JP7258179B2 - 樹脂発泡板の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、樹脂発泡板の製造方法に関する。

特開２０００－３１３０２３号公報（特許文献１）は、発泡体シートの製造方法を開示している。発泡体シートの製造方法において、発泡体シートは、熱分解型化学発泡剤を用いて発泡性シートを加熱発泡させることにより製造されている。

樹脂材料を発泡させる発泡剤には、熱分解型化学発泡剤を含む化学発泡剤と物理発泡剤とがある。熱分解型化学発泡剤を含む化学発泡剤は、樹脂材料を発泡させやすいが、物理発泡剤に比べ毒性が強いものが多く、環境汚染の原因になる。また、毒性が強い化学発泡剤は、発泡後に除去するコスト負担が大きい。一方で、物理発泡剤のうちフロンや炭化水素等も、樹脂材料に対する溶解度が高く発泡させやすいが、オゾン層の破壊等、環境への負荷が大きい。そのため、環境への負荷が小さい窒素や二酸化炭素等の不活性ガスの物理発泡剤を用いることが求められている。

特開２０００－３１３０２３号公報

しかしながら、不活性ガスの物理発泡剤は、樹脂材料に対する溶解度が低いため発泡させにくく、発泡体シートの軽量化を容易に図ることができない。また、不活性ガスの物理発泡剤は、発泡により形成される気泡の大きさが均一にならず、気泡の大きさのバラツキによって樹脂発泡板の強度を保持できないという問題があった。気泡の大きさのバラツキによる強度の低下は、大きな気泡に応力が集中し、そこが起点となって破壊や座屈といった現象が起きることに起因するものと推察される。

そこで、本開示は、不活性ガスの物理発泡剤を用いながら、容易に軽量化を図り、気泡の大きさを効率的に略均一化させ、強度を向上させることができる樹脂発泡板の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本開示は次のような解決手段を講じた。すなわち、本開示に係る樹脂発泡板の製造方法は、異形押出成形に用いられる押出機にエンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックの少なくともいずれか一方の樹脂を入れる工程を含んでよい。樹脂を加熱して溶融し、溶融樹脂を生成する工程を含んでよい。溶融樹脂に不活性ガスの物理発泡剤を注入して混合する工程を含んでよい。不活性ガスを混合した溶融樹脂をダイスから押出して発泡成形する工程を含んでよい。ダイスは、不活性ガスを混合した溶融樹脂を、押出し方向に沿って互いに略平行に延びる２つ以上の孔を有する板状に成形してよい。

本開示に係る樹脂発泡板の製造方法によれば、不活性ガスの物理発泡剤を用いながら、容易に軽量化を図り、気泡の大きさを効率的に略均一化させ、強度を向上させることができる樹脂発泡板を製造することができる。

図１は、樹脂発泡板の製造方法を示すフローである。 図２は、図１に示す樹脂発泡板の製造方法に用いる押出成形機の概略図である。 図３は、図２に示すダイスの隔壁の配列を示す平面視の概略図である。 図４は、図３に示すダイスのＣ－Ｃ’断面図である。 図５は、図３に示すダイスのＤ－Ｄ’断面図である。 図６は、図３に示すダイスのＥ－Ｅ’断面図である。 図７は、図２に示す発泡樹脂材料のＡ－Ａ’断面図である。 図８は、図２に示す発泡樹脂材料のＢ－Ｂ’断面図である。 図９は、図１に示す樹脂発泡板の製造方法によって製造された樹脂発泡板の構造を示す外観斜視図である。

実施の形態に係る樹脂発泡板の製造方法は、異形押出成形に用いられる押出機にエンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックの少なくともいずれか一方の樹脂を入れる工程を含んでよい。押出機に入れた樹脂を加熱して溶融し、溶融樹脂を生成する工程を含んでよい。溶融樹脂に不活性ガスの物理発泡剤を注入して混合する工程を含んでよい。不活性ガスを混合した溶融樹脂をダイスから押出して発泡成形する工程を含んでよい。ダイスは、不活性ガスを混合した溶融樹脂を、押出し方向に沿って互いに略平行に延びる２つ以上の孔を有する板状に成形してよい。

これにより、不活性ガスの物理発泡剤を用いながら、容易に軽量化を図り、気泡の大きさを効率的に略均一化さることで強度を向上させることができる樹脂発泡板を製造することができる。

不活性ガスの物理発泡剤は、窒素、二酸化炭素、空気、アルゴン及びヘリウムからなる群から選ばれる１つ又は２つ以上であってよい。不活性ガスの物理発泡剤は、発泡時に水を生成しない。そのため、加水分解による樹脂発泡板の劣化を防止することができる。また、窒素及び二酸化炭素を用いることにより、環境への負荷を軽減することができる。

不活性ガスの物理発泡剤を注入する前に、樹脂発泡板のうち２つ以上の孔を除く発泡樹脂部分の発泡倍率が１．２～４倍となるように、注入される不活性ガスの物理発泡剤の圧力を調整する工程を含んでよい。これにより、発泡樹脂部分の発泡倍率を１．２～４倍という低倍率で発泡させることができる。

以下、本開示に係る樹脂発泡板の製造方法について、図１～９を用いて具体的に説明する。まず、図１に示すように、樹脂発泡板の製造方法は、異形押出成形に用いられる押出機にエンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックの少なくともいずれか一方の樹脂を入れる工程（Ｓ１）と、樹脂を加熱して溶融し、溶融樹脂を生成する工程（Ｓ２）と、溶融樹脂に不活性ガスの物理発泡剤を注入して混合する工程（Ｓ３）と、不活性ガスを混合した溶融樹脂をダイスから押出して発泡成形する工程（Ｓ４）とを含む。

エンジニアリングプラスチックは、耐熱温度が１００℃以上、強度が５００ｋｇｆ／ｃｍ^２未満、曲げ弾性率が２４０００ｋｇ／ｃｍ２未満のプラスチックである。エンジニアリングプラスチックは、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ－ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）などである。

スーパーエンジニアリングプラスチックは、耐熱温度が１５０℃以上であり、高い耐熱性を有するプラスチックである。スーパーエンジニアリングプラスチックは、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、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）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、フッ素樹脂及び液晶ポリマー（ＬＣＰ）などである。

樹脂発泡板の製造方法について、ここではエンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックのうち、エンジニアリングプラスチックであるポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を用いて説明する。Ｓ１において、図２に示すように、押出成形機１のホッパー２にポリカーボネート樹脂のペレットＰを入れる。ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネート樹脂と他の樹脂及び不活性粒子の少なくともいずれか一方とのコンパウンド樹脂、或いは、共重合ポリカーボネート樹脂でもよい。他の樹脂は、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＣＴ樹脂）、ＰＰＳ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビリニデン樹脂、ポリラクチド樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリブチレンサクシネートアジペート樹脂、ポリカブロラクトン樹脂及びヒドロキシ酪酸－ヒドロキシヘキサン酸コポリマーである。他の樹脂は、単独でもよく２種類以上の併用でもよい。ポリカーボネート樹脂は、樹脂発泡板の強度を向上させる観点から、５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上とするのがよい。同様の観点から、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックの合計は、ホッパー２に入れられる樹脂材料に対して少なくとも５０重量％以上、好ましくは６０重量%以上、より好ましくは７０重量％以上とするのがよい。不活性粒子は、タルク、クレイ、シリカ、ガラスファイバー、炭素繊維、セルロース、炭酸カルシウム及び酸化チタン等である。不活性粒子は、単独でもよく２種類以上の併用でもよい。不活性粒子は、軽量化の観点から４０重量％以下、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下とするのがよい。

また、ホッパー２に入れる樹脂材料は、ポリカーボネート樹脂とともに、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂（ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＣＴ樹脂等）、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂及びＡＳ樹脂等を加えてブレンドしてもよい。その際、ポリカーボネート樹脂は、樹脂発泡板の強度を向上させる観点から、５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上とするのがよい。同様の観点から、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックの合計は、ホッパー２に入れられる樹脂材料に対して少なくとも５０重量％以上、好ましくは６０重量%以上、より好ましくは７０重量％以上とするのがよい。

一方、ポリカーボネート樹脂は、発泡倍率が乏しいため発泡しにくい。また、ポリカーボネート樹脂は、比較的高価である。そのため、ポリカーボネート樹脂は、１００重量％以下、好ましくは９０重量％以下、より好ましくは８０重量％以下とするのがよい。同様に、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックは、比較的高価であるため、１００重量％以下、好ましくは９０重量％以下、より好ましくは８０重量％以下とするのがよい。

また、ポリカーボネート樹脂としては、主鎖にカーボネート結合を有するものであれば特に限定されず、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート、芳香族－脂肪族ポリカーボネート等が挙げられる。ポリカーボネート樹脂は、例えば、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換する方法、ジヒドロキシ化合物とホスゲンとをアルカリ触媒存在下に界面重縮合させる方法で得られるものである。ジヒドロキシ化合物としては、分子内にヒドロキシ基を２つ有する化合物であればよく、ビスフェノールＡ、２，２－ビス（３，５－ジブロモ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル－３－メチルフェニル）プロパン、２，２－ビス（３－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（３、５－ジメチル－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）メタン、１，１－ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）エタン、２，２－ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）ブタン等の芳香族ジヒドロキシ化合物；エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール等の脂肪族ジヒドロキシ化合物などが挙げられる。これらのジヒドロキシ化合物は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、ポリカーボネート樹脂は、ジヒドロキシ化合物以外にも、モノヒドロキシ化合物、トリヒドロキシ化合物等に由来する構造単位を含有していてもよい。

ペレットＰは、ホッパー２に入れられたのち、導入口２ａを介して押出機３に入る。押出機３は、シリンダ３ａと、シリンダ３ａに収容されたスクリュー３ｂとを備える。ペレットＰは、スクリュー３ｂの回転によって、押出方向（図示の左方向）に送られる。なお、押出機３は、ペレットＰを押出方向に送ることができれば、上述の構成に限定されるものではない。

Ｓ２において、ペレットＰは、図示しないヒーターなどの加熱装置等によって加熱されながら、押出方向に送られる。ペレットＰは、加熱により溶融する。これにより、溶融樹脂Ｍが生成される。なお、加熱装置の温度、シリンダ３ａの径、スクリュー３ｂの径及びスクリュー３ｂの回転速度等は、ペレットＰの樹脂材料及びペレットＰの投入量等に応じて、溶融樹脂Ｍに不活性ガスＧの物理発泡剤を注入する工程（Ｓ３）までにペレットＰを溶融できるように適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。

Ｓ３において、溶融樹脂Ｍに不活性ガスＧの物理発泡剤を注入して混合する。不活性ガスＧは、ボンベ４からガス収容器５の注入口５ａを介して、溶融樹脂Ｍに注入される。ガス収容器５は、押出機３内に注入される不活性ガスＧの注入量及び不活性ガスＧの注入速度等を調整する。不活性ガスＧの物理発泡剤の注入量及び注入速度は、後述する物理発泡剤の圧力によって決めることができる。溶融樹脂Ｍと不活性ガスＧとは、スクリュー３ｂの回転により混合されながら、押出方向へと送られる。不活性ガスＧとは広義に非可燃性ガスを差す。不活性ガスＧの物理発泡剤は、窒素、二酸化炭素、空気、アルゴン及びヘリウムからなる群から選ばれる１つである。特に、環境への負荷が小さい窒素、二酸化炭素が好ましい。不活性ガスＧは、単独でも２種以上の併用でもよい。なお、溶融樹脂Ｍに不活性ガスＧを供給できれば、不活性ガスＧの供給源はボンベ４に限定されるものではない。また、押出成形機１のボンベ４とガス収容器５との間において、不活性ガスＧの流路となる管には、減圧弁、流量計、定量ポンプ及びバッファータンク等の機器が設置されている。これらの機器の図示及び具体的な説明は、省略する。

Ｓ３において、さらに、押出機３内に注入される物理発泡剤の圧力は調整される。物理発泡剤の圧力は、後述する樹脂発泡板１０の２つ以上の孔Ｆ１を除く発泡樹脂部分の発泡倍率が１．２～４倍となるように調整される。物理発泡剤の圧力は、図２に示す圧力計７によって確認することができる。発泡倍率が低い場合、樹脂発泡板１０の強度は高くなるが、耐熱性及び軽量化の効果は低下する。一方、発泡倍率が高い場合、樹脂発泡板１０の強度は低下するが耐熱性及び軽量性は向上する。そのため、樹脂発泡板１０の強度、耐熱性及び軽量性のバランスを考慮し、発泡倍率が１．２倍以上、好ましくは１．４倍以上、より好ましくは１．６倍以上とするのがよく、４倍以下、好ましくは３倍以下、より好ましくは２．５倍以下となるように、物理発泡剤の圧力が調整されるのがよい。この物理発泡剤の圧力は、好ましくは１ＭＰａ以上、より好ましくは２ＭＰａ以上とするのがよく、好ましくは１５ＭＰａ以下、より好ましくは１０ＭＰａ以下、さらにより好ましくは８ＭＰａ以下とするのがよい。物理発泡剤の圧力が低すぎると溶融樹脂Ｍに浸透しにくく、高すぎると装置負荷が大きくなるためである。

ここで、Ｓ２～Ｓ３における押出機３とペレットＰ（溶融樹脂Ｍ）の流れについて、図２を参照してより詳しく説明する。なお、この流れに沿って図２の右側を上流といい、左側を下流という。押出機３に入れられたペレットＰは、その直後にシリンダ３ａの最上流において加熱して溶融される。その後、下流に進むにつれてスクリュー３ｂの軸の径が徐々に大きくなり、溶融樹脂Ｍは、圧縮される。そして、この圧縮箇所よりも下流で溶融樹脂Ｍの流速が調整されたのち、シリンダ３ａ内に不活性ガスＧの物理発泡剤が注入される。この物理発泡剤が注入される箇所におけるスクリュー３ｂの軸の径は、溶融樹脂Ｍが圧縮された箇所よりも小さい。これにより、シリンダ３ａ内の溶融樹脂Ｍは、飢餓状態となる。飢餓状態とは、シリンダ３ａ内に溶融樹脂Ｍが充満しない状態をいう。飢餓状態では、シリンダ３ａ内に溶融樹脂Ｍとともに空間を有する。このような飢餓状態下のシリンダ３ａ内に不活性ガスＧの物理発泡剤が注入されると、物理発泡剤と溶融樹脂Ｍとの接触が促進され、より多く物理発泡剤が溶融樹脂Ｍに溶解する。これにより、不活性ガスＧの物理発泡剤の溶融樹脂Ｍへの溶解が促進される。その結果、低圧発泡であっても低い発泡倍率を維持しながら十分に物理発泡剤を拡散させて発泡させることができ、樹脂発泡板１０の発泡樹脂部分が１．２～４倍の低い発泡倍率となるように溶融樹脂Ｍを発泡させることができる。なお、物理発泡剤を注入する前に溶融樹脂Ｍの流速を調整したが、流速の調整段階における溶融樹脂Ｍにも物理発泡剤が拡散されるため、これによっても物理発泡剤の溶融樹脂Ｍへの溶解が促進されると考えられる。

不活性ガスＧが混合された溶融樹脂（以下、発泡樹脂材Ｆと称す。）は、押出機３から出た後、マニホールドを介してダイス６に送られる。

Ｓ４において、発泡樹脂材Ｆは、ダイス６から押出されることによって発泡成形される。ダイス６は、発泡樹脂材Ｆを押出方向に沿って互いに略平行に延びる２つ以上の孔Ｆ１を有する板状に成形する断面形状を有している。ダイス６の開口面には、発泡樹脂材Ｆの押出方向から視て、図７に示す２つ以上の孔Ｆ１に対応する断面形状及び２つ以上の孔Ｆ１に対応する位置に、２つ以上の孔Ｆ１を形成するための隔壁が配列されている。

図３～６に示すように、ダイス６は、２つ以上の孔Ｆ１を形成するための２つ以上の隔壁６１を内部に備えている。なお、図３～６は、図示による説明を容易にすべく、隔壁６１の数を８つとしたが、これに限定されるものではなく、２つ以上の孔Ｆ１の配列に応じて適宜変更することができる。図３に示すように、２つ以上の隔壁６１は、一列に配置されており、図４～６に示すように、２つ以上の隔壁６１は、一列に配置された隔壁６１が上下２段となるように配置されている。各々の隔壁６１は、発泡樹脂材Ｆを導入する押出機３側（図３に示す上側）からダイス６の開口面側（図３に示す下側）に向かって徐々に厚くなるテーパ状である。各々の隔壁６１は、ダイス６の開口側表面においても、図６に示す四角形状の断面の相似形である。そのため、発泡樹脂材Ｆが押出方向に向かって流れる流路６２は、徐々に狭くなる。このように、ダイス６を形成したことにより、流路６２を流れる発泡樹脂材Ｆへの圧力を維持することができる。なお、各々の隔壁６１は、テーパ状ではなく、互いに対向する側面が平行となるように配列してもよいが、流路６２を流れる発泡樹脂材Ｆへの圧力が低下するため気泡が比較的大きくなりやすい。そのため、より小さな気泡を形成するためには、各々の隔壁６１は、テーパ状であるのがよい。また、上述のように内部に２つ以上の隔壁を備えたダイス６であってもよいし、隔壁６１をアダプタとして、隔壁６１を備えないダイス６に装着するようにしてもよい。隔壁６１をアダプタとする場合、アダプタの温度を制御できる温調装置を備えるのが好ましい。温調装置は、ヒーター又は冷却装置である。これにより、成形後の樹脂発泡板１０の表面性や寸法を容易に制御することができる。また、２つ以上の隔壁６１の配列は、２つ以上の孔Ｆ１の配列に応じて適宜変更可能である。また、各々の隔壁６１の断面形状は、各々の孔Ｆ１の断面形状に応じて適宜変更可能である。

図２及び図７に示すように、板状の発泡樹脂材Ｆは、ダイス６の開口から押出された直後から僅かに厚くなり、ダイス６の開口面に配列された各々の隔壁によって２つ以上の孔Ｆ１が形成されている。図７に示すように、２つ以上の孔Ｆ１は、厚み方向（図示の上下方向）に上下２段となるように配列されている。上段に配列された各々の孔Ｆ１は、下段に配列された各々の孔Ｆ１と対向するように位置付けられている。板状の発泡樹脂材Ｆの側面と孔Ｆ１との間の幅ｔ１は、互いに隣接する孔Ｆ１同士の各々の間隔幅ｔ２よりも大きい。すなわち、板状の発泡樹脂材Ｆの断面において、孔Ｆ１よりも左右方向外側の発泡樹脂材Ｆの厚みは、比較的厚い。同様に、上段の孔Ｆ１よりも上方外側の発泡樹脂材Ｆの厚みは、比較的厚い。下段の孔Ｆ１よりも下方外側の発泡樹脂材Ｆの厚みは、比較的厚い。これにより、板状の発泡樹脂材Ｆの端部においても発泡性を維持することができる。また、板状の発泡樹脂材Ｆは、上述のダイス６の隔壁によって細分化される。これにより、発泡樹脂材Ｆを薄肉化できるため圧力を保持させやすく、発泡性を維持することができる。

図８に示すように、板状の発泡樹脂材Ｆは、図７に示す押出し直後の状態から押出方向に送られると圧力が低下し、発泡する。図８に示す板状の発泡樹脂材Ｆの厚みは、発泡によって図７に示す板状の発泡樹脂材Ｆの厚みの１．０５～３倍となる。発泡のより形成された気泡は、２つ以上の孔Ｆ１を形成したことにより、略均一の気泡径となる。すなわち、孔Ｆ１が形成されていない板状の発泡樹脂材では、厚みの中間層の粘度が厚みの外表層に比べて低くなり気泡が合一化して気泡径が大きくなり、一方で、外表層の温度が中間層に比べて低下しやすく発泡しにくい。そのため、孔Ｆ１が形成されていない板状の発泡樹脂材の気泡の気泡径は、外表層と中間層との間でバラツキが生じる。一方で、板状の発泡樹脂材Ｆは、２つ以上の孔Ｆ１を形成したことにより、粘度が比較的低い中間層が形成されないため、外表層と略同じ比較的小さい気泡径を有する気泡が略均一に形成される。これにより、板状の発泡樹脂材Ｆは、略均一の比較的小さい気泡径を有する気泡が形成される。また、発泡により、各々の孔Ｆ１の大きさは、図７に示す孔Ｆ１の大きさよりも小さくなる。

なお、孔Ｆ１は、略四角形状の断面を有する。孔Ｆ１の断面形状は、略四角形に限られず、円形、楕円形又は多角形であってもよい。また、２つ以上の孔Ｆ１は、上下２段となるように配列されているが、１段であってもよく、或いは、千鳥状に配列されてもよい。すなわち、２つ以上の孔Ｆ１の配列位置、形状及びサイズは、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

このように形成された板状の発泡樹脂材Ｆは、図示しない冷却装置によって冷却され、図示しない成形ローラによって成形され、その後、切断装置によって所定のサイズに切断される。これにより、図９に示す樹脂発泡板１０を製造することができる。

図９に示すように、樹脂発泡板１０は、樹脂発泡板１０の主面に沿って平行方向に延びる２つ以上の孔Ｆ１を有している。各々の孔Ｆ１は、樹脂発泡板１０の一方の側面から、一方の側面に対向する他方の側面まで貫通するように開口形成されている。

樹脂発泡板１０は、上述の通り、比較的小さい気泡を形成すればよい。そのため、発泡しにくい不活性ガスＧの物理発泡剤を用いても十分な大きさの気泡を形成することができる。すなわち、発泡しにくい不活性ガスＧの物理発泡剤を敢えて用いたことにより、効率的に気泡の大きさを略均一化でき、比較的強度が強いエンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックを用いた樹脂発泡板１０の強度を向上させることができる。また、不活性ガスＧの物理発泡剤を用いたことにより、環境への負荷を軽減することができる。また、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックのうち、発泡倍率に乏しく発泡しにくい非晶性樹脂を用いた場合であっても十分な大きさの気泡を形成することができる。すなわち、比較的強度が高いが発泡しにくい非晶性樹脂を敢えて用いたことにより、効率的に気泡の大きさを比較的小さくして略均一化でき、樹脂発泡板１０の強度を向上させることができる。

樹脂発泡板１０は、気泡が比較的小さいが、２つ以上の孔Ｆ１を有している。そのため、樹脂発泡板１０は、気泡の形成による軽量性を保持することができる。

また、不活性ガスＧの物理発泡剤は、発泡時に水を生成しない。そのため、加水分解による樹脂発泡板１０の劣化を防止することができる。

このように、樹脂発泡板１０の製造方法によれば、不活性ガスＧの物理発泡剤を用いながら、容易に軽量化を図り、気泡の大きさを効率的に略均一化させ、強度を向上させることができる樹脂発泡板１０を製造することができる。

なお、本開示においてポリフェニレンサルファイドとは、繰り返し単位の８０モル％（好ましくは９０モル％以上）が［化１］で示される構成単位からなる重合体をいう。

かかる成分が２０モル％未満ではポリマーの結晶性、軟化点等が低くなり、得られるフィルムの耐熱性、寸法安定性および機械的特性などを損なう。繰り返し単位の２０モル％未満（好ましくは１０モル％未満）であれば、共重合可能なスルフィド結合を含有する単位が含まれていても差し支えない。該重合体の共重合の仕方はランダム、ブロックを問わない。

本開示において、ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物とは、上記ポリフェニレンサルファイド（ 好ましくはポリ－ｐ－フェニレンサルファイド）を５０重量％以上含む樹脂組成物をいう。樹脂組成物中の残りの５０重量％未満は、ポリフェニレンサルファイド以外のポリマーおよび／または充填剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤等の添加剤であってもかまわない。ポリフェニレンサルファイドは、ポリフェニレンサルファイドと他の樹脂及び不活性粒子の少なくともいずれか一方とのコンパウンド樹脂、或いは、共重合ポリフェニレンサルファイドでもよい。他の樹脂の説明及び含有量は、上述のポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を用いた説明の他の樹脂と同様である。また、本開示のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の溶融粘度は温度３００℃、せん断速度２００ｓｅｃ^－１のもとで１００～５００００ポイズ、さらには５００～１２０００ポイズの範囲が製膜性の面で好ましい。

以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

（実施例）
実施例１～５の試験片及び比較例１～３の試験片を作成し、各々の試験片の気泡のバラツキを評価するとともに、各々の試験片の比重、発泡倍率及びの曲げ強度を測定した。試験結果を下記の表１に示す。各々の試験片の形状及び試験条件の詳細は、後述する。なお、表１中、ＰＣはポリカーボネート樹脂であり、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレン樹脂であり、ＡＢＳはＡＢＳ樹脂であり、ＰＰＳはポリフェニレンサルファイドであり、ＰＢＴはポリブチレンテレフタレートである。

実施例１～５の試験片並びに比較例１～３の試験片は、表１に示す各々の樹脂材料を用いて各々の発泡方式（発泡剤）により作製した。５つの孔Ｆ１を有する実施例１～５の試験片及び５つの孔Ｆ１を有する比較例２及び３の試験片は、上述の製造方法に則し、押出発泡成形により作製した。各々の試験片は、板状であり、２０ｍｍの幅及び２００ｍｍの長さを有する。各々の試験片の厚みは、上述の表１に示す通りである。５つの孔Ｆ１は、各々の試験片の長さ方向に主面に沿って略平行に延び、各々同じように各々の試験片の幅方向に亘って配列されている。また、各々の孔Ｆ１は、同じ大きさの四角形の断面形状を有する。孔を有しない比較例１の試験片は、上述の製造方法においてダイスの開口面に上述の隔壁６１を設けず、押出発泡成形により作製した。

（気泡径の測定）
上述の気泡のバラツキは、各々の試験片において、厚みの４５～５０％の範囲に形成された気泡のメジアン径Ｄ１と、厚みの０～５％の範囲に形成された気泡のメジアン径Ｄ２を、以下の方法で測定することにより評価した。まず、各々の試験片の重心を通るように、試験片を厚みに沿う方向（図８を参照。）に切断する。なお、試験片が柔軟である場合等、試験片の切断時に切断面の気泡が潰れる場合は、試験片を液体窒素で冷却してから切断する。厚みの４５～５０％の範囲において、試験片の幅方向の中心線から両端部に向かって１０ｍｍずつ計２０ｍｍの幅を持つ長方形の範囲を決定する。なお、試験片の幅寸法が２０ｍｍ未満である場合は、試験片の幅を長方形の範囲の幅とする。測定は、光学顕微鏡を用いて行う。この長方形の範囲に含まれる気泡のうち、気泡径が大きいものから３０個の気泡を選定する。このように選定された気泡の気泡径ｒは、各々の気泡の重心から円を広げていき、気泡の壁面に接したときの円の直径ｒ１と、気泡の壁面に接しなくなるまで大きくなった円の直径ｒ２との平均｛ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／２｝によって求める。このように求められた各々の気泡の気泡径ｒからメジアン径Ｄ１が測定される。一方、メジアン径Ｄ２は、厚みの表面側から０～５％の範囲において、上述のメジアン径Ｄ１と同様に測定される。なお、厚みの表面側とは、主面の両側のうち、いずれか一方であってもよく両方であってもよい。測定したメジアン径Ｄ１及びメジアン径Ｄ２から比率Ｄ２／Ｄ１を算出し、０．８以上１．２未満を「Ａ」、０．５以上０．８未満及び１．２以上１．６未満を「Ｂ」、０．２以上０．５未満及び１．６以上２．０未満を「Ｃ」とし、０.２未満及び２．０以上を「Ｄ」として、気泡のバラツキを評価した。なお、厚みの表面側とは、主面の両側のうち、いずれか一方であってもよく両方であってもよい。したがって、比率Ｄ２／Ｄ１は、好ましくは０．５以上、より好ましくは０．８以上とするのがよく、好ましくは１．６未満、より好ましくは１．２未満とするのがよい。

その結果、孔Ｆ１を有する実施例２、３及び５の試験片において、気泡のバラツキを「Ｂ」と評価することができ、比較的良好に気泡の大きさを略均一化できていることが分かった。特に、実施例１及び実施例４のように発泡方式を物理発泡とし、かつ、樹脂材料をポリカーボネート樹脂又はポリフェニレンサルファイドとした場合、すなわち、樹脂材料を一つとした場合には、気泡のバラツキを「Ａ」と評価することができ、より効率的に気泡の大きさを略均一化できていることが分かった。実施例１～３では、発泡させにくい物理発泡剤を用いて、発泡させにくいポリカーボネート樹脂を発泡させたことにより、試験片の厚みの外表層と同じ比較的小さい気泡が試験片の厚みの中間層にも効率的に形成されたものと考えられる。比較例２の試験片において、気泡のバラツキは、「Ｃ」評価となった。また、比較例２の試験片は、化学発泡であるため物理発泡よりも全体として比較的大きな気泡が形成されているものと考えられる。一方、比較例１の試験片は、孔Ｆ１が形成されていないため、上述の通り、気泡の大きさが均一化されず、気泡のバラツキの評価は「Ｄ」となった。また、比較例３の試験片も気泡のバラツキの評価は「Ｄ」となった。

（比重の測定）
見かけの比重（ｇ／ｍｍ３）は、水中置換式密度比較測定により、アルファミラージュ株式会社製の「ＭＤＳ－３００」を用いて測定した。試験は、孔Ｆ１内に水が入らないように、孔Ｆ１の開口を閉じる低密度ポリエチレン（ＬＰＤＥ）フィルムを試験片の側面に貼付して行った。各々の試験片に貼付する低密度ポリエチレン（ＬＰＤＥ）フィルムは、同じサイズ及び同じ比重である。表１に示すように、各々の主となる樹脂材料（樹脂１）がポリカーボネート樹脂である実施例１～３の試験片並びに比較例１及び２の試験片を比較すると、孔Ｆ１を設けた実施例１～３の試験片及び比較例２の試験片は、孔Ｆ１を有していない比較例１の試験片よりも比重が小さくなった。一方、各々の種となる樹脂材料（樹脂１）がポリフェニレンサルファイドである実施例４及び５の試験片並びに比較例３の試験片を比較すると、各々の試験片は孔Ｆ１を有するため比重に差はなかった。すなわち、孔Ｆ１を設ければ比重は小さくなるものと推察される。このように、孔Ｆ１を設けることで、試験片が比較的軽くなり、軽量化を図ることができることが分かった。

（発泡倍率）
発泡倍率は、実施例の試験片及び比較例試験片の各々の樹脂材料自体の比重をＡとし、発泡成形後の各々の試験片の孔Ｆ１を除く発泡樹脂部分の比重をＢとした場合に、｛比重Ａ／比重Ｂ｝によって換算した。なお、比重Ｂは、上述の水中置換式密度比較試験において、各試験片の孔Ｆ１の開口を閉じずに測定した。

（曲げ強度試験）
曲げ強度は、各々の試験片の寸法を上述の通りとし、エーアンドディー製の「テンシロンＲＴＦ２４１０」を用いた３点曲げ試験によって測定した（ＪＩＳ Ｋ６９１１参考）。曲げ強度試験において、支点間距離は１００ｍｍであり、ヘッド速度は３ｍｍ／ｍｉｎであり、測定環境温度は２５℃（±２℃）であり、測定環境湿度は５０％ＲＨ（±５％ＲＨ）である。具体的に、曲げ強度試験は、互いに略平行に延びる５つの孔Ｆ１に対して試験片の主面側から視て直交する方向に、加圧くさびで試験片を加圧することにより行った。加圧くさびは、「ＪＩＳ Ｋ６９１１」に準拠し、先端に５±１ｍｍの丸みを持った金属製のものを使用した。なお、樹脂材料ごとに異なる特性を考慮し、主となる樹脂材料（樹脂１）がポリカーボネート樹脂である実施例１～３の試験片並びに比較例１及び２の間で曲げ強度を比較した。また、主となる樹脂材料（樹脂１）がポリフェニレンサルファイドである実施例４及び５の試験片並びに比較例３の試験片の間で曲げ強度を比較した。

表１に示すように、実施例１の試験片は、比較例１の試験片よりも曲げ強度を向上させることができた。実施例１の試験片は、５つの孔Ｆ１を設けたことにより、また、物理発泡剤によって樹脂発泡させたため、気泡の大きさが比較的小さく、且つ、気泡の大きさが均一化したため、比較例１の試験片よりも曲げ強度が向上したものと考えられる。また、実施例２の試験片及び実施例３の試験片は、樹脂材料としてポリカーボネート樹脂とポリカーボネート樹脂以外の樹脂を含有しているため、実施例１の試験片に比べるとやや気泡のバラツキが生じた。そのため、実施例２の試験片及び実施例３の試験片は、実施例１の試験片よりも曲げ強度がやや劣るものの、比較例１の試験片と比べると曲げ強度は大きく向上した。一方、比較例２の試験片は、５つの孔Ｆ１を有するものの、化学発泡剤を用いて樹脂発泡しているため、曲げ強度が大きく低下した。上述の通り、比較例２の試験片は、化学発泡であるため物理発泡よりも全体として比較的大きな気泡が形成されており、また、各実施例の試験片に比べて気泡のバラツキがあるためと考えられる。さらに、比較例２の試験片の曲げ強度低下は、化学発泡によって樹脂が加水分解して分子量が低下したことも影響しているものと考えられる。

また、表１に示すように、実施例４及び５の試験片並びに比較例３の試験片を比較すると、実施例４及び５の試験片は、比較例３の試験片に比べて曲げ強度を向上させることができた。これは、比較例３の試験片の気泡にバラツキがあるためであり、また、化学発泡によって樹脂が加水分解して分子量が低下したことも影響しているものと考えられる。また、実施例５の試験片の曲げ強度が実施例４の試験片よりも大きくなったのは、実施例５の試験片がポリフェニレンサルファイドよりも比較的大きい強度を有するポリブチレンテレフタレートを含むためと考えられる。

なお、実施例の各々で用いた樹脂材料のうち、ポリカーボネート樹脂は非晶性樹脂である。エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックのうち、他の非晶性樹脂を用いても上記の試験と同程度の結果が得られるものと考えられる。また、ポリフェニレンサルファイドは結晶性樹脂である。エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックのうち、他の結晶性樹脂を用いても上記の試験と同程度の結果が得られるものと考えられる。

このように、樹脂発泡板１０の製造方法によれば、不活性ガスＧの物理発泡剤を用いながらも、２つ以上の孔Ｆ１を設けたことにより、軽量化を図ることができるとともに、気泡のバラツキを抑制して気泡径を比較的小さい気泡径で均一化し、強度の強い樹脂発泡板１０を製造できることが分かった。

１ 押出成形機、２ ホッパー、２ａ 導入口、３ 押出機、３ａ シリンダ、３ｂ スクリュー、４ ボンベ、５ ガス収容器、５ａ 注入口、６ ダイス、７ 圧力計、６１ 隔壁、６２ 流路、１０ 樹脂発泡板、Ｐ ペレット、Ｇ 不活性ガス、Ｆ 発泡樹脂材、Ｆ１ 孔

Claims (9)

1. 異形押出成形に用いられる押出機にエンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックの少なくともいずれか一方の樹脂を入れる工程と、
   前記樹脂を加熱して溶融し、溶融樹脂を生成する工程と、
   前記溶融樹脂に不活性ガスの物理発泡剤を注入して混合する工程と、
   前記不活性ガスを混合した溶融樹脂をダイスから押出して発泡成形する工程とを含み、
   前記ダイスは、前記不活性ガスを混合した溶融樹脂を、押出し方向に沿って互いに平行に延びる２つ以上の孔を有する板状に成形する、樹脂発泡板の製造方法。
2. 請求項１に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記不活性ガスの物理発泡剤は、窒素、二酸化炭素、空気、アルゴン及びヘリウムからなる群から選ばれる１つ又は２つ以上である、樹脂発泡板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記不活性ガスの物理発泡剤を注入する前に、前記樹脂発泡板のうち２つ以上の孔を除く発泡樹脂部分の発泡倍率が１．２～４倍となるように、注入される前記不活性ガスの物理発泡剤の圧力を調整する工程を含む、樹脂発泡板の製造方法。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記溶融樹脂に不活性ガスの物理発泡剤を注入する前に、前記溶融樹脂が飢餓状態となる工程を含む、樹脂発泡板の製造方法。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記溶融樹脂に不活性ガスの物理発泡剤を注入する前に、前記溶融樹脂の流速を調整する工程を含む、樹脂発泡板の製造方法。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記溶融樹脂に注入される前記不活性ガスの物理発泡剤の圧力は、１～１５ＭＰａに調整される工程を含む、樹脂発泡板の製造方法。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記ダイスは、２つ以上の孔を形成するための２つ以上の隔壁を含む、樹脂発泡板の製造方法。
8. 請求項７に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記隔壁は、前記樹脂を入れる押出機側から前記ダイスの開口面側に向かって徐々に厚くなるテーパ状である、樹脂発泡板の製造方法。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の樹脂発泡板の製造方法において、
   前記樹脂は、５０重量％以上のポリカーボネート樹脂を含む、樹脂発泡板の製造方法。

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