JPH03152135A

JPH03152135A - 発泡性材料および発泡構造体

Info

Publication number: JPH03152135A
Application number: JP1290690A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Taguchi; 田口　節男; Kazuyoshi Okamoto; 岡本　三宜
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-11-08
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1991-06-28

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】［産業上の利用分野］本発明は、発泡性材料およびその発泡構造体に関する。

さらに詳しくは、複合成分をうまく用いて発泡性材料お
よびその発泡構造体を構成せしめることにより、衝撃に
対しても非常に強いなどの良好な機械的性質を有するプ
ラスチック発泡体を実現することのできる発泡性材料お
よびその発泡構造体に関するものである。

［従来の技術］従来から発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、発泡ポ
リプロピレン、発泡ポリウレタン等のプラスチック発泡
体は、衝撃吸収性、断熱性、耐水圧、電気絶縁性等が優
れていること、吸水率、熱伝導率、透湿率が低いこと、
軽量である等の特性を有すること、さらに安価なことか
ら、電気製品、精密機器、ガラス製品、工芸品等の包装
・梱包分野、壁材、養生シート、屋根の断熱材、防水層
保護材等の建築・土木分野、冷暖房機器の断熱材、凍結
防止用保温材等の断熱工業分野、自動車の内装材等の車
両分野、風呂すのこ、健康マット、体育マット、水泳用
ビートボード等のスポーツ・家庭用品・雑貨分野等に広
く使用されている。

ところが、従来のプラスチック発泡体は、衝撃に対して
非常に脆いため、形態が崩れたり、折れたり、ヒビが発
生しやすいものであった。そして、このような機械的性
能の面での問題があるために、強い衝撃力を受けたり、
また曲げや捩りを受ける部位には適さない材料とされて
いた。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、かかる問題を解決し、優れた機械的性能を有
する発泡性材料およびその発泡構造体を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］上記した目的を達成するために、本発明は次の構成を有
する。

すなわち、本発明の発泡性材料は、複合成分からなる断
片状の複合体であって、該複合体は少なくとも一成分が
繊維状を有し、他の少なくとも一成分が潜在発泡性を有
することを特徴とする発泡性材料である。

そして、本発明のかかる発泡性材料において、さらに好
ましくは、該複合体が、繊維状芯成分を有する芯鞘型複
合体であり、また、該芯鞘型複合体が、複合体当り３本
以上の繊維状芯成分を含む多芯鞘型複合体であり、また
、該多芯鞘型複合体の繊維状芯成分が、２種以上の異な
る成分からなる発泡性材料である。

さらに、本発明の発泡構造体は、上記記載の発泡性材料
が一部にまたは全てに用いられて発泡されてなることを
特徴とする発泡構造体である。

そして、かかる本発明の発泡構造体において、好ましく
は、上記記載の発泡性材料（発泡性材料Ｉ）と、他の潜
在発泡性を有する発泡性材料（発泡性材料■）との混合
物よりなり発泡されてなることを特徴とする発泡構造体
であり１、また、発泡性材料■の発泡体部分と発泡性材
料ＩＩが同成分または同成分系である発泡構造体であり
、また、好ましくは、発泡性材料ＩＩが発泡性ポリスチ
レンビーズである発泡構造体であるものである。

［作用］以下、本発明の発泡性材料およびその発泡構造体につい
て、図面等を用いて更に詳細に説明する。

第１図〜第７図は、本発明の発泡性材料である複合成分
からなるガツト状あるいはチップ状の一実施態様例をモ
デル的に示した概略斜視図である。

本発明で言うガツト状あるいはチップ状とは、各種の繊
維状複合体を断片的にカットして得られる形状のことを
言うものであり、カット長さの比較的長いものをガツト
状と言い、一方、カット長さの比較的短いものをチップ
状と言い、さらにベレット状、フレーク状等のように断
片的形状も含むものであり、本発明ではこれらの形状の
ものを総称して、断片状と呼ぶものである。

本発明の発泡性材料は、大きく分けて二つの部分から構
成される。すなわち、第１〜７図に示すように、本発明
の発泡性材料は、たとえば、その形状は、複合成分から
なる前述のガツト状あるいはチップ状の複合体であり、
該複合成分の少なくとも一成分が補強用繊維として残存
する繊維部分であり、他の少なくとも一成分が発泡剤を
含有した潜在発泡性を有する発泡体部分から構成される
ものである。

つまり、本発明の発泡性材料は、発泡体部分と繊維部分
の両部分が同じ該複合体内に存在していることに大きな
特徴があり、外部から補強成分を導入する方法に比べて
、両部分を極めて均一に混合せしめることができるし、
また、発泡体部分と繊維部分間および発泡性材料どうし
間で高度に−体化複合せしめることができる。また、さ
らに、従来公知のプラスチック発泡性材料と混合して発
泡処理することも可能であり、この場合も繊維部分を含
む発泡体部分と他の発泡性材料がいずれも、発泡時の膨
張エネルギにより発泡体状態で一体化複合されるので、
これまでの補強手段に比べて極めて均一に混合され、か
つ発泡体部分と繊維部分が高度に一体化複合された発泡
構造体とすることができる。かかる繊維部分が機械的性
能の向上に寄与し、また、発泡体部分が軽量性、衝撃吸
収性、断熱性等の性能に寄与できるので、二つの性能を
同時に併せ持つことができる。

このため、本発明の発泡性材料から製造された発泡構造
体は、これまでプラスチック発泡体単独では用いること
のできなかった過酷な衝撃や力学的作用を受ける分野へ
の適用も可能とすることもできる。

本発明に用いられる複合体としては、第１図、第２図お
よび第３図に示すように芯鞘型複合体を用いるのが好ま
しく、中でも特に第２図および第３図に示すように鞘成
分の中に多くの芯成分を有する構造体である多芯鞘型複
合体が好ましく用いられる。そのような多芯鞘型複合体
は、例えば、高分子配列体繊維、混合紡糸繊維等に代表
される複合繊維から好ましく作られる。その他、第４図
に示すようなバイメタル型複合体、第５図に示すような
多層接合型複合体、第６図に示すような菊花伏型複合体
、第７図に示すような環状多層接合型複合体も好ましく
用いることができる。

かかる複合体における発泡体部分／繊維部分の割合は、
用途、目的によって決められるものであって特に限定さ
れないが、−船釣には発泡体部分／繊維部分＝９５／１
０〜９０／１０の範囲で用いるのが好ましい。

かかる複合体において、発泡体部分として用いられる成
分としてはポリスチレン、ポリスチレン・アクリルニト
リル共重合体、ポリメチルメタアクリレート、ポリメチ
ルメタアクリレート・ポリスチレン・アクリルニトリル
共重合体、ポリアミド、ポリアミド共重合体、ポリエス
テル、ポリエステル共重合体、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリビニル化合物等が用いられる。また、繊維
部分に用いられる成分としては、ポリエチレンテレフタ
レート等のポリエステル、ポリエステル共重合体、ポリ
アミド、ポリアミド共重合体、ボリアリレート、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、炭素繊維等が
用いられ１．これらの成分の中でも、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、ポリアミド
、ポリエチレン、ポリプロピレン、ボリアリレート、炭
素繊維等が、本発明の発泡性材料およびその発泡構造体
として要求される引張強さ、衝撃強さ、曲げ、捩り強さ
等の特性の点で良好であり好ましく用いられる。

発泡体部分に含有される発泡剤としては、複合体成分を
ほとんど溶かさず、しかもその沸点が発泡体成分の軟化
点か、それ以下であることが好ましい。このようなもの
としてプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタ
ン等の炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテ
ル類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類等が用いられる
。

該発泡剤の含有率は、発泡構造体の用途、目的によって
要求される特性に応じて決められるものであり特に限定
されないが、一般には発泡体成分に対して０．　１〜５
０重量パーセント含有されることが好ましく、１〜１５
重量パーセント含有されることが特に好ましい。

かかる発泡剤は、複合体中の外周あるいは外殻部分に存
在する成分に含有せしめることが好ましい。例えば、第
１図、第２図、第３図のような芯鞘型複合体においては
、発泡剤は鞘成分に含有されることが好ましい。また、
第４図、第５図、第６図、第７図のようにバイメタル型
あるいは多層接合型複合体においては、発泡剤はいずれ
か一方の成分に含有されてもかまわないが、外部への露
出面積の大きい成分に含有されることが好ましい。

かかる複合体において、その寸法すなわち長さ（りと断
面径（ｄ）は、用途、目的に応じて選択されるべきであ
り特に限定されるものではない。

一般にはカット長さ（１）は０．２〜１００圓程度であ
り、断面太さ（ｄ）は０．　１〜２０１程度のものが用
いられる。本発明の発泡性材料も通常の強化プラスチッ
クの場合と同様に、その補強効果は繊維成分のアスペク
ト比（／／ｄ）に依存されると考えられるので、繊維成
分のアスペクト比の大きい状態で用いるのが補強効果を
高めることになり好ましい方法である。

複合体中の繊維状芯成分の本数は、３本〜１００００本
の範囲とするのが好ましく、１０本〜１０００本が特に
好ましく用いられる。

第１図〜第３図において、２および２′は芯成分、３は
鞘成分であり、芯成分としては、第２図に示すように、
−成分で本発明の目的は十分達成できるが、第３図に示
すように、芯成分が二種以上の２．２′からなるものは
補強繊維の特性を同時に幅広く選択でき、また、補強性
能を高めるのに有利であるのでより好ましく用いられる
。

例えば、芯１成分／芯２成分／鞘成分が、ナイロン／ポ
リエチレン／ポリスチレン、あるいはナイロン／ポリエ
チレン／ポリスチレン、ナイロン／ボリアリレート／ポ
リスチレン等のように目的、用途に応じて適宜に組合わ
せて用いることができる。芯１成分と芯２成分の本数、
成分比は限定されない。また、太さが芯成分間で同じで
あっても、異なっていても構わないし、同じ芯成分の中
でも異なっていてもよい。

本発明の発泡性材料（以下、発泡性材料Ｉと呼ぶ）は、
それ単独で発泡体部分と繊維部分の両方を同時に含むも
のであり、発泡性材料Ｉ単独で機械的性能の優れた発泡
構造体を製造することが可能であることは、これまで述
べてきた通りであるが、さらに、他の発泡性を有する従
来公知の材料（以下、発泡性材料■と呼ぶ）と混合して
用いることもできる。

この場合、混合して用いられる発泡性材料■としては、
ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウ
レタン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル系樹脂
、酢酸セルロース樹脂等であり、これらの一種あるいは
二種以上のものが用いられる。特に、これらの潜在発泡
性を有する発泡性ビーズが好ましく用いられる。

かかる混合方法としては、発泡性材料Ｉと発泡性材料■
の両方とも潜在発泡性を有する材料に製造した後混合す
る方法により好ましく行われる。

また、混合系で用いる場合、該混合系の一体化複合効果
を高めるために、発泡性材料■の発泡体部分と発泡性材
料■の成分は、同成分もしくは同成分系の接着性のよい
ものを組合せて用いるのが好ましい。例えば、発泡性材
料ｌとして芯成分／鞘成分＝ナイロン／ポリスチレンと
し、発泡性材料■としてポリスチレンを用いる組合せ、
あるいは発泡性材料Ｉとして芯成分／鞘成分＝ポリエチ
レンテレフタレート／ポリスチレン共重合体とし、発泡
性材料■としてポリスチレンを用いる組合せなどは好ま
しい例である。

本発明では、かかる発泡性材料およびその発泡構造体を
製造する方法を何等問うものでなく、いかなる方法で製
造しても構わない。

好ましく行われる方法の例を挙げるならば、延伸を行っ
て十分に配向した繊維状の多芯鞘型複合体を、カッター
を用いて切断しチップ状などとして、該チップと発泡剤
を圧力釜中に入れて加圧下で加熱、攪拌して、該多芯鞘
繊維中の鞘成分に発泡剤を含有せしめる。

かかる発泡剤を含有したチップの単独あるいは他の発泡
性ビーズとの混合物を用いて、先ずスチーム処理により
予備発泡（−次発泡）せしめ、次いで熟成を行った後所
望の形状をした金型に充填し、再びスチーム処理を施し
発泡体部分を発泡（二次発泡）せしめる。この処理によ
り、予備発泡ビーズの膨張エネルギーにより、お互いの
予備発泡ビーズが合体して発泡構造体が成型される。

かかる方法により繊維部分と発泡体部分が均一に混合さ
れかつ高度に一体化複合した発泡構造体を製造すること
ができる。

かかる効果により、本発明の発泡性材料およびその発泡
構造体は、これまでの発泡体単独では用いることのでき
なかった過酷な衝撃や力学的作用を受ける分野への適用
も可能となるのである。

［実施例］以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はこれらの実施例によって、本発明の有効性や
権利の範囲が限定されたり、制限を受けるものではない
。むしろ、次の応用や展開をもたらすものである。

実施例１芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がポリス
チレン共重合体からなる高分子配列体繊維（芯数：１４
５本、繊維の直径的１．５鵬、芯／鞘＝５０１５０）を
溶融紡糸して作り、延伸した後カッターを用いて長さ８
０にカットしてチップを作った。該チップとブタン／ペ
ンタンを反応釜に投入して加圧下で、６０℃で３時間に
加熱した。その結果、該鞘成分中に６．５％のブタン／
ペンタンが含有された。

かかるチップ（Ｃ）と発泡性ポリスチレンビーズ（Ｂ）
をＣ／Ｂ＝５０１５０で混合し、スチーム処理を行なっ
て予備発泡した。次いで、該混合物を金型に充填して再
びスチーム処理を行なって成型し、発泡構造体を作った
。得られた発泡構造体は、発泡体中に強化用の繊維が極
めて均一に散在したものであり、曲げに対して強い材料
であった。

かかる本発明の発泡構造体を用いて、ダンボールで外部
を包むことなく、該発泡構造体を組合せてテレビブラウ
ン管を梱包して輸送テストを行なった。

その結果、被包装物であるテレビブラウン管を何ら損傷
することなく輸送することができた。

一方、従来のポリスチレン発泡体を用いて、同様のテス
トを行なったところ、輸送の際の振動によりポリスチレ
ン発泡体が割れて、テレビブラウン管の一部に損傷が認
められた。

［発明の効果コ以上のように本発明の発泡性材料は、発泡体部分と繊維
部分の両部分が同じ複合体内に存在する構造を有するこ
とに特徴があり、外部から補強成分を導入する方法に比
べて、両部分を極めて均一に混合せしめることができる
し、また、発泡体部分と繊維部分間および他の発泡性材
料間で高度に一体化複合せしめることができるので、従
来のプラスチック発泡体に比べて極めて優れた衝撃強さ
、曲げ、捩り強さ等の機械的性能を有することができる
。

このため、本発明の発泡性材料を用いた発泡構造体は、
これまでプラスチック発泡体単独では用いることのでき
なかった過酷な衝撃や力学的作用を受ける分野への適用
も可能となり、従来用途の性能向上に加えて、過酷な衝
撃や力学的作用を受ける道路の噴泥防止材、各種土木用
材、防水層保護材等の建築・土木分野にも新規に好まし
く適用できるようになり、非常に画期的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明の発泡性材料の一実施態様例
をモデル的に示した概略モデル斜視図である。に発泡性材料　　　　２．２′：芯成分３：鞘成分

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複合成分からなる断片状の複合体であって、該複
合体は少なくとも一成分が繊維状を有し、他の少なくと
も一成分が潜在発泡性を有することを特徴とする発泡性
材料。
（２）複合体が、繊維状芯成分を有する芯鞘型複合体で
あることを特徴とする請求項１記載の発泡性材料。
（３）芯鞘型複合体が、複合体当り３本以上の繊維状芯
成分を含む多芯鞘型複合体である請求項２記載の発泡性
材料。
（４）多芯鞘型複合体の繊維状芯成分が、２種以上の異
なる成分からなる請求項３記載の発泡性材料。
（５）請求項１、２、３、または４記載の発泡性材料が
一部にまたは全部に用いられてかつ発泡されてなること
を特徴とする発泡構造体。
（６）請求項１、２、３または４記載の発泡性材料 I
と、他の潜在発泡性を有する発泡性材料IIとの混合物よ
りなり発泡されてなることを特徴とする発泡構造体。
（７）発泡性材料 I の発泡体部分と発泡性材料IIが同
成分または同成分系のものであることを特徴とする請求
項６記載の発泡構造体。
（８）発泡性材料IIが、発泡性ポリスチレンビーズであ
ることを特徴とする請求項８記載の発泡構造体。