JPH01110132A - 高品質の発泡スチロール製ブロック - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は包装材、断熱材、土木建築材、フルモールド用
として好適な高品質の発泡スチロール製ブロックに関す
るものである。

「従来技術と問題点」 従来、発泡スチロールのブロック成形品は樹脂を予備発
泡した粒子（以下、予発粒と略称）を金型に充填し、加
熱融着して冷却後に離型取出すことにより製造されてい
る。現在のブロックの流通規格の外形寸法として高さ１
，８００〜２，００Ｑ　ｗ　Ｘ巾９００〜１．　　ＯＯ
０ｗ５Ｘ厚み４００〜５００ｍＡであり、重量が８〜１
３Ｋｇのものが多く製造されている。

ブロックの用途は数多くあるが、主たるものとしては包
装材、断熱材、土木建築用等がある。

近年、新しく見直されている用途としてフルモールド鋳
造用の消失性中子がある。これは、ブロックを切削加工
して模型を作り、これを鋳物砂中に埋めて溶融金属の注
湯をすると、高温の湯によって模型は燃焼気化し、その
後にできた空間に溶湯が入って鋳物が作れるという方法
である。このフルモールド用は下記の如く、特に全体的
に高いレベルの品質が要求されている。

■粒子間間隙（以下、粒間と略称）は少ない方がよい。

粒間に関する測定法は後に説明するが、外観形状として
は通常のブロックを切断してみると粒間は数多く存在し
ていることが観測される。この現象は粒子間の界面が完
全に発泡し融着していない箇所があり、粒子間相互界面
の空隙部となってい−ることに因る。実用上の評価方法
として、粒間の、多少に対応して１〜５点制で評価区分
しているが、従来品の粒間評価は中間値の「３」が多い
。

■比重分布は少ない方がよい。

比重分布に関する測定法は後に説明するが、−船釣には
中心部の方が比重力（小さく、外部の方が比重が大きい
という現象が観測されている。実用上の評価方法として
は、比重の最大値と最小値の差引値をＲとし、ブロック
全体の平均値をＸとして、（Ｒ／ｘ）Ｘ１００　（％）
として評価区分しているが、従来品の比重分布値は１５
〜２５％である。

■成形体。電熱、へ工線、ユ゛よ、熱融４．よお。断面
にみられる粒子間の相互接触融着界面にみられる亀甲状
の形状（以下、亀甲と略称）はない方がよい。亀甲に関
する測定法は後に説明する。外観形状としてはニクロム
線による切断面において、粒子の環状外画界線が環状内
面より突起して凹凸状として観測される。

上記のフルモールド用中子にブロックを使用する場合に
、上記各品質項目の要求レヘルを対応さゼｌてみると、
下門の如くである。

■粒間 粒間の多いブロック製模型中子を使用した場合は鋳物の
表面のパリが多くなり、仕上げ加工の工数が増加するた
め商品価値が劣る。従って、粒間の少ないブロックが要
求される。上記の実用上の評価区分として、粒間「４」
が望ましい。

■比重分布 ブロック製模型め中子を鋳物砂中に埋込み注湯されるた
めに、圧縮変形を起こさないことが必要である。一方、
比重と材料あ圧縮強度は比例関係ｇこある。比重分布の
値が大きいということは比“重の大小があることを意味
し、結果としてブロック製模型の中子に強度のバラツキ
が発生し、その結果、鋳物の寸法にバラツキが発生し、
商品価値を低下させることになる。上記実用上の評価と
して「１０％以下」であることが望ましい。

■亀甲 一般に、ブロックは電熱ニクロム線で熱融切断後断面に
接着材を塗布して貼り合せて形を作るため、平面状に凹
凸があると接着力が劣ると共に接着剤の使用量が多くな
るという欠点があり、亀甲はないことが望ましい。

従って１．ブロックの粒間、比重分布、亀甲の３点を改
善することは、ブロックの一般的商品価値を向上させる
ことにより、特にフルモールド用途においては重要な条
件となっている。

従来、粒間を改良する方法としては、加熱を十分に行っ
て二次発泡力（最高面圧）を大きく融着させる方法が採
られ、これにより粒子間隙は埋まり、粒間は向上する。

しかしながら、該方法の欠点としては発泡力が大きくな
るため、下記に述べる比重分布が悪くなると共に成形時
間が大巾に増大するということがあげられる。この問題
の解決として、予見粒子径の小さい原料樹脂を使用する
ことによって一部達成できる。この原料は、予見粒径の
大きいものより、小さい予見粒を金型に充填する場合の
方が、空隙率が小さくなり、加熱による二次発泡力を大
きくする必要はないので、比較的実用的な方法である。

例えば、１２Ｋｇ用のブロックで中粒径（４〜６龍）を
使用した場合の粒間が３．０〜３．５であったものが、
小粒径（２〜４龍）を使用することにより、粒間は３．
５〜４．０になる。しかし、この小粒径使用の場合でも
、下記に述べる比重分布の悪化や成形時間の延長は避け
られない。

比重分布については、比重分布値と粒間の関係をみると
、第３図に示されている通り、比例関係にある。即ち、
加熱を充分に１行って融着をよくすれば粒間は向上する
が、反対に比重分布は大きくなる。即ち、粒間と比重、
分布は正比例の関係にこあるといえる。従って、粒間「
４」で比重分布「１０％以下」のブロックを製造するこ
とは、従来の技術では極めて困難である。

亀甲の発生原因については定量的な研究が現状ではなさ
れていない。現象的には加熱したニクロム線による熱融
切断時にのみ発生するところから、ブロック内部の粒子
界面に存在している水分がニクロム線の切断に加熱され
て蒸発し、その蒸発吸熱により粒子界面が冷却されて収
縮を起こすという説があるが確認されていない。−船釣
には小粒径粒子は発生し難いが、中粒径以上の粒子は発
生しやすい。

「問題点を解決するための手段」 本発明者らは上記実情に鑑み、粒間及び比重分布が小さ
く、且つ実質的に亀甲のない高品質のブロックを提供せ
んとして鋭意研究の結果、本発明に到達したものである
。

即ち、本発明はブロック切断面の粒間間隙数が２０個１
５ｃｍＸ５ｃｍ未満、比重分布が１０％以下、及び亀甲
が０．１　宵＊以下であることを特徴とする高品質の発
泡スチロール製ブロックを内容とするものである。

本発明において、特に重要な用語につき説明する： 粒径： （Ａ）小粒径；予見粒の直径で範囲２〜４Ｎ（Ｂ）中粒
径；予見粒の直径で範囲４〜６１（Ｃ）大粒径；予見粒
の直径で範囲６〜８１比重分布： 例えば上下方向（以下、縦と略称）１，８００〜２’、
０００璽璽、左右方向（以下、Ｉ＋１と略称）９００〜
１．０００ｍｍ、前後方向（以下、厚みと略称）４００
〜４５０ｆＩの寸法のブロックの厚み４００〜５００１
を均等分割して各−枚当たりの重量を測定し、平均重量
値（ｘ）と最大値（Ｍａｙ’　）、および最小値（Ｍｉ
ｎ　）を求め、最大値と最小値の差引４ｆｔ（Ｒ）を求
める。即ち Ｒ＝Ｍａｙ−旧ｎ　　　　　　　　゛ 比重分布は次式で算出する： 比重分布−（Ｒ／ｘ）ＸＩ（ｔｏ”” 粒間ニ ブロックの切断面における未−着の粒子間間隙の多少を
区分するもの）ある。絶対評価゛ではなく相対評価であ
り、通常の方法は各々評価された標準試料を作成し、こ
の標準試料と比較観察ｔて粒間の評価をする。測定試料
は大きさ５　ｃｍ　Ｘ’　５　ｃ、ｍで、０、５　ｔｏ
径のニクロム線切断を使用する。

標準試料の粒間間隙数と粒間区分との関係は下記の通り
である； 亀甲：　　　　　　　　　　　　　　　・ブロックをニ
クロム線により、熱融切断した場合に、粒子の環状外輪
界線が環状内面より突起して凹凸状として観測されるも
のを亀甲と定義する。

亀甲の有無は下記に述べる方法にて判定する。

即ち、第１図に示す如く、ニクロム線で熱融切断したブ
ロック表面Ａを垂直に刃物で切断し、その切断片を用い
て矢視方向にニクロム線切断表面の凹凸を観測する。通
常は、第２図に示す如く、２０倍程度の拡大鏡で投影し
て、その表面の凹凸の大きさ（Ｈ）を測定する。（Ｈ）
が０．１１を越える場合は亀甲有り、０．１以下の場合
は亀甲なしと判定する。　　　　　　　　　　　　　□
通常の成形法において比重分布が大きくなる場合の加熱
及び冷却の過程を再現し゛てみると、特にブロックのよ
うな厚肉の成形体は、加熱時において外側より」二記加
熱滲透が始まるために外側の方が内側より熱履歴を受は
易い。具体的な例としては、加熱時間を良品ができる時
間（約６０秒）の半分にした場合、外側は外観上融着し
た形状をしているが、内部は未融着でボロボロの豆粒状
になっている。従って、厚肉ブロック成形体の場合は内
部に蒸気を滲透させ内部融着させることがポイントであ
り、粒間向上になる。最後の仕上げ加熱である全面加熱
を充分に行うことも内部融着に寄与するが、外側が内側
に比較して熱履歴を多ぐ受けるために揮発分が加熱逸散
し、次の冷却工程において、内部の残留発泡圧により外
側の発泡体の粒子が押潰され内部粒子は発泡拡大するの
で比重分布が大きくなる傾向になる。

冷却時において、従来の如く加熱直後に水冷を行うと、
外側の発泡体粒子は冷却により発泡力が減少して収縮の
方向になる一方、内部は肉厚のために冷却されず発泡力
があるため外側の成形体が収縮した分だけ内部の成形体
が膨張し、内部との比重分布差が拡大する。従って、粒
間、比重分布、亀甲の三要素を向上させるには、従来の
加熱法及び冷却法では不可能である。

本発明の粒間、比重分布及び亀甲が改善された高品質の
ブロックは真空成形法により得ることができる。

本発明で用いる真空成形法は、発明者らが先に出願した
「熱可塑性合成樹脂ブロック用発泡成形法」　（特願昭
６２−０５７７５６）（以下、先願と略称）に詳述され
ているが、最も重要なポイントは下記の加熱及び冷却の
二点である。

（１）加熱については、加熱前に金型を真空減圧保持し
内部の空気を排除した状態で一方加熱を行い、ブロック
内部への蒸気滲透させ内部の加熱融着を向上させる方法
を採用して粒間融着を向上させると共に、次の加熱操作
である逆一方加熱、全面加熱等においては過剰な加熱を
行わずに比重分布を大きくしないようにする。

（２）冷却については、加熱直後に金型及びブロックを
真空減圧にし、ブロック内部に残留している水蒸気や揮
発分を蒸発除去後に水冷を行うもので、これによりブロ
ック内部の発泡力を減少させ、比重分布を小さくする。

「実施例」 以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらに制限されるものではない。

実施例１〜６ １）原料樹脂 鐘淵化学工業（株）製「カネパール（商品名）」を用い
た。

２）予備発泡の方法 予備発泡の方法は加圧バッチ式で、予備発泡材は大間工
業製ｒＢＨ−１３００型」を用いた。

３）成形方法 （ｉ）真空成形法（Ｖ） 真空装置を併用して成形する方法で、具体的な加熱法及
び冷却法のシーケンスを第１表に示した。

尚、成形機は東洋機械金属（株）製ｒＰＳ−１８４ＶＭ
型成形機」を用いた。

（ｉｉ）従来成形法（Ｎ） 従来から行われている通常の成形方法で、具体的な加熱
法及びは冷却法のシーケンスを第２表に示した。成形機
は東洋機械金属（株）製ｒｐｓ−３６−４Ｖ型成形機」
を用いた。

４）比重分布測定用試料作成法 本発明に使用したブロックは厚さ４２５鶴であり、下記
の寸法で０．５　ｎ径ニクロム線により熱融切断した。

ニクロム線で切断すると熱収縮の関係もあってニクロム
線間隔より１鶴程度短い切断品が得られる。ニクロム線
の設定間隔は下記の通り；（ａ）最外部（皮部）：凹凸
やキズ等があり通常使用せず ９（寵）×２（枚）＝１８（ｗｍ）（上下の２枚）（ｂ
）均等切断部：重量測定対象物 ２０　（ｗ）×１９　（枚）−３８０（ｍ）（Ｃ）粒間
測定用試料部：最中６部 ７（璽ｍ）Ｘｉ（枚）−７（璽−） （ｄ）以上合計寸法：　　（ａ）＋　（ｂＬ＋　（ｃ）
＋２０　（熱収縮分）＝４２５（ｍｕ） ５）亀甲の測定 亀甲の測定には上記４）の（Ｃ）の試料を用い、亀甲の
定義の項で述べた方法で判定する。

以上、真空成形法と従来成形法で得られたブロックにつ
いて、上記に従って測定試料を作成し、比重分布、粒間
、亀甲の測定結果を第３表に掲げた。比重分布値と粒間
区分との関係を第３図に示した。

第３表の結果から、実施例１．３及び５における成形サ
イクル１．３及び５で得られたブロックは、実施例２．
４．６及び実施例１．３．５の成形サイクル１’　、３
’　、５°で得られたブロックに比べ、比重分布、粒間
、亀甲のいずれの点においても良好である。また、予見
粒の粒径が小さい方が良好な結果を与えることがわかる
。

「作用・効果」 本発明のブロックは、比重分布、粒間、亀甲の全てが良
好な高品質のブロックを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は測定試料作成方法を示す概略図、第２図は亀甲
の測定方法を示す概略図、第３図は実施例で得られたブ
ロックの比重分布と粒間との関係を示すグラフである。 Ａ・・・ニクロム線切断面 特許出願人　鐘淵化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ブロック切断面の粒間間隙数が２０個／５ｃｍ×５
   ｃｍ未満、比重分布が１０％以下、及び亀甲高さが０．
   １ｍｍ以下であることを特徴とする高品質の発泡スチロ
   ール製ブロック。 ２、フルモールド用である特許請求の範囲第１項記載の
   ブロック。