JP3766838B2

JP3766838B2 - ポリオレフィン連続気泡体の製造方法

Info

Publication number: JP3766838B2
Application number: JP2002102787A
Authority: JP
Inventors: 暢慶小谷; 善雄宮野; 浩司吉村; 光雄堀; 武宏森; 伊久哉日比野
Original assignee: Shishiai KK; Sanwa Kako Co Ltd
Current assignee: Shishiai KK; Sanwa Kako Co Ltd
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP2003292668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、内装材、建材、家電機器などに使用される吸音性能に優れたポリオレフィン連続気泡体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィン連続気泡体は、耐候性、断熱性、吸音性等に優れているので、エアコン内の断熱材、自動車のドアミラー内の吸音材、バクテリアの担体、塗布材等の各種用途に広く利用されている。ポリオレフィン連続気泡体の製造方法としては、発泡性架橋性組成物を所望の形状に加熱整形した後、常圧下にて加熱して架橋剤及び発泡剤を同時進行的に分解させて気泡体を生成させ、次いで機械的変形を加えて気泡を連通化させる方法が提案されていた（特公昭６２−１９２９４号公報、特公平１−４４４９９号公報）。しかしながら、この従来の連続気泡体では、吸音性能が十分ではなかった。
【０００３】
その後、発泡成形体中に、双極子モーメント量を増加させる活性成分が配合されている発泡吸音材が提案された（特開平１０−１４９１７１号公報）。この公開公報では、発泡成形体１００重量部に対して、双極子モーメントを増加させる活性成分が１０〜２００重量部添加されており、実施例として連続気泡のポリウレタンフォームが開示されている。しかし、ポリウレタンフォームは、耐候性、耐水性、耐薬品性に劣り、吸音性能を長期間持続させることが出来なかった。一方、ポリオレフィン連続気泡体は、耐候性、耐水性、耐薬品性に優れるが、発泡条件が厳しく、添加剤を多量に配合すると容易に成形出来無いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、十分な吸音効果を有し、耐候性、耐水性、耐薬品性に優れるポリオレフィン連続気泡体およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ポリオレフィン樹脂１００重量部に双極子モーメント量を増加させる活性成分２〜９重量部、発泡剤、発泡助剤及び架橋剤を添加混練した発泡性架橋性組成物を気密でない金型中で加熱発泡させて気泡体を生成させ、次いで機械的変形を加えて気泡を連通化させることを特徴とするポリオレフィン連続気泡体の製造方法である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記活性成分が、ベンゾチアジル基を含む化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、前記ベンゾチアジル基を含む化合物が、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミドであることを特徴とするポリオレフィン連続気泡体の製造方法である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、前記活性成分が、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とするポリオレフィン連続気泡体の製造方法である。
【０００９】
請求項５記載の発明は、前記活性成分が、ジフェニルアクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とするポリオレフィン連続気泡体の製造方法である。
【００１０】
請求項６記載の発明は、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に赤リン系難燃剤５〜２０重量部及び臭素系難燃剤１０〜３０重量部を配合することを特徴とする請求項１記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
【００１１】
請求項７記載の発明は、臭素系難燃剤が、ペンタブロモトルエンであるポリオレフィン連続気泡体の製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポリオレフィン発泡体及びその製造方法について詳しく説明する。
【００１３】
本発明においてポリオレフィンとは、例えば、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリビニルクロライド、ポリビニリデンクロライド、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、エチレン共重合体を挙げることができる。
【００１４】
これらのポリオレフィン樹脂を、従来公知の気泡発生手段、例えば、熱分解型発泡剤を用いた気泡発生手段、揮発性溶剤を用いた気泡発生手段などを用いて発泡成形し、必要に応じて機械的押圧を加えて気泡を連通化することにより得られる。
【００１５】
ポリオレフィン連続気泡体の好ましい製造方法としては、ポリオレフィンに、発泡剤、発泡助剤及び架橋剤を添加混練し、これを加熱したミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機等によって練和する。練和した発泡性架橋性組成物を金型に仕込み、プレスにて加圧下で樹脂及び架橋剤の種類に応じて１１５〜１５５℃、好ましくは１２０〜１４０℃において加熱整形する。この加熱整形工程において、発泡性架橋性組成物を好ましくはゲル分率ゼロの状態に維持して整形することが、連続気泡率１００％又は１００％に近い連続気泡体を得る条件である。この加熱整形工程において、非常に微量の発泡剤が初期分解を生じ、整形品を金型から取り出した場合に2倍程度まで膨張しうるが、これは発泡という概念からは程遠く、本発明にとって何ら差し支えない。
【００１６】
上記のようにして整形された発泡性架橋性組成物は、次いで、常圧下にて加熱することによって、架橋剤及び発泡剤の分解を同時進行的に行なわしめられる。この発泡・架橋工程は、例えば、整形されたポリオレフィン組成物を所望の断面形状、寸法を有する気密でない、即ち密閉されていない金型中に入れ、該金型の金属板を外部から加熱することによって上記組成物を間接的に加熱せしめる。間接的に加熱せしめる方法としては、例えば、金属板外表面にヒーターを密着させて加熱するか、あるいは金属板に熱媒の流路を設け、ジャケット方式で蒸気、加熱オイル等によって加熱する方法がある。あるいは、整形されたポリオレフィン組成物を気密でない開閉式の金型に入れ、ローゼ合金、ウッド合金を用いるメタルバスやオイルバス中、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、亜硝酸カリウム等の１種又は２種以上の溶融塩を用いる塩浴中、もしくは窒素気流中で、あるいは伸張（ないし拡張）可能な鉄板等により覆われた状態で直接加熱せしめる。所定時間加熱した後、冷却して気泡体を得る。
【００１７】
加熱温度は、使用する樹脂の種類に応じて１４０〜２１０℃、好ましくは１６０〜１９０℃の範囲に設定する。加熱時間は、好ましくは１０〜９０分、特に好ましくは２０〜７０分である。
【００１８】
このようにして、機械的変形を与えることによって容易に破壊しうる気泡膜を有し、かつ従来の気泡体と同程度の架橋度（ゲル分率９５％程度まで）を有する気泡体が得られる。
【００１９】
以上のようにして得られた気泡体（いわゆる独立気泡体）は、次いで例えば等速二本ロール等により圧縮変形を加えることによって気泡膜が破壊され、気泡が連通化されて連続気泡体が得られる。等速二本ロールの表面に無数の小さい針を設けるか、又は等速二本ロールの前及び／又は後に無数の小さい針を設けたロールを配置して、該気泡体の表面に無数の小孔を開けることによって、気泡の連通化を促進させることができる。
【００２０】
この方法によって得られる連続気泡体は、ＡＳＴＭ−Ｄ２８５６に準拠した空気比較式比重計１０００型（東京サイエンス（株）製）を用いて測定した連続気泡率が１００％又は１００％に近いものである。
【００２１】
連続気泡体の発泡倍率としては任意であり、当該連続気泡体の用途や適用箇所、対策が求められる性能などにより適宜決定すれば良いが、好ましくは５〜５０倍、より好ましくは１０〜４０倍である。発泡倍率が５倍を下回る場合には、連続気泡体内部における気泡内でのエネルギー消費が少なくなり、吸音性能が低下し、発泡倍率が５０倍を上回る場合には、連続気泡体を製造することが困難である。
【００２２】
本発明のポリオレフィン連続気泡体は上述の連続気泡体における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したものである。双極子モーメント量と吸音性能との関係について説明すると、連続気泡体における吸音のメカニズムは、当該連続気泡体に音が当ると、その空気振動が連続気泡体内部の気泡部分の空気に伝わる。この気泡部分で空気の粘性摩擦が生じ、音のエネルギーの一部が熱エネルギーに返還され、吸音性能が生じる。つまり空気の動きに対する抵抗によって、その振動が減衰され、音が小さくなる。さらに、連続気泡体の双極子の変位、双極子の復元作用によって音のエネルギーが消費され吸音性能が生じる。
【００２３】
上記連続気泡体に配合されている活性成分とは、前記連続気泡体における双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、当該活性成分そのものが双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメント量は小さいが、当該活性成分を配合することで、連続気泡体における双極子モーメント量を飛躍的に増加させることができる成分をいう。
【００２４】
本発明において、ポリオレフィン系樹脂に添加する活性成分としては、例えば、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルスルフィド（ＭＢＴＳ）、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＢＢＳ）、Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＯＢＳ）、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＰＢＳ）などのメルカプトベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合した２−｛２‘−ハイドロキシ−３’−（３“，４”，５“，６”テトラハイドロフタリミデメチル）−５‘−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）、２−｛２‘−ハイドロキシ−５’−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）、２−｛２‘−ハイドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５‘−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ）、２−｛２‘−ハイドロキシ−３’−５‘−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）などのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、あるいは、エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を含む化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上を挙げることができる。
【００２５】
本発明において、ポリオレフィン樹脂１００重量部に活性成分２〜９重量部を練和することが好ましい。活性成分が上記範囲未満である場合、十分な吸音効果が得られず、上記範囲を越えて添加する場合、ポリオレフィン連続気泡体は生産条件が厳しい為、満足な連続気泡体が得られない。
【００２６】
吸音材料の分野では、一の素材における吸音性能は、音の種類、すなわち周波数によって様々に異なることが知られている。この連続気泡体にあっては、その厚さを厚くしたり薄くしたり、又はプロファイル加工をすることで、音の種類に対応できるようになっている。例えば、低周波（低い音）の場合には厚さを厚くしたりする。一方高周波（高い音）の場合には厚さを薄くしたりすることでこれに対応できるようになっている。
【００２７】
本発明でいう架橋剤とは、ポリエチレン系樹脂中において少なくともポリエチレン樹脂の流動開始温度以上の分解温度を有するものであって、加熱により分解され、遊離ラジカルを発生してその分子間もしくは分子内に架橋結合を生じせしめるラジカル発生剤であるところの有機過酸化物、例えばジクミルパーオキサイド、１，１−ジターシャリーブチルパーオキサイド、１，１−ジターシャリーブチルパーオキシー３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチルー２，５−ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、２，５−ジメチルー２，５−ジターシャリーブチルパーオキシヘキシン、α、α―ジターシャリーブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、ターシャリーブチルパーオキシケトン、ターシャリーブチルパーオキシベンゾエートなどがあるが、その時に使用される樹脂によって最適な有機過酸化物を選択しなければならない。
【００２８】
本発明でいう発泡剤とは、ポリエチレン系樹脂の溶融温度以上の分解温度を有する化学発泡剤であり、例えばアゾ系化合物のアゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカルボキシレート等；ニトロソ系化合物のジニトロソペンタメチレンテトラミン、トリニトロトリメチルトリアミン等；ヒドラジッド系化合物のｐ，ｐ‘−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド等；スルホニルセミカルバジッド系化合物のｐ，ｐ‘−オキシビスベンゼンスルホニルセミカルバジッド、トルエンスルホニルセミカルバジッド等がある。
【００２９】
本発明において、発泡助剤を発泡剤の種類に応じて添加することができる。発泡助剤としては尿素を主成分とした化合物、酸化亜鉛、酸化鉛等の金属酸化物、サリチル酸、ステアリン酸等を主成分とする化合物、即ち高級脂肪酸あるいは高級脂肪酸の金属化合物などがある。
【００３０】
本発明においては、使用する組成物の物性の改良或いは価格の低下を目的として、架橋結合に著しい悪影響を与えない配合剤（充填剤）、例えば酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、あるいはパルプ等の繊維物質、又は各種染料、顔料並びに蛍光物質、その他常用のゴム配合剤等を必要に応じて添加することができる。
【００３１】
また、本発明では、上記発泡体に赤リン系難燃剤及び臭素系難燃剤を添加して難燃性を付与することができる。
【００３２】
本発明に係わる連続気泡体の製造方法において、ポリオレフィン樹脂１００重量部に赤リン系難燃剤５〜２０重量部及び臭素系難燃剤１０〜３０重量部を練和することが好ましい。赤リン系難燃剤及び臭素系難燃剤が上記範囲未満である場合、十分な難燃性が得られず、上記範囲を越えて添加する場合、発泡成形を阻害し、満足な発泡体が得られない。
【００３３】
本発明において、ポリエチレン系樹脂に添加する赤リン系難燃剤として、市販の物でも良いが、耐湿性や安全性（混練時における自然発火）の点から、赤リン粒子の表面を樹脂等でコーティングしたものを用いるのが好ましい。臭素系難燃剤としては、例えば、臭化アンモニウム、クロロテトラブロモブタン、臭化ビニル、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモベンゼン、ヘキサブロモシクロドデカン、（ブロモエチルエーテル）テトラブロモビスフェノールＡ、トリス（ジブロモプロピル）ホスフェート等を例示でき、難燃性及び発泡成形の面からペンタブロモトルエンが好ましい。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記実施例により何等限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
エチレン−酢酸ビニル共重合体（商品名：ノバテックＬＶ５４０、密度0.942 g/cm^３、メルトフローレート2.5 g/10min、酢酸ビニル含有量20重量％、日本ポリケム株式会社製）70重量部、低密度ポリエチレン（商品名：ノバテックＬＥ４２５、密度0.923 g/cm^３、メルトフローレート2.0 g/10min、日本ポリケム株式会社製）30重量部と、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）3重量部、アゾジカルボンアミド（商品名：ビニホールＡＣ＃３、永和化成工業株式会社製）18重量部、活性亜鉛華0.1重量部、ジクミルパーオキサイド0.8部、重質炭酸カルシウム３０重量部からなる組成物を100℃のニーダーにて混練し、130℃に加熱されたプレス内の金型（28×195×385）に練和物を充填し、８０分間加圧下で加熱し、発泡性架橋組成物を整形した。
【００３６】
該整形物の発泡倍率は1.1倍、ゲル分率は０であった。
【００３７】
次いで、該整形物を加熱水蒸気の流路を周囲に設けた気密でない開閉式金属金型（100××500×1000ｍｍ）の略中央に載置し、6.5kg/cm^２の加熱水蒸気を該流路に流して180分間加熱して残存する発泡剤及び架橋剤を分解して冷却後、発泡体得た。
【００３８】
得られた発泡体をロール間隔２０ｍｍに設定した等速二本ロールの間を５回通過させて気泡膜を破壊させ、気泡の連通化を行った。得られた連続気泡体は、見掛け密度０．０３２ｇ／ｃｍ^３、連続気泡率１００％であった。
【００３９】
得られた連続気泡体を厚み１０ｍｍにスライスし、その吸音特性をＪＩＳＡ１４０５の垂直入射吸音率にて測定したところ、第１図に示すように、従来のポリエチレン連続気泡体（比較例１）及びウレタンフォームより優れた吸音効果を示した。
【００４０】
比較例１
実施例１において、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）を添加しない以外は、実施例１と同じ配合及び同じ発泡条件で連続気泡体を得た。得られた連続気泡体は、実施例１と同じみかけ密度及び連続気泡率であったが、吸音性能は、実施例１より劣っていた。
【００４１】
実施例２
実施例１において、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）を６．０重量部、ジクミルパーオキサイドを１．６重量部に変えた以外は、実施例１と同じ配合及び同じ発泡条件で連続気泡体を得た。得られた連続気泡体は、実施例１と同じ物性及び吸音性能を有していた。
【００４２】
実施例３
実施例１において、樹脂をエチレン酢酸ビニル共重合体（商品名：エバフレックスＰ−１４０３，密度０．９３０ｇ／ｃｍ^３，メルトフローレート１．３ｇ／ｃｍ^３，酢酸ビニル含有量１４重量％、三井・デュポンポリケミカル株式会社製）１００重量部に変えた以外は、実施例１と同じ配合及び発泡条件で連続気泡体を得た。得られた連続気泡体の物性及び吸音性能は実施例１と同様であった。
【００４３】
実施例４
エチレン−酢酸ビニル共重合体（商品名：ノバテックＬＶ５４０、前述）７0重量部、低密度ポリエチレン（前述）３0重量部と、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）3重量部、アゾジカルボンアミド（商品名：ビニホールＡＣ＃３、永和化成工業株式会社製）20重量部、赤リン10重量部、ペンタブロモトルエン20重量部、ジクミルパーオキサイド1.4重量部からなる組成物を100℃のニーダーにて混練し、130℃に加熱されたプレス内の金型（28×195×385）に練和物を充填し、８０分間加圧下で加熱し、発泡性架橋組成物を整形した。
【００４４】
該整形物の発泡倍率は1.2倍、ゲル分率は０であった。
【００４５】
次いで、該成型物を加熱水蒸気の流路を周囲に設けた気密でない開閉式金属金型（100×500×1000ｍｍ）の略中央に載置し、6.5kg/cm^２の加熱水蒸気を該流路に流して180分間加熱して残存する発泡剤及び架橋剤を分解して冷却後、発泡体を取り出した。
【００４６】
得られた発泡体をロール間隔２０ｍｍに設定した等速二本ロールの間を５回通過させて気泡膜を破壊させ、気泡の連通化を行った。得られた連続気泡体は、見掛け密度０．０３２ｇ／ｃｍ^３、連続気泡率１００％であった。
【００４７】
得られた連続気泡体についてＵＬ９４ＨＦ−１の水平燃焼試験を行った結果、すべての要求を満たし、合格し、吸音効果も実施例１と同様に優れていた。
【００４８】
比較例２
実施例１におけるＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）の添加量を０．５部にした以外は、すべて実施例１と同一条件で連続気泡体を成形した。
【００４９】
得られた連続気泡体の吸音効果は実施例１の連続気泡体より劣り、活性成分を添加しないもの（比較例１）と変わりがなかった。
【００５０】
比較例３
実施例１におけるＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）の添加量を１０重量部にした以外は、すべて実施例１と同一条件で発泡させたが、収縮が大きく、満足な連続気泡体を得ることができなかった。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るポリオレフィン連続気泡体は双極子モーメント量を増加させる活性成分を特定の割合でブレンドすることにより、優れた吸音性能を有し、耐候性、耐水性、耐薬品性に優れるので、長期間にわたり、優れた吸音性能を持続できる。このため、本発明のポリオレフィン系連続気泡体は、自動車のドアミラー内の吸音材等様々な用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の連続気泡体、比較例１及びウレタンフォームの垂直入射吸音率の測定結果である。

Claims

ポリオレフィン樹脂１００重量部に双極子モーメント量を増加させる活性成分２〜９重量部、発泡剤、発泡助剤及び架橋剤を添加混練した発泡性架橋性組成物を気密でない金型中で加熱発泡させて気泡体を生成させ、次いで機械的変形を加えて気泡を連通化させることを特徴とするポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
前記活性成分が、ベンゾチアジル基を含む化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
前記ベンゾチアジル基を含む化合物が、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミドであることを特徴とする請求項２記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
前記活性成分が、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
前記活性成分が、ジフェニルアクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
ポリオレフィン樹脂１００重量部に赤リン系難燃剤５〜２０重量部及び臭素系難燃剤１０〜３０重量部を配合することを特徴とする請求項１に記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。
臭素系難燃剤が、ペンタブロモトルエンである請求項６記載のポリオレフィン連続気泡体の製造方法。