JP2000273232A - ポリプロピレン系樹脂からなる断熱発泡体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、低密度で独立気泡率が高く断熱特
性に優れた、ポリプロピレン系樹脂を主成分とするポリ
プロピレン系樹脂組成物からなる発泡体を提供すること
にある。 【解決手段】 本発明のポリプロピレン系樹脂を主成分
とする断熱発泡体は、発泡剤から発生するガスに依存す
ることなく、密度、独立気泡率、気泡径をコントロール
することにより、高い断熱性を発現させようとするもの
である。本発明は、密度５０〜１０ｋｇ／ｍ³、独立気
泡率５０％以上、平均気泡径１．５ｍｍ以下であり、平
均温度２０℃における熱伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ
（０．０３４ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）以下であることを
特徴とする、ポリプロピレン系樹脂を５０重量％以上含
有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡体に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリプロピレン系樹
脂からなる断熱発泡体に関する。更に詳しくは、たとえ
ば建築物の壁、床間仕切などの構造材、断熱材などに好
適に使用し得る熱伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下で
あるポリプロピレン系樹脂からなる発泡体に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂からなる発泡体は、一般
に、軽量で断熱性や外部からの応力の緩衝性が良好であ
ることから、断熱材、緩衝材、芯材、食品容器などとし
て、幅広く利用されている。なかでも、ポリプロピレン
系樹脂からなる発泡体は、耐薬品性、耐衝撃性および耐
熱性が良好であるため、なかでもとくに、緩衝材として
好適に利用されている。しかしながらポリプロピレン系
樹脂からなる発泡体を断熱材として利用する場合、ポリ
プロピレン系樹脂はガスバリア性が低いため発泡剤から
発生する熱伝導率の低い気体が気泡より外部へ散逸され
やすく断熱性能に優れる発泡体を得ることは非常に困難
である。

【０００３】またポリプロピレン系樹脂は、結晶性樹脂
であるために、溶融時の粘度および抗張力が低く、この
樹脂を発泡させるばあい、発泡時に気泡壁の強度が充分
に保持されない。また後成形時の発泡体の断面積の拡大
とともに、気泡径が肥大化したり、気泡壁が破泡し独立
気泡率の高い発泡体が得られない。そのため、ポリプロ
ピレン系樹脂を発泡させることにより、内部気泡状態が
均一であり、独立気泡率が高くかつ気泡径の小さい低密
度の発泡体をうることが困難であった。

【０００４】このように独立気泡率が高く、断熱性能に
優れるポリプロピレン系樹脂からなる発泡体を得ること
は従来から困難であることが知られている。

【０００５】このような困難性を克服する試みとして、
近年、特表平８−５０４４７１号公報には発泡性因子Ｆ
（発泡体密度×平均気泡粒径×ｔａｎδ^0.75）＜１．８
のプロピレン発泡体が開示されている。さらに特開平７
−２５２３１８号公報には２軸伸長粘度を規定した厚肉
ポリプロピレン発泡体について開示されている。

【０００６】しかしながらこれらの方法を用いても未だ
充分な発泡体は得難い。

【０００７】このようにポリプロピレン系樹脂の発泡性
を改良し、独立気泡率が高く断熱特性に優れた発泡体
を、押出発泡によって製造する方法が未だ見出されてい
ないのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低密度で独
立気泡率が高く断熱特性に優れた、ポリプロピレン系樹
脂を主成分とするポリプロピレン系樹脂からなる発泡体
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のポリプロピレン
系樹脂を主成分とする断熱発泡体は、発泡剤から発生す
るガスに依存することなく、密度、独立気泡率、気泡径
をコントロールすることにより、高い断熱性を発現させ
ようとするものである。

【００１０】本発明は、密度５０〜１０Ｋｇ／ｍ³、独
立気泡率５０％以上、平均気泡径１．５ｍｍ以下であ
り、平均温度２０℃における熱伝導率が０．０４０Ｗ／
ｍ・Ｋ（０．０３４ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）以下である
ことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂を５０重量％
以上含有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡体に関
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】我々は、種々検討した結果、発泡
体の密度、独立気泡率、気泡径を特定の範囲に制御する
ことで、得られる発泡体の熱伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ
・Ｋ以下に達成されうることを見出した。従来、独立気
泡率が高く断熱特性に優れたポリプロピレン系樹脂を主
成分とするポリプロピレン系樹脂組成物からなる発泡体
はまったく知られておらず、驚くべきことである。

【００１２】本発明における発泡体の密度は５０〜１０
ｋｇ／ｍ³である。より好ましくは３０〜１５ｋｇ／ｍ³
である。

【００１３】独立気泡率は５０％以上である。より好ま
しくは８０％以上である。平均気泡径は１．５ｍｍ以下
である。より好ましくは１．０ｍｍ以下である。厚みは
１０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｍｍ以上
である。ポリプロピレン系樹脂としては特に制限はない
が、好ましくは２３０℃でのメルトテンションが５ｇ以
上あるポリプロピレン系樹脂を使用すべきである。

【００１４】２３０℃でのメルトテンションが５ｇ以上
あるポリプロピレン系樹脂としては、たとえば線状のポ
リプロピレン樹脂に放射線を照射するまたは線状のポリ
プロピレン樹脂、ラジカル重合開始剤、単量体を溶融混
合するなどの方法により得られる分岐構造あるいは高分
子量成分を含有するポリプロピレン系樹脂が挙げられ
る。これらのなかでは線状ポリプロピレン樹脂、ラジカ
ル重合開始剤および単量体をラジカル重合開始剤が分解
する温度以上で溶融混合して得られる改質ポリプロピレ
ン系樹脂が安価に製造できる点から好ましい。

【００１５】前記単量体としてはスチレン単量体、イソ
プレン単量体および１，３−ブタジエン単量体を単独で
も組み合わせて使用してもよい。

【００１６】前記の溶融混練の装置としては、ロール、
コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸
押出機、２軸押出機などの混練機、２軸表面更新機、２
軸多円板装置などの横型攪拌機またはダブルヘリカルリ
ボン攪拌機などの縦型攪拌機など高分子材料を適宜の温
度に加熱しえ、適宜の剪断応力を与えながら混練しうる
装置があげられる。これらのうち、とくに単軸または２
軸押出機が生産性の点から好ましい。

【００１７】前述のようにして、本発明における改質ポ
リプロピレン系樹脂を製造することができる。

【００１８】改質ポリプロピレン系樹脂には必要に応じ
て高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどのポリ
オレフィン系樹脂、ポリスチレン、スチレンアクリロニ
トリル共重合体などのポリスチレン系樹脂、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などのオ
レフィン系エラストマー、スチレンブタジエンゴム、ス
チレンブタジエンスチレンゴム、スチレンエチレンプロ
ピレンゴムなどのスチレン系エラストマーを単独あるい
は２種以上を少なくとも改質ポリプロピレン系樹脂が５
０重量％以上となる範囲で添加してもよい。

【００１９】本発明の発泡体を製造する具体的な方法と
しては、たとえば改質ポリプロピレン系樹脂、必要に応
じて添加されるそのほかの添加材料と発泡剤からなる改
質ポリプロピレン系樹脂組成物を押出機中で溶融混練
し、該混合物を発泡に適した温度に調温したのち、押出
した発泡体を後成形して得る方法、溶融させた状態の改
質ポリプロピレン系樹脂、必要に応じて添加されるその
ほかの添加材料に発泡剤を添加または圧入し、該改質ポ
リプロピレン系樹脂組成物を発泡に適した温度に調温し
たのち、押出した発泡体を後成形して得る方法などがあ
げられる。ここで後成形とはフォーミングダイスおよび
サイジングダイスなどによる成形工程でありフォーミン
グダイスおよびサイジングダイスの形状には特に制限は
ない。ただし後成形する前の発泡体（フリー発泡体）に
対する後成形したあとの発泡体の断面積の比（Ｓ２（後
成形したあとの発泡体断面積）／Ｓ１（フリー発泡体の
断面積））を３〜１倍とする成形条件にすることが本発
明の達成に必須である。すなわちＳ２／Ｓ１が３倍より
大きくなるとフリー発泡での独立気泡率、気泡径などの
発泡特性を維持することが一般に困難となる。さらに得
られた発泡体の厚み方向のセル径（ＴＨＤ）と押出方向
のセル径（ＴＭＤ）の比（ＴＨＤ／ＴＭＤ）が０．５〜
２になる成形条件を選択することが望ましい。

【００２０】前記押出機は改質ポリプロピレン系樹脂を
溶融状態に加熱しえ、適宜の剪断応力を与えながら混練
しうる装置であれば特に制限はなく、単軸または二軸押
出機のいずれでもよい。またこれらの押出機を直列に二
段、三段、多段と組合わせて使用してもよい。特に改質
ポリプロピレン系樹脂と発泡剤の混合組成を均一にし、
かつ生産性の点から二段のタンデム型押出機がより好ま
しい。

【００２１】前記発泡剤としては、たとえばプロパン、
ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭
化水素類；シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキ
サンなどの脂環式炭化水素類；二酸化炭素、チッ素、空
気などの無機ガス；水などの１種または２種以上があげ
られる。

【００２２】前記発泡剤の添加量（混練量）は発泡剤の
種類および目標発泡倍率により異なるが、ポリプロピレ
ン系樹脂１００重量部に対して、２〜５０重量部の範囲
内にあることが好ましい。

【００２３】また、発泡体の気泡径を適宜の大きさにコ
ントロールするために、必要に応じて、重炭酸ソーダ−
クエン酸またはタルク、マイカなどの発泡核剤を併用し
てもよい。必要に応じて用いられる該発泡核剤の添加量
は、通常、ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し
て、０．０１〜５重量部であることが好ましい。

【００２４】本発明における発泡体は均一な内部気泡状
態を有し、軽量、外観美麗かつ高い独立気泡率を有する
断熱特性に優れた低密度の発泡体であり、断熱材として
きわめて有用なものである。

【００２５】

【実施例】つぎに本発明を実施例に基づき詳細に説明す
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。

【００２６】なお、実施例および比較例で用いた評価方
法を以下にまとめて示す。 （メルトテンション）東洋精機製メルトテンションテス
ターを用い、口径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、流入角４５度
のオリフィスから２３０℃に加熱したポリプロピレン系
樹脂を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度でキャピラリーから押出
し、該押出物をキャピラリー出口から３５ｃｍ離れた張
力検出用プーリ−を通過させて１ｍ／ｍｉｎの速度から
４０ｍ／ｍｉｎ²の加速度で加速させながら巻き取り、
該押出物が切断されるまでの引取りに要する張力を測定
する。 （熱伝導率の測定）２００×２００×１５ｍｍの成形体
を切り出しＪＩＳＡ１４１２に従い平板直接法で測定し
た。熱伝導率測定装置（英弘精機製：ＨＣ−０７２）を
使用し、測定条件は２５０ｋｇ／ｍ²荷重下で高熱板３
６．６℃、低熱板６．６℃に保持した状態で温度および
熱流が安定したときの平均温度が約２０℃での熱伝導率
を測定した。 （独立気泡率）ＡＳＴＭ Ｄ−２８５６に記載の方法に
準じエアピクノメータにより測定した （平均気泡径） 厚み方向のセル径（ＴＨＤ）：発泡体の厚み方向（Ｈ
Ｄ）の直線上の気泡弦長を測定し、１．６２６を掛けた
値。

【００２７】押出方向のセル径（ＴＭＤ）：発泡体の押
出方向（ＭＤ）の直線上の気泡弦長を測定し、１．６２
６を掛けた値。

【００２８】平均気泡径：発泡体中央部の厚み方向（Ｈ
Ｄ）、幅方向（ＴＤ）、押出方向（ＭＤ）の直線上の気
泡弦長を測定し、１．６２６を掛け３方向の平均値。

【００２９】気泡径＝１．６２６×直線上の気泡弦長 （発泡体の断面積）発泡体の断面を約１ｍｍの厚さにス
ライスし、この発泡体を紙に投影する。次に投影された
発泡体形状に添って紙を切り出し、その重量を測定す
る。得られた紙の重量と紙の比重から発泡体の断面積を
求めた。

【００３０】（実施例１〜１２、比較例１〜４）エチレ
ンランダムポリプロピレン（グランドポリマー（株）製
のハイポールＢ２３０、ＭＦＲ０．５ｇ、エチレン含有
量３ｗｔ％）１００重量部、ラジカル重合開始剤として
１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−ト
リメチルシクロヘキサン（日本油脂（株）製、パーヘキ
サ３Ｍ、１分間半減期温度１４７℃）０．５重量部、安
定剤（チバガイギー社製イルガノックスＢ２２５）０．
２重量部、ブレンドオイル（越谷化成（株）製のスーパ
ーイーズ）０．０５重量部からなる配合物をスーパーフ
ロータで攪拌混合した。該混合物を計量フィーダを使用
して５０ｋｇ／ｈｒとなるように４４ｍｍ二軸押出機ホ
ッパー口に投入し、イソプレンが１．２５ｋｇ／ｈｒと
なるように付属の液送ポンプ（日機装（株）製のダイア
フラム：型式Ｃ２２Ｘ−０８Ｆ−１４Ｄ１Ｄ、吐出圧力
５０ｋｇｆ／ｃｍ2）を使用して押出機シリンダー中途
からイソプレン約２．５重量部を圧入した。イソプレン
圧入前を１８０℃、圧入後を２００℃に設定して回転数
１５０ｒｐｍで該混合物を押出し、２３０℃でのメルト
テンションが８ｇである改質ポリプロピレン樹脂を作製
した。

【００３１】得られた改質ポリプロピレン樹脂６５重量
部、ポリスチレン樹脂（旭化成（株）社製、スタイロン
Ｇ９３０５、ＭＦＲ１．５）３５重量部、スチレン−エ
チレン−プロピレンブロック共重合体（クラレ（株）社
製、セプトン２１０４、ＭＦＲ０．４）５重量部にマイ
カパウダー（ＹＡＭＡＧＵＣＨＩ ＭＩＣＡ ＰＯＷＤ
ＥＲ（株）製のマイカＡ２１Ｓ）０．２重量部、ブレン
ドオイル（越谷化成（株）製のスーパーイーズ）０．１
重量部を添加してリボンブレンダーで混合した。ついで
６５−９０ｍｍφタンデム型押出機に供給し、第１段押
出機（６５ｍｍφ）の回転数を８０ｒｐｍ，温度２００
℃に設定し該混合物を溶融させたのち、発泡剤としてイ
ソブタンを改質ポリプロピレン樹脂とポリスチレン樹脂
の合計１００重量部に対し１５重量部圧入混合した。次
に回転数８ｒｐｍ、温度１３８℃に設定された第２段押
出機（９０ｍｍφ）に該混合物を送給する。さらに回転
数７ｒｐｍ、温度１３７℃に調温された長さ１．５ｍ、
内径１５５ｍｍφの冷却機に送給し冷却混合機内で１０
分間滞留させ、吐出量５０ｋｇ／ｈｒで幅５０ｍｍ、ダ
イギャップ２．５ｍｍ、ランド長２３ｍｍのスリットダ
イスから該混合物を吐出させフリ−発泡体を得た。次に
このフリー発泡体を上下に２０ｍｍ（成形ギャップ）の
間隔を維持し幅２５０ｍｍ、長さ７３ｍｍのフォーミン
グダイスおよび幅３２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのサイジ
ングダイスを使用して発泡体の上下方向のみ拘束して成
形することで外観美麗な押出し発泡体を得た。得られた
フリー発泡体の断面積は３５ｃｍ²で、フォーミングダ
イスおよびサイジングダイスを通過させた成形後の発泡
体は４６ｃｍ²であり、フリー発泡体に対し１．３倍に
断面積を拡大させた。得られた発泡体は密度１７ｋｇ／
ｍ³、独立気泡率８０％、平均気泡径０．９ｍｍ（ＴＨ
Ｄ／ＴＭＤ＝１．２）の外観美麗な発泡体であり、熱伝
導率は０．０３６Ｗ／ｍ・Ｋであった。

【００３２】表１には成形ギャップを変更させたとき、
表２には核剤量と成形ギャップを変更したとき、表３に
は発泡剤量を変更させたときの発泡特性ならびに断熱特
性を示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】 （実施例１３〜１６、比較例５）実施例１で改質ポリプ
ロピレン樹脂のみを使用したほかは実施例１と同じ。表
４には成形ギャップを変更したときの発泡特性ならびに
断熱特性を示した。

【００３６】

【表４】 以上から、ポリプロピレン系樹脂を主成分とするポリプ
ロピレン系樹脂からなる発泡体の熱伝導率が０．０４０
Ｗ／ｍ・Ｋ以下となるにはきわめて特定の条件で得られ
る発泡体であり、かつ密度、独立気泡率、気泡径が特定
の範囲を満足するときにのみ達成されることがわかる。

【００３７】

【発明の効果】密度５０〜１０Ｋｇ／ｍ³、独立気泡率
５０％以上、平均気泡径１．５ｍｍ以下であり、平均温
度２０℃における熱伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ
（０．０３４ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）以下であることを
特徴とする、ポリプロピレン系樹脂を５０重量％以上含
有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡体に関する。
該発泡体は、独立気泡率が高く、断熱特性に優れた低密
度の発泡体であり、断熱材料としてきわめて有用なもの
である。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA24D BA32 BA33 BA34 BA35 BA36 BA37 BA39 BA40 CA22 CA48 DA02 DA03 DA07 DA12 DA32 4J011 AA05 AB02 PA64 PC08 PC13 PC15 4J026 AA13 BA05 BA46 BA47 DB05 DB13 GA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密度５０〜１０Ｋｇ／ｍ³、独立気泡率
   ５０％以上、平均気泡径１．５ｍｍ以下であり、平均温
   度２０℃における熱伝導率が０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ
   （０．０３４ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）以下であることを
   特徴とする、ポリプロピレン系樹脂を５０重量％以上含
   有するポリプロピレン系樹脂からなる発泡体。
2. 【請求項２】 後成形する前の発泡体に対する後成形し
   たあとの発泡体の断面積の比（Ｓ２（後成形したあとの
   発泡体断面積／Ｓ１（後成形する前の発泡体断面積）を
   ３〜１倍とする成形条件とする請求項１記載のポリプロ
   ピレン系樹脂からなる発泡体。
3. 【請求項３】 ポリプロピレン系樹脂が２３０℃におけ
   るメルトテンションが５ｇ以上である請求項１記載のポ
   リプロピレン系樹脂からなる発泡体。
4. 【請求項４】 ポリプロピレン系樹脂が、線状ポリプロ
   ピレン系樹脂、スチレン、イソプレン、１，３−ブタジ
   エンから選ばれる少なくとも１種の単量体、及びラジカ
   ル重合開始剤を、ラジカル重合開始剤が分解する温度以
   上で溶融混練させて得られる改質ポリプロピレン系樹脂
   である請求項１記載のポリプロピレン系樹脂組成物から
   なる発泡体。
5. 【請求項５】 発泡体の厚み方向のセル径（ＴＨＤ）と
   押出方向のセル径（ＴＭＤ）の比（ＴＨＤ／ＴＭＤ）が
   ０．５〜２である請求項１記載のポリプロピレン系樹脂
   組成物からなる発泡体。