JPS6151972B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、スチレン系樹脂発泡体の製造方法
に関するものである。 押出成形法によると、連続的に能率よく成形体
を製造することができるので、断面形状の一定な
発泡体を作るには、押出成形法によることが好ま
しい。スチレン系樹脂を用いて、シートと呼ばれ
るような薄い広幅の発泡体を作る場合には、押出
成形法によつて良好な発泡体を製造することがで
きる。しかし、発泡シートの厚みが大きくなつ
て、例えば厚みが10mm以上となり、いわゆる板と
呼ばれるような厚いものになると、これを押出成
形法によつて作ることが困難となる。それは、厚
みが大きくなると、発泡体の局部的な密度差が顕
著に現れ、表面部分と内部とを一様に発泡させる
ことが困難となるからである。そこで、押出成形
法によつて厚みの大きいものを均一に発泡させる
に適した方法を案出する必要があつた。 そこで、この発明者は、厚みの大きいスチレン
系樹脂発泡体を均一に発泡させる方法を案出すべ
く、種々の実験を行つた。その際、この発明者
は、押出機から出た肉厚の発泡体を大気中で発泡
させたのち、表面から冷却して表面部分だけを一
旦固化させて皮をつけ、内部はまだ高温にあつて
柔かい発泡力の残存する状態にあるとき、この表
面の皮から水蒸気を接触させて表面から加熱し
た。その結果、このようにすると、発泡体の表面
の皮の発泡につれて内部も残存発泡力で再び発泡
し、その横断面では表面部も内部も同じように発
泡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ずいてなされたものである。 この発明は、発泡剤を含んだ溶融スチレン系樹
脂を押出機から低圧領域に押出し、発泡させて発
泡体とし、発泡体の内部が高温にあつて表面部が
熱変形温度以下となつた状態で、発泡体表面に水
蒸気を接触させ、表面を熱変形温度以上に加熱し
て発泡させることを特徴とする、スチレン系樹脂
発泡体の製造方法に関するものである。 スチレン系樹脂発泡体を再び加熱すると、発泡
体が二次発泡し、発泡倍率を増すに至ることは、
既に知られている。この場合、最初の発泡すなわ
ち一次発泡と、あとからの発泡すなわち二次発泡
との間には、ある程度の時間を置かなければなら
ないとされた。例えば、少くとも一昼夜位は放置
することが必要とされた。このことは、スチレン
系樹脂から成る発泡性ビーズを孔あき金型に入
れ、水蒸気を金型内に吹き込んで発泡成形体とす
る場合に、ビーズを一次発泡させてから二次発泡
させるまでに、通常数日間放置することを必要と
していたことからも明らかである。すなわち、従
来は、一次発泡に引き続いて二次発泡を行つたの
では、二次発泡の効果が充分でないと考えられて
いた。 この発明方法では、押出発泡の過程で、一次発
泡と二次発泡とを引き続いて行うのであるから、
従来の常識から云えば二次発泡の効果が充分でな
く、従つて無駄なことをすると考えられた。とこ
ろが、その常識に反して、押出発泡に引き続いて
水蒸気を用い、水蒸気を直接発泡体に接触させて
二次発泡を行うと、二次発泡の効果が現れ、発泡
が均一に行われることになるのである。このこと
は、全く意外なことである。 従来法では、押出発泡を行う場合、発泡後は形
を整えるとともに冷却を続けそのまま成形体とす
るのであるが、この発明方法では、従来どおり、
例えば大気中で発泡させ、形を整えるとともに完
全に冷却するが、その冷却を成形体の取得まで継
続しないで、冷却を途中で一旦停止する。その停
止の時点は、発泡体の表面部分だけが熱変形温度
以下になつた時である。すなわち、発泡体の内部
が高温にあつて、発泡力を維持され、表面部だけ
が冷えた状態のとき、冷却を中止し、代わつて表
面から発泡体を加熱するのである。加熱には水蒸
気を用い、水蒸気を発泡体に直接接触させる。こ
の点で従来法とは異なる。 発泡体を冷却すると云う従来法では、発泡体は
表面が低い倍率に発泡し、内部が高い倍率に発泡
することとなつた。従つて、得られた成形体は、
表面に堅い表皮が存在するものとなつた。ところ
が、上述のように、途中で冷却を中止し再び水蒸
気を接触させて加熱すると、表面部分が再び発泡
するので、それにつれて内部の残存発泡力も解除
されて全体が均一に発泡することとなる。 上述のように、押出成形のあと工程で行う冷却
を途中で中止し、代りに水蒸気を接触させて加熱
し二次発泡させると、得られた成形体はただ均一
に発泡しているというだけでなく、色々な面でさ
らに良好なものとなる。例えば、発泡体は、全体
として高倍率の発泡体となり、寸法安定性がよ
く、さらに方向性のないものとなる。このうち、
高倍率の点では、二次発泡により最高５割にも及
ぶ発泡倍率の上昇が見られ、これに伴ない熱絶縁
性なども向上するに至る。また、寸法安定性の点
では、この成形体は、これをやや高めの温度に曝
してもさほど膨張や収縮をしないものとなる。さ
らに、方向性の点では、従来法では押出の際発泡
しつつあるものを一定の速度で引取るために、発
泡体が押出方向に引延ばされるか又は圧縮される
こととなつた。さらに詳述すれば、発泡に伴なう
膨張よりも早く引取ると、押出方向に引延ばされ
ることとなつて、押出方向に沿つて裂け易いもの
となり、逆におそく引取ると発泡体が圧縮され押
出方向に軟かくなり、何れにしても成形体が方向
性を持つことを避け得なかつた。ところがこの発
明方法によるものは、一応の発泡が終つてまだ内
部が発泡力を有するときにさらに表面の加熱が行
われるので内部も表面も自由に発泡して方向性が
減少又は消失されることとなる。従つて、この発
明によるものは、品質的にすぐれたものとなる。 発泡体の冷却は、自然放冷によつて行うことも
できるが、好ましいのは冷却流体を金型又は発泡
体に接触させる方法である。冷却流体としては、
空気又は水を用いることができる。 発泡体の表面部分が熱変形温度以下に冷却さ
れ、内部がまだ高温にある時点は、押出機から連
続的に発泡体が押出されて行く過程で、大よそ見
当がつけられる。すなわち、押出された発泡体
は、表面から次第に冷却され、冷却はそれ自体が
断熱材であるために非常にゆつくりと内部へ進行
する。従つて、発泡体の内部は相当の長い時間表
面部分よりも高温にある。そこで金型から出て表
面に皮がつき、外寸が概ね定まつた時点で冷却を
止め、加熱に切り替えることとする。かりに、表
皮の冷却と内部の温度の関係がわからないときに
は、進行しつつある発泡体をところどころで切断
してその断面を観察し、内部が残存発泡力で膨張
する時点を選んで加熱に切り替えることができ
る。 この発明方法において、冷却から加熱への切替
を、発泡体の冷却が進み過ぎた状態で行うと、殆
んど二次発泡しないか、又は得られた発泡体の中
央部に低発泡の中間層を生成させることになる。
また、逆に発泡体の冷却が不充分な状態で行う
と、二次発泡の効果が充分に現れない。そのた
め、切替時点は、冷却された表面部分と、高温で
残存発泡力を維持する内部とが、適当な割合で共
存する状態のときでなければならない。適当な状
態は、熱変形温度以下に冷却された表面部の厚み
が、発泡体の中心から表面までの厚みの大よそ50
分の１ないし２分の１の範囲内にあるとき、さら
に好ましくは20分の１ないし５分の１の範囲内に
あるときである。 発泡体の加熱には水蒸気を用いる。水蒸気は80
℃ないし120℃のものを用いるが好ましい。水蒸
気は、これを発泡体の表面に直接接触させる。そ
の接触の時間は水蒸気の温度、発泡体の大きさ等
を考慮し、発泡体の表面が熱変形温度以上になつ
て、適度に発泡するに至ることを基準として適当
に定める。その時間は、通常１分ないし10分の程
度である。 水蒸気による加熱の際及びその直後には、発泡
体が発泡して体積を増すから、発泡体が膨張でき
る状態に保持しなければならない。それととも
に、発泡体が望ましくない変形を起すのを避ける
必要がある。このために、テフロン被覆した板面
で発泡体をゆるく挾んだり、又は多数のロールを
平行に並べて少くとも上下から発泡体を支えるよ
うにする。連続的に行うきには、板又はロール間
の間隔を入口がわから出口がわに向つて次第に広
くし、広がりに応じて発泡体が膨張できるように
する。こうして板又はロール間を通過する間に、
発泡体が水蒸気に接触して表面から加熱されるよ
うにする。また、加熱に際しては、加熱区域を区
切つて１つの槽とし、発泡体を連続的に槽内へ送
り込み、槽内を通過させることによつて加熱を行
うようにしてもよい。 表面から加熱され、表面部分が二次発泡せしめ
られた発泡体は、その後冷却され、そのまま又は
切断されて製品となる。こうして得られた製品
は、表面部分が内部と同じように均一微細に発泡
しており、表面部分と内部との間に発泡倍率の
差、すなわち密度差がないのを特色とする。その
ほか、前述のように、高倍率に発泡しており、方
向性のないものとなり、気温の上下による寸法変
化の少ない等の特色を併せ持つている。従つて、
この発明方法による製品は、発泡体として良好な
ものであり、この方法による板は、住宅の天井、
一般建造物の屋上又は外壁における断熱材として
用いるのにとくに適している。 この発明方法において用いられるスチレン系樹
脂は、スチレン系単量体の単独重合体に限らず、
共重合体をも含んでいる。スチレン系単量体には
スチレンのほか、メチルスチレン、エチルスチレ
ンも含まれる。また、共重合体は、スチレン系単
量体が50モル％以上含まれている共重合体を含ん
でいる。共重合の相手方単量体としては、メチク
リル酸メチル、アクリロニトリル、無水マレイン
酸等が挙げられる。そのうち、好適な樹脂は、ポ
リスチレン、スチレン―アクリロニトリル共重合
体、及びスチレン―無水マレイン酸共重合体であ
る。 この発明方法において用いられる発泡剤は、ス
チレン系樹脂の熱変形温度よりも低い沸点を持つ
た脂肪族炭化水素、又はハロゲン化脂肪族炭化水
素である。脂肪族炭化水素の例は、プロパン、ブ
タン、ペンタン、ヘキサンのような飽和脂肪族炭
化水素であり、プロピレン、ブテン等の不飽和脂
肪族炭化水素である。また、ハロゲン化脂肪族炭
化水素の例は、メチルクロライド、メチレンクロ
ライド、ジクロロジフルオロメタン、等である。
これらのものは、単独で又は２種以上のものを混
合して用いることができる。 樹脂に発泡剤を含ませる場所は、押出機に樹脂
を供給する以前であつても、或いは押出機の途中
であつてもよい。押出機は、一軸スクリユーのも
のでも、二軸スクリユーのものであつてもよい。 この発明方法は、大きい肉厚の発泡体を作る場
合にとくに顕著な効果を発揮するが、肉厚の小さ
い発泡体の製造にも適用できる。ここで大きい肉
厚の発泡体とは、厚みが10mm以上の大きさの発泡
体を指している。 次に実施例を挙げて、この発明方法の具体例を
述べる。以下で単に部というのは、重量部の意味
である。 実施例 樹脂としてポリスチレンを用い、ポリスチレン
100部に微粉末タルク（気泡調整剤）0.5部を配合
し、この配合物を押出機に１時間60Kgの割合で供
給し、押出機の中で発泡剤を樹脂中に圧入した。
発泡剤としては、ジクロロジフルオロメタン３部
とメチルクロライド７部との混合物を用い、この
混合物を樹脂１Kgに対し110ｇの割合で圧入し
た。 口金は、先端に厚み2.5mm、幅50mmの開口を備
え開口部の上下に直径10mmの穴をあけ、60℃の水
を通して表面を冷やしながら、この開口から樹脂
を温度110℃で押出した。口金の先端には、樹脂
の変形を防ぐために成形具を密接した。成形具と
しては、入口寸法が口金の開口に実質的に等し
く、出口寸法が厚み82mm、幅130mm、長さが310mm
であり、入口から出口に向つて緩やかに拡大され
た樹脂通路を備えたものを用いた。成形具の樹脂
通路壁には、弗素樹脂を被覆した。成形具内には
60℃の水を循環させた。 成形具を出た発泡体は大きく発泡していた。こ
の発泡体に20℃の空気を吹付けて発泡体を冷却し
た。冷却は成形具の端から100mmのところまでと
した。このとき、発泡体は表面温度が35℃であ
り、中心が75℃であつた。この先には長さ５ｍの
蒸気槽を置き、槽内に0.1Kg／cm²の水蒸気（95
℃）を噴出させて、発泡体を加熱した。 こうして得られた成形品について物性を測定す
ると、次表の実施例の欄に示すように、密度が全
体にわたつて均一化し、発泡倍率が上昇して密度
が小さくなつており、さらに圧縮強度の方向性が
少なくなつていることを認めた。また、こうして
得た成形品は若干フレキシブルなものとなつてい
た。 なお、比較のために、上記の実施例の操作にお
いて、蒸気槽を使用しないで、直接冷却して得ら
れた成形品の物性を比較例の欄に記載した。比較
例の場合には、成形品の厚み方向に密度差が大き
く、圧縮強度の方向性の差も大きくなつている。 さらに、比較例の成形品を１週間常温に放置し
たのち、95℃の蒸気槽の中で２分間加熱したが、
密度が上部30.5、中部30.1、下部31.4となつただ
けで、殆んど二次発泡しなかつた。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発泡剤を含んだ溶融スチレン系樹脂を押出機
   から低圧領域へ押出し、発泡させて発泡体とし、
   発泡体の内部が高温にあつて表面部が熱変形温度
   以下となつた状態で、発泡体表面に水蒸気を接触
   させ、表面を熱変形温度以上に加熱して発泡させ
   ることを特徴とする、スチレン系樹脂発泡体の製
   造方法。