(57)【要約】【課題】従来よりも軟質の熱可塑性樹脂を使用した木粉入り成形体や、高発泡倍率の成形体、複雑断面形状の成形体等をも、成形不良を発生することなく、片側しか発泡させても反りの生じなく、発泡しない側の表面強度が大きくなり、効率的に製造可能な発泡樹脂成形体およびその製造装置を提供すること。【解決手段】発泡性熱可塑性樹脂を押出成形した発泡樹脂押出成形体において、押出樹脂の下方に発泡箇所を偏在させたものであって、前記発泡性熱可塑性樹脂の熱可塑性樹脂１００重量部に対してタルクを５〜３０重量部配合してなり、押出温度を１７０〜１９０℃としたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡性熱可塑性樹脂を押出成形した発泡樹脂押出成形体において、押出樹脂の下方に発泡箇所を偏在させたものであって、前記発泡性熱可塑性樹脂の熱可塑性樹脂１００重量部に対してタルクを５〜３０重量部配合してなり、押出温度を１７０〜１９０℃としたことを特徴とする発泡樹脂押出成形体。
【請求項２】
加熱可塑化状態の熱可塑性樹脂を高圧下の発泡抑制状態で押出可能な押出機と、
該押出機に金型流路部が接続されてなり、
該金型流路部内には中子体が設けられておらず、
該金型流路部は金型ヘッドを経て冷却サイジング金型に接続され、
該金型ヘッド内に、流路下部が上側に狭まった段差部が設けられてなり、
該冷却サイジング金型から発泡樹脂を引き取り可能な引取機と、
該引取機により引き取られる前記発泡樹脂を冷却可能な冷却部と、
該冷却部により冷却された前記発泡樹脂を切断可能な切断部と、
からなることを特徴とする発泡樹脂押出成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床材、壁材、天井材、建具類等の建築材料や車両内装材、電気機械器具の部品や筐体等の各種用途に好適な発泡樹脂押出成形体およびその製造装置に関するものであり、特に反り無く成形可能でありかつ表面強度に優れた発泡樹脂押出成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡により内部を多孔質の細胞状とした熱可塑性樹脂を所定の形状に成形してなる発泡樹脂成形体は、軽量で断熱性が高く、体積当たりの価格も低廉で、加工も容易である等の種々の長所が高く評価されて、従来既に前記した各種の用途に広く使用されている。これらの発泡樹脂成形体の製造方法は各種知られているが、中でも、一定の断面形状を有する長尺状の発泡樹脂成形体を連続的に効率良く製造可能な製造方法として、熱可塑性樹脂に発泡剤を添加してなる発泡樹脂材料を、加熱溶融混練して押出機により押出金型から押出し、これを発泡させながら冷却サイジング金型に導入して、該冷却サイジング金型の内部形状通りの断面形状及び外形寸法に整形しながら冷却固化させる発泡押出成形法が、最も広く用いられている。
【０００３】
しかし、前記した発泡押出成形法では、冷却サイジング金型内に導入された発泡樹脂材料が、自身の発泡の圧力により冷却サイジング金型の内壁面に押しつけられるため、発泡樹脂材料と冷却サイジング金型の内壁面との間での滑りが悪くなり、成形に不都合が生じることが多い。例えば、押出金型から押出されて発泡しつつ冷却サイジング金型内を通過する加熱可塑化状態の発泡樹脂材料が、冷却サイジング金型の内壁面との間の摩擦力に打ち勝つことができず、冷却サイジング金型の内部で詰まって引取り（冷却サイジング金型から連続的に脱型すること）不能となったり、摩擦力の影響で内部応力が強く残った状態冷却サイジング金型から引取られ、該引取り後に内部応力が開放されて、反りや曲がり、捻れといった変形を生じたり、冷却サイジング金型の内部で詰まった発泡樹脂材料を無理に引き出すと発泡樹脂材料が伸びたり破断したりする等、種々の成形不良事故のために、良好な発泡樹脂押出成形体の製造が困難となる場合が多い。この様な問題は、高発泡倍率の発泡樹脂押出成形体を製造しようとする場合や、発泡樹脂材料の主成分である熱可塑性樹脂として、弾性率の低い樹脂や、結晶化速度の遅い樹脂、或いは金属接着性の高い樹脂などを使用した場合に、特に顕著に発生する傾向がある。このため、前記した発泡押出成形法によって発泡樹脂成形体を製造しようとする場合には、製造可能な発泡樹脂押出成形体の発泡倍率や、使用可能な熱可塑性樹脂の弾性率、結晶化速度、金属接着性などの面で、大きな制約があるのが実情である。
【０００４】
また、断面形状が円形や矩形等の単純な形状であれば余り大きな問題はないが、幅と比較して厚みの薄い薄板状や、表面に複雑な凹凸を有する形状であったりすると、発泡倍率は通常の程度であっても、発泡樹脂材料の断面積との対比において、冷却サイジング金型の内面との接触面積が相対的に増す結果、摩擦力の影響が強く出て、前記した様な種々の成形不良事故が発生する場合がある。この様な事情により、発泡押出成形法によって良好な形状及び寸法精度を維持しつつ製造可能な発泡樹脂押出成形体の発泡倍率や、使用する熱可塑性樹脂の性状、成形体の断面形状等には種々の制約があり、近年益々強まりつつある軽量化、高断熱化、価格低減、高機能化、用途拡大などの市場の要求に十分に応えることができていないのが現状である。更に、そり等を生じないで片側のみ発泡させた片側発泡樹脂押出成形体の製造方法、成形体は知られていなかった。
【０００５】
また、片側発泡樹脂押出成形体の押出金型の内部のトーピード（中子体ともいう）に関しては、複数枚のトーピード等が知られていた（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２０２９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の技術における前記した様な問題点を解決すべくなされたものであり、その課題とするところは、従来よりも軟質の熱可塑性樹脂を使用した木粉入り成形体や、高発泡倍率の成形体、複雑断面形状の成形体等をも、成形不良を発生することなく、片側しか発泡させても反りの生じなく、発泡しない側の表面強度が大きくなり、効率的に製造可能な発泡樹脂成形体およびそ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】
【０００７】
本発明の第１の発明は、発泡性熱可塑性樹脂を押出成形した発泡樹脂押出成形体において、押出樹脂の下方に発泡箇所を偏在させたものであって、前記発泡性熱可塑性樹脂の熱可塑性樹脂１００重量部に対してタルクを５〜３０重量部配合してなり、押出温度を１７０〜１９０℃としたことを特徴とする発泡樹脂押出成形体である。
【０００８】
またその請求項２記載の発明は、加熱可塑化状態の熱可塑性樹脂を高圧下の発泡抑制状態で押出可能な押出機と、該押出機に金型流路部が接続されてなり、該金型流路部内には中子体が設けられておらず、該金型流路部は金型ヘッドを経て冷却サイジング金型に接続され、該金型ヘッド内に、流路下部が上側に狭まった段差部が設けられてなり、該冷却サイジング金型から発泡樹脂を引き取り可能な引取機と、該引取機により引き取られる前記発泡樹脂を冷却可能な冷却部と、該冷却部により冷却された前記発泡樹脂を切断可能な切断部と、からなることを特徴とする発泡樹脂押出成形体の製造装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明により、表面の発泡を抑え裏面に発泡を偏在させることで発泡樹脂押出成形体の、反りを無くしつつ樹脂量の少ない軽いものとすることができる。そしてタルクの量を限定し、押出温度を限定することで、発泡が偏在した状態の樹脂の成形と引き取りを可能としている。
【００１０】
また請求項２記載の発明により、前記段差部より、高圧で吐出された加熱可塑化状態の熱可塑性樹脂が冷却サイジング内の大気圧化下で減圧発泡される際に、流路上側の樹脂はそのまま流出するのでほとんど発泡しないいわゆるスキン層を形成する一方、流路下部の樹脂は広がる空間が大きいため発泡しやすく、その結果押出樹脂の下方に発泡箇所を偏在させることが可能となる。これにより従来の両側発泡よりも樹脂の量を少なく押出成形できる、軽いものが作成可能となる。またほとんど発泡したに流路上側を表面として、表面強度があるものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明の発泡樹脂押出成形体の製造装置の一実施例の概略を示す。樹脂ホッパー１が押出機２の上方に設置されており、側面に金型流路部３が設けられ、段差部４を有する金型ヘッド５を経て冷却サイジング金型６につながり、その先に冷却部７、引出機８、切断部９が設けられている。図２に図１の金型部を拡大して内部の構造を示す。
【００１２】
本発明における樹脂ホッパー１としては、押出金型２に加熱可塑化状態の熱可塑性樹脂を発泡が抑制できるほどの圧力をかけて導入できるものであれば良く、構造、材質などは特に限定するものではない。
【００１３】
本発明における押出機２としては、押出１からの樹脂の熱と圧力に耐えられるものであれば良く、成形が望まれる型に近似した形となる金型流路３につながるのに適しているものが好ましい。
【００１４】
本発明における金型流路部３には従来の押出機にあるような中子体がない。そして金型ヘッド５に段差部４が設けてある。これにより大気圧下の冷却サイジング金型６下部にむかって発泡する為、樹脂の発泡部分はその下部に偏在することとなる。
【００１５】
本発明の冷却サイジング金型６は目的とする押出成形の形に順ずる形状となるものであるが、その上面は押出機２から金型流路部３と金型ヘッド５とを経て略同じ高さに位置するが、その下部は、金型流路３と段差部４を経て上側に狭くなってから金型ヘッド５より冷却サイジング金型ではその下側にズレて位置するものとなる。
【００１６】
本発明の冷却部７は、引出機により引き出される樹脂を十分に冷却するものであれば良く、特には限定されないが、冷却した水を循環可能な水槽などが好適である。
【００１７】
本発明の引出機８は十分に冷却され、成形された発泡樹脂をその形を崩さないように力を加えて冷却サイジング金型より引き出すものであればよく、その力の手段などは特に限定されないが調整機能などがあるものが好ましい。
【００１８】
本発明の切断部９は、連続して成形されるものとなる発泡樹脂押出成形体を好適な長さに切断可能なものであれば良く、特には限定されないが、引き出される発泡樹脂押出成形体の引き出し速度に連動して断続的に動く刃などを備えた切断機が好適である。
【００１９】
本発明における熱可塑性樹脂の種類には特に制限はなく、目的物である発泡樹脂押出成形体の用途に応じて任意の熱可塑性樹脂を選択すればよい。具体的には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、オレフィン系熱可塑性エラストマー等のポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸（エステル）共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体金属中和物（いわゆるアイオノマー樹脂）等のオレフィン系共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等のポリビニル系樹脂、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、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート等のポリエステル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル等のアクリル系樹脂、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素系樹脂等、或いはそれらの複数種の混合物、共重合体等であっても良い。また、多層押出法等により同種又は異種の熱可塑性樹脂からなる複数層の積層体によって発泡層を構成することもできる。
【００２０】
本発明において、前記熱可塑性樹脂を発泡させるために添加される発泡剤の種類にも特に制限はなく、従来公知の発泡剤から適宜選択すればよい。具体的には、熱分解や化学反応によってガスを発生する性質を有する化学物質（化学発泡剤）を利用する化学発泡法と、低沸点の液体又は高圧下で液化した気体（物理発泡剤）が熱の作用により気化する現象を利用する物理発泡法とに分類することができる。前者に用いられる化学発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム（重曹）、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、ホウ化水素ナトリウム、軽金属（アルミニウム、マグネシウム等）、アジド化合物（アジ化ナトリウム等）等の無機発泡剤や、アゾ系（アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）、ニトロソ系（ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ジメチルジニトロソテレフタルアミド等）、ヒドラジド系（ｐ，ｐ’−オキシビス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等）等の有機発泡剤などを、それぞれ単独若しくは任意の複数種の組み合わせで使用することができる。また、特に発泡倍率が２倍を超える高発泡化を必要とする場合には、物理発泡法が好適であり、その際、ペンタンヘキサン、ヘプタン等）、クロロフルオロカーボン類（いわゆるフロンガス）等の不活性気体が主に用いられている。また、物理発泡法による発泡押出成形に際しても、発泡体のセル形状を整えるため等の目的で、化学発泡剤を併用することもできる。
【００２１】
前記発泡剤の他、必要に応じて例えば木粉、熱安定剤、酸中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤（染料、顔料等）、充填剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、難燃剤、ブロッキング防止剤、半透明化のための光散乱剤、艶調整剤等の各種添加剤を適宜添加することもできる。これらの添加剤のうち、熱安定剤としてはヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等、酸中和剤としてはステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト等、紫外線吸収剤としてはベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、トリアジン系等、光安定剤としてはヒンダードアミン系等、難燃剤としてはハロゲン系、リン系、塩素系等、充填剤としては無機系（炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナタルク、クレー、珪酸マグネシウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化鉄、カーボンブラック、金属粉、炭素繊維、ガラス繊維等）又は有機系（ナイロン系、ポリカーボネート系、ポリウレタン系、アクリル系、木毛、木粉、紙粉等）等、滑剤としては炭化水素系、脂肪酸系、高級アルコール系、脂肪酸アマイド系、金属石鹸系、エステル系等、造核剤としてはカルボン酸金属塩系、ソルビトール系、リン酸エステル金属塩系等、顔料としては縮合アゾ系、不溶性アゾ系、キナクリドン系、イソインドリノン系、アンスラキノン系、イミダゾロン系、フタロシアニン系、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄系、コバルトブルー、パール顔料（酸化チタン被覆雲母等）等があり、これらの各種の添加剤を任意の組み合わせで用いることができる。
【００２２】
本発明においては、前記添加剤のうちタルクを必須とし、熱可塑性樹脂１００重量部に対して５〜３０重量部添加するものとする。５重量部未満では冷却サイジング金型から引き出す際に硬くなりすぎてその効果を十分に発現できず、３０重量部を越えると特に樹脂下方に偏在して発泡した発泡樹脂の強度が弱くなって千切れてしまう。
【００２３】
前記木質系充填剤の素材としては特に制限されることなく選択が可能であるが、一般的には木材をカッターミルなどによって破断し、これをボールミルやインペラーミルなどにより粉砕して微粉状にしたもの（木粉）などを用いる。また、配合量が熱可塑性樹脂１００重量部に対して１００重量部を超えるような高配合とする場合には、特に樹脂中での分散性が重要で、比較的繊毛の少ない粒状の木質系充填剤を利用することが好ましい。繊毛の少ない木質系充填剤としては、主にパーティクルボードなどを研磨して得る研磨粉などが用いられる。また、木質系充填剤の配合量については適宜選択が可能であり、化粧材の用途に応じて最適な配合量が異なるが、一般的には熱可塑性樹脂１００重量部に対して２０〜４００重量部程度の範囲で設計される。
【００２４】
熱可塑性樹脂と木質系充填剤との混練方法は特に問わないが、ヘンシェルミキサーによって混練し、ペレタイザーでペレット化する方法や、２軸押出混練機によって混合、ペレット化する方法などが一般的である。また、本発明の製造方法によって製造した成形体をリサイクルする場合には、破砕した成形体に必要に応じて木質系充填剤、熱可塑性樹脂、各種添加剤などを添加して利用することもできる。その際の混練方法やペレット化方法も前記と同様であり、特に問わない。
【００２５】
本発明においてはこのようにし得た熱可塑性樹脂を１７０〜１９０℃にして押出すものとする。１７０度未満ではいずれの樹脂や添加剤も十分な粘度を得ることができず、また２００度以上では発泡により樹脂がスポンジ状になってしまう。
【実施例１】
【００２６】
ホモポリプロピレン樹脂（（株）プライムポリマー製：「Ｅ−１０５ＧＭ」）７０重量部、マレイン酸変性したホモポリプロピレン樹脂３０重量部、木質系充填剤（木材をカッターミルで破断し、これをボールミルにより粉砕して微粉状にした平均粒径約２０μｍの木粉）２０重量部、タルク１０重量部を２軸押出混練機によって混練、ペレット化した。また、着色剤を添加したペレットも同材料で作製した。こうして得たペレット１００重量部に対し、重曹クエン酸系の化学発泡剤を４５重量％含有するホモポリプロピレン樹脂系マスターバッチ３重量部を混合して、図１に示す構成の製造装置における押出機に投入し、押出金型から押出速度１ｍ／分にて樹脂温度１８０℃にて高さ５ｍｍ×幅３００ｍｍの長方形である長尺状に押出した。発泡倍率は２．０倍であった。次に、これを内壁面の断面形状が高さ５．２ｍｍ×幅３００ｍｍの長方形である冷却サイジング金型に導入すると同時に、冷却、引取後、長さ１８００ｍｍに切断した。このとき金型の片面から基材と同じ種類のペレットに着色顔料添加した着色ペレットを投入して成形した。次に、７０℃４８時間エージングした後、厚み上面に前記化粧シートを被覆接着し、こうして、床材又は壁材等とし使用可能な本発明の発泡樹脂押出成形体を、冷却サイジング金型内での樹脂詰まりや引取時の変形・破断等を成形不良事故を発生することなく、良好に製造することができた。
【００２７】
＜比較例１＞
押出し温度を２００℃とした以外は実施例１と同様にして製造した。結果、発泡樹脂押出成形体はスポンジ状になり反りも大きいものとなってしまった。
【００２８】
＜比較例２＞
含有するタルクの量を３５重量部とした以外は実施例１と同様にして製造した。結果、引取り時に発泡樹脂押出成形体がその下部から千切れてしまった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の発泡樹脂押出成形体の製造装置の一実施例の構造を示す説明図である。
【図２】図１の金型部を拡大して内部の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…樹脂ホッパー
２…押出機
３…金型流路部
４…段差部
５…金型ヘッド
６…冷却サイジング金型
７…冷却部
８…引出機
９…切断部
【図１】
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【図２】
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