JPH10128826A - 生分解樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents
生分解樹脂発泡シートの製造方法Info
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- JPH10128826A JPH10128826A JP8289864A JP28986496A JPH10128826A JP H10128826 A JPH10128826 A JP H10128826A JP 8289864 A JP8289864 A JP 8289864A JP 28986496 A JP28986496 A JP 28986496A JP H10128826 A JPH10128826 A JP H10128826A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発泡倍率の大きい生分解樹脂発泡体シートの
製造方法を提供する。 【解決手段】 １台のスクリュー型押し出し機のホッパ
ーより供給された生分解樹脂をスクリューにて混練、溶
融しつつ前方にフィードし、該溶融樹脂に発泡剤となる
炭酸ガスを注入し、ガスを含む押し出し樹脂をスクリュ
ーヘッドから成形ダイスへ供給し、ダイス出口よりガス
を含む樹脂を吐出させることにより製造する単軸押し出
し機による生分解樹脂発泡シートの製造方法において、
前記スクリューヘッド部の樹脂圧力よりも、ダイス入り
口部樹脂圧力を高くしてダイス出口より吐出させ、発泡
倍率の大きい生分解樹脂発泡体シートを製造する。
製造方法を提供する。 【解決手段】 １台のスクリュー型押し出し機のホッパ
ーより供給された生分解樹脂をスクリューにて混練、溶
融しつつ前方にフィードし、該溶融樹脂に発泡剤となる
炭酸ガスを注入し、ガスを含む押し出し樹脂をスクリュ
ーヘッドから成形ダイスへ供給し、ダイス出口よりガス
を含む樹脂を吐出させることにより製造する単軸押し出
し機による生分解樹脂発泡シートの製造方法において、
前記スクリューヘッド部の樹脂圧力よりも、ダイス入り
口部樹脂圧力を高くしてダイス出口より吐出させ、発泡
倍率の大きい生分解樹脂発泡体シートを製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に梱包材として
使われる生分解樹脂発泡シートの製造方法に関するもの
である。
使われる生分解樹脂発泡シートの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】生分解樹脂は水中、土中などで分解する
ため、昨今のＩＳＯ１４０００を中心とした環境対策や
プラスチックのゴミ処理問題等の諸問題を解消する樹脂
として注目を集めている。特にプラスチック発泡体を多
く使用する梱包材分野ではポリスチレン（以下ＰＳとい
う）やポリエチレン（以下ＰＥという）発泡体に代わる
新しい発泡材料として注目され、特に、高倍率発泡体と
することにより、緩衝特性が増し、更に製品コストの低
下も狙えるために生分解樹脂発泡体の高倍率化が望まれ
ている。生分解樹脂発泡体に関しては、例えば特開平６
−２２８３５４、特開平６−１６８５７等で開示されて
いるデンプン系の生分解樹脂発泡体、特開平６−２４８
１０４等で開示されている合成系の生分解樹脂発泡体等
多くが知られている。デンプン系の生分解樹脂発泡体
は、高倍率の発泡体が得られるものの、樹脂自体の特性
がもろいという欠点からバラ緩衝材には適するが、シー
ト状の緩衝材には適さず、また、合成系の生分解樹脂の
発泡体はシートとして充分に使用できる強度を有する
が、比較的高倍率の発泡シートとするにはその製造技術
に問題があった。
ため、昨今のＩＳＯ１４０００を中心とした環境対策や
プラスチックのゴミ処理問題等の諸問題を解消する樹脂
として注目を集めている。特にプラスチック発泡体を多
く使用する梱包材分野ではポリスチレン（以下ＰＳとい
う）やポリエチレン（以下ＰＥという）発泡体に代わる
新しい発泡材料として注目され、特に、高倍率発泡体と
することにより、緩衝特性が増し、更に製品コストの低
下も狙えるために生分解樹脂発泡体の高倍率化が望まれ
ている。生分解樹脂発泡体に関しては、例えば特開平６
−２２８３５４、特開平６−１６８５７等で開示されて
いるデンプン系の生分解樹脂発泡体、特開平６−２４８
１０４等で開示されている合成系の生分解樹脂発泡体等
多くが知られている。デンプン系の生分解樹脂発泡体
は、高倍率の発泡体が得られるものの、樹脂自体の特性
がもろいという欠点からバラ緩衝材には適するが、シー
ト状の緩衝材には適さず、また、合成系の生分解樹脂の
発泡体はシートとして充分に使用できる強度を有する
が、比較的高倍率の発泡シートとするにはその製造技術
に問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】即ち、従来の生分解樹
脂発泡シートの製造方法は、発泡剤として一般の押し出
しガス発泡技術に使われているブタンガスを中心とする
炭化水素、あるいはフロン系のガスを使用し、高倍率の
発泡シートを押し出し機で製造していた。しかし、ブタ
ン系の炭化水素ガスは可燃性のガスのため発泡体製造設
備を防爆設備にしなければならず、発泡体製造後も発泡
剤として使用した炭化水素ガスが大気中の空気と置換さ
れるまで燃焼、爆発防止のために保管しなければなら
ず、そのための製品倉庫が必要となる等発泡体製造後の
製品管理が必要となる等の問題点があった。 また、フ
ロン系の発泡剤の場合は、現状は代替フロンが使われて
いるが、将来的にはフロン全廃の動きがあり、環境面か
ら使用ができなくなるという問題がある。
脂発泡シートの製造方法は、発泡剤として一般の押し出
しガス発泡技術に使われているブタンガスを中心とする
炭化水素、あるいはフロン系のガスを使用し、高倍率の
発泡シートを押し出し機で製造していた。しかし、ブタ
ン系の炭化水素ガスは可燃性のガスのため発泡体製造設
備を防爆設備にしなければならず、発泡体製造後も発泡
剤として使用した炭化水素ガスが大気中の空気と置換さ
れるまで燃焼、爆発防止のために保管しなければなら
ず、そのための製品倉庫が必要となる等発泡体製造後の
製品管理が必要となる等の問題点があった。 また、フ
ロン系の発泡剤の場合は、現状は代替フロンが使われて
いるが、将来的にはフロン全廃の動きがあり、環境面か
ら使用ができなくなるという問題がある。
【０００４】そこで、発泡剤として、環境に害のない無
機ガス、特にその中でも樹脂への溶解度が高い炭酸ガス
を用い生分解発泡シートの製造を行うことが最適であ
る。しかし、炭酸ガスを用いた場合、炭酸ガスにはフロ
ンガスなどの発泡剤を用いた場合と比べて蒸発潜熱を奪
うことによる樹脂の冷却効果がなく、溶融樹脂からのガ
ス脱離速度が速いため高倍率（およそ５倍以上）の発泡
シートを製造するには困難な問題点が多々あった。例え
ば、ＰＳ樹脂またはＰＳ共重合体の炭酸ガスでの発泡
（特開平３−８１３４６、特開平７−１９６８３５）は
ＰＳ樹脂またはＰＳ共重合体が非晶性樹脂のため、軟化
点近傍の粘度特性が緩やかであるため１０倍以上の高発
泡倍率の発泡体を製造することができるが、この技術
を、融点近傍で急峻な粘度変化をする結晶性樹脂である
生分解樹脂にそのまま適用することはできない。また、
発泡剤として炭酸ガスに水分（または、水分を発生させ
る添加剤）を混合して、水の蒸発潜熱を利用して気泡を
固化させる方法（特開平６−３４５８８９，特開平７−
２６０５３，特開平７−４１５９２，特開平７−１０２
１０３）が提案されているが、生分解樹脂はポリエステ
ルのため押し出し成形中に樹脂の加水分解がおこってし
まい適用できない。
機ガス、特にその中でも樹脂への溶解度が高い炭酸ガス
を用い生分解発泡シートの製造を行うことが最適であ
る。しかし、炭酸ガスを用いた場合、炭酸ガスにはフロ
ンガスなどの発泡剤を用いた場合と比べて蒸発潜熱を奪
うことによる樹脂の冷却効果がなく、溶融樹脂からのガ
ス脱離速度が速いため高倍率（およそ５倍以上）の発泡
シートを製造するには困難な問題点が多々あった。例え
ば、ＰＳ樹脂またはＰＳ共重合体の炭酸ガスでの発泡
（特開平３−８１３４６、特開平７−１９６８３５）は
ＰＳ樹脂またはＰＳ共重合体が非晶性樹脂のため、軟化
点近傍の粘度特性が緩やかであるため１０倍以上の高発
泡倍率の発泡体を製造することができるが、この技術
を、融点近傍で急峻な粘度変化をする結晶性樹脂である
生分解樹脂にそのまま適用することはできない。また、
発泡剤として炭酸ガスに水分（または、水分を発生させ
る添加剤）を混合して、水の蒸発潜熱を利用して気泡を
固化させる方法（特開平６−３４５８８９，特開平７−
２６０５３，特開平７−４１５９２，特開平７−１０２
１０３）が提案されているが、生分解樹脂はポリエステ
ルのため押し出し成形中に樹脂の加水分解がおこってし
まい適用できない。
【０００５】また、装置に工夫をしているものとして
は、ダイスに振動を与える方法（特開平６−３２０５９
８）、ダイス出口を加圧し、加圧された流体中に発泡体
を押し出す方法（特開平５−１１６１９６）などが提案
されているがいずれも実用的な製造方法ではない。ま
た、樹脂組成を変える方法（特開平５−２８７１０６，
特開平６−２５４９８０、特開平７−１６５９６６）な
どが考えられるが、生分解樹脂に他の樹脂を添加すると
生分解性能が低下することから生分解樹脂への適用は好
ましくない。また、これらいずれの例も、実施例として
はロッド状発泡体の事例を示すにとどまり、発泡シート
の押し出し製造方法については開示されていない。
は、ダイスに振動を与える方法（特開平６−３２０５９
８）、ダイス出口を加圧し、加圧された流体中に発泡体
を押し出す方法（特開平５−１１６１９６）などが提案
されているがいずれも実用的な製造方法ではない。ま
た、樹脂組成を変える方法（特開平５−２８７１０６，
特開平６−２５４９８０、特開平７−１６５９６６）な
どが考えられるが、生分解樹脂に他の樹脂を添加すると
生分解性能が低下することから生分解樹脂への適用は好
ましくない。また、これらいずれの例も、実施例として
はロッド状発泡体の事例を示すにとどまり、発泡シート
の押し出し製造方法については開示されていない。
【０００６】一方、発泡シートを押し出し機で製造する
ガス発泡設備には次の２つがある。その１つは押し出し
機２台を連結して、１台目の途中よりガス発泡剤を注入
し充分ポリマーとガスを混練し、ガスが混練された樹脂
を２台目の押し出し機で充分温度を低下させつつ均温化
した状態で成形ダイスより大気へ押し出し発泡させる方
法である。２つ目の装置は単軸押し出し機１台で樹脂を
混練しつつその途中からガス発泡剤を注入し、ガスが混
練された樹脂を成形ダイスより大気へ押し出し発泡させ
る方法である。前者は、後者に比べて設備投資が大きい
という欠点がある。これに対して後者は、一台の押し出
し機で製造が可能なため設備面では大きな投資を必要と
しないが、発泡体製造が前者に比べて難しいという欠点
がある。本発明者等は、生分解樹脂高倍率発泡シートを
環境に害のない炭酸ガスにて押し出し機１台による従来
の製法に従って製造することを試みたが、シート状では
２倍程度の発泡体しか得られず高倍率発泡シートが得ら
れなかった。この原因は、発泡剤として使用する炭酸ガ
スが前述したように冷却効果を有しないうえにフロンや
ブタンガスに比べて拡散速度が早く、ダイス出口で成長
した気泡からのガス抜けが起こりやすいためと判断され
る。
ガス発泡設備には次の２つがある。その１つは押し出し
機２台を連結して、１台目の途中よりガス発泡剤を注入
し充分ポリマーとガスを混練し、ガスが混練された樹脂
を２台目の押し出し機で充分温度を低下させつつ均温化
した状態で成形ダイスより大気へ押し出し発泡させる方
法である。２つ目の装置は単軸押し出し機１台で樹脂を
混練しつつその途中からガス発泡剤を注入し、ガスが混
練された樹脂を成形ダイスより大気へ押し出し発泡させ
る方法である。前者は、後者に比べて設備投資が大きい
という欠点がある。これに対して後者は、一台の押し出
し機で製造が可能なため設備面では大きな投資を必要と
しないが、発泡体製造が前者に比べて難しいという欠点
がある。本発明者等は、生分解樹脂高倍率発泡シートを
環境に害のない炭酸ガスにて押し出し機１台による従来
の製法に従って製造することを試みたが、シート状では
２倍程度の発泡体しか得られず高倍率発泡シートが得ら
れなかった。この原因は、発泡剤として使用する炭酸ガ
スが前述したように冷却効果を有しないうえにフロンや
ブタンガスに比べて拡散速度が早く、ダイス出口で成長
した気泡からのガス抜けが起こりやすいためと判断され
る。
【０００７】そこで、 本発明者等は、単軸押し出し設
備を用いて炭酸ガスによる押し出し発泡で、高倍率発泡
シートを製造すべく鋭意研究を進めた結果、次のような
現象を見出した。即ち、炭酸ガスを用いて高倍率発泡シ
ートを得るためには多量のガスを樹脂中に注入する必要
がある。一方、ダイス出口でのガスの脱離を押さえるた
め樹脂温度を下げる必要があるが、樹脂温度を下げると
樹脂粘度が高くなり、過剰に上昇した樹脂粘度は樹脂圧
力の急激な上昇を引き起こすため、スクリューヘッド部
の樹脂圧力が上がりすぎ最終的にはガス注入口近傍の樹
脂圧力も増加し、結果的にはガス注入量の減少を引き起
し、このガス注入量の減少が発泡倍率を低下させている
ことを突き止めた。この現象はベントタイプのスクリュ
ーを用いても同様であった。以上の結果より、単軸押し
出し機にて生分解樹脂の炭酸ガスによる高倍率発泡シー
トの製造が困難であった理由は、ダイスでの樹脂圧力を
高くすることから、その結果としてスクリューヘッド部
での樹脂圧力が更に高い圧力となり、注入ガス量が減少
していたことが原因であると判断した。
備を用いて炭酸ガスによる押し出し発泡で、高倍率発泡
シートを製造すべく鋭意研究を進めた結果、次のような
現象を見出した。即ち、炭酸ガスを用いて高倍率発泡シ
ートを得るためには多量のガスを樹脂中に注入する必要
がある。一方、ダイス出口でのガスの脱離を押さえるた
め樹脂温度を下げる必要があるが、樹脂温度を下げると
樹脂粘度が高くなり、過剰に上昇した樹脂粘度は樹脂圧
力の急激な上昇を引き起こすため、スクリューヘッド部
の樹脂圧力が上がりすぎ最終的にはガス注入口近傍の樹
脂圧力も増加し、結果的にはガス注入量の減少を引き起
し、このガス注入量の減少が発泡倍率を低下させている
ことを突き止めた。この現象はベントタイプのスクリュ
ーを用いても同様であった。以上の結果より、単軸押し
出し機にて生分解樹脂の炭酸ガスによる高倍率発泡シー
トの製造が困難であった理由は、ダイスでの樹脂圧力を
高くすることから、その結果としてスクリューヘッド部
での樹脂圧力が更に高い圧力となり、注入ガス量が減少
していたことが原因であると判断した。
【０００８】樹脂へのガスの溶解性を高めるためには発
泡剤の条痕間隔が小さい方がよく、これはせん断量の増
加によってより小さくなる。一般には背圧が高くなるこ
とによって、せん断量は増加する。従って、背圧が高い
方が混合度合いが増すと考えられる。しかし、前述のよ
うにフロンガスやブタンガスを用いた押し出し発泡条件
に比べ炭酸ガス発泡で高倍率発泡シートを得るために
は、ダイス圧力を高くしなければならないため背圧量も
過剰に大きくなってしまい、過剰な背圧の増加は漏洩流
の発生、強いてはガス発泡剤の注入量の低下を引き起こ
すため、高倍率化が難しくなる。更に、ポリエステル系
の生分解樹脂の物性を、炭酸ガスを用いた高倍率発泡シ
ートの製造が可能なポリオレフィン樹脂と比べると粘度
が低く、密度が高い。この粘度と密度の比である動粘度
が小さいほど背圧流は大きくなる。つまり、ポリエステ
ル系生分解樹脂の炭酸ガスでの押し出しガス発泡では、
従来の発泡プロセスでは背圧流が問題にならない条件下
でも、過剰の背圧流がおこるため従来の単軸押し出し機
による発泡方法では高倍率発泡体を作製するのは難しい
と判断される。
泡剤の条痕間隔が小さい方がよく、これはせん断量の増
加によってより小さくなる。一般には背圧が高くなるこ
とによって、せん断量は増加する。従って、背圧が高い
方が混合度合いが増すと考えられる。しかし、前述のよ
うにフロンガスやブタンガスを用いた押し出し発泡条件
に比べ炭酸ガス発泡で高倍率発泡シートを得るために
は、ダイス圧力を高くしなければならないため背圧量も
過剰に大きくなってしまい、過剰な背圧の増加は漏洩流
の発生、強いてはガス発泡剤の注入量の低下を引き起こ
すため、高倍率化が難しくなる。更に、ポリエステル系
の生分解樹脂の物性を、炭酸ガスを用いた高倍率発泡シ
ートの製造が可能なポリオレフィン樹脂と比べると粘度
が低く、密度が高い。この粘度と密度の比である動粘度
が小さいほど背圧流は大きくなる。つまり、ポリエステ
ル系生分解樹脂の炭酸ガスでの押し出しガス発泡では、
従来の発泡プロセスでは背圧流が問題にならない条件下
でも、過剰の背圧流がおこるため従来の単軸押し出し機
による発泡方法では高倍率発泡体を作製するのは難しい
と判断される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決すべくなされたもので、スクリュー型押し出し機の
ホッパーより供給された生分解樹脂をスクリューにて混
練、溶融しつつ前方にフィードし、該溶融樹脂に発泡剤
となる炭酸ガスを注入し、ガスを含む前記樹脂をスクリ
ューヘッドからギヤポンプを介して成形ダイスへ供給
し、ダイス出口よりガスを含む樹脂を吐出させることに
より製造する単軸押し出し機による発泡シートの製造方
法において、前記スクリューヘッド部の樹脂圧力をダイ
ス入り口部の樹脂圧力より低くしたことを特徴とする生
分解樹脂発泡シートの製造方法である。
解決すべくなされたもので、スクリュー型押し出し機の
ホッパーより供給された生分解樹脂をスクリューにて混
練、溶融しつつ前方にフィードし、該溶融樹脂に発泡剤
となる炭酸ガスを注入し、ガスを含む前記樹脂をスクリ
ューヘッドからギヤポンプを介して成形ダイスへ供給
し、ダイス出口よりガスを含む樹脂を吐出させることに
より製造する単軸押し出し機による発泡シートの製造方
法において、前記スクリューヘッド部の樹脂圧力をダイ
ス入り口部の樹脂圧力より低くしたことを特徴とする生
分解樹脂発泡シートの製造方法である。
【００１０】本発明は押し出し発泡シート製造時の樹脂
圧力に着目し、押し出し発泡シート製造時の樹脂圧力を
ダイス入り口部及びスクリューヘッド部それぞれに独立
に所定の範囲で設定する事で上記問題を解決するに至っ
た。独立に制御する方法として、押し出し成形では公知
のギヤポンプを押し出し機先端のバレル部とダイスの間
に導入した。
圧力に着目し、押し出し発泡シート製造時の樹脂圧力を
ダイス入り口部及びスクリューヘッド部それぞれに独立
に所定の範囲で設定する事で上記問題を解決するに至っ
た。独立に制御する方法として、押し出し成形では公知
のギヤポンプを押し出し機先端のバレル部とダイスの間
に導入した。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明を実施する装置で、
ホッパー１、スクリュー２とからなる押し出し機Ａ、該
押し出し機Ａのスクリューヘッド２にアダプター５を介
して接続されたギアポンプ６、該ギアポンプ６の出口に
接続されたダイス７、該ダイス７の吐出口に接続された
冷却マンドレル９とで構成されている。なお、図中３は
ガス供給口、１０は発泡シートである。
ホッパー１、スクリュー２とからなる押し出し機Ａ、該
押し出し機Ａのスクリューヘッド２にアダプター５を介
して接続されたギアポンプ６、該ギアポンプ６の出口に
接続されたダイス７、該ダイス７の吐出口に接続された
冷却マンドレル９とで構成されている。なお、図中３は
ガス供給口、１０は発泡シートである。
【００１２】押し出し機とギヤポンプとを組み合わせて
ガス発泡シートを製造する技術としてはオレフィン系樹
脂発泡体の製造方法（特開平７−１７８７９９）やポリ
プロピレン系樹脂発泡体の製造方法（特開平７−２４１
８９８）がある。しかしながら、両者ともその目的は、
安定した発泡倍率の製品を得るためにギヤポンプを導入
しているもので、前者はスクリュー回転数ではなくギヤ
ポンプ回転数にて吐出量を制御するためにギヤポンプを
採用し、該ギヤポンプの入り口圧力をモニターし、この
圧力変動に応じてギヤの回転数を変化させる技術であ
り、この方法は従来のギヤポンプ本来の利用目的を応用
したものである。また、後者はギヤポンプの歯車の数を
増やすことでギヤポンプでの冷却効果を高めるというも
ので、これは、通常の冷却ゾーンの役割をギヤポンプに
て行なわせて樹脂温度の管理を行う技術である。更に、
両者の技術ともポリオレフィン系であり、発泡剤の限定
は特にないものの実際はフロン系の発泡剤を主とした技
術であり、本発明が解決しようとする問題点とはその対
象が異なる技術に関するものである。本発明を実施する
手段としてのギヤポンプの挿入は、スクリューヘッド部
及びダイス入り口部のそれぞれの樹脂圧力Ｐ1 、Ｐ2 を
独立に制御するために挿入したもので、炭酸ガスを用い
た生分解樹脂高倍率発泡シートを得るための条件設定を
極めて容易に実現させるためである。
ガス発泡シートを製造する技術としてはオレフィン系樹
脂発泡体の製造方法（特開平７−１７８７９９）やポリ
プロピレン系樹脂発泡体の製造方法（特開平７−２４１
８９８）がある。しかしながら、両者ともその目的は、
安定した発泡倍率の製品を得るためにギヤポンプを導入
しているもので、前者はスクリュー回転数ではなくギヤ
ポンプ回転数にて吐出量を制御するためにギヤポンプを
採用し、該ギヤポンプの入り口圧力をモニターし、この
圧力変動に応じてギヤの回転数を変化させる技術であ
り、この方法は従来のギヤポンプ本来の利用目的を応用
したものである。また、後者はギヤポンプの歯車の数を
増やすことでギヤポンプでの冷却効果を高めるというも
ので、これは、通常の冷却ゾーンの役割をギヤポンプに
て行なわせて樹脂温度の管理を行う技術である。更に、
両者の技術ともポリオレフィン系であり、発泡剤の限定
は特にないものの実際はフロン系の発泡剤を主とした技
術であり、本発明が解決しようとする問題点とはその対
象が異なる技術に関するものである。本発明を実施する
手段としてのギヤポンプの挿入は、スクリューヘッド部
及びダイス入り口部のそれぞれの樹脂圧力Ｐ1 、Ｐ2 を
独立に制御するために挿入したもので、炭酸ガスを用い
た生分解樹脂高倍率発泡シートを得るための条件設定を
極めて容易に実現させるためである。
【００１３】スクリューヘッド部及びダイス入り口部の
それぞれの樹脂圧力を独立に条件設定することの意味は
以下の通りである。押し出し機の樹脂溶融ゾーンからス
クリューヘッドを経てギヤポンプに至るまでは樹脂温度
をその融点より１０℃から１００℃程度高い温度に設定
しガスの拡散速度を早くすると共に、樹脂とガスの混練
性をあげる。この時、前述したように炭酸ガスの注入量
を確保するためには背圧が過剰にならないような条件設
定が必要である。これに対して、ギヤポンプ出口からダ
イスを経てダイス出口で発泡させるに至るまでの間で
は、ガスを溶融させた樹脂を充分融点近傍まで冷却する
と同時に出口での急峻な圧力低下を引き起こさせ発生気
泡数を増加させる事で、ダイス出口での発泡時のガス抜
けを防止する必要がある。このため、ダイス入り口の圧
力は生分解樹脂の粘度、弾性、炭酸ガスの濃度、樹脂温
度などの条件により異なるが、樹脂温度の低下にともな
う樹脂粘度の増加を見込んで高圧に設定しておく必要が
ある。このように、スクリューヘッド部及びダイス入り
口部のそれぞれの樹脂圧力を同時に独立に条件設定する
ことにより目的とする高倍率発泡シートを製造すること
ができるのである。例えばダイス入り口部の樹脂圧力を
炭酸ガス注入圧力６ＭＰａで、そのときのガス混入量を
約2.5wt%としておよそ２０ＭＰａ程度に設定したとする
と、スクリューヘッド部の樹脂圧力は、上限が背圧によ
る問題の起こらない樹脂圧力でかつ下限がギヤポンプ入
り口での内部発泡がおこらない圧力であるおよそ３〜４
ＭＰａに設定することがギヤポンプの挿入で可能とな
り、目的とする高倍率の発泡シートが製造できる。
それぞれの樹脂圧力を独立に条件設定することの意味は
以下の通りである。押し出し機の樹脂溶融ゾーンからス
クリューヘッドを経てギヤポンプに至るまでは樹脂温度
をその融点より１０℃から１００℃程度高い温度に設定
しガスの拡散速度を早くすると共に、樹脂とガスの混練
性をあげる。この時、前述したように炭酸ガスの注入量
を確保するためには背圧が過剰にならないような条件設
定が必要である。これに対して、ギヤポンプ出口からダ
イスを経てダイス出口で発泡させるに至るまでの間で
は、ガスを溶融させた樹脂を充分融点近傍まで冷却する
と同時に出口での急峻な圧力低下を引き起こさせ発生気
泡数を増加させる事で、ダイス出口での発泡時のガス抜
けを防止する必要がある。このため、ダイス入り口の圧
力は生分解樹脂の粘度、弾性、炭酸ガスの濃度、樹脂温
度などの条件により異なるが、樹脂温度の低下にともな
う樹脂粘度の増加を見込んで高圧に設定しておく必要が
ある。このように、スクリューヘッド部及びダイス入り
口部のそれぞれの樹脂圧力を同時に独立に条件設定する
ことにより目的とする高倍率発泡シートを製造すること
ができるのである。例えばダイス入り口部の樹脂圧力を
炭酸ガス注入圧力６ＭＰａで、そのときのガス混入量を
約2.5wt%としておよそ２０ＭＰａ程度に設定したとする
と、スクリューヘッド部の樹脂圧力は、上限が背圧によ
る問題の起こらない樹脂圧力でかつ下限がギヤポンプ入
り口での内部発泡がおこらない圧力であるおよそ３〜４
ＭＰａに設定することがギヤポンプの挿入で可能とな
り、目的とする高倍率の発泡シートが製造できる。
【００１４】このような条件は、スクリューヘッド部の
樹脂圧力Ｐ1 よりも、ダイス入り口部樹脂圧力Ｐ2 の方
を高く設定する事ではじめて実現する。ダイス入り口部
の樹脂圧力とスクリューヘッド部の樹脂圧力の関係は、
スクリューヘッド部の樹脂圧力よりダイス入り口部の樹
脂圧力の方が５ＭＰａ以上高い方が好ましく、更には１
０ＭＰａ以上高いことが好ましい。この差圧が５ＭＰａ
よりも低くなると例えばダイス入り口部の樹脂圧力が低
くなって高倍率化に必要な出口圧力との差が充分に得ら
れず、また、スクリューヘッド部の樹脂圧力が高すぎる
と背圧の影響でガス混入量が不充分となり、いずれも好
ましくない。これらの問題点を排除して高倍率発泡シー
トを製造するためにはスクリューヘッド部の樹脂圧力は
２ＭＰａ〜１５ＭＰａ、好ましくは３ＭＰａ〜１０ＭＰ
ａが好ましい。また、ダイス入り口部の樹脂圧力として
は大気に解放したときに充分な圧力低下が得られる１０
〜３０ＭＰａ、好ましくは１５〜２５ＭＰａとすること
が好ましい。上記樹脂圧力に設定する方法としては、樹
脂温度、ガス濃度、スクリュー回転数、ギヤポンプ回転
数等を制御することで所望の圧力とするが、これは特に
規定されるものではなく、結果として上記圧力条件を満
たすように適宜設定すればよい。
樹脂圧力Ｐ1 よりも、ダイス入り口部樹脂圧力Ｐ2 の方
を高く設定する事ではじめて実現する。ダイス入り口部
の樹脂圧力とスクリューヘッド部の樹脂圧力の関係は、
スクリューヘッド部の樹脂圧力よりダイス入り口部の樹
脂圧力の方が５ＭＰａ以上高い方が好ましく、更には１
０ＭＰａ以上高いことが好ましい。この差圧が５ＭＰａ
よりも低くなると例えばダイス入り口部の樹脂圧力が低
くなって高倍率化に必要な出口圧力との差が充分に得ら
れず、また、スクリューヘッド部の樹脂圧力が高すぎる
と背圧の影響でガス混入量が不充分となり、いずれも好
ましくない。これらの問題点を排除して高倍率発泡シー
トを製造するためにはスクリューヘッド部の樹脂圧力は
２ＭＰａ〜１５ＭＰａ、好ましくは３ＭＰａ〜１０ＭＰ
ａが好ましい。また、ダイス入り口部の樹脂圧力として
は大気に解放したときに充分な圧力低下が得られる１０
〜３０ＭＰａ、好ましくは１５〜２５ＭＰａとすること
が好ましい。上記樹脂圧力に設定する方法としては、樹
脂温度、ガス濃度、スクリュー回転数、ギヤポンプ回転
数等を制御することで所望の圧力とするが、これは特に
規定されるものではなく、結果として上記圧力条件を満
たすように適宜設定すればよい。
【００１５】使用する樹脂としては、樹脂物性、生分解
特性、発泡体特性、発泡成形性等を総合的に判断すると
特に脂肪族ポリエステル系の生分解樹脂が好適である。
発泡剤としては、前述のように生分解樹脂が環境に対し
て優しいという位置づけから環境に対して害がなく樹脂
への溶解度も考慮すると炭酸ガスが好ましい。添加剤に
関しては、特に限定はなく発泡核剤、紫外線吸収剤、帯
電防止剤等々を適宜添加してもかまわない。
特性、発泡体特性、発泡成形性等を総合的に判断すると
特に脂肪族ポリエステル系の生分解樹脂が好適である。
発泡剤としては、前述のように生分解樹脂が環境に対し
て優しいという位置づけから環境に対して害がなく樹脂
への溶解度も考慮すると炭酸ガスが好ましい。添加剤に
関しては、特に限定はなく発泡核剤、紫外線吸収剤、帯
電防止剤等々を適宜添加してもかまわない。
【００１６】（実施形態）本発明の実施の形態を以下に
示す。図１に示す押し出し機Ａのホッパー１から供給さ
れた樹脂はスクリュー２により前方にフィードされなが
ら溶融され、ガス供給口３より圧入される炭酸ガスを混
練ゾーン４にて充分混合し、アダプター５を経てギヤポ
ンプ６に供給される。ギヤポンプ６では、所望の樹脂圧
力が得られるようにギヤの回転により成形ダイス７へ樹
脂を送り込む。その後、ガスが溶解した樹脂はダイス出
口８から吐出されて発泡し、冷却マンドレル９にて冷却
されることにより所望の発泡シート１０となる。
示す。図１に示す押し出し機Ａのホッパー１から供給さ
れた樹脂はスクリュー２により前方にフィードされなが
ら溶融され、ガス供給口３より圧入される炭酸ガスを混
練ゾーン４にて充分混合し、アダプター５を経てギヤポ
ンプ６に供給される。ギヤポンプ６では、所望の樹脂圧
力が得られるようにギヤの回転により成形ダイス７へ樹
脂を送り込む。その後、ガスが溶解した樹脂はダイス出
口８から吐出されて発泡し、冷却マンドレル９にて冷却
されることにより所望の発泡シート１０となる。
【００１７】（実施例１）樹脂として密度１．２６ｇ／
ｃｍ3 、ＭＦＲ１０の脂肪族ポリエステル生分解樹脂を
用いた。まず、該樹脂１００部に対して１．６部のタル
クをドライブレンドで混ぜ、押し出し機Ａのホッパー１
に供給した。押し出し機Ａは、スクリュー径４０ｍｍ、
Ｌ／Ｄ＝３４の単軸押し出し機である。ホッパー１に供
給された樹脂は回転数６０ｒｐｍにて回転するスクリュ
ー２で溶融されつつ進行してガス供給口３より注入され
る炭酸ガスを混練してスクリューベッド部へと前進す
る。炭酸ガスの注入圧力は６ＭＰａ、スクリューベッド
部のバレル設定温度は４１３Ｋであった。その後、スク
リュー２によりガスが混練された樹脂はギヤポンプ６と
押し出し機Ａからアダプタ５を経てギヤポンプ６に供給
される。このときスクリューヘッド部の樹脂圧力Ｐ1 、
即ちギヤポンプ入り口部の樹脂圧力は３ＭＰａであっ
た。ギヤポンプ６の回転数は６ｒｐｍに設定しダイス側
に樹脂を移送する。このときのギヤポンプ設定温度は３
９３Ｋであった。次に樹脂はギヤポンプから温度３８８
Ｋに設定されたリップ幅０．５ｍｍのサーキュラーダイ
ス７に送られダイス出口からシート状に大気中に押し出
される。ダイス出口で測定した樹脂温度も３８８Ｋであ
り、押し出されたシートは大気中で圧力が開放されるた
め発泡し、発泡体１０となって冷却マンドレル９に引き
取られる。このときのダイス入り口部の樹脂圧力Ｐ
2 は、ダイス入り口で１８ＭＰａであった。この時のガ
ス注入量は約2.5wt%であった。以上のようにして発泡倍
率８倍の表面状態良好な肉厚１．５ｍｍで幅が約７００
ｍｍの連続発泡シートを製造することができた。
ｃｍ3 、ＭＦＲ１０の脂肪族ポリエステル生分解樹脂を
用いた。まず、該樹脂１００部に対して１．６部のタル
クをドライブレンドで混ぜ、押し出し機Ａのホッパー１
に供給した。押し出し機Ａは、スクリュー径４０ｍｍ、
Ｌ／Ｄ＝３４の単軸押し出し機である。ホッパー１に供
給された樹脂は回転数６０ｒｐｍにて回転するスクリュ
ー２で溶融されつつ進行してガス供給口３より注入され
る炭酸ガスを混練してスクリューベッド部へと前進す
る。炭酸ガスの注入圧力は６ＭＰａ、スクリューベッド
部のバレル設定温度は４１３Ｋであった。その後、スク
リュー２によりガスが混練された樹脂はギヤポンプ６と
押し出し機Ａからアダプタ５を経てギヤポンプ６に供給
される。このときスクリューヘッド部の樹脂圧力Ｐ1 、
即ちギヤポンプ入り口部の樹脂圧力は３ＭＰａであっ
た。ギヤポンプ６の回転数は６ｒｐｍに設定しダイス側
に樹脂を移送する。このときのギヤポンプ設定温度は３
９３Ｋであった。次に樹脂はギヤポンプから温度３８８
Ｋに設定されたリップ幅０．５ｍｍのサーキュラーダイ
ス７に送られダイス出口からシート状に大気中に押し出
される。ダイス出口で測定した樹脂温度も３８８Ｋであ
り、押し出されたシートは大気中で圧力が開放されるた
め発泡し、発泡体１０となって冷却マンドレル９に引き
取られる。このときのダイス入り口部の樹脂圧力Ｐ
2 は、ダイス入り口で１８ＭＰａであった。この時のガ
ス注入量は約2.5wt%であった。以上のようにして発泡倍
率８倍の表面状態良好な肉厚１．５ｍｍで幅が約７００
ｍｍの連続発泡シートを製造することができた。
【００１８】（比較例１）上記実施例１における製造条
件の内、ギヤポンプ回転数を４ｒｐｍまで下げて製造を
行なったところ、スクリューヘッド部の樹脂圧力は１７
ＭＰａまで上がり、ダイス入り口部の樹脂圧力は１６Ｍ
Ｐａとなった。この状態で発泡体を作製したところ、発
泡倍率２．５倍の発泡シートしか得られなかった。 （比較例２）更に上記比較例からギヤポンプを取り外し
て、押し出し機に直接成形ダイスを取り付けた状態で上
記と同じ温度条件にて発泡実験を試みた結果、はじめス
クリュー回転数を３０ｒｐｍに設定したにもかかわら
ず、ダイス入り口部の樹脂圧力が２３ＭＰａとなり、こ
れに従属する形でスクリューヘッド部の樹脂圧力も２５
ＭＰａまで上昇してしまった。その結果としてガス注入
口に背圧がかかりガス注入量は、ガス注入圧力が７ＭＰ
ａにも関わらず１．５ｗｔ％であった。よって、この状
態で６０ｒｐｍまで回転数を上げることは困難と判断
し、実験を打ち切った。このとき得られた発泡シート
は、発泡倍率が１．５倍であり良好なものとはいえなか
った。
件の内、ギヤポンプ回転数を４ｒｐｍまで下げて製造を
行なったところ、スクリューヘッド部の樹脂圧力は１７
ＭＰａまで上がり、ダイス入り口部の樹脂圧力は１６Ｍ
Ｐａとなった。この状態で発泡体を作製したところ、発
泡倍率２．５倍の発泡シートしか得られなかった。 （比較例２）更に上記比較例からギヤポンプを取り外し
て、押し出し機に直接成形ダイスを取り付けた状態で上
記と同じ温度条件にて発泡実験を試みた結果、はじめス
クリュー回転数を３０ｒｐｍに設定したにもかかわら
ず、ダイス入り口部の樹脂圧力が２３ＭＰａとなり、こ
れに従属する形でスクリューヘッド部の樹脂圧力も２５
ＭＰａまで上昇してしまった。その結果としてガス注入
口に背圧がかかりガス注入量は、ガス注入圧力が７ＭＰ
ａにも関わらず１．５ｗｔ％であった。よって、この状
態で６０ｒｐｍまで回転数を上げることは困難と判断
し、実験を打ち切った。このとき得られた発泡シート
は、発泡倍率が１．５倍であり良好なものとはいえなか
った。
【００１９】（実施例２、３）上記以外にガス注入圧力
を４．５ＭＰａとして実施した結果（実施例２）、ダイ
スのリップ幅を０．３ｍｍにして実施した結果（実施例
３）をそれぞれ表１にに示す。
を４．５ＭＰａとして実施した結果（実施例２）、ダイ
スのリップ幅を０．３ｍｍにして実施した結果（実施例
３）をそれぞれ表１にに示す。
【表１】 〔注）表中の単位：圧力はＭＰａ、 温度はＫ
【００２０】
【発明の効果】以上の結果よりスクリューヘッド部の樹
脂圧力とダイス入り口部の樹脂圧力を別々に制御するこ
とで従来は２倍程度の発泡シートしか得られなかった生
分解樹脂発泡シートを９倍まで発泡させることが可能に
なり、発泡シートとしての特性（緩衝特性、断熱性等）
を出すことが可能となった。これにより今まで困難であ
った生分解発泡シートの製造を極めて容易に行うことが
可能となり、生分解樹脂製梱包材を安価に提供すること
ができる。
脂圧力とダイス入り口部の樹脂圧力を別々に制御するこ
とで従来は２倍程度の発泡シートしか得られなかった生
分解樹脂発泡シートを９倍まで発泡させることが可能に
なり、発泡シートとしての特性（緩衝特性、断熱性等）
を出すことが可能となった。これにより今まで困難であ
った生分解発泡シートの製造を極めて容易に行うことが
可能となり、生分解樹脂製梱包材を安価に提供すること
ができる。
【図１】図１は本発明を実施するための装置の一例を示
す説明図である。
す説明図である。
Ａ 押し出し機 １ ホッパー ２ スクリュー ３ ガス供給口 ５ アダプター ６ ギヤポンプ ７ ダイス １０ 発泡シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 67:00 105:04 (72)発明者 岡田 光範 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 スクリュー型押し出し機のホッパーより
供給された生分解樹脂をスクリューにて混練、溶融しつ
つ前方にフィードし、該溶融樹脂に発泡剤となる炭酸ガ
スを注入し、ガスを含む前記樹脂をスクリューヘッドか
らギヤポンプを介して成形ダイスへ供給し、ダイス出口
よりガスを含む樹脂を吐出させることにより製造する単
軸押し出し機による生分解樹脂発泡シートの製造方法に
おいて、前記スクリューヘッド部の樹脂圧力をダイス入
り口部の樹脂圧力より低くしたことを特徴とする生分解
樹脂発泡シートの製造方法。 - 【請求項２】 ダイス入り口樹脂圧力とスクリューヘッ
ド部の樹脂圧力の差が５ＭＰａ以上であることを特徴と
する請求項１記載の生分解樹脂発泡シートの製造方法。 - 【請求項３】 スクリューヘッド部の樹脂圧力が２〜１
５ＭＰａであることを特徴とする請求項１または２に記
載の生分解樹脂発泡シートの製造方法。 - 【請求項４】 ダイス入り口部の樹脂圧力が１０〜３０
ＭＰａであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の生分解樹脂発泡シートの製造方法。 - 【請求項５】 生分解樹脂が脂肪族ポリエステルである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の生
分解樹脂発泡シートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28986496A JP3745846B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 生分解樹脂発泡シートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28986496A JP3745846B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 生分解樹脂発泡シートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10128826A true JPH10128826A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3745846B2 JP3745846B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=17748755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28986496A Expired - Lifetime JP3745846B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 生分解樹脂発泡シートの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3745846B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065977A1 (de) * | 1998-06-17 | 1999-12-23 | Bio-Tec Biologische Naturverpackungen Gmbh & Co. Kg | Aus biologisch abbaubaren werkstoffen geschäumte, thermoplastische folie |
| WO2002059188A3 (en) * | 2001-01-23 | 2003-11-06 | Genpak L L C | Polymeric foam sheet |
| EP1528079A1 (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-04 | Coopbox Europe S.P.A. | Polylactic acid-based degradable foams and process for their production |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP28986496A patent/JP3745846B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065977A1 (de) * | 1998-06-17 | 1999-12-23 | Bio-Tec Biologische Naturverpackungen Gmbh & Co. Kg | Aus biologisch abbaubaren werkstoffen geschäumte, thermoplastische folie |
| WO2002059188A3 (en) * | 2001-01-23 | 2003-11-06 | Genpak L L C | Polymeric foam sheet |
| US6827888B2 (en) | 2001-01-23 | 2004-12-07 | Genpak Llc | Polymeric foam sheet using ambient gas blowing agent via controlled expansion |
| EP1528079A1 (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-04 | Coopbox Europe S.P.A. | Polylactic acid-based degradable foams and process for their production |
| WO2005042627A1 (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-12 | Coopbox Europe S.P.A. | Pla-based degradable foams and process for their production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3745846B2 (ja) | 2006-02-15 |
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