(57)【要約】【課題】微細気泡を有し、高強度な発泡体を成形する方法及びそれに用いられる発泡体の製造装置を提供する。【解決手段】発泡体の製造方法は、キャビティに、キャビティの容積よりも少ない体積の溶融樹脂を注入する注入工程と、注入工程の後に、キャビティ内の気体をキャビティ外に排出することによりキャビティを減圧する減圧工程と、前記減圧工程の後に、溶融樹脂を発泡させる発泡工程とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティに、前記キャビティの容積よりも少ない体積の溶融樹脂を注入する注入工程と、
前記注入工程の後に、前記キャビティ内の気体を前記キャビティ外に排出することにより前記キャビティを減圧する減圧工程と、
前記減圧工程の後に、前記溶融樹脂を発泡させる発泡工程と、
を備える、発泡体の製造方法。
【請求項２】
前記発泡工程は、前記減圧されたキャビティの容積を拡大することにより前記溶融樹脂を発泡させる工程である、請求項１に記載の発泡体の製造方法。
【請求項３】
前記注入工程に先立って、前記キャビティに気体を注入することにより前記キャビティの圧力を高める加圧工程をさらに備える、請求項１または２に記載の発泡体の製造方法。
【請求項４】
前記加圧工程において注入される気体の圧力は、８ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内である、請求項３に記載の発泡体の製造方法。
【請求項５】
前記減圧工程における減圧速度は、５ＭＰａ／秒〜１００ＭＰａ／秒の範囲内である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡体の製造方法。
【請求項６】
前記減圧工程における減圧速度は、８０ＭＰａ／秒〜１００ＭＰａ／秒の範囲内である、請求項５に記載の発泡体の製造方法。
【請求項７】
前記溶融樹脂の発泡を、前記キャビティの減圧を開始してから０．１秒後〜５秒後の間に開始する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発泡体の製造方法。
【請求項８】
前記減圧工程は、前記キャビティを減圧することにより前記溶融樹脂中に気泡核を生成させる工程であり、
前記発泡工程は、前記減圧工程において生成した気泡核を成長させて気泡を形成する工程である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発泡体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の発泡体の製造方法の実施に用いられる発泡体の製造装置であって、
第１の成形型と、前記第１の成形型と共に前記キャビティを区画形成している第２の成形型とを有し、前記第１及び第２の成形型のうちの少なくとも一方が、前記キャビティの体積が変化する方向に相対的に変位可能である成形型と、
前記キャビティに前記溶融樹脂を射出する射出機構と、
前記キャビティを減圧する減圧機構と、
前記第１及び第２の成形型を相対的に移動させる移動機構と、
を備える、発泡体の製造装置。
【請求項１０】
前記射出機構、前記減圧機構及び前記移動機構を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記射出機構に、前記キャビティの容積よりも小さい体積の溶融樹脂を前記キャビティに注入させた後に、前記減圧機構に前記キャビティを減圧させ、その後、前記移動機構に前記第１及び第２の成形型を相対的に移動させて前記キャビティを拡大することにより前記溶融樹脂を発泡させる、請求項９に記載の発泡体の製造装置。
【請求項１１】
前記キャビティを加圧する加圧機構をさらに備える、請求項９または１０に記載の発泡体の製造装置。
【請求項１２】
前記減圧機構は、
前記キャビティに接続されているチャンバと、
前記チャンバに接続されており、前記チャンバを減圧するポンプと、
前記チャンバと前記キャビティとの間を断続する開閉弁と、
を有する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の発泡体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡体の製造方法及び製造装置に関し、特に、微細な発泡セルを有する発泡体を成形するための発泡体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂製の発泡体を射出成形により成形する方法として、ショートショット法や、コアバック法などの種々の射出成形方法が提案されている。ここで、ショートショット法とは、キャビティの容積よりも小さい体積の溶融樹脂をキャビティに充填した後に、溶融樹脂中に溶解または介在しているガスを膨張させることによって溶融樹脂をキャビティの容積と実質的に等しい体積にまで膨張させることにより溶融樹脂を発泡させる方法である。また、コアバック法とは、溶融樹脂をキャビティに充填した後に、固定型から離れる方向に可動型を移動させてキャビティの容積を拡大することにより溶融樹脂を発泡させる方法である。
【０００３】
ところで、近年、例えば特許文献１などにおいて、発泡体の強度を高めるために発泡体に含まれる気泡の大きさ（セル径）を小さくする技術が種々提案されている。具体的には、特許文献１には、微細発泡セルを有する発泡体の成形方法として、以下のような成形方法が記載されている。まず、キャビティに溶融非結晶性樹脂を射出することにより充填する。そして、充填された樹脂が見かけガラス転移温度にまで冷却される途中に、可動型を固定型から離れる方向に移動させることにより未発泡樹脂と成形型との間に隙間を形成する。次いで、この隙間に超臨界流体状態の不活性ガスを注入し、不活性ガスを樹脂に含浸させる。その後、不活性ガスをキャビティから排気すると共に、可動型を固定型から離れる方向に移動させる（コアバックさせる）ことによりキャビティの容積を増大させ、溶融樹脂を発泡させる。特許文献１には、この不活性ガスをキャビティから排気すると共に、可動型を固定型から離れる方向に移動させる工程において気泡核が生成することが記載されている。
【０００４】
上記のような特許文献１に記載の射出成形方法によれば、キャビティの樹脂圧力及び樹脂温度を発泡に最適な圧力及び温度に制御できるため、超微細な発泡セルが均一に分散されている超微発泡成形体を安定して製造することができる、と特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１２９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法により微細な気泡を有する発泡体を成形しようとすると、多数の気泡核を生成させるためにコアバックを高速に行わなければならないが、通常、可動型は重量物であるため、可動型を高速に移動させることは困難である。従って、特許文献１に記載の方法では、十分に微細な気泡を有する発泡体を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
また、微細気泡を有する発泡体を成形する方法としては、例えば、第１のコアバック工程で、高速に小さくコアバックさせて気泡核を生成させた後に、第２のコアバック工程で大きくコアバックさせることにより微細気泡を有する発泡体を成形する方法も考えられる。しかしながら、この方法においても、第１のコアバック工程において、重量物である可動型を高速に移動させる必要がある。従って、特許文献１に記載の方法と同様に、この方法においても、十分に微細気泡を有する発泡体を得ることが困難であるという問題がある。
【０００８】
また、気体が溶解している溶融樹脂に超音波振動を印加することにより、気泡核を多数発生させた後にコアバックさせることにより微細気泡を有する発泡体を成形する方法も考えられる。この方法では、気泡核を生成させるために重量物である可動型を高速に移動させる必要はない。しかしながら、可動型と固定型とが大きな力で締め付けられている状態において、気泡核の発生を助長させる程度の大きさの超音波振動を重量物である成形型に印加することは困難である。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微細気泡を有し、高強度な発泡体を成形する方法及びそれに用いられる発泡体の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る発泡体の製造方法は、注入工程と、減圧工程と、発泡工程とを備えている。注入工程は、キャビティに、キャビティの容積よりも少ない体積の溶融樹脂を注入する工程である。減圧工程は、注入工程の後に、キャビティ内の気体をキャビティ外に排出することによりキャビティを減圧する工程である。発泡工程は、前記減圧工程の後に、溶融樹脂を発泡させる工程である。
【００１１】
本発明に係る発泡体の製造方法のある特定の局面では、発泡工程は、減圧されたキャビティの容積を拡大することにより溶融樹脂を発泡させる工程である。
【００１２】
本発明に係る発泡体の製造方法の他の特定の局面では、発泡体の製造方法は、注入工程に先立って、キャビティに気体を注入することによりキャビティの圧力を高める加圧工程をさらに備えている。この構成によれば、キャビティに樹脂が注入されるときにキャビティの圧力が高くなる。このため、注入工程における樹脂の発泡を抑制することができる。従って、大きな気泡の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る発泡体の製造方法の別の特定の局面では、加圧工程において注入される気体の圧力は、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内である。加圧工程において注入される気体の圧力を０．５ＭＰａ以上とすることにより、減圧工程前の溶融樹脂の発泡を効果的に抑制することができる。減圧工程前の溶融樹脂の発泡をより効果的に抑制する観点からは、加圧工程において注入される気体の圧力は高い方が好ましい。しかしながら、加圧工程において注入される気体の圧力が１０ＭＰａを超えると、発泡体の表面に転写ムラが生じ、外観が悪化する場合がある。また、気体が断熱膨張することにより高温になり、樹脂が劣化する場合がある。
【００１４】
本発明に係る発泡体の製造方法のさらに他の特定の局面では、加圧工程において注入される気体の圧力は、８ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内である。加圧工程において注入される気体の圧力を８ＭＰａ以上とすることにより、減圧工程前の溶融樹脂の発泡をさらに効果的に抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る発泡体の製造方法のさらに別の特定の局面では、減圧工程における減圧速度は、５ＭＰａ／秒〜１００ＭＰａ／秒の範囲内である。減圧工程における減圧速度を５ＭＰａ／秒以上とすることにより、より多くの気泡核を生成させることができる。従って、より多くの気泡を有する発泡体の成形が可能となる。より多くの気泡核を生成させる観点から、減圧工程における減圧速度は、高い方が好ましい。しかしながら、減圧工程における減圧速度が１００ＭＰａ／秒を超えると、気体が断熱膨張し、周辺の温度が急激に低下して転写ムラが生じ、外観が悪化する場合がある。
【００１６】
本発明に係る発泡体の製造方法のまた他の特定の局面では、減圧工程における減圧速度は、８０ＭＰａ／秒〜１００ＭＰａ／秒の範囲内である。減圧工程における減圧速度を８０ＭＰａ／秒以上とすることにより、より多くの気泡核を生成させることができる。従って、より多くの気泡を有する発泡体の成形が可能となる。
【００１７】
本発明に係る発泡体の製造方法のまた別の特定の局面では、溶融樹脂の発泡を、キャビティの減圧を開始してから０．１秒後〜５秒後の間に開始する。溶融樹脂の発泡の開始を、キャビティの減圧の開始から０．１秒以上遅らせることにより、十分な数量の気泡核を発生させることができる。従って、微細な発泡を多数形成することができる。なお、溶融樹脂の発泡の開始を、キャビティの減圧の開始から５秒より長く遅らせた場合は、発泡時の溶融樹脂の温度が低くなりすぎ、発泡しないスキン層が厚くなりすぎる場合がある。
【００１８】
本発明に係る発泡体の製造方法のさらにまた他の特定の局面では、減圧工程は、キャビティを減圧することにより溶融樹脂中に気泡核を生成させる工程であり、発泡工程は、減圧工程において生成した気泡核を成長させて気泡を形成する工程である。
【００１９】
本発明に係る発泡体の製造装置は、上記本発明に係る発泡体の製造方法の実施に用いられる装置である。本発明に係る発泡体の製造装置は、成形型と、射出機構と、減圧機構と、移動機構とを備えている。成形型は、第１の成形型と、第２の成形型とを有する。第２の成形型は、第１の成形型と共にキャビティを区画形成している。成形型では、第１及び第２の成形型のうちの少なくとも一方が、キャビティの体積が変化する方向に相対的に変位可能である。射出機構は、キャビティに溶融樹脂を射出する。減圧機構は、キャビティを減圧する。移動機構は、第１及び第２の成形型を相対的に移動させる。
【００２０】
本発明に係る発泡体の製造装置のある特定の局面では、発泡体の製造装置は、射出機構、減圧機構及び移動機構を制御する制御部をさらに備え、制御部は、射出機構に、キャビティの容積よりも小さい体積の溶融樹脂をキャビティに注入させた後に、減圧機構にキャビティを減圧させ、その後、移動機構に第１及び第２の成形型を相対的に移動させてキャビティを拡大することにより溶融樹脂を発泡させる。
【００２１】
本発明に係る発泡体の製造装置の他の特定の局面では、発泡体の製造装置は、キャビティを加圧する加圧機構をさらに備えている。
【００２２】
本発明に係る発泡体の製造装置の他の特定の局面では、減圧機構は、キャビティに接続されているチャンバと、チャンバに接続されており、チャンバを減圧するポンプと、チャンバとキャビティとの間を断続する開閉弁とを有する。この構成では、開閉弁を開けて、ポンプにより減圧されたチャンバをキャビティに接続することによりキャビティを容易に迅速に減圧することができる。このため、より微細な多数の気泡核を形成することができる。その結果、より微細な多数の気泡を有する発泡体を成形することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、発泡工程の前に開始される減圧工程において、キャビティの気体をキャビティ外に排出することによりキャビティを減圧するため、キャビティの迅速な減圧を容易に行うことができる。このため、減圧工程において、多数の微細な気泡核を生成させることができる。その結果、発泡工程において、多数の微細な気泡を形成することができる。従って、多数の微細な気泡を有し、高強度の発泡体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発泡体製造装置の略図的構成図である。
【図２】発泡体の製造工程を表すフローチャートである。
【図３】加圧工程を説明するための成形型の模式的断面図である。
【図４】注入工程を説明するための成形型の模式的断面図である。
【図５】減圧工程を説明するための成形型の模式的断面図である。
【図６】発泡工程を説明するための成形型の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例として、図１に示す発泡体製造装置１を例に挙げて説明する。
【００２６】
図１に示すように、発泡体製造装置１は、成形型１０を備えている。成形型１０は、対をなす第１及び第２の成形型１１，１２を有する。第１及び第２の成形型１１，１２は、第１の方向ｘに付き合わされており、第１及び第２の成形型１１，１２の間には、キャビティ１３が形成されている。具体的には、第１の成形型１１の第２の成形型１２側の表面には、凹部１１ａが形成されている。一方、第２の成形型１２の第１の成形型１１側の表面には、凸部１２ａが形成されている。この凸部１２ａが凹部１１ａに嵌合することにより、第１及び第２の成形型１１，１２の間にキャビティ１３が形成されている。なお、キャビティ１３の形状及び寸法は、成形しようとする発泡体の形状及び寸法に基づいて適宜設定することができる。
【００２７】
第２の成形型１２には、キャビティ１３に接続されているゲート１２ｂが形成されている。このゲート１２ｂには、射出機構１５が接続されている。射出機構１５は、ホッパー１６から供給された樹脂を加熱することにより溶融する。射出機構１５は、溶融樹脂をゲート１２ｂを介してキャビティ１３に射出する。なお、図１では、ゲート１２ｂをひとつのみ図示しているが、ゲートは複数設けられていてもよい。ゲートの数量及び位置は、キャビティ１３の形状寸法に応じて適宜設定することができる。
【００２８】
本実施形態では、第１及び第２の成形型１１，１２のうちの少なくとも一方は、他方の成形型に対して、キャビティ１３の体積が変化する方向ｘに相対的に変位可能である。具体的には、本実施形態では、第１の成形型１１が可動型とされており、第２の成形型１２が固定型とされている。第１の成形型１１は、第２の成形型１２に対して方向ｘに変位可能である。
【００２９】
移動型としての第１の成形型１１は、移動機構１４に接続されている。この移動機構１４は、第１及び第２の成形型１１，１２を相対的に移動させる機構である。具体的には、移動機構１４は、第１の成形型１１を方向ｘに移動させる。なお、移動機構１４は、例えば、油圧シリンダ、電動モータなどにより構成することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、キャビティ１３には、第１の成形型１１に形成されている加圧経路１１ｂを介して、加圧機構２０が接続されている。
【００３１】
加圧機構２０は、キャビティ１３に気体を供給することによりキャビティ１３を加圧する機構である。詳細には、加圧機構２０は、チャンバ２２と、加圧ポンプ２１と、開閉弁２３とを備えている。加圧ポンプ２１は、チャンバ２２内に気体を供給することによりチャンバ２２を加圧する。開閉弁２３は、チャンバ２２とキャビティ１３との間に設けられている。開閉弁２３は、チャンバ２２とキャビティ１３との間を断続する。加圧機構２０では、開閉弁２３が閉鎖された状態で、加圧ポンプ２１によりチャンバ２２内が加圧された状態となっている。そして、開閉弁２３が開かれることにより、加圧されたチャンバ２２とキャビティ１３とが接続され、キャビティ１３が加圧される。
【００３２】
なお、チャンバ２２の形状及び寸法は、キャビティ１３の形状寸法及び加圧ポンプ２１の性能などに応じて適宜設定することができる。チャンバ２２の容積は、通常、キャビティ１３の容積よりも大きいことが好ましく、キャビティ１３の容積の３倍以上１０倍以下であることがより好ましい。チャンバ２２の容積がキャビティ１３の容積に対して小さすぎると、迅速にキャビティ１３を加圧することが困難となる傾向にある。一方、チャンバ２２の容積がキャビティ１３の容積に対して大きすぎると、発泡体製造装置１が大型化する傾向にある。
【００３３】
また、キャビティ１３には、第１の成形型１１に形成されている減圧経路１１ｃを介して、減圧機構３０が接続されている。
【００３４】
減圧機構３０は、キャビティ１３の気体を排出することによりキャビティ１３を減圧する機構である。詳細には、減圧機構３０は、チャンバ３２と、減圧ポンプ３１と、開閉弁３３とを備えている。減圧ポンプ３１は、チャンバ３２内の気体をチャンバ３２から排出することによりチャンバ３２内を減圧する。開閉弁３３は、チャンバ３２とキャビティ１３との間に設けられている。開閉弁３３は、チャンバ３２とキャビティ１３との間を断続する。減圧機構３０では、開閉弁３３が閉鎖された状態で、減圧ポンプ３１によりチャンバ３２内が減圧された状態となっている。そして、開閉弁３３が開かれることにより、減圧されたチャンバ３２とキャビティ１３とが接続され、キャビティ１３が減圧される。
【００３５】
なお、チャンバ３２の形状及び寸法は、キャビティ１３の形状寸法及び減圧ポンプ３１の性能などに応じて適宜設定することができる。チャンバ３２の容積は、通常、キャビティ１３の容積よりも大きいことが好ましく、キャビティ１３の容積の３倍以上１０倍以下であることがより好ましい。チャンバ３２の容積がキャビティ１３の容積に対して小さすぎると、キャビティ１３を十分に迅速に減圧することが困難となる傾向にある。一方、チャンバ３２の容積がキャビティ１３の容積に対して大きすぎると、発泡体製造装置１が大型化する傾向にある。
【００３６】
また、本実施形態の発泡体製造装置１には、制御部１９が設けられている。この制御部１９によって、上述の射出機構１５と、加圧機構２０と、減圧機構３０と、移動機構１４とが制御される。
【００３７】
次に、本実施形態の発泡体製造装置１を用いた発泡体の製造方法について、図２に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００３８】
図２及び図３に示すように、まず、ステップＳ１において、加圧工程が行われる。この加圧工程では、図１に示す制御部１９は、加圧機構２０にキャビティ１３を加圧させる。具体的には、制御部１９は、加圧機構２０の開閉弁２３を開けることにより、加圧ポンプ２１により加圧されているチャンバ２２とキャビティ１３とを接続する。これにより、キャビティ１３にチャンバ２２内の気体が注入され、キャビティ１３が加圧される。
【００３９】
このように、後述する注入工程においてキャビティ１３に溶融樹脂４０が注入される前に、キャビティ１３を予め加圧しておくことにより、後述する減圧工程が開始される前に溶融樹脂４０が発泡し、大きな気泡が発生することを抑制することができる。
【００４０】
なお、この加圧工程は、少なくとも下記の注入工程が開始されるまでに開始される。加圧工程は、注入工程が開始されるまでに終了してもよいし、下記の減圧工程が開始されるまで継続されてもよい。
【００４１】
加圧工程において注入される気体の圧力（以下、「与圧」とする。）は、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内であることが好ましく、８ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。与圧を０．５ＭＰａ以上、より好ましくは８ＭＰａ以上とすることにより、減圧工程が開始される前における溶融樹脂４０の発泡をより効果的に抑制することができる。減圧工程が開始される前における溶融樹脂４０の発泡を効果的に抑制する観点からは、与圧は高いほど好ましいが、与圧が１０ＭＰａを超えると、発泡体表面に転写ムラが生じ、外観が悪化する場合がある。また、気体が断熱膨張することにより高温になり、樹脂が劣化する場合がある。
【００４２】
次に、図２に示すステップＳ２において、図４に示す注入工程が行われる。なお、図４及び下記の図５，６では、説明の便宜上、溶融樹脂４０にハッチングを附していない。
【００４３】
注入工程では、制御部１９は、射出機構１５に溶融樹脂４０をキャビティ１３に注入させる。この注入工程において、キャビティ１３に注入される溶融樹脂４０の体積は、キャビティ１３の容積よりも小さい。すなわち、ステップＳ２の注入工程では、キャビティ１３に隙間が形成されるように溶融樹脂４０が注入される。これにより、後述する減圧工程において、溶融樹脂４０中に微細な気泡核４１を効果的に発生させることができる。
【００４４】
注入工程においてキャビティ１３に注入される溶融樹脂４０の好ましい体積は、キャビティ１３の容積の０．８５倍〜０．９９倍であり、０．９４倍〜０．９８倍であることがより好ましい。
【００４５】
なお、溶融樹脂４０の種類は、熱可塑性樹脂である限りにおいて特に限定されず、製造しようとする発泡体に応じて適宜選択することができる。溶融樹脂４０は、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂またはそれらの２種以上を混合した樹脂であってもよい。なかでも、軽量性、発泡性、リサイクル性などの観点から、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレン系樹脂が溶融樹脂４０として好ましく用いられる。
【００４６】
また、溶融樹脂４０は、１種または複数種類の発泡剤を含んでいてもよい。発泡剤としては、例えば、既知の化学発泡剤や物理発泡剤を使用することができる。化学発泡剤は、熱により分解して炭酸ガスなどの気体を発生するものである。化学発泡剤の具体例としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウムなどの無機系化学発泡剤やアゾジカルボンアミドなどの有機系化学発泡剤が挙げられる。
【００４７】
物理発泡剤は、例えば、溶融樹脂４０中にガス状または超臨界流体として注入され、溶融樹脂４０内に分散または溶解しているガスにより構成される。物理発泡剤を含む溶融樹脂４０は、キャビティ１３に射出された後に、溶融樹脂４０に付与される圧力が小さくなることにより、発泡する。物理発泡剤の具体例としては、ブタンなどの脂肪族炭化水素類、シクロブタンなどの脂環式炭化水素類、窒素、炭酸ガス、空気などの無機ガスが挙げられる。
【００４８】
また、溶融樹脂４０には、製造する発泡体に種々の機能を付与するために、既知の添加物が添加されていてもよい。
【００４９】
図２に示すように、ステップＳ２の注入工程に続いて、ステップＳ３において、減圧工程が行われる。この減圧工程では、図１に示す制御部１９は、減圧機構３０にキャビティ１３を減圧させる。具体的には、減圧工程では、制御部１９は、開閉弁３３を開けることにより、減圧ポンプ３１によって減圧されているチャンバ３２をキャビティ１３に接続する。これにより、キャビティ１３の気体がキャビティ１３外に排出される。その結果、キャビティ１３が減圧される。この減圧工程において、図５に示すように、溶融樹脂４０中に多数の気泡核４１が生成する。生成する気泡核４１の数量は、減圧工程におけるキャビティ１３の減圧速度に依存する。具体的には、キャビティ１３の減圧速度が高いほど、多数の気泡核４１が生成する。なお、キャビティ１３の減圧速度をより高める観点から、チャンバ３２の容積は、キャビティ１３の容積の３倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。
【００５０】
次に、図２に示すように、ステップＳ４において、溶融樹脂４０を発泡させる発泡工程が行われる。この発泡工程により内部に多数の気泡４２（図６を参照）が形成された発泡体４３が得られる。
【００５１】
発泡工程は、詳細には、ステップＳ３の減圧工程において生じた気泡核４１を成長させて気泡４２を形成する工程である。具体的には、本実施形態では、図６に示すように、発泡工程は、移動型としての第１の成形型１１を第２の成形型１２から離れる方向に移動させることでキャビティ１３の容積を拡大することにより溶融樹脂４０を発泡させる工程である。もっとも、本発明において、溶融樹脂４０の発泡は、キャビティ１３の拡大以外の方法によって行ってもよい。
【００５２】
次に、本実施形態の方法によって多数の微細な気泡４２を有する発泡体４３を成形できる理由について詳細に説明する。
【００５３】
発泡体は、溶融樹脂中に生成した気泡核が成長することにより形成される。このため、より多くの気泡を有する発泡体を成形するためには、より多くの気泡核を生成させることが必要不可欠となる。ここで、上述のように、生成する気泡核の数量は、キャビティの減圧速度に依存する。具体的には、キャビティの減圧速度が高いほど、多くの気泡が生成する。
【００５４】
しかしながら、可動型を移動させてキャビティを拡大することによりキャビティを減圧する方法では、可動型が重量物であるため、十分に高い減圧速度でキャビティを減圧することが困難である。従って、可動型を移動させてキャビティを拡大することによりキャビティを減圧する方法では、十分に多くの気泡核を生成させることが困難である。よって、多数の微細な気泡を有する発泡体を成形することは困難である。
【００５５】
それに対して、本実施形態では、キャビティ１３の気体をキャビティ１３外に排出することでキャビティ１３を減圧する。この方法では、重量物である第１の成形型１１を高速に移動させる必要がない。よって、迅速にキャビティ１３を減圧することができる。従って、多くの気泡核４１を生成させることができる。その結果、多数の気泡４２を有する発泡体４３を成形することができる。このように、本実施形態では、多数の気泡４２を形成することができるため、曲げ剛性が高く、高強度であり、さらに、断熱性に優れた発泡体４３を得ることができる。また、本実施形態の方法では、気泡核を生成させるための気泡核生成剤を樹脂中に添加する必要が必ずしもない。このため、リサイクル性に優れ、かつ軽量な発泡体４３を得ることができる。
【００５６】
特に、本実施形態では、開閉弁３３を開けて減圧されたチャンバ３２とキャビティ１３とを接続することによりキャビティ１３を減圧する。このため、例えば、減圧ポンプ３１を直接キャビティ１３に接続する場合と比較して、より迅速にキャビティ１３を減圧することができる。従って、さらに多くに気泡核４１を生成させることができる。その結果、さらに多くの気泡４２を有し、さらに高い強度を有する発泡体４３を成形することができる。
【００５７】
減圧工程におけるキャビティ１３の減圧速度は、５ＭＰａ／秒〜１００ＭＰａ／秒の範囲内であることが好ましく、８０ＭＰａ／秒〜１００ＭＰａ／秒の範囲内であることがより好ましい。減圧工程における減圧速度を５ＭＰａ／秒以上、より好ましくは８０ＭＰａ／秒以上とすることにより、より多くの気泡核を生成させることができる。従って、より多くの気泡を有する発泡体の成形が可能となる。より多くの気泡核を生成させる観点から、減圧工程における減圧速度は、高い方が好ましい。しかしながら、減圧工程における減圧速度が１００ＭＰａ／秒を超えると、気体が断熱膨張する影響により、装置の温度が極端に低下し、装置に霜などが付着して、減圧速度が不安定になったり、転写ムラが生じたりするなど、外観が悪化する場合がある。
【００５８】
また、減圧工程の開始後、発泡工程の開始直前におけるキャビティ１３内の圧力は、溶融樹脂の種類や温度等にも依存するが、一般的には、０．０１Ｐａ〜０．１５Ｐａの範囲内であることが好ましく、０．０１Ｐａ〜０．０８Ｐａの範囲内であることがより好ましい。
【００５９】
なお、発泡工程の開始時期は、減圧工程の開始後であれば特に限定されないが、減圧工程開始から０．１秒後〜５秒後の間に開始することが好ましい。発泡工程の開始を減圧工程の開始から０．１秒以上遅らせることにより、十分な数量の気泡核を発生させることができる。従って、微細な発泡を多数形成することができる。発泡工程の開始を、減圧工程の開始時から５秒より長く遅らせた場合は、発泡時の溶融樹脂の温度が低くなりすぎ、発泡しないスキン層が厚くなりすぎる場合がある。
【００６０】
（変形例）
上記実施形態では、減圧機構３０が、減圧ポンプ３１と、チャンバ３２と、開閉弁３３とにより構成されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、減圧機構３０は、減圧ポンプのみにより構成されていてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、加圧機構２０が、加圧ポンプ２１と、チャンバ２２と、開閉弁２３とにより構成されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、加圧機構２０は、加圧ポンプのみにより構成されていてもよい。
【００６２】
加圧経路１１ｂ及び後述する減圧経路１１ｃが第１の成形型１１に形成されている例について説明するが、加圧経路１１ｂ及び減圧経路１１ｃのうちの少なくとも一方を第２の成形型１２に形成してもよい。
【００６３】
（実施例１）
ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー社製ポリプロピレン樹脂、グレード：Ｊ８３０ＨＶ）１００重量部、化学発泡剤（永和化成工業社製化学発泡剤ＥＥ２７５Ｆ）１０重量部、及びポリエチレン樹脂（プライムポリマー社製ポリエチレン樹脂、グレード：１５１５０Ｊ）３重量部をホッパー１６から投入し、射出機構１５で、溶融し、混練した。次に、２００℃の溶融樹脂を、１０ＭＰａの炭酸ガスが充満している肉厚１ｍｍのキャビティ１３に１００ｍｍ／秒で注入した。この際、成形型１０の温度は、５０℃とした。キャビティ１３に注入した溶融樹脂の体積は、キャビティ１３の容積の９８％とした。
【００６４】
その後、開閉弁３３を開き、１００ＭＰａ／秒で減圧した。減圧を開始してから０．５秒後に、第１の成形型１１を、キャビティ１３の肉厚が３．０ｍｍとなるまで、２５ｍｍ／ｓｅｃで移動し、溶融樹脂４０を発泡させた。
【００６５】
得られた発泡体４３を成形型１０から取り出し、気泡４２の数量、気泡４２の平均径、発泡体４３の曲げ弾性率及び熱伝導率を測定した。なお、発泡層の気泡の数量は、成形品の断面を切断し、断面において３ｍｍ×３ｍｍの領域を光学式顕微鏡により気泡の数を測定した。気泡の平均径は、光学式顕微鏡に付随している長さが刻まれているスケールを用いて測定した。発泡体４３の曲げ弾性率は、万能材料試験機テンシロンにより測定した。発泡体４３の熱伝導率は、１辺５０ｍｍの板状にカットし、アルバック理工（株）定常法熱伝導率測定装置により測定した。測定結果を下記の表１に示す。
【００６６】
（実施例２）
溶融樹脂を注入するときのキャビティ１３の圧力を８ＭＰａとし、減圧速度を８０ＭＰａ／秒としたこと以外は、上記実施例１と同様にして発泡体４３を成形し、気泡４２の数量、気泡４２の平均径、発泡体４３の曲げ弾性率及び熱伝導率を測定した。測定結果を下記の表１に示す。
【００６７】
（実施例３）
溶融樹脂を注入するときのキャビティ１３の圧力を４ＭＰａとし、減圧速度を３０ＭＰａ／秒としたこと以外は、上記実施例１と同様にして発泡体４３を成形し、気泡４２の数量、気泡４２の平均径、発泡体４３の曲げ弾性率及び熱伝導率を測定した。測定結果を下記の表１に示す。
【００６８】
（比較例１）
加圧しない状態で溶融樹脂をキャビティに注入し、減圧工程を行わなかったこと以外は、上記実施例１と同様にして発泡体を成形し、気泡の数量、気泡の平均径、発泡体の曲げ弾性率及び熱伝導率を測定した。測定結果を下記の表１に示す。
【００６９】
（比較例２）
溶融樹脂の射出速度を２００ｍｍ／秒としたこと以外は、上記比較例１と同様にして発泡体を成形し、気泡の数量、気泡の平均径、発泡体の曲げ弾性率及び熱伝導率を測定した。測定結果を下記の表１に示す。
【００７０】
【表１】
2010221618.tif 000003
【００７１】
上記の表１に示すように、減圧工程を行わなかった比較例１，２では、気泡の数が２．５個／ｍｍ２以下と少なく、平均気泡径が９００μｍ以上と大きかった。そして、曲げ弾性率が１００ＭＰａ以下と小さく、熱伝導率が０．１１Ｗ／ｍ／Ｋ以上と大きかった。
【００７２】
それに対して、減圧工程を行った実施例１〜３では、気泡の数が３．０個／ｍｍ２以上と多く、平均気泡径が８００μｍ以下と小さかった。この結果から、発泡工程に先立って減圧工程を行うことにより、微細な気泡を多数形成できることがわかる。また、与圧が４ＭＰａであり、減圧速度が３０ＭＰａ／秒である実施例３では、気泡の数が３．０個／ｍｍ２であり、平均気泡径が８００μｍであったのに対して、与圧が８ＭＰａ以上であり、減圧速度が８０ＭＰａ／秒以上である実施例１，２では、気泡の数が６．０個／ｍｍ２以上であり、平均気泡径が４５０μｍ以下であった。この結果から、溶融樹脂注入時のチャンバの圧力を８ＭＰａ以上とすることにより、より微細な気泡をより多数形成できることがわかる。また、減圧速度を８０ＭＰａ／秒以上とすることにより、より微細な気泡をより多数形成できることがわかる。
【符号の説明】
【００７３】
１…発泡体製造装置
１０…成形型
１１…第１の成形型
１１ａ…凹部
１１ｂ…加圧経路
１１ｃ…減圧経路
１２…第２の成形型
１２ａ…凸部
１２ｂ…ゲート
１３…キャビティ
１４…移動機構
１５…射出機構
１６…ホッパー
１９…制御部
２０…加圧機構
２１…加圧ポンプ
２２…チャンバ
２３…開閉弁
３０…減圧機構
３１…減圧ポンプ
３２…チャンバ
３３…開閉弁
４０…溶融樹脂
４１…気泡核
４２…気泡
４３…発泡体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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