JP2673310B2 - 連続気泡を有するポリエチレン系樹脂発泡体の製造法 - Google Patents

連続気泡を有するポリエチレン系樹脂発泡体の製造法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高い連続気泡率を有して吸音特性等に優
れ、しかも圧縮特性が良好なポリエチレン系樹脂発泡体
の製造法に関する。
従来の技術 近年、集合住宅等の木質床材の急速な普及に伴い、遮
音床材の開発が強く要望されている。このような遮音床
材においては、高い連続気泡率を有する発泡体を、床下
地材として使用することが好ましい。しかしながら、従
来の連続気泡を有するポリオレフィン発泡体は圧縮硬さ
が極端に低く、床下地材として使用するには実用的でな
かった。この他にも、高い連続気泡率と優れた圧縮特性
を有する発泡体が望まれている分野は多い。
例えば、特公昭47−31695号公報には、圧縮率が5%
以上で、かつ圧縮回復率が85%以上を有する独立気泡の
架橋ポリオレフィン発泡体を先ず用意し、この発泡体を
ガラス転移温度以下に冷却した後、圧縮して独立気泡構
造を破壊して連続気泡化せしめることが提案されてい
る。
しかしこの方法により得られた発泡体は、弾性限界を
越えるような苛酷の圧縮工程を経るため、圧縮硬さが極
端に低下してしまう。さらに、工程が2階段となること
から、設備費および加工費の面でもコスト高になること
は否めなかった。
また、特公昭55−42100号公報には、架橋性ポリオレ
フィン樹脂に、汎用のポリプロピレン製造時に副生する
無定形ポリプロピレン樹脂20〜60重量%、さらに発泡
剤、架橋剤を、発泡剤が分解しない温度で配合して発泡
性組成物とし、これを一段加圧、加熱プレス法で発泡さ
せて連続気泡発泡体を製造することが提案されている。
しかし、この方法により得られる発泡体は、圧縮硬さ
が低い無定形ポリプロピレン樹脂を多量に含有している
ため、発泡体自体も圧縮硬さが著しく低く、用途が限定
されるものであった。さらには、ポリオレフィン樹脂と
非架橋性の無定形ポリプロピレン樹脂とを発泡前工程の
シート成形時に溶融混合するため、発泡段階の気泡形成
過程で特に重要となる架橋に悪影響を及ぼし、均一な連
続気泡を有する発泡体の製造は困難であった。
発明が解決しようとする課題 本発明は、高い連続気泡率を有し、しかも圧縮特性に
優れたポリエチレン系樹脂発泡体を提供するものであ
る。
発明の構成 本発明の連続気泡を有するポリエチレン系樹脂発泡体
の製造法は、溶融した(a)架橋性ポリエチレン系樹脂
と、熱分解型発泡剤および有機過酸化物、さらには、
(b)融点が架橋性ポリエチレン系樹脂よりも20℃以上
高く、かつ190℃以下である粉末状ポリプロピレン系樹
脂とを (a)/[(a)+(b)]=40〜90重量% (b)/[(a)+(b)]=10〜60重量% の範囲で混合し、(b)粉末状ポリプロピレン系樹脂を
非溶融状態にて均一に分散せしめ、次いで、加熱して
(a)架橋性ポリエチレン系樹脂を架橋させ、発泡させ
るとともに、(b)粉末状ポリプロピレン系樹脂を溶融
せしめることを特徴とする。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明で用いられる(a)架橋性ポリエチレン系樹脂
としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチ
レン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体等のエチレン系共重合体などが挙げられ、これらは
単独でまたは2種以上併用して用いられる。この中で
も、特に低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体が好ましい。
(b)ポリプロピレン系樹脂としては、一緒に用いら
れる架橋性ポリエチレン系樹脂よりも融点が20℃以上高
く、かつ融点が190℃以下のものが用いられ、具体例と
してプロピレンの結晶性ホモポリマー、プロピレンを含
むランダムコポリマー、ブロックコポリマー、グラフト
コポリマー等が挙げられ、この中でも特に、プロピレン
の結晶性ホモポリマーが好ましい。
本発明において、(a)架橋性ポリエチレン系樹脂
は、(a)架橋性ポリエチレン系樹脂と(b)ポリプロ
ピレン系樹脂の合計量に対して40〜90重量%、好ましく
は60〜80重量%の量で用いられる。この量が40重量%未
満の場合には、発泡体の気泡状態が不均一で粗大化する
ため、発泡体の圧縮硬さが著しく劣る。一方、90重量%
を超えると連続気泡率が低すぎて好ましくない。
本発明で用いられる(b)ポリプロピレン系樹脂は、
粉体で用いられ、発泡前における溶融した(a)架橋性
ポリエチレン系樹脂への均一分散工程においては粉体の
ままで溶融しないことが要求され、そのためには(a)
架橋性ポリエチレン系樹脂よりも20℃以上高い融点を有
することが必要であり、好ましくは30℃以上である。ま
た、発泡成形工程においては、(b)ポリプロピレン系
樹脂が溶融することが必要であり、そのためには(b)
ポリプロピレン系樹脂の融点が190℃以下であることが
必要である。粉末状ポリプロピレン系樹脂の平均粒径
は、300〜600μmであることが好適であり、さらに好ま
しくは450〜550μmである。平均粒径が300μm未満の
場合は、連続気泡率が高い発泡体を得ることが困難とな
る。一方、平均粒径が600μmを越えると、気泡状態が
不均一で粗大化する傾向が強く、良好な圧縮硬さを有す
る発泡体を得ることが困難となる。
本発明のポリエチレン系樹脂発泡体は60〜90%の連続
気泡率を有し、また、1.2kg/cm2以上の圧縮硬さを有す
ることが望ましい。このような大きな連続気泡率と圧縮
硬さを有することにより、吸音特性等の優れた性能が得
られるとともに、強度的にも満足のゆくものが得られ
る。
本発明の発泡体では、その発泡成形に際して熱分解型
発泡剤が、また、架橋性ポリエチレン系樹脂の架橋に有
機過酸化物が用いられる。熱分解型発泡剤としては、ア
ゾジカーボンアミド、ジフェニルスルホン−3,3′−ジ
スルホヒドラジド、ベンジルスルホン酸ジフェニルヒド
ラジド等が好ましい。有機過酸化物としては、1,3−ビ
ス(ターシャリブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼ
ン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリブチルパーオ
キシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド等が好適であ
る。
さらに連続気泡化した発泡体中には、炭酸カルシウ
ム、タルク、カーボンブラック等の無機物粉末、酸化防
止剤、着色剤、発泡助剤、架橋助剤、滑剤、難燃剤等の
各種添加剤を必要に応じて添加することができる。
次に、本発明のポリエチレン系樹脂発泡体の製造法に
ついて述べる。
先ず、ポリエチレン系樹脂、粉末状ポリプロピレン系
樹脂、熱分解型発泡剤および有機過酸化物、さらに必要
に応じて各種添加剤を、インターナルミキサー、バンバ
リーミキサー、加圧ニーダー等の装置で均一に溶融混練
し、ついで、ロール、押出機等の装置で、シート状等の
所望の形状に成形する。例えば、一段加圧、加熱発泡の
場合は、厚さ0.5〜3.0mmの形状にシート化することが好
ましい。この溶融混練−成形工程においては、粉末ポリ
プロピレン系樹脂を、溶融することなく粉末状のままで
均一に分散することが必要であり、具体的には、例えば
溶融混練工程を100〜140℃の温度で、シート化等の成形
工程を90〜130℃の温度で行うことが好ましい。また、
この条件は、発泡剤および架橋剤が実質上非分解の温度
条件である。
次に、上記工程で調製した混合組成物を、例えば加圧
プレス装置等を用いる一段加圧、加熱発泡方式により、
温度160〜190℃、圧力150〜200kg/cm2で、架橋発泡を行
う。この一段加圧、加熱発泡により、一段の処理工程
で、架橋性ポリエチレン系樹脂が発泡、架橋するととも
に、ポリプロピレン系樹脂が溶融一体化し、本発明のポ
リエチレン系樹脂発泡体が得られる。架橋発泡温度が16
0℃未満の場合は、粉末状ポリプロピレン系樹脂が溶融
せず、連続した気泡の形成が困難となる。また、190℃
を越えると、ポリエチレン系樹脂の気泡形成および粉末
状ポリプロピレン系樹脂の溶融が急激に進行するため、
均一な連続気泡の形成が困難となり、得られる発泡体の
気泡が不均一で、かつ粗大化する。
このように製造されたポリエチレン系樹脂発泡体は、
連続気泡率が60〜90%であり、しかも圧縮硬さが1.2kg/
cm2以上で、吸音特性、圧縮特性ともに優れた発泡体で
ある。
粉末状ポリプロピレン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂
よりも融点が20℃以上高いため、シート化工程等におけ
る処理温度を適当な温度に設定することにより、ポリエ
チレン系樹脂のみが溶融し、粉末状ポリプロピレン系樹
脂はこれに溶融混和することなく、粉末のまま均一分散
される。次の一段加圧、加熱発泡工程においては、発泡
剤、架橋剤が先に、昇温下に例えば150℃付近より急激
に分解し、ポリエチレン系樹脂が架橋されるとともに、
まず独立気泡を形成する。そして、160℃以上で粉末状
ポリプロピレン系樹脂がこれら独立気泡の膜壁で溶融す
る。このポリプロピレン系樹脂は非架橋性であるため、
既に形成された気泡のガス圧に抗しきれず、気泡が破壊
されて連続気泡が形成されるものと推定される。
また、気泡を連続化しても発泡体の圧縮特性に優れる
ことは、ポリプロピレン系樹脂自体が発泡しないこと、
さらに、ポリプロピレン系樹脂が剛性に優れていること
により、気泡の補強剤として作用しているものと推定さ
れる。
発明の効果 このように、本発明によれば、従来の連続気泡を有す
る発泡体に比して圧縮特性に非常に優れているため、吸
音性が要求される遮音床材等に極めて有用であるととも
に、圧縮硬さを必要とする吸水材、断熱材、過材、さ
らには包装材等、その用途は極めて広いものである。
以下実施例により本発明をさら具体的に説明するが、
それに先立って実施例で採用した試験方法について述べ
る。
(1)見掛密度 JIS K−6767ポリエチレンフォーム試験方法に準じ、
次式で求めた。
D:見掛密度(g/cm3) W:試験片の質量(g) V:試験片の体積(cm3) (2)圧縮特性(圧縮硬さ) JIS K−6767ポリエチレンフォーム試験方法に準じ、
次式で求めた。
H:圧縮硬さ(kg/cm2) P:25%圧縮し、20秒後の荷重(kg) W:試験片の幅(cm) L:試験片の長さ(cm) (3)連続気泡率 ASTM−D−2856エアーピクノメーター法に準じ次式で
求めた。
V:連続気泡率(%) Vs:試験片の見掛の体積(cc) ΔV:試験片の真の体積(cc) 実施例1 エチレン−酢酸ビニル共重合体として住友化学(株)
製のエバテートH−2020(融点:91℃、密度:0.93g/c
m3、メルトインデックス:1.5g/10分、酢酸ビニル含有
量:15重量%)を74.2重量部、粉末状ポリプロピレン系
樹脂として住友化学(株)製ノーブレンHW−100(ホモ
ポリマー)(粒径:500μm、融点170℃、密度:0.91g/cm
3、メルトインデックス:7g/10分)を31.8重量部、発泡
剤として大塚化学(株)製のアゾジカーボンアミドAZ−
Lを5重量部、架橋剤として化薬ヌーリー(株)製の1,
3ビス(ターシャリブチルパーオキシイソプロピル)ベ
ンゼン[パーカドックス14/40]を1重量部使用し、こ
れらをインターナルミキサーで溶融、混練後、二本ロー
ルでシート化し、発泡温度175℃にて一段加圧、加熱発
泡方式で発泡体を得た。得られた発泡体は後記の第1表
に示した如く、圧縮硬さ、連続気泡率いずれも優れた発
泡体であった。
実施例2〜4 実施例1と同様のエチレン−酢酸ビニル共重合体と粉
末状ポリプロピレン系樹脂の配合率を第1表に示した如
く変化させ、実施例1と同様の方式で発泡体を得た。得
られた発泡体は、遮音床材に使用されている通常の独立
気泡発泡体の圧縮硬さより優れており、充分実用に耐え
るものであった。また、粉末状ポリプロピレン系樹脂の
増加に伴い、連続気泡率は高く良好な連続気泡発泡体で
あった。
比較例1 第1表に示した如く、実施例1で使用したエチレン−
酢酸ビニル共重合体106重量部を用い、実施例1と同様
の方式で発泡体を得た。得られた発泡体は第1表に示し
た如く、連続気泡率は著しく低く、ほとんど独立気泡の
発泡体であった。
比較例2〜3 実施例1で使用したエチレン−酢酸ビニル共重合体お
よび粉末状ポリプロピレン系樹脂を用い第1表に示した
配合組成にて、実施例1同様の方式で発泡体を得た。得
られた発泡体は、粉末状ポリプロピレン系樹脂が74.2重
量部の場合、連続気泡率は高いが、圧縮硬さが著しく低
下し、床下地材等として使用できない。一方、粉末状ポ
リプロピレン系樹脂が5.3重量部の場合は圧縮硬さには
優れているが、連続気泡率が著しく低く、吸音性が著し
く劣るため、前記と同様に床下地材としての使用には適
さない。
実施例5〜6 低密度ポリエチレンとして住友化学(株)製のF−21
6−1(融点:115℃、密度:0.92g/cm3、メルトインデッ
クス1.2g/10分)を使用し、第1表に示した組成にて実
施例1と同様の方式で発泡体を得た。得られた発泡体は
遮音性を満足するための60%以上の連続気泡率を確保す
るとともに、非常に優れた圧縮硬さを有する発泡体であ
った。
実施例7 無機粉末として三共製粉(株)製の重質炭酸カルシウ
ム[エスカロン#800](平均粒子径1.6μm)を使用
し、第1表に示した組成にて実施例1と同様の方式で発
泡体を得た。得られた発泡体は実施例1と同様良好な発
泡体であった。
実施例8 実施例1で使用した粉末状ポリプロピレン系樹脂を粉
砕機で300μmに粉砕し、第1表に示した配合組成にて
実施例1と同様の方式で発泡体を得た。得られた発泡体
は実施例1と同良好な発泡体であった。
実施例9 ペレット状ポリプロピレン系樹脂(プロピレン−エチ
レンコポリマー)として出光石油化学(株)製J−650H
(ブロック共重合体)(融点:168℃、密度:0.90g/cm3
メルトインデックス:5g/10分)を粉砕機で600μmに粉
砕し、第1表に示した組成にて実施例1と同様の方式で
発泡体を得た。得られた発泡体は実施例1と比して圧縮
硬さが若干低下するが、実用的には全く問題なく、高い
連続気泡率を有する発泡体が得られた。
以上の結果を、第1表にまとめた。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融した(a)架橋性ポリエチレン系樹脂
    と、熱分解型発泡剤および有機過酸化物、さらには
    (b)融点が架橋性ポリエチレン系樹脂よりも20℃以上
    高く、かつ190℃以下である粉末状ポリプロピレン系樹
    脂とを (a)/[(a)+(b)]=40〜90重量% (b)/[(a)+(b)]=10〜60重量% の範囲で混合し、(b)粉末状ポリプロピレン系樹脂を
    非溶融状態にて均一に分散せしめ、次いで、加熱して
    (a)架橋性ポリエチレン系樹脂を架橋させ、発泡させ
    るとともに、(b)粉末状ポリプロピレン系樹脂を溶融
    せしめることを特徴とする連続気泡を有するポリエチレ
    ン系樹脂発泡体の製造法。
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