JPH1077359A

JPH1077359A - 発泡樹脂粒子

Info

Publication number: JPH1077359A
Application number: JP9017927A
Authority: JP
Inventors: Sunao Abe; 直阿部; Masaaki Yokoyama; 正明横山; Toshihiro Goto; 敏宏後藤; Teruya Okuwa; 輝也大桑
Original assignee: Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2017-01-16
Also published as: JP3418081B2

Abstract

(57)【要約】【課題】型締め圧の低い汎用成型機で成形しても高融点
の熱可塑性樹脂発泡粒子を使用した従来の成形体と略同
等の物性を有し且つ耐熱温度も高い成形体を与えること
が出来る発泡樹脂粒子を提供する。【解決手段】結晶性の熱可塑性樹脂から成る発泡状態の
芯層と、前記熱可塑性樹脂より融点が低いか、または、
実質的に融点を示さないエチレン系重合体から成り、且
つ、実質的に非発泡状態である被覆層とから構成されて
いる発泡樹脂粒子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡樹脂粒子に関
し、詳しくは、優れた融着性を有し、そのため、型内成
形体を得るための成形温度を低くすることが出来、しか
も、得られた成形体の機械的物性および熱的特性が良好
である発泡樹脂粒子に関する。

【０００２】

【従来の技術】発泡樹脂粒子は、任意の形状を採り得る
と共に独立気泡構造に基づく低い熱伝導率を有し、その
ため、断熱材、緩衝材、芯材などの成形原料として広く
使用されている。そして、上記の発泡樹脂粒子を構成す
る熱可塑性樹脂としては、通常、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン等が使用される。

【０００３】しかしながら、発泡樹脂粒子がポリプロピ
レン系樹脂に代表される高融点樹脂の場合は、融点が１
３５℃以上と高いため、型内成形の際、発泡樹脂粒子同
士の融着に必要な圧力として、２ｋｇ／ｃｍ²Ｇを超え
る高圧の蒸気が必要である。そのため、成形にかかるコ
ストが高くなり、しかも、成形サイクルが長くなるとい
う欠点がある。また、上記の高融点樹脂より成る発泡樹
脂粒子の場合は、広く普及している発泡ポリスチレン用
の型内発泡成形機では成形できないため、高圧蒸気の制
御システムを備えた型締め圧力の高い成型機が必要とな
る。

【０００４】一方、ポリエチレン系樹脂の場合は、融点
が１２５℃以下と低いため、発泡樹脂粒子同士の融着の
ための蒸気圧は２ｋｇ／ｃｍ²Ｇ未満の低圧であればよ
く、発泡ポリスチレン用の成型機でも殆ど仕様を変える
ことなく成形できるという利点を有している。しかしな
がら、ポリエチレン系樹脂の発泡成形体は、その低融点
のために耐熱性が低く、特に、高発泡の発泡成形体は、
エネルギー吸収性能が小さい。したがって、ポリエチレ
ン系樹脂の発泡成形体は、他の熱可塑性樹脂の発泡成形
体と比較し、低発泡においてのみ使用可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、型締め圧の低い
汎用成型機で成形しても高融点の熱可塑性樹脂発泡粒子
を使用した従来の成形体と略同等の物性を有し且つ耐熱
温度も高い成形体を与えることが出来る発泡樹脂粒子を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、結晶性の熱可塑性樹脂から成る発泡状態の芯層と、
前記熱可塑性樹脂より融点が低いか、または、実質的に
融点を示さないエチレン系重合体から成り、且つ、実質
的に非発泡状態である被覆層とから構成されていること
を特徴とする発泡樹脂粒子に存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の発泡樹脂粒子は、芯層と被覆層とから構成され
る複合構造を有する。芯層は、結晶性の熱可塑性樹脂に
て構成される。斯かる熱可塑性樹脂の具体例としては、
ポリプロピレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリメチル
ペンテン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹
脂、フッ素系樹脂、結晶性のスチレン系樹脂などが挙げ
られるが、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピ
レン以外のα−オレフィンとのランダム共重合体やブロ
ック共重合体が好ましい。

【０００８】被覆層は、前記熱可塑性樹脂より融点が低
いか、または、実質的に融点を示さないエチレン系重合
体から構成される。斯かる低融点のエチレン系重合体と
しは、高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエ
チレン、直鎖状超低密度ポリエチレンの他、酢酸ビニ
ル、不飽和カルボン酸エステル、不飽和カルボン酸、ビ
ニルアルコール等とエチレンの共重合体が挙げられる。

【０００９】また、上記の実質的に融点を示さないエチ
レン系重合体としては、例えば、エチレン・プロピレン
ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・
アクリルゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホ
ン化ポリエチレンゴム等のゴム・エラストマーが挙げら
れる。これらのエチレン系重合体は、単独使用の他、２
種以上の組成物として使用することが出来る。

【００１０】上記のエチレン系重合体の中では、高圧法
低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖
状超低密度ポリエチレンが好ましい。中でもメタロセン
触媒を使用して重合された直鎖状低密度ポリエチレン、
直鎖状超低密度ポリエチレンが最も好ましい。また、本
発明においては、被覆層として、エチレン系重合体と芯
層と同一の結晶性の熱可塑性樹脂から成るエチレン系重
合体組成物も好適に使用することが出来る。斯かるエチ
レン系重合体組成物によれば、芯層と被覆層の接着性が
向上するという利点がある。

【００１１】上記の熱可塑性樹脂の使用割合は、エチレ
ン系重合体１００重量部に対し、１〜１００重量部の範
囲から選択される。熱可塑性樹脂の使用割合が１００重
量部を超える場合には、被覆層の海島形態が変化し、熱
可塑性樹脂が連続した海の相を構成することとなり、型
内成形の蒸気圧力が余り低下しない。熱可塑性樹脂の好
ましい割合は、１〜５０重量部の範囲である。

【００１２】本発明においては、芯層を構成する熱可塑
性樹脂に対し、１５℃以上低い融点のエチレン系重合体
を選択して使用するのが好ましい。エチレン系重合体と
熱可塑性樹脂の上記の融点差は、好ましくは２０℃〜６
０℃、更に好ましくは２０℃〜４０℃の範囲である。上
記の融点差が１５℃未満の場合、芯層の熱可塑性樹脂を
発泡させる条件下においては、エチレン系重合体から成
る被覆層が発泡する虞がある。

【００１３】更に、前記のエチレン系重合体の融点は、
１２５℃以下、好ましくは１００〜１２５℃の範囲から
選ばれる。融点が１２５℃を超えるエチレン系重合体を
使用する場合は、発泡樹脂粒子を成形する際の必要蒸気
圧力が高くなる傾向にある。

【００１４】本発明の発泡樹脂粒子において、被覆層の
厚さは、１〜１５０μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ
の範囲である。被覆層の厚さが１μｍ未満の場合には、
成形の際、蒸気圧力を十分に低下させる効果が少ない。
一方、被覆層の厚さが１５０μｍを超える場合には、成
形の際、蒸気圧力は下げることが出来るものの、被覆層
の実質的に非発泡性部分の割合が大きく、成形体の機械
的強度が発泡倍率の割には低くなる傾向にある。

【００１５】本発明の発泡樹脂粒子は、基本的には、結
晶性の熱可塑性樹脂から成る芯層と、前記熱可塑性樹脂
より融点が低いか、または、実質的に融点を示さないエ
チレン系重合体から成る被覆層にて構成される複合体粒
子に揮発性発泡剤を含浸させた後、加熱発泡して得られ
る。

【００１６】上記の揮発性発泡剤としては、プロパン、
ブタン、ペンタン、ヘプタン、シクロペンタン、シクロ
ヘキサン等の低級脂肪族炭化水素類、ジクロロジフロロ
メタン、トリクロロモノフロロメタン等のハロゲン化炭
化水素、窒素、空気、炭酸ガス等の無機ガス等が挙げら
れ、これらは、単独または２種類以上組合わせて使用さ
れる。

【００１７】本発明の発泡樹脂粒子の原料となる複合体
粒子の具体的製造方法としては、次の各方法が使用され
る。例えば、特公昭４１−１６１２５号公報、同４３−
２３８５８号公報、同４４−２９５２２号公報、特開昭
６０−１８５８１６号公報などに記載の鞘芯型の複合ダ
イが使用される。この場合、２基の押出し機が使用さ
れ、一方の押出し機で芯層を構成する熱可塑性樹脂を溶
融混練し、他方の押出し機で被覆層を構成するエチレン
系重合体組成物を溶融混練した後、ダイで熱可塑性樹脂
を芯層とし、エチレン系重合体組成物を被覆層として鞘
芯型の複合体を吐出させる。

【００１８】次いで、この様にして得られた複合体をカ
ットして０．１〜１０ｍｇの複合体粒子とする。複合体
粒子の重量が０．１ｍｇ未満の場合は、成形加工の蒸気
圧を効果的に低下させる被覆層比率が高くなるため、得
られる発泡成形体の機械的強度が低下する。一方、複合
体粒子の重量が１０ｍｇを超える場合は、成形時の金型
への充填性が悪化し易い。

【００１９】上記の鞘芯型の複合体粒子に揮発性発泡剤
を含浸した後、加熱発泡する方法としては、具体的に
は、例えば、特公昭４９−２１８３号公報、同５６−１
３４４号公報、西ドイツ特開第１２８５７２２号公報、
同第２１０７６８３号公報などに記載の方法を使用し得
る。

【００２０】この場合、密閉容器内に揮発性発泡剤と共
に鞘芯型の複合体粒子を入れ、芯層の結晶性樹脂の軟化
温度以上に加熱する共に、複合体粒子に揮発性発泡剤を
含浸させる。その後、密閉容器内の内容物を密閉容器よ
り低圧の雰囲気に放出した後、乾燥処理することによ
り、本発明の発泡樹脂粒子が得られる。

【００２１】複合体粒子の発泡時の加熱温度は、通常、
芯層の熱可塑性樹脂の軟化温度以上とされるが、被覆層
のエチレン系重合体の融点（組成物の場合は主成分の融
点）より高い温度にするのが好ましい。また、本発明で
は、密閉容器中で複合体粒子同士が相互に融着しない様
にするため、攪拌装置が付備される。

【００２２】加熱発泡時には、複合体粒子の分散媒とし
て、水、アルコール類などを使用することが好ましい。
さらに、複合体粒子が分散媒に均一に分散する様に、酸
化アルミニウム、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マ
グネシウム、酸化亜鉛などの難水溶性の無機物質、ポリ
ビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、メチルセル
ロース等の水溶性保護コロイド、ドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホン酸ナトリウ
ム等の陰イオン性界面活性剤を単独または２種類以上混
合して使用するのが好ましい。

【００２３】低圧の雰囲気に複合体粒子を放出する際、
当該放出を容易にするため、前記と同様な無機ガス又は
揮発性発泡剤を外部より密閉容器に導入して密閉容器内
の圧力を一定に保持することが好ましい。

【００２４】本発明の発泡樹脂粒子は、様々な条件の金
型を使用して成形される。例えば、大気圧または減圧下
の凹凸一対の金型より成るキャビティー内へ発泡樹脂粒
子を充填した後に金型キャビティー体積を５〜７０％減
少する様に圧縮し、次いで、スチーム等の熱媒をキャビ
ティー内に導入して発泡樹脂粒子を加熱融着させる圧縮
成型法（例えば特公昭４６−３８３５９号公報）が挙げ
られる。

【００２５】また、揮発性発泡剤または無機ガスの１種
または２種以上で予め発泡樹脂粒子を処理して発泡樹脂
粒子の二次発泡力を高め、次いで、その二次発泡力を保
持しつつ大気圧または減圧下の金型キャビティーに充填
した後、キャビティー内に熱媒を導入して加熱融着させ
る加圧熟成法（例えば特公昭５１−２２９５１号公報）
が挙げられる。

【００２６】圧縮ガスにより大気圧以上に加圧した金型
キャビティーに当該圧力以上に加圧した発泡樹脂粒子を
充填した後、キャビティー内に熱媒を導入して加熱融着
させる圧縮充填法（例えば特公平４−４６２１７号公
報）が挙げられる。

【００２７】特殊な条件にて得られる二次発泡力の高い
発泡樹脂粒子を使用して大気圧または減圧下の凹凸一対
の金型より成るキャビティー内へ発泡樹脂粒子を充填
し、次いで、キャビティー内にスチーム等の熱媒を導入
して加熱融着させる常圧充填法（例えば特公平６−４９
７９５号公報）が挙げられる。本発明で使用される成形
方法は、以上の何れの方法でもよく、また、上記の方法
の組合わせによっても成形できる（例えば特公平６−２
２９１９号公報参照）。

【００２８】本発明の発泡樹脂粒子は、その粒子のカッ
ト断面の状態から、芯層の熱可塑性樹脂が独立気泡構造
の発泡状態を呈し、一方、被覆層のエチレン系重合体が
実質的に非発泡のフィルム状態となっている。

【００２９】本発明においては、上記の何れの成形法に
おいても低い蒸気圧で発泡樹脂粒子同士が充分に融着し
た成形体を得ることが出来る。また、この様にして得ら
れた成形体は、優れた機械的強度と共に、耐熱性も高
く、断熱材、構造部材、芯材として有用である。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
よって限定されたものではない。なお、以下の各例にお
いて、各物性は次の様にして求めた。

【００３１】＜融点＞示差走査熱量計（ＤＳＣ）により
測定する。先ず、３〜５ｍｇの樹脂をその結晶が融解す
る温度まで昇温後、１０℃／分の速度で室温まで冷却す
る。次いで、１０℃／分の速度で加熱昇温し、得られる
吸熱曲線のピーク温度をもって融点とする。

【００３２】＜融着試験＞長さ２００ｍｍ、巾３０ｍ
ｍ、厚さ１２．５ｍｍの試験片を作製し、試験片を直径
５０ｍｍの円筒の円周に沿って９０度まで曲げて、次の
基準で判定した。

【００３３】

【表１】 ○：試験片総数の８０％以上が割れない。 ×：試験片総数の２０％を超えるものが割れる。

【００３４】＜耐熱試験＞ＪＩＳＫ６７６７に準じ
て１１０℃における耐熱寸法変化率を次の基準で測定し
た。

【００３５】

【表２】 ○：寸法収縮率が３％未満である。 △：寸法収縮率が３〜６％である。 ×：寸法収縮率が６％を超える。

【００３６】実施例１内径４０ｍｍの単軸押出し機を使用してエチレン含量
１．５％のエチレン・プロピレンランダム共重合体（融
点１５３℃）を混練し、内径２５ｍｍの単軸押出し機を
使用して密度０．９２０の直鎖状低密度ポリエチレン
（融点１２３℃）を混練した。次いで、直径１．５ｍｍ
のダイオリフィースを有するダイから、エチレン・プロ
ピレンランダム共重合体を芯層とし、直鎖状低密度ポリ
エチレンを被覆層としてストランドを押し出した。

【００３７】さらに、このストランドを水槽を通して冷
却した後、１．２ｍｇに切断した。この複合体粒子の断
面を位相差顕微鏡により観察したところ、厚さ３０μｍ
の直鎖状低密度ポリエチレンがエチレン・プロピレンラ
ンダム共重合体を被覆していた。

【００３８】次に、密閉容器内に上記の複合体粒子１０
０部、水２５０部、粒径０．３〜０．５μｍの第三リン
酸カルシウム１．０部およびドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム０．００７部を仕込み、次いで、攪拌下に
てブタン２０部を密閉容器内へ供給した。内容物を充填
率６２％で充填した後、一時間かけて１４５℃まで昇温
して同温度で３０分間保持した。

【００３９】その後、密閉容器の底部にある放出孔の弁
を開くと共に外部より密閉容器内の気相部へ窒素ガスを
導入し、容器内の圧力を保持しつつ内容物を大気圧下へ
放出して発泡樹脂粒子を得た。こうして得られた発泡樹
脂粒子は、平均嵩密度１７ｋｇ／ｍ³、平均気泡径１２
０μｍであり、発泡樹脂粒子同士のブロッキングもなか
った。

【００４０】この発泡樹脂粒子の断面を位相差顕微鏡に
て観察したところ、芯層のエチレン・ブロピレンランダ
ム共重合体は、独立気泡の発泡状態にあり、一方、直鎖
状低密度ポリエチレンは、実質的に非発泡のフィルム状
態でエチレン・プロピレンランダム共重合体の発泡体を
被覆していた。

【００４１】この発泡樹脂粒子を４０℃の乾燥室にて完
全に乾燥し、２．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇの圧縮空気にて加圧
し、発泡樹脂粒子を収縮させた後、１．５ｋｇ／ｃｍ²
Ｇの圧縮空気にて加圧した雰囲気下にあるスチーム孔を
有する凹凸一対のアルミニウム製金型のキャビティー内
に充填し、さらに、１．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇのスチームを
導入して発泡樹脂粒子同士を加熱融着させた。

【００４２】次いで、水冷２０秒後に３５秒間放冷し、
金型面圧が０．３ｋｇ／ｃｍ²Ｇになったところで金型
を開いて成型体を取り出した。金型より取り出された成
型体は、密度３０ｋｇ／ｃｍ³、縦２００ｍｍ、横３０
０ｍｍ、厚さ２５ｍｍであり、金型に対する寸法収縮率
は１．９％であった。

【００４３】上記の成型体から、長さ２００ｍｍ、巾３
０ｍｍ、厚さ１２．５ｍｍの試験片２０片を作製し、直
径５０ｍｍの円筒の円周に巻き、９０°の角度まで曲げ
たところ、試験片の８０％以上が割れなかった。また、
同一成形条件で成形した別の成型体から、縦５０ｍｍ、
横５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの試験片を作製し、ＪＩＳＫ
６７６７に準じて、圧縮試験を実施したところ、５０
％圧縮の応力が２．９ｋｇ／ｃｍ²であった。更に、Ｊ
ＩＳＫ６７６７に準じて１１０℃で耐熱試験を実施
したところ、寸法収縮率が３％未満であった。これらの
結果を表３に示す。

【００４４】実施例２〜９及び比較例１〜９実施例１において、発泡樹脂粒子として表３〜８に記載
の粒子を使用し、表３〜８に示す条件下にて発泡および
成形を実施した以外は、実施例１と同様に実施した。結
果を表３〜７に示す。本発明の発泡樹脂粒子および成形
体は、優れた融着性、高い機械的強度および耐熱性を示
すことが分かった。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】

【表６】

【００４９】

【表７】

【００５０】

【表８】

【００５１】

【発明の効果】以上説明した本発明の発泡樹脂粒子は、
型内成形における加熱蒸気圧が低圧でも優れた融着性を
示すと共に、得られる成形体は、機械的強度が高く且つ
耐熱性も高い優れた物性を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大桑輝也三重県四日市市川尻町1000番地三菱化学ビーエーエスエフ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶性の熱可塑性樹脂から成る発泡状態
の芯層と、前記熱可塑性樹脂より融点が低いか、また
は、実質的に融点を示さないエチレン系重合体から成
り、且つ、実質的に非発泡状態である被覆層とから構成
されていることを特徴とする発泡樹脂粒子。
【請求項２】被覆層がエチレン系重合体１００重量部
に対して芯層と同一の結晶性の熱可塑性樹脂を１〜１０
０重量部ブレンドした組成物である請求項１に記載の発
泡樹脂粒子。
【請求項３】熱可塑性樹脂の融点より１５℃以上低い
融点のエチレン系重合体を使用する請求項１又は２に記
載の発泡樹脂粒子。
【請求項４】エチレン系重合体の融点が１２５℃以下
である請求項１〜３の何れかに記載の発泡樹脂粒子。
【請求項５】被覆層の厚さが１〜１５０μｍである請
求項１〜４の何れかに記載の発泡樹脂粒子。
【請求項６】１粒の重量が０．１〜１０ｍｇである請
求項１〜５の何れかに記載の発泡樹脂粒子。
【請求項７】結晶性の熱可塑性樹脂から成る芯層と、
前記熱可塑性樹脂より融点が低いか、または、実質的に
融点を示さないエチレン系重合体から成る被覆層にて構
成される複合体粒子に揮発性発泡剤を含浸させた後、加
熱発泡して得られる請求項１〜６の何れかに記載の発泡
樹脂粒子。