JPH03110140A - 発泡被膜を有する部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂粉末組成物のコーティングにより形成され
た発泡被膜を有する部材に係る。

〔従来の技術〕

従来より、冷蔵庫、冷凍庫等の断熱箱体や空調システム
の各種部品の断熱、遮音−１結露防止等の目的で各種発
泡体が広く使用されている。近年、快適な生活空間確保
の観点よりさらに広い範囲でこの効果が発揮することが
求められている。一方、金属部材の断熱材としてはポリ
スチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等の発泡体が知られており、ポリウレタンは吹付工法
により、ポリウレタン以外は素材に接着剤や粘着テープ
で貼り付けにより使用される。

ウレタン発泡による方法は、発泡を円滑、均一に行わせ
るためには、作業条件、環境条件を極力狭い範囲で管理
しなければいけない上に発泡の完了までの作業に長時間
を有するという問題点を持つ、素材に接着剤や粘着テー
プで発泡体を貼り付ける方法は作業性に問題がある上に
複雑な形状の物を完全に覆う事ができないという問題点
を有する。したがって、従来は断熱、遮音、結露防止等
の対象でなかった複雑な形状や小型の金属部品を効果的
に作用を発揮させる技術が求められている。

一方、複雑な形状や小型の金属部品を樹脂でコーティン
グする方法として流動浸漬法が知られており、発泡性ポ
リエチレン系樹脂粉末を使用して流動浸漬法で金属をコ
ーティングして発泡ポリエチレン被膜を形成する方法が
特公昭５３−２１８９６号、特開昭５６−１５１７７４
号各公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

流動浸漬法で発泡ポリエチレン被膜を形成することによ
り複雑な形状や小型の金属部品に断熱、遮音、結露防止
等の性能を容易に付与できるものであるが、従来技術に
よる発泡ポリエチレン被膜は耐熱性や強度が低いうえに
塗装条件の幅が狭く安定した品質の物が得られ難いため
実用上使用しにくいとの欠点を有していた。

〔課題を解決するための手段〕

発明者らは上記課題を解決すべく研究を行った結果本発
明を成すに到った。すなわち、本発明はメルトインデッ
クスが４以上１００以下のポリエチレン系樹脂１００重
量部と、１時間の半減期温度が１０５°Ｃ以上１６０　
’Ｃ以下の有機過酸化物０．２〜３重量部と、前記有機
過酸化物と同等またはそれよりも高い分解温度を有する
発泡剤０．５〜１０重量部とからなる樹脂粉末組成物の
コーティングにより形成された発泡被膜を有する部材で
ある。

本発明による部材は、エツジ部や屈曲部まで均一微細で
独立気泡性の高い発泡被膜で覆われているので耐熱、断
熱に優れ、あるいは遮音、結露防止等の性能にも優れる
。

この性能を発揮するに肝要なことは、ポリエチレン系樹
脂と有機過酸化物と発泡剤とからなる粉末組成物におい
て有機過酸化物の分解により樹脂が架橋した後または架
橋反応中に発泡剤による発泡を行うことである。これに
より、上記性能が十分に発揮されるうえ、被膜の耐熱性
も飛躍的に改善される。

本発明で使用されるポリエチレン系樹脂の代表的なもの
は例えばポリエチレンまたはエチレン酢酸ビニル共重合
体である。以下ポリエチレン系樹脂について説明する。

ポリエチレン系樹脂のメルトインデックス（以下ＭＩと
記す）は４以上１００以下である事が必要である。Ｍｌ
が４未満であると溶融流動性が低く、被膜の平滑性に劣
る外観となり好ましくない。また、Ｍｌが１００を超え
ると溶融時の流動性が高すぎて発泡セルが不均一となり
断熱性等の性能が低下する。好ましくはＭｌが５以上８
０以下、更に好ましくは６以上７０以下の範囲が推奨さ
れる。

ポリエチレンとしては、高圧法もしくは中低圧法により
製造された密度は０．８９〜０．９７ｇ／Ｃｌ１ｌの範
囲の物が使用される。被膜に柔軟性を持たせる為には０
．９０〜０．９３　ｇ　／ｃｄの範囲が好ましい。架橋
反応が生じ易い高圧法による密度０．９０〜０．９３　
ｇ　／ｃｄの範囲のポリエチレンがより好ましく用いら
れる。

エチレン酢酸ビニル共重合体としては高圧法により製造
されるＭＩが４以上１００以下、酢酸ビニル含有量が４
０％以下、好ましくはＭｌが５以上８０以下、酢酸ビニ
ル含有量が２〜３５％の物が用いられる。

また本発明においては、ポリエチレン系樹脂を２種以上
混合したり、これらの樹脂にエチレン−エチルアクリレ
ート共重合体（ＥＥＡ）　、エチレン−アクリル酸共重
合体（ＥＡＡ）　、エチレン−メチルアクリレート共重
合体（ＨＭＡ）あるいはアイオノマー樹脂の１種または
２種以上を５０％以下配合した物も使用される。

本発明で用いる有機過酸化物は、発泡の際に発泡セルの
膜強度を与えるべく樹脂の溶融粘度を上げるように作用
するものであり、１時間の半減期が１０５°Ｃ以上１６
０°Ｃ以下のものである。これが１０５°Ｃ未満の場合
には、コーティング加工時に架橋反応が速く起りすぎ、
良好な発泡被膜の外観が得られないばかりか、本組成物
を製造する際の加熱混練時に早期架橋が発生し好ましく
ない。

一方、１６０℃を超えると架橋前に発泡剤の分解が起り
、発泡セルの膜強度が不充分となり、均一な発泡セル、
独立気泡性の高い発泡被膜が得られない。好ましい有機
過酸化物としては、１時間の半減期温度が１１５°Ｃ〜
１５０°Ｃの範囲である。

具体例として、ジクミルパーオキサイド（１３７°Ｃ）
、１．３−ビス（ターシャリブチルパーオキシイソプロ
ピル）ベンゼン（１４１℃）、２．５−ジメチル−２，
５−ジ（ターシャリブチルパーオキシ）へキサン（１３
８°Ｃ）、２．５−ジメチル−２，５−ジ（ターシャリ
ブチルパーオキシ）ヘキシン−３（１４８°Ｃ）、１．
１−ビス（ターシャリブチルパーオキシ）　３，３゜５
−トリメチルシクロへ牛サン（１１６℃）等であるが有
機過酸化物の分解残香に不快臭の残らない１．３−ビス
（ターシャリブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン
が好適である。（）内数字は、半減基が１時間となる温
度であり、以下分解温度と称する。

有機過酸化物の配合量は、個々の活性により異るが、通
常ベースレジン１００重量部に対し、０．２〜３重量部
、好ましくは０．５〜１．５重量部の範囲で選ばれる。

配合量が０．２重量部未満では、架橋度不足となり発泡
コーティング時の溶融粘度が低く、発泡セルが粗大とな
り本発明に適合しない。一方、３重量部を超えると必要
以上の配合量となり、経済的でないばかりか、溶融粘度
が高くなりすぎ、樹脂の流動性が著しく阻害され、発泡
の障害となってくる。

本発明で用いる発泡剤は、加熱によって分解しガスが発
生する分解型有機発泡剤である。分解温度は、本発明で
用いる有機過酸化物と同等か又はそれよりも高い分解温
度を有するもので、好ましくは１２０〜２１０℃の範囲
のものである。そして好ましい発泡剤の粒径は、５０μ
ｍ以下のものである。発泡剤の粒径が５０μｍを超える
と、局部的に大きな気泡を生じ不均一発泡となる傾向を
生ずる場合がある。この場合は発泡被膜の外観が劣るも
のとなる。発泡剤粉末は、一般に粒径に分布を有し、こ
こでいう粒径は全体の中で重量的に最も多く占めている
粒径範囲の中央値（代表値）として表わす。粒径の測定
方法としては、市販の沈降法を用いる粒度分布測定装置
により容易に測定される。

発泡剤の具体例としては、アゾジカルボンアミド（２０
０〜２１０°ＣＬ４，４’−オキシビスベンゼンスルホ
ニルヒドラジッド（１５５〜１６０°ｃ）、ジニトロソ
ペンタメチレンテトラミン（２００〜２０５°Ｃ）等で
あるが、アゾジカルボンアミドに発泡助剤を加え、分解
温度を１５０〜２００　’Ｃに調節したものが好適であ
る。（）内数字は、分解温度を示し、流動パラフィン中
で２℃／分の割合で昇温させた時に最も激しく分解ガス
を発生する温度として定義される。

分解温度が１２０℃未満のものでは、本発明の組成物を
押出機でもって練込む際に発泡したり発泡コーティング
時にも均一な発泡セルが得られないことがある。

２１０°Ｃを超えた分解温度では、架橋発泡に長時間を
要することがある。最も好ましい分解温度は１５０〜２
００℃の範囲である。

発泡助剤としては、金属石ケン類ないし金属酸化物があ
げられる。本発明の組成物には、アゾジカルボンアミド
亜鉛華、三塩基性硫酸鉛等の無機塩、ステアリン酸亜鉛
、ステアリン酸鉛、ステアリン酸マグネシウム等の金属
石ケンおよび尿素化合物の一種又は二種以上の混合が好
ましい。発泡助剤の添加量としては、発泡剤とｌ：１〜
ｉ　：　０．１の範囲で配合して用いる。

発泡剤の配合量は、ポリエチレン系樹脂１００重量部に
対し、０．５〜１０重量部、好ましくは１〜９重量部の
範囲で使用される。０．５重量部未満では十分な発泡体
が得られない。一方、ｉｏｎ量部より多いと必要以上の
配合量となり経済的に好ましくないばかりか発泡剤によ
るガス量が多すぎて被膜の表面がアバタ状になったり発
泡セルが粗大になるので好ましい。

本発明の樹脂粉末組成物は、ポリエチレン系樹脂粉末、
有機過酸化物、発泡剤を単にトライブレンドするだけで
得ることも可能であるが、粉末組成物を長時間使用中に
ポリエチレン系樹脂粉末と発泡剤粉末が分離し、その初
期発泡性との間に有意差が生じる欠点がある場合がある
。従って、本発明では、樹脂粉末組成物は好ましくはこ
れらの混合組成物を押出機中で架橋発泡しないようにポ
リエチレン系樹脂の融点以上で有機過酸化物の分解温度
以下に維持して溶融混練して造粒し、次いで公知の方法
で粉砕して得られる。粉砕は例えば機械的に粉砕機で粉
砕する方法が一般的である。

ポリエチレン系樹脂の融点は、示差走査熱量計で８°Ｃ
／分の昇温速度で融解曲線を測定した時のピーク温度で
ある。

本発明の樹脂粉末組成物に、さらに必要により、他の添
加剤、例えば着色顔料、抗酸化剤や耐候剤の樹脂安定剤
、帯電防止剤、滑剤等を適宜配合することも可能である
。

本発明の樹脂粉末組成物の粒径は、５００μｍ以下が好
ましく、より好ましくは７０〜２５０μ−の範囲のもの
で、これらを用いると良好な塗膜が得られる。粉末の粒
径は、各種コーティング方法により異り、粒径が大きす
ぎるとコーティングムラが生じ、平滑な被膜が得られず
外観が悪くなる。

例えば、静電塗装法では比較的細かい粒径の粉末が使用
され、特に１５０μｍ以下のものが好んで用いられる。

散布法および流動浸漬塗装法では３５０μｍ程度の粗い
粉末も使用し得るが７０〜２５０μｍの範囲の粉末が好
んで用いられる。樹脂粉末は、一般に粒径に分布を有し
、ここでいう粒径は全体の中で重量的に最も多くを占め
る粒径を代表値として表わす。粒径の測定方法としては
、標準フルイ（ＪＩＳ　Ｚ８８０１に規定される）によ
るふるい分は法が用いられる。

本発明に適用される部材の材質としては金属が好ましい
が、例えば、熱硬化性樹脂、セラミックなど金属以外の
ものでも構わない。代表的な例としては鉄、鋼、亜鉛、
ニッケル、アルミニウム、銅及びこれら金属の合金等の
金属であり、形状に特に制限はなく板状物、線材、パイ
プやこれらを組合わせた製品等が挙げられる。

発泡被膜をポリエチレン系樹脂のコーティングで形成す
るには、例えば前述のポリエチレン系樹脂粉末組成物を
流動槽中で流動させこれに加熱した部材を浸漬して樹脂
粉末組成物を表面に塗着させ部材の熱容量で樹脂を溶融
し、さらに有機過酸化物の分解により樹脂が架橋した後
、もしくは架橋反応中に発泡剤による発泡を行う方法、
表面に塗着後さらに後加熱を行い加熱下に架橋と発泡反
応を行う流動浸漬法、静電気力により樹脂粉末組成物を
部材表面に塗着゛させた後加熱を行い樹脂を溶融し、架
橋した後もしくは架橋反応中に発泡を行う、静電流浸法
もしくは静電塗装法などが用いられる。

次に発泡被膜について説明する。厚みは０．２〜５薗が
好ましくより好ましくは０．３〜３■の範囲が推奨され
る。０．２ｍｍより薄いと断熱等の効果が十分に発揮さ
れないことがあり、一方５ｍより厚い被膜をコーティン
グ法によって形成すると表面の平滑性が損なわれること
がある６発泡倍率は１．２〜１５倍が好ましく、より好
ましくは１．４〜１０倍の範囲で使用される。倍率が１
．２倍より低いと断熱等の効果が十分に発揮されないこ
とがあり、一方１５倍以上では、コーティング法による
被膜は強度と耐久性が低下する場合がある。また、発泡
被膜の気泡セルが均一であることも重要であり、被膜の
断面を顕微鏡で観察した際、２ｍｍ以上の粗大な気泡、
特に空洞の発生や連続的な気泡の発生が少ないことが肝
要である。さらに、発泡被膜が架橋していることにより
被膜の耐熱性や気泡セルの均−性等が向上する。発泡被
膜の架橋度は、デカリンネ溶分率が１５〜８０％が好ま
しく、より好ましくは２０〜７０％の範囲が推奨される
。

１５％より低いと架橋の効果が十分に発揮されず、耐熱
性等の向上も余り見られないことがあり、−方８０％を
超えると樹脂の溶融粘度が高くなり過ぎ均一な被膜を形
成することが困難な場合がある。

〔実施例〕

以下実施例をあげて本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこの実施例に限定されるものではない。

なお、各実施例において得られた発泡コーティング被膜
につき、（１）被膜の外観、（２）発泡倍率、（３）気
泡セル構造及び均一性、（４）架橋度、（５）断熱性は
それぞれ下記の方法によった。

（１）被膜の外観；肉眼観察で、被膜表面に５０μ以上
の大きさの気泡の脱泡跡が見られないものを良好とし、
大きな脱泡跡の存在するものを不良とした。

（２）発泡倍率；発泡倍率をＢ、発泡被膜の密度ρ′樹
脂密度ρとした時、Ｂ＝ρ／ρ′として求めた。

（３）気泡セル構造及び均一性；被膜断面を顕微鏡で観
察し、気泡の大きさ、発泡セルの分布、均一性を調べた
。気泡の大きさが５００μ以下で均一に分布しているも
のを良好とし、粗大な気泡、特に空洞の発生や連通的な
気泡の発生が多い場合には不良とした。

（４）架橋度；金属部材より剥がした発泡被膜を２００
メツシユ金網に包み１３５°Ｃキシレンに６時間浸漬し
不溶分を秤量し仕込み量に対する不溶分率を求めた。不
溶分率は架橋度の目安であり、この値が大きいほど架橋
度が高い事を示す。

（５）断熱性；京都電子工業■製迅速熱伝導率針（ＱＴ
Ｍ−Ｄ３型）にて発泡被膜の熱伝導率測定を行った。熱
伝導率が低いほど断熱性が高いことを示す。

実施例１ ポリエチレン系樹脂として高圧法ポリエチレン（Ｍ！＝
２５ｇ／１０分、密度＝０．９２０ｇ／ｃｄ）１００重
量部を用い、これに有機過酸化物として、１．１−ビス
（ターシャリブチルパーオキシイソプロビル）ベンゼン
（化薬スーリー製、１時間の半減期　温度＝１４１°Ｃ
１商品名、パーカドツクスー１４）、を１重量部と発泡
剤としてアゾジカルボンアミド（水和化成製、商品名、
ビニホールＳＥ＃３０、分解温度＝１４２°Ｃ１粒径１
５μｍ）を３重量部、黒色顔料としてカーボンブラック
を０．５重量部配合し、ドラム型プレンダーで予備混合
し、田辺鉄工型の４０鵬φ押出機を用い樹脂温度１３０
″Ｃで溶融混練し、直径約３ｍｍの粒子に造粒した。次
にホソカワミクロン製ビクトリーミル粉砕機を用い機械
的に粉砕し、３５０μｍの篩で分級し、７４〜３５０μ
ｍの範囲に分布した粒径２５０μ層の発泡コーティング
用樹脂粉末組成物を調整した。この粉末組成物を、流動
槽中で流動させ、この中に３００°ＣＸ５分間予熱した
厚さ１．６ｍｍ、大きさ４０Ｘ１００ｎｕの鋼板を６秒
間浸漬したのち自然冷却し、厚さ約１．５鵬の発泡被膜
を得た。この発泡被膜の外観は良好、発泡倍率３倍、気
泡セルは均一微細構造、架橋度５５％、熱伝導率は０．
１２　ＭＭ・Ｋであった。

実施例２〜６ 第１表の樹脂粉末組成内容で実施例１Φ方法に従いコー
ティング用樹脂粉末を調整した。この樹脂粉末を流動槽
中で流動させこの中に、２８０℃×４分間予熱した厚さ
１　、６ｍｍ　、大きさ４０Ｘ１００閣の銅板を４秒間
浸漬した後１７５℃×３分間後加熱を行いこの後自然放
冷し、コーティングされた金属部材を得た。これの性能
を測定した結果を第１表に示す。

［Ａ］高圧法ポリエチレン ＭＩ＝２０、密度０．９１５　ｇ／ｃｄ［Ｂ］高圧法ポ
リエチレン ＭＩ＝５０、密度０．９１５８／Ｃ１Ｎ［Ｃ］高圧法ポ
リエチレン Ｍ　Ｉ　＝６．５　、密度０．９１７　ｇ／ｃｒＡ［Ｄ
］高圧法ポリエチレン ＭＩ＝１０、密度０．９１８　ｇ／ｃｄ（以下余白） 比較例１ 発泡剤を加えない以外は実施例２と同様な方法でコーテ
ィング用樹脂粉末を調整した。これを用いて実施例２と
同様にして銅板にコーティングを行った。この被膜は発
泡倍率１倍（発泡していないポリエチレン被膜）で熱伝
導率は０．３５　Ｗ／Ｍ・Ｋであった。

実施例７、比較例２〜４ ポリエチレン系樹脂として高圧法ポリエチレン（ＭＩ＝
２０、密度＝０．９２６　）を用い、第２表に示す樹脂
粉末組成内容を用いる以外は実施例１と同様にしてコー
ティング用樹脂粉末を調整した。

この樹脂粉末を流動槽中で流動させこの中に３２０”Ｃ
Ｘ　４分間予熱した厚さ１．６ｍｍ、大きさ４０　Ｘ　
１００鵬の鋼板を３秒間浸漬した後２１５°ＣＸ３分間
後加熱を行いこの後自然放冷し、コーティングされた金
属部材を得た。これの性能を測定した結果を線表に示す
。尚、耐熱性の評価はコーティングした鋼板を１２０°
Ｃに設定した熱風炉内に８時間吊下げた後の被膜の外観
で評価した。外観が殆ど変化しない物は０、発泡セルの
一部が潰れたり被膜の一部にブレが生じた物をΔ、全体
に発泡セルの潰れや被膜のブレを生じた物を×とした。

実施例８ 実施例１で使用した高圧法ポリエチレンの代わりに、エ
チレン酢酸ビニル共重合体（ＭＩ＝２２、酢酸ビニル含
有量＝８％）を用いた以外は実施例１と同様にコーティ
ング用樹脂粉末を調整し、鋼板へのコーティングを行い
、以下の評価結果を得た。被膜の外観は良好、発泡倍率
３倍、気泡セル・は均一微細構造、被膜の厚さ１．５ｍ
、架橋度６０％、熱伝導率０．１２　Ｗ／Ｍ・Ｋであっ
た。

実施例９ 実施例２で使用した高圧法ポリエチレンにエチレン−エ
チルアクリレート共重合体（ＥＡＡ　、日本ユニカー製
　ＤＰＤＪ８０２６　、　Ｍ　ｌ　＝　１７　’）を１
５％配合した以外は、実施例２と同様にコーティング用
樹脂粉末を調整し、鋼板へのコーティングを行い、以下
の評価結果を得た。被膜の外観は良好、発泡倍率５倍、
気泡セルは均一微細構造、被膜の厚さ３ＩＸＬ１１１、
架橋度５５％、熱伝導率０．１２　Ｗ／Ｍ、にであった
。

実施例１０ 実施例２で使用した高圧法ポリエチレンにエチレン−ア
クリル酸共重合体（ＥＡＡｉ三菱油化製Ａ−２１０Ｍ、
ＭＩ＝９）を１５％配合した以外は、実施例２と同様に
コーティング用樹脂粉末を調整した。この樹脂粉末を流
動槽中で流動させこの中に２４０℃×６分間予熱した長
さ１ｍ、外径８ｍｍの鋼管をラセン状に巻いた物を１０
秒間浸漬した後１８０°Ｃで２分間後加熱を行った。被
膜の外観は良好、発泡倍率５倍、気泡セルは均一微細構
造、被膜の厚さ４ｍ、架橋度６０％であり、被膜は強固
に鋼管表面に密着していた。

（以下余白） 実施例１１ 高圧法ポリエチレン（ＭＩ＝５０ｇ／１０分、密度＝０
．９１５　ｇ／ｃｍ）　１００重量部にパーカドックス
−１４０，４重量部とビニホール５Ｅ３０　３．５重量
部を実施例１の方法により造粒した。これを冷凍粉砕に
て粉砕を行い粒径１２０μの樹脂粉末を得た。厚さ１．
６ｍｍ、大きさ４０Ｘ１００ｍｍの鋼板に静電塗装装置
（小野田セメント■製）により該粉末をコーティングし
た後１９０°ＣＸ８分間加熱した後自然冷却した。被膜
の外観は良好、発泡倍率３倍、気泡セルは均一微細構造
、被膜の厚さ１閣、架橋度３２％、熱伝導率は０．２１
　Ｗ／Ｍ・Ｋであった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の発泡被膜を有する部材は
コーティング法により形成されるので微細部分まで被膜
に覆われ断熱性に優れるうえに架橋しているので耐熱性
にも優れる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、メルトインデックスが４以上１００以下のポリエチ
   レン系樹脂１００重量部と、１時間の半減期温度が１０
   ５℃以上１６０℃以下の有機過酸化物０．２〜３重量部
   と、前記有機過酸化物と同等またはそれよりも高い分解
   温度を有する発泡剤０．５〜１０重量部とからなる樹脂
   粉末組成物のコーティングにより形成された発泡被膜を
   有する部材。