JP4903452B2 - ポリオレフィン系樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Description
請求項1に記載の発明のポリオレフィン系樹脂発泡体の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂、加熱時に分解して炭酸ガスと水蒸気とを発生する炭酸水素ナトリウム及び吸水性樹脂を含有する原料を混合後加熱することによって行われる。その過程で、炭酸水素ナトリウムの分解によって発生した炭酸ガスによりポリオレフィン系樹脂が発泡すると同時に、同じく炭酸水素ナトリウムの分解によって発生した水蒸気が吸水性樹脂に吸収される。
本実施形態におけるポリオレフィン系樹脂発泡体(以下、単に発泡体ともいう)は、次のようにして製造される。すなわち、ポリオレフィン系樹脂、発泡剤として加熱時に分解して炭酸ガス(二酸化炭素)と水蒸気とを発生する炭酸水素ナトリウム及び吸水剤として吸水性樹脂を含有する原料を混合後加熱し、炭酸水素ナトリウムの分解によって発生する炭酸ガスによりポリオレフィン系樹脂を発泡させることによって行われる。
(ポリオレフィン系樹脂)
上記のポリオレフィン系樹脂発泡体は、柔軟性が良く、低硬度なものであることが望ましく、従って発泡倍率が5〜50倍であることが好ましい。ここで、発泡倍率が5〜50倍であるということは、JIS K 6767−1:1995附属書Bに準拠して測定される見掛け密度が20〜200kg/m3(発泡倍率の逆数)であることを意味する。この発泡倍率が5倍未満の場合には、発泡体は硬くなって柔軟性に欠けるものとなり、緩衝材などとして使用するときに好ましくない。一方、50倍を越える場合には、発泡体が柔軟化され過ぎて形状が保持ができなくなるため好ましくない。
(発泡剤)
発泡剤としては炭酸水素ナトリウム(重曹、NaHCO3)が用いられ、その分解開始温度はポリオレフィン系樹脂発泡体の原料の混合(混練)温度(通常90〜130℃)よりも高く、発泡時における加熱温度(通常130〜160℃)よりも低い。すなわち、炭酸水素ナトリウムは、原料の混合時には分解せず、発泡時の加熱によって分解が始まり、下記に示す反応式に基づいて炭酸ナトリウムに変化すると共に、炭酸ガスと水蒸気とを発生する。
発泡剤の含有量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部当たり5〜50質量部であることが好ましい。発泡剤の含有量が5質量部未満の場合には、十分な炭酸ガス発生量が得られず、発泡体が硬くなって柔軟性に欠けるようになり、好ましくない。一方、50質量部を越える場合には、発泡剤による炭酸ガスの発生量が過剰となって発泡体が低密度となり、発泡体の形状保持性等が低下して好ましくない。
(吸水剤)
次に、吸水剤としての吸水性樹脂は、炭酸水素ナトリウムの分解によって発生し、発泡体のセル内に存在する水蒸気を吸収するためのものである。吸水性樹脂は架橋構造(三次元網目構造)を有する親水性樹脂であり、粒状又は粉状の形態で使用される。吸水性樹脂としては、その吸水倍率が高いものほど前記原料中への吸水性樹脂の含有量が少なくて済むため好ましい。吸水性樹脂の吸水倍率は10〜1000倍(g/g)程度まで存在するが、通常10〜500倍である。吸水性樹脂として具体的には、ノニオン型のポリアルキレンオキサイド系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アニオン型のポリアクリル酸塩系樹脂、イソブチレン−無水マレイン酸系共重合樹脂、アニオン型のポリアクリル酸塩系樹脂、カチオン型のポリ(メタ)アクリロイルオキシエチル四級アンモニウム塩系樹脂などが挙げられる。これらのうち、ポリアルキレンオキサイド系樹脂はポリオレフィン系樹脂に対する相溶性(親和性)が良好である。吸水性樹脂の選定は、その吸水倍率、ポリオレフィン系樹脂に対する相溶性(分散性)、粒子の形態などを考慮して行われる。
(架橋剤)
続いて、ポリオレフィン系樹脂発泡体に架橋構造を形成して所定の硬さや強度を保持するため、ポリオレフィン系樹脂発泡体の原料には架橋剤を配合することが好ましい。係る架橋剤としては、ポリオレフィン系樹脂の流動開始温度以上の分解温度を有するもので、加熱により分解され、遊離ラジカルを発生してポリオレフィン系樹脂に架橋結合を生ぜしめる有機過酸化物が用いられる。有機過酸化物として具体的には、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)−n−ブチルバレエート、α,α´−ジ(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、1,3−ビス−t−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン等が挙げられる。架橋剤の含有量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部当たり通常0.1〜10質量部、好ましくは1〜3質量部である。架橋剤の含有量が0.1質量部未満の場合には発泡体に十分な架橋構造を形成することができず、10質量部を越える場合には架橋剤が過剰になって発泡体の架橋構造が密になり過ぎ、発泡体が柔軟性に欠けるものとなる。
(無機充填剤)
無機充填剤は、発泡体を所望の硬さにするとともに、発泡体中のセルの大きさ(セル径)を無機充填剤の粒子径に基づいて微細なものにするために配合される。この無機充填剤を配合することにより、ポリオレフィン系樹脂と無機充填剤との間に界面が形成され、そこに界面張力が生じ、その部分がセル核となる。従って、無機充填剤の平均粒子径は100〜200μmであることが好ましい。無機充填剤の平均粒子径が100μm未満では、発泡体中のセルが細かくなり過ぎ、発泡体が硬くなる傾向を示す一方、200μmを越えると発泡体中のセルが粗くなって、発泡体表面の凹凸が大きくなる傾向を示す。無機充填剤としては特に限定されないが、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等が用いられる。無機充填剤の含有量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部当たり5〜100質量部であることが好ましい。無機充填剤の含有量が5質量部未満のときには、発泡体の硬さを十分に硬くすることができず、また発泡体中のセルを十分に微細なものにすることができなくなる一方、100質量部を越えると発泡体が硬くなり過ぎるとともに、セル径も大きくなり過ぎる傾向を示して好ましくない。
・ 本実施形態におけるポリオレフィン系樹脂発泡体の製造方法では、炭酸水素ナトリウムの分解によって発生した炭酸ガスによりポリオレフィン系樹脂が発泡すると同時に、炭酸水素ナトリウムの分解によって発生した水蒸気が吸水性樹脂に吸収される。さらに、吸水性樹脂の含有量は、吸水能力がポリオレフィン系樹脂100質量部当たり20〜1300質量部となるように定められることから、原料の発泡に支障を来たすことなく、水蒸気を吸収することができる。従って、水蒸気が冷却されて水になることで体積減少し、セル内における圧力の低下で発泡体が収縮して変形することを防止することができる。よって、発泡後に発泡体の変形を生じることがなく、5倍以上の発泡倍率を有する発泡体を容易に製造することができる。
・ 前記発泡体の原料を加熱後冷却し、次いで50〜120℃で3〜24時間再加熱することにより、発泡体のセル内に残存する水蒸気を一層確実に除去することができる。
(実施例1〜4及び比較例1〜3)
まず、各実施例及び比較例で用いた低密度ポリエチレン樹脂発泡体の原料を以下に示す。
炭酸水素ナトリウム:重曹〔NaHCO3〕、永和化成工業(株)製、セルボンFE−507。
吸水性樹脂1:ノニオン型のポリアルキレンオキサイド系樹脂、吸水倍率25倍、住友精化(株)製、アクアコークTWB。
(実施例5〜13)
実施例5では、実施例2において、低密度ポリエチレン樹脂に代えて下記に示すエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂を用い、その他は実施例2と同様に実施した。実施例6では、実施例2において、架橋剤1のジクミルパーオキサイドを下記に示す架橋剤2に代えると共に、その含有量を表3に示すように変更した他は実施例2と同様に実施した。実施例7では、実施例2において、架橋剤1のジクミルパーオキサイドを下記に示す架橋剤3に代え、その他は実施例2と同様に実施した。実施例8では、実施例2において、架橋剤1のジクミルパーオキサイドを下記に示す架橋剤4に代え、その他は実施例2と同様に実施した。
エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA):酢酸ビニル含有量10質量%、MFR(メルトフローレート)3g/10min、密度0.929g/cm3、東ソー(株)製、ウルトラセン540。
架橋剤3:2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、化薬アクゾ(株)製、カヤヘキサAD−40C。
吸水性樹脂2:アクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物、吸水倍率400倍、住友精化(株)製、アクアキープ。
・ 吸水剤として、吸水性樹脂を複数種類用い、発泡体中の水蒸気の吸収量を調整することもできる。
・ 吸水剤として、吸水性樹脂に加え、水と反応する酸化カルシウム、酸化カリウムなどを配合することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
Claims (2)
- ポリオレフィン系樹脂、加熱時に分解して炭酸ガスと水蒸気とを発生する炭酸水素ナトリウム及び吸水性樹脂を含有し、該吸水性樹脂の吸水倍率と含有量との積に基づいて定められる吸水能力がポリオレフィン系樹脂100質量部当たり20〜1300質量部となるように吸水性樹脂の含有量が設定された原料を混合後加熱し、炭酸水素ナトリウムの分解によって発生する炭酸ガスによりポリオレフィン系樹脂を発泡させ、前記加熱後冷却し、次いで50〜120℃で3〜24時間再加熱することを特徴とするポリオレフィン系樹脂発泡体の製造方法。
- 前記原料には架橋剤を含有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系樹脂発泡体の製造方法。
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