(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー本体と、
樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパーと、
前記ホッパーより供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリューと、
シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポートとを有する押出機であって、
ガスポートが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜３５Ｄの位置に設けられ、
ガスポートとホッパーとの間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部とを気密に区画するためのシールリングを有し、
ガスポート下部のスクリュー溝が混練部のスクリュー溝よりも深い溝となっていることを特徴とする押出機。
【請求項２】
前記スクリューのＬ／Ｄが２０〜５０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の押出機。
【請求項３】
シリンダー本体と、
樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパーと、
前記ホッパーより供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリューと、
シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポートとを有する押出機であって、
ガスポートが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜２５Ｄの位置に設けられ、
ガスポートとホッパーとの間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部とを気密に区画するためのシールリングを有し、
ガスポート下部のスクリュー溝が混練部のスクリュー溝よりも深い溝となっていることを特徴とする押出機。
【請求項４】
前記スクリューのＬ／Ｄが２０〜３０の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の押出機。
【請求項５】
シリンダー本体と、
樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパーと、
前記ホッパーより供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリューと、
シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポートとを有する押出機であって、
ガスポートが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの２０Ｄ〜３５Ｄの位置に設けられ、
ガスポートとホッパーとの間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部とを気密に区画するためのシールリングを有し、
ホッパーとシールリングとの間の位置に、樹脂原料混練時に発生する水蒸気を除去するためのベントを有し、
ガスポート下部のスクリュー溝が混練部のスクリュー溝よりも深い溝となっていることを特徴とする押出機。
【請求項６】
前記スクリューのＬ／Ｄが３０〜５０であることを特徴とする請求項５に記載の押出機。
【請求項７】
ベントが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜２５Ｄの位置に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の押出機。
【請求項８】
ポリエステルと発泡ガスとを混練して、ポリエステル発泡成形体を作製するに際し、請求項１〜７のいずれかに記載の押出機を使用することを特徴とするポリエステル発泡成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な押出機およびそれを用いるポリエステル発泡成形体の成形方法に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
従来から飽和ポリエステルを主成分とする発泡体は、断熱材、緩衝材、容器等に使用されていた。
【０００３】
このような発泡体は、飽和ポリエステルと発泡ガスとを混練し、押出し成形することによって成形することによって作製されている。
ポリエステルを発泡成形する場合、通常、ブタン、ペンタン等の炭化水素ガスが、比較的高圧、たとえば５〜２０ＭＰａで用いられている。
【０００４】
ところで、このような炭化水素ガスを高圧で用いた成形法では、押出し成形機の操作性、炭化水素ガスの安全性などに問題点があった。
これに対し、炭酸ガスなどの不活性ガスを低圧で用いてポリエステル発泡体を作製することが知られているが、このような炭酸ガスを低圧で用いる場合であっても、発泡体の発泡性が低下したり、また仮に満足できる発泡倍率の成形体が得られても、非常に大きな気泡や小さな気泡が混在し、二次加工時のその不均一部分から破断したりするという問題があった。
【０００５】
このため、操作性、安全性に優れ、低圧で成形しても発泡性が低下することなく、均一な発泡体を得ることが可能な発泡成形方法の出現が望まれていた。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、不活性な炭酸ガス等を低圧で利用して、ポリエステルの発泡成形を可能にする方法を提案することを目的としている。
【０００７】
【発明の概要】
本発明に係る新規な押出機は、
シリンダー本体と、
樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパーと、
前記ホッパーより供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリューと、
シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポートとを有する押出機であって、
ガスポートが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜３５Ｄの位置に設けられ、
ガスポートとホッパーとの間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部とを気密に区画するためのシールリングを有し、
ガスポート下部のスクリュー溝が混練部のスクリュー溝よりも深い溝となっていることを特徴としている。
【０００８】
前記押出機は、スクリューのＬ／Ｄが２０〜５０の範囲にあることが好ましい。
本発明に係る押出機の１つの態様は、
シリンダー本体と、
樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパーと、
前記ホッパーより供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリューと、
シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポートとを有する押出機であって、
ガスポートが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜２５Ｄの位置に設けられ、
ガスポートとホッパーとの間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部とを気密に区画するためのシールリングを有し、
ガスポート下部のスクリュー溝が混練部のスクリュー溝よりも深い溝となっているものである。
【０００９】
このとき、スクリューのＬ／Ｄが２０〜３０の範囲にあることが好ましい。
また、本発明に係る新規な押出機の別の態様は、
シリンダー本体と、
樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパーと、
前記ホッパーより供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリューと、
シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポートとを有する押出機であって、
ガスポートが、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの２０Ｄ〜３５Ｄの位置に設けられ、
ガスポートとホッパーとの間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部とを気密に区画するためのシールリングを有し、
ホッパーとシールリングとの間の位置に、樹脂原料混練時に発生する水蒸気を除去するためのベントを有し、
ガスポート下部のスクリュー溝が混練部のスクリュー溝よりも深い溝となっているものである。
【００１０】
この押出機は、スクリューのＬ／Ｄが３０〜５０であることが好ましく、さらにベントがスクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜２５Ｄの位置に設けられていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るポリエステル発泡成形方法は、ポリエステルと発泡ガスとを混練してポリエステル発泡成形体を作製するに際し、上記押出機を使用することを特徴としている。
【００１２】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係る押出機およびポリエステル発泡成形方法について具体的に説明する。
【００１３】
第１図は、本発明に係る押出機のスクリュー部分の要部断面図であり、
シリンダー本体１と、樹脂原料をシリンダー本体に供給するためのホッパー６と、前記ホッパー６より供給された樹脂原料を溶融、混練するために、シリンダー本体内に配設された長さＬ、直径Ｄのスクリュー２と、シリンダー内に発泡ガスを導入するためのガスポート３とを有している。
【００１４】
発泡ガスの供給口（ガスポート）３は、ポリエステル樹脂が充分に溶融・乾燥され、水分を含まない状態になってから発泡ガスを供給できる位置に設けられていることが望ましい。このため、ガスポート３は、スクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜３５Ｄの位置（図１のＸ）に設けられている。
【００１５】
また、成形機には、ガスポート３とホッパー６との間に、樹脂原料を溶融、混練するための混練部７と、溶融した樹脂原料と発泡ガスとを混練するための発泡部８とを気密に区画するためのガスシールリング４を有している。このガスシールリングは、１つに限定されるものではなく、複数のガスシールリングがガスポート３とホッパー６との間に設けられていてもよい。さらにまた、必要に応じてガスポートの下流側（すなわち発泡部内）にも、さらにガスシールリングを設けていてもよい。なお、下流側にガスシールを設けない場合であっても、安定した発泡成形が可能である。
【００１６】
ガスポート下部のスクリュー溝５は、混練部７のスクリュー溝よりも深く、通常、混練部のスクリュー溝の深さの1.0倍より大きく1.6倍以下、好ましくは1.2〜1.6倍となっていることが望ましい。なお、本発明における溝の深さは、図２に示すように定義される。
【００１７】
スクリュー溝が浅い場合、溶融樹脂と発泡ガスとを混練する際にシリンダー内圧が高まり、ガス供給ボンベの圧力よりも高くなると、ガスポートに樹脂が逆流することがあるが、本発明の押出機のように、ガスポート下部のスクリュー溝を、混練部のスクリュー溝よりも深くしておくと、樹脂とシリンダー壁との間の空隙が大きくなり、溶融樹脂と発泡ガスとを混練する際に、シリンダー内圧がガス供給ボンベの圧力よりも高くなることが抑制され、ガスポートへの樹脂の逆流を防止することができる。ガスポート下部以外の発泡部８のスクリュー溝の深さは、混練部７のスクリュー溝の深さと同程度であることが望ましい。
【００１８】
また、このような押出機は、スクリューのＬ／Ｄが２０〜５０の範囲にあることが好ましい。
このような押出機は、ポリエステルと発泡ガスとを混練して、ポリエステル発泡成形体を作製するに際し、好適に使用される。
【００１９】
このような押出機は、樹脂原料として、充分に乾燥されたポリエステル原料を使用する場合、
上記押出機において、ガスポートがスクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜２５Ｄの位置に設けられているものを使用することが好ましい。この押出機では、スクリューのＬ／Ｄが２０〜３０の範囲にあることが望ましい。
【００２０】
また、ポリエステル原料中に水分が含まれている場合、図３に図示されるようなポリエステル原料混練時に発生する水蒸気を除去するためのベント９を有している押出機を使用するのが好ましい。このような樹脂原料中に水分が含まれている場合には、上記押出機において、ガスポートがスクリューの上流側端部よりスクリューの長さの２０Ｄ〜３５Ｄの位置に設けられているものを使用することが好ましい。この押出機では、スクリューのＬ／Ｄが３０〜５０の範囲にあることが好ましく、さらにベントがスクリューの上流側端部よりスクリューの長さの１０Ｄ〜２５Ｄの位置に設けられていることが好ましい。
【００２１】
ベント９下部のスクリュー溝１０は、混練部７（ベント下部９を除く）のスクリュー溝よりも深い溝となっていることが望ましい。
溝の深さは、通常、混練部７（ベント下部９を除く）のスクリュー溝の深さの１．０倍より大きく１．６倍以下、好ましくは１．２〜１．６倍となっていることが望ましい。このようにベント下部のスクリュー溝９を深くしておくと、ベント上部への樹脂の流出を防止できる。
【００２２】
このような押出機は、特に、原料中に０．２〜０．４重量％の水分が含まれているポリエステル原料を発泡成形する場合に好適である。
本発明に係るポリエステル発泡成形方法は、
上記のような押出機を用いて、ポリエステルと発泡ガスとを混練して、ポリエステル発泡成形体を作製する。
【００２３】
本発明でポリエステルを発泡させるために使用される発泡ガスは、不活性ガスであれば特に限定されるものではなく、二酸化炭素、窒素などの不活性ガス、とくに二酸化炭素が好ましいが、必要に応じてトリクロロモノフルオロエタン、ジクロロジフルオロメタン、モノクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン、ジクロロトリフルオロエタン、モノクロロジフルオロエタン、テトラフルオロエタン及びこれらの混合物も使用することができる。
【００２４】
本発明では、上記のような発泡ガスを貯蔵ボンベから押出機のガスポートに直接導入することも可能である。さらに、必要に応じて圧力コントロール器具を設けてもよい。
【００２５】
使用される発泡用ガスの圧力は、発泡倍率に応じて適宜選択され、通常２MPaないし５MPa程度であることが望ましい。
本発明で得られる発泡体の発泡倍率は、２倍ないし１０倍程度である。
【００２６】
本発明に係る成形方法で原料として使用されるポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレテートなどを主成分とする従来公知の種々のポリエステル樹脂が挙げられる。このようなポリエステル樹脂は、必要に応じて他の樹脂、ゴム、添加剤などの他の成分を含むものであってもよい。このような他の成分としては、ポリエステル成形品に積層されるポリオレフィン樹脂、エバール、アクリル樹脂、安定剤、充填剤、着色剤などの従来公知の種々の成分が挙げられる。
【００２７】
本発明で使用するポリエステル原料は、溶融時に高粘度であることが望ましい。このため、ポリエステル樹脂に多官能化合物等を含む配合物が配合されていてもよい。
【００２８】
このような配合物として、１分子当たり３個以上の官能基を有する多官能化合物：２〜３０重量％および濃縮担体樹脂：９８〜７０重量％とを含む配合物（多官能化合物濃縮物という）が好ましく使用される。
【００２９】
１分子当たり３個以上の官能基を有する多官能化合物としては、カルボキシル基、酸無水物基、ヒドロキシル基、グリシジル基等の官能基を有する芳香族化合物、脂肪族化合物、脂環族化合物などを例示できる。このような多官能化合物としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコール−ビス（アンヒドロトリメリテート）、グリセロール−トリス（アンヒドロトリメリテート）、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジグリシジルテレフタレート、テトラデカン-1,4-ジカルボン酸グリシジルエステル等を挙げることができ、特に無水ピロメリット酸が好ましい。
【００３０】
前記多官能化合物の濃縮担体樹脂としては、ポリエチレンなどのポリオレフィンが好適に使用される。このようなポリエチレンとして、特にASTM D-1238, 190℃, 荷重2140kgで測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．２〜２５ｇ／１０分、好ましくは１〜２０ｇ／１０分の範囲にある低密度ポリエチレンが望ましく使用される。
【００３１】
多官能化合物濃縮物中の多官能化合物と濃縮担体樹脂との合計を１００重量％としたとき、多官能化合物の割合は、通常２〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％であり、ポリエチレンの割合は９８〜７０重量％、好ましくは９５〜８０重量％であることが望ましい。このような割合で多官能化合物が配合されていると、濃縮担体樹脂中での多官能化合物の分散性が優れるようになる。
【００３２】
多官能化合物濃縮物は、多官能化合物とポリエチレンとを前記割合で溶融混練することにより得ることができる。通常、多官能化合物濃縮物はペレット化して使用する。
【００３３】
本発明で使用されるポリエステル原料としては、多官能化合物濃縮物が１〜１０重量％、好ましくは２〜８重量％、ポリエステル樹脂が９９〜９０重量％、好ましくは９８〜９２重量％の量で含まれているものが望ましい。このようなポリエステル原料は、前記配合比となるように、ポリエステル樹脂と多官能化合物濃縮物とを溶融混練することによって作製することができる。
【００３４】
本発明では、このポリエステル原料溶融混練物を一旦粉末またはペレットに変え、発泡成形に使用してもよい。また、粉末やペレットを経ることなく１つの成形機内で溶融混練し、連続して発泡成形してもよい。
【００３５】
本発明に係る発泡成形方法では、前記ポリエステル原料を前記押出機内で溶融したのち、押出機内の溶融樹脂に加圧下に発泡ガスを導入し、フィルム状、シート状、中空状、円筒状、ブロック状またはその他の形状に押出して発泡させる。
【００３６】
押出機での溶融時の樹脂温度はポリエステル樹脂の溶融する温度以上、例えば２４０〜３１０℃の温度範囲が好ましい。
以下、本発明に係るポリエステル発泡成形方法の具体例について記す。
【００３７】
i)ポリエステル原料を上記成形機に供給し、溶融したのち、加圧下、通常２ＭＰａ以上、好ましくは５〜１５ＭＰａの加圧下で二酸化炭素等の発泡ガスを注入して、例えば２５０〜３００℃、好ましくは２５５〜２８０℃に加熱混練し、ダイから押し出した直後に発泡させる方法。
【００３８】
ii)ポリエステル原料を上記成形機に供給し、溶融したのち、加圧下、通常２ＭＰａ以上、好ましくは５〜１５ＭＰａの加圧下で二酸化炭素等の発泡ガスを注入して、例えば２５０〜３００℃、好ましくは２５５〜２８０℃に加熱混練し、連続チューブとし、インフレーション成形しながら発泡させる方法。
【００３９】
発泡ガスの導入量は、溶融混合物の量に対して、通常０．０５〜５０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％である。
本発明の発泡成形で得られる成形体の形状は特に制限がなく、フィルム状、シート状、中空状、円筒状、ブロック状、その他どのような形状でもよい。
さらに例えば押出ラミネート法等により他の物品と積層する等の二次加工を施してもよい。
【００４０】
発泡体をシート状に押出す場合は、１００℃以下の温度に調節された１個もしくは複数個の冷却ロールで冷却、固化させる。その際、発泡体は必要に応じて巻き取るか、任意の長さに切断される。
【００４１】
このような本発明に係る発泡成形方法によれば、発泡セルが均一で、しかも高発泡倍率の発泡体を効率よく得ることができる。
なお、発泡倍率は特に制限されないが、通常２〜１０倍程度であることが望ましい。また、発泡セル径は、通常、１〜４００μ、好ましくは５０〜４００μの範囲にあることが望ましい。
【００４２】
こうして得られたポリエステル発泡体は、断熱材、緩衝材、容器等の所望の用途に使用できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、操作性、安全性に優れ、炭酸ガスなどの不活性ガスを使用し低圧で成形しても発泡性が低下することなく、均一なポリエステル発泡体を得ることができる。
【００４４】
このようなポリエステル発泡体は、断熱材、緩衝材、容器等の用途に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡成形に利用される押出機のスクリュー部の要部断面図である。
【図２】本発明の発泡成形に利用される押出機のスクリュー部のみを拡大した要部断面図である。
【図３】本発明の発泡成形に利用されるベント付押出機のスクリュー部の要部断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・押出機のシリンダー
２・・・・・・・・・・スクリュー
３・・・・・・・・・・ガスポート
４・・・・・・・・・・シールリング
５・・・・・・・・・・ガスポート下部のスクリュー深溝
６・・・・・・・・・・ホッパー
７・・・・・・・・・・混練部
８・・・・・・・・・・発泡部
９・・・・・・・・・・ベント
１０・・・・・・・・・・ベント下部のスクリュー深溝
Ｄ・・・・・・・・・・スクリューの直径
Ｘ・・・・・・・・・・ガスポートのシリンダーでの上流側からの距離
【図１】
0003750967.tif 000002
【図２】
0003750967.tif 000003
【図３】
0003750967.tif 000004