JPH0250945B2

JPH0250945B2 -

Info

Publication number: JPH0250945B2
Application number: JP56164662A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Senda; Tatsuhiko Nishida; Masao Ando; Kyoichi Nakamura; Kyoshi Mori
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1990-11-05
Also published as: JPS5865734A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、発泡剤を含有する樹脂粒子を加熱し
て予備発泡粒子とし型成形して所望の形状の成形
体を得る方法に適用し得るポリプロピレン系樹脂
発泡粒子に関するものである。更に詳しくは、耐
熱性に優れ、低密度で緩衝性および強度の優れた
発泡成形体を得るためのポリプロピレン系樹脂発
泡粒子およびその製造法に関するものである。

型内成形による発泡成形体の基材樹脂として
は、ポリスチレン、ポリエチレンが汎用されてい
る。ポリスチレンを基材樹脂とした場合は発泡剤
保持性、加工性、剛性において優れている反面、
脆さ、低温特性、耐薬品性において劣つており、
一方ポリエチレンを基材樹脂として用いると発泡
剤保持性、加工性、剛性は劣るが、柔軟且つ強靭
で、低温特性、耐薬品性に優れたものが得られ
る。このように両者とも一長一短あり、用途によ
る使い分けが行われているのが現状である。両者
の特に大きな欠点としては、ポリスチレン発泡体
の場合は耐熱温度が低いことと、脆くてこわれ易
いことであり、ポリエチレン発泡体の場合は耐熱
温度が低いことと、原料樹脂であるポリエチレン
の軟かさの為、緩衝材として好適な物性を示す発
泡倍率が比較的低倍率であり原料コストが高くつ
くことである。

本発明者らは上述のような現状に鑑み、発泡ポ
リエチレンに比すべき柔軟性、強靭性、低温特
性、耐薬品性を有し、且つ耐熱温度が高く、比較
的高倍率で緩衝材として好適な物性を与える原料
樹脂およびその発泡粒子の製造法を見い出すべく
鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成させるに到
つた。

すなわち本発明は、独立気泡率が65％以上で、
発泡倍率が10〜50倍の範囲にあることを特徴とす
るポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびその製造
法に関するものである。

本発明で言う独立気泡率とは、全気泡に対する
独立気泡（気泡間隔壁によつてへだてられて密閉
されている気泡）の割合であり、発泡倍率とは発
泡粒子の体積が発泡前の樹脂粒子の体積の何倍に
なつているかをいう。これらの測定は次のように
して行なう。

ｄ：樹脂の密度（ｇ／cm³）Ｗ：発泡粒試料の重量Ｖ：発泡粒試料の体積ｖ：空気比較式比重計（例えば東芝ベツクマ
ン社製、空気比較式比重計930型）を用
いて測定した発泡粒試料の真の体積独立気泡率(%)＝ｖ−Ｗ／ｄ／Ｖ×100 発泡倍率＝Ｖ／Ｗ／ｄ独立気泡率が65％未満では、成形する際の発泡
粒子の膨張圧が十分でないため融着のよい成形体
が得られず、また成形体の外観が損われ緩衝性能
も悪くなる。

本発明において用いられるポリプロピレン系樹
脂粒子は、プロピレン、エチレンおよびブテンの
ランダムターポリマーが採用される。ポリプロピ
レンのホモポリマーまたはプロピレンとエチレン
のブロツクコポリマーを用いても発泡は可能であ
るが、均一な気泡構造が得られず、また発泡倍率
も上りにくい。一方、プロピレン、エチレン、ブ
テンのランダムターポリマーを用いた場合は、均
一な気泡構造をもち、且つ高発泡倍率の発泡粒子
が得られる。その理由は、未だ解明するには到つ
ていないがエチレン、ブテンのようなモノマーを
ランダム共重合させることによりポリプロピレン
の結晶化が低下し、発泡温度領域での粘弾性が改
善されるためと考えられる。

プロピレン、エチレン、ブテンのランダムター
ポリマーは、エチレン含有率１〜10重量％且つ
MI（メルトフローインデツクス、JIS−K6758、
230℃、2.16Kg）0.1〜20、且つビカツト軟化点
（JIS−Ｋ 7206、荷重１Kg）100〜150℃のものが
好ましい。エチレン含有率が１重量％未満ではホ
モポリマーに近くなつて均一な気泡構造が得られ
ず、また発泡倍率も上りにくい。エチレン含有率
が10重量％を超えるとポリプロピレンの特徴であ
る剛性、強度が低下し低密度ポリエチレンに近く
なる。MIが0.1未満では発泡時の流動性が悪くて
発泡が困難になり、MIが20を超えると逆に流動
性が大となり過ぎて却つて発泡倍率が上りにく
く、また発泡後に収縮し易くなる。ビカツト軟化
点はエチレン含有率との相関が大であるが、発泡
温度領域、強度、耐熱性という観点から重要な指
標である。ビカツト軟化点（荷重１Kg）が100℃
未満では耐熱性、強度が悪くなり、150℃を超え
ると発泡温度が高くなり過ぎて実用性に乏しくな
る。また加熱時の粘弾性が発泡に好適であり、且
つ発泡可能温度が低温側に寄るという点からアタ
クチツクポリマーが３〜10重量％含有されている
ことが好ましい。

更に本発明は、ポリプロピレン系樹脂粒子に低
沸点有機化合物から成る発泡剤を含有させ、加熱
によつて一段目の発泡を行つた後、低沸点有機化
合物または無機ガスを含有させて発泡能を付与
し、加熱することにより二段目以降の発泡を行な
い、多段階で発泡させることを特徴とするポリプ
ロピレン系樹脂発泡粒子の製造法を提供するもの
である。

ポリプロピレンは、ポリエチレンに比べて剛
性、強度が大であり、同一の緩衝性能を有する発
泡体を製造する場合、ポリエチレンに比べて低密
度にすることができ、原料コストが低減されて経
済的に有利になる可能性があるが、ポリプロピレ
ンを高度に発泡させる技術が必要となる。

本発明の方法は、この技術的課題を解決するも
ので、発泡を多段階に行なうことにより、高発泡
倍率で独立気泡率の高いポリプロピレン系樹脂発
泡粒子を得ることを特徴とする。

ポリエチレンの場合にも類似の発泡方法（特開
昭54−31475、54−52169、55−27301）が知られ
ているが、ポリエチレンは一度の発泡でも所定の
倍率まで発泡させることが可能であり、このよう
な発泡方法は発泡倍率のバラツキを小さくするこ
とを主な目的としている。しかるにポリプロピレ
ンの場合は、発泡剤種、発泡剤含浸量等を選択し
ても一度の発泡では最高に発泡させることが困難
であり、本発明の方法をもつてはじめて所望の高
発泡倍率を得ることができる。

本発明において用いられる低沸点有機化合物か
ら成る発泡剤としては、沸点が−50〜50℃の炭化
水素またはハロゲン化炭化水素、例えばプロパ
ン、ブタン、ペンタンのような炭化水素、モノク
ロルメタン、ジクロルメタン、モノクロルエタ
ン、トリクロルモノフルオルメタン、ジクロルジ
フルオルメタン、ジクロルモノフルオルメタン、
トリクロルトリフルオルエタン、ジクロルテトラ
フルオルエタンのようなハロゲン化炭化水素があ
げられる。高倍率の発泡粒子を得ようとする場
合、一段目の発泡における発泡倍率を高くしてお
く方が二段目以降の発泡回数が少くなつて有利で
あり、且つ二段目以降の発泡を効率よく行うため
には、一段目の発泡粒子は均一な気泡構造をもち
独立気泡率の高いものであることが望ましい。一
段目の発泡粒子の独立気泡率は80％以上であるの
が好ましい。

一段目の発泡に用いる発泡剤としては、上記の
発泡剤のうちでも、用いるポリプロピレン系樹脂
に対して適度の溶剤をもつもの、例えばプロパ
ン、ブタン、ジクロルテトラフルオルエタンが好
結果を与える。二段目以降の発泡においては、用
いるプロピレン系樹脂に対する溶剤能が余り大き
くないもの、例えばジクロルジフルオルメタン、
ジクロルテトラフルオルエタン、プロパンが好ま
しい。用いるプロピレン系樹脂に対する溶剤能が
大きすぎると、発泡粒が発泡剤含浸中に収縮して
しまい、発泡しても高い発泡倍率が得られなくな
る。

一段目の発泡で得られた発泡粒子に発泡能を付
与する方法としては、前述の低沸点有機化合物を
発泡粒子内に含有させてもよいが、加圧雰囲気下
で無機ガスを発泡粒子内に含有させてもよい。無
機ガスを用いて二段目以降の発泡を行う方が、低
沸点有機化合物を用いる場合より気泡構造が均一
であり好ましい。無機ガスとしては、例えば空気
のような窒素を主成分とする無機ガスが低コスト
であり有利である。

本発明の方法によりポリプロピレン系樹脂粒子
を多段階に発泡させて発泡粒子を得ようとする場
合、発泡段階を多くすれば高発泡倍率を得るのに
有利であり、且つ発泡粒子の発泡倍率のバラツキ
が小さくなる。

発泡に要する発泡設備及び製造上の経済性を考
慮した場合は、２〜５段階であり、好ましくは２
〜３段階である。更に、二段階で所望の発泡倍率
の発泡粒子を得るのが特に有利である。二段階の
場合、一段目の発泡における発泡粒子の発泡倍率
が３〜20倍であり、二段目の発泡における発泡粒
子の発泡倍率が10〜50倍であることが好ましい。
高発泡倍率の発泡粒子を得ようとする場合、前述
したように一段目の発泡倍率を高くしておく方が
有利であるが、一段目の発泡倍率を20倍を超えて
上げようとすると発泡粒の独立気泡率の低下をま
ねくので好ましくない。また一段目の発泡倍率が
３倍未満では二段目の発泡、特に無機ガスを用い
ての発泡が困難になる。このように、一段目の発
泡倍率を３〜20倍にすることにより二段目の発泡
倍率が10〜50倍のものが得られる。

本発明において、一段目および二段目以降の発
泡を行なうために粒子に低沸点有機化合物から成
る発泡剤を含有させる方法としては、(1)液相にて
含浸させる方法、(2)気相にて含浸させる方法、(3)
水分散系にて含浸させる方法のいずれも利用でき
る。(1)の液相含浸の場合、樹脂に対する溶剤能の
大である発泡剤を用いると樹脂中の成分が液相中
に抽出されてしまうこと、また発泡剤の使用量が
多くなりコストがかかるという欠点がある。(3)の
水分散系含浸の場合、含浸終了後、粒子と水との
分離が必要になり工程が複雑になるという欠点が
ある。それに対し(2)の気相含浸の場合は、そのよ
うな欠点がなく、含浸後、粒子をそのままとり出
して発泡工程に供することができ工程が簡略化で
き有利である。さらにポリプロピレン系樹脂はポ
リエチレン等に比較して熱安定性が悪いために比
較的多量の酸化防止剤等の配合剤が添加されてお
り、これらの配合剤が抽出等によつて失われない
ためにも気相含浸が特に好ましい。

本発明の方法において得られたポリプロピレン
系樹脂発泡粒子は、更に前述した無機ガスを含有
させる方法により更に発泡能を付与することによ
り、これを成形型内に充填し加熱することによつ
て均一な気泡構造をもち、粒子間の融着が良好で
表面平滑な成形を得ることができる。

発泡及び成形時の加熱条件は、樹脂の種類、発
泡剤の種類によつて変わつてくるが、水蒸気を加
熱媒体とする場合、水蒸気温度110〜160℃、加熱
時間10秒〜３分程度の範囲で行うことができる。
この際使用される発泡機および成形機は、通常ポ
リエチレンの発泡成形に使用されるものを、その
まま或いは若干の改良を加えることにより使用で
きる。

このようにして得られた成形体は、発泡ポリエ
チレン成形体に比べポリプロピレン樹脂の特性に
よつて耐熱温度が高く、比較的低密度にしても強
度、緩衝性が損われず、発泡ポリエチレン成形体
並みの柔軟性、低温特性、耐薬品性をもち、特に
緩衝材、断熱材、包装材として好適に使用され
る。

以下実施例によつて本発明を説明する。

実施例１プロピレン−エチレン−ブテンランダムターポ
リマー（密度0.90ｇ／cm³、MI＝６、エチレン含
有量２重量％、ブテン含有量５重量％、ビカツト
軟化点128℃）ペレツト100重量部をｎ−ブタンの
飽和蒸気と温度80℃、圧力10Kg／cm²で４時間接触
させて、ｎ−ブタンを30重量部含浸させ、1.0
Kg／cm²の水蒸気で40秒加熱、発泡倍率13倍の一段
目発泡粒子を得た。この粒子の気泡構造は均一で
あり、独立気泡率は92％であつた。

この発泡粒子を温度80℃、圧力25Kg／cm²の窒素
加圧雰囲気下に４時間保持して発泡粒子内に窒素
を含浸し、次いで2.5Kg／cm²の水蒸気で30秒間加
熱、発泡させたところ発泡倍率32倍の二段目発泡
粒子を得た。この粒子の気泡構造は均一であり、
独立気泡率は94％であつた。

この発泡粒子を再び温度80℃、圧力25Kg／cm²の
窒素加圧雰囲気下に３時間保持して発泡粒子内に
窒素を含浸し、次いで金型に充填し、2.5Kg／cm²
の水蒸気で40秒加熱して得られた成形体は密度
0.019ｇ／cm³で各粒子はよく融着しており表面平
滑であつた。

Claims

【特許請求の範囲】１独立気泡率が65％以上で、発泡倍率が10〜50
倍の範囲にあるプロピレン−エチレン−ブテンの
ランダムターポリマーからなるポリプロピレン系
樹脂発泡粒子。２プロピレン−エチレン−ブテンのランダムタ
ーポリマーがエチレン含有率１〜10重量％、且つ
MI（メルトフローインデツクス）0.1〜20、ビカ
ツト軟化点（荷重１Kg）100〜150℃の範囲にある
特許請求の範囲第１項記載の発泡粒子。３プロピレン−エチレン−ブテンのランダムタ
ーポリマーが３〜10重量％のアタクチツクポリマ
ーを含有する特許請求の範囲第１項または第２項
記載の発泡粒子。４プロピレン−エチレン−ブテンのランダムタ
ーポリマーからなる樹脂粒子に低沸点有機化合物
から成る発泡剤を含有させ、加熱により一段目の
発泡を行なつた後、低沸点有機化合物または無機
ガスを含有させて発泡能を付与し、加熱すること
により二段目以降の発泡を行ない、多段階で発泡
させることを特徴とするポリプロピレン系樹脂発
泡粒子の製造法。５プロピレン−エチレン−ブテンのランダムタ
ーポリマーがエチレン含有率１〜10重量％、且つ
MI（メルトフローインデツクス）0.1〜20、ビカ
ツト軟化点（荷重１Kg）100〜150℃の範囲にある
特許請求の範囲第４項記載の製造法。６プロピレン−エチレン−ブテンのランダムタ
ーポリマーが３〜10重量％のアタクチツクポリマ
ーを含有する特許請求の範囲第４項記載の製造
法。７一段目の発泡を行なうためにポリプロピレン
系樹脂粒子に含有させる低沸点有機化合物からな
る発泡剤および二段目以降の発泡を行なうために
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に含有させる低沸
点有機化合物から成る発泡剤が沸点−50〜50℃の
炭化水素またはハロゲン化炭化水素、またはこれ
らの混合物である特許請求の範囲第４項記載の製
造法。８一段目の発泡を行なうためにポリプロピレン
系樹脂粒子に含有させる低沸点有機化合物からな
る発泡剤がプロパン、ブタン、ジクロルテトラフ
ルオルエタンまたはこれらの混合物である特許請
求の範囲第７項記載の製造法。９二段目以降の発泡を行うためにポリプロピレ
ン系樹脂発泡粒子に含有させる沸点−50〜50℃の
炭化水素またはハロゲン化炭化水素がプロパン、
ジクロルテトラフルオルエタン、ジクロルジフル
オルメタンまたはこれらの混合物である特許請求
の範囲第７項記載の製造法。１０無機ガスが窒素を主成分とする無機ガスで
ある特許請求の範囲第４項記載の製造法。１１ポリプロピレン系樹脂粒子に低沸点有機化
合物から成る発泡剤を含有させ、加熱によつて一
段目の発泡を行つた後、二段目以降は無機ガスを
含有させて発泡能を付与し、加熱することにより
多段階で発泡させる特許請求の範囲第４項記載の
製造法。１２ポリプロピレン系樹脂粒子に低沸点有機化
合物から成る発泡剤を含有させ、加熱により一段
目の発泡を行つた後、該発泡粒子に無機ガスを含
有させて発泡能を付与し、次いで加熱により二段
目の発泡を行ない、二段階で発泡させる特許請求
の範囲第１１項記載の製造法。１３一段目の発泡における発泡粒子の発泡倍率
が３〜20倍であり、二段目の発泡における発泡粒
子の発泡倍率が10〜50倍である特許請求の範囲第
１２項記載の製造法。１４低沸点有機化合物から成る発泡剤を含有さ
せる際、気相にて含浸させる特許請求の範囲第４
項記載の製造法。