(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記押出工程において、折れ肉が発生しやすい部位での前記発泡パリソンの肉厚が、他の部位での前記発泡パリソンの肉厚よりも小さくなるように、前記発泡パリソンの厚さを制御する、請求項1〜請求項5の何れか1つに記載の方法。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車等の空調装置では、空気を通風させるための管状の空調用ダクトが用いられている。
【0003】
空調用ダクトとしては、熱可塑性樹脂を発泡剤により発泡させた発泡樹脂を用いた発泡成形体が知られている。発泡成形体は、高い断熱性と軽量化を同時に実現できることから需要が拡大している。
【0004】
こうした発泡成形体の製造方法としては、溶融状態の発泡樹脂を分割金型で型締めし、内部に空気を吹き込んで膨張させる発泡ブロー成形が広く知られている。
【0005】
近年、軽量化の要請から、発泡成形体の発泡倍率が高められる傾向があるが、発泡倍率を高めると発泡パリソンの外面同士が融着して発泡成形体の外面にすじが形成される、所謂「折れ肉」という現象が発生しやすくなる。特許文献1には、折れ肉の発生を抑制するために、筒状の発泡パリソンの下部を閉じ、発泡パリソンを金型に挟む前又は/及び挟みながら、パリソン内部に気体を吹き込むことによってパリソンを拡張させる方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献1の方法は、金型の型締め前にパリソン内部に気体を吹き込む必要があるので、製造工程が複雑になる。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な工程で折れ肉の発生を抑制することが可能な発泡成形体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によれば、ダイコアとこれを囲むダイシェルの間の環状スリットから発泡剤を含む溶融混練樹脂を押し出して円筒状の発泡パリソンを形成して一対の分割金型間に押し出す押出工程と、前記分割金型の下側に配置された下ピンチ部において前記発泡パリソンを挟む下ピンチ工程と、前記下ピンチ工程の後に、前記分割金型の型締めを行って前記発泡パリソンの成形を行う成形工程を備え、前記ダイコアの直径をD、前記ダイコアの下面と前記分割金型の上面の間の距離をH、前記分割金型の下面と前記下ピンチ部の上面の間の距離をLとすると、H/Dが1.33〜3.33であり、L/Dが0.33〜2.00である、発泡成形体の製造方法が提供される。
【0010】
本発明者の実験によれば、ダイコアの直径をD、ダイコアの下面と分割金型の上面の間の距離をH、分割金型の下面と下ピンチ部の上面の間の距離をLとしたときに、H/Dが1.33〜3.33、L/Dが0.33〜2.00となるように、ダイコアと、分割金型と、下ピンチ部を配置することによって、折れ肉の発生を抑制することができることを見出し、本発明の完成に到った。
【0011】
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記発泡成形体は、発泡倍率が2.5倍以上である。
好ましくは、前記発泡成形体は、主経路とこれに連結された副経路を備える管状体であり、前記主経路と副経路の間の角度が45〜90度である。
好ましくは、前記発泡成形体は、前記発泡パリソンの押出方向との角度が0〜45度である断面でのブロー比が0.5〜0.8である。
好ましくは、前記成形工程において、前記分割金型のそれぞれを減圧して前記発泡パリソンを前記分割金型のそれぞれに吸着させる工程を備え、前記分割金型の一方の減圧の開始タイミングを、前記分割金型の他方の減圧の開始タイミングよりも1秒以上遅らせる。
好ましくは、前記押出工程において、折れ肉が発生しやすい部位での前記発泡パリソンの肉厚が、他の部位での前記発泡パリソンの肉厚よりも小さくなるように、前記発泡パリソンの厚さを制御する。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
【0014】
最初に、本発明の一実施形態の発泡成形体の製造方法を実施するのに適した、発泡成形体の製造装置について説明し、その後、本実施形態の発泡成形体の製造方法について説明する。
【0015】
1.発泡成形体の製造装置
本発明の一実施形態の発泡成形体の製造装置は、
図1〜
図5に示すように、発泡押出機1、分割金型14、及び下ピンチ部15を備える。発泡押出機1は、シリンダ3と、樹脂投入口5と、スクリュー7と、発泡剤注入口Pと、温度制御部9と、樹脂押出口11と、ダイヘッド12を備える。
【0017】
<樹脂投入口5>
樹脂投入口5は、いわゆるホッパーであり、ここから、原料樹脂を投入する。原料樹脂の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂は、樹脂投入口5からシリンダ3内に投入された後、シリンダ3内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ3内に配置されたスクリュー7の回転によってシリンダ3の一端に設けられた樹脂押出口11に向けて搬送される。
【0018】
<スクリュー7>
スクリュー7は、シリンダ3内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら樹脂押出口11に向けて搬送する。スクリュー7の一端にはギア装置15が設けられており、ギア装置15によってスクリュー7が回転駆動される。シリンダ3内に配置されるスクリュー7の数は、1本でもよく、2本以上であってもよい。
【0019】
<発泡剤注入口P>
シリンダ3には、シリンダ3内に発泡剤を注入するための発泡剤注入口Pが設けられる。発泡剤注入口Pを設ける位置は特に限定されないが、シリンダ3の樹脂投入口5側の端部の位置を0、樹脂押出口11側の端部の位置をLとした場合、発泡剤注入口Pは、0.3L〜0.7L(好ましくは0.4〜0.6L)の位置に設けることが好ましい。発泡剤注入口Pが0.3Lよりも樹脂投入口5側に設けられると、溶融樹脂の混練が不十分な状態で発泡剤が注入されてしまって発泡剤の分散が不十分になる場合がある。また、溶融樹脂の温度は通常樹脂押出口11に向かって徐々に低下するように制御されるので、発泡剤注入口P0.7Lよりも樹脂押出口11側に設けられると、発泡剤を注入する部位での溶融樹脂の温度が低すぎて発泡剤の注入量が減少してしまう場合がある。
【0020】
発泡剤注入口Pから注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−149.1℃、臨界圧力3.4MPa以上、二酸化炭素であれば臨界温度31℃、臨界圧力7.4MPa以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸(例:クエン酸又はその塩)と塩基(例:重曹)との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、発泡剤注入口Pから注入する代わりに、樹脂投入口5から投入してもよい。
【0021】
<温度制御部9>
温度制御部9は、シリンダ3に沿って設けられた複数の温調ユニットを個別に制御して、シリンダ3の各部分の温度を制御するように構成されている。また、温度制御部9は、発泡パリソン13を形成するためのダイヘッド12の温度、及びシリンダ3とダイヘッド12の間の連結部10の温度も制御可能である。
【0022】
<樹脂押出口11・ダイヘッド12>
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる溶融混練樹脂は、樹脂押出口11から押し出され、連結部10を通じてダイヘッド12内に注入される。ダイヘッド12は、
図2に示すように、円筒状のダイ外筒41と、その内部に収容されるマンドレル43を備え、その間の空間46にシリンダ3から押し出された溶融混練樹脂を貯留する。また、ダイヘッド12の先端には、ダイコア47とこれを囲むダイシェル48が設けられ、その間に環状スリット49が設けられる。そして、空間46に溶融混練樹脂が所定量貯留された後にリング状ピストン45を鉛直方向に押し下げることによって溶融混練樹脂を環状スリット49から押し出して円筒状の発泡パリソン13を形成する。発泡パリソン13は、一対の分割金型14間に押し出される。
【0023】
<分割金型14・下ピンチ部15>
一対の分割金型14は、発泡パリソン13の成形を行って発泡成形体を得るために用いられる。
図3に示すように、分割金型14のそれぞれには、キャビティ14bを取り囲むようにピンチオフ部14aが設けられている。また、ピンチオフ部14aを取り囲むようにバリ逃し部14cが設けられている。発泡パリソン13がピンチオフ部14aで挟まれた部位が、
図6(b)に示すパーティングラインPLとなり、ピンチオフ部14aの外側の部分がバリとなる。分割金型14の上面からピンチオフ部14aまでの距離Rは、例えば50mmである。バリ逃し部14cの側から見たピンチオフ部14aの高さQは、例えば5〜10mmである。
【0024】
分割金型14を用いた成形の方法は特に限定されず、分割金型14のキャビティ内にエアーを吹き込んで成形を行うブロー成形であってもよく、分割金型14のキャビティの内面からキャビティ内を減圧して発泡パリソン13の成形を行う真空成形であってもよく、その組み合わせであってもよい。下ピンチ部15は、
図3〜
図4に示すように、発泡パリソン13の下部を挟んで(下ピンチして)発泡パリソン13内に閉空間13aを形成するために用いられる。分割金型14は、下ピンチの後に型締めされる。
【0025】
図2〜
図3に示すように、分割金型14は、(ダイコア47の下面と分割金型14の上面の間の距離H)/(ダイコア47の直径D)が1.33〜3.33となるように配置され、下ピンチ部15は、(分割金型14の下面と下ピンチ部15の上面の間の距離L)/(ダイコア47の直径D)が0.33〜2.00となるように配置される。H/D又はL/Dの値が小さすぎると、下ピンチ後に分割金型14の型締めを行う際に、型締め完了前に発泡パリソン13の閉空間13aの内圧が大きくなりすぎて発泡パリソン13が破裂する場合がある。H/D又はL/Dの値が大きすぎると、下ピンチ後に分割金型14の型締めを行う際にキャビティ14b内の発泡パリソン13の閉空間13aの内圧が十分に大きくならないために、型締め後のキャビティ14b内の発泡パリソン13の形状と、最終製品としての発泡成形体の形状との差が大きくなるために、折れ肉が発生しやすくなる。H/Dは、具体的には例えば、1.33、1.50、2.00、2.50、3.00、3.33であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。L/Dは、具体的には例えば、0.33、0.50、1.00、1.50、2.00であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。Dは、50〜300mmであり、具体的には例えば、50、100、150、200、250、300mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
【0026】
2.発泡成形体の製造方法
本発明の一実施形態の発泡成形体の製造方法は、押出工程と、下ピンチ工程と、成形工程を備える。
【0027】
押出工程では、
図3に示すように、ダイコア47とこれを囲むダイシェル48の間の環状スリット49から発泡剤を含む溶融混練樹脂を押し出して円筒状の発泡パリソン13を形成して一対の分割金型14間に押し出す。押出工程では、分割金型14及び下ピンチ部15は開状態になっている。
【0028】
下ピンチ工程では、
図3〜
図4に示すように、分割金型14の下側に配置された下ピンチ部15において発泡パリソン13を挟む。具体的には、下ピンチ部15を
図3の矢印X方向に移動させて、
図4に示す下ピンチ状態にする。これによって、発泡パリソン13に閉空間13aが形成される。
【0029】
成形工程では、
図4〜
図5に示すように、下ピンチ工程の後に、分割金型14の型締めを行って発泡パリソン13の成形を行う。具体的には、分割金型14の型締めは、分割金型14を
図4の矢印Y方向に移動させることによって行うことができる。発泡パリソン13の成形は、ブロー成形、真空成形、その組み合わせの何れであってもよい。本実施形態では、(ダイコア47の下面と分割金型14の上面の間の距離H)/(ダイコア47の直径D)が1.33〜3.33であり、(分割金型14の下面と下ピンチ部15の上面の間の距離L)/(ダイコア47の直径D)が0.33〜2.00であるために、型締めの際に発泡パリソン13が破裂したり、発泡パリソン13の成形の際に折れ肉が発生したりすることが抑制される。
【0030】
ところで、分割金型14のそれぞれを減圧して発泡パリソン13を分割金型14のそれぞれに吸着させる工程を備える場合には、分割金型14の一方の減圧の開始タイミングを、分割金型14の他方の減圧の開始タイミングよりも1秒以上(例えば1〜5秒)遅らせることが好ましい。特に、折れ肉が発生しやすい側の分割金型14の減圧の開始タイミングを遅らせることが好ましい。一例として、右側の分割金型14での減圧が先に開始されると、キャビティ14b内にある発泡パリソン13は、右側に寄り、左側の分割金型14と発泡パリソン13の間の隙間が大きくなる。その状態で左側の分割金型14の減圧を開始すると、発泡パリソン13が拡張する空間が大きいので、発泡パリソン13の皺が伸ばされやすく、折れ肉が発生しにくい。従って、発泡パリソン13の左側の部分に折れ肉が発生しやすい場合には、右側の分割金型14の減圧を先に開始することが望ましい。逆に、発泡パリソン13の右側の部分に折れ肉が発生しやすい場合には、左側の分割金型14の減圧を先に開始することが望ましい。
【0031】
押出工程において、折れ肉が発生しやすい部位での発泡パリソン13の肉厚T1が、他の部位での発泡パリソン13の肉厚T2よりも小さくなるように、発泡パリソン13の厚さを制御することが好ましい。T1/T2は、0.8〜0.9が好ましい。この場合、折れ肉が発生しやすい部位において発泡パリソン13が引き伸ばされやすくなり、折れ肉の発生が抑制される。発泡成形体が
図6に示すように、主経路17とこれに連結された副経路18を備える管状体である場合、主経路17と副経路18の間の連結部19に折れ肉が発生しやすいので、連結部19に対応する部位において、発泡パリソン13の肉厚を薄くすることが好ましい。
【0032】
3.発泡成形体
本実施形態の発泡成形体の製造方法は、任意の形状及び発泡倍率の発泡成形体の製造に好適に利用可能なものであるが、折れ肉の発生を効果的に抑制する方法であるので、折れ肉が発生しやすい形状又は発泡倍率の発泡成形体の製造に特に適している。
【0033】
このような観点から、発泡成形体は、発泡倍率が2.5倍以上が好ましい。発泡倍率が高いほど発泡パリソン13の強度が低下して発泡パリソン13に皺が発生して折れ肉が発生しやすくなるからである。発泡倍率の上限は特に規定されないが、例えば、5倍である。発泡倍率は、具体的には例えば、2.5、3、3.5、4、4.5、5倍であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。また、発泡成形体の平均肉厚は、2mm以上が好ましい。使用する樹脂量が同じであれば平均肉厚が大きいほど、発泡倍率が高くなり、発泡パリソン13の強度が低下して折れ肉が発生しやすくなるからである。平均肉厚の上限は特に規定されないが、例えば、6mmである。平均肉厚は、具体的には例えば、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
【0034】
図6(a)に示すように、発泡成形体16は、一例では、主経路17とこれに連結された副経路18を備える管状体である。主経路17と副経路18の間の角度αは、45〜90度であることが好ましい。
図6(a)の例では、角度αは90度である。このような形状の場合に、主経路17と副経路18の間の連結部19に折れ肉が発生しやすい。副経路18は、
図6(a)では分岐経路となっているが、略L字状に屈曲した経路であってもよい。
【0035】
発泡パリソン13の押出方向との角度βが0〜45度である断面Sでのブロー比が0.5〜0.8であることが好ましい。
図6(a)中のA−A断面では、角度βは45度であり、B−B断面では角度βは0度である。断面Sは、副経路18又は連結部19での断面であることが好ましく、連結部19での断面であることがさらに好ましい。このような部位の断面でのブロー比を算出することによって折れ肉の発生のしやすさの予測精度を高めることができるからである。ブロー比は、以下の方法で算出する。まず、
図6(b)に示すように、断面Sにおいて、対向するパーティングラインの最外点同士を直線Wで連結する。次に、断面S内で、直線Wから最も離れた点Tと直線Wを直線Vで連結する。次に、ブロー比=(直線Vの長さ)/(直線Wの長さ)の式に従ってブロー比を算出する。ブロー比は、具体的には例えば、0.5、0.6、0.7、0.8であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
【実施例】
【0036】
図1に示す発泡成形体の製造装置を用いて、発泡成形品を作製し、折れ肉の発生の有無の評価を行った。発泡押出機1のシリンダ3の内径は50mmであり、L/D=34であった。原料樹脂には、LDPE(グレード:G201−F,住友化学製)と、HDPE(グレード:B470,旭化成ケミカルズ製)とを質量比1:1で混合したものを用いた。発泡パリソン13の温度が190〜200℃になるように温度制御部9の設定を行った。スクリュー7の回転数は、60rmmとし、押出量は、20kg/hrとした。発泡剤にはN
2ガスを用い、0.5Lの位置に設けられた発泡剤注入口Pから注入した。注入ガス量を変化させることによって発泡倍率の調整を行った。ダイコア47の直径は、150mmとした。
【0037】
以上の条件で形成された発泡パリソンを用いてブロー成形を行って、表1に示す条件で、
図6に示す形状の発泡成形体を製造し、得られた発泡成形体に折れ肉が発生したかどうかの評価を行った。
【0038】
表1に示すように、試料No.3〜8及び11〜16については、それぞれ、折れ肉が形成された。折れ肉は、何れも、連結部19において、発泡パリソン13の押出方向との角度βが0〜45度となる方向に延びるように形成された。また、折れ肉が延びる方向に沿った断面においてブロー比を算出したところ、表1に示すように、ブロー比が0.5〜0.8となる位置において、折れ肉が発生しやすいことが分かった。
【0039】
また、H/Dが1.33〜3.33であり且つL/Dが0.33〜2.00である試料No.1〜2及び9〜10においては、ブロー比に関わらず、折れ肉が形成されなかった。
【0040】
以上より、H/Dを1.33〜3.33とし且つL/Dを0.33〜2.00をすることによって、発泡倍率が2.5倍以上であり且つ連結部19のブロー比が0.5〜0.8である発泡成形体においても折れ肉の発生を防ぐことができることが分かった。なお、発泡倍率が2倍以下の場合には、H/D及びL/Dが上記範囲外であっても折れ肉が発生しなかった。
【0041】
【表1】