JPH0470321A - 熱可塑性ポリエステル系樹脂発泡体の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、熱可塑性ポリエステル系樹脂発泡体の製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 熱可塑性ポリエステル系樹脂（以下、これをＰＡＴとい
う）は、芳香族ジカルボン酸と二価アルコールとが、縮
合反応を行った結果得られた高分子量の鎖状ポリエステ
ルである。その代表的なものは、テレフタール酸とエチ
レングリフールとが縮合して生成されたポリエチレンテ
レフタレートである。

ＦＡＴは、他の樹脂では見られないようなすぐれた特性
を持っている。例えば、ＦＡＴは機械的強度が大きくて
、形状安定性がよく、２００°Ｃに耐えるほどのすぐれ
た耐熱性を持っている。また、ＦＡＴは、結晶性の樹脂
であって、成形方法の如何によって結晶化度の異なる成
形体を生じ、結晶化度が大きくなるほど、耐熱性と剛性
とが向上するが、反面、印刷し易さ、接着し易さ、二次
加工の容易さなどが低下するので、目的に応じて成形体
の性質を成る程度変えることができる。

ＦＡＴは、このように機械的強度が大きく耐熱性にすぐ
れているので、これを発泡体にして軽量で強靭な熱絶縁
材を作ろうと企てられた。ところが、ＦＡＴは発泡させ
にくい特性を持っている。

その理由は、ＦＡＴが上述のように結晶性の樹脂である
ため、これを加熱して行くと、ＦＡＴが急激に溶融して
粘度の低い液体となり、従ってＦＡＴは発泡に適した粘
度となる温度領域が極めて狭いからである。

しかし、発泡の困難性は、その後の改良によって徐々に
解消された。その改良とは、主としてＦＡＴに色々の助
剤を加えて、ＦＡＴの溶融粘度を上昇させ、ＦＡＴに発
泡に適した粘度を与えようとするものであった。例えば
、ＦＡＴにエポキシ化合物を加えたり、ＦＡＴに周期律
表の第１ａ族又は第１Ｉａ族に属する金属の化合物を加
えたり、ＦＡＴにジグリシジルテレ７タレートを加えタ
リ、ＦＡＴに炭酸ナトリウムを加えたりするのは、その
ような考え方に即したものであった。

ＦＡＴ発泡体を得る方法としては、押し出し発泡法が知
られている。押し出し発泡法とは、ＦＡＴを押出機に入
れて溶融し、溶融した樹脂に発泡剤を混入し、押出機の
先端に取り付けた口金から、樹脂を低圧領域へ押し出し
て発泡体を作る方法である。しかし、この方法でもＦＡ
Ｔが発泡させにくいものであることは変りがなかった。

発泡剤としては色々なものが使用できるとされて来た。

大きく分けると、化学発泡剤と物理発泡剤とがあった。

化学発泡剤とは、加熱されると分解してガスを発生し、
発生したガスが樹脂に気泡を生成させる形式の発泡剤で
ある。これに対し、物理発泡剤とは、樹脂中でそのまま
気化するだけで、樹脂に気泡を生成させる形式の発泡剤
である。

このうちでは、物理発泡剤が多く使用された。

物理発泡剤にも色々なものがあった。大まかに云うと、
有機化合物と無機化合物とに分けられた。

無機化合物は、窒素のような元素や二酸化炭素のような
化合物や、空気のような混合物を含んでいた。有機化合
物は、ブタンのような脂肪族炭化水素と、メチルクロラ
イドのようなハロゲン化脂肪族炭化水素と、シクロヘキ
サンのような脂環族炭化水素と、エチルエーテルのよう
なエーテル類と、アセトンのようなケトン類とを含んで
いた。このうちでは、有機化合物が多く使用された。と
くに、脂肪族炭化水素とハロゲン化脂肪族炭化水素とが
多く使用された。

これらの発泡剤が、すべてＦＡＴの発泡に際して好結果
を与えるわけではないのに、文献ではこれらがすべて同
等の効果をもたらすかのように記載された。すなわち、
発泡剤として、脂肪族炭化水素とハロゲン化脂肪族炭化
水素を用いた具体例を挙げるだけで、発泡剤としては窒
素や二酸化炭素のような無機ガスも同じように発泡剤と
して使用できると記載されて来た。特開昭５９−２１０
９５５号公報や特公昭６１−４８４０９号公報は、その
例である。しかし、窒素や二酸化炭素のような無機ガス
と、ブタンやメチルクロライドのような有機化合物とは
、ＦＡＴに対する親和性が全く異なっているから、両者
が同じようにＦＡＴに作用すると考えるのは、余りにも
皮相的である。云いかえると、ＦＡＴに対しては発泡剤
の相違までも考えが及んでいなかった。

他方、ハロゲン化脂肪族炭化水素、とくに弗化脂肪族炭
化水素は、地球のオゾン層を破壊するという点で、問題
とされるに至った。最近では弗化脂肪族炭化水素の使用
を全面的に禁止しようとしている。そこで、このような
発泡剤の使用を止めて、代わりに安全な発泡剤を使用し
て、ＦＡＴ発泡体を得る方法を見出す必要が起こった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、有機物の代わりに無機ガスを発泡剤として
使用し、押し出し発泡法によって良好なＦＡＴ発泡体を
得ようとしてなされたものである。

（課題解決のための手段） この発明者は、無機ガスを発泡剤として使用して、ＦＡ
Ｔ発泡体を得ようとした。実際に、この発明者は、ＦＡ
Ｔの押し出し発泡において、窒素を発泡剤として使用す
ることを試みた。その結果、この発明者は、ＦＡＴが押
出機から低圧領域へ押し出されるとすぐに窒素を放出し
、従って、発泡しにくいだけでなく、内部で一旦発泡し
ても、気泡壁がすぐに破れて気泡が連続してしまい、良
好な発泡体とならないことを確認した。

既に述べたように、ＦＡＴは発泡するに適した粘度を示
す温度範囲が狭いために、これまではＦＡＴに発泡適正
粘度を保持させることに腐心して来た。このために、Ｆ
ＡＴは温度の管理を厳格にする必要があるとされ、自然
に押し出し速度を小さくするという方向で検討が進めら
れた。とくに、無機ガスを発泡剤に用いた場合には、無
機ガスは有機化合物よりもＦＡＴに対する親和性に乏し
いから、有機化合物を発泡剤に用いた場合に比べて、−
層押し出し速度を小さくして押し出し発泡させるのが常
識に適っていた。

これに対し、この発明者は、無機ガスを発泡剤として用
いた場合に、上で述べた常識とは逆に、樹脂の押し出し
量を多くするように試みた。具体的には、口金における
押出孔の単位横断面積あたり、単位時間に押し呂される
ＩＮ脂量を２５Ｋｆ／ｃｙｆ。

ｈｒ以上にした。その結果、この発明者は、発泡体内部
での気泡壁の破裂が少なくなり、従って独立した気泡の
多い良好な発泡体の得られることを見出した。この発明
は、このような知見に基づいてなされたものである。

（発明要旨） この発明は、ＦＡＴを押出機に入れて溶融し、溶融した
ＦＡＴに発泡剤を混入し、押出機の先端に取り付けた口
金からＦＡＴを低圧領域へ押し出してＦＡＴ発泡体を作
る方法において、発泡剤として沸点が一５０℃以下の無
機ガスを用い、ＦＡＴの押し出し速度を早くして、口金
における押出孔の単位横断面積から単位時間に押し出さ
れるＰＡＴ量を２５　Ｋｙ／ｃｒｉ、　ｈｒ以上とする
ことを特徴とする、ＦＡＴ発泡体の製造方法を要旨とす
るものである。

（要件の説明） この発明で用いられるＷ脂はＦＡＴである。ＦＡＴは、
前述のように、芳香族のジカルボン酸を二価のアルコー
ルでエステル化して得られた高分子量の鎖状ポリエステ
ルである。ジカルボン酸としては、テレフタール酸のほ
かに、イソフタールｉ１．２．６−す７タレンジカルボ
ン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェノキシ
ジカルボン酸を用いることもできる。また、二価のアル
コールとしては、エチレングリコールのほかに、ジエチ
レングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチ
レングリコール、シクロヘキサンジメチロール、２．２
−ビス（４−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパ
ンを用いることもできる。このようなＦＡＴは市販され
ている。この発明では、このような市販のＦＡＴを用い
ることができる。

この発明では、発泡剤として無機ガスを用いる。

用いられる無機ガスは、沸点が一５０℃以下のものであ
る。その例は、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、
クリプトン、キセノン等である。　これらのものは単独
で又は混合して用いることができる。

この発明方法において、押呂機内で溶融したＦＡＴに発
泡剤を混入し、押出機の先端に取り付けた口金からＦＡ
Ｔを低圧領域へ押し出す操作は、これまでの押し出し発
泡の操作と原理的に異ならない。異なるのは、発泡剤と
して無機ガスを用い、ＦＡＴの押し出し速度を早くする
ために、押出機の押し出し能力に比べて、口金における
押出孔の結構断面積を小さくする点だけである。

ＦＡＴの押し出し速度を早くして、口金における押出孔
の単位横断面積から単位時間内に押し出される樹脂量を
２５ｋｇ／ｄ−ｈｒとするには色々な手段を取ることが
できる。同じ口金を用いながら、押出機の押し出し能力
を上げるのも１つの手段であり、従って、例えば押出機
のスクリュ回転数を上げるという手段を取ることもでき
る。また、口金における押出孔の横断面積を小さくする
という手段を取ることもできる。

ＦＡＴの発泡剤に無機ガスを使用した場合も、発泡剤と
して有機化合物を使用した場合と全く同じように作用す
るであろうと、これまではただ漠然と考えられて来た。

ところが、この発明では、無機ガスを発泡剤に用いた場
合に、他の有機発泡剤とは違って、気泡壁が破れて気泡
が連続しやすくなるという相違があることがｆ！認され
た。このｆ！認に基づいて、気泡壁の破壊を防止するに
は、樹脂の押し出し速度を早くすることが必要であるこ
とが見出されたのである。このような関係は容易に予測
できたことではない、とくに、口金における押出孔の単
位横断面積あたり、２５ｋｇ／ｃｄ・ｈｒという値を限
界として、これ以上の押し出し速度とするとき、独立気
泡が住しやすくなって、良好なＦＡＴ発泡体が得られや
すくなるという事実は、全く目新しいことである。

そればかりでなく、押し出し速度を上述の値以上にする
と、得られた発泡体の気泡が均一で微細となる。これも
全く予想外の事実である。気泡が均一微細であるため、
発泡体は外観が美麗となり、印刷性にすぐれ、また断熱
性にすぐれたものとなる。従って、この発明方法によっ
て得られた発泡体は、品質のすぐれた格調の高いものと
なる。

この発明方法を実施するにあたっては、これまで用いら
れて来た種々の助剤を用いることができる０例えば、気
泡調整剤として少量のタルク粉末を加えたり、ＦＡＴの
溶融特性を改善するために、無水ピロメリット酸のよう
な酸二無水物、周期率表１ａ族又はＩＩａ族の金属の化
合物、炭酸ナトリウム等を単独で又は混合して加えるこ
とができる。

その量は、ＦＡＴ　１００重量部に対し、０．１−５重
量部の範囲内である。

（発明の効果） この発明によれば、ＦＡＴを押出機に入れて熔融し、溶
融した樹脂に発泡剤を混入し、押出機の先端に取り付け
た口金から樹脂を低圧領域へ押し出して樹脂発泡体を作
る、という押し出し発泡の方法を採るので、容易に連続
した−様な発泡体を得ることができ、さらに樹脂がＦＡ
Ｔであるために強靭で耐熱性の良好な発泡体を得ること
ができる。また、この発明では、発泡剤として沸点が−
ｓ　ｏ　’ｃ以下の無機ガスを用いるので、発泡剤が空
気中に逃散しても環境汚染を生じることがない。

さらに、樹脂の押し出し速度を早くして、口金における
押出孔の単位横断面積から単位時間内に押し出される樹
脂量を２５　ｋｇ／ｃｄ−ｈｒ以上とするので、押し出
されたＦＡＴの気泡壁が破壊されにくく、従って連続気
泡が少な（て独立気泡の多い発泡体を得ることができ、
また気泡が均一で微細な発泡体を得ることができる。こ
のように独立気泡の多い発泡体を得ることができるので
、断熱性にすくれ、吸水性、吸油性が小さく、ガスバリ
ア性にすくれ、さらに圧縮強度も大きいなど、良好な特
性を持ったものとなり、さらに気泡が均一微細であるた
め、外観が美麗であるなど良好な発泡体を得ることがで
きる。この発明は、このような利点をもたらすものであ
る。

以下に、実施例と比較例とを挙げて、この発明方法のす
ぐれている所以を具体的に明らかにする。

なお、以下で単に部というのは、重量部の意味である。

また、平均気泡径の測定はＡＳＴＭ　Ｄ２８４２−６９
に従って行い、連続気泡径の測定は、ＡＳＴＭ　Ｄ２８
５６に従って行った。

実施例Ｉ ＦＡＴとしてポリエチレンテレフタレート（余人社製、
商品名ＴＲ８５８０）を用い、下記の組成物を作った。

ＰＡＴ　　　　　　１００部 タルク微粉末　　　　　　　　　　　０，６部無水ピロ
メリット酸　　　　　　　　０，４部炭酸ナトリウム　
　　　　　　　　　０．１部上記の組成物を６５１１Ｉ
ＩＩｌΦの押出機に入れ、押出機の供給部温度を２８０
°Ｃとし、圧縮部の温度を２８５“Ｃとし、溶融部の温
度とヘッド部の温度とを何れも２７５°Ｃとし、口金の
温度を２７０°Ｃとした。また、スクリュ回転数を４Ｑ
ｒｐｍとし、樹脂の押し出し量を３７．０　ｋｇ／ｈｒ
とした。押出機におけるバレルの途中から、発泡剤とし
て窒素（沸点−１９５，８°Ｃ）を０．２３重量％の割
合で圧入して、口金から大気中へ押し出した。

口金には、円環状の押出孔を設け、押出孔の直径を６０
ｍ、幅を０．６ｍとした。このとき、押出孔の横断面積
あたり単位時間内に押し出されたＦＡＴ重量は３３．０
　ｋｇ／　ｃｄ　−ｈｒと計夏された。

また、口金の先には、直径が２０５ｍで、長さが７４０
ｍのプラグを設け、プラグ内に冷水を循環させてプラグ
を冷却し、プラグ上をＦＡＴ発泡体が摺動することによ
り、ＦＡＴ発泡体が急冷されるようにした。こうして得
た環状シートを切り開いて、平坦なＦＡＴ発泡シートと
した。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．３４　ｇ／　
ｃｃ、平均気泡径は０．２９閣、連続気泡率は１０．９
％で、均一微細に発泡した良質の発泡体と認められた。

実施例２ 実施例１において、発泡剤として窒素の代わりに二酸化
炭素（沸点−７８，５°Ｃ）を用い、その圧入量を０．
６４重量％の割合とした以外は、実施例１と全く同様に
実施した。このとき、口金における押出孔の単位横断面
積から単位時間内に押し出される樹脂量は、矢張り３３
．０　ｋｇ　／　ｃｊ−ｈｒであった。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．２７　ｇ／　
ｃｃであり、平均気泡径は０．３５ｍ、連続気泡率は７
．０％であった。従って、気泡が微細であり、連続気泡
が少ないと認められた。

実施例３ 実施例１において、押出機のスクリュ回転数を２５ｒｐ
−とし、口金の押出孔からのＦＡＴの吐出量を２１．７
　ｋｇ／ｈｒとし、窒素の圧入量を′２．０重量％とし
、口金としてフラット金型を用い、これに伴いプラグの
代わりに平板状の冷却板を用いることとした以外は、実
施例１と全く同様に実施した。

口金の押出孔は、幅が６５ｍ＋、厚みが１ｍとされた。

従って、このとき、押出孔の単位横断面積から単位時間
内に押し出されたＰＡＴ量は、３３．４ｋｇ　／　ｃｄ
−ｈ　ｒであった。

また、冷却板は長さが４００園、幅が１２０−とされ、
ここに３０°Ｃの水をＶ＆環させて冷却された。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．１８　ｇ／　
ｃｃで、平均気泡径が０．２５　ａｎ、連続気泡率が１
３．２％であって、良好と認められた。

比較例１ 実施例１において、発泡剤として窒素の代わりにイソブ
タン（有機化合物、沸点−０，５°Ｃ）を用い、これを
１．１重量％の割合で圧入することとした以外は、実施
例１と全く同様に実施した。なお、このとき、口金にお
ける押出孔の単位横断面積から単位時間内に押し出され
る樹脂量は、３３．０　ｋｇ／ｃ４−ｈｒであった。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．２７　ｇ／　
ｃｃで、平均気泡径は０．４７ｍ＋、連続気泡率は６．
９％であった。この比較例では、発泡剤として有機発泡
剤を用いたために、気泡の破れは少なかった。

比較例２ 実施例１において、スクリュ回転数を１Ｏｒｐｍとし、
これによってＦＡＴの押出量を１０．２ｋｇ／ｈｒとし
た以外は、実施例１と全く同様に実施した。

このとき、口金における押出孔の単位横断面積から単位
時間内に押し出される樹脂量は、１９．６ｋｇ／ｃｄ−
ｈｒであった。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．３４　ｇ／　
ｃｃ、平均気泡径が０．４２鵬、連続気泡率は１７．１
％であった。従って気泡が粗く、連続気泡が多いと認め
られた。

比較例３ 実施例１において、口金における押出孔の幅０．６閣を
広げて０．９　ｍとした以外は、実施例１と全く同様に
実施した。このとき、押出孔の単位横断面積から単位時
間内に押し出される樹脂量は、２２，２廟／ｃｄ−ｈｒ
であった。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．３３　ｇ／ｃ
ｃで、平均気泡径が０．６１ａ＋ｅ、連続気泡率が１８
．５％であった。従って気泡が粗く、連続気泡が多いと
認められた。

比較例４ 実施例１において、無水ピロメリット酸の使用量を０．
４部から０．４５部に増し、口金を円環状のものから平
板状のものに変え、従って押出孔を輻７５ｍｍ、ｙＬみ
１．５ｍのものとし、これに伴い押出孔から押し出され
る樹脂量を２２．３　ｋｇ／ｈｒとし、プラグの代わり
に平板状の冷却板を用いることとした以外は、実施例１
と全く同様にしてＦＡＴ発泡シートを得た。このとき、
押出孔の単位横断面積から単位時間内に押し出された樹
脂量は１９．８ｋｇ　／　ｃｊ−ｈ　ｒであった。

得られたＦＡＴ発泡シートは、密度が０．１８　ｇ／　
ｃｃで、平均気泡径が０．７１ｍ、連続気泡率が２０．
４％であった。従って気泡が粗く、連続気泡が多いと認
められた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性ポリエステル系樹脂を押出機に入れて溶融し、
   溶融した樹脂に発泡剤を混入し、押出機の先端に取り付
   けた口金から樹脂を低圧領域へ押し出して樹脂発泡体を
   作る方法において、発泡剤として沸点が−５０℃以下の
   無機ガスを用い、樹脂の押し出し速度を早くして、口金
   における押出孔の単位横断面積から単位時間内に押し出
   される樹脂量を２５Ｋｇ／ｃｍ＾２．ｈｒ以上とするこ
   とを特徴とする、熱可塑性ポリエステル系樹脂発泡体の
   製造方法。