(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025149136
(43)【公開日】2025-10-08
(54)【発明の名称】複合樹脂粒子、発泡粒子、発泡成形体、及び自動車用部材
(51)【国際特許分類】
C08L 25/04 20060101AFI20251001BHJP
C08J 9/18 20060101ALI20251001BHJP
C08L 23/10 20060101ALI20251001BHJP
C08L 23/08 20250101ALI20251001BHJP
【FI】
C08L25/04
C08J9/18 CET
C08L23/10
C08L23/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024049595
(22)【出願日】2024-03-26
(71)【出願人】
【識別番号】000002440
【氏名又は名称】積水化成品工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大脇 皓樹
【テーマコード(参考)】
4F074
4J002
【Fターム(参考)】
4F074AA22K
4F074AA24K
4F074AA98K
4F074AC02
4F074AD01
4F074AD13
4F074AD19
4F074AG10
4F074BA37
4F074BA38
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4F074CA38
4F074CA49
4F074CC47Y
4F074DA24
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4F074DA34
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4F074DA36
4F074DA38
4F074DA45
4F074DA53
4J002BB06Y
4J002BB12X
4J002BB14X
4J002BB15X
4J002BC03W
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4J002BP02X
4J002DA036
4J002EB097
4J002ED077
4J002EJ057
4J002EU197
4J002FD137
4J002FD320
4J002GB00
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4J002GG01
4J002GL00
4J002GN00
4J002GN01
4J002GQ00
(57)【要約】
【課題】使用期間が改善された発泡粒子の製造に適した複合樹脂粒子等の提供。
【解決手段】ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂を含有する、複合樹脂粒子であって、
前記複合樹脂粒子が、10万~33万のポリスチレン換算の質量平均分子量Mwを有し、前記複合樹脂粒子が、カーボン成分を含有しない、又は前記ポリプロピレン系樹脂含有量及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体含有量の合計質量に対し0.50質量%未満のカーボン成分を含有し、
前記複合樹脂粒子の表面吸光度比が、1.0~5.0の範囲内である、複合樹脂粒子。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂を含有する、複合樹脂粒子であって、
前記複合樹脂粒子が、10万~33万のポリスチレン換算の質量平均分子量Mwを有し、前記複合樹脂粒子が、カーボン成分を含有しない、又は前記ポリプロピレン系樹脂含有量及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体含有量の合計質量に対し0.50質量%未満のカーボン成分を含有し、
下記方法で特定される前記複合樹脂粒子の表面吸光度比が、1.0~5.0の範囲内である、複合樹脂粒子。
(表面吸光度比)
複合樹脂粒子の表面をATR法により赤外分光分析することで得られる赤外線吸収スペクトルから1380cm-1の吸光度(D1380)及び698cm-1の吸光度(D698)を算出し、D698/D1380の数式に適用して得られる数値を表面吸光度比とする。
【請求項2】
複合樹脂粒子の質量に対し、前記ポリプロピレン系樹脂の含有量が3.0~50質量%であり、前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が2.0~45質量%であり、前記ポリスチレン系樹脂の含有量が40~95質量%である、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項3】
複合樹脂粒子における前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂含有量100質量部に対して10~95質量部である、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項4】
複合樹脂粒子における前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂含有量100質量部に対して10~75質量部であり、
前記ポリスチレン系樹脂が、(メタ)アクリル酸エステル由来の樹脂成分と、スチレン系単量体由来の樹脂成分とを含有し、(メタ)アクリル酸エステル由来の樹脂成分を、スチレン系単量体由来の樹脂成分の質量の0.05~5質量%含有する、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項5】
複合樹脂粒子における前記ポリプロピレン系樹脂及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の合計含有質量/複合樹脂粒子における前記ポリスチレン系樹脂の含有質量が5/95~60/40である、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項6】
前記エチレン-酢酸ビニル共重合体が、100~120℃の融点を有する、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項7】
前記エチレン-酢酸ビニル共重合体が、その数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が1.0~7.0である、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項8】
前記エチレン-酢酸ビニル共重合体が、0.50g/10分~10g/10分のメルトフローレートを有する、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項9】
前記ポリプロピレン系樹脂が、125~145℃の融点を有する、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項10】
前記ポリプロピレン系樹脂が、ランダムポリプロピレンである、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項11】
前記複合樹脂粒子が、難燃剤をさらに含有し、その含有量が難燃剤を除いた前記複合樹脂粒子質量の0.50~10質量%である、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項12】
前記難燃剤が、ハロゲン系難燃剤である、請求項11に記載の複合樹脂粒子。
【請求項13】
前記ポリプロピレン系樹脂及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体を含有する種粒子にスチレン系単量体を含浸及び重合させたシード重合粒子である、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項14】
カーボン成分を含有しない、請求項1に記載の複合樹脂粒子。
【請求項15】
請求項1に記載の複合樹脂粒子からなる発泡粒子。
【請求項16】
嵩密度が、10kg/m3~200kg/m3である、請求項15に記載の発泡粒子。
【請求項17】
請求項15に記載の発泡粒子からなる発泡成形体。
【請求項18】
密度が、20kg/m3~50kg/m3である、請求項17に記載の発泡成形体。
【請求項19】
請求項17又は18に記載の発泡成形体を含有する自動車用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合樹脂粒子、発泡粒子、発泡成形体、自動車用部材等に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリスチレン系樹脂からなる発泡成形体は、剛性、断熱性、軽量性、耐水性及び発泡成形性に優れるが、耐薬品性及び耐衝撃性が低いことが知られている。これを補うため、ポリスチレン系樹脂とポリオレフィン系樹脂との複合樹脂粒子から得られた複合樹脂発泡成形体が利用されている。複合樹脂粒子は、一般には、ポリエチレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂の基材樹脂を種粒子(核粒子とも称される)とし、種粒子にスチレン系単量体を添加後、重合することで製造されている。この重合はシード重合とも称される。複合樹脂粒子は、一般的には、発泡ガスが配合された後に発泡(予備発泡とも称される)させられて発泡した粒子(発泡粒子)となり、発泡粒子を型枠に充填し加熱することによって発泡成形体が製造される。
【0003】
複合樹脂粒子を構成するポリオレフィン系樹脂の種類を変えることで複合樹脂発泡成形体の特性を変更できる。例えば、ポリプロピレン系樹脂を使用すると耐熱性が向上し、直鎖状低密度ポリエチレンを使用すると耐衝撃性が向上する。耐熱性が高い複合樹脂発泡成形体は自動車用部材を中心として需要があり、ポリプロピレン系樹脂及びポリスチレン系樹脂からなる複合樹脂粒子から得られた耐熱性に優れた複合樹脂発泡成形体が使用されていた(特許文献1)。しかし、発泡成形に利用される蒸気の圧力が高くないと発泡が不十分となり所望の形状、密度等の特性を備えた成形体が得られにくい。発泡成形に要する蒸気の圧力が高いと成形に要するエネルギーが多く必要となり、さらにその圧力に対応した成形機を使用する必要があり、成形に要するコストが高くなっていた。
【0004】
このため、高密度ポリエチレン及びエチレン共重合体(例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体)からなる基材樹脂をシード重合でポリスチレン系樹脂と複合化した複合樹脂の粒子が代替品として使用されることがあった。この粒子を使用すると蒸気の圧力をそれほど高くすることなく発泡成形が可能であった(特許文献2、3)。そして、自動車用部材として使用される発泡成形体には難燃性が求められることが多いため、この発泡成形体に難燃剤を含有させることがなされていた。
【0005】
しかし、高密度ポリエチレン及びエチレン-酢酸ビニル共重合体からなる基材樹脂をシード重合でポリスチレン系樹脂と複合化した複合樹脂に難燃剤を配合すると、これから得られる発泡成形体は保管安定性の加速試験で赤みを帯びて着色するものであった。ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂を含有する、複合樹脂粒子、これから得られる発泡粒子を発泡成形することによって、保管安定性の加速試験で着色しない発泡成形体が得られることが報告されている(特許文献4)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第4718645号公報
【特許文献2】特開2015-189912号公報
【特許文献3】特許第6251409号公報
【特許文献4】国際公開第2022/202680号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
複合樹脂粒子に発泡ガスが配合された発泡性粒子を予備発泡(一次発泡)して発泡粒子(予備発泡粒子とも称される。)が製造される。発泡粒子は、続いて成形型に充填されて加熱されて発泡成形体を形成する。このため、発泡粒子製造後、発泡成形工程までの期間、発泡粒子は保管される。この保管の期間が長いと発泡成形工程において発泡粒子の発泡力が不足し、得られる発泡成形体の外観が損なわれる(例えば、発泡成形体が収縮する)。したがって、発泡粒子には使用期間が設定される。
【0008】
本発明者は、ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂を含有する複合樹脂粒子から製造される発泡粒子の使用期間(ライフ)が短いことを知得した。
【0009】
本発明は、使用期間が改善された発泡粒子の製造に適した複合樹脂粒子等の提供を一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂を含有する複合樹脂粒子であって、その分子量及び表面吸光度比を特定の範囲内とした複合樹脂粒子が、使用期間の長い発泡粒子を与え得ることを見出し、本発明を完成させた。
【0011】
本発明は、代表的には以下の態様を包含する。
項1.
ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂を含有する、複合樹脂粒子であって、
前記複合樹脂粒子が、10万~33万のポリスチレン換算の質量平均分子量Mwを有し、前記複合樹脂粒子が、カーボン成分を含有しない、又は前記ポリプロピレン系樹脂含有量及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体含有量の合計質量に対し0.50質量%未満のカーボン成分を含有し、
下記方法で特定される前記複合樹脂粒子の表面吸光度比が、1.0~5.0の範囲内である、複合樹脂粒子。
(表面吸光度比)
複合樹脂粒子の表面をATR法により赤外分光分析することで得られる赤外線吸収スペクトルから1380cm-1の吸光度(D1380)及び698cm-1の吸光度(D698)を算出し、D698/D1380の数式に適用して得られる数値を表面吸光度比とする。
項2.
複合樹脂粒子の質量に対し、前記ポリプロピレン系樹脂の含有量が3.0~50質量%であり、前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が2.0~45質量%であり、前記ポリスチレン系樹脂の含有量が40~95質量%である、項1に記載の複合樹脂粒子。
項3.
複合樹脂粒子における前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂含有量100質量部に対して10~95質量部である、項1又は2に記載の複合樹脂粒子。
項4.
複合樹脂粒子における前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂含有量100質量部に対して10~75質量部であり、
前記ポリスチレン系樹脂が、(メタ)アクリル酸エステル由来の樹脂成分と、スチレン系単量体由来の樹脂成分とを含有し、(メタ)アクリル酸エステル由来の樹脂成分を、スチレン系単量体由来の樹脂成分の質量の0.05~5質量%含有する、項1又は2に記載の複合樹脂粒子。
項5.
複合樹脂粒子における前記ポリプロピレン系樹脂及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体の合計含有質量/複合樹脂粒子における前記ポリスチレン系樹脂の含有質量が5/95~60/40である、項1~4のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項6.
前記エチレン-酢酸ビニル共重合体が、100~120℃の融点を有する、項1~5のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項7.
前記エチレン-酢酸ビニル共重合体が、その数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が1.0~7.0である、項1~6のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項8.
前記エチレン-酢酸ビニル共重合体が、0.50g/10分~10g/10分のメルトフローレートを有する、項1~7のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項9.
前記ポリプロピレン系樹脂が、125~145℃の融点を有する、項1~8のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項10.
前記ポリプロピレン系樹脂が、ランダムポリプロピレンである、項1~9のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項11.
前記複合樹脂粒子が、難燃剤をさらに含有し、その含有量が難燃剤を除いた前記複合樹脂粒子質量の0.50~10質量%である、項1~10のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項12.
前記難燃剤が、ハロゲン系難燃剤である、項11に記載の複合樹脂粒子。
項13.
前記ポリプロピレン系樹脂及び前記エチレン-酢酸ビニル共重合体を含有する種粒子にスチレン系単量体を含浸及び重合させたシード重合粒子である、項1~12のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項14.
カーボン成分を含有しない、項1~13のいずれかに記載の複合樹脂粒子。
項15.
項1~14のいずれかに記載の複合樹脂粒子からなる発泡粒子。
項16.
嵩密度が、10kg/m3~200kg/m3である、項15に記載の発泡粒子。
項17.
項15又は16に記載の発泡粒子からなる発泡成形体。
項18.
密度が、20kg/m3~50kg/m3である、項17に記載の発泡成形体。
項19.
項17又は18に記載の発泡成形体を含有する自動車用部材。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、使用期間が改善された発泡粒子の提供、又は当該発泡粒子を与え得る複合樹脂粒子の提供を一つの目的とする。発泡粒子の使用期間が長いと、発泡成形の都度、発泡粒子を調製することを要することがなく、結果として、一度に大量の発泡粒子を製造し得る。
本発明は、低蒸気圧の媒体(例:水蒸気)であっても、対金型寸法変化率が小さく、表面ノビに優れた発泡成形体の提供、当該発泡成形体を与え得る発泡粒子の提供、又は当該発泡粒子を与え得る複合樹脂粒子の提供を一つの目的とする。低蒸気圧の媒体で発泡成形が可能であると、発泡成形に要するエネルギーを小さくできる。このため、発泡成形に要する設備を簡略化し得、発泡成形に要するコストを低減し得る。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本明細書中、語句「含有する」は、語句「から本質的になる」、及び語句「からなる」を包含することを意図して用いられる。
【0014】
本明細書中、語句「発泡」は、特に断りがない限り、発泡粒子を使用した「型内発泡」を意図して用いられる。
【0015】
本明細書に記載されている数値範囲に関し、「~」は、左端の数値以上右端の数値以下を意味する。例えば、「0.50~10重量%」及び「0.50質量%~10重量%」はいずれも、「0.50重量%以上10重量%以下」を意味する。また、数値範囲に関し、「以上」は「同じ又は超える」を意味し、「以下」は「同じ又は未満」を意味する。
【0016】
本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲の上限値又は下限値は、その段落又は他の段階に記載されている他の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。また、本明細書に記載されているある数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値又は実施例から一義的に導き出せる値に置き換えてもよい。
【0017】
複合樹脂粒子は、代表的には基材樹脂粒子(種粒子)にスチレン系単量体を含浸させ、スチレン系単量体を重合することによって得られる。基材樹脂はポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体を少なくとも含有する。種粒子におけるポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体の合計含有量は、種粒子の質量に対し、例えば80~100質量%、85~100質量%、90~100質量%、95~100質量%等であってよい。
【0018】
(ポリプロピレン系樹脂;PP)
ポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されず、公知の樹脂が使用できる。ポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー等が挙げられ、成形性が高い(つまり低蒸気圧での発泡粒子の融着性が高いために発泡成形できる及び発泡時の発泡倍率が高くなりやすい)点でランダムコポリマー(ランダムポリプロピレンとも称する。)が好適である。
ポリプロピレン系樹脂としては、リサイクル品、例えば梱包材等として使用されたポリプロピレン系樹脂を回収し、リサイクルされたリサイクル樹脂を使用することもできる。
【0019】
コポリマーは、プロピレン以外のオレフィン(例えばエチレン、ブテン等)を含有するものであってよい。ランダムコポリマーとしては、エチレン-プロピレンランダム共重合体、プロピレン-ブテンランダム共重合体、エチレン-プロピレン-ブテンランダム共重等を挙げることができる。ブロックコポリマーとしては、エチレン-プロピレンブロック共重合体、プロピレン-ブテンブロック共重合体、エチレン-プロピレン-ブテンブロック共重等を挙げることができる。
プロピレン以外のオレフィンに由来する成分のコポリマー中における割合は、例えば0.010~10質量%、0.010~8.0質量%、0.10~8.0質量%、0.20~8.0質量%等とすることができ、好ましくは1.0~8.0質量%、より好ましくは2.0~7.0質量%である。
ポリプロピレン系樹脂としては市販の樹脂を使用できる。例えば、プライムポリマー社、サンアロマー社、住友化学社等から入手可能である。
【0020】
ポリプロピレン系樹脂の融点は特に限定されないが、例えば125~145℃とでき、130~145℃が好適である。融点が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長くなる点、低蒸気圧での発泡成形性に優れる点又は発泡時の発泡倍率が高くなりやすい点で有利である。融点は実施例に記載された方法で特定できる。
【0021】
ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(本明細書中、MFRとも称する。)は特に限定されないが、0.10g/10分~20g/10分が好適であり、1.0g/10分~10g/10分がより好適であり、4.0g/10分~8.0g/10分が特に好適である。MFRが前記範囲内であると、低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で有利である。MFRは実施例に記載された方法で特定できる。
【0022】
ポリプロピレン系樹脂は、880kg/m3~950kg/m3の密度を有してよい。密度がこの範囲内であると、発泡成形体の耐衝撃性および成形加工性の点で有利である。密度は、890kg/m3~930kg/m3が好ましく、890kg/m3~920kg/m3がより好ましく、890kg/m3~910kg/m3が特に好ましい。密度が前記範囲内であると、低蒸気圧での発泡成形性の点で有利である。密度は次の方法で特定できる。
(ポリプロピレン系樹脂の密度)
ポリプロピレン系樹脂の密度は、JIS K6922-1:1998に準拠して密度勾配管法で測定する。
【0023】
基材樹脂又は種粒子におけるポリプロピレン系樹脂の含有量は、基材樹脂又は種粒子の質量に対して、例えば10~90質量%、10~88質量%、10~85質量%、10~80質量%、10~75質量%、30~90質量%、30~80質量%、30~75質量%、40~90質量%、40~80質量%、40~75質量%、50~90質量%、50~80質量%、50~75質量%等とでき、50~80質量%がより好適であり、60~80質量%が特に好適である。
複合樹脂粒子におけるポリプロピレン系樹脂の含有量は、複合樹脂粒子の質量に対して、例えば3.0~50質量%、3.0~35質量%等とでき、4.0~30質量%が好適であり、5.0~25質量%がより好適であり、10~25質量%が特に好適である。
基材樹脂、種粒子、又は複合樹脂粒子におけるポリプロピレン系樹脂の含有量が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長くなる点、又は低蒸気圧での発泡成形体が優れる点で有利である。
【0024】
(エチレン-酢酸ビニル共重合体)
エチレン-酢酸ビニル共重合体は、エチレンと酢酸ビニルの共重合体である。エチレン-酢酸ビニル共重合体は、エチレンと他のエステル系単量体(例えばアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、脂肪族飽和モノカルボン酸ビニル(酢酸ビニルを除く))との共重合体よりも、複合樹脂発泡粒子の製造時に発生する粉末の量が少ない点又は加熱寸法変化率が小さい点で優れている。
エチレン-酢酸ビニル共重合体としては、リサイクル品、例えば梱包材等として使用されたエチレン-酢酸ビニル共重合体を回収し、リサイクルされたリサイクル樹脂を使用することもできる。
【0025】
エチレン-酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル由来成分の占める割合は1.0~20質量%が好適であり、1.0~14質量%がより好適であり、1.0~10質量%がさらに好適である。
【0026】
エチレン-酢酸ビニル共重合体の融点は特に制限されないが、例えば85~120℃とでき、100~120℃が好適であり、100~115℃がより好適であり、100~110℃がさらに好適である。融点が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長くなる点、低蒸気圧での発泡成形体が優れる点、又はポリプロピレン系樹脂との相溶性が良いことから発泡成形時の融着性に優れる点で有利である。融点は実施例に記載された方法で特定できる。
【0027】
エチレン-酢酸ビニル共重合体の数平均分子量(Mn)に対するエチレン-酢酸ビニル共重合体の質量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)は特に制限されないが、例えば1.0~7.5とでき、1.0~7.0が好適である。Mw/Mnが前記範囲内であると、発泡成形体の強度が高い点又は耐衝撃性が向上する点で有利である。Mw/Mnは、3.0~6.0がより好適であり、3.5~5.5がさらに好適である。数平均分子量及び質量平均分子量は次の方法で特定でき、より具体的には実施例に記載された方法で特定できる。
【0028】
(エチレン-酢酸ビニル共重合体の数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw))
分子量は、具体的には、次のようにして測定する。6mgの試料を収容した容器にO-ジクロロベンゼン6mLを加えて密栓し、溶液を調製した。溶液は、東ソー(株)製DF-8200を使って、160℃で1時間加熱して試料を溶解させて調製する。この溶液を測定試料とし、次の測定条件でゲルパーミッションクロマトグラフ法を用いて測定する。標準ポリスチレンを予め測定し、作成しておいた標準ポリスチレンの検量線から試料の平均分子量(Mn、Mw)を求める。
使用機器:東ソー(株)製 「HLC-8321GPC/HT」 ゲル浸透クロマトグラフ
ガードカラム:東ソー(株)製 TSKgel guardcolumn HHR(30)HT2 (7.5mmI.D.×7.5cm)×1本
カラム:東ソー(株)製 TSKgel GMHHR-H(20)HT2 (7.8mmI.D.×30cm)×3本
移動相:O-ジクロロベンゼン
サンプル流量:1.0mL/min
リファレンス流量:0.5mL/min
検出器:RI
試料濃度:0.1wt%
注入量:300μL
測定時間:34min
(装置各部設定温度)
溶媒ストッカ:40℃
カラムオーブン(カラム温度):160℃
サンプルテーブル:160℃
注入バルブ:160℃
検出器:160℃
検量線用標準ポリスチレン試料は東ソー(株)製の商品名「High polymer kit」、「oligomer kit」で質量平均分子量が8,420,000、5,480,000、2,110,000、1,090,000、706,000、427,000、190,000、96,400、37,900、17,400、5,060、2,550、1,013、589のものを用いる。
上記検量線用標準ポリスチレンをA(8,420,000、1,090,000、190,000、17,400、1,013)、B(5,480,000、706,000、96,400、5,060、589)およびC(2,110,000、427,000、37,900、2,550)にグループ分けした後、Aを各々10mg秤量後、O-ジクロロベンゼン30mLに溶解する。B及びCも各々10mg秤量後、O-ジクロロベンゼン30mLに溶解する。標準ポリスチレン検量線は、各A、BおよびC溶解液を300μL注入して測定後に得られた保持時間から較正曲線(三次式)を作成することにより得る。その検量線を用いて平均分子量を算出する。
【0029】
エチレン-酢酸ビニル共重合体のMFRは特に限定されないが、例えば、0.30g/10分~10g/10分、0.50g/10分~10g/10分、0.30g/10分~5.0g/10分等とでき、0.50g/10分~5.0g/10分が好適であり、0.50g/10分~4.0g/10分がより好適であり、0.50g/10分~3.0g/10分がさらに好適である。MFRが前記範囲内であると、低蒸気圧での発泡成形体が優れる点、発泡成形体の強度が高い点、又は耐衝撃性が向上する点で有利である。MFRは実施例に記載された方法で特定できる。
【0030】
基材樹脂又は種粒子におけるエチレン-酢酸ビニル共重合体の含有割合は、基材樹脂又は種粒子の質量に対して、例えば10~90質量%、12~90質量%、15~95質量%、20~90質量%、25~90質量%、10~70質量%、20~70質量%、25~70質量%、10~60質量%、20~60質量%、25~60質量%、10~50質量%、20~50質量%、25~50質量%等とでき、20~50質量%がより好適であり、20~40質量%が特に好適である。エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長い点、低蒸気圧での発泡成形性に優れる点、又は耐熱性に優れる点で有利である。
複合樹脂粒子におけるエチレン-酢酸ビニル共重合体の含有割合は、複合樹脂粒子の質量に対して、例えば2.0~45質量%とでき、2.0~40質量%が好適であり、2.0~30質量%がより好適である。エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有割合が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長い点、又は低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で有利である。
【0031】
種粒子又は複合樹脂粒子におけるエチレン-酢酸ビニル共重合体含有量は、ポリプロピレン系樹脂含有量100質量部に対して、例えば10~95質量部、20~80質量部、10~75質量部等とでき、20~75質量部が好適であり、20~70質量部がより好適である。
エチレン-酢酸ビニル共重合体の含有量が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長い点、又は低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で有利である。
【0032】
ポリスチレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、t-ブチルスチレン等のスチレン系単量体に由来する重合体が挙げられる。更に、スチレン系重合体は、スチレン系単量体と、スチレン系単量体と共重合可能な他の単量体とから形成される重合体であってもよい。他の単量体としては、ジビニルベンゼンのような多官能性単量体や、(メタ)アクリル酸ブチルのような構造中にベンゼン環を含まない(メタ)アクリル酸エステル等が例示される。これら他の単量体に由来する樹脂成分は、スチレン系重合体中に5質量%を超えない範囲、例えば0.001~5質量%、0.001~4質量%、0.001~3質量%、0.001~2質量%0.001~1質量%、0.01~5質量%、0.01~4質量%、0.01~3質量%、0.01~2質量%0.01~1質量%、0.050~5.0質量%で含有されてもよい。
【0033】
(メタ)アクリル酸エステルがスチレン系単量体と共重合したポリスチレン系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成成分及びスチレン系単量体に由来する構成成分とから構成されることとなる。この(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成成分を、(メタ)アクリル酸エステル由来の樹脂成分とも称する。
(メタ)アクリル酸エステルは、アクリル酸エステルであっても、メタクリル酸エステルであってもよいが、アクリル酸エステルが好ましい。(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸-2-エチルヘキシルが好適であり、アクリル酸ブチルがより好適である。
【0034】
複合樹脂粒子におけるポリスチレン系樹脂の含有量は、複合樹脂粒子の質量に対し、例えば50~95質量%、50~90質量%、50~85質量%等とでき、55~85質量%が好適であり、60~85質量%がより好適である。ポリスチレン系樹脂の含有量を前記範囲内とすることにより、発泡粒子の使用期間が長い点、又は低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で有利である。
【0035】
複合樹脂粒子において、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体の合計含有質量とポリスチレン系樹脂の含有質量との比は、例えば5:95~60:40、5:95~50:50、10:90~50:50等の関係を有してよく、15:85~45:55が好適であり、15:85~40:60がより好適であり、20:80~40:60がより一層好適である。
【0036】
(カーボン成分)
基材樹脂又は種粒子には、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体に加え、少量のカーボン成分が含有され得、カーボン成分が含有されないことが好ましい。カーボン成分としては、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック(CB)、黒鉛、炭素繊維などが挙げられる。
【0037】
カーボン成分は、粒子状であることが好ましく、その平均粒子径は、5.0nm~100nmであってよく、15nm~35nmが好適である。なお、カーボン成分の平均粒子径は、電子顕微鏡により観察された粒子の直径の平均値である。ただし、カーボン成分がカーボンブラックであるときは、カーボンブラックの平均粒子径は、カーボンブラックの集合体を構成する小さな球状(微結晶による輪郭を有し、分離できない)成分を電子顕微鏡写真にて測定、算出した粒子の直径の平均値である。
【0038】
基材樹脂、種粒子又は複合樹脂粒子がカーボン成分を含有する場合、その含有量は、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体の合計質量に対し、例えば0.50質量%未満、0.40質量%未満、0.30質量%未満、0.20質量%未満、0.10質量%未満、0.00010~0.50質量%、0.00010~0.40質量%、0.00010~0.30質量%、0.00010~0.20質量%、0.00010~0.10質量%、0.0010~0.50質量%、0.0010~0.40質量%、0.0010~0.30質量%、0.0010~0.20質量%、0.0010~0.10質量%等とできる。カーボン成分は、例えば、基材樹脂に添加及び混合されてもよいし、基材樹脂にカーボンマスターバッチとして添加及び混合されてもよい。
【0039】
(他の樹脂)
基材樹脂又は種粒子には、発泡粒子の使用期間及び低蒸気圧での発泡成形性を損なわない範囲の量であれば、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体に加え、他の樹脂が含有されてもよいし、含有されなくてもよい。他の樹脂としては、アクリル酸エチルエステル共重合体、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
基材樹脂又は種粒子における他の樹脂の含有量は、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体の合計質量に対し、例えば0.10~30質量%であり、0.20~20質量%が好適であり、0.30~10質量%がより好適である。
【0040】
(無機成分)
基材樹脂又は種粒子には、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体に加え、無機成分(カーボン成分を除く)が含有されてもよい。種粒子に無機成分が含有されていると、気泡が微細化しやすくなる。無機成分としては、タルク、シリカ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸亜鉛等の無機系気泡調整剤が挙げられ、タルク、シリカは気泡サイズが均質化しやすい点で好適である。
基材樹脂、種粒子又は複合樹脂粒子における無機成分は、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体の合計質量に対し、例えば0.010~5.0質量%とでき、0.10~1.0質量%が好適である。
無機成分は、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体を混合する際に添加されてもよいし、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体が混合された混合樹脂に添加されてもよい。
【0041】
(他の成分)
基材樹脂又は種粒子には、ポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン系樹脂及び上記の材料の他に、他の成分が含有されてもよい。他の成分としては、着色剤、核剤、安定剤、充填材(補強材)、高級脂肪酸金属塩、帯電防止剤、滑剤、天然又は合成油、ワックス、紫外線吸収剤、耐候安定剤、防曇剤、坑ブロッキング剤、スリップ剤、被覆剤、中性子遮蔽剤等が挙げられる。基材樹脂又は種粒子に他の成分が含有される場合、その含有量は、基材樹脂又は種粒子の質量に対して、0.0010~10質量%であってよく、0.0010~5.0質量%以下が好適であり、0.0010~3.0質量%がより好適である。
【0042】
(種粒子の製造方法)
種粒子は、発泡成形体形成用の種粒子の製造に用いられる公知の方法により得ることができる。例えば、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体を含有する基材樹脂を、押出機中で溶融混練して押出すことでストランドを得、得られたストランドを、空気中でカット、水中でカット、又は加熱しつつカットすることで、造粒する方法が挙げられる。樹脂は押出機に投入される前に、ミキサーにより混合されてもよい。
【0043】
種粒子の形状は公知の形状であればよいが、円筒状、楕円球状(卵状)又は球状であることが好ましい。また形状は、種粒子から得られる発泡粒子の金型への充填性がよい点から、楕円球状又は球状であることがより好ましい。
種粒子は、0.50~1.4mmの平均粒子径を有していることが好ましい。
【0044】
(複合樹脂粒子)
複合樹脂粒子は、樹脂成分として、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体、並びにポリスチレン系樹脂を含有する。ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体は基材樹脂に由来し得、ポリスチレン系樹脂はスチレン系単量体に由来し得る。複合樹脂粒子におけるポリプロピレン系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びポリスチレン系樹脂の合計含有量は、複合樹脂粒子の質量に対し、例えば80~100質量%、85~100質量%、90~100質量%、95~100質量%等であってよい。複合樹脂粒子は、例えばシード重合法(種粒子にスチレン系単量体を含浸及び重合させること)により製造できる。
【0045】
(複合樹脂粒子の質量平均分子量(Mw))
複合樹脂粒子の質量平均分子量は、本明細書中では、ポリスチレン換算の質量平均分子量を意味する。ポリプロピレン系樹脂の質量平均分子量は、10万~33万が好ましく、20万~33万がより好ましく、25万~33万がより一層好ましい。質量平均分子量が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が改善される点、低蒸気圧での成形性に優れる点又は発泡時の発泡倍率が高くなりやすい点で有利である。質量平均分子量は、実施例に記載された方法で特定できる。
【0046】
(複合樹脂粒子の表面吸光度比)
表面吸光度比を得るためには、先ず、複合樹脂粒子の表面をATR法で赤外分光分析する。得られる赤外線スペクトルから1380cm-1の吸光度(D1380)及び698cm-1の吸光度(D698)を得る。得られた吸光度をD698/D1380の数式に適用して算出される値が表面吸光度比である。具体的には実施例に記載の方法で特定される。D698は、ポリスチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面外変角振動に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。このため、D698は、複合樹脂粒子の表面におけるポリスチレン系樹脂の割合を反映する。D1380は、ポリプロピレン系樹脂に含まれるメチル基に由来する吸収スペクトルに対応する吸光度である。このため、D1380は、複合樹脂粒子の表面におけるポリプロピレン系樹脂の割合を反映する。
【0047】
表面吸光度比は、1.0~5.0等であってよく、1.5~5.0が好適であり、1.5~4.0がより好適であり、1.5~3.6が特に好適である。表面吸光度比が前記の範囲内であると、低蒸気圧での成形性に優れる点及び耐熱性に優れる点で有利である。
【0048】
(難燃剤)
複合樹脂粒子は難燃剤を含有してもよい。また、複合樹脂粒子は難燃剤を含まずとも比較的高い遅燃性を有するため、難燃剤を含まなくてもよい。
【0049】
ハロゲン系難燃剤としては、例えば、テトラブロモビスフェノールA、その誘導体(例えばテトラブロモビスフェノールA-ビス(2,3-ジブロモ-2-メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールA-ビス(2,3-ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールA-ビス(アリルエーテル))、トリアリルイソシアヌレート6臭素化物、トリス(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン等が挙げられる。
【0050】
難燃剤は、難燃剤を除いた複合樹脂粒子の質量に対して、例えば0.50~10質量%、1.5~6.0質量%等とでき、1.5~4.0質量%が好適であり、2.0~3.5質量%がより好適である。難燃剤の含有量が前記範囲内にあると、発泡成形体の難燃性と耐熱性とを高い水準で両立できる点で有利である。
【0051】
複合樹脂粒子は、難燃剤を含有する場合、難燃助剤を含むことが好ましい。難燃助剤を含むことで、難燃剤によりもたらされる難燃性をより高めることができる。難燃助剤としては、ジクミルパーオキサイド(DCP)、クメンヒドロパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド等の有機過酸化物、2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン(別名ビスクミル)、3,4-ジメチル-3,4-ジフェニルヘキサン等が挙げられる。
難燃助剤は、難燃剤100質量部に対して、例えば50質量部以下、好適には10~40質量部、より好適には15~25質量部の量で含まれていることが好ましい。難燃助剤の含有量が前記範囲内にあると、発泡成形体の強度及び耐熱性の低下が抑制される。
【0052】
複合樹脂粒子の形状は公知の形状であればよいが、円筒状、略球状及び球状が好適であり、複合樹脂粒子から形成される発泡粒子の金型への充填性が良好な点で、略球状又は球状がより好ましい。
複合樹脂粒子の平均粒子径は、発泡粒子の金型への充填性が良好な点で、0.60mm~1.8mmが好適である。
【0053】
(複合樹脂粒子の製造方法)
複合樹脂粒子の製造方法としては、上で説明した複合樹脂粒子を得ることができれば特に限定されず、一般的に用いられているシード重合法であってよい。例えば、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体含有する種粒子にスチレン系単量体を含浸及び重合させて複合樹脂粒子を得る工程(A)により、複合樹脂粒子を得ることができる。したがって、本発明は、ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体含有する種粒子にスチレン系単量体を含浸及び重合させて複合樹脂粒子を得る工程(A)を含む複合樹脂粒子の製造方法を包含し得る。
本発明では、工程(A)において、水溶性重合禁止剤の存在下、スチレン系単量体の添加速度(例えば、種粒子100重量部に対し0.1重量部/秒以下)を制御しつつ緩やかに添加することが、前記の表面吸光度比を達成しやすい点、発泡粒子の使用期間が長い点、又は低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で好適である。
【0054】
工程(A)では、複数回に分けてスチレン系単量体を重合することが好適である。これは、最初の重合工程(第1工程)では、粒子の形状を略球状化し得るためである。
第1工程では、水溶性重合禁止剤の存在下に、水性媒体中の種粒子に、スチレン系単量体を種粒子に含浸させ、その後に、重合温度に加熱してスチレン系単量体を重合させ得る。
種粒子を含む水性媒体にスチレン系単量体を添加して、種粒子に含浸させる。この際、水性媒体の温度はスチレン系単量体の重合が進行しない温度であってよく、例えば30~130℃であり得る。この温度ではスチレン系単量体は実質的に重合しないため、スチレン系単量体の添加速度は制限されず、例えば、スチレン系単量体の全量を一度に反応系に添加し得るし、複数回に分けて緩やかに添加し得る。種粒子を含む水性媒体にスチレン系単量体を添加する際には、さらなる重合禁止剤を添加し得る。
スチレン系単量体が添加された水性媒体を加熱して重合が進行する温度とすることでスチレン系単量体を重合させる。この温度は、種粒子の融点より10~50℃高い温度(例えば125~165℃)、好ましくは種粒子の融点より20~30℃高い温度(例えば135~145℃)であり得る。重合は、重合開始剤の存在下又は非存在下で行い得る。種粒子の融点は、ポリプロピレン系樹脂の融点と同様にして特定できる。
第1工程では、上記のように処理することによって、スチレン系単量体が重合した種粒子を略球状化し得る。
【0055】
第1工程において、重合禁止剤の使用量は、第1工程において使用されるスチレン系単量体100質量部に対し、0.010~0.20質量部であり得、好ましくは0.040~0.10質量部である。
【0056】
第1工程は重合開始剤の存在下又は非存在下で実施され得る。重合開始剤を使用する場合、重合開始剤の使用量は、第1工程において使用されるスチレン系単量体100質量部に対し、0.050~0.50質量部であり得、好ましくは0.10~0.30質量部である。
【0057】
次の重合工程(第2工程)では、第1工程で得られた反応液(第1重合を経た種粒子を含む)に、スチレン系単量体を緩やかに添加し、反応液中の種粒子にスチレン系単量体を含浸させ、重合させる。第2工程は重合禁止剤の存在下又は非存在下で実施され得る。第2工程は重合開始剤の存在下又は非存在下で実施され得る。第2工程は、連鎖移動剤の存在下又は非存在下で実施され得る。
第2工程において、スチレン系単量体を添加する速度は、種粒子100質量部に対し、0.010~0.10質量部/秒であり得、好ましくは0.010~0.060質量部/秒である。スチレン系単量体を添加する温度は、スチレン系単量体の重合が進行する温度で行う。例えば110~140℃であり得る。添加されたスチレン系単量体は反応液中の粒子に含浸されながら重合される。
【0058】
第2工程は重合禁止剤の存在下又は非存在下で実施され得る。第2工程において重合禁止剤を使用する場合、重合禁止剤の使用量は、第2工程において使用されるスチレン系単量体100質量部に対し、0.010~0.20質量部であり得、好ましくは0.020~0.10質量部である。
【0059】
第2工程は重合開始剤の存在下又は非存在下で実施され得る。第2工程において重合開始剤を使用する場合、重合開始剤の使用量は、第2工程において使用されるスチレン系単量体100質量部に対し、0.10~0.50質量部であり得、好ましくは0.20~0.50質量部である。
【0060】
第2工程は連鎖移動剤の存在下又は非存在下で実施され得る。第2工程において連鎖移動剤を使用する場合、連鎖移動剤の使用量は、第2工程において使用されるスチレン系単量体100質量部に対し、0.010~0.50質量部であり得、好ましくは0.050~0.40質量部である。連鎖移動剤の存在下で重合すると、重合温度が低くても低温重合を抑制できるため、複合樹脂粒子の分子量を低く制御できる点で好ましい。
【0061】
さらに、第2工程に次いで、第2工程と同様な重合工程を1又は複数設けてもよい。
【0062】
重合禁止剤としては、当該技術分野で用いられる重合禁止剤であれば特に限定されないが、水溶性重合禁止剤が好ましい。水溶性重合禁止剤としては、例えば、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸アンモニウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸銀、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸セシウム、亜硝酸バリウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸ジシクロヘキシルアンモニウムなどの亜硝酸塩、チオシアン酸アンモニウム、チオシアン酸亜鉛、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸アルミニウムなどのチオシアン酸塩、メルカプトエタノール、モノチオプロピレングリコール、チオグリセロール、チオグリコール酸、チオヒドロアクリル酸、チオ乳酸、チオリンゴ酸、チオエタノールアミン、1,2-ジチオグリセロール、1,3-ジチオグリセロールなどの水溶性イオウ含有有機化合物、アスコルビン酸、アスコルビン酸ソーダ、2,2-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)などが挙げられ、これらの中でも、重合後に複合樹脂粒子の物性への影響が少ないという点で亜硝酸塩及び2,2-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)が好ましく、亜硝酸塩がより好ましく、亜硝酸ナトリウムが特に好ましい。これらの水溶性重合禁止剤は1種単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。
【0063】
重合開始剤としては、一般にスチレン系単量体の懸濁重合用の開始剤として用いられているものを好適に使用できる。例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシベンゾエート、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、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-2-エチルヘキシルカーボネート等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物等である。これらの重合開始剤は1種又は2種以上を使用できる。なお、ジクミルパーオキサイドは、難燃助剤としても作用し得る。
【0064】
水性媒体としては、水、水と水溶性溶媒(例えば、低級アルコール)との混合媒体が挙げられる。
【0065】
水性媒体には、必要に応じて分散剤を添加してもよい。分散剤としては、特に限定されず、公知のものをいずれも使用できる。具体的には、リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸ナトリウム、酸化マグネシウム等の難溶性無機物が挙げられる。水性媒体には、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような界面活性剤を添加してもよい。
【0066】
工程(A)において、スチレン系単量体使用量は、種粒子質量/スチレン単量体使用量が5/95~50/50となる量であり得る。なお、複合樹脂粒子中のポリスチレン系樹脂の含有量は、スチレン系単量体の使用量に対応した量であり得る。複合樹脂粒子における種粒子の含有質量/複合樹脂粒子におけるポリスチレン系樹脂の含有質量は、5/95~50/50が好適である。スチレン系単量体使用量又はポリスチレン系樹脂含有質量が前記範囲内であると、発泡粒子の使用期間が長い点、又は低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で有利である。前記範囲は、10/90~50/50がより好適であり、15/85~45/55がさらに好適であり、15/85~40/60が特に好適である。
【0067】
難燃剤又は、難燃剤及び難燃助剤を含有する複合樹脂粒子は、難燃剤又は、難燃剤及び難燃助剤を、スチレン系単量体と共に種粒子に含浸させる方法、重合後の粒子に含浸させる方法等により製造できる。
【0068】
(発泡性粒子)
発泡性粒子は、上記複合樹脂粒子と発泡剤を含む。
発泡剤としては、例えば、プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、n-ヘキサン、イソヘキサン等の有機系ガス、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン、空気等の無機系ガスを使用できる。これら発泡剤は、単独もしくは2種以上混合して用いることができる。有機系ガスとしては、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタンのいずれか又はこれらの組み合わせが好適である。発泡剤としては、n-ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、n-ヘキサン、イソヘキサン等が、発泡粒子の使用期間が長い点、又は低蒸気圧での発泡成形性に優れる点で有利である。
発泡性粒子における発泡剤の含有量は、複合樹脂粒子100質量部に対して、5.0~25質量部が好適である。
【0069】
発泡性粒子は、例えば、スチレン系単量体の重合中若しくは重合終了後の複合樹脂粒子に発泡剤を含浸することで得ることができる。含浸は、それ自体公知の方法により行うことができる。例えば、スチレン系単量体の重合中での含浸は、重合反応を密閉式の容器中で行い、容器中に発泡剤を圧入することにより行うことができる。スチレン系単量体の重合終了後の含浸は、例えば、複合樹脂粒子が投入された密閉式の容器中に、発泡剤を圧入することにより行うことができる。
【0070】
(発泡粒子)
発泡粒子(一般には、予備発泡粒子と称されることもある。)は、複合樹脂粒子を予備的に発泡させた粒子である。例えば、発泡剤を含浸した発泡性粒子を発泡させることにより発泡粒子が得られる。本発明の複合樹脂粒子から製造された発泡粒子は、発泡力を長期間保持できるため、その使用期間を長く設定できる。また、本発明の複合樹脂粒子から製造された発泡粒子は、低蒸気圧の媒体(例:水蒸気)で発泡粒子同士が融着するため、発泡成形に要するエネルギーを小さくでき、また、発泡成形に要する設備を簡略化でき、したがって発泡成形に要するコストを低減できる。
【0071】
発泡粒子の嵩密度は、例えば10kg/m3~200kg/m3であってよく、15kg/m3~200kg/m3が好適であり、20kg/m3~100kg/m3がより好適であり、20kg/m3~50kg/m3が更に好適である。嵩密度がこの範囲内にあると、発泡成形体が軽量になる点で有利である。
【0072】
発泡粒子の形状は球状又は略球状であることが好ましい。その平均粒子径は、1.0mm~9.0mmであることが好ましく、2.0mm~6.4mmであることがより好ましい。
【0073】
発泡粒子は、発泡性粒子を、公知の方法で所望の嵩密度に発泡させることで得ることができる。例えば、発泡粒子は、ゲージ圧で、好ましくは0.050MPa~0.20MPa、より好ましくは0.060MPa~0.12MPa、より一層好ましくは0.060MPa~0.11MPaの加熱蒸気を使用して発泡性粒子を発泡させることにより得ることができる。
【0074】
(発泡成形体)
発泡成形体は、発泡粒子の融着体から構成された型内発泡体であり、例えば、上記発泡粒子を成形型内で発泡成形させて得られる。発泡成形体は、上記複合樹脂粒子を原料として使用することにより、低蒸気圧で製造され、高い強度を有し、又は十分な耐熱性を備えたものとなる。
【0075】
発泡成形体の密度は、15kg/m3~200kg/m3が好適であり、20kg/m3~100kg/m3がより好適であり、20kg/m3~50kg/m3がさらに好適である。密度が前記範囲内にあると、軽量性と強度の双方に優れる。発泡成形体の密度は実施例に記載された方法で特定できる。
【0076】
発泡成形体の対金型寸法変化率は、0/1000~8/1000であり得る。対金型寸法変化率が前記範囲内であると、発泡成形体の収縮が抑制されていると評価し得る。対金型寸法変化率は実施例に記載された方法で特定できる。
【0077】
発泡成形体の融着率は、70%以上、80%以上であり得、90%以上が好ましい。融着率が前記範囲内であると、発泡成形体の強度の点で有利である。融着率は実施例に記載された方法で特定できる。
【0078】
各製造工程における工程温度、工程圧力及び工程時間のようなその他の製造条件は、使用する製造設備、原料等に従って適宜設定され得る。
【0079】
発泡成形体は、例えば、自動車用部材、緩衝材、梱包材、建築資材、靴の部材、スポーツ用品等に用いることができる。具体的には、自転車、車椅子等のタイヤ芯材;自動車、鉄道車両、飛行機等の輸送機器の内装材、シート芯材、衝撃吸収部材(例;バンパーの芯材)、振動吸収部材等;シューズのミッドソール部材、インソール部材又はアウトソール部材;ラケット、バット等のスポーツ用品の打具類の芯材;パッド、プロテクター等のスポーツ用品の防具類;パッド、プロテクター等の医療、介護、福祉又はヘルスケア用品;防舷材;フロート;玩具;床下地材;壁材;ベッド;クッション;電子部品、各種工業資材、食品等の搬送容器等に用いることができる。
好適には、自動車の内装材、衝撃吸収部材、振動吸収部材、又は部品梱包材である。
【実施例0080】
以下、実施例等によって本発明の一実施態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例等における各種物性等の特定方法を下記する。
【0081】
(複合樹脂粒子のポリスチレン(PS)換算の質量平均分子量Mw)
質量平均分子量は、次のようにして測定した。試料5mgにヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)0.5mLと、クロロホルム0.5mLとをこの順で添加し溶解させ(浸漬時間:6.0±1.0hr(完全溶解))、試料溶液を得た。試料が溶液中に完全に溶解したことを確認した後、この試料溶液にクロロホルムを添加して体積が10mLとなるように希釈して振とう混合した。試料溶液を(株)島津ジーエルシー製非水系0.45μmシリンジフィルターにて濾過してろ液を得た。次の測定条件にてクロマトグラフを用いてろ液を測定した。質量平均分子量(Mw)は、予め作成しておいた標準ポリスチレン検量線から求めた。
使用装置=東ソー(株)製 「HLC-8320GPC EcoSEC」 ゲル浸透クロマトグラフ(RI検出器・UV検出器内蔵)
(GPC測定条件)
カラム
サンプル側
ガードカラム=東ソー(株)製 TSK guardcolumn HXL-H(6.0mm×4.0cm)×1本
測定カラム=東ソー(株)製 TSKgel GMHXL(7.8mmI.D.×30cm)×2本直列
リファレンス側
抵抗管(内径0.1mm×2m)×2本直列
カラム温度=40℃
移動相=クロロホルム
移動相流量
サンプル側ポンプ=1.0mL/min
リファレンス側ポンプ=0.5mL/min
検出器:UV検出器
波長:254nm
注入量:15μL
測定時間:10分-32min
ランタイム:20min
サンプリングピッチ:500msec
検量線用標準ポリスチレン試料は、昭和電工(株)製の製品名「STANDARD SM-105」および「STANDARD SH-75」で質量平均分子量が5,620,000、3,120,000、1,250,000、442,000、151,000、53,500、17,000、7,660、2,900、1,320のものを用いた。
上記検量線用標準ポリスチレンをA(5,620,000、1,250,000、151,000、17,000、2,900)およびB(3,120,000、442,000、53,500、7,660、1,320)にグループ分けした後、Aを(2mg、3mg、4mg、4mg、4mg)秤量後クロロホルム30mLに溶解し、Bも(3mg、4mg、4mg、4mg、4mg)秤量後クロロホルム30mLに溶解した。標準ポリスチレン検量線は、作製した各AおよびB溶解液を50μL注入して測定後に得られた保持時間から較正曲線(三次式)を作成することにより得た。その検量線を用いて質量平均分子量を算出した。
【0082】
(ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル共重合体の融点)
融点は、JIS K7122:1987「プラスチックの転移熱測定方法」記載の方法により測定した。即ち、示差走査熱量計装置RDC220型(セイコー電子工業社製)を用い、測定容器に試料を7mg充填して、窒素ガス流量30mL/分のもと、室温から220℃の間で10℃/Lの昇温及び降温スピードにより昇温、降温及び昇温し、2回目の昇温時のDSC曲線の融解ピーク温度を融点とした。また、融解ピークが2つ以上ある場合は、低い側のピーク温度を融点とした。
【0083】
(ポリプロピレン系樹脂及びエチレン-酢酸ビニル重合体のMFR)
MFRは、JIS K6922-1:1998に準拠して、190℃、2.16kgの荷重下で測定した。
【0084】
(エチレン-酢酸ビニル共重合体の数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw))
分子量は、具体的には、次のようにして測定した。6mgの試料を収容した容器にO-ジクロロベンゼン6mLを加えて密栓し、溶液を調製した。溶液は、東ソー(株)製DF-8200を使って、160℃で1時間加熱して試料を溶解させて調製した。この溶液を測定試料とし、次の測定条件でゲルパーミッションクロマトグラフ法を用いて測定した。標準ポリスチレンを予め測定し、作成しておいた標準ポリスチレンの検量線から試料の平均分子量(Mn、Mw)を求めた。
使用機器:東ソー(株)製 「HLC-8321GPC/HT」 ゲル浸透クロマトグラフ
ガードカラム:東ソー(株)製 TSKgel guardcolumn HHR(30)HT2 (7.5mmI.D.×7.5cm)×1本
カラム:東ソー(株)製 TSKgel GMHHR-H(20)HT2 (7.8mmI.D.×30cm)×3本
移動相:O-ジクロロベンゼン
サンプル流量:1.0mL/min
リファレンス流量:0.5mL/min
検出器:RI
試料濃度:0.1wt%
注入量:300μL
測定時間:34min
(装置各部設定温度)
溶媒ストッカ:40℃
カラムオーブン(カラム温度):160℃
サンプルテーブル:160℃
注入バルブ:160℃
検出器:160℃
検量線用標準ポリスチレン試料は東ソー(株)製の商品名「High polymer kit」、「oligomer kit」で質量平均分子量が8,420,000、5,480,000、2,110,000、1,090,000、706,000、427,000、190,000、96,400、37,900、17,400、5,060、2,550、1,013、589のものを用いた。
上記検量線用標準ポリスチレンをA(8,420,000、1,090,000、190,000、17,400、1,013)、B(5,480,000、706,000、96,400、5,060、589)およびC(2,110,000、427,000、37,900、2,550)にグループ分けした後、Aを各々10mg秤量後、O-ジクロロベンゼン30mLに溶解した。B及びCも各々10mg秤量後、O-ジクロロベンゼン30mLに溶解した。標準ポリスチレン検量線は、各A、BおよびC溶解液を300μL注入して測定後に得られた保持時間から較正曲線(三次式)を作成することにより得た。その検量線を用いて平均分子量を算出した。
【0085】
(複合樹脂粒子の表面吸光度比)
複合樹脂粒子の表面吸光度比(D698/D1380)を下記の要領で測定した。
10個の複合樹脂粒子を無作為に選択した。各粒子表面をATR法赤外分光分析にて赤外吸収スペクトルを得た。この分析では、試料測定面から1μmまでの深さの範囲の赤外吸収スペクトルが得られた。
各赤外吸収スペクトルから吸光度比(D698/D1380)をそれぞれ算出した。吸光度比は、最小の吸光度比と最大の吸光度比を除外し、残余8個の吸光度比の相加平均を表面吸光度比とした。
【0086】
前記した吸光度の特定方法は、より詳細には次のとおりである。
測定試料表面の赤外分光分析を下記条件にて実施し、赤外吸収スペクトルを得た。得られた赤外吸収スペクトルから、D698とD1380のピーク高さを求め、標準試料を用いて作成した検量線からポリスチレン系樹脂比率を算出した。
【0087】
赤外分光分析条件
・測定装置:Thermo SCIENTIFIC社製の「Nicolet iS5」フーリエ変換赤外分光光度計及びThermo SCIENTIFIC社製の一回反射型水平状ATR Smart-iTR。
・ATRクリスタル:Ge(角度=45°)。
・測定法:一回反射型ATR法。
・測定波数領域:4000cm-1~675cm-1。
・測定深度の波数依存性:補正せず。
・検出器:重水素化硫酸トリグリシン(DTGS)検出器およびKBrビームスプリッター。
・分解能:4cm-1。
・積算回数:16回(バックグランド測定時も同様)。
【0088】
赤外吸収スペクトルから得られる吸光度D698は、スチレン系樹脂に含まれるベンゼン環の面外変角振動に由来する波数698cm-1±5cm-1の領域の吸収スペクトルに対応する吸光度である。吸光度D698は、1130cm-1と880cm-1を結ぶ直線をベースラインとした場合の710cm-1と685cm-1間の最大吸光度を意味する。この吸光度の測定では、698cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施しない。
また、赤外吸収スペクトルから得られる吸光度D1380は、ポリプロピレン系樹脂に含まれるCH3メチル対称変角振動に由来する波数1380cm-1±5cm-1の領域の吸収スペクトルに対応する吸光度である。吸光度D1380は、1410cm-1と1275cm-1を結ぶ直線をベースラインとした場合の1400cm-1と1350cm-1間の最大吸光度を意味する。この吸光度の測定では、1380cm-1で他の吸収スペクトルが重なっている場合でもピーク分離は実施しない。
【0089】
標準試料の作成
標準試料(ポリスチレン系樹脂/ポリプロピレンとエチレン酢酸ビニル共重合体の混合物)は、組成割合が下記比率になるように作製した。なおポリプロピレンとエチレン酢酸ビニル共重合体の混合物における混合比はポリプロピレン/エチレン酢酸ビニル共重合体比を8/2とした。
組成割合(ポリスチレン/ポリプロピレンとエチレン酢酸ビニル共重合体の混合物;質量比):2/8、4/6、5/5、6/4、7/3、8/2、9/1
これを小型射出成形機にて下記条件に加熱混練して、直径が25mmでかつ高さが2mmの円柱状に成形することによって標準試料を得た。
なお、小型射出成形機としては、例えば、CSI社から商品名「CS-183」で販売されているものを用い、例えば、下記の条件で成形できる。
射出成形条件:加熱温度200~250℃、混練時間10分
【0090】
検量線の作成
前記標準試料の表面を赤外分光分析にて実施し、赤外吸収スペクトルを得た。
各測定において得られた赤外吸収スペクトルから、前記比率の標準試料の吸光度比を前記測定装置、測定条件で測定し、ポリスチレン系樹脂比率(質量%)と吸光度比(D698/D1380)の関係をグラフ化することで、検量線とした。
【0091】
(発泡粒子の嵩密度)
発泡粒子をメスシリンダに500cm3の目盛りまで充填した。但し、メスシリンダを水平方向から目視し、発泡粒子が一粒でも500cm3の目盛りに達していれば、充填を終了した。次に、メスシリンダ内に充填した複合樹脂発泡粒子の質量を小数点以下2位の有効数字で秤量し、その質量をW(g)とした。次式により発泡粒子の嵩密度を算出する。
嵩密度(kg/m3)=(W/500)×1000
【0092】
(発泡粒子の使用期間(ライフ))
嵩密度25kg/m3に予備発泡した発泡粒子を、400mm×300mm×30mmの大きさの成形用金型に入れ、0.11MPaの水蒸気を30秒間導入して加熱し、融着率60%以上の密度25kg/m3の発泡成形体を作製した。なお、発泡成形体の作製は発泡粒子を予備発泡した日を0日とし、7日目(1週間)、14日目(2週間)、21日目(3週間)、28日目(4週間)、35日目(5週間)、42日目(6週間)、49日目(7週間)、56日目(8週間)にそれぞれ成形を行い、得られた発泡成形体の対金型寸法変化率及び表面ノビ(平滑性)の測定(測定方法は後述する)を行った。対金型寸法変化率が0/1000~8/1000であり、かつ、表面ノビ(平滑性)4以上の場合を基準とし、7日目~56日目までの間で、最後に基準を満足した発泡成形体が得られた週を使用期間として記録した。例えば、35日目の成形で基準を満たす成形体が得られ、42日目の成形で基準を満たさない成形体が得られた場合は、使用期間を5週間(35日間)とした。なお、発泡粒子の保管は25℃±2℃の環境で行った。発泡粒子の使用期間が、長いほど、一度に大量の発泡粒子を製造することが可能となるため、工業的に有利である。
【0093】
(発泡成形体の融着率)
縦400mm×横300mmの上面を有し、厚み30mmの直方体形状の発泡成形体の上面に、カッターで横方向に沿って長さ300mm、深さ約5mmの切り込み線を入れ、この切り込み線に沿って発泡成形体を2分割して破断面を観察した。破断面において50個以上の発泡粒子を含む任意の範囲を設定し、この範囲内において発泡粒子の表面ではなく内部で破断している発泡粒子(強く熱融着した発泡粒子)の数(a)と、発泡粒子同士の界面で破断している発泡粒子(弱く熱融着した発泡粒子)の数(b)を数え、下記式により融着率(%)を算出した。
融着率(%)=(a/(a+b))×100
【0094】
(発泡成形体の対金型寸法変化率)
嵩密度25kg/m3に予備発泡した発泡粒子を、400mm×300mm×30mmの大きさの成形用金型に入れ、0.11MPaの水蒸気を30秒間導入して加熱し、融着率60%以上の密度25kg/m3の発泡成形体を作製した。成形用金型400mm長さ面部分に対応する発泡成形体の寸法を測定し、次式により対金型寸法変化率を求めた。
対金型寸法変化率=(金型寸法-成形体寸法)÷金型寸法
【0095】
(発泡成形体表面のノビ(平滑性))
嵩倍数が40倍の発泡成形体から、50mm×50mmサイズで表皮を有する試験片を任意に切り出した。試験片の表皮面の粒子間の個数を目視で計測した。ここで、粒子間とは、表皮面において発泡粒子が3個以上で接している接点のことをいう。次に粒子間のピンホール(くぼみ)の個数を計測する。ここで、粒子間のピンホールとは、表皮面において隣り合う発泡粒子間に生じたくぼみのことをいう。
上記の計測結果から下記式により発泡成形体表面のノビ(平滑性)を算出した。
発泡成形体表面のノビ=(1-(粒子間ピンホール個数/全粒子間個数))×5
判定基準は、発泡成形体表面のノビが4以上を合格、4未満を不合格とした。
【0096】
(発泡成形体の成形性:最低蒸気圧)
発泡粒子を発泡成形機の400mm×300mm×30mmの金型内に充填し、金型内に導入した水蒸気により加熱して発泡粒子を発泡させながら、発泡粒子同士を熱融着させた。水蒸気による加熱(50秒間)の際、水蒸気の蒸気圧力を0.08MPaとした場合から0.25MPaとした場合まで0.01MPa刻みで変化させた場合のそれぞれについて、得られた発泡成形体の融着率を求めた。融着率が90%以上となった最も低い蒸気圧力値(最低蒸気圧力値)で成形性を評価した。なお、低い蒸気圧力で融着良好な発泡成形体が得られると、成形設備を簡便とでき、また、製造エネルギーを低減できるため、低製造コストに寄与し、生産性が向上すると評価できる。
【0097】
(発泡成形体の密度)
発泡成形体(成形後、50℃で4時間以上乾燥させたもの)から切り出した試験片(75mm×300mm×35mm)の質量(a)と体積(b)をそれぞれ有効数字3桁以上になるように測定し、式(a)/(b)により発泡成形体の密度(g/cm3)を求めた。
【0098】
(ポリプロピレン系樹脂)
実施例等において使用したポリプロピレン系樹脂(PP)は、プライムポリマー社製のF744NPである。このPPは、ランダムコポリマーであり、融点が140℃、MFRが7g/10分、エチレン含有量が7質量%である。
【0099】
(エチレン-酢酸ビニル共重合体)
実施例等において使用したエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)は、旭化成社製のEF0505である。このEVAは、融点が108℃、MFRが0.5g/10分、酢酸ビニル含有量が4.7質量%、分子量比(Mw/Mn)は5.3である。
【0100】
(重合禁止剤)
実施例等において使用した重合禁止剤は、亜硝酸ナトリウム(重合禁止剤a)及び2,2-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)(重合禁止剤b)である。
【0101】
(重合開始剤)
実施例等において使用した重合開始剤は、ジクミルパーオキサイドである。
【0102】
(連鎖移動剤)
実施例等において使用した連鎖移動剤は、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテンである。
【0103】
実施例等において使用した他の材料を下記する。 TAIC-6B:トリス(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート(日本化成社製)
ビスクミル:2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン(化薬ヌーリオン社製、品番パーカドックス30)
【0104】
実施例1
[種粒子の作製]
ポリプロピレン系樹脂(A)としてのF744NPとエチレン-酢酸ビニル共重合体(B)としてのEF0505とを60:40の質量比でタンブラーミキサーに投入して10分間混合した(基材樹脂)。
得られた樹脂混合物を押出機に供給して温度230~250℃で溶融混練し、水中カット方式により造粒して楕円球状(卵状)に切断し、エチレン-酢酸ビニル共重合体で改質されたポリプロピレン系樹脂粒子(種粒子、平均質量0.6mg)を得た。
【0105】
[複合樹脂粒子の作製]
(第1工程)
内容積5リットルの攪拌機付オートクレーブに、ピロリン酸マグネシウム40g(分散剤)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g(界面活性剤)、亜硝酸ナトリウム0.15g(重合禁止剤a)、純水2kgを投入し分散用媒体を得た。分散用媒体に30℃で種粒子600gを分散させて10分間保持し、次いで60℃に昇温して懸濁液を得た。さらに、この懸濁液を60℃に保持しつつ、スチレン単量体300gに2,2-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)0.03g(重合禁止剤b)、ジクミルパーオキサイド0.6g(重合開始剤)を溶解させた液を30分かけて滴下した後、143℃に40分かけて昇温し、この温度で2時間保持してスチレン単量体を重合(第1重合)させた。スチレン系単量体を添加する速度は、種粒子100質量部に対し、0.17質量部/秒であった。
【0106】
(第2工程)
次に、125℃に降温した反応液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3gを純水20gに分散させた分散液を10分かけて滴下した。次いで、スチレン単量体1090gに、アクリル酸ブチル10g及びジクミルパーオキサイド(重合開始剤)5gを溶解させた液を、種粒子100質量部に対しスチレン単量体添加速度が0.05質量部/秒となる速度で滴下した。滴下後、100gの水に分散させたエチレンビスステアリン酸アマイド2gを30分かけ滴下した後、125℃で30分保持することで、複合樹脂粒子中にスチレン単量体を含浸させた。含浸後、140℃に昇温し、この温度で3時間保持してスチレン単量体を重合(第2重合)させた。
【0107】
この反応液中に、難燃剤としてのTAIC-6Bの60gと、難燃助剤としてビスクミルの20gとを投入した。投入後、反応系の温度を140℃に昇温し、3時間攪拌を続けることで難燃剤を含有した複合樹脂粒子(種粒子質量とポリスチレン質量の比30:70)を作製した。次いで、30℃以下まで冷却し、オートクレーブから複合樹脂粒子を取り出した。得られた複合樹脂粒子を各種試験に供した。結果を表1に示す。
【0108】
[発泡性粒子の作製]
内容積5リットルの攪拌機付オートクレーブに、複合樹脂粒子2kg(100質量部)、水2kg、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.0g(界面活性剤)を投入した。さらに、発泡剤としてブタン(ノルマルブタン:イソブタン=7:3(容積比))
360g(620mL、複合樹脂粒子100質量部あたり18質量部)を投入した後、70℃に昇温し、4時間攪拌を続けることで発泡性粒子を得ることができた。その後、30℃以下まで冷却し、冷却完了後にオートクレーブを除圧し、直ちに蒸留水で界面活性剤を洗浄し、脱水及び乾燥することで発泡性粒子を得た。
【0109】
[発泡粒子の作製]
得られた発泡性樹脂粒子を内容積50Lの撹拌機付円筒型予備発泡機に投入し、撹拌しながら0.02MPaの水蒸気で加熱して、嵩密度25kg/m3の発泡粒子(一般的には予備発泡粒子と称される場合もある。)を作製した。得られた発泡粒子を各種試験に供した。結果を表1に示す。
【0110】
[発泡成形体の作製]
得られた発泡粒子を1日間23℃に放置した後、発泡ビーズ自動成形機(DABOジャパン社製、DPM-7454)の成形用金型(成形空間寸法は長さ400mm×幅300mm×厚み30mm)に充填した。金型内に0.11MPaの水蒸気を30秒間導入して発泡粒子を加熱及び発泡させた後、発泡成形体の最高面圧が0.01MPaに低下するまで冷却することで、密度25kg/m3の発泡成形体を得た。
得られた発泡成形体の外観及び融着は良好であった。また、得られた発泡成形体を各種試験に供した。結果を表1に示す。
【0111】
実施例2~5並びに比較例1~4
表1~4に示した材料、量、重合条件等を使用した以外は実施例1と同様にして実施例2~5並びに比較例1~4の発泡成形体を製造した。
なお、第2工程において連鎖移動剤(2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン)を使用する場合は、第2工程での重合の際にスチレン単量体に連鎖移動剤を溶解して添加した。例えば、実施例2では、スチレン単量体合計使用量1390g(第1工程300g、第2工程1090g)に対し、0.07質量%に相当する1.04gの連鎖移動剤を第2工程で使用されるスチレン単量体(1090g)に溶解した。
得られた複合樹脂粒子、発泡粒子、発泡成形体を各種試験に供した。結果を表1~4に示す。表中の用語の意味は次のとおりである。
A+B:PS質量比;ポリプロピレン系樹脂(A)及びエチレン-酢酸ビニル共重合体(B)の合計質量とポリスチレン質量の比
カーボン成分量(%);ポリプロピレン系樹脂(A)及びエチレン-酢酸ビニル共重合体(B)の合計質量に対する、カーボンマスターバッチに含まれるカーボン成分の割合(質量%)
連鎖移動剤添加量(%);第1工程及び第2工程で使用されたスチレン単量体の合計質量に対する第2工程で使用された連鎖移動剤の添加割合(質量%)
アクリル酸ブチル添加量(%);複合樹脂粒子の質量に対するアクリル酸ブチルの添加割合(質量%)
難燃剤添加量;ポリプロピレン系樹脂(A)及びエチレン-酢酸ビニル共重合体(B)の合計質量に対する難燃剤の添加割合(質量%)
難燃助剤添加量;ポリプロピレン系樹脂(A)及びエチレン-酢酸ビニル共重合体(B)の合計質量に対する難燃助剤の添加割合(質量%)
【0112】
実施例6
複合樹脂粒子の作製手順を下記に変更したことを除いて実施例1と同様にして、種粒子、発泡性粒子、発泡粒子、発泡成形体を作製した。得られた複合樹脂粒子、発泡粒子、発泡成形体を各種試験に供した。結果を表2に示す。
【0113】
[複合樹脂粒子の作製]
(第1工程)
内容積5リットルの攪拌機付オートクレーブに、ピロリン酸マグネシウム40g(分散剤)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6g(界面活性剤)、亜硝酸ナトリウム0.15g(重合禁止剤a)、純水2kgを投入し分散用媒体を得た。分散用媒体に30℃で種粒子800gを分散させて10分間保持し、次いで60℃に昇温して懸濁液を得た。さらに、この懸濁液を60℃に保持しつつ、スチレン単量体400gに2,2-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)0.04g(重合禁止剤b)、ジクミルパーオキサイド0.7g(重合開始剤)を溶解させた液を30分かけて滴下した後、143℃に40分かけて昇温し、この温度でスチレン単量体を2時間重合(第1重合)させた。スチレン系単量体を添加する速度は、種粒子100質量部に対し、0.22質量部/秒であった。
【0114】
(第2工程)
次に、125℃に降温した反応液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3gを純水20gに分散させた分散液を10分かけて滴下した。次いで、スチレン単量体790gに、アクリル酸ブチル10g及びジクミルパーオキサイド(重合開始剤)4gを溶解させた液を、種粒子100質量部に対しスチレン単量体添加速度が0.05質量部/秒となる速度で滴下した。滴下後、100gの水に分散させたエチレンビスステアリン酸アマイド2gを30分かけ滴下した後、125℃で30分保持することで、複合樹脂粒子中にスチレン単量体を含浸させた。含浸後、140℃に昇温し、この温度で3時間保持して重合(第2重合)させた。
【0115】
この反応液中に、難燃剤としてのTAIC-6Bの60gと、難燃助剤としてビスクミルの20gとを投入した。投入後、反応系の温度を140℃に昇温し、3時間攪拌を続けることで難燃剤を含有した複合樹脂粒子(種粒子質量とポリスチレン質量の比30:70)を作製した。次いで、30℃以下まで冷却し、オートクレーブから複合樹脂粒子を取り出した。
【0116】
比較例5
種粒子の作製手順を下記に変更したことを除いて実施例1と同様にして、種粒子、発泡性粒子、発泡粒子、発泡成形体を作製した。得られた複合樹脂粒子、発泡粒子、発泡成形体を各種試験に供した。結果を表4に示す。
【0117】
[種粒子の作製]
ポリプロピレン系樹脂(A)としてのF744NPとエチレン系共重合体(B)としてのEF0505と、カーボン成分(C)としてのカーボンブラックを含有するカーボンマスターバッチとを71:17.8:11.2の質量比でタンブラーミキサーに投入して10分間混合し樹脂混合物(基材樹脂)を得た。カーボンマスターバッチとしては下記の製品を使用した。
カーボンマスターバッチ;大日精化工業社製のPPRM-10H381、カーボンブラックを45質量%含有、直鎖状低密度ポリエチレンを55質量%含有)
得られた樹脂混合物を押出機に供給して温度230~250℃で溶融混練し、水中カット方式により造粒して楕円球状(卵状)に切断し、低密度ポリエチレンで改質されたポリプロピレン系樹脂粒子(種粒子、平均質量0.6mg)を得た。
【0118】
【0119】
【0120】
【0121】
【0122】
比較例1~5の発泡粒子の使用期間が1又は2週間であったのに対し、実施例1~6の発泡粒子の使用期間は3、4又は5週間であった。実施例1~5の発泡粒子を使用すると発泡成形における最低蒸気圧力値が0.08又は0.09MPaであり、PPが使用された発泡粒子としては低蒸気圧で(換言すると低エネルギーで)発泡成形が可能であった。