JPH0747659B2 - 熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法に関す
る。さらに詳しくはその改良に関する。

（ロ）従来の技術及び課題 熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法として種々の方法が提
案されており、例えば揮発性発泡剤を含有する熱可塑性
樹脂粒子を耐圧容器内で水に分散させ、これを高温・高
圧の状態にした後、窒素ガスにより該容器内圧を一定に
保持しながら樹脂粒子と水とを低圧域に放出して予備発
泡する方法が知られている（特公昭56−1344号）。

しかし、この方法によって得られる発泡粒子は、倍率の
変動の大きなものとなってしまう。その理由としては、
第１に外部より温度の低い窒素ガス（通常、常温）が容
器内に導入される為、容器内温度が発泡の進行とともに
低下し、発泡倍率が低下する。第２に放出に伴い容器内
空間の容積が大きくなるにつれ、容器内空間における揮
発性発泡剤の分圧が低下し、樹脂粒子内の発泡剤が逸脱
することに起因し、予備発泡の進行に伴い発泡倍率が次
第に低下すると考えられる。また、このようにして得ら
れた種々の倍率の混在した予備発泡粒子から得られた成
形体は、比重ムラの大きいものとなるばかりでなく、部
分的な融着不良や収縮が生じてしまい商品価値の低いも
のとなってしまう。

そこで、この発泡倍率の変動を押さえる方法として、耐
圧容器内へ加熱無機ガスを導入しながら放出を行うこと
も提案されている（特開昭64−65141号）。

しかしこの方法によれば、導入される無機ガスは加圧の
用途のみに使用されるガスであり、この無機ガスの導入
により上記放出に伴う容器内容物の温度低下に起因する
発泡倍率の低下は防げるが、容器内空間における揮発性
発泡剤の分圧の低下に伴う樹脂粒子内からの発泡剤の逸
脱に起因する発泡倍率の低下は、依然として解消されて
いない。

一方、容器内に揮発性発泡剤を導入しつつ樹脂粒子の放
出を行うことにより、容器内空間における揮発性発泡剤
の分圧を一定に保持し、得られる予備発泡粒子の発泡倍
率を略一定にする方法が提案されている（特開昭59−30
836号）。

しかしこの方法は、容器内容物の放出中に非常に低温の
液状発泡剤を圧入するものであるから、容器内液面の低
下に伴い、大量の低温発泡剤が液中に巻き込まれ容器内
容物の温度が低下する為、発泡温度を一定に保つのが困
難である。従って放出に伴う予備発泡粒子の倍率低下
は、避けられないものであった。

以上のような従来の予備発泡方法によって得られる予備
発泡粒子は、倍率の変動が大きく、このような倍率変動
の大きな予備発泡粒子を用いて成形を行った場合、部分
的な融着不良や収縮等が生じ、満足な成形品は得られな
い。たとえ外観上一応満足のゆく成形品が得られたとし
ても一個の成形品内で部分毎に成形品の比重が異なる
為、たとえば緩衝材として使用する場合、部分毎に強度
等が異なってしまい、保護されるべき内容物が外部から
の衝撃によって破損するという大きな問題が生じる。

本発明者らは上記問題点に鑑みて、揮発性発泡剤を含有
する熱可塑性樹脂粒子と水及び／又は親水性有機溶媒と
の混合物を耐圧容器内より低圧域に放出し、予備発泡粒
子を得る際に、発泡倍率の低下を防ぐ方法について鋭意
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

（ハ）課題を解決するための手段及び作用 かくしてこの発明によれば、密閉可能な耐圧容器内で揮
発性発泡剤を含有する熱可塑性樹脂粒子を水及び／又は
親水性有機溶媒に分散させ、該粒子の軟化温度以上の温
度に加熱し、上記発泡剤の蒸気圧以上の加圧下で上記樹
脂粒子と水及び／又は親水性有機溶媒との混合物を低圧
域に放出する熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法におい
て、容器内に上記樹脂粒子に含有される発泡剤と同じ発
泡剤を、該容器内と同エンタルピーとして導入しながら
放出を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂粒子の予備発
泡方法が提供される。

この発明に用いられる熱可塑性樹脂粒子としては、スチ
レン又はメチルスチレンの単独重合体、スチレン−アク
リロニトリル及びスチレン−メチルメタアクリレート又
はメチルアクリレート等のごときスチレンとアクリル酸
エステルとの共重合体、エチレン単独重合体、エチレン
−酢酸ビニルのごときエチレン共重合体、プロピレン重
合体またはスチレン重合体とエチレンまたはプロピレン
重合体の混合樹脂等からなる樹脂粒子が挙げられ、プロ
ピレン系樹脂粒子が好ましい。

上記熱可塑性樹脂粒子に含有される揮発性発泡剤として
は、プロパン，ブタン，ペンタン，ヘキサン，ヘプタン
等の脂肪族炭化水素，シクロブタン，シクロペンタン等
の環式脂肪族炭化水素，トリクロロフルオロメタン，ジ
クロロフルオロメタン，ジクロロジフルオロメタン，ジ
クロロテトラフルオロエタン，メチルクロライド，エチ
ルクロライド等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。

この発明に用いられる分散媒としては、水，エチレング
リコール，グリセリン，メタノール，エタノール等の１
種又は２種以上の混合物が挙げられるが、通常は水が用
いられる。また、必要に応じて酸化アルミニウム，酸化
チタン，炭酸カルシウム等の分散剤を用いることもでき
る。

この発明の方法においては、上記熱可塑性樹脂粒子には
上記揮発性発泡剤が含浸される。この含浸は当該分野で
通常の方法により行われる。すなわち、密閉可能な耐圧
容器内で上記熱可塑性樹脂粒子と上記揮発性発泡剤とを
上記分散剤に分散させ、加熱・加圧保持することにより
なされる。この加熱は上記樹脂粒子の軟化温度以上の温
度に調節され、加圧は上記発泡剤の蒸気圧以上の圧力に
調節される。

上記加熱・加圧状態で分散媒中に分散保持された揮発性
発泡剤含浸熱可塑性樹脂粒子は、次いで該耐圧容器内よ
りも低圧の雰囲気下に放出されるが、この発明において
この放出の方法が最も重要となる。すなわち、熱可塑性
樹脂粒子及び分散媒の放出は、耐圧容器内への揮発性発
泡剤の導入下に行われる。ここで用いられる揮発性発泡
剤は、既に熱可塑性樹脂粒子に含有されている揮発性発
泡剤と同種のものが選択される。これは、放出に伴って
耐圧容器内の空間部分が増加し、これに伴って熱可塑性
樹脂粒子内に含有されている発泡剤の上記容器内での分
圧が低下するのを防ぐためである。また、上記放出の為
に導入される揮発性発泡剤は、この耐圧容器内と同エン
タルピーの状態で導入される。これにより、容器内容物
の温度及び圧力の低下を防止することができる。

上記同エンタルピーへの設定には当該分野で公知のモリ
エル線図を利用することができる。詳しくは後述する実
施例の記載が参照される。

この発明において、揮発性発泡剤のエンタルピーを調節
して耐圧容器へ導入する方法としては、例えば、１）発
泡剤が充填されたボンベ又はタンクと耐圧容器とを熱交
換器を介して管路接続する方法、２）上記発泡剤を別の
耐圧容器に貯留しこの耐圧容器と上記耐圧容器とを調圧
弁等を介して管路接続しておき、発泡剤を貯留した耐圧
容器を加熱して導入する方法、等が挙げられる。

以上のように同種の揮発性発泡剤を同エンタルピーで導
入することにより、熱可塑性樹脂粒子の温度低下及び容
器内の圧力低下による発泡倍率の低下が防止され、発泡
開始から終了までの間に互って均一性の高い発泡倍率の
予備発泡粒子が得られることとなる。

以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これに
よりこの発明は限定されるものではない。

（ニ）実施例 実施例１ 内容積500の耐圧容器内にエチレン−プロピレンラン
ダム共重合体（エチレン含有量5.0重量％,MI値1.9）の
ペレット100重量部を、分散剤（第三リン酸カルシウム
3.0重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.0
5重量部）と共に水300重量部に分散させた後、攪拌下、
発泡剤としてジクロロジフルオロメタン30重量部を加え
135℃（含浸温度）まで昇温し、その後約１時間保持し
た。この時、該耐圧容器内の圧力（含浸圧力）は30kg/c
m²を示し、エンタルピーはモリエル線図より153kcal/kg
であった。

また、別の耐圧容器内（内容積1m³）でジクロロジフル
オロメタンを151℃に加熱した。この時、圧力は44kg/cm
²を示し、モリエル線図よりエンタルピーは153kcal/kg
であった。この加熱したジクロロジフルオロメタンをバ
ルブを調整しながら前者の発泡用耐圧容器内へ圧入し、
圧力及び温度を保持しながらこの耐圧容器内の発泡剤含
有樹脂粒子と水との混合物を常圧雰囲気下へ約20分かけ
て放出した。この時、該発泡用耐圧容器内の圧力及び温
度の低下はなく、また発泡倍率の変動も極めて少ない良
好な発泡粒が得られた。放出開始から終了までの各時間
毎にサンプリングし、発泡倍率を測定した結果を表２に
示す。

実施例２〜５ 各内容積500の耐圧容器内に、表１に示す樹脂粒子100
重量部を、それぞれ分散剤（第三リン酸カルシウム3.0
重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05重
量部）と共に水300重量部に分散させた後、攪拌下、表
１に示すそれぞれの発泡剤を必要量加え、表中の含浸温
度まで昇温し、約１時間保持した。その後、該耐圧容器
内と同種かつ同エンタルピーの発泡剤を実施例１と同様
の方法で圧入し、耐圧容器内の圧力、温度を保持しなが
ら、容器内の発泡剤含有樹脂粒子と水との混合物を常圧
雰囲気へ約20分かけて放出した。このとき実施例１と同
様、該発泡用耐圧容器内の圧力及び温度の低下はなかっ
た。放出開始から終了までの各時間毎のサンプリング結
果を表２に示す。

比較例１ 実施例１における放出時の圧力保持を、温度135℃，エ
ンタルピー143kcal/kgの気体状態のジクロロジフルオロ
メタンを圧入することによって行った以外は全く同様に
して約20時間，予備発泡を行った。実施例１と同様，各
時間毎のサンプリングをし、発泡倍率を測定した結果を
表２に示す。

上記結果、耐圧容器内の圧力は保持されたが温度は135
℃から130℃まで低下し、得られた発泡粒も少し倍率変
動のあるものであった。

比較例２ 実施例１における圧力保持を、液状のジクロロジフルオ
ロメタンを圧入することによって行った以外は、全く同
様にして約20分間予備発泡を行った。これについても実
施例１と同様に各時間毎にサンプリングし、発泡倍率を
測定した結果を表２に示す。

上記結果、耐圧容器内の圧力は保持されたが、温度は13
5℃から120℃まで低下し、また得られた発泡粒も倍数変
動の大きなものであった。

比較例３ 実施例１における圧力保持を、加熱窒素（135℃）を圧
入することによって行った以外は全く同様にして約20時
間予備発泡を行った。放出開始から終了までの各時間毎
にサンプリングし、発泡倍率を測定した結果を表２に示
す。

（ホ）発明の効果 この発明によれば、発泡倍率の均一性が極めて高い予備
発泡粒子が得られる。この予備発泡粒子を金型内に充填
し加熱水蒸気等によって成形すれば、密度分布の均一で
かつ部分的に収縮等の生じない、外観及び融着の良好な
成形体を得ることができる。

また、特にオレフィン系樹脂粒子を用いた場合、予備発
泡粒子の倍率が均一でないと、内圧付与をした後成形す
る時、内圧が粒子毎に異なり良好な成形品が得られにく
いが、この発明の方法により得られる予備発泡粒子はこ
の点を解消することができる。

またさらに、予備発泡粒子を容器内で圧縮空気等によっ
て体積を減少させた後、そのままで金型に充填し成形す
る、いわゆる圧縮充填成形方法においても、この発明の
方法により得られる予備発泡粒子を用いることにより、
粒子毎に圧縮率が均一で外観や融着が良好で密度分布の
均一な成形体を得ることができる。

この発明の方法は、ことに従来のビーズ発泡法では、高
倍率発泡粒子が得られにくかったポリプロピレン系樹脂
粒子に好適なものとなる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉可能な耐圧容器内で揮発性発泡剤を含
   有する熱可塑性樹脂粒子を水及び／又は親水性有機溶媒
   に分散させ、該粒子の軟化温度以上の温度に加熱し、上
   記発泡剤の蒸気圧以上の加圧下で上記樹脂粒子と水及び
   ／又は親水性有機溶媒との混合物を低圧域に放出する熱
   可塑性樹脂粒子の予備発泡方法において、 容器内に上記樹脂粒子に含有される発泡剤と同じ発泡剤
   を、該容器内と同エンタルピーとして導入しながら放出
   を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方
   法。