JP2000302909A - 鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子及びその製造方法、並びに空隙を有する熱可塑性樹脂発泡成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空隙率の高い熱可塑性樹脂発泡成形体を得るた
めの簡便で経済的な発泡粒子と発泡成形体を提供するこ
とにある。 【解決手段】熱可塑性樹脂発泡粒子の形状が、Ｌ／Ｄが
０．８〜３．０、ｄ／Ｄが０．２〜０．７であることを
特徴とする鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子（但し、Ｌは
鼓形状発泡粒子の最長部の長さ、Ｄは該発泡粒子の最大
径、ｄは該発泡粒子の最小径である）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空隙を有し、通水
性、通気性、並びに吸音性等の特性に優れ、農業、土木
分野の排水資材、壁や床の吸音材等に使用できる、空隙
を有する熱可塑性樹脂発泡成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】空隙を有する発泡成形体に関する従来技
術は、特開平３−２２４７２７号公報、特開平７−１３
７０６３号公報、特開平８−１０８４４１号公報、及び
特開平１０−３２９２２０号公報等に提案されている。
特開平３−２２４７２７号記載の技術はＬ／Ｄが２〜１
０である柱状ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を不規則な
方向に向けて相互に融着された成形体である。本技術
は、発泡粒子の形状が長いためしばしば金型内に発泡粒
子を充填する際にしばしば充填不良を引き起こしやすい
こと、更に、成形体の空隙率と成形体の融着特性とのバ
ランスを取りにくいこと、等の問題があり、実用的化す
ることが難しかった。一方、特開平７−１３７０６３号
公報、特開平８−１０８４４１号公報、及び特開平１０
−３２９２２０号公報に記載の技術はいずれも、中空円
筒ないし中空異形状の発泡粒子を加熱成形して得られた
発泡成形体であり、成形体内部の空隙率の効果で透水性
や、吸音性を示すことが記載されている。しかし、本発
明者らがこれらの技術の追試を実施したところ、中空の
樹脂粒子の製造方法が複雑なため、一粒が１〜１０ｍｇ
といった粒子サイズの小さい中空樹脂粒子自体の生産性
が極めて低いことが分かった。そこで、発泡成形体の空
隙率を改善するための発泡粒子の形状を種々検討の結
果、発泡粒子の形状が鼓形状でも成形体の空隙率が高ま
ることを見出し本発明を完成するに至った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、空隙率の高い熱可塑性樹脂発泡成形体を得るための
簡便で経済的な発泡粒子の製造方法と発泡成形体を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、通常の柱状熱可
塑性樹脂粒子を、特殊な発泡方法によって鼓形状の発泡
粒子とすれば、極めて簡便に空隙率の高い熱可塑性樹脂
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。

【０００５】即ち、本発明は、発泡粒子の形状が、平均
Ｌ／Ｄが０．８〜３．０、平均ｄ／Ｄが０．２〜０．７
であることを特徴とする鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子
（但し、Ｌは鼓形状発泡粒子の柱状長手方向最長部の平
均長さ、Ｄは鼓形状発泡粒子の平均最大径、ｄは該発泡
粒子の平均最小径である）（請求項１）、及び柱状の熱
可塑性樹脂粒子を分散剤とともに密閉容器内で水系分散
媒に分散後、熱可塑性樹脂粒子の軟化温度以上に加熱し
た後、発泡剤を添加し該発泡剤添加後、５分〜２０分経
過後に密閉容器の一端を解放し、熱可塑性樹脂粒子と水
系分散媒とを密閉容器の圧力よりも低圧の雰囲気下に放
出して、熱可塑性樹脂粒子を発泡させることを特徴とす
る請求項１記載の鼓形状熱可塑性樹脂発泡粒子の製造方
法（請求項２）、更に、請求項１の熱可塑性樹脂発泡粒
子を金型内に充填し、加熱して粒子相互に融着一体化し
て得られる空隙を有する発泡成形体であって、発泡粒子
の形状が、平均Ｌ／Ｄが０．８〜３．０、平均ｄ／Ｄが
０．２〜０．７の鼓形状であり、発泡成形体の空隙率が
１０〜６０％であることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡
成形体（但し、Ｌは鼓形状発泡粒子の柱状長手方向最長
部の平均長さ、Ｄは該発泡粒子の平均最大径、ｄは該発
泡粒子の平均最小径である）（請求項３）を提供する。
本発明の基本技術は、原料の熱可塑性樹脂粒子は通常の
柱状粒子でありながら、発泡後は鼓形状という特殊な形
状の発泡粒子が得られることにあり、発泡過程で熱可塑
性樹脂粒子の軟化温度以上に加熱後、発泡剤を添加する
が、発泡剤を添加して特定の時間（５分〜２０分以内）
経過後に発泡させることにある。この理由は、柱状の熱
可塑性樹脂粒子の軟化温度以上で発泡剤を添加すると、
時間とともに柱状粒子の主に端部から発泡剤が含浸され
ていくが、発泡剤の添加後の時間が短いと柱状粒子の端
部と中央部で発泡剤含浸量が異なることになり、こうし
た状態で発泡させると、端部と中央部で発泡倍率が異な
り、結果として、端部は高発泡、中央部は端部よりも低
発泡で形状は鼓形状の発泡粒子になると考えられる。こ
うして得られた鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子は鼓形状
の凹部の存在によって、発泡粒子を容器に入れたときの
充填率（発泡粒子の体積／容器の容積）が低く、空隙が
多いことが分かった。たとえば、本発明の熱可塑性樹脂
発泡粒子の充填率は、発泡倍率、鼓の形状にもよるが嵩
発泡倍率約２０倍の場合で充填率は約４５％で、同倍率
の通常形状（円柱又は楕円柱状）発泡粒子の充填率約６
３％に比べ、かなり低く発泡粒子自体でも空隙が多い。
従って、上記鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子を型内に充
填して加熱成形すれば、空隙の多い熱可塑性樹脂発泡成
形体が得られることになる。

【０００６】

【発明の実施の形態】発泡粒子の形状が、Ｌ／Ｄが０．
８〜３．０、ｄ／Ｄが０．２〜０．７であることを特徴
とする鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子（但し、Ｌは鼓形
状発泡粒子の最長部の長さ、Ｄは該発泡粒子の最大径、
ｄは該発泡粒子の最小径である）は、具体的には

【図１】に示される形状であり、Ｄ、ｄは下記式により
計算される。

【０００７】

【数１】

【０００８】Ｄｍａｘ、Ｄｍｉｎはそれぞれ鼓状熱可塑
性樹脂発泡粒子の端部の最大径、最小径である。

【０００９】

【数２】

【００１０】ｄｍａｘ、ｄｍｉｎはそれぞれ鼓状熱可塑
性樹脂発泡粒子の最小径部分の最大径、最小径である。
また、Ｌは鼓形状発泡粒子の最長部の長さで

【図１】に示されている鼓形状熱可塑性樹脂発泡粒子の
両端部の間の長さである。ＬとＤの値は熱可塑性樹脂発
泡粒子の発泡前の、柱状粒子の一個当たり重量と形状、
発泡倍率等によって変化するので一義的には決められな
いが、およその値はＬで３〜２０ｍｍ、Ｄで１〜７ｍｍ
である。本発明の鼓形状熱可塑性樹脂発泡粒子における
Ｌ／Ｄの範囲は０．８〜３．０であるが、この値が３．
０を越えると発泡粒子を金型に充填して成形する際に、
充填不良が発生し発泡成形体が安定的に得られない。ま
た、Ｌ／Ｄが０．８未満ではｄ／Ｄが０．７以下になり
にくい。好ましいＬ／Ｄの範囲は１．０〜２．５であ
る。本発明の鼓形状熱可塑性樹脂発泡粒子におけるｄ／
Ｄの範囲は０．２〜０．７であるが、この値が０．７を
越えると発泡成形体の空隙率が１０％以上にならないこ
と、０．２未満の発泡粒子は製造が困難になってくるこ
とから、好ましいｄ／Ｄの範囲は０．３〜０．７であ
る。本発明における発泡樹脂粒子に用いられる熱可塑性
樹脂としては、例えば、ポリメチルメタアクリル酸系樹
脂；ポリスチレン、ポリα―メチルスチレン、スチレン
無水マレイン酸コポリマー、ポリフェニレンオキサイド
とポリスチレンとのブレンドまたはグラフトコポリマ
ー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、アクリロ
ニトリルーブタジエン−スチレン樹脂、スチレン−ブタ
ジエンコポリマー、ハイインパクトポリスチレン等のス
チレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニ
ルコポリマー、エチレンまたはプロピレンと塩化ビニル
のコポリマー等の塩化ビニル系樹脂；ポリアミド系樹
脂；ポリエステル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；塩
素化ポリエチレン及び塩素化ポリプロピレン等の塩素化
された樹脂；ポリオレフィン系樹脂等が挙げられるが、
成形体の物性を考慮すれば、下記のポリオレフィン系樹
脂が好ましい。上記にいうポリオレフィン系樹脂として
は、チーグラー触媒またはメタロセン触媒等を用いて重
合されたポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダ
ム共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、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−ブテン３元共重合体等のポリプロピレン系樹脂
や、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状
低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エ
チレン−メチルメタクリレート共重合体、アイオノマー
樹脂等のポリエチレン系樹脂が、それぞれ単独であるい
は混合して用いられる。また、これらのポリオレフィン
系樹脂は無架橋のものが好適に使用されるが、架橋した
ものも使用できる。本発明の熱可塑性樹脂に対しては、
通常の配合剤、たとえば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、
難燃剤、染料、顔料などの着色剤、可塑剤、滑剤、結晶
化核剤、タルク、炭カル等の無機充填剤等目的に応じて
使用できる。また、熱可塑性樹脂発泡粒子の気泡径を調
節する必要がある場合は気泡調整剤を添加することがあ
る。気泡調整剤としては無機造核剤には、タルク、シリ
カ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニ
ウム、酸化チタン、珪藻土、クレー、重曹、アルミナ、
硫酸バリウム、酸化アルミニウム、ベントナイト等があ
り、その使用量は通常０．００５〜２重量部を添加す
る。熱可塑性樹脂粒子は押出機、ニーダ−、バンバリー
ミキサーなどを用いて加熱溶融混錬し、ストランド状に
押し出し、次いでペレタイザー等により円柱状、又は楕
円柱等の柱状にカットされ本発明の発泡粒子に利用しや
すい柱状粒子形状にされる。柱状樹脂粒子の粒子１個当
たりの重量は０．５〜１０ｍｇ、好ましくは１〜１０ｍ
ｇである。

【００１１】次に、本発明の熱可塑性樹脂発泡粒子の製
造方法について述べる。上記の柱状の熱可塑性樹脂粒子
を分散剤とともに密閉容器内で水系分散媒に分散後、熱
可塑性樹脂粒子の軟化温度以上に加熱した後、発泡剤を
添加し該発泡剤添加後、５分〜２０分経過後に密閉容器
の一端を解放し、熱可塑性樹脂粒子と水系分散媒とを密
閉容器の圧力よりも低圧の雰囲気下に放出して、熱可塑
性樹脂粒子を発泡させることによって、鼓形状熱可塑性
樹脂発泡粒子が製造される。発泡剤添加後の時間は５分
〜２０分であるが、これは、５分未満だと熱可塑性樹脂
粒子への発泡剤の含浸時間が短すぎて発泡倍率が高くな
りにくいほか、発泡粒子の形状のうちＬ／Ｄが長くな
り、発泡粒子を金型に充填して成形を行う場合、充填不
良が発生する。また、発泡剤添加後の時間が２０分を超
えると熱可塑性樹脂粒子への発泡剤の含浸が均一化し、
発泡粒子の形状が鼓形状でなくなってくる。

【００１２】本発明の鼓形状熱可塑性樹脂発泡粒子の発
泡倍率（見かけ）は５〜５０倍の範囲である。発泡倍率
がこの範囲を外れると発泡粒子の形状、Ｌ／Ｄ（０．８
〜３．０）とｄ／Ｄ（０．２〜０．７）のうちどちらか
が鼓形状から外れてくるので好ましくない。

【００１３】分散剤としては、第３リン酸カルシウム、
ピロリン酸カルシウム、カオリン、塩基性炭酸マグネシ
ウム、塩基性炭酸亜鉛等の無機物と、アニオン界面活性
剤例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、α−オ
レフィンスルホン酸ソーダ、ノルマルパラフィンスルホ
ン酸ソーダ等を組み合わせて使用される。

【００１４】前記の発泡剤としては、プロパン、ブタ
ン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン等脂肪族炭化
水素、モノクロルメタン、ジクロロメタン、ジクロロジ
フルオロエタン等のハロゲン化炭化水素、二酸化炭素、
窒素、空気などの無機ガス等が挙げられる。これらは２
種以上を併用してもよい。発泡剤の添加量は発泡粒子の
発泡倍率、発泡剤の種類、熱可塑性樹脂の種類、樹脂粒
子と水系分散媒の比率、含浸または発泡温度などによっ
て異なるが樹脂粒子１００重量部に対し、通常５〜５０
重量部の範囲である。前記方法で得られた鼓形状熱可塑
性樹脂発泡粒子は、（必要な場合には加圧空気で加圧熟
成した後）閉鎖しうるが密閉できない金型に充填し、次
いで、金型内に水蒸気を導入することにより発泡粒子相
互に融着一体化して空隙率が１０〜６０％の熱可塑性樹
脂発泡成形体が製造される。熱可塑性樹脂発泡成形体の
空隙率の好ましい範囲は、成形性と成形体の特性を考慮
すると２０〜５０％である。尚、該発泡成形体の空隙率
は下記

【式３】により計算される。

【００１５】

【数３】

【００１６】ここで Ｖａ：発泡成形体の外形寸法から求めた見かけの体積
（ｃｍ３） Ｖｎ：発泡成形体をアルコール中に沈めて測定される真
の体積（ｃｍ３） 以下、本発明を実施例、比較例に基づき更に詳細に説明
する。

【００１７】

【実施例】（実施例１〜４）熱可塑性樹脂としてエチレ
ン−プロピレンランダムコポリマー（Tm１４５℃、Ｍ
Ｉ、７ｇ／１０分、エチレン含量３重量％）を押出機で
溶融混錬し、押出機先端に取り付けられた小孔ダイスよ
り粒子１個当たりの重量２．５ｍｇで断面が楕円の柱状
粒子を作成した。該粒子１００重量部、水３００重量
部、分散剤として第３リン酸カルシウム１．５重量部お
よびノルマルパラフィンスルフォン酸ソーダ０．０５重
量部を１０Ｌ耐圧容器に仕込んだ後、攪拌下、１４０℃
（実施例４のみ１４２℃）にまで昇温し、次いでイソブ
タン１５重量部を添加し表１に示す各時間保持後、耐圧
容器下部に設けた小孔ノズルを通して水分散物を大気圧
下に放出発泡し、表１に示すような特性の鼓形状の各エ
チレン−プロピレンランダムコポリマー発泡粒子を得
た。

【００１８】得られた予備発泡粒子は加圧空気で処理し
発泡能を付与後、３００×３００×６０ｍｍの金型に充
填し、２．８〜３．５ｋｇ／ｃｍ２（ゲージ）の水蒸気
を金型に導入し発泡粒子同士を加熱、融着させ発泡成形
体を得た。発泡成形体の特性を表に示した。なお、成形
体発泡倍率は成形体の重量と成形体の体積を求め下式よ
り求めた。

【００１９】

【数４】

【００２０】（比較例１〜３）発泡剤添加後の保持時間
を変更する他は実施例１と同様にしてプロピレン−エチ
レンランダムコポリマーの発泡粒子、及び発泡成形体を
得、これらの特性を表１に示した。発泡剤添加後の保持
時間が２０分を越える比較例１、２では樹脂粒子への発
泡剤の含浸が均一化したため、発泡粒子のｄ／Dが１に
近づき鼓形状でなくなっている。発泡剤添加後の保持時
間が５分未満の比較例３では、発泡倍率が極めて低いほ
か、発泡粒子のＬ／Ｄ、ｄ／Dも本発明の範囲を外れる
ものであり、成形時の充填性が悪く安定した成形は難し
かった。

【００２１】（実施例５）エチレン−プロピレンランダ
ムコポリマーの粒子１個当たりの重量が９．０ｍｇで断
面が楕円の柱状粒子を使用した他は、実施例１と同様に
して発泡粒子と発泡成形体を得、これらの特性を表１に
示した。

【００２２】（実施例６）熱可塑性樹脂として直鎖状低
密度ポリエチレン（Tm１２４℃、ＭＩ２ｇ／１０分）を
押出機で溶融混錬し、押出機先端に取り付けられた小孔
ダイスより粒重量５ｍｇで断面が楕円の柱状粒子を作成
した。該粒子１００重量部、水３００重量部、分散剤と
して第３リン酸カルシウム１．５重量部およびノルマル
パラフィンスルホン酸ソーダ０．０５重量部を１０Ｌ耐
圧容器に仕込んだ後、攪拌下、１１５℃にまで昇温し、
次いでイソブタン２０重量部を添加し１０分保持後、耐
圧容器下部に設けた小孔ノズルを通して水分散物を大気
圧下に放出発泡し、見かけ発泡倍率が約２８倍で、Ｌ／
Ｄが２．１、ｄ／Ｄが０．５である鼓形状の発泡粒子を
得た。

【００２３】得られた予備発泡粒子を３００×３００×
６０ｍｍの金型に充填し、０．７〜１．２ｋｇ／ｃｍ２
（ゲージ）の水蒸気を金型に導入し発泡粒子同士を加
熱、融着させ発泡成形体を得た。発泡成形体の発泡倍率
は２８倍、空隙率は３０％であった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鼓形状熱
可塑性樹脂発泡粒子及びその成形体によれば、特殊で異
形の樹脂粒子を使用しなくとも、空隙率の高い発泡成形
体が容易に得られるので、空隙を有し、通水性、通気性
並びに吸音性の発泡成形体を生産、供給することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鼓形状熱可塑性樹脂発泡粒子の一般的
な形状を模式的に示したものである。

【図２】図１のＸ−Ｘ´断面図

【符号の説明】

Ｌは鼓形状発泡粒子の最長部の長さ、Ｄは該発泡粒子の
最大径、ｄは該発泡粒子の最小径である Ｄｍａｘ、Ｄｍｉｎはそれぞれ鼓状熱可塑性樹脂発泡粒
子の端部の最大径、最小径である。ｄｍａｘ、ｄｍｉｎ
はそれぞれ鼓状熱可塑性樹脂発泡粒子の最小径部分の最
大径最小径である。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA17A AA21 AA24A AB03 AB05 AG20 BA34 CA23 CA30 CA39 CC07Y CC07Z DA02 DA46 DA57 4F212 AA08 AA09 AB02 AB20 AC01 AE06 AG20 AH01 UA02 UB01 UC07 UF01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発泡粒子の形状が、平均Ｌ／Ｄが０．８〜
   ３．０、平均ｄ／Ｄが０．２〜０．７であることを特徴
   とする鼓形状の熱可塑性樹脂発泡粒子（但し、Ｌは鼓形
   状発泡粒子の柱状長手方向最長部の平均長さ、Ｄは鼓形
   状発泡粒子の平均最大径、ｄは該発泡粒子の平均最小径
   である）。
2. 【請求項２】柱状の熱可塑性樹脂粒子を分散剤とともに
   密閉容器内で水系分散媒に分散後、熱可塑性樹脂粒子の
   軟化温度以上に加熱した後、発泡剤を添加し該発泡剤添
   加後、５分〜２０分経過後に密閉容器の一端を解放し、
   熱可塑性樹脂粒子と水系分散媒とを密閉容器の圧力より
   も低圧の雰囲気下に放出して、熱可塑性樹脂粒子を発泡
   させることを特徴とする請求項１記載の鼓形状熱可塑性
   樹脂発泡粒子の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１の熱可塑性樹脂発泡粒子を金型内
   に充填し、加熱して粒子相互に融着一体化して得られる
   空隙を有する発泡成形体であって、発泡粒子の形状が、
   平均Ｌ／Ｄが０．８〜３．０、平均ｄ／Ｄが０．２〜
   ０．７の鼓形状であり、発泡成形体の空隙率が１０〜６
   ０％であることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体
   （但し、Ｌは鼓形状発泡粒子の柱状長手方向最長部の平
   均長さ、Ｄは該発泡粒子の平均最大径、ｄは該発泡粒子
   の平均最小径である）。