JPWO2018225649A1 - ポリオレフィン系樹脂発泡粒子、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法、およびポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者が鋭意検討した結果、上述した先行技術文献1〜3に記載の技術には、以下に示すような改善の余地または問題点があることを見出した。
本発明の一実施形態に係るポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、ポリオレフィン系樹脂(a)と、オレフィン系エラストマー(成分1)、エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体で(成分1)以外の共重合体(成分2)、高級脂肪酸アミド(成分3)を含有してなる生成物(b)と、ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)と、吸水性物質(d)とを含有することを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子である。
本発明の一実施形態で用いられるポリオレフィン系樹脂(a)(以下、単にポリオレフィン系樹脂、とも称する)としては、オレフィンをモノマーとして合成される高分子化合物であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明の一実施形態におけるポリオレフィン系樹脂粒子は、オレフィン系エラストマー(成分1)、エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体で(成分1)以外の共重合体(成分2)、高級脂肪酸アミド(成分3)を含有してなる生成物(b)(以降、「生成物(b)」と略する場合がある。)を含有している。本明細書において、「オレフィン系エラストマー(成分1)」を単に「(成分1)」と称する場合もあり、「エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体で(成分1)以外の共重合体(成分2)」を単に「(成分2)」と称する場合もあり、「高級脂肪酸アミド(成分3)」を単に「(成分3)」と称する場合もある。
本発明の一実施形態におけるポリオレフィン系樹脂粒子は、ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)を含む。本発明の一実施形態で使用するブテン共重合ポリエチレンワックス(c)とは、モノマー成分としてエチレンとブテンとを含んでなるワックスをいう。ブテン共重合ポリエチレンワックス中のブテンの含有量は2重量%以上12重量%以下が好ましく、5重量%以上10重量%以下がより好ましく、更に好ましくは7重量%以上9重量%以下である。ブテンの含有量が2重量%よりも少ない場合、ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)による摩擦音抑制効果が得られにくい。ブテンの含有量が12重量%よりも多い場合、ブテン共重合ポリエチレンワックスをポリオレフィン系樹脂に添加して作製されたポリオレフィン系樹脂組成物の機械的強度が低下する傾向がある。
本発明の一実施形態で用いられる吸水性物質(d)は、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を製造する際に、ポリオレフィン系樹脂粒子中の含浸水分量を増加させるための物質であり、発泡剤として水を用いる場合にポリオレフィン系樹脂粒子に発泡性を付与することができる。そして、理由は不明であるが、吸水性物質(d)を添加することで、最終的に得られる型内発泡成形体表面の光沢性が優れたものとなる。
ポリオレフィン系樹脂粒子には、発泡する際に発泡核となりうる発泡核剤が添加されていることが好ましい。
本発明の一実施形態に係るポリオレフィン系樹脂発泡粒子を製造するに際しては、まず、基材樹脂であるポリオレフィン系樹脂からなるポリオレフィン系樹脂粒子を製造する工程(造粒工程)が行われ得る。
(A)予めポリオレフィン系樹脂発泡粒子中に窒素、空気、二酸化炭素等の無機ガスを圧入(内圧付与)し、発泡能を付与したポリオレフィン系樹脂発泡粒子を充填する方法、
(B)内圧を付与せず(すなわち内圧は大気圧と同等のまま)ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を充填する方法、
(C)ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内充填時に搬送空気等(窒素、二酸化炭素でもよい)により圧縮し、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の内圧を高めると同時にポリオレフィン系樹脂発泡粒子を充填する方法。これらの方法を組み合わせて用いてもよく、これら以外の従来既知の型内充填方法も使用され得る。
・ポリプロピレン系樹脂A:融点149℃、密度0.90g/cm3、1−ブテン含量3.8wt%およびエチレン含量0.5wt%、MI10.0g/10分のブテン−エチレン−プロピレン系ランダム共重合体
・ポリエチレン系樹脂B:融点123℃、密度0.92g/cm3、MI2.1g/10分の直鎖状低密度ポリエチレン
(2)オレフィン系エラストマー(本願発明における(成分1))
・エチレンプロピレン共重合ゴム[JSR株式会社製、EP07P]
・エチレンオクテン共重合ゴム[ダウ・ケミカル日本株式会社製、エンゲージ8100]
・グラフト重合体A[エチレンオクテン共重合ゴムにメタクリル酸メチル、メタクリル酸、アクリル酸ブチルをグラフト重合したもの]
・グラフト重合体B[エチレンプロピレン共重合ゴムにスチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピルをグラフト重合したもの]
(3)エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体(本願発明における(成分2))
・エチレンアクリル酸エチル共重合体[株式会社NUC製、DPDJ−6169]
・エチレンメタクリル酸メチル共重合体[住友化学株式会社製、アクリフトWH401]
(4)高級脂肪酸アミド(本願発明における(成分3))
・エルカ酸アミド[日油株式会社製、アルフローP−10]
・オレイン酸アミド[日油株式会社製、アルフローE−10]
(5)ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)
・ポリエチレンワックスA[三井化学株式会社製]:ブテン含有量が7.5重量%、粘度平均分子量2900、融点102℃のブテン共重合ポリエチレンワックス
・ポリエチレンワックスB[三井化学株式会社製]:ブテン含有量が8.5重量%、粘度平均分子量2700、融点91℃のブテン共重合ポリエチレンワックス]
(6)吸水性物質(d)
・グリセリン[ライオン株式会社製、精製グリセリンD]
・ポリエチレングリコール[ライオン株式会社製、PEG#300]
(7)その他添加剤
・タルク[林化成株式会社製、タルカンパウダーPK−S]
・カーボンブラック[三菱ケミカル株式会社製、MCF88]
(8)分散剤
・カオリン[BASF製、ASP−170]
(9)分散助剤
・ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム[花王株式会社製、ネオペレックスG−15]
(10)発泡剤
・二酸化炭素[エア・ウォーター株式会社製]。
バレル(C1〜C9、H/D)温度を80〜200℃(C1=80℃、C2=150℃、C3=160℃、C4=180℃、C5〜C9=200℃、H/D=200℃)に設定し、スクリュー回転数を200rpmに設定した、二軸押出機[(株)オーエヌ機械製、TEK45]を用いて、以下順に(1)〜(5)の方法によって、シリコン系組成物Aを作製した:
(1)ポリプロピレン系樹脂[プライムポリプロJ−105G(プライムポリマー(株)製ホモPP、MFR=9g/10分)]75重量部、ポリプロピレンワックス[ビスコール330−P(三洋化成工業(株)製、分子量15000)]25重量部、および有機過酸化物[2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン)(アルケマ吉富社製、商品名:ルペロックス101)]0.8重量部、を原料投入口から二軸押出機に投入した;
(2)次いで、両末端ジメチルビニルシロキサン基封鎖ポリジメチルシロキサン[モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製、商品名XF40A−1987]100重量部を、C3バレルから液添装置を用いて二軸押出機に投入した;
(3)次いで、二軸押出機に投入した材料を溶融混練することにより、サンプルAを作製した;
(4)次いで、原料投入口からサンプルA200.8重量部を二軸押出機に投入し、C3バレルから液添装置を用いて、ポリジメチルシロキサン[モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製、商品名TSF451−50]50重量部を二軸押出機に投入した;
(5)次いで、二軸押出機に投入した材料を溶融混練することにより、シリコン系組成物Aを作製した。
嵩体積約50cm3のポリオレフィン系樹脂発泡粒子の重量w(g)を求めた。また、当該ポリオレフィン系樹脂発泡粒子をエタノール中に沈めることによって、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の体積v(cm3)を求めた。前記重量w(g)および前記体積v(cm3)、並びにポリオレフィン系樹脂(a)の密度d(g/cm3)から次式により、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の発泡倍率を求めた:
ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の発泡倍率=d×v/w。
広口の10リットル容器にポリオレフィン系樹脂発泡粒子を静かに、あふれるまで投入した後、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子が10Lとなるよう10L容器の口を擦り切った。10L容器に入ったポリオレフィン系樹脂発泡粒子の重量を測定後、容積10Lで除し、見かけ密度を得た。見かけ密度はg/Lの単位で表した。
得られたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体(厚み50mm)の縦の長さ、横の長さ、および厚さを、ノギスで測定し、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体の体積V(cm3)を算出した。その後、得られたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体(厚み50mm)の重量W(g)を測定し、当該重量をポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体の体積V(cm3)で除し、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体の密度を得た。ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体の密度はg/Lの単位で表した。
得られたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体の縦300mm×横400mmの面に対して鉛直方向1.5m上から直管蛍光灯(株式会社日立製作所製、FLR40SD/M/36−B)の光を当てた。光を当てたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体の表面を45度上方から目視で確認し、表面光沢性を判定した。
◎:表面全体の70%以上が光沢を発している。
〇:表面全体の30以上〜70%未満が光沢を発している。
×:表面全体の30%未満が光沢を発しているもしくは光沢がない。
得られたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体から、2つの試験片、試験片(A)および試験片(B)、を切り出した。試験片(A)の大きさは、長さ120mm×幅60mm×厚み10mmであり、試験片(B)の大きさは、長さ50mm×幅50mm×厚み10mmであった。試験片(A)および試験片(B)は、両方とも片面にスキン層を有していた。上述したスキン層とは、試験片の表面の一部分であって、元々は原料である発泡成形体の表面の一部分を形成していた部分、を意図する。すなわち、当該試験片は、試験片を切り出す前の発泡成形体の表面の一部分が試験片自体の表面の一部分となるように切り出されている。表面性試験機(新東科学株式会社製、HEIDON Type14)を使用し、試験片(A)の上に試験片(B)を、互いのスキン層を接触させるように試験機にセットした。更に、試験片(B)の上に1.0kgの錘を乗せて荷重をかけた状態のまま60秒間静止させた。60秒経過後に、試験片(A)を10mmの距離を3000mm/分で往復移動させることにより、2つの試験片同士を擦り合わせた。擦り合わせた場所から10cm離れた位置に設置したマイクで摩擦音を集音した。集音された音について吉正電子(株)製リアルタイムアナライザーDSSF3 Lightを用いて、周波数と音圧レベルとを解析した。周波数8000Hzでの平均音圧レベル(A音)と、試験片を擦り合わせずに試験機を作動させた時の周波数8000Hzでの平均音圧レベル(B音)とを求め、以下の計算式で求められる値を摩擦音圧とした。擦り合わせ開始後300秒経過時点での摩擦音圧を短期の摩擦音圧とし、擦り合わせ開始後900秒経過時点での摩擦音圧を長期の摩擦音圧とした:
摩擦音圧(dB)=A音(dB)−B音(dB) ・・・(式)。
得られたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体から、2つの試験片、試験片(C)および試験片(D)、を切り出した。試験片(C)の大きさは、長さ60mm×幅60mm×厚み5mmであり、試験片(D)の大きさは、長さ50mm×幅25mm×厚み5mmであった。試験片(C)および試験片(D)は、両方とも片面にスキン層を有していた。
RPN 1〜3点 異音発生リスクなし
RPN 4〜5点 異音発生リスク中
RPN 6〜10点 異音発生リスク高。
[ポリオレフィン系樹脂粒子の作製]
表1、表2に示す種類、重量部のポリオレフィン系樹脂(a)、生成物(b)、ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)、吸水性物質(d)、タルク0.05重量部、必要に応じてカーボンブラックまたはシリコン系組成物Aを混合してブレンド物を作製した。ブレンド物を50mmφの押出機で溶融混練(樹脂温度210℃)し、ポリオレフィン系樹脂組成物を得た。ポリオレフィン系樹脂組成物を、押出機先端からストランド状に押出した後、カッティングすることにより造粒し、ポリオレフィン系樹脂粒子(1.2mg/粒)を製造した。
10L耐圧容器に、得られたポリオレフィン系樹脂粒子100重量部、水系分散媒として水200重量部、分散剤としてカオリン0.3重量部、分散助剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.004重量部、ならびに発泡剤として二酸化炭素2.6重量部を仕込み、発泡剤を含む分散液を作製した。当該分散液を撹拌しながら、(a)発泡温度(耐圧容器内の温度)を147〜149℃(実施例1〜15、比較例1〜16)または123.5℃(実施例16)、および(b)発泡圧力(容器内圧)を3.2MPa(全ての実施例及び比較例)とした。耐圧容器内の温度および圧力が所定の発泡温度および発泡圧力に達した後、さらに30分間、耐圧容器内の温度および圧力を所定の発泡温度および発泡圧力で保持した。その後、二酸化炭素を供給することにより、耐圧容器内の発泡圧力を所定の発泡圧力に保持しながら、耐圧容器の下部に設けられた直径3mmφオリフィスを通して分散液を大気圧下に放出し、ポリオレフィン系樹脂の一段発泡粒子を得た。その後、ポリオレフィン系樹脂の一段発泡粒子を75℃で24時間乾燥した。
実施例1〜16、比較例1〜16について、以下、順に(1)〜(4)の方法により、ポリオレフィン系樹脂の二段発泡粒子を得た:(1)得られた一段発泡粒子のそれぞれを、1m3の耐圧容器に供給した;(2)空気加圧により、供給された一段発泡粒子に0.20〜0.30MPa(絶対圧)の内圧を付与した;(3)次いで二段発泡機に移送した;(4)その後、0.035〜0.060MPa(ゲージ圧)の水蒸気で、一段発泡粒子を加熱して更に発泡させ、ほぼ球状の二段発泡粒子を得た。
実施例1〜15、比較例1〜16について、以下順に(1)〜(4)の方法によって、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体を作製した:(1)得られた二段発泡粒子に内圧を付与した上で、長さ400mm×幅300mm×厚み50mmの金型に充填した。ここで、充填方法としては、前述した(A)の方法を採用し、クラッキング量を5mmとした;(2)充填後、0.32MPa(ゲージ圧)の水蒸気にて二段発泡粒子を加熱した;(3)当該加熱により、二段発泡粒子同士を融着させることによって、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体を得た;(4)得られたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体を金型から取り出した。
Claims (9)
- ポリオレフィン系樹脂(a)100重量部に対して、
オレフィン系エラストマー(成分1)、エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体で(成分1)以外の共重合体(成分2)、および高級脂肪酸アミド(成分3)を含有してなる生成物(b)を3重量部以上10重量部以下と、
ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)を2重量部以上10重量部以下と、
吸水性物質(d)を0.01重量部以上1重量部以下と、を含有することを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子。 - 上記ポリオレフィン系樹脂(a)が、ポリプロピレン系樹脂またはポリエチレン系樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- 上記吸水性物質(d)が、グリセリン、およびポリエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- 上記ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)の融点が、40℃以上130℃以下であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- 上記オレフィン系エラストマー(成分1)は、以下の(a)〜(c)からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子:(a)エチレン・α−オレフィン共重合ゴム;(b)エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴム;並びに(c)エチレン・α−オレフィン共重合ゴム、および/またはエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴムからなる重合体セグメントを幹成分とし、少なくとも1種のビニル系単量体から形成されるビニル重合体セグメントを枝成分とするグラフト共重合体。
- 上記エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体で(成分1)以外の共重合体(成分2)は、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン・アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン・アクリル酸n−ブチル共重合体、エチレン・アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル・無水マレイン酸共重合体、エチレン・アクリル酸エチル・メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、およびそれらのケン化物、からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- 上記高級脂肪酸アミド(成分3)は、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ブラシジン酸アミド、エライジン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、メチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、およびエチレンビスエルカ酸アミド、からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子。
- ポリオレフィン系樹脂粒子、および発泡剤を用いるポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法であって、上記ポリオレフィン系樹脂発泡粒子は、
ポリオレフィン系樹脂(a)100重量部に対して、
オレフィン系エラストマー(成分1)、エチレンと少なくとも1種のビニル単量体との共重合体で(成分1)以外の共重合体(成分2)、および高級脂肪酸アミド(成分3)を含有してなる生成物(b)を3重量部以上10重量部以下と、
ブテン共重合ポリエチレンワックス(c)を2重量部以上10重量部以下と、
吸水性物質(d)を0.01重量部以上1重量部以下とを含有するものであり、上記発泡剤が、無機系発泡剤であることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法。 - 請求項1〜7の何れか一項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡粒子を用いたポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体。
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