JP2932499B2 - 低密度ポリエチレン系樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

低密度ポリエチレン系樹脂発泡体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低密度ポリエチレン系樹脂からの低密度発
泡体の製造方法に関し、更に詳しくはイソブタン系発泡
剤を用いる低密度ポリエチレン系樹脂発泡体の製造方法
に関する。
〔従来の技術及びその問題点〕
従来、ポリオレフィン系樹脂発泡体の製造に関して
は、ポリオレフィン系樹脂に化学発泡剤又は(及び)物
理発泡剤を添加して押出す方法が、数多く知られている
が、低密度の発泡体を得ることはなかなか難しい。特に
この傾向は、低密度ポリエチレン系樹脂から発泡体を得
ようとする場合に著しく、低密度で厚物の発泡体を得よ
うとすると、発泡体が収縮を起してしまい、低密度のも
のが得られないか又は/及び製品価値が著しく低下して
しまう。
このような点を解決するために、ポリオレフィン系樹
脂とフロンガス系発泡剤とを溶融混練した後、低圧帯域
に移して低密度のポリオレフィン系樹脂発泡体を得る方
法が知られており(例えば米国特許第3067147号明細
書)、実施されている。しかし、この方法では、低密度
の発泡体を得るためには、発泡剤として1,2−ジクロル
−1,1,2,2−テトラフルオロエタンなどを用いる必要が
あり、該発泡剤は高価である上にフロンガス公害の問題
をかゝえている。
また、特公昭46−31755号公報には、低密度のポリオ
レフィン系樹脂発泡体を製造するために、結晶性ポリオ
レフィン系ポリマーに特定の発泡助剤を配合して押出機
中で該ポリマーを加熱溶融せしめ、該押出機中の該ポリ
マーの溶融帯域中に、更に炭化水素類、エーテル類など
から選ばれる沸点−45〜+70℃の範囲の有機化合物を発
泡剤として圧入し、次いで該ポリマーと発泡剤との混合
物を該押出機中において、該ポリマーの融点よりも少く
とも2℃低く、且つ−dP/dTが20kg/cm・℃となる時の温
度よりも高い(但し、こゝにTは該押出機の押出ダイに
おける該混合物の温度を表わし、またPは該押出ダイに
おける該混合物の押出圧力を表わす)温度範囲に迄冷却
し、然る後、該混合物を該押出機から低圧区域中に押出
す方法が提案されており、その実施例2に、高圧法ポリ
エチレンを発泡させるに当たり、発泡剤としてプロパン
/ノルマルブタン/イソブタン(27/23/50)混合物を使
用することが開示されている。
しかし、この方法は、その対象がシート状の薄物発泡
体であるため、前記配合の発泡剤を使用しても収縮の小
さい発泡体を得ることができる(薄物のため一旦収縮し
てもすぐに気泡内に空気が入り込み、元に戻る)が、こ
の配合のまま厚物発泡体を得ようとすると、得られる発
泡体は著しく収縮の大きなものとなってしまう。
〔発明の課題〕
本発明は、前記の欠点を克服し、低密度ポリエチレン
系樹脂から、オゾン破壊能の高いフロンガス系発泡体を
用いずに、ないしはこのようなフロンガス系発泡剤の使
用量を減少して、低密度でありながら成形後の収縮が小
さい厚板状発泡体を製造する方法を提供することをその
課題とする。
〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、ある特定な収縮防止剤の存在下で、イソブタン
の低密度ポリエチレン樹脂に対するガス透過速度が小さ
い点に着目し、イソブタンを主成分とする発泡剤ないし
イソブタンと他の低密度ポリエチレン樹脂に対するガス
透過速度の小さい揮発性発泡剤との混合発泡剤を使用す
ることにより、非常に高い発泡倍率で且つ収縮が非常に
小さい厚板状低密度ポリエチレン系樹脂発泡体が得られ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、メルトインデックス0.1〜15g
/10minの低密度ポリエチレン系樹脂を、イソブタン単独
またはイソブタンを60モル%以上含有する他の発泡剤と
の混合物からなる発泡剤及びモノステアリン酸グリセラ
イドと共に押出機内で溶融混練して発泡性溶融混練物と
した後、該溶融混練物を発泡作用の生じない温度、圧力
に保持されたアキュムレーター内に押し出し、得られた
押出溶融物をアキュムレーター先端に設けられたオリフ
ィスを介して可動ラムの圧力により、低圧下に排出する
と共に厚み30mm以上の板状物に成形することを特徴とす
る低密度ポリエチレン系樹脂発泡体の製造方法が提供さ
れる。
また、本発明によれば、メルトインデックス0.1〜15g
/10minの低密度ポリエチレン系樹脂を、イソブタン20〜
80モル%と低密度ポリエチレンに対する気体透過係数が
8.0×10-10cc(STP)・cm/cm2・sec・cmHg以下の揮発性
発泡剤80〜20モル%とからなる発泡剤及びモノステアリ
ン酸グリセライドと共に押出機内で溶融混練して発泡性
溶融混練物とした後、該溶融混練物を発泡作用の生じな
い温度、圧力に保持されたアキュムレーター内に押し出
し、得られた押出溶融物をアキュムレーター先端に設け
られたオリフィスを介して可動ラムの圧力により、低圧
下に排出すると共に厚み30mm以上の板状物に成形するこ
とを特徴とする低密度ポリエチレン系樹脂発泡体の製造
方法が提供される。
本発明における低密度ポリエチレン系樹脂とは、常温
常圧における密度が0.910〜0.930g/cm3であるエチレン
を主体とする重合体であって、酢酸ビニル、メタアクリ
レート、アクリレートあるいはプロピレンその他のエチ
レンと共重合し得るビニル系単量体との共重合体も含ま
れる。
たゞ、本発明においては、メルトインデックス(以下
MIと記す)が0.1〜15g/10minの範囲の低密度ポリエチレ
ン系樹脂が用いられる。本発明では、アキュームレータ
ーを使用する発泡方法を採用するので、特にMI1.5〜5.0
の低密度ポリエチレン系樹脂を用いるのが好ましい。MI
が0.1未満では、表面状態が劣り且つ厚み精度の悪い発
泡体しか得られず、逆にMIが15を越えると、サージング
現象が起り、樹脂と発泡剤とがうまく混合しなくなり、
低密度発泡体を得ることが困難になる。
本発明においては、発泡剤としてイソブタン単独又は
イソブタンを60モル%以上含有する他の発泡剤との混合
物が用いられる。イソブタンは、低密度ポリエチレンに
対する気体透過係数(測定温度30℃)が8.32×10-10cc
(STP)・cm/cm2・sec・cmHgと小さく、収縮防止剤の効
果を受け易い。従って、発泡剤としてイソブタンを用い
ることにより、成形後の収縮が防止され、低密度であり
ながら成形後の収縮が小さい発泡体が容易に得られる。
なお、本発明においては、他の低沸点脂肪族炭化水
素、例えばノルマルブタン、ペンタン、イソペンタン等
は、低密度ポリエチレンに対する気体透過係数が大きい
ので、このような化合物を主成分とするものを発泡剤と
して使用することはできない。〔ノルマルブタン及びノ
ルマルブタン/イソブタン(7/3)混合物の低密度ポリ
エチレンに対する気体透過係数(測定温度30℃)は、夫
々27.5及び24.5cc(STS)・cm/cm2・sec・cmHgであ
る。〕しかし、これら低沸点脂肪族炭化水素を少量含有
するイソブタン混合物を、発泡剤として使用することは
可能である。この場合、混合発泡剤中のイソブタンの占
める割合は60モル%以上であり、好ましくは70モル%以
上である。たゞ、このようなイソブタン混合物を用いた
場合は、実質的に純粋なイソブタンを用いた場合と比較
すると、成形後の収縮防止性が多少低下し、60モル%未
満であると成形後の収縮防止性が大きく低下してしま
う。
また、本発明においては、イソブタン20〜80モル%
と、低密度ポリエチレンに対する気体透過係数(測定温
度30℃)が小さい、即ち8.0×10-10cc(STP)・cm/cm2
・sec・cmHg以下の、揮発性発泡剤80〜20モル%とから
なる混合発泡剤を使用することもできる。この混合発泡
剤の使用によっても、低密度の且つ成形後の収縮が小さ
い発泡体を得ることができる。この場合の低密度ポリエ
チレンに対する気体透過係数が小さい発泡剤としては、
例えばオゾン破壊能の高いフロンガスをも含むが、イソ
ブタンとの併用なので、当然このようなフロンガスの使
用量は削減される。
低密度ポリエチレンに対する気体透過係数が8.0×10
-10cc(STP)・cm/cm2・sec・cmHg以下の揮発性発泡剤
の好ましい具体例としては、例えば以下のものが挙げら
れる。なお( )内の数値は低密度ポリエチレンに対す
る気体透過係数を示す。
クロロジフオロメタン(5.23)、 1,2−ジクロル−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(2.
25)、 1−クロル−1,1−ジフルオロエタン(4.29)、 これらの中では、クロルジフルオロメタンや1,2−ジ
クロル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンが望ましい。
本発明において用いる発泡剤の使用割合は、低密度ポ
リエチレン系樹脂100重量部に対し、2〜15重量部、好
ましくは5〜10重量部であり、所望する発泡体の密度に
応じて適当に定められる。
本発明においては、必要に応じて、一般に使用されて
いる気泡核生成剤を用いてもよい。この気泡核生成剤と
しては、例えば、タルクの如き無機物質、あるいは押出
機内の温度で分解してガスを発生する如き化学発泡剤、
または該温度で反応して炭酸ガスを発生する酸−アルカ
リの組合わせ、例えば、クエン酸と重炭酸ソーダ、クエ
ン酸のアルカリ塩と重炭酸ソーダの如きものである。こ
れらの気泡核生成剤を添加することにより、得られる発
泡体の気泡の大きさを任意に調整することができると共
に、発泡体の柔軟性、感触等も向上させることができ
る。
更に、本発明においては、低密度ポリエチレン系樹脂
に対して、発泡に際しての発泡剤の樹脂透過を防いで発
泡体の収縮を抑制するために、収縮防止剤としてモノス
テアリン酸グリセライドが添加される。
通常、収縮防止剤は、予め低密度ポリエチレン中にマ
スターバッチで配合されて使用される。収縮防止剤は、
本発明で使用される発泡剤の低密度ポリエチレンに対す
る気体透過係数(測定温度30℃)が、4.5×10-10cc(ST
P)・cm/cm2・sec・cmHg以下となるような量を、低密度
ポリエチレンに配合することが望ましい。例えば、低密
度ポリエチレン100重量部に対して、収縮防止剤である
モノステアリン酸グリセライド1重量部配合した場合
の、低密度ポリエチレンに対するイソブタン、クロルジ
フルオロメタン、1,2−ジクロル−1,1,2,2−テトラフル
オロエタン及び1−クロル−1,1−ジフルオロエタンの
気体透過係数(測定温度30℃)は、夫々3.39×10-10
3.83×10-10、1.28×10-10及び2.75×10-10cc(STP)・
cm/cm2・sec・cmHgである。
なお、本発明においては、その他発泡核剤や無機充填
材等も用いることができる。
本発明においては、押出機にアキュームレーターを結
合した構造の発泡装置を用いて、発泡体が製造される。
即ち、押出機の加圧シリンダー内において、低密度ポリ
エチレン系樹脂と発泡剤とモノステアリン酸グリセライ
ドとを溶融混練し、この混練物を一旦加圧条件にあるア
キュームレーターに押出し、これからピストンによりダ
イスを通して大気圧に押出すと共に回転するベルト間等
を通すことにより、厚さ30mm以上、好ましくは30〜100m
mの厚さの板状に成形される。
〔発明の効果〕
本発明の発泡体は、極めて低密度で且つ40mm以上の厚
板状でありながら、収縮性の非常に少さいもの(10%以
下)であり、しかも柔軟で且つ反撥弾性にも優れたもの
である。
本発明の発泡体は、このような特性を活かして、家電
製品、ガラス、陶器等の包装用あるいは輸送用緩衝材や
クッション材等として有利に利用される。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例1〜5,比較例1〜3 表−1に示す種々のMIを有する密度0.923g/cm3の低密
度ポリエチレン(以下LDPEと記す)100重量部に収縮防
止剤としてモノステアリン酸グリセライド1.0重量部を
配合し、この配合物と表−1に示す各種発泡剤を、吐出
量10kg/hrの押出機中で、圧力170kg/cm2Gで溶融混練し
た後、一旦アキュームレーター内に押出した。次に、こ
のアキュームレーター(圧力40kg/cm2G)から、溶融混
練物を表−1に示した温度(発泡温度)にて、620kg/hr
の吐出速度でアキュームレーターに設けたダイスを通し
て大気圧下に排出して、板状発泡体を得た。
このようにして得られた発泡体について、その7日後
の常温における密度と厚さを測定するとともに、発泡体
の収縮率を以下の式で算出して求めた。その結果を表−
1に示す。
A:排出直後の発泡体の体積 B:7日後の発泡体の体積 比較例4 実施例1における収縮防止剤を配合しなかった以外
は、実施例1と同様の配合及び条件にて、発泡体を製造
した。その結果を表−1に示す。
なお、表−1中の発泡剤に関して示した符号は次の内
容を意味する。
CFC114…1,2−ジクロル−1,1,2,2−テトラフルオロエ
タン CFC22…クロルジフルオロメタン CFC142b…1−クロル−1,1−ジフルオロエタン (評 価) 表−1の結果から判るように、本発明の発泡体は、密
度が極めて小さく(低密度)、厚みの厚いのものであり
ながら、収縮率の非常に小さいものである。
これに対して、比較例の発泡体において、MIが小さす
ぎるLDPEを用いた場合(比較例1)には、発泡体の表面
状態が劣り、厚み精度が悪く、逆にMIが大きすぎるLDPE
を用いた場合(比較例2)には、その製造に際してサー
ジング現象が見られ、樹脂と発泡剤とが分離し、樹脂中
に発泡剤を均一に混入させることができない。また、併
用揮発性発泡剤成分として、LDPEに対する気体透過係数
が大きすぎるブタン混合物を用いた場合(比較例3)、
及び収縮防止剤を配合しない場合(比較例4)には、発
泡体の収縮率が大きく、実用性のある発泡体を得ること
ができない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−182130(JP,A) 特開 昭62−153327(JP,A) 特開 昭54−81370(JP,A) 特公 昭61−1463(JP,B2) 特公 昭58−47409(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メルトインデックス0.1〜15g/10min低密度
    ポリエチレン系樹脂を、イソブタン単独又はイソブタン
    を60モル%以上含有する他の発泡剤との混合物からなる
    発泡剤及びモノステアリン酸グリセライドと共に押出機
    内で溶融混練して発泡性溶融混練物とした後、該溶融混
    練物を発泡作用の生じない温度、圧力に保持されたアキ
    ュムレーター内に押し出し、得られた押出溶融物をアキ
    ュムレーター先端に設けられたオリフィスを介して可動
    ラムの圧力により、低圧下に排出すると共に厚み30mm以
    上の板状物に成形することを特徴とする低密度ポリエチ
    レン系樹脂発泡体の製造方法。
  2. 【請求項2】メルトインデックス0.1〜15g/10minの低密
    度ポリエチレン系樹脂を、イソブタン20〜80モル%と低
    密度ポリエチレンに対する気体透過係数が8.0×10-10cc
    (STP)・cm/cm2・sec・cmHg以下の揮発性発泡剤80〜20
    モル%とからなる発泡剤及びモノステアリン酸グリセラ
    イドと共に押出機内で溶融混練して発泡性溶融混練物と
    した後、該溶融混練物を発泡作用の生じない温度、圧力
    に保持されたアキュムレーター内に押し出し、得られた
    押出溶融物をアキュムレーター先端に設けられたオリフ
    ィスを介して可動ラムの圧力により、低圧下に排出する
    と共に厚み30mm以上の板状物に成形することを特徴とす
    る低密度ポリエチレン系樹脂発泡体の製造方法。
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