(57)【要約】【課題】  吸音材、通水材等として利用可能な連通した空隙を有するポリプロピレン系樹脂発泡成形体で、部位的な融着強度向上あるいは原料ビーズの剥離を防止しうる熱可塑性発泡樹脂成形体と、簡便で且つ経済的な製造方法を提供すること。【解決手段】  Ｌ／Ｄが２以上１０以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位と、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位が略区画状に存在することを特徴とする熱可塑性樹脂型内発泡成形体。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ／Ｄが２以上１０以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位と、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位が略区画状に存在することを特徴とする熱可塑性樹脂型内発泡成形体。
【請求項２】
前記熱可塑性型内発泡成形体外周部がＬ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成され、それ以外の部位がＬ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成されたことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形体。
【請求項３】
熱可塑性樹脂予備発泡粒子を無機ガスで加圧処理して該発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる型内発泡成形方法であって、Ｌ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧をＬ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧よりも低く、これらの熱可塑性樹脂予備発泡粒子を金型内で同時一体成形することを特徴とする、請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形体の製造方法。
【請求項４】
熱可塑性樹脂予備発泡粒子を無機ガスで加圧処理して該発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる型内発泡成形方法であって、Ｌ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧を絶対圧力で０．１２ＭＰａ以上０．１７ＭＰａ以下、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧を絶対圧力で０．１８ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下とし、これらの熱可塑性樹脂予備発泡粒子を型内で同時一体成形することを特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成形してなる、主に吸音材、通水材として利用可能な高い空隙率を有する、熱可塑性樹脂型内発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン等に代表される熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成形してなり、連通した空隙を有する発泡成形体の製造方法として、Ｌ／Ｄが２〜１０の柱状ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を、金型内に充填率が４０〜５５％となり且つ粒子相互が不規則な方向を向くように充填させた後、蒸気で加熱する方法が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
その他には、中空円筒ないし中空異形状、あるいは断面形状が十字形のような凹凸を有するポリプロピレン系樹脂発泡粒子を加熱成形する方法が開示されている（特許文献２、特許文献３）。さらには、鼓形状の予備発泡粒子を用い、１０〜６０％の空隙率を有する発泡成形体もある（特許文献４）。
【０００４】
何れも、透水性、通気性、吸音性を得るために、異形の予備発泡粒子あるいはＬ／Ｄを大きくした予備発泡粒子を使用することで、発泡成形体の内部に空隙を設けるものである。しかしながら、このような構成の発泡成形体は空隙を多く含むため、空隙のない成形体に比べ、圧縮特性が低下する、あるいは予備発泡粒子同士の融着強度が低下するために、発泡成形体の端面部分で予備発泡粒子が剥離しやすい、即ち形状保持性に劣るという課題を有していた。即ち、通気性、透水性、吸音性能を維持しつつ、端面の剥離しやすい部分を補強する、或いは、所望の箇所にのみ透水性、通気性や吸音性を付与された成形体や製造方法が望まれていた。
【０００５】
一方、例えば特許文献５のように、異なる予備発泡粒子を略区画状に一体的に成形する技術があるが、異なる予備発泡粒子の記載として、発泡倍率をはじめとして、ビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材の異なるもの、が開示されているが、当該文献は、一般的な真球に近い予備発泡粒子についての開示であり、特定の成形条件が必要とされるようなＬ／Ｄの異なる予備発泡粒子を使用することについては具体的に記載されていない。
【特許文献１】特開平３−２２４７２４号公報
【特許文献２】特開平７−１３８３９９号公報
【特許文献３】特開平７−１３８４００号公報
【特許文献４】特開２０００−３０２９０９号公報
【特許文献５】特開２００１−９６５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、簡便で経済的に製造可能な熱可塑性樹脂予備発泡粒子を用いて、高い空隙率を有し、且つ形状保持性を有した熱可塑性樹脂型内発泡成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、熱可塑性樹脂型内発泡成形体をＬ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位と、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成した部位を略区画状に存在させることにより、Ｌ／Ｄが２以上１０以下で構成する部位が吸音性或いは透水性に寄与し、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下で構成する部位が強度維持あるいは剥離防止機能に寄与することで、吸音性、或いは、透水性と機械的強度、或いは、形状安定性の両立を図れることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
即ち、本発明の第１は、Ｌ／Ｄが２以上１０以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位と、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位が略区画状に存在することを特徴とする熱可塑性樹脂型内発泡成形体に関する。好ましい実施態様としては、前記熱可塑性型内発泡成形体外周部がＬ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成されそれ以外の部位がＬ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成されたことを特徴とする前記記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形体に関する。
【０００９】
本発明の第２は、熱可塑性樹脂予備発泡粒子を無機ガスで加圧処理して該発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる型内発泡成形方法であって、Ｌ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧をＬ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧よりも低く、これらの熱可塑性樹脂予備発泡粒子を金型内で同時一体成形することを特徴とする、前記記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形体の製造方法に関し、別の態様としては、熱可塑性樹脂予備発泡粒子を無機ガスで加圧処理して該発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる型内発泡成形方法であって、Ｌ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧を絶対圧力で０．１２ＭＰａ以上０．１７ＭＰａ以下、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子内圧を絶対圧力で０．１８ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下とし、これらの熱可塑性樹脂予備発泡粒子を型内で同時一体成形することを特徴とする前記記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形体の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、Ｌ／Ｄが２以上１０以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位と、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子から形成された部位が略区画状に存在する構成を採ることで、所定の空隙率と、圧縮特性或いは形状保持性の両立が可能となり更には所望の箇所を高い空隙率とすることが可能である。本発明の製造方法によれば、主として吸音機能あるいは透水機能を付与したい部位をＬ／Ｄが２以上１０以下の予備発泡粒子で形成することで、成形後の当該部位の空隙率が２５％以上５０％以下となるように構成し、予備発泡粒子の剥離の防止あるいは機械的強度を要求する部位は、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下の予備発泡粒子で形成することで、成形後の当該部位の空隙率が５％以下の強度を高めた構成とすることが可能となる。
【００１１】
この発泡成形体は、自動車部材、土木・建築資材、産業用資材等において吸音材、通水材等に好適に使用し得る。特に、嵩上げ材、ティビアパッド、ラゲージボックス、側突材等の自動車部材に吸音性能を付与する場合に好適に使用し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明に関し詳しく説明する。
【００１３】
本発明において用いられる熱可塑性樹脂とは、型内発泡成形に用いられる熱可塑性樹脂であれば使用でき、例えばポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等が挙げられる。
【００１４】
本発明に用いることができるポリスチレン系樹脂としては一般的な発泡性ポリスチレン樹脂だけでなく、例えば、スチレン、又はメチルスチレンを５０％以上含有してなるポリスチレン系樹脂、ハイインパクトポリスチレン系樹脂、スチレンとブタジエン、スチレン−エチレン共重合体、メチルメタクリレート、無水マレイン酸等との共重合樹脂等が挙げられ、これらは、単独、又は２種以上の組み合わせとして用いられる。
【００１５】
本発明に用いることができるポリオレフィン系樹脂としては、低・中・高密度ポリエチレン、線状低・超低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体で代表されるポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、エチレン―プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体で代表されるポリプロピレン系樹脂が挙げられる。
【００１６】
これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂が好適に用いられ、中でもポリプロピレン系樹脂がより好適に使用される。
【００１７】
本発明におけるポリプロピレン系樹脂は、プロピレンモノマー単位が５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、更に好ましくは９０重量％以上からなる重合体であり、中でもチーグラー型塩化チタン系触媒またはメタロセン触媒で重合された、立体規則性の高いものが好ましい。具体例としては、例えば、プロピレン単独共重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、無水マレイン酸―プロピレンランダム共重合体、無水マレイン酸―プロピレンブロック共重合体、プロピレン−無水マレイン酸グラフト共重合体等が挙げられ、これらは単独あるいは混合して用いられる。特に、エチレン−プロピレンランダム共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム共重合体が好適に使用し得る。また、これらのポリプロピレン系樹脂は無架橋のものが好ましいが、架橋したものも使用できる。
【００１８】
本発明に使用することの出来るポリプロピレン系樹脂は、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇで測定したメルトインデックス（以下、ＭＩ）が０．１ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下であることが好ましく、更に好ましくは２ｇ／１０分以上６ｇ／１０分以下である。ＭＩが０．１ｇ／１０分未満では、予備発泡粒子を製造する際の発泡力が低く、高発泡倍率の予備発泡粒子を得るのが難しくなる傾向がある。また、発泡成形体としたときの予備発泡粒子間の融着強度を確保することが難しくなる傾向にある。ＭＩが７ｇ／１０分を超えると、発泡成形体としたときの空隙率を安定した値で制御することが難しくなる傾向がある。
【００１９】
また、前記ポリプロピレン系樹脂は、機械的強度、耐熱性に優れた発泡成形体を得るために、融点は、好ましくは１３０℃以上１６８℃以下、更に好ましくは１３５℃以上１６０℃以下、特に好ましくは１４０℃以上１５５℃以下である。融点が当該範囲内である場合、成形性と機械的強度、耐熱性のバランスが取り易い傾向が強い。ここで、前記融点とは、示差走査熱量計によって樹脂１〜１０ｍｇを４０℃から２２０℃まで１０℃／分の速度で昇温し、その後４０℃まで１０℃／分の速度で冷却し、再度２２０℃まで１０℃／分の速度で昇温した時に得られるＤＳＣ曲線における吸熱ピークのピーク温度をいう。
【００２０】
本発明に用いる予備発泡粒子は、上記熱可塑性樹脂を基材樹脂とするものであり、Ｌ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子（以下、棒状予備発泡粒子と称す場合がある）とＬ／Ｄが０．８以上１．２の熱可塑性樹脂予備発泡粒子（以下、球状予備発泡粒子と称す場合がある）を使用する。
【００２１】
ここで、本発明にいうＬ／Ｄとは、図１に示すように、Ｌは発泡粒子の最長部の長さ、ＤはＬ方向と垂直な断面における最大径Ｄｍａｘと最小径Ｄｍｉｎの平均値であり、下記式にて計算される。
【００２２】
【数１】
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熱可塑性予備発泡粒子のＬ方向に垂直な断面形状は、円、楕円等の凹部のない閉じた曲線であり、ＤｍａｘおよびＤｍｉｎはＬ方向に沿って略一定の値をとる。予備発泡粒子の具体例としては、円柱形状、楕円柱形状が挙げられる。
【００２３】
先ず、棒状予備発泡粒子について詳細に説明する。
【００２４】
Ｌ／Ｄが２以上１０以下の棒状予備発泡粒子を採用することにより、発泡粒子同士の適度な接触面積を保って、高い空隙を形成することが可能となる。Ｌ／Ｄが１０を超えると、金型に充填する際の充填口での目詰まりが発生し易く、充填不良の原因となるばかりか、発泡成形体の局所間での空隙率にバラツキが生じ易くなる。
【００２５】
棒状予備発泡粒子は、セル径が好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下、更に好ましくは、５０μｍ以上１００μｍ以下である。セル径がこの範囲にあると、金型への充填の際に生じた空隙を保持して、発泡粒子間を強固に融着させ易い。セル径が３０μｍ未満の場合には、発泡成形体とした時に、ヒケ、収縮が発生し易くなり、形状保持性が悪化する場合がある。セル径が１５０μｍを超えると、発泡成形体とした時の空隙率が低くなる傾向となる。特に、金型面と接触した表面層において空隙率が低下し易い傾向にある。
【００２６】
更に、棒状予備発泡粒子は、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に２つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたときのβ／（α＋β）が、０．３５以上０．７５以下であることが好ましく、更に好ましくは０．４０以上０．７０以下である。β／（α＋β）が０．３５未満の場合、発泡成形体の空隙率を高くすることが困難となる場合がある。これは、発泡粒子の二次発泡力が高くなるため、成形の際に空隙率が低下するためと思われる。β／（α＋β）が０．７５を超えると発泡粒子間の融着が困難となる場合がある。融着を促進するために成形に用いる蒸気の温度を上げると、発泡成形体の空隙率が低下するため、空隙率の確保と融着の両立が困難となる恐れがある。
【００２７】
ここで、発泡粒子の示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線とは、発泡粒子１〜１０ｍｇを示差走査熱量計によって１０℃／分の昇温速度で４０℃から２２０℃まで昇温したときに得られるＤＳＣ曲線のことである。図２に示す通り、得られたＤＳＣ曲線の極大点Ａを通る直線とＤＳＣ曲線との低温側の接点をＢ、高温側の接点をＣとする。線分ＡＢとＤＳＣ曲線で囲まれた面積から低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、線分ＡＣとＤＳＣ曲線で囲まれた面積から高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）が算出される。
【００２８】
上記要件を満たした棒状予備発泡粒子を用いることにより、好ましくは空隙率２５％以上５０％以下の熱可塑性樹脂発泡成形部位を容易に得ることができる。発泡成形体の空隙率は吸音特性と強く関係しており、空隙率は、更に好ましくは３０％以上４５％以下である。空隙率が２５％未満となると、ピーク周波数における吸音率が低下し、十分な吸音特性が得られない場合がある。空隙率が５０％を超えると、発泡粒子間の接触面積が低下して発泡成形体の割れが生じ易くなり、機械強度が低下する恐れがある。
【００２９】
ここで空隙率とは、発泡体から所定の大きさ（例えば、２０×２０×４０ｍｍ）の直方体試料を、表面スキン層を含まないように切り出し、外形寸法より見掛け体積を求め、更に、直方体試料を一定量のエタノールを入れたメスシリンダー中に浸漬し、その時の増加容積（真の体積）を測定し、見掛け体積と真の体積の差を、見掛け体積で除算した値をいう。
【００３０】
次に、球状予備発泡粒子について説明する。
【００３１】
Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下の略球状の予備発泡粒子は、セル径が２００μｍ以上４００μｍ以下、且つ示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に２つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたときのβ／（α＋β）が０．１５以上０．３５以下であることが好ましい。これらの要件を満たすことにより、倍率バラツキが小さく、高い強度を有し、且つ空隙率の低い熱可塑性樹脂発泡成形部位を安定的に製造出来る傾向にある。ここで、粒子Ｌ／Ｄは、金型内への本粒子の充填性並びに成形後の融着性、機械的強度保持の観点から、できる限り球状、好ましくはＬ／Ｄが０．９以上１．１以下、つまりＬ／Ｄが１に近いことが好ましい。
【００３２】
本発明においては、以上説明した棒状予備発泡粒子と球状予備発泡粒子を併用し、略区画状に存在させることにより、透水性、通気性或いは、吸音性が依存する空隙率と、成形体の形状維持、或いは、機械強度保持を可能とすることができる。吸音率は棒状予備発泡粒子の発泡倍率には大きく依存していないため、任意の発泡倍率を選択することが可能である。また、適用される用途により異なるが、予備発泡粒子の発泡倍率は、５倍以上６０倍以下のものが好適に適用される。特に、自動車用途の嵩上げ材、ラゲージボックス、ティビアパッド等には、１５倍以上４５倍以下のものがより好ましい。
【００３３】
次に、本発明に用いる成形装置について述べる。
【００３４】
本発明による金型装置は、図３に示すように、対向配置された１組の金型としてのキャビティー型１及びコア型２とで形成される成形空間３内に空気の流れに乗せて原料ビーズを充填するための充填器６とを備えている。キャビティー型１及びコア型２は、枠状フレーム１１，１２と裏板１３，１４とを有するハウジングにそれぞれ取り付けられ、キャビティー型１及びコア型２の背面側には１組のキャビティー型蒸気室７及びコア型蒸気室８がそれぞれ形成され、キャビティー型１及びコア型２には両蒸気室と成形空間５とを連通する多数の通気孔が形成されている。尚、通気孔は、実際には、０．５ｍｍφ程度の丸孔や幅０．５ｍｍ程度のスリットを複数個透設した外径７〜１２ｍｍの蓋を有する筒体からなるコアベントを、金型に孔明け配置したコアベント取付孔に嵌め込んで形成したものや、金型に直接的に形成した０．５ｍｍφ程度のコアベントホールで構成されている。
【００３５】
キャビティー型蒸気室７及びコア型蒸気室８には、蒸気や圧縮空気などの用役流体を供給するための供給管がそれぞれ接続されるとともに、減圧手段やドレン配管に連なる排出管がそれぞれ接続され、供給管及び排出管の途中部には図示外の制御弁がそれぞれ介設され、制御弁の操作により成形空間１５への用役流体の供給、排出を制御できるように構成されている。
【００３６】
成形空間３内は、仕切部材４を介してＬ／Ｄの異なる予備発泡粒子を区画しており、各区画成形空間には予備発泡粒子の充填器６がそれぞれ接続されており、隣接する区画成形空間内にＬ／Ｄの異なる予備発泡粒子を充填できるように構成されている。
【００３７】
仕切部材４を用いたＬ／Ｄの異なる予備発泡粒子を充填する方法としては、一つには、一方の金型にエアシリンダー等を介して成形空間内に可動仕切部材を設け、この仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画する金型装置が挙げられる。ただ、この金型装置は、金型に挿通孔を形成して、この挿通孔に仕切部材を出没自在に装着する関係上、予備発泡粒子が挿通孔や挿通孔の内壁面と仕切部材の間に侵入して、成形体表面に突出状のバリが形成されやすい傾向にある。
【００３８】
別の方法としては、少なくとも一方の金型に、隣接する区画成形空間に充填する予備発泡粒子の少なくとも一方が通り抜け不能な間隔をあけて型開閉方向に片持ち状に延びる複数の櫛歯を固定的に設け、この仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画するとともに、各区画成形空間に対して原料ビーズを供給する充填器を個別に接続し、仕切部材により成形空間内を区画した状態で、隣接する区画成形空間内に例えば発泡倍率の異なる原料ビーズを充填した後、成形空間内に蒸気を供給することで、隣接する原料ビーズを櫛歯を介して加熱融着させて成形体を得るように構成した金型装置である（図３）。この金型装置により成形した成形体には、仕切部材の固定台座に対応する位置に溝が形成され、固定した櫛歯に対応する位置には貫通孔又は有底孔が形成されるものの、仕切部材を駆動するための駆動系が不要のため成形装置を格段に簡素に構成することが可能となり、成形装置の製作コストを低減できる。また、仕切部材の取付位置を変更することで、成形空間の区画領域を容易に変更することが可能のため、成形体の設計変更等に対応できる。さらに、隣接する区画成形空間内に充填したＬ／Ｄの異なる予備発泡粒子同士を固定した櫛歯間の隙間を介して十分に融着することになるので、成形体のうちＬ／Ｄの異なる予備発泡粒子で成形された成形部位の接合強度を十分に確保することが可能である等の効果が得られる。
【００３９】
以上の点を考慮した場合、本発明には、後者の金型装置を用いることが好適である。よって、ここでは本発明に好適な仕切部材として櫛歯を用いた金型装置についてより詳しく説明する。
【００４０】
成形空間内は、球状予備発泡粒子で構成された部位は櫛歯を介して、棒状予備発泡粒子で構成された部位に区画化され、各区画成形空間には原料となる予備発泡粒子の充填器６がそれぞれ接続されており、Ｌ／Ｄの異なる予備発泡粒子を充填できるように構成されている。成形空間の区画形状や区画個数や区画位置は、製作する成形体の性能、形状に応じて任意に設定可能である。例えば、成形体の外周部と内部とで異なるＬ／Ｄの予備発泡粒子からなる部位を配したり、吸音性や通気性が要求される部位にのみＬ／Ｄが２以上１０以下である熱可塑性樹脂予備発泡粒子からなる部位を配す等が考えられる。中でも、熱可塑性型内発泡成形体外周部を球状予備発泡粒子で形成し、それ以外の部位を棒状予備発泡粒子で形成することで、発泡成形体の端面部位で予備発泡粒子が剥離しやすいという問題を解消することが可能となる。
【００４１】
図４〜６に示すように、区画手段としては、型開閉方向に沿って並列状に配置した櫛歯を片側の金型に型持ち状に配置（図４）しても、両方の金型から配置（図５）してもよく、さらには仕切板と型開閉方向に沿って並列状に配置した複数本の櫛歯と櫛歯を片持ち状に支持する支持部材とを併設（図６）してもよい。
【００４２】
例えば、本発明の場合、図４〜６に示すように、棒状予備発泡粒子部と球状予備発泡粒子部とは正面視略「口」字状の境界面の位置において区画され、成形体表面には複数の有底孔が一定間隔おきに形成されることになる（図７）。有底孔は連続あるいは非連続に構成されてもよいが、成形体を貫通する構成とすることも可能である。なお、境界面は必ずしも正面視「口」字状に形成する必要はなく、正面視Ｌ字状や直線状、或いは曲線状の境界に沿って成形体を区画することも可能である（図８）。また、境界面が三角波状や矩形波状、鋸波状、正弦波状になるように、櫛歯を配列してもよい（図９）。
【００４３】
櫛歯１８の間隔は、区画成形空間の少なくとも一方に充填する予備発泡粒子が通り抜けできない間隔にそれぞれ設定されており、一般的には球形予備発泡粒子の通り抜けできない間隔に設定される。櫛歯の間隔は、狭すぎると、隣接する区画成形空間内に充填される原料ビーズ同士の密着性が十分に確保できず、成形体の強度が低下するので、通り抜けできない原料の予備発泡粒子短径の３０〜９０％、より好ましくは５０〜８０％に設定することが好ましい。
【００４４】
櫛歯は、細長い棒状やパイプ状の部材で構成され、断面形状は円形状、長円状、楕円状、四角形や六角形などの多角形状、星状、Ｌ状、Ｈ状など任意の断面形状のものを採用できる。また、この区画手段を用いた場合においては、成形体の櫛歯に対応する位置に有底孔や貫通孔がそれぞれ形成されることになるので、櫛歯の相当直径は極力小さく設定することが好ましく、例えば１〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍに設定されている。ここでの相当直径とは、各形状の櫛歯の断面積を、その面積に相当する円の直径に換算した数値である。
【００４５】
つまり、この成形装置においては、前述のように成形体に櫛歯により貫通孔又は有底孔が形成されるので、櫛歯の相当直径を１０ｍｍよりも大きく設定すると、大きな貫通孔又は有底孔が形成されることになり、成形体の異種予備発泡粒子間の強度低下を招くとともに、成形体の外観が低下する恐れがある。また櫛歯の相当直径を１ｍｍよりも小さく設定すると、櫛歯の強度を十分に確保できず、櫛歯が破損したり変形したりするという不具合が発生する恐れがある。
【００４６】
また、櫛歯の素材は、アルミ、鉄、真鍮、ステンレス等の金属材料、セラミック、耐熱性の合成樹脂材料からなるもの好ましい。とりわけ、弾性変形可能且つ耐熱、耐腐食性に優れたステンレスのバネ鋼を用いることが好ましい。このように構成すると、充填圧や発泡圧により櫛歯が多少変形しても弾性限界範囲内であれば元の形状に復帰できるので、櫛歯の塑性変形による充填不良や離型不良などの成形不良を防止しつつ、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、芯材の外観低下や強度低下を抑制できる。さらに金型からの離型安定性と櫛部材の耐久性の観点より、櫛歯と成形体との摩擦抵抗を低減するために、櫛歯の表面をテフロン（登録商標）コーティング処理、或いは、アルマイト処理などの表面処理を行うことが好ましい。
【００４７】
更に、櫛歯の長さは、成形体の厚みにもよるが１００ｍｍ以下に設定することが好ましく、更には５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。櫛歯を弾性変形可能な素材で構成しても、充填圧や発泡圧により櫛歯に作用する曲げモーメントは、櫛歯の長さによって変化する。従って、弾性変形範囲内の長さに調整することによって、櫛歯の破損または塑性変形といった不具合を防止できることになる。
【００４８】
本発明の熱可塑性樹脂型内発泡成形体の製造方法について述べる。
【００４９】
本発明は、従来から知られている発泡力付与方法により、Ｌ／Ｄが２以上１０以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子からなる部位と、Ｌ／Ｄが０．８以上１．２以下の熱可塑性樹脂予備発泡粒子からなる部位の両方が存在する熱可塑性樹脂型内発泡成形体を成形することができる。熱可塑性樹脂予備発泡粒子の中でも、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂を採用した場合、該樹脂からなる予備発泡粒子は発泡力が小さいため以下のような成形前処理あるいは充填方法を採用することが望ましい。
Ａ）発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法（成形前含浸方法）、
Ｂ）発泡粒子をガス圧力で圧縮して金型に充填し、発泡粒子の回復力を利用して、水蒸気で加熱融着させる方法（圧縮充填方法）、
Ｃ）特に前処理することなく発泡粒子を、金型が１０〜５０％程度開いた状態で充填した、金型を完全に閉じた後、水蒸気で加熱融着させる方法（クラッキング圧縮）、
などの方法が利用し得る。
【００５０】
Ｂ）、Ｃ）の成形方法では金型充填後の予備発泡粒子の隙間が殆どなく、閉塞するため、十分な空隙を有する成形体を作り難い傾向にある。よって、上記の成形方法の中でも、特にＡ）の、発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ、所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法が好ましい。
【００５１】
具体的に無機ガスの加圧処理に関して、棒状予備発泡粒子は該発泡粒子内圧を絶対圧力で０．１２ＭＰａ以上０．１７ＭＰａ以下とするのが好ましく、当該範囲内の発泡粒子内圧とすることにより、空隙率のコントロールがより容易となり、２５％以上５０％以下の空隙率を有する発泡成形部位をより安定的に製造することができる。また、球状予備発泡粒子は、該発泡粒子内圧を絶対圧力で０．１８ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下とすることが好ましい。このような内圧とすることにより、空隙率５％以下で且つ高い融着率と高い機械的強度を有する発泡成形部位を安定的に製造する事ができる。上記無機ガスとしては、特に限定はなく、例えば、空気、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭酸ガスなどが使用できる。これらは単独で用いても、２種以上混合使用してもよい。これらの中でも、汎用性の高い空気、窒素が好ましい。成形工程は、成形空間に予備発泡粒子を充填する充填工程と、成形空間に充填された予備発泡粒子を加熱、発泡融着させる加熱工程と、成形された発泡成形体を冷却する冷却工程と、発泡成形体を金型から離型する離型工程の４つの工程に大別される。
【００５２】
次に加熱工程について説明する。キャビティー型１及びコア型２のドレンライン１６，１７を開放にした状態で蒸気供給手段９，１０から両蒸気室７，８に蒸気を供給することで、２つの蒸気室内の空気を系外に排出する。次に、一方の蒸気室に蒸気を供給して、他方の蒸気室から排出することで、成形空間の空気を排出するとともに、予備発泡粒子及び金型を予熱する。次に両ドレンライン１６，１７を閉塞した状態で、両蒸気室７，８に蒸気を供給して、予備発泡粒子を加熱、発泡融着させる。予備発泡粒子の融着温度は原料の結晶化度により異なるが、本発明の場合には、ゲージ圧で０．１８〜０．２５ＭＰａの蒸気を用いることが好ましい。０．１８ＭＰａ未満の蒸気圧力では十分な融着強度を得ることができなくなる傾向があり、０．２５ＭＰａを超えてのの蒸気圧力では成形体の空隙が減少するため、通気性、透水性あるいは吸音性能の著しい低下を招く傾向がある。
【００５３】
次の冷却工程は、キャビティー型１及びコア型２に向けて図示外のノズルユニットから冷却水を噴霧し、キャビティー型１及びコア型２を介して成形空間３の発泡成形体を離型可能な成形体の硬度まで冷却・固化させる工程である。本発明の成形体は棒状予備発泡粒子と球状予備発泡粒子が略区画状に存在した構造となっている。棒状予備発泡粒子からなる部位は予備発泡粒子が点融着し空隙を多数有する構造となるため、加熱後に予備発泡粒子あるいは成形体の発泡圧力が急激に低下し、３０秒程度の水冷時間で十分である。一方、球状予備発泡粒子からなる部位は、通常の熱可塑性樹脂発泡体と同等に加熱後に大きな発泡圧力を有するため、発泡圧力が十分低下するまで水冷を行う必要がある。よって、水冷時間は通常の球状予備発泡粒子を用いた発泡体と同程度の時間を必要とする。水冷時間は予備発泡粒子の発泡倍率により異なるが、大凡６０秒から２００秒の範囲である。
【００５４】
離型工程ではキャビティー型１とコア型２とを型開きするが、一般的にはエジェクトピン５を有するキャビティー型１には仕切部材４が形成されて、その分離型抵抗がコア型２よりも大きくなっているので、発泡成形体はキャビティー型１側に残ることになる。但し、移動型に成形体が取り付く場合には、機械的強度の高い球状予備発泡粒子部位にテイパーピンを配置する等の工夫が必要である。こうして、キャビティー型１に発泡成形体を残した状態で、エジェクトピン５で発泡成形体を突き出して金型から離型することになる。
【００５５】
離型直後の発泡成形体は水分を多く含むため、常温乾燥あるいは高温乾燥を行うことが好ましい。特に、本発明の成形体は、成形直後に含水率が２００〜３００％となる場合があるため、例えば、大気圧・常温下において１〜２時間放置し、含水率を５０％以下に低減した後、６５〜７５℃の乾燥室にて５〜２４時間養生を行い、最終的に５〜２４時間の常温養生を行い、最終成形体となる。
【００５６】
以上のようにして得られる発泡成形体は優れた吸音効果、或いは、透水効果を有し、かつ機械的強度、或いは、形状安定性を有するため、吸音材、ドレン材などの様々な用途に使用することが可能である。例えば、フロアスペーサー、ティビアパッド、ピラー内部の衝撃吸収材、ドアトリム内部の衝撃吸収材、等の車両用内装材、コンサートホール、一般住宅等の建築物の床材を構成する芯材も含む床材や壁材を構成する芯材も含む壁材に好適に使用することができる。
【００５７】
適用の具体例としては、主に吸音性能が要求されフロアスペーサーで組立ラインでの原料剥離を防止したい場合には、外周を球状予備発泡粒子、それ以外の部位を、吸音性能を有する棒状予備発泡粒子で構成すればよい。また、吸音性能と曲げ剛性が要求されるツールボックスなどには、曲げ剛性を必要としない部位には吸音性能を有する棒状予備発泡粒子で構成し、曲げ剛性を必要とする部位には球状予備発泡粒子にて構成、あるいは海島状に棒状予備発泡粒子と球状予備発泡粒子を混在させるなどでの対応が可能である。また、主に吸音あるいは透水用途である成形体に支持部、あるいは他部品との組立上で融着融着強度が部位的に必要な場合にも、本発明が適用される。以上のように吸音性、透水性、通気性と製品で融着強度が必要とする部位での強度との両立が図れ、幅広い用途に適用可能である。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を実施例にてさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
ポリプロピレン製の棒状予備発泡粒子を作製するために、基材樹脂として、ＭＩ：４．５ｇ／１０分、融点：１４４℃、エチレン含量：２．８％、ブテン含量：１．３％を用い、セル造核剤としてタルク３００ｐｐｍを添加して押出機内で溶融混練した後、円形ダイよりストランド状に押出し、水冷後、カッターで切断し、一粒の重量が１．８ｍｇ／粒、該円柱形状で、Ｌ／Ｄが６．３である樹脂粒子を得た。
【００６０】
得られた樹脂粒子１００重量部（６５ｋｇ）、水２００重量部、塩基性第三リン酸カルシウム０．５重量部、アルキルスルフォン酸ソーダ０．０１重量部を容量０．３５ｍ3の耐圧オートクレーブ中に仕込み、攪拌下、発泡剤としてイソブタンを１６部添加した後、オートクレーブ内容物を１３５℃の発泡温度まで加熱した。その後、イソブタンを追加圧入して２．２ＭＰａの発泡圧力まで昇圧し、該発泡温度、発泡圧力で３０分間保持した後、オートクレーブ下部のバルブを開き、４．４ｍｍφの開口オリフィスを通して、オートクレーブ内容物を大気圧下に放出して発泡粒子を得た。得られた発泡粒子は、Ｌ／Ｄ：２．２、セル径：１０３μｍ、β／（α＋β）：０．６０、嵩密度：０．０１９ｇ／ｃｍ3であった。
【００６１】
ポリプロピレン製の球状予備発泡粒子には市販されている（株）カネカ製のＤＢＳ４５（４５倍品）で、Ｌ／Ｄ：１．０５を用いた。
【００６２】
ここで得られた発泡粒子に空気加圧処理により空気を含浸させ、棒状予備発泡粒子には絶対圧力で０．１４ＭＰａ、球状予備発泡粒子には０．２０ＭＰａの内圧を付与した。
【００６３】
金型は３００×４００×５０ｍｍのブロック形状で、且つ略外周端部５０ｍｍと内部を櫛部材で区画化し、櫛部はステンレスバネ鋼を素材とし、櫛長さ４９ｍｍ、櫛径φ２．５ｍｍ、櫛間隔２．５ｍｍのものを用いた。
【００６４】
充填工程は金型を２ｍｍ開いた状態で球形予備発泡粒子、棒状予備発泡粒子の順に充填し、続いて金型を完全に閉じ、ゲージ圧力０．２２ＭＰａの蒸気にて予備発泡粒子の加熱融着を行った。その後、水冷を６０秒間行い、発泡体を離型した。ここで得られた発泡成形体は多くの空隙を有し、蒸気・冷却水による含水を多量に含んでいたため、常温で１時間放置し、その後７５℃、２４時間の乾燥、２４時間の常温養生を行うことで、空隙率の確保と形状保持性を両立させた発泡成形体を得た。
【００６５】
（比較例１）
実施例１で用いた同棒状予備発泡粒子に、空気加圧処理により空気を含浸させ、絶対圧力で０．１４ＭＰａの予備発泡粒子を得た。これを３００×４００×５０ｍｍのブロック形状金型に充填し、蒸気圧力をゲージ圧力０．２２ＭＰａで加熱、水冷６０秒を行い、棒状予備発泡粒子のみで形成された発泡体を得た。これを常温で１時間放置し、その後７５℃、２４時間の乾燥、２４時間の常温養生を行った。
【００６６】
得られた成形体評価の結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2006240285.tif 000003
空隙率は前記したように、発泡体から２０×２０×４０ｍｍの直方体試料を、表面スキン層を含まないように切り出し、外形寸法より見掛け体積を求めた。更に、直方体試料を一定量のエタノールを入れたメスシリンダー中に浸漬し、その時の増加容積（真の体積）を測定し、見掛け体積と真の体積の差を、見掛け体積で除算した値を空隙率と定義した。
【００６８】
吸音率測定は、垂直入射式測定と、残響室を用いた測定方法の２種の方法で行った。表中の数値は最高値を示す。垂直入射式測定はＪＩＳ  Ａ１４０５に準拠し、試料厚み４０ｍｍで５００〜６４００Ｈｚでの垂直入射吸音率を測定した。試料は得られた発泡成形体より、表面スキン層を有する面が音波入射面となるように、厚み４０ｍｍで切り出した。測定は、音波を反射する剛体壁と試料が密着した状態、つまり背後空気が無い状態でおこなった。測定には小野測器社製の垂直入射吸音率測定装置ＳＲ−４１００を用いた。残響室による測定は、ＪＩＳ  Ａ１４０９に従い、９ｍ3の残響室（日東紡音響エンジニアリング製）、サンプルサイズ７００×７００ｍｍを用いて５００〜５０００Ｈｚでの測定を行った。ここで、残響室測定に用いたサンプルは、実施例あるいは比較例で示す金型にて成形した成形体を張り合わせたものを用いた。
【００６９】
剥離評価は、高さ１ｍの位置から成形体を角部が床面に当たるように１０回落下させ、成形体から予備発泡粒子が剥離するか否かで評価した。評価基準は剥離なし：○、２回以下の剥離：△、３回以上の剥離：×とした。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に使用する熱可塑性樹脂予備発泡粒子のＬ／Ｄについて示した図である。
【図２】示差走査熱量計を用い、本発明記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子を測定した際に得られるＤＳＣ曲線の一例である。横軸は温度、縦軸は吸熱量である。低温側がα、高温側がβである。
【図３】本発明で用いる金型の概略を示した図である。
【図４】本発明で用いる金型の区画手段を示した図である。
【図５】本発明で用いる金型の別の区画手段を示した図である。
【図６】本発明で用いる金型の別の区画手段を示した図である
【図７】棒状予備発泡粒子と球状予備発泡粒子が正面視略「口」字状の境界面を介して、略区画状に存在していることを示した図である。
【図８】棒状予備発泡粒子と球状予備発泡粒子が略区画状に存在している他の形状を示した図である。
【図９】本発明において用いる金型に設置する仕切部材の櫛歯の配列を示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    キャビティー型
２    コア型
３    成形空間
４    仕切部材
５    エジェクトピン
６    充填器
７    キャビティー型蒸気室
８    コア型蒸気室
９    キャビティー型蒸気供給口
１０  コア型蒸気供給口
１１  キャビティー型フレーム
１２  コア型フレーム
１３  キャビティー型裏板
１４  コア型裏板
１５  コアベント
１６  キャビティー型ドレン口
１７  コア型ドレン口
１８  櫛歯
１９  仕切板
【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】
2006240285.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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