JPH08294934A - 薄肉成形体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フローマークやヒケがなく、表面外観が良好
で、しかも機械強度に優れたリブを有する薄肉成形体、
及びその製造方法を提案することにある。 【構成】リブを有する熱可塑性樹脂の薄肉成形体におい
て、リブ部分は内部に直径１ｍｍ以下の多数の気泡を有
する熱可塑性樹脂で構成されてなる薄肉成形体。発泡
剤、例えば、アゾビステトラゾール２グアニジン塩やア
ゾジカルボンアミド等を含有する熱可塑性樹脂を射出成
形することによって製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フローマークやヒ
ケがなく、機械強度に優れたリブを有する薄肉成形体、
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リブを有する熱可塑性樹脂の薄肉成形体
の製造方法としては、ガスアシスト射出成形法が知られ
ている。ガスアシスト射出成形法は、樹脂ノズル、また
は金型の一部分に設けられたガス注入口から高圧ガスを
溶融状態の熱可塑性樹脂に注入し、薄肉成形体のリブ部
分に空洞を形成させる成形法である。ガスアシスト射出
成形法によって製造された薄肉成形体のリブ部分の空洞
は、径が大きい単一の空洞であり、そのためリブ部分の
面衝撃強度が弱く、またその空洞の大きさも成形体の各
部分によって異なるため、面衝撃強度も成形体の各部分
によって異なっている。また、こうして得られた薄肉成
形体にはガスを注入するための孔の跡が残るため、薄肉
成形体を液体と接触させたときに空洞部分に液体が浸入
するという問題がある。さらに、ガスアシスト成形法で
得られた薄肉成形体では、樹脂を射出した後、ガス圧に
より樹脂を流動させるため、光沢ムラやフローマーク等
が発生し、表面外観に劣る。装置面や成形条件面におい
ては、ガスアシスト射出成形法は、高圧ガスを発生させ
る装置、ガスの圧力や注入時間を制御する装置等、高価
な装置が必要で、しかもガス圧力、ガス注入のタイミン
グ等の成形条件も複雑なものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、フローマークやヒケがなく表面外観が良好で、液体
の進入もなく、しかも機械強度に優れたリブを有する薄
肉成形体を提供することにある。また、本発明の他の目
的は、特殊な装置を使用せずに上記薄肉成形体を容易に
得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題について鋭意研究を重ねた結果、薄肉部分に特定の構
造のリブを形成することにより、ヒケがなく、表面外観
が良く、しかも機械強度に優れた薄肉成形体を得ること
ができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】即ち、本発明は、リブを有する熱可塑性樹
脂の薄肉成形体であって、リブ部分は内部に多数の気泡
を有する熱可塑性樹脂で構成されてなる薄肉成形体であ
る。

【０００６】

【発明の実施の態様】本発明において、リブの形状、大
きさ等は特に制限されないが、代表的な態様を例示すれ
ば、図１に示す構造が挙げられる。即ち、図１は、本発
明の代表的な薄肉成形体の一態様を示すものであり、該
薄肉成形体をリブ長手方向に垂直な平面で切断した断面
図である。

【０００７】図１において、１は薄肉成形体の薄肉部分
である。その肉厚ｔは特に制限はないが、一般的には
０．５〜４ｍｍの肉厚を有するものであることが好まし
い。

【０００８】また、薄肉部分の幅ｘは、薄肉であるとい
うためには通常は肉厚ｔ以上の長さを有する。

【０００９】また、２で示す斜線部はリブ部分であり、
その高さＨ（ｍｍ）、幅Ｗ（ｍｍ）、及び断面積Ｓ（ｍ
ｍ²）は、後に述べる熱可塑性樹脂の流動性向上、即
ち、射出成形時の射出圧力を小さくするため、更には薄
肉成形体の表面外観を向上させるために、式（１）〜
（３）に示す関係式を満足することが好ましい。

【００１０】 ２ｔ≦Ｈ≦１０ｔ （１） １．２ｔ≦Ｗ≦１０ｔ （２） ０．３×Ｈ×Ｗ≦Ｓ≦Ｈ×Ｗ （３） 本発明において、上記リブ部分２の断面形状は特に制限
されないが、例えば、正方形、長方形、台形、三角形、
半円形、半楕円形及びそれらを組み合わせた形状を挙げ
ることができる。

【００１１】また、本発明において、リブを形成する効
果に加え、薄肉成形体の反りを小さくするため、上記リ
ブの構造を、その断面が先端に向かって段階的に厚みが
減少するように構成することが好ましい。

【００１２】図２は、本発明の代表的な薄肉成形体の他
の態様を示すものであり、該薄肉成形体をリブ長手方向
に垂直な平面で切断した断面図である。

【００１３】図２において、厚肉リブ部分２Ａより先端
側に段階的に厚みが減少した薄肉リブ部分２Ｂが設けら
れている。かかる図２に示す態様において、薄肉リブ部
分を設けることによる効果を向上させるために、リブの
断面における各部の大きさは下記の（１）〜（６）に示
す式を満足することが好ましい。

【００１４】 ２ｔ≦Ｈ1≦１０ｔ （１） １．２ｔ≦Ｗ1≦１０ｔ （２） ０．３×Ｈ1×Ｗ1≦Ｓ1≦Ｈ1×Ｗ1 （３） ０．５Ｈ1≦Ｈ2≦３Ｈ1 （４） ０．１ｔ≦Ｗ2≦０．８ｔ （５） ０．５×Ｈ2×Ｗ2≦Ｓ2≦Ｈ2×Ｗ2 （６） 但し、各記号は、下記の寸法（ｍｍ）を示す。

【００１５】 ｔ ：薄肉成形体の薄肉部分の肉厚 Ｈ1 ：厚肉リブ部分の高さ Ｗ1 ：厚肉リブ部分の幅 Ｓ1 ：厚肉リブ部分の断面積 Ｈ2 ：薄肉リブ部分の高さ Ｗ2 ：薄肉リブ部分の幅 Ｓ2 ：薄肉リブ部分の断面積 上記の図２において、肉厚リブの幅や高さが上記範囲よ
り小さい場合は、製造時の樹脂の流動性が低下し、逆に
大き過ぎた場合、樹脂量が増える傾向がある。また、薄
肉リブ部分の高さが小さすぎた場合リブ側に反りが発生
し、大きすぎた場合、リブと反対面に反りが発生しやす
くなる。更に、薄肉リブの幅が小さすぎる場合、成形が
困難となり、大きすぎる場合、リブ側に反りが発生する
という傾向がある。

【００１６】本発明の薄肉成形体のリブ部分は、図３に
示す如く、内部に多数の気泡を有する熱可塑性樹脂で構
成されている。リブ部分の気泡は、薄肉成形体のリブ部
分のヒケを防ぎ、表面外観を向上させ、さらには軽量化
を図るという効果を有している。

【００１７】上記の気泡はリブ部分の内部にのみ存在
し、リブ部分の周縁部には存在しないように形成され
る。該気泡の直径はリブ部分の内部で最も大きく、リブ
部分の周縁部にいくにしたがって小さくなる。気泡の平
均直径は機械強度向上の面から小さい方が好ましく、そ
の径は１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下が
良い。

【００１８】本発明の薄肉成形体は、リブ部分に気泡が
多数存在しているために、該リブ部分の重量が、気泡が
ない場合のリブ部分の重量に比べて小さい。本発明にお
ける該気泡の存在量は、特に限定されないが、一般に、
下記式（Ａ） 重量比＝気泡がない場合のリブ部分の重量／気泡を有す
るリブ部分の重量 (A)で示される重量比が１．０２〜
１．３０の範囲となるように気泡を存在させることが好
ましい。

【００１９】本発明の薄肉成形体は、リブ部分の気泡と
外部とを連絡する貫通孔がない。従って、本発明の薄肉
成形体は表面外観に優れ、液体等が薄肉成形体の内部に
浸入することもない。

【００２０】また、薄肉成形体の薄肉部分は気泡が存在
しなくても良いが、薄肉部分において気泡が存在するこ
とは薄肉部分のヒケを防ぐ上で好ましい。

【００２１】次に、本発明のリブを有する薄肉成形体の
製造方法について説明する。本発明に用いられる発泡剤
は、窒素ガス、空気等の物理発泡剤、熱により分解して
ガスを発生する化学発泡剤等、特に制限はないが、ガス
の発生が急激に起こることから、有機系熱分解型の化学
発泡剤が好ましい。この発泡剤としては、アゾジカルボ
ンアミド（ＡＤＣＡ）、アゾビスイソブチロニトリル
（ＡＩＢＮ）、ｐ，ｐ−オキシビスベンゼンスルホニル
ヒドラジド（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン（ＤＰＴ）、ｐ−トルエンスルホニ
ルセミカルバジド（ＴＳＳＣ）、トリヒドラゾトリアジ
ン（ＴＨＴ）、５−フェニルテトラゾール、５−アミノ
テトラゾール、アゾビステトラゾール２グアニジン塩、
５，５’−ビステトラゾール２アンモニウム塩、５，
５’−ビステトラゾールアミノグアニジン塩、５，５’
−ビステトラゾールピペラジン塩等のテトラゾール系発
泡剤等を用いることができる。これらの発泡剤の中で
も、発熱ピークがシャープで、急激に発泡が起こるテト
ラゾール系発泡剤を用いることが好ましい。

【００２２】発泡剤の濃度としては、熱可塑性樹脂の種
類、発泡剤の種類、薄肉成形体の形状や肉厚、リブ部分
の高さや幅、及び成形条件等によって異なるが、一般的
には、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０２〜２
重量部の範囲が好ましい。また、発泡剤は、発泡剤単独
でスーパーミキサーやタンブラー等を使用し、熱可塑性
樹脂と混合しても良いし、所定量をいったん熱可塑性樹
脂と溶融混練しマスターペレット化したものを熱可塑性
樹脂と混合してもかまわない。

【００２３】熱可塑性樹脂には、従来使用されている熱
安定剤、耐候安定剤、滑剤、核剤、顔料、及び充填材等
を含んでいてもかまわない。

【００２４】熱可塑性樹脂は発泡剤を配合して射出成形
可能なすべての樹脂を用いることができる。例えば、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリメチルメタクリ
レート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブテレンテレフタレート、ポリフェニレンオキ
シド、ポリオキシメチレン、ポリサルフォン、及びポリ
イミド等が挙げられる。

【００２５】本発明のリブを有する薄肉成形体の製造方
法は、溶融粘度が高く、流動性に劣る熱可塑性樹脂や成
形収縮率が大きい熱可塑性樹脂に対して特に有効で、１
３５℃テトラリン中で測定した極限粘度が３ｄｌ／ｇ以
上のポリプロピレン、ガラス繊維、タルク等の充填材を
含有した熱可塑性樹脂、及び成形収縮率の大きいポリプ
ロピレン、ポリエチレン、及びポリアセタール等に好適
に用いられる。

【００２６】発泡剤を含有する熱可塑性樹脂は、通常、
射出成形機のシリンダ内で溶融混練される。そして、薄
肉成形体のリブに相当する金型部分から射出すること
が、得られる薄肉成形体の表面の肌荒れを防止し、表面
光沢を向上させることができるために好ましい。薄肉成
形体のリブに相当する金型部分としては、例えば、薄肉
成形体端部のリブに相当する金型部分、薄肉成形体中央
のリブに相当する金型部分、さらには薄肉成形体のリブ
に相当する複数の金型部分等を挙げることができる。

【００２７】発泡剤を含有する熱可塑性樹脂が薄肉成形
体のリブに相当する金型部分から射出され、肉厚が厚い
リブ部分を流動することにより、金型内での流動抵抗が
小さくなり、よって射出圧力が小さくなる。また、金型
内で発泡剤が分解することによる発泡圧により、熱可塑
性樹脂の流動性が向上し、さらに射出圧力は小さくな
る。さらに、肉厚が厚いリブ部分では発泡が促進され、
肉厚の薄い薄肉部分では発泡が起こりにくいため、表面
外観に優れた薄肉成形体を得ることができる。本発明に
おいては、発泡剤を含有する熱可塑性樹脂を射出し、所
定時間金型内で冷却した後、金型内より取り出すことに
より、本発明のリブを有する薄肉成形体を得ることがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】本発明のリブを有する薄肉成形体は、フ
ローマークやヒケがなく表面外観が良好で、機械強度に
優れた薄肉成形体である。また、本発明の製造方法によ
れば、薄肉成形体を、発泡剤を含有する熱可塑性樹脂を
用い、低い射出圧力で簡易に射出成形することができ
る。従って、本発明のリブを有する薄肉成形体は、表面
外観が良好で、機械強度が必要なＯＡ機器のハウジン
グ、インナーパネルやドアトリム等の自動車部品等に応
用できる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例、及び比較例を掲げて
説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるもの
ではない。

【００３０】実施例に先立ち、実施例で用いた射出成形
機、金型、成形条件、及び測定方法について説明する。

【００３１】（１）射出成形機 型締力１００トン、スクリュ直径３５ｍｍで、シャット
オフノズルを装着した射出成形機（（株）日本製鋼所
製、型式；Ｊ１００Ｅ−Ｐ）を用いた。射出率は５０ｃ
ｃ／ｓｅｃに設定した。

【００３２】（２）金型 図１に示す薄肉部分が、長さ４００ｍｍ、幅４０ｍｍ、
肉厚２ｍｍで、リブ部分は入れ子によりその形状、高
さ、及び幅を変えることができるキャビティを有する金
型を用いた。

【００３３】（３）リブ部分の発泡倍率 前記式（Ａ）で求めた重量比を発泡倍率とした。

【００３４】（４）リブ部分の気泡径 リブ部分をミクロトームでスライスし、光学顕微鏡でリ
ブ部分の気泡径を観察した。なお、気泡径は測定した気
泡径１０個の平均値とした。

【００３５】（５）ヒケの評価図４において、リブ部分
の裏側３（点線部）のヒケ、及び薄肉部分４（点線部 ）のヒケを肉眼で評価し、以下の３段階評価を行った。

【００３６】○；ヒケがまったく観察されない。

【００３７】△；ヒケが若干観察される。

【００３８】×；大きなヒケが観察される。

【００３９】（６）フローマークや肌荒れ等の表面状態 成形体表面のフローマークや肌荒れ等の表面状態を肉眼
で観察し、以下の３段階評価を行った。

【００４０】○；フローマークや肌荒れ等がまったく観
察されず、優れた表面外観を示す。

【００４１】△；フローマークや肌荒れ等が若干観察さ
れる。

【００４２】×；フローマークや肌荒れ等が観察され、
表面外観に劣る。

【００４３】（７）射出圧力 樹脂をキャビティ全容積の９０％までは、射出率５０ｃ
ｃ／ｓｅｃの射出速度制御で射出し、その後、程度な保
圧となるように射出圧力制御で射出成形を行い、射出速
度制御から射出圧力制御に切り換わる時点の射出圧力を
求めた。

【００４４】（８）反り量の評価 水平面に薄肉成形体の長手方向の一端を接地し、他端と
水平面の距離を反り量とした。なお、反り量が正の場合
はリブ方向への反りを示し、負の場合はリブと反対方向
への反りを示す。

【００４５】実施例１ ＭＦＲ１６ｇ／１０ｍｉｎのホモポリプロピレン
（（株）トクヤマ製、商品名；ポリファインＳＨ１５
２）１００重量部に、発泡剤として、アゾビステトラゾ
ール２グアニジン塩（以下、ＡＢＴＧと略す。）を５重
量％含むポリエチレンのマスターペッレットを４重量部
加え（発泡剤添加量は０．２重量部）、スーパーミキサ
ーで均一に混合した。この発泡剤を含有するポリプロピ
レンを２４０℃に設定した射出成形機のシリンダ中で可
塑化し、高さＨが７ｍｍ、幅Ｗが３．５ｍｍで、断面が
長方形のリブを有し、薄肉部分が長さ４００ｍｍ、幅４
０ｍｍ、肉厚２ｍｍの薄肉成形体の末端のリブに相当す
る金型部分（図２の５の部分）より射出した。射出後、
金型内で３０秒間冷却し、金型内より取り出した。得ら
れたリブを有する薄肉成形体のリブ部分の発泡倍率、気
泡径、ヒケ、表面状態、及び射出圧力を表１に示した。

【００４６】実施例２ 実施例１において、ＭＦＲが１６ｇ／１０ｍｉｎのホモ
ポリプロピレンを１３５℃のテトラリン中で測定した極
限粘度が４．２ｄｌ／ｇのホモポリプロピレンに変えた
こと以外は実施例１と同様な方法で射出成形を行い、リ
ブを有する薄肉成形体を得た。結果を表１に示した。

【００４７】実施例３ 実施例１において、ＭＦＲが１６ｇ／１０ｍｉｎのホモ
ポリプロピレンをポリスチレン（旭化成（株）製、商品
名；Ｈ８６０１）に変えたこと以外は実施例１と同様な
方法で射出成形を行い、リブを有する薄肉成形体を得
た。結果を表１に示した。

【００４８】実施例４ 実施例２において、リブ部分の高さＨを１０ｍｍ、幅Ｗ
を６ｍｍに変えたこと以外は実施例２と同様な方法で射
出成形を行い、リブを有する薄肉成形体を得た。結果を
表１に示した。

【００４９】実施例５ 実施例１において、高さＨが５ｍｍ、幅Ｗが６ｍｍの半
楕円形のリブに変えたこと以外は実施例１と同様な方法
で射出成形を行い、リブを有する薄肉成形体を得た。結
果を表１に示した。

【００５０】実施例６ 実施例２において、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）
を１６．７重量％含むポリエチレンのマスターペレット
を３重量部用い（発泡剤添加量は０．５重量部）、シリ
ンダ温度を２２０℃に設定したこと以外は実施例２と同
様な方法で射出成形を行い、リブを有する薄肉成形体を
得た。結果を表１に示した。

【００５１】比較例１ 実施例１において、発泡剤を用いないこと以外は実施例
１と同様な方法で射出成形を行い、リブを有する薄肉成
形体を得た。結果を表１に示した。

【００５２】

【表１】

【００５３】実施例７ 実施例１において、厚肉リブ部分の高さＨ１が７ｍｍ、
幅Ｗ１が３．５ｍｍで、薄肉リブ部分の高さＨ２が７ｍ
ｍ、幅Ｗ２が１．３ｍｍの段階的に厚みが減少したリブ
を用いたこと以外は実施例１と同様な方法で射出成形を
行い、リブを有する薄肉成形体を得た。結果を表２に示
した。

【００５４】実施例８、比較例２〜４ 実施例７において、表２に示したリブを用いたこと以外
は実施例７と同様な方法で射出成形を行い、リブを有す
る薄肉成形体を得た。結果を表２に示した。

【００５５】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、リブを有する薄肉成形体のリブ長手方
向に垂直な平面で切断した断面図である。

【図２】図２は、リブを有する薄肉成形体のリブ長手方
向に垂直な平面で切断した断面図である。

【図３】図３は、リブ部分の内部に多数の気泡を有する
薄肉成形体のリブ長手方向に垂直な平面で切断した断面
図である。

【図４】図４は、実施例、及び比較例で製造したリブを
有する薄肉成形体の全体図である。

【符号の説明】

１ 薄肉成形体の薄肉部分 ２ 薄肉成形体のリブ部分（斜線部） ２Ａ 厚肉リブ部分 ２Ｂ 薄肉リブ部分 ３ リブ部分のヒケ評価部分（点線部） ４ 薄肉部分のヒケ評価部分（点線部） ５ 熱可塑性樹脂の射出箇所 ａ 気泡

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リブを有する熱可塑性樹脂の薄肉成形体で
   あって、リブ部分は内部に多数の気泡を有する熱可塑性
   樹脂で構成されてなる薄肉成形体。
2. 【請求項２】リブの断面が先端に向かって段階的に厚み
   が減少した構造を有する請求項１記載の薄肉成形体。
3. 【請求項３】発泡剤を含有する熱可塑性樹脂を射出成形
   することを特徴とする請求項１又は２に記載の薄肉成形
   体の製造方法。