(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低倍率ポリオレフィン系樹脂発泡粒子に耐圧容器内で発泡剤を気相含浸させることにより発泡能を付与したのち、同一容器内を加圧状態に保持しながら当該発泡粒子を加熱し、ついで耐圧容器外へ当該発泡粒子を払い出すことを特徴とする高倍率に２次発泡させたポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低倍率ポリオレフィン系樹脂発泡粒子に発泡能を付与したのち、加熱し、当該発泡粒子を高倍率に２次発泡させたポリオレフィン系樹脂発泡粒子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
型内発泡成形ではポリオレフィン系樹脂発泡粒子が多く使用されているが、これらの発泡粒子は低倍率から高倍率なものまである。とりわけ高倍率発泡粒子は低倍率発泡粒子に発泡能を付与して加熱処理などによって２次発泡を行なうことによって得られることが多く、この２次発泡方法もいろいろ提案されている（特開昭５８−１３６６３４号公報、特開昭５８−６５７３４号公報、特開昭６１−２９１１０７号公報、特開平１０−２３７２１２号公報）。
【０００３】
これらの２次発泡方法では、低倍率発泡粒子に発泡剤を含浸させて発泡能を付与したのち、この発泡粒子を加熱処理などで２次発泡させているが、発泡能を付与するのに使用される機器と２次発泡させるのに使用される機器が別々であり、発泡能を付与された当該発泡粒子は輸送や計量などの工程を経て２次発泡機器に投入される。
【０００４】
しかし、前記輸送や計量などの工程は大気圧下であることが多く、これらの工程が介在すると当該発泡粒子に発泡能を付与するために含浸された発泡剤の一部が大気中へ放散し、発泡能が減少する欠点がある。この発泡能の減少量は均一ではなく発泡粒子間でばらついており、２次発泡後の発泡粒子の倍率にもばらつきが出てくる。また、発泡能付与工程、輸送・計量工程、２次発泡工程が別々に存在すると、装置がコンパクトにならず、設備費も高い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、低倍率発泡粒子に発泡能を付与する工程と２次発泡工程とを同一機器で行ない、当該発泡粒子の両工程間の輸送や計量を省略することによって従来の欠点である当該発泡粒子の発泡能の減少を防止し、かつ、装置もコンパクトで安くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、低倍率ポリオレフィン系樹脂発泡粒子に耐圧容器内で発泡剤を気相含浸させることにより発泡能を付与したのち、同一容器内を加圧状態に保持しながら当該発泡粒子を加熱し、ついで耐圧容器外へ当該発泡粒子を払い出すことを特徴とする高倍率に２次発泡させたポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製法に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、耐圧容器に低倍率ポリオレフィン系樹脂発泡粒子（以下、低倍率ＰＯ発泡粒子ともいう）が投入され、発泡剤が気相含浸せしめられ、発泡能が付与される。
【０００８】
低倍率ＰＯ発泡粒子を構成するポリオレフィン系樹脂としては、一般にポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造に使用されるものであればとくに限定なく使用することができる。
【０００９】
前記ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、たとえばエチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム三元共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、ホモポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体などのポリエチレン系樹脂、そのほかポリブテン、ポリペンテンなどがあげられる。これらのポリオレフィン系樹脂は無架橋の状態で用いてもよく、パーオキサイドや放射線などにより架橋させて用いてもよい。これらのうちでは、エチレン−プロピレンランダム共重合体（エチレン単位含有率１〜１０重量％程度）が高倍率の２次発泡粒子が得られやすく、また、得られる成形体の機械的強度、耐熱性が良好である点から好ましい。
【００１０】
低倍率ＰＯ発泡粒子における低倍率とは、さらに高倍率に２次発泡せしめられる倍率のことであり、通常、高倍率発泡粒子の範疇に入る発泡倍率でも２次発泡により、さらに高倍率にされる場合は含まれる。低倍率としては１．５〜３０倍、さらには３〜２０倍の範囲が入る。前記発泡倍率が低すぎるものは、高倍率に二次発泡させるのが困難となり、高すぎるものは本発明の特徴である装置のコンパクト化が困難となる。
【００１１】
前記気相含浸せしめられる発泡剤としては、たとえばチッ素を主成分とするガス、ブタンなどの低沸点有機化合物からの有機ガスなどがあげられる。
【００１２】
前記チッ素を主成分とするガスとして、空気（エアー）のような無機ガスを用いる場合には、低コストで有利である。
【００１３】
なお、発泡剤としてチッ素を主成分とする無機ガスと低沸点有機化合物からの有機ガスとの混合ガスを用いる場合には、発泡能を付与させるための処理時間を短縮させ、かつ、発泡能をより大きくすることができるが、使用された発泡剤は２次発泡工程で大気中に放出されるので、空気を使用するのが好ましい。
【００１４】
低倍率ＰＯ発泡粒子が投入される耐圧容器としては、投入された低倍率ＰＯ発泡粒子に発泡剤を気相含浸させて発泡能を付与することができ、かつ、そののち行なわれる加圧状態での加熱、該容器外への払い出しによる前記粒子の２次発泡を行なうことができる耐圧容器であればよい。
【００１５】
前記耐圧容器の容量は、低倍率ＰＯ発泡粒子の投入量などに応じたものであればよく、とくに限定はないが、投入される低倍率ＰＯ発泡粒子の嵩容積の１．５〜１０倍、さらには２〜５倍であるのが一般的である。たとえば発泡倍率が５倍の低倍率ＰＯ発泡粒子が２０リットル投入される場合には３０〜２００リットル、発泡倍率が１２倍の低倍率ＰＯ発泡粒子が４０リットル投入される場合には６０〜４００リットルのものが通常使用される。
【００１６】
前記耐圧容器の形状にもとくに限定はない。発泡剤を気相含浸させる際や粒子を払い出す際に撹拌を行なうなどする場合には、それに適した形状であるのが好ましい。一般的には、耐圧強度、製作コスト、設置面積なども考慮して、半楕円形または半球形の鏡板を有する円筒の形状のものが用いられる。
【００１７】
前記気相含浸は、たとえば前記耐圧容器中に低倍率ＰＯ発泡粒子を投入したのち、従来どおりの方法で行なえばよく、発泡剤を気相含浸させるのに必要な圧力に到達するまで導入することにより行なわれる。この際、発泡剤の含浸を促進させるために、加熱した発泡剤を循環させてもよい。撹拌は容器内での粒子の温度が均一な状態になるようにするのが好ましい。
【００１８】
気相含浸させるのに必要な圧力は、低倍率ＰＯ発泡粒子の種類、目的とする２次発泡倍率などに適したものであればよく、とくに限定はない。一般的には、１．５〜５０kg/cm2（abs）、さらには５〜３０kg/cm2（abs）であるのが好ましい。１．５kg/cm2（abs）未満になると発泡剤の気相含浸が不充分となり、高倍率粒子が得られにくくなる傾向が生じ、５０kg/cm2（abs）をこえると高圧により圧縮された低倍率粒子の回復に時間がかかり、気相含浸しにくくなる傾向が生じる。なお、低倍率ＰＯ発泡粒子の発泡倍率が低いほど高圧で短時間、発泡倍率が高いほど低圧で長時間圧力を加えた方が気相含浸の効率がよい。
【００１９】
発泡剤導入の際および導入後の耐圧容器内の温度は、発泡剤の含浸を促進させる点から、３０〜１２０℃、さらには６０〜１００℃であるのが好ましい。３０℃未満になると発泡剤の含浸の促進効果が得られにくくなる傾向が生じ、１２０℃をこえると粒子の熱収縮や粒子同士が融着する傾向が生じる。
【００２０】
気相含浸に要する時間は、二次発泡性、生産性の点から、発泡剤導入後、所定の圧力、温度にしたのち３０〜６００分、さらには６０〜３６０分であるのが好ましい。３０分未満では、充分に発泡剤を低倍率ＰＯ発泡粒子に含浸することができず、高倍率ＰＯ発泡粒子が得られにくくなる傾向があり、６００分をこえると生産性の点から問題となる傾向がある。
【００２１】
気相含浸を行なったのちの発泡能が付与された低倍率ＰＯ発泡粒子内部に含浸されている発泡剤の内部圧力は、一般に１．５〜１０kg/cm2（abs）、さらには２〜５kg/cm2（abs）となる。
【００２２】
低倍率ＰＯ発泡粒子に発泡能を付与したのちは、同一容器内を加圧状態に保持しながら当該発泡粒子を加熱し、ついで耐圧容器外へ当該発泡粒子を払い出すことにより、高倍率に２次発泡させたポリオレフィン系樹脂発泡粒子が製造される。
【００２３】
前記同一容器内を加圧状態に保持しながらとは、耐圧容器内の圧力を低倍率ＰＯ発泡粒子内部に含浸されている発泡剤の内部圧力を下回らない圧力範囲内に保持したままのことであり、さらに粒子内部圧力よりも１kg/cm2（abs）以上上回らないようにすることをいう。
【００２４】
前記加熱は、低倍率ＰＯ発泡粒子をその軟化温度以上、好ましくは軟化温度＋５〜３０℃まで加熱することをいい、たとえば耐圧容器内を撹拌しながら加熱媒体を耐圧容器内に供給するなどすることにより行なえばよい。前記温度が高すぎると粒子同士の融着や得られた２次発泡粒子の物性が低下する傾向が生じ、低すぎると高倍率の２次発泡粒子が得られにくくなる傾向が生じる。
【００２５】
前記加熱媒体としては水蒸気を使用してもよく、耐圧容器内の発泡剤を熱交換器とブロワなどを用いて加熱することによって加熱媒体としてもよい。
【００２６】
前記加熱に要する時間は、２次発泡性、生産性の点から、所定の温度になったのち０．１〜１０分、さらには０．５〜５分であるのが好ましい。前記時間が長すぎても２次発泡粒子の倍率はそれ以上高くならず、生産性がわるくなる傾向が生じ、短かすぎると加熱が不充分で高倍率の２次発泡粒子が得られにくくなる傾向が生じる。
【００２７】
かくして発泡能が付与され、軟化温度以上まで加熱された低倍率ＰＯ発泡粒子は、耐圧容器内では発泡剤（気体）の加圧下にあるため発泡することがなく、発泡剤が放散して発泡能が減少することもない。
【００２８】
前記発泡能が付与され、加熱された発泡粒子の耐圧容器外への払い出しは、耐圧容器の払い出し弁を開放することによって耐圧容器の内圧を大気圧まで瞬時に低下させることにより行なわれる。耐圧容器外へ払い出された前記発泡能が付与され、軟化温度以上まで加熱された低倍率ＰＯ発泡粒子は２次発泡し、目的とする高倍率に２次発泡させたポリオレフィン系樹脂発泡粒子が得られる。
【００２９】
耐圧容器の払い出し弁は、通常、貯槽まで配管により接続されているので、払い出し弁の開放と同時に当該粒子は主に配管内で２次発泡しながら貯槽まで圧送される。２次発泡（払い出し）後、耐圧容器内には２次発泡粒子が一部残留するが、耐圧容器の撹拌を継続しながら発泡剤などを供給するなどすることによって、残留している２次発泡粒子を貯槽まで容易に圧送することができる。
【００３０】
かくして低倍率ＰＯ発泡粒子に発泡能を付与する工程と２次発泡工程とを同一機器で行なうことができ、かつ、発泡能を付与された低倍率ＰＯ発泡粒子は加熱されても耐圧容器内の圧力が該粒子の内部圧力と同等またはそれ以上であるため、該粒子は払い出し弁が解放されるまでは耐圧容器内で２次発泡せず、耐圧容器の容積は該粒子を２次発泡前に撹拌混合できる最小限の容積であれば充分であり、装置がコンパクトで安いものになる。
【００３１】
なお、得られる高倍率に２次発泡させたポリオレフィン系樹脂粒子の発泡倍率は、一般に３〜５０倍、好ましくは５〜４０倍である。なお、この発泡倍率は、一般に、低倍率ＰＯ発泡粒子の発泡倍率の１．２５〜３３倍、さらには１．５〜１３倍である。
【００３２】
【実施例】
つぎに、本発明の製法を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３３】
実施例１
本実施例で用いた発泡能付与工程と２次発泡工程とを同一機器で行なう装置の概略を図１に示す。なお、図１中、Ｘはエアー、Ｙは水蒸気、１は耐圧容器、２は撹拌器、３は原料投入口、４は圧力計、５は温度計、６は後述する低倍率ポリプロピレン系樹脂発泡粒子、７は熱交換器、８はブロワ、９は貯槽、１０ａは払い出し弁、１０ｂはエアー放出弁、１０ｃはエアー供給弁、１０ｄはエアー循環出口弁、１０ｅはエアー循環入口弁、１０ｆは水蒸気供給弁、１１は配管を示す。
【００３４】
発泡倍率１２倍の低倍率ポリプロピレン系樹脂発泡粒子（基材樹脂はプロピレン−エチレンランダム共重合体、密度０．９０g/cm3、ＭＩ＝１０g/10分、エチレン単位含有量３重量％）(以下、低倍率ＰＰ発泡粒子という)を１６０リットルの耐圧容器１へ原料投入口３から嵩容積で４０リットル仕込んだのちに、ブロワ８を用いて耐圧容器内部と熱交換器７をエアー循環させながらエアー供給弁１０ｃを通してエアーＸを供給することによって耐圧容器の内圧を２１kg/cm2(abs)、内温１００℃にした。この状態でエアー循環を継続しながら３時間保持し、エアーを気相含浸させた。気相含浸後の低倍率ＰＰ発泡粒子内部に含浸されている空気の内部圧力は４kg/cm2(abs)であった。
【００３５】
つぎにエアー放出弁１０ｂを開にして耐圧容器内の圧力を４．２kg/cm2(abs)まで低下させたのち、耐圧容器内を撹拌機２を用いて撹拌しながら耐圧容器内温度をさらに１３０℃まで加熱した。この状態で５分間保持後、払い出し弁１０ａを開にし、耐圧容器内の圧力を開放することによって低倍率ＰＰ発泡粒子を払い出し、配管１１中で２次発泡させながら貯槽９へ圧送した。耐圧容器内に一部残留した２次発泡粒子はエアーＸをエアー供給弁１０ｃから追加供給することにより貯槽へ圧送した。
【００３６】
かくして得られた２次発泡粒子の倍率は２４倍であった。
【００３７】
実施例２
実施例１と同様の装置を用い、実施例１と同様に倍率１２倍の低倍率ポリプロピレン系樹脂発泡粒子（低倍率ＰＰ発泡粒子）を耐圧容器１に嵩容積で４０リットル仕込んだのちに、実施例１と同様の操作で耐圧容器の内圧を１１kg/cm2(abs)、内温を１００℃にした。この状態でエアー循環を継続しながら１時間保持し、エアーを気相含浸した。気相含浸後の低倍率ＰＰ発泡粒子の内部に含浸されている空気の内部圧力は３kg/cm2(abs)であった。
【００３８】
つぎにエアー放出弁１０ｂを開にして耐圧容器内の圧力を３．２kg/cm2(abs)まで低下させたのち、エアー循環を停止し、ついで耐圧容器内を撹拌しながら水蒸気供給弁１０ｆを通して水蒸気Ｙを耐圧容器内に供給して耐圧容器内の圧力を５．６kg/cm2(abs)（エアー圧 ＋ 水蒸気圧）、温度を１３０℃にし、９０秒間保持した後、水蒸気供給弁１０ｆを閉にして水蒸気供給を停止してから実施例１と同様に払い出し弁１０ａを開にして低倍率ＰＰ発泡粒子を２次発泡させながら貯槽９へ圧送した。
【００３９】
かくして得られた２次発泡粒子の倍率は27倍であった。
【００４０】
【発明の効果】
低倍率ＰＯ発泡粒子への発泡能付与工程と２次発泡工程とを同一機器で行なうことによって、従来の欠点であった発泡能付与工程と２次発泡工程との工程間で発生する発泡能付与後の低倍率ＰＯ発泡粒子の発泡能減少が防止でき、かつ、装置もコンパクトで安くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた低倍率ＰＯ発泡粒子への発泡能付与工程と２次発泡工程とを同一機器で行なう装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
Ｘ  エアー
Ｙ  水蒸気
１  耐圧容器
２  撹拌機
３  原料投入口
４  圧力計
５  温度計
６  低倍率ポリプロピレン系樹脂発泡粒子
７  熱交換器
８  ブロワ
９  貯槽
１０ａ  払い出し弁
１０ｂ  エアー放出弁
１０ｃ  エアー供給弁
１０ｄ  エアー循環出口弁
１０ｅ  エアー循環入口弁
１０ｆ  水蒸気供給弁
１１  配管
【図１】
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