JPS597732B2 - 発泡熱可塑性材料の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 細胞伏熱可塑性生成物をつくる技術は非常によく発達し
ている。

例えば押出及び成型プロセスでは、溶融熱可塑件材料に
加圧下に気体の注入に依つて細胞状構造を有する発泡熱
可塑性生成物を形成することは知られている。更に新し
い特許文献として、米国特許第２，９２８，１３０号、
第３，２６８，６３６号、第３，４３６，４４６号、及
び第３，９７５，４７３号はかかる方法の例である。し
かしこれらの特許は単なる例示でありそしてそれらが唯
一のそしてより適した背景特許であることを示唆するも
のではない。かかる特許は、熱可塑件溶融物への溶解の
ために高圧下で気体を押出機又はバーレル中に注入し、
そして続いて減圧下に溶融物を放出し発泡体を製造する
広く用いられる技術を開示している。普通、気体は少な
くとも約５００ｐｓｉｇ乃至約３０００ｐｓｉｇの加圧
下で押出し又は成型装置に導入される。かくして、加圧
下に高温溶融物へ気体ｔ）｛直ぐ溶解することを達成す
ることｂべこの型の方法の目的である。これらの知られ
たプロセスには、細胞状熱可塑件本体製造用核形成の如
き添加剤の使用を含む踵々の変形例ｂべある。核形成剤
は熱可塑件材料の膨張又は発泡中気体セル形成用の核形
成サイトを提供する。ホツトメルト熱可塑性接着性発泡
体をつくる技術は、本出願人による特願昭５２−９１５
００号（特開昭５３−１７６４５号）に記載されている
。この出願は、通常の非発泡接着剤よりも著しい改良を
与えるホツトメルト発泡接着剤の製造及び使用方法に関
する。この出願に記載されている技術に従えば、気体は
熱可塑性接着剤と緊密に混合され、この間接着剤は溶融
状態でありそして次に混合物は加圧され、低圧で分配又
は吐出されると気体を放出しそして発泡接着剤が得られ
る溶液を形成する。この出願に記載されている技術は非
常に有用な発泡接着剤に結合技術を与える。しかし、か
かる技術はホツトメルト熱可塑性接着剤を連続性かつ均
一性を基準として製造するには完全に満足なものとは言
えない。かかる技術は、ホツトメルト熱可塑囲材料への
適用に限界があり、そして更に改良ｂ≦必要であること
が判つた。本発明は、その主な観点の一つとしては、溶
融熱可塑性材料中の気体の分散Ｂ５溶融材料に界面活性
剤を充分な安定比量で添加することによつて安定化する
ことｔ）｛できるという発見に基づいている。

可溶件又は固体相界面活囲剤材料の添加によつて、気体
ｂ≦溶融熱可塑物中に泡として分散することｂ｛でき、
そして充分な経時的安定性ｂく得られて分散系を簡単な
手段でくみ上げ次いで加圧して気体を溶解できることｂ
｛わかつた。溶解液の圧力を解放しなｂ｛ら分配又は吐
出すると、熱可塑性材料は直ちに発泡する。かくして、
数１００乃至数１０００ｐｓｉｇの加圧下の射出を必要
とする公知の従来方法とは対照的に、本発明によればそ
のような高圧気体源の必要性及びかかる加圧射出発泡技
術を扱う装置を必要としない。本発明に含まれる広い概
念のもう一つの観点では、気体の分散は高温重合体材料
中約３００一５００体Ｆの温度で、そして更に大気圧よ
りも低いかこれと等しい圧力条件下に安定１ヒできるこ
とｂ≦判つたｂ｛、これは全く驚くべきことである。

得られる分散系は、引続き行なわれる加圧溶解用ポンプ
を含む簡単な機械的手段による加圧、流れ移動、分配及
び発泡を容易かつ簡単に可能にするに十分な時間安定化
される。従来発泡体を製造するために水性液体一気体混
合物に界面活性剤を用いることが認められる。しかし、
知る限り従来高温熱可塑件材料内における気体の分散ｂ
卜界面活活剤の使用によつて安定１ヒされることは報告
されていない。更に、かかる安定（ヒ又は活性がここで
記載した如き多くの有用な、そして特異な目的に役立つ
ようにすることができることも考えられていなかつた。
事実、本発明の原理を用いると、被覆、接着剤、構造体
及び多くの他の領域の用途に熱可塑件発泡材料の著しい
改良ｂ｛達成される。簡単な技術及びエネルギ節約は、
本発明の広い利用を可能にする。本発明のもう一つのそ
して著しい特徴は、一つ又はそれ以上の理由で発泡に適
していない無限の腫類の熱可塑件材料への適用件である
。更に、本発明の方法に依つて、かかる踵々の熱可塑性
材料は低密度発泡熱可塑性材料の均一件質で発泡される
。工程の安定性及び発泡体の件質は連続的に処理工程全
般に亘つてコントロールすることｂ｛でぎる。更に好ま
しい態様では非常に顕著なこととして、本発明の実施に
あたつては、加圧手段として流体加圧エネルギー転換装
置、即ち簡単な単一又は多段ギア又はピストンポンプを
使用するのｂ卜望ましい。

重合体溶融物中への気体の均一な予備分散及び安定１ヒ
は、かかる装置による均一な予備分散によつて一定加圧
溶解を可能にすることｂ｛判明した。かくして安定な分
散系を、ポンプのガス・ロツキングなしにポンプ入口に
導入することｂイできる。従つてこの好ましい態様では
、加圧気体源及び複雑な装置を用いる従来技術方法とは
反対に、大気の空気及び単純なポンプの使用により相当
な価格低減をもたらす。高温熱可塑件発泡体の寿命又は
安定性は、非常に少量でも昇面活性剤の添加によつて伸
ばすことができることは実験的に測定される。

微粉固体状態で溶融物に溶解性か又は不溶性である昇面
活性剤が用いられ、そして安定１ヒｂ｛達成される。固
体岑面活件剤を用いることの利点は、溶解ガスを含有す
る溶融組成物から圧力を除いたときの気泡の形成である
。固体界面活性剤は核形成中心を与えそして作用するこ
とが判つた。かかる核形成中心により、同じ量の溶解ガ
スからより多いそしてより小さい泡／７５より急速に形
成される。核形成中心２５｛ないと、発泡は圧力放出後
しばしば遅れる。かくして、発泡遅れが望ましい等多様
なプロセスｂ≦かかる核形成中心をコントロールするこ
とによつて達成せられる。可溶件及び固相界面活件剤の
組合せによつて相乗安定１ヒｂ卜達せられる。

換言すると、高温熱可塑件材料中の気体分散体の寿命又
は安定性は、ホツトメルト組成物中の各成分単独の安定
件の算術合計の期待される寿命より遥かに伸ばされる。
同様に本発明の原理に従う用塗に適した界面活性剤はア
ニオン系、カチオン系及び非イオン系の型であつてよい
こと／）≦立証された。従つて本発明によつて重合体材
料及び界面活件剤組成物の両方を種々変更し、それによ
つて広いクラスの熱可塑性材料および組成物の安定化を
物理的および化学的特件を変えつつ達成できる。もう一
つのユンクな面として、本発明によれば溶融材料の操作
温度における表面張力、粘度、，及びガス溶融件の変数
をコントロールすることによつてその工程制御法ｂ≦与
えられる。

溶融材料の表面張力は、約１０乃至約４０ダイン／ｃ！
ｎ１好ましくは約１５乃至約２５ダイン／？の範囲内に
コントロールされる。溶融物の粘度は約５００乃至約１
，０００，０００ｃｐｓ．好ましくは約１，０００一１
００，０００ｃｐｓの範囲内にコントロールされる。分
配圧力でのガス溶解性は、熱可塑性材料１９当り約１／
２乃至約２０ｄ気体の範囲内にコントロールされる。か
くして使用に耐える重合体組成は、その粘度、表面張力
及び溶解性を測定することによつて決定される。粘度Ｂ
Ｓ適用時温度で５００センチポイズ以下に低下したら、
粘度を特定範囲に上げるために高分子量重合体を増加す
る。同様に希釈剤が用いられるときには、粘度を増加す
るために少ない希釈剤ｂ｛用いられるべきである。表面
張力はホツトメルトへの界面活件剤の添加によつて望ま
しい範囲内にコントロールされる。重合体材料中におい
て、気体の重合体材料への溶解度は有用な結果を与える
のに充分でなければならない。有用な基準を未発泡材料
の密度の百分率として発泡材料から求めることができ、
この百分率は接着剤の特定の温度、圧力、組成における
ガス溶解度の関数である。当業者に用いられそして理解
されている用語「熱可塑性材料」は、天然又は合成熱可
塑性重合体又は重合体組成物のいずれをも含む。

熱可塑性材料は、使用温度で普通固体又は半固体材料で
あり、そしてこれは高温に加熱すると溶融又は液比する
。冷却するとこの材料は固ｆヒし、固体又は半固体状態
に戻る。この記述で用いられるのと同様に、用語「熱可
塑件ホツトメルト接着剤」又は「ホツトメルト接着剤」
は当業者によく知られているものであり、そしてこの材
料は加熱によつて液１ヒし、そして冷却によつて固体、
半固体又は粘着性状態に固化する同じ特性を有する。熱
可塑性材料の例には、エチレン系不飽和単量体の重合体
、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン
、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）ポリ塩ｆ
ヒビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリラート
、ポリエチルアクリラート、ポリアクリロニトリル及び
類似のもの、エチレン系不飽和単量体の共重合体、例え
ばエチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンとスチ
レンとの共重合体、及び酢酸ビニルとエチレン、プロピ
レンまたはスチレンとの共重合体、及びスチレンと無水
マレイン酸、スチレンとメチルメタクリラート、スチレ
ンとエチルアクリラート、スチレンとアクリロニトリル
、メチルメタクリラートとエチルアクリラート及び類似
のものの共重合体、共役ジエンの重合体及び共重合体例
えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレ
ン、スチレンブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−
ジエンゴム、アクリロニトリル−スチレンブタジエンゴ
ム及び類似のもの、アルキツド及び他のポリエステルを
含む飽和及び不飽和ポリエステル、ナイロン及び他のポ
リアミド、ポリエステルアミド及びポリウレタン、塩素
化ポリエーテル、エポキシ重合体、セルロースエステル
例えばセルロースアセタートブチラート、及び類似のも
のＢ５含まれる。用語［熱可塑性材料」は本明細書中時
折「ホツトメルト」、「メルト」、「ホツトメルト熱可
塑物」又は「ホツトメルト接着剤」と交換可能に用いら
れる。勿論すべてのこれらの組成物は上記の如きそれら
の熱可塑性によつて特徴づけられる。本発明によつて得
られる利点の観点では、ここでの使用に適しているホツ
トメルト及び熱可塑件組成物の変形例が明らかになるの
であろう。いくつかの熱可塑性又はホツトメルト接着剤
組成物が以下に例示される。

これらのそして他の材料は時折商標によつて指定される
。しかしある種のかかる商標づけされた材料は、ＡｎＮ
Ｏｓｔ−ＲａｎｄＲｅｆｎｈＯｌｄＣＯｍｐａｎｙ，Ｌ
ｉｂｒａｒｙＯｆＣＯｎｇｒｅｓｓＣａｔ−ＣａｒｄＮ
Ｏ●７５一１３３８４８（１９７１）ＴｈｅＣＯｎｄｅ
ｎ−ＳｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＤｉｃｔｉＯｎａｒｙ・８
刊）（Ｇ．Ｇ．Ｈａｗｌｅｙ改訂）に定義されている。
かくしてこれらの定義は参照として挿入する。例えば「
ＥＬＶＡＸ］はＤｕＰＯｎｔ社によるエチレン酢酸ビニ
ルの共重合体（ＥＶＡ）である。通常のポリエチレンベ
ース接着剤組成物は、ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌ
ＣＯｍｐａｎｙによつて製造される「ＥａｓｔａｂＯｎ
ｄＡ一泪である。更に、「ＡＣ６３５」はＡｌｌｉｅｄ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ社に依るもう一つのポリエチレンベー
ス組成物である。「Ｔｅｒｒｅｌｌ６ｌＯＯ」はＨｅｒ
ｃｕｌｅｓ社によるポリエステル組成物であり、そして
「Ａ−ＦＡＸ５ＯＯ」はＨｅｒｃｕｌｅｓ社によるポリ
プロピレン重合体である。

ポリアミドはＧｅｎｅｒａｌｍｉｌｌｓ社による商標［
ＡｒｓａｌＯｎｌｌ３８ｌとして売られている。上記の
如く望ましい安定（ヒ活性を有することｔ）≦判つた界
面活件剤は、アニオン系、カチオン系及び非イオン系、
又はそれらの混合物の腫類から選ばれる。同様に上記の
如く、界面活性剤はメルト中に可溶性又は分散性である
か、又は微粉固体相として不溶件であつてよい。アニオ
ン系界面活件剤は、よく知られているように昇面活性剤
分子中に陰件荷電イオン含有部分及び油分散件カチオン
件部分を含有する。アニオン型の界面活件剤は、 ５（
１）鹸化脂肪酸又は石鹸の群のもの、又は（２）鹸［ヒ
石油系油例えば有機スルホナート又はスルフアートのナ
トリウム塩、又は（３）鹸比処理したエステル類であり
、最後のものはよく知られたアニオン系合成界面活性剤
である。これらのアニオン系界面１（活性剤の例には、
アルカリールスルホナート又はその゛アミン塩例えばド
デシルベンゼンスルホン酸のジエタノールアミン酸が含
まれる。これらのスルホナートの殆んどは多くの比学種
を含む。これらの殆んどに与えられるクラス名は、「ア
ルキル１アリールスルホナート］である。単純に、これ
はパラフイン系炭（１１１．水素ｔ）ｓ芳香族又はベン
ゼン核に結合しており、そしてこの芳香族部分がスルホ
ン１ヒされていることを意味する。鹸化脂肪酸（Ｃ６一
Ｃ２４）の例には、ミリスチン酸、パルミチン酸、２ス
テアリン酸、オレイン酸又はリノレイン酸又はそれらの
混合物のナトリウム塩又はカリウム塩／：）≦含まれる
。同様にアニオン系界面活性剤のこのクラスは、オキシ
ルアルキル１ヒ高級アルキルフエノール又は脂肪族一価
アルコール中性燐酸エステルの２アルカリ及びアルカリ
土類金属塩である。「エアロゾル０Ｔ」はＣｙａｎａｍ
ｉｄｅ社でつくられているアニオン系界面活性剤でジオ
クチルスルホコハク酸のアルカリ金属塩である。使用に
適している非イオン系界面活性剤は、普通親水性部分又
は普５通ポリオキシアルキレン型の側鎖を有する。分子
の油性又は分散件部分は、脂肪酸、アルコール、アミド
又はアミンいずれかから誘導される。出発物質の適当な
選択及びポリオキシアルキレン鎖の長さの調節によつて
、非イオン系洗剤の界面活性こ部分は知られている如く
変えられる。非イオン系芥面活性剤の適した例には、ア
ルキルフエノキシポリオキシエチレングリコール、例え
ばオクチル、ノニル又はトリデシルフエノール及び類似
のものいずれかのエチレンオキシド付加物ｂ｛含まれる
。これらの上記非不オン系界面活性剤は、普通アルキル
フエノールとエチレンオキシドとの反応によつて調製さ
れる。工業製品はポリエチレングリコールのアルキルフ
エニルエーテルであるＲＯｈｍａｎｄＨａａｓＣＯの商
標「トリトンＸ−１００」、又はＵｎｉＯｎＣａｒｂｉ
ｄｅａｎｄＣａｒｂＯｎＣＯｒｐの［テルジトール」と
して売られている。非イオン系痒面活性剤の他の特定の
例には、グリセリルモノオレアート、オレイルモノイソ
プロパノールアミドソルビトールジオレアートｂ｛、及
びアルカノールアミン、例えばモノイソプロパノールア
ミン、ジエタノールアミン、又はモノブタノールアミン
と脂肪酸例えばオレイン酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸
及び類似のものとの反応によつて調製されるアルキロー
ルアミドが含まれる。カチオン系界面活件剤は同様によ
く開発されており、そして主にベタイン及び第四級アン
モニウム１ヒ合物を含む。ベタインのいくつかの特定例
には、イミダゾリンベタイン、脂肪族及び炭素環式ベタ
イン、及び疎水性鎖中にヘテロ原子をもつベタイン、例
えばドデシルオキシプロピルジメチルアミノ酢酸ｂ≦含
まれる。特記される第四級アンモニウム化合物の典型的
なものは、ジメチルジココ（ＣＯＣＯ）アンモニウムク
ロリド、セチルピリジニウムアセタート、メチルセチル
ピペリジニウムプロピオナート、Ｎ，Ｎ−ジラウリル、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムジエトホスフアート、及
び類似のものである。ここにいうココとはココナツ油の
加水分解により得られる脂肪酸より誘導されるアミン炭
１ヒ水素残基である。かくして、他のアニオン系、カチ
オン系又は非イオン系界面活性剤が本発明の主旨に従つ
て用いられることが理解できる。更に、固体界面活性剤
が用いられることが理解できる。更に、固体界面活件剤
を用いることができる。安定１ヒ活件は、二酸化チタン
、カーボンブラツク、二酸化硅素、熔融シリカ（Ｃａｂ
ＯｔＣＯｒｐＯｒ−ＡｔｉＯｎの「Ｃａｂ−０−Ｓｉｌ
，］〕、酸１ヒ鉄、酸１ヒクロム、酸１ヒアルミニウム
、クレー及び類似のものの如ぎ微粉固体界面活性剤で達
成される。これらの固体界面活性剤も又、圧力を除去し
溶解ガス及びホツトメルト組成物を分配させる時に核形
成剤として挙動して、直ちに発泡させる。熱可塑性材料
組成物に用いられる安定化界面活件剤の量は、勿論界面
活性剤の種類、安定ｆとされる熱可塑性材料又は重合体
ベースの種類、操作条件及び以下の特定の操作例によつ
て更に記述される如き類似のものに依つて変る。しかし
、一般に界面活性剤は、メルトの約０．１乃至約５重量
？、通常は約０．２５乃至約１重量％の有効な少量での
み必要である。優れたそして相乗効果を達成するために
、可溶件界面活件剤ｂ卜固体界面活性剤と組合せて用い
られる場合、可溶性界面活性剤は普通約０．１乃至約５
重量？の範囲で用いられ、そして固体界面活性剤は普通
約０．０１乃至約１重量？の範囲内で用いられる。これ
らの比率は非常に相対的であり、そして問題の特定組成
物及び所望の効果によつて変る。一般的な指針として、
０．１％の固体界面活件剤と組合せた約１％の可溶件界
面活囲剤が低密度、微細細胞状発泡材料を与えるために
好適に用いられる。本発明の方法においては、上述の如
き組成の熱可塑性材料が用いられ、該材料に気体を安定
（ヒして分散させ、該分散系を加圧し、続いて分配して
発泡体を形成する。

発泡体が構造体を目的としているときは、種々のタイプ
の構造体を製造するためにモールド中にいれられる。

用途ｂ卜接着剤としての目的であるとぎは、上記特願昭
５２−９１５００号に記載されている装置ｂ｛用いられ
る。しかし該出願に記載された技術とは対称的に、本発
明はホツトメルト接着剤の安定ｆヒ効果及びコントロー
ルを達成する。特に顕著には、本発明は表面張力、粘度
、及びガス溶解注の基本的変数のコントロールを確実に
する。この界面活性剤は液体ホツトメルトとそこに分散
された気体の泡間の内部相を安定ｆヒし、充分な経時安
定性を達成し、ポンプ作動、溶解、流体移動、分配及び
迅速な発泡を可能にする。例えば、上記特願昭に記載さ
れ技術に従つて、ポリエチレン「Ａ−３」接着剤は発泡
性でありそして満足な接着結合を与える。しかし、固体
及び可溶性界面活性剤例えばトリトンＸ−１００及び溶
融シリカの添加処方は、かかる添加なしでつくられるも
のより改良された発泡体を与えた。この改良された発泡
体はより低い発泡体密度、より均一で微細なセルを有し
そして優れた浸透性及び基体（サブストレート）の結合
を与える。更に、本発明の界面活性剤安定化技術を用い
ることによつて、従来得られなかつた迅速な発泡件が達
成されそしてコントロールがなされる。かくして、本発
明の発見及び原理に従えば、界面活性材料をホツトメル
ト全体に均一に分散させ続いてホツトメルトを圧縮そし
て緩和することによつてホツトメルト中の分散をコント
ロールしそして安定Ｒ５して、最大結合特性を有する発
泡ホツトメルト接着剤を得、最少量の接着剤で大きな結
合力をもつ発泡体がつくられる。重合体組成の変１ヒに
加えて、空気、窒素、酸素、二酸（ヒ炭素、メタン、エ
タン、ブタン、プロパン、ヘリウム、アルゴン、ネオン
、弗素炭（ヒ水素例えばジクロロジフルオロエタン、モ
ノクロロトリフルオロメタン、又は他の気体、又はこれ
らの気体のいずれかの混合物を含む踵々の気体Ｂ５本方
法に用いられる。用いられる熱可塑件材料の種類、条件
及び材料の入手し易さに従つて、かかる気体類を変える
ことＢ５できる。上記の如く、かかる気体は低圧で、例
えば大気圧から数ポンド／平方インチまでの圧力で、導
入することｂ≦できる。

接着剤組成物を溶融するためには上記特願昭に例示した
如き手段、又はその他の同様な手段ｂ卜用いられる。気
体を分散するための手段としては、気体供給源に連結さ
れた簡単なチユーブに限られることなく、いくつか例を
挙げれば焼成多孔質金属片を有するチユーブ、孔を穿設
したバツフル板、モータ駆動回転分散機等を用いること
ｂ卜できる。溶融接着剤を加圧しそしてポンプ作動する
ためにも多くの手段ｂ｛用いられる。上記の如く、本発
明の主な利点の一つは、加圧及び輸送手段として用いる
のに簡単なポンプを使用可能なことである。かかる手段
は、約１００乃至２０００ＰＳ１ｇ１好ましくは溶融接
着剤の場合に約３００乃至約１８００ｐｓｉｇの領域の
圧力で操作される。適した手段のいずれもが当業者及び
業岑によく知られている基体上に又はモールド中に加圧
溶融材料を分配するために用いられる。ホツトメルト接
着剤又は熱可塑性材料の組成においては、上記の如き特
定の熱可塑性材料はその粘度、表面張力及び気体溶解性
を測定することによつて制限される。粘度は以下の実施
例ではＡＳＴＭｌＤ３２３６（サーモセル粘度）に従つ
て適用温度で測定した。表面張力はＲ．Ｈ．Ｄｉｔｔｒ
ｅ等著「Ｊ−ＣＯｌｌＯｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅ
ＳｃｉＪ２ｌ３６７−３７７頁（１９６６年）の方法に
従つて測定した。

発泡のための気体の溶解は、Ｄ．Ｄ−ＢＯｎｎｅｒＶＪ
．ＰＯｌｙｍｅｒＳｃｉ−ツＰＯｌｙｍｅｒＬｅｔｔｅ
ｒｓＥｄ−］１３２５９頁（１９７５年）の方法に従つ
て測定した。本発明の主旨は、以下の詳細な実施例及び
図面に従つて更に理解されるであろう。

図面の第１図を参照して、本方法を実施する装置の一つ
形を示す。

この装置は往復運動するピストン型ポンプを用いそして
更にその詳細は米国特許第３，５８５，３５１号を参照
することによつて得．られる。溶融熱可塑件材料に気体
を注入しそして混合するために示される装置２０は、貯
槽又はタンク２２に備えた回転気体注入機−ミキサー２
１を含む。ピストンポンプ２３／）卜貯槽２２の頂部に
取り付けられ、そして空気作動又は電動モーター２４に
よつて駆動される。ポンプ２３の低部端は、タンク２２
の底部壁に設けられたヒーター２６によつて加熱される
溶融熱可塑件材料２５中に配置される。この注入機−ミ
キサー２１はモーター２７に接触しそしてこれで１駆動
される一つの端部とその反対側端部上に形成されたカツ
プ型要素２９とを有する中空，駆動シヤフト２８を有す
る。モーター２７はシヤフト２８を回転し、大気圧又は
数ポンド圧で空気供給源からの気体はホロ一１駆動シヤ
フト２８を通して下方のカツプ型要素２９に移送され、
カツプ２９の側壁に形成された複数の放射状出口ポート
３０を通して流出する。気体が出口ポート３０から本発
明に従うホツトメルト組成物２５に流入すると、溶融熱
可塑件材料２５全体に亘つて気泡の安定な分散体を形成
する。この分散体は図において泡として模式的にのみ示
される。ポンプが往復運動すると、気泡を含有する熱可
塑件材料は米国特許第３，５８５，３６１号記載のよう
に、ポンプ入口ポート３１に引かれ、圧縮されそして出
口ポート３２を通して放出される。本方法は、前述の組
成の基準に合う熱可塑性材料組成物を貯槽２２に導入す
ることによつて操作される。ヒーター２６がオンにされ
ると、熱可塑性材料が溶融すなわち適用温度で溶融され
る。約０〜１０ポンド圧の大気中空駆動シヤフト２８に
供給される。次にロータリーミキサー２１を１駆動する
。かくして種々の大きさの空気気泡が分散され、そして
溶融熱可塑性材料中でミキサーによつて安定１ヒされる
。分散された気泡を含んだ液体はポンプ入口ポート３１
に引かれる。ポンプ内で、この液体及び気泡は単一液相
に圧縮され、そして制御された圧力下で出口ポート３２
を介して供給される。接着剤吐出装置の場合、このホツ
トメルト接着剤は加熱されたホースを通して、そして次
に分配用バルブ及びノズル（示されていない）に運ばれ
る。このホツトメルト材料ｔ）べ出口ポート又は分配用
バルブから運ばれると、溶解気体を含有するホツトメル
ト材料上で高圧が緩和されるので非常に短時間に発泡す
る。本発明のホツトメルト組成物／ｌ）｛接着剤として
用いられる場合には、接着剤は例えば段ボール包装箱の
縁上にリボン状に施与される。このリボン状部は体積膨
張し、そして箱の縁が重ねてプレスされるときに発泡接
着剤はその間を容易にそして充分に流動する。発泡熱可
塑註材料の特件に依つて、これは拡ｂ≦りながら紙の細
孔に浸透し、接着剤線ｂ｛セツト（流動けのなくなる）
点温度に達するまで細孔を通して発泡体の気体含量を失
う。本発明の熱可塑囲接着剤組成物を用いると、得られ
る接着剤線はより強く、より早く形成され、使用する接
着剤はより少量であり、その最終状態では実質的に泡／
）｛ない。追加の配合された熱可塑件材料又は接着組成
物ｂ｛、タンク２２に補給される。ミキサー２１を通し
ての気体供給は、それら熱可塑件組成物に対する気体の
比率をコントロールするために調整される。この比率が
適用温度に対して制御機によつてセツトされた圧力での
材料の気体の溶解度を越えるときは、気体の量を減少さ
せることができる。そうしないと、この気体層はポンプ
中に集積する傾向があり、その操作を邪魔しそして熱可
塑件材料の流動を邪魔することになる。気体供給対材料
の比が適用温度及び制御セツト圧力での気体溶解件に等
しいときに操作の最適条件ｂ≦存在する。これらの状況
下、熱可塑性材料は移送されて表面又は気体上で発泡し
て最低密度で邪魔なしにそして最大効果で結合作用をす
る。本発明の方法の安定化効果を評価するために、いく
つかのホツトメルト熱可塑性材料の発泡体寿命を本発明
の主旨に従う界面活囲剤を用いて測定した。

この目的には、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチ
レン、ポリエステル、ポリプロピレン、及びポリアミド
を含む数多くの熱可塑性材料を用いた以下の表を参照す
る。表を参照すると、用いた非イオン界面活性剤は上記
のトリトンＸ−１００であつた。

用いたカチオン系界面活性剤はジメチルジココアンモニ
ウムクロリドであり、そしてアニオン系界面活け剤はジ
オクチルスルホコハク酸エステルのアルカリ金５属塩で
あつた。固体界面活性剤として用いられた溶融シリカは
約９００ＴＩ／９の表面積を有する「Ｃａｂ−０−Ｓｉ
ｌ−」（Ｃａｂｏｔ社の標準グレードＭ５）である。表
中「ＢＨＴ」はブチル化ヒドロキシトルエンの略記号で
ある。この表はかく １，して本発明の安定化方法に従
つて処理された熱可塑性接着剤組成物を用いたいくつか
の操作例の表示である。表示されたデータは、第１図に
記載したものと同様のホツトメルト装置で得られた。表
中に報告される結果はそれらが得られたすべての１．条
件下でのみ有効に再現されることは重要である。これら
の条件は、発泡体の形成時における全発泡体対液体比を
含む。これらのデータは、同様に重合体伏ホツトメルト
ｂ浅発泡前に有効な圧力及び温度で溶解空気で飽和され
ていても、そうでなくて２も、発泡体形成前に重合体伏
ホツトメルト中に溶解した空気量に相関がある。加圧重
合体液体ホツトメルトの分配中圧力を観測すべきである
。発泡体の寿命を測定するすべてのこれらの試験は動的
なものであつた。 ２重
量％ベースで示す如く、界面活性剤ありの場合そしてな
しの場合の両方の接着剤組成物を用いて表のデータが得
られた。エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びポ
リプロピレン接着剤の場合には、ワツクス及びＢＨＴ添
加剤を用いた。溶５融物貯槽、移送及び分配ラインに亘
つて処理される特定組成物用の操作温度は、表中０Ｆで
表される。粘度及び表面張力測定は上記方法に従つて行
つた。発泡体の安定性、即ち半減寿命（ｔ１／２）は図
面の第６図のプロツトによつて表わされる如く測ご定し
た。発泡体寿命は以下の式に従つて測定した。上記式及
び第６Ａ図を参照して、発泡ポリエチレンの３５０°Ｆ
での半減寿命を求めそして表中に報告した。第６Ａ図は
第１図に示した型の装置から分配される発泡体試料につ
いて経過時間に対する発泡体（空気）百分率すなわち泡
（空気）パーセントのプロツトである。６インチの初期
発泡体厚（１５０ＣＣ）で２５０ＣＣメスシリンダーへ
分配ヘツドを通して３２で図中に示されるものと等しい
入ロポートから発泡体試料をとつた。

この試料は第６図にプロツトされた１００％発泡値を与
える。次に、発泡体および液体の合計容積の変（ヒを分
単位で脱気完了迄観測した。

第６Ａ図によれば、ポリエチレン重合体は添加剤なしで
、１８．２分の安定性（ｔ１／２）を有することｂ５観
察された。固体界面活性剤、即ち約０．１％の量での溶
融シリカを添加すると、半減寿命は約２８．１分に改良
された。約１％の量での非イオン系痒面活性剤の分離添
加によつて、発泡ポリエチレンの半減寿命は約３６．３
分に改良された。ポリエチレンのホツトメルトに対して
同じ量での可溶性界面活性剤及び固体界面活件剤を組合
せると、この半減寿命は９７．５分に改良された。従つ
て表及び第６Ａ図からポリエチレン熱可塑性材料につい
てのデータは、可溶け又は固体界面活け材料のいずれか
が本発明の主旨に従つて別々に加えられると、有利に熱
可塑性メルト材料中の気体分散体を安定比することを明
瞭に示している。更に組合せた可溶性及び固体界面活件
剤の結果として示されるように、組合せの安定１ヒは各
成分の活件の期待される算術的合計を遥かに越える。か
かる相乗的効果は真に注目に値する。本発明の主旨に従
つて界面活性剤を用いるか又はこれなしで製造される発
泡体の特性は、第２５図によつて説明される。

第２及び第３図には、添加剤なし及び添加剤ありで発泡
されたポリエチレンベース接着剤組成物、即ちＡ−３が
それぞれ示される。これらの第２−３図を参照すると、
界面活性剤安定（ヒを用いて製造された発泡体は昇面活
囲剤なしの材料におけるよりも均一でそしてセル径ｌ）
卜微細分布なものである。本発明によつてセルおよび分
布の均一性について著しい改良ｂ５得られ、接着剤発泡
体の多孔質基体への優れた結合及び浸透件ｂ≦得られる
。更に上記の如く、分配時の泡形成のコントロールｔ）
≦本発明で達成され、一方かかるコントロールはＡ−３
ポリエチレン単独の使用では得られない。第２及び第３
図を参照すると、発泡体４０は発泡体全体に亘つて空間
を占め、そして液体溶融接着剤中の気体溶液から発生す
る空気泡の捕獲によつてつくられる密閉空気セル４１を
有する。これらのセル４１は、第１図に示される種類の
接着剤分配機から液体接着剤一空気溶液ｂ卜分配された
後形成される。エチレン酢酸ビニル共重合体接着剤組成
物は、安定ｆヒなし及び安定［ヒありのものについて各
々第４及び第５図に示される。

第５図は本発明の主旨に従う安定１ヒによつて発泡体セ
ルのより均一なそしてより微細な分布ｂ卜得られること
を示している。ポリプロピレン及びエチレン酢酸ビニル
共重合体（７０％ＥＶＡｌ３Ｏ％ワツクス）について表
中に報告された半減寿命安定（ヒは、第６Ｂ及び第６Ｃ
図によつてわかる。ＥＶＡ／ワツクス及びポリプロピレ
ン曲線は反対の極端な典型例を表わす。要するに、これ
ら二つの例における差は、二つの基礎的泡崩壊機構即ち
（１）小さな泡の気体ＢＳ大きな泡の気体中に拡散する
こと、および（２）泡間から液相の下方（重力による）
への流動によつて説明される。表面張力、粘度、拡散係
数及び気体溶解度等の物理的特健を念頭におくことも同
様に必要である。ポリプロピレンはその分子構造の故に
ポリエチレンよりも数倍良いバリアー材料であり、従つ
てこれはポリエチレン又はＥＶＡ／ワツクス系より数倍
以上上記拡散に抵抗する。した／）卜つて、このような
拡散による崩壊の遅れがポリプロピレン材料に対しては
第６Ｂ図に示す如く初期にあられれ、この期間中液体は
泡間から流動して泡を互いに接近させる。泡間ＢＳある
距離に減少すると、この拡散現象は増大し、したｔ）５
つてポリプロピレンについての抽線は時間とともに零に
向う。反対に、ＥＶＡ／ワツクスは３０％のワツクスに
希釈されている故にこのような拡散現象に対して非常に
低い抵抗性を有し、従つて曲線は実験半減寿命の限界内
に目立つた遅れなしに出発し、そして落下する。しかし
、安定件における改良はこれらの曲線上の後半部分にお
いては明らかであることを観察することｂ｛できる。第
６Ａ図一第６Ｃ図に基ぎ一般（ヒされた、第６Ｄ図中の
実線によつて示される曲線は、あらゆるＺＵ条件下で現
在の知識としては最良のものを表している。

一般１ヒされた第６Ｄ図を参照すると、実線は加圧試料
について圧力釈放（１００％泡、０時間）の点から泡の
全体消滅（０％泡、無限時間）迄測定された発泡体寿命
を表わす。実際の工程において、破線で示したように泡
は加圧装置又はガス分散装置の付近で（それらｂ′５分
離したものであろうと組合せたものであろうと）、消滅
する。この試料について、分散装置とポンプ装置とを組
合せて、一つ又はそれ以上の連続する分散、加圧、分散
、加圧、等のサイクルを行なうときには、この発泡体泡
シ大テムは曲線（第６Ｄ図）に破線で示される如く循環
する。この装置の設計の仕方に依つて、この循環はダツ
シユ線曲線（単一作動往復ポンプによる）に於ける如く
か、点線曲線（二重運動往復ポンプによる）に於ける如
く中程度か、又は二点鎖線曲線（限定された深さの多く
の歯をもつギアポンプ又はロータリースライド式羽根ポ
ンプによる）に於ける如く浅いかのいずれかである（第
６Ｄ図）。これら各曲線と１００％泡の水平線との間の
領域は、システム一装置の効率の逆尺度である。理想的
装置であれば、１００％ラインに平行になる。０．１％
カーボンブラツク、０．１％二酸１ヒチタン１％エアロ
ゾール０Ｔ１又は１％ジメチルベースココ（ＣＯＣＯ）
アンモニウムクロリドを含む組成物についての表の半減
寿命値は、第６Ａ図一第６Ｃ図のそれと同様の方法で測
定したものである。

かかる半減寿命曲線の各々は問題の熱可塑健重合体組成
物の非常に顕著な安定１ヒを示す。表に示したポリエス
テルの例が本発明による岑面活件剤の使用により安定健
が高められていることを示した。しかし、約８０分の試
験経過後、メスシリンダー中試料の頂部を横切つて皮膜
ｂべ形成され、実験を終了した。本発明方法を用いて発
泡体構造物をつくるために、他の熱可塑件重合体を用い
た。

例えば、１５メルトインデツクス及び５８０たＦで８６
，０００ｃｐｓの粘度ポリスチレンを溶融しそして５２
００Ｆで発泡した。５００チＦで１４４，０００ｃｐｓ
の粘度を有するポリブチレンテレフタレートを５０００
Ｐで溶融しそして発泡した。

冷却時に各々０．４９及び０．５７の密度（９／Ｃｒｉ
ｔ）を有するモールデイング構造物を製造するために発
泡体をカツプモールド中に分配したことを除いて、０．
１％Ｃａｂ−０一Ｓｉｌ及びｌ％トライトンＸ−１００
を用いて上記と同じ方法で発泡方法を行なつた。上記記
述及び例に鑑み、本発明の主旨に従つて他の変形ｔ）≦
可能であることｔ）｛明らかである。

かかる変形は本発明の精神及び範囲を離れることなく通
常の当業者によつて実施される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するのに有用な熱可塑物溶融装
置の断面図であり、第２図は、岑面活性剤なしにつくら
れたポリエチレン接着剤発泡体の断面の２０倍の拡大写
真であり、第３図は、本発明の実施に従つてつくられた
ポリエチレン接着剤発泡体の断面の２０倍の拡大写真で
あり、第４図は、昇面活性剤なしにつくられたエチレン
酢酸ビニル接着剤発泡体の断面の２０倍の拡大写真であ
り、第５図は、本発明に従う安定比界面活件剤でつくら
れたエチレン酢酸ビニル接着剤発泡体の断面の２０倍の
拡大写真であり、第６Ａ乃至６Ｄ図は、本発明方法の安
定化効果を示す安定（ヒデータのプロツト図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融熱可塑性材料に界面活性剤を充分な安定化量で
   添加することによつて該溶融熱可塑性材料中の気体の分
   散を安定化し、該安定化した分散系を加圧して溶解液を
   形成し、そして低圧下に該溶解液を分配することによつ
   て該気体を該溶解液から遊離させ発泡材料を形成するこ
   とを特徴とする発泡熱可塑性材料を製造する方法。 ２ 前記分散系が実質的に大気圧で安定化される特許請
   求の範囲第１項の製造方法。 ３ 前記気体が空気である特許請求の範囲第２項の製造
   方法。 ４ 前記加圧段階が約１００乃至約２，０００ｐｓｉｇ
   の圧力で行われる特許請求の範囲第２項の製造方法。 ５ 前記加圧段階がポンプによつて行われる特許請求の
   範囲第１項の製造方法。 ６ 空気が溶融熱可塑性材料中に分散され、そして実質
   的に大気圧下に安定化され、続いて流体圧力変換装置に
   依つて該加圧を行う特許請求の範囲第１項の製造方法。 ７ 前記装置がポンプである特許請求の範囲第６項の製
   造方法。 ８ 前記界面活性剤が重量で約０．１％乃至約５％の量
   で含まれる特許請求の範囲第１項の製造方法。 ９ 前記界面活性剤が固相界面活性剤である特許請求の
   範囲第１項の製造方法。 １０ 前記固相界面活性剤が微粉不活性材料である特許
   請求の範囲第９項の製造方法。 １１ 前記界面活性剤が可溶性界面活性剤と微粉固体界
   面活性剤の混合物である特許請求の範囲第１項の製造方
   法。 １２ 前記可溶性及び固体界面活性剤が、前記分散系に
   相乗的安定化効果を与える比率で存在する特許請求の範
   囲第１１項の製造方法。 １３ 前記可溶性界面活性剤が重量で約０．１乃至約５
   ％の量で含まれ、そして前記固体界面活性剤が重量で約
   ０．０１乃至約１％の量で含まれる特許請求の範囲第１
   １項の製造方法。 １４ 前記界面活性剤が陰イオン系、陽イオン系及び非
   イオン系界面活性剤、及びその混合物より成る群から選
   ばれる特許請求の範囲第１項の製造方法。 １５ 前記熱可塑性材料が、エチレン系不飽和単量体の
   重合体、共役ジエン単量体の重合体、ポリエステル、ポ
   リアミド、ポリエステルアミド及びポリウレタン、及び
   該単量体類の共重合体より成る群から選ばれる重合体か
   ら成る特許請求の範囲第１項の製造方法。 １６ 前記溶融熱可塑性材料の表面張力が約１０−４０
   ダイン／ｃｍの範囲内に制御され、粘度が約５００−１
   ，０００，０００ｃｐｓの範囲内に制御されることによ
   つて前記安定化が行われ、そして前記分配圧力での気体
   溶解度が熱可塑性材料１ｇ当り気体約１／２−２０ｃｍ
   ＾３の範囲内である特許請求の範囲第１項の製造方法。 １７ 溶融熱可塑性材料に界面活性剤を充分な安定化量
   で添加することによつて略大気圧で溶融熱可塑性材料中
   の気体の分散系を加圧して溶解液を形成し、該溶解液を
   低圧下に分配して該気体を該溶液から放出することによ
   つて発泡体を形成し、そして二つの基体間で発泡体を圧
   縮し気体を発泡体から除くことによつて基体間に結合を
   形成することを特徴とする発泡熱可塑性接着性材料で結
   合する方法。 １８ 前記加圧が約３００乃至約１８００ｐｓｉｇの圧
   力で行われる特許請求の範囲第１７項の結合方法。 １９ 前記加圧が流体圧力エネルギー転換装置で行われ
   る特許請求の範囲第１８項の結合方法。 ２０ 前記装置がポンプである特許請求の範囲第１９項
   の結合方法。 ２１ 少なくとも一つの基本が多孔性であり、そして前
   記発泡体が圧縮時に該基体に浸透して前記結合を形成す
   る特許請求の範囲第１７項の結合方法。 ２２ 該発泡熱可塑性接着性材料がポリエチレン、ポリ
   プロピレン、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリ
   ウタレン、ポリアミド及びポリエチレンビニルアセテー
   トより成る群から選ばれた重合体を含む特許請求の範囲
   第１７項の結合方法。 ２３ 前記分散体が発泡熱可塑性接着性材料に分散され
   た空気を含みそして加圧段階がポンプによつて行われる
   特許請求の範囲第１７項の結合方法。 ２４ 前記溶融熱可塑性材料の表面張力を約１０−４０
   ダイン／ｃｍの範囲内に制御し、粘度を約５００−１，
   ０００，０００ｃｐｓの範囲内に制御することによつて
   安定化を行ない、前記分配圧力での気体溶解度が熱可塑
   性材料の約１／２−２０ｃｍ＾３気体／ｇの範囲内であ
   る特許請求の範囲第１７項の結合方法。 ２５ 前記界面活性剤が、重量で約０．１乃至約５％の
   量で含まれる可溶性界面活性剤及び重量で約０．０１乃
   至約１％の量で含まれる固体界面活性剤の混合物である
   特許請求の範囲第１７項の結合方法。