JPH07308951A - 熱可塑性樹脂管状発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚みのばらつきが小さく、しかも表面平滑性
に優れ、均一で微細な気泡を有し高倍率に発泡した熱可
塑性樹脂管状発泡体の製造方法を提供する。 【構成】 発泡剤を含有する熱可塑性樹脂を押出金型よ
り管状に押出発泡させる方法において、上記押出金型１
０の先端面に、外型２１と内型２２とにより形成された
釣鐘状通路２３を有し且つ冷却可能な過膨張抑制具２０
を装着し、押出金型１０から押出発泡させた管状発泡体
を上記釣鐘状通路２３に通しながら冷却することによ
り、管状発泡体の過度の膨張を外側と内側とから抑制
し、目的の管状発泡体４０を得る。なお、管状発泡体の
冷却は、外型２１、内型２２の少なくとも一方の型の内
部２４又は２７に冷却水や冷却空気などの冷媒を通すこ
とにより行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パイプの断熱材や緩
衝材などに使用する熱可塑性樹脂管状発泡体の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂管状発泡体は、一般に発泡
剤を含有する熱可塑性樹脂を押出金型より管状に押出発
泡させることにより製造される。この場合、高倍率に発
泡させるほど、押出金型から押出される管状発泡体の気
泡が破裂しやすくなり、表面平滑で均一な気泡を有する
管状発泡体を得ることが難しくなる。また、管状発泡体
の厚みのばらつきも大きい。

【０００３】特開昭５０−１４４７６４号公報には、表
面平滑で均一な気泡を有する発泡体を得るために、押出
金型の先端面に、外型により形成された釣鐘状の内部空
間を有する過膨張抑制具を装着し、押出金型から押出発
泡させた発泡体を上記釣鐘状の内部空間に通すことによ
り、発泡体の過度の膨張を発泡体の外側から抑制する方
法が開示されている（上記公報の実施例１参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な過膨張抑制具を使用して管状発泡体を製造する場合、
管状発泡体の表面平滑性は充分に満足のいくものではな
く、また厚みのばらつきも大きく、この点でまだ改善す
べき問題がある。

【０００５】この発明は、上記の問題を解決するのもの
で、その目的とするところは、厚みのばらつきが小さ
く、しかも表面平滑性に優れ、均一で微細な気泡を有し
高倍率に発泡した熱可塑性樹脂管状発泡体の製造方法を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、発泡剤を
含有する熱可塑性樹脂を押出金型より管状に押出発泡さ
せる方法において、上記押出金型の先端面に、外型と内
型とにより形成された釣鐘状通路を有し且つ冷却可能な
過膨張抑制具を装着し、押出金型から押出発泡させた管
状発泡体を上記釣鐘状通路に通しながら冷却し、管状発
泡体の過度の膨張を外側と内側とから抑制することによ
って達成することができる。

【０００７】以下、図面を参照しながら、この発明を詳
細に説明する。図１は、この発明の一実施態様を示す一
部切欠断面図である。図１において、１０は押出金型、
２０は押出金型１０の先端面に装着された過膨張抑制具
である。過膨張抑制具２０は、外型２１と内型２２とか
らなり、通常、断熱材３０を介して押出金型１０の先端
面に装着される。

【０００８】押出金型１０は、管状の樹脂通路１１を有
し、押出金型のコアー１２には管状の冷媒流路１３が形
成され、この冷媒流路１３は、コアーのブリッジ１４を
経て冷媒導入管１５に接続されている。冷媒流路１３
は、通常、断熱材（図示せず）を被覆した金属パイプに
より形成される。

【０００９】上記過膨張抑制具２０の外型２１と内型２
２とにより、釣鐘状通路２３が形成されている。この釣
鐘状通路２３の入口は、押出金型１０の管状の樹脂通路
１１のスリットと合致し、そこから押出方向へ釣鐘状に
なめらかに拡がっていき、その出口で管状となるように
形成されている。なお、釣鐘状通路２３を形成する外型
２１の内面と内型２２の外面とは、樹脂の付着を防止す
るために、フッ素樹脂でコーティングするのが好まし
い。

【００１０】ここで、釣鐘状通路２３の形状及び寸法
は、押出金型１０の樹脂通路１１の径及びスリット間
隙、押出量、発泡倍率、管状発泡体の径及び厚み等によ
り異なり、最適の結果が得られるように設定される。例
えば、釣鐘状通路２３の入口の径は３〜１００mm、釣鐘
状通路２３の押出方向の長さは１０〜６００mmが好まし
く、釣鐘状通路２３の出口の径は発泡倍率に応じて適当
に設定される。

【００１１】上記過膨張抑制具２０の外型２１の内部２
４は、冷媒が流通するように中空に形成されており、２
５は冷媒導入管、２６は冷媒導出管である。また、過膨
張抑制具２０の内型２２の内部２７は、冷媒が流通する
ように中空に形成されており、この内型２２の内部２７
は、押出金型１０の管状の冷媒通路１３に接続されてい
る。そして、過膨張抑制具２０の内型２２の内壁、すな
わち釣鐘状通路２３に面する内壁には、全面均一に多数
の微細な冷媒流出孔２８が形成されている。こうして、
過膨張抑制具２０が冷媒により冷却可能になされてい
る。

【００１２】なお、過膨張抑制具２０の外型２１の内壁
に、内型２２の内壁と同様に、多数の微細な冷媒流出孔
を形成してもよく、また過膨張抑制具２０の内型２２の
内部２７を、外型２１の内部２４と同様に、冷媒が流通
するように形成することも可能である。また、過膨張抑
制具２０の外型２１と内型２２のうち、いずれか一方だ
けを冷媒により冷却可能になされてもよい。

【００１３】上記のように構成された装置において、発
泡剤を含有する熱可塑性樹脂は、スクリュー押出機（図
示せず）により溶融混練され、押出金型１０の管状の樹
脂通路１１の先端から管状に押し出され、発泡剤のガス
により樹脂が発泡する。このような熱可塑性樹脂の押出
発泡技術は、広く知られている。

【００１４】熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート
共重合体、ポリブテン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂等
のオレフィン系樹脂が好適である。

【００１５】その他の熱可塑性樹脂としては、ポリスチ
レン等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹
脂等のアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル等の塩化ビニル
系樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテ
レフタレート等のポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレ
ンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂、ポリエーテルイミド樹脂等が挙げられる。

【００１６】これ等の熱可塑性樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７
２１０によるメルトイッデックス（ＭＩ）が、０．０５
〜２５の範囲にあるものが好ましく、０．１〜２０の範
囲にあるものがさらに好ましい。なお、このＭＩの測定
条件（試験温度及び試験荷重）は、樹脂の種類により異
なるが、通常採用されている条件での測定値を意味す
る。

【００１７】例えば、ポリエチレン樹脂のＭＩは、温度
１９０℃、荷重２．１６ kｇf の条件で測定され、ポリ
プロピレン樹脂のＭＩは、温度２３０℃、荷重２．１６
kｇf の条件で測定される。

【００１８】ＭＩが低すぎると、粘度が高くなって高倍
率の発泡体が得られないばかりか、押出発泡させる際
に、押出負荷が増大し押出困難となる。逆に、ＭＩが高
すぎると、押出発泡時の樹脂の伸びに対する粘度が低く
破泡しやすくなり、高倍率の発泡体が得られない。

【００１９】発泡剤としては、熱分解型発泡剤や物理型
発泡剤が用いられる。熱分解型発泡剤としては、アゾジ
カルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ，
Ｎ' −ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ−トル
エンスルホニルヒドラジド、ｐ，ｐ' −オキシビスベン
ゼンスルホニルヒドラジド等が用いられる。これ等の熱
分解型発泡剤には、分解温度を調節するために、酸化亜
鉛、ステアリン酸鉛などの発泡助剤を配合してもよい。

【００２０】物理型発泡剤としては、モノクロロジフル
オロメタン、モノクロロジフルオロメタン、１，１−ジ
クロロ−１−フルオロエタン、２，２−ジクロロ−１，
１，１−トリフルオロエタン、１，１，１，２−テトラ
フルオロエタン、ブタン、プロパン、ペンタン、塩化メ
チレン、メタノール、エタノール等の低沸点有機化合
物、炭酸ガス、窒素、空気等の不活性無機ガスが等が使
用される。

【００２１】これ等の発泡剤の使用量は、発泡剤の種
類、熱可塑性樹脂の種類、所望の発泡倍率により異な
る。発泡倍率は、用途により異なるが、一般に１０〜４
０倍に設定される。

【００２２】熱分解型発泡剤を使用する場合は、一般に
熱可塑性樹脂１００重量部に対して発泡剤５〜２０重量
部の範囲で使用するのが好ましい。また、低沸点有機化
合物を使用する場合は、一般に熱可塑性樹脂１００重量
部に対して発泡剤１０〜８０重量部の範囲で使用するの
が好ましい。また、不活性無機ガスを使用する場合は、
一般に熱可塑性樹脂樹脂１ｇに対して１０〜５０ｃｃ
（標準状態）の範囲で使用するのが好ましい。この場
合、無機ガスの注入圧力は、例えば炭酸ガスを用いる場
合、押出機の注入部に取り付けた圧力計の読みで、２５
〜１５０ kｇ／cm²程度である。

【００２３】なお、熱可塑性樹脂樹脂には、発泡体の気
泡をより微細にするために、タルク、亜鉛華、炭酸カル
シウム等の気泡核形成剤を配合してもよい。また、必要
に応じて、難燃剤、充填剤、抗酸化剤、外部滑剤、着色
剤等を配合してもよい。

【００２４】発泡剤を含有する熱可塑性樹脂の溶融混練
温度は、熱可塑性樹脂の融点〜（融点＋５０℃）の範囲
に調節するのが好ましく、また押出金型１０の温度は、
熱可塑性樹脂の（融点−５℃）〜（融点＋１０℃）の範
囲に調節するのが好ましい。また、押出量は、１〜１０
０ kｇ／ｈr の範囲が好ましい。

【００２５】押出金型１０の先端から管状に押し出され
た樹脂は、発泡剤の作用により発泡しながら、過膨張抑
制具２０の外型２１と内型２２とにより形成された釣鐘
状通路２３を通り、ここで外型２１の内面と内型２２の
外面とに接触して冷却され、その結果、管状発泡体の過
度の膨張が外側と内側とから抑制される。

【００２６】この場合、外型２１の内部２４及び内型２
２の内部２７には、冷却空気や冷却水などの冷媒が通さ
れ、外型２１の内部２４の冷媒は循環し、内型２２の内
部２７の冷媒は、内型２２の内壁に形成された多数の微
細な冷媒流出孔から流出する。冷媒の温度は−１０℃〜
＋８０℃の範囲が好ましい。冷媒の温度が低すぎると冷
却が急激に起こり発泡体の表面が荒れ、冷媒の温度が高
すぎると冷却が不足し、発泡体の表面平滑性が低下す
る。

【００２７】こうして、管状発泡体の過度の膨張が外側
と内側とから抑制され、過膨張抑制具２０を通過した管
状発泡体４０は、従来と同様の方法で引き取られ製品と
される。

【００２８】

【作用】この発明によれば、押出金型から押出発泡させ
た管状発泡体は、釣鐘状通路において適度に冷却され、
しかもこの釣鐘状通路において押出方向へなめらかに拡
がっていき、過度の膨張が外側と内側とから円滑に抑制
されて寸法が規制される。この冷却作用と寸法規制作用
との両方の作用によって、気泡の破裂が防止され、表面
平滑性及び厚みのばらつきが改善され、気泡径も小さく
均一になる。

【００２９】

【実施例】以下、この発明の実施例及び比較例を示す。実施例１ この実施例では、図１に示す装置を用いた。ＭＩ２．
８、融点１１２．５℃の低密度ポリエチレン樹脂（ＺＨ
５１：三菱油化社製）１００重量部に、気泡核形成剤と
して平均粒径９μm のタルク（ＭＳ：日本タルク社製）
０．１重量部を混合し、これをホッパー側より先端に向
かって１３５℃、１６０℃、１４０℃、１３０℃に設定
されたベントタイプのスクリュー押出機（口径６５mm、
Ｌ／Ｄ＝３５）のホッパーから押出機の原料供給口に供
給し、樹脂を押出機内で溶融混練した。

【００３０】そして、押出機のベント部より炭酸ガスを
１００ kｇ／cm² の圧力で注入し、これを充分に溶融混
練し、１１２℃に設定された外径１３mm、内径６mm、ス
リット間隙３．５mmの押出金型１０のスリットから２０
kｇ／時間の押出量で連続的に管状に押出発泡させた。

【００３１】引き続いて、この管状発泡体を過膨張抑制
具２０の釣鐘状通路２３に通し、外型２１の内面と内型
２２の外面とに接触させて通しながら冷却し、引取機に
より引き取って、ポリエチレン樹脂管状発泡体を製造し
た。

【００３２】なお、釣鐘状通路２３の入口は押出金型１
０のスリットに合致し、釣鐘状通路２３の出口の外径は
５４mm、内径は３４mm、通路間隙は１０mm、釣鐘状通路
２３の押出方向の長さは１００mmである。また、外型２
１の内部２４及び内型２２の内部２７には、それぞれ１
３℃の冷却空気を１リットル／分の割合で通し、外型２
１の内部２４の冷却空気は循環させ、内型２２の内部２
７の冷却空気は、内型２２の内壁に形成された多数の微
細な冷媒流出孔２８から流出させた。

【００３３】得られた管状発泡体（試料数ｎ＝１０）の
発泡倍率は２１．１倍、平均気泡径は５８５μm 、平均
厚みは１０．１mmで標準偏差（ばらつき）は０．１１、
表面粗さの標準偏差は０．０９、厚みのばらつきが小さ
く、しかも表面平滑性に優れ、均一で微細な気泡を有し
高倍率に発泡した管状発泡体が得られた。

【００３４】比較例１ 実施例１において、過膨張抑制具２０を使用せず、それ
以外は実施例１と同様に行って、ポリエチレン樹脂管状
発泡体を製造した。

【００３５】得られた管状発泡体の発泡倍率は２２．３
倍、平均気泡径は７６０μm 、平均厚みは１０．９mmで
標準偏差（ばらつき）は０．４０、表面粗さの標準偏差
は０．２１であり、実施例１に比べて、厚みのばらつき
が大きく、しかも表面平滑性が劣り、気泡径も大きい管
状発泡体が得られた。

【００３６】

【発明の効果】上述の通り、この発明は、発泡剤を含有
する熱可塑性樹脂を押出金型より管状に押出発泡させる
方法において、上記押出金型の先端面に、外型と内型と
により形成された釣鐘状通路を有し且つ冷却可能な過膨
張抑制具を装着し、押出金型から押出発泡させた管状発
泡体を上記釣鐘状通路に通しながら冷却することによ
り、管状発泡体の過度の膨張を外側と内側とから抑制す
るもので、それにより厚みのばらつきが小さく、しかも
表面平滑性に優れ、均一で微細な気泡を有し高倍率に発
泡した熱可塑性樹脂管状発泡体を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施態様を示す一部切欠断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 押出金型 ２０ 過膨張抑制具 ２３ 釣鐘状通路 ４０ 管状発泡体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡剤を含有する熱可塑性樹脂を押出金
   型より管状に押出発泡させる方法において、上記押出金
   型の先端面に、外型と内型とにより形成された釣鐘状通
   路を有し且つ冷却可能な過膨張抑制具を装着し、押出金
   型から押出発泡させた管状発泡体を上記釣鐘状通路に通
   しながら冷却することにより、管状発泡体の過度の膨張
   を外側と内側とから抑制することを特徴とする熱可塑性
   樹脂管状発泡体の製造方法。