JP2641122B2 - 熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な熱可塑性樹脂予
備発泡粒子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より発泡成形体の製造方法として、
予備発泡した予備発泡粒子（以下、ビーズともいう）を
成形金型内に充填し、加熱発泡させると共に予備発泡粒
子を融着させる方法がある。ポリオレフィン樹脂の場
合、予備発泡粒子の製造方法は、ポリオレフィン樹脂粒
子と揮発性発泡剤を密閉容器内で分散媒に分散させ、加
熱してポリオレフィン樹脂粒子内に発泡剤を浸透保持さ
せた後、容器よりも低圧雰囲気下に取り出す。しかし、
ポリオレフィン樹脂の予備発泡粒子は発泡気体の保持性
がなく、溶融時の粘弾性、樹脂の剛性の関係から予備発
泡した発泡粒子を大気圧中に取り出すと、粒子内の気体
は散逸し、短時間の内に収縮し、所望の予備発泡粒子と
ならない。従って、予備発泡粒子を再度空気等の無機ガ
スにより加圧処理する。次いで得られた予備発泡粒子を
成形用金型内に充填し加熱膨張させて発泡成形体を製造
する方法が取られている。

【０００３】しかし、この方法は成形体を得るために、
ポリオレフィン樹脂粒子を作る工程、発泡剤を含浸させ
る工程、予備発泡粒子を加圧処理する工程、及び、加熱
膨張せしめ成形体を得る工程の四工程を必要とし、成形
体を得るのにコスト、時間、手間がかかるという問題点
があった。また、ポリエステル系樹脂については、従来
の方法では、発泡剤が含浸しにくいという問題点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の問
題点を解決するため種々検討した結果、ポリオレフィン
系樹脂粒子を作る工程と発泡剤を含浸する工程を一度に
行い得る工程を見出し、また、この方法をポリエステル
系樹脂に適用したところ発泡剤の含浸が容易であること
を見出し本発明を完成したもので、本発明の目的は従来
の発泡剤の含浸工程を省略した大幅な工程短縮を行った
新規な熱可塑性樹脂の予備発泡粒子の製造方法を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、押出機
を用い熱可塑性樹脂を溶融し、発泡剤を混合し、続いて
冷却し押出し、押出ダイのノズルの径より１．５〜１
０．５倍の径となるように発泡しつつ、または、発泡完
了させて得られた発泡完了前または発泡完了後の押出し
発泡体を切断して予備発泡粒子とすることを特徴とする
熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法である。即ち、本
発明においては押出機を用いて押出ダイのノズルの径に
対して特定の範囲の径を有するように押出し発泡させ回
転カッターを用い、５００〜１６０００ｃｍ／秒のカッ
ター速度で切断することによって予備発泡粒子にひび割
れや気泡破壊がない良好な品質のものとなり、得られた
予備発泡粒子を熟成後、成型金型内に充填し発泡成形す
ることによって所望の成形体を得ることができる。

【０００６】本発明において押出し発泡体の径を押出ダ
イのノズルの径より１．５〜１０．５倍の範囲に規程し
た根拠は次の通りである。即ち、押出ダイのノズルの径
に対して１．５倍以下の径で押出すことは発泡倍率が３
倍以下であり、このような低倍率で押し出すことは、押
出し時の金型圧力をアップさせることとなるばかりでな
く、低倍率で発泡させる場合には添加剤を多く混合しな
いと気泡が細かくならず、押出し条件が難しく実用性が
ない。更に、このような低発泡倍率のものは、発泡しつ
つカッターで切断する場合温度が高くなり、得られる予
備発泡粒子同志が合着しやすく、また、これを成形金型
に充填して成形するとき多量のエネルギーが必要となる
等の欠点がある。

【０００７】他方、押出し発泡体の径を押出ダイのノズ
ルの径より１０．５倍以上とすると、得られた予備発泡
粒子の内部発泡圧力が大きくなり、粒子表面に亀裂が生
じ、これをカツターで切断すると粒子自体が柔らかく回
転カッターを用いて５００〜１６０００ｃｍ／秒のカッ
ター速度で切断してもカッターの切れが悪く、また、発
泡しつつ切断した場合にはカット面のセル破壊部分の自
治（回復）が不十分となる。そして、表面に亀裂のある
予備発泡粒子を成形金型に充填して成形すると発泡効率
が低下する。又、外観が良くない。

【０００８】本発明について更に詳細に説明する。本発
明において使用する押出機については特に限定はなく、
通常この種の押出発泡成形に使用されるシングル、ツイ
ン、タンデム等の押出機である。そして、本発明におけ
る熱可塑性樹脂としてはポリオレフィン系樹脂又はポリ
エステル系樹脂等であって、ポリオレフィン系樹脂とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン或いはポリエステ
ル等の樹脂若しくはこれらの混合物で、例えば、プロピ
レンホモポリマー、エチレン−プロピレンランダムコポ
リマー、エチレン−プロピレンブロックコポリマー、エ
チレン−プロピレン−ブテンタ−ポリマー、プロピレン
塩化ビニルコポリマー、プロピレン−無水マレイン酸コ
ポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、
エチレン−酢酸ビニルコポリマー等である。又、これら
にスチレン・ブタジエンエラストマー（例えば旭化成
（株）製タフプレン、タフテック等）を混合することが
できる。また。ポリエステル系樹脂としてはポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等をあ
げることができる。ポリオレフィン系樹脂に添加される
発泡剤としては、プロパン、ｎ−ブタン、ｉｓｏ−ブタ
ン、ｎ−ペンタン、ｉｓｏ−ペンタン等の脂肪族炭化水
素、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオ
ロメタン、メチレンクロライド、エチレンクロライド等
のハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、空気、窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、炭酸ガス、水蒸気、
或いは、４、４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒド
ラジド、ジニトロペンタメチレンテトラミン、アゾジカ
ルボンアミド、トリヒドラジノヒドラジン等及びこれら
の混合物の通常使用されている有機系発泡剤等を挙げる
ことができる。これら発泡剤は、ポリオレフィン系樹脂
を押出機に投入する前に樹脂と混合しておくか、または
押出機の途中から混練樹脂中に圧入しても良い。

【０００９】発泡剤以外にポリオレフィン系樹脂に添加
される配合剤として分散剤、気泡調整剤、滑剤等を必要
に応じて混合しても良く、これ等配合剤はポリオレフィ
ン系樹脂を押出機に投入する前に樹脂と混合しておく
か、または押出機の途中から混練樹脂中に圧入しても良
い。分散剤としては水酸化カルシウム、アルミナ、炭酸
カルシウム塩化マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性
炭酸マグネシウム等であり、気泡調整剤としては、タル
ク、炭酸カルシウム、クレー、カオリン、ケイソウ土、
ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリ
ン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ラウリン酸
カルシウム、ラウリン酸マグネシウム及びこれらの混合
物等の高級脂肪酸の金属塩等である。また、滑剤は融着
性、発泡剤の経日コントロール、艶のコントロールに使
われ脂肪酸アミド系、エステル系、アルコール系等及び
これらの混合物がある。具体的にはステアリン酸モノグ
リセライド、エチレンビスアマイド、ブチルステアレー
ト、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、メチレ
ンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド、
硬化牛脂アミド及びこれらの混合物等がある。

【００１０】押出条件としては原料を核剤、添加剤と混
合後、口径６５ｍｍの押出機ホッパーより投入し加熱溶
融後、発泡剤を注入して発泡適正温度に調整しつつ、続
いて、押出金型より押し出す。押出金型としては孔径が
０．３〜２．５ｍｍであって、孔同志の距離としては４
ｍｍ〜３０ｍｍである。押出速度は３〜３５０ｃｍ／ｍ
ｉｎ程度である。押し出された径が０．４〜８ｍｍの棒
状の予備発泡体をカッターで順次切断して粒子とする。
特に、ダイのノズルから出て発泡しつつある時、冷却し
つつ回転カッターを用い、特定のカッター速度でカット
することによって粒子の切り口面が外にふくらみつつ、
スムースに自治（回復）され切口の断面が切断後外側に
向けて曲面をした形状となり、発泡力のある粒子とする
ことができると同時に粒子は金型にスムースに充填でき
る。その為には、ノズルから押出された樹脂が発泡しつ
つ冷却され、切断される迄の時間はノズルの大きさ、押
出量、発泡粒子の倍率によって異なるが、３秒以内が適
当であり、冷却水温によって多少コントロールできる。
切断時のカッター速度としては５００〜１６，０００ｃ
ｍ／秒で、５００ｃｍ／秒以下では切れが悪く、予備発
泡粒子が刃にくっつきやすく、また、１６，０００ｃｍ
／秒以上では予備発泡粒子同志が合着する。得られた予
備発泡粒子を、通常熟成した後、成形金型に充填して成
形する。熟成条件としては、加圧下、常温のもとで約１
〜３日間放置する。熟成後、圧を除くと粒子は膨張す
る。このようにして得られた予備発泡粒子をモールド内
に充填して成形する。次に、実施例をもって本発明を具
体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。

【００１１】

【実施例】実施例１ＭＩ＝２．５、ビカット１５４℃の
ポリプロピレンホモポリマー（住友化学（株）製ＦＳ２
０１１Ｄ）１００重量部に対し核剤としてタルク０．１
重量部、ハイドロセロールＨＫ０．２重量部を添加した
配合原料を６５ｍｍφのシリンダーを有する押出機に投
入する。シリンダー温度は２４０〜１０５℃である。配
合原料を前記押出機で加熱溶融し、押出機に発泡剤とし
てｉ−ブタン１２％を注入、発泡適正温度として押出金
型より押出す。押出金型は孔径０．７ｍｍ、孔間距離１
０ｍｍ、孔数は６０ケで押出量は毎時３２ｋｇであっ
た。押出された棒状の予備発泡体を回転している２枚刃
カッターで２１℃水中で切断する。刃カッターの速度と
しては４５００ｃｍ／秒であり、これによって径３ｍ
ｍ、長さ６．５ｍｍ程度の発泡ペレット状にする。得ら
れた予備発泡粒子（ペレット状に近い形状）は気泡サイ
ズが約０．７ｍｍ以下で発泡倍率は約４０倍程度であっ
た。このときの押出ノズル径に対する発泡体の径の比率
は４．３であった。この粒子表面には亀裂は認められな
かった。続いて、この粒子を常温で１．５ｋｇ／ｃｍ２
の加圧の炭酸ガス中で３日間放置する。これによってガ
ス保持性が悪いポリプロピレン粒子内に炭酸ガスを押し
込み成形時の発泡力を与える。得られた発泡粒子を、粒
子がもれず閉鎖しうる金型（金型サイズ：１００ｍｍ×
３００ｍｍ×４００ｍｍ）に充填し、３．８ｋｇ／ｃｍ
^２の蒸気で加熱し発泡粒子表面同志を融着させて成形物
を得た。成形物の発泡倍率は５６倍であった。以上の条
件及び得られた製品の形状等を表１に示す。表１におけ
る気泡サイズは押出機から押し出された予備発泡粒子を
ｎ＝１０個取り出しカミソリ刃でスライスし、スライス
面の最大気泡のサイズの長径、短径を測定し、その平均
で表す。

【００１２】実施例２〜４ 表１に示す配合原料を用いて、実施例１と同様の操作に
よって予備発泡粒子を得た。これを実施例１の場合と同
様に金型に充填して成形物を成形した。予備発泡成形条
件及び成形物の成形条件等をも表１に示した。

【００１３】

【表１】

【００１４】実施例５〜１０ 実施例１におけるポリプロピレンの代りにポリエチレン
樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂を使用した以外
は実施例１と同様の操作によって予備発泡粒子をつく
り、これより成形体を成形した。その際の製造条件は表
２及び表３に示した。

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】比較例１〜２ 表４に示す配合原料を使用し予備発泡粒子をつくり、こ
れを成形金型内に充填して成形物を製造した。その結果
をも表４に併せて示した。比較例３〜４ 表４に示す配合原料を使用し予備発泡粒子をつくった
が、予備発泡粒子は比較例３では回転カッターの刃に部
分的に巻き付き、また、比較例４では予備発泡粒 子同士
の合着が一部に発生したため外観に難点があり、これを
成形型に充填して成形することはできたが生産性に問題
を生じ大幅な工程短縮を行うことができなかった。

【００１８】

【表４】

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、ポリオレ
フィン系樹脂の予備発泡粒子を作る際、押出機を使用
し、該押出し金型のノズル孔径に対し、１．５〜１０．
５倍の径となるように押出し、得られた棒状の発泡体を
回転カッターを用い、５００〜１６０００ｃｍ／秒のカ
ッター速度で切断して予備発泡粒子とすることによっ
て、従来の発泡剤含浸工程を省略することができ、大幅
な工程短縮を行うことができた。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押出機を用い熱可塑性樹脂を溶融し、発泡
   剤を混合し、続いて冷却して押出し、押出ダイのノズル
   の径より１．５〜１０．５倍の径となるように発泡しつ
   つ、または発泡を完了して得られて発泡完了前または発
   泡完了後の押出発泡体を回転カッターを用い、５００〜
   １６０００ｃｍ／秒のカッター速度で切断し予備発泡粒
   子とすることを特徴とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の
   製造方法。
2. 【請求項２】熱可塑性樹脂が、ポリエチレン系樹脂、ポ
   リプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹
   脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂からなる群から
   選ばれた少なくとも１種の樹脂若しくはこれらの混合物
   である請求項１記載の熱可塑性樹脂の予備発泡粒子の製
   造方法。