JPH0615754A - ポリマーからのパール状フォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリマーからのパール状フォームの新規製造
方法を提供する。 【構成】 該方法は、ポリマー粒子及び分散剤を連続的
に細い加圧作動する撹拌されない物質交換塔に供給し、
該塔内で加圧下で熱処理を行い、その後、分散液を低圧
室内に噴射し、そこで放圧して、ポリマー粒子を発泡さ
せることよりなる。 【効果】 従来技術に比して、必要とするエネルギーが
僅かであるにもかかわらず、均一なフォーム及び発泡度
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリマーからパール状
フォームを連続的に製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パール状フォームの種々の製造方法はす
でに公知である。ヨーロッパ特許出願公開第００５３３
３３号明細書によれば、ポリマー粒子を揮発性発泡剤及
び分散剤と一緒に密閉された容器内で水中に分散させ、
該分散液をポリマーの軟化点より高い温度で加熱する、
その際、ポリマー粒子に発泡剤を含浸される。引続き容
器内の圧力を維持しながら容器の末端を開く、その際、
内容物はポリマー粒子を発泡させながら低圧の雰囲気内
に噴射される。充填剤を含有するポリマー粒子を使用す
ることができ、かつ揮発性発泡剤を省くことができる類
似の方法は、ドイツ国特許出願公開第２１５５７７５号
明細書から公知である。これらの方法は不連続的であ
り、ひいては比較的に僅かな生産能力を可能にするに過
ぎない、それというのも、洗浄、充填及び加熱のために
長い時間を費やさねばならないからである。更に、不連
続的方法では、一定の製品品質を達成させることは困難
である。

【０００３】特開昭５９／０６７０２２号公報には、パ
ール状フォームの連続的製造方法が記載されている。該
明細書によれば熱処理を６つの撹拌反応器からなるカス
ケード内で実施する。ポリマーと分散剤のスラリーはす
べての撹拌容器を貫流し、低圧室で放圧する。６つの撹
拌容器のうち、１つはガス状の発泡剤を供給するため
に、１つは分散剤を流出させるために必要である。最後
の容器では、熱処理を行う容器内より高い圧力にする。
すべての反応器は、相応して耐圧的に構成しなければな
らない、このことは結果としてより高い機械的費用を伴
う。多数の反応容器、ポンプ及び補助集成装置は、費用
がかかり極めて非魅力的である。

【０００４】従来技術によれば、ポリマー粒子に、熱処
理しながらほとんどは揮発性発泡剤を含浸させる、その
際、一般的には炭化水素、例えばプロパン、ブタン、ペ
ンタン、ヘキサン又はヘプタン、脂環式炭化水素、例え
ばシクロペンタン又はシクロヘキサン、ハロゲン化炭化
水素、例えばトリクロルフルオルメタン、ジクロルジフ
ルオルメタン、ジクロルテトラフルオルエタン、ジクロ
ルモノフルオルメタン、トリクロルトリフルオルエタ
ン、塩化メチル、塩化エチル又は塩化メチレン又は特殊
な場合には無機ガス、例えば二酸化炭素又は窒素が使用
される。これらの発泡剤はポリマー粒子に加圧下で溶け
込み、低圧室内で放圧する際に再度遊離する。経済的な
理由から、環境保護の理由から並びに安全技術的考慮か
ら、遊離した発泡剤は放圧した後に再度回収され、戻す
ことができるべきであった。しかしながら、例えばヨー
ロッパ出願公開第０１４００５９号明細書には莫大な技
術的費用で収集可能であるに過ぎない不連続的方法が記
載されている。該明細書によれば、発生した莫大なガス
量を、新たな反応バッチとして再度使用可能になるまで
貯蔵するために液体充填したガス計が使用されている；
高沸点の発泡剤の場合には、これらを凝縮し、液状で中
間貯蔵される。

【０００５】すべての不連続式方法は、加圧容器から分
散液が流出する間に、容器内のガス空間がより大きくな
ることにより内圧が低下する、従って、噴射した粒子の
発泡度が継続的に減少するという点で共通である。ヨー
ロッパ特許出願公開第００９５１０９号明細書に記載さ
れているように、これらの問題は、流出する間に発泡剤
を連続的に添加することにより分圧を一定に維持するこ
とによって解決されるにすぎない。これに加えてフォー
ムの品質には、特定のオリフィス直径を有する単又は多
口ノズルを使用することが重要である。相応してヨーロ
ッパ特許出願公開第０２３４３２０号明細書によれば、
ノズルの長さのオリフィス径に対する比が４〜１００で
あるノズルを使用することが要求されている。それとい
うのもその他の場合には、不均一な気泡直径及び発泡度
を有する予備パール状フォームが得られるからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の解決
する課題は、大容積の容器又は凝縮器を使用せずに問題
なく発泡剤を循環させることができ、費用のかかる操作
法を用いずに一定の品質を有する、特に均一の気泡直径
並びに均一の発泡度を有するパール状フォームの製造を
行うことができる、パール状フォームを製造するための
装置的に簡単な連続的方法を開発することであった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、ポリマー粒
子及び分散剤を連続的に細い加圧作動する撹拌されない
物質交換塔に供給し、該塔中で加圧下で熱処理を行い、
次いで分散液を低圧室に噴射し、ポリマー粒子を発泡さ
せることにより解決される。

【０００８】図１から明らかなように、例えば容器１内
で分散剤中でのポリマーのスラリーとして分散液を製造
し、次いで連続的にポンプ２を用いて物質交換塔４に供
給する。該物質交換塔は、分散剤の蒸気圧より高いか又
は同じ圧力で、かつＡＳＴＭＤ６４８(４.６ｋｇ／ｍｍ
²負荷)により測定したポリマーの軟化点より高い温度で
作動させる。温度上限は、ポリマー粒子が凝結し、ひい
ては装置を詰まらせることがない程度に軟化させるとい
う要求により決まる；それぞれのポリマーに関して、適
当な不連続的方法を熟知している当業者には上限は周知
である。該温度は熱交換器３を介して又は加熱ジャケッ
ト１１、例えば液体又は蒸気で温度調節される二重ジャ
ケットを介して物質交換塔に導入する。物質交換塔内の
圧力は、一般的に最大１００バールであるが、しかしな
がら相応する耐圧設計においては、より高い圧力も可能
である。通常、５〜５０バールの圧力で作業する。

【０００９】物質交換塔を通過させた後、必要であれ
ば、分散液を熱交換器６で最終的に必要な温度にし、引
続きしぼり装置８を介して放圧し、ポリマー粒子を発泡
させる。

【００１０】本発明による枠内で、例えば以下のポリマ
ーを使用することができる：ポリスチレン、ポリ−α−
メチルスチレン、スチレンとマレイン酸無水物又はマレ
イン酸イミドとのコポリマー、ポリフェニレンオキシド
とポリスチレンのブレンド又はグラフトコポリマー、ア
クリルニトリルとスチレンのコポリマー、アクリルニト
リル、ブタジエンとスチレンの三元ポリマー、スチレン
とブタジエンのコポリマー、衝撃に強いポリスチレン、
ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニルのコポリマ
ー、塩素化したポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエス
テル及びポリオレフィンである。

【００１１】ポリオレフィンとしては、例えばプロピレ
ンポリマー、例えばプロピレン−エチレン−又はプロピ
レン−ブチレン−ランダムコポリマー、エチレン、プロ
ピレン及びブテン−１のランダム三元ポリマー、エチレ
ン−プロピレン−ブロックコポリマー及びホモポリプロ
ピレン、エチレンポリマー、例えば低圧、中圧又は高圧
のポリエチレン、低圧の線状ポリエチレン、エチレン−
酢酸ビニル−コポリマー、エチレン−メチルメタクリレ
ート−コポリマー、イオノマー又はその他のポリオレフ
ィン、例えばポリブテン−１が適している。

【００１２】これらのポリマーは、散在した粒子として
存在する。該粒子は、有利には０．５〜５ｍｍの平均粒
径を有する。均一なフォーム形成を達成するために、場
合により従来技術に相応して、核形成物として作用する
充填剤を含有してもよい。

【００１３】分散剤としては、有利には水を使用する。
しかしながらアルコール例えばメタノール又はエタノー
ルも適している。

【００１４】不連続的方法におけるように、分散剤中の
ポリマー粒子のスラリーに、微細に分散した分散剤及び
／又は表面活性化合物を加えることができる。この例
は、燐酸カルシウム、塩基性カルボン酸マグネシウム、
塩基性カルボン酸亜鉛、カルボン酸カルシウム、酸化ア
ルミニウム、硫酸バリウム、滑石、アルキルベンゼンス
ルホン酸塩、パラフィンスルホン酸塩又はエトキシレー
トである。

【００１５】スラリーの固体含有率は、１〜６０重量％
であり、有利には２０〜３５重量％である。

【００１６】更に、これらに代わる方法として、ポリマ
ー粒子と分散剤を互いに分離して、連続的に塔に導入す
ることもできる。

【００１７】物質交換塔は、細長比、すなわち塔の高さ
の塔の横断面に対する比、３〜６０を有する。有利には
該比は５〜４０であり、その際、特に９〜２５が有利で
ある。均一な稠度のパール状フォームを得るために、す
べてのポリマー粒子の熱処理時間が同じ長さでなければ
ならない。すべてのポリマー粒子の同じ長さの滞留時間
は、物質交換塔にじゃま板５が備え付けられていること
により達成される。じゃま板を有しない塔に比して、パ
ール状フォームの均一な品質は、はるかに僅かなスラリ
ーの流量で得られる、このことは物質交換塔の高さに好
都合な影響を与える。じゃま板は、例えば、それぞれ物
質交換塔の横断面の最大８０％を占有し、物質交換塔の
内径の最少０．１倍〜最大１０倍の間隔で、互い違いに
備えられた、溶接されたじゃま板からなる。該じゃま板
は、市販の部材、例えば、いわゆる固定の混合機からな
っていてもよい（例えば、Sulzer SMV 又は SMX , Kenic
s-Mixer）。じゃま板の１つの帯域の長さは、物質交換
塔の直径の２倍以上である。じゃま板を有する帯域の長
さの物質交換塔の全長に対する割合は、０．２以上であ
る。

【００１８】驚異的にも、特に短い滞留時間、ひいては
ガス状気泡を用いた塔内容物の渦動化により均一なフォ
ーム品質が得られることが判明した。このためには、物
質交換塔に下方から保護ガスを噴入する。保護ガスとし
ては任意の不活性ガス、例えば窒素、貴ガス又は分散剤
の蒸気を使用することができる。その際、ガス流量は熱
処理の圧力及び温度で、物質交換塔の横断面に対して
０．１ｍ³／（ｍ²ｓ）以下である。最良の結果は、０．
００４〜０．０３ｍ³／（ｍ²ｓ）の相対的流量で得られ
る。

【００１９】パール状フォームの密度を調整するために
は、物質交換塔に付加的に揮発性発泡剤を供給するのが
好ましい。適当な発泡剤は、従来技術の不連続的方法か
ら公知である；例えば飽和脂肪族炭化水素、例えば、エ
タン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ペンタン又
はヘキサン、脂環炭化水素、例えばシクロペンタン又は
シクロヘキサン、ハロゲン化炭化水素、例えばトリクロ
ルモノフルオルメタン、ジクロルジフルオルメタン、ジ
クロルテトラフルオルエタン、トリクロルトリフルオル
エタン、ジクロルモノフルオルメタン、塩化メチル、塩
化メチレン又は塩化エチル並びに無機ガス、例えば二酸
化炭素を、それぞれ独立して又は混合物として使用する
ことができる。十分な量で、ガス状で使用した発泡剤
は、保護ガスの役割も果たすことができる。その他の場
合には、発泡剤は、別々に又は保護ガスと一緒に塔に計
量添加することができる。

【００２０】揮発性発泡剤を供給しない場合には、分散
剤は既に単独で発泡剤として作用する。このように確か
に適度ないしは平均的な発泡度が達成されるにすぎない
が、しかしこのことは、多様の使用目的のために、例え
ば僅かにより堅いフォームを必要とする際に是非とも所
望される。

【００２１】フォーム品質に影響を及ぼすために、分散
液の流出前の最終温度を調整すべき場合には、相応する
温度を別々の二重ジャケットを有する物質交換塔の上方
で、又は直接熱交換器６を有する流出導管内で調整する
ことができる。パール状フォームの均一な気泡の大きさ
を得るために、熱交換器６に断熱導管区分７が接続され
ている、該横断面は、熱交換器の自由横断面の３倍以上
で、その長さは熱交換器の長さの２倍以上である。

【００２２】しぼり装置８としては、簡単な単口−絞り
又は−ノズルを使用することができる。しかしながら、
ポリマー粒子の圧力に依存しない流出速度を得るため
に、調節可能なバルブを使用することが好ましい。バル
ブ内で、縮流の前に予備発泡室が備えられていると、パ
ール状フォームの品質は流出速度に依存しないことが判
明した。該予備発泡室はバルブ内の流路が広げられてい
るので、発泡材料の、０．１ミリセカンドより長い、有
利には０．５ミリセカンドより長い滞留時間を可能にす
る容積が生じる。この特殊なしぼり装置で、物質交換塔
を通過する流量、ひいては装置容量を、操作上の要求に
適合させることができる。反応器圧力も、通常のノズル
を使用する場合と異なり、流量に関係なく選択すること
ができる。

【００２３】分散液をしぼり装置８を通過させて低圧室
９内に噴射し、ポリマー粒子を発泡させる。場合により
使用される揮発性発泡剤は、少なくとも大部分が連続的
に再度遊離する。このことは、経済的理由から並びに環
境保護的理由から所望される、揮発性発泡剤並びに保護
ガスのリサイクルを可能にする。このために、低圧室を
コンプレッサー１０を用いて吸引してもよい。適当に圧
縮した後、これらの助剤を連続的に作動する物質交換塔
に再度供給することができる、このことは該方法の本質
的な簡素化を表す。特に費用のかかる貯蔵容器は不必要
である。

【００２４】分散剤を除去するために、発泡したポリマ
ー粒子を引続き場合により洗浄し、次いで常法で分離し
乾燥する。

【００２５】該方法を実施する際に、水で発泡形成する
場合には、ポリオレフィンで一般に４〜１５の範囲にあ
る発泡度が得られる、一方、揮発性発泡剤を使用した場
合には一般に４〜４０の発泡度が得られる。

【００２６】発泡したポリマー粒子は、公知の方法で成
形品に加工することができる。そのために使用される機
械内で、ポリマーフォームを水蒸気を用いて例えば１〜
５バールの圧力で軟化ないしは溶解させる、これにより
個々のフォーム粒子を溶接して１つの成形品にする。

【００２７】従来技術に比べて、本発明による方法は一
連の利点を有する。連続的方法は、はるかに高い生産能
力を可能にする、それというのも洗浄、充填及び加熱時
間が省略されるからである。更に、良好なオートメーシ
ョン化の可能性により、バッチ式方法においてよりも一
定した製品品質が得られる。物質交換塔は、スラリーを
撹拌する装置を必要としない；該方法は、これによりエ
ネルギーの消費をより少なくする。物質交換塔が細いこ
とにより耐圧構成が、例えば撹拌容器の場合よりも廉価
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法を実施するための系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 容器、 ２ ポンプ、 ３，６ 熱交換器、 ４
物質交換塔、 ５ じゃま板、 ７ 断熱導管区分、
８ しぼり装置、 ９ 低圧室、 １０ コンプレッサ
ー、 １１ 加熱ジャケット

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリマーからパール状フォームを製造す
   る方法において、ポリマー粒子及び分散剤を連続的に細
   い加圧作動する撹拌されない物質交換塔に供給し、該塔
   内で加圧下で熱処理を行い、その後、分散液を低圧室内
   に噴射し、そこで放圧して、ポリマー粒子を発泡させる
   ことを特徴とする、ポリマーからのパール状フォームの
   製造方法。
2. 【請求項２】 物質交換塔が、塔の高さの塔横断面に対
   する比、３〜６０を有する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 物質交換塔が、互い違いに物質交換塔の
   内径の最少０．１倍〜最大１０倍の間隔で備えられたじ
   ゃま板を有する、その際、じゃま板がそれぞれ管横断面
   の最大８０％を覆っている、請求項１又は２記載の方
   法。
4. 【請求項４】 物質交換塔が静的混合機を有する、請求
   項１又は２記載の方法。
5. 【請求項５】 じゃま板を有する帯域の長さが、物質交
   換塔の直径の２倍以上であり、じゃま板を帯域の長さの
   物質交換物質の全長に対する比が０．２以上である、請
   求項３又は４記載の方法。
6. 【請求項６】 物質交換塔に下方から保護ガスを噴入
   し、その際、ガス流量が物質交換塔の横断面に対して
   ０．１ｍ³／（ｍ²ｓ）以下である、請求項１から５まで
   のいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 物質交換塔に付加的に揮発性発泡剤を供
   給する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方
   法。
8. 【請求項８】 分散液の放圧を調節可能なバルブで行
   い、その際、０．１ミリセカンドより長い発泡材料の滞
   留時間を可能にする容積が生じるように流路が広げられ
   た予備発泡室が設けられている、請求項１から７までの
   いずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 低圧室で生成するガス状成分をコンプレ
   ッサーを介して吸引し、物質交換塔に再び供給する、請
   求項１から８までのいずれか１項記載の方法。