热塑性树脂发泡颗粒的制造方法、及热塑性树脂发泡颗粒

文档序号:54155 发布日期:2021-09-28 浏览:42次 >En<

阅读说明:本技术 热塑性树脂发泡颗粒的制造方法、及热塑性树脂发泡颗粒 (Method for producing thermoplastic resin foamed particles, and thermoplastic resin foamed particles ) 是由 早瀬勇贵 于 2020-01-21 设计创作,主要内容包括:本发明的目的是得到:在低发泡倍率情况下,至少发泡倍率的不均匀得到改善,且在高发泡倍率情况下,至少泡室结构均匀的热塑性树脂发泡颗粒。本发明的制造方法使用二氧化碳气体作为发泡剂,将树脂颗粒(9)的分散液加热加压,然后,将该分散液从耐压容器(7)的节流盘1排向比耐压容器(7)内的内压低的气氛下的低压容器(13),从而其与曲面(14a)碰撞。(The purpose of the invention is to obtain: at a low expansion ratio, at least unevenness of the expansion ratio is improved, and at a high expansion ratio, at least cell structure-uniform thermoplastic resin expanded particles. The production method of the present invention uses carbon dioxide gas as a foaming agent, heats and pressurizes a dispersion of resin particles (9), and then discharges the dispersion from a throttle disk 1 of a pressure-resistant container (7) into a low-pressure container (13) in an atmosphere lower than the internal pressure of the pressure-resistant container (7), so that the dispersion collides with a curved surface (14 a).)

热塑性树脂发泡颗粒的制造方法、及热塑性树脂发泡颗粒

技术领域

本发明涉及热塑性树脂发泡颗粒的制造方法、及热塑性树脂发泡颗粒。

背景技术

作为现有技术,公知的发泡颗粒制造方法是将热塑性树脂颗粒在耐压容器内分散在水性分散介质中,加热至所述热塑性树脂的软化温度以上的温度并加压,然后,将该热塑性树脂颗粒排向压力比所述容器内低的气氛从而使其发泡。另外,根据需要将发泡剂分散在容器内的方法也是公知的。

例如,专利文献1~3揭载的技术在将聚烯烃系树脂颗粒排向压力比所述容器内低的气氛从而使其发泡时,使发泡颗粒从耐压容器的排出部向碰撞板或容器壁碰撞。由此,能够降低发泡颗粒的发泡倍率的不均匀。

(现有技术文献)

专利文献1:日本专利第3963720号

专利文献2:日本专利第4747472号

专利文献3:日本专利第4818101号

发明内容

(发明所要解决的课题)

通常,发泡倍率越低的发泡颗粒具有发泡颗粒的发泡倍率越不均匀的倾向。另一方面,发泡倍率越高的发泡颗粒具有泡室结构越均匀的倾向。上述现有技术在以上方面尚有改进的余地。

本发明的一个方面的目的是实现:在低发泡倍率情况下,至少发泡倍率的不均匀得到改善,且在高发泡倍率情况下,至少泡室结构均匀的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法;及热塑性树脂发泡颗粒。

(用以解决课题的技术手段)

为解决上述课题,本发明的一个方面的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法包括:分散液制备工序,在耐压容器内将热塑性树脂颗粒分散在水性分散介质中从而制备分散液;以及发泡工序,使用二氧化碳气体作为发泡剂,将所述分散液加热至所述热塑性树脂颗粒的软化温度以上的温度并加压,然后排向压力比所述耐压容器内的内压低的气氛从而发泡,其中,所述发泡工序包括碰撞工序,该碰撞工序在所述耐压容器中的混合物被从排出部排出时,使该混合物与曲面碰撞。

另外,为解决上述课题,本发明的一个方面的热塑性树脂发泡颗粒的发泡倍率为10~25倍,构成该热塑性树脂发泡颗粒的颗粒泡室的泡室径之间的差为70μm以下。

(发明效果)

根据本发明的一个方面,能够得到:在低发泡倍率情况下,至少发泡倍率的不均匀得到改善,且在高发泡倍率情况下,至少泡室结构均匀的热塑性树脂发泡颗粒。

附图说明

图1是本发明的实施方式的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中所用的发泡装置的一例概略结构。

图2是本发明的实施方式的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中所用的节流盘的结构正面图。

图3是图2所示的节流盘1的变形例的结构正面图。

图4是本发明的实施方式的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中所用的节流盘的结构截面图。

<附图标记说明>

1 节流盘(排出部)

2 筒体

3 节流板

4 狭长形状

5 节流口

6 排出配管

7 耐压容器

8 阀

9 树脂颗粒

10 水性分散介质

11 发泡颗粒

14 碰撞板

14a 曲面

13 低压容器

具体实施方式

以下,对本发明的一实施方式进行说明,但本发明不限定于此。本发明不限定为以下说明的各方案,可在说明书所示的范围内进行各种变更。另外,对不同实施方式或实施例中分别揭载的技术手段进行适当组合而得到的实施方式及实施例也包含在本发明的技术范围内。并且,可对各实施方式中分别揭载的技术手段进行适当组合,从而形成新的技术特征。另外,本说明书中记载的所有学术文献及专利文献,均作为参考文献援用于本说明书中。另外,本说明书中若无特别说明,则表示数值范围的“A~B”是指“A以上(包含A且大于A)B以下(包含B且小于B)”。

1.本实施方式的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法

本发明人对上述课题锐意研究,结果独自发现将耐压容器的内容物从排出部排出时,使其与具有特定构造的部件碰撞,则制造低发泡倍率的发泡颗粒时,至少能够改善发泡倍率的不均匀。并且,独自发现制造高发泡倍率的发泡颗粒时,至少泡室结构能够均匀。本发明人基于这些发现,完成了本实施方式。

也就是说,本实施方式的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法(以下,简称为本方法)包括:分散液制备工序,在耐压容器内将热塑性树脂颗粒分散在水性分散介质中从而制备分散液;以及发泡工序,使用二氧化碳气体作为发泡剂,将所述分散液加热至所述热塑性树脂颗粒的软化温度以上的温度并加压,然后排向压力比所述耐压容器内的内压低的气氛从而发泡,其中,所述发泡工序包括碰撞工序,该碰撞工序在所述耐压容器中的混合物被从排出部排出时,使该混合物与曲面碰撞。

2.热塑性树脂发泡颗粒的材料

本实施方式所用的热塑性树脂颗粒的基料树脂为一般公知的发泡性热塑性树脂即可,并无特别限定。作为所述热塑性树脂,例如,可举出聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚苯醚系树脂、聚酰胺系树脂、及它们的混合物等。所述热塑性树脂优选聚烯烃系树脂、或聚酯系树脂。作为聚酯系树脂,例如,可举出脂肪族系聚酯树脂、芳族系聚酯树脂、脂肪族芳族系聚酯树脂等。作为聚酯系树脂的具体例子,例如可举出聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(己二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。另外,聚羟基脂肪酸酯是选自聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)(PHBH)、聚(3-羟基丁酸酯)(P3HB)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P3HB4HB)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基辛酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基十八酸酯)的至少1种。这些之中,优选使用聚烯烃系树脂。以下,对使用聚烯烃系树脂作为热塑性树脂颗粒的基料树脂的实施方式进行说明。但本实施方式可使用的热塑性树脂颗粒的基料树脂不限定为聚烯烃系树脂。

2-1.聚烯烃系树脂

聚烯烃系树脂作为聚烯烃系树脂颗粒的基料树脂,其是指含有50重量%以上、优选80重量%以上、更优选90重量%以上烯烃单元的树脂。作为聚烯烃系树脂的具体例子,例如,可举出高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、低分子量聚乙烯等聚乙烯类;丙稀均聚物;乙烯-丙稀无规共聚物、乙烯-丙稀-1-丁烯无规共聚物、丙稀-1-丁烯无规共聚物等α-烯烃-丙稀无规共聚物、以及α-烯烃-丙稀嵌段共聚物等聚丙稀类;丙稀均聚物、聚丁烯等其他聚烯烃均聚物类;等。这些可以单独使用或并用2种以上。

这些之中,乙烯-丙稀无规共聚物、乙烯-丙稀-1-丁烯无规共聚物、及丙稀-1-丁烯无规共聚物在形成为发泡颗粒时呈现良好的发泡性,因此优选。

另外,在不影响聚烯烃系树脂的特性的范围内,该基料树脂中可混合有除聚烯烃系树脂之外的其他热塑性树脂,例如聚苯乙烯、聚丁烯、离聚物等。

另外,为了便于制造发泡颗粒,通常优选用挤出机、捏合机、班伯里搅拌机、辊等使聚烯烃系树脂熔融,并预先加工为圆柱状、椭圆状、球状、立方体、长方体等树脂颗粒。另外,树脂颗粒也称为小粒料。

聚烯烃系树脂颗粒每粒的重量为0.1~30mg,更优选0.3~10mg。

2-2.向聚烯烃系树脂中加入的添加剂

若向聚烯烃系树脂中加入添加剂,则优选在制造所述聚烯烃系树脂颗粒之前,使用搅拌器等将聚烯烃系树脂和添加剂混合。作为添加剂的具体例子,可举出泡室成核剂(Cell nucleating agents,简称成核剂)。另外,若使用丙烷、丁烷、戊烷、己烷等烷烃系发泡剂,则作为成核剂,一般使用滑石、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、氧化钛、膨润土、硫酸钡等无机成核剂。泡室成核剂的添加量根据所用的聚烯烃系树脂的种类、泡室成核剂的种类而不同,不能统一规定,但相对于聚烯烃系树脂100重量份,泡室成核剂的添加量优选大约为0.001重量份以上且2重量份以下。

另外,本方法使用二氧化碳气体(二氧化碳)作为发泡剂,优选使用所述无机成核剂及/或亲水性物质。若使用水来作为水系分散物的分散介质,则使聚烯烃系树脂浸渍有水,将浸渍了的水与其他发泡剂一起,或单独作为发泡剂起作用。

所述亲水性物质用于使聚烯烃系树脂浸渍有更多的水分。作为亲水性物质的具体例子,可举出氯化钠、氯化钙、氯化镁、硼砂、硼酸锌等无机物质;或者,甘油、三聚氰胺、异氰尿酸、三聚氰胺·异氰尿酸缩合物;聚乙二醇、或聚环氧乙烷等聚醚、将聚醚加成于聚丙稀等而形成的加成物、及它们的聚合物混合体;乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物的碱金属盐、丁二烯-(甲基)丙烯酸共聚物的碱金属盐、羧化丁腈橡胶的碱金属盐、异丁烯-马来酸酐共聚物的碱金属盐、聚(甲基)丙烯酸的碱金属盐等聚合物;等有机物。这些亲水性物质可单独使用或并用2种以上。

相对于聚烯烃系树脂100重量份,亲水性物质的添加量优选为0.005重量份以上且2重量份以下。更优选为0.005重量份以上且1重量份以下。可通过调整亲水性物质的种类及量,来调整聚烯烃系树脂发泡颗粒的平均气泡径。

此外,制造聚烯烃系树脂颗粒时,根据需要,可在不影响聚烯烃系树脂的特性的范围内,添加着色剂、抗静电剂、抗氧化剂、磷系处理稳定剂、内酯系处理稳定剂、金属钝化剂、苯并三唑系紫外线吸收剂、苯甲酸酯系光稳定剂、受阻胺系光稳定剂、阻燃剂、阻燃助剂、酸中和剂、晶体成核剂、酰胺系添加剂等添加剂。

2-3.发泡剂

本方法中,所述发泡工序所用的发泡剂是二氧化碳气体(二氧化碳)。本方法是将二氧化碳气体用作发泡剂的方法即可,将二氧化碳气体与现有公知的发泡剂并用的方法也包含在本方法的范畴内。作为现有公知的发泡剂,可使用丙烷、异丁烷、丁烷、戊烷、己烷等挥发性的烷烃系发泡剂、及空气、氮气、水等无机气体。

1-4.分散剂及分散助剂

作为所述水性分散介质,优选使用水。将甲醇、乙醇、乙二醇、甘油等添加到水中而得到的分散介质也可用作水系分散剂。

为了防止聚烯烃系树脂颗粒彼此融接,水系分散介质中,优选使用分散剂。作为分散剂的具体例子,例如,可举出磷酸三钙、磷酸三镁、氧化钛、碱式碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石、粘土等无机系分散剂。这些之中,磷酸三钙、硫酸钡、高岭土即使用量较少,也能够使耐压容器内的含聚烯烃系树脂颗粒的水系分散物稳定地分散,因此优选。

另外,优选和分散剂一起使用分散助剂。作为分散助剂的具体例子,例如可举出:N-酰基氨基酸盐、烷基醚羧酸盐、酰化肽等羧酸盐型;烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、磺基琥珀酸盐等磺酸盐型;硫酸化油、烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基酰胺硫酸盐等硫酸酯型;及、烷基磷酸盐、聚氧乙烯磷酸盐、烷基烯丙基醚磷酸盐等磷酸酯型;等阴离子表面活性剂。另外,作为分散助剂,可使用:马来酸共聚物盐;聚丙烯酸盐等聚羧酸高分子表面活性剂;及、聚苯乙烯磺酸盐、萘磺酸福尔马林缩合物盐;等多价阴离子高分子表面活性剂。

作为分散助剂,优选使用磺酸盐型的阴离子表面活性剂,此外,优选使用选自烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐的1种或2种以上的混合物。另外,更优选使用烷基磺酸盐,尤其是具有作为疏水基的碳数10~18直链状碳链的烷基磺酸盐的使用能够减少附着在聚烯烃系树脂的发泡颗粒上的分散剂,因此,这类烷基磺酸盐尤其优选。

本发明的实施方式中,作为分散剂,尤其优选将选自磷酸三钙、磷酸三镁、硫酸钡或高岭土的1种以上与作为分散助剂的n-石蜡磺酸碳酸钠并用。

3.本方法的各工序

3-1.分散液制备工序

所述分散液制备工序中,在耐压容器内将上述聚烯烃系树脂颗粒分散在上述水性分散介质中,从而制备分散液。

分散剂及分散助剂的使用量根据其种类、或所用的聚烯烃系树脂的种类及使用量而不同。通常,相对于水系分散介质100重量份,分散剂的使用量优选0.1重量份以上且5重量份以下,更优选使用0.2重量份以上且3重量份以下。相对于水系分散介质100重量份,分散助剂的使用量优选0.001重量份以上且0.3重量份以下,更优选0.001重量份以上且0.1重量份以下。另外,为了使聚烯烃系树脂颗粒在水系分散介质中的分散性良好,通常,相对于水系分散介质100重量份,聚烯烃系树脂颗粒的使用量优选20重量份以上且100重量份以下。通过所述方案,在耐压容器内能够将聚烯烃系树脂颗粒稳定地分散在水系分散介质中。

3-2.发泡工序

所述发泡工序中,使用二氧化碳气体作为发泡剂,将所述分散液加热至所述聚烯烃系树脂颗粒的软化温度以上的温度并加压,然后,排向压力比所述耐压容器内的内压低的气氛从而发泡。更具体而言,发泡工序中,将所述分散液加热至所述聚烯烃系树脂组合物的软化温度以上的温度,以使所述树脂组合物颗粒浸渍有作为发泡剂的二氧化碳气体。然后,将无机气体导入耐压容器内,以使耐压容器内的压力为0.6~5.0MPa,保持该压力,将内容物排向压力比所述耐压容器内的内压低的气氛中从而发泡。

所述分散液的加热温度为所述聚烯烃系树脂颗粒的软化温度以上,则并无特别限定。优选为所述聚烯烃系树脂颗粒的熔点以上,更优选为熔点+5℃以上。另外,所述分散液的加热温度优选为熔点+20℃以下,更优选为熔点+15℃以下的温度。例如,若为熔点145℃的乙烯-丙稀共聚物,则加热温度为145~165℃,进而优选为150~160℃。加热温度若低于145℃,则聚烯烃系树脂颗粒难以发泡。另外,加热温度若超过165℃,则存在所得到的发泡颗粒的机械性强度及耐热性不充分,在耐压容器内聚烯烃系树脂颗粒易融接的倾向。

所述聚烯烃系树脂的熔点是指:使用DSC(差示扫描热量计),以10℃/分钟的速度从40℃升温至220℃,继而以10℃/分钟的速度冷却至40℃,然后再次以10℃/分钟的速度升温至220℃时,所出现的熔融峰的顶点温度。

作为所述无机气体,并无特别限定,可使用氮气、空气、或以它们为主体(通常,50容量%以上,优选为70容量%以上)并少量含有(50容量%以下,优选30容量%以下)氩气、氦气、氙气等非活性气体及水蒸汽、氧气、氢气、臭氧等的无机气体等。从经济性、生产性、环境适应性等观点来看,优选氮气,从安全性、经济性的观点来看,更优选空气。

所述无机气体的保持压力并无特别限定,从提高发泡倍率,降低发泡倍率不均匀的观点来看,如上所述,优选0.6~5.0MPa,更优选1.0~3.5MPa。保持压力若低于0.6MPa,则存在无机气体的导入效果降低而导致发泡颗粒无法充分发泡的倾向,以及存在难以得到具有所需发泡倍率的发泡颗粒的倾向。另外,保持压力若超过5.0MPa,则存在所得到的发泡颗粒的气泡微细化,独立气泡率降低而导致成型品收缩,形状稳定性、机械性强度、耐热性受损的倾向。无机气体的导入时机对发泡颗粒的倍率及倍率不均匀等品质不会产生太大影响,在耐压容器内的加热前、加热途中、加热后均可。

另外,自用所述无机气体加压并达到规定压力后起、到将所述聚烯烃系树脂颗粒与水性分散介质一起排向低压气氛为止的时间并无特别限定,从提高生产性的观点来看,优选在60分钟以内,或者优选该时间尽可能短。排出过程中的容器内压力优选维持在上述到达了的压力。

另外,所述分散液排向的低压气氛的压力低于耐压容器内的内压即可,通常选择压力为大气压附近的气氛。另外,所述气氛是指:包含被排出的水系分散物(发泡颗粒及水性分散介质)的飞散轨迹的空间,一般是指管道、呈管状且与外界空气隔绝的装置内。

其中,聚烯烃系树脂发泡颗粒的制造方法中,优选一边保持耐压容器的内压一边从耐压容器中使所述分散液(聚烯烃系树脂颗粒及水性分散介质)流经节流盘,然后排向比耐压容器的内压低的气氛中。以下,对本方法所用的节流盘进行说明。

<节流盘>

所述节流盘一般用于调整排出时间及使发泡倍率均匀化。本方法中使用的是在节流板上设置筒体而成的带筒节流盘。由此,能够降低被排出的分散液的飞散角度。其结果是能够发泡出大小均匀的发泡颗粒,并且,能够减少倍率不均匀。作为所述节流板,可使用节流口型、喷嘴型、文丘里型等,另外,可将这些组合使用。优选地,作为节流板优选使用节流口型。使用节流口型,则能够通过简单的结构来保持固定的流出速度,从而得到高倍率且倍率不均匀情况较少的发泡颗粒。

图2是本方法所用的节流盘1的结构正面图。图3是图2所示的节流盘1的变形例的结构正面图。图4是节流盘1的结构截面图。

如图2及图4所示,节流盘1具备筒体2、节流板3。筒体2为圆筒状,且形成在节流板3的分散液排出侧的面。另外,节流板3形成着供分散液通过的节流口5。筒体2以其内侧面围绕节流口5的方式设置。更具体的位置关系是节流口5的中心与筒体2的中心基本一致。

若使用节流板3,则节流口5的口径ha并无特别限定,优选为6.0mm以上,更优选为7.0mm以上,更优选为8.0mm以上。另外,口径ha的上限并无特别限定。但是,口径ha越大,则所需的输送发泡颗粒的能力越高,设备费增加。

另外,节流板3的厚度优选为0.2~10mm,更优选为0.5~5mm。厚度若低于0.2mm,则排出时的压力可能使节流板3破损。另一方面,厚度若超过10mm,则所得到的发泡颗粒的发泡倍率可能降低,而难以得到具有预期发泡倍率的发泡颗粒,并且,树脂可能阻塞开孔部。

另外,安装在节流板3的筒体2在节流口5的分散液排出侧与节流板3一体安装。筒体2的材质并无特别限定,一般使用金属。另外,筒体2与节流板3一体化的方法并无特别限定,可采用焊接、嵌合、螺合、粘接等。根据需要,节流板3及筒体2可一体制造。

另外,筒体2的与节流板3反向侧的开口面积可根据筒体2的大小及长度来适当设定,一般而言,可为节流口5的开口面积的1.3倍以上。筒体2的该开口面积若低于节流口5的开口面积的1.3倍,则所排出的发泡颗粒容易聚集及阻塞。若筒体2的长度较短,则不会出现上述问题,但难以发挥筒体2的效果。

图2所示的筒体2的正面形状不限定为圆筒,可为包含圆形或椭圆形的一部分的圆式孔。这里的圆式孔是指内壁呈如下形状等的贯通孔:圆形、椭圆形、矩形、或者在正方形的两对置边上各自增添以该边为直径的半圆后而成的形状。

筒体2不限定为圆式孔。如图3所示,筒体2还可为狭长形状4。这里的狭长形状4的筒体2是指:呈矩形、正方形、菱形、梯形、平行四边形、其他四角形、三角形、五角形、六角形等多角形形状的贯通孔。

另外,筒体2的形状也可为棱柱和圆柱状。这种情况下,筒体2的开口部的形状采用狭长形状4或圆形。另外,这样的筒体2的正面(分散液排出侧)的宽度或短径Ha为0.6mm以上,优选为1.2~25mm,筒体2的在排出方向上的长度M为5mm以上,优选为5~300mm。筒体的狭长形状4或圆形的正面宽度或正面短径Ha若低于0.6mm,则狭长部或孔易堵塞。筒体2的长度M若小于5mm,则与使用不带筒体2的节流盘1的情况相比,被排出的分散液的飞散轨迹并无差别。因此,倍率不均匀的降低效果减弱。另外,长度M若长于300mm,则发泡颗粒可能会在筒体2的内部彼此碰撞融接而无法得到发泡颗粒。

另外,筒体2的形状也可构成角锥或圆锥形状的一部分。这种情况下,使筒体2的与节流板3相接的部分的面积大小接近于节流口5的开口面积。并且,与分散液穿过筒体2并被排出的地点相对应的、筒体2开口面积相对较大。即,筒体2的形状是:越靠向分散液的排出侧,由该筒体2的侧壁所围成的开口面积越大。

另外,在带筒的节流盘1上,能够以节流板3的节流口5的开孔数以下的数量来设置筒体2。若节流盘1的节流口5为多个,则生产速度提高,因此有利。

接着,参照图1~图3,说明带筒的节流盘1的筒体2的狭长形状4或圆形的正面宽度或正面短径Ha、筒体2的长度M的求取方法。筒体2的尺寸是筒体的内径尺寸。

首先,长度M是沿分散液的排出方向,从筒体2的最接近节流板3的部位到筒体2的最远离节流板3的部位的距离。另外,若狭长形状4为矩形,则宽度Ha及高度是其长边及短边(若为正方形,则长、短边相同)。另外,若狭长形状4为梯形,则底边及高度之中较大者的尺寸为宽度Ha,较小者的尺寸为高度。另外,若狭长形状4为其他形状,则经过狭长形状4的重心点的任意直线上被该狭长形状4的各边所截出的各线段之中的最长线段的长度定为长径,最短线段的长度定为短径Ha。另外,若筒体2为楕圆形,则长轴定为宽度Ha或长径,短轴定为高度或短径Ha

带筒的节流盘1上设置着2个以上筒体时,多个筒体2的狭长形状4或圆形的形状可完全相同或完全不同。另外,也可一部分圆筒形状相同,另一部分圆筒形状不同。

3-3.碰撞工序

本方法中,所述发泡工序包括碰撞工序,该碰撞工序在所述耐压容器中的混合物被从排出部(例如节流盘1)排出时,使该混合物与曲面碰撞。这里的“混合物”是指:使聚烯烃系树脂颗粒中浸渍有作为发泡剂的二氧化碳气体后,将其与分散液混合而成的混合物。图1是本方法所用的发泡装置的一例概略结构。如图1所示,本方法中发泡装置具备:带筒的节流盘1、排出配管6、耐压容器7、阀8、低压容器13、碰撞板14。

排出配管6是将耐压容器7与低压容器13彼此连结的配管。并且,该排出配管6设置着阀8。阀8是用来对耐压容器7的开闭进行切换的阀。另外,节流盘1设置在排出配管6的出口。排出配管6与低压容器13介由节流盘1连通着。另外,碰撞板14设置在低压容器13内,且与节流盘1的出口对置设置。

将包含聚烯烃树脂的树脂颗粒9分散在水性分散介质10中,从而形成分散液,耐压容器7内容纳着该分散液。在耐压容器7内部被加热加压后的分散液通过阀8的开放而流经排出配管6,并从节流盘1的出口排向低压容器13内,从而成为发泡颗粒11。碰撞工序中,从节流盘1的出口排出的发泡颗粒11与碰撞板14碰撞。

本方法中,碰撞板14是使从节流盘1排出的发泡颗粒11的飞散方向发生变化的部件。通常,发泡时,若温度变为树脂颗粒9的软化温度以下,则树脂固化,发泡终止。但是,若像本方法这样将树脂颗粒9分散在水性分散介质10中形成分散液,并使该分散液与碰撞板14碰撞,则发泡颗粒11各自可均匀发泡而能够降低发泡倍率的不均匀,认为这是由于本方法的发泡气氛的温度及湿度更均匀的缘故。其中,本方法中,碰撞板14具有曲面14a。本方法中,使从节流盘1排出的分散液与曲面14a碰撞。该曲面14a并无特别限定,优选为向分散液的飞散方向凹陷的凹曲面。

本方法中,尤其使分散液与曲面14a碰撞,因此,在制造低发泡倍率的发泡颗粒11时,至少能够进一步降低发泡倍率的不均匀。另一方面,在制造高发泡倍率的发泡颗粒11时,至少能够得到泡室结构均匀的发泡颗粒11。一般而言,存在所制造的发泡颗粒的发泡倍率越高,则制造的发泡颗粒的泡室结构越不均匀的倾向。本发明人发现通过使分散液与曲面14a碰撞,即使所制造的发泡颗粒的发泡倍率高,也能够实现泡室结构的均匀化,从而完成了本方法。基于本方法知识的技术思想是无法通过现有技术来预测的,且是由本发明人独立完成的。

这里的“低发泡倍率”是指发泡倍率为10~18倍,优选为12~16倍,“高发泡倍率”是指发泡倍率为18~25倍,优选为20~22倍。

另外,碰撞板14的曲面14a的曲率半径为500~1500mm,优选为800~1200mm,进而优选为900~1100mm,更优选为1000mm。曲面14a的曲率半径若低于500mm,则发泡颗粒的流动性较差,因此不优选。曲面14a的曲率半径若超过1500mm,则碰撞效果降低,因此不优选。

碰撞板14的大小能够实现发泡颗粒11的碰撞的大小即可。另外,从排出部(节流盘1的前端)到碰撞板14的距离L是能够实现发泡颗粒11的碰撞的距离即可。为了制造发泡倍率的不均匀情况较少且泡室结构均匀的发泡颗粒11,距离L为50mm≤L≤600mm,优选为50mm<D<400mm,进而优选为50mm<D<200mm,更优选为50mm<D<100mm。距离L若为50mm以上,则发泡时,发泡颗粒11彼此不会在节流盘1与碰撞板14之间的空间中发生融接,因此优选。另外,距离L根据耐压容器内的加热、加压条件而不同,距离L若为600mm以下,则碰撞效果充分,倍率不均匀的降低效果及泡室结构的均匀化效果较大,因此优选。到碰撞板14的距离L若过长,则发泡颗粒11会在碰撞之前冷却而难以发泡,很难得到预期的发泡倍率。因此,距离L需要根据发泡气氛来适当设定。

另外,碰撞板14的材质并无特别限定,可为金属、塑料、橡胶、毡、陶瓷、木材。

另外,发泡颗粒11相对于曲面14a的碰撞角度θ是能够实现发泡颗粒11的碰撞的角度即可。为了制造发泡倍率的不均匀情况较少且泡室结构均匀的发泡颗粒11,碰撞角度θ优选为13°以上,进而优选为15~25°,更优选为18~22°。如图1所示,这里的碰撞角度θ是指:在设节流盘1的筒体的轴线R与碰撞板14之间的交点为P时,碰撞板14上P点处的切线G与轴线R所形成的角度。

碰撞角度θ若为13°以上,则碰撞效果较强,发泡倍率不均匀的降低效果较大,因此优选。另外,碰撞角度θ若为15~25°,则存在发泡倍率不均匀的降低效果较大,且与碰撞面(曲面14a)接触过的泡室不易微细化而泡室结构均匀的倾向,因此优选。

如上所述,本方法中,节流口5的口径ha优选为6.0mm以上。一般而言,通过短时间内发泡来制造发泡颗粒11时,采取的是增加口径ha且增加开口面积,从而排出更多发泡颗粒11的方法。当像这样增加口径ha来排出发泡颗粒11时,本发明人发现传统方法(专利文献1~3)会导致发泡倍率变差。本发明人独自发现将碰撞板14的接受发泡颗粒11的碰撞面设为碰撞板14,则即使使用大口径的节流口5(口径ha为6.0mm以上)在短时间内进行发泡,也能够显著降低发泡倍率的不均匀。因此,本方法优选地适用于使用大口径节流口的短时间发泡。

如此得到的从含聚烯烃系树脂颗粒的分散液获得的发泡颗粒的发泡倍率为约2~40倍,优选为3~30倍。另外,该发泡颗粒的独立气泡率为约80~100%,优选为90~100%。并且,该发泡颗粒的平均气泡径为约20~500μm,优选为100~400μm。

所述发泡倍率若低于2倍,则得到的成型体的柔软性等不充分,另外,若超过40倍,则得到的成型体的机械性强度、耐热性等不充分。另外,所述独立气泡率若低于80%,则2次发泡力不充分,因此,成型时发生融接不良,得到的成型体的机械性强度等下降。另外,所述平均气泡径若低于20μm,则存在得到的成型体的形状变形等问题,若超过500μm,则得到的成型体的机械性强度下降。另外,所述发泡倍率的不均匀度若为7%以下,则成型体的重量不均匀情况较少,产品的收率提高。

另外,所述聚烯烃系树脂发泡颗粒具有80%以上的独立气泡率。因此,根据需要,可在耐压容器中将发泡颗粒在加热加压下处理一定时间从而使其浸渍有空气,然后,将其填充到成型用模具中进行蒸汽加热,从而在加热模具内发泡成型,制造基于模腔形状的成型体。如此得到的发泡成型体的柔软性及缓冲性优越,且尺寸收缩率小,形状变形小,因此,商品价值极高。

另外,关于发泡倍率为10~18倍的低发泡倍率的发泡颗粒,虽然发泡倍率的不均匀取决于发泡条件等,但至少其发泡倍率的不均匀度通常有低于10%,优选为7.0%以下,进而优选为5.0%以下的倾向。若制造低发泡倍率的发泡颗粒,则与传统的发泡方法相比,本实施方式的制造方法能够得到发泡倍率不均匀情况较少的良好的发泡颗粒。

另外,关于发泡倍率18~25倍的高发泡倍率的发泡颗粒,其至少泡室结构的均匀性良好。更具体而言,构成该发泡颗粒的颗粒泡室的泡室径之间的差,换言之1个发泡颗粒中的最小平均泡室径与最大平均泡室径的差(以下,也简称为泡室径差)为70μm以下。泡室径差例如可如下计算。首先,切割发泡颗粒,将该切割截面分成上下左右4份。接着,分别计算4个区域各自的平均泡室径。然后,在算出的4个平均泡室径之中,将最大值作为最大平均泡室径,将最小值作为最小平均泡室径,将它们的差作为所述泡室径差。该泡室径差优选为50μm以下,进而优选为30μm以下。所述泡室径差若为70μm以下,则成型体的产品外观较好,因此优选。泡室径差越小越优选。

也就是说,本实施方式的聚烯烃系树脂发泡颗粒满足以下(i)及(ii)。

(i)发泡倍率为18~25倍,

(ii)在将发泡颗粒的切割截面分为4个区域并就4个区域分别算出的平均泡室径之中,最小平均泡室径与最大平均泡室径的差为70μm以下。

如上所述,发泡倍率较高的传统的发泡颗粒存在泡室结构不均匀的倾向。本实施方式的聚烯烃系树脂发泡颗粒具有发泡倍率高且泡室结构均匀的特征。

本发明不限定为上述实施方式,可在说明书所示的范围内进行各种变更,对实施方式中分别揭载的技术手段进行适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术的范围内。

〔总结〕

本发明的方式1的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法包括:分散液制备工序,在耐压容器7内将热塑性树脂颗粒(树脂颗粒9)分散在水性分散介质10中从而制备分散液;以及发泡工序,使用二氧化碳气体作为发泡剂,将所述分散液加热至所述热塑性树脂颗粒的软化温度以上的温度并加压,然后排向压力比所述耐压容器7内的内压低的气氛(低压容器13)从而发泡,其中,所述发泡工序包括碰撞工序,该碰撞工序在所述耐压容器7中的混合物被从排出部(节流盘1)排出时,使该混合物与曲面14a碰撞。

在基于方式1的本发明的方式2的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中,所述混合物相对于所述曲面14a的碰撞角度θ为13°以上。

在基于方式1或2的本发明的方式3的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中,所述混合物相对于所述曲面14a的碰撞角度θ为15~25°。

在基于方式1~3中任一者的本发明的方式4的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中,从所述排出部(节流盘1)到所述曲面14a的距离为L,所述碰撞工序中,以50mm≤L≤600mm的方式使所述混合物与所述曲面14a碰撞。

在基于方式1~4中任一者的本发明的方式5的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中,所述排出部(节流盘1)具备排出所述混合物的节流口5,所述节流口5的口径ha为6mm以上。

在基于方式1~5中任一者的本发明的方式6的热塑性树脂发泡颗粒的制造方法中,所制造的发泡颗粒的发泡倍率为10~25倍。

本发明的方式7的热塑性树脂发泡颗粒的发泡倍率为18~25倍,构成该热塑性树脂发泡颗粒的颗粒泡室的泡室径之间的差为70μm以下。

(实施例)

以下,使用实施例及比较例,对本发明进行更详细的说明,但本发明不限定解释为这些实施例。

<测定发泡颗粒的发泡倍率的不均匀>

将聚烯烃系树脂发泡颗粒1kg用日本工业标准(JIS)Z8801的标准筛(尺寸俗称为1、1.18、1.4、1.7、2、2.36、2.8、3.35、4、4.75、5.6的11种筛)筛分。测定各筛上残留的聚烯烃系树脂发泡颗粒的重量分率Wi、发泡倍率Ki,通过下式(1)来计算平均发泡倍率Kav。

Kav=∑(Ki×Wi)····式(1)

(i表示各筛)

接着,使用重量分率Wi、发泡倍率Ki及平均发泡倍率Kav,通过式(2)

σm=[∑{Wi×(Kav-Ki)2}]1/2····式(2)

(i表示各筛)

来计算发泡倍率的标准方差δm,通过式(3)

倍率不均匀度R(%)=(σm/Kav)×100····式(3)

来求取倍率不均匀度R(%)。发泡倍率的不均匀度以低于10%为合格水平。

另外,各筛上残留的聚烯烃系树脂发泡颗粒的发泡倍率Ki如下求取。首先,将各筛上残留的聚烯烃系树脂发泡颗粒的重量Gi精确称量至0.001g数量级(小数点后第4位的数四舍五入)。接着,将秤量了的已知重量的聚烯烃系树脂发泡颗粒浸没在量筒内的23℃水100ml中。根据液面的上升刻度,读取聚烯烃系树脂发泡颗粒的体积yi(cm3)。然后,用聚烯烃系树脂发泡颗粒的重量Gi(g)除聚烯烃系树脂发泡颗粒的体积yi(cm3),并将商换算为g/L单位,从而求取了各筛上的聚烯烃系树脂发泡颗粒的表观密度di。最后,求取其与基料树脂密度ds(=900g/L)的比,即发泡倍率Ki=ds/di。

<评价发泡颗粒的泡室结构均匀性>

充分注意不要破坏气泡膜,将发泡颗粒基本从中央切割。关于该切割截面,用显微镜观察被分为上下左右的4个区域,分别就各区域计算平均泡室径。关于平均泡室径,引出对应于长度1000μm的线段,测定该线段所穿过的气泡数n。然后,根据上述气泡数n,以1000/n(μm)来计算气泡径。分别计算了30粒发泡颗粒每个的平均泡室径。

计算了30粒发泡颗粒每个的最小平均泡室径及最大平均泡室径。然后,基于算出的最小平均泡室径与最大平均泡室径的差(泡室径差),按如下水准来评价泡室结构均匀性。基于30粒发泡颗粒之间的所述泡室径差的平均值来进行评价。

最小平均泡室径与最大平均泡室径的差

低于30μm:5

30μm以上且低于60μm:4

60μm以上且低于90μm:3

90μm以上且低于120μm:2

120μm以上:1

(实施例1)

〔树脂颗粒的制造〕

将作为聚烯烃系树脂的乙烯-丙稀无规共聚物(密度0.90g/cm3、乙烯含有率3%、熔点145℃、MI=7.5g/10分钟、弯曲弹性模量1000MPa)提供给26mmφ二轴挤出机(东芝机械株式会社制造,TEM26-SX),进行熔融混炼。然后,从直径1.2mmφ的圆筒模具挤出,水冷后,用切割器切割,得到了包含聚烯烃系树脂的圆柱状树脂组合物颗粒(小粒料)(1.2mg/粒)。得到的树脂颗粒的熔点是145℃、基于JIS K7112所测定的密度是0.90g/cm3

〔发泡颗粒的制造〕

将所得到的树脂颗粒100重量份、作为分散剂的磷酸三钙(太平化学产业株式会社制造)0.5重量份及作为分散助剂的烷基磺酸钠(正链烷磺酸钠sodium n-paraffinsulfonate)(花王株式会社制造,LATEMUL PS)0.03重量份,与水200重量份一起添加入图1所示的装置的耐压容器7内。然后,添加二氧化碳气体3.5重量份,在耐压容器7内一边搅拌水分散液,一边升温至151℃。此时耐压容器7内的压力为约1.7MPa。然后,追加压入二氧化碳气体来升压至2.2MPa。在所述发泡温度、发泡压力下保持20分钟,然后,打开耐压容器7下部的阀8,将水系分散液从具有口径ha为8mm的节流口5的单孔节流盘1排向低压容器13。然后,在低压容器13内,使水系分散液与曲率半径1000mm的曲面14a碰撞,从而得到了聚烯烃系树脂发泡颗粒(碰撞工序)。该碰撞工序中,节流盘1与碰撞板14之间的距离L为150mm,碰撞角度θ为18°。另外,本实施例1中,所制造的发泡颗粒的目标发泡倍率为14倍。

对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例2)

节流盘1与碰撞板14之间的距离L为50mm,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例3)

节流盘1与碰撞板14之间的距离L为300mm,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例4)

节流盘1与碰撞板14之间的距离L为600mm,目标发泡倍率为13倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例5)

碰撞角度θ为15°,目标发泡倍率为13倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例6)

碰撞角度θ为25°,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例7)

目标发泡倍率为9倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例8)

目标发泡倍率为20倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例9)

节流盘1与碰撞板14之间的距离L为5mm,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例10)

节流盘1与碰撞板14之间的距离L为700mm,目标发泡倍率为13倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例11)

碰撞角度θ为13°,目标发泡倍率为12倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(实施例12)

碰撞角度θ为30°,目标发泡倍率为14倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(比较例1)

使水系分散液与平板状的碰撞板碰撞,以此代替与曲面14a碰撞,并且,碰撞角度θ为20°,节流盘1与碰撞板14之间的距离L为300mm,目标发泡倍率为12倍,除此之外,通过与实施例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

(比较例2)

目标发泡倍率为20倍,除此之外,通过与比较例1相同的方法得到了发泡颗粒。对得到的发泡颗粒,测定发泡倍率的不均匀度,并评价泡室结构的均匀性。

实施例1~12、以及比较例1及2的发泡颗粒的发泡倍率的不均匀度及泡室结构均匀性的评价结果示于表1。

(表1)

根据表1的结果,实施例1~12的发泡颗粒的发泡倍率的不均匀度为10%以下,不均匀程度良好。另一方面,比较例1的发泡颗粒的发泡倍率的不均匀度超过10%,不均匀程度不佳。因此,可知与比较例1的发泡颗粒相比,实施例1~12的发泡颗粒的发泡倍率的不均匀度得到了降低。另外,通过对实施例1~7、9~12及比较例1进行比较,可知若以目标发泡倍率12~14倍左右的低发泡倍率来制造发泡颗粒,则通过使用具有曲面14a的碰撞板14,至少能够降低发泡倍率的不均匀度。另外,关于碰撞角度,若碰撞面是曲面且碰撞角度为13°以上,则发泡倍率的不均匀程度良好,为7%以下。

另外,实施例8中,以目标发泡倍率20倍左右的高发泡倍率来制造了发泡颗粒。所制造的发泡颗粒的(i)发泡倍率为20倍,(ii)泡室结构均匀性的评价为4。也就是说,(ii)最小平均泡室径与最大平均泡室径之间的差为70μm以下。

另一方面,比较例2中,以目标发泡倍率20倍左右的高发泡倍率来制造了发泡颗粒,其泡室结构均匀性的评价为2。也就是说,最小平均泡室径与最大平均泡室径之间的差超过了70μm。

通过对实施例8及比较例2进行比较的结果,可知若以目标发泡倍率20倍左右的高发泡倍率来制造发泡颗粒,则通过使用具有曲面14a的碰撞板14,能够得到至少泡室结构均匀的发泡颗粒。

另外,通过对实施例1~4及实施例9及10进行比较,可知若节流盘1与碰撞板14之间的距离L为50~600mm,则能够降低发泡倍率的不均匀度,并且泡室结构也均匀。另外,通过对实施例1、实施例5及6与实施例11及12进行比较,可知若碰撞角度θ为15°~25°,则发泡倍率的不均匀度很低,为5%以下,并且,泡室结构均匀性的评价为4以上,即泡室结构均匀。

(产业上的可利用性)

本发明例如可较好地适用于在缓冲包装材、物流资材、隔热材、土木建筑部件、汽车部件等的制造中所用的发泡颗粒。

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