JPH10152575A - 熱可塑性樹脂の発泡成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂の押出または射出による発泡成
形において、細かく均一で緻密な発泡状態にでき、表面
がきれいで、しかも目的とする比重に発泡させることが
できる熱可塑性樹脂の発泡成形方法を提供すること。 【解決手段】 熱膨張性のマイクロカプセルを熱可塑性
樹脂に混合するようにし、この熱膨張性マイクロカプセ
ルを混練溶融熱で膨張させて押出成形または射出成形で
発泡成形する。これにより、各気泡をマイクロカプセル
で包んだ状態で安定して発泡させ、細かく均一で緻密な
発泡状態にでき、表面がきれいで、しかも目的とする比
重に発泡させることができるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱可塑性樹脂を
用いて押出成形または射出成形により発泡成形する方法
に関し、均一かつ緻密に発泡できる成形方法である。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂を用いる発泡成形は種々の
合成樹脂製品に成形に利用されており、発泡させること
により合成樹脂製品の軽量化、断熱性の向上、クッショ
ン性の付与などが図られている。

【０００３】このような熱可塑性樹脂による発泡成形の
一般的な方法として、例えば熱可塑性樹脂原料に化学発
泡剤を混合しておき、熱可塑性樹脂原料の溶融時の熱に
より化学発泡剤を熱分解させてガスを発生させる方法や
溶融させた熱可塑性樹脂に水蒸気や窒素あるいは炭酸ガ
スなどのガス気体を注入する方法等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような熱可塑性樹
脂による発泡成形法では、いずれも熱可塑性樹脂原料を
溶融させて粘度が非常に低下した状態で熱分解ガスや別
に注入するガスによって発泡成形するようにしており、
熱分解ガスや注入するガスのわずかな圧力変動などで気
泡の状態が大きく変化し、均一で緻密な成形品を得るこ
とが難しく、しかもガスが外部に逃げ易く、安定した発
泡状態として目的とする比重の成形品を得ることが難し
いという問題がある。

【０００５】また、熱可塑性樹脂による押出成形の場合
には、発泡状態の樹脂がダイを通過する際、急激な圧力
低下のためガスがさらに膨張し、これによって成形品の
表面に微細な凹凸が生じて鮫肌状に荒れる現象が生じ易
くきれいな表面が得られないという問題がある。

【０００６】この発明は、上記従来技術の課題に鑑みて
なされたもので、熱可塑性樹脂の押出または射出による
発泡成形において、細かく均一で緻密な発泡状態にで
き、表面がきれいで、しかも目的とする比重に発泡させ
ることができる熱可塑性樹脂の発泡成形方法を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するため、この発明では、従来技術のガスを溶
融樹脂中に直接分散させる方法では、その分散をコント
ロールしたり、気泡の径を一定化することが難しいこと
に基づいて成されたもので、その具体的な構成は、熱可
塑性樹脂の押出成形または射出成形による発泡成形方法
において、熱可塑性樹脂原料に熱膨張性マイクロカプセ
ルを混合し、押出成形または射出成形による混練溶融熱
によって当該熱膨張性マイクロカプセルを膨張させて成
形することを特徴とするものである。

【０００８】この熱可塑性樹脂の発泡成形方法によれ
ば、熱膨張性のマイクロカプセルを熱可塑性樹脂に混合
するようにし、この熱膨張性マイクロカプセルを混練溶
融熱で膨張させて押出成形または射出成形で発泡成形す
るようにしており、各気泡をマイクロカプセルによって
安定して発泡させ、細かく均一で緻密な発泡状態にで
き、表面がきれいで、しかも目的とする比重に発泡させ
ることができるようにしている。

【０００９】ここで、熱可塑性樹脂とは、例えば一般的
な熱可塑性樹脂として知られているＰＶＣ（塩化ビニ
ル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレ
ン）、ＰＰＯ、ＰＥ（ポリエチレン）など、エンジニア
リングプラスチックとしてのＰＢＴ（ポリブチレンテレ
フタレート）、ナイロン、ＰＣ（ポリカーボネート）、
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など、エラスト
マーとしてＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合
体）、ＡＡＳ（アクリルニトリルアクリレートスチレン
コポリマー）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合
体）、ＴＰＵ（熱可塑性ウレタンエラストマー）、ＴＰ
ＥＥ（サーモプラスチックエステルエラストマー）など
をあげることができ、これらにその他の助剤として滑
剤、可塑剤、酸化防止剤などを添加して用いる。

【００１０】熱膨張性のマイクロカプセルとは、合成樹
脂カプセルの中に、加熱することにより膨張する液体や
気体を内包させたものであり、押出成形や射出成形の際
のスクリュなどによる混練溶融熱で内包された液体や気
体が膨張することにより外殻となるマイクロカプセルを
膨張させるが、成形時の温度条件によっては溶融した
り、破裂することなく成形が完了するものを用いる。

【００１１】マイクロカプセルの素材としては、アクリ
ルニトリルをモノマー成分の一つとした共重合体が用い
られ、アクリルニトリルと共重合しても良い他のモノマ
ー成分として、例えばアクリル酸、メタクリル酸、アク
リル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、酢
酸ビニル、塩化ビニリデンなどを上げることができる
が、これらに限定するものでない。

【００１２】マイクロカプセルに内包する液体または気
体としては、マイクロカプセルの軟化点以下の温度でガ
スになって膨張するもので、例えばプロパン、プロピレ
ン、ブテン、ノルマルブタン、イソブタン、イソペンタ
ン、ネオペンタン、ノルマルペンタン、ヘキサン、ペプ
タン、石油エーテル、メタンのハロゲン化物、例えば塩
化メチル、メチレンクロリド、ＣＣｌ₃ Ｆ、ＣＣｌ₂ Ｆ
₂ などのクロロフルオロカーボン、テトラメチルシラ
ン、トリメチルエチルシランなどのテトラアルキルシラ
ンなどの低沸点液体のほか、加熱により熱分解してガス
状になるＡＩＢＮなどの化合物を用いる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
具体的に説明する。この発明の熱可塑性樹脂の発泡成形
方法では、熱可塑性樹脂を用いて押出成形、あるいは射
出成形する場合に、原料である熱可塑性樹脂と熱膨張性
マイクロカプセルとをホッパーに同時に投入して混合さ
せ、熱可塑性樹脂と熱膨張性マミクロカプセルを混合状
態のまま押出機や射出機でダイや金型に圧入して発泡成
形するものである。

【００１４】この押出成形や射出成形では、熱可塑性の
原料樹脂の加熱溶融時に熱膨張性マイクロカプセルの合
成樹脂製の外殻が軟化するとともに、内部に入れた液体
や気体が加熱されてガスとなって膨張し、合成樹脂製の
外殻を押し拡げて膨張させ、発泡状態を得るようにして
いる。

【００１５】したがって、熱膨張性マイクロカプセルの
外殻は熱可塑性樹脂原料の成形温度条件では軟化するが
溶融はしない温度特性を有する必要があり、既にあげた
熱可塑性樹脂の種類に応じて既にあげた熱膨張性マイク
ロカプセルの中から素材や温度特性が適宜選定され、内
部に入れられる低沸点液体等も熱可塑性樹脂原料の溶融
温度でガス状になって膨張するものを既に上げたものの
中から選んで用いられる。

【００１６】また、押出成形や射出成形では、押出機や
射出機によってホッパーから投入された原料がスクリュ
ーなどで混練されることから、熱膨張性マイクロカプセ
ルにも混練による剪断力などが加わるとともに、ダイや
金型に押出されるときに押出力や射出力が加わることか
ら、これらの力が加わってもマイクロカプセルが壊れな
いものである必要があり、大きさなどが選定される。

【００１７】このように押出成形または射出成形によっ
て、熱可塑性樹脂中に熱膨張性マイクロカプセルが膨張
されて包含された状態で発泡体を成形することができ、
各気泡はマイクロカプセルで包まれた状態で安定してお
り、押出成形の場合で、ダイから押出されて圧力が開放
された状態でもガスが直接成形品の外部に抜けることも
なく、表面外観の良好な発泡体を得ることができる。

【００１８】したがって、このような押出成形または射
出成形によって成形される発泡成形体では、膨張した後
の熱膨張性マイクロカプセルの数（混合量）と粒径によ
って気泡の量と大きさが定まり、これらから成形体の比
重が定まることから、熱可塑性樹脂原料に混合する未膨
張の熱膨張性マイクロカプセルの数（混合量）と成形途
中の加熱量による膨張後の熱膨張性マイクロカプセルの
粒径の予測によって発泡状態のコントロールが可能とな
り、従来のガスを直接膨張させる場合に比べてガスだけ
が外部に逃げることもなく、簡単に目的の比重にするこ
とができる。

【００１９】これにより、建材のように軽量でかつ断熱
性が要求される場合には、熱膨張性マイクロカプセルの
粒径を比較的大きいものとし、しかも混合量を多くする
ようにするなどで対応することができる。

【００２０】また、事務機器用発泡ローラのように均一
かつ緻密な発泡状態にする必要がある場合には、熱可塑
性樹脂中に混合する熱膨張性マイクロカプセルを非常に
小さい球状のものとし、例えば粒径が５〜３０μｍのも
のを用い、膨張後の粒径を１０〜１００μｍとして均一
かつ緻密な発泡成形体を得ることができる。

【００２１】さらに、靴底用スポンジ等のようにクショ
ン性を持ち、しかも水が浸透しないように発泡する必要
がある場合にも、熱膨張性マイクロカプセルにより気泡
が形成されることから、独立気泡となって水の浸透はな
く、必要なクッション性に応じて気泡の大きさと量をコ
ントロールすることで対応することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例、比較例を述べる。

【００２３】（実施例１）熱可塑性樹脂として熱可塑性
ウレタンエラストマーを用い、熱膨張性マイクロカプセ
ルの配合量を変えた４種類の押出成形を行った（実施例
Ａ〜Ｄ）。

【００２４】また、比較例として同一の熱可塑性樹脂原
料に化学発泡剤を添加した発泡押出成形を行った。

【００２５】使用樹脂は熱可塑性ウレタンエラストマー
（ＴＰＵ）（日本ミラクトラン製）。

【００２６】熱膨張性マイクロカプセルとして商品名：
エクスパンセル（日本フィライト製）を用いた。この熱
膨張性マイクロカプセルの殻は塩化ビニリデン／アクリ
ルニトリル・コポリマーで内包ガスはイソブタンであ
り、この熱膨張性マイクロカプセルの膨張前後の性質は
表１に示す通りである。

【００２７】熱膨張性マイクロカプセルの配合量は熱可
塑性樹脂１００部（重量、以下同じ）に対して1.5 、
３、５、１０部の４種類とした。

【００２８】比較例の化学発泡剤はアゾジカーボンアミ
ドを用いた。その他種々の助剤を添加した。

【００２９】こうして得られた発泡成形体の密度を測定
するとともに、表面外観および断面のセル構造を観察
し、その結果を表２に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】同表からも明らかなように、この発明の熱
膨張性マイクロカプセルを用いた押出成形による発泡成
形体では、表面外観に肌荒れはなくいずれも良好であ
り、断面のセル構造も均一であった。

【００３３】また、発泡成形体の密度は熱膨張性マイク
ロカプセルの配合量に応じて変化することを確認した。

【００３４】（実施例２）熱可塑性樹脂として塩化ビニ
ルを用い、熱膨張性マイクロカプセルの配合量を変えた
３種類の押出成形を行った（実施例Ａ〜Ｃ）。

【００３５】また、比較例として同一の熱可塑性樹脂原
料に化学発泡剤を添加した発泡押出成形を行った。

【００３６】使用樹脂は重合度８００の塩化ビニルを用
い、安定剤として鉛系の鉛ステアレートを０．５部、添
加した。

【００３７】熱膨張性マイクロカプセルとして実施例１
と同一の商品名：エクスパンセル（日本フィライト製）
を用いた。

【００３８】熱膨張性マイクロカプセルの配合量は熱可
塑性樹脂１００部に対して1.5 、３、１０部の３種類と
した。

【００３９】比較例の化学発泡剤はアゾジカーボンアミ
ドを用いた。

【００４０】その他滑剤としてカルシウムステアレート
を０．５部添加するとともに、種々の助剤として充填
剤、顔料などを添加した。

【００４１】こうして得られた発泡成形体の密度を測定
するとともに、表面外観および断面のセル構造を観察
し、その結果を表３に示した。

【００４２】

【表３】

【００４３】同表からも明らかなように、この発明の熱
膨張性マイクロカプセルを用いた押出成形による発泡成
形体では、表面外観に肌荒れはなくいずれも良好であ
り、断面のセル構造も均一であった。

【００４４】また、発泡成形体の密度は熱膨張性マイク
ロカプセルの配合量に応じて変化することを確認した。

【００４５】なお、上記実施例１，２では、熱膨張性マ
イクロカプセルの配合量を熱可塑性樹脂原料１００部に
対して１．５部から１０分までの場合で説明したが、発
泡成形体として必要な比重などに応じて適宜変更可能で
あり、これら実施例１，２に限定するものでない。

【００４６】

【発明の効果】以上、一実施の形態とともに具体的に説
明したようにこの発明の熱可塑性樹脂の発泡成形方法に
よれば、熱膨張性のマイクロカプセルを熱可塑性樹脂に
混合するようにし、この熱膨張性マイクロカプセルを混
練溶融熱で膨張させて押出成形または射出成形で発泡成
形するようにしたので、各気泡をマイクロカプセルによ
って安定して発泡させ、細かく均一で緻密な発泡状態に
でき、表面がきれいで、しかも目的とする比重に発泡さ
せることができる。

【００４７】これにより、事務機器用発泡ローラの紙送
りに必要な均一で緻密な気泡の表面特性としたり、建材
の軽量で断熱性に優れた特性にしたり、靴底用スポンジ
などのクッション性を持ち、水を浸透させない特性にす
ることが簡単にできる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂の押出成形または射出成形
   による発泡成形方法において、熱可塑性樹脂原料に熱膨
   張性マイクロカプセルを混合し、押出成形または射出成
   形による混練溶融熱によって当該熱膨張性マイクロカプ
   セルを膨張させて成形することを特徴とする熱可塑性樹
   脂の発泡成形方法。