(57)【要約】      （修正有）【課題】射出成形体に含有される気泡の平均体積を得て射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法、および、気泡の発生点および発生頻度を求める方法を提供する。【解決手段】樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体に含有される気泡の平均体積をＸ線コンピュータートモグラフィーによって求め、射出成形体における位置と平均体積の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線の微分式を用いて気泡の径の増加の程度を求める。  また、射出成形体に含有される気泡の数密度をＸ線コンピュータートモグラフィーによって求め、射出成形体における位置と数密度の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線を用いて気泡の発生開始点を求め、また、その近似曲線の微分式を用いて気泡の発生頻度を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体について、下記の（１−１）の操作に次いで、（１−２）の操作を行うことによって、射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法。
（１−１）ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義して、座標軸の位置０から位置１００の間の射出成形体に含有される気泡の平均体積を、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって得る。
（１−２）射出成形体の座標軸の位置に対する平均体積の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線の微分式を求め、射出成形体の座標軸の位置に対する前記微分式の傾きを射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度として求める。
【請求項２】
樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体について、下記の（２−１）の操作に次いで、（２−２）の操作を行うことによって、射出成形体に含有される気泡の発生点を求める方法。
（２−１）ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義して、座標軸の位置０から位置１００の間の射出成形体に含有される気泡の数密度を、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって得る。
（２−２）射出成形体の座標軸の位置に対する数密度の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線において、数密度が０となる射出成形体の位置を、気泡の発生開始点として求める。
【請求項３】
樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体について、下記の（３−１）の操作に次いで、（３−２）の操作を行うことによって、射出成形体に含有される気泡の発生頻度を求める方法。
（３−１）ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義して、座標軸の位置０から位置１００の間の射出成形体に含有される気泡の数密度を、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって得る。
（３−２）射出成形体の座標軸の位置に対する気泡の数密度の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線の微分式を求め、射出成形体の座標軸の位置に対する前記微分式の傾きを単位時間あたりの気泡の発生頻度として求める。
【請求項４】
スパイラルフロー射出成形体について請求項１に記載方法により、スパイラルフロー射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法。
【請求項５】
スパイラルフロー射出成形体について請求項２に記載方法により、スパイラルフロー射出成形体に含有される気泡の発生点を求める方法。
【請求項６】
スパイラルフロー射出成形体について請求項３に記載方法により、スパイラルフロー射出成形体に含有される気泡の発生頻度を求める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形体の発泡評価方法に関するものである。さらに詳しくは、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって射出成形体に含有される気泡の平均体積を得て射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法に関するものであり、
また、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって射出成形体に含有される数密度を得て射出成形体に含有される気泡の発生点および発生頻度を求める方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、射出成形体の剛性向上や外観改良あるいは軽量化を図るために、樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形する方法が用いられており、射出成形体の発泡特性を評価する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特開２０００−６１９８２号公報には、ポリプロピレン系樹脂発泡体のヘタリや表面荒れを改良する手段として、射出成形型にポリプロピレン系樹脂発泡体を挿入型締めしたのち、前記ポリプロピレン系樹脂発泡体の表面に特定の方法で溶融樹脂を流展させて製造され、表面から０．５ｍｍまでの表層部分の平均気泡径が２００μｍ以下であるポリプロピレン系樹脂発泡体複合成形品が記載されている。そして、平均気泡径の測定方法として、ＳＥＭで発泡体の表層部分を５０〜１００倍に拡大し、最も大きい長手方向の気泡断面を写真撮影して測定する方法が記載されている。
【０００４】
また、特開２００１−２８８２９３号公報には、熱可塑性樹脂発泡体に、均一微細な発泡セルを均一に分散させる手段として、熱可塑性樹脂及び層状珪酸塩を主成分として含み、平均気泡径と発泡倍率が特定の関係にある熱可塑性樹脂発泡体が記載されている。そして、発泡セル径の測定方法として、発泡体を２次電子反射式電子顕微鏡により観察し、観測された発泡セル５０個の平均を発泡セル径とする方法が記載されている。
【０００５】
さらに、特開２００３−３１３３５２号公報には、ポリアミド発泡体に含有される発泡構造を均一にする手段として、密度と硬度のそれぞれが特定の範囲にあり、発泡サイズが２０〜２００μｍであるポリアミド発泡体が記載されている。そして、発泡体の気泡サイズの測定方法として、発泡体の断面を走査型電子顕微鏡により写真撮影し、写真上で測定されたサイズと撮影時の倍率から平均気泡サイズを計算する方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６１９８２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８８２９３号公報
【特許文献３】特開２００３−３１３３５２号公報
【０００７】
しかし、上記公報等に記載の方法においても、射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度や気泡の発生点および発生頻度などの発泡特性に関わる現象を解明することは難しく、その改良が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、Ｘ線コンピュータートモグラフィーを用いて、射出成形体に含有される気泡の平均体積を得て射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法を提供することにあり、
また、Ｘ線コンピュータートモグラフィーを用いて、射出成形体に含有される気泡の発生点および発生頻度を求める方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、このような実情に鑑み、鋭意検討の結果、本発明が、上記課題を解決できる事を見出し、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明の一は、
樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体について、下記の（１−１）の操作に次いで、（１−２）の操作を行うことによって、射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法に係るものである。
（１−１）ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義して、座標軸の位置０から位置１００の間の射出成形体に含有される気泡の平均体積を、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって得る。
（１−２）射出成形体の座標軸の位置に対する平均体積の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線の微分式を求め、射出成形体の座標軸の位置に対する前記微分式の傾きを射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度として求める。
【００１０】
また、本発明の二は、
樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体について、下記の（２−１）の操作に次いで、（２−２）の操作を行うことによって、射出成形体に含有される気泡の発生点を求める方法に係るものである。
（２−１）ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義して、座標軸の位置０から位置１００の間の射出成形体に含有される気泡の数密度を、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって得る。
（２−２）射出成形体の座標軸の位置に対する数密度の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線において、数密度が０となる射出成形体の位置を、気泡の発生開始点として求める。
【００１１】
そして、本発明の三は、
樹脂と発泡成分とを含有する樹脂組成物を射出成形して得られる射出成形体について、下記の（３−１）の操作に次いで、（３−２）の操作を行うことによって、射出成形体に含有される気泡の発生頻度を求める方法に係るものである。
（３−１）ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義して、座標軸の位置０から位置１００の間の射出成形体に含有される気泡の数密度を、Ｘ線コンピュータートモグラフィーによって得る。
（３−２）射出成形体の座標軸の位置に対する気泡の数密度の関係を近似曲線で表わし、その近似曲線の微分式を求め、射出成形体の座標軸の位置に対する前記微分式の傾きを単位時間あたりの気泡の発生頻度として求める。
【００１２】
さらに、本発明は、
スパイラルフロー射出成形体について前記本発明の一の方法により、スパイラルフロー射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求める方法に係るものであり、
また、スパイラルフロー射出成形体について前記本発明の二の方法により、スパイラルフロー射出成形体に含有される気泡の発生点を求める方法に係るものであり、
そして、スパイラルフロー射出成形体について前記本発明の三の方法により、スパイラルフロー射出成形体に含有される気泡の発生頻度を求める方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の方法によれば、Ｘ線コンピュータートモグラフィーを用いて、射出成形体に含有される気泡の平均体積を得ることにより、射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求めることができ、また、Ｘ線コンピュータートモグラフィーを用いて、射出成形体に含有される気泡の数密度を得ることにより、射出成形体に含有される気泡の発生開始点および発生頻度を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明で用いられる射出成形体における位置は、ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体に座標軸を定義することによって定める。
【００１５】
射出成形体は、樹脂が一定圧力で金型へ射出されるものであり、樹脂の射出量が射出速度に比例し、射出量は射出成形体の樹脂流れ方向の長さに比例するため、ゲート部に対応する射出成形体の端部を０、樹脂流れ方向における流動末端を１００として射出成形体の位置を定義して、射出成形体の樹脂流れ方向の長さを数値化、または、規格化することにより、長さを時間に換算することもできる。
【００１６】
Ｘ線トモグラフィー測定を行う射出成形体の測定位置は、座標軸の位置０と位置１００の範囲内であればよい。測定位置の数は、測定時間が多大にならない範囲で、多ければ多いほど好ましく、また、測定位置の間隔は細かければ細かいほど好ましい。
【００１７】
Ｘ線トモグラフィー測定は、樹脂と気泡のコントラストが十分に得られる電流値および電圧値で測定を行う。また、得られる観察像の倍率は、注目する気泡粒径の範囲で気泡が明瞭に観察される倍率である。倍率を高くすることによって検出される気泡の数が少なくなる場合には、測定位置の極近傍で測定視野を数箇所変更して同様の測定を実施し、得られた複数のデータの平均処理をすることによって精度を向上させることが好ましい。
【００１８】
気泡の径を得るために使用するソフトウェアは、上記Ｘ線トモグラフィー測定で得た写真データの樹脂部分と気泡部分を２値化し、測定領域内の気泡体積と気泡数を得ることができるソフトウェアであれば良い。
【００１９】
射出成形体の位置に対する平均体積または数密度をプロットして、射出成形体の座標軸の位置と平均体積との関係を近似曲線で表わし、その近似曲線の微分式を求め、その微分式の傾きを求めるソフトウェアや、
射出成形体の座標軸の位置と数密度との関係を近似曲線で表わし、数密度が０となる射出成形体の位置と、その近似曲線の微分式を求め、その微分式の傾きを求めるソフトウェアは、市販のソフトウェアを用いればよい。
また、近似曲線を求めるために用いる関数は、フィティングの精度に応じて、二次関数や指数関数など用いれば良い。
【実施例】
【００２０】
〔射出成形体の組成〕
射出成形体に用いたプロピレン系樹脂の種類と発泡成分と、それらの組成を次の表１に示した。
【００２１】
【表１】
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ＡＺ８６４Ｅ４およびＡＵ５６１Ｅ１は、住友化学（株）製ポリプロピレン系重合体である。
【００２２】
〔プロピレン系重合体Ａの製造〕
プロピレン系重合体Ａは、以下のように製造した。
ホモポリマー９２重量部と２．５ジメチル−２．５ジ（ターシャリーブチル  パーオキシ）ヘキセン８重量部の混合物を住友化学社製プロピレン  エチレン−αオレフィンブロック共重合体  ＡＹ５６４  １００重量部に対し０．８重量部添加し、二軸混練押出機（日本製鋼所社製ＴＥＸ４４ＳＳ  ３０ＢＷ−２Ｖ型）を用いて、バレル温度２５０℃、押出量を３０〜５０ｋｇ／ｈｒ、スクリュー回転数を３５０ｒｐｍで分子量調節した組成物を製造し、この樹脂７５重量部に対し、さらにデュポンダウエラストマー社製  エチレン−オクテン共重合体  ＥＮＧＡＧＥ８４０７を２５重量部加え、二軸混練押出機（日本製鋼所社製ＴＥＸ４４ＳＳ  ３０ＢＷ−２Ｖ型）で、バレル温度２００℃、押出量を３０〜５０ｋｇ／ｈｒ、スクリュー回転数を３５０ｒｐｍで混合することにより得た。
【００２３】
〔プロピレン系重合体と発泡剤の混合方法〕
化学発泡剤の含量が２０〜８０重量％になるように実施例１〜３のプロピレン系重合体のそれぞれに練りこみ、マスターバッチとし、該マスターバッチを実施例１〜３のプロピレン系重合体のそれぞれに、さらにブレンドした。
【００２４】
〔スパイラルフロー射出成形法〕
射出成形方法としてスパイラルフロー成形を行った。成形機として住友重機械工業（株）製ネオマット５１５１／１５０を用いた。この成形機にスパイラルフロー金型を装着し、バレル温度２００℃、金型温度５０℃、射出圧力４０ｋｇＧ、冷却時間３０秒の条件で成形を行って、スパイラルフロー射出成形体を得た。
【００２５】
〔射出発泡成形体の作成法〕
射出発泡成形体は、以下の方法によって作成した。
理論射出容量７５０ｃｃのインライン式射出機に、厚さ２ｍｍの円盤状のキャビティを有しそのキャビティ表面が平滑なスパイラルフロー射出成形用金型を取り付けた。射出成形機バレル温度２００℃で約１３０ｇ計量した。金型温度を５０℃に保ち、溶融樹脂を金型内に約１．５秒で射出、充填した。充填完了１秒後にキャビティ厚みが増す方向に金型の開放を開始し、約２秒後にキャビティ厚みが３．６ｍｍとなったときにキャビティの開放動作を停止した。その状態を維持したまま３０秒間発泡体を冷却した後、金型を開放し、厚さ３ｍｍポリプロピレン系樹脂のスパイラルフロー射出発泡成形体を得た。
【００２６】
〔Ｘ線コンピュータートモグラフィー像撮像法〕
撮像条件は、成形体内の注目する範囲の粒子体積の気泡が明瞭に観察されるものであれば良く、本実施例では、Ｘ線コンピュータートモグラフィー（以下、Ｘ線ＣＴ）装置の分解能と同程度である１０μｍの直径を有する気泡を観察できる高倍率の撮像条件で実施した。本実施例の使用装置、測定条件および測定領域は以下のとおりであった。
【００２７】
〔使用装置〕
島津製  Ｘ線ＣＴ装置  ＳＭＸ−１３０ＣＴ
〔測定条件〕
光学系
Ｘ線源−試料間距離  ６０ｍｍ
Ｘ線源−検出器距離  ５７０ｍｍ
電流値９６μＡ、電圧値３９ｋＶ
精細モード
コーンＣＴモード（１．５ｍｍ幅の領域を観測した。）
【００２８】
〔測定領域〕
スパイラルフロー射出成形体の気泡分布の測定試料は、スパイラルフロー射出成形機のゲート部に対応する射出成形体の位置０から、樹脂流れ方向における流動末端の位置１００までの範囲において、約２〜３ｍｍ幅の切片を切り出して得た。測定は、切り出されたスパイラルフロー射出成形体の切片の中央部（観測領域体積は８ｍｍ3程度）について行った。
【００２９】
〔Ｘ線ＣＴ測定で得られたデータの解析〕
本実施例では、ラトックシステムエンジニアリング（株）から販売されている３Ｄ骨梁構造解析ソフトウェア「３Ｄボーン  ｆｏｒ  Ｗｉｎ  ＮＴ／２０００」を用いた。該ソフトウェアを用いて、ＣＴ測定で得られた像を２値化して発泡空孔の領域を選択した。そして、選択した領域のうち直径１０μｍ以下の微小な空隙はノイズとして消去し、残った気泡の径について解析を行うことにより、平均体積、解析視野内の気泡の数を求めた。
【００３０】
ゲート部に対応する射出成形体の位置０、樹脂流れ方向における流動末端の位置１００の間に、発泡成分を含有するさまざまな樹脂組成物のスパイラルフロー射出成形体の少なくとも６つの位置に対して、Ｘ線ＣＴ測定および気泡について解析を行い、（株）ヒューリンクスから販売されているソフトウェアＩｇｏｒ  Ｐｒｏを用いて、気泡の観察位置を横軸、平均体積を縦軸として図１、図２および図３を作成し、
図１から近似曲線としてフィティング関数：ｙ＝０．０００７×ｅｘｐ（０．０７８×（ｘ−９９．０））を求め、
図２から近似曲線としてフィティング関数：ｙ＝０．００２３×ｅｘｐ（０．０１１×（ｘ−５１．６））＋０．００２を求め、
図３から近似曲線としてフィティング関数：ｙ＝０．００３８×ｅｘｐ（０．０１７×（ｘ＋１２７．６））−０．００５を求めた。
それぞれのフィティング関数を図１から図３のそれぞれに示した。
【００３１】
図４に、図１から図３で近似曲線として得られたフィティング関数のそれぞれの微分式を表示した。図４に示したそれぞれの微分式において、スパイラルフロー射出成形体の座標軸の各位置に対するそれぞれの微分式の傾きが、気泡の径の増加の程度を表す。
【００３２】
射出成形体の位置を横軸とし、数密度を縦軸として、図５、図６および図７を作成し、
図５から近似曲線としてフィティング関数：１９．１×ｅｘｐ（０．０６１×（ｘ−９３．２））−３．０を求め、
図６から近似曲線としてフィティング関数：３５．６×ｅｘｐ（０．００６６×（ｘ−６２．７））−２０．３を求め、図７から近似曲線としてフィティング関数：５０．４×ｅｘｐ（０．０１７×（ｘ−６５．２））−３１．６を求めた。
図５から図７で近似曲線として得られたフィティング関数のＸ軸切片の値が、気泡の発生開始点の位置であり、それぞれの気泡の発生開始点を表２に示した。
【００３３】
また、図８に、図５から図７で近似曲線として得られたフィティング関数のそれぞれの微分式を表示した。図８に示したそれぞれの微分式において、スパイラルフロー射出成形体の座標軸の各位置に対するそれぞれの微分式の傾きが、気泡の発生頻度を表す。
【００３４】
〔射出発泡成形体の発泡特性〕
また、得られた実施例１〜３のスパイラルフロー射出成形体の特徴を表２にまとめた。表２に示したとおり、本発明の方法によって、射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度や気泡の発生開始点および発生頻度を、定量的に求めることができる。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
以上、詳述したとおり、本発明の方法によれば、Ｘ線コンピュータートモグラフィーを用いて、射出成形体に含有される気泡の平均体積を得ることにより、射出成形体に含有される気泡の径の増加の程度を求めることができ、また、Ｘ線コンピュータートモグラフィーを用いて、射出成形体に含有される気泡の数密度を得ることにより、射出成形体に含有される気泡の発生開始点および発生頻度を求めることができる。
【００３７】
また、異なる樹脂組成物を同一条件で射出成形して射出成形体を作成し、それぞれの射出成形体の気泡の径の増加の程度、気泡発生開始点および気泡の発生頻度を比較することによって、異なる樹脂組成物の発泡特性を検討することができる。
【００３８】
また、例えば、同一の樹脂組成物を用いて、異なる射出成形条件で射出成形体を成形し、それぞれの射出成形体の気泡の径の増加の程度、気泡発生開始点および気泡の発生頻度を比較することによって、異なる射出成形条件が射出成形体に与える影響を検討することができる。そして、異なる樹脂組成物のそれぞれの発泡状態を同じ発泡状態に近づけるために必要な成形条件を検討することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の射出成形体の位置と平均体積の関係および近似曲線
【図２】実施例２の射出成形体の位置と平均体積の関係および近似曲線
【図３】実施例３の射出成形体の位置と平均体積の関係および近似曲線
【図４】位置と平均体積の近似曲線の微分式
【図５】実施例１の射出成形体の位置と気泡の数密度の関係および近似曲線
【図６】実施例２の射出成形体の位置と気泡の数密度の関係および近似曲線
【図７】実施例３の射出成形体の位置と気泡の数密度の関係および近似曲線
【図８】位置と気泡の数密度の近似曲線の微分式
【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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【図７】
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【図８】
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