JPH1128739A - 型物発泡成型体及びその製造方法 - Google Patents

型物発泡成型体及びその製造方法

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JPH1128739A
JPH1128739A JP9199279A JP19927997A JPH1128739A JP H1128739 A JPH1128739 A JP H1128739A JP 9199279 A JP9199279 A JP 9199279A JP 19927997 A JP19927997 A JP 19927997A JP H1128739 A JPH1128739 A JP H1128739A
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foam
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polycarbonate resin
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JP9199279A
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Keigo Narita
圭吾 成田
Makoto Kikuzawa
良 菊澤
Masato Naito
真人 内藤
Taku Kitahama
卓 北浜
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強度で耐熱性に優れ、低密度で気泡が均一
であり、表面に硬いスキン層を有するポリカーボネート
系樹脂発泡成型体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 粘度平均分子量が16000〜3100
0のポリカーボネート系樹脂発泡成型体であって、該成
型体の密度0.5g/cm3以下、表層密度0.6g/
cm3以上、かつ0.35≦内部密度/表層密度≦0.
55であることを特徴とするポリカーボネート系樹脂の
型物発泡成型体。アキュムレータを有する押出成型機に
よる該発泡成型体の製造方法。

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
系樹脂よりなる高強度で、断熱性があり、低密度で表面
に硬いスキン層を有し、気泡が均一な発泡成型体及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリカーボネート系樹脂の発泡体を得る
ための製造方法として、射出発泡成型法、押出発泡法が
知られている。射出発泡成型法については特公昭56−
27370号公報に、窒素ガスもしくは化学発泡剤を使
用し、密度が0.6g/cm3以上のものが得られるこ
とが知られている。また、押出発泡法については、特公
昭47−43183号公報に、低密度のものが得られる
ことが知られている。
【0003】しかし、射出発泡成型体において、窒素ガ
ス発泡剤については密度が0.5g/cm3以下のもの
を得るために発泡剤を多量に入れると、発泡剤が樹脂中
に充分に溶解できずサージング等を起こし、良好なもの
が得られない。また、化学発泡剤については多量に入れ
ると発泡剤の残渣等があるために、成形体が収縮等を起
こし、良好な成形体が得られない。また通常の射出発泡
成型の場合、型締に必要な圧力が高いために、金型及び
成型機自体のコストがかかる等の問題を有している。
【0004】また、押出発泡については、低密度のもの
が得られているものの、表面密度と内部密度の差が少な
いために機械的強度に欠け、厚みにおいても充分なもの
が得られておらず、また成型体の形状についても限られ
てくる等の問題を抱えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
見られる前記問題を解決し、高強度で、断熱性があり、
低密度で表面に硬いスキン層を有し、気泡が均一なポリ
カーボネート系樹脂の型物発泡成型体及びその製造方法
を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来技術
に見られる前記問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、発泡剤に揮発性発泡剤を用い、アキュムレーターの
使用により、金型に樹脂を素早く充填でき、かつ樹脂注
入時に金型内の圧力を大気圧以上とすることにより、発
泡剤の拡散が抑えられ、表面の発泡が抑えられるため、
高強度で断熱性があり、低密度で表面に硬いスキン層を
有し、気泡が均一なポリカーボネート系樹脂の型物発泡
成型体が得られることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
【0007】即ち、本発明によれば、粘度平均分子量
が、16000〜31000であるポリカーボネート系
樹脂からなる発泡成型体であって、該成型体の密度が
0.5g/cm3以下で、かつ表層密度〔ds〕が0.
6g/cm3以上であり、かつ、該表層密度〔ds〕と
内部密度〔di〕との間に、下記関係が成立しているこ
とを特徴とする型物発泡成型体が提供される。 0.35 ≦〔di〕/〔ds〕≦ 0.55 また、本発明によれば、内部の平均気平径が0.1〜
2.0mmで、かつ気泡形状が略球状であることを特徴
とする上記型物発泡成型体が提供される。更に、本発明
によれば、ポリカーボネート系樹脂をアキュムレータを
有する押出成形機を用いて発泡成型体を製造する方法で
あって、粘度平均分子量16000〜31000のポリ
カーボネート系樹脂を揮発性発泡剤と溶融混練し、溶融
混練物をアキュムレータ内に移送し、その際該アキュム
レータ内の圧力を発泡圧以上に保持し、次いで成型用金
型のキャビティー内に該キャビティー内容積未満の溶融
混練物を注入し、その際該キャビティー内の圧力を大気
圧より大に保持し、該溶融混練物の注入中もしくは注入
終了後に、該キャビティー内圧力を開放することにより
該溶融樹脂を発泡させて該キャビティー内に充満させる
ことを特徴とする上記型物発泡成型体の製造方法が提供
される。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の型物発泡成型体の密度
は、0.5g/cm3以下であり、好ましくは0.24
g/cm3〜0.48g/cm3である。また、表層密度
は0.6g/cm3以上である。表層密度が、0.6g
/cm3未満では強度が低下してしまうため適当ではな
い。更に該表層密度〔ds〕と内部密度〔di〕との間
に、下記関係が成立しなければならない。 0.35 ≦〔di〕/〔ds〕≦ 0.55 〔di〕/〔ds〕≦ 0.35においては、発泡層の
密度が下がり、強度が弱くなってしまうため適当でな
く、また、〔di〕/〔ds〕≦ 0.55の場合で
は、表層と内部の密度差が小さくなりすぎ、硬い表層が
できないため、強度の低下につながってしまう。本発明
において表層密度とは、成型体表面より、厚さ方向に2
mmまでの間の密度のことを示し、また内部密度とは、
成型体の厚さ方向の中央部の厚さ5mmの間の密度のこ
とを示す。
【0009】次に、本発明の型物発泡成型体の気泡構造
について説明する。本発明の型物発泡成型体は、内部に
おいて略球状(「略球状」とは、最も大きい方向の平均
気泡径を1とした場合最も小さい方向の平均気泡径が
0.75〜1を意味する)をしていることが好ましい。
また、内部の平均気泡径が0.1〜2.0mmのもので
ある。内部における気泡形状が偏平状等の球状でないも
のは、発泡成型体の強度に方向性が現れるため好ましく
ない。また内部の平均気径が0.1mmより小さいと連
続気泡化しやすくなり、2.0mmより大きいと断熱性
の低下が大きくなり、いずれも好ましくない。尚、本発
明における平均気泡径とは顕微鏡や、電子顕微鏡にて2
0から200倍に拡大して発泡体押出方向垂直断面及び
幅方向垂直断面を観察し、ASTMD−3576に準拠
し、上記断面の気泡を垂直方向及び水平方向に横断する
線分の長さ(L)と該線分に横断される気泡の数(N)
を基に(L/N)÷0.616で求められる各断面の水
平及び垂直方向の平均気泡径の総平均値として算出した
値である。
【0010】本発明において用いられるポリカーボネー
ト系樹脂は、粘度平均分子量が16000〜31000
であるポリカーボネート系樹脂である。ポリカーボネー
ト系樹脂としては、例えば、2,2−ビス(4−オキシ
フェニル)プロパン、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)ブタ
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
ェノールから製造される芳香族ポリカーボネートが耐熱
性で優れている点で好適である。また、本発明の目的、
効果を逸脱しない範囲においてその他の樹脂や慣用の添
加剤をポリカーボネート系樹脂に添加することができ
る。
【0011】本発明において用いられるポリカーボネー
ト系樹脂の粘度平均分子量は16000〜31000で
あり、好ましくは18000〜30000である。上記
粘度平均分子量が16000未満のものを使用した場合
には、機械的物性に劣る型物発泡成型体しか得られな
い。具体的には、成型体の単位密度(g/cm3)当たり
の曲げ強度(kfg/cm2)の値が200〔(kfg/
cm2)/(g/cm3)〕以下の劣った型物発泡成型体
しか得られない。一方、上記粘度平均分子量が3100
0を越える物を使用した場合には、金型内への充填性が
極端に悪くなく、金型形状に一致した形状の型物発泡成
型体が得られなくなってしまう。尚、本発明におけるポ
リカーボネート系樹脂の粘度平均分子量は、ウベローデ
型粘度計を用いて以下の手順により測定を行う。 試料0.5gを精秤し、メスフラスコ中で塩化メチレ
ンを使用し、25℃の恒温槽に20分以上浸して溶解さ
せ、その後塩化メチレンを加え100mlに調整する。 上記試料を粘度計に移し、25℃の恒温槽に浸す。 約10分後内液を測定標線まで上げ、落下秒数を測定
する。 測定値は3回の平均をとる。 塩化メチレンも同様に測定する。 以上の測定より得られた結果を以下の式を使うことで粘
度平均分子量を求める。
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【0012】また、本発明では発泡剤として、揮発性発
泡剤を使用する。該揮発性発泡剤としては、例えば、プ
ロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソ
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、シクロヘキサン等の低級脂環式
炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の低級芳香
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−ジフルオロエタ
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、エチルクロ
ライド、メチルクロライド等の低沸点ハロゲン化フルオ
ロエタン、1,1−ジフルオロエタン、エチルクロライ
ド等の低沸点ハロゲン化炭化水素等が例示される。以上
に詳記した発泡剤は、単独または2種類以上混合して使
用可能であり、他の発泡剤についても少量であれば添加
してもよい。
【0013】以下、本発明の型物発泡成型体を製造する
方法について説明する。図1に本発明の概略図を示す。
本発明の型物発泡成型体を得るためには、例えば、前述
のポリカーボネート系樹脂1を押出機2にて溶融し、発
泡剤注入口3より発泡剤を注入し、該樹脂1と溶融混練
して、該溶融混練物4をアキュムレーター5内に移送す
る。この際、溶融混練物4が発泡しないように該アキュ
ムレーター5内はピストン6により発泡圧以上に保持さ
れ、該ピストン6を押し下げながら該溶融混練物4をア
キュムレーターに蓄積する。アキュムレーター5にて所
定の量に達した溶融混練物4は、ゲート10を開けると
同時にピストン6を前方に押すことにより成形用金型7
のキャビティー8内に注入された後、直ちにゲート10
が閉められる。この時、該キャビティー8内は窒素ガス
等により大気圧より上になるように圧力を保持され、該
溶融混練物4の発泡剤の拡散を抑えながら注入を行う。
該溶融混練物4の注入量は該キャビティー8の内容積未
満とし、該注入量を制御することで成型体密度を決定す
る。樹脂注入中もしくは注入終了後に、該キャビティー
8内に保持されていた圧力をバルブ9を開放することで
該溶融混練物を発泡させ、該キャビティー8内に充満さ
せる。冷却固化後、型を開き成型体を取りだし、再び型
を閉じて次の工程へ移る。
【0014】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に
説明する。
【0015】実施例1 粘度平均分子量20000のポリカーボネート系樹脂を
押出成型機にて可塑化溶融し、押出成型機中央よりn−
ペンタンを注入し、アキュムレーターを使用して150
mm×150mm×20mmの板状成型体が得られる金
型に押出し、成型を行った。この際、金型キャビティー
内はあらかじめ圧力3kg/cm2Gの窒素ガスで加圧
しておき、充填終了と同時に圧力を開放した。この時の
成型条件としては、 ビスフェノールAポリカーボネート樹脂 100重量部 n−ペンタン 1.9重量部 押出機先端における溶融混練物温度 280℃ 金型充填量 190g 金型温度 40℃ 充填時間 0.7秒 で行ったところ、冷却して金型から取り出された成形体
は、成型体密度0.42g/cm3、表層密度0.65
g/cm3、内部密度0.31g/cm3であり、内部平
均気泡径0.50mmの均一な気泡を持った成型体が得
られた。成型体の物性、評価等を表1に示す。
【0016】比較例1 粘度平均分子量15000のビスフェノールAポリカー
ボネートを使い、他は実施例1と同条件にて成型を行っ
たところ、成形体密度、表層密度、内部密度は実施例1
とほぼ同じであったが、気泡形状が粗大で不均一な成型
体であった。成型体の物性、評価等を表1に示す。
【0017】比較例2 粘度平均分子量32000のビスフェノールAポリカー
ボネートを使い、他は実施例1と同条件にて成形を行っ
たところ、流動性が悪く、金型内に充満しきらなかっ
た。成型体の評価等を表1に示す。
【0018】比較例3 金型に押出する際、金型キャビティー内圧力が0kg/
cm2Gとなるように成型を行い、他は実施例1と同条
件にて成型を行ったところ、成型体には激しい収縮が見
られ、良好なものは得られなかった。成型体の評価等を
表1に示す。
【0019】参考例1 粘度平均分子量20000のポリカーボネートを押出機
にて可塑化溶融し、押出機中央よりnペンタンを注入
し、溶融混練した後、大気下に押出して板状発砲成形体
を製造した。この時の押出条件としては、 ビスフェノールAポリカーボネート樹脂 100重量部 n−ペンタン 1.2重量部 押出機先端における溶融混練物温度 228℃ 押出量 50kg/h で行ったところ、厚さ20mm、成形体密度0.18g
/cm3、表層密度0.28g/cm3、内部密度0.1
7g/cm3であり、di/ds=0.62であること
から、表層に硬いスキン層のない機械的強度に劣るもの
だった。成形体の物性、評価等を表1に示す。
【0020】評価方法及び評価基準を下記に示す。 〈金型充填性〉 〔方法〕 得られた成型体の体積を水没法により測定
し、成型体体積/金型内容積比をもって、金型充填性を
評価した。 〔基準〕 ○:成型体体積/金型内容積比が0.95〜1 ×:成型体体積/金型内容積比が0.9以下 〈曲げ強度〉 〔方法〕 JISK7221に従って、試験速度10m
m/分、スパン間距離100mmにて測定した。尚、サ
ンプルサイズは150mm×25mm×20mm(厚
み)とした。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明により、低密度で、気泡が均一の
ポリカーボネート系樹脂の型物発泡成型体が提供され、
該発泡成型体は、軽量で、断熱性がよく、強度のある成
型体であることから、その特性を活かして、建築用材、
パレット、コンテナ、FRP芯材等の用途に有用であ
る。また、本発明の発泡成型体の製造方法により、上記
優れた物性を有するポリカーボネート系樹脂の型物発泡
成型体を得ることができ、該製造方法は、従来の射出発
泡成型方法に比べ、金型の型締圧が低圧でできることか
ら、金型及び成型機のコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明製造方法を示す略図である。
【符号の説明】
1 ポリカーボネート系樹脂 2 押出機 3 発泡剤注入口 4 溶融樹脂 5 アキュムレーター 6 ピストン 7 成形用金型 8 キャビティー 9 パルブ 10 ゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北浜 卓 栃木県宇都宮市砥上町1126−5

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粘度平均分子量が、16000〜310
    00であるポリカーボネート系樹脂からなる発泡成型体
    であって、該成型体の密度が0.5g/cm3以下で、
    かつ表層密度〔ds〕が0.6g/cm3以上であり、
    かつ、該表層密度〔ds〕と内部密度〔di〕との間
    に、下記関係が成立していることを特徴とする型物発泡
    成型体。 0.35 ≦〔di〕/〔ds〕≦ 0.55
  2. 【請求項2】 内部の平均気平径が0.1〜2.0mm
    で、かつ気泡形状が略球状であることを特徴とする請求
    項1記載の型物発泡成型体。
  3. 【請求項3】 ポリカーボネート系樹脂をアキュムレー
    タを有する押出成形機を用いて発泡成型体を製造する方
    法であって、粘度平均分子量16000〜31000の
    ポリカーボネート系樹脂を揮発性発泡剤と溶融混練し、
    溶融混練物をアキュムレータ内に移送し、その際該アキ
    ュムレータ内の圧力を発泡圧以上に保持し、次いで成型
    用金型のキャビティー内に該キャビティー内容積未満の
    溶融混練物を注入し、その際該キャビティー内の圧力を
    大気圧より大に保持し、該溶融混練物の注入中もしくは
    注入終了後に、該キャビティー内圧力を開放することに
    より該溶融樹脂を発泡させて該キャビティー内に充満さ
    せることを特徴とする請求項1記載の型物発泡成型体の
    製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999040149A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-12 Jsp Corporation Polycarbonate resin foam and shock absorber using the same

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WO1999040149A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-12 Jsp Corporation Polycarbonate resin foam and shock absorber using the same
US6191178B1 (en) 1998-02-03 2001-02-20 Jsp Corporation Polycarbonate resin foam and shock absorber using the same

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