JP2002248645A

JP2002248645A - 熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法

Info

Publication number: JP2002248645A
Application number: JP2001042157A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shinohara; 篠原　　充; Tomoo Tokiwa; 知生常盤; Masakazu Sakaguchi; 正和坂口; Toshio Tokoro; 寿男所
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-09-03
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP4761414B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、熱可塑性樹脂発泡粒子を閉鎖し
うるが密閉しえない金型内に充填した後スチームを用い
て成型体を製造する方法において、冷却時間の短縮化が
可能な熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法を提供す
ることを目的とする。【解決手段】本発明の熱可塑性樹脂発泡小片成型体の
製造方法においては、嵩密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する
見掛け密度Ｄ_t（ｇ／ｃｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６
〜３の熱可塑性樹脂発泡小片に１．３〜７ｋｇｆ／ｃｍ
²の内圧を付与し、該内圧が付与された熱可塑性樹脂発
泡小片を成形型内に充填し、スチームにより加熱成型す
ることにより、空隙率が０〜１１体積％、透水係数が０
ｃｍ／ｓｅｃの成型体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂発泡
小片成型体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水溶液に分散している熱可塑性樹脂粒子
に、加圧、加熱下において物理発泡剤を含浸せしめた
後、熱可塑性樹脂粒子を低圧域に放出して発泡粒子を製
造する方法は、従来公知である。

【０００３】又、上記熱可塑性樹脂発泡粒子を、閉鎖し
うるが密閉しえない金型内に充填した後スチームを用い
て加熱融着させることにより、成型体を製造する方法も
公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スチー
ムは取扱いが容易な上に比熱が大きいので、加熱媒体と
して優れている反面、発泡粒子の型内成形においてこの
スチームによる加熱融着方法は冷却時間が長くなるとい
う欠点がある。従って、スチームを用いて加熱融着させ
る方法において、冷却時間の短縮化による生産性の向上
が従来から望まれていた。

【０００５】本発明は上記問題を解決すべくなされたも
のであって、熱可塑性樹脂発泡粒子を閉鎖しうるが密閉
しえない金型内に充填した後スチームを用いて成型体を
製造する方法において、冷却時間の短縮化が可能な熱可
塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、（１）嵩
密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する見掛け密度Ｄ_t（ｇ／ｃ
ｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６〜３の熱可塑性樹脂発
泡小片に１．３〜７ｋｇｆ／ｃｍ²の内圧を付与し、該
内圧が付与された熱可塑性樹脂発泡小片を成形型内に充
填し、スチームにより加熱成型することにより、空隙率
が０〜１１体積％、透水係数が０ｃｍ／ｓｅｃの成型体
を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡小片成型体の
製造方法、（２）嵩密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する見掛
け密度Ｄ _t（ｇ／ｃｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６〜３
の熱可塑性樹脂発泡小片を成形型内に圧縮率が５〜４０
体積％となるように充填し、スチームにより加熱成型す
ることにより、空隙率が０〜１１体積％、透水係数が０
ｃｍ／ｓｅｃの成型体を得ることを特徴とする熱可塑性
樹脂発泡小片成型体の製造方法、（３）熱可塑性樹脂発
泡小片が内部に貫通孔を有する筒状体であることを特徴
とする前記（１）又は（２）に記載の熱可塑性樹脂発泡
小片成型体の製造方法、（４）熱可塑性樹脂発泡小片が
肢状部を有する柱状体であることを特徴とする前記
（１）又は（２）に記載の熱可塑性樹脂発泡小片成型体
の製造方法、（５）熱可塑性樹脂発泡小片の基材樹脂が
ポリプロピレン系樹脂であり、該発泡小片の見掛け密度
Ｄ_tが０．１１ｇ／ｃｍ³を超え、０．８ｇ／ｃｍ³以下
であると共に、示差走査熱量分析における発泡小片の高
温側ピーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとのピーク熱量比
（Ｈ _H／Ｈ_T）が０．０３〜０．５であることを特徴とす
る前記（１）〜（４）のいずれかに記載の熱可塑性樹脂
発泡小片成型体の製造方法、（６）熱可塑性樹脂発泡小
片の基材樹脂がポリプロピレン系樹脂であり、該発泡小
片の見掛け密度Ｄ_tが０．０１８〜０．１１ｇ／ｃｍ³で
あると共に、示差走査熱量分析における発泡小片の高温
側ピーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとのピーク熱量比
（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．０７〜０．５であることを特徴とす
る前記（１）〜（４）のいずれかに記載の熱可塑性樹脂
発泡小片成型体の製造方法、（７）熱可塑性樹脂発泡小
片の基材樹脂がポリエチレン系樹脂であり、該発泡小片
の見掛け密度Ｄ_tが０．０１８〜０．８ｇ／ｃｍ³である
と共に、示差走査熱量分析における発泡小片の高温側ピ
ーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとのピーク熱量比（Ｈ_H
／Ｈ_T）が０．０７〜０．５であることを特徴とする前
記（１）〜（４）のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡
小片成型体の製造方法を要旨とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法
においては、嵩密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する見掛け密
度Ｄ_t（ｇ／ｃｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６〜３の熱
可塑性樹脂発泡小片（以下、「発泡小片」という。）を
使用する。密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）がこの範囲内であれ
ば、冷却時間が従来の方法に比較して短縮化される。

【０００８】密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６未満の場合
は、該密度比の発泡小片を型内成型して得られる成型体
は、外観及び物性共に良好なものとなるが、本発明の目
的とする成型サイクルの短縮化が達成できない。一方、
密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が、３を超える場合は、該密度比
の発泡小片を型内成型して得られる成型体が透水性を有
する連通した空隙を有するものとなってしまい、通常の
成型体と同等の外観及び物性を有するものが得られな
い。

【０００９】本明細書における発泡小片の見掛け密度Ｄ
_tは次のように求める。まず、発泡小片に１．３〜７ｋ
ｇｆ／ｃｍ²の内圧を付与した後、大気圧下、相対湿度
５０％、２３℃の条件の恒温室内にて１０日間放置す
る。次に同恒温室内にて、１０日間放置した発泡小片を
５００個以上採取し、該発泡小片群の重量Ｗ１（ｇ）を
測定した後ただちに２３℃のメタノールが入ったメスシ
リンダー中に上記重量を測定した発泡小片群を金網等を
使用して沈め、エタノールのメニスカスの上昇分より発
泡小片群の体積Ｖ１（ｃｍ³）を読み取り、下記（１）
式により発泡小片の見掛け密度Ｄ_tを計算する。

【００１０】

【数１】Ｄ_t＝Ｗ１／Ｖ１ … （１）

【００１１】本明細書における発泡小片の嵩密度Ｄ_bは
次のように求める。まず、発泡小片に１．３〜７ｋｇｆ
／ｃｍ²の内圧を付与した後、大気圧下、相対湿度５０
％、２３℃の条件の恒温室内にて１０日間放置する。次
に同恒温室内にて、１０日間放置した発泡小片を５００
個以上採取し、該発泡小片群の重量Ｗ２（ｇ）を測定し
た後ただちに空のメスシリンダー中に上記重量を測定し
た発泡小片群を入れて、メスシリンダーの目盛りから該
発泡小片群の体積Ｖ２（ｃｍ³）を読み取り、下記
（２）式により発泡小片の嵩密度Ｄ_bを計算する。

【００１２】

【数２】Ｄ_b＝Ｗ２／Ｖ２ … （２）

【００１３】本発明においては、前記密度の比（Ｄ_t／
Ｄ_b）が１．６〜３の熱可塑性樹脂発泡小片に１．３〜
７ｋｇｆ／ｃｍ²の内圧を付与する。かかる内圧が付与
された発泡小片を用いてスチームにより加熱成型する
と、成型サイクルが短縮化されると共に、後述するよう
に空隙率が０〜１１体積％、透水係数が０ｃｍ／ｓｅｃ
である、外観、物性共に従来の発泡成型体と同等の成型
体を得ることができる。

【００１４】上記内圧が１．３ｋｇｆ／ｃｍ²未満の場
合は、発泡小片を成形型内に圧縮充填する等の手段によ
り加熱成型時に発泡能を付与しなければ、透水係数が０
ｃｍ／ｓｅｃの成型体を得ることができない虞がある。
一方、上記内圧が７ｋｇｆ／ｃｍ²を超える場合は、型
内成形により得られた発泡小片成型体の寸法安定性が不
充分なものとなり、金型形状通りのものが得られない虞
がある。

【００１５】発泡小片に内圧を付与する方法としては、
発泡小片を加圧タンク内に入れて、空気、窒素、二酸化
炭素等の無機ガスあるいはブタン、プロパン、ペンタン
等の脂肪族炭化水素、ハロゲン化炭化水素等の有機ガス
を圧入し、必要に応じて加温し、加圧下で数時間から数
十時間保持する方法が挙げられる。上記各種のガスの中
でも安価な空気、二酸化炭素等の無機ガスが好適に用い
られる。

【００１６】次に、前記内圧が付与された発泡小片を成
形型内に充填した後、スチームにより加熱成型を行な
う。即ち、内圧が付与された発泡小片を閉鎖し得るが密
閉し得ない金型内に充填した後、該金型内にスチームを
導入することにより、発泡小片を加熱し発泡させ、相互
に融着させて金型の形状を有する発泡小片成型体（以
下、成型体という。）とする。

【００１７】上記加熱成型においては、金型内に充填さ
れた発泡小片の形状、基材樹脂の融点、該発泡小片の金
型内での膨張力、成形体の収縮等を十分考慮して加熱温
度、加熱時間等の加熱条件を適宜決定することが好まし
い。

【００１８】尚、発泡小片の加熱融着成形後、得られた
成形体を金型内において冷却するに当たっては、水冷方
式を採用することもできるが、バキューム方式によりス
チームの気化熱を利用して冷却することが好ましい。

【００１９】本発明において、前記加熱成型することに
より得られた成型体は、空隙率が０〜１１体積％、透水
係数が０ｃｍ／ｓｅｃである。空隙率が１１体積％を超
えると、得られた成型体は発泡小片相互の融着が不充分
で、緩衝材、包装資材、各種容器等として使用する場合
に要求される圧縮強度、融着強度等を得ることができな
い虞があり、外観において従来公知の発泡粒子成型体よ
りも劣るものとなる。又、透水係数が０ｃｍ／ｓｅｃで
ない場合も同様に、要求される圧縮強度、融着強度等を
得ることができない虞がある。特に、透水係数が０ｃｍ
／ｓｅｃでなければ、魚箱等の液体を入れる容器として
は使用することができない。

【００２０】本明細書における空隙率（Ａ）は下記
（３）式によって算出される。

【００２１】

【数３】Ａ（％）＝〔（Ｂ−Ｃ）／Ｂ〕×１００ …（３）

【００２２】但し、Ｂは成型体の外形寸法から算出され
る体積（ｃｍ³）であり、Ｃは成型体の空隙部を除いた
体積（ｃｍ³）であり、成型体を液体（例えばアルコー
ル）中に沈めた時の増量分として該体積を測定すること
によって求めることができる。

【００２３】本明細書における透水係数は、ＪＩＳＡ
１２１８に準拠し、試料として砂に代えて本発明の成型
体（縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚さ５０ｍｍ）を用
い、試料を入れる円筒に代えて角筒を用い、定水位式に
よる透水性測定を行なうことによって求められる。

【００２４】本発明においては、前記密度の比（Ｄ_t／
Ｄ_b）が１．６〜３の発泡小片を、成形型内に圧縮率が
５〜４０体積％となるように充填した後、スチームによ
り加熱成型する方法を採用することによっても目的とす
る成型体を得ることができる。

【００２５】圧縮率が５体積％未満の場合は、発泡小片
に適当な内圧を付与したものを使用しなければ、型内成
型により発泡小片相互の融着が不充分となり、空隙率が
０〜１１体積％、透水係数が０ｃｍ／ｓｅｃの成型体を
得ることができない虞がある。一方、圧縮率が４０体積
％を超える場合は、スチームの通りが悪くなり成型体内
部の融着が不十分となる虞がある。

【００２６】圧縮率の調整は、発泡小片の密度の比（Ｄ
_t／Ｄ_b）、発泡小片の形状等に応じて、発泡小片の充填
空気圧を適宜調節したり、発泡小片を金型内に充填する
際に金型の型開き（クラッキング）を調節する方法等に
よって行なわれる。このクラッキングとは、発泡小片を
金型に充填する際に金型内の空気を金型内から排気した
り、発泡小片の金型内への充填を効率を良く行うため
に、金型を完全に閉鎖させないようにする金型の開き部
分をいい、クラッキングは金型内に発泡小片を充填後、
スチームを導入する際には最終的に閉じられる。

【００２７】本明細書における圧縮率は、下記（４）式
により求められる。尚、式中において、ａは金型内に充
填した発泡小片の重量（ｇ）を、ｂは発泡小片の嵩密度
（ｇ/ｃｍ³）を、ｃは金型内（キャビティー）体積（ｃ
ｍ³ ）をそれぞれ表す。

【００２８】

【数４】圧縮率（％）＝［（ａ／（ｂ×ｃ））−１｝×１００ …（４）

【００２９】次に、本発明において使用する発泡小片の
好ましい態様について、図１、図２に基づいて説明す
る。好ましい発泡小片の一の態様は、図１に示すよう
な、内部に貫通孔を有する筒状体である。かかる形状の
発泡小片は、密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６〜３である
ものとすることが容易であり、得られる成型体の発泡小
片相互の融着性が特に良好となる。尚、図１，２におい
て、１は発泡小片を、２は貫通孔を、３は肢状部をそれ
ぞれ示す。

【００３０】上記貫通孔を有する筒状体の断面形状とし
ては、図１に示すように、（ア）中空円状（ドーナツ
状）、（イ）中空三角状、（ウ）中空六角状、（エ）中
空円の中に仕切りがある形状、（オ）２つの中空円が並
列した形状、（カ）３つの中空円のそれぞれが接触して
並列した形状、（キ）一部に断裂部ｄを有する中空円形
状、（ク）一部に断裂部ｄを有する中空四角形状等があ
る。

【００３１】また好ましい発泡小片の他の好ましい態様
は、図２に示すような、外側に肢状部を有する柱状体で
ある。かかる形状の発泡小片も、密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）
が１．６〜３であるものとすることが容易である。

【００３２】上記肢状部を有する柱状体の断面形状とし
ては、図２に示すように、（サ）３本の肢状部３を有す
るもの、（シ）５本の肢状部３を有するもの、（ス）８
本の肢状部３を有するもの、（セ）中実円ｆの周囲の均
等の位置に４本の肢状部３を有するもの、（ソ）中実三
角ｇの周囲の均等の位置に６本の肢状部３を有するも
の、（タ）中実四角ｈの周囲の均等の位置に４本の肢状
部３を有するもの、（チ）中空円ｉの周囲の均等の位置
に３本の肢状部３を有する貫通孔を有するもの、（ツ）
中空三角形ｊの周囲に均等の位置に３本の肢状部３を有
するもの、（テ）中空四角形ｋの周囲の均等の位置に４
本の肢状部３を有する貫通孔を有するもの、（ト）中空
円ｉの周囲の均等の位置に６本の肢状部３を有する貫通
孔を有するもの、（ナ）中空三角形ｊの周囲の均等位置
に６本の肢状部３を有する貫通孔を有するもの、（ニ）
４本の肢状部３を有するもの、（ヌ）６本の肢状部３を
有するもの等が挙げられる。

【００３３】上記の肢状部３の数は３〜８個が好まし
く、肢状部３の数が９個以上では発泡小片を得るための
樹脂ペレット製造が困難であり、また肢状部３の数が２
個以下では密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）を１．６〜３とする効
果があまり期待できない。

【００３４】尚、本発明に用いられる発泡小片の上記断
面形状は、定形であることが好ましいが、本発明におい
ては不定形のものでもよい。又、本発明においては、上
記（チ）、（ツ）、（テ）、（ト）のように貫通孔と肢
状部とを共に有するものも発泡小片の好ましい態様の一
つである。

【００３５】本発明においては、見掛け密度Ｄ_tが通常
０．０１８〜０．８ｇ／ｃｍ³の発泡小片を用いるが、
成型体の圧縮強度を高くできること、重量を少なくでき
ること及び経済性の点から見掛け密度Ｄ_tが０．０２〜
０．２ｇ／ｃｍ³のものを用いることが好ましい。

【００３６】本発明の発泡小片の基材樹脂としては、例
えばポリスチレン、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又はグラフトポリマー、ア
クリロニトリル−スチレンコポリマー、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレンターポリマー、スチレン−ブ
タジエンコポリマー、ハイインパクトスチレンなどのス
チレン系重合体；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビ
ニルコポリマー、エチレン又はプロピレンと塩化ビニル
のコポリマーなどの塩化ビニル系重合体；ポリアミド系
樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール樹脂、ウレタン
樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。

【００３７】上記ポリオレフィン系樹脂としては、例え
ばエチレン−ブテンランダムコポリマー、エチレン−ブ
テンブロックコポリマー、エチレン−プロピレンブロッ
クコポリマー、エチレン−プロピレンランダムコポリマ
ー、エチレン−プロピレン−ブテンランダムターポリマ
ー、ホモポリプロホピレンなどのポリプロピレン系樹
脂、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度
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、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、
エチレン−メチルメタクリレートコポリマー、エチレン
−メタクリル酸コポリマーの分子間を金属イオンで架橋
したアイオノマー系樹脂などのポリエチレン系樹脂やポ
リブテン−１、ポリペンテン、エチレン−アクリル酸−
無水マレイン酸ターポリマーなどが挙げられる。

【００３８】発泡小片を構成するその他の樹脂として、
ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、β−
ヒドロキシ酪酸及びその共重合体、ポリ乳酸、ポリビニ
ルアルコール、変成デンプン等の生分解生プラスチック
の１種又は２種以上の混合物等も挙げられる。

【００３９】上記生分解性プラスチックと非分解性のプ
ラスチックとを混合して用いるような場合は、生分解性
プラスチックと非分解性のプラスチックを発泡前に混合
しておいてもよく、また上記両者を発泡させた発泡小片
同士を混合してもよく、また生分解性プラスチックの非
発泡樹脂粒子を非分解性のプラスチックからなる発泡小
片と混合してもよい。

【００４０】また、成形体に更なる柔軟性が要求される
場合は、エチレン−プロピレンラバー等の熱可塑性エラ
ストマーを上記した基材樹脂に５〜４０ｗｔ％添加する
ことが好ましい。

【００４１】前記基材樹脂の中でも、本発明において用
いる基材樹脂としては、ポリプロピレン、エチレン−プ
ロピレンブロックコポリマー、エチレン−プロピレンラ
ンダムコポリマー、プロピレン−ブテンコポリマー、エ
チレン−ブテン−プロピレンターポリマー等のポリプロ
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、高密度ポリエチレン、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等のポリエチレン系樹
脂が、回復性が良好であることから特に好ましい。

【００４２】更に、発泡小片の基材樹脂としてポリプロ
ピレン系樹脂を選択した場合、見掛け密度Ｄ_tは０．０
１８〜０．８ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。見掛け
密度Ｄ _tが０．０１８ｇ／ｃｍ³未満の場合は、該密度の
良好な発泡小片を製造することが、操作やコストの面で
容易ではなく、該発泡小片から得られる成型体も機械的
物性が不充分となる虞がある。一方、Ｄ_tが０．８ｇ／
ｃｍ³を超える場合は、型内成型性が悪くなり、外観、
発泡小片相互の融着性の悪い成型体となり易く、得られ
る成型体は軽量性の点においても不充分なものとなる虞
れがある。

【００４３】更に、ポリプロピレン系樹脂からなる発泡
小片の見掛け密度Ｄ_tが０．１１ｇ／ｃｍ³を超え０．８
ｇ／ｃｍ³以下の場合は、発泡小片の高温側ピーク熱量
Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとのピーク熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）が
０．０３〜０．５であることが好ましい。該ピーク熱量
比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．０３未満の場合は、該発泡小片か
ら得られた成型体の寸法安定性が悪く、目的とする金型
形状通りの成型体が得られない虞がある。一方、ピーク
熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．５を超える場合は、型内成型
時における発泡小片の膨張力が不充分なために、得られ
る成型体において発泡小片相互の融着性、外観が不充分
なものとなり、成型体を構成している発泡小片相互間に
間隙が存在する成型体となる可能性がある。

【００４４】またポリプロピレン系樹脂からなる発泡小
片の見掛け密度Ｄ_tが０．０１８〜０．１１ｇ／ｃｍ³の
場合は、ピーク熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．０７〜０．５
であることが好ましい。該ピーク熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）が
０．０７未満の場合は、該発泡小片から得られた成型体
の寸法安定性が悪く、目的とする金型形状通りの成型体
が得られない虞がある。一方、ピーク熱量比（Ｈ_H／
Ｈ_T）が０．５を超える場合は、型内成型時における発
泡小片の膨張力が不充分なために、得られる成型体にお
いて発泡小片相互の融着性、外観が不充分なものとな
り、成型体を構成している発泡小片相互間に間隙が存在
する成型体となる可能性がある。

【００４５】発泡小片の基材樹脂としてポリエチレン系
樹脂を選択した場合は、前記ポリプロピレン系樹脂の場
合と同様の理由で、発泡小片の見掛け密度Ｄ_tは０．０
１８〜０．８ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。

【００４６】更に、ポリエチレン系樹脂からなる発泡小
片の高温側ピーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとのピーク
熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）は、０．０７〜０．５であることが
好ましい。該ピーク熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．０７未満
の場合は、該発泡小片から得られた成型体の寸法安定性
が悪く、目的とする金型形状通りの成型体が得られない
虞がある。一方、ピーク熱量比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．５を
超える場合は、型内成型時における発泡小片の膨張力が
不充分なために、得られる成型体において発泡小片相互
の融着性、外観が不充分なものとなり、成型体を構成し
ている発泡小片相互間に間隙が存在する成型体となる可
能性がある。

【００４７】本明細書における発泡小片の高温側ピーク
熱量Ｈ_Hは、発泡小片１〜８ｍｇを示差走査熱量計を用
いて１０℃／ｍｉｎの速度で２２０℃まで昇温して得た
ＤＳＣ曲線（図３）における高温側ピークｂの面積に相
当し、次のように求めることができる。まず、図３に示
すようにＤＳＣ曲線上８０℃の点Ｉと、ＤＳＣ曲線上の
該樹脂の融解終了温度を示す点IIとを結ぶ直線を引く。
次に、固有吸熱ピークａと高温側ピークｂとの谷部にあ
たるＤＳＣ曲線の点III を通りグラフ横軸の温度に対し
て垂直な直線を、点Ｉと点IIとを結んだ直線へ引き、そ
の交点をIVとする。このようにして求めた点IVと点IIと
を結ぶ直線、点III と点IVとを結ぶ直線及び点III と点
IIを結ぶＤＳＣ曲線によって囲まれる部分（図３：斜線
部分）の面積が高温側ピークの吸熱量に相当する。

【００４８】又、本明細書における全ピーク熱量Ｈ
_Tは、固有吸熱ピークａの面積と高温側ピークｂの面積
との合計に相当する。又、固有吸熱ピークａの面積は、
点IVと点Iとを結ぶ直線、点III と点IVとを結ぶ直線及
び点III と点Iを結ぶＤＳＣ曲線によって囲まれる部分
（図３：白抜部分）の面積に相当する。

【００４９】基材樹脂に着色顔料、染料又は無機物等の
添加剤を添加する場合は、添加剤をそのまま基材樹脂に
練り込むこともできるが、通常は分散性等を考慮して添
加剤のマスターバッチを作り、それと基材樹脂とを混練
することが好ましい。着色顔料、染料の添加量は着色の
色によっても異なるが、通常基材樹脂１００重量部に対
して０．０１〜１５重量部が好ましく、またタルク、炭
酸カルシウム、ホウ砂、ホウ酸亜鉛、水酸化アルミニウ
ム等の無機物を添加する場合はその添加量は基材樹脂１
００重量部に対して０．００１〜５重量部とするのが好
ましい。無機物を基材樹脂に上記の量添加することによ
り、発泡倍率の向上効果、気泡径を５０〜５００μｍに
調整できる効果が期待できる。

【００５０】次に、本発明において要求される密度の比
（Ｄ_t／Ｄ_b）を有する発泡小片の製造方法の一例を、前
記図１、図２に示す態様の発泡小片を例にとって説明す
る。該発泡小片は、まず、未発泡の熱可塑性樹脂小片
（以下、「樹脂小片」という。）を製造した後、該未発
泡の樹脂小片を発泡することにより得ることができる。

【００５１】上記樹脂小片は、タルク、炭酸カルシウ
ム、ホウ砂、水酸化アルミニウム、ホウ酸亜鉛等の無機
物等の添加剤を加えた基材樹脂を押出機内で加熱、混練
して目的とする発泡小片の断面形状と相似の断面形状を
有するダイから押し出して、冷却後適宜長さに切断する
等の手段により造粒することができる。

【００５２】尚、内部に貫通孔を有する柱状の樹脂小片
は、溶融樹脂出口に所望の樹脂小片の断面形状と同様の
スリットを有する押出機ダイを使用することにより製造
できる。更に、貫通孔を有する筒状として押出されたス
トランドの孔が潰れることを防ぐために、前記スリット
の内側にストランドの貫通孔内部の圧力を常圧もしくは
それ以上に保つための圧力調整孔を設けたダイを使用す
ることが好ましい。尚、圧力調整孔は気体圧入装置に連
結されて空気等をストランドの貫通孔内部に供給した
り、ストランドの貫通孔内部を常圧部と連通させること
により、貫通孔内部を常圧又はそれ以上の圧力に保つこ
とができる。

【００５３】発泡小片は、上記樹脂小片を物理発泡剤等
と共にオートクレーブ等の密閉容器内において水に分散
させ、樹脂小片の軟化温度以上の温度に加熱し、樹脂小
片内に発泡剤を含浸させ、次に、密閉容器内の圧力を発
泡剤の蒸気圧以上の圧力に保持しながら、密閉容器内の
水面下の一旦を開放し、樹脂小片と水とを同時に容器内
よりも低圧の雰囲気下に放出することによって得ること
ができる。尚、樹脂小片の寸法比率は、発泡によって全
体の寸法が大きくなっても発泡前と後で大きな変化はな
い。

【００５４】但し、本発明においては、発泡小片を得る
方法としては上記方法以外にも、押出機を用いて所望の
断面形状を有するダイから発泡体を直接押出して、該発
泡体を適当な長さにカットすることにより発泡小片を得
る等、発泡体を製造する従来公知の方法を適用すること
ができる。

【００５５】発泡小片の製造において用いられる発泡剤
としては、通常、プロパン、イソブタン、ブタン、イソ
ペンタン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シク
ロブタン、シクロヘキサン、クロロフルオロメタン、ト
リフルオロメタン、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タン、１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン、１，１
−ジフルオロエタン、１−クロロ−１，２，２，２−テ
トラフルオロエタン等の有機系物理発泡剤や、窒素、二
酸化炭素、アルゴン、空気等の無機系物理発泡剤が挙げ
られるが、なかでもオゾン層の破壊がなく且つ安価な無
機ガス系発泡剤が好ましく、特に窒素、空気、二酸化炭
素が好ましい。又、上記発泡剤の二種以上の混合系にて
使用することもでき、発泡倍率の高い発泡小片を得るこ
とを考慮すると、二酸化炭素とブタンとの混合発泡剤が
好ましい。

【００５６】発泡剤の使用量は得ようとする発泡小片の
見掛け密度と発泡温度との関係に応じて適宜に選択され
る。具体的には、窒素、空気を除く上記発泡剤の場合、
発泡剤の使用量は通常樹脂小片１００重量部当り２〜５
０重量部である。また窒素、空気の場合は、密閉容器内
の圧力が１０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ² Ｇの圧力範囲内とな
る量が使用される。

【００５７】密閉容器内において、樹脂小片を分散させ
るための分散媒としては、樹脂小片を溶解しないもので
あればよく、このような分散媒としては例えば、水、エ
チレングリコール、グリセリン、メタノール、エタノー
ル等が挙げられるが、通常は水が使用される。

【００５８】密閉容器内において、基材樹脂小片を分散
媒に分散せしめて発泡温度に加熱するに際し、樹脂小片
相互の融着を防止するために融着防止剤を用いることも
できる。融着防止剤としては水等に溶解せず、加熱によ
っても溶融しないものであれば、無機系、有機系を問わ
ずいずれも使用可能であるが、一般的には無機系のもの
が好ましい。

【００５９】無機系の融着防止剤としては、カオリン、
タルク、マイカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、水酸
化アルミニウム等の粉体が好適である。また分散助剤と
してドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、オレイ
ン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤が好適に使用
される。上記融着防止剤としては平均粒径０．００１〜
１００μｍ、特に０．００１〜３０μｍのものが好まし
い。また融着防止剤の添加量は樹脂小片１００重量部に
対し、通常は０．０１〜１０重量部が好ましい。また界
面活性剤は樹脂小片１００重量部当たり、通常０．００
１〜５重量部添加することが好ましい。

【００６０】本発明においては、以上説明した方法によ
り、空隙率が０〜１１体積％、透水係数が０ｃｍ／ｓｅ
ｃの成型体を製造すると、成型サイクルを短縮化でき
る。かかる方法により成型サイクルが短縮化できる理由
は、発泡小片が広い表面積を有するのでスチームが発泡
小片中に浸透しやすいこと、更にスチームが発泡小片ど
うしの界面に付着し易いことに起因すると考えられる。

【００６１】即ち、発泡小片を金型内に充填した後、ス
チームにより加熱発泡せしめてから成型体を冷却する
と、加熱に要したスチームは液化し水になるが、本発明
による発泡小片を金型内に充填しスチームにより加熱発
泡させた場合、発泡小片気泡内にスチームが浸透し易
く、より多くのスチームが気泡内に浸透する。このよう
により多くのスチームが気泡内に浸透した成型体は、浸
透したスチームが冷却されて凝縮する際に、より多くの
スチームが浸透している分だけ、通常よりも成型体の冷
却速度、体積収縮速度が速まることになる。その結果、
成型体を良好なものとなる程度に十分に冷却して取出せ
るまでの冷却時間が短縮される。

【００６２】

【実施例】次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に
詳細に説明する。

【００６３】実施例１〜５、比較例１〜２表１（実施例１〜５、比較例１〜２）にそれぞれ示す各
基材樹脂と、ホウ酸亜鉛とを押出機内で溶融混練し、そ
の後、表１に示すような断面形状に相似する形状のスリ
ットを有するダイからストランド状に押し出して水中で
急冷した後、所定の長さにカットして１個当たりの平均
重量が２ｍｇの樹脂小片を得た。尚、ホウ酸亜鉛は配合
量が０．０５重量％となるようにマスターバッチで添加
した。但し、実施例５のみホウ酸亜鉛の配合量を０．０
１重量％とした。

【００６４】次いで、発泡剤として炭酸ガスを使用し、
分散剤としてカオリン３ｇ、界面活性剤としてドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム０．０６ｇ、上記樹脂小
片１ｋｇを水３リットルに添加して密閉容器（内容積５
リットルのオートクレーブ）内で攪拌しながら融解終了
温度以上の温度に昇温することなく加熱し一定時間保持
した。次いで、平衡蒸気圧に等しい背圧をかけ、その圧
力を保持したまま密閉容器の一端を開放して樹脂小片と
水とを同時に放出して、樹脂小片を発泡せしめ、表１に
示すような断面形状を有する発泡小片を得た。

【００６５】得られた発泡小片の嵩密度Ｄ_b、見掛け密
度Ｄ_t、嵩密度Ｄ_bと見掛け密度Ｄ_tの比（Ｄ_t／Ｄ_b）、
発泡小片の高温側ピーク熱量Ｈ_H、全ピーク熱量Ｈ_T、高
温側ピーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとの比（Ｈ_H／
Ｈ_T）を表１に示す。

【００６６】表１の形状を表す記号（ア）は図１におい
て記号（ア）によって示される断面形状であることを意
味し、（ニ）（ト）の記号はそれぞれ図２において記号
（ニ）（ト）によって示される断面形状であることを意
味する。

【００６７】実施例６表１に示す基材樹脂と、気泡調節剤としてのタルクと、
フタロシアニングリーン系顔料とを押出機にて溶融混練
した後、表１に示すような断面形状に相似する形状のス
リットを有するダイからストランド状に押出し、次いで
このストランドを切断して、１個当たり平均重量が５ｍ
ｇの樹脂小片を得た。なお、フタロシアニングリーン系
顔料は、マスターバッチとして添加し、添加量２０ｐｐ
ｍとなるように添加した。また、タルクは、含有量が１
０００ｐｐｍとなるようにマスターバッチで添加した。

【００６８】次に、この樹脂小片１ｋｇ、水３リット
ル、酸化アルミニウム５ｇ、ドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム０．１ｇ、ナイパーＦＦ（過酸化ベンゾイ
ル純度５０％品、日本油脂（株）製）１５ｇ、メタクリ
ル酸メチル（ＭＭＡ）（試薬関東化学（株）製）１ｇを
５リットルのオートクレーブに仕込み、窒素ガスを５分
間導入しオートクレーブ内の酸素を除去した。

【００６９】次に、オートクレーブの内の内容物を攪拌
しながら７５℃まで昇温し同温度で２０分間保持した
後、１０５℃まで加熱し、炭酸ガスをオートクレーブ内
圧力が４０ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇとなるまで注入し、同温度
で４５分間保持した後、９５℃まで冷却し、同温度で５
分間保持した後、オートクレーブ内に窒素を導入してオ
ートクレーブ内圧力を維持しながら、オートクレーブの
一端を開放して内容物を大気圧下に放出することにより
樹脂小片を発泡させて、表１に示す断面形状を有する発
泡小片を得た。

【００７０】

【表１】

【００７１】発泡小片を加圧タンク内に入れて空気で加
圧することにより、実施例４を除く上記各発泡小片に表
２記載の内圧を付与した。次に、各発泡小片を表２に記
載の成型条件（成型スチーム圧力、冷却時間、発泡面
圧）で型内成型することにより、縦２０ｃｍ×横２５ｃ
ｍ×厚み５ｃｍの直方体状の成型体を得た。表２には、
金型内に充填された発泡小片の圧縮率を併せて示す。
尚、成型体の冷却は、移動側、固定側の金型内に水を供
給する水冷方式によって成形金型内面を押す発泡小片成
型体の圧力が０．６ｋｇ／ｃｍ²Ｇに降下するまで行な
った。

【００７２】得られた成型体の嵩密度、空隙率、成形性
を表３に示す。尚、表３の発泡小片の内圧は下記（５）
式により求めた。

【００７３】

【数５】発泡小片の内圧（ｋｇｆ／ｃｍ²）＝１．０３３２（ｋｇｆ／ｃｍ²）＋［増加気体量（ｇ）×Ｒ×Ｔ（°Ｋ）×Ｙ（ｋｇｆ／（ｃｍ²・ａｔｍ））］／［発泡小片の内圧付与に使用した気体の分子量（ｇ/モル）×発泡小片内の空気体積（Ｌ）］ …（５）

【００７４】（５）式中の増加気体量（ｇ）は次のよう
に求める。成型機に充填される内圧を付与した発泡小片
を５００個以上取り出して６０秒以内に相対湿度５０
％、２３℃の大気圧下の恒温室に移動し、その恒温室内
の秤に乗せ、該発泡小片を取り出して１２０秒後の重量
を読み取る。このときの重量をＱ（ｇ）とする。次に、
該発泡小片を相対湿度５０％、２３℃の大気圧下の同恒
温室内にて２４０時間放置する。発泡小片内の高い圧力
の気体は時間の経過とともに気泡膜を透過して外部に抜
け出すため発泡小片の重量はそれに伴って減少し、２４
０時間後では平衡に達しているため実質的にその重量は
安定している。上記２４０時間後の該発泡小片の重量を
同恒温室内にて測定し、このときの重量をＳ（ｇ）とす
る。上記のいずれの重量も０．０００１ｇまで読み取る
ものとする。この測定で得られたＱ（ｇ）とＳ（ｇ）の
差を（５）式中の増加気体量（ｇ）とする。

【００７５】また（５）式において、Ｔは絶対温度を意
味し、２３℃の雰囲気が採用されいているので、ここで
は２９６（°Ｋ）の定数である。Ｒは気体定数であり、
ここでは０．０８２（ａｔｍ・Ｌ/（°Ｋ・モル））の
定数である。Ｙは、圧力をａｔｍ単位からｋｇｆ／ｃｍ
²単位に換算するための係数であり、ここでは１．０３
３２（ｋｇｆ／（ｃｍ²・ａｔｍ））が採用される。発
泡小片の内圧付与に使用した気体の分子量は、ここでは
空気の分子量２８．９（ｇ/モル）が採用される。尚、
発泡小片内の空気体積は下記（６）式より求めた値であ
る。

【００７６】

【数６】発泡小片内の空気体積（Ｌ）＝｛発泡小片の重量(g)／発泡小片基材樹脂の密度(g/cm³)｝× ｛［（発泡小片基材樹脂の密度(g/cm³)／発泡小片の見掛け密度(g/cm³)］−１｝ ×１０^-3 …（６）尚、（６）式中の発泡小片の重量(g)は上記したＳ
（ｇ）であり、また発泡小片の見掛け密度は、前記発泡
小片の見掛け密度Ｄ_tが採用される。

【００７７】

【表２】

【００７８】

【表３】

【００７９】表３における成形性の評価は、得られた成
型体より縦５ｃｍ×横１０ｃｍ×厚み５ｍｍの試験片５
個を切出し、該切出した５個の試験片を各々破断するま
で長手方向に引っ張り、破断面を観察して以下の基準で
評価した。 ○・・・全試験片において破断面の発泡小片に破壊部分
が発生。 △・・・一部の試験片において破断面の発泡小片に破壊
部分が発生。 ×・・・全試験片において破断面の発泡小片が破壊され
ずに切断される。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱可塑性
樹脂発泡小片成型体の製造方法は、特定範囲の密度の比
（Ｄ_t／Ｄ_b）を有する熱可塑性樹脂発泡小片に、特定範
囲の内圧を付与した後、成形型内に充填し、スチームに
より加熱成型するので、冷却時間を従来の方法に比較し
て短縮化することができる。

【００８１】又、特定範囲の密度の比（Ｄ_t／Ｄ_b）を有
する熱可塑性樹脂発泡小片を成形型内に圧縮率が特定範
囲となるように充填し、スチームにより加熱成型するこ
とによっても、冷却時間を従来の方法に比較して短縮化
することができる。

【００８２】本発明の方法によって得られる熱可塑性樹
脂発泡小片成型体は、空隙率が０〜１１体積％、透水係
数が０ｃｍ／ｓｅｃなので従来の発泡粒子成型体と同様
に、緩衝材、包装資材、各種容器等として好適な発泡体
である。

【００８３】本発明においては、熱可塑性樹脂発泡小片
が内部に貫通孔を有する筒状体、又は肢状部を有する柱
状体であれば、嵩密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する見掛け
密度Ｄ_t（ｇ／ｃｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が特定範囲内の
熱可塑性樹脂発泡小片となるように調整し易い。又、か
かる熱可塑性樹脂発泡小片から得られる熱可塑性樹脂発
泡小片成型体は、発泡小片相互の融着性において特に優
れているものとなり、十分な機械的物性を発揮できるも
のとなる。

【００８４】本発明においては、熱可塑性樹脂発泡小片
の基材樹脂としてポリプロピレン系樹脂、又はポリエチ
レン系樹脂を選択した場合、発泡小片の見掛け密度Ｄ_t
に対応して高温側ピーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとの
比（Ｈ_H／Ｈ_T）を特定範囲内に調節することにより、外
観、寸法安定性、発泡小片相互の融着性において優れた
熱可塑性樹脂発泡小片成型体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発泡小片の好ましい形状の一例を示す
図である。

【図２】本発明の発泡小片の好ましい形状の他の例を示
す図である。

【図３】ポリオレフィン系樹脂発泡小片のＤＳＣ曲線の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１発泡小片２貫通孔３肢状部ａ固有吸熱ピークｂ高温側ピーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂口正和栃木県鹿沼市さつき町10−３株式会社ジェイエスピー鹿沼研究所内 (72)発明者所寿男栃木県鹿沼市さつき町10−３株式会社ジェイエスピー鹿沼研究所内Ｆターム(参考） 4F212 AA04 AA11 AB02 AG20 UA02 UB01 UC06 UC10 UF47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】嵩密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する見掛け
密度Ｄ_t（ｇ／ｃｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６〜３の
熱可塑性樹脂発泡小片に１．３〜７ｋｇｆ／ｃｍ²の内
圧を付与し、該内圧が付与された熱可塑性樹脂発泡小片
を成形型内に充填し、スチームにより加熱成型すること
により、空隙率が０〜１１体積％、透水係数が０ｃｍ／
ｓｅｃの成型体を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂発
泡小片成型体の製造方法。
【請求項２】嵩密度Ｄ_b（ｇ／ｃｍ³）に対する見掛け
密度Ｄ_t（ｇ／ｃｍ³）の比（Ｄ_t／Ｄ_b）が１．６〜３の
熱可塑性樹脂発泡小片を成形型内に圧縮率が５〜４０体
積％となるように充填し、スチームにより加熱成型する
ことにより、空隙率が０〜１１体積％、透水係数が０ｃ
ｍ／ｓｅｃの成型体を得ることを特徴とする熱可塑性樹
脂発泡小片成型体の製造方法。
【請求項３】熱可塑性樹脂発泡小片が内部に貫通孔を
有する筒状体であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法。
【請求項４】熱可塑性樹脂発泡小片が肢状部を有する
柱状体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法。
【請求項５】熱可塑性樹脂発泡小片の基材樹脂がポリ
プロピレン系樹脂であり、該発泡小片の見掛け密度Ｄ_t
が０．１１ｇ／ｃｍ³を超え０．８ｇ／ｃｍ³以下である
と共に、示差走査熱量分析における発泡小片の高温側ピ
ーク熱量Ｈ_Hと全ピーク熱量Ｈ_Tとの比（Ｈ_H／Ｈ_T）が
０．０３〜０．５であることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造
方法。
【請求項６】熱可塑性樹脂発泡小片の基材樹脂がポリ
プロピレン系樹脂であり、該発泡小片の見掛け密度Ｄ_t
が０．０１８〜０．１１ｇ／ｃｍ³であると共に、示差
走査熱量分析における発泡小片の高温側ピーク熱量Ｈ_H
と全ピーク熱量Ｈ_Tとの比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．０７〜
０．５であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載の熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法。
【請求項７】熱可塑性樹脂発泡小片の基材樹脂がポリ
エチレン系樹脂であり、該発泡小片の見掛け密度Ｄ_tが
０．０１８〜０．８ｇ／ｃｍ³であると共に、示差走査
熱量分析における発泡小片の高温側ピーク熱量Ｈ_Hと全
ピーク熱量Ｈ_Tとの比（Ｈ_H／Ｈ_T）が０．０７〜０．５
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の熱可塑性樹脂発泡小片成型体の製造方法。