JPH0446217B2

JPH0446217B2 -

Info

Publication number: JPH0446217B2
Application number: JP60292207A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Arai; Hirobumi Maruyama; Masanori Saito; Masanori Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Priority date: 1985-12-26
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1992-07-29
Also published as: JPS62151325A

Description

【発明の詳細な説明】

(a) 発明の目的本発明はポリプロピレン系樹脂発泡粒子の型内
成形法に関する。（産業上の利用分野）本発明の成形方法は、ポリプロピレン系樹脂発
泡粒子より、複雑な形状の発泡成形品であつて、
かつ均一な密度分布を有する型物発泡成形品を成
形するのに有利に使用される。（従来の技術）従来、気泡構造を有する成形品を製造する方法
としては、発泡剤を含有するスチレン系樹脂を予
備発泡させ、得られた予備発泡体を空気中に暫く
放置したのち、減圧下ないし常圧下で、閉鎖でき
るが密閉できない型内に連続的に充填し、加熱発
泡させて融着する方法が工業的に広く実施させて
いる。この方法は、魚箱、緩衝包装材、断熱材等とし
て用いられる複雑な形状の成形品が容易に製造で
きる。しかし、この方法はポリスチレン系樹脂の発泡
成形に限られ、ポリオレフイン系樹脂を用いて同
様な方法で複雑な形状の発泡成形品を得ようとし
ても不可能である。その理由は、ポリオレフイン
系樹脂がポリスチレン系樹脂と較べて、樹脂内に
ガス体を発泡能力を有する状態で長時間保持して
おく能力に劣り、樹脂よりガス体が短時間内に逃
散してしまう、からである。また、ポリオレフイン系樹脂発泡粒子の型内成
形法として、同樹脂の発泡粒子を圧縮して発泡能
力を付与する方法が知られている。たとえば、米国特許第3504068号明細書には、
泡状オレフイン重合物からなる粒子を100℃以上
の加熱状態で加圧し、粒子を最初の見掛け容積の
90〜40％に圧縮し、その圧縮されたままの状態の
粒子を加圧下の型内に充填し、型の圧力を解放し
て大気圧に戻して粒子を膨脹させて融着する方
法、或いは加熱した泡状オレフイン重合物からな
る粒子を型内に充填し、型内圧力を高めて粒子を
圧縮し、次いで型の体積を減じておいてから型内
の圧力を大気圧に開放して粒子を膨脹させて融着
する方法が記載されている。しかし、これらの方
法は、発泡粒子を型外で加熱するために多くの設
備と運転経費を要し、工業的実施をさまたげてい
る。特開昭53−33996号公報には、多泡質の架橋ポ
リオレフイン系樹脂粒子を、耐圧円筒形シリンダ
ー中で加圧ガスを用いて元の見掛けのかさ容積の
80％以下に圧縮し、その圧縮された粒子を金型に
吹込んで充填し、加熱、成形する方法が記載され
ている。また、特開昭51−147567号公報には、エ
チレン系樹脂発泡粒子を耐圧ホツパー内で気体圧
力を用いて圧縮し、その圧縮状態を維持したまま
空気輸送して型内に充填し、加熱成形する方法が
記載されている。しかし、これら二つの方法は、型内に充填する
粒子の数倍から数十倍もの容積の粒子を一時に圧
縮しておき、型内を常圧ないし若干の加圧状態に
保ちながら、型と耐圧容器との圧力差を利用して
粒子を型内に充填するため、複雑な製品形状を有
する型への充填が困難である。そして、かかる充
填が困難な場合に、凸型と凹型とのパーテイング
部を離して充填し（クラツキング充填）、充填の
終了後に密着成形することがあるが、このときに
得られる成形品はパーテイング部に相当とする部
分の附近の密度が著しく高くなり、成形品の密度
分布が不均一になる欠点がある。さらに、前記の種々の方法において耐圧タンク
を用いて発泡粒子を圧縮する場合に、発泡粒子が
ポリエチレンの低倍率発泡体（高密度発泡体）
や、ポリプロピレン等の比較的に硬い（圧縮応力
が大きい）発泡体のときは、加圧ガスで発泡粒子
を圧縮した状態で空気輸送して型内に充填するの
に、多大の設備と運転経費を要し、工業的実施上
の不利が著しい。（発明が解決しようとする問題点）本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用
いて型物成形法により、複雑な形状の製品であつ
ても均一な密度分布を有する発泡成形体を容易に
成形できる方法を提供しようとするものである。 (b) 発明の構成（問題点を解決するための手段）本発明者等は、前記の問題点を解決するために
種々研究を重ねた結果、ガス圧で所定の圧力に昇
圧した型内に、型内圧力よりも所定値だけ高い加
圧ガスを用いて発泡粒子を圧縮しながら同ガス圧
により複数回に分割して逐次に充填し、その充填
終了後に型内を常圧に戻して発泡粒子を復元させ
てからスチーム加熱により融着させ、その際の発
泡粒子の圧縮率を特定の値に制御することによ
り、その目的を達成することができたものであ
る。すなわち、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡
粒子の型内成形法は、ポリプロピレン系樹脂発泡
粒子を型内に充填しスチーム加熱により発泡粒子
どうしを融着させて型物発泡体を成形する方法に
おいて、加圧ガスで1.0〜6.0Kg／cm²Ｇに昇圧した
型内に、前記の発泡粒子を前記の型内圧力より
0.5Kg／cm²以上高い加圧ガスを用いて圧縮しなが
ら、かつ複数回に分割して逐次に充填し、その充
填中に型内圧力を前記の型内圧力に保持し続け、
次いで充填終了後に型内圧力を大気圧に戻してか
ら前記の加熱を行なつて発泡粒子どうしを融着さ
せ、その際の発泡粒子の式圧縮率（％）＝（Ｗ／σ−Ｖ）／Ｗ／σ×100 〔式中、Ｗ、Ｖ及びσはそれぞれ下記のものを表
わす。Ｗ…成形品の重量（ｇ）Ｖ…成形品の容量（） σ…発泡粒子の大気中でのかさ密度（ｇ／）〕で表わされる圧縮率を40〜70％に制御することを
特徴とする方法である。本発明の方法において用いられるポリプロピレ
ン系樹脂発泡粒子としては、たとえばポリプロピ
レン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレ
ン・プロピレン・ブテン−１共重合体；これらの
ポリマーどうしのブレンド物；これらのポリマー
に他のポリマー、たとえばポリイソブチレン、エ
チレン・プロピレンラバー、ポリエチレン、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体等を50重量％未満の割
合でブレンドしたブレンド物の発泡粒子であつ
て、かさ密度が10〜90ｇ／、粒子径が２〜10mm
のものがあげられる。発泡粒子は架橋されていて
も、架橋されていなくてもよい。かかるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造す
る方法としては、たとえばポリプロピレン系樹脂
を押出機中で発泡剤と混練して押出し、押出機の
ノズルを出たのち放出して発泡させてから切断し
て発泡粒子を得る方法、或いは耐圧容器内におい
てポリプロピレン系樹脂粒子を水等の分散媒、発
泡剤、分散剤等とともに、樹脂粒子が軟化する温
度前後の温度下で撹拌しながら加熱して、樹脂粒
子に発泡剤を含浸させてから、容器の一端を開放
して樹脂粒子と分散媒とを容器内よりも低圧の雰
囲気中に放出して、樹脂粒子を発泡させる方法等
がある。発泡粒子の形状としては、球形、円筒形
等の形状がある。また、本発明の方法において、型の昇圧、発泡
粒子の圧縮及び充填に用いられる加圧ガスとして
は、空気や窒素ガス等の無機ガスが好ましいが、
その他のガス、たとえばプロパン、ブタン、イソ
ブタン、ペンタン等の脂肪族炭化水素ガス；ジシ
クロジフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタ
ン、メチルクロライド等のハロゲン化炭化水素ガ
ス等も使用することができ、さらに前記の無機ガ
スを主体とし、これに少量の前記の他のガスを混
合したガスも使用することができる。しかし、一
般には圧縮空気が好適に使用される。本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子
の加圧ガスによる圧縮の程度、すなわち圧縮率
は、型の内容積と型内に充填される発泡粒子の大
気中の容積との関係式で表わすことができる。そ
して、型の容積は、凸型と凹型とで形成される空
間の容積であり、直接に測定するのが困難である
が、実質的にこの空間で成形される製品の容積と
同一とみなしうるから、発泡粒子の圧縮率（％）
は下記式で求めることができる（式中のＷ、Ｖ及
びσは前記したとおりのものである。）。圧縮率（％）＝（型内に充填された発泡粒子の大気中
の溶積）−（型の内容積）／（型内に充填された発泡粒
子の大気中の容積）×100 ≒（型内に充填された発泡粒子の大気中の容積）−
（成形品の容積）／（型内に充填された発泡粒子の大気
中の容積）×100＝（Ｗ／σ−Ｖ）／Ｗ／σ×100 そして、本発明の方法においては、この圧縮率
を40〜70％、好ましくは50〜65％に制御する。同
圧縮率があまり小さすぎると発泡粒子の復元能力
の付与が十分でないために、発泡粒子の融着した
界面に間隙が生じ、外観が悪くなる。また、同圧
縮率があまり高くなりすぎると、過剰圧縮にな
り、発泡粒子間へのスチームの流れが悪くなり、
発泡粒子の融着不良等が発生する。本発明の方法においては、発泡粒子の充填前及
び充填中の型内圧を、加圧ガスにより加圧して
1.0〜6.0Kg／cm²Ｇに保つようにする。これは、通
常のポリプロピレン系樹脂発泡粒子のかさ密度が
10〜90ｇ／であり、かかる発泡粒子の圧縮率を
40〜70％にするには、この範囲内の加圧が最適で
あるからである。すなわち、加圧ガス圧が１Kg／
cm²Ｇ未満になると40％の圧縮率が得られにくくな
るし、６Kg／cm²Ｇを超えると、圧縮率が70％を超
えるおそれがあるからである。また、本発明の方法においては、発泡粒子を、
前記の型内圧力よりも0.5Kg／cm²以上高い加圧ガ
スを用いて圧縮しながら、同ガス圧により型内
に、しかも発泡粒子を複数回に分割して逐次に充
填するようにする。型内圧力より0.5Kg／cm²以上
高い圧力のガスを用いて圧縮しながら充填させる
のは、発泡粒子の型内への圧入及び型内での移動
を容易ならしめるためである。型内圧力より0.5
Kg／cm²未満の高い圧力を用いた場合には、発泡粒
子の型内への圧入が充分に行なわれなくなる。ま
た、発泡粒子の充填を複数回に分割して逐次に行
なうのは、複雑な形状の型内の隅々にまで発泡粒
子を均一に充填させるためである。次に、添付図面にもとづき本発明を実施する態
様例を説明する。添付図面は、本発明の実施に使
用される装置の一例を部分縦断正面図で示したも
のであり、Ａは発泡粒子の圧縮及び充填用の回転
供給装置であり、Ｂは金型装置である。まず、金型装置Ｂの凹型１１若しくは凸型１２
とフレーム１３と裏板１４とによつて形成される
空間、すなわちスチームチヤンバー１６及び１６
内に、圧力P₁すなわち圧力が1.0〜6.0Kg／cm²Ｇの
加圧ガス、たとえば圧縮空気の圧入して型内を前
記の範囲内の所定の圧力に加圧しておく。次に、回転供給装置Ｂは、図示したようにケー
シング２とロータ３とから主として構成され、ロ
ータ３には複数個のチヤンバー４が設けられてい
て、チヤンバー４の一端がケーシング２に設けら
れた発泡粒子の供給口５と一致した回端位置にお
いて、チヤンバー４の他端が減圧ラインの吸引口
７と一致するから、ホツパー１内の発泡粒子がそ
の減圧力によつてチヤンバー４内に移送され、そ
れを充満せしめる。発泡粒子で充満されたチヤン
バー４は、両端ともシールされた状態で回転をし
て、チヤンバー４の一端が発泡粒子排出口６と一
致するとともに、同チヤンバー４の他端が前記の
圧力P₁よりも0.5Kg／cm²以上高い圧力P₂に加圧さ
れた加圧ガスの吹出口９と一致する回転位置に達
すれば、チヤンバー４内の発泡粒子はその加圧ガ
ス圧P₂で圧縮されながら充填ガン１５により前
記の圧力P₁に加圧された凹型１１と凸型１２と
によつて形成される金型内に充填せしめられる。
そして、回転供給装置Ｂのロータ３には、前記の
ようなチヤンバー４が複数個設けられているか
ら、ホツパー１内の発泡粒子は、前記の操作の繰
返しによつて、複数回に分割して逐次に型内に充
填されることになる。次いで、型内に所定量の発泡粒子が充填された
のち、型内圧力を一旦大気圧に戻してから、スチ
ームチヤンバー１６及び１６内に所定温度のスチ
ームを供給して加熱すると、発泡粒子どうしが融
着し、本発明の成形を完了することになる。（実施例等）以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさら
に詳述する。実施例１内容積３の耐圧力50Kg／cm²のオートクレーブ
に、水1400部（重量部、以下同様）、エチレン・
プロピレンランダムコポリマー（三菱油化株式会
社商品名三菱ノーブレンFG3、エチレン含量３重
量％）600部、懸濁剤として第三リン酸カルシウ
ム15部、界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン
酸ソーダ0.05部、発泡剤としてブタン100部を仕
込み、430rpmの撹拌下で、１時間かけて室温か
ら135℃まで昇温し、同温度に10分間保持したと
ころ、オートクレーブの内圧が25Kg／cm²Ｇになつ
た。オートクレーブの底部の吐出ノズル弁を開
き、内容物を大気中に180rpmで撹拌しながら２
秒で放出して発泡を行なわせた。得られた発泡粒
子はかさ密度が30ｇ／であつた。この発泡粒子を用いて型内成形を行なつたが、
成形機としてはDAIYA−600LF（ダイセン工業社
商品名）を、型としては巾300mm×長さ300mm×高
さ12.5mmの成形品が得られる内容積1.1の型を、
発泡粒子の圧縮充填用の回転供給装置として、６
ケのチヤンバー（各チヤンバーは直径35mm×長さ
52mm、容積50c.c.である）を有する添付図面に図示
したような装置を、そして充填ガンとして口径30
mmの充填ガンをそれぞれ使用した。また、成形方法は、まず金型を閉じ、圧縮空気
で型内圧（P₁）を3.5Kg／cm²Ｇに昇圧した。次い
で、前記のようにして製造されたかさ密度30ｇ／
の発泡粒子2.8を、圧力（P₂）の加圧ガスと
して４Kg／cm²Ｇの圧力を有する圧縮空気を用い
て、0.1秒間隔で分割して逐次に充填した。充填
中、型内圧（P₁）が3.5Kg／cm²Ｇに保持されるよ
うに、圧力調整バルブ（図示していない））を作
動させた。充填終了後、充填ガンを閉じ、型内圧（P₁）
を大気圧に戻して発泡粒子を原形に復元させてか
ら、凸型１２側、すなわち移動型側のチヤンバー
１６内に３Kg／cm²Ｇのスチーム（温度約133℃）
を20秒間導入し、次いで凸型（移動型）側、及び
凹型１１側、すなわち固定型側のスチームチヤン
バー１６及び１６に同時に、３Kg／cm²Ｇのスチー
ムを20秒間導入して、発泡粒子どうしを加熱融着
させた。型を冷却したのち、取出して乾燥させて得た発
泡成形品は、重さが85ｇであり、その成形時の発
泡粒子の圧縮率は61％であつた。そして、得られ
た発泡成形品は、発泡粒子が隅々にまで充填され
ていて、粒子間に間隙がなく、融着も良好であつ
た。比較例１実施例１で製造したかさ密度30ｇ／の発泡粒
子2.8を耐圧ホツパータンク内に投入し、圧縮
空気4.0Kg／cm²Ｇで加圧した。このタンク底部の
バルブを開き、実施例１で用いたと同一の内圧を
3.5Kg／cm²Ｇに保つた金型に連続的に充填した。その充填後、充填ガンを閉じ、金型の圧力を大
気圧に戻して発泡粒子を元形に復元させてから、
実施例１と同様の方法で加熱融着させて発泡成形
品を得た。この場合の発泡粒子の圧縮率は6.1％
であつた。得られた発泡成形品は、隅々への発泡粒子の充
填が不充分なために粒子間隙が多くて、実用に供
しえないものであつた。比較例２実施例１において、発泡粒子の圧縮及び充填用
の圧縮空気として、圧力（P₂）が3.7Kg／cm²Ｇ、
又は3.9Kg／cm²Ｇの圧縮空気をそれぞれ用い、そ
のほかは実施例１と同一条件で成形を行なつた。
この場合の発泡粒子の圧縮率はそれぞれ49％、又
は55％であつた。得られた成形品はいずれも粒子間隙が大きくて
商品価値の劣るものであつた。実施例２比較例３〜４実施例１において製造されたかさ密度30ｇ／
の発泡粒子を1.7、2.3又は4.5それぞれ使用
し、型内圧がそれぞれ1.8Kg／cm²Ｇ、2.5Kg／cm²Ｇ
又は4.0Kg／cm²Ｇに設定した金型に、発泡粒子の
圧縮及び充填用の加圧ガスとして圧力（P₂）が
それぞれ2.3Kg／cm²Ｇ、3.0Kg／cm²Ｇ又は4.7Kg／cm²
Ｇの圧縮空気を使用し、そのほかは実施例１の方
法に準じて充填し、同様にして加熱成形をした。
その結果は第１表に示すとおりであつた。

【表】実施例３〜４実施例１の発泡粒子の製造において、ブタンの
仕込量を変えることによつて、かさ密度が15ｇ／
、又は60ｇ／の発泡粒子をそれぞれ製造し
た。得られた各粒子を2.8ずつそれぞれ使用して、
かつ型内圧（P₁）及び充填圧力（P₂）を第２表
に示すように変更し、そのほかは実施例１の方法
に準じて充填及び成形を行なつた。その結果は第
２表に示すとおりであつた。

【表】

【表】 (c) 発明の効果本発明の成形法は下記の優れた効果が得られ
る。 (i) 発泡粒子を型内で加圧ガスを用いて圧縮しな
がら充填するから、従来法におけるような大容
量の耐圧ホツパータンク等の大規模な工場設備
及び敷地等の必要がないし、加圧ガス使用量も
少ない。 (ii) 発泡粒子を複数回に分割して圧縮しながら逐
次に充填し、かつ発泡粒子の圧縮率を一定の範
囲に制御するから、複雑な形状の成形品であつ
ても、発泡粒子を隅々にまで均一に充填するこ
とができ、均一な密度分布を有し、粒子間隙の
ない優れたポリプロピレン系樹脂発泡型成形品
が得られる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施に使用される装置の一
例を部分縦断面図で示したものであり、図中の各
符号はそれぞれ下記のものを示す。Ａ……発泡粒子の圧縮及び充填用の回転供給装
置、Ｂ……金型装置、１……発泡粒子用ホツパ
ー、２……ケーシング、３……ロータ、４……チ
ヤンバー、５……発泡粒子供給口、６……発泡粒
子排出口、７……減圧ライン吸引口、８……減圧
ライン、９……加圧ガス吹出口、１０……加圧ガ
スライン、１１……凹型、１２……凸型、１３…
…フレーム、１４……裏金、１５……充填ガン、
１６……スチームチヤンバー。

Claims

【特許請求の範囲】１ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内に充填
しスチーム加熱により発泡粒子どうしを融着させ
て型物発泡体を成形する方法において、加圧ガス
で1.0〜6.0Kg／cm²Ｇに昇圧した型内に、前記の発
泡粒子を前記の型内圧力より0.5Kg／cm²以上高い
加圧ガスを用いて圧縮しながら、かつ複数回に分
割して逐次に充填し、その充填中に型内圧力を前
記の型内圧力に保持し続け、次いで充填終了後に
型内圧力を大気圧に戻してから前記の加熱を行な
つて発泡粒子どうしを融着させ、その際の発泡粒
子の式圧縮率（％）＝（Ｗ／σ−Ｖ）／Ｗ／σ×100 〔式中、Ｗ、Ｖ及びσはそれぞれ下記のものを表
わす。Ｗ…成形品の重量（ｇ）Ｖ…成形品の容量（） σ…発泡粒子の大気中でのかさ密度（ｇ／）〕で表わされる圧縮率を40〜70％に制御することを
特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子の型内
成形法。