JPS5836005B2 - ポリオレフィン樹脂押出発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリオレフィン樹脂押出発泡体の製造方法に
関するものであって、更に詳述するとポリオレフィン樹
脂にポリスチレン樹脂を均一に混合された熟成工程が簡
便で、かつ高発泡体の製造方法に関するものである。

従来より、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂の如
きポリオレフィン樹脂と発泡剤とを押出機中で均一に加
熱混合し、この混合物を大気圧中に連続的に押出すこ・
とにより発泡体を製造することは公知である。

しかしながら、この押出成形されたポリオレフィン樹脂
発泡体、特に実質的に架橋されていないポリオレフィン
樹脂発泡体は、押出直後に加圧されない状態、即ち自由
空間に放置すると、その寸法がかなり変化するのである
。

例えば、実質的に架橋していないポリエチレン樹脂又は
ポリプロピレン樹脂の発泡シートを押出した場合、押出
直後に約１間であった肉厚が、これを自由空間に放置し
ておくと約２間の肉厚になる。

しかもこの寸法の変化が完全になくなる迄の時間は、常
温の自由空間に放置した場合には約１週間又はそれ以上
、また６０℃程度に加熱された自由空間に放置するとそ
の時間は短縮はされるが、それでも２〜８日程度は要す
るのである。

一般に押出機を利用して発泡シートを連続的に製造する
場合には、数百米という長尺発泡シートを芯体に巻付け
たロール状として製造されているが、このロール状の発
泡シートをそのま＼放置してもロール状体の表面に近い
２〜３層の所のみ寸法が変化し、芯体に近い他の個所で
は、押圧力が大きくて寸法変化をせず、これを使用する
ときに、巻き戻したときに始めてその寸法が変化するの
である。

従って、同じロール状体でありながら、その表面付近と
芯体付近で発泡シートの肉厚等の寸法が相違し、しかも
使用時に寸法が変化する為、かＳる状態では商品として
販売することは、はとんど不可能なのである。

か＼る寸法変化は、発泡シートに限らず、ボード、パイ
プ、ロンド等すべての発泡体に共通して生ずる現象であ
る。

か＼る事実に鑑み、実際の工業生産に於ては、押出成形
法によりロール状に成形された発泡シートを一旦巻き戻
して自由空間に放置しその肉厚、巾、長さ等の寸法をほ
とんど完全に変化せしめるという謂ゆる熟成工程を行っ
てから商品として販売しているのである。

所がこの熟成工程では、前述の如くロール状体に巻れた
発泡シートを巻き戻してこれを自由空間に放置して熟成
し、再びこれをロール状体に巻きなおすという慎重な余
分の工程を必要とすること、発泡シートを熟成する為に
は、圧力のか＼らない謂ゆる自由空間に放置することが
必゛要であるから、極めて大きな空間（部屋）を必要と
すること及び通常熟成期間は常温で約１週間柱度、６０
°Ｃという高温の雰囲気中でも２〜３日程度という極め
て長い時間要すること等の理由で、工業生産に於ては、
この熟成工程というのは極めて慎重でありかつ費用のか
＼る工程なのである。

か＼る欠点は、押出成形法による発泡シートの場合に限
られることはなく、一般の押出発泡体に於ても全く同じ
である。

即ち、ボード、パイプ、ロンド等に於ても、数米という
長尺体として作りおき、これを押圧されることのなｌ／
咄由由空間数日間放置して熟成しており、むしろ肉厚が
大きくなればなる程熟成期間が長くか＼るのである。

従ってこの場合もやはり熟成工程は慎重でかつ費用のか
Ｓる工程なのである。

かＳる点からして、この業界に於ては、熟成工程をなる
べく簡単に、できれば全くなくしたいという強い要望ば
あったのである。

なお、ポリオレフィン樹脂発泡体に於て、カバる現象の
生ずる理由は、かならずしも明らかではないが、恐らく
次の如き理由によるものと予想される。

即ち、ポリオレフィン樹脂発泡体は、押出直後で基材樹
脂及び発泡剤が未だ加熱された状態にある間は独立気泡
内に発泡剤が充満して充分に発泡しているが、これが冷
却されるとこの間に発泡剤の一部は独立気泡を形成して
いる樹脂皮膜を透過して外部に逃散し、しかも残余の発
泡剤もその体積が縮少する為に、独立気泡内の圧力は減
圧状態となる。

所がポリオレフィン樹脂は一般に柔軟性に富んでいる為
、この減圧状態に耐え得ず、発泡体が収縮するのである
。

そしてこの収縮した発泡体を自由空間に放置しておくと
、独立気泡内にそれを構成している樹脂皮膜を通って空
気が除々に流入し、かなり復元するのである。

しかしこの場合、具体的な数値は明らかではないが、少
くとも完全に復元することはないと考えられる。

従って熟成工程がほとんど又は全く不要な発泡体の場合
、最終製品は容積の大きくて重量の少なさ謂ゆる高発泡
な発泡体が製造されうる可能性も考えられる。

か３る理由により、なるべく高温の雰囲気内に放置した
方が、減圧化した独立気泡中への空気の流入が速くなる
から、熟成時間が短縮されてより有利になる。

しかしながら、放置すべき雰囲気の高温化にも自づから
限度がある。

なぜならば、発泡体を構成している基材樹脂の軟化点以
上の温度にすると、独立気泡を形成している樹脂皮膜が
溶融してしまって、もはやいくら放置してもその形状は
復元しなくなるからである。

従って、例えば実質的に架橋されていないポリエチレン
樹脂発泡体の場合、通常６０〜７０°Ｃが限度となる。

所が前述の如く６０℃という高温雰囲気中で熟成しても
なおその時間は２〜３日という長い時間を要するのであ
る。

かＳる実情に鑑み、本発明者等はポリオレフィン樹脂発
泡体、特に実質的に架橋していない発泡体を押出成形法
によって製造した場合、熟成時間を著しく短縮し、又は
全くなくすることについて鋭意研究した。

この結果同じ熱可塑性樹脂発泡体でもポリスチレン樹脂
では、押出直後これを冷却してもほとんど収縮すること
はなく、従って熟成も全く必要がないことに着目し、ポ
リスチレン樹脂の場合には押出直後の冷却時に生ずる独
立気泡内の減圧に充分耐えるだけの剛性を有している為
であろうことを予見し、ポリオレフィン樹脂に少量のポ
リスチレン樹脂を添加することによりポリオレフィン樹
脂の剛性を増大せしめれば、熟成時間が短縮できるであ
ろうこと及び発泡倍率も犬ならしめうるであろうことを
予想した。

かＸる予想に基づいて、本発明者等は、ポリエチレン樹
脂及びポリプロピレン樹脂の如きポリオレフィン樹脂に
ポリスチレン樹脂を、単に機械的に混合して押出成形法
により発泡体を製造してみた。

所がこの両樹脂は均一に混合せずに層分離を起し、しか
も表面に毛羽立を生じ外観の悪い発泡体しか製造し得な
かった。

又、特公昭４３−１３３７５号公報には、ポリオレフィ
ン樹脂とポリスチレン樹脂とが配合された組成物に架橋
剤である有機過酸化物と発泡剤とを添加して押出発泡す
ることが示されであるが、この場合架橋剤により上記樹
脂が架橋されて溶融粘度が上昇し押出発泡には適さない
ものとなり、発泡体は外観凹凸や毛羽立ちが起り易いも
のとなる。

この発明者は、前述の如き実情に鑑み、更に種種検討を
積ねた結果、特定の発泡剤であるトリクロロモノフルオ
ロメタンを使用すれば解決できることを知見してこの発
明を完成したのである。

即ち、本発明の要旨は「ポリオレフィン樹脂６０乃至９
０重量％とポリスチレン樹脂１０乃至４０重量％とより
なる架橋されていない基材樹脂と、発泡剤とを押出機中
で加熱混合し、この混合物を大気圧中に押出すことによ
り押出発泡体を製造する方法に於て、発泡剤としてトリ
クロロモノフルオロメタンを基材樹脂１００重量部に対
し４０重量部以上を使用することを特徴とするポリオレ
フィン樹脂製押出発泡体の製造方法。

」に存するものである。

本発明に於て使用される架橋されていない基材樹脂は、
その主成分がポリオレフィン樹脂であり、これにポリス
チレン樹脂が添加されたものである。

そしてこのポリオレフィン樹脂とはポリエチレン樹脂及
びポリプロピレン樹脂を意味し、しかもこれらの単独重
合体のみならずエチレン−プロピレン共重合体、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合
体等オレフィンを主成分とする共重合体も含む。

またポリスチレン樹脂も同様に、スチレンの単独重合体
のみならず、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン
−アクリルニトリル共重合体、スチレン−メチルメタア
クリレート共重合体等スチレンを主成分とする共重合体
をも含むのである。

本発明に於るポリオレフィン樹脂とポリスチレン樹脂と
の比率は、ポリオレフィン樹脂６０乃至９０重量％に対
し、ポリスチレンがｌＯ乃至４０重量％であることが必
要である。

この理由は次の通りである。

即ち、前記規定量よりポリスチレン樹脂の添加量が少な
すぎると、本発明の目的である熟成期間の短縮及び高発
泡倍率にするという作用効果を充分に奏し得ないからで
あり、又逆にポリスチレン樹脂の添加量が前記規定量よ
り多すぎると、ポリオレフィン樹脂発泡体の特徴である
、柔軟性に富んでいること、脆弱性が少いこと及び燃焼
時に黒煙の発生が少いこと等のすぐれた性質がなくなり
、ポリスチレン樹脂発泡体の如き性質になってしまうか
らである。

しかも、本発明に於いては、このポリオレフィン樹月旨
とポリスチレン樹脂とは、均一に混合されていなければ
ならない。

この均一に混合されているということは、最終的な製品
である発泡体に於て、肉眼でポリオレフィン樹脂とポリ
スチレン樹脂との層分離が認められない程度に混合され
ていることである。

更に本発明に於いて、ポリオレフィン樹脂及びポリスチ
レン樹脂以外に、少量の他の熱可塑性樹脂を添加しても
よいことは勿論である。

しかしこの場合、この他の熱可塑性樹脂の添加量は、ポ
リスチレン樹脂の添加量より多くなってはならない。

次に本発明に於て使用される発泡剤は、トリクロロモノ
フルオロメタン（Ｃｃ１３Ｆ）が特定して使用される。

しかもその使用量は、全基材樹脂ｉｏｏ重量部に対し４
０重量部以上であることが必要である。

トリクロロフルオロメタンを基材樹脂１００重量部に対
し４０重量部未満使用したときには、通常のそれぞれ独
立して重合されたポリオレフィン樹脂とポリスチレン樹
脂とを単に機械的に混合し、これをもって押出機により
発泡体を製造しても、両樹脂が実質的に均一に混合され
ない。

本発明に於る押出成形方法について詳述すると次の通り
である。

まず本発明に使用する押出機は、通常の発泡体製造用の
ものならば、適宜使用可能である。

発泡体を押出成形法によって製造する為には、発泡剤を
混入することが必要であるが、これは基材樹脂中に予め
発泡剤を含浸せしめた発泡性ビーズの形とし、これを押
出機に供給してもよいが、好適には押出機中で基材樹脂
を加熱溶融し、ここに発泡剤を圧入する方法である。

この場合、通常の発泡押出成形法と同様に、パーライト
、重曹、クエン酸、タルクの如き発泡助剤、顔料、染料
、難燃剤等を適宜混入してもよいことは勿論である。

本発明方法により製造されたポリオレフィン樹脂製の押
出発泡体は、これに所望量のポリスチレン樹脂を実質的
に均一に混合せしめたから、従来のポリオレフィン樹脂
単独の押出発泡体に比較して熟成期間が著しく短縮され
、しかも同じ装置を用いて同じ条件で押出成形したとき
ポリオレフイン樹脂単独の従来の押出発泡体に比較して
、本発明による押出発泡体の方が高度に発泡するのであ
る。

更に、従来の実質的に架橋されていないポリオレフィン
樹脂単独の発泡体を押出成形法で製造した場合、どうし
ても発生する押出方向と平行な縞模様が、本発明による
押出発泡体では著しく減少した外観の美麗なものとなし
うるのである。

本発明の作用及び効果をより明白にする為に、次に実施
例を示す。

なお、実施例中、部又は％とあるのはすべて重量部又は
重量％である。

実施例 １ ポリエチレン樹脂（三菱油化社製「ユカロンＨＥ−６０
Ｊ）６５部とポリスチレン樹脂（旭ダウ社製「スタイロ
ンＧＰ−６７９Ｊ）３５部とを基材樹脂とし、これにポ
リブテン０１０５部を加えてタンブラ−で充分混合し、
ここに更にタルク０．５部を加え混合したのち、この混
合物を押出装置に供給した。

この押出装置は、内径５０關の押出機１台よりなるもの
であり、この押出機の途中より発泡剤としてトリクロロ
モノフルオロメタン（ダイキン社製「ダイフロン１１」
）を、基材樹脂１００部に対し５５部の割合で圧入した
。

押出温度は９０’Ｃ乃至２１０°Ｃとした。

この押出機の先端には、直径６０ｍｍ、巾０．３５ｍｍ
のスリットを有する口金が付設されており、この口金の
スリットより１４ｋｇ／時の押出速度で大気圧中に押出
して発泡せしめ、次いで円周６３０ｍｍ（直径２００ｍ
０のプラグ表面を摺動させて、延伸すると共に冷却して
筒状発泡シートを得た。

この筒状発泡シートを切り開いた所、押出直後の肉厚１
．３５ｍｍ。

巾４７０ｍｍ、熟成後の肉厚１．６３ｍｍ、巾４７４
ｍｍ。

発泡倍率２７．０倍であり外観も美麗な発泡シートとな
った。

比較例 １ 基材樹脂として、ポリスチレン樹脂を全く使用せずに実
施例１と同じ種類のポリエチレン樹脂のみ１００部を使
用し、これにポリブテン（添着剤）０．１部及びクエン
酸０．１部を加え、タンブラ−で充分混合し、ここに更
に重曹０．２部及びタルク０．５部を加えて充分混合し
た。

この混合物を押出機に供給した。

この押出装置は内径４０朋の押出機２台を直列に連絡し
たものであって、第１番目（原料供給側）の押出機の先
端部より発泡剤としてブタンをポリエチレン樹脂１００
部に対し９．６部の割合で圧入した。

押出温度は、１１０℃乃至２２０℃とした。

第２番目の押出機の先端に付設された口金に設けられた
直径５４１ｒＬ７１Ｌ１スリツト巾０、３５ ａｍの環
状スリットより大気圧中に押出して発泡せしめ、次いで
円周４８０ＩｒＬ７１Ｌ（直径１５３ｍｍ）のプラグ表
面を摺動させて、延伸すると共に冷却して筒状発泡シー
トを得た。

この筒状発泡シートを切り開いて発泡シートは、押出直
後の肉厚０．３２ ｙａｒｎ、巾４０５能、熟成後の肉
厚１．０５間、巾４２６間、発泡倍率１５．３倍で押出
方向に多数の縞模様があった。

比較例 ２ 実施例１に於て、発泡剤であるトリクロロモノフルオロ
メタンにかえて、ブタン及びジクロロジフルオロメタン
を使用した以外は実施例１と同様にして、それぞれ発泡
シートを製造した。

しかしながら、これら各発泡シートは、ポリエチレン樹
脂層とポリスチレン樹脂層とが肉眼で見える程度に分離
しており、またその表面に多数の亀裂が生じており、到
底商品として販売しうる様な発泡シートではなかった。

前記実施例１及び比較例１の方法により製造した製造直
後の発泡シートから、一辺４００間の正方形状に切り取
り、この切断片を４０℃の自由空間内に放置し、所定時
間毎に、その巾（押出方向に対して垂直方向）、長さく
押出方向と平行な方向）、及び肉厚の寸法変化の測定、
及び熟成完了後の発泡倍率を測定した所、次の第４表の
如くなった。

なお、この第１表の測定値は、３ケを測定した値の平均
値である。

上記第１表から明らかな如く、本発明の実施に係る実施
例１°は、従来品である比較例１のものに比較して、自
由空間に放置したときの寸法変化、特に肉厚の寸法変化
が小さく、しかも熟成時間も短く、熟成後の発泡倍率も
大きくなっている。

この肉厚の寸法変化をグラフ化したものを第１図に示し
た。

このグラフは、縦軸に肉厚をＩＬ７ｒｔ数で示し、横軸
に４０℃に於る自由空間内での放置時間を示している。

このグラフに於て、曲線が横軸と平行になった所が熟成
の完了した時間となる。

第１図からみると、実施例１は、少くとも６時間でほぼ
曲線は横軸と平行になり熟成が完了していることがわか
る。

一方比較例１の発泡シートは、４８時間以上経過しない
と、曲線は横軸と平行にはならず、熟成時間は４８時間
以上要することになる。

実施例２〜４及び比較例３ ポリプロピレン樹脂（三菱油化社製「ノーブレンＭＨ−
８Ｊ）及びポリスチレン（旭ダウ社製「スタイロンＧＰ
−６７９Ｊ）の２種類より、基材樹脂として下記第２表
の如く種々配合し、ここにポリブチン０．０５部及びタ
ルク０．２部を加えてタンブラ−で充分混合し押出装置
に供給した。

この押出装置は内径５０ｒｒａｒｔの押出機が１台より
なるものであり、この押出機の途中より発泡剤として、
トリクロロモノフルオロメタンを基材樹脂１００部に対
して下記第２表の如き割合で圧入した。

この押出温度は、１３５°Ｃ乃至２３０℃とした。

押出機の先端には、直径６０ｍｍ、巾０．３５ ｍｒｔ
ｔの環状スリットを有する口金を付設し、この口金のス
リットより下記第２表の如き押出速度で大気圧中に押出
して発泡せしめ、次いで円周６３０ｍｍ（直径２０１ｍ
ｍ）のプラグ表面を摺動させて、延伸すると共に冷却し
て筒状発泡シートを得た。

この筒状発泡シートを切り開いた所、下記第３表の如き
発泡シートであった。

実施例 ５ 実施例２と同じポリプロピレン樹脂及びポリスチレン樹
脂を、８０部及び２０部からなる基材樹脂１００部にト
リクロロモノフルオロメタン４７部を混合し、実施例２
と同様の方法で押出発泡シートを得た。

この発泡シートは、層分離のない外観美麗なであり、熟
成後の発泡倍率は約４０倍であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は熟成時間・と発泡シートの肉厚の寸法変化を示
すグラフ、第２図は熟成時間と発泡シートの寸法変化率
を示すグラフ、第３図は熟成時間と発泡シートの肉厚の
寸法変化率を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリオレフィン樹脂６０乃至９０重量％とポリスチ
   レン樹脂１０乃至４０重量％とよりなる架橋してない基
   材樹脂と、発泡剤とを押出機中で加熱混合し、この混合
   物を大気圧中に押出すことにより押出発泡体を製造する
   方法に於て、発泡剤としてトリクロロモノフルオロメタ
   ンを基材樹脂１１００重量部に対し４０重量部以上を使
   用することを特徴とするポリオレフィン樹脂押出発泡体
   の製造方法。