JP5651503B2

JP5651503B2 - 発泡成形体

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Publication number: JP5651503B2
Application number: JP2011050417A
Authority: JP
Inventors: 近藤　雅光; 雅光近藤; 有史榊原; 堀山　一郎; 一郎堀山
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: JP2012188459A

Description

本発明は、発泡成形用金型に充填された多数の発泡性樹脂粒子を加熱して成形される発泡成形体に関する。

発泡成形体は、樹脂粒子を予備発泡し、得られた発泡性樹脂粒子を発泡成形用金型に充填し、蒸気で加熱して再度発泡させ、冷却水等を用いて冷却した後、金型から離型する、といった所謂型内成形法によって製造されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

尚、発泡成形体の中でも、ポリプロピレン系樹脂の発泡成形体は、機械的強度が大きく、緩衝性、耐摩耗性、耐薬品性等が優れていることから、自動車部品等の機械部品の通い箱や、液晶用ガラス基板や精密電子機器のデバイス等の搬送用容器として広く用いられている（特許文献１の段落０００２に記載）。

特開平１１−３４３３６０号公報（段落０００３参照）

ところで、近年において、発泡成形体において外観が重要視されるものが増えてきている。これは、使用者の目に触れる場所に使用される一般緩衝包材、自動車内装部材、通い箱と言った用途が増えてきているからであり、発泡成形体には、元来有している剛性、軽量性、断熱性などの物性に加え、意匠的な外観価値が求められている。

しかしながら、発泡成形体の表面には、その製法上、発泡性樹脂粒子の粒径や発泡密度のバラツキ等に起因して亀甲模様が発生することがあり、この亀甲模様が意匠的な外観価値を損なうことがある。亀甲模様を目立たなくさせるために、例えば発泡成形体の表面に凹凸模様を形成することが行われているが、十分な効果が得られていないのが実情である。因みに、発泡成形体の表面に凹凸模様を形成する目的には、異音防止、ズレ防止、キズ隠しなども挙げられる。

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、亀甲模様を目立たなくさせることができる発泡成形体を提供することを課題とする。

本発明の発泡成形体は、前述の課題解決のために、多数の発泡性樹脂粒子を発泡成形用金型に充填し、加熱することにより多数の発泡性樹脂粒子を加熱融着させて成形される発泡成形体であって、前記発泡性樹脂粒子として、０．５ｍｍから７ｍｍの範囲の粒径（直径）のものを用い、形状及び大きさが異なる複数種類の凹部が不等間隔で形成され、前記凹部が１．２ｍｍ ^２から２２．９ｍｍ ^２の範囲の面積を有するものからなり、かつ、凹部の深さが０．５ｍｍ〜７ｍｍに設定された発泡成形用金型を用いて成形されることを特徴としている。

本願発明者は、表面に形成される凹部の大きさをいろいろ変更した発泡成形体を多数成形した結果、上記のように、発泡性樹脂粒子として、０．５ｍｍから７ｍｍの範囲の粒径（直径）のものを用い、形状及び大きさが異なる複数種類の凹部が不等間隔で形成され、前記凹部が１．２ｍｍ ^２から２２．９ｍｍ ^２の範囲の面積を有するものからなり、かつ、凹部の深さが０．５ｍｍ〜７ｍｍに設定された発泡成形用金型を用いて発泡成形体を成形することによって、亀甲模様を目立たなくさせることができた。

以上の如く、本発明によれば、発泡性樹脂粒子として、０．５ｍｍから７ｍｍの範囲の粒径（直径）のものを用い、形状及び大きさが異なる複数種類の凹部が不等間隔で形成され、前記凹部が１．２ｍｍ ^２から２２．９ｍｍ ^２の範囲の面積を有するものからなり、かつ、凹部の深さが０．５ｍｍ〜７ｍｍに設定された発泡成形用金型を用いて発泡成形体を成形することによって、亀甲模様を目立たなくさせることができる発泡成形体を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る発泡成形体の平面図を示す。図１における領域Ｂの拡大図を示す。図１における領域Ｃの拡大図を示す。図１における領域Ｄの拡大図を示す。領域Ｂにおける凹部の面積データに基づいて作成したヒストグラムを示す。領域Ｃにおける凹部の面積データに基づいて作成したヒストグラムを示す。領域Ｄにおける凹部の面積データに基づいて作成したヒストグラムを示す。本発明の第二実施形態に係る発泡成形体の一部を拡大した平面図を示す。本発明の第三実施形態に係る発泡成形体の一部を拡大した平面図を示す。凹部が形成された金型内に発泡性樹脂粒子を充填した状態であって、（ａ）は金型に形成される複数の凹部を同一の大きさでかつ同一のピッチにした場合を示し、（ｂ）は金型に形成される複数の凹部を異なる大きさでかつ異なるピッチにした場合を示す。

以下、本発明に係る発泡成形体の一実施形態について、図面を参酌しつつ説明する。

発泡成形体は、予め発泡させた発泡性樹脂粒子を金型に充填し、充填された発泡性樹脂粒子を加熱して発泡成形される。尚、発泡倍率は、使用目的に応じて適宜変更することができる。

発泡成形体は、任意の発泡性樹脂材料で作ることができるが、発泡性樹脂材料の中でも熱可塑性樹脂で成形された発泡成形体であることが好ましい。前記熱可塑性樹脂には、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂）、ポリエステル系樹脂（例えば、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、ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネート系樹脂、ポリ乳酸系樹脂などが挙げられる。なかでも、ポリスチレンとポリエチレンとを含む複合樹脂を用いることが好ましい。

＜第一実施形態＞
図１に示すように、発泡成形体１の水平な表面には、独立した多数の凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…が形成されている。それら凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…は、形状及び大きさが異なる複数種類（図１では、数えることができないくらい多数の種類）の凹部からなり、しかも複数種類の凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…がランダムに配置されている。

また、前記金型の凹部の深さを０．５ｍｍから７ｍｍと非常に浅く設定しているため、金型としては、エッチング加工により作製することによって、設計の自由度が増すだけでなく、複雑な形状の金型の成形面を精度よく形成することができて好ましいが、切削加工等その他の作製方法を用いてもよく、金型の作製方法については特に限定されない。

前記のように設計された金型により発泡成形体を成形することによって、発泡成形体１の表面に発生する亀甲模様を目立ち難くすることができ、意匠性に優れた発泡成形体１にすることができる。よって、商品価値の高い発泡成形体１を得ることができる。また、発泡成形体１に例えキズが付いたとしても、凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…によってキズを打ち消してキズを目立ち難くすることができる、というのも凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…が奏する効果である。

また、車両に備えさせるツールボックス（図示せず）に前記凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…を形成しておけば、例えば車両の走行中に、金属製の枠部材（図示せず）を載置しているツールボックスが枠部材に対して不測に移動した際において、枠部材とツールボックスとが擦れて異音が発生することをも抑制することができる。

また、発泡成形体を、フロアスペーサとして用いる場合がある。つまり、発泡成形体でなるフロアスペーサが、フロアパネル（図示せず）とそれの上に配置される内装材としてのフロアカーペットとの間に配置されている場合に、フロアスペーサの上面に下方に凹んだ凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…を備えさせることによって、フロアカーペットの裏地材などの一部が凹部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…に入り込むことで、フロアカーペットが、その上に載せられている乗員の足の動きによりフロアスペーサに対して位置ずれすることを抑制することができる利点がある。

図１に示すように、発泡成形体１の特定の３つの領域Ｂ，Ｃ，Ｄ（同一の正方形で囲まれた領域）のそれぞれにおいて、全ての凹部の面積と凹部が形成されていない平坦部の面積とを含む総面積（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ＝９００ｍｍ）に対して全ての凹部が占める面積の比率を以下において算出している。

具体的には、図１の特定領域Ｂでは、図２に示すように、領域内の凹部が５３個あり、それぞれの面積を求め、それら全て（５３個）の凹部の面積を合計した面積４０３．９９３７ｍｍ²を算出し、全ての凹部の面積４０３．９９３７ｍｍ²／総面積９００ｍｍ²×１００％＝４４．９％（小数点以下２桁目を四捨五入している）となった。表１に、１から５３の凹部の面積を記載している。

また、図１の特定領域Ｃでは、図３に示すように、領域内の凹部が４７個あり、それぞれの面積を求め、それら全て（４７個）の凹部の面積を合計した面積４０８．０９０５ｍｍ²を算出し、全ての凹部の面積４０８．０９０５ｍｍ²／総面積９００ｍｍ²×１００％＝４５．３％（小数点以下２桁目を四捨五入している）となった。表２に、１から４７の凹部の面積を記載している。

また、図１の特定領域Ｄでは、図４に示すように、領域内の凹部が４９個あり、それぞれの面積を求め、それら全ての凹部の面積を合計した面積３８２．１８８１ｍｍ²を算出し、全ての凹部の面積３８２．１８８１ｍｍ²／総面積９００ｍｍ²×１００％＝４２．５％（小数点以下２桁目を四捨五入している）となった。表３に、１から４９の凹部の面積を記載している。

以上、３つの領域それぞれの凹部の比率が４４．９％、４５．３％、４２．５％であり、その中の最小値が４２．５％で最大値が４５．３％であった。

例えば、図２から図４において凹部の外形ラインが完全な形で現れている凹部の中から、面積が最も小さい凹部を探し出し（例えば図２において、１，２，３，４，６，１０，１８，１９，２５，２６，３５，４３，４８，４９，５１，５３番の凹部は、途中で途切れた形状になっているため、除外している）、その凹部の最小面積が表１の４５番の１．２００６ｍｍ²であり、同様に、凹部の最大面積を探すと、表１の５番の２２．９０１３ｍｍ²である。

また、領域Ｂに関するヒストグラムを図５に示し、領域Ｃに関するヒストグラムを図６に示し、領域Ｄに関するヒストグラムを図７に示している。これら各ヒストグラムは、横軸に凹部の面積（ｍｍ²）を取り、縦軸に面積データの頻度（個数）を取っている。そこで、図５の領域Ｂでは、凹部の面積が８．０７０９ｍｍ²から１２．３３３２ｍｍ²の間に多くの個数のデータが集中しており、この区間のデータの個数が２２個で、全体の凹部の個数(５３個)の４１．５％（小数点以下２桁目を四捨五入している）を占めている。また、図６の領域Ｃでは、凹部の面積が６．８２１９ｍｍ²から１１．３１５８ｍｍ²の間に多くの個数のデータが集中しており、この区間のデータの個数が２３個で、全体の凹部の個数(４７個)の４８．９％（小数点以下２桁目を四捨五入している）を占めている。また、図７の領域Ｄでは、凹部の面積が６．４６７３ｍｍ²から１１．０３２３ｍｍ²の間に多くの個数のデータが集中しており、この区間のデータの個数が２５個で、全体の凹部の個数(４９個)の５１．０％（小数点以下２桁目を四捨五入している）を占めている。

前記３つの領域のデータを見てみると、３つの領域においてデータが集中している区間の凹部の面積のうちの最小面積が領域Ｄの６．５ｍｍ²（小数点以下２桁目を四捨五入している）であり、３つの領域においてデータが集中している区間の凹部の面積のうちの最大面積が領域Ｂの１２．３ｍｍ²（小数点以下２桁目を四捨五入している）である。つまり、６．５ｍｍ²から１２．３ｍｍ²の間の範囲に凹部の面積のデータが集中していると考えられる。また、全体の個数に対する３つの領域において凹部の面積のデータが集中している領域の凹部の個数の比率は、最小値の４１．５％から最大値の５１．０％の間になっている。

さらに、上記データ結果に基づいて考察すれば、発泡成形体は、発泡性樹脂粒子として、０．５ｍｍから７ｍｍの範囲の粒径（直径）のものを用い、前記凹部が最小面積の１．２ｍｍ²から最大面積の２２．９ｍｍ²の範囲の面積を有するものからなり、全部の凹部の個数に対して６．５ｍｍ²から１２．３ｍｍ²の範囲の面積の凹部が占める個数の比率を４１．５％から５１．０％の範囲に設定することが好ましい。

＜第二実施形態＞
また、図８に、図２〜図４で示した多数の凹部とは、異なる形状と大きさの複数種類（図８では、数えることができないくらい多数の種類）の凹部１，２，３，４，５…を備えた第二の発泡成形体２が示されている。これら複数種類の凹部１，２，３，４，５…がランダムに配置されている。尚、発泡成形体２は、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍの大きさからなり、図９は拡大図を示している。

前記のように設計された金型により発泡成形体を成形することによって、発泡成形体２の表面に発生する亀甲模様を目立ち難くする効果はあるものの、目視により確認したところ、図１で示した発泡成形体に比べて亀甲模様が微かに残っている。また、発泡成形体２に例えキズが付いたとしても、凹部１，２，３，４，５…によってキズを打ち消してキズを目立ち難くすることができる、という効果も図１で示した発泡成形体に比べて小さいものの発揮できる。

また、車両に備えさせるツールボックス（図示せず）に前記凹部１，２，３，４，５…を形成しておけば、例えば車両の走行中に、金属製の枠部材（図示せず）を載置しているツールボックスが枠部材に対して不測に移動した際において、枠部材とツールボックスとが擦れて異音が発生することをも抑制することができる。

また、発泡成形体を、フロアスペーサとして用いる場合がある。つまり、発泡成形体でなるフロアスペーサが、フロアパネル（図示せず）とそれの上に配置される内装材としてのフロアカーペットとの間に配置されている場合に、フロアスペーサの上面に下方に凹んだ凹部１，２，３，４，５…を備えさせることによって、フロアカーペットの裏地材などの一部が凹部１，２，３，４，５…に入り込むことで、フロアカーペットが、その上に載せられている乗員の足の動きによりフロアスペーサに対して位置ずれすることを抑制することができる利点がある。

また、発泡成形体２において、全ての凹部の面積と凹部が形成されていない平坦部の面積とを含む総面積（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ＝９００ｍｍ）に対して全ての凹部が占める面積の比率を以下において算出している。

具体的には、図８に示すように、凹部が全部で３２１個あり、それぞれの面積を求め、それら全て（３２１個）の凹部の面積を合計した面積６７２．４０６７２ｍｍ²を算出し、全ての凹部の面積６７２．４０６７２ｍｍ²／総面積９００ｍｍ²×１００％＝７４．７％（小数点以下２桁目を四捨五入している）となった。表４−１から表４−３に、１から３２１の凹部の面積を記載している。

＜第三実施形態＞
また、図９に、図２〜図４で示した多数の凹部とは、異なる形状と大きさの複数種類（図９では、数えることができないくらい多数の種類）の凹部１，２，３，４，５…を備えた第三の発泡成形体３が示されている。これら複数種類の凹部１，２，３，４，５…がランダムに配置されている。尚、発泡成形体３は、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍの大きさからなり、図９は拡大図を示している。

前記のように設計された金型により発泡成形体を成形することによって、前述したように図１で示した発泡成形体１に比べて効果が小さいものの、亀甲模様を打ち消すという効果を奏し、第二実施形態と同様の効果を奏する結果となった。

また、図９の発泡成形体３において、全ての凹部の面積と凹部が形成されていない平坦部の面積とを含む総面積（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ＝９００ｍｍ）に対して全ての凹部が占める面積の比率を以下において算出している。

具体的には、図９では、凹部が全部で１６４個あり、それぞれの面積を求め、それら全て（１６４個）の凹部の面積を合計した面積１１６．４５１２５６ｍｍ²を算出し、全ての凹部の面積１１６．４５１２５６ｍｍ²／総面積９００ｍｍ²×１００％＝１２．９％（小数点以下２桁目を四捨五入している）となった。表５−１及び表５−２に、１から１６４の凹部の面積を記載している。

第一実施形態から第三実施形態において、全ての凹部の面積と凹部が形成されていない平坦部Ｈの面積とを含む総面積に対して全ての凹部が占める面積との比率が４４．９％、４５．３％、４２．５％、７４．７％、１２．９％の５つの値を得ることができた。そして、いずれの場合も、亀甲模様を目立たなくさせることができる効果を得ることができる点においては共通することから、最小値の１２．９％から最大値の７４．７％の範囲になるように、金型を設計すればよいことになる。しかし、１２．９％と７４．７％の発泡成形体では、４４．９％、４５．３％、４２．５％の発泡成形体に比べて、亀甲模様を目立たなくさせる効果が少し低くなることから、４２．５％から４５．３％の範囲の発泡成形体を形成することが最良であるということが考察できる。

発泡成形体に亀甲模様が形成される原因の一つを図１０（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１０（ａ）では、金型Ｋに同一の大きさの凹部Ｋ１が紙面の上下方向において等間隔で形成されている状態を示し、図１０（ｂ）では、大きさの異なる凹部Ｋ２〜Ｋ６が紙面の上下方向において不等間隔で形成されている。図１０（ａ）における凹部Ｋ１とこれに対向する発泡性樹脂粒子Ｒとの間の隙間Ｓ１，Ｓ２の大きさを見てみると、図１０（ｂ）における例えば凹部Ｋ２，Ｋ３とこれに対向する発泡性樹脂粒子Ｒとの間の隙間Ｓ３，Ｓ４よりも大きい。逆に言えば、図１０（ｂ）の隙間Ｓ３，Ｓ４が、図１０（ａ）の隙間Ｓ１，Ｓ２よりも小さい。このため、図１０（ａ）では隙間Ｓ１，Ｓ２を埋めるために凹部Ｋ１，Ｋ１に対向する発泡性樹脂粒子Ｒ，Ｒが図１０（ｂ）の凹部Ｋ２，Ｋ３に対向する発泡性樹脂粒子Ｒ，Ｒに比べて大きく膨脹しなければならないため、その分、他の発泡性樹脂粒子Ｒの膨張率とのバランスが崩れ、亀甲模様が形成されると推測できる。従って、図１０（ａ）のように、金型Ｋに同一の大きさの凹部Ｋ１を等間隔で形成されているもので発泡成形体を成形すると、亀甲模様を消すことができないのに対して、図１０（ｂ）のように、金型Ｋに大きさの異なる凹部Ｋ２〜Ｋ６を不等間隔で形成することによって、凹部Ｋ２，Ｋ３とこれに対向する発泡性樹脂粒子Ｒ，Ｒとの間の隙間Ｓ３，Ｓ４を小さくすることができるので、金型内の発泡性樹脂粒子Ｒをほぼ均一に膨脹させることができ、その結果、亀甲模様が形成され難いと考えられる。因みに、本願発明者は、図１０（ａ）の凹部Ｋ１の大きさのみを変更した多数の金型を作製し、それらの金型にて発泡成形体を成形したが、亀甲模様が発生していた。また、黒色顔料を用いて黒色の発泡成形体を成形する場合において、図１０（ａ）の金型を用いると、白っぽくなる部分が発生し、色ムラが発生するのに対して、図１０（ｂ）の金型を用いると、白っぽくなる部分が発生せず、色ムラのない黒色の発泡成形体を成形することができる利点もある。

尚、本発明に係る発泡成形体は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、実施形態で示した発泡成形体の凹部は、大きさだけでなく、形状をも異なるように構成したが、形状（例えば円形、楕円形など）は同一で大きさのみ異なるように構成してもよい。

１，２，３…発泡成形体、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…凹部、Ｂ，Ｃ，Ｄ…領域、Ｈ…平坦部、Ｋ…金型、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６…凹部、Ｒ…発泡性樹脂粒子、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…隙間

Claims

多数の発泡性樹脂粒子を発泡成形用金型に充填し、加熱することにより多数の発泡性樹脂粒子を加熱融着させて成形される発泡成形体であって、
前記発泡性樹脂粒子として、０．５ｍｍから７ｍｍの範囲の粒径（直径）のものを用い、形状及び大きさが異なる複数種類の凹部が不等間隔で形成され、前記凹部が１．２ｍｍ ^２から２２．９ｍｍ ^２の範囲の面積を有するものからなり、かつ、凹部の深さが０．５ｍｍ〜７ｍｍに設定された発泡成形用金型を用いて成形される発泡成形体。