JPS62151326A - ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の型内成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （、）　　発明の目的 本発明はポリプロピレン系樹脂発泡粒子の型内成形法に
関する。

（産業上の利用分野） 本発明の成形方法は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子よ
り、複雑な形状の発泡成形品であって、かつ均一な密度
分布を有する型物発泡成形品を成形するのに有利に使用
される。

（従来の技術） 従来、気泡構造を有する成形品を製造する方法としては
、発泡剤を含有するスチレン系樹脂を予備発泡させ、得
られた予備発泡体を空気中に暫く放置したのち、減圧下
ないし常圧下で、閉鎖できるが密閉できない型内に連続
的に充填し、加熱発泡させて融着する方法が工業的に広
〈実施されている。

この方法は、魚箱、緩衝包装材、断熱材等として用いら
れる複雑な形状の成形品が容易に製造できる。

しかし、この方法はポリスチレン系樹脂の発泡成形に限
られ、ポリオレフィン系樹脂を用いて同様な方法で複雑
な形状の発泡成形品を得ようとしても不可能である。そ
の理由は、ポリオレフィン系樹脂がポリスチレン系樹脂
と較べて、樹脂内にガス体を発泡能力を有する状態で長
時間保持しておく能力に劣シ、樹脂よシガス体が短時間
内に逃散してしまう、からである。

また、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の型内成形法とし
て、同樹脂の発泡粒子を圧縮して発泡能力を付与する方
法が知られている。

たとえば、米国特許第３５０４０６８号明細書には、泡
状オレフィン重合物からなる粒子を１００℃以上の加熱
状態で加圧し、粒子を最初の見掛は容積の９０〜４０％
に圧縮し、その圧縮されたままの状態の粒子を加圧下の
型内に充填し、型の圧力を解放して大気圧に戻して粒子
を膨張させて融着する方法、或いは加熱した泡状オレフ
ィン重合物からなる粒子を型内に充填し、型内圧力を高
めて粒子を圧縮し、次いで型の体積を減じておいてから
型内の圧力を大気圧に開放して粒子を膨張させて融着す
る方法が記載されている。しかし、これらの方法は、発
泡粒子を型外で加熱するために多くの設備と運転経費を
要し、工業的実施をさまたげている。

特開昭５３−３３９９６号公報には、多泡質の架橋ポリ
オレフィン系樹脂粒子を、耐圧円筒形シリンダー中で加
圧ガスを用いて元の見掛けのかさ容積の８０％以下に圧
縮し、その圧縮された粒子を金型に吹込んで充填し、加
熱、成形する方法が記載されている。また、特開昭５１
−１４７５６７号公報には、エチレン系樹脂発泡粒子を
耐圧ホッパー内で気体圧力を用いて圧縮し、その圧縮状
態を維持したまま空気輸送して型内に充填し、加熱成形
する方法が記載されている。

しかし、これら二つの方法は、型内に充填する粒子の数
倍から数十倍もの容積の粒子を一時に圧縮しておき、型
内を常圧ないし若干の加圧状態に保ちながら、型と耐圧
容器との圧力差を利用して粒子を型内に充填するため、
複雑な製品形状を有する型への充填が困難である。そし
て、かかる充填が困難な場合に、凸型と凹型とのパーテ
ィング部を離して充填しくクラッキング充填）、充填の
終了後に密着成形することがあるが、このときに得られ
る成形品はパーティング部に相当とする部分の附近の密
度が著しく高くなシ、成形品の密度分布が不均一になる
欠点がある。

さらに、前記の種々の方法において耐圧タンクを用いて
発泡粒子を圧縮する場合に、発泡粒子が４リエチレンの
低倍率発泡体（高密度発泡体）や、ポリプロピレン等の
比較的に硬い（圧縮応力が大きい）発泡体のときは、加
圧ガスで発泡粒子を圧縮した状態で空気輸送して型内に
充填するのに、多大の設備と運転経費を要し、工業的実
施上の不利が著しい。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて型物
成形法により、複雑な形状の製品であっても均一な密度
分布を有する発泡成形体を容易に成形できる方法を提供
しようとするものである。

（ｂ）　　発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明者等は、前記の問題点を解決するだめに種々研究
を重ねた結果、予め加圧ガスを用いて加圧処理して得ら
れたガス内圧の付与された発泡粒子を用い、このガス内
圧の付与された発泡粒子を加圧ガスを用いて複数回に分
割して逐次に充填し、かつその成形時の発泡粒子の圧縮
率を適当な値に制御することによってその目的を達成で
きることを知り、本発明に到達したのである。

すなわち、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の型
内成形法は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内に充
填しスチーム加熱により発泡粒子どうしを融着させて型
物発泡体を成形する方法において、加圧ガスで０．５〜
５．　ＯＩｇ／ｉＧに昇圧した型内に、予め前記の型内
圧力よｆｉ　Ｏ，５ｋｙ／ｉ以上高い加圧ガスを用いて
１時間以上加圧処理して得られたガス内圧の付与された
前記の発泡粒子を、前記の型内圧力より０．５　′に９
／、−ｉ以上高い圧力の加圧ガスを用いて複数回に分割
して逐次に充填し、その充填中に型内圧力を前記の型内
圧力に保持し続け、次いで充填終了後に型内圧力を大気
圧に戻してから前記の加熱を行なって発泡粒子を融着さ
せ、その際の発泡粒子の式 〔式中、Ｗ、Ｖ及びσはそれぞれ下記のものを表わす。

Ｗ・・・成形品の重量（ｇ） ■・・・成形品の容量（ｌ） σ・・・発泡粒子の大気中でのかさ密度（５’／ｌ）　
　　］で表わされる圧縮率を４０％未満（ただし０％を
除く）に制御することを特徴とする方法である。

本発明の方法において用いられるポリプロピレン系樹脂
発泡粒子としては、たとえばポリプロピレン、エチレン
６プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン・ブテン
−１共重合体；これらのポリマートウしのブレンド物；
これらのポリマーに他ノｙＪｅ　ＩＪママ−たとえばポ
リインブチレン、エチレン・プロピレンラバー、ぼりエ
チレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等を５０重量％
未溝の割合でブレンドしたブレンド物の発泡粒子であっ
て、かさ密度が１０〜９０　ｆｉｌ、粒子径が２〜Ｌｏ
ｉｍのものがあげられる。発泡粒子は架橋されていても
、架橋されていなくてもよい。

かかるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造する方法と
しては、たとえばポリプロピレン系樹脂を押出機中で発
泡剤と混練して押出し、押出機のノズルを出たのち放圧
して発泡させてから切断して発泡粒子を得る方法、或い
は耐圧容器内においてポリプロぎレン系樹脂粒子を水等
の分散媒、発泡剤、分散剤等とともに、樹脂粒子が軟化
する温度前後の温度下で攪拌したから加熱して、樹脂粒
子に発泡剤を含浸させてから、容器の一端を開放して樹
脂粒子と分散媒とを容器内よシも低圧の雰囲気中に放出
して、樹脂粒子を発泡させる方法等がある。発泡粒子の
形状としては、球形、円筒形等の形状がある。

また、本発明の方法において、型の昇圧、発泡粒子の加
圧処理及び発泡粒子の充填に用いられる加圧ガスとして
は、空気や窒素ガス等の無機ガスが好ましいが、その他
のガス、たとえばグロノ４ン、ブタン、イソブタン、ペ
ンタン等の脂肪族炭化水素ガス；ジシクロジフロロメタ
ン、ジクロロテトラフロロエタン、メチルクロライド等
のハロゲン化炭化水素ガス等も使用することができ、さ
らに前記の無機ガスを主体とし、これに少量の前記の他
のガスを混合したガスも使用することができる。

しかし、一般には圧縮空気が好適に使用される。

本発明の成形におけるポリプロピレン系樹脂発、泡粒子
の加圧ガスによる圧縮の程度、すなわち圧縮率は、型の
内容積と型内に充填される発泡粒子の大気中の容積との
関係式で表わすことができる。

そして、型の容積は、凸型と凹型とで形成される空間の
容積であり、直接に測定するのが困難であるが、実質的
にこの空間で成形される製品の容積と同一とみなしうる
かも、発泡粒子の圧縮率（％）は下記式で求めることが
できる（式中のＷ、■及びσは前記したとおりのもので
ある。）。

Ｗ／σ くは２０％以下（ただし０％を除く）に制御する。

これは、本発明の方法によるときは、がさ密度の大きい
発泡粒子を使用して圧縮率を著しく小さくして成形を行
なっても、粒子間隙がなく、融着の良好な、かつ発泡密
度の均一な型物発泡体を容易に成形できる、からである
。そして、かさ密度の大きい発泡粒子を使用できること
は、発泡粒子の製造及び輸送等の点で工業的に著しく有
利であシ、その工業的メリットは著大といえる。

従来、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の型物成形におい
ては、圧縮率が４０％未満に々ると発泡能力が不充分で
あるために、粒子間隙が大きく、融着の不充分な成形品
しか得られなかったが、本発明の方法においては、ガス
内圧を付与した発泡粒子を加圧ガスを用いて複数回に分
割して逐次に充填する方法を用いることにより、型内に
発泡粒子を隙間々く均一に充填することができ、低い圧
縮率を用いても粒子間隙がなく、融着の良好な成形品が
得られるのである。

本発明においては、発泡粒子を予め型内圧より０、５　
ｋｇ／ｃｄ以上高い圧力を有する加圧ガスによって１時
間以上加熱処理して得られるガス内圧の付与された発泡
粒子を使用する。その発泡粒子の予備加圧処理は公知の
方法をはじめとする種々の方法によって行うことができ
る。たとえば、耐圧タンク内に発泡粒子を収容し、タン
ク内に所定の圧力のガスを供給して、常温で又は加熱し
て１〜２０時間、好ましくは３〜１５時間加圧処理をす
る。

その圧力は、型内圧力よシも０，５〜１０　ｋｇ／ｄ高
い圧力が使用される。かかる加圧処理によって、発泡粒
子はそのセル内にガスが浸漬する結果、内圧が付与され
るととＫなる。その内圧は０．５　ｋｌＩ／ｃｄＧ以上
、好ましくは０．７〜２．０　ｋｇ／ｃｄＧである。内
圧が０．５　ｋｇ／ｃｙ４Ｇ未満になると、成形品の粒
子間隙が大きくて、融着の不充分な成形品が得られるし
、２に９／Ｉ：ＩＴ！Ｇを超えると成形に時間がかかシ
好ましくない。

本発明の方法においては、発泡粒子の充填前及び充填中
の型内圧を、加圧ガスにより加圧して０．５〜５．０　
ｋｇ／ｄＧに保つようにする。これは、通常のポリプロ
ピレン系樹脂発泡粒子のかさ密度が１０〜９０　ｆ−／
ｌであシ、かかる発泡粒子の圧縮率を４０チ未満（ただ
し０％を除く）にして成形するには、この範囲内の加圧
が最適であるからである。すなわち、加圧ガス圧が０．
５　ｋｇ／ｃ！ＩＧ未満になると４０チ未満の圧縮率が
得られにくくなるし、５　ｋｇ７ｍＧを超えると、圧縮
率が４０％を超えるおそれがあるからである。

また、本発明の方法においては、加圧ガスによる加圧処
理をした発泡粒子を、前記の型内圧力よシも０．５　ｋ
ｌｌａ！以上高い加圧ガスを用いて、しかも発泡粒子を
複数回に分割して逐次に充填するようにする。型内圧力
よ、？　０．５　ｋｇ／−ｊ以上高い圧力のガスを用い
て充填するのは、発泡粒子の型内への圧入及び型内での
移動を容易ならしめるためである。

型内圧力より０．５　ｋ＃／−未満の高い圧力を用いた
場合には、発泡粒子の型内への圧入が充分に行なわれな
くなる。また、発泡粒子の充填を複数回に分割して逐次
に行なうのは、複雑な形状の型内の内隅Ｋまで発泡体粒
子を均一に充填させるためである。

次に、添付図面にもとづき本発明を実施する態様例を説
明する。添付図面は、本発明の実施に使用される装置の
一例を部分縦断正面図で示したものであシ、Ａは発泡粒
子の圧縮及び充填用の回転供給装置であシ、Ｂは金型装
置である。

まず、金型装置Ｂの凹型（１１）若しくは凸型（１２）
とフレーム（１３）と裏板（１４）とによって形成され
る空間、すなわちスチームチャンバー（１６）及び（１
６）内に、圧力Ｐ１すなわち圧力が０．５〜５．０　＄
／ａＡｃの加圧ガス、たとえば圧縮空気を圧入して型内
を前記の範囲内の所定の圧力に加圧しておく。

次に、回転供給装置Ｂは、図示したようにケーシング（
２）とロータ（３）とから主として構成され、ロータ（
３）には複数個のチャンバー（４）が設けられていて、
チャンバー（４）の一端がケーシング（２）に設けられ
た発泡粒子の供給口（５）と一致した口端位置において
、チャンバー（４）の他端が減圧ラインの吸引口（７）
と一致するから、ホ、／’　　＜　１　）内の予め加圧
ガスによって加圧処理をした発泡粒子がその減圧力によ
ってチャンバー（４）内に移送され、それを充満せしめ
る。発泡粒子で充満されたチャンバー（４）は、両端と
もシールされた状態で回転をして、チャンバー（４）の
一端が発泡粒子排出口（６）と一致するとともに、同チ
ャンバー（４）の他端が前記の圧力Ｐ、よりも０．５　
Ｊ、／ｃｍ２以上高い圧力Ｐ。

に加圧された加圧ガスの吹出口（９）と一致する回転位
置に達すれば、チャンバー（４）内の発泡粒子はその加
圧ガス圧Ｐ、で圧縮されながら充填ガン（１５）により
前記の圧力Ｐ１に加圧された凹型（１１）と凸型（１２
）とによって形成される金型内に充填せしめられる。そ
して、回転供給装置Ｂのロータ（３）には、前記のよう
なチャンバー（４）が複数個設げられているから、ホッ
パー（１）内の発泡粒子は、前記の操作の繰返しによっ
て、複数回に分割して逐次に型内に充填されることに々
る。

次いで、型内に所定量の発泡粒子が充填されたのち、型
内圧力を一旦大気圧に戻してから、スチームチャンバー
（１６）及び（１６）内に所定温度のスチームを供給し
て加熱すると、発泡粒子どうしが融着し、本発明の成形
を完了することになる。

（実施例等） 以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳述す
る。

実施例１ 内容＄３ｔの耐圧力５０鴎−のオートクレーブに、水１
４００部（重量部、以下同様）、エチレン・ｆロビレン
ランダムコポリマ−（三菱油化株式会社商品名三菱ノー
ブレン１９ＦＧ３、エチレ７含！３重量％）６００部、
懸濁剤として第三リン酸カルシウム１５部、界面活性剤
のドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ０．０５部、発泡
剤としてブタン１００部を仕込み、４３０　ｒｐｍの攪
拌下で、１時間かけて室温から１３５℃まで昇温し、同
温度に１０分間保持したところ、オートクレーブの内圧
が２５　ｋｇ／ｍＧになった。オートクレーブの底部の
吐出ノズル弁を開き、内容物を大気中に１８゜ｒｐｍで
攪拌しながら２秒で放出して発泡を行なわせた。得られ
た発泡粒子はかさ密度が３０　Ｐ／ｌであった。

以上のようＫして製造されたかさ密度３０　Ｖｔの発泡
粒子を、耐圧力１０　ｋｇ／ａｙｌＧの耐圧タンク内に
収容し、４　ｋＰ／ｉＧの圧縮空気を供給し、同圧力で
１０時間保持したのち、大気圧にもどしたところ、ガス
内圧が１．０　ｋ＋７／ｃｒｔＧの発泡粒子が得られた
。

この予め加圧処理をした発泡粒子を用いて型内成形を行
なったが、成形機としてはＤＡＩＹＡ−６００ＬＦ　Ｃ
ダイ七ン工業社商品名）を、型としては巾３００皿Ｘ長
さ３００隨×高さ１２．５龍の成形品が得られる内容積
１．１１の型を、予備加圧した発泡粒子の充填用の回転
供給装置として、６ケのチャンバー（各チャンバーは直
径３５朋×長さ５２朋、容積５０ＣＣ’″Ｃある）を有
する添付図面に示すような装置を、そして充填ガンとし
て口径３０皿の充填ガンをそれぞれ使用した。

まだ、成形方法は、１ず金型を閉じ、圧縮空気で凰内圧
（Ｐ、）を２．０　ｋｉｉｌ／ｃ１ＡＧに昇圧した。次
いで、前記のようにして製造されたかさ密度が３０Ｖｔ
で、ガス内圧が１．０　ｋｇ／ｍＧの発泡粒子１．３ｔ
を、圧力（Ｐ２　）の加圧ガスとして２．５’ｑ／７Ｇ
の圧力を有する圧縮空気を用いて、０．１秒間隔で分割
して逐次に充填した。充填中、型内圧（Ｐ、）が２．０
　ｋｇ／ｃｔｉＧに保持されるように、圧力調整パルプ
（図示していない）を作動させた。

充填終了後、充填ガンを閉じ、型内圧（Ｐ、）を大気圧
に戻して発泡粒子を原形に復元させてから、凸型（１２
）側、すなわち移動型側のチャンバー（１６）内に３　
ｋ！？／ｍＧのスチームを１０秒間導入し、続いて凸型
（移動型）側、及び凹型（１１）側、すなわち固定型側
の両方のスチームチャンバー（１６）及び（１６）に同
時に、３ゆ／ｍＧのスチームを１０秒間導入し、発泡粒
子どうしを加熱融着させた。

型を冷却後取出して乾燥させて得た発泡成形品は、重さ
が３９？であり、その成形時の発泡粒子の圧縮率は１５
％であった。そして、この発泡成形品は、発泡粒子が隅
々にまで充填されていて粒子間隙がなく、融着が良好で
あった。

比較例１ 実施例１で製造したかさ密度が３０　Ｖｔで、ガス内圧
が１．０　ｋｇ／ｄＧの発泡粒子１．３ｔを耐圧ホッパ
ータンクに投入し、圧縮空気で２．　ｓ　ｋ！９／ａｌ
Ｇに加圧した。

次いで、タンク底部のパルプを開き、実施例１において
用いたと同一の、内圧が２．０　ｋ＃／ｍＧの金型に、
連続的に充填してから、充填ガンを閉じ、型の圧力を大
気圧に戻して発泡粒子を復元させた。

以下、実施例１と同様にして加熱融着させて得た発泡成
形品は、隅々Ｋまで粒子が充填されていなく、粒子間隙
が大きくて実用に供し得ないものであった。

比較例２ 実施例１において、充填ガス圧（Ｐｘ）を２．２に９／
ＪＩＧ、又は２．４ゆ／ｆｆ１Ｇに変更し、そのほかは
同一の条件で成形した。

得られた成形品は、粒子間隙が大きくて、商品価値の劣
るものであった。

実施例２〜４ 比較例３ 実施例１において製造したかさ密度が３０　ｆ／ｃｄＤ
の発泡粒子を用い、また圧縮空気として圧力（Ｐ、）が
０．５　ｋｙ／ｉＧ　、　０．５ゆ／ｄＧ、２．５ゆ／
ｉＧ　。

又は２．５　ｍ、、’、−ｉｃの圧縮空気をそれぞれ使
用し、そのほかは実施例１と同様の条件で加圧処理して
、ガス内圧が０．３　ｋｇ／ｍＧ　、　０．６ゆ／ｉＧ
、０．８ゆ／ｉＧ　。

又は２．０　ｋｇ７ｍＧの各発泡粒子を製造した。

これらの各発泡粒子を使用し、そのほかは実施例１にお
けると同様の条件で成形を行なった。その結果は第１表
に示すとおシであった。

ｊ頑ｉ、外 １．＋４’−ｙ−’−’ｋｚ （ｅ）　　発明の効果 本発明の成形法は下記の優れた効果を奏する。

（１）従来の大容量の耐圧ホラ・５−等の設備の必要が
ないから、大規模な設備及び敷地等の必要がないし、加
圧ガスの使用量も少ない。

（１１）　　ガス内圧の付与された発泡粒子を加圧ガス
によって複数回に分割して充填するから、複雑な形状の
成形品であっても、発泡粒子を隅々にまで均一に充填す
ることができ、均一な密度分布を有し、粒子間隙のない
融着の良好なポリプロピレン系樹脂発泡成形品が容易に
得られる。

１０　　圧縮率が小さいから、発泡密度の高い発泡粒子
を使用でき、発泡粒子の製造及び輸送等の点でメリット
が大きい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施に使用される装置の一例を部分
縦断面図で示したものであ）、図中の各符号はそれぞれ
下記のものを示す。 Ａ・・・発泡粒子の充填用の回転供給装置、Ｂ・・・金
型装置、１・・・ガス内圧の付与された発泡粒子用のホ
ッパー、２・・・ケーシング、３・・・ロータ、４・・
・チャンバー、５・・・発泡粒子の供給口、６・・・発
泡粒子の排出口、７・・・減圧ライン吸引口、８・・・
減圧ライン、９・・・加圧ガス吹出口、１０・・・加圧
ライン、１１・・・凹型、１２・・・凸型、１３・・・
フレーム、１４・・・裏金、１５・・・充填ガン、１６
・・・スチームチャンバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内に充填しスチ
   ーム加熱により発泡粒子どうしを融着させて型物発泡体
   を成形する方法において、加圧ガスで０．５〜５．０ｋ
   ｇ／ｃｍ＾２Ｇに昇圧した型内に、予め前記の型内圧力
   より０．５ｋｇ／ｃｍ＾２以上高い加圧ガスを用いて１
   時間以上加圧処理して得られたガス内圧の付与された前
   記の発泡粒子を、前記の型内圧力より０．５ｋｇ／ｃｍ
   ＾２以上高い圧力の加圧ガスを用いて複数回に分割して
   逐次に充填し、その充填中に型内圧力を前記の型内圧力
   に保持し続け、次いで充填終了後に型内圧力を大気圧に
   戻してから前記の加熱を行なって発泡粒子を融着させ、
   その際の発泡粒子の式 圧縮率（％）＝［（Ｗ／σ−Ｖ）／（Ｗ／σ）］×１０
   ０〔式中、Ｗ、Ｖ及びσはそれぞれ下記のものを表わす
   。 Ｗ・・・成形品の重量（ｇ） Ｖ・・・成形品の容量（ｌ） σ・・・発泡粒子の大気中でのかさ密度（ｇ／ｌ）〕で
   表わされる圧縮率を４０％未満（ただし０％を除く）に
   制御することを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡粒
   子の型内成形法。