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JP4160660B2 - Method for producing foam molded article - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は発泡成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、合成樹脂発泡粒子を成形する方法としては、発泡粒子を金型内に充填し、成形用スチームで加熱して発泡粒子を二次発泡させ粒子相互を融着させて成型体を得る方法(以下、このような成形方法をバッチ式成形法と呼ぶ。)が知られており、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、主としてこのバッチ式成形法によって成形されている。一方、発泡粒子を上下のベルト間に挟んで搬送しながら加熱領域を通過させて連続的に成形する方法(以下、このような成形方法を連続成形法と呼ぶ。)も知られており、この方法は主としてスチレン系樹脂発泡粒子の成形に利用されていた。連続成形法はバッチ式成形法に比べ成形体を連続的に製造でき、しかも長尺な成形体を得ることができる利点があるため、本発明者等は連続成形法によってポリオレフィン系樹脂発泡粒子を成形することを検討した。
【0003】
ポリスチレン系樹脂発泡粒子の連続成形法としては、発泡粒子を高周波加熱して成形する方法(特公昭41−1632号公報)、発泡粒子を熱風で加熱して成形する方法(特公昭47−42621号公報)、発泡粒子をスチームで加熱して成形する方法(特公昭52−2424号公報)等が知られている。
【0004】
しかしながら、特公昭41−1632号に記載されているような高周波加熱による方法は、装置が大型で高価となるという問題や、高周波照射時にスパークを生じる危険等があり、更に加熱温度範囲を狭い範囲内に制御して加熱しなければならないポリオレフィン系樹脂発泡粒子の加熱手段としては不向きである。また特公昭47−42621号に記載されているような熱風加熱方法も、加熱温度の制御が難しく、且つスチームよりも熱容量が小さいために均一に加熱することが困難であり、やはりポリオレフィン系樹脂発泡粒子を連続成形するための加熱手段としては不向きであった。
【0005】
一方、スチーム加熱による方法は、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子にも有効な方法であるが、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を、例えば特公昭52−2424号に記載されているようなスチーム加熱による連続成形法で成形しようとすると、成形用スチームが発泡粒子供給側へ漏れ出し、加熱不足による粒子の融着不良や二次発泡不良等を生じたり、スチームの漏れが激しくなると粒子が供給側に逆流してしまう等の問題があった。この理由はポリスチレン系樹脂発泡粒子と、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子との二次発泡性能の違いによるものと考えられる。即ち、ポリスチレン系樹脂は非晶質であることや、発泡粒子製造の際に用いた発泡剤の保持性が良好で、発泡粒子中に発泡剤を数%程度は含有していること等により、比較的低い温度(通常100℃以下)で発泡粒子の二次発泡が生じる。このためポリスチレン系樹脂発泡粒子を連続成形する場合、発泡粒子が加熱領域に到達する前に緩やかな二次発泡が生じて粒子相互間の間隙を塞ぎ、しかもポリスチレン系樹脂発泡粒子は、1.0kg/cm2 G前後という比較的低圧のスチームで成形が可能であることと相俟って、スチームの粒子供給側への漏れ出しを容易に防止でき、この結果、確実な成形が行えるものと考えられる。
【0006】
これに対してポリオレフィン系樹脂は結晶性であり、しかも発泡粒子製造の際に用いた発泡剤は、比較的短時間で粒子内から逃散してしまうため、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を二次発泡させるには、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の場合よりも高い温度で加熱する必要がある。このため、スチームの漏れ出しを防止できる程度にポリオレフィン系樹脂を加熱領域前で二次発泡させることは容易ではないとともに、ポリオレフィン系樹脂を二次発泡させるためには高圧のスチームを供給する必要があるため、加熱領域前でポリオレフィン系樹脂発泡粒子をある程度二次発泡させ得たとしても、発泡粒子の二次発泡力のみでは高圧のスチームの漏れ出しを防止することが困難であったと考えられる。このように発泡粒子を二次発泡させて粒子相互を融着させて良好な成形体を得るために、ポリスチレン系樹脂発泡粒子の場合よりも高い圧力のスチームを必要とするポリオレフィン系樹脂発泡粒子の場合、成形用スチームの漏れが生じ易く、この結果、成形用スチームの圧力が低下して発泡粒子を十分に加熱することができなくなって良好な成形体が得られなくなるばかりでなく、スチームの漏れが激しくなると発泡粒子が供給側に逆流して成形不能となるという問題があった。
【0007】
上記のような問題に鑑み、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を連続的に成形する方法として本出願人は、▲1▼発泡粒子を発泡粒子供給領域において、元の嵩体積の40〜70%の体積に圧縮してからスチームで加熱する方法(特開平9−104026号)、▲2▼内圧が高められた発泡粒子を、発泡粒子供給領域において徐々に圧縮してからスチームで加熱する方法(特開平9−104027号)や、これらの方法を更に改良した方法として、圧縮回復率が80%以上のポリオレフィン系樹脂発泡粒子を圧縮した後、圧縮の一部又は全部を解除してから成形用スチームで加熱する方法を提案した(特願平8−355665号)。
【0008】
本出願人が先に提案した方法等により、ポリオレフィン系樹脂もポリスチレン系樹脂と同様に連続成形法によって成形ができるようになった。上記したように連続成形法は、バッチ式成形法に比べて成形体の製造効率が高く、しかも長尺な成形体を得ることができる利点があるが、上記したポリスチレン系樹脂やポリオレフィン系樹脂の連続成形方法では、更に成形効率を高めようとして製造ラインのラインスピードを速くすると、発泡粒子の融着性が低下するという問題を生じる。このような問題を解決するには、成形用スチーム圧を高くすれば良いが、成形用スチーム圧を高くして成形した場合、得られた成形体の寸法を回復するための養生時間が長く必要となり、結局、成形効率を高めることができないという問題があった。
【0009】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、ポリスチレン系樹脂発泡粒子やポリオレフィン系樹脂発泡粒子等の発泡粒子を連続成形する際に、成形用スチーム圧を高めることなく、ラインスピードを上げての成形が可能となり、優れた成形体を効率よく得ることのできる発泡成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明の発泡成形体の製造方法は、構造材にて囲まれて形成された、断面が略矩形状をなす通路内の上下面に沿って連続的に移動するベルト間に発泡粒子を供給し、次いで発泡粒子を加熱領域及び冷却領域を順次通過させて連続的に発泡成形体を製造する方法において、上記加熱領域は第一加熱領域と、その下流側の第二加熱領域とを含み、第一加熱領域において通路の上側から下側に又は下側から上側に向かって成形用スチームを供給して加熱した後、第二加熱領域において、第一加熱領域におけるスチーム供給方向とは反対の方向に向かって成形用スチームを供給して加熱することを特徴とする。
【0011】
本発明方法において、第一加熱領域及び第二加熱領域において、通路のスチーム供給側とは反対側からは、通路内のスチームを吸引することが好ましく、また第一加熱領域の上流側において、通路内を吸引することが好ましい。また発泡粒子としては特にポリオレフィン系樹脂発泡粒子が好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明方法を図面を用いて説明する。
図1は本発明のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の連続成形方法を実施するための成形装置の一例を示し、図中、1は発泡粒子を蓄えたホッパー、2はロール3a、3b間を無端走行する上側のベルト、4はロール5a、5b間を無端走行する下側のベルトである。ホッパー1から供給された発泡粒子6は、無端走行する上下のベルト2、4間に挟まれ、上下の厚さ規制板7、8と、該厚さ規制板7、8の両側部に設けられた幅規制板(図示せず。)とによって囲まれた、断面が略矩形の空間部を有する通路9を通過する間に、成形用スチームによって加熱され、発泡粒子6相互が融着されて成形体10が得られるよう構成されている。
【0013】
本発明において、発泡粒子6の基材としては、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。ポリスチレン系樹脂としては、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、ポリ−p−メチルスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられ、これらは適宜混合して用いることができる。
【0014】
また、ポリオレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、エチレン−プロピレンブロック共重合体、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−ブテン三元共重合体等、或いはこれらポリオレフィン系樹脂と、ポリスチレン系樹脂及び/又はアクリル系樹脂とのグラフト重合体等が挙げられ、これらは適宜混合して用いることもできる。
【0015】
上記ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂は無架橋のまま、或いは架橋した状態で使用される。上記した樹脂のうち、本発明においてはポリオレフィン系樹脂が好ましく、なかでも無架橋ポリプロピレン系樹脂、無架橋ポリエチレン系樹脂が好ましい。
【0016】
上記通路9に沿って上下一対の5組のチャンバー11、12、13、14、15が設けられ、図示した装置では例えばチャンバー13、14を成形用スチーム供給用として使用する。本発明方法は、まず第一加熱領域において、通路9の下側から上側に向かって又は、上側から下側に向かって成形用スチームを供給して発泡粒子の加熱を行う。上記の例では、通路9の、チャンバー13、13間が第一加熱領域に当たる。通路9の下側から上側に向かって又は、上側から下側に向かって成形用スチームを通路9内に供給するために、チャンバー13の下側又は上側のいずれか一方に成形用スチームが供給される。
【0017】
次いで第二加熱領域において、第一加熱領域におけるスチーム供給方向とは反対の方向に向かって成形用スチームを供給して発泡粒子を加熱する。即ち第一加熱領域において下側から上側に向かって成形用スチームを供給した場合には、第二加熱領域において上側から下側に向かって成形用スチームを供給し、第一加熱領域において上側から下側に向かって成形用スチームを供給した場合には第二加熱領域において下側から上側に向かって成形用スチームを供給する。上記の例では、通路9のチャンバー14、14間が第二加熱領域に当たる。第二加熱領域では、チャンバー14の下側又は上側(チャンバー13においてスチームを供給した側と反対側)に供給された成形用スチームが通路9内に噴出して発泡粒子が加熱される。
【0018】
本発明方法において、チャンバー13、14において、成形用スチームを供給した側とは反対側のチャンバーを吸引して通路9内のスチームを吸引すると、効率良く発泡粒子が加熱されるため、より低圧のスチームによる成形が可能となるため好ましい。
【0019】
上記第一加熱領域、第二加熱領域において供給する成形用スチームの温度は、発泡粒子に付与された内圧や発泡粒子の嵩密度の大小により多少異なるが、発泡粒子を構成する樹脂組成物が示す融点(Mp)を基準にすると、通常、発泡粒子が無架橋ポリプロピレン系樹脂からなる場合は、(Mp−15℃)〜(Mp+10℃)であり、発泡粒子が無架橋ポリエチレン系樹脂からなる場合は、(Mp−10℃)〜(Mp+10℃)である。尚、上記Mpは、発泡粒子0.5〜4mgを示差走査熱量計によって、室温から210℃まで10℃/分の速度で昇温し、次いで40℃まで10℃/分で降温し、再び210℃まで10℃/分で昇温した時に得られる第2回目のDSC曲線における主融解ピークの頂点の温度をいう。また成形用スチームを吸引する場合、吸引する側のチャンバーを真空ポンプに接続して行えば良い。
【0020】
本発明方法を実施する上で、上記製造装置のチャンバー13、14は、成形用スチームが供給される側(下側か上側のいずれか一方)のみが成形用スチーム供給ラインと接続されていれば良く、必要に応じてスチーム供給側と反対側から吸引する場合でも、スチーム供給側と反対側のチャンバーのみが吸引ラインと接続されていれば良い。しかしながら、第一加熱領域において、ある場合は成形用スチームを上側から下側に向かって供給し、ある場合は下側から上側に向かって供給する等、成形用スチームの供給方向を場合によって変更する必要がある場合(当然、この場合は第二加熱領域におけるスチーム供給方向も変更する必要がある)や、後述するようにチャンバー11〜15に種々の機能を持たせることを考慮すると、全てのチャンバー11〜15の上側、下側ともに、成形用スチーム供給ラインにも吸引ラインにも、バルブ等の切り替えによって自在に接続可能に構成することが好ましい。
【0021】
上記したように、全てのチャンバー11〜15の上側及び下側ともに、成形用スチーム供給ラインと、吸引ラインのそれぞれに接続可能に構成しておくと、成形用スチームの供給をチャンバー13、14を用いて行う場合に限らず、チャンバー11、12とを用いて行ったり、チャンバー14、15とを用いて行ったりしても良い。また、第一加熱領域を、例えばチャンバー12及び13の2組のチャンバーを組み合わせて構成し、第二加熱領域を、チャンバー14及び15の2組のチャンバーを組み合わせて構成しても良い。
【0022】
本発明方法において、第一加熱領域の上流側(発泡粒子供給側)において、通路9内のスチームを吸引すると、発泡粒子6が安定して通路9内に供給されるため好ましい。前記したように成形用スチームの供給をチャンバー13、14によって行う場合、第一加熱領域の上流側におけるスチーム吸引は、チャンバー11又はチャンバー12で行うか、或いはチャンバー11と12で同時に行うようにしても良い。更に必要に応じて、第二加熱領域の下流側のチャンバー15において吸引を行っても良く、第二加熱領域の下流側で吸引を行うと、ラインスピードをより高めることができる効果がある。
【0023】
本発明方法において、発泡粒子6が第一加熱領域に移送される前に、発泡粒子を予備加熱しても良い。発泡粒子を予備加熱してから第一加熱領域及び第二加熱領域で加熱成形すると、厚手の発泡体を容易に得ることができる利点がある。成形用スチームの供給を、チャンバー13、14で構成する上記した例では、予備加熱はチャンバー11、12のいずれで行っても、両方で行っても良いが、第一加熱領域の上流側におけるスチームの吸引を併用する場合、スチームの吸引をチャンバー11において行い、予備加熱をチャンバー12において行うように構成することが好ましい。予備加熱を行う場合、通常、上下のチャンバーにスチームを供給する。予備加熱を行うためのスチーム温度は、上記Mpを基準にすると、通常、発泡粒子が無架橋ポリプロピレン系樹脂からなる場合は、(Mp−35℃)〜(Mp−15℃)、発泡粒子が無架橋ポリエチレン系樹脂からなる場合は、(Mp−20℃)〜(Mp−10℃)が好ましい。
【0024】
本発明を実施するための成形装置は、第一加熱領域と第二加熱領域とを構成し得るように、最低2組のチャンバーを備えていれば良いが、上記したように5組のチャンバーを備えていると、必要に応じて第一加熱領域の上流側や第二加熱領域の下流側で吸引を行ったり、第一加熱領域の上流側で発泡粒子を予備加熱したりすることができ、成形体の製造効率をより高めることができるため好ましい。スチームを通路9内に噴出させたり、通路内のスチームを吸引するためには、ベルト2、4及び厚さ規制板7、8はスチーム透過性を有することが必要であり、通常、ベルト2、4としては、厚みが0.2〜1.0mm程度のステンレススチールベルトに、直径0.5〜3.0mmの貫通孔を3〜50mm程度のピッチで多数穿設したものが使用される。スチームは、厚さ規制板7、8に設けられた貫通孔を経て通路9内に供給されるようになっている。
【0025】
本発明方法において用いる発泡粒子は、嵩密度が0.009〜0.4g/cm3 のものが好ましい。発泡粒子がポリオレフィン系樹脂発泡粒子の場合、本発明者等が先に提案した特願平8−355665号に記載されているように、通路9の入口付近に突起17を設け、発泡粒子6を該突起17によって圧縮した後、圧縮の一部又は全部を解除してから成形することが好ましい。発泡粒子6は、元の嵩体積の10〜60%の嵩体積となるまで圧縮することが好ましく、特に15〜50%の嵩体積となるように圧縮することが好ましい。また発泡粒子としてポリオレフィン系樹脂発泡粒子を用いる場合、圧縮回復率が80%以上のもの、特に85%以上のものが好ましい。
【0026】
上記ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の圧縮回復率は、下記(1)式より求められる。
【0027】
【数5】
圧縮回復率(%)=V2 /V1 ×100 ・・・(1)
(ただし、V1 は発泡粒子の元の嵩体積、V2 は発泡粒子を元の嵩体積の60%まで圧縮した後、その圧縮を取り去ってから10秒後の発泡粒子の嵩体積である。)
【0028】
またポリオレフィン系樹脂発泡粒子が無架橋ポリエチレン系樹脂や無架橋ポリプロピレン系樹脂の場合、発泡粒子の示差走査熱量測定で得られるDSC曲線に2つの吸熱ピーク(特公昭63−44779号、特公平7−39501号参照)を有するものが好ましい。上記DSC曲線とは、発泡粒子0.5〜4mgを示差走査熱量計によって、室温から10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温して測定した際に得られるDSC曲線をいう。基材樹脂が無架橋ポリプロピレン系樹脂或いは無架橋ポリエチレン系樹脂であって、DSC曲線に2つの吸熱ピークを有する発泡粒子は、2つの吸熱ピークを有しないものに比べ、表面平滑性、寸法安定性及び機械的強度に優れた成形体が得られる効果がある。
【0029】
本発明方法において使用する発泡粒子6は、空気等で加圧処理を施すことによって大気圧以上の内圧を付与したものであっても良いが、大気圧と略等しい内圧を有する発泡粒子6を使用することもできる。内圧の高められた発泡粒子6を使用する場合には、2.5atm(絶対圧)以下の内圧を有するものが好ましい。また、大気圧と略等しい内圧の発泡粒子6を用いる場合には、粒子内圧を付与するための加圧処理の工程及びその設備が不要となり、この結果大幅なコスト削減が可能となる。使用する発泡粒子の粒子重量等に特に制限はないが、通常、平均粒子重量0.5〜5mg程度のものが用いられる。
【0030】
上記したように、供給された発泡粒子を加熱領域を通過させて加熱し、発泡粒子相互を融着せしめた後、冷却手段16によって冷却して成形体10が得られる。
【0031】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例1〜5、比較例1
表1に示す無架橋エチレン−プロピレンランダム共重合体(エチレン成分4.1重量%、MFR8g/10分)を基材樹脂とする発泡粒子(Mp138℃)を、図1に示した装置によって成形した。発泡粒子は突起によって元の嵩体積の40%になるように圧縮した後、圧縮の一部を解除して元の嵩体積の80%とした後、成形に供した。ここで使用した装置は、発泡粒子の供給部から成形体出口までを通して通路内は300mmの一定幅を持ち、突起通過後から冷却領域の成形体出口までの通路内は、50mm(実施例1〜4、比較例1)、80mm(実施例5)の一定高さを持つものであった。また、ロール3bの中央部から突起17までの長さは1.5m、突起17の長さは20cm、突起17の終端から冷却手段16までの長さは2m、冷却手段16の長さは6mであった。各チャンバーにおける成形用スチーム供給や吸引等の条件を表1のチャンバー内圧力の欄に示す。尚、表1において第一チャンバー〜第五チャンバーは、最も上流側のチャンバー11から最も下流側のチャンバー15を順に示す。また、表1のチャンバー内圧力の欄の数値は、供給した成形用スチームや予備加熱用スチームの圧力(kg/cm2 ・G)を、‘Vac.’はチャンバー内を真空ポンプで吸引したことを示す。また‘−’は成形用スチームの供給も吸引も行わなかったことを示す。成形時のラインスピード、得られた成形体の性状を表2に示す。
【0032】
尚、成形体の性状は、製造直後の成形体を60℃に設定された常圧下の養生室に移し、表2の「成形体養生時間」の欄に示した時間放置し、次いで常温常圧下の部屋に移して24時間放置後に測定、試験又は観察したものである。また、成形体養生時間は、成形後に大きく収縮した成形体体積が、元の体積に戻るための最小時間を意味する。
【0033】
得られた成形体は、いずれも発泡粒子間に空隙が認められないまでに粒子間の空隙がよく埋まっており、成形体表面に凹みはほとんど認められず、粒子間の融着も良好であった。
【0034】
成形用スチームを第三チャンバー13の下側から通路9内に供給し、次いで第四チャンバー14の上側から通路9内に供給した実施例1では、成形用スチームを第三チャンバー13の上下から通路9内に供給した比較例1と比較して、ラインスピードを30%以上速めることができるとともに、成形体養生時間が半分で済むという利点がある。
【0035】
また、実施例1の操作に加え、第三チャンバー13の上側及び第四チャンバー14の下側から真空吸引した実施例2では、実施例1に比べ、成形用スチームの圧力(温度)を低下させることができるので、エネルギーコスト面で実施例1より有利である。更に、実施例2の操作に加え、第三チャンバー13の上流側に位置する第二チャンバー12の上下から真空吸引した実施例3では、通路9内の発泡粒子の逆流が確実に防止されるので長期運転を行っても安定して良好な成形体を得ることができる。
【0036】
また、実施例3の操作に加え、第四チャンバー14の下流側に位置する第五チャンバー15の上下から真空吸引した実施例4では、実施例1〜3よりもラインスピードを25%速めることができる利点がある。更にまた、実施例2の操作に加え、第一チャンバー11の上下から真空吸引し、第二チャンバー12の上下から予備加熱スチームを供給し、第五チャンバー15の上下から真空吸引した実施例5では、実施例1〜4の場合に比べ、1.6倍の厚みの成形体を得ることができるという利点がある。
【0037】
【表1】

Figure 0004160660
【0038】
【表2】
Figure 0004160660
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法は、第一加熱領域において上側から下側に向かって又は、下側から上側に向かって成形用スチームを供給して加熱した後、第二加熱領域において、第一加熱領域における成形用スチーム供給方向とは逆の方向に成形用スチームを供給して加熱して成形する方法を採用したことにより、ラインスピードを高めて成形した場合でも、成形用スチームにより発泡粒子を確実且つ均等に加熱することができ、成形用スチームの圧力を高めることなく発泡粒子の融着性に優れた成形体を得ることができる。このためラインスピードを高くした場合には成形用スチーム圧を高くしなければならなかった従来法のように、得られた成形体の養生に長い時間を要する等の問題がなく、ラインスピードを高めることができることと相まって、効率良く優れた成形体を得ることができる。
【0040】
また第一加熱領域及び第二加熱領域において、成形用スチームを供給した側の反対側から吸引すると、更に効率よく成形用スチームによって発泡粒子を加熱することができる。更に、加熱領域の上流側で通路内のスチームを吸引するようにすると、発泡粒子を安定に供給することができ、安定して優れた成形体を得ることができる。更にまた本発明方法によれば、バッチ式成形法では困難であった長尺な成形体の製造が可能となるとともに、従来バッチ式成形法による製造が主体であったポリオレフィン系樹脂発泡成形体の生産性を大幅に向上することができ、自動成形も可能となるため、大幅なコストダウンが可能である。また、成形体表面に合成樹脂フィルムを積層した複合パネルの製造も連続して効率良く行うことができ、発泡粒子成形体を芯材とする複合パネルのコストダウンも図ることができる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の実施に用いる成形装置の略図である。
【符号の説明】
2、3 ベルト
6 発泡粒子
9 通路
10 成形体
11 チャンバー
12 チャンバー
13 チャンバー
14 チャンバー
15 チャンバー
16 冷却手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a foam molded article.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of molding synthetic resin foamed particles, a method of obtaining a molded body by filling the foamed particles in a mold, heating with foaming steam to secondary foam the foamed particles, and fusing the particles together ( Hereinafter, such a molding method is referred to as a batch molding method.) The polyolefin resin foamed particles are mainly molded by this batch molding method. On the other hand, there is also known a method of continuously forming foam particles by passing them through a heating region while being sandwiched between upper and lower belts (hereinafter, such a molding method is referred to as a continuous molding method). The method has been mainly used for molding styrene resin expanded particles. Since the continuous molding method has an advantage that a molded body can be continuously produced and a long molded body can be obtained as compared with the batch molding method, the present inventors have produced polyolefin resin expanded particles by the continuous molding method. We considered forming.
[0003]
As a continuous molding method of polystyrene resin expanded particles, a method in which expanded particles are heated by high frequency heating (Japanese Patent Publication No. Sho 41-1632), and a method in which foamed particles are heated by hot air (Japanese Patent Publication No. 47-42621). And a method of forming foamed particles by heating with steam (Japanese Patent Publication No. 52-2424) is known.
[0004]
However, the method using high-frequency heating as described in Japanese Patent Publication No. 41-1632 has a problem that the apparatus is large and expensive, and there is a risk of generating sparks during high-frequency irradiation, and the heating temperature range is narrow. It is not suitable as a heating means for polyolefin resin foamed particles that must be heated inside. In addition, the hot air heating method described in Japanese Patent Publication No. 47-42621 is also difficult to control the heating temperature and is difficult to uniformly heat because the heat capacity is smaller than steam. It was unsuitable as a heating means for continuously forming particles.
[0005]
On the other hand, the method by steam heating is also an effective method for polyolefin resin expanded particles, but the polyolefin resin expanded particles are obtained by continuous molding by steam heating as described in, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 52-2424. When molding is attempted, the molding steam leaks to the foamed particle supply side, resulting in poor fusion of the particles due to insufficient heating, poor secondary foaming, etc., or when the steam leaks severely, the particles flow back to the supply side. There was a problem such as. The reason for this is considered to be due to the difference in secondary foaming performance between the polystyrene-based resin expanded particles and the polyolefin-based resin expanded particles. That is, the polystyrene resin is amorphous, the retention of the foaming agent used in the production of the foamed particles is good, and the foamed particles contain a few percent of the foaming agent. Secondary foaming of the foamed particles occurs at a relatively low temperature (usually 100 ° C. or less). For this reason, when the polystyrene resin expanded particles are continuously formed, before the expanded particles reach the heating region, a moderate secondary expansion occurs to close the gap between the particles, and the polystyrene resin expanded particles are 1.0 kg. Combined with the ability to mold with steam at a relatively low pressure of around / cm 2 G, it is possible to easily prevent the steam from leaking to the particle supply side. It is done.
[0006]
On the other hand, the polyolefin resin is crystalline, and the foaming agent used in the production of the foamed particles escapes from the inside of the particles in a relatively short time. It is necessary to heat at a higher temperature than in the case of expanded polystyrene-based resin particles. For this reason, it is not easy to secondary foam the polyolefin resin in front of the heating region to the extent that leakage of steam can be prevented, and it is necessary to supply high-pressure steam to secondary foam the polyolefin resin. Therefore, even if the polyolefin resin foamed particles can be subjected to secondary foaming to some extent before the heating region, it is considered difficult to prevent high-pressure steam from leaking out only by the secondary foaming force of the foamed particles. In order to obtain a good molded product by secondarily foaming the foamed particles and fusing the particles together, the polyolefin resin foam particles that require higher pressure steam than the polystyrene resin foam particles are required. In this case, the molding steam is liable to leak, and as a result, the pressure of the molding steam is lowered and the foamed particles cannot be sufficiently heated to obtain a good molded product. However, when the temperature becomes violent, the foamed particles flow backward to the supply side, making it impossible to mold.
[0007]
In view of the above problems, as a method for continuously molding the polyolefin resin expanded particles, the present applicant: (1) In the expanded particle supply region, expand the expanded particles to 40 to 70% of the original bulk volume. A method of heating with steam after compression (Japanese Patent Laid-Open No. 9-104026), and a method of heating with steam after gradually compressing foamed particles with increased internal pressure in the foamed particle supply region (Japanese Patent Laid-Open No. 9-104026). -104027) or a further improvement of these methods, after compressing polyolefin resin expanded particles with a compression recovery rate of 80% or more, release part or all of the compression and then heat with molding steam (Japanese Patent Application No. 8-355665) was proposed.
[0008]
The polyolefin resin can be molded by the continuous molding method in the same manner as the polystyrene resin by the method previously proposed by the present applicant. As described above, the continuous molding method has an advantage that the production efficiency of the molded body is higher than that of the batch molding method, and there is an advantage that a long molded body can be obtained. In the continuous molding method, if the line speed of the production line is increased in order to further increase the molding efficiency, there arises a problem that the fusibility of the expanded particles is lowered. In order to solve such problems, it is sufficient to increase the molding steam pressure. However, if molding is performed with a higher molding steam pressure, a longer curing time is required to restore the dimensions of the resulting molded product. As a result, there was a problem that the molding efficiency could not be increased.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and when continuously forming expanded particles such as polystyrene resin expanded particles and polyolefin resin expanded particles, the line speed is increased without increasing the molding steam pressure. An object of the present invention is to provide a method for producing a foamed molded product that can be molded and can efficiently obtain an excellent molded product.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the method for producing a foamed molded article of the present invention supplies foamed particles between belts that are formed by being surrounded by a structural material and that continuously move along the upper and lower surfaces in a passage having a substantially rectangular cross section. Then, in the method for continuously producing the foamed molded article by sequentially passing the expanded particles through the heating region and the cooling region, the heating region includes a first heating region and a second heating region downstream thereof, In the first heating region, after supplying and heating the forming steam from the upper side to the lower side of the passage or from the lower side to the upper side, in the second heating region, the direction opposite to the steam supply direction in the first heating region A steam for forming is supplied and heated.
[0011]
In the method of the present invention, in the first heating region and the second heating region, it is preferable to suck steam in the passage from the side opposite to the steam supply side of the passage, and on the upstream side of the first heating region, the passage It is preferable to suck the inside. As the expanded particles, polyolefin resin expanded particles are particularly preferable.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a molding apparatus for carrying out the continuous molding method of polyolefin resin foamed particles according to the present invention. In the figure, 1 is a hopper storing foamed particles, and 2 is endlessly running between rolls 3a and 3b. The upper belt 4 is a lower belt that travels endlessly between the rolls 5a and 5b. The expanded particles 6 supplied from the hopper 1 are sandwiched between upper and lower belts 2 and 4 that travel endlessly, and are provided on upper and lower thickness regulating plates 7 and 8 and on both sides of the thickness regulating plates 7 and 8. While passing through a passage 9 having a space with a substantially rectangular cross section surrounded by a width regulating plate (not shown), the foamed particles 6 are fused and molded while being heated by molding steam. The body 10 is configured to be obtained.
[0013]
In the present invention, examples of the base material of the expanded particles 6 include polystyrene resins and polyolefin resins. Polystyrene resins include polystyrene, high impact polystyrene, poly-p-methylstyrene, styrene-maleic anhydride copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-acrylic acid copolymer. Etc., and these can be used as a mixture.
[0014]
Polyolefin resins include high-density polyethylene, medium-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, linear ultra-low-density polyethylene, polypropylene, polybutene-1, ethylene-propylene block copolymer, ethylene -Propylene random copolymers, ethylene-propylene-butene terpolymers, etc., or graft polymers of these polyolefin resins and polystyrene resins and / or acrylic resins, etc. Can also be used.
[0015]
The polystyrene-based resin and polyolefin-based resin are used without being crosslinked or in a crosslinked state. Among the above-described resins, in the present invention, polyolefin resins are preferable, and among them, non-crosslinked polypropylene resins and non-crosslinked polyethylene resins are preferable.
[0016]
A pair of upper and lower chambers 11, 12, 13, 14, 15 are provided along the passage 9. In the illustrated apparatus, for example, the chambers 13, 14 are used for supplying molding steam. In the method of the present invention, in the first heating region, the foaming particles are heated by supplying molding steam from the lower side to the upper side of the passage 9 or from the upper side to the lower side. In the above example, the space between the chambers 13 and 13 of the passage 9 corresponds to the first heating region. In order to supply the forming steam into the passage 9 from the lower side to the upper side of the passage 9 or from the upper side to the lower side, the forming steam is supplied to either the lower side or the upper side of the chamber 13. The
[0017]
Next, in the second heating region, the forming steam is supplied in a direction opposite to the steam supply direction in the first heating region to heat the expanded particles. That is, when the forming steam is supplied from the lower side to the upper side in the first heating region, the forming steam is supplied from the upper side to the lower side in the second heating region, and the lower side from the upper side in the first heating region. When the forming steam is supplied toward the side, the forming steam is supplied from the lower side to the upper side in the second heating region. In the above example, the space between the chambers 14 and 14 of the passage 9 corresponds to the second heating region. In the second heating region, the forming steam supplied to the lower side or the upper side of the chamber 14 (the side opposite to the side where the steam is supplied in the chamber 13) is jetted into the passage 9 to heat the foamed particles.
[0018]
In the method of the present invention, in the chambers 13 and 14, when the chamber on the side opposite to the side to which the forming steam is supplied is sucked to suck the steam in the passage 9, the foamed particles are efficiently heated. It is preferable because it can be formed by steam.
[0019]
The temperature of the forming steam supplied in the first heating region and the second heating region is slightly different depending on the internal pressure applied to the foamed particles and the bulk density of the foamed particles, but the resin composition constituting the foamed particles shows When the melting point (Mp) is used as a standard, when the expanded particles are usually made of an uncrosslinked polypropylene resin, it is (Mp-15 ° C.) to (Mp + 10 ° C.), and when the expanded particles are made of an uncrosslinked polyethylene resin. , (Mp-10 ° C.) to (Mp + 10 ° C.). The Mp was heated from room temperature to 210 ° C. at a rate of 10 ° C./min by a differential scanning calorimeter, then lowered to 40 ° C. at 10 ° C./min. The temperature at the top of the main melting peak in the second DSC curve obtained when the temperature is raised to 10 ° C. at 10 ° C./min. Further, when sucking the forming steam, the suction side chamber may be connected to a vacuum pump.
[0020]
In carrying out the method of the present invention, the chambers 13 and 14 of the above manufacturing apparatus should be connected to the forming steam supply line only on the side to which the forming steam is supplied (either the lower side or the upper side). Even when suction is performed from the opposite side to the steam supply side as required, only the chamber on the opposite side to the steam supply side needs to be connected to the suction line. However, in the first heating region, in some cases, the forming steam is supplied from the upper side to the lower side, and in some cases, the supply direction of the forming steam is changed depending on the case. When it is necessary (of course, it is necessary to change the steam supply direction in the second heating region in this case), or considering that the chambers 11 to 15 have various functions as described later, all the chambers It is preferable that both the upper side and the lower side of 11 to 15 can be freely connected to the forming steam supply line and the suction line by switching valves or the like.
[0021]
As described above, when both the upper side and the lower side of all the chambers 11 to 15 are configured to be connectable to the forming steam supply line and the suction line, the supply of the forming steam is made to be performed in the chambers 13 and 14. It is not limited to the case where it is used, and it is possible to use the chambers 11 and 12 or the chambers 14 and 15. The first heating region may be configured by combining two chambers, for example, chambers 12 and 13, and the second heating region may be configured by combining two chambers, chambers 14 and 15.
[0022]
In the method of the present invention, it is preferable to suck the steam in the passage 9 on the upstream side (foamed particle supply side) of the first heating region because the foamed particles 6 are stably supplied into the passage 9. As described above, when the forming steam is supplied by the chambers 13 and 14, the steam suction on the upstream side of the first heating region is performed in the chamber 11 or the chamber 12 or in the chambers 11 and 12 at the same time. Also good. Further, if necessary, suction may be performed in the chamber 15 on the downstream side of the second heating region, and if suction is performed on the downstream side of the second heating region, the line speed can be further increased.
[0023]
In the method of the present invention, the foamed particles may be preheated before the foamed particles 6 are transferred to the first heating region. If the foamed particles are preheated and then heat-molded in the first heating region and the second heating region, there is an advantage that a thick foam can be easily obtained. In the above-described example in which the forming steam is supplied by the chambers 13 and 14, the preheating may be performed by either the chambers 11 and 12, or by the steam upstream of the first heating region. When the above suction is used together, it is preferable that steam is sucked in the chamber 11 and preheating is performed in the chamber 12. When preheating is performed, steam is usually supplied to the upper and lower chambers. The steam temperature for preheating is based on the above Mp. Usually, when the expanded particles are made of non-crosslinked polypropylene resin, (Mp-35 ° C.) to (Mp-15 ° C.), no expanded particles are present. When it consists of a crosslinked polyethylene resin, (Mp-20 ° C) to (Mp-10 ° C) are preferred.
[0024]
The molding apparatus for carrying out the present invention may be provided with at least two chambers so that the first heating region and the second heating region can be formed, but as described above, the five chambers are provided. If equipped, suction can be performed on the upstream side of the first heating region and the downstream side of the second heating region as necessary, or the expanded particles can be preheated on the upstream side of the first heating region, Since the manufacturing efficiency of a molded object can be improved more, it is preferable. In order to eject steam into the passage 9 or suck the steam in the passage, the belts 2 and 4 and the thickness regulating plates 7 and 8 need to have steam permeability. For example, a stainless steel belt having a thickness of about 0.2 to 1.0 mm and a plurality of through holes having a diameter of 0.5 to 3.0 mm formed at a pitch of about 3 to 50 mm is used. Steam is supplied into the passage 9 through through holes provided in the thickness regulating plates 7 and 8.
[0025]
The expanded particles used in the method of the present invention preferably have a bulk density of 0.009 to 0.4 g / cm 3 . When the expanded particles are polyolefin resin expanded particles, as described in Japanese Patent Application No. 8-355665 previously proposed by the present inventors, a protrusion 17 is provided in the vicinity of the entrance of the passage 9, and the expanded particles 6 are After compression by the protrusions 17, it is preferable to mold after releasing part or all of the compression. The expanded particles 6 are preferably compressed to a bulk volume of 10 to 60% of the original bulk volume, and particularly preferably compressed to a bulk volume of 15 to 50%. When polyolefin resin foam particles are used as the foam particles, those having a compression recovery rate of 80% or more, particularly 85% or more are preferable.
[0026]
The compression recovery rate of the polyolefin resin expanded particles is obtained from the following formula (1).
[0027]
[Equation 5]
Compression recovery rate (%) = V 2 / V 1 × 100 (1)
(Where V 1 is the original bulk volume of the expanded particles, and V 2 is the bulk volume of the expanded particles 10 seconds after the compression of the expanded particles to 60% of the original bulk volume and then removing the compression. )
[0028]
When the polyolefin resin expanded particles are non-crosslinked polyethylene resin or non-crosslinked polypropylene resin, the DSC curve obtained by differential scanning calorimetry of the expanded particles has two endothermic peaks (Japanese Examined Patent Publication No. 63-44779, Japanese Examined Patent Publication 7- No. 39501) is preferred. The DSC curve refers to a DSC curve obtained when 0.5 to 4 mg of expanded particles are measured with a differential scanning calorimeter by raising the temperature from room temperature to 210 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. The base resin is a non-crosslinked polypropylene resin or a non-crosslinked polyethylene resin, and the expanded particles having two endothermic peaks in the DSC curve have surface smoothness and dimensional stability compared to those having no two endothermic peaks. And there exists an effect from which the molded object excellent in mechanical strength is obtained.
[0029]
The foamed particles 6 used in the method of the present invention may be those that have been given an internal pressure equal to or higher than the atmospheric pressure by applying pressure treatment with air or the like, but the foamed particles 6 having an internal pressure substantially equal to the atmospheric pressure are used. You can also In the case of using the expanded particles 6 having an increased internal pressure, those having an internal pressure of 2.5 atm (absolute pressure) or less are preferable. Further, when the foamed particles 6 having an internal pressure substantially equal to the atmospheric pressure are used, the pressure treatment process and the equipment for applying the internal pressure of the particles are unnecessary, and as a result, the cost can be greatly reduced. Although there is no restriction | limiting in particular in the particle weight etc. of the foaming particle to be used, Usually, a thing with an average particle weight of about 0.5-5 mg is used.
[0030]
As described above, the supplied foamed particles are heated by passing through the heating region to fuse the foamed particles with each other, and then cooled by the cooling means 16 to obtain the molded body 10.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Examples 1-5, Comparative Example 1
Foamed particles (Mp 138 ° C.) having a non-crosslinked ethylene-propylene random copolymer (ethylene component 4.1 wt%, MFR 8 g / 10 min) shown in Table 1 as a base resin were molded by the apparatus shown in FIG. . The expanded particles were compressed by protrusions so as to be 40% of the original bulk volume, and part of the compression was released to 80% of the original bulk volume, and then subjected to molding. The apparatus used here has a constant width of 300 mm in the passage from the supply part of the foamed particles to the outlet of the molded body, and 50 mm in the passage from the passage of the protrusion to the molded body outlet of the cooling region (Examples 1 to 3). 4, Comparative Example 1), having a constant height of 80 mm (Example 5). The length from the center of the roll 3b to the protrusion 17 is 1.5 m, the length of the protrusion 17 is 20 cm, the length from the end of the protrusion 17 to the cooling means 16 is 2 m, and the length of the cooling means 16 is 6 m. Met. The conditions such as forming steam supply and suction in each chamber are shown in the chamber pressure column of Table 1. In Table 1, the first to fifth chambers indicate the most upstream chamber 11 to the most downstream chamber 15 in order. The numerical values in the column of the pressure in the chamber of Table 1 indicate the pressure (kg / cm 2 · G) of the supplied forming steam and preheating steam as' Vac. 'Indicates that the inside of the chamber was sucked with a vacuum pump. “-” Indicates that neither supply nor suction of the forming steam was performed. Table 2 shows the line speed at the time of molding and the properties of the obtained molded body.
[0032]
In addition, the properties of the molded product were transferred to a curing room under normal pressure set at 60 ° C. and left for the time indicated in the column of “Molded product curing time” in Table 2, and then at room temperature and normal pressure. It was measured, tested or observed after being moved to the room and left for 24 hours. Moreover, a molded object curing time means the minimum time for the molded object volume contracted greatly after shaping | molding to return to the original volume.
[0033]
In all of the obtained molded articles, the voids between the particles were well filled until no voids were observed between the foamed particles, almost no dents were observed on the surface of the molded article, and the fusion between the particles was good. It was.
[0034]
In Example 1 in which the forming steam was supplied into the passage 9 from the lower side of the third chamber 13 and then supplied into the passage 9 from the upper side of the fourth chamber 14, the forming steam was supplied from the upper and lower sides of the third chamber 13. Compared with the comparative example 1 supplied in 9, there is an advantage that the line speed can be increased by 30% or more and the molded body curing time can be halved.
[0035]
Further, in addition to the operation of the first embodiment, the pressure (temperature) of the forming steam is reduced in the second embodiment in which vacuum suction is performed from the upper side of the third chamber 13 and the lower side of the fourth chamber 14 as compared with the first embodiment. Therefore, it is more advantageous than Example 1 in terms of energy cost. Furthermore, in addition to the operation of the second embodiment, in the third embodiment in which vacuum suction is performed from above and below the second chamber 12 located on the upstream side of the third chamber 13, the backflow of the foam particles in the passage 9 is reliably prevented. Even if a long-term operation is performed, a good molded article can be obtained stably.
[0036]
In addition to the operation of the third embodiment, in the fourth embodiment in which vacuum suction is performed from above and below the fifth chamber 15 located on the downstream side of the fourth chamber 14, the line speed can be increased by 25% compared to the first to third embodiments. There are advantages you can do. Further, in addition to the operation of the second embodiment, in the fifth embodiment, vacuum suction is performed from above and below the first chamber 11, preheating steam is supplied from above and below the second chamber 12, and vacuum suction is performed from above and below the fifth chamber 15. There is an advantage that a molded body having a thickness 1.6 times that of Examples 1 to 4 can be obtained.
[0037]
[Table 1]
Figure 0004160660
[0038]
[Table 2]
Figure 0004160660
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the method of the present invention supplies the forming steam from the upper side to the lower side or from the lower side to the upper side in the first heating region, and then heats the first steam in the second heating region. By adopting a method in which the forming steam is supplied in the direction opposite to the forming steam supply direction in the heating zone and heated to form, the foaming particles can be formed by the forming steam even when the line speed is increased. A molded body that can be reliably and evenly heated and has excellent fusion property of the expanded particles can be obtained without increasing the pressure of the molding steam. For this reason, when the line speed is increased, there is no problem such as a long time required for curing of the obtained molded body as in the conventional method in which the steam pressure for molding must be increased, and the line speed is increased. In combination with this, an excellent molded body can be obtained efficiently.
[0040]
In the first heating region and the second heating region, if the suction is performed from the side opposite to the side on which the forming steam is supplied, the foamed particles can be heated more efficiently by the forming steam. Furthermore, when the steam in the passage is sucked on the upstream side of the heating region, the foamed particles can be stably supplied, and an excellent molded body can be obtained stably. Furthermore, according to the method of the present invention, it is possible to produce a long molded body that has been difficult with the batch molding method, and the polyolefin resin foam molded body that has been mainly produced by the conventional batch molding method. Productivity can be greatly improved, and automatic molding is also possible, which can greatly reduce costs. In addition, it is possible to continuously and efficiently produce a composite panel in which a synthetic resin film is laminated on the surface of the molded body, and to reduce the cost of the composite panel using the foamed particle molded body as a core material. Have.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a molding apparatus used for carrying out the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
2, 3 Belt 6 Expanded particle 9 Passage 10 Molded body 11 Chamber 12 Chamber 13 Chamber 14 Chamber 15 Chamber 16 Cooling means

Claims (4)

構造材にて囲まれて形成された、断面が略矩形状をなす通路内の上下面に沿って連続的に移動するベルト間に発泡粒子を供給し、次いで発泡粒子を加熱領域及び冷却領域を順次通過させて連続的に発泡成形体を製造する方法において、上記加熱領域は第一加熱領域と、その下流側の第二加熱領域とを含み、第一加熱領域において通路の上側から下側に又は下側から上側に向かって成形用スチームを供給して加熱した後、第二加熱領域において、第一加熱領域におけるスチーム供給方向とは反対の方向に向かって成形用スチームを供給して加熱することを特徴とする発泡成形体の製造方法。Foam particles are supplied between belts that are surrounded by a structural material and continuously move along the upper and lower surfaces in a passage having a substantially rectangular cross section. In the method of continuously producing a foamed molded article by sequentially passing, the heating area includes a first heating area and a second heating area on the downstream side thereof, and from the upper side to the lower side of the passage in the first heating area. Alternatively, after supplying and heating the forming steam from the lower side to the upper side, the forming steam is supplied and heated in the second heating region in a direction opposite to the steam supply direction in the first heating region. A method for producing a foamed molded product. 第一加熱領域及び第二加熱領域において、通路のスチーム供給側とは反対側からは、通路内のスチームを吸引することを特徴とする請求項1記載の発泡成形体の製造方法。The method for producing a foamed molded product according to claim 1, wherein in the first heating region and the second heating region, steam in the passage is sucked from the side opposite to the steam supply side of the passage. 第一加熱領域の上流側において、通路内を吸引することを特徴とする請求項1又は2記載の発泡成形体の製造方法。The method for producing a foamed molded product according to claim 1 or 2, wherein the inside of the passage is sucked upstream of the first heating region. 発泡粒子がポリオレフィン系樹脂発泡粒子である請求項1〜3のいずれかに記載の発泡成形体の製造方法。The method for producing a foamed molded article according to any one of claims 1 to 3, wherein the foamed particles are polyolefin resin foamed particles.
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