JP4913704B2 - Method for producing foam molded article - Google Patents
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本発明は、熱可塑性樹脂の発泡体シートまたはフィルムからなる発泡成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a foamed molded article comprising a foam sheet or film of a thermoplastic resin.
従来、熱可塑性樹脂からなる発泡成形体の製造方法として、熱可塑性樹脂を発泡させた発泡体シートを予め作製し、この発泡体シートを軟化するまで予備加熱した後、真空成形機等の加熱金型を用いて上記発泡体シートを成形し、その後冷却することにより所望の成形体を得ることが一般的に知られている。また、特許文献1、2には、熱可塑性ポリエステル樹脂シートに不活性ガスを発泡剤として含浸させた未発泡シートを加熱軟化させると同時に、真空成形を行って発泡成形体を得る方法が記載されている。 Conventionally, as a method for producing a foam molded body made of a thermoplastic resin, a foam sheet in which a thermoplastic resin is foamed is prepared in advance, preheated until the foam sheet is softened, and then heated by a vacuum molding machine or the like. It is generally known that the foam sheet is molded using a mold and then cooled to obtain a desired molded body. Patent Documents 1 and 2 describe a method of heating and softening an unfoamed sheet obtained by impregnating a thermoplastic polyester resin sheet with an inert gas as a foaming agent, and simultaneously performing vacuum forming to obtain a foamed molded product. ing.
しかしながら、前者の方法では、予め作製した発泡体シートを使用し、これを加熱して軟化させた後、真空成形を行っているため、深絞り形状(例えばカップ形)の成形体を作製する場合に側面部分が成形時に延伸され、内部の気泡が楕円形状に変形し、得られる成形体の機械的強度が部分的に不均一になるという問題点がある。また、真空成形で発泡体シートを成形してなる従来の成形体の場合、特に絞り角部などでシートが強く延伸されるため、部分的に薄くなるといった厚さのばらつきが生じやすく、機械的強度が不足する等の不具合があった。さらに、伸びの小さいシートでは、深絞り成形体を成形する際に破れることもあった。 However, in the former method, a foam sheet prepared in advance is used, and this is heated and softened, and then vacuum forming is performed. Therefore, when forming a deep-drawn (for example, cup-shaped) molded body In addition, there is a problem that the side surface portion is stretched at the time of molding, the internal bubbles are deformed into an elliptical shape, and the mechanical strength of the obtained molded body is partially non-uniform. Also, in the case of a conventional molded body obtained by molding a foam sheet by vacuum molding, the sheet is strongly stretched particularly at the corners of the drawing, etc., so that thickness variations such as partial thinning tend to occur, and mechanical There were problems such as insufficient strength. Furthermore, in the case of a sheet having a small elongation, the sheet may be broken when forming a deep-drawn molded body.
上記問題を解決する手段として後者の特許文献1、2の方法が提案されているが、これらの方法では予備加熱を行った後に真空成形を行うので、予備加熱時に発泡が開始すると気泡が粗大気泡になりやすく、十分に微細な気泡を得られないため、成形体の機械的強度が低くなるという間題がある。また、真空成形では成形体の寸法精度が悪くなるという間題がある。 As a means for solving the above problem, the methods of the latter patent documents 1 and 2 have been proposed. However, in these methods, since vacuum forming is performed after preheating, bubbles are coarse when foaming starts during preheating. Since it is difficult to obtain sufficiently fine bubbles, there is a problem that the mechanical strength of the molded body is lowered. Further, there is a problem that vacuum forming deteriorates the dimensional accuracy of the molded body.
さらに、従来のいずれの方法も発泡を制御することが難しく、必要な面だけを発泡させずに表面強度を持たせ、傷が付きにくい成形体を得ることは困難であった。 Furthermore, it is difficult to control foaming by any of the conventional methods, and it is difficult to obtain a molded body that has surface strength without foaming only a necessary surface and is hardly damaged.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、気泡形状の変形が抑制され、機械的強度が高いとともに、寸法精度に優れた発泡成形体を得ることができ、深絞り成形にも好適な発泡成形体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of obtaining a foamed molded article that is suppressed in deformation of the bubble shape, has high mechanical strength, and has excellent dimensional accuracy, and is also suitable for deep drawing. An object of the present invention is to provide a method for producing a foamed molded article.
本発明者らは、前記目的を達成するために種々検討を行った結果、熱可塑性樹脂シートに発泡剤を含有させた未発泡シートを、予め加熱された少なくとも2つの金型に挟んで、発泡させると同時に成形を行った場合、金型による発泡体シートの伸びに加え、発泡時の気泡成長に伴う伸びが加わるため、深絞り形状の成形ができるだけでなく、機械的強度および寸法精度に優れた成形体を得ることができることを見出し、本発明をなすに至った。 As a result of various studies to achieve the above object, the present inventors have sandwiched an unfoamed sheet containing a foaming agent in a thermoplastic resin sheet between at least two preheated molds, and foamed. When molding is performed at the same time, in addition to the expansion of the foam sheet by the mold, the expansion accompanying the bubble growth at the time of foaming is added, so not only deep drawing can be molded, but also excellent mechanical strength and dimensional accuracy The present inventors have found that a molded product can be obtained, and have reached the present invention.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、熱可塑性樹脂シートまたはフィルムに発泡剤を含有させた未発泡シートまたはフィルムを、予め加熱された雄型と雌型との間に挟むことにより、前記雄型と雌型とによって前記未発泡シートまたはフィルムの発泡および成形を行うに当たり、前記雄型の温度を前記未発泡シートまたはフィルムが発泡する温度よりも高い温度とし、前記雌型の温度を前記未発泡シートまたはフィルムの発泡が抑制される温度とし、前記雄型を前記雌型に押し込むときに前記シートまたはフィルムの発泡と成形を同時に行い、発泡シートまたはフィルムの前記雌型に接触する面の発泡を抑制してこの面のスキン層を反対側の面のスキン層より厚くして、前記発泡シートまたはフィルムの前記雌型に接触する面の表面強度を高くすることを特徴とする発泡成形体の製造方法を提供する。 The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and by sandwiching an unfoamed sheet or film containing a foaming agent in a thermoplastic resin sheet or film between a pre-heated male mold and female mold. In the foaming and molding of the unfoamed sheet or film by the male mold and the female mold, the temperature of the male mold is set higher than the temperature at which the unfoamed sheet or film is foamed, and the temperature of the female mold Is set to a temperature at which foaming of the unfoamed sheet or film is suppressed, and when the male mold is pushed into the female mold, foaming and molding of the sheet or film are simultaneously performed, and the female mold of the foamed sheet or film is contacted The surface of the surface of the foam sheet or film that is in contact with the female mold by suppressing foaming of the surface and making the skin layer of this surface thicker than the skin layer of the opposite surface To provide a method of manufacturing a foamed molded, characterized in that to increase the strength.
本発明に係る発泡成形体の製造方法は、下記の効果を奏する。
(a)気泡形状の変形が抑制され、また十分に微細な気泡が得られるので、機械的強度が高い発泡成形体を得ることができる。
(b)成形体の部分的(絞り角部など)な厚さのばらつきが生じにくいため、成形体の機械的強度が部分的に不均一になるという不都合を解消することができる。
(c)金型による発泡体シートまたはフィルムの伸びに加え、発泡時の気泡成長に伴う伸びが加わるため、深絞り形状の成形ができる。
(d)未発泡シートまたはフィルムを2つの金型の間に挟み、シートまたはフィルムの発泡、成形を行うので、真空成形に比べて寸法精度に優れた成形体を得ることができる。
(e)雌型の温度を雄型の温度より低くするので、シートまたはフィルムの片面のスキン層を厚くして、表面強度が高く、傷が付きにくい面を得ることができる。
The manufacturing method of the foaming molding which concerns on this invention has the following effect.
(A) Since deformation of the bubble shape is suppressed and sufficiently fine bubbles are obtained, a foamed molded article having high mechanical strength can be obtained.
(B) Since it is difficult for the molded body to have partial thickness variations (such as a narrowed corner), it is possible to eliminate the disadvantage that the mechanical strength of the molded body is partially non-uniform.
(C) In addition to the expansion of the foam sheet or film by the mold, the expansion accompanying the bubble growth at the time of foaming is added, so that a deep drawing shape can be formed.
(D) Since a non-foamed sheet or film is sandwiched between two molds and the sheet or film is foamed and molded, a molded body having superior dimensional accuracy can be obtained as compared with vacuum molding.
Since the temperature of (e) female lower than the temperature of the male, is thickened on one side of the skin layer of a sheet or film, the surface strength is rather high, it is possible to obtain the difficulty had surface scratches.
以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明に用いる熱可塑性樹脂シートまたはフィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコールなどの汎用樹脂、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、超高分子量ポリエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、フッ素樹脂などのエンジニアリングプラスチック、またはこれらの共重合体もしくは混合物からなるシートまたはフィルムが挙げられる。これらのうちでも、耐熱性、耐衝撃性などが良好であることから、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、シクロポリオレフィンからなるシートまたはフィルムが好ましく、中でもポリエチレンテレフタレートからなるートまたはフィルムが好ましい。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Examples of the thermoplastic resin sheet or film used in the present invention include general-purpose resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polychlorinated biphenyl, polyethylene terephthalate, and polyvinyl alcohol, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polyamide. , Polyacetal, polyphenylene ether, ultra high molecular weight polyethylene, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyimide, polytetrafluoroethylene, liquid crystal polymer, fluororesin, etc. Sheets or fibres made of engineering plastics or copolymers or mixtures of these Beam, and the like. Among these, a sheet or film made of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polypropylene, or cyclopolyolefin is preferable because heat resistance and impact resistance are good. Is preferred.
上記熱可塑性樹脂シートまたはフィルムに用いられる樹脂中には、必要に応じて気泡核剤、熱安定剤、加工助剤、滑剤、衝撃改質剤、充填剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料等の各種添加剤を適宜添加することができる。 In the resin used for the thermoplastic resin sheet or film, there are a cell nucleating agent, a heat stabilizer, a processing aid, a lubricant, an impact modifier, a filler, an antioxidant, an antistatic agent, an ultraviolet ray as necessary. Various additives such as an absorber, a light stabilizer, and a pigment can be appropriately added.
本発明では、熱可塑性樹脂シートまたはフィルムに発泡剤としてガスを含浸させることができる。この場合、ガスとしては、例えば、炭酸ガスや、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス、代替フロンなどが挙げられるが、中でも含有量を多くできる炭酸ガスが好ましい。 In the present invention, a thermoplastic resin sheet or film can be impregnated with gas as a foaming agent. In this case, examples of the gas include carbon dioxide gas, inert gas such as helium gas, nitrogen gas, and argon gas, and alternative chlorofluorocarbon. Among these, carbon dioxide gas that can increase the content is preferable.
本発明において、熱可塑性樹脂シートまたはフィルムにガスを含浸させる方法としては、例えば、熱可塑性樹脂シートまたはフィルムをロール状に巻き、これを高圧容器内に収納してシートまたはフィルムにガスを高圧力下で含浸させる方法が挙げられる。 In the present invention, as a method of impregnating the thermoplastic resin sheet or film with gas, for example, the thermoplastic resin sheet or film is wound in a roll shape, and this is stored in a high-pressure container and gas is applied to the sheet or film at a high pressure. The method of impregnating under is mentioned.
また、本発明では、熱可塑性樹脂シートまたはフィルムに発泡剤として一般的な化学発泡剤を含有させることができる。この場合、上記化学発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド(ADCA)、p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、p−トルエンスルホニルヒドラジド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジアゾアミノベンゼン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロテレフタルアミド、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。 Moreover, in this invention, a general chemical foaming agent can be contained as a foaming agent in a thermoplastic resin sheet or film. In this case, examples of the chemical foaming agent include azodicarbonamide (ADCA), p, p′-oxybisbenzenesulfonylhydrazide (OBSH), N, N′-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), and p-toluene. Examples include sulfonyl hydrazide, benzene sulfonyl hydrazide, diazoaminobenzene, N, N′-dimethyl-N, N′-dinitroterephthalamide, azobisisobutyronitrile and the like.
本発明では、上述した発泡剤を含有させた未発泡シートまたはフィルムを、予め加熱された2つの金型の間に挟み、上記金型により未発泡シートまたはフィルムを発泡させるととともに、成形を行う。この場合、金型の形状は適宜設定することができる。金型の温度も前述した条件下で適宜設定することができる。 In the present invention, a non-foamed sheet or film obtained by incorporating a blowing agent as described above, sandwiched between a preheated two molds, along with the foaming the unfoamed sheet or film by the die, performing molding . In this case, the shape of the mold can be set as appropriate. The temperature of the mold can also be set as appropriate under the conditions described above .
本発明の好適な態様としては、例えば図1に示す態様が挙げられる。図1において、10は雌型、12は上下動可能な雄型、14は炭酸ガスを合浸させた未発泡シートまたはフィルムを示す。本態様では、まず図1(A)に示すように、雌型10の開口部に配置した未発泡シートまたはフィルム14に雄型12の先端部を接触させ、この雄型12を下降させることで、未発泡シートまたはフィルム14を雄型12により加熱して発泡させるとともに、延伸してく。そして、図1(B)に示すように、雌型10と雄型12との間にシートまたはフィルム14を挟み、発泡および成形を行うことにより、発泡成形体16を得る。本態様によれば、金型によるシートまたはフィルムの伸びに加え、発泡時の気泡成長に伴う伸びが加わるため、深絞り形状の成形が可能であり、気泡変形が小さく機械的強度の均一な発泡成形体を得ることができる。また、雄雌型による成形のため成形体の寸法精度が良く、予備加熱による過発泡が起こらないため、超微細な気泡を得ることが可能となり、機械的強度に優れた発泡成形体を得ることができる。
As a preferred embodiment of the present invention, for example, the embodiment shown in FIG. In FIG. 1, 10 is a female mold, 12 is a male mold capable of moving up and down, and 14 is an unfoamed sheet or film in which carbon dioxide gas is soaked. In this embodiment, first, as shown in FIG. 1A, the tip of the
本発明では、例えば、図1の金型において、雌型10の温度を雄型12の温度より低くすると(例えば、雌型10を100℃、雄型12を200℃)、雌型10に接触する面の発泡を抑制してスキン層を反対側の面のスキン層より厚くすることによって、この面の表面強度を高くすることができる。この場合、可動式の高温の雄型12を下降させる間に発泡と成形を同時に行い、シートまたはフィルム14が低温の雌型10に接触したときに成形および冷却が完了するようにしてもよい。
In the present invention, if example embodiment, the mold of FIG. 1, when lower than the temperature of the
上記のように発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの表裏のスキン層の厚さに差を設ける場合、表裏のスキン層の厚さの比率は1.0:1.1〜2.0とすることが適当である。これにより、発泡成形体の片面に機械的強度を持たせることができ、従来、発泡成形体においては内部が発泡しているために、表面に傷が付いたり、表面が凹んだりしやすかったが、スキン層を厚くすることでこれを防止できるという作用効果を得ることができる。 When providing a difference in the thickness of the front and back skin layers of the foam sheet or film forming the foam molded body as described above, the ratio of the thickness of the front and back skin layers is 1.0: 1.1 to 2.0. Is appropriate. As a result, mechanical strength can be imparted to one side of the foam molded body. Conventionally, in the foam molded body, since the inside is foamed, the surface is easily scratched or the surface is easily recessed. The effect of preventing this by increasing the thickness of the skin layer can be obtained.
また、本発明では、発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの表裏の気泡密度に差を設けることができる。この場合、気泡密度と気泡径を大きくした部分は柔らかくなる。逆に、気泡密度と気泡径を小さくした部分は堅くなる。また、気泡径が小さく気泡密度の高い部分は反射率が高くなるので、例えば光を当てる(光が当たる)側の気泡密度を高くして反射率を向上させることができる。表裏の気泡密度に差を設ける手段としては、加熱用の金型に温度差を設けて、その金型で未発泡段階のシートを加熱発泡させることで気泡密度を変化させる等の手段を挙げることができる。 Moreover, in this invention, a difference can be provided in the bubble density of the front and back of the foam sheet or film which forms a foaming molding. In this case, the part where the bubble density and the bubble diameter are increased becomes soft. Conversely, the part where the bubble density and bubble diameter are reduced becomes stiff. Moreover, since the reflectance is high in the portion where the bubble diameter is small and the bubble density is high, for example, the reflectance can be improved by increasing the bubble density on the side to which light is applied (light is applied). Examples of means for providing a difference in the bubble density between the front and back surfaces include a means for changing the bubble density by providing a temperature difference in the heating mold and heating and foaming the unfoamed sheet with the mold. Can do.
本発明においては、未発泡シートまたはフィルムの厚さに対する発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの厚さの割合は、発泡成形体の用途等に応じて適宜設定することができ、例えば、発泡倍率を高めて厚さを増やせば発泡成形体を軽くすることができる。 In the present invention, the ratio of the thickness of the foam sheet or film that forms the foam molded body to the thickness of the unfoamed sheet or film can be appropriately set according to the use of the foam molded body, for example, If the foaming ratio is increased to increase the thickness, the foamed molded product can be lightened.
本発明により得られる発泡成形体において、発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの厚さは、発泡成形体の用途等に応じて適宜設定することができるが、通常は0.2〜15.0mmとすることが適当である。 In the foamed molded product obtained by the present invention, the thickness of the foam sheet or film forming the foamed molded product can be appropriately set according to the use of the foamed molded product, but is usually 0.2-15. It is appropriate to set it to 0.0 mm.
本発明により得られる発泡成形体において、発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの厚さのばらつきは、50μm以下とすることが適当である。これにより、発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの機械的強度の均一性が良好であるという作用効果を得ることができる。 In the foamed molded article obtained by the present invention, the thickness variation of the foam sheet or film forming the foamed molded article is suitably 50 μm or less. Thereby, the effect that the uniformity of the mechanical strength of the foam sheet or film which forms a foaming molding is favorable can be acquired.
本発明により得られる発泡成形体では、絞り加工などの際の曲げ部の厚さを他の部分より少し厚くすることで、発泡成形体の機械強度を向上させることができる。 In the foamed molded product obtained by the present invention, the mechanical strength of the foamed molded product can be improved by making the thickness of the bent portion slightly thicker than other portions during drawing or the like.
本発明により得られる発泡成形体において、発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの厚さ方向中間層に存在する気泡のアスペクト比(長径/短径)が1.0〜2.0であることが好ましい。これにより、気泡の変形が少ないため、強度の異方性(縦横方向の強度差)が無いあるいは少ないという効果を得ることができる。また、気泡の変形が少ないため、反射率の方向依存性が無いあるいは少ないという効果も得ることができる。 In the foam molded article obtained by the present invention, the aspect ratio (major axis / minor axis) of the bubbles present in the thickness direction intermediate layer of the foam sheet or film forming the foam molded article is 1.0 to 2.0. It is preferable. Thereby, since there is little deformation | transformation of a bubble, there can be acquired the effect that there is no or little intensity | strength anisotropy (strength difference of a vertical / horizontal direction). Moreover, since there is little deformation | transformation of a bubble, the effect that there is no direction dependency of a reflectance or it can also be acquired.
本発明により得られる発泡成形体において、発泡成形体を形成する発泡体シートまたはフィルムの気泡径は50μm以下であることが好ましい。これにより、微細な気泡を有し、機械的強度に優れた発泡成形体を得ることができる。 In the foam molded article obtained by the present invention, the foam diameter of the foam sheet or film forming the foam molded article is preferably 50 μm or less. Thereby, the foaming molding which has a fine bubble and was excellent in mechanical strength can be obtained.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明は下記実施例に限定されるものでない。本実施例では、下記手順で成形発泡体を製造した。
(1)ポリエチレンテレフタレート樹脂を押出成形してポリエチレンテレフタレート樹脂シート(厚さ0.5mm)を製造し、このポリエチレンテレフタレート樹脂シートを巻き取った。
(2)次に、作製したポリエチレンテレフタレート樹脂シート巻体を高圧容器内に収納し、この容器内に発泡剤として6MPaの炭酸ガスを充填し、ポリエチレンテレフタレート樹脂シートに炭酸ガスを50時間含浸させた。50時間経過後、高圧容器からシート巻体を取り出し、これを図1に示した金型成形機にセットした。
(3)雄型12の設定温度を200℃にし、その下にセットしてある前記ポリエチレンテレフタレート樹脂シート14の上方から雄型12を下降させ、雄型12を樹脂シート14に接触させることにより、樹脂シート14を加熱して発泡させるとともに、樹脂シート14を温度100℃に設定した雌型10に圧接させた。
(4)そのまま冷却を行った後、樹脂シート14から金型10、12を離すことにより、開孔部の直径と深さの比が1:1のカップ状発泡成形体16を成形した。
(5)成形後、得られた成形体の側面部および底面部断面をSEMにより観察したところ、いずれの部分においても気泡形状は長径:短径の比が1:1の形状となっていた。また、表裏のスキン層の厚さ比は、概ね1:2であった。さらに、側面部および底面部から試料を打ち抜き、この試料の引張り強度を測定したところ、両者の強度にはほとんど差は認められなかった。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples. In this example, a molded foam was produced according to the following procedure.
(1) Polyethylene terephthalate resin was extruded to produce a polyethylene terephthalate resin sheet (thickness 0.5 mm), and the polyethylene terephthalate resin sheet was wound up.
(2) Next, the produced polyethylene terephthalate resin sheet roll was stored in a high-pressure container, and the container was filled with 6 MPa carbon dioxide as a foaming agent, and the polyethylene terephthalate resin sheet was impregnated with carbon dioxide for 50 hours. . After the lapse of 50 hours, the sheet roll was taken out from the high-pressure vessel and set in the mold molding machine shown in FIG.
(3) The set temperature of the
(4) After cooling as it was, the
(5) After molding, the cross section of the side surface and the bottom surface of the obtained molded body was observed by SEM. As a result, the cell shape was a shape in which the ratio of major axis: minor axis was 1: 1 in any part. The thickness ratio of the front and back skin layers was approximately 1: 2. Furthermore, when a sample was punched from the side surface and the bottom surface and the tensile strength of the sample was measured, there was almost no difference between the two strengths.
10 雌型
12 雄型
14 未発泡シートまたはフィルム
16 発泡成形体
10
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