JP2742609B2

JP2742609B2 - 発泡性熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法

Info

Publication number: JP2742609B2
Application number: JP26974089A
Authority: JP
Inventors: 保河合; 馨川崎; 欣三増田; 良則橋本; 芳明八幡; 和寛常藤
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JPH03131635A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は発泡性熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法、特
に近時、求められている高発泡倍率をもつ予備発泡粒子
を得るに好適な上記予備発泡方法に関するものである。

（従来の技術）発泡性熱可塑性樹脂粒子の予備発泡（一次発泡）方法
としては大別してバッチ法と連続法があるが、近時、発
泡槽内に計量した原料粒子を投入し、撹拌しながら常圧
又は0.1〜0.3kg/cm²のスチーム（ブロッキング防止のた
め空気を混合することが多い）で加熱発泡させ、発泡が
進行し、発泡粒子が所定のレベルに達するとスチーム加
熱を停止し、空気を吹き込み冷却後、予備発泡済み粒子
を発泡槽より取り出すバッチ発泡方式が最も一般的なも
のとして実用に供されている。

ところで、かかるバッチ式発泡方式において、実用化
と共に時代の趨勢に呼応する種々の努力が続けられ、な
かでも見掛比重の低い、かつ二次発泡成型性の良い予備
発泡粒子を工業的に有利に製造するために従来より種々
の方法が研究され、素材粒子を密閉器に収容し、スチー
ムを吹き込む前に予め器内を減圧し、これにスチームを
吹き込んで粒子を加熱軟化膨張させながら素材発泡粒子
の融着温度に達する前に器内圧力を解放して大気圧に降
圧させ、器内圧力と発泡粒子内の発泡剤圧力との差圧に
より更に膨張させる方法（特公昭43−18635号公報参
照），発泡性樹脂粒子をスチームにより加熱するにあた
り、発泡速度になるようにスチームの吹き込み量を制御
しつつ予備発泡させ、設定倍数になったとき、スチーム
の吹き込みを停止させる方法（特開昭56−25424号公報
参照），発泡粒子の発泡倍率の制御を発泡粒子層の容積
によって行い、発泡粒子層が一定の容積に達した時にス
チームの吹き込みを減少又は止めることにより発泡を設
定値で正確に停止させるようにする方法（特公昭56−51
76号公報参照），発泡槽内で発泡性樹脂粒子を乾いた雰
囲気下で撹拌し、加熱し、この加熱された粒子を予定時
間、真空にして予定密度に部分膨張させ、のち、常圧に
戻し部分膨張した粒状発泡性樹脂粒子を取り出す方法
（特公昭47−27144号公報参照），発泡槽内の圧力の下
限，上限設定値を決め、これを加熱媒体の供給，停止と
関連させて、この加熱媒体の供給開始と停止による発泡
槽内の圧力の上昇，下降を発泡粒子層の上面が発泡層の
設定高さに設けられた検知器により感知されるまで繰り
返し行う方法（特公昭62−10165号公報参照）などが提
案されて来た。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の各方法は一般的に高度に発泡す
る発泡粒子を得るために原料粒子に含有させた発泡剤及
び溶剤が加熱条件によって幾分異なるとは云え、通常、
加熱開始後30秒前後で逸散する傾向が指摘され、原料樹
脂粒子を加熱初期に急速に発泡させることが考慮されて
いてその後の成型にあたっての熟成については殆ど検討
なされていない。

そのため、現在、予備発泡された粒子を二次成型に使
用するにあたっては、発泡倍率により若干差はあるもの
の４〜24時間あるいはそれ以上に及ぶ時間を要して熟成
（養生）が行われており、発泡成型合理化上の１つの阻
害要因となっている。

しかも又、小粒径や長期保存等においては発泡剤の少
ない原料粒子の高倍率発泡は発泡粒子同志の融着による
ブロッキングが多量に発生する問題が存在する。

本発明は上述の如き実状に鑑み、それら各問題に対処
すべく予備発泡工程中において中間冷却を導入すること
により発泡剤の少ない原料粒子においてもブロッキング
が少なく、成型性が良好で、かつ加熱時間の短縮により
予備発泡サイクルの短縮を図り、生産性の向上，熟成時
間の短縮を達成することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）即ち、上記目的に適合する本発明予備発泡方法の特徴
は、発泡性熱可塑性樹脂粒子を所定量発泡槽に投入し、
撹拌しながら加熱発泡を行わしめるにあたり、発泡の進
行と共に目標レベルへの到達前の所定レベルの段階で一
旦、加熱をストップし、冷却エアーを吹き込んで発泡粒
子を冷却させた後、再び、加熱発泡を行わしめ、その
後、目標レベルに到達したときに再度、加熱をストップ
し、冷却後、発泡済み粒子を取り出すことにある。

ここで、上記中間で冷却エアーを吹き込む所定レベル
は目標レベルに対し75〜95％容量比の範囲が望ましく、
特に90〜95％容量比の範囲は有効である。

この所定レベルは通常、発泡槽に設置される目標レベ
ル計の下部において上記範囲内で目標レベル計とは別個
にレベル計を設けることによって設定することができる
が、レベル計を設ける代わりにタイマー制御を行うこと
によっても可能である。

請求項３記載の発明は上記本発明の実用的な範囲を具
体的に示したものであり、発泡槽内にスチームを吹き込
み104℃以下に保持せしめて原料粒子を加熱発泡せしめ
ると共に、目標レベルの90〜95％容量比レベルで一旦、
スチーム吹き込みを停止し、冷却エアーを30秒〜２分
間、例えば槽内温度90℃で30秒,83〜80℃で１分,78〜75
℃で２分間槽内へ吹き込み、冷却し、後、再びスチーム
を吹き込み、加熱発泡を行わせ、目標レベル到達後、冷
却，取り出すことを特徴とする。

なお、本発明予備発泡方法が適用される発泡性熱可塑
性樹脂粒子とは、例えばポリスチレン，スチレンとα−
メチルスチレン，フロルスチレン，アクリロニトリル，
アクリル酸との共重合体，ポリエチレン等の熱可塑性樹
脂粒子にプロパン，ブタン，ペンタン，ヘキサン等の脂
肪族炭化水素，塩化メチル，ジクロルジフルオロメタン
等のハロゲン化炭化水素等の発泡剤を含有せしめたもの
であり、その形状は任意の形状とすることができるが、
球形のものが最も一般的に使用される。

（作用）上記方法により発泡性熱可塑性樹脂粒子を予備発泡さ
せるときは、目標レベルの下部に所定レベルを設けて加
熱を止め、冷却エアーを吹き込むことにより加熱発泡中
の上記原料粒子は該冷却エアーに接触して冷却され、粒
子内部に含有される発泡剤が粒子内に蓄積保持され、そ
の間、内部により均一に保持されると共に、空気を吸収
して加熱時の発泡力のアップが奏され、更に冷却エアー
のため発泡粒子同志の融着機会が阻止されることにな
る。

従って、再び加熱発泡に付されるときは上述した如く
蓄積された発泡剤及び空気の蓄積エネルギー発散による
発泡膨張により連続して加熱発泡を続ける場合に比し、
より高発泡を可能とすると共に、ブロッキングを殆ど起
こすこともなくなる。

（実施例）以下、更に前記本発明予備発泡方法の具体的態様を詳
述する。

本発明方法の特徴は前述の通りであるが、先ず原料粒
子である発泡性熱可塑性樹脂粒子を定量宛発泡槽に投入
し撹拌しながら加熱発泡することから始まる。

この場合、予備発泡装置としては内部に駆動装置によ
り回転駆動される撹拌軸を有し、上部に投入バルブを備
えたホッパー、下部にスチーム吹き込みノズルを有する
底板をもつ耐圧容器からなる既知の発泡槽が用いられ
る。そして、加熱発泡するためのスチーム吹き込みに際
しては既知の方法と同じく該発泡槽内を真空引又はパー
ジ発泡後、0.1〜0.3kg/cm²でスチームに適宜冷却用エア
ーを添加して102℃程度に調節して吹き込む。このと
き、102℃を越えるようになるとブロッキングが起こ
り、増加するので可及的102℃以下が好ましい。即ち、
スチーム元圧は1.2kg/cm²,槽内圧力は0.2〜0.12kg/cm²G
程度で発泡させ、この１段目と後述の２段目の加圧は略
同条件で行う。もし、槽内圧力0.2kg/cm²を越えればブ
ロッキングの問題が起こる。

このようにして加熱発泡が進行し、目標レベルに到達
する前の所定レベル、これは前述のように目標レベルの
75〜95％容量比、好ましくは90〜95％容量比に別のレベ
ル計により、またはタイマー制御により設定されるが、
当該レベルに達すると一旦、加熱をストップし、本発明
の重要な特徴とする中間冷却を行う。この場合、75％以
下とすれば、爾後の第２段階の加熱発泡における加圧時
間が長くかかることになるので好ましくない。むしろ、
90％以上にすることがより有利である。

この中間冷却は一般に槽内冷却エアーを使用し、冷却
時間としては槽内温度との関連において、90℃では0.5
分,80〜83℃では１分,78℃位では２分位であるが、ブロ
ッキング及び第２段階加熱時間に大差はないにしても、
槽内温度とバラツキを考慮すれば冷却エアー元圧1.5kg/
cm²で１分位冷却することが効果的である。

かくして、中間冷却を行った後、再び、加熱発泡工程
を行うが、最終的に槽内温度は104℃以下、望ましくは1
03℃以下にする。104℃を越えればブロッキングの可能
性が増大する。

勿論、最終的に104℃でも通常加圧でシャフトが加熱
されて該シャフトへの付着が起こるので留意を要する。

このようにして目標レベルに到達すると加熱を止め、
空冷などの後、発泡済み粒子として取り出せば本発明の
予備発泡は完了する。

上記の本発明に係る予備発泡において各温度は既設の
スチーム吹き込みラインの温度計と槽内温度計の指示値
を示し、両者はその指示値に差があってもスチーム圧と
エアー量調節により調節可能である。

第１図及び第２図は上記予備発泡工程における加熱温
度及び槽内圧力を従来の通常発泡時における場合と比較
して示したものであり、（イ）は本発明、（ロ）は従来
の場合である。

図より分かるように、本発明においては加熱温度は中
途において一度低下し、中間冷却を裏付けているが、従
来の場合にはかかる低下は認められない。

また槽内圧力も本発明では第１段目と第２段目の間に
略１分間の常圧が介在するが、従来の場合にはかかる領
域は存在しない。

即ち、本発明予備発泡方法は従来の通常発明とは明ら
かに異なっている。

第３図は、上述の如く異なった本発明方法によるもの
と、従来の通常発泡の場合との発泡倍率の上昇具合を示
しており、上記の相違によって本発明方法による場合に
は当初より次第に上昇し、中間冷却過程において一旦、
平行状態にあるが、第２段階の加熱発泡時において蓄積
された発泡能が再度上昇し、このとき、倍率上昇可能状
態を呈するのに対し、従来の発泡では斜線で示す範囲で
ブロッキング発生の増加と共に発泡能はそれ以上の可能
性を残すことはなく、本発明による場合の高倍率化を裏
付けている。

次に本発明方法による予備発泡の具体例を示す。

（例１）発泡剤としてブタンガス5.1％を保有した発泡性ポリ
スチレン樹脂粒子（カネカ原料SGBS）を原料粒子とし、
吹き込みスチーム元圧1.0kg/cm²,槽内圧力0.2kg/cm²,冷
却エアー圧力1.5kgで下記第１表に示す条件にもとづい
て予備発泡を行った。

なお、中間冷却におけるレベルは目標レベルの90％に
設定した。

一方、比較のため通常発泡を行い、第１表に併記し
た。対比結果は表記の如くである。

上表より分かるように通常の加圧発泡では槽内に付着
樹脂があり、ブロッキングも多かったが、本発明による
中間冷却付加法では加熱時間も短くブロッキング量も少
なかった。

また、上記予備発泡済み粒子を用い二次成型を行った
ところ、本発明によるものは２〜３時間の熟成で良好な
製品が得られ、成形性は良好であったが、比較の通常発
泡によるものは熟成に５時間以上を要した。

（例２）発泡剤としてブタンガス4.8％を保有した発泡性ポリ
スチレン樹脂粒子（カネカ原料SGBS）を原料粒子として
スチーム吹き込み圧力、槽内圧力、冷却エアー圧力は例
１と同様にして下記第２表に示す条件で予備発泡を行っ
た。なお中間冷却におけるレベルは目標レベルの92％に
設定した。

また、比較のため通常発泡を行い、両者の対比結果と
共に第２表に併記した。

上表の如く従来の通常の加圧発泡では槽内付着樹脂が
多量発生し、ブロッキングも多かったが、本発明による
方法では加熱時間も短く、ブロッキングも少ないことが
理解される。

また、成形性は何れも良好であったが、熟成時間は本
発明による予備発泡粒子が極めて短く、従来法によるも
のが５〜６時間を要したのに対し、２〜３時間で充分、
良質の製品が得られた。

（発明の効果）本発明は以上のように発泡性熱可塑性樹脂粒子を所定
量宛、発泡槽内に投入し、撹拌しながら加熱発泡せしめ
るに際し、発泡の進行と共に目標レベル到達前の所定レ
ベルで一旦、冷却エアーを吹き込んで中間冷却を行い、
後、再び第２段の加熱発泡を行わせる方法であり、所定
レベルまで加熱発泡した時点で一時、冷却させることに
より恰も熟成におけるが如き効果が付与される。この効
果を発現させる原因としては原料粒子が冷却エアーに接
触して粒子内部に含有される発泡剤が逸散することなく
粒子内に蓄積保持され、その間に内部により均一に保持
されると共に、空気の吸収が起こり、再加熱時の発泡力
の増加がなされるものと想定される。

しかもブロッキングの発生する温度に至ることなく加
熱発泡を可能とすることから発泡剤の少ない原料粒子で
も殆どブロッキングなしに高倍率発泡を行わしめる顕著
な効果を有し、従来法に比較し、熟成時間の短縮と共に
より一段の高倍率発泡を達成せしめることができる。

また、本発明方法は前記具体例で示したように加熱時
間の短縮をもたらし、予備発泡サイクルの短縮による生
産性の向上に寄与する工業的効果を有する。

請求項２及び３に記載の発明は上記本発明方法を具体
的に実施するものとして一層の実用的効果を具現するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）（ロ）及び第２図（イ）（ロ）は予備発泡
方法における加熱温度及び槽内圧力の変化状況を示す図
表で、各（イ）は本発明方法の場合、各（ロ）は比較の
通常の加圧発泡の場合である。また第３図（イ）（ロ）は本発明方法と比較の通常の加
圧発泡の場合における発泡倍率の上昇状況を示す図表
で、（イ）は本発明、（ロ）は比較の場合である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者常藤和寛大阪府高槻市塚原６―29―14 (56)参考文献特開昭51−62869（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−137928（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−219015（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−111338（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡性熱可塑性樹脂粒子を所定量発泡槽に
投入し、撹拌しながら加熱発泡せしめる方法において、
発泡の進行と共に目標レベル到達前の所定レベルで一
旦、加熱をストップし、冷却エアーを吹き込んで発泡粒
子を冷却させた後、再び加熱発泡を行わしめ、その後、
目標レベルに到達したとき、再度、加熱をストップし冷
却した後、発泡済み粒子を取り出すことを特徴とする発
泡性熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法。
【請求項２】目標レベル到達前の所定レベルを目標レベ
ルの75〜95％容量比とする請求項１記載の発泡性熱可塑
性樹脂粒子の予備発泡方法。
【請求項３】発泡槽内にスチームを吹き込み、槽内を10
0〜104℃に保持せしめて発泡性熱可塑性樹脂粒子を加熱
発泡せしめると共に、目標レベルの90〜95％容量比レベ
ルでスチーム吹き込みを停止し、冷却エアーを30秒〜２
分吹き込んで槽内を90〜75℃に冷却し、後、再びスチー
ムを吹き込み、加熱発泡を行わしめ、目標レベルまで到
達させることを特徴とする請求項１記載の発泡性熱可塑
性樹脂粒子の予備発泡方法。