JP2002338722A

JP2002338722A - 切削加工用架橋ポリエチレン発泡体

Info

Publication number: JP2002338722A
Application number: JP2001142018A
Authority: JP
Inventors: Kenji Wakikawa; 賢二脇川
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】スリット加工、研磨加工がし易く、高い精度
で加工することができる切削加工用架橋ポリエチレン発
泡体を提供する。【解決手段】低密度ポリエチレン、並びに高密度ポリ
エチレン及び線状低密度ポリエチレンの少なくとも一
方、アゾジカルボンアミド等の発泡剤及びジクミルパー
オキサイド等の架橋剤、を含有する樹脂組成物を発泡、
硬化させる。低密度ポリエチレンの含有量と、高密度ポ
リエチレン及び線状低密度ポリエチレンの少なくとも一
方の含有量との合計量を１００質量部とした場合に、高
密度ポリエチレン等は５質量部を越え、２５質量部未
満、特に１０〜２０質量部とする。Ｘ線回折法により測
定した、低密度ポリエチレンの結晶化度は５０％以下で
あり、高密度ポリエチレン等の結晶化度は５５％以上で
あることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削加工用架橋ポ
リエチレン発泡体に関する。更に詳しくは、耐薬品性、
耐油性、耐水性等が良好なポリエチレンからなり、圧縮
硬度が大きく、圧縮永久歪が小さく、特に、スリット加
工、研磨加工等に優れた切削加工用架橋ポリエチレン発
泡体に関する。本発明の切削加工用架橋ポリエチレン発
泡体は、自動車の部品等の輸送、保管に用いられる収納
容器（以下、通函という。）、及び工具等の収納箱の内
装材などとして有用であり、各種の用途における緩衝
材、靴のインソール等の断熱材等の他、遊泳時に使用す
るビート板などとして用いることもできる。

【０００２】

【従来の技術】架橋ポリエチレン発泡体は、優れた耐薬
品性、耐油性及び耐水性等を有し、自動車部品等の輸
送、保管などに利用される通函などの用途に用いられて
いる。その発泡倍率は、１０〜２０倍程度であり、適度
な強度と緩衝性とを併せ有する。この発泡体は、通常、
ポリエチレンに発泡剤、架橋剤等を配合した樹脂組成物
を金型に充填し、加熱、加圧した後、除圧し、脱型する
ことにより形成される。

【０００３】このような方法により形成される発泡体
は、除圧、脱型時に膨張するため、金型内において所定
形状の発泡体とすることは難しく、一般に厚さ１００ｍ
ｍ以下程度のシート状に形成される。そして、通函等の
製品は、このシート状の発泡体を切削加工することによ
り得られる。例えば、通函では、その部品収納部分に、
通常、削り出しによる溝切り加工が施される。また、発
泡体を三次元に研磨加工したり、刃物により切断するこ
とにより形成される製品もある。

【０００４】そのため、優れた切削加工性を有する架橋
ポリエチレン発泡体が必要とされており、従来より、柔
軟な発泡体とすることができ、スリット加工、研磨加工
等がし易い低密度ポリエチレン（以下、「ＬＤＰＥ」と
略記することもある。）、エチレン−酢酸ビニル共重合
体（以下、「ＥＶＡ」と略記することもある。）が使用
されている。また、適度な粘性と弾性とを併せ備え、柔
軟であり、且つある程度の硬さを有する発泡体とする必
要もあり、従来より、発泡倍率を下げ発泡体の密度を上
げる、或いは炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等の
充填剤を多量に配合するといった方法が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬＤＰＥ及び
ＥＶＡ等が有する粘性のため切削時に発泡体が伸びて変
形し、所定形状の製品が得られないことがある。一方、
高密度ポリエチレン（以下、「ＨＤＰＥ」と略記するこ
ともある。）等の結晶性の高い樹脂では、その弾性のた
め、刃物に大きな負荷がかかり、摩耗するという問題が
ある。また、発泡倍率が低く、密度の高い発泡体では、
硬度が大きくなりすぎ、却って切削加工性が低下する傾
向にある。更に、大量の充填剤を配合した場合は、ピン
ホール等の品質上の問題が発生することがある。

【０００６】本発明は、上記の従来の問題点を解決する
ものであり、ＬＤＰＥと、特定量のＨＤＰＥ及び／又は
線状低密度ポリエチレン（以下、「ＬＬＤＰＥ」と略記
することもある。）とを併用し、発泡体とすることによ
り、耐薬品性及び圧縮硬度等の架橋ポリエチレン発泡体
が本来有する優れた特性を何ら損なうことなく、優れた
切削加工性を併せ備える架橋ポリエチレン発泡体を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ＬＤＰＥはメチル基、エ
チル基等の短鎖分岐を有し、ＥＶＡは更にアセテート基
を有する。そのため、ＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥに比べて
多くの３級炭素を備え、発泡及び架橋を生じ易く、架橋
ポリエチレン発泡体の原料樹脂として多用されている。
また、分岐により結晶化が阻害され、結晶化度は低く、
柔軟であるため、切削の初期には加工し易いかにみえ
る。しかし、ＬＤＰＥ等が有する長鎖分岐による粘性に
より、刃物等に対する抵抗が大きくなり次第に加工が困
難になる。

【０００８】一方、ＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥは分岐が少
なく、結晶性が高く、粘性は低いが、比較的硬いため切
削は容易ではない。更に、ＬＤＰＥ等に比べて３級炭素
が少ないため、架橋し難く、発泡させるのも容易ではな
い。そこで、ＬＤＰＥと、ＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥの各
々の特性に鑑み、これらを所定の量比で併用することに
より、適度な柔軟性と硬さとを併せ有し、優れた切削加
工性を備える発泡体が得られることを見出した。本発明
は、このような知見に基づきなされたものである。

【０００９】請求項１記載の切削加工用架橋ポリエチレ
ン発泡体は、低密度ポリエチレン、並びに高密度ポリエ
チレン及び線状低密度ポリエチレンの少なくとも一方、
発泡剤及び架橋剤を含有する樹脂組成物を発泡、硬化さ
せてなる架橋ポリエチレン発泡体において、上記低密度
ポリエチレンの含有量と、上記高密度ポリエチレン及び
上記線状低密度ポリエチレンの少なくとも一方の含有量
との合計量を１００質量部とした場合に、上記高密度ポ
リエチレン及び上記線状低密度ポリエチレンの少なくと
も一方の含有量は５質量部を越え、２５質量部未満であ
ることを特徴とする。

【００１０】上記「低密度ポリエチレン」としては、高
圧法によって製造され、短鎖分岐及び長鎖分岐を有し、
密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ³の範囲にある
ものを使用することができる。架橋及び発泡を容易にす
るためには、より密度の低いポリエチレンが好ましい
が、密度の低下とともに、得られる発泡体の圧縮硬度等
が低下する。そのため、密度は０．９１５〜０．９３５
ｇ／ｃｍ³、特に０．９２０〜０．９３０ｇ／ｃｍ³であ
ることが好ましい。

【００１１】また、このＬＤＰＥとしては、エチレンの
みからなる重合体ばかりでなく、エチレンと、酢酸ビニ
ル、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル
等のアクリル酸エステルなどの単量体との共重合体を用
いることもできる。これらの共重合体も分岐が多く、発
泡、架橋はさせ易いが、共重合される単量体の量比が高
くなるとともに発泡体がより柔軟になり、粘性も高くな
る。そのため、切削加工性が損なわれない範囲で適量の
単量体を共重合させる必要がある。これらの単量体の量
比は、通常、１０モル％以下、特に、７モル％以下、更
には５モル％以下とすることが好ましい。

【００１２】上記「高密度ポリエチレン」としては、低
圧法により製造され、短鎖分岐及び長鎖分岐がほとんど
なく、密度が０．９４０ｇ／ｃｍ³を越え、０．９６５
ｇ／ｃｍ³以下の範囲にあるものを使用することができ
る。発泡体の弾性を高め、切削時の粘性による抵抗を低
下させるためには、より密度の高いポリエチレンが好ま
しいが、あまりに密度が高いと、発泡体が過度に硬くな
り、却って切削性が低下する。そのため、密度は０．９
４０ｇ／ｃｍ³を越え、０．９６０ｇ／ｃｍ³以下、特に
０．９４５〜０．９５５ｇ／ｃｍ³であることが好まし
い。

【００１３】上記「線状低密度ポリエチレン」は、エチ
レンと、その他のα−オレフィンとの共重合体である。
共重合に用いられるα−オレフィンとしては、ブテン−
１、ペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、４−
メチルペンテン−１等が挙げられる。これらのα−オレ
フィンからなる単量体単位は、共重合体に１〜１０モル
％、特に３〜７モル％程度含有され、それによって線状
の分子に短鎖分岐が導入される。このＬＬＤＰＥとして
は、エチレン−ブテン−１共重合体、エチレン−４−メ
チルペンテン−１共重合体及びエチレン−オクテン−１
共重合体等が多用される。

【００１４】ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥの各々
のポリエチレンの合計量を１００質量部とした場合に、
ＨＤＰＥとＬＬＤＰＥの含有量の合計は５質量部を越
え、特に１０質量部以上、更には１５質量部以上である
ことが好ましく、２５質量部未満、特に２０質量部以下
であることが好ましい。ＨＤＰＥとＬＬＤＰＥとの合計
量が５質量部以下であると、柔軟な発泡体となり、初期
の切削性には優れるが、粘性が高いため、抵抗が大きく
なり、次第に切削性が低下する。一方、この合計量が２
５質量部以上であると、発泡体が過度に硬くなり、切削
性が低下する。

【００１５】また、請求項２記載のように、Ｘ線回折法
により測定した、ＬＤＰＥの結晶化度は５０％以下、特
に４５％以下であることが好ましい。ＨＤＰＥ及びＬＬ
ＤＰＥの結晶化度はいずれも５５％以上、特に６０％以
上であることが好ましい。このような結晶化度を有する
ＬＤＰＥと、ＨＤＰＥ及び／又はＬＬＤＰＥとを組み合
わせて使用することにより、適度な硬さと柔軟性とを併
せ有し、より優れた切削加工性を有する発泡体を容易に
製造することができる。尚、結晶化度は、ＬＬＤＰＥよ
りＨＤＰＥのほうが高く、ＨＤＰＥの結晶化度は６０％
以上、ＬＬＤＰＥの結晶化度は５０％以上である場合が
多い。

【００１６】上記「発泡剤」としては、有機又は無機発
泡剤を特に制限することなく使用することができる。有
機発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ジニトロソ
ペンタメチレンテトラミン、ジニトロソテレフタルアミ
ド、アゾビスイソブチロニトリル及びスルホニルヒドラ
ジド類等が挙げられる。また、無機発泡体としては、重
炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、塩化アンモニウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等が挙げられ
る。これらのうちでは、アゾジカルボンアミド、アゾイ
ソブチロニトリル、スルホニルヒドラジド類が好まし
い。

【００１７】発泡剤の配合量は、使用するポリエチレン
の種類、目的とする発泡体の発泡倍率などに応じて任意
に設定することができる。この配合量は、通常、ＬＤＰ
Ｅ、ＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥの合計量を１００質量部と
した場合に、１〜２０質量部、特に５〜１８質量部とす
ることができる。しかし、一般に発泡倍率が２５倍以上
と高い場合は、密度の高いＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥを併
用する効果が低下するため、この発泡剤の配合量は１０
質量部を上限とすることが好ましい。また、発泡剤に
は、尿素及びその誘導体、或いは金属酸化物などの通常
この種の発泡体に使用される発泡助剤を少量併用するこ
ともできる。

【００１８】上記「架橋剤」としては、少なくともＬＤ
ＰＥが溶融し、流動が開始される温度以上の分解温度を
有するものであって、加熱により分解され、遊離ラジカ
ルを発生するものを使用することができる。この遊離ラ
ジカルにより、主としてＬＤＰＥの分子間に架橋結合が
形成され、その他、ＬＤＰＥと、ＨＤＰＥ又はＬＬＤＰ
Ｅの分子間、或いはＨＤＰＥとＬＬＤＰＥの分子間に架
橋結合が形成される。

【００１９】この架橋剤としては、通常、有機過酸化物
が用いられる。有機過酸化物としては、ジクミルパーオ
キサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス−ｔｅｒｔ
−ブチルパーオキシヘキセン、１，３−ビス−ｔｅｒｔ
−ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン等が挙げられ
る。この有機過酸化物の配合量は、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ
及びＬＬＤＰＥの合計量を１００質量部とした場合に、
０．１〜３質量部、特に０．３〜１．５質量部とするこ
とができる。更に、本発明においては、物性の改良を目
的として、カーボンブラック、酸化チタン、その他、通
常この種の発泡体の原料に使用される配合剤を用いるこ
ともできる。

【００２０】上記「樹脂組成物」を調製する方法は特に
限定されず、一軸又は二軸押出機、バンバリー型ミキ
サ、加圧ニーダ及び二軸ロールなど、一般に樹脂、エラ
ストマー等の配合、混練に使用される装置によって調製
することができる。混練温度は、発泡剤が実質的に分解
しない範囲で、且つＨＤＰＥの軟化点を数℃程度上回る
温度範囲とすることができる。

【００２１】上記「切削加工用架橋ポリエチレン発泡
体」は、樹脂組成物を調製した後、特に融点の高いＨＤ
ＰＥの冷却、固化が開始されない温度に保持しつつ、金
型内に供給し、加圧下に混練温度を上回り、且つ発泡剤
及び架橋剤の分解温度を越える温度範囲に加熱し、樹脂
組成物を架橋並びに発泡させることにより製造すること
ができる。金型の型締圧は発泡剤の分解によって発生す
るガスの膨張を実質的に抑制する圧力が必要で、通常は
８０ｋｇ／ｃｍ²以上の加圧下で架橋、発泡させる。
尚、樹脂組成物を金型に供給する際の温度が低いと、Ｈ
ＤＰＥが固化し始め、均質な発泡体とすることができな
い。

【００２２】架橋ポリエチレン発泡体の発泡倍率は特に
制限されないが、通函等の用途に適した１０〜２０倍、
或いはそれ以上の高い発泡倍率とすることができる。本
発明における特定の樹脂の組み合わせによって得られる
発泡体は、切削加工などに適した柔軟性と硬度とを併せ
有しながら、高倍率の発泡体とすることができるため、
より軽量な発泡体とすることができる。また、ＬＤＰ
Ｅ、ＨＤＰＥ及びＬＬＤＰＥは、いずれもそれほど価格
の高いものではなく、原料コストが低く、経済的な観点
でも有利である。

【００２３】ポリエチレンのブロック発泡体の製造方法
としては、一般に、ポリエチレン、発泡剤、架橋剤及び
その他の成分からなる樹脂組成物を混練した後、金型に
充填し、加圧、加熱して発泡剤及び架橋剤を分解させ、
次いで、除圧することにより混練物を一時に所望の倍率
に膨張させる１段発泡法が挙げられる。また、この混練
物を１次金型に充填し、加圧下に加熱して１次発泡さ
せ、その後、得られる中間発泡体を常圧で加熱し、２次
発泡させて、所望の倍率の発泡体とする２段発泡法も知
られている。

【００２４】１段発泡法では、装置及び操作、手順は簡
易、簡便で好ましい。しかし、切削性を向上させるた
め、適度な硬度を有し、切削時の変形等により破断し易
い、発泡倍率が１０倍以上の発泡体とする場合、一時に
所望の倍率の最終発泡体になるため、割れ等を生ずるこ
とがある。一方、２段発泡法では、発泡倍率の高い発泡
体であっても、一時に発泡、膨張させず、２段階で所望
の倍率に発泡、膨張させるため、割れ等を生ずることが
なく、品質のよい発泡体とすることができる。本発明で
は、いずれの方法でもよく、所望の発泡倍率と品質によ
って適宜選択すればよいが、特に発泡倍率が１５倍以上
の発泡体を製造する場合は、２段発泡法を採用すること
が好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例及び比較例
により更に詳細に説明する。実施例１〜４及び比較例１〜５（１）発泡体の製造表１に記載の量比のＬＤＰＥ（東ソー株式会社製、商品
名「ペトロセン１７０）、ＨＤＰＥ（東ソー株式会社
製、商品名「ニポロンハード５７００」）及びＬＬＤ
ＰＥ（東ソー株式会社製「ニポロン−ＬＦＳ２４０
Ａ」）に、発泡剤としてアゾジカルボンアミド（永和化
成株式会社製、商品名「ビニホールＡＣ＃３」）を１
０質量部、及び架橋剤としてジクミルパーオキサイドを
０．７質量部、配合し、樹脂組成物を調製する。この樹
脂組成物には、尿素系発泡助剤（永和化成株式会社製、
商品名「セルペースト１０１」）０．０１質量部と、
ステアリン酸０．３質量部とを、併せて配合する。

【００２６】８０℃に調温された加圧ニーダにより、各
々のポリエチレン及び配合剤を溶融混練した。その後、
混練物を表面温度が１００℃に調温された二軸ロール間
に供給し、更に５分間混練して樹脂組成物を調製した。
次いで、この樹脂組成物を計量し、切り取った１２ｋｇ
の組成物を１次金型（内寸；３７０×７５０×３７ｍ
ｍ）内に充填し、１４０℃で４０分間、加熱、加圧し
た。その後、除圧し、発泡倍率が約５倍であり、寸法が
６００×１２００×６０ｃｍの１次発泡体を得た。次い
で、この１次発泡体を更に２次金型（内寸；１０００×
１０００×１００ｍｍ）に載置し、常圧下、１６０℃で
９０分間、加熱し、２次膨張させた。その後、冷却し、
２０倍に発泡した２次発泡体を得た。

【００２７】

【表１】

【００２８】（２）切削加工の精度の評価（１）で製造した２次発泡体の表面を、研磨機により長
さ１ｍに渡って幅１０ｍｍ、間隔５ｍｍで研磨した。ま
た、５ｍｍ間隔で２枚の切断刃がセットされた装置によ
り、２次発泡体を６ｍ／分の速度で移動させてスリット
加工した。これら研磨及びスリット加工の直線精度［長
さ方向における幅方向へのずれの最大値の、幅（５ｍ
ｍ）に対する百分率で表わした数値（単位；％）］を測
定した。評価基準は以下のとおりである。結果を表１に
併記する。 ◎；ずれが３％以下、○；ずれが３％を越え、５％以
下、△；ずれが５％を越え、１０％以下、×；ずれが１
０％を越える

【００２９】表1の結果によれば、１０質量部又は２０
質量部のＨＤＰＥ又はＬＬＤＰＥを含有する実施例１乃
至４の発泡体では、いずれも直線精度が５％以下であ
り、特に、２０質量部のＨＤＰＥ又はＬＬＤＰＥを含有
する実施例１及び２では、直線精度が３％以下であり、
より優れていることが分かる。一方、ＬＤＰＥのみであ
る比較例１及び５質量部又は２５質量部のＨＤＰＥ又は
ＬＬＤＰＥを含有する比較例２乃至５では、いずれも直
線精度が劣っており、下限値未満又は上限値を越えるＨ
ＤＰＥ又はＬＬＤＰＥを含有する場合は、ＬＤＰＥのみ
の場合と同様に直線精度に劣っていることが分かる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ＬＤＰＥ
に、特定量のＨＤＰＥ及び／又はＬＬＤＰＥを配合して
使用することにより、適度な粘性と硬さとを備え、スリ
ット加工性、研磨加工性等の切削加工性に優れる架橋ポ
リエチレン発泡体とすることができる。特に、請求項２
記載のように、特定の結晶化度を有するＬＤＰＥと、Ｈ
ＤＰＥ及び／又はＬＬＤＰＥとを用いることによって、
より優れた切削加工性を有する発泡体とすることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J066 AA15 AA30 BD05 4F074 AA18 AA20 AA21 BA02 BA03 BA04 BA12 BA13 BA14 BA16 BA18 BA28 BB02 CA23 DA32 DA33 DA34 DA36 4J002 BB031 BB032 DE206 DE216 DF006 EK007 EK037 EQ016 ES006 EV266 FD010 FD147 FD326 GC00 GG00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低密度ポリエチレン、並びに高密度ポリ
エチレン及び線状低密度ポリエチレンの少なくとも一
方、発泡剤及び架橋剤を含有する樹脂組成物を発泡、硬
化させてなる架橋ポリエチレン発泡体において、上記低
密度ポリエチレンの含有量と、上記高密度ポリエチレン
及び上記線状低密度ポリエチレンの少なくとも一方の含
有量との合計量を１００質量部とした場合に、上記高密
度ポリエチレン及び上記線状低密度ポリエチレンの少な
くとも一方の含有量は５質量部を越え、２５質量部未満
であることを特徴とする切削加工用架橋ポリエチレン発
泡体。
【請求項２】Ｘ線回折法により測定した、上記低密度
ポリエチレンの結晶化度が５０％以下であり、上記高密
度ポリエチレン及び上記線状低密度ポリエチレンの少な
くとも一方の結晶化度が５５％以上である請求項１記載
の切削加工用架橋ポリエチレン発泡体。