JPH10235670A - ポリオレフィン樹脂連続気泡発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通水性、通気性、吸音性、緩衝性などの特性
に優れ、車両、家電、土木建築、日用雑貨などの分野に
活用し得るポリオレフィン樹脂連続気泡発泡体の製造方
法を提供する。 【解決手段】 （１）含水無機フィラー及び化学発泡剤
を含有するポリオレフィン樹脂混合物に架橋構造を導入
した後、あるいは架橋構造を導入すると同時に加熱発泡
させて独立気泡発泡体を得る工程、及び（２）得られた
独立気泡発泡体にマイクロ波を照射して気泡連通化させ
る工程とからなる方法によりポリオレフィン樹脂連続気
泡発泡体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通水性、通気性、
吸音性、緩衝性などの特性に優れ、車両、家電、土木建
築、日用雑貨などの分野に活用し得るポリオレフィン樹
脂連続気泡発泡体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】気泡の連通化した発泡体はその通気性、
通水性といった特徴から、独立気泡発泡体の使用できな
いフィルター、たわし類などの用途に幅広く使用されて
いる。また、気泡を隔てる気泡壁が開放セル構造を形成
するため、連続気泡発泡体独自の柔軟性、緩衝性が得ら
れ、緩衝材用途としての有用性も高い。ところで、ポリ
オレフィン樹脂は溶融時の粘弾性に乏しいため、高発泡
体を得ようとする場合には、一般に架橋反応により分子
中に網目構造を導入し、粘弾性を発泡に適する範囲に制
御する必要がある。しかし、このような方法においても
発泡工程において気泡を連通化させながら高発泡化させ
ることは困難であると言わざるを得ない。なぜなら、架
橋ポリオレフィン樹脂はゴム的性質が非常に強く、発泡
工程すなわち気泡の成長過程において破泡したならば、
すぐさま収縮してしまうからである。

【０００３】そこで、上記ポリオレフィン樹脂連続気泡
発泡体を得る方法として例えば特開平５−３８７７６号
公報、あるいは特開平５−３３８０５４号公報のような
方法が提案されている。これら方法によれば、まず独立
気泡発泡体あるいは気泡を一部連通化させた発泡体を成
形し、次のステップにおいて得られた発泡体に機械的変
形を加えて連続気泡発泡体を得ようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述する従来の方法に
よれば、気泡のすべて、あるいは大部分が連通化されて
いない発泡体を機械的変形により連通化させるため、薄
膜状態に制御され、容易に破れやすい気泡壁を有する発
泡体の成形が必要となる。従って、発泡成形工程におい
て架橋度、架橋のタイミング、発泡圧力などが厳密にコ
ントロールされなければならず、これら発泡体の成形が
複雑な工程となり生産効率の低下を招くばかりか、成形
体の品質バラツキが生じやすいといった問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】マイクロ波による加熱
は、熱伝導率の低い物体を内部まで急速に加熱すること
ができるため、家庭用電子レンジへの応用をはじめ、食
品の乾燥、殺菌、木材加工等さまざまな分野に利用され
ている。

【０００６】本発明者はこのような背景の下、含水無機
フィラーを含む発泡体にマイクロ波を照射することによ
り気泡が連通化することを見い出し、本発明を完成する
に至った。

【０００７】すなわち、本発明は（１）含水無機フィラ
ー及び化学発泡剤を含有するポリオレフィン樹脂混合物
に架橋構造を導入した後、または導入すると同時に、加
熱発泡させて独立気泡発泡体を得る工程、及び（２）得
られた独立発泡体にマイクロ波を照射して気泡連通化さ
せる工程とからなることを特徴とするポリオレフィン樹
脂連続気泡発泡体の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明において用いられるポリオレフィン
樹脂として、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
ロック共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合
体、低密度ポリエチレン、中・高密度ポリエチレン、ポ
リブテン、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、あるいはこれら重合体に混合
可能なゴム又は熱可塑性エラストマーを混入した混合物
を挙げることができる。上記α−オレフィンとしては１
−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−
１−ペンテン、１−オクテン等があり、また上記混合可
能なゴムとしては天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリ
イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、
ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレ
ン共重合体ゴム等が挙げられ、さらに上記熱可塑性エラ
ストマーとしては一般に市販されるものが使用でき、特
にスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系
熱可塑性エラストマーが好ましく用いられる。

【００１０】また、本発明に用いられる化学発泡剤とは
加熱によって分解し得る公知の化学発泡剤、例えばアゾ
ジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレ
ンテトラミン、４，４’−オキシスビス（ベンゼンスル
ホニルヒドラジド）、炭酸水素ナトリウムなどを挙げる
ことができる。

【００１１】また、本発明における製造方法において
は、上記化学発泡剤の分解により発生するガス圧に耐
え、気泡が安定成長し得る粘弾性を樹脂に付与するた
め、前記ポリオレフィン樹脂に架橋構造を導入する。こ
のような架橋方法としては従来公知の方法が好ましく利
用でき、例えば化学架橋剤を用いた架橋反応を樹脂中に
て行わせる方法を挙げることができる。このような化学
架橋剤としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、
２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ
ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチル
パーオキシヘキシン−３、ジクミルパーオキサイド、ｔ
−ブチルヒドロキシパーオキサイドなどの有機過酸化
物、あるいは１，９−ノナンビススルフォンアザイド等
のアジド化合物、またはビニルトリエトキシシラン等の
シラン化合物等を挙げることができる。また、架橋を促
進させる架橋助剤として、例えばトリアリルシアヌレー
ト、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、１，２−ポリブタジエン、ジ
ビニルベンゼン等を併用することもできる。

【００１２】上記化学架橋剤を用いる方法以外に、α
線、β線、γ線、中性子線、電子線、Ｘ線等の電離性放
射線をポリオレフィン樹脂に照射して架橋を行わせる方
法も使用することができ、この場合上記架橋を促進させ
る架橋助剤を併用することが好ましい。

【００１３】本発明における含水無機フィラーは、配位
水、構造水、層間水、フッ石水、オキソニウムイオン結
晶水、三次元骨格結晶水等を含む無機フィラーであり、
これら無機フィラーの例としてゼオライト、硫酸亜鉛、
アルミナホワイト、硫酸アルミニウム、ケイ酸アルミニ
ウム、アンモニウムミョウバン、塩化第一鉄、四ホウ酸
ナトリウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、
炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、オキシ塩化ジル
コニウム、ハイドロタルサイト、シリカ等を挙げること
ができるが、発泡成形加工後における水分残留量、ポリ
オレフィン樹脂との混練時における分散性などを考慮す
るとゼオライトが最も好ましい。

【００１４】また、熱可塑性樹脂に加えられる含水無機
フィラーの充填量はマイクロ波発振機の出力値、独立気
泡発泡体の発泡倍率、原料樹脂などに従って適時選択さ
れるべきものであるが、通常ポリオレフィン樹脂１００
重量部当たり１〜１００重量部の範囲にあり、特に好ま
しくは５重量部〜５０重量部の範囲である。充填量が１
重量部未満の場合にはマイクロ波照射による水蒸気発生
量が不十分となり、気泡の連通化が充分に達成されず、
１００重量部以上の場合には過剰な水蒸気が発生して気
泡構造が著しく破壊されるか、あるいは発泡体の変形及
び表面荒れといった問題が生じる。

【００１５】また、本発明の目的を損なわない範囲にお
いて、上記ポリオレフィン樹脂にはフィラーを混合させ
ることができ、そのフィラーとしては、タルク、カーボ
ンブラック、金属粉、ガラス繊維、カーボン繊維、炭酸
カルシウム、三酸化アンチモン、ほう酸亜鉛、臭素化合
物、セラミック粉等が挙げられる。

【００１６】次に、本発明におけるポリオレフィン樹脂
連続気泡発泡体の成形方法について説明する。

【００１７】まず、マイクロ波照射に供する含水無機フ
ィラーの充填されたポリオレフィン樹脂独立気泡発泡体
の製造方法について説明する。これら発泡体の製造方法
としては特に限定されるものでなく、製品形態、用途等
に応じて従来公知の次のような方法が利用できる。

【００１８】（１）ポリオレフィン樹脂、発泡剤、含水
無機フィラー、及び化学架橋剤を押出機により溶融混練
して未発泡シートとして押出した後、該シートを加熱し
て架橋剤を分解させて樹脂中に架橋構造を導入させ、再
び該架橋シートを加熱することによって発泡剤を分解さ
せて発泡させる方法。

【００１９】（２）ポリオレフィン樹脂、発泡剤、架橋
助剤を押出機により溶融混練して未発泡シートとして押
出した後、該シートに電離性放射線を照射して樹脂中に
架橋構造を導入させ、該架橋シートを加熱することによ
って発泡剤を分解させて発泡させる方法。

【００２０】（３）対向する型開き可能な成形型内にお
いて加圧密封された状態にあり、化学発泡剤、含水無機
フィラー、化学架橋剤を含むシート状ポリオレフィン樹
脂を加熱により架橋させるとともに発泡剤の分解により
樹脂中に発泡ガスを発生させた後、成形型内の容積増加
によって減圧して発泡させる方法。

【００２１】（４）対向する型開き可能な成形型内にお
いて加圧密封された状態にあり、化学発泡剤、含水無機
フィラー、化学架橋剤を含むシート状ポリオレフィン樹
脂を加熱により架橋させるとともに一部発泡剤の分解に
より発泡させて得られる低発泡体を成形型内から取り出
した後、該低発泡体を常圧下において再び加熱すること
によって残留する発泡剤を分解させて発泡させる方法。

【００２２】以上のようにして得られる含水無機フィラ
ーを含有するポリオレフィン樹脂独立気泡発泡体は、マ
イクロ波の照射を受けることにより気泡の連通化した連
続気泡発泡体となるのである。本発明においてマイクロ
波を照射するために用いられるマイクロ波発振機は、電
子管にマグネトロンを使用し、マイクロ波を発生し得る
装置であれば特に限定されるものでなく、製品形態、用
途等によって好ましく選択される。また、マイクロ波周
波数は一般に使用される２４５０ＭＨｚをはじめ、９１
５ＭＨｚ、５８００ＭＨｚ、２２１２５ＭＨｚ等の周波
数も用いることができる。

【００２３】上記マイクロ波の照射方法としては、連続
方式、あるいはバッチ方式のいずれをも採用することで
きる。連続方式としては例えばエンドレスベルトが具備
されたベルトコンベア上に前記ポリオレフィン樹脂独立
気泡発泡体を設置し、固定化されたマイクロ波発振機に
より照射する方法があり、バッチ方式としては電波シー
ルされた容器内にポリオレフィン樹脂独立気泡発泡体を
設置してマイクロ波照射を行う方法などが使用できる。
また、上記バッチ方式においてはコンプレッサ等により
内部が減圧できるように工夫された容器を使用し、マイ
クロ波と減圧により水を効率良く水蒸気化させる方法も
好ましく用いることができる。

【００２４】本発明におけるポリオレフィン樹脂連続気
泡発泡体の製造方法において、上述するようなマイクロ
波の照射に先だち、前記ポリオレフィン樹脂独立気泡発
泡体を予備加熱することも気泡壁をあらかじめ軟質化さ
せて破泡し易くさせる点から好ましい。このような予備
加熱方法としては従来公知、任意の方法が用いることが
でき、例えば熱風吹き付け、赤外線照射、加熱媒体中へ
の浸漬などが挙げられる。

【００２５】（作用）前記ポリオレフィン樹脂独立気泡
発泡体はマイクロ波の照射により、該発泡体中の気泡が
連通化される。このような気泡の連通化が起こるのは発
泡体に混入された含水無機フィラー中の水がマイクロ波
加熱されて気泡壁を軟化させるとともに、気化に伴う蒸
気圧により気泡が破泡させられるからである。水がマイ
クロ波により加熱される原理は既に公知なものとして広
く工業的に利用されている理由に基づくものである。つ
まり、マイクロ波の照射により誘電体内の分子や極性基
等が振動、回転を起こす結果、摩擦熱が発生し、物質の
温度が上昇するのである。ところで、マイクロ波加熱に
よる発熱量は下式により定義され、発熱量（Ｑ（Ｗ））
は物質の誘電正接（ｔａｎδ）に比例するので、この値
の大きい水は極めて効率よく加熱される。

【００２６】Ｑ＝ＫｆＥ²εｔａｎδ （Ｋ：定数、ｆ：周波数（Ｈｚ）、Ｅ：印加電圧
（Ｖ）、ε：誘電率（Ｆｍ^-1）、ｔａｎδ：誘電正接） 一方、分子内に極性基を全く含まないか、あるいはほと
んど含まないポリオレフィン樹脂は上記誘電正接が小さ
く、マイクロ波照射によって全くあるいはほとんど加熱
されないのである。従って、ポリオレフィン樹脂独立気
泡発泡体自体はマイクロ波の照射によって軟化、あるい
は溶融させられることはなく、混入された含水無機フィ
ラー中に含まれる水のみが選択的に加熱されるのであ
る。

【００２７】また、上述するように水のマイクロ波によ
る加熱効率は非常に高いことから、水の加熱に要する時
間は非常に短くて済み、従って本発明における気泡の連
通化処理は効率よく行えるのである。

【００２８】

【実施例】以下、実施例及び比較例によって本発明を更
に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではない。

【００２９】実施例１ エチレン−酢酸ビニル共重合体（東ソー株式会社製、商
品名ウルトラセン５４０）１００重量部に対して、発泡
剤としてアゾジカルボンアミド（永和化成工業株式会社
製：ビニホールＡＣ^#１Ｃ）１５重量部、化学架橋剤と
してジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製：パ
ークミルＤ）０．９重量部、含水無機フィラーとしてゼ
オライト（東ソー株式会社製：ＧＳＬ−１０００）３０
重量部とからなる混合物を調整した。該混合物を５０ｍ
ｍφ押出機により溶融混練するとともに、Ｔダイを通し
て未発泡シートとして押し出した。

【００３０】次いで、上記未発泡シートを１６０℃に保
持された圧縮成形機のプレス板に設置された金型内に充
填し、プレス板の型締めにより圧縮するとともに加熱保
持して化学架橋剤及び発泡剤を分解させた。そして、１
５分間加熱圧縮保持させた後上記プレス板の型開きによ
り減圧して発泡させ、発泡倍率２０倍の独立気泡発泡体
を得た。

【００３１】続いて、得られた上記独立気泡発泡体を市
販の電子レンジ内に設置し、マイクロ波（周波数２４５
０ＭＨｚ）を３分間照射した後、２０℃に冷却された一
対のプレス板間にて冷却して固定化させた。そして、マ
イクロ波照射後の発泡体の連続気泡率を調べるため、発
泡体の外表面をスライスして発泡体のすべての表面に気
泡が現れるようにした試験片を作成し、エアピクノメー
タ法（ＡＳＴＭ Ｄ２８５６）により、連続気泡率の測
定を行った。その結果を表１に示す。

【００３２】実施例２ 含水無機フィラーとしてゼオライト（東ソー株式会社
製：ＧＳＬ−１００）を１５重量部添加したこと以外は
実施例１と同様にしてシート成形及び発泡成形を行い、
発泡倍率２０倍の独立気泡発泡体を得た。

【００３３】次いで、得られた上記独立気泡発泡体を熱
風式オーブン内にて８５℃に加熱して軟化させた後、即
座に電子レンジ内に移し、マイクロ波を２分間照射して
固定化させた。マイクロ波照射後の発泡体の連続気泡率
を実施例１と同様にして測定した結果について表１に示
す。

【００３４】実施例３ 低密度ポリエチレン（東ソー株式会社製：ペトロセン１
７０）１００重量部に対して、発泡剤としてアゾジカル
ボンアミド（三協化成株式会社製：セルマイクＣＡＰ）
１５重量部、架橋助剤としてトリメチロールプロパント
リメタクリレート１．５重量部、含水無機フィラーとし
てゼオライト（東ソー株式会社製：ＧＳＬ−１０００）
３０重量部とからなる混合物を調整した。そして該混合
物をロール成形法により溶融混練して未発泡シートを得
た。

【００３５】次いで、上記未発泡シートに４．５Ｍｒａ
ｄの電離性放射線を照射して架橋反応を行わせた後、該
架橋シートを熱風式オーブン内にて１６０℃に加熱して
発泡させ、発泡倍率２５倍の独立気泡発泡体を得た。

【００３６】続いて、得られた上記独立気泡発泡体に実
施例１と同様の条件にてマイクロ波（周波数２４５０Ｍ
Ｈｚ）を照射し、該マイクロ波照射後の発泡体の連続気
泡率の測定を行った。その結果を表１に示す。

【００３７】比較例１ 実施例１と同様の方法にして独立気泡発泡体を得た後、
マイクロ波照射を行わなわずに連続気泡率の測定を行っ
た。その結果を表１に示す。

【００３８】比較例２ 実施例１において含水無機フィラーを混合させずに発泡
成形及びマイクロ波の照射を実施例１と同様にして行
い、連続気泡率の測定を行った。その結果を表１に示
す。

【００３９】比較例３ 実施例１において含水無機フィラーを１１０重量部混合
させて発泡成形及びマイクロ波の照射を実施例１と同様
にして行った。その結果、マイクロ波の照射後発泡体が
収縮し、気泡どうしが融着してしまい、発泡倍率の低下
及び成形体の外観悪化が観察された。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明におけるポリオレフィン樹脂連続
気泡発泡体の製造方法において、ポリオレフィン独立気
泡発泡体にマイクロ波を照射して気泡の連通化を行わせ
ることにより、下記の効果が得られる。

【００４２】（１）含水無機フィラー内の水の加熱が短
時間で行われることにより、気泡連通化工程の時間短縮
ができる。

【００４３】（２）マイクロ波が発泡体内部に透過する
ため、複雑な形状の発泡体であっても均等に連通化させ
ることができる。

【００４４】（３）マイクロ波を部分的に遮蔽すること
により、発泡体内の連続気泡箇所を部分的に限定するこ
とができる。

【００４５】（４）連通化装置の省スペース化が図れ
る。

【００４６】（５）周囲の空気や装置自体をあまり熱せ
ず、作業環境を良好に維持できる。

【００４７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:04 105:16 Ｃ０８Ｌ 23:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（１）含水無機フィラー及び化学発泡剤を
   含有するポリオレフィン樹脂混合物に架橋構造を導入し
   た後、加熱発泡させて独立気泡発泡体を得る工程、及び
   （２）得られた独立気泡発泡体にマイクロ波を照射して
   気泡連通化させる工程とからなることを特徴とするポリ
   オレフィン樹脂連続気泡発泡体の製造方法。
2. 【請求項２】（１）含水無機フィラー及び化学発泡剤を
   含有するポリオレフィン樹脂混合物に架橋構造を導入す
   ると同時に加熱発泡させて独立気泡発泡体を得る工程、
   及び（２）得られた独立気泡発泡体にマイクロ波を照射
   して気泡連通化させる工程とからなることを特徴とする
   ポリオレフィン樹脂連続気泡発泡体の製造方法。