JP3950557B2 - ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子およびそれからの型内発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱材、緩衝包材、通箱、車のバンパー用芯材などの製造に用いられるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子およびそれからの型内発泡成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリプロピレン型内発泡成形体は、ポリスチレン型内発泡成形体と比較して、耐薬品性、耐熱性、圧縮後の歪回復率に優れている。また、ポリエチレン型内発泡成形体と比較しても、耐熱性、圧縮強度に優れているので、緩衝包装材、通箱、車のバンパー芯材などに広く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、幅広い分野における工業製品のコストダウンを目的として、成形体の生産においては、成形時間の短縮による生産性アップが検討されている。ポリプロピレン型内発泡成形体の製造においても、コストダウンを目的として成形時間の短縮が強く求められている。
【0004】
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる型内発泡成形体の製造において、成形時間を短縮する方法としてつぎのような方法が知られている。
【0005】
たとえば特開昭61―103944号公報では、密度が8〜100g/L、粒径が1〜5mmの無架橋ポリプロピレン発泡体粒子であって、有機リン酸ソーダをポリプロピレン樹脂100部(重量部、以下同様)に対して0.02〜1部含有する無架橋ポリプロピレン発泡体粒子を用いる方法が開示されている。しかし、この方法ではリン化合物を添加する必要があり、環境に及ぼす影響も好ましくなく、また、コスト的にも不利であり、さらに得られるポリプロピレン発泡体粒子を用いて型内発泡成形する際には、発泡体粒子を50%圧縮する必要がある。
【0006】
一方、特開平8−20662号公報では、高温融解ピーク熱量が3.5cal/gよりも大きく、かつ6.0cal/g以下であるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を10〜60%の圧縮率で金型内に圧縮充填し、スチームで加熱して成形体を得る方法が開示されている。しかし、この方法では、成形方法が特定の方法のみに限られており、一般的な型内発泡成形体の製造において、成形時間を短縮するには限界がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる実情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、基材樹脂の示差走査熱量計法(以下DSC法ともいう)で測定される融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの発泡能力が特定の範囲になるように調整されたポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いて型内発泡成形する場合には、型内発泡成形時の冷却時間を短縮することができ、また、融点ピーク温度および前記融点ピーク温度−10℃の水蒸気でそれぞれ加熱したときの発泡能力の差を特定範囲以下に調整した場合には、型内発泡成形の加熱圧力などの成形条件を変化させても安定的に冷却時間を短縮することができ、さらに、種々の型内発泡成形方法に対しても好適に用いられ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち本発明は、
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
【0009】
【数2】
【0010】
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.0〜1.8であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子(請求項1)、
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を基材樹脂の前記融点ピーク温度および前記融点ピーク温度−10℃の水蒸気でそれぞれ加熱して、前記発泡能力をそれぞれ求めたとき、発泡能力の差が0.2以下である請求項1記載のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子(請求項2)、
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子に、内圧を付与せしめ閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法(請求項3)、
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を、圧縮率が10〜60%になるように閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法(請求項4)、および
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.5〜1.8であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を、内圧付与操作をしないでそのまま閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法(請求項5)
に関する。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子は、示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度の水蒸気で加熱したとき、式:
【0012】
【数3】
【0013】
で示される発泡能力が1.0〜1.8のものである。前記発泡能力が1.0未満の場合には、予備発泡粒子を型内発泡成形する際、粒子が充分に膨張しないため粒子同士の融着が不充分になり、また、得られる成形体も、寸法収縮率が大きく、表面外観も粒子間隙間が目立つものとなり、満足な成形体を得ることができず、前記発泡能力が1.8をこえる場合には、満足な成形体を得ることはできるが、成形時の発泡能力が大きくなるために成形時の冷却時間が長くなる。
【0014】
また、前記ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子においては、基材樹脂の前記融点ピーク温度および前記融点ピーク温度−10℃の水蒸気でそれぞれ加熱して、前記発泡能力をそれぞれ求めたとき、発泡能力の差が0.2以下であるものが好ましい。前記発泡能力の差が0.2以下の場合、予備発泡粒子を型内発泡成形する際、成形加熱圧力、ビーズに付与されるガス圧力、金型充填時の圧縮率などの成形条件を変化させても成形時間は大きく変化せず、安定的に型内発泡成形体を得ることができる。
【0015】
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を基材樹脂の前記融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの前記発泡能力が1.0〜1.5、好ましくは1.0〜1.3のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる場合、予備発泡粒子を金型に充填する前に内圧を付与せしめ、閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形するか、または予備発泡粒子を圧縮率が10〜60%になるように閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形する後述の型内発泡成型体の製造に用いると、成形冷却時間が短く、かつ粒子同士の融着および成形体の表面外観の点で満足のいく成形体を得ることができる。
【0016】
また、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を基材樹脂の前記融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの前記発泡能力が1.5〜1.8、好ましくは1.6〜1.7であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる場合、内圧付与操作をしないでそのまま閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形する後述の型内発泡成型体の製造に用いると、成形冷却時間が短く、かつ粒子同士の融着および成形体の表面外観の点で満足のいく成形体を得ることができる。
【0017】
以上のようにポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の2次発泡力の指標となる前記発泡能力を特定の範囲に調整することにより、型内発泡成形体の製造において、成形冷却時間を短縮し安定的に成形体を得ることができる。さらに種々の型内発泡成形体の製造方法において、最適の発泡能力をもつ予備発泡粒子を選ぶことが可能なため、型内発泡成形の際の予備発泡粒子同士の融着が良好になり、得られる型内発泡成形体も表面外観が良好で、また、表面と内部の密度が均一な型内発泡成形体を得ることができる。予備発泡粒子は、成形金型通りになるのに最低限必要な発泡能力をもつために、水蒸気などで加熱したのち、発泡成形体の内部圧力が必要以上に高くならないため、金型の内圧低下速度が速く、成形時間が短くなり、さらに成形体表面付近と内部の圧力差が小さいため、成形体の表面と内部の密度が均一になると考えられる。
【0018】
ここで、前記示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの発泡能力について説明する。
【0019】
前記示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度とは、ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgのサンプルにつき、通常の示差走査熱量計を用いて10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点を示すカーブのピークの温度のことである。本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子における基材樹脂の融点ピーク温度は、135〜160℃程度であるのが予備発泡粒子の型内発泡成形の成形融着性の点から好ましい。
【0020】
前記示差走査熱量計法に用いる示差走査熱量計としては、たとえばパーキンエルマー(Perkin−Elmer)社製のDSC−2型、セイコー電子工業(株)製のSSC5200Hなどがあげられる。
【0021】
前記示差走査熱量計法で基材樹脂の融点ピーク温度を求めた例として、ポリプロピレン系樹脂粒子としてエチレン含有率2.1%のエチレン−プロピレンランダムコポリマーを用い、融点ピーク温度を測定したときのDSC曲線を図1に示す。図1において、ピークの最大値が融点ピークであり、そのときの温度TMが融点ピーク温度である。
【0022】
前記発泡能力は以下のように求められる。
【0023】
あらかじめ倍率のわかっている予備発泡粒子を、蒸気流入口と蒸気排出口を2箇所以上設けた耐圧容器、具体的には、たとえばオートクレーブ型の耐圧容器あるいは型内発泡成形機などに100〜300cc入れたのち、蒸気排出口を開の状態で蒸気流入口から蒸気を5秒間流して容器内の空気を追い出したのち、蒸気排出口を閉として示差走査熱量計法で得られる基材樹脂の前記融点ピーク温度の水蒸気で10秒間加熱する。冷却後、前記予備発泡粒子を取り出して、60℃で12時間乾燥したのち、室温で2kg/cm2Gの空気圧で12時間処理して予備発泡粒子に内圧を付与する。
【0024】
前記のごとく内圧を付与することにより、収縮した予備発泡粒子は加熱時に発泡した倍率にまで回復する。このときの予備発泡粒子の発泡倍率を蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率とする。
【0025】
得られた前記蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率と蒸気加熱前のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率とから、式:
【0026】
【数4】
【0027】
により、前記発泡能力が求められる。
【0028】
本発明におけるポリプロピレン系樹脂とは、プロピレン単量体からの単位を80%(重量%、以下同様)以上含み、プロピレン単量体と共重合可能な単量体からの単位を20%未満含有する樹脂をいう。
【0029】
前記ポリプロピレン系樹脂の具体例としては、たとえばプロピレンホモポリマー、エチレン−プロピレンランダムコポリマー、エチレン−プロピレンブロックコポリマー、エチレン−プロピレン−ブテンランダムターポリマー、プロピレン−塩素化ビニルコポリマー、プロピレン−ブテンコポリマー、プロピレン−無水マレイン酸コポリマーなどがあげられる。これらのなかでも、立体規則性重合方法によって製造されたものが好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは汎用性の高いエチレン−プロピレンランダムコポリマー、エチレン−プロピレン−ブテンランダムターポリマーがとくに好ましい。
【0030】
なお、前記ポリプロピレン系樹脂は無架橋のものが好ましいが、パーオキサイドや放射線により架橋されたものであってもよい。
【0031】
また、前記ポリプロピレン系樹脂には、その特性を失わない範囲で、ポリプロピレン系樹脂と混合使用可能なその他の熱可塑性樹脂、たとえば低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブテン、アイオノマーなどを混合使用してもよい。前記混合使用可能なその他の熱可塑性樹脂を混合使用する場合の混合量としては、ポリプロピレン系樹脂100部に対して5〜20部が一般的である。ポリスチレンを混合使用する場合には5〜10部であるのが好ましい。
【0032】
前記ポリプロピレン系樹脂は、通常、予備発泡に利用されやすいようにあらかじめ押出機、ニーダー、バンバリミキサー、ロールなどを用いて溶融し、円柱状、楕円状、球状、立方体状、直方体状などのような所望の粒子形状で、平均粒径が0.1〜5mm、好ましくは0.5〜3mmになるように成形加工される。
【0033】
本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を製造する方法にはとくに限定はなく、たとえば耐圧容器内で揮発性発泡剤をポリプロピレン系樹脂粒子に含有させ、撹拌しながら水中に分散させ、加圧下で所定の発泡温度まで加熱したのち、該水分散物を低圧域に放出させるなどの方法があげられる。
【0034】
なお、前記予備発泡粒子の発泡能力は基材樹脂の分子量、分子量分布、分子構造、結晶構造、結晶量、熱履歴、あるいは発泡時の加熱温度(発泡温度)、加熱圧力(発泡圧力)、加熱時間などによって調整される。
【0035】
前記揮発性発泡剤としては、たとえばプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロブタンなどの脂環式炭化水素;トリクロロトリフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンジクロライド、エチルクロライドなどのハロゲン化炭化水素などがあげられる。これらは単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0036】
前記揮発性発泡剤の使用量にはとくに限定はなく、所望のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率に応じて適宜選べばよいが、通常、ポリプロピレン系樹脂粒子100部に対して10〜60部である。
【0037】
前記水分散物の調製に際しては、分散剤として、たとえば第3リン酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなど、分散助剤として、少量の界面活性剤、たとえばドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、n−パラフィンスルホン酸ソーダ、α−オレフィンスルホン酸ソーダなどを用いるのが好ましい。
【0038】
前記分散剤および分散助剤の使用量は、それらの種類やポリプロピレン系樹脂粒子の種類によって異なるが、通常、水100部に対して分散剤の場合で0.2〜3部、分散助剤の場合で0.001〜0.1部である。
【0039】
また、前記揮発性発泡剤を含有したポリプロピレン系樹脂粒子は水中での分散性を良好なものとするために、通常、水100部に対して20〜100部添加されるのが好ましい。
【0040】
かくして調製された水分散物は加圧下で加熱されたのち、2〜10mmφの開孔オリフィスを通して低圧下に放出され、ポリプロピレン系樹脂粒子が予備発泡せしめられ、本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子が得られる。
【0041】
なお、前記予備発泡粒子の発泡能力は、前述のように基材樹脂の分子構造などによってもかわるが、前記予備発泡粒子の製造方法においては、発泡温度を高くすると発泡能力は大きくなる。
【0042】
前記発泡温度は、(TM−25)〜(TM+10)(℃)の範囲内で設定されることにより(TMは基材樹脂であるポリプロピレン系樹脂の融点ピーク温度)、前記融点ピーク温度で加熱したときの前記発泡能力が1.0〜1.8の予備発泡粒子が容易に得られる。前記発泡温度を前記範囲内で設定する理由は、ポリプロピレン系樹脂の種類、揮発性発泡剤の使用量、目標とする予備発泡粒子の発泡倍率などによって適宜選択しうるようにするためである。
【0043】
また、前記水分散物はあらかじめ前記耐圧容器中で、加圧下、発泡温度まで加熱されるが、加熱温度は用いるポリプロピレン系樹脂粒子の種類、目的とするポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡能力を1.0〜1.8のどの値に選ぶかで変わってくるので、一義的には定められないが、前記のごとく、ほぼ(TM−25)〜(TM+10)℃の範囲から決定される。一方、発泡圧力は主に所定の発泡倍率により選ばれるが、概ね10〜50kg/cm2Gである。
【0044】
前記耐圧容器にはとくに限定はなく、前記圧力および温度に耐えられるものであればとくに限定なく使用しうるが、具体例としては、たとえばオートクレーブ型の耐圧容器などがあげられる。
【0045】
つぎに、本発明の型内発泡成形体の製造方法について説明する。
【0046】
本発明に使用される成形方法としては、たとえば特公昭51−22951号公報や特公平6−59694号公報などにあげられている、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を閉鎖し得るが密閉し得ない金型内に充填し、蒸気などで加熱し、発泡粒子を相互に加熱融着させて型通りに成形する方法があげられる。
【0047】
本発明の型内発泡成形体の製造方法において、前記融点ピーク温度で加熱したときの前記発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる場合、発泡粒子を金型に充填する前に内圧を付与するか、または発泡粒子を金型に充填する際に予備発泡粒子を圧縮率が10〜60%になるように圧縮することが好ましい。
【0048】
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を前記基材樹脂の融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの前記発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる場合には、ガス内圧を付与せしめ、閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することにより、冷却時間が短くかつ粒子同士の融着、成形体の表面外観の満足のいく成形体を得ることができる。
【0049】
前記ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を金型に充填する前にガス内圧を付与する際には、前記ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を無機ガスなどの加圧下に保持することで、ガス圧力により内圧を付与することができる。
【0050】
前記予備発泡粒子に付与する内圧は1.18〜3.0atmであるのが予備発泡粒子の型内発泡成形の成形性の点から好ましい。
【0051】
前記無機ガスとしては、空気、チッ素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭酸ガスなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、汎用性の高い、空気、チッ素が好ましい。
【0052】
また、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を基材樹脂の前記融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの前記発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる場合には、圧縮率が10〜60%になるように閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することによって、冷却時間が短く、かつ粒子同士の融着および成形体の表面外観の点で満足のいく成形体を得ることができる。
【0053】
前記予備発泡粒子の圧縮率はつぎのようにして求められる。ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を成形機金型内に、大気圧状態で充填したときの予備発泡粒子の重量を、前記圧縮充填したときの予備発泡粒子の重量で除した値であり、式:
【0054】
【数5】
【0055】
で表わされる。
【0056】
さらに、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を前記基材樹脂の融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの前記発泡能力が1.5〜1.8であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いる場合には、内圧を付与しないでそのまま閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することにより、内圧付与操作をしないでそのまま充填しても冷却時間が短くかつ粒子同士の融着、成形体の表面外観の満足のいく成形体を得ることができる。
【0057】
また、前記成形方法において、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を基材樹脂の前記融点ピーク温度および前記融点ピーク温度−10℃の水蒸気でそれぞれ加熱して、前記発泡能力を求めたとき、発泡能力の差が0.2以下であるポリプロピレン系予備発泡粒子を用いることにより、成形の冷却時間が短縮されるだけでなく、成形する際の成形加熱圧力、ビーズに付与されるガス圧力、金型充填時の圧縮率などの成形条件を変化させても成形時間は大きく変化せず、安定的に型内発泡成形体を得ることができる。
【0058】
【実施例】
つぎに、実施例および比較例に基づいて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【0059】
なお、実施例および比較例で用いた評価の方法を以下にまとめて示す。
【0060】
(予備発泡粒子の発泡倍率)
乾燥した予備発泡粒子約1gを100ccメスシリンダー中でエタノールに浸漬して水没体積を測定し、つぎの式にしたがって求めた。
【0061】
【数6】
【0062】
(嵩密度)
乾燥した予備発泡粒子を容積約5Lのバケツに掬い取り、予備発泡粒子の重量を測定した。嵩密度はつぎの式にしたがって求めた。
【0063】
【数7】
【0064】
(予備発泡粒子の発泡能力)
得られた予備発泡粒子を金網篭に200cc入れ、これを蒸気流入口と排出口を2箇所設けた5Lのオートクレーブ型耐圧容器に入れたのち、蒸気排出口を開の状態で蒸気流入口から1.0Kg/cm2Gの水蒸気を5秒間流し容器内の空気を追い出した。そののち、蒸気排出口を閉とし、3.4Kg/cm2G(約146.5℃)の水蒸気で10秒間加熱した。つぎに、蒸気排出口を開とし、容器内圧が0kg/cm2Gになるまで冷却したのち、予備発泡粒子を取り出し、60℃で12時間乾燥したのち、室温下、2.0Kg/cm2Gの空気圧で12時間処理し、内圧を付与し、収縮を回復させたときの倍率を求め、式:
【0065】
【数8】
【0066】
から発泡能力を求めた。
【0067】
(冷却時間)
成形時、蒸気加熱を終了してから、成形体表面が金型表面を押す圧力(成形体面圧)が0.3Kg/cm2Gまで低下するのに要した時間(秒)を測定した。
【0068】
(成形体密度)
成形体の縦、横、厚さの寸法と重量を測定し、つぎの式にしたがって求めた。
【0069】
【数9】
【0070】
(融着性)
成形体の表面にナイフで約5mmの深さのクラックを入れたのち、このクラックに沿って成形体を割り、破断面を観察し、粒子の全個数に対する破壊粒子数の割合を求め、以下の基準で評価した。なお、通常、成形体として満足すべき融着率の水準は少なくとも60%である。
◎:融着率80%以上
○:融着率60%〜80%未満
△:融着率50%〜60%未満
×:融着率50%未満。
【0071】
(表面外観)
成形体表面を目視で観察し、以下の基準で成形体を評価した。
◎:表面に凹凸がなく、各粒子間隙もほとんどない
○:表面に凹凸はないが、各粒子間隙が若干ある
△:表面に凹凸はないが、各粒子間隙が目立つ
×:表面に凹凸があり、各粒子間隙が極めて大きい
【0072】
実施例1〜3および比較例1〜2(ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の作製)表1に記載の基材樹脂(エチレン−プロピレンランダムコポリマー)Aのペレット(エチレン含有割合2.1%、メルトフローインデックス(MI) 7、1粒子あたりの重量 約1.8mg、DSC法で測定した融点ピーク温度 146.5℃)100部、表2に記載の量のイソブタン、分散剤としてパウダー状塩基性第3リン酸カルシウム2.0部、n−パラフィンスルホン酸ソ−ダ0.03部および水300部を耐圧容器に仕込み、表2に記載の加熱温度に加熱した。このときの耐圧容器内の圧力は約16.0Kg/cm2Gであった。
【0073】
つぎに耐圧容器内にイソブタンを圧入して、容器内圧力を所定の発泡圧力17.0Kg/cm2Gに調整した。前記所定の発泡圧力に到達したら容器内圧力を保持しながら、耐圧容器下部のバルブを開いて前記水分散物を開孔径4.4mmφのオリフィス板を通して大気圧下に放出し、発泡を行なって予備発泡粒子1〜5を得た。
【0074】
得られた予備発泡粒子の発泡倍率、発泡能力などを表2に示す。なお、基材樹脂の融点ピーク温度で蒸気加熱したときの発泡倍率は発泡倍率×融点ピーク温度での発泡能力により求めることができ、たとえば、比較例1の場合、45.0倍であった。
【0075】
実施例4〜11および比較例3〜7
表1に記載のエチレン−プロピレンランダムコポリマ−B〜Fを用いて、表2に記載の製造条件で行なった以外は実施例1と同様にして予備発泡粒子6〜18を得、前記評価方法にしたがって、発泡倍率、嵩密度、融点ピーク温度での発泡能力などを評価した。
【0076】
結果を表2に示す。
【0077】
【表1】
【0078】
【表2】
【0079】
実施例12
実施例1で得られた予備発泡粒子3を耐圧容器に入れ、空気圧で圧縮し、320×320×60mmのブロック金型に圧縮率36%で充填した。
【0080】
つぎに1.0Kg/cm2Gの水蒸気で金型内の空気を追い出し、ついで加熱圧力3.3Kg/cm2Gの水蒸気で加熱することにより型内発泡成形し、表面外観に問題のない型内発泡成形体を得た。このときの冷却時間は80秒間であった。
【0081】
得られた型内発泡成形体について、前記評価方法にしたがって成形体密度、融着性、表面外観を評価した。
【0082】
結果を表3に示す。
【0083】
実施例13〜29および比較例8〜21
表3〜表5に記載した条件で行なった以外は、実施例12と同様にして型内発泡成形体を得、同様に評価した。
【0084】
結果を表3〜表5に示す。
【0085】
【表3】
【0086】
【表4】
【0087】
【表5】
【0088】
ほぼ同じ嵩密度のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を型内発泡成形に用いた場合、発泡能力が低いものほど冷却時間が短縮されることがわかる。
【0089】
実施例30
実施例7で得られた予備発泡粒子13を耐圧容器に入れ、温度25℃、空気圧力2.5Kg/cm2Gで16時間処理し、ついで大気圧下で60〜90分間放置し、粒子内圧を1.45気圧に調整したのち、320×320×60mmのブロック金型に充填した。
【0090】
つぎに1.0Kg/cm2Gの水蒸気で金型内の空気を追い出し、ついで加熱圧力3.0kg/cm2Gの水蒸気で加熱成形することにより型内発泡成形し、、表面外観に問題のない型内発泡成形体を得た。このときの冷却時間は15秒間であった。
【0091】
得られた型内発泡成形体について、前記評価方法にしたがって成形体密度、融着性、表面外観を評価した。
【0092】
結果を表6に示す。
【0093】
実施例31〜33および比較例22〜23
表6に記載した成形条件で行なった以外は、実施例30と同様にして型内発泡成形体を得、同様に評価した。
【0094】
結果を表6に示す。
【0095】
【表6】
【0096】
実施例34
実施例9で得られた予備発泡粒子15を内圧を付与することなく320×320×60mmのブロック金型に充填した。
【0097】
つぎに1.0Kg/cm2Gの水蒸気で金型内の空気を追い出し、ついで加熱圧力3.0kg/cm2Gの水蒸気で加熱成形することにより型内発泡成形し、表面外観に問題のない型内発泡成形体を得た。このときの冷却時間は25秒間であった。
【0098】
得られた型内発泡成形体について、前記評価方法にしたがって成形体密度、融着性、表面外観を評価した。
【0099】
結果を表7に示す。
【0100】
実施例35〜40および比較例24〜25
表7に記載した成形条件で行なった以外は、実施例34と同様にして型内発泡成形体を得、同様に評価した。
【0101】
結果を表7に示す。
【0102】
【表7】
【0103】
【発明の効果】
基材樹脂の融点ピーク温度の水蒸気で加熱したときの発泡能力が特定の範囲になるように調整されたポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を型内発泡成形に用いると、冷却時間を短縮することができ、また予備発泡粒子同士の融着および表面外観が良好で、表面と内部の密度も均一な型内発泡成形体を安定的に得ることができる。また、融点ピーク温度および前記融点ピーク温度−10℃の水蒸気でそれぞれ加熱したときの発泡能力の差を特定範囲以下に調整した場合には、型内発泡成形の加熱圧力などの成形条件を変化させても安定的に冷却時間を短縮することができる。さらに、種々の型内発泡成形方法に対しても、最適に用いられ得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エチレン含有率2.1%のエチレン−プロピレンランダムコポリマーの融点ピークを示差走査熱量計法で測定したときのDSC曲線を示す図である。
Claims (5)
- ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を基材樹脂の前記融点ピーク温度および前記融点ピーク温度−10℃の水蒸気でそれぞれ加熱して、前記発泡能力をそれぞれ求めたとき、発泡能力の差が0.2以下である請求項1記載のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子。
- ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子に、内圧を付与せしめ閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。 - ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.0〜1.5であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を、圧縮率が10〜60%になるように閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。 - ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を示差走査熱量計法で測定した基材樹脂の融点ピーク温度(ポリプロピレン系樹脂粒子1〜10mgを示差走査熱量計で10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温し、ついで10℃/分の降温速度で40℃まで降温したのち、再度10℃/分の昇温速度で210℃まで昇温したときの融点ピーク温度)の水蒸気で加熱したとき、式:
(ただし、蒸気加熱後のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率は該予備発泡粒子に空気を含浸させて収縮を回復させたときの倍率)
で示される発泡能力が1.5〜1.8であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を、内圧付与操作をしないでそのまま閉鎖しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。
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