JPH10329206A - ポリカーボネート系樹脂発泡シートの熱成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱成形温度範囲が広く、熱成形時の温度制御
が容易であり、しかも外観、寸法安定性、機械物物性等
に優れた成形体を短かい成形サイクルで製造しうるポリ
カーボネート系樹脂発泡シートの熱成形方法を提供す
る。 【解決手段】 芳香族ポリカーボネート系樹脂１００重
量部と粘度平均分子量が２０万〜１３０万のアクリル系
樹脂０．３〜１０重量部との混合樹脂を基材とするポリ
カーボネート系樹脂発泡シート（好ましくは、独立気泡
率７０％以上、密度０．０５ｇ／ｃｍ³以上、厚み０．
３〜５ｍｍ）を加熱によって軟化させて金型による成形
を行なうことを特徴とするポリカーボネート系樹脂発泡
シートの熱成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリカーボネート
系樹脂発泡シートの熱成形方法に関するものであり、更
に詳しくは、熱成形可能な加熱成形温度範囲が広いポリ
カーボネート系樹脂発泡シートの成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリカーボネート系樹脂発泡シートはマ
イナス７０℃からブラス１４０℃まで寸法安定性、機械
的物性に優れ、食品包装材料、機械部品包装材料、建築
材料、自動車部品等、多種多様の用途展開が期待され、
特開平８−６６９５３号公報のように、特定の気泡径及
び気泡形状を有する加熱成形加工時の寸法安定性良好な
ポリカーボネート樹脂押出発泡シートが提案されてい
る。しかし、加熱成形加工時の寸法安定性において優れ
た効果が得られてはいるものの、ポリカーボネート系樹
脂発泡シートは、従来より主に使用されているポリスチ
レン系樹脂発泡シートと比較して、加熱成形時に良好な
発泡シート成形体が得られる加熱成形温度範囲（以下、
単に熱成形温度範囲という）が狭く、加熱成形時の温度
制御が難しく成形が困難な為、ポリカーボネート系樹脂
発泡シートの高機能性にもかかわらず、未だ加熱成形性
良好なポリスチレン系樹脂発泡シートが主流を占めてい
るのが現状である。尚、熱成形温度範囲とは、発泡シー
トを熱成形可能な温度に加熱し金型成形する際の、亀裂
や部分的な薄肉化が発生していない発泡シート成形体が
得られる加熱温度条件範囲である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決する為になされたもので、熱成形温度範囲が広く、
熱成形時の温度制御が容易で、しかも加熱成形時間を短
かくすることが可能なポリカーボネート系樹脂発泡シー
トの熱成形方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリカー
ボネート系樹脂発泡シートの熱成形において、芳香族ポ
リカーボネート系樹脂に特定の樹脂を混合したもとを基
材とするポリカーボネート系樹脂発泡シートを使用して
熱成形することにより、ポリカーボネート系樹脂発泡シ
ートの持つ高機能性を阻害することなく熱成形温度範囲
を広くし得ることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００５】すなわち、本発明によれば、芳香族ポリカ
ーボネート系樹脂１００重量部と粘度平均分子量が２０
万〜１３０万のアクリル系樹脂０．３〜１０重量部との
混合樹脂を基材とするポリカーボネート系樹脂発泡シー
トを、加熱によって軟化させて金型により成形すること
を特徴とするポリカーボネート系樹脂発泡シートの熱成
形方法が提供される。また、本発明によれば、特に前記
軟化したポリカーボネート系樹脂発泡シートの表面温度
が１７０〜２３０℃であることを特徴とする前記ポリカ
ーボネート系樹脂発泡シートの熱成形方法が提供され
る。更にまた、本発明によれば、前記発泡シートとし
て、独立気泡率が７０％以上、密度０．０５ｇ／ｃｍ³
以上、厚み０．３〜５ｍｍの発泡シートを使用すること
を特徴とする前記ポリカーボネート系樹脂発泡シートの
熱成形方法が提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明のポリカーボネート系樹脂発泡シートの熱
成形方法において使用される芳香族ポリカーボネート系
樹脂は、炭酸成分と、ビスフェノール系化合物等の芳香
族ジオール成分またはこれを主とするジオール成分から
形成されるポリ炭酸エステル、或いはそれらの混合物で
ある。この内、分子鎖にジフェニルアルカンを有する芳
香族ポリカーボネート系樹脂は、結晶性が高く高融点の
上に、耐熱性、耐侯性及び耐酸性に優れているから好適
である。このようなポリカーボネート系樹脂としては、
２，２−ビス（４−オキシフェニル）プロパン（別名ビ
スフェノールＡ）、２，２−ビス（４−オキシフェニ
ル）ブタン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）シク
ロヘキサン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）イソ
ブタン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）エタン等
のビスフェノール系化合物から形成されるポリカーボネ
ート系樹脂が例示される。

【０００７】一方、芳香族ポリカーボネート系樹脂と混
合されるアクリル系樹脂としては、メタクリル酸、アク
リル酸、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸ブチ
ル、アクリル酸ブチル等のアクリル系モノマー、或いは
これらを主成分とするモノマーを重合させて得られる粘
度平均分子量２０万〜１３０万の高分子量のポリマーが
挙げられる。上記アクリル系樹脂において粘度平均分子
量が２０万未満の場合はポリカーボネート系樹脂発泡体
の熱成形温度範囲を広げる効果が不十分であり、良好な
熱成形が困難となる。一方、粘度平均分子量が１３０万
を越える場合は、ポリカーボネート系樹脂に混合した際
に混合樹脂の加熱流動性低下が見られ、熱成形に適する
良好な発泡シート自体が得られなくなるおそれがある。
特に、熱成形温度範囲を広げる効果をさらに向上させる
には、上記アクリル系樹脂の粘度平均分子量は４０万超
１００万以下が好ましい。

【０００８】尚、本発明においてアクリル系樹脂の粘度
平均分子量（Ｍｖ）は、アクリル系樹脂のクロロホルム
溶液の粘度をηとし、クロロホルム溶媒の粘度をη₀と
した場合、下記（１）式で与えられる極限粘度〔η〕
（１００ｍｌ／ｇ）をもとに下記（２）式により求めら
れる値である。 （但し、Ｃはアクリル系樹脂のクロロホルム溶液の濃度
ｇ／１００ｍｌであり、測定温度を２５℃とする。） 〔η〕＝ＫＭｖ^α ・・・（２） （但し、Ｋ＝０．３４×１０⁴、α＝０．８３）

【０００９】本発明において、上記芳香族ポリカーボネ
ート系樹脂とアクリル系樹脂との混合割合は芳香族ポリ
カーボネート系樹脂１００重量部に対し、アクリル系樹
脂０．３〜１０重量部であり、更に０．５〜７重量部で
あることが好ましい。混合するアクリル系樹脂が少ない
場合には、本発明の目的とする効果が不十分なものとな
り、混合するアクリル系樹脂が多すぎる場合は、流動性
が大きく変化してしまい発泡シートの熱成形性が悪くな
り、得られる成形性の外観悪化、厚み厚薄の発生等を引
き起こす可能性がある。また、上記芳香族ポリカーボネ
ート系樹脂とアクリル系樹脂からなる基材樹脂に、本発
明の効果を阻害しない範囲でその他の樹脂又はゴム成分
を加えることができる。

【００１０】本発明に使用される発泡剤は、無機発泡
剤、揮発性発泡剤、分解型発泡剤のいずれも使用可能で
あるが、押し出し発泡法の場合は分解型発泡剤を使うと
発泡倍率の高い発泡体を得ることが難しいため、無機発
泡剤や揮発性発泡剤を使用するのが好ましい。なお、無
機発泡剤としては、二酸化炭素、空気、窒素等が好まし
く用いられる。揮発性発泡剤としては、プロパン、ｎ−
ブタン、ｉ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ヘ
キサン等の低級脂肪族炭化水素；シクロブタン、シクロ
ペンタン等の低級脂環式炭化水素；ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素；メタノール、エタノ
ール等の脂肪族低級一価アルコール；アセトン、メチル
エチルケトン等の低級脂肪族ケトン；１−クロロ−１，
１−ジフロオロエタン、ペンタフルオロエタン、１，
１，１，２−テトラフルオロエタン、１，１−ジフルオ
ロエタン等の低沸点ハロゲン化炭化水素；等が例示され
る。

【００１１】以上に詳記した発泡剤は、単独又は２種以
上混合して使用可能であり、例えば無機発泡剤と揮発性
発泡剤のように異なった型の発泡剤の併用も可能であ
る。発泡剤使用量は発泡剤の種類や所望する発泡倍率に
よっても異なり、発泡倍率によって該発泡シートの密度
が定まるから、主に所望する発泡シートの密度で発泡剤
の使用量が定まると云える。そして、発泡シートは密度
０．０５ｇ／ｃｍ³以上、好ましくは０．０８〜０．５
ｇ／ｃｍ³とするのが望ましいから、この範囲となるよ
うに発泡剤を使えばよい。なお、本発明の発泡シート密
度が０．０５ｇ／ｃｍ³未満では発泡シートの独立気泡
率のコントロールが難しく、熱成形体の独立気泡率は増
々低くなってしまう。また、発泡シートの密度の上限
は、断熱性の低下や重量増加等の実用性の面から望まし
い範囲が定まる。

【００１２】本発明において使用する基材樹脂を円滑に
発泡させるために、樹脂と発泡剤との溶融混練物中に必
要に応じて気泡調整剤を添加することができる。この場
合の気泡調整剤としては、タルクやシリカ等の無機粉
末、多価カルボン酸の酸性塩、多価カルボン酸と炭酸ナ
トリウム又は重炭酸ナトリウムとの混合物等が好まし
い。その添加量は、樹脂１００重量部当り０．０１〜
１．０重量部、好ましくは０．０５〜０．５重量部とす
るのが良い。また、本発明では、難燃剤、熱安定剤、耐
侯性向上剤、着色剤のように、通常の発泡シートに添加
される公知の添加剤を添加することができる。

【００１３】本発明において使用するポリカーボネート
系樹脂発泡シートは、前記芳香族ポリカーボネート系樹
脂とアクリル系樹脂との混合樹脂を押出機を使用して高
温高圧下で前記発泡剤と溶融混練し発泡性溶融体とし、
該溶融体を押出機先端のサーキュラーダイス部又はＴ型
ダイスより低圧域に押出して発泡させることにより製造
することができる。

【００１４】また、前記発泡シートの厚みは、０．３〜
５ｍｍのものが熱成形の面から好ましく、特に１〜３ｍ
ｍのものが好ましい。発泡シートの厚みが大きすぎる場
合は、熱成形時の加熱の際に発泡体内部まで均一に加熱
できず、熱成形が困難となり、厚みが小さすぎる場合は
深絞り成形性が不十分となる問題がある。

【００１５】また、発泡シートの独立気泡率は７０％以
上のものが好ましく、７０％未満のものは良好な表層が
形成されていない為、熱成形による独立気泡率の低下が
大きく、成形体の外観、物性、耐油浸透性等の面で不十
分なものとなるおそれがある。尚、上記独立気泡率は、
ＡＳＴＭ Ｄ２８５６に準拠し、エアーピクノメーター
法により下記（３）式により求められる値である。 独立気泡率（％）＝〔Ｖｘ−Ｖａ（ρｆ／ρｓ）〕／〔Ｖａ−Ｖａ（ρｆ／ ρｓ）〕×１００ ・・・（３） 〔但し、Ｖｘ：発泡シートサンプルの実容積（ｃ
ｍ³）、Ｖａ：発泡シートサンプルのみかけの容積（ｃ
ｍ³）、ρｆ：発泡シートサンプルのみかけ密度（ｇ／
ｃｍ³）、ρｓ：樹脂の密度（ｇ／ｃｍ³）である。〕

【００１６】本発明の熱成形方法は、上記発泡シートを
熱成形可能な温度に加熱することによって軟化せしめ、
金型により成形するものである。発泡シートの加熱方法
としては、通常、加熱炉を使用し、非接触状態で赤外線
ヒーター等による輻射加熱及び／又は伝熱加熱により、
加熱不足や加熱オーバーすることなく発泡シートを加熱
軟化させる。

【００１７】本発明の熱成形方法において、熱成形可能
な温度に加熱され軟化状態にある発泡シートの表面温度
は、１７０〜２３０℃であることが好ましく、該表面温
度が１７０℃未満の場合は発泡シートの伸びが所々にお
いて不均一となるおそれがあり、一方該表面温度が２３
０℃を超える場合は発泡シートの発泡層のセル構造が破
壊されて、良好な成形体が得られなくなるおそれがあ
る。特に、３０秒以上の加熱時間で発泡シートを加熱軟
化させて、該発泡シートの表面温度を１７５〜２００℃
にすることは、発泡シートの内部までより均一に軟化さ
せることができ、成形性がより良好となるため好まし
い。尚、本発明でいう軟化した発泡シートの表面温度
は、軟化した発泡シートが加熱炉から出てきた直後の発
泡シート表面及び裏面の各々の表面温度を赤外線放射温
度計にて測定し、それらの平均値により求められる。

【００１８】本発明において、発泡シートは雄型及び／
又は雌型からなる金型を使用して、真空成形、圧空成形
や、これらの応用としてフリードローイング成形、プラ
グ・アンド・リッジ成形、リッジ成形、マッチド・モー
ルド成形、ストレート成形、ドレープ成形、リバースド
ロー成形、エアスリップ成形、プラグアシスト成形、プ
ラダアシストリバースドロー成形等や、これらを組み合
わせた成形方法等を用いて、所望の成形体形状に成形す
ることができる。

【００１９】本発明の方法にて得られるポリカーボネー
ト系樹脂発泡シート成形体は、寸法安定性、機械的物性
等のポリカーボネート系樹脂発泡シートに期待されてい
る機能を低下させることなく、外観、シート厚み厚薄の
面において優れたものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００２１】実施例１〜３ ポリカーボネート系樹脂として三菱ガス化学社製ユーピ
ロンＭＳ−２０００粘度平均分子量２９０００を使用
し、アクリル系樹脂として三菱レイヨン社製メタブレン
Ｐ５０１Ａ（メタクリル酸メチル・アクリル酸アルキル
共重合体）を使用し、表１に示す割合で両者をドライブ
レンドしたものを押出機に投入して加熱、溶融、混練
し、ｎ−ペンタンを混合樹脂１ｋｇに対して０．２モル
の割合となるように押出機中に圧入した後更に混練し、
樹脂温度２１０〜２２０℃で押出機先端のサーキュラー
ダイスより発泡剤を含有する溶融樹脂を円筒状に押出発
泡させ、冷却後、押出方向に切り開いて発泡シートを得
た。得られた発泡シートの厚み、密度、独立気泡率を表
１に併せて示す。次に得られた発泡シートを加熱炉雰囲
気温度２４５℃の遠赤外線ヒーター加熱炉にて加熱時間
２５、３０、３５、４０、４５、５０秒の６種類の加熱
条件にて発泡シートを軟化させ、軟化した発泡シートを
真空成形金型を使用しプラグアシスト成形により開口面
積１３３ｃｍ²、深さ５ｃｍのドンブリ形状の容器を成
形し、各成形条件にて得られた発泡シート成形体につい
て下記の基準により成形性の評価を行ない、結果を表２
に示した。

【００２２】成形性の評価 ○：金型再現性も良く、成形品に亀裂や部分的な薄肉部
もない良好な状態 △：金型再現性は若干悪くなるが、成形は可能な状態 ×：破れが生じて成形不可能な状態、もしくは加熱オー
バーにより成形品のセル破壊が起きた状態。 尚、表２のおける発泡シートの表面温度は、加熱炉から
出てきた直後の発泡シート表面及び裏面の温度を、赤外
線放射温度計にて測定し、表面と裏面の温度の平均値と
して求めた値である。

【００２３】比較例１ 表１に示すように、アクリル系樹脂を住友化学社製スミ
ペックス（メタクリル酸メチル重合体）に代えた以外は
実施例１と同様にして発泡シートを製造し、該発泡シー
トの物性等を表１に、また成形性の評価についても実施
例１と同様に行ない、結果を表２に、それぞれ示した。

【００２４】比較例２ 表１に示すように、アクリル系樹脂を三菱レイヨン社製
メタブレンＰ５５１Ａ（メタクリル酸メチル・アクリル
酸アルキル共重合体）に代えた以外は実施例１と同様に
行ない、発泡シートの物性等を表１に、また発泡シート
の成形性の評価結果を表２にそれぞれ示した。

【００２５】比較例３ 表１に示すように、アクリル系樹脂を三菱レイヨン社製
メタブレンＰ５３０Ａ（メタクリル酸メチル・アクリル
酸アルキル共重合体）に代えた以外は実施例１と同様に
行ない、発泡シートの物性等を表１に、また発泡シート
の成形性の評価結果を表２にそれぞれ示した。

【００２６】比較例４ アクリル系樹脂を使用しなかった以外は実施例１と同様
に行ない、発泡シートの物性等を表１に、また発泡シー
トの成形性の評価結果を表２に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表１及び表２に示す実施例及び比較例の結
果より、芳香族ポリカーボネート系樹脂に特定のアクリ
ル系樹脂を混合したものを基材とする発泡シートを熱成
形する場合、良好な成形体が得られる成形時間の範囲が
１５秒以上あり、アクリル系樹脂を混合しないものを基
材とする発泡シートを熱成形する場合と比較して熱成形
温度範囲が広いことが判る。又、本発明で特定する粘度
平均分子量から外れるアクリル系樹脂を混合すると逆に
良好な成形体が得られる成形時間の範囲が狭くなり、熱
成形温度範囲が逆に狭くなってしまうことが判る。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、芳香族ポリカーボネート系樹
脂に特定のアクリル系樹脂を特定量混合した混合樹脂を
基材とする発泡シートを軟化させ金型により成形するポ
リカーボネート系樹脂発泡シートの熱成形方法に係るも
のであり、本発明の熱成形方法は、熱成形温度範囲が広
く、そのことによって外観が良好で、シート厚み厚薄の
なく、寸法安定性、機械的物性等の高機能性も低下させ
ることはなく、良好なポリカーボネート系樹脂発泡シー
ト熱成形体を、短い成形サイクルにて得ることができ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芳香族ポリカーボネート系樹脂１００重
   量部と粘度平均分子量が２０万〜１３０万のアクリル系
   樹脂０．３〜１０重量部との混合樹脂を基材とするポリ
   カーボネート系樹脂発泡シートを、加熱によって軟化さ
   せて金型により成形することを特徴とするポリカーボネ
   ート系樹脂発泡シートの熱成形方法。
2. 【請求項２】 前記軟化したポリカーボネート系樹脂発
   泡シートの表面温度が１７０〜２３０℃であることを特
   徴とする請求項１記載のポリカーボネート系樹脂発泡シ
   ートの熱成形方法。
3. 【請求項３】 前記発泡シートとして、独立気泡率が７
   ０％以上、密度０．０５ｇ／ｃｍ³以上、厚み０．３〜
   ５ｍｍの発泡シートを使用することを特徴とする請求項
   １又は２記載のポリカーボネート系樹脂発泡シートの熱
   成形方法。