JP3187741B2 - 発泡体用ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリプロピレン樹脂
発泡体を製造するに適した発泡体用ポリプロピレン樹脂
組成物に係り、詳しくは成形性に優れ、均一で緻密な独
立気泡を有するクッション性に優れた発泡体シートに適
する発泡体用ポリプロピレン樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりポリオレフィン発泡体の製造方
法として、ポリエチレンにアドジカルボンアミドのよう
な発泡剤、パーオキサイドのような架橋剤等を添加して
金型内に発泡成形する方法が知られている。しかし、ポ
リエチレン発泡体は耐熱性に劣るため、ポリプロピレン
発泡体が注目されている。

【０００３】ポリプロピレン発泡体はポリエチレン発泡
体に比べて、耐熱性や強度に優れており、高温用断熱材
である自動車内装品のクッション材料に使用されてい
る。しかし、ポリプロピレン樹脂は溶融粘度が低い性質
のために、溶融発泡時に発泡ガスに抗しきれず、気泡が
粗くなったり、極端な場合には発泡ガスが逃散して発泡
体が得られないことがあった。

【０００４】従来、ポリプロピレン樹脂発泡体を製造す
る方法としては、電子線により架橋した後、加熱発泡さ
せる方法がとられていたが、特殊な電子線架橋の装置が
必要でコスト高になっている。また、ポリプロピレン樹
脂を過酸化物で化学的に架橋するのと同時に発泡させる
方法がある。更には、特公平５−６２６１７号公報に
は、ポリプロピレン樹脂単独の発泡体の欠点である発泡
性を改善し、均一な気泡分布をもたせ、成形肌に良好な
ポリプロピレン樹脂発泡体を得るために、ポリプロピレ
ン樹脂に１−ブテン重合体、ラジカル発生剤、架橋助
剤、発泡剤を添加したポリプロピレン架橋発泡体組成物
も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のポリプ
ロピレン樹脂発泡体は気泡が粗大になり、発泡倍率も低
くてクッション性が悪く、またとりわけ粉末成形では均
一な発泡体シートは得られなかった。本発明はこのよう
な問題点を改善するものであり、押出成形性と粉末成形
性に優れ、均一で緻密な独立気泡を有する架橋していな
いポリプロピレン樹脂発泡体シートに適する発泡体用ポ
リプロピレン樹脂組成物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項１記
載の発明では、ポリプロピレン樹脂と、水素添加スチレ
ン・ブタジエンゴム、水素添加スチレン・ブタジエン・
結晶性エチレンブロック共重合体、そして水素添加スチ
レン・ビニルイソプレン・スチレンブロック共重合体か
ら選ばれた少なくとも１種のエラストマーを２０〜７０
重量％と、１５０°Ｃ以上の分解温度を有する発泡剤を
０．５〜７．０重量％含む発泡体用ポリプロピレン樹脂
組成物にある。

【０００７】本願の請求項２記載の発明では、水素添加
スチレン・ブタジエンゴム、水素添加スチレン・ブタジ
エン・結晶性エチレンブロック共重合体、そして水素添
加スチレン・ビニルイソプレン・スチレンブロック共重
合体から選ばれた少なくとも１種の主たるエラストマー
とともに、スチレン系ブロック共重合体エラストマー、
そしてエチレンとα−オレフィンの共重合体から選ばれ
た少なくとも１種の他のエラストマーを添加した発泡体
用ポリプロピレン樹脂組成物にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で使用するポリプロピレン
樹脂は、プロピレンを単独重合したポリプロピレンホモ
ポリマー、プロピレンとα−オレフィンとのブロックあ
るいはランダム共重合体のいずれでもよいが、特にα−
オレフィンとしてエチレンを用いたブロックあるいはラ
ンダム共重合体が発泡体のクッション性の面から好まし
い。このポリプロピレン樹脂はエラストマーを微粒子状
に分散させるためには、該エラストマーに近い溶融流動
性のものが好ましい。更に、圧力のかからない粉末スラ
ッシュ成形に用いるには、ポリプロピレン樹脂の溶融流
動性の指数としてＪＩＳ Ｋ７２１０により２３０°Ｃ
で荷重２．１６ｋｇｆで測定したＭＦＲ（メルトフロー
レート）が２０ｇ／１０分以上であることが必要であ
る。

【０００９】ポリプロピレン樹脂と混練すると微粒子状
に分散する性質をもつ主たるエラストマーとしては、水
素添加スチレン・ブタジエンゴム、水素添加スチレン・
ブタジエン・結晶性エチレンブロック共重合体（ＳＥＢ
Ｃ）、そして水素添加スチレン・ビニルイソプレン・ス
チレンブロック共重合体（ＳＶＩＳ）から選ばれた少な
くとも１種のエラストマーが選ばれる。

【００１０】水素添加スチレン・ブタジエンゴムは、ス
チレンとブタジエンがランダムに共重合しているスチレ
ン・ブタジエンゴムを水素添加したもので、例えば日本
合成ゴム社製のダイナロン＃１０００、＃２０００シリ
ーズがある。

【００１１】水素添加スチレン・ブタジエン・結晶性エ
チレンブロック共重合体は、スチレンとブタジエンのブ
ロック共重合体を水素添加したものであり、例えば日本
合成ゴム社製のダイナロン＃４０００シリーズがある。

【００１２】水素添加スチレン・ビニルイソプレン・ス
チレンブロック共重合体は、スチレンとイソプレンのブ
ロック共重合体を水素添加したものであり、中間ブロッ
クとなるイソプレン３０重量％が１，２結合したもの
で、例えばクラレ社製のハイブラーＨＶＳ−３がある。

【００１３】本発明では、上記の水素添加スチレン・ブ
タジエンゴム、水素添加スチレン・ブタジエン・結晶性
エチレンブロック共重合体、そして水素添加スチレン・
ビニルイソプレン・スチレンブロック共重合体から選ば
れた少なくとも１種の主たるエラストマーとともに、ス
チレン系ブロック共重合体エラストマー、そしてエチレ
ンとα−オレフィンの共重合体から選ばれた少なくとも
１種の他のエラストマーを添加することができる。

【００１４】他のエラストマーのうちのスチレン系ブロ
ック共重合体エラストマーは、ハードセグメントとして
ポリスチレンをもち、ソフトセグメントとしてポリブタ
ジエン、ポリイソプレン、あるいはこれらが水素添加さ
れた化学構造を有するエラストマーであり、例えばスチ
レン・ブタジエンブロック共重合体（ＳＢ）、スチレン
・ブタジエン・スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、
スチレン・エチレンプロピレン・スチレンブロック共重
合体（ＳＥＢＳ）、水素添加スチレン・ブタジエンブロ
ック共重合体（ＳＥＢ）、水素添加スチレン・ブタジエ
ン・スチレンブロック共重合体、水素添加スチレン・イ
ソプレンブロック共重合体（ＳＥＰ）、水素添加スチレ
ン・イソプレン・スチレンブロック共重合体（ＳＥＰ
Ｓ）、等を挙げることができる。

【００１５】また、エチレンとα−オレフィンの共重合
体のα−オレフィンとしては、プロピレン、ブチレン、
ヘキサン、オクタン等が挙げられる。共重合体中のα−
オレフィンの量は１０重量％以上でエラストマーの性質
を有しており、かつポリプロピレン樹脂に微分散するも
のが好ましい。具体的には、エチレン・プロピレン共重
合体（ＥＰＲ）とかエチレン・オクテンコポリマーポリ
プロピレンがある。

【００１６】ポリプロピレン樹脂と上記エラストマーと
を混練した場合、粒状に分散（海／島状態）するもの
と、層状に分散（海／海状態）するものがあり、ソフト
セグメントになるモノマーの種類、共重合比率、溶融粘
度等により分散構造が変わってくる。例えば、スチレン
系ブロック共重合体であるＳＥＢＳ、ＳＥＰＳは海／海
状態に分散するから粒状に分散するものであり、一概に
分散状態の良否を決めにくい。

【００１７】また、エチレンとα−オレフィンの共重合
体であるＥＰＲとかエチレン・オクテンコポリマーは粒
状に分散する性質をもっているが、分散した粒径が大き
くなる傾向があるため、単独でポリプロピレン樹脂とブ
レンドしたものは良い発泡体が得られない。このため、
エチレンとα−オレフィンの共重合体は他の水素添加ス
チレン・ブタジエンゴム、水素添加スチレン・ブタジエ
ン・結晶性エチレンブロック共重合体、そして水素添加
スチレン・ビニルイソプレン・スチレンブロック共重合
体から選ばれた少なくとも１種の主たるエラストマーと
同時に使用することが望ましい。

【００１８】尚、簡易的に上記エラストマーの分散状態
を観る方法としては、発泡剤を添加していないポリプロ
ピレン樹脂組成物を引張試験すると、海／海分散状態の
ものは破断面が層状に切れており、また粒状で分散して
いるが粒径の大きいものは伸ばされた部分が白化する現
象がみられる。

【００１９】粉末成形に使用する場合には、上記スチレ
ン系熱可塑性エラストマーのＭＦＲは、大きい方が好ま
しい。また、ポリプロピレン樹脂とスチレン系熱可塑性
エラストマーの混合比率（ポリプロピレン樹脂／スチレ
ン系熱可塑性エラストマー）は重量比７０／３０〜３０
／７０であり、重量比７０／３０を越えると柔軟性が損
なわれ、他方重量比３０／７０未満であると成形体の耐
熱性や耐薬品性が低下する。

【００２０】微粒子状に分散する性質をもつ上記のエラ
ストマーは、２０〜７０重量％、好ましくは３０〜６０
重量％混合される。この添加量が２０重量％未満になる
と、発泡セルが粗大になり、ガスの逃散により発泡倍率
が低くてクッシュン性が乏しくなり、また７０重量％を
超えると、得られた発泡体の耐熱性が悪く、回復弾性も
悪くなる。

【００２１】使用する発泡剤は、１５０°Ｃ以上の分解
温度を有しており、ポリプロピレン樹脂と微粒子状に分
散する性質をもつエラストマーとを混練する時に分解、
発泡しないものが好ましく、有機系熱分解型の発泡剤が
あり、アドジカルボンアミド、アドジカルボン酸バリウ
ム等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレ
ンテトラミン等のニトロソ化合物、４，４−オキシビス
（ベンゼンスルホニルヒドラジン、４，４−オキシビス
（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ジフェニルスルホ
ン−３’，３−ジスルホニルヒドラジド等のヒドラジン
誘導体を挙げることができる。なかでも、２００°Ｃ付
近に分解温度をもつアドジカルボンアミドが好ましい。

【００２２】発泡剤の添加量は０．５〜７．０重量％、
好ましくは１．０〜５．０重量％であり、０．５重量％
未満の場合には、発生するガス量が少なくて発泡倍率が
低過ぎるため、クッション性が悪くなる。一方、７．０
重量％を超えると、発生するガス量が過大になるため、
溶融した組成物がガスに抗しきれず、気泡が粗くなった
り、極端な場合には発泡体が得られない。

【００２３】また、上記以外にも、顔料、熱安定剤、光
安定剤、滑剤、充填剤等を必要に応じて添加される。顔
料は通常のオレフィン系に適した有機、無機のものが使
用される。更に、脂肪酸金属塩等の滑剤や炭酸カルシウ
ム、タルク等の充填剤等が必要に応じて添加される。

【００２４】これらの配合物の混練は、ポリプロピレン
樹脂、微粒子状に分散する性質をもつエラストマー、発
泡剤、顔料、安定剤、滑剤をＶ型ブレンダー、タンブラ
ー、ヘンシェルミキサー等を用いてドライブレンドした
ものを二軸押出機で混練するか、あるいはニーダー等で
混練することもできるが、混練温度は発泡剤の分解温度
以下が好ましく、分解温度より１０°Ｃ以上低い温度で
混練することが好ましい。

【００２５】混練した組成物はペレット状にし、押出機
によりシート状に成形した後、熱オーブンあるいは加熱
したプレス機により発泡剤の分解温度以上に加熱し、発
泡させて発泡体シートを得る。また、ペレット状組成物
をターボミル、ピンミル、ハンマーミル等の衝撃型微粉
砕機を用いて微粉砕する方法で粉体樹脂組成物にする。
この時通常では液体窒素を用いて冷凍粉砕される。粉砕
されたものは篩い等によって粒径が少なくとも５００μ
ｍ以下、好ましくは３００μｍ以下のものを集め、５０
０μｍを越えるものは再度粉砕される。そして、粉体樹
脂組成物を発泡剤の分解温度以上で粉体成形することに
よって発泡体シートを得ることができる。

【００２６】上記粉体成形は発泡剤の分解温度以上に加
熱された型に粉体樹脂組成物を重力で落下させて投入
し、一定時間経過後に型を反転し、余剰の粉体樹脂組成
物を回収箱に集める。型表面には粉体樹脂組成物が層と
なって付着しており、時間経過とともに溶融してスキン
層は形成される。次いで、発泡剤が熱分解してガスを発
生して発泡体を形成する。そして、型を冷却して発泡体
シートを脱型する。

【００２７】このようにして得られた粉末成形に使用す
る粉末樹脂組成物が、充分な粉末流動性をもたない場合
には、型の複雑形状部に流れ込まずに欠損やピンホール
をもつシートを成形することになる。そのため、粉末樹
脂組成物の中に流動性改良剤である炭酸カルシウム、シ
リカ等の充填剤、あるいはステアリン酸亜鉛、ステアリ
ン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩や脂肪酸アミド、脂肪
酸エステル等の滑剤、あるいは樹脂微粉末等を添加する
ことができる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例１〜５ 表１に示す材料をダンブラーでドライブレンドしたもの
を、二軸押出機（池貝鉄鋼社製、ＰＣＭ４５）の原料ホ
ッパーより供給し、１８０°Ｃでスクリュー回転数２５
０ｒｐｍで混練押出してポリプロピレン樹脂組成物ペレ
ットを得た。次に、単軸押出機により１７０°Ｃで略
１．０ｍｍ厚さのシートを押出成形したものを１００×
１００ｍｍに裁断し、２８０°Ｃに調節した熱オーブン
中の離型紙上で１分間加熱した後、取り出して室温で冷
却してポリプロピレン樹脂発泡体を得た。

【００２９】発泡シートの評価は、目視によって表面の
凹凸と発泡セルの粗さを観察して粗さの小さい順に優、
良、可、不可の４段階で判断した。尚、クッション性の
良否もこの判断に比例していた。発泡倍率は発泡体の比
重を測定し、ペレットの比重を発泡体の比重で除した値
である。これらの結果を表１に併記する。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例６〜９ 表２に示す材料から実施例１〜５と同様にして混練押出
したポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得て、ターボ
ミルＴ２５０−４Ｊ（ターボ工業社製）によって、液体
窒素に浸したペレットを投入して微粉砕し、１．０ｍｍ
の篩い通過分のみを集めた。

【００３２】次に、上記粉末樹脂組成物を用いて粉体成
形を行った。離型用のテフロンシートを貼った１５０×
１５０×３．０ｍｍのアルミ板をオーブン中で２５０°
Ｃに加熱し、その上に上記粉末樹脂組成物を約８００ｇ
のせて１０秒間おいて付着させた後、溶融付着しなかっ
た粉体を除いて、３００°Ｃに調節したオーブン中で６
０秒間加熱し、オーブンより取り出し、そして室温まで
冷却して発泡シートを得た。評価は実施例１〜５と同様
に行った。その結果を表２に併記する。

【００３３】

【表２】

【００３４】比較例１〜４ 表３に示す材料を実施例１〜５と同様にして混練押出
し、ポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得て、単軸押
出機によりシートを押出成形したものをオーブン中で発
泡させ発泡シートを得た。評価は実施例１〜５と同様に
行った。その結果を表３に併記する。

【００３５】比較例５〜７ 表３に示す材料を実施例６〜９と同様にしてポリプロピ
レン樹脂組成物の粉末を作製し、これを用いて粉体成形
を行い、発泡シートを得た。評価は実施例１〜５と同様
に行った。その結果を表３に併記する。

【００３６】

【表３】

【００３７】この結果、実施例１〜５の押出成形したシ
ートから得られた発泡シートや、実施例６〜９の粉末樹
脂組成物を用いて粉体成形して得られた発泡シートで
は、エラストマーが混練すると微粒子状に分散してお
り、またこれらの各実施例の発泡シートの表面凹凸やセ
ルの粗さは、比較例に比べて少なくて良好であり、また
実施例の発泡倍率も比較例に比べて大きくなっているこ
とが判る。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本願の各請求項記載の発明
では、ポリプロピレン樹脂と、水素添加スチレン・ブタ
ジエンゴム、水素添加スチレン・ブタジエン・結晶性エ
チレンブロック共重合体、そして水素添加スチレン・ビ
ニルイソプレン・スチレンブロック共重合体から選ばれ
た少なくとも１種のエラストマーと、１５０°Ｃ以上の
分解温度を有する発泡剤とを含めた発泡体用ポリプロピ
レン樹脂組成物にあり、上記エラストマーが混練すると
微粒子状に分散して押出形成性と粉末成形性に優れ、ま
た発泡シートの表面凹凸やセルの粗さが小さく、均一で
緻密な独立気泡を有する架橋していないポリプロピレン
樹脂発泡体シートを得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−4737（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−168212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 9/06 C08L 23/12 C08L 53/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリプロピレン樹脂と、水素添加スチレ
   ン・ブタジエンゴム、水素添加スチレン・ブタジエン・
   結晶性エチレンブロック共重合体、そして水素添加スチ
   レン・ビニルイソプレン・スチレンブロック共重合体か
   ら選ばれた少なくとも１種のエラストマーを２０〜７０
   重量％と、１５０°Ｃ以上の分解温度を有する発泡剤を
   ０．５〜７．０重量％含むことを特徴とする発泡体用ポ
   リプロピレン樹脂組成物。
2. 【請求項２】 水素添加スチレン・ブタジエンゴム、水
   素添加スチレン・ブタジエン・結晶性エチレンブロック
   共重合体、そして水素添加スチレン・ビニルイソプレン
   ・スチレンブロック共重合体から選ばれた少なくとも１
   種の主たるエラストマーとともに、スチレン系ブロック
   共重合体エラストマー、そしてエチレンとα−オレフィ
   ンの共重合体から選ばれた少なくとも１種の他のエラス
   トマーを添加した請求項１記載の発泡体用ポリプロピレ
   ン樹脂組成物。