JPH04201538A - 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法および装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野］ 本発明は、熱可塑性樹脂発泡体の製造方法および製造装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より熱可塑性樹脂発泡体は、シート状に形成されて
食品の包装材料や容器などとして使用されてきたが、近
年電子レンジの普及にともない、電子レンジでの加熱に
耐えうる発泡体容器が望まれるようになった。しかしな
がら、以下に示す従来の製造法によっては、この要望に
対応できる耐熱性および断熱性に優れた熱可塑性樹脂発
泡体の製造は不可能であった。

従来、熱可塑性樹脂発泡体は一般的に押出し成形法によ
り製造されていた。この方法の一例として例えば第４図
に示すタンデム型発泡押出機を用いた場合を説明する。

まず、押出機部で加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂に
発泡剤または発泡用ガスを加えて混練し、これを発泡体
成形部のダイス１５から強制的に押出したものを引取り
部でシート状に成形して製造するものである。この方法
ではダイス１５より押出されてくる発泡体３の表面を大
気と接触させて直ちに急冷し、表面層の樹脂を未発泡の
まま固化させることにより、表面に薄い未発泡層（スキ
ン層）を形成させていた。このようにして表面にスキン
層を形成させることにより、発泡体３の曲げ剛性が高め
られシート化が容易になり、さらにスキン層は平滑に形
成されるため外観の美しい発泡体が製造されていた。な
お発泡体表面の冷却は、エアー吹出用スリット４および
空気吹出用リング２から該表面へ向けてのエアー噴射に
よる空冷、およびマンドレル１の内部に水を循環させて
マンドレル表面温度を下げることなどにより行われてい
た。

このような技術の状態の下で耐熱性に優れる発泡体を製
造することか企図され、その原料に熱変形温度（ＨＤＴ
）が１００℃以上である耐熱ポリスチレン系樹脂、結晶
化ポリエチレンテレフタレート（ｃ−ＰＥＴ）、ポリメ
チルペンテン（商品名：　ＴＰＸ）　、耐熱複合ペーパ
ーおよび無機フィラー入りポリプロピレンなどを用いる
ことが考えられた。しかしながら上記従来の方法は、熱
変形温度が比較的低い熱可塑性樹脂を原料とする場合に
は有効であるが、熱変形温度が高く耐熱性の高い樹脂を
原料とするときは、熱変形温度が比較的低い樹脂を原料
としたときのような好適な発泡体は得ることができず、
特に熱変形温度が通常の樹脂よりも２０℃以上高い樹脂
を用いる場合にはほとんど製品化が不可能であった。す
なわち熱変形温度が高い樹脂はど樹脂の可塑化温度が高
いため、ダイスから大気中に押出されたとき急激な温度
低下により、樹脂の伸びが小さくなるため、引取り時に
発泡体が切れ易くなりシート化が極めて困難になる。し
かも、発泡体の発泡倍率（未発泡体比重／発泡体比重）
か低下するため発泡体の密度が高くなり断熱性か悪化し
てしまう。なお、断熱性向上のため発泡体の厚みを増加
させることは、製品コストの上昇か伴うため実用的では
ない。そのため従来の方法により、耐熱性および断熱性
に優れる良好な発泡特性を有する熱可塑性樹脂発泡体の
製造は実質的には不可能であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述の従来技術の問題点を解決し、熱変形温度
か高く耐熱性の高い熱可塑性樹脂を原料としても、好適
な発泡倍率（未発泡体比重／発泡体比重）で発泡した断
熱性および耐熱性に優れる発泡体が、安価に大量生産で
きる熱可塑性樹脂発泡体の製造方法および製造装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、かかる課題を解決するため鋭意研究した
結果、ダイスから押出される樹脂を適切な温度に加熱さ
れた気体中に押出すことによってそれぞれの樹脂の熱的
特性に合わせた冷却速度を与えることにより、原料とす
る樹脂か熱変形温度の高いものであっても、発泡体シー
ト引取り時の発泡体の伸びを適性に保ち、好適な発泡倍
率（未発泡体比重／発泡体比重）で発泡した発泡体シー
トを容易に製造できることを見出し、本発明の製造方法
と製造装置を開発することができたものである。

本発明の熱可塑性樹脂発泡体の製造方法の一例を本発明
の熱可塑性樹脂発泡体の製造装置の一例に基づいて説明
する。本発明の熱可塑性樹脂発泡体の製造方法は、押出
機部、発泡体成形部および引取り部からなる製造装置を
用いて、可塑化させた樹脂に発泡剤または発泡用ガスを
混練し、これをダイスから押出し成形するものであって
、特に熱変形温度が高い熱可塑性樹脂を原料とする場合
に有効な方法である。本発明では、まず押出機内で加熱
により可塑化させた耐熱性の高い熱可塑性樹脂に発泡剤
または発泡用ガスを圧入および混線し、押出し部のダイ
スから押出し成形する。ダイスより押出された樹脂成形
体は、その内面および／または外面に温度調節した気体
を当てたり、熱伝導または熱伝達などの手段により、そ
の冷却速度を調節しながら成形する。すなわち本発明の
方法ては、ダイスから押出される高温の発泡体を急冷せ
ずに、該発泡体を一旦適当な温度に保持することにより
原料樹脂の熱的特性に合わせた冷却速度を与えているの
である。

本発明においてダイスから押出される発泡体を冷却する
ために採用される温度は、樹脂の破断伸び５０％以上で
ある温度が好ましい。樹脂の破断伸びが５０％未満の温
度であると、引取り時点における樹脂の伸びが小さく、
引取り時の引張応力により切断されてしまいシート化で
きなくなる。

［作　　用］ ダイスから押し出される発泡体の冷却速度が従来の押出
成形の場合より遅くなるように冷却速度を調節したこと
により、樹脂の伸びが適当に保てるようになり、シート
化が容易になる。また好適な弾性率が確保できるため、
気泡の破壊が起こりにくく低密度な断熱性に優れた発泡
体を得ることができるようになる。なお、二の発泡体は
通常耐熱性が高い樹脂を原料とするため、耐熱性に優れ
ていることはいうまでもない。

以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。しか
し本発明の範囲は以下の実施例により制限されるもので
はない。

［実施例１コ 本発明の一実施例として、第１図、第２図および第３図
に示す製造装置を用いた熱可塑性樹脂発泡体の製造法に
ついて、第１表および第２表を用いて説明する。なお第
１図は、本実施例で使用したタンデム型発泡押出機（６
０顛と１００關口径の押出機を２台連結したもの）の押
出機部および発泡体成形部を示しており、第２図は、第
１図の発泡体成形部を拡大したものである。なお、第１
図および第２図は、図中１５のダイスから図中３の発泡
体を押出した状態を示したものである。第３図は、第２
図と同一部分を示しているが、図中１５のダイスからは
何も押出していない状態を示したものである。

本実施例では、第１表に示す試料１〜５の樹脂を原料と
して以下に示す同一の方法で５種類の発泡体を製造した
。まず、試料樹脂に気泡調整剤として微粉末タルクを１
．５重量部ずつ配合し、１時間に３０ｋｇの割合で第１
段押出機のホッパー１６内に投入した。その際、発泡剤
としてフレオン２２を上記原料樹脂に対し約５重量％の
割合で圧入口１７から圧入した。次に、第１押出機のシ
リンダーの温度を２５０℃、第２段押出機のシリンダー
の後端側を１７５℃および先端側を１′４０℃に調整し
て、ダイス１５より該樹脂を押出した。

押出された発泡体の内面には、熱風発生機１０により１
２０℃に熱したエアーを、エアー吹出用スリット４から
１気圧以上の圧力で噴射し発泡体を一定温度に保持した
。内面にエアーを噴射された発泡体３は、その内径を広
げながらマンドレル１の上にのり、適当な速度で引き取
られる。このマンドレル１は、最大直径２２０龍、長さ
３３０＋ｎｍの円筒構造をしており、筒内部にはシリコ
ーンオイルを循環させて、マンドレル表面を１２０℃に
保ち、ここを移動する発泡体を保温した。一方マンドレ
ル中央部に装備されたエアー吹出用リング２には、ダイ
スに向かってマンドレルを内包する形状で、透明なポリ
カーボネート製の伸縮自在な保温袋Ｗ６が装備されてお
り、二の保温装置と発泡体との間にエアー吹出用リング
２から８０℃のエアーを常に流し、ここを通過する発泡
体外面を保温した。このようにしてダイスから押出され
た発泡体がマンドレル中央部まで移動する間内外面から
保温し、これを一定速度で引取ることにより発泡体の冷
却速度をコントロールし樹脂の破断伸びが５０％以上に
なる温度に保持した。マンドレル上を通過した発泡体は
カッター１４でシート状に切断し、厚み２．　３ｍ＋＊
、幅６９０ｍｍの板状発泡体を製造した。なお試料１〜
５の樹脂から上記方法により製造された発泡体の、密度
、外観および物性などの諸特性を調べた結果を第２表に
示した。

上記方法により試料１〜５の樹脂から製造された板状発
泡体は、第２表からもわかるように、いずれも低密度か
つ外観良好な表面を有するものであり、さらに耐熱性に
も優れるものであった。

第１表 （以下余白） ［実施例２］ 本発明の別の実施例を第２表を用いて説明する。

本実施例は、マンドレルの直径を１８０ｍｍとし・微粉
末タルクの配合量を１，０重量部としたほかは実施例１
と同様に行った。また、本実施例では実施例１で用いた
試料１の樹脂を原料とした。なお、本実施例で製造した
発泡体の密度、外観および物性などの諸特性を調べた結
果を第２表の各該当欄に示した。

本実施例では厚み約２，５■、幅５７Ｃ１ｎｍの板状発
泡体が製造され、第２表からもわかるように、この発泡
体は低密度かつ外観良好な表面を有するものであり、さ
らに耐熱性にも優れるものであった。

［比較例１コ 本発明に対する比較例として第４図および第５図に示す
従来の製造装置を用いて、従来の方法により熱可塑性樹
脂発泡体の製造を行った。なお第４図は、本比較例で使
用したタンデム型発泡押出様（６０ｍｍと１００龍口径
の押出機を２台連結したもの）からなる押出機部および
発泡体成形部を示しており、第５図は、第４図の発泡体
成形部を拡大したものである。なお、第４図および第５
図は、図中１５のダイスから図中３の発泡体を押出した
状態を示したものである。

本比較例では、実施例１におけるダイスから押出された
発泡体の保温工程をすべて取り除いた以外は同様に行っ
た。また、本比較例では、実施例１で用いた試料１の樹
脂を原料として使用した。

しかしながら、本比較例の方法ではダイスから押出され
た発泡体の冷却速度が早すぎるため、発泡体を引取る時
点において樹脂の伸びが小さくなりすぎ、引取り時の引
張応力で切断されてしまい、シート化することができな
かった。

［比較例２］ 本発明に対する別の比較例として、第１図、第２図およ
び第３図に示す装置を用いて、ダイスから押出された発
泡体の保持温度を、５０℃以下に設定し、発泡体の温度
が成形部において樹脂Ａの場合は１２５℃以下、樹脂り
の場合は１０５℃以下に降下するように調整して製造し
た。

本比較例ではダイスから押出された発泡体の温度が、樹
脂の破断伸びが５０％以下になるように設定したこと以
外は実施例１と同様に行った。また、原料樹脂には、実
施例１て用いた試料１の樹脂Ａ、樹脂りを原料として使
用した。

しかしながら、本比較例の方法ではダイスから押出され
た発泡体の冷却速度が早すぎるため、引取る時点におい
て樹脂の伸びが５０％以下と小さくなりすぎ、引取り時
の引張応力で切断されてしまい、シート化することがで
きなかった。

［発明の効果コ 本発明の出現により、熱変形温度が通常の発泡体成形用
樹脂より高く耐熱性が高い樹脂を原料として、耐熱性に
優れる熱可塑性樹脂発泡体を製造することができるよう
になった。また発泡倍率（未発泡体比重／発泡体比重）
および発泡体シート引取り時の発泡体の伸びを好適に保
てるようになったため、断熱性が向上し、しかもシート
化か容易にできるようになった。そのため発泡体を厚く
する必要もなく、安価に製造できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造装置の一例の押出機部および発
泡体成形部を示す概略側断面図である。 第２図は、第１図の製造装置の発泡体成形部を拡大した
概略側断面図である。 第３図は、本発明の製造装置の発泡体成形部の一例を示
す斜視図である。 第４図は、従来の製造装置の押出機部および発泡体成形
部の一例を示す概略側断面図である。 第５図は、第４図の製造装置の発泡体成形部を拡大した
概略側断面図である。 符号の説明 １・・・・マンドレル ２・・・・空気吹出用リング ３・・・・発泡体 ４・・・・エアー吹出用スリット ５・・・・耐熱フレキシブルホース ６・・・・保温装置 ７・・・・耐熱ホース ８・・・・循環式恒温油層 ９・・・・圧縮エアー輸送用銅／（イブ１０・・・・熱
風発生機 １１・・・・熱伝体 １２・・・、温度制御ユニ、ント １３・・・・熱風発生機 １４・・・・カッター １５・・・・ダイス １６・・・・ホッパー １７・・・・圧入口 １８・・・・エアーコンプレッサー 特許出願人　　同和鉱業株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）押出機内で加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂に
   、発泡剤または発泡用ガスを添加混練し、これを加熱さ
   れた気体中へ押出して成形を行うことを特徴とする熱可
   塑性樹脂発泡体の製造方法。
2. （２）前記加熱された気体の温度が、発泡成形時の樹脂
   の破断伸びが５０％以上に保たれることを保証する温度
   範囲にある請求項１記載の方法。
3. （３）押出機およびこれに連なる発泡体膨脹部があり、
   押出機排出口より発泡体の膨脹部にかけて、保温装置を
   設けてなる熱可塑性樹脂発泡体の製造装置。
4. （４）前記発泡体膨脹部に、押出機より押出された樹脂
   成形体の冷却速度を成形体の内側から調節するための熱
   伝導または熱伝達手段が配備されていることを特徴とす
   る請求項３記載の製造装置。
5. （５）押出機より押出された樹脂成形体の冷却速度を成
   形体の内側から調節するための加熱気体吹付け手段、押
   出された樹脂成形体が接する成形用コア状物体の表面を
   加熱するための加熱手段、および押出機排出口から発泡
   体の成形部に到る範囲で押出された樹脂成形体の外面に
   加熱された気体を供給して発泡成形時の冷却速度を遅延
   させるための冷却遅延手段を有する請求項３記載の装置
   。