JP6668813B2 - 複合樹脂発泡粒子、その製造方法、複合樹脂発泡粒子成形体 - Google Patents
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Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
該複合樹脂発泡粒子は、反応性界面活性剤及びスチレン系単量体がオレフィン系樹脂に含浸重合された複合樹脂を基材樹脂とし、
上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
上記複合樹脂100質量部に対する上記反応性界面活性剤由来の構造単位の含有量が2.5質量部以下である、複合樹脂発泡粒子にある。
オレフィン系樹脂を含有する核粒子を水性媒体中に分散させる分散工程と、
上記水性媒体中において、反応性界面活性剤とスチレン系単量体とを上記核粒子に含浸、重合させて複合樹脂粒子を得る改質工程と、
上記複合樹脂粒子を発泡させて複合樹脂発泡粒子を得る発泡工程と、を含み、
上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
上記改質工程における上記反応性界面活性剤の添加量が、上記核粒子中のオレフィン系樹脂とスチレン系単量体との合計100質量部に対して2.5質量部以下である、複合樹脂発泡粒子の製造方法にある。
ノニオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等を用いることができる。
(1)核粒子の作製
エチレン系樹脂として、メタロセン重合触媒を用いて重合してなる直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(具体的には、東ソー社製「ニポロンZ HF210K」)を準備した。このエチレン系樹脂の融点Tmは、103℃である。このエチレン系樹脂20kgと、ホウ酸亜鉛(具体的には、富田製薬(株)製のホウ酸亜鉛2335)0.144kgとをヘンシェルミキサー(具体的には、三井三池化工機(株)製の型式FM−75E)に投入し、5分間混合し、樹脂混合物を得た。
撹拌装置の付いた内容積3Lのオートクレーブに、脱イオン水1000gを入れ、更にピロリン酸ナトリウム6.0gを加えた。その後、粉末状の硝酸マグネシウム・6水和物12.9gを加え、室温で30分間撹拌した。これにより、懸濁剤としてのピロリン酸マグネシウムスラリーを作製した。次に、この懸濁剤を含む水性媒体中に界面活性剤としてのラウリルスルホン酸ナトリウム(具体的には、10質量%水溶液)2.0g、水溶性重合禁止剤としての亜硝酸ナトリウム0.2g、及び核粒子75gを投入した。
複合樹脂粒子500gを分散媒としての水3500gと共に撹拌機を備えた5Lの圧力容器内に仕込んだ。続いて、容器内の分散媒中に分散剤としてのカオリン5gと、界面活性剤としてのアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5gとをさらに添加した。次いで、回転速度300rpmで容器内を撹拌しながら、容器内を発泡温度165℃まで昇温させた。その後、無機系物理発泡剤である二酸化炭酸を容器内の圧力が3.2MPa(ただし、ゲージ圧)になるように容器内に圧入し、同温度(すなわち、165℃)で15分間保持した。これにより複合樹脂粒子中に二酸化炭素を含浸させて、発泡性複合樹脂粒子を得た。次いで、発泡性複合樹脂粒子を分散媒と共に容器から大気圧下に放出することにより、嵩密度が50kg/m3の発泡粒子を得た。発泡粒子は、複合樹脂粒子の発泡体であるため、複合樹脂発泡粒子とも言える。
帯電防止剤として、オクチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート(具体的には、第一工業製薬(株)製の「カチオーゲンES−O」;有効成分50%)を準備した。発泡粒子を帯電防止剤と共にポリ袋に入れ、良く振り混ぜた後、袋ごとタンブラーに入れて30分間混合することにより、発泡粒子に帯電防止剤を塗布した。帯電防止剤の添加量は、発泡粒子100質量部に対して2質量部とした。その後、発泡粒子を温度40℃のオーブン内で12時間乾燥した。このようにして、表面に帯電防止剤が付着した発泡粒子を得た。
帯電防止剤が付着した発泡粒子約5g及び帯電防止剤が付着していない発泡粒子約5gをそれぞれ秤量した。帯電防止剤が付着していない発泡粒子の重量をW0(W0≒5)とする。秤量後の各発泡粒子を洗浄液(具体的にはエタノール)100cm3(ml)で3回洗浄した。洗浄後の洗浄液約300cm3を回収し、温度40℃で24時間保持することにより洗浄液を蒸発させた。そして、帯電防止剤が付着した発泡粒子の洗浄液の蒸発後の残渣物重量WAと、帯電防止剤が付着していない発泡粒子の洗浄液の蒸発後の残渣物重量WBとを測定した。これらの残渣物重量WA、WB、及び発泡粒子の重量W0に基づいて、下記の式(I)から、発泡粒子100質量部に対する帯電防止剤の付着量A(質量部)を算出した。
A=(WA−WB)/W0×100 ・・・(I)
次に、帯電防止剤を被覆させた発泡粒子を、縦250mm、横200mm、厚み50mmの平板形状のキャビティを有する金型内に充填した。次いで、金型内に水蒸気を導入することにより、発泡粒子を加熱して相互に融着させた。その後、水冷により金型内を冷却した後、金型より成形体を取り出した。さらに成形体を温度60℃に調整されたオーブン内で12時間載置することにより、成形体の乾燥及び養生を行った。このようにして、多数の発泡粒子が相互に融着してなる成形体を得た。
見掛け密度を、成形体の質量をその体積で除することにより算出した。
成形体を折り曲げ、略等分に破断させた。破断面を観察し、内部で破断した発泡粒子数と界面で剥離した発泡粒子数をそれぞれ計測した。次いで、内部で破断した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子の合計数に対する内部で破断した発泡粒子の割合を算出し、これを百分率で表した値を融着率(%)とした。
成形体の表面抵抗率を測定することにより、成形体の帯電防止性能の評価を行った。表面抵抗率は、JIS K 6271−1−2015年に準拠した方法により測定した。測定にあたっては、まず、温度23℃、50%RH条件下で1日養生した成形体の中央付近から、縦100mm×横100mm×厚み25mmの直方体状の試験片を切り出した。このとき、直方体に存在する縦100mm×横100mmの2つの面の内の一方が発泡粒子成形体表面(すなわち、スキン面)となるように試験片を切り出した。そして、三菱化学社製の「ハイレスタMCP−HT450」を用いて、試験片のスキン面における表面抵抗率を測定した。プローブとしては、三菱化学社製の「UR100」を使用し、23℃、50%RH、印加電圧500Vを30秒間保持するという条件で測定を行った。測定は、同一試験片上の任意の4箇所について行い、その算術平均値を求めた。なお、スキン面とは、型内成形によって得られた発泡粒子成形体の表面である。
曲げ弾性率は、JIS K7221−1−2006年に記載の3点曲げ試験方法に準拠して測定した。具体的には、まず、厚み20mm×幅25mm×長さ120mmの5つの試験片を成形体の任意の箇所から全面が切削面となるように切り出した。室温23℃、湿度50%の恒室内で試験片を24時間以上放置した後、支点間距離100mm、圧子の半径R15.0mm、支持台の半径R15.0mm、試験速度20mm/min、室温23℃、湿度50%の条件で、(株)島津製作所製のオートグラフAGS−10kNG試験機により曲げ弾性率を測定した。5点の測定値の算術平均値を曲げ弾性率の測定結果として採用した。
上述の曲げ弾性率の測定と同様に3点曲げ試験を行い、歪(単位:m/m)と応力(単位:MPa)との関係から破断点までのエネルギー(単位:MJ/m3)を5点の測定値の算術平均値から求めた。なお、曲げ破断エネルギーは、破断点までの歪−応力曲線と、横軸(すなわち、歪)とによって囲まれる面積から算出される。
発泡粒子成形体の中央部分から縦50mm、横50mm、厚み25mmの直方体状の試験片を切出した。次に、この試験片に対してJIS K6767−1999年に準拠して50%ひずみ時の圧縮荷重を求めた。この圧縮荷重を試験片の受圧面積で除することより、圧縮強度(すなわち、50%圧縮応力)を算出した。
実施例2〜4は、反応性界面活性剤の添加量を変更した例である。具体的には、本例においては、反応性界面活性剤としてのPOAESNの添加量を0.075gに変更した点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、反応性界面活性剤としてのPOAESNの添加量を0.25gに変更した点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、反応性界面活性剤としてのPOAESNの添加量を10gに変更した点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
実施例5〜7は、ノニオン系の反応性界面活性剤を用いた例である。本例においては、反応性界面活性剤として、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル(具体的には、花王(株)製の「ラテムルPD−420」:R−O−(C4H8O)m−(C2H4O)20−H、HLB=12.6」、Rは末端二重結合を有するアルケニル基)を用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。本例において用いた反応性界面活性剤であるポリオキシアルキレンアルケニルエーテルを、以下適宜「POAE」という。
本例においては、反応性界面活性剤として、POAE(具体的には、花王(株)製の「ラテムルPD−430」:R−O−(C4H8O)m−(C2H4O)30−H、Rは末端二重結合を有するアルケニル基、HLB=14.4)を用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、反応性界面活性剤として、POAE(具体的には、花王(株)製の「ラテムルPD−450」:R−O−(C4H8O)m−(C2H4O)50−H、Rは末端二重結合を有するアルケニル基、HLB=16.2)を用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
実施例8及び9は、複合樹脂中のエチレン系樹脂とスチレン系樹脂との質量比を変更した例である。具体的には、本例においては、第1モノマーとして、スチレン135gとアクリル酸ブチル15gとを用い、第2モノマーとしてスチレン200gを用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、第1モノマーとして、スチレン35gとアクリル酸ブチル15gとを用い、第2モノマーとしてスチレン400gを用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、核粒子の量を250gに変更し、第1モノマーとして、スチレン235gとアクリル酸ブチル15gとを用い、第2モノマーを使用しなかった点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、核粒子の量を99gに変更し、第1モノマーとして、スチレン84gとアクリル酸ブチル15gとを用い、第2モノマーとしてスチレン302gを用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、核粒子の量を25gに変更し、第1モノマーとして、スチレン10gとアクリル酸ブチル15gとを用い、第2モノマーとしてスチレン450gを用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例は、反応性界面活性剤を含有していない発泡粒子、及び成形体の例である。具体的には、反応性界面活性剤を使用しなかった点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例は、反応性界面活性剤を過剰に添加した例である。具体的には、反応性界面活性剤としてのPOAESNの添加量を15gに変更した点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
比較例3〜5は、反応性界面活性剤の1種であるポリエチレングリコールメタクリル酸エステル(以下適宜「PEGME」という。)を用いた例である。さらに、比較例3及び4においては、反応性界面活性剤の添加時期も変更している。本例においては、まず、核粒子の量を200gに変更し、第1モノマーとして、スチレン185gとアクリル酸ブチル15gとの混合モノマー200gを用い、第2モノマーとしてスチレン100gを用い、第2モノマーに反応界面活性剤を添加しなかった点を除いては、実施例1と同様にして複合樹脂粒子を得た。このようにして得られる複合樹脂粒子は、反応性界面活性剤由来の構造単位を含有しておらず、上述の実施例における反応性界面活性剤由来の構造単位を含有する複合樹脂粒子と区別するため、以下、便宜上「複合樹脂粒子A」という。
本例においては、第2モノマーに反応性界面活性剤を添加しなかった点を除いては、実施例1と同様にして複合樹脂粒子を作製した。この複合樹脂粒子は、反応性界面活性剤由来の構造単位を含有していないため、比較例3における上述の複合樹脂粒子Aに相当する。次いで、上述の比較例3と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
本例においては、反応性界面活性剤として、比較例3と同様のPEGMEを用いた点を除いては、実施例1と同様にして発泡粒子、成形体を作製した。
Claims (11)
- 表面に帯電防止剤を付着させて帯電防止性複合樹脂発泡粒子を製造するために用いられる複合樹脂発泡粒子であって、
該複合樹脂発泡粒子は、反応性界面活性剤及びスチレン系単量体がオレフィン系樹脂に含浸重合された複合樹脂を基材樹脂とし、
上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
上記複合樹脂100質量部に対する上記反応性界面活性剤由来の構造単位の含有量が2.5質量部以下である、複合樹脂発泡粒子。 - 上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウムから選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の複合樹脂発泡粒子。
- 上記反応性界面活性剤がポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウムである、請求項1に記載の複合樹脂発泡粒子。
- 上記複合樹脂は、スチレン系単量体由来の構造単位をオレフィン系樹脂100質量部に対して400質量部を超えかつ1900質量部以下含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合樹脂発泡粒子。
- 反応性界面活性剤及びスチレン系単量体がオレフィン系樹脂に含浸重合された複合樹脂を基材樹脂とする複合樹脂発泡粒子であって、
上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
上記複合樹脂100質量部に対する上記反応性界面活性剤由来の構造単位の含有量が2.5質量部以下であり、
上記複合樹脂発泡粒子の表面が帯電防止剤によって被覆されており、
該帯電防止剤の付着量が上記複合樹脂発泡粒子100質量部に対して0.4〜3.5質量部である、複合樹脂発泡粒子。 - 上記帯電防止剤が少なくともカチオン系界面活性剤を含有する、請求項5に記載の複合樹脂発泡粒子。
- 請求項5又は6に記載の複合樹脂発泡粒子が相互に融着している成形体であって、表面抵抗率が1×1012Ω未満である、複合樹脂発泡粒子成形体。
- 表面に帯電防止剤を付着させて帯電防止性複合樹脂発泡粒子を製造するために用いられる複合樹脂発泡粒子の製造方法であって、
オレフィン系樹脂を含有する核粒子を水性媒体中に分散させる分散工程と、
上記水性媒体中において、反応性界面活性剤とスチレン系単量体とを上記核粒子に含浸、重合させて複合樹脂粒子を得る改質工程と、
上記複合樹脂粒子を発泡させて複合樹脂発泡粒子を得る発泡工程と、を含み、
上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
上記改質工程における上記反応性界面活性剤の添加量が、上記核粒子中のオレフィン系樹脂とスチレン系単量体との合計100質量部に対して2.5質量部以下である、複合樹脂発泡粒子の製造方法。 - 上記反応性界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウムから選ばれる少なくとも1種である、請求項8に記載の複合樹脂発泡粒子の製造方法。
- 上記反応性界面活性剤がポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウムである、請求項8に記載の複合樹脂発泡粒子の製造方法。
- 上記改質工程においては、上記核粒子中の上記オレフィン系樹脂100質量部に対して、上記スチレン系単量体を、400質量部を超えかつ1900質量部以下添加する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の複合樹脂発泡粒子の製造方法。
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