JPS62231729A - 熱可塑性樹脂型内発泡成型体の製造法 - 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】 〔産業上のｆ１１用分野〕 本発明は熱可塑性ｔａ脂型内発泡成型体の製造法に関す
る。

〔従来の技術〕

熱可塑性樹脂の予備発泡粒子を成型用型内に充填し、加
熱発泡せしめて成型体とする型内発泡成型法は発泡体の
製造法として広く採用されており、従来よりこの種の型
内発泡成型法として■予備発泡粒子を無機ガスにより加
圧処理し、粒子内に無機ガスを工大して発泡能を付与し
た後、成型用型内に充填して加熱発泡せしめる方法（特
公昭５２−２２’１５１号、特開昭４９−１２８０６５
号）、■予備発泡粒子を圧縮して成型用型内に充填し加
熱発泡・ｕ−Ｌめる方法（特公昭５３−３３９９６号）
、■大気圧に略等しい内圧の予（＋ｉＩｆ発泡粒子を成
型用型内に充填して加熱発泡せしめ、ついで得られた成
型体を所定の温度で養生する方法（’１．’ｌ’公昭５
５−７８１６号、特開昭Ｇｏ−１６６４４２号）等が知
られている。

〔発明が解決しようとする問題低点〕

しかしながら■の方法では予６１１１発泡粒子に内圧を
付与するために長時間の加圧処理が必要であるとともに
、予備発泡粒子内に圧入された無機ガスが粒子内に保持
されている時間は比較的短く、予備発泡粒子を加圧処理
して内圧を付与した後、短時間で成型するか、成型を行
うまでの間、加圧下に予備発泡粒子を保持する等の方法
を採用しないと、予備発泡粒子の内圧が低下する結果、
得られる発泡成型体に収縮が生じ、寸法のバラツギが大
きいものとなり、収縮を防止するためには成型に長時間
を要するという欠点があった。一方■の方法は予備発泡
粒子を圧縮することにより予備発泡粒子に発泡能を付与
するものであり、予備発泡粒子を圧縮して充填するため
の設備が必要である。

また圧縮充填のための設備と成型機とを連動させる必要
があり、装置が複雑化するという問題があった。また■
の方法のように予備発泡粒子の加圧処理を行わず、大気
圧と略等しい内圧の予０ｉｉｉ発泡粒子を用いて成型す
ると予備発泡粒子の二次発泡能が乏しいことに起因して
ボイドの多い成型体しか得られず、このような欠点を解
決ｒるために加熱時間を長くしたり、加熱成型用蒸気の
圧力を高くする超の方法を採用すると、成型用型から室
温雰囲気に取出した成型体は一旦膨張し、ついで急激に
ヒケ収縮する。このため■の方法では成型後、成型体を
所定温度で養生する必要があり、養生の際に煩雑な温度
管理、時間管理が必要であったり、成型サイクルが長く
なり、効率良い成型が行い得ないという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は上記の点に鑑み鋭意研究した結果、予備発泡
粒子を型内に充填して加熱発泡せしめて得られる発泡成
型体を型内で無機ガスにて加圧することにより、発泡能
が不充分な予備発泡粒子を用いた場合でも成型後に煩雑
な養生を行うことなく優れたはぼう成型体を得ることが
できることを見出し本発明を完成するに至った。

即ち本発明は熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成型用型内に
充填し加熱発泡せしめる工程、加熱発泡せしめて得た発
泡成型体を型内で無機ガスにて加圧する工程、発泡成型
体を冷却する工程とからなることを特徴とする熱可塑性
樹脂型内発泡成型体の製造法を要旨とするものである。

本発明において使用される熱可塑性樹脂予備発泡粒子の
基材樹脂としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度
ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリブチレン、エチレンープロヒレンフロック共重合体
、エチレン−プロピレンランダム共重合体、あるいはこ
れらの２種以上の混合物からなる樹脂等のポリオレフィ
ン系樹脂；ポリスチレン、ポリ−ｐ−メチルスチレン、
スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリ
ル酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、
スチレン−ブタジェンアクリロニトリル共重合体等のス
チレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニ
ル共重合体、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられるが、本
発明の目的を効果的に達成するためにはポリオレフィン
系樹脂を使用することが好ましい。

本発明において用いられる予備発泡粒子は、発泡剤を含
有した発泡性樹脂粒子を耐圧容器内で加圧下に発泡させ
る方法、押出機内で樹脂と発泡剤とを溶融混練した後、
押出発泡せしめて発泡ストランドとし、これをカットす
る方法、耐圧容器内で分１１に媒に樹脂粒子と発泡剤と
を分散させて加圧下に加熱し、発泡剤を樹脂粒子に含浸
させた後、大気圧下に放出して発泡させる方法等により
得ることができる。

上記予備発泡粒子は通常の成型同様に無機ガス、好まし
くは窒素あるいは空気等の窒素を主成分とする無機ガス
により加圧処理して無機ガスを粒子内に含有せしめて粒
子内圧（通常Ｘ１色対圧で１．２　ｋｇ／　ｃ＋Ａ−ａ
ｂｓより大なる圧力）を付与した後成型に供してもよい
が、本発明においては加熱発泡せしめる予備発泡粒子の
粒子内圧が必ずしも１．２ｋｇ／ｃｕｔ・ａｂｓより大
である必要はなく、無機ガスにより加圧処理後、大気圧
下に放置されて内圧が１．２ｋｇ　／　ｃＩＩＩ−ａｂ
ｓ以下に低下した予備発泡粒子や予備発泡粒子製造後、
大気圧下に放置され略大気圧と等しい粒子内圧を有する
予備発泡粒子のように、無機ガスを主体とするガスによ
り粒子内圧が１．２ｋｇ　／　ｃｏｔ−ａｂｓ以下の予
備発泡粒子を用いることもできる。

本発明の製造法においては上記予０１五発泡粒子を成型
用型内に充填し加熱して発泡成型するが、予備発泡粒子
の加熱には通常ゲージ圧で２〜５ｋｇ／ｃｌＩＩ−Ｇの
蒸気が用いられる。

また本発明においては上記予備発泡粒子を成型用型内に
充填し加熱して発泡成型するが、成型に際して、発泡倍
率が低い、粒子内圧が低い、セルの膜強度が高い等の要
因で必ずしも安定して二次発泡を起こさない予備発泡粒
子、例えばエチレン−プロピレンランダム共重合体にお
いては高倍率が２５倍以下で粒子内圧が大気圧程度で且
つ示差走査熱量測定（以下ｒＤｓｃＪと称する。）の融
解曲線における高温ピークの融解エネルギーが８Ｊ／Ｉ
Ｘ以上の膜強度の問い予備発泡粒子の場合には、該粒子
を型内に充填した後、型内を減圧にして加熱発泡するこ
とが好ましい。

尚、ＤＳＣの融解曲線における高温ピークとはポリプロ
ピレン系Ｄ（脂予備発泡粒子１〜３ｍｇを示差走査熱星
計によって１０°Ｃ／分の昇温速度で２２０°Ｃまで昇
温した時に１７られる９３０曲線における高温ピークで
あり、例えば試料を室温から２２０°Ｃまで１０°Ｃ／
分で昇温したときの９３０曲線を第１回目の９３０曲線
とし、次いで２２０℃から１０℃／分の降温速度で４０
℃付近まで降温し、再度１０℃／分の昇温速度で２２０
℃まで昇温したときに得られる９３０曲線を第２回目の
９３０曲線とし、これらの９３０曲線から固有ピークと
高温ピークを求めることができる。

即ら、固有ピークとは発泡粒子を構成するポリプロピレ
ン系樹脂固有の吸熱ピークであり、樹脂の所謂融解時の
吸熱によるものと考えられる。該固有ピークは第１回目
のＤＳＣＩＩｈ線にも第２回口の９３０曲線にも現れ、
ピークの頂点の温度は第１回１１と第２回目で多少異な
る場合があるが、その差は通常２℃未満である。

一方、高温ピークとは第１回目の９３０曲線で上記固有
ピークより高温側に現れる吸熱ピークであり、高温ピー
クの融解エネルギーとはこの高温ピークのエネルギーを
いう。

本発明においては成型用型内で予備発泡粒子を加熱発泡
させ型通りの発泡成型体とした後、該成型体を成型用型
内で無殿ガスにて加圧する。成型用型内で予備発泡粒子
を加熱発泡させて得た成型体を無機ガスにより加圧する
ことにより、成型体が冷却されろ迄の間に成型体内のガ
スの逃散が防止されるとともに、成型体内にガスが圧入
されることによって成型体の収縮が防止される。

加圧に使用される無機ガスとしては例えば窒素、空気、
二酸化炭素等が挙げられるが、なかでも窒素あるいは空
気等の々０く窒素を主成分とする無機ガスが好ましい。

無機ガスによる加圧圧力はＨＪ樹脂の材質等によっても
異なるが、通常０．０１〜５　ｋｇ／　Ｃ１１ｌ　・Ｇ
、好ましくは０．１〜１．　、”ｒ　ｋｇ　／　ｃ＋＋
Ｉ　・Ｇ程度である。

型内における成型体の無機ガスににる加圧あ成型体の温
度がある程度高い状態で行うことが好ましく、通常発泡
成型体の温度がＧＯ＝１２０°Ｃ程度の間にあり、しか
も成型体が血圧を有する間に加圧を開始することが好ま
しい。また加圧する時間は基）、１樹脂の種類等により
異なるが、一般に１〜５分程度が好ましい。

本発明において型内で加熱発泡して得た成型体は、：モ
１［型が容易に行い得るまで冷却してから型内より取出
すが、この冷却工程は上記無機ガスによる加圧終了後に
行ってもよく、また加圧しながら行ってもよい。一般に
成型体の冷却が不充分であると型内より成型体を取出し
た際に成型体の膨張が大き過ぎ、表面に割れを生じ易い
。成型体が成型用型より取出し得る程度まで冷却された
かを知るには発泡体の血圧を利用することができる。例
えば、エチレン−プロピレンランダム共重合体を基材樹
脂とする場合、血圧が１〜Ｑ、　５　ｋｇ　／　ｃ＋ａ
・Ｇ程度で成型用型より取出すことが好ましい。冷却方
法としては通常の水冷却の他に、真空乾燥による冷却を
採用してもよく、真空乾燥による冷却を行うと成型体表
面の硬度が上がり、離型を良好に行い１“Ｉるとともに
、得られた成型体を乾燥させる必要もなくなる。

成型用型より取出した発泡成型体は通常、取出し後加熱
乾燥させるが、例えばエチレンープロピレンレンダム共
重合体の場合、この温度は一般に５０〜１１０°Ｃが適
当であり、短時間で乾燥させるためには６０℃以」二、
特に７０’ｃ以上とすることが好ましい。

本発明においては上述のように無機ガスを主成分とする
ガスによる粒子内圧が１．２　ｋｇ　／　ｃｎｌ−ａｂ
ｓ以下という低内圧の予備発泡粒子を用いても優れた成
型体を得ることができ、このような低内圧の予備発泡粒
子を用いた場合、低圧の蒸気でも充分成型することがで
き、経済的な成型を行い得る。

即ｒ）通常の成型法の場合、発泡能の小さい予備発泡粒
子を用いると良好な発泡成型が行い難く、このため粒子
内圧が１．２　ｋｇ／　ｃｎｌ−ａｂ３を超える発泡能
の大きい予備発泡粒子を用いるが、このような高内圧の
予備発泡粒子の加熱に低圧蒸気を用いるど、粒子の発泡
能が大きいことによって粒子が相互に融着可能な温度に
加熱される以前に大きな二次発泡が起こり、この結果、
粒子間隙が小さくなって粒子間に充分蒸気が浸透しなく
なり、成型体中の粒子に融着不良を生じる。このため高
内圧の予備発泡粒子を用いる場合には高圧蒸気により粒
子相互の融着が生し得る温度に一気に加熱する必要があ
るが、低内圧の粒子の場合には発泡能が小さいため、低
圧蒸気により加熱しても粒子相互の融着が生じ得る温度
に粒子が加熱される以前に大きな二次発泡を生じる虞れ
はなく、本発明方法では低内圧の予備発泡粒子を用いて
成型することができるから、低内圧の予備発泡粒子を用
いた場合には低圧蒸気を用いて効率よい成型を行うこと
ができる。従って本発明においては低内圧の予備発泡粒
子を用いることが経済的な成型を行う上で好ましいが、
従来同様の高内圧の予備発泡粒子を用いた場合でも、従
来の成型法に比べて、より収縮の少ない優れた成型体を
得ることができる。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

実施例１〜６ 第１表に示す予備発泡粒子（エチレン−プロピレンラン
ダム共重合体よりなるものについては高温ピークの融解
エネルギーを第１表に示す。）を、３０　ＱｍｍＸ　３
　Ｑ　（ｌａｍＸ　６４ｍｍ　（内寸法）の成型用金型
に充填し、同表に示す圧力の蒸気により加熱して発泡成
型した。次いで、型内において空気にて第１表に示す圧
力で９０秒間加圧し、しかる後成型体面圧が第１表に示
す値となるまで水冷してから成型体を型より取出した。

得られた成型体を８０°Ｃで１２時間乾燥させた後の成
型体の性状を第１表に示す。

比較例１〜６ 第１表に示す予備発泡粒子（エチレン−プロピレンラン
ダム共重合体よりなるものについては高温ピークの融解
エネルギーを第１表に示す。）を実施例と同様の金型に
充填し、同表に示す圧力の蒸気により加熱して発泡成型
した後、直しに冷Ｊ、１１して成型１．ト面圧が第１表
に示す値となった時に成型体を型より取出した。得られ
た成型体を実施例と同様に乾燥させた後の形成体の性状
を第１表に併せ示す。

※ｌ　次式により粒子内圧（ｋｇ　／　ｃｎｌ−ａｂｓ
）を求めた。

粒子内圧＝ ただしａは成型時点での２０°Ｃ雰囲気下におりる予備
発泡粒子の重量（ｇ）　、ｂは予備発泡後−週間放置養
生した時の２０°Ｃ雰囲気下における上記予備発泡粒子
の重ｆｆｌ　（ｇ）、０、０８２は期待定数、ｔは室温
（本実施例では２０℃）、１．０３３２は気圧単位を絶
対圧単位（ｋｇ　／　ｃ＋ａ−ａｂｓ）に変換する係数
、空気分子ｆｉｌは２８．８とした。また粒子内気泡容
積は、予ｆｉｉｆｆ発泡粒子の真の体積（１）ｂ　（ａ
） 予備発泡粒子の原料密度（ｇ／ｊ２） より求めた値である。予備発泡粒子の真の体積は、予備
発泡粒子をメスシリンダー中の水に７受１貴して爪１１
定した。

※２　乾燥後、室温にて２４時間放置した成型体の寸法
を測定し、金型の面方向寸法に対する収縮率を求め、収
縮率が ４％未満・・・・・・・・・・０ ４％以上５％未満・・・・・・△ ５％以上・・・・・・・・・・× として判定した。

※３　乾燥後、室温にて２４時間放’Ｉｆｆ　した成型
体中央部の厚さを測定し、金型の１７さに対する収縮率
を求め、収縮率が ４％未満・・・・・・・・・・０ ４％以上５％未満・・・・・・△ ５％以上・・・・・・・・・・× として判定した。

※４　ゲル分率は試料を沸瞠キシレン中で８時間煮沸し
た後の；トシレン不溶分重星の、煮沸前の試料の重量に
対する割合を％で示したものである。

※５　　ＤＳＣ曲線より求めた高温ピークの融解エネル
ギー。単位はＪ／ｇ 〔発明の効果〕 以−Ｌ説明したように、本発明によれば粒子内圧が１゜
’ｌ　ｋｇ　／　Ｃｎｔ−ａｂｓ以下という低内圧の予
備発泡粒子を用いても優れた発泡成型体をえることがで
きるため、製造直後の予備発泡粒子であっても加圧処理
等により内圧を高めることなく直ちに成型することがで
きるとともに、成型後に煩雑な養生をする必要もないか
ら短いザイクルで成型することができ、効率良く優れた
成型体を製造することができる。また低内圧の予備発泡
粒子を用いた場合には低圧蒸気による加熱成型が可能で
あり、経済的に成型を行うことができる。更に従来に成
型法に用いると同様の高内圧の予備発泡粒子を用いた場
合にも従来の方法に比して、より収縮の少ない寸法精度
に優れた成型体を得ることができる等の効果を有する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成型用型内に充填し
   加熱発泡せしめる工程、加熱発泡せしめて得た発泡成型
   体を型内で無機ガスにて加圧する工程、発泡成型体を冷
   却する工程とからなることを特徴とする熱可塑性樹脂型
   内発泡成型体の製造法。
2. （２）熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である特許
   請求の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂型内発泡成型体の
   製造法。
3. （３）成型用型内に充填する予備発泡粒子が無機ガスを
   主成分とするガスによる１．２ｋｇ／ｃｍ＾２・ａｂｓ
   以下の粒子内圧を有するポリオレフィン系樹脂予備発泡
   粒子である特許請求の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂型
   内発泡成型体の製造法。