JPH06312449A - 内部発泡製品の成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な工程によって、強度、耐久性、および
外観が優れた内部発泡製品を製造する。 【構成】 非発泡性の樹脂組成物をスキン層Ｓとし、そ
の内面に積層された発泡樹脂組成物を発泡層Ｆとする２
層からなるパリソンＰを成形し、次いでこのパリソンＰ
を型３０内に装填して加圧賦形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内部発泡製品の成形法に
かかわり、特にスキン層と、その内部に形成された発泡
部とからなる内部発泡製品を、特殊な装置を用いること
なく、効率よく成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スキン層を有する内部発泡製品を
製造するには、単に型内に発泡性の樹脂組成物を射出注
入し、型内で発泡と同時に硬化せしめ、その硬化条件を
調節することによって型面にスキン層を、また芯部に発
泡部を形成する方法が行われていた。しかし、この方法
ではスキン層の厚みを適度に調節することが困難であ
り、製品が衝撃などに対して弱いという欠点があった。
この問題を解決するために、ブロー成形法を用いて、非
発泡性の熱可塑性樹脂のパリソンを型面にブロー成形し
てスキン層を形成し、このスキン層によって形成された
内部空間にポリウレタンなどの発泡材を注入して発泡硬
化せしめ、強靱なスキン層を有する内部発泡製品を製造
する方法も行われている。また、発泡部がポリウレタン
であると、熱可塑性樹脂製のスキン層との親和性が乏し
く、層間剥離を起こして耐久性を低下させるので、スキ
ン層と同質の熱可塑性樹脂を、熱分解性発泡剤、揮発性
溶剤、またはガスなどで発泡せしめて発泡部とすること
によって耐久性を向上させる、などの方法も行われてい
る。さらに、上記の方法では、スキン層の形成と発泡部
の形成とが製造ライン中で別工程として行われるため、
工程数が増え煩雑になる。この問題を解決するために、
ブロー成形の型内で、スキン層の成形に引き続いて、こ
のスキン層に射出ノズルを貫通してスキン層内部に発泡
樹脂組成物（以下、「発泡材」と称する）を射出注入す
る方法も提案されている（例えば特公平４−７１６９２
号公報）。このようなブロー成形と発泡材注入との組合
せによって、スキン層を適当な材質と任意の厚みに調節
することができ、優れた強度を有する内部発泡製品を得
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のブロー
成形法による内部発泡製品の製造に際しては、製造ライ
ン上にスキン層形成工程と発泡材注入工程との二段階の
成形工程を設けるか、または、ブロー成形されたスキン
層にノズルを貫通して、その内部に発泡材を射出注入す
ることができる特殊なブロー成形型を用いる必要があ
り、いずれの場合もコストの上昇をもたらす。また、後
者の、特殊なブロー成形型を用いる場合には、スキン層
に発泡材射出注入用のノズルを貫通するので、内部発泡
製品のその部分にはスキン層が形成されず、スキン層の
穴となって面の平滑性と美感を損なうとともに、強度の
低下をももたらす。本発明はこの問題を解決するために
なされたものであって、従って本発明の目的、は特殊な
装置を用いることなく、単一の工程で、強度、耐久性、
及び外観が優れた内部発泡製品を成形する方法を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、非発泡性
の樹脂組成物（以下、「スキン材」と称する）をスキン
層とし、その内面に積層された発泡材を発泡層とする２
層からなるパリソンを成形し、次いでこのパリソンを型
内で加圧賦形することを特徴とする内部発泡製品の成形
法を提供することによって解決できる。この際、パリソ
ンを、パリソン成形ダイから開かれた型内に直接押出し
成形し、そのまま型を閉じて加圧賦形することもできる
し、また、ダイで成形されたパリソンを、型に対応した
所要寸法に切断し、他所に設置された型内に移送して装
填し、この型を閉じて加圧賦形することもできる。上記
において、スキン層と発泡層とは、同一種類または相互
に親和性を有する樹脂組成物から形成されるものである
ことが好ましい。上記において、型の最大厚み寸法を上
記パリソンの肉厚寸法の２倍以下とし、この型でパリソ
ンを圧縮することによって加圧賦形することができる。
また、上記において、パリソンを型内で加圧し、かつそ
の発泡層の内側に加圧流体を導入して加圧賦形すること
もできる。

【０００５】上記においてスキン材は、製造される内部
発泡製品におけるスキン層を形成する非発泡性の樹脂組
成物であって、通常この分野で使用される樹脂組成物が
いずれも使用可能である。その例としてはポリオレフィ
ン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン系
ポリマー、例えばポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、などを挙
げることができる。また、このスキン材は、着色材、繊
維補強材、充填材、酸化防止剤、潤滑剤などを含んでい
てもよい。

【０００６】上記において発泡材は、内部発泡製品にお
ける発泡部を形成するものであり、その例としては、気
泡が分散された熱可塑性樹脂組成物、例えばポリオレフ
ィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ス
チレン系ポリマー（例えばポリスチレン、ＡＢＳ樹脂な
ど）、または発泡性熱硬化性樹脂組成物、例えば発泡ポ
リウレタン樹脂組成物などを挙げることができる。この
発泡材に用いられる樹脂は、スキン材に用いられるもの
と同一種類であることが好ましい。例えば、スキン材と
発泡材とが、ともにポリエチレンであるか、またはとも
にポリプロピレンであることが好ましい。これによっ
て、スキン層と発泡層とが一体に接着し、層間剥離がな
くなるとともに、廃物のリサイクルも可能となる。しか
し、相互親和性を有するものであれば、例えば、スキン
材か発泡材かのいずれかがポリエチレンであり、他方が
ポリプロピレンであってもよい。この発泡材はまた、着
色材、繊維補強材、充填材、酸化防止剤、潤滑剤などを
含んでいてもよい。熱可塑性樹脂組成物に気泡を分散せ
しめる方法としては、例えば、樹脂にアゾジカルボンア
ミド、ＤＮＰＴなど、熱分解によってガスを発生する発
泡剤を配合して、例えば押出機中で加熱発泡させる方
法、樹脂に揮発性溶剤を添加して、例えば押出機中で加
熱撹拌して溶剤の揮発ガスを分散せしめる方法、または
押出機中の溶融樹脂に直接ガスを導入して撹拌分散せし
める方法など、従来から知られている方法がいずれも採
用可能である。

【０００７】

【作用】本発明の内部発泡製品の成形法は、予め非発泡
のスキン層と発泡層とからなる２層構造のパリソンを成
形し、型内で型の圧縮力によって賦形するものである。
従って、型内では、パリソンのスキン層が型面に対向
し、パリソンの発泡層はその発泡面が型の中央部付近で
互いに対向することになる。この状態で加圧賦形される
ので、型内の一工程でスキン層と発泡部とを有する内部
発泡製品が成形できる。この加圧賦形は、二通りの方法
で実施できる。その一は、型の最大厚み寸法を、パリソ
ンの肉厚寸法の２倍以下とし、この型を閉じる際の押圧
のみによって圧縮成形する方法である。このときは型の
最大厚み寸法がパリソンの肉厚寸法の２倍以下とされて
いるから、型の中ではパリソンの対向する発泡面が互い
に接触し、型の圧縮力と発泡層の弾性反発力とによっ
て、型面とスキン層が相互に押圧され密着し、パリソン
が硬化したとき、型面の凹凸に沿ったスキン面を有する
内部発泡製品が形成される。この成形法によって得られ
る内部発泡製品は、内部に空洞がない。他の加圧賦形の
方法は、パリソンを型内に装填し、かつその発泡層の内
側に加圧流体を導入して行うものである。この加圧流体
の導入は、パリソン成形時にその内側にガス（空気）が
包含されたパリソンを、そのまま型を閉じることによっ
て圧縮賦形して行うこともできる。または、型に装填さ
れたパリソンの対向する発泡面の間隙に、型を閉じた後
から加圧流体を導入することによって行うこともでき
る。いずれの場合も、閉じられた型の中で、スキン層
は、封入された加圧流体と発泡層との双方の弾性反発力
によって型面に押圧され、これに密着することになる。
従って、型の最大厚み寸法がパリソンの肉厚寸法の２倍
を越えていても、または型面が複雑で、成形に高圧を要
する場合にも、加圧力が任意に調節できるので、型面の
凹凸に対応したスキン面を有する内部発泡製品を製造す
ることができる。この成形法によって得られる内部発泡
製品は、内部に空洞が形成されている。しかし、強靱な
スキン層が形成されていれば、製品の強度を低下させる
ことはない。

【０００８】また、本発明の成形法の一実施態様とし
て、パリソン成形ダイから開かれた型内にパリソンを直
接押出し成形し、そのまま型を閉じて加圧賦形すること
ができる。この場合は、型内のパリソンが固化し離型さ
れるまで、パリソンの押出し形成を停止する必要がある
ので、製造が間欠的になる。しかし、パリソン成形ダイ
がアキュムレータ付きのものであれば、生産性を高める
ことができる。他の実施態様として、ダイで成形された
パリソンを、型に対応した所要寸法に切断し、他所に設
置された型内に移送して装填し、この型を閉じて加圧賦
形することもできる。この場合は複数の型を用意するこ
とによって、連続的にパリソンを押出し成形することが
可能であり、従って連続生産が可能となる。

【０００９】パリソンのスキン層と発泡層とが、同一種
類または相互に親和性を有する樹脂組成物から形成され
ていれば、双方の層が緊密に接合し、得られた成形品が
層間剥離を起こすことなく、耐久性が向上するととも
に、工場内または市場で発生する廃物のリサイクルが可
能となる。

【００１０】次に、本発明の成形法を図面を用いて具体
的に説明する。図１は、パリソンを型の押圧力のみで圧
縮賦形する方法の一実施態様を示している。図１におい
て、符号１１はスキン材Ｓ用の押出機、符号１２は発泡
材Ｆ用の押出機、符号２０はパリソン成形ダイ、符号３
０は内部発泡製品を成形する型である。スキン材Ｓはス
キン材押出機１１から、パリソン成形ダイ２０のスキン
材スリット２２に向けて押出され、発泡材Ｆは発泡材押
出機１２内でスリット２３に向けて押出される。

【００１１】パリソン成形ダイ２０は概略円柱状をなし
ている。パリソン成形ダイ２０の内部には、その一端面
に環状の吐出口を有するスキン材スリット２２と、その
内側に、スキン材スリット２２の吐出口に隣接した環状
の吐出口を有する発泡材スリット２３とが形成され、そ
れぞれが通孔によって、それぞれの押出機１１，１２と
連通している。また、発泡材スリット２３のさらに内側
に、パリソン成形ダイ２０の両端面を通ずる空気孔２５
が形成されている。

【００１２】それぞれ、スキン材スリット２２及び発泡
材スリット２３に向けて押出機から押出されたスキン材
Ｓと発泡材Ｆとは、上記各スリットの吐出口によって円
筒状に成形され、吐出される。吐出されると直ちに、発
泡材Ｆは発泡する。これによって、非発泡性の樹脂組成
物（スキン材）をスキン層Ｓとし、その内面に積層され
た発泡樹脂組成物（発泡材）を発泡層Ｆとする２層から
なるパリソンＰが形成される。発泡材Ｆは、発泡材スリ
ット２３の吐出口から吐出されたとき発泡するので、発
泡層Ｆの肉厚は増大する。成形されたパリソンＰの肉厚
寸法ｔは、発泡材の発泡度、パリソンＰの流速、温度な
どによって、一定の値に制御することができる。

【００１３】パリソンＰは型３０に装填される。この型
３０は、ブロー成形型であって、互いに噛合い部を有す
る型部材３１，３２によって構成されている。この型３
０の最大厚み寸法は、上記のようにして制御されたパリ
ソンＰの肉厚寸法ｔの２倍以下とされている。パリソン
Ｐをこの型３０に装填するとき、型部材３１，３２は互
いに開いている。次いで型部材３１と３２とを押圧して
閉じ、内部のパリソンＰを圧着する。すると、型３０の
最大厚み寸法がパリソンＰの肉厚寸法ｔの２倍以下とさ
れているので、対向する発泡面が接触融合するとともに
発泡層Ｆが圧縮され、その反発弾性力でスキン層Ｓが型
面に押圧され、この状態で固化される。

【００１４】パリソンを型の押圧のみによって圧縮賦形
する方法の、他の実施態様を工程順に図３（ａ）（ｂ）
で示す。この実施態様においては、図３（ａ）で、パリ
ソン成形ダイ２０によって成形されたパリソンＰは、成
形後直ちに、型に対応した所要寸法に切断される。次
に、図３（ｂ）に示すように、切断されたパリソンの断
片Ｐｆは、他所に設置された開かれた型内に移送され、
これに装填される。この型を閉じて冷却固化させれば内
部発泡製品が製造される。この間にもパリソン成形ダイ
２０からは連続的にパリソンＰが押出し成形されてお
り、所要寸法のパリソンが成形されたとき切断され、そ
の断片が他の型に移送され、以下同様にして、連続的に
内部発泡製品が製造される。

【００１５】図２は、発泡層の内側に加圧流体を導入す
る成形法の一実施例を示している。図２において、符号
３０’はこの実施例に用いる型を示している。この型３
０’は、スキン層Ｓの厚みが厚くて成形に高い圧力を必
要とするか、もしくは型面の凹凸が複雑であって、発泡
層Ｆの弾性反発力のみではスキン層Ｓが完全に型面に密
着し得ない場合、あるいは、型３０の最大厚み寸法Ｄ’
がパリソンＰの肉厚寸法ｔの２倍を越えていて、型の押
圧のみによる加圧賦形が不可能な場合などに用いられる
ものである。この型３０’は、図２に示すように、一方
の型部材（例えば３２）に、その型部材とパリソンＰの
厚みを貫通して、対向する発泡層Ｆ相互の間隙に達する
ノズル３３が挿入され、このノズル３３から、型内に、
圧縮空気などの加圧流体を導入することができるように
なっている。このノズル３３から加圧流体を導入するこ
とによって、発泡層Ｆ間の間隙が加圧膨張され、その圧
力でスキン層Ｓを型面に密着させる。このとき、成形品
の内部に空洞部Ｃが形成されるが、強靱なスキン層Ｓが
形成されているので、製品の強度にはほとんど影響を及
ぼさない。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）この実施例は図１に示した実施態様に従う
ものである。パリソンＰのスキン材Ｓとしては、高密度
ポリエチレン（昭和電工製、ショウレックス４５５１
Ｈ；密度０．９４５ｇ／ｃｍ³ 、ＭＦＲ０．０３ｇ／１
０分）を使用した。また、発泡材Ｆとしては、上記の高
密度ポリエチレンに、化学発泡用マスターバッチ（ベー
リンガー イー ゲルハイム社製、ハイドロセルＣＦ４
０Ｅ）を２％配合したものを使用した。上記の素材を、
２種２層のパリソン成形ダイ２０を有するアキュムレー
タ式ブロー成形機（日本製鋼所製、ＮＢ３０）に仕込
み、スキン層と発泡層とからなるパリソンＰを成形し
た。得られたパリソンＰの肉厚は、スキン層が３ｍｍ、
発泡層が１５ｍｍであった。型３０としては、その最大
厚み寸法Ｄが３０ｍｍ（パリソンＰの肉厚の１．６７
倍）であるものを用いた。パリソン成形ダイ２０から押
出し成形されたパリソンＰを直ちにこの型に装填し、型
を圧接し、冷却し、離型したところ、良好な外観の成形
物が得られた。この成形物は高い曲げ強度と耐衝撃性を
有しており、切断して検査したとき、スキン層と発泡部
とが一体に接着していて、層間剥離や内部空洞を認めな
かった。

【００１７】（実施例２）実施例１と同様にしてパリソ
ンＰを成形した。このパリソンを、図２に示した型３
０’に対応する寸法に切断し、これに装填した。この型
３０’は、最大厚み寸法が４０ｍｍ（パリソンＰの肉厚
の２．２２倍）であった。型を圧接し、次いで、型３
０’にノズル３３を挿入し、これに圧縮空気を導入し、
空気加圧したまま型を冷却し、離型したところ、良好な
外観の成形物が得られた。この成形物は、切断して検査
したとき、断面中央部に空洞を認めたが、スキン層と発
泡部とは一体に接着されて層間剥離を認めず、かつ高い
曲げ強度と耐衝撃性とを有していた。

【００１８】以上説明した実施例によって、優れた外観
と強度と耐久性とを有する内部発泡製品が、簡単な操作
と設備によって得られることは明かである。

【００１９】

【発明の効果】本発明の成形法は、予め、非発泡のスキ
ン層と発泡層とからなる２層構造のパリソンを成形し、
次にこれを型内で加圧賦形することにより内部発泡製品
を成形するものであるので、パリソン成形の過程で、ス
キン層の肉厚や発泡層の発泡度、あるいはそれらの材質
を任意に調節または選択することができる。従って、製
品設計における自由度が高く、強度、耐久性、外観など
の優れた、使用目的に適合する内部発泡製品を容易に製
造することができる。また、スキン層と発泡層との素材
を任意に選択できるので、例えばポリエチレンなどの同
一素材を用いることによって、工場内外における廃物の
リサイクルが可能となる。製造に際しては、パリソン成
形後、単一工程で内部発泡製品を製造することができる
ので工程が簡単である。その際、スキン層と発泡層と
を、同一種類または相互に親和性を有する樹脂組成物か
ら形成すれば、層間剥離のない内部発泡製品が得られ
る。また、型の最大厚み寸法をパリソン肉厚の２倍以下
にすれば、特殊な構造の型を要せずに、型を閉じるとき
の押圧のみによって、内部に空洞のない、しかも製品の
スキン層に穴などの欠陥がない内部発泡製品が容易に製
造できる。さらに、パリソンを型内で加圧し、かつその
発泡層の内側に加圧流体を導入して加圧賦形する方法を
用いれば、型の最大厚み寸法がパリソン肉厚の２倍を越
えている場合や、型面が複雑で、特に高い成形圧を要す
る場合などにも、それに対応して優れた強度と外観を有
する内部発泡製品を製造することができる。本発明の成
形法によって製造される内部発泡製品は、上記の優れた
特性を有するものであるので、自動車・車両・船舶など
の内・外装部品、貨物運搬用のパレット、断熱容器、建
材など、ヘビーデューティーの用途にも有利に使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】 本発明の一実施例に使用する型の使用態様を
示す断面図である。

【図３】 （ａ）（ｂ）は、本発明の一実施例におけ
る、一実施態様を工程順に示す断面図である。

【符号の説明】

Ｓ…スキン層、Ｆ…発泡層、Ｐ…パリソン、２０…パリ
ソン成形ダイ、３０…型。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非発泡性の樹脂組成物をスキン層とし、
   その内面に積層された発泡樹脂組成物を発泡層とする２
   層からなるパリソンを成形し、次いでこのパリソンを型
   内で加圧賦形することを特徴とする内部発泡製品の成形
   法。
2. 【請求項２】 上記請求項１において、スキン層と発泡
   層とを、同一種類または相互に親和性を有する樹脂組成
   物から形成することを特徴とする内部発泡製品の成形
   法。
3. 【請求項３】 上記請求項１または２において、型の最
   大厚み寸法を上記パリソンの肉厚寸法の２倍以下とし、
   この型で圧縮することによって加圧賦形することを特徴
   とする内部発泡製品の成形法。
4. 【請求項４】 上記請求項１、２または３において、パ
   リソンを型内で加圧し、かつその発泡層の内側に加圧流
   体を導入して加圧賦形することを特徴とする内部発泡製
   品の成形法。