JPH0764005B2 - 熱収縮性フォームシート材の製造方法、その為の装置及び熱収縮性生成物 - Google Patents

熱収縮性フォームシート材の製造方法、その為の装置及び熱収縮性生成物

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JPH0764005B2
JPH0764005B2 JP2195102A JP19510290A JPH0764005B2 JP H0764005 B2 JPH0764005 B2 JP H0764005B2 JP 2195102 A JP2195102 A JP 2195102A JP 19510290 A JP19510290 A JP 19510290A JP H0764005 B2 JPH0764005 B2 JP H0764005B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、プラスチックフォーム（foam）、特にポリス
チレンフォームの製造方法に関するものである。
従来の技術 ポリスチレンフォームの製造の際に、クロロフルオロカ
ーボンのごとき発泡剤を単独で使用し、あるいはアルカ
ン（一般にペンタンまたはイソペンタン）と共に使用す
ることは周知である。ポリスチレンにクロロフルオロカ
ーボンおよび或種のアルカンは多少溶解するために、押
出用メルトの粘度が低下し、そのためにメルトが充分に
冷却され、押出機の駆動モータに高負荷（アンペア値で
示される）はかからない。
たとえば、ペンタンおよびクロロフルオロカーボン（た
とえばフレオン11および12）はポリスチレンに一部溶解
し、そのためにメルトの粘度が低下し、メルトが適切に
冷却され、したがって、この溶融状態のプラスチック材
料の押出操作は比較的低い負荷のもとで比較的低い温度
において実施でき、平滑な表面および良好な外観を有す
るフォームが得られ、しかして該フォームの細胞の寸法
が小さくなるように制御でき、さらにまた、不透明度お
よび他の物理的性質（たとえば配向特性、収縮特性およ
びスチフネス）も制御できる。しかしながら、かなりの
長時間にわたって残留発泡剤の逸失がみられる。残留発
泡剤が減少した場合にはシート状成型材料が収縮し、厚
みが増加し、軟化点温度が上がる。
ガラス容器やプラスチック容器において収縮性ラベルを
使用し、該容器上でその場でラベルを収縮させて該容器
に取付ける操作を行う際に、該ラベルとして前記フォー
ムを使用することが所望される場合には、フォーム材料
に押出操作を行いそして延伸操作をある一つの方向に、
他の方向よりも一層烈しく行うことによって前記収縮性
ラベルが製造できる。この場合のラベル材料はプラスチ
ックフィルムと共に押出すのが好ましく、すなわち共押
出操作を行うのが好ましい。ただし、このような場合に
は、残留発泡剤の漸移的な逸失によって、ラベル材料の
収縮特性が種々変化するであろう。
米国特許第4,424,287号明細書には、重合体に発泡条件
下に熱成型操作を行ってフォーム成型品を製造する方法
が開示されている。該方法に使用される発泡剤は、少な
くとも１種の大気ガスと、少なくとも１種の揮発性の可
塑性発泡剤からなるものである。該特許明細書に記載さ
れているように、通常は液状の炭化水素と通常ガス状の
発泡剤とを混合する初期の試みは成功せず、したがって
従来は、二酸化炭素のごとき高揮発性発泡剤を含む混合
物を使用して重合体フォームを製造する場合には、非常
に注意深く操作を行うことが必要であった。したがって
該明細書に記載のごとく、二酸化のごとき不活性ガス
と、ペンタンのごとき揮発性の可塑性有機発泡剤との両
者を使用する場合には、押出操作の直後の製品に熱成型
操作を行うことが必要であると考えられていた。
米国特許第4,436,679号明細書に記載のフォーム製造方
法では、メルトに水および天然ガスを導入する操作が行
われる。
米国特許第4,470,938号明細書には、大気ガスを使用し
て熱成型製品を製造する方法が開示されている。該方法
は、溶融樹脂材料に加圧下にガス状発泡剤を、比較的高
圧のガス給源から供給し、該樹脂中へのガスの導入は、
或一定の容積のガスを１回分として、複数回にわたって
非連続的に行い、前記の一定の容積のガスの非連続的供
給を、前記のガスの給源で生じた駆動力で可動性ピスト
ン−シリンダ組立体を駆動させて行うことからなるもの
である。該特許明細書には複数種の大気ガスの使用が開
示されているが、大気ガスが製品の品質に及ぼす効果は
記載されておらず、さらにまた、該方法の工業的実施方
法も記載されていない。
発明の目的 本発明の目的は、大気中に固有成分として存在する大気
ガスを発泡剤として使用し、ポリスチレンフォームの押
出操作のときに該発泡剤が実質的に完全に放出されるよ
うにし、メルトを通常の成型加工レベルの温度に冷却で
き、押出機に高負荷がかからず、高分子重合体の粘度に
起因する剪断熱（shear heat）を生ぜず、フォーム製品
の最終使用時における収縮性を所望通りに調節でき、さ
らにまた、フォーム製品の密度および細胞寸法を調節で
き、かつ、普通の押出装置を用いて実施できるようなポ
リスチレンフォームの新規製造方法を提供することであ
る。
発明の構成 本発明は、二酸化炭素、窒素、または空気のごとき大気
ガス、および、好ましくは非揮発性のブレンド剤（blen
ding agent）を混合し、該ガスまたは該ガス含有混合物
を、核形成剤（たとえば重炭酸ナトリウムおよびクエン
酸）を含有する溶融状態の熱可塑性ポリスチレン樹脂の
中に導入し、該熱可塑性樹脂に押出操作を行ってフォー
ムを形成させることを特徴とするポリスチレンフォーム
の製造方法に関するものである。その結果得られるフォ
ームは発泡剤の残留物を実質的に含まず、室温において
充分良好な寸法安定性を有し、非揮発性ブレンド剤を使
用したときには発泡剤の使用量は少量でよく、したがっ
て、押出機に高負荷を与えることなくメルトが冷却でき
る。該フォームを１枚またはそれ以上の熱可塑性フィル
ムと共に押出す操作を行うことも可能であり、これによ
って、プレート、カップ、食品用容器、包装材等の素材
として好適な生成物が得られ、あるいは、容器の周囲で
適切に収縮し得るラベル用の素材として好適な生成物が
得られる。
好ましい実施態様の記述 本発明方法では、二酸化炭素、窒素または空気のごとき
大気ガスが単独で使用され、あるいは、該大気ガスがブ
レンド剤と共に、溶融状態の熱可塑性ポリスチレン
（「メルト」と称する）中に導入され、次いで、この押
出用混合物に押出操作が行われる。前記ブレンド剤は押
出温度において非揮発性の物質であって、その例には、
高温において低揮発性の高分子量エステルがあげられ
る。
大気ガスと、押出温度において非揮発性のブレンド剤と
の混合物を使用する場合には、押出機内への導入前に前
記の大気ガスと非揮発性のブレンド剤とが混合でき、あ
るいは、これらを別々に押出機内に導入できる。
第１図について説明する。大気ガスを、当該タンデム押
出装置の第１段階内の圧力調整器、ヒータ、２段式ガス
ブースタ、アキュムレータ、流量計、制御弁、第２ヒー
タおよび第２圧力調整器を経由して、該押出機内の第１
階落の中の溶融状態のプラスチック材料中に導入され
る。液状の非揮発性ブレンド剤（たとえば非揮発性エス
テル）を使用する場合には、これをポンプによってアキ
ュムレータに送給し、次いで流量計および制御弁を通過
させ、そして、大気ガス注入点の下流側に存在する場所
でプラスチック材料の中に導入する。あるいは、静置混
合器内でブレンド剤を大気ガスと混合し、該混合物を１
つの注入点からプラスチック材料の中に注入することも
可能である。混合されたプラスチック押出原料は第２コ
ンディショニング押出機、すなわち冷却押出機内を通過
し、管状ウエブの形に押出される。該ウエブはその内側
および外側から冷却するのが好ましい。
第２図は本発明の好ましい態様の一例を図示したもので
ある。押出された管状成型体は内部冷却用マンドレル
（Ｍ）上を通過する。内部冷却用マンドレル（Ｍ）は、
押出機のダイ（Ｄ）の斜め上方に、次の条件をみたす位
置に配置され、すなわち、切頭円錐状のウエブ（frusto
conical web）（Ｗ）と押出機の軸とのなす角（Ａ）が4
5度より大きくなるように、すなわち45−90度の範囲内
の角度になるような位置に配置される。さらにまた、押
出機のダイリップにごく近い場所において管状ウエブ
（Ｗ）の外側に冷却用空気を送り、該空気がウエブ
（Ｗ）に平行な方向に流れるようにする。たとえば、ウ
エブ（Ｗ）の接線方向に対し鋭角（Ｂ）をなす方向に空
気を供給し、該ウエブが発泡するときに該ウエブ（Ｗ）
の外面が確実に冷却されるようにするのがよい。該空気
の流れによって、その周囲の空気が該ウエブの場所の方
に引込まれ、すなわち冷却用空気が“補充”され、この
空気の乱流によってウエブの冷却が最高の冷却効率で行
われる。前記の冷却方法でウエブを冷却し、かつ、既述
のごとく45度より大なる角度の方向にウエブを移動させ
ることによって、ウエブの軸方向における波形（「コラ
ゲーション」とも称する）の形成が実質的に完全に抑制
できる（該波形は、従来の技術に従って大気ガスを用い
て押出操作を行ってフォームを作るときに、よく生じる
ものである）。
第２図記載の本発明の実施態様ならびに第４図に記載の
実施態様では、冷却用マンドレルの前部の近傍にテーパ
状の冷却用リング（Ｒ）が配置できる。リング（Ｒ）は
ライン（Ｌ）によって冷却される。リング（Ｒ）は環状
溝部（R1）および（R2）を有し、これらの溝部は導管
（Ｐ）を通じて通気弁（Ｖ）に連通し、そこから大気に
通じている。ウエブ（Ｗ）はテーパ状の冷却リング
（Ｒ）と接触しながらそこを通過する。冷却リング
（Ｒ）は所定の温度に保たれ、しかして該温度は、マン
ドレル（Ｍ）の温度とは無関係に保たれる。ウエブ
（Ｗ）の冷却はさらに、マンドレルの直径より小さい直
径の場所において行われる。ウエブの冷却の際には、テ
ーパ状の冷却用リング（Ｒ）上のウエブを引張るための
引張力が必要であり、したがって、マンドレル（Ｍ）と
常用引張ローラとの間で張力を与えることが必要であ
る。通気孔を介して大気中と通じている環状溝部（R1）
および（R2）を設けることによって部分真空（partial
vacuum）の形成が可能となり、すなわち、ウエブが冷却
用リング（Ｒ）と接触しながらそこを横切って移動する
ときに部分真空が生じ、これによって、ウエブは確実に
冷却用リング（Ｒ）に充分接触する。前記の弁の使用に
よって通気度が調節でき（すなわち増大または減少で
き）、そしてこれによって前記真空度が増大または減少
できる。
大気ガスの使用量が３重量％より少ないときに、良い結
果が得られることが見出された。
本発明方法において、エステルのごとき非揮発性ブレン
ド剤もまた使用した場合には、押出機に高負荷を与える
ことなくポリスチレンのメルトが冷却でき、この冷却に
よって該メルトの処理が容易になり、したがって、フォ
ームの押出操作のときに発泡剤が実質的に完全に放出で
きることが見出された。しかして、その結果得られる生
成物の収縮率は所望通りに制御でき、しかも収縮率は熟
成度、細胞の寸法、不透明性、剛性、平滑性、厚み、密
度等を変えずに調整できる。本発明方法の最も重要な特
長は、環境を汚染させずに操作を実施できることであ
る。
既述のごとく非揮発性ブレンド剤は、押出温度（たとえ
ば300−325゜Ｆ）において非揮発性の高分子量の薬剤で
ある。非揮発性ブレンド剤の分子量は好ましくは350−4
50である。良好な効果を示す非揮発性ブレンド剤の例に
はアジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジトリデシルお
よびトリメリット酸トリオクチルがあげられる。
前記の非揮発性ブレンド剤は単独で使用でき、あるい
は、粘度の調節のために混合物の形で使用できる。
当業界でよく知られているように、熱可塑性プラスチッ
ク材料には、重炭酸ナトリウムやクエン酸のごとき核形
成剤を配合しなければならない。
成型体からなるスリーブを容器の輪郭に沿って収縮させ
て容器の包装材やラベルを形成させる操作のときに使用
できるような性質（すなわち収縮性）を有するポリスチ
レンフォームのシートを、押出操作によって製造する場
合には、発泡剤として、二酸化炭素、窒素または空気の
ごとき大気ガスを単独で使用するのが好ましく、すなわ
ち大気ガスを、前記フォームシートの製造の際の唯一の
発泡剤として使用するのが好ましい。しかしてこの場合
には、押出成型体の温度（たとえば300−325゜F）にお
いて非常に低い揮発性を有する高分子量のいわゆる非揮
発性ブレンド剤を重合体のメルト中に注入するのが有利
である。この物質は溶媒和作用（solvating action）を
促進し、重合体の分子間結合を弱め、メルトの粘度を低
下させる。前記有機液体の注入後に、その下流側の場所
において圧縮大気ガス（その注入点における押出機内の
圧力よりも高い圧力、たとえば3000PSI以上の圧力の大
気ガス、たとえば二酸化炭素、窒素、空気またはその混
合物）を注入し、すなわち第２注入ポートから重合体に
注入するのが好ましい。
第１図に記載のごとく、本発明に使用される押出装置は
通常のタンデム型押出装置と同様なものであってよく、
これは２つの押出機を備え、これらは互いに他との関連
下に作動し、すなわち、第１押出機において重合体を溶
融し、核形成剤を混合し、しかして該核形成剤は注入に
よって供給され、発泡剤と混合される。押出原料である
混合物（「ミックス」と称される）は第２押出機に移さ
れ、第２押出機はメルトは冷却し、これを環状ダイに移
送してそこから押出し、連続状態のシートフォーム（sh
eet foam）を形成する。
押出機内の押出スクリュー、ダイ、混合手段のごとき種
々の手段や部材の変改は不必要である。さらに、有機流
体の移送用ポンプとして適当な標準型ポンプ、および工
業用のガス圧増大用（すなわちガス圧縮用）ポンプとし
て適当な標準型ポンプは当業界で公知であるが、これら
はごく僅か改造するだけでよい。
従来、CFC（クロロフルオロカーボン）、HCFC（ハイド
ロクロロフルオロカーボン）およびアルカン（一般にペ
ンタンまたはイソペンタン）が当業界においてポリスチ
レンフォームシート製造用の発泡剤として使用されてい
た。該フォームシートは、使い捨てカップ、肉皿、けい
卵のケース等の種々の物品に加工できる。前記のフルオ
ロカーボンやアルカンはポリスチレン中に一部溶解し、
したがってメルトの粘度が下がり、したがって、押出機
に高負荷を課することなく押出機内のメルトを冷却する
ことが可能であり、したがってこの場合には、押出機の
駆動モータにも高負荷はかからない。
大気ガス型の不活性ガス（二酸化炭素、窒素、空気等）
のごとき発泡剤を使用する場合には、CFC、HCFCまたは
アルカンを使用する場合に比して、次の２つの顕著な相
異点が認められる。
（１） 発泡剤の使用量が非常に少ない。たとえば、厚
み５−12ミル、密度12−20PCFのラベル型のフォームの
製造の際の発泡剤の使用量の概略値は次の通りである。
第 １ 表 発 泡 剤 使用量（％） フレオン11 ５ −７ フレオン12 ３ −５ ペンタン／イソペンタン ３ −５ フレオン22 １ −３ 二酸化炭素 １ −２ 空 気 0.5−１ 窒 素 0.5−１ 上表から明らかなように、同一密度の製品の製造の場合
に、従来の発泡剤に比して二酸化炭素はずっと効果的で
あり、すなわち所要量が非常に少ない。また、窒素や空
気の場合には、所要量がさらに少ない。
（２） 大気ガスはポリスチレンにかなり難溶であるか
ら、配合されたフォーム材料は貯蔵でき、そして任意の
時期に使用でき、しかして材料の貯蔵は、製品の収縮特
性等の諸性質に実質的に影響しない。
一方、フルオロカーボンおよびアルカンはポリスチレン
に可溶であり、メルトの粘度は低下させ、したがって、
押出機中の材料を比較的少ない動力で前方へ移送でき
る。メルトを約300゜Ｆに冷却するのにかなりの自由度
があり、其後にダイから押出して非常に平滑なフォーム
が形成でき、フォーム中の細胞は破壊しない。さらにま
た、他の物理的性質、たとえば収縮特性や剛性のごとき
物理的性質の良好なフォームシートを製造することも可
能である。しかしながら、前記のごとくCFCおよびアル
カンは溶解度が高く、したがって、ポリスチレン中に注
入された該物質の全量の約半分またはそれ以上は、成型
材料がダイから押出された後にもポリスチレン中に溶存
状態で残る。これらの物質は揮発性であり、したがって
成型シート中の該物質は数箇月程度の期間にわたって徐
々に気化するであろう。収縮性を利用して瓶等の容器に
取付けられるべきラベルでは、ラベル用シートの特性の
一部として収縮性を有することが当然要求される。CFC
およびアルカンはポリスチレン中で可塑剤として作用
し、重合体のT9を低下させ、かつ、充分な加熱収縮を行
うときの収縮度を高める。収縮が始まる温度および収縮
率（収縮量）は、シート中のCFCまたはアルカンの残存
量に左右されて種々変わるであろう。
フルオロカーボンの残存量が２％であるシートにおい
て、収縮率に及ぼす温度の影響を調べた実験データを第
２表に示す。
しかしながら、前記のフルオロカーボンは室温において
揮発性であり、フルオロカーボンの量は時間がたつにつ
れて徐々に減少するであろう。該含有量の減少率（すな
わち損失率）は、ロールの形または他の形の場合の成型
ウエブの貯蔵条件、ウエブの幅等に左右されて種々変わ
るであろう。所定期間にわたって裸出されたシート状試
料を用いる促進試験（実験室内の試験）において、210
゜Fにおける収縮率の低下を調べた。その結果を次表に
示す。
フォームラベルを容器や瓶の上で収縮させることからな
るラベル取付方法では、500−1000ユニット／分という
速い取付速度で操作が行われる。したがって該取付方法
では、該フォームを容器の輪郭に沿って、しわを生ずる
ことなく平滑に取付けるために、収縮開始温度や収縮率
が重要な条件になる。揮発性発泡剤を使用した場合には
収縮特性が前記のごとく種々変化し、したがってこの場
合には、容器の輪郭に沿って平滑にラベルを取付けるた
めに或一定の条件下にラベル取付操作を行うことが実質
的に不可能である。また、或場合には、収縮させるため
に加熱するときに、印刷されたラベル面にいわゆるふく
れを生じ、ラベルの美観を損ずることがある。
本発明方法では大気ガス（たとえば空気、窒素、二酸化
炭素、またはその混合物）を使用し、さらにまた、好ま
しくは非揮発性ブレンド剤をメルト内に注入する。非揮
発性ブレンド剤の例には耐熱性の非常に良好な高分子量
エステルがあげられる。ポリスチレンフォーム押出製品
であるラベルの取付方法では、実際の操作条件下に高温
下に分解しない物質は非揮発性物質とみなすことができ
る。このような条件をみたす非揮発性ブレンド剤の数は
限られているが、アジピン酸ジトリデシル、トリメリッ
ト酸トリオクチルおよびその混合物は（すなわち、粘度
調節のために調製された混合物）が非常に有利に使用で
きる。アジピン酸ジイソデシルは、加熱時の揮発性が上
記の物質に比して少し高いだけであるので、これもまた
有利に使用できる。
種々の有機物質を、押出成型の際の条件より一層過酷な
条件下に置くことからなる実験を、実験室で行った。各
物質を口の広いカップに入れて155℃の温度に保ち、所
定の時間毎に揮発減量を測定した。前記の３種のブレン
ド剤に関する実験データを次表に示す。
前記の条件をみたさない若干の物質に関する実験データ
を次表に示す。
本発明の実施態様について述べる。高温下に揮発せずか
つ分解もしないという特性を有する非揮発性ブレンド剤
を注入し、かつ、大気ガス型のガスを発泡剤として使用
して操作を行う場合には、弁手段を使用して前記の２種
の物質を予じめ混合しておき、得られた混合物を押出機
内の１つのポートから注入することができ、あるいは、
押出機が２つのポートを有するときには、前記の２種の
物質をそれぞれ別々のポートから注入することもでき
る。したがって、特別な混合器の設置は不必要であり、
かつ、押出機のスクリューの変改も不必要である。当業
者には明らかなように、非揮発性の液状ブレンド剤の移
送に適したポンプと、大気ガスを押出機内に注入するた
めに3000−4000PSIの圧力を該ガスにかけるためのポン
プとを、設けることが必要である。したがって、これら
の物質の各々を供給する場合は、各物質の供給量の制御
のために、適当な計量手段が必要になる。
本発明方法は、収縮性を有するフォームシートに加工で
きるようなフォーム材料の製造のために特に好適な方法
である。このようなフォームの利用分野の例にはラベル
および使い捨てカップがあげられる。これらの２つの用
途の両方に適した材料が本発明に従って製造でき、そし
て該材料は所定の用途に適した最終製品に加工できる。
厚み５−12ミル、密度18−22PCFのラベルの製造の場合
には、非揮発性ブレンド剤の使用量は約１％（フオーム
の重量基準）であることが好ましい。厚み16−22ミル、
密度12−14PCFのカップ用素材の場合には、前記使用量
（フォームの重量基準）は約2.0％であることが有利で
ある。
非揮発性ブレンド剤の効果を調べるために、駆動用モー
タにかかる負荷（単位はアンペア数）およびダイの入口
の温度を測定する実験を行った。非揮発性ブレンド剤と
してアジピン酸ジトリデシルを使用した。
上表から明らかなように、ブレンド剤の添加によって、
“メルトの温度をそのまま保つかまたは一層低く保つの
に必要なアンペア数”をかなり減少させることができ
る。
非揮発性ブレンド剤の使用によって得られる別の効果
は、重合体のT9が低下し、したがって、加熱によるフォ
ームの収縮の際に、従来の工業的収縮方法において認め
られていた収縮開始温度よりも一層低い温度で収縮が始
まることである。ブレンド剤の使用量と該効果との関係
を次表に示す。
非揮発性ブレンド剤のさらに別の効果は、シートの収縮
特性を安定化させ、したがって、長い時間の経過後にも
該特性が急速に悪化することがないことである。一方、
CFCやアルカンを発泡剤として使用した場合にはこれは
時間の経過後に気化し、一部は残存し、シートの性質が
不安定であり、時間の経過後に急速に悪化する。
シートの押出の直後および３箇月後に収縮特性の試験を
行った。その結果を次表に示す。
大気ガスと共に前記の型の非揮発性ブレンド剤を使用し
たときに得られるさらに別の効果は、ブレンド剤は気化
せず、したがってブレンド剤はダイリップ、空冷手段ま
たはサイジングマンドレル部材上に凝縮しないことであ
る。このような凝縮は、重合体メルトの中に揮発性成分
が存在するときに起り得るものである。CFCやアルカン
を使用した場合には、ポリスチレン樹脂中の二量体やオ
リゴマーはCFCおよびアルカンに可溶であるからその中
に溶解し、そして押出ダイから押出された直後にこれら
の発泡剤と共に揮発するであろう。前記の二量体および
オリゴマーはダイマンドレル区域の冷却用金属面上で凝
縮し、そこに蓄積して液滴がウエブ上にたれるようにな
ることがある。これらの低分子量成分はシート面上にし
みのごとき欠陥部を形成し、シートを弱くする。該シー
トに其後に印刷、打抜きおよび／またはロールの形のシ
ートにスリッチングのごとき操作が一般に高速で行われ
るが、該操作のときに前記の弱化区域に不規則な裂け目
が生じ、そのために、ウエブが当該処理中に切断するこ
とがあり得る。
本発明に従ってフォーム材料を製造するときに大気ガス
を用いることによって得られる別の利益は、本発明に従
って得られたフォームシートは、CFCやアルカンのごと
き可塑性発泡剤を用いて作られたフォームシートに比し
て、ゲージバンドが一層生じにくいことであり、すなわ
ち、厚みのばらつきが一層少ないことである。CFCやア
ルカンを用いて作られたフォームでは、押出された管状
物から切取られたシートの幅に沿った部分の厚みが種々
変化し、キャリパーによる厚みの測定値が場所毎に変わ
り、しかして、このばらつきをゲージバンドと称する。
大気ガスは当該メルトに溶解せず、したがってこれはCF
Cやアルカンを使用した場合と異なってフォーム中には
存在しないから、生じたフォームシートは外力（引張力
や圧縮力）に対する抵抗性が比較的大きく、ロールに巻
取るときに、かなり大なる張力や圧力を加えて操作を行
うことが可能である。
第３図は、巻取操作の変改例を示す図面である。第３図
に記載のごとく、リールドラム面を有するワインダの表
面を、フォーミングロールの方に押圧して巻取操作を行
う。この巻取装置では、従来のフォームの巻取装置にお
いて、パワーシリンダ（Ｃ）を含むレバー組立体を介し
て伝達される20−50PSI程度の圧力と大きく異なり、60
−80PSI程度の大なる圧力が連続的に直接印加できる。
従来の装置では、ロール巻取物の直径が増大すると前記
圧力が低下するという欠点があった。この変法によれ
ば、ウエブの断面方向にゲージの均質性を維持するかぎ
り、ゲージバンドが実質的になくなることが見出され
た。ゲージバンドはフォームの技術分野において長年に
わたって問題となっていたものである。すなわちゲージ
バンドは、ロールの形で貯蔵されるウエブの歪の原因と
なり、この歪のために、ウエブの印刷、ウエブからの素
材形成、およびスリッチングのときに問題が生じ、さら
にまた、最終製品の性能についても問題が生じることが
ある。この問題の解決のために当業界において多くの研
究が行われ、回転ダイおよび／またはエアリング（air
rings）の使用が提案され、さらにまた、一層複雑な手
段を使用して断面方向の厚み（「ゲージ」とも称する）
の均質化を図る方法も提案された。ポリスチレンフォー
ム成型体の製造の際に不溶性の大気ガスを使用した場合
には、永久変形率の低い基層（サブストレート）が得ら
れ、したがって、ロールの形成時に圧力をかけることに
よってゲージバンドを実質的に消失させることができ、
ロールの品質が著しく向上する。
大気ガスを使用し、そして、ブレンド剤を使用するかま
たは使用せずに製造されたフォーム材料の若干の例を次
表に示す。なお、この実験ではブレンド剤の使用量を種
々変えた。
二酸化炭素の使用量と、フォームの厚みおよび密度と、
ラインスピード（「線速度」とも称する）との関係を調
べた。その結果を次表に示す。
実験１−４…厚みを一定値（15ミル）に保ちながら二酸
化炭素の使用量を増加させた場合には、密度が17.5PCF
から13.5PCFに減少した。厚みを一定値に保つために、
ラインスピードを増さなければならない。
実験５−９…所定の操作条件下にラインスピードを低く
した場合には、厚みが増加し、密度が減少する。さら
に、実験データに示されているように、二酸化炭素の量
を増加させると密度が減少し、そして、厚みを大きくす
るためには（32ミル）、ラインスピードを上げる必要が
ある。
厚み７ミル、密度20ポンド／立方フィートのフォームシ
ートの収縮率を測定した。温度は200゜F、210゜Fまたは
220゜Fであり、そして縦方向（機械方向）および横方向
の収縮率を測定した。この実験の結果を次表に示す。
上表から明らかなように、大気ガスの種類によって、フ
ォームの平滑度が種々変わる。
本明細書には、本発明の好ましい実施態様として、ポリ
スチレンフォームシート材料の製造方法が詳細に記載さ
れているけれども、本発明もまた、大気ガスを使用し、
ただし非揮発性ブレンド剤を使用せずにポリプロピレン
およびポリエチレンのフォームシート材料を製造する場
合にも、有利に利用できるものである。
前記の説明から明らかなように、本発明は、大気の固有
成分である大気ガスを発泡剤として使用し、ポリスチレ
ンフォームの押出操作のときに該発泡剤を実質的に完全
に放出させ、メルトは通常の操作レベルの温度に冷却で
き、しかも押出機に高負荷を与えず、また、高い重合体
粘度に基因する剪断熱（shear heat）を発生せず、フォ
ームの最終用途における使用者の要求の通りに収縮率が
調節でき、密度および細胞の寸法が調節でき、そして、
普通の押出装置を用いて操作が実施できるという利点を
有するポリスチレンフォームの製造方法に関するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明方法に使用される押出装置の一例の略
図である。 第２図は、該押出装置の一部の略式拡大図である。 第３図は、該押出装置の下流側で使用される巻取装置の
略図である。 第４図は、別の実施例に使用される押出装置の一部の略
式拡大図である。 Ｃ……パワーシリンダ;D……押出機のダイ;M……マンド
レル;R……冷却用リング;R1およびR2……環状溝部;V…
…通気弁;W……ウエブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｃ０８Ｌ 25:00 (56)参考文献 特開 昭62−152838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−59423（ＪＰ，Ａ) 米国特許4344710（ＵＳ，Ａ)

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】容器またはカップ上に収縮性ラベルを形成
    する為に使用するよう適用される熱収縮性フォームシー
    ト材を製造する方法であって、 −溶融熱可塑性樹脂に発泡剤として大気ガスを連続的に
    導入し、 −押出機の軸とある角度をなす切頭円錐状ウェブの形状
    に、押出機を通して熱可塑性樹脂を連続的に押出し、 −マンドレルの内部を冷却する為に、該切頭円錐状のウ
    ェブを内部冷却のマンドレル上に連続的に通過させ、 −同時に、該切頭ウェブの外側に冷却用空気をかけ、 得られるフォームシート材が実質的に発泡剤を含まず、
    従って常温では実質的に寸法安定性があり、高温では横
    方向より縦方向に大きな収縮性がありフォーム材が貯蔵
    される場合その収縮特性が実質的に変化しないような、
    前記方法。
  2. 【請求項２】アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジト
    リデシルおよびトリメリット酸トリオクチルからなる群
    から選択されるブレンド剤を、溶融した熱可塑性樹脂中
    に導入することを包含する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記ブレンド剤の使用量が３重量％以下で
    ある請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記のフォームをプラスチックフィルムと
    共に押出すことからなる共押出工程を有する請求項１に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】大気ガスの使用量が３重量％未満の量であ
    る請求項１又は２に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記材料を管状に押出し、押出された材料
    をマンドレル上を通過させるにあたり、該材料が、押出
    孔の出口から45度以上の角度をなす方向に切頭円錐の形
    に押出されて移動するように、押出点の位置、押出され
    た材料の直径およびマンドレルの直径を求め、前記切頭
    円錐の形態の部分が押出されるにつれて、その外側に冷
    却を行う工程を有する請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記冷却工程において、前記押出材料が押
    出点からマンドレルの方に向かって前記切頭円錐の形に
    押出されて移動する際に、該材料の外面に向かって冷却
    用ガス流体を導入する操作を行う請求項６に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】前記の冷却用ガス流体を前記押出材料の移
    動方向に流動させることを包含する請求項７に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】前記の角度が45−90度である請求項８に記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】マンドレルの近傍、ただしそこから離隔
    した位置に冷却用リングを配置し、前記管状の押出材料
    を前記冷却用リングに接触させながら通過させる工程を
    有する請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記冷却用リングの位置にて圧力差を生
    じさせ、これによって押出材料を、前記リングに接触し
    た状態で保つことを包含する請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項１２】冷却用リングの表面を真空に保つことに
    よって圧力差を生じさせる工程を有する請求項11に記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】マンドレルの表面から大気中に通じる通
    路を設け、該通路上を押出材料が移動することによって
    真空が生じるような機構で、該真空を生じさせる工程を
    有する請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記押出材料からなるウエブを駆動ロー
    ラ上を通過させ、さらに、巻取ローラと駆動体ローラと
    の間を通過させ、次いで巻取ローラ上を通過させて該巻
    取ローラに巻取る工程を有し、さらにまた、前記巻取ロ
    ーラ上に圧縮力を前記駆動ローラの方に向かって印加
    し、これによって前記ウエブの幅全体に充分な力を加え
    てゲージバンドを最小限に抑制することを包含する請求
    項６に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記樹脂がポリスチレンからなるもので
    ある請求項１ないし14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】押出成形された熱可塑性フォーム製品を
    製造する為の装置であって、 −管状ウェブの形状に前記樹脂を加熱し連続的に押出す
    る手段、 −加熱及び押出しの前記手段に前記樹脂を連続的に導入
    する手段、 −加熱及び押出しの前記手段へ発泡剤としての大気ガス
    を連続的に導入する手段、 −前記押出機から発生する押出されたウェブが、連続的
    に押出機の軸に対し鋭角な切頭円錐状となるようにする
    手段、 −当該ウェブの内部が冷却されるように前記切頭円錐状
    ウェブを内部冷却マンドレル上に連続的に通過させる手
    段、及び −前記切頭円錐状ウェブの外側の軸方向へ冷却空気を同
    時に連続的にかける手段であって、そのことにより切頭
    円錐状ウェブの外表面に向かって導入される冷却用空気
    により前記外表面が冷却されるように、また得られるフ
    ォーム材が実質的に残留発泡剤がなく、かつ常温では実
    質的に寸法安定性があって、実質的に波形が無いように
    する為に、冷却用空気が押出機近傍から、内部冷却マン
    ドレル近傍へと切頭円錐状ウェブに沿った方向へ流れる
    ような手段、 からなる装置。
  17. 【請求項１７】内部冷却マンドレルの近傍の位置にある
    冷却リングと、前記管状ウェブが当該マンドレルを通過
    する前に前記冷却リングに接触するように前記管状ウェ
    ブを通過させる手段とを含む請求項16に記載の装置。
  18. 【請求項１８】押出材料が前記リングと接触した状態を
    維持できるように、前記冷却リングの位置に圧力差を生
    じさせる手段を包含する請求項17に記載の装置。
  19. 【請求項１９】押出材料が通路内を移動することによっ
    て真空が生じるように、請求項18に記載の前記手段が、
    マンドレルの表面から大気へと抜ける通路を提供する手
    段を含む請求項18に記載の装置。
  20. 【請求項２０】該材料のウェブを駆動ローラ上を通過さ
    せ、更に巻取りローラと駆動ローラとの間を通過させ、
    次いで、前記巻取りローラ上を通過させて該巻取ローラ
    に巻取る手段及びゲージバンドを最小限にするために前
    記ウェブの幅に充分な力を加えるよう前記駆動ローラの
    方向に向かって前記巻取りローラ上に圧縮力を加える手
    段を有する請求項16に記載の装置。
  21. 【請求項２１】アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジ
    トリデシル及びトリメリット酸トリオクチルからなる群
    から選択されるブレンド剤を溶融熱可塑性樹脂へ導入す
    る手段を包含する請求項16に記載の装置。
  22. 【請求項２２】樹脂を供給する為の前記手段がポリスチ
    レンを供給する手段からなる請求項16ないし21のいずれ
    か一項に記載の装置。
  23. 【請求項２３】樹脂を供給する為の前記手段がポリオレ
    フィンを供給する手段からなる請求項16ないし21のいず
    れか一項に記載の装置。
  24. 【請求項２４】容器またはカップ上に収縮可能なラベル
    を形成するために使用するよう適用される熱可塑性物の
    押出成形による熱収縮性生成物であって、溶融熱可塑性
    樹脂に大気ガスを導入し、押出機を通して、該熱可塑性
    樹脂を該押出機の軸に対してある角度を有す切頭円錐状
    ウェブの形で押し出し、前記切頭円錐状ウェブを、その
    ウェブの内部を冷却する為に、内部冷却マンドレル上を
    通過させ、同時に切頭円錐状ウェブの外側に冷却用空気
    を流すことによって製造された熱可塑性フォーム材から
    なり、残留発泡剤を実質的に含有せず、常温において寸
    法安定性を有し、実質的に波形を生じないこと；そし
    て、ゲージバンドの除去のために圧縮することが出来る
    充分な弾性を有すること、高温において、横方向よりも
    縦方向に大きな収縮性を有すること、高温での収縮速度
    の制御性があり、長期間に亘って該熱可塑性フォーム材
    を貯蔵する場合でも実質的に収縮特性が変化しないこ
    と；及びフルオロカーボン類及び炭化水素類の発泡剤を
    用いて熱可塑性物質を発泡させる場合とは反対に、長期
    間の貯蔵に亘ってセル寸法、不透明度、堅さ、平滑性、
    厚み及び密度が変化しないことを特徴とする前記生成
    物。
  25. 【請求項２５】アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジ
    トリデシルおよびトリメリット酸トリオクチルからなる
    群から選択されるブレンド剤を含有する請求項24に記載
    の生成物。
  26. 【請求項２６】前記ブレンド剤の使用量が溶融樹脂の３
    重量％以下である請求項25に記載の生成物。
  27. 【請求項２７】前記の生成物を非発泡プラスチックフィ
    ルムと共に押出すことから得られた請求項24に記載の生
    成物。
  28. 【請求項２８】前記樹脂がポリスチレンからなるもので
    ある請求項24−27のいずれか一項に記載の生成物。
  29. 【請求項２９】前記樹脂がポリオレフィンからなるもの
    である請求項24−27のいずれか一項に記載の生成物。
  30. 【請求項３０】厚みが約５−12ミル及び密度が約18−12
    PCFを有す請求項24に記載の生成物。
  31. 【請求項３１】厚みが約16−22ミル及び密度約12−14PC
    Fを有す請求項24に記載の生成物。
  32. 【請求項３２】生成物がラベルである請求項24に記載の
    生成物。
  33. 【請求項３３】共に押出された非発泡プラスチックフィ
    ルムを含む請求項32に記載のラベル。
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