JP3126171B2 - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法 - Google Patents

ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリオレフィン系樹脂発
泡粒子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、揮発性発泡剤を含有せしめた樹脂
(重合体)粒子を密閉容器内で水等の分散媒に分散さ
せ、容器内圧力を発泡剤の蒸気圧以上に保持しつつ樹脂
粒子の軟化温度以上の温度に加熱し、次いで容器の一端
を開放して樹脂粒子と分散媒とを容器内よりも低圧の雰
囲気下に放出することにより樹脂粒子を発泡させる方法
が知られている。この方法において用いられる揮発性発
泡剤はものによって、取扱い上の危険性があったり、環
境破壊問題を引き起こす虞れがあったり、高価で実用的
ではなく、また発泡倍率の調整が難しい等の種々の問題
があった。このような問題を解決するために多くの研究
がなされ、本出願人が先に提案した方法にも開示されて
いるように二酸化炭素等の無機ガスを発泡剤として用い
て重合体粒子の発泡を行うことができることも知られて
きている(特開昭61−2741号公報、特開昭61−
4738号公報等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記各公報に示されて
いる方法によれば、二酸化炭素等の無機ガスを発泡剤と
して用いて例えばポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得る
ことは可能である。しかしながら、揮発性発泡剤を二酸
化炭素に単に置き換えただけでは、従来、揮発性発泡剤
として主に使用されていたトリクロロフルオロメタンや
ジクロロジフルオロメタン等のハロゲン化炭化水素類を
用いた場合に比べて、得られるポリオレフィン系樹脂発
泡粒子の発泡倍率が小さいものになってしまう等の難点
がある。本発明は上記課題を解決するためになされたも
ので、二酸化炭素を発泡剤として用いてポリオレフィン
系樹脂発泡粒子を製造した場合にも、発泡倍率が10倍
以上の発泡粒子を容易に得ることができるポリオレフィ
ン系樹脂発泡粒子の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、ポリオレフィン系樹脂粒
子として第4級アンモニウム塩を特定量含有させたもの
を用いて、該樹脂粒子と分散媒とを容器内よりも低圧の
雰囲気下に放出して発泡させることにより、発泡倍率が
10倍以上の発泡粒子を容易に得ることができることを
見出し本発明を完成するに至った。
【0005】すなわち本発明のポリオレフィン系樹脂発
泡粒子の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂粒子を二酸
化炭素の存在下において密閉容器内で分散媒に分散せし
めて該樹脂粒子の軟化温度以上の温度に加熱させた後、
低圧域に放出して発泡粒子を得る方法において、ポリオ
レフィン系樹脂粒子に第4級アンモニウム塩を0.1〜5
重量%含有せしめることを特徴とするものである。
【0006】本発明において用いるポリオレフィン系樹
脂粒子としては、プロピレン単独重合体、プロピレン−
エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロ
ック共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、
プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体等のプ
ロピレン系重合体、高密度ポリエチレン、低密度ポリエ
チレン、エチレンとα−オレフィン(炭素数4、6、8
等)との共重合体である直鎖状低密度ポリエチレン等の
エチレン系共重合体等が挙げられる。これらのうち、殊
に直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。これらの重合
体は架橋したものであっても良い。
【0007】本発明では上記の如きポリオレフィン系樹
脂粒子に第4級アンモニウム塩を含有させて使用する。
この第4級アンモニウム塩としては例えば、オクタデシ
ル・トリメチル・アンモニウム塩、オクタデシル・ジメ
チル・ベンジル・アンモニウム塩、ヘキサデシル・オク
タデシル・ジメチル・アンモニウム塩、ヘキサデシル・
トリメチル・アンモニウム塩、ドデシル・トリメチル・
アンモニウム塩、テトラデシル・ジメチル・ベンジル・
アンモニウム塩等が挙げられる。これら第4級アンモニ
ウム塩はポリオレフィン系樹脂中における含有量が0.1
〜5重量%、好ましくは0.1〜1.0重量%となるように
添加する。これにより得られる発泡粒子は0.05〜0.5
mmの気泡径をもつものとなる。また、かかる発泡粒子を
用いて型内成型を行なった場合は収縮がなく融着性良好
な型内発泡成型体を得ることができる。
【0008】第4級アンモニウム塩の含有量が5重量%
より多い場合、高い発泡倍率の発泡粒子は得られるが、
その発泡粒子の気泡が全体的に細かくなりすぎ、金型成
型に用いた際、二次発泡不良が発生したり成型体が成型
後に収縮してしまう虞れがある。一方、上記含有量が0.
1重量%未満であると本発明の目的とする効果が得られ
ない。上記の第4級アンモニウム塩を含有するポリオレ
フィン系樹脂は、加熱した加圧ニーダー等で第四級アン
モニウム塩とポリオレフィン系樹脂とを溶混せしめ、更
に押出機により溶融混合して造粒する等の常法にて得ら
れる。この第四級アンモニウム塩を含有せしめたポリオ
レフィン系樹脂粒子の粒径は0.3〜5mm、好ましくは0.
5〜3mmである。
【0009】また本発明ではポリオレフィン系樹脂粒子
に上記第4級アンモニウム塩に加え、無機物等を同時に
添加してもよく、例えば、無機物を添加することにより
二酸化炭素が樹脂粒子中に含浸され易くなるとともに二
次結晶化を促進することができるため、更に高発泡の発
泡粒子を容易に得ることができる。この無機物としては
例えば、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸
化マグネシウム等の無機水酸化物、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、炭酸バリウム等の無機炭酸塩、亜硫酸
カルシウム、亜硫酸マグネシウム等の無機亜硫酸塩、硫
酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マンガン、硫酸
ニッケル等の無機硫酸塩、酸化カルシウム、酸化アルミ
ニウム、酸化ケイ素等の無機酸化物、塩化ナトリウム、
塩化マグネシウム、塩化カルシウム等の無機塩化物、硼
砂、タルク、クレー、カオリン、ゼオライト等の粘土又
は天然鉱物等が挙げられる。無機物は通常、粉粒体とし
て添加されるが粒径は特に限定されない。しかしなが
ら、一般的に、粒径0.05〜150μm、特に1〜10
0μmのものを用いることが好ましい。これら無機物
は、樹脂粒子中の含有量が0.01〜2重量%、特に0.1
〜1重量%となるように添加することが好ましい。無機
物を大過剰に含有せしめると、得られる発泡粒子の気泡
が微細になりすぎ、発泡成型性(寸法精度)や発泡成型
時の発泡粒子相互の融着性が悪くなり易い。
【0010】本発明方法は第4級アンモニウム塩等を含
有させたポリオレフィン系樹脂粒子に二酸化炭素を含浸
させるが、その含浸作業は上記樹脂粒子を密閉容器内で
分散媒に分散させる工程において同時に行う。この場
合、二酸化炭素は分散媒に一旦溶解又は分散した後にポ
リオレフィン系樹脂粒子に含浸されると考えられる。即
ち二酸化炭素は、密閉容器中に樹脂粒子と二酸化炭素及
び分散媒を入れて攪拌しながら加熱、加圧する等の方法
により樹脂粒子中に含浸される。二酸化炭素は気体状又
は液体状で使用しても、ドライアイスの如く固体状で使
用しても良い。二酸化炭素の使用量は通常、樹脂粒子1
00重量部当たり、5〜50重量部が好ましい。
【0011】分散媒としてはポリオレフィン系樹脂粒子
を溶解しないものであれば良く、このような分散媒とし
て例えば、水、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が、通常は水が使用
される。二酸化炭素の存在下で樹脂粒子を分散媒に分散
せしめて加熱するに際し、樹脂粒子相互の融着を防止す
るために融着防止剤を用いることができる。融着防止剤
としては水等の分散媒に溶解せず、加熱によって溶融し
ないものであれば無機系、有機系を問わず使用可能であ
るが、一般には無機系のものが好ましい。無機系の融着
防止剤としては、リン酸三カルシウム、ピロリン酸マグ
ネシウム等が挙げられ、これらと乳化剤とを併用して添
加することが好ましい。乳化剤としてはドデシルベンゼ
ンスルフォン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム等の
アニオン系界面活性剤が好適である。上記融着防止剤と
しては粒径0.001〜100μm、特に0.001〜30
μmのものが好ましい。融着防止剤の添加量は樹脂粒子
100重量部に対し、通常は0.01〜10重量部が好ま
しい。また乳化剤は樹脂粒子100重量部当たり、通
常、0.001〜5重量部添加することが好ましい。
【0012】本発明方法において、二酸化炭素を含浸せ
しめたポリオレフィン系樹脂粒子を容器内より低圧の雰
囲気下に放出して発泡させる発泡温度は、該樹脂粒子の
軟化温度以上の温度であるが、特に融点付近の温度が好
ましい。好適な発泡温度範囲は樹脂の種類によっても異
なり、例えば無架橋ポリプロピレン系樹脂の場合、融点
−5°C以上、融点+15°C以下、特に融点−3°C
以上、融点+10°C以下が好ましい。また無架橋直鎖
状低密度ポリエチレンの場合、融点−10°C以上、融
点+5°C以下が好ましい。更に架橋低密度ポリエチレ
ンの場合は融点以上が好ましい。また発泡温度にまで加
熱する際の昇温速度は、1〜10°C/分、特に2〜5
°C/分が好ましい。
【0013】尚、本発明において上記樹脂の融点とは示
差走査熱量計によってサンプル約6mgを10°C/分の
昇温速度で220°Cまで加熱し、その後10°C/分
の降温速度で約50°Cまで冷却し、再度10°C/分
の速度で220°Cまで昇温した時に得られるDSC曲
線における吸熱ピーク(固有ピーク)の頂点の温度であ
る。また融解終了温度とは上記の如き測定によって得ら
れる2回目のDSC曲線の吸熱ピーク(固有ピーク)に
おける融解終了温度を意味する。また樹脂粒子の軟化温
度とは、ASTM-D-648法において荷重4.6kg/cm2 の条件
で求めた軟化温度を意味するものである。
【0014】発泡性のポリオレフィン系樹脂粒子は密閉
容器内において、容器内で発泡しないような圧力、一般
には5kg/cm2 ・G以上の圧力に加圧保持されている必
要がある。また本発明では樹脂粒子を発泡温度でしばら
く保持した後、容器内の圧力を二酸化炭素発泡剤の蒸気
圧以上の圧力に保持しながら、窒素、二酸化炭素、空気
又はこれらの混合ガス等により背圧をかけて樹脂粒子を
容器内から放出発泡させてもよく、これにより発泡倍率
の安定化を図ることができる。
【0015】
【実施例】
実施例1〜6、比較例1 密度0.925、MI=1.0の直鎖低密度ポリエチレン
(LLDPE)からなる基材樹脂を、表1に示す第4級
アンモニウム塩〔及び無機物(実施例5、6のみ)〕と
共に140〜160°Cに加熱した加圧ニーダーで混合
した後、押出機にて溶融混合せしめて同表に示す配合組
成の樹脂粒子を造粒した。この樹脂粒子1000gを内
容積5リットルのオートクレーブに水3000g、分散
剤15g、滑剤2g及び二酸化炭素(ドライアイス)1
10gとともに入れ、攪拌下、119°C(融点−1°
C)に加熱して15分間保持し、二酸化炭素により47
kg/cm2 ・Gの背圧をかけつつオートクレーブの一端を
解放して大気下に放出し、同表に示す平均嵩(見掛け)
発泡倍率と平均気泡径からなる発泡粒子を得た。
【0016】実施例7、比較例2 密度0.900、MI=10.0のエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体(エチレン成分:2.4重量%)(PP)
からなる基材樹脂を、表1に示す第4級アンモニウム塩
(実施例のみ)と共に前記実施例と同様の方法で混合
し、同表に示す配合組成の樹脂粒子を造粒した。次にそ
の樹脂粒子1000gを前記実施例と同じオートクレー
ブに同じく同量の水、分散剤、滑剤、及び二酸化炭素
(ドライアイス)80gとともに入れ、攪拌下、152
°C(融点+7°C)に加熱して15分間保持し、二酸
化炭素により45kg/cm2 ・Gの背圧をかけつつオート
クレーブの一端を解放して大気下に放出し、表1に示す
平均嵩発泡倍率と平均気泡径からなる発泡粒子を得た。
【0017】実施例8〜9、比較例3 密度0.923、MI=4.3の無架橋低密度ポリエチレン
(LDPE)からなる基材樹脂を、表1に示す第4級ア
ンモニウム塩〔及び無機物(実施例8のみ)〕とともに
前記実施例と同様の方法で混合し、同表に示す配合組成
の樹脂粒子を造粒した。次いで、この樹脂粒子をジクミ
ルパーオキサイド用いて架橋度が53%となるように架
橋処理した。次に、架橋した樹脂粒子1000gを前記
実施例と同じオートクレーブに同じく同量の水、分散
剤、滑剤、及び二酸化炭素(ドライアイス)85gとと
もに入れ、攪拌下、150°C(融点+35°C)に加
熱して15分間保持し、二酸化炭素により47kg/cm2
・Gの背圧をかけつつオートクレーブの一端を解放して
大気下に放出し、表1に示す平均嵩発泡倍率と平均気泡
径からなる発泡粒子を得た。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法は前記
の如く第4級アンモニウム塩を特定量含有せしめたポリ
オレフィン系樹脂粒子を用いて、二酸化炭素発泡剤によ
るポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造を行っているた
め、発泡剤として揮発性発泡剤を使用して行なっていた
従来法はもとより該揮発性発泡剤に代えて単に二酸化炭
素を用いたのみで行なっていた従来法では成し得難かっ
た、発泡倍率が10倍以上のポリオレフィン系樹脂発泡
粒子を容易に得ることができる。また得られる発泡粒子
は0.05〜0.5mmの気泡径をもつものとなる。しかも、
この発泡粒子は型内成型に供した場合、粒子間の融着性
が良好で成型後の収縮が少ない成型体を得ることができ
るものである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−17615(JP,A) 特開 平5−9329(JP,A) 特開 平4−359037(JP,A) 特開 平4−283250(JP,A) 特開 平4−189840(JP,A) 特開 平4−122742(JP,A) 特開 平3−223347(JP,A) 特開 平3−86736(JP,A) 特開 昭60−32835(JP,A) 特開 昭59−111823(JP,A) 特開 昭61−4738(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/00 - 9/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン系樹脂粒子を二酸化炭素
    の存在下において密閉容器内で分散媒に分散せしめて該
    樹脂粒子の軟化温度以上の温度に加熱させた後、低圧域
    に放出して発泡粒子を得る方法において、ポリオレフィ
    ン系樹脂粒子に第4級アンモニウム塩を0.1〜5重量%
    含有せしめることを特徴とするポリオレフィン系樹脂発
    泡粒子の製造方法。
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