JPH01500812A - ポリ塩化ビニル発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １、発明の名称 ポリ塩化ビニル発泡体の製造方法 ２、発明の詳細な説明 今日では、ポリ塩化ビニル発泡体を製造する方法は幾つか公知のものがある。

本発明者らは、ポリ塩化ビニルから発泡体を作るため本発明に関係のある興味深 い３種の基本的に異なった方法について述べることにする。

第１の方法は、独立気泡を有するポリ塩化ビニル発泡体を得ることのできる高圧 法に関するものである。

この方法は幾つかの段階を包含している。即ち、ポリ塩化ビニルを化学発泡剤、 安定剤、および多分これ以外の工程管理用物質や添加剤と混合する。これらの組 成物は比較的低温で、恐らく幾つかの段階を経て徹底的に混合させる。こうして 完全混合させたものを金型に入れ、この金型を閉じて、例えば強力な機械プレス 装置を用いて約１８０バールの高圧に維持し、かつこの樹脂混合物に約１７０° Ｃ以下の加熱を行なう、この温度で化学発泡剤は分解して気化し、同時に樹脂混 合物も可塑化されである程度均質化（ゲル化）される、樹脂混合物を十分に加熱 し、長時間（普通４０〜６０分間）高圧に維持した後、金型と樹脂混合物をポリ 塩化ビニルのガラス転移点以下の温度まで冷却して、たとえガス状となった化学 発泡剤が高い内圧を保っていたとじても、外圧を除去した時に樹脂混合物が発泡 しないようにする。硬質の半成型品となった樹脂組成物を金型から取り出してし ばらく貯蔵しておく０次いで、この樹脂組成物を約１００°Ｃに再加熱する。こ うすると、ポリ塩化ビニルは可塑化され、同時に化学発泡剤の内圧が僅かに増加 する。この結果、樹脂組成物は内圧膨張圧と樹脂の張力が平衡状態に達するまで 膨張が起こる。

樹脂組成物中の熱安定剤の大部分は約１００°Ｃ以上の温度で分解するので、こ れがなければポリ塩化ビニルが分解を起こすためこのような膨張相には普通使用 できない。

この方法で得られたポリ塩化ビニル発泡体は独立気泡を有し５約４０Ｋｇ／ｍ３ 以下の密度となる。この方法では約６００Ｋｇ／Ｉ’までの密度の発泡体も製作 できる。使用する化学発泡剤の相分解に必要な静的圧力が高いので。

得られる製品の大きさには実際上極めて大きな制約がある。また、すべての部分 が比較的均等な加熱を受けるようにするため金型中で樹脂混合物を加熱すること の困難さも招いている。普通、化学発泡剤は発熱形のものが用いられている。こ の結果、樹脂混合物全体が発泡剤の分散に結び付く大きい熱エネルギーを受ける 前に樹脂組成物の「焼け」や分解という欠点を生じる原因となっている。このた め、加熱される樹脂組成物の肉厚も制約されることになる。その上、この方法は 設備費が比較的高価につく。

第２の方法は、ポリ塩化ビニル発泡体の製造に広く利用されている押出法に関す るもので、樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル、化学発泡剤、安定剤および必要なら ば工程管理用薬剤と添加剤よりなり、これらの組成物を約１１０°Ｃの比較的低 温で十分混合させ、押出様に投入する前に普通粉末またはベレット状にしておく 、押出機中ではこれらの組成物を約１８０℃の高温で徹底的に混合させて比較的 に均質な（ゲル化した）溶融体とし、同時に発泡剤に十分熱エネルギーを付与し て分解を開始させる。この段階では発泡剤の分解が付属治具を含めた押出機外で 起こるように調節する。押出機を出た後、樹脂組成物は徐々に分解した発泡剤の 高圧によりこの内圧と樹脂組成物の張力が平衡に達するまで膨張する。

この方法は連続方式で極めて高度の自動化ができる。

また、比較的低設備費で大容量のものが得られる。しかしながら、この方法によ って得られる発泡体は普通多量の連続気泡を有している。また、この方法では約 ４５０Ｋｇ／＠３以下の密度のポリ塩化ビニル発泡体は得られなかった。このこ とは、この方法によって得られるポリ塩化ビニル発泡体は比較的多量の発泡剤に よって大きな独立気泡が作られていることを裏付けている。また、このことは、 もし過大の発泡剤を加えると高濃度の発泡剤がそれぞれのセル中に非常に大きな 力となる膨張力を付与し、その結果樹脂組成物の膨張性ガスを保持しようとする 能力を越えてガスがセル表面を破裂して逸出するようになることを意味している 。その結果、得られた製品は発泡剤を少ししか使わなかったものよりも密度が高 くなり、その上、セル表面が破裂して不満足なものとなることが多い、普通、処 方即ち製造条件としては、可能な限り最低密度を持ち、製品表面の良好なものが 得られるように決めねばならない。

第３の方法は、ポリ塩化ビニルと安定剤と恐らくは工程管理用薬剤と添加剤とよ りなる樹脂混合物の押出成型によるものである。それぞれの組成物を、最終混合 物を押出機に投入する前に、約１１０°Ｃという比較的低温下で十分に混合させ る。この混合物を押出機中で。

ｊり高温下で溶融し、同時に均質化させる。溶融させた後、例えば炭酸ガスや窒 素ガスのようなガスを高温下でこの溶融物に付与する。これらのガスはこの溶融 物中に分散し、押出様を出た後外圧が低下することによって樹脂混合物を膨張さ せる。この方法は極めて合理的で、極めて低密度の（約３０Ｋｇ／■３に近い） ポリ塩化ビニル発泡体を与える。しかし、得られた製品は連続気泡を有し、従っ てどのような低圧下でも例えば水分を吸収する。

多くの場合、ポリ塩化ビニル発泡体は独立気泡製品が好ましい、その理由は液体 の吸収が少なく、断熱性の優れたものとなるからである。

本発明は、上記のような方法に基づいて得られた独立気泡を有し、好ましい化学 的特性と物理的特性を持ったポリ塩化ビニル発泡体が得られる他、押出機、その 他適当なプラスチック成型機でポリ塩化ビニル発泡体を極めて効率良く製造させ るものである。

この方法はポリ塩化ビニル、安定剤、化学発泡剤、および必要なら工程管理用薬 剤と添加剤よりなる均質なポリ塩化ビニル組成物を、この組成物中に前記化学発 泡剤を微細分散させて使用することを包含するものである。このような化学発泡 剤の微細分散は前記樹脂混合物を可塑化、均質化させて均質な溶融物とし、十分 ゲル化した中間体とすることによって達せられる。

このようなゲル化段階では、溶融物の温度を樹脂組成物の各成分はもちろん分解 促進剤を用いて化学発泡剤の分解温度以下に維持するか、または樹脂混合物の他 の成分や工程の各パラメーターが発泡剤の分解／気化の全くまたは無視できる程 度にしか起こらない程度の温度水準以下に維持しなければならない、前記のゲル 化はプラスチック成型機中で行なわれ、ここで温度。

混合効果、圧力等の必要条件が例えば押出機に適合するようにする。

樹脂組成物に種々の物質を配合するため、各種の混合機、成型機および最終製品 の要求に適合する機械が使用できる。しかし、この樹脂混合物は十分ゲル化させ た中間体を発泡剤の分散／気化を全くまたは殆ど起こさないように処理しなけれ ばならない、今日使用されている１例えばアゾジカルボンアミド（Ａ　Ｄ　、Ａ 　）のような化学発泡剤は分解温度が約２３５°Ｃである。普通この分解温度は 約１７０〜１８０°Ｃまで下げて、ポリ塩化ビニルの分解によるトラブルを避け ねばならない、このことは発泡剤用の分解促進剤、即ち「キツカー（ｋｉｃｋｅ ｒ）　Ｊを添加して行なわれる。原則として、鉛、亜鉛、カドミウムまたは錫を ベースとする金属化合物を使用する。使用するポリ塩化ビニルは、エマルジョン 重合型（ｅ−ＰＶＣ）か、塊状重合型（ｒｎ　−Ｐ　Ｖ　Ｃ）か、懸濁重合型（ ｓ−ＰＶＣ）かこれらの混合物であってもよい、また１例えば酢酸ビニルと塩化 ビニルとの共重合樹脂を使ってもよい。

ゲル化したポリ塩化ビニルは次の処理相に送られ、同じ機械中で処理を行なうか 、または別の機械で処理を行なって、この後例えば押出機または射出成型機のよ うな処理機で処理するのに適した形にする。樹脂組成物は、ペレットまたは粉末 状で投入したり、樹脂組成物を着色しないゲル化工程から加熱された状態で投入 してもよい、このようにして、ポリ塩化ビニル発泡体製造時のエネルギー節減が 実施できる。

この処理相で、ポリ塩化ビニル組成物は、分解促進剤を加えた化学発泡剤の分解 温度以上の温度に迅速に加熱され、他の樹脂組成物も同時に高い外圧を受けるよ うにしておく、これによって、化学発泡剤が処理機中で膨張するのが避けられる 。樹脂組成物を機械的に処理し、処理機中で混練して、その大部分がほぼ同じ温 度に加熱されるようにする。均一な温度に迅速に到達できることによって、今日 使用されており、先に述べたような公知の高い静圧法で起こる問題点とされてい る化学発泡剤から生じる発熱が比較的巧みに調節できる０機械的処理で起こる樹 脂組成物全体の迅速な加熱により、化学発泡剤の迅速な分解も実施できる。この 全工程は３〜５分で済むが、今日材なわれている高圧法では４０〜６０分もかか る。

樹脂組成物を成型機からできるだけ引き伸ばして取り出すと、樹脂組成物に加わ る外圧が小さくなって。

化学発泡剤の内圧と樹脂組成物の張力との間の平衡関係が保たれるまで樹脂組成 物は膨張する。前記の樹脂組成物は１６０〜２３０°Ｃの高温で膨張するので極 めて軟らかく、高い膨張率が得られる。この処理工程では、加えられた熱安定剤 の大部分が有効に作動するので、このような高温が使用できる。樹脂組成物が膨 張後収縮するのを防ぐためにある種の処方の場合膨張の直前に樹脂組成物の温度 を下げる必要のあることもある。膨張させた後、ポリ塩化ビニル組成物を冷却さ せる０次いで、処理条件に従って以下の処理を行なう、得られたポリ塩化ビニル 製品は極めて微細に分散した独豆気泡体となる。

先に述べたように、樹脂混合物の処方を作る時、使用する樹脂処理機を熟慮し、 最終製品にめられる諸特性を配慮することが必要である。もし前記のゲル化工程 と１発泡剤分解工程用の両方に押出機を使用するのであれば、下記のような独豆 気泡を持った硬質ポリ塩化ビニル発泡体を得ることのできる樹脂混合物を使用す るのが好ましい。

割青引ト ポリ塩化ビニル（Ｋ値：約６０）　１０ロステアリン酸塩　０．８ パラフイン・ワックス　０．５ 錫−安定剤　５ 分解促進剤（亜鉛華）　３ 化学発泡剤　（ＡＤＡ；アゾジカルボンアミド）４ポリメタクリル酸メチル　１ ０ ポリエチレン・ワックス　０．８ 可塑剤　（ＤＯＰ、ジオクチルフタレート）　１０Ｗ１↓　： ポリ塩化ビニル（Ｋ値：約６０）　１０ロステアリン酸塩　１ パラフイン・ワックス　１ 化学発泡剤　（ＡＤＡ；アゾジカルボンアミド）　５ポリメタクリル酸メチル　 １５ ポリエチレン・ワックス　１ 可塑剤　（ＤＯＰ；ジオクチル７タレー））８硫酸鉛　１０ 釆Ｊ１忙■： ポリ塩化ビニル（Ｋ値：約８０）　１００ステアリン酸塩　１．５ パラフイン・ワックス　１．５ 化学発泡剤　（ＡＤＡ；アゾジカルボンアミＦ）　６ポリメタクリル酸メチル　 Ｉ５ ポリエチレン・ワックス　１ 可塑剤　（ＤＯＰ、ジオクチルフタレート）１２硫酸鉛　１２ 上記の樹脂組成物の各成分を、例えば所謂ターボミキサーのような適当なミキサ ー中で温度が約１１０℃となるまで混合する０次いで、この混合物を冷却してか ら例えば押出機のような樹脂処理機に投入する。ここでこの樹脂混合物を、他の 混合物成分と共存する化学発泡剤の分解温度より僅かに下回る最高でも約１５０ ’Ｃという温度で処理し、混合し、溶融し、均質化して均質な溶融物とする。

この工程はまたゲル化工程と呼ばれ、化学発泡剤が全くまたは無視できる程度に しが分解／気化されないで、微細分散した均質な溶融物を与える。このゲル化し た組成物を次の処理相に移送して、ここで同じ樹脂処理機中で処理するがまたは さらに処理な進めるために別の樹脂処理機に移送する。このゲル化した樹脂組成 物はゲル化工程中よりもやや低い温度にするが、十分冷却させて新しい樹脂処理 機へ移送する。この場合。

所謂ベレット状の微細粒に切断するのが好ましい。

押出機、射出成型機または他の適当な樹脂処理機であってもよいが、これらの樹 脂処理機中でこのゲル化した樹脂組成物を機械的に処理し、同時に温度もこの樹 脂組成物の他の成分と共存する化学発泡剤の分解温度以上−一この場合前記の約 １７５°Ｃ以上−一となる。

この樹脂処理機中の外圧は、徐々に分解する化学発泡剤の膨張圧以上に保持しな ければならない、化学発泡剤の分解／気化を完全に行なわせるためには、前記樹 脂組成物を普通少なくとも３〜５分間前記の温度および圧力下で機械的に処理／ 混練する０次いで、幾分冷却されてはいるがまだ高温の樹脂組成物を樹脂処理機 のオリフィスから取り出し、その直後または徐々に外圧を大気圧まで低下させる 。これによって、まだ高温の樹脂組成物は化学発泡剤からの内圧と樹脂組成物の 張力との平衡が成り立つまで膨張を続ける。この後樹脂組成物を例えば空気また は水を用いて冷却し、必要ならば例えば機械的に処理を行なう。

最終製品の物理的特性９特に高温特性を改良し、同時に化学的特性分向」−さ− ｉＪるために、樹脂組成物分子の一部を架橋さぜＣもよい、　ｂ：の架橋の実施 には７例えば高温で架橋を開始させる過酸化物触媒を用いてもよいＬ７、例えば ガンマ−線のような高エネルギー源を用いてもよい、また、この架橋は前記樹脂 組成物に特に高温を付与する必要のない化学４？橋剤を添加させ１“行なっても よい、このような化学架橋剤としては、例えばイソシアネート類がある。このよ うな架橋の実施が早期に過ぎないようにするため、普通、遅延剤を化学架橋剤と 併用するのが好ましい、同じ理由から、化学架橋剤は、場合によっては、前記工 程の実行可能な最終工程−一例えば化学発泡剤の分解相の直前−一で添加すべき である。

本発明は、独立気泡を有する。樹脂組成物中に加える可塑剤量によって決るが、 軟質から硬質に及ぶ各種のポリ塩化ビニル発泡体の製造可能性を提供するもので ある。

独立気泡を持ったポリ塩化ビニル発泡体は１例えば次のような領域の製品に使用 できる。

断　熱　材：　例えば、冷蔵庫や天然ガス／石油輸送用パイプ・ライン等。

浮揚性製品：　例えば、フロート、ブイ、ポンツーン等。

構　造　材：　例えば、コアー材としてポリ塩化ビニル発泡体を有する軽量サン ドイ ッチ構造体く壁材、ポート、航空 機用）。

国際調査報告 一一―＃Ｉ幻−Ｉ−−・　？σｒｌＮＯ８７，０ｃｃ６０

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）独立気泡を有し、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）および／または塩化ビニル共 重合樹脂と、化学発泡剤と、安定剤と、必要ならば工程管理用薬剤と添加剤より なる発泡体の製造方法において、樹脂混合物が樹脂処理機で処理され、この処理 相に十分ゲル化した状態で投入され、化学発泡剤をこのゲル化工程で樹脂組成物 中に地の工程パラメーターと共に樹脂組成物のゲル化が良好に進むが、同時にこ の化学発泡剤が全くまたは無視できる程度にしか分解／気化させないような温度 で微細分散させ、樹脂組成物をそれと混合した前記化学発泡剤の分解／気化温度 以上の温度でこの発泡剤の少なくとも７５％が前記処理機または延長機中で分解 ／気化するのに適した時間前記処理機中で機械的に処理（混練）し、前記処理が 化学発泡剤の少なくとも７５％が分解／気化するまで樹脂組成物中の各所に直径 ０．０６ｍｍ以上のガス状セルを形成するのを防止できるような高い外圧を前記 樹脂組成物に加え、化学発泡剤の少なくとも７５％が分解／気化した後樹脂組成 物の外圧を低下させ、必要ならばこの樹脂組成物の温度を低下させて、処理され た樹脂組成物を所望の形状に膨張させることを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体 の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、樹脂組成物中の化学発 泡剤が分解／気化する時樹脂組成物中の発泡剤組成物１ｇ当り１５０カロリー以 下の熱量を発生するような発泡剤組成物よりなることを特徴とするポリ塩化ビニ ル発泡体の製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、押出機または射出成型 機が樹脂処理機として使用されることを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体の製造 方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、樹脂処理機が押出機ま たは射出成型機であり、樹脂組成物に加わる外圧が押出機／射出成型機の１本以 上のスクリューにより樹脂組成物の必要な圧縮と必要な外圧が前記押出機／射出 成型機の前記スクリューの後の樹脂組成物中の圧縮力とは別個に前記スクリュー 中で与えられるような方法で付与されることを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体 の製造方法。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、前記樹脂処理機が複数 の連結した樹脂処理機を第１の処理相が押出機となるように使用し、前記樹脂混 合物を前記処理機に非ゲル化状態で投入し、前記樹脂混合物をこの樹脂混合物が その樹脂混合物のそれ以外の成分と共に化学発泡剤の分解温度以下の温度で十分 にゲル化させるような方法で第１の押出機中で処理し、それによって前記化学発 泡剤を全くまたは無視できる程度にしか分解／気化させないで前記樹脂組成物中 に微細分散させ、この樹脂混合物を高温状態で次の処理相に移送させて特許請求 の範囲第１項に記載したような処理を行なうことを特徴とするポリ塩化ビニル発 泡体の製造方法。
6. （６）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、例えば押出機または射 出成型機を処理機として使用し、前記樹脂組成物を非ゲル化状態でこれらの処理 機に投入し、ゲル化と化学発泡剤の微細分散が化学発泡剤の全くまたは無視でき る程度にしか分解／気化することなく処理機の初期相で実施され、次いでこの樹 脂組成物に前記処理機中に移送されて特許請求の範囲第１項に記載したような処 理を行なうことを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体の製造方法。
7. （７）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、前記樹脂処理機を出た 後前記樹脂組成物が高温の膨張した状態で成型用治具に投入され、ここで樹脂組 成物に最終形状を付与することを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体の製造方法。
8. （８）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、樹脂組成物の外圧を前 記処理後段階的に低下させることを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体の製造方法 。
9. （９）特許請求の範囲第１項に記載の製造方法において、前記樹脂組成物が化学 発泡剤の分解／気化相に至る直前に例えばイソシアネートのような架橋剤の形の 添加剤を受けいれることを特徴とするポリ塩化ビニル発泡体の製造方法。