JPH1160867A - 発泡射出成形用塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の化学発泡剤、中空フィラー等の使用で
は困難であった、射出成形時に独立な発泡セルが均一に
形成され分散する、軽量化された射出成形用軟質塩化ビ
ニル系樹脂組成物の供給。 【解決手段】 軟質塩化ビニル系樹脂組成物に、熱膨張
性マイクロカプセルの未膨張品を配合し、これをマイク
ロカプセルの膨張開始温度以上で射出成形する。 【効果】 従来にない軽量化された（比重０．６６〜
０．８９）射出成形品が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来の化学発泡剤
の使用では不可能であった、微小な発泡セルが均一に分
散存在する、軽量化された発泡射出成形用軟質塩化ビニ
ル系樹脂組成物、これを用いた成形品、及びこれを用い
た射出成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩化ビニル樹脂（以下ＰＶＣと略す事が
ある）は、優れた物理的化学的性質をもち、かつ、他樹
脂に比べて安価な事から成形品の広い分野で利用されて
いる。しかしＰＶＣは比重（ｄ）１．４と大きく、これ
に可塑剤(d＝０．９〜１．２)を加えて作られた軟質Ｐ
ＶＣの比重も１．２〜１．４程度が一般的である。これ
は他の樹脂に対し、例えばポリプロピレン（ｄ＝０．
９）の３０〜６０％増、発泡ポリウレタン（ｄ＝０．５
〜０．７）の２００〜２５０％増となり、重いという欠
点があり、軽量化の試みが種々なされている。

【０００３】一般に軟質塩化ビニル樹脂には、化学発泡
剤を加え、成形時の熱により分解発生するガスにより成
形品内部に発泡セルを形成し軽量化する方法が取られ
る。

【０００４】また、アルミノシリケート系等の中空のマ
クロカプセルを軟質塩化ビニル樹脂に加えて軽量化する
方法も取られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】化学発泡剤を軟質ＰＶ
Ｃに配合し、これを成形することにより得られる成形品
は発泡倍率に制限があったり、わずかの条件の違いによ
り所期の発泡倍率が得られなかったりすることが有り、
また独立の発泡セルの他に相当割合で連続気泡を含むよ
うになる。また、成形品の部位により、発泡セルの不均
一が発生する。更に、射出成形においては、発泡剤の発
生するガスによる成形品のガス焼け、フラッシュ等、及
び金型の腐食等のトラブルが発生する事がある。更に化
学発泡剤の分解により生ずるガスにより、成形品自体が
劣化し易くなったりする等の問題点がある。

【０００６】また、一方、アルミノシリケート系等の中
空のマクロカプセルを添加したものは、均一な発泡セル
を有する成形品が得られるが、配合物をペレット化する
段階で、マイクロカプセルの破壊が起こり、所期の軽量
化が確保されなかったり、造粒機のスクリュー、シリン
ダーの摩耗を引き起こす事がある。また射出成形時にお
いては、射出圧力によるセルの破壊により所期の軽量化
が得られなかったり、成形機のシリンダー、スクリュー
の摩耗を引き起こす事がある。また、ペレットの段階か
ら材料の比重が軽く、梱包出荷時の容量が通常の材料と
比較して大きいという欠点を有する。本発明者らは、上
記組成物の欠点を克服すべく鋭意研究の結果、軟質ＰＶ
Ｃに熱膨張性マイクロカプセルを配合する事により、造
粒時の機器の摩耗が無く、従来と同等の比重値の成型用
材とする事が出来、これを射出成型する事で成形時の熱
により配合されたマイクロカプセルが膨張し、比重値が
軽く、従来に無い均一な発泡セルを有する成型品が得ら
れる事、また射出成形時のガスの発生によるトラブルや
機器の摩耗も無く、従来に無い均一な発泡セルを有する
射出成型品が得られる事を知り、本発明を完成させるに
至った。以上の説明から明らかなように本発明の目的
は、上述の従来技術の問題点が解消された、射出成型品
軟質塩化ビニル樹脂組成物を提供することである。ま
た、他の目的は本発明の組成物により射出成形された物
性の良好な成形品を提供することであった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記（１）な
いし（４）の構成を有する。

【０００８】（１） 平均重合度４００〜４０００の塩
化ビニル樹脂１００重量部、可塑剤２０〜２５０重量
部、その他の配合剤を配合した塩化ビニル系樹脂組成物
１００重量部に対して、充填剤としての熱膨張性マイク
ロカプセルを０．１〜７０重量％配合した事を特徴とす
る発泡射出成形用軟質塩化ビニル系樹脂組成物。

【０００９】（２） 請求項１の軟質塩化ビニル系樹脂
組成物を用いた成形品。

【００１０】（３） 請求項１の軟質塩化ビニル系樹脂
組成物を用いた射出成形品。

【００１１】（４） 熱膨張性マイクロカプセルが、塩
化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体からなる外殻
成分中に膨張剤としてのイソペンタンを内包してなる未
膨張品である請求項１に記載の組成物。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる塩化ビニル樹
脂組成物には平均重合度が４００〜４０００のＰＶＣが
用いられる。ＰＶＣが平均重合度＜４００の場合は、機
械的物性が劣り、平均重合度＞４０００の場合には加工
性（流動性）の低下が著しくなる割りには機械的物性の
向上が少なくいずれも実用的でない。ここで、ＰＶＣと
は塩化ビニル単独重合体のみならず、塩化ビニルを主体
とする（塩化ビニルを５０％以上含有する）他のビニル
モノマーとの共重合体をも意味する。塩化ビニルを主体
とする共重合体に使用し得る他のビニルモノマーとして
は、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、アクリル酸及びその
エステル、メタクリル酸及びそのエステル、アクリロニ
トリル、マレイン酸及びそのエステル、無水マレイン
酸、フマル酸及びそのエステル、エチレン、プロピレン
等のα−オレフィン、ビニルエーテル、ジアリルフタレ
ート、トリアリルシアヌレート等が例示される。更に、
このＰＶＣは、 塩化ビニルを主成分とする限りにおい
て上記単独重合体もしくは共重合体と他の樹脂との混合
物であっても良い。そのような他の樹脂としては、ポリ
塩化ビニリデン、エチレン・酢酸ビニル共重合体，ＮＢ
Ｒ、ＳＢＲ、ＡＢＳ、ＭＢＳ、塩素化ポリエチレン、ポ
リウレタン等比較的ＰＶＣと相溶性の良い樹脂が例示さ
れる。

【００１３】本発明に用いられる軽量塩化ビニル系樹脂
組成物には、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合
体を外殻成分とし、膨張剤（発泡剤）としてイソペンタ
ンを内包した熱膨張性マイクロカプセルの未膨張品が配
合される。

【００１４】熱膨張性マイクロカプセルの未膨張品は、
平均粒子径が微小であれば広い範囲から選ばれるが、通
常は３〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍのものが
良い。これが加熱により、その最大膨張温度で直径が４
倍、体積で６０倍、セル外殻厚みが０．１μｍに膨張す
る。平均粒子径が極端に小さい場合は、膨張率及び膨張
力が低くなる傾向があり、一方極端に大きいときは、得
られる成型物の表面性が悪くなる傾向がある。

【００１５】熱膨張性マイクロカプセルは、膨張開始温
度が１１５℃以上（好ましくは１２０℃以上）、最大膨
張温度が１５０℃以上（好ましくは１６０℃以上）であ
ることが望ましい。上限は膨張開始温度が２００℃程度
まで、最大膨張温度が２５０℃程度までである。膨張開
始温度、最大膨張温度が余りに低いときは、ＰＶＣとの
予備混練による造粒の過程、及び射出成型機に供給した
際の初期の混練でマイクロカプセルが膨張を開始し、こ
れが破壊されてしまい、成型品において所期の発泡が得
られ難い。また、膨張開始温度、最大膨張温度が余りに
高いときには、通常のＰＶＣの成型温度範囲（１６０〜
２００℃）においてマイクロカプセルの発泡が起こり難
く、目的とする発泡成型品が得られない。

【００１６】ここでいう膨張開始温度、最大膨張温度と
は、熱膨張性微小球を空気中で２０℃／ｍｉｎの条件で
昇温していった時にそれぞれ膨張が開始する温度、最大
膨張する時の温度を言う。尚、最大膨張後も膨張を続け
ると、熱膨張性微小球の潰壊が進み、全体として膨張率
が低下していく。

【００１７】熱膨張性マイクロカプセル自体は以前から
幾つかの用途に使用されているが、従来のマイクロカプ
セルは、膨張開始温度が８０℃程度から１１５℃未満と
比較的低く、最大膨張温度も１２０℃程度から１５０℃
未満と比較的低いものであった。このような従来の熱膨
張性マイクロカプセルは、ＰＶＣとの予備混練における
造粒の過程、及び射出成型機に供給した際の初期の混練
でマイクロカプセルが膨張を開始し、これが破壊されて
しまい、成型品において所期の発泡が得られず、射出成
型には使用出来なかった。

【００１８】このような熱膨張性マイクロカプセルは、
ＰＶＣ１００重量部に可塑剤を２０〜２５０重量部配合
したＰＶＣ組成物に対して、０．１〜７０重量％配合す
る事ができるが、直接射出成型機に供する場合は、０．
１〜２０重量％が好ましい。熱膨張性マイクロカプセル
の配合量が０．１重量％より少ないと、軽量化への寄与
が少なく、２０重量％を超えると射出成型品の外観が損
なわれる事があるので好ましくない。但し、製品外観が
重要視されないものであれば、２０重量％を超えて配合
されても問題は無い。

【００１９】また、熱膨張性マイクロカプセルが配合さ
れた材料を、熱膨張性マイクロカプセルを配合していな
い材料と任意の割合で混合し、射出成型機に供給し、成
型する事により、当初から熱膨張性マイクロカプセルを
配合した材料と同じ軽量化された成型品を得る事もでき
る。その場合、混合後の熱膨張性マイクロカプセルの配
合量は、上記と同様に成型品の外観が重要視される場合
は０．１重量％以上、２０重量％以下が好ましく、成型
品の外観が重要視されない場合は２０重量％を超えても
良い。

【００２０】本発明に用いられる塩化ビニル系組成物に
は、ＰＶＣ１００重量部に対して、２０〜２５０重量部
の可塑剤が配合される。使用する可塑剤には特別な制限
は無く、ＰＶＣに通常配合される可塑剤が、単独で、あ
るいは混合して使用できる。このような可塑剤の例とし
て、ジオクチルフタレート等のフタル酸エステル系可塑
剤、ジオクチルアジペート等のアジピン酸エステル系可
塑剤、トリオクチルトリメリテート等のトリメリット酸
系可塑剤、トリクレジルフォスフェート等のリン酸エス
テル系可塑剤、１，３−ブチレングリコールアジペート
等のポリエステル系可塑剤、更にはエポキシ化大豆油等
のエポキシ系可塑剤等が挙げられる。可塑剤の配合量が
２０重量部未満では造粒時の発熱により熱膨張性マイク
ロカプセルが膨張を開始し、更に射出成型時のせん断、
及び発熱によりマイクロカプセルが破壊されてしまい好
ましくない。また２５０重量部を超すと可塑剤が成型品
の表面に滲み出るようになり好ましくない。

【００２１】本発明に用いられる塩化ビニル系組成物に
は、ＰＶＣに通常配合される安定剤、充填剤、滑剤、加
工助剤、紫外線吸収剤、顔料等を本発明の目的を素阻害
しない範囲で配合することができる。

【００２２】本発明に用いられる塩化ビニル系樹脂組成
物は、上記ＰＶＣ、熱膨張性マイクロカプセル、可塑
剤、安定剤、その他の添加剤を公知の混合装置を用いて
混合して得られる。混合装置としては、リボンブレンダ
ー、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー（商標）等が
使用できる。更には公知の造粒装置を用いて混練造粒し
てもよく、造粒装置としては、単軸あるいはニ軸の押出
し機を用いて混練造粒しても良く、ロール加工シートか
らペレット化しても良い。

【００２３】前記の混合装置を用いて、前記の原料を混
合して本発明の塩化ビニル系樹脂組成物を得るにあた
り、熱膨張性マイクロカプセルの添加時期は特に制限を
受けないが、好ましくは昇温終了後、冷却時に１１５℃
以下となった時点で添加攪拌後、排出するのが良い。可
塑剤を配合した通常のＰＶＣ組成物は、可塑剤をＰＶＣ
樹脂に吸収（ドライアップ）させる目的で攪拌と同時に
昇温を行うが、この時の温度が１１５℃を超えると添加
した熱膨張性マイクロカプセルが膨張を開始し、成形前
の組成物の比重が減少し、組成物の容積が大きくなり好
ましくない。また、既膨張の熱膨張性マイクロカプセル
が配合された組成物を射出成形により成形すると、既膨
張のマイクロカプセルが成形時の圧力で破壊され、所期
の発泡が得られない事があり好ましくない。

【００２４】前記の造粒装置を用いて、本発明の塩化ビ
ニル系樹脂組成物を得るにあたり、造粒条件には特に制
限を受けないが、好ましくは１１５℃以下の樹脂温度に
て造粒するのが良い。造粒時の樹脂温度が１１５℃を超
えると、添加した熱膨張性マイクロカプセルが膨張を開
始し、成形前のペレットの比重が減少し、容積が大きく
なり好ましくない。また、既膨張のマイクロカプセルを
配合したペレットを射出成形により成形すると、既膨張
のマイクロカプセルが成形時の圧力で破壊され、所期の
発泡が得られない事があり好ましくない。

【００２５】本発明の射出成型方法の対象となる成型品
は、通常のＰＶＣ組成物により得られる成型品であり、
特に制限を受けない。但し、成型品の主な部分が１ｍｍ
以上の厚みを有する成型品が好ましい。成型品の厚みが
１ｍｍ未満では本発明の目的とする軽量化への寄与が少
なく好ましくない。このような成型品の例としては、ス
テアリングホイール、アシストグリップ、シフトレバー
ノブ等の各種自動車部品、手摺り等の各種グリップ材、
パッキン、ガスケット類、各種の家電機械部品、防振
材、緩衝材、容器、靴底等の構造体をはじめとする種々
様々な用途に使用する事ができる。

【００２６】前記のような成型品を得るための金型は、
キャビティーの大きさ、形状、構造に特別の制限はな
く、ゲートも通常のＰＶＣ組成物の成型に用いられるも
のであれば、特に制限はない。

【００２７】本発明の方法を実施するには、通常の射出
成型機、例えばプランジャー式、インラインスクリュー
式、スクリュープリプラ式等の射出成型機を用いること
ができる。

【００２８】前記の成型機と金型を用いて、前記の塩化
ビニル系樹脂組成物より成型品を得るにあたり、成型条
件としては、通常のＰＶＣ組成物の成形条件であれば、
特に制限を受けないが、好ましくは、シリンダー温度、
ノズル温度、ゲートの形状、射出速度等を考慮して、樹
脂温度が熱膨張性マイクロカプセルの最大膨張温度であ
る１６０〜１８０℃程度となるように設定するのが良
い。樹脂温度が１６０℃より低いと熱膨張性マイクロカ
プセルが最大膨張に達せず、所期の発泡が得られず、樹
脂温度が１８０℃を超えると射出成型機に供給した際の
初期の混練で熱膨張性マイクロカプセルが膨張を開始
し、これが破壊されてしまい、成型品において所期の発
泡が得られ難い事がある。更に１９０℃を超えると、熱
膨張性マイクロカプセルの外郭成分が変色を起こす可能
性があり好ましくない。更に、計量に関して、前述の成
形条件の設定と共に、製品の形状が得られる範囲におい
て最小となるように設定するのが良い。計量値が多いと
金型内で熱膨張性マイクロカプセルが完全に発泡仕切れ
ず、所期の発泡が得られない。

【００２９】

【実施例】以下、実施例及び比較例によって、本発明を
更に説明するが、本発明はこれらによって限定されるも
のではない。尚、各例で用いた機器及び物性の測定法は
以下の通りである。 （１）．射出成形機：東芝機械製ＩＳ−１５０ＥＮ−５
Ａ型（最大型締圧１５０ｔ） （２）．金型：角プレート（１３０×１００×３ｍｍ）
用金型。 （３）．比重：成形した試料片から２０×３０ｍｍの試
験片（厚さは試験片自身の厚さ）を切り取り、ＪＩＳ
Ｋ ７１１２に依り測定。 （４）．外観：成形した試験片の表面を目視で観察し、
フラッシュ、シルバーストローク、 流れ模様、カスレ
等の外観異常の全く無いものを◎、わずかに異常が認め
られるが殆ど問題の無いものを○、表面の一部に異常の
あるものを△、表面の大部分に異常のあるものを×と判
定した。 （５）．ガス焼け：成形品表面の発泡ガスによる焼けの
有無を、目視にて判定した。

【００３０】実施例１〜６、比較例１〜５ 平均重合度１３００のＰＶＣ（チッソ（株）製、商標名
ニポリットＳＭ）１００重量部に、エポキシ化大豆油５
重量部、重質炭酸カルシウム充填剤１０重量部、Ｂａ−
Ｚｎ系複合安定剤２．５重量部、ＰＭＭＡ系加工助剤５
重量部、及びカーボンブラック１重量部に対して、各々
表１に示したようにＤＩＮＰ、アゾジカルボンアミド系
化学発泡剤、及び熱膨張性マイクロカプセル（外郭成
分：耐熱性アクリロニトリル供重合体、内包発泡剤：ｎ
−ペンタン、膨張開始温度：１２０℃、最大膨張温度：
１９０℃、平均粒径３０±５μｍ）の添加量を変更して
配合し、ヘンシェルミキサー（商品名）で混合し、塩化
ビニル樹脂組成物を得た。尚、化学発泡剤、及び熱膨張
性マイクロカプセルは、これ以外の配合剤を攪拌、昇温
し、 ドライアップさせた後、冷却の時点で１１５℃以
下の温度迄下がった時点で投入し攪拌し、６０℃でミキ
サーより排出した。更に、この塩化ビニル樹脂組成物を
６５ｍｍ単軸押出し機で混練し、造粒したものを射出成
形機に供した。

【００３１】前記の射出成形機、金型を使用し、射出成
形条件を種々変更して良好な製品形状が得られる最も計
量値が少ない条件にて得られた成形品に関して配合と物
性評価の結果を表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】表１に示されたように、本発明によれ
ば、通常の射出成形方法により、その表面に発泡ガスに
よる焼け現象も無く、表面性が良好で、連続気泡を有せ
ず、成形品全体に均一な独立気泡を有し、比重値が低
い、これまでには無い軽量化された軟質塩化ビニル成形
品を得ることが出来る。

【００３４】射出成型が可能となった事で、寸法精度の
高い製品の大量生産が可能となり、単純な形状から複雑
な形状に至る任意の形状の成型品が短時間で得る事がで
きる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均重合度４００〜４０００の塩化ビニ
   ル樹脂１００重量部、可塑剤２０〜２５０重量部、その
   他の配合剤を配合した塩化ビニル系樹脂組成物１００重
   量部に対して、充填剤としての熱膨張性マイクロカプセ
   ルを０．１〜７０重量％配合した事を特徴とする発泡射
   出成形用軟質塩化ビニル系樹脂組成物。
2. 【請求項２】 請求項１の軟質塩化ビニル系樹脂組成物
   を用いた成形品。
3. 【請求項３】 請求項１の軟質塩化ビニル系樹脂組成物
   を用いた射出成形品。
4. 【請求項４】 熱膨張性マイクロカプセルが、塩化ビニ
   リデン−アクリロニトリル共重合体からなる外殻成分中
   に膨張剤としてのイソペンタンを内包してなる未膨張品
   である請求項１に記載の組成物。