JPH0250944B2

JPH0250944B2 -

Info

Publication number: JPH0250944B2
Application number: JP57172590A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kuwabara; Shohei Yoshimura; Tooru Yamaguchi; Yoshimi Sudo
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1990-11-05
Also published as: JPS5962120A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は無架橋ポリプロピレン系樹脂予備発泡
粒子の製造方法に関する。従来より発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン
が緩衝材、包装材等各方面に用いられている。こ
れらの発泡体と共にポリプロピレン系樹脂の発泡
成型体が使用されてきており、本出願人はポリプ
ロピレン系樹脂のビーズ成型法に用いる予備発泡
粒子を得る方法をすでに出願している（特公昭56
−1344号）。この方法によれば、発泡が非常に困
難とされていたポリプロピレン系樹脂粒子から簡
単に比較的高発泡の予備発泡粒子を得ることがで
きる画期的なものであるが、同時に次の様な問題
点を有しており、未だ改良の余地を残しているも
のである。すなわち、比較的高発泡のものが得られるとはいえ、25
倍程度が限度であり、これ以上の倍率のものを
得ようとしても独立気泡率の低下を招き成型に
供し得ない。得られる予備発泡粒子の気泡が微細となる傾
向があり、このような予備発泡粒子を用いて成
型体を得ようとしても、寸法精度が良好で腰の
強い発泡体は得難い。高発泡の予備発泡粒子を得るため、ポリエチ
レン系樹脂では架橋した樹脂を用いて、一旦約
３〜10倍に発泡した後、14〜40倍の発泡倍率と
なるように発泡させる方法も知られている（特
開昭54−52169号）。ポリプロピレン系樹脂の場
合も基材樹脂を架橋することにより、より高発
泡倍率の予備発泡粒子を比較的容易に得ること
ができるようにはなるが、架橋樹脂の場合、未
反応の架橋剤や架橋剤の分解残渣が残存するた
め食品衛生上、食品用容器等の成型用としては
好ましくない。また架橋工程も工業生産する上
でコストがかかり、ポリプロピレン系樹脂の場
合は特にロスが大きい。更に樹脂自体の特性と
しては耐熱性、強度の面からポリエチレン系樹
脂より優れるポリプロピレン系樹脂が望まれて
いる。このように容器成型用等には無架橋のポ
リプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いること
が好ましいが、従来より発泡が非常に困難とさ
れているポリプロピレン系樹脂の場合、無架橋
のままでは単に二段階に発泡しただけでは到底
高発泡倍率で、しかも成型に耐え得る良好な物
性を有する予備発泡粒子は得られない。本発明は上記従来技術の問題点を克服すること
を目的としたものである。すなわち、本発明の目
的の一つは、高発泡、例えば50〜150倍程度の発
泡倍率であつても独立気泡率が高く成型に供し得
る無架橋ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を簡
単に製造し得る方法を提供することである。本発
明の他の目的は、低発泡であれ、高発泡であれ、
成型性が良好で、腰が強く、寸法精度の良好な成
型性を得ることができる無架橋ポリプロピレン系
樹脂予備発泡粒子を容易に製造し得る方法を提供
することにある。本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究し
た結果、発泡倍率および気泡数が特定の関係を有
する無架橋のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子
に発泡能を付与し、上記粒子の熱変形温度以上に
加熱することにより発泡倍率が向上され、且つ気
泡径が大きく（気泡数が少なく）なつた予備発泡
粒子が得られ、かかる予備発泡粒子は成型性に優
れ、得られる発泡成型体は寸法精度が良好で腰が
強いものであることを見出し本発明を完成するに
至つた。すなわち、本発明は発泡倍率をＥ、断面１mm²当
りの気泡数をｎとしたとき、次式：２＜E^1/3×
n^1/2＜45の関係を満足する無架橋ポリプロピレン
系樹脂予備発泡粒子に発泡能を付与し、上記粒子
の基材樹脂の熱変形温度以上に加熱して発泡さ
せ、元の発泡倍率Ｅより1.15倍以上大なる発泡倍
率を有し、且つ気泡数が0.1〜200個／mm²で、発泡
倍率Ｅと気泡数ｎとの間に上記式と同様の関係を
有する予備発泡粒子を得ることを特徴とする無架
橋ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の製造方法
を要旨とするものである。本発明に用いる無架橋ポリプロピレン系樹脂と
しては、例えばプロピレン単独重合体、エチレン
−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロ
ピレンブロツク共重合体、これらの混合物等が挙
げられるがエチレン−プロピレンランダム共重合
体が特に好ましい。本発明において発泡に供される無架橋ポリプロ
ピレン系樹脂予備発泡粒子としては、発泡倍率を
Ｅ、断面１mm²当りの気泡数をｎとしたとき、次
式：２＜E^1/3×n^1/2＜45を満足する予備発泡粒子
である。E^1/3×n^1/2が２以下ではこれを加熱発泡
して得られる予備発泡粒子の気泡が粗大となり過
ぎ、良好な物性を有する発泡成型体が得られな
い。 E^1/3×n^1/2が45以上の場合（かかる場合は、発
泡倍率Ｅが極端に高いか、気泡数ｎが極端に多い
かいずれかの場合、もしくは両方の場合である。）
には、このような予備発泡粒子を加熱して発泡さ
せようとしても収縮が生じ易くなり、発泡効率が
極めて悪くなり、無理に発泡させようとすれば独
立気泡率の低下を招く。このようにして得られた
予備発泡粒子を用いて発泡成型を行なつたとして
も得られる発泡成型体は寸法精度に劣り満足な物
性を有するものでないことは言うまでもないこと
である。本発明において、加熱発泡に供される出発原料
としての最初の予備発泡粒子は例えば以下の方法
によつて得ることができる。すなわち、ポリプロ
ピレン系樹脂粒子、揮発性発泡剤および分散媒を
密閉容器内に入れ、樹脂粒子が軟化する温度以上
の温度に加熱して揮発性発泡剤を樹脂粒子に含有
させ、次いで容器の一端を開放して樹脂粒子と分
散媒を同時に容器内よりも低圧の雰囲気に放出す
ることにより得ることができる。本発明において、予備発泡粒子に発泡能を付与
する。発泡能の付与は予備発泡粒子に無機ガス、
揮発性発泡剤または無機ガスと揮発性発泡剤との
混合ガスを含有させることにより行なわれ、所望
する発泡倍率の程度によつても異なるが、通常
1.5〜10Kg／cm²（abs.）の内圧が付与される。無
機ガスとしては、例えば空気、窒素、アルゴン、
ヘリウム等が挙げられるが通常は空気が用いられ
る。また揮発性発泡剤としては、例えばプロパ
ン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等で例示される
脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタ
ン等で例示される環式脂肪族炭化水素類およびト
リクロロフロロメタン、ジクロロジフロロメタ
ン、ジクロロテトラフロロエタン、メチルクロラ
イド、エチルクロライド、メチレンクロライド等
で例示されるハロゲン化炭化水素類等が使用され
る。本発明において、発泡能を付与された予備発泡
粒子は該粒子の基材樹脂の熱変形温度以上に加熱
される。加熱温度が熱変形温度未満の場合には、
気泡径が大きくならず、発泡倍率の増加も得難
い。加熱温度は特に上限はないが予備発泡粒子が
融着せず良好に発泡できる温度であればよく、好
ましくは該粒子の融点＋150℃以下の温度である。
また加熱時間は特に制限はないが８分以内、好ま
しくは７分以内である。本発明において熱変形温度はASTM Ｄ−648
に従つた応力4.6Kg／cm²の場合における値である。尚、本発明に用いられる各重合体の熱変形温度
は、80〜130℃の範囲にあるものが好ましい。本発明において、式：２＜E^1/3×n^1/2＜45の関
係を有する無架橋ポリプロピレン系樹脂予備発泡
粒子に発泡能を付与し、上記粒子の基材樹脂の熱
変形温度以上に加熱して発泡させる操作は１回と
は限らず、加熱発泡して得られた予備発泡粒子に
再度発泡能を付与し、更に加熱して発泡させる操
作をくり返してもよい。このような操作は、発泡
能を付与し加熱発泡に供すべき無架橋ポリプロピ
レン系樹脂予備発泡粒子及び該粒子を加熱発泡せ
しめて得られる無架橋ポリプロピレン系樹脂予備
発泡粒子が式：２＜E^1/3×n^1/2＜45の関係を満足
する限り何度くり返しても構わない。本発明において、発泡倍率Ｅは真の発泡倍率を
塩味する。真の発泡倍率は予備発泡粒子の密度を
基材樹脂の樹脂密度で除した値の逆数である。こ
こで予備発泡粒子の密度は例えば次の如く測定す
ることができる。まずメスシリンダー中に予め入
れておいた一定量の水の中に重量既知の所定量の
予備発泡粒子を入れた後全体の容積を測定する。
全体の容積から元の水の体積を減じて予備発泡粒
子の容積を求め、重量を容積で除すことにより求
めることができる。本発明により得られる予備発泡粒子は、通常、
元の予備発泡粒子の発泡倍率の1.15倍以上の発泡
倍率、例えば３〜100倍好ましくは10〜60倍の発
泡倍率を有し、また0.1〜200個／mm²の気泡数を有
するとともに、得られた予備発泡粒子の発泡倍率
Ｅと、気泡数ｎとの間にも、２＜E^1/3×n^1/2＜45
なる関係を有する。元の発泡倍率の1.15倍未満で
は多段階で発泡させる意味がなく非効率的であ
る。また気泡数が0.1個／mm²未満の場合、気泡が
粗大であるため、この予備発泡粒子を用いて得た
成型体は外観が劣り、また物性もやや低いものと
なる。逆に気泡数が200個／mm²を超える場合には
細かい気泡が多く存在することとなるから、この
ような予備発泡粒子は成型の際に気泡膜が破れや
すく、この結果成型体の独立気泡率が低下し易
い。本発明により得られる予備発泡粒子は発泡成型
体の製造に用いられる。まず上記予備発泡粒子は
常温、常圧下所定時間熟成された後、窒素、空気
等の無機ガスまたは無機ガスと揮発性発泡剤との
混合ガスを用いて所定圧力にて所定時間加圧熟成
される。次いで上記の加圧熟成により内圧を付与
された予備発泡粒子は、例えば型面に水蒸気等の
加熱媒体が通過できる小孔を有する金型に充填し
例えば２〜５Kg／でcm²(G)の水蒸気により加熱発泡
させることにより型通りの発泡成型体を得ること
ができる。上記のポリプロピレン系樹脂発泡成型体は、例
えば包装材、緩衝材、保温材、断熱材、建築資
材、車輌部材、浮揚材、食品容器等に用いること
ができる。以上説明したように、本発明によればより一層
高発泡で断面１mm²当りの気泡数が少ない無架橋ポ
リプロピレン系樹脂予備発泡粒子を得ることがで
き、この予備発泡粒子を用いて得られる発泡成型
体は寸法精度が良好で粒子間の融着性が良好でさ
らには柔軟性が大きい等優れた性質を有するもの
である。以下、実施例および比較例を掲げて本発明をさ
らに詳細に説明する。実施例１常法により得られた発泡倍率(E)16倍、第１表に
示す気泡数(n)を有するエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体（融点145℃、熱変形温度95℃）
の予備発泡粒子に空気により2.20Kg／cm²（abs.）
の内圧を付与した後145℃の熱風炉に１分間保持
した。得られた予備発泡粒子を３Kg／cm²（abs.）
の空気にて２日間加圧熟成した。次いでこの粒子
を金型に充填し、3.2Kg／cm²(G)の水蒸気にて加熱、
発泡させて発泡成型体を得た。得られた発泡成型
体の寸法精度と融着性を測定した。結果を第１表
に示す。比較例１第１表に示す気泡数を有するエチレン−プロピ
レンランダム共重合体予備発泡粒子を用いた以外
は実施例１と同様に行なつて得た予備発泡粒子
（但し、比較例１のａ、ｂ、ｃの発泡温度は145
℃、比較例１のｄ、ｅの発泡温度は、それぞれ
136℃、155℃とした。）に第１表に示す内圧を付
与した後、同表に示す加熱温度に加熱して発泡さ
せ（比較例１のａ、ｂ、ｃについては熱風炉内
で、ｄ、ｅについてはスチームで加熱した）、同
表に示す予備発泡粒子を得た。この予備発泡粒子
を実施例１と同様に成型して発泡成型体を得た。
結果を第１表に併せて示す。

【表】

【表】実施例２および比較例２エチレン−プロピレンランダム共重合体（融点
145℃、熱変形温度65℃）予備発泡粒子（発泡倍
率24倍、気泡数40個／mm²、E^1/3×n^1/2：18.2）に空
気により2.4Kg／cm²（abs.）の内圧を付与した。
この予備発泡粒子を第１表に示す種々の温度の熱
風炉に１分間保持した。次いで実施例１と同様に
行なつて発泡成型体を得た。結果を第２表に示
す。また比較例として熱風炉の温度を90℃とした
以外は同様に行なつて発泡成型体を得た。結果を
第２表に併せて示す。尚、加熱温度と予備発泡粒
子の体積変化率との関係を第１図のグラフに示
す。

【表】実施例３エチレン−プロピレンランダム共重合体（融点
145℃、熱変形温度95℃）の予備発泡粒子（発泡
倍率16倍、気泡数60個／mm²、E^1/3×n^1/2：19.5）に
空気にて3.5Kg／cm²（abs.）の内圧を付与した後、
150℃の熱風炉で第３表に示す種々の時間に保持
した。この予備発泡粒子に1.8〜2.2Kg／cm²（abs.）
の内圧を空気により付与した後金型に充填し、
3.2Kg／cm²(G)の水蒸気により加熱、発泡させて発
泡成型体を得た。結果を第３表に示す。尚、加熱
時間と予備発泡粒子の体積変化割合との関係を第
２図のグラフに示す。

【表】実施例４各々、発泡倍率および気泡数が異なる３種類の
エチレン−プロプレンランダム共重合体（融点
145℃、熱変形温度95℃）予備発泡粒子Ａ、Ｂ、
Ｃ（Ａ：発泡倍率11倍、気泡数40個／mm²、E^1/3×
n^1/2：14.1、Ｂ：発泡倍率16倍、気泡数60個／mm²、
E^1/3×n^1/2：19.5、Ｃ：発泡倍率24倍、気泡数80
個／mm²、E^1/3×n^1/2：25.8）に第４表に示す内圧を
付与し145℃の熱風炉に１分間保持した。これら
の予備発泡粒子に空気にて1.8〜2.5Kg／cm²（abs.）
の内圧を付与した後、金型に充填し3.2Kg／cm²(G)
の水蒸気を用いて加熱、発泡させて発泡成型体を
得た。結果を第４表に示す。

【表】比較例３低密度ポリエチレン（密度0.922ｇ／cm²）100重
量部に対して架橋剤としてジクミルパーオキサイ
ド0.5重量部を添加し、150℃にて70分間加熱し
た。次いでこの樹脂粒子を110〜120℃の温度（比
較例３のａは110℃、ｂは115℃、ｃは120℃）で
発泡させて得た第１表に示す予備発泡粒子を、同
表に示す内圧を付与した後、熱風炉中で同表に示
す加熱温度に１分間加熱して発泡させた。得られ
た予備発泡粒子を実施例１と同様にして成型し
た。結果を第１表に示す。比較例４プロピレン重合体（密度0.900ｇ／cm³）100重量
部に対して架橋剤としてジクミルパーオキサイド
0.5重量部を添加し、150℃にて70分間加熱した。
次いでこの樹脂粒子を170〜175℃（比較例４のａ
は170℃、ｂは175℃）で発泡させて得た第１表に
示す予備発泡粒子を、同表に示す内圧を付与した
後、熱風炉中で同表に示す加熱温度に１分間加熱
して発泡させた。得られた予備発泡粒子を実施例
１と同様にして成型した。結果を第１表に示す。比較例５比較例３で用いたと同様の低密度ポリエチレン
を架橋処理を施さずに用い、110〜115℃（比較例
５のａは110℃、ｂは115℃）で発泡させて得た第
１表に示す予備発泡粒子を、同表に示す内圧を付
与した後、熱風炉中で同表に示す加熱温度に１分
間加熱して発泡させた。得られた予備発泡粒子を
実施例１と同様にして成型した。結果を第１表に
示す。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は体積変化割合と加熱温度
との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１発泡倍率をＥ、断面１mm²当たりの気泡数をｎ
としたとき、次式：２＜E^1/3×n^1/2＜45 …(1) の関係を有する無架橋ポリプロピレン系樹脂予備
発泡粒子に発泡能を付与し、上記粒子の基材樹脂
の熱変形温度以上に加熱して発泡させ、元の発泡
倍率Ｅより1.15倍以上大なる発泡倍率を有し、且
つ気泡数が0.1〜200個／mm²で、発泡倍率Ｅと気泡
数ｎとの間に上記(1)式の関係を有する予備発泡粒
子を得ることを特徴とする無架橋ポリプロピレン
系樹脂予備発泡粒子の製造方法。