JP3061213B2 - 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Info
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Description
料として好適な熱可塑性樹脂発泡体の製造方法に関す
る。
リプロピレンなどの熱可塑性樹脂の発泡体が、それらが
有する柔軟性、軽量性、断熱性などの特徴を活かして、
建材や包装材などに広く用いられている。しかし、これ
らの発泡体は、機械的強度、弾性回復率、耐熱性などが
不十分であるという問題がある。また、バルク状態で前
述した樹脂よりも機械的性質に優れているポリエステル
の発泡体も製造されているが、その機械的性質は不十分
である。
和し、成形と同時に、または一旦成形した後、加熱して
発泡させる方法により製造されている。しかし、この方
法により得られた発泡体では、含有される気泡が不均質
でかつ大きくなり過ぎるため、機械的性質を十分に満足
できない。
は、以下のような方法が知られている。例えば、高圧下
で不活性ガスを含有させた樹脂ペレットを押出機へ供給
し、溶融して混練りした後、大気中へ押し出すことによ
り発泡体を得る方法がある(特公昭53−28189号
公報、特公昭54−23386号公報)。また、押出機
内で溶融状態にある樹脂に、バレルの途中から不活性ガ
スを注入し、十分に混練りした後、大気中へ押し出すこ
とにより発泡体を得る方法がある。
を急激に大気中へ押し出して発泡体を製造するものであ
るため、樹脂中での気泡の成長速度が大きく、微細な気
泡を含有する発泡体は得られない。
(1)加圧下において予め成形された高分子材料をアル
ゴン、窒素、二酸化炭素などの不活性ガスで飽和させ、
これをガラス転移温度まで加熱し、材料を減圧にするこ
とにより材料中でガスの過飽和状態を作り出して気泡核
を生成させると同時に気泡を成長させ、気泡の成長を抑
えるために材料の温度を急激に下げる方法、(2)加圧
下において予め成形された高分子材料を非反応性ガスで
飽和させ、材料がガスで過飽和状態になるまで減圧して
気泡核を生成させ、これをガラス転移温度に加熱して気
泡を成長させ、気泡の成長を抑えるために材料の温度を
急激に下げる方法、または(3)加圧下において高分子
材料を不活性ガスで飽和させ、十分な高圧下で高分子材
料を溶融して成形し、材料がガスで過飽和状態になるま
で温度および圧力を下げて気泡核を生成させ、これをガ
ラス転移温度に加熱して気泡を成長させ、気泡の成長を
抑えるために材料の温度を急激に下げる方法、などが開
示されている。
た発泡体は、非常に微細な気泡を含むものである。しか
し、この方法で得られた発泡体を高温で使用すると、変
形や収縮が生じやすいという問題がある。これは、以下
のような理由による。すなわち、前記のいずれの方法に
おいても、気泡核を成長させて気泡を形成させる温度が
ガラス転移温度付近であるため、得られた発泡体の結晶
化が十分に進行していない。このような発泡体を高温の
雰囲気にさらすと、結晶化が進行するため変形や収縮が
生じやすくなる。
を有し、高温で使用しても変形や収縮の小さい熱可塑性
樹脂発泡体を得ることは困難である。
し、高温雰囲気においても変形や収縮が非常に小さい熱
可塑性樹脂発泡体を製造できる方法を提供することにあ
る。
泡体の製造方法は、加圧下において、結晶化度が10%
以上の熱可塑性樹脂中に非反応性ガスを含有させる工程
(以下、「第1工程」という)と、非加圧下において、
得られた熱可塑性樹脂を、示差走査熱量計により測定さ
れるその樹脂の結晶化ピーク温度以上かつ融点ピーク温
度以下の温度範囲で加熱して発泡させる工程(以下、
「第2工程」という)と、得られた熱可塑性樹脂を冷却
する工程(以下、「第3工程」という)とを有するもの
である。
熱可塑性樹脂の半結晶化時間が5分以下である温度範囲
において行うことが好ましい。
説明する。
中に非反応性ガスを含有させる工程である。この工程で
いう含有とは、例えば、液体中に非反応性ガスが溶解し
たのと同様の状態をいう。
性樹脂を、非反応性ガスで加圧された加圧容器中に入れ
ることにより行われる。また、押出機などで熱可塑性樹
脂を押出成形しながら、非反応性ガスで加圧された加圧
容器に導く方法を用いてもよい。
が、熱可塑性樹脂中への非反応性ガスの含有量を増大さ
せるためには、室温で30〜70kg/cm2 の範囲の
圧力とすることが好ましい。
フタレートまたはポリブチレンテレフタレートなどのポ
リエステル、ナイロン6またはナイロン66などのポリ
アミドが挙げられる。
は、熱可塑性樹脂は、結晶化度が10%以上のものが好
ましい。なお、樹脂の結晶化度は、密度法(ASTM
D1505−85)、示差走査熱量計による方法、IR
による方法、X線回折による方法を用いて測定できる。
また、結晶化度または結晶化速度を上げるために、熱可
塑性樹脂に結晶核剤または結晶化促進剤を添加してもよ
い。結晶核剤または結晶化促進剤としては、タルク、マ
イカ、カオリン、シリカなどの無機化合物、カルボキシ
ル基を有する有機化合物もしくは高分子化合物の金属
塩、ポリオレフィンに変性剤を添加して変性させた変性
ポリオレフィン、ポリオレフィン系エラストマーに変性
剤を添加して変性させた変性ポリオレフィン系エラスト
マー、エステル系可塑剤などが挙げられる。更に、本発
明の目的を損なわない範囲内で、熱可塑性樹脂に抗酸化
剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、顔料、染料、滑剤など
の各種添加剤を配合することもできる。
二酸化炭素などの不活性ガス、もしくは空気、またはこ
れらの混合ガスが挙げられる。これらの中でも、熱可塑
性樹脂中への含有量を最も増大できるガスとして、二酸
化炭素が好ましい。
ガスが含有された熱可塑性樹脂を加熱して発泡させる工
程である。この工程においては、非加圧下、即ち、加圧
容器から取り出すなどして圧力を解放する。この結果、
樹脂は非反応性ガスで過飽和の状態になる。その後、樹
脂を直ちに加熱して発泡させる。このときの発泡温度
は、示差走査熱量計(DSC)により測定される熱可塑
性樹脂の結晶化ピーク温度以上で融点ピーク温度以下の
温度範囲に設定される。温度範囲をこのように規定した
のは、樹脂中での気泡の成長と同時に、樹脂の結晶化を
進行させるためである。
十分に進行せず、樹脂中で独立した微細な気泡を形成す
ることができない。このため、得られた発泡体を高温で
使用したときに、結晶化が進行して変形や収縮を生じや
すい。特に、融点ピーク温度を超える温度で発泡させる
と、気泡数が著しく減少するうえ、気泡径が大きくなり
すぎて、発泡過程においても変形を生じる。
ク温度は、示差走査熱量計による測定条件、特に昇温速
度に大きく依存し、相対的な値しか求められない。この
ため、良好な物性を有する発泡体を得るための精密な製
造条件を確立するには適当でない。
樹脂の半結晶化時間が5分以下である温度範囲で行うこ
とがより好ましい。半結晶化時間(τ)とは、熱可塑性
樹脂が結晶化する際に、到達結晶化度の半分の結晶化度
が得られる時間のことであり、結晶化速度を表す値とし
て一般的に用いられている。
測定できる。熱可塑性樹脂を所定の温度(例えば200
℃)雰囲気下に保持する。所定時間ごとに熱可塑性樹脂
の結晶化度を測定し、経過時間と結晶化度の関係を作図
する。その図から、到達結晶化度の半分の結晶化度が得
られる時間を決定する。
晶化時間との関係を作図する。この図から、半結晶化時
間が5分以下となる温度範囲を決定できる。
udewing原著、横内澪、中村至(訳)、p.10
1、コロナ社、1967年”、または“飽和ポリエステ
ル樹脂ハンドブック、湯木和男編集、p.219、日刊
工業新聞社、1989年”に記載されている。
間(τ)が5分以下となるような温度範囲で加熱して発
泡させると、結晶化速度が速いため、気泡の成長よりも
結晶化の方が先に進行する。この結晶化に伴って樹脂の
剛性が上がるため、気泡の巨大化が抑制され、微細な気
泡を含有する発泡体が得られる。
含有する発泡体が得られない。すなわち、高温側では樹
脂の剛性が低下しているうえ、結晶化が進行しないた
め、気泡の成長を抑制することができず、気泡が著しく
大きくなる。一方、低温側でも結晶化があまり進行しな
い。また、もともと樹脂の剛性が非常に高い場合には、
低温側では気泡がほとんど成長せず、発泡倍率が大きく
ならないこともある。
び含有させた非反応性ガスの量などを考慮して適宜設定
する。
る工程である。この工程における冷却処理としては、冷
水に浸漬するなどの公知の手段を適用できる。
(ユニチカ株式会社製、商品名MA−2103−4)、
ポリエチレンテレフタレート−B(ユニチカ株式会社
製、商品名MA−2103−2)、ポリエチレンテレフ
タレート−C(ユニチカ株式会社製、商品名MA−21
03−3)、ポリブチレンテレフタレート(東レ株式会
社製、商品名1401−X04)、ナイロン6(東レ株
式会社製、商品名CM−1046)、ナイロン66(旭
化成工業株式会社製、商品名レオナ)を用いた。これら
の熱可塑性樹脂の物性を表1および表2に示す。また、
ポリエチレンテレフタレート−Aについて、温度と半結
晶化時間との関係を図1に示す。
のシートを成形した。得られた各シートを、オートクレ
ーブ中で、60kg/cm2 の圧力下、12時間保持
し、シート中に二酸化炭素を含有させた。その後、オー
トクレーブからシートを取り出し、直ちに熱媒であるポ
リアルキレングリコール中に1分間浸漬し、表1および
表2に記載の温度に加熱して発泡させた。発泡終了後、
シートを水に浸漬して冷却し、シート状の熱可塑性樹脂
発泡体を得た。
率および平均気泡径を調べた。発泡倍率は、未発泡体お
よび発泡体の密度の比を計算することにより算出した。
平均気泡径は以下のようにして測定した。まず発泡体の
断面を走査型電子顕微鏡により写真撮影し、一定面積内
に存在する気泡の数を数えた。その値をもとにして単位
体積当たりの気泡の数を算出した。その値と発泡倍率か
ら計算により平均気泡径を算出した。
恒温槽中にて22時間加熱した後に取り出し、目視によ
り変形状況を調べ、更に熱収縮率を調べた。熱収縮率
は、恒温槽中へ発泡体を設置する前と加熱後取り出して
から1時間経過した後での縦方向(MD方向)と横方向
(TD方向)の寸法変化より算出した。
れた熱可塑性樹脂発泡体は、150℃以上の高温雰囲気
中に長時間放置した場合でも、変形がなく、収縮も非常
に小さいことがわかる。
れば、非常に微細な気泡を無数に含有した熱可塑性樹脂
発泡体を得ることができる。そして、得られた熱可塑性
樹脂発泡体は、高温雰囲気中に長時間放置した場合で
も、熱による変形はなく、収縮も非常に小さい。
結晶化時間τとの関係を示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】 加圧下において、結晶化度が10%以上
の熱可塑性樹脂中に非反応性ガスを含有させる工程と、
非加圧下において、得られた熱可塑性樹脂を、示差走査
熱量計により測定されるその樹脂の結晶化ピーク温度以
上かつ融点ピーク温度以下の温度範囲で加熱して発泡さ
せる工程と、得られた熱可塑性樹脂を冷却する工程とを
具備したことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方
法。 - 【請求項2】 熱可塑性樹脂を加熱して発泡させる工程
が、その樹脂の半結晶化時間が5分以下である温度範囲
で行われることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹
脂発泡体の製造方法。 - 【請求項3】 熱可塑性樹脂が、飽和ポリエステル樹脂
であることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂発
泡体の製造方法。 - 【請求項4】 飽和ポリエステル樹脂が、ポリエチレン
テレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートであ
ることを特徴とする請求項3記載の熱可塑性樹脂発泡体
の製造方法。 - 【請求項5】 熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂である
ことを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂発泡体の
製造方法。 - 【請求項6】 ポリアミド樹脂が、ナイロン6またはナ
イロン66であることを特徴とする請求項5記載の熱可
塑性樹脂発泡体の製造方法。 - 【請求項7】 熱可塑性樹脂に非反応性ガスを含有させ
るときの圧力が、室温で30〜70kg/cm2 の範囲
であることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂発
泡体の製造方法。 - 【請求項8】 室温で30〜70kg/cm2 の範囲の
加圧下において、密度法または示差走査熱量計により測
定される結晶化度が10%以上の飽和ポリエステル樹脂
中に炭酸ガスを含有させる工程と、非加圧下において、
得られた飽和ポリエステル樹脂を、135〜230℃の
温度範囲において加熱して発泡させる工程と、得られた
飽和ポリエステル樹脂を冷却する工程とを具備したこと
を特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP23310891A JP3061213B2 (ja) | 1990-09-17 | 1991-09-12 | 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24672690 | 1990-09-17 | ||
JP2-246726 | 1990-09-17 | ||
JP23310891A JP3061213B2 (ja) | 1990-09-17 | 1991-09-12 | 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 |
Publications (2)
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JPH04356540A JPH04356540A (ja) | 1992-12-10 |
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Family
ID=26530851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP23310891A Expired - Lifetime JP3061213B2 (ja) | 1990-09-17 | 1991-09-12 | 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3061213B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3486342T2 (de) * | 1983-09-26 | 1995-05-11 | Tektronix Inc | Schaltbarer Farbfilter und seine Verwendung in einer Anzeigevorrichtung mit sequentieller Rasterfolge und voller Farbwiedergabe. |
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JP2011074200A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 |
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-
1991
- 1991-09-12 JP JP23310891A patent/JP3061213B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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