JPH09302131A - 変性ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡粒子およびその製法 - Google Patents

変性ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡粒子およびその製法

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JPH09302131A
JPH09302131A JP11369696A JP11369696A JPH09302131A JP H09302131 A JPH09302131 A JP H09302131A JP 11369696 A JP11369696 A JP 11369696A JP 11369696 A JP11369696 A JP 11369696A JP H09302131 A JPH09302131 A JP H09302131A
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JP
Japan
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polypropylene resin
resin composition
modified polypropylene
weight
radical generator
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JP11369696A
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English (en)
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Haruo Tomita
春生 冨田
Tetsuo Okura
徹雄 大倉
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低密度であり、独立気泡率が高く、外観美麗
な、耐熱性に優れた発泡粒子を提供する。 【解決手段】 (a)ポリプロピレン系樹脂と芳香族ビ
ニル単量体および/またはイソプレン単量体とラジカル
発生剤とを、該ポリプロピレン系樹脂が溶融しえ、かつ
該ラジカル発生剤が分解しうる温度のもとで溶融混練し
て、溶融状態で測定した伸長粘度が、歪み量が増加する
に従い急激に上昇する特性を有する変性ポリプロピレン
系樹脂組成物をえ、(b)前記変性ポリプロピレン系樹
脂組成物を溶融状態にし、(c)前記変性ポリプロピレ
ン系樹脂組成物に加圧下で揮発性発泡剤を溶解させ、
(d)揮発性発泡剤が溶解した前記変性ポリプロピレン
系樹脂組成物をオリフィスを有するダイスを通して低圧
下に押し出し、(e)ダイスから吐出した前記変性ポリ
プロピレン系樹脂組成物を発泡前または発泡後に細断す
る変性ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡粒子の
製法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、変性ポリプロピレ
ン系樹脂組成物からなる発泡粒子およびその製法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂からなる発泡体は、一般
に、軽量で断熱性や外部からの応力の緩衝性が良好であ
ることから、断熱材、緩衝材、芯材、食品容器などとし
て、幅広く利用されている。なかでも、ポリプロピレン
系樹脂からなる発泡体は、耐薬品性、耐衝撃性および耐
熱性が良好であるため、緩衝材としてとくに好適に利用
されている。
【0003】しかしながら、ポリプロピレン系樹脂は、
結晶性樹脂であるために、溶融時の粘度および抗張力が
低く、この樹脂を発泡させるばあい、発泡時に気泡壁の
強度が充分に保持されない。また、この樹脂はガスバリ
ア性が低いので、この樹脂を発泡させるときに、発泡剤
から発生する気体が気泡より外部へ散逸されやすい。そ
のため、ポリプロピレン系樹脂を発泡させることによ
り、外観の優れた、独立気泡率が高く、低密度の発泡体
をうることが困難であった。
【0004】このような問題点を解決するために従来よ
りいくつかの方法が提案されており、その1つとしてポ
リプロピレン系樹脂ビーズを水性溶媒に懸濁させた状態
のもと、半溶融状態に維持し、発泡剤を含浸せしめ、こ
れを低圧領域に急激に放出して発泡粒子にする方法があ
げられる。このようにしてえられた発泡粒子を成形枠内
に充填し、高圧のスチームなどで処理し、粒子界面を融
着せしめることにより、発泡成形品をうることができ
る。このような方法によれば、発泡過程において、ポリ
プロピレン系樹脂の結晶が部分的に溶融せずに保持され
るので、好適に発泡させるために必要な溶融粘度が維持
される。
【0005】このような方法は、工業的に実施されてい
るが、前述のように発泡粒子を水性懸濁液中で製造する
ので、前記ポリプロピレン系樹脂ビーズのビーズ間の融
着を防止するためにリン酸カルシウムなどの分散剤を使
用する必要があり、さらには発泡粒子を洗浄したり乾燥
する工程も必要となるため非常に工程が複雑となり経済
的に不利なものとならざるをえない。
【0006】このような問題点を解決する方法として、
ポリプロピレン系樹脂を押し出し機を用いて溶融させ、
揮発性発泡剤を圧入せしめ、円柱状のオリフィスを有す
るダイスを通して押し出し発泡させ、これを細断するこ
とにより発泡粒子をえる方法があげられる。
【0007】しかしながら、このような方法によれば、
前記ポリプロピレン系樹脂を完全に溶融した状態にする
必要があり、そのような状態で前記ポリプロピレン系樹
脂を発泡させるばあい、前述のように破泡が生じやす
い。そのために、一般に、このような方法で発泡状態の
良好な発泡粒子をうることは困難である。
【0008】このように、ポリプロピレン系樹脂の発泡
性を充分に改良し、その樹脂を用いて発泡倍率が高く、
独立気泡率が高く、密度が低い発泡体を製造する方法が
見出されていないのが現状であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発泡
性の改良された変性ポリプロピレン系樹脂組成物からな
る耐熱性に優れ、発泡倍率が高く、独立気泡率が高く、
低密度であり、外観美麗な発泡体を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討を行なった結果、ポリプロピレン
系樹脂と芳香族ビニル単量体および/またはイソプレン
単量体とラジカル発生剤とを、該ポリプロピレン系樹脂
が溶融しえ、かつ該ラジカル発生剤が分解しうる温度の
もとで、混練することによりえた、溶融状態で測定した
伸長粘度が、歪み量が増加するに従い急激に上昇する特
性を有する変性ポリプロピレン系樹脂組成物の発泡性
が、溶融混練する前のポリプロピレン系樹脂(以下、
「原料ポリプロピレン系樹脂」という)の発泡性に対し
て著しく改良されており、かつ耐熱性に優れており、ま
た、この変性ポリプロピレン系樹脂組成物をオリフィス
を有するダイスを通して発泡させ、これが発泡する前ま
たは発泡した後に細断することにより、驚くべきこと
に、耐熱性に優れ、独立気泡率が高く、かつ低密度であ
り、外観美麗な発泡粒子がえられることを見出し本発明
を完成するに至った。
【0011】すなわち、本発明は、(a)原料ポリプロ
ピレン系樹脂と芳香族ビニル単量体および/またはイソ
プレン単量体とラジカル発生剤とを、該原料ポリプロピ
レン系樹脂が溶融しえ、かつ該ラジカル発生剤が分解し
うる温度のもとで溶融混練して、溶融状態で測定した伸
長粘度が、歪み量が増加するに従い急激に上昇する特性
を有する変性ポリプロピレン系樹脂組成物をえ、(b)
前記変性ポリプロピレン系樹脂組成物を溶融状態にし、
(c)前記変性ポリプロピレン系樹脂組成物に加圧下で
揮発性発泡剤を溶解させ、(d)揮発性発泡剤が溶解し
た前記変性ポリプロピレン系樹脂組成物をオリフィスを
有するダイスを通して低圧下に押し出し、(e)ダイス
から吐出した前記変性ポリプロピレン系樹脂組成物を発
泡前または発泡後に細断する変性ポリプロピレン系樹脂
組成物からなる発泡粒子の製法に関する。
【0012】前記芳香族ビニル単量体と前記イソプレン
単量体との合計量が、前記原料ポリプロピレン系樹脂1
00重量部に対して3〜15重量部であり、前記ラジカ
ル発生剤の量が前記原料ポリプロピレン系樹脂100重
量部に対して0.1〜2重量部であることが好ましい。
【0013】また、本発明は、前記原料ポリプロピレン
系樹脂がポリプロピレン単独重合体である変性ポリプロ
ピレン系樹脂組成物からなる発泡粒子の製法に関する。
【0014】また、本発明は、前記原料ポリプロピレン
系樹脂がエチレン成分を0.1〜4重量%含むエチレン
−プロピレン共重合体である変性ポリプロピレン系樹脂
組成物からなる発泡粒子の製法に関する。
【0015】また、本発明は、前記のいずれかの製法に
よりえられる変性ポリプロピレン系樹脂組成物からなる
発泡粒子に関する。
【0016】また、前記発泡粒子の平均気泡径が200
〜1000μmであり、密度が10〜100kg/m3
であることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明における変性ポリプロピレ
ン系樹脂組成物は、原料ポリプロピレン系樹脂と芳香族
ビニル単量体および/またはイソプレン単量体とラジカ
ル発生剤とを、該原料ポリプロピレン系樹脂が溶融し
え、かつ該ラジカル発生剤が分解しうる温度のもとで溶
融混練することによりえられるものであり、そして該変
性ポリプロピレン系樹脂組成物の溶融状態で測定した伸
長粘度が、歪み量が増加するに従い急激に上昇する特性
を有するものである。
【0018】本発明において、溶融状態で測定した伸長
粘度が、歪み量が増加するに従い急激に上昇する特性
(以下、「特定の伸長粘度特性」ということもある)に
ついて、つぎに説明する。
【0019】この特性を評価する方法としては、たとえ
ば、直径3mm程度のストランド状の樹脂組成物の成形
体をサンプルとし、このサンプルの両端をロータリーク
ランプではさみ、このサンプルが完全に溶融する温度
(たとえば、本発明における変性ポリプロピレン系樹脂
組成物のばあい、通常180℃程度)にこのサンプルの
温度を維持し、このサンプルを一定の歪み速度で伸長さ
せ、チャック間に生じる応力の測定を経時的に行ない、
応力とその時のサンプルの断面積との関係より、伸長粘
度を求める方法があげられる。
【0020】すなわち、伸長粘度は、つぎの式:
【0021】
【数1】
【0022】で表わされる。この伸長粘度を経時的にプ
ロットする。このとき、伸長粘度が、測定時間の経過に
従って(歪みが大きくなるに従って)、しだいに大きく
なり、ある測定時間のとき(ある歪みのとき)から、そ
れまでに比べ伸張粘度の増加率が急激に増大するもの
が、特定の伸長粘度特性を有するものであるといえる。
【0023】また、横軸に測定時間の対数をとり、縦軸
に伸長粘度の対数をとってえた測定時間と伸長粘度との
関係を表わす曲線において、該曲線の測定初期における
伸長粘度が測定時間の経過に従って比較的緩やかに上昇
している部分から引出した直線の傾きに対して、伸長粘
度が測定時間の経過に従って最も急激に上昇している部
分から引出した直線の傾きが2倍以上、なかんづく3倍
以上であることが好ましい。また、この値の上限は制限
されないが、通常、本発明の変性ポリプロピレン系樹脂
組成物の製法によれば、この値が20倍程度までの変性
ポリプロピレン系樹脂組成物が製造できる。
【0024】なお、前記の曲線から引出したそれぞれの
直線の傾きは、つぎの式: 直線の傾き=Δ(logη)/Δ(logt) により求める(ここで、ηは伸張粘度(ポイズ)、t
は測定時間(sec)を表わす)。
【0025】また、このような特定の伸長粘度特性を有
する変性ポリプロピレン系樹脂組成物は、通常、この伸
長粘度の測定において、測定時間の経過(歪み量の増
大)につれて、その伸長粘度が低くなる測定領域が存在
せず、測定試料が最終的に、あたかもゴムが切れるよう
に弾性的に破壊する。
【0026】これに対して、通常の直鎖状ポリプロピレ
ン系樹脂のばあい、一般に、測定時間の経過(歪み量の
増大)と共に伸長粘度が増大するものの、急激な伸長粘
度の増大はほとんど観察されない。また、多くのばあ
い、測定試料が破断する直前にその伸長粘度が低下する
現象がみられ、続いて塑性的に破断する。
【0027】図1に、後述する実施例1における変性ポ
リプロピレン系樹脂組成物の伸長粘度と測定時間との関
係を示す。この図は、変性ポリプロピレン系樹脂組成物
を直径3mm、長さ180mmの円柱形のロッドに成形
し、180℃のもと、歪み速度0.05/secで伸長
させたときの伸長粘度(対数)と測定時間(対数)との
関係を示すものである。
【0028】図1中の、伸長粘度と測定時間との関係を
示す曲線の測定初期の平坦部(伸長粘度が測定時間の経
過に従って、比較的緩やかに上昇している部分)から引
きだした直線の傾きと、この曲線において伸長粘度が測
定時間の経過に従って最も急激に上昇している部分から
引きだした直線の傾き(図中のカッコ内に、それぞれの
傾きの値を示す)との関係から、前記伸長粘度が、歪み
率が増加するに従い急激に上昇していることが判る。
【0029】このときの測定温度は、180℃に限定さ
れるものではなく、樹脂または樹脂組成物が実質的に溶
融する温度以上であり、樹脂または樹脂組成物が熱分解
を開始する温度未満である温度範囲から任意に選んでよ
く、通常160〜250℃の範囲で設定することが好ま
しい。また、歪み速度条件は、一般に0.01〜0.5
/secの範囲で設定することが好ましい。
【0030】前記特定の伸長粘度特性が、前記測定温度
の範囲内にあり、かつ前記歪み速度条件の範囲内にある
任意の1点の測定条件にて認められる樹脂または樹脂組
成物であれば、通常、これら測定温度および歪み速度条
件のすべての範囲内の測定条件での測定において、この
特定の伸長粘度特性が認められる。
【0031】このようにしてえられる変性ポリプロピレ
ン系樹脂組成物は、発泡時の気泡壁の強度が高いので、
発泡させるときに気泡壁が容易に破壊されない。
【0032】このような変性ポリプロピレン系樹脂組成
物を溶融状態にする。そして、その状態でこの変性ポリ
プロピレン系樹脂組成物に加圧下で揮発性発泡剤を溶解
する。ついで、揮発性発泡剤が溶解している加圧下にあ
る変性ポリプロピレン系樹脂組成物を、たとえば円柱状
のオリフィスを有するダイスを通して低圧下に押し出
す。このような低圧下への押し出しにより、変性ポリプ
ロピレン系樹脂組成物が発泡していくが、発泡前(「発
泡前」とは前記樹脂粒子をうるための発泡が完結する前
を含む概念である)の状態のときにこれを細断するか、
または発泡後の状態でこれを細断することにより変性ポ
リプロピレン系樹脂組成物からなる発泡粒子がえられ
る。
【0033】このようにして、独立気泡率が高く、低密
度であり、すぐれた外観を有し、好適な耐熱性を有し、
好適な機械特性を有する発泡粒子をうることができる。
【0034】本発明に用いうる原料ポリプロピレン系樹
脂としては、プロピレンの単独重合体、プロピレンとほ
かの単量体とのブロック共重合体またはプロピレンとほ
かの単量体とのランダム共重合体などの結晶性の重合体
があげられ、剛性が高く、安価であるという点からは前
記ポリプロピレン単独重合体が好ましく、剛性および耐
衝撃性がともに高いという点からは前記プロピレンとほ
かの単量体とのブロック共重合体が好ましい。原料ポリ
プロピレン系樹脂がプロピレンとほかの単量体とのブロ
ック共重合体またはプロピレンとほかの単量体とのラン
ダム共重合体であるばあい、ポリプロピレン系樹脂の特
徴である高結晶性、高い剛性および良好な耐薬品性を保
持する点から、含有されるプロピレン単量体成分が全体
の75重量%以上であることが好ましく、全体の90重
量%以上であることがさらに好ましい。
【0035】前記原料ポリプロピレン系樹脂において、
プロピレンと共重合しうるほかの単量体としては、エチ
レン、α−オレフィン、環状オレフィン、ジエン系単量
体およびビニル単量体よりなる単量体の群から選ばれた
1種または2種以上の単量体があげられる。なかでも、
この単量体としてはプロピレンと共重合しやすく、安価
である点から、エチレンまたはα−オレフィンが好まし
い。
【0036】前記のプロピレンと共重合しうるα−オレ
フィンの例としては、ブテン−1、イソブテン、ペンテ
ン−1、3−メチル−ブテン−1、ヘキセン−1、3−
メチル−ペンテン−1、4−メチル−ペンテン−1、
3,4−ジメチル−ブテン−1、ヘプテン−1、3−メ
チル−ヘキセン−1、オクテン−1、デセン−1などの
炭素数が4〜12のα−オレフィンがあげられる。ま
た、前記のプロピレンと共重合しうる環状オレフィンの
例としては、シクロペンテン、ノルボルネン、1,4,
5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,8,8a−
6−オクタヒドロナフタレンなどがあげられる。また、
前記のプロピレンと共重合しうるジエン系単量体の例と
しては、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリ
デン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、メチ
ル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オク
タジエンなどがあげられる。また、前記のプロピレンと
共重合しうるビニル単量体の例としては、塩化ビニル、
塩化ビニリデン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、無水マレ
イン酸などがあげられる。
【0037】これらの単量体のうち、エチレンまたはブ
テン−1が安価である点からさらに好ましい。
【0038】前記原料ポリプロピレン系樹脂の中で、と
くに好ましいものとしては、緩衝特性の点でプロピレン
の単独重合体およびプロピレン成分が96〜99.9重
量%でエチレン成分が0.1〜4重量%であるエチレン
−プロピレンランダム共重合体であるポリプロピレン系
樹脂があげられる。
【0039】また、前記原料ポリプロピレン系樹脂の溶
融粘度については、230℃で測定したときのメルトイ
ンデックスが0.1〜10g/分の範囲にあるものが好
ましい。
【0040】原料ポリプロピレン系樹脂には、必要に応
じて、ほかの樹脂またはゴムを本発明の効果を損なわな
い範囲内で添加してもよい。
【0041】原料ポリプロピレン系樹脂に対するこれら
ほかの樹脂またはゴムの添加量は、この樹脂の種類また
はゴムの種類により異なり、前記のように本発明の効果
を損なわない範囲であればよいが、通常原料ポリプロピ
レン系樹脂の重量の25重量%程度以下であることが好
ましい。
【0042】さらに、前記原料ポリプロピレン系樹脂に
は必要に応じて、酸化防止剤、金属不活性剤、燐系加工
安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、蛍光増白剤、金
属石鹸、制酸吸着剤などの安定剤または架橋剤、連鎖移
動剤、核剤、滑剤、可塑剤、充填材、強化材、顔料、染
料、難燃剤、帯電防止剤などの添加剤を本発明の効果を
損なわない範囲内で添加してもよい。
【0043】これら原料ポリプロピレン系樹脂(各種の
混練材を含むばあいもある)は粒子状のものであっても
ペレット状のものであってもよく、その大きさや形はと
くに制限されるものではない。
【0044】また、前記の混練材(ほかの樹脂、ゴム、
安定剤および/または添加剤)を用いるばあいは、この
混練材は予め原料ポリプロピレン系樹脂に添加されてい
るものであっても、この原料ポリプロピレン系樹脂を溶
融するときに添加されるものであってもよく、また変性
ポリプロピレン系樹脂組成物を製造したのちに適宜の方
法でこの変性ポリプロピレン系樹脂組成物に添加される
ものであってもよい。
【0045】本発明に用いうる前記芳香族ビニル単量体
としては、たとえばスチレン;o−メチルスチレン、m
−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルス
チレン、β−メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリ
メチルスチレンなどのメチルスチレン;α−クロロスチ
レン、β−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−
クロロスチレン、p−クロロスチレン、ジクロロスチレ
ン、トリクロロスチレンなどのクロロスチレン;o−ブ
ロモスチレン、m−ブロモスチレン、p−ブロモスチレ
ン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレンなどのブロ
モスチレン;o−フルオロスチレン、m−フルオロスチ
レン、p−フルオロスチレン、ジフルオロスチレン、ト
リフルオロスチレンなどのフルオロスチレン;o−ニト
ロスチレン、m−ニトロスチレン、p−ニトロスチレ
ン、ジニトロスチレン、トリニトロスチレンなどのニト
ロスチレン;o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシ
スチレン、p−ヒドロキシスチレン、ジヒドロキシスチ
レン、トリヒドロキシスチレンなどのビニルフェノー
ル;o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、p
−ジビニルベンゼンなどのジビニルベンゼン;o−ジイ
ソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼ
ン、p−ジイソプロペニルベンゼンなどのイソプロペニ
ルスチレンなどの1種または2種以上があげられる。こ
れらのうちスチレンまたはメチルスチレンが、本発明の
発泡体の独立気泡率および発泡倍率をとくに高くしうる
点から好ましい。
【0046】本発明における変性ポリプロピレン系樹脂
組成物は、(1)原料ポリプロピレン系樹脂と芳香族ビ
ニル単量体とラジカル発生剤とを特定の条件下で溶融混
練する方法、(2)原料ポリプロピレン系樹脂とイソプ
レン単量体とラジカル発生剤とを特定の条件下で溶融混
練する方法、または(3)原料ポリプロピレン系樹脂と
芳香族ビニル単量体とイソプレン単量体とラジカル発生
剤とを特定の条件下で溶融混練する方法のいずれかによ
りえられる。
【0047】前記(1)の方法のばあい、芳香族ビニル
単量体の使用量が、原料ポリプロピレン系樹脂100重
量部に対して3〜15重量部の範囲内にあることが好ま
しく、5〜10重量部の範囲内にあることがさらに好ま
しい。また、前記(2)の方法のばあい、イソプレン単
量体の使用量が、原料ポリプロピレン系樹脂100重量
部に対して、3〜15重量部の範囲内にあることが好ま
しく、5〜10重量部の範囲内にあることがさらに好ま
しい。また、前記(3)の方法のばあい、芳香族ビニル
単量体とイソプレン単量体との合計使用量が原料ポリプ
ロピレン系樹脂100重量部に対して3〜15重量部の
範囲内にあることが好ましく、5〜10重量部の範囲内
にあることがさらに好ましい。前記芳香族ビニル単量体
および/または前記イソプレン単量体の使用量が前記の
範囲内にあることにより、原料ポリプロピレン系樹脂の
発泡性を充分に改良し、かつ原料ポリプロピレン系樹脂
の有する良好な耐熱性、耐薬品性、機械特性などの特性
を損なわないという点で好ましい。
【0048】なお、前記(3)の方法のばあい、芳香族
ビニル単量体の使用量とイソプレン単量体の使用量との
比率(重量比)は、任意に選択することができる。
【0049】前記ラジカル発生剤としては、有機過酸化
物、アゾ化合物、無機過酸化物などがあげられる。ま
た、本発明の効果をさらに有効に発現させるためには、
なかでも有機過酸化物が好ましい。
【0050】前記有機過酸化物としては、たとえば、メ
チルエチルケトンパーオキサイド、メチルアセトアセテ
ートパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド;1,
1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリ
メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパー
オキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス
(t−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス
(t−ブチルパーオキシ)ブタンなどのパーオキシケタ
ール;パーメタンハイドロパーオキサイド、1,1,
3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、
ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメ
ンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイ
ド;ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,
5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、α,α´−
ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベン
ゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチ
ルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t
−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3などのジアルキルパ
ーオキサイド;ベンゾイルパーオキサイドなどのジアシ
ルパーオキサイド;ジ(3−メチル−3−メトキシブチ
ル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−メトキシブチ
ルパーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボ
ネート;t−ブチルパーオキシオクテート、t−ブチル
パーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシラウ
レート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチ
ルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピル
カーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾ
イルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセ
テート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−
ブチルパーオキシイソフタレートなどのパーオキシエス
テルなどの1種または2種以上があげられる。これらの
うち、とくに水素引き抜き能が高いものが好ましく、そ
のような有機過酸化物としては、たとえば1,1−ビス
(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)
シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチ
ルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス(t−ブチル
パーオキシ)ブタンなどのパーオキシケタール;ジクミ
ルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t
−ブチルパーオキシ)ヘキサン、α,α´−ビス(t−
ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、t−
ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキ
サイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパ
ーオキシ)ヘキシン−3などのジアルキルパーオキサイ
ド;ベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキ
サイド;t−ブチルパーオキシオクテート、t−ブチル
パーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシラウ
レート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチ
ルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピル
カーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾ
イルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセ
テート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−
ブチルパーオキシイソフタレートなどのパーオキシエス
テルなどの1種または2種以上があげられる。
【0051】前記ラジカル発生剤の使用量は、変性ポリ
プロピレン系樹脂組成物の溶融粘度が過度に低下せず、
かつ経済的であるという点から、原料ポリプロピレン系
樹脂100重量部に対して、0.1〜2重量部の範囲内
にあることが好ましく、0.2〜1重量部の範囲内にあ
ることがさらに好ましい。
【0052】前記ラジカル発生剤の使用量が、前記の範
囲より少ないばあい、改質効果を充分にえられない傾向
があり、一方前記の範囲より多いばあい、好適な形状や
外観を有する発泡粒子をえられない傾向がある。
【0053】本発明における変性ポリプロピレン系樹脂
組成物は、原料ポリプロピレン系樹脂と芳香族ビニル単
量体および/またはイソプレン単量体とラジカル発生剤
と、要すれば少量のこの芳香族ビニル単量体に共重合可
能なほかのビニル単量体とを溶融混練することにより製
造されてもよい。
【0054】このような、原料ポリプロピレン系樹脂、
芳香族ビニル単量体および/またはイソプレン単量体、
ラジカル発生剤ならびに必要に応じて添加されるそのほ
かの添加材料の混合方法および溶融混練方法はとくに制
限されるものではなく、たとえば、原料ポリプロピレン
系樹脂、芳香族ビニル単量体および/またはイソプレン
単量体、ラジカル発生剤ならびに必要に応じて添加され
るそのほかの添加材料を混合したのち溶融混練してもよ
いし、原料ポリプロピレン系樹脂を溶融混練したのち、
これに芳香族ビニル単量体および/またはイソプレン単
量体、ラジカル発生剤ならびに必要に応じて添加される
そのほかの添加材料を、同時にあるいは別々に、一括し
てあるいは分割して混合し、溶融混練してもよい。
【0055】本発明において、所望の特徴を有する変性
ポリプロピレン系樹脂組成物をうるためには、原料ポリ
プロピレン系樹脂が溶融しえ、ラジカル発生剤が分解す
るのに充分な温度条件のもとで、これらを溶融混練する
ことで反応させることが重要である。
【0056】本発明において、原料ポリプロピレン系樹
脂が溶融しうる温度とは、この樹脂の結晶部が溶融し、
流動性を示す温度範囲のことであり、具体的には、この
樹脂のDSCにより測定した融点以上の温度範囲をい
う。また、本発明において、ラジカル発生剤が分解しう
る温度とは、後述する反応時間内に実質的に大部分のラ
ジカル発生剤が分解する温度範囲をいう。通常、ラジカ
ル発生剤の1分間半減期温度をTとしたとき、T−20
℃からT+50℃の温度範囲において、このラジカル発
生剤が良好に分解する。通常、前記原料ポリプロピレン
系樹脂が溶解しえ、かつ前記ラジカル発生剤が分解しう
る温度は、170〜300℃の範囲内にある。したがっ
て、前記変性ポリプロピレン系樹脂組成物をうるための
前記溶融混練温度は170〜300℃の範囲内、さらに
は180〜250℃の範囲内にあることが好ましい。こ
のような条件下においては原料ポリプロピレン系樹脂が
充分に溶融しえ、かつ熱分解しにくい。また、前記反応
のための時間は、0.5〜60分間であることが好まし
く、1〜10分間であることがさらに好ましい。
【0057】前記の溶融混練の装置としては、ロール、
コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸
押出機、2軸押出機などの混練機、2軸表面更新機、2
軸多円板装置などの横型攪拌機またはダブルヘリカルリ
ボン攪拌機などの縦型攪拌機など高分子材料を適宜の温
度に加熱しえ、適宜の剪断応力を与えながら混練しうる
装置があげられる。これらのうち、とくに単軸または2
軸押出機が生産性の点および均一な変性が行なえるとい
う点から好ましい。また、各々の材料を充分に均一に混
合するために、前記溶融混練を複数回繰返してもよい。
【0058】前述のようにして、本発明における変性ポ
リプロピレン系樹脂組成物を製造することができる。
【0059】本発明における変性ポリプロピレン系樹脂
組成物は、原料ポリプロピレン系樹脂と芳香族ビニル単
量体および/またはイソプレン単量体とラジカル発生剤
とを、該原料ポリプロピレン系樹脂が溶融しえ、かつ該
ラジカル発生剤が分解しうる温度のもとで溶融混練する
ことによりえられるものであり、そして該変性ポリプロ
ピレン系樹脂組成物の溶融状態で測定した伸長粘度が、
歪み量が増加するに従い急激に上昇する特性を有するも
のである。
【0060】このような変性ポリプロピレン系樹脂組成
物を溶融状態にして、加圧下で該変性ポリプロピレン系
樹脂組成物に揮発性発泡剤を圧入したのち、ダイス(た
とえば、円柱状のオリフィスを有するダイス)を通して
低圧下に押し出して発泡前に細断するか、または低圧下
に押し出して発泡させたのちに細断することにより、本
発明の発泡粒子がえられる。前述のように発泡前に細断
する方法のばあい、揮発性発泡剤が圧入された樹脂組成
物を前記ダイスから吐出された直後に細断することによ
り、細断ののちこの樹脂組成物が発泡するので発泡粒子
をうることができる。
【0061】前記揮発性発泡剤としては、脂肪族炭化水
素、塩素化炭化水素、フッ素化塩素化炭化水素、フッ素
化炭化水素、脂肪族アルコール、エーテル、エステルな
どまたはこれらの混合物が使用可能である。なかでも、
たとえばプロパン、ブタン、ヘプタン、ヘキサン、シク
ロヘキサン、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロテト
ラフルオロエタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロ
ロジフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、ジクロ
ロフルオロメタン、クロロジフルオロエタン、テトラフ
ルオロエタンまたはこれらの混合物が好適に用いられ
る。また、本発明においては、揮発性発泡剤の使用が好
ましいが、そのほかに、炭酸ガス、チッ素、空気、アル
ゴンなどの無機ガスや水なども揮発性発泡剤に代わる発
泡剤として使用可能であり、またこれらを揮発性発泡剤
に混合して使用することも可能である。
【0062】前記揮発性発泡剤の使用量(圧入量)は所
望の発泡粒子の密度に応じて、変性ポリプロピレン系樹
脂組成物100重量部に対して、1〜50重量部の範囲
内で選択することができる。
【0063】また、必要に応じて、発泡体(または発泡
粒子)の製造において知られている各種の添加剤を併用
してもよい。そのような添加剤の例としては、たとえば
気泡径の微細化のために用いる気泡核形成剤、安定剤、
難燃剤などがあげられる。前記気泡核形成剤としては、
タルク、シリカ、炭酸水素ナトリウムまたはそれらとク
エン酸との混合物、アゾジカルボン酸アミドなどのアゾ
誘導体などがあげられる。また、発泡粒子の気泡径を適
宜の大きさにコントロールするために用いる重炭酸ソー
ダ−クエン酸、タルクなどの発泡核剤を併用してもよ
い。
【0064】前記揮発性発泡剤を、変性ポリプロピレン
系樹脂組成物に、樹脂組成物の溶融状態で加圧下で圧入
せしめる方法としては、各種の方法が採用できるが、押
出機を用いてこの変性ポリプロピレン系樹脂組成物を溶
融させ、押出機の途中から圧入する方法が好ましい。し
かるのちに、発泡に適した温度まで樹脂組成物の温度を
徐々に下げて、押出機の先端にとりつけたダイスを通し
て低圧領域に押し出すことが好ましい。本発明において
は、変性ポリプロピレン系樹脂組成物を溶融せしめ、揮
発性発泡剤を圧入するために第一の押出機を用い、発泡
剤を含有せしめた変性ポリプロピレン系樹脂組成物を均
一混合しつつ徐々に温度を下げて発泡に適当な温度に制
御するために第二の押出機を用いるタンデム型の押出機
を使用してもよい。また、そのばあい、前記変性ポリプ
ロピレン系樹脂組成物をえる工程を、前記第一の押出機
で行なうことも可能であり、この方法を採用したばあ
い、発泡粒子を製造する工程を1つの連続した工程に統
合することが可能となり、製造コストの低減が図れるた
めとくに有利である。
【0065】前記発泡剤を導入する場所における樹脂組
成物の温度は、変性ポリプロピレン系樹脂組成物の融点
や溶融粘度にも依存するが、通常120℃〜250℃の
範囲内にある。また、押出機出口における樹脂組成物温
度は、通常100℃〜180℃の範囲内にある。
【0066】ダイスより押し出された発泡剤を含む変性
ポリプロピレン系樹脂組成物を発泡前または発泡後に細
断する方法としては、たとえばダイスから押し出された
発泡剤を含む変性ポリプロピレン系樹脂組成物のストラ
ンドを空気中で冷却しつつ回転刃により切断する方法
(発泡が開始してから、完了する前までに細断する方
法)、ストランドをダイスに近い場所で、冷却する前に
回転刃により切断したのち水中に導き冷却する方法(発
泡が実質的に開始する前に細断する方法)、ストランド
を溶融状態でダイス直後で水中で回転刃により切断する
方法(発泡後に細断する方法)などがあげられる。
【0067】前記のようにして細断された発泡粒子は、
球形、長球形または基底部の直径と高さがほぼ同程度で
ある円筒形の粒子となるように切断長を調節することが
好ましい。
【0068】本発明の発泡粒子は、発泡剤が空気と充分
に置換し、また気泡内部の圧力と外部の圧力とが平衡に
達するまで養生したのち成形することが好ましい。
【0069】このようにしてえた発泡粒子を、所望の寸
法を有する金型などの枠内に充填し適当な温度に加熱す
ることにより、均質な構造を有し、空隙がないかあった
としても極めて少なく、好適に融着しており、発泡セル
の独立起泡率が高い発泡成形体をえることができる。
【0070】また、本発明の発泡粒子の製法によれば、
通常、発泡粒子として良好な、平均気泡径が200〜1
000μmであり、密度が10〜100kg/m3の発
泡粒子が容易にえられる。
【0071】また、好適な耐熱性を有し、外力の緩衝性
がよく、そして好適な圧縮強度を有する発泡成形体をう
る点から、本発明の発泡粒子は、その独立気泡率が50
%以上であることが好ましく、70%以上であることが
さらに好ましい。
【0072】本発明の発泡粒子は、発泡成形体としたと
きの品質に優れることおよび製法が簡便であり、また低
コストであることから、ポリプロピレン系発泡成形体用
発泡粒子として極めて有用なものであり、包装材料、緩
衝材料、断熱材料などに広く用いることができる。
【0073】
【実施例】つぎに本発明を実施例に基づき詳細に説明す
るが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
い。
【0074】実施例1 プロピレン単独重合体(三井石油化学工業(株)製、ハ
イポールB200P、230℃でのメルトフローインデ
ックス0.5g/10分)100重量部とスチレンモノ
マー(和光純薬(株)製、特級)10重量部とラジカル
発生剤としてα,α´−ビス(t−ブチルパーオキシ−
m−イソプロピル)ベンゼン(日本油脂(株)製、パー
ブチルP、1分間半減期温度175℃)1重量部とを、
(株)日本製鋼所製、2軸押出機(LABOTEX)を
用いて溶融混練し、溶融押し出しすることにより、直径
4mmのロッド状の変性ポリプロピレン系樹脂組成物の
成形物をえた。このロッド状の変性ポリプロピレン系樹
脂組成物の成形物を3mmの厚さに細断することにより
変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペレットをえた。
【0075】前記2軸押出機は、同方向2軸タイプであ
り、シリンダーの孔径が32mmφであり、最大スクリ
ュー有効長(L/D)が25.5であった。この2軸押
出機のシリンダー部の設定温度を200℃とし、フィー
ド部の設定温度を160℃にして加熱し、スクリューの
回転速度は各軸とも100rpmに設定した。また、樹
脂組成物の吐出量は10kg/時間であった。
【0076】つぎに、変性ポリプロピレン系樹脂組成物
のペレットを直径3mmのオリフィスを設けたキャピロ
グラフに充填し、200℃で溶融させたのち、押し出し
て長さ180mm程度のストランド状のサンプルを作製
した。このサンプルを用いて、東洋精機(株)製のメル
テンレオメーターを用いて180℃、歪み速度0.05
/secで、溶融状態で測定した伸長粘度と測定時間
(歪み量)との関係を測定した。
【0077】このとき、伸長粘度の測定は、応力を、電
荷結合素子(CCD)で測定したサンプルの断面積で割
って求める。すなわち、伸長粘度はつぎの式:
【0078】
【数2】
【0079】で表わされる。
【0080】図1に変性ポリプロピレン系樹脂組成物の
溶融状態での伸長粘度と測定時間(歪み量)との関係を
示す。図1において、測定開始直後から約10秒間まで
は緩やかな傾きで伸長粘度が上昇しているが、それ以
降、急激に伸長粘度が上昇している。この急激に伸長粘
度が上昇している部分の傾き(伸長粘度が測定時間の経
過に従って、最も急激に上昇している部分から引き出し
た直線の傾き)の測定初期の曲線の平担部の傾き(伸長
粘度が測定時間の経過に従って、比較的緩やかに上昇し
ている部分から引き出した直線の傾き)に対する比率
(特定の伸長粘度の比)を求めた(以下の実施例および
比較例においても、変性ポリプロピレン系樹脂組成物
(またはポリプロピレン系樹脂)の溶融状態での伸長粘
度と測定時間(歪み量)との関係の測定方法は同様であ
る)。その結果、特定の伸長粘度の比は3.8であっ
た。
【0081】変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペレッ
ト100重量部および発泡核剤として重炭酸ナトリウム
−クエン酸(永和化成(株)製、セルボン)0.1重量
部をリボンブレンダーを用いて15分間混合した。この
混合物をタンデム型押出機(第1段押出機シリンダー径
が40mmφ、第2段押出機シリンダー径が50mm
φ)に供給し、第1段押出機内にて、シリンダー温度2
30℃で溶融したのち、発泡剤としてブタンガス(イソ
リッチのブタンガス;イソブタン/ノルマルブタンの混
合比が重量比で85/15)を変性ポリプロピレン系樹
脂組成物100重量部に対して12重量部圧入して混練
し、これを第2段押出機内で樹脂温度が155℃になる
ように順次冷却し、1mmφ×25mmのオリフィスを
16個有するダイス(オリフィスは下向きに付いてい
る)よりストランド状に押し出し、発泡前のストランド
を回転刃を有するカッターで細断して発泡粒子(細断後
に発泡する)をえた。
【0082】えられた発泡粒子は、ほぼ球状の形状を有
しており、直径が約3mmであった。
【0083】えられた発泡粒子の密度、セル径(平均気
泡径)および独立気泡率をつぎの方法により測定した。
【0084】発泡粒子の密度:重量と水没法により求め
た体積とから算出する。 セル径(平均気泡径):発泡粒子をカッターで切断し、
その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、
100個の気泡の直径を測定し、その平均値を求める。 独立気泡率:マルチピクノメータ(製品名、湯浅アイオ
ニクス(株)製)を用い、ASTM D−2 856に
準じて測定する。
【0085】その結果、密度が31kg/m3であり、
セル径(平均気泡径)が0.40mm、独立気泡率が9
0%であった。
【0086】実施例2〜10 実施例1の原料ポリプロピレン系樹脂(プロピレン単独
重合体)とスチレンモノマーとラジカル発生剤とを2軸
押出機に供給して変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペ
レットをえる代わりに、表1に記載の原料ポリプロピレ
ン系樹脂とスチレンモノマーおよび/またはイソプレン
モノマーとラジカル発生剤の表1に記載の量を2軸押出
機に供給し、2軸押出機のシリンダー温度を表1に記載
のとおりにしたほかは実施例1と同様にして変性ポリプ
ロピレン系樹脂組成物のペレットをえた。
【0087】この変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペ
レットの特定の伸長粘度の比を実施例1と同様にして測
定した。その結果を表1に示す。
【0088】この変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペ
レットを用い、タンデム型押出機の第1段押出機のシリ
ンダー温度を表1に記載のとおりにし、第2段押出機内
での樹脂組成物の冷却温度を表1に記載のとおりにした
ほかは実施例1と同様の方法で、実施例1と同様の直径
の発泡粒子をえた。
【0089】この発泡粒子の密度、セル径および独立気
泡率を実施例1と同様の方法で評価した。その結果を表
2に示す。
【0090】比較例1 プロピレン単独重合体(三井石油化学工業(株)製、ハ
イポールB200P、230℃で測定したメルトフロー
インデックス0.5g/10分)を変性させず、変性ポ
リプロピレン系樹脂組成物のペレットを用いる代わり
に、このプロピレン単独重合体の溶融状態での伸長粘度
と測定時間(歪み量)との関係を実施例1と同様にして
評価したところ、伸長粘度は歪み量の増加に従い穏やか
に上昇するが、立ち上がり(急激な増加)を示さなかっ
た。
【0091】変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペレッ
トを用いる代わりに、このプロピレン単独重合体のペレ
ットを用いたほかは実施例1と同様にして発泡粒子の作
製を試みた。このペレットはほとんど発泡せず、底面が
約1.1mmの円柱ペレットの状態に変形した。
【0092】比較例2 エチレン成分を3重量%含むエチレンランダムポリプロ
ピレン(三井石油化学工業(株)製、ハイポールB23
0、230℃で測定したメルトフローインデックス0.
5g/10分)を変性させず、変性ポリプロピレン系樹
脂組成物のペレットを用いる代わりに、このプロピレン
単独重合体の溶融状態での伸長粘度と測定時間(歪み
量)との関係を実施例1と同様にして評価したところ、
伸長粘度は歪み量の増加に従い穏やかに上昇するが、立
ち上がり(急激な増加)を示さなかった。
【0093】変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペレッ
トを用いる代わりに、このプロピレン単独重合体のペレ
ットを用いたほかは実施例1と同様にして発泡粒子の作
製を試みた。このペレットはほとんど発泡せず、底面の
約1.2mmの円柱ペレットの状態に変形した。
【0094】比較例3 スチレンモノマーの使用量を2重量部に代え、ラジカル
発生剤の使用量を0.5重量部に代えたほかは実施例1
と同様にして変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペレッ
トをえた。
【0095】この変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペ
レットの特定の伸長粘度の比を実施例1と同様の方法で
測定したところ、1.2であった。
【0096】この変性ポリプロピレン系樹脂組成物のペ
レットを用い、実施例1と同様の方法で発泡粒子を作製
した。えられた発泡粒子は、ほぼ円柱状の形状であり、
その底面の直径が約1.5mmであった。
【0097】また、この発泡粒子の密度、セル系および
独立気泡率を測定したところ、密度は450kg/m3
と高く、セル径は不均一であったので測定不可であり、
独立気泡率は10%と低い値であった。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
【発明の効果】原料ポリプロピレン系樹脂と芳香族ビニ
ル単量体および/またはイソプレン単量体とラジカル発
生剤とを溶融混練してえられる、溶融状態で測定した伸
長粘度が、歪み量が増加するに従い急激に上昇する特性
を有する変性ポリプロピレン系樹脂組成物を溶融状態に
して加圧下で揮発性発泡剤を圧入したのち、ダイスを通
して低圧下に押し出し、発泡前または発泡後に細断する
ことにより、低密度であり、独立気泡率が高く、外観美
麗な、耐熱性に優れた発泡粒子がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における変性ポリプロピレン系樹脂組
成物の溶融状態で測定した伸長粘度と測定時間(歪み
量)との関係を示すグラフである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ポリプロピレン系樹脂と芳香族ビ
    ニル単量体および/またはイソプレン単量体とラジカル
    発生剤とを、該ポリプロピレン系樹脂が溶融しえ、かつ
    該ラジカル発生剤が分解しうる温度のもとで溶融混練し
    て、溶融状態で測定した伸長粘度が、歪み量が増加する
    に従い急激に上昇する特性を有する変性ポリプロピレン
    系樹脂組成物をえ、(b)前記変性ポリプロピレン系樹
    脂組成物を溶融状態にし、(c)前記変性ポリプロピレ
    ン系樹脂組成物に加圧下で揮発性発泡剤を溶解させ、
    (d)揮発性発泡剤が溶解した前記変性ポリプロピレン
    系樹脂組成物をオリフィスを有するダイスを通して低圧
    下に押し出し、(e)ダイスから吐出した前記変性ポリ
    プロピレン系樹脂組成物を発泡前または発泡後に細断す
    る変性ポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡粒子の
    製法。
  2. 【請求項2】 前記芳香族ビニル単量体と前記イソプレ
    ン単量体との合計量が、前記ポリプロピレン系樹脂10
    0重量部に対して3〜15重量部であり、前記ラジカル
    発生剤の量が前記ポリプロピレン系樹脂100重量部に
    対して0.1〜2重量部である請求項1記載の製法。
  3. 【請求項3】 前記ポリプロピレン系樹脂がポリプロピ
    レン単独重合体である請求項1または2記載の製法。
  4. 【請求項4】 前記ポリプロピレン系樹脂がエチレン成
    分を0.1〜4重量%含むエチレン−プロピレン共重合
    体である請求項1または2記載の製法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の製
    法によりえられる変性ポリプロピレン系樹脂組成物から
    なる発泡粒子。
  6. 【請求項6】 平均気泡径が200〜1000μmであ
    り、密度が10〜100kg/m3である請求項5記載
    の発泡粒子。
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JP2008274024A (ja) * 2007-04-25 2008-11-13 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、及び型内発泡成形体
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