JP2017179181A - Resin foam and production method of same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a resin foam which, when obtaining a resin foam comprising a core layer of a fine air bubble and a skin layer formed thereon by foaming a thermoplastic resin impregnated with supercritical fluid and/or subcritical fluid, has a very low abundance ratio of large air bubbles in a region between the skin layer and the core layer and which is prevented from deterioration of mechanical strength and light transmission compared to the resin before foaming, the production method preventing generation of large air bubbles in the vicinity of the skin layer.SOLUTION: Provided is a production method of a resin foam, comprising: an impregnation step of impregnating a thermoplastic resin with supercritical fluid and/or subcritical fluid under pressurized conditions; and a foaming step of obtaining a resin foam by foaming the thermoplastic resin impregnated with supercritical fluid and/or subcritical fluid by reducing the pressure, where the thermoplastic resin is foamed in the foaming step while being irradiated with ultrasonic waves. Also provided is the method for producing a foam, where in the foaming step the thermoplastic resin is irradiated with ultrasonic waves while being immersed in a liquid.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、樹脂発泡体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a resin foam and a method for producing the same.

樹脂発泡体は広く断熱材などとして普及しているが、その多くは気泡の平均直径がミクロンオーダーのものであり、不透明で機械的強度は小さいため、各種の構造材などとしての用途には不向きなものが一般的であった。そのため、樹脂発泡体を構造材などとして用いるためには、気泡の微細化及び高密度化が課題となっており、近年、加圧条件下で超臨界流体を樹脂に含浸させた後に減圧して樹脂発泡体を得る方法が開発されている。例えば、特開2008−127467号公報(特許文献1)には、超臨界流体を用いて、熱可塑性樹脂及び界面活性剤を含有する組成物からなり、気泡の長さ平均直径が0.01〜1μmでかつその気泡数密度が1011〜1016個/cmの範囲にある樹脂発泡体を得る方法が開示されている。 Resin foams are widely used as thermal insulation materials, but many of them have an average bubble diameter of micron order, are opaque and have low mechanical strength, and are not suitable for various structural materials. Was common. Therefore, in order to use a resin foam as a structural material, etc., miniaturization and high density of bubbles have become issues, and in recent years, the resin is impregnated with a supercritical fluid under pressure conditions and then the pressure is reduced. A method for obtaining a resin foam has been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-127467 (Patent Document 1) uses a supercritical fluid and is composed of a composition containing a thermoplastic resin and a surfactant, and the average length diameter of the bubbles is 0.01 to A method for obtaining a resin foam having a cell number density of 1 μm and a range of 10 11 to 10 16 cells / cm 3 is disclosed.

しかしながら、特許文献1に記載されているような従来の超臨界流体を用いた樹脂発泡体の製造方法においては、発泡していないバルクの樹脂からなるいわゆるスキン層が必ず最表面に形成され、そのスキン層によって樹脂内部に残ったガスの拡散が抑制されると共にスキン層近傍における気泡成長が促進されて大きな気泡が発生してしまい、それによって機械的強度(弾性率、引張強度、曲げ強度、衝撃強度など)の低下や光(特に可視光)の透過率の低下を招いてしまうという問題があった。   However, in the conventional method for producing a resin foam using a supercritical fluid as described in Patent Document 1, a so-called skin layer made of a non-foamed bulk resin is always formed on the outermost surface. The skin layer suppresses the diffusion of the gas remaining inside the resin and promotes bubble growth in the vicinity of the skin layer to generate large bubbles, thereby causing mechanical strength (elastic modulus, tensile strength, bending strength, impact). There has been a problem that the intensity and the like are reduced and the transmittance of light (particularly visible light) is reduced.

特開2008−127467号公報JP 2008-127467 A

本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて微細な気泡が形成されたコア層とその表面に形成されたスキン層とを備える樹脂発泡体を得る際に、スキン層近傍における大きな気泡の発生を十分に防止することが可能な樹脂発泡体の製造方法と、それによって得られるようになる、スキン層とコア層との間の領域における大きな気泡の存在率が極めて低く、発泡前の樹脂に比べて機械的強度の低下や光の透過率の低下が大幅に抑制された樹脂発泡体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and a core layer in which fine bubbles are formed by foaming a thermoplastic resin impregnated with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid, and the core layer. When a resin foam comprising a skin layer formed on the surface is obtained, a method for producing a resin foam capable of sufficiently preventing the generation of large bubbles in the vicinity of the skin layer, and to be obtained thereby Resin foam that has a very low presence of large bubbles in the area between the skin layer and the core layer, and has greatly reduced mechanical strength and light transmission compared to the resin before foaming. The purpose is to provide.

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて微細な気泡が形成されたコア層とその表面に形成されたスキン層とを備える樹脂発泡体を得る際に、超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることによって、スキン層近傍における大きな気泡の発生が十分に防止されるようになり、それによって、スキン層とコア層との間の領域における大きな気泡の存在率が極めて低く、発泡前の樹脂に比べて機械的強度の低下や光の透過率の低下が大幅に抑制された樹脂発泡体が得られるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have made a core layer in which fine bubbles are formed by foaming a thermoplastic resin impregnated with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid, and a core layer thereof. When obtaining a resin foam comprising a skin layer formed on the surface, foaming of the thermoplastic resin while irradiating ultrasonic waves can sufficiently prevent the generation of large bubbles in the vicinity of the skin layer. As a result, the presence rate of large bubbles in the region between the skin layer and the core layer is extremely low, and the decrease in mechanical strength and light transmittance are greatly suppressed compared to the resin before foaming. The present inventors have found that a resin foam can be obtained and have completed the present invention.

すなわち、本発明の樹脂発泡体の製造方法は、
加圧条件下で超臨界流体及び/又は亜臨界流体を熱可塑性樹脂に含浸させる含浸工程と、
減圧して、前記の超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて樹脂発泡体を得る発泡工程と、
を含んでおり、前記発泡工程において超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることを特徴とする方法である。
That is, the method for producing the resin foam of the present invention includes:
An impregnation step of impregnating a thermoplastic resin with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid under pressurized conditions;
A foaming step of obtaining a resin foam by foaming the thermoplastic resin impregnated with the supercritical fluid and / or subcritical fluid under reduced pressure;
And foaming the thermoplastic resin while irradiating with ultrasonic waves in the foaming step.

本発明の樹脂発泡体の製造方法においては、前記発泡工程において、前記熱可塑性樹脂を液体中に浸漬して超音波を照射しながら発泡させることが好ましい。また、前記超音波の周波数が20〜100kHzであることが好ましい。   In the method for producing a resin foam of the present invention, in the foaming step, the thermoplastic resin is preferably immersed in a liquid and foamed while being irradiated with ultrasonic waves. Moreover, it is preferable that the frequency of the ultrasonic wave is 20 to 100 kHz.

このような本発明の樹脂発泡体の製造方法によって、以下の本発明の樹脂発泡体が得られるようになる。   The following resin foam of the present invention can be obtained by such a method for producing a resin foam of the present invention.

本発明の樹脂発泡体は、
熱可塑性樹脂からなる発泡体であって、直径が10μm以下の気泡の存在率が見かけ容積基準で20〜80容量%でかつ直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%以下であるコア層と、
前記コア層の表面に一体的に形成されている前記熱可塑性樹脂からなる樹脂層であって、直径が0.01μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で1.0容量%以下でありかつ平均厚みが0.01〜0.5mmであるスキン層と、
を備えており、前記スキン層と前記コア層との間に、直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%を超える層領域が存在しないことを特徴とする樹脂発泡体である。
The resin foam of the present invention is
A foam made of a thermoplastic resin, wherein the presence rate of bubbles having a diameter of 10 μm or less is 20 to 80% by volume on the basis of the apparent volume, and the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm is 0.1 volume on the basis of the apparent volume. % Core layer or less,
A resin layer made of the thermoplastic resin integrally formed on the surface of the core layer, wherein the abundance ratio of bubbles having a diameter of more than 0.01 μm is 1.0% by volume or less based on the apparent volume; A skin layer having an average thickness of 0.01 to 0.5 mm;
The resin foam is characterized in that there is no layer region between the skin layer and the core layer in which the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm exceeds 0.1% by volume on the apparent volume basis Is the body.

本発明の樹脂発泡体においては、前記コア層における気泡の数基準の平均直径が0.01〜1μmであることが好ましい。また、前記熱可塑性樹脂が、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。   In the resin foam of the present invention, the average diameter based on the number of bubbles in the core layer is preferably 0.01 to 1 μm. The thermoplastic resin is preferably at least one selected from the group consisting of an acrylic resin and a polycarbonate resin.

なお、本発明において、超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて微細な気泡が形成されたコア層とその表面に形成されたスキン層とを備える樹脂発泡体を得る際に、超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることによって、スキン層近傍における大きな気泡の発生が十分に防止されるようになる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、加圧条件下で超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を減圧して発泡させて樹脂発泡体を製造する方法においては、通常、表面からガスが拡散するため最表面のガス濃度が希薄になり樹脂の可塑化が抑制されることから見かけのガラス転移温度が低下せず、発泡していないバルクの樹脂からなるいわゆるスキン層が必ず最表面に形成される。そして、そのようなスキン層が形成されると、従来は、樹脂内部に残ったガスの拡散が抑制されると共にスキン層近傍における気泡成長が促進されて大きな気泡が発生してしまう。それに対して、本発明の製造方法においては、減圧すると共に超音波を照射することにより樹脂内部から表面近傍へのガス拡散が誘起及び促進されてガスが樹脂外部に速やかに抜けることによって樹脂の厚み方向のガス濃度勾配が緩和されるため、スキン層が形成される前に速やかにかつ均一に発泡が進行し、結果的にスキン層近傍における気泡の成長が抑制されて大きな気泡の発生が十分に防止されるようになり、さらに、スキン層の平均厚みがより薄くなると共にコア層における気泡の大きさがより小さくかつ均一性がより高くなるものと本発明者らは推察する。   In the present invention, a resin foam comprising a core layer in which fine bubbles are formed by foaming a thermoplastic resin impregnated with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid, and a skin layer formed on the surface thereof. The reason why the generation of large bubbles in the vicinity of the skin layer is sufficiently prevented by foaming the thermoplastic resin while irradiating ultrasonic waves is not necessarily known. Guesses as follows. That is, in a method of producing a resin foam by decompressing and foaming a thermoplastic resin impregnated with a supercritical fluid and / or subcritical fluid under a pressurized condition, gas is usually diffused from the surface, so Since the gas concentration on the surface becomes dilute and the plasticization of the resin is suppressed, the apparent glass transition temperature does not decrease, and a so-called skin layer made of a non-foamed bulk resin is always formed on the outermost surface. When such a skin layer is formed, conventionally, diffusion of gas remaining inside the resin is suppressed, and bubble growth in the vicinity of the skin layer is promoted to generate large bubbles. On the other hand, in the production method of the present invention, by reducing the pressure and applying ultrasonic waves, gas diffusion from the inside of the resin to the vicinity of the surface is induced and promoted, and the gas quickly escapes to the outside of the resin. Since the gas concentration gradient in the direction is relaxed, foaming proceeds promptly and uniformly before the skin layer is formed. As a result, the growth of bubbles in the vicinity of the skin layer is suppressed, and large bubbles are sufficiently generated. In addition, the present inventors infer that the average thickness of the skin layer becomes thinner and the size of bubbles in the core layer becomes smaller and the uniformity becomes higher.

また、このような本発明の製造方法によって得られるようになる本発明の樹脂発泡体においては、スキン層とコア層との間の領域における大きな気泡の存在率が極めて低いため、本発明の樹脂発泡体は実質的に直径が10μm以下の気泡しか存在しない発泡体であるいわゆるマイクロセルラーとなっているため、発泡前のバルクの樹脂に比べて、弾性率、引張強度、曲げ強度、衝撃強度などの機械的強度の低下が大幅に抑制されていると共に、光の透過率の低下も大幅に抑制されているものと本発明者らは推察する。   In addition, in the resin foam of the present invention obtained by such a production method of the present invention, the presence of large bubbles in the region between the skin layer and the core layer is extremely low, so the resin of the present invention Since the foam is a so-called microcellular, which is a foam in which only bubbles having a diameter of 10 μm or less exist substantially, the elastic modulus, tensile strength, bending strength, impact strength, etc., compared to the bulk resin before foaming The present inventors infer that the decrease in the mechanical strength of the film is greatly suppressed and the decrease in the light transmittance is also largely suppressed.

本発明によれば、超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて微細な気泡が形成されたコア層とその表面に形成されたスキン層とを備える樹脂発泡体を得る際に、スキン層近傍における大きな気泡の発生を十分に防止することが可能な樹脂発泡体の製造方法と、それによって得られるようになる、スキン層とコア層との間の領域における大きな気泡の存在率が極めて低く、発泡前の樹脂に比べて機械的強度の低下や光の透過率の低下が大幅に抑制された樹脂発泡体を提供することが可能となる。   According to the present invention, a resin foam comprising a core layer in which fine bubbles are formed by foaming a thermoplastic resin impregnated with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid, and a skin layer formed on the surface thereof. A resin foam manufacturing method capable of sufficiently preventing the generation of large bubbles in the vicinity of the skin layer, and a large area in the region between the skin layer and the core layer that can be obtained thereby. It is possible to provide a resin foam in which the presence rate of bubbles is extremely low, and the mechanical strength and the light transmittance are significantly reduced compared to the resin before foaming.

実施例1で得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of a fractured surface near the surface (skin layer) of the resin foam obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた樹脂発泡体の内部(コア層)の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of a fracture surface inside (core layer) of the resin foam obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of a fractured surface near the surface (skin layer) of the resin foam obtained in Comparative Example 1. FIG. 比較例1で得られた樹脂発泡体の内部(コア層)の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of a fracture surface inside (core layer) of the resin foam obtained in Comparative Example 1. FIG. 比較例2で得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of a fractured surface near the surface (skin layer) of a resin foam obtained in Comparative Example 2. FIG. 比較例2で得られた樹脂発泡体の内部(コア層)の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of a fracture surface inside (core layer) of the resin foam obtained in Comparative Example 2. FIG. 比較例3で得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of a fracture surface near the surface (skin layer) of a resin foam obtained in Comparative Example 3. FIG. 比較例3で得られた樹脂発泡体の内部(コア層)の破断面の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of a fracture surface inside (core layer) of the resin foam obtained in Comparative Example 3. FIG.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

(樹脂発泡体の製造方法)
先ず、本発明の樹脂発泡体の製造方法について説明する。本発明の樹脂発泡体の製造方法は、
加圧条件下で超臨界流体及び/又は亜臨界流体を熱可塑性樹脂に含浸させる含浸工程と、
減圧して、前記の超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて樹脂発泡体を得る発泡工程と、
を含んでおり、前記発泡工程において超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることを特徴とする方法である。
(Method for producing resin foam)
First, the manufacturing method of the resin foam of this invention is demonstrated. The method for producing the resin foam of the present invention comprises:
An impregnation step of impregnating a thermoplastic resin with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid under pressurized conditions;
A foaming step of obtaining a resin foam by foaming the thermoplastic resin impregnated with the supercritical fluid and / or subcritical fluid under reduced pressure;
And foaming the thermoplastic resin while irradiating with ultrasonic waves in the foaming step.

<含浸工程>
本発明の樹脂発泡体の製造方法においては、先ず、加圧条件下で超臨界流体及び/又は亜臨界流体を熱可塑性樹脂に含浸せしめる(含浸処理)。
<Impregnation step>
In the method for producing a resin foam of the present invention, first, a thermoplastic resin is impregnated with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid under pressure (impregnation treatment).

本発明で用いることができる熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアルキレンエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂などが挙げられるが、得られる樹脂発泡体の機械的強度と光の透過率との観点からアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル樹脂など)及びポリカーボネート樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂など)からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。なお、前記熱可塑性樹脂においては、公知の各種の添加剤、例えば、整泡剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、着色剤などが含有されていてもよい。   The thermoplastic resin that can be used in the present invention is not particularly limited, and is an acrylic resin, polycarbonate resin, polyolefin resin, polyester resin, polystyrene resin, polyamide resin, polyalkylene ether resin, polyurethane resin, polyphenylene ether type. Resin, polyarylate resin, polyphenylene sulfide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, cyclic polyolefin resin, polyetherimide resin, polyamideimide resin, polyimide resin, polyaminobismaleimide resin, etc. From acrylic resin (polymethyl methacrylate resin, etc.) and polycarbonate resin (bisphenol A type polycarbonate resin, etc.) from the viewpoint of mechanical strength and light transmittance It is preferably at least one selected from the. In addition, in the said thermoplastic resin, well-known various additives, for example, a foam stabilizer, a heat stabilizer, antioxidant, a ultraviolet absorber, a mold release agent, a coloring agent, etc. may contain.

また、本発明で用いる超臨界流体及び/又は亜臨界流体としては、加圧条件下で超臨界流体又は亜臨界流体となる流体であればよく、特に限定されるものではないが、二酸化炭素(炭酸ガス)、窒素、希ガス(アルゴンなど)、プロパン、水などが挙げられ、中でも、圧力と温度を鑑みた操作性及び樹脂に対する溶解性という観点から二酸化炭素又は窒素が好ましい。なお、例えば二酸化炭素及び窒素が超臨界流体となる温度と圧力は以下の表1に記載の通りであり、このような超臨界流体となる温度の下限(臨界温度)と圧力の下限(臨界圧力)との交点が臨界点である。また、亜臨界流体とは、温度又は圧力のいずれか一方が、或いは温度と圧力の両方が、臨界点(臨界温度及び臨界圧力)を下回っているものの、分子状態が超臨界流体における分子状態に近い状態となっているものである。本発明においては、超臨界流体中で含浸処理が実施されることがより好ましいが、亜臨界流体中で含浸処理が実施されてもよい。各種の流体が超臨界流体又は亜臨界流体となる温度と圧力との関係は周知である。   Further, the supercritical fluid and / or subcritical fluid used in the present invention is not particularly limited as long as it is a fluid that becomes a supercritical fluid or a subcritical fluid under a pressurized condition. Carbon dioxide), nitrogen, rare gas (such as argon), propane, water and the like. Among them, carbon dioxide or nitrogen is preferable from the viewpoint of operability in view of pressure and temperature and solubility in a resin. For example, the temperature and pressure at which carbon dioxide and nitrogen become supercritical fluids are as shown in Table 1 below, and the lower limit (critical temperature) and lower limit of pressure (critical pressure) at which such a supercritical fluid is obtained. ) Is the critical point. A subcritical fluid is either a temperature or a pressure, or both a temperature and a pressure are below a critical point (critical temperature and critical pressure), but the molecular state becomes a molecular state in a supercritical fluid. It is a close state. In the present invention, it is more preferable that the impregnation treatment is performed in a supercritical fluid, but the impregnation treatment may be performed in a subcritical fluid. The relationship between temperature and pressure at which various fluids become supercritical fluids or subcritical fluids is well known.

前記の超臨界流体及び/又は亜臨界流体を前記熱可塑性樹脂に含浸させる処理(含浸処理)における加圧条件(圧力)としては、用いる流体が超臨界状態又は亜臨界状態を維持できる圧力であればよく、用いる流体や含浸処理の温度などに応じて適宜選択されるが、例えば二酸化炭素を用いる場合は、2〜50MPaの範囲内で選択されることが好ましく、5〜40MPaの範囲内で選択されることがより好ましい。前記圧力が前記下限未満では前記流体の前記熱可塑性樹脂への含浸速度及び含浸量が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると樹脂への含浸速度及び含浸量が過多となり、得られる樹脂発泡体の発泡径が過大となる傾向にある。   The pressure condition (pressure) in the treatment (impregnation treatment) for impregnating the thermoplastic resin with the supercritical fluid and / or the subcritical fluid may be a pressure at which the fluid to be used can maintain the supercritical state or the subcritical state. What is necessary is just to select suitably according to the fluid to be used, the temperature of an impregnation process, etc., but when using carbon dioxide, for example, it is preferable to select within the range of 2-50 MPa, and select within the range of 5-40 MPa. More preferably. If the pressure is less than the lower limit, the impregnation rate and the amount of impregnation of the fluid into the thermoplastic resin tend to be insufficient.On the other hand, if the pressure exceeds the upper limit, the impregnation rate and the amount of impregnation of the resin are excessive. The foam diameter of the resin foam to be obtained tends to be excessive.

また、前記含浸処理の温度も特に限定されるものではなく、用いる流体が超臨界状態又は亜臨界状態を維持できる温度が適宜選択されるが、例えば二酸化炭素を用いる場合は、−20〜100℃の範囲内で選択されることが好ましく、0〜80℃の範囲内で選択されることがより好ましい。前記温度が前記下限未満では前記流体の前記熱可塑性樹脂への含浸速度及び含浸量が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると樹脂への含浸速度及び含浸量が過多となり、得られる樹脂発泡体の発泡径が過大となる傾向にある。   Further, the temperature of the impregnation treatment is not particularly limited, and a temperature at which the fluid to be used can maintain a supercritical state or a subcritical state is appropriately selected. For example, when carbon dioxide is used, -20 to 100 ° C. Is preferably selected within the range of 0 to 80 ° C. If the temperature is less than the lower limit, the impregnation rate and the amount of impregnation of the fluid into the thermoplastic resin tend to be insufficient.On the other hand, if the upper limit is exceeded, the impregnation rate and the amount of impregnation of the resin are excessive. The foam diameter of the resin foam to be obtained tends to be excessive.

さらに、前記含浸処理の時間も特に限定されるものではなく、所望の含浸量となるように適宜選択されるが、0.1〜200時間の範囲内で選択されることが好ましく、0.5〜100時間の範囲内で選択されることがより好ましい。前記時間が前記下限未満では前記流体の前記熱可塑性樹脂への含浸量が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると含浸量が飽和に近い状態で保持することとなって生産効率が低下する傾向にある。   Further, the time for the impregnation treatment is not particularly limited, and is appropriately selected so as to obtain a desired amount of impregnation, but is preferably selected within a range of 0.1 to 200 hours, More preferably, it is selected within a range of ˜100 hours. If the time is less than the lower limit, the amount of impregnation of the fluid into the thermoplastic resin tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the impregnation amount is maintained in a state close to saturation, resulting in production efficiency. Tend to decrease.

このような含浸処理を実施する装置も特に限定されるものではなく、前記熱可塑性樹脂を前記流体と共に加圧条件下で封入して維持するための密閉式容器を用いるバッチ式の装置であっても、前記熱可塑性樹脂が配置されている容器に前記流体を加圧条件下で連続的に供給するための流通式容器を用いるフロー式の装置であってもよい。   An apparatus for performing such impregnation treatment is not particularly limited, and is a batch type apparatus using a sealed container for enclosing and maintaining the thermoplastic resin together with the fluid under a pressurized condition. Alternatively, it may be a flow type apparatus using a flow-type container for continuously supplying the fluid under pressure under a condition where the thermoplastic resin is disposed.

以上説明した含浸処理によって超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂における前記流体の含浸量は特に限定されるものではなく、含浸量が飽和に近い状態となるまでの範囲内で適宜選択されるが、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して前記流体の含浸量が0.5〜50質量部の範囲内で選択されることが好ましく、1.0〜30質量部の範囲内で選択されることがより好ましい。前記含浸量が前記下限未満では得られる樹脂発泡体における発泡倍率が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると発泡過程において試料厚み方向の流体濃度勾配が大きくなり、スキン層が厚くなったり、或いは発泡径のばらつきが大きくなる傾向にある。   The amount of impregnation of the fluid in the thermoplastic resin impregnated with the supercritical fluid and / or subcritical fluid by the impregnation treatment described above is not particularly limited, and is within a range until the impregnation amount is close to saturation. The amount of the fluid impregnated with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin is preferably selected within the range of 0.5 to 50 parts by mass, and the range of 1.0 to 30 parts by mass. More preferably, it is selected within. If the impregnation amount is less than the lower limit, the foaming ratio of the obtained resin foam tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the fluid concentration gradient in the sample thickness direction increases in the foaming process, and the skin layer becomes thicker. Or the variation in the foam diameter tends to increase.

<発泡工程>
次に、本発明の樹脂発泡体の製造方法においては、前記含浸処理における加圧状態から減圧して、前記の超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡せしめる(発泡処理)。
<Foaming process>
Next, in the method for producing the resin foam of the present invention, the pressure is reduced from the pressure state in the impregnation treatment, and the thermoplastic resin impregnated with the supercritical fluid and / or subcritical fluid is foamed (foaming). processing).

このような発泡処理の際の圧力は、用いた前記流体が亜臨界状態を維持できる下限の圧力より低い圧力であればよく、特に限定されるものではないが、用いた前記流体が亜臨界状態を維持できる下限の圧力の1/2以下の圧力であることが好ましく、例えば二酸化炭素を用いる場合は、0.01〜1MPaの範囲内で選択されることが好ましく、0.1〜0.5MPaの範囲内で選択されることがより好ましい。前記圧力が前記下限未満では減圧状態にするための装置が必要となって工程が煩雑となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると流体含浸時との差が小さくなり発泡が不十分となる傾向にある。   The pressure during the foaming treatment is not particularly limited as long as the pressure used is lower than the lower limit pressure at which the fluid used can maintain the subcritical state, but the fluid used is subcritical. The pressure is preferably ½ or less of the lower limit pressure that can be maintained. For example, when carbon dioxide is used, it is preferably selected within the range of 0.01 to 1 MPa, and 0.1 to 0.5 MPa. More preferably, it is selected within the range. If the pressure is less than the lower limit, a device for reducing the pressure is required and the process tends to be complicated. On the other hand, if the pressure exceeds the upper limit, the difference from the time of fluid impregnation becomes small and foaming becomes insufficient. There is a tendency.

また、前記含浸処理における加圧状態から前記発泡処理の圧力への減圧は急減圧であることが好ましく、減圧速度が0.05MPa/sec以上であることがより好ましく、0.2MPa/sec以上であることが特に好ましい。このように急減圧することによって、得られる樹脂発泡体における気泡の大きさがより小さくかつ均一性がより高くなる傾向にある。   Further, the pressure reduction from the pressurized state in the impregnation treatment to the pressure of the foaming treatment is preferably rapid decompression, the decompression speed is more preferably 0.05 MPa / sec or more, and 0.2 MPa / sec or more. It is particularly preferred. By rapidly depressurizing in this way, the size of the bubbles in the obtained resin foam tends to be smaller and the uniformity is higher.

本発明の樹脂発泡体の製造方法においては、このように減圧して前記熱可塑性樹脂を発泡させる際に、前記熱可塑性樹脂に対して超音波を照射する。このように減圧すると共に超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることによって、樹脂内部から表面近傍へのガス拡散が促進されてガスが樹脂外部に速やかに抜けることができ、スキン層が形成される前に速やかにかつ均一に発泡が進行し、スキン層近傍における気泡の成長が抑制されて大きな気泡の発生が十分に防止される。   In the method for producing a resin foam of the present invention, when the thermoplastic resin is foamed by reducing the pressure as described above, the thermoplastic resin is irradiated with ultrasonic waves. By foaming the thermoplastic resin while reducing the pressure and irradiating with ultrasonic waves in this way, gas diffusion from the inside of the resin to the vicinity of the surface is promoted, and the gas can quickly escape to the outside of the resin. Foaming proceeds promptly and uniformly before formation, and the growth of bubbles in the vicinity of the skin layer is suppressed, and the generation of large bubbles is sufficiently prevented.

ここで使用する超音波は、いわゆる超音波としての周波数を有するものであればよく、そのような周波数としては20〜100kHzが好ましい。前記超音波の周波数が前記下限未満では前記の超音波の照射効果が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると一般の超音波洗浄器で対応できず、装置がコスト高となる傾向にある。   The ultrasonic wave used here should just have a frequency as what is called an ultrasonic wave, and as such a frequency, 20-100 kHz is preferred. If the ultrasonic frequency is less than the lower limit, the ultrasonic irradiation effect tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, a general ultrasonic cleaning device cannot be used, and the cost of the apparatus increases. There is a tendency.

また、前記熱可塑性樹脂への超音波の照射は、減圧を開始してからできるだけ速やかに開始することが好ましく、前記発泡処理の圧力へ到達してから30秒以内に超音波の照射を開始することが好ましく、前記発泡処理の圧力へ到達する前に又は同圧力への到達と同時に超音波の照射を開始することが特に好ましい。   Moreover, it is preferable that the ultrasonic irradiation to the thermoplastic resin is started as soon as possible after starting the decompression, and the ultrasonic irradiation is started within 30 seconds after reaching the foaming pressure. It is particularly preferable to start ultrasonic irradiation before reaching the pressure of the foaming treatment or simultaneously with reaching the pressure.

さらに、前記熱可塑性樹脂への超音波の照射は、前記熱可塑性樹脂を液体中に浸漬した状態で超音波を照射しながら発泡させることが好ましい。このように液体中で超音波を照射することにより、前記の超音波の照射効果がより高まる傾向にある。このような液体としては、特に限定されるものではないが、水が好ましい。   Furthermore, it is preferable that the thermoplastic resin is foamed while being irradiated with ultrasonic waves in a state where the thermoplastic resin is immersed in a liquid. Thus, by irradiating an ultrasonic wave in a liquid, there exists a tendency for the irradiation effect of the said ultrasonic wave to increase more. Such a liquid is not particularly limited, but water is preferable.

また、前記発泡処理の温度も特に限定されるものではないが、例えば二酸化炭素を含浸させた場合は、−20〜100℃の範囲内で選択されることが好ましく、0〜80℃の範囲内で選択されることがより好ましい。前記温度が前記下限未満では冷却のための装置が必要となって工程が煩雑となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると流体含浸時との差が小さくなり発泡が不十分となる傾向にある。   Also, the temperature of the foaming treatment is not particularly limited. For example, when impregnated with carbon dioxide, it is preferably selected within the range of -20 to 100 ° C, and within the range of 0 to 80 ° C. More preferably, it is selected. If the temperature is less than the lower limit, a cooling device is required and the process tends to be complicated.On the other hand, if the temperature exceeds the upper limit, the difference from the time of fluid impregnation tends to be small and foaming tends to be insufficient. is there.

さらに、前記発泡処理の時間も特に限定されるものではなく、発泡が十分に進行するように又は所望の発泡倍率となるように適宜選択されるが、1〜120分の範囲内で選択されることが好ましく、2〜30分の範囲内で選択されることがより好ましい。前記時間が前記下限未満では発泡の進行が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると発泡が終了した状態で保持することとなって生産効率が低下する傾向にある。   Further, the time for the foaming treatment is not particularly limited, and is appropriately selected so that foaming proceeds sufficiently or has a desired foaming ratio, but is selected within a range of 1 to 120 minutes. It is preferable that it is selected within a range of 2 to 30 minutes. If the time is less than the lower limit, the progress of foaming tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the foaming is held and the production efficiency tends to decrease.

以上説明した発泡工程によって、以下に詳細に説明する本発明の樹脂発泡体が得られる。発泡処理の際の発泡倍率及び得られる樹脂発泡体の相対密度(発泡前のバルクの樹脂を基準とする)は、使用する樹脂や前記熱可塑性樹脂に含浸された前記流体の含浸量によって変化するものであり、特に限定されるものではないが、発泡倍率が1.3〜2.5倍(相対密度が0.4〜0.8)であることが好ましく、発泡倍率が1.6〜2.5倍(相対密度が0.4〜0.6)であることがより好ましい。前記発泡倍率が前記下限未満では発泡による軽量化などの効果が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる樹脂発泡体の機械的強度が不十分となる傾向にある。   By the foaming process described above, the resin foam of the present invention described in detail below is obtained. The expansion ratio in the foaming process and the relative density of the resulting resin foam (based on the bulk resin before foaming) vary depending on the resin used and the amount of the fluid impregnated in the thermoplastic resin. Although not particularly limited, the expansion ratio is preferably 1.3 to 2.5 times (relative density is 0.4 to 0.8), and the expansion ratio is 1.6 to 2 More preferably, it is 5 times (relative density is 0.4 to 0.6). If the expansion ratio is less than the lower limit, effects such as weight reduction due to foaming tend to be insufficient. On the other hand, if the expansion ratio exceeds the upper limit, the mechanical strength of the resulting resin foam tends to be insufficient.

(樹脂発泡体)
次に、本発明の樹脂発泡体について説明する。本発明の樹脂発泡体は、
熱可塑性樹脂からなる発泡体であって、直径が10μm以下の気泡の存在率が見かけ容積基準で20〜80容量%でかつ直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%以下であるコア層と、
前記コア層の表面に一体的に形成されている前記熱可塑性樹脂からなる樹脂層であって、直径が0.01μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で1.0容量%以下でありかつ平均厚みが0.01〜0.5mmであるスキン層と、
を備えており、前記スキン層と前記コア層との間に、直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%を超える層領域が存在しないことを特徴とするものである。なお、本発明の樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂は、前述の本発明の樹脂発泡体の製造方法に用いることができる熱可塑性樹脂と同義のものである。
(Resin foam)
Next, the resin foam of the present invention will be described. The resin foam of the present invention is
A foam made of a thermoplastic resin, wherein the presence rate of bubbles having a diameter of 10 μm or less is 20 to 80% by volume on the basis of the apparent volume, and the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm is 0.1 volume on the basis of the apparent volume. % Core layer or less,
A resin layer made of the thermoplastic resin integrally formed on the surface of the core layer, wherein the abundance ratio of bubbles having a diameter of more than 0.01 μm is 1.0% by volume or less based on the apparent volume; A skin layer having an average thickness of 0.01 to 0.5 mm;
There is no layer region between the skin layer and the core layer where the abundance ratio of bubbles having a diameter exceeding 10 μm exceeds 0.1% by volume on the apparent volume basis. is there. In addition, the thermoplastic resin which comprises the resin foam of this invention is synonymous with the thermoplastic resin which can be used for the manufacturing method of the resin foam of this invention mentioned above.

前記コア層における直径が10μmを超える気泡の存在率は、見かけ容積(コア層の容積)基準で0.1容量%以下であることが必要であり、0.02容量%以下であることがより好ましい。直径が10μmを超える気泡の存在率が0.1容量%を超えていると、いわゆるマイクロセルラーとして機能しなくなり、機械的強度が大きく低下すると共に光の透過率も大きく低下する。   The abundance ratio of bubbles having a diameter exceeding 10 μm in the core layer needs to be 0.1% by volume or less on the basis of the apparent volume (core layer volume), and more preferably 0.02% by volume or less. preferable. If the abundance ratio of bubbles having a diameter exceeding 10 μm exceeds 0.1% by volume, it does not function as a so-called microcellular, resulting in a significant decrease in mechanical strength and a significant decrease in light transmittance.

また、前記コア層における直径が10μm以下の気泡の存在率は、見かけ容積(コア層の容積)基準で20〜80容量%であることが必要であり、30〜60容量%であることがより好ましい。直径が10μm以下の気泡の存在率が20容量%未満では発泡による軽量化などの効果が不十分となり、他方、80容量%を超えると樹脂発泡体の機械的強度が不十分となる。   The abundance ratio of bubbles having a diameter of 10 μm or less in the core layer needs to be 20 to 80% by volume on the basis of the apparent volume (core layer volume), and more preferably 30 to 60% by volume. preferable. If the abundance of bubbles having a diameter of 10 μm or less is less than 20% by volume, the effect of weight reduction by foaming is insufficient, while if it exceeds 80% by volume, the mechanical strength of the resin foam becomes insufficient.

さらに、前記コア層における気泡の数基準の平均直径が0.01〜1μmであることが好ましく、0.03〜0.5μmであることがより好ましく、0.05〜0.3μmであることが特に好ましい。前記コア層における気泡の平均直径が前記下限未満では十分な発泡倍率とすることが困難となり、発泡による軽量化などの効果が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると樹脂発泡体の機械的強度が低下する傾向にある。   Furthermore, the average diameter based on the number of bubbles in the core layer is preferably 0.01 to 1 μm, more preferably 0.03 to 0.5 μm, and 0.05 to 0.3 μm. Particularly preferred. If the average diameter of the bubbles in the core layer is less than the lower limit, it is difficult to obtain a sufficient foaming ratio, and the effects such as lightening by foaming tend to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the resin foam The mechanical strength of the steel tends to decrease.

また、本発明においては前述のように超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させているため、コア層における気泡の大きさがより小さくかつ均一性がより高くなる傾向にある。前記コア層における気泡の直径が0.01〜1.0μmの範囲内にあることが好ましく、0.05〜0.5μmの範囲内にあることがより好ましい。このようにコア層における気泡の大きさがより小さくかつ均一性がより高いことにより、機械的強度の低下と光の透過率の低下がより抑制される傾向にある。   In the present invention, since the thermoplastic resin is foamed while being irradiated with ultrasonic waves as described above, the size of bubbles in the core layer tends to be smaller and the uniformity is higher. The diameter of the bubbles in the core layer is preferably in the range of 0.01 to 1.0 μm, and more preferably in the range of 0.05 to 0.5 μm. Thus, since the size of the bubbles in the core layer is smaller and the uniformity is higher, the mechanical strength and the light transmittance tend to be further suppressed.

本発明の樹脂発泡体においては、前記熱可塑性樹脂からなる未発泡のバルクの樹脂からなるスキン層が前記コア層の表面に一体的に形成されている。このようなスキン層は、前記本発明の樹脂成形体の製造方法のように加圧条件下で超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を減圧して発泡させて樹脂発泡体を製造する方法においては、必ず最表面に形成されるものである。このようなスキン層においては、直径が0.01μmを超える気泡の存在率が見かけ容積(スキン層の容積)基準で1.0容量%以下であることが必要であり、直径が0.01μmを超える気泡は存在しないことがより好ましい。   In the resin foam of the present invention, a skin layer made of an unfoamed bulk resin made of the thermoplastic resin is integrally formed on the surface of the core layer. Such a skin layer is formed by depressurizing and foaming a thermoplastic resin impregnated with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid under pressure as in the method for producing a resin molded body of the present invention. In the method of manufacturing a body, it is always formed on the outermost surface. In such a skin layer, the abundance ratio of bubbles having a diameter exceeding 0.01 μm needs to be 1.0% by volume or less on the basis of the apparent volume (volume of the skin layer), and the diameter is 0.01 μm. More preferably, there are no more bubbles.

また、本発明においては前述のように超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させているため、スキン層の平均厚みがより薄くなる傾向にある。前記スキン層の平均厚みが0.01〜0.5mmであることが必要であり、0.10〜0.15mmであることがより好ましい。前記スキン層の平均厚みが0.01mm未満では樹脂発泡体の機械的強度が不十分となり、他方、0.5mmを超えると樹脂発泡体全体の軽量化効果が不十分となる。   In the present invention, since the thermoplastic resin is foamed while being irradiated with ultrasonic waves as described above, the average thickness of the skin layer tends to be thinner. The skin layer needs to have an average thickness of 0.01 to 0.5 mm, and more preferably 0.10 to 0.15 mm. If the average thickness of the skin layer is less than 0.01 mm, the mechanical strength of the resin foam becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 0.5 mm, the effect of reducing the weight of the entire resin foam becomes insufficient.

さらに、本発明においては前述のように超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させているため、前記スキン層と前記コア層との間に、直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%を超える層領域が存在しない。すなわち、従来は、スキン層の形成によって樹脂内部に残ったガスの拡散が抑制されると共にスキン層近傍における気泡成長が促進されるため、直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%を超える層領域が形成されてしまう。それに対して、本発明の製造方法においては、超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることにより、樹脂内部から表面近傍へのガス拡散が促進されてガスが樹脂外部に速やかに抜けることによってスキン層が形成される前に速やかにかつ均一に発泡が進行し、スキン層近傍における気泡の成長が抑制されるために前記のような層領域は形成されない。そのため、本発明の樹脂発泡体は、全体としても実質的に直径が10μm以下の気泡しか存在しない発泡体であるいわゆるマイクロセルラーとなっているため、発泡前のバルクの樹脂に比べて、弾性率、引張強度、曲げ強度、衝撃強度などの機械的強度の低下が大幅に抑制されていると共に、光の透過率の低下も大幅に抑制されている。   Furthermore, in the present invention, since the thermoplastic resin is foamed while being irradiated with ultrasonic waves as described above, there is an apparent presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm between the skin layer and the core layer. There is no layer region exceeding 0.1% by volume on a volume basis. That is, conventionally, the formation of the skin layer suppresses the diffusion of the gas remaining inside the resin and promotes the bubble growth in the vicinity of the skin layer. Therefore, the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm is 0 on the apparent volume basis. A layer region exceeding 1% by volume is formed. On the other hand, in the production method of the present invention, by spreading the thermoplastic resin while irradiating ultrasonic waves, gas diffusion from the inside of the resin to the vicinity of the surface is promoted, and the gas quickly escapes to the outside of the resin. Thus, foaming proceeds promptly and uniformly before the skin layer is formed, and the growth of bubbles in the vicinity of the skin layer is suppressed, so that the layer region as described above is not formed. Therefore, since the resin foam of the present invention is a so-called microcellular, which is a foam having substantially only 10 μm or less in diameter as a whole, the elastic modulus is higher than that of the bulk resin before foaming. In addition, a decrease in mechanical strength such as tensile strength, bending strength, and impact strength is significantly suppressed, and a decrease in light transmittance is also greatly suppressed.

なお、本発明の樹脂発泡体における気泡の直径(各気泡の直径及び平均直径)、気泡の存在率、及びスキン層の平均厚みは、樹脂発泡体の表面近傍及び内部の破断面(それぞれ任意に3箇所以上)をSEM(走査型電子顕微鏡)により観察することにより、常法によって求めることができる。また、その際、気泡の断面が円形でない場合は、気泡の断面の最小外接円を想定し、その直径をその気泡の直径とする。さらに、本発明の樹脂発泡体における発泡前のバルクの樹脂を基準とする相対密度及び発泡倍率は、いわゆるアルキメデス法により常法によって求めることができる。   In addition, the bubble diameter (the diameter and average diameter of each bubble), the bubble presence rate, and the average thickness of the skin layer in the resin foam of the present invention are determined in the vicinity of the surface of the resin foam and the internal fracture surface (respectively By observing 3 points or more) with a SEM (scanning electron microscope), it can be determined by a conventional method. At that time, if the cross section of the bubble is not circular, the minimum circumscribed circle of the cross section of the bubble is assumed, and the diameter is set as the diameter of the bubble. Furthermore, the relative density and expansion ratio based on the bulk resin before foaming in the resin foam of the present invention can be determined by a so-called Archimedes method by a conventional method.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
熱可塑性樹脂の試験片として、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)製の板(クラレ社製、厚さ:1mm)を縦20mm、横20mmの大きさに切り出したものを試験片として用いた。そして、圧力容器中に試験片を入れ、二酸化炭素(炭酸ガス)をパージして密封し、容器内を32℃、20MPaに維持したまま3時間保持することにより、超臨界流体となっている二酸化炭素を試験片に含浸せしめた。得られた試験片における超臨界流体(二酸化炭素)の含浸量は、含浸前の試験片100質量部に対して30質量部であった。
Example 1
As a thermoplastic resin test piece, a polymethyl methacrylate resin (PMMA) plate (manufactured by Kuraray Co., Ltd., thickness: 1 mm) cut into a size of 20 mm in length and 20 mm in width was used as the test piece. Then, a test piece is put in a pressure vessel, carbon dioxide (carbon dioxide) is purged and sealed, and the inside of the vessel is maintained at 32 ° C. and 20 MPa for 3 hours, so that it becomes a supercritical fluid. The test piece was impregnated with carbon. The amount of impregnation of the supercritical fluid (carbon dioxide) in the obtained test piece was 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the test piece before impregnation.

次に、圧力容器を開放して圧力を20MPaから大気圧(0.1MPa)まで急速に減圧(減圧速度は0.2MPa/sec以上)すると同時に試験片を超音波処理器(アズワン社製、商品名:ASU−2))の水槽中に移し(水槽中の温度は20℃)、試験片に対して20℃の水中で超音波(周波数:42kHz)を照射しながら30分維持して試験片を発泡せしめて樹脂発泡体を得た。   Next, the pressure vessel is opened and the pressure is rapidly reduced from 20 MPa to atmospheric pressure (0.1 MPa) (pressure reduction speed is 0.2 MPa / sec or more), and at the same time, the test piece is subjected to an ultrasonic treatment device (manufactured by AS ONE, product Name: ASU-2)) in the water tank (temperature in the water tank is 20 ° C.), and the test piece is maintained for 30 minutes while being irradiated with ultrasonic waves (frequency: 42 kHz) in water at 20 ° C. Was foamed to obtain a resin foam.

得られた樹脂発泡体の発泡倍率及び相対密度(発泡前のバルクの樹脂を基準とする)をアルキメデス法により常法によって求めた。また、得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍及び内部(コア層)の破断面(それぞれ任意に3箇所)を以下のようにしてSEM(走査型電子顕微鏡)により観察し、コア層、スキン層、及びコア層とスキン層との間の領域についてそれぞれ以下の数値を求めた。得られた結果を表2に示す。また、得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面のSEM画像の一例を図1に、内部(コア層)の破断面のSEM画像の一例を図2にそれぞれ示す。
<コア層>
・10μmφ以下の気泡の見かけ容積を基準とする存在率[容量%]
・10μmφを超える気泡の見かけ容積を基準とする存在率[容量%]
・気泡の数基準の平均直径[μm]
・気泡の直径の分布範囲[μm]
<スキン層>
・0.01μmφを超える気泡の見かけ容積を基準とする存在率[容量%]
・平均厚み[mm]
<スキン層とコア層との間の領域>
・10μmφを超える気泡の存在率(見かけ容積基準)が0.1容量%を超える層領域の有無
・10μmφを超える気泡の存在率(見かけ容積基準)が0.1容量%を超える層領域の平均厚み[mm]
・10μmφを超える気泡の見かけ容積を基準とする存在率[容量%]
・10μmφを超える気泡の直径の分布範囲[μm]。
The foaming ratio and relative density (based on the bulk resin before foaming) of the obtained resin foam were determined by the Archimedes method by a conventional method. In addition, the surface of the obtained resin foam (skin layer) and the inside (core layer) fractured surfaces (arbitrary three locations, respectively) were observed by SEM (scanning electron microscope) as follows, and the core layer The following numerical values were obtained for the skin layer and the region between the core layer and the skin layer. The obtained results are shown in Table 2. An example of an SEM image of a fracture surface near the surface (skin layer) of the obtained resin foam is shown in FIG. 1, and an example of an SEM image of an internal (core layer) fracture surface is shown in FIG.
<Core layer>
-Abundance ratio [volume%] based on the apparent volume of bubbles of 10 μmφ or less
-Abundance based on the apparent volume of bubbles exceeding 10 μmφ [volume%]
・ Average diameter [μm] based on the number of bubbles
・ Bubble diameter distribution range [μm]
<Skin layer>
-Abundance based on the apparent volume of bubbles exceeding 0.01 μmφ [volume%]
・ Average thickness [mm]
<Area between skin layer and core layer>
-Presence / absence of a layer region where the presence rate of bubbles exceeding 10 μmφ (apparent volume basis) exceeds 0.1% by volume • Average of the layer region where the presence rate of bubbles exceeding 10 μmφ (based on apparent volume) exceeds 0.1% by volume Thickness [mm]
-Abundance based on the apparent volume of bubbles exceeding 10 μmφ [volume%]
-Distribution range [μm] of bubble diameter exceeding 10 μmφ.

[SEM観察]
得られた樹脂発泡体を液体窒素中に沈め、0.2時間放置した。その後、樹脂発泡体を液体窒素から取出し、破断した。次いで、凍結破断面に白金を蒸着してSEM観察用サンプルとし、走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテクノロジーズ社製、商品名:SU3500)により凍結破断面を観察した。
[SEM observation]
The obtained resin foam was submerged in liquid nitrogen and allowed to stand for 0.2 hours. Thereafter, the resin foam was taken out from liquid nitrogen and broken. Subsequently, platinum was vapor-deposited on the frozen fracture surface to obtain a sample for SEM observation, and the frozen fracture surface was observed with a scanning electron microscope (SEM, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, trade name: SU3500).

(比較例1)
圧力容器を開放して圧力を20MPaから大気圧(0.1MPa)まで急速に減圧(減圧速度は0.2MPa/sec以上)し、水中での超音波照射をすることなく、20℃の大気中に30分維持して試験片を発泡せしめるようにしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂発泡体を得た。
(Comparative Example 1)
The pressure vessel is opened and the pressure is rapidly reduced from 20 MPa to atmospheric pressure (0.1 MPa) (pressure reduction rate is 0.2 MPa / sec or more), and in the atmosphere of 20 ° C. without ultrasonic irradiation in water. For 30 minutes to obtain a resin foam in the same manner as in Example 1 except that the test piece was allowed to foam.

得られた樹脂発泡体について実施例1と同様に解析し、得られた結果を表2に示す。また、得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面のSEM画像の一例を図3に、内部(コア層)の破断面のSEM画像の一例を図4にそれぞれ示す。   The obtained resin foam was analyzed in the same manner as in Example 1, and the obtained results are shown in Table 2. An example of a SEM image of the fracture surface near the surface (skin layer) of the obtained resin foam is shown in FIG. 3, and an example of a SEM image of the fracture surface inside (core layer) is shown in FIG.

(比較例2)
圧力容器を開放して圧力を20MPaから大気圧(0.1MPa)まで急速に減圧(減圧速度は0.2MPa/sec以上)し、水中での超音波照射をすることなく、35℃の大気中に30分維持して試験片を発泡せしめるようにしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂発泡体を得た。
(Comparative Example 2)
The pressure vessel is opened and the pressure is rapidly reduced from 20 MPa to atmospheric pressure (0.1 MPa) (decompression rate is 0.2 MPa / sec or more), and in the atmosphere of 35 ° C. without ultrasonic irradiation in water. For 30 minutes to obtain a resin foam in the same manner as in Example 1 except that the test piece was allowed to foam.

得られた樹脂発泡体について実施例1と同様に解析し、得られた結果を表2に示す。また、得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面のSEM画像の一例を図5に、内部(コア層)の破断面のSEM画像の一例を図6にそれぞれ示す。   The obtained resin foam was analyzed in the same manner as in Example 1, and the obtained results are shown in Table 2. An example of an SEM image of a fracture surface near the surface (skin layer) of the obtained resin foam is shown in FIG. 5, and an example of an SEM image of an internal (core layer) fracture surface is shown in FIG.

(比較例3)
圧力容器を開放して圧力を20MPaから大気圧(0.1MPa)まで急速に減圧(減圧速度は0.2MPa/sec以上)し、水中での超音波照射をすることなく、50℃の大気中に30分維持して試験片を発泡せしめるようにしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂発泡体を得た。
(Comparative Example 3)
The pressure vessel is opened and the pressure is rapidly reduced from 20 MPa to atmospheric pressure (0.1 MPa) (decompression rate is 0.2 MPa / sec or more), and in the atmosphere of 50 ° C. without ultrasonic irradiation in water. For 30 minutes to obtain a resin foam in the same manner as in Example 1 except that the test piece was allowed to foam.

得られた樹脂発泡体について実施例1と同様に解析し、得られた結果を表2に示す。また、得られた樹脂発泡体の表面(スキン層)近傍の破断面のSEM画像の一例を図7に、内部(コア層)の破断面のSEM画像の一例を図8にそれぞれ示す。   The obtained resin foam was analyzed in the same manner as in Example 1, and the obtained results are shown in Table 2. An example of the SEM image of the fracture surface near the surface (skin layer) of the obtained resin foam is shown in FIG. 7, and an example of the SEM image of the fracture surface inside (core layer) is shown in FIG.

表2に示した結果から明らかなように、超音波を照射しながら熱可塑性樹脂を発泡させて得られた実施例1の樹脂発泡体においては、従来の方法で得られた比較例1〜3の樹脂発泡体に比べて、スキン層近傍における気泡の成長が大幅に抑制されて大きな気泡の発生が完全に防止されており、さらに、スキン層の平均厚みがより薄くなると共にコア層における気泡の大きさがより小さくかつ均一性がより高くなっていることが確認された。   As is clear from the results shown in Table 2, in the resin foam of Example 1 obtained by foaming the thermoplastic resin while irradiating ultrasonic waves, Comparative Examples 1 to 3 obtained by the conventional method were used. Compared to the resin foam of this type, the growth of bubbles in the vicinity of the skin layer is greatly suppressed, and the generation of large bubbles is completely prevented, and the average thickness of the skin layer is further reduced and the bubbles in the core layer are It was confirmed that the size was smaller and the uniformity was higher.

また、このような実施例1の樹脂発泡体においては、スキン層とコア層との間の領域における大きな気泡の存在率が極めて低く、実質的に直径が10μm以下の気泡しか存在しない発泡体であるいわゆるマイクロセルラーとなっており、発泡前のバルクの樹脂に比べて、弾性率、引張強度、曲げ強度、衝撃強度といった機械的強度の低下が大幅に抑制されており、さらに、光(可視光)の透過率の低下も大幅に抑制されていることが確認された。   In addition, the resin foam of Example 1 is a foam in which the presence rate of large bubbles in the region between the skin layer and the core layer is extremely low, and substantially only bubbles having a diameter of 10 μm or less are present. It is a so-called microcellular, and has a significant reduction in mechanical strength such as elastic modulus, tensile strength, bending strength, and impact strength compared to bulk resin before foaming. It was confirmed that the decrease in the transmittance was also significantly suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて微細な気泡が形成されたコア層とその表面に形成されたスキン層とを備える樹脂発泡体を得る際に、スキン層近傍における大きな気泡の発生を十分に防止することが可能な樹脂発泡体の製造方法と、それによって得られるようになる、スキン層とコア層との間の領域における大きな気泡の存在率が極めて低く、発泡前の樹脂に比べて機械的強度の低下や光の透過率の低下が大幅に抑制された樹脂発泡体を提供することが可能となる。したがって、本発明は、樹脂発泡体を各種の構造材などとして用いるために非常に有用な技術である。   As described above, according to the present invention, the core layer in which fine bubbles are formed by foaming the thermoplastic resin impregnated with the supercritical fluid and / or the subcritical fluid, and the skin layer formed on the surface thereof And a method for producing a resin foam capable of sufficiently preventing the generation of large bubbles in the vicinity of the skin layer, and a skin layer and a core layer to be obtained thereby. It is possible to provide a resin foam in which the presence of large bubbles in the region between the layers is extremely low, and the decrease in mechanical strength and light transmittance is significantly suppressed compared to the resin before foaming. . Therefore, the present invention is a very useful technique for using the resin foam as various structural materials.

Claims (7)

加圧条件下で超臨界流体及び/又は亜臨界流体を熱可塑性樹脂に含浸させる含浸工程と、
減圧して、前記の超臨界流体及び/又は亜臨界流体を含浸させた熱可塑性樹脂を発泡させて樹脂発泡体を得る発泡工程と、
を含んでおり、前記発泡工程において超音波を照射しながら前記熱可塑性樹脂を発泡させることを特徴とする樹脂発泡体の製造方法。
An impregnation step of impregnating a thermoplastic resin with a supercritical fluid and / or a subcritical fluid under pressurized conditions;
A foaming step of obtaining a resin foam by foaming the thermoplastic resin impregnated with the supercritical fluid and / or subcritical fluid under reduced pressure;
A method for producing a resin foam, comprising: foaming the thermoplastic resin while irradiating ultrasonic waves in the foaming step.
前記発泡工程において、前記熱可塑性樹脂を液体中に浸漬して超音波を照射しながら発泡させることを特徴とする請求項1に記載の樹脂発泡体の製造方法。   The method for producing a resin foam according to claim 1, wherein in the foaming step, the thermoplastic resin is immersed in a liquid and foamed while being irradiated with ultrasonic waves. 前記超音波の周波数は20〜100kHzであることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂発泡体の製造方法。   The method for producing a resin foam according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic frequency is 20 to 100 kHz. 前記樹脂発泡体が、
前記熱可塑性樹脂からなる発泡体であって、直径が10μm以下の気泡の存在率が見かけ容積基準で20〜80容量%でかつ直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%以下であるコア層と、
前記コア層の表面に一体的に形成されている前記熱可塑性樹脂からなる樹脂層であって、直径が0.01μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で1.0容量%以下でありかつ平均厚みが0.01〜0.5mmであるスキン層と、
を備えており、前記スキン層と前記コア層との間に、直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%を超える層領域が存在しない樹脂発泡体であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
The resin foam is
A foam made of the thermoplastic resin, wherein the presence rate of bubbles having a diameter of 10 μm or less is 20 to 80% by volume based on the apparent volume, and the presence rate of bubbles exceeding 10 μm in diameter is 0.1 based on the apparent volume. A core layer that is less than or equal to volume percent;
A resin layer made of the thermoplastic resin integrally formed on the surface of the core layer, wherein the abundance ratio of bubbles having a diameter of more than 0.01 μm is 1.0% by volume or less based on the apparent volume; A skin layer having an average thickness of 0.01 to 0.5 mm;
A resin foam in which there is no layer region in which the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm exceeds 0.1% by volume on the basis of the apparent volume between the skin layer and the core layer. The manufacturing method of the resin foam as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
熱可塑性樹脂からなる発泡体であって、直径が10μm以下の気泡の存在率が見かけ容積基準で20〜80容量%でかつ直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%以下であるコア層と、
前記コア層の表面に一体的に形成されている前記熱可塑性樹脂からなる樹脂層であって、直径が0.01μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で1.0容量%以下でありかつ平均厚みが0.01〜0.5mmであるスキン層と、
を備えており、前記スキン層と前記コア層との間に、直径が10μmを超える気泡の存在率が見かけ容積基準で0.1容量%を超える層領域が存在しないことを特徴とする樹脂発泡体。
A foam made of a thermoplastic resin, wherein the presence rate of bubbles having a diameter of 10 μm or less is 20 to 80% by volume on the basis of the apparent volume, and the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm is 0.1 volume on the basis of the apparent volume. % Core layer or less,
A resin layer made of the thermoplastic resin integrally formed on the surface of the core layer, wherein the abundance ratio of bubbles having a diameter of more than 0.01 μm is 1.0% by volume or less based on the apparent volume; A skin layer having an average thickness of 0.01 to 0.5 mm;
The resin foam is characterized in that there is no layer region between the skin layer and the core layer in which the presence rate of bubbles having a diameter exceeding 10 μm exceeds 0.1% by volume on the apparent volume basis body.
前記コア層における気泡の数基準の平均直径が0.01〜1μmであることを特徴とする請求項5に記載の樹脂発泡体。   6. The resin foam according to claim 5, wherein an average diameter based on the number of bubbles in the core layer is 0.01 to 1 [mu] m. 前記熱可塑性樹脂が、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項5又は6に記載の樹脂発泡体。   The resin foam according to claim 5 or 6, wherein the thermoplastic resin is at least one selected from the group consisting of an acrylic resin and a polycarbonate resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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