JPH09174661A - ポリスチレン系樹脂発泡シート製造用ダイス及びポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、上記問題点を解決する新規な
ポリスチレン系樹脂発泡シート成形用ダイス及びそのダ
イスを使用するポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方
法を提供することにある。 【解決の手段】ポリスチレン系樹脂を発泡剤と共に押出
機内で溶融混練した後、該溶融混練したポリスチレン系
樹脂を環状のダイリップから大気中に押し出すポリスチ
レン系樹脂発泡シート製造用ダイスにおいて、前記環状
ダイリップを構成する内リップ及び／又は外リップの樹
脂流路面のダイリップから１００分の１以上、且つ、４
分の１以下がジルコニアセラミックスで形成され、その
他の部分は熱伝導性の良好な物質で形成されていること
を特徴とするポリスチレン系樹脂発泡シート製造用ダイ
ス、及び、該ダイスを使用することを特徴とするポリス
チレン系樹脂発泡シートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリスチレン系樹脂
発泡シート製造用ダイス及びポリスチレン系樹脂発泡シ
ートの製造方法に関し、特に成形性に優れたポリスチレ
ン系樹脂発泡シート製造用ダイス及びポリスチレン系樹
脂発泡シートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレン系樹脂を発泡剤と共に押出
機内で溶融混練した後、大気中に押し出してポリスチレ
ン系樹脂発泡シートを製造する、いわゆる押出発泡成形
方法は製造工程が簡単であると共にポリスチレン系樹脂
発泡シートの品質が安定している等の特徴を有するの
で、従来から広く使用されている。（例えば、特開昭５
６−６９１３２）。

【０００３】この押出機においては、樹脂と発泡剤との
混練混合物は環状のダイリップから大気中に押し出すこ
とによりチューブを形成させ、該チューブ状に成形され
た樹脂組成物の内面に冷却ドラムを接触させて該発泡樹
脂組成物を冷却し、次いでチューブの一端を軸方向に切
り開くことにより製造される。

【０００４】このような樹脂発泡シートの製造工程にお
いては、得られた樹脂発泡シートを容器等に成形した場
合の成形品（以下、単に成形品と略す。）の強度を増す
ため、押し出し直後のチューブ状樹脂組成物の表面を急
冷し（以下表面冷却とする。）、樹脂発泡シートの表面
に密度の高い層（以下スキン層とする。）を形成させる
ことが行われている。

【０００５】この場合、スキン層により成形品の機械的
強度を向上する一方、スキン層での発泡が抑制されるた
めにスキン層の伸長速度（発泡による体積膨脹に対応し
て樹脂が伸びる速度）が小さくなり、樹脂発泡シートの
引取り速度との比（以下単に速度比という）が大きくな
るのでスキン層内部のストレス（熱収縮応力）が大きく
なる。このため、得られた樹脂発泡シートを用いて容器
等を成形した場合に、成形不良が生じるという欠点があ
り、この欠点は特に樹脂としてポリスチレン系のものを
使用する場合に著しい。

【０００６】かかる欠点を改善するために、ダイリップ
の開度を小さくして押出速度を上げることにより速度比
を小さくする方法、或いはダイリップから押し出された
チューブ状に成形された樹脂シートを加熱リングに通す
ことによりストレスを緩和させる方法（特公昭６０−５
２９２９）が提案されている。

【０００７】しかしながら、ダイリップの開度を小さく
して押出速度を上げるとダイのヘッド圧力が上昇するた
め、樹脂組成物の押出流量を一定に維持することが困難
となり、従って押出安定性に劣るという欠点があった。
又、加熱リングを通す方法の場合には、特殊な加熱リン
グを必要とするため装置のコスト上昇を招くと共に加熱
エネルギーが増加するという欠点があった。

【０００８】このような欠点を解決するために、樹脂と
親和性が悪いジルコニアでダイリップの樹脂流路面全体
を形成する方法（特開平４−３４５８２０）が提案され
ており、この方法によれば、ダイリップの開度を小さく
しなくても押出速度を上げることが可能となり、樹脂組
成物の押出流量を一定に維持することができる。

【０００９】また、環状のダイリップにジルコニアを使
用すると、従来の鉄鋼製ダイリップの欠点、即ち、メヤ
ニやヨゴレ等が生じ、これがプラスチック成形製品の品
質が悪くなる（この「メヤニ」にはダイリップの口部に
滞留する低分子量品の熱劣化物質であり、これが増加す
ると、プラスチック成形製品に付着し、該製品の品質劣
化につながり、「ヨゴレ」は、ダイリップ内部にプラス
チックが滞留し、それが熱劣化したものをいい、メヤニ
と同様の問題を起こす）欠点も改善出来る（特開昭６１
−２４９７３５）。

【００１０】これらの方法により、従来の方法よりも品
質の良いポリスチレン系樹脂発泡シートが製造出来るよ
うになった。

【００１１】しかしながら、環状ダイリップの内リップ
及び／又は外リップの少なくとも樹脂流路面がジルコニ
アセラミックスで形成すると、コストが高くなり、ま
た、ジルコニアセラミックスは熱伝導性が悪く、ポリス
チレン系樹脂と発泡剤とを溶融混練するのに多大な熱量
がいると同時に、細かい温度制御が困難であり、温度の
バラツキによるポリスチレン系樹脂発泡シートの品質が
低下するという欠点を有する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決する新規なポリスチレン系樹脂発泡シート
成形用ダイス及びそのダイスを使用するポリスチレン系
樹脂発泡シートの製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するために、鋭意検討した結果、ポリスチレン
系樹脂発泡シート成形用ダイスのダイリップの樹脂流路
面の先端の一部がジルコニアセラミックスで形成され、
その他の部分はステンレス等の熱伝導性のよい物質で形
成することにより、コストが安く、且つ、ポリスチレン
系樹脂と発泡剤との溶融混練温度を容易に制御でき、ポ
リスチレン系樹脂発泡シートの品質がさらに改善される
ことを見出だし、本発明を完成するに至った。

【００１４】本発明で製造できるポリスチレン系樹脂と
しては、汎用ポリスチレン樹脂、耐衝撃性ポリスチレン
樹脂、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体樹
脂、スチレン−アクリル酸共重合体樹脂、スチレン−無
水マレイン酸共重合体樹脂又はこれらの樹脂の混合物
等、公知のポリスチレン系樹脂の中から適宜選択して使
用することができる。

【００１５】このようなポリスチレン系樹脂には、所望
する物性に応じてタルク、炭酸カルシウム等の無機物、
可塑剤又は安定剤を添加することもできる。本発明で用
いることのできる発泡剤は、ポリスチレン系樹脂の物理
的発泡剤又は化学的発泡剤として知られている発泡剤の
中から適宜選択することができる。

【００１６】物理的発泡剤の具体例としては、例えば、
プロパン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素化
合物、フレオン−１１、フレオン−１２、フレオン−１
１３、フレオン−１１４（フレオンはデュポン株式会社
製の商品名）等の炭化水素のフルオルクロル置換体類、
メチルクロライド、メチレンクロライド等のハロゲン炭
化水素化合物等を挙げることができる。

【００１７】化学発泡剤としては、例えばアゾジカルボ
ンアミド等の有機系熱分解型発泡剤、重炭酸塩、重炭酸
塩とクエン酸等の有機酸との組合わせ等を挙げることが
できる。

【００１８】本発明においては、発泡剤と共に溶融混練
したポリスチレン系樹脂組成物を、該ポリスチレン系樹
脂の加熱変形温度〜該温度＋５０℃の範囲に冷却した
後、環状ダイリップから大気中に押し出すことが特に好
ましい。

【００１９】樹脂の加熱変形温度未満迄冷却すると、樹
脂の粘度が高くなって環状ダイリップから均一に大気中
に押し出されなくなり、一定品質のポリスチレン系樹脂
発泡シートが製造できなくなる。一方、押出し温度を、
ポリスチレン系樹脂の加熱変形温度＋５０℃を越える
と、該ポリスチレン系樹脂の粘度が低くなり、さらにジ
ルコニアセラミックスを樹脂流路面に使用しているた
め、ダイリップ内の樹脂流路内での押出し抵抗が小さく
なってダイのヘッド圧力が下がり、発泡のコントロール
が困難となる上、ポリスチレン系樹脂発泡シートの表面
にスクラッチと称される外観上の欠点が生じる。

【００２０】本発明のポリスチレン系樹脂発泡シート製
造用ダイスにおいて、環状ダイリップを構成する内リッ
プ及び／又は外リップの樹脂流路面の先端から１００分
の１以上、且つ、４分の１以下がジルコニアセラミック
スで形成され、その他の部分は熱伝導性の良好な物質で
形成されている。この場合、ジルコニアセラミックスの
部材は、金属の部材に焼きバメ、接着又はカシメ等の方
法で支持させることができる。

【００２１】本発明に使用されるジルコニアセラミック
スは、ジルコニアを主成分とするセラミックスである
が、所望するダイリップの機械的強度に応じて、イット
リア、アルミナ、マグネシア、セリア等を添加した、い
わゆる部分安定化ジルコニアを採用してもよい。

【００２２】また、ジルコニアセラミックス以外の部分
に使用される熱伝導性の良好な物質としては、特に限定
されないが、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼の様な金属が
例示される。

【００２３】以下に、本発明のポリスチレン系樹脂発泡
シート製造用ダイスを使用して、ポリスチレン系樹脂発
泡シートを製造する方法を図に従って説明する。図１
は、本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方法
を実施するために使用する装置の断面概略図を示し、図
２においては、その中でダイリップ部分の拡大図を示
す。図２において、内リップ１の樹脂流路に面する部分
１−２の先端部分及び／又は外リップ２の樹脂流路に面
する部分２−２の先端部分はジルコニアセラミックスが
使用されており、その他の部分は、ステンレス鋼などの
熱伝導性の良好な物質が使用されている。

【００２４】発泡剤を含むポリスチレン系樹脂組成物
は、押出機（図示せず）によって溶融混練され、ポリス
チレン系樹脂の加熱変形温度〜加熱変形温度＋５０℃の
範囲にまで冷却された後、樹脂流路３に導かれる。樹脂
流路３に導かれた発泡剤を含むポリスチレン系樹脂組成
物はダイリップ４から大気中にチューブ状に押し出され
ると同時に発泡剤によって発泡し（樹脂発泡チューブ
８）、次いで内冷エアーリング５及び外冷エアーリング
６から吹き出ている空気によりブローアップされつつ一
定の冷却速度で冷却される。

【００２５】更に、樹脂発泡チューブ８の内側に冷却ド
ラム７を接触させて十分に冷却ドラム７を接触させて十
分に冷却し、引取機（図示せず）によって一定速度で引
き取ると共に、樹脂発泡チューブ８の一端を軸方向に切
り開いてポリスチレン系樹脂発泡シートを製造する。

【００２６】

【発明の効果】本発明のポリスチレン系樹脂発泡シート
製造用ダイスを使用すると、環状ダイリップを構成する
内リップ及び／又は外リップの全面がジルコニアセラミ
ックスで形成されるダイス（特開平４−３４５８２０）
で得られる効果、即ち、スキン層に残留するストレスを
小さくでき、成形性が優れ、品質が均一であり、外観の
良好な樹脂発泡シートが得られるだけでなく、新たな効
果、即ち、環状ダイリップを通しての熱伝導性が良くな
り、樹脂及び発泡剤の溶融温度のコントロールが容易と
なること、及び、成形性、品質の均一性及び外観が更に
良くなる等の効果が得られる。

【００２７】

【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例により何等限定されるもの
でない。

【００２８】実施例１ 図１及び図２に示された装置によって、樹脂流路３の長
さが１００ｍｍであり、それに面する内リップ及び外リ
ップのダイリップから２０ｍｍをジルコニアセラミック
スとし、その他の８０ｍｍをステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４）とした（図２参照）。

【００２９】ポリスチレン樹脂（ＪＩＳ−６８７１によ
る加熱変形温度８６℃）１００重量部をタルク０．５重
量部と混合し、２００℃に加熱した４０ミル径の押出機
に得られた混合物を投入し、溶融混練した。

【００３０】次いで、押出機の途中に設けられている注
入口からブタン５重量部を圧入してして上記混合物と混
合させ、得られた１５０℃の混合物を、ダイの樹脂流路
３に導き、１５０ｍｍ径の環状ダイリップ４から大気中
に押出しポリスチレン樹脂発泡チューブを得た。この場
合、得られたポリスチレン樹脂発泡チューブの表面温度
が１３０℃になるようにダイの樹脂流路３をオイル循環
式の冷却装置で冷却したが、その押出しの開始から１０
分間の短時間で、この温度調節が達成できた。尚、樹脂
発泡チューブの表面温度はサーモグラフィー装置（日本
電子社製、ＪＴＧ−３２０１型サーモビュアー）によ
り、該表面から放射されている赤外線をとらえて測定し
た。

【００３１】次いで、樹脂発泡チューブを３メートル／
分の引取速度で引取りながら、２０℃の空気が吹き出て
いる内冷エアーリングと外冷エアーリングにより樹脂発
泡チューブの内面及び外面を冷却しながらブローアップ
させ、直径４００ｍｍの冷却ドラムに接触させて更に冷
却した後、該樹脂発泡チューブの一端を軸方向に切り開
き、厚さが２ｍｍ、重さが２００ｇ／ｍ²、密度が０．
１ｇ／ミリリットルのポリスチレン系樹脂発泡シートを
製造した。

【００３２】得られた樹脂発泡シートを、連続圧空成形
機を使用して口径１４５ｍｍ、深さ７０ｍｍのドンブリ
に加工した所、どんぶりの口元にスキン層の割れが生ず
ることもない上、光沢があり、また外観上も優れてい
た。

【００３３】比較例１ 図１の樹脂流路３が機械構造用炭素鋼材（ＪＩＳ規格Ｓ
４５Ｃ）からなる以外は、実施例１と同様にして、樹脂
発泡シートを製造した。ポリスチレン樹脂発泡チューブ
の表面温度を１３０℃に冷却するために要した時間は、
実施例１と同様に１０分間と短時間であったが、得られ
た樹脂発泡シートから、口径１４５ｍｍ、深さ７０ｍｍ
のドンブリを加工した所、どんぶりの口元にスキン層の
割れが生じ、光沢もなく、また外観上も著しく劣るもの
であった。

【００３４】比較例２ 図１の樹脂流路３に面する内リップ及び外リップの全部
がジルコニアセラミックスからなる以外は、実施例１と
同様にして、樹脂発泡シートを製造した。ポリスチレン
樹脂発泡チューブの表面温度を１３０℃に冷却するため
に要した時間は、５０分間と長時間かかってしまった。
得られた樹脂発泡シートから、口径１４５ｍｍ、深さ７
０ｍｍのドンブリを加工した所、どんぶりの口元にスキ
ン層の割れはなかったものの、光沢等の外観は、実施例
１と比較すると劣ることが分かった。

【００３５】この結果は、実施例１と比較して、ポリス
チレン樹脂発泡チューブの表面温度の制御に時間を要し
たことによると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリスチレン系樹脂発泡シートの製造
方法に使用する装置の断面図である。

【符号の説明】

１−１ 内リップ支持部 １−２ 内リップ ２−１ 外リップ支持部 １−２ 外リップ ３ 樹脂流路 ４ ダイリップ ５ 内冷エアーリング ６ 外冷エアーリング ７ 冷却ドラム ８ 樹脂チューブ ９ エアー排気管 １０ 空洞

【図２】図１の樹脂流路付近の拡大図である。

【符号の説明】

１−１ 内リップ １−２ 内リップ・ジルコニアセラミックス部 ２−１ 外リップ ２−２ 外リップ・ジルコニアセラミックス部 ３−１ 樹脂流路（入口部） ３−２ 樹脂流路先端（ダイリップ部）

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０８Ｌ 25:04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリスチレン系樹脂を発泡剤と共に押出機
   内で溶融混練した後、該溶融混練したポリスチレン系樹
   脂を環状のダイリップから大気中に押し出すポリスチレ
   ン系樹脂発泡シート製造用ダイスにおいて、前記環状ダ
   イリップを構成する内リップ及び／又は外リップの樹脂
   流路面のダイリップから１００分の１以上、且つ、４分
   の１以下がジルコニアセラミックスで形成され、その他
   の部分は熱伝導性の良好な物質で形成されていることを
   特徴とするポリスチレン系樹脂発泡シート製造用ダイ
   ス。
2. 【請求項２】請求項１に記載のポリスチレン系樹脂発泡
   シート製造用ダイスを使用することを特徴とするポリス
   チレン系樹脂発泡シートの製造方法。
3. 【請求項３】溶融混練したポリスチレン系樹脂組成物
   を、該ポリスチレン系樹脂の加熱変形温度〜＋５０℃の
   範囲に冷却した後、環状のダイリップから大気中に押し
   出すことを特徴とする請求項２に記載のポリスチレン系
   樹脂発泡シートの製造方法。