JP4908043B2

JP4908043B2 - ポリプロピレン系樹脂射出発泡成形体

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Publication number: JP4908043B2
Application number: JP2006110372A
Authority: JP
Inventors: 輝正阿部; 健二最上
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: JP2007284484A

Description

本発明は、ポリプロピレン系樹脂からなる射出発泡成形体に関する。

ポリプロピレン樹脂は、良好な物性及び成形性を有しており、また、環境にやさしい材料として急速にその使用範囲が拡大している。特に、自動車部品等では、軽量で剛性に優れたポリプロピレン樹脂製品が提供されている。そのような製品の一つに、ポリプロピレン系樹脂の射出発泡成形体がある。

以前より、ポリプロピレン系樹脂の射出成形において、軽量化、コストダウン、成形体の反り・ヒケ防止を目的に発泡を行ういわゆる射出発泡成形が従来から行われてきた。ポリプロピレン系樹脂を高発泡化させる技術としては、型開き可能に保持された金型の空間内に発泡剤を含む樹脂を射出成形した後、金型を開くことにより前記空間を拡大して樹脂を発泡させるいわゆるコアバック法（Moving Cavity法）がある（例えば、特許文献１）。

通常の線状ポリプロピレン系樹脂は結晶性でメルトテンション（溶融張力）が低く、気泡が破壊されやすい。その結果、成形体表面にシルバーストリーク（またはスワールマーク）と呼ばれる外観不良が発生しやすく、さらには内部にボイドが発生しやすく、発泡倍率を高くすることが困難であった。また、気泡が不均一で大きいために得られた成形体の剛性も十分でなかった。なお、本件でいうボイドとは内部の気泡が連通化するなどして生じる粗大な気泡で、実質その径が１．５ｍｍを越える気泡のことをいう。

発泡性を改良する方法として、架橋剤やシラングラフト熱可塑性樹脂を添加してポリプロピレン系樹脂のメルトテンションを高める方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。しかし、この方法では高発泡倍率の発泡成形体が得られるものの溶融時の粘度が上がりすぎ、射出成形が困難となるとともに、得られた成形体の表面性も悪いものであった。

前記のごとき従来法の問題を解決するために、無架橋のポリプロピレン系樹脂に発泡性を付与する方法として、放射線照射により長鎖分岐を導入する方法（特許文献４）やポリプロピレン系樹脂とイソプレン単量体とラジカル重合開始剤とを溶融混練して改質ポリプロピレン系樹脂を製造する方法（特許文献５）、ポリオレフィン系樹脂とジオキシム化合物を溶融混和して樹脂改質して改質ポリプロピレン系樹脂を製造する方法（特許文献６）等が提案されている。しかし、ここで使用されている改質ポリプロピレン樹脂はメルトフローレートが４ｇ／１０分程度しかなく、溶融時の流動性が低く、金型キャビティのクリアランスが１〜２ｍｍ程度の薄肉部分を有する成形においてはショートショットになりやすい問題があった。

一方、自動車部品として使用する場合には、剛性が高く、かつ、高い耐衝撃性が求められることが多い。耐衝撃性を改良する方法として、ポリプロピレン樹脂に非晶性のゴム状物質を、ブレンドあるいは多段重合等によって加える方法が提案されている（例えば特許文献７、特許文献８、特許文献９）。しかし、この方法では、耐衝撃性は高くなるものの、添加するゴム成分の分散性が悪く成形不良となったり、樹脂の発泡性が十分でなく、２倍以上の高発泡倍率の発泡成形体を得ることはできなかった。

以上のように、これまでは射出発泡成形性が良好で、高発泡倍率で大幅な軽量化が可能であり、剛性および耐衝撃性のバランスが良好な射出発泡成形体を安価に得ることは困難であった。
ＷＯ２００５／０２６２５５号公報特開昭６１−１５２７５４号公報特開平７−１０９３７２号公報特開昭６２−１２１７０４号公報特開平９−１８８７７４号公報特開平１１−２２８７２２号公報特開２００１−８１２５１号公報特開２００２−１１７４８号公報特開１１−３０９７３７号公報

本発明の目的は、薄肉射出充填が可能で高発泡倍率であるがために軽量性に優れ、剛性および耐衝撃性のバランスが良好なポリプロピレン系樹脂射出発泡成形体を提供することである。

本発明者らは、所定のポリプロピレン系樹脂およびオレフィン系熱可塑性エラストマーを用いることで、射出発泡に適した溶融粘度や溶融張力を保持しながらも、なおかつエラストマー成分が均一に分散した射出発泡成形用樹脂が得られ、当該射出発泡成形用樹脂を用いることにより、高発泡倍率で大幅な軽量化が可能であり、剛性および耐衝撃性のバランスが良好な射出発泡成形体が安価に得られることを見出し本発明の完成に至った。

すなわち本発明は、(ａ）メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分未満、メルトテンションが２ｃＮ以上、かつ歪硬化性を示す改質ポリプロピレン系樹脂、（ｂ）エチレン−プロピレン共重合体を含んでなりポリプロピレン系樹脂をマトリックスとする、メルトフローレートが０．２ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下、曲げ弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であるオレフィン系熱可塑性エラストマー、および（ｃ）発泡剤、を射出成形機へ供給し、次いで金型内に射出して発泡成形して得られることを特徴とする射出発泡成形体であって、該射出発泡成形体中におけるオレフィン系熱可塑性エラストマー成分の分散粒子径が、０．１μｍ以上２μｍ以下である射出発泡成形体に関する。

好ましい実施態様としては、前記改質ポリプロピレン系樹脂が、線状ポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合開始剤、共役ジエン化合物を溶融混合して得られたものであることを特徴とする前記記載の射出発泡成形体に関し、別の好ましい態様としては、平均気泡径が５００μｍ以下の発泡層と、該発泡層の少なくとも片側の表面に形成される厚み１０μｍ以上１０００μｍ以下の非発泡層とを有する、発泡倍率が２倍以上１０倍以下であることを特徴とする前記記載の射出発泡成形体に関する。

本発明の射出発泡成形体は、溶融時の流動性が高く、且つ、メルトテンションも高いポリプロピレン系樹脂と、所定のオレフィン系熱可塑性エラストマーを使用することにより、薄肉射出充填が可能で高発泡倍率であるがために軽量性に優れ、かつ、剛性および耐衝撃性のバランスが良好な射出発泡成形体が得られる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明のポリプロピレン系樹脂射出発泡成形体の特徴は、特定のメルトフローレートおよびメルトテンションをもつ改質ポリプロピレン系樹脂と、特定のオレフィン系熱可塑性エラストマーを使用することである。

本発明で使用する改質ポリプロピレン系樹脂は、メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分未満、好ましくは１５ｇ／１０分以上４０ｇ／１０分以下であり、メルトテンションが２ｃＮ以上、好ましくは５ｃＮ以上で、かつ歪硬化性を示すものである。メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分未満であると、高発泡倍率であり気泡が均一の発泡成形体が得られる。また、メルトテンションが２ｃＮ以上の場合には、発泡倍率が２倍以上あり、均一微細な気泡の発泡成形体が得られる。

メルトフローレートとは、ＡＳＴＭＤ−１２３８に準拠し、２３０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定したものを言い、メルトテンションとは、メルトテンション測定用アタッチメントを付けたキャピログラフ（東洋精機製作所製）を使用して、２３０℃でφ１ｍｍ、長さ１０ｍｍの孔を有するダイスから、ピストン降下速度１０ｍｍ／分で降下させたストランドを１ｍ／分で引き取り、安定後に４０ｍ／分²で引き取り速度を増加させたとき、破断したときのロードセル付きプーリーの引き取り荷重を言う。

歪硬化性とは、溶融物の延伸歪みの増加に伴い粘度が上昇することとして定義され、通常は特開昭６２−１２１７０４号公報に記載の方法、すなわち市販のレオメーターにより測定した伸長粘度と時間の関係をプロットすることで判定することができる。また、例えばメルトテンション測定時の溶融ストランドの破断挙動からも歪硬化性を判定できる。すなわち、引き取り速度を増加させたときに急激にメルトテンションが増加し、切断に至るときは歪硬化性を示す場合である。改質ポリプロピレン系樹脂が歪硬化性を示し、メルトテンションが高い場合に発泡倍率が２倍以上の高発泡倍率の発泡成形体が得られ、射出成形時の溶融樹脂流動先端部で破泡しやすくなることによっておこるシルバーストリークが出にくくなる等の理由から表面平滑性に優れた発泡成形体が得られる。

このような改質ポリプロピレン系樹脂の製法としては、例えば線状ポリプロピレン系樹脂に放射線を照射するか、または線状ポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合開始剤、共役ジエン化合物を溶融混合するなどの方法が挙げられる。これらの方法によって得られた改質ポリプロピレン系樹脂は、分岐構造あるいは高分子量成分を含有する。これらの中で、本発明においては、線状ポリプロピレン樹脂、ラジカル重合開始剤、共役ジエン化合物を溶融混合して得られる改質ポリプロピレン系樹脂が、高価な設備を必要としないことにより安価に製造できる点から好ましい。また、本発明の効果が損なわれない範囲で、コストおよび流動性の向上を鑑み、前記改質ポリプロピレン系樹脂に、汎用の線状ポリプロピレン樹脂を使用して希釈してもよい。

この改質ポリプロピレン系樹脂の製造に用いられる原料のポリプロピレン系樹脂は、線状の分子構造を有している線状ポリプロピレン系樹脂であり、通常の重合方法、例えば担体に担持させた遷移金属化合物と有機金属化合物から得られる触媒系（例えばチーグラー・ナッタ触媒）の存在下の重合で得られる。具体的には、プロピレンの単独重合体、ブロック共重合体およびランダム共重合体であって、結晶性の重合体があげられる。プロピレンの共重合体としては、プロピレンを７５重量％以上含有しているものが、ポリプロピレン系樹脂の特徴である結晶性、剛性、耐薬品性などが保持されている点で好ましい。共重合可能なα−オレフィンは、エチレン、１−ブテン、イソブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３，４−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、３−メチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセンなどの炭素数２または４〜１２のα−オレフィン、シクロペンテン、ノルボルネン、テトラシクロ［６，２，１^1,8，１^3,6］−４−ドデセンなどの環状オレフィン、５−メチレン−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、メチル−１，４−ヘキサジエン、７−メチル−１，６−オクタジエンなどのジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、無水マレイン酸、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどのビニル単量体などが挙げられる。これらのうち、エチレン、１−ブテンが耐寒脆性向上、安価等という点で好ましい。

これら単量体を重合させた線状プロピレン系樹脂としては、具体的には、プロピレンホモポリマー、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー等挙げられるが、中でも、射出発泡成形体に耐衝撃性を付与しやすいという点から、プロピレン−エチレンブロックコポリマーを使用することが好ましい。

また使用する線状ポリプロピレン系樹脂は、メルトフローレートが３０ｇ／１０分以上６０ｇ／１０分以下であることが好ましい。当該範囲であると、メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分未満の改質ポリプロピレン系樹脂が得やすい。

前記共役ジエン化合物としては例えばブタジエン、イソプレン、１，３−ヘプタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、２，５−ジメチル−２，４−ヘキサジエンなどがあげられるが、これらを単独または組み合わせ使用してもよい。これらの中では、ブタジエン、イソプレンが安価で取り扱いやすく、反応が均一に進みやすい点からとくに好ましい。

前記共役ジエン化合物の添加量としては、線状ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して、０．０１重量部以上２０重量部以下が好ましく、０．０５重量部以上５重量部以下がさらに好ましい。０．０１重量部未満では改質の効果が得られにくい場合があり、また２０重量部を越える添加量においては効果が飽和してしまい、経済的でない場合がある。

前記共役ジエン化合物と共重合可能な単量体、たとえば塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸金属塩、メタクリル酸金属塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリルなどのメタクリル酸エステルなどを併用してもよい。

ラジカル重合開始剤としては、一般に過酸化物、アゾ化合物などが挙げられるが、ポリプロピレン系樹脂や前記共役ジエン化合物からの水素引き抜き能を有するものが好ましく、一般にケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステルなどの有機過酸化物が挙げられる。これらのうち、とくに水素引き抜き能が高いものが好ましく、たとえば１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタンなどのパーオキシケタール、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、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキシンなどのジアルキルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシオクテート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシ３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレートなどのパーオキシエステルなどの１種または２種以上が挙げられる。

ラジカル重合開始剤の添加量としては、線状ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して、０．０１重量部以上１０重量部以下が好ましく、０．０５重量部以上２重量部以下がさらに好ましい。０．０１重量部未満では改質の効果が得られにくい場合があり、また１０重量部を越える添加量では、改質の効果が飽和してしまい経済的でない場合がある。

線状ポリプロピレン系樹脂、共役ジエン化合物、およびラジカル重合開始剤を反応させるための装置としては、ロール、コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸押出機、２軸押出機などの混練機、２軸表面更新機、２軸多円板装置などの横型撹拌機、ダブルヘリカルリボン撹拌機などの縦型撹拌機、などが挙げられる。これらのうち、混練機を使用することが好ましく、とくに押出機が生産性の点から好ましい。

線状ポリプロピレン系樹脂、共役ジエン化合物、およびラジカル重合開始剤を混合、混練（撹拌）する順序、方法にはとくに制限はない。線状ポリプロピレン系樹脂、共役ジエン化合物、およびラジカル重合開始剤を混合したのち溶融混練（撹拌）してもよいし、ポリプロピレン系樹脂を溶融混練（撹拌）したのち、共役ジエン化合物あるいはラジカル開始剤を同時にあるいは別々に、一括してあるいは分割して混合してもよい。混練（撹拌）機の温度は１３０〜３００℃が、線状ポリプロピレン系樹脂が溶融し、かつ熱分解しないという点で好ましい。またその時間は一般に１〜６０分が好ましい。

このようにして、本発明に用いる改質ポリプロピレン系樹脂を製造することができる。改質ポリプロピレン系樹脂の形状、大きさに制限はなく、ペレット状でもよい。

本発明で使用するオレフィン系熱可塑性エラストマーは、メルトフローレートが０．２ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下、好ましくは０．５ｇ／１０分以上１５ｇ／１０分以下であり、曲げ弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下、好ましくは２０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下を示し、エラストマー成分が、マトリックスであるポリプロピレン系樹脂中に均一に微分散するものがよい。その結果、射出発泡成形体中に均一に分散している事が好ましい。メルトフローレートが０．２ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下の範囲であると、射出発泡成形体を製造する際に、金型キャビティのクリアランスが０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満程度の薄肉部分を有する成形においてもショートショットにならず、連続して安定した成形が行える。曲げ弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であると、十分な耐衝撃性を有する射出発泡成形体が得られる。

本発明で用いるオレフィン系熱可塑性エラストマーは、エラストマー成分がエチレン−プロピレン共重合体であり、ポリプロピレン系樹脂をマトリックスとしているものであれば、特に制限はないが、好ましくは、エチレン−プロピレン共重合体の含量が６０〜９０重量％であるオレフィン系熱可塑性エラストマーであり、特定の触媒と多段の気相法重合プロセスによって得られるポリプロピレン系リアクターＴＰＯが特に好ましい。このような熱可塑性エラストマーの例としては、Ｂａｓｅｌｌ社製の「キャタロイ」、日本ポリプロ社製の「ニューコン」、出光興産社製の「出光ＴＰＯ」等が挙げられる。

本発明で使用する改質ポリプロピレン系樹脂、およびオレフィン系熱可塑性エラストマーの合計１００重量部中、改質ポリプロピレン系樹脂は６０重量部以上９５重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは８０重量部以上９０重量部以下である。オレフィン系熱可塑性エラストマーは５重量部以上４０重量部以下であり、好ましくは１０重量部以上２０重量部以下である。前記配合量であれば、均一微細な気泡を有する、発泡倍率が２倍以上の発泡成形体が得られる傾向にある。また、薄肉部分を有する成形でショートショットが起こらず、連続して安定した生産が行えるほか、剛性および耐衝撃性に優れた発泡成形体を安価に提供することが出来る傾向がある。

本発明で使用する射出発泡成形用ポリプロピレン系樹脂は、改質ポリプロピレン系樹脂、およびオレフィン系熱可塑性エラストマーと発泡剤を混合することで得ることが出来る。改質ポリプロピレン系樹脂とオレフィン系熱可塑性エラストマーの混合方法は特に限定はなく、公知の方法で行うことが出来、例えば、ペレット状の樹脂をブレンダー、ミキサー等を用いてドライブレンドする、溶融混合する、溶剤に溶解して混合する等の方法が挙げられる。本発明においてはドライブレンドした上で射出発泡成形に供する方法が、熱履歴が少なくて済み、メルトテンションの低下が少なくなる為、好ましい。

改質ポリプロピレン系樹脂とオレフィン系熱可塑性エラストマーの混合物と発泡剤は、射出成形機へ供給され、金型に射出して発泡成形に供される。改質ポリプロピレン系樹脂とオレフィン系熱可塑性エラストマーの混合物に発泡剤を含有させて、射出成形機に供給してもよいし、改質ポリプロピレン系樹脂とオレフィン系熱可塑性エラストマーの混合物を射出成形機に供給した後、発泡剤を添加してもよい。

本発明で使用できる発泡剤は、化学発泡剤、物理発泡剤など射出発泡成形に通常使用できるものであればとくに制限はない。化学発泡剤は、前記樹脂と予め混合してから射出成形機に供給され、シリンダ内で分解して炭酸ガス等の気体を発生するものである。化学発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機系化学発泡剤や、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等の有機系化学発泡剤があげられる。物理発泡剤は、成形機のシリンダ内の溶融樹脂にガス状または超臨界流体として注入され、分散または溶解されるもので、金型内に射出後、圧力開放されることによって発泡剤として機能するものである。物理発泡剤としては、プロパン、ブタン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素類、クロロジフルオロメタン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類、窒素、炭酸ガス、空気等の無機ガスがあげられる。これらは単独または２種以上混合して使用してよい。

これらの発泡剤の中では、通常の射出成形機が安全に使用でき、均一微細な気泡が得られやすいものとして、化学発泡剤としては無機系化学発泡剤、物理発泡剤としては窒素、炭酸ガス、空気等の無機ガスが好ましい。これらの発泡剤には、発泡成形体の気泡を安定的に均一微細にするために必要に応じて、例えばクエン酸のような有機酸等の発泡助剤やタルク、炭酸リチウムのような無機微粒子等の造核剤を添加してもよい。通常、上記無機系化学発泡剤は取扱性、貯蔵安定性、ポリプロピレン系樹脂への分散性の点から、１０〜５０重量％濃度のポリオレフィン系樹脂のマスターバッチとして使用されるのが好ましい。

上記発泡剤の使用量は、最終製品の発泡倍率と発泡剤の種類や成形時の樹脂温度によって適宜設定すればよい。例えば、通常無機系化学発泡剤の場合は、本発明の射出発泡成形用ポリプロピレン系樹脂１００重量部中、好ましくは、０．５重量部以上２０重量部以下、さらに好ましくは１重量部以上１０重量部以下の範囲で使用される。この範囲で使用することにより、経済的に発泡倍率が２倍以上、且つ均一微細気泡の発泡成形体が得られやすい。

さらに必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、金属不活性剤、燐系加工安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、蛍光増白剤、金属石鹸、制酸吸着剤などの安定剤、架橋剤、連鎖移動剤、核剤、滑剤、可塑剤、充填材、強化材、顔料、染料、難燃剤、帯電防止剤などの添加剤を併用してもよい。必要に応じて用いられるこれらの添加剤は、本発明の効果を損なわない範囲で使用されるのはもちろんであるが、本発明の改質ポリプロピレン系樹脂とオレフィン系熱可塑性エラストマーの混合物１００重量部中、好ましくは０．０１重量部以上１０重量部以下使用される。

次に射出発泡成形の方法について具体的に説明する。成形方法自体は公知の方法が適用でき、ポリプロピレン系樹脂のＭＦＲ、発泡剤の種類、成形機の種類あるいは金型の形状によって適宜成形条件を調整すればよい。通常、ポリプロピレン系樹脂の場合は樹脂温度１７０〜２５０℃、金型温度１０〜１００℃、成形サイクル１〜６０分、射出速度１０〜３００ｍｍ／秒、射出圧１０〜２００ＭＰａ等の条件で行われる。また、金型内で発泡させる方法としては種々有るが、なかでも固定型と任意の位置に前進および後退が可能な可動型とから構成される金型を使用し、射出完了後、可動型を後退させて発泡させる、いわゆるコアバック法（ＭｏｖｉｎｇＣａｖｉｔｙ法）が、表面に非発泡層が形成され、内部の発泡層が均一微細気泡になりやすく、軽量性に優れ、剛性と耐衝撃性のバランスが良好な発泡成形体が得られやすいことから好ましい。可動型を後退させる方法としては、一段階で行ってもよいし、二段階以上の他段階で行ってもよく、後退させる速度も適宜調整してもよい。

このようにして得られる本発明の射出発泡成形体は、該発泡成形体中のオレフィン系熱可塑性エラストマーのエラストマー成分の分散粒子径が、０．１μｍ以上２μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以上１μｍ以下で均一分散している。また、射出発泡成形体は、平均気泡径が好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下の発泡層と、該発泡層の少なくとも片側の表面に形成される厚みが好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以上５００μｍ以下の非発泡層とを有する。ここでいう分散粒子径は、透過型電子顕微鏡（日本電子ＪＥＭ−１２００ＥＸ）を使用して、射出発泡成形体の断面から切り出した試片を、概ね３０個程度のエラストマー粒子が視野に入るような倍率で観察して、観察視野範囲内のエラストマー粒子をランダムで２０個選択したものの粒子径の平均から求めたものである。

発泡層の平均気泡径が５００μｍを越える場合は優れた剛性が得られない場合がある。非発泡層の厚みが１０μｍ未満では、剛性が低下する傾向があり、１０００μｍを越える場合は軽量性が得られにくい恐れがある。また、分散粒子径が０．１μｍ以上２μｍ以下であると、剛性と耐衝撃性のバランスが良好な射出発泡成形体が得られる。

また、本発明の発泡成形体の発泡倍率は、好ましくは２倍以上１０倍以下、さらに好ましくは２．５倍以上６倍以下である。発泡倍率が２倍未満では軽量性が得られ難く、１０倍を越える場合には剛性の低下が著しくなる傾向がある。発泡倍率は、射出発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物を発泡剤を添加しない以外は発泡成形体と同条件で射出成形した非発泡成形体との比重の比から得られた値である。

さらに、本発明の発泡成形体の次式で示される軽量化率Ｌは、好ましくは２０％以上、さらに好ましくは２５％以上である。

ここで、Ｗ_Sは同じ剛性、具体的には曲げ弾性勾配を有する非発泡射出成形体の重量、Ｗ_Eは前記発泡成形体の重量である。軽量化率が２０％未満の場合には本発明の特徴である大幅な軽量化が得られない傾向にあるといえる。

以下に実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。

実施例および比較例において、各種の評価方法に用いられた試験法および判定基準は次の通りである。
（１）メルトフローレート：ＡＳＴＭ１２３８に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇで測定した。

（２）メルトテンション：メルトテンション測定用アタッチメントを付けたキャピログラフ（東洋精機製作所製）を使用した。２３０℃でφ１ｍｍ、長さ１０ｍｍの孔を有するダイスから、ピストン降下速度１０ｍｍ／分で降下させたストランドを１ｍ／分で引き取り、安定後に４０ｍ／分²で引き取り速度を増加させたとき、破断したときのロードセル付きプーリーの引き取り荷重をメルトテンションとした。

（３）歪硬化性：上記メルトテンション測定時、引き取り速度を増加させたときに急激に引き取り荷重が増加し、破断に至った場合を「歪硬化性を示す」、そうでない場合を「歪硬化性を示さない」とした。

（４）射出発泡成形性：連続して２０ショット成形したときにショートショットになった個数（不良個数）を求めて、次の３段階で評価した。
不良個数が０個・・・・・・・○
不良個数が１〜２個・・・・・△
不良個数が３個以上・・・・・×

（５）表面平滑性：発泡成形体の表面凹凸の程度を次の３段階で評価した。
表面凹凸のほとんどないもの・・・○
表面凹凸が若干あるもの・・・・・△
表面凹凸が多いもの・・・・・・・×

（６）発泡倍率：発泡成形体の底面部から表面の非発泡層も含めた試片を切り出し、別途作製した肉厚３ｍｍの非発泡成形体（参考例１）の底面部との比重の比から求めた。

（７）平均気泡径、非発泡層厚み：発泡成形体の底面部を厚み方向に切断した断面の顕微鏡写真より求めた。平均気泡径については任意に選んだ２０個の平均値とした。非発泡層は可動型側と固定型側の平均値とした。

（８）内部ボイド：発泡成形体の底面部を厚み方向に切断した断面を観察し、発泡層中の大きさ１ｍｍ以上のボイドの有無をしらべた。
内部ボイドがほとんどないもの・・・・・○
有るもの・・・・・・・・・・・・・・・×

（９）剛性：曲げ特性をもって剛性を評価した。ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠して試片の長手方向が樹脂流れ方向に直角になるように、発泡成形体の底面部から５０ｍｍ×１５０ｍｍに切り出した試片をスパン間距離１００ｍｍで、試験片上面より５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重を加え、常温（２３℃）および高温（８０℃）での最大曲げ荷重（Ｎ／５０ｍｍ）、曲げ弾性勾配を求めた。曲げ弾性勾配は荷重−たわみ曲線の最初の直線部分の傾斜で、Ｎ／５０ｍｍ／ｃｍ（ｋｇｆ／５０ｍｍ／ｃｍ）で表す。

（１０）耐衝撃性：ＪＩＳ−Ｋ７２１１に準拠して試験片（成形体底面から４ｃｍ角試片を切り出したもの）の、常温（２３℃）および低温（−２０℃）における５０％破壊エネルギーＥ₅₀を求めた。

（１１）軽量化率：軽量化率を求める発泡成形体の重量をＷ_E、後述の参考例にしたがって作製した、これと同じ曲げ弾性勾配を有する非発泡射出成形体の重量をＷ_Sを予め図１から求めておき、式１から軽量化率Ｌを計算した。

（１２）分散粒子径：射出発泡成形体の断面から切り出した試片を、透過型電子顕微鏡（日本電子ＪＥＭ−１２００ＥＸ）を使用して、概ね３０個程度のエラストマー粒子が視野に入るような倍率で観察して、観察視野範囲内のエラストマー粒子をランダムで２０個選択したものの粒子径の平均を求めた。

次に、実施例、比較例で使用したポリプロピレン系樹脂、発泡剤を以下に示す。
（Ａ）改質ポリプロピレン系樹脂
ＭＰ−１：線状ポリプロピレン系樹脂としてメルトフローレート５０ｇ／１０分のポリプロピレン・ホモポリマー１００重量部と、ラジカル重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート０．７重量部の混合物を、ホッパーから５０ｋｇ／時で４５ｍｍφ二軸押出機（Ｌ／Ｄ＝４０）に供給してシリンダ温度２００℃で溶融混練し、途中に設けた圧入部よりイソプレンモノマーを定量ポンプを用いて０．５ｋｇ／時の速度で供給し、ストランドを水冷、細断することにより得た改質ポリプロピレン系樹脂（メルトフローレート１４ｇ／１０分、メルトテンション５ｃＮ、歪硬化性を示す）
ＭＰ−２：線状ポリプロピレン系樹脂としてメルトフローレート１５ｇ／１０分のポリプロピレン・ホモポリマー、ラジカル重合開始剤の混合量として０．７重量部、イソプレンモノマーの供給量を１ｋｇ／時とした以外はＭＰ−１と同様にして得たポリプロピレン系樹脂７０重量部、および線状ポリプロピレン系樹脂（プロピレン・エチレン・ブロックコポリマー、メルトフローレート４５ｇ／１０分、メルトテンション１ｃＮ以下）を３０重量部をブレンドすることで得た改質ポリプロピレン系樹脂（メルトフローレート２０ｇ／１０分、メルトテンション６ｃＮ、歪硬化性を示す）

（Ｂ）オレフィン系熱可塑性エラストマー
ＴＰ−１：エチレン−プロピレン共重合体の含量が８０重量％であるプロピレン・エチレン共重合体、メルトフローレート０．６ｇ／１０分、曲げ弾性率２０ＭＰａ
ＴＰ−２：三井化学製エチレン系αオレフィン共重合体タフマーＰ０６８０、メルトフローレート０．７ｇ／１０分
（Ｃ）発泡剤
Ｂ−１：化学発泡剤マスターバッチ（永和化成社製ポリスレンＥＥ２７５、分解ガス量４０ｍｌ／ｇ）

（実施例１〜３）
改質ポリプロピレン系樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマーを表１に示す組成比で、かつ、発泡剤を７．５重量部加えてドライブレンドし、射出発泡成形用ポリプロピレン系樹脂組成物を得た。

宇部興産機械（株）製「ＭＤ３５０Ｓ−ＩＩＩＤＰ型」（シャットオフノズル仕様）の射出成形機で、樹脂温度２００℃、背圧５ＭＰａで前記発泡剤を含む樹脂組成物を溶融混練した後、３０℃に設定された、φ２ｍｍのピンゲートを有し、固定型と前進および後退が可能な可動型とから構成される、縦３３０ｍｍ×横２３０ｍｍ×高さ１００ｍｍの箱形状のキャビティ（立壁部：傾斜１０度、クリアランス３ｍｍ、底面部：クリアランスｔ₀＝１．５ｍｍ）を有する金型中に、射出速度１００ｍｍ／秒で射出充填した。射出充填完了後に、底面部の発泡倍率が３倍になるように可動型を後退させて、キャビティ内の樹脂を発泡させた。発泡完了後６０秒間冷却してから発泡成形体を取り出した。

射出発泡成形性、得られた発泡成形体の剛性および軽量化率を表２に示す。
本発明の射出発泡成形用ポリプロピレン系樹脂は流動性に優れていることから、射出充填時の金型キャビティ・クリアランスが２ｍｍ以下においても、連続成形時のショートショットが起こりにくく、射出発泡成形性が良好である。また、このような成形方法によって得られた箱形状の射出発泡成形体は、表面凹凸がほとんどなく表面平滑性に優れたものであり、発泡倍率３倍（底面部）であり、高発泡倍率のものである。平均気泡径は約２００μｍで３００μｍの非発泡層（スキン層）を有しており、成形体内部のボイドもほとんどなかった。剛性と耐衝撃性のバランスも良好であり、箱形状の発泡成形体にもかかわらず、同等の剛性を有する非発泡成形体に対して、３０％の軽量化率を達成した。

（参考例）
実施例において、改質ポリプロピレン系樹脂、発泡剤を使用せず射出充填し、６０秒間冷却した後に非発泡成形体を取り出した。このとき、初期の金型底面部のクリアランスを変えることにより、底面部の肉厚の異なる成形体が得られた。

（比較例１）
オレフィン系熱可塑性エラストマーを使用しなかった以外は、実施例２と同様にして実施した。結果を表２に示す。実施例と比較して、耐衝撃性が劣る。

（比較例２）
オレフィン系熱可塑性エラストマーに、ＴＰ−２を使用した以外は、実施例２と同様にして実施した。結果を表２に示す。発泡倍率が３倍未満であり、かつ成形体表面に未溶融物による非発泡部が観察された。

本発明の射出発泡成形体は、溶融時の流動性が高く、且つ、メルトテンションも高いポリプロピレン系樹脂を使用することにより、大幅な軽量化に必要な薄肉射出充填が可能であり、また、高発泡倍率であるがために軽量性に優れ、剛性および耐衝撃性のバランスが良好である。本発明は、ラゲージボックス、コンソールボックス、ツールボックス等の自動車内装材をはじめ、食品包装用容器、家電ハウジング、日用雑貨品のボックス類等に広く使用できる。

参考例における非発泡射出成形体の成形体重量と底面部から切り出した試片の剛性との関係を示した図である。

Claims

（ａ）メルトフローレートが１０ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分未満、メルトテンションが２ｃＮ以上、かつ歪硬化性を示す改質ポリプロピレン系樹脂、（ｂ）エチレン−プロピレン共重合体を含んでなりポリプロピレン系樹脂をマトリックスとする、メルトフローレートが０．２ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下、曲げ弾性率が１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であるオレフィン系熱可塑性エラストマー、および（ｃ）発泡剤、を射出成形機へ供給し、次いで金型内に射出して発泡成形して得られることを特徴とする射出発泡成形体であって、
該射出発泡成形体中におけるオレフィン系熱可塑性エラストマー成分の分散粒子径が、０．１μｍ以上２μｍ以下であり、
改質ポリプロピレン系樹脂（ａ）およびオレフィン系熱可塑性エラストマー（ｂ）の合計１００重量部中、改質ポリプロピレン系樹脂（ａ）は６０重量部以上９５重量部以下である射出発泡成形体。
前記改質ポリプロピレン系樹脂が、線状ポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合開始剤、共役ジエン化合物を溶融混合して得られたものであることを特徴とする請求項１記載の射出発泡成形体。
平均気泡径が５００μｍ以下の発泡層と、該発泡層の少なくとも片側の表面に形成される厚み１０μｍ以上１０００μｍ以下の非発泡層とを有する、発泡倍率が２倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の射出発泡成形体。