KR20190067841A - 발포 성형용 수지, 발포 성형체 및 그 제조 방법 - Google Patents

발포 성형용 수지, 발포 성형체 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 발포 성형성 및 저온 내충격성이 우수한 발포 성형용 수지를 제공한다. [해결 수단] 본 발명에 의하면, 성분 A와, 성분 B와, 성분 C를 함유하고, 상기 성분 A는 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌이며, 상기 성분 B는 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌이고, 상기 성분 C는 폴리에틸렌계 엘라스토머이며, 상기 성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 상기 성분 A의 함유량이 20∼70질량부이고, 상기 성분 B의 함유량이 20∼70질량부이며, 상기 성분 C의 함유량이 1∼20질량부인 발포 성형용 수지가 제공된다.

Description

발포 성형용 수지, 발포 성형체 및 그 제조 방법
본 발명은 발포 성형용 수지, 발포 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발포 블로우 성형품으로서, 예를 들면 자동차의 인스트루먼트 패널 내에 장착되는 각종 공조 덕트가 알려져 있다. 이러한 공조 덕트에는, 발포한 수지 재료를 성형한 발포 덕트가 널리 사용되고 있다. 발포 덕트는 경량이며, 예를 들면 폴리올레핀계 수지 등의 수지 재료에 발포제를 첨가하여 용융 혼련하고, 압출기의 다이로부터 압출되는 발포 패리슨을 블로우 성형함으로써 용이하게 제조할 수 있다.
발포 블로우 성형품에 사용되는 수지 재료로는, 폴리올레핀계 수지가 널리 사용되고 있고, 그 중에서도 폴리프로필렌계 수지가 일반적이다(특허문헌 1).
특허문헌 1에는, 프로필렌 단독중합체로 이루어지는 발포 주재와, 블록 폴리프로필렌으로 이루어지는 희석재와, 폴리에틸렌계 엘라스토머로 이루어지는 개질재를 혼합한 혼합 수지에 발포제를 첨가하여, 블로우 성형한 자동차용 덕트가 개시되어 있다.
WO2013/111692
그런데, 본 발명자가 특허문헌 1에 개시되어 있는 혼합 수지의 발포 성형성에 대해서 상세히 검토한 바, 혼합 수지 중의 발포 주재의 함유량이 80질량부 이상인 경우에는 발포 성형성이 양호하지만, 발포 주재의 함유량이 80질량부 미만이 되면, 발포 주재의 함유량의 저감에 수반하여 발포 성형성이 급격히 저해됨을 알 수 있었다.
한편, 혼합 수지 중의 발포 주재의 함유량이 너무 많은 경우에는, 저온 내충격성이 저하되기 때문에, 수송시 등에 덕트가 파손될 우려가 있음을 알 수 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 발포 성형성 및 저온 내충격성이 우수한 발포 성형용 수지를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 성분 A와, 성분 B와, 성분 C를 함유하고, 상기 성분 A는 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌이며, 상기 성분 B는 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌이고, 상기 성분 C는 폴리에틸렌계 엘라스토머이며, 상기 성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 상기 성분 A의 함유량이 20∼70질량부이고, 상기 성분 B의 함유량이 20∼70질량부이며, 상기 성분 C의 함유량이 1∼20질량부인 발포 성형용 수지가 제공된다.
본 발명자는 예의 검토를 행한 바, 상기 성분 A∼C를 특정 비율로 배합함으로써, 발포 성형성 및 저온 내충격성을 향상시킬 수 있음을 알아내어, 본 발명의 완성에 이르렀다.
이하, 본 발명의 다양한 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 상기 성분 A의 함유량이 40∼50질량부이고, 상기 성분 B의 함유량이 40∼60질량부이며, 상기 성분 C의 함유량이 5∼10질량부이다.
바람직하게는, 상기 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌은 과산화물 변성 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌이고, 상기 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌은 중합형 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌이다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 기재된 발포 성형용 수지와 발포제를 발포 압출기 내에서 용융 혼련하여 이루어지는 발포 수지를 상기 발포 압출기로부터 압출하여 발포 패리슨을 형성하고, 상기 발포 패리슨을 성형하여 발포 성형체를 얻는 공정을 구비하는, 발포 성형체의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상기 기재된 발포 성형용 수지를 사용하여 형성되는 발포 성형체로서, 환경 온도 -10℃에서 500g 구를 낙하시켰을 때의 낙구 파손 높이가 40㎝ 이상인 발포 성형체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 발포 성형체의 제조 방법에서 이용 가능한 발포 성형기(1)의 일 예를 나타낸다.
도 2는 발포 성형체의 일 예인 발포 덕트(10)를 나타내는 사시도이다.
도 3은 성분 A의 비율과 발포 배율 유지율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 발포 성형체의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 불용 섬유가 과잉으로 첨가된 발포 성형체의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6은 실시예 13의 발포 성형체의 단면 사진이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태의 성형체의 제조 방법에서 이용 가능한 성형기(1)의 일 예를 나타낸다.
도 8은 압출 공정을 나타내며, (a)는 패리슨(23)의 중앙을 통과하는 종단면도, (b)는 (a) 중의 A－A 단면도, (c)는 저면도이다. (c)에 있어서는, 도시의 편의상, 핀치부(29)를 점선으로 나타내고 있다.
도 9는 핀치 공정을 나타내며, (a)는 패리슨(23)의 중앙을 통과하는 종단면도, (b)는 (a) 중의 A－A 단면도이다.
도 10은 프리블로우 공정을 나타내며, (a)는 패리슨(23)의 중앙을 통과하는 종단면도, (b)는 (a) 중의 A－A 단면도이다.
도 11은 성형 공정을 나타내며, (a)는 패리슨(23)의 중앙을 통과하는 종단면도, (b)는 (a) 중의 A－A 단면도이다.
도 12는 개구부 형성 공정 및 냉각 공정을 나타내며, (a)는 패리슨(23)의 중앙을 통과하는 종단면도, (b)는 (a) 중의 A－A 단면도이다.
도 13은 개구 형성 부재(30)를 이용하여 하측 버부(23b)를 절개하여 홈 형상의 개구부(23b1)를 형성하는 공정을 나타내며, (a)는 절개 전, (b)는 절개 개시 직후, (c)는 절개가 진행된 후의 상태를 나타낸다.
도 14는 하측 버부(23b)로부터 고온 에어가 배출된 후의 상태를 나타내는, 패리슨(23)의 중앙을 통과하는 종단면도이다.
도 15는 개구 형성 부재(30)가 이동하지 않는 형태에서의 개구 형성 부재(30)의 배치예를 나타내는, 도 10(b)에 대응하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 중에서 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징 사항에 대해서 독립적으로 발명이 성립한다.
[제1 실시형태]
1. 발포 성형용 수지
본 발명의 일 실시형태의 발포 성형용 수지는 성분 A와, 성분 B와, 성분 C를 함유한다. 이하, 각 성분에 대해서 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는, 폴리프로필렌을 PP, 폴리에틸렌을 PE, 에틸렌프로필렌 고무를 EPR로 표기한다.
＜성분 A: 장쇄 분기 호모 PP＞
성분 A는 장쇄 분기 호모 PP이다. 장쇄 분기 호모 PP는 장쇄 분기 구조를 갖는 호모 PP이며, 발포 성형성이 우수하지만, 저온 내충격성이 낮다는 특징을 갖고 있다.
장쇄 분기 호모 PP는 중량 평균 분기 지수 g가 0.9 이하인 것이 바람직하다.
장쇄 분기 호모 PP의 MT(멜트 텐션)는 100∼500mN이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500mN이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
장쇄 분기 호모 PP의 MFR(멜트 플로우 레이트)은 0.5∼7(g/10분)이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7(g/10분)이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
장쇄 분기 호모 PP는 과산화물 변성에 의해 형성된 것(즉, 과산화물 변성 장쇄 분기 호모 PP)인 것이 바람직하다. 과산화물 변성이란, 직쇄 호모 PP와 과산화물의 혼합물을 이축 혼련기로 용융 압출함으로써 장쇄 분기를 형성하는 것을 의미한다.
성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 성분 A의 함유량은 20∼70질량부이며, 40∼50질량부가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70질량부이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 성분 A가 너무 적으면 발포 성형성이 불충분해지고, 성분 A가 너무 많으면 저온 내충격성이 불충분해진다.
＜성분 B: 장쇄 분기 블록 PP＞
성분 B는 장쇄 분기 블록 PP이다. 장쇄 분기 블록 PP는 장쇄 분기 구조를 갖는 블록 PP이다. 장쇄 분기 블록 PP는 통상, 고무 성분을 함유하며, 장쇄 분기 호모 PP와 비교하여, 발포 성형성이 열악하지만, 저온 내충격성이 높다는 특징을 갖는다. 블록 PP는 호모 PP 블록 중에 PE 블록 및 EPR 블록이 분산된 블록 공중합체이다.
특허문헌 1에서는, 장쇄 분기 호모 PP와 직쇄 블록 PP를 포함하는 발포 수지가 사용되고 있지만, 이러한 배합에서는, 직쇄 블록 PP의 비율을 증가시키면 저온 내충격성은 향상되지만 발포 성형성이 급격히 저하된다는 문제가 있었다. 한편, 본 실시형태에서 사용하는 장쇄 분기 블록 PP는 직쇄 블록 PP에 비해, 발포 성형성의 저하의 정도가 작기 때문에, 장쇄 분기 블록 PP를 첨가함으로써 발포 성형성의 저하를 억제하면서 저온 내충격성을 높이는 것이 가능해졌다.
장쇄 분기 블록 PP는 중량 평균 분기 지수 g가 0.9 이하인 것이 바람직하다.
장쇄 분기 블록 PP의 MT(멜트 텐션)는 50∼500mN이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500mN이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
장쇄 분기 블록 PP의 MFR(멜트 플로우 레이트)은 1∼7(g/10분)이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7(g/10분)이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
장쇄 분기 블록 PP는 매크로머 공중합에 의해 생성된 호모 PP와 에틸렌을 중합시킴으로써 생성한 것(즉, 중합형 장쇄 분기 블록 PP)인 것이 바람직하다. 매크로머 공중합은 제1 반응(프로필렌 모노머의 중합에 의한 프로필렌 매크로머의 생성(프로필렌이 복수개 반응한 물질))과 제2 반응(프로필렌 모노머와 프로필렌 매크로머의 중합)으로 구성되어 있다. 제2 반응에서는 프로필렌 모노머끼리는 직쇄상으로 반응하고 있고, 그 직쇄의 측면에 프로필렌 매크로머가 반응하여 장쇄 분기로 되어 있다. 매크로머 공중합에 의해 얻어진 호모 PP와 에틸렌을 중합시킴으로써, PP의 일부와 에틸렌이 중합되어 EPR이 발생되기 때문에, 과산화물 변성 장쇄 분기 호모 PP에 비해, 저온 내충격성이 높다. 또한, 과산화물을 사용하지 않기 때문에, 리사이클 시의 MFR, MT의 변화가 과산화물 변성 장쇄 분기 호모 PP에 비해 작다.
성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 성분 B의 함유량은 20∼70질량부이며, 40∼60질량부가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70질량부이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 성분 B가 너무 적으면 저온 내충격성이 불충분해지고, 성분 B가 너무 많으면 발포 성형성이 불충분해진다.
＜성분 C: PE계 엘라스토머＞
성분 C는 PE계 엘라스토머이다. PE계 엘라스토머는 PE계 수지의 매트릭스 중에 올레핀계 고무를 미분산시킨 것이며, PP계 수지와의 상용성이 우수하고, 수지 재료에 고무 탄성을 부여하여 내충격성을 개선할 수 있다는 특징을 갖는다. PP계 수지에 추가로, PE계 엘라스토머를 병용함으로써, 내충격성을 개선하여, 발포 성형성과 내충격성을 양립시키도록 하고 있다.
PE계 엘라스토머의 MT는 10∼100mN이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100mN이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
PE계 엘라스토머의 MFR은 0.1∼5(g/10분)가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5(g/10분)이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 성분 C의 함유량은 1∼20질량부이며, 5∼10질량부가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20질량부이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 성분 C의 함유량이 5질량부 이상인 경우에는, 내충격성의 개선 효과가 특히 현저하다. PE계 엘라스토머의 비율이 많으면 많을수록 내충격성 개선에는 유리하지만, PE계 엘라스토머의 비율이 너무 많아지면, 상대적으로 PP계 수지의 비율이 저하되고, 발포 성형성 등, PP계 수지가 갖는 우수한 물성을 유지하는 것이 어려워진다. 이러한 관점에서, PE계 엘라스토머의 비율은 10질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 즉, PE계 엘라스토머의 비율은 5∼10질량％로 하는 것이 바람직하다.
2. 발포 성형체의 제조 방법
본 발명의 일 실시형태의 발포 성형체의 제조 방법은 상기 기재된 발포 성형용 수지와 발포제를 발포 압출기 내에서 용융 혼련하여 이루어지는 발포 수지를 상기 발포 압출기로부터 압출하여 발포 패리슨을 형성하고, 상기 발포 패리슨을 성형하여 발포 성형체를 얻는 공정을 구비한다.
본 실시형태의 방법은 예를 들면, 도 1에 예시하는 성형기(발포 성형기)(1)를 이용하여 실시 가능하다. 발포 성형기(1)는 수지 공급 장치(2)와, 헤드(18)와, 분할 금형(19)을 구비한다. 수지 공급 장치(2)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 인젝터(16)와, 어큐물레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐물레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐물레이터(17)와 헤드(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다.
이하, 각 구성에 대해서 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 이용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 펠렛 형상이다. 원료 수지는 상기 기재된 발포 성형용 수지이다. 버진 수지만을 사용하여 성형하는 경우이면, 상기 기재된 발포 성형용 수지에, 필요에 따라 개질재를 첨가한다. 회수 수지 재료를 사용하는 경우에는, 분쇄된 회수 수지 재료에 버진 수지를 소정 비율로 첨가한다. 버진 수지는 원료 수지(11) 중의 질량 비율이, 예를 들면 10∼30％가 되도록 첨가할 수 있다.
원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크루의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향해 반송된다. 스크루는 실린더(13a) 내에 배치되며, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크루의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있어, 기어 장치에 의해 스크루가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크루의 수는 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다.
＜인젝터(16)＞
실린더(13a)에는, 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(16)가 형성된다. 인젝터(16)로부터 주입되는 발포제는 물리 발포제, 화학 발포제, 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리 발포제가 바람직하다. 물리 발포제로는, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제, 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 나아가서는 이들의 초임계 유체를 사용할 수 있다. 이들 중에서, 발포제로는, 공기, 탄산 가스, 또는 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이들을 사용함으로써 유기물의 혼입을 막을 수 있어, 내구성 등의 저하를 억제할 수 있다. 초임계 유체를 사용함으로써, 균일하면서 확실하게 발포시킬 수 있다. 초임계 유체로는, 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻어진다. 화학 발포제로는, 산(예: 시트르산 또는 그 염)과 염기(예: 탄산수소나트륨)의 화학 반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학 발포제는 인젝터(16)로부터 주입시키는 대신에, 호퍼(12)로부터 투입시켜도 된다.
＜어큐물레이터(17), 헤드(18)＞
원료 수지와 발포제가 용융 혼련되어 이루어지는 발포 수지는 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되어, 연결관(25)을 통하여 어큐물레이터(17) 내에 주입된다. 어큐물레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있으며, 실린더(17a) 내에 발포 수지가 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 발포 수지가 소정량 저류된 후 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통하여 발포 수지를 헤드(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하고 아래로 늘어뜨려 발포 패리슨(23)을 형성한다. 발포 패리슨(23)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 원통 형상이어도 되고, 시트 형상이어도 된다. 발포 패리슨(23)의 압출 속도는 예를 들면 700kg/hr 이상으로 한다. 한편, 어큐물레이터(17)는 헤드(18)에 내장시킬 수도 있고, 피스톤(17b)을 연직 방향으로 내리누르는 것이어도 된다.
＜분할 금형(19)＞
발포 패리슨(23)은 한 쌍의 분할 금형(19) 사이로 유도된다. 분할 금형(19)을 이용하여 발포 패리슨(23)의 성형을 행함으로써 발포 성형체가 얻어진다. 분할 금형(19)을 이용한 성형의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 분할 금형(19)의 캐비티 내에 에어를 취입하여 성형을 행하는 블로우 성형이어도 되고, 분할 금형(19)의 캐비티의 내면으로부터 캐비티 내를 감압하여 발포 패리슨(23)의 성형을 행하는 진공 성형이어도 되며, 그 조합이어도 된다. 블로우 성형의 경우, 에어는 예를 들면 0.05∼0.15MPa의 압력 범위로 취입한다.
성형 후, 냉각되어 고화된 수지 재료에 있어서의 완성품 이외의 부분을 분쇄하여 회수 수지 재료로 하여, 재차, 발포 성형체의 제조에 사용할 수 있다.
3. 발포 성형체
발포 성형체의 일 예는 도 2에 나타내는 것과 같은 발포 덕트(10)이다. 발포 덕트(10)는 에어콘 유닛(도시 생략)으로부터 공급되는 공조 에어를 내부의 유로에 의해 유통시켜, 원하는 부위에 통풍시키도록 구성된다. 한편, 발포 덕트(10)의 형상으로는, 도 2에 나타내는 것으로 한정되지 않으며, 용도나 설치 장소 등에 따라 임의의 형상으로 할 수 있다.
본 실시형태의 발포 덕트(10)는 압출기의 다이로부터 발포 수지를 압출함으로써 형성한 발포 패리슨을 금형에 끼워 블로우 성형함으로써 얻어진다. 한편, 블로우 성형 직후의 덕트는 양단이 닫힌 상태로 되어 있으며, 블로우 성형 후의 트리밍에 의해 양단이 절단되어 개구 형상이 된다.
본 실시형태의 발포 덕트(10)는 관벽이 발포층에 의해 구성되는 중공의 발포 수지 성형품으로 이루어진다. 발포층이 독립 기포 구조를 갖는 구성으로 함으로써, 경량이며 단열성이 우수한 덕트로 할 수 있다. 독립 기포 구조란, 복수의 독립된 기포 셀을 갖는 구조이며, 적어도 독립 기포율이 70％ 이상인 것을 의미한다. 이러한 구성에 의해, 발포 덕트(10) 내에 냉방의 공기를 유통시키는 경우여도, 결로가 발생할 가능성을 거의 없앨 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 발포 덕트(10)에 있어서는, 성분 A∼C를 특정 비율로 함유하는 혼합 수지를 사용하여 형성되어 있으므로, 발포 성형성과 내충격성을 양립시키는 것이 가능하고, 예를 들면 발포 배율 2.5배(2∼3배), 평균 두께 2㎜(1.5∼2.5㎜)의 발포 덕트를 성형하는 것이 가능하다.
＜실시예＞
1. 발포 덕트의 제조
도 1에 나타내는 발포 성형기(1)를 이용하여, 발포 덕트(10)를 제작했다. 압출기(13)의 실린더(13a)의 내경은 50㎜이며, L/D＝34였다. 원료 수지에는, 표 1에 나타내는 성분 A∼C 및 직쇄 블록 PP를 표 1에 나타내는 배합 비율(질량부)로 함유하는 것을 사용했다. 또한, 수지 100질량부에 대해, 핵제로서 20wt％의 탄산수소나트륨계 발포제를 포함한 LDPE 베이스 마스터 배치(다이니치세이카 공업 주식회사 제조, 상품명 「파인 셀 마스터 P0217K」)를 1.0중량부 및 착색제로서 40wt％의 카본 블랙을 포함하는 LLDPE 베이스 마스터 배치 1.0중량부를 첨가했다. 발포 패리슨(23)의 온도가 190∼200℃가 되도록 각 부위의 온도 제어를 행했다. 스크루의 회전수는 60rmm으로 하고, 압출량은 20kg/hr로 했다. 발포제는 N2 가스를 사용하고, 인젝터(16)를 개재하여 주입했다. 주입량은 0.4[wt.％](N2 주입량/수지 압출량)로 했다. 발포 패리슨(23)은 두께가 2㎜가 되도록 헤드(18)의 제어를 행했다.
이상의 조건으로 형성된 발포 패리슨(23)을 분할 금형(19) 사이에 배치한 후, 분할 금형(19)의 형 체결을 행하여 발포 덕트(10)를 얻었다.
2. 평가
제작한 발포 덕트에 대해서, 발포 배율 유지율 및 저온 내충격성을 이하의 방법으로 평가했다.
＜발포 배율 유지율＞
발포 배율 유지율은 이하의 식에 기초하여 산출했다. 비교예 1에서의 발포 배율을 기준으로 한 것은, 비교예 1에서는, 발포 성형성이 우수한 수지인 WB140의 비율이 100％이기 때문이다. 발포 배율 유지율이 90％ 이상인 경우를 ○, 90％ 미만인 경우를 ×로 했다.
(식 1) 발포 배율 유지율[％]＝{(각 실시예·비교예에서의 발포 배율)÷(비교예 1에서의 발포 배율)}×100
＜저온 내충격성＞
저온 내충격성의 시험은 발포 덕트(10)에 대해, 환경 온도 -10℃에서 500g 구를 낙하시킴으로써 행했다. 낙구 파손 높이가 40㎝ 미만인 경우를 ×, 40㎝ 이상인 경우를 ○로 했다.
Figure pct00001
표 1 중의 각 성분의 상세는 이하와 같다.
·장쇄 분기 호모 PP: 보레알리스사 제조, 상품명 WB140(과산화물 변성에 의해 장쇄 분기 구조를 도입, MT가 239.4mN, MFR이 1.62g/10분)
·장쇄 분기 호모 PP: 카네카 제조, 상품명 SLB047N(과산화물 변성에 의해 장쇄 분기 구조를 도입, MT가 200mN, MFR이 1.2g/10분)
·장쇄 분기 블록 PP: 니폰 폴리프로 제조, 상품명 EX6000(중합시 장쇄 분기 구조를 도입, MT가 144.4mN, MFR이 2.12g/10분)
·PE계 엘라스토머(TPE): 미츠이 화학 제조, 상품명 DF605(MT가 31.6mN, MFR가 0.47g/10분)
·직쇄 블록 PP: 니폰 폴리프로 제조, 상품명 BC4BSW(MT가 5.4mN, MFR이 4.7g/10분)
MT는 장쇄 분기 호모 PP, 장쇄 분기 블록 PP 및 직쇄 블록 PP에 대해서는, 멜트 텐션 테스터(주식회사 도요 정기 제작소 제조)를 이용하여 여열 온도 230℃, 압출 속도 5.7㎜/min으로, 직경 2.095㎜, 길이 8㎜의 오리피스로부터 스트랜드를 압출하여, 이 스트랜드를 직경 50㎜의 롤러에 권취하여 속도 100rpm으로 권취한 때의 장력을 나타내는 것이다. MT는 PE계 엘라스토머에 대해서는, 여열 온도 210℃의 경우의 값이다.
MFR은 장쇄 분기 호모 PP, 장쇄 분기 블록 PP 및 직쇄 블록 PP에 대해서는, JIS K-7210에 준거하여 시험 온도 230℃, 시험 하중 2.16kg에서 측정을 행한 값이다. MFR은 PE계 엘라스토머에 대해서는, JIS K-6922-1에 준거하여 시험 온도 190℃, 시험 하중 2.16kg에서 측정을 행한 값이다.
3. 고찰
모든 실시예는 성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 성분 A의 함유량이 20∼70질량부이고, 성분 B의 함유량이 20∼70질량부이며, 성분 C의 함유량이 1∼20질량부이기 때문에, 발포 배율 유지율 및 저온 내충격성이 양호했다.
비교예 1, 3, 4, 11, 13, 14는 성분 C를 포함하지 않기 때문에 저온 내충격성이 낮았다.
비교예 2, 12는 성분 B가 너무 적기 때문에, 저온 내충격성이 낮았다.
비교예 5∼7, 15는 성분 A가 너무 적기 때문에, 발포 배율 유지율이 낮았다.
비교예 8, 16은 성분 B 대신에 직쇄 블록 PP를 포함하지만, 그 비율이 너무 작기 때문에, 저온 내충격성이 낮았다.
비교예 9, 17은 성분 B 대신에 직쇄 블록 PP를 포함하며, 직쇄 블록 PP의 함유량이 20∼30질량부라는 비교적 소량임에도 불구하고, 발포 배율 유지율이 큰 폭으로 저하했다.
비교예 10은 직쇄 블록 PP만을 포함하며, 발포 배율이 매우 작았다.
4. 장쇄 분기 블록 PP를 사용하는 것의 효과를 나타내는 예비 실험
여기서, 직쇄 블록 PP 대신에 장쇄 분기 블록 PP를 사용함으로써, 발포 성형성의 저하가 억제되는 것을 나타내는 예비 실험을 나타낸다.
원료 수지의 조성을 표 2에 나타내는 것으로 변경한 것 이외에는, 「1. 발포 덕트의 제조」와 동일한 조건으로 발포 덕트를 제조하고, 발포 배율 유지율을 산출했다.
표 2 중의 계열 A 및 C에서는, 성분 A와 성분 B를 병용하고 있고, 계열 B 및 D에서는, 성분 A와 직쇄 블록 PP를 병용했다. 계열 A 및 B에서는, 성분 A로서 WB140을 사용하고, 계열 C 및 D에서는, 성분 A로서 SLB047N을 사용했다. 표 2를 플롯화시킨 그래프를 도 3에 나타낸다.
Figure pct00002
표 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 계열 B 및 D에서는, 성분 A의 비율이 70％로까지 감소하면 발포 배율 유지율이 90％ 이하가 되었다. 한편, 계열 A 및 C에서는, 성분 A의 비율이 40％로까지 감소해도 발포 배율 유지율은 90％보다 높았다. 이 결과는 성분 B인 장쇄 분기 블록 PP가 직쇄 블록 PP보다 발포 성형성을 악화시키는 정도가 작음을 나타내고 있다.
[제2 실시형태]
발포 성형체는 경량이지만, 비발포 성형체에 비해 기계 특성이 열악한 경향이 있다. 발포 수지에 탤크 등의 필러를 첨가함으로써 발포 성형체의 기계 특성을 향상시키는 방법을 생각할 수 있지만, 본 발명자에 의한 예비 실험에 의하면, 발포 수지에 탤크를 1.5질량％ 첨가해도 기계 특성이 거의 향상되지 않고, 탤크의 첨가량을 증가시키면 성형성이 악화되는 것을 알 수 있었다.
본 실시형태는 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 성형성이 양호하면서 발포 성형체의 기계 특성을 큰 폭으로 향상시킬 수 있는 발포 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 실시형태의 발명에 의하면, 불용 섬유를 포함한 발포 수지를 성형하는 공정을 구비하며, 상기 발포 수지 중의 상기 불용 섬유의 함유량은 0.3∼3질량％인, 발포 성형체의 제조 방법이 제공된다.
본 발명자가 발포 성형체의 기계 특성을 향상시킬 수 있도록 예의 검토를 행한 결과, 발포 수지 중의 불용 섬유의 함유량을 0.3∼3질량％로 한 경우에는, 성형성이 양호하면서 발포 성형체의 기계 특성이 큰 폭으로 향상되는 것을 알아내어, 본 실시형태의 발명의 완성에 이르렀다.
이하, 여러 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 불용 섬유의 함유량은 0.6∼2.1질량％이다.
바람직하게는, 상기 불용 섬유는 유리 섬유 또는 탄소 섬유이다.
바람직하게는, 상기 불용 섬유는 상기 발포 성형체 중에서의 평균 길이가 50∼500㎛이다.
바람직하게는, 상기 평균 길이가 70∼120㎛이다.
바람직하게는, 상기 발포 성형체는 인장 탄성률이 400MPa 이상이다.
본 실시형태의 다른 관점에 의하면, 불용 섬유를 포함하는 발포 성형체로서, 상기 불용 섬유의 함유량은 0.3∼3질량％인 발포 성형체가 제공된다.
본 실시형태의 발포 성형체의 제조 방법은 불용 섬유를 포함하는 발포 수지를 성형하는 공정을 구비하며, 상기 발포 수지 중의 상기 불용 섬유의 함유량은 0.3∼3질량％이다.
이하, 도 1을 이용하여, 본 발명의 일 실시형태의 발포 성형체의 제조 방법 및 그 실시에 이용 가능한 발포 성형기(1)에 대해 설명한다. 한편, 본 실시형태에서 이용하는 발포 성형기(1)는 앞의 제1 실시형태에 있어서의 발포 성형기(1)와 동일한 것이므로, 본 실시형태에 있어서도 도 1을 이용하여 발포 성형기(1)에 대해서 설명한다.
발포 성형기(1)는 수지 공급 장치(2)와, 헤드(18)와, 분할 금형(19)을 구비한다. 수지 공급 장치(2)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 인젝터(16)와, 어큐물레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐물레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐물레이터(17)와 헤드(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다.
이하, 각 구성에 대해서 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는 원료 조성물(11)을 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 이용된다. 원료 조성물(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 펠렛 형상이다.
원료 조성물(11)에 포함되는 원료 수지는, 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성 수지이며, 폴리올레핀으로는, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 조성물(11)은 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크루의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향해 반송된다. 스크루는 실린더(13a) 내에 배치되며, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크루의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있어, 기어 장치에 의해 스크루가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크루의 수는 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다.
원료 조성물(11)에는, 후술하는 발포 수지(11a) 중의 불용 섬유의 함유량이 0.3∼3질량％가 되는 양의 불용 섬유가 함유된다. 원료 조성물(11)에는, 통상, 발포용 핵제로서 탄산수소나트륨이나 탤크 등이 함유되지만, 본 실시형태에서는 불용 섬유가 핵제로서 기능하므로, 핵제를 별도 첨가할 필요가 없다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 발포 성형체(101)는 수지부(102) 중에 다수의 기포(103)가 분산되어 구성되지만, 불용 섬유가 핵제로서 기능하기 때문에, 각 기포(103)에 대응되도록 불용 섬유(104)가 배치된다. 그리고, 불용 섬유(104)는 어느 정도의 길이를 갖고 있으므로, 불용 섬유(104)에 의해 각 기포가 보강된다. 탤크 등의 입상 필러를 첨가했을 경우는 기포가 강화되지 않기 때문에, 발포 성형체의 기계 특성이 거의 향상되지 않는다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 불용 섬유(104)를 핵제로 하여 생성된 기포(103)는 가늘고 긴 형상이 되기 쉽고, 불용 섬유(104)는 기포(103)의 길이 방향을 따라 배향되기 쉽다. 가늘고 긴 형상의 기포(103)가 구부러지는 방향의 힘이 가해지면 기포(103)가 파괴되기 쉽지만, 불용 섬유(104)가 기포(103)의 길이 방향을 따라 배향되기 때문에 가늘고 긴 형상의 기포(103)가 구부러지는 방향의 힘에 대한 강도가 특히 강화되어 발포 성형체(31)의 기계 특성이 향상된다.
발포 수지(11a)에 0.3질량％ 이상의 불용 섬유를 함유시킴으로써, 발포 성형체의 기계 특성이 향상된다. 또한, 불용 섬유의 함유량이 3질량％를 초과하면 발포 수지(11a)의 성형성이 악화되는 경우가 있지만, 이 함유량을 3질량％ 이하로 함으로써 발포 수지(11a)의 성형성이 양호해진다. 또한, 불용 섬유의 함유량이 3질량％를 초과하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 과잉으로 형성된 기포(103)가 발포 성형체(101)의 두께 방향으로 연속하거나 또는 근접하여 배치됨으로써 발포 성형체(101)의 강도가 현저히 저하되지만, 이 함유량을 3질량％ 이하로 함으로써 이러한 문제의 발생이 억제된다.
그런데, 발포 성형체와 솔리드(비발포) 성형체에서는, 불용 섬유나 탤크 등의 필러를 함유함에 따른 효과가 크게 상이하다. 발포 성형체에서는, 불용 섬유의 함유량이 0.9질량％까지는 불용 섬유의 함유량의 증대에 수반하여 기계 특성이 높아지지만, 불용 섬유의 함유량을 그 이상 증가시켜도 기계 특성의 추가적인 개선은 관찰되지 않고, 불용 섬유의 함유량이 3질량％를 초과하면 기계 특성이 저하된다. 한편, 솔리드 성형체에서는, 불용 섬유의 함유량이 0.9질량％로는 기계 특성의 대폭적인 개선이 관찰되지 않고, 불용 섬유의 함유량이 3질량％인 경우, 발포 성형체가 불용 섬유를 3질량％ 함유하는 경우와 동등한 기계 특성의 개선이 관찰된다. 또한, 불용 섬유의 함유량을 6∼9질량％로 하면, 3질량％의 경우보다 기계 특성이 더욱 큰 폭으로 개선된다. 이 때문에, 솔리드 성형체에서는, 불용 섬유는 6∼9질량％ 첨가되는 것이 통상이며, 본 실시형태에서의 0.3∼3질량％라는 불용 섬유의 함유량은 솔리드 성형체에서는 통상은 채용되지 않는 함유량이다. 또한, 탤크는 솔리드 성형체의 기계 특성을 향상시키기 위한 대표적인 필러이지만, 발포 성형체에 탤크를 함유시켜도 기계 특성은 거의 개선되지 않는다. 이 때문에, 발포 성형체에서는 필러를 첨가하여 기계 특성을 향상시킨다는 시도가 지금까지는 행해지지 않았다. 이러한 상황에 있어서, 본 발명자는 불용 섬유의 소량 첨가에 의해 발포 성형체의 기계 특성이 큰 폭으로 향상된다는 효과가 나타나는 것을 발견했지만, 이러한 효과는 종래 기술에서는 전혀 예측할 수 없었다.
불용 섬유는 그대로 투입해도 되지만, 취급의 용이성의 관점에서 불용 섬유를 포함하는 마스터 배치의 형태로 하여 투입하는 것이 바람직하다. 불용 섬유란, 발포 성형 공정에 있어서 용융되어 소실되지 않는 섬유이며, 무기 섬유인 것이 바람직하고, 유리 섬유 또는 탄소 섬유인 것이 더욱 바람직하다. 불용 섬유의 함유량은 0.5질량％ 이상이 바람직하고, 0.6질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 이 경우, 발포 성형체의 기계 특성의 향상이 현저하다. 불용 섬유의 함유량은 2.5질량％ 이하가 바람직하고, 2.1질량％ 이하가 더욱 바람직하다. 이 경우, 발포 수지(11a)의 성형성이 더욱 양호해지기 때문이다. 불용 섬유의 함유량은 구체적으로는 예를 들면, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3질량％이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
발포 성형체 중에서의 불용 섬유의 평균 길이는, 예를 들면 50∼500㎛이며, 70∼120㎛가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 50, 70, 100, 120, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500㎛이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 발포 성형체 중에서의 불용 섬유의 평균 직경은 예를 들면 1∼30㎛이며, 구체적으로는 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30㎛이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 발포 성형체 중에서의 불용 섬유의 평균 애스펙트비는 예를 들면 3∼100이며, 5∼25가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
발포 성형체 중에서의 불용 섬유의 평균 길이, 평균 직경, 및 평균 애스펙트비는 발포 성형체의 단면에 있어서, (발포 성형체의 두께)×(발포 성형체의 두께의 2배)로 구성되는 화상을 잘라내어, 그 화상 내에서 시인할 수 있는 길이 30∼1000㎛인 섬유를 전부 픽업하여, 각 섬유에 대해서 길이, 직경, 및 애스펙트비(길이/직경)를 측정하고, 측정값을 산출 평균함으로써 산출할 수 있다.
펠렛 상태에서의 불용 섬유의 평균 길이는 예를 들면 1∼10㎜이며, 2∼5㎜가 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10㎜이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 펠렛 상태에서의 불용 섬유의 평균 직경은 발포 성형체 중에서의 불용 섬유의 평균 직경과 같다. 펠렛 상태에서의 불용 섬유의 평균 애스펙트비는 예를 들면 100∼2000이며, 구체적으로는 예를 들면, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 펠렛 상태에서의 불용 섬유의 평균 길이, 평균 직경, 및 평균 애스펙트비는 펠렛의 표면에서 관찰되는 불용 섬유를 랜덤하게 10개 추출하여, 각 섬유에 대해서 길이, 직경, 및 애스펙트비를 측정하고, 측정값을 산출 평균함으로써 산출할 수 있다.
＜인젝터(16)＞
실린더(13a)에는, 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(16)가 형성된다. 인젝터(16)로부터 주입되는 발포제는 물리 발포제, 화학 발포제, 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리 발포제가 바람직하다. 물리 발포제로는, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제, 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 나아가서는 이들의 초임계 유체를 사용할 수 있다. 초임계 유체로는, 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻어진다. 화학 발포제로는, 산(예: 시트르산 또는 그 염)과 염기(예: 탄산수소나트륨)의 화학 반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학 발포제는 인젝터(16)로부터 주입시키는 대신에, 호퍼(12)로부터 투입시켜도 된다.
＜어큐물레이터(17), 헤드(18)＞
원료 조성물(11)과 발포제가 용융 혼련되어 이루어지는 발포 수지(11a)가 형성된다. 발포 수지(11a) 중의 불용 섬유의 함유량은 0.3∼3질량％이다. 발포 수지(11a)는 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되어, 연결관(25)을 통하여 어큐물레이터(17) 내에 주입된다. 어큐물레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있으며, 실린더(17a) 내에 발포 수지(11a)를 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 발포 수지(11a)가 소정량 저류된 후 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통하여 발포 수지(11a)를 헤드(18) 내에 형성된 다이 슬릿으로부터 압출하고 아래로 늘어뜨려 발포 패리슨(23)을 형성한다. 발포 패리슨(23)의 형상은, 특별히 한정되지 않으며, 원통 형상이어도 되고, 시트 형상이어도 된다.
＜분할 금형(19)＞
발포 패리슨(23)은 한 쌍의 분할 금형(19) 사이로 유도된다. 분할 금형(19)을 이용하여 발포 패리슨(23)의 성형을 행함으로써, 발포 성형체가 얻어진다. 분할 금형(19)을 이용한 성형의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 형 체결 후 발포 패리슨(23) 내에 에어를 취입하여 성형을 행하는 블로우 성형이어도 되고, 분할 금형(19)의 캐비티의 내면으로부터 캐비티 내를 감압하여 발포 패리슨(23)의 성형을 행하는 진공 성형이어도 되며, 그 조합이어도 된다. 발포 성형체의 발포 배율은 예를 들면 1.5∼6배이며, 구체적으로는 예를 들면, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6배이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 발포 배율은 하기 수식 (1)에 기초하여 산출할 수 있다.
발포 배율＝(미발포 원료 조성물(11)의 비중)／(발포 성형체의 비중) ···(1)
발포 성형체의 인장 탄성률은 예를 들면 250MPa∼800MPa이며, 400MPa 이상인 것이 바람직하다. 발포 성형체에 적량의 불용 섬유를 함유시킴으로써 발포 성형체의 인장 탄성률을 400MPa 이상으로 할 수 있다. 인장 탄성률은 구체적으로는 예를 들면, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800MPa이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
＜실시예＞
도 1에 나타내는 발포 성형기(1)를 이용하여, 원통 형상의 발포 성형체를 제작했다. 압출기(13)의 실린더(13a)의 내경은 50㎜이며, L/D＝34였다. 원료 조성물에는, 폴리프로필렌계 수지 A(보레알리스사(Borealis AG) 제조, 상품명 「Daploy WB140」)와 폴리프로필렌계 수지 B(니폰 폴리프로 주식회사 제조, 상품명 「노바텍 PP·BC4BSW」)를 질량비 60:40으로 혼합하여, 수지 100질량부에 대해, 표 3에 나타내는 종류 및 질량부의 무기 필러를 첨가했다. 불용 섬유는 수지와 불용 섬유를 포함하는 펠렛 상태로 첨가되어 있지만, 표 3 중의 불용 섬유의 질량부는 펠렛 전체의 질량부가 아니고, 불용 섬유만의 질량부이다. 발포 패리슨(23)의 온도가 190∼200℃가 되도록 각 부위의 온도 제어를 행했다. 스크루의 회전수는 60rmm으로 하고, 압출량은 20kg/hr로 했다. 발포제는 N2 가스를 사용하여, 인젝터(16)를 개재하여 주입했다. N2는 최종적으로 성형되는 성형체의 발포 배율이 2.8∼3.0이 되는 양을 주입했다. 발포 패리슨(23)은 성형체로서의 두께가 약 2㎜가 되도록 형성했다.
이상의 조건으로 형성된 발포 패리슨(23)을 분할 금형(19) 사이에 배치하여, 형 체결 후 발포 패리슨(23) 내에 에어를 취입함으로써 블로우 성형을 행하여 두께가 약 2㎜인 발포 성형체를 형성하고, 이 발포 성형체에 대해서 인장 시험을 행하여, 이하의 기준으로 평가를 행했다. 인장 시험은 JIS K 7113에 준거하여 행했다. 인장 시험 속도는 50㎜/min으로 하고, 시험용 덤벨 형상은 2호형으로 했다.
(성형성)
◎: 원하는 형상의 발포 성형체가 얻어졌다.
○: 원하는 형상의 발포 성형체가 얻어졌지만, 발포 성형체의 표면에 기포 덩이가 발생했다.
×: 원하는 형상의 발포 성형체가 얻어지지 않았다.
(파단점 강도)
◎: 7.5MPa 이상
○: 6.5MPa 이상 7.5MPa 미만
△: 5.5MPa 이상 6.5MPa 미만
×: 5.5MPa 미만
(인장 탄성률)
◎: 500MPa 이상
○: 400MPa 이상 500MPa 미만
△: 270MPa 이상 400MPa 미만
×: 270MPa 미만
Figure pct00003
표 3 중에 무기 필러로는, 이하의 것을 사용했다.
탄소 섬유(단섬유): 미츠비시 레이온 제조 PYROFIL PP-C-30A, 펠렛 상태에서의 길이 3㎜, 직경 6㎛
탄소 섬유(장섬유): 주오 화성품 제조 PPLCF30, 펠렛 상태에서의 길이 7㎜, 직경 6㎛
유리 섬유: 아사히 화이버 글라스사 제조, GF PP-MG60, 펠렛 상태에서의 길이 3㎜, 직경 17㎛
탤크: 시라이시 칼슘 제조, MAT-725TP
비교예 22∼25에 나타내는 바와 같이, 탤크를 0.3∼1.5질량％ 첨가해도 기계 특성(파단점 강도·인장 탄성률)이 거의 개선되지 않았다. 한편, 탤크를 3질량％ 첨가하자 성형성이 현저히 악화되었다. 한편, 실시예 11∼20에 나타내는 바와 같이, 불용 섬유를 0.3∼3질량％ 첨가하자 파단점 강도가 현저히 향상됐다. 또한, 불용 섬유를 0.6∼3질량％ 첨가하자 파단점 강도가 더욱 향상됨과 함께, 인장 탄성률도 현저히 향상됐다. 또한, 불용 섬유를 3질량％ 첨가하자 성형성이 약간 열악해졌지만, 탄소 섬유가 단섬유인 경우에는, 불용 섬유의 첨가량이 2.1질량％ 이하인 경우는 성형성의 악화는 관찰되지 않았다. 탄소 섬유가 장섬유인 경우에는, 단섬유인 경우에 비해 성형성이 열악했다.
실시예 13의 발포 성형체의 단면 사진을 도 6에 나타낸다. 가늘고 긴 형상의 기포가 형성되어 있고, 불용 섬유가 기포의 길이 방향을 따라 배향되어 있는 것을 알 수 있다. 실시예 13의 발포 성형체에 포함되는 탄소 섬유(단섬유)의 평균 길이는 100㎛였다. 실시예 17의 발포 성형체에 포함되는 탄소 섬유(장섬유)의 평균 길이는 150㎛였다. 한편, 용융 혼련 등을 행할 때 불용 섬유가 부러지므로, 발포 성형체에 포함되는 불용 섬유의 평균 길이는 펠렛 상태에서의 불용 섬유의 길이보다 짧아진다.
[제3 실시형태]
원하는 성형체의 형상이 패리슨의 형상과 크게 상이한 경우, 성형성을 향상시키기 위해, 분할 금형보다 하측에 배치된 핀치부에 있어서 패리슨을 핀치한 상태로, 형 체결 전 패리슨에 에어를 취입하는 프리블로우를 행하고 있다.
단, 이 방법에서는, 분할 금형과 핀치부 사이에 풍선 형상의 버가 형성되는 경우가 있다. 이 풍선 형상의 버가 냉각 고화되는 속도는 통상, 분할 금형 내에서 성형체가 냉각 고화되는 속도보다 낮다. 성형체는 통상 버가 냉각 고화된 후 취출된다. 이 때문에, 버의 냉각 속도가 낮음으로써 성형체의 제조 효율이 저하되는 경우가 있다.
본 실시형태는 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 성형체의 제조 효율을 향상시킬 수 있는 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 실시형태에 의하면, 용융 수지를 압출하여 통 형상의 패리슨을 형성하여 한 쌍의 분할 금형 사이로 압출하는 압출 공정과, 상기 분할 금형의 하측에 배치된 핀치부에 있어서 상기 패리슨을 사이에 끼우는 핀치 공정과, 상기 핀치 공정 후, 상기 분할 금형의 형 체결을 행하여 상기 패리슨의 성형을 행하는 성형 공정을 구비하며, 상기 성형 공정 시 상기 분할 금형의 하측에 있어서 상기 패리슨이 팽창함으로써 형성되는 풍선 형상의 하측 버부에, 개구 형성 부재를 이용하여 개구부를 형성하는 개구부 형성 공정을 구비하는, 성형체의 제조 방법이 제공된다.
본 발명자들은 분할 금형과 핀치부 사이의 풍선 형상의 버의 내부에, 패리슨의 열에 의해 따뜻해진 고온의 에어가 들어 있기 때문에 버의 냉각 속도가 낮은 것을 깨달았다. 그리고, 이 지견에 기초하여, 개구 형성 부재를 이용하여 버에 개구부를 형성하여 고온의 에어를 배출시킴으로써 버의 냉각 속도를 높일 수 있고, 그 결과, 성형체의 제조 효율을 높일 수 있음을 알아내어, 본 발명의 완성에 이르렀다.
이하, 다양한 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 개구부는 홈 형상으로 형성된다.
바람직하게는, 상기 개구 형성 부재는, 가늘고 긴 형상이며, 상기 개구 형성 부재는 상기 분할 금형의 형 체결 방향과 상기 개구 형성 부재의 길이 방향 사이의 각도가 20∼70도가 되도록 배치된다.
바람직하게는, 상기 개구 형성 부재는 상기 분할 금형의 형 체결 방향과 수직인 면에 대한 사영의 두께가 2㎜ 이상이다.
바람직하게는, 상기 개구 형성 부재는 파이프부를 구비한다.
바람직하게는, 상기 파이프부는 선단부가 뾰족하다.
바람직하게는, 상기 선단부는 상기 분할 금형에 가까운 쪽이 돌출되도록 뾰족하다.
바람직하게는, 상기 하측 버부에 냉각용 에어를 분사함으로써 상기 하측 버부를 냉각하는 냉각 공정을 구비한다.
바람직하게는, 상기 냉각용 에어는 상기 패리슨을 사이에 두고 상기 개구 형성 부재와 대향하는 위치에 분사된다.
바람직하게는, 상기 핀치 공정 후이며 상기 성형 공정 전, 상기 패리슨 내에 에어를 취입하는 프리블로우 공정을 추가로 구비한다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 통 형상의 패리슨의 성형을 행하여 성형체를 형성하기 위한 한 쌍의 분할 금형과, 상기 분할 금형의 하측에 배치되면서 상기 패리슨을 사이에 끼우도록 구성된 핀치부와, 상기 분할 금형과 상기 핀치부 사이에 배치된 개구 형성 부재를 구비하며, 상기 개구 형성 부재는 상기 분할 금형의 형 체결 시 상기 분할 금형의 하측에 있어서 상기 패리슨이 팽창함으로써 형성되는 풍선 형상의 하측 버부에 개구부를 형성하도록 구성되는, 성형체의 제조 장치가 제공된다.
1. 성형기(1)의 구성
우선, 도 7을 이용하여, 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법의 실시에 이용 가능한 성형기(1)에 대해 설명한다. 한편, 도 7에 있어서, 앞의 제1 실시형태나 제2 실시형태에서 이용한 도 1에 나타내는 성형기(1)와 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
본 실시형태에서 사용하는 성형기(1)는 수지 공급 장치(2)와, 헤드(18)와, 분할 금형(19)과, 핀치부(29)와, 개구 형성 부재(30)와, 에어 취출구(31)를 구비한다. 수지 공급 장치(2)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 인젝터(16)와, 어큐물레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐물레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐물레이터(17)와 헤드(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다.
이하, 각 구성에 대해서 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 이용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 통상은, 펠렛 형상이다. 원료 수지(11)는 예를 들면, 폴리올레핀 등의 열가소성 수지이며, 폴리올레핀으로는, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크루의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향해 반송된다. 스크루는 실린더(13a) 내에 배치되며, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크루의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있어, 기어 장치에 의해 스크루가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크루의 수는 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다.
＜인젝터(16)＞
실린더(13a)에는, 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(16)가 형성된다. 원료 수지(11)를 발포시키지 않는 경우는 인젝터(16)는 생략 가능하다.
인젝터(16)로부터 주입되는 발포제는 물리 발포제, 화학 발포제, 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리 발포제가 바람직하다. 물리 발포제로는, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제, 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 나아가서는 이들의 초임계 유체를 사용할 수 있다. 초임계 유체로는, 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻어진다. 화학 발포제로는, 산(예: 시트르산 또는 그 염)과 염기(예: 탄산수소나트륨)의 화학 반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학 발포제는 인젝터(16)로부터 주입시키는 대신에, 호퍼(12)로부터 투입시켜도 된다.
＜어큐물레이터(17), 헤드(18)＞
발포제가 첨가되어 있거나 또는 첨가되어 있지 않은 용융 수지(11a)는 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되어, 연결관(25)을 통하여 어큐물레이터(17) 내에 주입된다. 어큐물레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있어, 실린더(17a) 내에 용융 수지(11a)가 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 용융 수지(11a)가 소정량 저류된 후 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통하여 용융 수지(11a)를 헤드(18) 내에 형성된 다이 슬릿으로부터 압출하고 아래로 늘어뜨려 통 형상의 패리슨(23)을 형성한다. 헤드(18)에는, 프리블로우 노즐(28)이 형성되어 있어, 분할 금형(19)의 형 체결 전 프리블로우 노즐(28)로부터 패리슨(23) 내에 에어를 취입하는 것이 가능하게 되어 있다.
＜분할 금형(19), 핀치부(29), 개구 형성 부재(30), 에어 취출구(31)＞
패리슨(23)은 한 쌍의 분할 금형(19) 사이로 유도된다. 분할 금형(19)을 이용하여 패리슨(23)의 성형을 행함으로써, 성형체가 얻어진다. 분할 금형(19)을 이용한 성형의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 분할 금형(19)의 캐비티 내에 에어를 취입하여 성형을 행하는 블로우 성형이어도 되고, 분할 금형(19)의 캐비티의 내면으로부터 캐비티 내를 감압하여 패리슨(23)의 성형을 행하는 진공 성형이어도 되며, 그 조합이어도 된다. 용융 수지가 발포제를 함유하는 경우, 패리슨(23)은 발포 패리슨이 되며, 성형체는 발포 성형체가 된다.
분할 금형(19)의 하측에는, 핀치부(29)가 형성되어 있다. 핀치부(29)에 의해 패리슨(23)을 사이에 끼움으로써 분할 금형(19)의 형 체결 전 패리슨(23) 내에 밀폐 공간(23s)을 형성할 수 있다. 분할 금형(19)과 핀치부(29) 사이에는 개구 형성 부재(30) 및 에어 취출구(31)가 형성되어 있다. 개구 형성 부재(30)는 분할 금형(19)의 형 체결 시 형성되는 풍선 형상의 하측 버부(23b)(도 11에 도시)에 개구부(23b1)(도 13(c)에 도시)를 형성하기 위해 이용된다. 에어 취출구(31)는 패리슨(23)을 사이에 두고 개구 형성 부재(30)와 대향하도록 형성되어 있다. 에어 취출구(31)로부터 배출되는 냉각용 에어를 하측 버부(23b)에 분사함으로써 하측 버부(23b)를 고화시킬 수 있다.
2. 발포 성형체의 제조 방법
본 발명의 일 실시형태의 발포 성형체의 제조 방법은 압출 공정과, 핀치 공정과, 프리블로우 공정과, 성형 공정과, 개구부 형성 공정과, 냉각 공정과, 후공정을 구비한다.
＜압출 공정＞
도 8에 나타내는 바와 같이, 압출 공정에서는, 용융 수지를 압출하여 통 형상의 패리슨(23)을 형성하여 한 쌍의 분할 금형(19) 사이로 압출한다.
＜핀치 공정＞
도 9에 나타내는 바와 같이, 핀치 공정에서는, 분할 금형(19)의 하측에 배치된 핀치부(29)에 있어서 패리슨(23)을 사이에 끼운다. 이로써, 패리슨(23) 내에 밀폐 공간(23s)이 형성된다.
＜프리블로우 공정＞
도 10에 나타내는 바와 같이, 프리블로우 공정에서는, 프리블로우 노즐(28)로부터 밀폐 공간(23s) 내에 에어를 취입함(즉, 프리블로우를 행함)으로써 패리슨(23)을 팽창시킨다. 프리블로우 공정은 성형성을 높이기 위해 행하는 것이며, 성형체의 형상에 따라서는 프리블로우 공정은 불필요하다.
＜성형 공정＞
도 10∼도 11에 나타내는 바와 같이, 성형 공정에서는, 분할 금형(19)의 형 체결을 행하여 패리슨(23)의 성형을 행한다. 이 때, 분할 금형(19) 내에는 성형체(23m)가 형성되고, 분할 금형(19)의 상측에는 상측 버부(23t)가 형성되며, 분할 금형(19)의 하측에는 하측 버부(23b)가 형성된다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 상측 버부(23t) 및 하측 버부(23b)는 풍선 형상이 된다.
그런데, 통상, 분할 금형(19) 내에는 수냉관이 배설되어 있어, 패리슨(23)을 성형체(23m)의 형상으로 부형한 후 성형체(23m)를 신속히 냉각 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 분할 금형(19) 내에 있는 성형체(23m)는 분할 금형(19)에 의해 신속히 냉각된다. 한편, 분할 금형(19) 바깥에 있는 상측 버부(23t) 및 하측 버부(23b)는 분할 금형(19)에 의해 냉각되지 않기 때문에, 냉각 속도가 느리다. 통상, 분할 금형(19)의 하단과 핀치부(29) 사이의 거리(Lb)는 헤드(18)와 분할 금형(19)의 상단 사이의 거리(Lt)보다 크기 때문에, 하측 버부(23b)를 구성하는 수지 양은 상측 버부(23t)를 구성하는 수지 양보다 많다. 이 때문에, 하측 버부(23b)는 상측 버부(23t)보다 더욱 냉각되기 어렵기 때문에, 하측 버부(23b)의 냉각 속도를 높일 필요성이 높다.
또한, 패리슨(23)이 발포 패리슨인 경우, 패리슨(23)이 물결치는 형상이 되기 쉽다. 이 경우, 거리(Lb)가 짧으면, 패리슨(23)의 외면끼리가 융착하여 성형체의 외표면에 줄이 남는 「접힘」이라는 현상이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 패리슨(23)이 발포 패리슨인 경우에는, 거리(Lb)를 길게 할 수 밖에 없는 경우가 있으며, 그 경우, 하측 버부(23b)를 구성하는 수지량이 더욱 많아지므로, 하측 버부(23b)의 냉각 속도를 높일 필요성이 더욱 높다.
＜개구부 형성 공정＞
도 11∼도 13에 나타내는 바와 같이, 개구부 형성 공정에서는, 개구 형성 부재(30)를 이용하여 풍선 형상의 하측 버부(23b)에 개구부(23b1)를 형성한다. 개구부 형성 공정은 성형 공정의 도중에 행해도 되고, 성형 공정의 완료 후 행해도 된다. 환언하면, 개구부 형성 공정은 형 체결 시 분할 금형(19)이 이동하고 있는 동안 행해도 되고, 분할 금형(19)의 형 체결이 완료된 후 행해도 된다.
풍선 형상의 하측 버부(23b)에는 고온의 에어가 포함되어 있어, 이 에어가 하측 버부(23b)의 냉각에 방해가 되고 있다. 이에, 본 실시형태에서는, 하측 버부(23b)에 개구부(23b1)를 형성하여, 개구부(23b1)를 통하여 하측 버부(23b) 내의 고온의 에어를 배출함으로써, 하측 버부(23b)의 냉각 속도를 높이고 있다. 하측 버부(23b)로부터 에어가 배출되면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 하측 버부(23b)는 풍선이 오므라든 것 같은 형상이 된다. 풍선 형상인 채로 하측 버부(23b)가 고화되면, 로봇 암 등으로 하측 버부(23b)를 파지하기 어렵지만, 하측 버부(23b)가 풍선이 오므라든 것 같은 형상이 된 후 고화되면, 하측 버부(23b)를 로봇 암 등으로 파지하는 것이 용이하므로, 생산성이 향상된다.
개구부(23b1)는 개구 형성 부재(30)를 하측 버부(23b)에 찌르거나, 도 13에 나타내는 바와 같이 개구 형성 부재(30)를 이용하여 하측 버부(23b)를 절개함으로써 형성할 수 있다. 개구 형성 부재(30)를 하측 버부(23b)에 찌르면, 개구 형성 부재(30)의 외형과 대략 같은 형상의 개구부(23b1)가 형성된다. 개구부(23b1)는 하측 버부(23b)가 냉각 고화되기 전 형성되므로, 개구 형성 부재(30)를 하측 버부(23b)에 찔러 형성된 개구부(23b1)는 하측 버부(23b)를 구성하는 수지가 유동하여 막히기 쉽다. 한편, 도 13에 나타내는 바와 같이, 개구 형성 부재(30)를 이용하여 하측 버부(23b)를 절개함으로써 개구부(23b1)를 형성하면, 개구부(23b1)는 홈 형상이 되므로, 하측 버부(23b)를 구성하는 수지가 유동해도 개구부(23b1)가 막히기 어렵다. 이 때문에, 개구부(23b1)는 개구 형성 부재(30)를 이용하여 하측 버부(23b)를 절개하여 형성하는 것이 바람직하다.
개구 형성 부재(30)를 이용하여 하측 버부(23b)를 절개하기 위해, 도 10에 나타내는 바와 같이, 개구 형성 부재(30)는 가늘고 긴 형상이며, 분할 금형(19)의 형 체결 방향(화살표 A 방향)과 개구 형성 부재(30)의 길이 방향 사이의 각도(α)가 20∼70도가 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 각도(α)는 구체적으로는 예를 들면, 20, 30, 40, 50, 60, 70도이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
개구부(23b1)를 형성할 때, 개구 형성 부재(30)를 이동시키는 것이 바람직하다. 개구 형성 부재(30)를 이동시킴으로써 홈 형상의 개구부(23b1)를 형성하기 쉽기 때문이다. 개구 형성 부재(30)의 이동 방향(도 11의 화살표 B 방향)과, 분할 금형(19)의 형 체결 방향(도 10의 화살표 A 방향) 사이의 각도는 0∼45도가 바람직하다. 이 경우, 홈 형상의 개구부(23b1)를 형성하기 쉽기 때문이다. 이 각도는 구체적으로는 예를 들면, 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45도이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 화살표 A, B는 서로 평행인 것이 바람직하다. 개구부(23b1)를 형성할 때, 개구 형성 부재(30)는 이동시키지 않아도 된다. 도 10∼도 11에 나타내는 바와 같이 분할 금형(19)의 형 체결 시 패리슨(23)의 하부가 팽창하여 하측 버부(23b)가 되므로, 예를 들면, 도 15에 나타내는 것과 같은 위치에 개구 형성 부재(30)를 배치함으로써, 팽창 전의 패리슨(23)에는 개구 형성 부재(30)가 접촉되지 않고, 또한 패리슨(23)이 팽창할 때 패리슨(23)이 개구 형성 부재(30)에 압박되어 개구부(23b1)가 형성되도록 할 수 있다.
개구 형성 부재(30)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 개구 형성 부재(30)가 얇으면 홈 형상의 개구부(23b1)의 홈 폭이 좁아지고, 하측 버부(23b)를 구성하는 수지가 유동하여 개구부(23b1)가 막히기 쉽다. 이 때문에, 개구 형성 부재(30)는 분할 금형(19)의 형 체결 방향과 수직인 면(P)(도 10에 도시)에 대한 사영의 두께(T)가 2㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이 두께(T)는 예를 들면 2∼50㎜이고, 구체적으로는 예를 들면, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50㎜이며, 여기서 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
개구 형성 부재(30)는 파이프 형상의 부위인 파이프부를 구비하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 개구 형성 부재(30)의 전체가 파이프부로 되어 있다. 개구 형성 부재(30)가 파이프부를 구비하면, 파이프부의 내부를 통하여 하측 버부(23b) 내의 고온 에어를 내보낼 수 있다. 또한, 별도 흡인 장치를 설치하여, 파이프부의 내부를 통하여 하측 버부(23b) 내의 고온 에어를 흡인할 수도 있다.
도 11 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 개구 형성 부재(30)는 선단부(30a)가 뾰족한 것이 바람직하다. 이 경우, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 선단부(30a)가 최초로 하측 버부(23b)에 당접함으로써 하측 버부(23b)를 절개하여 홈 형상의 개구부(23b1)를 형성하는 것이 용이해진다. 선단부(30a)는 분할 금형(19)에 가까운 쪽이 돌출되도록 뾰족한 것이 바람직하다. 이 경우, 선단부(30a)의 개구(30b)가 아래를 향하므로 하측 버부(23b)를 구성하는 수지가 개구(30b)를 통하여 개구 형성 부재(30) 내에 인입되는 것을 억제할 수 있다.
＜냉각 공정＞
냉각 공정에서는, 하측 버부(23b)에 냉각용 에어를 분사함으로써 하측 버부(23b)를 냉각한다. 냉각용 에어는 하측 버부(23b)보다 온도가 낮은 에어이면 되고, 냉각용 에어로는, 상온의 에어를 사용할 수 있다. 냉각용 에어는 에어 취출구(31)로부터 취출시킬 수 있다. 냉각용 에어는 개구부(23b1)를 형성하면서도 되지만, 바람직하게는, 형성한 후 하측 버부(23b)에 분사하는 것이 바람직하다. 이 경우, 냉각용 에어에 의해 하측 버부(23b)를 압압하여 하측 버부(23b) 내의 고온 에어를 개구부(23b1)로부터 압출할 수 있다. 냉각용 에어는 패리슨(23)을 사이에 두고 개구 형성 부재(30)와 대향하는 위치에 분사하는 것이 바람직하다. 이 경우, 하측 버부(23b) 내의 고온 에어를 효율적으로 압출시킬 수 있다. 냉각 공정은 불필요한 경우에는 생략 가능하다.
＜후공정＞
후공정에서는, 분할 금형(19)으로부터 상측 버부(23t) 및 하측 버부(23b)가 부착된 성형체(23m)를 취출하여, 성형체(23m)로부터 상측 버부(23t) 및 하측 버부(23b)를 제거한다. 하측 버부(23b)는 오므라든 형상이 되어 있으므로, 취급이 용이하다. 상측 버부(23t)에 대해서도 하측 버부(23b)와 동일하게, 상측 버부(23t)가 냉각 고화되기 전 개구부를 형성하여 에어 제거를 행해도 된다. 또한, 상측 버부(23t)는 프리블로우 노즐(28)의 취입구로부터 흡인함으로써 풍선 형상의 상측 버부(23t) 내의 에어를 제거해도 된다. 또한, 상측 버부(23t)에도 냉각용 에어를 분사하도록 구성해도 된다.
본 실시형태는, 이하의 양태로 실시 가능하다.
·개구 형성 부재(30)는 2개 이상이어도 되고, 냉각에 있어서의 에어 취출구(31)도 복수 형성해도 된다.

Claims (12)

  1. 성분 A와, 성분 B와, 성분 C를 함유하고,
    상기 성분 A는 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌이며,
    상기 성분 B는 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌이고,
    상기 성분 C는 폴리에틸렌계 엘라스토머이며,
    상기 성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 상기 성분 A의 함유량이 20∼70질량부이고, 상기 성분 B의 함유량이 20∼70질량부이며, 상기 성분 C의 함유량이 1∼20질량부인 발포 성형용 수지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성분 A∼C의 합계를 100질량부로 했을 때, 상기 성분 A의 함유량이 40∼50질량부이고, 상기 성분 B의 함유량이 40∼60질량부이며, 상기 성분 C의 함유량이 5∼10질량부인 수지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌은 과산화물 변성 장쇄 분기 호모 폴리프로필렌이고,
    상기 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌은 중합형 장쇄 분기 블록 폴리프로필렌인 수지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 발포 성형용 수지와 발포제를 발포 압출기 내에서 용융 혼련하여 이루어지는 발포 수지를 상기 발포 압출기로부터 압출하여 발포 패리슨을 형성하고, 상기 발포 패리슨을 성형하여 발포 성형체를 얻는 공정을 구비하는, 발포 성형체의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 발포 성형용 수지를 사용하여 형성되는 발포 성형체로서,
    환경 온도 -10℃에서 500g 구를 낙하시켰을 때의 낙구 파손 높이가 40㎝ 이상인 발포 성형체.
  6. 불용 섬유를 포함하는 발포 수지를 성형하는 공정을 구비하며,
    상기 발포 수지 중의 상기 불용 섬유의 함유량은 0.3∼3질량％인, 발포 성형체의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 불용 섬유의 함유량은 0.6∼2.1질량％인 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 불용 섬유는 유리 섬유 또는 탄소 섬유인 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불용 섬유는 상기 발포 성형체 중에서의 평균 길이가 50∼500㎛인 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평균 길이가 70∼120㎛인 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발포 성형체는 인장 탄성률이 400MPa 이상인 방법.
  12. 불용 섬유를 포함하는 발포 성형체로서,
    상기 불용 섬유의 함유량은 0.3∼3질량％인 발포 성형체.
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