JP4318847B2 - 樹脂発泡体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟性及び難燃性に優れた樹脂発泡体に関するものである。この樹脂発泡体は、例えば、電子機器等の内部絶縁体、緩衝材、遮音材、断熱材、食品包装材、衣用材、建材用など、柔らかさやクッション性の要求される用途に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等の内部絶縁体、緩衝材、遮音材、断熱材、衣用材、建材用等として用いられる発泡体には、部品として組み込まれている場合にそのシール性という観点から、柔らかさ、クッション性および断熱性等に優れるという特性が要求される。これまでこのような特性を有する樹脂発泡体が種々提案されている。
【０００３】
しかし、樹脂発泡体は熱可塑性ポリマーで構成されているため燃えやすいという欠点を有している。そのため、特に電子機器用途など難燃性の付与が不可欠な用途には、各種の難燃剤を配合することで上記問題に対処してきた。従来、前記難燃剤として、例えば、臭素系樹脂や塩素系樹脂、リン系、アンチモン系などの難燃剤が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記難燃化付与技術に関して以下の問題があった。すなわち、塩素系や臭素系などの難燃剤は、燃焼時に人体に対して有害で機器類に対して腐食性を有するガスが発生する。またリン系やアンチモン系の難燃剤においても有害性や爆発性などの問題があった。
【０００５】
上記の問題点を解決するために、難燃剤としてノンハロゲン−ノンアンチモン系である金属水酸化物を無機難燃剤として添加する方法が提案されている。しかしながら、この方法では大量の金属水酸化物を使用せねばならず、その結果、新たな問題が生じることとなる。すなわち、このような系では、発泡時に樹脂の流動性が低下するため気泡の成長が妨げられ、十分な発泡倍率が得られない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、安全で環境への負荷が少なく、しかも高発泡で柔軟性に優れた樹脂発泡体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、特殊な形状の難燃剤、すなわち多面体形状の複合化金属水酸化物を樹脂に配合すると、安全で環境への負荷が少ないだけでなく、発泡時において樹脂の流動性が確保され、その結果、高発泡で柔軟性に優れた樹脂発泡体が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の（イ）及び（ロ）成分を含有し、該（ロ）成分の含有量が樹脂発泡体全体の１０〜７０重量％であり、且つ相対密度が０．０１〜０．１０であることを特徴とする樹脂発泡体を提供する。
（イ）オレフィン系エラストマーとポリオレフィン系ポリマーとの混合物からなる熱可塑性ポリマー
（ロ）下記式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物
ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ （１）
［上記式中、ＭとＱは互いに異なる金属元素であり、Ｑは周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ、VIIａ、VIII、Ｉｂ及びIIｂから選択された族に属する金属元素である。ｍ、ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは正数であって、互いに同一の値であってもよく、異なる値であってもよい］
【０００９】
なお、本明細書では、「熱可塑性ポリマー」を通常の熱可塑性樹脂のほか、ゴム・エラストマーや熱可塑性エラストマーをも含む広い意味に用いる。また、ホウ素（Ｂ）も金属元素に含めるものとする。
【００１０】
【発明の実施の態様】
［（イ）熱可塑性ポリマー］
本発明の樹脂発泡体を構成する（イ）熱可塑性ポリマーとしては、発泡体を形成可能なポリマーであれば特に限定されない。このような熱可塑性ポリマーとしては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン又はプロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体などのポリオレフィン系ポリマー；ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等のポリスチレン系ポリマー；ポリメチルメタクリレート；ポリ塩化ビニル；ポリフッ化ビニル；アルケニル芳香族樹脂；６−ナイロン、６６−ナイロン、１２−ナイロンなどのポリアミド；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル；ビスフェノールＡ系ポリカーボネートなどのポリカーボネート；ポリアセタール；ポリフェニレンスルフィド；エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、ビニルアルコール等との共重合体（エチレン系共重合体）；エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリブテン、ポリイソブチレン、塩素化ポリエチレンなどのオレフィン系エラストマー；スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−ブタジエン−スチレン共重合体、それらの水素添加物ポリマーなどのスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーなどの各種熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらの熱可塑性ポリマーは単独で又は２種以上を混合して使用できる。
【００１１】
これらの中でも、（ｉ）熱可塑性エラストマー、（ii）ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、（iii）ゴム（エラストマー）又は熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性ポリマー（例えば、エチレン−プロピレン共重合体等のオレフィン系エラストマーと、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマーとの混合物）などが好適である。本発明では、特に、オレフィン系エラストマーとポリオレフィン系ポリマーとの混合物からなる熱可塑性ポリマーを用いる。
【００１２】
［多面体形状の複合化金属水酸化物］
前記式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物において、金属元素を示すＭとしては、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ホウ素（Ｂ）等があげられる。中でも、マグネシウムなどが好ましい。前記Ｍは１種の金属元素で構成されていてもよく、２種以上の金属元素で構成されていてもよい。
【００１３】
また、前記式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物中のもう一つの金属元素を示すＱは、周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ、ＶIIａ、ＶIII、Ｉｂ及びIIｂから選ばれた族に属する金属である。例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）等が挙げられる。中でも、ニッケル、亜鉛等が好ましい。前記Ｑは１種の金属元素で構成されていてもよく、２種以上の金属元素で構成されていてもよい。
【００１４】
このような結晶形状が多面体形状を有する複合化金属水酸化物は、公知の方法により製造できる（特開２０００−５３８７５号公報等参照）。例えば、複合化金属水酸化物の製造工程における各種条件等を制御することにより、縦、横とともに厚み方向（ｃ軸方向）への結晶成長が大きい、所望の多面体形状、例えば、略１２面体、略８面体、略４面体等の形状を有する複合化金属水酸化物を得ることができる。
【００１５】
多面体形状の複合化金属水酸化物として、結晶外形が略８面体の多面体構造を示すものが特に好ましい。また、多面体形状の複合化金属水酸化物のアスペクト比は１〜８程度、好ましくは１〜７程度、特に１〜４程度に調整されたものが好ましい。ここでいうアスペクト比とは、複合化金属水酸化物の長径と短径との比を意味する。また、多面体形状の複合化金属水酸化物の平均粒径は、０．５〜１０μｍ程度、好ましくは０．６〜６μｍ程度である。平均粒径は、例えばレーザー式粒度測定器により測定できる。アスペクト比が８を超えたり、平均粒径が１０μｍを超えると、高発泡の樹脂発泡体が得られ難くなる。
【００１６】
上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物の具体的な代表例としては、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＮｉＯ・ｃＨ₂Ｏ［０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１］、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）ＺｎＯ・ｃＨ₂Ｏ［０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１］、ｓＡ１₂Ｏ₃・（１−ｓ）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｃＨ₂Ｏ［０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦３］等が挙げられる。これらのなかでも、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）Ｑ¹Ｏ・ｃＨ₂Ｏ［但し、Ｑ¹はＮｉ又はＺｎを示し、０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１である］で表される複合化金属水酸化物、例えば、酸化マグネシウム・酸化ニッケルの水和物、酸化マグネシウム・酸化亜鉛の水和物が特に好ましく用いられる。
【００１７】
本発明においては、多面体形状を有する複合化金属水酸化物とともに、従来の薄平板形状等の複合化金属水酸化物を併用することができる。複合化金属水酸化物全体中に前記式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物の占める割合は、例えば１０〜１００重量％程度、好ましくは３０〜１００重量％程度である。多面体形状の複合化金属水酸化物の占める割合が１０重量％未満では、高発泡の樹脂発泡体が得られ難くなる。
【００１８】
上記多面体形状を有する複合化金属水酸化物の含有量は、樹脂発泡体全体の１０〜７０重量％程度、好ましくは２５〜６５重量％程度である。この含有量が少なすぎると難燃化効果が小さくなり、逆に多すぎると、高発泡の樹脂発泡体が得られ難くなる。
【００１９】
本発明の樹脂発泡体は、前記（イ）成分及び（ロ）成分のほか、必要に応じて、加硫剤、顔料、染料、表面処理剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、界面活性剤、可塑剤などを適宜な量含んでいてもよい。
【００２０】
［樹脂発泡体の製造］
本発明の樹脂発泡体を製造する方法としては、物理的方法、化学的方法等、発泡成形に通常用いられる方法が採用できる。一般的な物理的方法は、クロロフルオロカーボン類または炭化水素類などの低沸点液体（発泡剤）をポリマーに分散させ、次に加熱し発泡剤を揮発させることにより気泡を形成させるものである。また化学的方法は、ポリマーベースに添加された化合物（発泡剤）の熱分解により生じたガスによりセルを形成し、発泡体を得る方法である。最近の環境問題などに鑑みると、物理的手法が好ましい。特に、セル径が小さくセル密度の高い発泡体が得られることから、窒素や二酸化炭素等の気体を高圧にてポリマー中に溶解させた後、圧力を開放し、例えばポリマーのガラス転移温度や軟化点付近まで加熱することにより気泡を形成させる方法が好ましい。この場合、超臨界状態の二酸化炭素等のガスを用いるのが好適である。
【００２１】
こうして得られる樹脂発泡体は、一般的な形状（薄平板形状等）の金属水酸化物を用いた場合と比較して、発泡時に樹脂の流動性が確保され、気泡の成長が阻害されないためか、十分な発泡倍率が得られ、高い柔軟性が付与される。例えば、相対密度が、０．０１〜０．１０程度、好ましくは０．０１〜０．０６程度の樹脂発泡体が得られる。相対密度とは下記式により算出される値をいう。
相対密度（−）＝（発泡体の密度）÷［発泡させる前のシート（樹脂成形体）の密度］
【００２２】
また、本発明の樹脂発泡体は、従来の塩素系樹脂やアンチモン系等の難燃剤を含有する発泡体と比較して安全性が高く、環境への負荷も少ない。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２４】
実施例
密度が０．９ｇ／ｃｍ³、２３０℃のメルトフローレートが４であるポリプロピレン５０重量部とＪＩＳ−Ａ硬度が６９のエチレンプロピレン系エラストマー５０重量部及び多面体状のＭｇＯ・ＺｎＯ・Ｈ₂Ｏ（平均粒径１．０μｍ、アスペクト比４）１００重量部を、ローラ型の翼を設けたラボプラストミル（東洋精機製作所製）により１７０℃の温度で混練した後、１８０℃に加熱した熱板プレスを用いて厚さ０．５ｍｍ、φ８０ｍｍのシート状に成型した。このシートを耐圧容器に入れ、１５０℃の雰囲気中、１５ＭＰａの加圧下で、１０分間保持することにより、二酸化炭素を含浸させた。次いで、急激に減圧することにより、発泡体を得た。発泡体の相対密度は０．０２８であった。
本発泡体を１ｍｍの厚さにスライスし、ＵＬ９４ＨＦ−１の規格に準じて難燃性を評価したところ合格となった。
【００２５】
比較例
密度が０．９ｇ／ｃｍ³、２３０℃のメルトフローレートが４であるポリプロピレン５０重量部とＪＩＳ−Ａ硬度が６９のエチレンプロピレン系エラストマー５０重量部及び六角板状のＭｇＯ・Ｈ₂Ｏ（平均粒径０．７μｍ）１００重量部を、ローラ型の翼を設けたラボプラストミル（東洋精機製作所製）により１７０℃の温度で混練した後、１８０℃に加熱した熱板プレスを用いて厚さ０．５ｍｍ、φ８０ｍｍのシート状に成型した。このシートを耐圧容器に入れ、１５０℃の雰囲気中、１５ＭＰａの加圧下で、１０分間保持することにより、二酸化炭素を含浸させた。次いで、急激に減圧することにより、発泡体を得た。発泡体の相対密度は０．１０２であった。
本発泡体を１ｍｍの厚さにスライスし、ＵＬ９４ＨＦ−１の規格に準じて難燃性を評価したところ合格となった。
【００２６】
上記の結果より明らかなように、本発明に相当する実施例の樹脂発泡体は、比較例の樹脂発泡体と比較して相対密度が極めて小さく、高発泡で柔軟性に優れるとともに、優れた難燃性を示すことが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の樹脂発泡体は、安全で環境への負荷が少なく、しかも高発泡で柔軟性に優れる。

Claims (7)

1. 下記の（イ）及び（ロ）成分を含有し、該（ロ）成分の含有量が樹脂発泡体全体の１０〜７０重量％であり、且つ相対密度が０．０１〜０．１０であることを特徴とする樹脂発泡体。
   （イ）オレフィン系エラストマーとポリオレフィン系ポリマーとの混合物からなる熱可塑性ポリマー
   （ロ）下記式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物
   ｍ（Ｍ_aＯ_b）・ｎ（Ｑ_dＯ_e）・ｃＨ₂Ｏ （１）
   ［上記式中、ＭとＱは互いに異なる金属元素であり、Ｑは周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ、VIIａ、VIII、Ｉｂ及びIIｂから選択された族に属する金属元素である。ｍ、ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは正数であって、互いに同一の値であってもよく、異なる値であってもよい］
2. 式（１）で表される複合化金属水酸化物中の金属元素を示すＭが、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ニッケル、コバルト、スズ、亜鉛、銅、鉄、チタン及びホウ素からなる群から選択された少なくとも一つの金属である請求項１記載の樹脂発泡体。
3. 式（１）で表される複合化金属水酸化物中の金属元素を示すＱが、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、銅及び亜鉛からなる群から選択された少なくとも一つの金属である請求項１又は２記載の樹脂発泡体。
4. 式（１）で表される複合化金属水酸化物の平均粒径が０．５〜１０μｍである請求項１〜３の何れかの項に記載の樹脂発泡体。
5. 式（１）で表される複合化金属水酸化物のアスペクト比が１〜８である請求項１〜４の何れかの項に記載の樹脂発泡体。
6. 薄平板形状の複合化金属水酸化物を含有していてもよく、且つ複合化金属水酸化物全体中に、式（１）で表される多面体形状の複合化金属水酸化物の占める割合が１０〜１００重量％の範囲である請求項１〜５の何れかの項に記載の樹脂発泡体。
7. 式（１）で表される複合化金属水酸化物が、ｓＭｇＯ・（１−ｓ）Ｑ¹Ｏ・ｃＨ₂Ｏ［但し、Ｑ¹はＮｉ又はＺｎを示し、０＜ｓ＜１、０＜ｃ≦１である］である請求項１〜６の何れかの項に記載の樹脂発泡体。