JP3654697B2

JP3654697B2 - スキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法

Info

Publication number: JP3654697B2
Application number: JP02765096A
Authority: JP
Inventors: 勝幸宇佐美; 稔幸岡田
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: JPH09216273A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両表面にスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法に関する。詳しくは、膨張可能な熱可塑性樹脂を押出成形して発泡シートを成形するに際し、簡易な構造の冷却プレートをダイの先端に装着して、１台の成形装置で両表面にスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スキン層を有する発泡樹脂シートの製造方法は、例えば、特公昭４５−２９９１９号公報、特公昭４８−１２４２３号公報等に開示されており既に公知である。しかし、これらに開示される方法は、マンドレルが装着された複雑な構造のダイ、成形具等を使用する方法である。また、多品種の製品を製造する場合には、製品形状に合わせて多種類のダイ、成形具等を備える必要が有り、多品種の製品を少量生産する場合には設備費が増大しコストアップになる。
【０００３】
また、特開昭５０−１０７０６７号公報、特開昭５１−５７８号公報等にもスキン層を有する発泡樹脂シートの製造方法が開示されている。しかし、これらに開示される方法は、２台以上の押出機を使用し、一方の押出機で発泡層を成形し、他方の押出機でスキン層を成形した後、両者を積層する方法である。そのため工程が煩雑となり、結果として製造コストが高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構造の押出成形装置を用いて、スキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートを製造し得る方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、ダイの先端に特定の形状の冷却プレートを装着し、ダイから吐出した膨張可能な熱可塑性樹脂を特定の条件下で冷却することにより、両面に厚いスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートが容易に製造し得ることを見出し、本発明に至った。
【０００６】
即ち、本発明により、膨張可能な熱可塑性樹脂をダイから押出し、ダイ先端に装着された上下２面の冷却面を有する冷却プレートを用いて冷却、賦形するスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法であって、該冷却プレートの上下２面の冷却面が開き角度５〜３５°で前方向に開き、該冷却プレート冷却面の温度が２０〜１００℃であることを特徴とするスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の特徴は、上下２面の冷却面を有する冷却プレートをダイ先端に装着し、ダイから吐出した膨張可能な熱可塑性樹脂を冷却し、スキン層を形成することにある。本発明に用いる冷却プレートは、極めて簡単な構造をしており、安価に設置できる利点がある。また、次工程における冷却ロールの表面間隔、発泡シートの引取速度を調節することにより、発泡シートの厚みを適宜調節することができ、少量多品種の熱可塑性樹脂発泡シートを製造する方法として極めて有用である。
尚、本発明において、膨張可能な熱可塑性樹脂とは、熱可塑性樹脂と発泡剤とを押出機等の成形機内で加熱、混練、溶融することにより形成される、発泡剤及び／または発泡ガスを含む溶融状の熱可塑性樹脂を意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる膨張可能な熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂に発泡剤を添加、混合し、押出機等の成形機内で加熱、混練、溶融することにより得られる。膨張可能な熱可塑性樹脂は、押出機等の成形機先端のダイリップからシート状に押出され、ダイの先端に装着された冷却プレートの冷却面によりシートの表面が冷却され、スキン層が形成される。冷却プレートにより冷却されないシート内部は発泡して発泡層を形成する。得られた発泡シートは、好ましくは冷却ロールにより更に冷却されながら引き取られ、製品となる。以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明に用いる熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン及びプロピレン−他のオレフィン共重合体、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン−他のオレフィン共重合体等のポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの内、ポリオレフィンが好ましく用いられる。
【００１０】
発泡剤として、チッソ、炭酸ガス、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、エチレン、プロピレン、水、石油エーテル、塩化メチル、モノクロルトリフルオルメタン、ジクロルジフルオルメタン、ジクロルテトラフルオルエタン、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、水素化ホウ素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジッド）アゾビスイソブチロニトリル、パラトルエンスルホニルヒドラジッド等が挙げられる。
【００１１】
発泡剤の添加量には特に制限はなく、通常、発泡樹脂シートの製造に使用される程度の量で差支えない。発泡剤の添加量は、シートの発泡倍率により変わるが、通常、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部程度である。
熱可塑性樹脂には、必要に応じて、発泡剤の他、滑剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、顔料、染料等の他の添加剤を添加してもよい。
【００１２】
次いで、本発明に用いる冷却プレートの一例を図面に示して説明する。〔図１〕は、Ｔダイの先端に装着された冷却プレートの側面の断面図である。押出機の先端に装着されたＴダイ１の先端に冷却プレート２、２’が装着される。Ｔダイ１の内部には偏平状の樹脂の流路が入口からリップ４に向かって貫通して形成され、流路はマニホールド３を経てリップ４、４’に通じている。冷却プレート２、２’は上冷却面５及び下冷却面６を有する。冷却プレート２は、その上冷却面５の一端がリップ４の内表面と同一水平面となるように、また、冷却プレート２’は、その下冷却面６の一端がリップ４’の内表面と同一水平面となるようにそれぞれ装着され、ボルト７、７’でＴダイ１に取り付られる。冷却プレート２、２’の内部には温度調節用媒体の通路８、８’が設けられる。Ｔダイ１と冷却プレート２、２’の取り付け面には断熱材９、９’を挟み込むことが好ましい。
【００１３】
本発明は、冷却プレート２、２’の上冷却面５と下冷却面６のなす角度θ（樹脂の流れ方向に向かって開く角度）を特定の範囲に限定したことに特徴がある。本発明の目的を達成するためには角度θは、５〜３５°の範囲にあることが好ましい。さらに好ましくは８〜３０°である。角度θは、得られる熱可塑性樹脂発泡シートのスキン層の厚み、スキン層の表面状態、押出成形性等に影響を及ぼす。角度θが大きくなり過ぎるとリップ４、４’から吐出した膨張可能な熱可塑性樹脂が冷却プレート２、２’の上冷却面５及び下冷却面６と密着し難くなり、厚いスキン層の形成が困難となる。逆に、小さくなり過ぎると、冷却プレート２、２’を通過する膨張可能な熱可塑性樹脂の流動性が低下し、表面状態が良好な発泡シートが得難くなる。かかる観点から、角度θは上記範囲にあることが好ましい。
【００１４】
冷却プレート２、２’の長さ（水平方向の長さ、以下同様）は樹脂流動の圧損が大きくなり過ぎない程度であることが好ましい。また、短か過ぎると内部に温度調節用媒体の通路９等の加工が困難となる。かかる点を考慮すると、冷却プレート２、２’の長さは１０〜５０ｍｍ程度が好ましい。冷却プレート２、２’の上冷却面５及び下冷却面６により形成される空間の左右両側面は開放しておいてもよいし、また、金属板等を取りつけて密封してもよい。
【００１５】
押出機内で加熱、混練、溶融された発泡剤を含む熱可塑性樹脂は、膨張可能な熱可塑性樹脂となってＴダイ１のマニホールド３を経てリップ４、４’から吐出され、次いで、冷却プレート２，２’の上冷却面５と下冷却面６によりその両表面が冷却され、シートの両面にスキン層が形成される。スキン層が形成された膨張可能な熱可塑性樹脂は、内部において膨張して発泡層を形成する。発泡剤を含む熱可塑性樹脂を押出機内で混練、溶融する温度は、樹脂の種類により変化するが、通常、１２０〜２５０℃程度である。
【００１６】
冷却プレートの温度は、スキン層の厚さ、スキン層の表面状態等に影響を及ぼす。温度が高いと、スキン層の表面状態は良好であるがスキン層が薄くなり、温度が低いとスキン層の表面状態が悪くなる。これらを考慮すると、冷却プレートの温度は、上冷却面５及び下冷却面６の温度が２０〜１００℃となるように制御することが好ましい。さらに好ましくは５０〜８０℃である。冷却プレートの角度θ及び温度を上記範囲に制御することにより厚みが０．３〜２ｍｍのスキン層がシート両表面に形成される。
【００１７】
冷却プレートで冷却されて両表面にスキン層が形成された熱可塑性樹脂発泡シートは、内部が膨張するので、更に、対をなす小ロール群等の冷却ロールを用いて室温近傍の温度まで冷却しながら所定の厚みにすることができる。この場合、発泡シートの厚み調整は、対をなす少なくとも１対の冷却ロールの表面間隙と引取速度を調整することによって行うことができる。冷却ロール群の対の数の上限は特に制限されないが、１０対程度あればよい。
【００１８】
本発明を適用して製造できる熱可塑性樹脂発泡シートの厚み（表裏スキン層と内部発泡層の合計）は、冷却プレートの形状によっても異なるが、通常、５〜５０ｍｍ程度である。〔図１〕示した角度θが大きいものは厚い発泡シート、逆に角度θが小さいものは薄い発泡シートの製造に適用することが好ましい。例えば、角度θが１７度である冷却プレートを使用した場合、厚みが８〜２０ｍｍである発泡シートが容易に製造可能である。
【００１９】
対をなす冷却ロールの表面間隙と引取速度を調整することにより、同一の製造設備（冷却プレート）で広範囲の厚みのスキン層を有する発泡シートが製造できる。本発明では、冷却ロールの表面間隙としては５〜５０ｍｍ、引取速度としては１０〜５００ｍｍ／ｍｉｎ程度である。発泡シートの引取方法としては、ゴムロール、キャタピラー等を使用する方法が挙げられる。
【００２０】
上記のようにして製造されたスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートは、幅と長さを所定のサイズにカットして製品となる。通常、幅は２０〜２０００ｍｍ、長さは０．２〜５ｍ程度である。
【００２１】
尚、冷却プレートとダイの間は、ダイが冷却されないよう断熱することが好ましい。断熱の方法としては、ＰＥＳ、ＰＥＥＫ等の熱伝導度の小さい物をダイと冷却プレートの間に介在させる方法、ダイ又は冷却プレートを凹に削りダイと冷却プレートの接触面積を少なくする方法などを挙げることができる。また、冷却プレートの上下両冷却面はテフロン加工等により発泡樹脂の滑り性を良くしておくことが好ましい。
【００２２】
尚、本発明を適用することにより製造されるスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートは、適度の剛性を有し、軽量であるので、木製板の代替として棚板、テーブル等の家具、事務用品の資材、建築資材、文房具資材など種々の分野において使用することが可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明について詳細に説明する。
実施例１
ポリプロピレン（三井東圧化学（株）製、商品名：ＢＪＨＨ−２２８３）１００重量部、アゾジカルボンアミド（以下、ＡＤＣＡという）系発泡剤０．７重量部及び流動パラフィン０．２重量部をヘンシエルミキサーで混合して樹脂組成物を得た。
押出機（シリンダー径：４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：２８）のシリンダー先端にＴダイ（リップ開口部の幅：１５０ｍｍ、リップの開き間隔：０．７ｍｍ）を取付け、更に、Ｔダイ先端に〔図１〕に示したものと同様の形状の冷却プレート（θ：１７度、水平長さ：２０ｍｍ、側面：開放型）を０．２ｍｍ厚みのポリエーテルエーテルケトン製シートを間に挟んで装着し、冷却プレート内部に温水を循環して冷却プレートの冷却面温度を８０℃に制御した。更に、冷却プレートの後に、対になった小ロール群（直径：８０ｍｍ、対ロールの表面間隙：１０ｍｍ）を６対取付けた。
上記成形装置を用いて、押出機シリンダー温度１８０℃、ダイ温度１９０℃、の条件下で、得られた樹脂組成物を加熱、混練、溶融してＴダイから押出し、冷却面温度が８０℃の冷却プレートで溶融シートの両表面を冷却し、さらに、６対の小ロール群で室温まで冷却しながら速度２５ｍｍ／ｍｉｎで引取り、両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートを製造した。得られた発泡シートの厚みは１０ｍｍ、見掛密度は０．３ｇ／ｃｍ³、スキン層の厚みは表裏共に０．５ｍｍであった。主な成形条件、並びに、得られた発泡シートの厚み、各スキン層の厚み、及び発泡シートの見掛密度を〔表１〕に示す。
【００２４】
実施例２〜７
冷却プレートの冷却面温度、冷却ロール面間隙、及び引取速度を〔表１〕に示した条件に代えた以外は、実施例１と同様にして両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートを製造した。主な成形条件、並びに、得られた発泡シートの厚み、各スキン層の厚み、及び発泡シートの見掛密度を〔表１〕に示す。
【００２５】
実施例８〜１０
ＡＤＣＡ系発泡剤の添加量を０．４重量部に変え、冷却プレートの開き角度を８度に変え、冷却プレートの冷却面温度、冷却ロール面間隙、及び引取速度を〔表１〕に示した条件に代えた以外は、実施例１と同様にして両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートを製造した。主な成形条件、並びに、得られた発泡シートの厚み、各スキン層の厚み、及び発泡シートの見掛密度を〔表１〕に示す。
【００２６】
実施例１１〜１３
炭酸水素ナトリウム系の発泡剤を２．０重量部使用し、冷却プレートの開き角度を３０度に変え、冷却プレートの冷却面温度、冷却ロール面間隙、及び引取速度を〔表１〕に示した条件に代えた以外は、実施例１と同様にして両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートを製造した。主な成形条件、並びに、得られた発泡シートの厚み、各スキン層の厚み、及び発泡シートの見掛密度を〔表１〕に示す。
【００２７】
比較例１
冷却プレートの冷却面温度を１０℃に変えた他は、実施例１と同様にして両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートを製造した。スキン層の厚みは２．５ｍｍであったが、その表面がガサガサであり表面状態が不良であった。主な成形条件、並びに、得られた発泡シートの厚み、各スキン層の厚み、及び発泡シートの見掛密度を〔表１〕に示す。
【００２８】
比較例２
開き角度が３度の冷却プレートを使用した他は、実施例４と同様にして両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートを製造した。しかし、発泡樹脂は、冷却プレート間の中心部から押出されるだけで、良好なスキン層を有する発泡シートは得られなかった。
【００２９】
比較例３
開き角度が４０度の冷却プレートを使用した以外は、実施例１と同様にして両面にスキン層を有するポリプロピレン発泡シートの製造を試みた。しかし、ダイから押し出された発泡樹脂が冷却プレートの冷却面に殆ど接触せず、表面が波打ち状となり良好なスキン層が形成されなかった。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構造の冷却プレートをダイの先端に装着し、特定の温度で冷却するだけで、厚いスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートを製造することができる。その上、同一の冷却プレートを用いて、厚みが異なる発泡シートが製造でき、スキン層の厚みも容易に調節することができる利点がある。そのため、両面にスキン層を有する発泡シートが、スキン層のない発泡シートとほぼ同等のコストで製造可能となり、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、ダイの先端に装着された冷却プレートの側面断面図である。
【符号の説明】
１Ｔダイ
２、２’冷却プレート
３マニホールド
４、４’リップ
５上冷却面
６下冷却面
７、７’ボルト
８、８’温度調節用媒体の通路
９、９’断熱材
θ 上冷却面と下冷却面がなす角度

Claims

膨張可能な熱可塑性樹脂をTダイから押出し、Tダイ先端に装着された上下２面の冷却面を有する冷却プレートを用いて冷却、賦形するスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法であって、該冷却プレートの長さが１０〜５０ｍｍであり、上下２面の冷却面が開き角度５〜３５°で前方向に開き、該冷却プレート冷却面の温度が２０〜１００℃であり、該冷却プレートで冷却した後、室温近傍の温度まで冷却しながら速度１０〜５００ｍｍ／ｍｉｎで引取ることを特徴とするスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。
膨張可能な熱可塑性樹脂が、発泡剤及び／または発泡ガスを含むポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項１記載のスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。
冷却プレートが上下２面のみからなることを特徴とする請求項１記載のスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。
表裏各スキン層の厚みが０．３〜２ｍｍ、発泡シートの全厚みが５〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。
冷却プレートで冷却した後、ロールの表面間隔が５〜５０ｍｍである少なくとも１対の冷却ロールを用いて室温近傍の温度まで冷却することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスキン層を有する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法。