JP2003049019A - ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子およびそれを用いた型内発泡成形体 - Google Patents

ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子およびそれを用いた型内発泡成形体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、成形時ポリプロピレン粉による金
型の汚染を抑制し、さらに、振動による摩擦で包装した
製品を傷つけることなく且つ粉の発生も抑制する型内発
泡成形体を得ることができるポリプロピレン系樹脂予備
発泡粒子を提供することを目的とする。 【解決手段】 発泡成形体の製造において、ポリプロピ
レン系樹脂に脂肪族アミド化合物を含む樹脂組成物から
なるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、断熱材、緩衝包
材、通箱、車のバンパー用芯材に用いられるポリプロピ
レン系樹脂予備発泡粒子、および、前記粒子を用いたポ
リプロピレン系樹脂型内発泡成形体に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリプロピレンの型内発泡成形体は、ポ
リスチレンの型内発泡成形体と比較して、耐薬品性、耐
熱性、圧縮後の歪回復率に優れており、また、ポリエチ
レンの型内発泡成形体と比較しても、耐熱性、圧縮強度
に優れているので、緩衝包装材、通箱、車のバンパー用
芯材などに広く用いられている。
【0003】しかしながら、一般的にポリプロピレン系
樹脂は前記のような優れた特性を有する反面、ポリエチ
レン系樹脂と比較して固く脆いという欠点を有する。
【0004】このため、コンピューター、テレビなどの
電気製品に代表される合成樹脂ハウジングを有する製品
をポリプロピレン系樹脂発泡体で包装し輸送する際、振
動により製品表面を傷つけたり発泡体が削れてポリプロ
ピレン粉を発生するという問題がある。近年、とくに電
気製品などの多様化に伴い、製品表面にシボのあるも
の、色合が黒、灰色などの暗色系のものが増えてきてお
り、このような製品では、とくに前記の問題が顕著化し
ている。ここでいう合成樹脂ハウジングとは、ABS樹
脂、ABS/PCブレンド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などを基材樹脂
とするハウジングである。
【0005】また、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子
の製造においても、予備発泡粒子の輸送中に粒子と輸送
管内壁との摩擦、または輸送ブロアー内での機械的衝撃
により、ポリプロピレン粉が発生するという問題があ
る。とくにポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる
型内発泡成形において、前記ポリプロピレン粉が成形機
の金型、金型の蒸気スリットおよび配管内に付着汚染し
て蒸気の流れを阻害し、成形生産性の低下を引き起こす
原因となっている。
【0006】従来、発泡体が製品表面を傷つける問題を
解決する方法としては、電気製品などをまずポリエチレ
ン袋などで包装したのち、発泡体で包装する方法が取ら
れている。しかしながら、電気製品などを、まずポリエ
チレン袋などで包装したのち、発泡体で包装する方法で
は、工程が多くなり、また、ポリエチレン袋などのコス
トがかさむ問題がある。
【0007】ポリプロピレン粉の発生や粉による金型汚
染の問題を解決する方法としては、機械的にポリプロピ
レン粉を分離する方法、成形機金型を定期的に掃除する
方法が取られている。しかしながら、ポリプロピレン粉
を機械的に分離する方法では装置コストが高くなり、金
型を定期的に掃除する方法では生産性が大きく低下する
などの問題がある。
【0008】また、ポリプロピレン系樹脂に滑剤を添加
することにより予備発泡粒子と輸送管内壁との摩擦、型
内発泡体と製品の輸送中の振動による摩擦を減少させる
方法が考えられる。一般的にポリプロピレン系樹脂のス
リップ性を改良するために脂肪酸アミド化合物を添加す
る方法が知られている。その添加量は0.2〜0.5重
量部であり、多くても1重量部程度である。
【0009】ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の基材
樹脂に脂肪酸アミド化合物を添加する方法は、特許16
86282号公報、特開平8−59876号公報および
特開平11−209503号公報に開示されている。
【0010】特許1686282号公報においては、予
備発泡粒子のセル構造の均一微細化を目的に、エチレン
またはメチレンビス脂肪酸アミドを0.01〜2重量部
添加している。しかし、該予備発泡粒子およびそれを用
いた型内発泡成形体を用いても前記の問題は解決しな
い。
【0011】特開平8−59876号公報においては、
型内発泡成形体の二次加工性の改善を目的に、脂肪酸ア
ミド化合物を0.05〜2.0重量部および金属塩を
0.05〜3.0重量部添加している。しかし、該予備
発泡粒子およびそれを用いた型内発泡成形体を用いても
前記の問題は解決しない。
【0012】特開平11−209503号公報において
は、ポリオレフィン系樹脂発泡性粒子の発泡時の膨張
力、型内成形時の粒子の融着性、および、型内発泡成形
体の表面外観、緩衝性能、強靭性に優れた均一かつ大気
泡径のポリオレフィン系樹脂発泡性粒子の提供を目的
に、多価アルコール脂肪酸エステルおよび脂肪酸アミド
のいずれをも含む混合添加物を0.01〜4.0重量部
添加している(脂肪酸アミド化合物の添加量は特許請求
の範囲より0.08〜3.2重量部である)。該公開公
報の実施例は、ポリエチレン系樹脂の場合に限られてお
り、ポリエチレン系樹脂においては前記の問題は発生し
ない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリプロピ
レン系樹脂予備発泡粒子の製造において、粉の発生を抑
制し、ひいては型内発泡成形において金型などの汚染を
抑制することができ、さらに型内発泡成形が製品を傷つ
けず、ポリプロピレン粉の発生もおこさないことを目的
とする。本発明は、特定の脂肪酸アミドを含む予備発泡
粒子およびそれからなる型内発泡成形体を用いることに
より、前記課題を解決しうる。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ポ
リプロピレン系樹脂100重量部に対して、脂肪酸アミ
ド化合物2.5〜15重量部を含む樹脂組成物からなる
ポリプロピレン系予備発泡粒子に関する。
【0015】前記ポリプロピレン系予備発泡粒子におい
て、脂肪酸アミド化合物がエルカ酸アミド、オレイン酸
アミド、ステアリン酸アミドからなる群より選ばれた1
つ以上の脂肪酸アミド化合物であることが好ましい。
【0016】また、前記ポリプロピレン系予備発泡粒子
において、ポリプロピレン系樹脂のブテンの共重合比率
が10重量%以下であることが好ましい。
【0017】さらに、本発明は、前記ポリプロピレン系
樹脂予備発泡粒子からなるポリプロピレン系樹脂型内発
泡成形体、および、前記ポリプロピレン系樹脂型内発泡
成形体において、密度が10〜45g/リットルである
ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体に関する。
【0018】特開平8−59876号公報には、脂肪酸
アミドは発泡セルの気泡径を小さくするが、気泡径が小
さくなると、「欠け」や「割れ」が発生しやすいことが
記載されている。しかしながら、本発明では、脂肪酸ア
ミド化合物を多量に配合しても気泡径はそれ程小さくな
らない。
【0019】さらに、一般の発泡体では、基材樹脂に配
合した添加剤は、そのセル構造のため、表面にブリード
アウトするのに時間がかかり、添加剤が製品表面で働く
場合、効果が発現しにくいという問題がある。従来の型
内発泡成形体では、脂肪酸アミド化合物を少量しか添加
しないため、型内発泡成形体表面へのブリード量が少な
く、脂肪酸アミド化合物の潤性効果が充分に発現しなか
った。しかしながら、本発明では、脂肪酸アミド化合物
を大量に配合することにより、脂肪酸アミド化合物のブ
リード量を増加させ、潤性効果を発現させることが可能
である。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明のポリプロピレン系予備発
泡粒子は、基材樹脂としてポリプロピレンに脂肪酸アミ
ド化合物を含む。
【0021】脂肪酸アミド化合物としては、炭素数15
〜22の一級アミドが好ましく使用される。とくにエル
カ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミドが
用いられる。
【0022】前記脂肪酸アミド化合物の添加量は、ポリ
プロピレン系樹脂100重量部(以下、「部」と略す)
に対して、2.5〜15部、より好ましくは3.5〜1
5部、さらに好ましくは3.5〜10部、とくに好まし
くは4.0〜8.0部である。脂肪酸アミドの添加量が
2.5部未満では充分な製品に対する傷防止、粉発生の
抑制効果がえられず、15部をこえると、樹脂コストが
高くなり経済的に不利であるうえ、予備発泡用に押出機
でポリプロピレン系樹脂を小粒子に調整する際、吐出が
安定せず生産性が低下するという問題が発生する。
【0023】基材樹脂が脂肪酸アミド化合物を2.5〜
15部含有する予備発泡粒子を用いることにより、予備
発泡粒子の製造において粉の発生を抑制し、ひいては型
内発泡成形において金型などの汚染を抑制することがで
きる。また、前記予備発泡粒子からなる型内発泡成形体
を用いることにより、包装する製品を傷つけず、ポリプ
ロピレン粉の発生を抑制することができる。
【0024】本発明に使用するポリプロピレン系樹脂予
備発泡粒子の基材樹脂としては、たとえばプロピレンホ
モポリマー、エチレン−プロピレンランダムコポリマ
ー、エチレン−プロピレンブロックコポリマー、エチレ
ン−プロピレン−ブテンランダムターポリマー、プロピ
レン−塩素化ビニルコポリマー、プロピレン−ブテンコ
ポリマー、プロピレン−無水マレイン酸コポリマーなど
があげられ、立体規則性重合方法によって製造されたも
のが好ましい。これらは単独で用いても、また、2種以
上を混合して使用してもよい。これらの中でも、とくに
汎用性の高いエチレン−プロピレンランダムコポリマー
またはエチレン−プロピレン−ブテンランダムターポリ
マーを用いることが好ましい。なお、本発明にいうポリ
プロピレン系樹脂とは、プロピレンを80重量%以上重
合させたものをいう。
【0025】前記ポリプロピレン系樹脂において、ブテ
ンの共重合比率が10重量%以下であることが好まし
く、5重量%がより好ましい。ブテンの共重合比率が1
0重量%をこえる樹脂では、樹脂融点が低く、曲げ剛性
も低いため、発泡体が柔軟であり、ポリエチレン発泡体
に対するポリプロピレン発泡体の特性である耐熱性、高
強度が得られない傾向がある。
【0026】前記ポリプロピレン系樹脂は、MI(溶融
粘度)が0.1〜50g/10分、さらには0.3〜4
0g/10分であるものが好ましい。ポリプロピレン系
樹脂のMIが0.1g/10分未満になると、該樹脂の
発泡時の流動性がとぼしくなり、発泡が困難となり、5
0g/10分をこえると、該樹脂は逆に過度に高い流動
性を示し、高度に発泡しにくくなり、また発泡後に収縮
しやすくなる傾向が生じる。
【0027】これらのポリプロピレン系樹脂は、無架橋
の状態が好ましいが、パーオキサイドや放射線により架
橋させてもよい。またポリプロピレン系樹脂と混合使用
可能な他の熱可塑性樹脂、たとえば、低密度ポリエチレ
ン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブテ
ン、アイオノマーなどをプロピレン系樹脂の特性が失わ
れない範囲で混合使用してもよい。たとえば、低密度ポ
リエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリブテン、ア
イオノマーを併用する場合には、ポリプロピレン系樹脂
100部に対して20部以下、ポリスチレンを併用する
場合には10部以下が好ましい。
【0028】前記ポリプロピレン系樹脂は、通常、予備
発泡に利用されやすいように、あらかじめ押出機、ニー
ダー、バンバリミキサー、ロールなどを用いて溶融し、
円柱状、長球状、球状、立方体状、直方体状などのよう
な所望の粒子形状で、その粒子の平均粒径が0.1〜5
mm、好ましくは0.5〜3mmになるように成形加工
される。
【0029】本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒
子は、前記ポリプロピレン系樹脂に脂肪酸アミドを含む
樹脂組成物からの予備発泡粒子であるが、前記樹脂組成
物には、さらに必要に応じてフィラー、他の添加剤、た
とえば、安定剤、着色剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、
難燃剤などを加えてもよい。
【0030】本発明に係わるポリプロピレン系樹脂予備
発泡粒子を製造する方法は、とくに限定されないが、た
とえばドカン法(日本国特許庁1988年3月編、図説
IPC)や除圧発泡法(JH法)に代表されるように、
耐圧容器内で基材樹脂であるポリプロピレン系樹脂粒子
に発泡剤を含有させ、攪拌しながら水中に分散させ、加
圧下で樹脂の軟化点以上の温度まで加熱したのち、該水
分散物を低圧域に放出するなどの方法が利用されうる。
ドカン法は、小さな釜を用いて一瞬のうちに発泡させる
方法であり、除圧発泡法は、30分〜1時間かけて発泡
させる方法である。本発明では、除圧発泡法を用いるこ
とがより好ましい。
【0031】登録特許1686282号公報では、EP
S法、すなわち、あらかじめ発泡剤を含浸させたポリプ
ロピレン系樹脂粒子を水蒸気で加熱して、予備発泡粒子
を得る。この方法では、室温から140℃程度まで加熱
して発泡させるので、添加した脂肪酸アミド化合物は、
発泡初期は固体であり、発泡とともに溶け、造核剤とし
て働く。そのため、発泡セルの気泡径は400〜500
μmと大きい。
【0032】一方、JH法では、発泡前のスラリー温度
は140℃以上であり、添加した脂肪酸アミド化合物は
既に溶けており、発泡時に造核剤として働くことはな
い。その結果、通常の、たとえば、170〜270μm
の気泡径となる。
【0033】前記発泡剤としては、たとえば、プロパ
ン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水
素;シクロペンタン、シクロブタンなどの脂肪族環化水
素;トリクロロトリフルオロメタン、ジクロロジフルオ
ロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロ
トリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンクロ
ライド、エチルクロライドなどのハロゲン化炭化水素;
二酸化炭素、空気、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの無
機ガス;水などがあげられる。これらの発泡剤は単独で
用いてもよく、また、2種類以上を併用してもよい。
【0034】前記発泡剤の使用量に限定はなく、所望の
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡度に応じて適
宜使用すればよいが、通常その使用量はポリプロピレン
系樹脂粒子100部に対して5〜60部である。また、
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の嵩密度は10〜2
00g/リットルとすることが好ましい。
【0035】前記水分散物の調製に際しては、分散剤と
して、たとえば、第3リン酸カルシウム、塩基性炭酸マ
グネシウム、炭酸カルシウムなどや、分散助剤として、
少量の界面活性剤、たとえば、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ソーダ、n−パラフィンスルホン酸ソーダ、α−オ
レフィンスルホン酸ソーダなどが併用される。このよう
な分散剤や界面活性剤の使用量は、その種類や用いるポ
リプロピレン系樹脂粒子とその使用量によって異なる
が、通常、水100部に対して分散剤の場合で0.2〜
3部、界面活性剤の場合で0.001〜0.1部であ
る。
【0036】また、前記発泡剤を含有したポリプロピレ
ン系樹脂粒子は、水中での分散性を良好なものとするた
めに、通常、水100部に対して20〜100部添加さ
れるのが好ましい。
【0037】前記のようにして調製された水分散物は、
耐圧容器中、加圧下で発泡温度まで加熱されたのち、直
径2〜10mmの開孔オリフィスを通して低圧下に放出
され、ポリプロピレン系樹脂粒子が予備発泡されて、本
発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子が得られる。
前記耐圧容器には、とくに限定はなく、前記圧力および
温度に耐えられるものであれば、どのようなものでも使
用することができる。耐圧容器の具体例としては、たと
えばオートクレーブ型の耐圧容器があげられる。
【0038】本発明の予備発泡粒子から型内発泡成形体
をうる方法としては、日本国特公昭51−22951号
公報や特公平6−59694号公報などに記載されてい
るように、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を、閉鎖
しうるが密閉し得ない金型内に充填し、蒸気などで加熱
し、発泡粒子を相互に加熱融着させて型通りに成形する
方法が採用される。
【0039】このようにして得られた型内発泡体成形体
は、密度が10〜45g/リットル、さらには15〜3
5g/リットルであることが好ましい。型内発泡成形体
の密度が10g/リットル未満では、収縮率が大きく変
形しやすい傾向があり、45g/リットルをこえると、
緩衝用包材としては硬すぎる傾向がある。
【0040】本発明の型内発泡成形体は、製品を傷つけ
ず、ポリプロピレン粉の発生もおこさないので、合成樹
脂ハウジングを有する製品を輸送するための緩衝用包材
として有用である。
【0041】
【実施例】つぎに、本発明を実施例および比較例に基づ
き説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定され
るものではない。
【0042】なお、実施例および比較例における評価
は、下記の方法によって行なった。
【0043】(嵩密度)10000cm3のバケツを用
い、予備発泡粒子10000cm3の正確な重量W
(g)を求め、予備発泡粒子の嵩密度D(g/cm3
を次式から求める。
【0044】
【数1】
【0045】(融着率)成形体を破断させ、その断面を
観察し、断面の粒子の全個数に対する破断粒子数の割合
を求め、以下の基準で評価する。なお、成形体として満
足すべき融着率の水準は少なくとも60%である。
【0046】 ◎:破断粒子の割合が80%以上である。 ○:破断粒子の割合が60〜80%未満である。 ×:破断粒子の割合が60%未満通常である。
【0047】(予備発泡粒子の粉発生量)pH2の水溶
液で洗浄して粒子表面の分散剤を除去し乾燥した予備発
泡粒子500gを、粒子を循環できるように3mのプラ
スチック配管を付した羽根付きブロアー(Dayton
製、型式4C329、回転数3500rpm、羽根径3
1.75cm(12.5インチ))内で5分間循環させ
る。
【0048】循環させた予備発泡粒子のうち10gとエ
タノール100ミリリットルを蓋付きガラス容器内へ入
れ、30秒間上下に激しく振動させ表面の粉を洗い落と
す。このうちエタノール50ミリリットルを孔径5μm
のテフロン(登録商標)フィルターでろ過し、ろ過され
たポリプロピレン粉量W(mg)を定量して、下記式に
より発生したポリプロピレン粉発生量X(ppm)を求
め、以下の基準で評価する。
【0049】 ◎:ポリプロピレン粉発生量が100ppm以下であ
る。 ○:ポリプロピレン粉発生量が100〜250ppmで
ある。 △:ポリプロピレン粉発生量が250〜500ppmで
ある。 ×:ポリプロピレン粉発生量が500ppm以上であ
る。
【0050】
【数2】
【0051】(成形体の製品への影響)本体表面がシボ
付きABS樹脂であるコンピュターを型内発泡成形体で
包装し、ダンボール箱に入れる。ダンボール箱をIST
A−1C(ランダム振動法)の試験条件で振動させたの
ち、ABS樹脂表面状態を観察し、以下の基準で評価す
る。
【0052】 ◎:変化なし。 ○:若干白い跡が付く。 △:白い後が付く。 ×:白い後が付き、ポリプロピレン粉が発生している。
【0053】実施例1〜9および比較例1〜4 エチレン−プロピレンランダム共重合体(エチレン含有
率2.5%、MI=6.0g/10分、融点146℃)
100部と、脂肪酸アミドの表1に示す量とを混合し、
単軸押出機で混練したのち造粒し、樹脂粒子(1.8m
g/粒)を製造した。
【0054】該樹脂粒子100部およびイソブタン1
2.9部を、分散媒(パウダー状塩基性第3リン酸カル
シウム2部およびn−パラフィンスルホン酸ソーダ0.
05部を含む水300部)とともに10リットル耐圧容
器に仕込み、該容器内部を温度143.0℃に加熱し
た。ついで、容器内圧力をイソブタンを圧入して1.8
6MPaの発泡圧力に調整した。そののち、容器内圧力
をチッ素で保持しつつ、耐圧容器下部のバルブを開いて
水分散物を開孔径4.0mmのオリフィス板を通して大
気圧下に放出することによって、表1に記載の嵩密度を
有する予備発泡粒子を得た。
【0055】得られた予備発泡粒子を450mm×30
0mm×60mmの金型に充填し、予備発泡粒子同士を
圧力0.24MPaの水蒸気で10秒間加熱、融着さ
せ、表1に記載の特性を有する型内発泡成形体を得た。
【0056】各々の予備発泡粒子の型内発泡成形体につ
いて前記評価方法により物性評価した。その結果を表1
に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
【発明の効果】本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡
粒子を用いることにより成形時のポリプロピレン粉によ
る金型の汚染を抑制することができ、さらに該粒子から
なる型内発泡成形体を用いることで、輸送時、振動によ
る摩擦で包装した製品を傷つけることなく、かつ粉の発
生も抑制することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻田 哲也 アメリカ合衆国、77573 テキサス州、リ ーグ シティー、シグネチャー ポイント ドライブ 1 507 (72)発明者 山口 武馬 アメリカ合衆国、77058 テキサス州、ヒ ューストン、スペース センター ブール バード 19200 337 Fターム(参考) 4F074 AA24 AD13 BA32 BA33 BA34 BA35 BA36 BA37 BA39 BA40 BA53 BA84 CA35 CA38 CC04Y CC47 CC62 DA02 DA24 DA32 DA33 DA34 DA35

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリプロピレン系樹脂100重量部に対
    して、脂肪酸アミド化合物2.5〜15重量部を含む樹
    脂組成物からなるポリプロピレン系予備発泡粒子。
  2. 【請求項2】 前記脂肪酸アミド化合物が、エルカ酸ア
    ミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミドからなる
    群より選ばれた1つ以上の脂肪酸アミド化合物である請
    求項1記載のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子。
  3. 【請求項3】 前記ポリプロピレン系樹脂のブテンの共
    重合比率が10重量%以下である請求項1または2記載
    のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載のポリプロピ
    レン系樹脂予備発泡粒子からなるポリプロピレン系樹脂
    型内発泡成形体。
  5. 【請求項5】 密度が10〜45g/リットルである請
    求項4記載のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体。
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