JPH0386504A

JPH0386504A - 熱可塑性樹脂素材を用いた多孔質構造体の製造法

Info

Publication number: JPH0386504A
Application number: JP1221678A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Noguchi; 善弘野口; Tomohisa Imai; 今井　智久; Yutaka Takahashi; 豊高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07110497B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、熱可塑性樹脂粒状素材特に吸音材や断熱材等
に用いる多孔質構造体に用いられる粒状素材の製造方法
に関するものである。

［従来の技術］従来から吸音材、断熱材としては、グラスウール、ロッ
クウール、ウレタンフオームなどの多孔質材が用いられ
ている。またウレタンフオーム。

スチールウールなどの多孔質材は、空気浄化用フィルタ
ーとして用いられている。

これらの多孔質材は、電気掃除機、冷暖房空調器、空気
清浄器などの消音、断熱、空気浄化処理用に多量に使用
されるようになり、多孔質材を低コストで高性能且つ使
用に際して形状等の制約条件の少ないものにすることが
、機器製造業者側から望まれている。

一般に、吸音材や断熱材は、非通気材である構造体に内
張すして用いられる。この構造体は遮音壁としであるい
は空気流の流路の一部を形成する機能を有する。

又フィルタは非通気材の枠に多孔質材を組込んで、フィ
ルタユニットを形成している。この場合、フィルタユニ
ットの多孔質材の周囲から流れが漏れないよう、上記の
非通気材の枠が流れのシール効果を果たしている。

このような多孔質材と非通気材とが組合わされた多孔質
構造体は、それぞれ別部材が組合わされて構成されたり
、発泡性素材を利用して多孔質材が成形された後に、一
部の面を非通気性に加工する等して製作されている。

これらの多孔質構造体、及びその製法に関しては、例え
ば、特公昭５（−１１３１７２号公報の「電気掃除機」
、特公昭５８−５２１３２号公報の「空気調和機の室内
ユニット」、特開昭４８−１０４５号公報の「多胞質熱
可塑性材料及びこれに融着された熱可塑性シート材層か
ら戊る複合物品並びにその製造法」。

特開昭４８−１９８５４号公報の「軟質積層外皮の成形
方法」などに開示されている。

従来、射出成形、押出成形、発泡成形、焼結成形等の成
形において、一般に粒子状の熱可塑性樹脂が素材として
多く使用されているが、前記多孔質構造体を形成するた
めの粒状素材としては、熱可塑性樹脂を用いることが最
も容易な製造手段である。

この熱可塑性樹脂を造粒する製造方法には、ストランド
カット法、シートカット法、ホットカット法、水中カッ
ト法等があるが、それらの方法によって製造される樹脂
粒子の形状は円柱状、角状、偏平状であることが多く、
球状といえるものは殆ど無い。

特開昭８１−１９５８０８号の公報の「熱可塑性合成樹
脂球状粒子の製造法」には、熱可塑性合成樹脂の溶融物を押出機の先端に装着された
ダイのノズルより冷却水中に押出し、ダイ面に接触して
回転するカッター刃により切断して粒状化するに当り、
ダイ入口における樹脂溶融物の粘度が１×１０〜５Ｘ１
０’ポイズとなるごとく樹脂温度を調整し且つノズル１
孔当りの吐出量を０．１〜６．　０ｋｇ／Ｈｒとするこ
とを特徴とする熱可塑性合成樹脂球状粒子の製造法が開
示されているが、ダイ先端部が冷却水水中にあるので、
ダイ表面が冷えた状態にあるため、ポリエチレンやポリ
プロピレンなど特定の樹脂を除き、多くの熱可塑性樹脂
特に非結晶性樹脂を主成分とする樹脂は安定した造粒が
出来ず、この水中カット法による球状粒子の製造法の採
用は困難であった。

即ち、非結晶性樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂は、ポ
リエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂に
比べて、溶融温度の温度依存性が大きいためか押出機の
ダイ部での溶融樹脂の温度低下によって粘度が高くなり
、スクリューモーターの負荷が増大したり、溶融樹脂の
吐出流が不安定となり形状が一定せず、また冷却水温度
が低すざると、ノズル部で樹脂が固化してしまうなど、
形状の安定した熱可塑性樹脂粒子を製造することは困難
であった。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来の多孔質構造体では、比重が均一な多
孔質層とこれより比重の大きい層（例えば、非通気層）
が組合わされた単純形状のものであるので、より性能を
向上させるべく、最適な比重分配や形状のものは、でき
に＜＜、吸音特性や断熱特性などの良いものは得られに
くいという課題があった。

本願出願人は、先に上記のような課題を解消するために
、特願平１−１１０９９６号にて、吸音特性や断熱特性
などを良好なものとすると共に複雑な材質にも対応でき
る多孔質構造体として、比重を、層の厚さ方向もしくは層の面方向に連続的に変
化させた多孔質層を有する多孔質構造体を出願した。

本願発明は、これら上記の多孔質構造体を得るために必
要な粒状素材を効率的に製造する方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］本願発明者は、以上の課題を解決するために、押出機に
よるホットカット法を採用し粒状化する方法即ち非結晶
性樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂を押出機ダイ部より
押出し、熱間にて、ダイ面で回転するカッタ刃により溶
融樹脂を粒状に切断したのち、冷却し粒状化するに際し
、粒子形状と大きさに及ぼす要因を追及した結果、粒子
形状には、ダイ出口における溶融樹脂温度を、該樹脂の
流れ温度より４０℃〜１１０℃高めの範囲になるように
調整し、粒子の大きさは、ダイノズル部の穴径を目標と
する粒状素材長径の３０〜８０％とすることにより、目
標の球状粒子を安定して得られることを確認し、本発明
に至ったものである。

即ち、本発明は、熱可塑性樹脂溶融物を押出機ダイ部より押出し、熱間に
て前記押出機ダイ面で回転するカッタ刃により粒状に切
断した後、冷却し粒状化するにあたり、前記押出機ダイ
出口における溶融樹脂温度を該樹脂の流れ温度より４０
℃〜１１０℃高めの範囲に調整し、長径０．２〜３．０
關の粒状素材を製造することを特徴とする熱可塑性樹脂
粒状素材の製造法である。

また前記押出機のダイノズル部の穴径を粒状素材の長径
の３０〜８０％に調節することを特徴とする上記の熱可
塑性樹脂粒状素材の製造法であり、上記熱可塑性樹脂に
非結晶性樹脂を用いるものであり、さらに上記熱可塑性樹脂にスチレン樹脂（ポリスチレン
、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂）、アクリル樹脂、ポリカーボ
ネート、変性ＰＰＥ、ＰＢＴの非結晶性樹脂から選ばれ
た１種又は２種を用いるものであることを特徴とする前
記の熱可塑性樹脂粒状素材の製造法である。

［作用］本発明の熱可塑性樹脂粒状素材の製造法において、押出
機ダイ出口における溶融樹脂温度を該樹脂の流れ温度よ
り１１０℃を超えて高めにすると、ダイより流出した熱
可塑性樹脂溶融物をカッタ刃によって切る場合、切れが
悪く、ヒゲ付き粒子になったり、粒子同志が融着し易く
なる。さらに悪いケースの場合では、ダイとカッタ刃の
間に溶融樹脂が入り込み、カッタ刃の回転が不能となる
こともある。

また、反対に、溶融樹脂温度を該樹脂の流れ温度より４
０℃以上高めに調整する必要があるが、４０℃未満高め
の場合、ダイからの溶融樹脂の流出が不安定となり、流
出物の表面に不規則な凹凸または波形が発生するばかり
でなく形状も一定しない。

従って、安定して球状粒子を製造するためには、押出機
の温度調節により、ダイ出口の溶融樹脂温度を該樹脂の
流れ温度より４０℃〜１１０℃好ましくは５０℃〜１０
０℃高めの範囲になるように調整するとよい。

なお、ここでの溶融樹脂の流れ温度の測定は、ＡＳＴＭ
　　Ｄ５６９−８２による。

以上のようにダイ出口の溶融樹脂温度を前記範囲に調整
することの他に、重要なことは、ダイからの樹脂の流出
量がある。流出量はスクリューの回転数やダイの穴数に
よりほぼ決まるが、この流出量に合わせてカッター刃の
回転数を調整すればよい。

また、目標とする直径の球状粒子を得るには、ダイノズ
ル部の穴径を粒状素材の長径の３０〜８０％範囲内に調
節し実施すればよいが、場合によっては、樹脂の種類や
押出機の運転条件により流出物の径が変化することがあ
るので、目標とする径となるよう上記範囲内でダイ穴径
を調整することが好ましい。。

一方、後述する実施例の第１図に示すように、回転する
カッタ刃（５）による溶融物の切断において、熱間にて
切断された粒子は回転軸とほぼ直角方向に飛ばされ、押
出機（１）のホットカット装置（２）の内壁に沿って急
速に流れている水や空気等の流体、望ましくは水により
急冷されることにより粒子の融着を防ぐことが出来る。

なお、ここでの流体は、液体注入口（６）より圧送され
、ホットカット装置（２）の内壁に沿って流れながら熱
い粒子を冷却し、粒子とともに排出口（７）より排出さ
れる。

本発明において使用される熱可塑性樹脂は、非結晶性樹
脂を主成分とするものであればその種類は限定されＡい
が、例えばポリスチレン、ＡＳ樹脂（アクリルニトリル
−スチレン樹脂）、ＡＢＳ樹脂（アクリルニトリル−ブ
タジェン−スチレン共重合樹脂）等のスチレン樹脂、ア
クリル樹脂。

ポリカーボネート、変性ＰＰＥ　（ポリフェニレンエー
テル）などの非結晶性樹脂から選ばれた１種、及びＡＢ
Ｓ樹脂／ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの
非結晶性樹脂を主成分とするポリマーアロイなどがある
。

さらには、粒子素材の直径が０．２ｍｍ未満になると、
空孔径が小さくなって、多層材の機能例えば吸音特性、
断熱特性が低下する。また、空孔径を大きくしようとす
ると、粒子間の融着度合が少なくなり、機械的強度が低
下する。直径が３−一を超えると、断熱特性は良いが吸
音特性が低下するので粒子素材の直径は０．２〜３關好
ましくは１〜２■１の範囲としたものである。

この粒状素材を安定して安価に製造することは従来困難
であったが、本発明によって容易に粒状素材を製造する
ことが可能となった。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例］第１図に本発明で用いた押出機のホットカット装置の形
状の一例を示す縦断面図を、第２図及び第３図はダイス
とカッタ刃の正面図で、第２図はカッタ刃が１枚、第３
図はカッタ刃が２枚の場合を夫々示したものである。

図において、１は押出機、２はホットカット装置、３は
モーター、４はダイス、５はカッタ刃、６は流体注入口
、７は流体及び粒子排出口、８はノズル穴である。

第１図に示すスクリュー径４０＋ｎφの押出機１に、熱
可塑性樹脂として三菱レーヨン■製・ダイヤペットＡＢ
Ｓ　３００１のＡＢＳ樹脂（流れ温度１４０℃）を軟化
温度以上、熱分解温以下の温度で溶融して、ホットカッ
ト装置２の先端部のダイス４のノズル８（ノズル数１２
個、ノズル穴径１．２ｍｍ）士り溶融物を熱間にて押出
し、熱い内にダイ面で回転するカッタ刃５により粒状に
切断したのち、液体注入口６より注入した流水で冷却し
、排出ロアより流水と共に球状粒子を排出し製造した。

この場合、ＡＢＳ樹脂の溶融樹脂温度を、該樹脂の流れ
温度より３０℃〜１２０℃高めの範囲１７０〜２６０℃
に、且つノズル穴径を０．８〜１．５＋＋ｎに調整し、
さらに溶融樹脂押出量、カッタ切断回数等の製造条件を
変更し得られた粒子形状を観察した。その結果を判定し
て第１表に示す。

第１表に示す如く、ＡＢＳ樹脂の流れ温度より＋３０℃
、＋１２０℃高めに設定した比較例１及び２又水中カツ
ト法で製造した比較例３．４では、目的とする球状形状
が得られていない（判定ＮＯ）が、溶融樹脂温度が該樹
脂の流れ温度より＋６０℃〜＋９０℃の範囲にある本実
施例１〜５では、いずれも球状の１．４〜２．９＋ａ＋
＊の粒状素材が得られた。（判定ＯＫ）また、本実施例１〜５では成形された粒子径に対してダ
イス４の穴径は５２〜６７％にあり、この場合良好な粒
子が得られる。

以上の実験の結果から、溶融樹脂温度とダイス穴径が本
製造法における支配的要因であることが判明し、このこ
とから、目的とする球状形状を得るための溶融樹脂温度
は、該樹脂の流れ温度より４０℃〜１１０℃高めの範囲
に調整することが望ましく、又タイスノズル部穴径８を
得られる粒子径の３０〜８０％範囲内に調整することが
望ましい。

次に、本発明に係る樹脂粒状素材を用いた多層構造体を
第４図（イ）、（ロ）に示す。

第４図において、（１１）は多孔質構造体、（１２）は
中実層又は融合層、（１３）は多孔質層である。

第４図に示すように、多孔質構造体（１１）は、比重を
層の厚さ方向若しくは層の面方向に連続的に変化させた
多孔質層（１３）を有するものである。

また、本発明に係る樹脂粒状素材を用いた多孔質構造体
（１１）は、比重を変化させた多孔質層（１３）を構成
する粒状素材を、球体若しくは楕円体としたものである
。

本発明に係る樹脂粒状素材を用いた多孔質構造体（１１
）は、第４図（イ）に示すように、比重を変化させた多
孔質層（１３）と、この多孔質層（１３）よりも空孔率
が小さい中実層（１２）とを層状にしたものであり、さ
らには、中実層（１２）が融合層で多孔質層（１３）と
融着しているものであり、さらには、この融合層（１２
）を非通気性としたものである。

また、多孔質構造体（１１）は、第４図（ロ）に示すよ
うに、複数の比重を変化させた多孔質層（１３）と中実
層（１２）とを組合わせたり、中実層（１２）の厚さを
１００ミクロン以下のスキン層（１４）としたものであ
る。

また、この多孔質構造体（１１）は、比重を変化させた
多孔質層（１３）の−側面に、この多孔質層（１３）よ
りも空孔率が小さい中実層（１２）を、他側面に厚さ１
００ミクロン以下のスキン層（１４ンを設けたものであ
る。

さらに、この多孔質構造体は、比重を変化させた多孔質
層を構成する粒状素材を複数の異なる形状や材質にした
ものである。

以上の多孔質構造体では、比重すなわち空孔率を変化さ
せた多孔質層が、各種特性を向上させる。

例えば、厚み等に応じて空孔率の変化度合を変えて吸音
特性の周波数特性を制御したり、輻射や熱伝導による断
熱機能の制御を両立させたりする。

さらに、球体状素材を用いると成形時の層状態が安定す
る。尚、音波の侵入深度や音響エネルギーの壁間粘性効
果より吸音特性を最適にする粒状形状が存在する。

また、多孔質層と中実層やスキン層とは融着され、特に
非通気性の中実層とを層状にすると遮音特性が向上し、
さらに融着されたスキン層により低周波数で多孔質体の
音響インピーダンスが極小になり低周波域の吸音特性を
向上させる。

任意層の多層材では、相乗的に機能が発揮されるととも
に構造体としての機能も付加される。

さらに、樹脂以外に遮音やシールド或いは強度向上など
に寄与する粒状素材を含ませると機能は付加される。

以上の多孔質体は吸音だけでなく、断熱、保温、含油軸
受、フィルター等広範囲な用途に用いることが出来るも
のであるが、その効果を最大限に得るためには前述の如
く、構成する粒状素材を球体若しくは楕円体とし、さら
にはその長径を０．　２〜３．０＋ｎとすることが望ま
しい。

［発明の効果］以上のように本発明の製造法によれば、長径が０．２〜
３．０ｗ＋ｍの熱可塑性樹脂粒状素材が球形に近い状態
で安定して得られ、該素材を使用して、吸音、断熱、保
温、含油軸受、フィルター等広範囲の用途に利用できる
多孔質構造体を低コストで作る為に供することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いたホットカット装置の形
状の一例を示す縦断面図、第２図及び第３図は夫々カッ
タ刃が１枚及び２枚の場合のダイスとカッタ刃の正面図
、第４図は本発明による粒状素材を適用した多孔質構造
体の模式図である。図において、１・・・押出機、２・・・ホットカット装
置、３・・・モーター、４・・・ダイス、５・・・カッ
タ刃、６・・・流体注入口、７・・・流体及び粒子排出
口、８・・・ノズル穴、１１・・・多孔質構造体、１２
・・・中実層（融合層）、１３・・・多孔質層、１４・
・・スキン層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱可塑性樹脂溶融物を押出機ダイ部より押出し、
熱間にて前記押出機ダイ面で回転するカッタ刃により粒
状に切断した後、冷却し粒状化するにあたり、前記押出
機ダイ出口における溶融樹脂温度を該樹脂の流れ温度よ
り４０℃〜１１０℃高めの範囲に調整し、長径０．２〜
３．０ｍｍの粒状素材を製造することを特徴とする熱可
塑性樹脂粒状素材の製造法。
（２）前記押出機のダイノズル部の穴径を粒状素材の長
径の３０〜８０％に調節することを特徴とする１項記載
の熱可塑性樹脂粒状素材の製造法。
（３）前記熱可塑性樹脂として非結晶性樹脂を用いるこ
とを特徴とする１項記載の熱可塑性樹脂粒状素材の製造
法。
（４）前記熱可塑性樹脂としてスチレン樹脂（ポリスチ
レン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂）、アクリル樹脂、ポリカ
ーボネート、変性ＰＰＥ、ＰＢＴの非結晶性樹脂から選
ばれた１種又は２種を用いることを特徴とする１項記載
の熱可塑性樹脂粒状素材の製造法。