JPH09193251A

JPH09193251A - 発泡体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09193251A
Application number: JP8007244A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okada; 英治岡田; Hitoshi Shirato; 斉白土; Hiroshi Abe; 弘阿部
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】遅延された形状回復性を備えていることは勿論
のこと、その形状回復時間のコントロール可能な発泡体
およびその製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】７０〜１００％の独立気泡率を有する原料
発泡体の所望部分に通気路を穿設するとともに、原料発
泡体を、この原料発泡体を形成する樹脂の弾性変形領域
内で収縮させようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡体およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６２−１３４４１号公報に開示さ
れている再膨張性プラスチックチップのように、独立気
泡樹脂発泡体からなる原料発泡体が、一旦収縮状態にな
っていて、この原料発泡体を構成する樹脂の弾性回復力
と、気泡膜（セル膜）を通しての外部から独立気泡（セ
ル）内への空気の透過とによって徐々に形状が回復する
ようになっている遅延された形状回復性を有する発泡体
が、既に提案されている。

【０００３】すなわち、この遅延された形状回復性を有
する発泡体は、上述のように、当初収縮状態になってい
て、徐々に形状が、収縮前の元の原料発泡体の厚みまで
ほぼ回復するようになっているため、収縮状態時であれ
ば、嵩張らず搬送や施工性に優れている。しかも、形状
回復によってシール性や断熱性も備えたものとなり、断
熱材やシール材等として有望視されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記遅延され
た形状回復性を有する発泡体は、チップ状であるため
に、完全に隙間を充填することは不可能で、シール性、
気密性に劣る上、施工性も悪いと言う問題がある。そこ
で、本発明の発明者らは、所望長さのシート状の遅延さ
れた形状回復性を有する発泡体を既に提案している（特
願平７−１５９０９８号参照）。

【０００５】すなわち、このシート状の遅延された形状
回復性を有する発泡体の場合、必要な大きさに切取って
所定の場所に施工することができるため、シール性や気
密性を確実に確保することができるとともに、施工性に
も優れている。しかし、いずれの発泡体もその形状回復
に要する時間のコントロールが困難であった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みて、遅延
された形状回復性を備えていることは勿論のこと、その
形状回復時間を自由にコントロールすることができる発
泡体およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる発泡体は、遅延された形状回
復性を備える発泡体において、発泡体表面から内部の所
望の独立気泡まで達する通気路が所望位置に設けられて
いる構成とした。上記構成において、遅延された形状回
復性を有する発泡体とは、以下のようなものを言う。

【０００８】炭酸ガスや液化ガス等のガス透過係数
Ｐ_agentが空気のガス透過係数Ｐ_ai _rより大きく、常温
でガスもしくは常温で液化するガスを発泡ガスとして用
いたものであって、気泡内のガス置換、あるいは液化に
よる体積収縮により自然収縮を起こし、収縮後樹脂の弾
性回復力とガス透過により気泡の内外圧力と釣り合いな
がら徐々にもとの厚さに回復してゆくもの。すなわち、
Ｐ_agent＞Ｐ_airとなるガスを発泡剤として用いた場
合、セル膜を通して独立気泡（セル）内から外界（大気
中）へ逃げる（透過）ガス量の方が、外界から独立気泡
内へ入るガス量よりも多くなり、独立気泡内圧＜外界圧
（大気圧）となる。この時、発泡体には外界圧で圧縮さ
れる力Ｆ₁とそれに抵抗する樹脂の弾性力Ｆ₂がかか
り、Ｆ₁とＦ ₂が釣り合う状態まで発泡体が収縮する。
収縮が進行するにしたがって独立気泡内から外界へ逃げ
るガス量が次第に減少し、しばらくすると独立気泡内か
ら外界へ逃げるガス量と外界から独立気泡内に入るガス
量が平衡に達し収縮は停止する。この後、発泡体は膨張
を開始する。

【０００９】の発泡ガス以外のガスを発泡ガスと
して用いたものであって、発泡体に弾性領域内の圧縮歪
みを所定時間以上与え、圧縮を解除すると樹脂の弾性回
復力により気泡の内外圧力と釣り合いながら徐々にもと
の厚さに回復してゆく性質を持つもの。

【００１０】すなわち、発泡体に弾性領域内の圧縮歪み
を与えた場合、発泡体を構成する独立気泡の内圧が上昇
し、直後に外力を取り除けば発泡体は瞬時に元の形状に
回復するが、所定時間以上その歪みを保持させれば、樹
脂のガス透過性により気泡内のガスが気泡膜から徐々に
ぬけてゆき内圧と外圧とが釣り合い、外力を取り除いて
も瞬間的な形状回復は起こらず、その歪みが樹脂の弾性
領域内であれば、圧縮を解除すると樹脂の弾性回復力に
より気泡の内外圧力と釣り合いながら徐々にもとの厚さ
に回復してゆく。

【００１１】の発泡ガス以外のガスを発泡ガスと
して用いたものであって、減圧下で発泡することにより
気泡中のガス圧力は大気圧以下となった状態で冷却固定
した後大気中に取り出した時、発泡体が大気圧により一
旦圧縮され、樹脂の弾性回復力により気泡の内外圧力と
釣り合いながら徐々にもとの厚さに回復してゆくもの。

【００１２】冷却すると液化し沸点が成形温度以下
の発泡剤を使用して発泡体を製造したもの。すなわち、
沸点が樹脂の成形温度以下である発泡剤を用いた場合、
発泡体を発泡剤の沸点まで冷却すると、独立気泡内の発
泡剤も冷却されて気体から液体になる。このとき発泡剤
の体積収縮によって独立気泡内圧＜外界圧（大気圧）と
なり発泡体が収縮する。その後樹脂の弾性回復力により
気泡の内外圧力と釣り合いながら徐々にもとの厚さに回
復してゆく。

【００１３】なお、上記の独立気泡樹脂発泡体を圧縮
する場合、圧縮時の温度は、独立気泡樹脂発泡体を構成
する樹脂の軟化点（非晶性樹脂についてはガラス転移
点、結晶性樹脂については融点を軟化点とする）以下で
ある。すなわち、軟化点以上の温度で圧縮を行った場
合、抜重後の発泡体の形状回復能がなくなる恐れがあ
る。また、圧縮方法は、特に限定されないが、たとえ
ば、独立気泡発泡体を所望の間隔で対面して配置された
２つの無端ベルト間に通して無端ベルト間で圧縮する方
法や、２枚のプレス板の間で圧縮して所定時間圧縮状態
を保持する方法等が挙げられる。

【００１４】発泡体の独立気泡率は、用途に応じてその
必要とする回復量により決まり、特に限定されないが、
できるだけ独立気泡率が高いものが好ましく、具体的に
は独立気泡率が７０％〜１００％が好ましい。すなわ
ち、独立気泡率０％あるは７０〜１００％の発泡体を製
造することは容易であるが、その中間の独立気泡率のも
のを製造する場合、分布が均一になるようにコントロー
ルが不可能であるとともに、大気に触れている独立気泡
の数（面積）を精度によくコントロールするためには発
泡体製造時にできる連続気泡が少ない方がよい。

【００１５】また、原料発泡体の断面形状は、シート状
や平板状に限らず、ロッド状、楕円状など特に限定され
ない。

【００１６】発泡体を構成する樹脂としては、特に限定
されないが、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ６７６７に準
拠）が２０％以下のもの、特に１０％以下のものが形状
回復性に優れ好ましい。このような樹脂としては、以下
のような熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂が挙げられ
る。

【００１７】〔熱可塑性樹脂〕ポリエチレン，ポリプロ
ピレン，エチレン−プロピレン共重合体，エチレン−プ
ロピレン−ジエン共重合体，エチレン−酢酸ビニル共重
合体等のオレフィン系樹脂、ポリメチルアクリレート，
ポリメチルメタクレート，エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体等のアクリル系樹脂、ブタジエン−スチレ
ン，アクリロニトリル−スチレン，スチレン，スチレン
−ブタジエン−スチレン，スチレン−イソプレン−スチ
レン，スチレン−アクリル酸等のスチレン系樹脂、アク
リロニトリル−ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニル−エチ
レン等の塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニル，ポリフ
ッ化ビニリデン等のフッ化ビニル系樹脂、６−ナイロ
ン，６・６−ナイロン，１２−ナイロン等のアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフ
タレート等の飽和エステル系樹脂、ポリカーボネート、
ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリフェ
ニレンスルフィド、シリコーン樹脂、熱可塑性ウレタン
樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ド、各種エラストマーやこれらの架橋体。

【００１８】〔熱硬化性樹脂〕エポキシ系樹脂、フェノ
ール系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、イミド
系樹脂、ユリア系樹脂、シリコーン系樹脂、不飽和ポリ
エステル系樹脂の硬化物等。〔天然樹脂〕天然ゴム、セルロース、デンプン、蛋白
質、うるしなどの樹液等なお、これらの樹脂は単独で用いても２種以上併用して
も良い。

【００１９】また、上記樹脂の中でも、特に形状回復性
に優れるものとして、オレフィン樹脂、スチレン系樹
脂、アミド系樹脂、アクリル共重合体、軟質ポリウレタ
ン、軟質塩化ビニル樹脂、ポリアセタール、シリコーン
樹脂、各種エラストマーが特に挙げられる。発泡方法
は、プラスチックフォームハンドブックに記載されてい
る方法を含め公知の方法が挙げられ、いずれの方法を用
いても構わない。

【００２０】本発明で発泡剤として使用される液化ガス
としては、特に限定されないが、たとえば、ブタン、ペ
ンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素、アセトン、メチル
エチルケトン等のケトン系炭化水素、メタノール、エタ
ノール、プロパノール等のアルコール系炭化水素、１，
１−ジクロロ−１−フルオロエタン、２，２−ジクロロ
−１，１，１−トリフルオロエタン、１，１，１，２−
テトラフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン等
のハロゲン化炭化水素、水などが挙げられる。また、こ
れらの発泡剤の中でも、常温で発泡する発泡剤が好まし
い。

【００２１】因に、発泡体を構成する樹脂がポリエチレ
ン（発泡温度１００〜１１０℃）の場合、発泡剤として
メタノール（沸点６４．５１℃）、エタノール（沸点７
８．３２℃）、アセトン（沸点５６．５℃）、ペンタン
（沸点３６．０７℃）、ヘキサン（沸点６８．７４
℃）、ベンゼン（沸点８０．１℃）、エチルエーテル
（沸点３４．４８℃）、水（沸点１００℃）を用いるこ
とが好ましい。

【００２２】また、本発明の発泡体を製造するにあたっ
ては、発泡剤と共に、発泡速度を調節するアゾジカルボ
ンアミド等の発泡助剤を添加してもよい。

【００２３】なお、上記発泡体には、充填剤、補強繊
維、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤等を必
要に応じて混合されていても構わない。充填剤として
は、たとえば、炭酸カルシウム、タルク、クレー、酸化
マグネシウム、酸化亜鉛、カーボンブラック、二酸化ケ
イ素、酸化チタン、ガラス粉、ガラスビーズ等が挙げら
れる。

【００２４】補強繊維としては、たとえば、ガラス繊
維、炭素繊維等が挙げられる。着色剤としては、たとえ
ば、酸化チタン等の顔料が挙げられる。酸化防止剤とし
ては、一般に用いれるものであれば、特に限定されず、
たとえば、テトラキス〔メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシハイドロシンナメート）〕メタ
ン、チオジプロピオン酸ジラウリル、１，１，３−トリ
ス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェ
ニル）ブタン等が挙げられる。

【００２５】難燃剤としては、ヘキサブロモフェニルエ
ーテル，デカブロモジフェニルエーテル等の臭素系難燃
剤、ポリリン酸アンモニウム、トリメチルホスフェー
ト、トリエチルホスフェート等の含リン酸系難燃剤、メ
ラミン誘導体、無機系難燃剤等の１種又は２種以上の混
合物が挙げられる。通気路としては、直線状だけでな
く、螺旋状、円弧状など特にその形状が限定されない。

【００２６】通気路の断面形状は、特に限定されず、た
とえば、円形、三角形、四角形、星形、線状、波線状等
が挙げられる。通気路の大きさは、特に限定されない
が、断面積が７mm²（断面が円形の場合、直径３mm程
度）以下が好ましく、その最大（幅）が独立気泡の平均
気泡径以下がより好ましい。すなわち、大き過ぎると気
泡構造が破壊され、元の形状に回復しなくなる恐れがあ
る。

【００２７】通気路の間隔は、特に限定されないが、通
気路の断面が気泡径より小さい場合、気泡径の２倍以上
とし、通気路の断面が気泡径より大きい場合、隣接する
通気路との距離が気泡径以上とすることが好ましい。通
気路の深さは、回復時間により決定され、特に限定され
ないが、表面から３つ以上内部の独立気泡まで達してい
ることが好ましく、発泡体の裏面側に貫通していても構
わない。ただし、通気や通水を嫌うような場所に用いる
場合は、裏面側まで貫通させない方がよい。

【００２８】さらに、通気路は、発泡体の表面に対して
垂直に設けても構わないし、表面に対して所定の角度を
付けて設けるようにしても構わない。また、発泡体の内
部に向かって螺旋状に設けるようにしても構わない。な
お、通気路は、発泡体の形状に応じて図１に示すような
方向に設けることができる。

【００２９】因に、図１（ａ）に示すように、発泡体が
長尺のシート状の場合、発泡体の厚み方向の１方向に、
図１（ｂ）に示すように、発泡体が長尺のボード状の場
合、厚み方向および幅方向の少なくとも１方向に、図１
（ｃ）に示すように、発泡体が長尺の円柱状の場合、放
射状に、図１（ｄ）に示すように、発泡体がブロック状
の場合、厚み方向、幅方向、前後方向の少なくとも１方
向に、図１（ｅ）に示すように発泡体が球状の場合、放
射状にそれぞれ設けることができる。

【００３０】一方、本発明にかかる発泡体の製造方法
は、原料発泡体の所望部分に通気路を穿設する工程と、
この原料発泡体を原料発泡体を形成する樹脂の弾性変形
領域内で収縮させる工程とを実施するようにした。通気
路を穿設する方法としては、特に限定されないが、孔状
の通気路を設ける場合、針（剣山）、ドリル、電子ビー
ム、レーザー光線等を用いる方法が挙げられ、溝状の通
気路を設ける場合、カッター（刃物）等を用いる方法が
挙げられる。

【００３１】因に、コルク抜きのような螺旋状の針を原
料発泡体にねじ込むようにすれば、螺旋状の通気路を穿
設することができ、発泡体を歪ませた状態で直線的に孔
を穿設すれば、非直線的な通気路を穿設することができ
る。なお、上記通気路を穿設する工程と、原料発泡体を
収縮させる工程とは、いずれの工程が先に行われても構
わないし、同時に並行して行なわれても構わない。

【００３２】ただし、ガス透過性の高い気体を発泡剤と
して用いる場合、圧縮状態が保持されている場合、通気
路を裏面側まで貫通させない場合（特に薄物の場合）等
は、通気路を穿設する工程を先に実施することが好まし
い。すなわち、ガス透過性の高い気体を発泡剤として用
いる場合、あるいは、圧縮状態が保持されている場合
は、収縮に際し気泡内から気体を抜かなければならない
ため、先に通気路が形成されている方が収縮に要する時
間が短縮できる。

【００３３】また、通気路を裏面側まで貫通させない場
合、先に原料発泡体を収縮させると、厚みが薄くなって
しまい針等が貫通してしまう恐れがある。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照しつつ詳しく説明する。図２および図３は、本
発明にかかる発泡体を模式的にあらわしている。図２に
示すように、この発泡体１は、まず、通気路となる孔１
１が、独立気泡率７０〜１００％の原料発泡体の表面１
２から内部の独立気泡（セル）１３まで所定ピッチで設
けられるとともに、図３に示すように、厚み方向に原料
発泡体を構成する樹脂の弾性変形領域内で収縮されてい
る。

【００３５】すなわち、この発泡体１は、樹脂の弾性変
形領域内で収縮しているため、圧縮方向の付勢力が取り
除かれると、樹脂の弾性回復力により独立気泡１３の内
外圧力と釣り合いながら徐々にもとの厚さに回復してゆ
くのであるが、表面部分に位置する独立気泡１３だけで
なく、孔１１を介して内部の独立気泡１３までもが、直
接外気と接触するため、孔１１が全く設けられていない
場合に比べてその形状回復時間が短くなる。しかも、孔
１１の大きさ、深さ、数等を調整することによって、そ
の形状回復時間をコントロールできる。

【００３６】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を詳しく説明する。

【００３７】（実施例１）低密度ポリエチレン（住友化
学社製商品名Ｇ２０１）１００重量部と、発泡剤とし
てのアゾジカルボンアミド（分解ピーク温度２００℃）
２０重量部と、ステアリン酸亜鉛２重量部とをφ６５mm
の一軸押出機（１３５℃設定）に投入し、混練したの
ち、この混練物を２．４mmの厚みでシート状に押し出し
たのち、７５０kv×５Ｍrad の電子線をシートの両面に
照射して架橋させ、この架橋物を２４０℃で加熱発泡さ
せて厚み８mm、発泡倍率４１倍、平均気泡径７２０μ
ｍ、独立気泡率８０％の原料発泡体を得た。

【００３８】この原料発泡体を縦１００mm×横１００mm
の大きさに裁断したのち、この裁断片の表裏面に貫通す
る通気路を直径５００μｍの針を用いて孔あけ間隔１０
mm（孔あけ密度１孔／cm²）で穿設した。つぎに、この
孔あきの原料発泡体を１mmのスペーサを備えたプレス板
の間で圧縮し、１２時間圧縮状態を保持して発泡体を得
た。

【００３９】得られた発泡体は、厚さ１mm、縦１００m
m、横１００mmで収縮率が１２．５％であった。

【００４０】（実施例２）孔あけ間隔５mm（孔あけ密度
４孔／cm²）で通気路を穿設した以外は、実施例１と同
様にして発泡体を得た。（実施例３）孔あけ間隔２．５mm（孔あけ密度１６孔／
cm²）で通気路を穿設した以外は、実施例１と同様にし
て発泡体を得た。

【００４１】（比較例１）通気路を穿設しなかった以外
は、実施例１と同様にして発泡体を得た。上記実施例１
〜３および比較例１で得られた発泡体を大気中に放置
し、形状回復が停止するまでに要する日数を測定し、停
止時の発泡体の収縮率と合わせて表１に示した。

【００４２】

【表１】

【００４３】（実施例４）低密度ポリエチレン（三菱化
学社製商品名ＬＦ４４０ＨＢ）１００重量部と、核形
成剤としてのタルク（日本タルク社製ＭＳ）１重量部
とをφ６５mmの一軸押出機（１３０℃設定）に投入して
混練するとともに、発泡剤としてのペンタンを樹脂１０
０重量部に対し１０重量部の割合でこの混練物に添加し
たのち、１０５℃に設定した厚さ２mm、幅１００mmの押
出口金から２０kg／hrで連続的に押出して原料発泡体を
得た。得られた原料発泡体は、厚み８．１mm、幅２８０
mm、平均気泡径７５０μｍ、独立気泡率８０％、発泡倍
率３０倍であった。

【００４４】つぎに、この原料発泡体を発泡直後に厚み
方向からプレス板の間に挟んで常温まで冷却し、厚さ１
mmまで収縮（収縮率１２．５％）させたのち、縦１００
mm、横１００mmのシート状に裁断し、この裁断片の表裏
面に貫通する通気路を直径５００μｍの針を用いて孔あ
け間隔１０mm（孔あけ密度１孔／cm²）で穿設し、発泡
体を得た。

【００４５】（実施例５）孔あけ間隔５mm（孔あけ密度
４孔／cm²）で通気路を穿設した以外は、実施例４と同
様にして発泡体を得た。（実施例６）孔あけ間隔２．５mm（孔あけ密度１６孔／
cm²）で通気路を穿設した以外は、実施例４と同様にし
て発泡体を得た。

【００４６】（比較例２）通気路を穿設しなかった以外
は、実施例４と同様にして発泡体を得た。上記実施例４
〜６および比較例２で得られた発泡体を大気中に放置
し、形状回復が停止するまでに要する日数を測定し、停
止時の発泡体の収縮率と合わせて表２に示した。

【００４７】

【表２】

【００４８】（比較例３）発泡剤の添加量を２０重量部
から１５重量部に代えるとともに、２．８mmの厚みで押
し出して、厚み８mm、発泡倍率３１倍、平均気泡径７０
０μｍ、独立気泡率８０％の原料発泡体を得た以外、比
較例１と同様にして厚さ１mm、縦１００mm、横１００m
m、収縮率１２．５％の発泡体を得た。

【００４９】この発泡体を大気圧中に放置したところ、
８０日で形状回復が停止し、収縮率９５％になった。

【００５０】なお、上記実施例１〜６および比較例１〜
３において、発泡倍率、平均気泡径、独立気泡率は、以
下のようにして求めた。〔発泡倍率〕得られた発泡体から縦３５mm×横３５mmの
小片を切り出し、その小片を、水が入れられたメスシリ
ンダー内に沈めて、その体積Ａを測定するとともに、電
子天秤を用いてその重量を測定する。そして、得られた
発泡体の重量を、発泡体の小片の体積Ａで除し、発泡体
の密度を算出し、発泡倍率＝用いた樹脂の密度／発泡密
度の式により求める。

【００５１】〔平均気泡径〕得られた発泡体の断面の拡
大写真を撮影後、各気泡面積から等価円直径の平均値を
算出し、その平均値を平均気泡径とした。〔独立気泡率〕空気比較式比重計１０００型（東京サイ
エンス社製）を用い、１〜１／２〜１気圧法で体積Ｂ
（独立気泡体積＋樹脂体積）を測定する。そして、独立
気泡率＝（体積Ｂ−重量／樹脂の密度）／（体積Ａ−重
量／樹脂の密度）の式により求める。

【００５２】

【発明の効果】本発明にかかる発泡体は、以上のように
構成されているので、嵩張らず搬送や施工性に優れ、し
かも、形状回復時間を自由にコントロールすることがで
きる。また、本発明にかかる発泡体の製造方法は、上記
発泡体を生産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる発泡体の通気孔の穿設方向を説
明する説明図である。

【図２】本発明にかかる発泡体の収縮前または形状回復
後の状態を模式的にあらわし、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）は断面図である。

【図３】図２の発泡体の収縮状態の状態を模式的にあら
わす断面図である。

【符号の説明】

１発泡体１１孔（通気路）１２表面１３独立気泡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遅延された形状回復性を備える発泡体にお
いて、発泡体表面から内部の所望の独立気泡まで達する
通気路が所望位置に設けられていることを特徴とする発
泡体。
【請求項２】原料発泡体の所望部分に通気路を穿設する
工程と、この原料発泡体を原料発泡体を形成する樹脂の
弾性変形領域内で収縮させる工程とを備えている請求項
１に記載の発泡体の製造方法。