JP3461729B2 - スチレン系樹脂発泡体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スチレン系樹脂発
泡体およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、従
来に比べてタルク等の発泡核剤の使用量を低減し、二酸
化炭素のみを発泡剤として使用した押出し発泡によって
製造される、機械強度に優れ、微細な気泡を有し、低密
度（すなわち、高発泡倍率）で、かつ良好な厚みを有す
る外観が良好なスチレン系樹脂発泡体、およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂の押出し発泡体は、
発泡剤を含んだ前記熱可塑性樹脂を低圧域に押出し発泡
することにより製造される。この場合、押出し発泡法と
しては、（ａ）重炭酸ナトリウムやアゾ化合物などの熱
分解型発泡剤と、樹脂との混合物を押出機に供給し、当
該熱分解型発泡剤の分解温度以上に加熱することにより
発泡せしめる化学発泡剤法と、（ｂ）スチレン系樹脂の
融点以下の沸点を有する、炭化水素、ハロゲン化炭化水
素または１−モノクロロ−ジフルオロエタンなどの揮発
性発泡剤を押出機内で当該スチレン系樹脂中に圧入する
ことにより発泡せしめる発泡剤圧入法とに大別される。

【０００３】前記（ａ）の化学発泡剤法は、微細な気泡
径を有する品質の良好な発泡体を製造することが可能で
あるが、発泡倍率を高くすることが非常に困難なため、
高密度（低発泡倍率）のものしか製造できないといった
問題がある。

【０００４】そこで、上記化学発泡剤法を使用した場合
に比べてより低密度のスチレン系樹脂発泡体を製造する
ことが可能な、前記（ｂ）の発泡剤圧入法が広く採用さ
れている。

【０００５】この発泡剤圧入法で使用される揮発性発泡
剤は、原料スチレン系樹脂に対する溶解性に優れ、当該
スチレン系樹脂中に発泡剤が十分に含浸されるため、高
発泡倍率で、かつ良好な厚みを有するスチレン系樹脂発
泡体を製造することができる。

【０００６】しかしながら、これらの発泡剤は比較的高
価であるうえに、しかもその性状が可燃性を有するた
め、安全性の確保に費用がかかる。また、前記１−モノ
クロロ−ジフルオロエタンは、いわゆるフロン系ガスと
して知られるもので、オゾン層を破壊し、地球の温暖化
現象を引き起こすといった問題があり、現在高まってき
ている環境問題を考えた場合に、使用するのは好ましく
ない。

【０００７】そこで、これらの問題点に鑑み、上述した
発泡剤に比べて、より環境に優しくかつ安価な、水など
の揮発性液体もしくは窒素や二酸化炭素などの無機ガス
（これらを総称して難溶性発泡剤という）を発泡剤とし
て使用する発泡剤圧入法が検討されている。

【０００８】なお、製造されるスチレン系樹脂発泡体
は、主にカベや床などの建築材料として使用される場合
が多く、難燃剤の使用が不可欠であるため、水などの揮
発性液体を使用した場合は難燃剤が分解するため、上記
難溶性発泡剤のうち、二酸化炭素または窒素などの無機
ガスを使用するのが好ましい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二酸化
炭素または窒素などの無機ガスは一般に、スチレン系樹
脂に対する溶解性が乏しく、スチレン系樹脂中に十分な
難溶性発泡剤を含浸させることができないため、従来の
化学発泡剤法と同様に、低密度のスチレン系樹脂発泡体
を製造することが非常に困難である。

【００１０】一般に、二酸化炭素等の無機ガスの溶融樹
脂に対する溶解は、ヘンリーの法則に従うとされ、次式
(1) :

【００１１】

【数２】Ｃ＝ｋＰ (1) （式中、Ｃは溶解樹脂への溶解ガス濃度（cc／ｇ）、ｋ
は溶解度係数（cc（STP）／ｇ・atm）、Ｐは気体の圧力
（atm）を示す。）の関係があることが知られている。

【００１２】また、各温度における溶融スチレン系樹脂
への二酸化炭素（気体）または窒素（気体）の溶解度
を、最近の研究（成形加工 1996,p279，図１および２．
広島大工）を基に読みとると、各温度（Ｋ）における溶
融ポリスチレンに対する溶解度（cc（STP ）／g ・atm
）は、下記に示すとおりである。

【００１３】 温度 二酸化炭素 窒素 ３７３Ｋ ０．３２１ ０．０３３ ４１３Ｋ ０．２５５ ０．０３９ ４５３Ｋ ０．１８８ ０．０４７ 例えば、発泡倍率が３０倍のスチレン系樹脂発泡体を製
造する場合には、少なくとも原料スチレン系樹脂１ｇに
対して２９ｃｃの無機ガスを溶解しなければならない。

【００１４】従って、樹脂温度が４１３Ｋの時、二酸化
炭素および窒素では、前記式（１）：

【００１５】

【数３】Ｃ＝ｋＰ (1) に、上記の４１３Ｋの二酸化炭素および窒素溶融ポリス
チレンに対する溶解度（cc（STP ）／g ・atm ）を代入
すると、 Ｐco₂ ＝２９／０．２５５＝１１４atm ＰN₂＝２９／０．０３９＝７４４atm （Ｐco₂ とは二酸化炭素の圧力、ＰN₂とは窒素の圧力を
示す。）の圧力が、それぞれ押出機の金型口金部で必要
となる。

【００１６】このように、発泡剤として窒素または二酸
化炭素を使用して高発泡倍率のスチレン系樹脂発泡体を
製造しようとした場合には、両者いずれも高圧を維持す
る必要があるが、両者を比較した場合には、二酸化炭素
のほうが数倍、低圧の条件下で押出し発泡することがで
きる。

【００１７】しかしながら、後者の二酸化炭素において
も金型口金部で高圧を維持する必要があるため、金型口
金部の間隙を狭くすることが必要である。その結果、薄
肉の板状の発泡体は得られても、厚肉の板状の発泡体は
製造され難いのが現状である。

【００１８】特開平１−２０９１２０号公報および特開
平３−８１３４６号公報には、発泡剤として二酸化炭素
のみを用いて押出し発泡するスチレン系樹脂発泡体の製
造方法が開示されている。

【００１９】これらの公報に開示の製造方法により製造
されたスチレン系樹脂発泡体は、厚みが１．２７ｃｍ以
下の薄いシート状のものであるにもかかわらず、低発泡
倍率のものであって発泡倍率が十分なものでない。

【００２０】そこで、製造される発泡体をより高発泡化
させようと、原料スチレン系樹脂中に当該スチレン系樹
脂の溶解量以上の無機ガスを圧入した場合には、金型内
部でまたは大気圧下に押し出された時に気泡膜が破れ、
良好な品質を有する発泡体を製造することができないと
いった問題を生じる。

【００２１】また、本発明者らが上記金型口金部の間隙
と圧力との関係について検討を重ねたところ、高発泡倍
率のスチレン系樹脂発泡体を製造するため更に金型口金
部の間隙を狭くしようと試みると、当該発泡体の幅方向
に無数の‘ひだ’（以下、コルゲートという）が発生す
ることが明らかとなった。このことは、特表平８−５０
１８１０号にも開示されている。かかるコルゲートの発
生は、平滑な表面を有する板状のスチレン系樹脂発泡体
を製造することを困難にしている。

【００２２】特開平５−２８７１０６号公報には、上記
二酸化炭素に対する溶解度係数の高い樹脂を混合するこ
とにより、金型の圧力が多少低くても二酸化炭素の溶解
度を高める方法が開示されている。しかし、異質な樹脂
を混合することは、リサイクル（再利用）が出来なくな
るため、最近問題になっている環境問題を考慮した場合
に望ましい製造方法ではない。

【００２３】さらに、特開昭６３−１５９０３４号公
報、特開平１−１９５０１４号公報には、低密度で良好
な厚みを有する板状の発泡体を得る製造方法が開示され
ているが、いずれの公報に開示の製造方法も装置が大が
かりで、かつ製造方法も複雑となる。

【００２４】従って、二酸化炭素のみを発泡剤として使
用したときに、従来の発泡剤を使用した場合と同等の発
泡倍率で、かつ微細な気泡径を有する外観が良好な（コ
ルゲートが発生しない）スチレン系樹脂発泡体を製造す
る新規な製造方法の開発が期待される。

【００２５】ところで、現在頻用されている発泡剤圧入
法をさらに詳しく説明すると、スチレン系樹脂とタルク
等の発泡核剤、ならびに必要に応じて添加剤を加えた樹
脂混合物を押出機に供給し、溶融・混練する。混練後、
発泡剤を押出機に圧入し、樹脂組成物と混合・冷却した
のち金型の口金を通して低圧域に押出しすることによ
り、上記発泡核剤が気泡の核となって発泡せしめる発泡
法である。

【００２６】上記の樹脂混合物のうち、主原料であるス
チレン系樹脂以外の発泡剤および発泡核剤は、押出し発
泡を行う上で不可欠な成分とされている。

【００２７】使用された発泡剤は発泡時に気化し、気泡
内から気散するが、発泡核剤は一般に無機の粉末である
ため、押出し発泡時に気散せず、発泡体の気泡中に異物
として残留する。そのため、その部分で気泡膜に欠陥を
生じたり、発泡体として好ましくない連続気泡率の上昇
や、機械的強度の低下などをもたらすおそれがある。

【００２８】これらの問題点を解決すべく、従来技術で
タルク等の発泡核剤を使用せずに押出し発泡した場合に
は、製造される発泡体の気泡径は粗大化してしまい、発
泡体としての商品価値が損なわれてしまう。

【００２９】また、難燃性発泡剤のみで押出し発泡した
場合には、発泡核剤を使用しなくても気泡は微細化する
が、スチレン系樹脂に対する貧弱な溶解性能のため、化
学発泡剤法と同様に低密度の発泡体を得ることが非常に
困難である。

【００３０】そこで、得られる発泡体を低密度化させよ
うと溶解性能以上の量を圧入すると、気泡膜が破れ、良
好な発泡体が得られないといった問題があった。

【００３１】このように、機械的強度を向上させた気泡
が微細な低密度のスチレン系樹脂発泡体を得るために、
発泡核剤をほとんど使用せず実質的に難溶性発泡剤のみ
で発泡させることが要望されている。

【００３２】しかしながら、実質的に二酸化炭素のみで
発泡させた低密度のスチレン系発泡体の製造方法はほと
んど開示されていない。

【００３３】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
欠点を解消し、発泡核剤をほとんど使用せずに発泡剤と
して二酸化炭素のみを使用して押出し発泡される、機械
的強度に優れ、従来の発泡剤を使用した場合と同等の低
密度（高発泡倍率）で、かつ微細な気泡径および良好な
厚みを有する外観が良好なスチレン系樹脂発泡体、およ
びその製造方法を提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、発泡体を製造する
にあたり、下記〜の工程を施せば、機械強度に優
れ、気泡径が微細で、低密度であり、かつ良好な厚みを
有する外観が良好な（コルゲートの発生がない）スチレ
ン系樹脂発泡体を容易に製造できるという事実を見出
し、本発明を完成するに至った。 発泡核剤をほとん
ど使用せずに二酸化炭素のみを発泡剤として使用し、こ
の二酸化炭素と溶融した原料スチレン系樹脂とを混練し
て樹脂組成物を得、 ついでこの樹脂組成物を、図１
に示すような、樹脂押出し流路と金型口金部とが連通し
ている金型であって、前記樹脂押出し流路の間隙(B) と
前記金型口金部の間隙(A) とが所定の比(B) ／(A) を有
する金型を用いて高発泡させるのに必要な二酸化炭素を
原料スチレン系樹脂中に溶解させるのに必要な圧力を保
持すると共に、 金型口金部より大気（低圧領域）中
へ押出されたときの急激な圧力変動に伴う発泡剤の膨張
速度に原料スチレン系樹脂の伸張粘度が耐え得る押出し
樹脂温度に設定する。

【００３５】すなわち、本発明は、二酸化炭素のみを発
泡剤とするスチレン系樹脂の押出し発泡体であって、そ
の密度が０．０２０〜０．０８０ｇ／ｃｍ³ 、厚みが１
５〜１２０ｍｍ、平均気泡径が０．０５〜０．５０ｍｍ
であり、灰分が発泡体全量に対して０．１重量％以下で
あるスチレン系樹脂発泡体に関するものである。

【００３６】また、上記所定の密度、厚み、平均気泡径
および灰分を有する本発明のスチレン系樹脂発泡体は、
原料スチレン系樹脂を、樹脂押出し流路と金型口金部と
が連通している押出し発泡体製造用の金型であって、上
記樹脂押出し流路の間隙(B)と上記金型口金部の間隙(A)
との比(B)/(A) が、

【００３７】

【数４】４０＜(B)/(A) ＜１００ である当該金型を用いて、二酸化炭素のみを発泡剤とし
て、原料スチレン系樹脂を、金型口金部の圧力が７０〜
２５０ｋｇｆ／ｃｍ² 、押出し時の樹脂温度が１２０〜
１４５℃の条件下で押出し発泡させることを特徴とする
ものである。

【００３８】図１に示す、樹脂押出し流路の間隙(B) と
前記金型口金部の間隙(A) との比(B) ／(A) が所定の範
囲にある金型を用いたのは、以下の理由による。

【００３９】製造されるスチレン系樹脂発泡体において
コルゲートの発生を防止するためには、金型口金部の間
隙(A) を狭めず、広くするのが好ましい。しかし、上記
金型口金部の間隙(A) を広くした場合には、当該金型口
金部において必要な圧力を保持することができなくなる
ため、ヘンリーの法則に基づいて述べたように、発泡剤
（二酸化炭素）をスチレン系樹脂中に十分に溶解させる
ことができなくなる。

【００４０】そこで本発明では、図１に示す金型、すな
わち、金型口金部の樹脂の押出し方向の長さ（ランド長
さ）を長くすることにより、金型口金部の先端（出口
側）まで二酸化炭素の溶解に必要な圧力を保持すること
を可能にした。

【００４１】また本発明で使用する金型は、樹脂押出し
流路の間隙(B) を極端に広くすることで、金型口金部か
らの押出し後に良好な厚みをもって発泡するように原料
スチレン系樹脂に記憶効果を持たせることを可能にし
た。

【００４２】さらに、本発明では、押出し樹脂温度を所
定の温度に設定することにより、金型口金部から大気圧
（低圧領域）下に押出し発泡された発泡体の気泡膜が、
発泡剤の膨張力により破泡したり、あるいは炭酸ガスの
透過による気泡内部の減圧で発泡体の発泡倍率が低下し
たりすることを防止することを可能にした。

【００４３】本発明では、発泡剤として安価で、かつ従
来の発泡剤に比べてクリーンな二酸化炭素を使用し、し
かも製造されるスチレン系樹脂発泡体は、気泡が微細で
ある上、上述した従来の発泡剤を使用した場合と同様
に、高発泡倍率で、かつ良好な厚みを有するものであ
る。

【００４４】また本発明では、従来の発泡剤圧入法にお
いて使用される発泡核剤の量を低減することができ、製
造される発泡体の機械強度を向上させることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００４６】上記所定の密度、厚み、平均粒子径および
灰分を有する本発明のスチレン系樹脂発泡体は、二酸化
炭素のみを発泡剤として使用し、特定の形状を有する押
出し発泡体製造用の金型を用いて、所定の条件下で押出
し発泡することにより、製造される。

【００４７】まず、図１に示した本発明で使用する押出
発泡体製造用の金型について説明する。

【００４８】この図で例示の金型１は、樹脂押出し流路
１１と金型口金部１２とを、樹脂の押出し方向の上流側
から下流側へとこの順に連通させて形成したものであ
る。

【００４９】上記樹脂押出し流路１１における、樹脂の
押出し方向に対して垂直な断面の間隙(B) を極端に広く
することで、金型口金部からの押出し後に良好な厚みを
もって発泡するように原料スチレン系樹脂に記憶効果を
持たせることができる。

【００５０】この樹脂押出し流路１１の間隙(B) を適宜
設定することにより、所望の厚みを有するスチレン系樹
脂発泡体を製造することができる。例えば、厚みが１５
〜１２０ｍｍのスチレン系樹脂発泡体を製造するには、
樹脂押出し流路１１の間隙(B) は通常４０〜１２０ｍ
ｍ、好ましくは６０〜１００ｍｍの範囲にあるのがよ
い。

【００５１】金型口金部１２における、樹脂の押出し方
向に対して垂直な断面の間隙(A) と、樹脂の押出し方向
の長さ（以下、ランド長さという）Ｘを長く設定するこ
ととにより、金型口金部の先端（出口側）までの圧力を
保持することができる。

【００５２】この金型口金部１２の間隙(A) およびラン
ド長さＸを適宜設定することにより、所望の金型口金部
の圧力に調節することができる。例えば、金型口金部の
圧力を７０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ² に設定するには、金
型口金部１２の間隙(A) は通常０．５〜３．０ｍｍ、好
ましくは１．０〜２．０ｍｍの範囲であるのがよく、ま
たランド長さは通常５〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１５
ｍｍの範囲であるのがよい。

【００５３】本発明で使用する金型１は、上記樹脂押出
し流路１１の間隙(B) と上記金型口金部１２の間隙(A)
との比(B)/(A) は、

【００５４】

【数５】４０＜(B)/(A) ＜１００ の範囲に設定されたものである。

【００５５】樹脂押出し流路１１の間隙(B) と上記金型
口金部１２の間隙(A) との比(B)/(A) が上記範囲を上回
ると、金型内で樹脂が流れない部分ができ、未発泡樹脂
が発生しやすくなるおそれがある。

【００５６】逆に、樹脂押出し流路１１の間隙(B) と上
記金型口金部１２の間隙(A) との比(B)/(A) が上記範囲
を下回ると、厚物品の成形が困難になるおそれがある。

【００５７】次に、図２に示した本発明で使用する押出
発泡体製造用の金型について説明する。

【００５８】この図で例示の金型２は、樹脂の押出し方
向の下流側で樹脂の押出し方向に対して垂直な断面積を
狭めた部位２１ａを設けた樹脂押出し流路２１と、金型
口金部１２とを、樹脂の押出し方向の上流側から下流側
へとこの順に連通させて形成したものである。

【００５９】上記樹脂押出し流路２１は、前記図１中の
樹脂押出し流路１１に比べて、樹脂押出し流路内の樹脂
の滞留部が少なくなるので、樹脂組成物を樹脂押出し流
路２１から金型口金部１２へ良好に送入することができ
る。

【００６０】なお図２の金型は、樹脂押出し流路の構成
を変更した以外は、図１の金型と同様の構成である。

【００６１】本発明で使用される原料スチレン系樹脂と
しては特に制限されず、スチレンの単重合体のほか、ブ
タジエン、アクリロニトリルまたはメチルメタクリレー
トとの共重合体や、これらの混合物（ＡＢＳ樹脂など）
があげられる。

【００６２】本発明で発泡剤として使用する二酸化炭素
は、気体または液体のいずれの状態であってもよいが、
スチレン系樹脂への溶解性、浸透性、拡散性などを考慮
すると、臨界温度以上および臨界圧力以上に維持されて
いる二酸化炭素を使用するのが好ましい。

【００６３】押出機内で二酸化炭素をスチレン系樹脂に
溶解させる方法は特に制限はなく、従来公知の方法が使
用できる。例えば気体状態の二酸化炭素を加圧状態で注
入する方法や、液体状態の二酸化炭素をブランジャーポ
ンプ等で注入する方法などがあげられる。注入する二酸
化炭素は発泡倍率に応じて適宜選択されるが、例えば発
泡倍率が２５倍程度のスチレン系樹脂発泡体を製造する
場合には、スチレン系樹脂１００重量部に対して、通
常、３．０〜７．０重量部、好ましくは３．５〜５．０
重量部溶解させるのがよい。

【００６４】発泡剤の使用量が上記範囲を下回ると、高
発泡倍率でかつ微細な発泡体が得られない。逆に、発泡
剤の使用量が上記範囲を上回ると、内部発泡を起こし、
高発泡倍率のスチレン系樹脂発泡体が得られない。

【００６５】本発明では、発泡核剤を使用せずに二酸化
炭素のみを発泡剤として使用することにより、微細でか
つ均一な気泡を形成することが可能である。但し、製造
されるスチレン系樹脂発泡体の機械的強度および表面外
観を損なわない程度、すなわち灰分で表すと当該発泡体
全量に対して０．１重量％を越えない限りで発泡核剤を
添加してもよい。

【００６６】上記発泡核剤との組み合わせにより、微細
でかつ均一な気泡径を有する発泡体をより簡単に製造す
ることができる。

【００６７】上記発泡核剤としては、例えばタルク、炭
酸カルシウム、クレー、酸化マグネシウム、酸化チタ
ン、カーボンブラック、無水シリカ、ケイ酸カルシウム
などの無機微粉末があげられ、中でも、酸化チタン、タ
ルク、炭酸カルシウム、無水シリカを使用するのが好ま
しい。

【００６８】さらに本発明では、上記成分のほか、発泡
体の使用目的などに応じて、当該発泡体の品質（変色、
着色など）を損なわない程度で、可塑剤、顔料、安定
剤、充填剤、難燃剤などを適宜添加してもよい。

【００６９】つぎに、本発明のスチレン系樹脂発泡体の
製造方法を図面を参照しつつ説明する。

【００７０】本発明のスチレン系樹脂発泡体は、例えば
図３に示すような二個の押出機を縦に直結したタンデム
型押出し機を用いて、下記(i) 〜(iii) からなる工程に
よって製造される。

【００７１】上記押出機としては、前述した所定の形状
を有する金型を使用したものであれば特に制限はなく、
単軸スクリュ形式または二軸スクリュ形式のいずれをも
使用することができる。 (i) 原料スチレン系樹脂を、ホッパー３１より第一の押
出機３（製造装置の入り口側）内に供給し、加熱溶融さ
せる。ついでこの加熱溶融した原料スチレン系樹脂中
に、発泡剤である二酸化炭素を図示しないポンプによっ
て注入口３２より供給し、十分に混練したのち、二酸化
炭素の臨界状態を維持しながら、二酸化炭素が供給され
た原料スチレン系樹脂( 以下、樹脂組成物という) を第
二の押出機４（製造装置の出口側）に送入する。 (ii)第二の押出機４に送入された樹脂組成物を、二酸化
炭素の臨界圧力以上を維持したまま発泡に適した温度ま
で冷却する。 (iii) 次に、発泡に適した温度まで冷却した樹脂組成物
を、第二の押出機４の出口側に接続された前記図２の金
型２の口金部を通して押出することによって、二酸化炭
素の臨界圧力以下の圧力に低下して、発泡体を形成す
る。

【００７２】前記(i) の工程において、原料スチレン系
樹脂の加熱溶融温度は、通常、１８０〜２３０℃、好ま
しくは２００〜２２０℃の範囲にあるのがよい。

【００７３】発泡剤である二酸化炭素は、原料スチレン
系樹脂への溶解性、分散性などの向上を図る上で、原料
スチレン系樹脂との混練する際に臨界状態であるのが好
ましい。

【００７４】従って、第一の押出機３内は、圧力が通
常、１５０〜３００ｋｇ／ｃｍ² 、好ましくは２００〜
３００ｋｇ／ｃｍ² の範囲にあるのがよい。

【００７５】なお、上記二酸化炭素は、押出機内で昇温
昇圧され臨界状態になるか、あるいは押出機に供給され
る以前から昇温昇圧され、臨界状態になっていてもよ
い。

【００７６】また原料スチレン系樹脂と二酸化炭素との
混練性を向上させるため、第一の押出機と第二の押出機
との連結部５にスタティックミキサー、ピンミキサーな
どの混練部を接続していてもよい。

【００７７】前記(ii)の工程において、樹脂組成物は発
泡に適した温度、すなわち、１２０〜１４５℃、好まし
くは１３０〜１４５℃程度まで冷却される。ここでの冷
却が十分でないと、連続かつ安定な押出し発泡ができな
いおそれがある。

【００７８】なお、第一の押出機３のみで樹脂組成物を
上記範囲の温度への冷却が可能な場合には、第二の押出
機４を使用する必要がなく、第一の押出機３のみを用い
てスチレン系樹脂発泡体を製造することができる。

【００７９】前記(iii) の工程において、第二押出機の
出口側に接続された金型２の金型口金部１２の圧力とし
ては、７０〜２５０ｋｇ／ｃｍ² 、好ましくは７０〜２
００ｋｇ／ｃｍ² 、さらに好ましくは７０〜１５０ｋｇ
／ｃｍ² であるのがよい。

【００８０】前述のように、押出し時の樹脂組成物の温
度は、通常１２０〜１４５℃の範囲であるのが好まし
い。

【００８１】押出し時の樹脂組成物の温度が上記範囲を
上回ると、内部発泡を起こし、発泡倍率が上がらないお
それがある。逆に、押出し時の樹脂組成物の温度が上記
範囲を下回ると、発泡が完了する前にスチレン系樹脂が
固化してしまい、製造される発泡体の発泡倍率が低下し
てしまうおそれがある。

【００８２】以上のような製造工程を採用することによ
り、押出ムラを発生させず、安定に押出し成形すること
ができる。

【００８３】なお、樹脂押出し流路の間隙(B) 、上記金
型口金部の間隙(A) および押出し時の樹脂温度は、上記
記載の押出し条件に適合する限り、押出機の吐出量、発
泡体の幅・厚み、発泡倍率により適宜変更することがで
きる。

【００８４】本発明の製造方法によって、密度が０．０
２０〜０．０８０ｇ／ｃｍ³ 、好ましくは０．０３０〜
０．０４７ｇ／ｃｍ³ であり、厚みが１５〜１２０ｍ
ｍ、平均気泡径が０．０５〜０．５０ｍｍであり、灰分
が発泡体全量に対して０．１重量％以下である、スチレ
ン系樹脂発泡体が得られる。

【００８５】なお、本発明でいう平均気泡径は、ＡＳＴ
Ｍ Ｄ−２８４２−６９に準拠し、そして測定装置とし
ては走査型電子顕微鏡ＪＳＭ Ｔ−３００（日本電子
（株）製）を使用して、ＭＤ（流れ方向）、ＴＤ（幅方
向）およびＶＤ（厚み方向）の３方向のそれぞれの気泡
径を測定し、これらの気泡径を算術平均した値（ｍｍ）
である。

【００８６】ここで、平均気泡径を上記範囲に規定した
のは以下の理由による。

【００８７】二酸化炭素のみで押出し発泡して得られた
スチレン系樹脂発泡体は、発泡時に気化し、気泡内から
二酸化炭素（気体）が抜け、発泡後の気泡内には空気の
みしか存在しないので、熱伝導率が従来の発泡剤（フロ
ン系ガスや炭化水素など）を使用した場合より通常、高
くなる。

【００８８】そのため、ＪＩＳ Ａ ９５１１に記載の
押出法ポリスチレンフォーム保温板の規定を満足しない
おそれがある。

【００８９】そこで本発明では、熱伝導率の要因の一つ
である放射成分（すなわち、平均気泡径）を下げて、熱
伝導率を上記ＪＩＳ Ａ ９５１１に記載の熱伝導率を
満足させるため、平均気泡径を上記範囲としたのであ
る。

【００９０】また、上記スチレン系樹脂発泡体の厚みが
上記範囲を下回ると、高発泡倍率（低密度）のものが成
形できないおそれがある。逆に、上記スチレン系樹脂発
泡体の厚みが上記範囲を上回ると、成形自体が困難にな
るおそれがある。

【００９１】本発明における灰分とは、製造されたスチ
レン系樹脂発泡体約Ｚｇを精秤し、これを恒量坩堝中で
５５０℃で５時間灰化させ、デシケーター中で冷却した
後、重量を測定した値Ｙｇを測定する。そして上記Ｚｇ
およびＹｇを下記式(3):

【００９２】

【数６】灰分（重量％）＝Ｙ／Ｚ×１００ に代入し、算出した値（発泡体の全重量に対する含有
量）をいう。

【００９３】スチレン系樹脂発泡体の灰分が、発泡体全
量に対して０．１重量％より多ければ、当該発泡体の機
械強度および表面外観が損なわれるおそれがある。

【００９４】本発明のスチレン系樹脂発泡体は、発泡剤
として二酸化炭素のみを使用するので、発泡とともに二
酸化炭素がスチレン系樹脂発泡体から気散し、当該発泡
体の気泡中には空気のみが含まれるので、従来の発泡剤
を使用した場合に比べて、無害で、かつ安価なものであ
る。

【００９５】また、従来の発泡剤を使用した場合と同様
の厚みと高発泡倍率を有するものなので、畳の芯材やカ
ベや床等の断熱材などに使用できる。

【００９６】

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
具体的に説明する。なお、以下、「部」とあるのは、重
量部を意味する。 実施例１ 樹脂としてポリスチレン（新日鐵化学製のG-13-50A）１
００部を使用し、この樹脂に難燃剤としてヘキサブロモ
シクロドデカン(HBCD)を２．０部、および顔料０．１部
加え、得られた混合物を押出機（口径：５０〜６５ｍ
ｍ）に供給した。なお、押出機としてはタンデム型を使
用した。

【００９７】ついで、上記タンデム型の第一の押出機内
でこの混合物を溶融混練するとともに、発泡剤として二
酸化炭素（気体）を３．８部圧入した。圧入後スクリュ
ーで混練し、さらに２００℃、６０ｒｐｍ、混合圧力２
００ｋｇ／ｃｍ² の条件下、ピンミキサーで発泡剤と混
合物とをよく混練し、樹脂組成物を得た。

【００９８】混練後、第二の押出機内で樹脂組成物を発
泡に適した樹脂温度まで冷却した後、この樹脂組成物を
上記第二の押出機の先端（出口側）に装着した下記金型
（図２に示す金型）の口金部より、金型口金部の圧力を
８０ｋｇ／ｃｍ² 、樹脂温度を１４１℃に設定して時間
当り３４ｋｇ（吐出量）で押出し発泡した。 （金型） 口金間隙(A) ：１．２ｍｍ 押出し樹脂流路(B) ：８０ｍｍ 比(B)/(A) ：６７ ランド長さ ：１５ｍｍ そして、押出された発泡体を、上記口金の先端に密接に
取り付けられた、２枚の板を向き合わせてなる成形装置
を通過させ、成形と同時に冷却することにより成形し
た。

【００９９】これにより、幅１８０ｍｍ、厚み２８ｍｍ
の板状発泡体が得られた。また、得られた発泡体の密度
および平均気泡径を測定したところ、密度は０．０４０
ｇ／ｃｍ³ であり、平均気泡径は０．２４ｍｍであっ
た。

【０１００】また、上記得られた発泡体の灰分を、前述
の測定方法に従って測定した。さらに、曲げ強度（ＭＤ
およびＴＤ）のＪＩＳ Ａ ９５１１に記載の方法に準拠
して測定した。 実施例２ 口径２００ｍｍの押出機に、発泡核剤としてタルク０．
０８部を使用し、二酸化炭素（液体）の圧入量を４．２
部とした以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を得
た。

【０１０１】混練後、第二の押出機内で樹脂組成物を発
泡に適した樹脂温度まで冷却した後、この樹脂組成物を
上記第二の押出機の先端（出口側）に装着した下記金型
の口金部より、金型口金部の圧力を７５ｋｇ／ｃｍ² 、
樹脂温度を１３７℃に設定して時間当り５００ｋｇ（吐
出量）で押出し発泡した。そして、押出された発泡体
を、実施例１と同様にして成形した。 （金型） 口金間隙(A) ：１．０ｍｍ 押出し樹脂流路(B) ：６０ｍｍ 比(B)/(A) ：６０ ランド長さ ：１３ｍｍ これにより、幅１０４０ｍｍ、厚み６０ｍｍの板状発泡
体が得られた。また、得られた発泡体の密度および平均
気泡径を測定したところ、密度は０．０３６ｇ／ｃｍ³
であり、平均気泡径は０．２５ｍｍであった。 比較例１ 発泡核剤としてタルク１．０部を使用した以外は、実施
例１と同様にして樹脂組成物を得た。

【０１０２】この樹脂組成物を、実施例１と同じ金型、
押出機および押出し条件により押出し発泡し、そして実
施例１と同様にして成形した。

【０１０３】これにより、幅１８０ｍｍ、厚み２６ｍｍ
の板状発泡体が得られた。また、得られた発泡体の密度
および平均気泡径を測定したところ、密度は０．０４２
ｇ／ｃｍ³ であり、平均気泡径は０．２１ｍｍであっ
た。 比較例２ 難燃剤３．５部およびタルク１．２部を使用し、発泡剤
として二酸化炭素に代えてブタン（液体）を５．２部使
用した以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を得
た。

【０１０４】この樹脂組成物を、金型口金部の圧力を３
８ｋｇ／ｃｍ² 、樹脂温度を１３３℃に設定して時間当
り４２ｋｇ（吐出量）の条件で押出し発泡した以外は実
施例１と同様にして発泡体を得た。そして、押出された
発泡体を、実施例１と同様にして成形した。

【０１０５】これにより、幅２２０ｍｍ、厚み２６ｍｍ
の板状発泡体が得られた。また、得られた発泡体の密度
および平均気泡径を測定したところ、密度は０．０３３
ｇ／ｃｍ³ であり、平均気泡径は０．４６ｍｍであっ
た。 比較例３ タルクを０．０８部使用した以外は比較例２と同様にし
て、押出し発泡および成形した。

【０１０６】これにより、幅２０５ｍｍ、厚み２８ｍｍ
の板状発泡体が得られた。また、得られた発泡体の密度
および平均気泡径を測定したところ、密度は０．０３５
ｇ／ｃｍ³ 、平均気泡径は１．２ｍｍであり、非常に気
泡の粗い発泡体が製造された。 比較例４ ランド長さを１０ｍｍに変更した金型を用いて、実施例
１と同様に押し出し発泡したところ、金型口金部の圧力
が５５ｋｇ／ｃｍ² と低下して、突沸が激しく発泡体を
製造することができなかった。 比較例５ 押出し樹脂流路(B) を３０ｍｍに変更した金型（比(B)/
(A) ：２５）を用いて、実施例１と同様に押し出し発泡
したところ、発泡はするが、厚みが薄く、かつコルゲー
トの発生が多いため、板状の成形が不可能であった。 比較例６ 押出し時の樹脂温度を１５５℃とした以外は、実施例１
と同様にして押出し発泡および成形した。

【０１０７】これにより、幅１６０ｍｍ、厚み２５ｍｍ
の板状発泡体が得られた。また、得られた発泡体は突沸
が多数発生して製品には値しないものであった。

【０１０８】また、上記実施例２および比較例１〜３の
発泡体について、実施例１の発泡体と同様に、灰分およ
び曲げ強度（ＭＤおよびＴＤ）を測定した。

【０１０９】上記測定結果を、樹脂組成物の成分、使用
した金型および押出し条件と共に、下記表１および２に
示す。

【０１１０】

【表１】

【０１１１】

【表２】 実施例の発泡体は、比較例の発泡体に比べて気泡径が微
細で、かつ低密度であり、十分な厚みと高い曲げ強度を
有することがわかる。

【０１１２】

【発明の効果】本発明では、発泡核剤をほとんど使用せ
ずに実質的に二酸化炭素のみを発泡剤として用いて、微
細な気泡径を有し、かつ良好な厚みを有する低密度のス
チレン系樹脂発泡体を製造できる。

【０１１３】また、上記スチレン系樹脂発泡体は灰分が
少なく、優れた機械的強度を有することから、畳の芯
材、カベや床等の断熱材、梱包剤などに好適なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で使用する押出し発泡体製造用の金型
の、実施形態の一例を示す断面側面図である。

【図２】この発明で使用する押出し発泡体製造用の金型
の、実施形態の他の例を示す断面側面図である。

【図３】この発明のスチレン系樹脂発泡体の製造に使用
される押出機の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１、２ 金型

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二酸化炭素のみを発泡剤とするスチレン系
   樹脂の押出し発泡体であって、その密度が０．０２０〜
   ０．０８０ｇ／ｃｍ³ 、厚みが１５〜１２０ｍｍ、平均
   気泡径が０．０５〜０．５０ｍｍであり、灰分が発泡体
   全量に対して０．１重量％以下であるスチレン系樹脂発
   泡体。
2. 【請求項２】樹脂押出し流路と金型口金部とが連通して
   いる押出し発泡体製造用の金型であって、上記樹脂押出
   し流路の間隙(B) と上記金型口金部の間隙(A) との比
   (B)/(A) が、 【数１】４０＜(B)/(A) ＜１００ である当該金型を用いて、二酸化炭素のみを発泡剤とし
   て、原料スチレン系樹脂を、金型口金部の圧力が７０〜
   ２５０ｋｇｆ／ｃｍ² 、押出し時の樹脂温度が１２０〜
   １４５℃の条件下で押出し発泡させることを特徴とす
   る、密度が０．０２０〜０．０８０ｇ／ｃｍ³ 、厚みが
   １５〜１２０ｍｍ、平均気泡径が０．０５〜０．５０ｍ
   ｍであり、灰分が発泡体全量に対して０．１重量％以下
   であるスチレン系樹脂発泡体の製造方法。
3. 【請求項３】発泡核剤を使用せずに、原料スチレン系樹
   脂を押出し発泡させる請求項２記載のスチレン系樹脂発
   泡体の製造方法。