JP5422246B2 - 発泡ブロー成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、このような方法で得られる発泡ブロー成形品としては、所定の物性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分としたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
例えば、発泡剤として超臨界流体を添加した発泡ブロー成形によって成形された発泡体ダクトが挙げられる(例えば、特許文献3参照)。
本発明は、(3)熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂からなる上記(1)又は(2)に記載の発泡ブロー成形体に存する。
このため、上記発泡ブロー成形体は、例えば、車両用空調ダクトに用いた場合、流通エアに対する摩擦抵抗が低く、送風効率も向上することになる。これにより、空調エアの圧力損失が低減され、ダクト壁面の外側への結露の発生が低減される。
また、表皮付きパネルに用いた場合、パネル壁面の内側に形成される補強リブの溶着強度及びパネル壁面の外側に貼着される表皮の溶着強度が向上し、且つ剛性、外観にも優れるものとなる。
これにより、上記発泡ブロー成形体の製造方法によれば、均質な大きさの気泡セルを有し、軽量で、表面の平滑性が高い発泡ブロー成形体が得られる。なお、超臨界流体である発泡剤を用いることにより、気泡セルがより微細化される。
第1実施形態として、本発明に係る発泡ブロー成形体を空調ダクトとして用いた場合について説明する。
図1は、本発明に係る発泡ブロー成形体の第1実施形態を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態に係る発泡ブロー成形体(以下「空調ダクト」ともいう。)1は、発泡剤を混合させた熱可塑性樹脂をブロー成形することにより形成された壁部からなるものであり、本体部11と、本体部11の一端に設けられたエア流入部13と、本体部11の他端に設けられたエア流出部12とを備える。なお、ブロー成形については後述する。また、エア流出部12は、ブロー成形後の後加工により閉鎖された部分を切除して開口状態としたものである。
したがって、空調ダクト1は、中空の部分に空調エアを流通させることが可能である。
例えば、車両用空調ダクトにおいて、エア流入部13をエアコンユニットに連結し、エアコンユニットから供給される空調エアを、中空部分に流通させて、所望の位置に配置されたエア流出部12から排出させることができる。
空調ダクト1においては、壁部を独立気泡構造とすることにより、表面平滑性が優れ、外観性、特に空調ダクトにあっては送風効率の向上、結露発生が低減するという利点がある。
平均気泡径が300μm以上であると、平均気泡径が上記範囲内にある場合と比較して、表面粗さが大きくなり表面の平滑性が劣る傾向にある。
平均肉厚が3.5mmを超えると、平均肉厚が上記範囲内にある場合と比較して、エア流路が減少して送風効率が劣る傾向にある。
中心線平均粗さを9.0μm未満とすることにより、表面平滑性が優れ、外観性、特に空調ダクトにあっては送風効率の向上、結露発生が低減するという利点がある。
気泡径の標準偏差が、40μmを超えると、気泡セル径のバラツキが大きくなり、表面平滑性および外観性に劣る傾向にある。なお、気泡径の標準偏差は、30μm未満であることがより好ましい。
発泡倍率が2.0倍未満であると、軽量な発泡ブロー成形体を得ることができない。
かかる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、柔軟性に優れるので、発泡ブロー体の耐衝撃性が向上する。
これらの中でも、熱可塑性樹脂は、プロピレン単位を有するものであることが好ましく、具体的には、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体等が挙げられる。
さらに、これらの中でも、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体であることが特に好ましい。この場合、溶融張力が高くなるので、発泡しやすくなり、気泡セルもより均一化される。
MFRが1未満であると、MFRが上記範囲内にある場合と比較して、押出速度を上げることが困難となる傾向にあり、MFRが10を超えると、MFRが上記範囲内にある場合と比較して、ドローダウン等の発生によりブロー成形が困難となる傾向にある。
スチレン系エラストマーの配合割合は、熱可塑性樹脂に対して、40wt%未満の範囲であることが好ましい。
また、スチレン系エラストマー中のスチレンの含有量は、低温時の衝撃強度の観点から、30wt%未満であることが好ましく、20wt%未満であることがより好ましい。
低密度のポリエチレンの配合割合は、熱可塑性樹脂に対して、40wt%未満の範囲であることが好ましい。
かかる発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系発泡剤、又は、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発泡剤が挙げられる。
これらの中でも、発泡剤は、空気、炭酸ガス又は窒素ガスを用いることが好ましい。この場合、有体物の混入が防げるので、耐久性等の低下が抑制される。
また、上記空調ダクト1は、流通エアに対する摩擦抵抗が低く、送風効率も向上することになる。これにより、空調エアの圧力損失が低減され、ダクト壁面の外側への結露の発生が低減される。
図2は、本発明に係る発泡ブロー成形体の製造方法のフローチャートである。
図2に示すように、本実施形態に係る発泡ブロー成形体の製造方法は、発泡剤に熱可塑性樹脂を添加し、押出機で混合して混合樹脂とする混合工程S1と、マンドレルとダイ外筒との間の円筒状空間に混合樹脂を貯留する貯留工程S2と、リング状ピストンを用いてダイスリットからパリソンを押し出す押出工程S3と、パリソンを分割金型間で型締めし、該パリソン内にエアを吹き込んでブロー成形を行う成形工程S4と、を備える。
これにより、上記発泡ブロー成形体の製造方法によれば、均質な大きさの気泡セルを有し、軽量で、表面の平滑性が高い発泡ブロー成形体が得られる。
(混合工程)
混合工程S1は、発泡剤に熱可塑性樹脂を添加し、押出機で混合して混合樹脂とする工程である。なお、押出機は公知のものが適宜用いられる。
また、本実施形態に係る発泡ブロー成形体の製造方法においては、熱可塑性樹脂として、上述したポリオレフィン系樹脂が用いられ、発泡剤は超臨界状態として用いられる。超臨界流体である発泡剤を用いることにより、気泡セルがより微細化される。
具体的には、炭酸ガスを超臨界流体とする場合の条件は、臨界温度31℃、臨界圧力7.4MPa以上であり、窒素ガスを超臨界流体とする場合の条件は、臨界温度149.1℃、臨界圧力3.4MPa以上である。
貯留工程S2は、マンドレルとダイ外筒との間の円筒状空間に混合樹脂を貯留する工程である。かかる貯留工程は、押出ヘッドを用いて行われる。
図3に示すように、押出ヘッド20は、ダイ外筒28と、ダイ外筒28の略中央に配置されたマンドレル27と、ダイ外筒28及びマンドレル27の間の円筒状空間29と、該円筒状空間29に貯留された混合樹脂を下方に押すためのリング状ピストン22と、樹脂を排出するダイスリット21と、を備える。
このとき、貯留させる樹脂量は、5〜40リットルであることが好ましい。
押出工程S3は、リング状ピストンを用いてダイスリットからパリソンを押し出す工程である。すなわち、円筒状空間29に所定の樹脂量が貯留された後、リング状ピストン22を下方に押し下げることにより、ダイスリット21から図示しないパリソンが排出される。
ちなみに、図9に示す従来の押出ヘッドは、ダイ外のアキュムレーター35でパリソンを押し出す方式(ダイ外アキュムレーター方式)であるので、ダイスリットの距離が長くなり、押出速度も速くすることができない。
なお、このときのパリソンの押出速度は、700kg/時以上であることが好ましい。この場合、より表面の平滑性が高い発泡ブロー成形体が得られる。また、本発明に用いられるダイ内アキュムレーターは射出率が200cm3/sec以上、好ましくは500cm3/sec以上である。
成形工程S4は、パリソンを分割金型間で型締めし、該パリソン内にエアを吹き込んでブロー成形を行う工程である。
図4に示すように、円筒状のパリソン32は、図示しないダイスリットから、分割金型33の間に押出される。そして、パリソン32が両側から挟み込まれるように、分割金型33によって型締めされる。
このとき、エアを吹き込む圧力は、気泡セルの形状維持の観点から、0.05〜0.15MPaの圧力であることが好ましい。
本実施形態に係る発泡ブロー成形体の製造方法によれば、混合樹脂を所定の位置で貯留させることにより、気泡セルのサイズの均質化が図られ、リング状ピストンを用いて所定の押出速度で押し出すことにより、気泡セルのサイズが維持させた状態で、ブロー成形されることになる。
これにより、均質な大きさの気泡セルを有し、軽量で、表面の平滑性が高い発泡ブロー成形体が得られる。
第2実施形態として、本発明に係る発泡ブロー成形体を表皮付きパネルとして用いた場合について説明する。
図5は、本発明に係る発泡ブロー成形体の第2実施形態を示す斜視図である。
図5に示すように、本実施形態に係る発泡ブロー成形体(以下「表皮付きパネル」ともいう。)3は、発泡剤を混合させた熱可塑性樹脂をブロー成形することにより形成された壁部からなる中空二重壁構造を有し、壁部からなる基体2の一方の面に表皮材4が貼着された構造となっている。なお、かかる表皮材4は、成形工程において、壁部のブロー成形と同時に一体に貼着される。
図6に示すように、表皮付きパネル3において、壁部からなる基体2は、中空部5を有する中空二重壁構造となっており、該中空部5を区画するように複数の補強リブ6が設けられている。かかる補強リブ6により、上下方向への強度が向上する。
したがって、上記表皮付きパネルの製造においては、成形工程において、表皮材4が貼着されると共に、補強リブ6も同時に形成される。
また、第2実施形態に係る発泡ブロー成形体の製造方法は、上述したように成形工程が異なる以外は、第1実施形態に係る発泡ブロー成形体の製造方法と同じである。
また、パネル壁面の内側に形成される補強リブの溶着強度及びパネル壁面の外側に貼着される表皮の溶着強度が向上し、且つ剛性、外観にも優れるものとなる。
230℃におけるMFRが3.0g/分の長鎖分岐構造を導入したプロピレン単独重合体(熱可塑性樹脂、サンアロマー社製、商品名:PF814)70wt%と、230℃におけるMFRが0.5g/分の結晶性のエチレン−プロピレンブロック共重合体(日本ポリケム社製、ノバテックPP EC9)30wt%と、を混合して混合物とし、この混合物96重量部と、核剤としてタルクMB(マスターバッチ)を3重量部と、着色剤として黒色MB(マスターバッチ)1重量部と、を混合した。混合樹脂の密度は0.91g/cm3であった。
そして、これに、発泡剤として超臨界状態の炭酸ガスを添加して発泡させ混合樹脂とした。これを、押出機で混合した後、図3に示す押出ヘッドを用い、マンドレルとダイ外筒の間の円筒状空間に混合樹脂を貯留し、リング状ピストン(ダイ内アキュムレーター)を用いて1500kg/時の速度で円筒状のパリソンを図4に示す分割金型の間に押出し、型締め後、型締め後パリソン内に0.1MPaの圧力でエアを吹き込むことにより、ブロー成形されたサンプルAを得た。なお、上記MFRはJIS K−7210に準じて試験荷重2.16kgで測定したものである。
押出し速度を750kg/時としたこと以外は、実施例1と同様にしてサンプルBを得た。
炭酸ガスの代わりに窒素ガスを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてサンプルCを得た。
炭酸ガスの代わりに窒素ガスを用い、押出し速度を700kg/時としたこと以外は、実施例1と同様にしてサンプルDを得た。
炭酸ガスの代わりに窒素ガスを用い、押出し速度を600kg/時としたこと以外は、実施例1と同様にしてサンプルEを得た。
押出し速度を600kg/時としたこと以外は、実施例1と同様にしてサンプルFを得た。
図3に示す押出ヘッドの代わりに、図9に示す従来の押出しヘッドを用いた。すなわち、押出機で混合した混合樹脂をダイヘッド外部に設けた水平方向のアキュムレータシリンダ(ダイ外アキュムレーター)から、プランジャを用いてクロスヘッドに供給し、ダイスリットより円筒状のパリソンとして押出た。また、押出し速度は450kg/時とした。
これら以外は、実施例1と同様にしてサンプルGを得た。
炭酸ガスの代わりに窒素ガスを用いたこと以外は、比較例1と同様にしてサンプルHを得た。
押出し速度を300kg/時としたこと以外は、比較例1と同様にしてサンプルIを得た。
1.平均肉厚(mm)
サンプルA〜IをCCDカメラで撮影した各3点について、写真より厚みを測定し、各値の平均値を計算により求めた。
2.発泡倍率
サンプルA〜Iで用いた混合樹脂の密度を、対応するサンプルA〜Iの壁面の見かけ密度で割ることにより、発泡倍率を算出した。
3.平均気泡径(μm)
サンプルA〜IをCCDカメラで撮影した各3点について、写真より壁面の厚み方向外側から内側の等間隔5点における気泡径の厚み方向の大きさを測定し、平均値を計算により求めた。
4.中心線平均粗さ(Ra)(μm)
サンプルA〜Iの中心平均粗さをJIS B0601に準じ、表面粗さ測定器(株式会社東京精密製サーフコム470A)を用いて測定した。発泡ブロー成形体の表面粗さの測定部位は、発泡ブロー成形体の壁面の外側5点と壁面の内側5点を測定し、その平均値とした。
5.気泡径の標準偏差(μm)
平均気泡径を計算する際に測定した計15点の厚み方向の気泡径の値から標準偏差を計算により求めた。
これらの評価により、得られた結果を表1に示す。
また、発泡剤として超臨界状態の窒素を用いることにより気泡セルの径をより小さくできることがわかった。
1.写真
実施例1及び比較例1により得られたサンプルA及びGの長手方向の中央において比較的平坦な部分をミクロトーム(LEICA社製 RM2145)で切り出し、切断断面をCCDカメラ(キーエンスVH−6300)で撮影した。
得られた実施例1のサンプルAの写真を図7に、比較例1のサンプルGの写真を図8に示す。
2.剥離強度(gf)
サンプルA〜Iから切り出した試験片に、両面テープが貼着された不織布(以下「パッキン」という。)(厚さ3mm、幅10mm)をそれぞれ貼り付け、パッキンの一方の端面を試験片に粘着固定し、他方の端面に引張り試験機を取り付けた。
そして、パッキンの他方の端面を、一方の端面側に折り返すように、引張り試験機で引張り、そのときの剥離強度を測定した。なお、パッキンとしてJIS Z0237(180°引き剥がし法)による粘着力が18.6N/25mmの不織布/アクリル系粘着材(積水化学株式会社製 内装部材固定用両面テープ#5782)を用い、引張速度は、300mm/minとした。
得られた結果を表2に示す。
3.外観
サンプルA〜Iの外観を以下の基準にしたがって、目視にて評価した。
○:表面が平滑で均質な外観を有している
△:表面は比較的に平滑であるが外観上均質さに劣る
×:表面の凹凸が目視ではっきりとわかり外観性に劣る
得られた結果を表2に示す。
これらのことにより、本発明によれば、均質な大きさの気泡セルを有し、軽量で、表面の平滑性が高い発泡ブロー成形体が得られることが確認された。
2・・・基体
3・・・表皮付きパネル(発泡ブロー成形体)
4・・・表皮材
5・・・中空部
6・・・補強リブ
11・・・本体部
12・・・エア流出部
13・・・エア流入部
20・・・押出ヘッド
21・・・ダイスリット
22・・・リング状ピストン
27・・・マンドレル
28・・・ダイ外筒
29・・・円筒状空間
32・・・パリソン
33・・・分割金型
35・・・アキュムレーター
S1・・・混合工程
S2・・・貯留工程
S3・・・押出工程
S4・・・成形工程
Claims (9)
- 発泡剤を混合させた熱可塑性樹脂をブロー成形することにより形成される壁部からなる発泡ブロー成形体において、
前記壁部が複数の気泡セルを複数含んだ独立気泡構造であり、
前記独立気泡構造は、独立気泡率が70%以上であり、
前記気泡セルは、前記壁部の厚み方向と直交する方向に扁平な形状になっており、
前記壁部の厚み方向における前記気泡セルの平均気泡径が56μm以上300μm未満であり、
前記壁部の外側の面の中心線平均粗さRaが9.0μm未満であり、且つ
前記壁部の厚み方向における前記気泡セルの気泡径の標準偏差が47μm以下である発泡ブロー成形体。 - 前記壁部の発泡倍率が2.0倍以上である請求項1記載の発泡ブロー成形体。
- 前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の発泡ブロー成形体。
- 前記ポリオレフィン系樹脂が、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体である請求項3記載の発泡ブロー成形体。
- 前記壁部の厚み方向における前記気泡セルの気泡径の標準偏差が30μm未満である請求項1〜4のいずれか一項に記載の発泡ブロー成形体。
- 車両用空調ダクトである請求項1〜5のいずれか一項に記載の発泡ブロー成形体。
- 発泡ブロー成形体の製造方法であって、
発泡剤に熱可塑性樹脂を添加し、押出機で混合して混合樹脂とする混合工程と、
マンドレルとダイ外筒との間の円筒状空間に前記混合樹脂を貯留する貯留工程と、
リング状ピストンを用いてダイスリットから押出速度700kg/時以上でパリソンを分割金型間に押し出す押出工程と、
前記パリソンを前記分割金型間で型締めし、該パリソン内に0.05〜0.15MPaの範囲でエアを吹き込んでブロー成形を行う成形工程と、
を備え、
得られる前記発泡ブロー成形体の壁部が複数の気泡セルを複数含んだ独立気泡構造であり、
前記独立気泡構造は、独立気泡率が70%以上であり、
前記気泡セルは、前記壁部の厚み方向と直交する方向に扁平な形状になっており、
前記壁部の厚み方向における前記気泡セルの平均気泡径が56μm以上300μm未満であり、
前記壁部の厚み方向における前記気泡セルの気泡径の標準偏差が47μm以下である発泡ブロー成形体の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であり、前記発泡剤が超臨界状態である請求項7記載の発泡ブロー成形体の製造方法。
- 窒素からなる発泡剤を用いた請求項7又は8に記載の発泡ブロー成形体の製造方法。
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