JPH0781028B2 - 無架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備発泡粒子の製造方法 - Google Patents

無架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備発泡粒子の製造方法

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JPH0781028B2
JPH0781028B2 JP18411487A JP18411487A JPH0781028B2 JP H0781028 B2 JPH0781028 B2 JP H0781028B2 JP 18411487 A JP18411487 A JP 18411487A JP 18411487 A JP18411487 A JP 18411487A JP H0781028 B2 JPH0781028 B2 JP H0781028B2
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英樹 桑原
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日本スチレンペ−パ−株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備発泡粒子
の製造方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
予備発泡粒子を型内に充填し加熱し発泡させて得られ
る、いわゆるビーズ発泡成型体(型内成型体)は緩衝
性、断熱性等に優れ、緩衝材、包装材、断熱材、建築資
材等広範囲に利用され、その需要は近年富みに増大して
いる。
この種成型体として従来、ポリスチレン発泡粒子からな
る成型体が知られていたが、ポリスチレンのビーズ発泡
成型体は、脆いという致命的な欠点がある上、耐薬品性
にも劣るという欠点を有し、早くからその改善が望まれ
ていた。かかる欠点を解決するものとしてポリエチレン
発泡粒子からなる成型体が提案されたが、ポリエチレン
樹脂は融点付近での粘度低下が著しいため通常架橋した
ものが用いられており、架橋ポリエチレン予備発泡粒子
の場合は、型内成型によって低密度(高発泡)の成型体
を得ることが困難であり、強いて低密度の成型体を得よ
うとすると、収縮が著しく、しかも吸水性が大きい、物
性の劣った成型体しか得られず、実用に供し得る低密度
ポリエチレン成型体は到底得ることができなかった。更
に架橋ポリエチレンの原料には、架橋性が良いことから
主として高圧法低密度ポリエチレンが用いられている
が、高圧法低密度ポリエチレンは耐熱性に劣り、剛性が
不足することから必然的に比較的低発泡倍率とせざるを
得なかった。
これらの問題を解決する方法として、特公昭60−10047
号公報には無架橋直鎖状低密度ポリエチレンよりなる予
備発泡粒子を用いて成型する方法が提案されているが、
無架橋直鎖状低密度ポリエチレンは同一条件で発泡させ
ても結晶状態が変化しやすく、得られる予備発泡粒子に
おける気泡数,発泡倍率等の再現性に乏しく、しかも無
架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備発泡粒子は成型時の
加熱温度範囲が狭く充分に加熱できないことと、無架橋
直鎖状低密度ポリエチレンの結晶構造とに起因して、発
泡能を付与しないと充分な二次発泡が行なわれず良好な
成型体が得られない。このため無架橋直鎖状低密度ポリ
エチレン予備発泡粒子を成型する場合、成型に先だって
予備発泡粒子に発泡剤ガスや空気等の無機ガスを追添し
て内圧を付与する方法を採用している。しかしながら予
備発泡粒子に発泡用ガスや無機ガスを追添することは、
設備上及び経費上で多大な出費がかさみ、成型体の製造
コストが高くつくという問題があった。しかも一般にポ
リオレフィン系樹脂予備発泡粒子は、無機ガス等を追添
して内圧を高めることによって発泡能を付与しても、粒
子内ガスが抜け易いために発泡能を長時間維持すること
が困難であり、これら従来の方法において優れた成型体
を得るには内圧付与後、予備発泡粒子を短時間で消費し
なければならず、成型業者が予備発泡粒子製造業者から
予備発泡粒子の供給を受けるだけで、容易に成型体を製
造することができるというものではなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは上記の点に鑑み鋭意研究した結果、特定の
熱履歴を経て予備発泡粒子を製造することにより、気泡
数,発泡倍率の安定した無架橋直鎖状低密度ポリエチレ
ン予備発泡粒子が得られ、しかもこの予備発泡粒子は気
泡径が大きいために成型時に収縮し難く、内圧付与の前
処理を行なわずとも容易に成型でき、吸水率が小さく収
縮のない優れた低密度成型体を得ることができることを
見い出し本発明を完成するに至った。
即ち本発明は無架橋直鎖状低密度ポリエチレンを融点以
上に加熱した後、結晶化温度−30℃以下の雰囲気におい
て急冷して得た樹脂粒子を耐圧容器中で揮発性発泡剤と
ともに分散媒に分散させ、樹脂粒子の融解終了温度以上
に昇温することなく融点−20℃以上、融点−10℃未満の
温度に加熱して樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、次いで当
該温度範囲内の温度において樹脂粒子と分散媒とを容器
内より低圧の雰囲気下に放出して樹脂粒子を発泡させる
ことを特徴とする無架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備
発泡粒子の製造方法を要旨とする。
本発明において用いる無架橋直鎖状低密度ポリエチレン
(以下LLDPEと略称する)としてはエチレンと炭素数4
〜10のα−オレフィンとの共重合体が挙げられ、炭素数
4〜10のα−オレフィンとしては1−ブテン、1−ペン
テン、1−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ブテン、4
−メチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテ
ン、1−オクテン等が挙げられるが特に1−ブテンが好
ましい。またこれらα−オレフィンのLLDPE中の含有率
は通常3〜12重量%であるが、特に6〜9重量%が好ま
しい。
上記LLDPE粒子は、最終的に得られる成型体の耐熱性の
点から融点が115℃以上が好ましく、成型時の加熱温度
があまり高くならないようにする点から融点が130℃以
下が好ましい。またLLDPE粒子の密度は0.915g/cm3以上
であることが充分な剛性を有する上で好ましく、0.930g
/cm3以下であると成型時の加熱温度があまり高くなくと
も成型でき好ましい。
本発明方法においては、まず上記LLDPE粒子を一旦融点
以上に加熱した後、結晶化温度−30℃以下の温度、好ま
しくは−30℃〜結晶化温度−150℃の温度、特に結晶化
温度−40℃〜結晶化温度−110℃の雰囲気において急冷
するが、急冷方法としてはLLDPEを押出機内に供給し
て加熱溶融し、次いで押出機先端の押出孔よりストラン
ド状に押出した後、ストランドを樹脂の結晶化温度−30
℃以下の冷却媒体中に導入して急冷する方法、密閉容
器内でLLDPE粒子を分散媒に分散させて樹脂の融点以上
に加熱して好ましくは5分以上保持し、次いで容器外へ
放出し、樹脂の結晶化温度−30℃以上の冷却水や冷却空
気等を吹付けて急冷する方法等が挙げられる。の方法
において押出機内に供給するLLDPEはペレット状でも、
粉砕機にて破砕したものでも粉末状のものでもよい。ま
たストランドは平均直径が1.7mm以下であることが急冷
効率の上で好ましい。の方法により急冷して得たスト
ランドはカッターによってペレット状に切断して用いら
れる。またの方法において用いられる樹脂粒子は急冷
効率上、平均体積が4mm3/個以下のものが好ましく、平
均体積0.03〜4mm3/個のものを用いることが好ましい。
樹脂粒子を分散させる分散媒としては水、エチレングリ
コール、グリセリン、メタノール、エタノール等の1種
又は2種以上の混合物が挙げられるが通常は水が好まし
い。分散媒は樹脂100重量部に対し100重量部以上用いる
ことが好ましい。樹脂粒子を分散媒に分散させるに際し
て分散剤を用いることができる。分散剤としては酸化ア
ルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、タルク、水酸化
アルミニウム等の無機微粉末が用いられる。分散剤は樹
脂100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましい。容器内
で融点以上に樹脂を加熱した後放出して急冷するに際
し、冷却水を吹付けて冷却する場合の具体的な方法とし
ては、樹脂粒子の放出管内に冷却水を導入して放出され
た樹脂に吹付けて冷却する方法が挙げられる。冷却水は
樹脂の温度が10分以内、好ましくは5分以内に樹脂の結
晶化温度−30℃以下になるように導入することが好まし
い。の方法は主として球状の粒子を得るのに好適であ
る。尚上記LLDPE粒子は必要に応じて熱安定剤、紫外線
吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤等の添加剤を含有
していてもよい。
上記の如く急冷して得た樹脂粒子の示差走査熱量測定に
よって得られるDSC曲線における吸熱ピークは、第1回
目の測定によって得られるDSC曲線におけるピークの温
度に対して第2回目の測定によって得られるDSC曲線に
おけるピークの温度が高温側にシフトするが、この温度
シフトは大きいことが好ましく、2℃以上、特に3℃以
上となるものが好ましく、このような粒子を用いて得ら
れる予備発泡粒子は成型時の二次発泡性が良好である。
上記第1回目の測定によって得られるDSC曲線とは試料
1〜5mgを10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温して測定
した際に得られたDSC曲線であり、第2回目の測定によ
って得られるDSC曲線とは第1回目の測定において200℃
まで昇温した後、10℃/分の降温速度で約50℃まで降温
し、再び10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温測定した
時に得られるDSC曲線である。また樹脂の結晶化温度及
び融点も示差走査熱量測定によって求められる。結晶化
温度は試料約1〜5mgを10℃/分の速度で室温から220℃
まで昇温し、その後220℃から50℃まで10℃/分の速度
で降温したときに得られるDSC曲線のピークの温度であ
り、融点はその後再度10℃/分の速度で昇温したときに
得られるDSC曲線のピークの温度である。
融点以上に加熱後、結晶化温度−30℃以下の雰囲気で急
冷して得たLLDPE粒子を予備発泡させる際に用いられる
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、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、シクロ
ブタン、シクロペンタン等の環式脂肪族炭化水素類、ト
リクロロフロロメタン、ジクロロフロロメタン、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のハロゲン化炭化水素類
等が挙げられる。発泡剤の添加量は発泡剤の種類、所望
する発泡倍率の程度等によっても異なるが通常樹脂100
重量部当り5〜40重量部である。樹脂粒子と上記発泡剤
とを分散させる分散媒としては水、エチレングリコー
ル、グリセリン、メタノール、エタノール等が挙げられ
るが通常は水が用いられる。また分散せしめた樹脂粒子
を加熱した際の粒子相互の融着を防止するために分散剤
を用いることができる。分散剤としては例えば酸化アル
ミニウム、酸化チタン、塩基性炭酸マグネシウム、塩基
性炭酸亜鉛、リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウ
ム等の無機微粉末やポリビニルアルコール、メチルセル
ロース等の水溶性高分子を用いることができる。分散剤
は樹脂100重量部当り0.01〜10重量部用いることが好ま
しい。尚、発泡に用いるLLDPE粒子は0.1mg以上のものが
予備発泡が容易であり、20mg以下のものを用いると得ら
れた予備発泡粒子を型内に充填しやすく好ましい。
樹脂粒子と発泡剤を分散媒に分散させた後、樹脂の融点
−20℃以上、融点−10℃未満の温度、特に好ましくは融
点−18℃〜融点−12℃の温度に加熱して樹脂に発泡剤を
含浸させ、次いで当該温度範囲内の温度において樹脂粒
子と分散媒とを容器内より低圧の雰囲気下に放出して樹
脂粒子を発泡させるが、樹脂粒子の放出までの間に樹脂
粒子を融解終了温度以上に昇温しないようにすることが
必要である。樹脂の融解終了温度以上に加熱した場合セ
ル強度のバラツキの大きい予備発泡粒子となり、また予
備発泡粒子を成型して得られる成型体は圧縮強度が小さ
い等の問題を生じ、しかも粒子の形状が悪くなるため型
内への充填率が低下し、型内への充填率を高くすること
が必要な無加圧成型(内圧付与の前処理を行なわない成
型)には不利である。樹脂粒子を放出する前の容器内圧
力は発泡剤の蒸気圧以上の圧力であり、容器内より低圧
の雰囲気とは通常大気圧下である。
以上のようにして見掛発泡倍率10〜40倍の予備発泡粒子
を得ることができる。また本発明方法により得られる予
備発泡粒子は気泡径が大きく、気泡数、発泡倍率が安定
しており、通常気泡数は300個/mm2以下であり、成型時
に収縮を生じ難い性質を有する。またこの予備発泡粒子
はDSC曲線に2つの吸熱ピークが現われ、かつ高温側の
吸熱ピークのエネルギーが5J/g以上である結晶構造を有
し、成型前に内圧付与の前処理を行なうことなく良好に
成型することができる。本発明方法により得られる予備
発泡粒子はDSC曲線に2つの吸熱ピークが現われる結晶
構造を有することによって収縮の少ない成型体を得るこ
とができるが、発泡前に結晶化温度−30℃以下で急冷し
たことによって気泡径の大きい安定したセル強度の予備
発泡粒子が安定して得られ、これにより成型時の収縮を
更に防止できる。
〔実施例〕
以下実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例1〜7、比較例1〜5 エチレンに1−ブテンを共重合させてなる密度0.923g/c
m3、MFR=1g/10分、融点125℃(融解終了温度130℃、結
晶化温度110℃)のLLDPE(エチレン成分7重量%)を押
出機内で240℃に加熱して溶解した後、押出機先端のダ
イより第1表に示す温度の冷却水中に押出して急冷して
得たストランドを、長さ(L)と直径(D)の比(L/
D)が1.2となるように切断し、1個当りの重量が約4mg
のペレットを得た。実施例1のペレットの示差走査熱量
測定によって得られたDSC曲線を第1図に破線で示す。
次に上記ペレット100重量部、水220重量部、分散剤とし
て微粒状の酸化アルミニウム0.3重量部を耐圧容器に配
合し、撹拌しながらジクロロフロロメタン27重量部(比
較例4は23重量部、比較例5は20重量部)を添加し、13
0℃以上に加熱することなく第1表に示す発泡温度ま
で、同表に示す昇温時間をかけて昇温した。この時の容
器内圧力は21kg/cm2(G)であった。次いで窒素ガスに
より容器内圧力を30kg/cm2(G)に高めながら容器の一
端を開放し、樹脂粒子と水とを大気圧下に放出して樹脂
粒子を発泡させた。得られた予備発泡粒子の性状を第1
表にDSC曲線を第1図に実線で示す。尚、比較例3は、
発泡温度に昇温するまでの過程で、一旦樹脂の融解終了
温度以上に加熱した。また予備発泡粒子の見掛発泡倍
率、気泡数等の性状は発泡初期、中間、後期の3点でサ
ンプリングした予備発泡粒子の測定値を最小値と最大値
を示す。この予備発泡粒子を室温で24時間養成後、内圧
付与の前処理を施すことなく300mm×300mm×60mmの金型
に充填し、固定側加熱を、1.0kg/cm2(G)の蒸気で移
動側加熱を1.2kg/cm2(G)の蒸気で、本加熱を1.4kg/c
m2(G)の蒸気で行なって粒子を加熱して成型した。冷
却後型から取出した成型体を80℃で24時間養成した。養
成後の成型体の性状を第2表に示す。また本加熱の蒸気
圧を1.2kg/cm2(G)〜1.6kg/cm2(G)の間で種々変え
て成型を行なって得た成型体の体積収縮率を第3表に示
す。
実施例8〜11、比較例6〜10 第4表に示すLLDPEを用い第5表に示す条件で実施例1
〜7に準じて発泡を行ない予備発泡粒子を得た。尚、比
較例8は発泡温度に昇温するまでの過程で、一旦樹脂の
融解終了温度以上に加熱した。得られた予備発泡粒子の
性状を第5表に示す。この予備発泡粒子を用い実施例1
〜7と同様にして成型した。得られた成型体の性状を第
6表に示す。また本加熱の蒸気圧を種々変えて成型を行
なって得た成型体の体積収縮率を第7表に示す。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば気泡径が大きく気泡
数、発泡倍率の安定したLLDPE予備発泡粒子が容易に得
られ、しかも本発明により得られる予備発泡粒子は無架
橋でありながら成型時の加熱温度範囲が広く、内圧付与
の前処理を行なわずとも優れた成型性を有し、収縮の少
ない優れた成型体を製造でき、内圧付与設備、内圧付与
工程にかかる経費の削減を図ることができる。また本発
明により得られるLLDPE予備発泡粒子は型内成型によっ
て収縮が少なく、吸水率の小さい低密度成型体を容易に
製造できる等の種々の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で発泡に用いたペレット及びそのペレ
ットを用いて得られた予備発泡粒子の示差走査熱量測定
によって得られたDSC曲線である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無架橋直鎖状低密度ポリエチレンを融点以
    上に加熱した後、結晶化温度−30℃以下の雰囲気におい
    て急冷して得た樹脂粒子を耐圧容器中で揮発性発泡剤と
    ともに分散媒に分散させ、樹脂粒子の融解終了温度以上
    に昇温することなく融点−20℃以上、融点−10℃未満の
    温度に加熱して樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、次いで当
    該温度範囲内の温度において樹脂粒子と分散媒とを容器
    内より低圧の雰囲気下に放出して樹脂粒子を発泡させる
    ことを特徴とする無架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備
    発泡粒子の製造方法。
JP18411487A 1987-07-23 1987-07-23 無架橋直鎖状低密度ポリエチレン予備発泡粒子の製造方法 Expired - Lifetime JPH0781028B2 (ja)

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