JP2017177550A

JP2017177550A - 樹脂粒子の製造方法

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Publication number: JP2017177550A
Application number: JP2016068467A
Authority: JP
Inventors: 洵史山下; Junshi Yamashita; 和真木村; Kazuma Kimura
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP6535629B2

Abstract

【課題】熱可塑性エラストマーをベースポリマーに用いた良好な発泡状態の樹脂粒子を提供すること。
【解決手段】ベースポリマーが熱可塑性エラストマーである樹脂組成物を、ダイス孔を通過する際のせん断速度が３０００〜１２０００ｓｅｃ^−１で見かけ溶融粘度が８００〜５０００ポイズとなるようにダイス孔から吐出して水中ホットカット法による造粒を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂粒子の製造方法に関する。

従来、発泡状態の樹脂粒子は、発泡ビーズなどと称されてビーズ発泡成形体の形成材料として用いられている。
また、発泡ビーズは、ビーズ発泡成形体の形成材料としてだけでなく、ビーズクッションの充填材などとしても利用されている。

この種の発泡ビーズは、ビーズ発泡成形体の形成時における発泡性やビーズクッションに求められる軽量性、圧縮強度などの関係から、一定程度以上の発泡倍率で発泡しているとともに独立気泡性が高いことが求められる。
また、発泡ビーズは、通常、球形に近い状態であることが求められている。

発泡状態の樹脂粒子を得る方法としては、例えば、非発泡状態の樹脂粒子を作製し、この非発泡状態の樹脂粒子に発泡剤を含浸させた後に発泡させる方法の他にホットカット法と称される方法が知られている。
該ホットカット法の代表的な方法としては、例えば、複数のダイス孔を有するダイスと、このダイス孔の出口で回転するカッターとを備えた造粒機と押出機とを用い、発泡剤を含有する樹脂組成物を押出機で溶融混練し、該押出機の先端に装着した前記ダイスに溶融混練物を供給し、前記ダイス孔から溶融混練物を吐出させて発泡させつつダイス孔の出口で発泡した溶融混練物をカッターで断続的にカットして粒子化する方法が知られている。

このホットカット法としては、前記ダイス孔を水中に開口させて溶融混練物をダイス孔から吐出した直後に冷却水で冷却する水中ホットカット法と称される方法が知られている（下記特許文献１参照）。
この水中ホットカット法は、非発泡状態の樹脂粒子に発泡剤を含浸させる方法に比べて工程が簡易であるとともに発泡状態の樹脂粒子の発泡状態を調節することが容易である。

国際公開公報ＷＯ２００５／０２８１７３

発泡状態の樹脂粒子としては、ポリスチレン樹脂をベースポリマーとしたものが一般的であるが、近年、発泡ビーズやビーズ発泡成形体の用途の広がりとともにポリスチレン樹脂以外のポリマーを主成分としたものが求められるようになってきている。
しかしながら、ポリスチレン樹脂以外のポリマーを主成分としたもの以外に発泡状態の樹脂粒子を水中ホットカット法で作製する方法は十分に確立されていない。
そのため、ポリスチレン樹脂製のものよりも軟質な発泡ビーズやビーズ発泡成形体が要望されるような場合、熱可塑性エラストマーなどをその原材料として採用することが考えられるものの熱可塑性エラストマーをベースポリマーとすると良質な発泡ビーズやビーズ発泡成形体を得られ難いという問題を有する。
本発明は、上記のような問題を解決することを課題としており、従来の方法では良好な発泡状態の樹脂粒子を得ることが困難であった熱可塑性エラストマーを用いて良好な発泡状態の樹脂粒子を提供することを課題としている。

上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討を行ったところ、熱可塑性エラストマーのようなポリマーの中でも比較的柔らかいものをベースポリマーとして用いる場合、この熱可塑性エラストマーをベースポリマーとした樹脂組成物をダイス孔から特定条件で水中に吐出させることで良好な発泡状態の樹脂粒子が得られ易いことを見出して本発明を完成させるに至った。

即ち、樹脂粒子の製造方法に係る本発明は、複数のダイス孔を有するダイスに発泡剤を含む溶融状態の樹脂組成物を供給し、冷却水中に開口した前記ダイス孔から前記樹脂組成物を吐出しつつ吐出された樹脂組成物をダイス孔の出口でカットして発泡状態の樹脂粒子を作製する樹脂粒子の製造方法であって、前記樹脂組成物のベースポリマーが熱可塑性エラストマーであり、該樹脂組成物を、前記ダイス孔を通過する際のせん断速度が３０００〜１２０００ｓｅｃ^−１で見かけ溶融粘度が８００〜５０００ポイズとなるようにダイス孔から吐出する樹脂粒子の製造方法である。

樹脂粒子の製造方法においては、前記樹脂組成物のベースポリマーをポリアミド系熱可塑性エラストマーとし、該樹脂組成物のダイス導入部での温度を１５０℃以上１９０℃以下とすることができる。
この場合、従来の方法では良好なる発泡状態のものを得ることが困難であったポリアミド系のベースポリマーで樹脂粒子を形成しつつ当該樹脂粒子の発泡状態を良好なものとし得る。

樹脂粒子の製造方法においては、前記樹脂組成物のベースポリマーをポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとし、該樹脂組成物のダイス導入部での温度を１３０℃以上１７０℃以下とすることができる。
この場合、従来の方法では良好なる発泡状態のものを得ることが困難であったポリオレフィン系のベースポリマーで樹脂粒子を形成しつつ当該樹脂粒子の発泡状態を良好なものとし得る。

本発明によれば、これまで良好な発泡状態の樹脂粒子を得ることが困難であったポリマーを樹脂粒子のベースポリマーとしつつも良好な発泡状態の樹脂粒子を得ることができる。

一実施形態に用いる水中カット式造粒装置の概略構成図。ダイスの内部構造を示した概略断面図。

本発明の樹脂粒子の製造方法について、図を参照しつつ説明する。
まず、水中ホットカット法によって発泡状態の樹脂粒子を製造するための水中カット式造粒装置について説明する。

図１は水中カット式造粒装置の概略構成図であり、本実施形態における水中カット式造粒装置Ｔ（以下、単に「造粒装置」ともいう）は、押出機Ａと造粒機Ｂとを備えている。
なお、図２は、押出機Ａの押出方向に平行な平面で造粒機Ｂの主要構成部材たるダイスなどを切断した断面の様子を示したものである。

図１および図２に示すように、本実施形態における造粒装置Ｔは、いわゆる水中ホットカット法によって発泡状態の樹脂粒子（以下、単に「発泡ビーズ」ともいう）を造粒するための造粒装置である。

前記造粒装置Ｔは、造粒用ダイス１が先端に取り付けられた押出機２と、造粒用ダイス１のダイス孔１５から吐出される溶融状態の樹脂組成物２０（以下「溶融混練物２０」ともいう）を切断するカッター３が収容されるとともに、造粒用ダイス１の前面となる樹脂吐出面１０ｆに水を接触させるためのチャンバー４を備えている。
前記チャンバー４には、循環する水を流すための管路５が接続され、この管路５の一端（チャンバー４より上流側）が、送水ポンプ６を介して水槽７に接続されている。
また、管路５の他端（チャンバー４より下流側）には、循環水から発泡ビーズを分離し、脱水・乾燥する脱水処理部８が設けられている。
この脱水処理部８で分離され、脱水・乾燥した発泡ビーズは、容器９に送られるようになっており、水は前記水槽７に返送されるようになっている。
そして、符号２１はホッパー、２２は発泡剤供給口、２３は高圧ポンプである。
なお、造粒装置Ｔおよび造粒用ダイス１に関し、以下においては、樹脂が吐出される側を「先方」、「先端」とし、その反対側を「後方」、「後端」と称することがある。

図２に示すように、造粒用ダイス１は、ダイス本体１０（以下「ダイプレート１０」とも称することがある）と、押出機２の先端側（図中右側）に固定されたダイホルダ１１とからなり、前記ダイス本体１０が、ダイホルダ１１の先端側に複数のボルトによって固定されており、該ダイス本体１０が固定されている前記ダイホルダ１１の先端側の一部が可動式となってダイバータバルブ１３として機能するようになっている。

前記ダイホルダ１１は、押出機２のシリンダに連通して設けられ、後端側から先端側に向けて後端側流路１１ａ、先端側流路１１ｂが順に形成されており、前記ダイバータバルブ１３は後端側から先端側に貫通する第一流路１１ｃと後端側からダイホルダ１１の側面部へと抜ける第二の流路１１ｄとを有し、後端側流路１１ａと先端側流路１１ｂと前記第一流路１１ｃで中継するように構成されている。

前記ダイス本体１０は、後端面中央部において、後方側に突出してなる円錐状凸部１０ａが形成され、ダイス本体１０とダイホルダ１１とが接続した状態で、ダイホルダ１１の先端側流路１１ｂ内に、所定隙間をもって円錐状凸部１０ａが挿入されている。
すなわち、ダイホルダ１１の後端側流路１１ａを通過した溶融混練物２０は先端側流路１１ｂにおいて円錐状凸部１０ａの外周面に沿って流れ、複数の樹脂流路１４を通ってダイス本体１０の先端面に開口する複数のダイス孔１５に連通する構成となっている。

前記ダイス本体１０は、その先端面で水流に接触する樹脂吐出面１０ｆと、押出機２から押出された溶融混練物２０を樹脂吐出面１０ｆに向けて移送するための複数の樹脂流路１４と、複数の樹脂流路１４の先端に設けられると共に樹脂吐出面１０ｆに開口する複数のダイス孔１５と、樹脂吐出面１０ｆの中心位置に設けられた断熱材１６と、樹脂吐出面１０ｆよりも押出機２側の位置で樹脂吐出面１０ｆや樹脂流路１４を温めるためのカートリッジヒーター１７、ダイス本体１０を温めるための短ヒーター１８とを備えている。

ダイス本体１０の樹脂吐出面１０ｆは、中心部に円形断面の断熱材１６を配置し、その断熱材１６の径方向外側に複数のダイス孔１５がその開口を周方向に沿って並べた状態で設けられている。
そして、複数のダイス孔１５が開口されている樹脂吐出面１０ｆは、チャンバー４内部で水と接触するようになっている。
即ち、前記ダイス孔１５は、造粒時において水中に開口した状態となるものである。

前記樹脂流路１４は、円形断面をなし、樹脂吐出面１０ｆに対して直交する方向に延在するとともに、ダイス本体１０の中心軸線を中心とした円周（樹脂吐出面１０ｆ上に描かれた円周）に沿って一定の間隔をもって配置されている。本実施の形態では、樹脂流路１４は、８箇所に設けられており、先端側流路１１ｂから８つに分岐した流路を形成している。
８つの前記樹脂流路１４は、樹脂吐出面１０ｆを正面から見た際に、周方向に等間隔に設けられており、隣り合う樹脂流路１４どうしの中心角が４５°となるように配されている。

前記ダイス孔１５は、樹脂流路１４の出口に対応する８箇所に配されている。
樹脂流路１４の出口１箇所には、複数のダイス孔１５が配されている。
複数のダイス孔１５は、樹脂流路１４の出口に対応した円形の領域に設けられている。
この８箇所に分散配置された前記ダイス孔１５は、樹脂吐出面１０ｆ上に描かれた円周に沿って所定間隔をもって配置されている。
前記断熱材１６は、複数のノズル１５を配置した円周の内側の樹脂吐出面１０ｆに設けられ、チャンバー４内の水にダイス本体１０の熱が逃げないようにしてダイス本体１０の温度低下を抑制すべく設けられている。

また、造粒用ダイス１には、ダイス本体１０の温度や溶融樹脂温度を測定するための測温体１９Ａ，１９Ｂが設けられている。
第１の測温体１９Ａは、ダイス本体１０の中央部の温度（ダイス本体の温度：ダイス保持温度）を測定するためのものである。
第２の測温体１９Ｂは、ダイホルダ１１内を流れる溶融混練物２０の温度及び樹脂圧力を測定するためのものである。

図１に示す造粒装置Ｔに用いる押出機２は、従来周知の各種押出機の中から造粒する樹脂の種類等に応じて適宜選択して使用でき、例えばスクリュを用いる押出機またはスクリュを用いない押出機のいずれも用いることができる。
スクリュを用いる押出機としては、例えば、単軸式押出機、多軸式押出機、ベント式押出機、タンデム式押出機などが挙げられる。
スクリュを用いない押出機としては、例えば、プランジャ式押出機、ギアポンプ式押出機などが挙げられる。
また、押出機は、スタティックミキサーを備えたものであってもよい。

このような造粒装置によって作製する発泡ビーズは、本実施形態においては、その形成材料となる樹脂組成物が熱可塑性エラストマーをベースポリマーとしている。
該樹脂組成物には、樹脂粒子を発泡状態にさせるための発泡剤や気泡調整剤などを熱可塑性エラストマーとともに含有させうる。

前記熱可塑性エラストマーとしては、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳＫ６４１８：２００７に規定されるポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ゴム架橋体（ＴＰＶ）、又は、その他の熱可塑性エラストマー（ＴＰＺ）などが挙げられる。
なお、ベースポリマーとは、樹脂組成物に含まれる全てのポリマーの内、最も質量割合の高いポリマーを意味する。
本実施形態における発泡ビーズは、このベースポリマーが、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）か、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）かの何れかであることが好ましい。

前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）としては、例えば、アミド結合による繰返し構造を備えたハード成分と、エーテルとエステル結合との内の少なくとも一方の結合による繰返し構造を備えたソフト成分とを有するものが採用可能である。
樹脂組成物のベースポリマーをポリアミド系熱可塑性エラストマーとする場合、単独のポリアミド系熱可塑性エラストマーでベースポリマーを構成させてもよく、複数種類のポリアミド系熱可塑性エラストマーを組み合わせてベースポリマーを構成させてもよい。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーを樹脂組成物のベースポリマーとする場合、樹脂組成物の８０質量％以上をポリアミド系熱可塑性エラストマーとすることが好ましく、９０質量％以上をポリアミド系熱可塑性エラストマーとすることが好ましい。

前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）としては、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂との内の少なくとも一方を含むハード成分とエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）からなるソフト成分とを含むものが採用可能である。
樹脂組成物のベースポリマーをポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとする場合、単独のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーでベースポリマーを構成させてもよく、複数種類のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを組み合わせてベースポリマーを構成させてもよい。
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを樹脂組成物のベースポリマーとする場合、樹脂組成物の８０質量％以上をポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとすることが好ましく、９０質量％以上をポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとすることが好ましい。

なお、樹脂組成物におけるベースポリマーの割合を８０質量％以上とすることが好ましく９０質量％以上とすることがより好ましい点については、ポリアミド系熱可塑性エラストマーやポリオレフィン系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーでベースポリマーを構成させる場合も同じである。

熱可塑性エラストマーとしては、表面硬度であるショアＤ硬度が１５〜７５のようなものが好ましく、２０〜６０とすることがより好ましい。
また、熱可塑性エラストマーのビカット軟化温度が５０〜２１０℃のようなものが好ましく、８０〜１９０℃のようなものがより好ましい。
前記ショアＤ硬度はＪＩＳＫ６２５３の試験方法に準拠して測定される。具体的には、温度２３±２℃、湿度５０±５％に調節された試験室内にて、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み１０ｍｍに調整した試料に対し、Ｄ型デュロメーターを垂直に押し当て、１秒後の数値を計測する。その際、測定位置は試料外端より１２ｍｍ以上内側で計測し、測定点同士は１０ｍｍの間隔を確保し、一つの試料に対し５点計測し、平均値をショアＤ硬度とする。
前記ビカット軟化温度はＪＩＳＫ７２０６：１９９９Ａ５０法の試験方法に準拠して測定される。

前記発泡剤については、特に限定はされず、例えば、物理発泡剤や化学発泡剤が挙げられる。
前記物理発泡剤としては、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン等の炭化水素やそのハロゲン化物、水蒸気、窒素、二酸化炭素などの無機ガスが挙げられる。
前記化学発泡剤としては、例えば、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、カルシウムアジド、ナトリウムアジド、ホウ水素化ナトリウム等の無機系化学発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾビススルホルムアミド、アゾビスイソブチロニトリルおよびジアゾアミノベンゼンなどのアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタンメチレンテトラミンおよびＮ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド等のニトロソ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジドおよびｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルセミカルバジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジドトリヒドラジノトリアジン、バリウムアゾジカルボキシレート、クエン酸などの有機系化学発泡剤が挙げられる。

前記気泡調整剤としては、例えば、タルク、マイカ、シリカ、珪藻土、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸バリウム、ガラスビーズなどの無機化合物粒子、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機化合物粒子が採用可能である。

前記樹脂組成物は、必要に応じ、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、抗菌剤、滑剤、着色剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。

次いで、このような成分を含む樹脂組成物によって本実施形態に係る樹脂粒子（発泡ビーズ）の製造方法について説明する。
造粒装置Ｔを用いて発泡ビーズを作製するには、まず、造粒用ダイス１を先端に取り付けた押出機２にホッパー２１から熱可塑性エラストマーや気泡調整剤を供給するとともに発泡剤供給口２２から高圧ポンプ２３によって発泡剤を所定の圧力で押出機２に圧入してこれらの溶融混練を実施し、当該押出機２にて溶融混練物２０を得る。

次いで、溶融混練物２０を樹脂流路１４に供給するとともに前記チャンバー４に水を導入させ、且つ、カッター３を始動させる。
即ち、溶融混練物２０を樹脂流路１４を通じてダイス孔１５から水中に吐出し、水中に吐出されて発泡するとともに水によって冷却された溶融混練物２０をカッター３によって断続的に切断し、該切断によって粒状となった発泡ビーズを得る。

このとき、溶融状態の樹脂組成物を、前記ダイス孔１５を通過する際のせん断速度が３０００〜１２０００ｓｅｃ^−１となり、且つ、樹脂組成物の見かけ溶融粘度が８００〜５０００ポイズとなるように押出機等の運転条件を設定する。

前記せん速度は、以下の式（１）より算出される。

τ＝４ｑ／（π・ｒ^３）・・・（１）

（但し、「τ」はせん断速度（ｓｅｃ^−１）を表し、「ｑ」はダイス孔１個当りの容積樹脂吐出量（ｃｍ^３／ｓｅｃ）を表し、「π」は円周率を表し、「ｒ」はダイス孔の半径（ｃｍ）を表している。）

なお、容積樹脂吐出量（ｑ）は、単位時間当たりの吐出質量（ビーズ質量：ｇ／ｓｅｃ）を発泡ビーズの見掛け密度（ｇ／ｃｍ^３）で除して求められる値である。

また、樹脂組成物の見かけ溶融粘度は下記の式（２）より算出される。

η＝（ΔＰ・π・ｇ・ｒ^４・ρ）／（８Ｑ・Ｌ）・・・（２）

（但し、「η」は見かけ溶融粘度〔ｋｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）〕を表し、「ΔＰ」はダイス孔を通過する際の圧力損失（ｋｇ／ｃｍ^２）を表し、「π」は円周率を表し、「ｇ」は重力加速度（ｃｍ／ｓｅｃ^２）を表し、「ｒ」はダイス孔の半径（ｃｍ）を表し、「ρ」は樹脂組成物の密度（ｋｇ／ｃｍ^３）を表し、「Ｑ」はダイス孔１個当りの質量吐出量（ｋｇ／ｓｅｃ）を表し、「Ｌ」はダイス孔のランド長さ（ｃｍ）を表す。）

なお、樹脂組成物の密度（ρ）は、組成物を構成する各成分の密度と配合割合から求められ、例えば、以下のようにして求められる。

樹脂組成物の密度（ｋｇ／ｃｍ^３）＝熱可塑性エラストマーの密度（ｋｇ／ｃｍ^３）×（１００（％）−核剤含有量（％）−発泡剤含有量（％））／１００＋核剤密度（ｋｇ／ｃｍ^３）×核剤含有量（％）／１００＋発泡剤密度（ｋｇ／ｃｍ^３）×発泡剤含有量（％）／１００

より具体的には、圧力損失（ΔＰ）の値は、側温体１９Ｂの設置場所のようなダイス孔１５にできるだけ近い位置で樹脂圧を検出して求め、「ｇ」の値は９８００ｃｍ／ｓｅｃ^２とする。

なお、全てのダイス孔１５が有効に溶融混練物２０を排出しているとは限らず、場合によれば、水によって冷えた溶融混練物２０で１又は２以上のダイス孔１５が閉塞される場合がある。
そのため、容積吐出量（ｑ）や質量吐出量（Ｑ）を求めるために有効に働いている孔数を計算する必要がある。
この有効孔数は、全てのダイス孔１５が有効に機能していると仮定した際に得られる発泡ビーズの理論質量と、実際に得られる発泡ビーズの質量とを比較することにより求められる。
即ち、ダイス孔の全数をｎ個とし、この内ａ個（ａ＜ｎ）が閉塞し、有効に機能しているダイス孔の数が（ｎ−ａ）であったとすると、実際に得られる発泡ビーズの質量（Ｍ）は、孔数が少ない分だけ理論質量（Ｍ_０）よりも大きな値となり、下記（３）に示したような関係になると考えられる。

Ｍ＝Ｍ_０×〔ｎ／（ｎ−ａ）〕・・・（３）

従って、実際に得られる発泡ビーズの質量（Ｍ）と理論質量（Ｍ_０）とダイス孔の孔数（ｎ）とによって有効孔数（ｎ−ａ）が求められることになる。
ここで、実際に得られる発泡ビーズの質量（Ｍ）は、得られた発泡ビーズ約１０００粒の質量を算術平均して求められる。
理論質量（Ｍ_０）は、押出機の単位時間当たりの吐出量（Ｑｅ）を、単位時間当たりに得られる発泡ビーズの理論個数（Ｎ）で除した値（Ｑｅ／Ｎ）として求めることができ、発泡ビーズの理論個数（Ｎ）は、「ダイス孔の全数（ｎ個）」と「カッター３の回転数」と「カッターの刃数」とを積算することで求めることができる。
なお、有効孔数をダイス孔の全数で割った値に１００をかけた値を開孔率とする。

なお、ダイス孔１５を通過する際の前記せん断速度は、得られる発泡ビーズの質に影響を及ぼす。
粒径の揃った真球状の発泡ビーズを得るためには、せん断速度を３０００〜１２０００ｓｅｃ^−１とすることが重要である。
せん断速度を上記範囲にすることが重要なのは、せん断速度を３０００ｓｅｃ^−１未満とすると発泡ビーズの粒子形状がいびつな形状になるおそれがあり、１２０００ｓｅｃ^−１を超えるせん断速度とすると、カッター３での切断が良好に行われなくおそれを有し、発泡ビーズにヒゲ状の突起が発生したり、粉末状の粒子を混在させたりするおそれがあるためである。
このようなことからせん断速度は、３５００ｓｅｃ^−１以上１１０００ｓｅｃ^−１以下とすることが好ましく、４０００ｓｅｃ^−１以上１００００ｓｅｃ^−１以下とすることがより好ましい。

また、ダイス孔１５を通過する際の前記見かけ溶融粘度は、機械的強度の優れたビーズ発泡成形体を得ることが可能な真球状の発泡性粒子を得るためには、８００〜５０００ポイズに保つことが重要である。
見かけ溶融粘度を上記範囲にすることが重要なのは、見かけ溶融粘度が８００ポイズ未満では、切断時における溶融混練物の過発泡を抑制することが困難になったり、切断された後の発泡ビーズどうしが接着したりするおそれがあり、逆に見かけ溶融粘度が５０００ポイズを超えると、発泡ビーズの粒子形状がいびつとなるおそれがあるためである。
このようなことから見かけ溶融粘度は、９００ポイズ以上４０００ポイズ以下とすることが好ましく、１０００ポイズ以上３０００ポイズ以下とすることがより好ましい。

この見かけ溶融粘度は、樹脂圧力により調整可能である。
樹脂圧力は、押出時の樹脂温度設定にて行うことができ、樹脂温度が高いほど樹脂圧力が下がり見かけ溶融粘度は低くなる。
また、押出時の樹脂圧力はダイス孔１５のランド長さ（吐出口に至るまでの等径区間の長さ）によっても調整することができる。
溶融粘度の調整を容易にするためにダイス孔１５のランド長さはある程度短い方が好ましいものの過度にランド長さ短いと溶融混練物の流れに乱れが生じてしまうことになる。
そのようなことからランド長さは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下とするのが好ましい。
また、樹脂圧はダイス孔１５の直径などによっても調整可能である。
ダイス孔１５の直径は、溶融混練物の流れを前記のようなせん断速度に調整することが容易である点において、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。

さらに、真球状の発泡ビーズを得る上においては、チャンバー４における冷却水のコンディションを調整することが好ましい。
チャンバー４に供給する冷却水の水温は、５℃以上９０℃以下であることが好ましく、２０℃以上６０℃以下であることが好ましい。
また、チャンバー４に流通させる冷却水の流量は、例えば、一般的な水中カット式造粒機であれば、５ｍ^３／ｈ以上２０ｍ^３／ｈ以下とされる。

前記チャンバー内の水圧は高すぎると、発泡を押さえ込んでしまい、発泡ビーズの密度が高くなってしまう。
そのようなことから、造粒装置Ｔは、チャンバー内の水圧が０．１〜１．０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲となる条件で運転することが好ましい。

このようなチャンバー内に溶融混練物２０を吐出するのに際し、該溶融混練物２０は、ダイホルダ１１に設けた測温体１９Ｂによって求められるダイス導入部（押出機出口直後）での温度を特定の範囲に調整することが好ましい。
より具体的には、前記樹脂組成物のベースポリマーがポリアミド系熱可塑性エラストマーである場合、該樹脂組成物のダイス導入部での温度は、良好な発泡ビーズをより確実に得る上において１５０℃以上１９０℃以下に調整されることが好ましい。
また、前記樹脂組成物のベースポリマーがポリオレフィン系熱可塑性エラストマーである場合、該樹脂組成物のダイス導入部での温度は、良好な発泡ビーズをより確実に得る上において１３０℃以上１７０℃以下に調整されることが好ましい。

第１の測温体１９Ａによって求められるダイプレート（ダイス本体）の温度は、過度に高いと発泡ビーズが過発泡するおそれがあり、過度に低いとイス孔が閉塞するおそれがあるために２５０〜３３０℃とすることが好ましい。
カッター３の回転速度は、２０００〜４０００ｒｐｍが好ましい。
作製する発泡ビーズの平均粒子径（発泡ビーズの見かけ上の体積と同じ体積の真球の直径）は、２〜１０ｍｍが好ましい。
作製する発泡ビーズの発泡倍率（発泡状態での体積／非発泡状態での体積）は、４〜１５倍が好ましい。
作製する発泡ビーズは連続気泡率が１０％以下であることが好ましい。

このようにしてチャンバー４内で粒状に切断された溶融混練物２０は、ほぼ球形の発泡ビーズとなり、該発泡ビーズは、水流に従って管路５内を搬送され、脱水処理部８に達し、ここで循環水から分離され、脱水・乾燥される。
なお、分離した水は水槽７に送られ、この脱水処理部８で分離され、脱水・乾燥した発泡ビーズは、容器９に送られてこの容器内に収容される。

このようにして得られる発泡ビーズは、そのままビーズ発泡成形体の予備発泡粒子として型内成形に用いられ得る他に、一端さらなる発泡を行った後にビーズ発泡成形体の予備発泡粒子として型内成形に用い得る。
本実施形態の発泡ビーズは、全体に整った形状を有することから、外観美麗なビーズ発泡成形体を形成させることができる。
本実施形態においては、連続気泡率が低く独立気泡性が高い発泡ビーズを得ることができるため、当該発泡ビーズを利用することで強度に優れたビーズ発泡成形体を得ることができる。
さらに、当該発泡ビーズは、独立気泡性が高いことからさらに発泡させる必要が生じた場合に、当該発泡を行うべく含浸させた窒素ガスや二酸化炭素ガスなどといった発泡剤の保持力に優れる。
即ち、本実施形態の発泡ビーズは、高品質なビーズ発泡成形体を得る上において有効であるばかりでなく、このような高品質なビーズ発泡成形体の製造を容易にさせる効果も有する。

本実施形態の発泡ビーズは、ビーズ発泡成形体の形成材料に用途が限定されるものではなく、例えば、そのままの状態で又はさらなる発泡を実施した上でビーズクッションの充填材などとして利用できる。

本実施形態においては、発泡ビーズ（発泡状態の樹脂粒子）の製造方法やその製造に用いる装置について上記のような例示を行っているが、本発明は上記例示に何等限定されるものではない。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜発泡ビーズの嵩密度＞
まず、発泡粒子を測定試料としてＷｇ採取し、この測定試料をメスシリンダー内に自然落下させた後、メスシリンダーの底をたたいて試料の見掛け体積（Ｖ）ｃｍ^３を一定にし、その質量と体積を測定し、次式に基づいて発泡粒子の嵩密度を算出する。
嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）＝測定試料の質量（Ｗ）／測定試料の体積（Ｖ）

＜発泡ビーズの連続気泡率＞
まず、体積測定空気比較式比重計の試料カップを用意し、この試料カップの８０％程度を満たす量の発泡ビーズの全質量Ａ（ｇ）を測定する。次に、前記発泡ビーズ全体の体積Ｂ（ｃｍ^３）を比重計を用いて１−１／２−１気圧法により測定する。
なお、体積測定空気比較式比重計としては、例えば、東京サイエンス社から商品名「１０００型」にて市販されているものを用いることができる。
続いて、金網製の容器を用意し、この金網製の容器を水中に浸漬し、この水中に浸漬した状態における金網製の容器の質量Ｃ（ｇ）を測定する。
次に、この金網製の容器内に前記発泡ビーズを全量入れた上で、この金網製の容器を水中に浸漬し、水中に浸漬した状態における金網製の容器とこの金網製容器に入れた発泡ビーズの全量とを併せた質量Ｄ（ｇ）を測定する。
そして、下記式に基づいて発泡ビーズの見掛け体積Ｅ（ｃｍ^３）を算出し、この見掛け体積Ｅと上記発泡ビーズ全体の体積Ｂ（ｃｍ^３）とに基づいて下記式により発泡ビーズの連続気泡率を算出することができる。なお、連続気泡率の算出においては水１ｇの体積を１ｃｍ^３とする。

Ｅ＝Ａ＋（Ｃ−Ｄ）

連続気泡率（％）＝１００×（Ｅ−Ｂ）／Ｅ

＜発泡ビーズの球形度＞
発泡ビーズの球形度は、発泡ビーズをノギスで挟み、色々な角度から粒子径を測定し、その最大径Ｗ１と最小径Ｗ２を出し、下記式により球形度（Ｋ）を求めた。

Ｋ＝Ｗ１／Ｗ２

また球形度の評価は以下の判定基準に基づいて実施した。

判定基準
「○」：Ｋの値が１．０以上１．３未満
「△」：Ｋの値が１．３以上１．６未満
「×」：Ｋの値が１．６以上

（実施例１）
ポリアミド１２をハードセグメントとし、ポリテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするポリアミド系熱可塑性エラストマー（アルケマ社製、商品名「ペバックス５５３３」、ショアＤ硬度５５、ビカット軟化温度１４４℃）とタルクとをポリアミド系熱可塑性エラストマー１００質量部に対するタルクの割合が０．１質量部となるようにタンブラーにて混合し、得られた混合物を図２に示したような装置構成を有する水中カット式造粒装置の押出機（口径６５ｍｍの単軸押出機）に時間当たり３０ｋｇの割合で連続供給した。
該押出機のシリンダー温度は２４０〜１０５℃とした。
前記混合物（ＴＰＡ＆タルク）を前記押出機で加熱溶融し、該押出機途中より発泡剤を圧入した。
発泡剤はイソブタンとし、圧入量は全体の３質量％となるようにした。
押出機内でこれらを溶融混練し、得られた溶融混練物を押出機先端部での樹脂温度（ダイス導入部での温度）が１８０℃、ダイス導入部での樹脂圧力が１００ｋｇ／ｃｍ^２となるように保持して、直径１．０ｍｍでランド長さが３．０ｍｍのダイス孔が２４個配置されたダイに供給し、前記ダイス孔より吐出させた。
このとき溶融混練物は、ダイに連結されたチャンバー内に吐出させた。
また、溶融混練物は、水温が５０℃、流量が１０ｍ^３／ｈの冷却水を循環させた前記チャンバーに吐出させた。このときのチャンバー内の水圧は０．５ｋｇ／ｃｍ^２であった。
このチャンバーでは、円周方向に８枚の刃を有する高速カッターを３，０００ｒｐｍで回転させることにより吐出された溶融混練物をカッターで粒上に切断しつつ発泡させた。得られた発泡状態の樹脂粒子（発泡ビーズ）を冷却水で冷却した。
得られた発泡ビーズは、脱水乾燥を行って回収した。
この時のダイの開孔率は８２％であった。
回収した発泡ビーズは球状であり、嵩密度は０．１２５ｇ／ｃｍ^３、連続気泡率は６％、球形度は１．１８であった。
この時、ダイスを通過する際の溶融混練物のせん断速度と見かけ溶融粘度とを前述の計算式に基づき算出すると、せん断速度は４３１５ｓｅｃ^−１であり、見かけ溶融粘度は１８９２ポイズであった。

（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様の樹脂、配合にて行い、樹脂温度を１６０℃、ダイを直径０．８ｍｍでランド長さが３．０ｍｍのダイス孔が３２個配置されたダイに変更した以外は、実施例１と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。この時のダイの開孔率は８０％であった。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表１に記す。

（実施例３）
実施例３では、実施例１と同様の樹脂、配合を行い、押出機を口径９０ｍｍの単軸押出機、ダイを直径１．０ｍｍでランド長さが３．０ｍｍのダイス孔が４８個配置されたダイに、カッター刃数を１０枚刃に変更し、配合した混合物を時間当たり１２０ｋｇの割合で連続供給した以外は、実施例１と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表１に記す。

（実施例４）
実施低４では、樹脂をアミド系エラストマー（アルケマ社製、商品名「ペバックス２５３３」ショアＤ硬度２５、ビカット軟化温度６０℃）に変更した以外は、実施例１と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表１に記す。

（実施例５）
実施例５では、樹脂をオレフィン系エラストマー（プライムポリマー社製、商品名「Ｒ１１０Ｅ」ショアＤ硬度２２、ビカット軟化温度８０℃）に、樹脂温度を１６０℃に変更した以外は、実施例１と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表２に記す。

（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様の樹脂、配合にて行い、ダイを直径０．４ｍｍでランド長さが３．０ｍｍのダイス孔が４００個配置されたダイに変更した以外は、実施例３と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表２に記す。

（比較例２）
比較例２では、実施例１と同様の樹脂、配合にて行い、ダイを直径１．０ｍｍでランド長さが６．０ｍｍのダイス孔が４８個配置されたダイに変更した以外は、実施例３と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表２に記す。

（比較例３）
比較例３では、実施例１と同様の樹脂、配合にて行い、ダイを直径１．０ｍｍでランド長さが１．０ｍｍのダイス孔が４８個配置されたダイに変更した以外は、実施例３と同様の設備を用いて発泡ビーズを得た。得られた発泡ビーズの嵩密度、連続気泡率、球形度及び、このときのせん断速度、見掛け溶融粘度をまとめて表２に記す。

このことからも、本発明によれば、熱可塑性エラストマーをベースポリマーとして用いながらも良好な発泡状態の樹脂粒子が得られることがわかる。

１：水中カット式造粒機、３：カッター、４：チャンバー、１０：ダイス、１３：ダイバータバルブ、１５：ダイス孔

Claims

複数のダイス孔を有するダイスに発泡剤を含む溶融状態の樹脂組成物を供給し、冷却水中に開口した前記ダイス孔から前記樹脂組成物を吐出しつつ吐出された樹脂組成物をダイス孔の出口でカットして発泡状態の樹脂粒子を作製する樹脂粒子の製造方法であって、
前記樹脂組成物のベースポリマーが熱可塑性エラストマーであり、
該樹脂組成物を、前記ダイス孔を通過する際のせん断速度が３０００〜１２０００ｓｅｃ^−１で見かけ溶融粘度が８００〜５０００ポイズとなるようにダイス孔から吐出する樹脂粒子の製造方法。
前記樹脂組成物のベースポリマーがポリアミド系熱可塑性エラストマーであり、該樹脂組成物のダイス導入部での温度を１５０℃以上１９０℃以下とする請求項１記載の樹脂粒子の製造方法。
前記樹脂組成物のベースポリマーがポリオレフィン系熱可塑性エラストマーであり、該樹脂組成物のダイス導入部での温度を１３０℃以上１７０℃以下とする請求項１記載の樹脂粒子の製造方法。