JPS58136633A - ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びその製造方法 - 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】 本発明は、発泡剤を含有する樹脂粒子を加熱して予備発
泡粒子とし、型成形することによって、所望の形状の成
形体を得る方法に適用し得るポリプロピレン系樹脂発泡
粒子に関するものである。

更に詳しくは、＃熱性に優れ、低密度で緩衝性及び強度
の優れた発泡成形体を得る為のポリプロピレン系樹脂発
泡粒子及びその製造方法に関するものである。

型内成形による発泡成形体の基材樹脂としては、ポリス
チレン、ポリエチレンが汎用されているが、ポリスチレ
ンを基材樹脂として用いた場合、発泡剤保持性、加工性
、剛性において優れている反面、脆さ、低温特性、耐薬
品性において劣シ、ポリエチレンを基材樹脂として用い
た場合は、柔軟かつ強靭で低温特性、耐薬品性に優れる
反面、発泡剤保持性、加工性、剛性の点で劣る。このよ
うに両者とも一長一短があり、用途による使い分けか行
なわれているのが現状である。両者の特に大きな欠点と
しては、ポリスチレン発泡体の場合、耐熱　　一温度が
低いこと及び脆くて壊れ易いことであり、ポリエチレン
の場合、耐熱温度が低いこと及び原料樹脂であるポリエ
チレンの軟らかさの為、緩衝材として好適な物性を示す
発泡倍率が比較的低く原料コストが高くつくことである
。

上、述のような現状に鑑み、本発明者らは発泡ポリエチ
レンに比すべき柔軟性１強靭性、低温特性。

耐薬品性を有し、且つ耐熱温度が高く、比較的高倍率で
緩衝材として好適な物性を与える原料樹脂として、プロ
ピレンとエチレンのランダム共重合体が好適であること
を見出し、鋭意研究した結果、本発明をなすに到った。

すなわち本発明は、エチレン含有率とＭ　Ｉの範囲が、
エチレン含有率１．０〜４．０重量％でＭＩ＝１０〜６
０又は、エチレン合方率４．０〜１Ｏ６０重量％でＭＩ
＝０．１〜２０であるプロピレンとエチレンのランダム
共重合体を主成分とするものであって、独立気泡率が６
５％以上、発泡倍率が１０〜５０倍の範囲にあることを
特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびその製
造方法を内容とする。

本発明でいう独立気泡率とは、全気泡に対する独立気泡
（気泡間隔壁によってへだてられ密閉されている気泡）
の割合であシ、発泡倍率とは発泡粒子の体積が発泡前の
樹脂粒子の体積の何倍になっているかを示すもので、夫
々次のようにして求めらｎる。　　　　　　　　Ｗ 独立気泡（％）　＝−Ｘ　１００ ｄ：樹脂の密度（ｙ肩） Ｗ：発泡粒試料の重量 ■＝発泡粒試料の体積（純水中に沈め測定した体積） ■：空気比較式比重計（例えば東芝ペックマン社製空気
比較式比重計９３０型）を用いて測定した発泡粒試料の
真の体積 独立気泡率が６５％以下では成形する際の膨張圧が十分
でない為、融着のよい成形体が得られず、捷だ成形体の
外観が損なわれ緩衝性も悪くなる。

本発明で用いられるプロピレンとエチレン（７）　ラン
ダム共重合体としては、エチレン含有率が１．０〜４．
０重量％でＭＩＩＯ〜６０又は、エチレン含有率４．０
〜１０重量％でＭＩｏ、１〜２０であることが好ましく
、更に好ましくはエチレン含有率２５〜４０重量％でＭ
１１５〜４０又は、エチレン含有率４．０〜６．０重量
％でＭＩ５〜１５である。

エチレン含有率が１．０重量％未満では、ホモポリマー
に近くなって発泡温度条件か高くなり均一な気泡構造が
得られず、発泡倍率も上がりにくい。

又、エチレン含有率が１０重量“％を超えるとポリプロ
ピレンの特徴である剛性、強度が低下し低密度ポリエチ
レンに近くなり、ポリプロピレンを用いる有利性を発揮
できない。一方発泡に好適なエチレン含有率とＭＩの関
係は、エチレン含有率が低ければＭＩは高い方が好まし
く、エチレン含有率が高くなればＭｌは低い方が好まし
い。夫々のエチレン含有率において、Ｍｌが低過ぎると
発泡時の流動性が悪くて発泡が困難になり、発泡させる
為の加熱条件を高くしても、独立気泡率が低下し高い発
泡倍率は得られない。又、このような樹脂の発泡粒子を
金型に充填して型成形しても樹脂の流動性が悪（、表面
平滑、かつ内部融着のよい成形体は得られない。一方、
夫々のエチレン含有率において、Ｍｌが高過ぎると逆に
流動性が大となυ過ぎ、発泡直後に収縮し易くなって、
結果的に高い発泡倍率が得られない。又、このような樹
脂の発泡粒子を型成形する場合、成形後の収縮が起シ易
く、寸法安定性の良い成形体を得難い。尚、本発明に用
いるプロピレン−エチレンランダム共重合体粒子中には
、本発明の目的である成形体の低密度、緩衝性、強度等
をそこなわない範囲で、ポリエチレン、ポリスチレン等
の他のポリマー、酸化防止剤、結晶化促進剤等の配合剤
が添加されていてもよい。

更に、本発明は、エチレン含有率とＭｌの範囲がエチレ
ン含有率１．０〜４．０重量％でＭＩＩＯ〜６０又は、
エチレン含有率４．０〜１０．０重量％でＭＩＯ８１〜
２０であるプロピレンとエチレンのランダム共重合体樹
脂粒子に、低沸点有機化合物からなる発泡剤を含有させ
、加熱によって一段目の発泡を行なった後、該発泡粒子
に無機ガス又は低沸点有機化合物の１種又は２種以上か
らなる発泡剤を含有させ発泡能を付与し、加熱すること
によって二段目以降の発泡を行ない多段階で発泡させる
ことを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造
方法を内容とする。

ポリプロピレンは、ポリエチレンに比べて剛性、強度が
大であシ、同一の緩衝性能を有する発泡体を製造する場
合、ポリエチレンに比べて低密度にすることができ、原
料コストが低減されて経済的に有利になる可能性がある
が、ポリプロピレンを高度に発泡させる技術が必要とな
る。本発明の方法は、この技術課題を、解決するもので
、発泡に好適な樹脂として、エチレン含有率とＭＩの範
囲を、エチレン含有率１．０〜４．０重量％でＭＩＩＯ
〜６０又は、エチレン含有率４．０〜ｉｏ、ｏ重量％で
ＭＩｏ、１〜２０であるプロピレンとエチレンのランダ
ム共重合体樹脂粒子を用いること及び、発泡を多段階で
行なうことによシ高倍率で独立気泡率の高いポリプロピ
レン系樹脂発泡粒子を得ることを特徴とする。ポリエチ
レンの場合にも類似の発泡方法（特開昭５４−３１４７
５．同５４−５２１１９．同５５−２７３０１）が知ら
れているが、ポリエチレンは一度の発泡で所定の倍率ま
で発泡させることが可能であり、このような発泡方法は
発泡倍率の／（ラツキを小さくすることを主な目的とし
ている。しかるにポリプロピレンの場合は、発泡剤種、
発泡剤含浸量等を選択しても、一度の発泡では高度に発
泡させることが困難であり、本発明の方法により初めて
所望の高倍率を得ることができる。又、発泡に好適なエ
チレン含有率及びＭｌの範囲を選定すると、少ない発泡
回数で高い発泡倍率が得られ、経済的に有利になる。

本発明において用いられる低沸点有機化合物からなる発
泡剤としては、沸点が一５０〜５０℃の脂肪族炭化水素
及びハロゲン化炭化水素、例えばプロパン、ブタン、ペ
ンタンのような脂肪１’Ａ　Ｒ化水素、モノクロルメタ
ン、ジクロルメタン、モノクロルエタン、トリクロルモ
ノフルオルメタン、ジクロルジフルオルエタン、ジクロ
ルモノフルオルメタン、トリクロル上りフルオルエタン
、ジクロルテトラフルオルエタンのような）・ログン化
犬化水素があげられる。高倍率の発泡粒子を得ようとす
る場合、一段目の発泡における発泡倍率は、独立気泡率
が高く保たれる範囲において高くしておく方が二段目以
降の発泡回獣が少なくなって有利であり、一段目の発泡
倍率が高くても独立気泡率が低い場合には、二段目以降
の発泡で収縮が起こりやすく、結果的に高倍率を得難い
。従って一段目の発泡粒子の独立気泡率は８０％以上あ
るのが好ましい。又、一段目の発泡剤の、用いるポリプ
ロピレン系樹脂に対する溶剤能が大きいもの程セル径が
大きくなる傾向があシ、適度なセル径と高い発泡倍率を
得るのに好ましい発泡剤としては、上記のうちでも、ジ
クロルジフルオルメタン、ジクロルテトラフルオルエタ
ン、ブタンが好ましい。

二段目以降の発泡においては、無機ガスを加圧雰囲気下
で発泡粒子内に含有させることが好ましく、低沸点有機
化合物を用いる場合は、用いるプロピレン系樹脂に対す
る溶剤能があまり大きくないもの、例えばジクロルジフ
ルオルメタン、ジクロルテトラフルオルエタン、が好ま
しい。用いるプロピレン系樹脂に対する溶剤能が大きす
ぎると、発泡粒が発泡剤含浸中に収縮してしまい、これ
を発泡しても高い発泡倍率は得られない。又、無機ガス
としては空気のような窒素を主成分とする無機ガスが低
コストであシ有利である。

本発明の方法によシポリプロピレン系ｔｔＩＩ脂粒子を
多段階で発泡させて発泡粒子を得ようとする場合、発泡
段階を多くすれば高発泡倍率を得るのに有利であシ且つ
、発泡粒子面の発泡倍率のバラツキが小さくなるが、発
泡設備及び発泡に要する製造上の経済性を考慮した場合
は２〜３段階の発泡にとどめるのが好ましく、更に好ま
しくは２段階で所望の発泡倍率の発泡粒子を得るのが有
利である。二段目の発泡粒子は、その成形体の用途に応
じて１０〜５０倍に発泡させるが、この場合一段目の発
泡における発泡粒子の倍率は３〜２０倍であることが好
ましい。高倍率の発泡粒子を得ようとする場合、前述し
たように一段目の発泡倍率を高くしておく方か有利であ
るが、２０倍を超えて上げようとすると発泡粒子の独立
気泡率が低下し、二段目以降の発泡を行なっても高倍率
を得られない。また、一段目の発泡倍率が３倍未満では
、二段目の発泡、特に無機ガスを用いた場合の発泡で高
倍率を得ることが難しい。

本発明において、一段目及び二段目以降の発泡を行なう
ために粒子に低沸点有機化合物から成る発泡剤を含有さ
せる方法としては、（１）液相にて含浸°させる方法、
（２）気相にて含浸させる方法、（３）水分散系にて含
浸させる方法、のいずれも利用できる。しかしく１）の
液相含浸の場合、発泡剤によって樹脂中の成分が液相中
に抽出されてしまうこと、及び発泡剤の使用量が多くな
りコストがかかるという欠点がある。又（３）の水分散
系含浸の場合、含浸終了後、粒子と水との分離が必要に
なり工程が複雑になるという欠点がある。これらに対し
く２）の気相含浸の場合は、かかる欠点がなく、含浸後
位子をそのまま取り出して発泡工程に供することが出来
、工程が簡略化出来て有利である。更に、ポリプロピレ
ン系樹脂はポリエチレン等に比較して熱安定性が悪いた
め比較的多量の酸化防止剤等の配合剤が添加されておシ
、これらの配合剤が抽出等によって失なわれない為にも
気相含浸が好ましい。

本発明の方法において得られたポリプロピレン系樹脂発
泡粒子は、更に、無機ガスあるいは低沸点有機化合物の
１種又は２種以上を含有させることによシ、更に発泡能
を付与した上で、成形金型内に充填し加熱することによ
って、均一な気泡構造をもち、粒子間の融着が良好で表
面平滑な成形体を得ることができる。

発泡及び成形時の加熱条件は、発泡剤の種類と量によっ
て異なるが、水蒸気を加熱媒体とする場合、水蒸気温度
１１０℃〜１６０℃、加熱時間１０秒〜１２０秒程度の
範囲で行なうことができる。この際使用される発泡機及
び成形機は、通常ポリエチレンの発泡、成形に使用され
ているものを、そのま−１あるいは若干の改造を加える
ことによシ使用し得る。

このようにして得られた成形体は、発泡ポリエチレン成
形体に比べ耐熱温度が高く、比較的低密度にしても強度
、緩衝性が損われず、発泡ポリエチレン成形体数みの柔
軟性、低温特性、耐薬品性を有し、特に、緩衝材、断熱
材、包装材として好適に使用される。

以下実施例によって、本発明を説明する。

実施例１ プロピレン−エチレンランダム共重合体粒子（密度０．
９０　ｙ／ａｄ、　Ｘチレン含有率４．３％、Ｍ　Ｉ　
＝８．８）１００重量部を、ジクロルジフルオルメタン
の飽和蒸気と、６０℃の温度で４時間接触させて、ジク
ロルジフルオルメタンを２８部合浸させた後、２、　Ｏ
Ｋｆ／／ｃｔＡの水蒸気で４０秒加熱発泡させ、発泡倍
率１３倍の発泡粒子を得た。この粒子の独立気泡率は８
４％であった。

この発泡粒子を温度８０℃、圧力２５Ｋｇ１ｃｔｄの窒
素加圧雰囲気下に４時間保持し、発泡粒子内に窒素を含
有せしめた後、２．５Ｋｇ／ｃｔｌの水蒸気で４０秒加
熱したところ、発泡倍率３６倍で独立気泡率８９％の、
均一な気泡構造を有する発泡粒子が得られた。この発泡
粒子を再び温度８０℃、圧力２５に７／ｃＪの窒素加圧
雰囲気下に５時間保持して発泡粒子内に窒素を含浸させ
、次いで縦３００ｍ、横３００厘、高さ５０１１１１１
の金型に充填し、８．０　Ｋｑ／ｃｄの水蒸気で成形し
た。得られた成形体は密度０．０２０　ｙ／ｌ：ｄで、
各粒子がよく融着しておシ、表面平滑な成形体であった
。

実施例２ グロビレンーエチレンランダム共重合体粒子（密度０．
９０　ｙ／ａｄ、エチレン含有率３．０％、ＭＩ＝２９
．６）１００重量部を、実施例１と同様の方法で処理シ
、ジクロルジフルオルメタン２５．５部含有させた。次
いで２．５　Ｋ９／ａ／！　　の水蒸気で４０秒加熱発
泡させ、発泡倍率１８倍、独立気泡率８８％の発泡粒子
を得た。この発泡粒子に、実施例１と同様の方法で窒素
を含有せしめ２．８Ｋｇ１０ｔｌ　の水蒸気で４０秒加
熱したところ、発泡倍率４０倍、独立気泡率８２％の均
一な気泡構造を有する発泡粒子が得られた。

この発泡粒子を、実施例１と同様に処理し、成形したと
ころ、得られた成形体は、密度０．０１９９Ａｔｄで、
各粒子がよく融着しており、表面平滑な成形体であった
。

実施例３〜１２ エチレン含有率及びＭＩの種々異なる本発明のグロピレ
ンーエチレンランダム共重合体粒子について実施例１と
同様の方法でジクロルジフルオルメタンを含浸させ発泡
させ第１段発泡、第２段発泡させその結果及びそれを成
形した成形品の成形結果を表１に示す。

比較例１〜５ 実施例１と同様の方法で、表２に示すエチレン含有率と
ＭＩのグロピレンーエチレンランダム共重合体粒子１０
０重量を実施例１と同様の方法で処理し、発泡粒子及び
成形体を得た。その結果は、表２のとうりであった。即
ち、表２から分る通多比較例では、高発泡倍率のものは
得られず、この発泡粒子を成形して得られた体形体は表
面平滑性が悪く、融着も不良であった。

実施例１３ エチレン含有率４．７％、ＭＩ＝９のプロピレン−エチ
レンランダム共重合体粒子１００重量部を、ｎ−ブタン
の飽和蒸気と、６０℃の温度で４時間接触させてｎ−ブ
タンを１５．４部含浸させた後−１，７Ｋ９／ｌ：ｄ　
の水蒸気で４０秒加熱発泡させ発泡倍率１２．４倍の発
泡粒子を得た。この粒子の独立気泡率は、８５．９％で
あった。この発泡粒子を、温度８０℃、圧力２５　Ｋｙ
／ｃｒｌｌの窒素加圧雰囲気下に４時間保持し、発泡粒
子内に窒素を含有せしめた後、２．０Ｋｇ／ｄ　の水蒸
気で４０秒加熱したところ、発泡倍率３５倍で独立気泡
率８０．４％の均一な気泡構造を有する発泡粒子が得ら
れた。この発泡粒子を、実施例１と同様に処理し、成形
したところ、得られた成形体は、密度９．０２０ｙ／−
で各粒子がよく融着しており、表面平滑な成形体であっ
た。

実施例１４ ｘ４−レン含有率４．７％、ＭＩ＝９のプロピレン−エ
チレンランダム共重合体粒子１００重量部を、ジクロル
テトラフルオルエタンの液体中に８０℃の温度で４時間
接触させて、ジクロルテトラフルオルエタン 水蒸気で４０秒加熱発泡させ、発泡倍率１５．５倍、独
立気泡率９０．６％の発泡粒子を得た。この発泡粒子を
温度８０℃圧力２５Ｋｇ／Ｃ−の窒素加圧雰囲気下に４
時間保持し、発泡粒子内に窒素を含有せしめた後、２，
ＯＫｇ／ａ／ｉの水蒸気で４０秒加熱し次ところ、発泡
倍率４２倍、独立気泡率９５．４％の発泡粒子が得られ
た。

実施例１５ 実施例１で得られた一段発泡粒子（発泡倍率１３倍、独
立気泡率８４％）を、温度８０°Ｃでジクロルジフルオ
ルメタンの飽和蒸気圧雰囲気下に保持し、シクロルジフ
ルオルメタン４５部を含浸した後、２．０Ｋｇ／ｌｒｉ
の水蒸気で４０秒加熱したところ、発泡倍率３０倍で独
立気泡率８７％の均質な気泡構造を有する発泡粒子が得
られた。

実施例１６ プロピレン−エチレンランダム共重合体粒子（密度０．
９ｙ／ｍ，エチレン含有率４．３％、ＭＩ＝８、８）１
００重量部を、ジクロルジフルオルメタンの飽和蒸気と
、６０’Ｃの温度で４時間接触させ、ジクロルジフルオ
ルメタンを２８部含浸させた後、２、　０　Ｋｇ／ａｌ
ｌの水蒸気で４０秒加熱発泡させ、発泡倍率１３倍の発
泡粒子を得た。この粒子の独立気泡率は８４％であった
。この発泡粒子を、温度８０°Ｃ圧力２　０　Ｋｇ／　
ｃ！の窒素加圧雰囲気下に４時間保持し、発泡粒子内に
窒素を含有せしめた後、２、３Ｋｇ／ｃｄの水蒸気で３
０秒加熱したところ、発泡倍率２９倍、独立気泡率９２
％の均一な気泡構造を有する発泡粒子が得られた。この
発泡粒子を再び温度８０℃、圧力２０Ｋｇ／ｃａの窒素
加圧雰囲気下に４時間保持して発泡粒子内に窒素を含浸
させ、次いで２．０Ｋｇ／ｃｒｌの水蒸気で３０秒加熱
したところ、発泡倍率５３倍、独立気泡率８９％の発泡
粒子が得られた。

特許出願人　鐘淵化学工業株式会社 代理人　弁理士　浅　野　真　−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エチレン含有率とＭｌ（メルトフローインデ
   ックス）の範囲が、エチレン含有率１．０〜４．０重量
   ％でＭＩＩＯ〜６０　又は、エチレン含有率４，０〜１
   ０．０重量％でＭＩｏ、１〜２０　であるプロピレンと
   エチレンのランダム共重合体を主成分とする樹脂であっ
   て、独立気泡率が６５％以上、発泡倍率が１０〜５０倍
   の範囲にあることを特徴とするポリプロピレン系樹脂発
   泡粒子。
2. （２）　　エチレン含有率とＭＩの範囲が、エチレン含
   有率２．５〜４．０重量％でＭ１１５〜４０である特許
   請求の範囲第１項記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子
   。
3. （３）　　エチレン含有率とＭＩの範囲が、エチレン含
   有率４．０〜６．０重量％でＭ１５〜１５　である特許
   請求の範囲第１項記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子
   。
4. （４）　　エチレン含有率とＭｌの範囲が、エチレン含
   有率１６０〜４．０重量％でＭＩＩＯ〜６０又は、エチ
   レン含有率４．０〜１０．０重量％でＭＩＯ，１〜２０
   であるプロピレンとエチレンのランダム共重合体を主成
   分とする樹脂粒子に低沸点有機化合物からなる発泡剤を
   含有させ、加熱によって一段目の発泡を行なった後、該
   発泡粒子に無機ガス又は低沸点有機化合物の１種又は２
   種以上からなる発泡剤を含有させ発泡能を付与し、加熱
   することによって二段目以降の発泡を行ない、多段階で
   発泡させることを特徴とするポリプロピレン系ＩｆｉＩ
   脂発泡粒子の製造方法。
5. （５）エチレン含有率とＭｌの範囲がエチレン含有率２
   ．５〜４．０重量％でＭ１１５〜４０である特許請求の
   範囲第４項記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造
   方法。 ＜６）　　エチレン含有率とＭＩの範囲が、エチレン含
   有率４．０〜６．０重量％でＭＩ５〜１５である特許請
   求の範囲第４項記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の
   製造方法。