JPS5838128A - 熱可塑性樹脂発泡体の製造装置 - 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】 本発明は熱可塑性ａｍとくに高結晶性＊ｍ或いは物性か
温良、圧力変化に敏感な樹脂や、発泡剤とむ流動性ゲル
か非常に不安定になり易い組成等を安定に発泡させる装
置に関するもυである・ さらに詳しくは発泡剤を含む熱可塑性樹脂発泡体を調造
するに鍜し、押出機とダイスと０間に定量ギアポンプと
憂い流路か設置さｊ９、流動性ゲルは押出機から定量ギ
アポンプ、熱媒体によｎ１ｉｘ調節さｎ、九長い流路を
通つてダイスエル低温像圧域へ押し出されることｔ特長
とし、熱媒体によりＩｉＩｗＬＩｌｌｉＩさｊ、た長い
流路υ断面積か、押出機シリンダー断面積からスクリエ
ー断面積を差し引い九面積ｃｔ）α５〜１０であシ、さ
らに流路ＯＬ／Ｄか１００〜１００口Ｏ長さ１を有する
熱可履性＊ｍ発市体ｃｔ）Ｉｌ造装置に係る０にでＬは
流路Ｖ長さ、ＤＦｉ流路の内径でＴｏるＯそｖｌｌ的と
するところは従来発泡成形か困難とされて％／％７を高
結晶性樹脂或いは智性か温良、圧力変化に敏感な樹脂、
発泡剤と０ｆｌｔ動性グルか非常に不安定にな９易い組
成等を熱架橋押出発泡ｍＫＩＣ高［Ｋ発泡させ、しかも
柔軟性、弾力性、気泡の微細均一性、衆面美麗性に富み
押出安定性に優ｊ、たフオームを得ること、さらに押出
量む同上を図り、断面積む大きい発泡体を得んとするこ
とにＴｏ４３゜ 従来、発泡剤を押出機途中より圧入し、押出機内で溶融
混曾後、低温低圧域へ押出して高置に発泡させる無架橋
押出発泡法は、発泡成形に適しｔＩ！良範囲か比較的広
く、無架橋押出発泡成形か比較的容易である低結晶性或
いは物性か温良圧力変化に敏感でない低！ＩＪＩポリエ
チレン、ポリスチレンを主成分とじｔ発泡体υ製造に適
用され断熱材、目地材、緩衝材等の用途に使用さｎ、て
いるか、そｎ、らは原料樹脂の性質上、耐熱温良か低（
、ｉｌ！ｉ温には使用で１１ない欠点かめるＯ 低密表ポリエチレンやポリエチレンリ↓うな軟化点の低
い低結晶性或いは非晶性１１＆に比べ。

高密度ポリエチレンやポリグルピレンυような軟化点の
高い結晶性１１脂は発ｍａｉ嵐付近でＯ溶ｍ豐Ｏ粘を変
化か極めて大きいこと、および冷却さｊる過程で発生す
る結晶化熱の為に低温低圧域へ押出さｊ、友樹脂の粘弾
性的変化か極めて大きり、シたかって発泡に適し九温藏
範囲か極めて狭い為、高倍率で表（２）か美麗で均質な
気泡構造を持っ九発泡体１を得ることは非常に困難でめ
つ’ｆｔ。

また軟化点ｃＬ）はるかに高い樹脂、例えばポリアクリ
ロニトリル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエチレ
ンテレ２タレート等は発泡剤を押出機中で液化して溶融
混合させることか困難であり、し比かって発泡剤を含む
熱可塑性樹脂流動性ゲルはガスー液晶台状態である事か
多く。

従来の低密度ポリエチレンやポリスチレンｃｔ）流動性
ゲルのような液−液混合状態に比べ、均質混せかで＠Ｖ
Ｃ＜　＜、極めて不安定であり、１７を流動性ゲルが僅
かな温良変化、圧力変化で気泡か成長し、低温低圧域へ
押出ざｎ、る前に発泡しておシ、形状ＩＩ−保って発泡
させることかで＠ず。

これ等熱可塑性樹脂の押出発泡は殆んど不可能てめっ友
・ さらに軟化点り低い＠表ポリエチレンやポリスチレンに
おいても押出機途中よりｉ！ｌ索ガス。

炭酸ガス、空気＊ｑＪ常態で気体の発泡剤を圧入し、低
温低圧域へ押出して発泡することは発泡剤を含む熱可塑
性樹脂流動性ゲルかガスー液混甘状悪で極めて不安定で
ダイスＬり気体か噴出し、操業か極めて困難であり友〇 発泡剤を含む隔可塑性情脂流動性ゲルｔ１！出磯内高温
高圧域からダイスを通じて低温低圧域へ押出して都町製
性樹脂発泡弥々製造丁ゐに際し、傅らｎ、る発泡体の最
大口径に押出機シリンダー口径に工つて決まる０こｎ、
ｔｆｉ流動性グルか高温高圧域りり低温低圧域に急激に
？！出さｎ、７２：時、発泡剤υ気化により気泡が成長
し、そｎ、とともに樹脂か冷却さｎ、粘［か増加して気
泡の破裂を押えてフオームとなるものでろる・こυ為、
圧力差、温胤差はある一定の巾か必要であり。

この巾からはｊＴた揚台ｓ　７　ｆ−ムは成長しないが
、或いは破裂して４続気泡化し膨張しないことになる〇
一定υシリンダーロ径の押出機で得らｊ、る圧力はダイ
スの開口面積で決１シ、これか大きいと、フオームの成
長に必要な圧力か侍らｊ、なくなる・この為、口径の大
きい発泡体を得る為には、より大口径シリンダーを持っ
た押出機ｋｆ用せねばならず限界かあ−）た０本発明は
上記問題に艦み鋭意検討しｆＣ結果、押出機先端に足置
キアボンプを設置することにより、押出機υ押出能力を
向上させ、そｎ、に伴ってダイスにかかる内部圧力を増
大妊せ、定電ギアポンプの仮に熱媒体により温ＩＬ論節
さｎ、た長い流路に＆けることにより、冷却能力を尚め
で、流動性ゲルの温良を均一にして、押出機口径に関係
なく口径り大きい発泡′ｆ＋’に得らｊることｔ見出し
た。ま之通常のダイスを使用し友場付のスクリューにＬ
る押出量り変動拡定電ギアボングで抑えらｎ５、その結
果押出１１向上させても７オームの規制寸法（ｔＪ変動
巾を小さくすることができる０ さらに熱媒体に工り温ＩＬ調節さｊた長い訛鮎【流動性
グルかｓｂ為、常態で気体の発泡剤ｔ使用しても樹脂へ
り拡散・溶解か均一化さｊ１安定して押出発泡かできる
ようになる。

土泥効果は流動性ゲルの温ｋｊＬυ均一化、発泡剤の拡
散・溶′Ｉｓの均一化ヶ伴う為、結晶化熱か発生して流
動性ゲルが温良不均一になりやすい高結晶性樹脂や軟化
点か尚い為、流動性ゲルυ温腋か高くなり、発泡剤が高
圧で液化しにくい（臨界ａ涙以上）ような高融点樹脂、
その他物性か温度、圧力変化に敏感であっ之り、そり流
動性ゲルか非常に不安定な樹脂の押出発泡に適用できろ
。

即ち本発明は発泡剤ｒ含む熱可塑性樹脂流動性ゲルを高
ａｍ圧域から低温低圧域へ押出して熱可塑性樹脂発泡体
を製造するに際し、押出機と５４２０間に、定量ギアポ
ンプと長い流路か股ｔざｎｌ、流動性ゲルは押出機から
足型ギアポンプ、熱媒体に工り温［調節さｎ、た長い流
路を烟ってダイスエフ低温低圧域へ押し出さｔすること
ｔ特長と丁／）ｆＰＪ町塑性樹脂発泡体の製造装置であ
り、その熱媒体によりｍ良調節さｊ、た長い流路υＴＩ
ｆｒ面積か、押出憎シリンダー断（３）積からスクリエ
ーＷＩｒｉｆｌ！ＲＩ！−差し引い友向積りα５〜１０
であシ、さらにｔｌＭｒ　ＱＪ　Ｌ／Ｄ１１１００〜１
０００Ｖ長さｔ有する熱可塑性樹脂発泡俸υ製造装置に
係る。

本発明に便用さｎ、るギアポンプはお互いに噛み曾り一
阜の歳で足型的に溶融樹脂を送ゐポンプであｐ、ｓｍ有
脂を送る為、高粘直（１０１〜１０’ｐｏｉｓｅ）　＋
ｌｌ［Ｉ（１５０〜２５０℃）、高圧（１００〜５００
ｋｇ／ｃｍ）に耐える様な構造を有しているポンプでめ
る０こυポンプを押出機先端に取り付けて押出ｆｉり向
上を図−）たり、得らｆｔ、、６ｍ！品υ寸法ｃＬ）震
動中を小さく丁ゐ方法Ｖよ公知でめる。またポリスチレ
ンフオームυ押田しに通用し比例としてｕ　ｒ　Ｐｌａ
ｓｔｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２８（２）８９（１９
８０）Ｊ　　に記載式ｎてい、６か、押出ＭＡ２台を連
結して（タンデム型）１台か偏ＭＩＩＣＬ）ＩＪａ熱と
発泡剤り混合用で、他υ１台は冷却専用でＴｏり、冷却
専用押出機先端にギアポンプかＮｉＬシつけらｎｌ、ダ
イス１ｇ押し出して発泡している◎ こむ方法は冷却専用押出機先増にギアポンプか設けらｎ
、ている為、寸法ＣＤＲ動巾を規制するυみυ働きしか
せず、冷却を押出機によっている為、冷却流路の長さに
スクリューｃｌＪＬ／Ｄで制限逼れ、スフ’）ｘ　　、
Ｌ、Ｄはそり鋼材υ性質より５０に越えることは１ｆ１
．である。１九押出憬ではスクリュー回転にＬ４有脂と
り間に生ずる摩擦熱り為、装置分布を均一にすることは
不可能である０ こＶ為、上記方法では押出重り同上や口径の大きい発泡
体を侍ることは困難でめるＱ本発明に使用さｎ、る熱媒
体により漉１ｆＬ調節さ；ｎ、７を長い流路とに、上記
タンデム型押出磯の冷却能力では不足する為、周囲を熱
媒体で温調し、摩擦熱の発生を極力少なく　Ｌ７ｔ［路
で、例えばパイプｔコイル状に巻いたり、蛇行させ７１
して熱媒体で滴定さｎ、たタンク或いはオイルノ（ス内
に浸漬してバイク両ｙｌＩｉｔタンクよ！７取り出して
そｎ、ぞｊ、ギアポンプ吐出口およびダイスに接続する
方法か挙げらｎ、ろ・こυような流路は押出機に於ける
オイルジャケットや或いはシリンダーを電気ヒーターと
風冷で温良制御する方式に比べ格段と熱交換性、温度均
一性か向上する。

しかも冷却押出機か＊ｍｔ剪Ｗｒ混甘させて乱流状態で
均温にするυに対し、本流路は層流状態でゆりくり拡散
させながら均温にでき、そり流路は必要に応じて長くす
ることかで′＠ゐ・流路か長くなると圧力損失も増丁為
、ギアポングり舵力は必要に応じて大きくすることかで
き６０入路Ｖ景石は押出量、樹脂Ｖ比熱、オイルυ比熱
にニジ計算して決足で８る◇流ｗＩｃＬ）ｌｌＩＩＩｒ
面槓は圧力保持か一定となり管内で急激な断面積変化が
ないよりに丁べきで、管は継手などｔ使用せずに、円面
か清らかであることか望ましい０流路断面積υ好ましい
範囲は押出機シリンダー＃面積からスクリュー断面積を
差し引い友断面積、即ち押出機内先端部において、ｆＬ
動性ゲルか流れ、６１ｆｌ向積υα５〜１０である。α
５ニジ小さい揚台はポン１υ粍力に負担かかかり丁ぎ、
逆に１０エク大きい揚台は圧力を保持する為０ボングり
能力か不足丁心からでおる〇流路υ殻場の好ましい軛！
！に流路直径に対す／ｂ長さの比Ｌ４か１００〜１００
０である。１００Ｌジ小ちい４曾は温直均−性に不足ｔ
き几し、１ａｏｏニジ大きい＊甘は圧力損失か大でポン
プ能力に不足Ｐｔき友丁からでめる。

流路を形成するバイプリ材質はとくに規足しないが、ｍ
ｔ、ステンレス管、引＠抜き銅管υふうな継目なしに使
い流ｍＶ影形成＠るバイブが孟ましい。

熱媒体か充満さｊ、てい４）タンク、或いはオイルバス
は漏直かなるべく均一になる１う小さく収態し、熱媒体
は強制循環し几り、攪拌して温良ムラｔで１！るだけ少
なくすることか必景であ６゜ 熱媒体はａ路り設定偏置に工ｐ適宜選択できゐ０高ｍり
場合、オイル、シリコーン、或いは浴融塩、溶融金属等
が使用ＤＪ能で、中低温υ場合、水、エチレングリコー
ル、ダクサム等熱父換効率υ良好な熱媒体か用いらｔｌ
−ｂ　。

本発明に適用さｎｌ、６押出機はとくに限定はしないか
、単軸押出機に適用した時にその効果は纏着である。単
軸押出機は多軸押出機に比べ、サージング埃象か起こり
易く、定重性均−混ぜ性、押出能力に労るからでめゐ。

反面価格か安くメンテナンスもしや丁いという有利性も
ある・単軸押出機のスクリニー構造はとくに限定しない
か、通常Ｌ／Ｄか２０以上の２ステージ型【用い、１ス
テージの後牛或い扛２ステージの前牛にシリンダーを通
して、シリンダー甲の加圧ｆ＃融衝樹脂へ発泡剤を圧入
し、スクリュー先端域の冷却ゾーンで樹脂の融点付近ま
で冷却でｊ。

る。融点性ｉｘ′！で冷却さｎ、九発市剤會含む枳艙Ｖ
流動性ゲルは押出機よりギアボングヘ送り込まｊ９、熱
媒体により温＆調節さｎ、７を長い流路ｒギアポンプに
Ｌって足置的に加圧されながら進み、ダイＬり大気又は
減圧部へ押出さｎ、て発泡するという過＠ｔと６゜ 本発明に通用できる帛可塑性倒ＪＩｔはとくに限定はな
く低密藏ポリエチレン、中・高密級ボリエテレ／、ボリ
グロビレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチ
ルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリカー
ボネート、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等い
ツｎ。

も適工６可能であ６゜ 本発明に適用できる発泡剤はアゾジカルボンアミドυよ
うな分屏型発泡剤、クレオン、脂肪族訳化水累＃！通常
の溶媒ｍ発泡剤等いづｎ６も適応可能であるはかりでな
（、常態で気体のものも発泡剤として使用で！１ゐ０常
体で気体０発泡剤とは、不活性で有毒でないことか望Ｉ
Ｌ（、こりようなガスとしては窒素ガス、ＲｅＲガス、
を気、ヘリウム、ネオン、アルゴン等か挙けらｊ・るＯ 次に本発明υ冥施１１様を図面を用いて説明する０ 笑施例１ 第１図において１は押出機、２はホツノクー、５は発泡
剤注入口、４はギアポンプ、５は熱媒体６で充満さｎ、
九タンク、７はコイル状のステンレスバイグでギアポン
プ４り吐出口とダイス８に連結さｊ、てい６０９は押出
嘔ｎ、て発泡している２オームである０ 図に示すＬ５装備さｊ、几装置により熱可塑性樹脂発泡
体ｋｍ造する方法を具体的に説明するＯ押出機１はシリ
ンダー円径６５φ、Ｌ／Ｄ＝２４（ｔＪ２ステージ型ス
クリエーｋＰ［Ｔる。圧縮比は４，５である０発泡剤注
入口はスクリューの第２ステージ目の位置にある。第２
ステージ計蓋Ｓはオイルジャケットによシ冷却できるよ
うにしてｈ　４　ｏホッパーに低密良ポリエチレン１０
０１童部に対して核形成剤としてタルクｌ１５部ｔドラ
イプレ／ドして投入し７ｔｏ温良条件としては供給５１
００℃圧縮部、発泡剤注入５１５０℃、計１１一部９０
℃であるＯ押出型は５０−７時になるエウスクリエー回
転ｔｉＡ整し穴０発泡剤としてジクロｐテト２）はロエ
タン（２０ン１１４）ｔ−高圧ポンプで樹脂１００重童
部に対し２５部とな４よう（７，５ｋｇ／時）注入口よ
り圧入した。

こ（Ｄ混せ物（ｆＩｆｔ動性ゲル）を押出機より円径２
５φυ連結管？！−通じ５円径２８φで＊Ｓさ６１ＩＩ
ＩＩす２つの歯車か互いに噛み曾つて、−個は可変変速
機モーターで駆動させるようになっているギアポンプへ
送り込んだ◇ギアポン１入口圧カは１ｓｏｋｇ、／ａｌ
？であっ之・ギアボング画転数は吐出量を押出磯吐出倉
につシ曾うようｌ１ｉｉｌ整し九〇ギアポング吐出側口
径に３５φで吐出圧力は２２０ｋｇ／ａＩＰｒあり友０
キアポン１吐出口は円径５５φで長さ１５ｍｃＩＪ継目
なしステンレス管へ接続さｊ８、ステンレス管は５００
φでピッチ５０Ｍ１０％リコイル状に巻かｎ、てお夕、
内径６００φ、高さ１．５ｍｃｔＪオイルで充満された
夕／り内に網筒９ている０タンクオイルは１００℃で傭
環されてお夕、タンク？３２ケ所には攪拌羽根でａｍ’
ｒ均一にする為攪拌さｎ、ている。流動性ゲルはこのタ
ンク内のステンレス管を追ってタンク外部に堆ｐ付けら
れ九円径８φ外径１２φリパイグ用ダイを通じて大気中
へ押し出し九。

ダイ内圧力は１２０ｋｇ／Ｃ１１″′Ｃめりた◇傅らｎ
、たフオームは外径７５φ内径５ｏφ、比１１０．０３
０でろう几〇 一万図ｖ装置から４〜７′（Ｉ−除き押出ＩＮ先端にダ
イ８ｔ４２シ付けた！置、即ち従来の押出発ｌＪ！！Ｉ
ｉ装置ではダイ圧力が２０ｋｇ／ＣＩｌ工り上がらず＠
泡で１！なかった。

ダイスを外径４．１φ内径２５φ０小口径用に変えると
ようやくダイ内圧力が１００ｋｇ／ａｔとなり発泡し九
か、７オームは外径２２φ、内径１４φ、比重α０３０
ＬＪ細いものしか得らｊ、なかっ几。

実施ｆｌ１２ 実施例１と同じ装置ｌｙｒ用いポリグロビレン樹脂の押
出発泡を行なつ九〇押出機潟藏条件は供＃１部１５０℃
圧縮部２００℃１発泡剤注入５２００℃、計量部１４０
℃である０ホツパ一エリボリプロビレン衝脂１００重量
部に対レタルク住５ｓｔド２イブレンドして投入し、押
出型は３０ｋｇ／時にな／）よりスクリエー回転数ＶＸ
贅した・発泡剤としてトリクロストリフ０ロエタン（フ
ロン１１３）Ｑ、ｌ［ｉ圧ポングで樹脂１００重重部に
対して３０ｓとなるよう（９，０ｋｇ／時）注入口より
圧入し友。コイル状ステ／レス管かａｌっているタンク
オイルｍＩＬは１４５℃で儂環させた。ダイスは外径４
．５φ円径２３φυバイグ用ダイを使用した０ギアポン
プυλ口圧力は１５０ｋｇ／ａｔ、吐出圧力は２００ｋ
ｇ／＃でめった。ダイ圧力は１２０ｋｇ／ｃｍで得らｎ
、九フオームは外径２５φ、内径１５φ比重ａ０２４で
表面か美丸で弾力性のある良好な製品であり九。

一方図１（ＩＪ装置から、４〜７１１−除き押出機先端
に前記と岡じダイスを取シつけ友装置即ち従来の押出発
泡装置ではダイ圧力か５０ｋｇ／ａＩＰ〜１５０ｋｇ／
ａＩＰの間で変動し、ダイ圧力か低い時には発泡剤の噴
出か起こり、ダイ圧力か高い時には塊状物を含んだフオ
ームか傅らｊ、友か、比重は１０５で表向は凹凸で弾力
性もなく不良品であ−２７ｔ　。

実施例５ 実施例２ｃｔ）装置を用いナイロン６６の押出発１’！
ｉｌｋ行なっ九。押出＆Ａ１１ＡＭＬ条件は供給部２０
０℃圧細部５００℃発泡剤注入部５００℃、計量部２０
０℃であり九◎発泡剤Ｕトリクロロモノ７０ロメタン（
臨界温ｌＫ１９８℃）を樹脂に対し３５姉になるよう圧
入し７ｔｏ押田に１ダイス形状は実施例２と岡じであつ
７ｔｏ得らｎ、几７オームは外径２２φ、内径１４φ、
比重α０５で表面か灸脆でめった〇 一方図１１／Ｊ装置から４〜７を除い几従来の押出発泡
装置ではガスと樹脂が噴出飛散し発泡できなかった。

比較例１〜４ オイルでＷ環されているタンクに納めらｊ、てい／）コ
イル状に巻かｊ、たステンレス管（熱媒体により温ＩＬ
−節さｎ、た長い流路）の口径、長さｋｆｆｉえた以外
は実施例２と同じ４ｔｃｆＩＬ１衝脂、条件で押出発泡
装置なう７ｔｏステンレス賞υ口径、長さと結果ｔまと
めて表１に示すＯ表中υ笑施例１は熱媒体によりｆｆ１
ａ調節さｎｋ長い流路りｗｒ面積と％か不発＠ｉ４の＃
璽υ範囲内にある揚合、比較例１は流路り長さか本発明
り装置り範囲より短かいＪａ甘、比較例２は同様艮い場
せ。

比較例３は流路り断面積か本発明の装置り範囲より小さ
いｉ甘、比較例４は１町様人さい揚台である。

ａ！ｉ！１ 表１よｐ本発明装＃ｉＬＯ熱媒体により温良調節でｎ、
友長い流路ｃｔ）＃面積と％か本発明り範囲外にあ６場
甘、いづｎも良好１発泡捧か侍らｎ。

ないか、操菓不能り状態であることがわかるＱ以上ｑＪ
↓うに本発明り熱可塑柱側側発泡体り装置に工ｎ、ばダ
イ内圧力を保持でき、大口径υ発泡体ｒ得ることができ
、簡鮎晶性熱可塑性輌力凱高軟化点（Ｄ熱可塑性側線を
安建して押出発泡させることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱可４−性街脂発泡体の装造装置
ｉυ桝成図でめゐ。 １、押出機　　　　　２　ホッパー 五　発泡剤注入口　　４．　ギャポング５、　タンク　
　　　　６．熱媒捧 乙　コイル巷パイプ　＆　ダイス ９　発泡杯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発泡剤を含む熱可騰性倒ｍυ流動性ゲルを尚温高圧
   域から低温低圧域へ押出して発泡体となす装置であって
   、押出機とダイスとり闇に定食ギアポンプと定温に保持
   式ｆ１．７を長い流路とを具備してなる熱可崖性＊ｍ発
   泡俸υ製造装置。 ２　定温に保持さ！した長い流路はそのｗＴ面積が押出
   ａｌｔのシリンダー断面積とスクリューＪｌｒ面積り差
   のα５〜１０倍であり、かつその長さがし’ｐ　＝１０
   ０〜１０００　　Ｃ但しＬは流路の長さ、Ｄは流路の内
   径）で６４１ｑ＃許請求り範囲第１項記載り熱可塑性樹
   脂発泡体の製造装置。