発泡成形体およびその製造方法
【課題】発泡倍率が高く軽量でありながら優れた強度を有する優れた熱可塑性樹脂発泡成形体を提供する。
【解決手段】溶融温度が異なる熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）を含む発泡成形体であって、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）との混合物を熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下で射出発泡成形した、熱可塑性樹脂（ａ）が海部、気泡を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部である海島構造をもつ発泡成形体。
【解決手段】溶融温度が異なる熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）を含む発泡成形体であって、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）との混合物を熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下で射出発泡成形した、熱可塑性樹脂（ａ）が海部、気泡を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部である海島構造をもつ発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形性に優れ、且つ美観に優れ、さらに軽量化、剛性、制振性にも優れた発泡成形体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の外装材料、内装材料においてプラスチック化の動きが活発化している。例えば、バックパネル、フェンダー、バンパー、ドアパネル、ピラー、サイドプロテクター、サイドモール、各種スポイラー、ボンネット、ルーフパネルなどが挙げられる。プラスチック化のメリットとしては、軽量化が可能な点、デザインの自由度が高められる点、モジュールアッセンブリー化によるコストダウンが可能になる点、および軽い衝撃においては全く変形・破損がなく、剛性が高い点などを挙げることができる。
そして、このような成形体として、ポリオレフィンを用いた樹脂組成物を発泡することにより発泡成形体を製造する方法が知られている。
【０００３】
ところで、プラスチックの発泡方法としては、古くは化学発泡剤を樹脂に添加して樹脂を発泡させることが知られているが（例えば、特許文献１参照）、成形品表面に発泡による模様が生じ、一般の射出成形品に比べ外観があまり良くない。そこで、スキン層となる樹脂を射出し、直後にコア層となる発泡性樹脂を射出することにより外観の良好な発泡成形体を得る技術があり（例えば、特許文献２参照）、これらを起点として様々な方法が開発されてきた。
最近では発泡能力を向上させるために、超臨界状態の二酸化炭素や窒素を樹脂に含浸させて樹脂の発泡成形を行う超臨界発泡成形法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また別の方法として、熱膨張性マイクロカプセルを含有した樹脂組成物を用いて発泡体を製造する方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭３９−２２２１３号公報
【特許文献２】特公昭４７−２６１０８号公報
【特許文献３】米国特許第５,３３４,３５６号明細書
【特許文献４】特開２０００−１７１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらのように様々な素材や製造方法が提案されているが、得られる発泡成形体は、先に述べた軽量化、機械的強度などの点でまだ満足できるものではない。
したがって本発明は、発泡倍率が高く軽量でありながら高い強度を有する優れた発泡成形体とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意研究した結果、溶融温度の異なる熱可塑性樹脂を用い、気泡をもつ樹脂が島部になり、他の樹脂が海部を形成した海島構造をもつ発泡成形体が上記の軽量化、機械的強度などの要求を満足するとの知見を得、この知見に基づき本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）溶融温度が異なる熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）を含む発泡成形体であって、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）との混合物を熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下で射出発泡成形した、熱可塑性樹脂（ａ）が海部、気泡を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部である海島構造をもつことを特徴とする発泡成形体、
（２）ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠した曲げ強度が４０ＭＰａ以上であることを特徴とする（１）記載の発泡成形体、
（３）発泡成形体中の熱可塑性樹脂（ａ）の含有量が、２５〜８０質量％であることを特徴とする（１）または（２）記載の発泡成形体、
（４）前記熱可塑性樹脂（ａ）が、平均繊維長が１ｍｍ以上のガラス繊維を含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の発泡成形体、
（５）前記熱可塑性樹脂（ａ）が、５〜７０質量％のガラス繊維を含有してなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の発泡成形体、
（６）熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ａ）と溶融温度の異なる熱可塑性樹脂（ｂ）を混合して射出成形する発泡成形体の製造方法であって、圧力容器内でガスを充填、加圧して、ペレット状または粉末状の熱可塑性樹脂（ｂ）にガスを含浸させた後に圧力を開放する工程の後、熱可塑性樹脂（ａ）と前記のガスを含浸させた熱可塑性樹脂（ｂ）とを予め混合した状態で射出成形機に供給する工程、または射出成形機内で混合するように前記熱可塑性樹脂（ａ）および前記のガスを含浸させた熱可塑性樹脂（ｂ）をそれぞれ射出成形機に供給する工程のいずれかの工程を行い、次いで、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の成形条件で金型内に射出充填する、島部を発泡させた海島構造を有する発泡成形体の製造方法、
（７）ガスを含浸させる前の前記熱可塑性樹脂（ｂ）が、平均粒径２〜５０μｍの粉末状であることを特徴とする（６）記載の発泡成形体の製造方法、および
（８）前記熱可塑性樹脂（ｂ）へのガスの含浸は、前記ガスが超臨界状態で行うことを特徴とする（６）または（７）項記載の発泡成形体の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発泡成形体は、熱可塑性樹脂（ａ）を海部とし、内部に独立気泡を多数持つ熱可塑性樹脂（ｂ）を島部とする海島構造であり、熱可塑性樹脂（ｂ）の発泡倍率を通常よりも大きくすることができるので、成形体全体として発泡倍率を高くし、軽量化できる。そして、発泡倍率が高く軽量であるにもかかわらず、優れた強度、特に曲げ強度および曲げ弾性率を有する。
また、この発泡成形体は、内部の気泡構造および異なった２つの熱可塑性樹脂の粘弾性によって、振動エネルギーが熱エネルギーへ変換されて振動エネルギーを吸収し、制振性を向上させる作用がある。更に、この２つの熱可塑性樹脂はガラス転移点が異なることから、比較的広い使用温度領域で高い制振性が得られる。
さらに、熱可塑性樹脂（ａ）にガラス繊維などの補強剤を添加することで制振性と高剛性を兼ね備えた発泡成形体を得ることが出来るので、自動車の外装など高剛性が必要な分野に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の製造方法を示す概略工程図である。
【図２】本発明の発泡成形体の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の発泡成形体の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。
本発明の発泡成形体を構成する熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）は、熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度が、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度よりも高ければ特に限定されるものではなく、それぞれが、例えば、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂等）、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン樹脂（ポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂（酢酸セルロース等）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、および塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマーなどから適宜選択される熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１０】
熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度は、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度よりも高く、本発明の発泡成形体の成形時の射出温度と同じかそれ以上である。
尚、溶融温度とは、例えば板状の成形品を成形する際に通常成形できる下限温度を意味する。
熱可塑性樹脂（ｂ）と熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度の差は特に限定するものではないが、好ましくは２０〜１２０℃、さらに好ましくは４０〜１００℃の差とすることが射出成形を行うのに都合が良い。
【００１１】
熱可塑性樹脂（ａ）としては、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂等）、ポリスチレン樹脂（ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、または塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、特にポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂等）が好ましい。
【００１２】
熱可塑性樹脂（ｂ）としては、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、またはセルロース系樹脂（酢酸セルロース等）が好ましく、特にポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、またはポリスチレン樹脂（ポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）が好ましい。
【００１３】
熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）との好ましい組み合わせは、（ａ）ポリプロピレン樹脂と（ｂ）ポリカーボネート樹脂、（ａ）ポリプロピレン樹脂と（ｂ）ポリブチレンテレフタレート樹脂、（ａ）ポリプロピレン樹脂と（ｂ）シンジオタクチックポリスチレン樹脂等を挙げることができる。
熱可塑性樹脂（ａ）の配合割合は、発泡成形体中好ましくは２５〜８０質量％、さらに好ましくは３０〜５０質量％である。この割合が多すぎると成形体の海部が増えるため発泡倍率が低くなって軽量化という目的が達せられず、少ないと成形体の海部が少なくなり発泡部分が増えすぎて高強度という目的が達せられなくなるためである。
【００１４】
これらの上記熱可塑性樹脂には、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、充填材、ガラス繊維などの補強剤、難燃剤、帯電防止剤などの添加剤を必要に応じて適量加えることができる。
【００１５】
熱可塑性樹脂（ａ）は、ガラス繊維を添加した繊維強化熱可塑性樹脂であることが、より優れた強度の発泡成形体を得るのに好ましい。ガラス繊維を添加する場合は、ガラス繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは２〜１０ｍｍ、より好ましくは３〜８ｍｍである。ガラス繊維長が１ｍｍ未満であると、発泡成形体で高剛性が得られないことがあり、１０ｍｍを超えるものは射出成形機に供給しても可塑化が不充分になり成形が不安定になることがある。
また、ガラス繊維の含有量は、熱可塑性樹脂（ａ）中、好ましくは５〜７０質量％、さらに好ましくは１０〜４０質量％である。ガラス繊維の配合量が少ないと発泡成形体にさらに所望の強度が得られないことがあり、７０質量％を超えると射出成形が不安定になり且つ発泡成形体の軽量効果が低減することがある。
【００１６】
原料とする熱可塑性樹脂（ｂ）の形状は特に問わないが、好ましくは３ｍｍ以下のペレット、または粉末状（微粉末を含む）であり、さらに好ましくは平均粒径２〜５０μｍ、より好ましくは平均粒径３〜５０μｍの微粉末である。なお、上記の微粉末の平均粒径は、マイクロトラックＦＲＡレーザー式粒度分布計（日機装社製）で測定された値をいう。
熱可塑性樹脂（ｂ）のペレットまたは粉末の発泡方法としては加圧された高圧ガスを用いて発泡させる方法（発泡手段として高圧ガスを含浸させた後、減圧する発泡方法）を本発明では用いる。発泡剤を用いる化学的発泡では、熱可塑性樹脂（ａ）および（ｂ）共に発泡してしまい、また微細な気泡構造を形成することが難しく、特に３００μｍ以下の微細気泡を形成することは極めて困難である。
高圧ガスは、熱可塑性樹脂（ｂ）に対して不活性で且つ含浸可能なものであれば特に限定されず、例えば、空気、不活性ガス（二酸化炭素、窒素、ヘリウムなど）が挙げられる。これらのガスは混合して用いてもよい。これらのうち、含浸量が多く、含浸速度が速い点から、不活性ガスが好ましく、そのなかでも特に二酸化炭素が好適である。
【００１７】
さらに、含浸速度を速めるという観点から、前記高圧ガス（特に二酸化炭素）は、超臨界状態の流体であることが好ましい。超臨界状態では、熱可塑性樹脂（ｂ）へのガスの溶解度が増大し、高濃度の混入が可能である。また、含浸後の急激な圧力降下時には、前記のように高濃度で含浸することが可能であるため、気泡核の発生が多くなり、その気泡核が成長してできる気泡の密度が大きくなるため、微細な気泡を得ることができ、従来に比べ発泡倍率を上げることが可能である。
本発明において、発泡形成体の形状は特に制限はない。板状、円筒状、角状、球面状などでもよく、さらに各種の用途、使用場面に応じて適宜の形状にさらに成形加工することもできる。
【００１８】
次に、発泡成形体の製造方法の好ましい実施態様について、添付する図１を参照して説明する。
原料のペレットまたは粉末の熱可塑性樹脂（ｂ）２は、室温（１０〜２５℃）にて圧力容器３内でガスを充填、加圧して、好ましくは超臨界状態のガスを含浸させた後に圧力を開放して、ガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）とする。
原料の熱可塑性樹脂（ａ）１とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）を混合器４で撹拌混合（ドライブレンド）し、予め混合した状態で射出成形機５に供給する。あるいは、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）は射出成形機内で混合するように、それぞれホッパーまたはサイドフィーダーから射出成形機５に供給することもできる。
そして、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の成形条件で、熱可塑性樹脂（ａ）は溶融し、ガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）は発泡する。これを金型内に射出充填することにより本発明の海島構造を有する発泡成形体６を得ることができる。なお、発泡成形体６において、熱可塑性樹脂（ｂ）内で生起した一部の気泡が熱可塑性樹脂（ａ）内に存在していてもよい。成形温度は、使用する熱可塑性樹脂により決まるが、２２０〜２９０℃が好ましい。
【００１９】
前記熱可塑性樹脂（ａ）として着色したものを使用し、発泡射出成形により得られた発泡成形体をスライスサーなどを用いて断面構造が破壊されないようにカットし、走査型電子顕微鏡にてその断面構造を観察した、本発明の発泡成形体の断面構造の一例を模式図で図２に示す。
発泡成形体６は、熱可塑性樹脂（ａ）が海部７を構成し、気泡９を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部８を構成する海島構造をもつ。島部８に相当する部分の粒径はほぼ０．０５〜０．８ｍｍであり、気泡の大きさ（最大径）はほぼ３０〜２００μｍである。
熱可塑性樹脂（ａ）として、ガラス繊維を含有するものを原料とした場合においては、ガラス繊維はほぼそのまま海部７に残っている。
【００２０】
射出成形時の発泡は、熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度よりも低く且つ熱可塑性樹脂（ａ）の溶融状態で生起するので、気泡９は独立気泡であり、熱可塑性樹脂（ｂ）単独での発泡よりも発泡倍率を大きくすることができる。したがって、発泡成形体全体として発泡倍率を上げることができ、軽量化を行うことが可能である。また、多数の気泡は独立したものであるので、優れた機械的強度、好ましくは４０ＭＰａ以上、さらに好ましくは４５ＭＰａ以上の曲げ強度（ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠した値）をもつ。また、曲げ弾性率も優れたものである。
さらに、この発泡成形体が振動を受けたときに、内部の気泡構造および異なった２つの熱可塑性樹脂の粘弾性によって、振動エネルギーが熱エネルギーへ変換されて振動エネルギーを吸収し、制振性が向上する。更に、この２つの熱可塑性樹脂はガラス転移点が異なることから、広い使用温度領域で高い制振性を得ることが可能となる。
また、熱可塑性樹脂（ａ）にガラス繊維などの補強剤を添加することで制振性と高剛性を兼ね備えた発泡成形体を得ることが出来るので、自動車の外装など高剛性が必要な分野に広く適用することが可能である。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
以下の各実施例および比較例に製造方法を記載し、その概要を表１〜３に示す。さらに、得られた発泡成形体は、成形性および外観を評価すると共に、機械的強度として曲げ強度、曲げ弾性率および発泡倍率を測定して、その結果も表１〜３に示した。
なお、各実施例および比較例で使用した熱可塑性樹脂について、表４に一覧表で示した。
【００２２】
＜実施例１＞
熱可塑性樹脂（ａ）としてはペレット状のポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を、熱可塑性樹脂（ｂ）としてはポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを圧力容器内に投入後炭酸ガスを超臨界状態となる８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と炭酸ガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２３】
＜実施例２〜４＞
熱可塑性樹脂（ａ）として実施例１と同様ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）として、表１に示すようにポリブチレンテレフタレート（ポリプラスチック社製「ジュラネックス２００２」）、シンジオタクチックポリスチレン（出光興産製「ザレックＳ１００」、またはポリエチレンテレフタレート（ユニチカ製「ＳＡ−１２０６」）をそれぞれ使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、実施例１と同様熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、表１に示すように、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下のそれぞれ２２０℃、２７０℃、２４０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２４】
＜実施例５、６＞
熱可塑性樹脂（ａ）は、表１に示すようにペレット状の長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ社製「ファンクスターＬＲ２３Ｃ」、ガラス繊維長約４ｍｍ：３０質量％含有）または長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２３Ｃ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：３０質量％含有）をそれぞれ使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）はポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２５】
＜実施例７、８＞
熱可塑性樹脂（ａ）はペレット状の長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２３Ｃ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：３０質量％含有）、熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット状のポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）をそれぞれ使用した。このペレット状の熱可塑性樹脂（ｂ）を実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を実施例８は５０：５０の質量比で、実施例９は７０：３０の質量比でそれぞれ混合後、射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２６】
＜実施例９〜１１＞
熱可塑性樹脂（ａ）は、表２に示すように、ペレット状の長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ社製「ファンクスターＬＲ２１Ｖ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：１０質量％含有）、長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２２Ｗ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：２０質量％含有）、または長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２４Ａ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：４０質量％含有）をそれぞれ使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）はポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２７】
＜実施例１２＞
熱可塑性樹脂（ａ）はポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を、熱可塑性樹脂（ｂ）はアクリロニトリル共重合樹脂（日本合成ゴム社製「Ｎ２３０Ｓ」）を使用した。アクリロニトリル共重合樹脂は平均粒径を約３０μｍの粉末形状とし、この粉末を圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２２０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２８】
＜比較例１＞
熱可塑性樹脂（ａ）はポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）は配合せず、２００℃で射出成形し、板状の成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２９】
＜比較例２＞
熱可塑性樹脂（ａ）は配合せず、熱可塑性樹脂（ｂ）としてペレット形状のポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を使用して、このペレットを圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。次に、この熱可塑性樹脂（ｂ）を射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の１８０℃の成形条件で金型内に射出充填したが、成形できなかった。
【００３０】
＜参考例１＞
熱可塑性樹脂（ａ）は長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスター」、ガラス繊維長約１２ｍｍ：３０％含有）を、熱可塑性樹脂（ｂ）はポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を７０：３０の質量比で混合後、射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、成形を行った。
【００３１】
＜参考例２＞
熱可塑性樹脂（ａ）はポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）、熱可塑性樹脂（ｂ）はアクリロニトリル共重合樹脂（日本合成ゴム社製「Ｎ２３０Ｓ」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）は平均粒径を約３０μｍの粉末形状とし、この粉末を圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を２０：８０の質量比で混合後、射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２２０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の成形体を得た。
【００３２】
試験例
各実施例の成形体について、走査型電子顕微鏡でその断面構造を調べた。いずれも熱可塑性樹脂（ａ）が海部を、熱可塑性樹脂（ｂ）が島部を構成する海島構造をもつものであり、島部には多数の気泡が認められた。
【００３３】
各実施例、比較例および参考例で得られた充填材および成形体について、下記に示す仕様で評価した。その結果を表１〜３に示した。また表４には用いた樹脂を示した。
ａ．成形性
１５０×１５０×４ｍｍの成形体を作製し、成形品が未充填にならない場合を「良好」とし、未充填もしくは成形できない状態や、成形状態が不安定である場合を「不良」とした。
ｂ．外観
表面に性能上問題となり得るヒケやウエルドが無い場合を「良好」とし、表面に大きなヒケ、凹凸やウエルドがある場合は、不良と判定し、表にはその状態を記した。
ｃ．曲げ強度、および、ｄ．曲げ弾性率
曲げ強度および曲げ弾性率の評価は、各実施例で得られた板状の成形体から８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの試料板を切り出して評価用サンプルとし、ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠して評価した。
ｅ．発泡倍率
各材料の密度から発泡させない状態の成形品（１５０×１５０×４ｍｍ）「未発泡成形品」の質量を算出してこれを発泡倍率１とし、実施例、比較例のごとく射出発泡成形した成形体「発泡成形品」の質量を測定して、後述の計算式
（「未発泡成形品」の質量）／（「発泡成形品」の質量）＝発泡倍率
と定義し、その発泡倍率を求めた。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
表１〜２に示されるように、実施例１〜１２では、成形性、外観に優れ、曲げ強度、曲げ弾性率、発泡倍率も高く、軽量かつ高強度の材料であった。なかでも、熱可塑性樹脂（ａ）がガラス繊維を含む実施例５〜１１では、樹脂（ｂ）として同じＰＣを用いた実施例１と比べ、強度に非常に優れたものとなった。
これに対し、表３に示されるように、比較例１は、外観は良好であるが、発泡性ガスを入れていないので発泡体ではなく、軽量化されないものであった。また、比較例２では、成形できなかった。また、参考例１では、繊維長が長いガラス繊維が多く含まれているため、成形性が悪く、成形に適していなかった。参考例２では、成形性は良いが、バルーンが多く壊れて表面に凹凸ができ、外観が悪く、曲げ強度および曲げ弾性率も低いものであった。
【符号の説明】
【００３９】
１ 熱可塑性樹脂（ａ）（原料）
２ 熱可塑性樹脂（ｂ）（原料）
３ 圧力容器
４ 混合器
５ 射出成形機
６ 発泡成形体
７ 海部
８ 島部
９ 気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形性に優れ、且つ美観に優れ、さらに軽量化、剛性、制振性にも優れた発泡成形体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の外装材料、内装材料においてプラスチック化の動きが活発化している。例えば、バックパネル、フェンダー、バンパー、ドアパネル、ピラー、サイドプロテクター、サイドモール、各種スポイラー、ボンネット、ルーフパネルなどが挙げられる。プラスチック化のメリットとしては、軽量化が可能な点、デザインの自由度が高められる点、モジュールアッセンブリー化によるコストダウンが可能になる点、および軽い衝撃においては全く変形・破損がなく、剛性が高い点などを挙げることができる。
そして、このような成形体として、ポリオレフィンを用いた樹脂組成物を発泡することにより発泡成形体を製造する方法が知られている。
【０００３】
ところで、プラスチックの発泡方法としては、古くは化学発泡剤を樹脂に添加して樹脂を発泡させることが知られているが（例えば、特許文献１参照）、成形品表面に発泡による模様が生じ、一般の射出成形品に比べ外観があまり良くない。そこで、スキン層となる樹脂を射出し、直後にコア層となる発泡性樹脂を射出することにより外観の良好な発泡成形体を得る技術があり（例えば、特許文献２参照）、これらを起点として様々な方法が開発されてきた。
最近では発泡能力を向上させるために、超臨界状態の二酸化炭素や窒素を樹脂に含浸させて樹脂の発泡成形を行う超臨界発泡成形法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また別の方法として、熱膨張性マイクロカプセルを含有した樹脂組成物を用いて発泡体を製造する方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭３９−２２２１３号公報
【特許文献２】特公昭４７−２６１０８号公報
【特許文献３】米国特許第５,３３４,３５６号明細書
【特許文献４】特開２０００−１７１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらのように様々な素材や製造方法が提案されているが、得られる発泡成形体は、先に述べた軽量化、機械的強度などの点でまだ満足できるものではない。
したがって本発明は、発泡倍率が高く軽量でありながら高い強度を有する優れた発泡成形体とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意研究した結果、溶融温度の異なる熱可塑性樹脂を用い、気泡をもつ樹脂が島部になり、他の樹脂が海部を形成した海島構造をもつ発泡成形体が上記の軽量化、機械的強度などの要求を満足するとの知見を得、この知見に基づき本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）溶融温度が異なる熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）を含む発泡成形体であって、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）との混合物を熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下で射出発泡成形した、熱可塑性樹脂（ａ）が海部、気泡を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部である海島構造をもつことを特徴とする発泡成形体、
（２）ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠した曲げ強度が４０ＭＰａ以上であることを特徴とする（１）記載の発泡成形体、
（３）発泡成形体中の熱可塑性樹脂（ａ）の含有量が、２５〜８０質量％であることを特徴とする（１）または（２）記載の発泡成形体、
（４）前記熱可塑性樹脂（ａ）が、平均繊維長が１ｍｍ以上のガラス繊維を含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の発泡成形体、
（５）前記熱可塑性樹脂（ａ）が、５〜７０質量％のガラス繊維を含有してなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の発泡成形体、
（６）熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ａ）と溶融温度の異なる熱可塑性樹脂（ｂ）を混合して射出成形する発泡成形体の製造方法であって、圧力容器内でガスを充填、加圧して、ペレット状または粉末状の熱可塑性樹脂（ｂ）にガスを含浸させた後に圧力を開放する工程の後、熱可塑性樹脂（ａ）と前記のガスを含浸させた熱可塑性樹脂（ｂ）とを予め混合した状態で射出成形機に供給する工程、または射出成形機内で混合するように前記熱可塑性樹脂（ａ）および前記のガスを含浸させた熱可塑性樹脂（ｂ）をそれぞれ射出成形機に供給する工程のいずれかの工程を行い、次いで、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の成形条件で金型内に射出充填する、島部を発泡させた海島構造を有する発泡成形体の製造方法、
（７）ガスを含浸させる前の前記熱可塑性樹脂（ｂ）が、平均粒径２〜５０μｍの粉末状であることを特徴とする（６）記載の発泡成形体の製造方法、および
（８）前記熱可塑性樹脂（ｂ）へのガスの含浸は、前記ガスが超臨界状態で行うことを特徴とする（６）または（７）項記載の発泡成形体の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発泡成形体は、熱可塑性樹脂（ａ）を海部とし、内部に独立気泡を多数持つ熱可塑性樹脂（ｂ）を島部とする海島構造であり、熱可塑性樹脂（ｂ）の発泡倍率を通常よりも大きくすることができるので、成形体全体として発泡倍率を高くし、軽量化できる。そして、発泡倍率が高く軽量であるにもかかわらず、優れた強度、特に曲げ強度および曲げ弾性率を有する。
また、この発泡成形体は、内部の気泡構造および異なった２つの熱可塑性樹脂の粘弾性によって、振動エネルギーが熱エネルギーへ変換されて振動エネルギーを吸収し、制振性を向上させる作用がある。更に、この２つの熱可塑性樹脂はガラス転移点が異なることから、比較的広い使用温度領域で高い制振性が得られる。
さらに、熱可塑性樹脂（ａ）にガラス繊維などの補強剤を添加することで制振性と高剛性を兼ね備えた発泡成形体を得ることが出来るので、自動車の外装など高剛性が必要な分野に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の製造方法を示す概略工程図である。
【図２】本発明の発泡成形体の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の発泡成形体の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。
本発明の発泡成形体を構成する熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）は、熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度が、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度よりも高ければ特に限定されるものではなく、それぞれが、例えば、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂等）、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン樹脂（ポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂（酢酸セルロース等）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、および塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマーなどから適宜選択される熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１０】
熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度は、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度よりも高く、本発明の発泡成形体の成形時の射出温度と同じかそれ以上である。
尚、溶融温度とは、例えば板状の成形品を成形する際に通常成形できる下限温度を意味する。
熱可塑性樹脂（ｂ）と熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度の差は特に限定するものではないが、好ましくは２０〜１２０℃、さらに好ましくは４０〜１００℃の差とすることが射出成形を行うのに都合が良い。
【００１１】
熱可塑性樹脂（ａ）としては、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂等）、ポリスチレン樹脂（ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、または塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、特にポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン樹脂等）が好ましい。
【００１２】
熱可塑性樹脂（ｂ）としては、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、またはセルロース系樹脂（酢酸セルロース等）が好ましく、特にポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、またはポリスチレン樹脂（ポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等）が好ましい。
【００１３】
熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）との好ましい組み合わせは、（ａ）ポリプロピレン樹脂と（ｂ）ポリカーボネート樹脂、（ａ）ポリプロピレン樹脂と（ｂ）ポリブチレンテレフタレート樹脂、（ａ）ポリプロピレン樹脂と（ｂ）シンジオタクチックポリスチレン樹脂等を挙げることができる。
熱可塑性樹脂（ａ）の配合割合は、発泡成形体中好ましくは２５〜８０質量％、さらに好ましくは３０〜５０質量％である。この割合が多すぎると成形体の海部が増えるため発泡倍率が低くなって軽量化という目的が達せられず、少ないと成形体の海部が少なくなり発泡部分が増えすぎて高強度という目的が達せられなくなるためである。
【００１４】
これらの上記熱可塑性樹脂には、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、充填材、ガラス繊維などの補強剤、難燃剤、帯電防止剤などの添加剤を必要に応じて適量加えることができる。
【００１５】
熱可塑性樹脂（ａ）は、ガラス繊維を添加した繊維強化熱可塑性樹脂であることが、より優れた強度の発泡成形体を得るのに好ましい。ガラス繊維を添加する場合は、ガラス繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは２〜１０ｍｍ、より好ましくは３〜８ｍｍである。ガラス繊維長が１ｍｍ未満であると、発泡成形体で高剛性が得られないことがあり、１０ｍｍを超えるものは射出成形機に供給しても可塑化が不充分になり成形が不安定になることがある。
また、ガラス繊維の含有量は、熱可塑性樹脂（ａ）中、好ましくは５〜７０質量％、さらに好ましくは１０〜４０質量％である。ガラス繊維の配合量が少ないと発泡成形体にさらに所望の強度が得られないことがあり、７０質量％を超えると射出成形が不安定になり且つ発泡成形体の軽量効果が低減することがある。
【００１６】
原料とする熱可塑性樹脂（ｂ）の形状は特に問わないが、好ましくは３ｍｍ以下のペレット、または粉末状（微粉末を含む）であり、さらに好ましくは平均粒径２〜５０μｍ、より好ましくは平均粒径３〜５０μｍの微粉末である。なお、上記の微粉末の平均粒径は、マイクロトラックＦＲＡレーザー式粒度分布計（日機装社製）で測定された値をいう。
熱可塑性樹脂（ｂ）のペレットまたは粉末の発泡方法としては加圧された高圧ガスを用いて発泡させる方法（発泡手段として高圧ガスを含浸させた後、減圧する発泡方法）を本発明では用いる。発泡剤を用いる化学的発泡では、熱可塑性樹脂（ａ）および（ｂ）共に発泡してしまい、また微細な気泡構造を形成することが難しく、特に３００μｍ以下の微細気泡を形成することは極めて困難である。
高圧ガスは、熱可塑性樹脂（ｂ）に対して不活性で且つ含浸可能なものであれば特に限定されず、例えば、空気、不活性ガス（二酸化炭素、窒素、ヘリウムなど）が挙げられる。これらのガスは混合して用いてもよい。これらのうち、含浸量が多く、含浸速度が速い点から、不活性ガスが好ましく、そのなかでも特に二酸化炭素が好適である。
【００１７】
さらに、含浸速度を速めるという観点から、前記高圧ガス（特に二酸化炭素）は、超臨界状態の流体であることが好ましい。超臨界状態では、熱可塑性樹脂（ｂ）へのガスの溶解度が増大し、高濃度の混入が可能である。また、含浸後の急激な圧力降下時には、前記のように高濃度で含浸することが可能であるため、気泡核の発生が多くなり、その気泡核が成長してできる気泡の密度が大きくなるため、微細な気泡を得ることができ、従来に比べ発泡倍率を上げることが可能である。
本発明において、発泡形成体の形状は特に制限はない。板状、円筒状、角状、球面状などでもよく、さらに各種の用途、使用場面に応じて適宜の形状にさらに成形加工することもできる。
【００１８】
次に、発泡成形体の製造方法の好ましい実施態様について、添付する図１を参照して説明する。
原料のペレットまたは粉末の熱可塑性樹脂（ｂ）２は、室温（１０〜２５℃）にて圧力容器３内でガスを充填、加圧して、好ましくは超臨界状態のガスを含浸させた後に圧力を開放して、ガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）とする。
原料の熱可塑性樹脂（ａ）１とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）を混合器４で撹拌混合（ドライブレンド）し、予め混合した状態で射出成形機５に供給する。あるいは、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）は射出成形機内で混合するように、それぞれホッパーまたはサイドフィーダーから射出成形機５に供給することもできる。
そして、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の成形条件で、熱可塑性樹脂（ａ）は溶融し、ガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）は発泡する。これを金型内に射出充填することにより本発明の海島構造を有する発泡成形体６を得ることができる。なお、発泡成形体６において、熱可塑性樹脂（ｂ）内で生起した一部の気泡が熱可塑性樹脂（ａ）内に存在していてもよい。成形温度は、使用する熱可塑性樹脂により決まるが、２２０〜２９０℃が好ましい。
【００１９】
前記熱可塑性樹脂（ａ）として着色したものを使用し、発泡射出成形により得られた発泡成形体をスライスサーなどを用いて断面構造が破壊されないようにカットし、走査型電子顕微鏡にてその断面構造を観察した、本発明の発泡成形体の断面構造の一例を模式図で図２に示す。
発泡成形体６は、熱可塑性樹脂（ａ）が海部７を構成し、気泡９を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部８を構成する海島構造をもつ。島部８に相当する部分の粒径はほぼ０．０５〜０．８ｍｍであり、気泡の大きさ（最大径）はほぼ３０〜２００μｍである。
熱可塑性樹脂（ａ）として、ガラス繊維を含有するものを原料とした場合においては、ガラス繊維はほぼそのまま海部７に残っている。
【００２０】
射出成形時の発泡は、熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度よりも低く且つ熱可塑性樹脂（ａ）の溶融状態で生起するので、気泡９は独立気泡であり、熱可塑性樹脂（ｂ）単独での発泡よりも発泡倍率を大きくすることができる。したがって、発泡成形体全体として発泡倍率を上げることができ、軽量化を行うことが可能である。また、多数の気泡は独立したものであるので、優れた機械的強度、好ましくは４０ＭＰａ以上、さらに好ましくは４５ＭＰａ以上の曲げ強度（ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠した値）をもつ。また、曲げ弾性率も優れたものである。
さらに、この発泡成形体が振動を受けたときに、内部の気泡構造および異なった２つの熱可塑性樹脂の粘弾性によって、振動エネルギーが熱エネルギーへ変換されて振動エネルギーを吸収し、制振性が向上する。更に、この２つの熱可塑性樹脂はガラス転移点が異なることから、広い使用温度領域で高い制振性を得ることが可能となる。
また、熱可塑性樹脂（ａ）にガラス繊維などの補強剤を添加することで制振性と高剛性を兼ね備えた発泡成形体を得ることが出来るので、自動車の外装など高剛性が必要な分野に広く適用することが可能である。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
以下の各実施例および比較例に製造方法を記載し、その概要を表１〜３に示す。さらに、得られた発泡成形体は、成形性および外観を評価すると共に、機械的強度として曲げ強度、曲げ弾性率および発泡倍率を測定して、その結果も表１〜３に示した。
なお、各実施例および比較例で使用した熱可塑性樹脂について、表４に一覧表で示した。
【００２２】
＜実施例１＞
熱可塑性樹脂（ａ）としてはペレット状のポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を、熱可塑性樹脂（ｂ）としてはポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを圧力容器内に投入後炭酸ガスを超臨界状態となる８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と炭酸ガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２３】
＜実施例２〜４＞
熱可塑性樹脂（ａ）として実施例１と同様ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）として、表１に示すようにポリブチレンテレフタレート（ポリプラスチック社製「ジュラネックス２００２」）、シンジオタクチックポリスチレン（出光興産製「ザレックＳ１００」、またはポリエチレンテレフタレート（ユニチカ製「ＳＡ−１２０６」）をそれぞれ使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、実施例１と同様熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、表１に示すように、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下のそれぞれ２２０℃、２７０℃、２４０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２４】
＜実施例５、６＞
熱可塑性樹脂（ａ）は、表１に示すようにペレット状の長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ社製「ファンクスターＬＲ２３Ｃ」、ガラス繊維長約４ｍｍ：３０質量％含有）または長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２３Ｃ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：３０質量％含有）をそれぞれ使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）はポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２５】
＜実施例７、８＞
熱可塑性樹脂（ａ）はペレット状の長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２３Ｃ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：３０質量％含有）、熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット状のポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）をそれぞれ使用した。このペレット状の熱可塑性樹脂（ｂ）を実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を実施例８は５０：５０の質量比で、実施例９は７０：３０の質量比でそれぞれ混合後、射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２６】
＜実施例９〜１１＞
熱可塑性樹脂（ａ）は、表２に示すように、ペレット状の長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ社製「ファンクスターＬＲ２１Ｖ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：１０質量％含有）、長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２２Ｗ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：２０質量％含有）、または長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスターＬＲ２４Ａ」、ガラス繊維長約８ｍｍ：４０質量％含有）をそれぞれ使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）はポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを実施例１と同様圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２７】
＜実施例１２＞
熱可塑性樹脂（ａ）はポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を、熱可塑性樹脂（ｂ）はアクリロニトリル共重合樹脂（日本合成ゴム社製「Ｎ２３０Ｓ」）を使用した。アクリロニトリル共重合樹脂は平均粒径を約３０μｍの粉末形状とし、この粉末を圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を３０：７０の質量比で混合後射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２２０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の発泡成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２８】
＜比較例１＞
熱可塑性樹脂（ａ）はポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を使用し、熱可塑性樹脂（ｂ）は配合せず、２００℃で射出成形し、板状の成形体（長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を得た。
【００２９】
＜比較例２＞
熱可塑性樹脂（ａ）は配合せず、熱可塑性樹脂（ｂ）としてペレット形状のポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）を使用して、このペレットを圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。次に、この熱可塑性樹脂（ｂ）を射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の１８０℃の成形条件で金型内に射出充填したが、成形できなかった。
【００３０】
＜参考例１＞
熱可塑性樹脂（ａ）は長繊維ガラス含有ポリプロピレン（日本ポリプロ製「ファンクスター」、ガラス繊維長約１２ｍｍ：３０％含有）を、熱可塑性樹脂（ｂ）はポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチック社製「ユーピロンＳ３０００」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）はペレット形状をしており、このペレットを圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を７０：３０の質量比で混合後、射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２６０℃の成形条件で金型内に射出充填し、成形を行った。
【００３１】
＜参考例２＞
熱可塑性樹脂（ａ）はポリプロピレン（日本ポリプロ製「ノバテックＢＣ０３Ｃ」）、熱可塑性樹脂（ｂ）はアクリロニトリル共重合樹脂（日本合成ゴム社製「Ｎ２３０Ｓ」）を使用した。熱可塑性樹脂（ｂ）は平均粒径を約３０μｍの粉末形状とし、この粉末を圧力容器内に投入後炭酸ガスを８ＭＰａ、２３℃で充填した。
次に、熱可塑性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｂ）を２０：８０の質量比で混合後、射出成形機のポッパーに投入し、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の２２０℃の成形条件で金型内に射出充填し、板状の成形体を得た。
【００３２】
試験例
各実施例の成形体について、走査型電子顕微鏡でその断面構造を調べた。いずれも熱可塑性樹脂（ａ）が海部を、熱可塑性樹脂（ｂ）が島部を構成する海島構造をもつものであり、島部には多数の気泡が認められた。
【００３３】
各実施例、比較例および参考例で得られた充填材および成形体について、下記に示す仕様で評価した。その結果を表１〜３に示した。また表４には用いた樹脂を示した。
ａ．成形性
１５０×１５０×４ｍｍの成形体を作製し、成形品が未充填にならない場合を「良好」とし、未充填もしくは成形できない状態や、成形状態が不安定である場合を「不良」とした。
ｂ．外観
表面に性能上問題となり得るヒケやウエルドが無い場合を「良好」とし、表面に大きなヒケ、凹凸やウエルドがある場合は、不良と判定し、表にはその状態を記した。
ｃ．曲げ強度、および、ｄ．曲げ弾性率
曲げ強度および曲げ弾性率の評価は、各実施例で得られた板状の成形体から８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの試料板を切り出して評価用サンプルとし、ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠して評価した。
ｅ．発泡倍率
各材料の密度から発泡させない状態の成形品（１５０×１５０×４ｍｍ）「未発泡成形品」の質量を算出してこれを発泡倍率１とし、実施例、比較例のごとく射出発泡成形した成形体「発泡成形品」の質量を測定して、後述の計算式
（「未発泡成形品」の質量）／（「発泡成形品」の質量）＝発泡倍率
と定義し、その発泡倍率を求めた。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
表１〜２に示されるように、実施例１〜１２では、成形性、外観に優れ、曲げ強度、曲げ弾性率、発泡倍率も高く、軽量かつ高強度の材料であった。なかでも、熱可塑性樹脂（ａ）がガラス繊維を含む実施例５〜１１では、樹脂（ｂ）として同じＰＣを用いた実施例１と比べ、強度に非常に優れたものとなった。
これに対し、表３に示されるように、比較例１は、外観は良好であるが、発泡性ガスを入れていないので発泡体ではなく、軽量化されないものであった。また、比較例２では、成形できなかった。また、参考例１では、繊維長が長いガラス繊維が多く含まれているため、成形性が悪く、成形に適していなかった。参考例２では、成形性は良いが、バルーンが多く壊れて表面に凹凸ができ、外観が悪く、曲げ強度および曲げ弾性率も低いものであった。
【符号の説明】
【００３９】
１ 熱可塑性樹脂（ａ）（原料）
２ 熱可塑性樹脂（ｂ）（原料）
３ 圧力容器
４ 混合器
５ 射出成形機
６ 発泡成形体
７ 海部
８ 島部
９ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融温度が異なる熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）を含む発泡成形体であって、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）との混合物を熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下で射出発泡成形した、熱可塑性樹脂（ａ）が海部、気泡を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部である海島構造をもつことを特徴とする発泡成形体。
【請求項２】
ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠した曲げ強度が４０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載の発泡成形体。
【請求項３】
発泡成形体中の熱可塑性樹脂（ａ）の含有量が、２５〜８０質量％であることを特徴とする請求項１または２記載の発泡成形体。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂（ａ）が、平均繊維長が１ｍｍ以上のガラス繊維を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の発泡成形体。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂（ａ）が、５〜７０質量％のガラス繊維を含有してなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の発泡成形体。
【請求項６】
熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ａ）と溶融温度の異なる熱可塑性樹脂（ｂ）を混合して射出成形する発泡成形体の製造方法であって、圧力容器内でガスを充填、加圧して、ペレット状または粉末状の熱可塑性樹脂（ｂ）にガスを含浸させた後に圧力を開放する工程の後、熱可塑性樹脂（ａ）と前記のガスを含浸させた熱可塑性樹脂（ｂ）とを予め混合した状態で射出成形機に供給する工程、または射出成形機内で混合するように前記熱可塑性樹脂（ａ）および前記のガスを含浸させた該熱可塑性樹脂（ｂ）をそれぞれ射出成形機に供給する工程のいずれかの工程を行い、次いで、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の成形条件で金型内に射出充填する、島部を発泡させた海島構造を有する発泡成形体の製造方法。
【請求項７】
ガスを含浸させる前の前記熱可塑性樹脂（ｂ）が、平均粒径２〜５０μｍの粉末状であることを特徴とする請求項６項記載の発泡成形体の製造方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂（ｂ）へのガスの含浸は、前記ガスが超臨界状態で行うことを特徴とする請求項６または７項記載の発泡成形体の製造方法。
【請求項１】
溶融温度が異なる熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ｂ）を含む発泡成形体であって、熱可塑性樹脂（ａ）とガスが含浸された熱可塑性樹脂（ｂ）との混合物を熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下で射出発泡成形した、熱可塑性樹脂（ａ）が海部、気泡を有する熱可塑性樹脂（ｂ）が島部である海島構造をもつことを特徴とする発泡成形体。
【請求項２】
ＪＩＳ Ｋ７１７１ に準拠した曲げ強度が４０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載の発泡成形体。
【請求項３】
発泡成形体中の熱可塑性樹脂（ａ）の含有量が、２５〜８０質量％であることを特徴とする請求項１または２記載の発泡成形体。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂（ａ）が、平均繊維長が１ｍｍ以上のガラス繊維を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の発泡成形体。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂（ａ）が、５〜７０質量％のガラス繊維を含有してなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の発泡成形体。
【請求項６】
熱可塑性樹脂（ａ）および熱可塑性樹脂（ａ）と溶融温度の異なる熱可塑性樹脂（ｂ）を混合して射出成形する発泡成形体の製造方法であって、圧力容器内でガスを充填、加圧して、ペレット状または粉末状の熱可塑性樹脂（ｂ）にガスを含浸させた後に圧力を開放する工程の後、熱可塑性樹脂（ａ）と前記のガスを含浸させた熱可塑性樹脂（ｂ）とを予め混合した状態で射出成形機に供給する工程、または射出成形機内で混合するように前記熱可塑性樹脂（ａ）および前記のガスを含浸させた該熱可塑性樹脂（ｂ）をそれぞれ射出成形機に供給する工程のいずれかの工程を行い、次いで、熱可塑性樹脂（ａ）の溶融温度以上でかつ熱可塑性樹脂（ｂ）の溶融温度以下の成形条件で金型内に射出充填する、島部を発泡させた海島構造を有する発泡成形体の製造方法。
【請求項７】
ガスを含浸させる前の前記熱可塑性樹脂（ｂ）が、平均粒径２〜５０μｍの粉末状であることを特徴とする請求項６項記載の発泡成形体の製造方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂（ｂ）へのガスの含浸は、前記ガスが超臨界状態で行うことを特徴とする請求項６または７項記載の発泡成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２５４９３０（Ｐ２０１０−２５４９３０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１００００（Ｐ２００９−１１００００）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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