JPS63158229A - 発泡成形体の製造方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、熱可塑性樹脂を原料とする発泡成形体の製造
方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、金型を使用して発泡熱可塑性枡脂成形品を製造す
る方法としては、いわゆるビーズ成形法と発泡射出成形
法が代表的なものである。しかしながら、ビーズ成形法
は原料樹脂粒子を予備発泡させて得られたビーズを金型
内で加熱して２次発泡させながら融着させて成形すると
いう２段の発泡工程を含むため、操作が煩雑であるばか
りでなく、成形品にビーズ形状や蒸気孔の跡が残り、外
観不良を呈するという欠点がある。更にビーズ成形法に
おいて、特にポリオレフィン系樹脂を使用した場合、低
発泡の成形品を得ることが困難であり、例え得られたと
してもビーズ間の融着に劣ったものとなり、押出品に比
較して、曲げ強度及び圧縮強度の小さいものしか得られ
ない欠点も有している。また射出成形法は、一段で発泡
成形品を得ることができるものの、通常の非発泡樹脂の
射出成形はど容易に実施できる方法ではない。すなわち
、この方法のうち、金型キャビティにその容積よりも少
ない量の発泡性溶融樹脂を射出し、射出直後から発泡し
て体積を増した樹脂により金型キャビティを満たすショ
ートショット法では、発泡倍率が思うように上らず、ま
た成形品の゛′肌荒れ″を起し易い。また金型キャビテ
ィを発泡性溶融樹脂で満たしたのち、金型の一方を移動
させることにより金型キャビティを拡大して樹脂を発泡
させるフルショット法の場合は、成形装置が複雑で高価
なものとなるのが避けられないだけでなく、成形中に型
を移動させる必要上、成形品の形状が制限されてしまう
、しかも型の移動によるキャビティ拡大の影響を強く受
ける部分とそうでない部分とで発泡倍率に差を生じ、し
たがって表面特性及び物性が一様でない成形品となり易
い０以上の理由により、射出成形法によるときは、十分
高い強度の要求される成形品（例えば構造材用発泡成形
品）の場合１発泡倍率を高くすることができないという
問題があった。また、押出成形法では、型物を得ること
ができないという欠点がある。

本発明者らは、上記従来の樹脂型内発泡成形法に見られ
るような欠点のない発泡成形法を開発すべく種々研究を
重ね、先に、熱可塑性樹脂と発泡剤とを加圧下に溶融混
練して発泡性溶融物とした後、該溶融物をいったん発泡
の生じない温度及び圧力条件に保持し、これを低圧域に
押出し、得られた押出溶融物を、該押出溶融物が未だ発
泡を完了しない間に、金型に充填し、該金型内において
発泡を完了させる発泡成形体の製造方法を提案した（特
開昭６１−８６７３０号）。

しかし、この方法においては、成形に際して金型冷却時
間が長いという問題がある上、成形品のコーナ部の形状
がシャープさに欠け、成形性に劣る等の問題があった。

〔口　　　的〕

本発明は、先に提案した発泡成形体の製造方法に見られ
る前記開運を解決することを目的とする。

〔構　　成〕

本発明によれば、熱可塑性樹脂と発泡剤との溶融混練物
で、温度２５℃、１気圧の雰囲気中に　時間保持した時
に、膨張収縮性を示すものを、金型に充填し、該金型内
において発泡を完了させ、表面部よりも内部密度の小さ
い発泡構造の成形体を得ることを特徴とする発泡成形体
の製造方法が提供される。

本発明で原料として用いる熱可塑性樹脂としては、従来
公知のもの、例えば、各種ポリエチレン。

ポリプロピレン、エチレンと他のモノオレフィン類（例
えばプロピレン）との共重合体、エチレンとビニル単量
体（例えば酢酸ビニル）との共重合体等のポリオレフィ
ン系樹脂及びこれらのシラン変性物、ポリスチレン、Ａ
ＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂。

その他ポリ塩化ビニル樹脂、各種ナイロン樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリヒドロキシエーテル樹脂等があり
、これらは使用する用途において使い分けられる。特に
構造材料を得る場合には高密度ポリエチレンやポリプロ
ピレンを使用することが好ましい、また、上記樹脂を発
泡させるための発泡剤は分解型発泡剤あるいは溶剤型発
泡剤のいずれでもよいが溶剤型のものが好ましく、特に
好ましい具体例にはシクロブタン、シクロペンタン等の
環式脂肪族炭化水素類、プロパン、ブタン、ペンタン、
ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、トリクロロ
フルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロ
テトラフルオロエタン。

メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロラ
イド等のハロゲン化炭化水素類がある。なおこれらの発
泡剤と共に、発泡助剤たとえば有機酸の金属塩もしくは
水素金属塩、炭酸の金属塩もしくは水素金属塩、タルク
等を併用してもよい。

次に、本発明の発泡成形品を得るための工程を図面を参
照しながら説明する。

図面において、■は熱可塑性樹脂と発泡剤とを加圧下で
均一に溶融混練する工程を示すもので、通常の押出機を
用いて実施することができる。この場合、溶融混練温度
及び圧力は、熱可塑性樹脂の溶融混線に慣用されている
温度、圧力であり、樹脂の種類によって決まる０例えば
、高密度ポリエチレンやポリプロピレンの場合、温度１
２０〜２００℃、圧力３０〜２００ｋｇ／ｄＧの範囲の
温度、圧力が採用される。

前記溶融混練工程Ｉで得られた発泡性を有する溶融混練
物は、次に、溶融混練物保持押出工程■へ送られ、ここ
でいったんその混練物が発泡を生じない温度、圧力条件
に保持されると共に、ここから大気圧等の低圧帯域へ間
欠的に押出され、押出溶融混練物Ｆとされる。発泡性を
有する溶融混練物を溶融混練工程１から溶融混棟物保持
押出工程■へ送る場合、発泡性を有する溶融混練物は。

通常、その温度を冷却により溶融温度より低く調整して
溶融混練物保持押出工程■へ送るのが好ましい０例えば
高密度ポリエチレンの場合には、上記温度を１２０〜１
５０℃とすることが好ましい。溶融混練物保持押出工程
■は、先端にダイス４を有し、内部に往復運動する押出
用ラム５を備えた円筒状のアキュームレータ６を用いて
実施することができる。即ち、溶融混線工程からの溶融
混練物がそのアキュームレータに設けられた連通孔より
アキュームレーター内に圧入され、その際の圧力により
ラムはアキュームレータ内を所定距離だけ後退し、アキ
ュームレータ内には所定量の溶Ｓ混練物が充填される。

この充填操作が終了した後、ダイスを閉じていたゲート
を開くと共に、別に設けた液圧装置により、ラムとその
液圧装置との間に設けたピストンロンドを介して、ラム
を押圧し、前進させることによって、アキュームレータ
内に保持された溶融混練物をダイスを介して外部の低圧
帯域へ押出す。この押出し終了後、ゲートを閉じ、液圧
装置の圧力を減じ、ラムの押圧力を所定圧力にまで減少
させることにより、再び前記のようにして溶融混練物が
アキュムレータ内に充填される。

このようにしてアキュームレータからは、溶融混練物が
間欠的に押出される。アキュームレータ内に溶融混Ｍ物
を充填する際の圧力は、発泡を生じない範囲の圧力であ
り、ラムに付加される押圧力により調節される。

なお、前記溶融混練工程■及び溶融混練物保持押出工程
■を実施するための具体的装置については、特表昭５７
−５０１３１７号公報に詳記されている。

前記のようにして、溶融混練物保持押出工程■からは１
間欠的に溶融混練物が押出されるが、この押出溶融混練
物Ｆは、引取り装置によって順次引取られ、成形工程■
へ送られ、ここで金型にて所要形状に成形される。第２
図に、溶融押出物Ｆを金型内において成形する場合の説
明図を示す。第２図において、金型１３は、移動型７及
び固定型８からなり、これらの型を合せた時にできる空
間が成形品の形状に対応する。まず、板状の押出溶融混
練物Ｆを移動型７と固定型８の間に導き（第２図（ａ）
）、移動型７を移動させることにより金型１３を閉じる
（第２図（ｂ））。この時、金型１３内には、押出溶融
混練物Ｆで充満されていない空間１１が存在する。押出
溶融混練物Ｆは発泡の完了していない発泡性のものであ
り、時間と共に発泡が進行してその体積を増加させ、し
だいに空間１１を充満するようになり、押出溶融混練物
Ｆは所要の形状に成形される（第２図（Ｃ））。次に、
金型１３を冷却した後型開きを行ない（第２図（ｄ））
、成形品を金型から取出し、その耳部１２を除去するこ
とによって製品とする。

尚、第２図中の金型に設けた導管９．１０は真空装置に
接続し、金型内を減圧にするためのものであり、金型内
における押出溶融混練物Ｆの発泡を促進させるためのも
のである。

また１本発明においては、金型で成形するに当たり、第
３図に示すような他の態様を取り得る。

即ち、型内１３へ金型７．８を閉じた時に形成される型
内容積よりも小さい体積を有する塊状の押出溶融混練物
Ｆを入れ（第３図（ａ））。次に金型を閉じ、その抜栓
々に押出溶融混練物はその体積を増しく第３図（ｂ））
、ついには金型内を満たす（第３図（Ｃ））。

次に冷却後、型開きを行って成形品を型内より取り出す
（第３図（ｄ））、この場合においては、第２図に示し
たような耳部９は存在しない。

溶融物保持押出工程から得られる押出物の形状は特に制
限されず、必ずしも板状物である必要はなく、塊状物又
は棒状物であることもできる。このような塊状物は、金
型に入れ、発泡させることにより、金型の空間形状に応
じた発泡成形品とすることができる。

本発明においては、前記のようにして発泡成形体を製造
する場合に、成形工程■へ送られる？８融押出物Ｆの発
泡性を温度２５℃、圧力１気圧の雰囲気中に０．５時間
保持した時に、膨張収縮性を示すように規定する。この
場合、膨張収縮性とは、溶融混練物がいったん膨張した
後、その体積を収縮することを意味する。このような押
出溶融物は、その発泡性が強く、大気圧下に保持した時
には、発泡剤の作用により最初全体が膨張するものの、
ある時間経過すると、発泡剤が表面樹脂層を通して逃散
し、その結果、最終的にはその膨張が収縮してしまうも
のである。従って、このような溶融混練物は大気圧下で
の取扱い自体には難点があるものではあるが、このもの
をその収縮前に金型に充填し、成形する時には、その強
い発泡性のために、体積膨張して金型内を短時間でかつ
そのコーナ部に強く密着するように充満し、成形性の良
い発泡成形品を与える。

本発明の方法においては、前記したように成形性の良い
発泡成形品を短時間で得ることができ。

しかも、この発泡成形品においては、その表面状態はす
ぐれたものである。この場合、金型温度を０℃〜樹脂融
点の範囲で調節することにより、しぼり状面、平滑面、
つや山手滑面等自由に成形品の表面状態を変えることが
できる。即ち、本発明では、前記したように、溶融混練
物は、その発泡力が強く、発泡剤が樹脂層を通して逃散
する性質があるため、成形に際し、発泡剤の気泡を含む
樹脂部が金型に密着した時に、その発泡剤が樹脂層を通
して逃散する現象が起るが、金型温度を調節することに
より、この現象をコントロールすることができる。従っ
て、金型温度が低いと、発泡剤の逃散が抑制されるため
に、成形品の表面はしぼり状面となり、金型温度を高く
すると、発泡剤の逃散が促進され、成形品の表面は平滑
状面となる。

本発明において成形材料として用いる溶融混練物は、前
記した如き強い発泡性を有するものであるが、このよう
な強発泡性の溶融混練物は、それ自体の温度と発泡剤含
量を調節することにより得ることができる。溶融混練物
の温度を高くすると発泡剤の逃散力が大きくなるため、
少量の発泡剤使用量でも所期の溶融混練物を得ることが
でき。

また溶融混練物の温度を低くすると発泡剤の逃散力が小
さくなるため、比較的多量の発泡剤を用いることにより
所期の溶融混練物を得ることができる。所期の発泡性を
持った溶融混練物における温度と発泡剤量との関係は簡
単な実験により容易に定めることができる０例えば、高
密度ポリエチレンを樹脂として用いた場合、樹脂温度ｙ
と発泡剤量χとの関係を下記式を満足するように選ぶこ
とにより、所期の溶融混練物とすることができる。

ｙ≧（Ｚｏｏ−１０３１） ｙ：樹脂温度（”Ｃ）で、樹脂の融点以上の温度である
。

χ：樹脂１００ｇ当りの発泡剤モル数で１通常、０．０
３−０．０７の範囲である。

本発明によれば、押出機から得られた溶融混練物は可及
的速やかに、即ち、その溶融混練物の発泡膨張物が収縮
しないうちに金型に入れて成形することにより、所望の
成形品とすることができる。

〔効　　果〕

本発明によれば、成形品表面にスキン層を容易に形成さ
せ、かつ成形品内部を表面部より発泡させた構造を持っ
た大型の発泡構造材料、例えば、パレット、床材、壁材
を容易に製造す°ることかできる。しかも、本発明の場
合は、発泡性の強い溶融混練物を型内で発泡成形するこ
とから、複雑な形状の発泡成形品でも成形性良く得るこ
とができる。

本発明で得られる成形品の発泡倍率は１通常、１．２〜
１０倍程度である。また、本発明によれば、平板状の成
形品等では、成形特金型を加熱する必要はなく、室温に
おいても成形することができ、成形工程が単純であり、
また、成形サイクルも短縮でき、製品コストを低くする
ことができる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例 密度０．９６　ｇ　／ｒｘｌ、メルトインデックス（に
Ｉ）５の高密度ポリエチレン１００重量部及びジクロロ
トリフルオロエタンを表−１に示す割合で注入し、吐出
容量１０ｋｇ／ｈｒの押出機内で溶融混練した後、１４
０〜１６０℃に樹脂温度を調整し、アキュームレータ内
にいったん押出した０次にこのアキュームレータ内に押
出された発泡性を有する溶融混練物を、３００ｋｇ／ｈ
ｒ　（０，８３ｋｇ／５ｅｅ）の吐出速度にて、そのア
キュームレータに設けたダイス（開口断面積１５ｄ）よ
り大気圧下に前記樹脂温度で板状に押出し、得られた押
出物を引取り装置にて引取った後、その一部（０，２ｋ
ｇ）を直ちに金型（内容積：　１２０ｍｍ　Ｘ　１２０
ｗ＋＋ａ　Ｘ　５０ｍ＋ｓ）に充填し、金型を冷却しな
がら発泡成形を行った。このようにして得ら九た成形品
の成形性及び成形品断面形状の評価を下記評価基準で行
い、その結果を表−１に示す。

〔評価基準〕

成形性 ０・・・金型通りの成形品となる。

×・・・はぼ金型通りの成形品となるが、コーナ部の一
部等において金型通りの形状 をシャープには示さない。

成形品断面形状 Ｏ・・・スキン層が厚く形成されている。

０・・・スキン層が多少薄く形成されている。

また、前記の発泡成形試験において一発泡成形品を得る
ために必要な最少金型冷却時間を測定し、その結果を表
−１に示す、この金型冷却時間は、発泡により樹脂部が
金型全体に圧着され、所定形状を保持するに至るまでの
時間を意味する。この冷却時間経過後は、金型の冷却を
停止し、発泡成形が完了するまで金型を自然放置し、次
いで成形品を取出す。

また、前記アキュームレータより押出された押出物の一
部（２００ｇ）は、これを温度２５℃の１気圧の雰囲気
（大気）中に０．５時間放置し、その間にいったん膨張
した膨張物が収縮をするか否かを判定した。その判定結
果を表−１にあわせて示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する場合の工程説明図である。第
２図及び第３図は、溶融押出物の成形工程の説明図であ
る。 ■・・・溶融混線工程、■・・・溶融混練物保持押出工
程、■・・・成形工程、１３・・・金型、Ｆ・・・押出
溶融混練物。 特許出願人　日本スチレンペーパー株式会社代理人　弁
理士　池　浦　敏　明 （ほか１名） １図 第　　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂と発泡剤との溶融混練物で、温度２
   ５℃、１気圧の雰囲気中に０．５時間保持した時に、膨
   張収縮性を示すものを、金型に充填し、該金型内におい
   て発泡を完了させ、表面部よりも内部密度の小さい発泡
   構造の成形体を得ることを特徴とする発泡成形体の製造
   方法。