JPH0449021A - 熱収縮性フォームシート材の製造方法、その為の装置及び熱収縮性生成物 - Google Patents

熱収縮性フォームシート材の製造方法、その為の装置及び熱収縮性生成物

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JPH0449021A
JPH0449021A JP2195102A JP19510290A JPH0449021A JP H0449021 A JPH0449021 A JP H0449021A JP 2195102 A JP2195102 A JP 2195102A JP 19510290 A JP19510290 A JP 19510290A JP H0449021 A JPH0449021 A JP H0449021A
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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】 発明の技術分野 本発明は、プラスチックフオーム（ｆｏａｍ）　、特に
ポリスチレンフオームの製造方法に関するものである。
従来の技術 ポリスチレンフオームの製造の際に、クロロフルオロカ
ーボンのごとき発泡剤を単独で使用し、あるいはアルカ
ン（一般にペンタンまたはイソペンタン）と共に使用す
ることは周知である。ポリスチレンムこクロロフルオロ
カーボンおよび或種のアルカンは多少溶解するために、
押出用メルトの粘度が低下し、そのためにメルトが充分
に冷却され、押出機の駆動モータに高負荷（アンペア値
で示される）はかからない。
たとえば、ペンタンおよびクロロフルオロカーボン（た
とえばフレオン１１および１２）はポリスチレンに一部
溶解し、そのためにメルトの粘度が低下し、メルトが適
切に冷却され、したがって、この７８１ｔｌ！状態のプ
ラスチック材料の押出操作は比較的低い負荷のもとて比
較的低い温度において実施でき、平滑な表面および良好
な外観を有するフオームが得られ、しかして該フオーム
の細胞の寸法が小さくなるように制御でき、さらにまた
、不透明度および他の物理的性質（たとえば配向特性、
収縮特性およびスチフネス）も制御できる。しかしなが
ら、かなりの長時間にわたって残留発泡側の逸失がみら
れる。残留発泡側が減少した場合にはシート状成型材料
が収縮し、厚みが増加し、軟化点温度が上がる。
ガラス容器やプラスチック容器において収縮性ラベルを
使用し、該容器上でその場でラベルを収縮させて該容器
に取付ける操作を行う際に、該ラベルとして前記フオー
ムを使用することが所望される場合には、フオーム材料
に押出操作を行いそして延伸操作をある一つの方向に、
他の方向よりも一層烈しく行うことによって前記収縮性
ラベルが製造できる。この場合のラベル材料はプラス千
ツクフィルムと共に押出すのが好ましく、すなわち共押
出操作を行うのが好ましい。ただし、このような場合に
は、残留発泡側の漸移的な逸失によって、ラベル材料の
収縮特性が種々変化するであろう。
米国特許第４．４２４，２８７号明細書には、重合体に
発泡条件下に熱成型操作を行ってフオーム成型品を製造
する方法が開示されている。該方法に使用される発泡剤
は、少なくとも１種の大気ガスと、少なくとも１種の揮
発性の可塑性発泡剤からなるものである。該特許明細書
に記載されているように、通常は液状の炭化水素と通常
ガス状の発泡剤とを混合する初期の試みは成功せず、し
たがって従来は、二酸化炭素のごとき高揮発性発泡剤を
含む混合物を使用して重合体フオームを製造する場合に
は、非常に注意深く操作を行うことが必要であった。し
たがって該明細書に記載のごとく、二酸化のごとき不活
性ガスと、ペンタンのごとき揮発性の可ヅ性有機発泡剤
との両者を使用する場合には、押出操作の直後の製品に
熱成型操作を行うことが必要であると考えられていた。
米国特許第４，４３６，６７９号明細書に記載のフオー
ム製造方法では、メルトに水および天然ガスを導入する
操作が行われる。
米国特許第４，４７０，９３８号明細書には、大気ガス
を使用して熱成型製品を製造する方法が開示されている
。該方法は、溶融樹脂材料に加圧下にガス状発泡剖を、
比較的高圧のガス給源から供給し、該樹脂中へのガスの
導入は、或一定の容積のガスを１回分として、複数回に
わたって非連続的に行い、前記の一定の容積のガスの非
連続的供給を、前記のガスの給源で生じた駆動力で可動
性ピストン−シリンダ組立体を駆動させて行うことから
なるものである。該特許明細書には複数種の大気ガスの
使用が開示されているが、大気ガスが製品の品質に及ぼ
す効果は記載されておらず、さらにまた、該方法の工業
的実施方法も記載されていなし）。
発明の目的 本発明の目的は、大気中に固有成分として存在する大気
ガスを発泡剤として使用し、ポリスチレンフオームの押
出操作のときに該発泡剤が実質的に完全に放出されるよ
うにし、メルトを通常の成型加ニレベルの温度に冷却で
き、押出機に高負荷がかからず、高分子重合体の粘度に
起因する剪断熱（ｓｈｅａｒ　ｈｅａｔ）を生ぜず、フ
オーム製品の最終使用時における収縮性を所望通りに調
節でき、さらにまた、フオーム製品の密度および細胞寸
法を調節でき、かつ、普通の押出装置を用いて実施でき
るようなポリスチレンフオームの新規製造方法を提供す
ることである。
発明の構成 本発明は、二酸化炭素、窒素、または空気のごとき大気
ガス、および、好ましくは非揮発性のブレンド剤（ｂｌ
ｅｎｄｉｎｇ　ａｇｅｎｔ）を混合し、該ガスまたは該
ガス含有混合物を、核形成剤（たとえば重炭酸ナトリウ
ムおよびクエン酸）を含有する溶融状態の熱可塑性ポリ
スチレン樹脂の中に導入し、該熱可塑性樹脂に押出操作
を行ってフオームを形成させることを特徴とするポリス
チレンフオームの製造方法に関するものである。その結
果得られるフオームは発泡剤の残留物を実質的に含まず
、室温において充分良好な寸法安定性を有し、非揮発性
ブレンド剤を使用したときには発泡剤の使用量は少量で
よく、したがって、押出機に高負荷を与えることなくメ
ルトが冷却できる。該フオームを１枚またはそれ以上の
熱可塑性フィルムと共に押出す操作を行うことも可能で
あり、これによって、プレート、カップ、食品用容器、
包装材等の素材として好適な生成物が得られ、あるいは
、容器の周囲で適切に収縮し得るラベル用の素材として
好適な生成物が得られる。
好ましい実施Ｂ様の記述 本発明方法では、二酸化炭素、窒素または空気のごとき
大気ガスが単独で使用され、あるいは、該大気ガスがブ
レンド剤と共に、溶融状態の熱可塑性ポリスチレン（「
メルト」と称する）中に導入され、次いで、この押出用
混合物に押出操作が行われる。前記ブレンド剤は押出温
度において非揮発性の物質であって、その例には、高温
において低揮発性の高分子量エステルがあげられる。
大気ガスと、押出温度において非揮発性のブレンド剤と
の混合物を使用する場合には、押出機内への導入前に前
記の大気ガスと非揮発性のブレンド剤とが混合でき、あ
るいは、これらを別々に押出機内に導入できる。
第１図について説明する。大気ガスを、当該りンデム押
出装置の第１段階内の圧力調整器、ヒータ、２段式ガス
ブースタ、アキュムレータ、流量針、制御弁、第２ヒー
タおよび第２圧力調整器を経由して、該押出機内の第１
段階の中の溶融状態のプラスチック材料中に導入される
。液状の非揮発性ブレンド剤（たとえば非揮発性エステ
ル）を使用する場合には、これをポンプによってアキュ
ムレータに送給し、次いで流量針および制御弁を通過さ
せ、そして、大気ガス注入点の下流側に存在する場所で
プラスチック材料の中に導入する。
あるいは、静置混合器内でブレンド割を大気ガスと混合
し、該混合物を１つの注入点からプラスチック材料の中
に注入することも可能である。混合されたプラスチック
押出原料は第２コンディショニング押出機、すなわち冷
却押出機内を通過し、管状ウェブの形に押出される。該
ウェブはその内側および外側から冷却するのが好ましい
。
第２図は本発明の好ましい態様の一例を図示したもので
ある。押出された管状成型体は内部冷却用マンドレル（
Ｍ）上を通過する。内部冷却用マンドレル（Ｍ）は、押
出機のダイ（Ｄ）の斜め上方に、次の条件をみたす位置
に配置され、すなわち、切頭円錐状のウェブ（ｆｒｕｓ
ｔｏｃｏｎｉｃａｌ　ｗｅｂ）（Ｗ）と押出機の軸との
なす角（Ａ）が４５度より大きくなるように、すなわち
４５−９０度の範囲内の角度になるような位置に配置さ
れる。さらにまた、押出機のダイリップにごく近い場所
において管状ウェブ（Ｗ）の外側に冷却用空気を送り、
該空気がウェブ（Ｗ）に平行な方向に流れるようにする
。たとえば、ウェブ（Ｗ）の接線方向に対し鋭角（Ｂ）
をなす方向に空気を供給し、該ウェブが発泡するときに
該ウェブ（Ｗ）の外面が確実に冷却されるようにするの
がよい。該空気の流れによって、その周囲の空気が該ウ
ェブの場所の方に引込まれ、すなわち冷却用空気が“補
充”され、この空気の乱流によってウェブの冷却が最高
の冷却効率で行われる。前記の冷却方法でウェブを冷却
し、かつ、既述のごとく４５度より大なる角度の方向に
ウェブを移動させることによって、ウェブの軸方向にお
ける波形（「コラゲーション」とも称する）の形成が実
質的に完全に抑制できる（該波形は、従来の技術に従っ
て大気ガスを用いて押出操作を行ってフオームを作ると
きに、よく生しるものである）。
第２図記載の本発明の実施態様ならびに第４図に記載の
実施態様では、冷却用マンドレルの前部の近傍にテーパ
状の冷却用リング（Ｒ）が配置できる。リング（Ｒ）は
ライン（Ｌ）によって冷却される。リング（Ｒ）は環状
溝部（Ｒ１）および（Ｒ２）を有し、これらの溝部は導
管（Ｐ）を通じて通気弁（Ｖ）に連通し、そこから大気
に通じている。ウェブ（Ｗ）はテーパ状の冷却リング（
Ｒ）と接触しながらそこを通過する。冷却リング（Ｒ）
は所定の温度に保たれ、しかして該温度は、マンドレル
（Ｍ）の温度とは無関係に保たれる。ウェブ（Ｗ）の冷
却はさらに、マンドレルの直径より小さい直径の場所に
おいて行われる。ウェブの冷却の際には、テーパ状の冷
却用リング（Ｒ）上のウェブを引張るための引張力が必
要であり、したがって、マンドレル（Ｍ）と常用引張ロ
ーラとの間で張力を与えることが必要である。
通気孔を介して大気中と通じている環状溝部（Ｒ５）お
よび（Ｒ２）を設けることによって部分真空（ｐａｒｔ
ｉａｌ　ｖａｃｕｕｍ）の形成が可能となり、すなわち
、ウェブが冷却用リング（Ｒ）と接触しながらそこを横
切って移動するときに部分真空が生し、これによって、
ウェブは確実に冷却用リング（Ｒ）に充分接触する。前
記の弁の使用によって通気度が調節でき（すなわち増大
または減少でき）、そしてこれによって前記真空度が増
大または減少できる。
大気ガスの使用量が３重量％より少ないときに、良い結
果が得られることが見出された。
本発明方法において、エステルのごとき非揮発性ブレン
ド剤もまた使用した場合には、押出機に高負荷を与える
ことなくポリスチレンのメルトが冷却でき、この冷却に
よって該メルトの処理が容易になり、したがって、フオ
ームの押出操作のときに発泡荊が実質的に完全に放出で
きることが見出された。しかして、その結果得られる生
成物の収縮率は所望通りに制御でき、しかも収縮率は熟
成度、細胞の寸法、不透明性、剛性、平滑性、厚み、密
度等を変えずに調整できる。本発明方法の最も重要な特
長は、環境を汚染させずに操作を実施できることである
。
既述のごとく非揮発性ブレンド剤は、押出温度（たとえ
ば３００−３２５’　Ｆ）において非揮発性の高分子量
の薬剤である。非揮発性ブレンド剤の分子量は好ましく
は３５０−４５０である。良好な効果を示す非揮発性ブ
レンド剤の例にはアジピン酸ジイソデシル、アジピン酸
ジトリデシルおよびトリメリット酸トリオクチルがあげ
られる。
前記の非揮発性ブレンド剤は単独で使用でき、あるいは
、粘度の調節のために混合物の形で使用できる。
当業界でよく知られているように、熱可塑性プラスチッ
ク材料には、重炭酸ナトリウムやクエン酸のごとき核形
成剤を配合しなければならない。
成型体からなるスリーブを容器の輪郭に沿って収縮させ
て容器の包装材やラベルを形成させる操作のときに使用
できるような性質（すなわち収縮性）を有するポリスチ
レンフオームのシートを、押出機作によって製造する場
合には、発泡剤として、二酸化炭素、窒素または空気の
ごとき大気ガスを単独で使用するのが好ましく、すなわ
ち大気ガスを、前記フオームシートの製造の際の唯一の
発泡剤として使用するのが好ましい、しかしてこの場合
には、押出成型体の温度（たとえば３０〇−３２５°Ｆ
）において非常に低い揮発性を有する高分子量のいわゆ
る非揮発性ブレンド剤を重合体のメルト中に注入するの
が有利である。この勧賞は溶媒和作用（ｓｏｌｖａｔｉ
ｎｇ　ａｃｔｉｏｎ）を促進し、重合体の分子間結合を
弱め、メルトの粘度を低下させる。前記有機液体の注入
後に、その下流側の場所において圧縮大気ガス（その注
入点における押出機内の圧力よりも高い圧力、たとえば
３０００ＰＳ　１以上の圧力の大気ガス、たとえば二酸
化炭素、窒素、空気またはその混合物）を注入し、すな
わち第２注入ボートから重合体に注入するのが好ましい
。
第１図に記載のごとく、本発明に使用される押出装置は
通常のタンデム型押出装置と同様なものであってよく、
これは２つの押出機を備え、これらは互いに他との関連
下に作動し、すなわち、第１押出機において重合体を溶
融し、核形成剤を混合し、しかして該核形成剤は注入に
よって供給され、発泡剤と混合される。押出原料である
混合物（「ミックス」と称される）は第２押出機に移さ
れ、第２押出機はメルトを冷却し、これを環状ダイに移
送してそこから押出し、連続状態のシートフオーム（ｓ
ｈｅｅｔ　ｆｏａｔａ）を形成する。
押出機内の押出スクリュー、ダイ、混合手段のごとき種
々の手段や部材の変改は不必要である。
さらに、有機流体の移送用ポンプとして適当な標準型ポ
ンプ、および工業用のガス圧増大用（すなわちガス圧縮
用）ポンプとして適当な標準型ポンプは当業界で公知で
あるが、これらはごく僅か改造するだけでよい。
従来、ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（
ハイドロクロロフルオロカーボン）およびアルカン（一
般にペンタンまたはイソペンタ７）ｉ）＜当’ｌ／ＪＬ
においてポリスチレンフオームシート製造用の発泡剤と
して使用されていた。該フオームシートは、使い捨てカ
ップ、肉皿、けい卵のケース等の種々の物品に加工でき
る。前記のフルオロカーボンやアルカンはポリスチレン
中に一部溶解し、したがってメルトの粘度が下がり、し
たがって、押出機に高負荷を課することなく押出機内の
メルトを冷却することが可能であり、したがってこの場
合には、押出機の駆動モータにも高負荷はかからない。
大気ガス型の不活性ガス（二酸化炭素、窒素、空気等）
のごとき発泡剤を使用する場合には、ＣＦＣ，ＨＣＦＣ
またはアルカンを使用する場合に比して、次の２つの顕
著な相異点が認められる。
（１）発泡剤の使用量が非常に少ない。たとえば、厚み
５−１２ミル、密度１２−２０ＰＣＦのラベル型のフオ
ームの製造の際の発泡剤の使用量の概略値は次の通りで
ある。
ｌ−」−一部 フレオン１１　　　　　　　　　　５−７フレオン１２
　　　　　　　　　３−５ペンタン／イソペンタン　　
　　３−５フレオン２２　　　　　　　　　　１−３二
酸化戻素　　　　　　　１−２ 穴　　　　　気　　　　　　　　　　　０．５−１工 窒　　　　　素　　　　　　　　　　　０．５−１工表
から明らかなように、同一密度の製品の製造の場合に、
従来の発泡側に比して二酸化炭素はずっと効果的であり
、すなわち所要量が非常に少ない。また、窒素や空気の
場合には、所要量がさらに少ない。
（２）大気ガスはポリスチレンにかなり難溶であるから
、配合されたフオーム材料は貯蔵でき、そして任意の時
期に使用でき、しかして材料の貯蔵は、製品の収縮特性
等の諸性質に実質的に影響しない。
一方、フルオロカーボンおよびアルカンはポリスチレン
に可溶であり、メルトの粘度を低下させ、したがって、
押出機中の材料を比較的少ない動力で前方へ移送できる
。メルトを約３００°Ｆに冷却するのにかなりの自由度
があり、其後にダイから押出して非常に平滑なフオーム
が形成でき、フオーム中の細胞は破壊しない。さらにま
た、他の物理的性質、たとえば収縮特性や剛性のごとき
物理的性質の良好なフオームシートを製造することも可
能である。しかしながら、前記のごと＜　ＣＦＣおよび
アルカンは溶解度が高く、したがって、ポリスチレン中
に注入された該物質の全量の約半分またはそれ以上は、
成型材料がダイから押出された後にもポリスチレン中に
溶存状態で残る。これらの物質は揮発性であり、したが
って成型シート中の該物質は数箇月程度の期間にわたっ
て徐々に気化するであろう。収縮性を利用して瓶等の容
器に取付けられるべきラベルでは、ラベル用シートの特
性の一部として収縮性を有することが当然要求される。
ＣＦＣおよびアルカンはポリスチレン中で可塑剤として
作用し、重合体のＴＩを低下させ、かつ、充分な加熱収
縮を行うときの収縮量を高める。収縮が始まる温度およ
び収縮率（収縮量）は、シート中のＣＦＣまたはアルカ
ンの残存量に左右されて種々変わるであろう。
フルオロカーボンの残存量が２％であるシートにおいて
、収縮率に及ぼす温度の影響を調べた実験データを第２
表に示す。
含有量の減少率（すなわち損失率）は、ロールの形また
は他の形の場合の成型ウェブの貯蔵条件、ウェブの幅等
に左右されて種々変わるであろう。
所定期間にわたって裸出されたシート状試料を用いる促
進試験（実験室内の試験）において、２１０下における
収縮率の低下を調べた。その結果を次表に示す。
２００°Ｆ ２１０°Ｆ ２２０°Ｆ ２３０°Ｆ ２４０″Ｆ ２５０°Ｆ ６、Ｏ １４，０ ４５，０ ５５，０ ６０，０ ６２，０ しかしながら、前記のフルオロカーボンは室温において
揮発性であり、フルオロカーボンの量は時間がたつにつ
れて徐々に減少するであろう。該１４．０ １０．０ ９、０ ８．０ ７．０ ６．０ フオームシートを容器や瓶の上で収縮させることからな
るラベル取付方法では、５００−１０００ユニツト／分
という速い取付速度で操作が行われる。
したがって該取付方法では、該フオームを容器の輪郭に
沿って、しわを生ずることなく平滑に取付けるために、
収縮開始温度や収縮率が重要な条件になる。揮発性発泡
側を使用した場合には収縮特性が前記のごとく種々変化
し、したがってこの場合には、容器の輪郭に沿って平滑
にラベルを取付けるために或一定の条件下にラベル取付
操作を行うことが実質的に不可能である。また、或場合
には、収縮させるために加熱するときに、印刷されたラ
ベル面にいわゆるふくれを生じ、ラベルの美観を損する
ことがある。
本発明方法では大気ガス（たとえば空気、窒素、二酸化
炭素、またはその混合物）を使用し、さらにまた、好ま
しくは非揮発性ブレンド剤をメルト内に注入する。非揮
発性ブレンド剤の例には耐熱性の非常に良好な高分子量
エステルがあげられる。
ポリスチレンフオーム押出製品であるラベルの取付方法
では、実際の操作条件下に高温下に分解しない物質は非
揮発性物質とみなすことができる。
このような条件をみたす非揮発性ブレンド剤の数は限ら
れているが、アジピン酸ジトリデシル、トリメリット酸
トリオクチルおよびその混合物は（すなわち、粘度調節
のために調製された混合物）が非常に有利に使用できる
。アジピン酸ジイソデシルは、加熱時の揮発性が上記の
物質に比して少し高いだけであるので、これもまた有利
に使用できる。
種々の有機物質を、押出成型の際の条件より一層過酷な
条件下に置くことからなる実験を、実験室で行った。各
物質を口の広いカップに入れて１５５℃の温度に保ち、
所定の時間毎に揮発減量を測定した。前記の３種のブレ
ンド剤に関する実験データを次表に示す。
アジピン酸 ジイソデシル　　　　４２７　　　０．３　　　６．０
アジピン酸 ジトリデシル　　　５１０　　　０．２　　　２．８ト
リメリツト酸 トリオクチル　　５５０　　０．６　　　１．５前記の
条件をみたさない若干の物質に関する実験データを次表
に示す。
本発明の実施態様について述べる。高温下に揮発せずか
つ分解もしないという特性を有する非揮発性ブレンド剤
を注入し、かつ、大気ガス型のガスを発泡剤として使用
して操作を行う場合には、弁手段を使用して前記の２種
の物質を予しめ混合しでおき、得られた混合物を押出機
内の１つのボートから注入することができ、あるいは、
押出機が２つのボートを有するときには、前記の２種の
物質をそれぞれ別々のボートから注入することもできる
。したがって、特別な混合器の設置は不必要であり、か
つ、押出機のスクリューの変改も不必要である。当業者
には明らかなように、非揮発性の液状ブレンド剤の移送
に適したポンプと、大気ガスを押出機内に注入するため
に３０００−４０００ＰＳＩの圧力を該ガスにかけるた
めのポンプとを、設けることが必要である。したがって
、これらの物質の各々を供給する場合は、各物質の供給
量の制御のために、適当な計量手段が必要になる。
本発明方法は、収縮性を有するフオームシートに加工で
きるようなフオーム材料の製造のために特に好適な方法
である。このようなフオームの利用分野の例にはラベル
および使い捨てカップがあげられる。これらの２つの用
途の両方に適した材料が本発明に従って製造でき、そし
て該材料は所定の用途に通した最終製品に加工できる。
厚み５−１２ミル、密度１Ｂ−２２ＰＣＦのラベルの製
造の場合には、非揮発性ブレンド剤の使用量は約１％（
フオームの重量基準）であることが好ましい。
厚み１６−２２ミル、密度１２−１４ＰＣＦのカップ用
素材の場合には、前記使用量（フオームの重量基準）は
約４０％であることが有利である。
非揮発性ブレンド剤の効果を調べるために、駆動用モー
タにかかる負荷（単位はアンペア数）およびダイの入口
の温度を測定する実験を行った。
非揮発性ブレンド剤としてアジピン酸ジトリデシルを使
用した。
窒　　　　素　　　　　０　　　　　　１１９　　　　
　３１Ｂ窒　　　　素　　　　１．５　　　　　　９３
　　　　　３１８二酸化炭素　　　　０　　　　１０５
　　　　３２９二酸化炭素　　　１．５　　　　　９５
　　　　３２２上表から明らかなように、ブレンド剤の
添加によって、“メルトの温度をそのまま保つかまたは
一層低く保つのに必要なアンペア数”をかなり減少させ
ることができる。
非揮発性ブレンド剤の使用によって得られる別の効果は
、重合体のＴ９が低下し、したがって、加熱によるフオ
ームの収縮の際に、従来の工業的収縮方法において認め
られていた収縮開始温度よりも一層低い温度で収縮が始
まることである。フレンド剤の使用量と該効果との関係
を次表に示す。
１−ニし一層 縦方向の収縮率１（％） ７’ｌ／７上剋ゴＳ）　　　２並ｉ　」刊ｉ　」別１０
　　　　　　　３．４　　５．０　　２３．００．５　
　　　　　３．９　　７．８　　３２．０１．０　　　
　　　４．９　　１５．０　　４１．０１．５　　　　
　　６．６　　１６．５　　４８．５２．０　　　　　
　１１．５　　１８．１　　５３．０＊メルトの温度、
ウェブの冷却条件、ポリスチレンの分子量および押出量
等が収縮特性に影響を及ぼすことがあり、収縮率それ自
体は他の所望性質と調和するものでなければならない。
率本使用されたブレンド剤は、アジピン酸ジイソデシル
（有Ｉ！液体）であった。
非揮発性ブレンド剤のさらに別の効果は、シートの収縮
特性を安定化させ、したがって、長い時間の経過後にも
該特性が急速に悪化することがないことである。一方、
ＣＦＣやアルカンを発泡剤として使用した場合にはこれ
は時間の経過後に気化し、一部は残存し、シートの性質
が不安定であり、時間の経過後に急速に悪化する。
シートの押出の直後および３箇月後に収縮特性の試験を
行った。その結果を次表に示す。
フレオン１１ なし 大気ガス　１．０％　　１２−１４　１０−１２大気ガ
スと共に前記の型の非揮発性ブレンド剤を使用したとき
に得られるさらに別の効果は、フレンド剤は気化せず、
したがってブレンド剤はダイリップ、空冷手段またはサ
イジングマンドレル部材上に凝縮しないことである。こ
のような凝縮は、重合体メルトの中に揮発性成分が存在
するときに起り得るものである。ＣＦＣやアルカンを使
用した場合には、ポリスチレン樹脂中の二量体やオリゴ
マーはＣＦＣおよびアルカンに可溶であるからその中に
溶解し、そして押出ダイから押出された直後にこれらの
発泡剤と共に揮発するであろう。前記の二量体およびオ
リゴマーはダイマンドレル区域の冷却用金属面上で凝縮
し、そこに蓄積して液滴がウェブ上にたれるようになる
ことがある。これらの低分子量成分はシート面上にしみ
のごとき欠陥部を形成し、ソートを弱くする。該シート
に真後に印刷、打抜きおよび／またはロールの形のシー
トにスリノチングのごとき操作が一般に高速で行われる
が、該操作のときに前記の弱化区域に不規則な裂は目が
生じ、そのためムこ、ウェブが当該処理中に切断するこ
とがあり得る。
本発明に従ってフオーム材料を製造するときに大気ガス
を用いることによって得られる別の利益は、本発明に従
って得られたフオームシートは、ＣＦＣやアルカンのご
とき可塑性発泡剤を用いて作られたフオームシートに比
して、ゲージバンドが一層生じにくいことであり、すな
わち、厚みのばらつきが一層少ないことである。ＣＦＣ
やアルカンを用いて作られたフオームでは、押出された
管状物から切取られたシートの幅に沿った部分の厚みが
種々変化し、キャリパ−による厚みの測定値が場所毎に
変わり、しかして、このばらつきをゲージバンドと称す
る。大気ガスは当該メルトに溶解せず、したがってこれ
はＣＦＣやアルカンを使用した場合と異なってフオーム
中には存在しないから、生じたフオームシートは外力（
引張力や圧縮力）に対する抵抗性が比較的大きく、ロー
ルに巻取るときに、かなり大なる張力や圧力を加えて操
作を行うことが可能である。
第３図は、巻取操作の変改例を示す図面である。
第３図に記載のごとく、リールドラム面を有するワイン
ダの表面を、フォーミングロールの方に押圧して巻取操
作を行う。この巻取装置では、従来のフオームの巻取装
置において、パワーシリンダ（Ｃ）を含むレバー組立体
を介して伝達される２０５０ＰＳＩ程度の圧力と大きく
異なり、６Ｏ−８０ＰＳＩ程度の大なる圧力が連続的に
直接印加できる。従来の装置では、ロール巻取物の直径
が増大すると前記圧力が低下するという欠点があった。
この変法によれば、ウェブの断面方向にゲージの均質性
を維持するかぎり、ゲージバンドが実質的になくなるこ
とが見出された。ゲージハンドはフオームの技術分野に
おいて長年にわたって問題となっていたものである。す
なわちゲージバンドは、ロールの形で貯蔵されるウェブ
の歪の原因となり、この歪のために、ウェブの印刷、ウ
ェブからの素材形成、およびスリッチングのときに問題
が生じ、さらにまた、最終製品の性能についても問題が
生じることがある。この問題の解決のために当業界にお
いて多くの研究が行われ、回転グイおよび／またはニア
リング（ａｉｒ　ｒｉｎｇｓ）の使用が提案され、さら
にまた、−層複雑な手段を使用して断面方向の厚み（「
ゲージ」とも称する）の均質化を図る方法も提案された
。ポリスチレンフオーム成型体の製造の際に不溶性の大
気ガスを使用した場合には、永久変形率の低い基層（サ
ブストレート）が得られ、したがって、ロールの形成時
に圧力をかけること乙こよってゲージハンドを実質的に
消失させることができ、ロールの品質が著しく向上する
。
大気ガスを使用し、そして、ブレンド剤を使用するかま
たは使用せずに製造されたフオーム材料の若干の例を次
表に示す。なお、この実験ではブレンド剤の使用量を種
々変えた。
二酸化炭素の使用量と、フオームの厚みおよび密度と、
ラインスピード（「線速度」とも称する）との関係を調
べた。その結果を次表に示す。
■５．０ １４．４ １４．５ ２３．０ ３２．０ ３２．０ ４４．０ １６．１ １５．０ １３．５ 工３．３ １２．３ １１．２ ｉｏ、。
なければならない。
実験５−９・−・所定の操作条件下にラインスピードを
低くした場合には、厚みが増加し、密度が減少する。さ
らに、実験データに示されているように、二酸化炭素の
量を増加させると密度が戚少し、そして、厚みを大きく
するためには（３２ミル）、ラインスピードを上げる必
要がある。
厚み７ミル、密度２０ボンド／立方フイートのフオーム
ノートの収縮率を測定した。温度は２００下、２１０°
Ｆまたは２２０°Ｆであり、そして縦方向（機械方向）
および横方向の収縮率を測定した。
この実験の結果を次表に示す。
実験１−４・・・厚みを一定値（１５ミル）に保ちなが
ら二酸化炭素の使用量を増加させた場合には、密度が１
７．５　ＰＣＦから１３．５　ＰＣＦに減少した。厚み
を一定値に保つために、ラインスピードを増さ第−１２
−表 ＮＺ ＣＯ□ 空気 フレオン２２ グ誼ｈｖ 工Ａ Ｎｚ（９４χ） フレオン２２ ＮＺ（９４χ） Ｏ２ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ２．１７ ２．４２ ３．３４ ３．９２ ３．９２ ４．２５ ４．３４ ４．５０ ４．８４ ５．４２ 上表から明らかなように、大気ガスの種類によって、フ
オームの平滑度が種々変わる。
本明細書には、本発明の好ましい実施態様として、ポリ
スチレンフオームノート材料の製造方法が詳細↓こ記載
されているけれども、本発明はまた、大気ガスを使用し
、ただし非運発性ブレンド剖を使用せずにポリプロピレ
ンおよびポリエチレンのフオームシート材料を製造する
場合にも、有利に利用できるものである。
前記の説明から明らかなように、本発明は、大気の固有
成分である大気ガスを発泡剤として使用し、ポリスチレ
ンフオームの押出操作のときに該発泡剤を実質的に完全
に放出させ、メルトは通常の操作レベルの温度に冷却で
き、しかも押出機に高負荷を与えず、また、高い重合体
粘度に基因する剪断熱（ｓｈｅａｒ　ｈｅａｔ）を発生
せず、フオームの最終用途における使用者の要求の通り
に収縮率が調節でき、密度および細胞の寸法が調節でき
、そして、普通の押出装置を用いて操作が実施できると
いう利点を有するポリスチレンフオームの製造方法に関
するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明方法に使用される押出装置の一例の略
図である。 第２図は、該押出装置の一部の略式拡大図である。 第３図は、該押出装置の下流側で使用される巻取装置の
略図である。 第４図は、別の実施例に使用される押出装置の一部の略
式拡大図である。 Ｃ・・・パワーシリンダ；Ｄ・・・押出機のダイ；Ｍ・
・・マンドレル；Ｒ・・・冷却用リング；Ｒ９およびＲ
２・・・環状溝部；Ｖ・・・通気弁；Ｗ・・・ウェブ。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）溶融した熱可塑性樹脂中に大気ガスを発泡剤とし
    て導入し、そして、 前記熱可塑性樹脂をフォームシート材の形に押出し、こ
    れによって、残留発泡剤を実質的に含有せず室温におい
    て実質的に良好な寸法安定性を有するフォームシート材
    を得ることを特徴とするフォームシート材の製造方法。
  2. （２）押出温度において実質的に非揮発性のブレンド剤
    を、溶融した熱可塑性樹脂中に導入することを包含する
    請求項１に記載の方法。
  3. （３）ブレンド剤が高分子量の物質からなるものである
    請求項２に記載の方法。
  4. （４）前記の非揮発性物質がエステル型のものである請
    求項３に記載の方法。
  5. （５）前記エステルが、アジピン酸ジイソデシル、アジ
    ピン酸ジトリデシルおよびトリメリット酸トリオクチル
    からなる群から選択される請求項４に記載の方法。
  6. （６）前記の非揮発性の高分子量の物質が、３５０以上
    の分子量を有するものである請求項４に記載の方法。
  7. （７）前記の非揮発性物質の使用量が３重量％以下であ
    る請求項２に記載の方法。
  8. （８）前記のフォームをプラスチックフィルムと共に押
    出すことからなる共押出工程を有する請求項１に記載の
    方法。
  9. （９）大気ガスの使用量が３重量％未満の量である請求
    項１−６のいずれかに記載の方法。
  10. （１０）前記材料を管状に押出し、押出された材料をマ
    ンドレル上を通過させるにあたり、該材料が、押出孔の
    出口から４５度以上の角度をなす方向に切頭円錐の形に
    押出されて移動するように、押出点の位置、押出された
    材料の直径およびマンドレルの直径を決め、前記切頭円
    錐の形態の部分が押出されるにつれて、その外側に冷却
    を行う工程を有する請求項１に記載の方法。
  11. （１１）前記冷却工程において、前記押出材料が押出点
    からマンドレルの方に向かって前記切頭円錐の形に押出
    されて移動する際に、該材料の外面に向かって冷却用ガ
    ス流体を吹付ける操作を行う請求項１０に記載の方法。
  12. （１２）前記の冷却用ガス流体を前記押出材料の移動方
    向に流動させることを包含する請求項１１に記載の方法
    。
  13. （１３）前記の角度が４５−９０度である請求項１２に
    記載の方法。
  14. （１４）マンドレルの近傍に、ただしそこから離隔した
    位置に冷却用リングを設け、前記管状の押出材料を前記
    冷却用リングに接触させながら通過させる工程を有する
    請求項１０に記載の方法。
  15. （１５）前記冷却用リングの位置に圧力差を生じさせ、
    これによって押出材料を、前記リングに接触した状態で
    保つことを包含する請求項１４に記載の方法。
  16. （１６）冷却用リングの表面を真空に保つことによって
    圧力差を生じさせる工程を有する請求項１５に記載の方
    法。
  17. （１７）マンドレルの表面から大気中に通じる通路を設
    け、該通路上を押出材料が移動することによって真空が
    生じるような機構で、該真空を生じさせる工程を有する
    請求項１６に記載の方法。
  18. （１８）前記押出材料からなるウェブを駆動ローラ上を
    通過させ、さらに、巻取ローラと駆動体ローラとの間を
    通過させ、次いで巻取ローラ上を通過させて該巻取ロー
    ラに巻取る工程を有し、さらにまた、前記巻取ローラ上
    に圧縮力を前記駆動ローラの方に向かって印加し、これ
    によって前記ウェブの幅全体に充分な力を加えてゲージ
    バンドを最小限に抑制することを包含する請求項１０に
    記載の方法。
  19. （１９）前記樹脂がポリスチレンからなるものである請
    求項１−１８のいずれかに記載の方法。
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