JP5881164B2 - 表皮被覆発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
[1] ポリスチレン系樹脂からなる軟化状態のパリソンをブロー成形して中空成形体を形成し、次いで該中空成形体の内部にポリスチレン系樹脂発泡粒子を充填し、該発泡粒子を加熱して発泡粒子を相互に融着させると共に中空成形体の内面とも融着させて、中空成形体からなる表皮で発泡粒子成形体が被覆された表皮被覆発泡成形体を製造する方法において、
該パリソンが、下記(1)〜(3)の条件を満足するポリスチレン系樹脂組成物により構成されていることを特徴とする表皮被覆発泡成形体の製造方法。、
(1)JIS K7111(1996)記載の方法の分類ISO 179/1eAに基づく23℃におけるシャルピー衝撃強さが5kJ/m2以上である。
(2)JIS K7210(1999)記載の試験条件Hに基づくメルトマスフローレイトが1.5〜3.0g/10minである。
(3)直鎖ポリスチレンを基準とする重量平均分子量Mw(r)に対する重量平均絶対分子量Mw(abs)の比Mw(abs)/Mw(r)で定まる分岐指数が1.4以上である。
[2] 分岐指数1.4以上のポリスチレン系樹脂(A)30〜70重量部と、ゴム成分を含有する耐衝撃性ポリスチレン系樹脂B30〜70重量部(ただし、AとBとの合計は100重量部)とを溶融混練し、該溶融混練物を押出して前記パリソンを形成することを特徴とする前記1に記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
[3] 分岐指数1.4以上のポリスチレン系樹脂(A)10〜30重量部と、ゴム成分を含有する耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(B)5〜30重量部と、ポリスチレン系樹脂(A)と耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(B)とを重量比(A:B)30:70〜70:30の割合で溶融混練してなる再生ポリスチレン系樹脂(C)40〜80重量部(ただし、AとBとCとの合計が100重量部)とを溶融混練し、該溶融混練物を押出して前記パリソンを形成することを特徴とする前記1に記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
[4] ポリスチレン系樹脂(A)が、複数の重合性二重結合を有する多分岐状マクロモノマーとスチレン系モノマーとの共重合体を含むことを特徴とする前記2又は3に記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
[5] 前記表皮被覆発泡成形体の最大長さが1m以上であることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
[6] 前記表皮被覆発泡成形体の表皮の平均厚みが1〜3mmであることを特徴とする前記1〜5のいずれかに記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
本発明の表皮被覆発泡成形体(以下、単に発泡成形体ともいう。)の製造方法においては、従来公知の工程により表皮被覆発泡成形体が製造される。該方法においては、例えば、押出機と、該押出機に接続された、アキュームレーターを備えたダイと、パリソンをブロー成形可能な金型とを備える装置が用いられ、該金型は、ポリスチレン系樹脂発泡粒子(以下、単に発泡粒子ともいう。)を中空ブロー成形体内に導入する充填ガンと、発泡粒子を発泡・融着させるためのスチームを導入する複数のスチームピン(スチームピンには、加熱スチームなどを導入、排出する孔が設けられている。)とを有する。
まず、ダイからポリスチレン系樹脂からなる軟化状態のパリソンを押出し、該パリソンを分割した金型間に垂下させる。
次に、パリソンをプリブローエアにより拡幅しつつ金型を閉じ、ブローピンを金型内に位置するパリソン内に打ち込み、ブローピンを通して加圧気体(ブローエア)をパリソン内に導入してパリソンの外表面を金型の内面に押圧し、さらに必要に応じて金型側から吸引するなどしてパリソンの外表面と金型の内面との空間を減圧することにより、パリソンをブロー成形して中空成形体を形成する。
次に、中空成形体内に複数のスチームピン、及び充填ガンを打ち込み、スチームピンより中空成形体内の空気を排出させながら、発泡粒子を充填ガンを通して充填する。続いて、中空成形体内に挿入された複数のスチームピンの一方を供給側とし他方を排出側として、排出側を開放するか排出側から吸引を行いながら、該中空成形体の内部に供給側からスチームを供給して、発泡粒子をスチームで加熱することにより、発泡粒子を相互に融着させると共に、発泡粒子を中空成形体の内面とも融着させながら、発泡粒子成形体の成形を行なう。
冷却後、スチームピンを成形体内から抜き去り、金型を型開きし、成形体を離型して、表皮被覆発泡成形体を得る。
(2)JIS K7210(1999)記載の試験条件Hに基づくメルトマスフローレイトが1.5〜3.0g/10minである。
(3)直鎖ポリスチレンを基準とする重量平均分子量Mw(r)に対する重量平均絶対分子量Mw(abs)の比Mw(abs)/Mw(r)で定まる分岐指数が1.4以上である。
次に、本発明におけるパリソンを構成するポリスチレン系樹脂組成物について詳しく説明する。
本発明で用いられる発泡粒子の基材樹脂は、スチレン系モノマーの重合体、又はスチレン系モノマーの2種類以上の共重合体や、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(HIPS)、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体(MS)、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)等のスチレンとスチレン系モノマー以外のモノマーとの共重合体である。さらに、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリフェニレンエーテルなどを含有するものを用いることもできる。発泡性に優れ、型内成形性に優れ、汎用性があるなどの点から、発泡粒子の基材樹脂中のスチレン系モノマー成分単位の割合は60〜100重量%であることがさらに好ましく、70〜100重量%であることが特に好ましい。
表中、樹脂A1、樹脂A2は、複数の重合性二重結合を有する多分岐状マクロモノマーとスチレン系モノマーとの共重合体である。樹脂A3は、従来の多官能性モノマーによる分岐ポリスチレンである。
表中、樹脂B1は、樹脂B2は、ゴム成分を含有する耐衝撃性ポリスチレン系樹脂である。
表4に示す種類、配合のポリスチレン系樹脂(A)とポリスチレン系樹脂(B)とをドライブレンドし、内径135mmの押出機に供給し、約210℃にて溶融混練し、表皮用溶融樹脂とした。
次いで、該溶融樹脂を210℃に調整したアキュームレーターに充填し、該溶融樹脂を該アキュームレーターの下流側の直径900mmのダイから押出して円筒状のパリソンを形成した。
次に、得られた軟化状態にあるパリソンの下部をピンチして元圧0.5MPa(G)の加圧エアによりプリブローしながら、ダイ直下に位置するシャワーパネル成形用分割金型(シャワーパネルの外形寸法:全長200cm、全幅80cm、奥行き38cm、代表肉厚9cm;80℃に温度を調整)間に配置した。続いて両金型に取り付けられた一対の内寸216.5cm×98.5cmの金属製の矩形状の枠にてパリソンを挟み込んでパリソン内の内圧を高めた後、1.0秒後に金型の型締めを完了し、パリソンにブローピンを打ち込み、該ブローピンから元圧0.5MPa(G)のブローエアを吹き込んでブロー成形することで、中空成形体を形成した。なお、比較例2、3及び5では、良好な中空成形体を形成することができなかったため、表4の「ブロー成形可否」の欄に「×」と示し、以下の発泡粒子の成形は実施しなかった。
ポリスチレン系樹脂(A)とポリスチレン系樹脂(B)に加えてポリスチレン系樹脂(C)を配合した以外、実施例1と同様に発泡粒子成形体を得た。
なお、パリソンを構成するポリスチレン系樹脂組成物のシャルピー衝撃強さ、MFR、Mw(abs)及びMw(r)については、表皮被覆発泡成形体の表皮を構成するポリスチレン系樹脂組成物のシャルピー衝撃強さ、MFR、Mw(abs)及びMw(r)と同一とみなし、表皮から無作為に3点の測定用サンプルを切り出して、それぞれのシャルピー衝撃強さ、MFR、Mw(abs)及びMw(r)を測定し、それらの測定値の算術平均値を、パリソンを構成するポリスチレン系樹脂組成物のシャルピー衝撃強さ、MFR、Mw(abs)及びMw(r)として採用した。
まず、射出成形にて80mm×10mm×4mmの試験片を作製し、さらに半径0.25mmのノッチを形成し、23℃、相対湿度50%の雰囲気下で24時間状態調節した。状態調節後、23℃の雰囲気下で、JIS K7111(1996)記載の方法の分類ISO 179/1eAに基づきシャルピー衝撃強さを測定した。
JIS K 7210(1999)に基づき、測定条件H(200℃、荷重5kg)にて測定した。
直鎖ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw(r))の測定には、検出器として、紫外分光光度計を使用し、重量平均絶対分子量(Mw(abs))の測定には、検出器として、示差屈折率検出器−RALLS−差圧粘度検出器のトリプル検出器を使用した。
装置:GPC仕様高速液体クロマトグラフ(ジーエルサイエンス社製)
カラム:Shodex GPC KF−806、KF−805、KF−803(昭和電工(株)製)を直列に接続
検出器:UV(紫外分光光度計) UV702((株)ジーエルサイエンス製)、RI(示差屈折率検出器) Shodex RI−101(昭和電工(株)製)、Visc(差圧粘度検出器)およびRALLS(90°光散乱検出器) TDA Moel270(Viscotek社製)
移動相:テトラヒドロフラン(流量 1.0ml/min)
試料濃度:約1.5mg/cm3
試料注入量:200μL
カラム槽温度:40℃
RI温調:40℃
UV測定波長:254nm
RALLS光源波長:670nm
[耐ドローダウン性]
各実施例及び比較例における表皮被覆成形体製造時のパリソン押出条件と同条件にて、ダイリップの間隙を2mmとし、吐出速度3000kg/hrで10秒間かけてパリソンを押出し、パリソンの下端がダイから100cm下方まで到達してからパリソンの下端がダイから250cm下方まで到達するまでの時間を測定し、耐ドローダウン性を評価した。250cmまで到達する時間が長いほど耐ドローダウン性に優れることを意味する。
枠によりパリソンを挟み込んでから金型が完全に締まるまでの時間(型締め遅延時間)を0秒(枠でパリソンを挟みこむのと型締め完了とが同時、すなわち枠を使用せず。)から、枠の始動を0.1秒ずつ早めて、それぞれパリソンをブロー成形することにより、皺が発生せずかつ金型形状どおりにブロー成形可能な型締め遅延のタイミングを求めた。さらに、パリソンが破裂するまで枠の始動を0.1秒ずつ早めていき、ブロー成形範囲(秒)を求めた。型締め遅延時間を長くする(枠の始動タイミングを早める)と、ブロー成形時のパリソンの内圧をより高めることができ、複雑な形状であっても金型どおりの形状に賦形しやすくなるが、パリソンが破裂しやすくなる。一方、型締め遅延時間を短くする(枠の始動タイミングを遅くする)と、パリソンの内圧は低くなるためパリソンが破裂し難くなるが、金型の形状どおりに賦形することが難しくなったり、ブロー成形体に皺ができやすくなったりする。したがって、型締め遅延時間を長くとれるほど、パリソンのブロー成形が容易であることを意味する。ブロー成形時にパリソンが破裂せず、かつブロー成形体に皺ができず金型の形状どおりに賦形可能であった場合を「ブロー成形可能」と評価し、このブロー成形可能範囲が1.5秒以上となった場合には○を、1.4秒以下の場合には実際のブロー成形可能範囲(秒)を表中に示し、ブロー成形可能な範囲がなかった場合を「―」で示した。
表皮被覆発泡成形体の離型時に、表皮被覆発泡成形体の表皮に割れが発生せずに離型できた場合を○、表皮に割れが発生した場合を×として評価した。
表皮被覆発泡成形体から発泡粒子成形体を取り除いて表皮のみの重量を測定し、表皮の重量を表皮の表面積で割り算し、さらに表皮を構成するポリスチレン系樹脂組成物の密度で割り算することによって、表皮の全体平均厚みT[mm]を求めた。
図1に図示する表皮被覆発泡成形体1の両側部2a、2bにおいて、その中央部を長手方向に沿って等間隔に片側32点、両側で計64点の表皮の厚みを測定し、算術平均することにより成形体側部における表皮の平均厚みTl[mm]を求めた。さらに、該平均厚みTlを上記全体平均厚みTで割り算することにより、表皮の厚みの均一性を評価した。この成形体側部は引き込み比が大きい部位であり、ブロー成形時にパリソンが過度に伸ばされやすくなる部位である。ブロー成形時にパリソンが過度に伸ばされずにより均等に伸ばされやすくなるほど、表皮の平均厚みに対する成形体側部の厚みの比が高くなる傾向にある。
上記64点の測定点のうち最も表皮厚みの薄い箇所をX点とし、該X点における表皮厚みを成形体側部における表皮厚みの最小厚みTx[mm]とした。さらに、該最小厚みTxを上記平均厚みTlで割り算することにより、成形体側部における表皮の厚みの均一性を評価した。パリソンの耐ドローダウン性が高いほど、表皮の押出方向の厚みの均一性が高くなる傾向にある。
最も表皮−発泡粒子成形体間の融着率が低くなりやすい表皮被覆発泡成形体のX点付近から50mm×50mm×成形体厚みの測定用試験片を切り出した。その試験片を表皮−発泡粒子成形体間で剥離させ、発泡粒子成形体側の剥離面に存在する発泡粒子の全個数、及び材料破壊した発泡粒子の個数をそれぞれ計測し、発泡粒子の全個数に対する材料破壊した発泡粒子の個数の割合を求め、X点における表皮−発泡粒子成形体間の融着率[%]とした。
表皮被覆発泡成形体の中央部及び四隅の計5箇所から、表皮を含まないようにして150mm×150mm×表皮を除いた成形体厚みの測定用試験片を切り出した。該試験片を割り、その断面を観察し、材料破壊した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子の数をそれぞれ計測し、材料破壊した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子の合計数に対する、材料破壊した発泡粒子の数の割合を求め、それらの算術平均値を発泡粒子成形体の融着率[%]とした。
表皮被覆発泡成形体の表面を目視にて観察し、表面荒れがない場合を◎、若干表面荒れがあるが製品として問題ないレベルである場合を○として評価した。
2a、2b 表皮被覆発泡成形体の側部
Claims (6)
- ポリスチレン系樹脂からなる軟化状態のパリソンをブロー成形して中空成形体を形成し、次いで該中空成形体の内部にポリスチレン系樹脂発泡粒子を充填し、該発泡粒子を加熱して発泡粒子を相互に融着させると共に中空成形体の内面とも融着させて、中空成形体からなる表皮で発泡粒子成形体が被覆された表皮被覆発泡成形体を製造する方法において、
該パリソンが、下記(1)〜(3)の条件を満足するポリスチレン系樹脂組成物により構成されていることを特徴とする表皮被覆発泡成形体の製造方法。
(1)JIS K7111(1996)記載の方法の分類ISO 179/1eAに基づく23℃におけるシャルピー衝撃強さが5kJ/m2以上である。
(2)JIS K7210(1999)記載の試験条件Hに基づくメルトマスフローレイトが1.5〜3.0g/10minである。
(3)直鎖ポリスチレンを基準とする重量平均分子量Mw(r)に対する重量平均絶対分子量Mw(abs)の比Mw(abs)/Mw(r)で定まる分岐指数が1.4以上である。 - 分岐指数1.4以上のポリスチレン系樹脂(A)30〜70重量部と、ゴム成分を含有する耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(B)30〜70重量部(ただし、AとBとの合計は100重量部)とを溶融混練し、該溶融混練物を押出して前記パリソンを形成することを特徴とする請求項1に記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
- 分岐指数1.4以上のポリスチレン系樹脂(A)10〜30重量部と、ゴム成分を含有する耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(B)5〜30重量部と、ポリスチレン系樹脂(A)とポリスチレン系樹脂(B)とを重量比(A:B)30:70〜70:30の割合で溶融混練してなる再生ポリスチレン系樹脂(C)40〜80重量部(ただし、AとBとCとの合計が100重量部)とを溶融混練し、該溶融混練物を押出して前記パリソンを形成することを特徴とする請求項1に記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
- ポリスチレン系樹脂(A)が、複数の重合性二重結合を有する多分岐状マクロモノマーとスチレン系モノマーとの共重合体を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
- 前記表皮被覆発泡成形体の最大長さが1m以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
- 前記表皮被覆発泡成形体の表皮の平均厚みが1〜3mmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の表皮被覆発泡成形体の製造方法。
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