TW202309177A - 聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種製造發泡粒子成形體之方法,其係將具有貫穿孔的筒狀發泡粒子(1)填充於成形模具內,供給加熱媒體而使發泡粒子(1)互相熔接。發泡粒子(1)具有由聚丙烯系樹脂所構成之發泡層。發泡粒子(1)的獨立氣泡率為90%以上。發泡粒子(1)中的貫穿孔(11)之平均孔徑(d)未達1mm。發泡粒子的平均孔徑(d)相對於平均外徑(D)之比[d/D]為0.4以下。發泡粒子成形體的開放氣泡率為2.5%以上12%以下。
Description
本揭示關於具有貫穿孔的筒形狀發泡粒子互相熔接而成的聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體及其製造方法。
聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體由於輕量、緩衝性、剛性等優異,故使用於各種的用途。聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體,例如係藉由將聚丙烯系樹脂發泡粒子填充於成形模具內,以蒸汽加熱,而使發泡粒子進行二次發泡,同時使其表面熔融而互相熔接,成形為所欲形狀之模內成形法而製造。成形後立即的發泡粒子成形體,由於容易因二次發泡而膨脹,為了得到所欲形狀的發泡粒子成形體,在成形模具內以水或空氣等使發泡粒子成形體冷卻後,進行脫模。
若在常溫下保管模內成形後的發泡粒子成形體,則在模內成形時向發泡粒子成形體的氣泡內流入的蒸汽係在氣泡中凝結,氣泡內變成負壓,在發泡粒子成形體發生體積收縮而成形體會大地變形。因此,於將發泡粒子成形體脫模後,例如使其在經調整至60℃~80℃左右的溫度之高溫環境下靜置特定時間,恢復發泡粒子成形體的形狀之熟化步驟係通常必要的。
於聚丙烯系樹脂發泡粒子之模內成形中,熟化步驟需要設備投資或在該步驟中需要勞力和時間,故省略熟化步驟者係造成發泡粒子成形體的生產性之大幅提升。例如,專利文獻1中揭示在粒子間維持著空隙,使由發泡層與熔接層所成的發泡粒子熔接之技術,依照專利文獻1,可省略熟化步驟。又,專利文獻2中揭示將使用熔點、熔體流動指數及Z平均分子量等經調整至特定範圍的聚丙烯系樹脂之發泡粒子,進行模內成形之技術,依照專利文獻2,可縮短熟化時間。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-39565號公報
[專利文獻2]日本特開2000-129028號公報
[發明所欲解決的課題]
然而,於專利文獻1記載之技術中,雖然可省略熟化步驟,但是由於在成形體的發泡粒子間形成多數的空隙,故發泡粒子成形體之外觀顯著變差,取決於用途,剛性會不充分。於專利文獻2之技術所記載的技術中,雖然可縮短熟化步驟,但依然需要熟化步驟,於省略熟化步驟的情況中,發泡粒子成形體會顯著地收縮、變形,難以得到具有所欲形狀的發泡粒子成形體。
本發明係鑒於如此的背景而完成者,欲提供一種聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其即使省略熟化步驟,也可得到具有所欲形狀,且外觀及剛性優異之發泡粒子成形體。又,欲提供一種外觀及剛性優異之發泡粒子成形體。
[解決課題的手段]
本發明之一態樣為一種聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其係將具有貫穿孔的筒狀聚丙烯系樹脂發泡粒子填充於成形模具內,供給加熱媒體而使上述發泡粒子互相熔接,製造聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之方法,
上述發泡粒子具有由聚丙烯系樹脂所構成之發泡層,
上述發泡粒子的獨立氣泡率為90%以上,
上述發泡粒子中的上述貫穿孔之平均孔徑d未達1mm,
上述發泡粒子成形體的開放氣泡率為2.5%以上12%以下。
本發明之另一態樣為一種聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體,其係具有貫穿孔的筒形狀聚丙烯系樹脂發泡粒子互相熔接而成之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體,
上述發泡粒子成形體的獨立氣泡率為90%以上,
上述發泡粒子成形體的開放氣泡率為2.5%以上12%以下。
[發明的效果]
依據本發明,即使省略熟化步驟,也可得到具有所欲形狀的外觀及剛性優異之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體。因此,依據上述製造方法,可顯著提高剛性及外觀優異的發泡粒子成形體之製造效率。
[實施發明的形態]
本說明書中,表示數值範圍之「A~B」係與「A以上B以下」同義,作為包含該數值範圍之端點的A及B之值者使用。又,以下限表現數值或物性值時,意指該數值或物性值以上,以上限表現數值或物性值時,意指該數值或物性值以下。又,「重量%」與「質量%」、「重量份」與「質量份」各自實質上同義。另外,本說明書中,將聚丙烯系樹脂發泡粒子適宜地稱為「發泡粒子」,將發泡粒子成形體適宜地稱為「成形體」。尚且,具有由聚丙烯系樹脂所構成之發泡層的發泡粒子,一般被稱為聚丙烯系樹脂發泡粒子。
發泡粒子成形體係藉由進行將多數的發泡粒子填充於成形模具內,供給蒸汽等之加熱媒體而使上述發泡粒子互相熔接之成形步驟而製造。亦即,藉由將發泡粒子進行模內成形,可得到成形體。
發泡粒子為具有貫穿孔的筒形狀,貫穿孔之平均孔徑d未達1mm,同時發泡粒子的平均孔徑d相對於平均外徑D之比d/D為0.4以下。發泡粒子具有由聚丙烯系樹脂所構成之發泡層,獨立氣泡率為90%以上。藉由將如此的發泡粒子進行模內成形,可製造開放氣泡率為2.5%以上12%以下的成形體,即使省略熟化步驟,也可得到具有所欲形狀之外觀及剛性優異的發泡粒子成形體。於省略熟化步驟之情況中,例如,藉由將脫模後的成形體例如在23℃的環境中靜置12小時以上,可穩定成形體之形狀。惟,亦可能進行熟化步驟。尚且,於上述製造方法中,在填充於成形模具內之前的發泡粒子,亦可進行預先賦予內壓的前處理加壓,也可不進行前處理加壓。即使不進行前處理加壓,也可一邊省略熟化步驟,一邊製造具有所欲形狀之外觀及剛性優異的發泡粒子成形體。
圖1~圖3中,例示發泡粒子,但本發明不受該等圖式所限定。如圖1及圖2所示,發泡粒子1為筒形狀,具有貫穿孔11。發泡粒子1具有由聚丙烯系樹脂所構成之發泡層2。再者,如圖3所示,發泡粒子1較佳為具有被覆發泡層2的熔接層3。
發泡層係由聚丙烯系樹脂所構成。本說明書中,所謂聚丙烯系樹脂,就是指丙烯單體的均聚物及包含50質量%以上的源自丙烯的構成單元之丙烯系共聚物。聚丙烯系樹脂較佳為丙烯與其他單體共聚合成的丙烯系共聚物。作為丙烯系共聚物,較佳可例示乙烯-丙烯共聚物、丁烯-丙烯共聚物、己烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物等之丙烯與碳數4~10的α-烯烴之共聚物。此等共聚物例如為無規共聚物、嵌段共聚物等,較佳為無規共聚物。又,聚丙烯系樹脂可含有複數種類的聚丙烯系樹脂。
構成發泡層的聚丙烯系樹脂,在不妨礙本揭示之目的之範圍內,亦可包含聚丙烯系樹脂以外的其他聚合物。作為其他聚合物,可例示聚乙烯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂等之聚丙烯系樹脂以外的熱塑性樹脂或彈性體等。構成發泡層的聚丙烯系樹脂中之其他聚合物的含量較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下,尤佳為5質量%以下,特佳為0,亦即發泡層僅實質上包含聚丙烯系樹脂作為聚合物。
構成發泡層的聚丙烯系樹脂為乙烯-丙烯無規共聚物,共聚物中的乙烯成分之含量為0.5質量%以上10質量%以下者較宜。尚且,乙烯-丙烯無規共聚物中的乙烯成分與丙烯成分之合計為100質量%。此時,可在更低成形的加熱溫度(亦即,低的成形壓力)下形成剛性優異的良好成形體。從該效果更提高之觀點來看,共聚物中的乙烯成分之含量更佳為超過2.0質量%且5.0質量%以下,尤佳為2.5質量%以上4.0質量%以下,特佳為2.8質量%以上3.5質量%以下。尚且,可藉由IR光譜測定求出共聚物中的單體成分之含量。乙烯-丙烯共聚物的乙烯成分、丙烯成分各自意指乙烯-丙烯共聚物中的源自乙烯之構成單元、源自丙烯之構成單元。又,共聚物中的各單體成分之含量意指共聚物中的源自各單體之構成單元之含量。
構成發泡層的聚丙烯系樹脂之熔點Tmc較佳為155℃以下。此時,可在更低的成形溫度(亦即,低的成形壓力)下形成外觀或剛性優異的成形體。從該效果更提高之觀點來看,構成發泡層的聚丙烯系樹脂之熔點Tmc較佳為150℃以下,更佳為145℃以下。另一方面,從成形體的耐熱性或機械強度等更提升之觀點來看,構成發泡層的聚丙烯系樹脂之熔點Tmc較佳為135℃以上,更佳為138℃以上,尤佳為140℃以上。
聚丙烯系樹脂之熔點係依據JIS K7121:1987求出。具體而言,作為狀態調節,採用「(2)進行一定的熱處理後,測定熔解溫度之情況」,藉由將經狀態調節的試驗片以10℃/min的加熱速度從30℃升溫到200℃為止而取得DSC曲線,將該熔解峰的頂點溫度當作熔點。尚且,於DSC曲線中出現複數的熔解峰時,將面積最大的熔解峰之頂點溫度當作熔點。
從更提高發泡性或成形性之觀點來看,構成發泡層的聚丙烯系樹脂之熔體質量流動速率(亦即,MFR)較佳為5g/10分鐘以上,更佳為6g/10分鐘以上,尤佳為7g/10分鐘以上。另一方面,從更提高成形體的剛性之觀點來看,MFR較佳為12g/10分鐘以下,更佳為10g/10分鐘以下。尚且,聚丙烯系樹脂的MFR係依據JIS K7210-1:2014,在試驗溫度230℃、負載2.16kg之條件下所測定的值。
構成發泡層的聚丙烯系樹脂之彎曲彈性模數較佳為800MPa以上1600MPa以下。從提高成形體的剛性之觀點,且更確實地抑制省略熟化步驟時的尺寸變化之觀點來看,構成發泡層的聚丙烯系樹脂之彎曲彈性模數較佳為800MPa以上,更佳為850MPa以上,尤佳為900MPa以上。另一方面,從能在更低的成形溫度(亦即,低的成形壓力)下形成外觀或剛性優異的成形體之觀點,且得到能量吸收性優異的發泡粒子成形體之觀點來看,構成發泡層的聚丙烯系樹脂之彎曲彈性模數較佳為未達1200MPa,更佳為1100MPa以下,尤佳為1000MPa以下。尚且,聚丙烯系樹脂之彎曲彈性模數可依據JIS K7171:2008求出。
以往,尤其將由彎曲彈性模數未達1200MPa的聚丙烯系樹脂所構成之發泡粒子進行模內成形時,由於對於脫模後的收縮・變形之抵抗力小,故於省略熟化步驟之情況中,有成形體顯著地收縮・變形之傾向。依據上述成形體之製造方法,例如即使於使用由具有未達1200MPa的彎曲彈性模數之聚丙烯系樹脂所構成的發泡粒子之情況中,也可省略熟化步驟。
發泡粒子的獨立氣泡率為90%以上。從確保發泡粒子之良好的模內成形性之觀點,且發泡粒子的外觀、剛性變良好之觀點來看,發泡層的獨立氣泡率較佳為92%以上,更佳為95%以上。
發泡粒子的獨立氣泡率可依據ASTM-D2856-70程序C,使用空氣比較式比重計進行測定。具體而言,如以下地測定。將狀態調節後的總體體積(bulk volume)約20cm
3之發泡粒子當作測定用樣品,如下述藉由乙醇淹没法正確地測定表觀體積Va。使已測量表觀體積Va之測定用樣品充分乾燥後,依照ASTM-D2856-70中記載的程序C,測量經由島津製作所公司製Accupyc II1340所測定的測定用樣品的真體積之值Vx。然後,以此等之體積值Va及Vx為基礎,藉由下述式(I)計算獨立氣泡率,將樣品5個(N=5)的平均值當作發泡粒子的獨立氣泡率。
其中,
Vx:以上述方法測定的發泡粒子之真體積,亦即,構成發泡粒子的樹脂的容積與發泡粒子內的獨立氣泡部分的氣泡總容體之和(單位:cm
3)
Va:從將發泡粒子沉入裝有乙醇的量筒時之水位上升量所測定的發泡粒子之表觀體積(單位:cm
3)
W:發泡粒子測定用樣品之重量(單位:g)
ρ:構成發泡粒子的樹脂之密度(單位:g/cm
3)
成形體具有開放氣泡構造。所謂開放氣泡構造,就與成形體的外部連通的微小空間部分。開放氣泡構造係複數的發泡粒子之貫穿孔互相連通而形成的空隙、與發泡粒子的貫穿孔形成在發泡粒子間的空隙連通而形成的空隙、發泡粒子間的空隙連通而形成的空隙、構成成形體的發泡粒子之連續氣泡部分等被複雜地連接而形成。
於上述製造方法中,製造開放氣泡率為2.5%以上12%以下的成形體。藉此,即使省略熟化步驟,也可製造顯著的收縮、變形等被抑制之具有所欲形狀的外觀及剛性優異之成形體。此被認為是因為:藉由成形體以上述特定比例具有開放氣泡構造,而於脫模後,空氣迅速地流入到成形體內部的氣泡,成形體全體之內壓升高,結果成形體的尺寸容易早期地穩定化。成形體的開放氣泡率未達2.5%時,若省略熟化步驟,則成形體顯著地收縮、變形,有得不到所欲形狀的成形體之虞。從即使省略熟化步驟,也能進一步防止成形體的顯著收縮、變形等之觀點來看,成形體的開放氣泡率較佳為3%以上,更佳為4%以上,尤佳為4.5%以上。另一方面,於成形體的開放氣泡率超過12%之情況中,成形體的外觀變差,同時有剛性下降之虞。從可更提高成形體的外觀或剛性之觀點來看,成形體的開放氣泡率較佳為10%以下,更佳為8%以下,尤佳為7.5%以下,特佳為6%以下。
成形體的開放氣泡率係依據ASTM2856-70程序B進行測定。亦即,藉由考慮在測定用樣品之切出時被破壞的獨立氣泡,進行修正而求出的方法所測定之修正開放氣泡率。作為測定裝置,使用乾式自動密度計(具體而言,島津製作所公司製Accupyc II1340)。具體而言,如以下地測定開放氣泡率。首先,將成形體在23℃下靜置12小時而進行狀態調節。其次,從成形體的中心部,切出縱2.5cm×橫2.5cm×高度2.5cm的立方體形狀之第1試驗片,測定其幾何學的體積Va[單位:cm
3]。Va具體而言為藉由縱尺寸[cm]×橫尺寸[cm]×高度尺寸[cm]所求出的值。藉由乾式自動密度計,測定第1試驗片的真體積V1[單位:cm
3]。其次,將第1試驗片予以8等分,得到縱1.25cm×橫1.25cm×高度1.25cm的立方體形狀之第2試驗片。接著,藉由乾式自動密度計,測定第2試驗片的真體積V2[單位:cm
3]。尚且,第2試驗片的真體積V2為從第1試驗片切出的8個之各個真體積的合計值。開放氣泡率Co[單位:%]係藉由下述式(II)算出。
尚且,成形體的開放氣泡率係從成形體切出5個第1試驗片,藉由上述方法算出開放氣泡率,使用其算術平均值作為結果。如此所測定的開放氣泡率Co亦被稱為修正連續氣泡率。
尚且,本說明書中的開放氣泡率Co係如上述,為依據ASTM2856-70程序B所測定的物性值,為無法基於依據後述的ASTM2856-70程序C測定的成形體的獨立氣泡率所算出的物性值。具體而言,依據ASTM2856-70程序B所測定的成形體的開放氣泡率Co與依據ASTM2856-70程序C所測定的成形體的獨立氣泡率Bp具有下述式(III)之關係。依據ASTM2856-70程序B所測定的開放氣泡率Co係考慮在切出試驗片時被破壞的獨立氣泡而修正者,相對於其,於ASTM2856-70程序C所記載之方法中,未考慮在切出試驗片時被破壞的獨立氣泡,因此兩者係概念上不同。又,在切出試驗片時被破壞的獨立氣泡之比例係大幅受到構成發泡粒子成形體的發泡粒子之形狀(亦即,有無貫穿孔、貫穿孔之孔徑等)或發泡粒子的獨立氣泡率之影響。再者,亦取決於發泡粒子成形體之成形條件(亦即,成形壓力、發泡粒子之內壓、填充方法等)等而受到影響。因此,開放氣泡率Co之值亦難以基於依據ASTM2856-70程序C所測定之成形體的獨立氣泡率之值而進行推定。
又,本說明書中的開放氣泡率Co係與成形體的空隙率亦概念上不同。成形體的空隙率例如係如以下地測定、算出。具體而言,首先從成形體的中心部分切出長方體形狀(縱20mm×橫100mm×高度20mm)的試驗片。其次,將此試驗片沉入裝有乙醇的量筒中,從乙醇的液面之上升量求出試驗片的真體積Vc[L]。又,從試驗片的外形尺寸求出表觀體積Vd[L]。可從所求出的真體積Vc與表觀體積Vd,藉由下述式(IV)求出成形體的空隙率。因此,於成形體的空隙率之測定中,亦未考慮在切出試驗片時被破壞的獨立氣泡。又,作為測定用的媒體,在使用乙醇等液體之點上,與上述開放氣泡率Co之測定方法不同。成形體的空隙率必然成為比該成形體的開放氣泡率Co更大之值。
開放氣泡率為2.5%以上12%以下之成形體,係藉由將滿足下述(1)~(3)的發泡粒子進行模內成形而製造。
(1)發泡粒子具有貫穿孔。於發泡粒子不具有貫穿孔之情況中,難以使成形體的開放氣泡率之值成為2.5%以上。
(2)將發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑d設為未達1mm。藉由減小平均孔徑,有開放氣泡率變小之傾向,藉由增大平均孔徑,有開放氣泡率變大之傾向。貫穿孔之平均孔徑為1mm以上時,容易變難以使成形體的開放氣泡率之值成為12%以下。
(3)將發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑d相對於平均外徑D之比[d/D]設為0.4以下。藉由減小比[d/D],有開放氣泡率變小之傾向,藉由增大比[d/D],有開放氣泡率變大之傾向。比[d/D]超過0.4時,容易變難以使成形體的開放氣泡率之值成為12%以下。
除了使用滿足上述(1)~(3)的發泡粒子進行模內成形之外,還例如藉由控制模內成形的下述(4)~(6)之條件,可更容易將成形體的開放氣泡率調整至2.5%以上12%以下之範圍。
(4)若在填充於成形模具內之前的發泡粒子若賦予內壓,則在成形時容易二次發泡,有開放氣泡率變小之傾向。又,若提高發泡粒子的內壓,則在成形時更容易膨脹,因此有開放氣泡率變小之傾向。從防止開放氣泡率過小,更穩定地製造開放氣泡率2.5%以上的成形體之觀點,且成形體的生產效率之觀點來看,填充於成形模具內的發泡粒子之內壓較佳為0.05MPa(G)(G:錶壓)以下,更佳為0.03MPa(G)以下,尤佳為0.01MPa(G)以下,特佳為0MPa(G),亦即對發泡粒子不賦內壓而進行成形。尚且,從形成良好的發泡粒子成形體之觀點來看,上述內壓之下限為0MPa(G)。
(5)藉由裂解填充法將發泡粒子填充於成形模具內時,若增大裂解量(%),則發泡粒子間的間隙容易被填埋,故有開放氣泡率變小之傾向,若減小裂解量(%),則容易形成發泡粒子間的間隙,故有開放氣泡率變大之傾向。裂解量一般較佳為5%~35%之範圍,更佳為10%~30%之範圍,尤佳為15%~25%之範圍。尚且,所謂裂解填充法,就是將發泡粒子填充於成形模具內時,為了將超過成形模具內的體積之量的發泡粒子高效率地填充,設置不使成形模具完全閉鎖之成形模具的敞開部分之方法。將該敞開部分稱為裂解(cracking),以裂解量(%)表現敞開部分的體積相對於成形模具內的體積之比率(%)。尚且,裂解係在成形模具內填充發泡粒子後,在導入蒸汽時最終被關閉,結果所填充的發泡粒子被機械地壓縮。
(6)若提高成形溫度(具體而言,成形壓力),則有開放氣泡率變小之傾向,若降低成形溫度(具體而言,成形壓力),則有開放氣泡率變大之傾向。惟,從成形體的生產效率之觀點來看,較佳為在低的成形壓力下進行成形。基於這樣的觀點,成形壓力例如較佳為0.20MPa(G)(G:錶壓)~0.30MPa(G)之範圍,更佳為0.20MPa(G)~0.26MPa(G)之範圍,尤佳為0.22MPa(G)~0.24MPa(G)之範圍。
如上述,藉由如(4)~(6)地控制發泡粒子的成形條件,可更容易將成形體的開放氣泡率調整至2.5%以上12%以下之範圍。用於調整成形體的開放氣泡率之條件係未必限定於(4)~(6)。亦即,藉由以成形體的開放氣泡率成為2.5%以上12%以下之方式將發泡粒子成形,雖然無熟化成形,但是可製造具有所欲形狀且外觀、剛性優異的成形體。
發泡粒子較佳為具有發泡層與被覆發泡層的熔接層之多層構造的發泡粒子。於發泡粒子具有熔接層的情況中,熔接層例如由聚烯烴系樹脂所構成。作為聚烯烴系樹脂,例如可舉出聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂、聚丁烯系樹脂等。從與發泡層的接著性之觀點來看,聚烯烴系樹脂較佳為聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂,更佳為聚丙烯系樹脂。作為聚丙烯系樹脂,可舉出乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物、丙烯均聚物等,其中較佳為乙烯-丙烯共聚物或乙烯-丙烯-丁烯共聚物。
構成熔接層的聚烯烴系樹脂之熔點Tms較佳為低於構成發泡層的聚丙烯系樹脂之熔點Tmc。亦即,較佳為Tms<Tmc。此時,發泡粒子的熔接性提升,在更低溫下的成形變可能。再者,此時,更容易抑制省略熟化步驟時的顯著之收縮・變形。其理由雖然未明,但認為是因為藉由在低的成形加熱溫度下之成形,可更壓低模內成形中因蒸汽等加熱媒體而發泡粒子遭受的熱量,更容易抑制成形體的熱收縮所致的尺寸變化。基於上述觀點,較佳為Tmc-Tms≧5,更佳為Tmc-Tms≧6,尤佳為Tmc-Tms≧8。從抑制發泡層與熔接層之剝離或發泡粒子間的互相黏著等之觀點來看,較佳為Tmc-Tms≦35,更佳為Tmc-Tms≦20,尤佳為Tmc-Tms≦15。
從更提高成形時的發泡粒子之熔接性的觀點來看,構成熔接層的聚烯烴系樹脂之熔點Tms較佳為120℃以上145℃以下,更佳為125℃以上140℃以下。構成熔接層的聚烯烴系樹脂之熔點係依據JIS K7121:1987求出。具體而言,藉由與上述構成發泡層的聚丙烯系樹脂同樣之條件、方法而求出。
從確實地抑制發泡層與熔接層的剝離之觀點來看,構成熔接層的聚烯烴系樹脂之MFR較佳為與構成發泡層的聚丙烯系樹脂之MFR相同程度,具體而言較佳為2~15g/10分鐘,更佳為3~12g/10分鐘,尤佳為4~10g/10分鐘。尚且,聚烯烴系樹脂為聚丙烯系樹脂時,其MFR係依據JIS K7210-1:2014,在試驗溫度230℃、負載2.16kg之條件下所測定的值,聚烯烴系樹脂為聚乙烯系樹脂時,其MFR係依據JIS K7210-1:2014,在試驗溫度190℃、負載2.16kg之條件下所測定的值。
發泡粒子為具有發泡層與被覆發泡層的熔接層之多層構造的粒子時,發泡層係由發泡狀態的聚丙烯系樹脂所構成,熔接層係由發泡狀態或非發泡狀態的聚烯烴系樹脂所構成。熔接層較佳為實質上非發泡狀態。所謂「實質上非發泡」,就是熔接層不發泡,包括不含氣泡之狀態與發泡後氣泡消失的狀態,意指幾乎沒有氣泡構造。熔接層之厚度例如為0.5~100μm。又,於發泡層與熔接層之間可進一步設置中間層。
構成發泡層的樹脂與構成熔接層的樹脂之質量比(質量%之比),從一邊維持成形體的剛性,一邊提高成形性之觀點來看,較佳為99.5:0.5~80:20,更佳為99:1~85:15,尤佳為97:3~90:10。質量比係以構成發泡層的樹脂:構成熔接層的樹脂表示。
發泡粒子係於以加熱速度10℃/分鐘從23℃加熱到200℃時所得之DSC曲線中,較佳為具有聚丙烯系樹脂固有的熔解所致的吸熱峰(亦即,樹脂固有波峰)與在其高溫側出現1個以上的熔解峰(亦即,高溫波峰)的結晶構造。DSC曲線係使用發泡粒子1~3mg作為試驗樣品,藉由依據JIS K7121:1987的示差掃描熱量測定(DSC)而得。
樹脂固有波峰係構成發泡粒子的聚丙烯系樹脂固有之熔解所致的吸熱峰,被認為是聚丙烯系樹脂本來具有的結晶之熔解時的吸熱所致者。另一方面,樹脂固有波峰的高溫側之吸熱峰(亦即,高溫波峰)係在DSC曲線中比上述樹脂固有波峰更高溫側出現的吸熱峰。出現該高溫波峰時,推定樹脂中存在二次結晶。尚且,如上述進行以10℃/分鐘的加熱速度從23℃到200℃之加熱(亦即,第1次加熱)後,以10℃/分鐘的冷卻速度從200℃冷卻到23℃,其後再進行以10℃/分鐘的加熱速度從23℃到200℃之加熱(亦即,第2次加熱)時所得之DSC曲線中,在構成發泡粒子的聚丙烯系樹脂中僅看到固有之熔解所致的吸熱峰,因此可分辨樹脂固有波峰與高溫波峰。此樹脂固有波峰的頂點之溫度,雖然在第1次加熱與第2次加熱中有一些差異,但通常其差異為5℃以內。
發泡粒子的高溫波峰之熔解熱量,從更提高發泡粒子的成形性之觀點,且得到剛性更優異的成形體之觀點來看,較佳為5~40J/g,更佳為7~30J/g,尤佳為10~20J/g。
又,上述高溫波峰的熔解熱量與DSC曲線的全部熔解峰的熔解熱量之比(高溫波峰的熔解熱量/全部熔解峰的熔解熱量)較佳為0.05~0.3,更佳為0.1~0.25,尤佳為0.15~0.2。
由於高溫波峰的熔解熱量及全部熔解峰的熔解熱量之比成為如此的範圍,藉由作為高溫波峰表現的二次結晶之存在,認為發泡粒子尤其機械強度優異,同時模內成形性變優異。
此處,所謂全部熔解峰的熔解熱量,就是指從DSC曲線的全部熔解峰之面積所求出的熔解熱量之合計。
上述發泡粒子的DSC曲線之各波峰的熔解熱量係如以下地求出之值。首先,從進行狀態調節後的發泡粒子群中採集1個發泡粒子。使用該發泡粒子作為試驗片,得到藉由示差熱掃描熱量計將試驗片從23℃以加熱速度10℃/分鐘升溫到200℃時的DSC曲線。圖4中顯示DSC曲線之一例。如圖4所例示,於DSC曲線中,出現樹脂固有波峰ΔH1與在比樹脂固有波峰ΔH1的頂點更高溫側具有頂點的高溫波峰ΔH2。
其次,得到連接DSC曲線上的在溫度80℃之點α與在發泡粒子的熔解結束溫度T之點β的直線L1。接著,從相當於上述樹脂固有波峰ΔH1與高溫波峰ΔH2之間的谷部之DSC曲線上的點γ,畫出與圖表的縱軸平行的直線L2,將直線L1與直線L2之交點當作δ。尚且,點γ亦可稱為在樹脂固有波峰ΔH1與高溫波峰ΔH2之間存在的極大點。
樹脂固有波峰ΔH1的面積係DSC曲線的樹脂固有波峰ΔH1部分之曲線、線段α-δ與線段γ-δ所包圍之部分的面積,將此當作樹脂固有波峰的熔解熱量。
高溫波峰ΔH2的面積係DSC曲線的高溫波峰ΔH2部分之曲線、線段δ-β與線段γ-δ所包圍之部分的面積,將此當作高溫波峰的熔解熱量(亦即,高溫波峰熱量)。
全部熔解峰的面積係DSC曲線的樹脂固有波峰ΔH1部分之曲線、高溫波峰ΔH2部分之曲線與線段α-β(亦即,直線L1)所包圍之部分的面積,將此當作全部熔解峰的熔解熱量。
發泡粒子係如上述具有貫穿孔。具有貫穿孔的筒形狀發泡粒子較佳為具有至少1個貫穿圓柱、角柱等柱狀發泡粒子之軸向的筒孔。發泡粒子為圓柱狀,具有貫穿其軸向的筒孔者更宜。
發泡粒子不具有貫穿孔時,成形體的開放氣泡率例如容易變小到未達2.5%。結果,於省略熟化步驟時,有無法抑制成形體的顯著收縮・變形之虞。於使用不具有貫穿孔的發泡粒子而欲增大成形體的開放氣泡率之情況中,例如變成降低成形壓力而積極地形成粒子間空隙,但有成形體的外觀或剛性顯著下降之虞。另一方面,於即使發泡粒子具有貫穿孔時,也平均孔徑d過大之情況中,成形體的開放氣泡率例如容易變大到超過12%。結果,有成形體的外觀或剛性下降之虞。於使用平均孔徑d過大的發泡粒子而欲減小成形體的開放氣泡率之情況中,例如考慮充分提高成形壓力,但成形體發生熱收縮而有損害尺寸安定性之虞。基於該觀點,發泡粒子之平均孔徑d係如上述未達1mm。從即使省略熟化步驟,也得到具有所欲形狀的成形體,同時得到外觀及剛性更優異的成形體之觀點來看,發泡粒子之平均孔徑d較佳為0.95mm以下,更佳為0.92mm以下,尤佳為0.90mm以下。尚且,從可更容易調整成形體的開放氣泡率之值的觀點來看,發泡粒子之平均孔徑d之下限較佳為0.2mm以上,更佳為0.4mm以上。
發泡粒子之平均孔徑d係除了調整後述樹脂粒子中的貫穿孔之孔徑dr之外,還可藉由調整發泡粒子的表觀密度或高溫波峰熱量而進行調整。又,藉由使發泡粒子成為經由二段發泡所製造的二段發泡粒子,可更容易將平均孔徑d調整至小值。
發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑d係如以下地求出。將從發泡粒子群中任意地選出50個以上的發泡粒子,在切斷面的面積成為最大之位置,對於貫穿孔的貫穿方向,垂直地切斷。拍攝各發泡粒子的切斷面之照片,求出貫穿孔部分的剖面積(具體而言,開口面積),算出具有與其面積相同的面積之假想真圓的直徑,將此等算術平均後之值當作發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑d。尚且,各發泡粒子的貫穿孔之大小,即使貫穿孔徑在貫穿方向中不一樣時,也各發泡粒子的貫穿孔徑係如上述,藉由發泡粒子之切斷面的面積成為最大之位置的孔徑來規定。
從筒形狀的發泡粒子之壁厚增加而提高發泡粒子的二次發泡性或成形體的剛性之觀點來看,發泡粒子的平均外徑D較佳為2mm以上,更佳為2.5mm以上,尤佳為3mm以上。另一方面,從提高成形時的向成形模具內之填充性的觀點來看,較佳為5mm以下,更佳為4.5mm以下,尤佳為4.3mm以下。
發泡粒子的上述平均孔徑d相對於平均外徑D之比d/D為0.4以下。比d/D過大時,成形體的開放氣泡率例如容易變大到超過12%。結果,有成形體的外觀或剛性下降之虞。從成形體的外觀變更良好之觀點,剛性更提升觀點,且二次發泡性更提升之觀點來看,d/D較佳為0.35以下,更佳為0.3以下,尤佳為0.25以下。尚且,從可更容易調整成形體的開放氣泡率之值的觀點來看,比d/D較佳為0.1以上。
發泡粒子的平均外徑D係如以下地求出。將從發泡粒子群中任意地選出50個以上的發泡粒子,在切斷面的面積成為最大之位置,對於貫穿孔的貫穿方向,垂直地切斷。拍攝各發泡粒子的切斷面之照片,求出發泡粒子的剖面積(具體而言,亦包含貫穿孔的開口部分之剖面積),算出具有與其面積相同的面積之假想真圓的直徑,將此等的算術平均值當作發泡粒子的平均外徑D。尚且,各發泡粒子的外徑,即使在貫穿方向中不一樣時,也各發泡粒子的外徑係如上述,藉由在與貫穿方向呈垂直方向的發泡粒子之切斷面的面積成為最大之位置的外徑來規定。
筒形狀的發泡粒子之壁厚t的平均值較佳為1.2mm以上2mm以下。若壁厚t的平均值為該範圍內,則發泡粒子之壁厚為充分厚,故模內成形時的二次發泡性更提升。又,對於外力,發泡粒子更不易崩潰,成形體的剛性更提升。基於如此的觀點,發泡粒子之平均壁厚t更佳為1.3mm以上,尤佳為1.5mm以上。
又,發泡粒子的平均壁厚t相對於平均外徑D之比t/D較佳為0.35以上0.5以下。若t/D為上述範圍內,則於發泡粒子之模內成形中,發泡粒子的填充性良好,二次發泡性更提升。因此,可在更低的成形加熱溫度下製造外觀或剛性優異的成形體。
從成形體的輕量性與剛性之平衡的觀點來看,發泡粒子的表觀密度較佳為10kg/m
3以上150kg/m
3以下,更佳為15kg/m
3以上100kg/m
3以下,尤佳為20kg/m
3以上80kg/m
3以下,特佳為25kg/m
3以上45kg/m
3以下。以往,尤其在製造表觀密度小的成形體之情況中,成形體係在脫模後容易顯著地變形,難以省略熟化步驟。相對於其,於本揭示之製造方法中,即使為表觀密度小的情況,也可省略熟化步驟,即使無熟化也能製造外觀良好的成形體。
發泡粒子的表觀密度可藉由在裝有23℃的醇(例如乙醇)之量筒內,使用金屬網等將在相對濕度50%、23℃、1atm之條件下放置1日的發泡粒子群(發泡粒子群的重量W(g))沉沒,從水位的上升量求出發泡粒子群的體積V(L),將發泡粒子群的重量除以發泡粒子群的體積(W/V),將單位換算成[kg/m
3]而求出。
從更抑制省略熟化步驟時的成形體之顯著收縮、變形的觀點來看,發泡粒子的表觀密度(apparent density)相對於發泡粒子的總體密度(bulk density)之比(亦即,表觀密度/總體密度)較佳為1.7以上,更佳為1.75以上。另一方面,從更提高成形體的剛性之觀點,且使外觀成為更良好之觀點來看,表觀密度/總體密度較佳為2.3以下,更佳為2.1以下,尤佳為1.9以下。
發泡粒子的總體密度係如以下地求出。藉由從發泡粒子群中任意地取出發泡粒子,置入容積1L的量筒內,以成為自然堆積狀態的方式收容多數的發泡粒子直到成為1L的刻度為止,將所收容的發泡粒子之質量W2[g]除以收容體積V2(1L])(W2/V2),將單位換算成[kg/m
3],求出發泡粒子的總體密度。
發泡粒子例如可藉由使以聚丙烯系樹脂作為基材樹脂的聚丙烯系樹脂粒子分散於分散介質(例如,液體)中,使樹脂粒子含浸發泡劑,使包含發泡劑的樹脂粒子與分散介質一起放出至低壓下之方法(亦即,分散介質放出發泡方法)而製造。具體而言,較佳為使樹脂粒子在密閉容器內分散於分散介質中,加熱後,壓入發泡劑而使樹脂粒子含浸發泡劑。然後,較佳為經過在一定溫度下使二次結晶成長之保持步驟後,藉由將密閉容器內的內容物放出至低壓下而使包含發泡劑的樹脂粒子進行發泡,得到發泡粒子。尚且,於形成熔接層之情況中,藉由使具有芯層與被覆芯層的熔接層之多層構造的樹脂粒子進行發泡,可得到具有發泡層與被覆發泡層的熔接層之多層構造的發泡粒子。
樹脂粒子例如可如以下地製造。首先,對於擠壓機內,供給作為基材樹脂的聚丙烯系樹脂與視需要供給的氣泡成核劑等之添加劑,加熱、混練而成為樹脂熔融混練物。然後,從在擠壓機前端所附設的模頭之小孔,將樹脂熔融混練物擠出成具有貫穿孔的筒形狀線料狀(strand shape),藉由使其冷卻並切割,可得到樹脂粒子。擠出物例如被造粒機所切斷。切割方式可從線料切割方式、熱切割方式、水中切割方式等中選擇。如此地,可得到具有貫穿孔的筒狀樹脂粒子。尚且,於形成熔接層之情況中,使用芯層形成用擠壓機與熔接層形成用擠壓機,得到各自的原料之樹脂熔融混練物,擠出各熔融混練物,在模頭內使其合流,形成由非發泡狀態的筒狀芯層與被覆該筒狀芯層的外側表面之非發泡狀態的熔接層所構成之鞘芯型複合體,藉由從附設於擠壓機前端的金屬口之細孔邊將複合體擠出線料狀邊冷卻並切割,可得到多層樹脂粒子。
樹脂粒子的粒徑較佳為0.1~3.0mm,更佳為0.3~1.5mm。又,樹脂粒子的長度/外徑比較佳為0.5~5.0,更佳為1.0~3.0。又,較佳為以每1個的平均質量(從經任意地選出之200個粒子的質量求出)成為0.1~20mg之方式調製,更佳為0.2~10mg,尤佳為0.3~5mg,特佳為0.4~2mg。多層樹脂粒子之情況中的芯層與熔接層之質量比率較佳為99.5:0.5~80:20,更佳為99:1~85:15,尤佳為97:3~90:10。質量比率係以芯層:熔接層表示。
藉由調整樹脂粒子中的貫穿孔之孔徑dr,可將發泡粒子中的貫穿孔之平均孔徑d調整至上述所欲範圍。樹脂粒子的芯層的貫穿孔之孔徑dr例如可藉由用於形成貫穿孔的模頭之小孔的孔徑(亦即,口模內徑)進行調整。又,藉由調整樹脂粒子的粒徑、平均質量,可將發泡粒子的平均外徑、平均壁厚調整至上述所欲範圍。
從更確實地製造貫穿孔之平均孔徑d未達1mm,同時平均孔徑d相對於平均外徑D之比d/D為0.4以下的發泡粒子之觀點來看,樹脂粒子的貫穿孔之平均孔徑dr較佳為未達0.25mm,更佳為未達0.24mm,尤佳為0.22mm以下。從具有貫穿孔的樹脂粒子之製造安定性的觀點來看,樹脂粒子的貫穿孔之平均孔徑dr較佳為0.1mm以上。
又,基於同樣之觀點,樹脂粒子的平均孔徑dr相對於平均外徑Dr之比dr/Dr較佳為0.4以下,更佳為0.3以下,尤佳為0.25以下,特佳為0.2以下。從具有貫穿孔的樹脂粒子之製造安定性的觀點來看,樹脂粒子的平均孔徑dr相對於平均外徑Dr之比dr/Dr較佳為0.1以上。
樹脂粒子的貫穿孔之平均孔徑dr係如以下地求出。將從樹脂粒子群中任意地選出之50個以上的樹脂粒子,在切斷面的面積成為最大之位置,對於貫穿孔的貫穿方向,垂直地切斷。拍攝各樹脂粒子的切斷面之照片,求出貫穿孔部分的剖面積(具體而言,開口面積),算出具有與其面積相同的面積之假想真圓的直徑,將此等算術平均後之值當作樹脂粒子的貫穿孔之平均孔徑dr。尚且,各樹脂粒子的貫穿孔之大小,即使貫穿孔徑在貫穿方向中不一樣時,也各樹脂粒子的貫穿孔徑係如上述,藉由樹脂粒子之切斷面的面積成為最大之位置的孔徑來規定。
樹脂粒子的平均外徑Dr係如以下地求出。將從樹脂粒子群中任意地選出之50個以上的樹脂粒子,在切斷面的面積成為最大之位置,對於貫穿孔的貫穿方向,垂直地切斷。拍攝各樹脂粒子的切斷面之照片,求出樹脂粒子的剖面積(具體而言,亦包含貫穿孔的開口部分之剖面積),算出具有與其面積相同的面積之假想真圓的直徑,將此等的算術平均值當作樹脂粒子的平均外徑Dr。尚且,即使各樹脂粒子的外徑在貫穿方向中不一樣時,也各樹脂粒子的外徑係如上述,藉由在與貫穿方向呈垂直方向的樹脂粒子之切斷面的面積成為最大的位置之外徑來規定。
尚且,線料切割法中的樹脂粒子之粒徑、長度/外徑比或平均質量之調整,可在擠出樹脂熔融混練物時,藉由適宜改變擠出速度、牽引速度、切割速率等來切斷而進行。
作為用於使如上述所得之樹脂粒子在密閉容器內分散之分散介質(具體而言為液體),使用水性分散介質。水性分散介質為以水作為主成分的分散介質(具體而言為液體)。水性分散介質中的水之比例較佳為60質量%以上,更佳為70質量%以上,尤佳為80質量%以上。作為水性分散介質中的水以外之分散介質,可舉出乙二醇、甘油、甲醇、乙醇等。
於樹脂粒子的芯層中,視需要可添加氣泡調製劑、結晶成核劑、著色劑、難燃劑、難燃助劑、可塑劑、抗靜電劑、抗氧化劑、紫外線防止劑、光安定劑、導電性填料、抗菌劑等之添加劑。作為氣泡調製劑,可舉出滑石、雲母、硼酸鋅、碳酸鈣、二氧化矽、氧化鈦、石膏、沸石、硼砂、氫氧化鋁、碳等之無機粉體;磷酸系成核劑、酚系成核劑、胺系成核劑、聚氟乙烯系樹脂粉末等之有機粉體。添加氣泡調製劑時,相對於聚丙烯系樹脂100質量份,氣泡調製劑之含量較佳為0.01~1質量份。
於上述分散介質放出發泡方法中,為了在容器內經加熱的樹脂粒子彼此互相不熔接,較佳為於分散介質體中添加分散劑。作為分散劑,只要能防止樹脂粒子在容器內的熔接者即可,不論有機系、無機系都可使用,但從操作的容易性來看,較佳為微粒狀無機物。作為分散劑,例如可舉出阿姆石、高嶺土、雲母、黏土等之黏土礦物。黏土礦物可為天然者,也可為合成者。又,作為分散劑,可舉出氧化鋁、氧化鈦、鹼性碳酸鎂、鹼性碳酸鋅、碳酸鈣、氧化鐵等。分散劑可使用1種或2種以上。於此等之中,較佳為使用黏土礦物作為分散劑。樹脂粒子每100質量份,分散劑較佳為添加0.001~5質量份左右。
尚且,使用分散劑時,作為分散助劑,較佳為併用十二基苯磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、月桂基硫酸鈉、油酸鈉等之陰離子系界面活性劑。上述樹脂粒子每100質量份,上述分散助劑之添加量較佳為0.001~1質量份。
作為使樹脂粒子發泡之發泡劑,較佳為使用物理發泡劑。物理發泡劑可舉出無機物理發泡劑與有機物理發泡劑,作為無機物理發泡劑,可舉出二氧化碳、空氣、氮、氦、氬等。又,作為有機物理發泡劑,可舉出丙烷、丁烷、己烷等之脂肪族烴、環戊烷、環己烷等之環式脂肪族烴、氯氟甲烷、三氟甲烷、1,1-二氟甲烷、1-氯-1,1-二氯乙烷、1,2,2,2-四氟乙烷、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷等之鹵化烴等。尚且,物理發泡劑可單獨使用,或也可混合二種以上使用。又,亦可混合無機物理發泡劑與有機物理發泡劑而使用。從對環境的負荷或操作性之觀點來看,較佳為使用無機物理發泡劑,更佳為使用二氧化碳。使用有機物理發泡劑時,從在聚丙烯系樹脂中的溶解性、發泡性之觀點來看,較佳為使用正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷。
對於樹脂粒子100質量份,發泡劑之添加量較佳為0.1~30質量份,更佳為0.5~15質量份。
於發泡粒子之製造步驟中,作為使樹脂粒子含浸發泡劑之方法,較宜使用使樹脂粒子分散於密閉容器內的水性分散介質中,一邊加熱,一邊壓入發泡劑,使樹脂粒子含浸發泡劑之方法。
發泡時的密閉容器內壓較佳為0.5MPa(G:錶壓)以上。另一方面,密閉容器內壓較佳為4.0MPa(G)以下。若為上述範圍內,則可沒有密閉容器的破損或爆炸等之虞,可安全地製造發泡粒子。
藉由以1~5℃/分鐘進行發泡粒子製造步驟中的水性分散介質之升溫,發泡時的溫度亦可成為適當的範圍。
於示差掃描熱量測定(DSC)的DSC曲線中,具有樹脂固有的熔解峰(樹脂固有波峰)與在其高溫側出現1個以上的熔解峰(高溫波峰)之結晶構造的發泡粒子,例如係如以下地獲得。
於發泡粒子製造步驟中的加熱時,進行在(聚丙烯系樹脂之熔點-20℃)以上、未達(聚丙烯系樹脂的熔解結束溫度)之溫度下,保持充分的時間,較佳為保持10~60分鐘左右之一段保持步驟。然後,調節到(聚丙烯系樹脂之熔點-15℃)至(聚丙烯系樹脂的熔解結束溫度+10℃)之溫度。然後,按照需要,進行在該溫度下進一步保持充分的時間,較佳為保持10~60分鐘左右之二段保持步驟。接著,藉由將包含發泡劑的發泡性樹脂粒子從密閉容器內放出至低壓下而使其發泡,可得到具有上述結晶構造的發泡粒子。發泡較佳為在密閉容器內以(聚丙烯系樹脂之熔點-10℃)以上進行,更佳為以(聚丙烯系樹脂之熔點)以上(聚丙烯系樹脂之熔點+20℃)以下進行。
又,尤其在表觀密度低的發泡粒子之製造時,可進行:於能加壓的密閉容器中投入發泡粒子,藉由將空氣等之加壓氣體壓入該容器內而進行加壓處理,提高發泡粒子的內壓,藉由在容器內使用蒸汽等之加熱媒體將發泡粒子加熱特定的時間,得到尤其表觀密度低的發泡粒子之二段發泡。
成形體係如上述,可藉由將發泡粒子進行模內成形(亦即,模內成形法)而獲得。模內成形法係藉由將發泡粒子填充於成形模具內,使用蒸汽等之加熱媒體進行加熱成形而進行。具體而言,於將發泡粒子填充於成形模具內後,藉由在成形模具內導入蒸汽等之加熱媒體,加熱發泡粒子而使其二次發泡,同時使其互相熔接,可得到賦形有成形空間的形狀之成形體。
成形體例如係由將發泡粒子進行模內成形而成之互相熔接的多數之發泡粒子所構成。成形體具有開放氣泡構造。開放氣泡構造為與成形體的外部連通之微小空間部分。開放氣泡構造係複數的發泡粒子之貫穿孔互相連通而形成的空隙、與發泡粒子的貫穿孔形成在發泡粒子間的空隙連通而形成的空隙、發泡粒子間的空隙連通而形成的空隙、構成成形體的發泡粒子之連續氣泡部分等被複雜地連接而形成。
成形體的開放氣泡率為2.5%以上12%以下。於成形體的開放氣泡率未達2.5%之情況中,省略熟化步驟時,有成形體顯著收縮・變形之虞。另一方面,於成形體的開放氣泡率超過12%之情況中,有成形體的外觀或剛性下降之虞。更確實地抑制將熟化步驟省略時的尺寸變化之觀點來看,成形體的開放氣泡率較佳為3%以上,更佳為4%以上,尤佳為4.5%以上。從可更提高成形體的外觀或剛性之觀點來看,成形體的開放氣泡率較佳為10%以下,更佳為8%以下,尤佳為7.5%以下,特佳為6%以下。
從即使省略熟化步驟也可更充分地抑制尺寸變化之觀點來看,成形體的空隙率較佳為4%以上,更佳為4.5%以上,尤佳為5%以上。另一方面,從更提高剛性或外觀之觀點來看,成形體的空隙率較佳為12%以下,更佳為10%以下,尤佳為8%以下。成形體的空隙率可藉由上述測定方法進行測定。
成形體的獨立氣泡率為90%以上。未達90%時,有損害成形體的外觀或剛性之虞,從更提高成形體的外觀或剛性之觀點來看,成形體的獨立氣泡率較佳為91%以上,更佳為92%以上。
成形體的獨立氣泡率係依據ASTM2865-70程序C進行測定。成形體的獨立氣泡率具體而言係如以下地測定。首先,從成形體的中心部切出縱2.5cm×橫2.5cm×高度2.5cm的測定用樣品,求出幾何學的體積Va。Va具體而言為藉由縱尺寸[cm]×橫尺寸[cm]×高度尺寸[cm]所求出的值。其次,依據ASTM-D2856-70中記載的程序C,藉由空氣比較式比重計(具體而言,島津製作所公司製的Accupyc II1340),測量測定用樣品的真體積之值Vx。藉由下述式(VII)算出獨立氣泡率。尚且,對於5個測定用樣品,算出獨立氣泡率,採用其算術平均值作為結果。
Vx:以上述方法所測定的測定用樣品之真體積,亦即,構成測定用樣品的樹脂之容積與測定用樣品內的獨立氣泡部分的氣泡總容體之和(單位:cm
3)
Va:測定用樣品的幾何學之體積(單位:cm
3)
W:測定用樣品的重量(單位:g)
成形體的密度較佳為10kg/m
3以上100kg/m
3以下。此時,可平衡良好地提高成形體的輕量性與剛性。從成形體的剛性更提升之觀點來看,成形體的密度更佳為20kg/m
3以上,尤佳為25kg/m
3以上。從成形體的輕量性更提升之觀點來看,成形體的密度更佳為80kg/m
3以下,尤佳為50kg/m
3以下。成形體的密度係藉由將成形體的重量(g)除以由成形體的外形尺寸所求出的體積(L),進行單位換算而算出。尚且,例如於成形體至少部分地具有複雜形狀,不易由成形體的外形尺寸求出體積之情況中,可藉由水淹没法求出成形體的體積。
以往,製造密度小的成形體時,由於在脫模後成形體容易顯著地變形,故省略熟化步驟者係特別困難。相對於其,依據本揭示中的發泡粒子成形體,即使為表觀密度小之情況,也可省略熟化步驟,即使無熟化也以所欲形狀形成外觀、剛性優異的成形體。從有效地發揮該效果之觀點來看,亦較佳為使成形體的密度成為上述範圍。
從機械強度更提升之觀點來看,成形體的最大彎曲強度較佳為250kPa以上,更佳為300kPa以上,尤佳為320kPa以上。最大彎曲強度可依據JIS K7221-2:2006,測定成形體的最大彎曲強度的最大點作為最大彎曲強度。
成形體的最大彎曲強度S相對於成形體的密度DE之比[S/DE]較佳為9kPa・m
3/kg以上15kPa・m
3/kg以下。此時,得到發泡粒子成形體的剛性優異之效果。從成形體的剛性更提升之觀點來看,成形體的最大彎曲強度S相對於成形體的密度DE之比[S/DE]更佳為9.5kPa・m
3/kg以上,尤佳為10kPa・m
3/kg以上。尚且,使用於上述計算之成形體的密度DE係意指供最大彎曲強度之測定的試驗片的密度。
成形體亦用於汽車等之車輛領域、建築領域等之各種領域中的吸音材、衝擊吸收材、緩衝材等。
[實施例]
接著,藉由實施例更詳細地說明本發明,惟本發明完全不受此等之例所限定。
對於實施例、比較例所使用的樹脂、發泡粒子、成形體,實施以下的物性測定及評價。尚且,發泡粒子的物性測定及評價係將發泡粒子在相對濕度50%、23℃、1atm之條件下靜置24小時狀態調節後進行。又,成形體的物性測定及評價係使用未進行熟化步驟而成形的成形體進行。具體而言,於後述成形體之製造中,使用將脫模後的成形體在相對濕度50%、23℃、1atm之條件下靜置12小時狀態調節後的成形體,進行物性測定及評價。
<聚丙烯系樹脂>
表1中顯示用於發泡粒子之製造的聚丙烯系樹脂之性質形狀等。尚且,本例中使用的乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物皆為無規共聚物。又,聚丙烯系樹脂的密度皆為900kg/m
3。
(聚丙烯系樹脂的單體成分含量)
聚丙烯系樹脂(具體而言,乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物)的單體成分含量係藉由IR光譜決定的眾所周知之方法求出。具體而言,藉由高分子分析手冊(日本分析化學會高分子分析研究懇談會編,出版年月:1995年1月,出版社:紀伊國屋書店,頁編號與項目名:615~616「II.2.3 2.3.4丙烯/乙烯共聚物」、618~619「II.2.3 2.3.5丙烯/丁烯共聚物」)中記載之方法,亦即,從乙烯及丁烯的吸光度經特定係數所修正的值與薄膜狀的試驗片之厚度等之關係進行定量之方法而求出。更具體而言,首先將聚丙烯系樹脂在180℃環境下熱壓而成形為薄膜狀,製作厚度不同的複數之試驗片。其次,藉由測定各試驗片的IR光譜,讀取源自乙烯的在722cm
-1及733cm
-1之吸光度(A
722、A
733)與源自丁烯的在766cm
-1之吸光度(A
766)。接著,對於各試驗片,使用以下之式(1)~(3)算出聚丙烯系樹脂中的乙烯成分含量。將各試驗片所得之乙烯成分含量進行算術平均後之值當作聚丙烯系樹脂中的乙烯成分含量(單位:wt%)。
惟,式(1)~(3)中,K´
a:意指在各波數的表觀之吸光係數(K´
a=A/ρt),K´
c:意指修正後的吸光係數,A:意指吸光度,ρ:意指樹脂的密度(單位:g/cm
3),t:意指薄膜狀的試驗片之厚度(單位:cm)。尚且,上述式(1)~(3)可適用於無規共聚物。
又,對於各試驗片,使用以下之式(4)算出聚丙烯系樹脂中的丁烯成分含量。將各試驗片所得之丁烯成分含量進行算術平均後的值當作聚丙烯系樹脂中的丁烯成分含量(%)。
惟,式(4)中,A:意指吸光度,L:意指薄膜狀的試驗片之厚度(mm)。
(聚丙烯系樹脂之彎曲彈性模數)
將聚丙烯系樹脂在230℃下熱壓而製作4mm的薄片,從此薄片切出長度80mm×寬度10mm×厚度4mm的試驗片。依據JIS K7171:2008,求出該試驗片之彎曲彈性模數。尚且,壓頭的半徑R1及支持台的半徑R2皆為5mm,支點間距離為64mm,試驗速度為2mm/min。
(聚丙烯系樹脂之熔點)
聚丙烯系樹脂之熔點係依據JIS K7121:1987求出。具體而言,作為狀態調節,採用「(2)進行一定的熱處理後,測定熔解溫度之情況」,藉由將經狀態調節的試驗片以10℃/min的加熱速度從30℃升溫到200℃為止而取得DSC曲線,將該熔解峰的頂點溫度當作熔點。尚且,測定裝置係使用熱流束示差掃描熱量測定裝置(SII奈米科技(股)公司製,型號:DSC7020)。
(聚丙烯系樹脂的熔體流動速率)
聚丙烯系樹脂的熔體流動速率(亦即,MFR)係依據JIS K7210-1:2014,於溫度230℃、負載2.16kg之條件下測定。
表2中顯示多層樹脂粒子、發泡粒子的性質形狀等。
(貫穿孔之平均孔徑d)
發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑係如以下地求出。對於從狀態調節後的發泡粒子群中任意地選出的100個發泡粒子,在切斷面的面積大致成為最大之位置,對於貫穿孔的貫穿方向,垂直地切斷。拍攝各發泡粒子的切斷面之照片,求出剖面照片中的貫穿孔部分之剖面積(開口面積)。算出具有與剖面積相同面積的假想真圓之直徑,將此等算術平均後之值當作發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑(d)。
(平均外徑D)
發泡粒子的平均外徑係如以下地求出。對於從狀態調節後的發泡粒子群中任意地選出的100個發泡粒子,在切斷面的面積大致成為最大之位置,對於貫穿孔的貫穿方向,垂直地切斷。拍攝各發泡粒子的切斷面之照片,求出發泡粒子的剖面積(亦包含貫穿孔的開口部)。算出具有與剖面積相同面積的假想真圓之直徑,將此等算術平均後之值當作發泡粒子的平均外徑(D)。
(平均壁厚t)
發泡粒子的平均壁厚係藉由下述式(5)求出。
平均壁厚t=(平均外徑D-平均孔徑d)/2・・・(5)
(總體密度及總體倍率)
發泡粒子的總體密度係如以下地求出。從狀態調節後的發泡粒子群中任意地取出發泡粒子,置入容積1L的量筒內,以成為自然堆積狀態之方式將多數的發泡粒子收容到1L的刻度為止,將經收容的發泡粒子之質量W2[g]除以收容體積V2(1[L])(W2/V2),將單位換算成[kg/m
3],而求出發泡粒子的總體密度。又,藉由將構成發泡粒子的發泡層之樹脂的密度[kg/m
3]除以發泡粒子的總體密度[kg/m
3],求出發泡粒子的總體倍率(bulk magnification)[倍]。
(表觀密度)
發泡粒子的表觀密度係如以下地求出。首先,準備裝有溫度23℃的乙醇之量筒,使用金屬網將狀態調節後的任意量之發泡粒子群(發泡粒子群的質量W1[g])沉於量筒內的乙醇中。然後,考慮金屬網的體積,測量從水位上升量所讀取的發泡粒子群之容積V1[L]。將量筒內的發泡粒子群之質量W1[g]除以容積V1[L](W1/V1),將單位換算成[kg/m
3],而求出發泡粒子的表觀密度。
(獨立氣泡率)
發泡粒子的獨立氣泡率係依據ASTM-D2856-70程序C,使用空氣比較式比重計進行測定。具體而言,如以下地求出。將狀態調節後的總體體積約20cm
3的發泡粒子當作測定用樣品,如下述地藉由乙醇淹沒法來正確地測量表觀體積Va。使已測量表觀體積Va的測定用樣品充分乾燥後,依據ASTM-D2856-70中記載之程序C,測量經由島津製作所公司製Accupyc II1340所測定的測定用樣品之真體積的值Vx。然後,以此等之體積值Va及Vx為基礎,藉由下述之式(5)計算獨立氣泡率,將樣品5個(N=5)的平均值當作發泡粒子的獨立氣泡率。
惟,
Vx:以上述方法所測定的發泡粒子之真體積,亦即,構成發泡粒子的樹脂之容積與發泡粒子內的獨立氣泡部分的氣泡總容體之和(單位:cm
3)
Va:從將發泡粒子沉入裝有乙醇的量筒中時水位上升量所測定的發泡粒子之表觀體積(單位:cm
3)
W:發泡粒子測定用樣品之重量(單位:g)
ρ:構成發泡粒子的樹脂之密度(單位:g/cm
3)
(發泡粒子的高溫波峰熱量)
從進行狀態調節後的發泡粒子群中採集1個發泡粒子。使用此發泡粒子作為試驗片,得到藉由示差熱掃描熱量計(具體而言,TA Instruments公司製DSC.Q1000)使試驗片從23℃以加熱速度10℃/分鐘升溫到200℃時的DSC曲線。於DSC曲線中,求出高溫波峰的面積,將其當作高溫波峰熱量。
對於5個發泡粒子進行上述測定,表2中顯示算術平均後之值。
<成形體>
表3、表4中顯示成形體的性質形狀等。
(前處理加壓步驟)
於發泡粒子之成形前進行前處理加壓步驟之情況中,前處理加壓係如以下地進行。具體而言,將發泡粒子置入密閉容器內,藉由壓縮空氣來加壓發泡粒子,預先將表3、4中所示的內壓賦予至成形前的發泡粒子。尚且,發泡粒子的內壓為如以下所測定之值。將填充於成形模具內的剛剛之前的內壓經提高的狀態之發泡粒子群的重量當作Q(g),將48小時經過後之發泡粒子群的重量當作U(g),將該重量Q(g)與U(g)之差當作增加空氣量W(g),藉由式P=(W÷M)×R×T÷V計算發泡粒子的內壓P(MPa(G))。惟,式中,M意指空氣的分子量,R意指氣體常數,T意指絕對溫度,V意指從發泡粒子群的表觀體積扣除發泡粒子群中佔有的基材樹脂的體積後之體積(L),本例中,M=28.8(g/mol)、R=0.0083(MPa・L/(K・mol))、T=296(K)。
尚且,於未進行前處理加壓步驟之情況中,表中的粒子內壓之欄中表示「-」之記號。此時,粒子內壓為0MPaG(亦即,等於大氣壓之內壓)。
(開放氣泡率)
依據ASTM2856-70程序B,測定開放氣泡率(亦即,修正開放氣泡率)。作為測定裝置,使用乾式自動密度計(具體而言,島津製作所公司製Accupyc II1340)。首先,將成形體在23℃下靜置12小時而進行狀態調節。接著,從成形體的中心部,切出縱2.5cm×橫2.5cm×高度2.5cm的立方體形狀之第1試驗片,測定其幾何學的體積Va[單位:cm
3]。Va具體而言為藉由縱尺寸[cm]×橫尺寸[cm]×高度尺寸[cm]所求出的值。藉由乾式自動密度計,測定第1試驗片的真體積值V1[單位:cm
3]。其次,將第1試驗片予以8等分,得到縱1.25cm×橫1.25cm×高度1.25cm的立方體形狀之第2試驗片。接著,藉由乾式自動密度計,測定第2試驗片的真體積值V2[單位:cm
3]。尚且,第2試驗片的真體積V2為從第1試驗片切出的8個之各個真體積的合計值。開放氣泡率Co[單位:%]係藉由下述式(6)算出。從成形體切出5個第1試驗片,藉由上述方法算出開放氣泡率,使用其算術平均值作為結果。
(獨立氣泡率)
依據ASTM2865-70程序C,測定成形體的獨立氣泡率。具體而言,如以下地測定。首先,從成形體的中心部切出縱2.5cm×橫2.5cm×高度2.5cm的測定用樣品,求出幾何學的體積Va。Va具體而言為藉由縱尺寸[cm]×橫尺寸[cm]×高度尺寸[cm]所求出的值。其次,依據ASTM-D2856-70中記載的程序C,藉由空氣比較式比重計(具體而言,島津製作所公司製的Accupyc II1340),測量測定用樣品的真體積之值Vx。藉由下述式(7)算出獨立氣泡率。尚且,對於5個測定用樣品,算出獨立氣泡率,採用其算術平均值作為結果。
Vx:以上述方法所測定的測定用樣品之真體積,亦即,構成測定用樣品的樹脂之容積與測定用樣品內的獨立氣泡部分的氣泡總容體之和(單位:cm
3)
Va:測定用樣品的幾何學之體積(單位:cm
3)
W:測定用樣品之重量(單位:g)
(成形體密度)
成形體密度(kg/m
3)係藉由將成形體的重量(g)除以由成形體的外形尺寸所求出體積(L),進行單位換算而算出。
(無熟化成形性評價)
無熟化成形性之評價係藉由將成形體從成形模具脫模後,不進行於經調整至60℃~80℃左右的溫度之高溫環境下靜置特定時間的熟化步驟,評價成形體的熔接性及回復性而進行。具體而言,於後述的成形體之製造中,使用將脫模後的成形體在23℃下靜置12小時後的成形體,進行後述的熔接性、回復性之評價,將得到熔接性及回復性之評價結果皆合格的成形體之情況評價為「Good」,將其他情況評價「Poor」。
(熔接性)
折彎成形體而使其斷裂,求出斷裂面中存在的發泡粒子之數C1與經破壞的發泡粒子之數C2,算出相對於上述斷裂面中存在的發泡粒子之數,經破壞的發泡粒子之數的比率(亦即,材料破壞率)。材料破壞率係由C2/C1×100之式算出。使用不同的試驗片進行5次的上述測定,分別求出材料破壞率。將材料破壞率的算術平均值為90%以上時當作合格。
(回復性)
分別計測使用縱300mm、橫250mm、厚度60mm的平板形狀之模具所得之成形體的四角隅部附近(具體而言,從角起沿中心方向10mm內側)之厚度與中心部(縱向、橫向皆2等分的部分)之厚度。接著,於所計測的部位之中,算出厚度最薄的部位之厚度相對於厚度最厚的部位之厚度之比(單位:%),將比為95%以上時當作合格。
(外觀評價)
根據下述基準進行評價。
A:在成形體之表面,粒子間空隙少,且貫穿孔等所造成的凹凸係不顯眼,顯示良好的表面狀態。
B:在成形體之表面,稍微看到粒子間空隙及/或貫穿孔等所造成的凹凸。
C:在成形體之表面,顯著看到粒子間空隙及/或貫穿孔等所造成的凹凸。
(50%壓縮應力)
以在成形體之表面上的皮層不含於試驗片之方式,從成形體的中心部切出縱50mm×橫50mm×厚度25mm的試驗片。依據JIS K6767:1999,以壓縮速度10mm/分鐘進行壓縮試驗,求出成形體的50%壓縮應力。尚且,藉由與上述成形體密度之測定同樣的方法,求出用於50%壓縮應力之測定的試驗片之密度,作為「切出的成形體密度(壓縮)」顯示於表3、表4中。
(最大彎曲強度)
依據JIS K7221-2:2006進行測定,測定成形體的彎曲強度之最大點,作為最大彎曲強度。具體而言,從成形體切出長度120mm、寬度25mm、厚度20mm的試驗片,去除表面的皮層。除了使用該試驗片,設為加壓楔的下降速度10mm/分鐘、支點間距離100mm、支持台前端部的半徑5mm、加壓楔前端部的半徑5mm以外,依據JIS K7221-2:2006,測定彎曲強度。尚且,藉由與上述成形體密度之測定同樣的方法,求出用於最大彎曲強度之測定的試驗片之密度,作為「切出的成形體密度(彎曲)」顯示於表3、表4中。
(成形體的空隙率)
成形體的空隙率係如以下地求出。
從成形體的中心部分切出長方體形狀(縱20mm×橫100mm×高度20mm)的試驗片。將此試驗片沉入裝有乙醇的量筒中,從乙醇的液面之上升量求出試驗片的真體積Vc[L]。又,從試驗片的外形尺寸求出表觀體積Vd[L]。從所求出的真體積Vc與表觀體積Vd,藉由下述式(8)求出成形體的空隙率。
以下,說明實施例1~6、比較例1~7中的發泡粒子及成形體之製造方法。
(實施例1)
<聚丙烯系發泡粒子(發泡粒子A)之製造>
將聚丙烯系樹脂1(簡稱PP1)在芯層形成用擠壓機內以最高設定溫度245℃進行熔融混練,得到樹脂熔融混練物。尚且,PP1為乙烯-丙烯無規共聚物,乙烯成分含量3.1質量%。表1中顯示PP1的特性。又,將聚丙烯系樹脂4(簡稱PP4)在熔接層形成用擠壓機內以最高設定溫度245℃進行熔融混練,得到樹脂熔融混練物。接著,從芯層形成用擠壓機及熔接層形成用擠壓機,將各樹脂熔融混練物從具備用於形成貫穿孔的小孔之共擠出模頭的前端擠出。此時,在模頭內使各樹脂熔融混練物合流,形成由非發泡狀態的筒狀芯層與被覆該筒狀芯層的外側表面之非發泡狀態的熔接層所構成之鞘芯型複合體。從在擠壓機前端所附設的金屬口之細孔,將複合體擠出成具有貫穿孔之具有筒形狀的線料狀,邊牽引線料狀物邊以水溫經調整至10℃的冷水進行水冷後,用造粒機以質量成為約1.5mg之方式進行切斷。如此地,得到由具有貫穿孔的圓筒狀芯層與被覆該芯層的熔接層所構成之多層樹脂粒子。尚且,於多層樹脂粒子之製造時,將作為氣泡調整劑的硼酸鋅供給至芯層形成用擠壓機,使聚丙烯系樹脂中含有硼酸鋅500質量ppm。
將多層樹脂粒子1kg與作為分散介質的水3L一起加到5L的密閉容器內,進一步對於多層樹脂粒子100質量份,將作為分散劑的高嶺土0.3質量份、界面活性劑(烷基苯磺酸鈉)0.004質量份添加至密閉容器內。將作為發泡劑的二氧化碳添加至密閉容器內後,將密閉容器進行密閉,邊攪拌密閉容器內邊加熱到發泡溫度150.1℃為止。此時的容器內壓力(亦即,含浸壓力、二氧化碳壓力)為2.6MPa(G)。於同溫度(亦即,150.1℃)下保持15分鐘後,將容器內容物放出至大氣壓下而得到發泡粒子。使此發泡粒子在23℃下乾燥24小時。
其次,於耐壓容器內置入上述發泡粒子,藉由將空氣壓入耐壓容器內,而提高容器內的壓力,使空氣含浸至氣泡內而提高發泡粒子的氣泡內之內壓。接著,對於從耐壓容器取出的發泡粒子(一段發泡粒子),以耐壓容器內的壓力(亦即,圓筒壓力)成為表2所示的壓力之方式供給蒸汽,在大氣壓下加熱。從耐壓容器取出的一段發泡粒子中的氣泡內之壓力(亦即,內壓)為表2中所示的值。藉由以上,使一段發泡粒子的表觀密度降低,得到發泡粒子(二段發泡粒子)。如此地,得到總體倍率37.5倍的發泡粒子。將此稱為發泡粒子A。
<成形體之製造>
於成形體之製造中,使用使發泡粒子在23℃下乾燥24小時者。其次,將裂解量調節至20%(亦即,12mm),於縱300mm×橫250mm×厚度60mm的平板成形模具(成形模具係具體而言為金屬模具)中填充發泡粒子,閉模並從模具兩面供給蒸汽5秒,進行預備加熱的排氣步驟。然後,從特定的成形壓力到達0.08MPa(G)低的壓力為止,從模具的一面側供給蒸汽,進行一側加熱。接著,從特定的成形壓力達到0.04MPa(G)低的壓力為止,從模具的另一面側供給蒸汽,進行一側加熱後,進行加熱直到達到特定的成形壓力為止(亦即,正式加熱)。加熱結束後,釋壓,水冷直到成形體的發泡力所造成的表面壓力成為0.04MPa(G)為止後,從模具脫模而得到成形體。如此地,所製造的成形體的開放氣泡率為3.9%。尚且,特定的成形壓力係於上述熔接性之評價中能取得合格品之成形壓力之中,作為最低壓力之值設定。
(實施例2)
除了將發泡溫度、二氧化碳壓力變更為表2中所示的值,不進行二段發泡以外,與發泡粒子A之製造同樣地,得到總體倍率38.3倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子B)。除了使用發泡粒子B以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為5.3%。
(實施例3)
除了將發泡溫度、二氧化碳壓力變更為表2中所示的值,不進行二段發泡以外,與發泡粒子A之製造同樣地,得到總體倍率36.0倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子C)。又,除了使用發泡粒子C以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為5.3%。
(實施例4)
除了作為形成發泡層的聚丙烯系樹脂,使用PP1與PP2以80重量%:20重量%之混合比率所混合成的混合樹脂PP3,將發泡溫度變更為表2中所示的值以外,與發泡粒子A之製造同樣地,得到總體倍率37.7倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子D)。又,除了使用發泡粒子D以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為4.1%。
(實施例5)
除了將發泡溫度變更為表2中所示的值,不進行二段發泡以外,與發泡粒子A之製造同樣地,得到總體倍率18.0倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子G)。又,除了使用發泡粒子G以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為5.1%。
(實施例6)
除了於成形步驟中,以在填充於成形模具內之前的發泡粒子之內壓成為表4中所示的值之方式進行前處理加壓之點及將裂解量變更為表4中所示的值之點以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為3.5%。
(比較例1)
除了於多層樹脂粒子之製造時,製造不具有貫穿孔的樹脂粒子,將發泡溫度、二氧化碳壓力變更為表2中所示的值以外,與發泡粒子A之製造同樣地,得到體發泡35.7倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子E)。又,使用發泡粒子E,於成形步驟中,以在填充於成形模具內之前的發泡粒子之內壓成為表4中所示的值之方式進行前處理加壓,將裂解量及成形壓力變更為表4中所示的值以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為0.4%。
尚且,如本例,由於不具有貫穿孔的發泡粒子係成形時的蒸汽通過性差,故於不進行前處理加壓之情況中,成形體的外觀、剛性顯著變差。因此,本例中,如上述地進行前處理加壓。
(比較例2)
除了於多層樹脂粒子之製造時,變更具備用於形成貫穿孔的小孔之共擠出模頭的小孔之內徑,將發泡溫度、二氧化碳壓力變更為表2中所示的值,不進行二段發泡以外,與實施例1同樣地,得到總體倍率45.0倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子F)。又,除了使用發泡粒子F以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為35.8%。
(比較例3)
除了於成形步驟中,以在填充於成形模具內之前的發泡粒子之內壓成為表4中所示的值之方式進行前處理加壓之點以外,與比較例2同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為17.4%。
(比較例4)
除了於成形步驟中,以在填充於成形模具內之前的發泡粒子之內壓成為表4中所示的值之方式進行前處理加壓,將裂解量及成形壓力變更為表4中所示的值以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為0.6%。
(比較例5)
又,除了於成形步驟中,以在填充於成形模具內之前的發泡粒子之內壓成為表4中所示的值之方式進行前處理加壓之點以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為0.9%。
(比較例6)
又,除了於成形步驟中,以在填充於成形模具內之前的發泡粒子之內壓成為表4中所示的值之方式進行前處理加壓,將成形壓力變更為表4中所示的值以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為0.3%。
(比較例7)
除了於多層樹脂粒子之製造時,變更具備用於形成貫穿孔的小孔之共擠出模頭的小孔之內徑,將發泡溫度、二氧化碳壓力變更為表2中所示的值,不進行二段發泡以外,與實施例1同樣地,得到總體倍率36.7倍的發泡粒子(亦即,發泡粒子H)。又,除了使用發泡粒子H以外,與實施例1同樣地得到成形體。如此所製造之成形體的開放氣泡率為15.0%。
如由表2~表3可理解,依照實施例1~6,即使省略熟化步驟,也能製造具有所欲形狀之外觀及剛性優異的成形體。
另一方面,如由表2、表4可理解,於比較例1中,由於使用不具有貫穿孔的發泡粒子來製造成形體,故成形體的開放氣泡率變過低。結果,於無熟化成形中,發生成形體之顯著收縮・變形(亦即,回復性為不合格),無法得到良好的成形體。
於比較例2中,由於使用貫穿孔之平均孔徑過大的發泡粒子來製造成形體,故成形體的開放氣泡率變過高。結果,成形體的外觀差,剛性亦下降。
比較例3為以開放氣泡率小於比較例2之方式進行成形之例。比較例3中,雖然可降低開放氣泡率,但降低為不充分,結果無法得到外觀或剛性良好的成形體。
比較例4係使用與實施例1同樣的發泡粒子,在不同的成形條件下製造成形體之例。比較例4中,由於成形體的開放氣泡率過低,故於無熟化成形中,發生成形體的顯著收縮・變形(亦即,回復性為不合格),無法得到良好的成形體。
比較例5亦與比較例4同樣地,使用與實施例1同樣的發泡粒子,在不同的成形條件下製造成形體之例。比較例5中,雖然成形體的開放氣泡率高於比較例4,但依然開放氣泡率過低,故於無熟化成形中,發生成形體的顯著收縮・變形(亦即,回復性為不合格),無法得到良好的成形體。
比較例6亦比較例4同樣地,使用與實施例1同樣的發泡粒子,在不同的成形條件下製造成形體之例。比較例6中,成形體的開放氣泡率更低於比較例4。比較例6中,由於成形體的開放氣泡率過低,故於無熟化成形中,發生成形體的顯著收縮・變形(亦即,回復性為不合格),無法得到良好的成形體。
比較例7中,雖然發泡粒子的貫穿孔之平均孔徑小於比較例2,但依然使用貫穿孔之平均孔徑過大的發泡粒子來製造成形體,故成形體的開放氣泡率過高。結果,成形體的外觀差,剛性亦下降。
1:發泡粒子
2:發泡層
3:熔接層
11:貫穿孔
d:平均孔徑
D:平均外徑
[圖1]係發泡粒子的外觀之模型圖。
[圖2]係由發泡層所構成的發泡粒子之與貫穿孔的貫穿方向呈平行方向的發泡粒子剖面之模型圖。
[圖3]係具有發泡層與熔接層的發泡粒子之與貫穿孔的貫穿方向呈平行方向的發泡粒子剖面之模型圖。
[圖4]係顯示高溫波峰的面積之算出方法之說明圖。
Claims (12)
- 一種聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其係將具有貫穿孔的筒狀聚丙烯系樹脂發泡粒子填充於成形模具內,供給加熱媒體而使上述發泡粒子互相熔接,製造聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之方法, 上述發泡粒子具有由聚丙烯系樹脂所構成之發泡層, 上述發泡粒子的獨立氣泡率為90%以上, 上述發泡粒子中的上述貫穿孔之平均孔徑d未達1mm,同時上述發泡粒子的上述平均孔徑d相對於平均外徑D之比[d/D]為0.4以下, 上述發泡粒子成形體的開放氣泡率為2.5%以上12%以下。
- 如請求項1之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中上述發泡粒子成形體的開放氣泡率為4%以上8%以下。
- 如請求項1或2之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中上述發泡粒子成形體的密度為10kg/m 3以上100kg/m 3以下。
- 如請求項1~3中任一項之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中上述發泡粒子的平均外徑D為2mm以上5mm以下。
- 如請求項1~4中任一項之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中上述發泡粒子之藉由下述式(A)表示的平均壁厚t為1.2mm以上2mm以下; 平均壁厚t=(上述平均外徑D-上述平均孔徑d)/2・・・(A)。
- 如請求項1~5中任一項之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中構成上述發泡層的聚丙烯系樹脂之彎曲彈性模數為800MPa以上且未達1200MPa。
- 如請求項1~6中任一項之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中構成上述發泡層的聚丙烯系樹脂為乙烯-丙烯無規共聚物。
- 如請求項1~7中任一項之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中上述發泡粒子具有被覆上述發泡層的熔接層。
- 如請求項1~8中任一項之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體之製造方法,其中填充於上述成形模具內的發泡粒子之內壓為0MPa(G)以上0.05MPa(G)以下。
- 一種聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體,其係具有貫穿孔的筒形狀聚丙烯系樹脂發泡粒子互相熔接而成之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體, 上述發泡粒子成形體的獨立氣泡率為90%以上, 上述發泡粒子成形體的開放氣泡率為2.5%以上12%以下。
- 如請求項10之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體,其中上述發泡粒子成形體的開放氣泡率為4%以上8%以下。
- 如請求項10或11之聚丙烯系樹脂發泡粒子成形體,其中上述發泡粒子成形體的最大彎曲強度S相對於上述發泡粒子成形體的密度DE之比[S/DE]為9kPa・m 3/kg以上15kPa・m 3/kg以下。
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