JP2024033776A - ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体 - Google Patents

ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体 Download PDF

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洋介 伊藤
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Abstract

【課題】外部に露出する環境で用いた場合であっても、長期間にわたって、良好な外観や良好な引張物性を維持できる発泡粒子成形体を成形可能なポリプロピレン系樹脂発泡粒子を提供する。【解決手段】無機顔料、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含むポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体に関する。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる発泡粒子成形体は、ポリスチレン系樹脂発泡粒子成形体と比較して、耐薬品性、耐衝撃性、圧縮歪回復性等に優れている。このような特性を活かし、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、衝撃吸収材、断熱材及び各種包装材等として、食品の運搬容器、電気・電子部品の包装又は緩衝材、自動車用バンパー等の車両部材、住宅用断熱材等の建築部材、雑貨等の広い分野で利用されている。
発泡粒子成形体には、色彩を付与するために、着色剤が添加される場合がある。着色された発泡粒子成形体は外観に優れるため、人の目に晒されるような部材等として用いられる場合があるが、長期間日光等に晒される等、外部に露出する環境で発泡粒子成形体が用いられると、使用環境によっては、発泡粒子成形体が劣化して、その外観が低下するおそれがあった。このような発泡粒子成形体の劣化を抑制するために、耐候剤を添加して発泡粒子成形体の耐候性を高める試みがなされている。
例えば、特許文献1には、融着性と耐熱性に加え、耐候性を向上させることを目的として、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含有し、表層及び内部発泡層のDSC曲線における表層の高温側の吸熱ピークの融解熱量と内部発泡層の高温側の吸熱ピークの融解熱量が特定の関係を満足するポリプロピレン系樹脂発泡粒子が開示されている。
特開2003-321567号公報
しかしながら、耐候剤としてヒンダードアミン系化合物や紫外線吸収剤を添加した場合、発泡粒子の型内成形性が低下しやすいという課題があった。また、耐候剤を添加し、かつ着色剤として特に無機顔料を添加した場合、発泡粒子の型内成形性がより低下しやすく、その結果として、得られる発泡粒子成形体は、長期間にわたって、良好な外観や良好な引張物性を維持することが難しいという課題があった。
本発明は、外部に露出する環境で用いた場合であっても、長期間にわたって、良好な外観や良好な引張物性を維持できる発泡粒子成形体を成形可能なポリプロピレン系樹脂発泡粒子を提供することを課題とする。
本発明者らは、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に、特定の分子量を有する紫外線吸収剤を特定量含有させることによって、上記課題を解決することを見出した。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
<1> 無機顔料、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含むポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<2> 前記紫外線吸収剤Aの融点が50℃以上200℃以下である、<1>に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<3> 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記無機顔料の含有量が0.01質量%以上5質量%以下である、<1>又は<2>に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<4> 前記無機顔料の含有量に対する前記紫外線吸収剤Aの含有量の比が0.03以上5以下である、<1>~<3>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<5> 前記紫外線吸収剤Aがベンゾエート系化合物及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<6> 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中のヒンダードアミン系化合物の含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<7> 前記ヒンダードアミン系化合物の含有量に対する前記紫外線吸収剤Aの含有量の比が0.1以上5以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<8> 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径が50μm以上250μm以下である、<1>~<7>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<9> 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の嵩密度が10kg/m以上500kg/m以下である、<1>~<8>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
<11> 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張伸びが15%以上である、<10>に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
本発明によれば、長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れる発泡粒子成形体を作製できるポリプロピレン系樹脂発泡粒子、及び長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を提供することができる。
[ポリプロピレン系樹脂発泡粒子]
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子(以下、単に「ポリプロピレン系樹脂発泡粒子」又は「発泡粒子」ともいう)は、無機顔料、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含むポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
<ポリプロピレン系樹脂>
前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とする。なお、本明細書におけるポリプロピレン系樹脂とは、樹脂中のプロピレンに由来する構造単位の含有量が50質量%以上である樹脂であり、前記ポリプロピレン系樹脂中のプロピレンに由来する構造単位の含有量は、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは85質量%以上である。
本発明において、ポリプロピレン系樹脂とは、プロピレン単独重合体、プロピレン系共重合体又はその混合物が挙げられ、好ましくはプロピレン系共重合体又はプロピレン単独重合体とプロピレン系共重合体との混合物であり、より好ましくはプロピレン系共重合体である。
プロピレン系共重合体としては、プロピレンと、エチレン及び/又は炭素数4~20のα-オレフィンとの共重合体が例示される。前記α-オレフィンとしては、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、4-メチル-1-ブテンなどが例示される。また、共重合成分としてプロピレン系共重合体中に含まれるエチレンに由来する成分及び/又は炭素数4~20のα-オレフィンに由来する成分の含有量は、1~15質量%であることが好ましい。
これらの中でも、ポリプロピレン系樹脂は、エチレン-プロピレン共重合体及び/又はエチレン-プロピレン-ブテン共重合体を主成分として含むことが好ましい。この場合、ポリプロピレン系樹脂中のエチレン-プロピレン共重合体及び/又はエチレン-プロピレン-ブテン共重合体の割合は60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましい。
前記プロピレン系共重合体が、共重合成分としてエチレンに由来する成分(エチレン成分)及び/又はブテンに由来する成分(ブテン成分)を含有する場合、低い成形圧力条件における発泡粒子の型内成形性をより高める観点からは、プロピレン系共重合体中のエチレン成分及び/又はブテン成分の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上である。また、圧縮強度等が良好な発泡粒子成形体を安定して得ることができる観点からは、プロピレン系共重合体中のエチレン成分及び/又はブテン成分の含有量は、好ましくは15質量%以下である。すなわち、プロピレン系共重合体中のエチレン成分及び/又はブテン成分の含有量は、好ましくは1~15質量%であり、より好ましくは2~15質量%であり、更に好ましくは3~15質量%である。なお、ポリプロピレン系共重合体中のα-オレフィンに由来する成分の含有量は、IRスペクトル測定により求められる。
(融点)
ポリプロピレン系樹脂の融点は、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体(以下、単に「ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体」、「発泡粒子成形体」又は「成形体」ともいう)の引張物性を高める観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは125℃以上、より好ましくは132℃以上、更に好ましくは135℃以上である。一方、ポリプロピレン系樹脂の融点は、成形圧力が低い条件における発泡粒子の型内成形性を高める観点からは、好ましくは155℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは146℃以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂の融点は、好ましくは120℃~155℃、より好ましくは125℃~150℃以下、更に好ましくは132℃~146℃以下である。
ポリプロピレン系樹脂の融点は、プロピレン系樹脂又は発泡粒子を試験片として、JIS K 7121:2012に基づいて測定される。具体的には、試験片の状態調節としては「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」を採用し、試験片を窒素流入量30mL/分の条件下で、10℃/分の加熱速度で23℃から200℃まで加熱してから、次いでその温度にて10分間保った後、10℃/分の冷却速度で23℃まで冷却し、再度、加熱速度10℃/分で200℃まで加熱して、DSC曲線(2回目加熱時のDSC曲線)を得る。次いで、該DSC曲線における融解ピークの頂点温度を求め、この値をポリプロピレン系樹脂の融点とすることができる。なお、DSC曲線に複数の融解ピークが現れる場合は、ベースラインを基準とした融解ピーク高さが最も高い融解ピークの頂点温度を融点として採用する。
(メルトフローレイト(MFR))
ポリプロピレン系樹脂のMFRは、樹脂粒子の発泡時における発泡性を高める観点や、発泡粒子の型内成形時における二次発泡性を高める観点から、好ましくは2g/10分以上、より好ましくは5g/10分以上であり、そして、好ましくは10g/10分以下、より好ましくは9g/10分以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂のMFRは、好ましくは2~10g/10分であり、より好ましくは5~9g/10分である。
ポリプロピレン系樹脂のMFRは、JIS K 7210-1:2014に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される。
<紫外線吸収剤>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、紫外線吸収剤を含む。前記紫外線吸収剤は、分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含む。
なお、紫外線吸収剤は、紫外線を吸収する性質を有する化合物であり、主に波長280nm~400nmの光を吸収し、吸収したエネルギーを熱等のエネルギーに変化させることで、紫外線による樹脂の劣化を抑制することができる化合物を意味する。ポリプロピレン系樹脂に用いられる紫外線吸収剤には、ベンゾフェノン誘導体等のベンゾフェノン系化合物(ベンゾエート系紫外線吸収剤)、ベンゾトリアゾール誘導体のベンゾトリアゾール系化合物(ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤)、トリアジン誘導体のトリアジン系紫外線吸収剤(トリアジン系紫外線吸収剤)、安息香酸エステルやその誘導体等のベンゾエート系化合物(ベンゾエート系紫外線吸収剤)等が挙げられる。
後述する無機顔料、ヒンダードアミン系化合物に加えて、前記紫外線吸収剤Aを添加することにより、得られる発泡粒子成形体は、良好な外観を有すると共に、長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れたものとなる。
従来、発泡粒子成形体に色彩を付与するために、発泡粒子に無機顔料を添加した場合、発泡粒子の型内成形性が低下する傾向にあった。また、発泡粒子成形体の耐候性を高めるために、発泡粒子にヒンダードアミン系化合物や紫外線吸収剤を添加した場合にも、発泡粒子の型内成形性が低下する傾向にあった。そのため、従来においては、発泡粒子に無機顔料、ヒンダードアミン系化合物、及び紫外線吸収剤を添加した場合に、発泡粒子の型内成形性が低下するおそれや、得られる成形体の引張物性が低下するおそれがあった。
この点に関して、紫外線吸収剤に着目して検討したところ、分子量が上記値以上である紫外線吸収剤Aを用いることにより、無機顔料やヒンダードアミン系化合物を含有させつつ、発泡粒子の型内成形性の低下を抑制できることがわかった。この理由は定かではないが、分子量が上記値以上である紫外線吸収剤Aを用いることにより、発泡粒子において、樹脂中での紫外線吸収剤の移動が抑制されやすくなり、紫外線吸収剤が発泡粒子の表層部分に過度に存在しにくくなることが考えられる。これにより、紫外線吸収剤に起因する発泡粒子同士の融着性の低下が抑制され、発泡粒子の型内成形性の低下が抑制されるものと考えらえる。また、分子量が上記値以上である紫外線吸収剤Aを用いることにより、紫外線吸収剤に起因する発泡粒子の表層部分の過度な可塑化が抑制されるためか、成形サイクルにも優れる発泡粒子を得ることができる。
加えて、分子量が上記値以上である紫外線吸収剤Aを添加することにより、紫外線吸収剤が発泡粒子成形体中に比較的均一に分布した状態が保たれやすくなると考えられる。そのため、成形体中の紫外線吸収剤の分布のバラツキに起因する耐候性の低下が抑制され、長期にわたる耐候性に優れる発泡粒子成形体を得ることができるものと考えられる。
(分子量)
紫外線吸収剤Aの分子量は、優れた引張物性を有する発泡粒子成形体を良好な成形サイクルで得る観点から、好ましくは380以上、より好ましくは400以上である。また、紫外線吸収剤Aの分子量の上限は、本発明の所期の目的を達成できる範囲であれば特に限定されるものではないが、紫外線吸収剤をポリプロピレン系樹脂に効率的に添加する観点及び、発泡粒子成型体に長期にわたってより優れた耐候性を付与する観点から、好ましくは600であり、より好ましくは550である。すなわち、紫外線吸収剤Aの分子量は、好ましくは360~600であり、より好ましくは380~550であり、更に好ましくは400~550である。
紫外線吸収剤Aの分子量は、紫外線吸収剤Aを構成する原子の原子量から求めることができる。また、電解脱離質量分析法(FD-MS)にて測定することもできる。この場合、例えば、次の方法で測定することができる。
装置は日本電子株式会社製ガスクロマトグラフ飛行時間質量分析計 JMD-T100GCV型を使用することができる。10mgの紫外線吸収剤を10mLのクロロホルム中に溶解して紫外線吸収剤溶液を得る。マイクロシリンジを用いて装置のエミッタ上に紫外線吸収剤溶液を1μL塗布して紫外線吸収剤を装置に導入する。その後、紫外線吸収剤の分子をイオン化させ、前記イオンのm/z値のスペクトルを得る。前記スペクトルのメインピークであるm/z値を紫外線吸収剤の分子イオンとして測定し、紫外線吸収剤の分子量として決定することができる。
紫外線吸収剤Aとしては、例えば、ベンゾエート系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物等を好適に用いることができる。これらの中でも、発泡粒子の型内成形時における成形サイクルを短縮しやすい観点や、引張強さに優れる発泡粒子成形体を得やすい観点からは、紫外線吸収剤Aは、ベンゾエート系化合物及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、ベンゾエート系化合物及びトリアジン系化合物を含むことがより好ましい。この場合、紫外線吸収剤A中のベンゾエート系化合物及び/又はトリアジン系化合物の割合は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることがより更に好ましい。
また、前記紫外線吸収剤Aが、ベンゾエート系化合物及びトリアジン系化合物を含む場合、ベンゾエート系化合物の含有量に対するトリアジン系化合物の含有量の比は0.1以上0.8以下であることが好ましく、0.2以上0.6以下であることがより好ましい。この場合、より優れた長期の耐候性を有する発泡粒子成型体を得ることができる。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量は、長期にわたって優れた耐候性を示す発泡粒子成形体を安定して得る観点から、0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.08質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上である。また、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量は、良好な型内成形性を有する発泡粒子を安定して得ることができる観点から、2質量%以下、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.8質量%以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量は、好ましくは0.01~2質量%であり、より好ましくは0.05~1質量%であり、更に好ましくは0.08~0.8質量%であり、より更に好ましくは0.1~0.8質量%である。
なお、本発明の目的効果を阻害しない範囲内であれば、発泡粒子中に紫外線吸収剤A以外の紫外線吸収剤を含んでいてもよい。一方、型内成形性が良好な発泡粒子を安定して得る観点からは、その場合の、発泡粒子中の紫外線吸収剤A以外の紫外線吸収剤の含有量は、紫外線吸収剤A100質量部に対して、40質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることが更に好ましく、10質量部以下であることがより更に好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の紫外線吸収剤Aの含有量は、例えば、発泡粒子に対して、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)測定を行うことで、算出することができる。具体的には、以下の方法を採用することができる。まず、発泡粒子を冷凍粉砕し、約2gを秤量する。次いで、冷凍粉砕した発泡粒子に対して、溶媒としてクロロホルムを用いてソックスレー抽出を行い、クロロホルム不溶部である重合体成分などを除去する。次いで、ソックスレー抽出で得られたクロロホルム可溶部をアセトンと混合し、アセトン不溶部を除去する。アセトン可溶部から溶媒を除去して得られた固体を測定試料として用い、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)による測定を行い、濃度既知の標準品(内部標準試料)に対する積分比より、含有量を算出できる。
なお、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)としては、例えば、日本電子株式会社製AL-400型を使用することができる。また、溶媒:CDCl、内部標準試料:テトラクロロエタン(TCE)という測定条件を採用することができる。
(融点)
紫外線吸収剤Aの融点は、発泡粒子における紫外線吸収剤の樹脂中での移動を抑制しやすくなり、良好な型内成形性を有する発泡粒子を安定して得ることができる観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは120℃以上、より更に好ましくは140℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは198℃以下である。すなわち、紫外線吸収剤Aの融点は、好ましくは50℃~200℃であり、より好ましくは100℃~200℃であり、更に好ましくは120℃~200℃であり、より更に好ましくは140℃~198℃である。
紫外線吸収剤Aの融点は、JIS K 0064:1992に基づいて測定される。具体的には、ガラス製のキャピラリー中に試料である紫外線吸収剤を投入し、キャピラリーの閉じた面側に試料を詰める。温度計を取り付けたガラス製の加熱用容器中にシリコーン油を入れ、前述のキャピラリーの閉じた面側を浸漬する。その後シリコーン油の昇温速度が一定となるように加熱を行い続け、キャピラリー内部に固体を目視で認めなくなった時点の温度を融点とする。
紫外線吸収剤Aは、市販品を用いることができる。紫外線吸収剤Aの市販品としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として、BASF社製の商品名「Tinuvin99-2」、「Tinuvin384-2」、「Tinuvin900」、「Tinuvin928」、「Tinuvin1130」、ベンゾエート系紫外線吸収剤として、BASF社製の商品名「Tinuvin120」、Solvay社製の商品名「Cyasorb UV-2908」、トリアジン系紫外線吸収剤として、BASF社製の商品名「Tinuvin1577」、Solvay社製の商品名「Cyasorb UV-1164」等が例示される。
<無機顔料>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、成形体に良好な外観を付与する観点から、無機顔料を含む。本発明において無機顔料とは、発泡粒子及び成形体の樹脂成分中に含まれることで、発泡粒子や発泡粒子成形体に色彩を付与する作用や、発泡粒子や発泡粒子成形体を調色する作用を有する物質を意味する。また、発泡粒子に含まれる無機顔料とは、発泡粒子を構成する樹脂成分中に存在する無機顔料を指す。無機顔料により付与できる色彩には、黒や、赤、黄色、緑、青のような有彩色が含まれる。また、着色剤が添加されていない発泡粒子成形体は通常白色であるが、より成形体の白さを向上させる目的等で、白色顔料を添加できる。
無機顔料としては、例えば、黒色顔料としてカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェンといった炭素材料や鉄黒、チタンブラック等が挙げられる。白色顔料として二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、硫酸バリウム、リトポン等が挙げられる。赤色顔料としては弁柄等が挙げられる。黄色顔料としては鉄黄、亜鉛黄等が挙げられる。緑色顔料としてはビリジアン、コバルト緑等が挙げられる。青色顔料としてはウルトラマリン青、プルシアンブルー、コバルト青、YInMn(インミン)ブルー等が挙げられる。
良好な黒色等の外観を付与できる観点からは、無機顔料は、カーボンブラック及び/又は酸化チタンを含むことが好ましい。また、無機顔料がカーボンブラックを含む場合、無機顔料中のカーボンブラックの割合は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることがより更に好ましい。
カーボンブラックとしては、例えば、チャンネルブラック、ローラーブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等を用いることができる。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の無機顔料の含有量は、成形体における色むらの発生を抑制し、良好な外観を有する成形体を得やすくなる観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、より更に好ましくは2質量%以上である。また、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の無機顔料の含有量は、良好な型内成形性を有する発泡粒子を安定して得る観点から、好ましくは6質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは4質量%以下、より更に好ましくは3質量%以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の無機顔料の含有量は、好ましくは0.01~6質量%であり、より好ましくは0.05~5質量%であり、更に好ましくは1~4質量%であり、より更に好ましくは2~3質量%である。
(紫外線吸収剤Aの含有量/無機顔料の含有量)
色むらのない良好な外観を有すると共に、長期にわたって優れた耐候性を示す発泡粒子成形体を安定して得る観点や、発泡粒子の型内成形時における成形サイクルを短縮できる観点からは、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の、無機顔料の含有量に対する紫外線吸収剤Aの含有量の比は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.03以上、更に好ましくは0.05以上である。また、引張物性に優れる発泡粒子成形体を安定して得る観点や、発泡粒子の型内成形時における成形サイクルを短縮できる観点から、発泡粒子中の、無機顔料の含有量に対する紫外線吸収剤Aの含有量の比は、好ましくは11以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは3以下、より更に好ましくは1以下である。すなわち、発泡粒子中の、無機顔料の含有量に対する紫外線吸収剤Aの含有量の比は、好ましくは0.01~11であり、より好ましくは0.01~8であり、更に好ましくは0.03~5であり、より更に好ましくは0.05~3であり、より更に好ましくは0.05~1である。
<ヒンダードアミン系化合物>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、得られる発泡粒子成形体に長期にわたる耐候性を付与する観点から、ヒンダードアミン系化合物を含む。
ヒンダードアミン系化合物は、下記一般式(I)で表されるヒンダードアミン部を少なくとも2つ有することが好ましい。なお、前記一般式(I)におけるXが炭化水素基であるヒンダードアミン系化合物をNR型ヒンダードアミンとも呼び、前記一般式(I)におけるXが酸素原子を介して結合する炭化水素基であるヒンダードアミン系化合物をNOR型ヒンダードアミンとも呼ぶ。ヒンダードアミン系化合物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。

(式(I)中、Xは炭化水素基又は酸素原子を介して結合する炭化水素基を表す。)
ヒンダードアミン系化合物は、構造中に、上記式(I)に示される2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジンアミン部を少なくとも2つ有することにより、特に光により生じるラジカルを消費し、酸化による樹脂の分子鎖切断(低分子量化)を抑制でき、発泡粒子の表面部分における過度な熱可塑化を抑制しやすく、成形体の成形サイクルをより向上できる。
(分子量)
ヒンダードアミン系化合物の分子量は、成形体からのブリードアウトを抑制し、長期にわたる耐候性を成形体に安定して発現させる観点から、好ましくは500以上、より好ましくは600以上、更に好ましくは650以上である。また、樹脂中でのヒンダードアミン系化合物の分散性を高め、比較的短期間においても耐候性を成型体に安定させて発現させる観点から、好ましくは2000以下、より好ましくは1900以下、更に好ましくは1800以下である。すなわち、ヒンダードアミン系化合物の分子量は、好ましくは500~2000であり、より好ましくは600~1900であり、更に好ましくは650~1800である。
ヒンダードアミン系化合物が一義的に定まる構造の場合、ヒンダードアミン系化合物の分子量は、ヒンダードアミン系化合物を構成する原子の原子量から求めることができる。また、ヒンダードアミン系化合物が繰り返し単位を有する構造(例えば、オリゴマータイプやポリマータイプのヒンダードアミン系化合物)の場合、ヒンダードアミン系化合物の分子量は、ポリスチレン換算数平均分子量として算出することができる。ポリスチレン換算数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によって測定される、単分散ポリスチレンを標準物質として算出された数平均分子量であり、例えば、次の方法によって求めることができる。ヒンダードアミン系化合物10mgをテトラヒドロフラン10mLに溶解させてヒンダードアミン系化合物溶液を得る。前記の溶液を、株式会社島津製作所製高速液体クロマトグラフLC3A型と、株式会社島津製作所製示差屈折計検出機RID-4型と、株式会社島津製作所製カラムShim-pack GPC-802とを使用して、カラム温度23℃、流量1mL/分の測定条件にて測定し、クロマトグラムを得る。標準ポリスチレンを用いて作成された較正曲線によって、前記測定により得られたクロマトグラムにおける保持時間を分子量に換算して、微分分子量分布曲線を得る。この微分分子量分布曲線からヒンダードアミン系化合物の数平均分子量を算出することができる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子に含まれるヒンダードアミン系化合物として、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を有する、ヒンダードアミン系化合物を用いることができる。

(ただし、前記一般式(II)において、Zは炭素数5~10のアルキレン基を表し、Yはアミノ基を表し、X及びXはそれぞれ独立して炭化水素、酸素原子を介して結合する炭化水素基を表す。)
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子が前記一般式(II)で表されるヒンダードアミン系化合物を含むことで、長期にわたる耐候性に優れると共に、引張物性に優れる発泡粒子成形体を得やすくなる。この理由は定かではないが、次のように考えられる。
前記ヒンダードアミン系化合物は、構造中に、一般式(I)に示されるヒンダードアミン部を有することにより、特に光により生じるラジカルを消費し、酸化による樹脂の分子鎖切断(低分子量化)を抑制できるものと考えられる。また、構造中に、下記の一般式(III)に示されるトリアジン部を有すると共に、一般式(II)のZとして示される比較的炭素鎖の長いアルキレン部を有すると、比較的分子量が大きいため、樹脂からのブリードアウトが抑制されやすいと考えられる。これらによって長期にわたる耐候性を付与しやすいと考えられる。
更に無機分散剤等が、前記トリアジン部や前記アルキレン部の両端に位置する窒素原子に配位しにくいため、樹脂粒子を発泡させる際に、分散媒中の無機分散剤等が発泡粒子表面に付着することを抑制でき、その結果、発泡粒子の融着性が高めやすいと考えられる。これによって引張物性に優れる成形体を得やすくなると考えられる。

(前記一般式(III)において、Yはアミノ基を表す。)
前記一般式(II)において、Zは炭素数5~10のアルキレン基を表す。Zは、好ましくは炭素数5~8のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数6のアルキレン基(ヘキサメチレン基)である。
前記一般式(II)において、Yはアミノ基を表す。Yは好ましくは2級アミノ基又は3級アミノ基であり、より好ましくは3級アミノ基である。また、Yが3級アミノ基である場合、Yは、好ましくはジアルキルアミノ基及びモルホリニル基であり、より好ましくはモルホリニル基である。Yがモルホリニル基であることによって、得られる発泡粒子成形体に、安定して、長期にわたる耐候性を付与することができる。
前記一般式(II)において、X及びXはそれぞれ独立して炭化水素基、又は酸素原子を介して結合する炭化水素基を表す。なお、炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基等があげられる。酸素原子を介して結合する炭化水素基としては、アルコキシ基等があげられる。Xは、好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1~4のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。また、Xは、好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1~4のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。X及びXは同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
従来、NR型ヒンダードアミンを用いた場合には、NH型ヒンダードアミンやNOR型ヒンダードアミンに比べて、耐候性に優れた成形体が得られにくかった。なお、NH型ヒンダードアミンとは、前記一般式(I)におけるXが水素原子である構造(>NH)を有するヒンダードアミン系化合物であり、NOR型ヒンダードアミンとは、上述したように、例えば、前記一般式(I)におけるXがアルコキシ基等である構造(>NOR)を有するヒンダードアミン系化合物である。一方、前記一般式(II)に示される構造を有するヒンダードアミン系化合物を用いることにより、発泡粒子同士の融着性が良好で、引張物性に優れると共に、長期にわたる耐候性にも優れる発泡粒子成形体が得られやすいものと考えられる。また、前記ヒンダードアミン系化合物における、前記一般式(II)で表される繰り返し単位の数は2以上5以下であることが好ましい。また、前記ヒンダードアミン系化合物におけるトリアジン部側の末端基は、ヒドロキシ基又は前記一般式(II)におけるYであることが好ましい。また、前記ヒンダードアミン系化合物におけるアルキレン部側の末端基は、水素原子又は前記一般式(II)における前記一般式(III)で示されるトリアジン部(ただし、該トリアジン部において、窒素原子と結合していない炭素の置換基は、ヒドロキシ基又は前記一般式(II)におけるYである)であることが好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中のヒンダードアミン系化合物の含有量は、長期にわたる耐候性を安定的して実現させる観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上である。また、型内成形性が良好な発泡粒子を安定して得ることができると共に、より優れた引張強度を有する発泡粒子成形体を安定して得ることができる観点から、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中のヒンダードアミン系化合物の含有量は、好ましくは2質量%以下であり、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.7質量%以下、より更に好ましくは0.5質量%以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中のヒンダードアミン系化合物の含有量は、好ましくは0.01~2質量%であり、より好ましくは0.05~1質量%であり、更に好ましくは0.1~0.7質量%であり、より更に好ましくは0.1~0.5質量%である。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中のヒンダードアミン系化合物の含有量は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の紫外線吸収剤Aの含有量の測定と同様に、例えば、発泡粒子に対して、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)測定を行うことで、算出することができる。
(紫外線吸収剤Aの含有量/ヒンダードアミン系化合物の含有量)
ヒンダードアミン系化合物の含有量に対する紫外線吸収剤Aの含有量の比は、発泡粒子の型内成形性が良好であると共に、長期にわたって優れた耐候性を示すと共に、引張物性と良好な表面外観とを示す発泡粒子成形体を安定して得ることができる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上であり、そして、型内成形性が良好な発泡粒子を安定して得る観点から、好ましくは5以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下である。すなわち、ヒンダードアミン系化合物の含有量に対する紫外線吸収剤Aの含有量の比は、好ましくは0.1~5であり、より好ましくは0.3~4であり、更に好ましくは0.3~3である。
(ヒンダードアミン系化合物の含有量/無機顔料の含有量)
発泡粒子が無機顔料を含有する場合、発泡粒子中の、無機顔料の含有量に対するヒンダードアミン系化合物の含有量の比は、長期にわたって良好な耐候性を示す発泡粒子成形体を製造可能な発泡粒子を安定して得る観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.03以上、更に好ましくは0.04以上、より更に好ましくは0.05以上である。また、発泡粒子中の、無機顔料の含有量に対するヒンダードアミン系化合物の含有量の比は、融着性が良好であると共に、良好な型内成形性を有する発泡粒子を安定して得ることができる観点から、好ましくは15以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは10以下であり、より更に好ましくは8以下、より更に好ましくは5以下である。すなわち、発泡粒子中の、無機顔料の含有量に対するヒンダードアミン系化合物の含有量の比は、好ましくは0.01~15であり、より好ましくは0.01~12であり、更に好ましくは0.03~10であり、より更に好ましくは0.04~8であり、より更に好ましくは0.05~5である。
<ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等>
(平均気泡径)
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、好ましくは50μm以上250μm以下である。本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、より好ましく55μm以上、更に好ましくは60μm以上である。発泡粒子の平均気泡径が前記範囲であることによって、型内成形性に優れた発泡粒子となり、引張物性に優れると共に、長期にわたって優れた耐候性を示す発泡粒子成形体を安定して得ることができる。また、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、より好ましくは200μm以下、更に好ましくは150μm以下、より更に好ましくは120μm以下である。発泡粒子の平均気泡径が前記範囲であることによって、型内成形時において、成形した成形体を成形型から取り出す際に、冷却するために要する時間を短縮することができ、成形サイクルに優れる発泡粒子を得ることができる。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、より好ましくは55~200μmであり、更に好ましくは60~150μmであり、より更に好ましくは60~120μmである。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、2分割した発泡粒子の断面の拡大写真において、発泡粒子の最表面から中心部を通って反対側の最表面まで線分を複数本引き、各線分と交差する気泡数を、線分の合計長さで除することで測定することができる。具体的には、実施例に記載の方法によって測定することができる。
発泡粒子の平均気泡径は、樹脂粒子に添加する気泡調整剤の種類及び添加量や、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤の添加量を調整することや、樹脂粒子の発泡時における、発泡時の圧力を調整すること等により所望の範囲にすることができる。
(嵩密度)
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の嵩密度は、好ましくは10kg/m以上500kg/m以下である。本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の嵩密度は、より好ましくは15kg/m以上、更に好ましくは20kg/m以上、より更に好ましくは25kg/m以上である。また、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の嵩密度は、より好ましくは200kg/m以下、更に好ましくは150kg/m以下、より更に好ましくは100kg/m以下、より更に好ましくは60kg/m以下である。発泡粒子の嵩密度が前記範囲であることによって、軽量であると共に、引張物性に優れる発泡粒子成形体を得ることができるため、好ましい。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の嵩密度は、より好ましくは15~200kg/mであり、更に好ましくは20~150kg/mであり、より更に好ましくは25~100kg/mであり、より更に好ましくは25~60kg/mである。なお、発泡粒子の嵩密度は、実施例に記載の方法によって測定することができる。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、JIS K 7122:1987に準拠した示差走査熱量測定(DSC)によるDSC曲線において、前記ポリプロピレン系樹脂の樹脂固有の融解ピーク(樹脂固有ピーク)の高温側に1以上の融解ピーク(高温ピーク)を有することが好ましい。
これらの融解ピークは、次に示す方法によって得ることができる。具体的には、示差走査熱量計によって、発泡粒子1~3mgを23℃から200℃まで10℃/分の加熱速度で昇温することによってDSC曲線を得ることができ、該DSC曲線から前記融解ピーク(高温ピーク)を確認することができる。
この場合のDSC曲線とは、前記測定方法により、発泡粒子を加熱することにより得られるDSC曲線(第1回目の加熱におけるDSC曲線)を意味する。また、樹脂固有の吸熱ピーク(樹脂固有ピーク)とは、発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂固有の結晶の融解による吸熱ピークを意味する。なお、樹脂固有ピークは、発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂が通常有する結晶の融解による吸熱によって現れる吸熱ピークであると考えられる。
一方、樹脂固有ピークの高温側の吸熱ピーク(高温ピーク)とは、第1回目のDSC曲線で前記樹脂固有ピークよりも高温側に現れる吸熱ピークである。この高温ピークが現れる場合、樹脂中に二次結晶が存在するものと推定される。なお、発泡粒子を10℃/分の加熱速度で23℃から200℃まで加熱(第1回目の加熱)した後、10℃/分の冷却速度で200℃から23℃まで冷却し、その後再び10℃/分の加熱速度で23℃から200℃まで加熱(第2回目の加熱)したときに得られるDSC曲線(第2回目の加熱におけるDSC曲線)においては、発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂に固有の結晶の融解による吸熱ピークのみが現れる。この樹脂固有ピークは前記第1回目の加熱におけるDSC曲線にも第2回目の加熱におけるDSC曲線にも現れるため、第1回目、第2回目のDSC曲線の形状と、ピーク位置を比較することでいずれのピークが樹脂固有ピークであるかを確認することができる。
なお、前記発泡粒子は、10℃/分の加熱速度で23℃から200℃まで加熱し、次いで10℃/分の冷却速度で200℃から23℃まで冷却し、次いで10℃/分の加熱速度で23℃から200℃まで加熱したときに得られる第2回目の加熱におけるDSC曲線において、好ましくは、ポリプロピレン系樹脂に固有の融解ピーク(固有ピーク)のみが現れる発泡粒子である。
(高温ピークの融解熱量)
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の高温ピークの融解熱量は、好ましくは5~40J/g、より好ましくは7~30J/g、更に好ましくは10~20J/gである。発泡粒子の高温ピークの融解熱量が前記範囲であることによって、良好な発泡粒子成形体を得ることができる成形条件範囲がより広い発泡粒子となり、好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の高温ピークの融解熱量は、前記の方法によって測定されるが、より具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
(全融解熱量)
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の全融解熱量は、前記第1回目のDSC曲線に現れる全ての融解ピーク(吸熱ピーク)の融解熱量の合計である。本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の全融解熱量は、好ましくは25~200J/g、より好ましくは35~150J/g、更に好ましくは50~90J/gである。発泡粒子の全融解熱量が前記範囲であることによって、型内成形性と、得られる成形体の物性とのバランスに優れる発泡粒子を安定して得ることができ、好ましい。なお、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の全融解熱量は、実施例に記載の方法によって測定することができる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、有機過酸化物による表面改質が行われていない樹脂粒子を発泡させてなる発泡粒子であることが好ましい。この場合、比較的低い成形圧力での型内成形が可能な発泡粒子を、生産性良く製造することができる。
かかる観点から、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、前記ポリプロピレン系樹脂の樹脂固有の融解ピーク(樹脂固有ピーク)の高温側に1以上の融解ピーク(高温ピーク)を有すると共に、以下の式(1)の関係を満足することが好ましい。
ΔHs≧ΔHi×0.86・・・(1)
(式(1)中、ΔHsは発泡粒子表層部の高温ピークの融解熱量であり、ΔHiは発泡粒子内部の高温ピークの融解熱量である。)
また、比較的低い成形圧力での型内成形を可能とすると共に、良好な物性を有する成形体を安定して得る観点から、発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂の融点が155℃以下であり、かつ発泡粒子が、式(1)及び以下の式(2)を満たすことが好ましい。
ΔHi×1.2≧ΔHs・・・(2)
ΔHsは、発泡粒子の表層部から切り出した試料を用いる以外は、前記のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の高温ピークの融解熱量の測定方法と同じ方法で測定することができる。また、ΔHiは、表層部を含まないように発泡粒子の内部から切り出した試料を用いる以外は、前記のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の高温ピークの融解熱量の測定方法と同じ方法で測定することができる。
なお、発泡粒子の表層部は、発泡粒子の表面から発泡粒子の中心に向かって200μmまでの範囲に含まれる部位を意味する。なお、試料を準備するにあたり、複数の発泡粒子から表層部又は内部の試料を切り出すことで所定量の試料を準備し、これを測定に用いてもよい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、1個当たりの平均質量(無作為に選んだ200個の質量を測定した1個当たりの相加平均値)は、好ましくは0.1~20mgであり、より好ましくは0.2~10mgであり、更に好ましくは0.3~5mgであり、より更に好ましくは0.4~2mgである。
また、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子には、本発明の効果を阻害しない程度であれば添加剤が適宜添加されていてもよい。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、導電性フィラー、染料及び気泡調整剤などを挙げることができる。これらの添加剤は、例えば、樹脂粒子を製造する工程で添加することで発泡粒子中に含有させることができる。
気泡調整剤としては、例えば、無機粉末や有機粉末を用いることができる。無機粉末としては、ホウ酸亜鉛やホウ酸マグネシウム等のホウ酸金属塩等が挙げられ、有機粉末としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂粉末等が挙げられる。
所望とする嵩密度を有すると共に、気泡径のばらつきが少ない発泡粒子を安定して得られる観点からは、樹脂粒子中の気泡調整剤の含有量は、50質量ppm以上5000質量ppm以下であることが好ましく、100質量ppm以上2000質量ppm以下であることがより好ましく、150質量ppm以上1500質量ppm以下であることが更に好ましい。
また、発泡粒子の平均気泡径や平均表層膜厚みを所望とする範囲に調整しやすい観点からは、気泡調整剤として、ホウ酸金属塩を用いることが好ましく、ホウ酸亜鉛を用いることがより好ましい。また、ホウ酸亜鉛を用いる場合、その個数基準の算術平均粒子径は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上8μm以下であることがより好ましい。
ホウ酸亜鉛の個数基準の算術平均粒子径は、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布をもとに、粒子の形状を球と仮定して個数基準の粒度分布に換算することにより、個数基準の粒度分布を得、この個数基準の粒度分布に基づく粒子径を算術平均することにより求めることができる。なお、上記粒子径は、粒子と同体積を有する仮想球の直径を意味する。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、本発明の目的効果を阻害しない範囲内で、前記ポリプロピレン系樹脂以外の樹脂又はエラストマーを含んでいてもよい。
前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記ポリプロピレン系樹脂以外の樹脂又はエラストマーの含有量は、ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましく、5質量部以下が更に好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、その表面に型内成形時の発泡粒子同士の融着性を高めるための融着層を有することができる。融着層は、発泡粒子の表面全体に存在していても、表面の一部に存在していてもよい。融着層を構成する樹脂としては、発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂の融点よりも低い融点を有する結晶性のポリオレフィン系樹脂、発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂の融点よりも低い軟化点を有する非晶性のポリオレフィン系樹脂、又はウレタン樹脂などの接着性樹脂などが例示できる。
発泡粒子の表面に融着層を形成する方法は特に限定されず、例えば、融着層を有する樹脂粒子を発泡させる方法や、発泡粒子を得てから発泡粒子に融着層を付着させる方法が例示できる。融着層を有する樹脂粒子を発泡させて発泡粒子を得る場合には、樹脂粒子を造粒する際に、共押出により樹脂粒子の表面に融着層を積層する方法を採用することが好ましい。
[ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法]
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、例えば、容器内の水性媒体中に分散させた、発泡剤、無機顔料、紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系化合物を含むポリプロピレン系樹脂粒子を、前記水性媒体と共に、前記容器から前記容器内の圧力よりも低い圧力雰囲気下に放出して前記樹脂粒子を発泡させることにより製造することができる。なお、前記ポリプロピレン系樹脂粒子中に含まれる前記紫外線吸収剤は、分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下であることが好ましい。
以下に好適な製造方法の一例を示す。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の好ましい製造方法は、容器内の無機分散剤を含む水性媒体中に、無機顔料、紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系化合物を含むポリプロピレン系樹脂粒子を分散させる分散工程、容器内で前記ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸工程、及び発泡剤を含む前記ポリプロピレン系樹脂粒子を水性媒体と共に容器から放出して発泡させる発泡工程を含む。
すなわち、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の好ましい製造方法は、容器内の無機分散剤を含む水性媒体中に、無機顔料、紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系化合物を含むポリプロピレン系樹脂粒子を分散させる分散工程、容器内で前記ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸工程、及び発泡剤を含む前記ポリプロピレン系樹脂粒子を水性媒体と共に容器から放出して発泡させる発泡工程を含むポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法であって、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、製造方法である。
<ポリプロピレン系樹脂粒子の製造>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造に用いられる前記樹脂粒子は、押出機内に前記ポリプロピレン系樹脂、前記無機顔料、前記紫外線吸収剤、及び前記ヒンダードアミン系化合物、必要に応じて添加される気泡調整剤等の他の添加剤を供給し、加熱、混練して樹脂溶融物とした後、該樹脂溶融物を押出機から押し出すと共に、ストランドカット方式、ホットカット方式、水中カット方式等によりペレタイズすることにより得ることができる。
前記樹脂粒子1個当たりの平均質量(無作為に選んだ200個の質量を測定した1個当たりの相加平均値)は、0.1~20mgとなるように調整されることが好ましく、より好ましくは0.2~10mgであり、更に好ましくは0.3~5mgであり、より更に好ましくは0.4~2mgである。また、上記粒子の外形形状は、本発明の所期の目的を達成できる範囲であれば特に限定されないが、好ましくは円柱状である。
樹脂粒子の外形形状が円柱状である場合、前記樹脂粒子の粒子径(押出方向における長さ)は、好ましくは0.1~3.0mmであり、より好ましくは0.3~1.5mmである。また、前記樹脂粒子の押出方向における長さと、前記樹脂粒子の押出方向と直交する方向における長さ(樹脂粒子の直径)との比(長さ/直径比)は、好ましくは0.5~5.0であり、より好ましくは1.0~3.0である。
なお、ストランドカット法における、樹脂粒子の粒子径、長さ/直径比や平均質量の調整は、樹脂溶融物を押出す際に、押出速度、引き取り速度、カッタースピードなどを適宜変えて切断することにより行うことができる。
<ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の好ましい製造方法は、容器内の無機分散剤を含む水性媒体中に、無機顔料、紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系化合物を含むポリプロピレン系樹脂粒子を分散させる分散工程、容器内で前記ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸工程、及び発泡剤を含む前記ポリプロピレン系樹脂粒子を水性媒体と共に容器から放出して発泡させる発泡工程を含むが、これらの工程をこの順で含むことが好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の好ましい製造方法において、最初の工程として、容器内の無機分散剤を含む水性媒体中に、無機顔料、紫外線吸収剤、及びヒンダードアミン系化合物を含むポリプロピレン系樹脂粒子を分散させる分散工程を含む。
前記のようにして得られた樹脂粒子を密閉容器内で分散させるための分散媒としては水性分散媒が用いられる。該水性分散媒は、水を主成分とする分散媒である。水性分散媒における水の割合は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。水性分散媒中の水以外の分散媒としては、エチレングリコール、グリセリン、メタノール、エタノール等が挙げられる。
なお、比較的低い成形圧力での型内成形が可能で、良好な引張物性を有する成形体を安定して成形することができる発泡粒子を、生産性良く製造することができる観点からは、水性媒体中には、有機過酸化物が添加されていないことが好ましい。
本発明で好適に用いられる、発泡剤を含むポリプロピレン系樹脂粒子を水性媒体と共に容器から放出して発泡させる発泡方法である分散媒放出発泡方法においては、容器内で加熱されたポリプロピレン系樹脂粒子同士が容器内で互いに融着しないように、分散媒体中に分散剤を添加することが好ましい。なお、本工程で得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子において、前述の分散剤は発泡粒子表面にのみ存在する。分散剤としては、ポリプロピレン系樹脂粒子の容器内での融着を防止するものであればよく、有機分散剤、無機分散剤のいずれも使用できるが、無機分散剤が好ましく、取り扱いの容易さから微粒状無機分散剤がより好ましい。例えば、カオリン、マイカ、クレー等の天然又は合成粘土鉱物や、酸化アルミニウム、酸化チタン、二酸化ケイ素、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、炭酸カルシウム酸化鉄等が挙げられ、1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なかでも天然又は合成粘土鉱物が好ましい。前記分散剤の添加量は、好ましくは前記樹脂粒子100質量部あたり0.001~5質量部である。
なお、分散剤を使用する場合、分散助剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤を併用することが好ましい。前記分散助剤は、前記樹脂粒子100質量部当たり、0.001~1質量部程度添加することが好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の好ましい製造方法において、前記分散工程の後に、容器内で前記ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸工程を含む。
ポリプロピレン系樹脂粒子を発泡させるための発泡剤としては、物理発泡剤を用いることが好ましい。該物理発泡剤は、無機物理発泡剤と有機物理発泡剤が挙げられ、無機物理発泡剤としては、二酸化炭素、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。また、有機物理発泡剤としては、プロパン、n-ブタン、i-ブタン、n-ペンタン、i-ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環式脂肪族炭化水素、クロロフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、1-クロロ-1,1-ジフルオロエタン、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロライド等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。なお、該物理発泡剤は単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。また、無機物理発泡剤と有機物理発泡剤とを混合して用いることもできる。本製造方法に用いられる発泡剤は、環境に対する負荷や取扱い性の観点から、好ましくは無機物理発泡剤であり、より好ましくは二酸化炭素である。
樹脂粒子100質量部に対する発泡剤の添加量は、好ましくは0.1~30質量部であり、より好ましくは0.5~15質量部である。
発泡粒子製造工程において、樹脂粒子に発泡剤を含浸させる方法としては、樹脂粒子を密閉容器内の水性分散媒中に分散させると共に、密閉容器内に発泡剤を圧入して、密閉容器内を所定の温度及び圧力に保持することで、樹脂粒子に発泡剤を含浸させる方法が好ましく用いられる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の好ましい製造方法において、前記発泡剤含浸工程の後に、発泡剤を含む前記ポリプロピレン系樹脂粒子を水性媒体と共に容器から放出して発泡させる発泡工程を含む。
発泡時の密閉容器内の圧力(内圧)は、好ましくは0.5MPa(G)以上であり、より好ましくは0.8MPa(G)以上である。また、上限は好ましくは4MPa(G)以下、より好ましくは3MPa(G)以下である。上記範囲内であれば、密閉容器の破損や爆発等のおそれがなく安全に所望とする発泡粒子を製造することができる。また、好ましくは100~200℃、より好ましくは130~160℃に昇温し、その温度で5~30分程度保持してから発泡剤を含む樹脂粒子を密閉容器内から、密閉容器内の圧力よりも低い圧力の雰囲気下(例えば、大気圧下)に放出して発泡させることが好ましい。
また、前記第1回目のDSC曲線において、高温ピークを有する発泡粒子は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、密閉容器内の分散媒中に分散させた樹脂粒子を(樹脂粒子を構成するポリプロピレン系樹脂の融点-15℃)~(樹脂粒子を構成するポリプロピレン系樹脂の融点+10℃)の温度に加熱するとともに、この温度で十分な時間、好ましくは10~60分間程度保持する(保持工程)。次いで、この保持工程を経た樹脂粒子を発泡させることで、上述の融解ピークを示す発泡粒子を得ることができる。発泡粒子の製造においては、前記保持工程を経た樹脂粒子を予め準備し、この保持工程を経た発泡粒子を発泡させることで発泡粒子を得ても良い。また、例えば前記分散工程や前記発泡剤含浸工程の一部として、前記保持工程を樹脂粒子に対して行い、この保持工程を経た樹脂粒子を発泡させることで発泡粒子を得てもよい。発泡粒子の生産性を高める観点からは、発泡剤の存在下で、密閉容器内の分散媒中に分散させた樹脂粒子を加熱して上記保持工程を行った後、密閉容器の内容物を密閉容器内から密閉容器内の圧力よりも低い圧力雰囲気下に放出して、樹脂粒子を発泡させることにより、上述の融解ピークを示す発泡粒子を得ることが好ましい。
なお、上記のようにして得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、空気等により加圧処理して発泡粒子の気泡内の圧力(内圧)を高めた後、スチーム等で加熱して発泡させ(二段発泡)、さらに発泡倍率の高い(嵩密度の低い)発泡粒子とすることもできる。
[ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体]
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、発泡粒子の型内成形体であり、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる。
具体的には、無機顔料、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる。
したがって、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、無機顔料、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aを0.01質量%以上2質量%以下含む。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、前記発泡粒子を型内成形して得られるものであることが好ましい。型内成形法は、発泡粒子を成形型内に充填し、スチーム等の加熱媒体を用いて加熱成形することにより行うことができる。具体的には、発泡粒子を成形型内に充填した後、成形型内にスチーム等の加熱媒体を導入することにより、発泡粒子を加熱して二次発泡させると共に、相互に融着させて成形空間の形状が賦形された発泡粒子成形体を得ることができる。発泡粒子を成形型内に充填する方法としては、公知の方法を採用することができる。本発明における成形型内への充填は、発泡粒子を型内に充填する前に予め型を開いて成形空間を広げておき、充填後に型を閉じることで発泡粒子を圧縮するクラッキング充填法(例えば、特公昭46-38359号公報)、発泡粒子を空気等の加圧気体により予め加圧処理して発泡粒子の気泡内の圧力を高めて、発泡粒子内の圧力を大気圧よりも0.01~0.3MPa高い圧力に調整した後、大気圧下又は減圧下で該発泡粒子を成形型内に充填する加圧充填法(例えば、特公昭51-22951号公報)が挙げられる。また、圧縮ガスにより大気圧以上に加圧した成形型内に、当該圧力以上に加圧した発泡粒子をする圧縮充填法(特公平4-46217号公報)により成形型内に充填することもできる。その他に、特殊な条件にて得られる二次発泡力の高い発泡粒子を、大気圧下又は減圧下で成形型のキャビティ内に充填する常圧充填法(特公平6-49795号公報)又は上記の方法を組み合わせた方法(特公平6-22919号公報)などによっても発泡粒子を充填することができる。また、スチーム等を利用した加熱方法としては、公知の方法により、一方加熱、逆一方加熱、本加熱等の加熱方法を適宜組み合わせた方法により加熱成形を行うことができる。
<密度>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の密度は、好ましくは10kg/m以上500kg/m以下であり、より好ましくは20kg/m以上、更に好ましくは30kg/m以上である。また、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の密度は、より好ましくは200kg/m以下、更に好ましくは150kg/m以下、更に好ましくは100kg/m以下、より更に好ましくは60kg/m以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の密度は、より好ましくは20~200kg/mであり、更に好ましくは20~150kg/mであり、より更に好ましくは30~100kg/mであり、より更に好ましくは30~60kg/mである。発泡粒子成形体の密度が前記範囲であることによって、軽量であると共に、引張物性に優れる発泡粒子成形体を安定して得ることができ、好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の密度は、発泡粒子成形体の質量を寸法に基づいて算出される体積で除することにより算出され、具体的には実施例に記載の方法によって測定することができる。
<比[引張強さ/密度]>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の密度に対する、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張強さの比[引張強さ/密度]は、好ましくは0.016MPa/[kg/m]以上、より好ましくは0.017MPa/[kg/m]以上、更に好ましくは0.018MPa/[kg/m]以上である。また、上限には制限はないが、実用上0.030MPa/[kg/m]以下、好ましくは0.025MPa/[kg/m]以下である。すなわち、成形体の比[引張強さ/密度]は、好ましくは0.016~0.030MPa/[kg/m]であり、より好ましくは0.017~0.030MPa/[kg/m]であり、更に好ましくは0.018~0.025MPa/[kg/m]である。発泡粒子成形体の密度に対する発泡粒子成形体の引張強さの比が前記範囲であることによって、融着状態が良好で、引張物性に優れると共に、長期にわたる耐候性が安定して発現する成形体となり、好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張強さは、成形体を構成する発泡粒子同士の融着状態と関連し、同じ成形体密度であれば、引張強さが大きいほど、成形体を構成する発泡粒子同士の融着性が高いことを意味する。一方、成形体の引張強さは、成形体の密度にも依存するため、密度に対する発泡粒子成形体の引張強さの比を採用することで、成形体の融着状態を好適に評価することができる。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張強さは、JIS K 6767:1999に準拠して測定することができ、例えば実施例に記載の方法によって測定することができる。なお、引張強さは、引張試験において、試験片が切断にいたるまでに生じた最大の公称応力を意味する。また、測定された引張強さの値を前記密度の値で除することで密度に対する引張強さの比(単位密度当たりの引張強さ)を算出することができる。
<引張伸び>
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張伸びは、好ましくは15%以上、より好ましくは18%以上、更に好ましくは20%以上である。また、上限には制限はないが、実用上50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張伸びは、好ましくは15%~50%であり、より好ましくは18%~40%であり、更に好ましくは20%~35%である。発泡粒子成形体の引張伸びが前記範囲であることによって、発泡粒子同士の融着状態が良好で、特に成形体の内部の発泡粒子まで良好に融着した成形体となる。これにより、耐久性に優れる成形体となり、好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張伸びは、JIS K 6767:1999に準拠して測定することができ、例えば実施例に記載の方法によって測定することができる。なお、引張伸びは、引張試験において、試験片が切断した際の試験片の伸び率を意味する。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れることから、衝撃吸収材、断熱材及び各種包装材等として、食品の運搬容器、電気・電子部品の包装・緩衝材、自動車用バンパー等の車両用部材、住宅用断熱材等の建築部材、雑貨、家具、スポーツ用品等の用途に用いることができる。
次に、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、これらの例によって本発明はなんら限定されるものではない。
[測定及び評価]
実施例、比較例に使用した紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系化合物、樹脂、発泡粒子、発泡粒子成形体について、以下の測定及び評価を実施した。なお、発泡粒子又は発泡粒子成形体の評価は、これらを相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて2日放置して状態調節した後に行った。
<発泡粒子の嵩密度>
約500cmの発泡粒子群をメスシリンダー内に充填し、メスシリンダー底面で床面を数度、軽く叩くことにより、メスシリンダー内の発泡粒子群の充填高さを安定させた。メスシリンダーの目盛りが指す発泡粒子群のかさ容積を読み取り、これをV1(L)とした。次に発泡粒子群の質量を測定し、これをW1[g]とした。
発泡粒子の質量W1[g]を容積V1で割り算し(W1/V1)、単位を[kg/m3]に換算することにより、発泡粒子の嵩密度を求めた。
<発泡粒子の全融解熱量及び高温ピーク融解熱量>
JIS K 7122:1987に準拠した熱流束示差走査熱量測定により、発泡粒子の全融解熱量及び高温ピーク融解熱量を測定した。具体的には、発泡粒子約2mgを採取し、示差熱走査熱量計(株式会社日立ハイテクサイエンス製 DSC7020)によって23℃から200℃まで10℃/分で昇温測定を行い、1つ以上の融解ピークを有するDSC曲線を得た。次の説明における樹脂固有ピークをA、それより高温側に現れる高温ピークをBとする。
該DSC曲線上の80℃に相当する点αと、発泡粒子の融解終了温度Tに相当するDSC曲線上の点βとを結ぶ直線(α-β)を引いた。なお、上記融解終了温度Tとは、高温ピークBにおける高温側の端点であり、高温ピークと、高温側ベースラインとの交点をいう。次に上記の固有ピークAと高温ピークBとの間の谷部に当たるDSC曲線上の点γからグラフの縦軸と平行な直線を引き、前記直線(α-β)と交わる点をδとした。
高温ピークBの面積は、DSC曲線の高温ピークB部分の曲線と、線分(δ-β)と、線分(γ-δ)とによって囲まれる部分の面積であり、これを高温ピークの融解熱量とした。
全融解ピークの面積は、DSC曲線の樹脂固有ピークA部分の曲線と高温ピークB部分の曲線と、線分(α-β)とによって囲まれる部分の面積であり、これを全融解熱量とした。
<発泡粒子の発泡粒子表層部の高温ピークの融解熱量(ΔHs)及び発泡粒子内部の高温ピークの融解熱量(ΔHi)>
各実施例及び比較例において、複数の発泡粒子から、発泡粒子の表面から発泡粒子の重心に向かって200μmまでの範囲に含まれる部位を切り出し、約2mgの試料を準備した。この試料を発泡粒子表層部とした。
各実施例及び比較例において、複数の発泡粒子から、前記表層部を含まないように発泡粒子の内部を切り出し、約2mgの試料を準備した。この試料を発泡粒子内部とした。
前記発泡粒子表層部と前記発泡粒子内部のそれぞれを、前記<発泡粒子の全融解熱量及び高温ピーク融解熱量>と同様の方法で熱流束示差走査熱量測定を行い、高温ピーク融解熱量を得た。
発泡粒子表層部の高温ピークの融解熱量をΔHs、発泡粒子内部の高温ピークの融解熱量をΔHiとし、ΔHiの0.86倍の値とΔHiの1.2倍の値とを計算し、それぞれをΔHi×0.86及びΔHi×1.2とした。結果を表1及び2に示す。
<発泡粒子の平均気泡径>
発泡粒子の平均気泡径は、次のように測定した。発泡粒子群から無作為に30個の発泡粒子を選択した。発泡粒子をその中心部を通るように切断して2分割し、一方の断面の拡大写真をそれぞれ撮影した。各断面写真において、発泡粒子の最表面から中心部を通って反対側の最表面まで、隣接する2線分の成す角が等角度となるように4本の線分を引いた。各線分と交差する気泡数をそれぞれ計測し、4本の線分の合計長さを、線分と交差する全気泡数で除することで、各発泡粒子の平均気泡径を求め、これらの値を算術平均することにより、発泡粒子の平均気泡径を求めた。
<発泡粒子成形体の密度>
発泡粒子成形体を、相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて2日間放置した。次にその質量を測定し、これをW[g]とした。次に、発泡粒子成形体の寸法に基づいて、発泡粒子成形体の体積V[cm3]を測定した。発泡粒子成形体の質量W[g]を体積Vで割り算し(W/V)、単位を[kg/m3]に換算することにより、発泡粒子成形体の密度を求めた。
<成形サイクル評価>
発泡粒子成形体の型内成形時において、本加熱が終了した時点から、成形型の金型内面に生じる圧力(面圧)が0.04MPa(G)になった時点までの時間(冷却時間)を測定し、以下の基準で評価した。
A:冷却時間が50秒未満
B:冷却時間が50秒以上60秒未満
C:冷却時間が60秒以上
上記冷却時間が60秒未満、より好ましくは50秒未満である場合、冷却に要する時間が短く、発泡粒子成形体の型内成形を効率的に行えることができるため、成形サイクルに特に優れたものとなる。
なお、成形サイクル評価においては、発泡粒子同士の融着が良好であると共に、収縮や成形体表面における間隙が少ない、外観が良好な成形体が得られる最低成形圧力で成形を行った際の冷却時間を測定し、評価した。
<発泡粒子成形体の耐候性>
JIS K 7350-2:2008に準拠して下記の条件で成形体に光を照射した。光照射後の成形体に対して、引張試験による引張物性(引張強さ、引張伸び、密度あたりの引張強さ)を測定すること及び外観の変化(光照射前と光照射後の変化)を観察することにより、発泡粒子成形体の耐候性を評価した。
(光照射条件)
使用装置:アイ スーパー キセノンテスター XER-W83 岩崎電気株式会社製
光源:キセノンアークランプ
フィルター:インナーフィルター:石英ガラス、アウターフィルター:硼珪酸ガラス
放射照度:120W/m
放射時間:330時間(太陽光0.5年相当)、又は1320時間(太陽光2年相当)
ブラックパネル温度:63℃
噴霧サイクル:120分間中18分水噴霧(102分光照射後、18分光照射及び水噴霧)
槽内湿度:50%
試験片サイズ:150×70×10mm
<発泡粒子成形体の引張試験>
発泡粒子成形体の引張試験は、JIS K 6767:1999に準拠し、以下の条件で行った。
発泡粒子成形体又は上記条件で光を照射した後の発泡粒子成形体から、バーチカルスライサーを用いて、照射面のみ表皮部分が残るよう切り出し片を作製した。この切り出し片から、打ち抜き金型を用いてダンベル状1号形(標線間距離40mm、幅10mm、厚み10mm)の試験片を作製した。試験片に対して、500mm/分の引張速度で引張試験を実施し、その間の最大荷重及び切断時の標線間距離を測定した。引張試験における最大公称応力を引張強さとし、試験片の破断時の伸び([切断時の標線間距離-試験前の標線間距離]÷試験前の標線間距離×100)を引張伸びとした。なお、測定装置としては、テンシロン万能試験機(株式会社オリエンテック製)を用いた。また、密度あたりの引張強さ(発泡粒子成形体の密度に対する発泡粒子成形体の引張強さの比[引張強さ/密度])は、引張強さを前記密度で除して求めた。
<発泡粒子成形体の状態評価>
光照射後の発泡粒子成形体の状態を、光照射前の成形体の外観を標準品として、次の基準で評価を行った。
A:外観の変化なし。また、成形体表面に触れた際に手に粉の付着が認められない。
B:目視では外観の変化を確認できないが、成形体表面に触れた際に、樹脂の粉化により発生した粉が手に付着する。
C:明らかな樹脂の粉化(チョーキング)が見られる又は、成形体表面に触れた際に、樹脂の粉化により発生した粉が著しく手に付着する。
[原料]
実施例、比較例において使用した原料を次に示す。
<ポリプロピレン系樹脂>
・FL7540L:The Polyolefin Company Pte. Ltd(TPC社)製、FL7540L、融点141℃、MFR(荷重2.16kg、230℃、JIS K 7210-1:2014)7g/10分
<紫外線吸収剤>
・Tinuvin120(商品名):ベンゾエート系紫外線吸収剤、2,4-ジ-t-ブチルフェニル3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、BASF社製、分子量439、融点195℃

・Tinuvin1577(商品名):トリアジン系紫外線吸収剤、2-[4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル]-5-(ヘキシルオキシ)フェノール、BASF社製、分子量426、融点148℃

・Tinuvin900(商品名):ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2,4-ビス(α,α-ジメチルベンジル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール、BASF社製、分子量448、融点142℃

・Chimassorb81(商品名):ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、2-ヒドロキシ-4-(オクチルオキシ)ベンゾフェノン、BASF社製、分子量326、融点48℃

・Tinuvin326(商品名):ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2-t-ブチル-6-(5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチルフェノール、BASF社製、分子量316、融点140℃
<ヒンダードアミン系化合物>
・UV-3529:Solvay社製、商品名「CYASORB UV-3529」、X=CH、NR型ヒンダードアミン、ポリ{[6-モルホリニル-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)イミノ]}、ポリスチレン換算数平均分子量1700、

・FP-T80:ADEKA社製、商品名「アデカスタブFP-T80」、X=OC17、NOR型ヒンダードアミン、ビス(1-ウンデカノキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)カーボネート、分子量681
[ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造]
実施例1、4~8及び比較例4
出口側にストランド形成用ダイを付設した、内径26mmの押出機を用意した。押出機に、FL7540L、気泡調整剤としてホウ酸亜鉛(個数基準の算術平均粒子径:7μm)、Tinuvin120、カーボンブラック(ファーネスブラック、一次粒径:15nm)、及びUV-3529を供給し、溶融混練して樹脂溶融物を形成した。なお、発泡粒子中のホウ酸亜鉛の含有量が500質量ppm、発泡粒子中のTinuvin120、カーボンブラック、及びUV-3529の含有量が表1又は2に示す含有量となるようにTinuvin120、カーボンブラック、及びUV-3529を供給した。
得られた樹脂溶融物をストランド形成用ダイからストランドとして押出し、押出されたストランドを水冷し、ペレタイザーにて切断し、1個当たりの平均質量が1.0mgの円柱状のポリプロピレン系樹脂粒子を得た。
5Lの密閉容器内に、前記ポリプロピレン系樹脂粒子500g、分散媒としての水3.5L、分散剤としてカオリン3g、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(商品名:ネオゲン、第一工業製薬株式会社製)0.2gを仕込んだ。
次に、密閉容器内に発泡剤として二酸化炭素を圧入し、ゲージ圧で2.5MPa(G)となるまで加圧した。次に、密閉容器の内容物を撹拌しながら、2℃/分の昇温速度で発泡温度(146℃)まで加熱昇温した。更に同温度で15分間保持した。保持温度、保持時間によって高温ピーク熱量(DSC測定による吸熱曲線から得られる)を調整できる。その後、密閉容器の内容物を大気圧下に放出してポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1又は2に示す。
[発泡粒子成形体の製造]
前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を、縦250mm×横200mm×厚さ50mmの平板を成形可能な金型の成形空間に、金型を型締めした状態から金型の型開き方向に5mm開いた状態(金型の成形空間の厚み方向の長さ55mm)で充填し、充填が完了した後、金型を型締めした(クラッキング5mm、10%)。その後、スチーム加熱により型内成形を行なって板状の発泡粒子成形体を得た。加熱方法としては、まず両面の型のドレン弁を開放した状態でスチームを5秒間供給して金型の予備加熱(排気工程)を行った。その後、金型の一方側からスチームを供給して加熱し、さらに金型の他方側からスチームを供給して加熱を行った。続いて、0.24MPa(G)のスチーム圧力で、金型の両側からスチームを供給して加熱(本加熱)した。本加熱終了後、成形空間内を除圧し、成形体の発泡力により金型の成形面に生じる圧力(表面圧力)が0.04MPa(G)になるまで水冷したのち、型を開放して成形体を型から取り出した。型から取り出された成形体を80℃のオーブンにて12時間養生した後、室温まで徐冷して発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1又は2に示す。
実施例2
Tinuvin120をTinuvin1577に変更した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1に示す。
実施例3
Tinuvin120をTinuvin900に変更した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1に示す。
実施例9
UV-3529をFP-T80に変更した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1に示す。
実施例10
実施例1の発泡工程の操作後に、以下の二段発泡工程を行った。加圧可能な密閉容器に、実施例1の発泡工程で得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を60℃12時間養生した後の発泡粒子(以下、一段発泡粒子という)を充填し、当該密閉容器内の圧力を常圧(大気圧)から上昇させて発泡粒子を0.6MPa(G)まで加圧した。発泡粒子を加圧した状態を12時間維持して発泡粒子の気泡内の圧力を高めた。その後、密閉容器から一段発泡粒子を取り出し、発泡粒子の気泡の内圧が0.5MPa(G)である一段発泡粒子を得た。その後、この一段発泡粒子を二段発泡装置に供給した。該装置内にスチームを供給して一段発泡粒子を発泡させて、嵩密度33kg/mのポリプロピレン系樹脂発泡粒子(二段発泡粒子)を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。
得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を加圧可能な密閉容器に入れて加圧し、気泡内の圧力を0.1MPa(G)まで高めた。実施例1で用いた発泡粒子にかえてこの発泡粒子を用い、本加熱の成形加熱スチーム圧力を0.18MPa(G)に変更した以外は実施例1と同様の方法で型内成形を行い、発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1に示す。
実施例11
発泡粒子中のTinuvin120含有量が0.1質量部、Tinuvin1577含有量が0.06質量部、計0.2質量部となるように紫外線吸収剤を供給した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1に示す。
実施例12
カーボンブラックをコバルト青に変更した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表1に示す。
比較例1
Tinuvin120を用いなかった以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表2に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表2に示す。
比較例2
Tinuvin120をChimassorb81に変更した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表2に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表2に示す。
比較例3
Tinuvin120をTinuvin326に変更した以外は実施例1と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表1に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表2に示す。
比較例5
Tinuvin120を用いなかった以外は実施例8と同様にしてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の物性等の測定結果を表2に示す。また、得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて、実施例8と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子成形体の成形サイクル評価及び耐候性評価の結果を表2に示す。
表1及び2に示す結果から、実施例の発泡粒子成形体は、引張試験における引張伸びや引張強さといった引張物性に優れ、更に太陽光を約2年間照射したことに相当する条件での耐候性試験においても、引張物性を維持し、外観の変化もないことがわかる。このことから、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れる発泡粒子成形体を作製できることがわかる。また、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れることがわかる。
本発明に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、長期にわたる耐候性に優れ、引張物性に優れることから、衝撃吸収材、断熱材及び各種包装材等として、食品の運搬容器、電気・電子部品の包装・緩衝材、自動車用バンパー等の車両用部材、住宅用断熱材等の建築部材、雑貨、家具、スポーツ用品等の用途に用いることができる。

Claims (11)

  1. 無機顔料、ヒンダードアミン系化合物及び紫外線吸収剤を含むポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、前記紫外線吸収剤は分子量が360以上である紫外線吸収剤Aを含み、前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記紫外線吸収剤Aの含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  2. 前記紫外線吸収剤Aの融点が50℃以上200℃以下である、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  3. 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中の前記無機顔料の含有量が0.01質量%以上5質量%以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  4. 前記無機顔料の含有量に対する前記紫外線吸収剤Aの含有量の比が0.03以上5以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  5. 前記紫外線吸収剤Aがベンゾエート系化合物及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  6. 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子中のヒンダードアミン系化合物の含有量が0.01質量%以上2質量%以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  7. 前記ヒンダードアミン系化合物の含有量に対する前記紫外線吸収剤Aの含有量の比が0.1以上5以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  8. 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径が50μm以上250μm以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  9. 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の嵩密度が10kg/m以上500kg/m以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  10. 請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
  11. 前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の引張伸びが15%以上である、請求項10に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
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