特許 6976690 発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6976690

(24)【登録日】2021年11月12日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 9/06 20060101AFI20211125BHJP

   B29C 44/00 20060101ALI20211125BHJP

   B29C 48/025 20190101ALI20211125BHJP

   B29C 48/25 20190101ALI20211125BHJP

   C08J 9/18 20060101ALN20211125BHJP

【ＦＩ】

   B29B9/06

   B29C44/00 E

   B29C48/025

   B29C48/25

   !C08J9/18CER

   !C08J9/18CEZ

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-21402(P2017-21402)

(22)【出願日】2017年2月8日

(65)【公開番号】特開2018-126933(P2018-126933A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2019年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】丸橋 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】阿部 香屋子

【審査官】 山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１６１９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ ７／００− ７／９４

Ｂ２９Ｂ ９／００− ９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の孔を有するダイを備え、前記ダイを通して、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂を押出し造粒する発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置であって、
前記ダイの上流側に連結され、前記溶融樹脂の前記ダイへの移送、及び外部への排出を切替える切替弁を備え、
前記切替弁により外部へ排出される溶融樹脂を溶融状態で、装置を運転する空間とは別の空間へ隔離するための配管が設けられていることを特徴とする発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置。

【請求項2】

前記配管は、前記配管の温度を制御する温度調節機構を備える、請求項１に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置。

【請求項3】

前記配管の温度が、溶融樹脂のガラス転移温度＋５０℃〜溶融樹脂のガラス転移温度＋１６０℃の範囲内である、請求項１または２に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置。

【請求項4】

ダイを通して発泡剤および熱可塑性樹脂を含む溶融樹脂を押出す押出工程を含む、発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法であって、
前記押出工程前に、切替弁により、溶融樹脂を外部へ排出する排出工程と、
外部へ排出された溶融樹脂を溶融状態で、前記樹脂粒子を製造する空間とは別の空間へ隔離する隔離工程と、を含むことを特徴とする発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法。

【請求項5】

前記隔離工程では、前記溶融樹脂を、配管を介して、前記別の空間へ隔離することを特徴とする請求項４に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法。

【請求項6】

前記隔離工程では、前記配管の温度が前記溶融樹脂のガラス転移温度＋５０℃〜前記溶融樹脂のガラス転移温度＋１６０℃の範囲内に維持された状態で、前記溶融樹脂を前記別の空間へ隔離することを特徴とする請求項５に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発泡性熱可塑性樹脂粒子を用いて得られる熱可塑性樹脂発泡成形体は、軽量性、断熱性、及び緩衝性などを有するバランスに優れた発泡体であり、従来から食品容器箱、保冷箱、緩衝材、及び住宅等の断熱材として広く利用されている。

【0003】

特許文献１には、樹脂供給装置内でポリスチレン系樹脂に発泡剤を添加、混練し、発泡剤含有溶融樹脂を樹脂供給装置先端に取り付けたダイから冷却用液体中に押出すと同時に、押出物を切断し液体中で冷却固化することにより発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得る方法が開示されている。

【0004】

また、特許文献２，３には、押出機から排出される溶融樹脂を搬送する技術が開示されている。具体的には、特許文献２，３には、スクリュ式押出機運転初期の、物性あるいは性状が定常状態に安定しない溶融樹脂を、ダイバータバルブにより外部に排出し、排出した高温の樹脂を切断、冷却固化して搬送する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開2012-077114号公報

【特許文献2】特開2007-181949号公報

【特許文献3】特開2008-296467号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

水中切断装置が連結されたスクリュ式押出機を用いた造粒技術では、立ち上げ処理前の溶融樹脂等、性質が安定しない溶融樹脂をダイバータバルブにより排出するが、排出される溶融樹脂は高温であるために、その取り扱いが危険であることが課題となる。この課題解決のために、特許文献２及び３に開示された技術では、ダイバータバルブの排出口から外部へ排出された高温の溶融樹脂を切断後、外部に露出した状態で冷却水により固化した固化物を外部に搬送することによって、高温の溶融樹脂を安全に取り扱っている。

【0007】

ところで、特許文献１に記載されたような発泡剤を含むポリスチレン系溶融樹脂は、ダイバータバルブの排出口から外部へ排出されると、溶融樹脂中に溶解されていた発泡剤が発散し、可燃性ガスが装置周辺に充満する危険がある。このため、発泡剤を含むポリスチレン系樹脂をダイバータバルブから排出する場合、特許文献２及び３に記載の技術では、可燃性ガスの発生を阻止することはできない。また、当該溶融樹脂がダイバータバルブから外部に排出されると嵩高い発泡体になるため、排出量が膨大になってくると搬送作業の負荷が大きくなることが懸念される。

【0008】

本発明の一態様は、ダイバータバルブから排出される発泡剤含有溶融樹脂を安全に隔離できる搬送手段を備えた発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置、及び発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置は、複数の孔を有するダイを備え、前記ダイを通して、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂を押出し造粒する発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置であって、前記ダイの上流側に連結され、前記溶融樹脂の前記ダイへの移送、及び外部への排出を切替える切替弁を備え、前記切替弁により外部へ排出される溶融樹脂を、溶融状態で装置を運転する空間とは別の空間へ隔離するための配管が設けられていることを特徴としている。

【0010】

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法は、ダイを通して発泡剤および熱可塑性樹脂を含む溶融樹脂を押出す押出工程を含む、発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法であって、前記押出工程前に、切替弁により、溶融樹脂を外部へ排出する排出工程と、外部へ排出された溶融樹脂を、溶融状態で前記樹脂粒子を製造する空間とは別の空間へ隔離する隔離工程と、を含むことを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一態様によれば、発泡性熱可塑性樹脂粒子を安全に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態１に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置１００の概略構成を示す図である。

【図2】排出工程及び押出工程におけるダイバータバルブ２２の様子を示す断面図であり、（ａ）は、排出工程でのダイバータバルブ２２の様子を示し、（ｂ）は、押出工程でのダイバータバルブ２２の様子を示す。

【図3】配管２３内を流れる溶融樹脂Ｐの温度を制御する温度調節機構２４の概略構成を模式的に示した図である。

【図4】本発明の実施形態２に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置１００Ａの概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

〔実施形態１〕
＜発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置＞
以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置１００の概略構成を示す図である。製造装置１００は、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂（以下、単に溶融樹脂と呼ぶ場合がある）を押出し、水中にてカットすることにより発泡性熱可塑性樹脂粒子を造粒するための装置である。

【0014】

図１に示されるように、製造装置１００は、溶融樹脂を押出すための押出機１０と、ダイ２０と、ダイホルダ２１と、カッター３と、カッティングチャンバー４と、管路５と、送水ポンプ６と、水槽７と、脱水処理部８と、容器９と、を備えている。

【0015】

押出機１０の溶融樹脂の押出方向の下流側には、ダイホルダ２１及びダイ２０が設けられている。ダイホルダ２１及びダイ２０のうち、ダイ２０は、最も下流側に設けられている。ダイ２０は、押出機１０から押出された溶融樹脂が吐出される樹脂吐出面２０ａを有する。そして、ダイホルダ２１は、ダイ２０を保持する部材であり、ダイバータバルブ２２（切替弁）を備えている。すなわち、ダイ２０の上流側に、ダイバータバルブ２２が設けられている。また、ダイ２０における押出機１０と反対側には、カッティングチャンバー４が設けられている。なお、製造装置１００において、溶融樹脂は、押出機１０による押出しにより、ダイ２０へ向けて流れることになる。このような溶融樹脂の流れから、押出機１０及びダイ２０において、溶融樹脂が吐出される側を、下流側とし、その反対側を上流側としている。また、上流側から下流側へ向かう溶融樹脂の流れ方向（溶融樹脂の押出方向）に対して垂直な方向を側方としている。

【0016】

押出機１０には、熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー１１、及び発泡剤を供給するための発泡剤供給管１２が設けられている。発泡剤供給管１２は、図示しない発泡剤貯蔵部に接続されている。そして、高圧ポンプ１３により、発泡剤貯蔵部にて貯蔵されている発泡剤が発泡剤供給管１２を介して押出機１０へ供給される。なお、図１では、ホッパー１１は、熱可塑性樹脂を供給するために１つ設けられているが、ホッパー１１の数は、発泡性熱可塑性樹脂粒子の原料の特性、種類、数等に応じて適宜設定することができる。また、発泡剤供給管１２は、押出機１０に接続されているが、押出機１０以外の部材に接続されていてもよい。

【0017】

カッティングチャンバー４には、管路５が接続されている。そして、管路５の一端は、送水ポンプ６を介して水槽７に接続されている。一方、管路５の他端には、脱水処理部８が設けられている。製造装置１００では、送水ポンプ６の駆動により、水槽７内の水が、カッティングチャンバー４へ供給され、カッティングチャンバー４から脱水処理部８に流れ込むようになっている。

【0018】

カッティングチャンバー４は、ダイ２０の樹脂吐出面２０ａに水槽７からの水流を接触させるためのチャンバーである。カッティングチャンバー４には、カッター３が収容されている。カッター３は、ダイ２０の樹脂吐出面２０ａに設けられたダイ孔（図２参照）から吐出される溶融樹脂を切断し粒子化するための部材である。

【0019】

製造装置１００では、ホッパー１１を介して供給された熱可塑性樹脂等の原料は、押出機１０内にて溶融混練される。そして、この溶融混練物は、ダイ２０側へ移送されつつ、発泡剤供給管１２から高圧ポンプ１３により発泡剤が混合される。そして、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂は、さらに混練されながら移動しダイ２０のダイ孔から押出される。そして、溶融樹脂は、ダイ２０の樹脂吐出面２０ａのダイ孔から吐出されると、カッター３により粒状に切断され造粒されると同時に、カッティングチャンバー４内を循環する水と接触して急冷される。

【0020】

このように造粒された発泡性熱可塑性樹脂粒子は、カッティングチャンバー４から循環水の流れに乗って管路５を通過し脱水処理部８へ運ばれる。そして、脱水処理部８にて、循環水と分離されるとともに、脱水乾燥される。乾燥された発泡性熱可塑性樹脂粒子は、容器９にて貯留される。

【0021】

押出機１０は、造粒する樹脂の種類等に応じて、従来公知の押出機から適宜選択して使用することができ、例えばスクリュを用いた押出機が挙げられる。スクリュを用いた押出機としては、例えば、単軸押出機や二軸押出機を採用することが可能であり、二軸押出機を採用する場合のスクリュ回転方向は、同方向であっても異方向であっても構わない。また、押出機１０は２つ以上を設けられていてもよい。例えば押出機１０が２つ設けられている場合は、２つの押出機１０を直列に連結したタンデム型の構成を採用することが可能である。

【0022】

押出機１０が１つ設けられている場合、溶融樹脂の滞留時間を短時間に抑え易く、樹脂の劣化を抑制し易いというメリットがある。一方、押出機１０が２つ以上設けられている場合、樹脂と他の添加剤等とをより均一に混合し易いというメリットがある。このようなことを考慮し、押出機１０の構成を決定することができる。

【0023】

ここで、ダイバータバルブ２２は、押出機１０により溶融混練された溶融樹脂のダイ２０への移送、及び外部への排出を切り替える切替弁である。押出機１０にて溶融混練された溶融樹脂の物性または性状が定常状態に安定しない場合、製造装置１００各部の温度が定常状態に安定しない場合、さらにはカッティング不良やダイス孔閉塞などの理由で造粒を一時的に停止する場合には、溶融樹脂は、ダイ２０へ供給されることなく、ダイバータバルブ２２により外部へ排出される。そして、溶融樹脂の物性または性状および製造装置１００各部の温度が定常状態に安定した場合、または、カッティング不良やダイス孔閉塞を解消して造粒を再開させる場合には、溶融樹脂は、ダイバータバルブ２２によりダイ２０へ供給される。なお、カッティング不良は、カッティングチャンバー４およびカッター３を清掃することにより解消される。以下、溶融樹脂がダイバータバルブ２２により外部へ排出されている段階を排出工程とし、溶融樹脂がダイバータバルブ２２によりダイ２０へ供給されている段階を押出工程とする。

【0024】

押出機１０とダイバータバルブ２２との間には必要に応じてギアポンプやスクリーンチェンジャー、スタティックミキサー、スタティッククーラーなどの設備があっても良い。

【0025】

図２は、排出工程及び押出工程におけるダイバータバルブ２２の様子を示す断面図であり、図２の（ａ）は、排出工程でのダイバータバルブ２２の様子を示し、図２の（ｂ）は、押出工程でのダイバータバルブ２２の様子を示す。ダイホルダ２１は、押出機１０の下流側に固定されている。また、ダイホルダ２１における押出機１０と反対側の部分にはダイ２０が固定されている。そして、ダイホルダ２１に備えられたダイバータバルブ２２は、側方に可動するように構成されている。

【0026】

図２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ダイホルダ２１は、押出機１０のシリンダ部分に連通して設けられており、上流側から下流側へ向かって延びる上流側流路２１ａ、及び下流側流路２１ｂが形成されている。また、ダイバータバルブ２２は、上流側から下流側に貫通する第１流路２２ａと、上流側から側方へ延びダイホルダ２１の側面へ抜ける第２流路２２ｂと、を有する。そして、ダイホルダ２１では、ダイバータバルブ２２の側方の移動に応じて、上流側流路２１ａと第２流路２２ｂとが接続する構成（図２の（ａ））、及び上流側流路２１ａと下流側流路２１ｂとが第１流路２２ａによって中継される構成（図２の（ｂ））とに切り替わるようになっている。

【0027】

図２の（ａ）に示された排出工程では、上流側流路２１ａと第２流路２２ｂとが接続することにより、溶融樹脂Ｐの下流側流路２１ｂへの流れが遮断され、溶融樹脂Ｐが第２流路２２ｂを介して外部へ排出される。一方、図２の（ｂ）に示された押出工程では、上流側流路２１ａと下流側流路２１ｂとが第１流路２２ａによって中継されることにより、溶融樹脂Ｐは、下流側流路２１ｂを介して、ダイ２０へ移送される。

【0028】

ダイ２０は、その上流側の部分に、下流側流路２１ｂと連通する流路２０ｂが設けられている。また、流路２０ｂ内には、上流側へ突出した円錐状凸部２０ｃが、流路２０ｂの側壁と間隔を開けて形成されている。また、ダイ２０の下流側には、複数の樹脂流路２０ｄが設けられている。樹脂流路２０ｄは、流路２０ｂに連通するとともに、樹脂吐出面２０ａのダイ孔２０ｅまで延びる流路であり、樹脂吐出面２０ａに対して直交する方向に延在する。また、樹脂流路２０ｄは、ダイ２０の中心軸線を中心とした円周に沿って、一定の間隔で配置されている。ダイ２０は、特に限定されないが、例えば、ダイ孔２０ｅが直径０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ、望ましくは０．４ｍｍ〜１．０ｍｍであるものが挙げられる。

【0029】

押出工程では、図２の（ｂ）に示されるように、下流側流路２１ｂを通過した溶融樹脂Ｐは、流路２０ｂにおいて円錐状凸部２０ｃの周面に沿って流れる。そして、複数の樹脂流路２０ｄを通過し、樹脂吐出面２０ａに形成されたダイ孔２０ｅから吐出される。

【0030】

製造装置１００では、排出工程においては、図２の（ａ）に示されるように、ダイバータバルブ２２を移動させることにより上流側流路２１ａと第２流路２２ｂとを接続させる。そして、第２流路２２ｂを介して、溶融樹脂Ｐを外部に排出する。

【0031】

ここで、外部に排出される溶融樹脂Ｐは、主に発泡剤を含む熱可塑性溶融樹脂である。このため、ダイバータバルブの排出口から外部へ排出されると、溶融樹脂Ｐは、発泡体となり可燃性ガスが発生する。そこで、本実施形態に係る製造装置１００では、ダイバータバルブ２２の第２流路２２ｂの出口に着脱可能に接続する配管２３が設けられている。この配管２３は、図１に示されるように、製造装置１００が設置された空間Ａと別の空間Ｂまで延びており、溶融樹脂を空間Ａから空間Ｂへ溶融状態で隔離するための配管である。また、図２の（ｂ）に示された構成では、押出工程において、配管２３は、排出工程と同様に、ダイバータバルブ２２の第２流路２２ｂの出口に接続されている。しかし、押出工程における配管２３及び第２流路２２ｂの構成は、図２の（ｂ）に示された構成に限定されない。配管２３は、押出工程において、第２流路２２ｂと接続していなくてもよい。

【0032】

排出工程では、配管２３は、ダイバータバルブ２２の第２流路２２ｂに接続されている（図２の（ａ））。このため、第２流路２２ｂから排出された溶融樹脂Ｐは、外部に露出することなく配管２３を通過して、製造装置１００を運転する空間Ａとは別の空間Ｂに溶融状態で隔離される。それゆえ、本実施形態によれば、ダイバータバルブ２２により製造装置１００外へ排出される溶融樹脂Ｐを溶融状態のまま空間Ａとは別の空間Ｂへ隔離することができる。このように可燃性ガスが発生しやすい溶融状態である溶融樹脂Ｐを外部に露出することなく隔離できるので、製造装置１００を運転する可燃性ガスの着火源となりうる電気機器が多数設置されている空間Ａ内の可燃性ガスの充満を回避することができる。したがって、空間Ｂでは製造装置１００を運転していないため、着火源対策や換気措置をとりやすいため、安全に発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造することができる。

【0033】

図３に示されるように、配管２３は、配管２３の温度を制御する温度調節機構２４を備えている。図３では配管２３全体に温度調節機構２４が備えられているが、配管２３を流れる溶融樹脂が固化して配管づまりを発生しない程度であれば、部分的に温度調節機構２４が備えられる形態であってもよい。温度調節機構２４は、配管２３の温度を測定する温度測定部２５と、配管２３を一定の温度範囲に維持するために加熱する温調加熱部２６と、を備えている。

【0034】

温度調節機構２４を用いた温度調節では、温調加熱部２６により加熱された配管２３の温度を温度測定部２５により測定する。そして、配管２３の温度が一定の温度範囲の下限未満になった場合、配管２３の温度が高くなるように、温調加熱部２６の動作を制御する。また、配管２３の温度が一定の温度範囲の上限を超えた場合、配管２３の温度が低くなるように、温調加熱部２６の動作を制御する。

【0035】

なお、配管２３の温度を安定化するために、配管２３の周囲に、断熱性シートや保温性シートが巻き付けられていてもよい。

【0036】

また、温調加熱部２６は、配管の温度調節に使用される公知の構成を適用することができる。例えば、電気ヒーター等の加熱器により配管２３を加熱する構成、または蒸気もしくは熱オイルといった熱媒体を配管２３の周囲に循環させる構成等が挙げられる。

【0037】

具体的には、配管２３は、その外周全体にジャケットが取りつけられていることが好ましい。ジャケットには、熱媒体の循環ラインが接続され、この循環ラインを介して熱媒オイルまたは蒸気の温度制御機構に接続されている。温度制御機構は、配管２３に設けた温度測定部２５により測定された配管２３の温度に基づいて熱媒オイル又は蒸気の温度を制御することができる。ジャケット内に温度制御された熱媒オイル又は蒸気が循環することで、配管２３を一定の温度に制御することができる。配管２３を加熱する熱媒オイルまたは蒸気の温度調節は、ＰＩ制御、又はＰＩＤ制御で行うことが好ましい。

【0038】

また、配管２３の温度制御は、アルミ鋳塊中にシーズヒータを鋳込んだアルミ鋳込みヒータとヒータの温度を制御する温度制御機構とを一体化した温度制御型のアルミ鋳込みヒータによって行なうこともできる。熱媒オイルヒータと同様に、アルミ鋳込みヒータで加熱しても、アルミの熱伝導の良さにより、配管２３を一定の温度に制御することができる。

【0039】

また、温度調節機構２４は、配管２３の温度が、溶融樹脂Ｐのガラス転移温度＋５０℃〜溶融樹脂Ｐのガラス転移温度＋１６０℃の範囲内、好ましくはガラス転移温度＋７０℃〜ガラス転移温度＋１４０℃の範囲内、より好ましくはガラス転移温度＋９０℃〜ガラス転移温度＋１２０℃の範囲内になるように温度制御する。このような温度範囲で配管２３の温度が制御されることにより、配管２３を通過する溶融樹脂Ｐは、確実に溶融状態となり、空間Ａから空間Ｂへ円滑に溶融樹脂Ｐを隔離することができる。

【0040】

＜発泡性熱可塑性樹脂粒子の原料＞
本実施形態において、発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造するための原料として、熱可塑性樹脂及び発泡剤の他に、必要に応じて各種添加剤を添加することができる。例えば、難燃剤、熱安定剤、ラジカル発生剤、加工助剤、耐候性安定剤、造核剤、発泡助剤、帯電防止剤、輻射伝熱抑制剤、及び、着色剤等を挙げることができる。これらの添加剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。

【0041】

また、本実施形態で用いられる熱可塑性樹脂は、公知の熱可塑性樹脂を含有することができ、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ）、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体（耐熱ＰＳ）、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体（ＨＩＰＳ）、Ｎ−フェニルマレイミド−スチレン−無水マレイン酸の三次元共重合体及び、それとＡＳとのアロイ（ＩＰ）などのスチレン系樹脂；ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などのビニル系樹脂；ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン３元共重合体、シクロオレフィン系（共）重合体などのポリオレフィン系樹脂及びこれらに分岐構造、架橋構造を導入してレオロジーコントロールされたポリオレフィン系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ＭＸＤナイロンなどのポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのポリエステル系樹脂、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル系樹脂；ポリフェニレンエーテル系樹脂（ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂（変性ＰＰＥ）、ポリオキシメチレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などのエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。これらは単独で使用しても良いし、２種以上を混合して使用しても良い。これらの中でも、安価で、且つ、発泡成形が容易であるので、スチレン系樹脂が好ましい。

【0042】

本実施形態で用いられる発泡剤は、公知の発泡剤を使用できるが、炭化水素系発泡剤が好ましい。高発泡化しやすい観点から、炭素数４〜５の炭化水素がより好ましく、例えば、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、シクロペンタンが挙げられる。これらは一種のみを使用してもよいが、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

【0043】

＜発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法＞
本実施形態に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法は、ダイを通して熱可塑性樹脂を含む溶融樹脂を押出す押出工程を含み、前記押出工程前に、ダイバータバルブにより、溶融樹脂を外部へ排出する排出工程と、外部へ排出された溶融樹脂を、溶融状態で前記樹脂粒子を製造する空間とは別の空間へ隔離する隔離工程と、を含む方法であれば、特に限定されない。例えば、上述した製造装置１００を用いた製造方法が挙げられる。以下、図１及び図２を参照して、製造装置１００を用いた、発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法について説明する。

【0044】

まず、本実施形態に係る製造方法においては、ホッパー１１から熱可塑性樹脂を押出機１０に投入し、例えば、１００℃以上、３００℃以下の樹脂温度で溶融する。熱可塑性樹脂の分解抑制の観点からは、１１０℃以上、２５０℃以下の樹脂温度で熱可塑性樹脂を溶融することが好ましい。なお、製造される発泡性熱可塑性樹脂粒子の種類・特性等に応じて、上述した熱可塑性樹脂以外の他の添加剤を押出機１０に投入してもよい。この場合、他の添加剤をあらかじめ熱可塑性樹脂とブレンドしたものを押出機１０に投入することにより、熱可塑性樹脂と同時に添加することができる。あるいは、押出機１０に熱可塑性樹脂を投入するホッパー１１とは別の添加口を設けておき、この添加口から他の添加剤を押出機１０に投入してもよい。

【0045】

また、２機の押出機１０を用いたタンデム型の構成を採用する場合、単軸押出機−単軸押出機、二軸押出機−単軸押出機の構成を採用することが好ましく、上流側に二軸押出機を採用した二軸押出機−単軸押出機の構成がより好ましい。この場合、押出機１０への原料供給が安定し、発泡剤、難燃剤、難燃助剤、他の添加剤が均等に分散され易く、得られる熱可塑性樹脂型内発泡成形体の難燃性が安定かつ高度に発現し、１つの熱可塑性樹脂型内発泡成形体から切り出した試験片ごとの難燃レベルも安定したものとなり易い。

【0046】

次いで、高圧ポンプ１３により発泡剤供給管１２から発泡剤を押出機１０に添加する。

【0047】

このように押出機１０内にて、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂Ｐを溶融混練した後、溶融樹脂Ｐを、ダイ２０を通して押出すことになる（押出工程）。本実施形態に係る製造方法では、例えば実際に押出工程を実施する前に、ダイバータバルブ２２により溶融樹脂Ｐを外部へ排出する（排出工程）。排出工程では、押出機１０による押出し動作を実施し溶融混練を行う。そして、第２流路２２ｂを上流側流路２１ａに連通するようにダイバータバルブ２２を操作して、得られた溶融樹脂Ｐを下流側流路２１ｂ側へ供給せずに装置外部へ排出する。

【0048】

本実施形態に係る製造方法では、溶融樹脂Ｐを、溶融状態で発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造する空間Ａとは別の空間Ｂへ隔離する隔離工程を実施する。配管２３がダイバータバルブ２２の第２流路２２ｂに接続されている。それゆえ、隔離工程では、装置外部へ排出された溶融樹脂Ｐを、配管２３を介して、製造装置１００を運転する空間Ａとは別の空間Ｂへ隔離する。隔離工程では、配管２３の温度が溶融樹脂Ｐのガラス転移温度＋５０℃〜溶融樹脂Ｐのガラス転移温度＋１６０℃の範囲内に維持された状態で、溶融樹脂Ｐを別の空間Ｂへ隔離することが好ましい。

【0049】

このように可燃性ガスが発生しやすい溶融状態である溶融樹脂Ｐを外部に露出することなく別の空間Ｂへ隔離できるので、製造装置１００を運転する空間Ａ内の可燃性ガスの充満を回避することができる。

【0050】

上記排出工程及び上記隔離工程は、例えば溶融樹脂Ｐの物性または性状および製造装置１００各部の温度が定常状態に安定するまで実施される。また、上記排出工程及び上記隔離工程は、カッティング不良やダイス孔閉塞を解消するまで実施される。そして、溶融樹脂Ｐの物性または性状が定常状態に安定する、あるいはカッティング不良やダイス孔閉塞を解消された時点で、溶融樹脂Ｐを、ダイ２０を通して押出す押出工程に移行する。

【0051】

より具体的には、製造装置１００各部の温度、溶融樹脂Ｐの温度または圧力等を測定し、測定値の経時変動がなく安定化したときに排出工程及び隔離工程から押出工程へ移行する。また、原料の処方を切り替えてから所定時間経過後に、排出工程及び隔離工程から押出工程へ移行する。また、カッティングチャンバー４内の清掃やダイス孔の開通により造粒可能と判断されたときに排出工程及び隔離工程から押出工程へ移行する。

【0052】

押出工程では、まず、ダイバータバルブ２２を操作して、第１流路２２ａを上流側流路２１ａと下流側流路２１ｂとの間に配置し、溶融樹脂Ｐを樹脂流路２０ｄ側へ供給する。それに伴い、カッティングチャンバー４に水を導入し、かつ、カッター３を回転させる。

【0053】

ダイ２０より押出される直前の溶融樹脂Ｐの温度は、発泡剤を含まない状態での熱可塑性樹脂の［ガラス転移温度＋４０℃］以上、［ガラス転移温度＋１００℃］以下、より望ましくは［ガラス転移温度＋５０℃］以上、［ガラス転移温度＋７０℃］以下であることが望ましい。このような温度であれば、ダイ孔２０ｅが詰まりにくく、かつ所望の粒子形状の発泡性熱可塑性樹脂粒子が得られやすい。また、発泡性熱可塑性樹脂粒子が意図せず発泡してしまうこともなく、ダイ２０から押出された溶融樹脂Ｐの粘度も適度なものとなり、溶融樹脂Ｐがカッター３に巻きつくこともなく、安定した発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造が可能となる。

【0054】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図４は、本実施形態に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置１００Ａの概略構成を示す図である。図４では、本実施形態に係る製造装置の特徴点を明確にするため、管路５、送水ポンプ６、水槽７、脱水処理部８、及び容器９を省略している。

【0055】

本実施形態に係る製造装置１００Ａは、押出機１０Ａとダイ２０との間に混合冷却部３０が配置された点が主に前記実施形態１と異なる。また、押出機１０Ａには、原料を供給するホッパー１１が設けられており、発泡剤供給管１２は設けられていない。なお、押出機１０Ａに発泡剤供給部を設けられることを除くものではない。

【0056】

製造装置１００Ａでは、押出機１０Ａの下流側にギアポンプ１４、混合冷却部３０の上流側にギアポンプ１６が配置されている。そして、ギアポンプ１４とギアポンプ１６とを中継する継続配管１５が配置されている。発泡剤供給管１２及び高圧ポンプ１３は、継続配管１５に設けられている。それゆえ、製造装置１００Ａでは、溶融樹脂は、押出機１０Ａにて溶融混練された後、ギアポンプ１４により継続配管１５へ移送されたときに発泡剤供給管１２から発泡剤が供給されることになる。

【0057】

本実施形態のように、発泡剤を押出機１０Ａの下流側に接続された継続配管１５において添加する場合、添加した発泡剤が押出機１０Ａのホッパー１１からバックフロー（ガス抜け）することなく、安定して熱可塑性樹脂中に含有される。その結果、得られる個々の発泡性熱可塑性樹脂粒子に含まれる発泡剤含有量のばらつきが低減する。

【0058】

そして、このように発泡剤が供給された溶融樹脂は、ギアポンプ１６により混合冷却部３０へ移送される。混合冷却部３０は、上流側から下流側へ向けて、スタティックミキサー３１、ギアポンプ３２、スタティッククーラー３３、及びギアポンプ３４がこの順に配置された配管構成である。スタティックミキサー３１は、溶融樹脂を均一混合するために有用である。また、スタティッククーラー３３は、溶融樹脂を所定の温度に冷却するのに有用である。混合冷却部３０では、スタティックミキサー３１による混合機能とスタティッククーラー３３による冷却機能により、溶融樹脂が混合冷却される。

【0059】

また、ギアポンプは、溶融樹脂の流れの圧力を維持する、あるいは適宜昇圧するために有用な部材である。本実施形態に係る製造装置１００Ａは、押出機１０Ａからダイ２０へ向かう流路にギアポンプ１４、１６、３２、及び３４が設けられた構成であるので、流路中の溶融樹脂の圧力を維持し易く、安定した吐出量を実現することができる。

【0060】

本実施形態に係る製造装置１００Ａでは、押出機１０Ａとダイ２０との間に混合冷却部３０が配置されているので、押出機１０Ａからダイ２０へ向かう流路中で、溶融混合された溶融樹脂を冷却することになる。

【0061】

このようなことから、押出機１０Ａとダイ２０との間の流路における溶融樹脂の樹脂温度は、発泡剤を含まない状態での熱可塑性樹脂の［ガラス転移温度＋４０℃］以上、［ガラス転移温度＋１００℃］以下、より望ましくは［ガラス転移温度＋５０℃］以上、［ガラス転移温度＋７０℃］以下であることが望ましい。

【0062】

また、混合冷却部３０において、スタティックミキサー３１、及びスタティッククーラー３３は、別々に設けられた構成であってもよく、一体化した構成であってもよい。例えば、スタティックミキサー３１、スタティッククーラー３３、またはスタティックミキサー３１とスタティッククーラー３３を一体化したものは、ＳＵＬＺＥＲ社、ＦＬＵＩＴＥＣ社、ＳＴＡＭＩＸＣＯ社等から入手可能である。ギアポンプ１４、１６、３２、及び３４は、ＰＳＩ−ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＹＳＹＴＥＭ社、ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ ＡＵＸＩＬＩＡＲＹ ＳＥＲＶＩＣＥＳ社等から入手可能である。継続配管１５は、各種添加剤等の添加口を設けるか設けないか、更には使用温度や圧力等を考慮し、容易に作製可能であり、前述の各社等、あるいは押出機メーカーに問い合わせれば、入手可能である。

【0063】

また、図４に示された構成では、混合冷却部３０は、スタティックミキサー３１及びスタティッククーラー３３を備えた構成である。しかし、混合冷却部３０の構成は、溶融樹脂を混合しつつ冷却することが可能であれば、特に限定されない。例えば、混合冷却部３０は、単軸押出機を備えた構成であってもよい。

【0064】

また、図４に示された構成では、ダイホルダ２１の上流側の部分がギアポンプ３４の下流側の端部と接続しており、実施形態１同様の操作が実施される。

【0065】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0066】

本発明の態様１に係る製造装置は、複数の孔を有するダイを備え、前記ダイを通して、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂を押出し造粒する発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置であって、前記ダイの上流側に連結され、前記溶融樹脂の前記ダイへの移送、及び外部への排出を切替える切替弁を備え、前記切替弁により外部へ排出される溶融樹脂を、溶融状態で装置を運転する空間とは別の空間へ隔離するための配管が設けられている構成である。

【0067】

上記の構成によれば、切替弁により装置外へ排出される溶融樹脂を、外部に露出することなく、上記配管を通して、溶融状態のまま別の空間へ隔離することができる。このように可燃性ガスが発生しやすい溶融状態である溶融樹脂を外部に露出することなく隔離できるので、製造装置を運転する空間内の可燃性ガスの充満を回避することができる。したがって、上記の構成によれば、安全に発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造することができる。

【0068】

本発明の態様２に係る製造装置は、態様１において、前記配管は、前記配管の温度を制御する温度調節機構を備える構成であってもよい。これにより、効率的に溶融樹脂を溶融状態のまま別の空間に隔離することができる。

【0069】

本発明の態様３に係る製造装置は、態様１または２において、前記配管の温度が、溶融樹脂のガラス転移温度＋５０℃〜溶融樹脂のガラス転移温度＋１６０℃の範囲内であってもよい。これにより、確実に溶融樹脂を溶融状態のまま別の空間に隔離することができる。

【0070】

本発明の態様４に係る製造方法は、ダイを通して発泡剤および熱可塑性樹脂を含む溶融樹脂を押出す押出工程を含む、発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造方法であって、前記押出工程前に、切替弁により、溶融樹脂を外部へ排出する排出工程と、外部へ排出された溶融樹脂を、溶融状態で前記樹脂粒子を製造する空間とは別の空間へ隔離する隔離工程と、を含む構成である。これにより、熱可塑性樹脂及び発泡剤を含む溶融樹脂から安全に発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造することができる。

【0071】

本発明の態様５に係る製造方法は、態様４において、前記隔離工程では、前記溶融樹脂を、配管を介して、前記別の空間へ隔離してもよい。

【0072】

本発明の態様６に係る製造方法は、態様５において、前記隔離工程では、前記配管の温度が前記溶融樹脂のガラス転移温度＋５０℃〜前記溶融樹脂のガラス転移温度＋１６０℃の範囲内に維持された状態で、前記溶融樹脂を前記別の空間へ隔離してもよい。

【符号の説明】

【0073】

１０、１０Ａ 押出機
２０ ダイ
２２ ダイバータバルブ（切替弁）
２３ 配管
２４ 温度調節機構
１００、１００Ａ 製造装置
Ａ 空間（装置を運転する空間）
Ｂ 別の空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】