JPH05116196A - 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂発泡体の製造方法

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JPH05116196A
JPH05116196A JP3284595A JP28459591A JPH05116196A JP H05116196 A JPH05116196 A JP H05116196A JP 3284595 A JP3284595 A JP 3284595A JP 28459591 A JP28459591 A JP 28459591A JP H05116196 A JPH05116196 A JP H05116196A
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JP
Japan
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pressure
gas
resin
foam
extruder
Prior art date
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Pending
Application number
JP3284595A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Shirato
斉 白土
Osamu Takagi
脩 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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  • Molding Of Porous Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発泡剤として気体を用い、熱可塑性樹脂と押
出機中で混合した後、押し出して発泡させる方法におい
て、高発泡倍率の美麗な発泡体を製造する方法を提供す
ること。 【構成】 押出機中で熱可塑性樹脂に気体を圧入し、溶
融状態の樹脂を口金から押し出して発泡させる発泡体の
製造方法において、溶融樹脂を押出機口金内部の樹脂圧
力より低い圧力に加圧された流体中に押し出して発泡さ
せることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡剤として窒素ガ
ス、炭酸ガス、空気、ヘリウム等の気体を用いた押出発
泡による熱可塑性樹脂発泡体の製造方法に関し、更に詳
しくは、押出発泡時の樹脂膜の破裂を抑制し、高発泡倍
率の美麗な熱可塑性樹脂発泡体を製造する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂と炭化水素またはハロゲン
化炭化水素を押出機中で混合し、大気中へ押し出して発
泡させる方法は、熱可塑性樹脂発泡体の製造方法として
広く用いられている。ところが、揮発性発泡剤である炭
化水素及びハロゲン化炭化水素は、毒性や可燃の危険性
を有しており、更にフロン系のハロゲン化炭化水素は、
地球のオゾン層を破壊するため、安全上及び環境上の問
題を有している。
【0003】一方、プロピレン−エチレンブロック共重
合体に気体を圧入し、溶融状態となした後、押出機から
押し出して発泡させる方法が提案されている(特公昭6
0−26418号)。この特公昭60−26418号に
記載の方法は、押出時のプロピレン−エチレンブロック
共重合体の溶融粘弾性を特定の範囲内に限定しかつ気体
を発泡剤として使用することにより、発泡倍率の高い発
泡体を得ようとするものである。この方法によれば、発
泡剤として常態で気体である窒素ガスや炭酸ガス等の気
体を用いるため、揮発性発泡剤の有する前記のような問
題点はない。
【0004】しかしながら、発泡剤として気体を用いる
場合には、このような特定の物性を持った樹脂を使って
も、高い発泡倍率の発泡体を安定して製造することは困
難である。その理由は、次のとおりである。
【0005】窒素や炭酸ガス等の気体は、熱可塑性樹脂
との相溶性が小さく、高発泡倍率を可能とする溶解量を
得るためには、極めて高圧な状態で樹脂と気体を混合溶
解する必要があり、しかも、このような混合溶解物は、
押出機口金から大気中へ押し出されるまで、その高圧状
態が保たれなければならない。押出機または口金内での
圧力が下がると、樹脂と気体の分離が生じ、高発泡倍率
の発泡体を得ることができない。更に、口金まで高圧状
態が保たれたとしても、樹脂と気体の混合溶解物が口金
から大気中へ押し出された瞬間に気体の急激な膨張が起
こるため、樹脂はその圧力に耐えられず、引き裂かれた
状態になり、高発泡倍率で美麗な発泡体を得ることは困
難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発泡
剤として気体を用い、熱可塑性樹脂と押出機中で混合し
た後、押し出して発泡させる方法において、高発泡倍率
の美麗な発泡体を製造する方法を提供することにある。
【0007】本発明者らは、鋭意研究した結果、気体を
圧入した溶融樹脂を押出機の口金から押し出す際に、加
圧された流体中へ押し出して発泡させることにより、発
泡を安定的に制御することができ、上記目的を達成でき
ることを見いだした。
【0008】具体的には、加圧された液体及び/または
気体を内蔵する耐圧容器を押出機の口金に接続するよう
にして取り付け、その中に溶融樹脂を押し出して発泡さ
せる方法が挙げられる。発泡させるためには、流体の加
圧の程度は、押出機口金内部の樹脂圧力より低くしてお
くことが必要である。本発明は、これらの知見に基づい
て完成するに至ったものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、
押出機中で熱可塑性樹脂に気体を圧入し、溶融状態の樹
脂を口金から押し出して発泡させる発泡体の製造方法に
おいて、溶融樹脂を押出機口金内部の樹脂圧力より低い
圧力に加圧された流体中に押し出して発泡させることを
特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造方法が提供され
る。
【0010】加圧された流体の圧力は、通常、押出機口
金内部の樹脂圧力より低く、かつ、該樹脂圧力より10
0kg/cm2低い圧力より高い範囲とする。
【0011】以下、本発明について詳述する。
【0012】本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、特に
限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリ塩化ビニル等の単独重合体または共重合体、及
びそれらの2種以上の混合物等が挙げられる。更に、核
形成剤、着色剤、老化防止剤、可塑剤、難燃剤等を適宜
添加することができる。
【0013】本発明の発泡剤として用いる気体は、例え
ば、空気、窒素ガス、炭酸ガス、酸素ガス、ヘリウムや
アルゴン等の不活性ガスなどの常態が気体の無機ガスが
挙げられる。これらを1種または2種以上混合して使用
する。
【0014】熱可塑性樹脂は、押出機により溶融押出さ
れるが、押出機中で気体を圧入し、混合溶解する。気体
の圧入方法としては、例えば、ベント部を利用して押出
機バレル途中から圧入する方法、ホッパーから圧入する
方法、有孔スクリューの孔部分から圧入する方法などが
挙げられる。
【0015】押出機中で気体を溶解した熱可塑性樹脂
は、加圧された流体(液体または気体)中へ押し出され
るので、ゆるやかに膨張し、樹脂膜の破裂が起こらな
い。したがって、高発泡倍率の発泡体を安定して製造す
ることが可能で、かつ、気泡も均一で美麗な発泡体が得
られる。
【0016】加圧された流体の圧力は、発泡剤として用
いる気体の種類、樹脂へ溶解させた気体量、所望の発泡
倍率等により適宜定めることができるが、通常、押出機
口金内の樹脂圧力より100kg/cm2低い圧力より
高く、押出機口金内の樹脂圧力より低い圧力の範囲内に
する。流体の圧力が押出機口金内の樹脂圧力より高いと
発泡せず、一方、100kg/cm2以上低い圧力で
は、押出機から出た直後の急激な膨張を制御することが
困難である。
【0017】一般に、ガスの溶融樹脂に対する溶解は、
P.L.Durillらによれば(A.I.Ch.E.
Journal,Vol.12,No.6,199
6)、ヘンリーの法則に従うとされ、下記一般式(1)
で表される。 C=kP (1) 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法ここで、Cは溶融樹脂へ
の溶解ガス濃度 [cc/g]、 kは溶解度係数 [cc(STP)/g
・atm] Pは圧力 [atm] である。
【0018】さらに、前記P.L.Durillらによ
ると、188℃における炭酸ガスの各樹脂に対するkの
値は表1に示される。
【0019】
【表1】
【0020】例えば、発泡倍率30倍のポリエチレン発
泡体を得るには、ポリエチレン1gにつき29cc以上
を溶解させなければならない。この溶解量を得る圧力は
一般式(1)式より P=C/k=29/0.275=105(atm) という極めて高圧が必要となる。
【0021】このような高圧は、押出機中、溶融樹脂が
口金を出るまで保たれなければならない。そして、樹脂
と気体の混合物は、押出機口金から押し出す際に、加圧
された流体中へ押し出して発泡させることにより、発泡
を安定的に制御することができる。
【0022】具体的には、加圧された液体または気体を
内蔵する耐圧容器を押出機の口金に接続するようにして
取り付け、その中に気体を溶解した溶融樹脂を押し出し
て発泡させる。樹脂は、口金内と耐圧容器内の圧力差に
応じて膨張発泡する。この時の耐圧容器内の液体または
気体の温度は、用いられる樹脂の発泡適正温度付近の温
度に保たれるように適宜調整しておく。耐圧容器内の圧
力は、発泡体の形状や発泡倍率を一定するために、常に
一定に保つようにすることが望ましい。
【0023】耐圧容器内に入れる流体は、用いる熱可塑
性樹脂や発泡剤としての気体を腐食したり、変質させな
いものを使用する。好ましく用いられる例として、液体
では、水やグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール等の水に可溶なものおよびその水
溶液があり、これらは発泡体に付着しても水で洗浄でき
経済的である。また、気体の例としては、空気、窒素、
炭酸ガス、等が挙げられる。
【0024】耐圧容器の形状は、所望する発泡体の形状
により適宜選択される。例えば、発泡体が棒状であれ
ば、耐圧容器も長手方向に長いものがよいが、内部に巻
取機を置いて巻取り、短くすることもできる。
【0025】図1は、本発明の製造方法に使用する押出
機と加圧された流体を内蔵する耐圧容器の1実施例を示
す説明図である。ホッパーから押出機(1)に投入さ
れ、溶融押出されている熱可塑性樹脂に、押出機バレル
の途中から炭酸ガスや窒素ガス等の気体を気体圧入口
(2)から圧入して溶解させる。溶融樹脂(樹脂と気体
との組成物)は、口金(3)から耐圧容器(4)内に押
し出される。耐圧容器の開口部(押出樹脂の受入部)
は、押出機の口金に接続して設置しておく。耐圧容器中
には、加圧液体(10)と加圧空気(5)が内蔵されて
いる。
【0026】これらの流体の加圧は、空気圧縮機(7)
から圧力調節弁(6、6’)を経て圧縮空気を耐圧容器
内に導入することにより行う。耐圧容器は、複数のヒー
ター(12)により所望の温度に加熱される。この場
合、耐圧容器の前方部分(口金に近い部分)を発泡適性
温度の高温に保持し、後方を低温にすれば、発泡体
(8)は、前方で発泡した後、後方で固化する。なお、
図1中、(9)はロール、(11)は流量調節弁、(1
3、13’、13”)は圧力計である。
【0027】押出機口金内部の樹脂圧力は、圧力計(1
3)のゲージ圧を読み取ることにより測定し、耐圧容器
の流体圧力は圧力計(13、13’)のゲージ圧を読み
取ることにより測定する。
【0028】
【実施例】以下、本発明について、実施例および比較例
を挙げて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施
例のみに限定されるものではない。
【0029】[実施例1]図1に示す装置を用いて押出
発泡を行った。メルトフローレート(MFR)が0.
1、融点165℃のポリプロピレン100重量部に、核
剤として炭酸カルシウム0.1重量部を混合し、50m
m押出機に供給し、20kg/時間の割合で押し出し
た。押出機のバレル途中から炭酸ガスを265kg/c
2の圧力で注入し、ポリプロピレンに対して60cc
(STP)/gの割合で溶解させた。
【0030】該ポリプロピレン−炭酸ガス組成物を16
7℃に温度調整し、直径2mmの円形の口金を介して、
口金に密接された円筒状の耐圧容器内へ押し出した。耐
圧容器には、前部が167℃、後部が110℃に温度調
整され、175kg/cm2に加圧されたポリエチレン
グリコールが満たされており、押出機口金はポリエチレ
ングリコールが167℃に温度調整されている部分に取
りつけてある。押出機口金から押し出されたポリプロピ
レンは、滑らかに発泡し前方へ導かれ、110℃のポリ
エチレングリコールで冷却固化した。この間、耐圧容器
内の圧力は200kg/cm2になるように調整した。
【0031】一旦、押出機を止め、耐圧容器内の圧力を
大気圧まで下げた後、発泡体を取り出して水で洗浄し乾
燥させた。得られた発泡体は、直径5mm、発泡倍率2
0倍の均一気泡を有する美麗なものであった。
【0032】[比較例1]実施例1と同じポリプロピレ
ンと核剤の混合物を、実施例1と同じ条件で押し出し、
実施例1と同様に炭酸ガスを圧入し溶解させた。該プロ
ピレン−炭酸ガス組成物を167℃に温度調整し、実施
例1と同じ口金から大気中へ押し出したところ、ポリプ
ロピレンは不定形な細片となって飛び散り、満足な発泡
体にはならなかった。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、発泡剤として気体を用
いて熱可塑性樹脂の高発泡倍率の美麗な発泡体を得るこ
とができる。本発明では、発泡剤として気体を用いるの
で、火災や環境汚染の心配がなく、更に得られた発泡体
も衛生的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用する装置の一例を示した説明図で
ある。
【符号の説明】
1 押出機 2 気体圧入口 3 口金 4 耐圧容器 5 加圧空気 6、6’ 圧力調節弁 7 空気圧縮機 8 発泡体 9 ロール 10 加圧液体 11 流量調節弁 12 ヒーター 13、13’、13” 圧力計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出機中で熱可塑性樹脂に気体を圧入
    し、溶融状態の樹脂を口金から押し出して発泡させる発
    泡体の製造方法において、溶融樹脂を押出機口金内部の
    樹脂圧力より低い圧力に加圧された流体中に押し出して
    発泡させることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 加圧された流体の圧力を、押出機口金内
    部の樹脂圧力より低く、かつ、該樹脂圧力より100k
    g/cm2低い圧力より高い範囲とする請求項1の記載
    の製造方法。
JP3284595A 1991-10-30 1991-10-30 熱可塑性樹脂発泡体の製造方法 Pending JPH05116196A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023127914A1 (ja) * 2021-12-28 2023-07-06 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂押出発泡粒子の製造方法

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