JP6263009B2 - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子およびポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Description
これらの特徴により、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体は、自動車内装部材、自動車バンパー用芯材をはじめ、断熱材、緩衝包装材、通い箱など様々な用途に用いられている。
また、特許文献6には、顔料を核剤として用いる方法についても記載されている。
[1] ポリオレフィン系樹脂発泡粒子100重量%中に、
群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料およびキナクリドン系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を含む混合物(A)を0.01重量%以上1.5重量%以下含有し、
示差走査熱量計法による測定において、少なくとも2つの融解ピークを有することを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
[2] 前記混合物(A)が、少なくとも群青とシアニン系顔料との組み合わせ、少なくともシアニン系顔料とキナクリドン系顔料との組み合わせ、あるいは、少なくともアゾ系顔料とキナクリドン系顔料との組み合わせからなることを特徴とする、[1]記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
[3] ポリオレフィン系樹脂発泡粒子100重量%中に、前記混合物(A)を0.05重量%以上1.5重量%以下含有することを特徴とする、[1]あるいは[2]記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
[4] ポリオレフィン系樹脂発泡粒子100重量%中に、前記混合物(A)を0.07重量%以上1.2重量%以下含有することを特徴とする、[1]〜[3]の何れか一項記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
[5] ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする、[1]〜[4]の何れか一項記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
[6]ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の示差走査熱量計法による測定において、2つの融解ピークを有し、低温側融解熱量Qlと高温側融解熱量Qhから算出した、高温側融解熱量の比率[={Qh/(Ql+Qh)}×100(%)]が10%以上50%以下であることを特徴とする、[1]〜[5]の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
[7] [1]〜[6]の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形してなるポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体。
[8] ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体が、物品収納可能な箱型形状であることを特徴とする、[7]記載のポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体。
[9] 下記(a)〜(c)の工程により得られるポリオレフィン系樹脂粒子を、水および発泡剤と共に耐圧容器中に収容し、攪拌条件下に分散させると共に、昇温および昇圧した後、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出してポリオレフィン系樹脂粒子を発泡させることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
(a)ポリオレフィン系樹脂と、群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料およびキナクリドン系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を含む混合物(A)を、
ポリオレフィン系樹脂100重量%中、前記混合物(A)が0.01重量%以上1.5重量%以下となるように混合し、押出機にて溶融混練し、押出機先端のダイよりストランド状に押出す工程。
(b)押出機から押出されたストランドを、0.1m以上20m以下の水槽を通して冷却する工程。
(c)冷却されたストランドを粒子状にカッティングして、ポリオレフィン系樹脂粒子とする工程。
[10] ポリオレフィン系樹脂粒子の融点Tmが、前記混合物(A)と溶融混練する前のポリオレフィン系樹脂の融点tmよりも高いことを特徴とする、[9]記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
これにより、本発明のポリオレフィン系樹脂発泡粒子を用いて型内発泡成形して得られる型内発泡成形体は、箱型形状などの複雑形状であって、部位によって成形可能な成形加熱圧力が異なるような場合であっても、表面性等に優れた型内発泡成形体となる。
これらのコモノマーは、単独で使用されてもよいし、併用されてもよい。
コモノマー含有量が1重量%未満のポリプロピレン系樹脂は、融点が160℃を超える樹脂となる傾向が強く、得られる発泡粒子を型内発泡成形しても、成形圧(水蒸気加熱圧)が0.40MPa(ゲージ圧)を超えてしまい、成形が困難な場合がある。また、仮に得られる発泡粒子に対して成形圧0.40MPa(ゲージ圧)以下で型内発泡成形を実施しても、成形サイクルが長くなる傾向がある。
ポリプロピレン系樹脂におけるコモノマー含有量が10重量%を超えると、型内発泡成形時の水蒸気加熱圧は低下するものの、ポリプロピレン系樹脂自体の融点が低くなり、剛性も弱くなり、成形サイクルが長くなったり、圧縮強度等の実用剛性を満足しなくなる傾向がある。実用剛性が満足のいくものでない場合、成形体倍率を下げる必要が生じ、この場合、成形体の軽量化が図りにくくなる。
このようなことから、ポリプロピレン系樹脂におけるコモノマー含有量は、2重量%以上8重量%以下が好ましく、3重量%以上6重量%以下がより好ましい。
ポリプロピレン系樹脂のMFRが5g/10分未満の場合、型内発泡成形体の表面性が低下する傾向があり、20g/10分を超えると成形サイクルが長くなる傾向にある。
なお、本発明におけるポリプロピレン系樹脂のMFRの測定は、JIS−K7210記載のMFR測定器を用い、オリフィス2.0959±0.005mmφ、オリフィス長さ8.000±0.025mm、荷重2160g、温度230±0.2℃の条件下で測定したときの値である。
ポリプロピレン系ランダム共重合体の融点が125℃未満の場合、耐熱性が不足する傾向があり、160℃を超えると、成形加熱圧力が高くなり過ぎ、一般的な0.4MPa(ゲージ圧)耐圧の型内発泡成形機で成形できなくなる傾向がある。
ポリプロピレン系樹脂が1−ブテン、エチレンの両方をコモノマーとして含むことにより、上記範囲の曲げ弾性率が得やすいと共に、本発明の目的である、成形可能な成形圧力範囲(成形可能な温度範囲、すなわち成形加工幅)の広い、成形しやすいポリオレフィン系(ポリプロピレン系)樹脂発泡粒子となり易い傾向がある。
上記範囲の曲げ弾性率を有するポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレンを用いることもできるが、ホモポリプロピレンでは成形可能な成形圧力範囲の広いポリオレフィン系(ポリプロピレン系)樹脂発泡粒子となり難く、成形圧力も高くなりすぎる傾向がある。
これら樹脂の中でも、高発泡のポリエチレン系樹脂発泡粒子が得られる点から、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂を用いることが好ましい。また、密度が互いに異なる直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂を複数種、ブレンドして用いることも可能である。
ここで、本発明におけるポリエチレン系樹脂のMFRは、JIS−K7210に準拠し、荷重2160g、温度190±0.2℃の条件で測定した値である。
ここで、本発明におけるポリエチレン系樹脂のMFRは、JIS−K7210記載のMFR測定器を用い、オリフィス2.0959±0.005mmφ、オリフィス長さ8.000±0.025mm、荷重2160g、温度190±0.2℃の条件で測定した値である。
これに対して、群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料およびキナクリドン系顔料よりなる群のうち1種しか含まないポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、型内発泡成形する際の成形可能な成形圧力範囲(成形加工幅)が広くならない。
混合物(A)の含有量が0.01重量%未満では成形加工幅の広がりが認められ難い傾向があり、1.5重量%を超えても、成形加工幅の広がりは飽和状態となり、それ以上広がりにくい傾向がある。
そして、Tmとtmの差が大きいほど、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形する際の成形加工幅の広がりが大きくなる傾向があり、好ましい態様である。
混合物(A)の含有量が0.01重量%未満では、Tmとtmの差が小さい傾向にあり、1.5重量%を超えてもTmとtmの差は顕著に大きくならない傾向がある。
Tmとtmの差が1℃以下では、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形する際の成形加工幅が広くならない傾向がある。Tmとtmの差の上限について特に制限はないが、実質的に7℃以上大きくなる可能性は低く、通常、6℃以下である。
混合物(A)を添加する前のポリオレフィン系樹脂の融点tmとは、後述する、基材樹脂であるポリオレフィン系樹脂の融点の測定方法により測定された、2回目の昇温時の融解ピーク温度である。
マスターバッチ化する際の樹脂に特に制限はないが、均一に混合する観点からは、基材樹脂と同じ種類のポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、基材樹脂となる樹脂そのものでマスターバッチ化することがより好ましい。
なお、混合物(A)は、群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料およびキナクリドン系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を含むが、必ずしも群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料およびキナクリドン系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を予め混合しておく必要は無く、それぞれ別々に基材樹脂に添加してもよい。この場合、添加順序に制限は無い。
親水性化合物の添加量が0.01重量%未満では、発泡倍率向上効果が現れにくい傾向があり、5重量%を超えると、ポリプロピレン系樹脂中に親水性化合物が均一に分散しにくくなる傾向がある。
発泡核剤の添加量0.01重量%未満では、気泡径が不均一になる傾向があり、5重量%を超えると、気泡径が微細になり、型内発泡成形性が低下する傾向がある。
マスターバッチ樹脂に使用される樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の基材樹脂そのものでマスターバッチ化することが最も好ましい。
具体的には、例えば、ポリオレフィン系樹脂に混合物(A)、必要に応じて、親水性化合物や発泡核剤、その他の添加剤をブレンドし、ブレンド物を押出機に投入して溶融混練し、ダイスより押出し、冷却した後、カッターにて細断することにより、円柱状、楕円状、球状、立方体状、直方体状等のような所望の粒子形状とすることができる。あるいは、ポリオレフィン系樹脂を押出機に投入し、混合物(A)、親水性化合物、発泡核剤、その他の添加剤を押出機の途中からフィードし、押出機内で混合し、溶融混練することもできる。
(a)ポリオレフィン系樹脂と、群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料およびキナクリドン系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を含む混合物(A)を、
ポリオレフィン系樹脂100重量%中、前記混合物(A)が0.01重量%以上1.5重量%以下となるように混合し、押出機にて溶融混練し、押出機先端に設けられたダイよりストランド状に押出す工程。
(b)押出機から押出されたストランドを、長さ0.1m以上20m以下の水槽を通して冷却する工程。
(c)冷却されたストランドを粒子状にカッティングして、ポリオレフィン系樹脂粒子とする工程。
ところで、水槽の長さが0.1m未満であっても、例えば、国際公開特許WO2004/080678記載のようなホットカット(アンダーウォーターカット)方式を採用すれば、粒子状にカッティングすることが可能であるが、Tmとtmの差が大きくなり難い傾向があると共に、得られる型内発泡成形体の融着性が低下する傾向がある。
他方、上記水槽の長さが20mを超えても、Tmとtmの差が、更に大ききなる傾向は認められない。
また、(b)工程における水槽内に界面活性剤を添加し、カッティングされた樹脂粒子に帯電防止能を付与することも可能である。
ポリオレフィン系樹脂粒子の一粒の重量が0.2mg/粒未満では、ハンドリング性が低下する傾向があり、10mg/粒を超えると、型内発泡成形において金型充填性が低下する傾向がある。
耐圧容器内に、ポリオレフィン系樹脂粒子を二酸化炭素などの発泡剤と共に水系分散媒に分散させ、ポリオレフィン系樹脂粒子の軟化温度以上の温度まで加熱、加圧した後、一定時間保持した後、次いで耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に放出する発泡工程を経て得るという、水分散系でポリオレフィン系樹脂発泡粒子を製造する方法があげられる。
(1)密閉圧力容器内に、ポリオレフィン系樹脂粒子および水系分散媒、必要に応じて分散剤等を仕込んだ後、必要に応じて、耐圧容器内を真空引きした後、1MPa(ゲージ圧)以上2MPa以下(ゲージ圧)の発泡剤を導入し、ポリオレフィン系樹脂の軟化温度以上の温度まで加熱する。加熱することによって、耐圧容器内の圧力が約2MPa(ゲージ圧)以上5MPa以下(ゲージ圧)まで上がる。必要に応じて、発泡温度付近にて、さらに発泡剤を追加して所望の発泡圧力に調整、さらに温度調整を行った後、一定時間保持し、次いで、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に放出することにより、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得ることができる。
(2)耐圧容器にポリオレフィン系樹脂粒子、水系分散媒、必要に応じて分散剤等を仕込んだ後、必要に応じて耐圧容器内を真空引きした後、ポリオレフィン系樹脂の軟化温度以上の温度まで加熱しながら、発泡剤を導入してもよい。
(3)耐圧容器にポリオレフィン系樹脂粒子、水系分散媒、必要に応じて分散剤等を仕込んだ後、発泡温度付近まで加熱し、さらに発泡剤を導入し、発泡温度とし、一定時間保持し、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に放出してポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得ることもできる。
すなわち、発泡時の耐圧容器内温度としては、通常、基材樹脂であるポリオレフィン系樹脂の融点をtm、融解終了温度をtfとする場合、tm−10(℃)以上が好ましく、tm−8(℃)以上tf(℃)未満がより好ましく、tm−5(℃)以上tf−2(℃)以下の温度がさらに好ましい。
低温側融解熱量(Ql)および高温側融解熱量(Qh)の和である全融解熱量(Q=Ql+Qh)とは、得られるDSC曲線において、低温側で融解が開始する温度100℃での吸熱量(点A)から、高温側で融解が終了する温度での吸熱量(点B)を結ぶ線分ABを引き、線分ABとDSC曲線で囲まれた部分である。
DSC曲線の低温側融解熱量および高温側融解熱量の2つの融解熱量領域の間の最も吸熱量が小さくなる点を点Cとし、点Cから線分ABに向かってY軸と平行な線を上げて交わる点をDとした時、線分ADと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分が、低温側融解熱量(Ql)であり、線分BDと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分が高温側融解熱量(Qh)である。
高温熱量比が10%未満の場合、型内発泡成形で得られる成形体の圧縮強度が低く実用強度が低下する傾向がある。また、高温熱量比が50%を超える場合は、型内発泡成形体の圧縮強度が高くなるが、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の発泡力が低すぎ、型内発泡成形体全体が融着不良となる、あるいは、融着させるために高い成形圧が必要となる傾向がある。
一般的には、保持時間を長くする、発泡温度を低くする、発泡圧力を低くすることにより、高温熱量比あるいは高温側融解熱量Qhが大きくなる傾向がある。以上のことから、保持時間、発泡温度、発泡圧力を系統的に適宜変化させた実験を何回か試行することにより、所望の高温側融解熱量の比率となる条件を容易に見出すことができる。なお、発泡圧力の調節は、発泡剤の量により調節することできる。
これらは、単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
このような場合には、一段発泡粒子に、無機ガス(例えば、空気、窒素、二酸化炭素、等)を含浸して内圧を付与した後、耐圧容器内にて特定の圧力の水蒸気と接触させることにより、一段発泡粒子よりも発泡倍率を向上させたポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得ることができる。
二段発泡工程における水蒸気の圧力が0.04MPa(ゲージ圧)未満では、発泡倍率が向上しにくい傾向があり、0.25MPa(ゲージ圧)を超えると、得られる二段発泡粒子同士が合着してブロッキングしてしまい、その後の型内発泡成形に供することができなくなる傾向がある。
一段発泡粒子に含浸する無機ガスの内圧が0.2MPa(絶対圧)未満では、発泡倍率を向上させるために高い圧力の水蒸気が必要となり、二段発泡粒子がブロッキングする傾向にある。一段発泡粒子に含浸する空気の内圧が0.6MPa(絶対圧)を超えると、二段発泡粒子が連泡化する傾向があり、このような場合、型内発泡成形体の圧縮強度等の剛性が低下する傾向がある。
イ)ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を無機ガス、例えば空気や窒素、二酸化炭素等で加圧処理してポリオレフィン系樹脂発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定のポリプロピレン系樹脂発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、
ロ)ポリオレフィン系樹脂発泡粒子をガス圧力で圧縮して金型に充填し、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の回復力を利用して、水蒸気で加熱融着させる方法、
ハ)特に前処理することなくポリオレフィン系樹脂発泡粒子を金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、などの方法が利用し得る。
(1)図4に示すような固定型<右上がり斜線部として示す>と移動型<右下がり斜線部として示す>からなる金型を完全に型閉せず、数mm〜数十mm程度の間隙(クラッキング)がある状態で充填機を通してポリオレフィン系樹脂発泡粒子(格子部として示す)を充填する工程(以降、「充填工程」と称す。)。
(2)金型を完全に型閉した後、蒸気弁Aとドレン弁Aを開け、蒸気弁Bとドレン弁Bを開けて、蒸気弁A、Bから水蒸気を流すことにより、金型チャンバー内に存在する空気を追い出すと共に、金型全体を加熱する工程(以降、「予備加熱工程」と称す。)。
(3)蒸気弁Aとドレン弁Bを開け、蒸気弁Bとドレン弁Aは閉じておき、蒸気弁Aから水蒸気を流すことにより、金型内に充填されたポリオレフィン系樹脂発泡粒子の間に存在する空気を追い出すと共に加熱する工程(以降、「一方加熱工程」と称す。)。
(4)次いで、蒸気弁Bとドレン弁Aを開け、蒸気弁Aとドレン弁Bは閉じておき、蒸気弁Bから水蒸気を流すことにより、金型内に充填されたポリオレフィン系樹脂発泡粒子の間に存在する空気を更に追い出すと共に、加熱する工程(以降、「逆一方加熱工程」と称す。)。
(5)蒸気弁AとBを開け、ドレン弁AとBを閉じて、蒸気弁AとBから水蒸気を流すことにより、金型内に充填されたポリオレフィン系樹脂発泡粒子表面が軟化する迄、充分温度を上昇させて、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子同士を最終的に融着せしめ、一定形状のポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体とする工程(以降、「両面加熱工程」と称す。)。
(6)冷却水供給ノズル(図4には冷却水供給ノズルは全部示さず一部省略)から水を噴霧し、金型を冷却した後、金型を開き、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体を取り出す工程(以降、「冷却・取り出し工程」と称す。)。
○ポリオレフィン系樹脂
●ポリプロピレン系樹脂:表1に示すコモノマーを含むポリプロピレン系樹脂ランダム共重合体[ポリプロピレン系樹脂メーカー試作品]
●ポリエチレン系樹脂:表1に示すコモノマーを含む直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂[ポリエチレン系樹脂メーカー試作品]
○親水性化合物
●ポリエチレングリコール:ライオン株式会社製、平均分子量300
○発泡核剤
●タルク:林化成株式会社製、タルカンパウダーPK−S
○顔料
●群青:第一化成工業株式会社製、群青
●シアニン系顔料:大日精化工業株式会社製銅フタロシアニンブルー(カラーインデックス名:PB−15:1)
●アゾ系顔料:大日精化工業株式会社製ポリアゾイエロー(カラーインデックス名:PY−93)
●キナクリドン系顔料:大日精化工業株式会社製無置換キナクリドン(カラーインデックス名:PV−19β型)
●ペリレン系顔料:BASF社製Paliogen Red L3910HD(カラーインデックス名:PR−178)
ポリプロピレン系樹脂(約1g)に、キシレン50gを加えて120℃で加熱溶解し、恒温遠心分離(株式会社コクサン製、H175)を用いて、12000rpm×30分の条件にて、不溶分と可溶分に分別した。得られた可溶分を冷却後、遠心分離(12000rpm×30分)により、不溶分を得た。
得られた不溶分50mgに、オルトジクロロベンゼン−d4を0.4g加え、100℃で加熱溶融させて、98℃にて13C−MNR測定[VARIAN製、INOVA AS600]を行い、1−ブテン、エチレンの共重合組成の定量を行った。
(ポリエチレン系樹脂の共重合組成の定量)
ポリエチレン系樹脂(約1g)に、キシレン50gを加えて120℃で加熱溶解し、恒温遠心分離(コクサン製、H175)を用いて、12000rpm×30分の条件にて、不溶分と可溶分に分別した。得られた可溶分を冷却後、遠心分離(12000rpm×30分)により、不溶分を得た。
得られた不溶分50mgに、オルトジクロロベンゼン−d4を0.4g加え、100℃で加熱溶融させて、98℃にて13C−MNR測定[VARIAN製、INOVA AS600]を行い、1−ブテンの共重合組成の定量を行った。
ポリプロピレン系樹脂を80℃にて6時間乾燥させた後、35t射出成形機を用い、シリンダー温度200℃、金型温度30℃の条件にて、厚み6.4mmバー(幅12mm、長さ127mm)を作製して、一週間以内にASTM D790に準拠して曲げ試験を行い、曲げ弾性率を求めた。
混合物(A)を添加する前のポリオレフィン系樹脂の融点tmの測定は、示差走査熱量計DSC[セイコーインスツルメンツ(株)製、DSC6200型]を用いて、ポリオレフィン系樹脂5〜6mgを、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温して樹脂粒子を融解し、その後10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温することにより結晶化させた後に、さらに10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られるDSC曲線から、2回目の昇温時の融解ピーク温度として求められる値とした(図2参照)。
混合物(A)をポリオレフィン系樹脂に添加した後のポリオレフィン系樹脂粒子の融点Tmについても、同様にして求めた。
得られたポリオレフィン系樹脂発泡粒子3g以上10g以下程度を取り、60℃で6時間乾燥した後、23℃、湿度50%の室内で状態調節し、重量w(g)を測定後、水没法にて体積v(cm3)を測定し、発泡粒子の真比重ρb=w/vを求め、発泡前のポリオレフィン系樹脂粒子の密度ρrとの比から発泡倍率K=ρr/ρbを求めた。
なお、以下に示す実施例および比較例においては、発泡前のポリプロピレン系樹脂粒子の密度ρrは、いずれも0.90g/cm3であり、ポリエチレン系樹脂粒子の密度ρrは、いずれも0.93g/cm3であった。
ポリオレフィン系発泡粒子の高温側融解熱量の比率の測定は、示差走査熱量計DSC[セイコーインスツルメンツ(株)製、DSC6200型]を用いて、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子5〜6mgを10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温する際に得られるDSC曲線(図1参照)から、
高温側融解熱量(Qh)の比率[={Qh/(Ql+Qh)}×100(%)]を算出した。
ここで、低温側融解熱量(Ql)および高温側融解熱量(Qh)の和である全融解熱量(Q=Ql+Qh)とは、得られるDSC曲線において、低温側で融解が開始する温度100℃での吸熱量(点A)から、高温側で融解が終了する温度での吸熱量(点B)を結ぶ線分ABを引き、線分ABとDSC曲線で囲まれた部分である。
DSC曲線の低温側融解熱量および高温側融解熱量の2つの融解熱量領域の間の最も吸熱量が小さくなる点を点Cとし、点Cから線分ABに向かってY軸と平行な線を上げて交わる点をDとした時、線分ADと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分が、低温側融解熱量(Ql)であり、線分BDと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分が高温側融解熱量(Qh)である。
図5に示したような把手を有する箱型形状型内発泡成形体を、成形可能な固定型と移動型からなる金型を搭載したポリオレフィン発泡成形機[東洋機械金属株式会社製、P−150N]を用い、型内発泡成形して得た箱型形状型内発泡成形体の底面および底面周縁立ち壁部における表面性と融着性を観察し、表1に示す基準で評価した。
<融着性>
箱型形状型内発泡成形体の底面、あるいは把手を有さない底面周縁立ち壁部の厚み方向にカッターで深さ5mmの切り込みを入れ、その後、手で底面あるいは底面周縁立ち壁部を裂き、破断面を目視観察して、発泡粒子界面ではなく、発泡粒子内部が破断している割合を求めて、以下の基準にて、融着性を判定した。
優秀:発泡粒子内部破断の割合が80%以上。
良好:発泡粒子内部破断の割合が60%以上80%未満。
失格:発泡粒子内部破断の割合が60%未満(融着度合いが低いため、破断面に現れる発泡粒子界面割合が40%以上)。
<表面性>
箱型形状型内発泡成形体の底面の内表面、および4つの底面周縁立ち壁部の内表面について、以下の基準にて、表面性を判定した。
優秀:粒間(ポリオレフィン系樹脂発泡粒子間の粒間)がほとんどなく、表面凹凸が目立たず、シワや収縮もなく美麗である。
良好:粒間や表面凹凸、収縮あるいはシワが若干見られるが、客先評価で合格するレベルである。
失格:明らかに粒間、表面凹凸、収縮あるいはシワが目立ち、客先評価で失格するレベルである。
得られた箱型形状型内発泡成形体の底面(厚み35mm)のほぼ中央から、縦50mm×横50mm×厚み25mmのテストピースを切り出した。但し、底面の厚み35mmの両方の表層を5mmずつ切り落とし、厚み25mmのテストピースとした。
テストピースの重量W(g)を測定し、テストピースの縦、横、厚み寸法をノギスで測定して体積V(cm3)を算出し、成形体密度をW/Vにて求める。但し、単位がg/Lとなるように換算した。
[ポリプロピレン系樹脂粒子の作製]
表2記載の種類と量のコモノマーを含み、表2記載のMFR、曲げ弾性率、融点tm(=147℃)を有する基材樹脂であるポリプロピレン系樹脂(ポリプロピレン系ランダム共重合体)100重量部に対して、親水性化合物としてポリエチレングリコール0.5重量部、発泡核剤としてのタルク0.2重量部、群青1.0重量部およびシアニン系顔料0.02重量部を添加・混合した。得られた樹脂組成物を、二軸押出機[株式会社オーエヌ機械製、TEK45]を用いて、樹脂温度220℃にて溶融混練し、押出されたストランドを長さ2mの水槽で水冷後、切断して、ポリプロピレン系樹脂粒子(1.2mg/粒)を製造した。なお、水槽の水温は25℃であった。
得られたポリプロピレン系樹脂粒子の融点Tmは151℃であり、融点Tmはtmより4℃上昇した。
[一段発泡粒子の作製]
内容量10Lの耐圧容器中に、得られたポリプロピレン系樹脂粒子100重量部、水300重量部、分散剤としてのパウダー状塩基性第3リン酸カルシウム1.5重量部および分散助剤としてのn−パラフィンスルホン酸ソーダ0.06重量部、ならびに発泡剤として炭酸ガス7.5重量部を仕込み、攪拌しながら、表2に示す発泡温度まで昇温し、10分間保持した後、炭酸ガスを追加圧入して、表2に示す発泡圧力に調整し、30分間保持した。
その後、炭酸ガスを圧入しながら容器内温、圧力を一定に保持しつつ、耐圧容器下部のバルブを開いて、水系分散媒を開孔径3.6mmφのオリフィス板を通して、大気圧下に放出することによってポリプロピレン系樹脂発泡粒子(一段発泡粒子)を得た。
得られた一段発泡粒子に関して、発泡倍率、高温側融解熱量の比率の算出を行った。その結果を、表2に示す。
[型内発泡成形体の作製]
耐圧容器内にて加圧空気を含浸させ、内圧を予め0.2MPa(絶対圧)になるように調整したポリプロプレン系樹脂発泡粒子を、クラッキング3mmの状態で箱型形状金型に充填し、完全に型閉した後、まず0.1MPa(ゲージ圧)の水蒸気で金型内の空気を追い出し(予備加熱工程)、その後、所定の成形圧力の加熱蒸気を用いて10秒間加熱成形(両面加熱工程)させることにより、ポリプロプレン系箱型形状型内発泡成形体を得た。
この際、両面加熱の成形圧力(水蒸気圧力)を0.01MPaずつ変化させて箱型形状型内発泡成形体を作製した。なお、予備加熱工程は10秒、一方加熱工程は2秒、逆一方加熱工程は2秒、両面加熱工程は上記の通り10秒とした。
成形性評価および成形体密度の結果を、表2に示す。
表2記載のポリオレフィン系樹脂を用い、添加剤の種類・量、発泡条件、型内発泡条件等を表2記載のように変更した以外は、実施例1と同様の操作により、ポリオレフィン系樹脂粒子、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子、ポリオレフィン系箱型形状型内発泡成形体を作製し、評価した。
但し、実施例8では、耐圧容器内にて一段発泡粒子に加圧空気を含浸し、0.35MPa(絶対圧)の内圧を付与した後、二段発泡機内で0.08MPa(ゲージ圧)の水蒸気に接触させることにより二段発泡し、二段発泡粒子を得た後、型内発泡成形した。
ポリエチレン系樹脂(直鎖状低密度ポリエチレン)を用いた実施例9では、ポリエチレン系樹脂発泡粒子に内圧を付与せず(内圧は大気圧)、型内発泡成形した。その際、両面加熱の成形圧力は0.09MPa(ゲージ圧)から0.01MPaずつ変化させた。
成形性評価および成形体密度の結果を、表2に示す。
表3記載のポリオレフィン系樹脂を用い、添加剤の種類・量、発泡条件、型内発泡条件等を表3記載のように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン系樹脂粒子、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子、、ポリオレフィン系箱型形状型内成形体を作製し、評価した。
但し、ポリエチレン系樹脂(直鎖状低密度ポリエチレン)を用いた比較例9では、ポリエチレン系樹脂発泡粒子に内圧を付与せず(内圧は大気圧)、型内発泡成形した。その際、両面加熱の成形圧力は0.09MPa(ゲージ圧)から0.01MPaずつ変化させた。
成形性評価および成形体密度の結果を、表3に示す。
Claims (9)
- ポリオレフィン系樹脂発泡粒子100重量%中に、群青、シアニン系顔料、およびアゾ系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を含む混合物(A)を0.01重量%以上1.5重量%以下含有し、
前記混合物(A)が、少なくとも群青とシアニン系顔料の組み合わせ、または、少なくともシアニン系顔料とアゾ系顔料の組み合わせからなり、
示差走査熱量計法による測定において、少なくとも2つの融解ピークを有することを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子。 - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子100重量%中に、前記混合物(A)を0.05重量%以上1.5重量%以下含有することを特徴とする、請求項1記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- ポリオレフィン系樹脂発泡粒子100重量%中に、前記混合物(A)を0.07重量%以上1.2重量%以下含有することを特徴とする、請求項1または2に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の示差走査熱量計法による測定において、2つの融解ピークを有し、低温側融解熱量Qlと高温側融解熱量Qhから算出した、高温側融解熱量の比率[=[Qh/(Ql+Qh)]×100(%)]が10%以上50%以下であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- 請求項1〜5の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形してなることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体。
- ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体が、物品収納可能な箱型形状であることを特徴とする、請求項6記載のポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体。
- 下記(a)〜(c)の工程により得られるポリオレフィン系樹脂粒子を、水および発泡剤と共に耐圧容器中に収容し、攪拌条件下に分散させると共に、昇温および昇圧した後、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出してポリオレフィン系樹脂粒子を発泡させることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
(a)ポリオレフィン系樹脂と、群青、シアニン系顔料、およびアゾ系顔料よりなる群から選択される少なくとも2種を含む混合物(A)を、ポリオレフィン系樹脂100重量%中、前記混合物(A)が0.01重量%以上1.5重量%以下となるように混合し、押出機にて溶融混練し、押出機先端に設けられたダイよりストランド状に押出す工程。ここで前記混合物(A)は、少なくとも群青とシアニン系顔料の組み合わせ、または、少なくともシアニン系顔料とアゾ系顔料の組み合わせからなる。
(b)押出機から押出されたストランドを、0.1m以上20m以下の水槽を通して冷却する工程。
(c)冷却されたストランドを粒子状にカッティングして、ポリオレフィン系樹脂粒子とする工程。 - ポリオレフィン系樹脂粒子の融点Tmが、前記混合物(A)と溶融混練する前のポリオレフィン系樹脂の融点tmよりも高いことを特徴とする、請求項8記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
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