JPS63117044A - 無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒子 - Google Patents

無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒子

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JPS63117044A
JPS63117044A JP26471586A JP26471586A JPS63117044A JP S63117044 A JPS63117044 A JP S63117044A JP 26471586 A JP26471586 A JP 26471586A JP 26471586 A JP26471586 A JP 26471586A JP S63117044 A JPS63117044 A JP S63117044A
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健一 千田
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、予備発泡粒子を閉鎖しうるが密閉しえない型
内で水蒸気などの加熱媒体により加熱成形し、成形体に
づる方法に適用しうる無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒
子に関する。さらに詳しくは、溶融時に特定の粘性を有
する無架橋エチレン系樹脂を加熱発泡させて予備発泡粒
子とし、そののち型内で加熱膨張させて成形する無架橋
エチレン系樹脂予備発泡粒子に関する。
[従来の技術] エチレン系樹脂のビーズ法型内成形による発泡成形体の
製造においては、架橋したエチレン系樹脂粒子に揮発性
発泡剤を含有せしめ、水蒸気などで加熱して予備発泡粒
子をえ、この予備発泡粒子を用いる方法が一般的である
エチレン系樹脂を架橋させないで使用すると、融点付近
での樹脂の溶融粘度の低下が著しく、発泡剤ガスによる
破泡、さらには収縮などがおこり、高発泡倍率で収縮の
少ない予備発泡粒子、さらに粒子同士の融着性がよく、
外観が美麗で粒子間間隙の少ない成形体をうることが極
めて困難である。それゆえエチレン系樹脂を架橋させ、
架橋結合の形成により融点以上の温度領域における樹脂
の溶融粘度を予備発泡およびえられた予備発泡粒子の成
形に適した範囲にコントロールすることが必須である。
そのため、架橋工程という余分な工程が必要で、しかも
架橋したエチレン系樹脂は再利用が困難であるという欠
点を有している。その上、架橋に適しているのは分岐の
多い構造をもつ低密度ポリエチレンであり、分岐の少な
い高密度ポリエチレンなどは架橋させるのさえも容易で
ないという問題があり、架橋工程を省略したエチレン系
樹脂の型内発泡成形技術の開発が待望されている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、架橋させなくても予備発泡性および予備発泡
粒子の成形性に優れたエチレン系樹脂予備発泡粒子をう
ることを目的としてなされたものであり、たとえ無架橋
エチレン系樹脂を基材樹脂として用いるばあいでも溶融
時に特定の粘性を有するものを用いることにより、高発
泡倍率で収縮の少ない予備発泡粒子かえられ、さらに該
粒子を用いて型内成形すると粒子同士の融着性がよく、
粒子間の間隙が少なく、外観の美麗な成形体かえられる
ことが見出されたことによりなされたものである。
1なわち本発明は、動的粘弾性測定装置の一種である加
硫試験機を用いて角周波数(ω)10.5sec−tで
温度を変えて測定したトルク値<lH”l)から篩用し
た複素粘度(1η3u1)を温度に対してプロットした
曲線において、複素粘度の値が5℃以上の温度幅にねた
り0,06〜0.2にg/cm2の範囲の値をとる部分
を有する無架橋エチレン系樹脂を基材樹脂とする無架橋
エチレン系樹脂予備発泡粒子に関する。
[実施例] 木用i@にいう加硫試験機とは、未加硫ゴムの加硫の進
行をモニターする目的で開発された一種の動的粘弾性試
験機であり、その原理は試料に一定温度で回転往復運動
の微少角振動を与えて、それに対する応力をトルク値と
して測定するもので、本発明で用いたのはJSRキャラ
ストメータ■型(日本合成ゴム■製)の加硫試験機であ
る。
前記試験機で測定したトルク値(lH”l)と試料の複
素粘度(1η1−1)との関係は、式:%式% (式中、kは加硫試験機定数、θ0は色振幅、ωは角周
波数)で与えられる。したがって、1η” Ul −I
N” I/(kθ ω)として1η*11を求めること
ができる。加硫試験機定数(k)、色振幅(θo)、角
周波数(ω)は用いる加硫試験機によって異なり、トル
ク値IN” Iも異なるが、複素粘度1η”Ulは普遍
的な値である。
本発明に用いる加硫試験機および測定条件より、 k=πR’ /2h=82.45 am3/rad (
ラジアン)−1,443’ /deg (式中、Rは加硫試験機のダイの有効半径(1,8z)
、hはダイ間の距離(0,2cIR))、θo−1de
c+および ω−2yr、 f −2yr、 −100/6o−10
,5sec−1(式中、fは振vJ数(100cpm)
) テア’O1しだがつて + 77m町−IH” I/(kθ。ω)−IN”  
l  X  O,0662(Kg −sec/cIR’
  )である。
η8司と定常流粘度Crt”  (7))との対応関係
をみるばあいのタイムスケールは概ねω−tといわれて
おり、本発明に用いる加硫試験機は一般的にω−10,
55eC−1で用いられる。本発明でもこの条件で用い
るのでせん断速度(÷)が10.5sec−1近傍での
定常流粘度に相当する。
一般に熱可塑性樹脂の粘度特性はキャピラリーレオメー
タ−、メルトインデクサ−などを用いて定常流粘度η(
:r)を求めるが、これらの装置では、予備発泡および
予備発泡粒子の成形に適した高粘度領域での粘度測定が
不可能であり、高粘度領域での粘度を測定するためには
本発明に示すごとき加硫試験様のような機器を用いる必
要がある。
本明細書にいう無架橋エチレン系樹脂とは、たとえば低
密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエ
チレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどの各種ポリエチ
レンのほか、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレ
ン−メチルメタクリレートコポリマー、エチレン−アク
リル酸コポリマーなどのようにエチレン単位を50%(
重量%、以下同様)以上含有する各種共重合体をも含み
、かつ意図的に架橋させていない樹脂のことである。
本発明に用いる無架橋エチレン系樹脂は、前記のごとぎ
無架橋エチレン系樹脂のうちでも、前記加硫試験機を用
いて角周波数(ω) 10.5Sec−1で温度を11
0〜150℃の範囲でかえて測定したトルク値から算出
した複素粘度を温度に対してプロットした曲線において
、複素粘度の値が5℃以上の温度中にわたり0.06〜
0.2KI−Sec/cs+” 、好ましくは0.06
5〜0.17 Kg −3eC/cm2の範囲の値をと
る部分を有する無架橋エチレン系樹脂(以下、特定の無
架橋エチレン系樹脂という)である。これらは単独で用
いてもよく、併用してもよい。
前記5℃以上の温度幅にわたる複素粘度が0.06 K
g ・Sec/Cl11’未満になると樹脂の流動性が
大きくなりすぎて矛先発泡時や予備発泡粒子からの成形
時に破泡や収縮がおこりやすく、また0゜2Kg・Se
C/c!R2をこえると流動性がわるくて予備発泡や予
備発泡粒子からの成形が回能になる。また該複素粘度を
示″g温度幅は加工性の上から少なくとも5℃は必要で
ある。
前記特定の無架橋エチレン系樹脂のうち、(A)密度0
.920g/α3以上、旧0.01〜1.0g/10分
の無架橋ポリエチレン、 (Bl密度0.9409/ ctrr”以上、旧0.0
1〜0.5g/10分の高密度ポリエチレンと密度0.
920〜0.940g/CI!’ 、Ml O,1〜1
09/10分の直鎖状低密度ポリエチレンとをブレンド
した樹脂、または (C)密度0.920〜0.9409/CI++’ 、
旧0.01〜10g/10分の直鎖状低密度ポリエチレ
ンであって、示差走査熱色計で測定したO3C融解曲線
が低温側と高温側に2つの融解ピークを有し、かつ該融
解ピークの2つのピーク温度の温度差が3℃以上である
もの がとくに好ましい。
(A)または(B)記載の無架橋エチレン系樹脂は融点
をこえても溶融粘度があまり低下せず、これらの樹脂を
使用して予備発泡粒子を製造すると、融点以上の温度領
域で広い温度幅にわたり、高発泡倍率で収縮の少ない予
備発泡粒子がえられる。さらに該粒子を用いて型内成形
すると粒子同士の融着性がよく、粒子間間隙が少なく、
外観の美麗な成形体かえられる。また(C)記載の無架
橋エチレン系樹脂は結晶の融解ピークが3℃以上はなれ
た2つに分れることにより融解温度域が広がり、2つの
融解ピークの間で緩やかな粘度低下を示し、この樹脂を
使用して予備発泡粒子を製造すると比較的広い温度幅に
わたり高発泡倍率で収縮の少ない予備発泡粒子かえられ
る。さらに該粒子を用いて型内成形すると粒子同士の融
着性がよく、粒子間間隙が少なく、外観の美麗な成形体
かえられる。
(A)記載の樹脂の密度が0.920g/cIM’未満
になると、えられる成形体が柔軟となりすぎ、良好な物
性を示さない。なお密度にはとくに上限はないが、高密
度ポリエチレンの密度の高いものでも0.970!J/
、3程度である。Mlが0.019/10分未満では流
動性がわるく、予備発泡および予備発泡粒子からの成形
が回能になり、0.5g/10分をこえると融点以上の
温度領域で粘度が低くなりすぎ、予備発泡時や成形時に
連続気泡化、破泡、収縮などが生じやすくなる。
(C)記載の樹脂では密度が0.9209/11未満に
なると、えられる成形体が柔軟となりすぎ、良好な物性
を示さず、0.9409/c113をこえると、後述す
る樹脂粒子の熱処理によるDSC融解曲線のピーク分離
がおこりにくくなる。Mlが0.019/10分未満で
は流動性がわるく、予備発泡や成形がさせにくくなり、
10g/10分をこえるとDSC融解曲線が3℃以上は
なれた2つの融解ピークを有していても粘度が低くなり
すぎ、予熾発泡時や成形時に連続気泡化、破泡、収縮な
どが生じやすくなる。さらにDSC融解曲線の2つのピ
ークの温度差が3℃未満しかないときには、DSC融解
曲線が1つのピークしかもたないものに近くなり、融点
付近での溶融粘度の低下が大きく、予備発泡や成形時に
連続気泡化、破泡、収縮などが生じやすくなる。
(B)記載の樹脂は密度0.9409/11以上、81
0.01〜0.5g/No分の高密度ポリエチレンと密
度0.920〜0.940SJ/α1、旧0.1〜10
9/10分の直鎖状低密度ポリエチレンとを適切な比率
でブレンドすることにより、(^)記載の樹脂または(
C)記載の樹脂に相当する流動性を有する樹脂組成物を
うることができる。
なお、(C)記載のDSC融解曲線が低温側と高温側に
2つの融解ピークを有する直鎖状低密度ポリエチレン樹
脂粒子は、樹脂粒子を樹脂の融点近傍で5分以上熱処理
後冷却することによってえられる。この熱処理は乾熱処
理でもよいが、熱処理時に粒子同士が融着しやすいため
、水などの加熱媒体中に樹脂粒子を分散させて熱処理す
る方法が好ましい。
前記樹脂密度および旧はJISK6760に準じて測定
しうる。またDSC融解曲線は示差走査熱量計を用い、
試料を10℃/分の速度で200℃まで昇温させて測定
しうる。
つぎに予備発泡粒子の製法について説明する。
本発明における予備発泡粒子は、基材樹脂を押出様など
を用いて小形のペレットとし、揮発性発泡剤と接触させ
て発泡剤を含有させ、ついでこれを加熱発泡させて予備
発泡粒子とする方法、または耐圧容器中で樹脂粒子と揮
発性発泡剤とを分散剤の存在下で水に分散させ、高温・
高圧下で発泡剤を樹脂粒子に含有せしめたのち、樹脂粒
子と水との浪合物を容器の下端を開放して低圧域に放出
することにより該粒子を予備発泡させる方法などにより
えられる。
使用される揮発性発泡剤としては、たとえばプロパン、
ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭
化水素類、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環
式炭化水素類、モノクロロメタン、ジクロロメタン、モ
ノクロロエタン、トリタロロモノフルオロメタン、ジク
ロロジフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタン、
トリクロロトリフルオロエタン、ジクロロテトラフルオ
ロエタンなどのハロゲン化炭化水素類などがあげられる
。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよ
い。これらの揮発性発泡剤は無架橋エチレン系樹脂粒子
100部(重蚤部、以下同様)に対して5〜40部程度
含有せしめて発泡に供せられる。
耐圧容器中で樹脂粒子と揮発性発泡剤とを水に分散させ
、高温・高圧下で圧力を開放して予備発泡粒子をうる方
法においては、該容器内でDSC@解曲線が2つの融解
ピークを示す直鎖状低密度ポリエチレン樹脂粒子をうる
ための熱処理を行なったのち、そのまま容器の一端を開
放して予備発泡を行なってもよい。
(C)記載のDSC融解曲線が低温側と高温側に2つの
融解ピークを有する直鎖状低密度ポリエチレンを用いる
ばあい、上記いずれの方法を用いて予備発泡を行なって
もDSC融解曲線の2つのピークは実質的に保持され、
型内成形をおこなうばあいに成形加工幅が広く、良好な
発泡成形品をうろことができる。
このようにして発泡倍率約5〜50倍、好ましくは10
〜45倍で、セル構造が均一で連続気泡率が低く、粒子
同士の融着かない本発明の無架橋エチレン系樹脂予備発
泡粒子が製造される。
本発明の無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒子を用い、通
常の方法による型内成形を行なうと、加熱幅が広くて容
易に成形でき、粒子間の融着性がよくて粒子間間隙が少
なく、収縮、変型が少なくて外観の美膣な成形体がえら
れる。
成形方法の具体例としては、たとえばえられた予備発泡
粒子を直ちにまたは適当な時間の養生・乾燥ののちにそ
のままあるいは予備発泡粒子にさらに空気などの無機ガ
スおよび(または)揮発性発泡剤を含有させて発泡能を
付与したのち成形型内に充填し、水蒸気などの加熱媒体
により105〜150℃程度、3秒〜3分程度の加熱条
件で成形する方法などがあげられる。
本発明の予備発泡粒子を用いると、上述のごとく、とく
に発泡能を付与しなくても良好な成形品をうることかで
きる。
このようにしてえられる成形品は、耐油性、耐候性、耐
熱性、引き裂き強度、柔軟性、保温性、圧縮強度、緩衝
性などにすぐれ、架橋エチレン系樹脂予協発泡粒子から
えられた成形品の使用される分野と同様の分野、たとえ
ば包装材、緩衝材、断熱材、建築資材、浮揚材、かよい
箱、食品容器、ショックアブソーバ−などの分野に好適
に使用されうる。
以下実施例によって本発明の予備発泡粒子をさらに詳細
に説明する。
実施例1 内容積100j!の攪拌機を有する耐圧容器に、密度0
.953SF /cm3、MI0.05g/分、DSC
1点130℃で、加硫試験′a(JSRキャラストメー
タ■型)にて温度を変えて測定したトルク値より算出し
た複素粘度が135〜150℃の範囲で0.145〜0
.12Fly ・sec/cII’  (温度−複素粘
度曲線を第1図に示す)である高密度ポリエチレン粒子
(粒子mm約5II1g/粒)100部(22,5Kg
)を、分散剤としてパウダー状塩基性第3リン酸カルシ
ウム1,2部とC14〜CI6のn−パラフィンスルホ
ン酸ソーダ0.006部とを用いて水300部に分散さ
せ、攪拌しながらジクロロジフルオロメタン45部を加
えて140℃まで昇温させた。このときの耐圧容器の内
圧は39Kg/as2−Gでありた。
ついで液状のジクロロジフルオロメタンをバルブで調節
しながら圧入して、内圧を3’aK97α2−Qに保ち
ながら耐圧容器下部の放出用バルブを開放し、該バルブ
のうしろに取りつけた内径4mの1個の円形の孔を有す
るオリフィス板を通して、粒子と水との混合物を常圧の
雰囲気に放出した。
えられた予備発泡粒子の平均発泡倍率は38倍であった
。ついでこの予備発泡粒子を35℃で6時間乾燥させた
。乾燥後の予備発泡粒子の平均発泡倍率は35倍で、連
続気泡率は6%であった。
この予備発泡粒子を成形機に取付けた290X270X
 50部mの金型に充填し、1.o 〜2.0Ky/c
IR”−Gの水蒸気で10〜30秒間加熱して成形した
この成形品を80℃で20時間養生・乾燥させ、室温で
1日放置後、以下の方法により成形品の表面平滑性、ヒ
ケ(部分収縮)および変形、融着性および成形加工幅を
調べた。なお成形品の密度は0.021g/α3であっ
た。その評価結果を第2表に示す。
(予備発泡粒子の連続気泡率) 予備発泡粒子の全気泡のうち外部と通道している連続気
泡の割合を示すものであり、次式により求める。
■ (式中、■は予備発泡粒子の体積(試料をメスシリンダ
ー中でエチルアルコールに沈めて測定する)、■は空気
比較式比重計(たとえばベツクマン社製、空気比較式比
重計930型)を用いて測定した予備発泡直後の閉鎖気
泡部分の体積を表わす。) (成形品の表面平滑性) 成形品表面の平滑性を肉眼で観察し、下記の判定基準に
基づいて評価。
O:成形品の表面凹凸なし △:成形品の表面凹凸少しあり ×:成形品の表面凹凸部しい (成形品のヒケおよび変形) 成形品のヒケおよび変形を肉眼で観察し、下記の判定基
準に基づいて評価。
O:ヒケおよび変形なし △:ヒケおよび変形中しあり ×:ヒケおよび変形激しい (成形品の融着性) 成形品内部の粒子同士の融着の度合を成形品をわりて粒
子内で破壊している部分の割合を肉眼にて判定し、これ
を@着度とし、下記の判定基準に基づいて評価。
O:融着度60%をこえる △:融着度40〜60% X:9着度40%未満 (成形加工幅) 成形品の表面平滑性、ヒケおよび変形、融着性がいずれ
も6以上を合格とし、合格品をうるための成形加熱水蒸
気圧の下限と上限との差を形成加工幅の指標とし、下記
の判定基準に基づいて評価。
0:0.15NS1△1をこえる △:  O,OS〜0.15鳩/α2 X :  O−,05897cm”未満実施例2〜6お
よび比較例1〜2 エチレン系樹脂として第1表に示す樹脂を使用し、予備
発泡直後を第1表に示す条件にした以外は実施例1と同
様にして予備発泡粒子、ついで成形品をえた。
予備発泡直後の予備発泡粒子の平均発泡倍率および連続
気泡率を第1表に示す。成形品の評価結果は第2表に示
す。
また、実施例3.4および比較例2で使用したエチレン
系樹脂の温度−複素粘度曲線を第1図に示す。
[以下余白コ 第    2    表 実施例7〜8および比較例2〜3 第3表に示す直鎖状低密度ポリエチレン粒子〈粒子重量
約5IIg/粒)を内容積100Nの攪拌機を有する耐
圧容器を用い、実施例1と同様の方法で水に分散させ、
発泡剤を入れないで第3表に示す温度で30分間保持し
て熱処理したのち常温まで冷却して、熱処理した樹脂粒
子をえた。・えられた樹脂粒子のDSC@解曲線の2つ
の融解ピークの温度および加硫試験例(JSRキュラス
トメータ■型)にて求めた複素粘度を第3表に示す。ま
た用いたエチレン系樹脂の温度−複素粘度曲線を第2図
に示す。
第3表に示す4FJの樹脂粒子をそれぞれ発泡剤である
ジクロロジルフルオロメタンの飽和蒸気と温度60〜8
0℃、圧力15.5〜23.5/(y/υ2−Qで1〜
2時間接触させてジクロロジフルオロメタンを含有させ
、0.5〜1.5Kg/c2−Gの水蒸気で20秒間加
熱発泡させ、予備発泡粒子をえた。
結果を第4表に示す。
[以下余白] 実施例7.8でえられた予備発泡粒子を実施例1と同様
にしテ0.5〜1.5Kg/cIR2−Gの水蒸気で加
熱成形してえられた成形品は、粒子同士の融着性がよく
、表面が平滑で、ヒケ・変形が少なく、外観の美麗なも
のであった。
第4表の結果から、実施例7.8では発泡倍率が高く、
連続気泡率の低い良好な予備発泡粒子かえられるが、比
較例3.4では予備発泡粒子が収縮して高い発泡倍率か
えられず、また連続気泡率も高く、型内成形に供しえな
いものであることがわかる。
[発明の効果] 本発明の予備発泡粒子は、無架橋エチレン系樹脂を基材
とするにもかかわらず、高発泡倍率で収縮が少ない。ま
た該粒子を用いて型内成形すると成形加工条件の幅が広
くて粒子同士の融着性がよく、粒子間間隙が少なく、外
観の美麗な成形体がえられる。
4、面の簡単な説明 第1図および第2図は、実施例1.3.4.7.8、比
較例2.3.4で用いたエチレン系樹脂の温度−複素粘
度の関係を示すグラフである。
第1 図 温    度 (0C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 動的粘弾性測定装置の一種である加硫試験機を用い
    て角周波数(ω)10.5sec^−^1で温度を変え
    て測定したトルク値(|H^*|)から算出した複素粘
    度(|η^*(ω)|)を温度に対してプロットした曲
    線において、複素粘度の値が5℃以上の温度幅にわたり
    0.06〜0.2kg・sec/cm^2の範囲の値を
    とる部分を有する無架橋エチレン系樹脂を基材樹脂とす
    る無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒子。 2 無架橋エチレン系樹脂が密度0.920g/cm^
    3以上、メルトインデックス(MI)0.01〜1.0
    g/10分の無架橋ポリエチレンである特許請求の範囲
    第1項記載の予備発泡粒子。 3 無架橋エチレン系樹脂が密度0.940g/cm^
    3以上、MI0.01〜0.5g/10分の高密度ポリ
    エチレンと密度0.920〜0.940g/cm^3、
    MI0.1〜10g/10分の直鎖状低密度ポリエチレ
    ンとをブレンドした樹脂である特許請求の範囲第1項記
    載の予備発泡粒子。 4 無架橋エチレン系樹脂が密度0.920〜0.94
    0g/cm^3、MI0.01〜10g/10分の直鎖
    状低密度ポリエチレンであって、示差走査熱量計で測定
    したDSC融解曲線が低温側と高温側に2つの融解ピー
    クを有し、かつ該融解ピークの2つのピーク温度の温度
    差が3℃以上である特許請求の範囲第1項記載の予備発
    泡粒子。
JP61264715A 1986-11-05 1986-11-05 無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒子用基材樹脂の選択方法 Expired - Lifetime JPH078929B2 (ja)

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JP61264715A Expired - Lifetime JPH078929B2 (ja) 1986-11-05 1986-11-05 無架橋エチレン系樹脂予備発泡粒子用基材樹脂の選択方法

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