JP2017132103A - 成形方法及び成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】 コアバック領域端部においても樹脂をスライドコアのコアバックに追従させことができる成形方法を提供し、それにより転写性が改善された成形体を提供する。【解決手段】 溶融状態で発泡剤を含有した熱可塑性樹脂の材料を筒状又は一対のシート状にして押し出し、金型で挟み込んで所定の形状に成形する成形方法である。少なくとも一つの金型に可動金型を設け、金型の型締め後に可動金型を後退させるとともに、可動金型の設置位置に隣接する部分を中空部とし、当該中空部にエアーを吹き込む。なお、可動金型において、真空吸引を行うことが好ましい。【選択図】 図３

Description

本発明は、発泡樹脂の成形方法に関するものであり、さらには、係る成形方法で成形される成形体に関するものである。

発泡ブロー成形体として、例えば自動車のインストルメントパネル内に取り付けられる各種空調ダクトが知られている。これら空調ダクトには、発泡した樹脂材料を成形した発泡ダクトが広く用いられている。発泡ダクトは、軽量であり、例えばポリオレフィン系樹脂等の樹脂材料に発泡剤を加えて溶融混練し、押出機のダイから押し出される発泡パリソンをブロー成形することにより容易に製造することができる。

近年、様々な形態の空調ダクトが要求されており、これに対応して、発泡ブロー成形においても多様な成形方法が開発されている。例えば、前述の空調ダクトにおいては、取り付け固定するための取り付け部を他の部分に比べて高い強度で形成する必要があり、いわゆるコンプレッション（押し潰し）成形により前記取り付け部を形成することが行われている。

例えば、特許文献１には、軟化状態にある発泡樹脂パリソンを、開閉可能な分割型金型内に配置し、該発泡樹脂パリソンを金型で挟み込み発泡樹脂パリソン内に気体を吹き込んで発泡樹脂中空成形体を製造する方法において、分割型金型の閉合に伴って発泡樹脂パリソンの少なくとも一部を、成形される発泡樹脂中空成形体の外壁面より外側に突出させ、該突出部を重ね合わせて押し潰すことにより取付け部材を形成する発泡樹脂中空成形体の製造方法が開示されている。

また、前記押し潰しによる成形をさらに進め、パリソン全体を押し潰し成形することも本願出願人により提案されている。例えば、特許文献２には、溶融状態で発泡剤を含有した熱可塑性樹脂の材料を筒状又は一対のシート状にして押し出し、複数の分割された成形型の間に配置する配置工程と、成形型を型締めすることにより、成形型の成形面に沿って積層体を圧縮成形する成形工程と、成形工程で行われる圧縮成形の過程で成形面の少なくとも一部を後退させることにより、この後退させた領域内を減圧する減圧工程とを有する車両用ダクト部材の製造方法が開示されている。

特開２００６−３４１５１４号公報 特開２０１５−１８９４１２号公報

ところで、前述の特許文献２に記載される技術のように、コアバック発泡技術により厚みの拡大を図る場合、型締め完了後にスライドコアが後退することになる。この際、コアバックするスライドコアに設けられた微細孔から真空吸引することで発泡樹脂をスライドコアに密着させることが行われている。

このようにコアバックによる成形方法では、コアバック部の中央付近は概ね問題なく樹脂がスライドコアに追従する。これに対して、コアバックするスライドコアの端部では、せん断速度が高くなるため、樹脂が追従し難いという問題がある。樹脂がスライドコアに追従しないと、金型形状が十分に成形体に転写せず、成形体のコアバック領域端部が大きくダレるという問題が生ずる。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、コアバック領域端部においても樹脂をスライドコアのコアバックに追従させことができる成形方法を提供することを目的とし、さらには、それにより転写性が改善された成形体を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の成形方法は、溶融状態で発泡剤を含有した熱可塑性樹脂の材料を筒状又は一対のシート状にして押し出し、金型で挟み込んで所定の形状に成形する成形方法であって、少なくとも一つの金型に可動金型を設け、前記金型の型締め後に前記可動金型を後退させるとともに、前記可動金型の設置位置に隣接する部分を中空部とし、当該中空部にエアーを吹き込むことを特徴とするものである。

また、本発明の成形体は、発泡樹脂の成形体であって、可動金型の後退により形成される厚さが拡大された部分と、それに隣接する中空部を有し、前記厚さが拡大された部分は、表面に形成される気泡が小さなスキン層と、これらスキン層の間の中間層とから構成され、
（１）可動金型により成形される面側のスキン層の厚さが、これとは反対側のスキン層よりも薄く、前記中間層の厚さはいずれのスキン層よりも厚いこと、
（２）前記中間層に含まれる最大気泡の気泡径は、可動金型により成形される面側のスキン層に含まれる最大気泡の厚み方向における気泡径の２．５倍より大きい
ことを特徴とするものである。

前述の通り、コアバックする可動金型（スライドコア）の端部では、せん断速度が高くなるため、樹脂が追従しにくく、形状転写性が不十分となる。可動金型の設置位置に隣接する部分を中空部とし、コアバックの際に当該中空部にエアーを吹き込むと、樹脂に含まれる気泡内を通過し、可動金型に追従するよう樹脂に押圧力が加わる。その結果、コアバックする可動金型の端部領域における形状転写性が改善される。

本発明によれば、コアバック領域端部においても樹脂を可動金型のコアバックに追従させことができ、それにより転写性が改善された成形体を提供することが可能である。

成形方法の一実施形態を示すものであり、（Ａ）はパリソン供給工程、（Ｂ）は型締め工程、（Ｃ）はコアバック工程、（Ｄ）は成形体取り出し工程を示す概略断面図である。 コアバック状態での可動金型近傍の拡大断面図である。 中空部を設けた成形例を示す概略断面図であり、（Ａ）はコアバック前の状態、（Ｂ）はコアバック時の状態をそれぞれ示す。 （Ａ）はコアバック端部領域において内圧が加わる状態を示す模式的な図であり、（Ｂ）はそれにより転写性が向上する様子を示す図である。 成形体の断面構造を示す図であり、スキン層や中間層の厚さを示す。 成形体の断面構造を示す図であり、中間層に含まれる最大気泡の気泡径や壁部の厚さ、拡大された部分の厚さを２：１に分割する線分及びこれと交錯する気泡の気泡径を示す。

以下、本発明を適用した成形方法及び成形体の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（Ａ）から図１（Ｄ）は、コアバックによる成形方法の一例を示すものである。成形体の成形に際しては、先ず、図１（Ａ）に示すように、溶融状態で発泡剤を含有した熱可塑性樹脂の材料を筒状パリソン１にして押し出し、分割された成形型２，３の間に配置する。なお、ここでは筒状パリソン１を例に挙げているが、熱可塑性樹脂の材料を一対のシート状にして押し出してもよい。また、筒状パリソン１の押し出しには公知の手法を用いることができるので、ここでは図示を省略する。

前記熱可塑性樹脂としては、任意の樹脂材料を用いることができるが、例えばポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン樹脂を例示することができる。ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレンと他のα−オレフィンとのランダムもしくはブロック共重合体等である。プロピレンと共重合される他のα−オレフィンとしては、エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン、メチルペンテン等である。プロピレンと共重合されるα−オレフィンの量は任意であるが、ポリプロピレンの優れた物性を維持するためには、例えば０．１〜２０質量％程度とすることが好ましい。

発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系発泡剤や、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発泡剤等を使用することができる。これらの中で、発泡剤としては、空気、炭酸ガス、または窒素ガスを用いることが好ましい。これらを用いることで有機物の混入を防ぐことができ、耐久性等の低下を抑制することができる。

成形型２，３は、予め成形体の成形に適した形状に加工されたものとして用意されている。また、一方の成形型２はスライドコア（可動金型）４を有しており、スライドコア４が成形型２から後退する形でスライド可能となっている。

成形工程においては、図１（Ｂ）に示すように、２つの成形型２，３を型締めする。これにより、素材であった筒状パリソン１が潰れて発泡樹脂材料の積層体５となる。さらに、型締めで積層体５に圧縮（コンプレッション）を加えることにより、成形型２，３の成形面に沿って積層体５が圧縮成形される。なお、圧縮成形の開始時において、スライドコア４は最も前進した初期位置（成形面が周囲と連なる位置）にある。

次いで、図１（Ｃ）に示すように、積層体５を圧縮成形する過程で、スライドコア４を後退（いわゆる「コアバック」）させる。これにより、型締めされた状態の成形型２，３内でスライドコア４に対応する領域内が減圧され、スライドコア４の後退に追従して積層体５の厚みが増加する。その結果、スライドコア４に対応する領域内で積層体５の発泡倍率をその他の領域に比較して高くすることができる。

なお、スライドコア４の積層体５と接する面に真空吸引孔を設けておき、スライドコア４のコアバックの際に当該真空吸引孔から真空吸引を行うことが好ましい。真空吸引を行うことで、積層体５を構成する樹脂のスライドコア４への追従性が良好なものとなる。

成形工程及び減圧工程の後、図１（Ｄ）に示すように、成形型２，３を開いてバリ部分を除去することで、成形体１０が得られる。得られる成形体１０は、発泡樹脂材料層の積層体から構成されており、主に圧縮成形領域を含む構造であり、さらに、スライドコア４によるコアバックに対応して増厚成形領域１１を含んだ構造となる。

以上が基本的な成形方法であるが、前記スライドコア４のコアバックの際に、特にスライドコア４の端部領域において、樹脂の追従が不十分となり、形状がダレるという現象が起こることがある。特に、コアバック量が大きくなるとこの傾向が顕著である。

図２は、スライドコア４近傍を拡大して示す図である。圧縮成形の際には、スライドコア４は破線位置まで前進しており、円筒パリソン１を押し潰した積層体５をコンプレッションする。次いで、図示の位置までスライドコア４を矢印方向に後退（コアバック）させるが、この時、積層体５を構成する樹脂がスライドコア４に追従しきれないため、スライドコア４の端部領域Ｔにおいて、形状がダレてしまう。このような形状転写性の低下は、成形体１０の品質を低下させる要因になる。

そこで、本発明においては、スライドコア４の端部に隣接して中空部を設け、中空部に空気を送り込むことで形状転写性を向上させることとする。

図３は、中空部を設けてコアバックを行う実施態様を示す図である。すなわち、図３（Ａ）に示すように、成形型３のスライドコア４と対向する位置に隣接する部分を後退させ、筒状パリソン１を成形型２，３で挟み込んだ際に押し潰されず、筒状パリソン１の樹脂層間に空間Ｋが形成される中空部を設ける。中空部は、スライドコア４の外周に沿ってその全周に亘り形成することが好ましい。

前記中空部を設けることで、成形領域は、コアバック部（スライドコア４が設けられた領域）と、コアバック部と中空部との境界領域と、中空部形成領域とから構成されることになる。また、吹き込み成形部（中空部）は、押し潰されていない筒状パリソン１の樹脂層（外壁）と、空間Ｋとで構成される。

図３（Ａ）に示すコンプレッション成形の後、図３（Ｂ）に示すように、スライドコア４を矢印方向に後退させ、コアバックを行う。この時、中空部の空間Ｋに空気供給針を挿入する等して、通常のブロー成形と同様に空間Ｋに正圧空気を送り込み、前記境界領域において樹脂に押圧力を加える。中空部の空間Ｋに供給された圧縮空気は、樹脂に含まれる気泡内を通過し、スライドコア４のコアバックに追従する樹脂部に到達する。コアバックにより成形される成形体は、連続気泡を有しているため、圧縮空気が樹脂内を伝播しやすい。

図４は、空間Ｋ内に圧縮空気を供給した際のコアバック領域（特にスライドコア４の端部領域）における樹脂の挙動を示すものである。図４（Ａ）に示すように、積層体５を構成する樹脂材料は、スライドコア４のコアバックに伴って形成される空間内に入り込むように厚さを拡大するが、図４（Ａ）に示すように、前記空間Ｋ内への圧縮空気の供給により、スライドコア４と接する方向に樹脂に内圧が加わり、図４（Ｂ）に示すように、樹脂がスライドコア４や成形型２により形成される凹部形状に沿って形状転写性良く賦形される。

以上の通り、本発明の成形方法によれば、コアバック領域端部においても樹脂を可動金型（スライドコア４）のコアバックに追従させことができ、それにより形状転写性が改善された高品質な成形体を提供することが可能である。

なお、本発明の成形方法で成形される成形体１０は、その断面構造において特異的な形態を有する。以下においては、成形される成形体１０の特異的形態について説明する。

成形される成形体１０は、コアバックにより形成される増厚成形領域１１を有するとともに、それと隣接して中空部１２を有する。製品として使用する際には、コアバック部と中空部との境界領域において、中空部側を切除することも可能である。

図５及び図６は、前記境界領域近傍を拡大して示す図であり、コアバック部（増厚成形領域１１）は、コアバック面側（スライドコアと接する面側）のスキン層、これとは反対側のスキン層、及びこれらスキン層間の中間層とから構成される。中間層は、転写性向上のためボイドを有するボイド層となっており、特に、コアバック端部領域では、賦形のために樹脂が他の部分に比べて延伸され、且つ通気工程にてセル壁が破壊されるため、他の部分よりも大きなボイドが形成されている。

その形態を特定するために、製品断面の気泡観察を行う。具体的には、製品の表面と直交する面で製品を分断し、中空部(発泡樹脂二重壁部)と発泡樹脂単壁部を単一画像にて撮影できる断面において気泡観察を行う。なお中空部、発泡樹脂単壁部のいずれにおいても、それぞれの平均値よりも大きい製品厚を有する断面を測定対象とし、可能な範囲で大きな製品厚を確保できる断面にて以下の測定を行う。また樹脂のＭＤ（パリソン供給方向）／ＴＤ（ＭＤ方向と直交する方向）が明確である場合、平均以上の肉厚を有する部位にてＭＤ方向断面での測定を優先する。

前記気泡観察による本発明成形体１０の形態的特長は、以下の通りである。
（１）製品厚み方向において
（１−１） コアバック面側（スライドコアと接する面側）のスキン層の厚さＡと、これとは反対側のスキン層の厚さＣとを比較すると、コアバック面側（スライドコアと接する面側）のスキン層の厚さＡの方がこれとは反対側のスキン層の厚さＣよりも薄い。また、吹き込みの影響を受けた中間層の厚さＢは、前記コアバック面側（スライドコアと接する面側）のスキン層の厚さＡや、これとは反対側のスキン層の厚さＣよりも厚い。すなわち、下記（１）式の関係を有する。
Ｂ＞Ｃ＞Ａ ・・・（１）
（１−２） コアバック端部領域に形成される連続ボイドＢ１の厚み方向最大径Ｂ１Ｒは、コアバック面側（スライドコアと接する面側）とは反対側のスキン層に含まれる最大気泡Ｂ２の厚み方向気泡径Ｂ２Ｒの２．５倍より大きい。すなわち、下記（２）式の関係を有する。
Ｂ１Ｒ＞２．５Ｂ２Ｒ ・・・（２）

（２）製品長手方向（パリソン供給方向）において
（２−１） コアバック端部領域に形成される連続ボイドＢ１の長手方向最大径Ｅは、境界領域における境界壁の厚さＤの１．５倍よりも大きい。すなわち、下記（３）式の関係を有する。
Ｅ＞１．５Ｄ ・・・（３）
（２−２） 製品の厚さが拡大された部分の厚さを２：１（スライドコアにより成形される面側の厚さＧが２、これとは反対側の厚さＨが１）に分割する線分Ｉを引き、線分Ｉと交錯する気泡のうち、コアバック端部領域に形成される連続ボイドＢ１を除く気泡の長手方向最大径Ｊの２倍よりも、連続ボイドＢ１の長手方向最大径Ｅの方が大きい。すなわち、下記（４）式の関係を有する。
Ｅ＞２Ｊ ・・・（４）

以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

１ 円筒パリソン
２，３ 成形型
４ スライドコア（可動金型）
５ 積層体
１０ 成形体
１１ 増厚成形領域
１２ 中空部

Claims (4)

1. 溶融状態で発泡剤を含有した熱可塑性樹脂の材料を筒状又は一対のシート状にして押し出し、金型で挟み込んで所定の形状に成形する成形方法であって、
   少なくとも一つの金型に可動金型を設け、前記金型の型締め後に前記可動金型を後退させるとともに、前記可動金型の設置位置に隣接する部分を中空部とし、当該中空部にエアーを吹き込むことを特徴とする成形方法。
2. 前記可動金型において、真空吸引を行うことを特徴とする請求項１記載の成形方法。
3. 発泡樹脂の成形体であって、
   可動金型の後退により形成される厚さが拡大された部分と、それに隣接する中空部を有し、
   前記厚さが拡大された部分は、表面に形成される気泡が小さなスキン層と、これらスキン層の間の中間層とから構成され、
   （１）可動金型により成形される面側のスキン層の厚さが、これとは反対側のスキン層よりも薄く、前記中間層の厚さはいずれのスキン層よりも厚いこと、
   （２）前記中間層に含まれる最大気泡の気泡径は、可動金型により成形される面側のスキン層に含まれる最大気泡の厚み方向における気泡径の２．５倍より大きい
   ことを特徴とする成形体。
4. 前記中間層に含まれる最大気泡の長手方向の最大径は、当該最大気泡と中空部の間に存在する壁部の厚みの１．５倍より大きく、
   前記厚さが拡大された部分の厚さを２：１（可動金型により成形される面側が２、これとは反対側が１）に分割する線分と交錯する気泡のうち、前記最大気泡を除く気泡の長手方向最大径の２倍よりも最大気泡の長手方向最大径の方が大きいことを特徴とする請求項３記載の成形体。
   

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