JPS599335B2 - ポリエチレン発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発泡剤を含有するポリエチレン樹脂を押出金型
から押出すと共に発泡させ中実の棒状その他異形の高発
泡体を製造する方法に関する。

従来、中実の棒状その他異形の高発泡ポリエチレン発泡
体を押出成形する方法として、ポリエチレンに低沸点有
機発泡剤を高温加圧下で一部または全部を含浸させて得
た発泡性物質を押出機で溶融可塑化させた後、押出機の
先端に装備した芯金を有しない円形あるいは矩形の押出
金型から低圧帯に押出して成形する方法およびポリエチ
レンを押出機で溶融可塑化させ、’該溶融ポリエチレン
中へ低沸点有機発泡剤を圧入し、混合した後、押出機の
先端に装備した前記押出金型から低圧帯に押出して、成
形する方法が知られている。この際、良好な発泡体を得
るには押出金型内の溶融ポリエチレンの樹脂圧力Ｐｒを
発泡圧力Ｐｆより高く保持し、金型内での発泡を抑制す
る必要がある。

しかし一方押出金型内の樹脂圧力Ｐｒは溶融ポリエチレ
ンの性状が同一であると押出量Ｑと金型内の抵抗Ｒ（金
型内の形状と樹脂通路横断面積により決まる）に比例（
Ｐｒ−ＲＱ）するので、押出金型内での発泡を抑制し、
良好な発泡体を得る金型寸法（樹脂通路横断面積）は押
出量により制約を受ける。したがつて、上記中実ポリエ
チレン発泡体の押出成形法で大寸法の中実発泡体を得よ
うと金型の樹脂通路断面積を大きくするとしばしば押出
量が障害となつて金型内で発泡が生じ大寸法の良好な中
実発泡体を得ることが困難となる。

また大寸法の中実発泡体を芯金を有しない押出金型で成
形すると、発泡体の外周は外気あるいは冷却装置により
冷却されて発泡が抑制されるため発泡は中心部に成長す
るが中心部は温度が高く気泡膜が弱いため気泡膜が破壊
され、空洞部が発生する欠点もある。

本発明者等は、これらの欠点を一挙に解決した改良され
た中実ポリエチレン発泡体の製造方法を開発すべく、鋭
意研究の結果、ポリエチレン樹脂に低密度ポリエチレン
と高密度ポリエチレンの混合物を使用し、芯金を有する
押出金型を用い、押出された中空のポリエチレン押出物
を発泡開始点で押出物の表面を押出物の外周が押出金型
の押出口外周の少なくとも１．５倍以上３．０倍以下に
膨脹するよう適度に冷却することで外側への発泡が抑制
され、発泡が内側へ成長し気泡が中空部を充満し、均一
な気泡を有する中実発泡体になる現象を発見し、この現
象を高度に発泡した中実発泡体の製法に応用することで
上記欠点を一挙に解決した。

すなわち、本発明は発泡剤を含有するポリエチレン樹脂
を芯金を有する押出金型から押出すと共に発泡させ、中
実の棒状その他異形の高発泡体を製造する方法において
、ポリエチレンに密度０．９３０Ｖ／〜以下の低密度ポ
リエチレン３０乃至９０重量％と密度０，９４０ｔ／Ｃ
７ｌｌ以上の高密度ポリエチレン７０乃至１０重量％と
の混合物を使用し、押出金型に押出口における芯金の横
断面積ＢＡと押出口における樹脂通路の横断面積Ｂが一
〉ＡＯ．３である金型を用い、かつ該押出口から押出さ
れた発泡剤を含有するポリエチレン押出物の発泡開始点
より、押出物の表面を押出物の外周が押出金型の押出口
外周の１．５倍以上３．０倍以下に膨脹するよう適度に
冷却することを特徴とする中実ポリエチレン発泡体の製
造方法である。

本発明で中実発泡体の製造に中空発泡体製造用の芯金を
有する押出金型を使用する利点は中実および中空発泡体
とも外周寸法は押出金型の外周寸法によりほ〜決定され
るので、従来の中実発泡体製造用の芯金のない押出金型
に比べ、同一の押出口における樹脂通路横断面積で金型
の外周を大きくすることができるため、同一押出量では
大寸法でかつ発泡倍 △率の大きい良好な中実発泡体を
得ることができる点である。押出金型の押出口外周の形
状は主に円形や矩形で寸法は製造する中実発泡体の寸法
により適宜取りうる寸法は異なるが、少くとも芯金の横
断面積 クＢＡと押出口樹脂通路の横断面積Ｂの比すな
わち−Ａは０．３以上にとらねばならない。

この理由ぱ中空発泡体の外周方向と厚み方向の）Ｂ 膨脹率に起因し、高倍率発泡体では一を０．３未満Ａに
するとポリエチレン樹脂の性質、冷却条件をいかに調整
し−Ｃも発泡体は中実体にはならず中空体となるからで
ある。

次に押出［コから押出された発泡剤を含有する中空体の
ポリエチレン押出物の発泡開始点より押出物の表面を適
度に冷却することは該押出物の外側への膨脹を適度に抑
制すると同時に、内側への膨脹を促進させ樹脂通路面積
と芯金断面積との関係が相まつて気泡が中空部を充満し
て中実の発泡体となり中心部附近の空洞発生も防止でき
る。

この時、該押出物の外周が押出金型の押出口外周の１．
５倍以上３，０倍以下に膨脹するよう冷却をコントロー
ルすることが重要である。この理由は押出物の外周の膨
脹が１．５倍以下となるような急激な冷却を押出物表面
に行なうと特公昭４５−２９９１９の製造方法で得られ
る発泡体のように表面に厚い未発泡の層を形成した硬質
外被を有する発泡体となり、しかも？側への膨脹の抑制
が大き過ぎるため高度に発泡した中実発泡体が得られな
い。そのうえ押出物の表面と中心部の間に大きな温度差
ができ、膨脹が温度の高い中心部に集中する結果、気泡
膜が破壊されて巣が発生し、均一な気泡を有する中実発
泡体は得られない。一方押出物外周の膨脹が３．０倍以
上となる自然放冷状態等では外側へ膨脹が進むため、中
実発泡体とはならず中空発泡体となる。なお、該押出物
の表面の冷却は空気、水、ガス体等の冷媒を使用し、エ
アーリングや水槽を用いて行なう。

次に本発明に使用する適当なポリエチレンは密度０．９
３０ｙ／ｄ以下の低密度ポリエチレン３０乃至９０重量
％と密度０．９４０ｒ／ｄ以上の高密度ポリエチレン７
０乃至１０重量％との混合物が好適である。

この理由は上記２種類の混合ポリエチレンを使用すると
押出金型から中空状に押出し押出物の表面を冷却した際
、該押出物が外側へ膨脹するのを適度に抑制し、内側へ
の膨脹が促進され、気泡が中空部を充満して中実の発泡
体となる。なお、密度が０．９３０ｔ／Ｃｄ以下の低密
度ポリエチレンが９１重量％以上の該混合物および１０
０重量％物では表面を冷却しても表面層の溶融粘度が急
激に高くならないため内側への膨脹が小さく気泡で中空
部を完全に充満することが出来ず、完全な中実発泡体と
はならない。一方、密度が０．９４０７／ｉ以上の高密
度ポリエチレンが７１重量％以上の該混合物および１０
０重量％物では発泡に適した加工温度幅が非常にせまく
、発泡加工が極めて困難となり、たとえ成形しても得ら
れるポリエチレン発泡体は高発泡体とはなり難く、表面
も凹凸が発生し、良好な中実発泡体は得られない。

ポリエチレンを発泡させる発泡剤としてはすでに知られ
ている揮発性発泡剤が使用できる。

例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の低沸
点脂肪族炭化水素類、ジクロルジフルオロメタン、１・
２−ジクロルテトラフルオロエタン、モノクロルジフル
オロメタン等のハロゲン化炭化水素類がある。これらの
発泡剤は単独あるいは互に混合した混合発泡剤として使
用できる。発泡剤のポリエチレン樹脂への混入方法は発
泡剤を押出機シリンダー内に直接注入して加熱溶融され
たポリエチレン樹脂に混練りする方法、予め発泡剤をポ
リエチレン樹脂の中に含浸する方法等が用いられる。ま
た同時にポリエチレン樹脂に発泡剤の気化速度、気泡の
大きさを調整する目的で核形成物質としてすでに公知の
有機酸と二酸化炭素発生剤の組み合せ、微粉砕された不
活性物質を適量添加することも可能である。

本発明方法は以上に述べたようにポリエチレンに低密度
ポリエチレンと高密度ポリエチレンの混合物を使用し、
芯金を有する押出金型を用い、かつ押出物の表面を冷却
することにより、高度に発泡した良好な中実ポリエチレ
ン発泡体を製造する方法で、従来の芯金を有しない押出
金型による中実ポリエチレン発泡体の製造方法に比較し
、同一押出量では大寸法の中実発泡体を得ることができ
、しかも中心部附近の空洞発生も防止でき、均一な気泡
を有する良好なる中実発泡体を得ることができる。以下
、実施例によつて本発明を詳細に説明するがこれは例示
的なものであり、本発明の範囲内で適当に改変すること
ができる。

実施例 １ 本実施例は次のように連結された２台の押出機からなる
装置を用いて行なつた。

第一の押出機が口径５０１１ｍ，．Ｌ／Ｄ−２３であり
、押出機のシリンダーにはホツパ一から８０ＣＴｒＬの
ところに発泡剤注入孔が設けられている。この押出機の
先端部は口径４０眠Ｌ／Ｄ−２０の第二の押出機に連結
している。メルトインデツクス２．０７／１０分、比重
０，９２１の低密度ポリエチレン７０重量％とメルトイ
ンデツクス５．７７／１０分、比重０．９６７の高密度
ポリエチレン３０重量％をドライブレンドした混合物１
００重量部に対して重炭酸ソーダ０．５重量部、クエン
酸０．４重量部を核形成剤としてスーパーミキサーで混
合した。この混合物を１６５℃に設定した第一の押出機
に７．０ｋｇ／時の速度で供給した。

発泡剤注入孔からはレジプロポンプで１２０ｋｇ／Ｃｒ
ｉｉの圧力に圧縮したジクロルジフルオロメタンを０．
８ｋｇ／時の速度で供給した。第一押出機から吐出され
た溶融可塑化した混合物を第二押出機のスクリユ一回転
数で約４０ｋｇ／Ｃｄの圧力に調節しつつ連結管を通じ
て第二押出機に進行させ、第二押出機でこの混合物を混
練しつつ１２８゜Ｃに冷却して外径１３ｍ７７！、Ｂ芯
金径８ｍｍの押出金型（−一１．６４）から大気中Ａへ
押出し、核押出物の発泡開始点で口径６０廊ｍのスリツ
ト状エアーリングにより該押出物の表面を押出物の外周
（外径）が押出金型の押出口外周（外径−１３ｍ０の２
，５倍に膨脹するよう適度の冷却を行ないロツド状の中
実発泡体を得た。

発泡体の外径は３２ｍｍ１比重は０．１１で仲心部まで
均一な気泡構造の良効なる中実ポリエチレン発泡体を得
た。実施例 ２〜５低密度ポリエチレンと高密度ポリエ
チレンの混合割合および押出金型の寸法を変更する以外
は実施例２に記載した方法を繰返して発泡体を得た。

その結果を第１表に示す。得られた発泡体ぱいずれも中
心部まで均一な気泡構造の良好なる中実ポリエチレン発
泡体であつた。

比較例 １〜６本発明方法の作用効果をより明確に示す
ため、実施例１〜５と全く同一の押出装置によりポリエ
チレン樹脂、押出金型の寸法、冷却方法等を従来法なら
びに本発明方法の範囲外にして発泡体の加工を行なつた
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発泡剤を含有するポリエチレン樹脂を芯金を有する
   押出金型から押出すと共に発泡させ中実の棒状あるいは
   その他異形の高発泡体を製造する方法において、ポリエ
   チレンに密度０．９３０ｇ／ｃｍ＾３以下の低密度ポリ
   エチレン３０乃至９０重量％と密度０．９４０ｇ／ｃｍ
   ＾３以上の高密度ポリエチレン７０乃至１０重量％との
   混合物を使用し、押出金型に押出口における芯金の横断
   面積Ａと押出口における樹脂通路の横断面積ＢがＢ／Ａ
   ＞０．３である金型を用い、かつ該押出口から押出され
   た発泡剤を含有するポリエチレン押出物の発泡開始点よ
   り、押出物の表面を押出物の外周が押出金型の押出口外
   周の１．５倍以上３．０倍以下に膨脹するよう適度に冷
   却することを特徴とする中実ポリエチレン発泡体の製造
   方法。