JP2009144122A - 発泡剤マスターバッチ - Google Patents
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- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
【課題】発泡剤の分散性に優れ、かつ発泡剤の濃度が高い発泡剤マスターバッチを提供すること。
【解決手段】ポリエチレン樹脂１００質量部に対して、粘度平均分子量３，０００以下のポリエチレンワックス５〜１５０質量部を配合してなるポリエチレン樹脂組成物（Ａ）２０〜８０質量部と発泡剤（Ｂ）８０〜２０質量部とを混練してなることを特徴とする発泡剤マスターバッチ。
【選択図】なし
【解決手段】ポリエチレン樹脂１００質量部に対して、粘度平均分子量３，０００以下のポリエチレンワックス５〜１５０質量部を配合してなるポリエチレン樹脂組成物（Ａ）２０〜８０質量部と発泡剤（Ｂ）８０〜２０質量部とを混練してなることを特徴とする発泡剤マスターバッチ。
【選択図】なし
Description
本発明は、気泡の分散性が良く安定した各種発泡成形体を得ることができる発泡剤マスターバッチに関する。
従来、フィルム、シート、射出成形物などの各種発泡体の成形を行う場合、樹脂ペレットに適当な発泡剤を混合して成形が行われているが、ここで使用する発泡剤粉末は、飛散しやすく、樹脂ペレットと混合しても、各種成形機に供給する間に、樹脂ペレットと発泡剤粉末とが分離しやすいため、混合物中における発泡剤の分散性が悪く、発泡成形体においては、発泡ムラなどを引き起こしやすい傾向がある。
そこで、予め樹脂ペレットと発泡剤粉末とを発泡剤の分解開始温度を下回る加工温度で混練し、ペレット化した発泡剤マスターバッチを作成する方法が行われている。
例えば、特許文献１では、担体樹脂として軟化点が１００℃以下の熱可塑性樹脂と熱膨張性マイクロカプセルとを混合して発泡剤マスターバッチを製造し、これを発泡成形に使用している。
特開２０００−１７１０３号公報
上記マスターバッチの製造においては、熱可塑性樹脂として軟化点が１００℃以下の樹脂を使用しているが、ポリエチレンなどの軟化点が１００℃以上の樹脂を担体樹脂ペレットとして使用すると、樹脂ペレットと発泡剤との混合物を混練する際に、発泡剤の分解開始温度を下回る温度で混合物を混練しても、樹脂ペレットに対する発泡剤の使用割合を増やすほど、また、発泡剤の分散性とマスターバッチの生産効率を上げる目的で、混練速度を上げるほど混練中のせん断などにより混練中に発泡剤の分解が起こるため、最終的に安定したマスターバッチと発泡成形体が得られないという課題があった。
従って本発明の目的は、発泡剤の分散性に優れ、かつ発泡剤の濃度が高い発泡剤マスターバッチを生産効率が良く安定して製造することである。
従って本発明の目的は、発泡剤の分散性に優れ、かつ発泡剤の濃度が高い発泡剤マスターバッチを生産効率が良く安定して製造することである。
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、ポリエチレン樹脂１００質量部に対して、粘度平均分子量３，０００以下のポリエチレンワックス５〜１５０質量部を配合してなるポリエチレン樹脂組成物（Ａ）２０〜８０質量部と発泡剤（Ｂ）８０〜２０質量部とを混練してなることを特徴とする発泡剤マスターバッチを提供する。ここで上記発泡剤は、無機系化学発泡剤、有機系化学発泡剤または熱膨張性マイクロカプセルであるが、好ましい発泡剤は、熱膨張性マイクロカプセルである。
本発明によれば、マスターバッチの製造の際に、軟化点が１００℃を超えるポリエチレン樹脂を担体樹脂として使用しても、比較的多量のポリエチレンワックスを併用することで、発泡剤の分散性とマスターバッチの生産効率を上げるために混練速度を上げても混練中のせん断などによる発泡剤の分解を抑えて、安定して製造することが可能となる。また、フィルム、シート、射出成形物などの各種発泡体の成形を行う場合、樹脂ペレットと発泡剤との混合時に発泡剤粉末の飛散性が解消され、取り扱い性が良くなり、該マスターバッチを使用することにより、成形物への発泡剤の分散性が向上するため、フィルム、シート、射出成形物などの安定した各種発泡成形体を提供することができる。
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。本発明の発泡剤マスターバッチの主成分は、担体樹脂としてのポリエチレン樹脂とポリエチレンワックスと発泡剤である。
担体樹脂として使用するポリエチレン樹脂は、通常の成形に使用されているポリエチレン樹脂であり、示差走査熱量計を用い、ＪＩＳＫ７１２１に準拠して測定した融点は１００℃超、１０１〜１４０℃であり、例えば、低密度ポリエチレンとして、商品名「ペトロセン２０２」（東ソー製）、直鎖状低密度ポリエチレンとして商品名「ノバテックＬＬ ＵＪ４８０」（日本ポリエチレン製）、高密度ポリエチレンとして商品名「ノバテックＨＤ ＨＪ５９０Ｎ（日本ポリエチレン製）などが挙げられる。
本発明で使用するポリエチレンワックスは、その粘度法による粘度平均分子量が３，０００以下である。ポリエチレンワックスの粘度平均分子量が３，０００を超えるとマスターバッチの製造の際の混練中にかかるせん断を低減する効果が十分に発揮されないため発泡剤の分解を抑えることが困難となる。好ましい粘度平均分子量は２，５００〜５００である。粘度平均分子量が５００未満では成形物の物性を損なう畏れがある。使用に適したポリエチレンワックスとしては、例えば、商品名「ハイワックス３２０Ｐ」（三井化学製）、商品名「ハイワックス１１０Ｐ」（三井化学製）、商品名「ハイワックスＮＬ１００」（三井化学製）などが挙げられる。
本発明で使用する発泡剤としては、無機系化学発泡剤、有機系化学発泡剤または熱膨張性マイクロカプセルが挙げられる。無機系化学発泡剤としては、例えば、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、無水硝酸ナトリウムなどが挙げられ、有機系化学発泡剤としては、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド、ベンゼンスルフォニルヒドラジド、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルフォニルヒドラジド）、アゾジカルボアミドなどが挙げられる。また、これらの発泡剤とともに、尿素系、有機酸系、金属塩系などの発泡助剤を併用してもよい。これらの発泡剤、発泡助剤は、それぞれ単独で又は二種以上を混合して使用することができる。
また、好ましい発泡剤としては、熱膨張性マイクロカプセルが挙げられる。熱膨張性マイクロカプセルとは、発泡剤（膨張剤）を内包しかつ熱可塑性樹脂を外殻成分とするものである。熱膨張性マイクロカプセルの外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリレート、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー、酢酸ビニルなどを構成成分として含むホモポリマーまたはコポリマーをはじめとする種々の熱可塑性樹脂が用いられる。この熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどの架橋剤で架橋または架橋可能にされていてもよい。
熱膨張性マイクロカプセルの重量平均粒径は、微小であれば広い範囲から選ばれるが、通常は２〜５０μｍ、好ましくは５〜４０μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍとすることが多い。また、熱膨張性マイクロカプセルは、膨張開始温度が１１５℃以上（好ましくは１２０℃以上）、最大膨張温度が１５０℃以上（好ましくは１６０℃以上）であることが特に望ましい。上限は、膨張開始温度が２００℃程度まで、最大膨張温度が２５０℃程度までである。このような熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えば、商品名「ダイフォームＨ１０００Ｄ」（大日精化工業（株）製）、商品名「マツモトマイクロスフェアー」（松本油脂製薬（株）製）、商品名「エクスパンセル」（エクスパンセル社製）などとして市場から入手して使用できる。
本発明の発泡剤マスターバッチは、上記の担体樹脂とワックスと発泡剤とを押出機、ロールなどの混練機により混練して得られる。なお、上記３種の材料を同時に混練してもよいが、担体樹脂とワックスとを最初に混練して樹脂組成物とし、次いで該樹脂組成物と発泡剤とを混練してもよい。
上記樹脂組成物については、ポリエチレン樹脂１００質量部に対してワックスを５〜１５０質量部、好ましくは５０〜１００質量部の割合で配合することが好ましい。ワックスの使用量が少な過ぎるとマスターバッチの製造の際の混練中にかかるせん断を低減する効果が十分に発揮されないため発泡剤の分解を抑えることが困難となる。一方、ワックスの使用量が多過ぎると発泡剤マスターバッチのコストアップとなり実用的ではない。
上記樹脂組成物（Ａ）と発泡剤（Ｂ）との質量配合割合は、Ａ：Ｂ＝２０〜８０：８０〜２０とする。発泡剤の使用量が少な過ぎるとフィルム、シート、射出成形物などの各種発泡体の成形を行う際の発泡剤マスターバッチの添加量が多くなりすぎるためコストアップにつながり実用的ではない。一方、発泡剤の使用量が多過ぎると樹脂組成物との混練を十分に行うことが困難になりマスターバッチの製造が困難となる。
以上の如くして得られる本発明の発泡剤マスターバッチの形状は、粉末、フレーク、ペレットなどのいずれの形状でもよいが、取扱上はペレット形状であることが好ましい。なお、本発明の発泡剤マスターバッチの製造にあたっては、上記必須成分に加えて、酸化防止剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、離型剤、染料や顔料などの着色剤、潤滑剤、可塑剤、結晶化促進剤、耐熱安定剤、耐候性安定剤、紫外線吸収剤、防錆剤、充填剤などの各種添加剤を加えることができる。
上記本発明の発泡剤マスターバッチは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、メタクリル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、アイオノマーなどの熱可塑性樹脂に加え、発泡成形に使用される。発泡剤マスターバッチと上記熱可塑性樹脂との配合割合は最終的に得られる製品の発泡倍率によって異なるが、一般的には熱可塑性樹脂１００質量部あたり約０．１〜２０質量部の範囲である。また、成形方法は、射出成形など従来公知の方法でよい。
以上の如くして得られる発泡体は、雑貨、車両内装材、天井、ドア、インスツルメントパネルなどの断熱材、緩衝材などとして有用である。
次に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、文中「部」または「％」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
実施例１
低密度ポリエチレン（商品名「ペトロセン２０２」、東ソー（株）製）１００部に対して、粘度平均分子量３，０００であるポリエチレンワックス（商品名「ハイワックス３２０Ｐ」、三井化学（株）製）１００部を配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に発泡剤（Ｂ）として、主成分が炭酸水素ナトリウムである無機発泡剤（商品名「ダイブローＮｏ．２」、大日精化工業（株）製）５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−１）を得た。
低密度ポリエチレン（商品名「ペトロセン２０２」、東ソー（株）製）１００部に対して、粘度平均分子量３，０００であるポリエチレンワックス（商品名「ハイワックス３２０Ｐ」、三井化学（株）製）１００部を配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に発泡剤（Ｂ）として、主成分が炭酸水素ナトリウムである無機発泡剤（商品名「ダイブローＮｏ．２」、大日精化工業（株）製）５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−１）を得た。
上記発泡剤マスターバッチ（１−１）３部とポリプロピレン樹脂（商品名「プライムポリプロＪ７０７Ｇ」、（株）プライムポリマー製）９７部とを混合後、射出成形機にて成形温度２１０℃で（縦）９０ｍｍ×（横）５０ｍｍ×（厚さ）６ｍｍの発泡成形板を作成した。
実施例２
実施例１と同じ低密度ポリエチレン１００部と粘度平均分子量１，０００のポリエチレンワックス（商品名「ハイワックス１１０Ｐ」、三井化学（株）製）１００部とを配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に発泡剤（Ｂ）として実施例１と同じ発泡剤５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−２）を得た。
実施例１と同じ低密度ポリエチレン１００部と粘度平均分子量１，０００のポリエチレンワックス（商品名「ハイワックス１１０Ｐ」、三井化学（株）製）１００部とを配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に発泡剤（Ｂ）として実施例１と同じ発泡剤５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−２）を得た。
上記発泡剤マスターバッチ（１−２）３部と実施例１と同じポリプロピレン樹脂９７部とを混合後、射出成形機にて成形温度２１０℃で（縦）９０ｍｍ×（横）５０ｍｍ×（厚さ）６ｍｍの発泡成形板を作成した。
実施例３
実施例１と同じ低密度ポリエチレン１００部と実施例１と同じポリエチレンワックス１００部とを配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に有機化学発泡剤（Ｂ）としてアゾジカルボアミド（商品名「ダイブローＡＣ．２０４０Ｌ」、大日精化工業（株）製）５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−３）を得た。
実施例１と同じ低密度ポリエチレン１００部と実施例１と同じポリエチレンワックス１００部とを配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に有機化学発泡剤（Ｂ）としてアゾジカルボアミド（商品名「ダイブローＡＣ．２０４０Ｌ」、大日精化工業（株）製）５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−３）を得た。
上記発泡剤マスターバッチ（１−３）３部と実施例１と同じポリプロピレン樹脂９７部とを混合後、射出成形機にて成形温度２１０℃で（縦）９０ｍｍ×（横）５０ｍｍ×（厚さ）６ｍｍの発泡成形板を作成した。
実施例４
実施例１と同じ低密度ポリエチレン１００部と実施例１と同じポリエチレンワックス１００部とを配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に発泡剤（Ｂ）として熱膨張性マイクロカプセル（商品名「ダイフォームＨ１０００Ｄ」、大日精化工業（株）製、発泡開始温度１５０℃、最大発泡温度２００℃）５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−４）を得た。
実施例１と同じ低密度ポリエチレン１００部と実施例１と同じポリエチレンワックス１００部とを配合し、溶融混練してポリエチレン樹脂組成物（Ａ）を得た。次に発泡剤（Ｂ）として熱膨張性マイクロカプセル（商品名「ダイフォームＨ１０００Ｄ」、大日精化工業（株）製、発泡開始温度１５０℃、最大発泡温度２００℃）５０部と上記樹脂組成物（Ａ）５０部とをシリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出し造粒してペレット化して、本発明の発泡剤マスターバッチ（１−４）を得た。
上記発泡剤マスターバッチ（１−４）３部と実施例１と同じポリプロピレン樹脂９７部とを混合後、射出成形機にて成形温度２１０℃で（縦）９０ｍｍ×（横）５０ｍｍ×（厚さ）６ｍｍの発泡成形板を作成した。
実施例５
実施例４におけるワックスの使用量を５部とした以外は実施例４と同様にして本発明の発泡剤マスターバッチ（１−５）を得、同様にして発泡成形板を作成した。配合の詳細は表１に記載の通りである。
実施例４におけるワックスの使用量を５部とした以外は実施例４と同様にして本発明の発泡剤マスターバッチ（１−５）を得、同様にして発泡成形板を作成した。配合の詳細は表１に記載の通りである。
比較例１
ポリエチレンワックスを使用しなかった以外は、実施例１と同様にして、シリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出しペレット化を行ったが、混練中に発泡剤の分解が起こり安定的に発泡剤マスターバッチ組成物を得ることは困難であった。従って、射出成形は行わなかった。
ポリエチレンワックスを使用しなかった以外は、実施例１と同様にして、シリンダー口径４０ｍｍの二軸押出機に供給して混練温度１１０℃で押出しペレット化を行ったが、混練中に発泡剤の分解が起こり安定的に発泡剤マスターバッチ組成物を得ることは困難であった。従って、射出成形は行わなかった。
比較例２
ポリエチレンワックスとして、粘度平均分子量４，０００であるポリエチレンワックス（商品名「ハイワックス４２０Ｐ」、三井化学（株）製）を使用した以外は実施例１と同様に行ったが、混練中に発泡剤の分解が起こり安定的に発泡剤マスターバッチ組成物を得ることは困難であった。従って、射出成形は行わなかった。
ポリエチレンワックスとして、粘度平均分子量４，０００であるポリエチレンワックス（商品名「ハイワックス４２０Ｐ」、三井化学（株）製）を使用した以外は実施例１と同様に行ったが、混練中に発泡剤の分解が起こり安定的に発泡剤マスターバッチ組成物を得ることは困難であった。従って、射出成形は行わなかった。
比較例３
実施例５におけるワックスの使用量を３部とした以外は実施例４と同様にして比較例の発泡剤マスターバッチを得たが、混練中に発泡剤の分解が起こり安定的に発泡剤マスターバッチ組成物を得ることは困難であった。従って、射出成形は行わなかった。配合の詳細は表１に記載の通りである。
実施例５におけるワックスの使用量を３部とした以外は実施例４と同様にして比較例の発泡剤マスターバッチを得たが、混練中に発泡剤の分解が起こり安定的に発泡剤マスターバッチ組成物を得ることは困難であった。従って、射出成形は行わなかった。配合の詳細は表１に記載の通りである。
以上の実施例および比較例の使用材料、それらの使用量（部）、発泡剤マスターバッチの加工性と、発泡成形品の発泡状態を観察したところ、下記表１の通りであった。
本発明によれば、マスターバッチの製造の際に、軟化点が１００℃を超えるポリエチレン樹脂を担体樹脂として使用しても、比較的多量のポリエチレンワックスを併用することで、樹脂ペレットと発泡剤との混合時に発泡剤粉末の飛散性が解消され、取り扱い性が良くなり、該マスターバッチを使用することにより、成形物への発泡剤の分散性が向上するため、フィルム、シート、射出成形物などの安定した各種発泡成形体を提供することができる。
Claims (2)
- ポリエチレン樹脂１００質量部に対して、粘度平均分子量３，０００以下のポリエチレンワックス５〜１５０質量部を配合してなるポリエチレン樹脂組成物（Ａ）２０〜８０質量部と発泡剤（Ｂ）８０〜２０質量部とを混練してなることを特徴とする発泡剤マスターバッチ。
- 発泡剤が、無機系化学発泡剤、有機系化学発泡剤または熱膨張性マイクロカプセルである請求項１に記載の発泡剤マスターバッチ。
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