CN117043243A - 聚丙烯类树脂发泡颗粒及聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法 - Google Patents
聚丙烯类树脂发泡颗粒及聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种能够提供阻燃性优异且发泡颗粒彼此的熔接性也优异的发泡颗粒成型体的聚丙烯类树脂发泡颗粒、及聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯类树脂发泡颗粒及聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法。
背景技术
对聚丙烯类树脂发泡颗粒进行模内成型而成的聚丙烯类树脂发泡颗粒成型体,被用于包装材料或汽车构件、建筑材料等各种用途。构成该发泡颗粒成型体的发泡颗粒例如通过以下方式制造。
首先,使聚丙烯类树脂颗粒分散于容器内的含有无机分散剂的水性介质中。接着,在容器内使发泡剂浸渗至上述聚丙烯类树脂颗粒中。接着,将含有发泡剂的该树脂颗粒(发泡性树脂颗粒)与水性介质一同从容器中放出而使其发泡。由此可制造聚丙烯类树脂发泡颗粒。
为了提高使用以上述方式制造的聚丙烯类树脂发泡颗粒制造而制造的发泡颗粒成型体的阻燃性,该聚丙烯类树脂发泡颗粒有时会含有受阻胺类阻燃剂(例如,专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-263033
发明内容
本发明要解决的技术问题
为了发挥所需的阻燃性,在如上所述向聚丙烯类树脂发泡颗粒中添加受阻胺类阻燃剂时,在以下几点上还留有改善的余地。
即,在使用含有受阻胺类阻燃剂的聚丙烯类树脂发泡颗粒进行模内成型时,存在发泡颗粒彼此的熔接性下降的倾向。因此,根据发泡颗粒的发泡倍率、模内成型条件等,会存在难以获得具有所需阻燃性且发泡颗粒彼此的熔接性优异的发泡颗粒成型体的情况。
本发明鉴于上述背景而完成,本发明提供一种能够提供阻燃性优异且发泡颗粒彼此的熔接性也优异的发泡颗粒成型体的聚丙烯类树脂发泡颗粒、及聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法。
解决技术问题的技术手段
本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒含有NOR型受阻胺,其特征在于,上述聚丙烯类树脂发泡颗粒在表面具有热塑性聚合物层,上述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,上述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于上述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例,其中,上述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
此外,本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法的特征在于,包括:将聚丙烯类树脂作为基材树脂,在含有NOR型受阻胺的芯层上覆盖热塑性聚合物层的覆盖工序;及使通过上述覆盖工序得到的具有上述所述芯层与上述热塑性聚合物层的树脂颗粒发泡,得到聚丙烯类树脂发泡颗粒的发泡工序,在上述树脂颗粒中,上述树脂颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,并且上述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于上述树脂颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例,其中,上述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
发明效果
本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒含有规定范围的NOR型受阻胺,且该发泡颗粒的热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于发泡颗粒整体中的NOR型受阻胺的掺合比例。本发明的该聚丙烯类树脂发泡颗粒能够提供一种在维持良好的阻燃性的同时,发泡颗粒彼此的熔接性也优异的发泡颗粒成型体。
此外,根据本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法,能够良好地制造在维持良好的阻燃性的同时,模内成型时的发泡颗粒彼此的熔接性也优异的聚丙烯类树脂发泡颗粒。
附图说明
图1涉及本发明的制造方法的一个实施方案,其为对制造方法的一部分进行说明的说明图。
图2为本发明的一个实施方案的聚丙烯类树脂发泡颗粒的剖面图。
图3为对本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的另一制造方法的一部分进行说明的说明图。
图4为用于得到实施例中的发泡颗粒的全熔解热量及高温峰热量的、按照JISK7122:1987年中记载的塑料的转变热的测定方法(Testingmethods for heat oftransitions of plastics)得到的DSC曲线。
具体实施方式
以下,依次对本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒及本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法进行说明。另外,以下,有时仅将本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法称为本发明的制造方法。在本发明的说明中适当使用图1~图3。
图1涉及本发明的制造方法的一个实施方案,其为对制造方法的一部分进行说明的说明图。图1的上部分表示本发明的制造方法的一个实施方案中所使用的树脂颗粒10的剖面,图1的下部分表示本发明的制造方法的一个实施方案中所制造的本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒20的剖面。图2为本发明的一个实施方案的聚丙烯类树脂发泡颗粒20的剖面图。图3为对本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒20的另一制造方法的一部分进行说明的说明图。
另外,与本发明相关的阻燃性是指,基于FMVSS302燃烧试验所评价的性能。
[聚丙烯类树脂发泡颗粒]
如图1的下部分所示,本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒20在表面具有热塑性聚合物层22。另外,以下有时仅将聚丙烯类树脂发泡颗粒20称为发泡颗粒20。
发泡颗粒20含有NOR型受阻胺。发泡颗粒20中含有的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下。由此,通过掺合充分的量的NOR型受阻胺,发泡颗粒20能够发挥良好的阻燃性。并且,使用发泡颗粒20而成型的发泡颗粒成型体能够发挥良好的阻燃性。
此外,发泡颗粒20以热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺的掺合比例少于发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例的方式而构成。其中,热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺的掺合比例少,包括热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺为0重量%的情况。通过具备该构成,本发明能够提供一种能够通过模内成型形成发泡颗粒成型体的发泡颗粒20,该发泡颗粒成型体在维持良好的阻燃性的同时,熔接性优异。
如上所述,以往已知一种含有作为阻燃剂的NOR型受阻胺的阻燃性的聚丙烯类树脂发泡颗粒(以下,仅称为阻燃性发泡颗粒)。该阻燃性发泡颗粒通常通过以下方式制造:对聚丙烯类树脂等基材树脂与NOR型受阻胺进行熔融捏合,制备熔融捏合物,使用该熔融捏合物对树脂颗粒进行造粒,使该树脂颗粒发泡。由此制造的以往的阻燃性发泡颗粒在发泡颗粒整体中分散有NOR型受阻胺。即,在以往的阻燃性发泡颗粒中,掺合在发泡颗粒的表层中的NOR型受阻胺与掺合在发泡颗粒的比该表层更靠中心侧的NOR型受阻胺,为同等程度的掺合比例。
与不含NOR型受阻胺的发泡颗粒相比,该含有NOR型受阻胺的以往的阻燃性发泡颗粒存在发泡颗粒彼此的熔接性下降的倾向。此外,已知该倾向在构成发泡颗粒的基材树脂为熔点高的聚丙烯类树脂的情况下、及发泡颗粒的堆密度低的情况下等时较显著。虽然其理由尚不明确,但推测是由于:NOR型受阻胺较多存在于发泡颗粒的表层,因此模内成型时的发泡颗粒彼此的熔接受到阻碍。因此,得出了对发泡颗粒的表层的NOR型受阻胺的掺合比例进行控制的构思。并且,通过使发泡颗粒的表层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于发泡颗粒整体中含有的NOR型受阻胺的掺合比例,能够提供一种在表现出良好阻燃性的同时,熔接性也优异的发泡颗粒成型体。
以下,对本发明的发泡颗粒20进行进一步详细说明。
发泡颗粒20在表面有热塑性聚合物层22。另外,在本说明书中,对于发泡颗粒20,有时会将去除了后述热塑性聚合物层22的部分称为发泡颗粒主体。
发泡颗粒主体由以聚丙烯类树脂作为主成分的基材树脂构成。在本说明书中,基材树脂的主成分是指,基材树脂中的重量比率为50重量%以上的成分。
(发泡颗粒主体)
构成发泡颗粒主体的基材树脂:
作为构成发泡颗粒主体的基材树脂的聚丙烯类树脂,可例示出含有超过50重量%的丙烯均聚物或来自丙烯的结构单元的聚丙烯类共聚物。
作为上述聚丙烯均聚物,例如可例示出全同立构聚丙烯、间规立构聚丙烯及无规立构聚丙烯等聚丙烯均聚物。
此外,作为上述聚丙烯类共聚物,例如可例示出丙烯-乙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、丙烯-乙烯-丁烯共聚物等丙烯与乙烯或碳原子数为4以上的α烯烃的共聚物、或丙烯-丙烯酸共聚物、丙烯-马来酸酐共聚物等。另外,这些共聚物可以为嵌段共聚物、无规共聚物、接枝共聚物中的任意一种。此外,上述聚合物也可以为经交联的聚合物,优选为未交联的聚合物。
除了聚丙烯类树脂以外,基材树脂还可以在不脱离本发明主旨的范围内,含有其他树脂或弹性体等其他聚合物。
作为其他聚合物,可例示出选自聚乙烯类树脂、聚苯乙烯类树脂、聚酰胺类树脂及聚酯类树脂等除聚丙烯类树脂以外的热塑性树脂、以及烯烃类热塑性弹性体及苯乙烯类热塑性弹性体等弹性体等中的一种或两种以上的混合材料。
基材树脂中的聚丙烯类树脂的比例为50重量%以上,优选为70重量%以上,更优选为80重量%以上,进一步优选为90重量%以上,特别优选为100重量%。
从得到刚性等物理物性更优异的发泡颗粒成型体的角度出发,构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂的熔点优选为140℃以上,更优选为145℃以上,进一步优选为148℃以上,特别优选为150℃以上。另外,聚丙烯类树脂的熔点的上限优选大致为160℃,更优选为158℃,进一步优选为155℃。
聚丙烯类树脂的熔点能够基于JIS K7121:1987而求出。此时,作为试验片的状态调节,可采用“(2)在进行了一定的热处理之后,测定熔解温度的情况”。
更具体而言,将如下的顶点温度作为聚丙烯类树脂的熔点:将聚丙烯类树脂或发泡颗粒作为试验片,并基于JIS K7121:1987中记载的热流式差示扫描量热测定法,以10℃/分钟的升温速度由23℃升温至200℃之后,以10℃/分钟的冷却速度降温至23℃,再次以10℃/分钟的升温速度由23℃升温至200℃时所得到的DSC曲线所确定的熔解峰的顶点温度。另外,当DSC曲线中出现两个以上的熔解峰时,将面积最大的熔解峰的顶点的温度作为熔点。此时,以位于各熔解峰的顶点温度之间的DSC曲线的谷间的温度为分界,区别各熔解峰,并对各熔解峰的面积(熔解热量)进行比较,由此,能够判断具有最大面积的熔解峰。DSC曲线的谷间的温度能够参照DSC的微分曲线(DDSC),并由微分曲线的纵轴值为0的温度进行判断。
此外,作为测定装置,可列举出热流式差示扫描量热测定装置(HitachiHigh-TechScience Corporation制造,型号:DSC7020)等。
NOR型受阻胺:
发泡颗粒20以0.03重量%以上且0.5重量%以下的范围内的掺合比例含有NOR型受阻胺。当发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例过少时,难以提高使用该发泡颗粒所制造的发泡颗粒成型体的阻燃性。另一方面,当发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例过多时,发泡颗粒20中的气泡直径容易变得不均,可能会使得所得到的发泡颗粒成型体的阻燃性、表面性等下降。
为了赋予使用发泡颗粒20所制造的发泡颗粒成型体黑色的外观,可以在发泡颗粒20中添加炭黑。但含有炭黑的发泡颗粒通常存在易燃的倾向。因此,从即便以能够呈现出黑色的程度含有炭黑,也能够使所得到的发泡颗粒成型体变得不易燃烧的角度出发,发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例优选为0.05重量%以上,更优选为0.06重量%以上。另一方面,从提高发泡颗粒20的模内成型性的角度出发,发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例优选为0.4重量%以下,更优选为0.3重量%以下,进一步优选为0.2重量%以下。
发泡颗粒20所含有的NOR型受阻胺的掺合比例能够由用于制造发泡颗粒20的各材料中的NOR型受阻胺的掺合比例等计算出。例如,着眼于为了制造发泡颗粒20而制备的树脂颗粒10即可。如图1的上部分所示,树脂颗粒10为用于制造发泡颗粒20的材料,其具备芯层11及覆盖芯层11表面的热塑性聚合物层12。通过将发泡剂浸渗至该树脂颗粒10中而使其发泡,能够得到发泡颗粒20。
根据芯层11与热塑性聚合物层12的重量比、NOR型受阻胺在芯层11中的掺合比例及NOR型受阻胺在热塑性聚合物层12中的掺合比例的关系,能够计算出使用这些成分所制造的发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例。
此外,作为其他方法,还可以由发泡颗粒20直接测定发泡颗粒20所含有的NOR型受阻胺的掺合比例。例如,通过将发泡颗粒20供于质子核磁共振(1H-NMR)等,能够求出发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例。
另外,在通过质子核磁共振(1H-NMR)求出NOR型受阻胺的掺合比例时,例如能够采用以下的方法。
首先,对于经过冷冻粉碎的发泡颗粒,使用作为溶剂的氯仿,进行索氏萃取,去除作为不溶于氯仿的部分的聚合物成分等。接着,将通过索氏萃取得到的可溶于氯仿的部分与丙酮进行混合,去除不溶于丙酮的部分。从可溶于丙酮的部分中去除溶剂,将得到的固体用作测定试样,通过质子核磁共振(1H-NMR)进行测定。根据该测定结果与浓度已知的标准品(内部标准试样)的测定结果的关系,能够求出发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例。
作为通过质子核磁共振(1H-NMR)进行测定的装置,例如能够使用JEOL LTD.制造的AL-400型。此外,能够采用溶剂:CDCl3、内部标准试样:四氯乙烷(TCE)的测定条件。
对于本发明,NOR型受阻胺是指,具有N-烷氧基等[>N-OR]的结构的化合物。作为NOR型受阻胺,例如可列举出至少具有一个下述通式(1)的骨架的化合物。通式(1)的R上键合任意的结构。例如,作为通式(1)中的R,可例示出烷基、环烷基、芳烷基、芳基等。此外,作为通式(1)中的OR,可例示出环己基氧基、辛基氧基等。
[化学式1]
式中,*所表示的位置上键合氢原子等原子或任意的结构,R上键合任意的结构。
作为本发明中所使用的NOR型受阻胺的优选例,例如可列举出下述化学式(2)~化学式(4)所表示的化合物等。
化学式(2)为产品名称NOR116(分子量为2261,BASF公司制造),化学式(3)为产品名称FP-T80(分子量为681,ADEKACORPORATION制造),化学式(4)为产品名称Tinuvin123(分子量为737,BASF公司制造)。
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
另外,发泡颗粒20可以含有一种NOR型受阻胺,也可以含有两种以上的NOR型受阻胺。此外,除了NOR型受阻胺以外,本发明的发泡颗粒还可以含有除NOR型受阻胺以外的其他阻燃剂。作为其他阻燃剂,可例示出卤素类阻燃剂、磷类阻燃剂、金属氢氧化物、除上述通式(1)所表示的NOR型受阻胺以外的受阻胺。
当发泡颗粒20中含有除通式(1)所表示的NOR型受阻胺以外的其他阻燃剂时,在不脱离本发明主旨的范围内调整其他阻燃剂的掺合比例即可。
上述NOR型受阻胺优选含有分子量为300以上且3000以下的NOR型受阻胺。此时,NOR型受阻胺中的上述分子量的NOR型受阻胺的比例优选为50重量%以上,更优选为80重量%以上,进一步优选为90重量%以上。通过使用上述分子量的NOR型受阻胺,即便在制成堆密度低的发泡颗粒或含有炭黑的发泡颗粒的情况下,也能够容易地得到能够稳定发挥出良好的阻燃性的发泡颗粒成型体,并且容易抑制在将含有炭黑等着色剂的发泡颗粒成型而得到的发泡颗粒成型体中的色调不均的产生等。
从上述角度出发,上述NOR型受阻胺的分子量优选为400以上且1500以下,更优选为500以上且1200以下,进一步优选为600以上且900以下。另外,表现出这些效果的理由虽未确定,但考虑如下。上述分子量的NOR型受阻胺容易混杂在构成发泡颗粒20的基材树脂中,不容易在基材树脂中凝聚。因此,不易在基材树脂中产生NOR型受阻胺的凝聚物,可抑制来自凝聚物的气泡核的形成。认为由此进一步减少了发泡颗粒中的气泡直径的偏差,容易使得到的成型体的气泡膜厚度变得均匀。并认为其结果使得发泡颗粒成型体的阻燃性变得更优异,且不易产生发泡颗粒成型体的色调不均。
另外,上述NOR型受阻胺的分子量为构成该NOR型受阻胺的原子的原子量的合计。
炭黑:
从能够提供具有黑色外观的发泡颗粒成型体这一角度出发,发泡颗粒20优选含有炭黑。从容易得到具有良好的黑色外观的发泡颗粒成型体这一角度出发,发泡颗粒20中的炭黑的掺合比例优选为0.5重量%以上,更优选为1.0重量%以上,进一步优选为1.5重量%以上,特别优选为2.0重量%以上。另一方面,从使得到的发泡颗粒成型体不易燃烧这一角度出发,发泡颗粒20中的炭黑的掺合比例优选为5重量%以下,更优选为4.0重量%以下,进一步优选为3.5重量%以下,特别优选为3.2重量%以下。
另外,发泡颗粒20或后述热塑性聚合物层22中的炭黑的掺合比例能够由在制造用于制造发泡颗粒20的树脂颗粒10时所使用的材料适当计算。
此外,也可以由自发泡颗粒20或后述热塑性聚合物层22中切取出的试验片直接测定发泡颗粒20或后述热塑性聚合物层22中的炭黑的掺合比例。作为测定方法,能够使用热重差示热分析仪(即,TG-DTA),对发泡颗粒20或上述试验片进行基于JIS K7120:1987年的测定,并根据所得到的TG曲线中的400℃至1000℃的质量减少率,求出所含有的炭黑的掺合比例。
作为炭黑,例如能够使用槽法炭黑、滚筒炭黑、炉黑、热裂法炭黑、乙炔黑、科琴黑等。其中,炉黑由于在聚丙烯类树脂中的分散性与材料成本的平衡性优异,优选作为本发明中所使用的炭黑。
其他添加剂:
在上述发泡颗粒20中,可以含有阻燃剂、阻燃助剂、气泡调整剂、润滑剂、结晶成核剂、着色剂、导电材料、抗静电剂等任意的添加剂。
(热塑性聚合物层)
发泡颗粒20在表面具有热塑性聚合物层22。在图1中,示出了能够在发泡颗粒20的剖面明确地确认到热塑性聚合物层22与比其更靠近发泡颗粒中心侧的部分(发泡颗粒主体)的形态,但热塑性聚合物层22与比其更靠近中心侧的区域(发泡颗粒主体)的边界可以清晰,也可以不清晰。
本发明通过相对地减小发泡颗粒20表层中的NOR型受阻胺的掺合比例,可防止模内成型时的发泡颗粒20彼此的熔接性受损。因此,热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺的掺合比例被调整为少于发泡颗粒20整体所含有的NOR型受阻胺的掺合比例。即,热塑性聚合物层22起到用于减少发泡颗粒20表层中的NOR型受阻胺的掺合比例的调整层的作用。
热塑性聚合物层22由不含NOR型受阻胺的热塑性树脂组合物、或含有比发泡颗粒20整体所含有的NOR型受阻胺的掺合比例少的掺合比例的NOR型受阻胺的热塑性树脂组合物构成。
构成热塑性聚合物层的基材树脂:
作为上述热塑性树脂组合物的基材树脂,可例示出选自聚烯烃类树脂、聚苯乙烯类树脂、聚酰胺类树脂、聚酯类树脂等热塑性树脂中的一种或两种以上的组合。其中,构成上述热塑性树脂组合物的基材树脂优选为聚烯烃类树脂。
作为上述聚烯烃类树脂,例如可列举出聚丙烯类树脂、聚乙烯类树脂。作为聚丙烯类树脂,可列举出作为构成上述发泡颗粒主体的基材树脂所例示出的聚丙烯类树脂。此外,作为聚乙烯类树脂,可列举出高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物等。
从容易稳定地提高所得到的成型体的物理物性的角度出发,作为热塑性树脂组合物的基材树脂,优选含有聚丙烯类树脂。此外,从相同的角度出发,优选聚丙烯类树脂为聚丙烯类共聚物,更优选为选自丙烯-乙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物及丙烯-乙烯-丁烯共聚物中的一种或两种以上的聚丙烯类共聚物。此时,基材树脂中的聚丙烯类树脂的比例优选为50重量%以上,更优选为70重量%以上,进一步优选为90重量%以上,特别优选为100重量%。另外,热塑性聚合物层22所含有的聚丙烯类树脂的详细情况可适当参照上述用于构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂的说明。当热塑性聚合物层22含有聚丙烯类树脂时,该聚丙烯类树脂可以与构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂相同或不同。
构成热塑性聚合物层的基材树脂的熔点:
构成热塑性聚合物层22的基材树脂的熔点没有特别限定,可以与构成发泡颗粒主体的基材树脂的熔点相同或不同。
优选构成热塑性聚合物层22的基材树脂的熔点或软化点低于构成发泡颗粒主体的基材树脂的熔点的形态。由此,热塑性聚合物层22还发挥作为提高模内成型时的发泡颗粒彼此的熔接性的熔接层的功能,能够进一步提高模内成型时的发泡颗粒20彼此的熔接性。为了更良好地发挥熔接层的功能,热塑性聚合物层22的基材树脂优选含有熔点低于构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂熔点的结晶性聚烯烃类树脂、软化点低于构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂熔点的非晶聚烯烃类树脂、氨基甲酸酯树脂等粘合性树脂等。
当热塑性聚合物层22的基材树脂为聚烯烃类树脂时,从容易抑制热塑性聚合物层对成型模具的附着的角度出发,构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂的熔点与构成热塑性聚合物层22的聚烯烃类树脂的熔点之差,优选为30℃以下,更优选为25℃以下,进一步优选为20℃以下。另一方面,从提高发泡颗粒彼此的熔接性,进一步提高在低成型压力条件下的模内成型性的角度出发,构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂的熔点与构成热塑性聚合物层22的聚烯烃类树脂的熔点之差,优选为3℃以上,更优选为5℃以上,进一步优选为8℃以上。
此外,上述聚烯烃类树脂的熔点优选为100℃以上且150℃以下,更优选为110℃以上且148℃以下,进一步优选为120℃以上且145℃以下。
另外,树脂的软化点(维卡软化温度)可基于JIS K7206:2016年的A50法进行测定。此外,树脂的熔点与构成发泡颗粒主体的聚丙烯类树脂的熔点相同,可基于JIS K7121:1987年进行测定。
热塑性聚合物层22的基材树脂的熔点与用于制造发泡颗粒20的树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的基材树脂的熔点相同。因此,通过仿效上述发泡颗粒主体的基材树脂的熔点的测定方法,预先测定树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的基材树脂的熔点,能够掌握发泡颗粒20的热塑性聚合物层22的基材树脂的熔点。
优选所述发泡颗粒20中的所述热塑性聚合物层22的比例为0.5重量%以上且10重量%以下。由此,能够使热塑性聚合物层22与发泡颗粒20中的除热塑性聚合物层22以外的部分(发泡颗粒主体)的平衡性变得良好,使用该发泡颗粒20制造的发泡颗粒成型体的熔接性优异,且物理物性优异。从更稳定地提高发泡颗粒20彼此的熔接性的角度出发,更优选发泡颗粒20中的热塑性聚合物层22的比例为1重量%以上,进一步优选为2重量%以上。另一方面,从进一步提高发泡颗粒成型体的物理物性的角度出发,优选发泡颗粒20中的热塑性聚合物层22的比例为8重量%以下,更优选为6重量%以下,进一步优选为4重量%以下,特别优选为3重量%以下。
另外,在本发明中,即便在为了进一步提高发泡颗粒成型体的物理物性而由熔点较高的聚丙烯类树脂构成构成发泡颗粒20的基材树脂,并减少发泡颗粒20中的热塑性聚合物层22的比例的情况下,也能够不损害成型体的阻燃性,并提高发泡颗粒彼此的熔接性。无论是否具有熔接层的功能,只要在能够达成本发明的所期望的技术问题的范围内,则热塑性聚合物层22可以设置在发泡颗粒20的整个表面,也可以设置在发泡颗粒20的部分表面。
炭黑:
为了良好地赋予使用发泡颗粒20所制造的发泡颗粒成型体黑色外观,优选在热塑性聚合物层22中也掺合炭黑。通过不仅在发泡颗粒主体中掺合炭黑,还在热塑性聚合物层22中掺合炭黑,能够提供色调不均得以抑制的黑色发泡颗粒成型体。从充分地抑制色调不均、容易得到具有良好外观的发泡颗粒成型体这一角度出发,热塑性聚合物层22中的炭黑的掺合比例优选为0.5重量%以上,更优选为1.0重量%以上,进一步优选为1.5重量%以上,特别优选为2.0重量%以上。
另一方面,从提高发泡颗粒20的模内成型性,并使所得到的发泡颗粒成型体不易燃烧这一角度出发,热塑性聚合物层22中的炭黑的掺合比例优选为5.0重量%以下,更优选为4.0重量%以下,进一步优选为3.5重量%以下,特别优选为3.2重量%以下。
其他添加剂:
构成热塑性聚合物层22的树脂组合物可以在不脱离本发明的主旨的范围内,含有一种以上的其他添加剂。作为其他添加剂,例如可例示出阻燃剂、阻燃助剂、润滑剂、结晶成核剂、着色剂、导电材料、抗静电剂等。
(表层)
接着,对表层30进行说明。
在本发明中,表层30由热塑性聚合物层22构成。
通过将该表层30中的NOR型受阻胺的掺合比例调整得少于发泡颗粒20整体中的NOR型受阻胺的掺合比例,能够解决本发明的所期望的技术问题。如上所述,该调整可通过热塑性聚合物层22而实现。
表层30(热塑性聚合物层22)中的NOR型受阻胺的掺合比例,能够基于由构成发泡颗粒20的材料所掌握的数值进行计算。另外,用于制造发泡颗粒20的树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12中的NOR型受阻胺的掺合比例与表层30(热塑性聚合物层22)中的NOR型受阻胺的掺合比例相对应。此外,发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例对应于用于制造发泡颗粒20的树脂颗粒10整体中的NOR型受阻胺的掺合比例。因此,根据树脂颗粒10的制造工序中的各材料的掺合比例,能够知晓发泡颗粒20整体及发泡颗粒20表层中的NOR型受阻胺的掺合比例。
此外,发泡颗粒20整体及发泡颗粒20的表层30中的NOR型受阻胺的掺合比例分别大致对应于发泡颗粒20整体及发泡颗粒20的表层30中的NOR型受阻胺的含有比例。因此,当树脂颗粒10的制造工序中的各材料的掺合比例并不明确时,通过使用发泡颗粒20测定NOR型受阻胺的含有比例,能够确认表层30中的NOR型受阻胺的掺合比例是否少于发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例。此时,例如可以通过将发泡颗粒20整体作为测定试样并供于质子核磁共振(1H-NMR)等,直接测定发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的含有比例。此外,可以通过将发泡颗粒20的表层30的一部分作为测定试样并供于质子核磁共振(1H-NMR)等,直接测定表层30中的NOR型受阻胺的含有比例。
另外,在难以由发泡颗粒20中仅切取出热塑性聚合物层22时,或不清楚是否仅切取出了热塑性聚合物层22时,如以下说明的图1的下部分或图2的方式对发泡颗粒20的表层30进行操作,能够确认表层30中的NOR型受阻胺的掺合比例是否少于发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例。另外,图1的下部分、图2为发泡颗粒20的剖面图。
首先,若发泡颗粒20中的热塑性聚合物层22具有能够仅切取出该部分的程度的充分厚度,则如图1的下部分所示,将由热塑性聚合物层22构成的层作为表层30(表层30A)。另一方面,当热塑性聚合物层22不具有能够仅切取出该部分的程度的厚度时,如图2所示,将包含热塑性聚合物层22与比其更靠近发泡颗粒中心侧的区域的一部分的层作为表层30(表层30B)。
其中,不论表层30属于表层30A及表层30B中的哪一种,通过自发泡颗粒20中切取出表层30而制成测定试样,并将该测定试样供于质子核磁共振(1H-NMR)等,求出表层30中的NOR型受阻胺的含有比例。此外,通过将发泡颗粒20整体作为试样,并将该试样供于质子核磁共振(1H-NMR)等,求出发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的含有比例。并且,只要表层30中的NOR型受阻胺的含有比例少于发泡颗粒20整体的NOR型受阻胺的含有比例,则能够判断表层30的NOR型受阻胺的掺合比例少于发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例。
热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺的掺合比例优选为0.2重量%以下(其中,包括0),更优选为0.15重量%以下,进一步优选为0.1重量%以下,更进一步优选为0.05重量%以下,特别优选基本为0重量%。具有该掺合比例的热塑性聚合物层22的发泡颗粒20即使在低成型压力条件下,仍能够表现出优异的模内成型性。此外,即使在发泡颗粒20的堆密度充分低的情况下、或发泡颗粒20将熔点较高的聚丙烯类树脂(例如,熔点为145℃以上的聚丙烯类树脂)作为基材树脂的情况下,具有该掺合比例的热塑性聚合物层22的发泡颗粒20在进行模内成型时的发泡颗粒20彼此的熔接性也良好。
即使在构成发泡颗粒20的基材树脂为熔点较高的聚丙烯类树脂的情况下,从能够稳定地提高发泡颗粒20彼此的熔接性这一角度出发,发泡颗粒20的热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺的掺合比例优选基本为0。另一方面,从良好地维持发泡颗粒20彼此的熔接性,并表现出更高的阻燃性这一角度出发,热塑性聚合物层22的NOR型受阻胺的掺合比例优选为0.01重量%以上,更优选为0.02重量%以上。
[聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法]
接着,对本发明的制造方法进行说明。本发明的制造方法为本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法的一个优选形式。但制造本发明的聚丙烯类树脂发泡颗粒的方法并不受本发明的制造方法的任何限定。
如图1所示,本发明的制造方法为首先对多层颗粒(树脂颗粒10)进行造粒,并使其发泡,从而得到发泡颗粒20的方法。
具体而言,本发明的制造方法包括:将聚丙烯类树脂作为基材树脂,在含有NOR型受阻胺的芯层11上覆盖热塑性聚合物层12的覆盖工序;及使通过覆盖工序得到的具有芯层11与热塑性聚合物层12的树脂颗粒10发泡,得到含有NOR型受阻胺且在表面具有热塑性聚合物层22的聚丙烯类树脂发泡颗粒20的发泡工序。
上述覆盖工序中所造粒的树脂颗粒10,以树脂颗粒10中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,并且热塑性聚合物层12中的NOR型受阻胺的掺合比例少于树脂颗粒10中的NOR型受阻胺的掺合比例的方式而制造,其中,热塑性聚合物层12中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
另外,通过使树脂颗粒10发泡,设置在芯层11的表面的热塑性聚合物层12成为设置在发泡颗粒20的表面的热塑性聚合物层22。因此,也可以将热塑性聚合物层12称为针对热塑性聚合物层22的预热塑性聚合物层。
通过具备上述覆盖工序及发泡工序,将芯层11及热塑性聚合物层12的NOR型受阻胺的掺合比例调整至适当范围内,能够良好地制造本发明的发泡颗粒20。
(覆盖工序)
覆盖工序为将聚丙烯类树脂作为基材树脂,并在含有NOR型受阻胺的芯层11的表面覆盖热塑性聚合物层12的工序。
作为在芯层11上覆盖热塑性聚合物层12的方法,例如可列举出如下所述的共挤出方法或混合方法等。
共挤出方法:
上述共挤出方法首先将用于形成芯层11的基材树脂与根据需要而添加的气泡调整剂等供给至芯层形成用挤出机,在该挤出机内将基材树脂熔融,并同时对熔融物进行捏合,由此得到芯层形成用熔融捏合物。另一方面,将用于形成热塑性聚合物层12的基材树脂等供给至热塑性聚合物层形成用挤出机,在该挤出机内将基材树脂熔融,并同时对熔融物进行捏合,由此得到热塑性聚合物层形成用熔融捏合物。接着,使芯层形成用熔融捏合物与热塑性聚合物层形成用熔融捏合物在设置在芯层形成用挤出机的下游侧的共挤出用模具内合流,在模具内于芯层形成用熔融捏合物的外周层叠热塑性聚合物层形成用熔融捏合物并挤出,由此形成多层结构的股线(strand)。接着,通过使用切粒机等将股线切断为所需的尺寸,可得到多层结构的树脂颗粒10。股线为与挤出方向垂直的剖面形状为圆形等的层叠体。以上述方式得到的树脂颗粒10例如呈圆柱状等柱状,并在中心设置芯层11,且在两端面不具有热塑性聚合物层12,而在两端面以外的外周面形成热塑性聚合物层12。由此,芯层11可以在树脂颗粒10的一部分上露出。通过共挤出方法在芯层11的表面层叠热塑性聚合物层12的方法,就容易调整树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的比例这一点、及在能够以良好的生产率在树脂颗粒10中形成厚度较均匀的热塑性聚合物层12这一点而言,是优选的。
另外,在上述共挤出方法中,在得到多层结构的树脂颗粒10时,可以调整热塑性聚合物层12的基材树脂的种类、树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的比例、挤出条件或切断条件等。并且,例如,通过在股线充分软化的状态下,采用切断股线的方法等,能够得到芯层11的大致整个面被热塑性聚合物层12覆盖的树脂颗粒10。此外,通过在分散介质中,以构成芯层11的基材树脂的熔点以上的温度对圆柱状的树脂颗粒10进行规定时间的加热等,而对树脂颗粒10实施球形化处理,能够得到大致球状的树脂颗粒10。
混合方法:
利用上述混合方法对树脂颗粒10进行造粒的方法的一个例子如下所示。首先,将用于形成芯层11的基材树脂与根据需要而添加的气泡调整剂等供给至芯层形成用挤出机,并在该挤出机内将基材树脂熔融,且同时对熔融物进行捏合,由此得到芯层形成用熔融捏合物。将该芯层形成用熔融捏合物从挤出机中挤出而形成股线。接着,通过使用切粒机等将股线切断为所需的尺寸,对颗粒状的芯层11进行造粒。接着,将颗粒状的芯层11投入具有混合功能及加热功能的混合装置等中,并进行加热,从而对芯层11的表层部进行加热。接着,将构成热塑性聚合物层12的树脂组合物投入上述混合装置等中,将经加热的颗粒状的芯层11与热塑性聚合物层用树脂组合物进行混合,在芯层11的表面覆盖热塑性聚合物层用树脂组合物,由此得到多层结构的树脂颗粒10。该混合方法就容易在芯层11的整个表面形成热塑性聚合物层12这一点而言,是优选的。
在上述共挤出方法或混合方法中,芯层形成用熔融捏合物含有作为上述发泡颗粒主体的基材树脂的聚丙烯类树脂、与NOR型受阻胺。此外,芯层形成用熔融捏合物可以任选进一步含有炭黑等其他添加剂。以树脂颗粒10中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下的方式调整芯层形成用树脂熔融物。
此外,热塑性聚合物层形成用熔融捏合物或热塑性聚合物层形成用树脂组合物以比所得到发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例少的比例(其中,包括0)含有NOR型受阻胺。此外,也可以任选进一步含有炭黑等其他添加剂。
在上述覆盖工序中,优选以使树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的比例为0.5重量%以上且10重量%以下的方式进行调整。由此,能够使热塑性聚合物层22与发泡颗粒20中的除热塑性聚合物层22以外的部分(发泡颗粒主体)的平衡性变得良好,使用该发泡颗粒20制造的发泡颗粒成型体的熔接性优异,且物理物性优异。从更稳定地提高发泡颗粒20彼此的熔接性的角度出发,更优选树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的比例为1重量%以上,进一步优选为2重量%以上。另一方面,从进一步提高发泡颗粒成型体的物理物性的角度出发,优选树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的比例为8重量%以下,更优选为6重量%以下,进一步优选为4重量%以下,特别优选为3重量%以下。
另外,在本发明中,即便在为了进一步提高发泡颗粒成型体的物理物性而由熔点较高的聚丙烯类树脂构成构成树脂颗粒10的基材树脂,并减少树脂颗粒10中的热塑性聚合物层12的比例的情况下,也能够不损害成型体的阻燃性,并提高发泡颗粒20彼此的熔接性。
发泡颗粒的结晶性的调整:
另外,为了调整所得到的发泡颗粒20的结晶状态,在将树脂颗粒10分散于水性介质中时、或在使发泡剂浸渗至树脂颗粒10中时,可以进行密封容器内的升温速度的调整、将密封容器于规定温度下保持规定时间等的调整。例如,能够以在通过热流式差示扫描量热测得的DSC曲线中,在比构成发泡颗粒20的主体的基材树脂的主成分的吸热峰(固有峰)更靠高温侧出现吸热峰(高温峰)的方式,进行调整。以上述方式出现所述高温峰的发泡颗粒20就能够得到良好的发泡颗粒成型体的成型条件的范围更广阔这一角度而言,是优选的。用于得到上述高温峰的温度调整,例如可以参照日本专利第4077745号。
另外,所得到的发泡颗粒20的全熔解热量优选为50J/g以上且120J/g以下,更优选为60J/g以上且100J/g以下。此外,所得到的发泡颗粒20的高温峰的吸热量(高温峰热量)优选为5J/g以上且50J/g以下,更优选为8J/g以上且40J/g以下,进一步优选为10J/g以上且30J/g以下。
发泡颗粒20的全熔解热量及高温峰热量通过以下方式求出:基于JISK7122:1987,将1~3mg的发泡颗粒作为试验片,以10℃/分钟的加热速度由23℃加热至比试验片的熔解峰结束时高30℃的温度,根据由此获得的DSC曲线求出。
(发泡工序)
使用通过覆盖工序得到的树脂颗粒10,实施发泡工序。发泡工序能够适当选择使发泡剂浸渗至树脂颗粒中而使其发泡的公知发泡方法进行实施。
例如,在发泡工序中,首先在密封容器内使树脂颗粒10分散在水性介质中。此时,密封容器中可以进一步含有无机分散剂及其他添加剂。然后,在密封容器内使树脂颗粒10分散的同时、或在分散结束后,向该密封容器中添加物理发泡剂,使其浸渗至树脂颗粒10中,得到发泡性树脂颗粒。在使树脂颗粒10发泡之前向密封容器内添加物理发泡剂即可。例如,在使用二氧化碳作为物理发泡剂时,可以以干冰的形态与树脂颗粒10一同添加在水性介质中,也可以以气体状态压入至密封容器内。优选在加热下和/或加压下使物理发泡剂浸渗至树脂颗粒10中。
通过在低于密封容器内压的压力下将以上述方式得到的发泡性树脂颗粒与水性介质一同放出而使其发泡,能够得到发泡颗粒20。
水性介质:
作为用于分散上述树脂颗粒10的水性介质,通常可以采用水,例如还能够采用醇类、二醇类、丙三醇等。从使树脂颗粒10的分散性及发泡颗粒20的生产率良好这一角度出发,相对于100重量份的水性介质,树脂颗粒10对水性介质的添加量优选为10重量份以上且100重量份以下,更优选为20重量份以上且80重量份以下。
无机分散剂:
作为上述无机分散剂,例如能够使用氧化铝、磷酸三钙、焦磷酸镁、氧化锌、高岭土、云母等无机微颗粒。这些无机微颗粒可以单独使用,也可以同时使用两种以上。其中,由于抑制粘连的效果优异,优选使用高岭土。另外,粘连是指在发泡工序时发泡颗粒彼此粘合的现象。
其他添加剂:
除了无机分散剂以外,水性介质可以进一步含有一种以上的分散助剂及表面活性剂等任意的添加剂。作为分散助剂,例如可列举出硫酸铝等。此外,作为表面活性剂,例如可列举出烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷烃磺酸钠等阴离子型表面活性剂。表面活性剂可以单独使用,也可以同时使用两种以上。
物理发泡剂:
作为物理发泡剂,能够使用无机物理发泡剂和/或有机物理发泡剂。作为无机物理发泡剂,可列举出二氧化碳、空气、氮气、氦气、氩气、水等。作为有机物理发泡剂,可列举出丙烷、丁烷、己烷等脂肪族烃、环戊烷、环己烷等脂环式烃、及氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯等卤代烃等。
这些物理发泡剂可以单独使用或同时使用两种以上。在这些发泡剂中,优选使用以二氧化碳、氮气、空气等无机物理发泡剂作为主成分的发泡剂,更优选使用二氧化碳。在本发明中,将上述无机物理发泡剂作为主成分是指,物理发泡剂含有50摩尔%以上的无机物理发泡剂。优选物理发泡剂含有70摩尔%以上的无机物理发泡剂,更优选含有90摩尔%以上,进一步优选物理发泡剂仅由无机物理发泡剂构成。
物理发泡剂的添加量可以根据聚烯烃类树脂的种类或发泡剂的种类、目标的发泡颗粒的堆密度等进行适当选择。例如,在将二氧化碳用作物理发泡剂时,相对于100重量份的树脂颗粒10,二氧化碳的添加量优选为0.1重量份以上且30重量份以下,更优选为0.5重量份以上且15重量份以下,进一步优选为1重量份以上且10重量份以下。
发泡颗粒的堆密度:
发泡颗粒20的堆密度没有特别限定,但从进一步提高发泡颗粒成型体的刚性等这一角度出发,优选为10kg/m3以上,更优选为15kg/m3以上,进一步优选为18kg/m3以上。
通常当发泡颗粒20的堆密度较低时,由于发泡颗粒20中的树脂量变少,发泡颗粒20的燃烧速度容易上升。但在本发明中,由于在发泡颗粒20中掺合了充分的量的NOR型受阻胺,即使在堆密度较小时,也能够表现出良好的阻燃性。
此外,从进一步提高发泡颗粒成型体的轻量性这一角度出发,优选为500kg/m3以下,更优选为100kg/m3以下,进一步优选为50kg/m3以下,特别优选为40kg/m3以下。
堆密度的调整:
发泡颗粒20的堆密度例如能够通过在发泡工序中,适当变更放出密封容器的内容物时的、密封容器内的温度或压力等发泡条件来进行调整。
此外,在需要堆密度更低的发泡颗粒20时,可以按照以下所示的二次发泡工序,实施以多个步骤使发泡颗粒发泡的工序。二次发泡工序中,首先进行如下操作:将以上述方式得到的发泡颗粒20存入能够加压的密封容器中,并向该密封容器内压入空气等气体,由此进行加压处理,从而提高发泡颗粒20的气泡内的压力。然后,从密封容器中取出该发泡颗粒20,使用蒸汽或热风对该发泡颗粒20进行加热,由此使该发泡颗粒20发泡,从而实施二次发泡。通过实施该二次发泡工序,能够得到堆密度更低的发泡颗粒20(二次发泡颗粒)。
此外,与通过一次发泡工序得到低堆密度的发泡颗粒20相比,实施二次发泡工序得到低堆密度的发泡颗粒20时,更加容易增大最终所得到的发泡颗粒20的气泡直径。使用实施二次发泡工序得到的发泡颗粒20制造的发泡颗粒成型体能够更有效地抑制色调不均的产生。
堆密度的测定方法:
发泡颗粒20的堆密度可通过以下的方法测定。首先,将供于测定的发泡颗粒20在气温23℃、相对湿度50%、1atm的环境中放置24小时以上。将以上述方式得到的重量W(g)的发泡颗粒群填充在量筒内,并用量筒底面轻敲地面数次,使量筒内的发泡颗粒群的填充高度稳定。读取量筒的刻度所显示的发泡颗粒群的堆积体积V(L),用发泡颗粒群的重量W除以发泡颗粒群的堆积体积V(W/V)。将由此求出的值单位换算为kg/m3,由此能够得到发泡颗粒20的堆密度(kg/m3)。
[发泡颗粒的不同制造方法]
发泡颗粒20可利用与上述本发明的制造方法不同的制造方法(以下,也称为第二制造方法)进行制造。
如图3所示,第二制造方法为以下方法:首先在对作为发泡颗粒主体的树脂颗粒主体101进行造粒而使其发泡,得到发泡颗粒主体102之后,在发泡颗粒主体102的表面覆盖热塑性聚合物层22,得到发泡颗粒20。
即,第二制造方法具有:将聚丙烯类树脂作为基材树脂,使含有NOR型受阻胺的树脂颗粒主体101发泡,得到发泡颗粒主体102的发泡工序;及在通过发泡工序得到的发泡颗粒主体102上覆盖热塑性聚合物层22,得到含有NOR型受阻胺且在表面具有热塑性聚合物层22的聚丙烯类树脂发泡颗粒20的覆盖工序。
在第二制造方法中,也以所得到的发泡颗粒20中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,并且热塑性聚合物层22中的NOR型受阻胺的掺合比例少于该发泡颗粒20的NOR型受阻胺的掺合比例的方式进行调整。热塑性聚合物层22的NOR型受阻胺的掺合比例可以为0重量%。
在第二制造方法的发泡工序中,例如,将与上述本发明的制造方法中的芯层形成用熔融捏合物相同的熔融物从挤出机中挤出,由此制成股线,并将该股线切断为所需的尺寸,从而对树脂颗粒主体101进行造粒。然后,通过公知的发泡方法使树脂颗粒主体101发泡,得到发泡颗粒主体102。
使用以上述方式得到的发泡颗粒主体102,实施第二制造方法中的覆盖工序。该覆盖工序可以适当参照本发明的制造方法中的混合方法。作为一个例子,在向具有混合功能及加热功能的混合装置中投入发泡颗粒主体102并进行加热之后,投入用于构成热塑性聚合物层22的粉体状的热塑性聚合物层用树脂组合物。然后,将发泡颗粒主体102与热塑性聚合物层用树脂组合物混合,在发泡颗粒主体102的表面覆盖热塑性聚合物层用树脂组合物,由此可得到在表面具有热塑性聚合物层22的发泡颗粒20。
[发泡颗粒成型体]
通过使用本发明的发泡颗粒20进行模内成型,能够得到发泡颗粒成型体。具体而言,发泡颗粒成型体可通过下述方式制造。首先,向具有对应于所需发泡颗粒成型体的形状的内腔的成型模具内填充发泡颗粒,并通过蒸汽等加热介质,对填充在成型模具内的发泡颗粒20进行加热。内腔内的发泡颗粒20因加热而软化,并相互熔接。由此,发泡颗粒20彼此一体化,可得到对应于内腔的形状的发泡颗粒成型体。
使用发泡颗粒20制造的发泡颗粒成型体享有本发明的效果,其在表现出良好的阻燃性的同时,熔接性也优异。因此,能够适合用于包装材料或汽车构件、建筑材料等各种用途。
阻燃性:
发泡颗粒成型体的阻燃性能够基于实施FMVSS(Federal MotorVehicle SafetyStandard(联邦机动车安全标准))No.302中规定的燃烧性试验后的燃烧结束位置、燃烧持续时间及燃烧距离进行评价。FMVSSNo.302中规定的燃烧性试验方法具体如下所述。
首先,在对发泡颗粒20进行模内成型之后,自所得到的发泡颗粒成型体中切取出板状的试验体。接着,将试验体在温度23℃、相对湿度50%的环境下放置24小时,调整试验体的状态。在调整状态后的试验体中的距离长度方向的基端38mm的位置画出开始线,并在距离基端292mm的位置画出结束线。接着,将试验体安装在FMVSS No.302专用箱室的U型框架上。
接着,对燃烧器(burner)进行点火,以使火焰高度为38mm的方式调节气体量及空气量等。在该状态下,以使燃烧器的前端中央为试验体的基端中的宽度方向的中央的方式移动燃烧器,使燃烧器的火焰与试验体接触15秒。然后,使试验体远离燃烧器的火焰,测定试验体的燃烧位置自到达开始线起至燃烧结束为止的燃烧持续时间。
在本说明书中,发泡颗粒成型体的阻燃性程度能够分类为自熄性、迟燃性及易燃性这三种程度中的任意一种程度。具体而言,在试验体的燃烧在到达开始线之前即结束的情况下,或者试验体的燃烧结束位置为距离开始线50mm以内且燃烧持续时间为60秒以内的情况下,判定为发泡颗粒成型体具有自熄性。此外,在不属于上述自熄性的情况下,且在通过用距离开始线的燃烧距离除以燃烧持续时间所得到的燃烧速度小于80mm/分钟的情况下,判定为发泡颗粒成型体具有迟燃性。然后,在不属于上述自熄性的情况下,且在燃烧速度为80mm/分钟以上的情况下,判定为发泡颗粒成型体具有易燃性。
发泡颗粒成型体优选在进行FMVSS No.302中规定的燃烧性试验时,具有迟燃性,更优选具有自熄性。表现出迟燃性或自熄性的发泡颗粒成型体能够适合用于要求高阻燃性的用途。尤其是具有自熄性的发泡颗粒成型体适合于例如汽车构件或建筑材料等用途。
表观密度:
使用发泡颗粒20得到的发泡颗粒成型体的表观密度没有特别限定,但从轻量性与刚性等物理物性的平衡性优异这一角度出发,优选为10kg/m3以上且500kg/m3以下,更优选为15kg/m3以上且100kg/m3以下。发泡颗粒成型体的表观密度可以通过用发泡颗粒成型体的重量除以基于尺寸而计算出的体积进行计算。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行详细说明,但本发明不受其限定。另外,对于通过以下方式实施的各实施例及各比较例,在测定发泡颗粒的堆密度等的同时,进行使用该发泡颗粒制造的聚丙烯类树脂发泡颗粒成型体的成型体评价。将测定结果及评价结果示于表1。此外,上述堆密度的测定方法及上述评价的方法见后述。在表中,将炭黑记作CB。
此外,根据制造树脂颗粒时所使用的各材料的掺合比例,计算出发泡颗粒的热塑性聚合物层中的NOR受阻胺的掺合比例、发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例、热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺相对于发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例的比,并示于表中。另外,发泡颗粒的热塑性聚合物层中的炭黑的掺合比例、及发泡颗粒中的炭黑的掺合比例也通过制造树脂颗粒时所使用的各材料的掺合比例适当进行计算。
<实施例1>
(树脂颗粒的制造)
准备制造装置,该制造装置具备内径为50mm的芯层形成用挤出机、附设于该芯层形成用挤出机的下游侧的多层股线形成用模具及内径为30mm的覆盖层形成用挤出机。另外,制造装置被设置成如下构造:覆盖层形成用挤出机的下游侧与多层股线形成用模具连接,且能够在模具内层叠用于形成各层的熔融捏合物,并且能够进行共挤出。
作为构成芯层的基材树脂,使用丙烯-乙烯无规共聚物。作为上述丙烯-乙烯无规共聚物,使用根据JIS K7121:1987年所测定的熔点(熔解峰温度)为153℃、根据JIS K7210-1:2014年而在230℃、载荷2.16kg的条件下测定的熔体流动速率为7g/10分钟的聚丙烯类树脂。作为构成芯层的芯层成型材料,除了上述基材树脂以外,在相对于100重量份的芯层成型材料使用0.05重量份作为气泡调整剂的硼酸锌的同时,以表1所示的掺合比例使用炭黑(炉黑)及NOR型受阻胺(BASF公司制造,产品名称NOR116(分子量为2261)),并将这些成分供给至芯层形成用挤出机,进行熔融捏合。
作为构成热塑性聚合物层的基材树脂,使用丙烯-乙烯无规共聚物,作为上述丙烯-乙烯无规共聚物,使用根据JIS K7121:1987年所测定的熔点为143℃、根据JIS K7210-1:2014年而在230℃、载荷2.16kg的条件下测定的熔体流动速率为8g/10分钟的聚丙烯类树脂。
作为构成热塑性聚合物层的热塑性聚合物层形成材料,除了上述基材树脂以外,以表1所示的掺合比例使用炭黑(炉黑),并将这些成分供给至热塑性聚合物层形成用挤出机,进行熔融捏合。
将以上述方式进行熔融捏合而得到的用于形成各层的熔融捏合物导入至多层股线形成用模具中,使其在模具内合流,自安装于模具的下游侧的金属口的细孔中挤出具有双层结构(热塑性聚合物层/芯层结构)的多层股线。对所挤出的股线进行水冷,并使用切粒机进行切断,得到每个平均重量为1.6mg的树脂颗粒。
(发泡颗粒的制造)
将1kg所得到的树脂颗粒与3L作为水性分散介质的水一同供给至内容量为5L的密封容器内。此外,相对于100重量份的树脂颗粒,分别添加0.3重量份作为无机分散剂的高岭土、0.004重量份(以有效成分计)表面活性剂(产品名称:NEOGEN,DKS Co.Ltd.制造,十二烷基苯磺酸钠)。
接着,向密封容器内压入作为发泡剂的二氧化碳,加压至表压为2.0MPa(G)。另外,标记了(G)的压力为表压,即以大气压为基准的压力值。然后,一边对密封容器内进行搅拌,一边以2℃/分钟的升温速度加热升温至发泡温度(162℃),并在相同温度下保持15分钟。由此,以所得到的发泡颗粒的通过DSC测定得到的吸热曲线中出现高温峰的方式进行调整。
然后,将密封容器的内容物(树脂颗粒及水)放出至大气压下,得到堆密度为47kg/m3的发泡颗粒(一次发泡颗粒)。
将以上述方式得到的一次发泡颗粒在气温23℃、相对湿度50%、1atm的环境中放置24小时,进行养生。然后,将养生后的一次发泡颗粒填充在能够进行加压的密封容器中,并使该密封容器内的压力自常压开始上升,从而对发泡颗粒进行加压。对发泡颗粒维持规定时间的加压状态,使空气浸渗至发泡颗粒的气泡内。然后,从密封容器中取出一次发泡颗粒,得到发泡颗粒的气泡内的压力为0.5MPa(G)的一次发泡颗粒。然后,将该一次发泡颗粒供给至二次发泡装置中。对该装置内供给蒸汽,使一次发泡颗粒发泡,得到堆密度为23kg/m3的发泡颗粒。将通过二次发泡得到的该发泡颗粒用于以下的测定、发泡颗粒成型体的制造等。
(发泡颗粒的堆密度)
将供于测定的发泡颗粒在气温23℃、相对湿度50%、1atm的环境中放置24小时以上,使其养生。将养生后的发泡颗粒群(重量W;30g)填充在量筒内,用量筒底面轻敲地面数次,使量筒内的发泡颗粒群的填充高度稳定。读取量筒的刻度所显示的发泡颗粒群的堆积体积V(L)。然后,用上述发泡颗粒群的重量W除以体积V(W/V)。将由此求出的值单位换算为kg/m3,计算出发泡颗粒的堆密度(kg/m3)。
(发泡颗粒的全熔解热量及高温峰热量)
将约2mg的发泡颗粒作为试验片。通过JIS K7122:1987年中记载的塑料的转变热的测定方法,使试验片加热熔融,得到此时的DSC曲线。将测定温度范围设为自23℃起至比试验片的熔解峰结束时高30℃的温度为止,将加热时的升温速度设为10℃/分钟。
将以上述方式得到的DSC曲线示于图4。在该DSC曲线中画出连接DSC曲线上相当于80℃的点I与相当于发泡颗粒的熔解结束温度的点II的直线。另外,熔解结束温度为高温峰b的靠近高温侧的端点,为DSC曲线中的高温峰b与比高温峰b更靠近高温侧的基线的交点。
如图4所示,在画出连接点I和点II的直线之后,将通过存在于固有峰a和高温峰b之间的极大点III的平行于图表纵轴的直线,与连接点I和点II的直线的交点设为IV。
然后,将连接点I与点IV的直线、连接点III与点IV的直线、及连接点I与点III的DSC曲线的面积设为固有峰a的面积。此外,将由连接点IV与点II的直线、连接点III与点IV的直线、及连接点III与点II的DSC曲线包围的部分(斜线部分)的面积设为高温峰b的面积。由以上述方式求出的固有峰a的面积与高温峰b的面积的合计,计算出发泡颗粒的全熔解热量,并由高温峰b的面积计算出发泡颗粒的高温峰热量。
(发泡颗粒成型体的制造)
将所得到的发泡颗粒填充在能够进行加压的密封容器中,使该密封容器内的压力自常压开始上升,从而对发泡颗粒进行加压。对发泡颗粒维持规定时间的加压状态,使空气浸渗至发泡颗粒的气泡内。然后,从密封容器中取出发泡颗粒,得到发泡颗粒的气泡内的压力为0.1MPa(G)的发泡颗粒。
将所得到的发泡颗粒填充在具有长350mm×宽200mm×厚50mm的平板状成型内腔的成型模具(金属模具)中,并通过以下的加热方法进行加热。加热方法为:在打开设置在金属模具的两个面上的放泄阀的状态下,对该金属模具供给蒸汽,从而进行预加热(排气工序)。然后,从金属模具的一侧供给蒸汽,从而进行加热,进一步从金属模的另一侧供给蒸汽,从而进行加热。接着,从金属模具两侧供给0.36MPa(G)的蒸汽,从而进行加热。在加热结束后,进行水冷直至金属模具的成型面上所产生的压力为0.04MPa(G),然后打开金属模具,取出发泡颗粒成型体。将所得到的发泡颗粒成型体在80℃的烘箱中养生12小时之后,缓慢冷却至室温,得到板状的聚丙烯类树脂发泡颗粒成型体。
<实施例2>
除了以表1的掺合比例在热塑性聚合物层形成材料中添加NOR型受阻胺以外,以与实施例1相同的操作制造树脂颗粒。使用该树脂颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。
<实施例3、4>
除了替换添加在芯层成型材料中的NOR型受阻胺的种类以外,以与实施例1相同的操作制造树脂颗粒。使用该树脂颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。另外,作为NOR型受阻胺,在实施例3中使用“ADEKACORPORATION制造的产品名称为FP-T80(分子量为681)”的NOR型受阻胺,在实施例4中使用“BASF公司制造的产品名称为Tinuvin123(分子量为737)”的NOR型受阻胺。
<实施例5>
除了将树脂颗粒中的热塑性聚合物层与芯层的重量比率替换为表1所示的数值以外,以与实施例1相同的操作制造树脂颗粒。使用该树脂颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。
<实施例6>
以与实施例1相同的方式得到发泡颗粒(一次发泡颗粒)。使用该一次发泡颗粒,以与实施例1相同的步骤,进行二次发泡以使其堆密度为表1所示的堆密度,制造与实施例1的发泡倍率不同的发泡颗粒。使用该发泡颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。
<实施例7>
除了将添加在芯层形成材料中的NOR型受阻胺的掺合比例变更为如表1所示以外,以与实施例1相同的操作制造树脂颗粒。使用该树脂颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。
在所有实施例中均制造出了熔接性及阻燃性优异的发泡颗粒成型体。此外,在使用了分子量更小的NOR型受阻胺的实施例3、4中,良好地抑制了色调不均,尤其是制造了外观优异的发泡颗粒成型体。
<比较例1>
除了未设置热塑性聚合物层,并用芯层形成材料制成单层的颗粒以外,以与实施例1相同的操作制造树脂颗粒。使用该树脂颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。
在比较例1中制造的发泡颗粒不具有热塑性聚合物层,表层的NOR型受阻胺的掺合比例高,因此使用该发泡颗粒制造的发泡颗粒成型体的熔接性差。
<比较例2>
除了以表1的掺合比例在热塑性聚合物层形成材料中添加NOR型受阻胺以外,以与实施例1相同的操作制造树脂颗粒。使用该树脂颗粒,以与实施例1相同的方法得到发泡颗粒成型体。
所得到的发泡颗粒的热塑性聚合物层的NOR型受阻胺的掺合比例高,因此使用该发泡颗粒制造的发泡颗粒成型体的熔接性差。
<成型体评价>
发泡颗粒成型体的表观密度:
将用发泡颗粒成型体的重量除以基于尺寸计算出的体积而得到的值,作为发泡颗粒成型体的表观密度(kg/m3)。
熔接性:
根据在使发泡颗粒成型体断裂时的断裂面上所露出的发泡颗粒中的、材料发生破坏的发泡颗粒的数量的比例,求出发泡颗粒成型体的熔接性。具体而言,首先,自发泡颗粒成型体中切取出试验片(长100mm×宽100mm×厚:成型体的厚度),使用切割刀在各试验片的厚度方向上切出约5mm的切口后,使试验片自切口部断裂。接着,测定发泡颗粒成型体的断裂面上所存在的发泡颗粒的个数(n)与材料发生破坏的发泡颗粒的个数(b),以百分率表示(b)与(n)的比(b/n),并将其作为熔接率(%),以以下方式进行评价。
〇(良好):熔接率为80%以上。
△(正常):熔接率小于80%且为40%以上。
×(差):熔接率小于40%。
燃烧性:
通过以FMVSS No.302中规定的燃烧性试验方法为基准的方法,进行发泡颗粒成型体的阻燃性的评价。具体而言,首先,切断发泡颗粒成型体,从而使其呈长150mm、宽102mm、厚12.7mm的板状,制成由长350mm的边与宽102mm的边包围的面中的一个面为表面的试验体。在该试验体中距离长度方向的基端38mm的位置画出开始线,并在距离基端292mm的位置画出结束线。使用该试验体,使表面与燃烧器的火焰接触,以与FMVSS No.302相同的方法进行燃烧性试验。然后,以以下方式进行评价。
◎(极佳):表现出了自熄性。
〇(良好):燃烧速度小于80mm/分钟。
×(差):燃烧速度为80mm/分钟以上。
色调不均(外观):
在发泡颗粒成型体的板面上随机设定30处测定位置。使用分光测色仪(KONICAMINOLTAJAPAN,INC.制造的“CM-5”),测定这些测定位置的色调,获取CIE 1976L*a*b*色空间中的色坐标。另外,色调的获取通过反射测定进行,测定直径设为测定方式设为SCE方式。
以以下的基准对在上述30处测定位置得到的色坐标中L*值的最大值与最小值之差进行评价。
另外,各比较例中的发泡颗粒成型体均因熔接性及表面性中的一者差,而未对色调不均进行评价。
◎(极佳):L*值的最大值与最小值之差小于5。
〇(正常):L*值的最大值与最小值之差为5以上。
上述实施方案包含以下的技术构思。
(1)一种聚丙烯类树脂发泡颗粒,其含有NOR型受阻胺,其特征在于,
所述聚丙烯类树脂发泡颗粒在表面具有热塑性聚合物层,
所述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,
所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于所述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例,其中,所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
(2)根据上述(1)所述的聚丙烯类树脂发泡颗粒,其中,所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.2重量%以下且包括0。
(3)根据上述(1)或(2)所述的聚丙烯类树脂发泡颗粒,其中,所述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的所述热塑性聚合物层的比例为0.5重量%以上且10重量%以下。
(4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的聚丙烯类树脂发泡颗粒,其中,所述聚丙烯类树脂发泡颗粒的堆密度为10kg/m3以上且500kg/m3以下。
(5)一种聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法,其特征在于,其包括:
将聚丙烯类树脂作为基材树脂,在含有NOR型受阻胺的芯层上覆盖热塑性聚合物层的覆盖工序;及
使通过所述覆盖工序得到的具有所述芯层与所述热塑性聚合物层的树脂颗粒发泡,得到聚丙烯类树脂发泡颗粒的发泡工序,
在所述树脂颗粒中,所述树脂颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,并且所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于所述树脂颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例,其中,所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
附图标记说明
10:树脂颗粒;11:芯层;12:热塑性聚合物层;20:聚丙烯类树脂发泡颗粒;22:热塑性聚合物层;30、30A、30B:表层;101:树脂颗粒主体;102:发泡颗粒主体。
Claims (5)
1.一种聚丙烯类树脂发泡颗粒,其含有NOR型受阻胺,其特征在于,
所述聚丙烯类树脂发泡颗粒在表面具有热塑性聚合物层,
所述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,
所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于所述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例,其中,所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯类树脂发泡颗粒,其中,所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.2重量%以下且包括0。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯类树脂发泡颗粒,其中,所述聚丙烯类树脂发泡颗粒中的所述热塑性聚合物层的比例为0.5重量%以上且10重量%以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的聚丙烯类树脂发泡颗粒,其中,所述聚丙烯类树脂发泡颗粒的堆密度为10kg/m3以上且500kg/m3以下。
5.一种聚丙烯类树脂发泡颗粒的制造方法,其特征在于,其包括:
将聚丙烯类树脂作为基材树脂,在含有NOR型受阻胺的芯层上覆盖热塑性聚合物层的覆盖工序;及
使通过所述覆盖工序得到的具有所述芯层与所述热塑性聚合物层的树脂颗粒发泡,得到聚丙烯类树脂发泡颗粒的发泡工序,
在所述树脂颗粒中,所述树脂颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例为0.03重量%以上且0.5重量%以下,并且所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例少于所述树脂颗粒中的NOR型受阻胺的掺合比例,其中,所述热塑性聚合物层中的NOR型受阻胺的掺合比例包括0。
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