(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成物基準で、熱可塑性樹脂を95〜99.9重量％および化学発泡剤を0.1〜５重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a）、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b）、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c）、金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d）、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e）を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝hmax2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
hmax ： 型開き前の翼部の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝hmin2×（M／30）            …式2
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
hmin ： 型開き前の翼部の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
【請求項２】
組成物基準で、熱可塑性樹脂を95〜99.9重量％および化学発泡剤を0.1〜５重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a）、翼部の付根と外周を除いた部分を、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b）、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c）、翼部の付根と外周を除いた部分の金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d）、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e）を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝h'max2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
h'max ： 容積拡大部分の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝h'min2×（M／40）            …式4
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
h'min ： 容積拡大部分の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
【請求項３】
発泡性樹脂組成物が、組成物基準で、熱可塑性樹脂を35〜94.9重量％、化学発泡剤を0.1〜５重量％および無機フィラーを５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物である請求項１もしくは請求項２記載の発泡プロペラファンの製造方法。
【請求項４】
無機フィラーが、長さ２〜50mmのガラス長繊維である請求項３記載の発泡プロペラファンの製造方法。
【請求項５】
無機フィラーが、ガラス繊維および板状無機フィラーの混合物である請求項３記載の発泡プロペラファンの製造方法。
【請求項６】
組成物基準で、熱可塑性樹脂を40〜95重量％および長さ２〜50mmのガラス長繊維を５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a)、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b)、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c)、金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d)、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e)を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝hmax2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
hmax ： 型開き前の翼部の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝hmin2×（M／30）            …式2
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
hmin ： 型開き前の翼部の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
【請求項７】
組成物基準で、熱可塑性樹脂を40〜95重量％および長さ２〜50mmのガラス長繊維を５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a)、翼部の付根と外周を除いた部分を、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b)、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c)、翼部の付根と外周を除いた部分の金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d）、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e)を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝h'max2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
h'max ： 容積拡大部分の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝h'min2×（M／40）            …式4
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
h'min ： 容積拡大部分の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
【請求項８】
発泡性樹脂組成物が、組成物基準で、熱可塑性樹脂を40〜95重量％、長さ２〜50mmのガラス長繊維および板状無機フィラーの混合物を５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物である請求項６もしくは請求項７記載の発泡プロペラファンの製造方法。
【請求項９】
熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂である請求項１〜８のいずれか１項記載の発泡プロペラファンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風、冷却、排気等の目的で、自動車用、エアコン用などに幅広く使用される、熱可塑性樹脂製発泡プロペラファンの製造方法に関する。詳しくは、特定形状の金型と特定の射出成形法および射出成形条件との組合せにより得られ、翼部に発泡構造を有し、しかも翼部形状が良好で、剛性、軽量性、および低騒音性に優れた発泡プロペラファンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂製プロペラファンについて、翼部分を厚肉化して剛性を増し、高風量化、低騒音化する試みが行われている。しかしながら、厚肉化することでプロペラファンの重量が増し、材料コストがアップするばかりか、モーターの消費電力がアップするという問題を抱えている。
【０００３】
このため、ショートショット発泡成形法や、ガスインジェクション成形法などによる樹脂製プロペラファンの厚肉軽量化の試みが既に提案されている。
ショートショット発泡成形法とは、発泡性樹脂組成物を、キャビティーの容積より少ない量で射出し（いわゆるショートショット）、該組成物の発泡による容積増加を利用してキャビティー内に充填するというものであり、特開平10-89298号公報等においてショートショット発泡成形法による発泡プロペラファンが提案されている。この方法によれば、理想的な翼形状を有し、軽量化されたプロペラファンを得ることが可能であるが、発泡倍率は高々1.6〜1.7倍程度であって、軽量化という意味では未だ不満足なものであるばかりか、発泡構造であるために翼部の剛性がやや不足しているという問題があった。
また、ガスインジェクション成形法によるプロペラファンとしては、特開平9-112491号公報に提案されている。この方法によっても、理想的な翼形状を有し、軽量化されたプロペラファンを得ることが可能であるが、翼ごとの重量ばらつきが大きく、動バランスが悪化して高回転に耐えられないばかりか、動バランスの悪化に伴い騒音が発生するという問題があった。
また、翼部分を上下貼合わせ構造として中空化してプロペラファンを得る方法も、特開昭61-108898号公報に提案されている。この方法は、軽量化の効果も大きく、重量ばらつきも小さいが、貼合わせの工程が煩雑で生産性が著しく悪化するうえ、貼合わせ時の変形や貼合わせ部分の剥離など、品質上好ましくない問題があった。
一方、特開平9-277335号公報には、長繊維強化熱可塑性樹脂を用いた、特殊型開き発泡成形法が提案されている。この方法を用いれば、軽量性に優れ、および表面固化層の形成により強度、剛性に優れた成形品を得ることができる。しかしながら、この方法をファンに適用しようとすると、翼形状が悪化し、騒音が発生するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記不都合をすべて解消し、厚肉、軽量で、剛性に優れ、しかも翼形状が良好で低騒音性にも優れた発泡プロペラファンの製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記不都合点を解消した発泡プロペラファンを得るべく鋭意検討の結果、発泡性樹脂組成物を可塑化して特定形状の金型キャビティー内に特定時間で射出充填し、特定時間冷却した後、キャビティーの容積を拡大し、内部に発泡層を形成させるような射出成形方法で得られる発泡プロペラファンが、上記課題の解決に対しきわめて有用であることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下に示される構成からなる。
（１）  組成物基準で、熱可塑性樹脂を95〜99.9重量％および化学発泡剤を0.1〜５重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a）、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b）、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c）、金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d）、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e）を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝hmax2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
hmax ： 型開き前の翼部の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝hmin2×（M／30）            …式2
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
hmin ： 型開き前の翼部の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
（２）  組成物基準で、熱可塑性樹脂を95〜99.9重量％および化学発泡剤を0.1〜５重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a）、翼部の付根と外周を除いた部分を、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b）、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c）、翼部の付根と外周を除いた部分の金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d）、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e）を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝h'max2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
h'max ： 容積拡大部分の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝h'min2×（M／40）            …式4
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
h'min ： 容積拡大部分の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
（３）  発泡性樹脂組成物が、組成物基準で、熱可塑性樹脂を35〜94.9重量％、化学発泡剤を0.1〜５重量％および無機フィラーを５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物である前記第１項もしくは第２項記載の発泡プロペラファンの製造方法。
（４）  無機フィラーが、長さ２〜50mmのガラス長繊維である前記第３項記載の発泡プロペラファンの製造方法。
（５）  無機フィラーが、ガラス繊維および板状無機フィラーの混合物である前記第３項記載の発泡プロペラファンの製造方法。
（６）  組成物基準で、熱可塑性樹脂を40〜95重量％および長さ２〜50mmのガラス長繊維を５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a)、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b)、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c)、金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d)、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e)を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝hmax2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
hmax ： 型開き前の翼部の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝hmin2×（M／30）            …式2
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
hmin ： 型開き前の翼部の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
（７）  組成物基準で、熱可塑性樹脂を40〜95重量％および長さ２〜50mmのガラス長繊維を５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a)、翼部の付根と外周を除いた部分を、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を射出する工程(b)、射出充填完了後に金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態まで冷却する工程(c)、翼部の付根と外周を除いた部分の金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d）、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e)を経て得られる、少なくとも翼部に発泡構造を有する発泡プロペラファンであって、前記金型として翼部に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下および外周が実質的に円弧状末端となっている形状の金型を用い、b工程の時間を５秒以下、かつ、c工程の時間を下記式で定義されるTmin〜Tmaxの範囲内にすることを特徴とする発泡プロペラファンの製造方法。
Tmin＝h'max2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
h'max ： 容積拡大部分の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝h'min2×（M／40）            …式4
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
h'min ： 容積拡大部分の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
（８）  発泡性樹脂組成物が、組成物基準で、熱可塑性樹脂を40〜95重量％、長さ２〜50mmのガラス長繊維および板状無機フィラーの混合物を５〜60重量％含有する発泡性樹脂組成物である前記第６項もしくは第７項記載の発泡プロペラファンの製造方法。
（９）  熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂である前記第１〜８項のいずれか１項記載の発泡プロペラファンの製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の発泡性樹脂組成物で用いる熱可塑性樹脂としては特に限定されず、具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、6ナイロン、66ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、その他、ポリスチレン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。
上記の熱可塑性樹脂の中でも、取扱いの容易性、および価格等の見地からポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂とは、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセンなどの炭素数、通常２〜10個程度のα-オレフィンの、結晶性単独重合体もしくはこれらのα-オレフィンの２種以上からなる結晶性共重合体またはこれらの重合体２種以上からなる組成物などを包含する概念である。なかでも、実用的にはポリプロピレン、またはプロピレン含有量が70重量％以上のプロピレンと他のα-オレフィンとの結晶性共重合体が好ましい。
【０００８】
また、これらポリオレフィン系樹脂を用い、かつ後述のようにガラス繊維等の補強材を配合する場合には、補強効果の観点から、ポリオレフィン系樹脂に不飽和カルボン酸もしくはその無水物をグラフト反応させた改質ポリオレフィン樹脂、またはポリオレフィン系樹脂とこの改質ポリオレフィン樹脂との混合物を用いることが好ましい。
【０００９】
本発明の発泡性樹脂組成物は、必要に応じて、酸化防止剤、耐候剤(光安定剤)、紫外線吸収剤、帯電防止剤、着色剤を添加することができる。さらに、翼部や、翼が取り付けられている円筒形状部、いわゆるハブ部の剛性、強度の観点から、ガラス繊維、マイカ等の無機フィラーを配合することが好ましい。
【００１０】
本発明の発泡性樹脂組成物で使用する無機フィラーは特に制限はない。具体例としては、タルク、マイカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、カーボン繊維、シリカ、ケイ酸カルシウム、チタン酸カリウム、ウォラストナイトなどが挙げられ、単独で用いても組合せて用いてもよい。補強効果やコストの観点からは、タルク、マイカ、ガラス繊維の使用が好ましい。また、強度面での改良と反り・ひねりの防止を目的として、ガラス繊維とマイカを併用することも好ましい態様である。
無機フィラーの配合量は、発泡性樹脂組成物中、５〜60重量%配合するのが好ましい。さらに好ましくは、10〜50重量%である。また、ガラス繊維（長さ２mm未満のガラス短繊維および長さ２〜50mmのガラス長繊維を包含する）とタルク、マイカ等の板状無機フィラーを併用して用いる場合の配合量は、発泡性樹脂組成物中、ガラス繊維および板状無機フィラーの各配合量が５〜40重量%の範囲内であって、ガラス繊維および板状無機フィラーの混合物の配合量が10〜60重量%となるように調整して配合するのが好ましい。これら無機フィラーは、上述のガラス長繊維の場合を除き、押出機を用いて熱可塑性樹脂と溶融混練することで配合することが可能である。所望の配合量よりも高めの配合量のマスターバッチをつくっておき、ドライブレンド希釈して、上記配合量としてもよい。
【００１１】
なお、連続状のガラスロービングに溶融熱可塑性樹脂を含浸させたのち、２〜50mmの長さにペレタイズした、いわゆるガラス長繊維強化熱可塑性樹脂を用いることが、強度の点からも、また、溶融時にガラス長繊維が反発して膨らもうとする現象（いわゆるスプリングバック）によって、特に高発泡倍率において、より均一な発泡ができる点からも好ましい。
【００１２】
強化用繊維束に溶融樹脂を含浸させるための方法は、良好な含浸性が得られる方法であれば、公知の方法がいずれも採用できる。強化用繊維束を張力下にスプレダー表面上を接触通過させることによって溶融樹脂を含浸させる方法（特公昭63-37694号公報）、強化用繊維束を、含浸ダイス中に設けられた開繊ピン対の間を非接触で通過させることにより含浸させる方法（国際公開WO97/19805）など、いずれも採用可能であるが、高速引取り時の毛羽発生の問題が少ない点では、後者の方が好ましい方法である。
ガラス長繊維の配合量は、発泡性樹脂組成物中、５〜60重量%配合するのが好ましい。さらに好ましくは、10〜45重量%である。所望の配合量よりも高めの配合量のマスターバッチをつくっておき、ドライブレンド希釈して、上記配合量としてもよい。ドライブレンド希釈後は、押出機を通さず、直接射出成形機に供するのが繊維長を保持する意味で好ましい。
【００１３】
本発明に用いる化学発泡剤としては、炭酸アンモニウム、重炭酸ソーダ等の無機化合物、およびアゾ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、ニトロソ化合物、アジド化合物等の有機化合物を例示することができる。
アゾ化合物としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、アゾビスイソブチロニトリル(ＡＩＢＮ)、アゾヘキサヒドロベンゾニトリル、ジアゾアミノベンゼン等が挙げられる。スルホニルヒドラジド化合物としては、ベンゼンスルホニルヒドラジド、p-トルエンスルホニルヒドラジド(ＴＳＨ)、ベンゼン-1,3-ジスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン-4,4'-ジスルホニルヒドラジド、ジフェニルオキシド-4,4'-ジスルホニルヒドラジド(ＯＢＳＨ)等が挙げられる。ニトロソ化合物としては、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、N,N'-ジメチル-N,N'-ジニトロソテレフタルアミド等が挙げられる。アジド化合物としては、テレフタルアジド、p-tert-ブチルベンズアジド等が挙げられる。
【００１４】
添加の方法は、前記熱可塑性樹脂に、タンブラー等を用いて該発泡剤をドライブレンドする方法が好ましい。発泡剤は、そのまま添加してもかまわないし、発泡剤が発泡しない温度条件で熱可塑性樹脂に高濃度に添加してマスターバッチ化したのち、該マスターバッチを所望の発泡剤量になるように熱可塑性樹脂に添加することもできる。
上記発泡剤は、本発明の発泡性樹脂組成物中、0.1〜５重量%、望ましくは0.5〜５重量%配合するのが好ましい。化学発泡剤の添加量が少なすぎると、発泡倍率の大きい成形品の成形が困難である。逆に多すぎる場合は、発泡圧力が過大になり、粗大気泡を生じやすくなるとともに化学発泡剤の分解残渣による成形品の変色等が発生するので好ましくない。ただし、前記ガラス長繊維を含む組成物であって、溶融状態で自己膨張性を有するような場合はこの限りではなく、化学発泡剤を配合しなくてもかまわない。
【００１５】
本発明の発泡プロペラファンの製造方法は、発泡性樹脂組成物を可塑化する工程(a)、目的とする成形品の容積よりも小さく閉じた金型キャビティー内に該可塑化物を特定時間で射出する工程(b)、特定時間冷却する工程(c)、金型を開くことによって、目的とする成形品の容積までキャビティーの容積を拡大する工程(d)、さらに冷却を行った後に成形品を取出す工程(e)の各工程からなる。
【００１６】
本発明の製造方法で得られる発泡プロペラファンはプロペラ形状のファンであれば翼枚数も特に制約はないが、発泡後の良好な翼形状を得るため、用いる金型の翼部の型構造に関し、最小肉厚部の肉厚が１mm以上、望ましくは1.5mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下、望ましくは10mm以下、翼部外周（図1）が、断面でみたとき実質的に円弧状末端（図6）となっていることが好ましい。また、型構造として、金型を開くときに成形品の変形を伴うような形状、いわゆるアンダーカット形状は好ましくない。表面は固化しているとはいえ、内部が溶融状態のまま型を開くため、成形品が損傷を受けやすくなるためである。また、ハブ部については、発泡させてもさせなくてもかまわない。
発泡倍率としては、容積を拡大する部分について、容積で1.3倍〜６倍とするのが好ましい。さらに好ましくは、２〜４倍である。1.3倍未満では軽量化の効果が小さくなり、逆に６倍を超えると、均一な発泡ができなくなって、騒音が大きくなるので好ましくない。
【００１７】
b工程時間、すなわち射出にかかる時間（以下、射出時間ということがある。）は、発泡後の良好な翼形状を得る目的から、５秒以下、望ましくは１〜3.5秒とするのが好ましい。いわゆる高速で発泡性樹脂組成物の可塑化物を射出することが好ましい。
また、c工程時間、すなわち金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態までの冷却時間は、同じく発泡後の良好な翼形状を得る目的から、下記式で定義されるTmin〜Tmax秒とすることが好ましい。Tmin未満では、表面固化層の厚みが薄くなるため、発泡時に破裂しやすくなる。逆にTmaxを超えると、固化が進みすぎて翼形状が悪化する。またTmin＞Tmax では翼部分の最小肉厚部の肉厚と最大肉厚部の肉厚差がありすぎるため、発泡時に厚肉部分の表面固化層が破裂しやすくなる。c工程の間は、通常の射出成形法において行われる、いわゆる保圧は不要であるが、次のキャビティー容積拡大工程において特に支障のない範囲で保圧をかけることもできる。
Tmin＝hmax2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
hmax ： 型開き前の翼部の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝hmin2×（M／30）            …式2
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
hmin ： 型開き前の翼部の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
【００１８】
良好な翼部形状を得るための別の型構造としては、翼部の、付根と外周を除いた部分（図1）の容積を拡大するようになったものが挙げられる。付根と外周については発泡しないため、翼部分の形状悪化を回避することができる。容積拡大部分と非拡大部分との境界をなめらかにするためには、容積を拡大する部分に関し、容積拡大前の最小肉厚部の肉厚が１mm以上、望ましくは1.5mm以上、最大肉厚部の肉厚が15mm以下、望ましくは10mm以下とするのがよい。
【００１９】
b工程時間、すなわち射出時間は、容積拡大部分と非拡大部分との境界をなめらかにする目的から、５秒以下、望ましくは１〜3.5秒とするのが好ましい。いわゆる高速で発泡性樹脂組成物の可塑化物を射出することが好ましい。
また、c工程時間、すなわち金型面に接触する固化層と内部の溶融層が混在する状態までの冷却時間は、同じく容積拡大部分と非拡大部分との境界をなめらかにする目的から、下記式で定義されるTmin〜Tmax秒とすることが好ましい。Tmin未満では、表面固化層の厚みが薄くなるため、発泡時に破裂しやすくなる。逆にTmaxを超えると、固化が進みすぎて翼形状が悪化する。またTmin＞Tmax では翼部分の最小肉厚部の肉厚と最大肉厚部の肉厚差がありすぎるため、発泡時に厚肉部分の表面固化層が破裂しやすくなる。c工程の間は、通常の射出成形法において行われる、いわゆる保圧は不要であるが、次のキャビティー容積拡大工程において特に支障のない範囲で保圧をかけることもできる。
Tmin＝h'max2×（M／1000）          …式1
Tmin ： 最小一次冷却時間 ［秒］
h'max ： 容積拡大部分の最大肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmax＝h'min2×（M／40）            …式4
Tmax ： 最大一次冷却時間 ［秒］
h'min ： 容積拡大部分の最小肉厚 ［mm］
M            ： 金型温度 ［℃］
Tmin≦Tmax                        …式3
【００２０】
キャビティー容積の拡大は、例えば、射出成形機の型締め機構による金型の移動、または金型に設けられたスライドコアの移動によって行うことができる。このようなキャビティー容積の拡大は、手動操作によっても行うことができるが、成形機または金型の機構自体で制御できることが望ましい。すなわち、射出成形機の型締め機構による金型の移動でキャビティー容積の拡大を行う場合は、成形動作中に金型を任意に移動および停止できるような制御機能を持つことが望ましい。また、キャビティー容積を拡大させる速度は、成形原料である発泡性樹脂組成物もしくは最終成形品である発泡プロペラファンの形状等によっても異なるが、通常、0.1〜10mm／秒の範囲である。さらに、該速度は必ずしも一定にする必要はなく、拡大初期から徐々に速度を速めていってもよい。
以  上
【００２１】
【実施例】
以下、実施例にて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により制約されるものではない。
（1）材料
下記▲１▼〜▲４▼の材料を、最終組成が後述の割合になるようにドライブレンドし、成形に供した。
▲１▼ガラス長繊維強化樹脂
平均繊維径17μm、テックス番手2310g/kmのガラスロービングを280℃に加熱した含浸槽に導く一方で、該含浸槽内には改質プロピレンホモポリマー［無水マレイン酸改質物、結晶融点（DSC測定）：160℃、メルトフローレート（230℃、21.18N）：200g/10min］の溶融物を供給した。ガラスロービングにポリプロピレン樹脂を含浸させた後、2.3mm径の円形ノズルを通して引き抜き、冷却後6mmの長さにカットして、ガラス繊維含有量が50重量%のガラス長繊維強化樹脂ペレットを得た。
▲２▼発泡剤マスターバッチ
発泡剤（ADCA）20重量%、及びメルトフローレートが75g/10minの結晶性エチレン-プロピレンランダムコポリマー（エチレン含有量4.5重量％）80重量%の混合物を、押出機中で180℃の条件で溶融混練し、発泡剤マスターバッチペレットを得た。
▲３▼希釈用ポリプロピレン
メルトフローレートが75g/10minのプロピレンホモポリマーペレットを用いた。
▲４▼マイカマスターバッチ
平均粒径20μのマイカ60重量%、及びメルトフローレートが60g/10minのプロピレンホモポリマー40重量%との混合物を、押出機中で240℃の条件で溶融混練し、マイカマスターバッチペレットを得た。
【００２２】
（2）プロペラファンの評価方法
▲１▼翼部形状
翼部全体を発泡させた場合には、末端まで充分発泡しているもの、および、翼部の付根と外周を除いた部分を発泡させた場合には、発泡部分と非発泡部分との境界がなめらかに結ばれているものについて、○と判定した（図3）。その他、発泡部分と非発泡部分が段差状になっているもの（図4）や、発泡部分と非発泡部分との境界にくさび状凹部が生じているもの（図5）については、×と判定した。
▲２▼製品重量
プロペラファン成形品5個の重量を測定し、平均重量とした。
▲３▼剛性
プロペラファンを水平にして置き、翼先端部（図1）に3kgの荷重をかけ、その時のたわみ量を測定した。測定はすべての翼について行い、その平均値をとった。
▲４▼騒音
プロペラファンをDCモーターに取り付け、600rpm時の騒音を１m離れた位置から騒音計にて測定した。尚、プロペラファンをはずした状態でのモーターのみの騒音は31dBであった。
【００２３】
実施例1
最終組成が、ガラス繊維20重量%、発泡剤１重量%となるよう、材料▲１▼を40重量％、材料▲２▼を５重量％、材料▲３▼を55重量％の割合でドライブレンドし、シリンダー温度200℃に設定した射出成形機に供した。金型は、翼枚数４枚、外径380mm、ハブ直径110mm、翼部分の最小肉厚部の肉厚が1.5mm、最大肉厚部の肉厚が５mm、翼部分の外周が円弧状末端となっているものを用いた。金型温度は40℃とした。シリンダー内で可塑化された溶融樹脂は、射出時間すなわちb工程の時間を2.7秒として金型キャビティー内に射出した。表面固化層を形成するための時間すなわちc工程の時間（以下、一次冷却時間という。）は1.5秒とし、金型の開き量は４mmとした。さらに内部まで充分固化させて、発泡構造を有する厚肉形状の発泡プロペラファン成形品を得た。得られた成形品を評価したところ、軽量性、剛性に優れ、末端形状も良好で低騒音性も良好であった。
【００２４】
比較例1
翼部の外周が円弧状末端ではなく矩形状となっているほかは実施例1と同じ金型を用い、実施例1と同様の材料、同様の条件にて発泡プロペラファン成形品を得た。金型の翼部外周が円弧状末端でないために、発泡後の翼部末端形状が段差状となり、騒音が大きくなった。
【００２５】
比較例2
一次冷却時間を4秒とするほかは、実施例1と同様にして発泡プロペラファン成形品を得た。発泡後の翼部末端形状が段差状となり、騒音が大きくなった。
【００２６】
比較例3
実施例1と同じ金型を用いたが、発泡成形は行わず、通常の射出成形法によって非発泡薄肉プロペラファン成形品を得た。発泡成形品と比べて剛性が劣り、翼のぶれからか、騒音も大きくなった。
【００２７】
比較例4
翼枚数4枚、外径380mm、ハブ直径110mm、翼部分の最小厚みが2mm、最大肉厚部の肉厚が9mmの厚肉プロペラファン金型を用い、通常の射出成形法によって非発泡厚肉プロペラファン成形品を得た。得られた成形品は、重量の著しく重いものであった。
【００２８】
実施例2、3、比較例5
実施例1と同じ材料を、シリンダー温度200℃に設定した射出成形機に供した。金型は、翼枚数4枚、外径300mm、ハブ直径120mm、翼部分の最小肉厚部の肉厚が2mm、最大肉厚部の肉厚が8mm、翼部分の外周が円弧状末端となっているものを用いた。金型温度は30℃とした。表1記載の条件でそれぞれ発泡成形し、発泡構造を有する厚肉形状の発泡プロペラファン成形品を得た。実施例2、3の成形品は、軽量性、剛性に優れ、末端形状も良好で低騒音性も良好であったが、比較例5の成形品は、発泡後の翼部末端形状が段差状となり、騒音が大きくなった。
【００２９】
比較例6
実施例1と同じ材料を、シリンダー温度200℃に設定した射出成形機に供した。翼枚数4枚、外径300mm、ハブ直径120mm、翼部分の最小肉厚部の肉厚が0.5mm、最大肉厚部の肉厚が2mm、翼部分の外周が円弧状末端となっている金型を用い、表1記載の条件で発泡成形を行って、厚肉形状の発泡プロペラファン成形品を得た。一次冷却時間としては適正なものであったが、発泡前の翼部最小肉厚部の肉厚が薄すぎて、発泡後の翼部末端形状が段差状となり、騒音が大きくなったうえ、剛性も不足していた。
【００３０】
比較例7
実施例1と同じ材料を、シリンダー温度200℃に設定した射出成形機に供した。翼枚数4枚、外径300mm、ハブ直径120mm、翼部分の最小肉厚部の肉厚が1mm、最大肉厚部の肉厚が10mm、翼部分の外周が円弧状末端となっている金型を用いて発泡成形を行ったが、肉厚差がありすぎて、Tmin≦Tmaxの要件を満たさないため、厚肉部分の表面固化層が破裂して、良好な成形品が得られなかった。
【００３１】
比較例8
実施例1と同じ材料を、シリンダー温度200℃に設定した射出成形機に供した。金型は、翼枚数4枚、外径300mm、ハブ直径120mm、翼部分の最小肉厚部の肉厚が2mm、最大肉厚部の肉厚が8mm、翼部分の外周が円弧状末端となっているものを用いた。射出速度を下げ、射出時間を5.5秒とするほかは実施例2と同様にして、発泡構造を有する厚肉形状の発泡プロペラファン成形品を得た。得られた成形品は、発泡後の翼部末端形状が段差状となり、騒音が大きくなった。
【００３２】
実施例4
最終組成が、ガラス繊維10重量%、マイカ20重量%、発泡剤1重量%となるよう、材料▲１▼を20重量％、材料▲２▼を5重量％、材料▲３▼を42重量％、材料▲４▼を33重量％の割合でドライブレンドした材料を用い、一次冷却時間を3秒とするほかは、実施例2と同様にして発泡プロペラファン成形品を得た。得られた成形品を評価したところ、軽量性、剛性に優れ、末端形状も良好で低騒音性も良好であった。
【００３３】
実施例5、6
実施例1と同じ材料を、シリンダー温度200℃に設定した射出成形機に供した。金型は、翼枚数4枚、外径300mm、ハブ直径120mmであり、翼部分の中央部分、すなわち付根と周辺を除いた部分のみを発泡させる構造のものを用いた。この発泡させる部分の、発泡前の最小肉厚部の肉厚は2mm、最大肉厚部の肉厚が4mm、翼部分の外周が円弧状末端となっているものを用いた。表1記載の条件でそれぞれ発泡成形し、発泡構造を有する厚肉形状の発泡プロペラファン成形品を得たが、いずれも軽量性、剛性に優れ、末端形状も良好で低騒音性も良好であった
【００３４】
【表１】
0004438148.tif 000002
【００３５】
【発明の効果】
本発明の発泡プロペラファンの製造方法は、特定形状の金型を用い、特定の射出成形法と特定の射出成形条件によって、翼部の剛性、軽量性に優れる上、かつ翼形状が良好で、低騒音性にも優れる発泡プロペラファンが得られるものである。このため、高回転にも耐えることができ、高風量を得ることが可能である。また、軽量性に優れることから、材料コストが安く済むばかりか、モーターの消費電力も低く抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造方法で得られる発泡プロペラファンの1例を示す（平面図）。
【図２】  本発明の製造方法で得られる発泡プロペラファンの1例を示す（側面図）。
【図３】  本発明の良好な翼形状の1例を示す（断面図）。
【図４】  本発明範囲外の翼形状の1例を示す（断面図）。
【図５】  本発明範囲外の翼形状の1例を示す（断面図）。
【図６】  本発明の容積拡大前の翼形状の1例を示す（断面図）。
【符号の説明】
1…ハブ
2…翼部
3…翼部外周
4…翼部付根
5…翼部先端
6…発泡部分
7…非発泡部分
8…段差
9…くさび状凹部
【図１】
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【図２】
0004438148.tif 000004
【図３】
0004438148.tif 000005
【図４】
0004438148.tif 000006
【図５】
0004438148.tif 000007
【図６】
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