JP2005104998A - Manufacturing method of foam - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は発泡体の製造方法に関し、更に詳細には、熱可塑性樹脂を骨格とし、発泡構造とするために、樹脂等からなるバルーンを混合すると共に、該バルーンの混合物に超臨界流体を溶解させることで、低密度と製造後の寸法精度、すなわち収縮率の抑制とを達成し得る発泡体を製造し得る方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a foam, and more specifically, in order to obtain a foam structure with a thermoplastic resin as a skeleton, a balloon made of resin or the like is mixed and a supercritical fluid is dissolved in the balloon mixture. Thus, the present invention relates to a method for producing a foam that can achieve low density and dimensional accuracy after production, that is, suppression of shrinkage.
各種熱可塑性樹脂を骨格とする発泡体を製造する場合、(1)化学的発泡法、(2)機械的攪拌法および(3)抽出法といった、多様な製造方法があり、製造される製品特性等から好適な製造方法が適宜選択されている。殊に密度の小さな発泡体を製造する方法として、骨格を形成する熱可塑性樹脂に対して、(4)各種の微細な中空状物、所謂バルーンを混合して該バルーンをセルとする製造方法や、(5)個体に対する高い浸透性を発現する液体としての特性と、セルを形成し得る気体としての特性とを併有する超臨界流体を溶解させ、減圧することで発泡体とする製造方法が知られている。 There are various manufacturing methods, such as (1) chemical foaming method, (2) mechanical stirring method, and (3) extraction method, when manufacturing foams with various thermoplastic resins as the skeleton. A suitable manufacturing method is appropriately selected from the above. In particular, as a method for producing a foam having a low density, (4) a production method in which various fine hollow materials, so-called balloons, are mixed with a thermoplastic resin forming a skeleton to form the balloon as a cell; (5) A method for producing a foam by dissolving a supercritical fluid having both characteristics as a liquid that exhibits high permeability to an individual and characteristics as a gas capable of forming a cell and reducing the pressure is known. It has been.
しかし、前述の(4)または(5)の製造方法で発泡体を製造する場合、以下の問題が指摘される。すなわち、
(4)に記載の方法の場合、基本的にバルーンを、骨格を形成する基材たる熱可塑性樹脂に混合・混練し、充分に分散させることで発泡体としての構造を形成するため、バルーンの好適な分散性が発泡体のセル構造に直接的に影響する。従って、発泡体としてセルが均質に分散した構造を望む場合、バルーンを充分に混合・混練する必要がある。しかし、基本的に熱可塑性樹脂に対してバルーンを混合する場合、バルーンは、フィラーの如き所謂増粘材として作用するため、小さな密度の発泡体を得ようとバルーンの混合割合を増加させる程、その分散性が悪化することになる。これを回避するためには、熱可塑性樹脂とバルーンとの混合・混練のための駆動力等を大きく設定すればよい。しかしこの場合、過大な駆動力により中空構造を有するバルーンが潰されてしまい、バルーンによって達成されるはずの低密度がバルーン自体の存在により達成されなくなってしまう。すなわちバルーンの混合割合を増やすことで、低密度とする場合、バルーンの増粘作用により、0.3g/cm3以下の達成は困難であることが経験的に知られている。またバルーンは、容易に低密度を達成する方法である一方、その単価が高く、密度を小さくするべく大量に使用する場合には、製造コストが増大する問題もある。
However, the following problems are pointed out when the foam is produced by the production method (4) or (5) described above. That is,
In the case of the method described in (4), the balloon is basically mixed and kneaded with a thermoplastic resin as a base material for forming a skeleton, and sufficiently dispersed to form a structure as a foam. Suitable dispersibility directly affects the cellular structure of the foam. Therefore, when a structure in which cells are uniformly dispersed is desired as a foam, it is necessary to sufficiently mix and knead the balloon. However, when the balloon is basically mixed with the thermoplastic resin, the balloon acts as a so-called thickening material such as a filler, so that the mixing ratio of the balloon is increased in order to obtain a low-density foam. The dispersibility will deteriorate. In order to avoid this, the driving force for mixing and kneading the thermoplastic resin and the balloon may be set large. However, in this case, the balloon having the hollow structure is crushed by an excessive driving force, and the low density that should be achieved by the balloon cannot be achieved by the presence of the balloon itself. That is, it is empirically known that when the density is reduced by increasing the mixing ratio of the balloon, it is difficult to achieve 0.3 g / cm 3 or less due to the thickening action of the balloon. In addition, the balloon is a method for easily achieving a low density, but its unit price is high, and when it is used in a large amount to reduce the density, there is a problem that the manufacturing cost increases.
(5)に記載の方法の場合、超臨界流体の溶解量等の条件を適宜設定することで、容易に密度の設定をなし得る。本方法においては、超臨界流体が、その状態を維持し得る圧力下において、骨格を形成する基材たる熱可塑性樹脂に溶解させた後に、減圧されることで超臨界流体が気化した気体がセルとなって発泡構造を構成する。このような製造方法の場合、得られる発泡体が収縮し、徐々にセル形状が変形してしまったり、セルが小さくなり、充分な発泡倍率が得られないという問題点があった。 In the case of the method described in (5), the density can be easily set by appropriately setting conditions such as the dissolution amount of the supercritical fluid. In this method, after the supercritical fluid is dissolved in a thermoplastic resin as a base material that forms a skeleton under a pressure capable of maintaining the state, the gas obtained by vaporizing the supercritical fluid by being decompressed is a cell. To form a foam structure. In the case of such a production method, there is a problem that the obtained foam shrinks, and the cell shape is gradually deformed, or the cell becomes small, and a sufficient expansion ratio cannot be obtained.
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明に係る発泡体の製造方法は、所要の熱可塑性樹脂から発泡体を製造する方法において、
前記熱可塑性樹脂およびバルーンを、80:20〜15:85の体積百分率で混合して混合物とし、
前記熱可塑性樹脂および樹脂バルーンの夫々の融点以下の温度で、前記混合物に超臨界流体を所定圧力下に溶解させ、
前記超臨界流体が溶解された混合物を減圧して、
その密度が0.2g/cm3以下で、製造後の収縮率が3%以下である発泡体を製造するようにしたことを特徴とする。
In order to overcome the above-mentioned problems and achieve the intended object, a method for producing a foam according to the present invention is a method for producing a foam from a required thermoplastic resin.
The thermoplastic resin and balloon are mixed at a volume percentage of 80:20 to 15:85 to make a mixture,
Dissolving a supercritical fluid in the mixture under a predetermined pressure at a temperature below the melting point of each of the thermoplastic resin and the resin balloon;
Depressurizing the mixture in which the supercritical fluid is dissolved,
A foam having a density of 0.2 g / cm 3 or less and a shrinkage rate of 3% or less after manufacture is manufactured.
以上説明した如く、本発明に係る発泡体の製造方法によれば、中空構造のバルーンと、二酸化炭素の如き超臨界流体とを併用して発泡体を製造することで、0.2g/cm3以下となる低い密度と、3%以下という低い収縮率の達成による製造後の高い寸法精度と併有した発泡体を製造することができる。またバルーンの形成材として各種樹脂を使用し、形成材を発泡体内から抽出・除去することで、前述の優れた物性と共に、通気性、すなわち連通度を高めた発泡体も容易に製造し得る。 As described above, according to the foam manufacturing method of the present invention, 0.2 g / cm 3 can be obtained by manufacturing a foam using a hollow balloon and a supercritical fluid such as carbon dioxide. It is possible to produce a foam having both a low density of the following and a high dimensional accuracy after the production by achieving a low shrinkage of 3% or less. Further, by using various resins as the balloon forming material and extracting and removing the forming material from the foam, it is possible to easily produce a foam having enhanced air permeability, that is, a degree of communication, in addition to the above-described excellent physical properties.
次に本発明に係る発泡体の製造方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本願発明者は、熱可塑性樹脂を基材とした発泡体を製造するにあたり、所定の混合割合で熱可塑性樹脂と中空構造の、所謂バルーンとを混合し、得られた混合物に対して、所定の圧力で超臨界流体を注入・溶解させた後、減圧することで、その密度が0.2g/cm3以下と小さく、かつ得られた発泡体の収縮率が3%以下となり、その寸法精度が高い発泡体が得られることを知見したものである。更にバルーンの形成材として各種樹脂を採用すると共に、バルーンの形成材を溶媒を使用して抽出除去することで、その発泡体構造を連通させたものとすることも可能である。 Next, the method for producing a foam according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings by way of preferred examples. The inventor of the present application, when producing a foam based on a thermoplastic resin, mixes a thermoplastic resin and a so-called balloon having a hollow structure at a predetermined mixing ratio, and a predetermined mixture is obtained with respect to the obtained mixture. By injecting and dissolving the supercritical fluid with pressure and then reducing the pressure, the density is as small as 0.2 g / cm 3 or less, and the shrinkage rate of the obtained foam is 3% or less. It has been found that a high foam can be obtained. Further, various resins may be employed as the balloon forming material, and the foam forming material may be communicated by extracting and removing the balloon forming material using a solvent.
本発明に係る発泡体は、図1に示す如く、先ず原料となる所定の割合とした熱可塑性樹脂および樹脂からなるバルーンを、所定の機器を使用して混合・混練して加熱された混合物とする混合工程S1と、これを発泡体の外部輪郭形状に合致した内部輪郭形状を有する成形型30に投入して圧力等を所定の値としつつ、超臨界流体を溶解させる超臨界流体溶解工程S2と、成形型30を制御下に開放状態として減圧して混合物を発泡体とする減圧発泡工程S3と、最終工程S5とを実施することで製造される。また本実施例においては、最終工程S5の実施に先立ち、発泡体を所定の溶媒に浸漬させてバルーンの形成材を抽出・除去する抽出工程S4が実施されるようになっている。なお、ここではバルーンの形成材として、樹脂を使用して溶媒を使用することで抽出除去する抽出工程S4を実施するようにしているが、このバルーンの形成材としてガラス等を使用すると共に、抽出工程S4を実施ないようにしてもよい。
As shown in FIG. 1, the foam according to the present invention comprises a mixture of a thermoplastic resin and a balloon made of a resin as a raw material, mixed and kneaded using a predetermined device, and heated. Mixing step S1 and supercritical fluid dissolving step S2 for dissolving the supercritical fluid while putting the pressure in a
前述の製造方法を好適に実施する製造装置の一例を図2に示す。製造装置20は、その内部に成形型30を収容し、開閉蓋23により内部を密閉的に閉成可能な圧力容器22と、成形型30内に収納して発泡させる混合物16を製造する混合混練機構21とから基本的に構成される。そして圧力容器22は、所要の熱可塑性樹脂12およびバルーン14からなる混合物16を収納し、混合物16から発泡体を得る成形型30と、この成形型30の内部に収納される混合物16に溶解させる超臨界流体を、管路26および弁体27を介して供給する超臨界流体供給源24とから基本的に構成されている。成形型30は最終的に発泡体の外形を規制するキャビティ34を内部に画成し、かつ所要の内圧にも耐え得る箱状構造体として構成されている。また成形型30は蓋部材36を有し、その上方開口部を蓋部材36によって開閉自在に閉成し得ると共に、適宜数の流体導入孔38および流体逃出孔40が穿設されている。なお流体導入孔38および流体逃出孔40といっても、これは成形型30の内外を連通する単なる通孔であって、流体導入孔38が流体逃出用に供されたり、流体逃出孔40が流体導入用に供されたりし得る、という意味で相対的なものである。また圧力容器22は、電気ヒータの如き図示しない加熱手段を備えて、容器22中の温度を所定の範囲内で制御し得るようになっている。
An example of the manufacturing apparatus which suitably implements the above manufacturing method is shown in FIG. The
(混合工程S1について)
混合工程S1で実施される熱可塑性樹脂12およびバルーン14の混合の割合は、体積百分率で80:20〜15:85に設定される。熱可塑性樹脂12の混合割合が体積百分率で80%を越える、すなわちバルーン14の混合割合が体積百分率で20%未満の場合、得られる発泡体の密度が0.2g/cm3を越えたり、製造後の収縮率が3%を越えてしまう。一方、熱可塑性樹脂12の混合割合が体積百分率で15%未満、すなわちバルーン14の混合割合が体積百分率で85%を越える場合、混合物16を製造する際の混合・剪断力が大きくなり、バルーン14が混合・剪断力により潰されてしまい、その結果、混合割合に拘わらず発泡体の密度が0.2g/cm3以下を達成し得なくなってしまう。なお、熱可塑性樹脂12およびバルーン14の混合については、その粘性が高く好適な混合が困難な場合には、混合に先立ちバルーン14を潰さない程度に予混合を施してもよい。
(About mixing step S1)
The mixing ratio of the
熱可塑性樹脂12およびバルーン14の混合・混練を実施する混合混練機構21としては、1軸式または2軸式押出機、加圧式ニーダ、ニーダ、コニーダ、バンバリーミキサ、ヘンシェル型ミキサ或いはロータ型ミキサその他の混練機等の、バルーン14を熱可塑性樹脂12中に均一に分散させ得るものが好適に使用される。混練時の温度は使用する熱可塑性樹脂12(バルーン14が各種樹脂からなる場合は、熱可塑性樹脂12およびバルーン14の双方)の熱溶融点によって適宜設定される。
Examples of the mixing and
熱可塑性樹脂12は、本発明に係る発泡体の基材、すなわち骨格部分を形成するものであり、ポリエチレンを含むオレフィン樹脂(PE(LD-PE,HD-PE,LL-PE)以外に、TPE(ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリエーテルポリエステル系、スチレン系およびポリアミド系他)、PPおよびTPO)、TPU、ポリアミド、ポリイミドまたはポリアセタールその他加熱することで溶融する樹脂であれば、如何なる樹脂であっても使用可能である。またバルーン14は、発泡体骨格となる熱可塑性樹脂12の内部に分散されて、発泡体の密度を低下させると共に、その強固な外殻により発泡体自体の構造強度を高め、これにより後述([0020])する減圧発泡工程S3において、混合物16が超臨界流体の気化によって発泡する際の構造強度低下に起因する収縮を抑制する役割を担う。そして、例えばアクリル系樹脂の如き樹脂を形成材とし、中空構造として製造された市販の樹脂バルーンや、ガラス素材から製造されるガラスバルーンが使用される。なおバルーン14の形成材が樹脂製の場合には、その材質としては成形後の発泡体からの抽出・除去を好適に実施し得るよう、その抽出に使用される良溶媒と、熱可塑性樹脂12の良溶媒とが異なっるような物質の採用が好適である。前述の如く、熱可塑性樹脂12をαオレフィン化ポリエチレンとし、更にバルーン14の形成材をアクリル系樹脂とした場合、溶媒としてn−ジメチルアセトアミド(DMAC)を使用することで好適な抽出・除去が達成される。
The
(超臨界流体溶解工程S2について)
超臨界流体溶解工程S2で、熱可塑性樹脂12およびバルーン14から得られる混合物16は、成形型30に上方開口部から投入・収納される(図3(a)参照)。このときの混合物16の形態としては、成形型30のキャビティ34よりも小さい体積のブロック状に、例えば熱プレスにより予め成形しておくことが好ましい。この場合に、キャビティ34へ収容されるブロック状をなす混合物16の成形形状は、キャビティ34の内部形状より小さい相似形、例えばキャビティ34の内部輪郭形状が矩形箱体状であれば混合物16も対応的に箱体状とし、またキャビティ34が円錐状であれば混合物16も円錐状としておけば一層好適である。
(About supercritical fluid dissolution process S2)
In the supercritical fluid dissolving step S2, the
そして混合物16を収納した成形型30を圧力容器22内に収納し、更に蓋部材36によって閉成して密閉状態とし、弁体27を開放することで、超臨界流体供給源24から二酸化炭素の如き物質の超臨界流体が圧力容器22に導入される(図3(b)参照)。超臨界流体が圧力容器22中に導入された初期段階では、超臨界流体の臨界圧力は一時的に降下して気体状態となっているが、容器22中に超臨界流体が引き続き供給されることで臨界圧力に達して超臨界流体により満たされることになる。
Then, the molding die 30 containing the
このように圧力容器22中に導入された超臨界流体としての二酸化炭素は、圧力容器22に収納した成形型30の流体導入/逃出孔38,40を介して成形型30に侵入し、内部に収容した混合物16に接触する。超臨界流体は、前述の如く気体に比べて密度が大きく、液体に比べて粘性が小さくて物質中を極めて拡散し易いから、混合物16に接触した超臨界流体は混合物16中に容易に浸透する。このとき圧力容器22を前述した加熱手段により、成形型30を介して内部の混合物16を加熱することが、超臨界流体の高効率な溶解・浸透にとって好ましいが、この加熱温度については、混合物16をなす熱可塑性樹脂12またはバルーン14の融点以下である必要がある。好適には、混合物16をなす熱可塑性樹脂12またはバルーン14の融点〜融点−20℃の範囲である。
The carbon dioxide as the supercritical fluid thus introduced into the
超臨界流体として使用する物質としては、常温・常圧に近い臨界温度および臨界圧力を有する二酸化炭素が好適である。ここで超臨界について簡単に説明すると、気相と液相とを生じている物質の温度・圧力を上昇させていくと、或る温度域および圧力域で気相と液相との区別をなし得なくなる超臨界状態を生ずる。このときの温度および圧力を、夫々臨界温度および臨界圧力と云い、超臨界状態で物質は気体と液体との両方の特性を併せ持ち、この状態で生ずる流体を超臨界流体と云う。この超臨界流体は、気体に比べて密度が大きく、また液体に比べて粘性が小さく物質中を極めて拡散し易いといった特性を有する。そして二酸化炭素は、温度が31.2℃以上で、かつ圧力7.47MPa以上で超臨界状態となり、流体としての挙動を示すようになる。なお、超臨界流体が圧力容器22中に導入された初期段階では、圧力容器22の内部は常圧になっているので、超臨界流体の臨界圧力は一時的に降下して超臨界状態の直前の「亜臨界状態」や「臨界状態」、更には「通常状態」を呈して気体状態の二酸化炭素となるが、前述した如く、圧力容器22中に超臨界流体が引き続き供給されることで速やかに臨界圧力に到達する。
As a substance used as a supercritical fluid, carbon dioxide having a critical temperature and a critical pressure close to normal temperature and normal pressure is preferable. Here is a brief explanation of supercriticality. When the temperature and pressure of a substance that generates a gas phase and a liquid phase are increased, the gas phase and the liquid phase are distinguished in a certain temperature range and pressure range. A supercritical state that cannot be obtained is generated. The temperature and pressure at this time are called the critical temperature and the critical pressure, respectively. In the supercritical state, the substance has both gas and liquid characteristics, and the fluid generated in this state is called the supercritical fluid. This supercritical fluid has characteristics that it has a higher density than a gas and a viscosity lower than that of a liquid, so that it can easily diffuse through a substance. Carbon dioxide becomes a supercritical state at a temperature of 31.2 ° C. or higher and a pressure of 7.47 MPa or higher, and exhibits a behavior as a fluid. Note that, at the initial stage when the supercritical fluid is introduced into the
本発明において、超臨界流体を溶解させるための圧力は、20MPa以下、好適には15MPa以下に設定される。この圧力が20MPaを越えると、中空構造のバルーン14が潰れる度合いが大きくなり、熱可塑性樹脂12との混合割合を所定の範囲に設定して、混合・混練により掛かる力でバルーン14の潰れを抑制しても、最終的に得られる発泡体の密度が0.2g/cm3以下とならなくなってしまう。また樹脂からなるバルーン14の場合は素材的に柔らかいため、圧力が7.2MPa程度から潰れが発生するが、15MPa以下であれば、本発明に記載した0.2g/cm3以下の密度を達成し得ることが経験的に分かっている。また超臨界流体として二酸化炭素が使用される本実施例の場合、圧力は少なくとも7.4MPa以上の二酸化炭素の臨界圧力以上に設定されている。
In the present invention, the pressure for dissolving the supercritical fluid is set to 20 MPa or less, preferably 15 MPa or less. When this pressure exceeds 20 MPa, the degree of crushing of the
また超臨界流体の溶解圧力については、バルーン14との関係で前述の数値とされるが、この圧力は超臨界流体から形成される気泡の大きさ、すなわち得られる発泡体のセル径に大きな影響を与える要素であるため、この点からも圧力については数値が制御される。具体的には、超臨界流体の溶解圧力が7MPa時に300μm程度、20MPa時に100μm程度である。この他溶解圧力は、後述([0020])する減圧発泡工程S3における減圧速度によっても制限を受けている。すなわち減圧速度は、本発明においては0.6MPa/秒以下に設定されるため、圧力が高いと減圧時間が長くなる。この場合、減圧時間の長時間化により生産効率が低下してしまうため、約1分程度で減圧が完了する20MPa以下程度が好適である。
The dissolution pressure of the supercritical fluid is the above-mentioned numerical value in relation to the
更に超臨界流体を溶解させる量は、超臨界流体を溶解させる時間で制御される。そして本発明の場合、本実施例の如く、超臨界流体として二酸化炭素を使用し、その圧力が7.4MPa以上で、1時間以上に設定されることで0.2g/cm3以下の密度を達成し得る。そして溶解時間の長時間化に伴って密度は更に低下するが、減圧発泡時における超臨界流体の発泡体内からの透過量も増加するため、バルーン14の存在によっても発泡体の収縮を抑制し得なくなるため、20時間程度が限度であることが確認されている。また生産性向上の点からも、長時間に亘る超臨界流体の溶解は好ましくない。
Further, the amount for dissolving the supercritical fluid is controlled by the time for dissolving the supercritical fluid. In the case of the present invention, carbon dioxide is used as a supercritical fluid as in this example, and the pressure is set to 7.4 MPa or more and set to 1 hour or more, whereby a density of 0.2 g / cm 3 or less is obtained. Can be achieved. The density further decreases as the dissolution time becomes longer, but the amount of supercritical fluid permeated from the foam during foaming under reduced pressure also increases. Therefore, the shrinkage of the foam can be suppressed even by the presence of the
(減圧発泡工程S3について)
減圧発泡工程S3は、圧力容器22を所定速度で減圧することで徐々に大気中に開放して、混合物16から発泡体を得る工程である(図3(c)参照)。この減圧発泡工程S3において成形型30中の超臨界流体は、流体導入/逃出孔38および40から逃出して行く。このように圧力が解放されると、混合物16に溶解している超臨界流体である二酸化炭素は、常態である気体(以下、発泡ガスと云う)に相変化(気化)することになる。この超臨界流体の気化に伴って、混合物16は膨張発泡して内部に極めて微細な気泡を生ずると共に、体積的にも膨張し、その外形は成形型30のキャビティ34により規制される。
(About reduced pressure foaming process S3)
The reduced pressure foaming step S3 is a step of gradually opening the
また本減圧発泡工程S3において減圧により超臨界流体から相変化するガスは、基本的には無秩序に発生するため、その発生時点が限定されず、その結果、超臨界流体の気化時間、すなわち気化によって発生する気泡の大きさが一定しない。しかし、本発明の場合、超臨界流体から相変化したガスが、混合物16中に多数存在するバルーン14を核材として一度に多量に発生するため、その大きさが均質化、すなわち得られる発泡体のセル径も均質化し易い特徴を有する。そしてガスから発生する気泡の大きさ、すなわち発泡体のセル径は、核材となるバルーン14の大きさに比例し、バルーン14が大きければ核材も大きくその存在数が減るため、ガスから発生する気泡の数も減ってその大きさは大きくなる傾向にあることが確認されている。そして減圧に係る速度については、速い方が好適である。これは減圧速度が速く、すなわちできる限り短時間で減圧される程、ガスが短時間内で発生して、セル径も略同一となるためである。
In addition, since the gas that changes phase from the supercritical fluid by decompression in this decompression foaming step S3 is basically generated randomly, the generation time is not limited. As a result, the vaporization time of the supercritical fluid, that is, vaporization, The size of the generated bubbles is not constant. However, in the case of the present invention, a large amount of the phase-changed gas from the supercritical fluid is generated at once using the
(最終工程S5について)
最終工程S5は、発泡体を成形型30内から脱型すると共に、水冷または空冷により冷却し、更に所定の後加工や各検査を実施する工程である(図3(d)参照)。
(About the final process S5)
The final step S5 is a step in which the foam is removed from the
(抽出工程S4について)
抽出工程S4は、最終工程S5の実施に先立って、選択的に実施される工程であり、バルーン14の形成材として樹脂素材をした場合に、バルーン14の形成材を抽出除去することで、更に発泡体の密度を低下させると共に、発泡体の連通度、すなわち通気性を向上させる工程である。具体的には、前述([0012])した如く、バルーン14として、熱可塑性樹脂12の溶解させない溶媒で溶解可能な樹脂素材からなる樹脂製のバルーン14を採用すると共に、発泡体を溶媒に所定時間浸漬させればよい。溶媒への浸漬時間としては、発泡体の形状が、例えば厚さが500μm程度のシート状物の場合に2時間程度とされる。なおこの工程S4においては、既に減圧発泡工程S3が実施されているため、バルーン14が発泡体内に存在しなくても収縮が発生することはない。
(About extraction process S4)
The extraction step S4 is a step that is selectively performed prior to the execution of the final step S5. When a resin material is used as the formation material for the
(別の実施例)
前述の実施例においては、熱可塑性樹脂12およびバルーン14からなる混合物16を、発泡体の外部輪郭形状に合致した内部輪郭形状を有する成形型30内に投入することで発泡体を製造していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば熱可塑性樹脂12およびバルーン14を混合・混練する機器として押出機を使用し、所定の厚さを備えるシート状物として成形しつつ押し出すことで混合物16を得るようにしてもよい。そして押し出されてシート状に成形されている混合物16は、圧力容器22内に収納した後に超臨界流体を導入されることで本発明に係る発泡体とされる。
(Another example)
In the above-described embodiment, the foam is manufactured by putting the
また減圧速度については、実施例では速いほどよい旨を記載しているが、実際上、製造機器等により、減圧速度の上限は制限されている。そして減圧速度は遅ければ遅いほど、個々のセルを形成するガスの発生時点が変動し、その結果、セル径も大きくばらついた状態となるため、その下限については0.1MPa/秒以上に設定されることが好ましい。 Moreover, about the pressure reduction speed | velocity, although the effect that it was quick was described in the Example, the upper limit of pressure reduction speed | velocity | rate is actually restrict | limited by the manufacturing equipment etc. The slower the pressure reduction rate, the more the generation time of the gas forming each cell fluctuates. As a result, the cell diameter varies greatly, so the lower limit is set to 0.1 MPa / second or more. It is preferable.
(実験例)
以下に、本発明に係る発泡体を製造するに際して、熱可塑性樹脂とバルーンとの混合割合や、超臨界流体としての二酸化炭素の溶解圧力および時間や、発泡体の発泡時の厚さを夫々変化させた場合の実験例を示す。なお、本発明に係る発泡体は、本実験例に限定されるものではない。
(Experimental example)
Hereinafter, when producing the foam according to the present invention, the mixing ratio of the thermoplastic resin and the balloon, the dissolution pressure and time of carbon dioxide as a supercritical fluid, and the thickness of the foam when foamed are changed. An example of an experiment in the case of being made is shown. The foam according to the present invention is not limited to this experimental example.
(試験片の製作)
所要の混合割合で熱可塑性樹脂とバルーンとを混合し、これを前述の製造装置20を使用して、基本的には30.0mm×30.0mm×0.5mmの試験片とし、得られた試験片について、密度(g/cm3)および収縮率(%)を測定した。なお、使用した熱可塑性樹脂、バルーンおよび超臨界流体並びに各項目の試験方法は以下に記載する。
・熱可塑性樹脂:商品名 タフマーA4085;三井化学製(密度:0.89g/cm3、融点:約80℃)
・バルーン:商品名 マイクロスフェアーF−80ED;松本油脂製薬製(密度:0.267g/cm3、融点:約140℃)
・超臨界流体:二酸化炭素
・密度の測定方法:JIS K 7112に準拠して、水中置換法にて測定した。
・収縮率の測定方法:発泡させて、成形型から脱型した直後の密度(a)と、24時間経過後の密度(b)とを測定し、((b)−(a)/(b))×100の数式に当てはめて算出した。
(Production of test piece)
The thermoplastic resin and the balloon were mixed at a required mixing ratio, and this was basically made into a test piece of 30.0 mm × 30.0 mm × 0.5 mm using the
-Thermoplastic resin: Trade name Toughmer A4085; manufactured by Mitsui Chemicals (density: 0.89 g / cm 3 , melting point: about 80 ° C.)
Balloon: trade name Microsphere F-80ED; manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku (density: 0.267 g / cm 3 , melting point: about 140 ° C.)
-Supercritical fluid: carbon dioxide-Density measurement method: Measured by an underwater substitution method in accordance with JIS K 7112.
・ Measurement method of shrinkage ratio: The density (a) immediately after foaming and demolding from the mold and the density (b) after 24 hours were measured, and ((b)-(a) / (b )) X100 was calculated by applying the formula.
(実験1:超臨界流体の溶解圧力と、減圧速度とについて)
熱可塑性樹脂およびバルーンの混合割合、超臨界流体の溶解条件並びに減圧条件を表1に示す内容として、実施例1−1〜1−4および比較例1−1〜1−4に係る試験片を夫々製造し、各項目についての測定を実施した。
Test strips according to Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-4 are shown in Table 1, where the mixing ratio of the thermoplastic resin and the balloon, the supercritical fluid dissolution conditions, and the decompression conditions are shown in Table 1. Each was manufactured and measured for each item.
(実験1の結果)
実験1の結果を上述の表1に併記する。この結果から、超臨界流体が二酸化炭素の場合、超臨界流体の溶解圧力が、二酸化炭素の臨界圧力20MPa以下の範囲で、かつ発泡時の減圧速度が0.1MPa/秒以上であれば、本発明に係る発泡体を好適に製造し得ることが確認された。殊に減圧速度については、バルーンの混合量を増加させても収縮率を小さくし得ないことが確認された。
(Result of Experiment 1)
The results of Experiment 1 are also shown in Table 1 above. From this result, when the supercritical fluid is carbon dioxide, if the dissolution pressure of the supercritical fluid is in the range of carbon dioxide critical pressure of 20 MPa or less and the decompression speed during foaming is 0.1 MPa / second or more, It was confirmed that the foam according to the invention can be preferably produced. In particular, regarding the decompression speed, it was confirmed that the shrinkage rate could not be reduced by increasing the mixing amount of the balloon.
(実験2:熱可塑性樹脂およびバルーンの混合割合について)
熱可塑性樹脂およびバルーンの混合割合、超臨界流体の溶解条件並びに減圧条件を表2に示す内容として、実施例2−1〜2−3並びに比較例2−1および2−2に係る試験片を夫々製造し、各項目についての測定を実施した。また参考として、実施例1−2に係る内容も併記した。
The test pieces according to Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Examples 2-1 and 2-2 were prepared with the mixing ratio of the thermoplastic resin and the balloon, the dissolution conditions of the supercritical fluid, and the decompression conditions shown in Table 2. Each was manufactured and measured for each item. For reference, the contents related to Example 1-2 are also shown.
(実験2の結果)
実験2の結果を上述の表2に併記する。この結果から、熱可塑性樹脂およびバルーンの混合割合が、体積百分率で80:20〜15:85の場合に本発明に係る発泡体を好適に製造し得ることが確認された。
(Result of Experiment 2)
The results of Experiment 2 are also shown in Table 2 above. From this result, it was confirmed that the foam according to the present invention can be suitably produced when the mixing ratio of the thermoplastic resin and the balloon is 80:20 to 15:85 by volume percentage.
(実験3:超臨界流体の溶解温度について)
熱可塑性樹脂およびバルーンの混合割合、超臨界流体の溶解条件並びに減圧条件を表3に示す内容として、実施例3−1および比較例3−1〜3−3に係る試験片を夫々製造し、各項目についての測定を実施した。また参考として、実施例1−2に係る内容も併記した。
Test strips according to Example 3-1 and Comparative Examples 3-1 to 3-3 were produced, with the mixing ratio of the thermoplastic resin and balloon, the dissolution conditions of the supercritical fluid, and the decompression conditions shown in Table 3, respectively. Measurements were performed for each item. For reference, the contents related to Example 1-2 are also shown.
(実験3の結果)
実験3の結果を上述の表3に併記する。この結果から、超臨界流体の溶解温度は、熱可塑性樹脂およびバルーンの双方の融点以下である場合に、殊に本発明に係る発泡体を好適に製造し得ることが確認された。
(Result of Experiment 3)
The results of Experiment 3 are also shown in Table 3 above. From this result, it was confirmed that the foam according to the present invention can be particularly suitably produced when the melting temperature of the supercritical fluid is lower than the melting points of both the thermoplastic resin and the balloon.
(実験4:超臨界流体の溶解時間について)
熱可塑性樹脂およびバルーンの混合割合、超臨界流体の溶解条件並びに減圧条件を表4に示す内容として、実施例4−1〜4−3並びに比較例4−1および4−2に係る試験片を夫々製造し、各項目についての測定を実施した。また参考として、実施例1−2に係る内容も併記した。
The test pieces according to Examples 4-1 to 4-3 and Comparative Examples 4-1 and 4-2 were prepared with the mixing ratio of the thermoplastic resin and the balloon, the dissolution conditions of the supercritical fluid, and the decompression conditions shown in Table 4. Each was manufactured and measured for each item. For reference, the contents related to Example 1-2 are also shown.
(実験4の結果)
実験4の結果を上述の表4に併記する。この結果から、超臨界流体の溶解時間が20時間を超えなければ、本発明に係る発泡体を好適に製造し得ることが確認された。また本溶解時間については長い程、低い密度を達成し得るが、製造効率と低密度化とを考慮した場合、1時間程度が最適と考えられる。
(Result of Experiment 4)
The results of Experiment 4 are also shown in Table 4 above. From this result, it was confirmed that the foam according to the present invention can be suitably produced unless the dissolution time of the supercritical fluid exceeds 20 hours. Further, the longer the main dissolution time, the lower the density can be achieved. However, considering the production efficiency and the reduction in density, about 1 hour is considered optimal.
この発明は、従来技術に内在している課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、骨格をなす熱可塑性樹脂に対してバルーンを混合し、更に超臨界流体を溶解させることで、0.2g/cm3以下となる低い密度と、3%以下という低い収縮率とを併有した発泡体を製造し得る方法を提供することができる。 In view of the problems inherent in the prior art, the present invention has been proposed to suitably solve this problem. A balloon is mixed with a thermoplastic resin forming a skeleton, and a supercritical fluid is dissolved. Thus, it is possible to provide a method capable of producing a foam having both a low density of 0.2 g / cm 3 or less and a low shrinkage of 3% or less.
12 熱可塑性樹脂
14 バルーン
15 混合物
12
Claims (4)
前記熱可塑性樹脂(12)およびバルーン(14)を、80:20〜15:85の体積百分率で混合して混合物(16)とし、
前記熱可塑性樹脂(12)およびバルーン(14)の夫々の融点以下の温度で、前記混合物(16)に超臨界流体を所定圧力下に溶解させ、
前記超臨界流体が溶解された混合物(16)を減圧して、
その密度が0.2g/cm3以下で、製造後の収縮率が3%以下である発泡体を製造するようにした
ことを特徴とする発泡体の製造方法。 In the method for producing a foam from the required thermoplastic resin (12),
The thermoplastic resin (12) and balloon (14) are mixed at a volume percentage of 80:20 to 15:85 to form a mixture (16);
At a temperature below the melting point of each of the thermoplastic resin (12) and the balloon (14), a supercritical fluid is dissolved in the mixture (16) under a predetermined pressure,
Depressurizing the mixture (16) in which the supercritical fluid is dissolved,
A foam production method characterized by producing a foam having a density of 0.2 g / cm 3 or less and a shrinkage after production of 3% or less.
Carbon dioxide is used as said supercritical fluid, The manufacturing method of the foam in any one of Claims 1-3 melt | dissolved with the pressure of at least 7.4 MPa with respect to the said mixture (16).
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Cited By (2)
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JP2008127397A (en) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Sekisui Chem Co Ltd | Foam and its manufacturing method |
JP2015510027A (en) * | 2012-03-16 | 2015-04-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Lightweight article, composite material composition, and method of manufacturing the same |
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2003
- 2003-09-26 JP JP2003336095A patent/JP2005104998A/en active Pending
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