JPH061874A - ポリエチレン系樹脂予備発泡粒子 - Google Patents
ポリエチレン系樹脂予備発泡粒子Info
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Abstract
つ引張破断時強度および伸びが大きい、すぐれた成形体
をうるのに有用なポリエチレン系樹脂予備発泡粒子を提
供すること。 【構成】 密度が0.88〜0.915 g/cm3 であり、メル
トフローレートが0.1 〜20g/分である無架橋直鎖状超
低密度ポリエチレンを基材樹脂とするポリエチレン系樹
脂予備発泡粒子。
Description
発泡粒子に関する。さらに詳しくは、予備発泡粒子を閉
鎖しうるが密閉しえない型内に充填したのち、水蒸気な
どの加熱媒体を用いて加熱成形することにより成形体と
する方法に好適に使用しうるポリエチレン系樹脂予備発
泡粒子に関する。
性がすぐれ、ポリスチレン系樹脂発泡体やポリプロピレ
ン系樹脂発泡体と比べて強靭で割れにくいため、事務用
機器などの高級物品の緩衝包材として広く用いられてい
る。かかるポリエチレン系樹脂発泡体には、ポリエチレ
ン系樹脂として架橋低密度ポリエチレン、無架橋直鎖状
低密度ポリエチレンなどが用いられているが、一般に低
密度ポリエチレンとは、樹脂密度が0.915 g/cm3 を
こえるものであり、かかる低密度ポリエチレンからなる
発泡体は、クッション材としては硬すぎ、また強靭性に
おいても限界がある。
あいには、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体に代
表される共重合体を用いれば、柔軟性が改善され、それ
により軟質の予備発泡粒子がえられるが、かかるエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体などのポリエチレン系共重合体
は融点が低く、えられる成形体の耐熱性が低下するとい
う欠点がある。
には、ポリエチレン系樹脂として架橋直鎖状超低密度ポ
リエチレンを用いたポリエチレン系樹脂予備発泡粒子が
開示されている。しかしながら、かかる架橋直鎖状超低
密度ポリエチレンを用いたばあいには、無架橋のものと
比べてえられる予備発泡粒子の溶融粘度が上昇して成形
時の蒸気圧力が高くなるため、成形コストやサイクルの
点で不利であり、しかもポリエチレンに架橋が施されて
いることにより、そのリサイクルが難しくなるという欠
点がある。
記従来技術に鑑みて、柔軟性、強靭性、引張特性などに
すぐれた成形体をうるべくポリエチレン系樹脂予備発泡
粒子に着目して鋭意研究を重ねた結果、かかる成形体を
うるのに好適なポリエチレン系樹脂予備発泡粒子をよう
やく見出し、本発明を完成するにいたった。
が0.88〜0.915 g/cm3 であり、メルトフローレート
が0.1 〜20g/10分である無架橋直鎖状超低密度ポリエ
チレンを基材樹脂とするポリエチレン系樹脂予備発泡粒
子に関する。
発泡粒子(以下、予備発泡粒子という)は、無架橋直鎖
状超低密度ポリエチレンを基材樹脂とするものである。
エチレンとは、エチレンに炭素数4〜20のα−オレフィ
ンを共重合させた直鎖分子構造を有するポリエチレンで
あって、その樹脂密度が0.915 g/cm3 以下のものを
いう。
ポリエチレンは、前記直鎖状超低密度ポリエチレンの無
架橋のものであり、その密度が0.88〜0.915 g/c
m3 、好ましくは0.88〜0.91g/cm3 であり、かつ19
0 ℃におけるメルトフローレート(以下、MFRとい
う)が0.1 〜20g/10分、好ましくは0.1 〜10g/10分
であるものである。かかる無架橋直鎖状超低密度ポリエ
チレンの密度が0.88g/cm3 未満であるばあいには、
その融点が低下するとともに剛性が小さくなりすぎてえ
られる発泡体が実用的ではないようになり、また0.915
g/cm3 をこえるばあいには、えられる発泡体に所望
の柔軟性が付与されなくなる。また前記MFRが 0.1g
/10分未満であるばあいには、樹脂粒子の発泡性が低下
し、20g/10分をこえるばあいには、成形時に粒子が連
続気泡化するようになる。
ン系樹脂に、たとえば紫外線吸収剤、帯電防止剤、熱安
定剤、難燃剤、着色剤、充填剤などの添加剤を必要によ
り配合してもよい。かかる添加剤の使用量は、その種
類、樹脂の種類や使用量などによって適宜調整すればよ
い。
に応じて無機造核剤を配合してもよい。該無機造核剤は
粒子中で直径40〜1000μmの均一な気泡を有する予備発
泡粒子を与えるように作用するものである。
ク、シリカ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、塩化ア
ルミニウム、酸化チタン、珪藻土、クレイ、炭酸水素ナ
トリウム、硫酸バリウム、ベントナイトなどがあげら
れ、かかる無機造核剤は単独でまたは2種以上を同時に
用いることができるが、これらのなかでもタルクおよび
シリカが好ましい。
レン系樹脂100 部(重量部、以下同様)に対して0.001
〜5部、好ましくは 0.003〜1部、さらに好ましくは
0.005〜 0.5部であることが望ましい。かかる無機造核
剤の配合量が0.001 部未満であるばあいには、均一な気
泡を有する予備発泡粒子をうることが困難となる傾向が
あり、また5部をこえるばあいには、予備発泡粒子の気
泡径が小さくなりすぎる傾向がある。
とえば押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール
などを用いて溶融して造粒することにより、たとえば円
柱状、楕円柱状、球状、立方体状、直方体状などの所望
の粒子形状としておくことが好ましい。かかる樹脂粒子
の大きさは、通常0.25〜10mm程度、なかんづく0.5〜
6mm程度である。
例としては、たとえば耐圧容器中で前記ポリエチレン系
樹脂粒子を水に分散させ、該耐圧容器内に揮発性発泡剤
を入れて該樹脂粒子の融点近傍の温度に加熱し、該発泡
剤の蒸気圧以上の加圧下で該樹脂粒子に該発泡剤を含浸
させたのち、耐圧容器内の温度および圧力を一定に保ち
ながら該樹脂粒子と水との混合物を耐圧容器内よりも低
圧域に放出する製法があげられる。
度および圧力を一定に保ちながら容器の一端を開放し、
小さな開孔を有する、たとえば開孔径1〜10mmのオリ
フィスなどを通して該耐圧容器内よりも低圧の雰囲気
中、たとえば大気中などの雰囲気中に前記揮発性発泡剤
が含浸された樹脂粒子と水との混合物を放出し、発泡さ
せることにより、均一な気泡構造を有する予備発泡粒子
を製造することができる。また、耐圧容器中で該樹脂粒
子の融点近傍の温度で樹脂粒子が加熱されるため、示差
走査熱量計(セイコー電子工業(株)製、DSC−22
0)を用いて示差熱分析(以下、DSCという)により
測定した吸熱ピークを少なくとも2つ有する樹脂粒子を
容易にうることができる。
120 ℃の炭化水素またはハロゲン化炭化水素、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、シクロブタン、シクロペンタンなど
の環式脂肪族炭化水素、トリクロロフルオロメタン、ジ
クロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジ
クロロテトラフルオロエタン、クロロメタン、クロロエ
タンなどのハロゲン化炭化水素などがあげられ、かかる
揮発性発泡剤は単独でまたは2種以上を同時に用いるこ
とができるが、これらのなかでも加熱に必要なエネルギ
ーが少なく、かつ実用的な発泡圧力をうることができる
という点でプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘ
プタンがとくに好ましく用いられる。
レン系樹脂粒子の種類、所望される予備発泡粒子の発泡
倍率および耐圧容器内の樹脂粒子の容積に対する該容器
内の空間容積の比率により決定される。本発明において
は、該樹脂粒子100 部に対して通常該発泡剤が5〜40
部、なかんづく5〜35部含浸されるようにすることが好
ましい。かかる発泡剤の使用量が5部未満であるばあい
には、低発泡倍率の予備発泡粒子しかえられなくなる傾
向があり、また40部をこえるばあいには、予備発泡粒子
の気泡が細かくなりすぎたり、連続気泡になる部分が多
くなる傾向がある。
ン系樹脂粒子を水中に分散させる際に、少量の分散剤を
用いて加熱時に該樹脂粒子どうしが互いに融着するのを
防止することが望ましい。前記分散剤としては、たとえ
ばポリビニルアルコール、メチルセルロース、N−ポリ
ビニルピロリドンなどのような水溶性高分子化合物;リ
ン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、炭酸亜鉛な
どのような水に難溶性の無機物質の微粉末;該無機物質
の微粉末と少量のアルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、
n−パラフィンスルホン酸ソーダ、アルキルスルホン酸
ソーダ、α−オレフィンスルホン酸ソーダなどの陰イオ
ン性界面活性剤とを併用したものなどがあげられる。こ
れらのなかでは、水溶性高分子化合物を用いたばあいに
は、水質汚染が生じやすいため、無機物質の微粉末を用
いることが好ましいが、かかる無機物質の微粉末を多量
に用いたばあいには、えられる予備発泡粒子が成形時に
互いに効果的に熱融着しなくなるため、少量の陰イオン
性界面活性剤を該無機物質の微粉末と併用することが好
ましい。前記分散剤の使用量は、前記樹脂粒子100部に
対して0.1 〜10部、なかんづく 0.2〜5部であることが
好ましい。かかる分散剤の使用量が 0.1部未満であるば
あいには、分散が不安定となり、耐圧容器内で樹脂粒子
が融着を起こして発泡が困難となったり、発泡したばあ
いであっても、予備発泡粒子同士がブロッキングして良
好な予備発泡粒子がえられなくなる傾向があり、また10
部をこえるばあいには、えられた予備発泡粒子の表面に
多量の分散剤が付着し、発泡体の成形時に互いに熱融着
しなくなる傾向がある。また、前記水に難溶性の無機物
質の微粉末と前記陰イオン性界面活性剤とを併用するば
あいには、前記樹脂粒子100 部に対して無機物質の微粉
末が0.1 〜5部、陰イオン性界面活性剤が0.001 〜0.5
部であることが好ましい。
樹脂粒子の融点近傍の温度であり、該樹脂粒子の種類お
よび発泡剤の種類などによって異なるので一概には決定
することができないが、たとえば本発明を実施する際に
は、該樹脂粒子の融点の−25℃から+10℃の範囲内の温
度、なかんづく該融点の−20℃から+5℃の範囲内の温
度であることが好ましい。かかる温度が樹脂粒子の融点
の−25℃よりも低いばあいには、発泡剤が均一に含浸せ
ず、発泡倍率のバラツキが大きくなる傾向があり、また
該温度が樹脂粒子の融点の+10℃よりも高いばあいに
は、予備発泡粒子のセル膜が破れ、連泡化する傾向があ
る。
は、10〜40kg/cm2 ・G程度、なかんづく10〜35k
g/cm2 ・G程度であることが好ましい。
量比が、通常1/0.5 〜1/10、なかんづく1/1〜1
/6となるように調整されることが好ましい。
は、DSCにより10℃/分の昇温速度で200 ℃まで昇温
したときにえられる吸熱曲線が高温側と低温側に少なく
とも2つの吸熱ピークを有することが、樹脂の溶融粘度
の温度依存性を小さくし、成形幅を広くすることから好
ましい。
分子構造および熱履歴、発泡剤量、発泡圧力などによっ
てかわるが、本発明においては、もっとも高温側のピー
ク温度ともっとも低温側のピーク温度との温度差が10℃
以上であることが、成形幅が広く、収縮が少なく表面性
の良好な成形体をうることができるという点からさらに
好ましい。なお、前記吸熱ピークが2つのばあいには、
通常低温側のピークは70〜110 ℃の範囲にあり、高温側
のピークは 100〜130 ℃の範囲にあることが好ましい
が、これらは用いるポリエチレン系樹脂の種類によって
異なり、とくに限定されるものではない。
〜1000μm、なかんづく60〜600 μmであることが好ま
しい。かかる平均気泡径が40μm未満であるばあいに
は、成形時に気泡膜が破れやすくなり、成形体の収縮が
起こりやすくなる傾向があり、また1000μmをこえるば
あいには、気泡径が不均一になりやすく、えられる成形
体の外観が美麗でなくなるようになる傾向がある。
は、あらかじめたとえば該予備発泡粒子をただちにまた
は適当な温度および時間養生し、乾燥させたのち、ばあ
いによっては成形前に該予備発泡粒子に発泡能を付与し
たり、加圧熟成してもよい。
る方法としては、たとえば閉鎖しうるが密閉しえない成
形型内に前記予備発泡粒子を充填し、水蒸気などを加熱
媒体として105 〜140 ℃程度の加熱温度で3秒〜2分間
程度の加熱時間で成形し、成形体とする方法などがあげ
られる。
形体は、従来の熱可塑性樹脂予備発泡粒子を用いてえら
れた成形体と比べて柔軟性、引張破断時強度、伸びなど
にすぐれたものであるので、たとえば緩衝材などとして
好適に使用しうるものである。
げてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例の
みに限定されるものではない。
粒し、一粒子重量約5mgの円柱状のペレットをえた。
で用いたものと同じ無架橋直鎖状超低密度ポリエチレン
を架橋したものである。架橋は、該ポリエチレン樹脂10
0 部、分散剤としてパウダー状塩基性第三リン酸カルシ
ウム1.0 部、n−パラフィンスルホン酸ソーダ0.006 部
およびジクミルパーオキサイド0.3 部を水300 部ととも
に内容積が10リットルの耐圧容器内に添加したのち該耐
圧容器を150 ℃に加熱し、2時間保持して行なった。
してパウダー状塩基性第三リン酸カルシウム3.0 部およ
びn−パラフィンスルホン酸ソーダ0.08部を水300 部と
ともに内容量が10リットルの耐圧容器内に仕込んだ。揮
発性発泡剤として表2に示す量のイソブタンを耐圧容器
内に添加したのち、該耐圧容器を100 〜140 ℃に加熱
し、耐圧容器内の圧力を表2に示すように調整し、その
状態で30分間保持したのち、耐圧容器下部のバルブを開
いて前記耐圧容器内の水分散物を開口径4.4 mmのオリ
フィス板を通して大気圧下に放出し、予備発泡粒子をえ
た。このとき、前記耐圧容器内にチッ素ガスを圧入する
ことにより、耐圧容器内の圧力が一定に保持されるよう
に調節した。
したのち、加圧タンク内で表2に示す内圧を付与した。
つぎにこの予備発泡粒子を300 mm×170 mm×40mm
の金型内に充填し、表3に示す圧力の水蒸気により 105
〜120 ℃で3秒〜1分間加熱し、型内発泡成形体をえ
た。えられた型内発泡成形体を離型し、60℃で24時間乾
燥した。
に型内発泡成形体の成形性、融着性、柔軟性、引張破断
時強度および伸びを以下に示す方法により測定して評価
した。その結果を表3に示す。
クの転移温度測定方法)に準じてDSCにより10℃/分
の昇温速度で200 ℃まで昇温してえられた予備発泡粒子
の吸熱曲線における2つの吸熱ピークの温度差を表2に
示す。また、基材樹脂の密度を、予備発泡粒子を水中に
浸したときの体積から測定した該予備発泡粒子の密度で
除して求めた予備発泡粒子の発泡倍率を表2に示す。
合評価は、型内発泡成形体の各評価がすべて○のばあい
を○、各評価のうち1つでも○以外のものがあるばあい
を×とした。
泡の大きさを顕微鏡により観察し、2mmの一直線上に
かかる円孔の平均直径(平均弦長)を測定し、それを平
均気泡径とした。
水蒸気圧を調べ、以下の評価基準に基づいて評価した。
m2 ・G未満 ×:蒸気圧が 2.0kg/cm2 ・G以上 (融着性)厚さ40mm、幅 170mm、長さ 300mmの型
内発泡成形体の一端から30mmのところに、カッターで
厚さ方向に5mmの切れ目を入れ、この成形体片を90度
折り曲げて、以下に示す評価基準に基づいて評価した。
ムの試験方法)に準じて圧縮強度測定を行ない、50%圧
縮時の強度を指標とし、以下に示す評価基準に基づいて
評価した。
g/cm2 未満 ×:50%圧縮時の強度が 1.5kg/cm2 以上 (引張破断時強度および伸び)JIS K 6767
(引張試験法)に準じて引張破断時強度および伸びを測
定し、以下に示す評価基準に基づいて評価した。
び比較例5の樹脂については高温側のものを示し、比較
例1〜4の樹脂については単一である。
〜0.92g/cm3 であり、かつMFRが0.1 〜20g/10
分である無架橋直鎖状超低密度ポリエチレンを基材樹脂
とする実施例1〜5の予備発泡粒子を用いたばあいに
は、柔軟性がすぐれ、融着状態が良好であり、かつ引張
破断時強度および伸びが大きい型内発泡成形体をうるこ
とができることがわかる。
子を用いてえられた型内発泡成形体は、実施例1〜5の
ものよりも前記各物性がおとり、とくに比較例4のよう
にMFRが大きい低密度ポリエチレンを用いたばあいに
は、成形時の収縮がいちじるしく、良好な型内発泡成形
体がえられない。また比較例5のように実施例3で用い
た無架橋直鎖状超低密度ポリエチレンを架橋して用いた
ばあいには、成形時の加熱蒸気圧が高くなり融着状態が
悪化するので、成形サイクルや成形コストの面で不利と
なる。
子を用いれば、柔軟性がすぐれ、融着状態が良好であ
り、しかも引張破断時強度および伸びが大きい型内発泡
成形体をうることができる。また、本発明の予備発泡粒
子を用いたばあいには、加熱蒸気圧が高くなくても成形
性が良好な型内発泡成形体をうることができるので、該
発泡体の成形サイクルや成形コストの面で有利となり、
さらに該予備発泡粒子には、架橋されたポリエチレンが
用いられていないので、そのリサイクルが容易であるな
どの効果が奏せられる。
Claims (6)
- 【請求項1】 密度が0.88〜0.915 g/cm3 であり、
メルトフローレートが 0.1〜20g/10分である無架橋直
鎖状超低密度ポリエチレンを基材樹脂とするポリエチレ
ン系樹脂予備発泡粒子。 - 【請求項2】 示差走査熱量計により10℃/分の昇温速
度で200 ℃まで昇温したときにえられる吸熱曲線におい
て、高温側と低温側に少なくとも2つの吸熱ピークを有
する請求項1記載のポリエチレン系樹脂予備発泡粒子。 - 【請求項3】 吸熱曲線のもっとも高温側のピーク温度
ともっとも低温側のピーク温度との温度差が10℃以上で
ある請求項2記載のポリエチレン系樹脂予備発泡粒子。 - 【請求項4】 耐圧容器中でポリエチレン系樹脂粒子を
水に分散させ、該耐圧容器内に揮発性発泡剤を入れて該
樹脂粒子の融点近傍の温度に加熱し、該発泡剤の蒸気圧
以上の加圧下で該樹脂粒子に該発泡剤を含浸させたの
ち、耐圧容器内の温度および圧力を一定に保ちながら該
樹脂粒子と水との混合物を耐圧容器内よりも低圧域に放
出する方法によって製造される請求項1記載のポリエチ
レン系樹脂予備発泡粒子。 - 【請求項5】 示差走査熱量計により10℃/分の昇温速
度で200 ℃まで昇温したときにえられる吸熱曲線におい
て、該吸熱曲線が高温側と低温側に少なくとも2つの吸
熱ピークを有する請求項4記載のポリエチレン系樹脂予
備発泡粒子。 - 【請求項6】 吸熱曲線のもっとも高温側のピーク温度
ともっとも低温側のピーク温度との温度差が10℃以上で
ある請求項5記載のポリエチレン系樹脂予備発泡粒子。
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