JP3143115B2 - 熱可塑性合成物質から発泡物質を製造する方法およびこの方法を実施するための押出成形機 - Google Patents

熱可塑性合成物質から発泡物質を製造する方法およびこの方法を実施するための押出成形機

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に記
載した熱可塑性合成物質から発泡物質を造るための方法
およびこの方法を実施するための特許請求の範囲の請求
項６項に記載の押出成形機に関する。
押出し成形によって造られる発泡物質製品の市場にあ
っては、ここ60年代の半ばに、炭化水素類に入る可燃性
の発泡剤ペンタンに代わる物質としてフルオールクロル
炭化水素（FCKW）の使用によって決定的に好都合なもの
になって来た。押出成形の際FCKW−タイプのR11、R12、
R113およびR114の使用の開始と共に、品質および取扱に
関して市場の要望にそうような半製品と生成物を造るこ
とが可能になった。
学術上の認識を基に、エアロゾル技術および冷却技術
にあっても噴霧剤および冷却剤として、またエレクトロ
ニックス産業にあって洗浄剤として、並びにポリウレタ
ン発泡にあっても発泡剤として使用されているFCKW−気
体は、地球を取巻く大気圏の上層のオゾン層の破壊を著
しく促すことが確認されている。
従って極く最近では、これまで使用されて来た極めて
容易に発火し易い、オゾン層を破壊することのないペン
タンの使用に逆戻りする傾向にある。
この目的のためもちろん発泡剤添加用の配量系が使用
されるが、これらの配量系は発泡剤が加圧系内における
ポンプの摩耗により系外に流出し、これにより発火の危
険が増大しないように構成されている。更にこの発泡剤
配量系は、装置から離して設けなければならない。是非
とも必要な他の付加的な安全処置は、発泡物質押出成形
機の据え付け場所周辺、フイルム−中間貯蔵所、深絞り
領域内および発泡物質屑の再押出成形する領域内におけ
る空気を更新するための激しい通気並びに発泡物質半製
品および製品の静電気帯電を逃して防止する装置を付加
的に設けることである。従って、発泡剤としてのペンタ
ンの使用は極めて問題がある。
米国特許第3,839,239号公報から、発泡されたポリオ
レフィンを造るために、押出成形機内で溶融されたポリ
オレフィンに順次発泡工程を好都合なものにする色々な
性質を備えた二つの異なる発泡剤を添加し、重量の僅か
な気泡構造の小さな発泡されたポリオレフィンを造るこ
とが知られている。しかし、第一の発泡剤として添加さ
れる液状の発泡剤は既に上記のような欠点を有してい
る。特に、その際、窒素とCO2が付加的な発泡剤として
使用されている。
ヨーロッパ特許公開第０ 279 293号公報には、自体
極めて混合しにくい合成物質から発泡剤で発泡可能な混
合物を製造する方法が記載されている。この方法にあっ
ては、合成物質混合物に加圧下に発泡剤が噴射混入され
る。この発泡剤も特に窒素である。
環境汚染を低減するために、米国特許第4,424,287号
公報から、従来の環境を汚す発泡剤に付加的に、例えば
CO2が添加され、これにより環境を汚す発泡剤の割合が
低減されることが記載されている。
ポリスチロールおよびポリエチレンの押出成形発泡物
質には発泡剤に対する一定の要件を設定する必要があ
る。
発泡剤は溶融物に融解しなければならないが、その粘
度およびそのガラス温度は著しく変わってはならない。
発泡剤は膨張の間、残留ガス濃度を低く抑えるために、
高い蒸発速度を有していなければならない。透過は生じ
てはならない。何故ならこの透過は凝固する以前にセル
の破壊を招くからである。
本発明の課題は、良好な発泡特性を有しかつ使用した
際、極めて均一なセル構造を有する発泡物質が得られる
発泡剤と成核剤を提案する。
この発泡剤は全くオゾン層の破壊を招くことがない。
またこの発泡剤により発泡密度が僅かとなり、軽量の発
泡物質が得られる。これにより包装産業において包装材
料として使用した際重量が僅かとなり、比較的高価な合
成物質の使用が可能な限り僅かで済む。
上記の課題は本発明により、この混合物内に第二の成
核剤としての気体状の窒素を第一の成核剤と混合された
合成物質の重量に対して0.1〜0.5重量％の量で噴射混入
し、引続き発泡剤として液状のエタノール（C2H5OH），
プロパン−２−オール（C3H7OH）或いは２−メチルプロ
パン−２−オール（C4H9OH）或いはこれらのアルコール
類の混合物を或いはこれらのアルコール類と30％以下の
水との混合物を、第一の成核剤と混合された合成物質の
重量に対して0.5〜５重量％の添加量で噴射混入するこ
とにより解決される。
窒素を既に可塑化した溶融物内に混入し、短時間処理
を行った後上記の群のアルコールを溶融物内に噴射混入
した際、使用した窒素成分により極めて均一なセル構造
が達せられることがわかった。セル調節のために第二の
成核剤としての窒素を使用しなかった場合、アルコール
類でのみ発泡された合成物質にあっては極めて不均一な
かつ極めて大きなセル構造が達せられることがわかっ
た。しかし、気体状の窒素を所望の量で付加的に合成物
質溶融物内に噴射した場合、極めて満足のいく結果が得
られることがわかった。
本来の成核剤（本発明の場合にはタルク）には合成物
質溶融物内で最初に噴射された窒素が付着する。次いで
引続き、上記のアルコール類もしくはそれらの約50％の
混合物を溶融物内に噴射した際、アルコール類は再び主
に僅かなタルク／窒素粒子に付着し、従って溶融物質内
における物質のこのような特別に順序立てた噴射により
均一なセル構造および同時に優れた比重量が達せられ
る。
更に、液状のアルコール類を溶融物内に噴射する場
合、窒素は充分に溶融物内で分散されて（この分散はタ
ルクによって著しく好都合に行われる）存在していなけ
ればならない。両噴射位置間の間隔は最低2Dでなければ
ならない。
更に上記のアルコール類は、これと混合されている溶
融物がノズルから流出した際比較的良好な冷却も行われ
ると言う利点を有している。即ち、例えばエタノール
（沸点78℃）を使用した際、ノズルからの流出の際驚く
程迅速にセルが凝固する。
表に示した実験により、三つの上記のアルコール類の
混合物も良好な発泡結果を与えることがわかった。
それぞれ約50％のアルコール類を他のアルコール類と
混合した場合、表４、５と６に示したような結果が得ら
れ、使用し得る比重量と均一なセル構造が得られ、特に
有利であることがわかった。混合比は一方のアルコール
20〜80％に対しての他のアルコールの比率であり、この
範囲において変化させることにより容易に改善された結
果が得られる。
上記のアルコール類を30％以下の水と混合した際、形
成されるセルの大きさを加減することが可能である。ア
ルコールを20％希釈した場合大きなセルが得られる。ア
ルコールを35％より多量の水で希釈した場合、極めて大
きな、不均一なセルが形成される。
上記の方法を実施するための押出成形機は、下流に向
かって先ず気体状の付加的な成核剤のための噴射装置
を、そして少なくとも2D（式中Ｄはスクリューの直径）
の間隔において液状アルコールのための噴射装置を備え
ている。この間隔は、気体状の第二の成核剤を充分にか
つ均一に混合するために極めて有利である。
気体状の成核剤を既に含んでいる合成物質溶融物内
に、本発明の方法により、上記の物質を噴射混入するこ
とにより、高い発泡剤富化が達せられる。したがって著
しく改善されたセル構造の外にこれに加えて極めて軽量
な発泡物質が得られる。
以下に添付した図面に図示した実施例につき本発明を
詳しく説明する。
押出機成形１内にスクリュー２が設けられており、こ
のスクリューは伝動機構３により回転運動させられ、ホ
ッパー４から装填された材料を融解し、均質化し、頭部
５方向に送る。
噴射ノズル６から付加的な成核剤として気体状のN
2が、そして噴射ノズル７からは液状のアルコール類
（エタノール）が押出成形室８内にこの押出成形室８内
の圧力を越える圧力で噴射される。
窒素（N2）およびアルコール類のために公知の配量装
置９が使用される。
頭部には図示していない調温装置に接続されている調
温流路10が設けられている。
圧力センサ11により頭部５の室12内の圧力が測定され
る。室12内の圧力は流路を適当に形成することにより、
またマンドレル13を軸方向で、即ち矢印方向に、移動す
ることにより調節される。
押出成形室８内の圧力は圧力センサ14により検出さ
れ、機械部分に与えられる。
表内に記載した実験を行う際、押出成形室８内で噴射
ノズル６と７の領域内において、圧力は180〜200バール
の圧力に調節される。スクリュー２の端部においては、
圧力は約100バールに低減される。頭部においては材料
−発泡剤混合圧力は平均して60〜80バールである。
混合物の温度は押出成形室８内で噴射ノズル６と７の
領域内において約240℃である。その後温度はスクリュ
ー先端方向に115℃までに調節される。
以下の表に、色々な重量の量の発泡剤並びに色々な割
合の付加的な成核剤および発泡剤を使用した例を示し
た。第二の成核剤を使用しないで行った例も示した。こ
の場合、窒素を付加的に成核剤として使用して始めて極
めて良好な発泡結果が得られることが明瞭に認められ
る。環境を汚染することのないアルコール類が付加的な
セル調節物質としての窒素と混合されてのみ優れた結果
を与えることがわかった。
窒素の添加を行わなかったアルコール類での実験によ
り、アルコール類のみを使用して形成されたセル構造が
極めて不均一であり、形成された発泡合成物質は脆いこ
とが証明された。第二の成核剤として気体状の窒素を使
用して始めて、一方において極めて均一なセル構造が、
他方において著しく改善された発泡剤の富化が達せら
れ、これにより比重量が著しく改善されることが明瞭に
なった。
全部で26の比較例を、しかも窒素とアルコール類の重
量％、得られた比重量、発泡物質厚みおよびその都度の
使用したアルコール類の量％を記載して掲げた。記載し
たアルコール類の量百分率は、残余の百分率がそれぞれ
水であることを意味している。市販のポリスチロールを
使用した。
【図面の簡単な説明】
第１図は押出成形機の概略図、 第２図は押出成形機の概略縦断面図。 図中符号は、 １……押出機、２……スクリュー、３……伝動機構、４
……ホッパー、５……頭部、６……成核剤用噴射ノズ
ル、７……アルコール類用噴射ノズル、８……押出成形
室、９……配量装置、10……調温流路、11……圧力セン
サ、12……室、13……マンドレル、14……圧力センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 9/00 - 9/42 B29C 47/00 - 47/96 B29C 67/20 - 67/22

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性合成物質、押出成形工程以前に既
    に乾燥状態で合成物質顆粒と混合されている粉末状の第
    一の成核剤と発泡剤とから成る発泡物質を製造する方法
    であって、押出成形機内にあって合成物質と同一の成核
    剤とが混合され、可塑化され、可塑化された混合物内に
    作業工程下流に設けられている噴射開口より発泡剤が噴
    射混入する様式の、発泡物質を製造する方法において、
    この混合物内に第二の成核剤としての気体状の窒素を第
    一の成核剤と混合された合成物質の重量に対して0.1〜
    0.5重量％の量で噴射混入し、引続き発泡剤として液状
    のエタノール（C2H5OH）、プロパン−２−オール（C3H7
    OH）或いは２−メチルプロパン−２−オール（C4H9OH）
    或いはこれらのアルコール類の混合物を或いはこれらの
    アルコール類と30％以下の水との混合物を、第一の成核
    剤と混合された合成物質の重量に対して0.5〜５重量％
    の添加量でを噴射混入することを特徴とする、発泡物質
    を製造する方法。
  2. 【請求項２】第一の粉末状の成核剤としてタルクを使用
    することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】発泡剤として20〜80％のエタノール（C2H5
    OH）と20〜80％のプロパン−２−オール（C3H7OH）から
    成る混合物を使用することを特徴とする請求項１或いは
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】発泡剤として20〜80％の２−メチルプロパ
    ン−２−オール（C4H9OH）と20〜80％のエタノール（C2
    H5OH）から成る混合物を使用することを特徴とする、請
    求項１或いは４に記載の方法。
  5. 【請求項５】発泡剤として20〜80％のプロパン−２−オ
    ール（C3H7OH）と20〜80％の２−メチルプロパン−２−
    オール（C4H9OH）とから成る混合物を使用することを特
    徴とする、請求項１或いは４記載の方法。
  6. 【請求項６】中空円筒形の、作業工程下流方向で相前後
    して設けられている二つの噴射領域を備えたケーシング
    から成り、このケーシング内に駆動回転される均質化ス
    クリューが設けられている、押出成形機において、第一
    の噴射領域が気体状の成核剤のための噴射装置（６）に
    より、第二の噴射領域が液状発泡剤のための噴射装置
    （７）により形成されていること、 両噴射領域間の間隔が少なくとも2D（式中Ｄはスクリュ
    ーの直径）の距離で維持されていることを特徴とする、
    押出成形機。
JP02242849A 1989-09-15 1990-09-14 熱可塑性合成物質から発泡物質を製造する方法およびこの方法を実施するための押出成形機 Expired - Lifetime JP3143115B2 (ja)

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