JPH0711041A - 熱可塑性樹脂の予備発泡粒子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱可塑性樹脂の予備発泡粒子を作る際、従来の
発泡剤の含浸工程を省略した新規な熱可塑性樹脂の予備
発泡粒子の製造方法を提供する。 【構成】押出機を用い熱可塑性樹脂、例えばポリオレフ
ィン系樹脂又はポリエステル系樹脂を溶融し、発泡剤を
混合し、続いて冷却して押出し、押出ダイのノズルの径
より１．５〜１０．５倍の径となるように発泡しつつ、
または、発泡を完了させて得られた発泡完了前または発
泡完了後の押出し発泡体を切断し予備発泡粒子とするこ
とを特徴とするポリオレフィン系予備発泡粒子の製造方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な熱可塑性樹脂の
予備発泡粒子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より発泡成形体の製造方法として、
予備発泡した予備発泡粒子（以下、ビ−ズともいう）を
成形金型内に充填し、加熱発泡させると共に予備発泡粒
子を融着させる方法がある。ポリオレフィン樹脂の場
合、予備発泡粒子の製造方法は、ポリオレフィン樹脂粒
子と揮発性発泡剤を密閉容器内で分散媒に分散させ、加
熱してポリオレフィン樹脂粒子内に発泡剤を浸透保持さ
せた後、容器よりも低圧雰囲気下に取り出す。しかし、
ポリオレフィン樹脂の予備発泡粒子は発泡気体の保持性
がなく、溶融時の粘弾性、樹脂の剛性の関係から予備発
泡した発泡粒子を大気圧中に取り出すと、粒子内の気体
は散逸し、短時間の内に収縮し、所望の予備発泡粒子と
ならない。従って、予備発泡粒子を再度空気等の無機ガ
スにより加圧処理する。次いで得られた予備発泡粒子を
成形用金型内に充填し加熱膨張させて発泡成形体を製造
する方法が取られている。

【０００３】しかし、この方法は成形体を得るために、
ポリオレフィン樹脂粒子を作る工程、発泡剤を含浸させ
る工程、予備発泡粒子を加圧処理する工程、及び、加熱
膨張せしめ成形体を得る工程の四工程を必要とし、成形
体を得るのにコスト、時間、手間がかかるという問題点
があった。また、ポリエステル系樹脂については、従来
の方法では、発泡剤が含浸しにくいという問題点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の問
題点を解決するため種々検討した結果、ポリオレフィン
系樹脂粒子を作る工程と発泡剤を含浸する工程を一度に
行い得る工程を見出し、また、この方法をポリエステル
系樹脂に適用したところ発泡剤の含浸が容易であること
を見出し本発明を完成したもので、本発明の目的は従来
の発泡剤の含浸工程を省略した大幅な工程短縮を行った
新規な熱可塑性樹脂の予備発泡粒子の製造方法を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、押出機
を用い熱可塑性樹脂を溶融し、発泡剤を混合し、続いて
冷却し押出し、押出ダイのノズルの径より１．５〜１
０．５倍の径となるように発泡しつつ、または、発泡完
了させて得られた発泡完了前または発泡完了後の押出し
発泡体を切断して予備発泡粒子とすることを特徴とする
熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法である。即ち、本
発明においては押出機を用いて押出ダイのノズルの径に
対して特定の範囲の径を有するように押出し発泡させる
ことによって予備発泡粒子にひび割れや気泡破壊がない
良好な品質のものとなり、得られた予備発泡粒子を熟成
後、成型金型内に充填し発泡成形することによって所望
の成形体を得ることができる。

【０００６】本発明において押出し発泡体の径を押出ダ
イのノズルの径より１．５〜１０．５倍の範囲に規程し
た根拠は次の通りである。即ち、押出ダイのノズルの径
に対して１．５倍以下の径で押出すことは発泡倍率が３
倍以下であり、このような低倍率で押し出すことは、押
出し時の金型圧力をアップさせることとなるばかりでな
く、低倍率で発泡させる場合には添加剤を多く混合しな
いと気泡が細かくならず、押出し条件が難しく実用性が
ない。更に、このような低発泡倍率のものは、発泡しつ
つカッタ−で切断する場合温度が高くなり、得られる予
備発泡粒子同志が合着しやすく、また、これを成形金型
に充填して成形するとき多量のエネルギ−が必要となる
等の欠点がある。

【０００７】他方、押出し発泡体の径を押出ダイのノズ
ルの径より１０．５倍以上とすると、得られた予備発泡
粒子の内部発泡圧力が大きくなり、粒子表面に亀裂が生
じ、これをカツタ−で切断すると粒子自体が柔らかくカ
ッタ−の切れが悪く、また、発泡しつつ切断した場合に
はカット面のセル破壊部分の自治（回復）が不十分とな
る。そして、表面に亀裂のある予備発泡粒子を成形金型
に充填して成形すると発泡効率が低下する。又、外観が
良くない。

【０００８】本発明について更に詳細に説明する。本発
明において使用する押出機については特に限定はなく、
通常この種の押出発泡成形に使用されるシングル、ツイ
ン、タンデム等の押出機である。そして、本発明におけ
る熱可塑性樹脂としてはポリオレフィン系樹脂又はポリ
エステル系樹脂等であって、ポリオレフィン系樹脂とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン或いはポリエステ
ル等の樹脂若しくはこれらの混合物で、例えば、プロピ
レンホモポリマ−、エチレン−プロピレンランダムコポ
リマ−、エチレン−プロピレンブロックコポリマ−、エ
チレン−プロピレン−ブテンタ−ポリマ−、プロピレン
塩化ビニルコポリマ−、プロピレン−無水マレイン酸コ
ポリマ−、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、
エチレン−酢酸ビニルコポリマ−等である。又、これら
にスチレン・ブタジエンエラストマ−（例えば旭化成
（株）製タフプレン、タフテック等）を混合することが
できる。また。ポリエステル系樹脂としてはポリエチレ
ンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト等をあ
げることができる。ポリオレフィン系樹脂に添加される
発泡剤としては、プロパン、ｎ−ブタン、ｉｓｏ−ブタ
ン、ｎ−ペンタン、ｉｓｏ−ペンタン等の脂肪族炭化水
素、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、メチレンクロライド、エチレンクロライド等
のハロゲン化炭化水素、ジメチルエ−テル、空気、窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、炭酸ガス、水蒸気、
或いは、４、４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒド
ラジド、ジニトロペンタメチレンテトラミン、アゾジカ
ルボンアミド、トリヒドラジノヒドラジン等及びこれら
の混合物の通常使用されている有機系発泡剤等を挙げる
ことができる。これら発泡剤は、ポリオレフィン系樹脂
を押出機に投入する前に樹脂と混合しておくか、または
押出機の途中から混練樹脂中に圧入しても良い。

【０００９】発泡剤以外にポリオレフィン系樹脂に添加
される配合剤として分散剤、気泡調整剤、滑剤等を必要
に応じて混合しても良く、これ等配合剤はポリオレフィ
ン系樹脂を押出機に投入する前に樹脂と混合しておく
か、または押出機の途中から混練樹脂中に圧入しても良
い。分散剤としては水酸化カルシウム、アルミナ、炭酸
カルシウム塩化マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性
炭酸マグネシウム等であり、気泡調整剤としては、タル
ク、炭酸カルシウム、クレ−、カオリン、ケイソウ土、
ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリ
ン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ラウリン酸
カルシウム、ラウリン酸マグネシウム及びこれらの混合
物等の高級脂肪酸の金属塩等である。また、滑剤は融着
性、発泡剤の経日コントロ−ル、艶のコントロ−ルに使
われ脂肪酸アミド系、エステル系、アルコ−ル系等及び
これらの混合物がある。具体的にはステアリン酸モノグ
リセライド、エチレンビスアマイド、ブチルステアレ−
ト、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、メチレ
ンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド、
硬化牛脂アミド及びこれらの混合物等がある。

【００１０】押出条件としては原料を核剤、添加剤と混
合後、口径６５ｍｍの押出機ホッパ−より投入し加熱溶
融後、発泡剤を注入して発泡適正温度に調整しつつ、続
いて、押出金型より押し出す。押出金型としては孔径が
０．３〜２．５ｍｍであって、孔同志の距離としては４
ｍｍ〜３０ｍｍである。押出速度は３〜３５０ｃｍ／ｍ
ｉｎ程度である。押し出された径が０．４〜８ｍｍの棒
状の予備発泡体をカッタ−で順次切断して粒子とする。
特に、ダイのノズルから出て発泡しつつある時、冷却し
つつカットすることによって粒子の切り口面が外にふく
らみつつ、スム−スに自治（回復）され切口の断面が切
断後外側に向けて曲面をした形状となり、発泡力のある
粒子とすることができると同時に粒子は金型にスム−ス
に充填できる。その為には、ノズルから押出された樹脂
が発泡しつつ冷却され、切断される迄の時間はノズルの
大きさ、押出量、発泡粒子の倍率によって異なるが、３
秒以内が適当であり、冷却水温によって多少コントロ−
ルできる。切断時のカッタ−速度としては５００〜１
６，０００ｃｍ／秒で、５００ｃｍ／秒以下では切れが
悪く、予備発泡粒子が刃にくっつきやすく、また、１
６，０００ｃｍ／秒以上では予備発泡粒子同志が合着す
る。得られた予備発泡粒子を、通常熟成した後、成形金
型に充填して成形する。熟成条件としては、加圧下、常
温のもとで約１〜３日間放置する。熟成後、圧を除くと
粒子は膨張する。このようにして得られた予備発泡粒子
をモ−ルド内に充填して成形する。次に、実施例をもっ
て本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

【００１１】

【実施例】

実施例１ ＭＩ＝２．５、ビカット１５４℃のポリプロピレンホモ
ポリマ−（住友化学（株）製ＦＳ２０１１Ｄ）１００重
量部に対し核剤としてタルク０．１重量部、ハイドロセ
ロ−ルＨＫ０．２重量部を添加した配合原料を６５ｍｍ
φのシリンダ−を有する押出機に投入する。シリンダ−
温度は２４０〜１０５℃である。配合原料を前記押出機
で加熱溶融し、押出機に発泡剤としてｉ−ブタン１２％
を注入、発泡適正温度として押出金型より押出す。押出
金型は孔径０．７ｍｍ、孔間距離１０ｍｍ、孔数は６０
ケで押出量は毎時３２ｋｇであった。押出された棒状の
予備発泡体を回転している２枚刃カッタ−で２１℃水中
で切断する。刃カッタ−の速度としては４５００ｃｍ／
秒であり、これによって径３ｍｍ、長さ６．５ｍｍ程度
の発泡ペレット状にする。得られた予備発泡粒子（ペレ
ット状に近い形状）は気泡サイズが約０．７ｍｍ以下で
発泡倍率は約４０倍程度であった。このときの押出ノズ
ル径に対する発泡体の径の比率は４．３であった。この
粒子表面には亀裂は認められなかった。続いて、この粒
子を常温で１．５ｋｇ／ｃｍ²の加圧の炭酸ガス中で３
日間放置する。これによってガス保持性が悪いポリプロ
ピレン粒子内に炭酸ガスを押し込み成形時の発泡力を与
える。得られた発泡粒子を、粒子がもれず閉鎖しうる金
型（金型サイズ：１００ｍｍ×３００ｍｍ×４００ｍ
ｍ）に充填し、３．８ｋｇ／ｃｍ²の蒸気で加熱し発泡
粒子表面同志を融着させて成形物を得た。成形物の発泡
倍率は５６倍であった。以上の条件及び得られた製品の
形状等を表１に示す。表１における気泡サイズは押出機
から押し出された予備発泡粒子をｎ＝１０個取り出しカ
ミソリ刃でスライスし、スライス面の最大気泡のサイズ
の長径、短径を測定し、その平均で表す。

【００１２】実施例２〜４ 表１に示す配合原料を用いて、実施例１と同様の操作に
よって予備発泡粒子を得た。これを実施例１の場合と同
様に金型に充填して成形物を成形した。予備発泡成形条
件及び成形物の成形条件等をも表１に示した。

【００１３】

【表１】

【００１４】実施例５〜１０ 実施例１におけるポリプロピレンの代りにポリエチレン
樹脂とポリエチレンテレフタレ−ト樹脂を使用した以外
は実施例１と同様の操作によって予備発泡粒子をつく
り、これより成形体を成形した。その際の製造条件は表
２及び表３に示した。

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】比較例１〜２ 表４に示す配合原料を使用し予備発泡粒子をつくり、こ
れを成形金型内に充填して成形物を製造した。その結果
をも表４に併せて示した。 実施例１１〜１２ 表４に示す配合原料を使用し予備発泡粒子をつくった。
予備発泡粒子の外観に若干の難点はあったが、これを成
形型に充填して成形した結果は表４に示すようにペレッ
ト間の融着及び成形品の表面状態は良好であった。

【００１８】

【表４】

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、ポリオレ
フィン系樹脂の予備発泡粒子を作る際、押出機を使用
し、該押出し金型のノズル孔径に対し、１．５〜１０．
５倍の径となるように押出し、得られた棒状の発泡体を
切断して予備発泡粒子とすることによって、従来の発泡
剤含浸工程を省略することができ、大幅な工程短縮を行
うことができた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押出機を用い熱可塑性樹脂を溶融し、発泡
   剤を混合し、続いて冷却して押出し、押出ダイのノズル
   の径より１．５〜１０．５倍の径となるように発泡しつ
   つ、または、発泡を完了させて得られた発泡完了前また
   は発泡完了後の押出し発泡体を切断し予備発泡粒子とす
   ることを特徴とする熱可塑性樹脂の予備発泡粒子の製造
   方法。
2. 【請求項２】熱可塑性樹脂が、ポリエチレン系樹脂、ポ
   リプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレ−ト系樹
   脂、ポリブチレンテレフタレ−ト系樹脂からなる群から
   選ばれた少なくとも１種の樹脂若しくはこれらの混合物
   である請求項１記載の熱可塑性樹脂の予備発泡粒子の製
   造方法。