JP2007230124A - Manufacturing method of foam molding and foam molding - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable foaming molding of resins having so far being unsuitable for foaming molding, increase the foaming magnification of conventional resins and improve quality, in manufacturing methods of foam moldings which form foam moldings continuously by melting a thermoplastic resin in an extruder, injecting the molten resin into a mold and extruding the resin from the outlet of the mold while foaming the resin. <P>SOLUTION: The manufacturing method of foam moldings comprises introducing the thermoplastic resin molten in the extruder into a double- or multiple-walled tube type heat-exchange static mixer and extruding the resin having passed through the heat-exchange static mixer continuously from the outlet of the mold to form a foam molding. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、建材、産業資材等の分野に用いられる発泡成形体の製造方法に関する、特に、 熱可塑性樹脂を押出機により溶融、混練し、該溶融、混練された熱可塑性樹脂を金型に通過させ、金型出口より樹脂を押し出すことにより、連続的に発泡成形体を成形する発泡成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a foam molded article used in the fields of building materials, industrial materials, etc., in particular, a thermoplastic resin is melted and kneaded by an extruder, and the molten and kneaded thermoplastic resin is passed through a mold. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a foam molded body, in which a foam molded body is continuously molded by extruding a resin from a mold outlet.

熱可塑性樹脂を発泡させ、連続的に発泡成形体を得る方法としては押出機に樹脂を分解型発泡剤と一緒に投入し、押出機内で分解、分散させこれを金型から押し出すいわゆる化学発泡法や、押出機内で樹脂を溶融した後、常温常圧下で気化する液化ガスを注入し押出機内で分散させた後金型より押し出すいわゆる物理発泡法が主に用いられる(例えば、特許文献1)。いずれの場合も発泡剤は金型から出るまでは液化した状態で微細且つ均質に分散されている必要があり、さらに化学発泡の場合は発泡剤が十分に分解している必要がある。まず金型内で発泡剤が気化しないためには金型内では圧力を保つ必要があるが、溶融粘度の低い樹脂では金型内の圧力が低いため発泡剤が気化しやすく金型内部で発泡が始まってしまうため良好な発泡成形は行えない。   The so-called chemical foaming method in which a thermoplastic resin is foamed and a foamed molded product is continuously obtained is charged into the extruder together with a decomposable foaming agent, decomposed and dispersed in the extruder, and extruded from the mold. In addition, a so-called physical foaming method in which a resin gas is melted in an extruder, a liquefied gas that is vaporized under normal temperature and normal pressure is injected, dispersed in the extruder, and then extruded from a mold is mainly used (for example, Patent Document 1). In any case, the foaming agent needs to be finely and uniformly dispersed in a liquefied state until it comes out of the mold, and in the case of chemical foaming, the foaming agent needs to be sufficiently decomposed. First, in order to prevent the foaming agent from evaporating in the mold, it is necessary to maintain the pressure in the mold. However, in a resin having a low melt viscosity, the pressure in the mold is low, so the foaming agent is easily vaporized and foams inside the mold. Therefore, good foam molding cannot be performed.

また、金型内発泡をしなくても溶融粘度や溶融張力が低いと金型から樹脂が出て、常圧下で発泡が進むときに気泡セルが破れ連泡してしまうため高発泡成形ができなかったり機械強度が得られなかったりする問題が発生する。従って、従来は発泡成形に適した溶融粘度の高い樹脂を選定する、必要に応じて樹脂を架橋させたり高分子成分を混ぜる、溶融張力を高める効果をもつ添加剤を利用するなどの方法をとらざるを得ないことにより使用する樹脂に制約ができたり、目標の発泡倍率まで発泡倍率をあげられなかったりする問題があった。さらに得られた成形品も架橋や添加剤によりリサイクル性が悪くなったり、コストが高くなったりするといった問題もあった。   In addition, even if foaming in the mold is not performed, if the melt viscosity or melt tension is low, the resin will come out of the mold, and when foaming proceeds under normal pressure, the cell will be broken and open bubbles will be formed. There is a problem that the mechanical strength is not obtained. Therefore, conventionally, a method of selecting a resin having a high melt viscosity suitable for foam molding, cross-linking the resin or mixing a polymer component as necessary, or using an additive having an effect of increasing the melt tension is used. Inevitably, there is a problem that the resin to be used can be restricted and the expansion ratio cannot be increased to the target expansion ratio. Furthermore, the obtained molded product also has problems such as poor recyclability and high cost due to crosslinking and additives.

また成形条件としては熱可塑性樹脂の低温ほど溶融粘度が高くなる性質により比較的低温押出になることを目標に条件設定をすることが多いが、押出機の設定温度を下げても逆に剪断発熱が増えることで樹脂温が下がらなかったり、化学発泡剤の分解不良が生じたり、樹脂の溶融地点が遅れることで発泡剤の分散不良が起こるなど問題も多かった。
特開平10−146875号公報
The molding conditions are often set with the goal of relatively low temperature extrusion due to the higher melt viscosity of the thermoplastic resin at lower temperatures. There were many problems such as that the resin temperature did not decrease due to the increase in the temperature, the chemical foaming agent was poorly decomposed, and the resin melting point was delayed, resulting in poor dispersion of the foaming agent.
JP-A-10-146875

本発明は従来発泡成形に適していない樹脂を発泡成形したり、発泡成形に使われていた樹脂についても発泡倍率をあげたり品質を向上することを課題とするものである。   An object of the present invention is to foam a resin that is not suitable for conventional foam molding, or to increase the foaming ratio and improve the quality of a resin that has been used for foam molding.

課題を解決するためには十分に微細且つ均質に発泡剤が分散している状態を維持したまま樹脂の温度を下げることで溶融粘度と溶融張力を高めることが非常に有効である。温度設定やスクリューデザイン設定などの変更で押出機内の樹脂温度分布を下げると押出機内の溶融終了地点が金型側に移動するため分散が悪くなるほか、化学発泡剤については分解不良の原因にもなる。このために樹脂の温度を下げるためにはまず押出機で十分な反応と分散をした樹脂とすることが必要である。   In order to solve the problem, it is very effective to increase the melt viscosity and the melt tension by lowering the temperature of the resin while maintaining the state in which the foaming agent is sufficiently finely and homogeneously dispersed. If the resin temperature distribution in the extruder is lowered by changing the temperature setting or screw design setting, the melting end point in the extruder will move to the mold side, resulting in poor dispersion. Become. For this reason, in order to lower the temperature of the resin, it is first necessary to make the resin sufficiently reacted and dispersed by an extruder.

本発明においては、樹脂に十分な熱量を与えて効率的に且つ均質に発泡剤を分散させる為の押出機に続いて、樹脂を発泡押出に適した品質に均質性を保ったまま冷却する二重管形もしくは多管形の熱交換型スタティックミキサーを設置することで上記課題を解決した。   In the present invention, the resin is cooled while maintaining homogeneity at a quality suitable for foaming extrusion, following an extruder for applying a sufficient amount of heat to the resin to efficiently and uniformly disperse the foaming agent. The above problem was solved by installing a heat exchange type static mixer of a double tube type or a multi-tube type.

以上より、請求項1にかかる発明は、熱可塑性樹脂を押出機により溶融させ、、該溶融された熱可塑性樹脂を金型に通過させ、金型出口より熱可塑性樹脂を押し出し、且つ、発泡させることにより、連続的に発泡成形体を成形する発泡成形体の製造方法において、前記押出機にて溶融された熱可塑性樹脂を二重管形もしくは多管形の熱交換型スタティックミキサーに導入し、該熱交換型スタティックミキサーを通過させた熱可塑性樹脂を金型出口から連続的に押し出し、発泡成形体を成形することを特徴とする発泡成形体の製造方法とした。   As described above, in the invention according to claim 1, the thermoplastic resin is melted by an extruder, the melted thermoplastic resin is passed through a mold, the thermoplastic resin is extruded from the mold outlet, and foamed. Thus, in the method for producing a foamed molded article that continuously molds the foamed molded article, the thermoplastic resin melted in the extruder is introduced into a double-pipe or multi-pipe heat exchange static mixer, The thermoplastic resin passed through the heat exchange type static mixer was continuously extruded from the mold outlet to form a foamed molded article.

また、請求項2にかかる発明は、前記押出機と前記二重管形もしくは多管形の熱交換スタティックミキサーの間にギアポンプを設け、押出機にて押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂がギアポンプを通過したあと、該熱交換スタティックミキサーに導入されることを特徴とする発泡成形方法とした。   According to a second aspect of the present invention, a gear pump is provided between the extruder and the double-tube or multi-tube heat exchange static mixer, and the molten thermoplastic resin extruded by the extruder is a gear pump. Then, the foam-molding method is characterized by being introduced into the heat exchange static mixer.

また、請求項3にかかる発明は、前記二重管系の熱交換型スタティックミキサーが、樹脂を通過させる管の内径をD、該管の長さをLとしたときのL/Dが5から100であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発泡体の製造方法とした。   Further, in the invention according to claim 3, in the double-pipe heat exchange type static mixer, the inner diameter of the pipe through which the resin is passed is D, and the L / D is 5 from the length of the pipe being L. 100. The method for producing a foam according to claim 1 or 2, wherein the method is 100.

また、請求項4にかかる発明は、前記多管形の熱交換型スタティックミキサーが、樹脂を通過させる管の内径をD、該管の長さをLとしたときのL/Dが3から70であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発泡体の製造方法とした。   According to a fourth aspect of the present invention, in the multitubular heat exchange type static mixer, the L / D is 3 to 70 when the inner diameter of the tube through which the resin passes is D and the length of the tube is L. The method for producing a foam according to claim 1 or 2, wherein the foam is produced.

また、請求項5にかかる発明は、請求項1から請求項4記載の発泡体の製造方法を用いて、熱可塑性樹脂を発泡、成形したことを特徴とする発泡成形体。とした。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a foamed molded article obtained by foaming and molding a thermoplastic resin using the foam production method according to any one of the first to fourth aspects. It was.

本発明においては二重管形もしくは多管形の熱交換型スタティックミキサーを使用することにより均質で安定した発泡体を成形することが可能になった。特に、化学発泡において発泡剤の分解が十分に行えないような温度領域での押し出しが適切である樹脂の成形においても押出機で十分に発泡剤を分解させた後、目標の温度域まで均質な温度分布や良好な分散性を保ったまま冷却できるため例えばポリエステル系の樹脂などこれまで溶融粘度の低さから発泡成形に適さなかった熱可塑性樹脂まで良好な発泡成形が可能になった。   In the present invention, a homogeneous and stable foam can be formed by using a double-tube or multi-tube heat exchange type static mixer. In particular, even in the molding of a resin that is suitable for extrusion in a temperature range where the foaming agent cannot be sufficiently decomposed in chemical foaming, the foaming agent is sufficiently decomposed by an extruder and then homogeneous to the target temperature range. Since it can be cooled while maintaining the temperature distribution and good dispersibility, it has become possible to perform good foam molding from thermoplastic resins that have not been suitable for foam molding to date, such as polyester resins.

また、ポリプロピレンなどの押し出しにおいてもより均質な状態で低温押し出しが可能なため、特に発泡用に架橋したり高分子量成分を混入したり溶融張力を高めるタイプの添加剤を添加するなど既存の手法を使わなくても良好な発泡体を作ることが可能になった。また、分散性向上により気泡の大きさが小さくなることや独立気泡率の上昇より機械物性の上昇などにも寄与する。   In addition, extrusion of polypropylene and other materials can be performed at a low temperature in a more homogeneous state, so existing methods such as cross-linking for foaming, incorporation of high molecular weight components, and addition of types that increase melt tension are particularly important. It became possible to make a good foam without using it. In addition, the improvement in dispersibility contributes to the reduction in the size of bubbles and the increase in mechanical properties due to the increase in the closed cell ratio.

また、発泡に適した温度で押出を行うために押出機の回転数を落とさざるを得ず生産性を悪化させているといったことも解決できる。   Further, it is possible to solve the problem that productivity is deteriorated because the number of revolutions of the extruder has to be reduced in order to perform extrusion at a temperature suitable for foaming.

本発明は従来発泡成形に適していない樹脂を発泡成形したり、発泡成形に使われていた樹脂についても発泡倍率をあげたり品質を向上することを課題とするものであり、本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ乳酸等から適宜選択が可能である。これらは、単独で用いても良いし、ブレンド、共重合体として用いても良い。   An object of the present invention is to foam-mold a resin that is not suitable for conventional foam molding, or to increase the expansion ratio and improve the quality of a resin that has been used for foam molding, and is used in the present invention. The thermoplastic resin is not particularly limited, and is suitably selected from polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polystyrene resins, polyvinyl chloride resins, polymethyl methacrylate resins, polyethylene terephthalate resins, polyamide resins, polylactic acid, and the like. Selection is possible. These may be used alone, or may be used as a blend or a copolymer.

また、熱可塑性樹脂は必要に応じて熱安定剤、酸中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、染料などの着色剤、充填剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、難燃剤、ブロッキング防止剤等を添加することもできる。   Thermoplastic resins are heat stabilizers, acid neutralizers, UV absorbers, light stabilizers, colorants such as pigments and dyes, fillers, antistatic agents, lubricants, nucleating agents, flame retardants as necessary. An anti-blocking agent or the like can also be added.

これらの添加剤のうち、熱安定剤としてはヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等、紫外線吸収剤としてはベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、トリアジン系等、光安定剤としてはヒンダードアミン系等、難燃剤としてはハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤等、充填剤としては炭酸カルシウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、タルク、マイカ、珪酸マグネシウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、ワラストナイト、木粉等があり、これらの添加剤を任意の組み合わせで用いることができる。   Among these additives, hindered phenols, sulfurs, phosphoruss, etc. as heat stabilizers, benzotriazoles, benzoates, benzophenones, triazines, etc. as ultraviolet absorbers, hindered amines as light stabilizers, etc. As the flame retardant, halogen flame retardant, phosphorus flame retardant, chlorine flame retardant, etc., fillers are calcium carbonate, silica, barium sulfate, zinc oxide, alumina, talc, mica, magnesium silicate, potassium titanate, There are magnesium sulfate, wollastonite, wood flour, and the like, and these additives can be used in any combination.

特に、熱可塑性樹脂に木粉を木質系充填剤として含ませることにより、良好な木質感を有し、更に、軽量である木質樹脂発泡成形体を得ることができる。これらの木質樹脂発泡成形体は、建築内装材、床材、建具、家電品の表面材等の用途に好適に使用することができる。   In particular, by including wood flour as a wood-based filler in a thermoplastic resin, a wood resin foam molded article having a good wood texture and light weight can be obtained. These woody resin foam molded articles can be suitably used for applications such as building interior materials, flooring materials, joinery, and surface materials for home appliances.

このとき、木質系充填材の配合量については、熱可塑性樹脂100重量部に対し、10重量部から500重量部まで適宜選択が可能であるが、成型性や均質性を高めるために、木質系充填材は熱可塑性樹脂100重量部に対して10〜200重量部、より好ましくは15〜150重量部とすることが望ましい。   At this time, the amount of the wood-based filler can be appropriately selected from 10 parts by weight to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. The filler is desirably 10 to 200 parts by weight, more preferably 15 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

発泡の手法については公知の手法がいずれも利用できる。一般的には熱分解や化学反応によってガスを発生する化学発泡と、低沸点の液体に熱をかけて気化させる物理発泡に分類できる。熱可塑性樹脂溶融体に分散させる化学発泡剤としては無機系の重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、ホウ化水素ナトリウム、軽金属、アジド化合物等、また、有機系の発泡体としてはアゾ系、ニトロソ系、ヒドラジド系等が任意が使用できる。また、特に3倍を超える高発泡倍率での発泡剤には主に物理発泡が用いられ、発泡体としては炭酸ガスや脂肪族炭化水素が主に用いられる。また、これらの発泡剤は単独で用いても、併用して用いてもよい。例えば、物理発泡剤に発泡成形体のセル形状を整えるため化学発泡剤を併用して用いることができる。   Any known method can be used for the foaming method. Generally, it can be classified into chemical foaming that generates gas by thermal decomposition or chemical reaction, and physical foaming that vaporizes by applying heat to a low boiling point liquid. Chemical foaming agents dispersed in the thermoplastic resin melt include inorganic sodium bicarbonate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium nitrite, sodium borohydride, light metals, azide compounds, and organic foams. Any of azo, nitroso, hydrazide and the like can be used. In particular, physical foaming is mainly used as a foaming agent having a high foaming ratio exceeding 3 times, and carbon dioxide gas or aliphatic hydrocarbon is mainly used as a foam. These foaming agents may be used alone or in combination. For example, a chemical foaming agent can be used in combination with a physical foaming agent to adjust the cell shape of the foamed molded product.

発泡剤や発泡ガスといった発泡成分を熱可塑性樹脂に加え、発泡成形体を得る方法としては、熱可塑性樹脂を押出機に投入する前に熱可塑性樹脂に発泡成分を加える方法と、押出機の前段と後段の中間にて発泡成分を加える方法が用いられる。また、物理発泡の中でも、超臨界状態の発泡成分を注入する超臨界発泡技術も使用できる。   A foaming component such as a foaming agent and a foaming gas is added to the thermoplastic resin to obtain a foamed molded product. The method includes adding the foaming component to the thermoplastic resin before the thermoplastic resin is added to the extruder, and the former stage of the extruder. And a method of adding a foaming component in the middle of the latter stage. Further, among physical foaming, a supercritical foaming technique in which a supercritical foaming component is injected can also be used.

次に、本発明の発泡成形体の製造方法を述べる。本発明において、押出成形の手法や設備についても請求項に記載の範囲内で既知の発泡手法や設備がそのまま使用できる。図1に、本願発明の発泡成形体の製造装置の概略図を示した。原料の熱可塑性樹脂5aは原料投入口から投入され、押出機1内で熱可塑性樹脂は溶融、混練される。押出機1により溶融、混練された樹脂は、スタティックミキサー3内に導入されるが、このとき、押出機1とスタティックミキサー3の間には必要に応じてギアポンプ2が設けられる。スタティックミキサー3内で熱可塑性樹脂は均質性を保ったまま発泡成形に適した温度まで冷却される。そして、スタティックミキサーを通過し、発泡成形に適した温度まで冷却された熱可塑性樹脂は金型4に導入され、発泡成形され、発泡成形体5bとなり連続的に成形される。   Next, the manufacturing method of the foaming molding of this invention is described. In the present invention, a known foaming technique and equipment can be used as they are within the scope of the claims for the extrusion technique and equipment. In FIG. 1, the schematic of the manufacturing apparatus of the foaming molding of this invention was shown. The raw material thermoplastic resin 5 a is charged from the raw material charging port, and the thermoplastic resin is melted and kneaded in the extruder 1. The resin melted and kneaded by the extruder 1 is introduced into the static mixer 3. At this time, a gear pump 2 is provided between the extruder 1 and the static mixer 3 as necessary. In the static mixer 3, the thermoplastic resin is cooled to a temperature suitable for foam molding while maintaining homogeneity. Then, the thermoplastic resin that has passed through the static mixer and cooled to a temperature suitable for foam molding is introduced into the mold 4, subjected to foam molding, and continuously formed into a foam molded body 5 b.

本発明に用いられる押出機は、単軸押出機、2軸押出機とも使用可能で、2軸押出機においては同方向、異方向、コニカル、パラレルのいずれの組み合わせでも使用可能である。押出機出口付近で十分な樹脂圧を維持して発泡剤が押出機内で気化することが品質や安定性の点で望ましくないのは既知の発泡手法と同様である。   The extruder used in the present invention can be used as a single-screw extruder or a twin-screw extruder. In the twin-screw extruder, any combination of the same direction, different directions, conical, and parallel can be used. Similar to the known foaming technique, it is undesirable in terms of quality and stability that the foaming agent is vaporized in the extruder while maintaining a sufficient resin pressure near the exit of the extruder.

押出機により溶融、混練された樹脂は、必要に応じギアポンプを通過し、二重管形若しくは多管形の熱交換型スタティックミキサーに導入される。ギアポンプはギアを回転させることによって溶融された樹脂を増圧して押し出すものであるが、公知のものが使用できる。   The resin melted and kneaded by the extruder passes through a gear pump as required, and is introduced into a double-tube or multi-tube heat exchange type static mixer. The gear pump presses and extrudes the molten resin by rotating the gear, but a known pump can be used.

スタティックミキサーは、静止型混合器とも呼ばれ、管状であり、管内部に樹脂を分割、混合、撹拌するためのエレメントが管内に固定され、設けられている。エレメントは、ねじり羽根部を有するらせん状のものを使用することができる。   The static mixer is also called a static mixer and has a tubular shape. An element for dividing, mixing, and stirring the resin is fixed inside the tube. As the element, a spiral element having a torsional blade portion can be used.

本発明ではスタティックミキサーは二重管形もしくは多管形の熱交換型スタティックミキサーが用いられる。これは主に熱交換器として利用されるタイプで、外周管に目標押出温度に近い流体を流すことで温度の均質性を保ちつつ目標の押出温度に近づけていくことが可能である。   In the present invention, a double-tube or multi-tube heat exchange type static mixer is used as the static mixer. This is a type mainly used as a heat exchanger. By flowing a fluid close to the target extrusion temperature through the outer peripheral pipe, it is possible to bring the temperature close to the target extrusion temperature while maintaining temperature uniformity.

図2(a)に二重管形の熱交換型スタティックミキサーの説明断面図を、図2(b)に多管形の熱交換型スタティックミキサーの説明断面図を示した。   FIG. 2A shows an explanatory cross-sectional view of a double-tube heat exchange type static mixer, and FIG. 2B shows an explanatory cross-sectional view of a multi-tube type heat exchange type static mixer.

二重管系の熱交換型スタティックミキサーは、管が二重構造を有しており、ジャケット管12内に熱可塑性樹脂が通過する伝熱管11を有している。伝熱管11は内部に管内で固定されたエレメント13を有している。また、ジャケット管12内には一定の温度を有する冷媒15が通される。溶融状態の熱可塑性樹脂14は、伝熱管11内部を通る際に、冷媒との熱交換がおこなわれ、冷却される。   In the double-tube heat exchange type static mixer, the pipe has a double structure, and the jacket pipe 12 has the heat transfer pipe 11 through which the thermoplastic resin passes. The heat transfer tube 11 has an element 13 fixed inside the tube. A coolant 15 having a constant temperature is passed through the jacket tube 12. When the thermoplastic resin 14 in the molten state passes through the heat transfer tube 11, heat exchange with the refrigerant is performed and the thermoplastic resin 14 is cooled.

多管系の熱交換型スタティックミキサーはジャケット管12内に複数の伝熱管11を有する構造である。   The multi-tube heat exchange type static mixer has a structure having a plurality of heat transfer tubes 11 in a jacket tube 12.

多管系の熱交換型スタティックミキサーは熱交換率に優れるが、管毎の流速にバラツキが出ることがある。二重管形のタイプは多管形に比べて熱交換効率は落ちるものの管ごとの流速のばらつきが出ないため、汎用性が高いといえるが、より長い有効長が必要である。二重管形の熱交換型スタティックミキサー、多管系の熱交換型スタティックミキサー共に、溶融状態の熱可塑性樹脂と冷媒との間での熱交換が速やかにおこなうことができ、スタティックミキサー出口において、熱可塑性樹脂の溶融温度を熱可塑性樹脂の発泡温度に適した温度まで速やかに冷却することが可能となる。   A multi-tube heat exchange type static mixer has an excellent heat exchange rate, but the flow rate of each tube may vary. Although the double tube type has lower heat exchange efficiency than the multi-tube type, there is no variation in the flow rate of each tube, so it can be said that the versatility is high, but a longer effective length is required. Both the double-tube heat exchange type static mixer and the multi-tube type heat exchange type static mixer can quickly exchange heat between the molten thermoplastic resin and the refrigerant. At the static mixer outlet, It becomes possible to quickly cool the melting temperature of the thermoplastic resin to a temperature suitable for the foaming temperature of the thermoplastic resin.

また、二重管形スタティックミキサーの場合、樹脂を通過させる管の内径をD、該管の長さをLとしたときのL/Dは5倍から100倍でであることが好ましい。この範囲より長さが短いと、十分な冷却効果が得られず本発明の目的を達成することが難しく、またこの範囲より長さが長いと低温での押出を行うため圧損が大きくなり安定した樹脂の送りを続けることが難しい。   In the case of a double-tube static mixer, L / D is preferably 5 to 100 times, where D is the inner diameter of the tube through which the resin passes and L is the length of the tube. If the length is shorter than this range, a sufficient cooling effect cannot be obtained and it is difficult to achieve the object of the present invention. If the length is longer than this range, the pressure loss increases and becomes stable because extrusion is performed at a low temperature. It is difficult to continue feeding the resin.

同様に、多管形の熱交換型スタティックミキサーの場合、樹脂を通過させる管の内径をD、該管の長さをLとしたときのL/Dは3倍から70倍であることが好ましい。この範囲より長さが短いと、十分な冷却効果が得られず本発明の目的を達成することが難しく、またこの範囲より長さが長いと低温での押出を行うため圧損が大きくなり安定した樹脂の送りを続けることが難しい。   Similarly, in the case of a multi-tube heat exchange type static mixer, L / D is preferably 3 to 70 times, where D is the inner diameter of the tube through which resin passes and L is the length of the tube. . If the length is shorter than this range, a sufficient cooling effect cannot be obtained and it is difficult to achieve the object of the present invention. If the length is longer than this range, the pressure loss increases and becomes stable because extrusion is performed at a low temperature. It is difficult to continue feeding the resin.

また、温度制御した流体を流すゾーンをいくつかに区切ることで温度勾配をつけることも可能である。また管長が長く押出機側の圧力が高くなりすぎる場合は中間にギアポンプを設置するなど数段にわけて冷却を行ない、圧力を平均化してもかまわない。   It is also possible to create a temperature gradient by dividing the zone through which the temperature-controlled fluid flows into several zones. If the pipe length is long and the pressure on the extruder side becomes too high, cooling may be performed in several stages, such as by installing a gear pump in the middle, and the pressure may be averaged.

押出発泡成形手法についても特に規定するものではない。シート成形や、異形成形、ブロー成形など発泡成形を行える手法について適用できる。金型としては、シート成形の場合、Tダイスを用いることができる。これらの設備については、高発泡倍率化による冷却効率の低下や低温押出によるダイ内圧力の増加などによる調整、改善が適宜必要となる。   The extrusion foam molding technique is not particularly specified. The present invention can be applied to a technique capable of performing foam molding such as sheet molding, irregularly shaped, and blow molding. As the mold, T dice can be used in the case of sheet molding. For these facilities, adjustment and improvement are required as appropriate due to a decrease in cooling efficiency due to a higher expansion ratio and an increase in the pressure in the die due to low temperature extrusion.

本願発明では押出機で押し出された高温の熱可塑性樹脂を熱交換型のスタティックミキサーを通過させることにより、発泡に適した温度まで熱可塑性樹脂の温度を低下させる。したがって、押出機に負荷が大きくなるため、増圧能力の少ない押出機やスクリュートルクの小さい押出機においては十分な吐出が得られなかったり、押出そのものが困難であったりすることがあることなどが上げられる。また、滞留時間が長くなり過剰な剪断がかかり発熱や材料劣化などの問題が発生する懸念もある。また、ベントを持つ押出機においては溶融樹脂がベントからあがるいわゆるベントアップなども起こりやすい。このようなときは押出機と熱交換型スタティックミキサーの間にギアポンプを設置することが望ましい。ギアポンプを持ついることにより、熱可塑性樹脂の送り能力を高めることができ、上記のような課題を解決することができる。なお、、押出機において、トルクに余裕があればスクリューデザインで送り能力を高めることでも熱可塑性樹脂の送り能力を高めることは可能である。   In the present invention, the temperature of the thermoplastic resin is lowered to a temperature suitable for foaming by passing the high-temperature thermoplastic resin extruded by the extruder through a heat exchange type static mixer. Therefore, since the load on the extruder becomes large, there is a case where sufficient discharge cannot be obtained or the extrusion itself may be difficult in an extruder with a small pressure increasing capacity or an extruder with a small screw torque. Raised. In addition, there is a concern that the residence time becomes long and excessive shearing occurs, causing problems such as heat generation and material deterioration. Further, in an extruder having a vent, so-called vent up in which the molten resin rises from the vent is likely to occur. In such a case, it is desirable to install a gear pump between the extruder and the heat exchange type static mixer. By having the gear pump, the feeding ability of the thermoplastic resin can be increased, and the above-described problems can be solved. In addition, in the extruder, if there is a margin in torque, it is possible to increase the feeding capacity of the thermoplastic resin by increasing the feeding capacity with a screw design.

本発明の趣旨は従来押出機内での樹脂の溶融、発泡剤の分解、分散や生産能率のアップのために本来押し出したい樹脂温度を大きく超えた温度域で生産を行わざるをえなかったものを本来押出に適した温度に冷却して発泡成形体を生産するためのものであり、この他の成形に関してとりわけ制約が発生するものではない。   The gist of the present invention is that in the past, the resin must be produced in a temperature range that greatly exceeds the resin temperature that is originally desired to be extruded in order to melt the resin in the extruder, decompose the foaming agent, disperse, and increase the production efficiency. It is intended to produce a foamed molded article by cooling to a temperature suitable for extrusion, and there is no particular limitation on other moldings.

実施例1について示す。実施例1では、押出機出口から順に、ギアポンプ、二重管形の熱交換型スタティックミキサー、Tダイスを使用し、シート成形をおこなった。熱可塑性樹脂材料としては、ホモプロピレン(MFR=7、融点160℃)90wt%とタルク10wt%を混合したものを用い、発泡は炭酸ガスによりおこなった。   Example 1 will be described. In Example 1, sheet molding was performed using a gear pump, a double tube heat exchange type static mixer, and a T die in order from the exit of the extruder. As the thermoplastic resin material, a mixture of 90% by weight of homopropylene (MFR = 7, melting point 160 ° C.) and 10% by weight of talc was used, and foaming was performed with carbon dioxide gas.

このとき、使用した押出機のシリンダー径は65mmであり、シリンダー長Lは2340mmである(L/D=36)。使用した二重管形の熱交換スタティックミキサーの伝熱管の内径Dは65mmであり、長さLは1300mmである(L/D=20)。また、冷媒としては、130℃のオイルを用いた。   At this time, the cylinder diameter of the used extruder is 65 mm, and the cylinder length L is 2340 mm (L / D = 36). The inner diameter D of the heat transfer tube of the double-tube heat exchange static mixer used is 65 mm, and the length L is 1300 mm (L / D = 20). Moreover, 130 degreeC oil was used as a refrigerant | coolant.

発泡成形体製造時には、押出機出口における樹脂温度は190℃、熱交換型スタティックミキサー出口の樹脂温度は150℃となるようにし、発泡成形体の製造をおこなった。 得られた発泡成形体は、厚み5mmのシート状の発泡成形体であり、発泡倍率15倍で独立気泡構造を有する良好な発泡倍率を有する発泡成形体であった。本発明の発泡成形体の製造方法を用いることにより、低温かつ均質な状態で発泡をおこなうことが可能となり、高い発泡倍率を有する発泡成形体を製造することが可能となった。   At the time of producing the foamed molded product, the resin temperature at the exit of the extruder was 190 ° C., and the resin temperature at the exit of the heat exchange type static mixer was 150 ° C. to produce the foamed molded product. The obtained foamed molded product was a sheet-like foamed molded product having a thickness of 5 mm, and was a foamed molded product having a good foaming ratio having a closed cell structure at a foaming ratio of 15 times. By using the method for producing a foamed molded article of the present invention, foaming can be performed at a low temperature and in a homogeneous state, and a foamed molded article having a high foaming ratio can be produced.

実施例2について示す。実施例1では、押出機出口から順に、ギアポンプ、二重管形の熱交換型スタティックミキサー、Tダイスを使用し、シート成形をおこなった。熱可塑性樹脂材料としては、ポリ乳酸(レイシアH400(三井化学)/MFR=3、融点166℃)90wt%とタルク10wt%を混合したものを用い、発泡は重炭酸ナトリウムによりおこなった。   Example 2 will be described. In Example 1, sheet molding was performed using a gear pump, a double tube heat exchange type static mixer, and a T die in order from the exit of the extruder. As the thermoplastic resin material, a mixture of 90% by weight of polylactic acid (Lacia H400 (Mitsui Chemicals) / MFR = 3, melting point 166 ° C.) and 10% by weight of talc was used, and foaming was performed with sodium bicarbonate.

このとき、使用した押出機は実施例と同一であり、シリンダー径は65mm、シリンダー長Lは2340mmである(L/D=36)。使用した二重管形の熱交換スタティックミキサーの伝熱管の内径Dは65mmであり、長さLは1300mmである(L/D=20)。また、冷媒としては、130℃のオイルを用いた。   At this time, the extruder used was the same as in the example, the cylinder diameter was 65 mm, and the cylinder length L was 2340 mm (L / D = 36). The inner diameter D of the heat transfer tube of the double-tube heat exchange static mixer used is 65 mm, and the length L is 1300 mm (L / D = 20). Moreover, 130 degreeC oil was used as a refrigerant | coolant.

使用した多管形の熱交換スタティックミキサーの伝熱管の本数は5本、伝熱管の内径はDは25mm、長さLは1000mmである(L/D=40)。また、冷媒としては、110℃のオイルを用いた。   The number of heat transfer tubes of the used multi-tube heat exchange static mixer is 5, the inner diameter of the heat transfer tube is 25 mm, and the length L is 1000 mm (L / D = 40). Moreover, 110 degreeC oil was used as a refrigerant | coolant.

発泡成形体製造時には、押出機出口における樹脂温度は175℃、熱交換型スタティックミキサー出口の樹脂温度は120℃となるようにし、発泡成形体の製造をおこなった。 得られた発泡成形体は、厚み5mmのシート状の発泡成形体であり、発泡倍率4.5倍で独立気泡構造を有する良好な発泡倍率を有する発泡成形体であった。本発明の発泡成形体の製造方法を用いることにより、溶融粘度の低い樹脂材料に対しても発泡に適した温度まで冷却し、低温で発泡をおこなうことが可能となり、十分な発泡倍率を有する発泡成形体を製造することが可能となった。   At the time of manufacturing the foamed molded product, the resin temperature at the exit of the extruder was 175 ° C., and the resin temperature at the exit of the heat exchange type static mixer was 120 ° C. to manufacture the foamed molded product. The obtained foamed molded article was a sheet-like foamed molded article having a thickness of 5 mm, and was a foamed molded article having a good foaming ratio having an closed cell structure with a foaming ratio of 4.5 times. By using the method for producing a foamed molded article of the present invention, a resin material having a low melt viscosity can be cooled to a temperature suitable for foaming, and foaming can be performed at a low temperature. It became possible to produce a molded body.

本願発明の発泡成形体の製造装置の概略図である。It is the schematic of the manufacturing apparatus of the foaming molding of this invention. (a)は二重管形の熱交換型スタティックミキサーの説明断面図、図2(b)は多管形の熱交換型スタティックミキサーの説明断面図である。FIG. 2A is an explanatory cross-sectional view of a double-tube heat exchange type static mixer, and FIG. 2B is an explanatory cross-sectional view of a multi-tube type heat exchange type static mixer.

符号の説明Explanation of symbols

1 押出機
2 ギアポンプ
3 熱交換型スタティックミキサー
4 金型
5a 熱可塑性樹脂
5b 発泡成形体(熱可塑性樹脂)
11 伝熱管
12 ジャケット管
13 エレメント
14 熱可塑性樹脂
15 冷媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Extruder 2 Gear pump 3 Heat exchange type static mixer 4 Mold 5a Thermoplastic resin 5b Foam molding (thermoplastic resin)
11 Heat Transfer Tube 12 Jacket Tube 13 Element 14 Thermoplastic Resin 15 Refrigerant

Claims (5)

熱可塑性樹脂を押出機により溶融させ、、該溶融された熱可塑性樹脂を金型に通過させ、金型出口より熱可塑性樹脂を押し出し、且つ、発泡させることにより、連続的に発泡成形体を成形する発泡成形体の製造方法において、
前記押出機にて溶融された熱可塑性樹脂を二重管形もしくは多管形の熱交換型スタティックミキサーに導入し、該熱交換型スタティックミキサーを通過させた熱可塑性樹脂を金型出口から連続的に押し出し、発泡成形体を成形することを特徴とする発泡成形体の製造方法。
The thermoplastic resin is melted by an extruder, the molten thermoplastic resin is passed through a mold, the thermoplastic resin is extruded from the mold outlet, and foamed to continuously form a foam molded body. In the method for producing a foamed molded article,
The thermoplastic resin melted by the extruder is introduced into a double-tube or multi-tube heat exchange type static mixer, and the thermoplastic resin passed through the heat exchange type static mixer is continuously introduced from the mold outlet. A method for producing a foamed molded product, which comprises extruding the molded product into a foamed molded product.
前記押出機と前記二重管形もしくは多管形の熱交換スタティックミキサーの間にギアポンプを設け、押出機にて押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂がギアポンプを通過したあと、該熱交換スタティックミキサーに導入されることを特徴とする発泡成形方法。   A gear pump is provided between the extruder and the double-tube or multi-tube heat exchange static mixer, and after the molten thermoplastic resin extruded by the extruder passes through the gear pump, the heat exchange static mixer A foam molding method, which is introduced into the method. 前記二重管系の熱交換型スタティックミキサーが、樹脂を通過させる管の内径をD、該管の長さをLとしたときのL/Dが5から100であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発泡体の製造方法。   The double-tube heat exchange type static mixer is characterized in that L / D is 5 to 100 when D is an inner diameter of a pipe through which resin passes and L is a length of the pipe. A process for producing a foam according to claim 1 or claim 2. 前記多管形の熱交換型スタティックミキサーが、樹脂を通過させる管の内径をD、該管の長さをLとしたときのL/Dが3から70であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発泡体の製造方法。   The multi-tube heat exchange type static mixer is characterized in that L / D is 3 to 70, where D is an inner diameter of a tube through which resin passes and L is a length of the tube. Or the manufacturing method of the foam of Claim 2. 請求項1から請求項4記載の発泡体の製造方法を用いて、熱可塑性樹脂を発泡、成形したことを特徴とする発泡成形体。   A foamed molded article obtained by foaming and molding a thermoplastic resin using the method for producing a foam according to claim 1.
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