JP2006265294A - 穴あき熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法及びその利用 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸音性能の高い穴あき熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法の提供。
【解決手段】 熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面から内部に通じる多数の小孔を有する穴あき熱可塑性樹脂発泡体であって、前記小孔は、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有していることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡体。熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面に、先端角度３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状の押圧刃を押圧し、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有する小孔を多数設け、穴あき熱可塑性樹脂発泡体を得ることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、穴あき熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法に関する。本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体は、発泡剤と空気との置換が速やかに行われ、発泡体製造後にガス置換のためのストック期間を短縮できる。また、本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体は、優れた吸音性能を有することから、吸音材などに利用可能である。

従来、熱可塑性樹脂発泡体に多数の穴（小孔）を設け、その機械的特性を改善したり、発泡剤と空気との置換を促進したり、あるいは音響絶縁性を持たせるなどの技術が、例えば、特許文献１〜６に提案されている。

特許文献１には、ブロック状その他厚肉の発泡体を得る成形方法において、成形直後の発泡体に対し、針によって孔あけを行うことにより発泡体の形状変化を防止する発泡体の成形方法が開示されている。
特許文献２には、プラスチック発泡シートをロール間で圧縮しつつ通過させて気泡膜を破壊することにより連通気泡構造とする方法において、前記ロールの間隔を該発泡シートの厚みの１／２以下とし、該ロール間に、予め穿孔針にて多数の細孔を穿設したプラスチック発泡シートを入れて圧縮通過させるか、もしくは前記ロール間を圧縮通過させると同時に穿孔針にて多数の細孔を穿設する連続気泡プラスチックフォームの製造方法が開示されている。
特許文献３には、発泡板の少なくとも片面に、周面に針を有する針ロール等によって小孔を穿設した後、発泡板をピンチロール等によって加圧して圧縮することにより、発泡板内の残留発泡剤ガスを空気等の向きガスに置換する方法が開示されている。
特許文献４には、可燃性発泡剤を含有する押出しオレフィン系プラスチック発泡体からの可燃性発泡剤の放出を促進する方法であって、該発泡剤をその表面から裏面まで穴あけして該表面からプラスチック発泡対中にのびる０．０５〜５．１ｍｍの平均幅をもつ多数の溝を形成する押出しオレフィン系プラスチック発泡体からの可燃性発泡剤の放出を促進する方法が開示されている。
特許文献５には、発泡体の表面から発泡体の内部にのびる多数の溝をもつプラスチック発泡体からなる独立気泡プラスチック発泡構造体が開示されている。
特許文献６には、約２ｍｍより大きい平均気泡サイズ、実質的に開放構造の気泡構造、気泡を接続する比較的大きな孔、比較的低い空気流抵抗性を有する発泡体が開示されている。

また、熱可塑性樹脂発泡体に限らず、穴（小孔）を設けることによって吸音性を持たせた吸音材としては、例えば、特許文献７〜１３に提案されている。

特許文献７には、発泡成形により形成された柔軟な多孔質発泡体からなり、発泡成形時に、一方の面に開口する導入通路と導入通路の奥に形成され導入通路よりも大きな断面積をもつ中空部とからなる多数の共鳴室を同時に形成する吸音部材が開示されている。
特許文献８には、鉱物質繊維、無機粉体および結合剤を主成分とする表裏層間に、開放型無機発泡体および結合剤を主成分とする中層が形成された吸遮音性板材が開示されている。
特許文献９には、発泡コンクリートや軽石礫などをセメントで形成した吸音板に、三角形や四角形、円形などの平面形状をなす貫通孔を適宜穿設すると共に、該孔と対応した位置に、該孔よりも大きな未貫通の穴を穿設した他の吸音板を重ね合わせ、両者を一体化させたことを特徴とする低周波数音域用吸音板が開示されている。
特許文献１０には、加熱発泡により成形される樹脂フォーム材であって、面積が１ｍｍ^２以上、開孔率３％〜２５％で貫通せずに開いている孔を有する有孔発泡プラスチックが開示されている。
特許文献１１には、貫通孔を有し、それを封止する通気止めフィルムを積層した基材において、非通気性の基材に意匠性、剛性、耐熱剛性を維持できる程度の孔径を持つ貫通孔を設け、該貫通孔径において、通気止めフィルムを積層する面の孔径をもう一方の面の孔径より大きくした構造を有する内装材及び成形内装材が開示されている。
特許文献１２には、カーペット層からなる表面層と、カーペット層以外に多孔質体層を２層以上有する、多孔質体層のみからなる自動車用フロアマットであって、カーペット層以外の多孔質体層間に、隣接する多孔質体層を構成する材料と発泡体樹脂とからなる複合層を備えており、この複合層の通気性が０．１〜１０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓである自動車用フロアマットが開示されている。
特許文献１３には、発泡高分子樹脂素材の板体に一面側から他面側に多数の穴を形成して、多数の閉管気柱部を構成した吸音板が開示されている。
特開昭５２−９６６７５号公報 特開昭６３−１５１４３５号公報 特開平４−３０７２２７号公報 特許第３４３１１４１号公報 特表平６−５０７１２９号公報 特表２００２−５２４６３５号公報 特開平８−２６０５８９号公報 特開平１０−３１９９７０号公報 特許第３０５７４１６号公報 特開２００３−３３５８９３号公報 特開２００４−１０６４７７号公報 特開２００４−１２３０９０号公報 特開２００４−３４１４７０号公報

前述した従来技術では、発泡体等からなる基材に、（１）針穴、（２）狭い開口部とそれよりも広がった中空部を持った穴（特許文献７，９参照）を穿設している。
（１）の針穴は、熱可塑性樹脂発泡体を基材とした場合、穿設した針穴が発泡体の弾性反発によって狭くなり、あるいは塞がりやすいため、この針穴を通して発泡剤と空気との置換を促進させる効果が十分に得られない場合がある。また、基材に針穴を多数穿設して吸音材に用いようとしても、針穴は開口面積が小さいため穴内に音が導入され難く、吸音効果が低い問題がある。
奥が拡張した（２）の穴についても、開口面積が小さいため穴内に音が導入され難く、吸音効果が低い問題がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、吸音性能の高い穴あき熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面から内部に通じる多数の穴を有する穴あき熱可塑性樹脂発泡体であって、前記小孔は、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有していることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡体を提供する。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記小孔下部は有底であることが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記小孔上部と小孔下部の間に縊れ部を有することが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記表面に対して前記小孔上部の傾斜面がなす傾斜角度が２０°〜７０°の範囲であることが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記小孔上部の下端径／小孔上部の傾斜面の距離＝０．２〜１の範囲であることが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記熱可塑性樹脂発泡体本体の連続気泡率が５０〜８０％であることが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記熱可塑性樹脂発泡体本体に連続気泡率が３０％以下の熱可塑性樹脂発泡体が積層されていることが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面に非発泡樹脂層が積層され、それに前記小孔が設けられていることが好ましい。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体において、前記熱可塑性樹脂発泡体本体がポリスチレン系樹脂発泡体であることが好ましい。

また本発明は、熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面に、先端角度３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状の押圧刃を押圧し、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有する小孔を多数設け、穴あき熱可塑性樹脂発泡体を得ることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡体の製造方法を提供する。

また本発明は、前述した本発明に係る穴あき熱可塑性樹脂発泡体であって、シート状をなしていることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡シートを提供する。

また本発明は、前述した本発明に係る穴あき熱可塑性樹脂発泡シートを成形してなることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡シート成形体を提供する。
また本発明は、前述した本発明に係る吸水性熱可塑性樹脂発泡体であって、厚板状をなしていることを特徴とする吸水性熱可塑性樹脂発泡ボードを提供する。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂発泡体本体の表面に、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有している小孔を多数設けたものなので、発泡剤と空気の置換が促進され、製造後にガス置換のためのストック期間を短縮できる。また小孔内に音が導入され易くなり、優れた吸音性能が得られる。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体の製造方法は、熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面に、先端角度３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状の押圧刃を押圧する簡単な操作によって、前述した本発明に係る穴あき熱可塑性樹脂発泡体を得ることができるので、吸音性能に優れた穴あき熱可塑性樹脂発泡体を安価にかつ高い生産効率で提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体の一実施形態を示し、図１は穴あき熱可塑性樹脂発泡体１の要部断面の電子顕微鏡観察画像を表す図、図２は穴あき熱可塑性樹脂発泡体１の概略図であり、図２（ａ）は要部概略断面図、（ｂ）は要部平面図である。

本実施形態の穴あき熱可塑性樹脂発泡体１は、熱可塑性樹脂発泡体本体２の少なくとも一部の表面から内部に通じる多数の小孔３を有し、小孔３は、傾斜角度が異なる小孔上部４と小孔下部５とを少なくとも有し、該小孔上部４は表面へ向って拡径された傾斜面６を有している。

熱可塑性樹脂発泡体本体２の材料である熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂などが挙げられ、これらの中でも高発泡倍率で断熱性、強度に優れ、成形性も良好な発泡成形体を製造可能なことから、ポリスチレン系樹脂が好ましい。ポリスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体、例えばスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、パラメチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレンの単独重合体、または前記スチレン系単量体と他の単量体、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、無水マレイン酸、ブタジエン等のビニル単量体との共重合体等を用いることができる。そのうちでは、ポリスチレン樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン三元共重合体等を用いることが好ましい。これらは単独であるいは混合して用いることができる。

ポリスチレン系樹脂には、改質のためにゴム状物質を少量添加してもよい。ゴム状物質としては、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンランダム共重合体、低シスポリブタジエン及びこれらの水素添加された共重合体等を用いることができる。

熱可塑性樹脂発泡体本体２の製造において用いる発泡剤としては、熱可塑性樹脂発泡体の製造分野で従来公知のものをいずれも使用でき、分解型発泡剤、気体又は揮発性の発泡剤が使用できる。分解型発泡剤としては、例えば、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、カルシウムアジド、ナトリウムアジド等の無機系分解型発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾビススルホニルアミド、アゾビスイソブチロニトリル及びジアゾアミノベンゼン等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ'−ジニトロソペンタンメチレンテトラミン及びＮ，Ｎ'−ジメチル−Ｎ，Ｎ'−ジニトロソテレフタルアミド等のニトロソ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド及びｐ，ｐ'−オキシビスベンゼンスルホニルセミカルバジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、トリヒドラジノトリアジン、バリウムアゾジカルボキシレート等を用いることができる。これらの発泡剤は、単独でも組み合わせてもよい。更に、分解温度、発生ガス量及び分解速度を調整する為に公知の発泡助剤を添加することもできる。
気体の発泡剤としては、窒素、炭酸ガス、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、メチルエーテル等が使用できる。なお、ここで気体とは常温（２５℃）、常圧（１気圧）で気体であることを意味する。一方、揮発性の発泡剤としては、エーテル、石油エーテル、アセトン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。また、水も使用することができる。これらを混合使用することもできる。上記発泡剤の内、ブタンが好ましい。

本発明において熱可塑性樹脂発泡体本体２の形状及び製造方法は限定されない。熱可塑性樹脂発泡体本体２の形状は、例えば、シート状、厚板（ボード）状、箱状などの各種の形状とすることができる。

また、熱可塑性樹脂発泡体本体２の製造方法は、熱可塑性樹脂発泡体本体２の形状によって適宜選択できる。シート状の熱可塑性樹脂発泡体本体２を製造する方法としては、押出機に熱可塑性樹脂と必要に応じて加えられる添加剤を投入し、押出機内で加熱溶融し、前記揮発性の発泡剤を混ぜ、混練して押出機先端に取り付けたサーキュラーダイから押し出して発泡させ、直ちに冷却マンドレルにて冷却し、シート状に切り開き、得られたシートを巻き取ることによって製造することができる。ボード状の熱可塑性樹脂発泡体本体２を製造する方法としては、押出機に熱可塑性樹脂と必要に応じて加えられる添加剤を投入し、押出機内で加熱溶融し、前記揮発性の発泡剤を混ぜ、混練して押出機先端に取り付けたＴダイから押出して発泡させ、発泡後、冷却ロールにて冷却し、裁断することによって製造することができる。
また、熱可塑性樹脂発泡体本体２の少なくとも一部の表面に非発泡樹脂層を積層する方法としては、非発泡樹脂フィルムを接着剤又は加熱融着により積層する方法、非発泡樹脂層を一つのダイ内で行う共押出法により積層する方法等が適用できる。熱可塑性樹脂発泡体本体２の表面に非発泡樹脂層を積層することで強度が向上する。

また、箱状などの熱可塑性樹脂発泡体本体２を製造する場合には、発泡剤を含浸させた熱可塑性樹脂からなる発泡性熱可塑性樹樹脂粒子（発泡ビーズなどとも称される。）を用い、この粒子を蒸気加熱などによって加熱し発泡させて予備発泡粒子とし、製造する目的の形状に合致したキャビティを有する成形型の該キャビティ内に予備発泡粒子を充填し、その後蒸気加熱などによって成形型内の予備発泡粒子を発泡させると共に、隣接する予備発泡粒子同士の表面を融着させ、その後冷却して発泡成形体を成形型から取り出す、型内発泡成形によって製造することができる。

本実施形態の穴あき熱可塑性樹脂発泡体１は、前述したようにして得られた熱可塑性樹脂発泡体本体２の少なくとも一部の表面に、図１及び図２に示す形状の小孔３を多数設けて構成されている。本実施形態において、小孔３は、傾斜角度が異なる小孔上部４と小孔下部５とを有し、小孔下部５は有底になっている。小孔上部４は表面へ向って拡径された傾斜面６を有している。

熱可塑性樹脂発泡体本体２の表面に対して、小孔上部４の傾斜面がなす傾斜角度θは、２０°〜７０°の範囲であることが好ましい。この傾斜角度θが２０°未満であると傾斜面６の傾斜が緩やか過ぎて、吸音性能が悪化する。また、この傾斜角度θが７０°を超えると、傾斜面６の傾斜が強すぎて、表面に垂直に開けた針穴と同様に、開口が狭くなるので音が小孔内に入り難くなり、吸音性能が悪化する。

本実施形態において、小孔３は、小孔上部４と小孔下部５との間に縮径した縊れ部１０を有している。縊れ部１０より下の小孔下部５は有底の空洞部５ａになっている。この空洞部５ａに入った音は、開口側に戻ることなく空洞部５ａ内で減衰される。

図２に示す小孔３において、小孔深さＡ、傾斜面の距離Ｂ、小孔上部の下端径Ｄ、小孔上部４の幅Ｅ、小孔下部５の上端径Ｆは、特に限定されるものではなく、適宜設定可能であるが、小孔上部４の下端径Ｄと傾斜面の距離Ｂとの比であるＤ／Ｂの値が０．２〜１の範囲であることが好ましい。更に好ましくは、０．３〜０．７の範囲である。このＤ／Ｂの値が０．２未満であるとＤに対してＢが大きくなりすぎて強度低下を招くこととなり、Ｄ／Ｂの値が１を超えるとＤに対してＢが小さすぎて傾斜面を設ける効果が小さくなる。また、小孔深さＡは０．５〜５ｍｍの範囲が好ましく、傾斜面の距離Ｂは０．１〜１０ｍｍの範囲が好ましく、小孔上部の下端径Ｄは０．１〜７ｍｍの範囲が好ましく、小孔上部４の幅Ｅは０．５〜１０ｍｍの範囲が好ましく、小孔下部５の上端径Ｆは０．５〜１０ｍｍの範囲が好ましい。

本実施形態において、小孔３は、断面形状が図２（ａ）に示すように裾が広がった略矢印形状であり、平面形状が図２（ｂ）に示すように長方形状に形成されている。この小孔３の形状は、傾斜角度が異なる小孔上部４と小孔下部５とを少なくとも有し、かつ該小孔上部４が表面へ向って拡径された傾斜面６を有していればよく、本例示に限定されない。

図３〜図９は、小孔３の他の形状を例示するものである。
図３に例示した小孔３は、断面形状が図３（ａ）に示すように図２に示す小孔３と同じく裾が広がった略矢印形状であり、平面形状が図３（ｂ）に示すように同心円状に形成されている。
図４に例示した小孔３は、垂直な角形穴状に形成された小径下部５と、その上部の片側のみに傾斜面６を有する小孔上部４とからなっている。
図５に例示した小孔３は、垂直な角形穴状に形成された小径下部５と、その上部の両側側に傾斜面６を有する小孔上部４とからなっている。
図６に例示した小孔３は、断面Ｖ字状をなしている小径下部５と、その上部に傾斜面６を有する小孔上部４とからなっている。
図７に例示した小孔３は、断面視略四角形の空洞部５ａを有する小径下部５と、その上部に傾斜面６を有する小孔上部４と、それらの間に設けられた縊れ部１０とからなっている。
図８に例示した小孔３は、熱可塑性樹脂発泡体本体２を貫通して設けられた小径下部５と、一方の面側の小径下部５の上部に傾斜面６を有する小孔上部４とからなっている。
図９に例示した小孔３は、熱可塑性樹脂発泡体本体２を貫通して設けられた小径下部５と、両方の面側の小径下部５の開口側に傾斜面６を有する小孔上部４とからなっている。

本実施形態の穴あき熱可塑性樹脂発泡体１において、熱可塑性樹脂発泡体本体２は、連続気泡率が５０〜８０％であることが好ましい。連続気泡率が５０〜８０％である発泡体は、吸音した音を発泡体内部に導いて消音し易くなる。この連続気泡率が５０％未満であると、吸音性能が低下する。一方、連続気泡率が８０％を超えると、熱可塑性樹脂発泡体本体２の機械的強度が低下することから、好ましくない。

この連続気泡率が５０〜８０％である熱可塑性樹脂発泡体本体２、特にポリスチレン系樹脂発泡シート（以下、連通気泡型シートと記す。）を製造する１つの方法は、押出機にポリスチレン系樹脂を入れて加熱溶融し、押出機の途中からブタン、ペンタン等の脂肪族又は脂環族炭化水素類からなる発泡剤をポリスチレン系樹脂１ｋｇあたり０．３〜１．０モルの割合で圧入し、連続気泡率が３０％以下のポリスチレン系樹脂発泡シートが得られる押出時の樹脂温度より、１０℃程度高い樹脂温度に設定して押し出すことにより、連通気泡型シートを得ることができる。発泡剤としては前記の発泡剤に窒素、炭酸ガス、空気、水又はこれらの混合物からなる無機物発泡剤を混合して使用することもできる。

熱可塑性樹脂発泡体本体２のさらに好ましい実施形態として、前述した連通気泡型シートと、連続気泡率が３０％以下の熱可塑性樹脂発泡シート（以下、独立気泡型シートと記す。）とが積層された積層シートが挙げられる。連通気泡型シートからなる連続気泡層と独立気泡型シートからなる独立気泡層を有し、シート状をなしている熱可塑性樹脂発泡体本体２（以下、発泡積層シートと記す。）を製造する方法としては、例えば、特許文献１（特開平９−２５４２９４号公報）に記載されている方法を用いることができる。すなわち、押出機にポリスチレン系樹脂を投入し、押出機内で溶融したポリスチレン系樹脂に発泡剤を混入し、発泡剤を含んだ樹脂を押出機の先端に取り付けたダイから大気中に押し出し、発泡シートとすることによって作ることができる。但し、連続気泡層を形成する部分には、既に述べたように、連続気泡が生成するような配慮をし、独立気泡層を形成する部分には独立気泡が生成するような配慮をしなければならない。押し出し発泡は、一つの金型内で行う共押し出しによることが好ましい。あるいは連通気泡型シートと独立気泡型シートとを別個に用意し、両者を重ね合わせ、接着剤又は加熱融着により一体化して発泡積層シートにすることもできる。

図１に示す穴あき熱可塑性樹脂発泡体１は、前述した共押し出し法によって製造した発泡積層シートを熱可塑性樹脂発泡体本体２として用い、その表面に前述した小孔３を設けたものである。図１に示す熱可塑性樹脂発泡体本体２において、符号８が連続気泡層、９が独立気泡層である。また、積層された各層の上下両面側には、発泡積層シート製造時に表面が急冷されて形成された表面スキン層７が形成されている。連続気泡層８側の表面に形成された表面スキン層７は、連続気泡層８よりも気泡が細かくなり、かつ連続気泡率が低下している場合がある。小孔３は、連続気泡層８側に設けられ、表面スキン層７と連続気泡層８を貫いた状態で設けられている。

また、図１に示す穴あき熱可塑性樹脂発泡体１は、機械強度に優れている独立気泡層９と吸音性に優れている連続気泡層８とを積層した発泡積層シートを熱可塑性樹脂発泡体本体２として用い、その連続気泡層８側の表面に前述した小孔３を設けたものなので、小孔３と連続気泡層８とにより優れた吸音性能を発揮できると共に、独立気泡層９を積層したことによって、良好な機械強度、断熱性、緩衝性を持たせることができる。

次に、図１０〜図１４を参照して、本実施形態の穴あき熱可塑性樹脂発泡体１の製造方法の一例を説明する。本例では、熱可塑性樹脂発泡体本体２として、前述した発泡積層シートを用い、その連続気泡層８側の表面に小孔３を設け、図１に示す穴あき熱可塑性樹脂発泡体１を製造する場合を例示する。図１０は、発泡積層シートからなる熱可塑性樹脂発泡体本体２の連続気泡層８側の表面に三角形の押圧刃１１を押圧した状態を示す断面図である。図１１は小孔３を形成する穴あけ加工に用いる穴あけ治具にセットされる歯車を示し、図１１（ａ）は第１例の歯車１２ａの側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第２例の歯車１２ｂの側面図、（ｄ）は正面図である。図１２は小孔３を形成する穴あけ加工に用いる穴あけ治具１３の外観図である。図１３は、発泡積層シート１５に小孔３を形成する穴あけ加工を示す斜視図である。図１４は、発泡積層シート１５に穴をあけた後、小孔３が形成される状態を示す断面図である。

本例の製造方法では、熱可塑性樹脂発泡体本体２として発泡積層シート１５を用い、この発泡積層シート１５を図１３に示すように穴あけ治具１３とローラ１４の間を連続的に通すことによって、発泡積層シート１５の連続気泡層８側の表面に、先端角度３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状の押圧刃を押圧し、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有する小孔３を多数設け、穴あき発泡シート１６（穴あき熱可塑性樹脂発泡体１）を製造する。穴あけ加工を終えた穴あき発泡シート１６はローラに巻き取られる。

この穴あけ加工において用いられる穴あけ治具１３は、図１２に示すように、シャフトに複数枚の歯車１２Ａ，１２Ｂを等間隔で又はランダムに固定した構成になっている。歯車１２Ａ，１２Ｂは、図１１に示すように、外周に多数の押圧刃１１が設けられている略円盤状をなしている。押圧刃１１は、先端角度θ１、θ２が３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状をなしている。この歯車１２Ａ，１２Ｂの各部の寸法は限定されないが、刃先外径Ｇ１，Ｇ２が１００〜３００ｍｍ、基部外周Ｈ１，Ｈ２がＧ１，Ｇ２よりも５〜２０ｍｍ小さい値、厚さＩ１，Ｉ２が０．５〜１０ｍｍ程度が好ましい。

発泡積層シート１５（熱可塑性樹脂発泡体本体２）の連続気泡層８側の表面に押圧刃１１を押圧すると、図１１に示すように、押圧刃１１は、熱可塑性樹脂発泡体本体２の表面スキン層７と連続気泡層８を突き破り、先端が独立気泡層９に達する。表面スキン層７と連続気泡層８は押圧刃１１に突き破られる際、両層の機械強度の違いから、それらの境界部で切り離される。すなわち、連続気泡層８よりも表面スキン層７の方が緻密であることから機械強度が高く、これらの層が押圧刃１１に突き破られる際に、連続気泡層８が容易に突き破られて押圧されるのに対し、表面スキン層７は押圧に抗することで、両層の境界部が剥離する。

押圧刃１１が離れると、熱可塑性樹脂発泡体本体２の表面に形成されたＶ字状の小孔において、図１４に示すように、独立気泡層９の反発によって小孔の底が上がり、さらに表面スキン層７が隆起して縊れ部１０が形成され、図１及び図２に示す形状の小孔３が形成される。

発泡積層シート１５（熱可塑性樹脂発泡体本体２）の表面に設ける小孔３の数と配列状態は、歯車１２Ａ，１２Ｂの押圧刃１１の形成個数、先端角度、穴あけ治具１３への歯車１２Ａ、１２Ｂの取り付け間隔などを適宜設定することで容易に変更可能である。例えば、熱可塑性樹脂発泡体本体２の表面に、多数の小孔３を格子状、千鳥状、あるいはランダムに設けることもできる。また、穴あけ治具１３に押圧刃１１の形成個数や先端角度が異なる複数種類の歯車１２Ａ，１２Ｂを交互に取り付け、発泡積層シート１５に大きさや形状の異なる小孔３を設けることもできる。

本実施形態の製造方法によれば、熱可塑性樹脂発泡体本体２の表面に、先端角度３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状の押圧刃１１を押圧する簡単な操作によって、前述した穴あき熱可塑性樹脂発泡体１を得ることができるので、優れた機械強度を維持したまま、吸音性能の高い穴あき熱可塑性樹脂発泡体１を安価にかつ高い生産効率で提供することができる。

本発明は、前述した実施態様に限定されるものではなく、種々の修正や変更が可能である。
例えば、熱可塑性樹脂発泡体本体２の少なくとも一部の表面に非発泡樹脂層が積層され、それに前記小孔が設けられた構成とすることもできる。

本発明の穴あき熱可塑性樹脂発泡体は、吸音を目的とした住宅用内装材、自動車用内装材、車両用吸音材、高速道路や鉄道路線の騒音を吸遮音するための防音パネル、音楽ホールなどの遮音材及び遮音性断熱材などに利用可能である。

［発泡シートの製造］
押出機として内径９０ｍｍ押出機（一段目押出機）と１５０ｍｍ押出機（二段目押出機）が連結されたタンデム型押出機を用い、ポリスチレン樹脂（東洋スチレン社製、商品名ＨＲＭ−２６）１００質量部に対してタルクＭＢであるタルペット４０ＧＳ（宗和化学社製）を１．５質量部添加した配合原料を押出機に投入し、最高温度２３０℃で溶融、混練した後、発泡ガスとしてブタン（イソ／ノルマル＝５０／５０）を４．２質量部添加した。その後連続気泡を有する発泡に適した樹脂温度１６５℃付近まで冷却した。

さらに先端部に取り付けた口径１０５ｍｍ、スリットクリアランス０．５ｍｍに設定されたサーキュラーダイより樹脂を押し出して発泡させ、この発泡シートを外径４１４ｍｍ、長さ５００ｍｍの冷却マンドレルに通して内面を冷却すると同時に冷却温度３０℃の空気を吹き付けて外周も冷却し、その後２枚に切り開いてロール状に巻き取った。得られた発泡シートは厚み２．５ｍｍ、密度０．０９ｇ／ｍ^２であった。

得られた発泡シートの連続気泡率を測定した結果、連続気泡率は７０．１％であった。
なお、連続気泡率についてはＡＳＴＭ Ｄ２８５６−８７記載の測定方法に準じて測定した。すなわち２５ｍｍ以上になるように切片で構成された試験体（２５ｍｍの立方体）を試料より５個切出し、ノギスを用いて見掛け体積を測定し、次に空気比較式比重計１０００型（東京サイエンス社製）を用いて１−１／２−１気圧法により体積を測定し、以下の式にて連続気泡率を算出した。
連続気泡率（％）＝（見掛け体積−空気比較式比重計での測定体積）／見掛け体積×１００

［実施例１］
前述した通り製造した発泡シートを図１２に示す穴あけ治具に通し、発泡シートの表面に小孔を設けた。この穴あけ治具は、図１１に示す歯車の先端角を３０°にした歯車を通紙ロールに取り付けて構成し、図１３に示すように穴あけ治具とローラとの間に発泡シートを通して小孔をあけ、穴あき発泡シートを作製した。形成された小孔の表面の電子顕微鏡写真にて屈曲している長さと小孔の開いている長さを測定した。更に内部セルの突き破られている傾斜角測定の為に傾斜角度の明確にわかる方向で断面をカットして小孔の断面を電子顕微鏡写真で撮り、シート表面との傾斜角を測定した。その際に小孔形状も観察した。なお、電子顕微鏡写真撮影については走査型電子顕微鏡Ｓ−３０００Ｎ（日立製作所製）にて適切な倍率で測定した。図１５に小孔の表面形状を示す。得られた小孔の形状は傾斜面の距離Ｂが０．５５ｍｍ、小孔上部の下端径Ｄが０．３０ｍｍ、傾斜角度θは５０°であった。小孔上部幅Ｅは０．７５ｍｍであった。小孔の深さＡは１．５ｍｍであった。小孔上部の下端径Ｄ／傾斜面の距離Ｂ＝０．５５であった。小孔の断面形状は図２に示す形状であった。小孔は発泡積層シート１００ｃｍ^２当たり１６９個設けた。

［実施例２］
穴あけ治具に取り付ける歯車の先端角度を６０°とした以外は、実施例１と同様にして発泡シートに小孔を設け、穴あき発泡シートを作製した。
得られた小孔の形状は、傾斜面の距離Ｂが０．６７ｍｍ、小孔上部の下端径Ｄが０．３５ｍｍ、傾斜角度θが４５°であった。小孔上部幅Ｅは０．７５ｍｍであった。小孔の深さＡは１．５ｍｍであった。小孔上部の下端径Ｄ／傾斜面の距離Ｂ＝０．５２であった。小孔の断面形状は図２に示す形状であった。小孔は発泡積層シート１００ｃｍ^２当たり１６９個設けた。

［実施例３］
穴あけ治具に取り付ける歯車の先端角度を９０°とした以外は、実施例１と同様にして発泡シートに小孔を設け、穴あき発泡シートを作製した。
得られた小孔の形状は、傾斜面の距離Ｂが０．９０ｍｍ、小孔上部の下端径Ｄが０．４５ｍｍ、傾斜角度θは４０°であった。小孔上部幅Ｅは０．７５ｍｍであった。小孔の深さＡは１．５ｍｍであった。小孔上部の下端径Ｄ／傾斜面の距離Ｂ＝０．５０であった。小孔表面の形状を図１６に示す。小孔の断面形状は図２に示す形状であった。小孔は発泡積層シート１００ｃｍ^２当たり１６９個設けた。

［実施例４］
前述した通り作製したポリスチレン発泡シートに厚さ２５μｍのポリスチレンフィルム（大石産業社製）を重ね合わせ、加熱温度１７０℃、直径３００ｍｍの誘電加熱ロールに通して積層したのち、押圧刃の先端角度６０°の歯車を取り付けた穴あけ治具を用いて穴あけ加工を施し、多数の小孔を設けて穴あき発泡シートを作製した。得られた小孔は、傾斜面の距離Ｂが０．６７ｍｍ、小孔上部の下端径Ｄが０．３８ｍｍ、傾斜角度θが５５°であった。小孔上部幅Ｅは０．７５ｍｍであった。小孔の深さＡは１．５ｍｍであった。小孔上部の下端径Ｄ／傾斜面の距離Ｂ＝０．５７であった。小孔は発泡積層シート１００ｃｍ^２当たり１６９個設けた。小孔の断面形状は図２に示す形状であった。

［実施例５］
押出機として内径９０ｍｍ押出機（一段目押出機）と１５０ｍｍ押出機（二段目押出機）が連結されたタンデム型押出機を用い、ポリスチレン樹脂（東洋スチレン社製、商品名ＨＲＭ−２６）１００質量部に対してタルクＭＢであるタルペット４０ＧＳ（宗和化学社製）を１．５質量部添加した配合原料を押出機に投入し、最高温度２３０℃で溶融、混練した後、発泡ガスとしてブタン（イソ／ノルマル＝５０／５０）を４．２質量部添加した。その後連続気泡を有する発泡に適した樹脂温度１６５℃付近まで冷却した。
一方、内径１２０ｍｍ押出機（Ｂ）を用い、ポリスチレン樹脂（東洋スチレン社製、商品名Ｇ−１３−５０Ｂ）１００質量部に対してタルクＭＢであるタルペット４０ＧＳ（宗和化学株式会社）を１．５部添加した配合原料を押出機に投入し、最高温度２３０℃で溶融、混練した後、発泡ガスとしてブタン（イソ／ノルマル＝５０／５０）を３．７質量部添加した。その後独立気泡を有する発泡に適した樹脂温度１５５℃付近まで冷却した。
押出機（Ａ）と押出機（Ｂ）を合流ダイで合流させて積層し、さらに先端部に取り付けた口径１０５ｍｍ、スリットクリアランス０．５ｍｍに設定されたサーキュラーダイより樹脂を押し出して発泡させ、この発泡シートを外径４４０ｍｍ、長さ５００ｍｍの冷却マンドレルに通して内面を冷却すると同時に冷却温度３０℃の空気を吹き付けて外周も冷却し、その後２枚に切り開いてロール状に巻き取った。得られた発泡積層シートは厚み２．８ｍｍ、密度０．０７５ｇ／ｍ^２であった。
押出機（Ａ）側の発泡層は、連続気泡率が６８．５％の連続気泡層であった。
押出機（Ｂ）側の発泡層は、連続気泡率が１０．５％の独立気泡層であった。

得られた発泡積層シートに、押圧刃の先端角度６０°の歯車を取り付けた穴あけ治具を用いて穴あけ加工を施し、多数の小孔を設けて穴あき発泡シートを作製した。得られた小孔は、傾斜面の距離Ｂが０．６７ｍｍ、小孔上部の下端径Ｄが０．３５ｍｍ、傾斜角度θが４５°であった。小孔上部幅Ｅは０．７５ｍｍであった。小孔の深さＡは１．８ｍｍであった。小孔上部の下端径Ｄ／傾斜面の距離Ｂ＝０．５２であった。小孔の断面形状は図２に示す形状であった。小孔は発泡積層シート１００ｃｍ^２当たり１６９個設けた。図１に実際に作製した小孔の断面形状を示す。

［比較例］
実施例５で作製した発泡積層シートに直径１ｍｍの針を押し付けて小孔を設けた。得られた小孔は、開口部分に傾斜面がなく（Ｂ＝０ｍｍ）、穴の開いている部分が直径０．６５ｍｍの円形で傾斜角度θは９０°であった。小孔の深さＡは１．５ｍｍであった。小孔は発泡積層シート１００ｃｍ^２当たり１６９個設けた。この小孔の断面形状を図１７に示す。

＜吸音率の評価＞
実施例１〜５及び比較例の各穴あき発泡シートについて、ＪＩＳ Ａ１４０５に準じて垂直入射吸音率を測定し、比較した。その結果、比較例の穴あき発泡シートに比べ、実施例１〜５の穴あき発泡シートは優れた吸音性を示した。

本発明に係る実施例５で作製した穴あき熱可塑性樹脂発泡体の小孔部分の断面の顕微鏡観察画像を示す図である。 本発明に係る穴あき熱可塑性樹脂発泡体の小孔を概略的に表し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 小孔の形状の第２の例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 小孔の形状の第３の例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 小孔の形状の第４の例を示す断面図である。 小孔の形状の第５の例を示す断面図である。 小孔の形状の第６の例を示す断面図である。 小孔の形状の第７の例を示す断面図である。 小孔の形状の第８の例を示す断面図である。 本発明に係る製造方法を説明する図であり、熱可塑性樹脂発泡体本体に押圧刃を押圧した状態を示す断面図である。 穴あけ加工に用いる歯車を示す図であり、（ａ）は歯車の第１例の側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は歯車の第２例の側面図、（ｄ）は正面図である。 穴あけ治具を例示する外観図である。 本発明に係る製造方法を説明する斜視図である。 押圧刃の押圧後に図１の形状の小孔が形成されるプロセスを説明する断面図である。 本発明に係る実施例１で作製した穴あき熱可塑性樹脂発泡体の小孔部分の表面の顕微鏡観察画像を示す図である。 本発明に係る実施例３で作製した穴あき熱可塑性樹脂発泡体の小孔部分の表面の顕微鏡観察画像を示す図である。 比較例１で作製した穴あき熱可塑性樹脂発泡体の小孔部分の断面の顕微鏡観察画像を示す図である。

符号の説明

１…穴あき熱可塑性樹脂発泡体、２…熱可塑性樹脂発泡体本体、３…小孔、４…小孔上部、５…小孔下部、５ａ…空洞部、６…傾斜面、７…表面スキン層、８…連続気泡層、９…独立気泡層、１０…縊れ部、１１…押圧刃、１２Ａ，１２Ｂ…歯車、１３…穴あけ治具、１４…ローラ、１５…発泡積層シート、１６…穴あき発泡シート（穴あき熱可塑性樹脂発泡体）。

Claims (13)

1. 熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面から内部に通じる多数の小孔を有する穴あき熱可塑性樹脂発泡体であって、前記小孔は、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有していることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
2. 前記小孔下部は有底であることを特徴とする請求項１に記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
3. 前記小孔上部と小孔下部の間に縊れ部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
4. 前記表面に対して前記小孔上部の傾斜面がなす傾斜角度が２０°〜７０°の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
5. 前記小孔上部の下端径／小孔上部の傾斜面の距離＝０．２〜１の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
6. 前記熱可塑性樹脂発泡体本体の連続気泡率が５０〜８０％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
7. 前記熱可塑性樹脂発泡体本体に連続気泡率が３０％以下の熱可塑性樹脂発泡体が積層されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
8. 前記熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面に非発泡樹脂層が積層され、それに前記小孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
9. 前記熱可塑性樹脂発泡体本体がポリスチレン系樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体。
10. 熱可塑性樹脂発泡体本体の少なくとも一部の表面に、先端角度３０°〜１５０°のＶ字状又は錐状の押圧刃を押圧し、傾斜角度が異なる小孔上部と小孔下部とを少なくとも有し、該小孔上部は表面へ向って拡径された傾斜形状を有する小孔を多数設け、請求項１〜９のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体を得ることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
11. 請求項１〜９のいずれかに記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡体であって、シート状をなしていることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡シート。
12. 請求項１１に記載の穴あき熱可塑性樹脂発泡シートを成形してなることを特徴とする穴あき熱可塑性樹脂発泡シート成形体。
13. 請求項１〜９のいずれかに記載の吸水性熱可塑性樹脂発泡体であって、厚板状をなしていることを特徴とする吸水性熱可塑性樹脂発泡ボード。
    

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