JPS5849384B2 - エチレン系樹脂発泡成形品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、架橋エチレン系樹脂発泡粒子を閉鎖型内に充
填し加熱することにより型物発泡或形品を戊形する方法
、さら（ご詳しくいえば架橋エチレン系樹脂発泡粒子の
気泡内圧で高めることなく或形しうる方法に関するもの
である。

架橋エチレン系樹脂発泡粒子から型物発泡或形品を戊形
する方法としては、特開昭４７ ３４４５８公報、特開昭４９−８５１５８公報、特開昭
４９−１２８０６５公報（こ記載されている方法が知ら
れている。

これらの技術は、工業的（こ実施するＱこは致命的とも
いえる欠陥を有している。

すなわち、これらの技術ではいずれも発泡粒子を有機ガ
スや無機ガスの高圧雰囲気中に長時間保持することによ
り、発泡粒子中の気泡内圧の加圧状態にしたものを型内
（こ充填しなけれはならない。

したがって或形加工工場ごと（こ高耐圧、かつ大容量の
圧力容器を備える必要があり、しかも、気泡内のガスの
逃散が早く耐圧容器から取り出された発泡粒子はただち
｛こ戊形に供さなければ或形不可能になるため、工業的
規模で生産する場合には大きな設備投資が要求され、か
つ危険性も高くなり、かつ製品の品質が不安定（どなる
といった致命的欠陥を有していた。

本発明はこのような従来法の欠点を解決し、高い圧力で
の保持工程を経なくても或形できる技術を確立すべく鋭
意研究の結果なされたものである。

すなわち本発明は、エチレン系樹脂発泡粒子を閉鎖型に
充填し加熱することにより発泡戊形品を得る方法（ごお
いて、架橋エチレン系樹脂発泡粒子を閉鎖型中（ご充填
し加熱し発泡粒子をたがい（こ融着せしめ一体としたの
ち、該戊形品に変形が生じない程度の減圧雰囲気に維持
しつつ基材樹脂の軟化温度以下に冷却したのち、大気圧
雰囲気まで昇圧し、該基材樹脂軟化温度より５０’Ｃ以
上低くない温度（ごおいて熟或することを特徴とする架
橋エチレン系樹肪或形品の製造方法を提供するものであ
る。

本発明において架橋エチレン系樹脂発泡粒子としては、
エチレン系樹脂粒子に有機過酸化物を含浸するかあるい
は練り込み、ついであるいは同時に加熱すること（こよ
り得られる架橋エチレン系樹脂粒子、あるいはエチレン
系樹脂（ご電子線などの電離性放射線を照射することＱ
こよって得られる架橋エチレン系樹脂粒子を化学発泡剤
あるいは沸点が基材樹脂の軟化温度以下の揮発性発泡剤
を用いて公知方法により発泡せしめたものが用いられる
。

また、上記架橋方法、発抱方法の適当な組み合わせＱこ
より架橋と発泡を同時に行うこともできるし、発泡させ
たのち架橋させることもできる。

発泡粒子の形状は特（ご限定はないができるだけ型内へ
の充填度の高い形状、すなわち球状に近いものがよい。

また粒子の大きさは、小さい方が粒子間の空隙が戊形品
に生じ（こくいので望ましく、通常は直径ＩＣｒｆＬ以
下のものが用いられる。

本発明における特徴点の１つは架橋エチレン系樹脂発泡
粒子の気泡内圧をわざわざ高めることなく良好な発泡戊
形品が得られることである。

したがって本発明に用いられる発泡粒子としては、発泡
性粒子を予備発泡したのち大気中（こ放置しておいて気
泡内の圧力が大気圧とほぼ同じになった発泡粒子を使用
できるので工業的に実施する場合（こは従来技術（こ比
し極めて有利である。

しかしながら、本発明の方法を気泡内圧が大気圧以上の
発泡粒子を用いて実施しても何ら問題なく良好な戊形品
が得られることはいうまでもない。

しかも従来技術（こおいては或形不可能とされていた気
泡内圧１．１８気圧未満の発泡粒子でも使用しうるとい
う利点がある。

なお本発明でいう気泡内圧とは、次式（こより定義され
るものである。

発泡粒子は、次いで閉鎖型に充填されるが、本発明でい
う閉鎖型とは、ポリスチレンビーズの分野で一般に用い
られている。

小孔あるいは細隙スリットがつけられていて戊形品取出
しｔこ便利なよう（こ２つに割れ、合わせれば閉鎖でき
る型のことをいう。

型への発泡粒子の充填は空気流（ごよる充填が最も一般
的に用いられる。

型への充填度を高くするために型内を大気圧以上（こ加
圧し、かつ発泡粒子の輸送系内も加圧しながら充填を行
う方法もある。

このようにすると、発泡粒子が圧力により圧縮された状
態で充填されているので充填度は高くなる。

型内に均一に充填された発泡粒子は次いで加熱される。

加熱温度は基材樹脂の軟化温度以上、好ましくは基材樹
脂の融点ないし該融点より３０゜Ｃ高い温度にするとよ
い。

加熱温度は高い程粒子間の融着が強固（どなり、かつ粒
子間の間隙が少ない優れた威形品が得られるがあまり高
すぎると樹脂が過度（ど流動しやすくなり気泡構造をく
ずす原因（どなり粗悪な戊形品を生じる上（こ、戊形サ
イクルも長く、また必要以上の高温は型その他装置部分
の耐圧耐熱性を上げなければならなくなる等の不利を伴
う。

加熱媒体としては水蒸気が最も工業的Ｑこ有利であるが
、その他加熱空気、加熱水、過熱蒸気なども用いること
ができる。

加熱を終了した或形品｛ζ対する引続いて行われる処理
が本発明の最も大きな特徴である。

従来の威形方法では、加熱が終了するとただち（ご大気
圧下で冷却を行ない、型から取出したとき（こ変形が生
じない程度まで戊形品の温度を下げ続けるのであるが、
本発明においては加熱終了後の冷却を大気圧以下の減圧
下で行う。

減圧圧力は冷却中Ｑこ型内の威形品（ご収縮が生じない
程度Ｃこ維持できればよく不必要に汲圧度を高くするこ
ともない。

したがって冷却当初は減圧度を低くし、徐々に減圧度を
高くしていくのが好ましい。

減圧工程中の最大減圧度の必要最低値は、戊形に供した
発泡粒子の気泡内圧、基材樹脂の軟化温度、冷却温度（
こよって異なるが、通常−５ ０ ｍｍＨｊ；ｌ な
いし−５０ＱｍｍＨ９ の範囲、好ましくは−１ ０
０ ｍｍＨ＆ ないし−３ ０ ０ ｍｍＨ．９
である。

減圧工程は加熱工程が終了した直後から開始してもよい
し、またしばらく放置後開始してもよい。

また、加熱終了後型内の或形品（ご著しい収縮が生じな
い範囲内で冷却を行ってから、減圧工程を開始してもよ
い。

必要なことは戊形品が収縮変形した状態で軟化温度以上
の温度から軟化温度以下の温度｛こ冷却することがない
ようにすることである。

なおここでいう収縮変形とは、金型容積に対する戊形品
の体積の割合が８０％以下になっている程度の状態をい
う。

減圧工程を成形品の温度が基材樹脂の軟化温度以上のと
き行った場合Ｑこは、或形加熱時（こは完全｛こ満たし
きれなかった粒子間の間隙をざら（こ少くする効果があ
るので、特に外観の優れた戊形品を得たい場合に有利で
ある。

減圧工程中の冷却は戊形品の少なくとも表面部分が軟化
温度以下、好ましくは軟化温度より１ｏ゜Ｃ以上低い温
度ないし常温迄冷却するとよい。

もし冷却が不充分であると最終的（ご得られる威形品に
変形が残ってしまい型物戊形品としての商品価値を著し
く損なうこと（こなる。

減圧下に戊形品を冷却する手段には特に制限はなく型を
囲む密閉可能な加熱室を減圧に維持しながら、冷却水を
型Ｑこ向って散布する方法や、また簡単な方法として、
水蒸気で加熱終了後型を囲む蒸気室を密閉し型及び蒸気
室を水冷すること（こより型及び蒸気室内の水蒸気を凝
縮せしめ減圧雰囲気を得る方法などが用いられる。

いずれにしても戊形品が型内にあるとき行う方法が実用
性が高いが、型から取り出すときに有害な変形が与えら
れなければ、いったん型から取り出したのち減圧雰囲気
（どもたらして冷却を行ってもよい。

減圧・冷却工程を終了したのち、大気圧まで解放し型よ
り取出すか、あるいはさらに冷却を続けてから型より取
出す。

型より取出された戊形品は一般｛こ収縮していることが
多いが、威形｛こ供した発泡粒子の内圧や軟化温度、冷
却温度などの選び方によっては収縮が生じない場合もあ
る。

いずれの場合にも或形品は、大気圧力下（こおいて、軟
化温度未満、軟化温度より５０’Ｃ以上低くない温度の
雰囲気中で熟威を行う。

この熟生工程は型から取出された戊形品の気泡内の圧力
と外部との差Ｑこより生じた収縮を回復せしめ、あるい
はそのとき収縮しなかった威形品も室温まで完全ｆこ冷
却してくると必然的（こ発生してくる収縮を防ぐ目的で
行われる。

熟戊温度は上記温度範囲内で一定の温度で保ってもよい
し、また徐々（こ温度を下げてもよい。

いずれの場合（こも熟或時間は１時間以上（こすること
か好ましく、熟戊時間が短か過ぎると熟或を完了しても
戊形品の収縮が残るので好ましくない。

しかし同一温度から熟或を開始する場合は、徐々に温度
を下げる熟戊法が著しく熟威時間を短縮できるので有利
である。

熟威温度が軟化温度以上になったり、あるいは軟化温度
以上で長時間熟或された或形品は、熟或中に樹脂自体の
収縮が起こり、得られる或形品の寸法が型の寸法より著
しく小さいもの（こなってしまう。

また軟化温度より５０℃以上低い温度で熟威したのでは
収縮のない戊形品を得る（こは工業的（こはまず実施不
可能な程長時間の熟或が必要となったり、あるいはどの
よう（こ長時間熟或しても収縮をなすことができなくな
る。

本発明に用いるエチレン系樹脂としては、エチレン戊分
が６０％以上含有するホモボリマー、コポリマー、ブレ
ンドポリマーが用いられ、高圧法ポリエチレン、低圧法
ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、エチレ
ンー酢酸ビニルコポリマー、エチレン−エチルメタクリ
ル酸コポリマー、エチレン系アイオノマーなど、あるい
はこれらの混合物、またはこれらの樹脂と他の樹脂との
ブレンドポリマーなどがある。

特に本発明の方法を用いることにより顕著な効果を発揮
する樹脂は、軟化温度が８４℃以上のものである。

軟化温度が８４゜Ｃ未満の樹脂を用いた場合には、熟戊
時間｛こ比較的長時間を要し工業的には若干不利になる
。

なお、スチレン系樹脂発泡粒子から型物発泡威形品を戊
形する際（ご本発明の方法を適用したところ、減圧冷却
工程から取出された或形品（こ生じた収縮は熟或によっ
ても回復させることができないか、たとえ回復したとし
ても得られる戊形品の緩衝性能は著しく低下してしまい
型物戊形品の主要用途分野である緩衝包装材としては、
使用不可能になる。

この原因は、スチレン系樹脂の脆さによるものと思われ
る。

したがって本発明の方法は、靭性の高いエチレン系樹脂
発泡粒子（こおいて始めて効果を発揮するものといえる
。

次に実施例（こよって本発明をざら（ご詳細に説明する
。

実施例 １ 高圧法ポリエチレン（密度−０．９１８９／ｃｃ、ＭＩ
−１．０、融点１１３℃、軟化温度８５℃）をジクミル
パーオキサイドを用いて架橋度６０％（ご架橋したのち
、ジクロロジフロ口メタン液を耐圧容器中で８０℃１時
間接触させたのち、冷却し取出してコンベア一式予備発
泡機（こ供給して１００゜Ｃの水蒸気で発泡した。

得られた発泡粒子の発泡倍率は１８ＣＣ／ｇであり、粒
子の大きさは直径７朋で球形であった。

この発泡粒子を２４時間室内で放置して気泡内圧を大気
圧（こ戻したのち、型を加熱するための蒸気室を減圧す
るようＱこ真空タンクを連結して改造したＥＣＨＯ−１
２０型或形機（東洋機械金属製）で戊形を行った。

用いた型は、内寸１ ５Ｘ１ ５Ｘ８ （ｍ）、外寸２
０Ｘ２０Ｘ１２（ｍ）のます状の型であった。

加熱時の蒸気として圧１． ５ ｋｇ／ｉｔこ調節され
た蒸気を用い、加熱時間の調節（こより蒸気室内の蒸気
圧は最高１． ０ ｋｇ／ｃｒ？ｔになるよう（こした
。

加熱に要した時間は、合計２０秒であった。

加熱終了後、ただち（ご真空タンクＱこより蒸気室内を
減圧すると同時（こ蒸気室内に水を散水し冷却を行ない
、この冷却時間を変えること｛こより或形品の表面温度
を種々選択した。

戊形品の表面温度は、型内の威形品の表面から５５ｍｍ
の位置の温度が測定できるよう｛こ取付けられた熱電対
により測定した。

所定温度まで冷却が行われたとき減圧を解放し大気圧と
し型を開き戊形品を取出した。

次いて空気加熱式熟戊室にいれ所定の温度、時間を経過
させたのち取出し、戊形品が常温（どなってから（ほぼ
３時間経過後）収縮状態を測定した。

第１表（ご種々選択したこれらの条件と、得られる戊形
品の収縮状態を示した。

実施例 ２ 実施例１で用いた発泡粒子を容器（こ入れ２０’Ｃの空
気でｌｋｇ／ａｉｌ（ゲージ）で３０分加圧して取出し
たところ、その気泡内圧は、１，１５気圧であった。

この発泡粒子を実施例１で用いた戊形機、型、威形加熱
条件で威形したのち、実験Ａ６２の減圧冷却を経て６０
゜Ｃで熟威したところ、１．５時間の熟或で収縮状態良
の戊形品が得られた。

実施例 ３ 実施例１で用いた発泡粒子を実施例１と同様｛こして戊
形加熱終了後蒸気室を密閉したままの状態で蒸気室内に
冷却水を投入し型及び蒸気室を冷却したところ或形品表
面温度が９０’Ｃｆこなるまで（こ７秒要しその間｛ご
蒸気室内の圧力は−３００ｍｍＨ＆ まで減圧された。

そのままの状態で３０秒放置し或形品表面温度は５０’
Ｃｆどなったところで大気圧（こもどし、型を開き威形
品を取り出した。

この時点（こおける威形品の体積は金型容積の６０％で
あった。

この収縮した或形品を実施例１の実験／％１と同じ熟戊
工程に供したところ収縮状態は良となった。

実施例 ４ ポリエチレン（密度−０．９ ２ １ ９ ／ＣＣ，
ＭＩ３０、融点１１５゜Ｃ軟化温度９２゜Ｃ）直径２ｍ
ｒｎのペレットに出力ＩＭＶの竃子線加速機で１５Ｍｒ
ａｄの電子線を照射したところ架橋５．０％の架橋ペレ
ットが得られた。

この架橋ペレットをジクロロジフロロメタンとトリクロ
口モノフロロメタンとを２：１に混合した液に耐圧容器
中で６０’Ｃ：１時間含浸した。

この発泡性ペレットを０． ５ ｋｙ／ＣＩＩＬ（ゲー
ジ）の水蒸気で２０秒加熱すると発泡倍率１ ６ｃｃ／
，ｐの発泡粒子を得た。

この発泡粒子を２０１ｈ Ｏｃの室内で２４時間放置し
たのち実施例１で用いた戊形機、金型、或形加速条件で
戒形した。

加速終了後ただちに水により冷却を行い型内の戊形品表
面温度が９５℃になったとき蒸気室内を−１３０ｍｍＨ
Ｅｌに減圧し冷却を続け戊形品表面温度が４０゜Ｃにな
ったとき取出したところ戊形品に収縮は認められなかっ
た。

この戊形品を５時間、２０℃の室内（こ放置しておいた
ところ収縮が生じ始めたので実施例１の実、験／１６３
と同じ熟戊を行ったところもはや収縮が生じることはな
く、収縮状態の評価は良であった。

比較例 実施例１で用いた発泡粒子、威形機、型、戊形加熱条件
を用いて、本発明方法の範囲外の条件で戊形したところ
、第２表（こ示す結果が得られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エチレン系樹脂発泡粒子を閉鎖型に充填し加熱する
   ことにより発泡戊形品を得る方法（こおいて架橋エチレ
   ン系発泡粒子を閉鎖型中に充填し、加熱し発泡粒子をた
   がいに融着せしめて一体としたのち、該戒形品Ｑこ変形
   が生じない程度の減圧雰囲気に維持しつつ基材樹脂の軟
   化温度以下（こ冷却したのち、大気圧雰囲気まで昇圧し
   、該基材樹脂の軟化温度未満でかつ、該軟化温度より５
   ０’Ｃ以上低くない温度において熟戊することを特徴と
   するエチレン系樹脂発泡戊形品の製造方法。