JP2832208B2 - 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂発泡体の製造方法

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JP2832208B2 JP1219691A JP21969189A JP2832208B2 JP 2832208 B2 JP2832208 B2 JP 2832208B2 JP 1219691 A JP1219691 A JP 1219691A JP 21969189 A JP21969189 A JP 21969189A JP 2832208 B2 JP2832208 B2 JP 2832208B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は厚物の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法に
関するものである。
(従来の技術及びその問題点) 厚物の熱可塑性樹脂発泡成形体を製造するために、熱
可塑性樹脂と発泡剤との溶融混練物の一定量をアキュー
ム内にいったん押出して充填し、次にこのアキュームレ
ータ内に充填した発泡性溶融混練物をそのアキュームレ
ータの先端のダイスオリフィスから排出して発泡させる
方法は知られている(特表昭57−501317号公報)。この
方法においては、押出装置として小型でしかも高圧下で
の排出が容易なアキュームレータを用いたことにより、
間欠的ではあるが、1回当りの吐出量を大きくとること
が可能で、厚物の発泡成形体を効率よくかつ経済的に製
造しえるという利点がある。
ところで、この方法により発泡成形体を製造する場
合、ダイスオリフィスから排出された排出物は、排出方
向への発泡力が強く、周方向への発泡力が弱いために、
断面積の大きい厚物発泡体を得ることがむつかしい上、
発泡体の長さLと直径Dとの比(L/D比)を調整するこ
とも非常に困難であった。
(発明の課題) 本発明は、従来技術に見られる前記問題点を解決し、
断面積の大きい厚物発泡体を容易に製造し得るととも
に、発泡体のL/D比の調節を可能にする発泡体の製造方
法を提供することをその課題とする。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、熱可塑性樹脂と発泡剤と
を加圧下に溶融混練して発泡性溶融混練物とした後、該
溶融混練物を発泡作用を生じない温度、圧力に保持され
たアキュムレーター内に押出し、しかる後、アキュムレ
ーター先端に設けられたダイスオリフィスから間欠的に
排出して発泡させて発泡成形体を製造するに際し、該ダ
イスオリフィスの前方に可動抵抗板を配置し、該ダイス
オリフィスから排出される発泡性溶融混練物の先端部に
該可動抵抗板を押圧させて該溶融混練物の発泡を行うこ
とを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方法が提供さ
れる。
本発明で原料として用いる熱可塑性樹脂としては、従
来公知のもの、例えば、ポリスチレン、ABS樹脂等のポ
リスチレン系樹脂、各種ポリエチレン、ポリプロレン、
エチレンと他のモノオレフィン類(例えばプロピレン)
との共重合体、エチレンとビニル単量体(例えば酢酸ビ
ニル)との共重合体等のポリオレフィン系樹脂及びこれ
らのシラン変性物の他、ポリ塩化ビニル樹脂、各種ナイ
ロン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリヒドロキシエー
テル樹脂等があり、これらは使用する用途において使い
分けられる。特に構造材料を得る場合にはポリスチレン
系樹脂や、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等を使
用することが好ましい。
本発明で用いる発泡剤としては、溶剤型発泡剤が用い
られる。このようなものとしては、従来公知のもの、例
えば、シクロブタン、シクロペンタン等の環式脂肪族炭
化水素類、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘ
プタン等の脂肪族炭化水素類、メチルクロライド、エチ
ルクロライド、ジクロロジフルオロメタン、1,2−ジク
ロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジクロロ
−2,2,2−トリフルオロエタン、1,2,2,2−テトラフルオ
ロエタン、1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン、1−
クロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタン、クロロジフ
ルオロメタン等のハロゲン化炭化水素類等がある。これ
らのものは単独又は混合物の形で用いられる。
次に、本発明を図面を参照しながら説明する。
第1図は、熱可塑性樹脂を発泡成形するための装置系
統図を示す。第1図において、1は溶融混練装置で、通
常、スクリュー型押出機が用いられる。原料樹脂はホッ
パー7から溶融混練装置1に供給され、発泡剤は発泡剤
導入管8から溶融混練装置1へ圧入され、ここで均一に
溶融混練される。発泡剤の使用量は、熱可塑性樹脂100
重量部に対して、2〜50重量部、好ましくは5〜20重量
部である。この溶融混練工程では、各種の補助添加成分
を添加することができ、例えば、気泡調整剤としてタル
クやシリカ等の無機物質あるいは溶融混練装置1内の温
度で分解してガスを発生する如き化学発泡剤、またはそ
の装置内温度で反応して炭酸ガスを発生する酸−アルカ
リの組合わせ、例えば、クエン酸と重炭酸ソーダ、クエ
ン酸のアルカリ塩と重炭酸ソーダの如きのものを併用す
ることができる。この溶融混練工程における温度は、樹
脂が溶融する温度であり、一方、その圧力は、通常、10
〜200kg/cm2である。
次に、前記で得た樹脂と発泡剤を含む発泡性溶融混練
物は、その所定量を導管3を介してダイス4を備えた排
出装置2に充填し、ここでいったん発泡性溶融混練物を
その発泡を生じない温度、圧力条件に保持した後、ここ
から、ダイス4のオリフィスを通して大気圧等の低圧帯
域へ間欠的に排出し、発泡させる。この場合、排出装置
2としては、先端にダイス4を有し、内部に往復運動す
る排出用ラム5を備えた円筒状のアキュームレータ6を
有するものを用いることができる。即ち、溶融混練装置
1からの溶融混練物がそのアキュームレータに設けられ
た連通孔よりアキュームレーター内に圧入され、その際
の圧力によりラム5はアキュームレータ内を所定距離だ
け後退し、アキュームレータ内には所定量の発泡性溶融
混練物が充填される。この充填操作が終了した後、ダイ
スを閉じていたゲートを開くと共に、別に設けた液圧装
置により、ラムとその減圧装置との間に設けたピストン
ロッドを介して、ラムを前進させることによって、アキ
ュームレータ内に保持された発泡性溶融混練物をダイス
オリフィスを介して外部の低圧帯域へ排出する。この排
出終了後、ゲートを閉じ、液圧装置の圧力を減じ、ラム
の押圧力を所定圧力にまで減少させることにより、再び
前記のようにして発泡性溶融混練物がアキュムレータ内
に充填される。このようにしてアキュームレータからは
発泡性溶融混練物が間欠的に排出される。アキュームレ
ータ内に発泡性溶融混練物をいったん充填する際の温
度、圧力は、発泡を生じない範囲の温度、圧力であり、
アキュームレータ内の圧力は、ラムに付加される押圧力
により調節される。
なお、前記溶融混練装置1及び溶融混練物排出装置2
を備えた具体的装置系については、特表昭57−501317号
公報に詳記されている。
前記のようにして、ダイス4のオリフィスからは発泡
性溶融混練物が間欠的に排出される。
本発明においては、ダイスオリフィスの前方に可動抵
抗板を配置し、ダイスオリフィスから排出される発泡性
溶融混練物の先端部にその可動抵抗板を押圧させてその
発泡を行う。
第2図は、ダイスオリフィスから発泡性溶融混練物を
排出して発泡させる場合の実施説明図である。この図に
おいて、10は可動抵抗板であり、12は可動抵抗板10をロ
ッド11を介して所要速度で前後に移動させる駆動装置で
ある。9はオリフィスを示す。駆動装置12は、エアーシ
リンダー、油圧シリンダー、あるいはサーボモーターな
どから構成される。
本発明により発泡性溶融混練物をアキュームレータ6
からダイスオリフィス9を介して排出して発泡するに
は、先ず、可動抵抗板10をダイスオリフィス9の前方に
配置し、次にオリフィス9を閉鎖するゲート(図示され
ず)を開くとともに、可動抵抗板10を一定速度で後退さ
せながら、発泡性溶融混練物Rをダイスオリフィス9か
ら排出する。この場合、発泡性溶融混練物がオリフィス
9を通って排出される速度S(I)と、可動抵抗板の後
退する速度S(II)との関係は、S(I)>S(II)と
する。このような関係で排出発泡を行う時には、排出物
は、その先端部から可動抵抗板による押圧力を受けなが
ら発泡することになり、排出方向への発泡が抑制され、
周方向への発泡が促進され、第2図(b)に示すよう
に、断面積又は直径の大きい発泡体Fが製造される。製
造される発泡体の長さLと直径Dとの比(L/D)は、可
動抵抗板の後退速度によって調節することができ、その
後退速度を遅くする程得られる発泡体のL/Dは小さくな
る。
また、本発明においては、ダイスオリフィスの前方に
配置された可動抵抗板を包囲する中空成形装置を配設
し、この中空成形装置内で排出物の発泡を行うことによ
り、中空成形装置の断面形状に対応した形状の発泡体を
得ることができる。
第3図は、排出物を中空成形装置内で発泡させる場合
の説明図である。この図において、13は中空成形装置を
示す。中空成形装置の断面形状は任意であり、円形状、
方形状等の種々の形状のものであることができる。ま
た、中空成形装置は、発泡体の周面を必ずしも閉塞する
必要はなく、その一部を開放するものであってもよい。
例えば、2つの板体を所要の間隔を置いて対向配置した
ものを中空成形装置として用いることにより、一定厚さ
の板状発泡体を製造することができる。
本発明による好ましい態様によれば、ポリスチレン系
樹脂発泡体を有利に製造することができる。厚物のポリ
スチレン系樹脂発泡体の製造方法としては、原料樹脂粒
子の発泡ビーズを金型に入れ、加熱スチームを流通させ
て加熱し、2次発泡させながら各発泡ビーズを一体に融
着させる方法が知られている。この方法によると、高発
泡成形体を得ることが可能であるものの、得られる高発
泡成形体は成形後の収縮が大きいという欠点がある上、
厚物の発泡体を得ようとすると、加熱スチームの型内流
通が不均一になり、全体を均一温度に加熱することがで
きず、発泡ビーズの融着が不完全になるという欠点があ
る。また、得られる発泡成形体の圧縮強度も劣ってい
る。本発明によれば、このような欠点のない発泡成形体
を効率よく製造することができる。
(発明の効果) 本発明によれば、気泡状態及び表面状態の良好な高発
泡でかつ厚物(断面積の大きい)の熱可塑性樹脂発泡成
形体を効率よく製造することができる。本発明によれ
ば、直径又は厚さが20cm以上という厚物の発泡成形体を
容易に得ることができる。また、本発明によれば、発泡
倍率が30倍から80倍と高発泡倍率の発泡体を容易に得る
ことができ、その発泡体強度は、ビーズ発泡による発泡
体の強度よりもすぐれている。
さらに、本発明によれば、得られる発泡成形体のL/D
比を容易に調節することができる。
本発明の厚物の発泡成形体は、緩衝材料や断熱材料と
して利用される他、現在注目をあびている地盤改良のた
めの土木材料として好適のものである。
(実施例) 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 メルトフローレート値(JIS K 7210、測定条件:200
℃、5kg)(MFR)20g/10分のポリスチレン100重量部に
対して気泡調節剤としてタルク0.06重量部を添加したも
の100.06重量部と、ブタンと塩化メチルとの混合物(重
量混合比=3/1)からなる発泡剤15重量部とを内径45mm
のスクリュー型押出機を用い、温度145℃で溶融混練し
た後、この発泡性溶融混練物を110℃に調整し、アキュ
ームレータ内にいったん押出した。
次に、アキュームレータ内に押出し充填された発泡性
溶融混練物を、ダイスの直径30mmの円形オリフィスよ
り、大気圧下に、第3図に示す如き内部に可動抵抗板を
有する中空成形装置に排出し、発泡成形した。この場
合、中空成形装置としては、内径450mmの円筒体を用い
た。また、可動抵抗板の後退速度は30mm/sとした。
前記のようにして丸棒状発泡成形体が得られたが、こ
の発泡体は、長さ(L):665mm、直径:450mm、L/D:1.
5、発泡倍率:52倍であった。
実施例2 実施例1において、中空成形装置の内径を350mmと
し、可動抵抗板の後退速度を50mm/sとした以外は同様に
して実験を行った。
得られた丸棒状発泡体は、L:1100mm、D:350mm、L/D:
3.1、発泡倍率:52倍を示した。
実施例3 実施例1において、中空成形装置を用いない以外は同
様にして実験を行った。
得られた発泡体は丸棒状のものであるが、その寸法精
度は実施例1のものに比べて劣っていた。この発泡体
は、L:620mm、D:465mm、L/D:1.3、発泡倍率:52倍を示し
た。
比較例 実施例1において、可動抵抗板及び中空成形装置を用
いない以外は同様にして実験を行った。
得られた発泡体は、丸棒状のものであるが、その寸法
精度は実施例1のものに比べて劣っていた。この発泡体
は、L:1600、D:240、L/D:6.7、発泡倍率:52倍を示し、
その直径は実施例1よりも著しく小さいものであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、熱可塑性樹脂を発泡形成するための装置系統
図を示す。 第2図は、ダイスオリフィスから発泡性溶融混練物を排
出し発泡させる場合の実施説明図を示す。第2図(a)
は排出開始前、第2図(b)は排出開始後の説明図であ
る。 第3図は第2図の変形例を示す。 1……溶融混練装置、 2……排出装置、 4……ダイス、 5……ラム、 6……アキュームレータ、 9……ダイスオリフィス、 10……可動抵抗板、 13……中空成形装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−256416(JP,A) 特開 昭63−182130(JP,A) 特開 昭61−239927(JP,A) 特開 平2−303815(JP,A) 特開 平3−82518(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 47/00 - 47/96 C08J 9/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性樹脂と発泡剤とを加圧下に溶融混
    練して発泡性溶融混練物とした後、該溶融混練物を発泡
    作用を生じない温度、圧力に保持されたアキュムレータ
    ー内に押出し、しかる後、アキュムレーター先端に設け
    られたダイスオリフィスから間欠的に排出して発泡させ
    て発泡成形体を製造するに際し、該ダイスオリフィスの
    前方に可動抵抗板を配置し、該ダイスオリフィスから排
    出される発泡性溶融混練物の先端部に該可動抵抗板を押
    圧させて該溶融混練物の発泡を行うことを特徴とする熱
    可塑性樹脂発泡体の製造方法。
  2. 【請求項2】該ダイスオリフィスの前方に配置された可
    動抵抗板を包囲する中空成形装置を配設し、該中空成形
    装置内で発泡性溶融混練物の発泡を行ない、該中空成形
    装置に対応した形状の発泡体を得ることを特徴とする請
    求項1の方法。
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