(57)【要約】【課題】表面外観に優れた押出発泡成形品が得られる押出発泡成形品の製造方法を提供する。【解決手段】発泡性流体と熱可塑性樹脂との混合物を含む成形材料を、押出発泡装置で成形して、押出発泡成形品を製造する方法において、成形材料が、押出発泡装置のダイ８から出てサイジングされる過程、又はダイから出て冷却される過程で、成形材料に共振振動を付与することを特徴とする押出発泡成形品の製造方法。【選択図】      図１
2005041034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡性流体と熱可塑性樹脂との混合物を含む成形材料を、押出発泡装置で成形して、押出発泡成形品を製造する方法において、
前記成形材料が、前記押出発泡装置のダイから出てサイジングされる過程、又はダイから出て冷却される過程で、前記成形材料に共振振動を付与することを特徴とする押出発泡成形品の製造方法。
【請求項２】
前記共振振動を付与する部位が、前記押出発泡装置のダイに続くサイジングダイ、冷却ロール又は冷却マンドレルのいずれかの部位である請求項１に記載の押出発泡成形品の製造方法。
【請求項３】
前記共振振動を発生させるサイジングダイ、冷却ロール又は冷却マンドルの取り付け部位が、前記共振振動の節部である請求項１又は２に記載の押出発泡成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出発泡成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学発泡又は物理発泡を伴う押出成形により樹脂発泡体を成形する方法は一般的なものである。例えば、微細な発泡体を得るために超臨界ガスを用いた発泡成形技術としてマイクロセルラー法が知られている。
【０００３】
しかし、これらの各種発泡成形においては、以下に例を挙げるような成形品の表面外観不良が発生するという問題がある。
・押出ダイ内壁面近傍、ダイ流出後の自由表面等で気泡が破壊し、冷却後にその跡が残ったとされる表面荒れ。
・いわゆるメルトフラクチャ等の不安定流動の発生による外観不良。
・ダイ流出時の発泡体の急激な体積膨張、スウェルの影響によるとされている成形品に発生する皺（コルゲートマーク、コルゲーション、カーテンウォール等と呼ぶ）。
【０００４】
これらの押出発泡成形品の外観不良を改善する方法としては、ダイ先端にローラーを配置する方法や、製品を多層化する方法等がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。しかし、これらは本発明とは全く異なる方法である。
また、超音波印加を伴う押出成形により気泡を微細化する技術が開示されている（特許文献３参照）。しかし、この技術は、押出機先端の金型の吐出口部に振動吸収材を設置する方法であり、本技術とは異なるものである。また、この場合の超音波印加の目的は、気泡核生成促進による気泡の微細化にあり、この点も本技術と異なる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８７１９１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２７１２０号公報
【特許文献３】
実開平７−２７８２６号公報
【０００６】
このように、押出発泡成形品の外観を向上させるためには、成形品の製造方法のさらなる改良が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、表面外観に優れた押出発泡成形品が得られる押出発泡成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、押出発泡装置の特定部位に超音波を印加し、その共振振動を成形材料の表面に伝え、賦形・冷却・固化すると、押出発泡成形品の表面外観が改善されることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、発泡性流体と熱可塑性樹脂との混合物を含む成形材料を、押出発泡装置で成形して、押出発泡成形品を製造する方法において、成形材料が、押出発泡装置のダイから出てサイジングされる過程、又はダイから出て冷却される過程で、成形材料に共振振動を付与することを特徴とする押出発泡成形品の製造方法が提供される。
【００１０】
押出発泡成形では、ダイ内からダイ外に至るまでの樹脂の不安定流動、ダイ内での発泡体のせん断流動による気泡の破壊、ダイ出口での伸長流動による気泡の破壊、ダイ出口での急激な体積膨張やスウェル現象による発泡体の膨張、発泡体の強制冷却による表面の凹凸の凍結等により、最終成形品に外観不良が発生する。
【００１１】
本発明では、成形材料が、押出発泡装置のダイから出てサイジングされる過程、又はダイから出て冷却される過程で、樹脂に直接接触する部位に超音波を照射することにより、ダイ内でのせん断変形を緩和させ、不安定現象を解消したり、ダイ出口での伸長変形を緩和し、さらに冷却時の表面凹凸凍結を遅らせたりすることができるので、その結果、押出発泡成形品の良外観化を達成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による押出発泡成形品の製造方法の一実施形態に用いる押出発泡装置である。
この図において、２は押出機、４は成形材料を供給するホッパー、６は成形材料を混練・可塑化するスクリュー、８は溶融した成形材料を押出すダイ、１０は押出された溶融材料をサイジングするサイジングダイ、１２は共振振動を付与する超音波振動子、１４は押出発泡成形品、１６は成形品を引き取る引き取りロールである。
【００１３】
次に、この押出発泡装置の動作について説明する。
まず、ホッパー４から、押出機２の内部に発泡性流体と熱可塑性樹脂とを含む成形材料が供給される。供給された成形材料は、押出機２のスクリュー６によって混練・可塑化される。ここで、成形材料を混練・可塑化する際の温度は、熱可塑性樹脂の種類等に応じて適宜決定される。混練・可塑化された溶融材料は、ダイ８を通じて押出機２から押出される。
本発明では、溶融材料をダイ８から出した後で一旦、閉空間（大気圧下）で発泡させた後、表面が冷却固化し終わる前に、サイジングダイ内に入れたり、冷却ロールに当てることが好ましい。
本実施形態で用いる装置には、ダイ８の後にすぐサイジングダイ１０が続いており、ダイ８から出された溶融材料は、すぐに閉空間のサイジングダイ１０に入る。そして、サイジングダイ１０の内圧を大気圧下か、それに近い状態に保つことで溶融材料は発泡する。このとき、サイジングダイ１０には、その上部に取り付けられた超音波振動子１２から共振振動が付与され、この振動がサイジングダイ１０と接触している成形材料に伝えられる。サイジングダイ１０から出された押出発泡成形品１４は、引き取りロール１６によって引き取られた後、切断機（図示せず）等によって、所望の大きさに切断される。これら一連の動作によって、表面外観に優れた押出発泡成形品１４が得られる。
尚、上記動作において、サイジングダイ１０に共振振動を付与しない場合は、押出発泡成形品１４は、その表面が凹凸で大きく波打ち、また、成形品全体がねじれるという不具合が生じる。
【００１４】
本発明では、共振振動を発生させるサイジングダイ１０の押出機等への取り付け部位が、共振振動の節部であることが好ましい。サイジングダイ１０を節部に取り付けると、その部分は振動を起こさないので、振動を起こさせたくない箇所に振動吸収材等を入れる必要がない。一方、共振振動の節部でない場所にサイジングダイ１０を取り付けると、振動を加えても共振しなかったり、緩和エネルギーの伝播効果が低下する場合がある。
【００１５】
本発明で用いる超音波振動子１２は特に制限されないが、例えば、特開平１１−２６２９３８号公報等で周知のものを用いることができる。
超音波振動子１２から発生する共振振動の振動モードは、成形材料に所定の振動（振幅及び振動数）を付与することができるものであればよく、縦振動、横振動、径振動、ねじれ振動のいずれか、又はこれらの複合振動でもよい。
共振振動の周波数は、１ＫＨｚ〜１００ＫＨｚが好ましく、１０ＫＨｚ〜３０ＫＨｚがより好ましい。
また、成形材料との接触面における共振振動の振幅は、好ましくは０．１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは２μｍ〜３０μｍである。
【００１６】
次に、本発明の他の実施形態を、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の他の実施形態に用いる押出発泡装置である。
この図において、１８は冷却ロールであり、それ以外の参照番号は、図１と同様である。これらについては説明を省略する。
本実施形態で用いる押出発泡装置は、ダイ８の後に３本ロール方式の冷却ロール１８を設け、この冷却ロール１８の上部に超音波振動子１２を取り付けた点が、上記実施形態で用いた装置と異なる。
この押出発泡装置の動作について説明する。
上記実施形態と同様にして混練・可塑化された溶融材料は、ダイ８を通じて押出機２から押出されると同時に発泡して押出発泡成形品１４となる。この押出発泡成形品１４は、ダイ８に続く冷却ロール１８によって冷却される。このとき、冷却ロール１８の上部に取り付けられた超音波振動子１２から共振振動が付与され、この振動が冷却ロール１８と接触している成形品１４に伝えられる。冷却された押出発泡成形品１４は、引き取りロール１６によって引き取られた後、切断機（図示せず）等によって、所望の大きさに切断される。これら一連の動作によって、表面外観に優れた押出発泡成形品１４が得られる。
尚、本実施形態で用いた装置では、３本ロール方式の冷却ロール１８を用いたが、これに代えてダイロール方式の冷却ロールを用いてもよい。
また、本発明では、ダイ８に続く、成形品１４を冷却する手段として、本実施形態で用いた冷却ロール１８の代わりに冷却マンドレルを用いることもできる。
【００１７】
本発明の方法で用いる発泡性流体は特に制限されないが、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等の化学発泡剤が分解して出すガスや、窒素、炭酸ガス、亜臨界状流体、超臨界状流体等の物理発泡剤由来のガス又は流体等を好適に用いることができる。
【００１８】
本発明の方法で用いる熱可塑性樹脂は特に制限されないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン・エチレンブロック共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン（商品名）等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂等に代表される結晶性樹脂、ポリスチレン、ゴム変性耐衝撃性ポリスチレン、シンジオタクチック構造を含むポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリカネード等に代表される非晶性樹脂等を好適に用いることができる。
熱可塑性樹脂の製造方法としては、例えば、特開平１１−０７１４３１号公報、特開２００２−２３４９７６号公報、特開２００２−２４９６２４号公報に記載のポリプロピレン樹脂組成物の製造方法のような、公知の製造方法を用いることができる。
本発明では、発泡性流体と熱可塑性樹脂との混合割合を、各成分の種類、成形品に要求される発泡倍率等に応じ、適宜決定することができる。
【００１９】
本発明の方法で用いる成形材料には、上記発泡性流体と熱可塑性樹脂との混合物に、用途に応じて各種の添加剤、例えば、収束剤、分散剤、滑剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤（フェノール系酸化防止剤、リン酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤）、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、結晶化促進剤（増核剤）、発泡剤、架橋剤、抗菌剤等の改質用添加剤、顔料、染料等の着色剤、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラ、アゾ顔料、アントラキノン顔料、フタロシアニン、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、クレー等の粒子状充填剤、ワラストナイト等の短繊維状充填剤、チタン酸カリウム等のウィスカー等の公知の添加剤を添加することができる。
【００２０】
本発明の製造方法は、発泡倍率が高い場合、例えば、少なくとも５倍以上、好ましくは１０〜２０倍で、成形材料の熱可塑性樹脂として、上述した結晶性樹脂を用いる場合に有効である。これら結晶性樹脂は、ポリスチレン等の非晶性樹脂に比べて発泡し難いが、本発明では、これら結晶性樹脂を用いた場合であっても、表面外観に優れた、発泡倍率の高い成形品を得ることができる。
【００２１】
本発明の製造方法は、押出発泡成形又はこれより派生する成形法（例えば、フィルム、パイプ、ブロー成形のパリソン成形、固層押出等の各種押出発泡成形法を含む）にも適用することができる。
【００２２】
本発明の製造方法により得られる押出発泡成形品の形状は特に制限されない。このような押出発泡成形品は、電気、電子、ＯＡ、機械、自動車部品等の分野において好適に用いることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例１
図１に示す製造装置を用いて、プレート状の押出発泡成形品を製造した。尚、本製造装置において、超音波振動子は、共振振動の節部に取り付けた。
具体的な製造条件は、以下の通りであった。
・成形材料：ポリプロピレン（熱可塑性樹脂、出光石油化学株式会社製、Ｆ−３００ＳＰ（商品名）、メルトインデックス：３ｇ／１０分（樹脂温２３０℃、荷重２１．１８Ｎ））９５ｗｔ％と、ＥＥ２０５（永和化成株式会社）（化学発泡剤、ＣＯ２ガスを発生）５ｗｔ％の混合物
・押出機：スクリュー径３２ｍｍの二軸押出機（日本製鋼所製、ＬＡＢＯＴＥＸ（商品名））
・ダイ：幅２０ｍｍ、長さ１ｍｍ
・押出温度：２１０℃
・超音波振動子：（精電舎電子工業株式会社製、ＳＯＮＯＰＥＴ１２００Ｂ（商品名））
・超音波印加条件：２０Ａ、１９ＫＨｚ（周波数）、１０μｍ（振幅）
【００２４】
比較例１
実施例１において、超音波を印加しなかった以外は、実施例１と同様にして押出発泡成形品を製造した。
【００２５】
実施例１及び比較例１で得られた発泡成形品の表面外観の表面外観を考察した。その結果、実施例１では、表面が緩やかに波打つこともなく、また、スワールマークや鮫肌等の表面荒れも殆どない、表面外観に優れた成形品が得られた。
一方、比較例１の成形品では、その表面が緩やかに波打つと共に、上記のような表面荒れも発生しており、表面外観に様々な問題が見られた。
尚、比較例１の条件で製造した、幅１５ｃｍ、長さ４０ｃｍ、厚み３ｃｍ程度の発泡成形品に、液垂れしない程度に塗料を塗布して、その塗布面を、平滑な面に置いた紙の上に置いた所、塗料が紙に付着する面積は非常に狭い領域であった。このことから、比較例１の条件で得られる成形品には、反りよりも、波打ちの方が顕著に見られることが分かった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、表面外観に優れた押出発泡成形品が得られる押出発泡成形品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による押出発泡成形品の製造方法の一実施形態に用いる押出発泡装置である。
【図２】本発明による押出発泡成形品の製造方法の他の実施形態に用いる押出発泡装置である。
【符号の説明】
２  押出機
４  ホッパー
６  スクリュー
８  ダイ
１０  サイジングダイ
１２  超音波振動子
１４  押出発泡成形品
１６  引き取りロール
１８  冷却ロール
【図１】
2005041034.tif 000003
【図２】
2005041034.tif 000004