JP4987463B2 - 発泡熱可塑性樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 熱可塑性樹脂を含有する組成物に、加圧状態で気体を溶解させた後、該加圧状態から減圧して前記組成物中に気泡を発生させる発泡熱可塑性樹脂の製造方法であって、前記組成物がシルセスキオキサンを含有してなる、発泡熱可塑性樹脂の製造方法、及び
〔2〕 前記〔1〕記載の製造方法によって得られ、平均気泡径が1.5μm以下、気泡の体積含有率が1%以上である発泡熱可塑性樹脂
に関する。
本発明に使用するシルセスキオキサンは、1個の珪素原子が3個の酸素と結合した単位を基本構成単位とするポリシロキサンであり、ランダム構造、ラダー状構造及びケージ状構造の各構造を有する化合物が例示される。ランダム構造及びラダー状構造を有する化合物としてはポリメチルシルセスキオキサン、ポリメチルフェニルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン等が挙げられる。ケージ状構造を有する化合物としては、ヘキシルペンタシクロシルセスキオキサン、オクタメチルフェニルシルセスキオキサン、オクタフェニルシルセスキオキサン、オクタフェニルシクロシルセスキオキサン等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を適宜組合せて、熱可塑性樹脂含有組成物のフィラーとして用いることができる。
本発明に使用する熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。これらのなかでは、発泡後の樹脂物性の設計、及び制御の観点から、ポリウレタンが好ましい。
発泡熱可塑性樹脂の原料となる熱可塑性樹脂含有組成物は、前記熱可塑性樹脂と前記シルセスキオキサンを含有する混合物である。
本発明の発泡熱可塑性樹脂の製造方法は、熱可塑性樹脂含有組成物に、加圧状態で気体を溶解させた後、該加圧状態から減圧して前記組成物中に気泡を発生させる方法であり、発泡処理が施される熱可塑性樹脂含有組成物に、前記シルセスキオキサンが含有されていれば、その他の工程や条件等は何ら制限されない。
本発明の発泡熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂とシルセスキオキサンを含むことを特徴とし、本発明の製造方法により得ることができる。本発明の発泡熱可塑性樹脂は、前述のようにシルセスキオキサンを使用して製造されることから、シルセスキオキサンを未使用である以外は、樹脂の組成や処理条件が同じである製造方法(いわゆる従来法)で得られた発泡体と比較して、気泡径がより小さく、また、気泡の体積含有率が同じであっても単位体積あたりに含まれる気泡数がより多い。このため、本発明の発泡熱可塑性樹脂によれば、以下のような顕著な効果も実現可能である。すなわち、本発明の発泡熱可塑性樹脂は、本発明よりも相対的に大きな気泡を有する発泡熱可塑性樹脂と比較して、発泡による強度低下がより抑制され、さらに耐折曲げ性に優れると解される。さらに、気泡を多く含有することからより軽量であり、また、気泡が非常に微細であってその形状もほぼ球状であることから、従来の発泡熱可塑性樹脂では実現できなかった光学特性や断熱性能の発揮も可能である。なお、本発明の発泡熱可塑性樹脂において「気泡」とは、当該技術分野において「セル」ともいう。発泡体は、通常、空洞になった気泡とそれらを仕切る隔膜から構成されるが、本発明における気泡は、個々の気泡が完全に膜に仕切られた気泡のみでもよいし、複数の気泡が連通している気泡を含んでもよい。
動的粘弾性測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、商品名DMS−6100)を用いて、周波数10Hz、昇温速度2℃/minの条件下における−100〜180℃の温度領域の貯蔵弾性率を測定した。25℃における結果を表3に示す。
サンプルの写真を走査型電子顕微鏡(日立製作所製、商品名:S−4000)を用いて撮影し、撮影した写真を画像処理し、前述のようにして平均気泡径(μm)を求めた。
同一の配合組成である発泡処理前の熱可塑ウレタンシートと、発泡処理後の発泡体について、各サンプルの重量を測定した後、各サンプルを水中に浸漬することにより増加する体積を測定した。これらの結果を下記式(I)及び(II)に代入して、各サンプルの密度(g/cm3)及び気泡の体積含有率を求めた。
密度(g/cm3)=重量(g)/増加した体積(cm3) (I)
気泡の体積含有率(%)=[1−(ρf/ρp)]×100 (II)
ρf:発泡処理後の発泡体の密度
ρp:発泡処理前のシートの密度
発泡体1cm3あたりに気泡が何個含まれているかを表す指標である。これは、発泡処理前のシートの密度と、発泡処理後の発泡体の密度及び平均気泡径とから算出される。この算出方法は、例えば、NanoLetts.2001;1:503に開示されているが、本実施例における発泡体の気泡はほぼ球状であったことから、下記式(III)に上記で得られた気泡の体積含有率と平均気泡径を代入することにより、気泡数密度を算出した。
気泡数密度(個/cm3)=(X/100)/{(4/3)π×[(d/2)×10−4]3} (III)
X:気泡の体積含有率(%)
d:平均気泡径(μm)
島津製作所製 AUTOGRAPH AGS−500Gを用いて引張り試験を行った。サンプルは2号ダンベルで打ち抜き、引張り速度500mm/minで試験を行った。試験で得られた破断強度について、参考例1を基準とした場合の破断強度の低下率を下記式(IV)より算出した。
破断強度の低下率(%)=〔(1−サンプル/参考例1)×100〕 (IV)
サンプルを2つに折り曲げた時の状態を目視で評価した。外観変化が無ければ○、折れたり、ヒビ割れが発生したりすれば×とした。
Claims (4)
- 熱可塑性樹脂を含有する組成物に、加圧状態で気体を溶解させた後、該加圧状態から減圧して前記組成物中に気泡を発生させる発泡熱可塑性樹脂の製造方法であって、前記組成物がシルセスキオキサンを含有し、前記熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂である、発泡熱可塑性樹脂の製造方法。
- シルセスキオキサンの含有量が、熱可塑性樹脂100重量部に対して、0.1〜50重量部である請求項1記載の製造方法。
- 加圧状態の圧力が1〜40MPaである請求項1又は2記載の製造方法。
- 請求項1〜3いずれか記載の製造方法によって得られ、平均気泡径が1.5μm以下、気泡の体積含有率が1%以上である発泡熱可塑性樹脂。
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