JPH074824B2 - 発泡性合成樹脂顆粒およびその用途 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 弛んだ発泡合成樹脂粒子よりなる詰め物用−または充填
用材料は公知でありそして多量に用いられている。これ
らのものにとって重要なのは、中でも、粉塵を含まぬこ
と、湿気およびかびの発生に対する抵抗力があること、
摩擦強度および、包装するべき品物に対して不活性であ
ること並びに重さが僅かであることである。かかる合成
樹脂粒子は一般に発泡剤不含の緊密な非発泡顆粒として
入手されそして包装場所で初めて公知の方法によって最
終的形状に発泡される。

詰め物材料としての発泡合成樹脂粒子の働きは、包装す
るべき品物がその中に埋め込まれた後に互いに噛み合わ
さりあるいは組み合わさりそして更に、大きな空隙を閉
じ込めることに基づいている。この場合空隙は、注ぎ出
して堆積物とした場合の、粒子によって閉じ込められて
いるが充填されていない容積である。これによって品物
の周りに“弾力のある層”が形成される。大きい空隙を
閉じ込めることに基づいている。この場合空隙が生じる
場合の相互の噛み合わせが、包装した物質の運搬中の振
動による“移動”を詰め物粒子によって防止しそして最
適なまゝの“弾力効果”を達成する為に特に重要であ
る。

他の粒子と噛み合いそしてその際に大きい空隙を形成す
る能力に対立して、詰め物材料を形成する粒子が同時に
良好な自由流動性をも有していることが要求されてい
る。即ち、軽い発泡性合成樹脂粒子は通常、貯蔵用サイ
ロから自由落下の条件下にあらゆるパッキング容器中に
供給される。この目的の為には、粒子の問題のない流動
性が前提条件である。何故ならばさもなければ粒子の噛
み合わせによって貯蔵庫中に“橋状物の形成”が生じそ
して粒子の均一な流れ出しおよびこれに関連する配量供
給が妨害されるからである。このことは特に全自動包装
装置の場合にかなりの妨害をもたらす。

発泡した合成樹脂粒子に特定の形状をあたえることによ
って詰め物材料についての相いれないこれらの要求、即
ち包装用容器中の粒子間の大きな空隙および良好な噛み
合わせの他に同時に貯蔵用容器から取り出す際の良好な
自由流動性を達成すること、を実現する試みがされてい
る。粒子の形状の例としては以下のものが挙げられる:S
−形:Y−形、星形、波状の長いまたは丸い薄板片、環形
状、裂けた環形状、８−形中空体、螺線形状体、ポテト
チップスの形状の粒子、半球形状体、サドル状粒子、ア
レイ状粒子およびフロック形状体。

上記の粒子形状は確かに妥当な自由流動性の他にしばし
ば満足な噛み合わせ特性を示すが、詰め物の働きにとっ
て重要な空隙が所望の大きさより低い。

それ故に本発明の課題は、公知の粒子形状の欠点を回避
しそして特に、発泡後に良好な自由流動性、良好な噛み
合わせ性および同時に堆積物が大きい空隙を有する詰め
物材料をもたらす発泡性粒子より成る合成樹脂顆粒を提
供することである。

この課題を解決するために、本発明は、同一平面にある
少なくとも三つの肢状部を有する星形あるいは三つの葉
形の素材から得られ、少なくとも一つの凹み部を有して
いる発泡性粒子より主に成る合成樹脂顆粒、及び該顆粒
を発泡させることによって得られる詰め物材料を提供す
るものである。

肢状部の数は本発明の場合、少なくとも三、特に三、
四、五または六である。特に三つまたは六つの肢状部で
構成されている顆粒粒子が本発明では有利である。

本発明の顆粒粒子発泡性粒子の凹み物は肢状部の一つま
たは顆粒粒子の中心に存在していてもよい。全ての肢状
部に凹み部を有する粒子が本発明の場合特に有利であ
る。更に、凹み部が中心にだけ存在している粒子も特に
有利である。これは特に六肢状粒子に有効である。凹み
部が比較的に小さくそしてその大きさが後記の範囲の下
部で変動する限り、若干の場合、肢状部の凹み部の他に
顆粒粒子中心に凹み部を設けることが有利である。

凹み部が専ら丸形乃至卵形を有しているのが有利であ
る。しかし原則として他の形状、例えば三角形、四角
形、六角形等の如き多角形も可能である。凹み部の大き
さは一般に、その面積がそれぞれの肢状部面積を基準と
してあるいは中心部に一つだけ凹み部のある場合に全面
積を基準として約25〜75％、殊に30〜60％であるように
決められる。この凹み部の直径あるいは最大内径はほと
んどの場合に0.2〜2.0mm、殊に0.3〜1.5mmである。

本発明の顆粒粒子の壁厚（切り口の長さ）は、一般に2.
5〜7.0mm、殊に3.0〜6.0mmの範囲内にある。

三肢状顆粒粒子（第１および２図参照）の場合の寸法
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、大抵４〜6.5mm、４〜6
mmおよび2.5〜7mmである。対応する有利な値は4.5〜6mm
（Ａ）、4.5〜5.5mm（Ｂ）および３〜6mm（Ｃ）であ
る。肢状部１と２との間の角度α（第１図）は100〜140
°、殊に110〜130°の間で有利に変動しうる。

一般に三肢状顆粒粒子の場合には、（Ａ）と（Ｂ）との
比は1:0.6〜1:1.5、殊に1:0.75〜1:1.25であり、（Ａ）
と（Ｃ）との比は1:0.4〜1:1.75、殊に1:0.5〜1:1.4で
ありそして（Ｂ）と（Ｃ）との比は1:0.4〜1:1.75、殊
に1:0.6〜1:1.35である。

四肢状、五肢状、六肢状およびそれ以上の数の肢状部を
有する粒子の場合の寸法、角度および寸法比は全て対応
している。

上記の如く、本発明の顆粒粒子の肢状部は同一平面に存
在している。しかしながら、本発明の範囲を逸脱するこ
となしに、少なくともその肢状部の一部は取るに足らな
い程度に湾曲していてもよい。例えば、全ての肢状部が
同じ方向に上記の平面から反っているよう湾曲していて
もよい。この他に、若干の粒子は個々の肢状部が互いに
対立して湾曲していてもよい。湾曲角度（平面からの反
れ角）は最高20°、殊に10°である。

本発明の粒子用の合成樹脂としては、詰め物材料の為に
通例に用いられる熱可塑性樹脂、例えばスチレン重合
体、ポリエチレンの如きポリオレフィン、ビニルクロラ
イド重合体等が適している。ポリスチレンを用いるのが
特に有利である。

この緊密な発泡剤を含有する合成樹脂顆粒の製造は、ラ
ム式押出機中で合成樹脂を溶融させ、この合成樹脂溶融
物中に加圧下に適当な発泡剤を配量供給し、発泡剤含有
溶融物を適応する星形の（クローバーの葉のような）型
の開口を通して押し出しそして次に顆粒化することによ
って公知のように行う。この型開口は、所望の凹み部の
形および数に相当する型用マンドレル（突起）を備えて
いる。押し出す際に発泡を避ける為に、ラム式押圧機か
ら抜け出るリボン状物を急速に特に水浴によって冷却す
る。最も有利な水浴工程の長さおよびリボン状物の吐出
速度は二三回の簡単な経験的試験によって当業者によっ
て容易に決めることができる。更に、冷却したリボン状
物を吐出速向に対して垂直に切断して前述の厚さの粒子
を得る。この方法の場合、リボン状物の温度は、切断の
際に塵状物および破片の割合が出来るだけ少ないように
選択するのが有利である。

こうして形成される発泡性粒子は、その軟化点以上に例
えば水蒸気によって加熱することによって、本発明の詰
め物材料物体に発泡させることができる。通常、この発
泡は消費者のもとで初めて行われる。物理的発泡剤の変
わりに、加熱の際に気体、例えば水蒸気、炭酸また窒素
を放出すう化学的発泡剤を押出成形前に合成樹脂に混入
することもできる。

得られる詰め物は、主として、殊に90％より多くが、特
に95％より多くが上述の形状、即ち同一平面にある三、
四、五またはそれ以上の、殊に六つの肢状部を有する星
形粒子の形状であり、この場合各肢状部は少なくとも一
つの凹み部（穴）を有している。この場合も顆粒粒子の
場合に記した如く平面から僅かに反れていてもよい。

本発明の詰め物材料の粒子の壁厚は一般に８〜20mm、殊
に10〜16mmであり、その際粒子の中心部の壁厚が一般に
最大でありそして縁部域に向かって減少している。事情
によっては、この壁厚減少は70％まで、殊に50％までで
ありうる。

三肢状粒子の場合の寸法（Ａ′）、（Ｂ′）および
（Ｃ′）―第３および５図参照―は殆どの場合16〜40m
m、16〜40mmおよび８〜20mmである。相応する有利な値
は20〜38mm（Ａ′）、18〜36mm（Ｂ′）および10〜18mm
（Ｃ′）である。肢状部２と４との間の角度α′―第３
図―は100〜140°、殊に100〜130℃の間で変えるのが有
利である。

一般に三肢状粒子の場合、（Ａ′）と（Ｂ′）との比は
1:0.4〜1:2.5、殊に1:0.5〜1:1.8であり、（Ａ′）と
（Ｃ′）との比は1:0.2〜1:1.25、殊に1:0.26〜1:0.9で
あり、（Ｂ′）と（Ｃ′）との比は1:0.2〜1:1.25、殊
に1:0.25〜1:1である。

四肢状粒子、五肢状粒子、六肢状粒子およびそれ以上の
肢状部を持つ粒子の場合の寸法、角度および寸法比は全
く同様である。

詰め物材料粒子の凹み部は、顆粒粒子のそれに相応し
て、丸形乃至、卵形および／またはレンズ状であるのが
好ましく且つ全ての肢状部に存在するかまたは中心部だ
けに凹み部を有しているのが好ましい。この凹み部の面
積はそれぞれの肢状部面積あるいは全表面積を基準とし
て一般に約25〜約75％、殊に30〜60％である。凹み部の
直径あるいは最大内径は大抵３〜15mm、殊に６〜12mmで
ある。詰め物材料粒子の場合にも顆粒粒子に相応して、
中心部に場合によっては更に一つの凹み部を有していて
もよい。原則として詰め物材料粒子の凹み部の大きさに
は顆粒粒子におけるのと同様に臨界がなく、前述の％数
より大きいかまたは小さい値を取り得るが、その場合に
はある程度の欠点に甘受しなければならない。詰め物材
料粒子の表面積は発泡度次第で、発泡剤が逃げることに
よって形成される多かれ少なかれ多数の孔（クレータ
ー）を有している。

本発明の詰め物材料を未振とう堆積物の空隙率（更に下
に記す測定法によって測定）は一般に60％より多く、殊
に65〜90％、特に65〜80％である。

本発明の詰め物材料物体の、凹み部をを持つ星形の構造
によって堆積物の特に大きい空隙率だけでなく、残存変
形または発泡構造の崩壊を全く生ずることなしに粒子の
弾力のある変形挙動が生ずる。本発明の詰め物材料は、
防炎剤、紫外線−および熱安定剤、染料および外側面に
塗布するべき仕上げ剤の如き通例の添加物を通例の量で
含有していてもよい。

本発明を図面によって更に詳細に説明する。

第１図および第２図は三肢状の発泡性顆粒粒子を著しく
拡大したものを示しており、一方第３〜５図は該顆粒粒
子を発泡させることによって得られる本発明の詰め物材
料粒子に関する。第５〜９図は本発明の発泡粒子の他の
実施形態を示している。

本発明の顆粒粒子（１）の正面図を示している第１図に
おいて、（２）、（３）および（４）は粒子の三つの肢
状部を意味しそして（５）は凹み部を意味している。
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は三つの空間的方向におけ
る粒子の寸法を示している。αは二つの肢状部（２）と
（４）との間の角度である。

第２図は第１図の粒子（１）の側面図を示している。こ
の図において（Ｃ）は壁の厚さ（切断面の長さ）を意味
する。

第３図は第１図の顆粒粒子（１）を発泡させることによ
って生ずる本発明の詰め物材料粒子（１′）を示してい
る。（２′）、（３′）および（４′）もまた三つの肢
状部を意味しそして（５′）は凹み部を意味し、
（Ａ′）および（Ｂ′）は三つの空間的方向における粒
子の寸法を示している。α′は二つの肢状部（１′）と
（３′）との間の角度である。

第４図は第３図の粒子（１′）の切断面図（IV−IV）を
示している。図中（Ｃ′）は壁の厚さを示している。

実施例 発泡性粒子より主に成る合成樹脂顆粒の詰め込み挙動
は、実質的に嵩密度、空隙率および自由流動性によって
測定する。追加的に重要なデータが円筒落下試験によっ
て与えられる。

後記の第１表中に、本発明の詰め物材料の詰め込み挙動
の測定値をドイツ特許出願公開第2,848,338号明細書に
従う詰め物材料のそれと比較してある。

各試験は次のように実施しそして第１表に示してある： （１）振動による堆積物の嵩密度の増加量の測定 容量10lおよび直径（Ｄ）189mmφ、高さ（Ｈ）357mmの
測定量ビーカーに、試験用ロートによって自由落下の条
件下に詰め物材料粒子を満たす。試験用ロートは滑らか
な表面を有する金属製薄板で形成されており、出口の所
に滑り弁を備えそして以下の寸法を有している： 大直径 850mm±5mm 小直径 150mm±5mm 傾斜角 45°±１° 出口を含めた全高さ 700mm±5mm 出口の高さ 305m 滑り弁と出口の端との間の距離 25mm±2m 滑り弁の厚さ 1.6mm このような試験用ロートは例えば“Technische Lieferb
edingung TL 8135−0032、第２版（1982年３月）”、ド
イツ連邦共和国のBudesamt fr Wehrtechik und Besch
affungの第１〜６頁に記載されている。

その後に測定用ビーカーの上端は直定規によって平らに
する。10で割った正味重量が、未振とうの堆積物の嵩密
度（g/l）である。

（２）振とうした堆積物の嵩密度の測定 （１）の所に記した測定用ビーカーを、同様に（１）の
所に記した試験用ロートによって自由落下条件下に詰め
物材料粒子で満たす。この充填過程の間、測定用ビーカ
ーを常に短い間隔で堅牢な土台上で堆積物の容積減少が
もはや生じなくなるまでの間、そっと突く。その後に測
定用ビーカーを直定規で平らにする。10で割った正味重
量が振とうした堆積物の嵩密度（g/l）である。

（３）振とうによる堆積物の緊密化の測定（振とう緊密
化度）： 振とうによる堆積物の緊密化度は、〔（振とうした堆積
物の嵩密度−振とうしていない堆積物の嵩密度）×10
0）÷振とうしていない堆積物の嵩密度〕で計算される
商から得られ、この場合 である。

（４）振とうしていない堆積物の嵩密度の空隙率の測定 上記の測定用ビーカーに（１）に記載の如く詰め物材料
粒子を満たす。測定用ビーカーの上縁部を直定規によっ
て平らにした後に、該ビーカーを金網ふるいで封じる。
次にこの測定用ビーカーを水に漬けそして、堆積物の全
ての空隙が水で満たされる程にあらゆる方向に回転させ
る。空隙を満たすのに必要な水量が、振とうしてない空
隙率に相当する。

（５）振とうした堆積物の堆積物の空隙率の測定 上記の測定用ビーカーに（２）に記載の如く充填しそし
て最も緊密な粒子充填状態まで振とうする。その後に測
定用ビーカーを水に漬けそして、全ての空隙が水で満た
される程にあらゆる方向に回転させる。空隙を満たすの
に必要な水の体積が、振とうした堆積物の空隙率に相当
する。

（６）自由流動性の測定（流動挙動） この試験は５回実施する。この場合、発泡粒子を、重量
が一定に成るまで標準的気候条件23/50−2 DIN50,014の
もとに置く。（１）の所に記したロートの出口を滑り弁
によって閉じそして試験するべき物質を上縁部まで満た
す。次いで滑り弁を引き抜きそして完全に流出するまで
の時間を測る。

（７）円筒落下試験の場合の侵入深さの測定 この目的の為に用いる試験装置は、ヘキスト・アー・ゲ
ー社（HOECHST AG）の“ホスタスター（商標:Hostasta
r）”（1981年９月出版）に記されている。

1.65kgの重い鋼製円筒（直径44mm、長さ140mm）を、詰
め物材料粒子が充填されそして短時間振とうされた容器
（上部直径:420mm、下部直径:360mm、充填高さ:370mm）
中に落下させる。

長手軸を水平にして落とす円筒は、詰め物材料粒子を短
時間変形させるだけで、充填高さのレベルから緩衝され
て跳ね返る。堆積物への二度目の衝突の時に初めて、鋼
製円筒が堆積物中に取るに足らぬ程侵入するが、この位
置に定着したまゝに成る（第１表、詰め物材料Ｉ）。充
填高さのレベルから侵入した鋼製円筒の金属下側線まで
の距離が侵入深さ（cm）として示される。

（８）堆積物の表面からの円筒の跳ね戻り： この判断基準にて詰め物粒子堆積物の詰め込み性および
固定性が良く鑑別できる。堆積物上に鋼製円筒を最初に
落下させた時に跳ね戻りがない場合には、侵入深さが、
良好な噛み合わせ性およびクッション性の為に鋼製円筒
が跳ね戻りを強制し且つその跳ね戻りから生ずる堆積物
上への第二あるいは第三の跳ね戻りの際に非常に僅かな
侵入深さしか許さない詰め物材料堆積物よりも常に大き
い。

Ｉ＝三つの全ての肢状部に卵形乃至レンズ状の凹み部を
有する本発明の詰め物材料（凹み部の内径は各肢状部面
積の約30％〜60％である。） Ａ＝ドイツ特許出願公開第2,848,338号明細書に従う詰
め物材料 第１表から、本発明の詰め物材料粒子が嵩密度、空隙
率、円筒落下試験、侵入深さおよび流動時間において粒
子Ａより優れていることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１および２図は本発明の発泡性粒子の一実施態様の正
面および側面拡大図であり、第３〜９図は本発明の発泡
した詰め物材料粒子の態様である。各図中の記号は以下
の意味を有する： （１）……顆粒粒子 （2,3および４）並びに２′,3′および４′）……肢状
部 （５）並びに（５′）……凹み部 （A,BおよびＣ）並びに（Ａ′,B′およびＣ′）……寸
法 （α）並びに（α′）……肢状部相互間の角度 IV−IV……切断線

フロントページの続き (72)発明者 ヘルマン・グレーネンデイーク オランダ国、オーステルホウト、フオルタ ストラート、７ (72)発明者 アドリアヌス・コルネリス・ポツペラール ス オランダ国、ブレダ、ロープシヤンススト ラート、71 (72)発明者 ウイルヘルムス・ヘンリクス・ヨハネス・ ヤンセン オランダ国、ブレダ、ウイルデレン、70 (56)参考文献 特開 昭59−115264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−71278（ＪＰ，Ａ)

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一平面にある少なくとも三つの肢状部を
   有する星形あるいは三つ葉形の素材であって、少なくと
   も一つの凹み部を有している発泡性粒子より成る合成樹
   脂顆粒。
2. 【請求項２】肢状部の少なくとも一つに凹み部を有す
   る、特許請求の範囲第１項記載の合成樹脂顆粒。
3. 【請求項３】粒子の中心に凹み部がある、特許請求の範
   囲第１項記載の合成樹脂顆粒。
4. 【請求項４】凹み部が丸形乃至卵形および／またはレン
   ズ形に形成されている、特許請求の範囲第２項または第
   ３項に記載の合成樹脂顆粒。
5. 【請求項５】凹み部の面積が肢状部のそれの25％〜75％
   である特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に記載
   の合成樹脂顆粒。
6. 【請求項６】粒子が三−または六肢状、特に三肢状であ
   る特許請求の範囲第１〜５項のいずれか一項に記載の合
   成樹脂顆粒。
7. 【請求項７】粒子の厚さが2.5〜7mmである特許請求の範
   囲第１〜６項のいずれか一項に記載の合成樹脂顆粒。
8. 【請求項８】顆粒粒子が三肢状でありそして寸法（Ａ）
   が４〜6.5mmであり、寸法（Ｂ）が４〜6mmでありそして
   寸法（Ｃ）が2.5〜7.0mmである特許請求の範囲第１〜７
   項のいずれか一項に記載の合成樹脂顆粒。
9. 【請求項９】同一平面にある少なくとも三つの肢状部を
   有する星形あるいは三つ葉形の素材であって、少なくと
   も一つに凹み部を有している発泡性粒子より成る合成樹
   脂顆粒を、発泡させることによって詰め物材料の製造に
   用いる方法。
10. 【請求項１０】肢状部の少なくとも一つに凹み部があ
    る、特許請求の範囲第９項記載の方法。
11. 【請求項１１】合成樹脂顆粒の中心に凹み部がある、特
    許請求の範囲第９項記載の方法。
12. 【請求項１２】発泡した合成樹脂顆粒の厚さが８〜20mm
    である、特許請求の範囲第９〜11項のいずれか一項に記
    載の方法。
13. 【請求項１３】発泡した合成樹脂顆粒が三肢状でありそ
    して寸法（Ａ′）が16〜40mmであり、寸法（Ｂ′）が16
    〜40mmでありそして寸法（Ｃ′）が８〜20mmである特許
    請求の範囲第９〜11項のいずれか一項に記載の方法。
14. 【請求項１４】注ぎ出して隙間の多い堆積物とした場合
    に、未振とう堆積物の空隙率が少なくとも60％である特
    許請求の範囲第９〜13項のいずれか一項に記載の方法。
15. 【請求項１５】発泡性粒子がポリスチレンより成りそし
    て通例の発泡剤で発泡されている特許請求の範囲第９〜
    14項のいずれか一項に記載の方法。