CN113045827A - 聚丙烯系树脂发泡颗粒以及发泡颗粒成形体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够在较宽的成形加热温度范围下制作外观良好并且压缩强度等机械物性优异的发泡颗粒成形体的聚丙烯系树脂发泡颗粒。进一步,提供即使省略养护工序,也能制造具有所期望的形状的、外观良好的发泡颗粒成形体的聚丙烯系树脂发泡颗粒。所述发泡颗粒成形体由具有贯通孔的筒形的聚丙烯系树脂发泡颗粒以及发泡颗粒相互熔接而成。发泡颗粒的平均孔径d为特定的范围,所述平均孔径d与平均外径D之比d/D为特定的范围。构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂为乙烯‑丙烯‑丁烯共聚物,丁烯成分含量与乙烯成分含量为特定量并且聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量为特定的范围。
Description
技术领域
本发明涉及包含乙烯-丙烯-丁烯共聚物作为基材树脂的聚丙烯系树脂发泡颗粒以及聚丙烯系树脂发泡颗粒成形体。
背景技术
聚丙烯系树脂发泡颗粒成形体由于轻量、缓冲性、刚性等优异,因此被用于各种用途。聚丙烯系树脂发泡颗粒成形体例如通过如下模内成形法得到:将聚丙烯系树脂发泡颗粒填充于成形模内,利用蒸汽进行加热,从而使发泡颗粒二次发泡并且使其表面熔融而相互熔接,成形为所期望的形状。成形后的发泡颗粒成形体在成形模内通过水、空气等冷却后从成形模脱模。
以往,为了提高发泡颗粒的模内成形性、发泡颗粒成形体的物性,有时使用将丙烯与其他单体共聚而成的共聚物作为聚丙烯系树脂。在共聚物中,进行了采用使丙烯、1-丁烯、乙烯共聚而成的三元共聚物的尝试。例如,在专利文献1中公开了将具有特定的熔点和熔体指数的乙烯-丙烯-1-丁烯无规共聚物作为基材树脂的聚丙烯系树脂预发泡颗粒。另外,在专利文献2中公开了具有包含由1-丁烯构成的结构单元的聚丙烯系树脂和高熔点的聚丙烯系树脂的聚丙烯系树脂发泡颗粒。
若在常温下保管模内成形后的发泡颗粒成形体,则有时在模内成形时流入发泡颗粒成形体的气泡内的蒸汽在气泡中冷凝,气泡内成为负压,发泡颗粒成形体发生体积收缩而成形体大幅变形。因此,在将发泡颗粒成形体脱模后,通常需要例如在调整为60℃至80℃左右温度的高温气氛下静置规定时间而使发泡颗粒成形体的形状恢复的养护工序。
在聚丙烯系树脂发泡颗粒成形体的制造中,进行了省略养护工序的尝试。例如,在专利文献3中公开了在颗粒间维持空隙的状态下使由发泡芯层和包覆层构成的发泡颗粒熔接的技术,根据专利文献3,能够省略养护工序。另外,在专利文献4中公开了将使用了具有特定的熔点、熔体流动指数以及Z均分子量等的聚丙烯系树脂的发泡颗粒模内成形的技术,根据专利文献4,能够缩短养护时间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-316791号公报
专利文献2:WO2016/60162号
专利文献3:日本特开2003-39565号公报
专利文献4:日本特开2000-129028号公报
发明内容
发明所要解决的问题
对于聚丙烯系树脂发泡颗粒,要求能够在较宽的温度范围内成形。特别是,从减轻装置的负担、减少使用能量的观点出发,要求能够在更低温下成形。另外,对于发泡颗粒成形体,要求充分的刚性、优异的外观。进一步,要求开发即使在省略了养护工序的情况下,也能制造刚性、外观良好的发泡颗粒成形体的聚丙烯系树脂发泡颗粒。
在专利文献1、2所记载的技术中,可成形的加热温度范围较窄,另外,若省略养护工序,则发泡颗粒成形体显著收缩、变形,难以制造外观良好的发泡颗粒成形体。
在专利文献3所记载的技术中,虽然能够省略养护工序,但是由于在成形体的发泡颗粒之间形成空隙,因此成形体的外观变差。另外,在将专利文献3的发泡颗粒成形体例如用作能量吸收材料的情况下,刚性、强度不充分。根据专利文献4的技术,虽然能够缩短养护工序,但是需要养护工序,在省略了养护工序的情况下,发泡颗粒成形体收缩、变形,难以得到外观良好的发泡颗粒成形体。
本发明是鉴于上述背景而完成的,其目的在于提供一种能够在较宽的成形加热温度范围下制作外观良好并且压缩强度等机械物性优异的发泡颗粒成形体的聚丙烯系树脂发泡颗粒。进一步,提供即使省略养护工序,也能制造具有所期望的形状的、外观良好的发泡颗粒成形体的聚丙烯系树脂发泡颗粒。
用于解决问题的手段
本发明的一个方式为具有贯通孔的筒形的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
上述发泡颗粒的上述贯通孔的平均孔径d小于1mm,并且上述平均孔径d与上述发泡颗粒的平均外径D之比d/D为0.4以下,
构成上述发泡颗粒的聚丙烯系树脂为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,
上述乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量为2质量%以上15质量%以下,并且上述丁烯成分含量[质量%]与上述乙烯成分含量[质量%]之比为2以上,
上述聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量为800MPa以上。
本发明的另一方式为聚丙烯系树脂发泡颗粒相互熔接而成的发泡颗粒成形体,其特征在于,具有连通的空隙。
发明效果
根据上述聚丙烯系树脂发泡颗粒,能够在较宽范围的成形加热温度下制作外观良好并且压缩强度等机械物性优异的发泡颗粒成形体。进一步,即使省略养护工序也能制造外观良好并且机械物性优异的发泡颗粒成形体。
另外,上述发泡颗粒成形体外观良好并且压缩强度等机械物性优异。
附图说明
图1是表示高温峰的面积的计算方法的说明图。
具体实施方式
在本说明书中,在使用“~”且其前后夹着数值或者物性值来表述的情况下,设为包含其前后的值而使用。另外,在作为下限而表述数值或者物性值的情况下,是指该数值或者物性值以上,作为上限而表述数值或者物性值的情况下,是指该数值或者物性值以下。另外,“重量%”与“质量%”、“重量份”与“质量份”实质上分别为同义词。另外,在以下说明中,将聚丙烯系树脂发泡颗粒适当地称为“发泡颗粒”,将发泡颗粒成形体适当地称为“成形体”。
上述发泡颗粒为具有贯通孔的筒形,平均孔径d小于1mm并且平均孔径d与平均外径D之比[d/D]为0.4以下。另外,构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量为800MPa以上,聚丙烯系树脂含有乙烯-丙烯-丁烯共聚物。乙烯-丙烯-丁烯共聚物的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量为2~15质量%。乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量Cbu与乙烯成分含量Cet之比(具体而言,Cbu/Cet)为2以上。通过使发泡颗粒具备上述构成,能够在较宽范围的成形加热温度条件下制造外观良好并且压缩时的强度优异的成形体。进一步,即使省略养护工序,也能制造具有所期望的形状的、外观良好的成形体。
(乙烯-丙烯-丁烯共聚物)
作为发泡颗粒的基材树脂的乙烯-丙烯-丁烯共聚物(以下,也简称为“共聚物”。)中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量为2质量%以上15质量%以下,并且丁烯成分含量与乙烯成分含量的质量比(丁烯成分含量/乙烯成分含量)为2以上。此外,将共聚物中的丁烯成分含量和乙烯成分含量和丙烯成分含量的合计设为100质量%。
若乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量过少,则有可能无法在较低的成形加热温度下得到外观良好的成形体。从上述观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量如上所述为2质量%以上。从能够在更低的成形加热温度下成形的观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量优选为5质量%以上,更优选为超过6质量%,进一步优选为8质量%以上。另一方面,若乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量过多,则在省略了养护工序的情况下,难以抑制脱模后的成形体的收缩、变形,有可能无法得到具有所期望的形状的外观良好的成形体。从上述观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量如上所述为15质量%以下。从更加容易抑制脱模后的成形体的显著收缩、变形的观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量优选为14质量%以下,更优选为12质量%以下。
乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的、丁烯成分含量Cbu与乙烯成分含量Cet之比Cbu/Cet为2以上。若比Cbu/Cet过小,则有可能无法在较宽范围的成形加热温度条件下使发泡颗粒模内成形。另外,在省略了养护工序的情况下,脱模后,成形体容易收缩、变形。从成形加热温度范围变得更宽的观点、更加容易抑制成形体的收缩、变形的观点出发,比Cbu/Cet优选为3以上,更优选为5以上,进一步优选为6以上,更进一步优选为7以上,特别优选为9以上,最优选为13以上。另一方面,从上述观点出发,比Cbu/Cet的上限没有特别的限定,但优选为50,更优选为30,进一步优选为20。
从能够维持树脂的刚性同时降低熔点的观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物的丁烯成分含量优选为2质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为6质量%以上,更进一步优选为7质量%以上,特别优选为超过7质量%,最优选为8质量%以上。另一方面,乙烯-丙烯-丁烯共聚物的丁烯成分含量小于15质量%,优选为14质量%以下,更优选为12质量%以下。如果上述乙烯-丙烯-丁烯共聚物的丁烯成分含量在上述范围内,则发泡颗粒的成形性与刚性的平衡更加优异。用于共聚物的丁烯成分的丁烯优选为作为直链的α-烯烃的1-丁烯。另外,乙烯-丙烯-丁烯共聚物优选为无规共聚物。
从提高成形性的观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物的乙烯成分含量优选为0.1质量%以上,更优选为0.3质量%以上,进一步优选为0.4质量%以上。另外,从提高省略了养护工序的情况下的成形性的观点出发,从缩短模内成形时的水冷时间的观点出发,乙烯-丙烯-丁烯共聚物的乙烯成分含量优选为5质量%以下,更优选为4质量%以下,进一步优选为3质量%以下,特别优选为2质量%以下,最优选为1.2质量%以下。
另外,乙烯-丙烯-丁烯共聚物的丙烯成分含量优选为85质量%以上,更优选为86质量%以上,进一步优选为88质量%。乙烯-丙烯-丁烯共聚物的丙烯成分含量优选为98质量%以下,更优选为95质量以下,进一步优选为92质量%以下。
乙烯-丙烯-丁烯共聚物特别优选丁烯成分含量Cbu与乙烯成分含量Cet的合计量超过6质量%且为15质量%以下,并且上述丁烯成分含量Cbu为6质量%以上小于15质量%,进一步最优选比Cbu/Cet为6以上。在该情况下,成形性与刚性的平衡更加优异,并且在省略了养护工序的情况下的成形性更加良好。进一步,模内成形时的水冷时间变短。
乙烯-丙烯-丁烯共聚物可以包含乙烯成分、丙烯成分、以及丁烯成分以外的单体成分,但是优选实质上由这三种单体成分构成,更优选仅由这三种单体成分构成。
能够利用IR光谱测定来求出这些单体成分的含量。
乙烯-丙烯-丁烯共聚物的乙烯成分、丙烯成分、丁烯成分分别指乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的来自乙烯的结构单元、来自丙烯的结构单元、来自丁烯的结构单元。乙烯成分、丙烯成分以及丁烯成分以外的单体成分是指以来自乙烯的结构单元、来自丙烯的结构单元以及来自丁烯的结构单元以外的单体为来源的结构单元。
另外,共聚物中的各单体成分的含量是指共聚物中的来自各单体的结构单元的含量。
构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂可以在不阻碍本发明的目的效果的范围内包含乙烯-丙烯-丁烯共聚物以外的其他聚合物。作为其他聚合物,示出了乙烯-丙烯无规共聚物、丙烯-丁烯无规共聚物、丙烯均聚物等其他的聚丙烯系树脂的例子,另外,例示了聚乙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂等聚丙烯系树脂以外的热塑性树脂。构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂中的其他聚合物的含量优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下、0,即,特别优选构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂仅包含乙烯-丙烯-丁烯共聚物作为聚合物。
从兼顾模内成形性与耐热性的观点出发,聚丙烯系树脂的熔点优选为135℃以上,更优选为136℃以上,进一步优选为137℃以上,特别优选为138℃以上。从提高模内成形性的观点出发,聚丙烯系树脂的熔点优选为145℃以下,更优选为142℃以下,进一步优选为140℃以下。
基于JIS K7121:1987求出聚丙烯系树脂的熔点。具体而言,采用“(2)进行一定的热处理之后,测定熔解温度的情况下”作为状态调节,通过使状态调节后的试验片以10℃/min的加热速度从30℃升温到200℃而取得DSC曲线,以该熔解峰的顶点温度为熔点。此外,在DSC曲线中出现多个熔解峰的情况下,将面积最大的熔解峰的顶点温度作为熔点。
从发泡性的观点出发,聚丙烯系树脂的熔体流动速率(MFR)优选为2~10g/10分,更优选为5~9g/10分。此外,上述聚丙烯系树脂的MFR是基于JIS K7210-1:2014在试验温度为230℃、荷重为2.16kg的条件下测定的值。
发泡颗粒优选具有如下结晶构造,在以加热速度10℃/分从23℃加热到200℃时取得的DSC曲线中出现由聚丙烯系树脂所固有的熔解所引起的吸热峰(即,树脂固有峰)和在其高温侧出现一个以上的熔解峰(即,高温峰)。将发泡颗粒1~3mg用作试验样品,通过基于JIS K7121:1987的差示扫描热量测定(DSC)得到DSC曲线。
树脂固有峰是指由构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂所固有的熔解所引起的吸热峰,可以认为是由聚丙烯系树脂本来具有的结晶的熔解时的吸热所引起的。另一方面,树脂固有峰的高温侧的吸热峰(即,高温峰)是指DSC曲线中在比上述树脂固有峰更靠高温侧的部分出现的吸热峰。在出现该高温峰的情况下,推定树脂中存在二次结晶。此外,如上所述,在以10℃/分的升温速度进行从23℃到200℃的加热(即,第一次加热)之后,以10℃/分的冷却速度从200℃冷却到23℃,之后再次以10℃/分的升温速度进行从23℃到200℃的加热(即,第二次加热),在此时得到的DSC曲线中,由于仅观察到构成由发泡颗粒的聚丙烯系树脂所固有的熔解所引起的吸热峰,因此能够辨别树脂固有峰和高温峰。虽然存在该树脂固有峰的顶点的温度在第一次加热和第二次加热中或多或少不同的情况,但是该差通常为5℃以内。
发泡颗粒的高温峰的熔解热量优选为5~40J/g,更优选为7~30J/g,进一步优选为10~20J/g。
另外,上述高温峰的熔解热量与DSC曲线的总熔解峰的熔解热量之比(高温峰的熔解热量/总熔解峰的熔解热量)优选为0.05~0.3,更优选为0.1~0.25,进一步优选为0.15~0.2。
可以认为通过将高温峰的熔解热量以及总熔解峰的熔解热量之比设为这样的范围,由于作为高温峰而出现的二次结晶的存在,发泡颗粒的机械强度特别优异并且模内成形性优异。
在此,总熔解峰的熔解热量是指从DSC曲线的全部熔解峰的面积求出的熔解热量的合计。
若构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量过低,则在省略了养护工序的情况下,成形体显著收缩、变形而有可能难以得到具有所期望的形状的成形体。从上述观点出发,聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量如上所述为800MPa以上。从更加容易抑制省略了养护工序时的成形体的显著收缩、变形的观点出发,弯曲弹性模量优选为850MPa以上,进一步优选为880MPa以上,特别优选为900MPa以上。另外,从提高成形性的观点出发,弯曲弹性模量优选为1200MPa以下,更优选为1100MPa以下,进一步优选为1000MPa以下。
此外,聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量能够基于JIS K7171:2008求出。
发泡颗粒呈具有贯通孔的筒形,平均孔径d小于1mm并且平均孔径d与平均外径D之比d/D为0.4以下。发泡颗粒以含有上述特定的乙烯-丙烯-丁烯共聚物的聚丙烯系树脂为基材树脂并且具有上述特定的贯通孔,从而能够在较宽的成形加热温度条件下制造外观良好并且压缩时的强度也优异的成形体。进一步,即使在省略了养护工序的情况下也能制造良好的成形体。可以认为发泡颗粒具有贯通孔从而成形性提高的理由是因为在成形工序中供给的蒸汽等的加热介质通过贯通孔到达发泡颗粒群的内部,从而填充于模内的发泡颗粒整体被充分加热,发泡颗粒的二次发泡性、熔接性提高。
优选地,具有贯通孔的筒形的发泡颗粒至少具有一个贯通圆柱、棱柱等柱状的发泡颗粒的轴方向的筒孔。更优选地,发泡颗粒为圆柱状,具有贯通其轴方向的筒孔。
另外,从提高熔接性的观点出发,可以在发泡颗粒上形成包覆其表面的包覆层。优选地,包覆层例如由比构成发泡颗粒的聚丙烯系树脂熔点低的聚烯烃系树脂构成。
在发泡颗粒不具有贯通孔的情况下,有可能难以在较低的成形加热温度下使成形体成形。另外,在省略了养护工序的情况下,有可能难以制造良好的成形体。另一方面,即使在发泡颗粒具有贯通孔的情况下,在平均孔径d过大的情况下,成形体的外观有可能降低并且压缩时的强度有可能降低。另外,模内成形时的发泡颗粒的二次发泡性有可能降低。从上述观点出发,发泡颗粒的平均孔径d如上所述小于1mm。从更加提高成形体的外观的观点、更加提高压缩强度的观点、更加提高发泡颗粒的二次发泡性的观点出发,发泡颗粒的平均孔径d优选为0.9mm以下,更优选为0.85mm以下,进一步优选为0.8mm以下。此外,从制造容易性的观点出发,发泡颗粒的平均孔径d的下限大概为0.2mm以上。
发泡颗粒的贯通孔的平均孔径d如下求出。将从发泡颗粒群随机选择的50个以上的发泡颗粒在切断面的面积最大的位置处相对于贯通孔的贯通方向垂直地切断。进行各发泡颗粒的切断面的照片拍摄,求出贯通孔的部分的截面积(具体而言,开口面积),计算具有与该面积相同的面积的假想正圆的直径,将对它们进行算术平均而得到的值作为发泡颗粒的贯通孔的平均孔径d。
从提高发泡颗粒向成形模的填充性并且提高成形体的刚性的观点出发,发泡颗粒的平均外径D优选为2mm以上,更优选为2.5mm以上,进一步优选为3mm以上,而且,优选为5mm以下,更优选为4.5mm以下,进一步优选为4.3mm以下。
在上述平均孔径d与发泡颗粒的平均外径D之比d/D过大的情况下,成形体的外观有可能会降低,并且压缩时的强度有可能会降低。另外,在该情况下,模内成形时的发泡颗粒的二次发泡性有可能会降低。从上述观点出发,比d/D如上所述为0.4以下。从成形体的外观更加良好的观点、压缩强度更加提高的观点、二次发泡性更加提高的观点出发,d/D优选为0.35以下,更优选为0.3以下,进一步优选为0.25以下,特别优选为小于0.2。此外,从制造容易性的观点出发,比d/D优选为0.1以上。
发泡颗粒的平均外径D如下求出。将从发泡颗粒群随机选择的50个以上的发泡颗粒在切断面的面积最大的位置处相对于贯通孔的贯通方向垂直地切断。进行各发泡颗粒的切断面的照片拍摄,求出发泡颗粒的截面积(具体而言,包含贯通孔的开口部分的截面积),计算具有与其面积相同的面积的假想正圆的直径,将对它们进行算术平均而得到的值作为发泡颗粒的平均外径D。
发泡颗粒的厚度t的平均值优选为1.2mm以上2mm以下。如果该厚度t的平均值为该范围内,则由于发泡颗粒的壁厚充分厚,因此模内成形时的二次发泡性更加提高。另外,从发泡颗粒相对于外力更加难以压坏,成形体的压缩应力更加提高的观点出发,发泡颗粒的平均壁厚t更优选为1.3mm以上,进一步优选为1.5mm以上。
发泡颗粒的壁厚t是从发泡颗粒的表面(即,外表面)到贯通孔的外边缘(即,发泡颗粒的内表面)为止的距离,是通过下述式(1)求出的值。
t=(D-d)/2……(1)
d:贯通孔的平均孔径(mm)
D:发泡颗粒的平均外径(mm)
另外,发泡颗粒的平均壁厚t与平均外径D之比t/D优选为0.35以上0.5以下。如果t/D为上述范围内,则在发泡颗粒的模内成形中,发泡颗粒的填充性良好,另外,能够使二次发泡性更加提高。因而,能够在更加低的成形加热温度下制造刚性优异的成形体。
从成形体的轻量性和刚性的平衡的观点出发,发泡颗粒的表观密度优选为10kg/m3以上150kg/m3以下,更优选为15kg/m3以上100kg/m3以下,进一步优选为20kg/m3以上80kg/m3以下。以往,特别是在制造表观密度较小的成形体的情况下,成形体容易在脱模后显著变形,难以省略养护工序。与此相对,本公开的发泡颗粒即使在表观密度较小的情况下,也能省略养护工序,能够通过无养护成形制造更加良好的成形体。无养护成形是指在模内成形后不进行养护的成形方法。
发泡颗粒的表观密度能够如下求出,使用金属网等使在相对湿度50%、23℃、1atm的条件下放置了一天的发泡颗粒群(发泡颗粒群的重量W(g))沉入于放入了23℃的醇(例如、乙醇)的量筒内,由水位的上升量求出发泡颗粒群的体积V(L),用发泡颗粒群的重量除以发泡颗粒群的体积(W/V),将单位换算成[kg/m3]。
从更加提高成形体的刚性的观点、使外观更加良好的观点出发,发泡颗粒的表观密度与发泡颗粒的体积密度之比(即,表观密度/体积密度)优选为1.7以上,并且,优选为2.3以下,更优选为2.1以下,进一步优选为1.9以下。
发泡颗粒的体积密度如下求出。从发泡颗粒群中随机取出发泡颗粒并放入到容积1L的量筒中,以成为自然堆积状态的方式将多个发泡颗粒容纳至1L的刻度,用容纳的发泡颗粒的质量W2[g]除以容纳体积V2(1L])(W2/V2),将单位换算成[kg/m3],从而求出发泡颗粒的体积密度。
发泡颗粒的模内成形性优异,能够在较宽范围的成形加热温度下制造良好的成形体。进一步,即使省略养护工序成形体也不会显著收缩、变形,能够制造良好的成形体。上述发泡颗粒即使省略养护工序也能制造良好的成形体的理由尚不明确,但是可以如下认为。
发泡颗粒以弯曲弹性模量为特定以上的聚丙烯系树脂为基材树脂。因而,可以认为容易抑制成形体在脱模后收缩,抑制尺寸变化。另外,发泡颗粒由共聚物组成为特定范围的乙烯-丙烯-丁烯共聚物构成,并且具有规定形状的贯通孔,从而能够在更低的成形压下成形。因此,可以认为由于能够在模内成形中将发泡颗粒因蒸汽等的加热介质而接受的热量抑制得较低,因此成形体的热收缩所引起的尺寸变化受到抑制。进一步,可以认为若成形体具有与来自发泡颗粒的贯通孔连通的微小的空隙,则脱模后,空气迅速流入至成形体内部的气泡中,成形体整体的内压升高,其结果是,成形体的尺寸容易尽早稳定化。
根据以上理由,可以认为发泡颗粒即使省略养护工序,成形体的尺寸也稳定,能够制造良好的成形体。
[发泡颗粒的制造方法]
发泡颗粒例如能够通过如下方法制造(即,分散介质释放发泡方法),将以上述乙烯-丙烯-丁烯共聚物为基材树脂的聚丙烯系树脂颗粒分散于分散介质(例如,液体)中,使发泡剂浸渍于树脂颗粒,将包含发泡剂的树脂颗粒在低压下释放。具体而言,优选将以乙烯-丙烯-丁烯共聚物为基材树脂的聚丙烯系树脂颗粒在密闭容器内分散于分散介质,加热后,压入发泡剂而使发泡剂浸渍于树脂颗粒。之后,优选经过在一定温度下使二次结晶生长的保持工序之后,将密闭容器内的内容物在低压下释放,从而使包含发泡剂的树脂颗粒发泡而得到发泡颗粒。
(聚丙烯系树脂颗粒的制造)
用于制造发泡颗粒的树脂颗粒例如如下制造。首先,向挤出机内供给基材树脂,加热、混炼而制成树脂熔融物。基材树脂为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,例如,根据需要在挤出机内配合气泡成核剂等添加剂。之后,从附设于挤出机前端的模头的小孔,将树脂熔融物以具有贯通孔的筒形的条状挤出,使其冷却并切割,得到树脂颗粒。切割方式能够从线料切割方式、热切割方式、水中切割方式等中选择。如此,能够得到具有贯通孔的筒形的非发泡状态的聚丙烯系树脂颗粒。
树脂颗粒的粒径优选为0.1~3.0mm,更优选为0.3~1.5mm。另外,树脂颗粒的长度/直径(具体而言,外径)比优选为0.5~5.0,更优选为1.0~3.0。另外,优选以每一个的平均质量(由随机选择的200个颗粒的质量求出)成为0.1~20mg的方式制备,更优选为0.2~10mg,进一步优选为0.3~5mg,特别优选为0.4~2mg。
此外,线料切割法中的树脂颗粒的粒径、长度/直径比、平均质量的调整能够通过在将树脂熔融物挤出时,适当改变挤出速度、牵引速度、切割速度等切断来进行。
(发泡颗粒的制造)
作为用于使如上所述得到的树脂颗粒在密闭容器内分散的分散介质(具体而言为液体),使用水性分散介质。该水性分散介质是以水为主成分的分散介质。水性分散介质中的水的比例优选为60质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上。作为水性分散介质中的水以外的分散介质,可列举乙二醇、甘油、甲醇、乙醇等。
在树脂颗粒中,能够根据需要添加气泡调制剂、结晶成核剂、着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、增塑剂、抗静电剂、抗氧化剂、防紫外线剂、光稳定剂、导电性填料、抗菌剂等添加剂。作为气泡调制剂,可列举滑石、云母、硼酸锌、碳酸钙、二氧化硅、氧化钛、石膏、沸石、硼砂、氢氧化铝、碳等无机粉体;磷酸系成核剂、酚系成核剂、胺系成核剂、聚氟乙烯系树脂粉末等有机粉体。在添加气泡调制剂的情况下,相对于聚丙烯系树脂100质量份,树脂颗粒中的气泡调制剂的含量优选为0.01~1质量份。
在上述分散介质释放发泡方法中,优选向分散介质中添加分散剂以使在容器内加热的聚丙烯系树脂颗粒彼此在容器内不相互熔接。作为分散剂,只要是防止聚丙烯系树脂颗粒在容器内的熔接的材料即可,无论有机系、无机系,均可使用,但是从处理的容易度出发,优选微粒状无机物。作为分散剂,例如可列举镁铝石(pyrope,aluminium magnesite)、高岭土、云母、粘土等粘土矿物。粘土矿物可以是天然的,也可以是合成的。另外,作为分散剂,可列举氧化铝、氧化钛、碱性碳酸镁、碱性碳酸锌、碳酸钙、氧化铁等。使用一种或者两种以上的分散剂。其中,优选使用粘土矿物作为分散剂。分散剂优选相对于100质量份的树脂颗粒添加0.001~5质量份左右。
此外,在使用分散剂的情况下,作为分散助剂,优选并用十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、油酸钠等阴离子系表面活性剂。相对于100质量份上述树脂颗粒,上述分散助剂的添加量优选为0.001~1质量份。
作为用于使聚丙烯系树脂颗粒发泡的发泡剂,优选使用物理发泡剂。物理发泡剂可列举无机系物理发泡剂与有机系物理发泡剂,作为无机系物理发泡剂,可列举为二氧化碳、空气、氮、氦、氩等。另外,作为有机系物理发泡剂,可列举为丙烷、丁烷、己烷等脂肪族烃、环戊烷、环己烷等环式脂肪族烃、氯氟甲烷、三氟甲烷、1,1-二氟甲烷、1-氯-1,1-二氯乙烷、1,2,2,2-四氟乙烷、甲基氯、乙基氯、二氯甲烷等卤代烃等。此外,物理发泡剂可以单独使用或者两种以上混合使用。另外,也能将无机系物理发泡剂与有机系物理发泡剂混合使用。从对环境的负荷、处理性的观点出发,优选使用无机系物理发泡剂,更优选使用二氧化碳。在使用有机系物理发泡剂的情况下,从向聚丙烯系树脂的溶解性、发泡性的观点出发,优选使用正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷。
相对于聚丙烯系树脂颗粒100质量份,发泡剂的添加量优选为0.1~30质量份,更优选为0.5~15质量份。
在发泡颗粒的制造工序中,作为使发泡剂浸渍于树脂颗粒的方法,优选使用如下方法,使树脂颗粒分散于密闭容器内的水性分散介质中,加热同时压入发泡剂,使发泡剂浸渍于树脂颗粒。
发泡时的密闭容器内压优选为0.5MPa(G:表压)以上。另一方面,密闭容器内压优选为4.0MPa(G)以下。如果在上述范围内,则不会发生密闭容器的破损、爆炸等,能够安全地制造发泡颗粒。
以1~5℃/分进行发泡颗粒制造工序中的水性分散介质的升温,能够将发泡时的温度设为适当的范围。
具有在利用差示扫描热量测定(DSC)所得到的DSC曲线中出现树脂所固有的熔解峰(树脂固有峰)和其高温侧的一个以上的熔解峰(高温峰)的结晶构造的发泡颗粒例如如下得到。
在发泡颗粒制造工序中的加热时,进行在(聚丙烯系树脂的熔点-20℃)以上、小于(聚丙烯系树脂的熔解结束温度)的温度下保持充分的时间,优选保持10~60分左右的一级保持工序。之后,从(聚丙烯系树脂的熔点-15℃)调节至(聚丙烯系树脂的熔解结束温度+10℃)的温度。然后,根据需要,进行在该温度下进一步保持充分的时间、优选保持10~60分左右的二级保持工序。接着,通过使包含发泡剂的发泡性树脂颗粒从密闭容器内在低压下释放并发泡,能够得到具有上述结晶构造的发泡颗粒。发泡优选在密闭容器内在(聚丙烯系树脂的熔点-10℃)以上进行,更优选在(聚丙烯系树脂的熔点)以上(聚丙烯系树脂的熔点+20℃)以下进行。
此外,如上所述得到的发泡颗粒能够在利用空气等进行加压处理而提高气泡的内压后,利用蒸汽等加热而使其发泡(二级发泡),进一步制成表观密度低的发泡颗粒。
(成形体的制造)
成形体能够通过将发泡颗粒模内成形(即,模内成形法)来得到。模内成形法通过将发泡颗粒填充于成形模内,使用蒸汽等加热介质加热成形来进行。具体而言,在将发泡颗粒填充于成形模内后,通过向成形模内导入蒸汽等加热介质,能够将发泡颗粒加热而使其二次发泡,并且使其相互熔接而得到成形空间的形状被赋形的成形体。另外,优选通过加压成形法(例如,参照日本特公昭51-22951号公报)成形发泡颗粒。在加压成形法中,首先,利用空气等加压气体预先对发泡颗粒进行加压处理而提高发泡颗粒的气泡内的压力,将发泡颗粒内的压力调整为比大气压高0.01~0.3MPa的压力。接着,在大气压下或者减压下向成形模内填充发泡颗粒,接着向模内供给蒸汽等加热介质而使发泡颗粒加热熔接。另外,能够通过压缩填充成形法(参照日本特公平4-46217号公报)成形发泡颗粒。在压缩填充成形法中,首先,在利用压缩气体加压至大气压以上的成形模内填充加压至该压力以上的发泡颗粒。接着,向模腔内供给蒸汽等加热介质而进行发泡颗粒的加热,使发泡颗粒加热熔接。另外,也能够通过常压填充成形法(参照日本特公平6-49795号公报)成形发泡颗粒。在常压填充成形法中,首先,将在特殊条件下得到的二次发泡力高的发泡颗粒在大气压下或者减压下填充于成形模的模腔内。接着,向模腔内供给蒸汽等加热介质而进行发泡颗粒的加热,使发泡颗粒加热熔接。另外,能够通过组合了上述成形法的方法(参照日本特公平6-22919号公报)成形发泡颗粒。
(成形体)
成形体例如将发泡颗粒模内成形而成,由相互熔接的多个发泡颗粒构成。成形体具有连通的空隙。成形体的连通的空隙由多个发泡颗粒的贯通孔相互连通而形成的空隙、发泡颗粒的贯通孔与在发泡颗粒间形成的空隙连通而形成的空隙、发泡颗粒间的空隙连通而形成的空隙等复杂地连接而形成。
从更好地平衡兼顾外观和机械物性的观点、更容易抑制省略养护工序时的成形体的显著收缩、变形的观点出发,成形体的空隙率优选为4%以上12%以下,更优选为5%以上10%以下。
成形体的空隙率能够如下求出。首先,从成形体的中心部分切出长方体形状长20mm×宽100mm×高20mm的试验片。接着,将该试验片沉入于加入了乙醇的量筒中,由乙醇的液面的上升量求出试验片的真实体积Vc[L]。另外,由该试验片的外形尺寸求出表观体积Vd[L]。能够通过下述式(2)由求出的真实体积Vc和表观体积Vd求出成形体的空隙率。
空隙率(%)=[(Vd-Vc)/Vd]×100……(2)
从轻量性与刚性的平衡的观点出发,成形体的密度优选为10kg/m3以上100kg/m3以下,更优选为15kg/m3以上80kg/m3以下,进一步优选为20kg/m3以上50kg/m3以下。以往的成形体在表观密度较小的情况下,脱模后容易显著收缩、变形,因此需要通过设置养护工序恢复成形体的尺寸。本公开中的成形体即使在表观密度较小的情况下,不设置养护工序也能尺寸稳定。
上述发泡颗粒由于在低成形加热温度下的成形性优异,因此在成形体的制造时能够得到良好的成形体的可成形温度范围扩大。进一步,即使在省略养护工序的情况下,也能得到外观良好且机械强度优异的成形体,生产性也很优异。
【实施例】
接着,通过实施例进一步对本发明进行详细说明,本发明不受这些例子的任何限定。
对于实施例、比较例中使用的树脂、发泡颗粒、成形体,实施以下测定以及评价。此外,发泡颗粒或者成形体的评价在将它们在相对湿度50%、23℃、1atm的条件下静置24小时而进行状态调节后进行。
<聚丙烯系树脂>
表1表示使用的聚丙烯系树脂的性状。此外,在本例中使用的乙烯-丙烯-丁烯共聚物均为无规共聚物。
(聚丙烯系树脂的单体成分含量)
聚丙烯系树脂(具体而言,乙烯-丙烯-丁烯共聚物)的单体成分含量通过由IR光谱决定的公知的方法求出。具体而言,通过记载于高分子分析手册(日本分析化学会高分子分析研究恳谈会编、出版年月:1995年1月、出版社:纪伊国屋书店、页码和项目名称:615~616“II.2.3 2.3.4丙烯/乙烯共聚物”,618~619“II.2.32.3.5丙烯/丁烯共聚物”)的方法、即,根据将乙烯以及丁烯的吸光度按照规定的系数校正后的值与膜状的试验片的厚度等的关系进行定量的方法求出。更具体而言,首先,将聚丙烯系树脂在180℃环境下热压而成形为膜状,制作厚度不同的多个试验片。接着,通过测定各试验片的IR光谱,读取源于乙烯的722cm-1以及733cm-1处的吸光度(A722、A733)、源于丁烯的766cm-1处的吸光度(A766)。接着,对于各试验片,使用以下式(3)~(5)计算聚丙烯系树脂中的乙烯成分含量。将对各试验片得到的乙烯成分含量进行算术平均而得到的值作为聚丙烯系树脂中的乙烯成分含量(单位:wt%)。
(K'733)c=1/0.96{(K'733)a-0.268(K'722)a}……(3)
(K'722)c=1/0.96{(K'722)a-0.268(K'722)a}……(4)
乙烯成分含量(%)=0.575{(K'722)c+(K'733)c}……(5)
其中,在式(3)~(5)中,K'a是指各波数的表观的吸光系数(K'a=A/ρt),K'c是指校正后的吸光系数,A是指吸光度,ρ是指树脂的密度(单位:g/cm3),t是指膜状的试验片的厚度(单位:cm)。此外,上述式(3)~(5)能够适用于无规共聚物。
另外,对于各试验片,利用以下的式(6)计算聚丙烯系树脂中的丁烯成分含量。将对各试验片得到的丁烯成分含量进行算术平均而得到的值作为聚丙烯系树脂中的乙烯成分含量(%)。
丁烯成分含量(%)=12.3(A766/L)……(6)
其中,在式(6)中,A是指吸光度,L是指膜状的试验片的厚度(mm)。
(聚丙烯系树脂的熔点)
聚丙烯系树脂的熔点基于JIS K7121:1987求出。具体而言,采用“(2)进行一定的热处理后,测定熔解温度的情况下”作为状态调节,将状态调节后的试验片以10℃/min的加热速度从30℃升温至200℃,取得DSC曲线,以该熔解峰的顶点温度为熔点。此外,测定装置使用了热流束差示扫描热量测定装置(SII Nanotechnology(股份)公司制造、型号:DSC7020)。
(聚丙烯系树脂的熔体流动速率)
聚丙烯系树脂的熔体流动速率(即,MFR)基于JIS K7210-1:2014,在温度230℃、荷重2.16kg的条件下测定。
(聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量)
将聚丙烯系树脂在230℃下热压而制作4mm的片材,从该片材切出长度80mm×宽度10mm×厚度4mm的试验片。基于JIS K7171:2008求出该试验片的弯曲弹性模量。此外,压头的半径R1以及支承台的半径R2均为5mm,支点间距离为64mm,试验速度为2mm/min。
<发泡颗粒>
表2表示发泡颗粒的性状等。
(贯通孔的平均孔径d)
发泡颗粒的贯通孔的平均孔径如下求出。对于从状态调节后的发泡颗粒群随机选择的100个发泡颗粒,在切断面的面积最大的位置处,相对于贯通孔的贯通方向垂直地切断。进行各发泡颗粒的切断面的照片拍摄,求出截面照片中的贯通孔部分的截面积(开口面积)。计算具有与截面积相同的面积的假想正圆的直径,将对它们进行算术平均而得到的值作为发泡颗粒的贯通孔的平均孔径(d)。
(平均外径D)
发泡颗粒的平均外径如下求出。对于从状态调节后的发泡颗粒群随机选择的100个发泡颗粒,在切断面的面积最大的位置处,相对于贯通孔的贯通方向垂直地切断。进行各发泡颗粒的切断面的照片拍摄,求出发泡颗粒的截面积(包含贯通孔的开口部)。计算具有与截面积相同的面积的假想正圆的直径,将对它们进行算术平均而得到的值作为发泡颗粒的平均外径(D)。
(平均壁厚t)
发泡颗粒的平均壁厚通过下述式(7)求出。
平均厚度t=(平均外径D-平均孔径d)/2……(7)
(长径比L/D)
对于测定发泡颗粒的平均外径D以及贯通孔的平均孔径d之前的100个发泡颗粒,用游标卡尺测定贯通孔的贯通方向上的最大长度,对它们进行算术平均,从而求出发泡颗粒的平均长度L,将平均长度L除以平均外径D,求出发泡颗粒的平均长径比L/D。
(表观密度)
发泡颗粒的表观密度如下求出。首先,准备加入了温度23℃的乙醇的量筒,使用金属网将状态调节后的任意量的发泡颗粒群(发泡颗粒群的质量W1[g])沉入于量筒内的乙醇中。然后,考虑金属网的体积,测定从水位上升量读取的发泡颗粒群的容积V1[L]。将放入量筒中的发泡颗粒群的质量W1[g]除以容积V1[L](W1/V1),将单位换算为[kg/m3],从而求出发泡颗粒的表观密度。
(体积密度)
发泡颗粒的体积密度如下求出。从状态调节后的发泡颗粒群随机取出发泡颗粒而放入容积1L的量筒中,以成为自然堆积状态的方式容纳多个发泡颗粒直至1L的刻度,将所容纳的发泡颗粒的质量W2[g]除以容纳体积V2(1[L])(W2/V2),将单位换算为[kg/m3],求出发泡颗粒的体积密度。
(发泡颗粒的DSC曲线的各峰的熔解热量)
从进行了状态调节后的发泡颗粒群抽取一个发泡颗粒。将该发泡颗粒用作试验片,利用差示热扫描量热计(具体而言,TA仪器公司制造的DSC.Q1000)得到使试验片以10℃/分的加热速度从23℃升温至200℃时的DSC曲线。图1表示DSC曲线的一个例子。如图1所例示的那样,在DSC曲线中出现了树脂固有峰ΔH1、在比树脂固有峰ΔH1的顶点靠近高温侧具有顶点的高温峰ΔH2。
接着,得到将DSC曲线上的温度80℃处的点α与发泡颗粒的熔解结束温度T处的点β连结的直线L1。接着,从处于上述树脂固有峰ΔH1和高温峰ΔH2之间的谷部的DSC曲线上的点γ引出与图表的纵轴平行的直线L2,将直线L1和直线L2相交的点设为δ。此外,点γ也可以称为存在于树脂固有峰ΔH1和高温峰ΔH2之间的极大点。
树脂固有峰ΔH1的面积是由DSC曲线的树脂固有峰ΔH1部分的曲线、线段α-δ,线段γ-δ包围的部分的面积,将其作为树脂固有峰的熔解热量。
高温峰ΔH2的面积是由DSC曲线的高温峰ΔH2部分的曲线、线段δ-β、线段γ-δ包围的部分的面积,将其作为高温峰的熔解热量。
总熔解峰的面积是由DSC曲线的树脂固有峰ΔH1部分的曲线、高温峰ΔH2部分的曲线、线段α-β(即,直线L1)包围的部分的面积,将其作为总熔融峰的熔解热量。
对五个发泡颗粒进行上述测定,将算术平均得到的值示于表2。
<成形体>
表3表示成形体的性状。
(模内成形性的评价)
模内成形性通过调查可成形范围来评价。具体而言,首先,通过后文所述的<成形体的制造>的方法,使成形蒸汽压在0.20~0.28MPa(G)之间逐次变化0.02MPa而成形为成形体。将脱模后的成形体在80℃的烘箱中静置12小时。烘箱中的12小时的静置为养护工序。养护工序后,通过将成形体在相对湿度50%,23℃,1atm的条件下静置24小时,进行成形体的状态调节。接着,评价成形体的熔接性、恢复性(具体而言,为模内成形后的膨胀或者收缩的恢复性)。其结果是,将达到下述基准的情况设为合格,将在全部项目中成为合格的蒸汽压(即,能够取得合格品的蒸汽压))设为可成形的蒸汽压。从可成形的蒸汽压的下限值到上限值的范围越宽,则意味着可成形的成形加热温度范围越宽。
(熔接性)
使成形体弯折并断裂,求出存在于断裂面的发泡颗粒的数量C1和破坏的发泡颗粒的数量C2,计算破坏的发泡颗粒与上述发泡颗粒的比率(即,材料破坏率)。材料破坏率通过C2/C1×100的式子计算。使用不同试验片进行五次上述测定,分别求出材料破坏率。材料破坏率的算术平均值为80%以上时为合格。
(恢复性)
对使用长300mm、宽250mm、厚度60mm的平板形状的模具得到的成形体中的四角部附近(具体而言,在中心方向上比角靠内侧10mm)的厚度、中心部(长度方向、宽度方向均二等分的部分)的厚度分别进行测量。接着,计算四角部附近中厚度最薄的部位的厚度与厚度最厚的部位的厚度之比(单位:%),比为95%以上时为合格。
(无养护成形中的模内成形性的评价)
不进行养护工序,将脱模后的成形体在23℃下静置12小时,除此以外,与上述模内成形性的评价同样地评价熔接性以及恢复性。基于评价结果,按照以下基准进行了判定。
○:在任一成形蒸汽压中均能取得合格品。
×:在任一成形蒸汽压下均无法取得合格品。
在后文所述的<成形体的制造>中,将在0.24MPa(G)的成形压下得到的成形体在相对湿度50%、23℃、1atm的条件下静置24小时而进行了状态调节,对其进行成形体的空隙率、成形体密度、50%压缩应力的测定、表面性评价。此外,在比较例3中,将对在0.20MPa(G)的成形压下得到的成形体进行了状态调节后用于各测定、评价。
(成形体的空隙率)
成形体的空隙率如下求出。将从成形体的中心部分切出的长方体形状长20mm×宽100mm×高20mm的试验片沉入于加入了乙醇的量筒中而由乙醇的液面的上升量求出试验片的真实体积Vc[L]。另外,从该试验片的外形尺寸求出表观的体积Vd[L]。由求出的真实体积Vc和表观的体积Vd通过下述式(8)求出成形体的空隙率。
空隙率(%)=[(Vd-Vc)/Vd]×100……(8)。
(成形体密度)
成形体密度(kg/m3)通过将成形体的重量(g)除以由成形体的外形尺寸求出的体积(L)并进行单位换算而算出。
(50%应变时压缩应力)
以试验片不包含位于成形体的表面的表层的方式,从成形体的中心部切出长50mm×宽50mm×厚度25mm的试验片。基于JIS K6767:1999,以压缩速度10mm/分进行压缩试验,求出成形体的50%压缩应力。
(表面性评价)
基于下述基准进行评价。
A:在发泡颗粒成形体的表面显示出颗粒间隙较少,并且因贯通孔等引起的凹凸不明显的良好的表面状态
B:在发泡颗粒成形体的表面稍微确认到因颗粒间隙和/或贯通孔等引起的凹凸
C:在发泡颗粒成形体的表面显著确认到因颗粒间隙和/或贯通孔等引起的凹凸
(水冷时间的评价)
在后文所述的<成形体的制造>中,加热结束后,释放压力,测定水冷至安装于成形模内表面的表面压力计的值降低至0.04MPa(G)时所需的时间(即,水冷时间),基于测定的水冷时间,按照以下的基准进行评价。此外,水冷时间的评价通过成形压0.26MPa(G)下的成形中的水冷时间来评价。采用成形压0.26MPa(G)的条件作为水冷时间的评价的理由在于成形压越高,水冷时间越容易变长。
A:水冷时间为70秒以下
B:水冷时间超过70秒且为120秒以下
C:水冷时间超过120秒
以下,对实施例1~3、比较例1~4中的、发泡颗粒的制造方法以及成形体的制造方法进行说明。
(实施例1)
<聚丙烯系发泡颗粒的制造>
将聚丙烯系树脂1(简称PP1)在挤出机内在最高设定温度230℃下熔融混炼而得到树脂熔融物。此外,PP1为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,丁烯成分含量为9.0质量%,乙烯成分含量为1.0质量%。在表1中示出PP1的特性。接着,将树脂熔融物从附设于挤出机前端的模头的小孔挤出为呈具有贯通孔的筒形的线料状,一边牵引线料状物一边进行水冷后,用造粒机切断成质量约为1.5mg。如此,得到具有贯通孔的圆筒状的聚丙烯系树脂颗粒。聚丙烯系树脂颗粒的长径比为2.5。此外,制造树脂颗粒时,将作为气泡调制剂的硼酸锌供给至挤出机,使聚丙烯系树脂中含有硼酸锌500质量ppm。
将聚丙烯系树脂颗粒1kg与作为分散介质的水3L一起装入到5L的密闭容器内,进一步,相对于树脂颗粒100质量份,向密闭容器内添加作为分散剂的高岭土0.3质量份,表面活性剂(烷基苯磺酸钠)0.004质量份。在向密闭容器内添加作为发泡剂的干冰70g后,使密闭容器密闭,一边搅拌密闭容器内一边加热至发泡温度143.2℃。此时的容器内压力(浸渍压力)为3.1MPa(G)。在相同温度(即,143.2℃)下保持15分钟后,将容器内容物在大气压下释放而得到发泡颗粒。使该发泡颗粒在23℃下干燥24小时。
接着,在耐压容器内放入发泡颗粒,向耐压容器内压入空气,从而提高容器内的压力,使空气浸渍于气泡内而提高发泡颗粒的气泡内的内压。接着,对从耐压容器取出的发泡颗粒(一级发泡颗粒)供给蒸汽以使耐压容器内的压力成为表2所示的压力,在大气压下加热。从耐压容器取出的一级发泡颗粒中的气泡内的压力(其中,表压)为表2所示的值。由此,使一级发泡颗粒的表观密度降低,得到发泡颗粒(二级发泡颗粒)。
<成形体的制造>
在成形体的制造中,使用了将通过上述二级发泡得到的发泡颗粒在23℃下干燥24小时而成的发泡颗粒。利用加压空气对干燥后的发泡颗粒进行加压,使发泡颗粒内的内压为0.10MPa(G)。接着,进行排气工序,即,将发泡颗粒填充于将裂化量调节为6mm的、长300mm×宽250mm×厚60mm的平板成形模,合模,从模具两面供给5秒蒸汽而进行预加热。之后,从模具的一面侧供给蒸汽进行单向加热,直至达到比规定的成形压低0.08MPa(G)的压力。接着,从模具的另一面侧供给蒸汽进行单向加热直至达到比成形压低0.04MPa(G)的压力,之后,进行加热直至达到规定的成型压(即,正式加热)。加热结束后,释放压力,进行水冷直至成形体的发泡力所带来的表面压力达到0.04MPa(G)后,打开模具,取出成形体。接着,进行将成形体在80℃的烘箱中静置12小时的养护工序。如此,制造成形体。
(实施例2)
将聚丙烯系树脂1变更为聚丙烯系树脂2(简称PP2),将发泡温度变更为表2所示的值,除此以外,与实施例1同样地得到发泡颗粒。另外,与实施例1同样地得到成形体。此外,PP2为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,其单体成分含量等如表1所示。
(实施例3)
将聚丙烯系树脂1变更为聚丙烯系树脂3(简称PP3),将浸渍压力和发泡温度变更为表2所示的值,除此以外,与实施例1同样地得到发泡颗粒。另外,与实施例1同样地得到成形体。此外,PP3为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,其单体成分含量等如表1所示。
(比较例1)
在制造聚丙烯系树脂颗粒时,制造不具有贯通孔的树脂颗粒,除此以外,与实施例1同样地得到发泡颗粒。本例的发泡颗粒是不具有贯通孔的大致球形的发泡颗粒。另外,与实施例1同样地得到成形体。
(比较例2)
制造聚丙烯系树脂颗粒时,变更用于形成贯通孔的模头的小孔的孔径,将二氧化碳压力和发泡温度变更为表2所示的值,除此以外,与实施例1同样地得到发泡颗粒。另外,与实施例1同样地得到成形体。
(比较例3)
将聚丙烯系树脂1变更为聚丙烯系树脂4(简称PP4),将浸渍压力和发泡温度变更为表2所示的值,除此以外,与实施例1同样地得到发泡颗粒。另外,与实施例1同样地得到成形体。此外,PP4为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,其单体成分含量等如表1所示。
(比较例4)
将聚丙烯系树脂1变更为聚丙烯系树脂5(简称PP5),将浸渍压力与发泡温度变更为表2所示的值,除此以外,与实施例1同样地得到发泡颗粒。另外,与实施例1同样地得到成形体。此外,PP5为乙烯-丙烯共聚物,其单体成分含量等如表1所示。
由表2~表3可以理解,根据实施例1~3的发泡颗粒,能够以较宽范围的成形压制作外观良好并且压缩时的强度也优异的成形体。进一步,即使省略养护工序,也能制作外观良好,机械强度优异的成形体。
Claims (10)
1.一种聚丙烯系树脂发泡颗粒,是具有贯通孔的筒形的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述发泡颗粒的所述贯通孔的平均孔径d小于1mm,并且所述平均孔径d与所述发泡颗粒的平均外径D之比d/D为0.4以下,
构成所述发泡颗粒的聚丙烯系树脂为乙烯-丙烯-丁烯共聚物,
所述乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的丁烯成分含量与乙烯成分含量的合计量为2质量%以上15质量%以下,并且所述丁烯成分含量[质量%]与所述乙烯成分含量[质量%]之比为2以上,
所述聚丙烯系树脂的弯曲弹性模量为800MPa以上。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的所述丁烯成分含量与所述乙烯成分含量的合计量超过6质量%且为15质量%以下,并且所述丁烯成分含量为6质量%以上小于15质量%。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述丁烯成分含量[质量%]与所述乙烯成分含量[质量%]之比为6以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述乙烯-丙烯-丁烯共聚物中的所述乙烯成分含量为0.05质量%以上3质量%以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述聚丙烯系树脂的熔点为135℃以上145℃以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述平均外径D为2mm以上5mm以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述聚丙烯系树脂发泡颗粒的平均壁厚t为1.2mm以上2mm以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述比d/D为0.25以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒,其特征在于,
所述发泡颗粒的表观密度为10kg/m3以上100kg/m3以下。
10.一种发泡颗粒成形体,是权利要求1至9中任一项所述的聚丙烯系树脂发泡颗粒相互熔接而成的发泡颗粒成形体,其特征在于,所述发泡颗粒成形体具有连通的空隙。
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