JPH0338967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金型を使用して発泡熱可塑性合成樹脂
成形品を原料樹脂から一挙に製造する方法に関す
るものである。

金型を使用して発泡熱可塑性合成樹脂成形品を
製造する方法としては、いわゆるビーズ成形法と
発泡射出成形法が代表的なものである。しかしな
がら、ビーズ成形法は原料樹脂粒子を予備発泡さ
せて得られたビーズを金型内で加熱して２次発泡
させながら融着させて形成するという２段の発泡
工程を含むため、操作が煩雑であるばかりでな
く、ビーズを金型内の狭い隙間に送り込むのが難
しいから複雑な形状の成形を行うことはできない
という欠点がある。また射出成形法は、一段で発
泡成形品を得られるものの、通常の非発泡樹脂の
射出成形ほど容易に実施できる方法ではない。す
なわち、この方法のうち、金型キヤビテイにその
容積よりも少ない量の発泡性溶融樹脂を射出し、
射出直後から発泡して体積を増した樹脂により金
型キヤビテイを満たすシヨートシヨツト法では、
発泡倍率が思うように上らず、また成形品の“肌
荒れ”を起こし易い。また金型キヤビテイを発泡
性溶融樹脂で満たしたのち、金型の一方を移動さ
せることにより金型キヤビテイを拡大して樹脂を
発泡させるフルシヨツト法の場合は、成形装置が
複雑で高価なものとなるのが避けられないだけで
なく、成形中に型を移動させる必要上、成形品の
形状が制限されてしまう。しかも型の移動による
キヤビテイ拡大の影響を強く受ける部分とそうで
ない部分とで発泡倍率に差を生じ、発泡倍率した
がつて表面特性及び物性が一様でない成形品とな
り易い。以上の理由により、射出成形法によると
きは、十分高い強度を要求される成形品（例えば
構造材用発泡成形品）の場合、発泡倍率を高くす
ることができないという問題があつた。

本発明は上記従来の合成樹脂型内発泡成形法の
ような欠点のない発泡成形法を提供することを目
的とするものである。

上記目的を達成することに成功した本発明につ
きまずその概要を述べると、形成面を包囲するシ
リンダ状部分を持つ雌型と該雌型のシリンダ状部
分に液封性嵌合が可能なピストン状部分を有する
雄型とからなる金型の雌型をその成形面上に溶融
状態の成形用樹脂を保持し得る姿勢で支持し、発
泡剤を含有する熱可塑性合成樹脂の溶融物を上記
雌型の成形面上に供給して常圧において到達可能
な最大発泡倍率の50％以上かつ意図する成形品の
発泡倍率よりも大きい発泡倍率まで発泡させ、次
いで雌型のシリンダ状部分に雄型を嵌入させて所
定の金型キヤビテイを完成させるとともにその過
程で雌型内の発泡樹脂溶融物を圧縮し、その後金
型を冷却し、硬化した発泡樹脂を金型より取出す
ことを特徴とするものである。

以下、本発明をその実施のための装置の一例の
概略を示す図面を参照しながら詳しく説明する。

第１図において、１は押出機、２は雌型、３は
雄型である。雌型２は、直立壁２１を持つ浅い箱
状体２２の底板２３上に断面凸字状の雌型構成ユ
ニツト４を３個敷き詰めてそれらの表面を成形面
４１としたものである。一方、雄型３は、平らな
基板３１に断面凹字状の雄型構成ユニツト５を３
個、密着配置で固着したものである。雌型２と雄
型３は、後者の雄型構成ユニツト５群の外周３２
と前者の直立壁２１の内周面２４とが、全周にわ
たりピストンとシリンダの関係で密に（空気は逃
すが溶融樹脂は漏らさない程度に密に）嵌合する
ようになつている。そして、上記嵌合を完成した
状態において、各雌型構成ユニツト４と雄型構成
ユニツト５との間に箱状の金型キヤビテイ（後記
第３図において樹脂溶融物６で満たされている部
分）が形成され、１回に３個の箱が成形されるよ
うになつている。雌型２は、成形開始時には図示
したように押出機の押出ダイス１１の下方にある
が、水平方向に移動可能な支持機構（図示せず）
により支持されている。一方雄型３は雌型２が図
面左方へ移動したとき降下してこれと合体し得る
位置に、昇降機構を備えた支持手段（図示せず）
により支持されている。各金型は熱媒（又は冷
媒）を用いて加熱（又は冷却）することができ、
成形開始時には加熱されている。

この装置を用いて成形を行う場合は、成形用樹
脂をホツパー１２により押出機１に供給し、また
溶剤型発泡剤を発泡剤圧入口１３より圧入して両
者を加熱・加圧下に混合する。溶融した樹脂と発
泡剤とからなる発泡性用溶融樹脂は断面が円形の
吐出口を有する押出ダイス１１から空気中へ、太
い糸条状に押出され、直ちに下方の雌型２の成形
面４１に受止められる。このとき、屈曲可能な押
出ダイス取付管１４に装着された押出ダイス１１
及び雌型２の一方又は両方を少しずつ移動させ
て、成形に十分な量の発泡性溶融樹脂を成形面４
１のなるべく全面に付着させる。

樹脂の供給を終つたならば直ちに雌型２を雄型
３の直下に移動させる。

発泡性溶融樹脂は加熱された成形面４１上で直
ちに発泡を開始するから、成形面４１はやがて発
泡した樹脂溶融物で覆われる（第２図にこの状態
を拡大して示した。同図中、６が発泡した溶融樹
脂である。）。

樹脂の発泡が常圧において到達可能な最大発泡
倍率の50％以上、好ましくは60〜80％の発泡度に
達しかつ意図する成形品の発泡倍率よりも大きい
発泡倍率に達したならば、雄型構成ユニツト５群
のピストン状外周面３２を雌型２のシリンダ状内
周面２４に沿わせながら雄型３を降下させて雄型
３を雌型２に嵌入させ、合体させる。第３図に示
したように、合体により形成された金型キヤビテ
イはそれが形成される過程で発泡した溶融樹脂６
により満たされるが、雌型２と雄型３の嵌合が上
述のように溶融樹脂を漏らさない密な嵌合である
ことにより、樹脂の供給量が過小でない限り、金
型キヤビテイ完成前に必ず発泡溶融樹脂の圧縮が
起こる。発泡溶融樹脂が圧縮されると、理由は定
かでないが発泡力が強くなるので、発泡樹脂は金
型キヤビテイの隅々までゆきわたつて均一な組織
の発泡成形体を生じる。また、表面は両金型のキ
ヤビテイ成形面に強く押し付けられて、緻密な表
皮層が形成されることになる。なお、圧縮が行わ
れることにより、最終的に得られる発泡成形体の
発泡倍率は雄型による圧縮開始前において溶融樹
脂が到達した最高発泡倍率よりも低くなる。

この後、金型に対する熱媒の供給を停止し、冷
媒を供給して金型を冷却することにより発泡樹脂
６を冷却し硬化させる。硬化終了後、雄型３を上
昇させて雌型２と分離し、硬化し且つ成型された
発泡樹脂を金型から取出す。

上述のような本発明の製法を実施する場合、押
出機で調製した発泡性溶融樹脂は上記例のように
直接金型に供給するほか、一旦加圧状態に保つた
貯槽に貯えてから逐次金型に供給してもよい。ま
た発泡性溶融樹脂は比較的細い糸条状又はテープ
状に押出し、産業用ロボツトを利用するなどして
これを金型の成形面全体に必要量ずつ付着させる
ことが望ましいが、単純な形状に形成する場合は
樹脂を比較的太い流れとして押出し、金型の成形
面の一部に、点状又は線状に付着させても差支え
ない。

樹脂の押出し開始から金型の合体まで、金型は
それ自体を熱媒体又は電気ヒーターにより加熱す
るだけでなく、樹脂の温度と同程度の高温の雰囲
気に置いて樹脂の冷却を防止することが望まし
い。これは、金型の成形面上に置かれた溶融樹脂
が表面から急速に冷却されると表面付近の樹脂の
発泡が不十分になるほか、得られる成形品の表面
性状が悪化するからである。

本発明の方法により発泡成形品とすることがで
きる熱可塑性合成樹脂の例としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレンと他のモノオレフ
イン類（例えばプロピレン）との共重合体、エチ
レンとビニル単量体（例えば酢酸ビニル）との共
重合体等のポリオレフイン系樹脂；ポリスチレ
ン、ABS樹脂等のスチレン系樹脂；その他ポリ
塩化ビニル樹脂、各種ナイロン樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリヒドロキシエーテル樹脂等があ
る。

また上記樹脂を発泡させるための発泡剤は分解
型発泡剤あるいは溶剤型発泡剤のいずれでもよい
が溶剤型のものが好ましく、特に好ましい具体例
にはシクロブタン、シクロペンタン等の環式脂肪
族炭化水素類；プロパン、ブタン、ペンタン、ヘ
キサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類；トリク
ロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタ
ン、ジクロロテトラフルオロエタン、メチルクロ
ライド、エチルクロライド、メチレンクロライド
等のハロゲン化炭化水素類がある。なおこれらの
発泡剤と共に、発泡助剤たとえば有機酸の金属塩
もしくは水素金属塩、炭酸の金属塩もしくは水素
金属塩、タルク等を併用してもよい。

本発明の製造法において、原料樹脂、発泡剤及
び発泡助剤に必要に応じて他の材料を加えて押出
機中で溶融し発泡性溶融樹脂を調製する際の材料
配合比及び押出条件には、押出機が低圧のもので
済むことを除けば、従来の発泡射出成形の場合と
本質的な相違はない。したがつてこれらの条件に
ついての詳細な説明は省略する。

以上のような本発明の発泡成形品製造法は、従
来の発泡射出成形法と比べると次のような特長を
持つ。

閉鎖的な金型キヤビテイに発泡性溶融樹脂を
押込む射出成形と違つて一方の金型の開放的な
成形面上への樹脂を供給するのであるから、高
圧の押出装置を必要とせず、金型も耐圧性のも
のでなくてよい。したがつて成形装置全体が安
価なもので済むだけでなく、従来は成形困難で
あつたような大型の成形品も容易に製造するこ
とができる。

発泡性溶融樹脂を自由に発泡させたのち圧縮
成形するので、閉鎖的なキヤビテイ内で発泡さ
せる射出成形の場合よりも発泡が均一で緻密な
表面を持ち、しかも高発泡倍率の成形品を製造
することができる（射出成形法の場合、発泡倍
率を２倍以上にすることは難かしいが、本発明
の方法によれば容易に２〜10倍の発泡が可能で
ある。）。

金型に対する独特の樹脂供給法に基づき成形
面に沿う樹脂の流動を最小限にすることができ
るため、また実際に成形される発泡ずみ溶融樹
脂は未発泡（又は発泡開始直後の）溶融樹脂よ
りも流動性がよいため、得られる成形品は肌荒
れや筋模様のない美麗な表面を有し、物性面で
も斑がないから同じ発泡倍率の射出成形品に比
べると強度が大きい。

上記と同じ理由により、射出成形法では到
底成形できないような複雑な形状のものでも成
形することができる。

以下実施例を示して本発明を説明する。

実施例 第１図に示した装置と同様の装置を用いて縦
125mm、横190mm、高さ24mmの角皿状発泡成形品
（凹み部分の深さ20mm、縦100mm、横150mm）を製
造した。

原料樹脂としてはメルトインデツクス１１の高
密度ポリエチレンを用い、これに発泡助剤として
クエン酸ソーダを0.1重量％（対樹脂重量）混合
したものをホツパーから押出機に供給し、別に発
泡剤圧入口から発泡剤（ジクロロジフルオロメタ
ン）を５重量％（対樹脂重量）圧入し、両者を
160℃に加熱して混練することにより発泡性溶融
樹脂を調製した。得られた溶融樹脂を屈曲可能な
管を通して口径８mmのダイスに送り、ここから糸
条状に押出して下方の雌型の成形面に垂下させ
た。金型は前記形状の成型品40個を一度に成形す
るための複合金型（５行×８列配置）であり、電
気ヒーターにより120℃に加熱しておいた。成形
面の水平部分１m²当り約200ｇの溶融樹脂を均一
に付着させたのち、樹脂の供給を停止し、雌型を
水平に移動させた。押出してから約２分後、溶融
樹脂が約５倍（常圧において到達可能な最大発泡
倍率の60％）に発泡したところで上記雌型に対応
する雄型を上方から降下させて両金型を合体さ
せ、直ちに金型の加熱を停止した。このあと冷却
水を金型冷却用管に送つて金型及び樹脂を冷却
し、10分後雄型を雌型からを分離して硬化した発
泡樹脂を取出した。

得られた発泡成形品は緻密で一様なごく薄い表
皮層を持ち、表皮層以外の部分の発泡はきわめて
均一であり、平均発泡倍率は3.1倍であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明を実施するための装置の一例の
略図。第２図：第１図の雌型２上で樹脂溶融物が
発泡した状態を示す断面図。第３図：第１図の雌
型２及び同３が合体して発泡樹脂が成形された状
態を示す断面図。 １：押出機、２：雌型、３：雄型、４１：成形
面、６：発泡した樹脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 成形面を包囲するシリンダ状部分を持つ雌型
   と該雌型のシリンダ状部分に液封性嵌合が可能な
   ピストン状部分を有する雄型とからなる金型の雌
   型をその成形面上に溶融状態の成形用樹脂を保持
   し得る姿勢で支持し、発泡剤を含有する熱可塑性
   合成樹脂の溶融物を上記雌型の成形面上に供給し
   て常圧において到達可能な最大発泡倍率の50％以
   上かつ意図する成形品の発泡倍率よりも大きい発
   泡倍率まで発泡させ、次いで雌型のシリンダ状部
   分に雄型を嵌入させて所定の金型キヤビテイを完
   成させるとともにその過程で雌型内の発泡樹脂溶
   融物を圧縮し、その後金型を冷却し、硬化した発
   泡樹脂を金型より取出すことを特徴とする発泡熱
   可塑性合成樹脂成形品の製造法。