JPH04189526A

JPH04189526A - スチレン系樹脂発泡体

Info

Publication number: JPH04189526A
Application number: JP2323482A
Authority: JP
Inventors: Tomoshige Hayashi; 基滋林; Mikio Ishikawa; 幹雄石川
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-07-08
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07106591B2

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）この発明は、押し出し発泡によって作られたスチレン系
樹脂発泡体に関するものであり、とくに曲げた状態での
圧縮強度が大きい良質のスチレン系樹脂発泡体に関する
ものである。

（従来の技術）スチレン系樹脂発泡体は、色々な分野で使用されている
０例えば、薄肉のシートは容器などに加工して使用され
、厚肉の板は畳床、冷凍倉庫の床や壁材などに使用され
ている。

スチレン系樹脂発泡体を作るには、押出発泡法が好適で
あることが知られている。押出発泡法とは、押出機を使
用し、押出機内で樹脂を溶融してこれに発泡剤を圧入し
、押出機から押し出すと同時に樹脂を発泡させて、断面
が−様な発泡体を得る方法である。

発泡剤としては、色々なものが用いられた。その発泡剤
は、次の３種のものに大別された。第１は、樹脂の軟化
点以上の温度で分解して気体を発生する固体化合物であ
る。第２は、樹脂に親和力をもって溶解し、加熱すると
樹脂中で気化する液体又は気体化合物である。第３は、
加圧下に樹脂に溶解することのできる不活性な気体であ
る。このうち、押出発泡法では、１！２の樹脂中で気化
する液体又は気体化合物が最も好んで用いられ、補助的
に第３の不活性な気体が用いられた。

樹脂中で気化する液体又は気体化合物は、易揮発性液体
とも云われた。易揮発性液体は、これを分けると、ヘキ
サン、ペンタン、ブタンのような脂肪族炭化水素類と、
塩化メチル、ジクロロジフロロメタンのようなハロゲン
化脂肪族炭化水素類との、２種類のものを含んでいた。

不活性な気体は、単に気体とも呼ばれ、二酸化炭素、窒
素などを含んでいた。これらの発泡体は、これを混合し
て用いることとされた。

スチレン系樹脂に上述のような発泡側を加えて押出発泡
を行うと、ここに押出発泡体が得られた。

しかし、こうして得られたスチレン系樹脂発泡体は、曲
げ強度と圧縮強度とが互いに背反する関係を持っていた
。すなわち、圧縮強度の強いものは曲げ強度が弱く、従
って僅かに曲げただけで座屈するようなものとなり、逆
に曲げ強度が強いと、圧縮強度が弱くなる、という関係
にあった。また、気泡径を小さくすれば曲げても破断し
にく（なるが、圧縮強度が弱（なった、従って、気泡が
小さくて１０％の歪みを加えた条件下で、圧縮強度が２
　ｋｇ／ｄ以上となるような密度２５〜３５ｋｇ／イの
発泡体は簡単に得られなかった。

ところが、スチレン系樹脂発泡体を使用するがわでは、
当然ながら圧縮強度と曲げ強度とが均衡を保って共にす
ぐれているものを要求していた。

例えば、厚肉のスチレン系樹脂発泡板は、畳床の芯材と
して大量に使用された０畳床を製造する際には、厚さ２
０−２５ｍの板状の発泡体を厚さ約３００論に重ねたワ
ラの間に挟み、約５０ｍの厚さにロールで圧縮して縫製
された。こうしてロールで圧縮するとき、発泡板の曲げ
強度が弱いと破断し、また圧縮強度が弱いと、所望の厚
さの床が得られないこととなった。従って、成る程度曲
げてもその曲げに耐え、曲げても座屈や破断しないで容
易に元の状態に戻ることができ、しかも曲げた状態でも
一応充分な圧縮強度を持っているような、スチレン系樹
脂発泡体が要求されたが、この要求を満たすような発泡
体を確実に得ることはできなかった。

スチレン系樹脂を押出発泡させて得られた発泡体は、そ
の表面に必ず非発泡又は低発泡の１皮を持っていた。従
って、押出発泡体の発泡状態を観察するには、非発泡の
薄皮を剥がして、内部の発泡状態を観察する必要があっ
た。こうして従来の押出発泡体を観察すると、その発泡
状態は区区であった。すなわち、押出発泡の際に採用さ
れる成形条件次第で、色々な気泡状態を現出していた。

例えば、押出発泡の際に押出方向に強く引つ張ると、気
泡はすべて押出方向に引き延ばされたものとなった。ま
た、押出方向の引つ張りを小さくし、厚み方向になるべ
く＊ｉさせるようにすると、気泡は厚み方向に引き延ば
されたものとなった。市場には、このような様々な気泡
状態のものが、入り交じって提供されていた。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、密度が２５〜３５ｋｇ／％のスチレン系樹
脂押出発泡体であって、曲げ強度が強（て、曲げても座
屈や破断を起こさないで容易に元の状態に戻ることがで
き、しかも曲げた状態での圧縮強度が大きくて、１０％
の歪みを与えた状態での圧縮強度が２　ｋｇ／ｄ以上で
あるような発泡体を提供しようとするものである。

（課題解決のための手段）この発明者は、スチレン系樹脂の押出発泡体における圧
縮強度と曲げ強度との関係を検討した。

その結果、圧縮強度と曲げ強度との折衷には、発泡体に
おける気泡状態が密接に関係していることを突き止めた
。

０スチレン系樹脂発泡体は、表面に発泡していない薄皮
を持っているので、気泡状態を観察するには、薄皮を削
り取ってその内部を観察しなければならない、この発明
者は、このようにして発泡体の内部における気泡の状態
と強度との関係を検討した結果、気泡の形状が特別な状
態にあるとき、発泡体は、圧縮強度と曲げ強度とが共に
均衡を保った良好なものとなることを見出した。詳述す
れば、例えば厚さが１０〜５０閣で密度が２５〜３５ｋ
ｇ／ｍ３のスチレン系樹脂押出発泡板にあっては、薄皮
部分として厚さ１■を取り除いたとき、表面に現れる気
泡が押出方向に大きく引き延ばされた形になっているが
、厚み方向の中心に近づくに従って、次第に気泡が押出
方向に引き延ばされなくなって、押出方間、幅方向及び
厚み方向の気泡径が等しくなる傾向にあるとき、望まし
くは平均気泡径が０．１−０．５　ｍのとき、その押出
発泡体は圧縮強度と曲げ強度の双方を均衡に保持したも
のとなることを見出した。この発明は、このような知見
に基づいて完成されたものである。

（発明要旨）この発明は、押出発泡法によって作られた薄皮付きのス
チレン系樹脂発泡体であって、厚さが１０〜５０ｏＩｌ
ｌ、密度が２５〜３５ｋｇ／ｍ３であり、表皮から厚さ
１ｍｍを除いた部分における押出方向の平均気泡径が、
幅方向及び厚さ方間の平均気泡径よりも大きく、その比
が１．２〜２．０の範囲内にあって、その比が発泡体の
厚さ方向の中心に近づくに従って、次第に１に近づくこ
とを特徴とする、スチレン系樹脂発泡体を要旨とするも
のある。

（各要件の説明）この発明では、樹脂としてスチレン系樹脂を用イル。ス
チレン系樹脂とは、スチレンの単独重合体のほか、スチ
レンと他の単量体との共重合体を含んでいる。他の単量
体は、例えば、α−メチルスチレン、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、アクリロニ
トリル、ブタジェン、無水マレイン酸などである。これ
らの共重合体は、スチレンを５０重量％以上含むもので
ある。

押出発泡は、これまで行われて来たように行う。

すなわち、スチレン系樹脂にタルクのような無機質充填
材を加え、その他安定剤、」暇難燃化剖を加え、押出機
内で上述のような発泡剤を圧入して発泡体とする。また
、押出機としては従来の押出機をそのまま使用し、口金
としてはフラットダイを使用し、さらに口金の先には成
形具を付設して実施することができる。

この発明は、スチレン系樹脂発泡体のうち、厚さが１０
〜５０ｍｍで、密度が２５〜３５ｋｇ／ｒｒ？の発泡体
を対象としている。その理由は、厚さが１０■以下の発
泡体では、厚み方向における気泡の差を正確に把握し難
いからであり、厚さが５０ｍ以上となると気泡の調整が
困難となるからである。

また、密度が２５ｋｇ／ｒｒｒ以下では発泡体としての
価値がなく、３５ｋｇ／ｍ以上では圧縮強度も曲げ強度
も何れも不充分なものとなるからである。

さらに、平均気泡径については、気泡径が大きいほど圧
縮強度は強くなるが、曲げると破断しやすくなり、また
気泡径が小さいほど曲げても破断しにくくなるが、圧縮
強度は弱くなる。このような点を考慮し、この発明では
平均気泡径を０．１−〇、５閤のものとする。

この発明では、気泡の状態を規定するのに、表皮から厚
さ１ｍの薄皮を剥いだ部分を基準とする。

それは、前述のように、押出発泡体が表面に非発泡又は
低発泡の薄皮を持っているからである。この薄皮を剥い
だとき、表面に現れる気泡が押出方向にとくに長く引き
延ばされたものであることを必要としている。

具体的には、表面に現れる気泡は、次のような関係にあ
ることを必要としている。押出方向をＭＤとし、幅方向
をＴＤとし、厚み方向をＶＤとすると、ＭＤの平均気泡
径がＴＤの平均気泡径に対しくＭＤ／ＴＤ）　、１．２
〜２．０の範囲内あり、またＭＤの平均気泡径がＶＤの
平均気泡径に対しくＭＤ／ＶＤ）　、１．２〜１０（７
）範囲内にあることを必要としている。

さらに、この発明では、上述のＭＤ／ＴＤの比、及びＭ
Ｄ／ＶＤの比が、何れも発泡体の厚み方向の中心に近づ
くに従って、次第に１に近づ（ことを必要としている。

このことは、云いかえると、発泡体の厚み方向の中心で
は、気泡が押出方向にとくに大きく引き延ばされたもの
でなくなって、ＭＤがＴＤに近づくとともにＶＤにも近
づくこと′を意味している０発泡体内にある気泡は、そ
の形が角張っていて球ではないけれども、球に近い形に
なっていることを意味している。

上述の関係を図面によってさらに具体的に説明すると、
次のとおりである。第１図ないし第４図は、この発明に
係るスチレン系樹脂押出発泡体の断面拡大図である。第
１図は、表皮から１−の厚さの表皮を剥いで表面を現し
、この表面から厚さ方向の中心に向かって切断したとき
の発泡体の断面拡大図である。第１図の横方向は押出方
向であり、縦方向は厚さ方向である。第１図の気泡は横
方向に引き延ばされているから、押出方向と厚さ方向と
の平均気泡径比は、１．５対１と考えられる。

第２図は、同じ表面を幅方向に表皮から中心に向かって
切断したときの発泡体の断面拡大図である。

第２図の横方向は幅方向であり、縦方向は厚さ方向であ
る。第１図の押出方向の気泡径は、第２図の幅方向の気
泡径より大きく、その平均気泡径比は１．２対１と考え
られる。

第３図は、第１図及び第２図と同じ発泡体を厚み方向の
中心部において、厚さ方向に切断したときの断面を、第
１図及び第２図と同じ倍率に拡大して示したものである
。第３図の横方向は押出方向であり、縦方向は厚さ方向
である。第３図では気泡の平均径が、押出方向と厚さ方
向とで１．０６対ｌの比となっている。第４図は、同じ
発泡体の厚み方向の中心部において幅方向に切断したと
きの断面拡大図である。第４図の横方向は幅方向であり
、縦方向は厚さ方向である。第３図の押出方向の気泡径
は第４図の幅方向の気泡径より大きく、その平均径が、
１．１対１の比となっている。

第５図ないし第８図は、この発明に係る他のスチレン系
樹脂発泡体の断面拡大図である。第５図及び第６図は、
第１図及び第２図と同様に、表皮を除いたあとの表面部
において、それぞれ厚さ方向及び幅方向に切断したとき
の発泡体断面の拡大図である。第５図の横方向は押出方
向であり、縦方向は厚さ方向である。第５図では、平均
気泡径が押出方向と厚さ方向とで０．３３対０．２２の
比となっている。第６図の横方向は幅方向であり、縦方
向は厚さ方向である。第５図の押出方向の気泡径は第６
図の幅方向の気泡径より大きく、その比は０４３３対０
．２０となっている。

第７図及び第８図は、第３図及び第４図と同様に、発泡
体の厚み方向の中心部において、それぞれ厚さ方向及び
幅方向に切断したときの断面を第５図及び第６図と同じ
倍率に拡大した図である。

第７図の横方向は押出方向を示し、縦方向は厚さ方向を
示している。第７図では、気泡径が押出方向と厚さ方向
とで０．３７対０．３５の比となっている。第８図の横
方向は幅方向を示し、縦方向は厚さ方向を示している。

第７図の押出方向の気泡径は第８図の幅方向の気泡径よ
り大きく、その比は０．３７対０．３５の比となってい
る。

（発明の効果）上述のような気泡を持ったスチレン系樹脂の押出発泡体
は、曲げ強度に対し圧縮強度が均衡の取れた充分なもの
となっていることを特徴としている。このことは、上述
の発泡体に１０％の歪みを加えたときの圧縮強度を測定
すると、明らかである。すなわち、これまでのスチレン
系樹脂の押出発泡体は、１０％の歪みを加えてその圧縮
強度を測定すると、その圧縮強度は２　ｋｇ／ｃｄ未満
であったが、この発明に係る押出発泡体は２　ｋｇ／ｃ
ｄ以上の１０％歪み圧縮強度を持っている。従って、こ
の発明に係る発泡体は、曲げ強度と圧縮強度とが共に必
要とされる分野、畳床の芯材、とくにワラと複合して使
用する分野において有用な材料となり、各方面の用途が
期待される。

以下に実施例を挙げて、この発明に係る発泡体のすぐれ
ている所以を具体的に明らかにする。以下の実施例にお
いて、単に部又は％というのは、重量部又は重量％の意
味である。また、平均気泡径の測定は、ＡＳＴＭ−０２
８４２−６９によって測定した。

実施例ＩＩｆ脂としてｌリスチレン（ビカフトｅ（［４１ｏａ°
Ｃ、メルトインデックス４．５）を用い、この樹脂１０
０部に対して、粒径１〜４ミクロンの微粉末タルク５，
０部と、臭素系の離燃化剤としてヘキサブロモシクロド
デカン２部と、トリスノニルフェニルフォスファイト０
．０５部とを加え、この混合物を押出機に供給した。

押出機内で上記混合物を加熱溶融して混合するとともに
、溶融樹脂に発泡剤を圧入した。発泡剤としてにメチル
クロライドだけを用い、樹脂ＩＫｐに対してメチルクロ
ライドｆ：１４モル圧入した。

押出機の出口で樹脂の温度１１２５℃に調整し、口金か
ら押し呂した。口金としては、先端に厚さ０、５　ｍ　
、Ｉｌｌ　Ｏ’Ｏｗａｇの細＠を穿設し、ここから樹脂
を押し出すものを用いた。口金の先端には成形具を密接
して取付けた。成形具としては、入口寸法が口金の上記
縦隙に実質的に等しく、６２寸法が厚さ２２ｍ、！２０
０鱈で全長が５０ｆｉであり、入口から出口に向かって
ゆるやかに拡大された樹脂通路を備えたものを用いた。

この樹脂通路には内面に弗素樹脂が被覆されていた。成
形具には９０℃の油を循環させて冷却した。このように
して口金から呂た樹脂を成形具へ導き、これをロールで
押圧しながら引取り、厚さ２５部１幅約２５０ｍの押出
発泡板を得た。

得られた発泡板は、密度が３２に、／−で、薄皮１ｔｍ
１：除いた部分の平均気泡径が０．３ｍで、薄皮１鵡直
下の気泡に長手方向（Ｍ’Ｄ）が０．２９　ｔｍ、幅方
向（ＴＩ））が０．２４５ｍ、厚さ方向（ＴＤ　）がα
１９ｍであった。従ってＭＤ／ＴＤ＝Ｌ２、ＭＤ／ＶＤ
＝１５で厚さ方向中心の気泡ＨＭＤが０．８７■、ＴＤ
が０２２■、ＶＤが０．３５ｍｒあり、ＮＤ／ＴＤ＝Ｌ
１、ＭＤ／ＶＤ＝ＬＯ６で、常温で２週間放置後に厚さ
方向に１０％歪を加えたときの圧縮強度は１５　Ｋｍ／
ｃ＋＋ｆであった。また、２０’Ｃにおける熱伝導率ｆ
ｆｏ、０２９ＫｃａＡ／　ｍ−ｈｒ・℃であって、ワラ
と複合して破断、座屈することなく、良好な畳床に加工
することができ、また断熱材としても良好なものであっ
た。

実施例２実施例１において、樹脂１００部に対し平均粒径Ｌ５〜
１８　ミクロンの微粉末タルクを４．０部用い、メチル
クロライドを樹脂ＩＫｇに対して３モル用いることとし
た以外は、実施例１と全く同様にして発泡板を得た。

得られた発泡板は、密度が３０Ｋｇ／ｍ’で、薄皮１ｍ
を除いた部分の平均気泡径が０．３５＋ａｍ、薄皮１ｍ
直下の気泡はＭＤ／ＴＤ／ＶＤの比が０．３３１０．２
５７０．２０であり、厚さ方向の中心においてＭＤ／Ｔ
Ｄ／ＹＤの比が０．８７１０．３５１０．３５であり、
常温で２週間放置後に・厚さ方向に１０％の歪を加えた
ときの圧縮強度が１４Ｋｙｌ薗であった。従って、実施
例１と同様に、畳床芯材、断熱材として良好な発泡体と
認められた。

実施例３実施例１において、樹脂１００ｓに対し微粉末タルク２
８．５部用い、発泡剤として樹脂ＩＫｐに対しメチルク
ロライド２モルと窒素ガス０１モルとの混合物を用いる
こととした以外は、実施例１と全く同様にして発泡板を
得た。

得られた発泡板は、密度が３２　Ｋ９／ｌ−で、薄皮ｌ
ｆｉを除いた部分の平均気泡径が０．２８鱈、薄皮１厘
直下（Ｄ％泡１−！ＭＤ／ＴＤ／ＶＤＯ比；６（０，３
８１０，２８１０，２１であり、厚さ方向の中心におい
てＭＤ／ＴＤ／ＶＤの比が０．３１１０．２６１０．３
１ｒあ’）、常温で２週間放置後に、厚さ方向に１０％
の歪を加えたときの圧縮強度が２，５に９／−であった
。従って、実施例１と同様に、畳床芯材、断熱材として
良好な発泡体と認められた。　　　　　　　　″実施例
４実施例１において、樹脂ＩＫｇに対しメチルクロライド
２モルと、モノクロロジフロロメ゛タン０．２モルとを
用いることとした以外は、実施例１と全く同様にして発
泡板を得た。

得られた発泡板は、密度が２９　Ｋｇ／−で、薄皮ＩＭ
を除いた部分の平均気泡径が０．３１ｍ、薄皮ｌ問直下
゛の気泡ｄＭＤ／ＴＤ／ＹＤ　の比が０．４２１０．３
６１０、２３であり、厚さ方向の中心においてＭＤ／Ｔ
Ｄ／ＶＤの比カ０．４’７１０Ｊ４１０．３８　Ｔあり
、常温で２週間放置後に厚さ方向に１０％の歪を加えた
ときの圧縮強度が２．ＯＫｐ／ｃｄであって、実施例１
と同様に、畳床芯材、断熱材として良好と認められた。

比較例１実施例１において、樹脂１００Ｎに対し微粉末タルクを
１０部用い、発泡剤として樹脂ＩＫｇに対しメチルクロ
ライドを２モル用いることとした以外は、実施例１と全
く同様にして発泡板を得た。

得られた発泡板は、密度が８６　Ｋｙ／−で、薄皮１ｆ
ｉを剥いだ部分の平均気泡径が０．９　ｔｍで薄皮１鱈
直下の気泡は、ＭＤ／ＴＤ／ｆｆＤ　の比カＬ　Ｏｌｏ
、　９１０．６であり、厚さ方向の中心におけるＭＤ／
ＴＤ／■の比が１２／Ｌ　Ｏｌｏ、　７であり、常温で
２週間放置後に、厚さ方向に１０％の歪を加えたときの
圧、線強度が１６にμｄであった。従って、この発泡体
は実施例１〜３のものに比べて劣るものであった。

比較例２実施例１において、樹脂１００部に対し平均粒径が１５
ミクロンの微粉末タルクラ４，０部用い、発泡剤として
樹脂Ｉ　Ｋｐに対しメチルクロライドを２モル用いるこ
ととした以外は、実施例１と全く同様にして発泡板を得
た。

得られた発泡板は、密度が８３ＫＦ／Ｗｆで、薄皮１ｍ
を剥いだ部分の平均気泡径が０．４　’２　ｔｍで、薄
皮１ｍ＋直下ノ気泡ＨＭＤ／ＴＤ／ＶＤ　ノ比カ０．４
１０．２５１０．１８であり、厚さ方向の中心における
ＭＤ／ＴＤ／ｖＤの比カ０．６１１０．３１０．２８　
Ｔあり、常温で２週間放置後に１厚さ方向に１０％の歪
を加゛えたときの圧縮強度が１５　Ｋｇ、Ａ−であった
。従って、この発泡体は実施例１〜８のものに比べて劣
るものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、この発明に係る発泡体の表皮から
厚さ１ｆｌの部分を剥いで現れた表面部分の発泡体の断
面拡大図である。第３図及び第４図は、同じ発泡体の厚
さ方向の中心部における発泡体断面の拡大図である。第
５図及び第６図は、この発明に係る他の発泡体の表皮か
ら厚さＩ’ｍの部分を剥いで現れた表面部分の発泡体の
断面拡大図である。落７図及び第８図は、はじ発泡体の
厚さ４方向の中心部における発泡体断面の拡大図である
。第１図１Ｍ３八方旬第２図ＰＰｍ力向第ｊ図第４図第５図押生力釦第６図押ユ乃曹第７図第０図ＰＦヱカ前

Claims

【特許請求の範囲】

押出発泡法によって作られた薄皮付きのスチレン系樹脂
発泡体であって、厚さが１０〜５０ｍｍ、密度が２５〜
３５ｋｇ／ｍ＾３であり、表皮から厚さ１ｍｍを除いた
部分における押出方向の平均気泡径が、幅方向及び厚み
方向の平均気泡径よりも大きく、その比が１．２〜２．
０の範囲内にあって、その比の値が発泡体の厚さ方向の
中心に近づくに従って、次第に１に近づくことを特徴と
する、スチレン系樹脂発泡体。