DE60209275T2

DE60209275T2 - Verfahren zur Herstelllung von vorgeschäumten Teilchen aus Polyolefin

Info

Publication number: DE60209275T2
Application number: DE60209275T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Settsu-shi Yanagihara; Masahide Kako-gun Ebisui; Naruhiko Kanzaki-gun Akamatsu
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2022-06-01
Also published as: EP1262513B1; MY122919A; DE60209275D1; HK1051546A1; EP1262513A1; US20020198270A1; US6593383B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen aus Polyolefinharz. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen, die sich als Rohstoff für Gegenstände eigenen, die im Formwerkzeug geschäumt werden. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung vorgeschäumte Polyolefinharzteilchen, die mit diesem Verfahren erhältlich sind und eine die Strömung begrenzende Vorrichtung mit einem Rohr, das als Öffnung zur Freisetzung bei der Herstellung der vorgeschäumten Polyolefinharzteilchen verwendet wird.
Traditionell existieren Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen, welche die Verfahrensschritte umfassen: Dispergieren von Polyolefinharzteilchen in ein wässriges Medium in einem Autoklav, Erhitzen des Gemisches, Einleiten von Treibmittel und Freisetzen der Teilchen in ein Gefäß mit einem geringen Druck, um die vorgeschäumten Polyolefinharzteilchen in den gewünschten Formen wie Kugeln, Zylinder, Ellipsen oder Würfel zu erhalten (JP-B-5784/1995).
Als Treibmittel werden flüchtige Treibmittel wie flüchtige organische Treibmittel, anorganisches Gas und Wasser verwendet (WO-A-97/38048). Als organische flüchtige Treibmittel sind Propan, Butan, Pentan, Trichlorfluormethan und Dichlordifluormethan bekannt (JP-A-77174/1977).
Allerdings nimmt bei der Herstellung vorgeschäumter Teilchen mit einem höchstens 15-fachen Ausdehnungsverhältnis gemäß dem obigen Verfahren die Ungleichmäßigkeit beim Imprägnieren der Harzteilchen mit Treibmitteln zu, weil es erforderlich ist, die Menge des Treibmittels zu verringern. Dadurch erhöhen sich die Schwankungen beim Ausdehnungsverhältnis, das gemäß der folgenden Formel (I) berechnet wird, auf mindestens 20 % und vorgeschäumte Teilchen mit hervorragenden Eigenschaften können nicht erhalten werden. Die Schwankung beim Ausdehnungsverhältnis wird gemäß der folgenden Formel (I) berechnet: Schwankung des Ausdehnungsverhältnisses (σ/Xp)(%) = (σm Kav) × 100 (I)
In der Formel stellt K_av das mittlere Ausdehnungsverhältnis dar, das gemäß der Gleichung K_av = Σ{K_i × W_i} berechnet wird, der der Gewichtsprozentsatz W_i und das Ausdehnungsverhältnis K_i der verbliebenen geschäumten Teilchen zugrunde gelegt ist, nach dem Absieben durch ein standardmäßiges JIS-Z 8801 Sieb (acht Siebe mit 3,5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, und 10 Mesh) und σ_m stellt die Standardabweichung dar, die gemäß der Gleichung
berechnet wird, der der Gewichtsprozentsatz W_i und das Ausdehnungsverhältnis K_i der verbliebenen geschäumten Teilchen zugrunde gelegt ist, nach dem Absieben durch ein standardmäßiges JIS-Z 8801 Sieb (acht Siebe mit 3,5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, und 10 Mesh).
Wenn die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse der vorgeschäumten Teilchen zunimmt, wird es schwierig, vorgeschäumte Teilchen mit einem gewünschten Ausdehnungsverhältnis mit dem Verfahren zur Herstellung von vorgeschäumten Teilchen zu erhalten. Dementsprechend ist es schwierig, die Ausdehnungsverhältnisse zu steuern, wodurch sich gleichzeitig die Ausbeute verringert. Außerdem besteht ein Problem darin, dass die Gewichtsschwankungen der im Formwerkzeug geschäumten Gegenstände zunehmen, wenn die vorgeschäumten Teilchen als Rohstoff verwendet werden und es wird schwierig, im Formwerkzeug geschäumte Gegenstände mit hervorragenden Eigenschaften herzustellen und die fehlerhaften Erzeugnisse nehmen zu.
Überdies besitzt das obige Verfahren den Mangel, dass die Kosten ansteigen, da flüchtiges Treibmittel verwendet wird. Außerdem sollten flüchtige Treibmittel schon aus dem Gesichtspunkt der Verhinderung des Fortschreitens der globalem Erwärmung und der Zunahme des Ozonlochs nicht eingesetzt werden.
JP-A-4738/1986 offenbart ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen unter Verwendung von Polypropylenharzteilchen, die flüchtiges Treibmittel oder anorganisches Gas enthalten, wobei die Polypropylenharzteilchen 0,05 bis 2 Gewichts-% einer anorganischen Substanz wie Aluminiumhydroxid oder Calciumcarbonat enthalten. Wenn flüchtiges Treibmittel verwendet wird, ergeben sich die oben erwähnten Kosten- und Umweltprobleme. Außerdem sollte ein anderes anorganisches Gas als Stickstoff und Luft, wie Kohlendioxid, nicht verwendet werden, weil ein derartiges Gas ebenso zum Treibhauseffekt beiträgt. Wenn überdies ein anorganisches Gas anders als Kohlendioxid, z.B Stickstoff oder Luft verwendet wird, ergeben sich Probleme dahingehend, dass sich die aufschäumten Gegenstände schwierig herstellen lassen und, selbst wenn aufschäumte Gegenstände erhalten werden, sie allerhöchstens nur ein 2–9-faches scheinbares Ausdehnungsverhältnis aufweisen, da Stickstoff oder Luft in den Polypropylenharzteilchen nur eine geringe Permeabilität aufweisen.
Aus diesen Gründen wird seit Neuestem daran gearbeitet, ein Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung von vorgeschäumten Polyolefinharzteilchen mit den gewünschten Eigenschaften ermöglicht, ohne dafür ein bislang als notwendig erachtetes flüchtiges Treibmittel zu verwenden.
Ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen, ohne Verwendung eines flüchtigen Treibmittels, wird in JP-B-2183/1974 offenbart. Das Verfahren umfasst Schritte, wobei kristalline Polyolfinpolymerteilchen, die 10 bis 70 Gewichts-% eines Füllstoffs basierend auf einem Polymer enthalten, in einem Medium dispergiert werden, die so erhaltenen disperse Lösung in einem Druckbereich, in dem der Druck mindestens dem Dampfdruck der so erhaltenen dispersen Lösung entspricht und unter einer Temperaturbedingung, die höchstens dem Schmelzpunkt der kristallinen Polyolefinpolymerteilchen entspricht, gehalten wird, so dass die Kristallisation der kristallinen Polyolefinpolymerteilchen weiter voranschreitet, wobei das Dispersionsmedium die Polymerteilchen infolge der Volumenschrumpfung durchtränkt, die durch die Kristallisation des kristallinen Polyolefinpolymers verursacht wird und wobei die disperse Lösung aus dem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich freigesetzt wird, wobei der Druck geringer ist als der gesättigte Dampfdruck der dispersen Lösung und die Temperatur mindestens dem Schmelzpunkt der kristallinen Polyolefinpolymerteilchen entspricht.
Obwohl jedoch dieses Verfahren zur Herstellung von vorgeschäumten Teilchen ein kristallines Polyolefinpolymer erfordert, das 10 bis 70 Gewichts-% eines polymerbasierenden Füllstoffes enthält, weist ein Formgegenstand, der durch Aufschäumen derartiger Teilchen erhalten wird, eine große Menge an Füllstoffen auf, wodurch eine Verschlechterung der Eigenschaften wie der Flexibilität oder der Dämpfungseigenschaften unvermeidlich sind.
Dementsprechend können derartige vorgeschäumte Teilchen nicht für anspruchsvolle Einsatzzwecke verwendet werden und sie weisen ein Problem dahingehend auf, dass die Teilchen gehindert werden, während der Zeit der Formgebung im Formwerkzeug miteinander zu verschmelzen.
Weiterhin schlägt JP-A-22144/1985 ein anderes Verfahren vor, in dem kein flüchtiges Treibmittel verwendet wird. Das Verfahren umfasst Schritte, wobei eine disperse Lösung unter Druck gesetzt wird, in der Harzteilchen eines statistischen Propylenethylencopolymers mit einem Ethylengehalt von 1 bis 12 Gewichts-% dispergiert sind, unter Verwendung eines anorganischen Gases wie Stickstoff, so dass der innere Druck des geschlossenen Gefäßes mindestens 5 kg/cm²-G erreicht und wobei die disperse Lösung bei einer Temperatur von mindestens dem Schmelzpunkt der Harzteilchen bis höchstens 25°C über dem Schmelzpunkt gehalten wird, um vorgeschäumte Teilchen mit mindestens dem 5-fachen Ausdehnungsverhältnis zu erhalten.
Wenn allerdings vorgeschäumte Teilchen mit einem hohen Ausdehnungsverhältnis gemäß dem obigen Verfahren hergestellt werden, ist es erforderlich, dass der Ethylengehalt des statistischen Propylenethylencopolymers mindestens 4 Gewichts-%, die Haltetemperatur mindestens 160°C oder die Haltezeit 10 Stunden beträgt. Wenn darüber hinaus zusätzliche Harze wie Polyethylen, ein Ethylenvinylacetatcopolymer, Surlyn und Polystyrol verwendet werden, weisen die erhaltenen vorgeschäumten Teilchen eine große Schwankung im Ausdehnungsverhältnis auf. Außerdem ist die inhärent für derartige aus Polypropylenharz geschäumte Gegenstände erforderliche mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit unzureichend, wie im Fall der obigen vorgeschäumten Teilchen, die unter der Randbedingung erhalten wurde, dass der Ethylengehalt bei mindestens 4 Gewichts-% liegt. Außerdem verursacht die Herstellung bei einer derartigen Haltetemperatur und Verweilzeit leicht ein Verschmelzen der Harzteilchen, was gleichbedeutend ist mit einem unproduktiven und unwirtschaftlichen Herstellungsverfahren.
Andererseits offenbart JP-A-176077/1998 ein Verfahren zur Herstellung von vorgeschäumten Teilchen ohne Verwendung eines Treibmittels, d.h. eines brennbaren Gases wie Butan und Kohlendioxidgas, das zum Fortschreiten der globalen Erwärmung beiträgt. Das heißt, das Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen umfasst Schritte wobei ein Polyolefinharz mit 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinharzes und 0,05 bis 20 Gewichtsteilen eines hydrophilen Polymers zur Herstellung wasserhaltiger Harzteilchen erhitzt wird und die wasserhaltigen Harzteilchen in eine Atmosphäre mit einem geringeren Druck freigesetzt werden. Dies ist ein innovatives Herstellungsverfahren, das es ermöglicht, die Schwankung des Ausdehnungsverhältnisses bei höchstens 15 % zu halten, selbst im Fall von vorgeschäumten Teilchen mit einem kleinen, höchstens 15-fachen Ausdehnungsverhältnis. Allerdings werden weiterhin geringere Schwankungen beim Ausdehnungsverhältniss gesucht, um die Ausbeute an vorgeschäumten Teilchen zu verbessern und um geschäumte Gegenstände mit geringeren Gewichtsschwankungen und hervorragenden Eigenschaften herzustellen.
Wie oben erwähnt ist es gegenwärtig noch sehr schwierig, vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, mit denen sich geformte Gegenstände mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Hitzebeständigkeit, Wasserfestigkeit, Flexibilität und Dämpfungseigenschaften bereitstellen lassen, ohne konventionelle flüchtige Treibmittel zu verwenden, d.h. Treibmittel wie Kohlendioxid, die angesichts der Förderung der globalen Erwärmung und anderer umweltproblematischer Eigenschaften nicht bevorzugt werden.
Beim Freisetzten der Harzteilchen werden sie überdies einmal durch eine Öffnung (ein Schlitz oder ein Loch) freigesetzt, die an einer die Öffnungs- oder die Düsenströmung begrenzenden Einrichtung, die sich an der Öffnung für die Freisetzung befindet, angebracht ist (zum Beispiel JP-A-197027/1983).
Beispiele für derartige die Öffnungs- oder die Düsenströmung begrenzende Einrichtungen, die an der Öffnung für die Freisetzung liegen, schließen eine die Strömung begrenzende Einrichtung mit 1 bis 10 Schlitzen, die am engsten Bereich 4 bis 20 mm weit, 4 bis 20 mm hoch und 5 bis 200 mm tief sind, oder eine die Strömung begrenzende Einrichtung mit 1 bis 10 Löchern, die eine Fläche von 10 bis 400 m² aufweist und am engsten Bereich 5 bis 200 mm tief ist, ein.
Wenn jedoch gering vorgeschäumte Teilchen mit einem 2- bis 15-fachen Ausdehnungsverhältnis unter Verwendung der obigen die Strömung begrenzenden Einrichtung hergestellt werden sollen, erhöht sich die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse auf mindestens 20%, wodurch es unmöglich wird, vorgeschäumte Teilchen mit hervorragenden Eigenschaften herzustellen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen mit weiterhin verringerten Schwankungen bei den Ausdehnungsverhältnissen bereit zu stellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen mit einem hervorragenden geringen Ausdehnungsverhältnis oder einem hervorragenden hohen Ausdehnungsverhältnis und mit geringen Schwankungen der Ausdehnungsverhältnisse bereit zu stellen, ohne Verwendung von flüchtigen Treibmitteln oder von Kohlendioxidgas, wobei Wasser in den Polyolefinharzteilchen als wirksames Treibmittel und die vorgeschäumten Teilchen aus dem Verfahren verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen mit einer weiterhin verringerten Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse durch das Verfahren, das die Schritte umfasst: Dispergieren der Polyolefinharzteilchen in ein wässriges Medium in einem Autoklav; Erwärmen der Harzteilchen auf eine Temperatur, die mindestens dem Erweichungspunkt des Polyolefinharzes entspricht und unter Druck setzen der Teilchen; Freisetzen der Harzteilchen aus dem Autoklav durch eine Öffnung für die Freisetzung in eine Atmosphäre mit niedrigerem Druck als der Innendruck des Autoklavs; dadurch Vorschäumen der Harzteilchen, wobei man beim Freisetzungsschritt die entstandenen vorgeschäumten Teilchen auf eine Aufpralltafel oder an eine Behälterwand aufprallen lässt. Außerdem gelang die Bestätigung, dass das Verfahren eine Verbesserung des Ausdehnungsverhältnisses bewirkt im Vergleich zu dem Fall ohne Aufprall. Ferner wurde gefunden, dass die Menge des verwendeten Treibmittels verringert werden kann und dass es einen Effekt zur Energieeinsparung gibt.
Weiterhin gelang die Herstellung von vorgeschäumten Polyolefinharzteilchen mit den erwünschten Ausdehnungsverhältnissen und Eigenschaften, ohne flüchtige Treibmittel zu verwenden, indem man die Harzteilchen, die aus der Öffnung für die Freisetzung freigesetzt werden, heftig auf eine Aufpralltafel oder auf die Behälterwand aufprallen lässt, um das Wasser in den Harzteilchen augenblicklich zu verdampfen.
Überdies wurde gefunden, dass vorgeschäumte Teilchen mit einem Ausdehnungsverhältnis von mindestens 10 % erhalten werden können, indem man die Form der die Strömung begrenzenden Vorrichtung, die für die Öffnung für die Freisetzung verwendet wird, in eine besondere Form verändert, die sich von einer herkömmlichen Tafel unterscheidet, und die vorliegende Erfindung wurde fertiggestellt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Polyolefinharzteilchen, umfassend die Schritte: Dispergieren der Polyolefinharzteilchen in ein wässriges Medium in einem Autoklav; Erwärmen der Harzteilchen auf eine Temperatur, die mindestens dem Erweichungspunkt des Polyolefinharzes entspricht und unter Druck setzen der Teilchen; Freisetzen der Harzteilchen aus dem Autoklav durch eine Öffnung für die Freisetzung in eine Atmosphäre mit niedrigerem Druck als der Innendruck des Autoklavs; dadurch Vorschäumen der Harzteilchen, wobei man beim Freisetzungsschritt die entstandenen vorgeschäumten Teilchen aus einer Entfernung, welche größer als 5 mm von der Öffnung für die Freisetzung ist, auf eine Aufpralltafel oder an eine Behälterwand aufprallen lässt.
Vorzugsweise lässt man die vorgeschäumten Teilchen mit Gas von mindestens 60°C in Kontakt kommen und aus einer Entfernung, welche größer als 5 mm von der Öffnung für die Freisetzung ist, auf eine Aufpralltafel oder an eine Behälterwand aufprallen.
Vorzugsweise geschieht das unter Druck setzen, indem man anorganisches Gas, ausgewählt aus Stickstoffgas, Luft und Gas, das jene als ein Hauptbestandteil umfaßt, einleitet.
Vorzugsweise wird das unter Druck setzten mit einem Druck von 0,6 bis 7,5 MPa durchgeführt.
Vorzugsweise lässt man die vorgeschäumten Teilchen mit einem Aufprallwinkel von 5 bis 85 Grad auf eine Aufpralltafel oder an eine Behälterwand aufprallen.
Vorzugsweise erfolgt die Freisetzung der Polyolefinharzteilchen durch eine die Strömung begrenzende Einrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist.
Vorzugsweise ist das mindestens 60°C warme Gas aus Dampf, einem Gemisch aus Dampf und Luft, erwärmter Luft, Nebel enthaltender Luft, erwärmtem Dampf und überhitztem Dampf ausgewählt.
Vorzugsweise ist das mindestens 60°C warme Gas gesättigter Dampf.
Vorzugsweise ist ein Rohr mit einer offenen Fläche, welche 1,3 mal größer als die offene Fläche einer Ausflussöffnung ist, einstückig an der die Strömung begrenzenden Einrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist, an der Auslass-Seite einer Tafel mit Ausflussöffnung angebracht.
Vorzugsweise ist die die Strömung begrenzende Einrichtung mit mindestens einem Rohr ausgestattet, welches ein H von mindestens 0,6 mm und ein L von mindestens 5 mm aufweist, wobei H die Weite oder die kleinere Achse einer Vorderseite des Rohrs und L die Länge des Rohrs darstellt.
Vorzugsweise ist H 3 bis 25 mm und L 5 bis 300 mm.
Vorzugsweise sind die Polyolefinharzteilchen Polypropylenharzteilchen.
Vorzugsweise umfassen die Polypropylenharzteilchen 100 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes und 0,01 bis 20 Gewichtsteile eines hydrophilen Polymers.
Vorzugsweise enthalten die Polyolefinharzteilchen 0,001 bis 5 Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffs.
Vorzugsweise ist der anorganische Füllstoff Talk.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch vorgeschäumte Polyolefinharzteilchen, die durch das Verfahren erhältlich sind.
1 ist eine erläuternde Ansicht einer Apparatur zur Herstellung der vorgeschäumten Teilchen, die mit einer im Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Aufpralltafel ausgerüstet ist.
2 ist eine erläuternde Ansicht einer Apparatur zur Herstellung der vorgeschäumten Teilchen, die mit einer im Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Aufpralltafel und einer die Strömung begrenzenden Vorrichtung ausgerüstet ist.
3 ist eine erläuternde Ansicht einer Apparatur zur Herstellung der vorgeschäumten Teilchen, die mit einer im Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Aufpralltafel und einer die Strömung begrenzenden Vorrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist, ausgerüstet ist.
4 ist eine Vorderansicht der die Strömung begrenzenden Einrichtung, welche mit einem schlitzförmigen Rohr (rechteckige Säule) der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
5 ist eine Vorderansicht der die Strömung begrenzenden Einrichtung, welche mit einem kreisförmigen Rohr der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
6 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel eines axialen Querschnittes der die Strömung begrenzenden Einrichtung, welche mit einem Öffnungsrohr der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, veranschaulicht.
7 ist eine erläuternde Ansicht einer Apparatur zur Herstellung der vorgeschäumten Teilchen, die mit einer im Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten die Strömung begrenzenden Vorrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist, ausgerüstet ist.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyolefinharz umfaßt 50 bis 100 Gewichts-% einer Olefinmonomereinheit und 0 bis 50 Gewichts-% einer Monomereinheit, die mit dem Olefinmonomer copolymerisierbar ist. Die Untergrenze der Menge der Olefinmonomereinheit beträgt vorzugsweise 70 Gewichts-% und die Obergrenze der Menge der Olefinmonomereinheit beträgt vorzugsweise 99.9 Gewichts-%. Weiterhin beträgt die Untergrenze der Menge der Monomereinheit, die mit dem Olefinmonomer copolymerisierbar ist, vorzugsweise 0,1 Gewichts-%, die Obergrenze der Menge der Monomereinheit, die mit dem Olefinmonomer copolymerisierbar ist, beträgt vorzugsweise 30 Gewichts-%. Es gelingt, leichte geformte Gegenstände mit einer ausgezeichneten mechanischen Festigkeit, Verarbeitbarkeit, elektrischer Isolationseigenschaft, Wasserfestigkeit und chemischer Widerstandsfähigkeit zu erhalten, da mindestens 50 Gewichts-% einer Olefinmonomereinheit verwendet wird.
Die Monomereinheit, die mit dem Olefinmonomer copolymerisierbar ist, besteht aus einer Komponente, die zum Zwecke der Modifizierung der Haftung, der Transparenz, der Schlagzähigkeit und der Gasbarriereneigenschaft eingesetzt wird. Um bei der Anwendung einen Nutzen zu erzielen, wird das Monomer in einer Menge von mindestens 1 Gewichts-% eingesetzt, vorzugsweise von mindestens 2 Gewichts-%, stärker bevorzugt von mindestens 5 Gewichts-% und am meisten bevorzugt von mindestens 10 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes.
Beispiele der Olefinmonomere schließen α-Olefinmonomere mit 2 bis S Kohlenstoffatomen wie Ethylen, Propylen, Buten, Penten, Hexen, Hepten und Octen und cyclische Olefine wie das Norbornenmonomer ein, sind jedoch nicht drauf eingeschränkt. Das Monomer kann allein oder in Kombination von zweien oder mehr eingesetzt werden. Unter diesen sind Ethylen und Propylen aus dem Gesichtspunkt, dass sie preiswert sind und die Eigenschaften des herzustellenden Polymeres verbessern, bevorzugt.
Beispiele der Monomere, die mit dem Olefinmonomer copolymerisierbar sind, sind Vinylalkoholester wie Vinylacetat, Alkyl(meth)acrylat, dessen Alkylrest 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, wie Methylmethacrylat, Ethylacrylat oder Hexylacrylat, Vinylalkohol, Methacrylsäure, Vinylchlorid und dergleichen, jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das Monomer kann allein oder in Kombination von zweien oder mehr eingesetzt werden. Unter diesen sind Vinylacetat unter dem Gesichtspunkt der Haftung, der Flexibilität und der Tieftemperatureigenschaften und Methylmethacrylat unter dem Gesichtspunkt der Haftung, der Flexibilität, der Tieftemperatureigenschaften und der thermischen Stabilität bevorzugt.
Der Schmelzindex (MI) des obigen Polyolefinharzes, zum Beispiel Polypropylenharz, beträgt vorzugsweise 0,2 bis 50 g/10 Minuten, stärker bevorzugt 1 bis 30 g/10 Minuten. Der Elastizitätsmodul (JIS K 7203) des obigen Polyolefinharzes, zum Beispiel Polypropylenharz, beträgt vorzugsweise 500 bis 2.000 MPa, stärker bevorzugt 800 bis 1.600 MPa. Der Schmelzpunkt des obigen Polyolefinharzes, zum Beispiel Polypropylenharz, liegt vorzugsweise bei 125 bis 165°C, stärker bevorzugt bei 130 bis 160°C.
Wenn der obige MI weniger als 0,2 g/10 Minuten beträgt, wird es zunehmend schwieriger wird, vorgeschäumte Teilchen mit einem großen Ausdehnungsverhältnis herzustellen, da die Schmelzviskosität zu hoch ist. Wenn der MI mehr als 50 g/10 Minuten beträgt, wird es zunehmend schwieriger, vorgeschäumte Teilchen mit einem großen Ausdehnungsverhältnis herzustellen, weil die Zellen bei der Ausdehnung aufgrund der niedrigen Schmelzviskosität bei der Ausdehnung des Harzes leicht gebrochen werden. Wenn der Biegemodul weniger als 500 MPa beträgt, werden die mechanische Festigkeit und die Hitzebeständigkeit zunehmend mangelhaft. Wenn der Biegemodul mehr als 2.000 MPa beträgt, werden die Flexibilität und die Dämpfungseigenschaften der erhaltenen aufgeschäumten Gegenstände zunehmend mangelhaft. Wenn der Schmelzpunkt niedriger als 125°C ist, wird die Wärmebeständigkeit zunehmend unzureichender. Wenn der Schmelzpunkt höher als 165°C ist, werden die Haftung der Schmelze beim Formen und die sekundäre Ausdehnungsfähigkeit zunehmend unzureichender.
Beispiele der Polyolefinharze sind ein Polypropylenharz, wie ein statistisches Ethylenpropylencopolymer, ein statistisches Ethylenpropylenbuten-Terpolymer, ein Polyethylenpolypropylenblock-Copolymer oder ein Propylenhomopolymer, ein Polyethylenharz, wie Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, ein Ethylenvinylacetatcopolymer oder ein Ethylenmethylmethacrylatcopolymer, Polybuten, Polypenten und dergleichen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Die Polyolefinharze können ohne Vernetzung oder nach Vernetzung mittels eines Peroxids oder Strahlung eingesetzt werden. Das Polyolefinharz kann allein oder in Kombination von zweien oder mehr verwendet werden. Unter diesen sind Polypropylenharze bevorzugt, da sie eine geringere Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse aufweisen als andere Polyolefinharze und auch, weil daraus leicht vorgeschäumte Teilchen mit einem hohen Ausdehnungsverhältnis erhalten werden können und die geformten Gegenstände, die aus den vorgeschäumten Teilchen hergestellt werden, eine hervorragende mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit im Vergleich zu anderen Polyolefinharzen aufweisen.
Für den Fall, dass Wasser als Treibmittel zum Einsatz kommt, werden, wie unten erwähnt, vorzugsweise Polyolefinharzteilchen verwendet, deren Wassergehalt 1 bis 50 Gewichts-% beträgt, wenn sie mindestens bis zur Erweichungstemperatur erhitzt werden. Für ein leichtes Aufschäumen der Teilchen sollten Harzteilchen verwendet werden, die eine Polyolefinharzzusammensetzung umfassen, die 0,01 bis 20 Gewichts-% eines hydrophilen Polymers enthält, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Polyolefinharzes.
Das obige hydrophile Polymer bezieht sich auf Polymere, deren Wasseraufnahme, die entsprechend ASTM D570 gemessen wird, mindestens 0,5 Gewichts-% beträgt. Das Polymer schließt sogenannte hygroskopische Polymere, wasserabsorbierende Polymere (die wasserunlöslich sind, die Wasser in einer Menge von einigen bis zu einigen Hundert Male des Eigengewichts absorbieren und die sich nicht einfach dehydrieren lassen, auch nicht unter Druck) und wasserlösliche Polymere (die in Wasser bei Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen löslich sind). Derartige hydrophile Polymere können in ihrem Molekül hydrophile Reste, wie eine Carboxylgruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Amidogruppe, eine Estergruppe und einen Polyoxyethylenrest enthalten.
Beispiele der hygroskopischen Polymere sind carboxylgruppenhaltige Polymere, Polyamide, thermoplastische Polyesterelastomere und Cellulosederivate.
Konkrete Beispiele der carboxylgruppenhaltigen Polymere sind ein Ethylen-Acrylsäure-Maleinsäureanhydrid-Terpolymer (Wasseraufnahme: 0,5 bis 0,7 Gewichts-%), ein Ionomerharz (Wasseraufnahme: 0,7 bis 1,4 Gewichts-%), das erhältlich ist, indem das Salz von einer Carboxylgruppe eines Ethylen-(Meth)acrylat-Copolymers erzeugt wird unter Verwendung von Alkalimetallionen wie ein Natriumion oder ein Kaliumion zur Vernetzung der Copolymermoleküle und ein Ethylen-(Meth)acrylat-Copolymer (Wasseraufnahme: 0,5 bis 0,7 Gewichts-%). Konkrete Beispiele der Polyamide sind Nylon-6 (Wasseraufnahme: 1,3 bis 1,9 Gewichts-%) Nylon-6,6 (Wasseraufnahme: 1,1 bis 1,5 Gewichts-%) und Nyloncopolymere (erhältlich bei EMS-CHEMIE-AG, Handelsname: Gryltex) (Wasseraufnahme: 1,5 zu 3 Gewichts-%). Konkrete Beispiele der thermoplastischen Polyesterelastomere sind ein Block-Copolymer, das Polybutylenterephthalate und Polytetramethylenglycol umfasst (Wasseraufnahme: 0,5 bis 0,7 Gewichts-%). Konkrete Beispiele der Cellulosederivate sind Celluloseacetat und Cellulosepropionat. Das Polymer kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren eingesetzt werden.
Von den hygroskopischen Polymeren sind Ionomerharze bevorzugt, weil sie sich ausgezeichnet in Polyolefinharzen dispergieren lassen und es ermöglichen, Polyolefinharzzusammensetzungen mit einem hohen Wassergehalt zu erhalten, selbst wenn sie in einer relativ kleinen Menge hinzugefügt werden, wodurch die Herstellung vorgeschäumter Teilchen mit dem gewünschten Ausdehnungsverhältnis und geringen Schwankungen bei den Ausdehnungsverhältnissen gelingt.
Beispiele der wasserabsorbierenden Polymere sind vernetzte Polyacrylatpolymere, Stärke-Acrylsäure-Propfcopolymere, vernetzte Polyvinylalkoholpolymere, vernetzte Polyethylenoxidpolymere und Isobutylen-Maleinsäure-Copolymere.
Beispiele der vernetzten Polyacrylatpolymere sind vernetzte Natriumpolyacrylat-Polymere, wie Aquaric (Handelsname) erhältlich von Nippon Shokubai Co., Ltd. und Diawet (Handelsname) erhältlich von Mitsubishi Chemical Corporation. Beispiele der vernetzten Polyvinylalkoholpolymere sind Aqua Reserve-GP (Handelsname) erhältlich von Nippon Synthetic Chemical Industrie Co., Ltd. Beispiele der vernetzten Polyethylenoxidpolymere sind Aquacoke (Handelsname) erhältlich von Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Beispiele der Isobutylen-Maleinsäure-Copolymere sind KI-Gel (Handelsname) von Kuraray Co., Ltd. Das Polymer kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren eingesetzt werden.
Von den wasserabsorbierenden Polymeren sind vernetzte Polyethylenoxidpolymere unter dem Gesichtspunkt der Dispergierbarkeit zu Polyolefinharzen und des Erreichens eines hohen Wassergehalts bevorzugt, selbst wenn sie in einer relativ geringen Menge verwendet werden.
Beispiele der wasserlöslichen Polymere sind Poly(meth)acrylsäure-Polymere, Poly(meth)acrylat-Polymere, Polyvinylalkohol-Polymere, Polyethylenoxidpolymere und wasserlösliche Cellulosederivate.
Konkrete Beispiele der Poly(meth)acrylsäure-Polymere sind Polyacrylsäure, Acrylsäureethylacrylat-Copolymere und Polymethacrylsäure-2-hydroxyethyl. Konkrete Beispiele der Poly(meth)acrylat-Polymere sind Natriumpolyacrylat, Natriumpolymethacrylat, Kaliumpolyacrylat und Kaliumpolymethacrylat. Konkrete Beispiele der Polyvinylalkohol-Polymere sind Polyvinylalkohol und Vinylalkoholvinylacetatcopolymere. Weiterhin sind konkrete Beispiele der Polyethylenoxidpolymere Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht von einigen zehntausend bis zu einigen Millionen. Konkrete Beispiele der wasserlöslichen Cellulosederivate sind Carboxylmethylcellulose und Hydroxyethylcellulose. Das Polymer kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren eingesetzt werden.
Die hygroskopischen Polymere, die wasserabsorbierenden Polymere und die wasserlöslichen Polymere können allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren eingesetzt werden.
Die Menge an hydrophilem Polymer beträgt üblicherweise mindestens 0,01 Gewichtsteile, vorzugsweise mindestens 0,05 Gewichtsteile und stärker bevorzugt mindestens 0,1 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyolefinharzes je nach Typus des hydrophilen Polymers, um eine Polyolefinharzzusammensetzung zu erhalten, deren Gehalt 1 bis 50 Gewichts-% beträgt bei dem Schritt, bei dem die Teilchen, die eine Polyolefinharzzusammensetzung umfassen, in ein wässriges Medium dispergiert und auf eine Temperatur erhitzt werden, die mindestens dem Erweichungspunkt der Harzteilchen bis höchstens 20°C über dem Erweichungspunkt entspricht. Die Menge des hydrophilen Polymers beträgt höchstens 20 Gewichtsteile, stärker bevorzugt höchstens 10 Gewichtsteile unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Produktionsstabilität und der Ausdehnungsfähigkeit bei der Herstellung der vorgeschäumten Teilchen, wobei den geformten Gegenständen, die aus den vorgeschäumten Teilchen erhalten werden, eine mechanische Festigkeit und eine Wärmebeständigkeit verliehen werden und die Dimensionsänderung bei der Wasseraufnahme reduziert wird.
Der Wassergehalt kann durch Anpassen der Temperatur beim Erhitzen und/oder der Aufheizzeit angepasst werden. Wenn der Wassergehalt weniger als 1 Gewichts-% beträgt, besteht die Tendenz, dass das Ausdehnungsverhältnis weniger als das 2-fache beträgt. Der Wassergehalt beträgt vorzugsweise mindestens 2 Gewichts-%, stärker bevorzugt mindestens 3 Gewichts-%. Wenn der Wassergehalt mehr als 50 Gewichts-% beträgt, nimmt die Dispergierbarkeit der Harzteilchen im wässrigen Dispersionsmedium ab, wodurch bei der Herstellung der vorgeschäumten Teilchen eine Agglomeration der Harzteilchen im Autoklav hervorgerufen wird und deshalb ein gleichmäßiges Aufschäumen schwierig wird. Der Wassergehalt beträgt vorzugsweise höchstens 30 Gewichts-%. Die Wasseraufnahme des hydrophilen Polymers wird bei Raumtemperatur gemessen und der Wassergehalt des hydrophilen Polymers wird bei erhöhter Temperatur gemessen (Schmelzpunkt des Harzes). Wenn das verwendete hydrophile Polymer beispielsweise eine Wasseraufnahme von mindestens 0,5 Gewichts-% aufweist, ergibt sich deshalb ein Wassergehalt von mindestens 1 Gewichts-%.
Da in der vorliegenden Erfindung der Wassergehalt auf 1 bis 50 Gewichts-% eingestellt wird, indem man die Harzteilchen auf mindestens die Erweichungstemperatur der Polyolefinharzzusammensetzung erhitzt, ist es möglich, vorgeschäumte Teilchen mit geringen Schwankungen bei den Ausdehnungsverhältnissen mit etwa einem 2 bis 43-fachen, stärker bevorzugt mit einem etwa 3 bis 20-fachen und am meisten bevorzugt mit einem etwa 3- bis 15-fachen Ausdehnungsverhältnis herzustellen. Außerdem agglomerieren die Harzteilchen im Autoklav nicht zusammen, wenn man die vorgeschäumten Teilchen herstellt, wodurch es möglich ist, einheitliche vorgeschäumte Teilchen zu erhalten.
Weiterhin wird die Temperatur des Schmelzpeaks, die bei einer Aufheizrate von 10°C/Minute im DSC (Differentialscanningkalorimeter) gemessen wird, als die Erweichungstemperatur der Polyolefinharzzusammensetzung betrachtet.
Der Wassergehalt bedeutet den Wert unter Dampfdruck bei nicht weniger als der Temperatur und wird wie folgt berechnet.
Das heißt, in einer 300 cm³ Druckampulle werden 50 g Harzteilchen, die die Polyolefinharzzusammensetzung umfassen, 150 g Wasser, 0,5 g pulverförmiges basisches tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,03 g Natrium-n-paraffinsulfonat als Hilfsdispergiermittel vorgelegt und gewogen. Dann wird das Gemisch in der Ampulle in einem Ölbad, das mindestens auf die Erweichungstemperatur der Polyolefinharzzusammensetzung eingestellt ist, einer 3-stündigen Wärmebehandlung unterworfen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur, wurde das Gemisch aus der Ampulle genommen, mit ausreichend Wasser gewaschen und das Dispergiermittel daraus entfernt. Das Gewicht (X) der auf diese Weise erhaltenen wasserhaltigen Harzteilchen einer Polyolefinharzzusammensetzung, dem des Wasser von der Oberfläche entfernt worden war, wird bestimmt. Anschließend werden die wasserhaltigen Harzteilchen für drei Stunden in einem Ofen getrocknet, der auf eine Temperatur eingestellten war, die 20°C höher lag als der Schmelzpunkt der Harzteilchen, und auf Raumtemperatur abgekühlt, um das Gewicht (Y) in einem Exsikkator zu bestimmen. Der Wassergehalt wird von diesen Gewichten entsprechend der folgenden Gleichung (II) berechnet: Wassergehalt (%) = (X – Y)/Y × 100 (II)
In dem Fall, in dem die Polyolefinharzzusammensetzung einen Füllstoff oder ein hydrophiles Polymer enthält, wird der Wassergehalt unter Zugrundelegung der Gesamtmenge bestimmt.
Vorzugsweise wird der Polyolefinharzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein Füllstoff hinzugefügt, d.h. ein anorganischer Füllstoff und/oder ein organischer Füllstoff unter dem Gesichtspunkt, dass vorgeschäumte Teilchen mit einer geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse, einheitlichen Zellen und einem verhältnismäßig hohen Ausdehnungsverhältnis erhalten werden können.
Konkrete Beispiele der anorganischen Füllstoffe sind Talk, Calciumcarbonat und Calciumhydroxid. Unter diesen anorganischen Füllstoffen ist Talk bevorzugt unter dem Gesichtspunkt, dass vorgeschäumte Teilchen mit einer geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse, einheitlichen Zellen und einem verhältnismäßig hohen Ausdehnungsverhältnis erhalten werden können.
Die verwendeten organischen Füllstoffe sind nicht besonders eingeschränkt, und jeder Füllstoff kann verwendet werden solange sie bei einer Temperatur, die mindestens der Erweichungstemperatur des Polyolefinharzes entspricht, fest sind. Konkrete Beispiele der organischen Füllstoffe sind Fluorharzpulver, Siliconharzpulver und thermoplastisches Polyesterharzpulver.
Der Füllstoff kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren eingesetzt werden.
Der mittlere Teilchendurchmesser des Füllstoffes ist nicht besonders eingeschränkt, aber er beträgt vorzugsweise höchstens 50 μm, stärker bevorzugt höchstens 10 μm unter dem Gesichtspunkt, dass vorgeschäumte Teilchen mit einheitlichen Zellen und einem verhältnismäßig hohen Ausdehnungsverhältnis erhalten werden können und dass von den vorgeschäumten Teilchen Formgegenstände erhalten werden können, die über eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Flexibilität verfügen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 μm, stärker bevorzugt mindestens 0,5 μm unter dem Gesichtspunkt der sekundären Agglomeration und Verarbeitbarkeit.
Die Menge des Füllstoffes ist nicht besonders eingeschränkt, beträgt aber vorzugsweise mindestens 0,001 Gewichtsteile, stärker bevorzugt mindestens 0,005 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyolefinharzes unter dem Gesichtspunkt, dass vorgeschäumte Teilchen mit einem verhältnismäßig hohen Ausdehnungsverhältnis erhalten werden. Die Menge des Füllstoffes beträgt vorzugsweise höchstens 5 Gewichtsteile, stärker bevorzugt höchstens 3 Gewichtsteile, und am meisten bevorzugt höchstens 2 Gewichtsteile unter dem Gesichtspunkt, dass bei Verwendung der vorgeschäumten Teilchen beim Formen ein ausgezeichnetes Schmelzverhalten gezeigt wird und Formgegenstände mit einer ausgezeichneten mechanischen Festigkeit und Flexibilität erhalten werden können.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyolefinharzteilchen neigen dazu, vorgeschäumte Teilchen mit einer Schüttdichte von höchstens 40 g/l zu ergeben infolge der augenblicklichen Verdampfung von Wasser, die durch den Aufprall verursacht wird, auch wenn kein Füllstoff hinzugefügt wird. Vorzugsweise wird ein Füllstoff hinzugefügt unter dem Gesichtspunkt, dass vorgeschäumte Teilchen mit einer geringeren Schüttdichte und mit einheitlichen Zellen erhalten werden können.
Die ein Polyolefinharz enthaltende Polyolefinharzzusammensetzung, falls erforderlich ein hydrophiles Polymer und ein Füllstoff, wird üblicherweise in der Schmelze geknetet, beispielsweise unter Verwendung eines Extruders, eines Kneters, eines Banbury-Mischers, oder einer Walze. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung dann zu Harzteilchen in eine gewünschte Form, wie ein Zylinder, ein elliptischer Zylinder, eine Kugel, ein Würfel oder ein Quader, geformt, die einfach zum Vorschäumen verwendet werden kann. Obwohl es keine besondere Einschränkung für die Herstellbedingungen der Harzteilchen und der Größe der Harzteilchen gibt, haben Harzteilchen, die durch Schmelzkneten in einem Extruder erhalten werden, üblicherweise ein Gewicht von 0,5 bis 5 mg/Teilchen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen wird nachstehend erläutert.
Zuerst werden die oben erwähnten Harzteilchen in ein wässriges Dispersionsmedium, das ein Dispergiermittel und ein Hilfsdispergiermittel in einem Autoklav enthält, eindispergiert und die Harzteilchen werden bis zu einer Temperatur, die mindestens der Erweichungspunkt des Polyolefinharzes entspricht, erhitzt und unter Druck gesetzt, um die Harzteilchen mit einem Treibmittel zu durchtränken.
Bezüglich des wässrigen Dispersionsmediums, in dem die Harzteilchen eindispergiert werden, kann jedes beliebige verwendet werden, solange das obige Polyolefinharz nicht in dem Medium aufgelöst wird. Beispiele davon sind normalerweise Wasser oder eine Mischung aus Wasser und mindestens ein Typus von Ethylenglycol, Glyzerin, Methanol und Ethanol. Wasser ist unter den Gesichtspunkten der Umweltfreundlichkeit und der Wirtschaftlichkeit bevorzugt.
Konkrete Beispiele der Dispergiermittel sind anorganische Salze wie tertiäres Calciumphosphat, basisches Magnesiumcarbonat, basisches Zinkcarbonat und Kaliumcarbonat und Tone wie Bentonit und Kaolin. Unter diesen ist anorganisches Salz, insbesondere tertiäres Calciumphosphat bevorzugt, weil es über eine hohe Dispergierfähigkeit verfügt. Das Dispergiermittel kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren verwendet werden.
Andererseits sind Beispiele der Hilfsdispergiermittel anionische Tenside, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natrium-n-paraffinsulfonat, Natrium-α-olefinsulfonat und Natriumalkylnaphthalinsulfonat und kationische Tenside wie Benzalkoniumchlorid, Alkyltrimethylammoniumchlorid und Dialkyldimethylammoniumchlorid, jedoch nicht darauf eingeschränkt. Unter diesen sind anionische Tenside, insbesondere Natrium-n-paraffinsulfonat bevorzugt, weil es über eine ausgezeichnete Dispergierfähigkeit verfügt und leicht biologisch abgebaut werden kann. Das Hilfsdispergiermittel kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren verwendet werden.
Die Menge der in dem obigen wässrigem Dispersionsmedium einzudispergierenden Harzteilchen beträgt vorzugsweise 3 bis 100 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 10 bis 50 Gewichtsteile, am meisten bevorzugt 10 bis 75 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des wässrigen Dispersionsmediums. Wenn die Menge der Harzteilchen weniger als 3 Gewichtsteile beträgt, vermindert sich die Produktivität und es ist nicht wirtschaftlich. Wenn die Menge der Harzteilchen mehr als 100 Gewichtsteile beträgt, neigen Harzteilchen dazu, in dem Gefäß während des Erhitzens miteinander zu verschmelzen.
Es gibt keinerlei besondere Einschränkung für die Menge dieser Dispergiermittel und Hilfsdispergiermittel und sie können in einer üblichen Menge verwendet werden. Im besonderen beträgt die Menge des Dispergiermittels vorzugsweise 0,05 bis 10 Teile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Harzteilchen. Die Menge des Hilfsdispergiermittels beträgt vorzugsweise 0,0005 bis 1 Teil bezogen auf 100 Gewichtsteile der Harzteilchen.
Bezüglich der Temperatur zum Erhitzen, nachdem die obigen Harzteilchen, Dispergiermittel und Hilfsdispergiermittel in ein wässriges Dispersionsmedium in einem Autoklav eindispergiert wurden, liegt die Untergrenze mindestens beim Erweichungspunkt, vorzugsweise mindestens beim Schmelzpunkt, stärker bevorzugt mindestens beim Schmelzpunkt plus 5°C der verwendeten Polyolefinharzzusammensetzung. Die Obergrenze davon liegt höchstens beim Schmelzpunkt plus 20°C, stärker bevorzugt höchstens beim Schmelzpunkt plus 15°C. Beispielsweise liegt im Falle der Verwendung eines Ethylenpropylencopolymers, dessen Schmelzpunkt 145°C beträgt, die Erwärmungstemperatur vorzugsweise bei 145 bis 165°C, stärker bevorzugt bei 150 bis 160°C. Wenn die Temperatur bei der Erwärmung weniger als 145°C beträgt, lässt es sich nur schwer expandieren. Wenn sie höher ist als 165°C, tendieren die zu erhaltenden vorgeschäumten Teilchen zu mangelhaften mechanischen Eigenschaften und unzureichender Wärmebeständigkeit und die Teilchen neigen dazu, im Autoklav zu schmelzen und miteinander zu verkleben.
Der Schmelzpunkt der Polyolefinharzzusammensetzung wird mittels DSC (Differentialscanningkalorimetrie) bestimmt. Das heißt, der Schmelzpunkt bedeutet die Temperatur des Schmelzpeaks, der erscheint, wenn die Zusammensetzung mit einer Aufheizrate von 10°C/Minute von 40 bis 220°C erhitzt, mit einer Abkühlrate von 10°C/Minute auf 40°C abgekühlt und nochmals mit einer Aufheizrate von 10°C/Minute auf 220°C erhitzt wird.
Nach dem Dispergieren der Polyolefinharzteilchen in ein wässriges Dispersionsmedium im Autoklav erfolgen die Schritte des Aufheizens und des unter Druck setzens, um die Bedingungen im Autoklav auf eine Temperatur und einen Druck zu bringen, bei denen die Harzteilchen aufgeschäumt werden können. Jeder Bearbeitungschritt kann zuerst ausgeführt werden, da es keinen Einfluß auf die Eigenschaften der vorgeschäumten Teilchen hat, wie auf das Ausdehnungsverhältnis oder auf die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse.
Als Gas zur Druckeinstellung können herkömmlich bekannte flüchtige Treibmittel und anorganische Gase verwendet werden.
Konkrete Beispiele für die flüchtigen Treibmittel sind aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Propan, i-Butan, n-Butan, i-Pentan, n-Pentan und Hexan; alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan und halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Trichlormonofluormethan, Dichlordifluormethan, Dichlortetrafluorethan, Trichlortrifluorethan, Methylchlorid, Methylenchlorid und Ethylchlorid. Das flüchtige Treibmittel kann allein oder in Kombination von zweien oder von mehreren verwendet werden. Die Menge des flüchtigen Treibmittels beträgt üblicherweise 2 bis 50 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 50 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 5 bis 40 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyolefinharzes. Wenn die Menge weniger als 2 Gewichtsteile beträgt, kann das gewünschte Ausdehnungsverhältnis nicht erzielt werden. Wenn die Menge mehr als 50 Gewichtsteile beträgt, ist es ein zuviel an Treibmittel zur Sättigung der Harzteilchen, wodurch lediglich ein Druckanstieg verursacht wird.
Bevorzugte Beispiele des anorganischen Gases zur Druckregulierung des Autoklaven sind Kohlendioxid, Stickstoff, Luft, oder anorganisches Gas, das dieselben als Hauptbestandteil (üblicherweise mindestens 50 Volumen-%, vorzugsweise mindestens 70 Volumen-%) enthält und Inertgas wie Argon, Helium oder Xenon, Dampf, Sauerstoff, Wasserstoff oder Ozon in einer kleinen Menge (üblicherweise höchstens 50 Volumen-%, vorzugsweise höchstens 30 Volumen-%), unter dem Gesichtspunkt der wirtschaftlichen Effizienz, Produktivität, Sicherheit und Umweltverträglichkeit. Die Verwendung von Stickstoff wird unter dem Gesichtspunkt der wirtschaftlichen Effizienz, Produktivität, Sicherheit, Umweltverträglichkeit und großer Wirksamkeit beim Verringern der Schwankungen der Ausdehnungsverhältnisse, und die Verwendung von Luft aus dem Gesichtspunkt der Sicherheit und wirtschaftlichen Effizienz stärker bevorzugt.
Der Druck, der bei der Verwendung des anorganischen Gases zu halten ist, ist nicht besonders eingeschränkt, beträgt aber vorzugsweise 0,6 bis 7,5 MPa, stärker bevorzugt 0,6 bis 5,0 MPa, weiter bevorzugt 1,0 bis 3,5 MPa, und am meisten bevorzugt 1,0 bis 3,0 MPa unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung des Ausdehnungsverhältnisses und der Verringerung der Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse. Wenn der Druck weniger als 0,6 MPa beträgt, neigen die Harzteilchen dazu, sich nicht genügend auszudehnen, weshalb keine vorgeschäumten Teilchen mit dem angestrebten Ausdehnungsverhältnis erhalten werden können. Wenn der Druck mehr als 7,5 MPa beträgt, werden die Zellen der erhaltenen vorgeschäumten Teilchen tendenziell zu klein und der Gehalt an geschlossenen Zellen nimmt ab, wodurch eine Kontraktion der Formgegenstände und eine Abnahme der Dimensionsstabilität, der mechanischen Festigkeit oder der Wärmebeständigkeit hervorgerufen wird. Das anorganische Gas kann vor, während oder nach dem Aufheizen des Autoklaven eingeführt werden, da die zeitliche Abfolge keinen großen Einfluß auf die Eigenschaften der vorgeschäumten Teilchen, wie auf das Ausdehnungsverhältnis oder auf die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse hat.
Darüber hinaus ist die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, bei dem ein bestimmter Druck durch das unter Druck setzen mit dem anorganischem Gas erreicht wird, bis zu dem Zeitpunkt der Freisetzung von Harzteilchen zusammen mit dem wässrigen Dispersionsmedium in eine Niederdruckatmosphäre nicht besonders eingeschränkt. Die Zeitspanne beträgt vorzugsweise längstens 60 Minuten oder ist so kurz wie möglich unter dem Gesichtspunkt der Produktivitätssteigerung. Weiterhin wird der Innendruck im Autoklav während der Freisetzung vorzugsweise auf dem oben eingestellten Druck gehalten.
Der "niedrigere Druck" in dem Ausdruck "Atmosphäre mit niedrigerem Druck als der Innendruck des Autoklavs" kann jeder Druck sein so lange er niedriger ist als der Innendruck des Autoklavs. Üblicherweise wird ein Druck nahe dem Außenluftdruck gewählt. Mir der obigen "Atmosphäre" ist der Raum einschließlich der Spur der freigesetzten wässrigen Dispersion (vorgeschäumte Teilchen und wässriges Dispersionsmedium enthaltend) gemeint. Im allgemeinen bezieht sich die Atmosphäre auf den inneren Teil von Vorrichtungen wie ein Rohr und eine Leitung, die von der Außenluft abgeschlossen sind.
Für den Fall, dass ein flüchtiges Treibmittel oder ein anorganisches Gas (zum Beispiel Kohlendioxid) als ein Treibmittel verwendet wird, muss kein hydrophiles Polymer enthalten sein, weil es nicht erforderlich ist, dass Wasser in den Polyolefinharzteilchen eingeschlossen wird. In diesem Fall können die Polyolefinharzteilchen in der gleichen Art und Weise wie oben hergestellt werden, außer dass kein hydrophiles Polymer verwendet wird, wobei in einem wässrigen Medium dispergiert wird, das entstandene Gemisch erhitzt wird und ein Treibmittel zugesetzt wird, um die Teilchen damit zu sättigen. Nach der Zugabe des Treibmittels beträgt der Druck im allgemeinen 0,6 bis 7,5 MPa und die Haltezeit 20 bis 60 Minuten.
Im Fall, dass Wasser als Treibmittel verwendet wird, werden die Harzteilchen in ein wässriges Dispersionsmedium eindispergiert und das resultierende Gemisch wird erhitzt und gerührt, beispielsweise für 30 Minuten bis 12 Stunden, um wasserhaltige Harzteilchen zu bilden mit einem Wassergehalt von 1 bis 50 Gewichts-%. Danach wird der Druck im Autoklav durch Einführen eines anorganischen Gases auf 0,6 bis 7,5 MPa eingeregelt.
Anschließend werden die Polyolefinharzteilchen unter Beibehaltung des Drucks in eine Atmosphäre mit niedrigerem Druck als der Innendruck des Autoklavs freigesetzt und man lässt sie auf eine Aufpralltafel oder eine Behälterwand aufprallen, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten.
Die Aufpralltafel oder die Behälterwand der vorliegenden Erfindung ist angebracht, um die Spritzrichtung der von der Öffnung für die Freisetzung freigesetzten Harzteilchen zu verändern. Gewöhnlicherweise wird ein Harz gehärtet, wodurch die Ausdehnung gestoppt wird, wenn die Temperatur der Erweichungstemperatur der Harzteilchen während des Vorschäumens oder darunter entspricht. Andererseits wird jedes Harzteilchen einheitlich geschäumt um Schwankungen der Ausdehnungsverhältnisse zu verringern, wenn ein Gemisch aus Harzteilchen und einem wässrigen Dispersionsmedium auf eine Aufpralltafel oder eine Behälterwand wie in der vorliegenden Erfindung aufprallt. Man nimmt an, dass dies auf der Einheitlichkeit der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre beruht, in der die Harzteilchen geschäumt werden. Da darüber hinaus das meiste Wasser in den Harzteilchen beim Aufprall augenblicklich verdampft und somit als ein wirksames Treibmittel dient, lässt sich das Ausdehnungsverhältnis im Vergleich zu dem Fall ohne Aufprall erhöhen.
Die Aufpralltafel oder die Behälterwand können eine beliebige Größe aufweisen so lang man vorgeschäumte Teilchen darauf aufprallen lassen kann. Die Form kann flach, konvex oder konkav relativ zur Spritzrichtung der vorgeschäumten Teilchen sein. Das Material ist nicht besonders eingeschränkt und Beispiele davon sind Metall, Plastik, Gummi, Filz, Keramik und Holz.
Eines der Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen mit einer geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse besteht darin, die Entfernung D von der Öffnung für die Freisetzung bis zur Aufpralltafel oder der Behälterwand auf 5 mm < D einzustellen. Die Entfernung D beträgt vorzugsweise 5 mm < D < 1.500 mm, stärker bevorzugt 5 mm < D < 1.000 mm und am meisten bevorzugt 10 mm < D < 800 mm. Wenn die Entfernung kürzer ist als 5 mm, ist die Entfernung zwischen der Öffnung für die Freisetzung und der Aufpralltafel oder Behälterwand kurz, wodurch die Harzteilchen tendenziell an der Öffnung für die Freisetzung miteinander verschmelzen und nicht leicht aufschäumen. Wenn die Entfernung länger ist als 1.500 mm, wird der Effekt zur Verringerung der Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse tendenziell kleiner, je nach Heiz- und Druckbedingungen des Autoklavs. Wenn die Entfernung zur Aufpralltafel oder zur Behälterwand zu lang ist, kühlen sich die vorgeschäumte Teilchen vor dem Aufprall tendenziell ab und lassen sich nicht leicht aufschäumen, was bedeutet, dass sich kein hohes Ausdehnungsverhältnis erzielen lässt. Gleichzeitig führt eine ungleichmäßige Abkühlung der vorgeschäumten Teilchen vor dem Aufprall zu einer Erhöhung der Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse. Aus diesen Gründen ist es notwendig, die Entfernung D mit der Atmosphäre abzustimmen, in der die Harzteilchen geschäumt werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Wie in 1 gezeigt, befindet sich die Aufpralltafel 1 üblicherweise nahe dem Ausgang der Öffnung für die Freisetzung 7 im Niederdruckgefäß 8. Ein Ventil 6 wird geöffnet und die Harzteilchen 4, die im Autoklav 2 erhitzt und unter Druck gesetzt wurden, werden durch das Rohr zur Freisetzung 5 und durch die Öffnung für die Freisetzung 7 in das Niederdruckgefäß 8 überführt, um dort aufzuschäumen. Die Bezugsziffer 3 in der 1 stellt ein wässriges Dispersionsmedium dar und die Bezugsziffer 9 stellt die vorgeschäumten Teilchen dar.
Der Aufprallwinkel beim Aufprall der vorgeschäumten Teilchen mit der Aufpralltafel oder der Behälterwand beträgt vorzugsweise 5 bis 85 Grad. Der Aufprallwinkel der vorliegenden Erfindung schwankt von 0 Grad bis 90 Grad und 0 Grad bezieht sich auf den Fall, in dem die Teilchen parallel zur Aufpralltafel 1 oder der Behälterwand einfliegen und nicht darauf aufprallen, wohingegen 90 Grad sich auf den Fall beziehen, bei dem die Teilchen rechtwinklig mit der Aufpralltafel 1 oder der Behälterwand, wie in der 2 und der 3 gezeigt, zusammenstoßen.
Der Aufprallwinkel ist nicht besonders eingeschränkt so lange vorgeschäumte Teilchen aufprallen können. Der Aufprallwinkel beträgt vorzugsweise 5 bis 85 Grad, stärker bevorzugt 10 bis 45 Grad aus dem Gesichtspunkt, dass vorgeschäumte Teilchen mit einem einheitlichen Zellendurchmesser erhalten werden können.
In der vorliegenden Erfindung lassen sich vorgeschäumte Teilchen mit kleineren Zellendurchmesser auf der Seite der Aufprallfläche und größeren Zellendurchmessern auf der anderen Seite der Aufprallfläche herstellen, indem man den Aufprallwinkel vergrößert. Beim Formpressen derartiger vorgeschäumter Teilchen lassen sich Formgegenstände mit unterschiedlichen Farbtönen erhalten. Wenn eine Änderungen des Farbtons oder wenn ein einheitlicher Farbton des Formgegenstandes gewünscht ist, kann dies erreicht werden, indem man die Wucht des Aufpralls dadurch reduziert, dass man den Aufprallwinkel auf weniger als 90 Grad einstellt, wodurch sich der Unterschied der Zellendurchmesser zwischen der Seite der Aufprallfläche und der anderen Seite der Aufprallfläche des vorgeschäumten Teilchens verringert.
An der Öffnung für die Freisetzung wird eine die Strömung begrenzende Einrichtung verwendet, um die Zeit für die Freisetzung zu steuern und um einheitliche Ausdehnungsverhältnisse zu erzielen.
Beispiele derartiger die Strömung begrenzender Einrichtungen sind eine Öffnung, eine Düse oder eine die Strömung begrenzende Venturi-Vorrichtung. Diese können in Kombination miteinander verwendet werden, allerdings sind die Öffnungen mit den die Strömung begrenzenden Einrichtungen bevorzugt, weil sie eine konstante Freisetzungsrate beibehalten können und vorgeschäumte Teilchen mit geringen Schwankungen der Ausdehnungsverhältnisse erzeugen und weil die Struktur der Öffnung der die Strömung begrenzenden Einrichtung einfach ist. Bezüglich des Auslasses, der an einer derartigen die Strömung begrenzenden Einrichtung angebracht ist, kann jeder verwendet werden so lange er über eine derartige Größe verfügt, dass der Auslass nicht mit den freizusetzenden Harzteilchen blockiert wird und dass die vorgegebene Freisetzungsrate erzielt werden kann. Es gibt keine besondere Einschränkung für die Öffnungsfläche und für das Querschnittsprofil des Auslasses.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen mit einer geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse umfasst ein Verfahren, wobei man die freigesetzten Teilchen mit einem Gas von mindestens 60°C in Kontakt bringt und die Teilchen auf eine Aufpralltafel oder eine Behälterwand aufprallen lässt.
Das Gas von mindestens 60°C umfaßt Dampf, eine Gemisch aus Dampf und Luft, erwärmte Luft, Nebel enthaltende Luft, erwärmter Dampf und überhitzter Dampf. Gesättigter Dampf ist aus dem Gesichtspunkt bevorzugt, dass die Schrumpfung der vorgeschäumten Teilchen abnimmt und verhindert wird und dass die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse verringert wird.
Darüber hinaus sind Beispiele des Verfahrens, bei dem vorgeschäumte Teilchen nach der Freisetzung der vorgeschäumten Teilchen mit einem Gas von mindestens 60°C in Kontakt gebracht werden, ein Verfahren, bei dem eine Düse am Auslass angebracht ist, um das Gas zu blasen. Vorgeschäumte Teilchen können mit dem Gas für mindestens 1 × 10^–4 Sekunden in Kontakt gebracht werden. Die Position und Anzahl der Düsen zum Einblasen des Gases ist nicht besonders eingeschränkt solange das Gas am Auslass mindestens 60°C warm ist, vorzugsweise mindestens 90°C und vorzugsweise höchstens 130°C, stärker bevorzugt höchstens 120°C. Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, dass man die freigesetzten vorgeschäumten Teilchen mit dem Gas von mindestens 60°C gleichmäßig in Kontakt bringt. Der gleichmäßige Kontakt des Gases mit mindestens 60°C ermöglicht es, die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse der vorgeschäumten Teilchen zu verringern. Wenn die Temperatur der Atmosphäre mit dem niedrigeren Druck weniger als 60°C beträgt, koaguliert das Wasser in den vorgeschäumten Teilchen augenblicklich, wodurch sich die Schrumpfung und die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse der vorgeschäumten Teilchen erhöht. Deswegen ist es schwierig, vorgeschäumte Teilchen mit einem hohen Ausdehnungsverhältnis und einem ausgezeichneten Rückstellvermögen bei einer durch Trockenheit verursachten Schrumpfung zu erhalten. Wenn die Temperatur der Atmosphäre mit dem niedrigeren Druck mehr als 130°C beträgt, was nahe an der Glasübergangstemperatur oder dem Erweichungspunkt des Polyolefinharzes liegt, besteht die Tendenz, dass die Zellen der vorgeschäumten Teilchen zerstört werden und die vorgeschäumten Teilchen leicht miteinander verschmelzen. Deshalb muss die Temperatur der Atmosphäre mit dem niedrigeren Druck mindestens 60°C und vorzugsweise höchstens 130°C betragen.
Die Temperatur des gesättigten Dampfes wird auf höchstens den Schmelzpunkt des Polyolefinharzes eingestellt, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 90 bis 110°C. Weiterhin wird der Druck des gesättigten Dampfes auf den Dampfdruck des gesättigten Dampfes am Schmelzpunkt des Polyolefinharzes oder darunter eingestellt, stärker bevorzugt auf 70 bis 150 kPa. In diesem Fall kann eine gewisse Menge Wasser versprüht werden zusammen mit dem Einblasen von Dampf. Außerdem ist es möglich, dass Verfahren durchgeführt werden wie das Versprühen von Wasser zur Steuerung der Kühlung der vorgeschäumten Teilchen nachdem sie mit dem gesättigten Dampf in Kontakt gebracht wurden.
Der Wassergehalt der vorgeschäumten Teilchen (im folgenden als wasserhaltige Teilchen bezeichnet) ist nicht besonders eingeschränkt, beträgt aber vorzugsweise 0,1 bis 4 Gewichts-%. Wenn der Wassergehalt höher als bei 4 Gewichts-% liegt und das Ausdehnungsverhältnis groß ist, neigen die vorgeschäumten Teilchen dazu, dass sie nach dem Expandieren leicht schrumpfen. Der Wassergehalt kann durch die Steuerung der Füllstoffmenge in der Polyolefinharzzusammensetzung, der Aufheiztemperatur und der Aufheizzeit eingestellt werden. Beispielsweise wird er eingestellt, indem Polyolefinharzteilchen in einem wässrigen Dispersionsmedium dispergiert werden, das Gemisch auf eine Temperatur von mindestens der Erweichungstemperatur des Polyolefinharzes erhitzt wird, das Ganze unter Druck gesetzt und 30 Minuten bis zu 12 Stunden gerührt wird.
Wie in 2 dargestellt, können die Harzteilchen 4 durch eine die Strömung begrenzende Einrichtung, welche mit einem Rohr 10 ausgestattet ist und die unten erklärt wird, freigesetzt werden.
Ein weiteres alternatives Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen mit einer geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse umfasst die Freisetzung der Polyolefinharzteilchen durch eine besondere den Durchfluss begrenzende Einrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist (nachfolgend als eine die Strömung begrenzende Einrichtung bezeichnet), in eine Atmosphäre mit einem niedrigeren Druck als der Innendruck des Autoklavs, wobei der Innendruck des Autoklavs gehalten wird.
Die die Strömung begrenzende Einrichtung wird im allgemeinen verwendet, um die Zeit zur Freisetzung zu steuern und um einheitliche Ausdehnungsverhältnisse zu erreichen. In der vorliegenden Erfindung kann der Spritzwinkel des freigesetzten wässrigen Dispersionsmediums verringert werden, indem man eine die Strömung begrenzende Einrichtung, welche mit einem Rohr auf einer Tafel mit einer Ausflussöffnung ausgestattet ist, verwendet, wodurch die Harzteilchen so expandiert werden können, dass vorgeschäumte Teilchen mit einer einheitlichen Größe und mit einer geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse erhalten werden. Beispiele einer Tafel mit einer Ausflussöffnung schließen jene mit einer Öffnung in Form einer Mündung, Düse oder einer Venturivorrichtung ein.
Der in diesem Fall verwendete Autoklav ist nicht besonders eingeschränkt, solange die die Strömung begrenzende Einrichtung der vorliegenden Erfindung angebracht ist und es können herkömmliche Autoklaven verwendet werden, wie sie sind.
Bezüglich der Gestalt der die Strömung begrenzenden Einrichtung, im Falle der Verwendung einer Tafel mit einer Ausflussöffnung, beträgt die Untergrenze des Durchmessers (ha) der in 5 gezeigten Öffnung 12 vorzugsweise 0,5 mm, stärker bevorzugt 1,0 mm, weiter bevorzugt 2,0 mm, am meisten bevorzugt 2,5 mm und die Obergrenze beträgt vorzugsweise 6,0 mm, stärker bevorzugt 4,0 mm. Wenn der Durchmesser kleiner ist als 0,5 mm besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Harzteilchen den Auslass verstopfen. Wenn der Durchmesser größer als 6,0 mm ist, besteht die Tendenz, dass die zu erzeugenden vorgeschäumten Teilchen eine große Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse aufweisen.
Die Dicke b der in 6 gezeigten Tafel mit einer Ausflussöffnung 12 beträgt vorzugsweise 0,2 bis 10 mm, stärker bevorzugt 0,5 bis 5 mm. Wenn die Dicke weniger als 0,2 mm beträgt, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Tafel mit einer Ausflussöffnung infolge des Druckes bei der Freisetzung der Teilchen zerstört wird. Wenn die Dicke mehr als 10 mm beträgt, besteht die Tendenz, dass sich das Ausdehnungsverhältnis der zu erzeugenden vorgeschäumten Teilchen verringert, dass es schwierig wird, vorgeschäumte Teilchen mit dem gewünschten Ausdehnungsverhältnis zu erhalten und dass die Harzteilchen den Auslass verstopfen.
Das Rohr ist einstückig auf der Auslass-Seite der Tafel mit Ausflussöffnung angebracht. Das Material des Rohrs ist nicht besonders eingeschränkt, aber im allgemeinen wird Metall verwendet. Das Rohr kann einstückig an der Tafel mit Ausflussöffnung durch Schweißen, Einrasten, Verschrauben oder Kleben angebracht werden. Das Rohr und die Öffnung können im Bedarfsfall als eine Einheit hergestellt werden.
Die Öffnungsfläche des Rohres auf der anderen Seite des Teiles, das auf der Tafel mit Ausflussöffnung angebracht ist, ist mindestens 1,3 mal größer als die Öffnungsfläche der Mündung. Die Öffnungsfläche des Rohres ist vorzugsweise mindestens 3 Mal größer als die der Mündung, wobei die Fläche von der Breite und der Länge des Rohres abhängt. Wenn die Vergrößerung weniger als das 1,3-fache beträgt, wird bei den freigesetzten vorgeschäumten Teilchen eine Koagulation oder eine Verstopfung hervorgerufen. Eine derartige Problematik tritt nicht auf, wenn das Rohr kurz ist, aber es wird schwierig, den Nutzeffekt eines Rohres zu erzielen.
Das Rohr kann eine rechteckige Säule 11a oder eine kreisförmige Säule 11b sein. In diesen Fällen ist die Öffnungsfläche des Rohres schlitzförmig beziehungsweise kreisförmig. Die Untergrenze von H, das die Breite der Vorderseite des Schlitzes oder die kleinere Achse der Vorderseite des Kreises darstellt, beträgt 0,6 mm, vorzugsweise 1,2 mm, stärker bevorzugt 2 mm, am meisten bevorzugt 3 mm und die Obergrenze beträgt vorzugsweise 25 mm. Wenn die Breite oder die kleinere Achse H der Vorderseite kürzer als 0,6 mm ist, besteht die Tendenz, dass der Schlitz oder das Loch leicht verstopft wird. Die Rohrlänge L beträgt vorzugsweise mindestens 5 mm, stärker bevorzugt mindestens 5 bis 300 mm. Wenn die Rohrlänge L kürzer ist als 5 mm, besteht die Tendenz, dass sich der Spritzweg der freigesetzten wässrigen Dispersion nur wenig vom Spritzweg im Falle der Verwendung einer die Strömung begrenzenden Einrichtung ohne Rohr unterscheidet und die Wirkung zur Reduzierung der Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse lässt nach. Wenn die Rohrlänge L länger ist als 300 mm, besteht die Tendenz, dass die vorgeschäumten Teilchen zusammengestoßen und im Rohr miteinander verschmelzen und die vorgeschäumten Teilchen nicht erhalten werden können.
Das Rohr kann wie ein Teil einer Pyramide oder eines Kreiskegels geformt werden. Das Teil, das im Kontakt mit der Tafel mit der Ausflussöffnung steht, verfügt über eine Fläche wie die Öffnungsfläche, aber die Öffnungsfläche des Rohres ist größer auf der Seite, wo das wässrige Dispersionsmedium, das durch das Rohr geleitet wird, freigesetzt wird.
Mit anderen Worten, obwohl sich eine Dispersion, die ein Gemisch aus Teilchen und Wasser darstellt, infolge der Druckfreisetzung nach dem Durchtritt durch die Öffnung in einer adiabatischen Expansion entlädt, wird das tote Volumen verringert, indem das Rohr entsprechend dem Spritzweg der freigesetzten Dispersion geformt ist, das heißt in Gestalt einer Pyramide oder eines Kreiskegels, und infolgedessen sich die Haftung der Teilchen und die Entstehung einer turbulenten Strömung vermindert, wodurch eine stabile Strömung entlang dem Spritzweg erzielt wird. Es wird angenommen, dass dies zur Absenkung der Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse beiträgt.
Der optimale Spitzenwinkel einer Pyramide oder eines Kreiskegels lässt sich nicht einfach bestimmen. Ein geeigneter Winkel wird experimentell entsprechend dem Spritzweg bestimmt, der durch Randbedingungen, wie die Zusammensetzung der Dispersion, die Teilchen und Wasser umfasst, der Art der Zusätze, der Temperatur und des Drucks im Autoklav und der Öffnungsfläche beeinflußt wird.
Es wird höchstens die gleiche Anzahl von Rohren wie die der Öffnungen (Zahl von Löchern) auf der die Strömung begrenzenden Einrichtung angebracht. Eine die Strömung begrenzende Einrichtung mit einer Vielzahl von Löchern ist wirkungsvoll, weil sich die Produktivität erhöht.
Weiterhin wird die Festlegung der Breite H_a der Vorderseite des Schlitzes oder der kleineren Achse der Vorderseite des Kreises und die Rohrlänge L des Rohres der die Strömung begrenzenden Einrichtung, die mit einem Rohr 10 ausgestattet ist, anhand von 4 und 6 erläutert. Dabei bezeichnet die Größe des Rohres den Bohrungsdurchmesser des Rohres.
Die Schlitzform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf vieleckige, durchgehende Löcher wie ein Rechteck, ein Quadrat, eine Raute, ein Trapez, Parallelogramm, andere Vierecke, ein Dreieck, ein Fünfeck und ein Sechseck. Das kreisförmige durchgehende Loch der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein durchgehendes Loch in Form eines Kreises, einer Ellipse, oder eines Rechtecks oder eines Quadrats mit Halbkreisen auf den gegenüberliegenden Seiten, deren Durchmesser mit der Seitenlänge des Rechteckes oder des Quadrats übereinstimmt. Wie in 4 dargestellt, entspricht, wenn das durchgehende Loch in Form eines Rechteckes vorliegt, die lange Seite H_b der Breite oder der Hauptachse und die kurze Seiten H_a der Höhe oder der Nebenachse (H_a und H_b sind beim Quadrat gleich lang). Wenn das durchgehende Loch ein Trapez ist, entspricht das jeweils Größere von Basis und Höhe der Breite oder der Hauptachse und das Kürzere entspricht der Höhe oder der Nebenachse. Im Falle der anderen Schlitzformen, entspricht das Längste der Segmente einer Linie, die durch den Schwerpunkt des Teils der Öffnung geht, die durch die Seite abgeschnitten werden, der Hauptachse und die kürzeste der Nebenachse. Im Falle einer Ellipse entspricht die Linie der Apsiden der Breite oder der Hauptachse und die kleinere Achse entspricht der Höhe oder der Nebenachse. Im Falle anderer kreisförmiger Löcher, entspricht das jeweils längste der Segmente einer Linie, die durch der Schwerpunkt des Teils der Öffnung geht, die durch die Seite abgeschnitten werden, der Hauptachse und der jeweils kürzeste entspricht der Nebenachse. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich H auf H_a oder auf H_b.
Wie in 6 dargestellt, bezieht sich die Rohrlänge L außerdem auf die Länge eines Rohres von der Oberfläche der Tafel mit einer Ausflussöffnung 12.
Wenn mindestens zwei Rohre 11 an die den Durchfluss begrenzende Einrichtung angebracht sind, ist die Gestalt des Rohres schlitz- oder kreisförmig und alle Rohre können die gleiche Form besitzen oder alle Rohre können unterschiedliche Formen besitzen. Der Fall, bei dem einige Rohre die gleiche Form besitzen, während andere Rohre unterschiedliche Formen besitzen, ist möglich.
Die die Strömung begrenzende Einrichtung, welche mit einem Rohr 10 ausgestattet ist, ist im allgemeinen, zum Beispiel, am Auslass des Rohres für die Freisetzung 5 eingerichtet, wie in 7 dargestellt, aber kann zwischen dem Kolben 6 unter dem Autoklav 2 und dem Autoklav 2 eingerichtet sein. Sie kann nicht nur am Auslass des Rohres zur Freisetzung 5 sondern auch in der Mitte des Rohres zur Freisetzung 5 eingerichtet werden. In 7 stellt die Bezugsziffer 4 Harzteilchen dar, Bezugsziffer 3 stellt wässriges Dispersionsmedium dar und Bezugsziffer 9 stellt vorgeschäumte Teilchen dar.
Das Ausdehnungsverhältnis der vorgeschäumten Teilchens, die durch das Verfahren erhalten werden, beträgt etwa das 2- bis 43-fache, vorzugsweise etwa das 2- bis 40-fache, stärker bevorzugt etwa das 3- bis 30-fache und weiter bevorzugt das etwa 2- bis 20-fache und am meisten bevorzugt etwas das 3- bis 15-fache. Wenn das Ausdehnungsverhältnis weniger als das 2-fache beträgt, besteht die Tendenz, dass die Flexibilität und die Dämpfungseigenschaften der zu erhaltenden vorgeschäumten Formgegenstände unzureichend ist. Wenn das Ausdehnungsverhältnis mehr als das 43-fache beträgt, besteht die Tendenz, dass die mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit der zu erhaltenden Formgegenstände unzureichend ist. Der Gehalt an geschlossenen Zellen der vorgeschäumten Teilchen beträgt 80 bis 100 %, vorzugsweise 90 bis 100 %. Wenn der Gehalt an geschlossenen Zellen weniger als 80 % beträgt, ist das sekundäre Ausdehnungsverhalten unzureichend und es besteht die Tendenz, dass eine schlechte Verschmelzung hervorgerufen wird, wodurch die mechanische Festigkeit der zu erhaltenden Formgegenstände abnimmt. Die Untergrenze des durchschnittlichen Zellendurchmessers der vorgeschäumten Teilchen beträgt 10 μm, vorzugsweise 20 μm, stärker bevorzugt 50 μm und am meisten bevorzugt 100 μm. Die Obergrenze des durchschnittlichen Zellendurchmessers der vorgeschäumten Teilchen beträgt 500 μm, vorzugsweise 400 μm, stärker bevorzugt 300 μm. Wenn der durchschnittliche Zellendurchmesser weniger als 10 μm beträgt, besteht die Problematik darin, dass sich die zu erhaltenden Formgegenstände verformen. Wenn der durchschnittliche Zellendurchmesser mehr als 500 μm beträgt, besteht die Tendenz, dass die mechanische Festigkeit der zu erhaltenden Formgegenstände abnimmt. Die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse der vorgeschäumten Teilchen hängt von den Bedingungen beim Aufschäumen ab, aber beträgt üblicherweise etwa höchstens 20 % im Falle der Verwendung von flüchtigen Treibmitteln und etwa höchstens 15 %, insbesondere höchstens etwa 10 % im Falle der Verwendung von anorganischem Gas. Dies bedeutet dass es möglich ist, hervorragende vorgeschäumte Teilchen mit einer geringeren Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse zu erhalten im Vergleich zu herkömmlichen Fällen, wo man Teilchen nicht aufprallen lässt (wobei eine Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse von etwa 30 % mit einem 3-fachen Ausdehnungsverhältnis resultierte und eine Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse von etwa 20 % mit einem 3,5-fachen Ausdehnungsverhältnis im Falle der Verwendung einer herkömmlichen die Strömung begrenzenden Einrichtung). Wenn überdies die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse höchstens 20 % beträgt, nehmen die Gewichtsschwankungen der zu erhaltenden Formgegenstände ab, wodurch sich die Produktausbeute erhöht.
Die vorgeschäumten Polyolefinharzteilchen weisen einen Gehalt an geschlossenen Zellen von mindestens 80 % auf. Dementsprechend können bekannte Formgebungsverfahren angewandt werden, um aufgeschäumte Formgegenstände herzustellen. Zum Beispiel können die vorgeschäumten Teilchen über einen vorbestimmten Zeitraum unter Wärme und Druck in einem Autoklav behandelt werden, um sie mit Luft zu sättigen, um dann in eine Formpresse gefüllt zu werden und mit Dampf erhitzt zu werden, um das Aufschäumen in der Form zur Herstellung eines Formgegenstandes durchzuführen.
Die derart erhaltenen Formgegenstände verfügen über einen hohen kommerziellen Wert, da sie bezüglich Flexibilität und Dämpfungseigenschaften hervorragend sind und sie außerdem geringeres dimensionales Schrumpfungsverhältnis und eine geringe Verformung aufweisen.
BEISPIEL
Das Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele erläutert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
In den Beispielen stellen „Teil" und „%" jeweils „Gewichtsteil" und „Gewichts-%" dar, wenn nicht anderweitig angegeben.
BEISPIELE 1 bis 3
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurden 100 Teile eines Polyolefinharzes, d.h. eines statistischen Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa), 2 Teile eines Ionomers, das durch die Neutralisation einer Carboxylgruppe eines Methacrylsäurecopolymerisats, das 85% Ethyleneinheiten und 15 % Methacrylsäureeinheiten (MI 0,9 g/10 Minuten, Schmelzpunkt 89°C und Wasseraufnahmeverhältnis 1 %) umfasste, mit Natriumionen erhalten wurde und 0,3 Teile Talk (mittlerer Teilchendurchmesser 7 μm) als anorganischer Füllstoff dosiert. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte von 0,90 g/cm³, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde.
In einem Autoklav 2 wie in 1 dargestellt wurden 100 Teile (1,5 kg) der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 5% betrug), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion wurde im Autoklav unter Rühren auf 155,0°C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Dann wurde auf 0,8 bis 3,0 MPa erhöht, indem man mit Luft komprimierte, so dass das 15-fache Ausdehnungsverhältnis erreicht wurde. Anschließend wurde ein am unteren Bereich des Autoklavs angebrachtes Ventil 6 rasch geöffnet, um die wässrige Dispersion (die Teilchen der Harzzusammensetzung und das wässrige Dispersionsmedium enthielt) durch die Öffnung für die Freisetzung 7, worin eine Aufpralltafel 1 in einer Entfernung angebracht war, die in der Tabelle 1 wiedergegeben ist, freizusetzen. Die wässrige Dispersion ließ man auf die Aufpralltafel 1 aufprallen, wobei vorgeschäumte Teilchen mit einer geschlossenen Zellenstruktur erhalten wurden. Während der Freisetzung wurde Luft in den Autoklav eingeleitet, um den Druck des Autoklavs zu halten.
BEISPIELE 4 bis 5
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurden 100 Teile eines Polyolefinharzes, d.h. eines statistischen Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa), und 0,1 Teile Talk (mittlerer Teilchendurchmesser 7 μm) als anorganischer Füllstoff dosiert. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte von 0,90 g/cm³, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde.
In einem Autoklav 2, wie in 1 dargestellt, wurden 100 Teile (1,5 kg) der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 5% betrug), 1,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,03 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Zwölf Teile Butan wurden unter Rühren in die wässrige Dispersion im Autoklav aufgedrückt. Der Innendruck des Autoklavs betrug zu dieser Zeit etwa 1,5 MPa. Unter Aufrechterhaltung des Innendrucks mit Butan, wobei das 15-fache Ausdehnungsverhältnis eingestellt wurde, wurde das Ventil 6 geöffnet, um die wässrige Dispersion (die Teilchen der Harzzusammensetzung und das wässrige Dispersionsmedium enthielt) durch die Öffnung für die Freisetzung 7, worin eine Aufpralltafel 1 in einer Entfernung angebracht war, die in der Tabelle 1 wiedergegeben ist, freizusetzen. Die wässrige Dispersion ließ man auf die Aufpralltafel 1 aufprallen, wobei vorgeschäumte Teilchen mit einer geschlossen Zellenstruktur erhalten wurden.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Es wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 1, 2, und 3 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Aufpralltafel 1 nicht angebracht war.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Es wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 4 und 5 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Aufpralltafel 1 nicht angebracht war.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Es wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 4 und 5 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Entfernung zur Öffnung für die Freisetzung, wie in der Tabelle 1 gezeigt geändert wurde.
[Ausdehnungsverhältnis]
Die vorgeschäumten Teilchen wurden in Mengen von 3 bis 10 g abgewogen und bei 60°C für mindestens 6 Stunden getrocknet. Das Trockengewicht (w) wurde gemessen und dann wurde das Volumen (v) bestimmt, indem man die Teilchen in Wasser eintauchte, gefolgt von der Berechnung des wahren Spezifischen Gewichts der vorgeschäumte Teilchen ρ_b = w/v. Gemäß dem Verhältnis der Stoffdichte der Zusammensetzung (ρ_r) zum wahren spezifischen Gewicht (ρ_b), wurde das Ausdehnungsverhältnis K = ρ_r/ρ_b berechnet.
Die Tabelle 1 zeigt, dass die Schwankung des Ausdehnungsverhältnisses vermindert wurde, wenn Butan oder Luft als Gas zur Druckerzeugung eingesetzt wurde, und dass sich die Wirkung zur Verminderung der Schwankung des Ausdehnungsverhältnisses der Gummizusammensetzung verstärkte, indem man alle durch eine Öffnung für die Freisetzung freigesetzten vorgeschäumten Teilchen auf eine Aufpralltafel aufprallen ließ, die in einer an einer Entfernung von mindestens 5 mm von der Öffnung für die Freisetzung angebracht war, im Vergleich zu dem Fall ohne Aufpralltafel. Überdies wird Luft, die ein anorganisches Gas zur Erzeugung des Drucks darstellt, stärker bevorzugt, da sich die Wirkung der vorliegenden Erfindung aus dem Gesichtspunkt beeindruckend darstellen lässt, dass Luft eine größere Wirkung auf die Absenkung der Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse besitzt.
BEISPIEL 6
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurde ein Polyolefinharz, d.h. ein statistisches Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa) gegeben. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte von 0,90 g/cm³, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde.
In einem Autoklav 2 wie in 1 dargestellt wurden 100 Teile der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 0,8% betrug), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion in dem Autoklav wurde unter Rühren auf 155,0°C aufgeheizt. Der Innendruck des Autoklavs 2 betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Die Temperatur wurde 60 Minuten lang gehalten. Dann wurde der Innendruck des Autoklavs auf 1,0 MPa erhöht, indem mit Luft aufgedrückt wurde. Anschließend wurde das Ventil 6, das am unteren Bereich des Autoklavs angebracht war, augenblicklich geöffnet, um die wässrige Dispersion (die Teilchen der Harzzusammensetzung und das wässrige Dispersionsmedium enthielt) durch eine die Strömung begrenzende Einrichtung mit 1 Loch mit einem Durchmesser von 5 mm, in der eine Aufpralltafel 1 in einer Entfernung von 300 mm von der Öffnung für die Freisetzung angebracht war, freizusetzen. Der wässrigen Dispersion wurde es ermöglicht, auf die Aufpralltafel 1 mit einem Aufprallwinkel von 90 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung aufzuprallen, um vorgeschäumte Teilchen mit einer geschlossenen Zellstruktur zu erhalten, wobei der mittlere Zellendurchmesser auf der Seite der Aufprallfläche von dem der anderen Seite der Aufprallfläche verschieden war. Die Atmosphäre eines Niedrigdruckgefäßes 8 wurde vor der Freisetzung mit 100°C gesättigten Dampf befüllt. Während der Freisetzung wurde Luft in den Autoklav eingeführt, um Druck des Autoklavs zu halten. In diesem Versuch wurde die Seite der vorgeschäumten Teilchen, die mit der Aufpralltafel zusammenstieß, dadurch bestimmt, dass man die Aufpralltafel einfärbte und so die Farbe auf die vorgeschäumten Teilchen übertragen wurde.
BEISPIELE 7 bis 9
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 6 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs 2 auf 1,5, 3,0, beziehungsweise auf 4,5 MPa geändert wurde.
BEISPIEL 10
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurde ein Polyolefinharz, d.h. ein statistisches Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa) gegeben. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte von 0,90 g/cm³, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde.
In einem Autoklav 2, wie in 1 dargestellt wurden 100 Teile der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 0,8% betrug), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion in dem Autoklav wurde unter Rühren auf 155,0°C aufgeheizt. Der Innendruck des Autoklavs 2 betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Die Temperatur wurde 60 Minuten lang gehalten. Dann wurde der Innendruck des Autoklavs auf 1,0 MPa erhöht, indem mit Luft aufgedrückt wurde. Anschließend wurde das Ventil 6, das am unteren Bereich des Autoklavs angebracht war, augenblicklich geöffnet, um die wässrige Dispersion (die Teilchen der Harzzusammensetzung und das wässrige Dispersionsmedium enthielt) durch eine die Strömung begrenzende Einrichtung mit 1 Loch mit einem Durchmesser von 5 mm, das mit einem Rohr 10 mit einem Durchmesser von 10 mm ausgestattet war, in der eine Aufpralltafel 1 in einer Entfernung von 300 mm von der Öffnung für die Freisetzung angebracht war, freizusetzen. Der wässrigen Dispersion wurde es ermöglicht auf die Aufpralltafel 1 mit einem Aufprallwinkel von 90 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung aufzuprallen, um vorgeschäumte Teilchen mit einer geschlossenen Zellstruktur zu erhalten, wobei der mittlere Zellendurchmesser auf der Seite des Aufprallfläche von dem der anderen Seite der Aufprallfläche verschieden war. Die Atmosphäre eines Niedrigdruckgefäßes 8 wurde vor der Freisetzung mit 100°C gesättigten Dampf befüllt. Während der Freisetzung wurde Luft in den Autoklav eingeführt, um den Druck des Autoklavs zu halten.
BEISPIEL 11
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 10 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs 2 auf 3,0 MPa geändert wurde.
BEISPIELE 12 bis 13
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 6 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs 2 auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa und der Aufprallwinkel auf 60 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert wurde.
BEISPIELE 14 bis 15
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 10 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs 2 auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa und der Aufprallwinkel auf 60 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert wurde.
BEISPIEL 16
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 6 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs 2 auf 3,0 MPa und der Aufprallwinkel auf 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert wurde.
BEISPIEL 17
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 10 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs 2 auf 3,0 MPa und der Aufprallwinkel auf 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert wurde.
BEISPIEL 18
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurden 100 Teile eines Polyolefinharzes, d.h. eines statistischen Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa), 2,0 Teile Calciumcarbonat als anorganischer Füllstoff dosiert. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 nun extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde, von 0,94 g/cm³, als die Calciumcarbonatmenge 2,0 Teile betrug, wodurch die Dichte von der Calciumcarbonatmenge abhing.
In einem Autoklav 2, wie in 1 dargestellt wurden 100 Teile (1,5 kg) der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 2,5% betrug, wenn die Calciumcarbonatmenge 2,0 Teile betrug, wodurch der Wassergehalt von der Menge des Calciumcarbonat abhing), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion wurde im Autoklav unter Rühren auf 155,0°C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Anschließend wurde der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 MPa erhöht, indem man mit Luft komprimierte. Dann wurden die vorgeschäumte Teilchen entsprechend dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 6 erhalten.
BEISPIEL 19
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 18 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert wurde.
BEISPIELE 20 bis 21
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 18 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass in beiden Beispielen der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa geändert und dass eine die Strömung begrenzende Einrichtung, die mit einem Rohr ausgestattet war, angebracht wurde.
BEISPIELE 22 bis 23
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 18 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass in beiden Beispielen der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa und der Aufprallwinkel auf 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert wurde.
BEISPIELE 24 bis 25
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 18 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass in beiden Beispielen der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa und der Aufprallwinkel auf 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert und dass eine die Strömung begrenzende Einrichtung, die mit einem Rohr ausgestattet war, angebracht wurde.
BEISPIEL 26
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurden 100 Teile eines Polyolefinharzes, d.h. eines statistischen Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa), 2,0 Teile Talk (mittlerer Teilchendurchmesser 7 μm) als anorganischer Füllstoff dosiert. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde, von 0,94 g/cm³, wenn die Talkmenge 2,0 Teile betrug, wodurch die Dichte von der Talkmenge abhing.
In einem Autoklav 2 wie in 1 dargestellt wurden 100 Teile (1,5 kg) der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 2,5% betrug, wenn die Menge an Talk 2,0 Teile betrug, wodurch der Wassergehalt von der Talkmenge abhing), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion wurde im Autoklav unter Rühren auf 155,0°C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Anschließend wurde der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 MPa erhöht, indem man mit Luft komprimierte. Dann wurden die vorgeschäumte Teilchen entsprechend dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 6 erhalten.
BEISPIEL 27
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 26 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert wurde.
BEISPIELE 28 bis 29
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 26 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass in beiden Beispielen der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa geändert und dass eine die Strömung begrenzende Einrichtung, die mit einem Rohr ausgestattet war, angebracht wurde.
BEISPIEL 30
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurden 100 Teile eines Polyolefinharzes, d.h. eines statistischen Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa) und 0,01 Teile Talk (mittlerer Teilchendurchmesser 7 μm) als anorganischer Füllstoff dosiert. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde, von 0,90 g/cm³, wenn die Talkmenge 0,001 Teile betrug, wodurch die Dichte von der Talkmenge abhing.
In einem Autoklav 2 wie in 3 dargestellt wurden 100 Teile (1,5 kg) der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 0,8% betrug, wenn die Menge an Talk 0,01 Teile betrug, wodurch der Wassergehalt von der Talkmenge abhing), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion wurde im Autoklav unter Rühren auf 155,0°C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Anschließend wurde der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 MPa erhöht, indem man mit Luft komprimierte. Die die Strömung begrenzende Einrichtung, die mit einem Rohr ausgestattet war, wurde an der Öffnung zur Freisetzung angebracht und der Aufprallwinkel wurde auf 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung geändert. Dann wurden die vorgeschäumten Teilchen entsprechend dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 6 erhalten.
BEISPIEL 31
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert wurde.
BEISPIELE 32 bis 33
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa und die Talkmenge in beiden Beispielen auf 0,15 Teile geändert wurde.
BEISPIELE 34 bis 35
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 1,5 beziehungsweise 3,0 MPa und die Talkmenge in beiden Beispielen auf 2,0 Teile geändert wurde.
BEISPIELE 36 bis 37
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa und die Talkmenge auf 0,15 Teile geändert wurde, und dass weiterhin 2,0 Teile eines Ionomers dem Gemisch in beiden Beispielen hinzugefügt wurde und dass der Aufprallwinkel relativ zur Richtung der Freisetzung 90 beziehungsweise 20 Grad betrug.
BEISPIELE 38 bis 40
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa und die Talkmenge in diesen Beispielen auf 0,15 Teile geändert wurde, und dass die Entfernung zwischen der Aufpralltafel und der Öffnung zur Freisetzung auf 50, 1.000 beziehungsweise 1500 mm geändert wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel b durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Aufpralltafel nicht angebracht war, die Atmosphäre des Niederdruckgefäßes, in die die Harzteilchen expandiert wurden, mit 25°C warmer Luft gefüllt war und der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert war.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Aufpralltafel nicht angebracht war, die Atmosphäre des Niederdruckgefäßes, in die die Harzteilchen expandiert wurden, mit 25°C warmer Luft gefüllt war, die Talkmenge auf 2,0 Teile verändert war und der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert war.
VERGLEICHSBEISPIELE 6 bis 7
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 10 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Atmosphäre des Niederdruckgefäßes in die die Harzteilchen expandiert wurden mit 25°C warmer Luft gefüllt war, weiterhin 2,0 Teile Talk zu dem Gemisch hinzugefügt wurden, der Innendruck des Autoklavs in beiden Beispielen auf 3,0 MPa geändert war und der Aufprallwinkel auf 90 beziehungsweise 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung verändert war.
VERGLEICHSBEISPIEL 8
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Aufpralltafel nicht angebracht war, die Talkmenge auf 2,0 Teile verändert war und der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert war.
VERGLEICHSBEISPIELE 9 bis 10
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Atmosphäre des Niederdruckgefäßes, in die die Harzteilchen expandiert wurden, mit 25°C warmer Luft gefüllt war, die Talkmenge auf 0,15 Teile verändert war, der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa geändert war, weiterhin 2,0 Teile eines Ionomers zu dem Gemisch in beiden Beispielen hinzugefügt wurde und der Aufprallwinkel auf 90 beziehungsweise 20 Grad relativ zur Richtung der Freisetzung verändert wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 11
Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 30 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass die Aufpralltafel nicht angebracht war, die Talkmenge auf 0,15 Teile verändert wurde und der Innendruck des Autoklavs auf 3,0 MPa verändert wurde.
Die Tabellen 2 bis 7 zeigen, dass sowohl ein hervorragendes Ausdehnungsverhältnis als auch eine Schwankung des Ausdehnungsverhältnisses der vorgeschäumten Teilchen in jedem Beispiel erreicht wurde, bei dem man die vorgeschäumten Teilchen auf eine Aufpralltafel aufprallen ließ und die Atmosphäre des Niedrigdruckgefäßes, in dem die Harzteilchen expandiert wurden, mit gesättigtem Dampf von 100°C befüllt hatte. Andererseits waren diese Eigenschaften der vorgeschäumten Teilchen in jedem Vergleichsbeispiel unzureichend. Überdies wurde das Ausdehnungsverhältnis und die Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse der vorgeschäumten Teilchen verbessert, wobei eine die Strömung begrenzende Einrichtung mit einem Rohr angebracht wurde im Vergleich zu dem Fall, bei dem keine die Strömung begrenzende Einrichtung mit einem Rohr angebracht wurde. Darüber hinaus konnten vorgeschäumte Teilchen mit einem einheitlichen Zellendurchmesser erhalten werden, indem der Aufprallwinkel verringert wurde.
BEISPIELE 41 bis 45
In einen Einschneckenextruder mit 50 mm Durchmesser wurden 100 Teile eines Polyolefinharzes, d.h. eines statistischen Ethylenpropylencopolymers (mit einer Dichte von 0,90 g/cm³, einem Ethylengehalt von 3 %, einem Schmelzpunkt von 145°C, einem MI von 5,5 g/10 Minuten, einem Biegemodul von 1.000 MPa), 2 Teile eines Ionomers, das durch die Neutralisation einer Carboxylgruppe eines Methacrylsäurecopolymerisats, das 85% Ethyleneinheiten und 15 % Methacrylsäureeinheiten (MI 0,9 g/10 Minuten, Schmelzpunkt 89°C und Wasseraufnahmeverhältnis 1 %) umfasste, mit Natriumionen erhalten wurde und 0,3 Teile Talk (mittlerer Teilchendurchmesser 7 μm) als anorganischer Füllstoff dosiert. Das Gemisch wurde schmelzgeknetet und aus einer zylindrischen Spritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm extrudiert und dann mit Wasser gekühlt. Danach wurde das Gemisch mit einem Schneidewerkzeug geschnitten, um Teilchen einer Harzzusammensetzung (Granulat) zu erhalten, die eine stäbchenförmige Polyolefinharzzusammensetzung (1,8 mg/Teilchen) umfassten. Die erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung besaßen einen Schmelzpunkt von 145°C und eine Dichte von 0,90 g/cm³, die gemäß JIS-K 7112 gemessen wurde.
In einem Autoklav 2 wie in 7 dargestellt wurden 100 Teile (1,5 kg) der erhaltenen Teilchen der Harzzusammensetzung (deren Wassergehalt bei einer Ölbadtemperatur von 154,5°C gemäß der obigen Methode 5% betrug), 0,5 Teile tertiäres Calciumphosphat als Dispergiermittel und 0,01 Teile Natrium-n-paraffinsulfonat als ein Hilfsdispergiermittel zusammen mit 300 Teilen Wassers vorgelegt. Die wässrige Dispersion wurde im Autoklav unter Rühren auf 155,0°C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs betrug zu dieser Zeit etwa 0,5 MPa. Er wurde auf 1,0 MPa erhöht, indem man mit Luft komprimierte. Anschließend wurde ein am unteren Bereich des Autoklavs angebrachtes Ventil 6 rasch geöffnet, um die wässrige Dispersion (die Teilchen der Harzzusammensetzung und das wässrige Dispersionsmedium enthielt) durch eine Öffnung mit einer die Strömung begrenzenden Einrichtung, die mit einem Rohr ausgestattet war, das die in der Tabelle 8 dargestellte Größe besaß, in eine Atmosphäre mit Atmosphärendruck, freizusetzen, wobei vorgeschäumte Teilchen mir einer geschlossenen Zellenstruktur erhalten wurden. Während der Freisetzung wurde Luft in den Autoklav eingeleitet, um einen Druckabfall zu vermeiden und den Druck im Autoklav aufrecht zu erhalten.
VERGLEICHSBEISPIELE 12 bis 13
Es wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 41 bis 45 durchgeführt, um vorgeschäumte Teilchen zu erhalten, außer dass eine Öffnung mit einer die Strömung begrenzenden Einrichtung, die mit einem Rohr ausgestattet war, gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine herkömmliche Öffnung mit einer die Strömung begrenzenden Einrichtung ersetzt wurde.
Das Ausdehnungsverhältnis der erhaltenen vorgeschäumten Teilchen wurde gemäß dem obigen Verfahren gemessen. Das Ergebnis wurde in der Tabelle 8 dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können vorgeschäumte Teilchen mit einer verringerten Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse und einer sehr einheitlichen Größe erhalten werden, indem man die vorgeschäumten Teilchen, die aus einer Öffnung zur Freisetzung freigesetzt werden, auf eine Aufpralltafel oder eine Behälterwand aufprallen lässt, wenn die Teilchen aufgeschäumt werden.
Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschäumte Teilchen mit hervorragenden Ausdehnungsverhältnissen und Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse erhalten werden, indem man Luft oder Stickstoff ohne flüchtige Treibmittel oder Kohlendioxidgas verwendet, wobei man die vorgeschäumten Teilchen, die aus einer Öffnung zur Freisetzung freigesetzt werden, auf eine Aufpralltafel oder eine Behälterwand aufprallen lässt und die Atmosphäre eines Niedrigdruckgefäßes, in dem die Harzteilchen geschäumt werden, mit Gas von mindestens 60°C befüllt, wenn die Teilchen geschäumt werden.
Überdies können gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschäumte Teilchen, mit einer äußerst geringen Schwankung der Ausdehnungsverhältnisse von höchstens 10 % erhalten werden, indem man eine die Strömung begrenzende Einrichtung verwendet, die mit einem Rohr der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Zudem können gemäß der vorliegenden Erfindung stabile Schritte und ein einheitliches Ausdehnungsverhältnis erzielt werden, da der Spritzweg der Dispersion, die durch eine Öffnung zur Freisetzung freigesetzt wird, verengt ist, um eine turbulente Strömung und die Anhaftung von Teilchen aneinander zu verhindern, indem ein Rohr verwendet wird, das wie ein Teil einer Pyramide oder eines Kreiskegels geformt ist.
Infolgedessen können im Formwerkzeug geschäumte Gegenstände mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten werden, da die Ausbeute gesteigert wird und sich die Gewichtsschwankungen der im Formwerkzeug geschäumten Gegenstände, die aus den vorgeschäumten Teilchen hergestellt werden, verringern, indem man die Trefferquote des Ausdehnungsverhältnisses beim Herstellungsschritt verbessert.

Claims

Verfahren zur Herstellung vorgeschäumter Teilchen eines Polyolefinharzes, umfassend die Schritte: Dispergieren der Polyolefinharzteilchen in ein wässriges Medium in einem Autoklav; Erwärmen der Harzteilchen auf eine Temperatur, die mindestens dem Erweichungspunkt des Polyolefinharzes entspricht, und unter Druck setzen der Teilchen; Freisetzen der Harzeilchen aus dem Autoklav durch eine Öffnung für die Freisetzung in eine Atmosphäre mit niedrigerem Druck als der Innendruck des Autoklavs; dadurch Vorschäumen der Harzteilchen, wobei man beim Freisetzungsschritt die entstandenen vorgeschäumten Teilchen aus einer Entfernung, welche größer als 5 mm von der Öffnung für die Freisetzung ist, auf eine Aufpralltafel oder an eine Behälterwand aufprallen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die vorgeschäumten Teilchen mit mindestens 60° C warmem Gas in Kontakt bringt und sie aus einer Entfernung, welche größer als 5 mm von der Öffnung für die Freisetzung ist, auf eine Aufpralltafel oder an eine Behälterwand aufprallen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das unter Druck setzen durch das Einführen von anorganischem Gas, ausgewählt aus Stickstoffgas, Luft und Gas, das diese als Hauptkomponenten enthält, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das unter Druck setzen bei einem Druck von 0,6 bis 7,5 MPa durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei man die vorgeschäumten Teilchen in einem Aufprallwinkel von 5 bis 85 Grad auf eine Aufprallwand oder an eine Behälterwand aufprallen lässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Polyolefinharzteilchen durch eine die Strömung begrenzende Einrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist, freigesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das mindestens 60°C warme Gas ausgewählt ist aus Dampf, einem Gemisch aus Dampf und Luft, erwärmter Luft, Nebel enthaltender Luft, erwärmtem Dampf und überhitztem Dampf.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das mindestens 60°C warme Gas gesättigter Dampf ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Rohr mit einer offenen Fläche, welche 1,3 mal größer als die offene Fläche einer Ausflussöffnung ist, einstückig an der die Strömung begrenzenden Einrichtung, welche mit einem Rohr ausgestattet ist, an der Auslass-Seite einer Tafel mit Ausflussöffnung angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das fließhemmende Gerät mit mindestens einem Rohr ausgestattet ist, welches ein H von mindestens 0,6 mm und ein L von mindestens 5 mm aufweist, wobei H eine Weite oder eine kleinere Achse einer Vorderseite des Rohrs darstellt und L eine Länge des Rohrs darstellt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei H 3 bis 25 mm und L 5 bis 300 mm ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Polyolefinharzteilchen Polypropylenharzteilchen sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Polypropylenharzeilchen 100 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes und 0,01 bis 20 Gewichtsteile eines hydrophilen Polymers umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Polyolefinharzteilchen 0,001 bis 5 Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffs enthalten.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der anorganische Füllstoff Talk ist.
Vorgeschäumtes Polyolefinharzteilchen, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15.