JPH0353929A - オレフィン系樹脂発泡成形体の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業−Ｌの利用分野） 本発明はオレフィン系樹脂発泡体の製造方法に関し、さ
らに詳しくは、オレフィン系樹脂予備発泡粒子を金型内
に圧縮充填し、自動車用ハンパー芯村などのエネルギー
吸収体や緩衝用包装材などを発泡成形するに際し、発泡
体の重量を一定化し、パラツキの少ない発泡体製品を得
るオレフィン系樹脂発泡体の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） ポリプロピレンやポリエチレン等のオレフィン系樹脂の
予備発泡粒子を用いた型内発泡成形法において、予備発
泡粒子を金型内に圧縮した状態に充填し、蒸気などで加
熱融着し、冷却して型通りの成形体を得る底形方法は従
来より広く知られている。

ところで、かかる成形方法に関し公知の従来技術として
は、特公昭５３〜３３９９６号公報，米国特許第３，５
０４，１６８号明細書，特開昭６２−１７９９２７号公
報などに記載されている方法があげられる。これらの方
法は何れも、予備発泡粒子を圧縮空気などを用いて圧縮
し、圧縮された状態のまま金型内に充填することによっ
て、次工程の加熱時に予備発泡粒子が膨張しようとする
力を利用して加熱融着させ、無圧縮状態で充填し、成形
した時よりもはるかに収縮の少ない良好な成形体を得る
ことを目的としている。しかしながら、何れの方法にお
いても、金型内に圧縮して充填される予備発泡粒子の重
量の一定化（発泡成形後の成形体の発泡倍率の一定化と
表現しても同し意味）については殆ど明確に述べられて
おらず、ただ予備発泡粒子の圧縮充填圧力を一定化すれ
ば得られる成形体の発泡倍率はある程度、一定化するは
すであると推定出来るに止まっている。

しかし、通常の条件下で工業的にこれを実施すると、圧
縮充填圧力の設定値のみを一定にしても、金型内に充填
される予備発泡粒子の重量が一定、とならす、得られる
発泡成形体の発泡倍率が大きくばらつく欠点があり、そ
のため、従来においては成形体の重量調整は成形直後の
成形体の重量や乾燥後の重量の情報を得て成形機の圧縮
充填圧力調整弁を現場作業員の熟練に従って手動操作す
ることにより対応して来た。しかし、毎成形ショソトに
このような調整をすることは不可能に近く、従って、製
品重量のバラツキ調整に限界があり、収率や品質に大き
な悪影響を及ぼしているのが現状である。特に、自動車
用バンパー芯林などのように発泡体が衝突時のエネルギ
ーを吸収する役割を果たすという用途においては、発泡
倍率に大きなバラツキがあることはその機能に大きな差
を生し、ひいては衝突時の安全に対して過剰な安全設計
が必要となっている。

５ （発明が解決しようとする課題） 前記のように、オレフィン系樹脂予備発泡粒子からなる
発泡成形体の圧縮充填法による製造方法において、工業
的に生産した場合に発泡倍率バラツキが少なく、かつ現
状より製品発泡倍率規格幅を狭くしても、なおがっ製品
収率の高い発泡成形方法は見出されていない。

そこで、本発明者らは、前記従来技術の課題に鑑みて、
かかる課題を解決し得る圧縮充填成形法について鋭意研
究を重ね、その結果、圧縮充填開始前における予備発泡
粒子の温度，見掛密度と圧縮充填圧力との間に重要な関
係があることを見出すに至り、前記課題をことごとく解
決し得る本発明を完成するに至った。

即ち、本発明者らは、上記課題を解決すべく成形体発泡
倍率がばらつく原因究明を鋭意行った結果、予備発泡粒
子の温度が変化すると、同じ圧カでの圧縮加圧下にあっ
ても金型内に充填される予備発泡粒子の重量が大幅に異
なることを知見した。

また、予備発泡粒子の製造上の制約から、予備６ 発泡粒子の１粒づつを全く同一の発泡倍率に発泡するの
は困難であり、目標となる発泡倍率を中心として前後に
倍率分布を持つ粒子の混合体であるのが一般的であり、
このような予備発泡粒子は発泡成形用に供される段階で
ある程度の見掛密度の許容幅を認めざるを得ない。

更に、このような予備発泡粒子はストックサイロへの払
い出し時やサイロから加圧充填容器への移送時に分級が
起こるため、金型内に圧縮される寸前の予備発泡粒子を
一定容積ザンプリソグした場合、常に一定の重量となっ
ていないことが判明した。

本発明は本発明者らの上記知見にもとづき見出されたも
のであり、これによって金型中に充填される予備発泡粒
子の重量を一定化し、重量バラツキの少ないオレフィン
系樹脂発泡成形体を製造することを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 即ち、上記目的に適合する木発明製造方法は、先ず第１
にオレフィン系樹脂予備発泡粒子を金型内に圧縮充填し
、発泡成形して発泡成形体を製造するに際し、圧縮充填
開始前にその被圧縮予備発泡粒子の温度を測定し、その
温度に適応する圧縮充填圧力を定める充填方法であり、
第２ぱあらかしめ被圧縮予備発泡粒子の温度を一定にし
ておく方法、本発明の第３は圧縮充填開始前にその被圧
縮予備発泡粒子の見掛密度を測定して、その見掛密度に
適応する圧縮充填圧力を定める充填方法、又本発明の第
４は圧縮充填開始前にその被圧縮予備発泡粒子の温度及
び見掛比重を測定し、その温度及び見掛比重に適応する
圧縮充填圧力を定める充填方法であって、これらの方法
を採用することによって夫々金型中に充填される予備発
泡粒子の重量が一定化し、得られる発泡体重量のバラツ
キを減少させることを特徴とする。

又、本発明は上記方法を実施するための装置構威として
、原料サイロ，サブホッパー，加圧充填容器及び金型装
置を備え、原料サイロ．サブホンパーより加圧充填容器
を経て被圧縮予備発泡粒子を金型内に圧縮充填し、発泡
成形させて発泡成形体を製造する装置において、前記原
料サイロ又はサブホッパーに温度センサーを設置し、一
方、サブホッパーと加圧充填容器との間にハイバス系を
設けて該バイパス系に見掛密度測定装置を配設すると共
に、前記金型に加圧充填容器とこれに通ずる金型内の圧
縮充填圧力を一定に維持するＥＥ力逃がし弁を付設し、
該圧力逃がし弁に前記温度センザーによる温度情報及び
見掛密度測定装置による重量情報を人力し、これにもと
づいて前記圧力逃がし弁の抑止圧力値を算出し、自動設
定する計算機・圧力制御装置を併せ設けたごとを特徴と
する。

本発明に用いられるオレフィン系樹脂としては、ポリプ
ロピレン，プロピレンとポリエチレンのランダムまたは
ブロック共重合体、プロピレン、エチレン及びプテンの
３基共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリ
エチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、
エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンとアクリル酸
またはアクリル酸金属塩との共重合体、ポリブテンー１
、ポリ−４−メチルペンテン−１などが挙げられる９ が、これらに限定されるものではない。

これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上雇合して
用いてもよい。また前記樹脂と無機系又は有機系の充填
材などとを配合せしめたものを使用してもよい。

前記ポリオレフィン系樹脂のうちでは、特に架橋又は無
架橋のプロピレン−エチレン共重合体、ポリエチレン系
樹脂が好適である。

本発明に使用するオレフィン系樹脂予備発泡粒子の製造
方法は特に限定はな《、いかなる方法によって得られた
ものであっても差し支えない。

例えば、揮発性発泡剤とオレフィン系樹脂粒子及び分散
剤を耐圧密閉容器に水とともに分散懸濁させ、ついで昇
温しで所定の温度と圧力にしたのち、オレフィン系樹脂
粒子と水とを低圧域に放出することによって得られる予
備発泡粒子、揮発性発泡剤または無機ガスを含浸したオ
レフィン系樹脂粒子を耐圧容器に入れて、該容器内で蒸
気などにより加熱することによって得られる予備発泡粒
子、更に、押出機などでオレフィン系樹脂と発泡ｌ０ 剤とを加熱混線後、冷却して、押出機の先端に設けられ
た多孔ダイより押出発泡ストランドとして押出したのち
、該発泡ストランドをカッターなどで適当な長さに切断
することによって得られる予備発泡粒子などが挙げられ
るが、何れの方法により得られたものであっても使用で
きる。バンバ芯材や緩衝用包村なとはまず用途に応した
成形体の発泡倍率を定め、これに適応する見掛密度を持
つ予備発泡粒子が選択されるが、上記の子爾発泡粒子の
製造法によって得られる予備発泡粒子は特別に調製しな
い限り予備発泡粒子の１粒づつは同一発泡倍率ではなく
、発泡倍率分布を持つ粒子の混合体であり、見掛密度が
常に全く一定の発泡成形用予備発泡粒子を得ることは困
難である。従って、発泡成形用の原料として、ある程度
の見掛密度の変動は許されているのが通常である。

本発明で使用するオレフィン系樹脂の予備発泡粒子にお
いても、発泡倍率に分布を持ち、見掛密度に許容幅をも
つ予備発泡粒子である。

また、本発明でいう予備発泡粒子の温度とは予１１ 備発泡粒子の基材となる樹脂の温度が最も好ましいが、
実際には測定が困難であるため、予備発泡粒子が比較的
長く滞留されていると思われる位置での予備発泡粒子群
の内部の雰囲気温度を測定することが、基材の温度に最
も近い温度であろうと想定し、この温度を予備発泡粒子
の温度とすることとした。

具体的には後述する恒温実験室の温度あるいは原料サイ
ロ下部の温度である。

（作用） 上述の如き製造方法により発泡成形体を製造するときは
、被圧縮予備発泡粒子の温度又は見掛密度と圧縮充填圧
力とが適合し、予備発泡粒子の温度あるいは見掛密度が
高いときは圧縮充填圧力は小さく、逆にそれらが低いと
きは圧縮充填圧力は低く、温度又は見掛密度に合わせて
圧縮充填圧力を適度に調整して発泡成形体の発泡倍率を
一定化する。

かくして、得られる発泡成形体の発泡倍率のバラツキを
少くし、製品としての品質を向上する。

１２ （実施例） 以下、更に本発明の実施例につき説明する。

第ｌ図は本発明製造方法を実施する装置の１例を示し、
図において（１）は原料サイロ、（２）はサブホッパー
、（３）は加圧充填容器、（４）は雌雄一対からなる成
形用金型であり、これら各装置によって本発明の発泡成
形体製造装置の基本的部分が形威されており、被圧縮予
備発泡粒子は原料サイロ（１）．サブホッパ−（２）を
経て加圧充填容器（３）に送られ、ここで貯溜されたの
ち、供給部（３ａ）を通じて既知の供給手段によって金
型（４）内に圧縮充填され、圧縮成形に付されるが、図
示装置においては、その過程において圧縮充填開始前の
被圧縮予備発泡粒子の温度及び見掛密度を測定する装置
と、測定値から加圧充填容器とこれに通しる金型内の圧
縮充填圧力を一定に維持する圧力逃がし弁（９）及び該
圧力逃がし弁（９）の抑止圧力値を算出し、自動設定す
る計算機・圧力制御装置００）が取り付けられている。

なお、（５）は被圧縮予備発泡粒子の温度を測定するた
めの温度センサーで、図では原料サイロ（１）に１３ 取り付けられているが、サブホッパー（２）に取り付け
ることも勿論、差し支えない。

また、（６）　（７）（８）は被圧縮予備発泡粒子の見
掛密度を測定する装置として、（６）は定容積サンプリ
ング器，（７）は計重器，（８）は受け槽で、これら測
定された予備粒子はサブホンバー（２）から加圧充填容
器（３）へ送給される予備発泡に合流されるようになっ
ている。

図中、（１１）は蒸気用配管であり、加圧充填容器（３
）内を通過上昇して雌雄の各金型内に送られるようにな
っており、前記圧力逃がし弁（９）に設定された抑止圧
力値で金型内の圧縮充填圧力を一定にさせている。以下
、本発明の実験例を掲げる。

実験例１ １５゜Ｃ〜６０゜Ｃで調節すれば恒温となる実験室内で
、目盛りの刻まれた２０００ｃｃの耐圧ガラス容器に、
１８００ｃｃのエチレンプロピレンランダム共重合体か
らなる充分に恒温となった予備発泡粒子を入れ、常に一
定の体積となるよう圧縮エアを用いて加圧圧縮した場合
に、その温度に適応する加圧１４ ３）加圧圧縮時の予備発泡粒子温度； １４．８ ゜Ｃ 測 定 結 果 但し、加圧圧縮圧力は加圧回数で変化することが分かり
、ここで採用したデータは安定化したと思われる３回加
圧後の圧力値であるが、第１回目の加圧圧縮圧力値でも
直線性は認められた。

上記第１，第２両表の結果から、予備発泡粒子の温度及
び見掛密度が分かれば、一定の見掛密度にまで加圧圧縮
する場合の加圧圧力が設定可能であることが判った。

１７ 実験例２ 第３図に示す装置を使用して２０倍の角材を圧縮充填成
形した。

本実験例で用いた予備発泡粒子は基材密度０．９ｇ／ｃ
ｃのエチレンプロピレンランダム共重合体の発泡粒子で
あり、その見掛密度（見掛発泡倍率）は２４．　５ｇ／
ｌ　（３６．　７倍）から２８．５ｇ＃！　（３１．６
倍）まで変動したものであった。

本実験例の角材の金型（ここでは充填される部分の形状
及び体積をいう。）の寸法は、縦−１０００ｍｍ，横及
び厚み−１　６　．０　ｍｍの直方体であり、体積は２
５．６ｆであった。

この角材を製品とした場合の倍率規格を仮に、の式によ
り計算すると、成形後に乾燥した状態で以下の重量範囲
にあるものが合格となる。

製品重量規格（２０倍±２倍）一 １０４７　（最低値）〜１１５２　（中央値）〜１２８
０　（最大値）また、倍率規格を２０倍±１倍とすると
、１８ 製品重量規格（２０倍±１倍）一 １０９７　（最低値）〜１１５２　（中央値）〜１２１
３　（最大イ直） 各種条件下で成形評価した結果を第３表に示す。

第　３　表　圧縮充填成形評価 上記第３表の各水準はまる１日（２１時間）成形した結
果であり、実験例２−２を除いては、使用した予備発泡
粒子（ビーズ）は成形工場の環境温度の影響を受けた。

上記第３表より本発明の実験は通常成形の比較例と比べ
て明らかによい結果であった。

比較例から見れば、製品規格を２０±２倍とすることが
妥当であるが、本実験例１−１や２−４については、製
品規格を２０±ｌ倍に変更しても、製品収率が９５％以
上あり、実用生産可能な製品収率となる結果を得た。

（発明の効果） 本発明は以上のように、圧縮成形によるオレフィン系樹
脂発泡体の製造において、圧縮充聰開妬前にその被圧縮
予備発泡粒子の温度あるいは見掛密度を測定し、それに
合わせて制御してその温度又は見掛密度に適応する圧縮
充填圧力を定め、金型内に充填される予備発泡粒子の重
量を一定化させて発泡成形する方法であり、従来、単に
圧縮充填圧力の設定値のみを一定にしても被圧縮予備発
泡粒子の温度や見掛密度の関係から金型内に充填される
被圧縮予備発泡粒子の重量は必らずしも一定とならず、
そのため、得られる発泡成形体のバラツキが比較的大き
い問題があったが、圧縮充填開始前の被圧縮予備発泡粒
子の温度、又は見掛密度を測定し、これに適応させて圧
縮充填圧力を決２１ めるため、上記のバラツキは大幅に解消され、発泡倍率
バラツキが少なく、製品重量のバラツキのない発泡成形
体を得ることができ、製品品質ならびに収率の向上に顕
著な効果を有する。

請求項２記載の発明は予め予備発泡粒子の温度を一定に
しておくことにより、圧縮充填圧力はそれに適応した圧
力に保持され、前記同様の効果を奏する。

また、請求項５記載の装置は上記方法の工業的実施に好
適であり、上記方法による発泡成形体を有利に生産する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験例１における予備発泡粒子温度と加圧圧縮
圧力との関係を示す図表、第２図は同しく実験例１にお
ける予備発泡粒子見掛密度と加圧圧縮圧力との関係を示
す図表、第３図は本発明方法の実施に使用する圧縮充填
装置のｌ例を示す概要図である。 （１）・・・原料サイロ， （２）・・・サブホソバー ２２ （３）　　・ （４）　　・ （５）　　・ （６）　　・ （７）　　・ （８）　　・ （９）　　・ （１０）・ 加圧充填容器 金型 温度センサー 定容積サンプリング 計重器， 受け槽， 圧力逃がし弁， 計算機・圧力制御装置，

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オレフィン系樹脂予備発泡粒子を金型内に圧縮充填
   し、発泡成形するオレフィン系樹脂の発泡体の製造法に
   おいて、圧縮充填開始前にその被圧縮予備発泡粒子の温
   度を測定し、その温度に適応する圧縮充填圧力を定める
   ことを特徴とする重量バラツキの少ないオレフィン系樹
   脂発泡成形体の製造方法。 ２、オレフィン系趣旨予備発泡粒子を金型内に圧縮充填
   し、発泡成形するオレフィン系樹脂の発泡体の製造法に
   おいて、あらかじめ予備発泡粒子の温度を一定にしてお
   くことを特徴とする重量バラツキの少ないオレフィン系
   樹脂発泡成形体の製造方法。 ３、オレフィン系樹脂予備発泡粒子を金型内に圧縮充填
   し、発泡成形するオレフィン系樹脂の発泡体の製造法に
   おいて、圧縮充填開始前にその被圧縮予備発泡粒子の見
   掛密度を測定し、その見掛密度に適応する圧縮充填圧力
   を定めることを特徴とする重量バラツキの少ないオレフ
   ィン系樹脂発泡成形体の製造方法。 ４、オレフィン系樹脂予備発泡粒子を金型内に圧縮充填
   し、発泡成形するオレフィン系樹脂の発泡体の製造法に
   おいて、圧縮充填開始前にその被圧縮予備発泡粒子の温
   度及び見掛密度を測定し、その温度及び見掛密度に適応
   する圧縮充填圧力を定めることを特徴とする重量バラツ
   キの少ないオレフィン系樹脂発泡成形体の製造方法。 ５、原料サイロ、サブホッパー、加圧充填容器及び金型
   装置を備え、原料サイロ、サブホッパーより加圧充填容
   器を経て被圧縮予備発泡粒子を金型内に圧縮充填し、発
   泡成形させて発泡成形体を製造する装置において、前記
   原料サイロ又はサブホッパーに温度センサーを設置し、
   一方、サブホッパーと加圧充填容器との間にバイパス系
   を設けて該バイパス系に見掛密度測定装置を配設すると
   共に、前記金型に加圧充填容器とこれに通ずる金型内の
   圧縮充填圧力を一定に維持する圧力逃がし弁を付設し、
   該圧力逃がし弁に前記温度センサーによる温度情報及び
   見掛密度測定装置による重量情報を入力し、これにもと
   づいて前記圧力逃がし弁の抑止圧力値を算出し、自動設
   定する計算機・圧力制御装置を併せ設けてなることを特
   徴とするオレフィン系樹脂発泡成形体の製造装置。