JPWO2016147919A1 - ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびその製造方法 - Google Patents

ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするとともに、下記(a)〜(d)の全ての条件を満たす、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。[曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)(但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)(a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の示差走査熱量(DSC)測定により得られる融点が、141.5℃以上、150.0℃以下である。(b)前記2回目昇温時のDSC曲線において、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)の樹脂融解熱量全体(J)に対する割合である2回目高温融解熱量比率[(j/J)×100(%)]が15%以上、20%未満である。(c)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。(d)前記融点が前記主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。

Description

本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびその製造方法に関するものである。
ポリプロピレン系樹脂からなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いて得られるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、型内発泡成形体の長所である形状の任意性、軽量性、断熱性などの特徴を有する。
ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、ポリスチレン系樹脂発泡粒子を用いて得られるポリスチレン系樹脂型内発泡成形体と比較すると、耐薬品性、耐熱性、圧縮後の歪回復率等に優れており、また、ポリエチレン系樹脂発泡粒子を用いて得られるポリエチレン系樹脂型内発泡成形体と比較すると、寸法精度、耐熱性、圧縮強度等が優れている。
これらの特徴により、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、自動車内装部材、自動車バンパー用芯材をはじめ、断熱材、緩衝包装材、通い箱など様々な用途に用いられている。
上記の通り、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、ポリエチレン系樹脂型内発泡成形体に比べて、耐熱性や圧縮強度が優れてはいるものの、型内発泡成形するときの成形温度が高くなり、例えば水蒸気を用いて型内発泡成形するときには高い水蒸気圧力が必要となり、ユーティリティーコストが高くなりがちである。
このような問題を回避するために、融点145℃未満、更には融点140℃以下の低融点のポリプロピレン系樹脂を用いる技術(例えば、特許文献1あるいは2)、低融点と高融点のポリプロピレン系樹脂を混合して用いる技術(例えば、特許文献3〜8)、メタロセン系触媒を用いて重合した低融点メタロセン系ポリプロピレン系樹脂を用いる技術(例えば、特許文献9)、等が提案されている。
しかし、これらの技術では、成形温度を抑制できたとしても、従来の型内発泡成形体と比較して圧縮強度が低下するという課題や、成形体エッジ部の表面性が低下するといった課題が残る。
具体的には、例えば、自動車バンパー用のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体であれば、成形体密度30g/Lの場合、50%歪時圧縮強度として0.23MPa程度の強度が要求される。従来技術では、当該強度のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得るには、型内発泡成形圧力として0.26MPa(ゲージ圧)以上の圧力(および高い成形温度)が必要である。
一方、低融点のポリプロピレン系樹脂、低融点と高融点のポリプロピレン系樹脂の混合物、あるいは、メタロセン系触媒を用いて重合したメタロセン系ポリプロピレン系樹脂を用いる場合は、0.20MPa(ゲージ圧)以下の型内発泡成形圧力で成形が可能となるが、50%歪時圧縮強度として0.23MPaの強度を大きく下回ってしまう。
このような低い成形圧力(および成形温度)で成形可能となるポリプロピレン系樹脂を用いた場合の圧縮強度の低下は、成形体密度が40g/L以下である場合に顕著となる傾向がある。
型内発泡成形圧力を低く抑えつつ、50%歪時圧縮強度を高めようとして、適宜融点を調整するなどして、バランスを保とうとするものの、成形体エッジ部の表面性が低下し、うまくバランスを取ることが困難である。
また、メタロセン系ポリプロピレン系樹脂は、チーグラー系触媒を用いて重合したチーグラー系ポリプロピレン系樹脂に比べて製造コストが高いという問題があり、成形温度が低くなることにより型内発泡成形におけるユーティリティーコストを削減できるとしても、原材料費が高くなることから、工業的には必ずしも有利とは言えない。
上記以外にも、低い加熱蒸気圧で型内発泡成形体を生産でき、そして、得られた型内発泡成形体の収縮率が小さく、かつ表面美麗性の高いポリプロピレン系樹脂発泡粒子を提供する技術が知られている(特許文献10)。この技術によれば、ポリプロピレン系樹脂のMFR・融点・曲げ弾性率を特定することにより、低い型内発泡成形圧力で収縮率が小さく表面性の良好な型内発泡成形体が得られるものの、「〔曲げ弾性率(MPa)〕≧31.19×〔融点(℃)〕−3500」により規定される式を満足するポリプロピレン系樹脂を基材樹脂として用いなければならず、また、融点が145℃以下でなければならないという制限がある。従って、このような制限にとらわれない基材樹脂を使いこなすという観点からは、改善の余地があった。
このようなことから、依然として、型内発泡成形するときの成形温度を抑制しつつ、圧縮強度の高い、表面美麗なポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体に関する技術が要望されている。
日本国公開特許公報「2010−248341号公報(2010年11月4日公開)」 国際公開公報「国際公開番号WO2008/139822号(2008年11月20日公開)」 国際公開公報「国際公開番号WO2009/001626号(2008年12月31日公開)」 日本国公開特許公報「2010−144078号公報(2010年7月1日公開)」 中国公開特許公報「CN103509203号公報(2014年1月15日公開)」 国際公開公報「国際公開番号WO2006/054727号(2006年5月26日公開)」 国際公開公報「国際公開番号WO2009/051035号(2009年4月23日公開)」 日本国公開特許公報「2008−106150号公報(2008年5月8日公開)」 日本国公開特許公報「2009−144096号公報(2009年7月2日公開)」 日本国公開特許公報「2009−280783号公報(2009年12月3日公開)」 日本国公開特許公報「2012−233182号公報(2012年11月29日公開)」 日本国公開特許公報「2013−155386号公報(2013年8月15日公開)」 日本国公開特許公報「2003−082148号公報(2003年3月19日公開)」 日本国公開特許公報「平10−045939号公報(1998年2月17日公開)」 日本国公開特許公報「2007−320275号公報(2007年112月13日公開)」 国際公開公報「国際公開番号WO2003/097728号(2003年11月27日公開)」 日本国公開特許公報「2005−298769号公報(2005年10月27日公開)」
本発明においては、型内発泡成形するときの成形温度(水蒸気圧力)を抑制しつつ、圧縮強度が高く、表面性に優れたポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を生産できるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得ることを目的とする。
本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意研究した結果、特定の曲げ弾性率を有するポリプロピレン系樹脂を基材樹脂として得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、示差走査熱量(DSC)測定を行ったときの特定の融点および特定の主吸熱ピークを有する場合に、前記課題を解決できるポリプロピレン系樹脂発泡粒子となることを見出し、本発明に至った。特に、本発明によれば、特許文献10記載の「〔曲げ弾性率(MPa)〕≧31.19×〔融点(℃)〕−3500」を満足しないポリプロピレン系樹脂を基材樹脂として用いることが可能となり、かつ、樹脂融点が145℃を超える樹脂も使用可能となることを見出した。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
ポリプロピレン系樹脂が、樹脂曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ、融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であると共に、
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(d)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
(但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
(a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、141.5℃以上、150.0℃以下である。
(b)前記2回目昇温時のDSC曲線において、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)の樹脂融解熱量全体(J)に対する割合である2回目高温融解熱量比率[(j/J)×100(%)]が15%以上、20%未満である。
(c)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
(d)2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
[2]上記条件(a)において、2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、150.0℃以下であることを特徴とする、[1]に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[3]ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
ポリプロピレン系樹脂が、樹脂曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ、融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であると共に、
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(c)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
(但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
(a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、150.0℃以下である。
(b)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
(c)2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
[4]融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が、5.5℃以上、10.0℃以下であることを特徴とする、[1]〜[3]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[5]上記の融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が、5.5℃以上、8.0℃以下であることを特徴とする、[4]に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[6]1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピークの頂点温度が、133.0℃以上、142.0℃以下であることを特徴とする、[1]〜[5]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[7]2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、148.0℃以下であることを特徴とする、[1]〜[6]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[8]ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率が、800MPa以上、1050MPa以下であることを特徴とする、[1]〜[7]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[9]基材樹脂が、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対し、ポリエチレン系樹脂1重量部以上、20重量部以下を含むことを特徴とする、[1]〜[8]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[10]ポリプロピレン系樹脂が、融点が130.0℃以上、140.0℃以下であるポリプロピレン系樹脂Aおよび、融点が145.0℃以上、165.0℃以下のポリプロピレン系樹脂Bを含むことを特徴とする、[1]〜[9]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[11]ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン系樹脂Aが50重量%以上、70重量%以下および、ポリプロピレン系樹脂Bが30重量%以上、50重量%以下である(ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bの合計は100重量%)ことを特徴とする、[10]に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[12]ポリプロピレン系樹脂100重量%中、コモノマーとして1−ブテンからなる構造単位が1重量%以上、15重量%以下存在することを特徴とする、[1]〜[11]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[13]ポリプロピレン系樹脂100重量%中、コモノマーとして1−ブテンからなる構造単位が1.5重量%以上、11重量%以下存在することを特徴とする、[1]〜[12]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[14][1]〜[13]の何れか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を成形してなる、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体。
[15][14]に記載のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体であって、
その成形体密度と50%歪時圧縮強度との関係が、下記式(2)を満足することを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体。
[50%歪時圧縮強度(MPa)]≧0.0069×[成形体密度(g/L)]+0.018 …式(2)。
[16]ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂粒子を、水および無機ガス発泡剤と共に耐圧容器中に収容し、攪拌条件下に分散させると共に、昇温および昇圧した後、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出してポリプロピレン系樹脂粒子を発泡するポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法であって、
ポリプロピレン系樹脂が、曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であり、
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(d)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法。
[曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
(但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
(a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、141.5℃以上、150.0℃以下である。
(b)前記2回目昇温時のDSC曲線において、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)の樹脂融解熱量全体(J)に対する割合である2回目高温融解熱量比率[(j/J)×100(%)]が15%以上、20%未満である。
(c)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
(d)前記融点が前記主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
[17]ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂粒子を、水および無機ガス発泡剤と共に耐圧容器中に収容し、攪拌条件下に分散させると共に、昇温および昇圧した後、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出してポリプロピレン系樹脂粒子を発泡するポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法であって、
ポリプロピレン系樹脂が、曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であり、
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(c)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法。
[曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
(但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
(a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、150.0℃以下である。
(b)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
(c)前記融点が前記主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
[18]耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出するとき、前記圧力域の温度を40℃以下に設定することを特徴とする、[16]または[17]に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法。
[19][16]〜[18]の何れか1つに記載の製造方法により得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を金型に充填する工程、
該金型に充填された該ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を加熱して、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得る成形工程を含む、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。
[20]前記成形工程における加熱において、圧力0.22MPa(ゲージ圧)以下の水蒸気を用いて前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を加熱し、
前記ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の成形体密度と50%歪時圧縮強度との関係が下記式(2)を満足することを特徴とする、[19]に記載のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。
[50%歪時圧縮強度(MPa)]≧0.0069×[成形体密度(g/L)]+0.018 …式(2)。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子によれば、型内発泡成形するときの成形温度を低く抑制できると共に、型内発泡成形して得られるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の圧縮強度を従来と遜色なく維持でき、表面性に優れた(表面美麗な)ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体とすることが可能となる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の示差走査熱量測定(DSC)において、10℃/分の昇温速度にて40℃から220℃まで昇温し、その後220℃から40℃まで10℃/分の速度で冷却し、再度40℃から220℃まで10℃/分の速度で昇温したときに得られる、2回目昇温時のDSC曲線の一例である。tmが融点である。この例は、ポリプロピレン系樹脂とポリエチレン系樹脂を混合した基材樹脂からなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子に関するものであり、ポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピーク(融点tmを示す高温側ピーク)に加え、ポリエチレン系樹脂に由来する融解ピーク(低温側ピーク)が現れている。 本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の、10℃/分の昇温速度にて40℃から220℃まで昇温(1回目)する示差走査熱量測定(DSC)より得られるDSC曲線の一例である。DSC曲線は、2つの融解ピークを有し、主吸熱ピーク融解熱量Qlと主吸熱ピークの高温側ピーク融解熱量Qhの2つの融解熱量領域を有している。この例は、ポリプロピレン系樹脂とポリエチレン系樹脂を混合した基材樹脂からなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子に関するものであり、主吸熱ピークの低温側にポリエチレン系樹脂に由来する小さなピーク(ショルダー)が現れている。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とする。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂は、プロピレン単独重合体、あるいは、プロピレンおよびプロピレンと共重合可能なコモノマーを含む共重合体が挙げられる。
型内発泡成形するときの成形温度を低くし易い点からは、ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンおよびプロピレンと共重合可能なコモノマーを含む共重合体であることが好ましい。
このようなプロピレンと共重合可能なコモノマーとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ブテン等の炭素数2または4〜12のα−オレフィン等が挙げられるが、好ましくはエチレンである。これらのコモノマーは、単独で共重合しても良いし、複数を組み合わせて共重合しても良い。
型内発泡成形するときの成形温度を低くし易く、得られる型内発泡成形体の圧縮強度も低下せず高い圧縮強度を維持できることからは、ポリプロピレン系樹脂は、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体あるいはプロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体であることが好ましい。
特に、1−ブテンを共重合したポリプロピレン系樹脂を用いることは好ましく、この中でも、ポリプロピレン系樹脂100重量%中、1−ブテンからなる構造単位が1重量%以上、15重量%以下存在することが好ましく、1.5重量%以上、11重量%以下存在することがより好ましい。
なお、ポリプロピレン系樹脂中のコモノマー量は、従来知られたIRスペクトル測定法やNMRスペクトル測定法などで測定し、特定することができる。また、複数のポリプロピレン系樹脂を混合して用いる場合は、混合後のポリプロピレン系樹脂について上記測定法により測定すれば良いが、混合前の個々のポリプロピレン系樹脂のコモノマー量を上記測定法により測定しておき、混合比率に応じて相加平均値として特定しても良い。
本発明のポリプロピレン系樹脂の融点は、141.5℃以上、150.0℃以下であることが好ましく、143.0℃以上、148.0℃以下であることがより好ましく、145.0℃を超え、148.0℃以下が最も好ましい。この範囲であれば、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点も141.5℃以上、150.0℃以下となり易い。
ポリプロピレン系樹脂の融点が141.5℃未満では、得られる型内発泡成形体の圧縮強度が低下する傾向があり、150.0℃を超えると、型内発泡成形するときの型内発泡成形圧力が高くなる傾向がある(成形温度が高くなる傾向がある)。
ここで、ポリプロピレン系樹脂の融点とは、ポリプロピレン系樹脂の示差走査熱量測定(DSC)においてポリプロピレン系樹脂1mg以上、10mg以下を、40℃から220℃まで10℃/分の昇温速度で加熱し、その後220℃から40℃まで10℃/分の降温速度で冷却し、再度40℃から220℃まで10℃/分の昇温速度で加熱したときに得られるDSC曲線における、2回目昇温時の融解ピーク温度である。
なお、後述するように、複数の樹脂を混合する場合には、複数の融解ピークとなる場合もある。但し、複数の樹脂を混合すれば、必ず複数の融解ピークとなるものでもない。
例えば、ポリプロピレン系樹脂にポリエチレン系樹脂を混合した場合であって、両者の融点差が大きい場合は、2回目昇温時のDSC曲線において、ポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピークに加え、ポリエチレン系樹脂に由来する融解ピーク(あるいはショルダー)が現れ、合計2つの融解ピークが現れることがあるが、本発明におけるポリプロピレン系樹脂の融点は、あくまでもポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピークの温度である。
逆に、両者の融点差が小さい場合は、融解ピークは1つとなる場合があり、この場合は、この融解ピークの温度を融点とする。
一方、複数のポリプロピレン系樹脂を混合した場合、2回目昇温時のDSC曲線において、単一の融解ピークが得られる場合もあれば、複数の融解ピークが得られる場合もある。複数の融解ピークが現れる場合は、吸熱量の最も大きい融解ピークの温度を融点として採用する。
ポリプロピレン系樹脂を重合するときの触媒に特に制限はなく、チーグラー系触媒、メタロセン系触媒等を用いて重合することができる。
ただし、一般的にチーグラー系触媒を用いて重合したポリプロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒を用いて重合したポリプロピレン系樹脂と比較すると、融点見合いの剛性が低く、前述の課題を解決するには不利にも関わらず、本発明技術によれば、課題解決が可能となり、本発明の効果が顕著となる点から、好ましい態様といえる。また、工業的に入手し易く、幅広く利用できる点からも、チーグラー系触媒を用いて重合されるポリプロピレン系樹脂を用いることが好ましい。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(以降、「MFR」と称する。)に特に制限はないが、3g/10分を超え、15g/10分未満が好ましく、5g/10分以上、10g/10分以下がより好ましい。
ポリプロピレン系樹脂のMFRが3g/10分を超え、15g/10分未満の場合、型内発泡成形体の表面が美麗になり易く、成形時の成形サイクルも短くなり易い。
ここで、本発明におけるポリプロピレン系樹脂のMFRの測定は、JIS−K7210記載のMFR測定器を用い、オリフィス2.0959±0.005mmφ、オリフィス長さ8.000±0.025mm、荷重2160g、温度230±0.2℃の条件下で測定したときの値である。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率は、750MPa以上、1100MPa以下であることが好ましく、800MPa以上、1050MPa以下であることがより好ましい。ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率が750MPa未満では、得られる型内発泡成形体の圧縮強度が低下する傾向があり、1100MPaを超えると、型内発泡成形するときの型内発泡成形圧力が高くなる傾向がある(成形温度が高くなる傾向がある)。
ここで、ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率は、ポリプロピレン系樹脂を80℃で6時間乾燥させた後、35t射出成形機を用い、シリンダー温度200℃、金型温度30℃にて、厚さ6.4mmバー(幅12mm、長さ127mm)を作製して、一週間以内にASTM D790に準拠して曲げ試験を行い、測定した値である。
なお、後述するように、本発明においては、ポリプロピレン系樹脂に加えて、必要に応じて、ポリプロピレン系樹脂以外の樹脂、発泡核剤、親水性化合物、着色剤の他、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、導電剤等の添加剤を用いることができ、これらの混合物により基材樹脂を構成し得る。このような本発明における基材樹脂の曲げ弾性率についても、前述と同様にして測定することが可能であり、ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率とおおむね一致する。
また、後述するポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、例えば、180℃〜220℃にて5〜30分加熱(必要に応じて加熱中に真空引きなどの脱気操作)すること等により、未発泡状態の樹脂に戻すことが可能であるが、このような未発泡樹脂の曲げ弾性率についても、前述と同様にして測定することが可能であり、ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率とおおむね一致する。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率は、後述するポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点との関係が、次の式(1)を満たすものである。
[曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
[曲げ弾性率(MPa)]が、「31.19×[融点(℃)]−3500」で計算される値以上のポリプロピレン系樹脂の場合は、例えば特許文献10で開示された技術(すなわち、ポリプロピレン系樹脂のMFRを4g/10分以上、20g/10分以下、 融点を145℃以下、曲げ弾性率を600MPa以上とする技術)を用いることにより、良好な型内発泡成形体を得ることが可能である。
これに対して、本発明技術は、特許文献10とは異なる技術(すなわち、ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率を750MPa以上、1100MPa以下とすると共に、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が特定の融点と主吸熱ピーク頂点温度を有し、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差を5℃以上、15℃以下とする技術)により、従来は使用困難であったポリプロピレン系樹脂を用いても、型内発泡成形するときの成形温度を低く抑制できると共に、型内発泡成形して得られるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の圧縮強度を従来と遜色なく維持でき、表面性に優れた(表面美麗な)ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体とすることが可能なポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得ることができる。
なお、特許文献10には、ポリプロピレン系樹脂の融点と、本願の主吸熱ピーク頂点温度に相当するDSC低温ピーク温度の測定結果が記載されているようであるが、融点とDSC低温ピーク温度の温度差と、型内発泡成形体の圧縮強度や表面性、更には型内発泡成形圧力との関係性については、何の記載もなければ示唆もない。
本発明は、上述したポリプロピレン系樹脂を単独で用いても良く、2種以上のポリプロピレン系樹脂をブレンド(混合)して基材樹脂として用いても良い。
本発明は、後述するように、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点が主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、2回目昇温時のDSC曲線における融点と1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下となるものであるが、このようなポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得るためには、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bを含む基材樹脂を用いることが好ましい。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂Aは、融点が130.0℃以上、140.0℃以下であることが好ましく、全構造単位100重量%中、1−ブテンからなる構造単位が3重量%以上、15重量%以下存在することが好ましい。
ポリプロピレン系樹脂Aの融点は、132.0℃以上、138.0℃以下であることがより好ましく、134.0℃以上、138.0℃以下であることがさらに好ましい。
ポリプロピレン系樹脂Aの融点、1−ブテン量が上記範囲の場合には、型内発泡成形するときの成形温度が低く、得られる型内発泡成形体の圧縮強度を高く維持し易い傾向がある。特に、ポリプロピレン系樹脂Aが1−ブテンを含む場合、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得易くなる。
また、ポリプロピレン系樹脂Aとしては、前記1−ブテンに加えて、全構造単位100重量%中、エチレンからなる構造単位が2重量%以上、10重量%以下存在することが好ましい。このような場合に、より一層、型内発泡成形するときの成形温度が低く、得られる型内発泡成形体の圧縮強度を高く維持し易い。
このようなことから、ポリプロピレン系樹脂Aとしては、1−ブテンからなる構造単位が4重量%以上、9重量%以下、エチレンからなる構造単位が2.5重量%以上、6重量%以下であることがより好ましい。
なお、全構造単位100重量%とは、プロピレンから得られる構造単位と、1−ブテンから得られる構造単位と、エチレン等のその他のコモノマーから得られる構造単位の合計で100重量%である。
以上のようなことから、ポリプロピレン系樹脂Aとしては、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体よりなる群から選択される少なくとも1種であることが、好ましい。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂Aを重合するときの触媒に特に制限はなく、チーグラー系触媒、メタロセン系触媒、等を用いて重合することができる。
ただし、一般的にチーグラー系触媒を用いて重合したポリプロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒を用いて重合したポリプロピレン系樹脂と比較すると融点見合いの剛性が低く、前述の課題を解決するには不利にもかかわらず、本発明技術によれば課題解決が可能となり、本発明の効果が顕著となる点から、好ましい態様といえる。また、工業的に入手し易く、幅広く利用できる点からも、チーグラー系触媒を用いて重合されるポリプロピレン系樹脂を用いることが好ましい。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂Bとしては、融点が145.0℃以上、165.0℃以下のプロピレン単独重合体、あるいは、プロピレンおよびプロピレンと共重合可能なコモノマーを含む共重合体が好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂Bの融点は、147.0℃以上、160.0℃以下であることがより好ましく、148.0℃以上、153.0℃以下であることが最も好ましい。
また、型内発泡成形するときの成形温度を低くし易い点からは、ポリプロピレン系樹脂Bは、プロピレンおよびプロピレンと共重合可能なコモノマーを含む共重合体であることが好ましい。
このようなプロピレンと共重合可能なコモノマーとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ブテン等の炭素数2または4〜12のα−オレフィン等が挙げられるが、好ましくはエチレンである。これらのコモノマーは、単独で共重合しても良いし、複数を組み合わせて共重合しても良い。
型内発泡成形するときの成形温度を低くし易く、得られる型内発泡成形体の圧縮強度も低下せず高い圧縮強度を維持できることからは、ポリプロピレン系樹脂Bは、プロピレン・エチレンランダム共重合体あるいはプロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体であることが好ましい。
ポリプロピレン系樹脂Bを重合するときの触媒に特に制限はなく、チーグラー系触媒、メタロセン系触媒等を用いて重合することができる。
ただし、一般的にチーグラー系触媒を用いて重合したポリプロピレン系樹脂は、メタロセン系触媒を用いて重合したポリプロピレン系樹脂と比較すると融点見合いの剛性が低く、前述の課題を解決するには不利にもかかわらず、本発明技術によれば課題解決が可能となり、本発明の効果が顕著となる点から、好ましい態様といえる。また、工業的に入手し易く、幅広く利用できる点からも、チーグラー系触媒を用いて重合されるポリプロピレン系樹脂を用いることが好ましい。
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂BのMFRに特に制限はないが、3g/10分を超え、15g/10分未満が好ましく、5g/10分以上、10g/10分以下がより好ましい。
本発明においては、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bの混合比率には、特に制限はない。
ただし、型内発泡成形するときの成形温度を低くし易く、得られる型内発泡成形体の圧縮強度も低下せず、高い圧縮強度を維持できる観点からは、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bの合計量を100重量%とする場合、ポリプロピレン系樹脂Aが50重量%以上、70重量%以下、ポリプロピレン系樹脂Bが30重量%以上、50重量%以下であることが好ましい。
以上記載したとおり、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bを含む基材樹脂を用いることにより、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下となり易くなるため、本発明において好ましい態様である。
本発明において、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bを混合する方法としては、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bをブレンダーあるいは押出機等で混合する方法や、重合時の多段重合によりブレンドする方法が挙げられる。
本発明においては、ポリプロピレン系樹脂に加えて、必要に応じて、後述するようなポリプロピレン系樹脂以外の樹脂、発泡核剤、親水性化合物、着色剤の他、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、導電剤等の添加剤を用いることができ、これらの混合物により基材樹脂を構成する。
本発明における混合可能な他の樹脂としては、高密度ポリエチレン系樹脂、中密度ポリエチレン系樹脂、低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等のポリエチレン系樹脂が好ましい。
ポリエチレン系樹脂を混合する場合、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対し、1重量部以上、20重量部以下混合することにより、型内発泡成形するときの成形温度を低くしても表面性に優れた型内発泡成形体が得られ易くなり、本発明において、好ましい態様といえる。
このような表面性改善に寄与するポリエチレン系樹脂としては、高密度ポリエチレン系樹脂がより好ましく、粘度平均分子量としては1000以上、20000以下が好ましく、最も好ましくは、粘度平均分子量1000以上、6000以下の高密度ポリエチレン系樹脂である。
本発明においては、発泡するときに発泡核となりうる発泡核剤を添加することが好ましい。
本発明で用いられる発泡核剤として、具体的には、例えば、シリカ(二酸化ケイ素)、ケイ酸塩、アルミナ、珪藻土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、長石アパタイト、硫酸バリウム、ホウ酸亜鉛、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂パウダー、等が挙げられる。ケイ酸塩としては、例えば、タルク、ケイ酸マグネシウム、カオリン、ハロイサイト、デッカイト、ケイ酸アルミニウム、ゼオライトなどが挙げられる。
なお、これら発泡核剤は単独で使用しても良いし、複数を併用しても良い。
本発明における発泡核剤の含有量は、気泡径の均一性の観点から、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、0.005重量部以上、2重量部以下が好ましく、0.01重量部以上、1重量部以下がより好ましく、0.03重量部以上、0.5重量部以下がさらに好ましい。
本発明において、親水性化合物を添加することは、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の発泡倍率向上を促す効果があり、好ましい態様である。
本発明で用いられる親水性化合物としては、具体的には、例えば、グリセリン、ポリエチレングリコール、グリセリン脂肪酸エステル、メラミン、イソシアヌル酸、メラミン・イソシアヌル酸縮合物等の吸水性有機物を挙げることができる。
本発明における親水性化合物の含有量は、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、0.01重量部以上、5重量部以下であることが好ましく、0.1重量部以上、2重量部以下がより好ましい。
親水性化合物の含有量が0.01重量部未満では、発泡倍率向上効果や気泡径を大きくする効果が現れ難く、5重量部を超えると、ポリプロピレン系樹脂中に親水性化合物が均一に分散し難くなる傾向がある。
本発明で用いられる着色剤としては、例えば、カーボンブラック、群青、シアニン系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料カドミウム黄、酸化クロム、酸化鉄、ペリレン系顔料、およびアンスラキノン系顔料等が挙げられる。これら着色剤は、単独で使用しても良いし、複数を併用しても良い。
本発明における着色剤の含有量は、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、0.001重量部以上、10重量部以下が好ましく、0.01重量部以上、8重量部以下がより好ましい。
特にカーボンブラックを用いて黒色化を図る場合は、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、1重量部以上、10重量部以下が好ましい。
本発明において、ポリプロピレン系樹脂以外の樹脂、発泡核剤、親水性化合物、着色剤の他、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、導電剤等の添加剤をブレンドする方法としては、特に制限はなく、従来知られたブレンダーあるいは押出機等で混合する方法等により、ポリプロピレン系樹脂にブレンドすることができる。
ただし、前述した添加剤は、直接添加しても良く、予めその他の樹脂に該添加剤を高濃度で含有させてマスターバッチ化しておき、マスターバッチ樹脂として添加しても良い。
マスターバッチ樹脂を作製するときに用いられる樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、より好ましくはポリプロピレン系樹脂であり、基材樹脂と同じポリプロピレン系樹脂であることが最も好ましい。
ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bを用いる場合は、ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bの混合物を用いてマスターバッチ化することが最も好ましい。
次に、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子について、説明する。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、示差走査熱量(DSC)測定により得られる融点が、141.5℃以上、150.0℃以下が好ましく、143.0℃以上、148.0℃以下がより好ましく、145.0℃を超え、148.0℃以下が最も好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点が141.5℃未満では、得られる型内発泡成形体の圧縮強度が低下する傾向があり、150.0℃を超えると、型内発泡成形するときの型内発泡成形圧力(および成形温度)が高くなる傾向がある。また、式(1)を充足しなくなる傾向がある。
ここで、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点tmとは、図1に示すように、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の示差走査熱量測定(DSC)において、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子1mg以上、10mg以下を、40℃から220℃まで10℃/分の昇温速度で加熱し、その後220℃から40℃まで10℃/分の降温速度で冷却し、再度40℃から220℃まで10℃/分の昇温速度で加熱したときに得られるDSC曲線における、2回目昇温時の融解ピーク温度(図1のtm)である。
なお、複数の樹脂を混合する場合には複数の融解ピークを示すこともある。但し、複数の樹脂を混合すれば、必ず複数の融解ピークとなるものでもない。
例えば、ポリプロピレン系樹脂にポリエチレン系樹脂をブレンドした場合であって、両者の融点差が大きい場合は、2回目の昇温時のDSC曲線において、ポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピークに加え、ポリエチレン系樹脂に由来する融解ピーク(あるいはショルダー)が現れ、合計2つの融解ピークが現れることがあるが、本発明におけるポリプロピレン系樹脂の融点は、あくまでもポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピークの温度である。
なお、ポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピークかポリエチレン系樹脂に由来する融解ピークかは、ブレンド前の単独樹脂の融点測定を行えば、容易に区別することができる。
逆に両者の融点差が小さい場合は、融解ピークは単一となる場合があり、この場合は、この単一融解ピークの温度を融点とする。
一方、複数のポリプロピレン系樹脂を混合した場合においても、2回目昇温時のDSC曲線は、単一の融解ピークを示す場合もあれば、複数の融解ピークを示す場合もある。複数のポリプロピレン系樹脂を混合した場合において、複数の融解ピークを示す場合は、吸熱量の最も大きい融解ピークの温度を融点として採用する。
図1は、ポリプロピレン系樹脂にポリエチレン系樹脂をブレンドした基材樹脂からなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線を示しており、高温側の融解ピークがポリプロピレン系樹脂に由来するものであり、この高温側の融解ピークの温度tmを融点とする。
なお、本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、例えば180℃〜220℃で5〜30分加熱(必要に応じて加熱中に真空引きなどの脱気操作)すること等により、未発泡状態の樹脂に戻すことが可能であるが、このような未発泡樹脂の融点についても、前述と同様にして測定することが可能であり、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点とおおむね一致する。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、前記2回目昇温時のDSC曲線において、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)の樹脂融解熱量全体(J)に対する割合である高温融解熱量比率(以降、「2回目高温熱量比」と称する場合がある)[(j/J)×100(%)]が15%以上、20%未満であり、16%以上、20%未満がより好ましく、17%以上、20%未満が最も好ましい。
2回目高温熱量比が15%未満の場合、あるいは20%以上のいずれの場合も、型内発泡成形するときの成形温度の抑制とポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の圧縮強度維持の両立が困難となる傾向となる。
ここで、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目高温熱量比は、図1を用いて、次のように定義される。
得られる2回目昇温時のDSC曲線(図1)において、温度80℃での吸熱量(点a)から、高温側融解が終了する温度での吸熱量(点b)を結ぶ線分abを引き、線分abとDSC曲線で囲まれた部分が、樹脂融解熱量全体(J)である。
次いで、DSC曲線の融点tmピークトップ(点c)からY軸に平行な直線を線分abへ上げて交わる点をdとしたとき、線分bdと線分cdとDSC曲線で囲まれた部分が、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)である。
そして、2回目高温熱量比は、「(j/J)×100(%)」により算出される。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、示差走査熱量(DSC)測定の10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
なお、本願におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子の主吸熱ピークとは、前述したポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点tmより低いも温度領域にピーク頂点を有するピークを指す。一方、主吸熱ピークの高温側の吸熱ピークとは、前述したポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点tmよりも高い温度領域にピーク頂点を有するピークを指す。
主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークを有することにより、型内発泡成形するときにおいて、幅広い型内発泡成形圧力で、良好な型内発泡成形体を得ることができる。すなわち、成形温度幅が広く、安定した型内発泡成形が可能となり、不良品の発生が少なくなる。また、複雑形状の成形体であっても、容易に型内発泡成形することが可能となる。
なお、該主吸熱ピークの高温側の吸熱ピークは、1つであることが好ましい。主吸熱ピークの高温側の吸熱ピークが1つの場合には、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の気泡径が均一となり易く、型内発泡成形したときの表面性が良好となり易い。
なお、主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有するポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、後述する水分散系でのポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造する方法において、発泡時の耐圧容器内温度(以降、「発泡温度」と称する場合がある。)を適切な値に適宜調整し、一定時間保持することにより容易に得られる。
すなわち、ポリプロピレン系樹脂(基材樹脂)の融点をTm(℃)とする場合、発泡温度としては、Tm−8(℃)以上が好ましく、Tm−5(℃)以上、Tm+4(℃)以下がより好ましく、Tm−5(℃)以上、Tm+3(℃)以下の温度がさらに好ましい。
また、発泡時の耐圧容器内温度で保持する時間(以降、「保持時間」と称する場合がある。)としては、1分以上、120分以下が好ましく、5分以上、60分以内がより好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の主吸熱ピークの頂点温度は、130.0℃以上、145.0℃以下であり、133.0℃以上、142.0℃以下であることが好ましく、135.0℃以上、138.0℃以下であることがより好ましくい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の頂点温度が130.0℃未満では、得られる型内発泡成形体の圧縮強度が低下する傾向にあり、145.0℃を超えると、型内発泡成形するときの成形温度が下がらない傾向がある。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃未満の場合、低い型内発泡成形圧力、高い圧縮強度、良好な表面性のバランスを取ることが困難となる傾向があり、何れかが悪化する傾向となり易い。一方、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が15.0℃を超えるように、ポリプロピレン系樹脂のコモノマー種や含有量、ポリプロピレン系樹脂の混合種・比率を調整したり、更には後述するような発泡条件を調整したりしようとしても、極度の試行錯誤を要し、実質的に困難である。このようなことから、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差は、5.5℃以上、10.0℃以下であることが好ましく、5.5℃以上、9.0℃以下であることがより好ましく、5.5℃以上、8.0℃以下であることが最も好ましい。特に、5.5℃以上8.0℃以下である場合には、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の気泡径がより均一なものとなり易いことから、低い型内発泡成形圧力においても、圧縮強度の高い、表面美麗性の良好なポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体が得られ易いものとなる。
なお、本発明においては、ポリプロピレン系樹脂以外の樹脂を本発明の効果を損なわない範囲で混合することができるが、仮にポリエチレン系樹脂を混合した場合、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線には、主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークに加え、該主吸熱ピークの低温側にポリエチレン系樹脂に由来する融解ピーク(あるいはショルダー)が現れ、合計3つの融解ピークが現れる場合もある。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子において、1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピークの高温側融解熱量(Qh)の全融解熱量に占める比率[={Qh/(Ql+Qh)}×100(%)](以降、「1回目高温熱量比」と称する場合がある)としては、15%以上、50%以下が好ましく、15%以上、40%以下がより好ましく、20%以上、30%以下がさらに好ましい。
1回目高温熱量比が上記範囲にあれば、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得るときの成形温度(水蒸気圧)が低くても、表面が美麗であると共に、圧縮強度が高く、融着性も良好な型内発泡成形体が得られ易くなる。
ここで、本発明において、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の全融解熱量(以下、Qとも記載する)、主吸熱ピーク融解熱量(以下、Qlとも記載する)および主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク融解熱量(以下、Qhとも記載する)は、図2を用いて、次のように定義される。
主吸熱ピーク融解熱量(Ql)および主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク融解熱量(Qh)の和である全融解熱量(Q=Ql+Qh)は、得られるDSC曲線(図2)において、温度80℃での吸熱量(点A)から、高温側融解が終了する温度での吸熱量(点B)を結ぶ線分ABを引き、線分ABとDSC曲線で囲まれた部分である。
DSC曲線の主吸熱ピークと、主吸熱ピークに最近接の高温側吸熱ピーク、の間の最も吸熱量が小さくなる点を点Cとし、点CからY軸に平行な直線を線分ABへ上げて交わる点をDとしたとき、線分ADと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分が、Qlであり、線分BDと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分がQhである。
なお、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目高温熱量比は、例えば、保持時間、発泡温度、発泡圧力(発泡時の圧力)等により、適宜調整することができる。
一般的には、保持時間を長くする、発泡温度を低くする、発泡圧力を低くすることにより、1回目高温熱量比あるいは高温側融解ピーク熱量が大きくなる傾向がある。
以上のことから、保持時間、発泡温度、発泡圧力を系統的に適宜変化させた実験を何回か試行することにより、所望の1回目高温熱量比となる条件を容易に見出すことができる。発泡圧力の調節は、発泡剤の量により調節することができる。
なお、国際公開2009/001626には、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を熱流束示差走査熱量測定によって2℃/分の昇温速度で、常温から200℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、全吸熱ピーク熱量に対して70〜95%の吸熱ピーク熱量を示し、かつ吸熱ピークの頂点温度が100〜140℃の主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に2以上の吸熱ピークとが現れる結晶構造を有することを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子について開示されている。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、国際公開2009/001626において言うところの、2℃/分の昇温速度での熱流束示差走査熱量測定を行ったときの主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク数に制限はないが、好ましくは1本の吸熱ピークが現れる結晶構造を有する。
複数のポリプロピレン系樹脂をブレンドして用いる場合に、2℃/分の昇温速度での熱流束示差走査熱量測定を行ったときの主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク数が2以上となり易くなるものの、複数のポリプロピレン系樹脂の融点差を25℃未満とすることで、1本の吸熱ピークが現れる結晶構造を採り易くなる。具体的には、例えば、融点130℃以上、140℃以下のポリプロピレン系樹脂Aと、該ポリプロピレン系樹脂Aの融点よりも25℃未満高い融点を有するポリプロピレン系樹脂Bを含む基材樹脂を用いることにより、2℃/分の昇温速度での熱流束示差走査熱量測定を行ったときの主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク数が1本になり易い。
主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク数が1本の結晶構造を有するポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、溶融混練したときの両者の相溶性が良好であり、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の気泡径が均一となり易く、型内発泡成形体における表面性も美麗となり、好ましい態様である。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子の発泡倍率には、特に制限はないが、5倍以上、60倍以下が好ましい。
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の発泡倍率が5倍未満では、軽量化が不十分となる傾向があり、60倍を超えると、機械的強度が実用的でなくなる傾向がある。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、100μm以上、400μm以下が好ましく、105μm以上、360μm以下がより好ましく、110μm以上、330μm以下がさらに好ましい。
平均気泡径がこの範囲にあれば、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の表面が美麗であると共に、圧縮強度も高くなる傾向がある。
なお、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径は、前述した発泡核剤の添加量により調整することも可能であるが、例えば、後述する1回目高温熱量比によっても制御することができ、1回目高温熱量比が15%未満では平均気泡径が大きくなり、50%を超えると小さくなる傾向がある。
次に、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、以下の方法により製造することができる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造するにあたっては、まず、基材樹脂からなるポリプロピレン系樹脂粒子を製造する方法(造粒工程)が挙げられる。
ポリプロピレン系樹脂粒子を製造する方法としては、押出機を用いる方法が挙げられる。
具体的には、例えば、ポリプロピレン系樹脂、必要に応じて、他の樹脂、発泡核剤・親水性化合物・着色剤等の添加剤をブレンドし、ブレンド物を押出機に投入して溶融混練し、押出機の先端に設置されるダイスを通して押出し、水中を通す等により冷却した後、カッターにて細断することにより、円柱状、楕円状、球状、立方体状、直方体状等のような所望の粒子形状とすることができる。あるいは、ダイスより直接水中に押出し、直後に粒子形状に裁断し、冷却しても良い。このように、溶融混練することにより、より均一な基材樹脂となる。
あるいは、ポリプロピレン系樹脂、必要に応じて、他の樹脂を押出機に投入し、必要に応じて、発泡核剤、親水性化合物や着色剤等の添加剤を押出機の途中からフィードし、押出機内で混合し、溶融混練することもできる。
以上のようにして得られるポリプロピレン系樹脂粒子の一粒の重量としては、0.2mg/粒以上、10mg/粒以下が好ましく、0.5mg/粒以上、5mg/粒以下がより好ましい。
ポリプロピレン系樹脂粒子の一粒の重量が0.2mg/粒未満の場合、ハンドリング性が低下する傾向があり、10mg/粒を超えると、型内発泡成形工程において金型充填性が低下する傾向がある。
以上のようにして得られるポリプロピレン系樹脂粒子を用いて、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造することができる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造する好ましい態様としては、耐圧容器内に、ポリプロピレン系樹脂粒子を二酸化炭素などの発泡剤と共に水系分散媒に分散させ、ポリプロピレン系樹脂粒子の軟化温度以上の温度まで加熱、加圧した後、一定時間保持した後、次いで耐圧容器の内圧よりも低い圧力域(以下、低圧力域とも言う)に耐圧容器中の分散液を放出する発泡工程を経て得るという、水分散系でポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造する方法が挙げられる。
具体的には、
(1)耐圧容器内に、ポリプロピレン系樹脂粒子および水系分散媒、必要に応じて分散剤等を仕込んだ後、撹拌しながら、必要に応じて耐圧容器内を真空引きし、1MPa(ゲージ圧)以上、2MPa以下(ゲージ圧)の発泡剤を導入し、ポリプロピレン系樹脂の軟化温度以上の温度まで加熱する。加熱することによって、耐圧容器内の圧力が約2MPa(ゲージ圧)以上、5MPa以下(ゲージ圧)まで上がる。必要に応じて、発泡温度付近にて、さらに発泡剤を追加して所望の発泡圧力に調整、さらに温度調整を行った後、一定時間保持し、次いで、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に放出することにより、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得ることができる。
また、別の好ましい態様としては、
(2)耐圧容器内に、ポリプロピレン系樹脂粒子、水系分散媒、必要に応じて分散剤等を仕込んだ後、撹拌しながら、必要に応じて耐圧容器内を真空引きし、ポリプロピレン系樹脂の軟化温度以上の温度まで加熱しながら、発泡剤を導入してもよい。
さらに、別の好ましい態様としては、
(3)耐圧容器内にポリプロピレン系樹脂粒子、水系分散媒、必要に応じて分散剤等を仕込んだ後、発泡温度付近まで加熱し、さらに発泡剤を導入し、発泡温度とし、一定時間保持し、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に放出してポリオレフィン系樹脂発泡粒子を得ることもできる。
なお、低圧域に放出する前に、二酸化炭素、窒素、空気あるいは発泡剤として用いた物質を圧入することにより、耐圧容器内の内圧を高め、発泡時の圧力開放速度を調節し、更には、低圧域への放出中にも、二酸化炭素、窒素、空気あるいは発泡剤として用いた物質を耐圧容器内に導入して圧力を制御することにより、発泡倍率の調整を行うこともできる。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下とするものであるが、低圧力域に耐圧容器中の分散液を放出するとき、該低圧力域の温度を40℃以下に設定しておくことにより、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下となり易く、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を製造する手段において、好ましい態様の一つといえる。
特に、複数のポリプロピレン系樹脂を用いるのではなく、1種類のポリプロピレン系樹脂からなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子において、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下とする場合に、有効な製造手段である。
もちろん、複数のポリプロピレン系樹脂を用いる場合、例えば、上述のポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bを含む基材樹脂を用いる場合においても、有効な製造手段となる。
なお、該低圧力域の温度は、分散液の放出前に40℃以下に設定しておけば良く、分散液の放出と共に成り行きで温度が上昇しても構わないが、空冷や水冷など公知の手段で、分散液放出中の温度上昇を抑制することがより好ましい。
本発明において、ポリプロピレン系樹脂粒子を分散させる耐圧容器には、特に制限はなく、発泡粒子製造時における容器内圧力、容器内温度に耐えられるものであればよく、例えば、オートクレーブ型の耐圧容器があげられる。
本発明で用いられる水系分散媒としては、水のみを用いることが好ましいが、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセリン等を水に添加した分散媒も使用できる。なお、本発明において親水性化合物を含有させる場合、水系分散媒中の水も発泡剤として作用し、発泡倍率向上に寄与する。
本発明で用いられる発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン等の飽和炭化水素類、ジメチルエーテル等のエーテル類、メタノール、エタノール等のアルコール類、空気、窒素、二酸化炭素、水等の無機ガス等が挙げられる。これら発泡剤の中でも、特に環境負荷が小さく、燃焼危険性も無いことから、無機ガス発泡剤が好ましく、二酸化炭素と水から選ばれる少なくとも1種の発泡剤を用いることがより好ましい。
本発明においては、水系分散媒中、ポリプロピレン系樹脂粒子同士の合着を防止するために、分散剤、分散助剤を使用することが好ましい。
分散剤として、例えば、第三リン酸カルシウム、第三リン酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、タルク、クレー等の無機系分散剤が例示できる。これらは、単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
分散助剤として、カルボン酸塩型、アルキルスルホン酸塩、n−パラフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩等のスルホン酸塩型、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩等の硫酸エステル型、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンリン酸塩、アルキルアリルエーテル硫酸塩等のリン酸エステル型等の陰イオン界面活性剤を挙げることができる。これらは、単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
これらの中でも、分散剤として、第三リン酸カルシウム、第三リン酸マグネシウム、硫酸バリウムまたはカオリンよりなる群から選ばれる少なくとも一種、および分散助剤としてn−パラフィンスルホン酸ソーダを併用することが好ましい。
本発明においては、水系分散媒は、ポリプロピレン系樹脂粒子の水系分散媒中での分散性を良好なものにするために、通常、ポリプロピレン系樹脂粒子100重量部に対して、100重量部以上、500重量部以下使用するのが好ましい。また、分散剤や分散助剤の使用量は、その種類や、用いるポリプロピレン系樹脂粒子の種類と使用量によって異なるが、通常、ポリプロピレン系樹脂粒子100重量部に対して、分散剤0.2重量部以上、3重量部以下であることが好ましく、分散助剤0.001重量部以上、0.1重量部以下であることが好ましい。
以上のように、ポリプロピレン系樹脂粒子からポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得る工程を「一段発泡工程」と称す場合があり、このようにして得たポリプロピレン樹脂発泡粒子を「一段発泡粒子」と呼ぶ場合がある。
一段発泡粒子は、製造するときの発泡温度、発泡圧力、発泡剤の種類等の発泡条件にも依るが、発泡倍率が高くなり難い場合がある。特に、前述したように、一段発泡工程時において、低圧力域の温度を40℃以下に設定する場合、100℃付近の高温に設定する場合に比べて、発泡倍率が高くなり難い傾向がある。
このような場合には、一段発泡粒子に、無機ガス(例えば、空気、窒素、二酸化炭素、等)を含浸して内圧を付与した後、特定の圧力の水蒸気と接触させること等により、一段発泡粒子よりも発泡倍率が向上したポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得ることができる。
このように、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子をさらに発泡させてより発泡倍率の高いポリプロピレン系樹脂発泡粒子とする工程を、「二段発泡工程」と称す場合がある。そして、このような二段発泡工程を経て得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を「二段発泡粒子」と呼ぶ場合がある。
本発明において、二段発泡工程における水蒸気の圧力は、二段発泡粒子の発泡倍率を考慮した上で、0.01MPa(ゲージ圧)以上、0.18MPa(ゲージ圧)以下に調整することが好ましく、0.02MPa(ゲージ圧)以上、0.15MPa(ゲージ圧)以下に調整することがより好ましい。
二段発泡工程における水蒸気の圧力が0.01MPa(ゲージ圧)未満では、発泡倍率が向上し難い傾向があり、0.18MPa(ゲージ圧)を超えると、得られる二段発泡粒子同士が合着してしまい、その後の型内発泡成形に供することができなくなる傾向がある。
一段発泡粒子に含浸する空気の内圧は、二段発泡粒子の発泡倍率および二段発泡工程の水蒸気圧力を考慮して適宜変化させることが望ましいが、0.15MPa以上(絶対圧)、0.6MPa以下(絶対圧)であることが好ましい。
一段発泡粒子に含浸する空気の内圧が0.15MPa(絶対圧)未満では、発泡倍率を向上させるために高い圧力の水蒸気が必要となり、二段発泡粒子が合着する傾向にある。一段発泡粒子に含浸する空気の内圧が0.6MPa(絶対圧)を超えると、二段発泡粒子が連泡化する傾向があり、このような場合、型内発泡成形体の圧縮強度等の剛性が低下する傾向がある。
なお、二段発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線は、二段発泡工程における熱履歴の影響から、一段発泡粒子のDSC曲線とやや異なる曲線形状となるものの、二段発泡粒子の1回目高温熱量比は、前述の方法と同様にして求めることができる。このようにして求められる二段発泡粒子の1回目高温熱量比は、一段発泡粒子の1回目高温熱量比とほぼ同じであり、15%以上、50%以下が好ましく、15%以上、40%以下がより好ましく、20%以上、30%以下がさらに好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、従来から知られている型内発泡成形法により、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体とすることができる。
型内発泡成形法としては、例えば、
イ)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を無機ガス、例えば空気や窒素、二酸化炭素等で加圧処理してポリプロピレン系樹脂発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、
ロ)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子をガス圧力で圧縮して金型に充填し、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の回復力を利用して、水蒸気で加熱融着させる方法、
ハ)特に前処理することなくポリプロピレン系樹脂発泡粒子を金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、などの方法が利用し得る。
なお、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の1回目昇温時のDSC曲線は、型内発泡成形工程における熱履歴の影響から、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子のDSC曲線とやや異なる曲線形状となるものの、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の1回目高温熱量比は、前述の方法と同様にして求めることができる。このようにして求められるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の1回目高温熱量比は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の高温熱量比とほぼ同じであり、15%以上、50%以下が好ましく、15%以上、40%以下がより好ましく、20%以上、30%以下がさらに好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の成形体密度には、特に制限はないが、従来技術では、低い成形圧力(成形温度)で成形可能となった場合の圧縮強度の低下は、成形体密度40g/L以下の場合に顕著となり易い傾向があるところ、本願発明の効果は成形体密度40g/L以下の場合でも発現することから、成形体密度40g/L以下が好ましい態様といえる。より好ましい成形体密度としては、20g/L以上、35g/L以下である。
このようにして得られるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、自動車内装部材、自動車バンパー用芯材をはじめ、断熱材、緩衝包装材、通い箱など様々な用途に用いることが可能である。
特に、本発明のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、従来、高い成形温度(水蒸気圧)で成形していた自動車内装部材、自動車バンパー用芯材等の自動車用部材に対し、同等の圧縮強度を発現するにもかかわらず、より低い成形温度(水蒸気圧)で成形が可能となることから、このような用途に用いられることが好ましい。
以下、実施例および比較例をあげて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例および比較例において、使用した物質は、以下のとおりである。
○ポリプロピレン系樹脂
表1に示したポリプロピレン系樹脂A−1〜A−6、ポリプロピレン系樹脂B−1〜B−5、ポリプロピレン系樹脂Cおよびポリプロピレン系樹脂Dを使用した。なお、ポリプロピレン系樹脂B−5は、プロピレン単独重合体であり、その他のポリプロピレン系樹脂はランダム共重合体である。
Figure 2016147919
○その他添加剤
●高密度ポリエチレン:三井化学製、エクセレックス40800(粘度平均分子量4000)
●タルク:林化成(株)製、タルカンパウダーPK−S
●ポリエチレングリコール:ライオン株式会社製、PEG#300
●カーボンブラック:三菱化学(株)製、MCF88(平均粒径18nm)
なお、実施例および比較例における評価は、次の方法により行なった。
(共重合組成の定量)
コモノマー量が既知であるポリプロピレン系樹脂を180℃環境下でホットプレスし、厚さ約100μmのフィルムを作製した。作製したフィルムのIRスペクトル測定により、プロピレン由来の810cm−1における吸光度(I810)、エチレンコモノマー由来の733cm−1における吸光度(I733)、ブテンコモノマー由来の766cm−1における吸光度(I766)を読み取った。
そして、吸光度比(I733/I810)を横軸に、エチレンコモノマー量を縦軸にとることで、エチレンコモノマー量の検量線とする。同様に、吸光度比(I766/I810)を横軸に、ブテンコモノマー量を縦軸にとることで、ブテンコモノマー量の検量線とした。
次いで、検量線作製時のサンプル調整方法と同様にして、コモノマー量が未知のポリプロピレン系樹脂をホットプレスして厚さ約100μmのフィルムを作製し、IRスペクトル測定により、I810、I733、I766を読み取り、先に作成した検量線に従い、エチレンコモノマー量、ブテンコモノマー量を算出した。
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点tm測定)
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の融点tmの測定は、示差走査熱量計DSC[セイコーインスツルメンツ(株)製、DSC6200型]を用いて、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子5〜6mgを、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温して樹脂を融解し、その後10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温することにより結晶化させた後に、さらに10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られるDSC曲線から、2回目昇温時の融解ピーク温度として求められる値とした(図1のtm参照)。
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の発泡倍率)
得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子3g以上、10g以下程度を取り、60℃で6時間乾燥した後、23℃、湿度50%の室内で状態調節し、重量w(g)を測定後、水没法にて体積v(cm)を測定し、発泡粒子の真比重ρ=w/vを求め、発泡前のポリプロピレン系樹脂粒子の密度ρとの比から発泡倍率K=ρ/ρを求めた。
なお、以下に示す実施例および比較例においては、発泡前のポリプロピレン系樹脂粒子(ポリプロピレン系樹脂粒子)の密度ρは、いずれも0.9g/cmであった。
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径)
得られたポリプロピレン系樹脂発泡粒子の気泡膜(セル膜)が破壊されないように充分注意して発泡粒子のほぼ中央を切断し、その切断面をマイクロスコープ[キーエンス製:VHXデジタルマイクロスコープ]を用いて観察した。
マイクロスコープでの観察写真において、表層部を除く部分に、長さ1000μmに相当する線分を引き、該線分が通る気泡数nを測定し、気泡径を1000/n(μm)で算出した。
同様の操作を10個の発泡粒子で行い、それぞれ算出した気泡径の平均値を、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の平均気泡径とした。
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目高温熱量比の算出)
1回目高温熱量比[={Qh/(Ql+Qh)}×100(%)]の測定は、示差走査熱量計[セイコーインスツルメンツ(株)製、DSC6200型]を用いて、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子5〜6mgを10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温するときに得られる、1回目昇温時のDSC曲線(図2参照)から、算出した。
図2に示す通り、QlおよびQhの和である全融解熱量(Q=Ql+Qh)とは、得られるDSC曲線において、温度80℃での吸熱量(点A)から、高温側融解が終了する温度での吸熱量(点B)を結ぶ線分ABを引き、線分ABとDSC曲線で囲まれた部分である。
DSC曲線の主吸熱ピークと、主吸熱ピークに最近接の高温側吸熱ピーク、の間の最も吸熱量が小さくなる点を点Cとし、点CからY軸に平行な直線を線分ABへ上げて交わる点を点Dとしたとき、線分ADと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分が、Qlであり、線分BDと線分CDとDSC曲線で囲まれた部分がQhである。
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の昇温速度2℃/分におけるDSC測定)
示差走査熱量計[セイコーインスツルメンツ(株)製、DSC6200型]を用いて、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子1〜3mgを2℃/分の昇温速度で40℃から200℃まで昇温し、DSC測定を行った。
(成形性評価)
ポリオレフィン発泡成形機[ダイセン株式会社製、KD−345]を用い、縦300mm×横400mm×厚さ50mmの平板状型内発泡成形体を得ることのできる金型内に、クラッキング5mmの状態で、予めポリプロピレン系樹脂発泡粒子内部の空気圧力が表2あるいは表3記載の内圧になるように調整した発泡粒子を充填し、厚さ方向に10%圧縮して加熱成形させることにより、縦300mm×横400mm×厚さ50mmの平板状ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得た。
このとき、内圧が調整されたポリプロピレン系樹脂発泡粒子を固定型と移動型からなる金型に充填し、完全に型閉した後、まず、0.1MPa(ゲージ圧)の水蒸気で金型内の空気を追い出した(予備加熱工程)後、固定型側から移動型側に水蒸気を流して空気を追い出すと共に加熱し(一方加熱工程)、次いで、移動型側から固定型側に水蒸気を流して更に空気を追い出すと共に加熱した(逆一方加熱工程)。その後、所定の成形圧力の加熱蒸気を用いて10秒間加熱成形(両面加熱工程)させることにより、型内発泡成形体を得た。ここで、予備加熱工程は3秒、一方加熱工程は7秒、逆一方加熱工程は5秒、両面加熱工程は上記の通り10秒とした。
得られたポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体は、1時間室温で放置した後、75℃の恒温室内で3時間養生乾燥を行い、再び室温に取出してから室温で24時間放置した後、融着性、表面性評価を行った。
なお、型内発泡成形するときには、両面加熱工程の成形圧力(水蒸気圧力)を0.10MPa(ゲージ圧)から0.01MPaずつ変化させて各成形圧力によるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を成形し、下記に示す融着性評価で「良好」あるいは「優秀」となる型内発泡成形体が得られる最も低い成形圧力を最低成形圧力とし、該最低成形圧力で成形した型内発泡成形体について、下記に示す表面美麗性評価、成形体密度測定および50%歪時圧縮強度測定を行った。
<融着性>
得られた型内発泡成形体の厚さ方向にカッターで深さ5mmの切り込みを入れた後、手で裂き、破断面を目視観察して、発泡粒子界面ではなく、発泡粒子内部が破断している割合を求めて、以下の基準にて、融着性を判定した。
優秀:発泡粒子内部破断の割合が80%以上。
良好:発泡粒子内部破断の割合が60%以上、80%未満。
失格:発泡粒子内部破断の割合が60%未満(融着度合いが低いため、破断面に現れる発泡粒子界面割合が40%超)。
<表面美麗性>
得られた型内発泡成形体の縦300mm×横400mm面を目視観察し、以下の基準にて、表面性を判定した。
・平面部
優秀○:粒間(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子間の粒間)がほとんどなく、表面凹凸が目立たず、シワや収縮もなく美麗である。
良好△:粒間や表面凹凸、収縮あるいはシワが若干見られる。
失格×:観察面全体に明らかに粒間、表面凹凸、収縮あるいはシワが目立つ。
・エッジ部
優秀○:型内発泡成形体の面と面の交差するエッジ部分(稜線部分)においてポリプロピレン系樹脂発泡粒子に起因する凹凸がなく、きれいな稜線が得られており金型転写性が良好である。また、エッジ部分を指でこすっても発泡粒子は剥がれ落ちることが無い。
失格×:エッジ部分(稜線部分)においてポリプロピレン系樹脂発泡粒子に起因する凹凸が目立ち、金型転写性が悪い。また、エッジ部分を指でこすると、容易に発泡粒子は剥がれ落ちる。
(成形体密度)
得られた型内発泡成形体のほぼ中央から、縦50mm×横50mm×厚さ25mmのテストピースを切り出した。但し、型内発泡成形体の厚さ方向の表層を含む、おおむね12.5mmずつを切り落とし、厚さ25mmのテストピースとした。
テストピースの重量W(g)を測定し、テストピースの縦、横、厚さの寸法をノギスで測定して体積V(cm)を算出し、成形体密度をW/Vにて求めた。但し、単位がg/Lとなるように換算した。
(50%歪時圧縮強度)
成形体密度を測定したテストピースに対して、NDS−Z0504に準拠し、引張圧縮試験機[ミネベア製、TGシリーズ]を用いて、10mm/分の速度で圧縮したときの50%圧縮時の圧縮応力を測定した。
(実施例1〜14、比較例1〜10)
[ポリプロピレン系樹脂粒子の作製]
ポリプロピレン系樹脂および添加剤を表2または表3に記載の配合量とし、ブレンダーを用いて混合した。
得られた混合物を、二軸押出機[(株)オーエヌ機械製、TEK45]を用いて、樹脂温度220℃にて溶融混練し、押出されたストランドを長さ2mの水槽で水冷後、切断して、ポリプロピレン系樹脂粒子(1.2mg/粒)を製造した。
[一段発泡粒子の作製]
内容量10Lの耐圧容器中に、得られたポリプロピレン系樹脂粒子100重量部、水300重量部、分散剤としてのパウダー状塩基性第3リン酸カルシウム1.5重量部および分散助剤としてのn−パラフィンスルホン酸ソーダ0.06重量部、ならびに発泡剤として二酸化炭素7.5重量部を仕込み、攪拌しながら、表2または表3に示す発泡温度まで昇温し、10分間保持した後、二酸化炭素を追加圧入して、表2または表3に示す発泡圧力に調整し、30分間保持した。
その後、二酸化炭素を圧入しながら、容器内の温度、圧力を一定に保持しつつ、耐圧容器下部のバルブを開いて、水系分散媒を開孔径3.6mmφのオリフィス板を通して、大気圧下に放出することによってポリプロピレン系樹脂発泡粒子(一段発泡粒子)を得た。
得られた一段発泡粒子に関して、1回目高温熱量比、気泡径および発泡倍率の測定を行った。その結果を、表2または表3に示す。
なお、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子のDSC測定を昇温速度10℃/分、あるいは2℃/分で行ったところ、実施例1〜14、比較例1〜10のいずれの場合も、1回目昇温時のDSC曲線において、主吸熱ピーク1本と、該主吸熱ピークの高温側に1本の高温ピークがDSC曲線上に認められた。
[二段発泡粒子の作製]
実施例13と14、比較例1、2、3および5で得た発泡倍率14倍の一段発泡粒子を80℃にて6時間乾燥させた後、耐圧容器内にて、加圧空気を含浸させて、内圧を0.21MPa(絶対圧)にした後、0.04MPa(ゲージ圧)の水蒸気と接触させることにより、二段発泡させた。得られた二段発泡粒子の発泡倍率は20倍であった。また、二段発泡粒子についてもDSC測定を行ったところ、1回目昇温時のDSC曲線において、主吸熱ピーク1本と、該主吸熱ピークの高温側に1本の高温ピークが認められた。二段発泡粒子の主吸熱ピーク頂点温度は、対応する一段発泡粒子の主吸熱ピーク頂点温度と同じであった。但し、二段発泡時の加熱に基因すると推測されるショルダーが、DSC曲線の110℃付近に発現した。
[型内発泡成形体の作製]
得られた一段発泡粒子(実施例13・14、比較例1・2・3・5は二段発泡粒子)を用いて、(成形性評価)の条件により、型内発泡成形体を得た。
成形性評価、成形体密度および50%歪時圧縮強度測定の結果を、表2および表3に示す。
Figure 2016147919
Figure 2016147919
ほぼ同じ成形体密度で比較した場合、実施例では、低い成形圧力で成形可能であると共に、高い50%歪時圧縮強度を発現していることが判る。一方、比較例では、低い成形圧力で成形可能であれば50%歪時圧縮強度が低下してしまい、50%歪時圧縮強度を高くしようとすると成形圧力が高くなってしまうことが判る。
また、実施例1〜14と比較例10との比較した場合、融点と、主吸熱ピーク頂点温度との温度差が、同程度であっても、2回目高温熱量比が20%以上の場合には、得られる型内発泡成形体の成形性が悪化することが判った。
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、型内発泡成形するときの成形温度(水蒸気圧力)を抑制することができる。また、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子は、圧縮強度が従来と遜色なく維持され、表面性に優れた(表面美麗な)ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造に活用することができる。
tm ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における、ポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピーク温度=融点
点a ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における、温度80℃での吸熱量
点b ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における、高温側融解が終了する温度での吸熱量
点c ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における、ポリプロピレン系樹脂に由来する融解ピークの頂点(=tm)
点d ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の2回目昇温時のDSC曲線における、点cからY軸に平行な直線を線分abへ上げて交わる点
点A ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線における、温度80℃での吸熱量
点B ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線における、高温側融解が終了する温度での吸熱量
点C ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線における、主吸熱ピークと、主吸熱ピークに最近接の高温側吸熱ピーク、の間の最も吸熱量が小さくなる点
点D ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線における、点CからY軸に平行な直線を線分ABへ上げて交わる点
Qh ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線における、主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク融解熱量
Ql ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目昇温時のDSC曲線における、主吸熱ピーク融解熱量
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡粒子において、1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピークの高温側吸熱ピーク融解熱量(Qh)の全融解熱量に占める比率[={Qh/(Ql+Qh)}×100(%)](以降、「1回目高温熱量比」と称する場合がある)としては、15%以上、50%以下が好ましく、15%以上、40%以下がより好ましく、20%以上、30%以下がさらに好ましい。
なお、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の1回目昇温時のDSC曲線は、型内発泡成形工程における熱履歴の影響から、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子のDSC曲線とやや異なる曲線形状となるものの、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の1回目高温熱量比は、前述の方法と同様にして求めることができる。このようにして求められるポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の1回目高温熱量比は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の1回目高温熱量比とほぼ同じであり、15%以上、50%以下が好ましく、15%以上、40%以下がより好ましく、20%以上、30%以下がさらに好ましい。
次いで、検量線作製時のサンプル調製方法と同様にして、コモノマー量が未知のポリプロピレン系樹脂をホットプレスして厚さ約100μmのフィルムを作製し、IRスペクトル測定により、I810、I733、I766を読み取り、先に作成した検量線に従い、エチレンコモノマー量、ブテンコモノマー量を算出した。

Claims (20)

  1. ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
    ポリプロピレン系樹脂が、樹脂曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ、融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であると共に、
    ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(d)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
    [曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
    (但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
    (a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、141.5℃以上、150.0℃以下である。
    (b)前記2回目昇温時のDSC曲線において、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)の樹脂融解熱量全体(J)に対する割合である2回目高温融解熱量比率[(j/J)×100(%)]が15%以上、20%未満である。
    (c)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
    (d)2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
  2. 上記条件(a)において、2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、150.0℃以下であることを特徴とする、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  3. ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
    ポリプロピレン系樹脂が、樹脂曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ、融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であると共に、
    ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(c)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
    [曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
    (但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
    (a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、150.0℃以下である。
    (b)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
    (c)2回目昇温時のDSC曲線における融点が1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
  4. 融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が、5.5℃以上、10.0℃以下であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  5. 上記の融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が、5.5℃以上、8.0℃以下であることを特徴とする、請求項4に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  6. 1回目昇温時のDSC曲線における主吸熱ピークの頂点温度が、133.0℃以上、142.0℃以下であることを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  7. 2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、148.0℃以下であることを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  8. ポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率が、800MPa以上、1050MPa以下であることを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  9. 基材樹脂が、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対し、ポリエチレン系樹脂1重量部以上、20重量部以下を含むことを特徴とする、請求項1〜8の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  10. ポリプロピレン系樹脂が、融点が130.0℃以上、140.0℃以下であるポリプロピレン系樹脂Aおよび、融点が145.0℃以上、165.0℃以下のポリプロピレン系樹脂Bを含むことを特徴とする、請求項1〜9の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  11. ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン系樹脂Aが50重量%以上、70重量%以下および、ポリプロピレン系樹脂Bが30重量%以上、50重量%以下である(ポリプロピレン系樹脂Aおよびポリプロピレン系樹脂Bの合計は100重量%)ことを特徴とする、請求項10に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  12. ポリプロピレン系樹脂100重量%中、コモノマーとして1−ブテンからなる構造単位が1重量%以上、15重量%以下存在することを特徴とする、請求項1〜11の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  13. ポリプロピレン系樹脂100重量%中、コモノマーとして1−ブテンからなる構造単位が1.5重量%以上、11重量%以下存在することを特徴とする、請求項1〜12の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
  14. 請求項1〜13の何れか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を成形してなる、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体。
  15. 請求項14に記載のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体であって、
    その成形体密度と50%歪時圧縮強度との関係が、下記式(2)を満足することを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体。
    [50%歪時圧縮強度(MPa)]≧0.0069×[成形体密度(g/L)]+0.018 …式(2)。
  16. ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂粒子を、水および無機ガス発泡剤と共に耐圧容器中に収容し、攪拌条件下に分散させると共に、昇温および昇圧した後、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出してポリプロピレン系樹脂粒子を発泡するポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法であって、
    ポリプロピレン系樹脂が、曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であり、
    ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(d)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法。
    [曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
    (但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
    (a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、141.5℃以上、150.0℃以下である。
    (b)前記2回目昇温時のDSC曲線において、融点から融解終了温度までの融解熱量(j)の樹脂融解熱量全体(J)に対する割合である2回目高温融解熱量比率[(j/J)×100(%)]が15%以上、20%未満である。
    (c)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
    (d)前記融点が前記主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
  17. ポリプロピレン系樹脂を基材樹脂とするポリプロピレン系樹脂粒子を、水および無機ガス発泡剤と共に耐圧容器中に収容し、攪拌条件下に分散させると共に、昇温および昇圧した後、耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出してポリプロピレン系樹脂粒子を発泡するポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法であって、
    ポリプロピレン系樹脂が、曲げ弾性率が750MPa以上、1100MPa以下であり、かつ融点と曲げ弾性率が下記式(1)を満たすポリプロピレン系樹脂であり、
    ポリプロピレン系樹脂発泡粒子が、下記(a)〜(c)の全ての条件を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法。
    [曲げ弾性率(MPa)]<31.19×[融点(℃)]−3500 …式(1)
    (但し、式(1)における融点は、下記(a)における融点とする。)
    (a)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で220℃から40℃まで降温した後、再度10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる2回目昇温時のDSC曲線における融点が、145.0℃超、150.0℃以下である。
    (b)ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に対する示差走査熱量(DSC)測定の、10℃/分の昇温速度で40℃から220℃まで昇温したときに得られる1回目昇温時のDSC曲線において、130.0℃以上、145.0℃以下に頂点温度を有する主吸熱ピークと、該主吸熱ピークの高温側に1つ以上の吸熱ピークとを有する。
    (c)前記融点が前記主吸熱ピーク頂点温度よりも高く、融点と主吸熱ピーク頂点温度との温度差が5.0℃以上、15.0℃以下である。
  18. 耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に耐圧容器中の分散液を放出するとき、前記圧力域の温度を40℃以下に設定することを特徴とする、請求項16または17に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法。
  19. 請求項16〜18の何れか1項に記載の製造方法により得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を金型に充填する工程、
    該金型に充填された該ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を加熱して、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得る成形工程を含む、ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。
  20. 前記成形工程における加熱において、圧力0.22MPa(ゲージ圧)以下の水蒸気を用いて前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を加熱し、
    前記ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の成形体密度と50%歪時圧縮強度との関係が下記式(2)を満足することを特徴とする、請求項19に記載のポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。
    [50%歪時圧縮強度(MPa)]≧0.0069×[成形体密度(g/L)]+0.018 …式(2)。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6383479B1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-29 旭化成株式会社 エチレン系重合体及び成形体
JP7073153B2 (ja) * 2018-03-20 2022-05-23 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法
CN112189032B (zh) * 2018-05-15 2023-02-03 株式会社钟化 聚丙烯系树脂发泡粒子、聚丙烯系树脂模内发泡成型体和聚丙烯系树脂发泡粒子的制造方法
EP4317274A1 (en) * 2021-03-25 2024-02-07 Kaneka Corporation Polypropylene resin extruded foam particles, method for producing same, and foam molded body

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009280783A (ja) * 2008-04-24 2009-12-03 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、及び型内発泡成形体
JP2010248341A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子
WO2012105608A1 (ja) * 2011-02-02 2012-08-09 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体
JP2012233182A (ja) * 2011-04-21 2012-11-29 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂発泡粒子、およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体
WO2014084165A1 (ja) * 2012-11-27 2014-06-05 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体ならびにそれらの製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3550897B2 (ja) 1996-08-05 2004-08-04 鐘淵化学工業株式会社 ポリプロピレン系樹脂発泡成形体
JP4747472B2 (ja) 2001-09-11 2011-08-17 株式会社カネカ ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子の製造方法
MY122919A (en) 2001-05-31 2006-05-31 Kaneka Corp Process for preparing polyolefin pre-expanded particles.
US20050167870A1 (en) * 2002-05-21 2005-08-04 Yutaka Yanagihara Method of in-mold foam molding for polyolefin based resin foamed article
EP1508589A1 (en) 2002-05-21 2005-02-23 Kaneka Corporation Method of in-mold foam molding for polyolefin based resin foamed article
JP2005298769A (ja) 2004-04-16 2005-10-27 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、及び型内発泡成形体
US8084509B2 (en) 2004-11-22 2011-12-27 Kaneka Corporation Pre-expanded particulate polypropylene-based resin and in-mold expansion molded article
JP2007320275A (ja) 2006-06-05 2007-12-13 Kaneka Corp ポリプロピレン系予備発泡粒子を用いた型内発泡成形体の製造方法
JP5058557B2 (ja) 2006-10-25 2012-10-24 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、及び型内発泡成形体
JP2008303376A (ja) * 2007-05-09 2008-12-18 Jsp Corp ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びその成形体
ATE553149T1 (de) 2007-06-22 2012-04-15 Jsp Corp Polypropylenharzschaumstoffteilchen und formkörper daraus
JP5587605B2 (ja) 2007-10-16 2014-09-10 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子および該予備発泡粒子から得られる型内発泡成形体
JP5107692B2 (ja) 2007-12-17 2012-12-26 株式会社ジェイエスピー ポリプロピレン系樹脂発泡粒子、及びその発泡粒子成形体
JP5314411B2 (ja) 2008-12-19 2013-10-16 株式会社ジェイエスピー ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の製造方法、及び該成形体
US8785508B2 (en) * 2009-06-18 2014-07-22 Kaneka Corporation Pre-expanded polypropylene resin beads and process for producing same
JP5399146B2 (ja) * 2009-07-08 2014-01-29 株式会社ジェイエスピー ポリプロピレン系樹脂発泡粒子および該発泡粒子からなる発泡粒子成形体
JP5497940B2 (ja) 2013-05-20 2014-05-21 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の製造方法
CN103509203B (zh) 2013-09-24 2015-11-18 无锡会通新材料有限公司 一种增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法
JP6378730B2 (ja) * 2016-10-03 2018-08-22 株式会社ジェイエスピー 発泡粒子成形体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009280783A (ja) * 2008-04-24 2009-12-03 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、及び型内発泡成形体
JP2010248341A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子
WO2012105608A1 (ja) * 2011-02-02 2012-08-09 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体
JP2012233182A (ja) * 2011-04-21 2012-11-29 Kaneka Corp ポリプロピレン系樹脂発泡粒子、およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体
WO2014084165A1 (ja) * 2012-11-27 2014-06-05 株式会社カネカ ポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体ならびにそれらの製造方法

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