JP3256906B2 - 樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

樹脂発泡体の製造方法

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正康 伊藤
清 中山
昭 株本
聡 小野
尚樹 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高強度、成形性に優れた
樹脂発泡体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリエチレン、ポリスチレン、ポ
リプロピレンなどの発泡体が、その柔軟性、軽量性、断
熱性などの特徴を生かして、建材、包装材などに広く用
いられている。しかし、これらの発泡体は、機械的強
度、弾性回復性、耐熱性などの点で不十分である。
【0003】そこで、これらの特性を改善した発泡体と
して、例えば樹脂に発泡剤を添加したものを成形と同時
にまたは一旦成形した後、加熱発泡させたものが知られ
ている。しかし、このような発泡体は、不均質な気泡か
らなり、気泡径が大きく、気泡密度も小さいので、目的
とする用途に対して性能が未だ不満足である。
【0004】これらの問題を解決するための技術とし
て、米国特許第4,473,665号明細書に開示され
ているように、一様に分布した極めて小さな気泡を有す
るプラスチックすなわちMicrocellular
Plastic Foamの製造方法が知られている。
この方法では、予め成形したまたは成形しつつある樹脂
成形体に、まず気泡の核を形成させる目的で不活性ガス
を加圧して溶解させる。この際、予め成形した成形体を
加圧容器中に導いて不活性ガスにより加圧するか、また
は樹脂を成形体例えばシートなどに押出成形しながら得
られたシートを加圧容器に導いて不活性ガスを加圧して
溶解させる。この後、圧力を解放して高温の熱媒体中に
浸漬して加熱発泡させ、冷却することにより所望の発泡
体を得る。
【0005】このような方法で製造された発泡体に関し
ては、表面の無発泡層の厚みは数十μmであり、発泡体
の全厚みに占める無発泡層の厚みの割合は数%から数十
%程度である。その単位面積当たりの機械的強度は、平
均気泡径が数百μmから数千μmの気泡径を有する従来
の発泡体と比較すると向上しているが、発泡前の樹脂シ
ートと比較すると1/3〜1/2程度になってしまう。
近年、製品の軽薄短小化に対応して、例えば強度と軽量
化というような相反する特性を持つ材料が要望されてい
るが、前記の方法で製造された発泡体はこのような要望
に応じることができない。
【0006】また、上記の方法により微細発泡体を作製
する場合、樹脂発泡体の特性に対してガス拡散係数およ
びガス溶解度が大きく寄与している。例えばテトラフル
オロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合体(PFA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピ
レン(PP)などは高圧容器中でガスを浸透させても十
分な浸透量が得られず、微細発泡体の作製が困難であっ
た。
【0007】さらに、従来の微細発泡体は3次元的に発
泡しているため、これを2次成形する際に平面方向の寸
法安定性が要求される場合には不都合であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するためになされたものであり、微細な気泡を無数
に有し、かつ未発泡体と遜色のない機械的強度を有する
樹脂発泡体およびその製造方法を提供することを目的と
する。
【0009】
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の樹脂発泡体の製
造方法は、高浸透性樹脂層の両側に低浸透性樹脂層を有
する樹脂成形体にガス発泡剤を浸透させた後、加熱して
発泡させることを特徴とする。
【0011】本発明の方法に用いられる発泡前の未発泡
樹脂成形体は、ガス発泡剤の浸透性が低い樹脂層(以
下、低浸透性樹脂層という)とガス発泡剤の浸透性が高
い樹脂層(以下、高浸透性樹脂層という)とを有する。
低浸透性樹脂層および高浸透性樹脂層を構成する樹脂
は、本発明の目的を達成することができれば、同種の樹
脂でも異種の樹脂でもよい。
【0012】低浸透性樹脂層および高浸透性樹脂層が同
種の樹脂からなる場合には、ガス浸透性の違いを持たせ
るために、結晶性樹脂を用いることが好ましい。このよ
うな結晶性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート
(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、
ポリエチレンナフタレート(PEN)などの飽和ポリエ
ステル樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS)、
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの特殊エ
ンジニアリングプラスチック;フッ素樹脂などが好適に
用いられる。これらのうちでも、耐熱性、耐衝撃性など
が良好であることから、ポリエチレンテレフタレート
(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)が
好ましい。
【0013】なお、本発明に用いられる樹脂には、顔料
や、ガラス繊維、炭素繊維などの強化剤などを添加して
もよい。
【0014】低浸透性樹脂層および高浸透性樹脂層が異
なる樹脂からなる場合には、ガス浸透性の違いを持たせ
るために、低浸透性樹脂層を構成する樹脂としてはP
E、PP、PPS、PFAなどの結晶性樹脂が、高浸透
性樹脂層を構成する樹脂としてはPET、PBT、CT
FEなどの結晶性樹脂が好ましい。非晶性樹脂であれば
一般にガス浸透性が良好であるため、高浸透性樹脂層を
構成する樹脂としては前記のほかに、ポリカーボネート
(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエ
ーテルサルフォン(PES)、ポリサルフォン(PS
F)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミドイミ
ド(PAI)などを用いることもできる。
【0015】低浸透性樹脂層と高浸透性樹脂層とのDS
Cにより測定した結晶化度の差は、10%以上であるこ
とが好ましく、30%以上であることがより好ましい。
また、高浸透性樹脂層として非晶性樹脂を用いる場合、
低浸透性樹脂層の結晶化度は10%以上であることが好
ましく、30%以上であることがより好ましい。これ
は、低浸透性樹脂層と高浸透性樹脂層との結晶化度の差
が10%未満では、低浸透性樹脂層も発泡するため無発
泡層が少なくなり、かつ高浸透性樹脂層の気泡径が大き
くなるなどの不都合が生じる場合と、発泡が不完全にな
ったり発泡しなくなる場合とがあり、いずれの場合でも
目的とする発泡体を得ることができない。
【0016】なお、樹脂の結晶化度は、示差走査熱量計
を用いて測定した熱分析結果に基づいて、以下の式によ
り決定する。 χc={(ΔHm−ΔHc)/ΔH0}×100 ここで、χc:結晶化度[%] ΔHm:結晶融解ピークの熱量[J/g] ΔHc:結晶成長時の発熱ピーク[J/g] ΔH0:100%結晶の融解吸熱ピークの熱量[J/
g](例えば、 PETの場合117.8[J/g]、PPSの場合14
6.2[J/g]。)発泡前の未発泡樹脂成形体の構成は、例えば図1に示さ
れる。図1は、高浸透性樹脂層2の両側に2層の低浸透
性樹脂層1を設けた3層構造をなすものである。 このよ
うな未発泡樹脂成形体は以下のような種々の方法で成形
することができる。
【0017】例えば、図1に示す層状構造を有する未発
泡樹脂成形体を成形するには以下のような方法が用いら
れる。(a)ダイス出口での冷却速度を遅くして結晶化
を促進させ、低浸透性樹脂層となる結晶化度の高い樹脂
をシート状に成形する。一方、結晶性樹脂を急冷して、
高浸透性樹脂層となる結晶化度の低い樹脂をシート状に
成形するか、または非晶性樹脂をシート状に成形する。
後者のシートを中心層とし、前者のシートを両側に積層
して、これらの3層を接着または熱融着などにより一体
化させて成形する。(b)シート成形時に例えばダイス
出口近傍で結晶化核剤を添加することにより、表面にの
み結晶化核剤を分散させたシートを成形した後、熱処理
などの結晶化処理により表面のみを結晶化させて低浸透
性樹脂層を形成する。
【0018】
【0019】以上のような構成を有する未発泡樹脂成形
体を発泡させるには、以下のような方法が用いられる。
まず、予め成形された未発泡シートを高圧容器中に封入
し、その容器に気泡核となるガスを注入し、未発泡シー
トにガスを浸透させる。浸透圧力と時間に関しては、例
えば浸透圧力が60kg/cm2 程度であるならば、4
〜24時間程度が好ましい。ガスとしては、窒素、酸
素、炭酸ガス、アルゴン、水素、メタン、フロン系ガス
などが挙げられる。これらのうちでも、発泡前の未発泡
シートへの浸透性および結晶化促進性を考慮して、炭酸
ガスが好ましい。この未発泡シートを加熱することによ
り発泡させ、冷却することにより発泡体を得る。
【0020】
【0021】本発明の方法では、発泡時のガス脱離を抑
制できる効果も得られる場合がある。したがって、従来
は微細発泡体を製造することが困難であった樹脂を用い
た場合でも、本発明の方法では微細発泡体を容易に得る
ことができる。
【0022】また、表面に低浸透性樹脂層を設けた層状
の成形体を用いる場合には、表面に無発泡層が形成され
るため、平面方向には気泡の成長が抑制され、厚み方向
にのみ気泡が成長した発泡体が得られる場合がある。こ
のような発泡体は、2次加工がしやすくなり、しかも剛
性が高くなるという付加的な効果も有する。
【0023】以上のように、低浸透性樹脂層と高浸透性
樹脂層とを有する未発泡樹脂成形体を発泡させるという
本発明の方法を用いれば、例えば気泡密度が1×1011
個/cm3以上、平均気泡径が50μm以下の均一、高
密度、かつ微細な気泡を有し、無発泡層の体積の発泡体
全体の体積に対する比が0.1以上である樹脂発泡体を
得ることができる。このような本発明の樹脂発泡体は、
従来の方法で製造された微細発泡体と比較して、非常に
機械的強度が高い。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0025】なお、以下の実施例において、樹脂の結晶
化度はセイコー電子工業株式会社製DSC200を用い
て測定した。
【0026】実施例 結晶化度15.3%のポリフェニレンサルファイドのシ
ートを中心層、結晶化度41.3%のポリフェニレンサ
ルファイドのシートを両表面層として、3層構造のシー
トを成形した。このシートを高圧容器に入れ、圧力62
kg/cm2 の炭酸ガス中に8時間静置してガスを浸透
させた。圧力を解放した後、シートを270℃の熱風炉
中に30秒間静置して加熱発泡させてポリフェニレンサ
ルファイド発泡体を得た。
【0027】得られた各発泡体の断面をSEM(走査型
電子顕微鏡)で観察して平均気泡径を求めた。また、発
泡倍率を求めた。さらに、落下衝撃試験を行い、衝撃破
壊エネルギー(落下衝撃エネルギー)を測定した。
【0028】その結果、平均気泡径は14μmであっ
た。また、発泡倍率は3.4倍であった。さらに、衝撃
破壊エネルギー7.5Jであった。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、非
常に微細な気泡を無数に含有し、特に耐衝撃性に優れた
樹脂発泡体を提供することができ、その工業的価値は極
めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法において用いられる未発泡樹脂成
形体の一例を示す断面図。
【符号の説明】
1…低浸透性樹脂層、2…高浸透性樹脂層。
フロントページの続き (72)発明者 小野 聡 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 吉田 尚樹 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−63166(JP,A) 特開 平4−15235(JP,A) 特開 昭62−103131(JP,A) 特開 平4−268345(JP,A) 特開 昭60−78715(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 44/00 - 44/60 C08J 9/04 - 9/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高浸透性樹脂層の両側に低浸透性樹脂層
    を有する樹脂成形体にガス発泡剤を浸透させた後、加熱
    して発泡させることを特徴とする樹脂発泡体の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 ガス発泡剤の浸透性が低い樹脂層とガス
    発泡剤の浸透性が高い樹脂層とに関して、DSCにより
    測定した結晶化度の差が10%以上であることを特徴と
    する請求項1記載の樹脂発泡体の製造方法。
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JP4999073B2 (ja) * 2007-03-22 2012-08-15 古河電気工業株式会社 樹脂発泡構造体、光反射板および樹脂発泡構造体の製造方法
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