JPH0553824B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂粒子の予備発泡法および
それに用いる装置に関する。さらに詳しくは、加
圧加熱下にある水に分散させた揮発性発泡剤（以
下、発泡剤という）を含有する熱可塑性樹脂粒子
（以下、発泡剤含有粒子という）を低圧域に放出
する予備発泡粒子の製造において、該粒子から揮
発する発泡剤を回収し、予備発泡粒子を取出しな
がら予備発泡粒子をうる方法およびそれに用いる
装置に関する。

従来から発泡剤含有粒子をオートクレーブなど
の耐圧容器中にて水に分散させ、これを高温高圧
下で撹拌したのち、低圧域に放出することによ
り、熱可塑性樹脂粒子を予備発泡させる方法が知
られており、たとえば西独公開特許公報第
2107683号、特公昭56−1344号公報などに記載さ
れている。

前記文献には、予備発泡させた熱可塑性樹脂粒
子をうるところまでは開示されているが、工業的
規模で予備発泡粒子を製造するばあいの発泡剤の
回収方法およびそれに用いる装置に関しては開示
されておらず、予備発泡粒子の製造により生ずる
発泡剤は回収されることなく、大気中に放出され
ているのが実情である。それゆえ、前記発泡剤を
大気中に放出することにより、大気汚染がおこ
る、作業環境がわるくなるなどの問題が生ずると
ともに、原料コストが上昇するというような経済
上の問題も生ずる。

本発明者らは前記のごとき実情に鑑み鋭意研究
を重ねた結果、発泡剤含有粒子を水に分散させ、
加圧下で加熱するための耐圧容器、一端が該耐圧
容器に連通し、他端に放出口が設けられている放
出ライン、該放出口から放出された水分散物中の
発泡剤含有粒子が予備発泡し、発生する発泡剤が
回収されるように密封されている低圧容器、該低
圧容器の一部に揮発性発泡剤を回収し、該低圧容
器内圧が所定の圧力に維持されるように設けられ
ている回収ラインおよび該低圧容器の密封が該低
圧容器の下部に存在する水でなされ、該水は該低
圧容器の内と外とに連通し、予備発泡粒子を水没
させ、連通する水を通して外部へ取出すための、
該低圧容器内に回転式羽根車による取出し手段を
設置した装置を用いて、耐圧容器中で、発泡剤含
有粒子を水に分散させ、加圧下で加熱後、該耐圧
容器の一端より水分散物を水で密封されている低
圧容器内の空間に放出し、放出された発泡剤含有
粒子から揮発した発泡剤を、該低圧容器内空間部
の一部から流出させることにより、該低圧容器内
空間部の圧力を所定の圧力に保持し、発泡剤を回
収し、予備発泡粒子を回転式の羽根車により水没
させ、低圧容器の内と外とに連通する水を通して
低圧容器外へ取出すことにより、前記諸欠点を解
消しうることを見出し、本発明を完成するに至つ
た。

すなわち、本発明においては所定の圧力に密封
された低圧容器内空間へ放出された発泡剤含有粒
子から揮発した発泡剤を該容器内空間部の一部か
ら流出させ、回収することにより、大気汚染や作
業環境の悪化をまねき、原料コストの上昇をひき
おこす発泡剤の大気中への放出をやめることがで
き、低圧容器を外部と連通する水で密封し、予備
発泡させた粒子を該容器に取付けた取出し手段を
用い、水没させて外部に順次取出すことにより、
該低圧容器を小さくすることができ、その結果、
設備費を低減するとともに発泡剤の回収率をあげ
ることができ、かつ水没させて取出すことによ
り、予備発泡粒子表面の付着物を除去しうるとい
う顕著な効果がえられる。

本発明に用いる熱可塑性樹脂としては、発泡剤
を含有でき、加熱することにより発泡に好適な粘
弾性状態となるような熱可塑性樹脂であればとく
に制限はない。たとえばポリスチレン、ハイイン
パクトポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレ
ン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリフ
エニレンオキサイド−ポリスチレンブレンドポリ
マー、ポリフエニレンオキサイドのスチレングラ
フトポリマー、スチレン−アクリロニトリル共重
合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
３元共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体な
どのポリスチレン系重合体；低密度ポリエチレ
ン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、
ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−
メチルメタクリレート共重合体などのポリオレフ
イン系重合体；塩化ビニル系重合体；メチルメタ
クリレート系重合体などがあげられ、これらの重
合体を単独で使用してもよく、２種以上ブレンド
して使用してもよい。ポリオレフイン系重合体は
そのまま使用してもよいが、パーオキサイドまた
は放射線などにより架橋させて用いてもよい。

本発明において、前記熱可塑性樹脂は粒子とし
たのち使用される。該粒子は通常の方法、たとえ
ば懸濁重合、押出機やカレンダーロールなどによ
るペレツト化シート、棒などの粉砕などの方法に
より製造される。該粒子の形状としては、球状、
楕円形状、円柱状、立方体状、直方体状などとど
んな形状でもよいが、均一な発泡粒子をうるため
には、大きさのそろつているものが好ましく、該
粒子の型内成形用寸法としては、0.5〜６mm球の
ものが好ましい。

本発明に用いる発泡剤としては、沸点が−50〜
100℃の炭化水素またはハロゲン化炭化水素など
があげられ、たとえばプロパン、ブタン、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン、シク
ロヘキサン、モノクロロメタン、ジクロロメタ
ン、モノクロロエチン、トリクロロモノフルオロ
メタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロモ
ノフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタ
ン、ジクロロテトラフルオロエタンなどがあげら
れ、これらを単独で使用してもよく、２種以上混
合して使用してもよい。

本発明において、前記発泡剤は熱可塑性樹脂粒
子に含有されたのち使用される。熱可塑性樹脂粒
子に発泡剤を含有させる方法としては、耐圧容器
中で、揮発性発泡剤と熱可塑性樹脂粒子とを水に
分散させ、加圧、加熱するなどの方法があげら
れ、該粒子100部（重量部、以下同様）に対し発
泡剤２〜50部、好ましくは５〜40部使用される。
該使用量２部未満になると回収の経済的意味がな
くなり、50部をこえて使用すると樹脂粒子に含有
される限度をこえ圧力上昇がおこるのみで無駄と
なる。

前記のようにしてえられた発泡剤含有粒子は水
に分散させられる。水への分散は、通常発泡剤含
有粒子が前記のようにして製造されるため、耐圧
容器内で行なうことが好ましく、この際少量の分
散剤を使用し、加熱時の発泡剤含有粒子同士の融
着を防止することが望ましい。この目的に使用さ
れる分散剤としては、たとえばポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース、Ｎ−ポリビニルピロリ
ドンなどの水溶性高分子、リン酸カルシウム、ピ
ロリン酸マグネシウム、炭酸亜鉛などの水に難溶
性の無機物質またはこれらの無機物質と少量のド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、α−オレ
フインスルホン酸ナトリウムなどの陰イオン性界
面活性剤を併用したものなどが用いられる。

水100部に対して分散させる前記発泡剤含有粒
子の量は15〜100部、好ましくは25〜70部である。
前記量が15部未満になると生産性がわるくエネル
ギーコストも上昇し、100部をこえると樹脂粒子
が融着しやすくなる。

前記のようにしてえられた水分散物は耐圧容器
中で加熱後の圧力が５〜50Kg／cm²−Ｇ、好ましく
は10〜40Kg／cm²−Ｇになるように加圧され、撹拌
下に加熱される。該圧力が５Kg／cm²−Ｇ未満にな
ると放出に時間がかかり、50Kg／cm²−Ｇをこえる
と耐圧容器費用が高価になる。前記加熱は、使用
される樹脂のMIなどによつて異なるが、通常水
分散物の温度が樹脂の軟化点以上になるまで行な
われ、そののちその温度に維持される。

加圧下に加熱された水分散物は、そののち耐圧
容器内の圧力を維持するように、チツ素ガスや発
泡剤などを導入しながら、低圧域に放出される。
該水分散物の放出は耐圧容器内部に連通する放出
ラインの他端に設けられた放出口、たとえばオリ
フイス板、ノズルなどから所定の圧力に密封され
た低圧容器内の空間へ行なわれる。放出された発
泡剤含有粒子は、該粒子に含有されている発泡剤
の圧力変化による揮発により発泡する。

本発明では、このとき揮発する発泡剤が前記低
圧容器内の空間の一部から、該容器内圧を所定の
圧力に維持するように流出し、回収ラインから回
収される。発泡剤の流出は、たとえば水分散物の
放出により発生する圧力上昇を用いて行なつても
よく、ポンプなどの手段を用いた吸引などによつ
て行なつてもよい。このばあいに必要とされるこ
とは、低圧容器内を所定の圧力に維持し、粒子の
発泡倍率を所定にし、揮発した発泡剤が回収のた
めに低圧容器内から流出することである。なお、
低圧容器内の圧力を所定の圧力に維持する方法と
しては、たとえば水で密閉された容器を圧力セン
サー、ポンプおよびマイクロコンピユータなどを
使使用して自動的に圧力を調整したり、低圧容器
内圧力が一定圧をこえると自動的に開放するバル
ブを発泡剤回収ラインに設けるなどの方法があ
る。

発泡剤含有粒子とともに放出される水または水
溶液の多くは低圧容器下部に液体としてためられ
る。該液体は低圧容器下部に設けられたバルブの
操作や低圧容器内部と連通する水の低圧容器外部
の水面付近に設けられたオーバーフロー溝から容
器外へ放出させることができる。また予備発泡粒
子表面の付着物を洗浄するために、該バルブ操作
により新鮮な水を供給することもできる。該液体
上に予備発泡粒子がたまる。

低圧容器から流出した発泡剤は、通常気体の精
製、分離、捕集に使用される装置に導かれたの
ち、つぎの発泡のための原料として使用されても
よく、コンプレツサーなどを用いて液化させたの
ち貯蔵してもよい。前記装置としては、たとえば
コンデンサーにて気体の発泡剤を圧縮し、冷却し
て液化回収する方法などがあげられる。

低圧容器内にためられた予備発泡粒子は、該容
器内に設けられた回転式羽根車による取出し手段
により水没させられ、外部に連通する水を通して
外部へ取出される。

このように製造された予備発泡粒子が順次外部
へ取出されるため、低圧容器の予備発泡粒子をた
める容積は小さくてもよく、設備費が安価にな
り、また該容積が小さくなつた分、発泡剤の回収
量が増加する。前記効果に加え、低圧容器を密封
する水を新鮮な水に入れかえると、予備発泡粒子
が水没している間に粒子に付着した分散剤などの
付着物を洗浄することができる。

つぎに本発明の方法および装置を本発明の装置
の一実施態様の概略説明図である第１図にもとづ
き説明する。

第１図において、１は耐圧容器であり、該容器
には内圧を高圧に保持するためのバルブを有する
ガスライン４、発泡剤含有粒子２および水溶液３
からなる水分散物を撹拌するための撹拌器、水分
散物を加熱するためのヒータ(H)および水分散物を
放出するためのバルブ５が設けられている。

耐圧容器１中において、発泡剤含有粒子２およ
び水溶液３が混合され、水分散物が調製され、必
要に応じてガスライン４にて加圧されたのち、撹
拌下、加熱され、所定の圧力、温度に設定され
る。所定の圧力、温度に設定された水分散物は、
バルブ５の開放により、耐圧容器１から放出ライ
ン１４を通つて放出ライン１４の他端に設けられ
た放出口６に導かれる。

放出口６は低圧容器７に末広がりのラツパ状結
合部位を介して連通しており該容器はその下部に
存在する水で密封されている。低圧容器７には、
発泡剤含有粒子２が予備発泡し、そのとき発生す
る発泡剤が回収され、低圧容器７の内圧が所定の
圧力に維持されるように回収ライン１１が設けら
れている。前記の水は低圧容器の内と外とに連通
しており、新鮮な水と取かえたりしうるバルブ１
９が設けられている。

放出口６に導かれた高温高圧の水分散物は、放
出口６から低圧容器７内の空間に放出される。低
圧容器７に放出された水分散物中の発泡剤含有粒
子２から、含有されている揮発性発泡剤が圧力変
化にともなつて揮発し、このとき軟化点以上まで
加熱されている粒子が発泡する。予備発泡した粒
子８は低圧容器７内を落下する。一方、揮発した
発泡剤は低圧容器７内の圧力が所定圧に維持され
るように回収ライン１１から流出する。このばあ
いに、たとえばナツシユポンプで吸引してもよ
く、発泡剤を捕集する捕集器１５と低圧容器内と
に圧力差を生じさせるなどしてもよい。前記捕集
器１５としては、一般に使用されている捕集器で
あればとくに限定されるものではなく、回収ライ
ン１１にはバルブ１２などを設けてもよい。

発泡剤含有粒子２とともに放出される水溶液３
は、一部は水蒸気となり発泡剤とともに捕集器に
導かれるが、大部分は液体となり低圧容器７にた
められる。予備発泡粒子８および該液体により低
圧容器７が満されてくる。液体はバルブ１９の操
作により適量に調節したり、新鮮な水と入れかえ
ることができる。該液体の放出には低圧容器外部
の水面１０付近に設けられたオーバーフロー溝２
０を用いてもよい。

一方、予備発泡粒子８は、つに記載するような
装置を用いて、低圧容器を密封状態に保持し、発
泡剤を回収しながら低圧容器７から取出される。

低圧容器７には、該容器を密封し、かつ容器の
内部と外部とに連通する水が入れられており、予
備発泡粒子３を水没させ、連通する水を通して外
部へ取出すための、該低圧容器内に回転式羽根車
１３による取出し手段が設けられている。

低圧容器７が水で密封されるためには、隔壁１
７の下端１６より水面９，１０が上に存在する必
要がある。しかし水面９があまり高い位置にある
と、予備発泡粒子を収容する容積が小さくなり、
予備発泡粒子を外部に取出すために水没させる距
離が長くなり、効率がわるくなる。それゆえ水面
９と隔壁の下端１６との間隔は10〜50cm程度が好
ましい。

回転式羽根車１３には水は通るが予備発泡粒子
が通り抜けない程度の孔をあけた板や鋼板などを
用いることが好ましい。該回転式羽根車１３は、
たとえば第１図に示すように、回転軸(P)の円周を
形成するように設けられている隔壁１７にそつて
回転する。それゆえ回転式羽根車１３は、これに
より水没させられる予備発泡粒子８ができるだけ
多くなるように、また水没した予備発泡粒子が低
圧容器外部に取出されるばあいに、隔壁１７の下
端１６より外部側に浮上するように、すなわち回
転式羽根車１３の最外部と隔壁１７の下端１６と
の間隔が小さく、浮上する予備発泡粒子が隔壁の
低圧容器内側に浮上しないような形状にすること
が好ましいが、羽根の枚数などについてはとくに
制限はない。なお回転式羽根車１３により水没し
た予備発泡粒子８は、回転式羽根車の羽根１３ａ
の水平面に対する角度θがおおむね30゜になると
ほぼ全量水面１０へ浮上する。

水面９上に浮遊する予備発泡粒子８は、回転式
羽根車１３により水没させられ、低圧容器７内部
と外部とに連通する水を通して予備発泡粒子の浮
力により外部水面１０に浮上する。浮上した予備
発泡粒子は自然にオーバーフローしてくるが、吸
引パイプ１８などの手段により取出すこともでき
る。

第２図および第３図は、それぞれ発明に用いる
回転式羽根車による取出し手段の他の実施態様の
概略説明図およびそのＡ−A′断面図である。

第２図において、低圧容器７内に飛散したり水
面９に浮遊する予備発泡粒子８は、回転式羽根車
１３によつて捕獲され、沈められる。回転式羽根
車の車部分は、図面手前と向う側で径が異なる截
頭円錐形であり、第３図に示すように、捕獲され
た予備発泡粒子８が回転式羽根車１３の下の部分
に沈められると、回転式羽根車の車部分が截頭円
錐形であるため低圧容器７外部の水面１０上に浮
上する。該截頭円錐形の辺と水面とのなす角度(a)
がおおむね30゜以上になると、水没した予備発泡
粒子８はほぼ全量水面１０に浮上する。回転式羽
根車の容量、回転数などにより好ましい角度αは
異なるが、通常35〜50゜が好ましい。該角度αが
35゜未満になると予備発泡粒子がすべて水面１０
に浮上しきらないばあいが生じ、50゜をこえると
回転式羽根車の内容量が小さくなり、予備発泡粒
子の時間当り移送量が小さくなる。

前記のごとき装置を用いる方法により、発泡剤
含有粒子の製造に使用された発泡剤の約80％を回
収することができる。このことにより、大気汚染
や作業環境の悪化をまねき、原料コストの上昇を
引きおこす発泡剤の大気中への放出を減少させる
ことができる。また低圧容器を密封しながら予備
発泡粒子を外部に取出すことができるため、低圧
容器を小さくすることができ、連続生産が可能と
なるため生産能力が向上する。さらに予備発泡粒
子の取出しに際しては水没させる方法が採用され
ているため、粒子表面に付着した付着物を洗浄す
ることができる。

つぎに本発明を実施例にもとづき説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例 １ 本実施例は第１図にその概略を示す装置を用い
て行なつた。

撹拌機を有する耐圧容器（内容積150）に水
300部（75Kg）を仕込み、エチレン−プロピレン
ランダム共重合体（密度0.90ｇ／cm³、MI＝９、
エチレン含有率4.5％（重量％、以下同様））ペレ
ツト（円柱状）100部（25Kg）を、分散剤として
パウダー状塩基性第３リン酸カルシウム0.5部お
よびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
0.025部を使用して分散させ、撹拌しながらジク
ロロジフルオロメタン30部（7.5Kg）を圧入し、
136℃まで加熱した。このとき圧力は26Kg／cm²−
Ｇであつた。そののち容器内の圧力を30Kg／cm²−
Ｇにチツ素ガスで保持しながら、水分散物を放出
するバルブにより水分散物を耐圧容器から放出
し、オリフイス板にあけた口径３mmφの孔を通し
て水分散物を水で密封した空間容積32の低圧容
器中に放出し、ペレツトを発泡させ、予備発泡粒
子をえた。その際ペレツトから揮発したジクロロ
ジフルオロメタンなどにより低圧容器の内圧は上
昇するため、回収ラインのバルブを開放し、低圧
容器内圧をほぼ大気圧に維持した。発生した発泡
剤は回収ラインから流出し、おわんをふせたタイ
プの捕集器に捕集された。製造された予備発泡粒
子を水没させ、外部へ取出した。予備発泡終了
時、低圧容器内には0.16Kg、耐圧容器内には2.5
Kgのジクロロジフルオロメタンが存在し、捕集器
には3.34Kgの気体が捕集されていた。そののちコ
ンデンサーを用いて耐圧容器および捕集器中のジ
クロロジフルオロメタンを液化回収した。なお低
圧容器中のジクロロジフルオロメタンも回収可能
であつた。実質的に大気中に放出されたジクロロ
ジフルオロメタンの量は1.66Kgであつた。またえ
られた予備発泡粒子は約800であり、時間当り
の移送量は約90Kgであつた。

本実施例において、水洗のための新鮮な水を使
用しなかつたが、水没させて予備発泡粒子を取出
したため水洗効果が生じ、えられた予備発泡粒子
への付着物（主として第３リン酸カルシウム）量
は1000ppmであつた。

実施例 ２ 本実施例は第１図にその概略を示す装置を用い
て行なつた。

撹拌機を有する耐圧容器（内容積150）に水
300部（75Kg）を仕込み、エチレン−プロピレン
ランダム共重合体（密度0.90ｇ／cm³、MI＝９、
エチレン含有率4.5％）ペレツト（円柱状）100部
（25Kg）を、分散剤としてパウダー状塩基性第３
リン酸カルシウム0.5部およびドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム0.025部を使用して分散さ
せ、撹拌しながらジクロロジフルオロメタン30部
（7.5Kg）を圧入し、136℃まで加熱した。このと
きの圧力は26Kg／cm²−Ｇであつた。そののち容器
内の圧力を30Kg／cm²−Ｇにチツ素ガスで保持しな
がら、水分散物を放出するバルブにより水分散物
を耐圧容器から放出し、オリフイス板にあけた口
径３mmφの孔を通して水で密封した空間容積42
の低圧容器中に放出し、ペレツトを発泡させ、予
備発泡粒子をえた。その際ペレツトから揮発した
ジクロロジフルオロメタンなどにより低圧容器の
内圧は上昇するため、回収ラインのバルブを開放
し、低圧容器内圧をほぼ大気圧に維持した。発生
した発泡剤は回収ラインから流出し、捕集器に捕
集された。製造された予備発泡粒子を水没させ、
外部へ取出した。予備発泡終了時、低圧容器内に
は0.21Kg、耐圧容器内には2.5Kgのジクロロジフ
ルオロメタンが存在し、捕集器には3.29Kgのジク
ロロジフルオロメタンが捕集されていた。そのの
ちコンデンサーを用いて耐圧容器および捕集器中
のジクロロジフルオロメタンを液化回収した。な
お低圧容器中のジクロロジフルオロメタンも回収
可能であつた。実質的に大気中に放出されたジク
ロロジフルオロメタンの量は1.71Kgであつた。え
られた予備発泡粒子の量は約800であつた。予
備発泡粒子の移送量は約130Kg／hrであつた。

比較例 １ 低圧容器を開放系とし、発泡剤を回収せず、予
備発泡粒子を水没させずに取出した以外は実施例
１と同様にして予備発泡粒子をえた。

えられた予備発泡粒子への付着物（主として第
３リン酸カルシウム）量は1500ppmであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施態様の概略説明
図、第２図は本発明の装置に用いる低圧容器部分
の他の実施態様の概略説明図、第３図は第２図に
示す低圧容器部分のＡ−A′断面図である。 （図面の主要符号）、１：耐圧容器、２：発泡
剤含有粒子、６：放出口、７：低圧容器、８：予
備発泡粒子、１１：回収ライン、１３：回転式羽
根車、１４：放出ライン、１７：隔壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐圧容器中で、揮発性発泡剤を含有する熱可
   塑性樹脂粒子を水に分散させ、加圧下で加熱後、
   該耐圧容器の一端より水分散物を水で密封されて
   いる低圧容器内の空間に放出し、揮発性発泡剤を
   含有する放出された熱可塑性樹脂粒子から揮発し
   た発泡剤を、該低圧容器内空間部の一部から流出
   させることにより、該低圧容器内空間部の圧力を
   所定の圧力に保持し、発泡剤を回収し、予備発泡
   粒子を回転式羽根車により水没させ、低圧容器の
   内内と外とに連通する水を通して低圧容器外へ取
   出すことを特徴とする熱可塑性樹脂粒子の予備発
   泡法。 ２ 揮発性発泡剤を含有する熱可塑性樹脂粒子を
   水に分散させ、加圧下で加熱するための耐圧容
   器、一端が該耐圧容器に連通し、他端に放出口が
   設けられている放出ライン、該放出口から放出さ
   れた水分散物中の揮発性発泡剤を含有する熱可塑
   性樹脂粒子が予備発泡し、発生する揮発性発泡剤
   が回収されるように密封されている低圧容器、該
   低圧容器の一部に揮発性発泡剤を回収し、該低圧
   容器内圧が所定の圧力に維持されるように設けら
   れている回収ラインおよび該低圧容器の密封が該
   低圧容器の下部に存在する水でなされ、該水は該
   低圧容器の内と外とに連通し、予備発泡粒子を水
   没させ、連通する水を通して外部へ取出すため
   の、該低圧容器内に回転式羽根車による取出し手
   段を設置してなる熱可塑性樹脂粒子の予備発泡装
   置。