JPH09104027A - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を連続成形し
ようとすると、加熱用スチームが発泡粒子供給側に漏れ
出して、粒子の加熱不足により良好な成形体が得られな
かったり、漏発泡粒子が供給側に逆流して成形不能とな
るという問題があった。 【解決手段】 粒子内圧を付与したポリオレフィン系樹
脂発泡粒子１１を、発泡粒子供給領域Ａにおいて徐々に
圧縮した後、無端走行する上下のベルト３、５間に挟ん
で成形領域Ｂを搬送しながらスチーム加熱し、発泡粒子
１１を二次発泡させるとともに粒子相互を融着させて成
形体１２を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリオレフィン系樹
脂発泡粒子の連続成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を
成形する方法としては、発泡粒子を金型内に充填し、ス
チームで加熱して発泡粒子を二次発泡させ粒子相互を融
着させる方法（以下、このような成形方法をバッチ式成
形法と呼ぶ。）のみが採用されていた。一方、ポリスチ
レン系樹脂発泡粒子の場合は、発泡粒子を上下のベルト
間に挟んで搬送しながら加熱領域を通過させて連続的に
成形する方法（以下、このような成形方法を連続的成形
法と呼ぶ。）も採用されており、スチームで加熱する方
法を採用した特公昭５２−２４２４号の方法、高周波で
加熱する方法を採用した特公昭４１−１６３２号の方
法、熱風で加熱する方法を採用した特公昭４７−４２６
２１号の方法等が知られている。連続成形方法はバッチ
式成形法に比べ、発泡粒子の成形体を連続的に製造で
き、しかも長尺な成形体を得ることもできる利点があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリオ
レフィン系樹脂発泡粒子を、例えば特公昭５２−２４２
４号に記載されているようなスチーム加熱による連続成
形方法で成形しようとすると、発泡粒子加熱用のスチー
ムが発泡粒子供給側へ漏れ出し、加熱不足による粒子の
融着不良や二次発泡不良等を生じたり、このスチーム漏
れが激しくなると粒子が供給側に逆流してしまう等の問
題があった。この理由はポリスチレン系樹脂発泡粒子と
ポリオレフィン系樹脂発泡粒子との二次発泡性能の違い
によるものと考えられる。即ち、ポリスチレン系樹脂は
非晶質であることや、発泡粒子製造の際に用いた発泡剤
の保持性が良好で、発泡粒子中に発泡剤を数％程度は含
有していること等により、比較的低い温度（通常１００
℃以下）で発泡粒子の二次発泡が生じる。このためポリ
スチレン系樹脂発泡粒子を連続成形する場合、発泡粒子
が加熱領域に到達する前に緩やかな二次発泡が生じて粒
子相互間の間隙を塞ぎ、しかもポリスチレン系樹脂発泡
粒子は、０．５ｋｇ／ｃｍ² Ｇ前後という比較的低圧の
スチームで成形が可能であることと相俟って、スチーム
の粒子供給側への漏れ出しを容易に防止でき、この結
果、確実な成形が行えるものと考えられる。

【０００４】これに対してポリオレフィン系樹脂は結晶
性であり、しかも発泡粒子製造の際に用いた発泡剤は、
比較的短時間で粒子内から逃散してしまうため、ポリオ
レフィン系樹脂発泡粒子を二次発泡させるには、ポリス
チレン系樹脂発泡粒子の場合よりも高い温度とする必要
がある。このため、スチームの漏れ出しを防止できる程
度にポリオレフィン系樹脂を加熱領域前で二次発泡させ
ることは容易ではないとともに、ポリオレフィン系樹脂
を二次発泡させるためには高圧のスチームを供給する必
要があるため、加熱領域前でポリオレフィン系樹脂発泡
粒子をある程度二次発泡させ得たとしても、発泡粒子の
二次発泡力のみでは高圧のスチームの漏れ出しを防止す
ることが困難であったと考えられる。このように発泡粒
子を二次発泡させて粒子相互を融着させて良好な成形体
を得るために、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の場合より
も高い圧力のスチームを必要とするポリオレフィン系樹
脂発泡粒子の場合、加熱用スチームの漏れが生じ易く、
この結果、加熱用スチームの圧力が低下して発泡粒子を
十分に加熱することができなくなって良好な成形体が得
られなくなるばかりでなく、スチームの漏れが激しくな
ると発泡粒子が供給側に逆流して成形不能となるという
問題があった。

【０００５】一方、特公昭４１−１６３２号に記載され
ているような高周波加熱による方法は、装置が大型で高
価となるという問題や、高周波照射時にスパークを生じ
る危険等があり、更に加熱温度範囲を狭い範囲内に制御
して加熱しなければならないポリオレフィン系樹脂発泡
粒子の加熱手段としては不向きである。また特公昭４７
−４２６２１号に記載されているような熱風加熱方法
も、加熱温度の制御が難しく、且つスチームよりも熱容
量が小さいために均一に加熱することが困難であり、や
はりポリオレフィン系樹脂発泡粒子を連続成形するため
の加熱手段としては不向きであった。

【０００６】このように、ポリスチレン系樹脂発泡粒子
の成形方法としては、従来から採用されている連続的成
形方法は、発泡粒子の成形体を効率良く得られる方法で
あるが、このような連続的成形方法を単にポリオレフィ
ン系樹脂発泡粒子に適用したというだけでは、到底優れ
た成形体を得ることは困難であった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
優れた成形体を連続的に成形することのできるポリオレ
フィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法を提供することを
目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のポリオレフ
ィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法は、内圧が高められ
たポリオレフィン系樹脂発泡粒子を、発泡粒子供給領域
において徐々に圧縮した後、無端走行する上下のベルト
間に挟んで成形領域を搬送しながらスチーム加熱し、発
泡粒子を融着させて成形体を得ることを特徴とする。本
発明方法においてポリオレフィン系樹脂発泡粒子の粒子
内圧は、１．３〜３．０ａｔｍが好ましい。また本発明
方法において、発泡粒子を、１０°以下の絞り角度で徐
々に圧縮することが好ましく、発泡粒子の圧縮比は６０
〜９５％が好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の方法の実施に係わ
る成形装置の一例を示し、図中Ａは発泡粒子供給領域、
Ｂは成形領域である。この成形装置は、発泡粒子を蓄え
たホッパー１と、上側ロール２ａ、２ｂ間を無端走行す
るベルト３と、下側ロール４ａ、４ｂ間を無端走行する
ベルト５を有している。上側ロール２ａ、下側ロール４
ａは駆動回転し、上側ロール２ｂ、下側ロール４ｂは回
転せずに、上側のベルト３、下側のベルト５は、それぞ
れロール２ｂ、４ｂの周面を摺動するように構成されて
いる。ロール２ｂ、４ｂのベルトと接触する面には、ポ
リテトラフロロエチレン（テフロン）等からなる滑材が
設けられ、当該面での滑り性が向上されるようになって
いる。発泡粒子供給領域Ａにおいて、上側のベルト３の
下側部３ａは、上側のベルト３と下側のベルト５との間
隔が、成形領域Ｂ方向に向かうにつれて徐々に狭くなる
ような傾斜角を持って設けられている。上側のベルト３
の傾斜角は、図示しない駆動手段によって上側ロール２
ｂを上下することにより、調節できるようになってい
る。６は押圧補助板で、該押圧補助板６は上側ロール２
ｂを上下させて上側のベルト３の傾斜角を調節する際
に、ベルト３とともに傾斜角を変え得るように構成され
ている。

【００１０】一方成形領域Ｂにおいては、上側のベルト
３の下側部３ａ、下側のベルト５の上側部５ａは、厚さ
規制板７、８間に挟まれて走行し、上側のベルト３の下
側部３ａの下面側と、下側のベルト５の上側部５ａの上
面側との間に一定間隔が保たれるように構成されてい
る。厚さ規制板７、８及び前記押圧補助板６はアルミ板
の如き金属板等からなり、ベルト３、５と接する側の面
には、ベルト３、５の滑り性が良くなるように、テフロ
ン等からなる滑材が固定されている。尚、特に図示しな
いが、発泡粒子供給領域Ａ、成形領域Ｂにおいて、上下
のベルト３、５の両端縁側（ベルトの走行方向に沿った
ベルトの両端縁部側）には、圧縮された発泡粒子や成形
体の滑り性が良くなるように、金属板等の表面にテフロ
ン等からなる滑材を固定した幅規制板が設けられてお
り、成形部Ｂには、上下方向と左右の幅方向とを囲まれ
た成形用空間部Ｃが形成されるようになっている。

【００１１】ベルト３、５としては、スチーム透過性を
有するものであれば特に限定されないが、通常は厚みが
０．２〜１．０ｍｍ程度のステンレススチールベルト
に、直径０．５〜３．０ｍｍの貫通穴を、１０〜５０ｍ
ｍ程度のピッチで多数穿設したものが使用される。成形
領域Ｂには、供給領域Ａから供給された発泡粒子をスチ
ーム加熱して成形するためのスチーム供給部９と、成形
体を冷却するための冷却手段１０を有し、更に必要に応
じ、加熱部の前後に加熱部より出てくるスチームを吸引
排出する吸引部を有している。厚み規制板７、８には、
必要に応じて貫通孔が設けられており、例えばスチーム
供給部９から供給された加熱用スチームは、厚み規制板
７、８に設けられた貫通孔から、ベルト３、５に設けら
れた貫通孔を経て成形用空間部Ｃに供給されるようにな
っている。尚、特に図示しないが、スチーム供給部９、
冷却手段１０は、成形領域Ｂの厚み規制板７、８側に設
けられているのみならず、幅規制板側にも設けられてい
て良い。

【００１２】本発明において、ホッパー１から供給され
るポリオレフィン系樹脂発泡粒子１１の基材としては、
高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリ
エチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のオレ
フィン系単独重合体、エチレン−プロピレンブロック共
重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチ
レン−プロピレン−ブテンランダム共重合体等のオレフ
ィン系共重合体、或いは上記ポリオレフィン系単独重合
体やポリオレフィン系共重合体と、スチレン系樹脂及び
／又はアクリル系樹脂とのグラフト重合体等のポリオレ
フィン系樹脂が挙げられ、これらは適宜混合して用いる
こともできる。これらの樹脂は無架橋のまま、或いは架
橋した状態で使用される。

【００１３】本発明においてポリオレフィン系樹脂発泡
粒子１１としては、無架橋エチレン−プロピレン共重合
体或いは無架橋直鎖状低密度ポリエチレンを基材樹脂と
し、発泡粒子の示差走査熱量測定で得られるＤＳＣ曲線
に２つの吸熱ピーク（２重ピーク）を有するものが好ま
しい。上記ＤＳＣ曲線とは、発泡粒子０．５〜４ｍｇを
示差走査熱量計によって、室温から１０℃／分の昇温速
度で２２０℃まで昇温して測定した際に得られるＤＳＣ
曲線をいう。基材樹脂が無架橋エチレン−プロピレン共
重合体或いは無架橋直鎖状低密度ポリエチレンであっ
て、ＤＳＣ曲線に２つの吸熱ピークを有する発泡粒子
は、２つの吸熱ピークを有しないものに比べ、表面平滑
性、寸法安定性及び機械的強度に優れた成形体が得られ
る効果がある。

【００１４】本発明において、ポリオレフィン系樹脂発
泡粒子１１としては、粒子内圧が高められたものを用
い、１．３〜３．０ａｔｍの粒子内圧を付与したものが
好ましい。この粒子内圧が付与された発泡粒子を発泡粒
子供給領域Ａにおいて、徐々に圧縮しつつ搬送すること
で、スチーム供給部９より供給される加熱用スチームが
ホッパー側に漏れ出すのを防止することができる。粒子
内圧が高められた発泡粒子は、スチーム供給部９より供
給され、ホッパー方向へ移動してくるスチームによって
加熱されて２次発泡することで、発泡粒子間の隙間を埋
め、スチームをシールし、ホッパー側へのスチームの漏
れ出しを防止すると考えられる。この発泡粒子の２次発
泡は、発泡粒子供給領域Ａの後半部分（成形領域Ｂ側）
からスチーム供給部９までの間で生じ、スチームをシー
ルしていると考えられる。発泡粒子に付与された粒子内
圧が１．３ａｔｍ未満の場合は、加熱用スチームがホッ
パー側に漏れ出して、成形領域Ｂの加熱部において十分
な成形スチーム圧の確保がし難くなり、良好な成形が行
えなくなる虞れがある。そしてスチーム漏れが多量とな
ると発泡粒子がホッパー側に逆流してしまい、運転不能
となるため好ましくない。また粒子内圧が３．０ａｔｍ
を超える場合には、前記スチーム漏れの虞れはなく、運
転上の問題はないが、得られる成形体は表面の発泡粒子
だけが融着し、内部の発泡粒子の融着が不良となり易
い。また発泡粒子１１は、密度、粒径等に特に制限はな
いが、通常、密度０．２〜０．０１ｇ／ｃｍ³ 、粒径２
〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。ポリオレフィン系
樹脂発泡粒子１１の粒子内圧を付与するには、ポリオレ
フィン系樹脂発泡粒子を加圧容器内で加圧する方法が採
用される。加圧に用いる気体としては、空気、窒素、二
酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性無機
ガスが挙げられるが、通常は空気が好ましい。

【００１５】発泡粒子供給領域Ａにおいて、ホッパー１
から供給された発泡粒子１１を徐々に圧縮するが、この
時、絞り角を１０°以下、より好ましくは１〜５°の絞
り角度で徐々に圧縮することが好ましい。図１に示す装
置の場合、上側の無端走行ベルト３の下側部３ａ部分
が、発泡粒子供給領域Ａにおいて１０°以下の傾斜をな
すように調節する。発泡粒子を１０°を超える絞り角で
圧縮しようとすると、圧縮を受けた粒子の反発力により
粒子がホッパー方向に戻り易くなってしまい、結果とし
て所望の圧縮率が得られなくなる。また粒子を圧縮する
上では絞り角は小さい方が好ましいが、絞り角が小さい
程、装置長さが長くなってしまうため、粒子がホッパー
に戻らない範囲で絞り角を適宜選定することが望まし
い。

【００１６】上記のようにして発泡粒子を徐々に圧縮す
るが、発泡粒子は圧縮比が６０〜９５％、特に７５〜９
０％となるように圧縮することが好ましい。この発泡粒
子の圧縮は発泡粒子間の隙間を埋めることで前記した発
泡粒子の２次発泡によるスチームシールを補助し、スチ
ームのホッパー側への漏れ出しをより防止する効果とと
もに、粒子がスチールベルト間で動き難くなるため、ス
チームにより粒子がホッパー方向に逆流しようとするの
を抑える効果があり、安定した運転をするためには必要
なものである。そして圧縮の度合いに関しては、圧縮比
が６０％未満の場合（過圧縮）、運転上は特に問題ない
が、得られる成形体の融着が悪くなり易く、表面の粒子
だけ融着して内部の粒子が融着不良となる虞れがあるた
め好ましくない。また圧縮比が９５％を超える場合（圧
縮不足）は、スチームシールが不完全となり易く、供給
される発泡粒子の倍率バラツキや、粒子内圧のバラツキ
等でスチームがホッパー方向に漏れ出したり、粒子が逆
流して運転不能になり易いため好ましくない。尚、上記
発泡粒子を圧縮する比率（圧縮比）は、粒子供給部入口
の断面積（図１において上側ロール２ｂの中心部直下に
おける粒子供給部の断面積）に対する、加熱部の断面積
の割合を言う。

【００１７】発泡粒子供給領域Ａで圧縮された発泡粒子
１１は、圧縮された状態で上下のベルト３、５間に挟ま
れて成形領域Ｂに搬送され、スチーム供給部９において
供給される加熱用スチームによって加熱された後、冷却
手段１０によって冷却される。スチーム供給部９から供
給される加熱用スチームの圧力は、通常、１．０〜４．
０ｋｇ／ｃｍ² Ｇである。冷却手段１０としては、例え
ば冷却水循環パイプを内挿した冷却板等が用いられる。
以上の工程が連続的に繰り返し行われ、長尺な成形体１
２を得ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。 実施例１〜５、比較例１〜２ 表１に示す発泡粒子を用いて図１に示す装置（成形空間
部寸法：幅３００ｍｍ、厚さ２５ｍｍ）により、発泡粒
子供給領域Ａにおいて異なる圧縮比となるように発泡粒
子を圧縮した後、ベルト３、４間に挟んで成形領域Ｂに
搬送して成形した。発泡粒子の圧縮比の調節は、上側の
ベルト３を張架した上側ロール２ｂを上下に移動させ、
絞り角（ベルトの傾斜角）を変えることによって行っ
た。発泡粒子を圧縮する際の絞り角及び発泡粒子の圧縮
比を表１に併せて示す。成形領域Ｂ内に搬送した発泡粒
子は、表１に示す圧力のスチームにより加熱され、その
後、冷却部において冷却されて成形される。得られた成
形体の性状を表２に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】発泡粒子の融着性は、得られた成形体から
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのサンプル
を切り出し、このサンプルを長手方向に引っ張って破断
させ、破断面における発泡粒子の破壊個数の割合で評価
した。 ○・・・破断面において、発泡粒子破壊（粒子の材質破
壊）が５０％以上 ×・・・破断面において、発泡粒子破壊が５０％未満
で、粒子間破壊が５０％以上 として評価した。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、従来バッチ式成形方法でしか成形が困難とされてい
たポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続的成形が可能と
なり、生産性が向上するため、大幅な製品コストダウン
を図ることができる。またバッチ式成形方法では困難で
あった長尺なポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体を得
ることができるため、成形体表面に合成樹脂フィルムを
積層した複合パネルの製造も連続して効率良く行うこと
ができ、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体を芯材と
する複合パネルのコストダウンも図ることができる。ま
た発泡粒子は厚み方向に対して圧縮された状態で成形さ
れるため、金型内で発泡粒子を成形して得た成形体に比
べ、柔らかい感触の成形体が得られる等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一実施態様を示す成形装置の略
図である。

【符号の説明】

３、５ ベルト ９ スチーム供給部 １１ ポリオレフィン系樹脂発泡粒子 １２ 成形体 Ａ 発泡粒子供給領域 Ｂ 成形領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊沢 良 栃木県宇都宮市砥上町336−75 シャトー 北原Ｂ−101

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内圧が高められたポリオレフィン系樹脂
   発泡粒子を、発泡粒子供給領域において徐々に圧縮した
   後、無端走行する上下のベルト間に挟んで成形領域を搬
   送しながらスチーム加熱し、発泡粒子を融着させて成形
   体を得ることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡
   粒子の連続成形方法。
2. 【請求項２】 ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の粒子内
   圧が、１．３〜３．０ａｔｍである請求項１記載のポリ
   オレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法。
3. 【請求項３】 発泡粒子を１０°以下の絞り角度で徐々
   に圧縮することを特徴とする請求項１又は２記載のポリ
   オレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法。
4. 【請求項４】 ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の圧縮比
   が６０〜９５％である請求項１〜３のいずれかに記載の
   ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法。