JPS5847408B2 - ポリエチレン系発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱性の改良されたポリエチレン系発泡体の製
造方法に関する。

従来、高度に発泡したポリエチレン系発泡体は発泡成形
に適した温度範囲が比較的広く、押出発泡成形が比較的
容易であるという理由で低密度ポリエチレンを主成分と
したものが大部分で各種の用途に使用されているが、こ
れらのポリエチレン系発泡体は原料樹脂の性質上耐熱温
度が低く、最高使用温度は約８０℃で高温部の断熱保温
用には使用できない欠点があった。

一方、比較的耐熱温度が高い高密度ポリエチレンは発泡
成形に適した温度範囲が極めて狭いうえに、さらに部分
結晶化により押出物に粘度ムラが発生するため高倍率で
微細気泡構造の均質な発泡体は得られなかった。

上記の低密度ポリエチレンの耐熱性および高密度ポリエ
チレンの成形性を改良する手段としては従来より有機過
酸化物を添加したり、放射線を照射するなどしてポリエ
チレンを架橋する方法が一般的に広く行なわれているが
、この方法は極めて複雑な工程を必要とし、設備も高価
であるため工業的に難点があった。

本発明の目的は耐熱性の優れたポリエチレン系発泡体を
比較的工程も簡単で設備も安価である無架橋押出発泡法
により製造する方法を提供するにある。

そこで本発明者等は低密度ポリエチレンより耐熱性の優
れた高密度ポリエチレンを用い、無架橋押出発泡法によ
り高倍率で微細気泡構造の均質な発泡体が連続的に製造
できないかについて鋭意検討を重ねた結果、高密度ポリ
エチレンに成形性改良剤として結晶性のポリブテン−１
を混合すると発泡戒形の成形温度範囲が拡大し、粘度ム
ラもなくなって、耐熱性の優れた高倍率で微細気泡構造
の均質な発泡体を連続的に製造することが可能であるこ
とを見出した。

すなわち本発明は密度０．９４５ｇ／一以上の高密度ポ
リエチレン９５重量俤ないし５０重量饅と結晶性のポリ
ブテン−１を５重量俤ないし５０重量φとの混合組成物
１００重量部に対して核形成物質０．０１〜５重量部を
添加した混合物を押出機内で溶融可塑化し、揮発性発泡
剤５〜５０重量部と均一に混合した後、冷却しつつ低圧
帯へ押出すことを特徴とするポリエチレン系発泡体の製
造方法である。

本発明方法において成形性改良剤として結晶性のポリブ
テン−１を用いた理由は高密度ポリエチレンの溶融粘性
挙動を改良して戒形温度領域を拡大するだけでなく、同
じポリオレフイン系でかつ融点や軟化点が高密度ポリエ
チレンに近似の挙動を示すため均質な混合組成物となっ
て高い加工安定性が得られる。

さらに結晶性のポリブテン−１は高温時においてもすぐ
れた耐クリープ性を有するため、混合系にて用いても高
密度ポリエチレンの特性を損なうことなく、特に本発明
にかかる発泡体の耐熱保温断熱材の用途において長期に
恒って安定した寸法精度を維持し、すぐれた適応性をも
たらす。

高密度ポリエチレンに対するポリブテン−１の混合割合
は成形性発泡体の耐熱性より５重量条ないし５０重量袈
が好適であるが、最も好ましい混合割合は１０重量優な
いし３０重量φである。

なお、ポリブテンー１の混合割合が５重量φ以下である
と発泡成形の成形温度範囲拡大および粘度ムラ改良の効
果が得られず、５０重量部以上になると発泡体の耐熱性
が低下するので、好ましくない。

また高密度ポリエチレンは密度が０．９４５ｇ／一以下
では耐熱性等の特性が十分に発揮されないので好ましく
ない。

高密度ポリエチレンとポリブデン−１の混合組成物はタ
ンブラー ヘンシエルミキサー等によるドライブレンド
法、押出混線法、バンバリーミキサー法等により作製さ
れるが、最も好ましい混合法は押出混線法、バンバリー
ミキサー法である。

本発明において気泡の分散と大きさを調節するために使
用する核形成物質としては、有機酸と二酸化炭素発生剤
の組み合せ、微粉砕された無機物質、熱分解型化学発泡
剤等があるが、押出温度等の制約を受けないタルク等の
微粉砕された無機物質が比較的好適である。

これら核形成物質の添加量は高密度ポリエチレン混合組
戒物１００重量部に対し、０．０エないし５重量部の適
量を選択して添加するが、最適添加量は０．１ないし３
重量部で、一般的には添加量を増加すれば気泡径が小さ
くなる。

しかし、５重量部以上では核形成物質の凝集等が発生し
、逆に気泡径が大きくなる。

また、０．０１重量部以下では核形成作用が小さく気泡
径を微細にすることはできない。

核形成物質とポリエチレンとの混合は、タンブラー ヘ
ンシエルミキサー等によるドライブレンド法、押出混練
法、バンバリーミキサー法等が採用される。

本発明に使用される揮発性発泡剤はペンタン、ブタン、
プロパンなどの脂肪族炭化水素類、ジクロロジフルオロ
メタン、ジクロロテトラフルオロエタン、トリクロロト
リフルオロエタンなどのフフ化塩化炭化水素類などがあ
るが、有効な揮発性発泡剤は臨界温度が押出物温度以上
であるフツ化塩化炭化水素の単品および臨界温度が押出
物温度以上であるフツ化塩化炭化水素を主成分とする混
合品である。

特に揮発性発泡剤の混合品については、フツ化塩化炭化
水素類は人体に対する無毒性、難燃性、ポリエチレンを
溶解しない性質、取り扱いが容易なこと，価格が比較的
低廉なこと、得られる発泡体の収縮が小さいこと等の長
所を有するためポリエチレン発泡体の有効な発泡剤であ
るが、さらに本発明の高密度ポリエチレンとポリブテン
−ｌの混合組成物の発泡成形には、押出物の温度コント
ロール，発泡速度のコントロールが重要で、この難易が
使用発泡剤の臨界温度と押出物温度との関係にあること
を見い出し、臨界温度の異なる発泡剤を混合して使用す
ると好適な結果が得られることを見い出したのである。

すなわち本発明で押出物を冷却し、発泡に適した温度範
囲にコントロールするには発泡剤が押出物中に液状で存
在し、可塑剤的な役割をして押出機内での内部発熱を防
止することが必要であり、表面が滑らかで、寸法精度の
高い発泡体を得るにはダイスを出た直後から滑らかに発
泡するよう発泡速度をコントロールすることが必要であ
る。

このためには臨界温度が押出物の温度以上であるフツ化
塩化炭化水素類を主体とした揮発性発泡剤が好適である
。

一方、微細な気泡の発泡体を得るには高密度ポリエチレ
ンとポリブテン−１の混合組成物に比較，的親和性を有
する低沸点（低臨界温度）のフフ化塩化炭化水素類が好
適である。

上記知見より発泡体の戒形性と品質を共に満足する本発
明では、臨界温度が押出物の温度以上であるフツ化塩化
炭化水素に該フツ化塩化炭化水素の臨界温度以下の臨界
温度を有する揮発性発泡剤を混合して使用すると好適で
あった。

該発泡剤の添加量は加工性、発泡体の品質より樹脂１０
０重量部に対して５〜５０重量部が好適である。

なお、添加量が５重量部以下では溶剤の可塑剤的効果が
薄く、押出物を発泡に適した温度にコントロールするの
が困難となり、発泡倍率も増加しない。

添加量を増加していくにつれて発泡倍率は増加し、高倍
率の発泡体が得られるようになるが、添加量が５０重量
部を越えると押出機内で樹脂と発泡剤の分離が発生し、
ダイス内発泡が生じて良好な発泡体が得られない。

以上の如く本発明方法は従来発泡或形加工が困難であっ
た高密度ポリエチレンで、無架橋押出発泡法による発泡
体の連続成形を可能とし、耐熱性が優れ、高倍率で微細
気泡構造の発泡体を安価に提供した。

さらに本発明方法による発泡体は耐熱性と共に高温クリ
ープ特性、機械的強度、断熱性にも優れているので高温
部の断熱材として好適である。

以下実施例によって本発明を詳細に説明するが、これは
例示的なものであり、本発明の範囲内で適当に改変する
ことができる。

実施例 １ 高密度ポリエチレン（スミカセンハード■９５２５、密
度０．９５ｇ／ｉ、メルトインデックス０．９ｇ７１０
分、住友化学工業株式会社製）７０重量多と結晶性のポ
リブテンー１（ウィットロン■１２００ ，密度０．
９０５ｇ／澹、メルトインデツクス２ｇ／１０分、昭和
興産株式会社製）３０重量幅の混合品を混練押出機（口
径５０朋φ、Ｌ／Ｄ＝２４）を使用して、１８０℃で混
練し、実質的に均一な混合組成物を得た。

この混合組成物１００重量部に対して発泡体の気泡の大
きさを調整するための核形或物質として、タルクを２重
量部添加し、ヘンシエルミキサーでドライブレンドして
発泡加工用配合物とした。

発泡押出加工はシリンダーに発泡剤注入孔を有する第一
の押出機（口径５０關φ、Ｌ／Ｄ＝２３）とシリンダー
に冷却用オイルジャケットを装備した第二の押出機（口
径４０關φ、Ｌ／Ｄ＝２０）を直列に連結して構成され
ている発泡押出用装置を用いて行なった。

まず、上記配合物を４．５ｋｙ／時の速度で１４５℃に
設定した第一〇押出機へ供給し、押出機内で配合物が溶
融混練されている域へ発泡剤としてＤＦ−１１３■（ト
リクロロトリフルオ口エタン、臨界温度２１４．１゜Ｃ
）７０重量饅とＤＦ−１２■（ジクロロジフルオ口メタ
ン、臨界温度１１２．０℃）３０重量φを混合した混合
発泡剤を１．２ｋｇ／時の速度で注入した。

この混練物を第二の押出機の押出量で５０ｋｇ／一の圧
力を保持しつつ、連結管を通じて第二の押出機へ供給し
、混線物温度が１２４℃になるように冷却して、この混
練物を内径５間、外径８ｍｍのパイプ用ダイを通じて大
気圧下へ押出し、内径２０朋、外径５０ｍｍで発泡倍率
４０倍の微細な気泡構造を有する発泡体を得た。

この発泡体について耐熱性評価方法として発泡体を１２
０℃のオーブン中に５０時間放置した後、取り出して発
泡倍率維持率を測定したところ、９５幅あり、変形、ク
ラツク等の発生もなかった。

なお、発泡倍率維持率は力０熱後０発泡倍率× 加熱前の発泡倍率 １００（％）で表わされ、８５俤以上あれば実用的に該
温度の保温材に使用が可能である。

実施例 ２〜９ 実施例１で高密度ポリエチレンとポリブテン１の混合割
合、ポリブテンー１の種類、核形戒剤の種類と添加量、
揮発性発泡剤の種類と添加量を種々変更した。

その結果を第１表に示す。比較例 １〜４ 本発明の作用、効果をより明確にするため実施例１で高
密度ポリエチレンとポリブテン−１の混合割合を本発明
範囲外とした実験結果を第１表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密度０．９４Ｆｌ／一以上の高密度ポリエチレン９
   ５重量係ないし５０重量饅と結晶性のポリブテン−１を
   ５重量咎ないし５０重量φとの混合組或物１００重量部
   に対して核形成物質０．０１〜５重量部を添加した混合
   物を押出機内で溶融可塑化し、揮発性発泡剤５〜５０重
   量部と均一に混合した後冷却しつつ低圧帯へ押出すこと
   を特徴とするポリエチレン系発泡体の製造方法。