JP2008163128A - Polyolefin-based resin foamed body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車部品、建築材料などとして利用され、発泡後における変形を抑制することができると共に、硬度、収縮率等の機械的物性を向上させることができるポリオレフィン系樹脂発泡体に関するものである。 The present invention relates to a polyolefin-based resin foam that can be used, for example, as an automobile part, a building material, and the like, can suppress deformation after foaming, and can improve mechanical properties such as hardness and shrinkage. is there.
従来、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを架橋させる方法としては、化学架橋法、電子線架橋法、水架橋法などが知られており、その中でも有機シラン化合物を用いる水架橋法は化学架橋法や電子線架橋法に比べて大掛かりな架橋装置が不要であり、しかもシラングラフト量で架橋度を容易に調整できるという利点がある。そのような水架橋法として、直鎖状低密度ポリエチレンに、有機不飽和シラン化合物及び遊離ラジカル発生剤を溶融混合してなるシラングラフトポリエチレンとポリオレフィンとよりなる混合物に、熱分解時に水を発生する有機発泡剤を配合したシラン架橋発泡性ポリオレフィン樹脂組成物が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このシラン架橋発泡性ポリオレフィン樹脂組成物を加熱、発泡成形することにより、架橋発泡体が得られる。
ところが、特許文献1に記載されたシラン架橋発泡性ポリオレフィン樹脂組成物では、加熱、発泡成形する場合、発泡剤により生成する水の調整が難しく、過剰な水が生成しやすい。その場合、過剰に生成した水(水蒸気)が架橋発泡体のセル中に存在し、その水蒸気が架橋発泡体の冷却に伴って凝縮する。その結果、架橋発泡体は発泡後数時間で収縮によって大きく変形したり、柔軟性が大きくなり過ぎたりするという問題があった。 However, in the silane-crosslinking foamable polyolefin resin composition described in Patent Document 1, when heating and foam molding, it is difficult to adjust water generated by the foaming agent, and excessive water is easily generated. In that case, excessively generated water (water vapor) is present in the cells of the crosslinked foam, and the water vapor condenses as the crosslinked foam is cooled. As a result, there has been a problem that the crosslinked foam is greatly deformed by shrinkage within a few hours after foaming, or the flexibility becomes too large.
そこで、本発明の目的とするところは、発泡後における変形を抑制することができると共に、硬度、収縮率等の機械的物性を向上させることができるポリオレフィン系樹脂発泡体を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a polyolefin resin foam that can suppress deformation after foaming and can improve mechanical properties such as hardness and shrinkage.
上記の目的を達成するために、請求項1のポリオレフィン系樹脂発泡体は、シラングラフト化ポリオレフィンと、加熱により分解して発泡ガス及び水を生成する発泡剤と、吸水剤とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を混練し、加熱圧縮してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a polyolefin resin foam according to claim 1 is a polyolefin resin containing a silane-grafted polyolefin, a foaming agent that decomposes by heating to produce foaming gas and water, and a water absorbing agent. The resin composition is kneaded and heated and compressed.
請求項2のポリオレフィン系樹脂発泡体は、請求項1に係る発明において、前記シラングラフト化ポリオレフィンの溶融温度は、発泡剤の分解温度よりも低いものであることを特徴とする。 The polyolefin resin foam according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the melting temperature of the silane-grafted polyolefin is lower than the decomposition temperature of the foaming agent.
請求項3のポリオレフィン系樹脂発泡体は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記発泡剤は、炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする。
請求項4のポリオレフィン系樹脂発泡体は、請求項1から請求項3のいずれか一項に係る発明において、前記発泡剤の含有量は、シラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり10〜20質量部であることを特徴とする。
The polyolefin resin foam according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the foaming agent is sodium hydrogen carbonate.
The polyolefin resin foam according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the foaming agent is 10 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin. It is characterized by being.
請求項5のポリオレフィン系樹脂発泡体は、請求項1から請求項4のいずれか一項に係る発明において、前記吸水剤の含有量は、シラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり3〜10質量部であることを特徴とする。 The polyolefin resin foam according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the water absorbing agent is 3 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin. It is characterized by being.
請求項6のポリオレフィン系樹脂発泡体は、請求項1から請求項5のいずれか一項に係る発明において、前記加熱圧縮後の厚さは、10〜70mmであることを特徴とする。 The polyolefin resin foam according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness after the heat compression is 10 to 70 mm.
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項1のポリオレフィン系樹脂発泡体は、その原料であるポリオレフィン系樹脂組成物中に吸水剤が含まれていることから、加熱圧縮時に発泡剤の分解によって発泡ガスを発生するときに生成する過剰の水がその吸水剤に吸収される。このように、加熱圧縮によりポリオレフィン系樹脂が発泡したとき、生成した水がセル内から除かれるため、発泡後における変形を抑制することができると共に、硬度、収縮率等の機械的物性を向上させることができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
The polyolefin resin foam according to claim 1 contains a water-absorbing agent in the polyolefin resin composition that is a raw material thereof, so that an excessive amount is generated when foaming gas is generated by decomposition of the foaming agent during heat compression. Water is absorbed by the water absorbent. Thus, when the polyolefin resin is foamed by heat compression, the generated water is removed from the cell, so that deformation after foaming can be suppressed and mechanical properties such as hardness and shrinkage ratio are improved. be able to.
請求項2のポリオレフィン系樹脂発泡体においては、シラングラフト化ポリオレフィンの溶融温度が発泡剤の分解温度よりも低く設定されている。このため、請求項1に係る発明の効果に加えて、ポリオレフィン系樹脂組成物の混練時において、発泡剤が分解する前にシラングラフト化ポリオレフィンが溶融し、シラングラフト化ポリオレフィンに発泡剤及び吸水剤を良好に混和することができる。 In the polyolefin resin foam of claim 2, the melting temperature of the silane-grafted polyolefin is set lower than the decomposition temperature of the foaming agent. For this reason, in addition to the effect of the invention according to claim 1, when kneading the polyolefin resin composition, the silane-grafted polyolefin is melted before the foaming agent is decomposed, and the foaming agent and the water-absorbing agent are added to the silane-grafted polyolefin. Can be mixed well.
請求項3のポリオレフィン系樹脂発泡体では、発泡剤が炭酸水素ナトリウムであるため、請求項1又は請求項2に係る発明の効果に加えて、加熱時に炭酸水素ナトリウムが容易に分解して発泡ガスとしての炭酸ガスと、水架橋を促進するための水蒸気とを生成することができる。 In the polyolefin resin foam of claim 3, since the foaming agent is sodium hydrogen carbonate, in addition to the effect of the invention according to claim 1 or 2, the sodium hydrogen carbonate is easily decomposed during heating to generate a foam gas. Carbon dioxide gas and water vapor for promoting water crosslinking can be generated.
請求項4のポリオレフィン系樹脂発泡体では、発泡剤の含有量がシラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり10〜20質量部であることから、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加えて、発泡剤の機能を発揮しつつ、水の生成量を抑制することができる。 In the polyolefin resin foam of Claim 4, since content of a foaming agent is 10-20 mass parts per 100 mass parts of silane grafted polyolefin, the effect of the invention which concerns on any one of Claims 1-3 In addition, the amount of water generated can be suppressed while the function of the foaming agent is exhibited.
請求項5のポリオレフィン系樹脂発泡体では、吸水剤の含有量がシラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり3〜10質量部であることから、請求項1から請求項4のいずれかに係る発明の効果に加え、発泡後に生成した過剰の水を効果的に吸収することができる。 In the polyolefin resin foam of Claim 5, since content of a water absorbing agent is 3-10 mass parts per 100 mass parts of silane grafted polyolefin, the effect of the invention which concerns on any one of Claims 1-4 In addition, excess water produced after foaming can be effectively absorbed.
請求項6のポリオレフィン系樹脂発泡体では、加熱圧縮後の厚さが10〜70mmであり、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の効果に加えて、厚板状のポリオレフィン系樹脂発泡体を得ることができる。 The polyolefin resin foam of claim 6 has a thickness after heating and compression of 10 to 70 mm. In addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 5, a thick plate-like polyolefin resin A foam can be obtained.
以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態におけるポリオレフィン系樹脂発泡体(以下、単に発泡体ともいう)は、次のようにして得られるものである。すなわち、ポリオレフィン系樹脂発泡体は、シラングラフト化ポリオレフィンと、加熱により分解して発泡ガス及び水を生成する発泡剤と、吸水剤とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を混練し、加熱圧縮してなるものである。シラングラフト化ポリオレフィンは発泡剤により生成する発泡ガスによって発泡すると共に、同じく発泡剤により生成する水によって架橋し、発泡体中に架橋構造が形成される。この場合、発泡剤により生成した過剰の水は、吸水剤によって吸収され、発泡反応及び架橋反応が円滑に進行する。ポリオレフィン系樹脂組成物には、上記各成分のほか、必要に応じて架橋剤、架橋触媒、無機充填剤、整泡剤、難燃剤、安定剤、着色剤、可塑剤等のその他の添加剤を常法に従って配合することができる。
In the following, embodiments that are considered to be the best of the present invention will be described in detail.
The polyolefin-based resin foam in the present embodiment (hereinafter also simply referred to as a foam) is obtained as follows. That is, a polyolefin resin foam is prepared by kneading a polyolefin resin composition containing a silane-grafted polyolefin, a foaming agent that decomposes by heating to generate foaming gas and water, and a water absorbing agent, It will be. The silane-grafted polyolefin is foamed by the foaming gas generated by the foaming agent, and is also crosslinked by water generated by the foaming agent to form a crosslinked structure in the foam. In this case, excess water generated by the foaming agent is absorbed by the water absorbing agent, and the foaming reaction and the crosslinking reaction proceed smoothly. In addition to the above components, the polyolefin resin composition contains other additives such as a crosslinking agent, a crosslinking catalyst, an inorganic filler, a foam stabilizer, a flame retardant, a stabilizer, a colorant, and a plasticizer as necessary. It can mix | blend according to a conventional method.
まず、発泡体の原料について順次説明する。
(シラングラフト化ポリオレフィン)
シラングラフト化ポリオレフィンは、ポリオレフィン系樹脂に対し、有機不飽和シラン化合物及びラジカル発生剤を溶融、混合することにより、グラフト化反応させて得られるものである。従って、シラングラフト化ポリオレフィンは、ポリオレフィン系樹脂を幹成分とし、シラン化合物を枝成分とするグラフト共重合体である。
First, the raw material of a foam is demonstrated one by one.
(Silane-grafted polyolefin)
The silane-grafted polyolefin is obtained by subjecting a polyolefin resin to a grafting reaction by melting and mixing an organic unsaturated silane compound and a radical generator. Therefore, the silane-grafted polyolefin is a graft copolymer having a polyolefin resin as a main component and a silane compound as a branch component.
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリオレフィンの単独重合体のほかオレフィン及びそれと共重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。ポリオレフィンの単独重合体としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。ポリオレフィンの共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−プロピレン共重合樹脂、エチレン−ブテン共重合樹脂、エチレン−アクリル酸エステル(メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル等、エステルの含有量は45モル%以下)共重合樹脂、又はそれらの塩素化物(塩素含有量45モル%以下)、或いはポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂との混合物等が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は、1種又は2種以上が適宜選択して用いられる。 Examples of the polyolefin resin include a homopolymer of polyolefin and a copolymer of olefin and a monomer copolymerizable therewith. Examples of the polyolefin homopolymer include polyethylene resin and polypropylene resin. Examples of polyolefin copolymers include ethylene-vinyl acetate copolymer resins, ethylene-propylene copolymer resins, ethylene-butene copolymer resins, ethylene-acrylate esters (methyl esters, ethyl esters, propyl esters, butyl esters, etc. Of 45 mol% or less) copolymer resins, or chlorinated products thereof (chlorine content of 45 mol% or less), or a mixture with polyethylene resin or polypropylene resin. One or more of these polyolefin resins are appropriately selected and used.
有機不飽和シラン化合物としては、例えば次の化学式(1)で表される化合物が用いられる。
RR1SiX2 ・・・(1)
但し、Rは1価のオレフィン系不飽和炭化水素基、R1は不飽和炭化水素以外の1価の炭化水素基及びXは加水分解可能な有機基を表す。R1とXとは同じであってもよい。
As the organic unsaturated silane compound, for example, a compound represented by the following chemical formula (1) is used.
RR 1 SiX 2 (1)
However, R represents a monovalent olefinic unsaturated hydrocarbon group, R 1 represents a monovalent hydrocarbon group other than the unsaturated hydrocarbon, and X represents a hydrolyzable organic group. R 1 and X may be the same.
有機不飽和シラン化合物として具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン等が挙げられる。この有機不飽和シラン化合物の配合量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部当たり通常0.1〜5質量部である。 Specific examples of the organic unsaturated silane compound include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltributoxysilane, allyltrimethoxysilane, and allyltriethoxysilane. The amount of the organic unsaturated silane compound is usually 0.1 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the polyolefin resin.
前記ラジカル発生剤は、グラフト化反応の開始剤として作用するもので、種々の有機過酸化物が用いられる。そのような有機過酸化物としては、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシピバレート等が挙げられる。このラジカル発生剤の配合量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部当たり通常0.01〜0.5質量部である。 The radical generator acts as an initiator for the grafting reaction, and various organic peroxides are used. Such organic peroxides include di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, di-benzoyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane, t -Butyl peroxypivalate etc. are mentioned. The amount of the radical generator is usually 0.01 to 0.5 parts by mass per 100 parts by mass of the polyolefin resin.
グラフト化反応のための溶融、混合は、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、タンブラーミキサー等の混合機で混合後、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機で混練することにより行われる。ここで、シラングラフト化ポリオレフィンの溶融温度は、発泡剤の分解温度よりも低いものであることが好ましい。この場合、グラフト化反応のための溶融、混合時に発泡剤が分解することなく、ポリオレフィン系樹脂、有機不飽和シラン化合物及びラジカル発生剤の溶融、混合を良好に行うことができる。
(発泡剤)
発泡剤は、加熱圧縮時に分解して発泡ガス及び水を生成する化合物である。係る発泡剤としては炭酸水素ナトリウム(重曹、NaHCO3、分解温度150℃)、炭酸アンモニウム(分解温度120℃)、4,4´−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH、分解温度150〜160℃)等が用いられる。従って、例えば炭酸水素ナトリウムの分解温度はシラングラフト化ポリオレフィン溶融温度(通常90〜120℃)以上で、加熱圧縮時(発泡時)における加熱温度(通常130〜160℃)以下である。すなわち、炭酸水素ナトリウムは、シラングラフト化ポリオレフィンの溶融、混合時には分解せず、発泡時の加熱によって分解が始まり、下記に示す反応式に基づいて炭酸ナトリウムに変化すると共に、炭酸ガスと水蒸気とを発生する。
Melting and mixing for the grafting reaction are performed by mixing with a mixer such as a Henschel mixer, ribbon blender, or tumbler mixer, and then kneading with a kneader such as an extruder, kneader, or Banbury mixer. Here, the melting temperature of the silane-grafted polyolefin is preferably lower than the decomposition temperature of the foaming agent. In this case, the polyolefin resin, the organic unsaturated silane compound and the radical generator can be melted and mixed well without melting the foaming agent during melting and mixing for the grafting reaction.
(Foaming agent)
A foaming agent is a compound which decomposes | disassembles at the time of heat compression, and produces | generates foaming gas and water. Such foaming agents include sodium hydrogen carbonate (bicarbonate, NaHCO 3 , decomposition temperature 150 ° C.), ammonium carbonate (decomposition temperature 120 ° C.), 4,4′-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide) (OBSH, decomposition temperature 150 to 160 ° C.). Etc. are used. Therefore, for example, the decomposition temperature of sodium hydrogen carbonate is not less than the silane-grafted polyolefin melting temperature (usually 90 to 120 ° C.) and not more than the heating temperature (usually 130 to 160 ° C.) at the time of heat compression (foaming). That is, sodium bicarbonate is not decomposed when the silane-grafted polyolefin is melted and mixed, but is decomposed by heating at the time of foaming, and is converted into sodium carbonate based on the reaction formula shown below. appear.
2NaHCO3 → Na2CO3+CO2+H2O
発泡剤の含有量は、シラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり10〜20質量部であることが好ましい。発泡剤の含有量が10質量部より少ない場合には、十分な発泡ガス発生量が得られず、発泡体が硬くなる傾向を示して柔軟性が損なわれる結果を招き、好ましくない。その一方、20質量部より多い場合には、発泡剤による炭酸ガスの発生量が過剰となって発泡体が低密度となり、発泡体の形状保持性等が低下して好ましくない。
(吸水剤)
次に、吸水剤は、発泡剤の分解によって生成し、発泡体のセル内に存在する過剰な水を吸収するためのもので、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、吸水性無機多孔質物質、吸水性樹脂等が用いられる。アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物は、発泡剤の分解によって生成した水蒸気と反応して発泡体中の水分を吸収するものである。アルカリ金属の酸化物としては、酸化カリウム(K2O)、酸化セシウム(Cs2O)、酸化ナトリウム(Na2O)などが用いられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)などが用いられる。
2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
The foaming agent content is preferably 10 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin. When the content of the foaming agent is less than 10 parts by mass, a sufficient amount of foaming gas is not obtained, and the foam tends to become hard, resulting in a loss of flexibility, which is not preferable. On the other hand, when the amount is more than 20 parts by mass, the amount of carbon dioxide gas generated by the foaming agent becomes excessive, the foam becomes low density, and the shape retaining property of the foam is deteriorated.
(Water absorbing agent)
Next, the water-absorbing agent is produced by the decomposition of the foaming agent and absorbs excess water present in the cells of the foam. The oxide of alkali metal or alkaline earth metal, water-absorbing inorganic porous material Substances, water-absorbing resins, etc. are used. Alkali metal or alkaline earth metal oxides react with water vapor generated by the decomposition of the foaming agent to absorb moisture in the foam. As the oxide of the alkali metal, potassium oxide (K 2 O), cesium oxide (Cs 2 O), sodium oxide (Na 2 O), or the like is used. As the alkaline earth metal oxide, calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), or the like is used.
例えば、酸化カルシウムは水蒸気と次に示す化学式に従って反応し、水酸化カルシウムに変化する。
CaO+H2O → Ca(OH)2
前記吸水性無機多孔質物質は、多孔質であるが故に多数の細孔を有し、その細孔内に水蒸気を吸収(吸着)するものである。係る吸水性無機多孔質物質としては、ゼオライト、活性炭、珪藻土、シリカゲルなどが用いられる。ゼオライトは、結晶性アルミノ珪酸塩の一種であり、直径約0.1μmの微細孔を有し、約350(m2/g)の比表面積を有している。活性炭は、木炭、やし殻、褐炭などの原料に加熱水蒸気を作用させて活性化したものであり、10〜200Åの微細孔を有し、500〜2500(m2/g)の比表面積を有している。珪藻土は、珪藻の遺骸からなる珪酸質の堆積物であり、0.1〜0.2μmの微細孔を有している。シリカゲルは、珪酸の水和物で無定形のゲルであり、450〜700(m2/g)の比表面積を有している。これらの吸水性無機多孔質物質のうち、ゼオライト、活性炭又は珪藻土は吸水性が高く、入手も容易であることから好ましい。
For example, calcium oxide reacts with water vapor according to the following chemical formula, and changes to calcium hydroxide.
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
The water-absorbing inorganic porous material has a large number of pores because it is porous, and absorbs (adsorbs) water vapor in the pores. As the water-absorbing inorganic porous material, zeolite, activated carbon, diatomaceous earth, silica gel or the like is used. Zeolite is a kind of crystalline aluminosilicate having fine pores with a diameter of about 0.1 μm and a specific surface area of about 350 (m 2 / g). Activated carbon is activated by the action of heated steam on raw materials such as charcoal, coconut husk and lignite, has 10 to 200 micron pores, and has a specific surface area of 500 to 2500 (m 2 / g). Have. Diatomaceous earth is a siliceous deposit made of diatom remains and has fine pores of 0.1 to 0.2 μm. Silica gel is an amorphous gel made of silicic acid hydrate and has a specific surface area of 450 to 700 (m 2 / g). Of these water-absorbing inorganic porous materials, zeolite, activated carbon or diatomaceous earth is preferable because it has high water absorption and is easily available.
前記吸水性樹脂は、架橋構造(三次元網目構造)を有する親水性樹脂であり、粒状又は粉状の形態で使用される。吸水性樹脂としては、その吸水倍率が高いものほど吸水性樹脂の含有量が少なくて済むため好ましい。吸水性樹脂の吸水倍率は10〜1000倍(g/g)程度まで存在するが、通常10〜500倍である。吸水性樹脂として具体的には、ノニオン型のポリアルキレンオキサイド系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アニオン型のポリアクリル酸塩系樹脂、イソブチレン−無水マレイン酸系共重合樹脂、アニオン型のポリアクリル酸塩系樹脂、カチオン型のポリ(メタ)アクリロイルオキシエチル四級アンモニウム塩系樹脂、架橋型ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。吸水性樹脂の選定は、その吸水倍率、ポリオレフィン系樹脂に対する相溶性(分散性)、粒子の形態などを考慮して行われる。 The water-absorbent resin is a hydrophilic resin having a cross-linked structure (three-dimensional network structure) and is used in a granular or powder form. As the water-absorbing resin, those having a higher water absorption ratio are preferable because the content of the water-absorbing resin is small. The water absorption capacity of the water absorbent resin exists up to about 10 to 1000 times (g / g), but is usually 10 to 500 times. Specific examples of water-absorbing resins include nonionic polyalkylene oxide resins, acrylamide resins, anionic polyacrylate resins, isobutylene-maleic anhydride copolymer resins, anionic polyacrylate resins. Examples thereof include resins, cationic poly (meth) acryloyloxyethyl quaternary ammonium salt resins, and crosslinked sodium polyacrylate. The water-absorbent resin is selected in consideration of its water absorption magnification, compatibility (dispersibility) with polyolefin resin, particle morphology, and the like.
この吸水性樹脂を前記原料中に配合する場合には、吸水性樹脂の吸水能力すなわち吸水倍率と含有量との積に基づいて吸水性樹脂の含有量が決定される。すなわち、吸水性樹脂の吸水能力が小さい場合にはその含有量を増加させる必要があり、吸水能力が大きい場合にはその含有量を減少させることができる。その吸水能力は、20〜1300質量部であることが好ましい。 When this water-absorbing resin is blended in the raw material, the water-absorbing resin content is determined based on the water-absorbing capacity of the water-absorbing resin, that is, the product of the water absorption ratio and the content. That is, when the water absorption capacity of the water absorbent resin is small, the content needs to be increased, and when the water absorption capacity is large, the content can be decreased. The water absorption capacity is preferably 20 to 1300 parts by mass.
この吸水剤の含有量は、シラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり3〜10質量部であることが好ましい。係る吸水剤の含有量が3質量部より少ない場合には、発泡体中の水蒸気の吸収が不足し、残存した水蒸気が冷却して水になるため体積減少を招き、発泡体が変形する。その一方、吸水剤の含有量が10質量部より多い場合には、吸水剤の含有量が過剰で、ポリオレフィン系樹脂組成物の粘度が高くなってその発泡が阻害される原因となり、発泡が困難になる。
(架橋剤)
ポリオレフィン系樹脂発泡体に架橋構造を形成して所定の硬さや強度を保持するため、ポリオレフィン系樹脂組成物には架橋剤を配合することができる。係る架橋剤としては、ポリオレフィン系樹脂の流動開始温度以上の分解温度を有するもので、加熱により分解され、遊離ラジカルを発生してポリオレフィン系樹脂に架橋結合を生ぜしめる有機過酸化物が用いられる。有機過酸化物として具体的には、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)−n−ブチルバレエート、α,α´−ジ(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、1,3−ビス−t−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン等が挙げられる。架橋剤の含有量は、シラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり通常0.1〜10質量部である。
(無機充填剤)
無機充填剤は、発泡体を所望の硬さにするとともに、発泡体中のセルの大きさ(セル径)を無機充填剤の粒子径に基づいて微細なものにするために配合される。この無機充填剤を配合することにより、シラングラフト化ポリオレフィンと無機充填剤との間に界面が形成され、そこに界面張力が生じ、その部分がセル核となる。従って、無機充填剤の平均粒子径は100〜200μmであることが好ましい。無機充填剤としては特に限定されないが、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等が用いられる。無機充填剤の含有量は、シラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり5〜100質量部であることが好ましい。
(ポリオレフィン系樹脂発泡体の製造)
次に、ポリオレフィン系樹脂発泡体は、上述したポリオレフィン系樹脂組成物を混練した後、例えば発泡型内に注入し、加熱圧縮して発泡させることによって製造される。その際、加熱後速やかに発泡剤が分解して発泡ガスを発生することで発泡が開始され、その粘性が次第に高くなると共に発泡が継続され、独立気泡構造を有する発泡体が形成される。
The water-absorbing agent content is preferably 3 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin. When the content of the water-absorbing agent is less than 3 parts by mass, the absorption of water vapor in the foam is insufficient, and the remaining water vapor is cooled to become water, resulting in a volume reduction and deformation of the foam. On the other hand, when the content of the water-absorbing agent is more than 10 parts by mass, the content of the water-absorbing agent is excessive, the viscosity of the polyolefin resin composition becomes high and the foaming is hindered, and foaming is difficult. become.
(Crosslinking agent)
In order to form a crosslinked structure in the polyolefin resin foam and maintain a predetermined hardness and strength, a crosslinking agent can be blended in the polyolefin resin composition. As such a cross-linking agent, an organic peroxide having a decomposition temperature equal to or higher than the flow starting temperature of the polyolefin resin and decomposed by heating to generate free radicals to cause cross-linking in the polyolefin resin is used. Specific examples of the organic peroxide include dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 4,4-di (t-butylperoxy) -n- Examples include butyl valerate, α, α′-di (t-butylperoxy-m-isopropyl) benzene, 1,3-bis-t-butylperoxyisopropylbenzene, and the like. The content of the crosslinking agent is usually 0.1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin.
(Inorganic filler)
The inorganic filler is blended to make the foam a desired hardness and to make the size of the cells (cell diameter) in the foam finer based on the particle diameter of the inorganic filler. By blending this inorganic filler, an interface is formed between the silane-grafted polyolefin and the inorganic filler, where an interfacial tension is generated, and that portion becomes a cell nucleus. Therefore, the average particle size of the inorganic filler is preferably 100 to 200 μm. Although it does not specifically limit as an inorganic filler, A calcium carbonate, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, etc. are used. The content of the inorganic filler is preferably 5 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin.
(Manufacture of polyolefin resin foam)
Next, the polyolefin-based resin foam is produced by kneading the above-described polyolefin-based resin composition and then injecting it into, for example, a foaming mold, and heating and compressing to foam. At that time, the foaming agent is quickly decomposed after heating to generate foaming gas, and foaming is started. The foaming gradually increases and the foaming is continued to form a foam having an closed cell structure.
ポリオレフィン系樹脂組成物を発泡させるに際し、1段発泡法及び2段発泡法のいずれも採用される。1段発泡法は、ポリオレフィン系樹脂組成物を発泡型に充填し、加熱及び圧縮(加圧)して発泡剤及び必要により架橋剤を分解し、その後除圧することにより、一度に所望の見掛け密度に膨張させる方法である。2段発泡法は、1段発泡法で得られる中間発泡体を常圧で加熱し、2段発泡させて、所望の見掛け密度を有する最終発泡体を得る方法である。1段発泡法では、装置が簡易で操作手順も容易であるが、得られる発泡体の硬さが比較的高くなる傾向を示す。一方、2段発泡法では、装置が複雑で操作手順も難しくなりやすいが、2段階に分けて順次発泡させるため、発泡時に割れ、空洞の形成等が生じ難く、高発泡の場合に適している。どちらの発泡法を採用するかは、発泡倍率、発泡体の品質、用途等によって適宜決定される。 When foaming the polyolefin-based resin composition, both the one-stage foaming method and the two-stage foaming method are employed. In the one-stage foaming method, a polyolefin resin composition is filled into a foaming mold, heated and compressed (pressurized) to decompose the foaming agent and, if necessary, the cross-linking agent, and then depressurized, so that a desired apparent density is obtained at a time. It is a method of inflating. The two-stage foaming method is a method in which an intermediate foam obtained by the one-stage foaming method is heated at normal pressure and foamed in two stages to obtain a final foam having a desired apparent density. In the one-stage foaming method, the apparatus is simple and the operation procedure is easy, but the hardness of the obtained foam tends to be relatively high. On the other hand, in the two-stage foaming method, the apparatus is complicated and the operation procedure tends to be difficult. However, since the foaming is performed in two stages, it is difficult to form cracks and cavities during foaming and is suitable for high foaming. . Which foaming method is adopted is appropriately determined depending on the foaming ratio, the quality of the foam, the application, and the like.
前記加熱圧縮過程で発生する水蒸気は吸水剤に吸収されるが、その吸収が十分に行われないと冷却後に水蒸気が凝縮し水になって体積減少することで独立気泡発泡体内の内圧が低下し、発泡体が収縮する。そのため、発泡体の冷却後に再加熱し、水分を確実に除去することが望ましい。再加熱の条件は、例えば50〜120℃、3〜24時間であることが好ましい。 The water vapor generated in the heating and compression process is absorbed by the water-absorbing agent, but if the absorption is not performed sufficiently, the water vapor condenses after cooling and becomes water to reduce the volume, thereby reducing the internal pressure in the closed cell foam. The foam shrinks. Therefore, it is desirable to reheat the foam after cooling to reliably remove moisture. The reheating conditions are preferably 50 to 120 ° C. and 3 to 24 hours, for example.
上記のポリオレフィン系樹脂発泡体は、柔軟性が良く、低硬度なものであることが望ましく、従って発泡倍率が10〜20倍であることが好ましい。ここで、発泡倍率が10〜20倍であるということは、JIS K 6767−1:1995附属書Bに準拠して測定される見掛け密度が50〜100kg/m3(発泡倍率の逆数)であることを意味する。この発泡倍率が10倍未満の場合には、発泡体は硬くなって柔軟性に欠けるものとなり、緩衝材などとして使用するときに好ましくない。また、所望の形状とするために裁断、研磨、切削等の加工性に劣る。一方、20倍を越える場合には、発泡体が柔軟化され過ぎて形状が保持ができなくなるため好ましくない。
(作用)
さて、本実施形態の作用について説明すると、ポリオレフィン系樹脂発泡体は、シラングラフト化ポリオレフィンと、発泡剤と、吸水剤とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を混練し、加熱圧縮することにより得られる。このとき、発泡剤として例えば炭酸水素ナトリウムを使用すると、その熱分解により炭酸ガス及び水蒸気が生成し、シラングラフト化ポリオレフィンに多数の微細なセルが形成され、膨張して発泡体が形成される。同時に、シラングラフト化ポリオレフィンの架橋反応が水蒸気により発泡体の内部から促進され、発泡体に架橋構造が形成される。そして、使用されなかった過剰の水蒸気は発泡体中に分散されている吸水剤、例えば酸化カルシウムと反応して吸収される。従って、ポリオレフィン系樹脂発泡体のセル中の水蒸気が除かれて、セル内の圧力が保持され、発泡体が冷却されたときに水蒸気の凝縮に伴う収縮が回避される。
(実施形態の効果のまとめ)
・ 本実施形態におけるポリオレフィン系樹脂発泡体は、シラングラフト化ポリオレフィンと、発泡剤とに加えて吸水剤とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を混練し、加熱圧縮してなるものである。従って、加熱圧縮によりポリオレフィン系樹脂が発泡したとき、生成した過剰の水が除かれるため、発泡後における変形を抑制することができると共に、硬度、収縮率等の機械的物性を向上させることができる。よって、係るポリオレフィン系樹脂発泡体を自動車部品、建築材料等として好適に使用することができる。
The polyolefin resin foam is preferably flexible and low in hardness, and therefore preferably has a foaming ratio of 10 to 20 times. Here, the expansion ratio is 10 to 20 times means that the apparent density measured according to JIS K 6767-1: 1995 Annex B is 50 to 100 kg / m 3 (reciprocal of expansion ratio). Means that. When the expansion ratio is less than 10 times, the foam becomes hard and lacks flexibility, which is not preferable when used as a cushioning material or the like. Moreover, it is inferior in workability, such as cutting, grinding | polishing, and cutting, in order to make it a desired shape. On the other hand, if it exceeds 20 times, the foam is too soft and the shape cannot be maintained, which is not preferable.
(Function)
Now, the operation of the present embodiment will be described. The polyolefin resin foam is obtained by kneading and heat-compressing a polyolefin resin composition containing a silane-grafted polyolefin, a foaming agent, and a water absorbing agent. . At this time, for example, when sodium hydrogen carbonate is used as a foaming agent, carbon dioxide gas and water vapor are generated by thermal decomposition, and a large number of fine cells are formed in the silane-grafted polyolefin, which expands to form a foam. At the same time, the crosslinking reaction of the silane-grafted polyolefin is promoted from the inside of the foam by water vapor, and a crosslinked structure is formed in the foam. And the excess water vapor | steam which was not used reacts with the water absorbing agent currently disperse | distributed in the foam, for example, calcium oxide, and is absorbed. Therefore, the water vapor in the cell of the polyolefin resin foam is removed, the pressure in the cell is maintained, and the shrinkage accompanying the condensation of the water vapor is avoided when the foam is cooled.
(Summary of effects of embodiment)
The polyolefin resin foam in the present embodiment is obtained by kneading and heat-compressing a polyolefin resin composition containing a silane-grafted polyolefin and a water absorbing agent in addition to the foaming agent. Therefore, when the polyolefin-based resin is foamed by heat compression, the generated excess water is removed, so that deformation after foaming can be suppressed and mechanical properties such as hardness and shrinkage can be improved. . Therefore, the polyolefin resin foam can be suitably used as automobile parts, building materials, and the like.
・ 前記シラングラフト化ポリオレフィンの溶融温度が発泡剤の分解温度よりも低く設定されることにより、ポリオレフィン系樹脂組成物の混練時において、発泡剤が分解する前にシラングラフト化ポリオレフィンが溶融し、シラングラフト化ポリオレフィンに発泡剤及び吸水剤を良好に混和することができる。 -By setting the melting temperature of the silane-grafted polyolefin lower than the decomposition temperature of the foaming agent, the silane-grafted polyolefin is melted before the foaming agent is decomposed during kneading of the polyolefin resin composition, A foaming agent and a water-absorbing agent can be well mixed with the grafted polyolefin.
・ 発泡剤が炭酸水素ナトリウムであることにより、加熱時に炭酸水素ナトリウムが容易に分解して発泡ガスとしての炭酸ガスと、水架橋を促進するための水蒸気とを生成することができる。 -When the foaming agent is sodium hydrogen carbonate, the sodium hydrogen carbonate is easily decomposed during heating, and carbon dioxide gas as a foaming gas and water vapor for promoting water crosslinking can be generated.
・ 発泡剤の含有量がシラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり10〜20質量部であることにより、発泡剤の機能を発揮しつつ、水の生成量を抑制することができる。 -When the content of the foaming agent is 10 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the silane-grafted polyolefin, the amount of water generated can be suppressed while exhibiting the function of the foaming agent.
・ 吸水剤の含有量がシラングラフト化ポリオレフィン100質量部当たり3〜10質量部であることによって、発泡後に生成した過剰の水を効果的に吸収することができる。
・ 前記のように、発泡体の内部で生成した水蒸気により架橋反応を行うことができ、架橋が均一かつ十分に行われる結果、加熱圧縮後の厚さが10〜70mmという厚板状のポリオレフィン系樹脂発泡体を得ることができる。
-Excess water produced | generated after foaming can be absorbed effectively because content of a water absorbing agent is 3-10 mass parts per 100 mass parts of silane grafted polyolefin.
-As mentioned above, the cross-linking reaction can be performed with the water vapor generated inside the foam, and the cross-linking is performed uniformly and sufficiently. A resin foam can be obtained.
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に限定されるものではない。
(実施例1〜8及び比較例1)
まず、各実施例及び比較例で用いたポリオレフィン系樹脂発泡体の原料を以下に示す。
Hereinafter, the embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the scope of these examples.
(Examples 1-8 and Comparative Example 1)
First, the raw material of the polyolefin-type resin foam used by each Example and the comparative example is shown below.
シラングラフト化ポリオレフィン:ポリエチレン50質量%及びポリプロピレン50質量%の混合物に、ビニルトリメトキシシランをグラフト化したシラングラフト化ポリオレフィン、溶融温度は130℃
炭酸水素ナトリウム:重曹〔NaHCO3〕、分解温度は150℃、永和化成工業(株)製、セルボンFE−507
酸化カルシウム:ペースト状、近江化学工業(株)製、C.M.L.No.21
吸水性樹脂:架橋型ポリアクリル酸ナトリウム、三洋化成工業(株)製、サンフレッシュST−500MPSA
そして、表1に示す含有量で各実施例及び比較例に用いるポリオレフィン系樹脂発泡体の原料を用意した。表1における各成分の含有量は、質量部を表す。ここで、比較例1では、吸水剤を含まない例を示した。
Silane-grafted polyolefin: Silane-grafted polyolefin obtained by grafting vinyltrimethoxysilane to a mixture of 50% by mass of polyethylene and 50% by mass of polypropylene, melting temperature 130 ° C.
Sodium bicarbonate: sodium bicarbonate [NaHCO 3 ], decomposition temperature 150 ° C., manufactured by Eiwa Kasei Kogyo Co., Ltd., Cellbon FE-507
Calcium oxide: Paste, manufactured by Omi Chemical Co., Ltd., C.I. M.M. L. No. 21
Water-absorbent resin: cross-linked sodium polyacrylate, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., Sunfresh ST-500MPSA
And the raw material of the polyolefin-type resin foam used for each Example and a comparative example with the content shown in Table 1 was prepared. The content of each component in Table 1 represents parts by mass. Here, in the comparative example 1, the example which does not contain a water absorbing agent was shown.
次に、シラングラフト化ポリオレフィンを容積1Lのニーダー中に投入し、加熱、撹拌して溶融させた。その後、他の原料を投入し、混練して原料生地を得た。続いて、この原料生地を、100℃に加熱した二軸ミキシングロールにて混練して練り生地を得た。次いで、その練り生地約1kgを縦165mm、横165mm及び深さが30mmの金型内に投入し、実施例1〜5及び比較例1では155℃、40分、実施例6では155℃、50分の条件で加熱、加圧して発泡させることによりポリオレフィン系樹脂発泡体の原反を得た(1段発泡法)。金型内の圧力は、発泡時における発泡圧に抗し、発泡倍率が16〜18倍の発泡体を成形できるように設定した。そして、得られたポリオレフィン系樹脂発泡体の外観評価として、厚さ10mmにスライスしたものを24時間放置した後、その変形状態を目視にて観察した。さらに、見掛け密度、120℃収縮率及びアスカーC硬度を以下に示す測定方法により測定した。それらの結果を表1に示した。 Next, the silane-grafted polyolefin was put into a 1 L volume kneader and melted by heating and stirring. Thereafter, other raw materials were added and kneaded to obtain a raw material dough. Subsequently, this raw material dough was kneaded with a biaxial mixing roll heated to 100 ° C. to obtain a kneaded dough. Subsequently, about 1 kg of the kneaded dough was put into a mold having a length of 165 mm, a width of 165 mm, and a depth of 30 mm. In Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, 155 ° C., 40 minutes, in Example 6, 155 ° C., 50 The raw material of the polyolefin-based resin foam was obtained by heating and pressurizing under the conditions of minutes for foaming (one-stage foaming method). The pressure in the mold was set so as to resist the foaming pressure at the time of foaming and to form a foam having a foaming ratio of 16 to 18 times. And as an external appearance evaluation of the obtained polyolefin resin foam, what was sliced in thickness 10mm was left for 24 hours, Then, the deformation | transformation state was observed visually. Furthermore, the apparent density, 120 ° C. shrinkage, and Asker C hardness were measured by the following measuring methods. The results are shown in Table 1.
見掛け密度(kg/m3):JIS K6767に準拠して測定した。
120℃収縮率(%):発泡体を120℃に加熱したときの厚さの変化から収縮率を算出した。
Apparent density (kg / m 3 ): Measured according to JIS K6767.
120 ° C. Shrinkage (%): The shrinkage was calculated from the change in thickness when the foam was heated to 120 ° C.
アスカーC硬度:JIS K7312に準拠して測定した。 Asker C hardness: Measured according to JIS K7312.
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記吸水剤を複数種類使用し、発泡体のセル中に含まれる水蒸気の吸収量を調整することもできる。
In addition, the said embodiment can also be changed and actualized as follows.
-A plurality of the water-absorbing agents can be used to adjust the amount of water vapor absorbed in the foam cell.
・ シラングラフト化ポリオレフィンを複数種類用い、発泡体の物性を調整することもできる。
・ 各実施例において、ポリオレフィン系樹脂組成物には、シラングラフト化ポリオレフィンに加えて、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂を配合することもできる。
-Using multiple types of silane-grafted polyolefin, the physical properties of the foam can be adjusted.
-In each Example, polyolefin resin, such as a polyethylene resin and a polypropylene resin, can also be mix | blended with a polyolefin resin composition in addition to a silane grafted polyolefin.
・ ポリオレフィン系樹脂組成物には、架橋触媒としてスズオクトエート等のスズ系触媒を配合することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
-A tin-based catalyst such as tin octoate can also be blended with the polyolefin-based resin composition as a crosslinking catalyst.
Further, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be described below.
・ 前記吸水剤は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、吸水性無機多孔質物質又は吸水性樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のポリオレフィン系樹脂組成物。このように構成した場合、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加えて、吸水剤により過剰な水を効率良く吸収することができる。 The polyolefin according to any one of claims 1 to 6, wherein the water-absorbing agent is an oxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, a water-absorbing inorganic porous material, or a water-absorbing resin. -Based resin composition. When comprised in this way, in addition to the effect of the invention which concerns on any one of Claims 1-6, excess water can be efficiently absorbed with a water absorbing agent.
・ 前記ポリオレフィン系樹脂組成物の発泡倍率は、10〜20倍であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。この構成によれば、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加えて、発泡倍率が高く、柔軟性を向上させることができる。 The foaming ratio of the polyolefin resin composition is 10 to 20 times, and the polyolefin resin foam according to any one of claims 1 to 6. According to this configuration, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 6, the foaming ratio is high and the flexibility can be improved.
・ シラングラフト化ポリオレフィンと、加熱により分解して発泡ガス及び水を生成する発泡剤と、吸水剤とを含有することを特徴とするポリオレフィン系樹脂組成物。このように構成した場合、係るポリオレフィン系樹脂組成物を加熱圧縮することにより、発泡後における変形を抑制することができると共に、硬度、収縮率等の機械的物性を向上させることができる。 A polyolefin-based resin composition comprising a silane-grafted polyolefin, a foaming agent that decomposes by heating to generate foaming gas and water, and a water-absorbing agent. When comprised in this way, while compressing the polyolefin-type resin composition which concerns, it can suppress the deformation | transformation after foaming and can improve mechanical physical properties, such as hardness and a shrinkage | contraction rate.
・ シラングラフト化ポリオレフィンと、加熱により分解して発泡ガス及び水を生成する発泡剤と、吸水剤とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を混練した後、加熱圧縮することを特徴とするポリオレフィン系樹脂発泡体の製造方法。この製造方法によれば、発泡後における変形を抑制することができると共に、硬度、収縮率等の機械的物性に優れたポリオレフィン系樹脂発泡体を容易に製造することができる。 A polyolefin-based resin characterized by kneading a polyolefin-based resin composition containing a silane-grafted polyolefin, a foaming agent that decomposes by heating to generate foaming gas and water, and a water-absorbing agent, and then heat-compressing. A method for producing a foam. According to this production method, it is possible to suppress the deformation after foaming, and it is possible to easily produce a polyolefin resin foam excellent in mechanical properties such as hardness and shrinkage rate.
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