JP4456722B2

JP4456722B2 - 熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法

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Publication number: JP4456722B2
Application number: JP2000129382A
Authority: JP
Inventors: 信裕臼井; 威夫北山
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: DE10120503A1; JP2001310380A; US20010036971A1; US6685875B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レトルト食品等を収容可能な食品容器、家電製品部品、自動車内装部材等として使用可能な熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂発泡シートを原料として成形した熱可塑性樹脂発泡成形体は、成形体の有する優れた軽量性、断熱性等の特性を活かして食品容器、家電製品分野、自動車用品分野など広範囲な分野において使用されている。これらの用途において使用される熱可塑性樹脂発泡成形体には、当然のことながらその用途に応じた一定の剛性も要求される。
【０００３】
しかるに、軽量性、断熱性、並びにソフト感と剛性とは相反する性能である。即ち、軽量性、ソフト感、断熱性を高めるためには原料として使用する熱可塑性樹脂発泡シートの発泡倍率を高くすることが必要であるが、かかる高発泡倍率の原料シートを使用した成形品は、軽量性等の特性は良好になるが、剛性は低下して不満足な製品となるのが実情である。
【０００４】
このような問題を解決する技術として、特開平８−１１１４９号公報記載の発明が公知である。この公報に開示されている技術は、発泡倍率が１．１倍以上、比重が０．８以下であり、一面側と他面側で発泡状態が異なる発泡樹脂シートならびにこの樹脂シートを使用して成形された容器に関するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平８−１１１４９号公報には、発泡シートの製法は記載されているが、成形品については、具体的な記載がなく、従来の発泡樹脂容器の製造技術により成形しても、その剛性はなお満足できるものではない。
【０００６】
本発明の目的は、軽量性、断熱性、並びにソフト感を有し、しかも剛性も備えた熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法について鋭意研究したところ、成形体全体を均一な発泡体としなくても、必要な部分のみにソフト感と高断熱性を付与することにより、剛性に優れ、しかも軽量性に優れた熱可塑性樹脂発泡成形体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂発泡シートを成形した熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂発泡成形体は、厚みが異なる一般部と厚肉部とからなり、前記厚肉部の平均発泡倍率は前記一般部の平均発泡倍率の１．２倍以上、かつ前記厚肉部の最大厚みが前記一般部の厚みの１．５倍以上であり、
前記厚肉部と一般部に対応する成形キャビティーを形成する、それぞれに減圧孔が設けられた雄型と雌型とからなる成形金型を使用し、下記（１）〜（４）の工程を有することを特徴とする。
（１）周縁をクリップ部材にて挟持・固定した状態で前記熱可塑性樹脂発泡シートを加熱して軟化させる加熱工程
（２）前記熱可塑性樹脂発泡シートに関してそれぞれ反対側に配設された前記雄型と雌型の少なくとも一方を移動させ、嵌合して成形キャビティーを形成させ、前記雄型と雌型の一方の型（第１吸引型）の前記減圧孔を通じて減圧吸引して前記成形キャビティー内に保持された前記熱可塑性樹脂発泡シートを前記第１吸引型の形状に賦形する第１吸引賦形工程
（３）前記第１吸引賦形工程と同時、又は前記第１吸引賦形工程の後に、他方の型（第２吸引型）の前記減圧孔を通じて減圧吸引し、熱可塑性樹脂発泡成形体を形成する第２吸引賦形工程
（４）冷却後に前記熱可塑性樹脂発泡成形体を取り出す脱型工程
【０００９】
上述の製造方法により、原料である熱可塑性発泡樹脂シートから一般部と厚肉部とを有する熱可塑性樹脂発泡成形体が効果的に製造可能である。全体を均一な発泡体にすることなく、一般部と厚肉部を形成することにより、軽量性、ソフト感、断熱性を損なうことなく、剛性を向上することができたのである。
【００１０】
厚肉部は、その成形品の使用状況を考慮し、ソフト感や断熱性、あるいは剛性の要求される位置に設けられる。
【００１１】
また本発明の成形体は、基本的にはこのような一般部と厚肉部とから構成されるが、必要に応じて非発泡ないしは一般部より低発泡倍率の補助部、例えば容器等における縁部を有していてもよい。
【００１２】
前記厚肉部の平均発泡倍率は、前記一般部の平均発泡倍率の１．５倍以上、５倍以下であることが、軽量性、ソフト感、断熱性と、剛性とのバランスがより優れた成形体が得られるため、好ましい。
【００１３】
成形体の原料として使用する前記熱可塑性樹脂発泡シートは、発泡倍率が５倍以下の発泡シートであることが、上記の平均発泡倍率を有する成形体を確実に得ることができ、好ましい。
【００１４】
前記熱可塑性樹脂発泡シートはポリオレフィン系樹脂発泡体シートであることが、低コストで要求に応じた強度を有する成形体が得られ、好ましい。
【００１５】
本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体においては、表面にさらに表皮材層が積層されていることが好ましい。
【００１６】
特に自動車部品用途の成形体においては、触感、外観に優れた成形品が得られる。
【００２０】
上述の製造方法においては、前記（１）加熱工程に次いで、
（５）前記熱可塑性発泡樹脂シートの両面側に圧力差を形成して軟化された前記熱可塑性発泡樹脂シートを低圧側に膨出させる膨張工程
を設けると共に前記第１吸引賦形工程を、
（２’）前記雌型と前記雄型とを前記熱可塑性発泡樹脂シートに関してそれぞれ反対側に雄型が前記低圧側となるように配置し、軟化された前記熱可塑性発泡樹脂シートに膨出した側から前記雄型を当接させつつ移動させて前記雌型と嵌合して成形キャビティーを形成させ、前記雄型と雌型の一方の型（第１吸引型）の前記減圧孔を通じて減圧吸引して前記成形キャビティー内に保持された前記熱可塑性樹脂発泡シートを前記第１吸引型の形状に賦形する第１吸引賦形工程
とすることが好ましい。
【００２１】
膨張工程（５）を設けることにより、成形材料である加熱・軟化された熱可塑性発泡樹脂シートを、その両側に差圧を形成することにより均一に膨張して伸長した後、第１吸引賦形工程（２’）が行われる。この工程においては、製品の形状を有する雄型を膨出した側から金型の先端部から順次金型全体を加熱軟化された前記発泡樹脂シートに順次当接させつつ前記雌型側に移動させて嵌合させた後に第１吸引賦形工程が行われる。
【００２２】
成形材料である熱可塑性発泡樹脂シートとしてポリオレフィン系発泡樹脂シートを使用する場合、非晶性のポリスチレン発泡樹脂シートと異なって溶融強度が低いために成形品の絞り比、即ち絞り深さに対する開口部の径の比が大きな成形品を製造する場合、金型に最初に接触する部位近傍において局部的に大きな伸び変形が生じて発泡体の気泡の損傷やシートの破損等の不良が発生しやすい。
【００２３】
上述のような膨張工程を設けることにより、強度の低い加熱されたポリオレフィン系発泡樹脂シートにある程度の予備的な伸長を与えて成形が行われるため、このような局部的な伸びを与えることなく、厚肉部と一般部を備え、かつ深絞りを伴う熱可塑性樹脂発泡成形体の製造が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体の例としての容器を、底部を上にした斜視図（ａ）、縦断側面図であるＸ−Ｘ断面図（ｂ）及び横断平面図（ｃ）にて示した。熱可塑性樹脂発泡体容器１は、容器壁として厚肉部３と一般部５とから構成されており、容器壁周方向に厚肉部が凸条として一般部５と交互に形成されている。その結果、容器の縦方向の圧縮強度が、均一な肉厚で形成されている場合と比較して高くなるという効果が得られる他、高発泡倍率の厚肉部３が手で触る場合の接触部となっているために断熱性と同時にソフトな感触も得られる。一般部５の厚みは、図１（ｃ）においてｔ１にて、厚肉部３の最大厚みはｔ２にて示されている。本発明の成形体においては、上述のようにｔ２／ｔ１≧１．５である。
【００２５】
厚肉部３は、この例では断面が略半円状に形成されており、厚みは連続的に変化しているが、これに限定されるものではなく、台形や矩形であってもよい。断面が矩形の場合には、厚肉部３の厚みが不連続的に変化する場合もある。厚肉部３の最大厚みｔ２と一般部５の厚みｔ１との比は、この図（ｃ）に示されたように、相隣接する部分における比である。
【００２６】
図１に示した容器の例においては、容器側壁部が構造部を構成し、底面部は均一な厚みにて形成された均一肉厚部であるが、底面にも一般部と厚肉部とを形成してもよく、その場合、厚肉部は渦状、同心円状、放射状等の形状にて形成される。
【００２７】
容器１には縁部７が形成されている。この縁部７は容器の径方向の強度向上の作用を有する他、蓋とのシール部としても作用する。
【００２８】
図２は、本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体の例として、ドアトリムを示したものである。この図に例示のドアトリム１１は一般部１５とアームレスト近傍の厚肉部１３とを備えたものである。この例においても、アームレスト近傍において剛性とソフトな触感が得られる。
【００２９】
図３〜図７には、容器を例として、本発明の製造方法を例示した。
容器製造用の成形金型は、容器内面形状を有する雄型２２と容器外面形状を有する雌型２１とから構成されており、雌型２１の成形キャビティー構成面には減圧孔２４が、また雄型２２のキャビティー形成面にも減圧孔２５が設けられている。雌型２１の減圧孔２４は減圧支流路２６ａ、減圧流路２６ｂを通じて、また雄型２２の減圧孔２５は減圧支流路２７ａ、減圧流路２７ｂを通じて、それぞれ減圧手段に接続することにより、成形キャビティーを減圧にすることができ、第１吸引賦形工程、第２吸引賦形工程が行える。
【００３０】
図３は成形金型を開いて原料の熱可塑性樹脂発泡シートＳを供給した状態で、ヒーター２８により加熱する加熱工程を示したものである。熱可塑性樹脂発泡シート（原料樹脂シート）Ｓはクリップ部材２３により挟持され、雌型２１と雄型２２との間に保持される。雌型２１と雄型２２は退避位置に後退し、ヒーター２８が原料樹脂シートＳの近傍に進出し、熱可塑性樹脂発泡シートＳを両面から均一に加熱する（加熱工程）。
【００３１】
図４は、ヒーター２８が退避位置に移動し、雌型２１と雄型２２とが熱可塑性樹脂発泡シートＳの近傍に進出した状態を示したものである。雌型２１は樹脂発泡シートＳに近接するかあるいは当接してもよい。
【００３２】
図５は、図４の状態からさらに雄型２２を雌型２１側に移動させて嵌合し、容器の形状の所定の成形キャビティーを形成した状態を示す。原料樹脂シートＳは雄型２２により金型内に押し込まれるようにして成形キャビティー内に収容される。
【００３３】
原料樹脂シートＳを成形金型内に収容した状態で雄型２２の減圧孔２５を通じて減圧吸引して第１吸引賦形工程を行った状態を図６に示した。この場合は雄型が第１吸引型となり、原料樹脂シートＳは雄型２２側に密着して容器の内面形状が形成される。
【００３４】
上記の第１吸引賦形工程に次いで、この例では第２吸引型となる雌型２１の減圧孔２４を通じて減圧吸引し、第２吸引賦形工程を行った状態を図７に示した。この工程では、厚肉部３が一般部より高い発泡倍率に形成され、容器の成形が完了する。第１吸引賦形工程と第２吸引賦形工程を同時に行ってもよい。
【００３５】
冷却後に脱型し、トリミングを行うことにより容器の製造が完了する。容器１の端縁７を形成する金型部分に、いわゆる食い切り部を設け、成形と同時にトリミングを行うことも好適な態様である。
【００３６】
上記の例においては、成形金型とヒーター２８がいずれも加熱位置と退避位置の間を移動する構成が示されているが、かかる構成に代えて、例えば原料である樹脂シートＳをクリップ部材２３で把持したまま移動可能な構成とし、ヒーター２８を固定して配設した加熱ゾーンと金型を配設した成形ゾーンとを設け、加熱ゾーンで樹脂シートＳを加熱した後に成形ゾーンへ移動させ、この成形ゾーンで図４〜図７に例示されたように成形する構成であってもよい。
【００３７】
また雌型２１を第１吸引型とし、雄型２２を第２吸引型としてもよい。
クリップ部材２３は原料樹脂シートＳを数点、好ましくは４点で挟持するものであってもよく、対向する２辺ないし４辺で挟持してもよく、また円形、４角形等の枠体状のクリップであってもよい。原料樹脂シートは１個のクリップ部材で挟持してもよく、同一又は異なった複数のクリップ部材で挟持してもよい。
【００３８】
ドアトリム等の製造も上記の容器の製造の方法と図３〜図７に示したのと同様な工程により行うことができる。
【００３９】
雌型２１の減圧孔２４は図４においては容器の底部の端に２個、側壁部中央近辺に２個が、また雄型２２の減圧孔２５は容器１の側壁部上端に２個、それぞれ設けられているが、これに限定されるものではなく、製品の形状に応じて適宜設定される。
【００４０】
加熱工程に次いで膨張工程を設け、発泡樹脂の容器を製造する製造装置の概略と製造工程の例を図８、図９に示した。この例においては、減圧することにより発泡樹脂シートを膨張させることによって膨張工程が行われる。
【００４１】
膨張工程を有する製造方法に使用する製造装置５０は、減圧室Ｖを形成する筐体５１、筐体５１を支持するフレーム５４を備え、図４に示したものと同じ雌型４１、雄型４２から構成される金型が、雄型４２が減圧室Ｖ内に、雌型４１がその外側に位置するように配設されている。雄型４２は金型支持台５５に固定されており、該金型支持台５５はフレーム５４に装着された油圧シリンダー５７のロッド５６に取り付けられている。
【００４２】
原料樹脂シートＳは開閉部材５２により開閉自在に構成されたクリップ部材５３に把持され、さらに枠体６０により原料樹脂シートＳの膨張部分が、成形に必要な部分のみが膨出するように規制される。枠体６０により形成される膨張部分の形状は特に限定されるものではなく、成形体の形状等を考慮して設定されるが、カップめん用の容器等の円錐台状の容器を製造する場合には、円形であることが好ましい。
【００４３】
図４に示した場合と同様に、原料樹脂シートＳをクリップ部材５３にて把持する。この把持により、減圧室Ｖが閉鎖状態となり、減圧室Ｖ内を減圧状態にすると加熱されて軟化した原料樹脂シートが膨出する。
【００４４】
加熱工程においては、図３に示したのと同様に成形金型が退避した状態でヒーター２８を進出させ、原料樹脂シートＳを均一に加熱する。
【００４５】
加熱後、減圧室Ｖ内を真空装置（図示せず）により減圧室減圧孔６１を通じて減圧にすると、枠体６０により規制されていない部分が雄型４２側に膨出する。この状態で雄型４２を移動して雌型４１側に進出させると、膨出した発泡樹脂シートの先端部から雄型４２が当接しつつ雄型４２が雌型４１方向に移動する。かかる操作により、膨出した樹脂シートＳは、布を被せるような状況で雄型４２に当接・被覆され、成形キャビティー内に収容される。従って、特に局部的な伸長が起こらず、容器の成形が可能となる。
【００４６】
また上記膨張工程（２）は、図８において雌型４１側に加圧室を設けて加圧する方式であってもよいが、原料樹脂シートＳの片面側は大気圧にした状態で他面側を減圧するものであることがより好ましい。減圧によることが、わずかな圧力差を容易に調整することが可能であり、従って軟化した樹脂シートの膨出高さの微妙な調節が、加圧による場合より精度よく行える。
【００４７】
上記の膨張工程においては、前記発泡樹脂シートの膨出高さを成形体の凸状部の高さ、具体的には成形体が容器であれば容器高さの５０％以上とするものであることが好ましい。
【００４８】
原料樹脂シートＳの膨出高さを成形体の凸状部の高さの５０％以上とすることにより、成形時に、特に成形体の器壁側部を形成する樹脂シート部分に発生するシートの局部的な伸びが効果的に抑制され、より容易に絞り比が０．６以上の深絞りのポリオレフィン系発泡樹脂容器を容易に製造することが可能となる。絞り比とは凸状部の高さに対する開口の径の比であり、円錐台状の容器の場合には、（容器の高さ／容器開口部の直径）が絞り比となる。また膨出高さは、クリップ部材２３による保持面から膨出した原料樹脂シートの頂点までの距離である。
【００４９】
成形品に表皮材層を設ける場合は、例えば図４において原料樹脂シートＳと表皮材とを重ねてクリップ部材２３にて把持し、図５〜図７に示した工程により成形するこも可能であり、また予め原料樹脂シートと表皮材を積層して原料シートとして使用すること等により積層成形品が製造可能である。
【００５０】
本発明の熱可塑性樹脂発泡成形体は、食品容器や家電製品の部材のほか、特に自動車内装部品に好適に使用可能であり、具体的には、インストルメントパネル、シートバック、パーティションボード、コンソールボックス、ドアトリム等が例示される。
【００５１】
本発明に使用する熱可塑性樹脂は、従来から上記の用途に使用されている樹脂は限定なく使用可能であるが、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂の使用が好ましく、とりわけ成形性、コスト、物理的強度等の観点からポリプロピレン系樹脂発泡シートの使用が好ましい。
【００５２】
ポリプロピレン系樹脂発泡シートは、発泡倍率１．５倍以上、５倍以下のポリプロピレン系樹脂発泡体であれば、製造方法、添加成分、発泡剤等はいずれのものでもよい。また、ポリプロピレン系樹脂は、主たる樹脂成分としてポリプロピレンを含有するものであれば、他の混合樹脂成分や共重合成分等を含んでいてもよい。
【００５３】
ポリプロピレン系樹脂発泡体シートの製造方法は、一般的には、熱分解型発泡剤とポリプロピレン樹脂とを混合して、押出機で樹脂の加熱溶融と発泡剤の分解を行いながら、樹脂と発泡ガスとを混練・均一化させ、発泡に適した温度まで冷却した後、ダイスよりシート状に押し出して発泡させ、引取機にて冷却・成形する方法や、熱分解型発泡剤の代わりに物理発泡剤を押出機内に圧入する方法などが採用でき、例えば特公昭５８−３１０９８号公報などにその詳細が開示されている。そして、発泡倍率の調整は、発泡剤の種類や添加量などの調整により行うことができる。原料樹脂シートとしては市販の熱可塑性樹脂発泡シートを使用してもよく、スミセラー（住化プラステック社製）などが例示される。
【００５４】
なお、前述の表皮材層を積層した原料シートを得るには、一定発泡倍率で押出成形された発泡樹脂シートの表面を加熱溶融し、別途供給された表皮材を圧着ロールで圧着して積層する方法、発泡樹脂シートの表面に接着剤を塗布して表皮材を接着、積層する方法等が利用できる。
【００５５】
本発明のパネル状の発泡熱可塑性樹脂成形体の表皮材としては、公知の表皮材は限定なく使用可能である。具体的な表皮材としては、織布、不織布、編布、熱可塑性樹脂ないし熱可塑性エラストマーにて形成されたフィルム、シート等が例示される。さらにこれらの表皮材に、ポリウレタン、ゴム、熱可塑性エラストマー等の非発泡シートや発泡体シートを積層した複合表皮材を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】食品容器に適した本発明の熱可塑性発泡樹脂成形品の例を示した斜視図と断面図
【図２】熱可塑性発泡樹脂成形品の例としてのドアトリムを示した図
【図３】容器製造方法における加熱工程の例を示した断面図
【図４】容器製造方法において、雄型と雌型とが発泡樹脂シートの近傍に進出した状態を示した図
【図５】雄型と雌型とが嵌合して原料樹脂シートを収容した状態で成形キャビティーが形成された状態を示した図
【図６】容器製造方法における第１吸引賦形工程を示した図
【図７】容器製造方法における第２吸引賦形工程を示した図
【図８】膨張工程を有する成形体の製造方法に使用する製造装置の概要と膨張工程を示した図
【図９】雄型が原料樹脂シートを雌型側に押し込みつつある状況を示した図
【符号の説明】
１熱可塑性樹脂発泡成形体（容器）
３厚肉部
５一般部
Ｓ熱可塑性樹脂発泡シート

Claims

熱可塑性樹脂発泡シートを成形した熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂発泡成形体は、厚みが異なる一般部と厚肉部とからなり、前記厚肉部の平均発泡倍率は前記一般部の平均発泡倍率の１．２倍以上、かつ前記厚肉部の最大厚みが前記一般部の厚みの１．５倍以上であり、
前記厚肉部と一般部に対応する成形キャビティーを形成する、それぞれに減圧孔が設けられた雄型と雌型とからなる成形金型を使用し、下記（１）〜（４）の工程を有することを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
（１）周縁をクリップ部材にて挟持・固定した状態で前記熱可塑性樹脂発泡シートを加熱して軟化させる加熱工程（２）前記熱可塑性樹脂発泡シートに関してそれぞれ反対側に配設された前記雄型と雌型の少なくとも一方を移動させ、嵌合して成形キャビティーを形成させ、前記雄型と雌型の一方の型（第１吸引型）の前記減圧孔を通じて減圧吸引して前記成形キャビティー内に保持された前記熱可塑性樹脂発泡シートを前記第１吸引型の形状に賦形する第１吸引賦形工程（３）前記第１吸引賦形工程と同時、又は前記第１吸引賦形工程の後に、他方の型（第２吸引型）の前記減圧孔を通じて減圧吸引し、熱可塑性樹脂発泡成形体を形成する第２吸引賦形工程（４）冷却後に前記熱可塑性樹脂発泡成形体を取り出す脱型工程。
前記熱可塑性樹脂発泡成形体は前記厚肉部の平均発泡倍率が前記一般部の平均発泡倍率の１．５倍以上、５倍以下である請求項１に記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
前記熱可塑性樹脂発泡シートは、発泡倍率が５倍以下の発泡シートである請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
前記熱可塑性樹脂発泡シートはポリオレフィン系樹脂発泡体シートである請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
前記熱可塑性樹脂発泡成形体は表面にさらに表皮材層が積層されている請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。
前記（１）加熱工程に次いで、（５）前記熱可塑性発泡樹脂シートの両面側に圧力差を形成して軟化された前記熱可塑性発泡樹脂シートを低圧側に膨出させる膨張工程を設けると共に前記第１吸引賦形工程を、（２’）前記雌型と前記雄型とを前記熱可塑性発泡樹脂シートに関してそれぞれ反対側に雄型が前記低圧側となるように配置し、軟化された前記熱可塑性発泡樹脂シートに膨出した側から前記雄型を当接させつつ移動させて前記雌型と嵌合して成形キャビティーを形成させ、前記雄型と雌型の一方の型（第１吸引型）の前記減圧孔を通じて減圧吸引して前記成形キャビティー内に保持された前記熱可塑性樹脂発泡シートを前記第１吸引型の形状に賦形する第１吸引賦形工程としたものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。