JPH0976269A - 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発泡性シートの端部での先行発泡を防止し、極
力相似形となる発泡を行うことで、発泡の安定性を確保
しつつ、効率よくシート状の熱可塑性樹脂発泡体を製造
する方法を提供することを目的としている。備えている
構成とした。 【解決手段】熱分解型発泡剤を含有する発泡性シートを
加圧下で前記熱分解型発泡剤の分解開始温度より高い温
度で予熱する予熱工程と、予熱後前記加圧を解除して予
備発泡シートを得る脱圧工程と、脱圧工程実施後、発泡
剤が完全分解する温度以上に前記予備発泡シートを加熱
し前記熱分解型発泡剤を完全に発泡させる発泡工程とを
経て製造するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂発泡
体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シート状の熱可塑性樹脂発泡体
は、熱分解型発泡剤を含有する発泡性熱可塑性樹脂シー
ト（以下、「発泡性シート」と記す）を、熱分解型発泡
剤の熱分解開始温度の近傍まで予熱したのち、この予熱
された発泡性シートを加熱炉で熱分解型発泡剤の熱分解
温度以上にさらに加熱して発泡を完了させることで製造
されるようになっている。

【０００３】しかし、発泡性シートは、その両端部が上
下および側面からの三方向から加熱されるため、中央部
より熱を受けやすく、両端部の熱分解型発泡剤が先行発
泡しやすくなる。そして、熱分解型発泡剤の先行発泡し
た部分が巨大な皺を発生するため、発泡が不安定とな
り、また、皺同士が付着して、表面性を損ねる恐れがあ
る。

【０００４】そこで、特開昭５７−１２６６３０号公報
では、発泡性シートを発泡開始まで、赤外線加熱炉で予
熱するとともに、予熱の際に発泡性シートの両端部の赤
外線密度をその他（幅方向中心）より低くする方法を提
案している。すなわち、発泡性シートの赤外線密度をさ
げることによって両端部の加熱温度を中心部より低くす
ることで先行発泡を抑えるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の発泡で
は端部の温度を中心部より下げるだけでは端部の先行発
泡を抑える事はできないのが現状である。なぜなら、端
部の温度が幅方向の中心部より低くても、シートが厚み
方向に温度分布を持っていると、厚み方向中心の発泡が
遅れるため、厚み方向中心の未発泡部分に厚み方向全体
の発泡が抑えこまれ、結局、厚み方向の中心部の温度が
一番上昇しやすい発泡性シートの端部からの先行発泡が
優先するからである。

【０００６】そして、端部からの先行発泡が極端に優先
すると、端部、幅方向中心部の発泡速度の差から、巨大
なしわを発生し、発泡が不安定になるばかりでなく、し
わの部分が互いに付着し、表面に傷がつく、乃至は、発
泡が困難になるという不具合を発生する。本発明は、上
記事情に鑑みて、発泡性シートの端部での先行発泡を防
止し、極力相似形となる発泡を行うことで、発泡の安定
性を確保しつつ、効率よくシート状の熱可塑性樹脂発泡
体を製造する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】本発明にかかる熱可塑性
樹脂発泡体の製造方法は、このような目的を達成するた
めに、熱分解型発泡剤を含有する発泡性シートを加圧下
で前記熱分解型発泡剤の分解開始温度より高い温度で予
熱する予熱工程と、予熱後前記加圧を解除して予備発泡
シートを得る脱圧工程と、脱圧工程実施後、発泡剤が完
全分解する温度以上に前記予備発泡シートを加熱し前記
熱分解型発泡剤を完全に発泡させる発泡工程とを備えて
いる構成とした。

【０００８】上記構成において、発泡性シートは、特に
限定されないが、たとえば、以下に述べる２つの代表的
な製造方法によって得ることができる。 熱可塑性樹脂及び熱分解型発泡剤、その他充填剤を
混合した後、押出機もしくはロールとプレスによりシー
トを賦型し、このシートを電子線を照射する事で架橋す
る方法。

【０００９】 熱可塑性樹脂及び熱分解型発泡剤、熱
分解型架橋剤、その他充填剤を混合した後、押出機及び
ロールとプレスでシート成形後、熱分解型架橋剤が分解
する温度以上で、かつ熱分解型発泡剤が分解する温度以
下に加熱して架橋する方法。

【００１０】本発明で使用される熱可塑性樹脂は、特に
限定されないが、たとえば、ポリエチレン，ポリプロピ
レン，ポリブテン等のオレフィン樹脂、オレフィン同士
のコポリマー、酢酸ビニル，アクリル酸，メタクリル酸
等のオレフィンと他のモノマーとのコポリマー、塩化ビ
ニル，ポリ塩化ビニリデン等のビニル系ホモポリマー、
アクリロニトリル，酢酸ビニル，塩化ビニリデン，アク
リル酸メチル等のビニル系コポリマー、スチレン−ブタ
ジエンゴム，天然ゴム等のジエン系ポリマー、ナイロン
６・６，ナイロン１２等のアミド系ポリマー、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
熱可塑性エステル系ポリマーが挙げられ、これらの中
で、ポリエチレン、ポリプロピレンが特によく利用され
る。

【００１１】本発明で使用される熱分解型発泡剤として
は、特に限定されないが、通常、アゾジカルボアミド
（ＡＤＣＡ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢ
Ｎ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰ
Ｔ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）、
ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＢＳＨ）及び、重炭酸
ナトリウムなとが利用される。

【００１２】因に、上記に示した熱分解型発泡剤のそれ
ぞれの分解ピーク温度（分解が最も促進する温度）は、
ＡＤＣＡが１９５℃、ＡＩＢＮ１０５℃、ＤＰＴ１９０
℃、ＴＳＨ１１０℃、ＢＳＨ１１０℃、重炭酸ナトリウ
ム９０℃である。

【００１３】なお、発泡剤は樹脂の溶融温度以上に分解
温度を持ち、コスト的に安いものが好ましく、ポリエチ
レン（融点１０５℃）、ポリプロピレン（融点１４５
℃）が熱可塑性樹脂としてよく利用されることを考慮す
ると、通常発泡剤としてＡＤＣＡの使用が好ましい。ま
た、これら発泡剤と共に、発泡速度を調節する発泡助剤
を添加してもよい。

【００１４】因に、発泡速度を速める発泡助剤として、
ステアリン酸亜鉛，ステアリン酸カルシウム等の金属石
けん、亜鉛華，硝酸亜鉛等の無機塩、アジピン酸，シュ
ウ酸等の酸類が挙げられ、発泡速度を遅延する発泡助剤
として、マレイン酸，フタル酸等の有機酸、無水マレイ
ン酸，無水フタル酸等の有機酸無水物、ジブチル錫マレ
ート，塩化錫等の錫化合物が挙げられる。

【００１５】発泡助剤は、使用する樹脂，発泡剤，助剤
の種類によって異なるが、通常熱可塑性樹脂１００重量
部に対して０．１〜２重量部程度の添加割合で添加され
ることが好ましい。すなわち、添加量が０．１重量部以
下では、効果が小さく、２重量部以上では飽和状態とな
り、それ以上の添加効果がなくなる恐れがある。

【００１６】架橋剤としては、発泡性シートを構成する
熱可塑性樹脂の軟化点以上の分解温度を有するもので、
樹脂の架橋に適したものを適宜選択すればよく、例え
ば、ジクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブ
チルパーオキシーIII −イソプロピル）ベンゼン、２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘ
キサン−３、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−
ブチルクミルパーオキサイド、シクロヘキサンパーオキ
サイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロ
ヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，
３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，２−ビス（ｔ
−ブチルパーオキシ）オクタン、ｎ−ブチル−４，４−
ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ベルレート、ジ−ｔ−ブ
チルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、クミ
ルパーオキシネオデカネート、２，５−ジメチル−２，
５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチル
パーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパー
オキシアリルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアセ
テート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタ
ン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、ｔ−ブ
チルパーオキシマレイン酸等が挙げられる。

【００１７】なお、熱可塑性樹脂の混練温度は種類によ
り異なるが、通常１３０℃以上である。したがって、通
常１３０℃より高い分解温度を有する架橋剤を用いるこ
とが好ましく、このような架橋剤として、ジクミルパー
オキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシー
III −イソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパー
オキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチ
ルパーオキシ）ヘキサン等が挙げられ、ジクミルパーオ
キサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシーII
I −イソプロピル）ベンゼンがより好ましい。

【００１８】これらは単独で使用してもよいし、又２種
以上併用してもよい。

【００１９】また、発泡性シートには、上記配合物以外
に、気泡核形成剤、酸化防止剤、顔料、難燃剤等を必要
に応じて添加してもよい。気泡核形成剤としては、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、二酸化珪素、酸化チタン、ク
エン酸、重炭酸ナトリウム、オルトホウ酸、滑石、脂肪
酸のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。

【００２０】酸化防止剤としては一般に用いられるもの
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、チオジプロピロン酸ジラウ
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。
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種または２種以上の混合物が挙
げられる。

【００２１】予熱工程での発泡性シートの加熱方法とし
ては、特に限定されないが、たとえば、放射型ヒータ
ー、熱風ヒーター、伝熱ヒーター、塩浴を用いた加熱炉
に発泡性シートを導入して加熱する方法が挙げられる。

【００２２】また、予熱工程で発泡性シートは、ベルト
搬送により連続的に予熱用加熱炉に送り混んで加熱して
もよいし、バッチ式で一定単位毎に加熱しても構わな
い。なお、上記でいう発泡剤が分解開始する温度という
のは、発泡剤がごくわずかでもガスを発生開始する時の
温度で、発泡剤の種類、添加剤によって様々に変化する
が、因に、発泡剤としてＡＤＣＡを用い、発泡剤に他の
添加剤を加えない場合だと、１５５〜１６０℃が分解開
始温度となる。

【００２３】また、予熱工程での発泡剤が分解開始する
温度より高い温度としては、発泡剤の分解開始温度より
２〜２５℃程度高い温度が好ましく、５〜２０℃程度高
い温度がより好ましい。すなわち、予熱温度と分解開始
温度との差が２℃以下であると、発泡剤の分解が少な過
ぎ、２５℃以上では、発泡剤の分解が促進されすぎて皺
が発生する恐れがある。

【００２４】なお、発泡剤の分解量は、予熱温度が分解
開始温度より２℃高いと、２％程度になり、２５℃高い
と４０％程度になる。

【００２５】加圧時の圧力は、予熱工程で発泡剤の分解
により発生したガスを樹脂中に再溶解させるに充分な圧
力があれば特に限定されないが、２〜３０kg／cm² が好
ましく、５〜１０kg／cm² がより好ましい。すなわち、
圧力が高過ぎると設備上の耐圧仕様が巨大化するととも
に、圧力シールが困難となり設備コストがかかり、しか
も、脱圧工程において急激に発泡するため破泡を起こす
恐れがある。また、圧力が低過ぎると、予熱により発生
したガスが樹脂中に再溶解せず、加圧の効果があまりな
い。

【００２６】発泡工程での加熱方法は、放射型ヒータ
ー、熱風ヒーター、伝熱ヒーター、塩浴を用いた加熱炉
に発泡性シートを導入して加熱する方法が挙げられる。
上記、分解が完全に分解する温度とは、その温度の時、
未分解の発泡剤が残らない分解温度で発泡剤の例であげ
た、分解ピーク温度より１０℃以上高い温度である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。この熱可塑性樹脂発泡体の製造方法は、
予熱工程、脱圧工程、発泡工程から構成されている。予
熱工程では、まず、発泡剤としてＡＤＣＡが混合された
ポリエチレンからなる発泡性シートを用意し、２〜３０
kg／cm² の圧力で加圧しながら、ＡＤＣＡの分解開始温
度である１６０℃より２〜２５℃高い温度で予備加熱す
る。

【００２８】この予備加熱によって、ＡＤＣＡの一部が
分解してガスが発生するが、発生したガスが外圧によっ
てポリエチレン中に再溶解する。すなわち、発泡性シー
トの発泡が抑制された状態に保たれる。したがって、伸
び、体積変化による、ベルト傷がつかないとともに、先
行発泡の問題も起こらない。

【００２９】脱圧工程では、予熱工程の加圧を解除して
発泡性シートを大気圧中に曝し、ポリエチレン中に再溶
解したガスを一気に気化膨張させることによって発泡性
シートを先行発泡させる。すなわち、溶解したガスが一
気に気化膨張するため、幅や厚みに発泡むらをつくらず
に、均一に先行発泡させる事ができる。

【００３０】したがって、この脱圧工程で、発泡性シー
トが理想的な幅、厚み方向均一な予備発泡シート（原
反）となる。発泡工程では、この予備発泡シートを常圧
下で１６０℃以上に加熱してＡＤＣＡを完全に分解させ
て発泡を完了する。

【００３１】これにより、完全発泡させる時間が短縮さ
れ、かつ、相似形発泡に近い状態で発泡できるため、安
定した生産が可能となる。すなわち、予熱工程、脱圧工
程を経て均一な発泡状態の予備発泡シートを加熱するか
ら、従来のように、常圧で予熱した場合と比べ、端部−
中心部間の発泡むらが小さく、かつ、発泡工程において
発泡させる発泡剤の残量も少ないため、短時間で発泡を
完了させることができる。

【００３２】

【実施例】以下に、本発明を、その実施例を比較例と対
比させつつ詳しく説明する。 （実施例１）熱可塑性樹脂としてのポリエチレン（三菱
油化社製 ＹＫ−４０）１００重量部に発泡剤としての
ＡＤＣＡ（大塚化学社製 ＡＺ−４０）１５重量部を加
えてロールにより１３０℃で混練した後、１３０℃で熱
プレスを用いて１００×１００×３．６mmのシート状に
賦形した。そして、この賦形物を日新ハイボルテージ
（株）社製電子線照射機を用いて８００ＫｅＶ×５ＭＲ
ａｄの電子線を照射し熱ポリエチレンを架橋させて、発
泡性シートを得た。なお、この発泡性シートの発泡剤の
分解開始温度は、１６０℃であった。

【００３３】上記のようにして得た発泡性シートを加圧
式熱風オーブンに入れ、１６５℃、圧力５kg／cm² で２
分間加圧しつつ加熱した後、脱圧した。発泡性シート
は、この脱圧によって約３倍まで均一に発泡した予備発
泡シートとなった。つぎに、この予備発泡シートを２５
０℃の第二オーブンに入れて加熱したところ、端部から
先行発泡が起こり、やがて、中心部の発泡が進み、約１
分で発泡完了して発泡倍率３０倍の皺等がない良好な発
泡体が得られた。

【００３４】（実施例２）実施例１と同様にして得た発
泡性シートを加圧式熱風オーブンに入れ、１７０℃、圧
力１０kg／cm² で２分間加圧しつつ加熱した後、脱圧し
た。発泡性シートは、この脱圧によって約５倍まで均一
に発泡した予備発泡シートとなった。

【００３５】つぎに、この予備発泡シートを２５０℃の
第二オーブンに入れて加熱したところ、端部から先行発
泡が起こり、やがて、中心部の発泡が進み、約０．７５
分で発泡完了して発泡倍率３０倍の皺等がない良好な発
泡体が得られた。

【００３６】（実施例３）実施例１と同様にして得た発
泡性シートを加圧式熱風オーブンに入れ、１８０℃、圧
力２２kg／cm² で２分間加圧しつつ加熱した後、脱圧し
た。発泡性シートは、この脱圧によって約１０倍まで均
一に発泡した予備発泡シートとなった。

【００３７】つぎに、この予備発泡シートをを２５０℃
の第二オーブンに入れて加熱したところ、端部から先行
発泡が起こり、やがて、中心部の発泡が進んみ、約０．
５分で発泡完了して発泡倍率３０倍の皺等がない良好な
発泡体が得られた。

【００３８】（比較例１）実施例１と同様にして得た発
泡性シートを熱風加熱式オーブンに入れ、１５５℃で２
分間常圧加熱したところ、発泡性シートは全く発泡しな
かった。つぎに、未発泡の発泡性シートを２５０℃の第
二オーブンに入れて加熱したところ、端部と幅方向中心
部の発泡速度の差が大きいため、大きなしわを形成しな
がら約１．５分で発泡が完了し、発泡倍率３０倍の発泡
体が得られた。

【００３９】（比較例２）実施例１と同様にして得た発
泡性シートを熱風加熱式オーブンで１６０℃で２．５分
間常圧で加熱したところ、端部が約３倍まで発泡した
が、中心部は未発泡のままであった。次に、この端部が
先行発泡した発泡性シートを２５０℃の第２オーブンに
入れて加熱したところ、端部から発泡し、やがて中心部
まで発泡していったが、端部の発泡速度と、中心部の発
泡速度の差が大きいため、大きなしわを形成しながら約
１．３分で発泡が完了した。得られた発泡体は、その発
泡倍率が３０倍で若干表面に傷がついていた。

【００４０】

【発明の効果】本発明にかかる熱可塑性樹脂発泡体の製
造方法は、以上のように構成されているので、発泡性シ
ートの端部での先行発泡が防止でき、全幅にわたって極
力相似形となる発泡を行うことができるようになる。し
たがって、シート状の熱可塑性樹脂発泡体を効率よく製
造できるようになる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱分解型発泡剤を含有する発泡性熱可塑性
   樹脂シートを加圧下で前記熱分解型発泡剤の分解開始温
   度より高い温度で予熱する予熱工程と、予熱後前記加圧
   を解除して予備発泡シートを得る脱圧工程と、脱圧工程
   実施後、発泡剤が完全分解する温度以上に前記予備発泡
   シートを加熱し前記熱分解型発泡剤を完全に発泡させる
   発泡工程とを備えている熱可塑性樹脂発泡体の製造方
   法。