JP6568798B2 - 改質ポリプロピレン系樹脂、樹脂発泡体及び発泡樹脂製容器、及び、改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法 - Google Patents
改質ポリプロピレン系樹脂、樹脂発泡体及び発泡樹脂製容器、及び、改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法 Download PDFInfo
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Description
ポリプロピレン系樹脂製の成形品は、一般的には、押出成形、ブロー成形、発泡成形などによって作製されている。
ポリプロピレン系樹脂は一般的に結晶性を有することから、溶融時の粘度及び溶融張力が低い。
このため、ポリプロピレン系樹脂製の成形品は、その作製時に、高精度に条件設定を行っても、所望の性状にならないことがある。
そして、樹脂発泡シートは、気泡膜が破れて複数の気泡が接続された粗大気泡を内部に多く存在させると強度不足や外観不良になるおそれがある。
また、樹脂発泡シートは、食品用トレーなどの発泡樹脂製容器を熱成形によって作製する際の原料シートとして利用されているが、緻密な発泡状態になっていないと強度に優れ外観美麗な発泡樹脂製容器の形成を困難にさせるおそれを有する。
特許文献1の改質ポリプロピレン系樹脂は、前記架橋助剤として、ジアクリレート及びトリアクリレートの内の少なくとも一方が用いられている。
しかし、特許文献1,2に開示された改質樹脂は、十分に高い溶融張力を発揮するものではない。
このため、ポリプロピレン系樹脂製の樹脂発泡シートは押出発泡などによって緻密な発泡状態とすることが困難になっている。
なお、ポリプロピレン系樹脂に高い溶融張力が求められるのは、樹脂発泡シートの形成材料として利用される場合に限られたものではない。
また、本発明は、上記のような改質ポリプロピレン系樹脂を提供し、外観が良好な樹脂発泡体を提供することも目的としている。
まず改質ポリプロピレン系樹脂について説明する。
本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂は、(A)ポリプロピレン系樹脂、(B)有機過酸化物、及び、(C)アクリル系多官能モノマーを含む樹脂組成物が反応されて前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂に結合されたもので、前記アクリル系多官能モノマーを有機過酸化物により発生させたラジカルによってポリプロピレン系樹脂に結合させたものである。
より詳しくは、本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂は、前記有機過酸化物が前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.0005質量部以上0.2質量部以下含有され、且つ、前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.5質量部以上20質量部以下含有されている樹脂組成物が溶融混練されたもので230℃において10cN以上の溶融張力(MS)を有している。
なお、“アクリル系多官能モノマーがポリプロピレン系樹脂に結合されてなる改質ポリプロピレン系樹脂”とは、全てのポリプロピレン系樹脂にアクリル系多官能モノマーが結合している状態のもののみを意味するものではない。
即ち、一部のポリプロピレン系樹脂にアクリル系多官能モノマーが結合されていない場合も本発明の改質ポリプロピレン系樹脂として意図する範囲のものである。
また、“アクリル系多官能モノマーがポリプロピレン系樹脂に結合されてなる改質ポリプロピレン系樹脂”とは、全てアクリル系多官能モノマーがポリプロピレン系樹脂に結合している状態のもののみを意味するものではない。
即ち、ポリプロピレン系樹脂に結合していないアクリル系多官能モノマーや該モノマーによって形成された単独重合物が存在するような場合も本発明の改質ポリプロピレン系樹脂として意図する範囲のものである。
本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂は、高い発泡倍率で発泡させたとしても、内部で破泡が生じにくく、外観が良好な樹脂発泡体を得ることができる。
また、本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂は、シート状に押出発泡したときに緻密な発泡状態を有する樹脂発泡シートが得られ易いという利点を有する。
前記改質ポリプロピレン系樹脂は、230℃での溶融張力(MS230)が11cN以上であることが好ましく、溶融張力(MS230)が15cN以上であることがより好ましい。
前記改質ポリプロピレン系樹脂は、250℃における溶融張力(MS250)が10cN以上であることが好ましい。
なお、溶融張力(MS)は、通常、測定温度が高いほど低い値となるため、250℃における溶融張力(MS250)が10cN以上である場合、230℃における溶融張力(MS230)も10cN以上であると判断できる。
なお、本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂の230℃での溶融張力(MS230)は、通常、30cN以下とされる。
(A)ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンモノマーを重合させることに得られる重合体である。
本実施形態においては、プロピレンモノマーの単独重合体及びプロピレンモノマーを主成分とする重合成分の共重合体の内の1種以上を(A)ポリプロピレン系樹脂として前記樹脂組成物に含有させ得る。
前記共重合体は、例えば、重合成分100質量%中、プロピレンモノマーの含有量が50質量%以上であることが好ましく、プロピレンモノマーの含有量が80質量%以上であることがより好ましく、プロピレンモノマーの含有量が90質量%以上であることが特に好ましい。
共重合は、ランダム共重合であってもよく、ブロック共重合であってもよい。
ポリプロピレン系樹脂は、共重合体である場合、プロピレンモノマー以外の成分が、エチレンモノマー及び炭素数4〜8のαオレフィンモノマーの内の1種以上であることが好ましく、エチレンモノマー及び1−ブテンモノマーの内の1種以上であることがより好ましい。
(A)ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンモノマーの単独重合体であることが好ましく、プロピレンホモポリマーであることが好ましい。
(A)ポリプロピレン系樹脂は、通常、メルトマスフローレイトの値が低いほど、改質ポリプロピレン系樹脂に高い溶融張力を与える上において有利である。
その一方で(A)ポリプロピレン系樹脂は、通常、メルトマスフローレイトの値が高いほど、樹脂組成物を押出機などで溶融混練する際に機器の負荷を軽減し得る。
このような点から、(A)ポリプロピレン系樹脂のメルトマスフローレイト(MFR)は、0.3g/10分以上であることがより好ましく、0.5g/10分以上であることが特に好ましい。
また、前記メルトマスフローレイト(MFR)は、15g/10分以下であることが好ましく、10g/10分以下であることがより好ましくは、5g/10分以下であることが特に好ましい。
なお、(A)ポリプロピレン系樹脂の前記MFRは、JIS K7210:1999のB法に準拠して、試験温度230℃、荷重21.18Nの条件で測定される。
(B)有機過酸化物は、1分間半減期温度が150℃以上280℃以下のものを用いる。
(B)有機過酸化物の1分間半減期温度は、160℃以上であることが好ましく、170℃を超える温度であることがより好ましい。
(B)有機過酸化物の1分間半減期温度は、270℃以下であることが好ましく、260℃以下であることがより好ましい。
(B)有機過酸化物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
ベンゼンを使用し0.1mol/Lの有機過酸化物溶液を調製し、窒素置換を行ったガラスアンプル中に封入する。
これを所定の温度(10時間半減期温度付近を3点測定)にセットしたオイルバスに浸し、前記溶液中の有機過酸化物を熱分解させる。
一般的に希釈溶液中の有機過酸化物の分解は近似的に一次反応として取り扱うことができるので、分解有機過酸化物量(x)、分解速度定数(k)、時間(t)、有機過酸化物初期濃度(a)とすると、下記の(1)、(2)の式が成り立つ。
dx/dt=k(a−x) ・・・・・(1)
ln〔a/(a−x)〕=kt ・・・・・(2)
半減期は、分解により有機過酸化物濃度が初期の半分に減少するまでの時間なので、半減期を(t1/2)で示し(2)式の(x)に(a/2)を代入して、下記(3)の式で表すことができる。
kt1/2=ln(2) ・・・・・(3)
したがって、ある一定温度で有機過酸化物を熱分解させ、時間(t)とln〔(a)/(a−x)〕の関係をプロットし、得られた直線の傾きから分解速度定数(k)を求めれば、(3)式からその温度における半減期(t1/2)を得ることができる。
そして、数点の温度で前記の熱分解を実施し、それぞれの温度での半減期(t1/2)を測定し、ln(t1/2)と(1/T)との関係をプロットし、得られた直線から一分間半減期となる温度を求めることができる。
前記ジアルキルパーオキサイド化合物としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)−ベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、及びトリス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン等が挙げられる。
前記パーオキシケタール化合物としては、例えば、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、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ブタン、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシバレリックアシッド−n−ブチルエステル、及び2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン等が挙げられる。
前記アルキルパーエステル化合物としては、例えば、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシアセテート、及びt−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。
前記パーカーボネート化合物としては、例えば、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等が挙げられる。
本実施形態の改質ポリプロピレン系樹脂は、(B)有機過酸化物の含有量が過少であると、樹脂組成物の反応性が低くなるため、高い溶融張力が発揮されないおそれがある。
本実施形態の改質ポリプロピレン系樹脂は、(B)有機過酸化物の含有量が過大であると、溶融混練時にポリプロピレン系樹脂の分解反応が起こり易くなるため高い溶融張力が発揮されないおそれがある。
即ち、(B)有機過酸化物の含有量が0.0005質量部以上0.2質量部以下であることにより、前記樹脂組成物は、溶融混練時における反応条件を高い精度でコントロールしなくても優れた溶融張力を有する改質ポリプロピレン系樹脂を作製することができる。
(C)アクリル系多官能モノマーは、(A)ポリプロピレン系樹脂に化学的結合をし、分岐構造を形成するとともに架橋剤として作用する成分である。
本実施形態の樹脂組成物に含有させる(C)アクリル系多官能モノマーは、1種のみでも、2種以上でもよい。
本実施形態の(C)アクリル系多官能モノマーは、(メタ)アクリロイル基を複数有するモノマーであることが好ましく、アクリロイル基を複数有するモノマーであることが好ましい。
なお、「(メタ)アクリロイル基」との用語は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を示す。
改質ポリプロピレン系樹脂は、(C)アクリル系多官能モノマーの含有量が過少であると、溶融混練において分岐、架橋構造が十分に形成されずに十分な溶融張力を発揮できないおそれがある。
改質ポリプロピレン系樹脂は、(C)アクリル系多官能モノマーの含有量が過大であると、溶融混練で(C)アクリル系多官能モノマーの一部が未反応となり易いため、臭気や発煙の問題を有するものになるおそれがある。
即ち、(C)アクリル系多官能モノマーの含有量が0.5質量部以上、20質量部以下であることにより、前記樹脂組成物は、溶融混練時における反応条件を高い精度でコントロールしなくても優れた溶融張力を有する改質ポリプロピレン系樹脂を作製することができる。
前記の質量割合((C)/(B))が高いということは、ラジカルによってポリプロピレン系樹脂がアタックされる数に対してアクリル系多官能モノマーが大量に存在することを意味する。
従って、臭気の問題を生じにくく、且つ、高い溶融張力を有する改質ポリプロピレン系樹脂を作製容易なものとする上において、前記樹脂組成物は、質量割合((C)/(B))が特定の範囲内であることが好ましい。
即ち、前記の質量割合((C)/(B))は、好ましくは50以上であり、より好ましくは100以上である。
また、質量割合((C)/(B))は、好ましくは1000以下であり、より好ましくは200以下であり、特に好ましくは150以下である。
前記改質ポリプロピレン系樹脂を得るために、前記樹脂組成物は、(D)ラジカル捕捉剤を含むことが好ましい。
(D)ラジカル捕捉剤の使用は、改質ポリプロピレン系樹脂の溶融張力を高くするのに有効である。
即ち、D)ラジカル捕捉剤は、改質ポリプロピレン系樹脂を使って外観が良好な樹脂発泡体を得る上において有効なものである。
(D)ラジカル捕捉剤は、アルキルラジカルと結合した後のアクリル系モノマーと結合可能であることが好ましい。
(D)ラジカル捕捉剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
前記フェノチアジン化合物としては、フェノチアジン、ビス−(α−メチルベンジル)フェノチアジン、3,7−ジオクチルフェノチアジン、及びビス−(α−ジメチルベンジル)フェノチアジン等が挙げられる。
また、(A)ポリプロピレン系樹脂100質量部に対する(D)ラジカル捕捉剤の含有量は、好ましくは1質量部以下である。
(D)ラジカル捕捉剤の含有量が前記下限以上及び前記上限以下であると、改質ポリプロピレン系樹脂の溶融張力が効果的に高くなり、発泡体の外観がより一層良好になる。
前記樹脂組成物は、(E)アクリル系単官能モノマーを含むことが好ましい。
改質ポリプロピレン系樹脂は、(E)アクリル系単官能モノマーの使用により優れた溶融張力が発揮され易くなり、外観が良好な樹脂発泡体の形成により一層適したものになる。
また、(E)アクリル系単官能モノマーの含有量は、(A)ポリプロピレン系樹脂100質量部に対し15質量部以下であることが好ましい。
前記の(E2)添加剤は、溶融混練される前、又は、溶融混練時に前記樹脂組成物に含有させしてもよい。
また、(E2)添加剤は、溶融混練後に添加して改質ポリプロピレン系樹脂に含有させるようにしてもよい。
(E2)添加剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(E2)添加剤の具体例としては、耐候性安定剤、帯電防止剤、酸化防止剤、光安定剤、結晶核剤、顔料、滑材、すべり性の付与又はアンチブロッキング性の付与を目的とした界面活性剤、無機充填剤、並びに無機充填剤の分散性を向上させる分散性向上剤等が挙げられる。
前記分散性向上剤としては、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル及び高級脂肪酸アミド等が挙げられる。
改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法では、(A)ポリプロピレン系樹脂100質量部と、(B)有機過酸化物0.0005質量部以上0.2質量部以下と、(C)アクリル系多官能モノマー0.5質量部以上20質量部以下とを含む樹脂組成物を溶融混練して、改質ポリプロピレン系樹脂を得る。
前記樹脂組成物の溶融混練時に、前記樹脂組成物を溶融状態とするために、前記樹脂組成物は加熱される。
前記樹脂組成物は、その溶融混練時における加熱により反応する。
即ち、前記加熱により有機過酸化物がラジカルを発生させ、当該ラジカルがポリプロピレン系樹脂の三級炭素に結合している水素を攻撃してアルコキシラジカルを形成させる。
なお、そのままの状態ではβ開裂が生じポリプロピレン系樹脂の分子切断が生じることになるが本実施形態においてはアクリル系多官能モノマーが当該箇所に結合し、分岐構造(架橋構造)を形成する。
但し、(A)ポリプロピレン系樹脂と(B)有機過酸化物と(C)アクリル系多官能モノマーとは、一括で混合されてもよい。
(D)ラジカル捕捉剤は、(C)アクリル系多官能モノマーを添加する前に添加されてもよく、(C)アクリル系多官能モノマーを添加した後に添加されてもよく、他の成分と一括で混合されてもよい。
(E)アクリル系単官能モノマーは、(C)アクリル系多官能モノマーを添加する前に添加されてもよく、(C)アクリル系多官能モノマーを添加した後に添加されてもよく、他の成分と一括で混合されてもよい。
また、(T1+15)℃以下の温度で前記樹脂組成物を溶融混練した場合は、ポリプロピレン系樹脂の分解が進行し難くなるため、ポリプロピレン系樹脂が効果的に改質される。
改質ポリプロピレン系樹脂の溶融張力を高め、外観の良好な樹脂発泡体をより一層得られ易いものとする上において、前記樹脂組成物を溶融混練する際の温度は、T1(℃)以下であることがよい好ましい。
また、溶融混練する際の温度は、(T1−15)℃以上であることが好ましく、(T1−15)℃以上(T1+15)℃以下であることが特に好ましい。
前記温度は、180℃以上であることが好ましい。
溶融混練する際の樹脂組成物の温度は、通常、これらの機器に付随の温度測定器によって把握することができる。
例えば、押出機では、通常、シリンダーを4〜8つのゾーンに分割して個々に温度設定できるようになっており、各ゾーンの設定温度と実測温度とが操作盤で把握できるようになっている。
従って、溶融混練における樹脂組成物の温度は、通常、この操作盤に示されるシリンダー温度の実測値によって概ね把握することができる。
ただし、押出機による溶融混練では、せん断発熱によって樹脂組成物の温度が温度測定点以外の箇所で該温度測定点よりも高い温度となる場合がある。
即ち、押出機による溶融混練では、実際の樹脂組成物の温度が操作盤に示される実測値よりも高くなる場合がある。
この実際の樹脂組成物の温度と実測値との誤差は、通常、大きくても10℃程度である。
従って、例えば、溶融混練時における樹脂組成物の温度をTx℃以下に調整する必要があれば、機器を(Tx−10)℃以下に温度設定することで実際の樹脂組成物の温度がTx℃を超えてしまうおそれを防止することができる。
押出機に前記樹脂組成物を供給して、押出機内で架橋反応をさせて、改質ポリプロピレン系樹脂を形成しつつ、押出機から改質ポリプロピレン系樹脂を押し出すことが好ましい。
押出機に前記樹脂組成物を連続的に供給し、押出機から改質ポリプロピレン系樹脂を連続的に押し出すことにより、改質ポリプロピレン系樹脂が効率的に得られる。
前記押出機は、単独で、又は複数連結したタンデム型の押出機として、改質ポリプロピレン系樹脂の製造に用いることができる。
特に、ベース樹脂であるポリプロピレン系樹脂に対して、他の成分の分散性及び反応性をより一層高める観点からは、二軸押出機が好ましい。
本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂は、樹脂発泡体を得るために好適に用いることができる。
本実施形態に係る改質ポリプロピレン系樹脂を用いることで、外観が良好な樹脂発泡体を得ることができる。
前記樹脂発泡体は、シート状に押出発泡されてなる樹脂発泡シート、又は、当該樹脂発泡シートが熱成形されてなるものが好ましい。
該熱成形としては、例えば、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、マッチモールド成形、プレス成型などが挙げられる。
この熱成形により作製する具体的な製品としては、容器が好ましい。
このようにして作製される発泡樹脂製容器は、軽量且つ高強度であるばかりでなく大量生産が容易であることから各種の包装用容器として利用されることが好ましい。
また、発泡樹脂製容器は、断熱性などにおいても優れることから食品包装に用いられることが好ましい。
前記発泡剤は、化学的発泡剤であってもよく、物理的発泡剤であってもよい。
前記発泡剤は、易揮発性発泡剤であることが好ましい。
前記発泡剤の沸点は、前記改質ポリプロピレン系樹脂の軟化温度以下であることが好ましい。
前記発泡剤としては、プロパン、n−ブタン、i−ブタン、n−ペンタン、i−ペンタン、シクロペンタン等の炭化水素やこれらのハロゲン化物、炭酸ガス及び窒素が挙げられる。
前記発泡剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
また、前記樹脂発泡体の密度は、好ましくは0.5g/cm3以下、より好ましくは0.25g/cm3以下である。
前記樹脂発泡体の密度が前記下限以上であると、樹脂発泡体の剛性及び耐熱性が高くなる。
前記密度が前記上限以下であると、樹脂発泡体の断熱性が高くなる。
また、一般に、高い発泡倍率で発泡させて樹脂発泡体の密度を低くすると、樹脂発泡体の外観が悪くなる傾向がある。
これに対して、本発明に係る改質ポリプロピレン系樹脂を用いることで、高い発泡倍率で発泡させて樹脂発泡体の密度を低くしたとしても、外観が良好な樹脂発泡体を得ることができる。
(密度測定方法)
樹脂発泡体から、100cm3以上の試料を元のセル構造を変えないように切断し、この試料をJIS K7100:1999の記号23/50、2級環境下で16時間状態調節した後、その寸法、質量を測定して、密度を下記式により算出する。
見掛け密度(g/cm3)=発泡体の質量(g)/発泡体の体積(cm3)
なお、試験片の寸法測定には、例えば、Mitutoyo Corporation社製「DIGIMATIC」CD−15タイプを用いることができる。
前記連続気泡率が低いほど、樹脂発泡体の外観が良好になり、かつ樹脂発泡体の強度が高くなる。
なお、連続気泡率とは樹脂発泡体の気泡構造において、連続気泡の占める割合を意味する。セル(気泡構造の単位)が隣接するセルと連続している気泡を連続気泡といい、また各セルが完全に独立している気泡を独立気泡という。
すなわち、樹脂発泡体から、縦25mm、横25mmのシート状サンプルを複数枚切り出し、切り出したサンプルを隙間があかないようにして重ね合わせて厚み25mmの測定用試料とし、この測定用試料の外寸をミツトヨ社製「デジマチックキャリパ」を使用して1/100mmまで測定し、見掛けの体積(cm3)を求める。
次に空気比較式比重計1000型(東京サイエンス社製)を使用して、1−1/2−1気圧法により測定用試料の体積(cm3)を求める。
これらの求めた値と下記式とにより連続気泡率(%)を計算し、試験数5個の平均値を求める。
なお、測定は、測定用試料をJIS K7100−1999 記号23/50、2級の環境下で16時間状態調節した後、JIS K7100−1999 記号23/50、2級の環境下で行う。
また、空気比較式比重計は、標準球(大28.9cc 小8.5cc)にて補正を行う。
(1)改質ポリプロピレン系樹脂の作製
ポリプロピレン系樹脂(ホモポリプロピレン樹脂、プライムポリマー社製「E111G」、MFR=0.5g/10分、密度=0.9g/cm3)100質量部と、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3(日油社製「パーヘキシン25B」、1分間半減期温度T1:194℃)0.03質量部とをリボンブレンダーにて攪拌混合して、混合物を得た。
得られた混合物を、口径が30mmである二軸押出機(L/D=47)に供給し、液体注入ポンプを用いて二軸押出機の途中から、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(新中村化学工業社製「A−HD−N」)3質量部を供給した。
樹脂温度200℃及び回転数85rpmの条件にて二軸押出機中で、樹脂組成物を溶融混練し、該樹脂組成物を反応させて改質ポリプロピレン系樹脂を形成させた。
この溶融混練は、シリンダーが下流側に向かうほど高温になるように温度設定された二軸押出機によって実施した。
なお、樹脂温度は、押出機と、該押出機の先端に装着したダイとの間に介挿させたブレーカープレートの径方向中心部に配置した熱電対によって測定した値である。
この実施例では、1分間半減期温度が194℃の有機過酸化物を用いることから、せん断発熱によって樹脂組成物の温度が1分間半減期温度よりも15℃以上高い温度とならないように前記のように樹脂温度を200℃に設定して樹脂組成物の溶融混練を実施した。
この改質ポリプロピレン系樹脂は、押出機の先端に取り付けた口径4mm、ランド5mm、孔数2個のダイスから、5kg/hの吐出量でストランド状に押し出した。
冷却されたストランド状の改質ポリプロピレン系樹脂を、ペレタイザーでカットしてペレットを得た。
改質ポリプロピレン系樹脂ペレット100質量部と、気泡調整剤(大日精化工業社製「ファインセルマスターHCPO410K」)0.2質量部とをドライブレンドして、混合物を得た。
口径φ50mmの第1押出機及び口径φ65mmの第2押出機を備えるタンデム押出機において、口径φ50mmの第1の押出機に、得られた混合物をホッパーを通じて供給し、この混合物の溶融混練を第1押出機で開始した。
その後、この第1押出機に発泡剤としてブタン(イソブタン/ノルマルブタン=70/30)を圧入し、さらに溶融混練を実施した。
次いで、第1押出機で溶融混練された混練物を口径65mmの第2押出機に移送しこの第2押出機で溶融混練を継続しつつ溶融混練物の温度を第1押出機から移送されてきた際の温度よりも低下させ、口径60mmの円筒状ダイから吐出量30kg/時間で押出発泡させて、円筒状発泡体を得た。
得られた円筒状発泡体を、内部が約20℃の水で冷却されているφ170のマンドレル上を沿わせ、またその外面をその径よりも大きいエアリングによりエアーを吹き付けることにより冷却し、円周上の1点でカッターにより切開して、長尺帯状の樹脂発泡シートを得た。
樹脂温度を200℃から185℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂(ホモポリプロピレン樹脂、プライムポリマー社製「E111G」、MFR=0.5g/10分、密度=0.9g/cm3)100質量部と2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3(日油社製「パーヘキシン25B」、1分間半減期温度T1:194℃)0.03質量部とをリボンブレンダーにて攪拌混合させる際に、ラジカル捕捉剤であるp−ベンゾキノン(和光純薬工業社製)0.015質量部をさらに供給したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
1,6−ヘキサンジオールジアクリレートの配合量を3質量部から1.6質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
1,6−ヘキサンジオールジアクリレートの配合量を3質量部から1.5質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111G(ホモプロピレン樹脂、プライムポリマー社製、MFR=0.5g/10分、密度=0.9g/cm3)からE200GP(ホモプロピレン樹脂、プライムポリマー社製、MFR=2.0g/10分、密度=0.9g/cm3)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
有機過酸化物を、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3(日油社製「パーヘキシン25B」、1分間半減期温度T1:194℃)から2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキサン(日油社製「パーヘキサ25B」、1分間半減期温度T1:180℃)に変更したこと、並びに樹脂温度を200℃から180℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3の配合量を0.03質量部から0.1質量部に変更したこと、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(新中村化学工業社製「A−HD−N」)3質量部を、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業社製「A−TMPT」)5質量部に変更したこと、ポリプロピレン系樹脂(E111G)100質量部と有機過酸化物(パーヘキシン25B)0.1質量部とをリボンブレンダーにて攪拌混合させる際に、ラジカル捕捉剤であるp−ベンゾキノン0.05質量部を供給したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3の配合量を0.03質量部から0.005質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111GからE200GPに変更したこと、並びに樹脂温度を200℃から195℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111GからE200GPに変更したこと、有機過酸化物を、パーヘキシン25Bからパーヘキサ25Bに変更したこと、並びに押出機での樹脂温度を200℃から180℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111GからJ105G(ホモポリプロピレン樹脂、プライムポリマー社製「J105G」、MFR=9.0g/10分、密度=0.9g/cm3)に変更したこと、並びに樹脂温度を200℃から195℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111GからJ105Gに変更したこと、有機過酸化物を、パーヘキシン25Bからパーヘキサ25Bに変更したこと、並びに樹脂温度を200℃から180℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
A−HD−Nの配合量を3質量部から2.1質量部に変更したこと、A−TMPT0.9質量部を更に用いたこと、並びに樹脂温度を200℃から195℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
A−HD−Nの配合量を3質量部から1.5質量部に変更したこと、A−TMPT1.5質量部を更に用いたこと、並びに樹脂温度を200℃から195℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
A−HD−Nの配合量を3質量部から0.9質量部に変更したこと、A−TMPT2.1質量部を更に用いたこと、並びに樹脂温度を200℃から195℃に変更したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111GからE200GPに変更したこと、液体注入ポンプを用いて二軸押出機の途中から、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(新中村化学工業社製「A−HD−N」)3質量部を供給する際に、アクリル系単官能モノマーであるイソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製「ISTA」)3質量部を併せて供給したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び発泡体を得た。
ポリプロピレン系樹脂を、E111GからE200GPに変更したこと、液体注入ポンプを用いて二軸押出機の途中から、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(新中村化学工業社製「A−HD−N」)3質量部を供給する際に、アクリル系単官能モノマーであるイソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製「ISTA」)10質量部を併せて供給したこと以外は実施例9と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
樹脂温度を200℃から220℃に変更したこと以外は実施例8と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレット及び樹脂発泡体を得た。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3の配合量を0.03質量部から0.3質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂のペレットを得た。
得られた改質ポリプロピレン系樹脂のペレットを用いて、実施例1と同様にして樹脂発泡体の作製を試みた。
しかし比較例2の改質ポリプロピレン系樹脂を用いたのでは樹脂発泡体を得ることはできなかった。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、改質ポリプロピレン系樹脂を得た。得られた改質ポリプロピレン系樹脂のペレットを用いて、実施例1と同様にして樹脂発泡体を得た。
(1)改質ポリプロピレン系樹脂の溶融張力の測定
チアスト社製ツインボアキャピラリーレオメーター(Rheologic5000T)の垂直方向に配された内径15mmのシリンダー内に、試料として得られた改質ポリプロピレン系樹脂のペレットを収容した。
収容された試料を230℃または250℃の温度で5分間加熱して溶融させた。
その後に、ピストン下降速度が0.0773/sの一定速度となるようにして、シリンダーの下端に設けたキャピラリーダイ(口径:2.095mm、長さ:8mm、流入角度:90度(コニカル))から、溶融した樹脂を紐状に押し出して、前記キャピラリーダイの下方27cmに位置する巻き取りロールを用いて巻き取った。
この破断点速度が観察されるまでの最大張力を、溶融張力として測定した。
得られた発泡体において、目視にて外観を評価した。外観を下記の基準で判定した。
○(良好):表面が平滑で美麗
△(やや良好):表面は平滑であるが押出方向に連続する薄い縞模様がある
×(不良):縞模様、破れ、凹凸など表面に目立った外観不良箇所がある
得られた樹脂発泡体の密度を測定した。
なお、樹脂発泡体は、通常、密度が「A」判定であることが好ましい。
A:密度が0.025g/cm3以上かつ0.5g/cm3以下
B:密度が0.025g/cm3未満又は0.5g/cm3を超える
得られた発泡体の連続気泡率を測定した。
なお、樹脂発泡体は、通常、連続気泡率が「A」判定であることが好ましい。
A:連続気泡率が30%以下
B:連続気泡率が30%を超える
このことから本発明によれば、溶融張力が極めて高く、外観が良好な樹脂発泡体を得るのに有利な改質ポリプロプレン系樹脂が得られることがわかる。
Claims (13)
- ポリプロピレン系樹脂、有機過酸化物、及び、アクリル系多官能モノマーを含む樹脂組成物が反応されて前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂に結合されてなる改質ポリプロピレン系樹脂であって、
230℃における溶融張力が10cN以上であり、
前記樹脂組成物における前記ポリプロピレン系樹脂がホモポリプロピレン樹脂であり、
前記樹脂組成物には、前記有機過酸化物が前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.0005質量部以上含有され、且つ、前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.5質量部以上20質量部以下含有されており、且つ、前記樹脂組成物には、前記アクリル系多官能モノマーが前記有機過酸化物に対して600倍以上1000倍以下の質量割合で含まれている改質ポリプロピレン系樹脂。 - 前記有機過酸化物の1分間半減期温度が150℃以上280℃以下である請求項1に記載の改質ポリプロピレン系樹脂。
- 前記樹脂組成物には、前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して1.5質量部を超える割合で含有されている請求項1又は2の何れか1項に記載の改質ポリプロピレン系樹脂。
- JIS K7210:1999のB法に準拠し、試験温度230℃、荷重21.18Nの条件で測定される前記ポリプロピレン系樹脂のメルトマスフローレイトが0.2g/10分以上15g/10分以下である、請求項1乃至3の何れか1項に記載の改質ポリプロピレン系樹脂。
- 前記樹脂組成物がラジカル捕捉剤をさらに含有し、前記樹脂組成物には該ラジカル捕捉剤が前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.005質量部以上1質量部以下含有されている請求項1乃至4の何れか1項に記載の改質ポリプロピレン系樹脂。
- 前記樹脂組成物がアクリル系単官能モノマーをさらに含有し、前記樹脂組成物には該アクリル系単官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して1質量部以上15質量部以下含有されている請求項1乃至5の何れか1項に記載の改質ポリプロピレン系樹脂。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の改質ポリプロピレン系樹脂により形成された樹脂発泡体で、0.025g/cm3以上0.5g/cm3以下の密度を有し、30%以下の連続気泡率を有する樹脂発泡体。
- 前記改質ポリプロピレン系樹脂が押出発泡されてなる樹脂発泡シートである請求項7記載の樹脂発泡体。
- 請求項7記載の樹脂発泡体が熱成形されてなる発泡樹脂製容器。
- ポリプロピレン系樹脂、有機過酸化物、及び、アクリル系多官能モノマーを含む樹脂組成物を溶融混練し、前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂に結合された改質ポリプロピレン系樹脂を作製する改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法であって、
前記有機過酸化物が前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.0005質量部以上含有され、且つ、前記アクリル系多官能モノマーが前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.5質量部以上20質量部以下含有されており、前記アクリル系多官能モノマーが前記有機過酸化物に対して600倍以上1000倍以下の質量割合で含まれているとともに前記ポリプロピレン系樹脂がホモポリプロピレン樹脂である前記樹脂組成物を用いて230℃における溶融張力が10cN以上の改質ポリプロピレン系樹脂を作製する改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法。 - 前記有機過酸化物の1分間半減期温度が150℃以上280℃以下である請求項10記載の改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法。
- 前記有機過酸化物の1分間半減期温度をT1(℃)としたときに、前記溶融混練を(T1+15)℃以下の温度で実施する請求項10又は11記載の改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法。
- 前記有機過酸化物の1分間半減期温度をT1(℃)としたときに、前記溶融混練を(T1−15)℃以上の温度で実施する請求項10又は11記載の改質ポリプロピレン系樹脂の製造方法。
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