(57)【要約】  本発明は、熱可塑性ポリマーおよび発泡剤からなる発泡性組成物を、溶融状態でダイに通して押し出し成形して発泡させ、得られた発泡材料をダイの出口で冷却し、刃を用いて切断する逐次工程からなる、連続した外皮を有する発泡ポリマーを主体とする真珠状成形物の作製方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）溶融状態で、熱可塑性ポリマーおよび発泡剤からなる発泡性組成物をダイに通して押し出し成形して発泡を行い、
ｂ）得られた発泡材料をダイの出口で冷却し、刃を用いて切断する、
逐次工程からなる、連続した外皮を有する発泡ポリマーを主体とする真珠状成形物の作製方法。
【請求項２】
前記発泡剤は、ポリマー溶融物中に分散または溶解することが可能な気体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発泡剤は多孔形成剤であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記発泡剤は、ポリマー溶融物中に溶解することが可能な揮発性化合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発泡剤は、加熱によってポリマーと化学的に反応して気体を発生させることが可能な化合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマーがポリアミドであることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１に記載の方法。
【請求項７】
前記発泡性組成物は、造核剤および／または界面活性剤および／または可塑剤を含有することを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１に記載の方法。
【請求項８】
前記発泡性組成物は、ガラス繊維などの補強充填剤、つや消し剤、顔料、染料、熱安定剤または光安定剤、生物活性剤、防汚剤および／または帯電防止剤を含有することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程ｂ）での冷却は、液体、好ましくは水を用いて行われることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１に記載の方法。
【請求項１０】
得られる真珠状成形物は、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下の直径を有することを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１に記載の方法。
【請求項１１】
得られる真珠状成形物は、０．８ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3以下の単位体積当たりの質量を有することを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１に記載の方法。
【請求項１２】
連続した外皮を有する発泡ポリアミドまたはポリエステルを主体とする真珠状成形物。
【請求項１３】
１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下の直径を有することを特徴とする請求項１２に記載の真珠状成形物。
【請求項１４】
０．８ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3以下の単位体積当たりの質量を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の真珠状成形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ポリマーを主体とする成形物の作製方法に関する。この発明は、特に、発泡ポリマーを主体とする真珠状成形物の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡合成材料は、断熱材料や防音材料、室内装飾材料等、多くの分野で使用される。
【０００３】
本来、発泡体としても知られている発泡材料は、構造発泡材および非構造発泡材の２種類に区別される。
【０００４】
構造発泡材は、低密度の心材と、密度が基質を構成するポリマーの密度に近い外皮とからなる硬質発泡材である。これらの発泡体は、例えば、航空または自動車の分野での軽量構造として使用できる。
【０００５】
非構造発泡材は、軟質または硬質である。硬質発泡材は、断熱材料（小胞中に存在する気体が断熱因子として機能する）の分野において使用される。軟質発泡材は、その圧縮性および緩衝性のため家具および室内装飾材料の分野において、その軽量のため梱包の分野において、また防音材料の分野（開放性の多孔質をもつ発泡体はある周波数を吸収する特性を有する）においても使用される。
【０００６】
ポリスチレン、ＰＶＣ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡体、特にポリアミドの発泡体のような、熱可塑性ポリマー発泡体を得るさまざまな方法が知られている。
【０００７】
ポリマー溶融物中に加圧ガスを射出するための手法が知られている。
【０００８】
分解中に気体を放出する、多孔形成剤（熱不安定な充填剤）をポリマー溶融物中に混合するための手法も知られている。
【０００９】
ポリマー溶融物中に混合物を溶解または分散させて、これらの混合物の揮発によって発泡体が得られることも可能である。
【００１０】
最後に、例えば二酸化炭素などの気体が放出される化学反応を用いて発泡体を得る手法も知られている。これは、例えば二酸化炭素の放出を伴ってポリウレタンの形成に至る、イソシアネートとポリオールと水との間の反応によって得られるポリウレタン発泡体などの場合である。
【００１１】
ポリアミドの発泡体も、アニオン重合を促進するための塩基とともに、イソシアネートとラクタムとを接触させることによって化学的に得られるだろう。
【００１２】
これらの熱可塑性ポリマー、特にポリアミドの発泡体は、一般に例えば射出成形などの成形によって形成される。このようにして得られた形成物は、一般にさまざまな用途について、形成されたままの形状で使用される。
【００１３】
ある用途に対しては、発泡ポリマー材料は他の材料に導入される。これは、特に軽量コンクリートのような軽量材料の分野の場合である。基質中に分散できる等、処理しやすい形態の発泡材料が、この種の用途において求められる。この種の用途について針状の充填材が知られている。しかし、これらの形状は、特に基質への導入の間の粘性の点で弊害をもたらし、例えば、基質に混合し得る充填材の量を制限する。例えばコンクリートに混合される充填材が球状の場合には、充填材の材料への充填を最適化できる、という利点がある。
【００１４】
そのうえ、軽量コンクリートなど、ある特定の用途に関して、コンクリートの作製の間に、特に発泡材料からなる成形品による水の吸収を防ぐために、閉鎖性の多孔質（独立気泡）を有する発泡材料からなる成形品が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は第一の主題として、以下の逐次工程からなる、連続した外皮を有する発泡ポリマーを主体とする真珠状成形物の作製方法を提供する：
ａ）  溶融状態で、熱可塑性ポリマーおよび発泡剤からなる発泡性組成物をダイに通して押出し成形して発泡を行わせ、
ｂ）  ダイの出口で得られた発泡材料を冷却し、刃を使用して直接切断する。
【００１６】
本発明は、連続した外皮を有する発泡ポリアミドを主体とする真珠状成形物にも関する。
【００１７】
用語“真珠状成形物”は、最大寸法が１５ｍｍ以下の小さな成形品を意味する。用語“真珠状成形物”は、好ましくは、球状または本質的に球状な成形物を意味する。
【００１８】
用語“連続した外皮を有する真珠状成形物”は、表面に多孔性を有しない真珠状成形物を意味する。好ましくは、用語“連続した外皮を有する真珠状成形物”は、走査電子顕微鏡での観察によって、倍率が少なくとも５０００倍に至るまで多孔性を有しない真珠状成形物を意味する。
【００１９】
熱可塑性ポリマーは、本発明で使用され得る。熱可塑性ポリマーの例には、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、例えばポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレンが挙げられる。
【００２０】
本発明の方法の１つの具体例によれば、熱可塑性ポリマーはポリアミドである。
【００２１】
当業者に知られているポリアミドが、本発明で使用され得る。ポリアミドは、一般にジカルボン酸およびジアミンを用いた重縮合によって得られる種類、またはラクタムおよび／またはアミノ酸の重縮合によって得られる種類のポリアミドである。本発明のポリアミドは、異種および／または同種のポリアミドの混合物、および／または、同種および／または異種のポリアミドに相当する複数の異種モノマーから得られるコポリマーであってよい。
【００２２】
本発明に適したポリアミドの例には、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド４，６；６，１０；６，１２；１２，１２，６，３６；例えば、ＡＭＯＤＥＬ（商品名）として販売されているポリアミドのような、テレフタル酸および／またはイソフタル酸から得られるポリフタルアミドなどの半芳香族ポリアミド、ならびにそれらのコポリマーおよびアロイが挙げられる。
【００２３】
本発明の１つの好ましい具体例によると、ポリアミドは、ポリアミド６およびポリアミド６，６ならびにそれらの混合物およびコポリマーから選択される。
【００２４】
熱可塑性ポリマーからなる発泡性組成物および発泡剤は、本発明で使用されることができ、その作製方法もまた同様である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の方法の第一の具体例によると、発泡剤は、ポリマー溶融物中に溶解するまたは分散させることが可能な気体である。この具体例による組成物は、一般に当業者に知られている方法によって、ポリマー溶融物中に気体を導入することにより作製される。本発明のポリマーに溶解するまたは分散させることが可能な当業者に知られている気体が使用され得る。気体は、好ましくは不活性である。本発明で好適な気体の例には、窒素、二酸化炭素、ブタン等が挙げられる。
【００２６】
本発明の方法の第二の具体例によると、発泡剤は、多孔形成剤である。当業者に知られている多孔形成剤が使用可能である。多孔形成剤は当業者に知られている方法に従いポリマーに導入される。多孔形成剤の例はジアゾカルボンアミドが挙げられる。この特定の方法によると、工程ａ）での温度は好ましくは多孔形成剤の分解温度以上である。
【００２７】
本発明の方法の第三の具体例によると、発泡剤は、ポリマー溶融物中に分解することができる揮発性化合物である。この具体例による組成物は、一般に当業者に知られている方法によって、ポリマー溶融物中に揮発性化合物を導入することにより作製される。本発明のポリマー中で分解することができる当業者に知られている揮発性化合物が使用され得る。本発明で好適な揮発性化合物の例には、ブタノールが挙げられる。
【００２８】
本発明の方法の第四の具体例によると、発泡剤は、加熱によってポリマーと化学的に反応可能である化合物である。一般にこの反応の間に気体が生じ、この気体が混合物の発泡の原因となる。これら化合物は当業者に知られている。ポリアミドと反応して、分解により二酸化炭素を生じる、例えば、ポリカーボネートからなるものが挙げられる。化学反応は、工程ａ）中に起こる。当業者に知られている組成物の作製方法がこのようにして使用されてもよい。例えば、ポリマー粉末と化合物との完全な混合物、またはポリマー微粒子と化合物との混合物を作製することが可能である。ポリマーは、化合物で表面を覆われた微粒子の形状でもよい。組成物の他の作製方法は、さまざまな混合物をスラリーにしている。
【００２９】
ポリマー溶融物中に化合物を導入することも可能である。
【００３０】
この第四の具体例によると、工程ａ）での温度は、ポリマーと化合物との間の反応および気体の発生が起こるのに充分であるべきである。
【００３１】
上述のさまざまな具体例の組み合わせは、本発明の方法の発泡性組成物を作製することに使用され得る。
【００３２】
発泡性組成物は、表面活性剤、例えばタルクなどの造核剤、可塑剤などのような添加剤を含んでよい。これらの添加剤は当業者に知られている。
【００３３】
発泡性組成物は、例えばガラス繊維などの補強充填剤、例えば二酸化チタンまたは硫化亜鉛などのつや消し剤、顔料、染料、熱安定剤または光安定剤、生物活性剤、防汚剤、帯電防止剤、難燃剤などのような他の化合物を含んでもよい。この一覧は、包括的性質を有するものではない。
【００３４】
本発明で、工程ａ）は大気圧以上に圧力を生じることができる混合装置において有利に行われる。工程ａ）は好ましくは押出機において、より好ましくは２軸押出機において行われる。
【００３５】
発泡性組成物は、上述の方法に従って作製され、工程ａ）中に使用される押出装置に導入され得る。組成物は、例えば溶融状態において、固体状態または流動状態に導入され得る。
【００３６】
発泡性組成物は、工程ａ）に従っての組成物の押出成形前に、工程ａ）中に使用されるものと同一の押出装置でその場でもまた作製され得る。
【００３７】
例えば、発泡性組成物は、上述の第一または第三の具体例に従う時、気体または揮発性化合物は、それぞれ、溶融状態の発泡性組成物のポリマーを収容している工程ａ）の押出装置のピストンまたはさやに導入され得る。
【００３８】
発泡を生じるためにダイに通して組成物を押し出すことからなる工程ａ）は、当業者に知られている標準の手法において行われる。
【００３９】
発泡材料を冷却し切断することからなる工程ｂ）は、ダイの出口に配置される粒化切断装置を用いて行うのが有利である。かかる粒化装置は、当業者に知られている。これは、ポリマーが押出し成形されるダイプレートに対向している少なくとも１つの切断装置と、１つの冷却装置とからなる。
【００４０】
切断装置は、一般に複数の刃、刃ホルダーおよび刃ホルダーを動かすモーターからなる。刃ホルダーは、たいてい回転式である。
【００４１】
冷却装置は、冷水を噴霧する装置からなり、切断装置およびダイプレートの近くに配置する。これは、当業者に知られている“高温切断”造粒機の場合である。切断装置とダイプレートは、水槽内にも配置され得る。これは、当業者に知られている水中造粒機の場合である。この水槽内の水は、一般に循環されており、切断装置で形成したポリマーの真珠状成形物を冷却し、それを乾燥装置へ確実に送る。乾燥は、水と真珠状成形物を分離する遠心分離機を用いて、またはサイクロン装置を用いて行うことができる。
【００４２】
かかる水中粒状化装置は、例えば米国特許第５，０５９，１０３号に記載されている。
【００４３】
発泡材料の冷却は、特に、取り付けることが可能である。
【００４４】
冷却装置の水は、一般に溶媒として使用される他の液体に置き換え得る。
【００４５】
工程ｂ）における冷却は、このように液体、好ましくは水を用いて行うのが有利である。
【００４６】
本発明での水中造粒機の使用は、連続した外皮を有する発泡ポリマーを主体とする真珠状成形物を得ることができる。良好な生産効率を有する真珠状成形物の作製が可能である。
【００４７】
本発明の方法に従って得られる真珠状成形物は、有利には１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下の直径を有する。真珠状成形物の大きさは、いくつかの要素に左右され、特にダイの穴の直径、押出量、切断回数に左右される。
【００４８】
本発明の方法により得られた真珠状成形物は、有利には０．８ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3以下の単位体積当たりの質量を有する。本発明の真珠状成形物の単位体積当たりの質量は、実施例で述べられる手順により測定される。
【００４９】
本発明は、連続した外皮を有する発泡ポリアミドまたはポリエステルを主体とする真珠状成形物にも関する。
【００５０】
このポリアミドまたはポリエステルを主体とする真珠状成形物は、有利には、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下の直径を有する。
【００５１】
本発明のポリアミドまたはポリエステルを主体とする真珠状成形物は、有利には、０．８ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3以下の単位体積当たりの質量を有する。本発明のポリアミドまたはポリエステルを主体とする真珠状成形物の単位体積当たりの質量は、実施例で述べられる手順により測定される。
【００５２】
本発明の発泡ポリマーを主体とする真珠状成形物は、例えば軽量構造など、建築または航空など多くの分野において、形成されたままの形状に使用され得る。それらは、熱圧着成形などの成形装置にも導入され得る。
【００５３】
本発明の詳細または利点は、本発明を限定するものではない。下記の実施例および添付の図面に照らしてより明確となる。
【００５４】
真珠状成形物の体積の測定
真珠状成形物の体積は、以下の手順に従って水置換により見積もられている。
【００５５】
・真珠状成形物の大きさに対して適した大きさの目盛り付き三角フラスコを縁まで水でいっぱいに注ぐ。これは水の体積Ｖ１に相当する。
・フラスコ＋水の集合体の質量を測定し、これをＭ１で表す。
・水をフラスコから出す。
・フラスコに真珠状成形物の質量 ｍ１を入れる。
・フラスコを再び縁まで水をいっぱいに注ぐ。
・水の充填は、金属の格子を用いて、真珠状成形物を入れたものの体積が、表面での真珠状成形物の存在にもかかわらずＶ１に等しくなるように注意しながら行われる。
・フラスコ＋水＋真珠状成形物の集合体の質量を測定し、これをＭ２で表す。
・真珠状成形物の単位体積当たりの質量は、つまり、
［ｍ１（／Ｍ１−Ｍ２＋ｍ１）］*ｄwater  （ｇ／ｃｍ3（ｄwater＝１ｇ／ｃｍ3））
と等しい。
【実施例】
【００５６】
実施例１
Rhodia Technical Fibers社より販売されているＰＡ６６粒体（132J00（登録商標）（９０％ ｗ／ｗ）参照）と、Bayer社より販売されているポリカーボネートの粒体（Makrolon 2207 （登録商標）（１０％ ｗ／ｗ）参照）との混合物を、Gala社より販売される（LPU Mod 5 参照）水中切断システムを具備した、Leistriz社より販売される２軸押出機（TSA-EMP 26-35（登録商標）参照）に導入する。２軸押出機の発熱体上の温度分布は、２７０−２８０−２８０−２８０−２８０−２８０（℃）であり、アダプターは２７２℃に保ち、ダイは３３０℃に熱する。スクリュの回転速度は２０１ｒｐｍにする。押出量は１５ｋｇ／ｈである。ダイは直径２．４ｍｍの単一の穴を構成し、切断水は８５℃に保つ。
【００５７】
刃ホルダーは２つの刃からなり、切断回数は２８００ｒｐｍである。
【００５８】
密度０．６ｇ／ｃｍ3を有する硬質な発泡ポリアミドの粒体が、この方法を経て得られる。
【００５９】
図１は、走査型顕微鏡で観察された、本発明の真珠状成形物の平面図を示す。真珠状成形物の連続した外皮が、この図において見られる。
【００６０】
図２は、走査型顕微鏡で観察された、本発明の真珠状成形物の断面図を示す。真珠状成形物の連続した外皮およびその内部の多孔性がこの図において見られる。
【００６１】
実施例２
Wellman社より購入したＰＥＴの粒体（Permaclear VI 84（登録商標）（８５％ ｗ／ｗ）参照）およびGE Plastics社より購入したポリカーボネートの粒体（Lexan 121-111（登録商標）（１５％ ｗ／ｗ）参照）を、Gala社より購入した水中用切断システム（LPU Mod 5 参照）を具備した、Leistriz社より購入した２軸押出機（TSA-EMP 26-35（登録商標）参照）に導入する。２軸押出機の発熱体上の温度分布は、２８０−３００−３１５−３３５−２７５（℃）であり、アダプターは２７２℃に保ち、ダイは３３０℃に熱する。スクリュの回転速度は２００ｒｐｍにする。押出量は、１５ｋｇ／ｈである。押出しダイは、直径２．４ｍｍの単一の口を構成し、切断水は８５℃に保つ。刃ホルダーは２つの刃からなり、切断速度は２８００ｒｐｍである。
【００６２】
密度０．７ｇ／ｃｍ3を有する硬質な発泡ＰＥＴの粒体が、この方法を経て得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】走査型顕微鏡で観察された、本発明の真珠状成形物の平面図を示す。
【図２】走査型顕微鏡で観察された、本発明の真珠状成形物の断面図を示す。
【図１】
2007516307.tif 000002
【図２】
2007516307.tif 000003
【国際調査報告】
2007516307.tif 000004
2007516307.tif 000005
2007516307.tif 000006
2007516307.tif 000007