TWI668258B - 顆粒發泡體、具備該顆粒發泡體的樹脂複合體及顆粒發泡體之製造法 - Google Patents

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Abstract

本發明之顆粒發泡體,係由複數個發泡粒子所構成,且前述顆粒發泡體係顯示前述顆粒發泡體之10%壓縮應力(MPa)除以密度(g/cm3)而得之值為9.0(MPa‧cm3/g)以上的性質。

Description

顆粒發泡體、具備該顆粒發泡體的樹脂複合體及顆粒發泡體之製造法
本發明係關於顆粒發泡體、具備該顆粒發泡體之樹脂複合體、及顆粒發泡體之製造法。更詳而言之,本發明係關於可提供強度、輕量性及美好外觀優異之樹脂複合體的顆粒發泡體及其製造法、及關於強度、輕量性及美好外觀優異之樹脂複合體。
以往,被稱為FRP等纖維強化樹脂係因可提供輕量且具有高機械強度之製品而被廣泛使用。從纖維強化樹脂所製造之製品係被要求更輕量化。並且,纖維強化樹脂僅以此係難以獲得3維形狀之製品,故亦要求克服該困難性。
依照上述要求,近年來,已提出一種由以樹脂發泡體作為芯材,且以薄片狀之纖維強化樹脂被覆芯材之樹脂複合體所構成的製品(參照日本特開2016-188341號公報:專利文獻1)。在該公報中已提出一種可比較簡便地製作3維 形狀之顆粒發泡體作為樹脂複合體之芯材的使用。並且,顆粒發泡體係因具有高度輕量性,故可提供兼具纖維強化樹脂之強度及輕量性的製品。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-188341號公報
樹脂複合體之製造方法係有將纖維強化樹脂層形成於顆粒發泡體之表面的方法,該纖維強化樹脂層係源自將樹脂含浸搭載於纖維薄片之被稱為預浸物薄片的纖維強化樹脂材。該方法具體而言係使顆粒發泡體與纖維強化樹脂材一次性接著而製作一次預複合體,藉由將預複合體在如熱壓機之加熱環境下加壓,使纖維強化樹脂材與顆粒發泡體積層一體化而製造樹脂複合體之方法。
製造樹脂複合體時,對纖維強化樹脂材均等地施加壓力,被纖維強化樹脂層搭載之樹脂在纖維強化樹脂層之表層部均勻延伸,會對樹脂複合體之美好表面大幅影響。因此,被積層一體化之顆粒發泡體的壓縮強度弱時,有時會有損及樹脂複合體之美好表面的情形。其時,會有在所得之樹脂複合體的表面產生許多的空隙,或形成纖維在表面上大量暴露的部分之問題。
為解決上述課題之方法,認為藉由提高顆粒發泡體之密度,可提高壓縮強度。但,此時會使樹脂複合體產生不必要的質量增加。因此,在以往之樹脂複合體中,係難以製作強度及輕量性優異且具美好外觀者。因此,本發明的發明人等係有鑑於上述問題,意外地發現顆粒發泡體之10%壓縮應力與密度之關係若在特定的範圍,即可提供強度、輕量性及美好外觀優異之樹脂複合體,遂而完成本發明。
如此一來若依據本發明,可提供一種顆粒發泡體,係由複數個發泡粒子所構成,而該顆粒發泡體係顯示前述顆粒發泡體之10%壓縮應力(MPa)除以密度(g/cm3)而得之值為9.0(MPa‧cm3/g)以上的性質。
又,若依據本發明,可提供一種樹脂複合體,其係具備作為芯材之顆粒發泡體及被覆前述芯材之纖維強化樹脂層的樹脂複合體,其中,前述芯材為上述顆粒發泡體。
再者,若依據本發明,可提供一種顆粒發泡體之製造法,係包含下列步驟:在熱塑性樹脂組成物中含浸發泡劑而製造發泡性粒子之步驟;藉由加熱前述發泡性粒子而製造預發泡粒子之步驟;對前述預發泡粒子賦予2次發泡力用之內壓賦予步驟;將賦予有前述內壓之預發泡粒子充填於模具內,對前述模具導入蒸氣而使賦予有前述內壓之預發泡粒子2次發泡,而獲得顆粒發泡體之步驟;前述蒸氣為以0.8MPa(絶對壓)以上之壓力導入模具內, 前述預發泡粒子係以滿足下述式之方式賦予內壓:成形時之氣泡內壓力(Pm、絶對壓:MPa)≧成形時之水蒸氣壓力(Ps、絶對壓:MPa),前述Pm係以下述式算出:Pm=Pf×(Ts+273)/293×V/Vm
其中,Pf係預發泡粒子內之氣泡內壓力(MPa),Ts係蒸氣之壓力中之飽和蒸氣溫度(℃),V係預發泡粒子內之空間的體積(cm3),Vm係預發泡粒子藉由蒸氣進行2次發泡使模具內無間隙地充填後之預發泡粒子內的空間之體積(cm3);前述Pf、V及Vm係以下述式算出:Pf=8.31×293×(0.1×V/8.31/293+W/M)/V
V=60/ρ0-100/ρs
Vm=60/ρ0/0.6-100/ρs
其中,W係內壓賦予量(質量%),M係賦予內壓氣體之分子量(g),ρ0係預發泡粒子之容積密度(bulk density)(g/cm3),ρs係熱塑性樹脂組成物之密度(g/cm3);前述Ts係以下述式算出:Ts=237.3×Log(Ps×10000/6.1078)/(7.5-Log(Ps×10000/6.1078))
若依據本發明,可提供強度、輕量性及美好外觀優異之樹脂複合體及可製造該樹脂複合體之顆粒發泡體。
以下之任一情形,係可提供強度、輕量性及美好外觀 更優異之樹脂複合體及可製造該樹脂複合體之顆粒發泡體。
(1)顆粒發泡體從顆粒發泡體所切出的切片測定出之平均透氣阻力係顯示為30s以上之性質
(2)顆粒發泡體係用於形成樹脂複合體,該樹脂複合體為具備作為芯材之前述顆粒發泡體及被覆前述芯材之纖維強化樹脂層。
(3)顆粒發泡體由以聚碳酸酯系樹脂作為主成分之熱塑性樹脂組成物所構成。
(4)顆粒發泡體顯示50%以上之融合率及/或20%以下之連續氣泡率。
100‧‧‧發泡粒子
100a‧‧‧發泡粒子
A‧‧‧樹脂複合體
A1‧‧‧芯材
A2‧‧‧纖維強化樹脂層
A11‧‧‧顆粒發泡體
A11a‧‧‧間隙
A21‧‧‧第1纖維強化樹脂層
A22‧‧‧第2纖維強化樹脂層
Aa‧‧‧凹入部
X‧‧‧橫方向
Y‧‧‧深度方向
Z‧‧‧正交方向
第1圖係本發明的樹脂複合體之概略圖。
第2圖係第1圖之樹脂複合體之概略剖面圖。
第3圖係第2圖之纖維強化樹脂層附近之概略剖面圖。
(顆粒發泡體)
本發明的顆粒發泡體係由複數個發泡粒子所構成。又,顆粒發泡體係顯示10%壓縮應力(MPa)除以發泡體之密度(g/cm3)而得之值為9.0(MPa‧cm3/g)以上之性質。
在以下,樹脂複合體係以耐熱性優異之樹脂形成成為芯材之顆粒發泡體的情形作為主體,而說明顆粒發泡體。
第1圖係樹脂複合體之概略圖。第2圖係第 1圖之樹脂複合體的概略剖面圖。第3圖係第2圖之纖維強化樹脂層附近的概略剖面圖。如圖所示,樹脂複合體A係具有倒四角錐(反截斷四角錐)形狀,在其上面側係形成倒四角錐台形之凹入部Aa。換言之,樹脂複合體A係具有以凹入部Aa之底部的俯視矩形之部位作為底面部之角型托盤形狀,且具有從底面部之外周緣向外擴展立起的矩形框狀周側壁部之形狀。
又,在以下,係有將第1圖中之横方向(箭號X之方向)稱為“横方向”、“寬方向”、或、“左右方向”,將深度方向(箭號Y之方向)稱為“縱方向”、“長度方向”、或、“前後方向”的情形。又,在以下,係有將沿著平行於該横方向X與深度方向Y之平面的方向稱為“水平方向”,對平面為正交之方向(箭號Z之方向)稱為“厚度方向”、“上下方向”、“高度方向”或“垂直方向”的情形。
如第1至3圖所示,樹脂複合體A係具備以顆粒發泡體所形成之芯材A1,芯材A1被含有樹脂與纖維之薄片狀纖維強化樹脂(FRP)層A2被覆。
構成芯材A1之顆粒發泡體A11係以使含有發泡劑之預發泡粒子二次發泡而成之發泡粒子100構成,且藉由複數個發泡粒子100相互熱融合所形成者。更詳而言之,顆粒發泡體A11係在非發泡狀態之樹脂粒子(以下亦稱為「原粒」)含有發泡劑而調製發泡性粒子,使發泡性粒子一次性發泡而獲得預發泡粒子,再使用預發泡粒子使顆粒發泡者。
原粒較佳係藉由以聚碳酸酯系樹脂作為主成分之樹 脂組成物所構成者。聚碳酸酯系樹脂以外,亦可使用聚苯醚系樹脂、聚醚醯亞胺系樹脂等。
一般用以製作顆粒發泡體之成形模具係在直徑1cm左右且長度數mm之圓筒體的內側形成成為蒸氣通道的狹縫之稱為砂心通氣孔的構件貫通模具的壁面之方式設置許多數量,且在角落部等難以設有砂心通氣孔之處,設有直徑1mm以下之鑽孔而確保蒸氣之通道。因此,顆粒發泡體通常會在表面形成許多數量之侵入於砂心通氣孔或鑽孔的由樹脂所致的微小突起。再者,使用於顆粒發泡體之成形模具通常會在成形時堵塞預發泡粒子之供給口用的蓋體、或從成形模具排出成形後之顆粒發泡體用之噴出銷的前端部構成成形面,故顆粒發泡體之表面會成為殘留此等痕跡的狀態。
如此之顆粒發泡體表面之突起成為在與纖維強化樹脂材之界面形成間隙,或混亂纖維強化樹脂材之纖維的排列之原因,故施加在使纖維強化樹脂材積層時之程度的壓力,期望使表面平滑化。但,顆粒發泡體之壓縮強度弱時,在積層纖維強化樹脂材時會失去壓力,導致顆粒發泡體破碎。因此,有時不僅樹脂複合體之表面不會平滑,且無法維持所希望之樹脂複合體的厚度。
本發明的顆粒發泡體係壓縮強度高,並可承受與纖維強化樹脂材積層時之壓力。其結果,可將樹脂複合體設定於所希望之厚度,並提高樹脂複合體之美好表面。
在此,顆粒發泡體依據JIS K7220測定之10%壓縮 應力(MPa)除以所測定出之顆粒發泡體之密度(g/cm3)而得之值以9.0(MPa‧cm3/g)以上為佳,未達9.0時,因顆粒發泡體之壓縮強度較弱,因而失去纖維強化樹脂材在積層時之壓力,會有顆粒發泡體發生崩解,或使用顆粒發泡體作為構造構件時壓縮強度不足而產生變形或破壊之情形。該值係例如9.0、9.2、9.5、9.7、10.0、10.2、10.5、10.7、11.0、11.2、11.5、11.7、12.0、13.0、14.0、15.0。該值係以9.5以上為更佳。
顆粒發泡體在發揮樹脂複合體A優異之輕量性上,密度以0.6g/cm3以下為佳。密度以0.4g/cm3以下更佳,以0.2g/cm3以下又更佳。顆粒發泡體係在發揮樹脂複合體A優異的強度上,密度以0.02g/cm3以上為佳。密度係例如0.02g/cm3、0.025g/cm3、0.03g/cm3、0.035g/cm3、0.04g/cm3、0.08g/cm3、0.1g/cm3、0.15g/cm3、0.2g/cm3、0.4g/cm3、0.5g/cm3、0.6g/cm3。密度係以0.025g/cm3以上為佳,以0.03g/cm3以上更佳。
又,一般,在顆粒發泡體A11之表面或內部係在相鄰之發泡粒子100a彼此之間容易產生間隙A11a等。又,數個間隙A11a在顆粒發泡體A11之表面呈開口之狀態,使形成纖維強化樹脂層A2時成為纖維強化樹脂材之樹脂可以進入。若發泡粒子間之間隙或顆粒發泡體表面具有開口部,最後的樹脂成形品之樹脂複合體會成為在纖維強化樹脂層A2產生樹脂不足,或產生不必要的質量增加。
因此,顆粒發泡體A11較佳係不形成如此之間隙。顆 粒發泡體係因透氣阻力高,成為發泡粒子緻密充填之顆粒發泡體,又,顆粒發泡體係發泡粒子被緻密地充填。由此事項,纖維強化樹脂材之樹脂不會浸透於顆粒發泡體內之發泡粒子間,在纖維強化樹脂層A2不會產生樹脂不足,可提供美好表面的樹脂複合體。
顆粒發泡體較佳係所切出之切片測定的透氣阻力係顯示為30s以上之性質。未達30s時,會形成許多顆粒發泡體內部之發泡粒子間之間隙。因此,會有在纖維強化樹脂層A2產生樹脂不足,或產生不必要的質量增加。穿透阻力係例如30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、130s、150s、170s、200s、220s、250s、270s、300s。穿透阻力係以40s以上者更佳。
透氣阻力係針對複數處所實施之平均值(平均透氣阻力)而求出者。
平均透氣阻力與平均厚度、10%壓縮應力、顆粒發泡體之密度之測定法係記載於實施例。
顆粒發泡體為發泡粒子彼此間之熱融合性低者之情形,會有從樹脂膜較薄的部分入侵之纖維強化樹脂材的樹脂會在發泡粒子彼此間之界面傳遞而入侵至比該顆粒發泡體更深之處。再者,顆粒發泡體為連續氣泡率高者時,從樹脂膜破裂之部分或薄的部分入侵之纖維強化樹脂材的樹脂會更多且容易入侵至發泡粒子內。因此,顆粒發泡體較佳係熱融合率高且獨立氣泡性高者。
又,顆粒發泡體A11較佳係其熱融合率(發泡 粒子彼此間之熱融合率)為50%以上。顆粒發泡體A11之熱融合率係例如50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%。顆粒發泡體A11之熱融合率係以70%以上更佳,以80%以上又更佳。
顆粒發泡體A11之熱融合率之測定法係記載於實施例。
顆粒發泡體在發揮樹脂複合體之優異強度上,連續氣泡率以20%以下為佳。顆粒發泡體之連續氣泡率係例如0%、1%、2%、5%、7%、10%、12%、15%、17%、20%。顆粒發泡體之連續氣泡率係以15%以下更佳,以10%以下又更佳。顆粒發泡體之連續氣泡率通常為1%以上。
顆粒發泡體之連續氣泡率之測定法係記載於實施例。
在獲得如上述之發泡粒子彼此間之融合性優異的顆粒發泡體上,成形預發泡粒子時,必須使用高壓的蒸氣而成形。具體而言,為獲得本發明中之顆粒發泡體,以絶對壓力為0.8MPa以上之蒸氣壓力成形者為佳。又,若蒸氣壓力過高,成形時之溫度過度上昇而使發泡粒子熔融,難以獲得成形體,故蒸氣壓力較佳係以絶對壓力為1.2MPa以下之壓力成形,以1.1MPa以下成形者更佳。蒸氣壓力例如以絶對壓力為0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、1.0MPa、1.05MPa、1.1MPa、1.15MPa、1.2MPa。
但,以高壓蒸氣進行成形時,會有預發泡粒子內之壓力失去成形蒸氣壓而引起收縮的情形。若引起收縮,融合率即使提高,亦會在發泡粒子間產生間隙,而有成為透氣阻力低之顆粒發泡體的情形。因此,為了獲得發 泡粒子彼此間之融合性優異,壓縮強度高且透氣阻力高之顆粒發泡體,使成形蒸氣壓以絶對壓為0.8MPa以上,同時對預發泡粒子賦予充分之發泡力為適宜。
具體而言,係對預發泡粒子實施賦予滿足下述式之內壓為適宜。
成形時之氣泡內壓力(Pm)≧成形時之水蒸氣壓力(Ps)
其中,Pm及Ps皆為絶對壓(MPa)。
又,成形時之氣泡內壓力(Pm)係可依據下述式算出。
Pm=Pf×(Ts+273)/293×V/Vm
其中,Pf係預發泡粒子內之氣泡內壓力(MPa),Ts係上述之壓力中的飽和蒸氣溫度(℃),V係預發泡粒子內之空間體積(cm3),Vm係預發泡粒子藉成形蒸氣進行2次發泡使模具內無間隙地充填後之預發泡粒子內之空間體積(cm3)。
再者,Pf、Ts、V、Vm係分別從下述式算出。
Pf=8.31×293×(0.1×V/8.31/293+W/M)/V
V=100×R/ρ0-100/ρs
Vm=100×R/ρ0/R-100/ρs
其中,W係內壓賦予量(質量%),M係賦予內壓氣體之分子量(g),R係預發泡粒子之填充率,ρ0係預發泡粒子之容積密度(g/cm3),ρs係樹脂密度(g/cm3)。預發泡粒子之填充率R係設為0.6。
又,Ts係從Ps之值依據下述式而算出。
Ts=237.3×Log(Ps×10000/6.1078)/(7.5-Log(Ps×10000/6.1078))
對預發泡粒子之內壓賦予係可藉由製作預發泡粒子後在加壓容器充填預發泡粒子,對該處加壓充填空氣、氮氣、二氧化碳氣體等氣體來實施。又,內壓賦予量W係測定內壓賦予之實施前後的預發泡粒子之質量,可從下述式計算。
W(質量%)=(內壓賦予後之預發泡粒子質量(g)-內壓賦予前之預發泡粒子質量(g))/內壓賦予前之預發泡粒子質量(g)×100
又,預發泡粒子之容積密度係將預發泡粒子在1000cm3之量筒量取成800cm3左右時之預發泡粒子的質量除以從量筒讀取的預發泡粒子之容體積而得。
以上述顆粒發泡體所構成之芯材A1以及構成樹脂複合體A之纖維強化樹脂層A2係以含有樹脂與纖維之薄片狀纖維強化樹脂材形成。纖維強化樹脂層A2係成為藉由第1纖維強化樹脂材A21與第2纖維強化樹脂材A22所形成之2層構造者。第1纖維強化樹脂材A21與第2纖維強化樹脂材A22係不須要纖維與樹脂之比例、或纖維及樹脂之種類為相同者,亦可使此等為互異。
纖維強化樹脂層A2所含之纖維可為短纖維之狀態,亦可為連續纖維之狀態。使纖維為連續纖維時,纖維係可使以拉齊絲或撚絲之絲狀態含在纖維強化樹脂層A2中。絲係可成為織物或編物而含在纖維強化樹脂層A2中。織物可為平紋織物、斜紋織物、緞紋織物等。纖維為短纖維時,纖維係以如不織布之狀態含在纖維強化樹脂層A2中。
纖維可舉例如玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維、氧化鋁纖維、Tyranno纖維、玄武岩纖維、不鏽鋼纖維、鋼纖維等無機纖維;芳綸纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚對伸苯基苯并 唑(PBO)纖維等有機纖維;硼纖維等。纖維係可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
與纖維一起構成纖維強化樹脂層A2之樹脂可為熱塑性樹脂,亦可為熱硬化性樹脂。熱硬化性樹脂可舉例如環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、矽樹脂、馬來醯亞胺樹脂、乙烯基酯樹脂、氰酸酯樹脂、使馬來醯亞胺樹脂與氰酸酯樹脂預聚合而成之樹脂等。熱硬化性樹脂係因耐熱性、衝撃吸收性、耐藥性優異,故以環氧樹脂、乙烯酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、氰酸酯樹脂為佳。
熱塑性樹脂可舉例如烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、熱塑性環氧樹脂、醯胺系樹脂、熱塑性聚胺基甲酸酯樹脂、硫醚系樹脂、丙烯酸系樹脂等。熱塑性樹脂由於接著性優異,故以聚酯系樹脂、熱塑性環氧樹脂、熱塑性聚胺基甲酸酯樹脂為佳。
環氧樹脂可舉例如環氧化合物彼此間之聚合體或共聚物且具有直鏈構造之聚合物、或環氧化合物及可與該環氧化合物聚合之單體的共聚物且具有直鏈構造之共聚物。具體而言,環氧樹脂可舉例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚茀型環氧樹脂、間苯二酚酚醛清漆型環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、環狀脂肪族型環氧樹脂、長鏈脂肪族 型環氧樹脂、縮水甘油基酯型環氧樹脂、縮水甘油基胺型環氧樹脂等。環氧樹脂係以雙酚A型環氧樹脂、雙酚茀型環氧樹脂為佳。
纖維強化樹脂層A2通常形成為0.1mm至5mm之厚度。厚度係例如0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm。又,纖維強化樹脂層A2通常係以10質量%以上90質量%以下之比例含有纖維之方式形成。纖維之含量係例如10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、50質量%、60質量%、70質量%、80質量%、90質量%。纖維強化樹脂層A2之形成係除了上述之樹脂或纖維以外亦可使用各種添加劑。
樹脂複合體A係例如預先製作成為芯材A1之顆粒發泡體,其後,以被覆顆粒發泡體之表面的方式貼合纖維強化樹脂材,再者,藉由高壓鍋等之加壓裝置使纖維強化樹脂材與顆粒發泡體在加壓/加熱環境下一體化來製作。
顆粒發泡體係可從以聚碳酸酯系樹脂作為主成分之樹脂組成物獲得。
顆粒發泡體係實施下列步驟來製作:使發泡劑含在原粒而製作發泡性粒子之發泡性粒子製作步驟;將所製作之發泡性粒子加熱使其預發泡(一次發泡)而製作預發泡粒子之預發泡步驟;在預發泡粒子內含浸氣體而賦予二次發泡力之內壓賦予步驟;及製作經內壓賦予之預發泡粒子在成形模具內使其二次發泡而具有對應於成形模具之腔穴(成 形空間)的形狀之成形品(顆粒發泡體)的成形步驟。
聚碳酸酯系樹脂較佳係具有碳酸與二醇或2價酚之聚酯構造。從更提高耐熱性之觀點而言,聚碳酸酯系樹脂較佳係具有芳香族骨架。聚碳酸酯系樹脂之具體例可舉例如從2,2-雙(4-氧苯基)丙烷、2,2-雙(4-氧苯基)丁烷、1,1-雙(4-氧苯基)環己烷、1,1-雙(4-氧苯基)丁烷、1,1-雙(4-氧苯基)異丁烷、1,1-雙(4-氧苯基)乙烷等由雙酚所衍生之聚碳酸酯樹脂等。
其他係亦可使用碳酸與脂肪族二醇或脂環式二醇所構成的脂肪族系聚碳酸酯系樹脂。此等可為包含複數個脂肪族二醇或脂環式二醇的共聚物,在分子鏈中具有以脂肪族二醇或脂環式二醇為代表之源自脂肪族系的成分及源自前述芳香族系之成分的共聚物。
聚碳酸酯系樹脂可舉例如直鏈狀聚碳酸酯樹脂及分支狀聚碳酸酯樹脂等,此等兩者可被摻混。聚碳酸酯系樹脂係可為與丙烯酸酯之共聚物,但源自丙烯酸酯之成分的比例以50質量%以下為佳。
又,聚碳酸酯系樹脂較佳係具有1至20g/10分鐘之MFR。該範圍之樹脂係適於發泡且更容易加倍。MFR係例如1g/10分鐘、2g/10分鐘、5g/10分鐘、10g/10分鐘、12g/10分鐘、15g/10分鐘、20g/10分鐘。更佳的MFR之範圍係2至15g/10分鐘。
基材樹脂係可包含其他添加劑。其他添加劑可舉例如其他樹脂、相容劑、塑化劑、阻燃劑、阻燃助劑、 抗靜電劑、擴散劑、氣泡調整劑、填充劑、著色劑、耐候劑、抗老化劑、潤滑劑、防霧劑、香料等。
其他樹脂可舉例如飽和聚酯系樹脂、ABS系樹脂、聚苯乙烯系樹脂及聚伸苯醚系樹脂等。基材樹脂中之其他樹脂之含量較佳係未達50質量%。
樹脂粒子之形狀並無特別限定。可舉例如球狀、圓柱狀等。其中,以儘可能地接近球狀為佳。亦即,較佳係樹脂粒子之短徑D與長徑L之比L/D儘可能地接近1。L與D以0.5至10mm之範圍內為佳。又,平均粒徑係以0.5至10mm之範圍內為佳。L、D、平均粒徑係例如0.5mm、0.7mm、1mm、2mm、5mm、7mm、10mm。
樹脂粒子之製造方法係無特別限定,可舉例如將基材樹脂供給至擠出機而熔融混練,將所得之股(Strand)在空氣中裁切、在水中裁切、加熱並裁切以進行造粒之方法。
藉由在上述所得之樹脂粒子含浸發泡劑,可獲得發泡性粒子。
含浸於樹脂粒子之發泡劑係可使用已知之揮發性發泡劑或無機發泡劑。揮發性發泡劑係可舉例如丙烷、丁烷、戊烷等脂肪族烴、或芳香族烴、脂環式烴、脂肪族醇等。無機發泡劑係可舉例如二氧化碳氣體、氮氣體、空氣、惰性氣體(氦、氬等)等。此等發泡劑係可併用2種以上。此等發泡劑之中,以無機發泡劑為佳,以二氧化碳更佳。
相對於聚碳酸酯系樹脂組成物100質量份,發泡劑之含量(含浸量)係以3至15質量份為佳。若發泡劑之含量未 達3質量份,會有發泡力變低,難以使其良好地發泡之情形。若含量超過15質量份,會有塑化效果變大,發泡時容易產生收縮,生產性變差,以及難以安定地獲得所希望之容積密度。更佳之發泡劑的含量係4至12質量份。
含浸方法可舉例如:使樹脂粒子分散於水系並一邊攪拌一邊壓入發泡劑以使其含浸之濕式含浸法;在可密閉之容器投入樹脂粒子,壓入發泡劑使其含浸之實質上不使用水之乾式含浸法(氣相含浸法)等。特別是不使用水而可含浸之乾式含浸法為佳。以乾式含浸法所產生的樹脂粒子中含浸發泡劑時之含浸壓、含浸時間及含浸溫度並無特限定,但從有效率地進行含浸、獲得更良好的預發泡粒子及發泡成形體之觀點而言,含浸壓係以0.5至10MPa(錶壓)為佳。以1至4.5MPa(錶壓)更佳。
含浸時間較佳係0.5至200小時。未達0.5小時之時,因發泡劑對樹脂粒子的含浸量降低,會有難以獲得充分的發泡力之情形。比200小時更長時,會有生產性降低之情形。更佳的含浸時間為1至100小時。
又,含浸溫度係以0至60℃為佳。未達0℃時,發泡劑對樹脂之溶解性會提高,含浸發泡劑超過必要以上之量。又,發泡劑在樹脂中的擴散性會降低。因此,會有在所希望之時間內難以獲得充分的發泡力(1次發泡力)。高於60℃時,發泡劑在樹脂之溶解性會降低,發泡劑之含浸量會降低。又,發泡劑在樹脂中之擴散性會提高。因此,在所希望之時間內難以獲得充分的發泡力(1次發泡力)。更佳的 含浸溫度係5至50℃。
發泡性粒子係可添加結合抑制劑、抗靜電劑、擴散劑等之表面處理劑。
結合抑制劑(抗接合劑)係在預發泡步驟中,發揮防止預發泡粒子彼此間之接合的角色。在此,所謂接合係指複數個發泡粒子進行合一而一體化者。結合抑制劑可舉例如滑石、碳酸鈣、氫氧化鋁等無機系粉末、或硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、乙烯雙硬脂醯胺等、脂肪酸金屬鹽或脂肪酸酯等有機系粉末。相對於發泡性粒子100質量份,結合抑制劑之添加量係以0.01至1.0質量份為佳。
抗靜電劑可舉例如聚氧伸乙基烷基酚醚及硬脂酸單甘油酯等。
擴散劑係聚丁烯、聚乙二醇及矽氧油等。
使發泡性粒子發泡而獲得預發泡粒子之方法係有使發泡性粒子藉由熱風、如油之熱媒、蒸氣(水蒸氣)等進行加熱而發泡之方法。為了安定地製造係以蒸氣為佳。
預發泡時之發泡機係以使用密閉耐壓之發泡容器為佳。又,蒸氣之壓力係以0.10至0.80MPa(錶壓)為佳,以0.20至0.45MPa(錶壓)更佳。發泡時間只要為可獲得所希望之容積密度所需要的時間即可。較佳的發泡時間係3至180秒。若超過180秒,會有預發泡粒子會開始收縮,從如此之預發泡粒子會有無法獲得良好物性之顆粒發泡體之情形。
抗接合劑係可在成形前去除。去除方法係可使用水、 鹽酸等酸性水溶液洗淨。
預發泡粒子係為了滿足上述式並成為符合成形蒸氣壓之預定的內壓賦予量,在壓力容器內充填預發泡粒子,對其中壓入發泡劑進行內壓賦予。
在內壓賦予中使用之發泡劑係可使用預發泡粒子製造時之發泡劑。其中,以使用無機發泡劑為佳。特別是從氮氣體、空氣及二氧化碳氣體中使用1種或併用2種以上者為佳。
用以賦予內壓之壓力較佳係可獲得必要的內壓賦予量之範圍,壓力過高時,會有預發泡粒子破損之情形。如此之情形,可將壓力階段性昇壓,使預發泡粒子內與壓力容器內形成為均壓,徐緩地進行昇壓而可抑制預發泡粒子之破損。內壓賦予壓力具體而言係可在0.1至4MPa(錶壓)下進行。
又,在此不再重複詳細說明,但針對本發明的顆粒發泡體、樹脂複合體並不受上述例示之任何限定。
[實施例]
以下,藉由實施例具體地說明本發明,但本發明係不限定於此。首先,將實施例中之各種物性的測定法記述如下。
(預發泡粒子之容積密度)
在1000cm3之量筒充填預發泡粒子約800cm3,將量筒振動數次使緻密填充,輕壓所充填之預發泡粒子上部而鋪平後,從水平方向目視量筒,讀取容體積(Bulk volume), 設為Vb(cm3)。其次,將充填於量筒內之預發泡粒子的質量以小數點以下2位之有效數字秤量,以其質量設為W(g)。接著,藉由下述式求出預發泡粒子之容積密度。
堆體密度(g/cm3)=W/Vb
容積倍數係容積密度之倒數乘以聚碳酸酯系樹脂之密度(g/cm3)而得之值。
聚碳酸酯系樹脂之密度係以JIS K7112:1999規定之方法測定。
(顆粒發泡體之平均透氣阻力/平均厚度)
透氣阻力係依據JIS P8117:2009而測定。首先,使用分割機(例如Fortuna公司製「AB-320D」)以0.9mm以上1.2mm以下之厚度裁切顆粒發泡體,準備試料。試料係設為50mm×50mm之大小,從顆粒發泡體採取至少10片之試料。將試料安置於Gurley試驗機B型,測定透氣阻力。此時,透氣阻力之數值超過600s時,係設為600s。將測定透氣阻力之處的中心部之試料厚度以例如Mitsutoyo公司製、「厚度計547型」測定。繼而,同樣地針對計10片之試料,分別測定透氣阻力與試料厚度,進行算術平均而求出平均透氣阻力(s)與平均厚度(mm)。
(顆粒發泡體之10%壓縮應力)
10%壓縮應力係依據JIS K7220:2006而測定。首先,從顆粒發泡體以去除顆粒發泡體之表層部分的狀態採取3 個之縱50mm×横50mm×厚度25mm之試驗片,在23±2℃、RH50±5%之環境下放置24小時以上。將試驗片之尺寸以例如Mitsutoyo公司製、「Digimatic Caliper」測定,以例如A&D公司製、「上皿電子天秤FZ-300i」測定質量。使用東方公司製「Tensilon UCT-10T」萬能試驗機、及Softbrain公司製「UTPS-458X」萬能試驗機數據處理裝置,以試驗速度2.5mm/min、變位原點作為回歸點而對各試驗片測定10%壓縮應力(MPa),以其平均值作為10%壓縮應力。又,試驗片之密度(g/cm3)係從各試驗片之尺寸與質量作為算出值之平均值。
(顆粒發泡體之融合率)
在顆粒發泡體之表面以切割刀劃入深度約2mm之切入線後,沿著該切入線將顆粒發泡體分割成二份,針對其破裂面之發泡粒子,在100至150個之任意範圍計算在粒子內破裂的粒子之數(a)與粒子彼此間之界面破裂的粒子之數(b),代入式[(a)/((a)+(b))]×100所得之值設為融合率(%)。又,融合率之測定試料係基本上設為平板形狀,形成為厚度30mm左右、寬度300mm左右、長度400mm左右者,切入線係形成為使測定試料之長度方向中央部朝向寬方向而横切。無法從顆粒發泡體採取如此之測定試料時,融合率係使用可從顆粒發泡體採取之大小的試料而求出。
(顆粒發泡體之密度)
顆粒發泡體之密度(表觀密度)的測定係依據JIS K7222:2005「發泡塑膠及橡膠-表觀密度之求取方法」而測定。
又,發泡倍率係將構成顆粒發泡體之樹脂組成物的非發泡狀態之密度(樹脂密度)除以顆粒發泡體之表觀密度而求出。樹脂密度係將顆粒發泡體熱壓等而製作非發泡狀態之試料,測定試料之密度而求出。此時之測定係設為JIS K7112:1999「塑膠-非發泡塑膠的密度及比重之測定方法」之水中置換法。
(顆粒發泡體之連續氣泡率)
測定中使用之試驗片係從顆粒發泡體以不使表皮殘留地切出,再使切割面表面以富士島工機公司製「FK-4N」麵包切片機加工,形成為25mm×25mm×25mm之立方體狀。製作5個試驗片。試驗片之連續氣泡率係將試驗片在JIS K7100-1999記號23/50、2級之環境下狀態調節16小時後,在同環境下測定表觀體積(cm3)同時以空氣比較式比重計測定體積而求出。表觀體積係使用Mitsutoyo公司製「Digimatic Caliper」,以1/100mm之精度測定外尺寸而求出。其次,使用空氣比較式比重計1000型(東京科學公司製),藉由1-1/2-1氣壓法求出測定試料之體積(cm3),依下述式計算連續氣泡率(%),求出5個試驗片之連續氣泡率的平均值。又,空氣比較式比重計係使用以標準球(大28.96cm3小8.58cm3)經過修正者。
連續氣泡率(%)=100×(表觀體積-以空氣比較式比重計之測定體積)/表觀體積
(樹脂複合體之美好表面)
以目視觀察樹脂複合體之表面,在發泡粒子間產生之凹陷少的情形設為○,多的情形設為×,中間之情形設為△,評估美好表面。
實施例1
使用擠出機將顆粒化成直徑 1.0mm×長度1.1mm之大小的聚碳酸酯樹脂(SABIC Innovative Plastics公司、LEXAN(註冊商標)153)2kg收納於10L之耐壓容器內。
將二氧化碳氣體壓入耐壓容器,以加壓至壓力2.8MPa(錶壓)之狀態,在20℃之環境下放置24小時,使二氧化碳氣體含浸顆粒而獲得發泡性粒子。
然後,將壓力容器內除壓後,取出發泡性粒子,將作為抗接合劑之碳酸鈣0.5質量份乾式摻混後,以0.34MPa(錶壓)之高壓蒸氣加熱約13秒鐘以使其預發泡。二氧化碳氣體對此時從壓力容器取出後之發泡性粒子的含浸量為6.6質量%,預發泡粒子之容積密度為0.15g/cm3
其次,在所得之預發泡粒子利用稀鹽酸水將附著於表面之碳酸鈣洗淨除去並乾燥。此後,在10L之耐壓容器內收納預發泡粒子約700g,將氮氣體加壓充填至成為1.5MPa(錶壓)為止。直接在室溫下放置24小時,對預發泡 粒子內進行內壓賦予。
然後,將耐壓容器內除壓。除壓後,取出耐壓容器內經上述內壓賦予之預發泡粒子。使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具的高壓成形機,採取模具開裂3mm之狀態將預發泡粒子充填於模具內之後,對模具導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘而排氣後,導入0.8MPa(錶壓)之高壓蒸氣20秒鐘並成形,獲得顆粒發泡體。此時,內壓賦予量為5質量%。又,所得之顆粒發泡體之厚度為29.94mm。顆粒發泡體之厚度係使用Mitsutoyo公司製「Digimatic Caliper」,避開在所得之顆粒發泡體之表面形成的蒸氣狹縫痕等凹凸物並測定5點的厚度之平均值。
又,成形時之氣泡內壓(Pm)=1.22MPa>成形蒸氣壓(Ps)=0.9MPa(絶對壓)。
繼而,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力。其結果,平均透氣阻力為69.72s。試料之平均厚度為1.04mm。將10%壓縮應力除以密度而得之值為9.89(MPa‧cm3/g)。
實施例2
使用經實施與實施例1相同的內壓賦予之預發泡粒子,與實施例1同樣地,使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具之高壓成形機,以採取模具開裂3mm之狀態在模具內充填預發泡粒子後,對模具內導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘並排氣之後,導入0.9MPa(錶壓)之高壓蒸氣20 秒鐘而成形,獲得顆粒發泡體。
此時之成形時的氣泡內壓(Pm)=1.23MPa>成形蒸氣壓(Ps)=1.0MPa(絶對壓)。
又,與實施例1同樣地測定顆粒發泡體的厚度為29.96mm。然後,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力之結果,平均透氣阻力為50.45s。試料之平均厚度為0.95mm。將10%壓縮應力除以密度而得之值為9.72(MPa‧cm3/g)。
實施例3
除了將聚碳酸酯樹脂變更成(帝人公司、Panlite(註冊商標)Z2601)以外,其餘係與實施例1同樣方式將製作之顆粒2kg收納於5L之耐壓容器內。
將二氧化碳氣體壓入耐壓容器,以加壓至壓力4.2MPa(錶壓)之狀態,在20℃之環境下放置48小時,使二氧化碳氣體含浸顆粒而獲得發泡性粒子。
然後,將壓力容器內除壓後,取出發泡性粒子,將作為抗接合劑之碳酸鈣0.5質量份乾式摻混後,以0.34MPa(錶壓)之高壓蒸氣加熱約10秒鐘以使其預發泡。二氧化碳氣體對此時從壓力容器取出後之發泡性粒子的含浸量為7.5質量%,預發泡粒子之容積密度為0.17g/cm3
其次,在所得之預發泡粒子利用稀鹽酸水將附著於表面之碳酸鈣洗淨除去並乾燥。此後,在10L之耐壓容器內收納預發泡粒子約700g,將氮氣體加壓充填至成為 1.5MPa(錶壓)為止。直接在室溫放置24小時,對預發泡粒子內進行內壓賦予。
然後,將耐壓容器內除壓後,取出經內壓賦予之預發泡粒子。使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具的高壓成形機,以採取模具開裂3mm之狀態將預發泡粒子充填於模具內之後,在模具內導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘而排氣後,導入0.9MPa(錶壓)之高壓蒸氣20秒鐘並成形,獲得顆粒發泡體。此時,內壓賦予量為4.1質量%。又,所得之顆粒發泡體之厚度為29.95mm。
又,成形時之氣泡內壓(Pm)=1.18MPa>成形蒸氣壓(Ps)=1.0MPa(絶對壓)。
然後,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力之結果,平均透氣阻力為260.3s。試料之平均厚度為1.04mm。將10%壓縮應力除以密度而得之值為11.36(MPa‧cm3/g)。
實施例4
從實施例1之顆粒發泡體切出厚度26mm、大小100mm×100mm之板狀試樣而作為芯材。相同地,準備4片經切成100mm×100mm之碳FRP預浸物,將其中2片堆疊在芯材之上表面側使外周邊緣對齊。相同地,將其餘2片配置在芯材之下表面側,製作預成形體。該預成形體以高壓鍋加熱並加壓,製作在芯材之上下形成有纖維強化樹脂層之樹脂複合體。樹脂複合體係無樹脂乾枯或顆粒發泡體破 損,表面狀態為良好(下述條件)。樹脂複合體厚度的測定結果,相較於原芯材厚度,樹脂複合體製作後之芯材厚度殘存率為89.2%。又,樹脂複合體之厚度係將兩面以200mm×200mm之平滑金屬板挟住,測定金屬板彼此間之間隙,作為樹脂複合體之厚度。金屬板彼此間之間隙係使用Mitsutoyo公司製「Digimatic Caliper」,將樹脂複合體4邊中央部以1/100mm之精度測定,以4邊間隙之算術平均作為複合體之厚度。再者,使纖維強化樹脂層之厚度設為1.00mm,從樹脂複合體厚度減去之值作為樹脂複合體製作後之芯材之厚度,除以芯材之原本厚度,即為芯材厚度之殘存率。
實施例5
將實施例2之顆粒發泡體直接切成厚度之大小為150mm×150mm作為芯材。相同地,準備4片經切成150mm×150mm之碳FRP預浸物,將其中2片堆疊在芯材之上表面側使外周邊緣對齊。
相同地,將其餘2片配置在芯材之下表面側,製作預成形體。該預成形體以高壓鍋加熱並加壓,製作在芯材之上下形成有纖維強化樹脂層之樹脂複合體。樹脂複合體係無樹脂乾枯或顆粒發泡體破損,表面狀態為良好(下述條件)。與實施例4同樣方式測定樹脂複合體之厚度的樹脂複合體製作後的芯材厚度殘存率為98.5%。
實施例6
將實施例3之顆粒發泡體直接切成厚度之大小為100mm×100mm作為芯材。相同地,準備4片經切成100mm×100mm之碳FRP預浸物,將其中2片堆疊在芯材之上表面側使外周邊緣對齊。相同地,將其餘2片配置在芯材之下表面側,製作預成形體。該預成形體以高壓鍋加熱並加壓,製作在芯材之上下形成有纖維強化樹脂層之樹脂複合體。樹脂複合體係無樹脂乾枯或顆粒發泡體破損,表面狀態為良好(下述條件)。與實施例4同樣方式測定樹脂複合體之厚度後的樹脂複合體製作後之芯材厚度殘存率為99.1%。
實施例7
除了將聚碳酸酯樹脂變更成(帝人公司、Panlite(註冊商標)L1250Y)以外,其餘係與實施例1同樣方式將製作後之顆粒含浸二氧化碳氣體後,使其預發泡而獲得預發泡粒子。二氧化碳氣體之含浸量為7.3質量%,預發泡條件為0.34MPa(錶壓),加熱11秒。預發泡粒子之容積密度為0.15g/cm3
其次,對所得之預發泡粒子與實施例1同樣方式以氮氣體進行內壓賦予。然後,將耐壓容器內除壓。除壓後,取出耐壓容器內之上述經內壓賦予之預發泡粒子。使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具的高壓成形機,以採取模具開裂3mm之狀態將預發泡粒子充填於模具內之後, 在模具內導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘而排氣後,導入0.9MPa(錶壓)之高壓蒸氣30秒鐘並成形,獲得顆粒發泡體。此時,內壓賦予量為4.5質量%。又,所得之顆粒發泡體之厚度為29.96mm。
又,成形時之氣泡內壓(Pm)=1.28MPa>成形蒸氣壓(Ps)=1.0MPa(絶對壓)。
然後,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力之結果,平均透氣阻力為80.9s。試料之平均厚度為1.05mm。
實施例8
將實施例7之顆粒發泡體直接切成厚度之大小為100mm×100mm作為芯材。相同地,準備4片經切成100mm×100mm之碳FRP預浸物,將其中2片堆疊在芯材之上表面側使外周邊緣對齊。相同地,將其餘2片配置在芯材之下表面側,製作預成形體。該預成形體以高壓鍋加熱並加壓,製作在芯材之上下形成有纖維強化樹脂層之樹脂複合體。樹脂複合體係無樹脂乾枯或顆粒發泡體破損,表面狀態為良好(下述條件)。與實施例4同樣方式測定樹脂複合體之厚度的樹脂複合體製作後之芯材厚度殘存率為98.4%。
<實施例4至6及8之樹脂複合體成形條件>
加熱條件:90℃/20分鐘、130℃/60分鐘
壓力條件:0.3MPa(+試樣在真空狀態中)
預浸物:交叉預浸物TR3523 381GMX(三菱Rayon公司製)
預成形體之構成:預浸物2ply/芯材/預浸物2ply
比較例1
將使用擠出機而顆粒化成直徑 1.0mm×長度1.1mm之大小的碳酸酯樹脂(SABIC Innovative Plastics公司、Lexan(註冊商標)153)2kg收納於10L之耐壓容器內。將二氧化碳氣體壓入於耐壓容器,以加壓至壓力2.5MPa(錶壓)的狀態,在20℃之環境下放置24小時,使二氧化碳氣體含浸顆粒而獲得發泡性粒子。然後,將壓力容器內除壓後,取出發泡性粒子,將作為抗接合劑之碳酸鈣0.5質量份乾式摻混後,以0.34MPa(錶壓)之高壓蒸氣加熱約10秒鐘以使其預發泡。二氧化碳氣體對此時從壓力容器取出後之發泡性粒子的含浸量為7.5質量%,預發泡粒子之容積密度為0.14g/cm3。其次,在所得之預發泡粒子利用稀鹽酸水將附著於表面之碳酸鈣洗淨除去並乾燥。此後,在10L之耐壓容器內收納預發泡粒子約700g,將氮氣體加壓充填至成為1.5MPa(錶壓)為止。直接在室溫放置24小時,對預發泡粒子內進行內壓賦予。
將耐壓容器內除壓後,取出經內壓賦予之預發泡粒子。使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具的高壓成形機,以採取模具開裂3mm之狀態將預發泡粒子充填於模具內之後,在模具內導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘而排 氣後,導入0.4MPa(錶壓)之高壓蒸氣20秒鐘並成形,獲得顆粒發泡體。此時,內壓賦予量為5質量%。
又,成形時之氣泡內壓(Pm)=1.08MPa>成形蒸氣壓(Ps)=0.5MPa(絶對壓)。
又,與實施例1同樣地測定之顆粒發泡體之厚度為29.96mm。然後,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力之結果,平均透氣阻力為0.82s。試料之平均厚度為1.06mm。將10%壓縮應力除以密度而得之值為8.94(MPa‧cm3/g)。
比較例2
將使用擠出機而顆粒化成直徑 1.0mm×長度1.1mm之大小的碳酸酯樹脂(SABIC Innovative Plastics公司、Lexan(註冊商標)153)2kg收納於10L之耐壓容器內。將二氧化碳氣體壓入於耐壓容器,以加壓至壓力4.0MPa(錶壓)的狀態,在20℃之環境下放置24小時,使二氧化碳氣體含浸顆粒而獲得發泡性粒子。然後,將壓力容器內除壓後,取出發泡性粒子,將作為抗接合劑之碳酸鈣0.5質量份乾式摻混後,以0.34MPa(錶壓)之高壓蒸氣加熱約8秒鐘以使其預發泡。二氧化碳氣體對此時從壓力容器取出後之發泡性粒子的含浸量為7.7質量%,預發泡粒子之容積密度為0.15g/cm3。其次,在所得之預發泡粒子利用稀鹽酸水將附著於表面之碳酸鈣洗淨除去並乾燥。此後,在10L之耐壓容器內收納預發泡粒子約700g,將氮氣體加壓充填至成 為0.8MPa(錶壓)為止。直接在室溫放置24小時,對預發泡粒子內進行內壓賦予。將耐壓容器內除壓後,取出經內壓賦予之預發泡粒子。使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具的高壓成形機,以採取模具開裂3mm之狀態將預發泡粒子充填於模具內之後,在模具內導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘而排氣後,導入0.7MPa(錶壓)之高壓蒸氣20秒鐘並成形,獲得顆粒發泡體。此時,內壓賦予量為2.6質量%。
又,成形時之氣泡內壓(Pm)=0.76MPa<成形蒸氣壓(Ps)=0.8MPa(絶對壓)。
又,與實施例1同樣地測定之顆粒發泡體之厚度為29.98mm。然後,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力之結果,平均透氣阻力為20.79s。試料之平均厚度為1.11mm。將10%壓縮應力除以密度而得之值為8.21(MPa‧cm3/g)。
比較例3
使用與比較例2相同的經實施內壓賦予之預發泡粒子,與實施例1同樣地,使用具備300mm×400mm×30mm之成形模具的高壓成形機,以採取模具開裂3mm之狀態將預發泡粒子充填於模具內之後,在模具內導入0.3MPa(錶壓)之高壓蒸氣3秒鐘而排氣後,導入0.9MPa(錶壓)之高壓蒸氣20秒鐘並成形,獲得顆粒發泡體。
此時之成形時的氣泡內壓(Pm)=0.78MPa<成形蒸氣 壓(Ps)=1.0MPa(絶對壓)。
又,與實施例1同樣地測定後之顆粒發泡體之厚度為29.96mm。然後,將所得之顆粒發泡體在60℃之烘箱乾燥24小時後,測定透氣阻力之結果,平均透氣阻力為8.45s。試料之平均厚度為1.10mm。將10%壓縮應力除以密度而得之值為8.13(MPa‧cm3/g)。
比較例4
除了將比較例1之顆粒發泡體直接切成厚度之大小為100mm×100mm作為芯材以外,其餘係與實施例4同樣方式製作樹脂複合體,但芯材被積層時之壓力壓碎,無法獲得良好的樹脂複合體。又,與實施例4同樣方式測定之樹脂複合體製作後的芯材之厚度殘存率為77.4%。
比較例5
除了將比較例2之顆粒發泡體直接切成厚度之大小為150mm×150mm作為芯材以外,其餘係與實施例4同樣方式製作樹脂複合體,但芯材被積層時之壓力壓碎,無法獲得良好的樹脂複合體。又,與實施例4同樣方式測定之樹脂複合體製作後的芯材之厚度殘存率為81.8%。
比較例6
除了將比較例3之顆粒發泡體直接切成厚度之大小為150mm×150mm作為芯材以外,其餘係與實施例4同樣方 式製作樹脂複合體,但芯材被積層時之壓力壓碎,無法獲得良好的樹脂複合體。又,與實施例4同樣方式測定之樹脂複合體製作後的芯材之厚度殘存率為75.1%。
在表1中呈示實施例1至3及7與比較例1至3之各種物性,在表2中呈示實施例4至6及8與比較例4至6之各種物性。
從上述表1及2,可知若依據本發明,可獲得強度及輕量性優異且美好外觀的樹脂複合體。

Claims (6)

  1. 一種顆粒發泡體,係由複數個發泡粒子所構成,前述顆粒發泡體係由以聚碳酸酯系樹脂作為主成分之熱塑性樹脂組成物所構成,且顯示前述顆粒發泡體之10%壓縮應力(MPa)除以密度(g/cm3)而得之值為9.0(MPa‧cm3/g)以上的性質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顆粒發泡體,其中,前述顆粒發泡體從前述顆粒發泡體所切出的切片測定出之平均透氣阻力係顯示為30s以上之性質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顆粒發泡體,其中,前述顆粒發泡體係用於形成樹脂複合體,而該樹脂複合體為具備作為芯材之前述顆粒發泡體及被覆前述芯材之纖維強化樹脂層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顆粒發泡體,其中,前述顆粒發泡體顯示50%以上之融合率及/或20%以下之連續氣泡率。
  5. 一種樹脂複合體,係具備作為芯材之顆粒發泡體及被覆前述芯材之纖維強化樹脂層者,其中,前述芯材為申請專利範圍第1項所述之顆粒發泡體。
  6. 一種顆粒發泡體之製造法,係包含下列步驟:在以聚碳酸酯系樹脂作為主成分之熱塑性樹脂組成物中含浸發泡劑而製造發泡性粒子之步驟;藉由加熱前述發泡性粒子而製造預發泡粒子之步驟;對前述預發泡粒子賦予2次發泡力用之內壓賦予步驟;將賦予有前述內壓之預發泡粒子充填於模具內,對前述模具導入蒸氣而使賦予有前述內壓之預發泡粒子2次發泡,而獲得顆粒發泡體之步驟;前述蒸氣為以0.8MPa(絶對壓)以上之壓力導入模具內,前述預發泡粒子係以滿足下述式之方式賦予內壓:成形時之氣泡內壓力(Pm、絶對壓:MPa)≧成形時之水蒸氣壓力(Ps、絶對壓:MPa)前述Pm係以下述式算出:Pm=Pf×(Ts+273)/293×V/Vm其中,Pf係預發泡粒子內之氣泡內壓力(MPa),Ts係蒸氣之壓力中之飽和蒸氣溫度(℃),V係預發泡粒子內之空間的體積(cm3),Vm係預發泡粒子藉由蒸氣進行2次發泡使模具內無間隙地充填後之預發泡粒子內的空間之體積(cm3);前述Pf、V及Vm係以下述式算出:Pf=8.31×293×(0.1×V/8.31/293+W/M)/V V=60/ρ0-100/ρs Vm=60/ρ0/0.6-100/ρs其中,W係內壓賦予量(質量%)、M係內壓賦予氣體之分子量(g)、ρ0係預發泡粒子之容積密度(g/cm3)、ρs係熱塑性樹脂組成物之密度(g/cm3);前述Ts係以下述式算出:Ts=237.3×Log(Ps×10000/6.1078)/(7.5-Log(Ps×10000/6.1078))。
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