JPWO2018123833A1 - 表皮付発泡粒子成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ポリプロピレン系樹脂を押出して形成された軟化状態のパリソンをブロー成形して中空成形体を形成し、該中空成形体の中空部にポリプロピレン系樹脂発泡粒子を充填し、前記中空成形体内に加熱媒体を供給して、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子相互を加熱融着させると共に、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子と前記中空成形体とを加熱融着させる、表皮付発泡粒子成形体の製造方法において、前記中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融伸びが100m/分以上であり、該ポリプロピレン系樹脂の100℃における半結晶化時間が25秒以上80秒以下であり、熱流束示差走査熱量測定における、該ポリプロピレン系樹脂の融解ピーク温度が130℃以上155℃以下であり、該ポリプロピレン系樹脂の140℃以上の部分融解熱量が20J/g以上50J/g以下であり、該ポリプロピレン系樹脂の全融解熱量に対する該ポリプロピレン系樹脂の部分融解熱量の比(部分融解熱量/全融解熱量)が0.2以上0.8以下である。
Description
(1)ポリプロピレン系樹脂を押出して形成された軟化状態のパリソンをブロー成形して中空成形体を形成し、該中空成形体の中空部にポリプロピレン系樹脂発泡粒子を充填し、前記中空成形体内に加熱媒体を供給して、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子相互を加熱融着させると共に、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子と前記中空成形体とを加熱融着させる、表皮付発泡粒子成形体の製造方法であって、
前記中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融伸びが100m/分以上であり、該ポリプロピレン系樹脂の100℃における半結晶化時間が25秒以上80秒以下であり、熱流束示差走査熱量測定における、該ポリプロピレン系樹脂の融解ピーク温度が130℃以上155℃以下であり、該ポリプロピレン系樹脂の140℃以上の部分融解熱量が20J/g以上50J/g以下であり、該ポリプロピレン系樹脂の全融解熱量に対する該ポリプロピレン系樹脂の部分融解熱量の比(部分融解熱量/全融解熱量)が0.2以上0.8以下であることを特徴とする、表皮付発泡粒子成形体の製造方法、
(2)前記中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融張力が3cN以上であることを特徴とする、上記(1)に記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法、
(3)前記中空成形体の平均厚みが0.3mm以上1.5mm以下であることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法、
(4)前記中空成形体と発泡粒子成形体との剥離強度が、0.4MPa以上であることを特徴とする、上記(1)から(3)のいずれかに記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法、
(5)前記表皮付発泡粒子成形体の押出方向の長さが500mm以上であることを特徴とする、上記(1)から(4)のいずれかに記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法、を要旨とする。
ブロー成形工程では、ポリプロピレン系樹脂を押出して形成された軟化状態のパリソンをブロー成形することにより中空成形体が形成される。
ポリプロピレン系樹脂溶融混練物は、ポリプロピレン系樹脂を押出機内で溶融混練してなるものである。なお、ポリプロピレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂溶融混練物には、必要に応じて各種の添加剤が添加されていてもよい。
添加剤としては、例えば、導電性付与剤、酸化防止剤、熱安定剤、耐候剤、紫外線防止剤、難燃剤、無機充填剤、抗菌剤、電磁波遮蔽剤、ガスバリヤー剤、帯電防止剤等が挙げられる。これらの添加剤は、本発明の所期の目的を阻害しない範囲において使用することができるが、その添加量は概ねポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、10重量部以下、好ましくは5重量部以下、更に好ましくは3重量部以下である。なお、本明細書において、K重量部は、K質量部に対応し、K重量%は、K質量%に対応する(Kは実数である)。
ブロー成形工程で形成される中空成形体は、ポリプロピレン系樹脂を所定形状に形成してなる成形体であり、且つ、中空部を有する成形体である。
中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレン及び/又は炭素数4以上8以下のα‐オレフィンからなるコモノマー群から選ばれる少なくとも1種のコモノマーとの共重合体、或いはそれら2種以上の混合物が例示される。プロピレンとエチレン及び/又は炭素数4以上8以下のα‐オレフィンからなるコモノマー群から選ばれる少なくとも1種のコモノマーとの共重合体としては、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、プロピレン−ブテンブロック共重合体、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテンブロック共重合体等が挙げられる。これらの中でも、ポリプロピレン系樹脂として、プロピレン−エチレンランダム共重合体を用いることが好ましい。
中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂は、熱流束示差走査熱量測定における融解ピーク温度が130℃以上155℃以下である。ポリプロピレン系樹脂の融解ピーク温度が低すぎる場合あるいは高すぎる場合、後述するポリプロピレン系樹脂の熱流束示差走査熱量測定における140℃以上の部分融解熱量や、全融解熱量に対する部分融解熱量の比を特定の範囲とすることができなくなるおそれがある。上記観点から、融解ピーク温度が135℃以上155℃以下であることが好ましい。
融解ピーク温度は、JIS K7121(1987)に基づき、熱流束示差走査熱量計を用いて測定することができる。熱流束示差走査熱量計としては、熱流束示差走査熱量計DSC(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、Q1000)などを利用することができる。こうした機器を用いて具体的に次のように融解ピーク温度を特定することができる。
ポリプロピレン系樹脂は、熱流束示差走査熱量測定における140℃以上の部分融解熱量(ΔT)が20J/g以上50J/g以下であり、且つ、熱流束示差走査熱量測定における、全融解熱量(ΔH)に対する140℃以上の部分融解熱量の比(部分融解熱量/全融解熱量(ΔT/ΔH))の値が0.2以上0.8以下である。上記部分融解熱量、及び全融解熱量に対する部分融解熱量の比が小さすぎると、融着工程の際に中空成形体内面の融解が進みやすくなるため、発泡粒子と中空成形体との接着性は良好であるものの、発泡粒子による凹凸形状が中空成形体の外側表面に現れやすくなる虞(外観不良を生じる虞)がある。一方、上記部分融解熱量や、全融解熱量に対する部分融解熱量の比が大きすぎると、融着工程の際に中空成形体の融解が進みにくくなるため、発泡粒子と中空成形体との接着性が低下するおそれがある。これら外観不良と接着性低下を抑制する観点から、部分融解熱量は22J/g以上45J/g以下であることがより好ましく、さらに好ましくは25J/g以上40J/g以下である。また、同様な観点から、全融解熱量に対する部分融解熱量の比は0.3以上0.7以下であることがより好ましく、さらに好ましくは0.3以上0.6以下である。なお、熱流束示差走査熱量測定における、全融解熱量(ΔH)に対する140℃以上の部分融解熱量の比を、単に、融解熱量比と呼ぶことがある。
本発明においては、熱流束示差走査熱量測定における、ポリプロピレン系樹脂の140℃以上の部分融解熱量(ΔT)およびポリプロピレン系樹脂の全融解熱量(ΔH)は、JIS K7122(1987)に基づき得られたDSC曲線を利用して次のようにして求められる。
中空成形体を形成しているポリプロピレン系樹脂は、100℃における半結晶化時間が25秒以上80秒以下である。上記半結晶化時間が短すぎると、ポリプロピレン系樹脂が上記したような部分融解熱量及び全融解熱量に対する部分融解熱量の比を満足する場合であっても、結晶化が急速に進行しやすいものであるため、中空成形体と発泡粒子との融着性を十分に高めることができないおそれがある。また、ブロー成形時に金型側の中空成形体の結晶化が急速に進行しやすく、金型形状の転写性が低下するおそれがある。一方、上記半結晶化時間が長すぎると、発泡粒子と中空成形体との接着性は良好ではあるものの、発泡粒子による凹凸形状が中空成形体の外側表面に現れやすくなるおそれがある。上記観点から、半結晶化時間は25秒以上70秒以下が好ましく、より好ましくは25秒以上60秒以下、さらに好ましくは25秒以上50秒以下である。なお、半結晶化時間の測定における100℃とは、中空成形体の中空部に供給されるスチームの温度と、中空成形体を冷却する金型の温度とを考慮した温度である。
本発明においては、半結晶化時間は、次のように特定することができる。ポリプロピレン系樹脂を厚み0.2mm(ただし0.2mmに対して上下0.02mmの範囲(0.18mm以上0.22mm以下)で該厚みの誤差が許容される)のフィルム状として測定用の試料とする。このフィルム状の試料を支持体に保持させ、該支持体をエアバス中に配置して、試料を溶融させる。ついで、試料を溶融状態としたまま支持体ごと100℃に保持されたオイルバス中に浸漬する。そして、オイルバス中で試料の結晶化が進行するに伴い変化する試料の偏光性が測定される。偏向性の変化の測定は、試料を通過する透過光を測定することで測定できる。そして、この測定された透過光のデータとアブラミ式から半結晶化時間を算出することができる。なお、半結晶化時間の測定装置として、例えば、コタキ製作所製の結晶化速度測定器(MK−801)を用いることができる。
中空成形体を形成しているポリプロピレン系樹脂は、190℃における溶融伸びが100m/分以上である。上記溶融伸びが小さすぎると、中空成形体の厚みを薄くすることが困難となるおそれや、厚みが薄くても均一な肉厚の中空成形体が得られなくなるおそれがある。上記観点から、ポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融伸びが110m/分以上であることが好ましく、120m/分以上であることがより好ましい。
溶融伸びは、例えば測定装置として株式会社東洋精機製作所製のキャピログラフ1Dなどを使用して次のように測定することができる。まず、シリンダー径9.55mm、長さ350mmのシリンダーにノズル径2.095mm、長さ8.0mmのオリフィスをセットする。シリンダーの設定温度を190℃とし、ポリプロピレン系樹脂の測定試料約15gを該シリンダー内に入れ、4分間放置してから、ピストン降下速度を10mm/分としてポリプロピレン系樹脂の溶融物をオリフィスから紐状に押出して紐状物を得る。その際に、この紐状物を直径45mmのプーリーに掛け、4分で引取速度が0m/分から200m/分に達するように一定の増速率で引取速度を増加させながら引取りローラーで紐状物を引取る。この操作により紐状物を破断させ、紐状物が破断する直前の引取速度を特定する。このような引取速度の測定を、無作為にサンプリングした10点の測定試料について行い、それら引取速度の算術平均値を溶融伸びとすることができる。なお、紐状物が破断しなかった場合は、引取速度の最大値(200m/分)を測定値として採用するものとする。
中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融張力(MT)は、3cN以上であることが好ましい。ポリプロピレン系樹脂の溶融張力(MT)を上記範囲とすることで、ブロー成形工程におけるドローダウンを抑制することができ、長尺で容積の大きい表皮付発泡粒子成形体であっても、安定して中空成形体の厚みを薄くできると共に、その厚みを均一化することができる。また、成形型が複雑な形状であっても、その複雑な形状に追従した中空成形体が形成されやすくなり、金型形状再現性に優れると共に、製品形状の設計の自由度をさらに広げることができる。また、中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融張力の上限は、概ね30cN以下であることが好ましく、20cN以下であることがより好ましい。溶融張力の上限を上記範囲とすることで、ブロー成形工程において、プロピレン系樹脂が適度に伸びることができ、ブローエアー等によるパリソン拡幅時の制御が容易となるため、肉厚が薄いと共に、肉厚の均一な中空成形品を安定して得ることができる。
溶融張力は、例えば株式会社東洋精機製作所製のキャピログラフ1D等の測定装置を用いて測定することができる。まず、シリンダー径9.55mm、長さ350mmのシリンダーに、ノズル径2.095mm、長さ8.0mmのオリフィスをセットする。シリンダー及びオリフィスの設定温度を190℃とし、ポリプロピレン系樹脂試料の必要量を該シリンダー内に入れ、4分間放置して樹脂試料の溶融樹脂を形成する。次に、ピストン速度を10mm/分として溶融樹脂をオリフィスから紐状に押出して、この紐状物を直径45mmの張力検出用プーリーに掛け、4分で引き取り速度が0m/分から200m/分に達するように一定の増速で引取り速度を増加させながら引取りローラーで紐状物を引取る。この操作により紐状物を破断させ、紐状物が破断する直前の張力の極大値を得る。ここで、引取り速度が0m/分から200m/分に達するまでの時間を4分とした理由は、樹脂の熱劣化を抑えるとともに得られる値の再現性を高めるためである。上記操作を異なる試料を使用し、計10回の測定を行い、10回で得られた極大値の最も大きな値から順に3つの値と、極大値の最も小さな値から順に3つの値を除き、残った中間の4つの極大値を相加平均して得られた値を本発明方法における溶融張力(cN)とする。
ポリプロピレン系樹脂は、メルトフローレイトが0.1g/10分以上5g/10分以下であることが好ましい。メルトフローレイトは、JIS K7210(1999年)に準拠し、測定条件230℃、21.18Nにて測定された値である。メルトフローレイトが0.1g/10分以上5g/10分以下であることで、中空成形体の厚みが制御しやすくなる等、ブロー成形性を向上させることができる。上記観点から、メルトフローレイトが0.1g/10分以上3g/10分以下であることが好ましく、より好ましくは0.5g/10分以上2g/10分以下、さらに好ましくは0.6g/10分以上1.5g/10分以下である。
ブロー成形工程の後、発泡粒子充填工程が行われる。この工程で、中空成形体の中空部に発泡粒子が、例えば、図3の例に示すように充填される。図3の例では、表皮付発泡成形体の表皮材となる中空成形体10内に、中空成形体の中空部の圧力を調整する2本のピン7、8(スチームピン)を差込み、中空成形体の中空部の圧力を調整しながら発泡粒子を充填するためのフィーダー(発泡粒子充填用フィーダー)9から中空成形体中空部へと発泡粒子が圧縮充填される。なお、前記ピン7、8および発泡粒子充填用フィーダー9はシリンダー6、6により稼動する構成とされている。
本発明に使用される発泡粒子の基材樹脂としては、従来汎用されているプロピレン単独重合体、プロピレンとエチレン及び/又は炭素数4以上8以下のα−オレフィンからなるコモノマー群から選ばれるコモノマーとの共重合体などのポリプロピレン系樹脂等が挙げられ、これらの中でも、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合、プロピレン−ブテンランダム共重合、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合であることが好ましい。
発泡粒子充填工程の後、融着工程が実施され、発泡粒子相互が融着すると共に、発泡粒子と中空成形体とが融着一体化する。融着工程では、加熱媒体供給用のピン(スチームピンと呼ぶことがある)が中空成形体内に挿入され、その挿入されたスチームピンからスチームなどの加熱媒体が中空成形体の中空部に供給される。これにより、中空成形体の中空部が加熱され、発泡粒子と中空成形体とが加熱されることで、発泡粒子相互が融着されると共に、発泡粒子と中空成形体とが融着される。こうして、表皮付発泡粒子成形体が形成される。
本発明の製造方法によって、図4に示すような中空成形体10で形成された表皮材の中空部に発泡粒子成形体20を配置した表皮付発泡粒子成形体22が得られる。
表皮材を形成する中空成形体の平均厚みは、0.3mm以上1.5mm以下であることが好ましい。表皮材の平均厚みが、0.3mm以上1.5mm以下であれば、軽量性と機械的強度とのバランスに優れた表皮付発泡粒子成形体を得ることができる。軽量性の観点からは、中空成形体の平均厚みが1.2mm以下であることが好ましく、より好ましくは1.0mm以下である。
表皮付発泡粒子成形体の表皮材を形成する中空成形体の平均厚みは、表皮材の平均厚みを測定することで特定される。表皮材の平均厚みの測定は、表皮付発泡粒子成形体の長手方向中央部および長手方向両端部付近の計3箇所の長手方向に対する垂直断面(但し、表皮付発泡成形体の特殊な形状部分は避けることとする。)に対して行われる。各垂直断面の表皮周方向に沿って等間隔に6箇所の垂直断面の表皮材の厚み方向(発泡粒子成形体と表皮材との接着面に対して垂直な方向)における表皮材の長さの測定を行い、得られた18箇所の長さの算術平均値を表皮材の平均厚みとすることができる。
本発明の製造方法によって得られる表皮付発泡粒子成形体は、表皮材をなす中空成形体と、発泡粒子から形成される発泡粒子成形体との剥離強度が、0.4MPa以上であることが好適である。剥離強度が上記範囲であれば、表皮材と発泡粒子成形体との接着性により優れた表皮付発泡粒子成形体となる。
剥離強度は例えば、次のように特定することができる。まず、表皮付発泡粒子成形体の中心部及び四隅部(R部を除く)の計5箇所から、所定寸法且つ両面に表皮材を含む試験片を切り出す。次に、試験片の上下面(表皮面)を接着剤にて剥離強度測定用冶具に固定する。そして、剥離強度測定用冶具に対して引張試験機にて2mm/分の引張速度にて引張荷重をかけることで引張試験を行い、この引張試験で特定される各試験片の最大点応力の算術平均値を剥離強度(MPa)とすることができる。引張試験機としては、テンシロン万能試験機(オリエンテック社製)等を採用することができる。
本発明の製造方法によって得られる表皮付発泡粒子成形体は、発泡粒子成形体の見かけ密度が0.015g/cm3以上0.15g/cm3以下であることが好適である。発泡粒子成形体の見かけ密度が0.015g/cm3以上0.15g/cm3以下であるものは、表皮付発泡粒子成形体の軽量性に優れたものとなる。
中空成形体を形成するためのプロピレン系樹脂としてプロピレン−エチレンランダム共重合体(r−PP)(日本ポリプロ株式会社製、商品名:ノバテック(商標)、グレード名:EG8B)を準備した。このプロピレン−エチレンランダム共重合体のメルトフローレイトは0.8g/10分[230℃、21.18N]、溶融張力は4.8cN、融解ピーク温度は145℃、エチレン成分の含有量は3.0重量%である。
準備されたプロピレン−エチレンランダム共重合体を内径65mmの押出機に供給した。プロピレン−エチレンランダム共重合体を押出機内で210℃にて加熱溶融し、樹脂溶融混練物とした。
型締め後、前記金型の一方の金型から表皮付発泡粒子成形体の厚み方向に向かって、側面にスリット状のスチーム供給口を有するスチームピン(口径8mmφ)を、中空成形体に打ち込むと共に(金型面からの突出長さ20mm)、発泡粒子充填用フィーダー(口径18mmφ)を中空成形体に打ち込んだ。打ち込み完了後、スチームピンから排気しながら、中空成形体の内圧を表2に示す圧縮充填圧力に調圧し、発泡粒子充填用フィーダーから発泡粒子を中空成形体の中空部に充填した。充填された発泡粒子は、表2の発泡粒子欄に示すとおりの見かけ密度、発泡倍率、融点を有するものであり、プロピレン−エチレンランダム共重合体(エチレン含量2.5重量%)からなる高温ピーク熱量14J/gの発泡粒子である。なお、金型には、スチームピンが、合計11箇所に配置された。11箇所の配置位置は次のように選択された。金型の周面の所定位置に、金型長手方向に沿って200mmピッチで一列に並ぶように4箇所が選択され、その列が互いに金型短手方向に沿った方向に離間しつつ、金型の両端部付近に形成されることで二列形成されるように、8箇所(2列×4箇所)が選択された。さらに上記2列の間で金型中央部付近において金型長手方向に沿って200mmのピッチで一列に並ぶように3箇所が選択された。
発泡粒子充填工程の後、充填された発泡粒子間に差し込まれている一方のスチームピンから排気しながら他方のスチームピンより0.32MPa(G)のスチームを6秒供給した。次いで前記スチームを供給していたスチームピンから排気し、前記排気していた他方のスチームピンから0.32MPa(G)のスチームを6秒供給して、交互加熱を行った。その後、更に0.32MPa(G)のスチームを全てのスチームピンから4秒間供給して発泡粒子を加熱した。これにより、中空成形体内において発泡粒子同士が相互に融着した。これにより、中空成形体内において発泡粒子成形体が形成されると共に、発泡粒子成形体と中空成形体とが、発泡粒子成形体の外面と中空成形体の内面において、互いに融着した。
表皮材の平均厚みが表4に示す平均厚みとなるように設定した以外は実施例1と同様にして表皮付発泡粒子成形体を得た。得られた表皮付発泡粒子成形体の諸物性は、実施例1と同様に特定された。その結果は表4に示すとおりである。また、実施例1と同様にして耐ドローダウン性、パリソン拡幅性に関する評価を行った。その結果は表3に示すとおりである。
中空成形体を形成するためのプロピレン系樹脂としてプロピレン−エチレンランダム共重合体(r−PP)(プライムポリマー株式会社製、グレード名:E222、メルトフローレイト1.4g/10分[230℃、21.18N]、溶融張力6.0cN、融点142℃、エチレン含有量2.7重量%)を用い、これを内径65mmの押出機に供給して200℃にて加熱溶融することにより樹脂溶融混練物としたこと以外は、実施例1と同様にして表皮付発泡粒子成形体を得た。表皮材を形成する中空成形体の物性は、表1に示すとおりである。また、得られた表皮付発泡粒子成形体の諸物性は、実施例1と同様に特定された。その結果は表4に示すとおりである。また、実施例1と同様にして耐ドローダウン性、パリソン拡幅性に関する評価を行った。その結果は表3に示すとおりである。
中空成形体を形成するためのプロピレン系樹脂としてプロピレン−エチレンランダム共重合体(r−PP)(サンアロマー株式会社製、グレード名:PB222A、メルトフローレイト0.75g/10分[230℃、21.18N]、溶融張力3.9cN、融点146℃、エチレン含有量1.5重量%)を用い、これを内径65mmの押出機に供給し、210℃にて加熱溶融し、樹脂溶融混練物とした以外は、実施例1と同様にして表皮付発泡粒子成形体を得た。表皮材を形成する中空成形体の物性は、表1に示すとおりである。また、得られた表皮付発泡粒子成体の諸物性は、実施例1と同様に特定された。その結果は表4に示すとおりである。また、実施例1と同様にして耐ドローダウン性、パリソン拡幅性に関する評価を行った。その結果は表3に示すとおりである。
中空成形体を形成するためのプロピレン系樹脂としてプロピレン−エチレンランダム共重合体(r−PP)(日本ポリプロ株式会社製、商品名:ノバテック、グレード名:EG7F、メルトフローレイト1.3g/10分[230℃、21.18N]、溶融張力2.9cN、融点142℃、エチレン含有量3.9重量%)を用い、これを内径65mmの押出機に供給し、ダイリップクリアランスを表2に示すように1.9mmとし、210℃にて加熱溶融し、樹脂溶融混練物とした以外は実施例1と同様にして表皮付発泡粒子成形体を得た。表皮材を形成する中空成形体の物性は、表1に示すとおりである。また、得られた表皮付発泡粒子成形体の諸物性は、実施例1と同様に特定された。その結果は表4に示すとおりである。また、実施例1と同様にして耐ドローダウン性、パリソン拡幅性に関する評価を行った。その結果は表3に示すとおりである。
中空成形体を形成するためのプロピレン系樹脂としてプロピレン−エチレンブロック共重合体(b−PP)(日本ポリプロ株式会社製、商品名:ノバテック、グレード名:EC9、メルトフローレイト0.5g/10分[230℃、21.18N]、溶融張力7.0cN、融点160℃、エチレン含有量3.9重量%)を用い、これを内径65mmの押出機に供給し、ダイリップクリアランスを表2に示すように1.4mmとし、210℃(ダイス温度は215℃)にて加熱溶融し、樹脂溶融混練物とした以外については実施例1と同様にして表皮付発泡粒子成形体を得た。なお、比較例3において、厚みの薄い中空成形体を形成しようとすると、金型を型締めする際にパリソンに裂けが生じたため、表皮材の厚みが1.5mmより薄い表皮付発泡粒子成形体を得ることができなかった。得ることのできた表皮付発泡粒子成形体については、その諸物性が、実施例1と同様に特定された。その結果は表4に示すとおりである。また、実施例1と同様にして耐ドローダウン性、パリソン拡幅性に関する評価を行った。その結果は表3に示すとおりである。なお、表皮材を形成する中空成形体の物性は、表1に示すとおりである。
中空成形体を形成するためのプロピレン系樹脂としてメタロセン系触媒により重合されたプロピレン−エチレンランダム共重合体(m−PP)(日本ポリプロ株式会社製、商品名:ウィンテック、グレード名:WFX6、メルトフローレイト2g/10分[230℃、21.18N]、溶融張力1.2cN、融点124℃、エチレン含有量2.7重量%)を用い、これを内径65mmの押出機に供給し、表2に示すようにダイリップクリアランスを1.1mmとし、180℃にて加熱溶融し、樹脂溶融混練物とした以外は実施例1と同様にして表皮付発泡粒子成形体が得られた。表皮材を形成する中空成形体の物性は、表1に示すとおりである。また、得られた表皮付発泡粒子成形体の諸物性は、実施例1と同様に特定された。その結果は表4に示すとおりである。また、実施例1と同様にして耐ドローダウン性、パリソン拡幅性に関する評価を行った。その結果は表3に示すとおりである。
ポリプロピレン系樹脂の融点は、融解ピーク温度に相当しており、既述した熱流束示差走査熱量計を用いて得られるDSC曲線に基づき特定された。熱流束示差走査熱量計としては、熱流束示差走査熱量計DSC(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、Q1000)により測定された。
ポリプロピレン系樹脂の全融解熱量、部分融解熱量、および融解熱量比は、既述したように熱流束示差走査熱量計を用いた方法により測定された。なお、融解熱量比は、全融解熱量に対する部分融解熱量の比を示す。
半結晶化時間は、既述した方法により測定した。具体的には、まず、中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂がヒートプレス(プレス温度220℃)されてフィルム状の試料が作製された。試料の厚みは0.2mm(ただし上下0.02mmの範囲で厚みの誤差は許容される)に調整し、試料の寸法及び形状は、縦15mm×横15mmの四角形状とした。そして、試料はカバーガラスに挟み込まれ、試料を挟み込んだカバーガラスが支持体に保持された。支持体を結晶化速度測定器(コタキ社製、MK−801)のエアバス内に収容し、試料を完全に溶融させた。次に、試料が溶融した状態で偏光板間に位置するように、試料を挟み込んだカバーガラスを100℃に保持されたオイルバス中に設置した。オイルバス中で試料の温度が徐々に低下するに伴い、試料の結晶化が進んだ。この試料の結晶化に伴い光学異方性結晶成分が増加し、偏光板を透過する光に変化が生じた。この際の偏光板を透過する光が測定された(脱偏光強度(Depolarization)法)。そして、下記数式1に示すアブラミ式を用いて結晶化度が1/2となる時間からポリプロピレン系樹脂の半結晶化時間を算出した。
溶融張力、溶融伸びは、それぞれ既述した株式会社東洋精機製作所のキャピログラフ1Dを用いた方法によって測定した。
表皮付発泡粒子成形体における表皮材の平均厚みの測定は、表皮付発泡粒子成形体の長手方向中央部及び長手方向両端部付近の計3箇所の長手方向に対する垂直断面に対して行った。各垂直断面の表皮周方向に沿って等間隔に6箇所の垂直断面の厚み方向の表皮材の厚さの測定を行い、得られた18箇所の厚みの算術平均値(表皮材の平均厚み)を表皮材の平均厚みとした。
表皮材の厚みの均一性は、上記に示す表皮材の厚みの測定方法を実施して得られた表皮材の厚みの値に基づき、次のように評価した。下記に、評価基準を示す。
×(不良):表皮材の厚みの変動係数が15%以上である。
発泡粒子充填工程において中空成形体の中空部に充填される発泡粒子の見かけ密度(g/L)は、水の入ったメスシリンダー内に重量:W1(g)の発泡粒子群を、金網などを使用して沈めることにより、水位上昇分から読み取れる該発泡粒子群の体積:V1(L)を測定し、該発泡粒子群の重量を該発泡粒子群の体積にて除する(W1/V1)ことにより求められた。
発泡粒子成形体の密度(g/L)は、測定用試験片として、表皮付発泡粒子成形体の板状面の中心部、および四隅部(R部分を除く)の計5箇所から、該表皮付発泡粒子成形体の表皮材を除いて発泡粒子成形体を切り出し、該発泡粒子成形体の重量(W2(g))を水没法により求めた該発泡粒子成形体の体積(V2(L))により除した値(W2/V2)から求められた。
表皮付発泡粒子成形体の見かけ密度(g/L)は、表皮材被覆発泡体の重量(W3(g))を水没法により求めた表皮付発泡粒子成形体の体積(V3(L))により除した(W3/V3)値から求められた。なお、水没法により表皮付発泡粒子成形体の体積を求める際には、スチームピンの跡(孔)を粘着テープ材で被覆するように貼付することによって封止がなされた。
表皮材の表面性は、表皮付発泡粒子成形体の表皮材についての表面平滑性の評価によって実施され、表面平滑性の評価は、表面粗さ測定の結果に基づいて実施された。表面粗さ測定については、まず、表皮付発泡粒子成形体の板状面の中心部、および四隅部(R部分を除く)の計5箇所から表皮材を切り出して試験片となし、これらの試験片について表面粗さを測定した。表皮材の表面粗さを測定するための測定装置としては、株式会社小坂研究所製サーフコーダのSE1700αを使用した。測定装置における水平な台の上に試験片を静置し、先端曲率半径が2μmの触針の先端を試験片の表面に当接させて、試験片を0.5mm/sにて押出方向に移動させ、触針の上下変位を順次測定することで粗さ曲線要素の最大高さ粗さRz(μm)を測定し、これを表面粗さの値とした。試験片を移動させる距離として定義される測定長さとして、カットオフ値の3倍以上の所定の長さが選択された。なお、カットオフ値は8mmとし、そのほかのパラメータは、JIS B0601(2001)の定義に準拠して、粗さ曲線要素の最大高さ粗さRz(μm)を得た。各試験片の最大高さ粗さRzの算術平均値の結果に基づき、次のように表面平滑性を評価した。
×(不良):Rzが20μmよりも大きい。
得られた表皮付発泡粒子成形体の表面状態を目視により確認し、次のように外観を評価した。
△(やや良好):表皮付発泡粒子成形体の側面等、一部にダイライン等の模様が見られる。
×(不良):金型形状の転写が不十分で、表皮付発泡粒子成形体の表面にダイライン等の模様が見られる。
得られた表皮付発泡粒子成形体の中心部及び四隅部(R部を除く)の計5箇所から、縦50mm、横50mmの両面に表皮材を含む直方体形状の発泡粒子成形体試験片(縦50mm、横50mm、厚み25mm)の上下面(表皮面)を接着剤にて剥離強度測定用冶具に固定し、テンシロン万能試験機にて2mm/分の引張速度にて発泡粒子成形体試験片に引張荷重をかけることで、引張試験を行った。引張試験により得られた最大点応力を剥離強度(MPa)とした。引張試験で得られた各試験片の剥離強度の算術平均値をそれぞれ表4に示す。表皮材と発泡粒子成形体との接着が非常に良いものは、発泡粒子間で材料破壊した。
表皮付発泡粒子成形体の曲げ弾性率は、次のように測定された。すなわち、JIS K7171−1994に準拠し、得られた表皮付発泡粒子成形体をそのまま試験サンプルとして用い、圧子の半径R1=25mm、支持台の半径R2=3mm、試験速度20mm/分、スパン300mmの条件にて3点曲げ試験を行い、曲げ弾性率(MPa)が測定された。
比弾性率(MPa/g)は、曲げ弾性率を表皮付発泡粒子成形体の重量で除することにより、(曲げ弾性率)/(表皮付発泡粒子成形体の重量)の値として算出された。
発泡粒子成形体融着率(%)は、表皮付発泡粒子成形体における発泡粒子同士の融着性を示す値であり、次のように特定された。
ポリプロピレン系樹脂を押出機から押出して形成されたパリソン内に加圧空気を吹き込むことで、ダイリング径に対して、どの程度までパリソンが破裂することなく拡幅可能であるかを目視にて確認した。具体的には、ダイのリップ部のクリアランスを2mmとしたこと以外は、各実施例及び比較例と同条件にてパリソンを押出し、押出完了後パリソン下部をピンチし、パリソン内に0.2MPa(G)の加熱空気を吹き込んでパリソンを拡幅させ、この様子をビデオで撮影した。ビデオ映像をもとに、パリソンの拡幅径が最大になったときの径(最大拡幅径)を計測し、この値をダイリップの径(ダイリップクリアランス)で除することで、(パリソンの最大拡幅径)/(ダイリップの径)として拡幅比を求めた。拡幅比に基づき、具体的に次のような評価を行なった。
△(やや良好):拡幅比が1.2以上1.3未満である。
×(不良):拡幅比が1.2未満である。
各実施例及び各比較例についての耐ドローダウン性は次のように実施された。ダイのリップ部のクリアランスを1mmとしたこと以外は、それぞれの実施例及び比較例の表皮付発泡粒子成形体を製造した場合と同じ条件及び方法を用いて、ポリプロピレン系樹脂をダイから押出してパリソンをそれぞれ形成した。それぞれの実施例及び比較例の条件及び方法に基づき形成されたパリソンの長さが90cmに到達した時点から150cmに到達するまでの時間(パリソン伸び時間)をそれぞれ測定した。そして、このパリソン伸び時間に基づき各実施例及び各比較例についての耐ドローダウン性を次の基準に基づき評価した。なお、この時間が長いほどパリソンの肉厚制御が容易になる。
○(良好):パリソン伸び時間が6秒以上8秒未満である。
△(やや良好):パリソン伸び時間が3秒以上6秒未満である。
×(不良):パリソン伸び時間が3秒未満である。
2 金型
3 ダイ
4 気体導入管
5 吸引管
10 中空成形体(表皮)
20 発泡粒子成形体
22 表皮付発泡粒子成形体
6 シリンダー
7,8 ピン
9 充填用フィーダー
Claims (5)
- ポリプロピレン系樹脂を押出して形成された軟化状態のパリソンをブロー成形して中空成形体を形成し、該中空成形体の中空部にポリプロピレン系樹脂発泡粒子を充填し、前記中空成形体内に加熱媒体を供給して、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子相互を加熱融着させると共に、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子と前記中空成形体とを加熱融着させる、表皮付発泡粒子成形体の製造方法であって、
前記中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融伸びが100m/分以上であり、該ポリプロピレン系樹脂の100℃における半結晶化時間が25秒以上80秒以下であり、熱流束示差走査熱量測定における、該ポリプロピレン系樹脂の融解ピーク温度が130℃以上155℃以下であり、該ポリプロピレン系樹脂の140℃以上の部分融解熱量が20J/g以上50J/g以下であり、該ポリプロピレン系樹脂の全融解熱量に対する該ポリプロピレン系樹脂の部分融解熱量の比(部分融解熱量/全融解熱量)が0.2以上0.8以下であることを特徴とする、表皮付発泡粒子成形体の製造方法。 - 前記中空成形体を形成するポリプロピレン系樹脂の190℃における溶融張力が3cN以上であることを特徴とする、請求項1に記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法。
- 前記中空成形体の平均厚みが0.3mm以上1.5mm以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法。
- 前記中空成形体と発泡粒子成形体との剥離強度が、0.4MPa以上であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法。
- 前記表皮付発泡粒子成形体の押出方向の長さが500mm以上であることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の表皮付発泡粒子成形体の製造方法。
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