JPWO2016052555A1 - 架橋ポリオレフィン系発泡体 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、発泡体全体の架橋度の調整や、高融点樹脂の使用により成形性を改良すると、発泡体の柔軟性が損なわれ、成形体の手触りが悪くなったりして、熱可塑性エラストマーを配合した意義が失われることになる。
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、柔軟性を損なうことなく、加工性を高めることが可能な架橋ポリオレフィン系発泡体を提供することを課題とする。
(1) ポリオレフィン系樹脂(A)と、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が15〜85であるゴム(B)とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を架橋発泡してなる架橋ポリオレフィン系発泡体であって、
前記ゴム(B)が、前記ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、10〜150質量部含有され、
前記発泡体の厚さが1.5mm以上であるとともに25%圧縮硬さが60kPa以下であり、両面から500μm深さまでの表層部の少なくともいずれか一方の架橋度が、前記両面の表層部を除いた中層部の架橋度よりも5%以上高い架橋ポリオレフィン系発泡体。
(2)ゴム(B)が、スチレン系ゴム、及びオレフィン系ゴムからなる群から選択される少なくとも1種である上記(1)に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(3)ゴム(B)が、オレフィン系ゴムである上記(2)に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(4)全体の架橋度が30〜55%である上記(1)〜(3)のいずれかにに記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(5)ポリオレフィン系樹脂(A)が、ポリプロピレン系樹脂を含む上記(1)〜(4)のいずれかに記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(6)ポリオレフィン系樹脂(A)が、ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、さらにポリエチレン系樹脂を1〜100質量部含有する上記(5)に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(7)前記ポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂である上記(6)に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(8)前記ポリプロピレン系樹脂が、エチレン−プロピレンランダム共重合体である上記(5)に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(9)前記両面の表層部の架橋度のいずれもが、前記中層部の架橋度よりも5%以上高い上記(1)〜(8)のいずれかに記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の架橋ポリオレフィン系発泡体を成形して得られた成形体。
本発明における架橋ポリオレフィン系発泡体は、ポリオレフィン系樹脂(A)と、所定のムーニー粘度を有するゴム(B)を含有するポリオレフィン系樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう)を架橋発泡してなる発泡体である。以下、樹脂組成物に使用される各成分について説明する。
ポリオレフィン系樹脂(A)としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、又はこれらの混合物が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂(A)は、ポリプロピレン系樹脂を含有することが好ましく、ポリプロピレン系樹脂とポリエチレン系樹脂の両方を含有することがより好ましい。
[ポリプロピレン系樹脂]
ポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体が挙げられる。ポリプロピレン系樹脂は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。又、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、ランダムブロック共重合体の何れであってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
なお、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、通常、プロピレンが90〜99.5質量%、プロピレン以外のα−オレフィンが0.5〜10質量%であるが、プロピレンが95〜99質量%、プロピレン以外のα−オレフィンが1〜5質量%であることが好ましい。
ポリエチレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、低密度ポリエチレン系樹脂、中密度ポリエチレン系樹脂、高密度ポリエチレン系樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂が挙げられるが、これらの中では直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂(LLDPE)が好ましい。ポリエチレン系樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種併用してもよい。
直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂は、密度が0.910g/cm3以上0.950g/cm3未満のポリエチレンであり、好ましくは密度が0.910〜0.940g/cm3のものである。発泡体は、密度が低い直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂を含有することで、樹脂組成物を発泡体に加工する際の加工性や、発泡体を成形体に成形する際の成形性等が良好になりやすい。なお、上記樹脂の密度はJIS K7112に準拠して測定したものである。
ポリエチレン系樹脂は、そのMFRが0.4〜4.0g/10分となることが好ましく、0.5〜2.5g/10分であることがより好ましい。以上のMFRを有するポリエチレン系樹脂を使用することで、樹脂組成物を発泡体に加工する際の成形性、及び発泡体を二次成形する際の成形性を良好にしやすくなる。
本発明で使用されるゴム(B)は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が15〜85となるものである。ゴム(B)は、ムーニー粘度が15未満であると、二次成形時に発泡体表面にシワが発生しやすくなる。また、ムーニー粘度が85を超えると、発泡体の柔軟性が低くなる。柔軟性及び成形性をより良好にするために、ゴム(B)の上記ムーニー粘度は、25〜75であることが好ましく、35〜60であることがより好ましい。
[オレフィン系ゴム]
オレフィン系ゴムとしては、2種類以上のオレフィン系モノマーが実質的にランダムに共重合した非晶質もしくは低結晶性のゴム状物質であり、エチレン−α−オレフィン系共重合ゴムが好ましい。
ここで、エチレン−α−オレフィン系共重合ゴムに使用されるα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、2−メチルプロピレン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセンなどの炭素原子数3〜10程度のオレフィン1種または2種以上が挙げられ、これらの中ではプロピレンが好ましい。
また、オレフィン系ゴムは、オレフィン以外の単量体からなる繰り返し単位を含有していてもよく、その単量体としては、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン等の炭素原子数5〜15程度の非共役ジエン化合物で代表されるジエン化合物が挙げられる。
好ましいオレフィン系ゴムの具体例としては、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM)が挙げられ、中でもエチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPM)がより好ましい。
本発明では、以上のオレフィン系ゴムが使用されることで、成形性を良好にしつつ、発泡体の柔軟性を高めることが可能になり、発泡体や成形体の手触りを良好にすることも可能になる。
スチレン系ゴムとしては、ムーニー粘度が上記範囲となればよいが、スチレンと、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレンなどとを共重合したもの、及びその水素添加物などが挙げられる。
より具体的には、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、水素添加スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(HSBR)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−エチレン−スチレンブロック共重合体(SES)、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)等が挙げられる。これらの中では、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)が好ましい。
ゴム(B)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、樹脂組成物は、樹脂及びゴム成分として(A)及び(B)成分からなっていてもよいが、本発明の目的を阻害しない範囲であれば、上記(A)及び(B)成分以外のその他のゴム又は樹脂成分を任意で含有してもよい。その他のゴム又は樹脂成分としては、アクリル系樹脂、EVA、酸変性ポリオレフィン等が挙げられる。その他ゴム又は樹脂成分の樹脂組成物における含有量は合計で、ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、通常、30質量部以下、好ましくは10質量部以下程度含有される。
なお、以下の説明において使用される用語“樹脂成分”とは、上記したポリオレフィン系樹脂(A)、ゴム(B)、その他のゴム及び樹脂成分の合計を意味する。
樹脂組成物は、添加剤として発泡剤を通常含有するものであり、また、架橋助剤及び酸化防止剤の一方又は両方を含有することが好ましい。
(発泡剤)
発泡剤としては、熱分解型発泡剤が使用され、例えば分解温度が160〜270℃程度の有機系又は無機系の化学発泡剤を用いることができる。
有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸金属塩(アゾジカルボン酸バリウム等)、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、ヒドラゾジカルボンアミド、4,4’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、トルエンスルホニルヒドラジド等のヒドラジン誘導体、トルエンスルホニルセミカルバジド等のセミカルバジド化合物等が挙げられる。
無機系発泡剤としては、酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、水素化ホウ素ナトリウム、無水クエン酸モノソーダ等が挙げられる。
これらの中では、微細な気泡を得る観点、及び経済性、安全面の観点から、アゾ化合物、ニトロソ化合物が好ましく、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミンがより好ましく、アゾジカルボンアミドが特に好ましい。これらの熱分解型発泡剤は、単独で又は2以上を組み合わせて使用することができる。
熱分解型発泡剤の添加量は、発泡体の気泡が破裂せずに適切に発泡ができるように、樹脂成分100質量部に対して1〜30質量部が好ましく、2〜15質量部がより好ましい。
架橋助剤としては、多官能モノマーを使用することができる。例えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等の3官能(メタ)アクリレート系化合物;トリメリット酸トリアリルエステル、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリアリルエステル、トリアリルイソシアヌレート等の1分子中に3個の官能基を持つ化合物;1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、1,10−デカンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート等の2官能(メタ)アクリレート系化合物、ジビニルベンゼン等の1分子中に2個の官能基を持つ化合物;フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、エチルビニルベンゼン、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等が挙げられる。架橋助剤は、単独で又は2以上を組み合わせて使用することができる。これらの中では、3官能(メタ)アクリレート系化合物がより好ましい。
架橋助剤を樹脂組成物に添加することによって、少ない電離性放射線量で樹脂組成物を架橋することが可能になる。そのため、電離性放射線の照射に伴う各樹脂分子の切断、劣化を防止することができる。
架橋助剤の含有量は、樹脂成分100質量部に対して0.2〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。この含有量が0.2質量部以上であると樹脂組成物を発泡する際、所望する架橋度に調整しやすくなる。また、20質量部以下であると樹脂組成物に付与する架橋度の制御が容易となる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられるが、これらの中では、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤とイオウ系酸化防止剤とを組み合わせて使用することがより好ましい。
例えば、フェノール系酸化防止剤としては、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等が挙げられる。これらのフェノール系酸化防止剤は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が併用されてもよい。
また、硫黄系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)等が挙げられる。これらの硫黄系酸化防止剤は、単独で用いられても良いし、2種類以上が併用されても良い。
酸化防止剤の含有量は、樹脂成分100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましく、0.2〜5質量部がより好ましい。
また、樹脂組成物は、必要に応じて、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、尿素等の分解温度調整剤、難燃剤、金属害防止剤、帯電防止剤、安定剤、充填剤、顔料等の上記以外の添加剤を含有してもよい。
本発明の架橋ポリオレフィン系発泡体(以下、単に「発泡体」ともいう)は、上記した樹脂組成物を架橋し、かつ発泡してなるものである。
本発明の発泡体は、厚さ方向における位置によって架橋度が異なるように架橋されたものであって、発泡体の両面の表層部の少なくともいずれか一方の架橋度は、中層部の架橋度よりも高くなっている。表層部が中層部よりも高い架橋度を有すると、表層部は二次成形時の成形熱に対する耐熱性が向上し、また機械的強度が高くなり、二次成形時に発泡体表面にシワが発生しにくくなる。また、中層部で高い破断点伸度を有することとなり、そのため、発泡体全体として成形性と柔軟性とを両立できたものである。
なお、本発明における表層部とは、発泡体の両面から500μm深さまでの部分であり、中層部とは、発泡体から上記表層部を除いた部分である。また、発泡体の両面とは、発泡体のいずれか一面とその反対側の面であり、発泡体がシート状の発泡シートである場合には、発泡体の両面とは表面及び裏面となるものである。
成形性と柔軟性をバランスよく向上させるためには、表層部の架橋度と中層部の架橋度の差は、7%以上であることが好ましく、9%以上であることがより好ましい。なお、架橋度の差の上限は、特に限定されないが、通常20%以下である。
なお、本発明では、両面の表層部のうち一方の面の表層部の架橋度と中層部の架橋度の差のみが、上記した範囲となってもよいが、両面の表層部の架橋度と中層部の架橋度の差のいずれもが、上記した範囲となることが好ましい。
発泡体の全体の架橋度が以上の範囲となることで、柔軟性と成形性をバランスよく向上させやすくなる。なお、以上の発泡体の架橋度の測定方法は、後述する実施例に記載されるとおりである。
本発明の発泡体の厚みは、1.5mm以上となるものである。発泡体の厚みが1.5mm未満となると、中層部の厚みが十分でなくなるため、発泡体において架橋度の低い部分が少なくなり、発泡体全体の柔軟性を高めることができなくなる。また、発泡体の厚みは、好ましくは1.5〜8mm程度、より好ましくは1.7〜5mmである。発泡体の厚みがこれら範囲であると、柔軟性と成形性の両方を向上させやすい。また、上記範囲の厚みを有する発泡体は、各種の車両用内装材に成形しやすい。なお、発泡体は、シート状となり、発泡シートであることが好ましい。
本発明の発泡体は、例えば、樹脂組成物を構成する各成分を溶融混練して所望形状に成形した後、電離性放射線を照射して樹脂組成物を架橋し、さらに加熱発泡することにより製造することができる。以下、発泡体の製造方法について詳細に説明する。
ここで、これら電離性放射線の加速電圧は、照射する発泡性樹脂組成物の厚さにもよるが、例えば、厚さが1.5〜8mmの場合、表層部と中層部の架橋度の差を大きくし、また、適切に架橋が進行するように、低電圧電離性放射線の加速電圧が50〜500kV、高電圧電離性放射線の加速電圧が600〜1200kVであることが好ましく、低電圧電離性放射線の加速電圧が100〜400kV、高電圧電離性放射線の加速電圧が600〜1000kVであることがより好ましい。
本発明においては、上記発泡体は、公知の方法で成形されて、成形体となるものである。成形方法としては、真空成形、圧縮成形、スタンピング成形等が挙げられるが、これらの中では真空成形が好ましい。また、真空成形には雄引き真空成形、雌引き真空成形があるが、そのいずれでもよい。
また、発泡体は、他の材料と重ねられたうえで成形されてもよい。その場合、成形体は、発泡体と他の材料の積層体から成形される。発泡体に重ねられる他の材料としては、樹脂シート、熱可塑性エラストマーシート、布帛等のシート状素材が挙げられる。発泡体が車輌用内装材に使用される場合には、シート状素材は、ポリ塩化ビニルシート、ポリ塩化ビニルとABS樹脂との混合樹脂からなる樹脂シート、熱可塑性エラストマーシート、織物、編物、不織布、皮革、人工皮革、合成皮革等の各種の布帛が好ましくは使用される。
なお、他の材料は、発泡体の一方の面のみに重ねられてよいし、両面に重ねられてもよい。例えば、成形体が車輌用内装材である場合には、発泡体の一方の面に上記樹脂シート、熱可塑性エラストマーシート、布帛が積層されるとともに、他方の面にポリエチレン、ポリプレン等からなる樹脂シートが配置されてもよい。
また、本発明の発泡体から得た成形体は、断熱材、クッション材等として使用されるが、好ましくは、自動車分野において、天井材、ドア、インスツルメントパネル等の車輌用内装材として使用される。
(1)発泡体の厚み
ダイヤルゲージで計測した。
(2)架橋度
約100mgの試料を採取し、その重量A(mg)を精秤する。次に、この試料を30cm3 の120℃キシレン中に入れ、24時間放置する。その後、200メッシュの金網で濾過し、金網上の不溶解分の乾燥重量B(mg)を精秤し、以下の式により架橋度を算出した。
架橋度(%)=(B/A)×100
なお、発泡体の両面から深さ500μmまでのスライスして表層部とするとともに、残りを中層部とし、それら表層部及び中層部それぞれから厚さ方向にわたって均等に表層部、中層部の試料を採取した。
なお、中層部の厚みが500μm以上ある場合には、試料は中層部の厚み方向における中央500μmの範囲から採取した。
また、全体の架橋度は、サンプルの全厚にわたって均等に採取した。
(3)25%圧縮硬さ
JISK6767に準拠して測定した。
(4)見掛け密度
発泡体の見掛け密度はJISK 7222に準拠して測定したものである。
(5)ムーニー粘度(ML1+4,100℃)
ムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、JIS K6300−1に準拠して測定したものである。
(6)MFR
MFRは、JIS K7210に基づき、ポリプロピレン系樹脂は温度230℃、荷重2.16kgf、ポリエチレン系樹脂は温度190℃、荷重2.16kgfの条件で測定された値である。
(7)成形性
各実施例、比較例で得られた発泡体を表面温度140℃の条件で真空成形機により成形し、箱型の成形体を得た。
その際に、成形体にシワが発生しなかったものを“A”とし、シワが発生したものを“F”とした。
各実施例1〜6、比較例4〜5において、表1に示す各樹脂成分及び添加剤を、表1に示した部数で単軸押出機に投入して、樹脂温度180℃にて溶融混練して押し出し、厚さ1.9mmのシート状の樹脂組成物を得た。このシート状の樹脂組成物の両面に、表1に示した所定の加速電圧及び照射線量の電子線を、第1の照射と第2の照射に分けて2回照射した。なお、これら照射は両面から行った。
その後、架橋された樹脂組成物を、260℃の気相オーブンで発泡させて発泡シート(発泡体)とした。各実施例、比較例の発泡体の評価結果を表1に示す。
比較例1〜3
比較例1〜3は、それぞれ電子線の照射を2回に分けず、第1の照射のみ実施した点を除いて実施例1〜3と同様に実施した。
PP:エチレン−プロピレンランダム共重合体、製品名:EG7F、日本ポリプロ株式会社製、MFR=1.3g/10分、エチレン量:3質量%
LLDPE:直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂、製品名:2036P、ダウケミカル社製、MFR=2.5g/10分、密度=0.935g/cm3
EPM:エチレン−プロピレン共重合体ゴム、製品名:301、住友化学株式会社製、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)=55
EPDM:エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、製品名:3045、三井化学株式会社製、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)=40
SBR:スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、製品名:1500、JSR株式会社製、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)=52
発泡剤:アゾジカルボンアミド
架橋助剤:トリメチロールプロパントリメタクリレート
酸化防止剤1:2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール
酸化防止剤2:ジラウリルチオジプロピオネート
一方で、比較例1〜3では、単一種類の電子線を樹脂組成物に照射したのみであったため、表層部の架橋度を中層部の架橋度よりも十分に高くすることができなかった。したがって、比較例1〜3では、成形時にシワが発生して成形性を良好にすることができなかった。
また、比較例4では、ゴム(B)の配合量が少なすぎたため、25%圧縮硬さが高くなり発泡体の柔軟性が十分ではなかった。さらに、比較例5では、ゴム(B)の配合量が多すぎたため、発泡体の機械強度が失われ、成形時にシワが発生した。
Claims (10)
- ポリオレフィン系樹脂(A)と、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が15〜85であるゴム(B)とを含有するポリオレフィン系樹脂組成物を架橋発泡してなる架橋ポリオレフィン系発泡体であって、
前記ゴム(B)が、前記ポリオレフィン系樹脂(A)100質量部に対して、10〜150質量部含有され、
前記発泡体の厚さが1.5mm以上であるとともに25%圧縮硬さが60kPa以下であり、両面から500μm深さまでの表層部の少なくともいずれか一方の架橋度が、前記両面の表層部を除いた中層部の架橋度よりも5%以上高い架橋ポリオレフィン系発泡体。 - ゴム(B)が、スチレン系ゴム、及びオレフィン系ゴムからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- ゴム(B)が、オレフィン系ゴムである請求項2に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- 全体の架橋度が30〜55%である請求項1〜3のいずれか1項に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- ポリオレフィン系樹脂(A)が、ポリプロピレン系樹脂を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- ポリオレフィン系樹脂(A)が、前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、さらにポリエチレン系樹脂を1〜100質量部含有する請求項5に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- 前記ポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂である請求項6に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- 前記ポリプロピレン系樹脂が、エチレン−プロピレンランダム共重合体である請求項5〜7のいずれか1項に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- 前記両面の表層部の架橋度のいずれもが、前記中層部の架橋度よりも5%以上高い請求項1〜8のいずれか1項に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の架橋ポリオレフィン系発泡体を成形して得られた成形体。
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