JPS6143189B2

JPS6143189B2 -

Info

Publication number: JPS6143189B2
Application number: JP56157239A
Authority: JP
Inventors: Shigenari Hayata; Katsutoshi Ochi; Shingo Kimura
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1986-09-26
Also published as: JPS5857936A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、加熱成形用の発泡したスチレン系
樹脂シートに関するものである。発泡したスチレン系樹脂シートは、専ら押出法
によつて製造される。押出法では、発泡剤を含ん
だ樹脂が口金の間隙からシート状に押出され、押
出されたシートが発泡し、その後引き取られて発
泡したスチレン系樹脂シートが作られる。口金の
間隙は、直線状のこともあり円環状のこともある
が、何れにしても間隙から出た直後に、樹脂は発
泡剤のためにシートの幅、厚み、及び長さ方向に
ほぼ同じ割合で膨張しようとする。ところが、実
際には押出方向にシートを引取るために、シート
は押出方向に必ず延伸されることとなり、その結
果、押出方向に配向した残留歪を含むことにな
る。発泡したスチレン系樹脂シートにおける上述の
残留歪は、これを成形用に供しようとするとき、
大きな欠点となつて現れる。例えば、これを加熱
して真空成形法により、第１図の番号１１で示し
たような容器を成形しようとするとき、残存歪に
よる応力緩和が現れて、容器１１に変形を生じ、
効率よく容器を成形することができなかつた。さ
らに詳しく云えば、シートは、押出方向に偏つた
残存歪を持つているので、これを加熱したとき、
押出方向には大きく収縮しようとし、幅方向には
逆に稍伸長しようとする。そのために、一枚のシ
ートから多数の容器１１を成形しようとするとき
には、容器の上縁にあたるところに、押出方向に
延びる隆起１２や割れを生じやすい。これを避け
るためには、コツプ間の間隔を大きくしなければ
ならない。間隔を大きくしたのでは、コツプの取
数が減るので有利でない。そこで、何れにして
も、上述の隆起１２や割れを生じないシートが要
望された。この発明者は、押出成形法によつてスチレン系
樹脂の発泡シートを作る場合に、口金の先端に立
置する対向壁面を押出方向と直交する方向に互い
に反対に移動させることを試みた。その結果、得
られた発泡シートは、その表面及び裏面における
気泡が押出方向と斜めに配向するに至り、しかも
表面と裏面とで配向方向が異なる結果となること
を見出した。さらに、このように一枚のシートで
あつて、その表面と裏面とで気泡の配向方向が異
なるものを真空成形すると、前述のような欠点の
なくなることを見出した。この発明は、このよう
な知見に基づいてなされたものである。この発明は、一枚の発泡したスチレン系樹脂シ
ートにおいて、表面部分又は裏面部分に現れる気
泡が、何れも押出方向に対し一定の角度を持つた
方向に引き延ばされて平行に配向しており、配向
する方向が表面と裏面とで互いに異なつている、
加熱成形用スチレン系樹脂発泡シートに関するも
のである。この発明に係る発泡シートを図面に基づいて説
明すると、次のとおりである。第１図は、公知の
発泡シートに真空成形を施して、深い窪みを設け
たときの成形体の一部切欠斜視図である。第２図
は、この発明に係る発泡シートの一部切欠斜視図
である。第３図及び第４図は、この発明に係るシ
ートを従来のシートと区別する方法を示した説明
図であり、第５図はこの発明に係る発泡シートの
製造方法の一例を示した説明図であり、第６図
は、第５図の要部を示した斜視図である。第７図
及び第８図は、それぞれこの発明に係る発泡シー
ト及び公知の発泡シートの表面部分、及び裏面部
分の顕微鏡写真である。第２図において、１はスチレン系樹脂から成る
発泡シートであつて矢印ａの方向に延びる長尺の
シートである。すなわち、矢印ａの方向は、発泡
シート１の押出方向である。発泡シート１の表面
部分では、気泡１０がすべて矢印ｂの方向に引き
延ばされて、互いに平行に配向している。他方、
発泡シート１の裏面部分では、矢印ｂとは異なる
方向に配向している。第２図では、発泡シート１
の裏面が表わされていないが、裏面では気泡１０
がすべて矢印ｃの方向に引き延ばされて、互いに
平行に配向している。一枚の発泡シートで、一つ
の表面部分だけを見れば、気泡がすべて矢印ｂの
方向に引き延ばされ、矢印ｂの方向に配向してい
るが、その裏面部分では気泡が矢印ｃの方向に配
向しており、矢印ｂと矢印ｃとは異なる方向に向
いている、というのがこの発明に係る発泡シート
である。他方、貼り合わせによつて、表面部分と裏面部
分とにおける気泡の配向方向が異なる発泡シート
を作ることは、特公昭55−45375号公報に記載さ
れている。しかし、この公報の記載するものは、
貼り合わせによつたものであるから、再加熱する
と、貼り合わせ面が剥がれたり、又は成形の障害
となるので、加熱成形用のシートとすることがで
きない。そころが、この発明のシートは、もとも
と一枚のシートから成るものであるから、貼り合
わせ部がなく、従つて加熱成形用シートとして使
用できるのである。この発明のシートの気泡が大きいときには、そ
の表皮部（シートの表面及び裏面）の気泡の配向
方向は、肉眼でもこれを見ることができる。しか
し、表皮部の気泡が小さいときには、肉眼では気
泡の配向方向を定めることが困難となる。このと
きは、発泡シートの表皮を剥き取つたのち、その
表面部分を薄層として切り取り、これを顕微鏡下
で拡大して見ると、第２図に示したように気泡の
配向を明確に定めることができる。これによつて
この発明のシートであるか否かが明瞭に定まる。第７図は、この発明に係る発泡シートにおい
て、気泡が配向している状態を示した顕微鏡写真
である。そのうち、第７図のイは表面部分の20倍
拡大写真であり、ロは裏面部分の同写真であり、
第８図は、公知の発泡シートの気泡状態を示した
顕微鏡写真であつて、そのうちイは表面部分、ロ
は裏面部分を写したものである。この写真によれ
ば、この発明の発泡シートが、同じ一枚のシート
において、気泡の配向方向を異にしている点で、
従来のシートと異なる状態がはつきり理解でき
る。このほか、この発明のシートは、加熱時に変形
する状態によつて従来のシートと区別することも
できる。すなわち、第３図に示すように、シート
１は矢印ａの方向に押出されたシートであり、表
面部分では矢印ｂの方向に気泡が配向しており、
裏面部分では矢印ｃの方向に気泡が配向している
ものとする。シート１から長方形の小片Ｌ及びＭ
を切り取る。このとき、小片Ｌは、長方形の長辺
が矢印ｂの方向と一致するようにし、小片Ｍは長
辺が矢印ｂの方向と約10度で交わる方向に向け
る。その上で、小片Ｌ及びＭを加熱すると、小片
Ｌは変形して、第４図イに示すように表面部分を
内がわに向けて環状となるが、小片Ｍは変形して
第４図ロに示すように表面を内がわに向けて螺旋
形となる。これに対し、押出方向ａだけに配向し
ている従来のシートは、どのような小片を切り取
つて加熱しても、第４図ハに示すように平担なま
まにとどまつている。第３図において、矢印ａとｂとのなす角をαと
し、矢印ａと矢印ｃとのなす角をβとすると、角
αと角βとは発泡シートの良否を決定する重要な
因子となる。そこで、これらの角を気泡偏角と呼
ぶことにする。気泡偏角は、そのシートの製造方
法と密接な関係を持つているので、次にこの発明
シートの製造方法を説明する。第５図において、３は押出機であり、押出機３
内で加熱加圧されて溶融状態となつた発泡剤を含
む樹脂を、回転し得る口金２に送り込み、この樹
脂を口金２から大気中に押出して、円筒状の発泡
シート１が製造される。この円筒状の発泡シート
１は、マンドレル４に沿つて進行させることによ
り押広げられ、その後に円筒の１ケ所をカツター
５で切断され、平面状に展開されて引張りロール
６で引取られ、ロール状７に巻取られて製品とな
る。この発明シートの製造方法において、最も重要
な部分は、回転し得る口金２であり、この口金２
の斜視図が第６図に示してある。第６図におい
て、２は回転し得る口金であり、そのうち２１は
外型、２２は内型であり、外型２１と内型２２と
の間に環状間隙が形成されている。発泡シート１
は、上記環状間隙から押出されて形成される。従
つて、発泡シート１は、矢印ａの方向に矢印ａの
速度で押出される。このとき、外型２１を矢印ｄ
の方向に回転させ、内型２２を矢印ｅの方向に回
転させる。すると、発泡シート１の外面は、矢印
ｄと押出速度ａとの合成方向に向けて擦られるこ
ととなる。従つて、発泡シート１の外面では、気
泡が上記の合成方向に向けて引き延ばされ、合成
方向に配向することとなる。ところが、発泡シー
ト１の内面では内型２２が矢印ｅの方向に回転せ
しめられるから、気泡は矢印ａと矢印ｅとの合成
方向に向けて配向することとなる。こうして、外
面と内面とで気泡の配向方向が異なる発泡シート
１となり、マンドレル４で円筒シートの円周方向
に延伸されることにより、配向方向の角度は更に
大きくなる。こうして得られた円筒状シートを長
手方向に沿つて切断し、偏平に展開したものが、
第２図及び第３図に示したこの発明の発泡シート
である。上述の説明から明らかなように、第２図及び第
３図において表面又は裏面における気泡の配向方
向ｂ又はｃは、押出速度と外型又は内型の回転速
度とが合成されたものが基本となつている。そこ
で、内型及び外型の回転数を色々に変えてスチレ
ン系樹脂の発泡シートを作り、これらシートの気
泡偏角を測定し、さらにこのシートの加熱収縮量
を測定した。その結果を表にして示すと、下記第
１表のとおりであつた。但し、加熱収縮量は、
100mm×100mmの試験片を取り、この上に軽い錘を
乗せて曲がりを防ぎつつ、これを180℃に15分間
加熱して自由に収縮させ、その収縮量を測定し
た。

【表】

【表】第１表において、実験１は、内型も外型も回転
させないで作つた従来のシートを示し、実験２な
いし８は、この発明のシートを示している。この
発明のシートは、たてよこの加熱収縮比が何れも
１に近いものとなつている。とくに、実験５では
内型と外型との回転数が等しく、気泡偏角が45度
に近いものとなつており、その結果、たてよこの
加熱収縮比が殆んど１に等しくなつている。この
ことから、表面と裏面とにおける気泡偏角は、何
れも45度とするのが好ましいと云える。第７図及び第８図の顕微鏡写真に示した発泡シ
ートの製造方法を参考までに示すと、次のとおり
である。まず、ポリスチレン100重量部に、気泡
調整剤としてタルク粉末1.2重量部を混合し、こ
の混合物を押出機に入れて溶融し、押出機の途中
で、発泡剤としてのブタンを3.5重量部の割合で
圧入し、口金内で円筒状に成形して押出した。こ
のときの口金の間隙は、直径が132mmであり、幅
は0.6mmであつた。押出された円筒状成形体を、
外径が353mmのマンドレルによつて円周方向に延
伸した。このような製造方法において、上述の実
験５における回転数で外型及び内型を回転させて
得られた発泡シート（肉厚24.5mm、発泡倍率
14.15倍）が、第７図の写真に示されたものであ
り、実験１におけるように、外型も内型も回転さ
せないで得られた発泡シート（肉厚2.06mm、発泡
倍率12.53）が、第８図の写真に示されたもので
ある。第７図及び第８図の写真は、このようにし
て得られたそれぞれの発泡シートから約10×20mm
のサンプルを切り取り、剃刀の刃により約0.05〜
0.1mmの表皮を剥ぎ取り、こうして露出した面を
撮つたものである。第７図及び第８図中、イは円
筒状成形体であつたときの、外がわに近い部分を
示し、ロは内がわに近い部分を示し、矢印は押出
方向を示している。この発明のシートは、これを加熱して成形する
方法、例えば真空成形、加圧気体成形、雄雌型に
よる押圧成形等に使用した場合に、顕著な効果を
表わす。すなわち、この発明のシートは、成形の
際に、第１図に示した隆起１２を生成せず、従つ
て、容器を多数接近して成形しても、歪みのない
成形体を得ることができる。この点で、この発明
のシートは顕著な効果をもたらす。なお、この発明におけるスチレン系樹脂は、ス
チレンの単独重合体に限らず、スチレン及びこれ
と共重合し得る他の単量体との共重合体であつて
もよい。そのほか、これら単独重合体又は共重合
体と、他の樹脂との混合物であつてもよい。次に、この発明に係るシートのもつ上述の効果
を、実施例及び比較例について、さらに詳しく説
明する。実施例１この実施例では、第１表の実験番号５において
得られた発泡ポリスチレンシートを用いて、これ
をプラグアシスト付き真空成形機に付設して、コ
ツプ状容器を成形した。発泡ポリスチレンシートは、発泡倍率が14.15
倍で、平均厚み2.45mm、シート幅640mmのもので
あつた。このシートを120℃に12秒間加熱し、真
空成形してのち５秒間冷却し、その後型から引き
離した。１シヨツトの成形面積は、よこ640mm、
たて720mmで、面積は、4608cm²のものであつた。
コツプ状成形体は、口部の外径が88mm、底部の外
径が60mm、深さ70mm、絞り比0.8であつた。一枚
のシートからコツプ状成形体を５×７＝35個取り
満足な成形体を得た。このときのコツプ口部の面積の和を計算する
と、（4.4）²×π×35＝2128.7cm² であつた。従つて、取り効率は、 2128.7÷4608×100＝46.2％であつた。比較例１この比較例では、シートとして第１表に実験番
号１で示した発泡ポリスチレンシートを用いるこ
ととした以外は、実施例１と全く同様に処理し
て、コツプ状成形体を作つた。ところが、こうして得られたコツプ状成形体
は、コツプの周辺部に凹が生じ、満足な成形体と
ならなかつた。そこで、コツプの取数を次第に減
らすこととし、次の比較例２において、初めて満
足な成形体を得た。比較例２この比較例では、比較例１と同じく、第１表に
実験番号１で示した発泡ポリスチレンシートを用
いて同様に成形したが、ただ１シヨツトで取るコ
ツプ状成形体の個数を減らし、５×６＝30個取り
とした。その結果、ようやく満足な成形体が得ら
れた。このときのコツプ口部の面積の和を計算する
と、（4.4）²×π×30＝1824.6cm² であつた。従つて、取り効率は、 1824.6÷4608×100＝39.6％であつた。この取り効率を実施例１の取り効率と比較する
と、実施例１では取り効率が6.8％増加している
ことになり、その増加率は16.8％である。この数
字は、発泡ポリスチレンシートから深物容器を成
形する場合として極めて顕著な効率の上昇だと云
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のスチレン系樹脂発泡シートに
真空成形を施して、深い窪みを設けたときの成形
体の一部切欠斜視図である。第２図は、この発明
に係るスチレン系樹脂発泡シートの一部切欠斜視
図である。第３図及び第４図は、この発明に係る
シートを従来のシートと区別する方法を示した説
明図である。第５図は、この発明に係るシートを
製造する過程を示した説明図である。第６図は、
第５図の口金のみを示す要部斜視図である。第７
図は、この発明に係るシート断面の顕微鏡写真で
ある。第８図は、公知のシート断面の顕微鏡写真
である。

Claims

【特許請求の範囲】１一枚の発泡したスチレン系樹脂シートにおい
て、表面部分又は裏面部分に現れる気泡が、何れ
も押出方向に対し一定の角度を持つた方向に引き
延ばされて平行に配向しており、配向する方向が
表面と裏面とで互いに異なつている、加熱成形用
スチレン系樹脂発泡シート。２表面部分と裏面部分とにおける気泡の配向方
向が、押出方向に対し20ないし50度の角度をなし
ている、特許請求の範囲第１項に記載するシー
ト。