JPH0752224A - ポリプロピレン系樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 二軸押出機を用いたポリプロピレン系樹脂発
泡体の製造法において、二軸押出機とシート成形用ダイ
との間に温度調整手段を備えたギアポンプを設け、か
つ、押出機のダイ側末端より３〜８Ｄ（ここで、Ｄは押
出機のスクリュー外径を表わす。）の位置にベントを設
けた装置を使用することにより成形されたシートを架橋
発泡させることを特徴とする方法。 【効果】 押出機内で原料組成物を十分に混練した状態
で、押出機中の分解ガスを実質的に完全に除去すること
ができ、また吐出圧の上昇を良好に調節できるため、メ
ータリング部での剪断発熱による発泡剤の分解が抑制さ
れ、事前発泡のない均一なポリプロピレン系樹脂発泡体
を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリプロピレン系樹脂
発泡体の製造方法、特にその原反シートの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来技術】ポリオレフィン系樹脂を主成分とする発泡
体は、機械的強度、成形加工性、柔軟性、断熱性、耐薬
品性に優れていることから、自動車内装材、断熱材、ス
ポーツ用品や食品包装の緩衝材、消音材や外装材等、幅
広い分野に渡って使用されている。特にポリプロピレン
系樹脂発泡体は、耐熱性および高温強度に優れており、
高温での高速積層化等の新しい加工技術に対応し得る材
料である。

【０００３】これらの発泡体は、原料樹脂を発泡剤等と
均一に混練した後、発泡・成形して所望の形状とする。
原料を均一に混練した段階でシート状に押出して原反シ
ートとし、これを架橋発泡した後に積層したり、あるい
は、押出後直ちに積層化してその後に架橋発泡の加工処
理を施して製品とすることも最近では広く行なわれてい
る。

【０００４】原反シートの製造においては、シートの厚
みの均一性が製品の品質を決定する重要な要素である。
このため、通常は、押出機の吐出口に例えばＴダイを取
り付けてシート厚さの均一性を確保している。しかし、
こうしたダイによる圧力損失は極めて大きいため、これ
に打ち勝ってシートを押出すためには押出機の吐出圧を
高める必要がある。ところが、吐出圧の上昇は、押出機
内でのスクリューによる剪断発熱を増大させ、押出機内
を輸送されている組成物が部分的に過熱される。過熱の
結果、組成物温度が組成物中の発泡剤の分解温度に接近
すると、事前発泡（すなわち押出機内での発泡）を招
き、均一なシートが形成されず、発泡の際の寸法変化率
が一定でなくなる等の様々な問題を生じる。

【０００５】特開平5-4269号公報は、ポリオレフィン系
樹脂発泡原反シート製造に伴なう上記問題点の解決方法
として、剪断発熱を増大させることなく押出機の輸送能
力を高める方法を提案している。すなわち、同公報によ
れば、押出機のメータリング部（計量部）の長さをスク
リュー外径の４倍以下に短縮するとともに、押出機とダ
イとの間にギアポンプを導入することによって、押出機
の輸送能力を維持しつつ押出機内圧を低下させることが
でき、したがって、押出機内での組成物過熱が減少でき
るという。そして、ポリオレフィンとして低密度ポリエ
チレンを用いた場合、事前発泡の問題が解消されたとし
ている。

【０００６】しかし、上記方法が成功するか否かは、組
成物の主成分であるポリオレフィンの種類、特にその溶
融温度に依存している。すなわち、ポリエチレンのよう
な融点の比較的低いポリオレフィン樹脂の場合、剪断発
熱を減少させるべくメータリング部を短縮して吐出圧を
低下させ、ギアポンプによって輸送力を補完することで
問題は解決される。しかし、溶融温度が高いポリプロピ
レン系樹脂については、外部加熱にせよ剪断発熱にせ
よ、発泡剤の分解特性上、必然的に発泡剤の分解量も多
くなり事前発泡を完全に回避しつつ樹脂組成物の溶融を
十分に行なうことは困難である。このため、ポリプロピ
レン系については、別の解決策が必要である。

【０００７】ポリプロピレン系樹脂発泡体の原反シート
を製造する方法として、二軸押出機を減圧して用いる方
法も提案されている（特開平1-160630号公報）。具体的
には、押出機の一部に排気孔（ベント）を設けた二軸押
出機を用い減圧する。この際、押出機内の二本のスクリ
ューを逆方向に回転させることによって剪断発熱が抑制
され、したがって、事前発泡も抑制される。抑制しきれ
なかった事前発泡による分解ガスは、原料投入の際に巻
き込まれた空気ともども上記ベントを経て除去されると
いう。

【０００８】しかしながら、ダイによる圧力損失に打ち
勝つために長いメータリング部により押出機内圧を高め
る必要がある点は上記方法でも何ら変わりはない。つま
り、ベントまでの発泡ガスは除去されたとしてもベント
によりダイ側に位置する長いメータリング部で発生する
分解ガスは除去できない。

【０００９】

【解決しようとする課題】本発明は、ポリプロピレン系
樹脂発泡体の原反シート製造において、ダイの圧力損
失に打ち勝つためダイに対しては高い吐出圧で原料組成
物を送り込む。しかし、原料の混練を行なう押出機吐
出圧は剪断発熱による事前発泡を抑えるために抑制す
る。と同時に、押出機内では原料組成物を十分な溶融
状態に至らしめ十分な混練を行なう。さらに、ダイに
対する吐出を安定したものとする。という相互に関連し
つつ部分的に相矛盾する要求を同時に解決するための手
段を提供することを目的とする。

【００１０】

【問題解決の手段】本発明者らは、上記課題を解決する
ためには、押出機のダイ側末端より３〜８Ｄ（ここで、
Ｄは押出機のスクリュー外径を表わす）の位置にベント
を設け、かつ、二軸押出機とシート成形用ダイとの間に
温度調整手段を備えたギアポンプを設ければよいことを
見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】

【発明の構成】すなわち、本発明は、二軸押出機を用い
たポリプロピレン系樹脂発泡体の製造法において、二軸
押出機とシート成形用ダイとの間に温度調整手段を備え
たギアポンプを設け、かつ、押出機のダイ側末端より３
〜８Ｄ（ここで、Ｄは押出機のスクリュー外径を表わ
す。）の位置にベントを設けた装置を使用することによ
り成形されたシートを架橋発泡させることを特徴とする
ポリプロピレン系樹脂発泡体の製造方法を提供する。

【００１２】本発明に用いるポリプロピレン系樹脂は、
ホモポリプロピレン樹脂の他、プロピレンに５０％未満
の他のオレフィンを共重合させたもの、およびこうした
ポリプロピレン系樹脂と他の樹脂との混合物を含む。共
重合体の例としては、プロピレン−エチレンランダム共
重合体等が、他の樹脂の例としては、ポリエチレンのよ
うなポリプロピレン以外のポリオレフィンが挙げられ
る。

【００１３】樹脂組成物は、発泡剤を含む。発泡剤は、
常温で液体状または固体状で、樹脂組成物の溶融点以上
に加熱されたときに分解または気化する化合物であっ
て、シートへの成形や架橋反応を実質的に妨害しないも
のである限り、任意のものが使用できるが、特に分解温
度が180 〜270 ℃のものが好ましい。

【００１４】このような発泡剤の具体例としては、アゾ
ジカルボンアミド、アゾジカルボン酸金属塩、アロファ
ン酸アミド、ジニトロペンタメチレンテトラミン、ヒド
ラゾジカルボンアミド、ｐ−トルエンスルホニルセミカ
ルバジド、ｓ−トリヒドラジノトリアジン等が挙げられ
る。比較的分解温度の高いアゾジカルボンアミドが好ま
しい。これらの発泡剤の配合量は、発泡剤の種類や発泡
倍率に応じて選択され、通常は、樹脂成分100 重量部に
対して１〜３０重量部の範囲で使用される。

【００１５】樹脂組成物には、必要であれば架橋助剤を
含有される。架橋助剤の具体例としては、トリメチロー
ルプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアク
リレート、ジアリルフタレート、ジアリルマレート等が
挙げられる。架橋助剤を使用する場合、その添加量は、
樹脂100 重量部に対して0.5 〜５重量部の範囲で使用さ
れる。また、樹脂組成物は、ポリプロピレン系発泡体の
特性をさらに改良するために、その他の配合剤、具体的
には、ゴム性物質、その他の樹脂、顔料、各種充填剤、
難燃性付与剤、酸化防止剤等を適宜混合することができ
る。これらの原料は、事前に、または押出機内において
混合する。

【００１６】本発明においては、上記のような成分から
なる樹脂組成物は、二軸押出機、温度制御手段を備えた
ギアポンプ、およびシート成形用ダイを経て原反シート
に成形される。二軸押出機は、押出機のダイ側末端より
３〜８Ｄの位置にベントを設ける以外は従来のものと同
様のものを用いることができる。例えば、その全体の長
さおよび各構成部分（原料供給部、圧縮部およびメータ
リング部）の長さ、スクリューの径、形状および回転速
度その他の構成は、使用するポリプロピレン原料の態
様、溶融温度、溶融時の粘度等に応じて、従来知られた
設計基準に基づいて決定される。

【００１７】本発明においては、ギアポンプの使用およ
び二軸押出機にベントを設置する位置が重要である。具
体的には、ギアポンプを用い押出機の輸送能力を高める
ことにより、押出機先端部分での不必要な圧力上昇や過
剰な発熱を抑える。これによりベントをダイ側に近づけ
ることが可能となり、実質的に完全に分解ガスを取り除
くことができる。またギアポンプを用いないと、ベント
から溶融樹脂があふれ出てしまい安全運転できない。こ
れを防止するため、押出量を低下させても、安定した流
量が得られず、十分な厚み精度が得られない。ベントの
設置位置は、押出機のダイ側末端より３〜８Ｄ（Ｄは押
出機スクリュー外径）が好ましい。末端から３Ｄ未満の
位置にベントを設けると、ギアポンプを用いたとして
も、溶融樹脂の輸送に必要な最低限の圧力上昇機能が失
なわれることにより、ベントから溶融樹脂があふれ出て
しまい、安全運転ができない。また末端から８Ｄを越え
る位置にベントを設けた場合には、分解ガスが有効に除
去できない。なお、ベントは適宜排気ラインに接続され
るが、この際、排気ポンプ等を介して減圧を行なうこと
が好ましい。この場合の減圧度は−５００〜−７６０ｍ
ｍＨｇ程度である。ベントの形状や径等は、通常のベン
ト型押出機に準じて設計すればよい。

【００１８】ギアポンプは、市販のものが用いられる。
ギアポンプは、対になった歯車の回転によって流体の吸
引と吐出を行なうものであり、本発明においては、温度
調製手段を有していることが必要である。かかる温度調
製手段によって、ギア内での剪断発熱が防止され、押出
機から吐出された後の樹脂組成物を発泡の恐れなくダイ
に対して高い圧力で送り込むことが可能となる。温度制
御手段としては、ジャケット式の装置が好ましい。ポン
プ内温度は、発泡剤および樹脂の種類によるが、通常
は、８０〜１８０℃程度であればよい。ダイは、厚み均
一性を確保できるものであればＴダイ等、通常用いられ
るものでよく、特に水平シートダイが好ましい。

【００１９】押出機、ポンプ、ダイ間の接続は常法にし
たがって行なえば良い。次に、このようにして得られた
シートの架橋および発泡を行なう。架橋構造の形成方法
としては、有機過酸化物を用いる方法の他、α線、β線
（電子線）、γ線等の電離放射線の照射による方法、加
熱による方法等従来から利用されている方法を採用する
ことができる。これらの方法の中では電離放射線の照射
による方法が好ましく、特に電子線による架橋が最も好
ましい。放射線の照射量は、所望により配合する架橋剤
等の種類や量、および架橋の度合い等により異なるが、
一般に0.1 〜５０Mrad、好ましくは１〜３０Mradであ
る。0.1 Mrad以下では架橋が十分に行なわれず、また５
０Mrad以上では樹脂組成物の劣化が著しくなり、発泡体
としての物性が低下する。架橋されたシートの発泡は、
樹脂成分の融点より高い温度、好ましくは２００℃以
上、より好ましくは２３０〜２８０℃の温度に加熱する
ことにより行なうことができる。

【００２０】

【発明の具体的開示】以下、図面を参照して、本発明に
よるポリプロピレン系発泡樹脂原反シートの製造につい
て説明する。図１に本発明で用いられる装置の概要を示
す。装置は、基本的には、二軸押出機１０、ポンプ手段
２０、およびシート成形用ダイ３０からなる。

【００２１】押出機１０は、シリンダー１１とスクリュ
ー１２を基本要素とし、シリンダー基端部にはホッパー
１３を、また、シリンダーの先端部にはブレーカープレ
ート１４を備えている。通常チップまたは粉状の原料
は、ホッパー１３からシリンダー内に投入される。スク
リュー１２は、実際には互いに噛み合った２本の軸から
なっており、この軸が互いに異方向または同方向に回転
することによって、投入された原料が、各軸のフライト
（スクリュー表面の螺旋状突出部）とシリンダー内壁に
よって形成される空間を輸送されていく。この際、シリ
ンダー内壁との摩擦および原料チップ（または粉）間の
摩擦等によって、原料中の樹脂が溶融し、溶融した樹脂
は他の成分と混練される。必要ならば、スクリュー内部
やシリンダーの周囲等に加熱手段または冷却手段を配置
して温度の制御を行ってもよい。

【００２２】溶融しつつ混練された原料組成物は、原料
投入時に周囲から巻き込んだ空気や分解した発泡剤に由
来するガスを含んでいる。これらのガスは、押出機の後
半部分の上側に設けられたベント１６より排出される。
ベントを設ける位置は、具体的には、ブレーカープレー
ト１４から３〜８Ｄ（ここで、Ｄは押出機のスクリュー
外径を表わす）の範囲内である。溶融した樹脂組成物
は、ベントによってガスを除かれた後に押出機から吐出
され、ギアポンプを経て水平シートダイへ送り込まれ、
ポリプロピレン系樹脂シートに成形される。次に、この
シートに電子線を照射し、架橋させ、その後２５０℃の
発泡炉にて発泡剤を分解、発泡させ、ポリプロピレン系
樹脂発泡体とする。

【００２３】

【実施例１】プロピレン−エチレンランダム共重合体７
０重量部、線状低密度ポリエチレン３０重量部、発泡剤
（アゾジカルボンアミド）１０重量部、架橋助剤（トリ
メチロールプロパントリメタクリレート）３重量部およ
び酸化防止剤0.5 重量部からなる混合物をヘンシェルミ
キサーにて予備混合し、図１に示すような６５ｍｍ径二
軸同方向回転型押出機に投入した。ベントはブレーカー
プレートから４Ｄ（Ｄはスクリュー外径）の位置に設け
た。さらに、押出機吐出端には温度調節ジャケットによ
り約１４０℃に維持したギアポンプ（MAAG社製THERMORE
X(登録商標））を取付け、約１６０℃に維持した水平シ
ートダイを通して厚さ1.5 ｍｍのシートに成形した。ま
たこの時のシート成形時におけるシートの厚みの変動率
の測定およびシート断面中の気泡の有無を顕微鏡（１０
倍）により観察した。次に、このシートに８Mrad（800
kV）の電子線を照射して、架橋しゲル分率を４０重量％
とした。その後、250 ℃の発泡炉に２分間入れて、発泡
倍率２５倍に発泡させ、ポリプロピレン系樹脂発泡体成
形シートを得、シートの均一性等を測定した。

【００２４】

【実施例２〜３、比較例１〜４】ギアポンプの運転条件
（比較例２では使用せず）およびベント位置を変えた他
は、実施例１と同様にしてシートの製造を行なった。条
件およびシート発泡前後での物性評価結果を実施例１の
結果と併せて表１に示す。

【００２５】なお、表１において発泡前のシートの厚み
精度、発泡後のシートの外観および厚み精度の評価は以
下のように行なった。 (1) 発泡前のシートの厚み精度 １２時間の連続運転時に１時間毎に発泡前シートの流れ
方向において３０ｃｍのサンプル１０枚を取出し、各々
について６点の厚みを測定し、これにより変動率を求
め、以下の基準で評価した。 ○：厚み変動率（％）が±２％以内であり、外観が平滑
で均一性が良好なもの。 ×：厚み変動率（％）が±２％を越えるもの。

【００２６】(2) 発泡後のシートの外観 評価基準は以下のとおりである。 ○：発泡シート断面での発泡セルが微細かつ均一であ
り、シート表面が平滑で均一性が良好なもの。 ×：局所的な発泡ムラが存在し、シート表面に凹部が見
られるもの。

【００２７】(3) 発泡後のシートの厚み精度 発泡シートの厚みを流れ方向に１０ｍ毎にサンプリング
し、発泡前シートにおけると同様の方法で変動率を求
め、以下の基準で評価した。 ○：発泡シートの厚み変動率が±５％以内であり、均一
性が良好なもの。 ×：発泡シートに発泡ムラはないが、厚み変動率が±５
％を越えるもの。 ××：発泡シートに発泡ムラがあり、これにより厚み変
動率が±５％を越えるもの。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、押出機内で原料組成物
を十分に混練した状態で、押出機中の分解ガスを実質的
に完全に除去することができ、また吐出圧の上昇を良好
に調節できるため、メータリング部での剪断発熱による
発泡剤の分解が抑制され、事前発泡のない均一性に優れ
たポリプロピレン系樹脂発泡体を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用される樹脂発泡体製造装置の概略
図である。

【符号の説明】

１０ 二軸押出機 １１ シリンダー １２ スクリュー １３ ホッパー １４ ブレーカープレート １５ フライト １６ ベント ２０ ジャケット付ギアポンプ ３０ ダイ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二軸押出機を用いたポリプロピレン系樹
   脂発泡体の製造法において、二軸押出機とシート成形用
   ダイとの間に温度調整手段を備えたギアポンプを設け、
   かつ、押出機のダイ側末端より３〜８Ｄ（ここで、Ｄは
   押出機のスクリュー外径を表わす。）の位置にベントを
   設けた装置を使用することにより成形されたシートを架
   橋発泡させることを特徴とする方法。