JP3476240B2 - 発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、発泡体の製造方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】発泡体は、軽量且つ断熱性に富むため内
装材や建築部材に用いられている。従来、上記発泡体の
製造方法としては、熱分解型発泡剤を合成樹脂に練り込
み、該発泡剤の分解温度以上に加熱することにより発泡
させる化学発泡法や溶融状態の熱可塑性樹脂に、樹脂の
融点以下の沸点を有するブタン、ペンタン、フロン等の
揮発性ガス、炭酸ガス、窒素ガス等の無機ガス等の物理
発泡剤を高温高圧下で圧入した後、低圧領域において発
泡させる物理発泡法が行われている。 【０００３】化学発泡法では、微細な独立気泡を有する
発泡体を得ることが出来るものの、発泡体中に残存する
発泡剤の分解残渣のために、発泡体の変色、臭気の発生
を生ずるといった問題があった。 【０００４】一方、物理発泡法では、化学発泡法の如き
問題はないものの、ブタン、ペンタン等は、取扱が非常
に危険であり、又、フロンは、環境上問題があり、環境
上、健康衛生上問題のない、無機ガスを用いた方法が比
較的多く研究されてきた。 【０００５】しかし、いづれにしろ、単に物理発泡剤を
熱可塑性樹脂に圧入するだけでは、均一微細な発泡体を
得ることは出来ないため、タルク等の気泡核形成剤を添
加する必要がある。又、押出し発泡では、溶融樹脂を金
型から低圧領域に押出す前に、溶融樹脂の高圧状態が保
持できず、ダイ内での発泡が生じ、更に気泡核形成剤
は、発泡セルの生成を促進させる作用をも有するため、
気泡膜が押出し発泡の過程で、熱及び剪断応力のため破
壊され、均一且つ微細な高発泡体を得ることが出来な
い。特に、高圧力で圧入する必要がある、樹脂に対する
溶解度の低い無機ガスを用いた場合には顕著であった。
具体的には、物理発泡剤を用いた押出し発泡による発泡
体の製造方法として、例えば、特開昭６０−３１５３８
号公報には、プロピレン−エチレンブロック共重合体及
びプロピレンα−オレフィン共重合体からなる混和物を
押出機に供給すると共に、溶剤又は気体を圧入し、これ
を押し出して発泡させるポリオレフィン共重合発泡体を
製造する方法が開示されている。しかし、気体の樹脂に
対する溶解度が低いため上記問題を生じ、均一且つ微細
な高発泡体を得ることは出来なかった。又、発泡に用い
る熱可塑性樹脂を、予め架橋させ、溶融粘度を上昇させ
てから発泡させ、発泡体を製造する方法もあるが、熱可
塑性樹脂を架橋させると、得られる熱可塑性樹脂発泡体
のリサイクル性が失われるといった問題があった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、発泡セル径
が均一微細であり、高発泡倍率のリサイクル可能な発泡
体を、容易且つ安全に製造する方法を提供することにあ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明に用いられる熱可
塑性樹脂は、発泡可能であれば特に限定されず、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピ
レン共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合
体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリメチ
ルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化
ビニル、ポリフッ化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレ
ンスルフィド；６−ナイロン、６，６−ナイロン、１２
−ナイロン等のポリアミド；ポリエチレンテレフタレー
ト等のポリエステル等が挙げられ、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリスチ
レン、ポリカーボネートが好ましい。これらは、単独で
用いられても、２種以上を併用してもよい。 【０００８】熱可塑性樹脂のメルトインデックスは、高
いと、発泡時の熱可塑性樹脂の粘度が低くなるため破泡
し、高発泡倍率の発泡体が得られず、又、低いと、発泡
時の熱可塑性樹脂の粘度が高くなりすぎ、高発泡倍率の
発泡体が得られないので、０．０５〜２０が好ましく、
０．１〜１５がより好ましい。なお、メルトインデック
スは、ＪＩＳ Ｋ−６７６０にしたがって測定されたも
のをいう。 【０００９】本発明で用いられる気泡核形成剤は、粒径
が平均粒径の０．８〜１．２倍であるものが，全粒子数
の８０％以上含有された、平均粒径０．１〜５００μｍ
の球状のものであれば、特に限定されず、このような気
泡核形成剤として、例えば、フライアッシュ、ネオフュ
ーム、カーボンブラック、ガラスビーズ、酸化チタン粉
末等が挙げられ、フライアッシュ、ネオフューム、ガラ
スビーズが好ましい。 【００１０】所望の平均粒径及び粒度分布を有する気泡
核形成剤は、気泡核形成剤を分級機により、分級し得ら
れる。分級された気泡核形成剤の平均径及び粒度分布
は、粒度分布測定機を用いて測定し得ることができる。 【００１１】上記気泡核形成剤の平均粒径は、大きい
と、発泡セルが、粗大となり、得られる発泡体の表面平
滑性及び断熱特性が低下し、又、小さいと、熱可塑性樹
脂中に均一に分散させることが困難となり、均一微細な
発泡セルを有する発泡体が得られないので、０．１〜５
００μｍに限定され、１〜１００μｍがより好ましい。 【００１２】気泡核形成剤中、粒径が平均粒径の０．８
〜１．２倍であるものが、全粒子数の８０％以上含有さ
れていることが必要である。かかる範囲外であると、均
一微細な発泡セルが得られず、得られる発泡体の断熱性
が低下するからである。 【００１３】気泡核形成剤が球状であるとは、一粒子内
で粒径を数点（好ましくは、１０点以上）測定した場
合、その最大の粒径（以下「最大粒子径」という）と最
小の粒径（以下「最小粒子径」という）が、一粒子内の
粒径の平均（以下「平均粒子径」という）の０．８〜
１．２倍であることをいう。発泡セルの生成速度の遅延
効果が低下し、高発泡倍率の発泡体が得られないので、
最大粒子径及び最小粒子径が、平均粒子径の０．８〜
１．２倍であることが必要である。又、球状以外のも
の、例えば、薄片状、立方体状、八面体状等を用いる
と、発泡セルの生成速度を遅延させることができず、高
発泡倍率の発泡体を得ることができないため、気泡核形
成剤の形状は、球状に限定される。 【００１４】気泡核形成剤の添加量は、多いと、気泡核
形成剤同士が部分的に凝集し、溶融した樹脂に均一に分
散されず、表面性の低下した発泡体しか得られず、又、
少ないと、押出し発泡時における内部発泡を防止するこ
とができず、高発泡倍率及び美麗な発泡体を得ることが
できないので、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、
０．０５〜１．０重量部に限定され、０．０８〜０．６
重量部が好ましい。 【００１５】本発明で用いられる無機ガスは、物理発泡
剤として一般に用いられているものであればよく、例え
ば、炭酸ガス、窒素、空気、酸素、ネオン、アルゴン及
びこれらの混合物等が挙げられ、熱可塑性樹脂に対する
溶解度が高く、高発泡倍率の発泡体が得られる、炭酸ガ
ス又は炭酸ガス含有混合ガスが好ましい。なお、無機ガ
スは、押出機中に圧入され、押出機中で気体になるもの
であれば、押出機に圧入される前は液体であってもよ
い。 【００１６】本発明では、必要に応じて、物性を損なわ
ない範囲内で、熱可塑性樹脂及び気泡核形成剤の他に、
充填剤、抗酸化剤、顔料、難燃剤、外部滑剤を添加して
もよい。 【００１７】本発明は、樹脂組成物を押出機に供給、溶
融混練すると共に、得られた溶融物に、無機ガスを圧入
混練し、金型から混練生成物を吐出すると同時に発泡さ
せ、発泡体を得る方法である。 【００１８】熱可塑性樹脂及び分級された気泡核形成剤
からなる樹脂組成物を押出機に供給する方法は、特に限
定されず、別々に押出機のホッパーに供給してもよい
し、予め熱可塑性樹脂及び気泡形成剤を混合してからホ
ッパーに供給してもよい。 【００１９】予め熱可塑性樹脂及び分級された気泡核形
成剤を混合してから、ホッパーに供給することは、熱可
塑性樹脂中に気泡核形成剤が均一に分散され、好適であ
る。 【００２０】熱可塑性樹脂及び分級された気泡核形成剤
を混合する方法は、特に限定されず、例えば、熱可塑性
樹脂及び気泡核形成剤とブレンダーを用いて混合しても
よく、予め、気泡核形成剤の含有量が多いマスターバッ
チを作成し、それを熱可塑性樹脂に混合してもよい。 【００２１】無機ガスの圧入は、熱可塑性樹脂が溶融状
態にある押出機の途中に、無機ガス圧入孔を設け、該圧
入孔から無機ガスを圧入する。かかる際、圧入の圧力
は、高いと、発泡セルが生成し、高発泡倍率の発泡体が
得られず、又、低いと、樹脂組成物への無機ガスの溶解
が不十分となり、高発泡倍率の発泡体が得られないの
で、２５〜１５０ｋｇ／ｃｍ² が好ましい。 【００２２】押出し機内に圧入された無機ガスが、熱可
塑性樹脂に溶融する前に、ホッパーから抜けることがあ
るので、加圧ホッパーを用いると良い。 【００２３】無機ガスが圧入された混練生成物は、金型
から大気圧中に吐出されると同時に発泡し、発泡体が得
られる。 【００２４】かかる際、金型先端の形状は、得たい発泡
体の形状に応じた形状であってもよい。 【００２５】又、発泡体の形状を保持するため、水や冷
風等の熱可塑性樹脂の軟化点よりも低い冷媒に接触させ
てもよい。 【００２６】 【作用】本発明では、所定の粒径及び粒度分布を有する
気泡核形成剤を用いているため、気泡核形成エネルギー
を増大させ、且つ均一系での気泡核形成を行うことがで
きるので、発泡速度を遅らせ、ダイ内での気泡の生成を
抑制し、均一微細な発泡体を得ることができる。 【００２７】 【実施例】（実施例１） ポリエチレン（三菱油化（株）社製 商品名ＺＨ５１、
ＭＩ＝２．８）１００重量部及び分級されたフライアッ
シュ（関電化工社製、ＪＩＳ Ａ ６２０１相当品、平
均粒径２０μｍ、粒径１６〜２４μｍのものが全粒子数
の９５％含有、球形、白色）０．１重量部をドライブレ
ンドし、得られた樹脂組成物を、押出機（径６５ｍｍ、
Ｌ／Ｄ＝３５）に供給した。 【００２８】なお、気泡核形成剤の分級には、分級機
（日清エンジニアリング社製 商品ターボクラッシファ
イヤーＴＣ−１５）を用い、平均粒径及び粒度分布は、
レーザー回折式粒度分布計（セイシン企業社製 商品名
ＰＲＯ−７０００Ｓ）、最大粒子径、最小粒子径及び平
均粒子径は、電子顕微鏡（日本電子社製 商品名ＪＳＭ
５２００ＢＶ）を用いて、倍率２０００倍で、測定し
た。 【００２９】なお、押出機のベント温度は、ホッパー側
から金型方向に向かって、順に１３５℃、１６０℃、１
４０℃、１３０℃に設定した。 【００３０】次に、押出機の溶融部を通って十分溶融混
練された樹脂組成物に、押出機のベント部分に用いられ
た圧入孔から炭酸ガスを９０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で、圧
入した。 【００３１】更に、十分溶融混練した後、１１３℃に保
持された口径２ｍｍの金型より１２ｋｇ／ｈｒの吐出量
で、混練生成物をロッド状に押し出すと同時に、発泡さ
せ、発泡体を得た。 【００３２】得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び熱
伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を以下の
方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００３３】（発泡倍率）得られた発泡体を２０×２０
×４０ｍｍに切断し、電子比重計（ミラージュ社製 商
品名ＥＤ−１２０Ｔ）を用いて発泡体の比重を測定し、
原料の比重を、発泡体の比重で除して、発泡体の発泡倍
率を得た。 【００３４】（表面性）得られた発泡体の任意の外径５
点を測定し、その最大外径を１００としたときの最小外
径を、表面性をした。 【００３５】（熱伝導率）得られた発泡体を４０℃に保
持して、ＪＩＳ−Ａ１４１２に従って測定した。 【００３６】（平均径）得られた発泡体を、１０×１０
×３ｍｍに切断し、破断面を、電子顕微鏡（２５０倍）
で観察、写真撮影した発泡セルを、画像処理装置を用い
て、円形処理後、平均径及びその標準偏差を測定した。 【００３７】（実施例２）実施例１において、分級され
たフライアッシュを０．５重量部とした以外は、実施例
１と同様にして、発泡体を得た。得られた発泡体の発泡
倍率、表面性及び熱伝導率、発泡セル径の平均径及びそ
の標準偏差を実施例１を同様の方法で測定し、その結果
を表１に示した。 【００３８】（実施例３） 実施例１において、フライアッシュの代わりに、分級さ
れたガラスビース（東芝バロティーニ（株）社製 商品
名ＧＢ７３１、平均粒径１９μｍ、粒径１６〜２２μｍ
のものが全粒子数の９６％含有、球形、透明）を用いた
以外は、実施例１と同様にして、発泡体を得た。 得ら
れた発泡体の発泡倍率、表面性及び熱伝導率、発泡セル
径の平均径及びその標準偏差を実施例１を同様の方法で
測定し、その結果を表１に示した。 （実施例４） ポリプロピレン（三菱油化（株）社製 商品名ＥＣ９、
ＭＩ＝０．５）１００重量部及び実施例１で用いられた
分級されたフライアッシュ０．１重量部をドライブレン
ドし、得られた樹脂組成物を、押出機（径６５ｍｍ、Ｌ
／Ｄ＝３５）に供給した。 【００３９】なお、押出機のベント温度は、ホッパー側
から金型方向に向かって、順に１７０℃、２２０℃、２
２０℃、１９５℃に設定した。 【００４０】次に、押出機の溶融部を通って十分溶融混
練された樹脂組成物に、押出機のベント部分に用いられ
た圧入孔から炭酸ガスを９０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で、圧
入した。 【００４１】更に、十分溶融混練した後、１６０℃に保
持された口径２ｍｍの金型より１２ｋｇ／ｈｒの吐出量
で、混練生成物をロッド状に押し出すと同時に、発泡さ
せ、発泡体を得た。 【００４２】得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び熱
伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を実施例
１と同様の方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００４３】（比較例１）実施例１において、分級され
たフライアッシュの代わりに、分級されていないフライ
アッシュ（関電化工社製 ＪＩＳ Ａ６２０１相当品、
平均粒径２１μｍ、粒径１７〜２５μｍが、全粒子数の
４１％含有）を用いた以外は、実施例１と同様にして、
発泡体を得た。得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び
熱伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を実施
例１と同様の方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００４４】（比較例２）実施例２において、分級され
たフライアッシュの代わりに、比較例１で用いられた分
級されていないフライアッシュを用いた以外は、実施例
２と同様にして、発泡体を得た。得られた発泡体の発泡
倍率、表面性及び熱伝導率、発泡セル径の平均径及びそ
の標準偏差を実施例１と同様の方法で測定し、その結果
を表１に示した。 【００４５】（比較例３）実施例３において、分級され
たガラスビーズの代わりに、分級されていないガラスビ
ーズ（東芝バロティーニ（株）社製 商品名ＧＢ７３
１、平均粒径１９μｍ、１６〜２２μｍのものを５０重
量％含有）を用いた以外は、実施例３と同様にして、発
泡体を得た。得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び熱
伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を実施例
１と同様の方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００４６】（比較例４）実施例４において、分級され
たフライアッシュの代わりに、比較例１で用いられた分
級されていないフライアッシュを用いた以外は、実施例
４と同様にして、発泡体を得た。得られた発泡体の発泡
倍率、表面性及び熱伝導率、発泡セル径の平均径及びそ
の標準偏差を実施例１と同様の方法で測定し、その結果
を表１に示した。 【００４７】（比較例５）実施例１において、フライア
ッシュの代わりに、分級されたタルク（日本タルク
（株）社製 商品名ＭＳ、長手方向平均粒径１０μｍ、
長手方向粒径８〜１２μｍのものが、全粒子数の８２％
含有、リン片状）０．１重量部を用いた以外は、実施例
１と同様にして発泡体を得た。なお、平均粒径及び粒度
分布は、レーザー回折式粒度分布計（セイシン企業社製
商品名ＰＲＯ−７０００Ｓ）を用いて測定した。得ら
れた発泡体の発泡倍率、表面性及び熱伝導率、発泡セル
径の平均径及びその標準偏差を実施例１と同様の方法で
測定し、その結果を表１に示した。 【００４８】（比較例６）比較例５において、分級され
たタルクの代わりに、分級されていないタルク（日本タ
ルク（株）社製 商品名ＭＳ、長手方向平均粒径１１μ
ｍ、長手方向粒径８〜１２μｍのものを４３重量％含
有）を用いた以外は、比較例５と同様にして、発泡体を
得た。得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び熱伝導
率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を実施例１と
同様の方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００４９】（比較例７）実施例１において、分級され
たフライアッシュの添加量を、ポリエチレン１００重量
部に対して、０．０２重量部とした以外は、実施例１と
同様にして、発泡体を得た。 得られた発泡体の発泡倍
率、表面性及び熱伝導率、発泡セル径の平均径及びその
標準偏差を実施例１と同様の方法で測定し、その結果を
表１に示した。 【００５０】（比較例８）比較例７において、分級され
たフライアッシュの代わりに、比較例１で用いられたフ
ライアッシュを用いた以外は、実施例７と同様にして、
発泡体を得た。得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び
熱伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を実施
例１と同様の方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００５１】（比較例９）実施例１において、フライア
ッシュの添加量を、ポリエチレン１００重量部に対し
て、１．５０重量部とした以外は、実施例１と同様にし
て、発泡体を得た。得られた発泡体の発泡倍率、表面性
及び熱伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を
実施例１と同様の方法で測定し、その結果を表１に示し
た。 【００５２】（比較例１０）実施例１において、分級さ
れたフライアッシュを添加しなかった以外は、実施例１
と同様にして、発泡体を得た。得られた発泡体の発泡倍
率、表面性及び熱伝導率、発泡セル径の平均径及びその
標準偏差を実施例１と同様の方法で測定し、その結果を
表１に示した。 【００５３】（比較例１１）実施例２において、分級さ
れたフライアッシュの代わりに、分級されたガラスビー
ズ（ｉｕｃｈｉ（株）社製 商品名ＢＺ−０６、平均粒
径６４０μｍ、粒径５１２〜７６８μｍが、全粒子数の
９０％含有）を用いた以外は、実施例２と同様にして、
発泡体を得た。得られた発泡体の発泡倍率、表面性及び
熱伝導率、発泡セル径の平均径及びその標準偏差を実施
例１と同様の方法で測定し、その結果を表１に示した。 【００５４】 【表１】 【００５５】 【発明の効果】本発明の発泡体の製造方法の構成は、上
記の通りであり、均一且つ微細な発泡セルを有する高発
泡倍率の発泡体を得ることができる。得られた発泡体
は、発泡セルが均一且つ微細であるので、断熱性に優
れ、又、表面性にも優れるので、他の部材との接着性に
も優れる。更に、無架橋の熱可塑性樹脂からできている
ため、リサイクル性にも優れる。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】熱可塑性樹脂１００重量部、及び粒径が平
   均粒径の０．８〜１．２倍であるものが、全粒子数の８
   ０％以上含有された、平均粒径０．１〜５００μｍの球
   状の気泡核形成剤０．０５〜１．０重量部からなる樹脂
   組成物を押出機に供給、溶融混練すると共に、無機ガス
   を圧入し、押出機の先端に設けられた金型から混練生成
   物を吐出すると同時に発泡させることを特徴とする発泡
   体の製造方法。