JP7175776B2 - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法 - Google Patents
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〔1〕容器内でポリオレフィン系樹脂粒子、分散媒、ケイ酸塩、アミノ基を有する化合物および無機系発泡剤を混合し、分散液を調製する工程と、前記分散液を容器内圧よりも低い圧力域に放出する工程とを有し、前記アミノ基を有する化合物の量は、前記分散液中、前記ポリオレフィン系樹脂粒子100重量部に対して、0.0001重量部以上0.5000重量部以下である、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
〔2〕前記アミノ基を有する化合物はヒンダードアミン系化合物である、〔1〕に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
〔3〕前記分散媒の量は、前記分散液中、前記ポリオレフィン系樹脂粒子100重量部に対して、100重量部以上250重量部以下である、〔1〕または〔2〕に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
本発明者らが鋭意検討した結果、上述した先行技術文献1~3に記載の技術には、以下に示すような改善の余地または問題点があることを見出した。
(1)ポリオレフィン系樹脂粒子に分散剤を多く付着させることが、分散液におけるポリオレフィン系樹脂粒子の合着を発生させることを防止するために重要であるとの思想;および
(2)ポリオレフィン系樹脂粒子に分散剤を多く付着させるためには、分散剤と親和しやすいヒンダードアミン系化合物をポリオレフィン系樹脂粒子に練り込むことが必要であるとの思想。
本発明の一実施形態に係るポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法は、容器内でポリオレフィン系樹脂粒子、分散媒、ケイ酸塩、アミノ基を有する化合物および無機系発泡剤を混合し、分散液を調製する工程と、前記分散液を容器内圧よりも低い圧力域に放出する工程とを有し、前記アミノ基を有する化合物の量は、前記分散液中、前記ポリオレフィン系樹脂粒子100重量部に対して、0.0001重量部以上0.5000重量部以下である。
(2-1-1.ポリオレフィン系樹脂)
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂、およびポリエチレン系樹脂が挙げられ、これらは単独で使用しても良いし、混合して使用しても良い。
ポリオレフィン系樹脂粒子は、ポリオレフィン系樹脂以外に、必要に応じて各種添加剤を含んでいてもよい。
ポリオレフィン系樹脂粒子を製造する工程を、造粒工程とも称する。本製造方法は、造粒工程をさらに有していてもよい。
ポリオレフィン系樹脂粒子の一粒あたりの重量としては、0.2mg/粒以上10mg/粒以下が好ましく、0.5mg/粒以上5mg/粒以下がより好ましい。ポリオレフィン系樹脂粒子の一粒あたりの重量が、(a)0.2mg/粒以上である場合、ハンドリング性およびカッティング性が低下する虞がなく、(b)10mg/粒以下である場合、当該ポリオレフィン系樹脂粒子から得られる発泡粒子を用いる型内発泡成形において、当該発泡粒子の金型への充填性が低下する虞がない。
本製造方法において、ポリオレフィン系樹脂粒子と混合されるケイ酸塩であり、分散液の調製に用いられるケイ酸塩は、分散液中における、ポリオレフィン系樹脂粒子同士の合着を防止する機能を有する。当該ケイ酸塩は分散剤ともいえる。本製造方法は分散剤としてケイ酸塩を使用するともいえる。
本明細書において、アミノ基を有する化合物を、単に「アミノ基含有化合物」とも称する。本製造方法において、ポリオレフィン系樹脂粒子と混合されるアミノ基含有化合物であり、分散液の調製に用いられるアミノ基含有化合物は、ケイ酸塩とともに使用されることにより、分散液中における、ポリオレフィン系樹脂粒子同士の合着を防止する機能を有する。当該アミノ基含有化合物は分散助剤ともいえる。本製造方法は分散助剤としてアミノ基含有化合物を使用するともいえる。
無機系発泡剤としては、空気、窒素、二酸化炭素、および水等が挙げられる。これら無機系発泡剤は、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を併用しても良い。これら発泡剤の中でも、本発明の一実施形態に係る効果が大きいため、炭酸ガスが特に好ましい。
分散媒は、水系分散媒であることが好ましく、分散媒として水のみを用いることが好ましい。本製造方法では、本発明の一実施形態に係る効果を阻害しない範囲において、分散媒として、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセリン等を水に添加した分散媒も使用できる。
次に、各工程について説明する。
(A)必要に応じて容器内を真空引きし、0.3MPa・G以上2.5MPa・G以下で発泡剤を導入し、ポリオレフィン系樹脂の軟化温度以上の温度まで容器内の温度を加熱する。加熱することによって、容器内の圧力が約1.0MPa・G以上5.0MPa・G以下まで上昇する。必要に応じて、発泡温度付近にて、さらに発泡剤を追加することで容器内の圧力を所望の発泡圧力に調整し、さらに容器内の温度を所望の発泡温度となるよう温度調整した後、容器内の温度および圧力を、発泡温度および発泡圧力にて一定時間保持し、次いで、容器の内圧よりも低い圧力域に分散液を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;
(B)必要に応じて容器内を真空引きし、ポリオレフィン系樹脂の発泡温度付近まで容器内の温度を加熱しながら、容器内の圧力が所望の発泡圧力になるよう適宜発泡剤を導入する。その後、容器内の温度を前記発泡温度付近で一定時間保持し、次いで、容器の内圧よりも低い圧力域に分散液を放出してポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得る;または
(C)発泡温度付近まで容器内の温度を加熱してから、容器内の圧力が所望の発泡圧力になるようさらに発泡剤を導入する。その後、容器内の温度を発泡温度付近で一定時間保持し、次いで、容器の内圧よりも低い圧力域に分散液を放出してポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得る。
容器は、特に制限はないが、発泡粒子製造時における発泡温度および発泡圧力に耐えられるものであることが好ましく、耐圧容器であることがより好ましい。容器としては、例えば、オートクレーブ型の耐圧容器があげられる。
発泡温度は、用いるポリオレフィン系樹脂の種類および/または練り込んでいる(使用する)添加剤等により異なり、一概には規定できない。発泡温度は、ポリオレフィン系樹脂粒子の融点を[Tm(℃)]としたとき、Tm-30(℃)以上Tm+10(℃)以下が好ましい。
発泡圧力は、所望するポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子の発泡倍率により異なり、一概に規定できない。発泡圧力は、例えば、0.50MPa・G以上6.0MPa・G以下が好ましく、1.0MPa・G以上4.5MPa・G以下がより好ましい。発泡圧力が、(a)0.50MPa・G以上である場合、発泡倍率が非常に低くなってしまう虞がなく、(b)6.0MPa・G以下である場合、得られる発泡粒子の平均気泡径が微細化する虞がなく、成形性が悪化する虞がない。
(付着ケイ酸塩量)
上述した製造方法により得られるポリオレフィン系樹脂発泡粒子において、当該発泡粒子の表面に付着しているケイ酸塩の量は、当該発泡粒子を使用する型内発泡成形体において、当該発泡粒子同士の融着性が良好となることから、少ないほど好ましい。上述した製造方法により得られるポリオレフィン系樹脂発泡粒子において、当該発泡粒子の表面に付着しているケイ酸塩の量は、発泡粒子の重量を基準として、1800ppm未満が好ましく、1500ppm以下がより好ましく、1300ppm以下がさらに好ましく、1000ppm以下がよりさらに好ましく、800ppm以下が特に好ましい。
本製造方法、すなわち前記〔2.ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法〕の項にて説明したポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法により製造されたポリオレフィン系樹脂発泡粒子もまた、本発明の範囲内である。
(A)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、
(B)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、
(C)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、等の方法が利用され得る。
<ポリオレフィン系樹脂>
・エチレン/1-ブテン/プロピレンランダム共重合体[MFR=7.5g/10分、融点142℃]
<樹脂添加剤>
・ヒンダードアミン系化合物:ADEKA社製、アデカスタブLA-77G
・タルク:林化成(株)製、タルカンパウダーPK-S
・グリセリン:ライオン(株)製
<ケイ酸塩>
・カオリン:BASF社製、ASP-170
<アミノ基含有化合物>
・ヒンダードアミン系化合物:ADEKA社製、アデカスタブLA-77G
・ステアリルジエタノールアミン:花王(株)製、エレクトロストリッパーTS-15B
・ポリオキシエチレンアルキルアミン:花王(株)製、アミート102
・塩化アルキル(C16~C18)トリメチルアンモニウム:ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、リポカードT-28
<その他の分散助剤>
・ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:花王(株)製、ネオペレックスG-15
実施例および比較例における評価は、次の方法により行なった。
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[METTLER TOLEDO N.V.社製、DSC822e型]を用いて測定した。具体的には以下の通りである:(1)測定するサンプル5~6mgを、を10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温して融解させた後;(2)10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温して結晶化させた後;(3)さらに10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温する。2回目の昇温時(すなわち(3)のとき)に得られるDSC曲線のピーク(融解ピーク)の温度を、ポリオレフィン系樹脂の融点tmとした。
得られたポリオレフィン系樹脂発泡粒子のうち、5Lを抜き取り、以下の基準に基づいて評価した。なお、◎は分散安定性が非常に良いことを示し、○は分散安定性が良好であることを示し、△は分散安定性が満足できるものである(不良でない)ことを示し、×は分散安定性が不良であることを示している。
◎:発泡粒子同士でくっついている(合着している)ものが無い
○:発泡粒子同士でくっついているものが5個未満ある
△:発泡粒子同士でくっついているものが5個以上ある
×:分散不良により発泡まで至らなかった。
まず、以下の方法により、樹脂粒子灰分A1を測定した:(1)得られたポリオレフィン系樹脂粒子を、80℃乾燥機で24時間以上乾燥させた;(2)次に、乾燥後のポリオレフィン系樹脂粒子を150℃にて1時間加熱し、水分を完全に除去した;(3)その後、水分を除去したポリオレフィン系樹脂粒子を、23℃にてデシケーター内で1時間冷却した;(4)次に、冷却されたポリオレフィン系樹脂粒子をるつぼに入れ、750℃にて1時間以上燃焼させた後、当該ポリオレフィン系樹脂粒子を23℃にてデシケーター内で1時間冷却した;(5)以下の式1により求められる値を樹脂粒子灰分A1(単位:ppm)とした。
W1:るつぼ重量
W2:燃焼前のるつぼ+樹脂粒子重量
W3:燃焼後のるつぼ+樹脂粒子重量
A1=(W3-W1)*1000000/(W2-W1) ・・・式1。
W4:るつぼ重量
W5:燃焼前のるつぼ+予備発泡粒子重量
W6:燃焼後のるつぼ+予備発泡粒子重量
A2=(W6-W4)*1000000/(W5-W4) ・・・式2。
付着ケイ酸塩量(ppm)=A2-A1。
[ポリオレフィン系樹脂粒子の調製]
ポリオレフィン系樹脂であるエチレン/1-ブテン/プロピレンランダム共重合体を、表1記載の添加剤とともにハンドブレンドし、2軸押出機を用いて、樹脂温度220℃にて溶融混練した。その後、溶融混練物を、押出機からストランド状に押出し、得られたストランドを水冷後、切断して平均重量1.0mgのポリオレフィン系樹脂粒子A、BもしくはCを得た。
0.01m3のオートクレーブに、ポリオレフィン系樹脂粒子A、BもしくはCを100重量部、並びに、水、ケイ酸塩、アミノ基含有化合物およびその他の分散助剤を、表2および3に記載した量を仕込んで密閉した。その後、炭酸ガス4.0重量部を仕込み、仕込んだ原料を攪拌しながら、容器内を加熱した。容器内の温度が表2および3に記載の発泡温度-1.0℃に到達した後、容器内の圧力が表2および3に記載の発泡圧力になるよう炭酸ガスを追加した。その後、20分かけて、容器内の温度が表2および3に記載の発泡温度になるまで、容器内を昇温した。次いで、オートクレーブの一端を開放して、容器内の分散液をφ3.6mmのオリフィス板を通して、非密閉系(大気圧下)の筒状容器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た。発泡温度は、上述した方法によりポリオレフィン系樹脂の融点tmを測定し、得られた結果に基づき適宜設定した。また、上述した方法により分散安定性を評価し、結果を表2および3に記載した。
Claims (3)
- 容器内でポリオレフィン系樹脂粒子、分散媒、ケイ酸塩、アミノ基を有する化合物および無機系発泡剤を混合し、分散液を調製する工程と、
前記分散液を容器内圧よりも低い圧力域に放出する工程とを有し、
前記アミノ基を有する化合物の量は、前記分散液中、前記ポリオレフィン系樹脂粒子100重量部に対して、0.0001重量部以上0.5000重量部以下である、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。 - 前記アミノ基を有する化合物はヒンダードアミン系化合物である、請求項1に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。
- 前記分散媒の量は、前記分散液中、前記ポリオレフィン系樹脂粒子100重量部に対して、100重量部以上250重量部以下である、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の製造方法。
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