JPS634909A - 熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法 - 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−１−の利用分野］ 本発明は熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法に関する。さ
らに詳しくは本発明は体積収縮率が小さく、表面美観性
に優れた成形品をうることができる熱可塑性樹脂粒子の
予備発泡方法に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 本出願人はすでに熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法を開
発している（特開昭５ｓ−ｔ９７ｏｏ号公報参照）。こ
の予備発泡方法には耐圧容器内で水中に分散させた熱可
塑性樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させて加熱した後、
揮発性発泡剤蒸気の加圧下で熱可塑性樹脂粒子と水との
混合物を絞り盤１個に通して低圧域に放出し熱可塑性樹
脂粒子を予備発泡させることが開示されているが、この
方法によってえられる予備発泡粒子は微細な気泡径を有
するものであり、型内発泡成形を行なったばあい、成形
後の成形品の体積収縮率が若干大きくなるという欠点が
ある。また熱可塑性樹脂粒子が小さいと予備発泡粒子の
気泡径は小さくなり、体積収縮率が大きくなる傾向にあ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは上記のような問題点に鑑みて予備発泡粒子
の気泡径を大きくして型内発泡成形品の品質を向上させ
るために鋭意研究を重ねた結果、従来の予備発泡方法に
よってえられる予備発泡粒子の気泡径よりも１．３〜２
，０倍程度大きい気泡径を有する予備発泡粒子をうる方
法を開発し、さらにこの方法によってえられた予備発泡
粒子を用いて型内発泡成形を行なったばあい、体積収縮
率が小さく、表面美観性にもきわめて優れた成形品かえ
られることを見出し、本発明を完成するに至った。

Ｅ問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は耐圧容器内で水中に分散させた熱可
塑性樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させて加熱した後、
揮発性発泡剤蒸気の加圧下で熱可塑性樹脂粒子と水との
混合物を低圧域に放出することによって熱可塑性樹脂粒
子を予備発泡させる方法であって、前記混合物を放出方
向に直列に配置された複数個の絞り盤を通したのち低圧
域へ放出することを特徴とする熱可塑性樹脂粒子の予備
発泡方法に関する。

［作用および実施例］ 本発明の予備発泡方法によってえられる熱可塑性樹脂予
備発泡粒子の気泡径は従来法でえられるものよりもＩＪ
〜２．０倍大きいので、ががる方法により型内発泡成形
を行なったばあい、体積収縮率が小さくしかも表面美観
性に優れた成形品をうろことができる。

本発明の予備発泡方法によれば、耐圧容器内で水中に分
散させた熱可塑性樹脂粒子に揮発性発泡剤を含浸させて
加熱した後、揮発性発泡剤蒸気の加圧下で熱可塑性樹脂
粒子と水との混合物（以下、混合物という）を放出方向
に直列に配置された慢数個の絞り盤を通したのち低圧域
へ放出することによって熱可塑性樹脂粒子の予備発泡粒
子かえられる。

本発明に使用される熱可塑性樹脂としては、たとえばポ
リスチレン、ポリα−メチルスチレン、スチレン無水マ
レイン酸コポリマー、ポリフェニレンオキサイドとポリ
スチレンとのブレンドまたはグラフトポリマー、アクリ
ロニトリル−スチレンコポリマー、アクリロニトリル−
ブタジェン−スチレンターポリマー、スチレン−ブタジ
ェンコポリマー、ノ＼イインパクトポリスチレンなどの
スチレン系重合体；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸
ビニルコポリマー、後塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン
またはプロピレンと塩化ビニルのコポリマーなどの塩化
ビニル系重合体、ポリアミド、ポリエステル系樹脂、ポ
リオレフィン系樹脂などがあげられる。

前記ポリオレフィン系樹脂としては、たとえばエチレン
−プロピレンランダムコポリマー、エチレン−プロピレ
ン−ブテンランダムターポリマー、エチレン−プロピレ
ンブロックコポリマー、ホモポリプロピレンなどのポリ
プロピレン系樹脂、低密度ポリエチレン、中密度ポリニ
チレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレ
ン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−メチ
ルメタクリレートコポリマー、エチレン−メタクリル酸
コポリマーの分子間を金属イオンで架橋したアイオノマ
ー系樹脂などのポリエチレン系樹脂やポリブテン−１、
ポリペンテン、エチレン−アクリル酸−無水マレイン酸
ターポリマーなどがあげられるが、これらのポリマーは
通常どおり単独で用いてもよく、２種以上併用してもよ
い。また該ポリオレフィン系樹脂は無架橋の状態で用い
てもよいが、パーオキサイドや放射線などにより架橋さ
せて用いてもよい。

これらの熱可塑性樹脂には通常、その球体積に換算した
ばあいの平均粒子径が０．１−１０ｍｍ５好ましくは１
〜５關のものが用いられ、その粒子形状は予備発泡され
やすいように球状、円柱状、楕円柱状、立方体状などの
ような所望の粒子形状で用いられる。

本発明において使用される熱可塑性樹脂粒子に含浸させ
る揮発性発泡剤としては、たとえばプロパン、ブタン、
ペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素類；シクロペ
ンクン、シクロブタンなどの脂環式炭化水素類；トリク
ロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、
ジクロロテトラフルオロエタン、トリクロロトリフルオ
ロエタン、メチルクロライド、メチレンクロライド、エ
チルクロライドなどのハロゲン化炭化水素類などがあげ
られるが、これらの発泡剤は単独で用いてもよく、また
２種以上併用してもよい。これらの発泡剤の使用量は通
常、熱可塑性樹脂１００部（重量部、以下同様）に対し
て５〜５０部である。

前記揮発性発泡剤は水および熱可塑性樹脂とともに耐圧
容器内に入れられ、加圧下で加熱されるが、加圧は通常
１５〜５０ｋｇ　／　ｃｌ　Ｇ　、また加熱温度は用い
る熱可塑性樹脂の種類などによって異なるので一概に決
定することはできないが、通常９０〜１８０℃の範囲内
で２０〜６０分間行なわれる。かくして熱可塑性樹脂粒
子に揮発性発泡剤が含浸される。なお、熱可塑性樹脂に
揮発性発泡剤が含浸されるにしたがって耐圧容器内の圧
力は低下するので、さらに揮発性発泡剤を添加し、その
圧力が所望の圧力となるように調整するのが好ましい。

前記耐圧容器としては加熱あるいは加圧条件に対して充
分に耐えうるものであればいずれのものでも使用しうる
が、かかる耐圧容器としては一般に予備発泡粒子の製造
時に使用されている、たとえばオートクレーブ型の耐圧
容器などをあげることができる。

なお、前記熱可塑性樹脂粒子を耐圧容器内で水中に分散
させる際には、分散剤として、たとえば第三リン酸カル
シウム、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、炭
酸カルシウムなどや少量の界面活性剤たとえばドデシル
ベンゼンスルホン酸ソーダ、ｎ−パラフィンスルホン酸
ソーダ、α−オレフィンスルホン酸ソーダなどを添加し
、水中における熱可塑性樹脂粒子の分散性を向上させて
もよい。かかる分散剤の使用量は通常、水１００部に対
して０．２〜３部である。

また、前記揮発性発泡剤を含浸した熱可塑性樹脂粒子は
、水中での分散性を良好なものとするために通常水１０
０部に対して２０〜１００部添加されるのが好ましい。

かくしてえられる混合物を、通常９０〜【８０℃で加熱
した後、揮発性発泡剤蒸気を用いて通常１５〜５０ｋｇ
／ｃ−・Ｇの加圧下で直列に複数個の絞り盤が設けられ
た放出配管内に通して低圧域へ放出することにより気泡
径の大きい予備発泡粒子かえられる。

前記複数個の絞り盤の個数は２個以上のばあい、気泡径
の大きい予備発泡粒子をうることかできるが、５個以上
用いても気泡径を大きくする効果はあまり向上しないの
で、通常２厄４個であるのが好ましい。

第２図に示される絞り盤の開孔径（Ｄ）は熱可塑性樹脂
粒子の大きさおよび形状などにより異なるので一概には
特定することはできないが、低圧域へ放出する前の未発
泡状態の熱可塑性樹脂粒子の体積を球体積に換算した際
の直径よりも大きく、第２図に示される放出配管（５）
の内径の０．８倍よりも小さいのが好ましい。開孔径（
Ｄ）が未発泡状態の熱可塑性樹脂粒子の体積を球体積に
換算した際の直径よりも小さいばあいは熱可塑性樹脂粒
子によって絞り盤の開孔部が閉塞されやすく、また放出
配管（５）の内径の０．８倍よりも大きいばあいは予備
発泡粒子の気泡径を大きくする効果は向上しない。　− 前記絞り盤には開孔が１個または２個以上設けられるが
、開孔が複数個のばあいには生産速度が大きくなるので
有利である。また絞り盤に設けられる開孔の形状として
はその製作が容易な通常円形が使用されるが、楕円形、
多角形またはスリット状などいずれの形状のものを採用
してもよい。

前記絞り盤は第１図に示されるように通常耐圧容器（１
）と放出弁（８）とのあいだの放出配管（５）内に設置
して使用されるが、放出弁（８）を耐圧容器（１）と絞
り盤（６）のあいだに設置してもよく、また絞り盤（６
）と絞り盤（刀とのあいだに放出弁（８）を設置しても
よい。

複数個の絞り盤は前記混合物の放出方向に直列に設置さ
れるが、第２図に示されるように絞り盤同士の間隔（Ｌ
）は５〜１０００ｍｍが好ましい。

Ｌが５ＩＩ１１よりも小さいばあいは予備発泡粒子の発
泡径は従来の予備発泡法によってえられるものと変らず
、Ｌが１０００關よりも大きいばあいはうしろ側の絞り
板（第２図の７）の開孔部が熱可塑性樹脂粒子によって
閉塞されやすい。

前記絞り盤としてはオリフィス型、ノズル型またはベン
チュリ型のいずれのものをも使用することができ、これ
らの絞り盤で組み合せて使用してもよく、またいずれか
１つの型のものに統一して使用してもよい。

つぎに本発明の熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法を図面
および実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発
明はこれらのみに限定されるものではない。

第１図に示される耐圧容器（１）内で、分散剤を含む水
（３）中に分散させた熱可塑性樹脂粒子（２）に揮発性
発泡剤を含浸させ、この混合物を所定の温度まで加熱し
、揮発性発泡剤蒸気の加圧下で所定の圧力に保持したの
ち、放出弁（８）を開にして放出配管（５）、絞り盤（
６）および（′７）を通して前記混合物を低圧域（大気
圧）へ放出することによって熱可塑性樹脂の予備発泡粒
子かえられる。

なお、前記混合物が放出されるにしたがって耐圧容器（
１）内の圧力は所定圧力より低くなるので配管（９）か
ら揮発性発泡剤を耐圧容器（１）内へ追加して所定圧力
を保持する。

かくして本発明の予備発泡方法によってえられる予備発
泡粒子の気泡径は従来の予備発泡粒子の気泡径よりも１
．３〜２．０倍程度大きいものとなり、この予備発泡粒
子を用いて型内発泡成形を行なったばあい、成形後の成
形品はその体積収縮率が従来品よりも小さく、また表面
美観性にも優れたものである。

実施例１ 内容積４ｐの耐圧容器内にタルクを０．Ｏ１部含有させ
た直鎖低密度ポリエチレンの粒子（１粒子重量約４ｍｇ
、樹脂密度０．９２０　ｇ／ｃｓ”　、メルトインデッ
クス（旧）０．８　ｇ／１０分、コモノマーはブテン−
１）　１００部、第三リン酸カルシウム１．２部および
ｎ−パラフィンスルホン酸ソーダｏ、ｏｏｅ部を水３０
０部とともに仕込み、ついで攪拌しながら、ジクロロジ
フルオロメタン３０部を添加した後、１１４℃まで昇温
し、この温度を保持しながらジクロロジフルオロメタン
をさらに添加して耐圧容器内の圧力を２７ｋｇ／ｃＪＧ
にした。

ジクロロジフルオロメタンが前記ポリエチレン粒子に含
浸するにしたがって耐圧容器内の圧力は低下するのでジ
クロロジフルオロメタンをさらに添加して２．７ｋｇ　
／　ｃＪ　Ｇを保持し、ジクロロジフルオロメタンの含
浸が平衡状態に達した後、耐圧容器下部に設けられた放
出配管（呼び径１インチ）に接続されている放出弁を開
き、放出配管内で放出方向に直列に２個設置された絞り
盤を通して前記ポリエチレン粒子と水の混合物を大気圧
下に放出し、前記ポリエチレン粒子を予備発泡させた。

なお、絞り盤はオリフィス型（開孔径４ｍｍ、開孔数１
個）のものを２個用い、放出配管に各絞り盤の間隔が１
４０ｍｍとなるように設置した。かくしてえられた予備
発泡粒子は平均発泡倍率２８倍、平均気泡径４１０μｍ
であった。

つぎにこの予備発泡粒子を３５℃で２４時間乾燥養生さ
せた後、２９０　ｍｍ　Ｘ　２７０　ａｍ　Ｘ　５０ｍ
ｍのブロック金型に充填し、約１　ｋｇ　／　ｃｊ　Ｇ
の水蒸気で加熱して成形品を作製し、さらにこの成形品
を８０℃で２４時間乾燥養生し、ついで室温にて６時間
静置した後、成形品の寸法を測定し、これと金型寸法と
の比から体積収縮率を求めた。その結果を成形品の表面
美観性の観察結果とあわせて第１表に示す。

なお、成形品の表面美観性は下記の方法により評価した
。

（成形品の表面美観性） 成形品の表面美観性は目視による表面観察（発泡粒子間
の密着性、表面平滑性）で判定し、従来品の表面美観性
を△とし、従来品より優れているばあいを０とし、また
従来品よりも劣っているばあいを×とする。

比較例１ 絞り盤を１個のみとしたほかは実施例１と同様の方法に
より、平均発泡倍率２５倍、平均気泡径２６４μｍの予
備発泡粒子をえた。つぎにえられた予備発泡粒子を用い
て実施例１と同様の方法で成形品を作製し、その品質を
評価した。その結果を第１表に示す。

実施例２ 実施例１で用いた直鎖低密度ポリエチレンの粒子よりも
粒径が小さい樹脂粒子としてタルクを０．０１部含有さ
せた直鎖低密度ポリエチレンの粒子［１粒子重量約２ｍ
ｇ、樹脂密度０．９１９　ｇ／（７）３、旧１．０ｇ／
１０分、コモノマーはブテン−１１を使用し、耐圧容器
内の温度を１１７℃、圧力を３０ｋｇ　／　ｃｄ　Ｇ　
、絞り盤の間隔を３００ｍｍとしたほかは実施例１と同
様の方法によって平均発泡倍率２５倍、平均気泡径１７
４μｍの予備発泡粒子をえた。つぎにえられた予備発泡
粒子を用いて実施例１と同様な方法で成形品を作製し、
その品質を評価した。その結果を第１表に示す。

比較例２ 絞り盤を１個のみとしたほかは実施例２と同様の方法に
より、平均発泡倍率２２倍、平均気泡径１３４μｍの予
備発泡粒子をえた。つぎにえられた予備発泡粒子を用い
て成形品を実施例１と同様の方法で作製し、その品質を
評価した。その結果を第１表に示す。

実施例３ 熱可塑性樹脂粒子としてエチレン−プロピレンランダム
コポリマーの粒子（１粒子重量約２ｍｇ、エチレン含有
量４．５重量％）を使用し、耐圧容器内の温度を１３７
℃、圧力を８１　ｋｇ　／　ｃｄ　Ｇとしたほかは実施
例１と同様な方法によって、平均発泡倍率４３倍、平均
気泡径２０３μｍの予備発泡粒子をえた。つぎにえられ
た予備発泡粒子を８０℃、８．５　ｋｇ／ｅＪＧ　（空
気中）の条件下で３．５時間空気含浸処理を行なって粒
子の内圧を１．８〜２．３ａｔｍに調整後、２９０ｍｍ
　Ｘ　２７０　ｍｍ　Ｘ　５０ｍｍのブロック金型に充
填し、約２　ｋｇ　／　ｃｄ　Ｇの水蒸気で加熱して成
形品を作製し、さらにこの成形品を７０℃で１６時間乾
燥養生後、室温にて２時間静置した後、成形品の品質を
評価した。その結果を第１表に示す。

比較例３ 絞り盤を１個のみとしたほかは実施例３と同様の方法で
平均発泡倍率４１倍、平均気泡径１３８μｍの予備発泡
粒子をえた。えられた予備発泡粒子を実施例３と同様の
方法で成形品を作製し、その品質を評価した。その結果
を第１表に示す。

［以下余白］ 第　　　　１　　　　表 実施例１〜３でえられた成形品の予備発泡粒子の平均気
泡径はいずれも比較例１〜３、すなわち従来の方法によ
ってえられたものよりも大きいので、えられた成形品は
その体積収縮率の小さなものであった。

また実施例１〜３でえられた成形品は比較例１〜３でえ
られた成形品よりも表面が平滑であり、また発泡粒子間
の密着性が優れたものであった。

［発明の効果］ 本発明の予備発泡方法によれば、従来の予備発泡方法に
よってえられる予備発泡粒子よりも大きな気泡径を有す
る予備発泡粒子かえられるので、該予備発泡粒子を用い
た型内発泡成形後の成形品の収縮率は小さく、また成形
品の表面美観性に優れているので、たとえば寸法精度が
要求される車輌用衝撃吸収体などの構造部材、緩衝包装
材などをはじめ、断熱建材などに好適に使用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予備発泡設備概略図、第２図は絞り盤
が設けられた放出配管の断面図である。 （図面の符号） （１）：耐圧容器 （２）：熱可塑性樹脂粒子 （３）：水 （４）：スターラー （５）：放出配管 （６）、（７）：絞り盤 （８）：放出弁 （９）：配管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　耐圧容器内で水中に分散させた熱可塑性樹脂粒子に
   揮発性発泡剤を含浸させて加熱した後、揮発性発泡剤蒸
   気の加圧下で熱可塑性樹脂粒子と水との混合物を低圧域
   に放出することによって熱可塑性樹脂粒子を予備発泡さ
   せる方法であって、前記混合物を放出方向に直列に配置
   された複数個の絞り盤を通したのち低圧域へ放出するこ
   とを特徴とする熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法。 ２　絞り盤がオリフィス型、ノズル型、ベンチユリ型ま
   たはこれらを組み合せたものである特許請求の範囲第１
   項記載の熱可塑性樹脂粒子の予備発泡方法。