JPH10119070A - 難成形樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

難成形樹脂成形体の製造方法

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JPH10119070A
JPH10119070A JP27633396A JP27633396A JPH10119070A JP H10119070 A JPH10119070 A JP H10119070A JP 27633396 A JP27633396 A JP 27633396A JP 27633396 A JP27633396 A JP 27633396A JP H10119070 A JPH10119070 A JP H10119070A
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JP
Japan
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resin
pressure
difficult
reactive gas
gas
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JP27633396A
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English (en)
Inventor
Hideshi Matsumoto
英志 松本
Kouki Deguchi
好希 出口
Koji Ichihara
幸治 市原
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機溶媒の除去や回収の手間が必要でなく、
また、成形時に分子量低下を起こすことがなく、充分な
物性を有する成形体を製造することができる難成形樹脂
成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 第1の難成形樹脂成形体の製造方法は、
常温・常圧で気体状態である非反応性ガスを難成形樹脂
に高圧下で溶解させ、ついで脱圧を行った後、該難成形
樹脂を塑性変形の温度領域で加圧賦形し、得られた賦形
体を加圧状態で冷却固化させることにより中実成形体を
得ることを特徴とする。第2の難成形樹脂成形体の製造
方法は、常温・常圧で気体状態である非反応性ガスを難
成形樹脂に高圧下で溶解させ、ガス圧を保持した状態で
該難成形樹脂を塑性変形の温度領域で加圧賦形し、得ら
れた賦形体を冷却固化させた後で脱圧することにより中
実成形体を得ることを特徴とする。非反応性ガスとして
炭酸ガスが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂、特
に、溶融粘度が高くて溶融押出が困難な樹脂や、熱分解
しやすい樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解しやすい
添加剤を含有する樹脂等の難成形樹脂の成形体の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超高分子量ポリエチレンや、超高重合度
ポリ塩化ビニル、高塩素化度ポリ塩化ビニル等の樹脂
は、溶融粘度が高い、分解しやすい等の理由で成形が非
常に難しい樹脂とされ、一般に難成形樹脂と称されてい
る。
【0003】従来、このように溶融粘度が非常に高い難
成形樹脂では、同樹脂から成形体を製造するのに、特衡
平4−47608号公報記載のように難成形樹脂の粉末
に有機溶媒を加えて得られる分散物または混合物を加熱
溶融したあと押出成形し、成形後に有機溶媒を揮散させ
る方法等が行われ、また、分解温度と成形温度が近接し
ているような難成形樹脂では、樹脂に安定剤や可塑剤を
加え、樹脂の分解を極力抑えて成形をする方法等が採ら
れている。
【0004】しかし、前者の方法では、成形後に有機溶
媒を成形体から揮散させなければならず、溶媒揮散、回
収等のため装置が大がかりになり製造コストが嵩む等の
問題が生じる。また、後者の方法では、安定剤や可塑剤
を入れる分だけ、得られた成形体の物性が低下してしま
う。かといって、安定剤や可塑剤なしで難成形樹脂を成
形すると、分解による分子量低下を引き起こし、やはり
物性が低下してしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機溶媒の
除去や回収の手間が必要でなく、また、成形時に分子量
低下を起こすことがなく、充分な物性を有する成形体を
製造することができる難成形樹脂成形体の製造方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による難成形樹脂
成形体の製造方法は、このような目的を達成すべく工夫
されたものであり、請求項1記載の発明は、常温・常圧
で気体状態である非反応性ガスを難成形樹脂に高圧下で
溶解させ、ついで脱圧を行った後、該難成形樹脂を塑性
変形の温度領域で加圧賦形し、得られた賦形体を加圧状
態で冷却固化させることにより中実成形体を得ることを
特徴とする難成形樹脂成形体の製造方法である。
【0007】請求項2記載の発明は、常温・常圧で気体
状態である非反応性ガスを難成形樹脂に高圧下で溶解さ
せ、ガス圧を保持した状態で該難成形樹脂を塑性変形の
温度領域で加圧賦形し、得られた賦形体を冷却固化させ
た後で脱圧することにより中実成形体を得ることを特徴
とする難成形樹脂成形体の製造方法である。
【0008】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは2記載の難成形樹脂成形体の製造方法において、非
反応性ガスとして炭酸ガスを用いる方法である。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明における難成形樹脂としては、溶融
粘度が高くて溶融押出が困難な樹脂や、熱分解しやすい
樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解しやすい添加剤を
含有する樹脂等が挙げられる。本発明における難成形樹
脂は主として常温・常圧で固体状の樹脂である。
【0011】溶融粘度が高くて溶融押出が困難な樹脂と
しては、超高分子量ポリエチレン、超高重合度ポリ塩化
ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等の
スーパーエンプラ系の樹脂等が挙げられる。
【0012】また、熱分解しやすい樹脂としては、ポリ
乳酸、ポリヒドロキシブチレート等の生分解性樹脂、高
塩素化度ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル等が挙
げられる。
【0013】これらの難成形樹脂に常温・常圧で気体状
態である非反応性ガスを高圧下で溶解させることによ
り、該樹脂を可塑化させることができ、成形温度を下げ
ることができる。可塑化の度合いは、樹脂と非反応性ガ
スの種類、非反応性ガスの溶解量等に依存する。
【0014】本発明において使用される非反応性ガス
は、常温・常圧で気体である有機ないしは無機物質であ
って、上記難成形樹脂と反応を起こさず同樹脂を劣化さ
せないものであれば、特に限定されず使用できる。例え
ば、炭酸ガス、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、酸
素等の無機ガスや、フロンガス、低分子量の炭化水素等
の有機ガスが挙げられる。これらは単独で使用されても
よいし、2種以上併用されてもよい。このうち無機ガス
特に炭酸ガスは、ガスの回収が不要であり、樹脂に対す
る溶解度が高くて樹脂の溶融粘度の低下が著しいため、
最も好ましい。
【0015】難成形樹脂への非反応性ガスの混入方法
は、特に制限はなく、同ガスをガスボンベから樹脂に直
接混入してもよいし、プランジャーポンプを用いて加圧
混入してもよい。
【0016】請求項1記載の発明では、難成形樹脂に常
温・常圧で気体状態の非反応性ガスを高圧下で溶解さ
せ、脱圧した後に、該樹脂の塑性変形の温度領域で加圧
賦形し、加圧状態で冷却固化させることにより成形体を
製造する。
【0017】他方、請求項2記載の発明では、難成形樹
脂に常温・常圧で気体状態の非反応性ガスを高圧下で溶
解させ、ガス圧を保持した状態で、該樹脂の塑性変形の
温度領域で加圧賦形し、加圧状態で冷却固化させること
により成形体を製造する。
【0018】ガス圧を保持した状態で成形を行う請求項
2記載の方法は、一旦ガス圧を解放した後で成形を行う
請求項1記載の方法に比べ、樹脂に溶解しているガス量
が多く可塑化効果も大きくなるため、より好ましい。一
方、一旦ガス圧を解放させる方法は、樹脂に対する非反
応性ガスの溶解と加圧賦形を別工程で行えるため、予め
オートクレーブ等で樹脂に非反応性ガスを溶解させてお
き、加圧賦形は既存の賦形設備を使用して行える等の利
点を有する。
【0019】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の難成形樹脂成形体の製造方法において、非反応性
ガスとして炭酸ガスを用いる方法である。炭酸ガスは、
上述したように、樹脂に対する溶解度が高く樹脂の可塑
化効果が大きく、また、直接大気中に放出してもほとん
ど害がないため、最も好ましいガスである。
【0020】本発明方法において、難成形樹脂とは、結
晶性樹脂の場合は融点以下の状態を指し、非晶性樹脂の
場合はガラス転移点以下の状態を指す。
【0021】本発明方法において、非反応性ガスを樹脂
に溶解させるときの圧力は高い方が好ましい。実際には
装置上の制約等で圧力の上限がある。
【0022】請求項1記載の発明では、このように高圧
下で非反応性ガスを溶解させた難成形樹脂を一旦脱圧し
た後に、該樹脂の塑性変形の温度領域で加圧賦形を行
う。特に、固体状態の樹脂においては、脱圧後も、樹脂
中に充分な非反応性ガスが溶解しており、加圧賦形時に
可塑化効果が発現する。
【0023】本発明方法において、塑性変形の温度領域
とは、樹脂に対しては必ずしも明確な定義はないが、本
発明で言う塑性変形の温度領域、すなわち、本発明での
好ましい賦形時の温度領域は、難成形樹脂が結晶性樹脂
である場合、(融点−20℃)〜(融点+100℃)の
温度範囲、より好ましくは(融点)〜(融点+50℃)
の温度範囲である。(融点−20℃)より低い温度で成
形体を賦形すると、得られた成形体は焼結体のようにな
り、所望の物性が充分に発現しない場合があり、(融点
+100℃)より高いと、賦形後に重ねられた成形体の
剥離が困難となり、分解等のため充分な物性が発現しな
い場合がある。
【0024】一方、難成形樹脂が非晶性樹脂である場
合、本発明での好ましい賦形時の温度領域は、(ガラス
転移温度)〜(ガラス転移温度+250℃)の温度範
囲、より好ましくは(ガラス転移温度+20℃)〜(ガ
ラス転移温度+150℃)の温度範囲である。但し、本
発明におけるガラス転移温度は、樹脂に非反応性ガスが
溶解した状態でのガラス転移温度を言う。(ガラス転移
温度)より低い温度で成形体を賦形すると、均一な形状
の成形体が得られず、(ガラス転移温度+250℃)よ
り高いと、賦形後の治具と成形体との剥離が困難となっ
たり、分解等のため充分な物性が発現しない場合があ
る。
【0025】加圧賦形の際の圧力は、好ましくは2〜3
00kgf/cm2 、より好ましくは5〜250kgf
/cm2 、特に好ましくは10〜150kgf/cm2
である。この圧力が2kgf/cm2 未満であると樹脂
内部に発泡が残り均一な形状の成形体が得られず、所望
の物性も充分に発現しなくなる恐れがあり、300kg
f/cm2 を越えると、成形体が過剰に圧延され、所望
の厚み精度のものが得られなくなる恐れがある。
【0026】加圧下の賦形に要する時間は好ましくは1
秒以上、より好ましくは3秒以上である。賦形時間が1
秒未満であると樹脂内部に発泡が残り均一な形状の成形
体が得られず、所望の物性も充分に発現しなくなる恐れ
がある。また、賦形時間の上限は特にないが、この時間
があまり長いと生産性が低くなるので好ましくない。本
発明における難成形樹脂の加圧賦形方法としては、バッ
チ式でプレスする方法等があり、上記条件を満たす範囲
であれば特に限定はない。
【0027】加圧賦形後は、圧力を保持した状態で樹脂
が発泡しない温度まで冷却固化させて所望の成形体を得
る。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
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。
【0029】実施例1 難成形樹脂として超高粘度材料の超高分子量ポリエチレ
ン(三井化学社製「ハイゼックス・ミリオン240
M」、平均分子量230万、融点136℃)にオートク
レープ中で、非反応性ガスとして炭酸ガスを60℃、1
50kgf/cm2、24時間の条件で溶解させ、つい
で室温でガス圧を解放した。
【0030】脱圧後の樹脂を直ちにプレス装置でプレス
温度150℃、面圧30kg/cm 2 、時間30秒の条
件でプレス賦形した後、室温に冷却固化し、その後プレ
ス圧を解放し、厚み0.5mmの枚葉シートを作成し
た。
【0031】得られたシートの断面を顕微鏡観察したと
ころ、気泡や層構造は確認されず、また表面は平滑で均
一であった。引張り強度を測定したところ540kg/
cm 2 であった。
【0032】比較例1 難成形樹脂に炭酸ガスを溶解させなかった点を除いて、
実施例1と同様にして厚み0.5mmの枚葉シートを作
成した。得られたシートの断面を顕微鏡観察したとこ
ろ、気泡や層状の構造は見られなかったが、引張り強度
を測定したところ260kg/cm2 であり、充分な物
性を有するシートは得られなかった。
【0033】実施例2 分解しやすい樹脂として、ポリ−L−乳酸樹脂(分子量
28万、島津製作所製)を用い、同樹脂に、図1に示す
賦形装置で、炭酸ガスを60℃、150kgf/c
2 、24時間の条件で溶解させ、ガス圧を保持した状
態で、140℃、面圧30kg/cm2 、時間10分の
条件で同樹脂をプレス賦形した。その後、得られた賦形
体を室温まで冷却し、ついでガス圧およびプレス圧を解
放し、厚み2mmの枚葉シートを作成した。
【0034】賦形装置を示す図1において、(4) はピス
トン(5) を内蔵したシリンダ、(1)はピストンロッドで
下端にプレス板(2) を有する。(6) は上型、(7) は下型
で、そのキャビティ(3) に樹脂(R) が充填されている。
キャビティ(3) にはガスボンベから炭酸ガスが循環され
ている。
【0035】得られたシートを顕微鏡観察したところ、
気泡や層構造は確認されず、また表面も平滑で均一であ
った。また、分子量を測定したところ28万であり、成
形時の分子量の低下は見られなかった。
【0036】比較例2 実施例2の樹脂と同じものをプレス装置でプレス温度1
40℃、面圧100kg/cm2 、時間5分の条件でプ
レス賦形した。
【0037】得られた賦形体を室温に冷却固化した後、
プレス圧を解放したが、樹脂が完全に溶融しておらず、
均一なシートは得られなかった。
【0038】比較例3 実施例2の樹脂と同じものをプレス装置でプレス温度2
20℃、面圧100kg/cm2 、時間10分の条件で
プレス賦形した。得られた賦形体を室温に冷却固化した
後、プレス圧を解放し、厚み2mmのシートを作成し
た。
【0039】得られたシートの断面を顕微鏡観察したと
ころ、気泡や層状の構造は見られなかったが、分子量を
測定したところ19万であり、成形時に分子量が著しく
低下した。
【0040】
【発明の効果】本発明による難成形樹脂成形体の製造方
法は、非反応性ガスを高圧下で樹脂に溶解させ樹脂を可
塑化させる方法であり、成形後非反応性ガスが自然に樹
脂から抜けるために、有機溶媒で可塑化させる従来方法
のような溶媒回収工程が必要でない。また、脱ガス時の
発泡については、プレス圧を保持した状態で樹脂を冷却
固化させるので、非反応性ガスを樹脂中に封入すること
ができ、発泡を抑えることができる。
【0041】特に、請求項1記載の発明では、一旦ガス
圧を解放させるので、樹脂に対する非反応性ガスの溶解
と加圧賦形を別工程で行うことができ、予めオートクレ
ーブ等で樹脂に非反応性ガスを溶解させておき、加圧賦
形は既存の賦形設備を使用して行える等の利点がある。
【0042】請求項2記載の発明では、ガス圧を保持し
た状態で成形を行うので、樹脂に溶解しているガス量が
多く可塑化効果も大きくなる。
【0043】請求項3記載の発明では、非反応性ガスと
して、樹脂に対する溶解度が高い炭酸ガスを用いるの
で、樹脂の可塑化効果が大きく、従来方法に比べて低温
成形が可能となり、成形時の分子量低下が抑制できて所
望の物性を有する成形体を作成することができる。しか
も、炭酸ガスは直接大気中に放出してもほとんど害がな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例2で用いた賦形装置を示す垂直断面図
である。
【符号の説明】
1 :ピストンロッド 2 :プレス板 3 :キャビティ 4 :シリンダ 5 :ピストン 6 :上型 7 :下型 R :樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常温・常圧で気体状態である非反応性ガ
    スを難成形樹脂に高圧下で溶解させ、ついで脱圧を行っ
    た後、該難成形樹脂を塑性変形の温度領域で加圧賦形
    し、得られた賦形体を加圧状態で冷却固化させることに
    より中実成形体を得ることを特徴とする難成形樹脂成形
    体の製造方法。
  2. 【請求項2】 常温・常圧で気体状態である非反応性ガ
    スを難成形樹脂に高圧下で溶解させ、ガス圧を保持した
    状態で該難成形樹脂を塑性変形の温度領域で加圧賦形
    し、得られた賦形体を冷却固化させた後で脱圧すること
    により中実成形体を得ることを特徴とする難成形樹脂成
    形体の製造方法。
  3. 【請求項3】 非反応性ガスが炭酸ガスであることを特
    徴とする請求項1または2記載の難成形樹脂成形体の製
    造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104816478A (zh) * 2015-05-12 2015-08-05 北京化工大学 一种利用超临界二氧化碳作为溶剂的3d打印装置及方法
CN104985737A (zh) * 2015-06-09 2015-10-21 曲阜市海华高科技有限公司 一种无纬超高分子量聚乙烯薄膜的制作方法
JP2018115341A (ja) * 2018-04-16 2018-07-26 東ソー株式会社 超高分子量ポリエチレン製圧縮成形体
CN109109248A (zh) * 2017-06-26 2019-01-01 洛阳尖端技术研究院 一种模压硫化方法以及贴片

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