JP2001049019A - ポリプロピレン系樹脂からなる多層発泡体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、低密度で断熱特性に優れた、ポリ
プロピレン系樹脂を主成分とするポリプロピレン系樹脂
からなる発泡体を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、ポリプロピレン系樹脂と発泡
剤からなる混合物を押出機内で溶融混練し、低圧領域に
吐出させて製造される１枚押し出し発泡体であって、該
発泡体の厚みが少なくとも２層以上に分割された多層構
造であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂を５０
重量％以上含有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡
体に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリプロピレン系樹
脂を主成分とするポリプロピレン系樹脂からなる発泡体
に関する。更に詳しくは、たとえば建築物の壁、床間仕
切などの構造材、断熱材などに好適に使用し得る、１枚
押し出しで製造された多層構造を特徴とするポリプロピ
レン系樹脂からなる発泡体に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂からなる発泡体は、一般
に、軽量で断熱性や外部からの応力の緩衝性が良好であ
ることから、断熱材、緩衝材、芯材、食品容器などとし
て、幅広く利用されている。なかでも、ポリプロピレン
系樹脂からなる発泡体は、耐薬品性、耐衝撃性および耐
熱性が良好であるため、なかでもとくに、緩衝材として
好適に利用されている。しかしながらポリプロピレン系
樹脂からなる発泡体に断熱性を付与しようとした場合、
ポリプロピレン系樹脂はガスバリア性が低いため発泡剤
から発生する熱伝導率の低い気体が気泡より外部へ散逸
されやすく断熱性能に優れる発泡体を得ることは非常に
困難である。一般にポリプロピレン系樹脂からなる発泡
体の平均温度２０℃における熱伝導率を０．０４０Ｗ／
ｍ・Ｋ以下とすることはきわめて困難である。またポリ
プロピレン系樹脂は、結晶性樹脂であるために、溶融時
の粘度および抗張力が低く、この樹脂を発泡させるばあ
い、発泡時に気泡壁の強度が充分に保持されない。その
ため、ポリプロピレン系樹脂を発泡させることにより、
内部気泡状態が均一であり、かつ気泡径の小さい低密度
の発泡体をうることが困難であった。このように低密度
で断熱性能に優れるポリプロピレン系樹脂からなる発泡
体を得ることは従来から困難であることが知られてい
る。このような困難性を克服する試みとして、近年、特
開平６−９０８号公報にはドローダウン性が６０ｍ／分
以下である無架橋ＰＰを基材樹脂とする厚さ１．２〜３
０ｍｍの発泡シートと該発泡シートの片面に積層された
プロピレンフイルムまたはシートからなる積層発泡シー
トについて開示されている、また特開平１０−０２４５
４０号公報には厚み１〜７ｍｍの板状ポリプロピレン系
樹脂発泡体の少なくとも片面に積層された厚み０．３〜
３ｍｍのポリオレフィン系樹脂発泡シートからなる積層
板が開示されている。しかしながらこれらはいずれも積
層工程を要するために製造工程が複雑となる問題があ
る。このように、簡易な製造方法により、ポリプロピレ
ン系樹脂からなる断熱性能に優れたポリプロピレン系樹
脂からなる発泡体が未だ見出されていないのが現状であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低密度で断
熱特性に優れた、ポリプロピレン系樹脂を主成分とする
ポリプロピレン系樹脂からなる発泡体を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリプロピレ
ン系樹脂と発泡剤からなる混合物を押出機内で溶融混練
し、低圧領域に吐出させて製造される１枚押し出し発泡
体であって、該発泡体の厚みが少なくとも２層以上に分
割された多層構造であることを特徴とするポリプロピレ
ン系樹脂を５０重量％以上含有するポリプロピレン系樹
脂からなる発泡体に関する（請求項１）。

【０００５】ポリプロピレン系樹脂が２３０℃における
メルトテンションが５ｇ以上である請求項１記載のポリ
プロピレン系樹脂からなる発泡体に関する（請求項
２）。

【０００６】ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン
樹脂、スチレン、イソプレン、１，３−ブタジエンから
選ばれる少なくとも１種の単量体、及びラジカル重合開
始剤を、ラジカル重合開始剤が分解する温度以上で溶融
混練させて得られる改質ポリプロピレン系樹脂である請
求項１記載のポリプロピレン系樹脂からなる発泡体に関
する（請求項３）。

【０００７】平均温度２０℃における熱伝導率が０．０
４０Ｗ／ｍ・Ｋ（０．０３４ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）以
下である請求項１記載のポリプロピレン系樹脂からなる
発泡体に関する（請求項４）。

【０００８】

【発明の実施の形態】我々は、鋭意検討した結果、１枚
押し出しで製造された発泡体であって、該発泡体の厚み
が分割された多層構造のポリプロピレン系樹脂からなる
発泡体は、著しく断熱特性に優れることを見出した。従
来、断熱特性に優れる１枚押し出しで製造された多層構
造を特徴とするポリプロピレン系樹脂からなる発泡体は
まったく知られておらず、驚くべきことである。

【０００９】本発明の発泡体は、厚みが少なくとも２層
以上に分割された多層構造である。

【００１０】該多層構造体の厚みを分割する層は、周辺
の気泡より厚み方向が小さい気泡が収束した発泡層であ
ってもよいし、微細気泡が破泡して融着した非発泡層で
あってもよい。

【００１１】本発明における発泡体の密度は５０〜１０
ｋｇ／ｍ³である。より好ましくは３０〜１５ｋｇ／ｍ³
である。

【００１２】独立気泡率は３０％以上である。より好ま
しくは５０％以上である。

【００１３】平均気泡径は２．０ｍｍ以下である。より
好ましくは１．５ｍｍ以下である。

【００１４】発泡体の厚みは１０ｍｍ以上、より好まし
くは２０ｍｍ以上である。

【００１５】ポリプロピレン系樹脂としては特に制限は
ないが、好ましくは２３０℃でのメルトテンションが５
ｇ以上あるポリプロピレン系樹脂を使用すべきである。

【００１６】２３０℃でのメルトテンションが５ｇ以上
あるポリプロピレン系樹脂としては、たとえば線状のポ
リプロピレン樹脂に放射線を照射するまたは線状のポリ
プロピレン樹脂、ラジカル重合開始剤、単量体を溶融混
合するなどの方法により得られる分岐構造あるいは高分
子量成分を含有するポリプロピレン系樹脂が挙げられ
る。これらのなかでは線状ポリプロピレン樹脂、ラジカ
ル重合開始剤および単量体を溶融混合して得られる改質
ポリプロピレン系樹脂が安価に製造できる点から好まし
い。

【００１７】前記単量体としてはスチレン単量体、イソ
プレン単量体および１，３−ブタジエン単量体を単独で
も組み合わせて使用してもよい。

【００１８】前記の溶融混練の装置としては、ロール、
コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸
押出機、２軸押出機などの混練機、２軸表面更新機、２
軸多円板装置などの横型攪拌機またはダブルヘリカルリ
ボン攪拌機などの縦型攪拌機など高分子材料を適宜の温
度に加熱しえ、適宜の剪断応力を与えながら混練しうる
装置があげられる。これらのうち、とくに単軸または２
軸押出機が生産性の点から好ましい。

【００１９】前述のようにして、本発明における改質ポ
リプロピレン系樹脂を製造することができる。

【００２０】改質ポリプロピレン系樹脂には必要に応じ
て高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどのポリ
オレフィン系樹脂、ポリスチレン、スチレンアクリロニ
トリル共重合体などのポリスチレン系樹脂、エチレンプ
ロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムなどのオ
レフィン系エラストマー、スチレンブタジエンゴム、ス
チレンブタジエンスチレンゴム、スチレンエチレンプロ
ピレンゴムなどのスチレン系エラストマーを単独あるい
は２種以上を少なくとも改質ポリプロピレン系樹脂が５
０重量％以上となる範囲で添加してもよい。

【００２１】本発明の発泡体を製造する具体的な方法と
しては、たとえば改質ポリプロピレン系樹脂、必要に応
じて添加されるそのほかの添加材料と発泡剤からなる混
合物を押出機中で溶融混練し、該混合物を仕切板を通過
させて低圧下に吐出する方法、溶融させた状態の改質ポ
リプロピレン系樹脂、必要に応じて添加されるそのほか
の添加材料に発泡剤を添加または圧入し、該混合物を仕
切板を通過させて低圧下に吐出する方法などがあげられ
る。

【００２２】前記押出機は改質ポリプロピレン系樹脂を
溶融状態に加熱しえ、適宜の剪断応力を与えながら混練
しうる装置であれば特に制限はなく、単軸または二軸押
出機のいずれでもよい。またこれらの押出機を直列に二
段、三段、多段と組合わせて使用してもよい。特に改質
ポリプロピレン系樹脂と発泡剤の混合組成を均一にし、
かつ生産性の点から二段のタンデム型押出機がより好ま
しい。

【００２３】前記発泡剤としては、たとえばプロパン、
ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭
化水素類；シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキ
サンなどの脂環式炭化水素類；二酸化炭素、チッ素、空
気などの無機ガス；水などの１種または２種以上があげ
られる。

【００２４】前記発泡剤の添加量（混練量）は発泡剤の
種類および目標発泡倍率により異なるが、改質ポリプロ
ピレン系樹脂１００重量部に対して、２〜５０重量部の
範囲内にあることが好ましい。

【００２５】前記仕切板は、溶融混合物の流路断面内に
おいて厚み方向を少なくとも２分割できる構造にするこ
とが望ましい。

【００２６】前記仕切板の形状は特に制限されるもので
なく、板状のものであっても、ブレーカプレートのよう
に小孔を収束させたものであってもよい。

【００２７】前記仕切板は溶融混合物の流路内に設ける
ことが望ましく、溶融樹脂が吐出される吐出口に近い位
置に設けることが望ましい。

【００２８】仕切板の位置は吐出口から５から５００ｍ
ｍ、より好ましくは５０から３００ｍｍである。

【００２９】また、発泡体の気泡径を適宜の大きさにコ
ントロールするために、必要に応じて、重炭酸ソーダ−
クエン酸またはタルク、マイカなどの発泡核剤を併用し
てもよい。必要に応じて用いられる該発泡核剤の添加量
は、通常、改質ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対
して、０．０１〜５重量部であることが好ましい。

【００３０】本発明における発泡体は断熱特性に優れた
低密度の発泡体であり、断熱材としてきわめて有用なも
のである。

【００３１】

【実施例】つぎに本発明を実施例に基づき詳細に説明す
るが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものでは
ない。なお、実施例および比較例で用いた評価方法を以
下にまとめて示す。 （メルトテンション）東洋精機製メルトテンションテス
ターを用い、口径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、流入角４５度
のオリフィスから２３０℃に加熱したポリプロピレン系
樹脂を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度でキャピラリーから押出
し、該押出物をキャピラリー出口から３５ｃｍ離れた張
力検出用プーリ−を通過させて１ｍ／ｍｉｎの速度から
４０ｍ／ｍｉｎ²の加速度で加速させながら巻き取り、
該押出物が切断されるまでの引取りに要する張力を測定
する。 （熱伝導率の測定）表皮部を除いた２００×２００×２
０ｍｍの成形体を切り出しＪＩＳＡ１４１２に従い測定
した。熱伝導率測定装置（英弘精機製：ＨＣ−０７２）
を使用し、測定条件は２５０ｋｇ／ｍ²荷重下で平均温
度が２０℃での熱伝導率を測定した。 （独立気泡率）ＡＳＴＭ Ｄ−２８５６に記載の方法に
準じエアピクノメータにより測定した （平均気泡径） 平均気泡径：発泡体中央部の厚み方向（ＨＤ）、幅方向
（ＴＤ）、押出方向（ＭＤ）の直線上の気泡弦長を測定
し、１．６２６を掛け３方向の平均値。

【００３２】気泡径＝１．６２６×直線上の気泡弦長 （実施例１）エチレンランダムポリプロピレン（グラン
ドポリマー（株）製のハイポールＢ２３０、ＭＦＲ０．
５ｇ、エチレン含有量３ｗｔ％、２３０℃でのメルトテ
ンション４ｇ）１００重量部、ラジカル重合開始剤とし
て１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−
トリメチルシクロヘキサン（日本油脂（株）製、パーヘ
キサ３Ｍ、１分間半減期温度１４７℃）０．５重量部、
安定剤（チバガイギー社製イルガノックスＢ２２５）
０．２重量部、ブレンドオイル（越谷化成（株）製のス
ーパーイーズ）０．０５重量部からなる配合物をスーパ
ーフロータで攪拌混合した。該混合物を計量フィーダを
使用して５０ｋｇ／ｈｒとなるように４４ｍｍ二軸押出
機ホッパー口に投入し、イソプレンが１．２５ｋｇ／ｈ
ｒとなるように付属の液送ポンプ（日機装（株）製のダ
イアフラム：型式Ｃ２２Ｘ−０８Ｆ−１４Ｄ１Ｄ、吐出
圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2）を使用して押出機シリンダー
中途からイソプレン約２．５重量部を圧入した。イソプ
レン圧入前を１８０℃、圧入後を２００℃に設定して回
転数１５０ｒｐｍで該混合物を押出し、２３０℃でのメ
ルトテンションが８ｇである改質ポリプロピレン樹脂を
作製した。得られた改質ポリプロピレン樹脂８５重量
部、ポリスチレン樹脂（旭化成（株）社製、スタイロン
Ｇ９３０５、ＭＦＲ１．５）１５重量部、スチレン−エ
チレン−プロピレンブロック共重合体（クラレ（株）社
製、セプトン２１０４、ＭＦＲ０．４）５重量部にマイ
カパウダー（ＹＡＭＡＧＵＣＨＩ ＭＩＣＡ ＰＯＷＤ
ＥＲ（株）製のマイカＡ２１Ｓ）０．３重量部、ブレン
ドオイル（越谷化成（株）製のスーパーイーズ）０．１
重量部を添加してリボンブレンダーで混合した。ついで
６５−９０ｍｍφタンデム型押出機に供給し、第１段押
出機（６５ｍｍφ）の回転数を８０ｒｐｍ，温度２００
℃に設定し該混合物を溶融させたのち、発泡剤としてイ
ソブタンを改質ポリプロピレン樹脂とポリスチレン樹脂
の合計１００重量部に対し１２重量部圧入混合した。次
に回転数８ｒｐｍ、温度１４０℃に設定された第２段押
出機（９０ｍｍφ）に該混合物を送給する。さらに回転
数７ｒｐｍ、温度１４２℃に調温された長さ１．５ｍ、
内径１５５ｍｍφの冷却機に送給し冷却混合機内で１０
分間滞留させた。次に吐出口から１００ｍｍ手前に設け
られた流路断面の厚み方向を５分割する４枚の板状の仕
切板を通過させ、吐出量５０ｋｇ／ｈｒで幅５０ｍｍ、
ダイギャップ３ｍｍ、ランド長２５ｍｍのスリットダイ
スから該混合物を吐出させ、発泡体を得た。得られた発
泡体は厚み方向が５層に分割された多層構造の１枚押し
出し発泡体であった。

【００３３】（実施例２）実施例１で改質ポリプロピレ
ン樹脂のみを使用したほかは実施例１と同じ。

【００３４】（実施例３）実施例１の仕切板を１枚にし
た他は実施例１と同じ。

【００３５】（比較例１）仕切板を使用しない他は実施
例１と同じ。

【００３６】（比較例２）ポリプロピレン系樹脂を改質
せずに使用した他は実施例１と同じ。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】 実施例で示した多層構造の発泡体は、比較例で示した発
泡体と比較して、熱伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下
となり、より断熱性が改善されることがわかる。

【００４１】

【発明の効果】本発明はポリプロピレン系樹脂と発泡剤
からなる混合物を押出機内で溶融混練し、低圧領域に吐
出させて製造される１枚押し出し発泡体であって、該発
泡体の厚みが少なくとも２層以上に分割された多層構造
であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂を５０重
量％以上含有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡体
に関する。本発明の発泡体は平均温度２０℃における熱
伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下と断熱特性に優れて
おり、建築物の壁、床間仕切などの構造材、断熱材とし
てきわめて有用なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA24 AA24D AA25B AA32 AA32B AC32 BA35 BA36 BA37 BA39 CC05X DA02 DA03 DA07 DA12 DA15 DA32 DA50 DA59 4F100 AK04J AK07A AK07B AK07J AK12A AK12B AK12J AK28A AK28B AK29A AK29B AK64A AK64B AL02A AL02B AL06A AL06B BA02 BA16 CA01A CA01B DJ01A DJ01B EH17A EH17B GB08 JA06A JA06B JA15 JJ01 JJ02 YY00 YY00A YY00B 4F207 AA04F AA11 AA11C AA13F AA46F AB02 AE02 AG03 AG20 AH48 KA11 KB22 KF01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリプロピレン系樹脂と発泡剤からなる
   混合物を押出機内で溶融混練し、低圧領域に吐出させて
   製造される１枚押し出し発泡体であって、該発泡体の厚
   みが少なくとも２層以上に分割された多層構造であるこ
   とを特徴とするポリプロピレン系樹脂を５０重量％以上
   含有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡体。
2. 【請求項２】 ポリプロピレン系樹脂が２３０℃におけ
   るメルトテンションが５ｇ以上である請求項１記載のポ
   リプロピレン系樹脂からなる発泡体。
3. 【請求項３】 ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレ
   ン樹脂、スチレン、イソプレン、１，３−ブタジエンか
   ら選ばれる少なくとも１種の単量体、及びラジカル重合
   開始剤を、ラジカル重合開始剤が分解する温度以上で溶
   融混練させて得られる改質ポリプロピレン系樹脂である
   請求項１記載のポリプロピレン系樹脂からなる発泡体。
4. 【請求項４】 平均温度２０℃における熱伝導率が０．
   ０４０Ｗ／ｍ・Ｋ（０．０３４ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）
   以下である請求項１記載のポリプロピレン系樹脂からな
   る発泡体。