JP6251409B2 - 複合樹脂粒子とその製造方法、発泡性粒子、発泡粒子、発泡成形体及び自動車内装材 - Google Patents
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Description
一方、ポリオレフィン系樹脂からなる発泡成形体は、耐衝撃性や柔軟性に優れているが、その成形時に大掛かりな設備を必要とする。また、樹脂の性質上、予備発泡粒子の形態で原料メーカーから成形加工メーカーに輸送しなければならない。そのため、嵩高い予備発泡粒子を輸送することになり、製造コストが上昇するという問題がある。
そこで、上記2つの異なる樹脂の特長を併せもつ、様々なポリスチレン系複合樹脂粒子及びそれらを用いた発泡成形体が提案されている。
この技術は、長期間発泡成形性に優れ、さらに発泡オレフィン系樹脂成形品の特徴である耐衝撃性、曲げたわみ、繰り返し応力歪みの復元性を維持しつつ、強度に優れる発泡性ポリエチレン系樹脂粒子及び発泡成形品を提供することを目的とし、この目的を、特定の成分を含む核粒子の存在下にスチレン系モノマーを重合させ、これに発泡剤を含浸させることにより達成したとされている。
そこで、本発明は、高い耐衝撃性及び高い発泡性を兼ね備えた発泡粒子及び発泡成形体を与え得る複合樹脂粒子とその製造方法、それから得られる発泡性粒子、発泡粒子、発泡成形体及び自動車内装材を提供することを課題とする。
前記複合樹脂粒子の断面を透過型電子顕微鏡で1000倍に撮影したTEM画像を2値化処理し、得られた2値化画像における前記複合樹脂粒子の断面積437.584μm2の範囲内を画像解析したときに、前記ポリスチレン系樹脂が、次の条件:
(1)分散個数が180個以上
(2)分散面積最大値200μm2以下
(3)分散変動係数が100%以上
を満たし、
前記ポリスチレン系樹脂の粒子が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した海島構造領域と、不定形の前記ポリスチレン系樹脂が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した共連続構造領域とが混在した内部モルフォロジーを示す複合樹脂粒子が提供される。
上記の複合樹脂粒子に発泡剤を含浸させて得られた発泡性粒子、
上記の発泡性粒子を予備発泡させて得られた発泡粒子、
上記の発泡粒子を型内発泡成形させて得られた発泡成形体、及び
上記の発泡成形体により構成される自動車内装材
が提供される。
(A)分散剤を含む水性懸濁液中に、示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において少なくとも2つ以上の融解ピークを有するポリオレフィン系樹脂の粒子と、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤とを分散させる工程、
(B)得られた分散液を前記スチレン系モノマーが実質的に重合しない温度に加熱して前記スチレン系モノマーを前記ポリオレフィン系樹脂の粒子に含浸させる工程、及び
(C)前記融解ピークの最も高温側に現れる融解ピーク温度をT2℃としたときに、T2〜(T2+35)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの第1の重合を行う工程
を含むか、又は前記工程(A)〜(C)に、さらに
(D)前記第1の重合に引き続いて、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤を加え、前記融解ピークの最も低温側に現れる融解ピーク温度をT1℃としたときに、(T1−10)〜(T2+5)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの前記ポリオレフィン系樹脂の粒子への含浸と第2の重合とを行う工程
を含む複合樹脂粒子の製造方法が提供される。
(1)融解ピーク温度T2と融解ピーク温度T1の温度差が10〜50℃である、
(2)融解ピーク温度T1が90℃以上である、
(3)ポリオレフィン系樹脂が、前記DSC曲線において少なくとも2つ以上の結晶化ピークを有しかつ最も高温側に現れる結晶化ピーク温度において最大のピーク面積を有する、及び
(4)ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン樹脂及びエチレンアクリル共重合樹脂から選択される成分を含む
の少なくとも1つの条件を満足する場合に、上記の優れた効果をさらに発揮する。
本発明の複合樹脂粒子は、ポリオレフィン系樹脂100質量部に対して50〜800質量部のポリスチレン系樹脂を含む複合樹脂粒子であり、
前記複合樹脂粒子の断面を透過型電子顕微鏡で1000倍に撮影したTEM画像を2値化処理し、得られた2値化画像における前記複合樹脂粒子の断面積437.584μm2の範囲内を画像解析したときに、前記ポリスチレン系樹脂が、次の条件:
(1)分散個数が180個以上
(2)分散面積最大値200μm2以下
(3)分散変動係数が100%以上
を満たし、
前記ポリスチレン系樹脂の粒子が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した海島構造領域と、不定形の前記ポリスチレン系樹脂が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した共連続構造領域とが混在した内部モルフォロジーを示す
ことを特徴とする。
本発明の複合樹脂粒子は、例えば、本発明の複合樹脂粒子の製造方法により得ることができ、その構成材料等については製造方法と併せて説明する。
2値化画像の画像解析は、上記の解析値が得られる方法であれば特に限定されないが、例えば、実施例に記載の画像処理ソフト(ナノシテム株式会社製、製品名:Nano Hunter NS2K−Pro/Lt)であれば、TEM画像の2値化処理から解析値の取得までを自動で行うことができる。具体的な解析(測定)方法については実施例で説明する。
分散個数が180個未満では、ポリスチレン系樹脂の粒子がポリオレフィン系樹脂中に分散した海島構造が少なくなり、海島構造の特徴である優れた耐衝撃性が不十分となることがある。一方、分散個数が多過ぎると不定形に分散した共連続構造が少なくなり、共連続構造の特徴である優れた発泡性が発揮されないことがある。
分散個数(個)は、例えば、180、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000である。
好ましい分散個数は、200〜1000個である。
分散面積最大値が200μm2を超えると、不定形に分散した共連続構造が多くなり過ぎるため、海島構造が少なくなり、海島構造の特徴である優れた耐衝撃性が不十分となることがある。一方、分散面積最大値が小さ過ぎると不定形に分散した共連続構造が少なくなり、共連続構造の特徴である優れた発泡性が発揮されないことがある。
分散面積最大値(μm2)は、例えば、1、2.5、5、7.5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200である。
好ましい分散面積最大値は、25〜180μm2である。
分散変動係数が100%未満では、不定形に分散した共連続構造が少なくなり、共連続構造の特徴である優れた発泡性が発揮されないことがある。一方、分散変動係数が大き過ぎると不定形に分散した共連続構造が多くなり過ぎるため、海島構造が少なくなり、海島構造の特徴である優れた耐衝撃性が不十分となることがある。
分散変動係数(%)は、例えば、100、125、150、175、200、225、250、275、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000である。
好ましい分散変動係数は、100〜1000%であり、更に好ましくは100〜300%である。
そして、本発明の複合樹脂粒子は、ポリオレフィン系樹脂とポリスチレン系樹脂とが海島構造と共連続構造とが混在するような構造を有する、すなわちポリスチレン系樹脂の粒子がポリオレフィン系樹脂中に分散した海島構造領域と、不定形の前記ポリスチレン系樹脂が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した共連続構造領域とが混在した内部モルフォロジーを示すことから、本発明の効果が発現するものと考えられる。
例えば、条件(3)のみを満たさない複合樹脂粒子の粒子構造は、例えば、図6(a)及び(b)に示されるような海島構造のみとなり、条件(3)のみを満たす複合樹脂粒子の粒子構造は、例えば、図7(a)及び(b)に示されるような共連続構造のみとなる。
また、条件(1)のみを満たさない複合樹脂粒子の粒子構造は、共連続構造のみとなり、条件(1)のみを満たす複合樹脂粒子の粒子構造は、分散面積が大きなポリスチレンが均一に分散した海島構造となる。
さらに、条件(2)のみを満たさない複合樹脂粒子の粒子構造は、海島構造となり、条件(2)のみを満たす複合樹脂粒子の粒子構造は、共連続構造となる。
複合樹脂粒子は、0.5〜2.0mmの平均粒子径を有するのが好ましい。
複合樹脂粒子の平均粒子径が0.5mm未満では、高い発泡性を得られないことがある。一方、複合樹脂粒子の平均粒子径が2.0mmを超えると、成形加工時の予備発泡粒子の充填性が不十分になることがある。
複合樹脂粒子の平均粒子径(mm)は、例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0である。
より好ましい複合樹脂粒子の平均粒子径は、0.8〜1.5mmである。
本発明の複合樹脂粒子の製造方法は、
(A)分散剤を含む水性懸濁液中に、示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において少なくとも2つ以上の融解ピークを有するポリオレフィン系樹脂の粒子と、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤とを分散させる工程、
(B)得られた分散液を前記スチレン系モノマーが実質的に重合しない温度に加熱して前記スチレン系モノマーを前記ポリオレフィン系樹脂の粒子に含浸させる工程、及び
(C)前記融解ピークの最も高温側に現れる融解ピーク温度をT2℃としたときに、T2〜(T2+35)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの第1の重合を行う工程
を含むか、又は前記工程(A)〜(C)に、さらに
(D)前記第1の重合に引き続いて、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤を加え、前記融解ピークの最も低温側に現れる融解ピーク温度をT1℃としたときに、(T1−10)〜(T2+5)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの前記ポリオレフィン系樹脂の粒子への含浸と第2の重合とを行う工程
を含むことを特徴とする。
まず、分散剤を含む水性懸濁液中に、示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において少なくとも2つ以上の融解ピークを有するポリオレフィン系樹脂粒子と、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤とを分散させる。
ポリオレフィン系樹脂粒子を構成するポリオレフィン系樹脂(PO)は、示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において少なくとも2つ以上の融解ピークを有する。
例えば、図1は、ポリオレフィン系樹脂(実施例1の樹脂A)の示差走査熱量測定のDSCチャートであり、100℃と123℃に融解ピーク温度を示している。
図1の樹脂Aでは、融解ピークの最も高温側に現れる融解ピーク温度T2が123℃であり、融解ピークの最も低温側に現れる融解ピーク温度T1が100℃である。
温度差が10℃未満では、ポリスチレン系樹脂の粒子がポリオレフィン系樹脂中に分散した海島構造領域と、不定形のポリスチレン系樹脂がポリオレフィン系樹脂中に分散した共連続構造領域とが混在した内部モルフォロジーを示さないことがある。一方、温度差が50℃を超えると、発泡成形体の耐熱性が低下したり、発泡性が低下することがある。
温度差(℃)は、例えば、10、15、20、25、30、35、40、50である。
好ましい温度差は、20〜40℃である。
また、融解ピーク温度T1は、90℃以上であるのが好ましい。
融解ピーク温度T1が90℃未満では、発泡成形体の耐熱性が低下することがある。
融解ピーク温度T1(℃)は、例えば、90、95、100、105、110、115、120,125、130である。
例えば、図1は、ポリオレフィン系樹脂(実施例1の樹脂A)の示差走査熱量測定のDSCチャートでは、85℃と112℃に結晶化ピーク温度を示し、後者のピーク面積が最大を示している。
ポリオレフィン系樹脂としては、耐衝撃性の観点で、ポリエチレン樹脂及びエチレンアクリル共重合樹脂から選択される成分を含むのが好ましい。
前記スクリュー構造を有する押出機やダイス、押出条件、水中カット条件を組み合わせることで所望の核樹脂粒子が得られる。
また、上記核樹脂粒子は本発明の効果を損なわない限り、ポリオレフィン系樹脂とポリスチレン系樹脂の相容化剤、気泡調整剤、帯電防止剤等の添加剤を含有することができる。
スチレン系モノマーは、工程(C)及び(D)により重合して、ポリオレフィン系樹脂100質量部に対して、50〜800質量部のポリスチレン系樹脂(PS)となる。
なお、スチレン系モノマーと重合後に得られるポリスチレン系樹脂の量はほぼ同一である。
ポリスチレン系樹脂が50質量部未満では、発泡粒子の発泡剤を保持する能力が低下することがあり、高発泡化ができなくなることがあると共に、発泡成形体の剛性が低下することがある。一方、ポリスチレン系樹脂が800質量部を超えると、ポリオレフィン系樹脂粒子の内部にまで十分に含浸されずに、ポリスチレン系樹脂が複合樹脂粒子の表面に多量に存在してしまい、白色粒子が発生することがあるため好ましくない。加えて、発泡成形体の耐割れ性が低下するだけでなく、耐薬品性も低下することがあるため好ましくない。
ポリオレフィン系樹脂100質量部に対するポリスチレン系樹脂の配合量(質量部)は、例えば、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、650、700、750、800である。
好ましくは、ポリスチレン系樹脂の配合量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部に対して、100〜400質量部である。
スチレン誘導体としては、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。これらのスチレン系モノマーは、単独で用いられても、併用されてもよい。
ビニル系モノマーとしては、例えば、o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン等のジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能性モノマー;(メタ)アクリロニトリル、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、多官能性モノマーが好ましく、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレン単位数が4〜16のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンがより好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。尚、ビニル系モノマーは、単独で用いられても、併用されてもよい。
また、ビニル系モノマーを併用する場合、その含有量は、スチレン系モノマーが主成分となる量(例えば、50質量%以上)になるように設定されることが好ましい。
本発明において「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」又は「メタクリル」を意味する。
本発明の複合樹脂粒子の製造方法では、スチレン系モノマーの液滴及び核樹脂粒子の分散性を安定させるために分散剤(懸濁安定剤)を用いる。このような懸濁安定剤としては、従来からスチレン系モノマーの懸濁重合に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子や、第三リン酸カルシウム、ハイドロキシアパタイト、ピロリン酸マグネシウム等の難溶性無機化合物等が挙げられる。
また、難溶性無機化合物を用いる場合には、通常アニオン界面活性剤が併用される。
重合開始剤としては、当該技術分野で用いられる分散剤、特に従来からスチレン系モノマーの懸濁重合に用いられているものであれば特に限定されないが、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。これらは単独で用いられても、併用されてもよいが、10時間の半減期を得るための分解温度が60〜130℃にある複数種類の重合開始剤を併用することが好ましい。
重合開始剤の添加量が0.1質量部未満では、分子量が高くなりすぎて発泡性が低下することがある。一方、重合開始剤の添加量が0.9質量部を超えると、重合速度が速くなりすぎて、ポリスチレン系樹脂の粒子がポリオレフィン系樹脂中の分散状況を制御しきれないことがある。
スチレン系モノマー100質量部あたりの重合開始剤の添加量(質量部)は、例えば、0.1、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9である。
好ましい重合開始剤の添加量は、0.2〜0.5質量部である。
なお、複合樹脂粒子には、物性を損なわない範囲内において、着色剤、難燃剤、難燃助剤、可塑剤、結合防止剤、気泡調整剤、架橋剤、充填剤、滑剤、融着促進剤、帯電防止剤、展着剤等の添加剤を添加してもよい。
好ましい複合樹脂粒子のカーボンブラックの含有量は、1.5〜5.0質量%である。
難燃助剤としては、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物が挙げられる。
好ましい複合樹脂粒子の難燃剤及び難燃助剤の含有量は、それぞれ1.0〜5.0質量%及び0.1〜2.0質量%である。
難燃剤及び難燃助剤の添加方法としては、例えば、後述する工程(E)及び実施例に記載のように、複合樹脂粒子の懸濁液中に難燃剤及び難燃助剤を加え、加熱下で撹拌混合する方法が挙げられる。
可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル、グリセリンジアセトモノラウレート、グリセリントリステアレート、グリセリンジアセトモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル、ジイソブチルアジペート等のアジピン酸エステル、ヤシ油等の可塑剤が挙げられる。
好ましい複合樹脂粒子の可塑剤の含有量は、0.1〜3.0質量%である。
気泡調整剤としては、エチレンビスステアリン酸アミド、ポリエチレンワックス等が挙げられる。
架橋剤としては、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、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等の有機過酸化物等が挙げられる。
充填材としては、合成又は天然に産出される二酸化ケイ素等が挙げられる。
融着促進剤としては、ステアリン酸、ステアリン酸トリグリセリド、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸ソルビタンエステル、ポリエチレンワックス等が挙げられる。
帯電防止剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ステアリン酸モノグリセリド、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
展着剤としては、ポリブテン、ポリエチレングリコール、シリコンオイル等が挙げられる。
核樹脂粒子、スチレン系モノマー及び必要に応じて他の分散物及び溶解物を含めた水性媒体1m3を攪拌させるのに要する撹拌所要動力(Pv)が、0.06〜0.8kw/m3となるように調整された攪拌条件が好ましい。撹拌所要動力は、0 .1〜0.5kw/m3であることが好ましい。この撹拌所要動力は、反応容器内の内容物が攪拌により受けた、正味の単位体積当たりのエネルギーに対応する。
すなわち、核樹脂粒子、スチレン系モノマー及び必要に応じて他の分散物並びに溶解物を含有する水性媒体を重合装置の重合容器内に供給し、攪拌翼を所定の回転数で回転させて水性媒体を攪拌する。このとき、攪拌翼を回転させるのに必要な回転駆動負荷を電流値A1(アンペア)として計測する。この電流値A1に実効電圧(ボルト)を乗じた値をP1(ワット)とする。
撹拌所要動力(Pv)=(P1−P2)/V
また、攪拌翼は、撹拌所要動力を所定の範囲に設定可能であれば、特に限定されない。
具体的には、V型パドル翼、傾斜パドル翼、平パドル翼、ファードラー翼、プルマージン翼等のパドル翼、タービン翼、ファンタービン翼等のタービン翼、マリンプロペラ翼のようなプロペラ翼等が挙げられる。これら攪拌翼の内、パドル翼が好ましく、V型パドル翼、傾斜パドル翼、平パドル翼、ファードラー翼、プルマージン翼がより好ましい。攪拌翼は、単段翼であっても多段翼であってもよい。
また、攪拌翼の大きさについても、撹拌所要動力を所定の範囲に設定可能であれば、特に限定されない。
さらに、重合容器に邪魔板(バッフル)を設けてもよい。
次いで、得られた分散液を前記スチレン系モノマーが実質的に重合しない温度に加熱して前記スチレン系モノマーを前記ポリオレフィン系樹脂粒子に含浸させる。
スチレン系モノマーが実質的に重合しない温度は、原料樹脂の種類や配合割合、製造する発泡粒子の物性等に応じて適宜設定すればよいが、通常45〜80℃である。
また、ポリオレフィン系樹脂粒子内部にスチレン系モノマーを含浸させる時間は30分〜2時間が適当である。十分に含浸させる前に重合が進行すると、ポリスチレンの重合体粉末を生成してしまうからである。
次いで、融解ピークの最も高温側に現れる融解ピーク温度をT2℃としたときに、T2〜(T2+35)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの第1の重合を行う。
重合温度がT2℃未満では、得られる樹脂粒子の中心部にポリスチレン系樹脂の存在量が少なく、良好な機械物性を示す樹脂粒子や発泡成形体が得られないことがある。一方、重合温度が(T2+35)℃を超えると、スチレン系モノマーがポリオレフィン系樹脂粒子に十分に含浸される前に重合が開始してしまうので、良好な機械物性を示す樹脂粒子や発泡成形体が得られないことがある。
例えば、ポリオレフィン系樹脂の融解ピーク温度T2が123℃であるとき、重合温度は123〜158℃である。
また、重合時の系内の圧力は、通常0.05〜0.5MPa程度であり、重合の安定性作業面での安全性を考慮すれば、好ましくは0.1〜0.3MPaである。
加えて、各工程の設定温度への昇温又は降温時間は外気温により変動するが、開始温度から目的温度に到達するまでの区間全体で換算すると0.3〜3.0℃/minが適当である。
特に、昇温速度が速すぎると、スチレン系モノマーがポリオレフィン系樹脂粒子に十分に含浸される前に重合が開始してしまうので、良好な黒色度や機械物性を示す樹脂粒子や発泡成形体が得られないことがある。一方で、昇温速度が遅すぎる場合は、工程が長くなり、製造コストが掛かってしまう。より好ましくは0.4〜2.5℃/minである。
その他の重合条件は、製造する複合樹脂粒子の組成等により適宜設定すればよい。
本発明の複合樹脂粒子の製造方法は、上記の工程(A)〜(C)を含むか、又は次の工程(D)をさらに含む。
次いで、第1の重合に引き続いて、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤を加え、前記融解ピークの最も低温側に現れる融解ピーク温度をT1℃としたときに、(T1−10)〜(T2+5)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの前記ポリオレフィン系樹脂粒子への含浸と第2の重合とを行う。
この工程は、モノマーを核樹脂粒子に吸収させながら重合させる点が異なるが、上記の工程(B)及び(C)の変形であり、それらの繰り返し、すなわち2段重合工程に相当する。
また、必要に応じて、工程(D)、すなわちポリオレフィン系樹脂粒子へのスチレン系モノマーの含浸と重合を繰り返してもよい。
工程(B)及び(C)を含めて、1回の重合に用いるスチレン系モノマーの量は、ポリオレフィン系樹脂とポリスチレン系樹脂の質量割合が上記のようになるように適宜分割すればよい。また、重合開始剤の添加量も工程(A)に準ずる。
例えば、ポリオレフィン系樹脂の融解ピーク温度T1及びT2がそれぞれ100℃及び123℃であるとき、重合温度は90〜128℃である。
好ましい重合温度は、(T1−10)〜T2℃である。
工程(D)もしくは工程(D)を行わない場合には、工程(C)の後、T2〜T2+20℃の温度でアニールを行うのが好ましい。また、アニール時間は通常1〜6時間程度であり、得られる複合樹脂粒子の品質と生産性を考慮すれば、好ましくは2〜4時間である。
ここでアニールの必要性について記述する。
アニール工程に至るそれまでの工程において、核樹脂粒子に吸収させたスチレン系モノマー及び重合開始剤は完全には反応を完了しておらず、複合樹脂粒子内部には未反応物も少なからず存在している。そのため、アニールせずに得た複合樹脂粒子を用いて発泡成形体を得た場合、スチレン系モノマー等低分子量の未反応物の影響により、発泡成形体の機械的物性や耐熱性の低下や揮発性の未反応物を原因とした臭気が問題となる。そこで、アニール工程を導入することによって未反応物が重合反応を起こす時間を確保し、発泡成形体の物性に影響しないように残存する未反応物を除去することができる。
本発明の発泡性粒子は、本発明の複合樹脂粒子に、公知の方法により発泡剤を含浸させて得られる。
複合樹脂粒子に発泡剤を含浸させる温度としては、低いと、含浸に時間を要し、発泡性粒子の製造効率が低下することがある一方、高いと、発泡性粒子同士の合着が多量に発生することがあるので、50〜130℃が好ましく、60〜100℃がより好ましい。
発泡剤としては揮発性発泡剤が好ましく、従来からポリスチレン系樹脂の発泡に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、イソブタン、n−ブタン、イソペンタン、n−ペンタン、ネオペンタン等炭素数5以下の脂肪族炭化水素等の揮発性発泡剤が挙げられ、特にブタン系発泡剤、ペンタン系発泡剤が好ましい。なお、ペンタンは可塑剤としての作用も期待できる。
発泡剤の含有量が少なく、例えば2質量%未満では、発泡性粒子から低密度の発泡成形体を得ることができないことがあると共に、型内発泡成形時の二次発泡力を高める効果が得られないために、発泡成形体の外観が低下することがある。一方、発泡剤の含有量が多く、例えば10質量%を超えると、発泡性粒子を用いた発泡成形体の製造工程における冷却工程に要する時間が長くなり生産性が低下することがある。
発泡性粒子には、発泡剤と共に発泡助剤を含有させることができる。
発泡助剤としては、従来からポリスチレン系樹脂の発泡に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、スチレン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族有機化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式脂肪族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等の1気圧下における沸点が200℃以下の溶剤が挙げられる。
発泡助剤の含有量が少なく、例えば0.3質量%未満では、ポリスチレン系樹脂の可塑化効果が発現しないことがある。一方、また、発泡助剤の含有量が多く、2.5質量%を超えると、発泡性粒子を発泡させて得られる発泡成形体に収縮や融けが発生して外観が低下する、あるいは発泡性粒子を用いた発泡成形体の製造工程における冷却工程に要する時間が長くなることがある。
本発明の発泡性粒子は、高い耐衝撃性と共に、高い発泡性を兼ね備え、その発泡性は、発泡粒子の発泡倍数(嵩倍数)が60倍以上であるのが好ましい。その評価方法については実施例で説明する。
本発明の発泡粒子は、本発明の発泡性粒子を予備発泡させて、具体的には、密閉容器内で、導入したゲージ圧力0.004〜0.09MPaの水蒸気(スチーム)で加熱し、所定の嵩密度に予備発泡させて得られる。
その方式は、蒸気を導入するバッチ式発泡や連続発泡、加圧下からの放出発泡が挙げられ、必要に応じて発泡する際に水蒸気と同時に空気を導入してもよい。
本発明の発泡粒子は、15〜200kg/m3の嵩密度を有するのが好ましい。発泡粒子の嵩密度が15kg/m3未満では、発泡成形体が収縮しやすく外観を損なうことがあり、機械的強度も十分ではなくなることがある。一方、発泡粒子の嵩密度が200kg/m3を超えると、発泡成形体として軽量化のメリットが損なわれることがある。
発泡粒子の嵩密度(kg/m3)は、例えば、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200である。
好ましい発泡粒子の嵩密度は、20〜100kg/m3である。その測定方法については実施例で説明する。
本発明の発泡粒子は、0.5〜8.0mmの平均粒子径を有するのが好ましい。発泡粒子の平均粒子径が0.5mm未満では、発泡成形時の発泡性が低く、成形体表面の伸びが悪くなることがある。一方、発泡粒子の平均粒子径が8.0mmを超えると、成形加工時の発泡粒子の充填性が不十分になることがある。
発泡粒子の平均粒子径(mm)は、例えば、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0である。
より好ましい発泡粒子の平均粒子径は、1.5〜7.0mmである。
本発明の発泡成形体は、本発明の発泡粒子を型内発泡成形させて得られる。
具体的には、発泡成形体は、公知の方法、例えば、発泡粒子を発泡成形機の金型(キャビティ)内に充填し、再度加熱して発泡粒子を発泡させながら、発泡粒同士を熱融着させることにより得られる。
本発明の発泡成形体は、15〜200kg/m3の密度を有するのが好ましい。発泡成形体の密度が15kg/m3未満では、耐衝撃性が十分でないことがある。一方、発泡成形体の密度が200kg/m3を超えると、発泡成形体の軽量化効果が限定的になってしまう。
発泡成形体の密度(kg/m3)は、例えば、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200である。
好ましい発泡成形体の嵩密度は、20〜100kg/m3である。その測定方法については実施例で説明する。
本発明の発泡成形体は、耐衝撃性に優れ、例えば、40〜60cmの範囲の落球衝撃値を有する。
落球衝撃強度は、JIS K7211:1976「硬質プラスチックの落錘衝撃試験方法通則」に記載の方法に準拠して測定した落球衝撃値であり、その測定方法については実施例で説明する。
本発明の発泡成形体は、例えば、80〜100%の範囲の融着率を有する。その測定方法については実施例で説明する。
本発明の発泡成形体は、種々の用途に使用できる。その用途としては、例えば、バンパーの芯材、自動車内装部材、電子部品、ガラスを含む各種工業資材、食品の緩衝材や搬送容器等が挙げられる。特に、本発明の発泡成形体は、高い耐衝撃性を有することから、上記の用途の中でも、特に衝撃吸収性能が求められる自動車内装部材として好適に使用できる。
ここで「自動車」とは、原動機、かじ取り装置等を備え、それらを用い乗車して地上を走行できる車両を意味する。但し、トロリーバスのような架線に接続された車両を含むが、地上でも軌条(レール)の上を走行するものは含まない。
上記の燃焼速度の測定方法については実施例で説明する。
これらの用途に使用するために、上記発泡体は表皮層を有していてもよい。表皮層としては、ポリオレフィン非発泡層のような樹脂層が挙げられる。表皮層には、外観向上目的で、エンボス加工、プリント加工等の処理がされていてもよい。
実施例及び比較例においては、原料樹脂、得られた複合樹脂粒子、発泡性粒子、発泡粒子及び発泡成形体を次のようにして評価した。
密度(kg/m3)は、JIS K6922−1:1998に準拠して密度勾配管法で測定する。
MFR(g/10分)は、JIS K6922−1:1998に準拠して、190℃、2.16kgの荷重下で測定する。
融点(℃)は、JIS K7122:1987「プラスチックの転移熱測定方法」記載の方法により測定する。即ち、示差走査熱量計装置RDC220型(セイコー電子工業社製)を用い、測定容器に試料を7mg充填して、窒素ガス流量30mL/分のもと、室温から220℃の間で10℃/Lの昇、降温スピードにより昇温、降温、昇温を繰り返し、2回目の昇温時のDSC曲線の融解ピーク温度を融点とする。また、融解ピークが2つ以上ある場合は、低い側のピーク温度を融点とする(図1参照)。
ビカット軟化点(℃)は、JIS K7206:1999に準拠して測定する。
融点は、JIS K7122:1987「プラスチックの転移熱測定方法」に記載の方法により測定する。
すなわち、示差走査熱量計装置DSC6220型(エスアイアイナノテクノロジー株式会社製)を用い、アルミニウム製測定容器の底にすきまのないよう試料を約6mg充てんして、窒素ガス流量20mL/minのもと、30℃から−40℃まで降温した後10分間保持し、−40℃から220℃まで昇温(1st Heating)、10分間保持後220℃から−40℃まで降温(Cooling)、10分間保持後−40℃から220℃まで昇温(2nd Heating)した時のDSC曲線を得る。なお、全ての昇温・降温は速度10℃/minで行い、基準物質としてアルミナを用いる。
本発明において、融点とは、装置付属の解析ソフトを用いて、2nd Heating過程にみられる融解ピークのトップの温度を読みとった値であり、融解ピークが2つ以上ある場合それぞれを融点とする。
複合粒子から切片を切り出し、その切片をエポキシ樹脂中に包埋後、ウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ株式会社製、「LEICA ULTRACUT UCT」)を用いて超薄切片(厚み70nm)を作成する。次いで、超薄切片を透過型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製「H−7600」、AMT社製カメラシステム「ER−B」)にて写真撮影を行い、粒子表層および内部断面の構造を観察する。粒子内部は表層より、中心方向へ200〜300μm入った部分を観察する。超薄切片作成時の染色剤は四酸化ルテニウムを用いる。
切断面の表層より、中心方向へ200〜300μm入った部分の437.584μm2の範囲部分を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて透過電子顕微鏡本体の倍率1000倍で撮影する。得られたTEM写真(TEM画像)中のPS部分とPE部分を区別するために画像処理ソフト(ナノシテム社製、Nano Hunter NS2K−Pro)を用いて2値化する。2値化した図(2値化画像)を用いて、自動計算することで、ポリスチレン系樹脂成分の占めるPS分散個数(個)、PS分散面積平均値(μm2)、PS分散個数標準偏差(μm2)、PS分散面積最大値(μm2)、PS分散変動係数(%)を測定する。
(1)スケール設定 :1画素=0.018349(μm)
(2)領域設定(角形):領域=(0,0)−(1274,1022)
(3)平滑化フィルタ :3×3、8近傍、処理回数=1
(4)NS法2値化 :背景より暗い、鮮明度=25、感度=10、ノイズ除去、
濃度範囲=0〜 255
(5)白黒反転
(6)特徴量(面積)による画像の選択:
(0.000000〜0.050000μm2)のみ削除、
8近傍
(7)面積計測 :8近傍
PS分散個数が180個以上
PS分散面積最大値200μm2以下
PS分散変動係数が100%以上
約2gの発泡性粒子の質量(a)を小数以下2位で秤量する。秤量した発泡性粒子を容器に入れ、発泡槽内の温度が80℃以下であることを確認し、発泡槽に発泡性粒子を入れた容器を入れゲージ圧0.07MPaの水蒸気(蒸気温度:99℃)を導入することによって、90〜100℃で加熱発泡させる。このとき、加熱時間を3分とし発泡槽から取り出した直後の発泡倍数を測定した。加熱時間は、発泡槽内の温度が90℃以上になった時点からとする。発泡倍数は、発泡粒子約2g(a)をメスシリンダーに入れて体積を測定し、その体積を(a)で除することにより、発泡粒子の嵩倍数を求める。得られた嵩倍数を基に、次の基準で評価する。
嵩倍数が60倍以上:〇(良好)
嵩倍数が50倍以上〜60倍未満:△(可)
嵩倍数が50倍未満:×(不良)
発泡粒子の嵩密度(kg/m3)を下記の要領で測定する。
まず、発泡粒子をメスシリンダに500cm3の目盛りまで充填する。但し、メスシリンダを水平方向から目視し、発泡粒子が一粒でも500cm3の目盛りに達していれば、充填を終了する。次に、メスシリンダ内に充填した発泡粒子の質量を小数点以下2位の有効数字で秤量し、その質量W(g)から、次式により発泡粒子の嵩密度を算出する。
発泡粒子の嵩密度(kg/m3)=W/500×1000
発泡成形体(成形後、50℃で4時間以上乾燥させたもの)から切り出した試験片(例75×300×35mm)の質量(a)と体積(b)をそれぞれ有効数字3桁以上になるように測定し、式(a)/(b)により発泡成形体の密度(kg/m3)を求める。
JIS K7211:1976「硬質プラスチックの落錘衝撃試験方法通則」に記載の方法に準拠して落球衝撃強度(cm)を測定する。
得られた倍数40倍の発泡成形体を温度50℃で1日間乾燥した後、この発泡成形体から40mm×215mm×20mm(厚さ)の試験片(6面とも表皮なし)を切り出す。
次いで、支点間の間隔が150mmになるように試験片の両端をクランプで固定し、重さ321gの剛球を所定の高さから試験片の中央部に落下させて、試験片の破壊の有無を観察する。
H50=Hi+d[Σ(i・ni)/N±0.5]
式中の記号は次のことを意味する。
H50 :50%破壊高さ(cm)
Hi :高さ水準(i)が0のときの試験高さ(cm)であり、試験片が破壊することが予測される高さ
d :試験高さを上下させるときの高さ間隔(cm)
i :Hiのときを0とし,1つずつ増減する高さ水準
(i=…−3、−2、−1、0、1、2、3…)
ni :各水準において破壊した(又は破壊しなかった)試験片の数で、いずれか多いほうのデータを使用(同数の場合はどちらを使用してもよい)
N :破壊した(又は破壊しなかった)試験片の総数(N=Σni)で、いずれか多いほうのデータを使用(同数の場合はどちらを使用してもよい)
±0.5:破壊したデータを使用するときは負の数、破壊しなかったデータを使用するときは正の数を採用
○(良) :落球衝撃値が45cm以上
△(可) :落球衝撃値が40cm以上45cm未満の範囲
×(不可):落球衝撃値が40cm未満
発泡成形体から縦100mm×横100mm×厚み20mmの平面長方形状の板状試験片を切り出し、温度23℃、湿度50%の条件で24時間放置する。なお、試験片の上面全面が発泡成形体の表皮から形成されるように試験片を発泡成形体から切り出す。次に、試験片の上面にガソリン1gを均一に塗布し、温度23℃、湿度50%の条件で60分放置する。その後、試験片の上面から薬品を拭き取り、試験片の上面を目視観察して下記基準に基づいて耐薬品性を判断する。
○(良) :変化なし
△(可) :表面軟化
×(不可):面陥没(収縮)
発泡成形体の上面に、カッターで横方向に沿って長さ300mm、深さ約5mmの切り込み線を入れ、この切り込み線に沿って発泡成形体を2分割する。そして、2分割された発泡成形体の破断面の発泡粒子について、発泡粒子内で破断している発泡粒子数(a)と、発泡粒子間の界面で破断している発泡粒子数(b)を測定し、下記式に基づいて融着率(%)を算出する。
融着率(%)=100×(a)/〔(a)+(b)〕
燃焼速度は、米国自動車安全基準FMVSS302に準拠した方法で測定する。
試験片は、350mm×100mm×12mm(厚み)とし、少なくとも350mm×100mmの二面には表皮が存在するものとする。
燃焼速度は、以下の基準で評価する。
○(良):所定の密度の発泡成形体において、燃焼速度が80mm/minより小さい場合もしくは、所定の密度の発泡成形体において、測定開始点に達する前に消火した場合。なお、この場合の燃焼速度を0mm/min(自己消化性:AE)とする。
×(不可):所定の密度の発泡成形体において、燃焼速度が80mm/minより大きい場合
(核樹脂粒子の作製)
直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂(密度937kg/m3、MFR1.8g/10分、融点127℃;株式会社プライムポリマー製、銘柄:エボリューSP4020)100質量部と、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(エチレン共重合体、MFR0.4g/10分、融点104℃、ビカット軟化温度83℃、エチレンアクリル酸エチル由来成分含有量10質量%;日本ポリエチレン株式会社製、銘柄:レクスパールA1100)67質量部とをタンブラーミキサーに投入し、10分間混合した。
次いで、得られた樹脂混合物(樹脂A)を押出機(東芝機械株式会社製、型式:SE−65)に供給して温度230〜250℃で溶融混練し、水中カット方式により造粒して楕円球状(卵状)に切断し、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂粒子(種粒子)を得た。なお、この直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂粒子の平均質量は0.6mgであった。
図1に、ポリオレフィン系樹脂(樹脂A)の示差走査熱量測定のDSCチャートを示す。
次いで、攪拌機付の容量5リットルのオートクレーブ(日東高圧株式会社製)に、分散剤としてのピロリン酸マグネシウム40g、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6gを純水2kgに分散させて分散用媒体を得た。この分散用媒体に30℃で種粒子600gを分散させて10分間保持し、次いで60℃に昇温して懸濁液を得た。
次いで、得られた懸濁液に、予め重合開始剤としてのジクミルパーオキサイド0.6gを溶解させて調製しておいたスチレン300gを30分掛けて滴下した。滴下後、30分間保持することで、種粒子中にスチレンを含浸させた。含浸後、140℃に昇温し、この温度で2時間重合(第1の重合)させた。
次いで、115℃に降温(冷却)した懸濁液中に、予めドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3gを純水20gに分散させて調製しておいた分散液を10分掛けて滴下した後、予め重合開始剤としてのt−ブチルパーオキシベンゾエート4gを溶解させて調製しておいたスチレン1100gを4時間30分掛けて滴下しつつ重合を行った(第2の重合)。滴下後、第2の重合温度(115℃)で1時間アニールを行い未反応物の処理を行った。アニール後、140℃に昇温して3時間保持して更に未反応物の処理を行うことで、複合樹脂粒子2000gを得た(種粒子とポリスチレンとの質量比30/70)。
図2は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
その後、反応系の温度を60℃にして、この懸濁液中に、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート(日本化成株式会社製)50gと、難燃助剤としてジクミルパーオキサイド10gとを投入した。投入後、反応系の温度を130℃に昇温し、この温度で2時間攪拌を続けることで難燃剤含有複合樹脂粒子2060gを得た。
次いで、30℃以下まで冷却し、オートクレーブから複合樹脂粒子を取り出した。
得られた複合樹脂粒子2kgと水2リットル、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.0gとを、5リットルの攪拌機付オートクレーブに入れた。さらに、発泡剤としてブタン(n−ブタン:i−ブタン=7:3)300g(520mL、複合樹脂粒子100質量部に対して15質量部)をオートクレーブに注入した。注入後、70℃に昇温し、この温度で4時間攪拌を続けることで発泡性粒子2200gを得た。
その後、30℃以下まで冷却して、発泡性粒子をオートクレーブから取り出し、脱水乾燥させた。
次いで、得られた発泡性粒子の発泡性を確認すると共に、発泡性粒子1kgを、缶容量40リットルの予備発泡機(笠原工業株式会社製、型式:PSX40)に投入し、缶内にゲージ圧力0.04MPaの水蒸気を導入して加熱し、嵩密度25kg/m3に予備発泡させて、発泡粒子を得た。
次いで、得られた発泡粒子を1日間室温(23℃)に放置した後、400mm×300mm×30mmの内寸のキャビティを有する成形型のキャビティ内に充填した。
その後、成形型に0.09MPaの水蒸気を20秒間導入して加熱し、次いで、発泡成形体の最高面圧が0.01MPaに低下するまで冷却することで、融着率90%以上の密度25kg/m3の発泡成形体を得て、各種物性を評価した。
得られた発泡成形体の外観は良好であった。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
また、用いたポリオレフィン系樹脂の組成及び熱特性を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂として表1に示す樹脂Bを用いること以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
図3は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
ポリオレフィン系樹脂として表1に示す樹脂Dを用い、第2重合を温度90℃で行うこと、第2の重合で用いる重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド5.5g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.3gを用い、第2の重合の際に架橋剤としてジクミルパーオキサイドを10g添加すること以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
図4は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
ポリオレフィン系樹脂として表1に示す樹脂Fを用いること以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
図5は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
ポリオレフィン系樹脂として表1に示す樹脂Cを用い、第2重合を温度110℃で行うこと以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
図8は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
第2重合を温度130℃で行うこと、第2の重合で用いる重合開始剤をジクミルパーオキサイドに変更すること以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
図6は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
ポリオレフィン系樹脂として表1に示す樹脂Eを用い、第2重合を温度130℃で行うこと、第2の重合で用いる重合開始剤をジクミルパーオキサイドに変更すること以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
第2重合を温度80℃で行うこと、第2の重合で用いる重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド5.5g及びt−ブチルパーオキシベンゾエート0.3gを用い、第2の重合の際に架橋剤としてジクミルパーオキサイドを10g添加すること以外は実施例1と同様にして、発泡成形体を得、中間品を含めてそれらの物性を評価した。
それらの結果を、原料及び製造条件と共に表2に示す。
図7は、得られた複合樹脂粒子断面の(a)TEM画像及び(b)その2値化画像ならびに(c)その画像解析結果(ポリスチレン系樹脂の分散粒子の面積とそれらの度数)を示す図であり、その結果から複合樹脂粒子のモルフォロジーを評価した。
また、図2〜8のそれぞれの(a)TEM画像及び(b)2値化画像から、実施例1〜5の複合樹脂粒子は海島構造と共連続構造が共存すること、比較例1の複合樹脂粒子では海島構造のみであること、比較例3の複合樹脂粒子では共連続構造のみであることがわかる。
Claims (10)
- ポリオレフィン系樹脂100質量部に対して50〜800質量部のポリスチレン系樹脂を含む複合樹脂粒子であり、
前記複合樹脂粒子の断面を透過型電子顕微鏡で1000倍に撮影したTEM画像を2値化処理し、得られた2値化画像における前記複合樹脂粒子の断面積437.584μm2の範囲内を画像解析したときに、前記ポリスチレン系樹脂が、次の条件:
(1)分散個数が180個以上
(2)分散面積最大値200μm2以下
(3)分散変動係数が100%以上
を満たし、
前記ポリスチレン系樹脂の粒子が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した海島構造領域と、不定形の前記ポリスチレン系樹脂が前記ポリオレフィン系樹脂中に分散した共連続構造領域とが混在した内部モルフォロジーを示す複合樹脂粒子。 - 請求項1に記載の複合樹脂粒子に発泡剤を含浸させて得られた発泡性粒子。
- 請求項2に記載の発泡性粒子を予備発泡させて得られた発泡粒子。
- 請求項3に記載の発泡粒子を型内発泡成形させて得られた発泡成形体。
- 請求項4に記載の発泡成形体により構成される自動車内装材。
- 請求項1に記載の複合樹脂粒子の製造方法であり、
(A)分散剤を含む水性懸濁液中に、示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において少なくとも2つ以上の融解ピークを有するポリオレフィン系樹脂の粒子と、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤とを分散させる工程、
(B)得られた分散液を前記スチレン系モノマーが実質的に重合しない温度に加熱して前記スチレン系モノマーを前記ポリオレフィン系樹脂の粒子に含浸させる工程、及び
(C)前記融解ピークの最も高温側に現れる融解ピーク温度をT2℃としたときに、T2〜(T2+35)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの第1の重合を行う工程
を含むか、又は前記工程(A)〜(C)に、さらに
(D)前記第1の重合に引き続いて、スチレン系モノマーと、前記スチレン系モノマー100質量部あたり0.1〜0.9質量部の重合開始剤を加え、前記融解ピークの最も低温側に現れる融解ピーク温度をT1℃としたときに、(T1−10)〜(T2+5)℃の温度で、前記スチレン系モノマーの前記ポリオレフィン系樹脂の粒子への含浸と第2の重合とを行う工程
を含む複合樹脂粒子の製造方法。 - 前記融解ピーク温度T2と融解ピーク温度T1の温度差が10〜50℃である請求項6に記載の複合樹脂粒子の製造方法。
- 前記融解ピーク温度T1が90℃以上である請求項6又は7に記載の複合樹脂粒子の製造方法。
- 前記ポリオレフィン系樹脂が、前記DSC曲線において少なくとも2つ以上の結晶化ピークを有しかつ最も高温側に現れる結晶化ピーク温度において最大のピーク面積を有する請求項6〜8のいずれか1つに記載の複合樹脂粒子の製造方法。
- 前記ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン樹脂及びエチレンアクリル共重合樹脂から選択される成分を含む請求項6〜9のいずれか1つに記載の複合樹脂粒子の製造方法。
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