JP7339510B2 - スチレン系樹脂発泡ブロック - Google Patents
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Description
前記スチレン系樹脂発泡ブロックは400mm以上の厚みを有する直方体状であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの平均見掛け密度が10kg/m3以上100kg/m3以下であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの表面の展開面積比Sdr(A)が0.03以上0.10以下であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの中心部における融着率(C)が80%以上であり、
前記中心部における展開面積比Sdr(B)が0.01以上0.05以下であり、
前記展開面積比Sdr(B)に対する前記展開面積比Sdr(A)の比Sdr(A)/Sdr(B)が1.0以上であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの表面には、型内成形時に蒸気を注入する蒸気注入孔の痕跡である蒸気孔跡が存在しており、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの厚み方向の端面に占める前記蒸気孔跡の面積の割合は、0.5%以上2.0%以下である、スチレン系樹脂発泡ブロックにある。
発泡性粒子には、スチレン系樹脂と発泡剤とが含まれている。発泡性粒子には、更に、可塑剤や気泡核剤などの添加剤が含まれていてもよい。また、発泡性粒子の表面は、滑剤などの被覆剤によって覆われていてもよい。
発泡性粒子を発泡させることにより発泡粒子を得ることができる。発泡の方法としては、例えば、撹拌装置の付いた円筒形の発泡機内で、発泡性粒子に蒸気等の加熱媒体を供給することにより、発泡性粒子を加熱して発泡させる方法がある。
多数の発泡粒子を型内成形することにより、樹脂発泡ブロックを得ることができる。樹脂発泡ブロックの形状は、厚みが400mm以上の直方体状である。樹脂発泡ブロックは、例えば、高さ1800mm以上2430mm以下、幅900mm以上1220mm以下の直方体状を呈していてもよい。なお、前述した樹脂発泡ブロックの厚みとは、樹脂発泡ブロックの外寸法のうち最も小さい外寸法をいう。
前記樹脂発泡ブロックの中心部における融着率(C)は80%以上である。樹脂発泡ブロックの中心部は、型内成形時に最も加熱されにくい部分であるため、発泡粒子同士の融着性を評価する上では中心部における融着率(C)が特に重要となる。樹脂発泡ブロックの中心部における融着率(C)が低すぎる場合には、金型から樹脂発泡ブロックを取り出した後に、厚み方向の中心部に割れが生じやすくなり、樹脂発泡ブロックが得られなくなったり、消失模型用途として使用できなくなるおそれがある。
前記樹脂発泡ブロックの表面の展開面積比Sdr(A)は0.03以上0.1以下である。ここで、「展開面積比Sdr」とは、ISO 25178に規定される表面粗さを表す指標である。展開面積比Sdrは、発泡粒子の接着面積や接着強度が関連する融着率とは異なり、発泡粒子間の間隙に依存する指標である。展開面積比Sdrは、具体的には、評価対象となる領域を完全な平坦面と仮定した場合の面積に対する実際の表面積の増加率を意味し、展開面積比Sdrの値が大きいほど表面の凹凸が大きいことを示す。評価対象となる領域が完全な平坦面である場合、展開面積比Sdrの値は0となる。
前記樹脂発泡ブロックの平均見掛け密度は10kg/m3以上100kg/m3以下である。この場合には、強度などの機械的物性を確保しつつ、樹脂発泡ブロックの質量を低減することができる。かかる特性を有する樹脂発泡ブロックは、消失模型用途に特に好適である。
前記樹脂発泡ブロックの50%圧縮応力は180kPa以上500kPa以下であることが好ましい。かかる50%圧縮応力を備えた樹脂発泡ブロックは、フルモールド鋳造法に用いる消失模型として好適である。
前記樹脂発泡ブロックの製造方法は、種々の態様を取り得る。例えば、前記樹脂発泡ブロックの製造方法は、金型内に発泡粒子を充填する充填工程と、金型内の発泡粒子を加熱して型内成形を行う成形工程と、を有していてもよい。
前述の方法により得られたスチレン系樹脂発泡ブロックの表面には、型内成形時に蒸気を注入する蒸気注入孔の痕跡である蒸気孔跡が存在している。なお、前述した蒸気孔跡とは、蒸気孔部分に発泡粒子が押し付けられることにより、蒸気注入孔が転写された部分をいう。
まず、発泡性スチレン系樹脂粒子11.6kgを容積700Lの加圧バッチ発泡機内に投入した。この発泡機内にスチームを供給して発泡性樹脂粒子を加熱することにより、発泡性樹脂粒子を発泡させて嵩密度が約16.6kg/m3の発泡粒子を得た。得られた発泡粒子を室温で1日間熟成した。
実施例1等と同様に発泡粒子を作製した後、ブロック成形機(笠原工業株式会社製「PEONY-205DS」)の金型に発泡粒子を充填した(充填工程)。より詳細には、本例のブロック成形機は、蒸気配管の口径面積に対する蒸気注入孔221の面積比率が5~10%となるように構成されている。また、本例において使用した金型2の蒸気注入孔221は、幅1mm、長さ70mmのスリット状の孔である。金型2における樹脂発泡ブロック1の厚み方向の端面12に対面する壁面22aに占める蒸気注入孔221の面積率は、蒸気注入孔221の数を調整することにより、表2に示す値に調整されている。また、壁面22a以外の金型2の壁面22においても、蒸気注入孔221の面積率が表2に示す値に調整されている。
展開面積比Sdrは、3D形状測定機(株式会社キーエンス製「VR-3000」)を用いて測定することができる。表1及び表2に、実施例及び比較例の樹脂発泡ブロックの表面における展開面積比Sdr(A)及び樹脂発泡ブロックの中心部における展開面積比Sdr(B)の値を示す。
樹脂発泡ブロックの厚み方向の端面に定規を当接させた状態で、定規と樹脂発泡ブロックの端面との隙間の最大値を測定し、この値を最大鼓形収縮量とした。実施例及び比較例の最大鼓形収縮量は表1及び表2に示す通りであった。
図3に示すように、ニクロム線を用い、樹脂発泡ブロック1における厚み方向の両端面12、つまり、スキン面を含む表層部分を除去した。次いで、厚み方向に9等分となるように樹脂発泡ブロック1をスライスして9枚の薄板13を作製した。これらの薄板13の質量を体積で除することにより、各薄板13の見掛け密度を算出した。表1及び表2の「平均見掛け密度」、「標準偏差」、「変動係数」には、これらの薄板13の見掛け密度に基づいて算出した、見掛け密度の平均値、標準偏差及び変動係数を記載した。
実施例及び比較例のそれぞれについて、成形直後の樹脂発泡ブロックの含水率と、成形後、常温常湿の環境下に2週間放置した後の樹脂発泡ブロックの含水率とを測定した。これらの値は、表1及び表2に示す通りであった。なお、樹脂発泡ブロック1中の水分の含有量は、具体的には、予め質量を測定した樹脂発泡ブロック1を乾燥させ、乾燥前の質量から乾燥後の質量の合計を差し引くことにより算出することができる。この樹脂発泡ブロック中の水分の含有量を、乾燥前の質量に対する百分率で表した値を樹脂発泡ブロックの含水率とした。樹脂発泡ブロックの含水率は、消失模型として使用される際に、鋳造欠陥を防止する観点からは、4.0%以下であることが好ましく、3.5%以下であることがさらに好ましい。
ニクロム線を用い、樹脂発泡ブロック1における厚み方向の両端面12、つまり、スキン面を含む表層部分を除去した。次いで、厚み方向に9等分となるように樹脂発泡ブロック1をスライスして9枚の薄板13を作製した。そして、これらの薄板13の表面を薄く切削し、スライス時に形成された溶融部分を除去すると共に切削面を露出させた。
薄板13から、樹脂発泡ブロック1の厚み方向と試験片の厚み方向とが一致するようにして、縦50mm、横50mm、厚み25mmの直方体状の試験片を採取した。この試験片を用いて、JIS K6767(1999年)に準拠して圧縮応力-ひずみ試験を行い、ひずみ50%における圧縮荷重を測定した。そして、ひずみ50%における厚み方向の圧縮荷重を試験片の受圧面積で除した値を圧縮応力(50%圧縮応力)とした。なお、圧縮応力-ひずみ試験には万能試験機(株式会社島津製作所製「オートグラフ(登録商標)」)を使用し、試験中の試験速度は10mm/分とした。
11 蒸気孔跡
12 端面
Claims (5)
- スチレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなるスチレン系樹脂発泡ブロックであって、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックは400mm以上の厚みを有する直方体状であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの平均見掛け密度が10kg/m3以上100kg/m3以下であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの表面の展開面積比Sdr(A)は0.03以上0.10以下であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの中心部における融着率(C)は80%以上であり、
前記中心部における展開面積比Sdr(B)は0.01以上0.05以下であり、
前記展開面積比Sdr(B)に対する前記展開面積比Sdr(A)の比Sdr(A)/Sdr(B)は1.0以上であり、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの表面には、型内成形時に蒸気を注入する蒸気注入孔の痕跡である蒸気孔跡が存在しており、
前記スチレン系樹脂発泡ブロックの厚み方向の端面に占める前記蒸気孔跡の面積の割合は、0.5%以上2.0%以下である、スチレン系樹脂発泡ブロック。 - 前記展開面積比Sdr(B)が0.02以上0.04以下である、請求項1に記載のスチレン系樹脂発泡ブロック。
- 前記スチレン系樹脂発泡ブロックのスキン面を含む表層部分を除去した後、前記スチレン系樹脂発泡ブロックの厚み方向に9等分となるように前記スチレン系樹脂発泡ブロックをスライスして9枚の薄板を作製し、前記薄板の質量を体積で除することにより算出した前記各薄板の見掛け密度に基づいて得られる、前記スチレン系樹脂発泡ブロックの見掛け密度の変動係数が0.05以下である、請求項1または2に記載のスチレン系樹脂発泡ブロック。
- 前記スチレン系樹脂発泡ブロックの50%圧縮強度が180kPa以上500kPa以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡ブロック。
- 前記スチレン系樹脂発泡ブロックの中心部における融着率(C)と前記スチレン系樹脂発泡ブロックの平均融着率(D)との比(C)/(D)が0.9以上1.1以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂発泡ブロック。
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