WO2024085107A1 - 発泡成形体の製造方法 - Google Patents

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WO2024085107A1
WO2024085107A1 PCT/JP2023/037371 JP2023037371W WO2024085107A1 WO 2024085107 A1 WO2024085107 A1 WO 2024085107A1 JP 2023037371 W JP2023037371 W JP 2023037371W WO 2024085107 A1 WO2024085107 A1 WO 2024085107A1
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resin
foamed
parison
die
foaming agent
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PCT/JP2023/037371
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忠敏 丹治
邦将 尾崎
佑太 南川
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キョーラク株式会社
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    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
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    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/04—Extrusion blow-moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a foamed molded article.
  • air conditioning systems in automobiles use tubular air conditioning ducts to ventilate the air.
  • a well-known air-conditioning duct is a foamed molded body made from a thermoplastic resin foamed with a foaming agent. Demand for foamed molded bodies is growing because they can simultaneously achieve high thermal insulation and lightweight properties.
  • a widely known method for producing such foamed molded articles is foam blow molding, in which molten foamed resin is clamped in a split mold and air is blown into the mold to expand it (for example, Patent Document 1).
  • the raw resin and foaming agent are melt-kneaded in an extruder, and the resulting molten foaming agent-containing resin is extruded from a head to form a foam parison, which is then molded using a mold to obtain a foam molded product.
  • the foam molded product is then subjected to post-processing such as removing flash and bag portions to obtain the foam molded product that will become the desired product.
  • the removed parts are usually crushed in a crusher to produce crushed material.
  • the crushed material is fed into an extruder and used to produce the next foamed molded product.
  • the present invention was made in consideration of these circumstances, and provides a method for manufacturing foamed molded articles that can improve the mass production efficiency of highly expanded polyethylene foamed molded products.
  • a method for producing a foam molded body, the foam molded body having an expansion ratio of 2.0 times or more including a charging step, a parison forming step, and a molding step, in which in the charging step, a raw material resin is charged into an internal space of a cylinder of an extruder through a hopper, in the parison forming step, the raw material resin and a foaming agent are melt-kneaded in the internal space to obtain a molten foaming-agent-containing resin, which is extruded from a head to form a foam parison, in the molding step, the foam parison is molded using a mold to form a foam molded body, the raw material resin contains 50% by mass or more of a polyethylene-based resin, the raw material resin contains a pulverized material produced by pulverizing a foam using a pulverizer, the foam is made of a resin containing 50% by mass
  • a method for producing a foam molded product, the foam molded product having an expansion ratio of 2.0 times or more comprising: a charging step, a parison forming step, and a molding step, in which a raw material resin is charged into an internal space of a cylinder of an extruder through a hopper; in the parison forming step, the raw material resin and a foaming agent are melt-kneaded in the internal space to obtain a molten foaming agent-containing resin, which is extruded from a head to form a foam parison; and in the molding step, the foam parison is molded using a mold to form a foam molded product, the raw material resin being a polyethylene-based the head comprises a die core and a die shell surrounding the die core, the foamed parison is formed by extruding the foaming-agent-containing resin that has flowed through a flow path between the die core and the die shell from the head through an annul
  • Fig. 1A is a configuration diagram of a molding apparatus 100 according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 1A.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a crusher 15.
  • FIG. 3 is a perspective view of the screen mesh 15a in FIG. 2.
  • Fig. 4A is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the tip of the head 12 in Fig. 1.
  • Fig. 4B is an enlarged view of region B in Fig. 4A.
  • 1 is a cross-sectional view showing the state after the split molds 14a, 14b are closed and the foam parison 13 is blow molded to form a foam molded body 18.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a foam molded body 18b obtained by removing flash 18c from the foam molded body 18.
  • Fig. 6B is a perspective view showing a foam molded product 18a obtained by removing a bag portion 18d from the foam molded body 18b.
  • Molding device 100 the method for producing the foamed molded article 18 according to one embodiment of the present invention can be carried out using a molding apparatus 100 including an extruder 1, a head 12, and a mold 14, as shown in FIG.
  • the machine 1 includes a cylinder 3 , a hopper 5 , a screw 7 , a foaming agent injection section 8 , a temperature control section 9 , and a resin extrusion port 11 .
  • the raw material resin 2 contains 50% by mass or more of a polyethylene-based resin.
  • the ratio of the polyethylene-based resin in the raw material resin 2 is, for example, 50 to 100% by mass, preferably 80 to 100% by mass, and specifically, for example, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, or 100% by mass, and may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • a polyethylene-based resin is a resin in which 80% by mass (preferably 85, 90, or 95% by mass) or more of the monomer units are polyethylene.
  • polyethylene-based resins include ethylene homopolymers, ethylene copolymers which are copolymers of ethylene and other olefins (e.g., ⁇ -olefins such as 1-butene), and acid-modified polyethylene.
  • ethylene homopolymers include high-density polyethylene (HDPE) and low-density polyethylene (LDPE).
  • Examples of ethylene copolymers include linear low-density polyethylene (LLDPE).
  • the proportion of other olefin units in the ethylene copolymer is, for example, 1 to 20% by mass, specifically, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, or 20% by mass, and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the proportion of HDPE in the polyethylene-based resin in the raw material resin 2 is preferably 20 to 60% by mass, and more preferably 30 to 50% by mass.
  • the density of HDPE is, for example, 0.941 g/ cm3 or more, and the density of LDPE is 0.910 to 0.940 g/ cm3 .
  • the resin other than the polyethylene-based resin in the raw material resin 2 may be a polyolefin other than a polyethylene-based resin, and examples of such polyolefins include polypropylene (homopolypropylene, random polypropylene, block polypropylene, etc.).
  • the raw material resin 2 may contain various additives such as foam nucleating agents (e.g., baking soda and citric acid), antioxidants, and colorants.
  • the raw resin 2 includes the pulverized material 17 produced by pulverizing the foam 16 using a pulverizer 15.
  • the particles constituting the pulverized material 17 are preferably irregular in shape and size.
  • the ratio of the pulverized material 17 in the raw resin 2 is, for example, 50 to 100 mass%, preferably 85 to 95 mass%, and specifically, for example, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, and 100 mass%, and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the resin other than the pulverized material 17 in the raw resin 2 is preferably virgin resin 26.
  • the virgin resin 26 is preferably in the form of pellets, and the diameter of the pellets is, for example, 1 to 6 mm. In this case, the raw resin 2 is obtained by mixing the pulverized material 17 and the virgin resin 26.
  • An example of the foam 16 is scrap generated in the previous production of the foam molded product 18a shown in FIG. 6B.
  • Examples of scrap include scraps (such as burrs 18c and bag portions 18d cut off to form openings 18e) generated when processing the foam molded product 18 into the desired foam molded product 18a, as shown in FIGS. 5 to 6, and foam molded products 18a that have failed inspection.
  • the foam 16 has the same composition and expansion ratio as the foam molded product 18.
  • the composition and/or expansion ratio of the foam 16 may be different from that of the foam molded product 18.
  • the composition and/or expansion ratio of the foam 16 is different from that of the foam molded product 18.
  • the foam 16 is composed of a resin containing 50% or more by mass of polyethylene resin, and has an expansion ratio of 2.0 or more.
  • the explanation of this resin is the same as that of the raw material resin 2.
  • the expansion ratio is preferably 3.2 or more, and more preferably 3.5 or more, and specifically, for example, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0 times, and may be in a range between any two of the numerical values exemplified here or any one or more.
  • the inventors have discovered that clogging of the hopper 5 is likely to occur when the foam 16 used to manufacture the crushed material 17 has this type of composition and expansion ratio, and therefore the technical significance of applying the present invention is particularly significant when the foam 16 has this type of composition and expansion ratio.
  • Examples of reasons why clogging of the hopper 5 is likely to occur when the foam 16 has the above composition and expansion ratio are thought to be that polyethylene-based resins are softer than polypropylene-based resins, so the crushed materials 17 tend to stick together, and that the downward force applied to the crushed material 17 is likely to be insufficient due to the high expansion ratio.
  • the crusher 15 is preferably configured to discharge the crushed material 17 from the crusher 15 through the opening 15a1 provided in the screen mesh 15a.
  • the diameter of the opening 15a1 is preferably 8.0 mm or less, and more preferably 7.5 mm or less or 7.0 mm or less. In this case, as shown in the examples described later, it is possible to suppress the occurrence of clogging in the hopper 5.
  • the lower limit of the diameter of the opening 15a1 is not particularly specified, but is, for example, 3.0 mm. By not making the diameter of the opening 15a1 too small, the time required for crushing is suppressed from becoming too long.
  • the diameter of the opening 15a1 is, for example, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, and 8.0 mm, and may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the pitch at which the openings 15a1 are formed i.e., the center distance between adjacent openings 15a1 is preferably the diameter of the openings 15a1 ⁇ P.
  • P is, for example, 1.1 to 2, preferably 1.3 to 1.7, specifically, for example, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the "diameter” means the circle equivalent diameter. It is preferable that the screen mesh 15a is provided with a plurality of openings 15a1. It is preferable that the diameters of the plurality of openings 15a1 are the same. When the diameters of the plurality of openings 15a1 are different from each other, it is preferable that the ratio of the openings 15a1 having a diameter of 8.0 mm (preferably 7.5 or 7.0 mm) or less is 50% or more, and more preferably 80% or more.
  • this ratio may be, for example, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, or 100%, or may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the average diameter of the multiple openings 15a1 is 8.0 mm (preferably 7.5 or 7.0 mm) or less, and it is even more preferable that the maximum diameter of the multiple openings 15a1 is 8.0 mm (preferably 7.5 or 7.0 mm) or less.
  • the above explanation regarding the diameter of the openings 15a1 is also applicable to this average or maximum value.
  • the crusher 15 includes an input section 15b, a crushing section 15c, and a screen mesh 15a.
  • the foam 16 input from the input section 15b is crushed in the crushing section 15c to become crushed material 17, which is discharged from the crusher 15 through the screen mesh 15a.
  • the crushing section 15c includes a fixed blade 15e fixed to the housing 15d and a rotating blade 15f that rotates around a rotating shaft 15f2.
  • the rotating shaft 15f2 is, for example, an axis that extends horizontally. It is preferable that the edges 15e1 and 15f1 of the fixed blade 15e and the rotating blade 15f each extend along the axial direction of the rotating shaft 15f2 (perpendicular to the paper surface of FIG. 2).
  • the gap between the edges 15e1 and 15f1 when the edges 15e1 and 15f1 are closest to each other is, for example, 0.3 to 2.0 mm, and preferably 0.5 to 1.2 mm.
  • this gap may be, for example, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, or 2.0 mm, or may be in a range between any two of the values exemplified here.
  • the screen mesh 15a preferably has an arc shape in a cross section perpendicular to the rotation axis 15f2, and more preferably the center of the arc coincides with the rotation axis 15f2.
  • the edge of the rotary blade 15f moves concentrically with the inner surface of the screen mesh 15a, so that the foam 16 cut into small pieces by the fixed blade 15e and the rotary blade 15f is transported along the inner surface of the screen mesh 15a by the rotary blade 15f.
  • the foam 16 that has become small enough to pass through the opening 15a1 is easily discharged through the opening 15a1 quickly.
  • the gap between the inner surface of the screen mesh 15a and the edge of the rotary blade 15f is, for example, 1 to 10 mm, and preferably 2 to 7 mm.
  • the gap may be, for example, 1.0, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 8.0, 9.0, or 10.0 mm, or may be in a range between any two of the values exemplified here. If the gap is too large, the foam 16 cut into small pieces will be difficult to transport by the rotary blade 15f and difficult to discharge through the opening 15a1.
  • the hopper 5 communicates with the internal space 3b of the cylinder 3 through an opening 3a provided on the side of the cylinder 3, and the raw material resin 2 is introduced into the internal space 3b from the hopper 5.
  • the raw material resin 2 is melted into a molten state by being heated in the internal space 3b.
  • the rotation of the screw 7 disposed in the internal space 3b transports the molten resin toward a resin extrusion port 11 provided at the tip of the internal space 3b.
  • the opening area of the passage 19 through which the raw resin 2 introduced into the hopper 5 passes is, for example, preferably 50 to 500 cm 2 , more preferably 150 to 400 cm 2.
  • this area is, for example, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, or 500 cm 2 , and may be in the range between any two of the values exemplified here.
  • the shape of the passage 19 is not particularly limited, but as an example, it is preferably a flat shape such as a rectangle, an oval, or an ellipse.
  • an “oval” refers to the shape of the outer edge of a trajectory when a circle moves in parallel.
  • the direction parallel to the rotation axis of the screw 7 is defined as the long axis direction
  • the direction perpendicular to the long axis direction in a horizontal plane is defined as the short axis direction
  • the length of the passage 19 in the long axis direction at the point where the length of the passage 19 is maximum in the long axis direction is defined as LL
  • the length of the passage 19 in the short axis direction at the point where the length of the passage 19 is maximum in the short axis direction is defined as SL.
  • LL is, for example, 10-40 cm, preferably 15-25 cm, and specifically, for example, 10, 15, 20, 25, 30, 35, or 40 cm, or may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • SL is, for example, 4-15 cm, preferably 6-12 cm, and specifically, for example, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 cm, or may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • LL/SL is, for example, 1.2-4.0, preferably 1.5-2.5, and specifically, for example, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, or 4.0, or may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the screw 7 is disposed within the internal space 3b of the cylinder 3, and conveys the molten resin toward the resin extrusion port 11 while kneading it by its rotation.
  • a motor 4 is provided at one end of the screw 7. The motor 4 drives the screw 7 to rotate, and is also capable of controlling the rotation speed.
  • the foaming agent injection section 8 is a section for injecting a foaming agent into the cylinder 3.
  • the position of the foaming agent injection section 8 is not particularly limited, but when the position of the end of the internal space 3b of the cylinder 3 on the hopper 5 side is 0 and the position of the end on the resin extrusion port 11 side is L, the foaming agent injection section 8 is preferably provided at a position of 0.3L to 0.7L (preferably 0.4 to 0.6L). If the foaming agent injection section 8 is provided closer to the hopper 5 than 0.3L, the foaming agent may be injected in a state where the molten resin is not sufficiently kneaded, resulting in insufficient dispersion of the foaming agent.
  • the temperature of the molten resin is usually controlled so as to gradually decrease toward the resin extrusion port 11
  • the foaming agent injection section 8 is provided closer to the resin extrusion port 11 than 0.7L, the temperature of the molten resin at the portion where the foaming agent is injected may be too low, resulting in a decrease in the amount of foaming agent injected.
  • the foaming agent injected from the foaming agent injection section 8 may be a physical foaming agent, a chemical foaming agent, or a mixture thereof, with a physical foaming agent being preferred.
  • the physical foaming agent may be an inorganic physical foaming agent such as air, carbon dioxide gas, nitrogen gas, or water, or an organic physical foaming agent such as butane, pentane, hexane, dichloromethane, or dichloroethane, or a supercritical fluid thereof.
  • the supercritical fluid is preferably made using carbon dioxide or nitrogen, and may be obtained by setting the critical temperature to -149.1°C and the critical pressure to 3.4 MPa or more for nitrogen, or the critical temperature to 31°C and the critical pressure to 7.4 MPa or more for carbon dioxide.
  • the chemical foaming agent may be one that generates carbon dioxide gas by a chemical reaction between an acid (e.g., citric acid or a salt thereof) and a base (e.g., baking soda).
  • the foaming agent injection section 8 may also be an opening that communicates with the hopper 5.
  • the temperature control unit 9 is configured to individually control a plurality of temperature adjustment units provided in the cylinder 3 and the head 12 to control the temperature of each portion.
  • the foaming agent-containing resin in a molten state obtained by melt-kneading the raw material resin 2 and the foaming agent in the internal space 3b is extruded from the resin extrusion port 11 and injected into the head 12.
  • the head 12 has a slit, and the foaming agent-containing resin is extruded from the slit to form a foamed parison 13.
  • the shape of the slit is not particularly limited, but may be, for example, annular or linear (e.g., straight). When the slit is annular, a cylindrical foamed parison is obtained.
  • a sheet-shaped foamed parison is obtained.
  • the foaming agent-containing resin extruded from the resin extrusion port 11 may be stored in an accumulator (not shown) at a certain amount, and then the plunger of the accumulator may be operated to extrude the foamed parison 13 from the head 12. In this case, the extrusion speed of the foamed parison 13 can be increased, which has the advantage of making it easier to stabilize the foamed state of the foamed parison 13.
  • the extrusion speed of the foaming agent-containing resin is preferably 250 to 1250 g/sec, and specifically, for example, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, or 1250 g/sec, or may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the foamed parison 13 is molded in a mold 14.
  • the mold 14 is preferably a split mold 14a, 14b that can be opened and closed, and the foamed parison 13 is introduced between the split molds 14a, 14b.
  • the foamed molded body 18 is obtained by molding the foamed parison 13 using the mold 14.
  • the foamed molded body 18 is preferably hollow.
  • the molding method using the mold 14 is not particularly limited, and may be blow molding, in which air is blown into the cavity of the mold 14 to mold the foamed parison 13, vacuum molding, in which the pressure inside the cavity of the mold 14 is reduced from the inner surface of the cavity to mold the foamed parison 13, or a combination of these.
  • the composition of the foamed molded body 18 is the same as that of the raw material resin 2.
  • the expansion ratio of the foamed molded body 18 is the same as that of the foamed body 16.
  • the average thickness of the foamed molded body 18 is, for example, 1 to 5 mm, and preferably 2 to 4 mm.
  • the head 12 comprises a die core 21 and a die shell 22 surrounding it.
  • the foamed parison 13 is formed by extruding the foaming agent-containing resin from the head 12 through the annular slit 24 after flowing through the flow path 23 between the die core 21 and the die shell 22.
  • the die core 21 and the die shell 22 have the die core side flow path forming surface 21a and the die shell side flow path forming surface 22a, respectively.
  • the gap angle ⁇ between the die core side flow path forming surface 21a and the die shell side flow path forming surface 22a is 3.0 degrees or more.
  • the gap angle ⁇ is, for example, 3.0 to 45 degrees, preferably 3.3 to 30 degrees, and specifically, for example, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.65, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 degrees, and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here or any value greater than or equal to the above.
  • this angle is 3.0 degrees or more, pulsation when the foaming agent-containing resin is extruded from the head 12 is suppressed, and the occurrence of striped unevenness is suppressed.
  • the inclination angle ⁇ of the die shell side flow passage forming surface 22a with respect to the horizontal plane is 45 degrees or more. In this case, the occurrence of striped unevenness is further suppressed.
  • the inclination angle ⁇ is, for example, 45 to 85 degrees, and specifically, for example, 45, 49.4, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, or 85 degrees, and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here or any value greater than or equal to the above. It is preferable that the die core side flow passage forming surface 21a is inclined so that the die core 21 is tapered.
  • the diameter D of the die core 21 at the height position where the annular slit 24 is provided is, for example, 50 to 300 mm, and preferably 100 to 200 mm. Specific examples of the diameter D are 50, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, and 300 mm, and may be in a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the width of the annular slit 24 can be adjusted by changing the height position of the die core 21 relative to the die shell 22. For example, the width of the annular slit 24 can be increased by raising the die core 21 relative to the die shell 22. The width of the annular slit 24 is appropriately set to obtain a foam molded body 18 with the desired thickness.
  • the method according to this embodiment includes a charging step, a parison forming step, and a molding step.
  • the raw material resin 2 is charged into the internal space 3b of the cylinder 3 of the extruder 1 through the hopper 5.
  • the pulverized material 17 By containing the above-mentioned pulverized material 17 in the raw material resin 2, clogging of the raw material resin 2 is suppressed, and mass production efficiency is improved.
  • the raw material resin 2 and the foaming agent are melt-kneaded in the internal space 3b to obtain a molten foaming-agent-containing resin, which is extruded from the head 12 to form a foamed parison 13.
  • a molten foaming-agent-containing resin which is extruded from the head 12 to form a foamed parison 13.
  • the foam parison 13 is molded using a mold 14 to form a foam molded body 18.
  • the foam molded body 18 is constructed by connecting the foam molded body main body 18b, which is the part inside the cavity of the mold 14, to the burrs 18c, which are the part outside the cavity of the mold 14. By removing the burrs 18c from the foam molded body 18, the foam molded body main body 18b shown in FIG. 6A is obtained. Next, as necessary, an opening is formed by cutting the bag portion 18d provided in the foam molded body main body 18b along the line shown by the dotted line 18f, and the desired foam molded product (e.g., foam duct) 18a can be obtained as shown in FIG. 6B. Note that if post-processing such as forming an opening is not required in the foam molded body 18b, the foam molded body 18b may be used as the foam molded product 18a as it is.
  • scraps are generated, which are made up of offcuts (such as burrs 18c and bag parts 18d) that are generated when the foam molded body 18 removed from the mold 14 is processed into the desired foam molded product 18a, and foam molded products 18a that have failed inspection.
  • This scrap is fed into the crusher 15 as foam 16 and crushed to obtain crushed material 17.
  • the crushed material 17 can be fed into the hopper 5 as raw material resin 2 as it is, or mixed with virgin resin. According to the above method, it is possible to efficiently mass-produce high-quality foam molded products 18 using scraps generated in previous processes.
  • Comparative Example 1 A foamed molded body 18 with an expansion ratio of 4.0 was produced using the foamed molded body production apparatus shown in Fig. 1.
  • the diameter of the opening 15a1 of the screen mesh 15a of the crusher 15 was 9.0 mm, and the pitch of the opening 15a1 was 13.0 mm.
  • the horizontal cross-sectional shape of the passage 19 through which the raw resin 2 fed into the hopper 5 passes is elliptical, with a long axis length LL of 300 mm and a short axis length SL of 100 mm.
  • the temperature control unit 9 was set so that the temperature of the foamed parison 13 was 190 to 200°C. N2 gas was used as the foaming agent, and was injected from the foaming agent injection unit 8 provided at the 0.5L position. The foaming ratio was adjusted by changing the amount of injected gas.
  • the foaming agent-containing resin extruded from the resin extrusion port 11 of the extruder 1 was stored in an accumulator (not shown) at a certain amount, and then the plunger of the accumulator was operated to extrude the resin from the head 12 to form the foamed parison 13.
  • the extrusion speed of the foaming agent-containing resin was 554 g/sec.
  • the head 12 used had a die core 21 with a diameter of 120 mm, a gap angle ⁇ of 2.26 degrees, and an inclination angle ⁇ of 41.8 degrees.
  • the foam parison 13 formed under the above conditions was used to perform blow molding to produce the foam molded body 18.
  • the production of the foam molded body 18 was repeated using scrap generated during the production of the foam molded body 18.
  • Example 1 The production of the foamed molded body 18 was repeated in the same manner as in Comparative Example 1, except that the diameter of the openings 15a1 of the screen mesh 15a was 7.0 mm, the pitch of the openings 15a1 was 10.5 m, and the head 12 used had a die core 21 with a diameter of 140 mm, a gap angle ⁇ of 3.65 degrees, and an inclination angle ⁇ of 49.4 degrees.

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Abstract

高発泡ポリエチレン系発泡成形品の量産効率を向上させることができる、発泡成形体の製造方法を提供する。　本発明によれば、発泡成形体の製造方法であって、前記発泡成形体は、発泡倍率が２．０倍以上であり、前記方法は、投入工程と、パリソン形成工程と、成形工程を備え、前記投入工程では、ホッパーを通じて原料樹脂を押出機のシリンダの内部空間内に投入し、前記パリソン形成工程では、前記内部空間内で前記原料樹脂と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッドから押し出して発泡パリソンを形成し、前記成形工程では、金型を用いて前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を形成し、前記原料樹脂は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含み、前記原料樹脂は、粉砕機を用いて発泡体を粉砕して製造した粉砕材を含み、前記発泡体は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含む樹脂で構成され、かつ発泡倍率が２．０倍以上であり、前記粉砕機は、スクリーンメッシュに設けられた開口を通じて前記粉砕材を前記粉砕機から排出するように構成され、前記開口の直径は、８．０ｍｍ以下である、方法が提供される。

Description

発泡成形体の製造方法
　本発明は、発泡成形体の製造方法に関する。
　例えば、自動車等の空調装置では、空気を通風させるための管状の空調用ダクトが用いられている。
　空調用ダクトとしては、熱可塑性樹脂を発泡剤により発泡させた発泡樹脂を用いた発泡成形体が知られている。発泡成形体は、高い断熱性と軽量化を同時に実現できることから需要が拡大している。
　こうした発泡成形体の製造方法としては、溶融状態の発泡樹脂を分割金型で型締めし、内部に空気を吹き込んで膨張させる発泡ブロー成形が広く知られている（例えば特許文献１）。
特開２０１７－０６４９３２号公報
　発泡ブロー成形では、押出機で原料樹脂と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッドから押し出して発泡パリソンを形成し、この発泡パリソンを金型を用いて成形することによって、発泡成形体が得られる。次に、発泡成形体に対して、バリや袋部の除去などの後加工を行って、所望の製品となる発泡成形品が得られる。
　除去した部位は、通常、粉砕機で粉砕されて粉砕材となる。粉砕材は、押出機に投入され、次の発泡成形体の製造に用いられる。
　ところで、高発泡のポリエチレン系発泡成形品の量産設備の開発を行っていたところ、粉砕材が押出機のホッパーに詰まってしまうという現象が頻発し、量産効率が低くなってしまうことが分かった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高発泡ポリエチレン系発泡成形品の量産効率を向上させることができる、発泡成形体の製造方法を提供するものである。
　本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］（第１観点）発泡成形体の製造方法であって、前記発泡成形体は、発泡倍率が２．０倍以上であり、前記方法は、投入工程と、パリソン形成工程と、成形工程を備え、前記投入工程では、ホッパーを通じて原料樹脂を押出機のシリンダの内部空間内に投入し、前記パリソン形成工程では、前記内部空間内で前記原料樹脂と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッドから押し出して発泡パリソンを形成し、前記成形工程では、金型を用いて前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を形成し、前記原料樹脂は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含み、前記原料樹脂は、粉砕機を用いて発泡体を粉砕して製造した粉砕材を含み、前記発泡体は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含む樹脂で構成され、かつ発泡倍率が２．０倍以上であり、前記粉砕機は、スクリーンメッシュに設けられた開口を通じて前記粉砕材を前記粉砕機から排出するように構成され、前記開口の直径は、８．０ｍｍ以下である、方法。
　発泡成形品の量産において、粉砕材を利用することは一般的に行われており、ポリプロピレン系発泡成形品の量産や、発泡倍率が低いポリエチレン系発泡成形品の量産では、粉砕材がホッパーに詰まるという現象が起こることはなかった。このため、粉砕材がホッパーに詰まりやすいという現象は、ポリエチレン系発泡成形品の量産において発生する特有の現象である。そして、この問題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、粉砕機の出口に設けられているスクリーンメッシュの穴径の直径を８．０ｍｍ以下とすることによって、ホッパーでの粉砕材の詰まりの発生が抑制可能であることを見出し、本発明の完成に到った。
［２］［１］に記載の方法であって、前記発泡成形体及び前記発泡体の発泡倍率は、それぞれ、３．２倍以上である、方法。
［３］［１］又は［２］に記載の方法であって、前記ヘッドは、ダイコアと、これを取り囲むダイシェルを備え、前記ダイコアと前記ダイシェルの間の流路を通じて流れた前記発泡剤含有樹脂が環状スリットを通じて前記ヘッドから押し出されることによって前記発泡パリソンが形成され、前記環状スリットから鉛直方向の２０ｍｍの範囲内の先端領域において、前記ダイコアと前記ダイシェルは、それぞれ、ダイコア側流路形成面とダイシェル側流路形成面を有し、前記ダイコア側流路形成面と前記ダイシェル側流路形成面の間の角度は、３．０度以上である、方法。
［４］（第２観点）発泡成形体の製造方法であって、前記発泡成形体は、発泡倍率が２．０倍以上であり、前記方法は、投入工程と、パリソン形成工程と、成形工程を備え、前記投入工程では、ホッパーを通じて原料樹脂を押出機のシリンダの内部空間内に投入し、前記パリソン形成工程では、前記内部空間内で前記原料樹脂と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッドから押し出して発泡パリソンを形成し、前記成形工程では、金型を用いて前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を形成し、前記原料樹脂は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含み、前記ヘッドは、ダイコアと、これを取り囲むダイシェルを備え、前記ダイコアと前記ダイシェルの間の流路を通じて流れた前記発泡剤含有樹脂が環状スリットを通じて前記ヘッドから押し出されることによって前記発泡パリソンが形成され、前記環状スリットから鉛直方向の２０ｍｍの範囲内の先端領域において、前記ダイコアと前記ダイシェルは、それぞれ、ダイコア側流路形成面とダイシェル側流路形成面を有し、前記ダイコア側流路形成面と前記ダイシェル側流路形成面の間の隙間角度は、３．０度以上である、方法。
［５］［４］に記載の方法であって、前記先端領域において、前記ダイシェル側流路形成面は、水平面に対する傾斜角度が４５度以上である、方法。
［６］［１］～［５］の何れか１つに記載の方法であって、前記発泡成形体を構成する樹脂は、ポリエチレン系樹脂を８０質量％以上含む、方法。
図１Ａは、本発明の一実施形態の成形装置１００の構成図である。図１Ｂは、図１Ａ中のＢ－Ｂ断面図である。 粉砕機１５の構成を示す断面図である。 図２中のスクリーンメッシュ１５ａの斜視図である。 図４Ａは、図１中のヘッド１２の先端近傍の拡大断面図である。図４Ｂは、図４Ａ中の領域Ｂの拡大図である。 分割金型１４ａ，１４ｂを閉じ、発泡パリソン１３をブロー成形して発泡成形体１８を形成した後の状態を示す断面図である。 図６Ａは、発泡成形体１８からバリ１８ｃを除去して得られる発泡成形体本体１８ｂを示す斜視図である。図６Ｂは、発泡成形体本体１８ｂから袋部１８ｄを除去して得られる発泡成形品１８ａを示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
　以下に示す実施形態は、第１及び第２観点に関連する。但し、第１観点に関連した技術事項は、第２観点では任意の構成であり、第２観点に関連した技術事項は、第１観点では任意の構成である。
１．成形装置１００
　本発明の一実施形態の発泡成形体１８の製造方法は、一例では、図１に示す押出機１と、ヘッド１２と、金型１４を含む成形装置１００を用いて実施することができる。押出機１は、シリンダ３と、ホッパー５と、スクリュー７と、発泡剤注入部８、温度制御部９と、樹脂押出口１１を備える。
　以下、最初に、発泡成形体１８の製造に用いる原料樹脂２について説明し、その後、成形装置１００について説明する。
＜原料樹脂２＞
　原料樹脂２は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含む。原料樹脂２中のポリエチレン系樹脂の割合は、例えば５０～１００質量％であり、８０～１００質量％が好ましく、具体的には例えば、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００質量％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
　ポリエチレン系樹脂とは、モノマー単位の８０質量％（好ましくは８５、９０、又は９５質量％）以上がポリエチレンである樹脂である。ポリエチレン系樹脂としては、エチレン単独重合体や、エチレンと他のオレフィン（例：１－ブテンなどのα－オレフィン）の共重合体であるエチレン共重合体、酸変性ポリエチレンなどが挙げられる。エチレン単独重合体としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などが挙げられる。エチレン共重合体としては、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が挙げられる。エチレン共重合体中の他のオレフィン単位の割合は、例えば１～２０質量％であり、具体的には例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０質量％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。原料樹脂２中のポリエチレン系樹脂は、例えば、ＨＤＰＥとＬＤＰＥの合計を１００質量％とすると、ＨＤＰＥの割合が２０～６０質量％であることが好ましく、３０～５０質量％であることがさらに好ましい。ＨＤＰＥの密度は、例えば０．９４１ｇ／ｃｍ３以上であり、ＬＤＰＥの密度は、０．９１０～０．９４０ｇ／ｃｍ３である。
　原料樹脂２中のポリエチレン系樹脂以外の樹脂としては、ポリエチレン系樹脂以外のポリオレフィンが挙げられ、このようなポリオレフィンとしては、ポリプロピレン（ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレンなど）が例示される。また、原料樹脂２には、樹脂以外に発泡核剤（例：重曹＆クエン酸）、酸化防止剤、着色剤などの各種添加剤を配合することができる。
　第１観点の発明では、図１～図２に示すように、原料樹脂２は、粉砕機１５を用いて発泡体１６を粉砕して製造した粉砕材１７を含む。粉砕材１７を構成する粒子は、形状やサイズが揃っていない不定形状であることが好ましい。原料樹脂２中の粉砕材１７の割合は、例えば、５０～１００質量％であり、８５～９５質量％が好ましく、具体的には例えば、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００質量％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。原料樹脂２のうち粉砕材１７以外の樹脂は、バージン樹脂２６であることが好ましい。バージン樹脂２６は、ペレット状であることが好ましく、ペレットの直径は、例えば、１～６ｍｍである。この場合、粉砕材１７とバージン樹脂２６を混合することによって原料樹脂２が得られる。
　発泡体１６の例としては、図６Ｂに図示する発泡成形品１８ａの以前の製造に発生したスクラップが挙げられる。スクラップの例としては、図５～図６に示すように、発泡成形体１８を所望の発泡成形品１８ａに加工する際に発生した端材（バリ１８ｃや、開口部１８ｅを形成するために切除した袋部１８ｄなど）や、検査で不合格となった発泡成形品１８ａが挙げられる。この場合、発泡体１６は、発泡成形体１８と同様の組成及び発泡倍率を有する。なお、発泡体１６の組成及び／又は発泡倍率は、発泡成形体１８と異なっていてもよい。例えば、本実施形態で製造する発泡成形体１８とは、別の組成及び／又は発泡倍率を有する発泡成形体の製造において発生したスクラップを用いる場合には、発泡体１６の組成及び／又は発泡倍率は、発泡成形体１８と異なる。
　発泡体１６は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含む樹脂で構成され、かつ発泡倍率が２．０倍以上である。この樹脂の説明は、原料樹脂２の説明と同様である。発泡倍率は、３．２倍以上が好ましく、３．５倍以上がさらに好ましく、具体的には例えば、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、５．０、５．５、６．０倍であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以上であってもよい。本発明者は、粉砕材１７の製造に用いる発泡体１６がこのような組成及び発泡倍率を有する場合に、ホッパー５での詰まりが発生しやすいことを発見したので、発泡体１６がこのような組成及び発泡倍率を有する場合、本発明を適用することの技術的意義が特に顕著である。発泡体１６が上記組成及び発泡倍率を有する場合に、ホッパー５での詰まりが発生しやすい理由の例としては、ポリエチレン系樹脂はポリプロピレン系樹脂に比べて柔らかいので粉砕材１７同士がくっつきやすいことと、発泡倍率が高いために粉砕材１７に加わる下向きの力が不十分になりやすいことであると考えられる。
　図２～図３に示すように、粉砕機１５は、スクリーンメッシュ１５ａに設けられた開口１５ａ１を通じて粉砕材１７を粉砕機１５から排出するように構成されているであることが好ましい。開口１５ａ１の直径は、８．０ｍｍ以下が好ましく、７．５ｍｍ以下又は７．０ｍｍ以下がさらに好ましい。この場合、後述する実施例で示すように、ホッパー５での詰まりの発生を抑制することができる。開口１５ａ１の直径の下限は、特に規定されないが、例えば、３．０ｍｍである。開口１５ａ１の直径を小さくしすぎないことによって、粉砕に要する時間が長くなりすぎることが抑制される。開口１５ａ１の直径は、具体的には例えば、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、６．０、６．５、７．０、７．５、８．０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。開口１５ａ１を形成するピッチ（つまり、隣接する開口１５ａ１の中心間距離）は、開口１５ａ１の直径×Ｐであることが好ましい。Ｐは、例えば、１．１～２であり、１．３～１．７が好ましく、具体的には例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。なお、開口１５ａ１が円形ではない場合は、「直径」は、円相当径を意味する。スクリーンメッシュ１５ａには複数の開口１５ａ１が設けられることが好ましい。複数の開口１５ａ１の直径は同一であることが好ましい。複数の開口１５ａ１の直径が互いに異なる場合、直径が８．０ｍｍ（好ましくは７．５又は７．０ｍｍ）以下である開口１５ａ１の割合が５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。この割合は、具体的には例えば、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。また、複数の開口１５ａ１の直径の平均値が８．０ｍｍ（好ましくは７．５又は７．０ｍｍ）以下であることが好ましく、複数の開口１５ａ１の直径の最大値が８．０ｍｍ（好ましくは７．５又は７．０ｍｍ）以下であることがさらに好ましい。この平均値又は最大値についても、開口１５ａ１の直径について上述した説明が適用可能である。
　粉砕機１５は、一例では、投入部１５ｂと、粉砕部１５ｃと、スクリーンメッシュ１５ａを備える。投入部１５ｂから投入された発泡体１６は、粉砕部１５ｃで粉砕されて粉砕材１７となってスクリーンメッシュ１５ａを通じて粉砕機１５から排出される。粉砕部１５ｃは、一例では、筐体１５ｄに固定された固定刃１５ｅと、回転軸１５ｆ２を中心に回転する回転刃１５ｆを備える。回転軸１５ｆ２は、例えば水平方向に延びる軸である。固定刃１５ｅと回転刃１５ｆのエッジ１５ｅ１，１５ｆ１は、それぞれ、回転軸１５ｆ２の軸方向（図２の紙面垂直方向）に沿って延びることが好ましい。エッジ１５ｅ１，１５ｆ１が最近接したときのエッジ１５ｅ１，１５ｆ１の間の隙間は、例えば０．３～２．０ｍｍであり、０．５～１．２ｍｍが好ましい。この隙間は、具体的には例えば、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
　このような構成によれば、回転刃１５ｆの回転に伴って、固定刃１５ｅと回転刃１５ｆによって発泡体１６にせん断力が加えられて発泡体１６が切断される。発泡体１６が切断されて、開口１５ａ１を通過できるサイズになると、開口１５ａ１を通じて排出されて粉砕材１７となる。粉砕効率を高めるために、固定刃１５ｅと回転刃１５ｆは、それぞれ、２つ以上設けられることが好ましい。
　スクリーンメッシュ１５ａは、図２に示すように、回転軸１５ｆ２に垂直な断面において円弧形状を有することが好ましく、円弧の中心が回転軸１５ｆ２に一致することがさらに好ましい。この場合、回転刃１５ｆのエッジがスクリーンメッシュ１５ａの内面と同心円状に移動するので、固定刃１５ｅと回転刃１５ｆによって切断されて細かくなった発泡体１６が回転刃１５ｆによってスクリーンメッシュ１５ａの内面に沿って搬送される。このような構成によれば、開口１５ａ１を通過可能なサイズになった発泡体１６が速やかに開口１５ａ１を通じて排出されやすくなる。スクリーンメッシュ１５ａの内面と回転刃１５ｆのエッジの隙間は、例えば、１～１０ｍｍであり、２～７ｍｍが好ましい。この隙間は、具体的には例えば、１．０、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、６．０、６．５、７．０、８．０、９．０、１０．０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。この隙間が大きすぎると、小かく切断された発泡体１６が回転刃１５ｆによって搬送されにくくなり、開口１５ａ１を通じて排出されにくくなる。
＜ホッパー５＞
　ホッパー５は、シリンダ３の側面に設けた開口部３ａを通じて、シリンダ３の内部空間３ｂに連通しており、ホッパー５から内部空間３ｂ内に原料樹脂２が投入される。原料樹脂２は、内部空間３ｂ内で加熱されることによって溶融されて溶融状態になる。また、内部空間３ｂ内に配置されたスクリュー７の回転によって、内部空間３ｂの先端に設けられた樹脂押出口１１に向けて溶融状態の樹脂が搬送される。
　図１Ｂに示すように、ホッパー５に投入された原料樹脂２が通る通路１９の開口面積（通路１９の水平断面での面積が最小となる部位での面積）は、例えば５０～５００ｃｍ２が好ましく、１５０～４００ｃｍ２がさらに好ましい。この面積は、具体的には例えば、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００ｃｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。通路１９の形状は特に限定されないが、一例では、長方形、長円又は楕円などの扁平形状であることが好ましい。「長円」とは、円が平行移動したときの軌跡の外縁の形状である。ここで、スクリュー７の回転軸に平行な方向を長軸方向とし、水平面において長軸方向に垂直な方向を短軸方向とし、長軸方向で通路１９の長さが最大となる部位での通路１９の長軸方向の長さをＬＬとし、短軸方向で通路１９の長さが最大となる部位での通路１９の短軸方向の長さをＳＬとする。
　ＬＬは、例えば、１０～４０ｃｍであり、１５～２５ｃｍが好ましく、具体的には例えば、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０ｃｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。ＳＬは、例えば、４～１５ｃｍであり、６～１２ｃｍが好ましく、具体的には例えば、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５ｃｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。ＬＬ／ＳＬは、例えば１．２～４．０であり、１．５～２．５が好ましく、具体的には例えば、１．２、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０あり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
　通路１９がこのような形状である場合に、原料樹脂２の詰まりが発生しやすいので、本発明を適用することの技術的意義が顕著である。
＜スクリュー７＞
　スクリュー７は、シリンダ３の内部空間３ｂ内に配置され、その回転によって溶融状態の樹脂を混練しながら樹脂押出口１１に向けて搬送する。スクリュー７の一端にはモーター４が設けられている。モーター４は、スクリュー７を回転駆動するとともに、回転速度の制御も可能である。
＜発泡剤注入部８＞
　発泡剤注入部８は、シリンダ３内に発泡剤を注入するための部位である。発泡剤注入部８を設ける位置は特に限定されないが、シリンダ３の内部空間３ｂのホッパー５側の端部の位置を０、樹脂押出口１１側の端部の位置をＬとした場合、発泡剤注入部８は、０．３Ｌ～０．７Ｌ（好ましくは０．４～０．６Ｌ）の位置に設けることが好ましい。発泡剤注入部８が０．３Ｌよりもホッパー５側に設けられると、溶融樹脂の混練が不十分な状態で発泡剤が注入されてしまって発泡剤の分散が不十分になる場合がある。また、溶融樹脂の温度は通常樹脂押出口１１に向かって徐々に低下するように制御されるので、発泡剤注入部８０．７Ｌよりも樹脂押出口１１側に設けられると、発泡剤を注入する部位での溶融樹脂の温度が低すぎて発泡剤の注入量が減少してしまう場合がある。
　発泡剤注入部８から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度－１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。また、発泡剤注入部８は、ホッパー５に連通する開口部であってもよい。
＜温度制御部９＞
　温度制御部９は、シリンダ３及びヘッド１２に設けられた複数の温調ユニットを個別に制御して、各部位の温度を制御するように構成されている。
＜ヘッド１２・金型１４＞
　内部空間３ｂ内で原料樹脂２と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂は、樹脂押出口１１から押し出されてヘッド１２内に注入される。ヘッド１２は、スリットを有しており、発泡剤含有樹脂がスリットから押し出されることによって発泡パリソン１３が形成される。スリットの形状は特に限定されないが、例えば、環状や線状（例：直線状）である。スリットが環状である場合、筒状の発泡パリソンが得られる。スリットが線状である場合（例えば、ヘッド１２がＴダイである場合）、シート状の発泡パリソンが得られる。なお、樹脂押出口１１から押し出した発泡剤含有樹脂は、アキュムレータ（不図示）に一定量貯留した後に、アキュムレータのプランジャーを作動させてヘッド１２から押し出して発泡パリソン１３を形成するようにしてもよい。この場合、発泡パリソン１３の押出速度を高めることができるので、発泡パリソン１３の発泡状態を安定化させやすいという利点がある。発泡剤含有樹脂の押出速度は、２５０～１２５０ｇ／秒が好ましく、具体的には例えば、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１０５０、１１００、１１５０、１２００、１２５０ｇ／秒であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
　発泡パリソン１３は、金型１４で成形される。金型１４は、好ましくは、開閉可能な分割金型１４ａ，１４ｂであり、発泡パリソン１３は、分割金型１４ａ，１４ｂの間に導かれる。金型１４を用いて発泡パリソン１３の成形を行うことによって発泡成形体１８が得られる。発泡成形体１８は、中空であることが好ましい。金型１４を用いた成形の方法は特に限定されず、金型１４のキャビティ内にエアーを吹き込んで成形を行うブロー成形であってもよく、金型１４のキャビティの内面からキャビティ内を減圧して発泡パリソン１３の成形を行う真空成形であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。
　発泡成形体１８の組成の説明は、原料樹脂２の説明と同様である。発泡成形体１８の発泡倍率は、発泡体１６の説明と同様である。発泡成形体１８の平均肉厚は、例えば、１～５ｍｍであり、２～４ｍｍが好ましい。
＜発泡成形体１８＞
　ところで、本発明者は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含む樹脂で構成され、かつ発泡倍率が２．０倍以上である中空の発泡成形体１８の内面を観察したところ、意図しない縞状の凹凸形状が形成されてしまっている場合があることに気がついた。このような凹凸形状は、ダクトのように発泡成形体１８の内部にエアーを流通させる場合には、流通抵抗や騒音の増大につながるので望ましくない。このような凹凸形状は、ポリプロピレン系発泡成形体の量産や、発泡倍率が低いポリエチレン系発泡成形体では発生しないので、高発泡のポリエチレン系発泡成形体の製造において発生する特有の現象である。
　このような現象の発生を抑制すべく、鋭意検討を行ったところ、発泡パリソン１３を形成するためのヘッド１２の構成を工夫することで、上記現象の発生が抑制可能であることを見出し、第２観点の発明の完成に到った。以下、本観点の発明のヘッド１２について説明する。
　この観点での発明によれば、図４に示すように、ヘッド１２は、ダイコア２１と、これを取り囲むダイシェル２２を備える。ダイコア２１とダイシェル２２の間の流路２３を通じて流れた発泡剤含有樹脂が環状スリット２４を通じてヘッド１２から押し出されることによって発泡パリソン１３が形成される。
　図４に示すように、環状スリット２４から鉛直方向の２０ｍｍの範囲内の先端領域２５において、ダイコア２１とダイシェル２２は、それぞれ、ダイコア側流路形成面２１ａとダイシェル側流路形成面２２ａを有する。ダイコア側流路形成面２１ａとダイシェル側流路形成面２２ａの間の隙間角度αは、３．０度以上である。後述する実施例で示すように、上述の意図しない縞状の凹凸形状が発生した成形装置のヘッド１２を確認したところ、ダイコア側流路形成面２１ａとダイシェル側流路形成面２２ａの間の隙間角度αが３．０度よりも小さく、この角度を大きくすることによって、縞状の凹凸形状が抑制されることが確認できた。
　隙間角度αは、例えば、３．０～４５度であり、３．３～３０度が好ましく、具体的には例えば、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．６５、３．７、３．８、３．９、４．０、５．０，６．０，７．０，８．０，９．０，１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以上であってもよい。この角度が３．０度以上の場合には、ヘッド１２から発泡剤含有樹脂が押し出される際の脈動が抑制されて、縞状の凹凸形状が発生することが抑制される。
　先端領域２５において、ダイシェル側流路形成面２２ａは、水平面に対する傾斜角度βが４５度以上であることが好ましい。この場合に、縞状の凹凸形状の発生がより一層抑制される。傾斜角度βは、例えば、４５～８５度であり、具体的には例えば、４５、４９．４、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以上であってもよい。ダイコア側流路形成面２１ａは、ダイコア２１が先細りとなるように傾斜することが好ましい。
　環状スリット２４が設けられている高さ位置でのダイコア２１の直径Ｄは、例えば、５０～３００ｍｍであり、１００～２００ｍｍが好ましい。直径Ｄは、具体的には例えば、５０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２５０、３００ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
　環状スリット２４の幅は、ダイシェル２２に対するダイコア２１の高さ位置を変化させることによって調整可能である。例えば、ダイシェル２２に対してダイコア２１を上昇させることによって環状スリット２４の幅を広げることができる。環状スリット２４の幅は、所望の肉厚の発泡成形体１８を得るべく、適宜設定される。
２．発泡成形体の製造方法
　本発明の一実施形態の発泡成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、投入工程と、パリソン形成工程と、成形工程を備える。
＜投入工程＞
　投入工程では、ホッパー５を通じて原料樹脂２を押出機１のシリンダ３の内部空間３ｂ内に投入する。原料樹脂２が上述の粉砕材１７を含有することによって、原料樹脂２に詰まることが抑制され、量産効率が向上する。
＜パリソン形成工程＞
　パリソン形成工程では、図１及び図４に示すように、内部空間３ｂ内で原料樹脂２と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッド１２から押し出して発泡パリソン１３を形成する。上述したように、ダイコア側流路形成面２１ａとダイシェル側流路形成面２２ａの間の角度が３．０度以上であるヘッド１２を用いて発泡パリソン１３を形成することによって、発泡成形体１８の内面に縞状の凹凸形状が形成されることを抑制することができる。
＜成形工程＞
　成形工程では、図５に示すように、金型１４を用いて発泡パリソン１３を成形して発泡成形体１８を形成する。
　発泡成形体１８は、金型１４のキャビティ内の部位である発泡成形体本体１８ｂに、金型１４のキャビティ外の部位であるバリ１８ｃが繋がって構成されており、発泡成形体１８からバリ１８ｃを除去することによって、図６Ａに示す発泡成形体本体１８ｂが得られる。次に、必要に応じて発泡成形体本体１８ｂに設けられた袋部１８ｄを点線１８ｆで示すラインに沿って切除することによって開口部を形成し、図６Ｂに示すように、所望の発泡成形品（例：発泡ダクト）１８ａを得ることができる。なお、発泡成形体本体１８ｂに開口部形成等の後加工が不要な場合は、発泡成形体本体１８ｂをそのまま発泡成形品１８ａとしてもよい。
　発泡成形品１８ａの量産工程では、金型１４から取り出した発泡成形体１８を所望の発泡成形品１８ａに加工する際に発生した端材（バリ１８ｃや袋部１８ｄなど）や、検査で不合格となった発泡成形品１８ａで構成されるスクラップが発生する。このスクラップを発泡体１６として、粉砕機１５に投入して粉砕することによって、粉砕材１７を得ることができる。粉砕材１７は、そのまま、又はバージン樹脂を混合して、原料樹脂２として、ホッパー５に投入することができる。以上の方法によれば、以前の工程で発生したスクラップを利用して、高品質の発泡成形体１８を効率的に量産することが可能である
１．比較例１
　図１に示す発泡成形体の製造装置を用いて、発泡倍率４．０倍の発泡成形体１８を製造した。原料樹脂２としては、ＨＤＰＥ／ＬＤＰＥ／発泡核剤（重曹＆クエン酸系）／酸化防止剤／黒マスターバッチを質量比が４０／６０／１／４／１となるように配合したバージン樹脂と、以前の発泡成形体１８の製造において発生したスクラップを粉砕機１５を用いて粉砕して製造した粉砕材１７を質量比１：９で配合したものを用いた。粉砕機１５のスクリーンメッシュ１５ａの開口１５ａ１の直径を９．０ｍｍ、開口１５ａ１のピッチを１３．０ｍｍとした。
　ホッパー５に投入された原料樹脂２が通る通路１９の水平断面形状は長円形状であり、長軸方向の長さＬＬが３００ｍｍ、短軸方向の長さＳＬが１００ｍｍであった。
　発泡パリソン１３の温度が１９０～２００℃になるように温度制御部９の設定を行った。発泡剤にはＮ２ガスを用い、０．５Ｌの位置に設けられた発泡剤注入部８から注入した。注入ガス量を変化させることによって発泡倍率の調整を行った。押出機１の樹脂押出口１１から押し出した発泡剤含有樹脂は、アキュムレータ（不図示）に一定量貯留した後に、アキュムレータのプランジャーを作動させてヘッド１２から押し出して発泡パリソン１３を形成した。発泡剤含有樹脂の押出速度は、５５４ｇ／秒とした。ヘッド１２は、ダイコア２１の直径が１２０ｍｍ、隙間角度αが２．２６度、傾斜角度βが４１．８度のものを用いた。
　以上の条件で形成された発泡パリソン１３を用いてブロー成形を行って発泡成形体１８を製造した。また、発泡成形体１８の製造時に発生するスクラップを用いて、発泡成形体１８の製造を繰り返し行った。
　上記条件では、原料樹脂２が通路１９に詰まってしまうという現象が頻発し、その度に詰まりを解消する必要があり、量産効率が悪かった。また、発泡成形体１８の内面には縞状の凹凸形状が形成されていた。
２．実施例１
　スクリーンメッシュ１５ａの開口１５ａ１の直径を７．０ｍｍとし、開口１５ａ１のピッチを１０．５ｍとし、ヘッド１２として、ダイコア２１の直径が１４０ｍｍ、隙間角度αが３．６５度、傾斜角度βが４９．４度のものを用いた以外は、比較例１と同様の方法で発泡成形体１８の製造を繰り返し行った。
　上記条件では、原料樹脂２が通路１９に詰まってしまうという現象がほぼ発生せず、量産効率に優れていた。また、発泡成形体１８の内面には縞状の凹凸形状が形成されていなかった。
１：押出機、２：原料樹脂、３：シリンダ、３ａ：開口部、３ｂ：内部空間、４：モーター、５：ホッパー、７：スクリュー、８：発泡剤注入部、９：温度制御部、１１：樹脂押出口、１２：ヘッド、１３：発泡パリソン、１４：金型、１４ａ：分割金型、１４ｂ：分割金型、１５：粉砕機、１５ａ：スクリーンメッシュ、１５ａ１：開口、１５ｂ：投入部、１５ｃ：粉砕部、１５ｄ：筐体、１５ｅ：固定刃、１５ｅ１：エッジ、１５ｆ：回転刃、１５ｆ１：エッジ、１５ｆ２：回転軸、１６：発泡体、１７：粉砕材、１８：発泡成形体、１８ａ：発泡成形品、１８ｂ：発泡成形体本体、１８ｃ：バリ、１８ｄ：袋部、１８ｅ：開口部、１８ｆ：点線、１９：通路、２１：ダイコア、２１ａ：ダイコア側流路形成面、２２：ダイシェル、２２ａ：ダイシェル側流路形成面、２３：流路、２４：環状スリット、２５：先端領域、２６：バージン樹脂、１００：成形装置、α：隙間角度、β：傾斜角度

Claims (6)

  1. 　発泡成形体の製造方法であって、
    　前記発泡成形体は、発泡倍率が２．０倍以上であり、
    　前記方法は、投入工程と、パリソン形成工程と、成形工程を備え、
    　前記投入工程では、ホッパーを通じて原料樹脂を押出機のシリンダの内部空間内に投入し、
    　前記パリソン形成工程では、前記内部空間内で前記原料樹脂と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッドから押し出して発泡パリソンを形成し、
    　前記成形工程では、金型を用いて前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を形成し、
    　前記原料樹脂は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含み、
    　前記原料樹脂は、粉砕機を用いて発泡体を粉砕して製造した粉砕材を含み、
    　前記発泡体は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含む樹脂で構成され、かつ発泡倍率が２．０倍以上であり、
    　前記粉砕機は、スクリーンメッシュに設けられた開口を通じて前記粉砕材を前記粉砕機から排出するように構成され、
    　前記開口の直径は、８．０ｍｍ以下である、方法。
  2. 　請求項１に記載の方法であって、
    　前記発泡成形体及び前記発泡体の発泡倍率は、それぞれ、３．２倍以上である、方法。
  3. 　請求項１に記載の方法であって、
    　前記ヘッドは、ダイコアと、これを取り囲むダイシェルを備え、
    　前記ダイコアと前記ダイシェルの間の流路を通じて流れた前記発泡剤含有樹脂が環状スリットを通じて前記ヘッドから押し出されることによって前記発泡パリソンが形成され、
    　前記環状スリットから鉛直方向の２０ｍｍの範囲内の先端領域において、前記ダイコアと前記ダイシェルは、それぞれ、ダイコア側流路形成面とダイシェル側流路形成面を有し、
    　前記ダイコア側流路形成面と前記ダイシェル側流路形成面の間の角度は、３．０度以上である、方法。
  4. 　発泡成形体の製造方法であって、
    　前記発泡成形体は、発泡倍率が２．０倍以上であり、
    　前記方法は、投入工程と、パリソン形成工程と、成形工程を備え、
    　前記投入工程では、ホッパーを通じて原料樹脂を押出機のシリンダの内部空間内に投入し、
    　前記パリソン形成工程では、前記内部空間内で前記原料樹脂と発泡剤を溶融混練して得られた溶融状態の発泡剤含有樹脂をヘッドから押し出して発泡パリソンを形成し、
    　前記成形工程では、金型を用いて前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を形成し、
    　前記原料樹脂は、ポリエチレン系樹脂を５０質量％以上含み、
    　前記ヘッドは、ダイコアと、これを取り囲むダイシェルを備え、
    　前記ダイコアと前記ダイシェルの間の流路を通じて流れた前記発泡剤含有樹脂が環状スリットを通じて前記ヘッドから押し出されることによって前記発泡パリソンが形成され、
    　前記環状スリットから鉛直方向の２０ｍｍの範囲内の先端領域において、前記ダイコアと前記ダイシェルは、それぞれ、ダイコア側流路形成面とダイシェル側流路形成面を有し、
    　前記ダイコア側流路形成面と前記ダイシェル側流路形成面の間の隙間角度は、３．０度以上である、方法。
  5. 　請求項４に記載の方法であって、
    　前記先端領域において、前記ダイシェル側流路形成面は、水平面に対する傾斜角度が４５度以上である、方法。
  6. 　請求項１～請求項５の何れか１つに記載の方法であって、
    　前記発泡成形体を構成する樹脂は、ポリエチレン系樹脂を８０質量％以上含む、方法。
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