JP3688032B2

JP3688032B2 - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法

Info

Publication number: JP3688032B2
Application number: JP28936195A
Authority: JP
Inventors: 卓北浜; 真人内藤; 圭吾成田; 良菊沢
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: JPH09104027A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を成形する方法としては、発泡粒子を金型内に充填し、スチームで加熱して発泡粒子を二次発泡させ粒子相互を融着させる方法（以下、このような成形方法をバッチ式成形法と呼ぶ。）のみが採用されていた。一方、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の場合は、発泡粒子を上下のベルト間に挟んで搬送しながら加熱領域を通過させて連続的に成形する方法（以下、このような成形方法を連続的成形法と呼ぶ。）も採用されており、スチームで加熱する方法を採用した特公昭５２−２４２４号の方法、高周波で加熱する方法を採用した特公昭４１−１６３２号の方法、熱風で加熱する方法を採用した特公昭４７−４２６２１号の方法等が知られている。連続成形方法はバッチ式成形法に比べ、発泡粒子の成形体を連続的に製造でき、しかも長尺な成形体を得ることもできる利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を、例えば特公昭５２−２４２４号に記載されているようなスチーム加熱による連続成形方法で成形しようとすると、発泡粒子加熱用のスチームが発泡粒子供給側へ漏れ出し、加熱不足による粒子の融着不良や二次発泡不良等を生じたり、このスチーム漏れが激しくなると粒子が供給側に逆流してしまう等の問題があった。この理由はポリスチレン系樹脂発泡粒子とポリオレフィン系樹脂発泡粒子との二次発泡性能の違いによるものと考えられる。即ち、ポリスチレン系樹脂は非晶質であることや、発泡粒子製造の際に用いた発泡剤の保持性が良好で、発泡粒子中に発泡剤を数％程度は含有していること等により、比較的低い温度（通常１００℃以下）で発泡粒子の二次発泡が生じる。このためポリスチレン系樹脂発泡粒子を連続成形する場合、発泡粒子が加熱領域に到達する前に緩やかな二次発泡が生じて粒子相互間の間隙を塞ぎ、しかもポリスチレン系樹脂発泡粒子は、０．５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ前後という比較的低圧のスチームで成形が可能であることと相俟って、スチームの粒子供給側への漏れ出しを容易に防止でき、この結果、確実な成形が行えるものと考えられる。
【０００４】
これに対してポリオレフィン系樹脂は結晶性であり、しかも発泡粒子製造の際に用いた発泡剤は、比較的短時間で粒子内から逃散してしまうため、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を二次発泡させるには、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の場合よりも高い温度とする必要がある。このため、スチームの漏れ出しを防止できる程度にポリオレフィン系樹脂を加熱領域前で二次発泡させることは容易ではないとともに、ポリオレフィン系樹脂を二次発泡させるためには高圧のスチームを供給する必要があるため、加熱領域前でポリオレフィン系樹脂発泡粒子をある程度二次発泡させ得たとしても、発泡粒子の二次発泡力のみでは高圧のスチームの漏れ出しを防止することが困難であったと考えられる。このように発泡粒子を二次発泡させて粒子相互を融着させて良好な成形体を得るために、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の場合よりも高い圧力のスチームを必要とするポリオレフィン系樹脂発泡粒子の場合、加熱用スチームの漏れが生じ易く、この結果、加熱用スチームの圧力が低下して発泡粒子を十分に加熱することができなくなって良好な成形体が得られなくなるばかりでなく、スチームの漏れが激しくなると発泡粒子が供給側に逆流して成形不能となるという問題があった。
【０００５】
一方、特公昭４１−１６３２号に記載されているような高周波加熱による方法は、装置が大型で高価となるという問題や、高周波照射時にスパークを生じる危険等があり、更に加熱温度範囲を狭い範囲内に制御して加熱しなければならないポリオレフィン系樹脂発泡粒子の加熱手段としては不向きである。また特公昭４７−４２６２１号に記載されているような熱風加熱方法も、加熱温度の制御が難しく、且つスチームよりも熱容量が小さいために均一に加熱することが困難であり、やはりポリオレフィン系樹脂発泡粒子を連続成形するための加熱手段としては不向きであった。
【０００６】
このように、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の成形方法としては、従来から採用されている連続的成形方法は、発泡粒子の成形体を効率良く得られる方法であるが、このような連続的成形方法を単にポリオレフィン系樹脂発泡粒子に適用したというだけでは、到底優れた成形体を得ることは困難であった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、優れた成形体を連続的に成形することのできるポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は歩リオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法は、内圧が１．３〜３．０ａｔｍに高められたポリオレフィン系樹脂発泡粒子を、発泡粒子供給領域において圧縮比が６０〜９５％となるように徐々に圧縮した後、無端走行する上下のベルト間に挟んで成形領域を搬送しながらスチーム加熱し、発泡粒子を融着させて成形体を得ることを特徴とする。また本発明方法において、発泡粒子を、１０°以下の絞り角度で徐々に圧縮することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法の実施に係わる成形装置の一例を示し、図中Ａは発泡粒子供給領域、Ｂは成形領域である。この成形装置は、発泡粒子を蓄えたホッパー１と、上側ロール２ａ、２ｂ間を無端走行するベルト３と、下側ロール４ａ、４ｂ間を無端走行するベルト５を有している。上側ロール２ａ、下側ロール４ａは駆動回転し、上側ロール２ｂ、下側ロール４ｂは回転せずに、上側のベルト３、下側のベルト５は、それぞれロール２ｂ、４ｂの周面を摺動するように構成されている。ロール２ｂ、４ｂのベルトと接触する面には、ポリテトラフロロエチレン（テフロン）等からなる滑材が設けられ、当該面での滑り性が向上されるようになっている。発泡粒子供給領域Ａにおいて、上側のベルト３の下側部３ａは、上側のベルト３と下側のベルト５との間隔が、成形領域Ｂ方向に向かうにつれて徐々に狭くなるような傾斜角を持って設けられている。上側のベルト３の傾斜角は、図示しない駆動手段によって上側ロール２ｂを上下することにより、調節できるようになっている。６は押圧補助板で、該押圧補助板６は上側ロール２ｂを上下させて上側のベルト３の傾斜角を調節する際に、ベルト３とともに傾斜角を変え得るように構成されている。
【００１０】
一方成形領域Ｂにおいては、上側のベルト３の下側部３ａ、下側のベルト５の上側部５ａは、厚さ規制板７、８間に挟まれて走行し、上側のベルト３の下側部３ａの下面側と、下側のベルト５の上側部５ａの上面側との間に一定間隔が保たれるように構成されている。厚さ規制板７、８及び前記押圧補助板６はアルミ板の如き金属板等からなり、ベルト３、５と接する側の面には、ベルト３、５の滑り性が良くなるように、テフロン等からなる滑材が固定されている。尚、特に図示しないが、発泡粒子供給領域Ａ、成形領域Ｂにおいて、上下のベルト３、５の両端縁側（ベルトの走行方向に沿ったベルトの両端縁部側）には、圧縮された発泡粒子や成形体の滑り性が良くなるように、金属板等の表面にテフロン等からなる滑材を固定した幅規制板が設けられており、成形部Ｂには、上下方向と左右の幅方向とを囲まれた成形用空間部Ｃが形成されるようになっている。
【００１１】
ベルト３、５としては、スチーム透過性を有するものであれば特に限定されないが、通常は厚みが０．２〜１．０ｍｍ程度のステンレススチールベルトに、直径０．５〜３．０ｍｍの貫通穴を、１０〜５０ｍｍ程度のピッチで多数穿設したものが使用される。成形領域Ｂには、供給領域Ａから供給された発泡粒子をスチーム加熱して成形するためのスチーム供給部９と、成形体を冷却するための冷却手段１０を有し、更に必要に応じ、加熱部の前後に加熱部より出てくるスチームを吸引排出する吸引部を有している。厚み規制板７、８には、必要に応じて貫通孔が設けられており、例えばスチーム供給部９から供給された加熱用スチームは、厚み規制板７、８に設けられた貫通孔から、ベルト３、５に設けられた貫通孔を経て成形用空間部Ｃに供給されるようになっている。尚、特に図示しないが、スチーム供給部９、冷却手段１０は、成形領域Ｂの厚み規制板７、８側に設けられているのみならず、幅規制板側にも設けられていて良い。
【００１２】
本発明において、ホッパー１から供給されるポリオレフィン系樹脂発泡粒子１１の基材としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のオレフィン系単独重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム共重合体等のオレフィン系共重合体、或いは上記ポリオレフィン系単独重合体やポリオレフィン系共重合体と、スチレン系樹脂及び／又はアクリル系樹脂とのグラフト重合体等のポリオレフィン系樹脂が挙げられ、これらは適宜混合して用いることもできる。これらの樹脂は無架橋のまま、或いは架橋した状態で使用される。
【００１３】
本発明においてポリオレフィン系樹脂発泡粒子１１としては、無架橋エチレン−プロピレン共重合体或いは無架橋直鎖状低密度ポリエチレンを基材樹脂とし、発泡粒子の示差走査熱量測定で得られるＤＳＣ曲線に２つの吸熱ピーク（２重ピーク）を有するものが好ましい。上記ＤＳＣ曲線とは、発泡粒子０．５〜４ｍｇを示差走査熱量計によって、室温から１０℃／分の昇温速度で２２０℃まで昇温して測定した際に得られるＤＳＣ曲線をいう。基材樹脂が無架橋エチレン−プロピレン共重合体或いは無架橋直鎖状低密度ポリエチレンであって、ＤＳＣ曲線に２つの吸熱ピークを有する発泡粒子は、２つの吸熱ピークを有しないものに比べ、表面平滑性、寸法安定性及び機械的強度に優れた成形体が得られる効果がある。
【００１４】
本発明において、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子１１としては、粒子内圧が高められたものを用い、１．３〜３．０ａｔｍの粒子内圧を付与したものが好ましい。この粒子内圧が付与された発泡粒子を発泡粒子供給領域Ａにおいて、徐々に圧縮しつつ搬送することで、スチーム供給部９より供給される加熱用スチームがホッパー側に漏れ出すのを防止することができる。粒子内圧が高められた発泡粒子は、スチーム供給部９より供給され、ホッパー方向へ移動してくるスチームによって加熱されて２次発泡することで、発泡粒子間の隙間を埋め、スチームをシールし、ホッパー側へのスチームの漏れ出しを防止すると考えられる。この発泡粒子の２次発泡は、発泡粒子供給領域Ａの後半部分（成形領域Ｂ側）からスチーム供給部９までの間で生じ、スチームをシールしていると考えられる。発泡粒子に付与された粒子内圧が１．３ａｔｍ未満の場合は、加熱用スチームがホッパー側に漏れ出して、成形領域Ｂの加熱部において十分な成形スチーム圧の確保がし難くなり、良好な成形が行えなくなる虞れがある。そしてスチーム漏れが多量となると発泡粒子がホッパー側に逆流してしまい、運転不能となるため好ましくない。また粒子内圧が３．０ａｔｍを超える場合には、前記スチーム漏れの虞れはなく、運転上の問題はないが、得られる成形体は表面の発泡粒子だけが融着し、内部の発泡粒子の融着が不良となり易い。また発泡粒子１１は、密度、粒径等に特に制限はないが、通常、密度０．２〜０．０１ｇ／ｃｍ³、粒径２〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。ポリオレフィン系樹脂発泡粒子１１の粒子内圧を付与するには、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を加圧容器内で加圧する方法が採用される。加圧に用いる気体としては、空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性無機ガスが挙げられるが、通常は空気が好ましい。
【００１５】
発泡粒子供給領域Ａにおいて、ホッパー１から供給された発泡粒子１１を徐々に圧縮するが、この時、絞り角を１０°以下、より好ましくは１〜５°の絞り角度で徐々に圧縮することが好ましい。図１に示す装置の場合、上側の無端走行ベルト３の下側部３ａ部分が、発泡粒子供給領域Ａにおいて１０°以下の傾斜をなすように調節する。発泡粒子を１０°を超える絞り角で圧縮しようとすると、圧縮を受けた粒子の反発力により粒子がホッパー方向に戻り易くなってしまい、結果として所望の圧縮率が得られなくなる。また粒子を圧縮する上では絞り角は小さい方が好ましいが、絞り角が小さい程、装置長さが長くなってしまうため、粒子がホッパーに戻らない範囲で絞り角を適宜選定することが望ましい。
【００１６】
上記のようにして発泡粒子を徐々に圧縮するが、発泡粒子は圧縮比が６０〜９５％、特に７５〜９０％となるように圧縮することが好ましい。この発泡粒子の圧縮は発泡粒子間の隙間を埋めることで前記した発泡粒子の２次発泡によるスチームシールを補助し、スチームのホッパー側への漏れ出しをより防止する効果とともに、粒子がスチールベルト間で動き難くなるため、スチームにより粒子がホッパー方向に逆流しようとするのを抑える効果があり、安定した運転をするためには必要なものである。
そして圧縮の度合いに関しては、圧縮比が６０％未満の場合（過圧縮）、運転上は特に問題ないが、得られる成形体の融着が悪くなり易く、表面の粒子だけ融着して内部の粒子が融着不良となる虞れがあるため好ましくない。また圧縮比が９５％を超える場合（圧縮不足）は、スチームシールが不完全となり易く、供給される発泡粒子の倍率バラツキや、粒子内圧のバラツキ等でスチームがホッパー方向に漏れ出したり、粒子が逆流して運転不能になり易いため好ましくない。
尚、上記発泡粒子を圧縮する比率（圧縮比）は、粒子供給部入口の断面積（図１において上側ロール２ｂの中心部直下における粒子供給部の断面積）に対する、加熱部の断面積の割合を言う。
【００１７】
発泡粒子供給領域Ａで圧縮された発泡粒子１１は、圧縮された状態で上下のベルト３、５間に挟まれて成形領域Ｂに搬送され、スチーム供給部９において供給される加熱用スチームによって加熱された後、冷却手段１０によって冷却される。スチーム供給部９から供給される加熱用スチームの圧力は、通常、１．０〜４．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇである。冷却手段１０としては、例えば冷却水循環パイプを内挿した冷却板等が用いられる。以上の工程が連続的に繰り返し行われ、長尺な成形体１２を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１〜５、比較例１〜２
表１に示す発泡粒子を用いて図１に示す装置（成形空間部寸法：幅３００ｍｍ、厚さ２５ｍｍ）により、発泡粒子供給領域Ａにおいて異なる圧縮比となるように発泡粒子を圧縮した後、ベルト３、４間に挟んで成形領域Ｂに搬送して成形した。発泡粒子の圧縮比の調節は、上側のベルト３を張架した上側ロール２ｂを上下に移動させ、絞り角（ベルトの傾斜角）を変えることによって行った。発泡粒子を圧縮する際の絞り角及び発泡粒子の圧縮比を表１に併せて示す。成形領域Ｂ内に搬送した発泡粒子は、表１に示す圧力のスチームにより加熱され、その後、冷却部において冷却されて成形される。得られた成形体の性状を表２に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【表２】

【００２１】
発泡粒子の融着性は、得られた成形体から厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのサンプルを切り出し、このサンプルを長手方向に引っ張って破断させ、破断面における発泡粒子の破壊個数の割合で評価した。
○・・・破断面において、発泡粒子破壊（粒子の材質破壊）が５０％以上
×・・・破断面において、発泡粒子破壊が５０％未満で、粒子間破壊が５０％以上
として評価した。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法によれば、従来バッチ式成形方法でしか成形が困難とされていたポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続的成形が可能となり、生産性が向上するため、大幅な製品コストダウンを図ることができる。またバッチ式成形方法では困難であった長尺なポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体を得ることができるため、成形体表面に合成樹脂フィルムを積層した複合パネルの製造も連続して効率良く行うことができ、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体を芯材とする複合パネルのコストダウンも図ることができる。また発泡粒子は厚み方向に対して圧縮された状態で成形されるため、金型内で発泡粒子を成形して得た成形体に比べ、柔らかい感触の成形体が得られる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の一実施態様を示す成形装置の略図である。
【符号の説明】
３、５ベルト
９スチーム供給部
１１ポリオレフィン系樹脂発泡粒子
１２成形体
Ａ発泡粒子供給領域
Ｂ成形領域

Claims

内圧が１．３〜３．０ａｔｍに高められたポリオレフィン系樹脂発泡粒子を、発泡粒子供給領域において圧縮比が６０〜９５％となるように徐々に圧縮した後、無端走行する上下のベルト間に挟んで成形領域を搬送しながらスチーム加熱し、発泡粒子を融着させて成形体を得ることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法。
発泡粒子を１０°以下の絞り角度で徐々に圧縮することを特徴とする請求項１記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法。