JP2000263627A

JP2000263627A - 絞り盤およびそれを用いた絞り盤装置

Info

Publication number: JP2000263627A
Application number: JP11069184A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Ota; 信久太田; Yutaka Yanagihara; 豊柳原; Takeishi Sato; 武石佐藤
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂発泡粒子の発泡倍率を大きくす
る。【解決手段】耐圧容器中で熱可塑性樹脂粒子を水性分
散媒に分散させ、発泡剤を含浸させてから低圧域に放出
させて発泡粒子を製造する際に放出部に使用する絞り盤
であって、絞り盤に設けられたスリットまたは孔の正面
の幅または長径をＬ、高さまたは短径をＨ_f、スリット
または孔の最狭部の高さまたは短径をＨ_n、最狭部の面
積をＳ、奥行（ランド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f≧
１．５で、Ｈ_n＝１〜４ｍｍ、ｄ＝０〜５ｍｍのスリッ
トまたは孔を１個以上有するか、Ｌ／Ｈ _f＜１．５で、
Ｓ＝０．５〜１０ｍｍ²、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットま
たは孔を１個以上有する絞り盤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐圧容器中で熱可
塑性樹脂粒子を水性分散媒に分散させ、発泡剤を含浸さ
せてから低圧域に放出させて発泡粒子を製造する際に放
出部に使用する絞り盤および絞り盤装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、耐圧容器中で水性分散媒に分散させた熱可塑性樹
脂粒子を加熱し、発泡剤を含浸させたのち、加圧下の熱
可塑性樹脂粒子と水性分散媒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発泡させて発泡粒
子を製造する方法が一般に行なわれている。

【０００３】熱可塑性樹脂粒子の放出は、通常は放出部
に取り付けられたオリフィス型またはノズル型の絞り盤
に設けられたスリットまたは孔を１回通して行なわれる
が（たとえば特開昭５８−１９７０２７号公報）、放出
方向に直列に配置された複数個の絞り盤に設けられたス
リットまたは孔を複数回通して行なわれることもある
（たとえば特開昭６３−４９０９号公報）。

【０００４】前記熱可塑性樹脂としては、たとえばスチ
レン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、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、これらの樹脂から、球状、円柱状、楕円柱状、立方
体状などの所望の形状の粒子が製造され、用いられてい
る。

【０００５】前記発泡剤としては、揮発性発泡剤、無機
ガス、水（たとえば国際公開第９７／３８０４８号パン
フレット（１９９７））などが使用されている。

【０００６】前記放出部に設けられたオリフィス型また
はノズル型の絞り盤としては、一般に幅が４〜２０ｍ
ｍ、高さが４〜２０ｍｍで、最狭部の奥行が５〜２００
ｍｍのスリットを１〜１０個有するものや、面積が１０
〜４００ｍｍ²、最狭部の奥行が５〜２００ｍｍの孔を
１〜１０個有するものが使用されている。

【０００７】前記方法で発泡粒子の発泡倍率を高くしよ
うとする場合、耐圧容器の内圧を高くする方法が採用さ
れる。

【０００８】しかし、発泡剤として揮発性発泡剤を使用
する場合、発泡剤の使用量を増加させるなどすることが
必要となり、工程的にも経済的にも不利となる。

【０００９】また、発泡剤として無機ガスや水を使用し
て発泡粒子を製造する場合、耐圧容器の内圧を高くして
所望の高発泡倍率の発泡粒子を得るためには、設備費が
高くなり、経済的に不利となる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記のご
とき実状に鑑み、発泡剤として揮発性発泡剤を使用す
る場合には、放出前の内圧を低目に設定し、発泡剤の使
用量を少なくするなどしても高発泡倍率の発泡粒子を得
ることができる、発泡剤として無機ガスや水を使用す
る場合には、放出前の条件が同じでも高発泡倍率の発泡
粒子を得ることができる方法を開発するために鋭意研究
を重ねた結果、放出部に使用する絞り盤に設けるスリッ
トまたは孔を、従来とは異なる特定のものにすることに
より、前記目的を達成す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。

【００１１】すなわち、本発明は、耐圧容器中で熱可塑
性樹脂粒子を水性分散媒に分散させ、発泡剤を含浸させ
てから低圧域に放出させて発泡粒子を製造する際に放出
部に使用する絞り盤であって、絞り盤に設けられたスリ
ットまたは孔の正面の幅または長径をＬ、高さまたは短
径をＨ_f、スリットまたは孔の最狭部の高さまたは短径
をＨ_n、奥行（ランド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f≧
１．５、Ｈ_n＝１〜４ｍｍ、ｄ＝０〜５ｍｍのスリット
または孔を１個以上有する絞り盤（請求項１）、Ｈ_n＝
２〜３．５ｍｍ、ｄ＝０．２〜３ｍｍである請求項１記
載の絞り盤（請求項２）、耐圧容器中で熱可塑性樹脂粒
子を水性分散媒に分散させ、発泡剤を含浸させてから低
圧域に放出させて発泡粒子を製造する際に放出部に使用
する絞り盤であって、絞り盤に設けられたスリットまた
は孔の正面の幅または長径をＬ、高さまたは短径を
Ｈ_f、スリットまたは孔の最狭部の面積をＳ、奥行（ラ
ンド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f＜１．５、Ｓ＝０．
５〜１０ｍｍ²、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔を
１個以上有する絞り盤（請求項３）、Ｓ＝３〜８ｍ
ｍ²、ｄ＝０．２〜３ｍｍである請求項３記載の絞り盤
（請求項４）、放出部に使用する絞り盤がオリフィス型
またはノズル型である請求項１、２、３または４記載の
絞り盤（請求項５）、耐圧容器中で熱可塑性樹脂を水性
分散媒に分散させ、発泡剤を含浸させてから低圧域に放
出させて発泡粒子を製造する際に放出部に使用する絞り
盤であって、絞り盤に設けられたスリットまたは孔の正
面の幅または長径をＬ、高さまたは短径をＨ_f、スリッ
トまたは孔の最狭部の高さまたは短径をＨ_n、面積を
Ｓ、奥行（ランド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f≧１．
５、Ｈ_n＝１〜４ｍｍ、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまた
は孔を１個以上有し、Ｌ／Ｈ_f＜１．５、Ｓ＝０．５〜
１０ｍｍ²、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔を１個
以上有する絞り盤（請求項６）、熱可塑性樹脂粒子がポ
リオレフィン系樹脂粒子である請求項１、２、３、４、
５または６記載の絞り盤（請求項７）、請求項１〜７記
載の絞り盤の１種以上から選ばれた２個以上の絞り盤を
放出方向に直列に配置した絞り盤装置（請求項８）、お
よび前記２個以上の絞り盤がオリフィス型および（また
は）ノズル型の絞り盤の組み合わせである請求項８記載
の絞り盤装置（請求項９）に関する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の絞り盤は、耐圧容器中で
熱可塑性樹脂粒子を水性分散媒に分散させ、発泡剤を含
浸させてから低圧域に放出させて発泡粒子を製造する際
に、放出部に使用されるものである。

【００１３】前記熱可塑性樹脂発泡粒子を製造する際に
使用される耐圧容器は、絞り盤が本発明のものである以
外に特別な限定はなく、従来から使用されているものを
そのまま使用することができる。

【００１４】前記熱可塑性樹脂粒子としては、発泡粒子
の製造に使用されるものである限りとくに限定はなく、
たとえばスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミ
ド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂
などがあげられるが、ポリオレフィン系樹脂が、発泡
性、成形性、得られる成形体の機械的強度、耐熱性、柔
軟性のバランスに優れた高発泡倍率の発泡粒子を得るこ
とができる点から好ましい。

【００１５】前記のごとき特徴を有するポリオレフィン
系樹脂としては、オレフィン単量体単位を５０〜１００
重量％（以下、％という）、さらには７０〜１００％含
有し、オレフィン単量体と共重合可能な単量体単位を０
〜５０％、さらには０〜３０％含有する樹脂である。オ
レフィン単量体単位を５０％以上含有するため、軽量で
機械的強度、加工性、電気絶縁性、耐水性、耐薬品性に
すぐれる。

【００１６】前記オレフィン単量体と共重合可能な単量
体単位は、接着性、透明性、耐衝撃性、ガスバリヤー性
などの改質のために使用される成分であり、使用するこ
とによる効果を得るためには２％以上、さらには５％以
上使用するのが好ましい。

【００１７】前記オレフィン単量体の具体例としては、
エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、
ヘプテン、オクテンなどの炭素数２〜８のα−オレフイ
ン単量体やノルボルネン系モノマーなどの環状オレフィ
ンなどがあげられる。これらのうちではエチレン、プロ
ピレンが安価であり、得られる重合体の物性が良好にな
る点から好ましい。これらは単独で用いてもよく、２種
以上を組み合わせて用いてもよい。

【００１８】前記オレフィン単量体と共重合可能な単量
体の具体例としては、酢酸ビニルなどのビニルアルコー
ルエステル、メチルメタクリレート、エチルアクリレー
ト、ヘキシルアクリレートなどのアルキル基の炭素数が
１〜６の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、ビニル
アルコール、メタクリル酸、塩化ビニルなどがあげられ
る。これらのうちでは酢酸ビニルが接着性、柔軟性、低
温特性の点から好ましく、メチルメタクリレートが接着
性、柔軟性、低温特性、熱安定性の点から好ましい。こ
れらは単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用い
てもよい。

【００１９】前記ポリオレフィン系樹脂のＭＩとして
は、たとえばポリプロピレン系樹脂では０．５〜３０ｇ
／１０分、さらには３〜２５ｇ／１０分のものが好まし
く、また、曲げ弾性率（ＪＩＳＫ７２０３）として
は５０００〜２００００ｋｇｆ／ｃｍ²、さらには８０
００〜１６０００ｋｇｆ／ｃｍ²、融点としては１２５
〜１６５℃、さらには１３５〜１５０℃のものが好まし
い。前記ＭＩが０．５ｇ／１０分未満の場合、溶融粘度
が高すぎて高発泡倍率の発泡粒子が得られにくく、３０
ｇ／１０分をこえる場合、発泡時の樹脂の伸びに対する
溶融粘度が低く破泡しやすくなり、高発泡倍率の発泡粒
子が得られにくくなる傾向にある。

【００２０】前記のごときポリオレフィン系樹脂の具体
例としては、たとえばエチレン−プロピレンランダム共
重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム三元共
重合体、ポリエチレン−ポリプロピレンブロツク共重合
体、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、中密度ポリエチレン、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
ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重
合体などのポリエチレン系樹脂、ポリブテン、ポリペン
テンなどがあげられる。これらの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。これらのうち
では、ポリプロピレン系樹脂が、他のポリオレフィン系
樹脂と比べて、高発泡倍率の発泡粒子が得られやすく、
また、得られた発泡粒子から製造された成形体の機械的
強度や耐熱性が良好であるため好ましい。これらは単独
で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよ
い。

【００２１】前記ポリオレフィン系樹脂から製造される
ポリオレフィン系樹脂粒子の大きさとしては、０．５〜
５ｍｇ／粒程度が一般的である。

【００２２】後述する発泡剤として水を使用する場合に
は、ポリオレフィン系樹脂粒子を軟化温度以上の温度に
加熱した場合の含水率が１〜５０％の含水樹脂粒子と
し、発泡しやすくするために、ポリオレフィン系樹脂１
００重量部（以下、部という）に対して親水性ポリマー
０．０５〜２０部を含有するポリオレフィン系樹脂組成
物からなる樹脂粒子として使用するのが好ましい。

【００２３】前記親水性ポリマーとは、ＡＳＴＭＤ５
７０に準拠して測定された吸水率が０．５％以上のポリ
マーのことであり、いわゆる吸湿性ポリマー、吸水性ポ
リマ一（水に溶けることなく、自重の数倍から数百倍の
水を吸収し、圧力がかかっても脱水されがたいポリマ
ー）および水溶性ポリマー（常温ないし高温状態で水に
溶解するポリマー）を含有する概念である。前記親水性
ポリマーの分子内には、カルボキシル基、水酸基、アミ
ノ基、アミド基、エステル基、ポリオキシエチレン基な
どの親水性基が含有される。

【００２４】前記吸湿性ポリマーの代表例としては、た
とえばカルボキシル基含有ポリマー、ポリアミド、熱可
塑性ポリエステル系エラストマー、セルロース誘導体な
どがあげられる。

【００２５】前記カルボキシル基含有ポリマーの具体例
としては、たとえばエチレン−アクリル酸−無水マレイ
ン酸三元共重合体（吸水率０．５〜０．７％）、エチレ
ン−（メタ）アクリル酸共重合体のカルボン酸基をナト
リウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオ
ンで塩にし、分子間を架橋させたアイオノマー系樹脂
（吸水率０．７〜１．４％）、エチレン−（メタ）アク
リル酸共重合体（吸水率０．５％）などがあげられる。
また、前記ポリアミドの具体例としては、たとえばナイ
ロン−６（吸水率１．３〜１．９％）、ナイロン−６，
６（吸水率１．５％）、共重合ナイロン（ＥＭＳ−ＣＨ
ＥＭＩＥＡＧ社製、商品名グリルテックスなど）（吸
水率１．５〜３％）などがあげられる。さらに、前記熱
可塑性ポリエステル系エラストマーの具体例としては、
たとえばポリブチレンテレフタレートとポリテトラメチ
レングリコールとのブロック共重合体（吸水率０．５
％）などがあげられる。そして、前記セルロース誘導体
の具体例としては、たとえば酢酸セルロース、プロピオ
ン酸セルロースなどがあげられる。これらは単独で用い
てもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００２６】前記吸湿性ポリマーのうちでは、アイオノ
マー系樹脂が、ポリオレフィン系樹脂中での分散性にす
ぐれ、比較的少量で高含水率の含水ポリオレフィン系樹
脂組成物が得られるため好ましい。

【００２７】前記吸水性ポリマーの代表例としては、た
とえば架橋ポリアクリル酸塩系重合体、澱粉−アクリル
酸グラフト共重合体、架橋ポリビニルアルコール系重合
体、架橋ポリエチレンオキサイド系重合体、イソブチレ
ン−マレイン酸系共重合体などがあげられる。

【００２８】前記架橋ポリアクリル酸塩系重合体の具体
例としては、たとえば（株）日本触媒製のアクアリック
（商品名）、三菱化学（株）製のダイヤウェツト（商品
名）などで代表される架橋ポリアクリル酸ナトリウム系
重合体などがあげられる。また、前記架橋ポリビニルア
ルコール系重合体の具体例としては、たとえば日本合成
化学工業（株）製のアクアリザーブＧＰ（商品名）など
で代表される架橋ポリビニルアルコール系重合体があげ
られる。また、前記架橋ポリエチレンオキサイド系重合
体の具体例としては、たとえば住友精化（株）製のアク
アコーク（商品名）などで代表される架橋ポリエチレン
オキサイド系重合体があげられる。そして、前記イソブ
チレン−マレイン酸系共重合体の具体例としては、たと
えば（株）クラレ製のＫＩゲル（商品名）などで代表さ
れるイソブチレン−マレイン酸系共重合体があげられ
る。これらは単独で用いてもよく２種以上を組み合わせ
て用いてもよい。

【００２９】前記吸水性ポリマーのうちでは、架橋ポリ
エチレンオキサイドがポリオレフィン系樹脂中での分散
性、比較的少量で高含水率が得られる点から好ましい。

【００３０】前記水溶性ポリマーの代表例としては、た
とえばポリ（メタ）アクリル酸系重合体、ポリ（メタ）
アクリル酸塩系重合体、ポリビニルアルコール系重合
体、ポリエチレンオキサイド系重合体、水溶性セルロー
ス誘導体などがあげられる。

【００３１】前記ポリ（メタ）アクリル酸系重合体の具
体例としては、たとえばポリアクリル酸、アクリル酸−
アクリル酸エチル共重合体、ポリメタクリル酸２−ヒド
ロキシエチルなどがあげられる。また、前記ポリ（メ
タ）アクリル酸塩系重合体の具体例としては、たとえば
ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウ
ム、ポリアクリル酸カリウム、ポリメタクリル酸カリウ
ムなどがあげられる。また、前記ポリビニルアルコール
系重合体の具体例としては、たとえばポリビニルアルコ
ール、ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体などがあ
げられる。さらに、前記ポリエチレンオキサイド系重合
体の具体例としては、たとえば分子量数万〜数百万のポ
リエチレンオキサイドなどがあげられる。そして、前記
水溶性セルロース誘導体の具体例としては、たとえばカ
ルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
スなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく２種
以上を組み合わせて用いてもよい。

【００３２】前記吸湿性ポリマー〜水溶性ポリマーは、
それぞれ単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用
いてもよい。

【００３３】前記親水性ポリマーの使用量はポリオレフ
ィン系樹脂１００部に対して０．０５部以上、なかんづ
く０．５部以上であるのが好ましい。また、発泡粒子の
製造時の生産安定性や発泡特性を良好にし、発泡粒子か
ら得られる成形体にすぐれた機械的強度や耐熱性を付与
するとともに、吸水時の寸法変化を小さくする点から
は、２０部以下、さらには１０部以下が好ましい。

【００３４】前記ポリオレフィン系樹脂またはポリオレ
フィン系樹脂および親水性ポリマーを含有するポリオレ
フィン系樹脂組成物には、充填剤を含有せしめるのが、
気泡が均一で、高発泡倍率の発泡粒子を得ることができ
るという点から好ましい。

【００３５】前記充填剤の平均粒子径は、気泡が均一で
高発泡倍率を有する発泡粒子を得ることができ、また、
該発泡粒子から機械的強度や柔軟性などにすぐれた成形
体を得ることができる点から、５０μｍ以下、さらには
１０μｍ以下であるのが好ましく、２次凝集や取扱作業
性の点から０．１μｍ以上、さらには０．５μｍ以上で
あるのが好ましい。

【００３６】前記充填剤には、無機充填剤と有機充填剤
とがある。

【００３７】前記無機充填剤の具体例としては、たとえ
ばタルク、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムなどがあ
げられる。これらのうちでは、タルクが、気泡が均一で
高発泡倍率の発泡粒子が得られる点から好ましい。

【００３８】前記有機充填剤は、前記ポリオレフィン系
樹脂の軟化温度以上の温度で固体状であるかぎり、とく
に限定はなく、その具体例としては、たとえばフッ素樹
脂粉末、シリコーン樹脂粉末、熱可塑性ポリエステル樹
脂粉末などがあげられる。

【００３９】前記充填剤は、単独で用いてもよく２種以
上を組み合わせて用いてもよい。

【００４０】前記充填剤の使用量は、高発泡倍率の発泡
粒子を得るためには、ポリオレフィン系樹脂１００部に
対して０．０１部以上、さらには０．１部以上が好まし
い。また、発泡粒子を成形する際に、すぐれた融着性を
発現させ、該発泡粒子から機械的強度や柔軟性などにす
ぐれた成形体を得るためには、３部以下、さらには２部
以下が好ましい。

【００４１】前記のごとき樹脂粒子を密閉容器内で水系
分散媒に分散させ、前記樹脂粒子を前記ポリオレフィン
系樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、発泡剤を樹脂粒
子に含浸せしめる。

【００４２】前記樹脂粒子を分散させる水系分散媒は、
前記ポリオレフィン系樹脂を溶解させない溶媒であれば
よく、通常水または水とエチレングリコール、グリセリ
ン、メタノール、エタノールなどのうちの１種またはそ
れらの２種以上との混合物が例示されるが、環境面、経
済性などから水が好ましい。

【００４３】前記分散剤の具体例としては、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、前記界面活性剤の具体
例としては、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があげられる。

【００４４】前記水系分散媒に分散させる樹脂粒子の量
としては、水系分散媒１００部に対して樹脂粒子３〜１
００部、さらには１０〜５０部が好ましい。樹脂粒子の
量が３部未満になると生産性が低下し、経済的でなく、
１００部をこえると加熱中に容器内で樹脂粒子同士が融
着する傾向が生じる。

【００４５】前記樹脂粒子を分散させて加熱する温度
は、使用するポリオレフィン系樹脂の軟化温度以上の温
度、具体的には融点以上、好ましくは融点＋５℃以上
で、好ましくは融点＋２０℃以下、さらに好ましくは融
点＋１５℃以下の温度、たとえば融点１４５℃のエチレ
ン−プロピレン共重合体の場合、１４５〜１６５℃、さ
らには１５０〜１６０℃が好ましく、１４５℃未満では
発泡しにくくなり、１６０℃をこえると得られる発泡体
の機械的強度、耐熱性が充分でなく、容器内で樹脂粒子
が融着しやすくなる。

【００４６】前記発泡剤が水の場合、樹脂粒子を水系分
散媒に分散させて加熱し、たとえば３０分〜１２時間撹
拌することにより、樹脂粒子の含水率を１〜５０％の含
水樹脂粒子にしたのち、無機ガスを耐圧容器内に導入し
て耐圧容器内の圧力を１０〜７５ｋｇ／ｃｍ²−Ｇと
し、この圧力を保持しつつ前記耐圧容器の内圧よりも低
圧の雰囲気中に絞り盤を通したのち放出させ、前記含水
樹脂粒子を発泡させることにより、ポリオレフィン系樹
脂発泡粒子が製造される。

【００４７】前記含水率の調整は、加熱温度、加熱時間
などを調整することによって行なうことができる。含水
率が１％未満の場合、本発明の絞り盤を用いた場合でも
みかけの発泡倍率が約３．２倍末満（従来の絞り盤を用
いた場合には３倍未満）となりやすい。好ましい含水率
は３％以上である。また、５０％をこえると、樹脂粒子
の水系分散媒に対する分散性が低下し、発泡粒子製造時
に密閉容器内で樹脂粒子が塊状になり、均一に発泡させ
ることができなくなりやすい。好ましい含水率は３０％
以下である。なお、親水性ポリマーの吸水率は常温で測
定する値であり、前記含水率は高温（樹脂融点）で測定
する値であるため、たとえば用いた親水性ポリマーの吸
水率が０．５％以上であれば、１％以上の含水率が得ら
れる。

【００４８】前記粒子をポリオレフィン系樹脂の軟化温
度以上の温度に加熱して、含水率を１〜５０％にするた
め、本発明の絞り盤を用いた場合には発泡倍率を約３．
２〜４３倍、さらには約４．２〜２６倍（従来の絞り盤
を用いた場合には発泡倍率を３〜３３倍、さらには４〜
２０倍）にすることができ、また、発泡粒子製造時に密
閉容器内で粒子が塊状にならず均一な発泡粒子にするこ
とができる。前記含水率が１％未満の場合、所望の発泡
倍率が得られず、また、５０％をこえると、粒子の水系
分散媒に対する分散性が低下し、発泡粒子製造時に密閉
容器内で粒子が塊状になり、均一な発泡粒子を得ること
が困難になる。

【００４９】なお、前記ポリオレフィン系樹脂の軟化温
度は、ＤＳＣによって１０℃／分の昇温速度で測定した
ときの融解ピークの頂点の温度より求められる。また、
含水率はその温度以上における水蒸気圧下での含水率で
あり、以下のようにして求められる。

【００５０】すなわち、３００ｃｃ耐圧アンプル中に前
記ポリオレフィン系樹脂組成物からの粒子５０ｇ、水１
５０ｇ、分散剤としてパウダー状塩基性第三リン酸カル
シウム０．５ｇ、ｎ−パラフィンスルホン酸ソーダ０．
０３ｇを入れ、密閉後に前記ポリオレフィン系樹脂の軟
化温度以上の温度に設定した油浴中で３時間加熱処理す
る。さらに、室温まで冷却後、取り出し、充分水洗して
分散剤を除去したのち、得られたポリオレフィン系樹脂
組成物の含水粒子の表面の付着水分を除去したものの重
量（Ｘ）を求め、ついでその樹脂粒子の融点よりも２０
℃高い温度に設定したオ一ブン中で３時間乾燥させ、デ
シケータ中で室温まで冷却させたあとの重量（Ｙ）を求
め、式（Ｉ）：含水率（％）＝（Ｘ−Ｙ）／Ｙ×１００（Ｉ）にしたがって求められる。ポリオレフィン系樹脂組成物
からの粒子中に充填剤などが含まれる場合の含水率は、
ポリオレフィン系樹脂および親水性ポリマーの合計量に
対する含水率である。

【００５１】前記耐圧容器内の圧力の調整に用いる無機
ガスとしては、チツ素、空気をまたはこれらを主体（通
常、５０容量％以上、さらには７０容量％以上）とし、
アルゴン、ヘリウム、キセノンなどの不活性ガスや水蒸
気、酸素、水素、オゾンなどを少量（５０容量％以下、
さらには３０容量％以下）含む無機ガスなどが使用でき
るが、経済性、生産性、安全性、環境適合性などの点か
らチッ素、空気が好ましい。

【００５２】前記無機ガスによる保持圧力は、１０〜７
５ｋｇ／ｃｍ²−Ｇが好ましく、２５〜７０ｋｇ／ｃｍ²
−Ｇがより好ましい。保持圧力が１０ｋｇ／ｃｍ²−Ｇ
未満では所望の発泡倍率の発泡粒子が得られず、７５ｋ
ｇ／ｃｍ²−Ｇをこえると気泡径が微細化しすぎ、独立
気泡率が低下して成形品の収縮、形状安定性、機械的強
度、耐熱性が損われる傾向にある。

【００５３】また、前記無機ガスで加圧して所定の圧力
に到達後、含水樹脂粒子を水系分散媒とともに低圧雰囲
気中に放出するまでの時間にはとくに限定はないが、生
産性向上の観点からできるだけ短いことが好ましい。な
お、放出中の容器内圧力は前記到達圧力を維持すること
が好ましい。

【００５４】前記低圧雰囲気中の低圧とは、容器内圧力
よりも低い圧力のことであるが、通常は大気圧付近の圧
力がえらばれる。また雰囲気とは、放出された粒子と水
の混合物の飛散軌跡を包含する空間を意味する。

【００５５】前記放出は、放出部に取り付けられた本発
明の絞り盤を通して行なわれる。

【００５６】発泡剤として揮発性発泡剤または無機ガス
（たとえば二酸化炭素）を使用する場合には、ポリオレ
フィン系樹脂粒子に含水させる必要がないから、親水性
ポリマーを含有させる必要はない。親水性ポリマーを使
用しない以外は前記と同様にしてポリオレフィン系樹脂
粒子を製造し、水系分散媒に分散させ、加熱し、発泡剤
を添加・含浸させればよい。発泡剤添加後の圧力として
は１５〜７５ｋｇ／ｃｍ²−Ｇ、保持時間としては２０
〜６０分が一般的である。

【００５７】前記揮発性発泡剤の具体例としては、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；シクロペンタン、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。これらは単独で用
いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの発泡
剤の使用量は通常、ポリオレフィン系樹脂１００部に対
して５〜５０部である。

【００５８】ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造は、
好ましくは耐圧容器の内圧を保持しつつ耐圧容器の内圧
よりも低圧の雰囲気中に絞り盤を通したのち内容物を放
出させることにより行なわれる。

【００５９】前記絞り盤は、一般に放出時間の調整、発
泡倍率の均一化のために使用されるものであるが、本発
明者らは絞り盤のスリットまたは孔を特定のものにする
ことにより、発泡倍率を向上させることができることを
見出している。

【００６０】前記絞り盤自体の形状には特別な限定はな
いが、絞り盤に設けられたスリットまたは孔は下記の条
件を満足することが必要である。なお、厚さが０．５ｍ
ｍ未満になると耐圧容器内の圧力によって絞り盤が破損
しやすくなるので、薄すぎない方が好ましく、より好ま
しくは２ｍｍ以上である。

【００６１】すなわち、絞り盤を正面（放出側）から見
たときのスリットまたは孔の幅または長径をＬ、高さま
たは短径をＨ_f、スリットまたは孔の断面の最狭部の高
さまたは短径をＨ_n、最狭部の面積をＳ、最狭部の奥行
（ランド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f≧１．５の場
合、Ｈ_n＝１〜４ｍｍ、好ましくは２〜３．５ｍｍ、ｄ
＝０〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜３ｍｍ、Ｌ／Ｈ_f＜
１．５の場合、Ｓ＝０．５〜１０ｍｍ²、好ましくは３
〜８ｍｍ²、ｄ＝０〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜３ｍ
ｍである。

【００６２】前記Ｌ、Ｈ_f、Ｈ_n、Ｓ、ｄの関係を理解し
やすくするために、図１にスリット２を有する絞り盤１
を正面３からみた説明図、図２に孔４を有する絞り盤１
を正面３からみた説明図、図３〜図５にｄ＞０の場合の
オリフィス型の絞り盤１ａのスリットまたは孔部分５の
軸方向断面説明図、図６〜図８にｄ＝０の場合のオリフ
ィス型の絞り盤１ｂのスリットまたは孔部分５の軸方向
断面説明図、図９〜図１０にノズル型の絞り盤１ｃのス
リットまたは孔部分５の軸方向断面説明図を示す。図中
の→は放出方向を示す。

【００６３】Ｌ／Ｈ_f≧１．５の場合、細長いスリット
または孔となり、開口面積が広く放出量が多くできるの
で、短時間処理ができ、目詰りも起りにくい。Ｌ／Ｈ_f
の上限は５、さらには３であるのが、発泡倍率が均一に
なる点から好ましい。Ｈ_nが４ｍｍをこえると発泡倍率
が低下し、１ｍｍ未満の場合、スリットまたは孔が閉塞
しやすくなる。ｄが５ｍｍをこえると発泡倍率が低下す
る。なお、最狭部が図６〜図８に示すように点の場合、
ｄは０ｍｍになるが、この場合もＨ_nが前記条件を満足
する限り、高発泡倍率の発泡粒子を得ることができる。

【００６４】Ｌ／Ｈ_f＜１．５の場合、丸または正多角
形に近いスリットまたは孔となり、発泡粒子同士の融着
率を少なくでき、粒子径や発泡倍率が均一なものになり
やすい。

【００６５】Ｌ／Ｈ_fの下限は１であり、下限に近いほ
どスリットまたは孔の製作が容易である点から好まし
い。Ｓが１０ｍｍ²をこると発泡倍率の向上効果が見ら
れず、０．５ｍｍ²未満になるとスリットまたは孔が閉
塞しやすくなる。ｄはＬ／Ｈ_f≧１．５の場合と同じで
ある。

【００６６】つぎに、絞り盤に設けられたスリットまた
は孔の幅または長径Ｌ、高さまたは短径Ｈ_f、スリット
または孔の最狭部の高さまたは短径Ｈ_n、面積Ｓ、奥行
ｄの求め方について説明する。

【００６７】本明細書におけるスリットとは、矩形、正
方形、菱形、台形、平行四辺形、他の四角形、三角形、
五角形、六角形などの多角形の形状の貫通孔のことを意
味し、孔とは円形、楕円形、矩形や正方形の相対する２
辺に該辺を直径とする半円がつけ加えられた形状のもの
などの形状の貫通孔のことを意味する。矩形の幅または
長径および高さまたは短径はそれぞれ長辺および短辺
（正方形の場合は同じ）、台形の場合は底辺と高さのう
ち大きい方が幅または長径で小さい方が高さまたは短
径、その他の場合、開口部形状の重心点を通る直線で辺
によって切りとられた線分のうち最も長いものが長径、
最も短いものが短径となる。また、楕円形の場合は長軸
と短軸がそれぞれ幅または長径および高さまたは短径、
その他の場合、開口部形状の重心点を通る直線で辺によ
って切りとられた線分のうち最も長いものが長径、最も
短いものが短径となる。

【００６８】スリットまたは孔の最狭部の高さまたは短
径とは、スリットまたは孔を放出方向に輪切にしたもの
のスリットまたは孔について前記と同様にして高さまた
は短径を求め、高さまたは短径が最も小さい値のことで
あり、同面積とは、同様に放出方向に輪切にしたものの
スリットまたは孔の面積を求めたもののうち最も小さい
値のことであり、奥行とは高さまたは短径あるいは面積
が最小値をとる厚さのことである。

【００６９】なお、たとえば図４に示すごときオリフィ
スを円形の放出配管に取り付けたとき、放出配管の直径
Ｄとオリフィスの裏面（放出配管側）表面の円形の孔の
直径Ｌとが一致する場合、発泡倍率のばらつきが小さく
なる。図５〜図８に示すごときオリフィスの場合も同様
である。

【００７０】前記絞り盤にはスリットまたは孔が１個以
上、好ましくは１〜１０個設けられる。スリットまたは
孔の数が複数個の場合には、生産速度が大きくなる点か
ら好ましい。

【００７１】前記スリットまたは孔を２個以上設ける場
合、複数個のスリットまたは孔はすべて同じ形状のもの
であってもよく、すべて異なる形状のものであってもよ
く、一部が同じで一部が異なる形状のものであってもよ
い。たとえばＬ／Ｈ_f≧１．５、Ｈ_n＝１〜４ｍｍ、ｄ＝
０〜５ｍｍのスリットまたは孔を１個以上、好ましくは
１〜１０個有し、Ｌ／Ｈ_f＜１．５、Ｓ＝０．５〜１０
ｍｍ²、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔を１個以
上、好ましくは１〜１０個有する場合でもよい。

【００７２】前記絞り盤として、オリフィス型、ノズル
型、ベンチュリ型のいずれのものをも使用することがで
き、これらの絞り盤の同種または異種のものを組み合わ
せて使用してもよい。

【００７３】同種または異種の絞り盤を２個以上組み合
わせて絞り盤装置として使用する場合の組み合わせ方に
はとくに限定はなく、たとえば２個の絞り盤を組み合わ
せる場合、放出方向に並列に組み合わせて用いても直列
に組み合わせて用いてもよい。並列に組み合わせて用い
る場合には、放出速度が大きくなり、生産性が高くな
る。一方、直列に組み合わせて用いる場合には、気泡径
が大きくなる。

【００７４】前記絞り盤１はたとえば図１１に示すよう
に、通常放出配管６の出口に設置して使用されるが、耐
圧容器７の下部のバルブ８と耐圧容器７の間に設置して
もよい。また、放出配管６の出口に限らず、放出配管６
の途中に設置してもよい。なお、図１１中の９は樹脂粒
子、１０は水性分散媒、１１は発泡粒子を表わす。

【００７５】このようにして得られるポリオレフィン系
樹脂粒子からの発泡粒子は、発泡倍率約３．２〜４３
倍、好ましくは約４．２〜２６倍（従来の絞り盤を用い
た場合、３〜３３倍、さらには４〜２０倍）、独立気泡
率８０〜１００％、好ましくは９０〜１００％、および
平均気泡径１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜３００
μｍを有し、従来の絞り盤を使用した場合と比較して発
泡倍率が約５〜３０％増加する。

【００７６】前記発泡倍率が約３．２倍未満の場合、得
られる成形体の柔軟性、緩衝特性などが不充分となり、
また約４３倍をこえる場合、得られる成形体の機械的強
度、耐熱性などが不充分となる。また、前記独立気泡率
が８０％未満の場合、２次発泡力が不足するため、成形
時に融着不良が発生し、得られる成形体の機械的な強度
などが低下する。また、前記平均気泡径が１０μｍ未満
の場合、得られる成形体の形状が歪むなどの問題が生
じ、５００μｍをこえる場合、得られる成形体の機械的
強度が低下する。

【００７７】前記ポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、８
０％以上の独立気泡率を有するので、要すればこの発泡
粒子を耐圧容器中で加熱加圧下、一定時間処埋すること
によって空気合浸を行なったのちに成形用金型に充填
し、蒸気加熱することにより型内発泡成形して金型どお
りの成形体を製造してもよい。

【００７８】かくして得られる発泡成形体は、柔軟性、
緩衝性にすぐれ、しかも寸法収縮率が小さく、形状変形
が小さいため、きわめて商品価値が高い。

【００７９】

【実施例】つぎに、本発明の絞り盤を実施例に基づいて
説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるも
のではない。

【００８０】実施例１〜１１および比較例１〜３ポリオレフィン系樹脂であるエチレン−プロピレンラン
ダム共重合体（住友化学工業（株）製のノーブレンＦＭ
３２１Ｂ：密度０．９１ｇ／ｃｍ³、融点１４５℃、Ｍ
Ｉ＝５．５ｇ／１０分、曲げ弾性率１００００ｋｇｆ／
ｃｍ²）９８部に対し、エチレン系アイオノマー（三井
デュポンポリケミカル（株）製のハイミラン１７０７）
２部を添加し、無機充填剤としてタルク（平均粒径７μ
ｍ）１部を添加し、５０φ単軸押出機に供給し、溶融混
練したのち、直径１．５φの円筒ダイより押し出し、水
冷後カッターで切断し、円柱状のポリオレフィン系樹脂
組成物粒子（以下、樹脂粒子という）を得た。得られた
ポリオレフィン系樹脂組成物の融点は１４５℃、ＪＩＳ
Ｋ７１１２により測定した密度０．９０であった。

【００８１】つぎに、得られた樹脂粒子１００部を、水
２００部、第３リン酸カルシウム０．５部およびドデシ
ルベンゼンスルホン酸ソーダ０．０４部とともに耐圧容
器に投入したのち、攪拌しながら１５５．０℃に加熱し
た。このときの圧力は約５ｋｇ／ｃｍ²−Ｇであった。
そののち、空気加圧により耐圧容器の内圧を３０ｋｇ／
ｃｍ²−Ｇとし、すぐに耐圧容器下部のバルブを開いて
水分散物（樹脂粒子および水系分散媒）を表１に示す寸
法のオリフィス型絞り盤を通じて大気圧下に放出して独
立気泡構造を有する発泡粒子を得た。この際、放出中は
耐圧容器内の圧力が低下しないように、空気で圧力を保
持した。

【００８２】また、比較例１〜２として従来のオリフィ
ス型絞り盤を用いて前記と同様にして発泡粒子を得た。
比較例３としてオリフィス型絞り盤を用いないで円形の
放出配管から放出したほかは前記と同様にして発泡粒子
を得た。

【００８３】得られた発泡粒子の発泡倍率を下記の方法
にしたがって測定した。結果を表１に示す。

【００８４】（発泡倍率）発泡粒子３〜１０ｇ程度を取
り、６０℃で６時間以上乾燥したのち重量ｗを測定す
る。ついで、水没法により体積ｖを測定し、発泡粒子の
真比重ρ_b＝ｗ／ｖを求め、原料組成物の密度ρ_rとの比
により、発泡倍率Ｋ＝ρ_r／ρ_bを求める。

【００８５】乾燥倍率とは６０℃で２４時間乾燥したの
ちの倍率であり、成含倍率とは２０ｋｇｆ／ｃｍ²の空
気加圧下に２時間放置し、発泡粒子内の圧力を大気圧よ
りも高くし、発泡粒子の収縮を完全に回復した状態での
倍率で、発泡粒子が取り得る最大倍率と考えている。

【００８６】

【表１】

【００８７】

【発明の効果】本発明の絞り盤または絞り盤装置を用い
ることにより、揮発性発泡剤を使用する場合には、発泡
圧力が低く、発泡剤が少ない場合でも発泡倍率が高い発
泡粒子が得られ、工程が簡略化され、経済的に有利であ
る。また、無機ガスや水を発泡剤とする場合には、同じ
発泡圧力で高発泡倍率の発泡粒子が得られ、経済的に有
利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】スリットを有する絞り盤を正面からみた説明
図。

【図２】孔を有する絞り盤を正面からみた説明図。

【図３】ｄ＞０の場合のオリフィス型の絞り盤のスリッ
トまたは孔部分の軸方向の断面の一例を示す説明図。

【図４】ｄ＞０の場合のオリフィス型の絞り盤のスリッ
トまたは孔部分の軸方向の断面の別の一例を示す説明
図。

【図５】ｄ＞０の場合のオリフィス型の絞り盤のスリッ
トまたは孔部分の軸方向の断面のさらに別の一例を示す
説明図。

【図６】ｄ＝０の場合のオリフィス型の絞り盤のスリッ
トまたは孔部分の軸方向の断面の一例を示す説明図。

【図７】ｄ＝０の場合のオリフィス型の絞り盤のスリッ
トまたは孔部分の軸方向の断面の別の一例を示す説明
図。

【図８】ｄ＝０の場合のオリフィス型の絞り盤のスリッ
トまたは孔部分の軸方向の断面のさらに別の一例を示す
説明図。

【図９】ノズル型の絞り盤のスリットまたは孔部分の軸
方向の断面の一例を示す説明図。

【図１０】ノズル型の絞り盤のスリットまたは孔部分の
軸方向の断面の別の一例を示す説明図。

【図１１】本発明の絞り盤が取り付けられた発泡粒子製
造装置の説明図。

【符号の説明】

１絞り盤１ａｄ＞０の場合のオリフィス型の絞り盤１ｂｄ＝０の場合のオリフィス型の絞り盤１ｃノズル型の絞り盤２スリット３絞り盤の正面４孔５スリットまたはノズル部分６放出配管７耐圧容器８バルブ９樹脂粒子１０水性分散媒１１発泡粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤武石大阪府摂津市鳥飼西５−１−１鐘淵化学工業株式会社大阪工場内Ｆターム(参考） 4F207 AA03 AA04 AB02 AB11 AC01 AG19 AR12 KA07 KA12 KE06 KF01 KF04 KJ09 KK04 KL63 KL83 KL93 KM15 4F212 AA03 AA04H AB02 AB11 AC01 AG19 AR12 UA04 UA12 UA13 UB01 UE06 UE16 UE26 UF01 UF06 UF21 UK02 UN11 UN21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐圧容器中で熱可塑性樹脂粒子を水性分
散媒に分散させ、発泡剤を含浸させてから低圧域に放出
させて発泡粒子を製造する際に放出部に使用する絞り盤
であって、絞り盤に設けられたスリットまたは孔の正面
の幅または長径をＬ、高さまたは短径をＨ_f、スリット
または孔の最狭部の高さまたは短径をＨ_n、奥行（ラン
ド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f≧１．５、Ｈ_n＝１〜４
ｍｍ、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔を１個以上有
する絞り盤。
【請求項２】Ｈ_n＝２〜３．５ｍｍ、ｄ＝０．２〜３
ｍｍである請求項１記載の絞り盤。
【請求項３】耐圧容器中で熱可塑性樹脂粒子を水性分
散媒に分散させ、発泡剤を含浸させてから低圧域に放出
させて発泡粒子を製造する際に放出部に使用する絞り盤
であって、絞り盤に設けられたスリットまたは孔の正面
の幅または長径をＬ、高さまたは短径をＨ_f、スリット
または孔の最狭部の面積をＳ、奥行（ランド長）をｄと
したとき、Ｌ／Ｈ_f＜１．５、Ｓ＝０．５〜１０ｍｍ²、
ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔を１個以上有する絞
り盤。
【請求項４】Ｓ＝３〜８ｍｍ²、ｄ＝０．２〜３ｍｍ
である請求項３記載の絞り盤。
【請求項５】放出部に使用する絞り盤がオリフィス型
またはノズル型である請求項１、２、３または４記載の
絞り盤。
【請求項６】耐圧容器中で熱可塑性樹脂粒子を水性分
散媒に分散させ、発泡剤を含浸させてから低圧域に放出
させて発泡粒子を製造する際に放出部に使用する絞り盤
であって、絞り盤に設けられたスリットまたは孔の正面
の幅または長径をＬ、高さまたは短径をＨ_f、スリット
または孔の最狭部の高さまたは短径をＨ_n、面積をＳ、
奥行（ランド長）をｄとしたとき、Ｌ／Ｈ_f≧１．５、
Ｈ_n＝１〜４ｍｍ、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔
を１個以上有し、Ｌ／Ｈ_f＜１．５、Ｓ＝０．５〜１０
ｍｍ²、ｄ＝０〜５ｍｍのスリットまたは孔を１個以上
有する絞り盤。
【請求項７】熱可塑性樹脂粒子がポリオレフィン系樹
脂粒子である請求項１、２、３、４、５または６記載の
絞り盤。
【請求項８】請求項１〜７記載の絞り盤の１種以上か
ら選ばれた２個以上の絞り盤を放出方向に直列に配置し
た絞り盤装置。
【請求項９】前記２個以上の絞り盤がオリフィス型お
よび（または）ノズル型の絞り盤の組み合わせである請
求項８記載の絞り盤装置。