JP3538441B2 - ポリプロピレン系樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気泡が均一で細かく優
れた物性を持つポリプロピレン系樹脂の発泡体の製造方
法、並びに該製造方法に好適に用いられる発泡性樹脂組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ポリプ
ロピレン系樹脂の発泡体は機械的強度、風合い、耐熱
性、耐薬品性などに優れており、自動車の内装材、断熱
材、スポーツ用品や食品包装の緩衝材、その他消音材や
外装材等に広く利用されている。しかし、近年、自動車
の内装材、断熱材等の分野で、従来の発泡成形品より更
に均質で、高い剛性や衝撃強度を有するものが要望され
ている。ポリプロピレン系樹脂の発泡体の製造にあたっ
ては、ポリプロピレンのペレットあるいは粉末に発泡剤
の粉末をブレンドし成形する場合もある。しかし、発泡
剤の粉末は飛散し易く、作業環境を悪化させることがあ
る。その上、ポリプロピレンのペレットと発泡剤の粉末
をブレンドして、押出機や成形機のホッパーに投入した
とき、ポリプロピレンと発泡剤の組成比が一定になら
ず、均質な発泡体を得難い。そこで、予め、発泡剤を樹
脂に練り込んだ発泡性樹脂組成物、いわゆる発泡剤マス
ターバッチを調製しておき、これとポリプロピレンのペ
レットあるいは粉末をブレンドし成形する方法が広く使
用されている。発泡剤マスターバッチを調製するにあた
り、発泡剤を練り込む樹脂としては、低密度ポリエチレ
ン（ＬＤＰＥ）が最も一般的である。この方法によれ
ば、上記の発泡剤の粉末飛散や組成比の変動の問題は解
決されるが、ポリプロピレン系樹脂と低密度ポリエチレ
ンの親和性が低いため、ポリプロピレン中での発泡剤の
分布に片寄りが生じ易く、均一で細かな気泡の発泡体の
製造が困難な場合が多い。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するために鋭意検討した結果、発泡剤を予め練
り込む樹脂として、従来のＬＤＰＥに代わって、ポリプ
ロピレン系樹脂との親和性に非常に優れた特定の樹脂を
含むものを使用することによって、飛躍的に気泡が細か
くなり機械的物性が向上することを見い出し、本発明に
到達した。即ち、本発明は、重量平均繊維長が１ mm 以上
である強化用繊維を５〜 80 重量％含有してなる長繊維強
化ポリプロピレン系樹脂 100 重量部に対して、エチレン
・１−ブテン共重合体 100 重量部に対して発泡剤５〜 100
重量部を混合し、発泡剤の分解温度以下の温度で溶融混
練してなる発泡性樹脂組成物 0.1 〜 40 重量部を混合し、
発泡性樹脂組成物中の発泡剤の分解温度以上の温度に加
熱し発泡させることを特徴とするポリプロピレン系樹脂
発泡体の製造方法である。

【０００４】本発明の発泡性樹脂組成物、即ち発泡剤マ
スターバッチにおいて、発泡剤の練り込み用に用いられ
る樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂との親和性が高
く、発泡剤とその分解温度以下で溶融混練が可能なこと
が要求され、エチレン・１−ブテン共重合体が選択的に
用いられる。本発明に用いるエチレン・１−ブテン共重
合体とは、エチレンと１−ブテンのランダム共重合体で
あり、ブテン含量は５〜40重量％であることが好まし
い。又、本発明においては、発泡性樹脂組成物の製造に
あたり、更にエチレン・１−ブテン共重合体以外のポリ
オレフィンを添加することもできる。使用するポリオレ
フィンとしては、発泡剤とその分解温度以下で溶融混練
が可能な樹脂であり、混練温度での粘度がエチレン・１
−ブテン共重合体より低いものが好ましく、具体的には
例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が使用できる。
エチレン・１−ブテン共重合体とＨＤＰＥ等のエチレン
・１−ブテン共重合体以外のポリオレフィンとを併用す
る場合、ポリオレフィンの添加によって混練時の粘度が
下がり、混練が更に容易になる。その上、溶融混練物の
固化速度が上がり、ペレット化が更に容易になり、発泡
性樹脂組成物の製造効率を向上させることができる。一
方、かかるポリオレフィンの多量の添加により発泡性樹
脂組成物中のエチレン・１−ブテン共重合体の比率が小
さくなると、発泡性樹脂組成物とポリプロピレン系樹脂
の親和性が低下し、そのため発泡体の製造における発泡
体中の気泡は不均一になり物性も低下する傾向がある。
従って、本発明の発泡性樹脂組成物において、エチレン
・１−ブテン共重合体以外のポリオレフィンとを併用す
る場合、そのポリオレフィンの添加量としては、エチレ
ン・１−ブテン共重合体100 重量部に対して１〜200 重
量部が好ましく、特に好ましくは３〜100 重量部であ
る。

【０００５】本発明で用いられる発泡剤とは、分解温度
が150 ℃ 以上の加熱分解形発泡剤であり、アゾジカル
ボンアミド、N,N'−ジニトロソペンタメチレンテトラミ
ン、P,P'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド
等が挙げられる。エチレン・１−ブテン共重合体に練り
込む発泡剤の添加量は、エチレン・１−ブテン共重合体
100 重量部に対し５〜100 重量部、好ましくは10〜80重
量部である。発泡剤の添加量が多いと均一な練り込みが
困難になる。均一なポリプロピレン系樹脂発泡体を得る
には、ポリプロピレン系樹脂と混合する発泡性樹脂組成
物内での発泡剤の分布を均一にすることが必須であり、
このために低分子量ワックス等のポリオレフィン系分散
剤を添加することができる。

【０００６】上記の如くして得た発泡性樹脂組成物をポ
リプロピレン系樹脂と混合し、発泡性樹脂組成物中の発
泡剤の分解温度以上の温度に加熱し発泡させることによ
りポリプロピレン系樹脂発泡体が製造される。ここで、
両者の配合比は、ポリプロピレン系樹脂100 重量部に対
して発泡性樹脂組成物 0.1〜40重量部であり、この範囲
内で、目的とする発泡体の性状に合わせて、発泡性樹脂
組成物中の発泡剤の濃度および発泡性樹脂組成物の添加
量を変えることができる。本発明でいうポリプロピレン
系樹脂とは、樹脂成分がポリプロピレン単独あるいはポ
リプロピレン成分を50重量％以上含むポリオレフィン樹
脂であり、各種の強化用充填剤を含有することができ
る。ここで言うポリプロピレンとは、ホモポリマーとコ
ポリマーの区別及び立体規則性の区別なく、いかなるポ
リプロピレンであってもよい。又、ポリプロピレン系樹
脂の発泡による剛性の低下を補うために、強化用充填剤
を含有するポリプロピレン系樹脂を用いることが好まし
い。ここで用いられる強化用充填剤としては、特に制限
はなく、例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香
族ポリアミド繊維等の高融点（高軟化点）繊維のような
強化繊維、あるいは粉粒状、板状の無機充填剤や有機充
填剤、タルク等が挙げられる。発泡体に高度の剛性及び
衝撃強度を付与させるためには、重量平均繊維長が１mm
以上の強化用繊維を含有するポリプロピレン系樹脂を用
いることが特に好ましい。強化用充填剤の含有量は５〜
80重量％が好ましい。含有量が少ないと強化用充填剤の
効果が現れず、また含有量が多いとその製造が困難であ
る。

【０００７】本発明において、発泡倍率の高い発泡体を
製造する際には、必要に応じて、発泡時の粘度を上げる
ために、架橋剤および架橋助剤を用いることが均一な発
泡体を得る上で好ましい。架橋剤としては、有機過酸化
物、例えば、α，α’−ジターシャリーブチルパーオキ
シジイソプロピルベンゼン(Perbutyl P)、２，５−ジメ
チル−２，５−ジターシャリーブチルパーオキシヘキシ
ン(Perhexyne) 等があり、架橋助剤としては、３カ所以
上に炭素二重結合をもった化合物、例えば、トリアリル
シアヌレート（ＴＡＣ）、トリアリルイソシアヌレート
（ＴＡＩＣ）等が挙げられる。その添加量は、ポリプロ
ピレン系樹脂100 重量部に対し、架橋剤は0.01〜0.5 重
量部、架橋助剤は０〜20重量部が好ましい。これらの添
加量が少ないと粘度を上げる効果が現れず、また添加量
が多いと粘度が均一になりにくく、均質な発泡体を得難
くなる。架橋剤と架橋助剤の添加方法としては、加熱発
泡の際に両者を直接添加してもよいが、架橋剤の熱分解
温度以下で上述のエチレン・１−ブテン共重合体に予め
練り込んだものを添加する方法が、作業性の面で好まし
い。

【０００８】本発明において、ポリプロピレン系樹脂発
泡体の製造方法としては、まず、エチレン・１−ブテン
共重合体（必要に応じ他のポリオレフィン）と加熱分解
型発泡剤をブレンドの後、その発泡剤の分解温度以下、
例えば120 〜150 ℃で、溶融混練して発泡性樹脂組成物
を得る。次に、ポリプロピレン系樹脂に上記発泡性樹脂
組成物、必要に応じて、架橋剤と架橋助剤を加えてブレ
ンドし、成形機に投入して、シリンダー部分で発泡温度
以上、例えば190 〜220 ℃に加熱し、発泡状態の溶融樹
脂を金型内へ供給し、賦形を施し成形体を得る。例え
ば、発泡状態の溶融物を適度なクリアランスにある金型
間に供給し、その後に金型を閉じて、溶融樹脂を金型キ
ャビティー内に押し広げ、加圧して賦形するプレスを施
し成形する方法（溶融圧縮成形）や、発泡状態の溶融物
を金型内へ射出して成形する方法（射出成形）が挙げら
れる。射出成形を行うには莫大な射出能力を備えた射出
成形機を必要とする大型成形品や、強化剤の折損の恐れ
のある長い強化用繊維を含むポリプロピレン系樹脂を使
用する場合には、溶融圧縮成形が好ましい。

【０００９】本発明においては、目的、用途に応じて、
一般に樹脂に添加される各種の物質、例えば酸化防止
剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤などの安定剤、帯電防止
剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、結晶
化促進剤、染料や顔料等の着色剤などを添加することも
できる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１〜５、比較例１〜４ 表１に示す配合量にて、エチレン・１−ブテン共重合
体、高密度ポリエチレンに発泡剤を加え、二軸押出機を
使用して回転数50rpm 、ノズル先端部温度140 ℃の状態
で溶融混練し、本発明の発泡性樹脂組成物Ａ〜Ｅを得
た。又、低密度ポリエチレンに発泡剤を加えて同様に比
較用の発泡性樹脂組成物Ｆ〜Ｉを得た。上記発泡性樹脂
組成物のペレットの形成し易さを組成と併せて表１に示
す。

【００１１】

【表１】

【００１２】実施例６〜11、比較例５〜９ 表２に示す配合量にて、強化用充填剤を含まないポリプ
ロピレン系樹脂100 重量部に対し、実施例１〜５、比較
例１〜４で調製した各種発泡性樹脂組成物、架橋剤と架
橋助剤を加えてブレンドし、成形機に投入して、シリン
ダー部分で200℃に加熱し、発泡状態の溶融物を金型に
流し込み、その後にプレスを施す溶融圧縮成形を行い発
泡体（成形品）を得た。その成形品の密度、気泡の分布
状態、気泡の大きさならびに曲げ弾性率（ＡＳＴＭ準
拠）を測定した。結果を併せて表２に示す。

【００１３】

【表２】

【００１４】実施例12〜16、比較例10〜13 表３に示す配合量にて、強化用充填剤としてチョプドガ
ラス繊維を20重量％又は40重量％含有するポリプロピレ
ン系樹脂を使用する以外は、実施例６〜11、比較例５〜
９と同様にして、成形を行った。その成形品について、
同様の評価を行った。結果を併せて表３に示す。

【００１５】

【表３】

【００１６】実施例17〜19、比較例14〜15 表４に示す配合量にて、強化用充填剤としてタルクを20
重量％含有するポリプロピレン系樹脂を使用する以外
は、実施例６〜11、比較例５〜９と同様にして、成形を
行った。その成形品について、同様の評価を行った。結
果を併せて表４に示す。

【００１７】

【表４】

【００１８】実施例20〜25、比較例16〜20 表５に示す配合量にて、強化用充填剤としてガラス長繊
維（繊維長６mm）を20重量％又は60重量％含有するポリ
プロピレン系樹脂を使用する以外は、実施例６〜11、比
較例５〜９と同様にして、成形を行った。その成形品に
ついて、同様の評価を行った。結果を併せて表５に示
す。

【００１９】

【表５】

【００２０】実施例26〜27、比較例21 表６に示す配合量にて、シリンダー温度200 ℃で射出成
形を行う以外は、実施例20〜25、比較例16〜20と同様に
して、成形品を得た。その成形品について、同様の評価
を行った。結果を併せて表６に示す。

【００２１】

【表６】

【００２２】

【発明の効果】以上の説明ならびに実施例により明らか
なように、本発明によれば、気泡が均一で細かく物性の
優れたポリプロピレン系樹脂の発泡体が提供できる。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量平均繊維長が１ mm 以上である強化用
   繊維を５〜 80 重量％含有してなる長繊維強化ポリプロピ
   レン系樹脂 100 重量部に対して、エチレン・１−ブテン
   共重合体 100 重量部に対して発泡剤５〜 100 重量部を混合
   し、発泡剤の分解温度以下の温度で溶融混練してなる発
   泡性樹脂組成物 0.1 〜 40 重量部を混合し、発泡性樹脂組
   成物中の発泡剤の分解温度以上の温度に加熱し発泡させ
   ることを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡体の製造
   方法。
2. 【請求項２】 発泡性樹脂組成物が、エチレン・１−ブ
   テン共重合体 100 重量部に対して更にエチレン・１−ブ
   テン共重合体以外のポリオレフィン１〜 200 重量部を混
   合し、溶融混練してなるものである請求項１項記載のポ
   リプロピレン系樹脂発泡体の製造方法。
3. 【請求項３】 ポリプロピレン系樹脂発泡体を製造する
   に際し、更に長繊維強化ポリプロピレン系樹脂 100 重量
   部に対して架橋剤 0.01 〜 0.5 重量部と架橋助剤０〜 20 重
   量部を系中に添加してなる請求項１又は２記載のポリプ
   ロピレン系樹脂発泡体の製造方法。