JPS6111253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、架橋ポリオレフイン系樹脂発泡粒子
の製造方法の改良に関するものである。 ポリオレフイン系樹脂を基材樹脂とし、これを
架橋発泡させて架橋ポリオレフイン系樹脂発泡粒
子にする方法、更にこの発泡粒子を型内に充てん
し、加熱して成形体とする方法はすでに知られて
いる（特開昭47−26435号公報、特公昭48−34391
号公報、特公昭51−22951号公報、米国特許第
3504068号明細書）。 架橋ポリオレフイン系樹脂発泡粒子、現在、主
として上記のような方法により成形体に加工され
緩衝材、断熱材、包装材、防音材などとして使用
されているが、最近これを粒子のままで剥製物の
内部充てん材、枕、クツシヨン等の充てん材にす
るなどの用途も開発されている。 しかしながら、現在公知のこれら架橋ポリオレ
フイン系樹脂発泡粒子（以下発泡粒子と略記す
る）の製造方法は、これを例えば20m³容量といつ
た大型の容器を並べこれ等の間をパイプラインで
結び、基材樹脂粒子及び発泡粒子を空輸するよう
な工業的規模の製造工程で実施しようとすると、
例えば発泡粒子の袋詰工程では、取出経時につれ
同一重量で袋詰された袋の体積が大幅に変化した
り、或は発泡粒子の貯蔵タンクと成形金型とをパ
イプラインで直結し成形品を製造する工程では、
得られる成形体の密度が大幅に変動し、設計値ど
おりの緩衝性能が得られないといつた問題が生じ
る欠点がある。 本発明者らの知見によると、この原因は、発泡
能を付与させるときに生じる樹脂内への発泡性気
体の含有状態及び含有量の粒子間のバラツキなど
が直接得られる発泡粒子の密度及び粒子体積のバ
ラツキとなり、このバラツキが空輸時に分粒、増
幅される現象と考えられている。また、この現象
は、発泡性気体の含浸を10Kg／cm²（ゲージ圧）以
上の圧力下で実施した場合、及び発泡倍率を一挙
に10倍を越えて発泡させる条件を採用するときに
著しいことが究明されている。 本発明者らは、粒状発泡体の製造時における密
度の不均一及びこの粒状発泡体の経時的な体積変
化を可及的に抑制し、大量生産の際の製品の品質
のバラツキを防止する方法について鋭意研究を重
ねた結果、発泡体の原材料である基材樹脂粒子を
いつたん約３〜10倍の発泡倍率まで発泡させたの
ち、さらに約14〜40倍の発泡倍率になるまで発泡
させることにより、容易にその目的を達成しうる
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなす
に至つた。 すなわち、本発明は、架橋ポリオレフイン系樹
脂からなる発泡性基材樹脂粒子を、先ず約３〜10
倍の発泡倍率まで発泡させ、次いで得られた粒状
発泡体に発泡能付与処理を施し、さらに最初の基
材樹脂粒子に基づく発泡倍率が約14〜40倍になる
まで発泡させることを特徴とする高発泡倍率の架
橋ポリオレフイン系樹脂粒状発泡体の製造方法を
提供するものである。 本発明で基材樹脂として用いられる架橋ポリオ
レフイン系樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンのようなオレフインの単独重合体、エチレンと
プロピレンとの共重合体ような異なつたオレフイ
ンの共重合体、エチレンと酢酸ビニルとの共重合
体、エチレンとメチルメタクリレートとの共重合
体のようなオレフイン成分を50モル％以上含有す
るオレフインと他のモノマーとの共重合体を、電
子線照射又は有機ラジカル発生剤の添加などによ
り架橋化したものである。この場合の架橋化は、
ゲル分率30％以上の高い架橋状態をもたらすまで
行うのが好ましい。 この架橋ポリオレフイン系樹脂の粒子を調製す
るには、例えばオレフイン系樹脂を溶融押出しし
てストランドを形成させ、これに電子線を照射し
て架橋させたのち、ストランドを切断して粒状化
することによつて行われる。この際の粒子の大き
さには、特に制限はないが、通常0.01〜３mmの範
囲内で選ばれる。 本発明においては、このようにして調製した基
材樹脂粒子を、発泡倍率約３〜10倍までの一次発
泡と、発泡倍率約14〜40倍までの二次発泡の２段
階での発泡を行う点に特徴がある。前記の一次発
泡は、前記のようにして得た基材樹脂粒子にプロ
パン、ペンタンなどのような有機揮発性物質を含
浸させたのち、所望の発泡倍率になるまで加熱発
泡させることによつて行うこともできるが、例え
ば特開昭47−26435号公報の方法に従い、オレフ
イン系樹脂粒子に水性液中で架橋剤と有機揮発性
物質とを含浸させ、これを加熱して架橋化と発泡
とを同時に行わせるのが有利である。この際使用
される発泡剤の量は、所望の発泡倍率及び発泡剤
の発泡能などに左右されるが、通常、樹脂重量に
基づき１〜20重量％の範囲内で選ばれる。 この一次発泡は、発泡倍率が約３〜10倍になる
程度まで行うことが必要である。これよりも低い
発泡倍率では、二次発泡の際の発泡能付与処理に
時間がかかりすぎて効率低下の原因になる上に、
最終的に得られる高発泡体の密度にバラツキを生
じる原因となる。一方、これよりも高い発泡倍率
にすると、この際に既に大きな体積のバラツキを
生じ、後続の二次発泡においてこのバラツキのき
よう正が困難になる。したがつて、一次発泡にお
ける発泡倍率としては４〜８倍の範囲が好適であ
る。 次に、本発明においては、このようにして調製
した粒状発泡体を、さらに二次発泡に付すが、こ
れに先立つて発泡能付与処理を施す必要がある。
この処理は、一次発泡の場合と同様に、有機揮発
性物質を含浸させて行うこともできるが、40〜80
℃及び５〜10Kg／cm²（ゲージ圧）に維持した条件
下で発泡用ガス例えば空気、窒素、二酸化炭素、
ヘリウムなどの不活性ガスを粒状発泡体内に浸透
させることによつて行うのが好ましい。この際、
圧力を５Kg/cm²未満にしたり、あるいは温度を40
℃未満にすると、浸透に長時間を要し能率が低下
するもとになるし、また圧力を10Kg/cm²よりも大
きくしたり、温度を80℃よりも高くすると、浸透
時間は短縮できるが、後続の発泡により生じる粒
状発泡体における体積のバラツキが多くなる上
に、粒状発泡体の内外の気泡分布に差を生じるた
め、発泡剤の使用量を多くしても、発泡倍率を高
くすることができなくなる。 二次発泡工程においては、このようにして、発
泡能付与処理を施した粒状発泡体を、加熱するこ
とにより、最初の基材樹脂粒子に基づく発泡倍率
が約14〜40倍になるまで発泡させる。この際の加
熱温度は、100〜130℃程度で十分である。 このようにして、体積、密度等についてのバラ
ツキのない高発泡倍率の粒状発泡体を得ることが
できる。このものは、経済的な体積、密度の変化
が少なく、したがつて大量生産方式の原料として
使用した場合、その重量基準に基づく供給量制御
において一定した量の供給が可能である上に、貯
蔵タンク内、輸送パイプ内での分級現象を起すお
それもないため、成形製品の品質にバラツキを生
じることがないという利点を有している。 本発明方法によつて得られた粒状発泡体は、そ
のまま、もしくは再び発泡能付与処理を施したの
ち、成形型内で常法に従つて加熱成形することに
より、成形型に忠実な形状をもつ均質な発泡成形
体とすることができる。 この際の発泡能付与処理は、高温加圧下で、発
泡用ガスを粒状発泡体に浸透させることによつて
行うことができるが、この他、粒状発泡体をその
体積に基づき40〜80％になるまで圧縮することに
よつても行うこともできる。この圧縮後の体積が
80％よりも大きくなると、換言すれば、体積減少
率が20％よりも小さいと成形時の発泡能が不足
し、しわの多い成形体を生じる原因になるし、反
対に圧縮後の体積が40％よりも小さくなると、換
言すれば、体積減少率が60％を越えると、成形時
に成形体の内部の粒子間の融着が十分に進行せず
良質の成形体を与えることができない。 この圧縮処理は、例えば成形前の粒状発泡体を
密閉容器又は成形型内に充てんし、これに圧力を
加え、加圧した状態のまま加熱成形を開始し、漸
次放圧しながら、成形を完了させることによつて
行うのが有利である。この圧縮の際の加圧は、粒
状発泡体全体にほぼ均一に圧力がかかるように行
うのが好ましく、したがつて、この点においても
機械的圧縮よりも加圧気体による直接加圧の方が
有利である。 この圧縮による発泡能付与処理は、本発明方法
によつて得られる前記の粒状発泡体を用いた場合
に、はじめて可能であつて、従来法により得られ
たバラツキの多い粒状発泡体に対して適用すると
成形不能の状態になる。これは、同一条件で粒子
を圧縮しても事実上、各粒子の密度により圧縮状
態が異なり、各粒子の発泡能にバラツキを生じる
ためと考えられる。 また、型内成形は、通常、0.3〜2.0Kg/cm²の飽
和水蒸気を用い、20〜100秒間加熱することによ
つて行うことができる。 このようにして、本発明方法により得られる粒
状発泡体を用いて型内成形することにより、品質
のバラツキのない優れた発泡成形体を工業的規模
で製造することができる。 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。なお各例中における加熱時間、発泡倍率、圧
縮度、バラツキは次の意味で用いられる。 加熱時間 発泡温度に至るまでの加熱と発泡温度に至つ
た後の加熱との合計時間 発泡倍率 任意の発泡粒子、及び発泡成形体をメスシリ
ンダー水中で体積を測定しその重量で除したも
の。単位c.c./ｇ バラツキ (1) 発泡粒子のバラツキ 異なつたメツシユの円形網目を段階的に設
けた分粒機に任意の10箇所より各50ｇずつ採
取したサンプルを通して分粒し、最も多量の
粒子が残留した段の粒子の平均発泡倍率を
「倍率」として示し、さらにその段より上部
の段に残留した粒子全体の平均発泡倍率
（Ｍ）と、その段より下部の段に残留した粒
子全体の平均発泡倍率（Ｎ）とを求め、 発泡のバラツキ（％）＝Ｍ−Ｎ／倍率×100 として求め、これを示した。 (2) 成形品のバラツキ （サンプル50個の成形品の最大倍率差を求
め、これを平均倍率で除したもの）×100 圧縮度 大気圧下での発泡粒子の真の容積（メスシリ
ンダー水中で測定した容積）をV₀とし、さら
にそのものを各種条件の気体圧力下で10分間加
圧した後のをV₁としＶ_１／Ｖ_０×100で求められたもの である。 一般的に発泡粒子の基材樹脂、架橋度、発泡倍
率が定まつた条件下では、気体加圧力により圧縮
度が変化するので、あらかじめその関係を求め、
金型内に発泡粒子を充てんするとき、又は、充て
ん後に気体加圧力を調整して圧縮度を定める。 機械的圧縮度の場合は成形用金型の圧縮前後の
容積比から圧縮度を決めることができる。 実施例 １ ポリエチレン樹脂（旭ダウ製ポリエチレン
2130、ビカツト軟化点91℃）中に、架橋剤として
ジクミルパーオキサイド（日本油脂製）を0.45重
量％練込み、架橋して得られたゲル分率61％の架
橋ポリエチレン樹脂粒子（球状直径1.5mm）を耐
圧容器に収容し、ジクロロジフルオロメタン中で
加圧、加熱した後冷却して得られた発泡性架橋ポ
リエチレン樹脂粒子を取り出し加圧型発泡機に保
持し、蒸気を通じ第１表に示す条件で発泡させて
一次発泡粒子とし、次いでこの粒子を耐圧容器に
収容して、空気で加圧、加熱処理を行い気泡内圧
を高めた後、粒子を取り出し加圧型発泡機に保持
し蒸気を通じて第１表に示す条件で発泡させるこ
とによりと二次発泡粒子を得た。 参考例 １ 実施例１で得た二次発泡粒子を、いつたん空気
輸送により20m³容量のサイロに移送し、貯蔵した
あと、さらに空気輸送で別の耐圧容器中に逐次収
容して、18Kg/cm²Gで35分間、85℃の空気中に保
持し、気泡内圧1.5Kg/cm²Gになつたものを取り出
し、ただちにECHO−120型成形機（東洋機械金
属株式会社製）に取付けたカメラケース（外側寸
法180mm×135mm×50mm）×９個取り閉鎖可能で密
閉できない金型に充てんしたのち、水蒸気圧力
0.8Kg/cm²Gで加熱成形し、冷却後型から取り出し
60℃の乾燥室で６時間乾燥して水分を完全に除去
した。上記方法で得られた成形品2000個の中から
各試料共にアトランダムに50個をサンプリングし
倍率及びバラツキを測定した結果を第１表に示
す。 また、基材樹脂粒子の写真の模写図を第１図、
試料No.2の二次発泡粒子の写真の模写図を第２
図としてそれぞれ示した。 なお、以下に使用する評価は次の基準による。 ◎：優れた品質のものが、工業的かつ経済的に極
めて有利に生産できる。 〇：実用に耐える品質のものが、工業的かつ経済
的に生産できる。 ×：工業的に実用に耐える品質のものを生産し得
ず、不経済なものになる。

【表】

【表】 参考例 ２ 実施例１に示す試料No.2、６の二次発泡粒子
を20m³容量のサイロに設けられた空気輸送設備
（ブロワー 高木鉄工所製 2.2kw、410mmAq、
25m³／分ダクト 150mmφ×6.5ｍ）を用いて受入
れいつたん貯蔵した粒子を、サイロ下部から全量
を逐次抜き出して、内容積50の容器350個に充
てんした。この容器に充てんした粒子の重量を測
定して求めたバラツキの結果を第２表に示す。 これから明らかなように、二次発泡粒子のバラ
ツキが空気輸送中及び貯蔵に際して分配される。

【表】 ※ 空気輸送後の二次発泡粒子バラツキ
350ケの計量値の最大重量値の差(g)
＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架橋ポリオレフイン系樹脂粒子を、先ず約３
   〜10倍の発泡倍率まで発泡させたのち、この生成
   発泡体に発泡能付与処理を施し、さらに最初の樹
   脂粒子に基づき約14〜40倍の発泡倍率まで発泡さ
   せることを特徴とする架橋ポリオレフイン系樹脂
   粒状発泡体の製造方法。 ２ 発泡能付与処理を、40〜80℃及び５〜10Kg／
   cm²（ゲージ圧）に維持した条件下で発泡用ガスを
   生成発泡体内に浸透させて行う特許請求の範囲第
   １項記載の方法。