(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が６０〜９０℃のポリオレフィン系樹脂と、発泡剤と架橋剤とを含む副原料とを混練して得られた混合原料を第１成形型(30)に注入し、
前記混合原料を加圧下で１２５〜１６０℃に加熱して架橋させた後、常圧下に戻すことで前記第１成形型(30)内に第１フォーム(12)を製造し、
脱型後の第１フォーム(12)を第２成形型(32)内に装入し、常圧下で１６０〜１９０℃に加熱して架橋させつつ発泡させることで、その発泡倍率を１５〜５０倍に制御し、これにより３次元網目構造の骨格(20)を有し、熔解処理により除去可能なセル膜(22)を前記骨格(20)間に形成するようにした
ことを特徴とするポリオレフィンフォームの製造方法。
【請求項２】
融点が６０〜９０℃のポリオレフィン系樹脂と、発泡剤と架橋剤とを含む副原料とを混練して得られた混合原料を第１成形型(30)に注入し、
前記混合原料を加圧下で１２５〜１６０℃に加熱して架橋させた後、常圧下に戻すことで前記第１成形型(30)内に第１フォーム(12)を製造し、
脱型後の第１フォーム(12)を第２成形型(32)内に装入し、常圧下で１６０〜１９０℃に加熱して架橋させつつ発泡させることで、その発泡倍率を１５〜５０倍に制御し、これにより前記第２成形型(32)内に３次元網目構造の骨格(20)を有し、熔解処理により除去可能なセル膜(22)を前記骨格(20)間に形成しているポリオレフィンフォーム(14)を製造し、
脱型後のポリオレフィンフォーム(14)を熔解処理用密閉容器(34)に装入し、該熔解処理用密閉容器(34)に対して、酸素ガスと可燃ガスの体積混合比を１：３〜１：４の範囲に設定した混合ガスの分圧を０.１３１〜０.１４１ＭＰａとなるように注入して点火・爆破する熔解処理することで、前記熔解処理用密閉容器(34)に３次元網目構造を有する骨格(20)間に形成されていたセル膜(22)が除去され、ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠した少なくとも１００ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃの通気性となるようにした
ことを特徴とするポリオレフィンフォームの製造方法。
【請求項３】
前記第１成形型(30)を使用する工程での圧力は、３〜２０ＭＰａの範囲に設定される請求項２記載のポリオレフィンフォームの製造方法。
【請求項４】
前記可燃ガスとして、水素ガスが使用される請求項２または３記載のポリオレフィンフォームの製造方法。
【請求項５】
前記熔解処理を施すに先立ち、等速２本ロールを使用した圧縮による破泡処理が実施される請求項２〜４の何れか一項に記載のポリオレフィンフォームの製造方法。
【請求項６】
前記混合ガスの注入は、前記熔解処理用密閉容器(34)内を６６６.５Ｐａ(５Ｔｏｒｒ)以上の真空状態としてから実施される請求項２〜５の何れか一項に記載のポリオレフィンフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポリオレフィンフォームの製造方法に関し、更に詳細には、熔解処理を施すことにより高通気性を達成し得る構造を有するポリオレフィンフォームを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂を原料として作製される発泡体(以下、フォームと云う)として、殊に耐候性、耐水性および耐薬品性等に優れた樹脂材料であるポリオレフィンを採用した、所謂ポリオレフィンフォームが昨今、様々な分野に利用されている。具体的には、前述の材質的な特徴を生かし得る、人体を保護するためのスポーツ用具等に好適なパッド部材や、断熱および緩衝特性に優れた用途部材として使われる床材および壁材等の建材が挙げられる。
【０００３】
前記ポリオレフィンフォームは、前述の優れた特性を材質的に有する一方で、該フォームを形成する気泡の膜が閉じた、所謂独立気泡構造を有して外気の通気性が低いため大きな圧縮変形をさせることができず、その硬度が高いといった問題を内在していた。このため高い柔軟性および通気性や、大きな圧縮変形が必要とされる、例えばベッドやソファーのクッション等の用途には好適に利用されていなかった。
【０００４】
ところで前記ポリオレフィンフォームのような独立気泡構造を有するフォームを連通化する手段として、▲１▼等速２本ロール等を使用し、該ロール間にフォームを狭持する、所謂カレンダー加工を施すことで物理的に独立気泡を破壊し、連続気泡構造とする方法や、▲２▼該フォームを所定の密閉容器内に装入し、ここに所要組成の酸素ガスおよび可燃ガスを注入・点火して爆発により独立気泡構造を破壊する、所謂熔解法が知られている。このような方法を実施することで、例えば独立気泡構造を有するウレタンフォーム等は容易にその連通性を高めることが可能であった。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、▲１▼に記載の如く、等速２本ロール等で発泡体を圧縮し、その圧縮力により気泡を物理的に破壊する場合、一定方向からの圧縮による破壊のため気泡の破れ方に方向性が生じるばかりでなく、破れ方においても、セル膜に亀裂が入ったように破れセル膜の開口径が大きくなるわけではない。また、ポリオレフィン発泡体にあっては、殊に樹脂骨格が元来太く、樹脂に強度があるため、発泡体を圧縮変形する力はさほど変わることなく、わずかな圧縮力で外気との通気が行われるような加工が施されているとは言い難い。
【０００６】
また▲２▼に記載の方法で、特開２００１-１７２４２２号に開示の熔解法で高通気化する場合、気泡の膜のみを選択的に除去し、樹脂骨格は発泡時の構造で形状保持されていることが好ましい。しかし、ウレタン発泡体に適用される処理条件では、燃焼熱が大きいと推定され、爆破、除膜時に樹脂骨格の溶融が起こり、体積収縮を起こすとともに、気泡の膜と骨格の部分の区別がはっきりとしない発泡体となってしまい、量産性がなく、爆破処理した発泡体は実用に耐えない。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来技術に係る高通気性ポリオレフィンフォームの製造方法に関して内在していた欠点に鑑み、これを好適に解決すべく提案されたものであって、所定の物性等を有するポリオレフィンフォームを原料として使用して所定の条件で発泡することにより、熔解処理によるセル膜の除去を効率的に行ない得るポリオレフィンフォームを得ると共に、このフォームを使用し、所定条件の熔解処理を行なうことで得られる通気性が高いポリオレフィンフォームの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の発明に係るポリオレフィンフォームの製造方法は、融点が６０〜９０℃のポリオレフィン系樹脂と、発泡剤と架橋剤とを含む副原料とを混練して得られた混合原料を第１成形型に注入し、
前記混合原料を加圧下で１２５〜１６０℃に加熱して架橋させた後、常圧下に戻すことで前記第１成形型内に第１フォームを製造し、
脱型後の第１フォームを第２成形型内に装入し、常圧下で１６０〜１９０℃に加熱して架橋させつつ発泡させることで、その発泡倍率を１５〜５０倍に制御し、これにより３次元網目構造の骨格を有し、熔解処理により除去可能なセル膜を前記骨格間に形成するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るポリオレフィンフォームの製造方法は、融点が６０〜９０℃のポリオレフィン系樹脂と、発泡剤と架橋剤とを含む副原料とを混練して得られた混合原料を第１成形型に注入し、
前記混合原料を加圧下で１２５〜１６０℃に加熱して架橋させた後、常圧下に戻すことで前記第１成形型内に第１フォームを製造し、
脱型後の第１フォームを第２成形型内に装入し、常圧下で１６０〜１９０℃に加熱して架橋させつつ発泡させることで、その発泡倍率を１５〜５０倍に制御し、これにより前記第２成形型内に３次元網目構造の骨格を有し、熔解処理により除去可能なセル膜を前記骨格間に形成しているポリオレフィンフォームを製造し、
脱型後のポリオレフィンフォームを熔解処理用密閉容器に装入し、該熔解処理用密閉容器に対して、酸素ガスと可燃ガスの体積混合比を１：３〜１：４の範囲に設定した混合ガスの分圧を０.１３１〜０.１４１ＭＰａとなるように注入して点火・爆破する熔解処理することで、前記熔解処理用密閉容器に３次元網目構造を有する骨格間に形成されていたセル膜が除去され、ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠した少なくとも１００ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃの通気性となるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るポリオレフィンフォームの製造方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本願の発明者は、ポリオレフィンフォームを熔解処理によって高通気化するに際して、該ポレオレフィンフォームの原料および発泡条件を一定範囲内とすることで、該熔解処理を好適に行ない得るポリオレフィンフォームを得ると共に、得られたポリオレフィンフォームに対して施す熔解処理を、可燃ガスリッチの状態かつ所定圧以上の分圧とした混合ガスにより実施することで、ポリオレフィン系樹脂が有する優れた耐候性および耐水性等の物性と、優れた通気性とを併有し得るポリオレフィンフォームを製造し得ることを知見したものである。
【００１５】
なお本発明に関して使用されている圧力については、７６０ｍｍＨｇ＝１ａｔｍ(気圧)を基とした真空を基準としている。例えば記載された分圧が０.１３１ＭＰａの場合は、０.１３１ＭＰａ＝１３１ｋＰａ、１３１ｋＰａはＨｇ単位に変換すると９８８ｍｍＨｇとなる。更に９８８ｍｍＨｇを真空を基準とした値であるので、大気圧＝０の大気圧基準で考えると、９８８ｍｍＨｇ−７６０ｍｍＨｇ＝２２８ｍｍＨｇとなる。２２８ｍｍＨｇをａｔｍ(気圧)単位に変換すると２８８ｍｍＨｇ／７６０＝０.３ａｔｍとなる。従って、本発明に記載される分圧０.１３１〜０.１４１ＭＰａは、大気圧基準のａｔｍ(気圧)で書き直すと０.３〜０.４ａｔｍ(気圧)となる。
【００１６】
本発明の好適な実施例に係る高通気性のポリオレフィンフォーム１０は、図１に示す如く、所要のポリオレフィン系樹脂を原料として２段階発泡法で得られたポリオレフィンフォームに対して、所要の熔解処理を施すことでセル膜２２を除去し、３次元網目状骨格２０だけから構成するようにしたものである。なお使用される原料等については、製造の各工程毎での物性等の説明も必要とされるため、以下に製造工程を示しつつ説明をする。
【００１７】
前記高通気性のポリオレフィンフォーム１０は、図２に示すような製造工程を経て好適に製造されている。前記製造工程は、原料準備工程Ｓ１、第１発泡工程Ｓ２、第２発泡工程Ｓ３、熔解処理工程Ｓ４および最終工程Ｓ５から基本的に構成される。
【００１８】
前記各製造工程Ｓ１〜Ｓ４が実施される一連の製造機構５０は、図３に示す如く、原料準備工程Ｓ１が実施されるニーダ等の混練機５２、第１発泡工程Ｓ２が実施される第１成形型３０、第２発泡工程Ｓ３が実施される第２成形型３２および熔解処理工程Ｓ４が実施される熔解処理用密閉容器３４から基本的に構成される。
【００１９】
前記第１成形型３０および第２成形型３２は、何れも閉型時に内部空間を圧力下に密閉し得る上型３０ａおよび３２ａ並びに下型３０ｂおよび３２ｂから構成され、その内部に発泡させるべき混合原料の注入や、第１フォーム１２を装入が可能となっている。殊に前記第１成形型３０については、その内部が加圧されることが考慮され、また前記第２成形型３２については、上型３２ａおよび下型３２ｂが閉型した際に、最終的に得るべき高通気性のポリオレフィンフォーム１０の外形輪郭形状に合致した内部輪郭形状を画成するよう構成してもよく、この場合、該上型３２ａおよび下型３２ｂを複数の成形型係合片とすれば、ある程度の複雑形状にも対応し得るものである。なお前記第２成形型３２については、内部に装入された前記第１フォーム１２を常圧状態を維持しつつ発泡させるため、一定圧力を維持するための、所謂レリーズバルブが備えられている場合もある。
【００２０】
前記熔解処理用密閉容器３４も、基本的に得られたポリオレフィンフォーム１４を収容し得る大きさを有する内部空間を閉型時に画成し得る上型３４ａおよび３４ｂから構成されており、更に該上型３４ａおよび３４ｂは、内部空間を所定の真空状態にし得る密閉性と、熔解処理に係る爆破に対する防爆性とを充分に発現し得る材質および構造からなっている。殊に材質については、内部で混合ガス(後述)に点火し、爆破させた際に生じる爆轟波が反射されて、繰り返し内部空間に装入されているポリオレフィンフォーム１４に当たるよう、所定以上の剛性を有する材質であればよい。また前記熔解処理工程Ｓ４の実施のために、前記内部空間には、該空間内を所定の真空状態とするコンプレッサ３６と、混合ガスを得るための酸素等の各原料ガスボンベ３７および該原料ガスを混合し、所望の圧力状態で該内部空間に供給し得る混合機構３８とが夫々制御下に開閉自在なバルブ等を介して接続されている。
【００２１】
(原料準備工程Ｓ１について)
前記原料準備工程Ｓ１は、ポリオレフィンフォーム１０を形成する主原料等の各原料を強制攪拌して混合原料を得るための工程である。基本的には、別途用意された、１軸式または２軸式押出機、ニ一ダ、加圧式ニ一ダ、コニーダ、バンバリーミキサ、ヘンシェル型ミキサあるいはロータ型ミキサその他の混練機等が好適に使用される。この混練について、特殊な装置は必要なく、また混練速度等も限定されない。混練時の温度は、使用する熱可塑性樹脂等の熱溶融点によって適宜設定されるものであり、また混練時間は各原料の物性により左右されるが、該各原料が充分に混合・混練されればよく、通常では１０〜２０分程度で充分である。この際に余りの長時間の混練は、主原料であるポリオレフィン系樹脂の劣化を引き起こす原因となるので注意が必要である。なお得るべき混合原料の状態によっては、更にミキシングロール等を使用した３〜２０分程度の追加混練を行なう場合もある。
【００２２】
前記ポリオレフィンフォームの主原料としては、好ましくはその融点が６０〜９０℃の範囲内にあるポリオレフィン系樹脂が使用され、その他副原料として、発泡剤、架橋剤および添加剤等が適宜最適に混合される。なお主原料である前記ポリオレフィンフォームの融点が６０℃未満である場合、後述する第１発泡工程Ｓ２および第２発泡工程Ｓ３における発泡時の粘度が極度に低くなることで界面張力が弱くなってしまうため、気泡を形成することが難しく、すなわち好適な３次元網目状の骨格２０を有するポリオレフィンフォームが得られなくなってしまう。また例えポリオレフィンフォームが得られたとしても、その融点が低すぎるため、後述の熔解処理工程Ｓ４における爆破時の燃焼熱により、容易に軟化・収縮してしまい、その結果、製品として形状を維持できない。一方９０℃を越える場合には、従来の樹脂骨格の太くかつセル膜２２が厚い、例えるなら細胞壁を有する植物細胞の如き構造(後述の図４(ｃ)参照)となってしまい、その結果、後述の爆破による熔解処理による連通化が困難なフォームができてしまう。
【００２３】
前記混合原料の粘度と、得られるフォーム構造との関係を、図４を参考にして説明すると、以下の通りである。すなわち、余りに粘度が低すぎると殆ど液体と同様のものとなってしまい、フォーム形成時に骨格２０の太さに影響を与える界面張力も小さなものとなってしまい、発泡時、すなわち気泡成長時の伸びが小さくなると共に、該気泡の併合が促進されて大きくなり、セル膜２２が殆どなくなる一方で、太い骨格２０が形成されることになる(図４(ａ)参照)。また前記混合原料の粘度が大きすぎる場合、界面張力が大きなものとなり、その結果、図４(ｃ)に示すようなセル膜２２と骨格２０との間に殆ど差がない、所謂前述したような細胞壁を有する植物細胞のような構造になってしまう。
【００２４】
そして発泡時の粘度が低過ぎず高過ぎずの範囲の混合原料を使用した場合の、所謂好適な状態となったフォーム構造を図４(ｂ)に示す。具体的には、通常の３次元網目状構造の骨格２０を有すると共に、該骨格２０が太過ぎずかつその骨２０格間に薄いセル膜２２が形成された状態のものである。また図４の(ａ)(ｂ)および(ｃ)に示した骨格２０およびセル膜２２の状態を、更に分かりやすく概略的に夫々図５の(ａ)(ｂ)および(ｃ)とした。ここで骨格２０は円柱状物として示し、かつセル膜２２は該２本の円柱状物間の壁として示した。
【００２５】
ところで発泡時における前記混合原料の粘度は、発泡時に加えられる温度と、該混合原料の主成分であるポリオレフィン系樹脂の融点によって決定される。すなわち、前記ポリオレフィン系樹脂の融点が低ければ同程度の加熱でもより容易に溶融して低粘度となり、また加熱温度が高ければ該融点が同じであっても溶融度合いが高まりより低粘度状態となることは明らかである。ところがこれまでポリオレフィンフォーム原料として使用されてきた通常のポリオレフィン系樹脂の融点は１２０℃前後であり、同程度の発泡時加熱を考えた場合には、前述の図４(ｃ)に示すような骨格構造となっていた。このような骨格構造では、後述の熔解処理に適さないため、本実施例では発泡時の粘度を制御下に低下させるため、主原料たるポリオレフィン系樹脂の融点を規定している。なおこの融点の設定範囲は後述する([００３５]に説明)発泡剤の熱分解温度にも大きく関連している。
【００２６】
(第１発泡工程Ｓ２について)
前記第１発泡工程Ｓ２は、前記原料準備工程Ｓ１で得られた混合原料を所要の大きさの第１成形型３０内に注入して、加圧下に加熱しながら架橋反応を主として発泡させる、所謂２段階発泡法における第１発泡段階にあたる工程である。本工程Ｓ２の実施にあたり加えられる圧力としては、前記原料準備工程Ｓ１で混合原料中に加えられている発泡剤により発現される発泡圧と略等しい程度の圧力、具体的には３〜２０ＭＰａ程度が好適であり、また温度については１２５〜１６０℃の範囲に設定され、加熱時間については従来公知である２０〜５０分程度の範囲で実施される。本第１発泡工程Ｓ２の実施により、前記混合原料は１５倍程度を上限として発泡された第１フォーム１２とされる。
【００２７】
前記加熱温度が１２５℃未満の場合には、充分な架橋反応の達成が期待できず、一方１６０℃を越える場合には、架橋反応だけでなく発泡反応、すなわち第２発泡工程Ｓ３ての反応も同時的に起こり、その結果、中間体として得られるポリオレフィンフォーム１４の発泡倍率は、１５倍未満程度にしかできなくなってしまう。なおここで発泡倍率が１５倍程度を越える場合には、得られる骨格２０の構造が急激な発泡による体積膨張に追従し得ず、形状を保持できなくなってしまう(詳細は[００３５]に記載)。
【００２８】
(第２発泡工程Ｓ３について)
前記第２発泡工程Ｓ４は、前記第１発泡工程Ｓ２で得られた第１フォーム１２を、得るべきポリオレフィンフォーム１４の外部輪郭形状に合致させた内部輪郭形状を有する第２成形型３２内に装入して、常圧下に加熱しながら架橋・発泡反応を進行させて発泡を完了させる、所謂２段階発泡法における第２発泡段階にあたる工程である。本工程Ｓ３の実施にあたり、加えられる温度としては、１６０〜１９０℃の範囲に設定され、加熱時間については従来公知である３０〜１５０分程度の範囲で実施される。本第２発泡工程Ｓ３の実施により、前記第１フォーム１２は、最終的に１５〜５０倍程度に発泡されたポリオレフィンフォーム１４とされる。
【００２９】
前記加熱温度が１６０℃未満の場合には、前記発泡剤の充分な熱分解がなされず、その結果、架橋および発泡反応の達成が期待できなくなり、一方１９０℃を越える場合には、多量の熱が一度に与えられることで、架橋反応および発泡反応が短時間で完了するため、加工性および成形性に関する安定的な制御が困難となり、安定した品質を確保し得なくなってしまう。
【００３０】
前記ポリオレフィンフォーム１４の発泡倍率は、前述の如く、１５〜５０倍の範囲に設定される。この発泡倍率については、前記第１発泡工程Ｓ２において第１成形型３０内に注入する混合原料の比重と、本工程Ｓ３を経ることで得られるポリオレフィンフォーム１４の嵩比重、すなわち前記第２成形型３２の大きさ(体積)により算出される数値であり、容易に制御可能なものであり、後述する熔解処理を実施する際に得るべきポリオレフィンフォームの通気性に大きく関わる要素でもある。これは前記ポリオレフィンフォーム１４の骨格２０およびセル膜２２により画成される気泡内の空気を、充分に混合ガスに置換することが好適な熔解処理実施の条件となっているからである。
【００３１】
熔解処理の詳細な説明は後述の熔解処理工程Ｓ４に譲るが、基本的に前記ポリオレフィンフォーム１４の気泡内の空気と混合ガスとを置換する際に実施される、所謂真空引きの好適な実施に大きく関係しているからである。具体的には、前記発泡倍率と、得られるポリオレフィンフォーム１４の骨格太さおよびセル膜厚さとが負の相関関係を有しており、該発泡倍率が低いと骨格２０が太くかつセル膜２２が厚くなり、反対に発泡倍率が高いと骨格２０が細くかつセル膜２２が薄くなることから説明される。すなわち前述した主原料たるポリオレフィン系樹脂の融点以外に得られるポリオレフィンフォーム１４の骨格構造を決定する要素の１つといえる。
【００３２】
すなわち前記発泡倍率が１５倍未満である場合には、前記ポリオレフィンフォーム１４が有する気泡は、太い骨格２０および厚いセル膜２２に覆われ密閉度の高い状態となっており、その結果、気泡内空気と混合ガスとの充分な置換自体ができない、長い時間が必要とされるまたは置換する際の真空引きにより該気泡内圧が大きく減少して、所謂挫屈状態となってしまい、やはり気泡内空気と混合ガスとの充分な置換ができなくなってしまうために充分な熔解処理ができなくなるためである。一方、前記発泡倍率が５０倍を越える場合には、細い骨格２０および薄いセル膜２２により画成された気泡が形成され、前述の挫屈は生じない代わりに、細い骨格が故に構造強度に劣ると共に、弾性回復力に欠けており、真空引きによって一度圧縮されるとその形状が回復しなくなってしまい、その結果、前記混合ガスが気泡内の空気と充分に置換されなくなり充分な熔解処理が達成されなくなる。
【００３３】
またここまでの各工程を経ることで得られる前記ポリオレフィンフォーム１４については、そのセル径が４５０〜１５００μｍに設定される。このセル径については、使用されるポリオレフィン系樹脂の前記第１発泡段階Ｓ２および第２発泡段階Ｓ３での粘度、すなわち該樹脂の融点および加熱温度と、発泡倍率とによって決定されるものであり、前述の条件の範囲内であれば問題は生じない。なお前記セル径については、その値が４５０μｍ未満であると、後述する熔解処理工程Ｓ４において使用される混合ガスの注入が好適に行なわれず、充分な熔解処理が実施し得なくなり、一方、１５００μｍを越える場合には、得られるフォーム１４の骨格２０の存在確率が低くなり、その結果、構造強度が低下してそのままでも、または該熔解処理工程Ｓ４に耐えられず形状を保持し得なくなる。
【００３４】
なお本実施例で前記ポリオレフィン系樹脂の融点は、６０〜９０℃の範囲内であると好適である旨を記載したが、これは後述する第１発泡工程Ｓ２および第２発泡工程Ｓ３での架橋・発泡を実施するために加えられる温度が、通常使用される発泡剤によって限定(第１発泡工程Ｓ２の１２５〜１６０℃から、第２発泡工程Ｓ３の１６０〜１９０℃を上限とした間、すなわち１４０〜１９５℃程度以上に熱分解のピークがある)されるためである。実際に前記第１発泡工程Ｓ２および第２発泡工程Ｓ３での加熱温度は、前記混合原料に加えられる発泡剤の熱分解温度に大きく関係しており、その結果、２段階発泡法を実施する上で不可欠な設定条件となっている。
【００３５】
ところで従来実施されている２段階発泡法は周知の方法であるが、以下に本実施例を参考として簡単に説明する。前記２段階発泡法は、１段階発泡にて高い発泡倍率(おおむね１５倍以上)を有するポリオレフィンフォームを作製すると、該発泡時の急激な体積膨張に骨格構造が追従し得ず、形状を維持したフォームが得られなくなってしまう、という問題を回避する手段の１つである。このため前記２段階発泡法では、１段階発泡時において、前記発泡剤を大きく熱分解させず、すなわち発泡倍率を高くすることなく、かつ架橋反応を進行させて第１フォーム１２を構成する骨格２０を強化すると共に、急激な体積膨張を回避するようにし、次の２段階発泡時において、１段階発泡の完了により架橋反応が進んで強度を有する骨格２０となった第１フォーム１２を、前記発泡剤が充分に熱分解する温度にまで加熱することで発泡を促進させて、より高い発泡倍率のポリオレフィンフォーム１４を得るようにしている。
【００３６】
前述の２段階発泡法の説明から分かるとおり、発泡処理を２段階に分けて行なうためには、前記発泡剤の段階的な熱分解が必要不可欠とされる。従って前記発泡剤により、前記第１発泡工程Ｓ２および第２発泡工程Ｓ３での加熱温度が限定される以上、該加熱温度により所定の粘度となるポリオレフィン系樹脂の融点が逆算的に求められることになる。
【００３７】
従って前記発泡剤の熱分解温度、すなわち該発泡剤の種類を代えることができるならば、変化した熱分解温度によって必要とされるポリオレフィン系樹脂の融点も対応的に変化することとなる。この場合でも、発泡剤に対応して選択された融点を有するポリオレフィン系樹脂は、後述する熔解処理を好適に行ない得る骨格構造となるか否かは、該骨格構造は前述の如く使用されるポリオレフィン系樹脂の発泡時粘度により決定される。
【００３８】
そして使用されるポリオレフィン系樹脂の発泡時粘度は、その融点と発泡時の温度とによって決定されるものであり、前述の融点、第１発泡工程Ｓ２における加熱温度および第２発泡工程Ｓ３における加熱温度について、一般的にまとめれば以下の通りになる。すなわち、前記第１発泡工程Ｓ２における加熱温度は、使用されるポリオレフィン系樹脂の融点より５５〜７５℃程度高い温度に、第２発泡工程Ｓ３における加熱温度は該ポリオレフィン系樹脂の融点より９０〜１１０℃程度高い温度に夫々設定されることで、好適な骨格構造を有するポリオレフィンフォーム１４が得られると考えられる。なお前記発泡剤については、前記ポリオレフィン系樹脂との混合による熱分解温度の低下や、該ポリオレフィン系樹脂との馴染みによって制限されており、大きな熱分解温度が前述した１４０〜１９０℃程度に収まってしまうことが一般的である。
【００３９】
(熔解処理工程Ｓ４について)
熔解処理工程Ｓ４は、前記第２発泡工程Ｓ３まて経ることで作製される前記ポリオレフィンフォーム１４に対して、所要の条件下に熔解処理、すなわち爆破による破泡処理を実施する工程である。具体的には、図６に示す如く、得られたポリオレフィンフォーム１４を前記熔解処理用密閉容器３４内に装入する(図６(ａ)参照)。そして前記熔解処理用密閉容器３４内の内部空間から空気をコンプレッサ３６により真空引きし、前記ポリオレフィンフォーム１４の気泡内の空気を排除する(図６(ｂ)参照)。次いで前記内部空間内に、混合機構３８により所定の混合比とされた酸素ガスおよび可燃ガスからなる混合ガスを、所望の分圧となるように注入し、前記気泡内にも該混合ガスを充填させる(図６(ｃ)参照)。そして火花等による発火を行ない、前記内部空間および気泡内に充填された混合ガスを爆発させて、前記ポリオレフィンフォーム１４の骨格２０の一部を形成するセル膜２２を吹き飛ばして除去し、温度の低下等の安全を確認後に得られた高通気性のポリオレフィンフォーム１０を取り出す(図６(ｄ)参照)ものである。
【００４０】
前記可燃ガスとしては、従来公知の如何なるガスも使用可能であるが、一般的に使用されるポリウレタン発泡体の熔解処理に汎用的に使用され、機器的および経験的に採用が容易な水素ガスが好適である。またこの際の酸素ガスおよび可燃ガスの混合の体積比は、該可燃ガスの混合体積比が少ない１：３〜１：４の範囲に設定される。これは、通常の熔解処理が実施されるポリウレタンフォーム等に較べて本発明に係るポリオレフィンフォームは熱に弱く、燃焼熱を多く発生させる酸素ガスリッチな状態、すなわち該可燃ガス混合体積比が３未満となる場合では、容易に熔解して収縮したり、シュリングや自己着火等を起こすためである。
【００４１】
一般的に、可燃ガスを最良の状態で燃焼させる酸素量は熱化学方程式から容易に算出可能である。最も少ない酸素量で完全燃焼が可能なのは水素であり、この場合必要とされる酸素量は、水素２２.４ｌ(１ｍｏｌ)に対して１１.２ｌ(０.５ｍｏｌ)(何れも常圧下)であり、その体積比は酸素１：水素２である。また完全燃焼を行なうためには、酸素を過剰的に供給する必要があることも周知の事実である。従って、本実施例に係る体積比で酸素ガスおよび可燃ガスを混合すれば、爆発範囲にあって、かつ完全燃焼がなされないという範囲となるので、該可燃ガスの燃焼が抑制された爆発、すなわち燃焼熱を制御した爆発が可能となる。
【００４２】
一方、酸素ガスおよび可燃ガスの混合の体積比が１：４の範囲外、すなわち該可燃ガス混合体積比が４を越える場合では、好適な爆発範囲を越えてしまい、熔解処理が実施不可能となってしまう。
【００４３】
なお本実施例では酸素ガスと可燃ガスとの関係を体積混合比で示しているが、この他、詳細には使用されるガスのモル数、すなわち化学両論的な立場からの定義も可能である。すなわち熔解処理時に発生する燃焼熱を、主原料たるポリオレフィン系樹脂の軟化・融解が起こり得ない範囲とすればよい。前述の同体積混合比である１：３〜１：４において、最も酸素ガスリッチとなるのは可燃ガスが水素の場合であり、この場合、酸素ガスは理論的に必要な量の０.５(半分)〜０.６７程度となる。従って、可燃ガスによって決定される爆発範囲も条件として含む必要があるが、一般的に酸素ガスの量が可燃ガスの完全燃焼に必要な量の０.５(半分)〜０.６７程度となればよいと考えられる。
【００４４】
また水素および炭素は、その燃焼熱が大きいことで知られている元素(水素燃焼熱＝２８５.８４ｋＪ/ｍｏｌ、炭素燃焼熱＝３９３.５１ｋＪ/ｍｏｌ)であり、前記可燃ガスの組成中にこれらが多く含まれる際には、その組成等につき若干の留意が必要であるが、他の元素の場合、燃焼熱は低下するだけなので考慮する必要性は少ない。これらの点を考慮すると、化学両論的な混合割合を元として算出される前述の体積混合率は、例えばアセチレン(Ｃ2Ｈ2)の場合は５(酸素ガス)：３(アセチレン)〜５(酸素ガス)：４(アセチレン)となり、メタン(ＣＨ4)の場合は４(酸素ガス)：３(メタン)〜１(酸素ガス)：１(メタン)となると考えられる。
【００４５】
また前記混合ガスを前記熔解処理用密閉容器３４内部に注入した際の分圧は、０.１３１〜０.１４１ＭＰａと常圧に較べて、高い状態範囲に設定される。これは前記酸素ガスおよび可燃ガスの体積混合比が１：３〜１：４に設定され、その結果、低くなっている点火性能を補うためである。すなわち分圧を上昇させることで擬似的に可燃ガスの体積比が高い状態を作り出して、点火能力を回復させるものである。従って、前記分圧が０.１３１ＭＰａ未満であると点火性能が充分でなく、一方、該分圧が０.１４１ＭＰａを越えるた場合にも、前述の爆発範囲を外れるのと同様の現象が生じて充分な点火性能を有しなくなってしまう。なお前述の添加性能の理由から、酸素ガスと可燃ガスとの体積混合比が１：３の場合に較べて、１：４の方が酸素ガスが少ないため、前記分圧はより高い方が望ましい。
【００４６】
なお前記混合ガスの所定分圧までの注入については、予め注入すべき前記熔解処理用密閉容器３４内を６６６.５Ｐａ(５Ｔｏｒｒ)程度の真空状態とした後に実施することが好適である。通常状態からでも前記混合ガスの所定分圧とする注入は可能であるが、前記ポリオレフィンフォーム１４の気泡内の空気と該混合ガスの置換が効率的に行なえず、かつ前記容器３４内に、窒素等の熔解処理に関わりのない他のガスが存在することで、点火状態が悪化するためである。
【００４７】
(最終工程Ｓ５について)
最終的に施される前記最終工程Ｓ５は、得られた高通気性のポリオレフィンフォーム１０に対して表面研磨等の後加工および検査等を実施する工程であり、この工程Ｓ５を経ることで最終製品たる高通気性のポリオレフィンフォーム１０が完成する。
【００４８】
【変更例】
前述の実施例により、本発明の製造方法に係る好適な高通気性ポリオレフィンフォームが得られるが、図７に示す製造工程、すなわち熔解処理工程Ｓ４を実施するに先立ち、従来行なわれていた、例えば等速２本ロール等を使用した圧縮による破泡処理を実施する物理的破泡処理工Ｓ６を行なうようにしてもよい。この場合、前記ポリオレフィンフォーム１４のセル膜２２に対し物理的な変形を加えて、図８に示すような、所謂破れ目２４を形成することができる。前記破れ目２４の形成により、熔解処理工程Ｓ４での真空引きおよび気泡内への混合ガスの充填を容易に行ない得るため、該熔解処理工程Ｓ４に必要とされる時間を短縮し得る。
【００４９】
本変更例で使用される圧縮手段としては、前述の如く、等速２本ロール等の従来公知のものが使用可能である。また破泡処理の際の圧縮については、前記ポリオレフィンフォーム１４の骨格構造が破壊されない程度に実施するものであるが、前述の各条件内で得られた該ポリオレフィンフォーム１４であれば該骨格強度についてもほぼ問題はない。
【００５０】
【実験例】
以下に、本発明の製造方法に係る高通気性のポリオレフィンフォームおよび該フォームを製造するに好適なポリオレフィンフォームの物性等の実験例を示す。基本的には以下の方法により高通気性のポリオレフィンフォームを作製した。
原料準備工程Ｓ１：所定融点を有するポリオレフィン系樹脂を主原料として用い、７５ｌの汎用ニーダを使用して発泡剤、架橋剤および添加剤等の副原料を混練し、次いで２２ｉｎｃｈの汎用ミキシングロールを用いて更に１０分間混練して混合原料を得た。
・第１発泡工程Ｓ２：得られた混合原料を９.５Ｋｇ計量し、これを長さ７４０ｍｍ×幅３７０ｍｍ×深さ４０ｍｍの大きさの第１成形型３０に入れて、温度１３０℃、４０分の条件で加熱して第１フォーム１２を得た。
・第２発泡工程Ｓ３：得られた第１フォーム１２を長さ２２００ｍｍ×幅１１００ｍｍ×深さ１１０ｍｍの大きさの第２成形型３２に入れて、温度１６０℃、１００分の条件で加熱してポリオレフィンフォーム１４を作製した。
・熔解処理工程Ｓ４：得られたポリオレフィンフォーム１４を、長さ３０００ｍｍ×幅１５００ｍｍ×深さ１０００ｍｍの大きさの熔解処理用密閉容器３４に入れ容器内を真空状態(６６６.５Ｐａ(５Ｔｏｒｒ))とした後に、酸素ガス：可燃ガス＝１：３とした混合ガスを分圧が０.１４１ＭＰａとなるように注入し、点火して熔解処理を実施した。
【００５１】
なお使用した副原料等の種類は以下の通りである。すなわち、発泡剤にはアゾジカルボンアミド(商品名 ビニホール ＡＣ＃３;永和化成製)を用いて、発泡助剤として活性亜鉛華、架橋剤としてジクミルパーオキサイド、添加剤として重炭酸カルシウムを使用した。また可燃ガスとしては水素ガスを用いた。
【００５２】
(実験１)  ポリオレフィン系樹脂の融点を変えた場合
主原料として使用されるポリオレフィン系樹脂の融点を変えた実施例１および２並びに比較例１〜３について得られる高通気性のポリオレフィンフォームに関し、製品としての完成度を目視により観察して○×で評価すると共に、通気性をＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠した方法で測定した。また前記実施例１および２並びに比較例１〜３に係る各ポリオレフィン系樹脂の融点と、前述の各副原料の混合量は前記ポリオレフィン系樹脂に対する重量百分率とについて、以下の表１に示した。なお参考的に、本発明の変更例として説明した物理的破泡処理工程Ｓ６を実施する場合およびしない場合についての双方について実験を実施し、その違いを確認した。
【００５３】
【表１】
0004117544.tif 000002
【００５４】
(実験１の結果)
得られた結果を上記の表１に併記した。この結果から、主原料たるポリオレフィン系樹脂の融点が６０℃未満の場合、得られたポリオレフィンフォームが熔解処理時に軟化して収縮してしまい、製品としての形状を維持できなかった(比較例１)。また９０℃を越えるものは得られたポリオレフィンフォームのセル膜２２が厚く、そのため該セル膜２２が除去できなかった(比較例２および３)。従って、前記比較例１〜３に係るポリオレフィンフォームについては、通気性も測定が不可能であった。そして実施例１および２に関しては、何れも良好な高通気性のポリオレフィンフォームが得られ、その通気性は何れも１００ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃと良好であった。なお通気性の測定できた前記実施例１および２について、物理的破泡処理工程Ｓ６の有無の差違を確認したが、該通気性に若干の違いがあるだけで、大きな影響はなかった。また参考として、前記物理的破泡処理工程Ｓ６を施した後であって、熔解処理工程Ｓ４を実施する前の実施例２に係るポリオレフィンフォームの通気性を測定した結果は３.５ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
【００５５】
(実験２)  酸素ガスおよび可燃ガスの体積混合比と、分圧とを変えた場合
前記実験１に係る実施例２を基本として、前記熔解処理工程Ｓ４での条件を以下の表２に記載の実施例３および４並びに比較例４〜７の内容に変更して、該実験１と同様に製品としての完成度を目視により観察して○×で評価すると共に、通気性をＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠した方法で測定した。なお前記物理的破泡処理工程Ｓ６については、実験２に係る全て実施例および比較例で実施した。
【００５６】
【表２】
0004117544.tif 000003
【００５７】
(実験２の結果)
得られた結果を上記の表２に併記した。この結果から、使用される混合ガスの酸素ガスおよび可燃ガスの体積混合比と、分圧とが本発明に係る範囲内で有れば好適な結果が得られることが確認された。なお比較例４については、高い燃焼熱によって得られたポリオレフィンフォームが熔解処理時に軟化して収縮してしまい製品としての形状を維持できず、また比較例５〜７については混合ガスに対して点火ができず、熔解処理が実施できなかった。
【００５８】
(実験３)  熔解処理前のポリオレフィンフォームの発泡倍率およびセル径が熔解処理後の通気性に与える影響
前記実験１に係る実施例２を基本として、第２発泡工程Ｓ３で使用される第２成形型３２の大きさを変化させ、以下の表３に記載の発泡倍率およびセル径となる実施例５〜１０並びに比較例８および９のポリオレフィンフォームを作製し、該第２発泡工程Ｓ３終了直後、物理的破泡処理工程Ｓ６後および熔解処理工程Ｓ４後に通気性を測定した。
【００５９】
【表３】
0004117544.tif 000004
【００６０】
(実験３の結果)
得られた結果を上記の表３に併記した。この結果から、発泡倍率が１５〜５０倍程度(ここでは、すなわちセル径が４５０〜１５００μｍ)の範囲であれば、充分な通気性が確保されることが確認された。比較例８については、熔解処理工程Ｓ４における気泡内空気と混合ガスとの置換に際して行なわれる真空引きにより、得られたポリオレフィンフォームが挫屈してしまう、または弾性回復せずに形状を維持できなかったが、強引に形状を整えることで該熔解処理工程Ｓ４を行なった。また比較例９については、発泡倍率が高く発泡体強度が低下しているため、発泡体の全体形状が熔解処理工程Ｓ４時に破壊され、維持ができなかった。なお、熔解処理工程Ｓ４後の通気性測定には、形状が維持されている試験片を選択し、部分的に切り出したものを使用した。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係る高通気性のポリオレフィンフォームの製造方法によれば、融点が６０〜９０℃のポリオレフィンフォームを原料として使用して、所定の発泡倍率となるように発泡させることにより、熔解処理によるセル膜の除去を効率的に行ない得るポリオレフィンフォーム、すなわち３次元網目構造の骨格と薄いセル膜とを有するポリオレフィンフォームを得ることができる。
【００６２】
そして前述のポリオレフィンフォームを使用し、爆破時の燃焼熱を抑えると共に、点火を容易とし得る、酸素ガス：可燃ガスの体積混合比および分圧とすることで、軟化・熔解による収縮や、骨格構造の座屈等の形状的欠陥がなく、高い通気性を発現し得るポリオレフィンフォームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る高通気性のポリオレフィンフォームの内部構造を示す概略図である。
【図２】実施例に係る高通気性のポリオレフィンフォームの製造工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施例に係る高通気性のポリオレフィンフォームの製造機構を示す概略図である。
【図４】主原料たるポリオレフィン系樹脂の融点、すなわち発泡時の粘度の違いにより得られるポリオレフィンフォームに生じる骨格構造の差違を示す概略図である。
【図５】図４に示すポリオレフィンフォームに生じる骨格構造の差違を模式的に示したモデル図である。
【図６】熔解処理工程Ｓ４に係る各段階を示す工程図である。
【図７】変更例に係る高通気性のポリオレフィンフォームの製造工程を示すフローチャート図である。
【図８】変更例に係る高通気性のポリオレフィンフォームを得るに先立ち得られるポリオレフィンフォームに物理的破泡処理を実施した後のセル膜の状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１２  第１フォーム
１４  ポリオレフィンフォーム
３０  第１成形型
３２  第２成形型
３４  熔解処理用密閉容器
【図１】
0004117544.tif 000005
【図２】
0004117544.tif 000006
【図３】
0004117544.tif 000007
【図４】
0004117544.tif 000008
【図５】
0004117544.tif 000009
【図６】
0004117544.tif 000010
【図７】
0004117544.tif 000011
【図８】
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