JPH09141750A - 発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方向に遅延された形状回復性を備えた発泡体
を生産性よく製造する方法を提供することを目的として
いる。 【解決手段】粒状充填材を含む原料発泡体を原料発泡体
を構成する樹脂の弾性変形領域内で少なくとも一軸方向
に延伸しつつ、延伸方向に対して垂直方向から押圧を加
え、原料発泡体を前記垂直方向に前記樹脂の弾性変形領
域内で収縮させたのち、押圧荷重および延伸荷重を除荷
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡体に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６２−１３４４１号公報に開示さ
れている再膨張性プラスチックチップのように、独立気
泡樹脂発泡体からなる原料発泡体が、一旦収縮状態にな
っていて、この原料発泡体を構成する樹脂の弾性回復力
と、気泡膜（セル膜）を通しての外部から独立気泡（セ
ル）内への空気の透過とによって徐々に形状が回復する
ようになっている遅延された形状回復性を有する発泡体
（以下、「発泡体」とのみ記す）が、既に提案されてい
る。

【０００３】すなわち、この発泡体は、上述のように、
当初収縮状態になっていて、徐々に形状が、収縮前の元
の原料発泡体の厚みまでほぼ回復するようになっている
ため、収縮状態時であれば、嵩張らず搬送や施工性に優
れている。しかも、形状回復によってシール性や断熱性
も備えたものとなり、断熱材やシール材等として有望視
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記発泡体
は、基材樹脂に揮発性発泡剤を含有させた発泡性樹脂原
料を加熱して発泡させて原料発泡体となる独立気泡樹脂
発泡体を得たのち、この独立気泡樹脂発泡体を冷却して
揮発性発泡剤を液化させることで、独立気泡内を減圧状
態にし、発泡体外からかかる大気圧によって収縮させる
ようにしている。

【０００５】したがって、得られた発泡体は、原料発泡
体が三次元的に収縮しており、形状回復する場合も三次
元方向に形状回復する。

【０００６】しかし、この発泡体を使用する場所によっ
ては、三次元方向に形状回復するのではなく、厚み方向
など一定方向のみに形状回復性を要求される場合があ
る。そこで、本発明の発明者らは、原料発泡体としての
独立気泡樹脂発泡体をベルトプレス装置やプレス板を用
いて樹脂の弾性変形領域内で厚み方向に押圧圧縮し、所
定時間圧縮状態を保つことで、厚み方向にのみ形状回復
性を有する発泡体を製造しようとした。

【０００７】ところが、このような方法では、厚みの厚
い発泡体を得ようとすると、どうしても収縮に時間がか
かってしまい、生産性が悪いという問題がある。本発明
は、このような事情に鑑みて、一方向に遅延された形状
回復性を備えた発泡体を生産性よく製造する方法を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる発泡体の製造方法は、粒状充
填材を含む原料発泡体を原料発泡体を構成する樹脂の弾
性変形領域内で少なくとも一軸方向に延伸しつつ、延伸
方向に対して垂直方向から押圧を加え、原料発泡体を前
記垂直方向に前記樹脂の弾性変形領域内で収縮させたの
ち、押圧荷重および延伸荷重を除荷するようにした。

【０００９】上記構成において、発泡体を構成する樹脂
としては、特に限定されないが、圧縮永久歪み（ＪＩＳ
Ｋ ６７６７に準拠）が２０％以下のもの、特に１０
％以下のものが形状回復性に優れ好ましい。このような
樹脂としては、以下のような熱可塑性樹脂あるいは熱硬
化性樹脂が挙げられる。

【００１０】〔熱可塑性樹脂〕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−プ
ロピレン−ジエン共重合体，エチレン−酢酸ビニル共重
合体等のオレフィン系樹脂、ポリメチルアクリレート，
ポリメチルメタクレート，エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体等のアクリル系樹脂、ブタジエン−スチレ
ン，アクリロニトリル−スチレン，スチレン，スチレン
−ブタジエン−スチレン，スチレン−イソプレン−スチ
レン，スチレン−アクリル酸等のスチレン系樹脂、アク
リロニトリル−ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニル−エチ
レン等の塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニル，ポリフ
ッ化ビニリデン等のフッ化ビニル系樹脂、６−ナイロ
ン，６・６−ナイロン，１２−ナイロン等のアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフ
タレート等の飽和エステル系樹脂、ポリカーボネート、
ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリフェ
ニレンスルフィド、シリコーン樹脂、熱可塑性ウレタン
樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ド、各種エラストマーやこれらの架橋体。

【００１１】〔熱硬化性樹脂〕エポキシ系樹脂、フェノ
ール系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、イミド
系樹脂、ユリア系樹脂、シリコーン系樹脂、不飽和ポリ
エステル系樹脂の硬化物等。 〔天然樹脂〕 天然ゴム、セルロース、デンプン、蛋白質、うるしなど
の樹液等 なお、これらの樹脂は単独で用いても２種以上併用して
も良い。

【００１２】また、上記樹脂の中でも、特に形状回復性
に優れるものとして、オレフィン系樹脂、スチレン系樹
脂、アミド系樹脂、アクリル共重合体、軟質ポリウレタ
ン、軟質塩化ビニル樹脂、ポリアセタール、シリコーン
樹脂、各種エラストマーが特に挙げられる。発泡方法
は、プラスチックフォームハンドブックに記載されてい
る方法を含め公知の方法が挙げられ、いずれの方法を用
いても構わない。

【００１３】原料発泡体となる独立気泡樹脂発泡体の製
造時に使用される発泡剤としては、特に限定されない
が、たとえば、分解型の発泡剤としてアゾジカルボアミ
ド（ＡＤＣＡ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢ
Ｎ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰ
Ｔ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）、
ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＢＳＨ）及び、重炭酸
ナトリウムなどが挙げられ、揮発型の発泡剤として炭酸
ガス、プロパン、メチルエーテル、ペンタン、１，１−
ジクロロ−１−フルオロエタン、窒素、アルゴン、空気
などの気体およびエーテル、石油エーテル、アセトン、
エタノール、水などの揮発性液体が挙げられる。

【００１４】これら、発泡剤のうち、炭酸ガス、窒素、
アルゴン、空気等の気体が特に好ましい。また、これら
発泡剤と共に、発泡速度を調節する発泡助剤を添加して
もよい。因に、発泡速度を速める発泡助剤として、ステ
アリン酸亜鉛，ステアリン酸カルシウム等の金属石け
ん、亜鉛華，硝酸亜鉛等の無機塩、アジピン酸，シュウ
酸等の酸類が挙げられ、発泡速度を遅延する発泡助剤と
して、マレイン酸，フタル酸等の有機酸、無水マレイン
酸，無水フタル酸等の有機酸無水物、ジブチル錫マレー
ト，塩化錫等の錫化合物が挙げられる。

【００１５】発泡助剤は、使用する樹脂，発泡剤，助剤
の種類によって異なるが、通常熱可塑性樹脂１００重量
部に対して０．１〜２重量部程度の添加割合で添加され
ることが好ましい。すなわち、添加量が０．１重量部以
下では、効果が小さく、２重量部以上では飽和状態とな
り、それ以上の添加効果がなくなる恐れがある。

【００１６】粒状充填材としては、特に限定されない
が、発泡体を構成する樹脂との密着性の悪い材料が好ま
しい。この密着性の悪い材料とは、樹脂と粒状充填材と
の臨界表面張力の差が大きい（所謂濡れ性が悪い）も
の、樹脂のアンカー効果（樹脂が粒状充填材の内部に入
り込む効果）が小さい（所謂表面積が小さい）もの、或
いは、粒状充填材が樹脂粉末の場合、発泡体を構成する
樹脂との相溶性が悪いものを意味する。

【００１７】このような粒状充填材としては、カオリナ
イト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト等のカ
オリン鉱物、白雲母、イライト、フェンジャイト、海緑
石、セラドナイト、バラゴナイト、ブランマライト等の
雲母粘土鉱物、モンモリロナイト、バイデイト、ノント
ロライト、サボナイト、ソーコナイト等のスメクタイ
ト、緑泥岩、バイロフィライト、タルク、バーミキュラ
イト、ろう岩、ばん土頁岩、珪砂、フライアッシュ、ア
ルミナ、ボーキサイト、マイカ、玄武岩、長石等の岩石
・鉱物粉末や粘土等の無機質充填材、ガラス、シリカ、
シラス、フライアッシュ等のバルーンやパーライト、ヒ
ル石、粒状発泡シリカ等の粒状無機質発泡体や、カルシ
ウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、錫、珪素、フェロ
シリコン等の金属粉末等が挙げられ、また、たとえば、
発泡体を構成する樹脂がポリエチレンやポリプロピレン
であれば、これらの樹脂の成形温度で軟化しにくい、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー
等が挙げられる。

【００１８】粒状充填材の添加量は、粒状充填材の粒径
によって異なるが、発泡体を構成する全樹脂組成物中
０．５〜１０容量％程度が好ましい。粒状充填材の粒径
は、発泡体の気泡膜の厚み以上が望まれるが、平均粒径
で５μｍ〜５０μｍ程度がよい。すなわち、粒径が５０
μｍを超えると、原料発泡体の発泡形成時に発泡ガスが
途中で抜けてしまい、充分な発泡倍率の原料発泡体を得
ることができない恐れがある。

【００１９】延伸条件は、発泡体を構成する樹脂および
添加する粒状充填材との組み合わせによって決定され、
予備実験を行って条件を決定することが好ましい。但
し、延伸量は樹脂の弾性変形領域を超えない量、延伸時
間は樹脂のクリープ変形の起こらない時間にする。ま
た、延伸方向は、一軸でも二軸でも多軸でも延伸できれ
ば特に限定されない。

【００２０】押圧方法は、特に限定されないが、たとえ
ば、プレス板で挟み込んで押圧する方法、原料発泡体よ
り狭い所定間隔にセットされたロールや無端ベルト間を
通し押圧する方法等が挙げられる。なお、プレス板、ロ
ール、無端ベルト等は、通気性を有する材質、焼結金
属、スチールメッシュ、多孔質シート等で形成されてい
ることが好ましい。

【００２１】また、上記原料発泡体には、補強繊維、着
色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤等を必要に応
じて混合されていても構わない。補強繊維としては、た
とえば、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。着色剤
としては、たとえば、酸化チタン等の顔料が挙げられ
る。

【００２２】酸化防止剤としては、一般に用いれるもの
であれば、特に限定されず、たとえば、テトラキス〔メ
チレン（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイ
ドロシンナメート）〕メタン、チオジプロピオン酸ジラ
ウリル、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロ
キシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン等が挙げられ
る。

【００２３】難燃剤としては、ヘキサブロモフェニルエ
ーテル，デカブロモジフェニルエーテル等の臭素系難燃
剤、ポリリン酸アンモニウム、トリメチルホスフェー
ト、トリエチルホスフェート等の含リン酸系難燃剤、メ
ラミン誘導体、無機系難燃剤等の１種又は２種以上の混
合物が挙げられる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照しつつ詳しく説明する。図１は、本発明にかか
る発泡体の製造方法の実施の形態をあらわしている。こ
の発泡体の製造方法は、図１（ａ）に示すように、ま
ず、粒状充填材１を樹脂２中に分散させた状態で発泡剤
によって樹脂を発泡させて原料発泡体３を得る。

【００２５】つぎに、図１（ｂ）に示すように、原料発
泡体３を幅方向（矢印Ｘ方向）に樹脂２の弾性変形領域
内で延伸させるとともに、厚み方向（矢印Ｙ方向）から
焼結金属で形成されて通気性を備えたプレス板（片側し
か図示せず）４で上下から挟み厚み方向に押圧圧縮し、
原料発泡体３を厚み方向に収縮させ、所定時間収縮状態
を保持させたのち、押圧荷重および延伸荷重を除荷し、
発泡体を得るようになっている。

【００２６】すなわち、この製造方法では、延伸するこ
とによって、図１（ｂ）に示すように、原料発泡体３中
に分散された粒状充填材１から気泡膜５の一部が剥離し
て隙間６が生じ、隣接する独立気泡７，７がこの隙間６
を介してつぎつぎに連通し、内部の独立気泡７と、原料
発泡体３の周囲の雰囲気とが連通した状態になる。

【００２７】この状態で厚み方向から原料発泡体３を押
圧圧縮すると、独立気泡７が外部と連通しているため、
押圧によって独立気泡６内のガスがスムーズに原料発泡
体３外に押し出される。したがって、押圧しても独立気
泡６内の気圧が上がらず、短時間で原料発泡体３を収縮
させることができる。一方、原料発泡体３は、延伸荷重
を除荷すると樹脂２が弾性復元力で元の幅に戻るため、
剥離していた気泡膜５の一部が再び粒状充填材１に沿っ
て密着し、隙間６が完全に封鎖される。

【００２８】したがって、延伸荷重を除荷すると同時に
押圧荷重を除荷しても、各独立気泡６が収縮した状態で
保持され、本発明の発泡体が得られる。勿論、このよう
にして得られた発泡体は、その後、樹脂の弾性回復力に
より独立気泡の内外圧力と釣り合いながら徐々にもとの
原料発泡体の厚さまでその厚さが回復してゆく。

【００２９】したがって、この発泡体は、断熱材やシー
ル材として用いた時、施工性および搬送性に優れたもの
となるとともに、上記のように短時間で生産性よく製造
することができ、製造コストを低減することができる。

【００３０】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を詳しく説明する。 （実施例１）低密度ポリエチレン（三菱化学社製 三菱
ポリエチ−ＬＤ ＬＦ４４０ＨＢ）８８容量％と粒状充
填材としての鉄粉（平均粒径２０μｍ）２容量％と発泡
剤としてのアゾジカルボンアミド（大塚化学社製 ユニ
フォームＡＺＨ）８容量％とを混合混練したのち、加熱
発泡させて厚み８mm、発泡倍率３０倍、独立気泡率８９
％、平均独立気泡径１００μｍ、気泡膜厚１０μｍの板
状の原料発泡体を得た。

【００３１】つぎに、この原料発泡体の幅方向に１．２
倍に延伸するとともに、焼結金属からなるプレス板間に
挟み厚み方向に２kg／cm² の圧力で２分間押圧したの
ち、押圧および延伸を解除したところ、厚み３mmの発泡
体が得られた。

【００３２】（比較例１）実施例１の原料発泡体を幅方
向に延伸することなく、プレス板間で２kg／cm²の圧力
で２分間押圧したのち、押圧および延伸を解除したとこ
ろ、原料発泡体が厚み７．８mmまでしか収縮しなかっ
た。

【００３３】（実施例２）低密度ポリエチレン（三菱化
学社製 三菱ポリエチ−ＬＤ ＬＦ４４０ＨＢ）９８容
量％と粒状充填材としてのタルク（日本タルク社製 Ｍ
Ｓ、平均粒径１５μｍ）２容量％と発泡剤としての炭酸
ガスとを混合混練したのち、加熱発泡させて厚み８mm、
発泡倍率３０倍、独立気泡率８７％、平均独立気泡径３
１０μｍ、気泡膜厚１０μｍの板状の原料発泡体を得
た。

【００３４】つぎに、この原料発泡体の幅方向に１．２
倍に延伸するとともに、焼結金属からなるプレス板間に
挟み厚み方向に２kg／cm² の圧力で２分間押圧したの
ち、押圧および延伸を解除したところ、厚み５mmの発泡
体が得られた。

【００３５】（実施例３）ポリプロピレン（ハイモント
社製 ＨＭＳ ＰＦ８１４）９９容量％と粒状充填材と
してのタルク（日本タルク社製 ＭＳ、平均粒径１５μ
ｍ）１容量％と発泡剤としての炭酸ガスとを混合混練し
たのち、加熱発泡させて厚み６mm、発泡倍率２５倍、独
立気泡率９１％、平均独立気泡径１５０μｍ、気泡膜厚
９μｍの板状の原料発泡体を得た。

【００３６】つぎに、この原料発泡体の幅方向に１．１
倍に延伸するとともに、焼結金属からなるプレス板間に
挟み厚み方向に２kg／cm² の圧力で２分間押圧したの
ち、押圧および延伸を解除したところ、厚み３mmの発泡
体が得られた。

【００３７】（実施例４）低密度ポリエチレン（住友化
学社製 スミカセンＧ２０１）８９容量％と粒状充填材
としての分級フライアッシュ（関電化工社製 平均粒径
２０μｍ）１容量％と発泡剤としてのアゾジカルボンア
ミド（大塚化学社製 ユニフォームＡＺＨ）１０容量％
とを混合混練したのち、加熱発泡させて厚み１０mm、発
泡倍率３０倍、独立気泡率９２％、平均独立気泡径２０
０μｍ、気泡膜厚１０μｍの板状の原料発泡体を得た。

【００３８】つぎに、この原料発泡体の幅方向に１．２
倍に延伸するとともに、焼結金属からなるプレス板間に
挟み厚み方向に２kg／cm² の圧力で２分間押圧したの
ち、押圧および延伸を解除したところ、厚み６mmの発泡
体が得られた。なお、実施例１〜４および比較例１にお
いて発泡倍率、独立気泡率は、以下のようにして求め
た。

【００３９】〔発泡倍率〕得られた発泡体から縦３５mm
×横３５mmの小片を切り出し、その小片を、水が入れら
れたメスシリンダー内に沈めて、その体積Ａを測定する
とともに、電子天秤を用いてその重量を測定する。そし
て、得られた発泡体の重量を、発泡体の小片の体積Ａで
除し、発泡体の密度を算出し、発泡倍率＝用いた樹脂の
密度／発泡密度の式により求める。

【００４０】〔独立気泡率〕空気比較式比重計１０００
型（東京サイエンス社製）を用い、１〜１／２〜１気圧
法で体積Ｂ（独立気泡体積＋樹脂体積）を測定する。そ
して、独立気泡率＝（体積Ｂ−重量／樹脂の密度）／
（体積Ａ−重量／樹脂の密度）の式により求める。

【００４１】

【発明の効果】本発明にかかる発泡体の製造方法は、以
上のように構成されているので、一方向に遅延された形
状回復性を有する発泡体を短時間で効率よく製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる発泡体の製造方法の１例を工程
順に説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 粒状充填材 ２ 樹脂 ３ 原料発泡体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒状充填材を含む原料発泡体を原料発泡体
   を構成する樹脂の弾性変形領域内で少なくとも一軸方向
   に延伸しつつ、延伸方向に対して垂直方向から押圧を加
   え、原料発泡体を前記垂直方向に前記樹脂の弾性変形領
   域内で収縮させたのち、押圧荷重および延伸荷重を除荷
   することを特徴とする発泡体の製造方法。