射出発泡体の製造方法
【課題】簡単な構成で外観不良を防止できる射出発泡体の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂と発泡材料と溶融混練した混合物を、金型のランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に設計したサイドゲート１４５を介して、型締した金型のキャビティ１４４内に充填し、コアバックにより発泡させる。ゲートの位置の融通性があるサイドケートによりゲートマークが外観に現れず、ランナ１４３からゲートを介してキャビティに円滑に注入する状態となり、気泡によるスワールマークやあばたなどの発生を防止できる。サイドゲートの形状を所定の形状に設定する簡単な構成で、発生する気泡による痕跡が残らないように金型を加熱する必要もなく、外観が良好な射出発泡体を提供できる。
【解決手段】樹脂と発泡材料と溶融混練した混合物を、金型のランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に設計したサイドゲート１４５を介して、型締した金型のキャビティ１４４内に充填し、コアバックにより発泡させる。ゲートの位置の融通性があるサイドケートによりゲートマークが外観に現れず、ランナ１４３からゲートを介してキャビティに円滑に注入する状態となり、気泡によるスワールマークやあばたなどの発生を防止できる。サイドゲートの形状を所定の形状に設定する簡単な構成で、発生する気泡による痕跡が残らないように金型を加熱する必要もなく、外観が良好な射出発泡体を提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばポリプロピレン系樹脂などの射出発泡体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の内外装あるいは住宅等の建物の内外装には樹脂発泡体が多用されている。例えば、自動車では、室内空間に面する天井、ドア、フロア等の内装には、樹脂発泡体を用いたボードやパネルが利用されている。また、住宅設備においても、住宅用断熱ボードなどの建材として樹脂発泡体が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
このような樹脂発泡体の材料としてポリスチレン等が用いられていたが、耐熱性、耐薬品性、軽量性という観点からポリプロピレン系樹脂が好適とされている。
そして、特許文献１に記載のものは、ポリプロピン系樹脂による発泡成形として、超臨界状態の窒素を発泡剤に用いて発泡成形する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９７３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかながら、従来の射出発泡方法では、特にポリプロピレン系樹脂はポリスチレンと比較して発泡成形性に劣るため、いわゆるスワールマークやあばたなどが成形体の表面に生じ、良好な外観が得られにくいため、射出条件などを適宜調整するなどが必要で、製造が煩雑である。
ここで、スワールマークは成形品表面に発生した細かい白筋模様であり、あばたは成形品表面に発生したディンプル状の凹みである。
そこで、樹脂を金型のキャビティ内に供給するためのゲートとして、いわゆるダイレクトゲート（スプルーゲートとも称される。）を設けることで、材料の流動性がよく、ひけやスワールマークの発生を抑制できることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、このダイレクトゲートでは、成形体の表面にゲートマークが出来てしまう。射出発泡の成形体が、例えば自動車のドアトリムなどのように、成形体の一部が外部に露出しないものでは、ゲートマークが成形体を装着した際に表に現れない位置に設けることで対応している。しなしながら、成形体の形状によっては、樹脂をキャビティ内に流し込む好適な位置と、ゲートマークが隠す位置とを両立することが困難である場合があり、製造できる形状に制約が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構成で外観不良を防止できる射出発泡体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の射出発泡体の製造方法は、樹脂と発泡材料とを溶融混練する溶融混練工程と、この溶融混練工程で溶融混練された混合物を金型にて射出成形する射出成形工程と、を実施する射出発泡体の製造方法であって、前記金型は、前記混合物を供給するランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に形成されたサイドゲートを有し、前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記金型のキャビティ内へ前記混合物を注入することを特徴とする。
この発明では、金型のゲートの断面積を、混合物を供給するランナの断面積２０％以上２５０％以下に設計し、ゲートを介してキャビティ内へ、樹脂と発泡材料との溶融混練した混合物を注入して射出発泡成形する。
このことにより、ゲートの位置の融通性があるサイドゲートによりゲートマークが外観に現れず、ランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積を有するサイドゲートとすることで、キャビティに注入されることにより発生する気泡によるスワールマークやあばたなどの発生を防止できる。したがって、サイドゲートの形状を所定の形状に設定する簡単な構成で、金型を加熱して発生する気泡による痕跡が残らないようにする必要もなく、外観が良好な射出発泡体が得られる。
【０００８】
そして、本発明では、前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記キャビティ内に注入する前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する構成とすることが好ましい。
この発明では、混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力条件とならない条件で、ランナからサイドゲートを介してキャビティ内へ混合物を注入する。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
【０００９】
また、本発明では、前記射出成形工程では、前記ランナおよび前記サイドゲート内で、前記混合物における前記発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する構成とすることが好ましい。
この発明では、ランナおよびサイドゲート内で混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力条件とならない条件で、混合物をキャビティへ供給する。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
【００１０】
さらに、本発明では、前記サイドゲートは、前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力に減圧されない断面積に形成された構成とすることが好ましい。
本発明では、断面積が混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力に減圧されない大きさに、サイドゲートを形成する。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
【００１１】
そして、本発明では、前記サイドゲートは、前記キャビティの厚さ寸法の５０％以上の厚さ寸法である構成とすることが好ましい。
この発明では、サイドゲートの厚さ寸法を、キャビティの厚さ寸法の５０％以上としているので、ランナからサイドゲートを介してキャビティ内へ混合物が円滑に供給される。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観が得られる。
【００１２】
また、本発明では、前記サイドゲートは、前記ランナと同形状である構成とすることが好ましい。
この発明では、サイドゲートをランナと断面形状を同じに形成する。
このことにより、混合物が円滑に供給され、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観が得られる。
【００１３】
そして、本発明では、前記射出発泡体は、肉厚が薄く平面が広い板状物である構成とすることが好ましい。
この発明では、肉厚が薄く平面が広い板状物を射出発泡する構成に特に有益である。
【００１４】
また、本発明では、前記樹脂は、ポリプロピレン系樹脂である。
この発明では、樹脂として、熱可塑性樹脂が用いられ、耐熱性、耐薬品性、軽量性で有益で用途が広い一方、発泡ガスが比較的に溶解しにくく発泡成形が比較的に困難なポリプロピレン系樹脂を用いる構成で、特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、ポリプロピレン系射出発泡体を製造する製造装置として、射出発泡装置を利用する。
【００１６】
［射出発泡装置の構成］
本発明で使用する射出発泡装置としては、樹脂原料を溶融状態に加熱し、適度の剪断応力を付与しながら混練し、金型に射出充填し発泡することができる公知の射出発泡装置を使用することができる。
なお、本実施形態では、物理発泡により射出発泡させる射出発泡装置を使用した。
図１は、本発明の一実施形態の射出発泡装置を模式的に示す概略図である。
【００１７】
射出発泡装置１００は、例えば自動車の構成部材であるドアトリム、バンパー、インパネ、ハッチバックの車内のバック側トリム、トランクの横のデッキサイドトリムなど、特に肉厚が薄く平面が広い板状物を射出発泡成形するものである。なお、本発明は、板状物の成形に限られるものではない。
そして、射出発泡装置１００は、図１に示すように、樹脂原料が投入されるホッパー１１０と、樹脂原料を溶融混練する押出機としてのシリンダ１２０と、シリンダ１２０に発泡剤ガスを導入するガス導入路１３０と、射出発泡金型１４０と、を備えている。
【００１８】
ホッパー１１０は、計量器としても機能し、樹脂原料が投入されると同時に計量することもできる。
シリンダ１２０は略円筒状に形成され、シリンダ１２０の内径よりも小さい径をもつ略円柱状のスクリュ１２１を有している。スクリュ１２１は、その外周面にらせん状の羽１２２を有しており、スクリュ１２１の軸を中心として回転可能に支持されている。シリンダ１２０の内部でスクリュ１２１が回転することにより、シリンダ１２０内の樹脂原料が溶融混練される。
なお、シリンダ１２０における押出温度は適宜設定すればよいが、例えば、１７０℃以上２５０℃以下に設定することが好ましい。押出温度が１７０℃未満であると押出が困難となるおそれがあり、２５０℃を超えると、発泡性能が低下するおそれがある。
ガス導入路１３０は、シリンダ１２０の内部につながる流路であり、発泡ガスを導入する。発泡ガスとしては、不活性ガス、例えば、二酸化炭素、窒素ガス等が挙げられる。発泡ガスの導入により、シリンダ１２０内で樹脂原料と発泡ガスとが混合される。
【００１９】
射出発泡金型１４０は、樹脂原料を目的の形状に成形するものである。本実施形態では、例えば図２に示す構成を用いた。
図２は、本実施形態にかかる金型の形状を示す模式図であり、（Ａ）は型締状態を示す断面図、（Ｂ）は金型のキャビティ内に射出して充填させた状態を示す断面図、（Ｃ）はコアバックによる発泡状体を示す断面図、（Ｄ）は冷却して固化した状態を示す断面図、（Ｅ）は脱型状態を示す断面図である。
射出発泡金型１４０は、図２に示すように、対をなす雄型１４１および雌型１４２を備えている。
【００２０】
射出発泡金型１４０には、ホッパー１１０、シリンダ１２０およびガス導入路１３０を備えた射出成形機から供給される混合物が流通するランナ１４３、このランナ１４３に連通するとともに雄型１４１および雌型１４２間のキャビティ１４４に連通するサイドゲート１４５が設けられている。
サイドゲート１４５は、ランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に形成されている。特に、サイドゲート１４５は、キャビティ１４４の厚さ寸法の５０％以上の厚さ寸法に形成されていることが好ましい。なお、図２は、説明の都合上、ランナ１４３からキャビティ１４４までを直線流路状に示す。
【００２１】
［混合物］
原料となる樹脂としては、発泡可能ないずれの熱可塑性樹脂を対象とすることができる。すなわち、発泡ガスを溶解するとともに所定の条件で発泡させる樹脂が利用される。
中でも、熱可塑性樹脂としては、非晶性熱可塑性樹脂と結晶性熱可塑性樹脂とを含むものである。非晶性熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリアリレート、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンなどの熱可塑性のプラスチック材料およびこれらのプラスチック材料を１種または２種以上混合したブレンド物を例示することができる。
また、結晶性熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリスチレン、ポリプロピレン、シンジオタクティックポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、全芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンなどの熱可塑性のプラスチック樹脂、およびこれらのプラスチック材料を１種または２種以上混合したブレンド物あるいは非晶性熱可塑性樹脂と結晶性熱可塑性樹脂とを混合したブレンド物を例示することができる。
そして、熱可塑性樹脂の材料の形状は特に限定されず、粒状、ペレット状、粉体状のいずれも使用できる。
特に、本発明は、発泡ガスの溶解性が比較的に低く混合物をキャビティ内へ供給する際に発泡しやすいポリプロピレン系樹脂の射出発泡成形に有効である。
ポリプロピレン系樹脂としては、メルトフローレート（ＭＦＲ）が２０ｇ／１０分以上のものが、射出充填の際の圧損を少なくすることができる。
【００２２】
また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）を２０ｇ／１０分以上とした。ＭＦＲが２０ｇ／１０分未満であると、樹脂の流動性が劣り、生産性が悪い。すなわち、樹脂のＭＦＲを２０ｇ／１０分以上とすることにより、射出充填の際の圧損を少なくすることができる。ＭＦＲのより好ましい範囲は、３０ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分以下である。
また、ＭＦＲが１００ｇ／１０分を越えると、ポリプロピレン系樹脂の溶融張力および粘度が低くなり、成形が困難となる場合がある点を留意する。
なお、ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、樹脂温度２３０℃、荷重を２．１６ｋｇで測定される。
【００２３】
以上のような性質を満たすポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン系多段重合体、プロピレン単独重合体、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体、またはこれらをブレンドしたものが用いられる。
【００２４】
また、樹脂を発泡させる手段としては、発泡材料を含有させる。具体的には、成形時に溶融状態の樹脂原料に発泡材料としての発泡ガスを注入する物理発泡、樹脂原料に発泡材料としての発泡剤を混合させる化学発泡などを採用することができる。
【００２５】
化学発泡で使用する発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機系化学発泡剤や、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ,Ｎ−ジニトロソペンタテトラミン等の有機系化学発泡剤が挙げられる。これらのうち、無機系化学発泡剤が好ましい。これらの無機系化学発泡剤には、発泡成形体の気泡を安定的に均一微細にするため、必要に応じて例えば、クエン酸のような有機酸等の発泡助剤やタルク、炭酸リチウムのような無機微粒子等の造核剤を添加してもよい。
発泡剤の添加量は、射出発泡体の発泡倍率を達成するために適宜選択すればよく、発泡倍率は通常１．２倍〜１０倍程度である。
なお、無機系化学発泡剤を使用する場合は、通常、取扱性、貯蔵安定性、ポリプロピレン系樹脂への分散性の点から、１０質量％以上５０質量％以下の濃度のポリオレフィン系樹脂のマスターバッチとして使用されることが好ましい。これら無機系化学発泡剤の添加量は種類、マスターバッチ中の濃度によって適宜選択すればよい。一般に、本発明のポリプロピレン系樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上４０質量部以下の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは０．５質量部以上３０質量部以下の範囲で選択できる。
【００２６】
これらの発泡材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
発泡材料の使用量としては、例えば樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用いる場合、ポリプロピレン系樹脂１ｇに対し、気泡を生成させるガスの発生量が２．０×１０-5モル以上７．５×１０-3モル以下となるように添加することが好ましい。より好ましくは、２．５×１０-4モル以上４．０×１０-3モル以下である。
具体的に、二酸化炭素を用いた物理発泡において上記のガス発生量を当てはめると、樹脂原料に二酸化炭素を０．０９質量％以上３．１質量％以下、より好ましくは０．１１質量％以上１．７質量％以下溶解させることに相当する。
化学発泡においても、発生するガス量が上記モル数の範囲と同様となるように各種化学発泡剤の添加量を調整することが好ましい。
【００２７】
そして、射出発泡成形を行う際には、必要に応じて、酸化防止剤、中和剤、難燃剤、等の添加剤を使用することができる。添加剤の配合量は特に制限されず、適宜調節することができる。
また、粉末状または繊維状の多孔質フィラーとして、シリカ、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、または繊維状活性炭を配合してもよい。
その他にも、結晶化核剤として、タルク、有機カルボン酸塩、有機リン酸塩、ソルビトール系核剤を配合してもよい。
【００２８】
［射出発泡装置の動作］
次に、射出発泡装置の動作を説明する。
まず、ポリプロピレン系樹脂をホッパー１１０に投入する。ホッパー１１０は計量器としても機能するため、所望の量の樹脂をホッパー１１０で計量することもできる。
ホッパー１１０に投入された樹脂は、シリンダ１２０に供給される。
シリンダ１２０の内部では、スクリュ１２１が軸を中心として回転しているので、このスクリュ１２１により樹脂が溶融混練される。このとき、物理発泡の場合は、ガス導入路１３０から二酸化炭素や窒素などの発泡流体が導入されるので、樹脂と発泡流体が混合される。
溶融混練された樹脂と発泡流体の混合物はシリンダ１２０から射出発泡金型１４０へ射出充填される。
【００２９】
射出発泡金型１４０では、まず図２（Ａ）に示すように、雄型１４１および雌型１４２が型締され、この状態で樹脂と発泡流体との混合物が供給される。そして、図２（Ｂ）に示すように射出発泡金型１４０のキャビティ内に混合物が充填され、所定時間経過後に、図２（Ｃ）に示すように、コアバックにより混合物を発泡させる。
このコアバックによる発泡後、図２（Ｄ）に示すように、雄型１４１および雌型１４２の高い熱伝導率を利用して冷却して固化させ、図２（Ｅ）に示すように、脱型して射出発泡体が成形される。
【００３０】
ここで、樹脂として例えばポリプロピレン系樹脂を用いる場合、射出発泡金型１４０へ供給する射出温度は、１７０℃以上２５０℃以下とすることが好ましい。
射出温度が１７０℃未満であると、射出が困難となるおそれがあり、２５０℃を超えると、樹脂原料の発泡性能が低下するというおそれがある。
したがって、混合物の射出温度を１７０℃以上２５０℃以下とすることにより、成形性に優れ、高い発泡倍率のポリプロピレン系の射出発泡体を得ることができる。
【００３１】
また、射出圧力は、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内に注入する混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力、特にランナ１４３およびサイドゲート１４５内で、混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、キャビティ１４４内に混合物を射出する。
なお、飽和溶解度となってしまうとスワールマークやあばたなどの原因となる発泡を生じてしまうので、飽和溶解度以下とならない圧力で供給し、発泡を防止して、良好な外観に成形する。この圧力は、発泡ガスの種類および量、樹脂の種類などにより定まる。この圧力は、射出成形機の射出圧力または射出速度で制御できる。
【００３２】
［実施形態の作用効果］
以上より、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、射出発泡金型１４０のサイドゲート１４５の断面積を、混合物を供給するランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に設計し、サイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内へ、樹脂と発泡ガスとの混合物を注入して射出発泡成形する。
このため、ゲートの位置の融通性があるサイドゲート１４５によりゲートマークが外観に現れず、さらにランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積のサイドゲート１４５とすることで、混合物がランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４に注入される際に、気泡の発生が抑えられスワールマークやあばたなどが表面に発生することを防止できる。したがって、サイドゲート１４５の形状をランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積とする簡単な構成で、射出発泡金型１４０を加熱して発生する気泡による痕跡が残らないようにするなどの必要もなく、外観が良好な射出発泡体を得ることができる。
ここで、サイドゲート１４５の断面積がランナ１４３の断面積の２０％未満では、サイドゲート１４５からキャビティ１４４に混合物が流れるときに圧力低下が大きく、またサイドゲート１４５の絞りが激しくなり、剪断発熱で樹脂温度が上昇し、発泡剤の分解が促進され、外観不良となるおそれがある。一方、２５０％を越えるとランナ１４３からサイドゲート１４５に混合物が流れる時に圧力低下が起こり、気泡が発生し外観不良となるおそれがある。
【００３３】
そして、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内に注入する混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力、特にランナ１４３およびサイドゲート１４５内で、混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、キャビティ１４４内に混合物を射出する。すなわち、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内に注入する混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない条件とするサイドゲート１４５の形状が、ランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積にサイドゲート１４５を設計する。このように設計するために、幅０．５ｍｍ以上６０ｍｍ以下、厚さ寸法０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度が好ましい。
このため、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
特に、サイドゲート１４５の厚さ寸法を、キャビティ１４４の厚さ寸法の５０％以上、好ましくは５０％以上１００％以下とすることで、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内へ混合物が円滑に供給される。このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観が得られる。
そしてさらに、サイドゲート１４５は、ランナ１４３の断面積の４０％〜１６０％の断面積に形成するとなおよい。
このことにより、混合物が円滑にキャビティ１４４内に供給され、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観を提供できる。
【００３４】
そして、上述したサイドゲート１４５に設定した射出発泡金型１４０は、特にゲートマークの外観不良を生じやすく製品として外面の露出面積が比較的に多くなる肉厚が薄く、例えば１〜５ｍｍ程度で、平面が広い板状物を射出発泡する構成に特に有益である。
また、耐熱性、耐薬品性、軽量性で有益でリサイクル性能にも優れ用途が広い一方、発泡ガスが比較的に溶解しにくく発泡成形が比較的に困難なポリプロピレン系樹脂を用いる構成で、特に有効である。
【００３５】
さらに、従来の装置におけるゲートの構成を調整するのみでよく、新たな設備投資が必要なく、また、製造方法にも大きな変更がないので手間がかからず、射出発泡体を簡単に製造することができる。
【００３６】
［実施形態の変形例］
上記実施形態では、ポリプロピレン系樹脂に限らず、発泡樹脂として利用される各種樹脂を対象とすることができる。
また、発泡材料としても、各種のものが利用できる。
そして、射出発泡体としては、自動車の構成物に限らず、住設分野などにも適用できる。
【実施例】
【００３７】
以下、各種サイドゲート１４５の形状を採用した実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。
【００３８】
（１）製造装置
成形機 ：宇部興産機械株式会社製 ＭＤ３５０Ｓ−III（商品名）
（シャットオフ機構付き）
金型形状：角板金型（コールドランナ；幅寸法５ｍｍ、厚さ寸法５ｍｍ）
幅寸法１００ｍｍ、長さ寸法４２０ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ（型締時）
金型のキャビティ面：鏡面仕上げおよび皮シボ仕上げ
樹脂 ：株式会社プライムポリマー製 ＭＦＲ６０ｇ／１０分（ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠、樹脂温度２３０℃）のポリプロピレン 商品名ＦＸ２００Ｓ（１００質量部）＋着色顔料マスターバッチ（東京インキ株式会社製 商品名；マスターカラー，３質量部）
発泡剤 ：樹脂１００質量部に対して、無機系化学発泡剤マスターバッチ「ポリスレンＥＥ２７５Ｆ」（永和化成工業株式会社製）を３質量部
樹脂温度：２１０℃
金型温度：４０℃
型締め力：２３００ｋＮ
スクリュー回転数：１００ｒｐｍ
樹脂計量時の背圧：５ＭＰａ
射出速度：３４ｍｍ／秒
コアバック量：１ｍｍ（発泡倍率１．５倍）
【００３９】
（２）ゲート形状
＜実施例１＞
図３に示すように、ランナ１４３を幅寸法５ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１４５でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例１とした。
図３は、実施例１におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４０】
＜実施例２＞
図４に示すように、ランナ１４３を幅寸法４０ｍｍ、厚さ寸法１．５ｍｍ、長さ寸法１ｍｍの所謂サイドゲート１４６でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例２とした。
図４は、実施例２におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４１】
＜実施例３＞
図５に示すように、ランナ１４３を幅寸法５ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１４７でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例３とした。
図５は、実施例３におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４２】
＜実施例４＞
図６に示すように、ランナ１４３を幅寸法２．５ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１４８でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例４とした。
図６は、実施例４におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４３】
＜実施例５＞
図７に示すように、ランナ１４３を幅寸法４０ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍの所謂サイドゲート１４９でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例５とした。
図７は、実施例５におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４４】
＜比較例１＞
図８に示すように、ランナ１４３を幅寸法２．５ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１５０でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを比較例１とした。
図８は、比較例１におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４５】
＜比較例２＞
図９に示すように、ランナ１４３を幅寸法１ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１５１でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを比較例２とした。
図９は、比較例２におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４６】
＜比較例３＞
図１０に示すように、ランナ１４３を幅寸法４０ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ、長さ寸法１ｍｍの所謂サイドゲート１５２でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを比較例３とした。
図１０は、比較例３におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（３）製造方法
樹脂原料と発泡剤のドライブレンドによる混合物をホッパー１１０に投入する。そして、押出機の所定のスクリュ回転数に設定し、押出機内で樹脂原料を２１０℃で溶融化させるとともに発泡剤と混合し、射出速度３４ｍｍ／秒で混合物を金型に充填した。この時、充填時間はおよそ２．５秒であった。充填完了後からコアバックするまでの時間は２秒である。そして、コアバック後３０秒（冷却時間）後に脱型し、角板状の発泡倍率１．５倍の射出発泡体を得た。
得られた射出成形体の外観結果を、図１１〜図１３に示す。図１１は、実施例１における鏡面仕上げ金型を用いた射出発泡体の末端部の外観写真を示す。図１２は、実施例５における鏡面仕上げ金型を用いた射出発泡体の末端部の外観写真を示す。図１３は、比較例２における鏡面仕上げ金型を用いた射出発泡体の末端部の外観写真を示す。
【００４９】
（４）評価
＜スワールマークの評価＞
スワールマークの評価は、射出発泡金型１４０のキャビティ１４４に臨む面を鏡面仕上げしたものおよび自動車内装部品で用いられる皮シボ仕上げしたものを用いて成形し、目視によりスワールマークの発生状況を観察した。その結果を表１に示す。
なお、表１中、観察されなかったものを「なし」、僅かに観察されたものを「僅か」、多数観察されたものを「多数」として示す。
【００５０】
（５）結果
図１１に示す実施例１および図１２に示す実施例５でも明らかなように、実施例１ないし実施例５のいずれの射出発泡体は、スワールマークやあばたなどの外観不良は発生しなかった。
一方、比較例１〜３では、図１３の比較例２に示すように、スワールマークが多数発生した。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の射出発泡体は、簡単な構成で良好な外観が得られ、例えば、住設分野や自動車分野の内外装材などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態の射出発泡装置を模式的に示す概略図。
【図２】本実施形態にかかる金型による射出成形工程を説明する模式図であり、（Ａ）は型締、（Ｂ）は充填、（Ｃ）はコアバック発泡、（Ｄ）は冷却、（Ｅ）は脱型の断面図。
【図３】実施例１のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図４】実施例２のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図５】実施例３のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図６】実施例４のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図７】実施例５のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図８】本発明を説明するための比較例１のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図９】本発明を説明するための比較例２のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図１０】本発明を説明するための比較例３のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図１１】実施例１の射出発泡体の外観表面写真を示す図であり、サイドゲートと反対側の末端部の外観図。
【図１２】実施例５の射出発泡体の外観表面写真を示す図であり、サイドゲートと反対側の末端部の外観図。
【図１３】本発明を説明するための比較例２の射出発泡体の外観表面写真を示す図であり、サイドゲートと反対側の末端部の外観図。
【符号の説明】
【００５３】
１００…押出発泡装置
１１０…ホッパー
１２０…シリンダ
１３０…ガス導入路
１４０…射出発泡金型
１４３…ランナ
１４４…キャビティ
１４５〜１４９…サイドゲート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばポリプロピレン系樹脂などの射出発泡体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の内外装あるいは住宅等の建物の内外装には樹脂発泡体が多用されている。例えば、自動車では、室内空間に面する天井、ドア、フロア等の内装には、樹脂発泡体を用いたボードやパネルが利用されている。また、住宅設備においても、住宅用断熱ボードなどの建材として樹脂発泡体が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
このような樹脂発泡体の材料としてポリスチレン等が用いられていたが、耐熱性、耐薬品性、軽量性という観点からポリプロピレン系樹脂が好適とされている。
そして、特許文献１に記載のものは、ポリプロピン系樹脂による発泡成形として、超臨界状態の窒素を発泡剤に用いて発泡成形する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９７３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかながら、従来の射出発泡方法では、特にポリプロピレン系樹脂はポリスチレンと比較して発泡成形性に劣るため、いわゆるスワールマークやあばたなどが成形体の表面に生じ、良好な外観が得られにくいため、射出条件などを適宜調整するなどが必要で、製造が煩雑である。
ここで、スワールマークは成形品表面に発生した細かい白筋模様であり、あばたは成形品表面に発生したディンプル状の凹みである。
そこで、樹脂を金型のキャビティ内に供給するためのゲートとして、いわゆるダイレクトゲート（スプルーゲートとも称される。）を設けることで、材料の流動性がよく、ひけやスワールマークの発生を抑制できることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、このダイレクトゲートでは、成形体の表面にゲートマークが出来てしまう。射出発泡の成形体が、例えば自動車のドアトリムなどのように、成形体の一部が外部に露出しないものでは、ゲートマークが成形体を装着した際に表に現れない位置に設けることで対応している。しなしながら、成形体の形状によっては、樹脂をキャビティ内に流し込む好適な位置と、ゲートマークが隠す位置とを両立することが困難である場合があり、製造できる形状に制約が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構成で外観不良を防止できる射出発泡体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の射出発泡体の製造方法は、樹脂と発泡材料とを溶融混練する溶融混練工程と、この溶融混練工程で溶融混練された混合物を金型にて射出成形する射出成形工程と、を実施する射出発泡体の製造方法であって、前記金型は、前記混合物を供給するランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に形成されたサイドゲートを有し、前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記金型のキャビティ内へ前記混合物を注入することを特徴とする。
この発明では、金型のゲートの断面積を、混合物を供給するランナの断面積２０％以上２５０％以下に設計し、ゲートを介してキャビティ内へ、樹脂と発泡材料との溶融混練した混合物を注入して射出発泡成形する。
このことにより、ゲートの位置の融通性があるサイドゲートによりゲートマークが外観に現れず、ランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積を有するサイドゲートとすることで、キャビティに注入されることにより発生する気泡によるスワールマークやあばたなどの発生を防止できる。したがって、サイドゲートの形状を所定の形状に設定する簡単な構成で、金型を加熱して発生する気泡による痕跡が残らないようにする必要もなく、外観が良好な射出発泡体が得られる。
【０００８】
そして、本発明では、前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記キャビティ内に注入する前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する構成とすることが好ましい。
この発明では、混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力条件とならない条件で、ランナからサイドゲートを介してキャビティ内へ混合物を注入する。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
【０００９】
また、本発明では、前記射出成形工程では、前記ランナおよび前記サイドゲート内で、前記混合物における前記発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する構成とすることが好ましい。
この発明では、ランナおよびサイドゲート内で混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力条件とならない条件で、混合物をキャビティへ供給する。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
【００１０】
さらに、本発明では、前記サイドゲートは、前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力に減圧されない断面積に形成された構成とすることが好ましい。
本発明では、断面積が混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力に減圧されない大きさに、サイドゲートを形成する。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
【００１１】
そして、本発明では、前記サイドゲートは、前記キャビティの厚さ寸法の５０％以上の厚さ寸法である構成とすることが好ましい。
この発明では、サイドゲートの厚さ寸法を、キャビティの厚さ寸法の５０％以上としているので、ランナからサイドゲートを介してキャビティ内へ混合物が円滑に供給される。
このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観が得られる。
【００１２】
また、本発明では、前記サイドゲートは、前記ランナと同形状である構成とすることが好ましい。
この発明では、サイドゲートをランナと断面形状を同じに形成する。
このことにより、混合物が円滑に供給され、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観が得られる。
【００１３】
そして、本発明では、前記射出発泡体は、肉厚が薄く平面が広い板状物である構成とすることが好ましい。
この発明では、肉厚が薄く平面が広い板状物を射出発泡する構成に特に有益である。
【００１４】
また、本発明では、前記樹脂は、ポリプロピレン系樹脂である。
この発明では、樹脂として、熱可塑性樹脂が用いられ、耐熱性、耐薬品性、軽量性で有益で用途が広い一方、発泡ガスが比較的に溶解しにくく発泡成形が比較的に困難なポリプロピレン系樹脂を用いる構成で、特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、ポリプロピレン系射出発泡体を製造する製造装置として、射出発泡装置を利用する。
【００１６】
［射出発泡装置の構成］
本発明で使用する射出発泡装置としては、樹脂原料を溶融状態に加熱し、適度の剪断応力を付与しながら混練し、金型に射出充填し発泡することができる公知の射出発泡装置を使用することができる。
なお、本実施形態では、物理発泡により射出発泡させる射出発泡装置を使用した。
図１は、本発明の一実施形態の射出発泡装置を模式的に示す概略図である。
【００１７】
射出発泡装置１００は、例えば自動車の構成部材であるドアトリム、バンパー、インパネ、ハッチバックの車内のバック側トリム、トランクの横のデッキサイドトリムなど、特に肉厚が薄く平面が広い板状物を射出発泡成形するものである。なお、本発明は、板状物の成形に限られるものではない。
そして、射出発泡装置１００は、図１に示すように、樹脂原料が投入されるホッパー１１０と、樹脂原料を溶融混練する押出機としてのシリンダ１２０と、シリンダ１２０に発泡剤ガスを導入するガス導入路１３０と、射出発泡金型１４０と、を備えている。
【００１８】
ホッパー１１０は、計量器としても機能し、樹脂原料が投入されると同時に計量することもできる。
シリンダ１２０は略円筒状に形成され、シリンダ１２０の内径よりも小さい径をもつ略円柱状のスクリュ１２１を有している。スクリュ１２１は、その外周面にらせん状の羽１２２を有しており、スクリュ１２１の軸を中心として回転可能に支持されている。シリンダ１２０の内部でスクリュ１２１が回転することにより、シリンダ１２０内の樹脂原料が溶融混練される。
なお、シリンダ１２０における押出温度は適宜設定すればよいが、例えば、１７０℃以上２５０℃以下に設定することが好ましい。押出温度が１７０℃未満であると押出が困難となるおそれがあり、２５０℃を超えると、発泡性能が低下するおそれがある。
ガス導入路１３０は、シリンダ１２０の内部につながる流路であり、発泡ガスを導入する。発泡ガスとしては、不活性ガス、例えば、二酸化炭素、窒素ガス等が挙げられる。発泡ガスの導入により、シリンダ１２０内で樹脂原料と発泡ガスとが混合される。
【００１９】
射出発泡金型１４０は、樹脂原料を目的の形状に成形するものである。本実施形態では、例えば図２に示す構成を用いた。
図２は、本実施形態にかかる金型の形状を示す模式図であり、（Ａ）は型締状態を示す断面図、（Ｂ）は金型のキャビティ内に射出して充填させた状態を示す断面図、（Ｃ）はコアバックによる発泡状体を示す断面図、（Ｄ）は冷却して固化した状態を示す断面図、（Ｅ）は脱型状態を示す断面図である。
射出発泡金型１４０は、図２に示すように、対をなす雄型１４１および雌型１４２を備えている。
【００２０】
射出発泡金型１４０には、ホッパー１１０、シリンダ１２０およびガス導入路１３０を備えた射出成形機から供給される混合物が流通するランナ１４３、このランナ１４３に連通するとともに雄型１４１および雌型１４２間のキャビティ１４４に連通するサイドゲート１４５が設けられている。
サイドゲート１４５は、ランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に形成されている。特に、サイドゲート１４５は、キャビティ１４４の厚さ寸法の５０％以上の厚さ寸法に形成されていることが好ましい。なお、図２は、説明の都合上、ランナ１４３からキャビティ１４４までを直線流路状に示す。
【００２１】
［混合物］
原料となる樹脂としては、発泡可能ないずれの熱可塑性樹脂を対象とすることができる。すなわち、発泡ガスを溶解するとともに所定の条件で発泡させる樹脂が利用される。
中でも、熱可塑性樹脂としては、非晶性熱可塑性樹脂と結晶性熱可塑性樹脂とを含むものである。非晶性熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリアリレート、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンなどの熱可塑性のプラスチック材料およびこれらのプラスチック材料を１種または２種以上混合したブレンド物を例示することができる。
また、結晶性熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリスチレン、ポリプロピレン、シンジオタクティックポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、全芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンなどの熱可塑性のプラスチック樹脂、およびこれらのプラスチック材料を１種または２種以上混合したブレンド物あるいは非晶性熱可塑性樹脂と結晶性熱可塑性樹脂とを混合したブレンド物を例示することができる。
そして、熱可塑性樹脂の材料の形状は特に限定されず、粒状、ペレット状、粉体状のいずれも使用できる。
特に、本発明は、発泡ガスの溶解性が比較的に低く混合物をキャビティ内へ供給する際に発泡しやすいポリプロピレン系樹脂の射出発泡成形に有効である。
ポリプロピレン系樹脂としては、メルトフローレート（ＭＦＲ）が２０ｇ／１０分以上のものが、射出充填の際の圧損を少なくすることができる。
【００２２】
また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）を２０ｇ／１０分以上とした。ＭＦＲが２０ｇ／１０分未満であると、樹脂の流動性が劣り、生産性が悪い。すなわち、樹脂のＭＦＲを２０ｇ／１０分以上とすることにより、射出充填の際の圧損を少なくすることができる。ＭＦＲのより好ましい範囲は、３０ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分以下である。
また、ＭＦＲが１００ｇ／１０分を越えると、ポリプロピレン系樹脂の溶融張力および粘度が低くなり、成形が困難となる場合がある点を留意する。
なお、ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、樹脂温度２３０℃、荷重を２．１６ｋｇで測定される。
【００２３】
以上のような性質を満たすポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン系多段重合体、プロピレン単独重合体、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体、またはこれらをブレンドしたものが用いられる。
【００２４】
また、樹脂を発泡させる手段としては、発泡材料を含有させる。具体的には、成形時に溶融状態の樹脂原料に発泡材料としての発泡ガスを注入する物理発泡、樹脂原料に発泡材料としての発泡剤を混合させる化学発泡などを採用することができる。
【００２５】
化学発泡で使用する発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機系化学発泡剤や、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ,Ｎ−ジニトロソペンタテトラミン等の有機系化学発泡剤が挙げられる。これらのうち、無機系化学発泡剤が好ましい。これらの無機系化学発泡剤には、発泡成形体の気泡を安定的に均一微細にするため、必要に応じて例えば、クエン酸のような有機酸等の発泡助剤やタルク、炭酸リチウムのような無機微粒子等の造核剤を添加してもよい。
発泡剤の添加量は、射出発泡体の発泡倍率を達成するために適宜選択すればよく、発泡倍率は通常１．２倍〜１０倍程度である。
なお、無機系化学発泡剤を使用する場合は、通常、取扱性、貯蔵安定性、ポリプロピレン系樹脂への分散性の点から、１０質量％以上５０質量％以下の濃度のポリオレフィン系樹脂のマスターバッチとして使用されることが好ましい。これら無機系化学発泡剤の添加量は種類、マスターバッチ中の濃度によって適宜選択すればよい。一般に、本発明のポリプロピレン系樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上４０質量部以下の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは０．５質量部以上３０質量部以下の範囲で選択できる。
【００２６】
これらの発泡材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
発泡材料の使用量としては、例えば樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用いる場合、ポリプロピレン系樹脂１ｇに対し、気泡を生成させるガスの発生量が２．０×１０-5モル以上７．５×１０-3モル以下となるように添加することが好ましい。より好ましくは、２．５×１０-4モル以上４．０×１０-3モル以下である。
具体的に、二酸化炭素を用いた物理発泡において上記のガス発生量を当てはめると、樹脂原料に二酸化炭素を０．０９質量％以上３．１質量％以下、より好ましくは０．１１質量％以上１．７質量％以下溶解させることに相当する。
化学発泡においても、発生するガス量が上記モル数の範囲と同様となるように各種化学発泡剤の添加量を調整することが好ましい。
【００２７】
そして、射出発泡成形を行う際には、必要に応じて、酸化防止剤、中和剤、難燃剤、等の添加剤を使用することができる。添加剤の配合量は特に制限されず、適宜調節することができる。
また、粉末状または繊維状の多孔質フィラーとして、シリカ、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、または繊維状活性炭を配合してもよい。
その他にも、結晶化核剤として、タルク、有機カルボン酸塩、有機リン酸塩、ソルビトール系核剤を配合してもよい。
【００２８】
［射出発泡装置の動作］
次に、射出発泡装置の動作を説明する。
まず、ポリプロピレン系樹脂をホッパー１１０に投入する。ホッパー１１０は計量器としても機能するため、所望の量の樹脂をホッパー１１０で計量することもできる。
ホッパー１１０に投入された樹脂は、シリンダ１２０に供給される。
シリンダ１２０の内部では、スクリュ１２１が軸を中心として回転しているので、このスクリュ１２１により樹脂が溶融混練される。このとき、物理発泡の場合は、ガス導入路１３０から二酸化炭素や窒素などの発泡流体が導入されるので、樹脂と発泡流体が混合される。
溶融混練された樹脂と発泡流体の混合物はシリンダ１２０から射出発泡金型１４０へ射出充填される。
【００２９】
射出発泡金型１４０では、まず図２（Ａ）に示すように、雄型１４１および雌型１４２が型締され、この状態で樹脂と発泡流体との混合物が供給される。そして、図２（Ｂ）に示すように射出発泡金型１４０のキャビティ内に混合物が充填され、所定時間経過後に、図２（Ｃ）に示すように、コアバックにより混合物を発泡させる。
このコアバックによる発泡後、図２（Ｄ）に示すように、雄型１４１および雌型１４２の高い熱伝導率を利用して冷却して固化させ、図２（Ｅ）に示すように、脱型して射出発泡体が成形される。
【００３０】
ここで、樹脂として例えばポリプロピレン系樹脂を用いる場合、射出発泡金型１４０へ供給する射出温度は、１７０℃以上２５０℃以下とすることが好ましい。
射出温度が１７０℃未満であると、射出が困難となるおそれがあり、２５０℃を超えると、樹脂原料の発泡性能が低下するというおそれがある。
したがって、混合物の射出温度を１７０℃以上２５０℃以下とすることにより、成形性に優れ、高い発泡倍率のポリプロピレン系の射出発泡体を得ることができる。
【００３１】
また、射出圧力は、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内に注入する混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力、特にランナ１４３およびサイドゲート１４５内で、混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、キャビティ１４４内に混合物を射出する。
なお、飽和溶解度となってしまうとスワールマークやあばたなどの原因となる発泡を生じてしまうので、飽和溶解度以下とならない圧力で供給し、発泡を防止して、良好な外観に成形する。この圧力は、発泡ガスの種類および量、樹脂の種類などにより定まる。この圧力は、射出成形機の射出圧力または射出速度で制御できる。
【００３２】
［実施形態の作用効果］
以上より、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、射出発泡金型１４０のサイドゲート１４５の断面積を、混合物を供給するランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に設計し、サイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内へ、樹脂と発泡ガスとの混合物を注入して射出発泡成形する。
このため、ゲートの位置の融通性があるサイドゲート１４５によりゲートマークが外観に現れず、さらにランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積のサイドゲート１４５とすることで、混合物がランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４に注入される際に、気泡の発生が抑えられスワールマークやあばたなどが表面に発生することを防止できる。したがって、サイドゲート１４５の形状をランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積とする簡単な構成で、射出発泡金型１４０を加熱して発生する気泡による痕跡が残らないようにするなどの必要もなく、外観が良好な射出発泡体を得ることができる。
ここで、サイドゲート１４５の断面積がランナ１４３の断面積の２０％未満では、サイドゲート１４５からキャビティ１４４に混合物が流れるときに圧力低下が大きく、またサイドゲート１４５の絞りが激しくなり、剪断発熱で樹脂温度が上昇し、発泡剤の分解が促進され、外観不良となるおそれがある。一方、２５０％を越えるとランナ１４３からサイドゲート１４５に混合物が流れる時に圧力低下が起こり、気泡が発生し外観不良となるおそれがある。
【００３３】
そして、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内に注入する混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力、特にランナ１４３およびサイドゲート１４５内で、混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、キャビティ１４４内に混合物を射出する。すなわち、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内に注入する混合物における発泡ガスの飽和溶解度以下にならない条件とするサイドゲート１４５の形状が、ランナ１４３の断面積の２０％以上２５０％以下の断面積にサイドゲート１４５を設計する。このように設計するために、幅０．５ｍｍ以上６０ｍｍ以下、厚さ寸法０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度が好ましい。
このため、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡を防止でき、良好な外観が得られる。
特に、サイドゲート１４５の厚さ寸法を、キャビティ１４４の厚さ寸法の５０％以上、好ましくは５０％以上１００％以下とすることで、ランナ１４３からサイドゲート１４５を介してキャビティ１４４内へ混合物が円滑に供給される。このことにより、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観が得られる。
そしてさらに、サイドゲート１４５は、ランナ１４３の断面積の４０％〜１６０％の断面積に形成するとなおよい。
このことにより、混合物が円滑にキャビティ１４４内に供給され、スワールマークやあばたなどの原因となる発泡をより防止でき、良好な外観を提供できる。
【００３４】
そして、上述したサイドゲート１４５に設定した射出発泡金型１４０は、特にゲートマークの外観不良を生じやすく製品として外面の露出面積が比較的に多くなる肉厚が薄く、例えば１〜５ｍｍ程度で、平面が広い板状物を射出発泡する構成に特に有益である。
また、耐熱性、耐薬品性、軽量性で有益でリサイクル性能にも優れ用途が広い一方、発泡ガスが比較的に溶解しにくく発泡成形が比較的に困難なポリプロピレン系樹脂を用いる構成で、特に有効である。
【００３５】
さらに、従来の装置におけるゲートの構成を調整するのみでよく、新たな設備投資が必要なく、また、製造方法にも大きな変更がないので手間がかからず、射出発泡体を簡単に製造することができる。
【００３６】
［実施形態の変形例］
上記実施形態では、ポリプロピレン系樹脂に限らず、発泡樹脂として利用される各種樹脂を対象とすることができる。
また、発泡材料としても、各種のものが利用できる。
そして、射出発泡体としては、自動車の構成物に限らず、住設分野などにも適用できる。
【実施例】
【００３７】
以下、各種サイドゲート１４５の形状を採用した実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。
【００３８】
（１）製造装置
成形機 ：宇部興産機械株式会社製 ＭＤ３５０Ｓ−III（商品名）
（シャットオフ機構付き）
金型形状：角板金型（コールドランナ；幅寸法５ｍｍ、厚さ寸法５ｍｍ）
幅寸法１００ｍｍ、長さ寸法４２０ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ（型締時）
金型のキャビティ面：鏡面仕上げおよび皮シボ仕上げ
樹脂 ：株式会社プライムポリマー製 ＭＦＲ６０ｇ／１０分（ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠、樹脂温度２３０℃）のポリプロピレン 商品名ＦＸ２００Ｓ（１００質量部）＋着色顔料マスターバッチ（東京インキ株式会社製 商品名；マスターカラー，３質量部）
発泡剤 ：樹脂１００質量部に対して、無機系化学発泡剤マスターバッチ「ポリスレンＥＥ２７５Ｆ」（永和化成工業株式会社製）を３質量部
樹脂温度：２１０℃
金型温度：４０℃
型締め力：２３００ｋＮ
スクリュー回転数：１００ｒｐｍ
樹脂計量時の背圧：５ＭＰａ
射出速度：３４ｍｍ／秒
コアバック量：１ｍｍ（発泡倍率１．５倍）
【００３９】
（２）ゲート形状
＜実施例１＞
図３に示すように、ランナ１４３を幅寸法５ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１４５でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例１とした。
図３は、実施例１におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４０】
＜実施例２＞
図４に示すように、ランナ１４３を幅寸法４０ｍｍ、厚さ寸法１．５ｍｍ、長さ寸法１ｍｍの所謂サイドゲート１４６でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例２とした。
図４は、実施例２におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４１】
＜実施例３＞
図５に示すように、ランナ１４３を幅寸法５ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１４７でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例３とした。
図５は、実施例３におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４２】
＜実施例４＞
図６に示すように、ランナ１４３を幅寸法２．５ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１４８でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例４とした。
図６は、実施例４におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４３】
＜実施例５＞
図７に示すように、ランナ１４３を幅寸法４０ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍの所謂サイドゲート１４９でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを実施例５とした。
図７は、実施例５におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４４】
＜比較例１＞
図８に示すように、ランナ１４３を幅寸法２．５ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１５０でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを比較例１とした。
図８は、比較例１におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４５】
＜比較例２＞
図９に示すように、ランナ１４３を幅寸法１ｍｍ、厚さ寸法１ｍｍ、長さ寸法１ｍｍのサイドゲート１５１でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを比較例２とした。
図９は、比較例２におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４６】
＜比較例３＞
図１０に示すように、ランナ１４３を幅寸法４０ｍｍ、厚さ寸法２ｍｍ、長さ寸法１ｍｍの所謂サイドゲート１５２でキャビティ１４４に連通させた形状（表１参照）に設定したものを比較例３とした。
図１０は、比較例３におけるランナ１４３からキャビティ１４４への連通状態を示す模式図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（３）製造方法
樹脂原料と発泡剤のドライブレンドによる混合物をホッパー１１０に投入する。そして、押出機の所定のスクリュ回転数に設定し、押出機内で樹脂原料を２１０℃で溶融化させるとともに発泡剤と混合し、射出速度３４ｍｍ／秒で混合物を金型に充填した。この時、充填時間はおよそ２．５秒であった。充填完了後からコアバックするまでの時間は２秒である。そして、コアバック後３０秒（冷却時間）後に脱型し、角板状の発泡倍率１．５倍の射出発泡体を得た。
得られた射出成形体の外観結果を、図１１〜図１３に示す。図１１は、実施例１における鏡面仕上げ金型を用いた射出発泡体の末端部の外観写真を示す。図１２は、実施例５における鏡面仕上げ金型を用いた射出発泡体の末端部の外観写真を示す。図１３は、比較例２における鏡面仕上げ金型を用いた射出発泡体の末端部の外観写真を示す。
【００４９】
（４）評価
＜スワールマークの評価＞
スワールマークの評価は、射出発泡金型１４０のキャビティ１４４に臨む面を鏡面仕上げしたものおよび自動車内装部品で用いられる皮シボ仕上げしたものを用いて成形し、目視によりスワールマークの発生状況を観察した。その結果を表１に示す。
なお、表１中、観察されなかったものを「なし」、僅かに観察されたものを「僅か」、多数観察されたものを「多数」として示す。
【００５０】
（５）結果
図１１に示す実施例１および図１２に示す実施例５でも明らかなように、実施例１ないし実施例５のいずれの射出発泡体は、スワールマークやあばたなどの外観不良は発生しなかった。
一方、比較例１〜３では、図１３の比較例２に示すように、スワールマークが多数発生した。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の射出発泡体は、簡単な構成で良好な外観が得られ、例えば、住設分野や自動車分野の内外装材などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態の射出発泡装置を模式的に示す概略図。
【図２】本実施形態にかかる金型による射出成形工程を説明する模式図であり、（Ａ）は型締、（Ｂ）は充填、（Ｃ）はコアバック発泡、（Ｄ）は冷却、（Ｅ）は脱型の断面図。
【図３】実施例１のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図４】実施例２のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図５】実施例３のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図６】実施例４のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図７】実施例５のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図８】本発明を説明するための比較例１のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図９】本発明を説明するための比較例２のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図１０】本発明を説明するための比較例３のゲート形状を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図１１】実施例１の射出発泡体の外観表面写真を示す図であり、サイドゲートと反対側の末端部の外観図。
【図１２】実施例５の射出発泡体の外観表面写真を示す図であり、サイドゲートと反対側の末端部の外観図。
【図１３】本発明を説明するための比較例２の射出発泡体の外観表面写真を示す図であり、サイドゲートと反対側の末端部の外観図。
【符号の説明】
【００５３】
１００…押出発泡装置
１１０…ホッパー
１２０…シリンダ
１３０…ガス導入路
１４０…射出発泡金型
１４３…ランナ
１４４…キャビティ
１４５〜１４９…サイドゲート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と発泡材料とを溶融混練する溶融混練工程と、この溶融混練工程で溶融混練された混合物を金型にて射出成形する射出成形工程と、を実施する射出発泡体の製造方法であって、
前記金型は、前記混合物を供給するランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に形成されたサイドゲートを有し、
前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記金型のキャビティ内へ前記混合物を注入する
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記キャビティ内に注入する前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記射出成形工程では、前記ランナおよび前記サイドゲート内で、前記混合物における前記発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記サイドゲートは、前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力に減圧されない断面積に形成された
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記サイドゲートは、前記キャビティの厚さ寸法の５０％以上の厚さ寸法である
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記サイドゲートは、前記ランナと同形状である
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記射出発泡体は、肉厚が薄く平面が広い板状物である
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記樹脂は、ポリプロピレン系樹脂である
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【請求項１】
樹脂と発泡材料とを溶融混練する溶融混練工程と、この溶融混練工程で溶融混練された混合物を金型にて射出成形する射出成形工程と、を実施する射出発泡体の製造方法であって、
前記金型は、前記混合物を供給するランナの断面積の２０％以上２５０％以下の断面積に形成されたサイドゲートを有し、
前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記金型のキャビティ内へ前記混合物を注入する
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記射出成形工程では、前記ランナから前記サイドゲートを介して前記キャビティ内に注入する前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記射出成形工程では、前記ランナおよび前記サイドゲート内で、前記混合物における前記発泡ガスの飽和溶解度以下にならない圧力で、前記混合物を供給する
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記サイドゲートは、前記混合物における前記発泡材料の発泡ガスの飽和溶解度以下の圧力に減圧されない断面積に形成された
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記サイドゲートは、前記キャビティの厚さ寸法の５０％以上の厚さ寸法である
ことを特徴とする射出発泡体の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記サイドゲートは、前記ランナと同形状である
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記射出発泡体は、肉厚が薄く平面が広い板状物である
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の射出発泡体の製造方法であって、
前記樹脂は、ポリプロピレン系樹脂である
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２４１５３７（Ｐ２００９−２４１５３７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９４００７（Ｐ２００８−９４００７）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５０５１３０１１２）株式会社プライムポリマー (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５０５１３０１１２）株式会社プライムポリマー (180)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]