル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロへキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ラウリルマレイミド、Ｎ−シクロへキシルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−（ｐ−ブロモフェニル）マレイミド等のマレイミド化合物等があげられる。
【００１０】
また、ゴム状重合体としては、例えば、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン等のジエン系ゴム、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−αオレフィン−ポリエン共重合体、ポリアクリル酸エステル等の非ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエンブロック共重合体、エチレン−プロピレンエラストマー、スチレン−グラフト−エチレン−プロピレンエラストマー、エチレン系アイオノマー樹脂、水素化スチレン−イソプレン共重合体等があげられる。
【００１１】
ゴム変性スチレン系樹脂は、スチレン系樹脂の耐衝撃性を向上させるために、前述したスチレン系樹脂中にゴム状弾性体を分散粒子として含有したものである。
ゴム弾性体としては、例えば、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ネオプレン、ポリスルフィドゴム、チオコールゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＢ、ＳＥＢＣ）、スチレン−ブタジエンースチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＢＳ）、スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＲ）、水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＥＰ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエン−アクリロニトリル−スチレン−コアシェルゴム（ＡＢＳ）、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン−コアシェルゴム（ＭＢＳ）、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−スチレン−コアシェルゴム（ＭＡＳ）、アルキルアクリレート−ブタジエン−アクリロニトリル−コアシェルゴム（ＡＡＢＳ）、ブタジエン−スチレン−コアシェルゴム（ＳＢＲ）、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−シロキサン等のシロキサン含有コアシェルゴム、以上のようなゴムを変性したゴム等があげられる。このうち、特にＳＢＲ、ＳＥＢ、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＩＲ、ＳＥＰ、ＳＩＳ、ＳＥＰＳ、コアシェルゴム、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、これらを変性したゴムが特に好ましい。これらのゴム状弾性体は、一種類のみ使用してもよく、二種類以上使用してもよく、また配合量は任意である。
【００１２】
以上のようなスチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂の分子量には特に制限はないが、一般に重量平均分子量が１００００以上、好ましくは５００００以上である。ここで、重量平均分子量が１００００未満のものについては、得られる発泡成形品の熱的性質、機械的性質が低下する可能性がある。また、分子量分布については、特に制限はなく、様々なものを使用することができる。
【００１３】
充填材は、繊維状、粒状、粉状のいずれであってもよい。繊維状の充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー等があげられる。繊維状の充填材の形状としてはクロス状、マット状、集束切断状、短繊維、フィラメント状等があげられる。
一方、粒状、粉状の充填材としては、例えば、タルク、カーボンブラック、グラファイト、二酸化チタン、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、オキシサルフェート、酸化スズ、アルミナ、カオリン、炭化ケイ素、金属粉末、ガラスパウダー、ガラスフレーク、ガラスビーズ等があげられる。また、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニウム、ハイドロタルサイト、酸化スズ水和物、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム等も使用することが可能である。なお、これらの充填材は一種類のみで使用してもよく、二種類以上使用してもよい。
【００１４】
また、充填材は、臭化ポリスチレンをはじめとする臭素化ポリマー、臭素化ジフェニルアルカン、臭素化ジフェニルエーテル等の臭素化芳香族化合物、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート等のリン酸エステルや、これらのリン酸エステルを各種置換基で置換したリン酸エステル等の公知のリン系難燃剤から任意に選択することもできる。さらに、三酸化アンチモンをはじめとしたアンチモン化合物、その他難燃助剤として公知のものから任意に選択することができる。
さらに、充填材としてドリップ防止剤を使用することもできる。ドリップ防止剤としては、ポリテトラフルオロエチレン等の公知のものから任意に選択して用いることができる。
以上のような充填材を一種類のみ使用してもよく、二種類以上使用してもよい。
なお、これらの充填材のなかでも、難燃剤を用いることが特に好ましい。
【００１５】
また、組成物は、上述したスチレン系樹脂、ゴム変性スチレン系樹脂、充填材のほかに、他の成分を含有していてもよい。例えば、他の成分として、核剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤、熱可塑性樹脂、染料、顔料、帯電防止剤等を添加してもよい。組成物は、これらを一種類含有していてもよく、二種類以上含有していてもよい。
可塑剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリアミドオリゴマー、エチレンビスステアリン酸アマイド、フタル酸エステル、ポリスチレンオリゴマー、ポリエチレンワックス、ミネラルオイル、シリコーンオイル等を任意に選択することが可能である。
離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、シリコーンオイル、長鎖カルボン酸、長鎖カルボン酸金属塩等を任意に選択することができる。
【００１６】
酸化防止剤としては、例えば、リン系、フェノール系、硫黄系のものを使用することができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、直鎖状高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ポリブテン、１，２−ポリブタジエン、環状ポリオレフィン、ポリ−４−メチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート、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等のポリエステル樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６等のポリアミド系樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂等を使用することができる。
【００１７】
さらに、超臨界状ガスは、組成物に溶け込むことができ、かつ不活性であればよいが、安全性、コスト等の面から二酸化炭素や窒素またはこれらの混合ガスが好ましい。また、超臨界状ガスを組成物に浸透させる方法としては、気体、液体あるいは超臨界状態の不活性ガスをプランジャーポンプ等で注入し、超臨界状態のガスとして溶融混練するなどの方法がある。
【００１８】
（Ａ）成分を９９．９ｗｔ％よりも多くし、（Ｂ）成分を０．１ｗｔ％未満として、軽量化率を高くした場合には、スワールマーク（渦巻き模様）や、シルバーストリーク等の外観不良が生じる可能性が高くなる。また、（Ａ）成分を３０ｗｔ％未満とし、（Ｂ）成分を７０ｗｔ％よりも多くした場合には、強度が低下し、金型から離型する際に離型割れを生じる等、成形性が悪化する虞がある。
これに対し、本発明では、（Ａ）成分を９９．９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）成分を０．１〜７０ｗｔ％含有しているので、発泡成形品の軽量化率を向上させても、外観不良が生じにくくなり、また、成形性もよくなる。
また、充填材は、難燃材である。これによれば、発泡成形品に難燃性を付与することができ、難燃性が要求される部品、例えば、自動車部品等に特に適したものとすることができる。
【００１９】
本発明では、前記組成物は、２００〜３００℃で前記金型に導入されることが好ましく、なかでも２２０〜２８０℃で金型に導入されることが好ましい。
組成物を３００℃よりも高い温度にすると（Ａ）成分の劣化等が起こる可能性がある。また、２００℃未満では、組成物の流動性が低下して、成形が困難となる可能がある。本発明では、組成物の温度を２００〜３００℃としたので、このような問題の発生を防止できる。
【００２０】
この際、本発明では、前記発泡成形品は、式（２）で与えられる軽量化率Ｒが７〜８０％以上であることが好ましい。
【００２１】
【数２】
Ｒ＝｛１−（Ｗ１／Ｗ２）｝×１００・・・（２）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量
【００２２】
軽量化率が７％未満の場合には、軽量化のメリットが得られず、また、８０％よりも高くなると外観が悪化することがある。本発明では、軽量化率Ｒは７〜８０％であるため、十分な軽量化を図ることができるとともに、外観も良好なものとすることができる。
【００２３】
また、模様が形成されていない表面の光沢が１５％以上であることが好ましい。
この光沢はＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定されるものである。光沢が１５％以上であれば、非発泡成形品と同等の光沢であるといえる。
【００２４】
また、発泡成形品は、スチレン系樹脂を含有しており、このスチレン系樹脂はポリスチレンであることが好ましい。
スチレン系樹脂をポリスチレンとすることで、発泡成形品を安価なものとすることができる。
なお、以上のような発泡成形品は、自動車部品用、電気器具用、一般機器用等の様々な用途に使用することが可能である。自動車部品用としては、ラジエターグリル、グリル、マーク、バックパネル、ドアミラー、ホイールキャップ、エアスポイラー、二輪車カウル等の外装部品があげられる。また、インスツルメントパネル、メーターフード、ピラー、グローブボックス、コンソールボックス、スピーカーボックス、リッド等の内装部品があげられる。
【００２５】
電気器具用としては、ＡＶ機器用のハウジング、シャーシ、カセットケース、ＣＤマガジン、リモコンケース等があげられる。また、電気冷蔵庫用の内張り、トレイ、アーム、ドアキャップ、レール等があげられる。さらに、電気掃除機用のハウジング、把手、パイプ、吸入口等、エアコン用のハウジング、ファン、リモコンケース等があげられる。その他、扇風機、換気扇、洗濯機、照明器具用部品、バッテリーケース等があげられる。
一般機器用としては、プリンターや複写機のハウジング、シャーシ、光学箱、リボンカセット、カートリッジ、トレイ等があげられる。また、パソコンやワープロのハウジング、フレキシブルディスクシェル、キーボード、カートリッジ等があげられる。電話機や通信機のハウジング、受話器、メカシャーシ等があげられる。
【００２６】
その他の用途としては、ミシン、レジスター、タイプライター、計算機、光学機器、楽器等があげられる。さらには、リモコンカー、ブロック等の玩具、パチンコ台部品、サーフボード、ヘルメット等のレジャー・スポーツ用品にも用いられる。また、便座、便蓋、タンク、シャワー等の衛生用品、弁当箱、各種容器、ポット等の家庭用品、建材、住宅部品、家具、文房具にも使用される。さらに、パイプ、トレイ、フィルム、シート、繊維としても用いられる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の発泡成形品を製造するための射出成形機１が示されている。
この射出成形機１は、組成物から所定形状の発泡成形品である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、超臨界状ガス導入装置１３とを備える。
組成物は、スチレン系樹脂（（Ａ）成分）を９９.９〜３０ｗｔ％、充填材（（Ｂ）成分）を０.１〜７０ｗｔ％、好ましくは、スチレン系樹脂を９９.５〜４０ｗｔ％、充填材を０.５〜６０ｗｔ％、特に好ましくは、スチレン系樹脂を９９〜７０ｗｔ％、充填材を１〜３０ｗｔ％含有する。スチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン等があげられ、充填材としては、例えば、ガラス繊維、タルク、カーボンブラック、難燃剤等があげられるが、なかでも難燃剤が好ましい。
なお、この組成物は、核剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤、熱可塑性樹脂、染料、顔料、帯電防止剤等の添加剤を含有していてもよい。この場合、添加剤の配合割合は、組成物１００重量部に対して２０重量部以下、特に好ましくは、１０重量部以下である。２０重量部よりも多くなると発泡成形品の強度が低下する可能性がある。
【００２９】
射出成形機本体１１は、投入される組成物を可塑化して金型１２に射出するものであり、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ウ１１２と、シリンダ１１１内に組成物を投入するホッパ１１３と、スクリュウ１１２を回転させる油圧装置１１４と、シリンダ１１１及び金型１２をつなぐノズル１１５とを備えている。
ホッパ１１３から投入され、シリンダ１１１のヒータ１１１Ａにより加熱された組成物は、スクリュウ１１２により可塑化され、ノズル１１５側へと移動し、ノズル１１５を介して金型１２内へ高圧で射出される。
【００３０】
金型１２は、ノズル１１５に取り付けられる固定金型１２Ａと、この固定金型１２Ａに対して進退可能な可動金型１２Ｂとを備えており、可動金型１２Ｂの進退には型締装置（図示略）が利用されている。
固定金型１２Ａと可動金型１２Ｂとの間には所定形状の隙間１２１が形成されている。射出成形機本体１１から射出された組成物は隙間１２１に充填され、隙間１２１の形状に成形される。
この金型１２の固定金型１２Ａと可動金型１２Ｂの隙間１２１を形成する面には耐熱効果を発揮する断熱材が貼り付けられており、金型１２は、断熱金型となっている。
なお、金型１２としては、例えば、特開平０７-１６４５００、特開平１０−１９３４２１等に示されているようなものがある。
【００３１】
超臨界状ガス導入装置１３は、窒素ガスが充填されているガスボンベ１３１と、ガスボンベ１３１からの窒素ガスを臨界圧力まで昇圧する昇圧機１３２と、臨界圧力まで昇圧された窒素ガス（超臨界状ガス）のシリンダ１１１内への導入量を制御する制御ポンプ１３４とを備える。
【００３２】
次に、この射出成形機１を用いた発泡成形品の製造方法について説明する。
まず、スチレン系樹脂及び充填材をリボンブレンダ−、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機を用いて溶融混練することで、組成物を得る。この溶融混練時のスチレン系樹脂の温度は、１８０〜３００℃であることが好ましい。特に好ましくは、２００〜２８０℃、さらに好ましくは２２０〜２６０℃である。１８０℃よりも低い場合には、溶融混練自体が困難となる。また、３００℃よりも高くなるとスチレン系樹脂の劣化による変色や、耐衝撃性の低下を引き起こすこととなる。
【００３３】
次に、予めシリンダ１１１を予熱し、金型１２の表面温度をスチレン系樹脂のガラス転移点±２０℃の範囲に保っておく。ホッパ１１３を介して前記組成物をシリンダ１１１内に投入する。
シリンダ１１１内での組成物の温度は２００〜３００℃であることが好ましく、なかでも２２０〜２８０℃であることが好ましい。
ガスボンベ１３１を開き、窒素ガスを昇圧機１３２で臨界圧力以上（好ましくは１５ＭＰａ、さらに好ましくは２０ＭＰａ以上）、臨界温度以上に昇圧、昇温する。制御ポンプ１３４を開き、窒素ガス（超臨界状ガス）をシリンダ１１１内に導入し、組成物が可塑化している部位に浸透させる（浸透工程）。超臨界状ガスは、スチレン系樹脂１００重量部に対し、０．１〜２０重量部浸透される。
【００３４】
次に、スクリュウ１１２により、シリンダ１１１内の２００〜３００℃に保たれた組成物を移動させ、その表面温度がガラス転移点±２０℃の範囲に保たれた金型１２内の隙間１２１に導入する（導入工程）。
この際、組成物の金型１２内への導入が終了するまで、超臨界状ガスを超臨界状態に維持するため、型締を加えたり、カウンタープレッシャーをかけておいたりしてもよい（臨界状態維持工程）。
【００３５】
金型１２に接する組成物の表面にスキン層が形成され、その内部が溶融状態である間に、金型１２の可動金型１２Ｂを後退させ、脱ガスを行う（圧力低下工程）。金型１２の表面温度は、少なくとも可動金型を後退させるまで、ガラス転移点±２０℃の範囲に保っておく必要がある。
さらに、冷却、固化し、所定の冷却時間が経過したら、金型１２を開き、成形品を取り出す。このようにして得られた発泡成形品の模様が形成されていない表面の光沢度は１５％以上となる。また、以下の式（３）で示される発泡成形品の軽量化率は７％以上となる。
【００３６】
【数３】
Ｒ＝｛１−（Ｗ１／Ｗ２）｝×１００・・・（３）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量
【００３７】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（Ａ）成分を９９.９ｗｔ％よりも多くし、（Ｂ）成分を０.１ｗｔ％未満として、軽量化率を高くした場合には、スワールマーク（渦巻き模様）や、シルバーストリーク等の外観不良が生じる可能性が高くなる。また、（Ａ）成分を３０ｗｔ％未満とし、（Ｂ）成分を７０ｗｔ％よりも多くした場合には、強度が低下し、金型から離型する際に離型割れを生じる等、成形性が悪化する虞がある。
これに対し、本実施形態では、（Ａ）成分を９９.９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）成分を０.１〜７０ｗｔ％含有しているので、発泡成形品の軽量化率を向上させても、外観不良が生じにくくなり、また、成形性もよくなる。
【００３８】
さらに、金型１２の表面温度をガラス転移点±２０℃の範囲に保ったので、組成物が金型１２に導入された後、素早くスキン層が形成されるため、超臨界状ガスが組成物と金型１２の表面との間に滞留することを防止できる。従って、高光沢でシルバーストリーク等の外観不良が生じにくくなる。
【００３９】
シリンダ１１１内での組成物を３００℃よりも高い温度にすると（Ａ）成分の劣化等が起こる可能性がある。また、２００℃未満では、組成物の流動性が低下して、成形が困難となる可能がある。本実施形態では、組成物の温度を２００〜３００℃としたので、このような問題の発生を防止できる。
【００４０】
軽量化率が７％未満の場合には、軽量化のメリットが得られず、また、８０％よりも高くなると外観が悪化することがある。本発明では、軽量化率Ｒは７〜８０％であるため、十分な軽量化を図ることができるとともに、外観も良好なものとすることができる。
【００４１】
発泡成形品の光沢が１５％以上であるため、非発泡成形品と同等の光沢であるといえる。
また、（Ｂ）成分の充填材として難燃剤を使用したので、発泡成形品に難燃性を付与することができ、難燃性が要求される部品、例えば、自動車部品等に特に適したものとすることができる。
【００４２】
なお、本発明は前述の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、前記実施形態では、金型１２を固定金型に対して進退可能な可動金型を備えているものとし、この可動金型を後退させることで金型１２内の圧力を低下させていたが、本願発明はこれに限られない。
後退させる機能を有していない金型にガスを導入する装置を設けることにより、金型内の圧力を低減させてもよい。この場合、予め金型に１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2のガスを注入しておき、組成物を注入した後にガスを抜くことで金型内の圧力を低減する。ただし、ガスを導入する装置を金型に取り付けなければならず、装置が大型化してしまうという問題がある。これに対し、前記実施形態のように金型１２内の可動金型１２Ｂを後退させることで金型１２内の圧力を低減させるものとすれば、装置の大型化を防止することができる。
【００４３】
また、金型内の圧力は金型の型締め圧をゆるめる方法によって低減させてもよい。
さらに、金型１２内の圧力は低下させなくてもよい。ノズル１１５から金型１２内に射出された時点で組成物にかかる圧力が急激に下がるため、金型１２内の圧力を低下させなくても発泡させることが可能だからである。
金型１２は表面に断熱材を貼り付けた断熱金型としたが、これに限らず、金型自体を耐熱性に優れた断熱材で形成して断熱金型としてもよい。さらに、金型１２は断熱金型としたが、断熱性能を有しない通常の金型にヒータと冷却ユニットとを設け、頻繁にそれぞれのオン・オフを繰り返すことにより調整してもよい。ただし、このようにすると温度調節に手間がかかる。これに対し、断熱金型とすれば金型の表面を所定温度に保つことが容易となる。
【００４４】
さらに、前記実施形態では、組成物は、スチレン系樹脂を含有するとしたが、ゴム変性スチレン系樹脂を含有するものとしてもよく、またこれらの双方を含有するものとしてもよい。ゴム変性スチレン系樹脂を含有するものとすれば、発泡成形品の耐衝撃性を向上させることができる。
また、シリンダ１１１内の組成物の温度は、２００〜３００℃としたが、この範囲外の温度であってもよい。
さらに、充填材は、難燃剤に限らず、例えば、ガラス繊維、タルク等の他の充填材を使用してもよい。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例をあげて本発明をより具体的に説明する。
各実施例、比較例では以下の射出成形機本体、金型、組成物、製造方法を採用した。
[１]射出成形機本体
ＪＳＷ製ＭｕＣｅｌｌ成形機Ｊ１８０ＥＬIII
[２]金型
断熱金型
【００４６】
[３]組成物
（１）（Ａ）成分
ポリスチレン（ＧＰＰＳ）：出光石油化学社製 ＨＨ３１０１
ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）：出光石油化学社製 ＨＴ５２
水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）：シェル社製 クレイトンＧ１６５１
なお、ＳＥＢＳは、スチレン系樹脂として単独で使用することも可能であるし、ＧＰＰＳやＨＩＰＳに分散させてゴム変性スチレン系樹脂とすることも可能である。
【００４７】
（２）（Ｂ）成分
充填材１（難燃材）：臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ重合体（大日本インキ化学工業社製 プラサ−ムＥＣ−１４）８０ｗｔ％、平均粒径０.５μｍの三酸化アンチモン（日本精鉱社製 ＡＴＯＸ−Ｓ）２０ｗｔ％
充填材２（難燃材）：デカブロモジフェニルエタン（エチルコーポレーション社製 ＳＡＹＴＥＸ８０１０）８０ｗｔ％、平均粒径０.５μｍの三酸化アンチモン（日本精鉱社製 ＡＴＯＸ−Ｓ）２０ｗｔ％
充填材３（難燃材）：縮合型リン酸エステル（大八化学社製 ＰＸ−２００）この化学式を下記に示す。
【００４８】
【化１】
充填材４（難燃材）：縮合型リン酸エステル（大八化学社製 ＣＲ−７３３Ｓ）この化学式を下記に示す。
【００５０】
【化２】
充填材５（難燃材）：縮合型リン酸エステル（大八化学社製 ＣＲ−７４１）この化学式を下記に示す。
【００５２】
【化３】
充填材６（難燃材）：リン酸エステル単量体（トリフェニルホスフェート）（大八化学社製 ＴＰＰ）
【００５４】
［４］製造方法
前記実施形態で説明した製造方法に基づいて発泡成形品の製造を行った。組成物をドライブレンドした後、東芝機械（株）製の２軸押出機ＴＥＭ３５にて溶融混練を行いペレット化した組成物を得た。この溶融混練時の（Ａ）成分の温度は２３０℃であった。得られたペレットを７０℃の乾燥機で１２時間乾燥した。これをシリンダ内に投入した。シリンダ内での組成物の温度は２６０℃である。昇圧機で常温、２０ＭＰａに昇圧された窒素ガス（（Ａ）成分１００重量部に対し０．５重量部）をシリンダ内に吹き込んだ。吹き込まれた窒素ガスはすぐに昇温し、超臨界状ガスとなり、組成物に浸透した。さらに、これを表面温度６０℃（ガラス転移点±２０℃）の断熱金型に射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃで射出した。得られた発泡成形品は縦２５０ｍｍ×横１８０ｍｍ×高さ１０ｍｍ、厚み１．８ｍｍのトレイである。
［５］評価方法
（１）軽量化率
超臨界状ガス無添加で射出成形した同一材料、同一形状、同一寸法の非発泡成形品を製造し、下記の式から軽量化率を求めた。
軽量化率が７％以上のものを○、軽量化率が７％未満のものを×とした。
【００５５】
【数４】
Ｒ＝｛１−（Ｗ１／Ｗ２）｝×１００・・・（４）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量
【００５６】
（２）成形性
離型割れを起こしたものを×、離型割れを起こさなかったものを○として成形性を判断した。
（３）光沢
ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定した。光沢が１５％以上のものを○、１５％未満のものを×とした。
（４）外観
スワールマーク、シルバーストリークの両方がないものを○、何れか一方があるものを×とした。
【００５７】
[実施例１〜６及び比較例１〜５]
表１に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。また結果も表１に示す。
【００５８】
【表１】
[実施例７〜１２及び比較例６〜１６]
表２に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。実施例１〜６、比較例１〜５ではＧＰＰＳを使用していたが、本実施例及び比較例ではＨＩＰＳを使用している。また、比較例１１〜１６では非断熱の金型を使用しており、金型の表面温度は６０℃よりも低下していた。
結果も表２に示した。
【００６０】
【表２】
[実施例１３〜１８及び比較例１７〜２１]
表３に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例１〜６、前記比較例１〜５では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材２を使用している。結果も表３に示す。
【００６２】
【表３】
[実施例１９〜２４及び比較例２２〜２６]
表４に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。実施例７〜１２及び比較例６〜１０では、充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材２を使用している。結果も表４に示す。
【００６４】
【表４】
[実施例２５〜３０及び比較例２７〜３１]
表５に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例７〜１２、前記比較例６〜１０では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材３を使用している。結果も表５に示す。
【００６６】
【表５】
[実施例３１〜３６及び比較例３２〜３６]
表６に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。実施例７〜１２及び比較例６〜１０では、充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材４を使用している。結果も表６に示す。
【００６８】
【表６】
[実施例３７〜４２及び比較例３７〜４１]
表７に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例７〜１２、前記比較例６〜１０では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材５を使用している。結果も表７に示す。
【００７０】
【表７】
[実施例４３〜４８及び比較例４２〜４６]
表８に示すような組成で発泡成形品の製造を行った。前記実施例７〜１２、前記比較例６〜１０では充填材１を使用していたが、本実施例及び比較例では充填材６を使用している。結果も表８に示す。
【００７２】
【表８】
[結論]
比較例１〜３、６〜８、１７〜１９、２２〜２４、２７〜２９、３２〜３４、３７〜３９、４２〜４４に示されているように、充填材を添加しなかった場合には、軽量化率が１％と大変低いものとなった。また、比較例４，５，９，１０，２０，２１，２５，２６，３０，３１，３５，３６，４０，４１，４５，４６に示されるように（Ａ）成分を２０ｗｔ％、（Ｂ）成分を８０ｗｔ％とした場合には、離型割れが生じ成形性が悪いものとなった。
さらに、比較例１１〜１６に示されるように、金型の表面温度を６０℃以下とした場合には、光沢が悪く、外観も不良であった。
これに対し、各実施例では、軽量化率はすべて７％以上、成形性、光沢、外観も良好であった。これにより本発明の効果を確認することができた。
【００７４】
【発明の効果】
このような本発明によれば、軽量化率を高めても外観が良好である発泡成形品を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる発泡成形品を製造するための射出成形機を示す図である。
【符号の説明】
１ 射出成形機
３ 充填材
１１ 射出成形機本体
１２Ｂ 可動金型
１２Ａ 固定金型
１２ 金型
１３ 超臨界状ガス導入装置
１１１ シリンダ
１１１Ａ ヒータ
１１２ スクリュウ
１１３ ホッパ
１１４ 油圧装置
１１５ ノズル
１２１ 隙間
１３１ ガスボンベ
１３２ 昇圧機
１３４ 制御ポンプ
Claims (5)
- （Ａ）スチレン系樹脂及びゴム変性スチレン系樹脂のうち少なくとも何れか一方を９９．９〜３０ｗｔ％、（Ｂ）難燃材０．１〜７０ｗｔ％含有する組成物に超臨界状ガスを浸透させた後、
前記組成物が接する表面の温度が前記（Ａ）成分のガラス転移点±２０℃に保持された金型に、前記超臨界状ガスを浸透させた組成物を導入することにより得られる
ことを特徴とする発泡成形品。 - 請求項１に記載の発泡成形品において、
前記組成物は、２００〜３００℃で前記金型に導入される
ことを特徴とする発泡成形品。 - 請求項１または２に記載の発泡成形品において
式（１）で与えられる軽量化率Ｒが７〜８０％であることを特徴とする発泡成形品。
（数１）
Ｒ＝{１−（Ｗ１／Ｗ２）}×１００・・・（１）
Ｗ１：発泡成形品の重量
Ｗ２：発泡成形品と同一材料、同一組成、同一寸法の非発泡成形品の重量 - 請求項１〜３の何れか一項に記載の発泡成形品において、
模様が形成されていない表面の光沢が１５％以上である
ことを特徴とする発泡成形品。 - 請求項１〜４の何れか一項に記載の発泡成形品において、
スチレン系樹脂を含有しており、
このスチレン系樹脂はポリスチレンである
ことを特徴とする発泡成形品。
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