JP2017066279A - 表面改質発泡性粒子、発泡粒子の製造方法及び発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリスチレン発泡成形体は、原料となる単量体がスチレンであるため、剛性は高いものの、回復性や反発性が低いことが知られている。そのため、繰り返し圧縮される用途や柔軟性が求められる用途では使用し難いという課題があった。
上記課題を解決すべく、特公平4−17977号公報(特許文献1)には、結晶性ポリアミドセグメント及びポリエーテルセグメントを有するブロック共重合体からなるアミド系エラストマー樹脂の架橋処理物からなる発泡性粒子から発泡粒子を介して発泡成形体を製造する方法が提案されている。この発泡成形体は、高度のゴム弾性を示すとされている。
かくして本発明によれば、アミド系エラストマーを基材樹脂として含む発泡性粒子と、前記発泡性粒子の表面に展着したポリアミドパウダーとから構成され、前記ポリアミドパウダーが、前記アミド系エラストマーのビカット軟化温度Tに対して、T−40〜T−5℃の融点を有し、前記発泡性粒子100重量部に対して、0.025〜3重量部含まれることを特徴とする表面改質発泡性粒子が提供される。
また、本発明によれば、上記表面改質発泡性粒子を発泡させて発泡粒子を得ることを特徴とする発泡粒子の製造方法が提供される。
更に、上記発泡粒子を型内発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とする発泡成形体の製造方法が提供される。
また、上記表面改質発泡性粒子を発泡粒子の製造に使用することで、発泡粒子の合着を抑制できる。
更に、上記発泡粒子を発泡成形体の製造に使用することで、ポリアミドパウダーを事前に除去する工程を経ずに、発泡成形体を製造できる。
(1)ポリアミドパウダーが、ポリεカプラミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリラウラミド(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、これらポリマーを構成する成分を含むアミド共重合体、これらアミド及び/又はアミド共重合体の混合物から選択される。
(2)ポリアミドパウダーが、150μm以下の平均粒子径を有する。
表面改質発泡性粒子は、アミド系エラストマーを基材樹脂として含む発泡性粒子と、発泡性粒子の表面に展着したポリアミドパウダーとから構成される。
アミド系エラストマーは、架橋していてもよく、非架橋であってもよい。本明細書において、非架橋とは、発泡性粒子のトルエンへの不溶なゲル分率が3.0重量%以下であることを意味する。また、架橋とはこのゲル分率が3.0重量%より多いことを意味する。
発泡性粒子の重量W1を測定する。次に、融点と同温度のトルエン100ミリリットル中に発泡性粒子を24時間に亘って浸漬する。
次に、トルエン中の残渣を80メッシュの金網を用いて濾過し、金網上に残った残渣を130℃にて1時間に亘って乾燥させて、金網上に残った残渣の重量W2を測定し、下記式に基づいて発泡性粒子のゲル分率を算出できる。
ゲル分率(重量%)=100×W2/W1
基材樹脂としては、非架橋のアミド系エラストマーが含まれていることが好ましい。
アミド系エラストマーは融点が120〜180℃であることが好ましい。融点が120℃を下回ると発泡後に常温に晒された時点で収縮することがある。180℃を超えると所望の発泡倍数への発泡が困難となることがある。融点は125〜175℃であることがより好ましい。
発泡性粒子には、本発明の効果を阻害しない範囲で、アミド系樹脂(エラストマーを除く)、ポリエーテル樹脂、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー等の他の樹脂が含まれていてもよい。他の樹脂は、公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂であってもよい。
非架橋のアミド系エラストマーには、ポリアミドブロック(ハードセグメント)とポリエーテルブロック(ソフトセグメント)とを有するコポリマーを使用できる。
ポリアミドブロックとしては、例えば、ポリεカプラミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリラウラミド(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリナノメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)等のポリアミド構造が挙げられる。ポリアミドブロックは、これらポリアミド構造を構成する単位の組み合わせでもよい。
ポリエーテルブロックとしては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、ポリテトラヒドロフラン(PTHF)等のポリエーテル構造が挙げられる。ポリエーテルブロックは、これらポリエーテル構造を構成する単位の組み合わせでもよい。
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックはランダムに分散していてもよい。
非架橋のアミド系エラストマーには、米国特許第4,331,786号明細書、米国特許第4,115,475号明細書、米国特許第4,195,015号明細書、米国特許第4,839,441号明細書、米国特許第4,864,014号明細書、米国特許第4,230,838号明細書及び米国特許第4,332,920号明細書に記載されたアミド系エラストマーも使用できる。
(i)ジアミン鎖端を有するポリアミドブロックとジカルボン酸鎖端を有するポリオキシアルキレンブロックとの共重縮合、
(ii)ポリエーテルジオールとよばれる脂肪族ジヒドロキシ化α,ω−ポリオキシアルキレン単位のシアノエチル化及び水素化で得られるジカルボン酸鎖端を有するポリアミド単位とジアミン鎖端を有するポリオキシアルキレン単位との共重縮合、
(iii)ジカルボン酸鎖端を有するポリアミド単位とポリエーテルジオールとの共重縮合(この場合に得られるものを特にポリエーテルエステルアミドとよんでいる)。
ジカルボン酸鎖端を有するポリアミドブロックを与える化合物としては、例えば、α,ω−アミノカルボン酸、ラクタム又はジカルボン酸の連鎖調節剤の存在下でのジカルボン酸とジアミンの縮合で得られる化合物が挙げられる。
(i)の共重縮合の場合、非架橋のアミド系エラストマーは、例えば、ポリエーテルジオールと、ラクタム(又はα,ω−アミノ酸)と、連鎖制限剤のジアシッドとを少量の水の存在下で反応させて得ることができる。非架橋のアミド系エラストマーは、種々の長さのポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを有していてもよく、更に各成分がランダムに反応することでポリマー鎖中に分散していてもよい。
発泡性粒子の形状は、特に限定されず、真球状、楕円球状(卵状)、円柱状、角柱状、ペレット状又はグラニュラー状等が挙げられる。
発泡性粒子の平均径Dは0.5〜1.5mmが好ましい。平均径が0.5mm未満の場合、発泡剤の保持性が低下して発泡性粒子の発泡性が低下することがある。1.5mmより大きいと、成形型内への発泡粒子の充填性が低下すると共に、板状の発泡成形体を製造する場合に発泡成形体の厚みを薄くできないことがある。
気泡調整剤としては、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸ビスアミド、高級脂肪酸塩、無機気泡核剤等が挙げられる。これら気泡調整剤は、複数種組み合わせてもよい。
高級脂肪酸アミドとしては、ステアリン酸アミド、12−ヒドロキシステアリン酸アミド等が挙げられる。
高級脂肪酸ビスアミドとしては、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビス−12−ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド等が挙げられる。
高級脂肪酸塩としては、ステアリン酸カルシウムが挙げられる。
無機気泡核剤としては、タルク、珪酸カルシウム、合成あるいは天然に産出される二酸化ケイ素等が挙げられる。
樹脂粒子は、他に、ヘキサブロモシクロドデカン、トリアリルイソシアヌレート6臭素化物等の難燃剤、カーボンブラック、酸化鉄、グラファイト等の着色剤等を含んでいてもよい。
合着防止剤としてのポリアミドパウダーは、主鎖中にアミド結合を有するポリマーの粉末であることが好ましい。その例としては、ポリεカプラミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリラウラミド(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、これらポリマーを構成する成分を含むアミド共重合体、これらアミド及び/又はアミド共重合体の混合物を挙げることができる。
ここで、展着とは、発泡性粒子に付着前のポリアミドパウダーが、発泡性粒子の表面に物理的又は化学的に付着することを意味する。
ポリアミドパウダーの平均粒子径は、発泡性粒子への展着を考えると150μm以下が望ましい。平均粒子径は5〜150μmがより好ましい。ポリアミドパウダーの形状は、特に限定されず、真球状、楕円球状(卵状)、円柱状、角柱状、ペレット状又はグラニュラー状等が挙げられる。
表面改質発泡性粒子は、アミド系エラストマーを含む樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を得る工程(含浸工程)と、発泡性粒子の表面にポリアミドパウダーを展着させる工程(展着工程)とを経て得ることができる。
(A)含浸工程
(a)樹脂粒子
樹脂粒子は、公知の製造方法及び製造設備を使用して得ることができる。
例えば、押出機から押し出されたアミド系エラストマーの溶融混練物を、水中カット、ストランドカット等により造粒することによって、樹脂粒子を製造できる。溶融混練時の温度、時間、圧力等は、使用原料及び製造設備に合わせて適宜設定できる。
溶融混練時の押出機内の溶融混練温度は、アミド系エラストマーが十分に軟化する温度である、170〜250℃が好ましく、200〜230℃がより好ましい。溶融混練温度とは、押出機ヘッド付近の溶融混練物流路の中心部温度を熱伝対式温度計で測定した押出機内部の溶融混練物の温度を意味する。
樹脂粒子は、その長さをL、平均径をDとした場合のL/Dが0.8〜3であることが好ましい。樹脂粒子のL/Dが0.8未満や3を超えている場合、成形型内への充填性が低下することがある。なお、樹脂粒子の長さLは、押出方向の長さをいい、平均径Dは長さLの方向に実質的に直交する樹脂粒子の切断面の直径をいう。
樹脂粒子の平均径Dは0.5〜1.5mmが好ましい。平均径が0.5mm未満の場合、発泡剤の保持性が低下して発泡性粒子の発泡性が低下することがある。1.5mmより大きいと、成形型内への発泡粒子の充填性が低下すると共に、板状の発泡成形体を製造する場合に発泡成形体の厚みを薄くできないことがある。
樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を製造する。なお、樹脂粒子に発泡剤を含浸させる要領としては、公知の要領を用い得る。例えば、オートクレーブ内に、樹脂粒子、分散剤及び水を供給して撹拌することによって、樹脂粒子を水中に分散させて分散液を製造し、この分散液中に発泡剤を圧入し、樹脂粒子中に発泡剤を含浸させる方法が挙げられる。
分散剤としては、特に限定されず、例えば、リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸ナトリウム、酸化マグネシウム、ハイドロキシアパタイト等の難水溶性無機物や、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような界面活性剤が挙げられる。
発泡剤としては、汎用のものが用いられ、例えば、空気、窒素及び二酸化炭素(炭酸ガス)等の無機ガス;プロパン、ブタン、ペンタン等の脂肪族炭化水素;ハロゲン化炭化水素が挙げられ、無機ガスが好ましい。なお、発泡剤は単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
樹脂粒子を圧力容器に入れる前の重量Xgを測定する。圧力容器内で、樹脂粒子に発泡剤を含浸させた後、圧力容器から含浸物を取り出した後の重量Ygを測定する。下記式により、樹脂粒子100重量部に対して含浸された発泡剤の含有量(含浸量)が求められる。
発泡剤の含有量(重量部)=((Y−X)/X)×100
樹脂粒子への発泡剤の含浸温度は、低いと、樹脂粒子に発泡剤を含浸させるのに要する時間が長くなって生産効率が低下することがある。また、高いと、樹脂粒子同士が融着して結合粒が発生することがある。含浸温度は、60〜120℃が好ましく、70〜110℃がより好ましい。発泡助剤(可塑剤)を、発泡剤と併用してもよい。発泡助剤(可塑剤)としては、アジピン酸ジイソブチル、トルエン、シクロヘキサン、エチルベンゼン等が挙げられる。
展着条件は、ポリアミドパウダーが発泡性粒子の表面に付着しさえすれば、特に限定されない。例えば、必要に応じて加熱しつつ撹拌機内で発泡性粒子とポリアミドパウダーとを混合することで、表面改質発泡性粒子を得ることができる。なお、展着量と撹拌機内へのポリアミドパウダーの添加量はほぼ同じである。
発泡粒子は、表面改質発泡性粒子を発泡させる発泡工程を経て得ることができる。発泡粒子は、その表面にポリアミドパウダー由来の成分を有している。
発泡工程では、表面改質発泡性粒子を発泡させて、発泡粒子を得ることができれば発泡温度、加熱媒体は特に限定されない。
なお、発泡前に、表面改質発泡性粒子の表面に、帯電防止剤を塗布してもよい。帯電防止剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、及びステアリン酸モノグリセリド等が挙げられる。
発泡粒子は、0.015〜0.5g/cm3の範囲の嵩密度を有する。嵩密度が0.015g/cm3未満の場合、得られる発泡成形体に収縮が発生して外観が良好とならずかつ発泡成形体の機械的強度が低下することがある。0.5g/cm3より大きい場合、発泡成形体の軽量性が低下することがある。好ましい嵩密度は、0.05〜0.1g/cm3である。
発泡粒子は、20〜320μmの平均気泡径を有することが好ましい。平均気泡径が20μm未満の場合、発泡成形体が収縮することがある。320μm以上の場合、成形体の外観の悪化や融着の不良を招くことがある。平均気泡径は20〜200μmであることがより好ましく、40〜150μmであることが更に好ましい。
発泡粒子は、クッションの充填材ではそのまま使用でき、また型内発泡させるための発泡成形体の原料として使用できる。発泡成形体の原料として用いられる場合、通常、発泡粒子を「予備発泡粒子」と称し、それを得るための発泡を「予備発泡」と称する。
発泡成形体は、発泡粒子を型内成形させて得られ、複数の発泡粒子の融着体から構成される。例えば、多数の小孔を有する閉鎖金型内に発泡粒子を充填し、加圧水蒸気で発泡粒子を加熱発泡させ、発泡粒子間の空隙を埋めると共に、発泡粒子を相互に融着させ、一体化させることにより得ることができる。その際、例えば、金型内への発泡粒子の充填量を調整する等して、発泡成形体の密度を調整できる。発泡成形体は、その表面及び発泡粒子の融着面にポリアミドパウダー由来の成分を有している。
発泡成形体は、0.015〜0.5g/cm3の密度を有するのが好ましい。この範囲であれば、圧縮永久歪と機械的物性とを良好なバランスで両立できる。また、発泡成形体の引張強さは、良好な機械的強度もたせるために0.5MPa以上が好ましい。
型内発泡は、ゲージ圧0.25MPaの水蒸気で20秒間加熱した際に、1.5〜4.0倍の2次発泡倍数を示す発泡粒子を用いて行われることが好ましい。この2次発泡倍数の範囲であれば、発泡粒子がより融着した発泡成形体を得ることができる。
更に、発泡粒子に不活性ガス又は空気(以下、不活性ガス等と称する)を含浸させて、発泡粒子の発泡力を向上させてもよい。発泡力を向上させることにより、型内成形時に発泡粒子同士の融着性が向上し、発泡成形体は更に優れた機械的強度を有する。なお、不活性ガスとしては、例えば、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。
発泡粒子に不活性ガスを含浸させた場合、発泡粒子をこのまま、金型内にて加熱、発泡させてもよいが、発泡粒子を金型内に充填する前に加熱、発泡させて、高発泡倍率の発泡粒子とした上で金型内に充填して加熱、発泡させてもよい。このような高発泡倍率の発泡粒子を用いることによって、高発泡倍率の発泡成形体を得ることができる。
本発明の発泡成形体は、例えば、工業分野、スポーツ用品、緩衝材、シートクッション、自動車部材等に用いることができる。特に圧縮永久歪の向上が求められる用途に用いることができる。
<融点>
JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」に記載されている方法で測定する。但し、サンプリング方法・温度条件に関しては以下のように行う。示差走査熱量計装置 DSC6220型(エスアイアイナノテクノロジー社製)を用いアルミニウム製測定容器の底に隙間のないよう試料を約6.5mg充填して、窒素ガス流量20mL/minのもと、30℃から−40℃まで降温した後10分間保持し、−40℃から220℃まで昇温(1st Heating)、10分間保持後220℃から−40℃まで降温(Cooling)、10分間保持後−40℃から220℃まで昇温(2nd Heating)した時のDSC曲線を得る。なお、全ての昇温・降温は速度10℃/minで行い、基準物質としてアルミナを用いる。本発明において、融点とは、装置付属の解析ソフトを用いて、2nd Heating過程にみられる最も大きい融解ピークのトップの温度を読みとった値である。
ビカット軟化温度はISO306:2004に準拠し、A50法で測定する。試験片に荷重10Nをかけ、伝熱媒体を昇温速度50℃/時で加熱し、針状圧子が試験片の表面から1mm進入したときの伝熱媒体の温度をビカット軟化温度とする。
ポリアミドパウダーの平均粒子径は、コールターMultisizerTM 3(ベックマン・コールター社製)により測定する。測定はベックマン・コールター社発行のMultisizerTM 3ユーザーズマニュアルに従って校正されたアパチャーを用いて実施するものとする。
なお、測定には細孔サイズが280μmのアパチャーを選択し、Current(アパチャー電流)は−3200、Gain(ゲイン)は1と設定する。
測定用試料は、ポリアミドパウダー0.1gを0.1重量%ノニオン性界面活性剤水溶液10m1中に、タッチミキサー(ヤマト科学社製、「TOUCHMIXER MT−31」)及び超音波洗浄器(ヴェルヴォクリーア社製、「ULTRASONICCLEANER VS−150」)を用いて分散させ、分散液としたものを使用する。測定中はビーカー内を気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、ポリアミドパウダーの粒子を10万個測定した時点で測定を終了する。ポリアミドパウダーの平均粒子径は、10万個の粒子の体積基準の粒度分布における算術平均である。
まず、発泡粒子を測定試料としてWg採取し、この測定試料をメスシリンダー内に自然落下させた後、メスシリンダーの底をたたいて試料の見掛け体積(V)cm3を一定にし、その重量と体積を測定し、下記式に基づいて発泡粒子の嵩密度を測定する。
嵩密度(g/cm3)=測定試料の重量(W)/測定試料の体積(V)
なお、嵩倍数は、嵩密度の逆数である。
発泡粒子約50gをロータップ型篩振とう機(飯田製作所社製)を用いて、篩目開き26.5mm、22.4mm、19.0mm、16.0mm、13.2mm、11.20mm、9.50mm、8.80mm、6.70mm、5.66mm、4.76mm、4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm、0.180mmのJIS標準篩で5分間分級する。篩網上の試料重量を測定し、その結果から得られた累積重量分布曲線を元にして累積重量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径とする。
合着量は3つ以上の発泡粒子が合着した粒子の量を合着量とする。予備発泡により作製した発泡粒子50gをロータップ型篩振とう機(飯田製作所社製)を用いて、篩目開き26.5mm、22.4mm、19.0mm、16.0mm、13.2mm、11.20mm、9.50mm、8.80mm、6.70mm、5.66mm、4.76mm、4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm、0.180mmのJIS標準篩で5分間分級する。篩網上の試料重量を測定し、投入した発泡粒子量(A)gと3つ以上の発泡粒子が合着した合着粒子が残った篩網上の発泡粒子量(B)gを測定し、以下の式で合着量を算出する。
合着量(重量%)=(B)/(A)×100
合着量は5重量%以下で良好として、5重量%より多い場合は不良とする。
厚み10mmの発泡成形体を用いて、JIS K6767:1999「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」に記載された引張試験により測定する。具体的には、テンシロン万能試験機UCT―10T(オリエンテック社製)、万能試験機データ処理(UTPS−237ソフトプレーン社製)を用いて、引張速度500mm/min、つかみ具間隔は100mm、試験片はダンベル形タイプ1(ISO1798規定)、厚み10mmで測定する。試験片の数は5個とし、試験片を温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で16時間以上状態調節した後、温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で測定を行う。引張強さTは次式により算出する。
T=F/W・t
F:破断にいたるまでの最大荷重(N)
W:試験片の幅(mm)
t:試験片の厚さ(mm)
<アミド系エラストマーの樹脂粒子の製造>
ナイロン12をハードセグメントとし、ポリテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするアミド系エラストマー(商品名「Pebax5533」、ビカット軟化温度142℃、アルケマ社製)100重量部と有機系気泡調整剤(商品名「花王ワックスEBFF」、花王社製)0.3重量部を単軸押出機に供給して溶融混練した。なお、単軸押出機内において、アミド系エラストマーを始めは180℃にて溶融混練した後に220℃まで昇温させながら溶融混練した。
続いて、溶融状態のアミド系エラストマーを冷却した後、単軸押出機の前端に取り付けたマルチノズル金型の各ノズルからアミド系エラストマーを押出した。なお、マルチノズル金型は、出口部の直径が0.7mmのノズルを40個有しており、ノズルの出口部は全て、マルチノズル金型の前端面に想定した、直径が139.5mmの仮想円上に等間隔毎に配設されていた。マルチノズル金型は220℃に保持されていた。
回転軸の後端部外周面には、4枚の回転刃が回転軸の周方向に等間隔毎に一体的に設けられており、各回転刃はマルチノズル金型の前端面に常時、接触した状態で仮想円上を移動するように構成されていた。
樹脂粒子の製造にあたっては、まず、マルチノズル金型に回転軸を取り付けずかつ冷却部材をマルチノズル金型から退避させておいた。この状態で、押出機から樹脂粒子を押出した。次に、マルチノズル金型に回転軸を取り付けかつ冷却部材を所定位置に配設した後、回転軸を回転させた。マルチノズル金型の前端面に配設した回転刃を3440rpmの回転数で回転させてあり、樹脂粒子をノズルの出口部の開口端において回転刃で切断して略球状のアミド系エラストマーの樹脂粒子を製造した。
樹脂粒子は、回転刃による切断応力によって外方あるいは前方に向かって飛ばされ、冷却部材の冷却ドラムの内面に沿って流れている冷却水に衝突して直ちに冷却された。
冷却された樹脂粒子は、冷却ドラムの排出口を通じて冷却水と共に排出された後、脱水機にて冷却水と分離された。得られた樹脂粒子は、粒子の長さが1.2〜1.7mmで、粒子の径が0.8〜0.9mmであった。
内容積5リットルの攪拌機付オートクレーブに樹脂粒子2.0kg、蒸留水1.7kg、ピロリン酸マグネシウム6.0g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.81gを入れ、320rpmの攪拌下で懸濁させた。その後、110℃まで昇温し、発泡剤であるブタン(イソブタン:ノルマルブタン=35:65(重量比))460gを圧入して110℃で3時間保持した後、20℃まで冷却して取り出し、洗浄、脱水、乾燥することで、発泡性粒子を得た。得られた発泡性粒子100重量部に対して、0.025重量部のポリアミドパウダー(アルケマ社製Platamid H2513)を発泡性粒子の表面全面に均一に展着することで表面改質発泡性粒子を得た。
<発泡粒子の作製>
表面改質発泡性粒子を容積量が50リットルである円筒型バッチ式加圧予備発泡機に投入し、蒸気により加熱することにより発泡粒子を得た。この発泡粒子の嵩密度は0.105g/cm3であり、合着量は5重量%であった。
発泡粒子を密閉容器内に入れ、この密閉容器内に窒素を0.5MPaの圧力で圧入して常温にて18時間に亘って放置して発泡粒子に窒素を含浸した。
窒素含浸後の発泡粒子を密閉容器から取り出し、3重量%のベンジルアルコール(BnOH)を発泡粒子表面に均一に塗布した後、成形型の400mm×300mm×30mmの大きさを有するキャビティ内に充填した。充填後、0.25MPaの水蒸気で35秒間発泡粒子を加熱成形することで発泡成形体を得た。発泡成形体の引張強さは、0.5MPa以上である、0.91MPaであった。
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.05重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は2重量%で、引張強さは0.89MPaであった。
(実施例3)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.1重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.83MPaであった。
(実施例4)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.15重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.83MPaであった。
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.25重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.81MPaであった。
(実施例6)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.5重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.86MPaであった。
(実施例7)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を1重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.95MPaであった。
(実施例8)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を3重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.89MPaであった。
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.25重量部、ポリアミドパウダー種をアルケマ社製Platamid M1757に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.55MPaであった。
(実施例10)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.25重量部、ポリアミドパウダー種をアルケマ社製Platamid H106に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.64MPaであった。
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダーを使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は20重量%で、引張強さは0.92MPaであった。
(比較例2)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.25重量部、ポリアミドパウダー種をアルケマ社製Platamid HX2544に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は0重量%で、引張強さは0.45MPaと低い値となった。
(比較例3)
発泡性粒子の作製で、ポリアミドパウダー展着量を0.01重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして発泡成形体を得た。発泡粒子の合着量は7重量%で、引張強さは0.92MPaであった。
発泡性粒子、発泡粒子及び発泡成形体の評価結果を表1に記載する。
比較例1及び3より、合着量を5重量%以下にするためには、ポリアミドパウダーの展着量が発泡性粒子100重量部に対して0.025重量部以上必要なことがわかる。比較例2より、ポリアミドパウダーの融点が、アミド系エラストマーのビカット軟化温度Tに対して、T−40℃未満になると、発泡成形体の引張強さが0.5MPa以下となることが分かる。
以上のように、発泡性粒子の表面に、アミド系エラストマーのビカット軟化温度Tに対して、融点がT−40〜T−5℃のポリアミドパウダーを、発泡性粒子100重量部に対して0.025〜3重量部展着することで、予備発泡時の発泡粒子同士の合着を防止できる表面改質発泡性粒子を提供できる。また、これを発泡した発泡粒子を型内成形することで、発泡粒同士の融着が良好な発泡成形体を提供できる。
Claims (5)
- アミド系エラストマーを基材樹脂として含む発泡性粒子と、前記発泡性粒子の表面に展着したポリアミドパウダーとから構成され、前記ポリアミドパウダーが、前記アミド系エラストマーのビカット軟化温度Tに対して、T−40〜T−5℃の融点を有し、前記発泡性粒子100重量部に対して、0.025〜3重量部含まれることを特徴とする表面改質発泡性粒子。
- 前記ポリアミドパウダーが、ポリεカプラミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリラウラミド(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、これらポリマーを構成する成分を含むアミド共重合体、これらアミド及び/又はアミド共重合体の混合物から選択される請求項1に記載の表面改質発泡性粒子。
- 前記ポリアミドパウダーが、150μm以下の平均粒子径を有する請求項1又は2に記載の表面改質発泡性粒子。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載の表面改質発泡性粒子を発泡させて発泡粒子を得ることを特徴とする発泡粒子の製造方法。
- 請求項4に記載の発泡粒子を型内発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とする発泡成形体の製造方法。
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