JPS6230093B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の
型内成型法に関する。 従来、ポリオレフイン系樹脂発泡成型体、例え
ばポリエチレン系樹脂発泡成型体を得る方法とし
て予備発泡粒子を金型などに充填し、水蒸気等の
加熱媒体を使用して加圧成形する方法が工業的に
行なわれている。一方、ポリプロピレン系樹脂に
ついては、それ自身の性質として機械的強度、耐
熱性が大きく、耐薬品性、耐油性、緩衝性、低温
特性が優れている等の特性を有することからの発
泡成型体の開発が望まれていたが、押出成形によ
る板状またはシート状の簡単な形状のものは製造
されるものの複雑な形状のものは得ることができ
なかつた。しかしながら、本出願人はさらに研究
をすすめた結果、ポリプロピレン予備発泡粒子を
用いて発泡成型体を得る所謂ビーズ成型法を開発
し、その予備発泡粒子の製造法および該予備発泡
粒子の型内成形法を先に提案した。そこでさらに
改良された予備発泡粒子の型内成型法を得るべく
検討した結果、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒
子においては、ポリエチレン樹脂の場合のように
成型時、単に通常の方法で水蒸気等の加熱媒体を
用いて供給したのでは一般に融着状態が良好でか
つ収縮のない良好な成型体を得ることが困難であ
ることが判明した。 本発明は優れた性質を有する良好なポリプロピ
レン系樹脂発泡成型体の製造方法を提供すること
を目的とするものであつて、本発明者らは上記目
的を達成するために加熱媒体の供給方法に着目し
て鋭意研究した結果、優れた性質を有する良好な
発泡成型体を得ることができるポリプロピレン系
樹脂予備発泡粒子の型内成型法の確立に成功し、
本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は、1atm.以上の内圧を有す
るポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を第一構成
型および第二構成型よりなる一対の金型により加
熱媒体を用いて成型する方法において、前記加熱
媒体は第一構成型から第二構成型および第二構成
型から第一構成型の二方向から順次供給され、そ
の圧力はいずれも1.0Kg／cm²(G)以上であり、先に
導入する加熱媒体圧力が後に導入する加熱媒体圧
力より低くかつその圧力差が0.1〜1.0Kg／cm²であ
ることを特徴とするポリプロピレン系樹脂予備発
泡粒子の型内成型法を要旨とするものである。 本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂予備
発泡粒子の基材樹脂としては、プロピレン単独重
合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、
エチレン−プロピレンブロツク共重合体等が挙げ
られ、これらは架橋したものまたは無架橋のもの
いずれでもよいが、特に無架橋のものに有益であ
る。 本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂予備
発泡粒子は例えば次のような予備発泡方法によつ
て製造することができる。すなわち、重合体粒子
内に揮発性発泡剤を含有させる工程、密閉容器内
で重合体粒子を分散媒に分散させ、所定温度に加
熱する工程、および容器内の圧力を所定圧力に保
持しながら容器の一端を開放し、上記粒子と分散
媒を同時に容器内よりも低圧の雰囲気下に放出す
る工程よりなる予備発泡方法によつて製造するこ
とができる。 この方法に用いる揮発性発泡剤としては、例え
ばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプ
タン等で例示される脂肪族炭化水素類、シクロブ
タン、シクロペンタン等で例示される環式脂肪族
炭化水素類、及びトリクロロメタン、ジクロロジ
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、エチルクロライド、メチレンク
ロライド等で例示されるハロゲン化炭化水素類等
が使用される。この発泡剤の添加量は特に限定さ
れないが通常重合体粒子100重量部に対し５〜30
重量部用いられる。揮発性発泡剤を重合体粒子に
含有させる時期は特に限定されない。従つて、予
め重合体粒子に発泡剤を含有させておき、この発
泡剤を含有した重合体粒子を密閉容器内に入れて
該密閉容器内で分散媒に分散させてもよく、或い
は重合体粒子と発泡剤を密閉容器内に入れて該密
閉容器内でそれらを分散媒に分散させつつ重合体
粒子に発泡剤を含有させてもよい。また密閉容器
内で前記粒子を所定温度に加熱する過程におい
て、或いは加熱した後において発泡剤を密閉容器
内に入れて前記粒子と発泡剤を分散させつつ前記
粒子に発泡剤を含有させてもよい。尚、前記粒子
に発泡剤を含有させるときの温度も任意であり、
特に限定されない。 この方法では、重合体粒子と揮発性発泡剤を
別々に或いは揮発性発泡剤を重合体粒子に含有さ
せた後、分散媒に分散させるが、このとき要すれ
ば分散剤、例えば微粒状の酸化アルミニウムおよ
び酸化チタン、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性
炭酸亜鉛、炭酸カルシウム等を用いることができ
る。この分散剤の添加量は通常重合体粒子100重
量部に対し0.01〜10重量部である。また分散媒は
重合体粒子を溶解させない溶媒であればよく、例
えば、水、エチレングリコール、グリセリン、メ
タノール、エタノール等のうちの１種又はそれら
の２種以上の混合物が例示されるが、通常は水が
好ましい。 この方法では、容器の一端を開放して重合体粒
子と分散媒とを同時に容器内よりも低圧の雰囲気
下に放出するが、このときの容器内の圧力は揮発
性発泡剤の蒸気圧以上または以下のいずれでもよ
く、放出する雰囲気は通常常圧の雰囲気が選ばれ
る。 このようにして得られる予備発泡粒子は、揮発
性発泡剤の量、発泡時の温度、圧力等によつても
異なるが、通常２〜60倍の見掛け発泡倍率を有す
る。 次いで予備発泡粒子は要すれば常温、常圧下で
熟成を行ない、さらに要すれば無機ガスまたは無
機ガスと揮発性発泡剤との混合ガスにより1.1〜
5atm.程度で、３〜72時間加圧熟成を行なう。無
機ガスとしては、空気、窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、ネオン、二酸化炭素等の１種又は２種以上の
混合ガスが用いられるが空気が最も経済的で好ま
しい。この加圧処理により予備発泡粒子に内圧が
付与されるが、もし仮りに加圧熟成前に粒子内圧
が1atm.以上になつているときは必ずしも加圧熟
成を行なう必要はない。 本発明において、予備発泡粒子は1atm.以上好
ましくは１〜3.5atm.の内圧を有する。内圧が
1atm.未満の場合には、通常の加熱媒体の使用量
では成型時融着状態が悪く良好な成型体を得るこ
とができず、また融着状態を改善するために加熱
媒体の使用量を増加すると収縮が大きく、実用的
でない。内圧が1atm.および1atm.付近（但し、
1atm.未満は含まず）の場合、予備発泡粒子の見
掛け発泡倍率が２〜40倍のときに特に良好な成型
体が得られる。 本発明において、予備発泡粒子の内圧を例えば
加圧熟成による付与した場合において、粒子内に
導入されるガスを例えば空気とした場合、予備発
泡粒子の内圧は、次式： 予備発泡粒子の内圧（atm.）＝空気重量（ｇ）×０．０８２×（２７３＋ｔ）（〓）／空気分子量×粒子内
の空気体積（） （式中、0.082は気体定数、ｔは気温を示す。） により求めることができる。 以下、図面に基き本発明をさらに詳細に説明す
る。 上記のようにして得られる予備発泡粒子２は例
えば第１図に示される金型１を用いて成型され
る。この金型１は第一構成型３および第二構成型
４よりなり、両者によつて成型室５が形成されて
いる。第一構成型３および第二構成型４はそれぞ
れフレーム１６，１７に取付けられており、第一
構成型３とフレーム１６、第二構成型４とフレー
ム１７によりそれぞれ空間部６，７が形成されて
いる。また充填された予備発泡粒子２と接する面
には各々多数の小孔８，９が設けられている。１
０は予備発泡粒子供給口、１１，１２は加熱媒体
導入口、１３，１４は排出口、１５，１６は冷却
管である。 上記の如き金型１を用いて予備発泡粒子２を成
型するに当つては、第一構成型３に第二構成型４
を嵌着した後、供給口１０より予備発泡粒子２を
成型室５内に充填する。次いで加熱媒体、例えば
水蒸気をまず第一構成型３側の導入口１１より供
給すると、矢印ａで示すように加熱媒体は空間部
６、小孔８を通つて成型室５に入り、予備発泡粒
子２を加熱した後第二構成型４の小孔９、空間部
７を通つて排出口１４より排出される。次いで加
熱媒体を第二構成型４側の導入口１２より供給す
ると、矢印ｂで示すように空間部７、小孔９、成
型室５、第一構成型３の小孔８、空間部６を通つ
て排出口１３より排出される。このように加熱媒
体により予備発泡粒子２を加熱発泡させた後、冷
却管１５，１６により冷却して発泡成型体を得る
ことができる。尚、成型体は型内圧力が1.5Kg／
cm²(G)以下になつたとき取出すことが好ましい。 本発明において、加熱媒体の圧力は1.0Kg／cm²
(G)以上、好ましくは1.5〜4.5Kg／cm²(G)である。こ
の圧力が1.0Kg／cm²(G)未満の場合には、発泡不足
となり、融着状態が良好な成型体を得ることはで
きない。またこの圧力の上限は特に限定されない
が4.5Kg／cm²〓を超えると成型体の収縮が大きく
なる虞れがあるので上記範囲が好ましい。また、
本発明では、金型の二方向より加熱媒体が導入さ
れるが、この加熱媒体の圧力差は0.1〜1.0Kg／
cm²、好ましくは0.2〜0.8Kg／cm²である。圧力差が
0.1Kg／cm²未満の場合には、融着状態が良好な成
型体を得ることはできず1.0Kg／cm²を超える場合
には、成型体に反りや歪を生じ実用的でない。本
発明では、加熱媒体が二方向より順次導入される
が、順番はいずれの方向が先でもよく、また圧力
はどちらの方向から供給される加熱媒体の圧力が
高くても構わないが、先に導入する方の圧力を低
くする必要がある。高い圧力の方を先に導入する
と導入側の型表面近傍の予備発泡粒子が先に融着
してしまい、蒸気の侵入が妨げられるため内部ま
たは片側が融着不良を生ずる。また、加熱媒体の
導入は、通常一方向で１回ずつ計２回行なわれる
が３回以上行なつてもよく、その場合にも圧力は
順次高くする必要がある。 また本発明の方法は特に50mm以上の厚さの成型
体を製造するのに適したものである。 本発明により得られる発泡成型体は、例えば包
装材、緩衝材、断熱材、浮揚材、建築資材等に用
いることができる。 以上説明したように、本発明は成型時、加熱媒
体を金型の二方向より導入し、かつその圧力を異
ならせることにより良好な成型体を得ることがで
き、又、導入圧力を順次高くするため、片側の予
備発泡粒子が先に融着して一部融着不良を生ずる
ようなことはなく、融着状態が良好で収縮が小さ
い優れた成型体を得ることができる。また従来、
ポリエチレン系樹脂予備発泡粒子では為し得なか
つた内圧が1atm.程度のものでも成型できるよう
になり、また加熱媒体の圧力が1.0Kg／cm²(G)とい
う低い圧力で成型することを可能としたものであ
る。また本発明によれば、内圧が1atm.の場合の
ように加圧熟成を必要としないことにより工程の
簡略化を図ることもでき、さらには加熱媒体の圧
力が1.0Kg／cm²(G)で成型可能となつたことが示す
ように加熱媒体の使用量が少量で済み、それに伴
ない冷却水量も少量で済む等エネルギーの無駄な
消費を防止し、コストを低減でき、かつ生産性を
向上できる等種々の利点を有するものである。 以下、実施例および比較例を掲げて本発明をさ
らに詳細に説明する。 実施例１〜４および比較例１〜８ エチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂粒
子100重量部、ジクロロジフロロメタン５〜50重
量部、酸化アルミニウム0.5重量部及び水250重量
部を密閉容器内に入れ、樹脂粒子等を水に分散さ
せ、撹拌下、140〜150℃に昇温し、容器内の圧力
を約30Kg／cm²(G)に保持しながら容器の一端を開放
し、樹脂粒子と水とを同時に大気下へ放出し、乾
燥して種々の見掛け発泡倍率を有する予備発泡粒
子を得た。得られた予備発泡粒子を常温、常圧に
て50時間放置後、1.2〜2.6atm.の空気により72時
間加圧熟成を行なつて予備発泡粒子に内圧を付与
した。次いで予備発泡粒子を成形用金型に充填
し、水蒸気圧２〜4.0Kg／cm²(G)で第一構成型から
導入するものと第二構成型から導入するもので水
蒸気圧を種々変えて成型し、発泡成型体を得た。
この発泡成型体の融着状態および収縮率を調べ
た。結果を第１表に示す。また比較例は各条件を
変えた以外は実施例と同様に行なつた（但し比較
例５および６は低密度ポリエチレンを用いた。）。
結果を第１表に併せて示す。 尚、各水蒸気の導入順は実施例１、２、４及び
比較例１、３、４、６、７に間しては第一構成型
からの導入を先に第二構成型からの導入を後に行
い、実施例３及び比較例２、５、８に関しては第
二構成型からの導入を先に第一構成型からの導入
を後から行つた。又、実施例１および比較例３は
加圧熟成は行なわず、比較例１および２は常温、
常圧下に放置後減圧にて内圧を調整した。 【表】

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
本発明に用いられる金型の縦断面図である。 １……金型、２……予備発泡粒子、３……第一
構成型、４……第二構成型、５……成型室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 1atm.以上の内圧を有するポリプロピレン系
   樹脂予備発泡粒子を第一構成型および第二構成型
   よりなる一対の金型により加熱媒体を用いて成型
   する方法において、前記加熱媒体は第一構成型か
   ら第二構成型及び第二構成型から第一構成型の二
   方向から順次供給され、その圧力はいずれも1.0
   Kg／cm²(G)以上であり、先に導入する加熱媒体圧力
   が後に導入する加熱媒体圧力より低くかつその圧
   力差が0.1〜1.0Kg／cm²であることを特徴とするポ
   リプロピレン系樹脂予備発泡粒子の型内成型法。