JPS6195041A - 発泡体の充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は高発泡高独立気泡率の熱可塑性樹脂発泡体小片
の収縮体を作り、それを被充填空間に供給し、そして再
膨張さすことにより更に密に充満さすという発泡体の充
填方法に関する。本発明の充填方法は主に熱、音等の絶
縁を目的とした穴、空隙、空間等の充填に、或は脆い物
品の輸送箱中における緩衝充填包装に利用される。

〔従来技術〕

本技術分野に於いて本発明と最も関係ある先行技術は米
国特許矛３５０５２４９号である。同号は■発泡性熱可
塑性樹脂を加熱発泡させ、■次いで密度が１６ｋｇ／−
以下となるまで減圧下（０，０５へ５００ｍ１ｇ　ａｂ
ｓ　）に曝し、■次いで減圧状態のまま可塑化温度以下
に冷却し、■そして大気圧下に戻し収縮さすことにより
室温大気圧中で再膨張可能な熱可塑性樹脂発泡収縮体の
製造方法を開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの方法は■加熱した状態で減圧処理する
必要があるのでオープン中でのジャケット部からの間接
加熱によらなまればならず最も効率的で経済的なスチー
ムによる加熱発泡が採用出来ないことや、■減圧状態で
発泡体を間接冷却しなければならないが、この場合時間
的に長くかかるとい５ようなプロセス上の不利を有して
いるのみならず、■本発明に係るスチレン−アクリロニ
トリル共重合体樹脂をとってみれば、得られる発泡収縮
体の独立気泡率が低く、それがために空気中に放置して
再膨張させた時に到達出来る発泡倍率が低いという性能
上の欠点を有し、これを克服するため収縮した発泡体を
液体窒素中に５分間浸漬しており、この付加的処理によ
って初めて高い再膨張発泡倍率を得ている。それ数本法
による方法は実験室的には成功しているものの、上述の
ような大きな諸欠点を有するので工業化されるには至っ
ていない。

本発明の目的とするところは、■加熱発泡媒体として最
も効率的で経済的なスチームが採用出来、■減圧操作と
か゛減圧下での冷却操作といった面倒な工程を必要とせ
ず、■収縮した発泡体を液体窒素で浸漬処理するといっ
た厄介な工程なしに単に大気中に放置するだけで高発泡
倍率に膨張回復し、■更に収縮発泡体の独立気泡率が高
いため充填時高い再膨張能力を有し而もその再膨張力保
持性が長いという特長を有する経済的で迅速容易な熱可
塑性樹脂高発泡体の充填方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、含水量が０．１重量％以上のスチレン−アク
リロニトリル系共重合体樹脂を用い、該樹脂１００ｇｒ
当り０．１ｇｒモル以上の揮発性有機発泡剤を含有した
発泡性スチレン−アクリロニトリル系共重合体樹脂小片
を作り、これを水蒸気で接触加熱発泡させると一挙に発
泡倍率１３０倍以上、独立気泡率７５％以上に発泡出来
、そして該発泡体を大気圧下に取り出すと直ちに収縮し
、該発泡収縮体大気中で徐々にそして確実に再膨張（回
復）するという知見に基づき成されたもので、本発明の
要旨即ち本発明の構成要件は■含水量が０．１重量枯 ９以上のスチレン−アクリロニトリル系共重合体樹脂を
用い、■この樹脂１００　ｇｒ当９０．１グラムモル以
上の揮発性有機発泡剤を含有せしめた発泡性スチレン−
アクリロニトリル系共重合体樹脂小片を作り、■これを
水蒸気で接触加熱発泡させて灸泡倍率１３０倍以上、独
立気泡率７５％以上の発泡体小片となし、■次いでこれ
を常圧の気体中に取り出し発泡時の体積の５０％以下に
収縮させ、■収縮した発泡体小片を発泡体が専有すべき
空間に供給し、■これを温度９０℃以下の気体中で再膨
張させて膨張した発泡体小片で上記の空間を充満させる
工程からなる発泡体の充填方法である。

〔発明の構成要件と作用機能〕

本発明に使用される熱可塑性樹脂は含水量が０．１３ｉ
ｔ％以上のスチレン−アクリロニトリル系共重合体樹脂
である。スチレン−アクリロニトリル系共重合体樹脂以
外の例えば最も汎用されているポリスチレン樹脂の場合
は減圧下発泡とか加圧空気迫添再発泡といった付加的な
工程なしにスチームのみＫよる発泡で１３０倍以上に高
発泡させることが困難である。又、例え付加的な工程を
加えて１３０倍以上の頼泡倍率を達成しても独立気泡率
の低いものになり７５％以上を達成するのが困難である
。

樹脂中の含水量は高発泡倍率、高独立気泡率の発泡体に
なる過程で有益に作用するので必要なもので、含水量が
０．１重量％に及ばないスチレン−アクリロニトリル系
共重合体樹脂を用いた場合はス、チームによる発泡のみ
で１３０倍以上の発泡倍率を達成するのが困難となる。

本発明でいうスチレン−アクリロニトリル系共重合体樹
脂とはスチレンを主成分としてアクリロニトリルを公知
の方法で共重合したもめであるが、類似の性状のものと
してスチレンの代りにメチルスチレンに、アクリロニト
リルの代りにメタアク９ｏニトリルに各々置換えたもの
や、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂の特質を
損わない範囲で付加的な特性を付与するために他のコモ
ノマーを共重合したものは本発明の共重合体樹脂の定義
に包含される。

本発明の充填方法を行うためＫはまず高発泡倍率、高独
立気泡率の発泡粒子を得なければならないが、これを達
成するためには上記樹脂Ｚｏｏ、ｇ当９０、１９モル以
上の揮発性有機発泡剤を含有せしめる。発泡剤量が０．
１　ｐモルに達しない場合は発泡体に十分な柔軟性を与
える程には高発泡しない。

本発明に使用される発泡剤は、樹脂の軟化温度よりも低
い沸点を有する揮発性有機発泡剤で、このようなものと
しては、例えばブタン、ペンタン、ヘキサンなどの脂肪
族炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、塩化エチル
などの塩素化炭化水素、トリクロロ七ノフルオロメタン
、ジクロロジフルオロメタン、モノクロロジフルオロメ
タン、トリクロロトリフルオロエタン、ジクロロテトラ
フルオロエタンなどのフロンガス、ジメチルエーテル、
メチルエチルエーテルなどのエーテル類などカ挙げられ
る。これら発泡剤は単独で、或は二種類以上を組合せて
混合使用されるが、その選択や組み合一せは発泡剤の沸
点及び樹脂との相溶性などを考慮して決められる。

スチレン−アクリロニトリル系共重合体樹脂に上・記有
機発泡剤を含有せしめる方法としては、例えば含水量が
所望の範囲にある樹脂に核剤等をまぶして押出機に供給
し、樹脂が溶融したゾーンに所望の発泡剤を加圧注入し
、これを十分に混合したのち調温冷却し、所望の形状を
したノズルより吐出し、未発泡の状態で水等により急冷
した後切断して発泡性樹脂小片を得るという押出含浸法
がある。

本発明に於いては上記発泡性樹脂粒子は加熱媒体にスチ
ームを用いて直接接触加熱発泡さ九る。

スチーム圧は通常ｏ　−ｔ　ｚｋｙ／ａｒ？ゲージ圧で
あれば充分で、加熱時間はスチームゲージ圧が高い程短
くてすむが上記ゲージ圧のスチームの場合通常５〜５０
０秒の間で、目標とする発泡倍率に応じて選ばれる。本
発明の発泡では、これが一段階であれ、多段階であれ、
発泡倍率が最終１３０倍以上の高発泡とすることが出来
る。発泡倍率が１３０倍近辺以上では硬質樹脂で出来て
いるにも拘らずその発泡体は柔軟性を示ゝ・本発明０充
填方法に適する１　　　・、５になる。発泡倍率が１３
０倍より低くなると柔軟性が不足し、本発明の充填方法
に必要な十分なる収縮回復挙動を示さな（なる。

本発明の方法に於いては独立気泡率が７５％以上のもの
が得られるが、発泡倍率が比較的低い場合、例えば１５
０倍程度では独立気泡率９５％以上のものが得られるし
、発泡倍率が高くなると、例えば４００倍程度となると
独立気泡率は８０％レベルに低下する。本発明に於いて
は充填時に発泡収縮体の高い膨張回復力を得んとする観
点及び一旦収縮した発泡体を収縮した状態で長い期間保
管しその後再膨張させる時の再膨張能力の保持性の観点
からは独立気泡率を７５％以上とすることが必要である
。

スチームにより所望の倍率に発泡した発泡体小片は常温
常圧の大気中に取り出されるが、同時に瞬時に収縮する
。これはスチーム発泡温度から常温まで温度が下がるこ
とによる発泡剤ガスの気体法則に基づく体積収縮や、発
泡剤ガスの凝縮による収縮、或は発泡特発泡体中へ浸透
して体積膨張を助長する作用をしたと思われるスチーム
の凝縮によりひき起されるものと思われる。取り出す雰
囲気としては通常空気であるが、目的事情によっては空
気以外の気体でもよい。

本発明の方法に従えばその収縮量は収縮前の発泡体最大
体積の５０％以上とすることが出来るが、収縮発泡体小
片の充填時に生じる小片間の空隙を再膨張時密に充満す
るとい５観点からは、発泡体小片の収縮量をその最大体
積の６０％以上になるよう発泡及び収縮さすことが好ま
しい。収縮量は発泡倍゛率が高くなればなる程増加し、
高い場合は８０〜９０％にすることが出来る。

次いで本発明に於いては、こうして得られた収縮した発
泡体小片を発泡体が専有すべき空間に供給する。供給の
仕方としては、被充填空間１’（重力により流し込むと
か、押し込む、或は空気流に乗せて吹き込むといった方
法をとることが出来る。

収縮した発泡体小片を充填した被充填体は空気中に放置
し、発泡体小片を大気と連通接触させることにより空気
が発泡体中に侵入し、発泡収縮体は再膨張し、被充填空
間中の小片間空隙は満たされる。収縮発泡体の再膨張に
は通常１〜２日あれば完了する、この場合空気の温度を
高くすればする程再膨張速度は早くなり、７０〜８０℃
の空気中では２〜４時間で再膨張を完了する。再膨張を
行うための空気の温度は発泡体の耐熱温度の観点から９
０℃以下が選ばれる。再膨張中或は再膨張を完了した発
泡体小片は被充填体に対し０．３〜０．４ｋｌｉＪ／ｃ
７Ｆ？までの面圧を与えることが出来る。

再膨張する気体雰囲気としては空気を用いるのが通常で
あるが、目的事情によっては空気以外の気体中で行って
もよい。

本発明に於いては一旦収縮した発泡体小片は大気中に放
置すると直ちに再膨張を開始するのであるが、膨張を機
械的に抑制出来る容器中に保管するとか、空気を透過し
ない或は透過しても透過速度の遅い材質で出来た密封袋
中に保管することにより収縮したままの状態を維持出来
る。そして袋より取り出した時に再び元の状態に再膨張
する収縮体の寿命は密封状態が完全であれば半永久的と
なる。

本発明の方法に利用出来る発泡体小片の形状は単品で或
は集団として空間充填物として使用出来る形状のもので
あれば制限がなく、例えば球状、円柱状、角柱状、紐状
、フレーク状等多くの形状をとることができる。

〔実施例〕

次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

なお本発明における物性の測定方法は次の通りである。

０　発泡体密度：ＪＩＳ　　Ｋ　　６７６７に基づくが
体積測定は水没法による。

・　発泡倍″４二発泡体密度の逆数。

Ｏ独立気泡率：ＡＳＴＭ　Ｄ　　２８５６に基づく。

Ｏ樹脂中の含水率：ＪＩＳ　　Ｋ　　００６７［準じ７
５℃３時間の真空乾燥減量。

実施例 含水量が０，３５重量％であるスチレン−アクリロニト
リル樹脂（旭化成工業株式会社製スタイラ　　　、）ツ
ク　Ａｓ　　７６９）１００重量部に対して気泡調゛整
剤としてタルクを０．２重量部ブレンドし押出機に供給
し、スクリュー先端部からトリクロロモノフルオロメタ
ン（フロン１１）とペンタンの重量比４対ｌからなる混
合発泡剤を該樹脂１００　、ｇ当り０、２０９モルの割
合で圧入し、撹拌混合冷却後ノズルよりストランド状に
押出し、直ちに水にて冷却し、カッターにて直径ＩＢ長
さ３１１Ｎのベレット状未発泡樹脂粒子を得た。粒子は
５０℃の温水中に約１０分間浸漬してアニールした後室
温に放置した。

発泡剤含有量が樹脂ｉｏｏｇ当り０．１５　！ｉモルと
なったときゲージ圧ｏ３ｋｙ／ａｒ？のスチームで６０
秒間加熱発泡、発泡倍率２２５倍、独立気泡率９３％の
発泡粒子を得た、この発泡粒子はスチーム発泡器から大
気中に取り出すと直ちに発泡倍率で５２倍に収縮した。

この収縮した発泡粒子を２４℃大気中に放置しておいた
ところ、１日後には発泡倍率で２１６倍に再膨張回復し
ていた。

又、上記の収縮した発泡粒子を肉厚８ＩＩｉＥの透明な
プラスチックでできた一辺が１０（ｍの立方体容器に満
杯になるよう押し込むことなく流し込み容器が密閉状態
とはならないようにフタを固定した。

この時の粒子間の空隙率は水注入法で測定したところ５
２％であった。３日間常温大気中に放置したら粒子間空
隙は殆んど充満されていて、容器内空隙率は６％Ｋまで
減少していた。又発泡粒子群が容器に及ぼす面圧を測定
したところ０．２４’Ｑ／ｃｖ？　　　　□であった。

一方同上箱聾容器に上記収縮発泡粒子を容器の６割の高
さまで供給し、フタを固定して３日間放置したところ、
容器内は膨張回復した粒子で充満されており、その時の
発泡粒子間空隙率は１９％であった。

次に、上記収縮直後の発泡粒子を直ちに木箱中に押し込
んでフタをして再膨張を機械的に抑制した状態で常温常
圧中に貯蔵した。２週間後に取り出して大気中Ｋ［放し
たら再膨張して発泡倍率で１８２倍に回復した。

更に上記収縮直後の発泡粒子をガス透過速度の遅い塩化
ビニリデン系樹脂から出来たフィルムバッグに入れ、口
を熱シールして密閉状態で貯蔵した。３ケ月たってから
調べてみたところ発泡粒子は収縮したままで、封を開い
て常温大気中に解放したところ発泡倍率で２１０倍に再
膨張回復した。

〔発明の効果〕

本発明の充填方法は収縮発泡体の再膨張性や再膨張した
発泡体の緩衝性能を利用してこわれやすい、例えばガラ
ス部品や機械部品等の物品の包装容器内での固定化或は
緩衝包装に利用出来るし、或は断熱、遮音等を目的とし
て被充填空間への樹脂発泡体の充満充填などに利用出来
る。本発明の充填方法は加熱とか加圧といった処理を全
く必要とせず、収縮した発泡体小片をただ単に被充填空
間に供給し大気中に放置するだけで空間を充満するとい
う簡便さを有しているので、例えば既設の壁の中とか隙
間を全く容易に発泡体で充満さすことが出来るので、こ
れらは末法を極めて有用ならしめるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、含水量が０．１重量％以上のスチレン−アクリロニ
   トリル系共重合体樹脂を用い、この樹脂１００グラム当
   り０．１グラムモル以上の揮発性有機発泡剤を含有せし
   めた発泡性スチレン−アクリロニトリル系共重合体樹脂
   小片を作り、これを水蒸気で接触加熱発泡させて発泡倍
   率１３０倍以上、独立気泡率７５％以上の発泡体小片と
   なし、次いでこれを常圧の気体中に取り出し発泡時の体
   積の５０％以下に収縮させ、収縮した発泡体小片を発泡
   体が専有すべき空間に供給し、これを温度９０℃以下の
   気体中で再膨張させて膨張した発泡体小片で上記の空間
   を充満させる工程からなる発泡体の充填方法