JPS5858368B2 - 圧縮強度の改良されたポリエチレンブレンド発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低密度ポリエチレンと中密度線状ポリエチレン
のブレンド物より作られたポリエチレン発泡体に関する
。

特に、本発明は実質的に独立気泡構造を有し、圧縮強度
の改良された発泡体を得ることのできる改良方法に関す
る。

本発明において、「圧縮強度」とは、ＡＳＴＭＤ３５７
５−７７の試験法で測定され、ｋｇ／−で表わされる発
泡体製品の性質を意味する。

低密度の独立気泡構造のエチレン系重合体を押出発泡法
により製造することは公知である。

この方法によれば、低密度分岐ポリエチレンのような固
体熱可塑性エチレン系重合体を熱可塑化させ、加圧下に
１，２−ジクロロテトラフルオロエタンのような揮発性
物質と混合して流動性ゲルとし、これを底形オリフィス
又はダイ開口部を通して低圧領域に押出す。

圧力開放時にゲルの揮発性成分が気化してゲル内にガス
相のセル構造を形成し、これが冷却されて対応するセル
構造の発泡固体樹脂となる。

得られるガス気泡はその径が実質的に均一であり、発泡
体内に均一に分布し、かつ独立である、すなわち樹脂の
壁膜により相互に離隔されていることが望ましい。

多くの一般原則も知られているようであるが、押出発泡
技術の多くは経験的なものであり、極めて特殊の材料毎
に狭い範囲の販売可能な製品を製造する詳細が知られて
いるにすぎない。

しかしながら、中密度又は高密度線状ポリエチレンより
低密度、すなわち３２０ｋｇ／Ｉｎ″未満の発泡製品を
製造するに当り、数多くの製法上の難点が存在した。

又、ポリエチレンのブレンド物を利用して押出発泡法に
より発泡体を製造することも公知である。

米国特許３４９６１２４号では約６５〜約８０重量部の
密度が約０．８９〜０．９３ｇ／ＣＣの低密度ポリエチ
レンと、約３５〜約２０重量部の密度が０．９４〜０．
９７ｇ／ｃｃの高密度ポリエチレンよりなるブレンド物
を用いて高耐衝撃性の発泡体を得ている。

本発明のブレンド物中の低密度ポリエチレンの組成は約
４０〜約５５重量係であるのに対し、この先行文献にお
いては６５〜約８０重量φであるので、この先行文献は
本願発明とは趣旨を異にするものである。

特開昭４７−５６４９７号（１９７２年６月８日出願）
は二種の密度の異なるポリエチレンのブレンド物より作
られるポリエチレン発泡体を開示している。

更に詳しくは、密度が０．９３未満及び０．９４以上の
ポリエチレンを溶融混合し、粉砕し、液体発泡剤に浸漬
し、二つのポリエチレンの融点の算術平均より２０°Ｃ
以下の高温で発泡を行わせている。

しかしながら、この文献においては重合体ブレンド中に
中密度線状ポリエチレンを用いることは示唆されていな
い。

又、米国特許３７９３２３９号には、押出発泡により発
泡プラスチックフィルムを製造する方法が開示される。

更に詳しくは、主成分として結晶性ポリオレフィンより
融点の高い熱可塑性重合体をブレンド中に１〜１５重量
φ重量重含体ブレンド物及び二成分系発泡剤が用いられ
ている。

高密度ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド物が好
ましいものとされている。

この文献には重合体ブレンド物中に低密度ポリエチレン
を使用することは示唆されていない。

米国特許３３５１５６９号にはエチレン又はオレフィン
の結晶性重合体をパイロット段階において液体発泡剤と
接触させて微細気泡の発泡体を製造する方法が教えられ
ているが、これらの重合体中には少なくとも１０重量饅
の微粉砕固体無機物質が含有されている。

更に又、エチレン又はプロピレンの結晶性重合体の二種
以上からなる混合物も又使用できる旨記載されている。

又、使用可能な発泡剤としては、脂肪族炭化水素と塩素
及びフッ素の両者を含有する完全ハロゲン化アルカン誘
導体との混合物が挙げられている。

しかしながら、この文献は微細セル構造の発泡体の製造
法に限定されており、本発明と目的が異なる。

一定の発泡体密度において、従来の発泡体に比べて圧縮
強度の改良された発泡樹脂製品を得ることは望ましいこ
とである。

従って、本発明の目的の一つは改良された重合体樹脂ブ
レンドの発泡体を提供することにある。

更に本発明の目的はそのような発泡体を製造するための
方法及び手段を提供することにある。

特に本発明の目的は実質的に独立気泡構造であり、単位
密度当りの圧縮強度の改良されたポリエチレンブレンド
発泡体を製造するための方法及び手段を提供することに
ある。

その他の本発明の目的及び利点は以下に説明される通り
である。

本発明の目的は、約４８．０〜２４０ｋｇ／ｍ３の密度
を有し、実質的に独立気泡構造を有し、１ｏ％変形時の
平均圧縮強度が約０．４９〜約１１．９ｋｇＪ、好まし
くは約０．４９〜約４．２ ｋｇ／ｃｍであるポリエチ
レンブレンド発泡体をポリエチレンブレンド及び少なく
とも一種の発泡剤よりゲル形成押出技術を用いて製造す
る改良方法及び手段において達成される。

このポリエチレンブレンドの組成は約３５〜約６０重量
係の低密度分岐ポリエチレンと約４０〜約６５重量饅の
中密度線状ポリエチレンよりなる。

得られるポリエチレンブレンド発泡体は、約４８．０〜
約２４０ｋｇ／ｍ３、好ましくは４８．０〜約１１２ｋ
ｇ／ｍ″の密度を有する。

本発明において「平均圧縮強度」という用語は、押出し
の縦及び横方向の単位面積当りの強度（ｋｇ／ｃ礒）を
いう。

本発明の効果は、中密度線状ポリエチレンに低密度分岐
ポリエチレンをブレンドすることにより低密度発泡体を
実現することにある。

本発明において使用される低密度分岐ポリエチレンは公
知の高圧重合方法により製造される約０．９１０〜約０
．９３０９７ｃｃの範囲の密度及び約０．５〜約５０ｄ
／分の範囲のメルトインデックスを有するものでよい。

本発明において使用される中密度線状ポリエチレンは、
約０．９３１〜約０．９４０の密度及び０．５〜５０
ｄｇ／分のメルトインデックスを有するものでよい。

これらの物性を有する中密度線状ポリエチレンは、公知
のチーグラ一式低圧重合方法により製造することができ
る。

ポリエチレンブレンド原料には得られるブレンドが押出
し可能である限度において密度が０．９４０より犬であ
る高密度線状ポリエチレンが含有されでもよい。

本発明のポリエチレンブレンド発泡体製造に有用な発泡
剤は公知のものであり、押出温度でガス状に分解する固
体及び揮発性液体を用いることができる。

特に好ましい発泡剤は炭素数１〜４のハロゲン化炭化水
素化合物である。

かかる発泡剤の代表例としては、ジクロロジフルオロメ
タン、トＩＪ クロロフルオロメタン、クロロジフルオ
ロメタン、１，２−ジクロロテトラフルオロエタン、１
−クロロ−１，１−ジフルオロエタン、■、１ジクロロ
トリフルオロメタン、１．エージフルオロエタン、ｌ−
クロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタン、■−
クロロー１．１５２５２テトラフルオロエタン、２，２
−ジフルオロプロパン及び１，１，１−トリフルオロプ
ロパン等カ挙げられる。

特に、１，２−ジクロロテトラフルオロエタンが最も好
ましい。

ハロゲン化炭化水素化合物を発泡剤として用いる場合に
は、その量は流動性ゲル中のポリエチレン樹脂ブレンド
１００グラム当り約０．１２グラムモル以下である。

発泡剤は一種類用いる方が好ましいが、二種以上の混合
物を用いることもできる。

本発明のポリエチレンブレンドは約３５〜約６０重量咎
、好ましくは約４０〜約５５重量φ、最も好ましくは約
５０重量φの低密度分岐ポリエチレンを約４０〜約６５
重量多、好ましくは約４５〜約６０重量φ、最も好まし
くは５０重量係の中密度線状ポリエチレンと混合するこ
とにより得られる。

特に有用なポリエチレンのブレンドは、ポリエチレン間
のメルトインデックスの差が約３，０未滴のものである
。

発泡剤はこのポリエチレンブレンド原料に所望の発泡倍
率、通常約２０倍容量以下となるような割合で混合され
約０．０４８ｇ／ｃｃ以上の発泡密度を有する発泡体を
形成する。

発泡剤の使用量に応じて得られる発泡体の密度は約４８
．０〜約２４０ｋｇ／ｍ３、好ましくは約４８．０〜約
１１２ｋｇ／ｍ３の範囲で変化する。

発泡剤をポリエチレンブレンド原料Ｃ配合する方法は常
法に従って行われ、流動性ゲルが得られる。

特に、連続的に行うのが好ましく、例えば混合押出機内
で熱を用いて樹脂ブレンド物を熱可塑化し、圧力を用い
て発泡剤を非ガス状に維持し、機械作用を用いてポリエ
チレンブレンドと発泡剤の完全混合を行う。

得られたゲルを必要に応じて冷却した後、適当なダイオ
リフイスを通して低圧領域、例えば常圧の外気内に押出
し、低密度の発泡塊状物とする。

押出発泡体が形成されるに従って、これを押出機より取
り出し、放冷してポリエチレンブレンドを硬化させ、そ
の後更に後加工、貯蔵その他の処理を行う。

得られるポリエチレンブレンド発泡体は実質的に独立気
泡構造を有し、曲げ加工及び成形加工に対して柔軟性を
有する。

更に、同程度の発泡密度を有する低密度ポリエチレンか
ら作られた発泡製品に比べて１０％変形時の圧縮強度が
改良されている。

得られるポリエチレンブレンド発泡体の気泡のガス空間
には初めに気発形成に用いられた発泡剤が必須成分とし
て含まれる。

時間経過と共に、発泡剤は発泡気泡外に拡散し、除々に
これらの気泡内に拡散してくる空気で置換される。

最終的には、発泡体の気泡のガス空間はもっばら空気で
占められるに至る。

ケイ酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ケイ酸マグネシ
ウム等の微粉砕固体材料を発泡前の重合体ブレンド又は
ゲルに混入することができる。

このような微粉砕材料は気泡の径を調節する機能を有す
るが、通常１重量φ以下の割合で使用される。

又、必顆に応じて公知の各種充填剤、顔料、滑剤、酸化
防止剤等をポリエチレンブレンドに添加することもでき
る。

以下、実施例により更に本発明の詳細な説明するが、こ
れらは本発明の範囲を限定するものではない。

実施例中、特に断りのない限り、部及びパーセントは重
量基準による。

実施例 １ ポリエチレンブレンド発泡体を連続押出法により通常の
スクリュー型押出機から押出成形した。

この押出機はいわゆる原料供給領域、圧縮、溶融領域、
計量領域及び混合領域と呼ばれる連続領域よりなる。

バレルには各領域の温度調節のための通常の電気ヒータ
ー及び通常の計器が付属されている。

計量領域と混合領域の間の押出バレル内には加圧液体発
泡剤調節導入口が備えられている。

押出機の混合領域の出口端部は冷却及び温度調節領域を
介して通常直方体形状のダイオリフイスに連結されてい
る。

普通の顆粒状ポリエチレン樹脂を供給ホッパーを通じて
押出機に供給した。

計量領域の温度は１８０±２０°Ｃに維持された。

発泡剤を計量領域と混合領域の間の入口から液相を維持
するための加圧下にポンプで導入した。

混合領域から出る溶融ポリエチレンブレンドと発泡剤の
混合物を温度調節領域でほぼ均一な温度になる迄冷却し
た。

この温度は、固体重合体がゲルより晶出する温度よりも
やや高温であり、本実施例で用いたポリエチレンブレン
ドの場合には、ダイオリフイス通過前において約１１５
８Ｃ〜約１１９℃の範囲であった。

ダイオリフイスより外気中に出た押出物は発泡してセル
構造の発泡体となり、これを連続的にダイから取り外し
、冷却硬化して発泡した、セル構造の柔軟性を有する固
体ポリエチレンブレンド帯状物となる。

本実施例の下記試験においては、表１に掲記したポリエ
チレンを用いた。

これらのポリエチレンの種類及びブレンド比は表２に掲
記する。

これらのブレンドを押出機の供給ホッパー中でケイ酸マ
グネシウム及びステアリン酸カルシウムを核剤及び気泡
径調節剤として用いて、表２で示した実質的に一定の割
合でホッパーに供給して混合した。

発泡剤はジクロロジフルオロメタン（ＦＣ−１２）又は
１，２−ジクロロテトラフルオロエタン（ＦＣ１１４）
よりなり、表２に示される実質的に一定の割合で供給さ
れた。

得られた押出発泡体の各種物性を測定し１表２に記載し
た。

表２に示した結果及びデータから明らかなように、本発
明により作られたポリエチレンブレンド発泡体は、低密
度ポリエチレンのみから作られた同程度の発泡体密度を
有するポリエチレン発泡体に比べてｌＯ％変形時の圧縮
強度が改良されていることが判る。

連続気泡率の測定及び表皮状態の主観的評価結果より、
一定のポリエチレンブレンド配合における加工性の良好
なことが判る。

連続気泡率は小さい方がよく、又発泡体の表皮は平滑且
均−であることが望ましい。

連続気泡率が約１５〜３０幅になると、加工性の問題が
生ずる。

連続気泡率が３０％を越えるものは不合格である。

この標準に照らしてみれば、試験番号１．６のものは、
発泡体密度が４８． Ｑ ｋｇ／ＩＴ１″に低下した場
合にもぎりぎり菅簀合格ラインの加工性が得られること
を示す。

発泡体密度を４８．ｏｋｇ／ＩＴ′１″より低くしよう
と試みたところ、試験番号１．７に示されるように、ダ
イにおいて発泡体全体が崩壊した。

試験番号１．８より明らかな如＜ＦＣ−１１４の代りに
ＦＣ−１２を発泡剤として用いても加工性に殆んど変り
がないことが判る。

実施例 ２ 実施例１で説明した押出機と同様の別の押出機を用いて
連続押出法により表１に示した各種低密度ポリエチレン
と各種線状ポリエチレンとのブレンド物から発泡体を製
造した。

ダイオリフイスの形状はほぼ矩形であった。

本実施例の発泡体の加工特性を表３に示す。

表３に示した結果及びデータより明らかな如く、加工性
の見地より最適なポリエチレンブレンドの組成は約４０
〜約５５重量優の低密度ポリエチレンと約４５〜約６０
重量饅の中密度線状ポリエチレンよりなることが判る（
試験番号２．０〜２．４参照）。

試験番号２．３ 、２．５ 、２．６及び２．９に示さ
れるように、低密度ポリエチレンと線状ポリエチレンの
メルトインデックスが同じ、すなわち５．０の場合が加
工性が最良であり、メルトインデックスの差が３以上と
なると極度に独立気泡率が低下し加工性が悪くなる。

ＦＣ−１２又はＦＣ−１１４の全部又は一部の代りに一
種以上の前記の他の発泡剤を用いた場合にも同様の結果
が得られた。

又、実施例で用いたポリエチレンの代りに他の低密度ポ
リエチレン及び中密度線状ポリエチレンを用いた場合に
も、同様に実質的に独立気泡の圧縮強度の改良されたポ
リエチレンブレンド発泡体が得られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固体熱可塑性樹脂を加熱溶触して少なくとも一種の
   発泡剤と混合して流動性ゲルを形成し、次いでこのゲル
   をグイ開口部を通して低圧領域に押出して押出し発泡を
   行った後冷却してセル状樹脂体を形成する押出し発泡方
   法により重合体樹脂発泡体を製造する方法において、熱
   可塑性樹脂として約４０〜約５５重量多の密度約０．９
   １０〜約０．９３０ｇ／ＣＣの低密度分岐ポリエチレン
   と約４５〜約６０重量多の密度約０．９３１〜約０．９
   ４０ｆｉ／ｃｃの中密度線状ポリエチレンとの混合物よ
   りなるポリエチレンブレンドであって、該ブレンド中の
   ポリエチレン成分間のタルトインデックスの差が３未満
   のものを用いることにより密度が約４８．０〜約２４０
   ｋｇ／ｍ！の範囲の実質的に独立気泡構造を有し、かつ
   ｌｏ％変形時における圧縮強度が約０．４９〜約１１．
   ９ ｋｇ／ｃｎｆであるポリエチレンブレンド発泡体を
   製造することを特徴とする方法。