JP5755016B2 - 発泡樹脂成形体 - Google Patents
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Description
本発明に用いられる母材樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂が好適に用いられるが、これに限られるものではなく、例えば、ポリスチレン、ABS(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成)樹脂、AS(アクリロニトリル、スチレン共重合合成)樹脂等のポリスチレン系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12等のポリアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリカーボネート(PC);ポリアセタール(POM);ポリイミド;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、などを使用することができる。これらの母材樹脂は変性されていてもよい。また、2種以上の樹脂を併用しても良い。
本発明に用いられる発泡剤としては、化学発泡剤による熱分解型あるいは反応型の発泡剤を使用する。具体的には、アゾジカルボンアミド等のアゾ化合物、N,N−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、4,4’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、ヒドラゾジカルボンアミド等のヒドラジン誘導体、炭酸水素ナトリウム等の重炭酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩、亜硝酸アンモニウム等の亜硝酸塩、セミカルバジド化合物、アジド化合物、テトラゾール化合物、イソシアネート化合物、水酸化物などが好適に用いられ、また、尿素等の発泡助剤、クエン酸ナトリウム、タルク、炭酸カルシウム等の有機、無機物系造核剤を併用添加してもよい。これらの発泡剤は2種類以上の発泡剤を併用しても良い。特に、炭酸水素ナトリウムと造核剤のクエン酸ナトリウムとをマスターバッチ化したものが好適に用いられる。
上述したように、本発明の造核剤は、第1の造核剤と第1の造核剤よりも平均粒径の小さい第2の造核剤との複合体からなる。第1の造核剤と後述する第2の造核剤は、発泡樹脂成形体の発泡セルとなる気泡が発生する起点となる機能を有している。
第2の造核剤としては、例えば、タルク、シリカ、クレー、モンモリロナイト、カオリン等のケイ酸塩;炭酸カルシウム、炭酸リチウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物;アルミニウム、鉄、銀、銅等の金属;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物;硫酸バリウム等の硫化物;木炭、竹炭などの炭化物;チタン酸カリウム、チタン酸バリウム等のチタン化物;セルロースミクロフィブリル、酢酸セルロース等のセルロース類;フラーレン、カーボンナノチューブ等のカーボン類、などが挙げられる。これらの中の1種を単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。これらの中では、炭酸カルシウム、マイカ、モンモリロナイト、酸化チタンが好ましい。特に、比較的容易にそして安価にナノサイズの粒子を作製または入手できる点から、炭酸カルシウムが好ましい。
第1の造核剤および第2の造核剤は、上述したように、第1の造核剤の表面に第2の造核剤が付着して形成される複合体で母材樹脂に混合される。
次に、発泡樹脂成形体の成形方法の一例について説明する。この成形方法は一例にすぎず、この方法に限定されることはない。上述の母材樹脂と上述の複合体とを母材樹脂重量に対して複合体1〜80質量%(より好ましくは3〜50質量%、特に好ましくは5〜20質量%)の割合で2軸混練押出機に投入して混練して混ぜ合わせる。このとき、複合体が母材樹脂内で、第1の造核剤と第2の造核剤とに分離して分散するため、第2の造核剤同士は独立して存在するようになり、第2の造核剤の再凝集が防止される。また、第2の造核剤が疎水性となるように、第2の造核剤にステアリン酸にて表面処理を行っているため、第2の造核剤と母材樹脂との親和性が高くなり、より再凝集しにくくなる。
母材樹脂であるポリプロピレン樹脂90質量部に対して、第1の造核剤(タルク)と第2の造核剤(炭酸カルシウム)との複合体を10質量部、発泡剤を3質量部の割合で混合し、発泡倍率が2倍となるように射出発泡成形を行い、発泡樹脂成形体を成形した。なお、複合体は、タルクが60質量%、炭酸カルシウム40質量%の割合となるように予めヘンシェルミキサで高速撹拌して得られたものである。第1の造核剤のタルクは、平均粒径が3.2μmであり、第2の造核剤の炭酸カルシウムの平均粒径は80nmである。
複合体は、タルク75%、炭酸カルシウム25%の割合とした。それ以外は実施例1と同様にして発泡樹脂成形体を成形した。
比較例1では、実施例1および実施例2において母材樹脂として用いたポリプロピレン樹脂を用いて、従来の射出成形によって樹脂成形体を成形した。第1の造核剤、第2の造核剤、および発泡剤は混合しておらず、発泡射出成形は行っていない。
比較例2では、実施例1および実施例2と同様にポリプロピレン樹脂を母材樹脂として用い、この母材樹脂90質量部に対して、発泡剤を3質量部、第1の造核剤を10質量部の割合で混合し、発泡倍率が2倍となるように射出発泡成形を行い、発泡樹脂成形体を成形した。なお、実施例1および実施例2と同様に第1の造核剤としてタルクを用いたが、第2の造核剤は使用していない。つまり、比較例2は、従来の発泡射出成形である。
試験片31は厚さ3mmの発泡樹脂成形体から長さ×幅=140mm×100mmに切り出したものを用いた。試験方法は、図7に示すように、試験片31の長さ方向の両端をそれぞれ20mm金属製の治具32に挟んで保持し、治具32から露出している部分である、長さ×幅=100mm×100mmの領域を打撃面33とした。なお、治具32には5Nのトルクをかけることで、試験片31を保持した。雰囲気は−30℃であり、半径25mmの球状頭部を持つ質量500gの錘34を打撃面33の中心の上方から落下させた。この試験は、錘34を落とす高さhを変えて行い、各高さhあたり5回試験を実施した。錘34を落下させた後、試験片31の状態を観察し、試験片31に変化が無いまたは白化したものを「○」、亀裂又は破壊したものを「×」とした。この結果から、○の数が50%になる高さhを算出し、この高さhより衝撃強さを算出した。その結果を図8に示している。
「JIS K 7171 プラスチック−曲げ特性の求め方」を試験方法として採用し、曲げ弾性勾配を測定した。試験片は、厚さ3mmの発泡樹脂成形体から、樹脂流れ方向(MD)と樹脂流れ方向に直交する直交方向(TD)とからそれぞれ長さ×幅=150mm×50mmに切り出したものを用いた。試験機には半径2mmの支持台および圧子を取り付け、支点間距離100mm、試験速度50mm/sで試験を実施した。試験結果は、MD、TDの平均値とし、図8に示している。
成形品の外観を目視にて観察し、スワールマークの有無について、以下の基準で評価した。なお、スワールマークは成形時にフローフロントで発泡が起こり、その気泡を引きずった跡が成形体の表面に外観不良として現れるものであり、発泡射出成形ではこの発生が避けられないが、発泡セル径が小さいほど目立ちにくくなる。以下の基準で評価した。「○」:問題無し、「△」:目立たない程度に(一部に)スワールマークがみられる、「×」:目立つ程度にスワールマークがみられる、である。試験結果を図8に示す。
成形品に、先端の直径が1mmの鋼鉄針を用い、500gの荷重をかけ、1000mm/minの引っかき速度で、2mmの間隔で碁盤目状に傷をつける。その後、成形品の外観を目視にて観察し傷つきの有無について、以下の基準で評価した。「○」:問題無し、「△」:目立たない程度に(一部に)傷がみられる、「×」:目立つ程度に傷がみられる、である。試験結果を図8に示す。
2、12 スキン層
3、13 発泡層
4、14 第1の発泡セル
5 第2の発泡セル
Claims (11)
- 表面がスキン層で形成され、内部が発泡層で形成されている発泡樹脂成形体であって、
前記発泡層には、複数の第1の発泡セルと、前記第1の発泡セル同士の間に形成され、前記第1の発泡セルより小さい複数の第2の発泡セルと、が形成されている、発泡樹脂成形体。 - 前記第1の発泡セルの平均孔径が10〜1000μmであり、前記第2の発泡セルの平均孔径が10〜1000nmである、請求項1に記載の発泡樹脂成形体。
- 前記第1の発泡セルを形成させるための第1の造核剤と、前記第2の発泡セルを形成させるための第2の造核剤と、を有する請求項1または2に記載の発泡樹脂成形体。
- 表面がスキン層で形成され、内部が発泡層で形成されている発泡樹脂成形体の成形方法であって、
第1の造核剤の表面に、前記第1の造核剤よりも小さな第2の造核剤を付着させて、前記第1の造核剤と前記第2の造核剤との複合体を形成し、
樹脂と、発泡剤と、前記複合体とを混合して混合物を形成し、
前記混合物を発泡射出成形する、発泡樹脂成形体の成形方法。 - 前記第1の造核剤の粒径は、0.5〜1000μmであり、前記第2の造核剤の粒径は、10〜500nmである、請求項4に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
- 前記第1の造核剤の粒径は、1〜10μmであり、前記第2の造核剤の粒径は、50〜100nmである、請求項5に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
- 前記第1の造核剤および前記第2の造核剤は無機物である、請求項4から6のいずれか1項に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
- 前記第1の造核剤はタルクであり、前記第2の造核剤は炭酸カルシウムである、請求項7に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
- 前記第2の造核剤は、疎水性を有するように表面処理されている、請求項4から8のいずれか1項に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
- 前記複合体における、前記第1の造核剤と前記第2の造核剤との重量比は75:25〜60:40の間である、請求項4から9のいずれか1項に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
- 前記複合体は、前記樹脂の質量に対して1〜80質量%、前記混合物に混入されている、請求項4から10のいずれか1項に記載の発泡樹脂成形体の成形方法。
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