JPS6236852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪発明の分野≫ この発明は自動車用内装材等における成形芯材
として好適な発泡成形品の成形方法に関する。

≪従来技術とその問題点≫ 例えば、自動車用内装材に用いられる芯材とし
ては、ポリプロピレン樹脂単体、ABS樹脂単体
あるいはポリプロピレン樹脂に木粉等のセルロー
ス系フイラーあるいはタルク、炭酸カルシウム等
をフイラーとして混入した混合樹脂等の材料が用
いられている。

しかしながら、このような芯材にあつては、一
般にその比重が0.9以上と大きく、重量が重いも
のとなり、また上述の如き複合樹脂等において
は、樹脂材料に対して木粉等のセルロース系フイ
ラー等を大量に混入しているために材料費が安価
である反面、そのフイラー混入による脆化が生
じ、対衝撃性が小さいという欠点が指摘されてい
る。

そこで従来より、この種芯材の重量を可及的に
軽量化すること、およびその軽量化の際に対衝撃
性が低下しないような対策が種々検討されている
が、これといつた解決策が見出されておらず、あ
るいは軽量化されたとしても材料費が非常にコス
ト高となつており、これにより本質的な解決はな
されていないのが現状である。

また、このような軽量化対策として、上記芯材
構成材料として発泡体を用いることが検討されて
いる。

ところがこのような発泡シートをプレス成形や
真空成形して、所要形状の芯材に形成するのは極
めて困難なことであつて、その成形の際の成形熱
や圧力によつて発泡体を構成する気泡が消滅した
りあるいは逆に熱等によつてその表面の気泡がパ
ンクする等の欠点がある。

勿論、発泡性の液状樹脂材料を用いて、このも
のを発泡成形型内で発泡成形させることも可能で
あるが、このようにした場合には上記真空成形や
プレス成形方法とは全く異なる方法であるから、
既存の設備を用いて成形を行なうことができず、
また成形の簡易さが損われてしまう。

≪発明の目的≫ 本発明は以上の如き背景に鑑みなされたもので
あつて、未発泡および未架橋のシート状の中間体
を用い、これの内部に含まれている発泡剤および
架橋剤により、プレス成形の前段階において加熱
せしめることによつて、その成形時に発泡が行な
われるようにし、かつ、プレス成形時には木粉の
蓄熱性を利用して発泡反応を促進させつつプレス
成形を行ない、これによつてこの種発泡成形品の
シート状の形態における成形を可能とすることを
目的とするものである。

≪発明の構成と効果≫ この目的のために本発明は、オレフイン系樹脂
に木粉、発泡剤およびラジカル発生剤を混入し、
かつ未架橋および未発泡状態でシート状に押出し
成形する工程と、 該シートを加熱手段により加熱し、可塑化せし
めるとともに、架橋反応および発泡を誘起せしめ
る工程と、 該架橋反応および発泡が進行している間におい
て、上記シートをコールドプレス成形型内にセツ
トし、プレス成形型のクリアランスにより上記シ
ートの板厚を規制するとともに、プレス型面に沿
つて該シートを成形する工程と、 からなることを特徴とする。

すなわち、前記方法により得られる発泡成形品
は、その成形前段階において加熱して可塑化せし
めることにより、この可塑化と同時に架橋反応お
よび発泡が誘起せしめられるために、加熱に伴う
セル破壊の発生が防止でき、かつその成形型内に
おいて気泡が膨潤するために均一な気泡状態とな
り、かつ、木粉による蓄熱性のため、発泡シート
が急速に冷却固化することがなく、発泡反応を促
進させつつプレス成形を行なうことができるもの
であるから、これによつて従来極めて難しいとさ
れていた発泡シートによるこの種プレス成形が可
能となる。

またこの発明方法にあつては、従来のすでに架
橋および発泡したシートに比して、可塑化状態で
の分子の自由度が大きくなり成形性に優れる。

そして既発泡シートに比べてその厚みまたは容
積がかなり小さい状態でストツクできるために、
シートの占有面積あるいは容積も小さくできる。
さらに、適用部品の用途に応じて型クリアランス
を可変設定することにより、厚みや成形品の密度
および強度、剛性を調節でき、成形条件に応じた
自由度を与えることができる等本発明は種々の利
点を有する。

≪実施例の説明≫ 本発明に成形係る方法に用いる樹脂材料として
は、低密度ポリエチレンやポリプロピレンその他
ポリオレフイン系のプラスチツク材料に、発泡剤
およびラジカル発生剤および必要に応じ架橋剤を
混合し、これを押出機にかけ上記発泡剤およびラ
ジカル発生剤の未反応温度において押出し成形す
ることによつて得られる未反応の薄肉シートであ
る。

例えば樹脂ベースとして、低密度ポリエチレン
を用いる場合、上記低密度ポリエチレン100部に
対し木粉を42〜82部混入し、さらにこの混合物の
全重量に対し、発泡剤２〜10部、ラジカル発生剤
少量を加え、このような組成物をタンブラー等に
よりミキシングした後、これを押出機にかけ、樹
脂温度130℃以内で板状に押出し成形することに
よつて得られるものである。

そして、このシートは上述の発泡剤およびラジ
カル発生剤が上記押出し成形時に樹脂温度130℃
以下である場合には未発泡であり、かつ未架橋状
態で上記組成物中に均一に混合分散した状態にあ
るものであり、従来の成形用シートと同様に取扱
える中間体となる。

次に上記木粉の含有率の上限および下限を定め
た理由について説明すると、まず、その上限にお
いては、木粉が多く含まれれば含まれるほど経済
的効率は良好なものとなり、かつその剛性も高ま
るものであるが、低密度ポリエチレン100部に対
し木粉82部より上の配合では、円滑にシートが作
成できず、しかも従来の無発泡の複合樹脂ボード
と同じく脆化が高まることが考えられる。また円
滑にシートが作成できないということは、木粉の
含有量が多いほどメルトインデツクス値が低下
し、押出機中における滞留時間が長く、かつその
樹脂圧も高くなり、未反応シート作成段階でも架
橋反応が生じ、押出し不能になることが多い。

従つて低密度ポリエチレンを樹脂ベースとして
用いた場合には木粉含有率の有効範囲は42〜82部
に限定され、またこの範囲が経済的にもその強度
的にも均衡のとれた製品性能と生産性を現出す
る。

次に上記全重量に対し、発泡剤を２〜10部加え
るという点に関しては、後述する発泡成形時にお
ける見かけ比重を左右するものであるが、例えば
これを自動車用内装材を構成する芯材への適用を
考慮した場合には、その樹脂ベースが剛性の小さ
いポリエチレンであることから、その製品化した
状態における見かけ密度は0.3ｇ／cm³以上に限定
され、この見かけ密度に対応して上記発泡剤の添
加量が２〜15の範囲となり、それ以上であつた場
合には見かけ密度は小さくなり、剛性の低下を招
き、また逆にそれ以下では見かけ密度が増大し、
本発明の主要目的である軽量化を達成できない。

次にラジカル発生剤を少量加えるのは、上記低
密度ポリエチレンを架橋するための開始剤で、そ
の添加に対しては反応を開始させるのに必要最小
限の量で良く、また各部に混合分散されているこ
とが必要である。

なお、樹脂ベースとしては上記ポリエチレンあ
るいはそれ以外の例えばポリプロピレンその他オ
レフイン系樹脂あるいはポリエチレンにそれらポ
リオレフイン系樹脂を混合した組成物を用いる場
合には、上述する如き木粉および発泡剤、ラジカ
ル発生剤の添加混合に加えて、それぞれの樹脂の
性質や溶融温度に応じて、安定剤その他の添加剤
を加えることができることは勿論である。

次いでこのように押出し成形によつて得られた
未反応の薄肉シートは、赤外線ヒータ等により加
熱される。この場合には、上記シートは加熱によ
り可塑化されるとともに、その内部に含まれる発
泡剤およびラジカル発生剤により樹脂が架橋状態
になるとともに、発泡し膨化する。このようにし
て可塑化されかつ膨潤状態の発泡シートは、コー
ルドプレス成形型にセツトされ、直ちに成形が行
なわれる。この場合においては、架橋反応および
発泡が進行している間に行なわれ、型内において
もそれらの反応が進行し、冷却により反応が停止
することになる。

なお、コールドプレスする場合には、所要の型
クリアランスすなわち所要厚みのキヤビテイを形
成した金型内にセツトし、かつその金型を係合す
ることによつて、そのクリアランスの厚み分上記
シートはプレスされ、その状態で固化する。すな
わち、発泡シートの板厚がクリアランスにより規
制されることになる。

さらに上記コールドプレス成形金型と真空吸引
装置を連結させ、加熱され可塑化されたシートを
プレス型の下型型面に沿つて吸引し、上型による
プレスと同時に下型から吸引しても良く、この方
法を用いると成形品の表面形状がより明確に形成
することができる。この場合においても下型と上
型のクリアランスの厚みにシートの板厚が規制さ
れることは勿論である。

次に本発明のさらに具体的な実施例につき、さ
らに詳細に説明する。

なお、本発明は以下の実施例に限定されるもの
でなく、種々の変形が可能であることはいうまで
もない。

実施例 １ 低密度ポリエチレン100部に木粉43部を混合
し、この全重量に対しラジカル発生剤としてジク
ミルパーオキシド0.3部、発泡剤としてアゾジカ
ルボンアミド３部を加え、タンブラーミキシング
により均一に混合し、この混合物を樹脂温度130
℃以下に保ちながら押出し成形機により押出し、
これによつて１mm厚みのシートを成形した。

このシートは架橋および発泡反応を起こしてい
ない未反応のシートである。

上記未反応シートを赤外線ヒータによりその表
面温度が230℃（発泡剤の発泡開始温度以上）に
達するまで加熱し、その未反応シート内に含まれ
る上記ラジカル発生剤および発泡剤によつて、架
橋反応および発泡を誘起せしめた。

この架橋および発泡反応を誘起させた状態で、
この未反応シートを即時コールドプレス型上にセ
ツトし、プレス成形を行なつた。

上記プレス成形の金型のクリアランスは２mmで
あり、このクリアランス内で製品を成形したとこ
ろ、見かけ密度0.4〜0.6ｇ／cm³であつた。

従つて上記のようにプレス成形により形成され
た発泡成形品にあつては、従来の無発泡の成形品
に比して、極めて軽量化されることが確認され
た。またこの製品について耐衝撃性をテストした
ところ、従来の無発泡の木粉入り複合樹脂シート
を使つて成形された成形品に比して極めて高い耐
衝撃性を示した。

なお、プレスしないでフリーで架橋反応および
発泡をさせたところ、４mmの厚みまでに膨化し、
その状態で固化することが確認されている。すな
わち本発明においては１mm〜４mmの範囲での成形
が可能である。

実施例 ２ 実施例１で用いた未反応シートを同様な手順で
加熱し、型クリアランス３mmに設定したコールド
プレス金型により製品を成形したところ、その見
かけ密度は0.3〜0.5／cm³であり、この場合におけ
る成形品の密度はより小さくなり、より軽量化さ
れることになるが、実施例１に比して強度および
剛性が低下することが確認されている。

実施例 ３ 実施例１で用いた未反応シートの両端をクラン
プし、赤外線ヒータで表面温度を230℃に達する
まで加熱し、架橋および発泡させた後、即時真空
成形型上にセツトし、真空吸引を行ないながらシ
ートの上側から上型を係合させ、上型、下型のク
リアランスを２mmに設定し下型の型面形状に沿つ
て該シートを吸引すると同時に、上型よりプレス
を行ない、所要曲面形状の成形品に成形した。こ
の場合の成形品の見かけ密度は0.4〜0.6ｇ／cm³で
あり、実施例１のものと同一であるが実施例１の
成形品に比べ、真空吸引により表面を成形してい
るので、その表面外観が優れた製品を得ることが
できる。

実施例 ４ 低密度ポリエチレン100部に対しラジカル発生
剤としてジクミルパーオキシド0.3部、発泡剤と
してアゾジカルボンアミド３部を加え、タンブラ
ーミキシングにより均一に混合し、その混合物を
樹脂温度130℃以下に保ちながら押出し成形機に
より押出しこれによつて１mm厚みのシートを成形
した。

このシートは架橋および発泡反応を起こしてい
ない未反応のシートである。

上記未反応シートを赤外線ヒータによりその表
面温度が230℃（発泡剤の発泡開始温度以上）に
達するまで加熱し、その未反応シート内に含まれ
る上記ラジカル発生剤および発泡剤によつて、架
橋反応および発泡を誘起せしめた。この架橋およ
び発泡反応を誘起させた状態で、この未反応シー
トを即時コールドプレス型上にセツトしプレス成
形を行なつた。

上記プレス成形の金型のクリアランスは２mmで
あり、その２mm内での製品を成形したところ見か
け密度0.4〜0.6ｇ／cm³であつた。

従つて、上記のようにプレス成形により形成さ
れた発泡成形品にあつては従来の無発泡の成形品
に比して、極めて軽量化されることが確認され
た。またこの製品について耐衝撃性をテストした
ところ、従来の無発泡の木粉入り複合樹脂シート
を使つて成形された成形品に比べ極めて高い耐衝
撃性を示した。

なおプレスしないでフリーで架橋反応および発
泡させたところ、４mmの厚みまでに膨化し、その
状態で固化することが確認されている。

すなわち本発明においては１mm〜４mmの範囲で
の成形が可能である。

実施例 ５ 実施例４で用いた未反応シートを同様な手順で
加熱し、型クリアランス３mmで製品を成形したと
ころ、その見かけ密度は、0.3〜0.5ｇ／cm³であ
り、この場合における成形品の密度はより小さく
なり、より軽量化されることになるが、実施例４
に比して強度および剛性が低下することが確認さ
れている。

実施例 ６ 実施例４で用いた未反応シートの両端をクラン
プし、赤外線ヒータで表面温度を230℃に達する
まで加熱し、架橋、発泡させた後即時真空成形型
上にセツトし、真空吸引を行ないながら、シート
の上側から上型を係合させ、下型、上型のクリア
ランスを２mmに設定し、下型の型面形状に沿つて
該シートを吸引すると同時に、上型によりプレス
を行ない、所要曲面形状の成形品に成形した。こ
の場合の成形品の見かけ密度は0.4〜0.6ｇ／cm³で
あり実施例４と同一であるが、実施例４で得たも
のに比べ、真空吸引により表面を成形しているの
でその表面外観がさらに優れた製品を得ることが
できる。

実施例 ７ Ｐ・Ｐ−Ｐ・Ｅコポリマー100部に対し、木粉
43部、クメンヒドロオキシド１部（ラジカル発生
剤）、アゾジカルボンアミド４部（発泡剤）、ジビ
ニルベンゼン２部（架橋剤）を加え、ペンシルミ
キサーで良く混合した後、樹脂温度170℃でシー
ト状（厚み1.26mm）に押出し成形した。

この未発泡をシートを表面温度235℃に達する
まで赤外線ヒータで加熱し、即時クリアランス
2.5mm設定の製品コールドプレス型にセツトし、
プレス成形した。

この発泡の見かけ密度は0.65／cm³で製品形状も
極めて良好に現出することができた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オレフイン系樹脂に木粉、発泡剤およびラジ
   カル発生剤を混入し、かつ未架橋および未発泡状
   態でシート状に押出し成形する工程と、 該シートを加熱手段により加熱し、可塑化せし
   めるとともに、架橋反応および発泡を誘起せしめ
   る工程と、 該架橋反応および発泡が進行している間におい
   て、上記シートをコールドプレス成形型内にセツ
   トし、プレス成形型のクリアランスにより上記シ
   ートの板厚を規制するとともに、プレス型面に沿
   つて該シートを成形する工程と、 からなることを特徴とする発泡成形品の成形方
   法。