IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社ジェイエスピーの特許一覧

特開2025-40685ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体
<>
  • 特開-ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体 図1
  • 特開-ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体 図2
  • 特開-ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体 図3
  • 特開-ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体 図4
< >
(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】P2025040685
(43)【公開日】2025-03-25
(54)【発明の名称】ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体
(51)【国際特許分類】
   C08J 9/18 20060101AFI20250317BHJP
   B29C 44/00 20060101ALI20250317BHJP
   B29C 44/44 20060101ALI20250317BHJP
【FI】
C08J9/18 CES
B29C44/00 G
B29C44/44
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023147626
(22)【出願日】2023-09-12
(71)【出願人】
【識別番号】000131810
【氏名又は名称】株式会社ジェイエスピー
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】北原 泰三
【テーマコード(参考)】
4F074
4F214
【Fターム(参考)】
4F074AA25
4F074AA25A
4F074AA25L
4F074AA98
4F074AB02
4F074AB03
4F074AB05
4F074BA32
4F074BC12
4F074CA35
4F074CA39
4F074CA49
4F074DA02
4F074DA03
4F074DA08
4F074DA12
4F074DA24
4F074DA33
4F214AA11
4F214AB02
4F214AC01
4F214AG20
4F214UA21
4F214UB01
4F214UC02
4F214UC09
4F214UF01
(57)【要約】
【課題】良好な型内成形性を有すると共に、圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が低い発泡粒子成形体を成形可能なポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びこの発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を提供する。
【解決手段】ポリプロピレン系樹脂発泡粒子1はポリプロピレン系樹脂組成物から構成されている発泡層を有している。発泡層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体Gを含む。ゴム状体がポリプロピレン系樹脂中に分散している。発泡粒子1のn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分の量が発泡粒子1gあたり0.02g以上0.10g以下である。発泡粒子1の融点Tmが140℃以上162℃以下である。発泡粒子1の融点Tmと、発泡粒子1の結晶化温度Tcとの差Tm-Tcが38℃以下である。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリプロピレン系樹脂組成物から構成されている発泡層を有するポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
前記発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物がポリプロピレン系樹脂とエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体とを含み、
前記ゴム状体がポリプロピレン系樹脂中に分散しており、
前記発泡粒子のn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分の量が、前記発泡粒子1gあたり0.02g以上0.10g以下であり、
前記発泡粒子の融点Tmが140℃以上162℃以下であり、
前記発泡粒子の融点Tmと、前記発泡粒子の結晶化温度Tcとの差Tm-Tcが38℃以下である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
【請求項2】
前記ゴム状体の平均径が0.1μm以上2μm以下である、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
【請求項3】
前記発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物が、リサイクルポリプロピレンに由来するポリプロピレン系樹脂及びエチレンプロピレン系ラバーを含む、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
【請求項4】
前記発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物の曲げ弾性率が、800MPa以上1300MPa以下である、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
【請求項5】
請求項1~4のいずれか1項に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、軽量で、圧縮物性等に優れるため、バンパーコア、ティビアパッド、フロアスペーサ、座席芯材等の衝撃吸収材をはじめとして、車両用部材等の種々の用途に用いられている(例えば、特許文献1)。ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、例えば、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を成形型内に充填し、スチームで加熱する型内成形法と呼ばれる方法により製造される。型内成形法においては、成形型内にスチームを供給して発泡粒子を加熱すると、発泡粒子が軟化すると共に、発泡粒子が二次発泡する。これにより、成形型内の発泡粒子が相互に融着し、成形型のキャビティの形状に対応した所望の形状を有する成形体を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013-155386号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を、車両用部材などの用途に用いる場合には、発泡粒子成形体が良好な衝撃吸収性能を有することが望ましい。一方、従来の発泡粒子成形体は、衝撃吸収性能に関して改良の余地があり、圧縮ひずみが加わった際に、ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が低い発泡粒子成形体が求められていた。
【0005】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、良好な型内成形性を有すると共に、圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が低い発泡粒子成形体を成形可能なポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びこの発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、以下の〔1〕~〔4〕に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子にある。
【0007】
〔1〕ポリプロピレン系樹脂組成物から構成されている発泡層を有するポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
前記発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物がポリプロピレン系樹脂とエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体とを含み、
前記ゴム状体が前記ポリプロピレン系樹脂中に分散しており、
前記発泡粒子のn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分の量が、発泡粒子1gあたり0.02g以上0.10g以下であり、
前記発泡粒子の融点Tmが140℃以上162℃以下であり、
前記発泡粒子の融点Tmと、前記発泡粒子の結晶化温度Tcとの差Tm-Tcが38℃以下である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
【0008】
〔2〕前記ゴム状体の平均径が0.1μm以上2μm以下である、〔1〕に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
〔3〕前記発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物が、リサイクルポリプロピレンに由来するポリプロピレン系樹脂及びエチレンプロピレン系ラバーを含む、〔1〕または〔2〕に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
〔4〕前記発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物の曲げ弾性率が、800MPa以上1300MPa以下である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
【0009】
本発明の他の態様は、以下の〔5〕に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体にある。
【0010】
〔5〕〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
【発明の効果】
【0011】
前記の態様によれば、良好な型内成形性を有すると共に、圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が低い発泡粒子成形体を成形可能なポリプロピレン系樹脂発泡粒子(以下、「発泡粒子」という。)及びこの発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体(以下、「成形体」という。)を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は、高温ピークの融解熱量の算出方法を示す説明図である。
図2図2は、実施例におけるリサイクルポリプロピレンA1のモルフォロジーを示す電子顕微鏡写真である。
図3図3は、実施例4の発泡粒子のモルフォロジーを示す電子顕微鏡写真である。
図4図4は、実施例4の樹脂粒子のモルフォロジーを示す電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子)
前記発泡粒子の発泡層を構成しているポリプロピレン系樹脂組成物は、少なくともポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含んでいる。なお、前記ポリプロピレン系樹脂組成物の詳細については、後述する。
【0014】
〔n-デカン抽出液中のアセトン不溶分〕
前記発泡粒子のn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分(以下、前記アセトン不溶分を「発泡粒子中のDsol-Ainsol」という。)の量は、発泡粒子1gあたり0.02g以上0.10g以下である。発泡粒子中のDsol-Ainsolは、主にエチレンプロピレン系ラバーから構成されている。発泡粒子中のDsol-Ainsolの量を前記特定の範囲内とすることにより、発泡粒子の型内成形性を向上させることができる。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、衝撃吸収性能に優れた成形体を得ることができる。この理由としては、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量が前記特定の範囲内である発泡粒子は、高い圧縮ひずみを付与した際の成形体の応力の過度の上昇が抑制されるためか、圧縮ひずみの増加に伴う応力の変化を小さくすることができることが考えられる。なお、n-デカン抽出液は、後述するように、前記発泡粒子を145℃のn-デカン中で加熱した後、23℃まで冷却することにより調製される。
【0015】
発泡粒子中のDsol-Ainsolの量が少なすぎる場合には、成形体に高い圧縮ひずみを付与した際の応力が高くなりやすく、衝撃吸収性能の低下を招くおそれがある。成形体の衝撃吸収性能をより高める観点からは、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量は、発泡粒子1gあたり、0.03g以上であることが好ましく、0.04g以上であることがより好ましい。
【0016】
発泡粒子中のDsol-Ainsolの量が多すぎる場合には、発泡粒子の型内成形性の低下を招くおそれがある。発泡粒子の型内成形性の低下をより確実に回避する観点からは、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量は、発泡粒子1gあたり0.09g以下であることが好ましく、0.08g以下であることがより好ましく、0.07g以下であることがさらに好ましい。なお、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量を前記特定の範囲内に調整する方法としては、例えば、発泡粒子の製造過程において、樹脂原料中に含まれるエチレンプロピレン系ラバーの量やエチレンプロピレン系ラバーを含む樹脂原料の配合比率を調整する方法などが挙げられる。
【0017】
発泡粒子中のDsol-Ainsolの量の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述したDsol-Ainsolの量の上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量の好ましい範囲は、発泡粒子1gあたり、0.03g以上0.09g以下であってもよく、0.04g以上0.08g以下であってもよく、0.04g以上0.07g以下であってもよい。
【0018】
発泡粒子中のDsol-Ainsolの量の測定方法は以下の通りである。まず、発泡粒子を145℃のn-デカン中で加熱した後、23℃まで冷却することによりn-デカン抽出液を調製する。より具体的には、n-デカン中に発泡粒子を加えて145℃の温度まで加熱することにより、発泡粒子中のn-デカン可溶分をn-デカン中に溶解させる。このn-デカン溶液を23℃まで冷却した後、n-デカン溶液中に析出した23℃のn-デカンに不溶な成分を除去することにより、n-デカン可溶分を含むn-デカン抽出液が得られる。このn-デカン抽出液をアセトン中に加えることにより、n-デカン抽出液中のアセトン不溶分(つまり、発泡粒子中のDsol-Ainsol)を析出させる。以上により得られる析出物の質量と、測定に用いた発泡粒子の質量とに基づいて、発泡粒子1gあたりに含まれるDsol-Ainsolの量を算出することができる。発泡粒子中のDsol-Ainsolの量のより詳細な測定方法については、実施例において詳説する。
【0019】
〔融点〕
前記発泡粒子の融点Tmは140℃以上162℃以下である。発泡粒子の融点Tmを前記特定の範囲内とすることにより、発泡粒子の型内成形性を向上させることができる。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、圧縮ひずみを加えた際の圧縮応力の上昇率が低く、衝撃吸収性能に優れた成形体を容易に得ることができる。
【0020】
発泡粒子の融点Tmが低すぎる場合には、成形体の圧縮物性の低下を招くおそれがある。また、この場合には、成形体に加わる圧縮ひずみが増加した際の応力の変化が大きくなるおそれがある。成形体の圧縮物性をより容易に向上させる観点からは、発泡粒子の融点Tmは143℃以上であることが好ましく、145℃以上であることがより好ましく、146℃以上であることがさらに好ましい。
【0021】
発泡粒子の融点Tmが高すぎる場合には、型内成形性の低下を招くおそれがある。型内成形性が良好な発泡粒子をより容易に得る観点からは、発泡粒子の融点Tmは、160℃以下であることが好ましく、158℃以下であることがより好ましい。
【0022】
発泡粒子の融点Tmの好ましい範囲を構成するに当たっては、前述した発泡粒子の融点Tmの上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、発泡粒子の融点Tmの好ましい範囲は、143℃以上160℃以下であってもよく、145℃以上158℃以下であってもよく、146℃以上158℃以下であってもよい。
【0023】
発泡粒子の融点Tmは、JIS K7121-1987に基づき求められる。具体的には、まず、発泡粒子からなる試験片を準備し、JIS K7121-1987における「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいて試験片の状態調節を行う。状態調節における加熱速度及び冷却速度はいずれも10℃/分とする。状態調節された試験片を10℃/分の加熱速度で30℃から230℃まで昇温することによりDSC曲線を取得し、DSC曲線に現れた融解ピークの頂点温度を発泡粒子の融点Tmとする。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとする。また、DSC曲線に複数の融解ピークが現れる場合は、ベースラインを基準とした融解ピークの高さが最も高い融解ピークの頂点温度を発泡粒子の融点Tmとする。
【0024】
〔融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm-Tc〕
前記発泡粒子の融点Tmと、前記発泡粒子の結晶化温度Tcとの差Tm-Tcは38℃以下である。従来、エチレンプロピレン系ラバーを含む発泡粒子を型内成形した場合には、型内成形が完了した直後の成形体が局所的に収縮しやすく、所望の形状を備えた成形体を安定して得ることが難しい傾向があった。これに対し、前記発泡粒子は、融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm-Tcを前記特定の範囲内とすることにより、エチレンプロピレン系ラバーを含んでいても、型内成形後の成形体の局所的な収縮を抑制し、所望の形状を備えた成形体を容易に得ることができる。
【0025】
前記差Tm-Tcが高すぎる場合には、型内成形後の成形体が局所的に収縮しやすく、良好な成形体を得ることが難しくなるおそれがある。なお、前記発泡粒子における前記差Tm-Tcの下限は、通常30℃である。前記差Tm-Tcの下限は32℃であることが好ましい。
【0026】
発泡粒子の結晶化温度Tcは、JIS K7121-1987に基づき、熱流束示差走査熱量計を用いて測定される。より具体的には、まず、発泡粒子を10℃/分の加熱速度で23℃から230℃まで昇温させる。次いで、230℃の温度を10分間保った後、10℃/分の冷却速度で230℃から30℃まで冷却させることによりDSC曲線を得る。このDSC曲線における結晶化ピークの頂点温度を発泡粒子の結晶化温度Tcとする。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとする。また、DSC曲線に複数の結晶化ピークが表れる場合は、ピーク高さの最も高い結晶化ピークの頂点温度を発泡粒子の結晶化温度Tcとする。
【0027】
〔ポリプロピレン系樹脂組成物〕
前記発泡粒子の発泡層は、ポリプロピレン系樹脂と前記ゴム状体とを含むポリプロピレン系樹脂組成物(以下、「樹脂組成物」ともいう。)から構成されている。本明細書において、ポリプロピレン系樹脂組成物とは、ポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物をいう。より具体的には、樹脂組成物中のポリプロピレン系樹脂の質量比率は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。
【0028】
本明細書において、ポリプロピレン系樹脂とは、プロピレン単量体の単独重合体(つまり、プロピレン単独重合体)、プロピレンに由来する構成単位を70質量%以上含むプロピレン系共重合体、及びプロピレン単独重合体と前記プロピレン系共重合体との混合物をいう。前記プロピレン系共重合体としては、プロピレンと、エチレン及び/または炭素数4以上のα-オレフィンとの共重合体が挙げられる。プロピレン系共重合体は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。また、プロピレン系共重合体における、エチレンに由来する構成単位の含有量と炭素数4以上のα-オレフィンに由来する構成単位の含有量との合計は、1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、2質量%以上12質量%以下であることがより好ましい。なお、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバー等のエラストマーとは互いに異なる物質であり、この点で、ポリプロピレン系樹脂と、インパクトポリプロピレン等のエチレンプロピレン系ラバーを含むポリプロピレン系樹脂組成物とは区別される。
【0029】
また、前記ゴム状体にはエチレンプロピレン系ラバーが含まれている。本明細書において、エチレンプロピレン系ラバーとは、エチレン成分とプロピレン成分とを含むエチレンプロピレン系共重合体から構成されるゴム状の物質を意味する。すなわち、エチレンプロピレン系ラバーは、エチレンとプロピレンとの共重合体(つまり、EPM)であってもよい。また、エチレンプロピレン系ラバーは、前述した作用効果を損なわない範囲において、ジエン等の、エチレン及びプロピレン以外のモノマーに由来する成分を含むエチレンプロピレン系共重合体(例えばEPDM)であってもよい。エチレンプロピレン系ラバーにおける、エチレンに由来する成分とプロピレンに由来する成分との質量比(エチレンに由来する成分:プロピレンに由来する成分)は、通常、30:70~80:20である。
【0030】
前記ゴム状体は、ポリプロピレン系樹脂中に分散して存在している。具体的には、前記ゴム状体は、ポリプロピレン系樹脂からなるマトリックス(つまり、連続相)中に分散したドメイン(つまり、分散相)として存在していることが好ましい。すなわち、発泡粒子の発泡層は、ポリプロピレン系樹脂をマトリックスとし、ゴム状体をドメインとするモルフォロジーを有していることが好ましい。なお、前記ゴム状体には、前記エチレンプロピレン系ラバーの他にポリエチレン系樹脂が含まれていてもよい。発泡層中のゴム状体の存在形態は、以下に示すような発泡粒子断面のモルフォロジーの観察を行うことにより確認できる。
【0031】
発泡粒子のモルフォロジーの観察方法は、以下の通りである。まず、発泡粒子の中心部付近から観察用サンプルを切り出す。次いで、この観察用サンプルをエポキシ樹脂に包埋し、四酸化ルテニウムにより電子染色を行った後、ウルトラミクロトーム等を用いてサンプルから切片を作製する。この切片を透過型電子顕微鏡(例えば、日本電子社製「JEM-1040Flash」)のグリッドに載せ、所定の倍率(例えば、5000倍)で観察すると共に、発泡粒子の断面写真(すなわち、TEM写真)を撮影する。断面写真から、発泡層におけるポリプロピレン系樹脂の相とエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の相とのモルフォロジーを目視にて観察する。
【0032】
発泡粒子の型内成形性を安定して高めることができる観点からは、ポリプロピレン系樹脂中に分散しているエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径は0.1μm以上2μm以下であることが好ましく、0.3μm以上1.5μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上1μm以下であることがさらに好ましい。前記ゴム状体の平均径は、前記TEM写真に基づいて算出される。具体的には、TEM写真に現れたドメイン(つまり、ゴム状体の相)の中から無作為に選択した50個以上のドメインの最長径及び最短径をそれぞれ計測した後、これらの相加平均を算出する。このようにして得られた最長径と最短径との相加平均値を、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径とする。
【0033】
前述した作用効果をより容易に得る観点、資源の有効利用の観点及びマテリアルリサイクルの観点からは、前記発泡層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物が、リサイクルポリプロピレンに由来するポリプロピレン系樹脂を含むことが好ましく、リサイクルポリプロピレンに由来するポリプロピレン系樹脂及びエチレンプロピレン系ラバーを含むことがより好ましい。すなわち、前記樹脂組成物には、ポリプロピレン系樹脂を含むリサイクルポリプロピレンが配合されていることが好ましく、ポリプロピレン系樹脂及びエチレンプロピレン系ラバーを含むリサイクルポリプロピレンが配合されていることがより好ましい。
【0034】
リサイクルポリプロピレンとしては、プレコンシューマ材料に由来するポリプロピレン系樹脂組成物や、ポストコンシューマ材料に由来するポリプロピレン系樹脂組成物等が挙げられる。また、前記リサイクルポリプロピレンが、ポストコンシューマ材料に由来し、前記エチレンプロピレン系ラバーを含有するリサイクルポリプロピレンA(以下、「ポリプロピレンA」という。)であることが好ましい。
【0035】
本明細書において、ポストコンシューマ材料とは、JIS Q14021:2000に記載された「家庭から排出される材料、又は製品のエンドユーザとしての商業施設、工業施設及び各種施設から本来の目的のためにはもはや使用できなくなった製品として発生する材料」を意味する。また、ポストコンシューマ材料には流通経路から戻される材料も含まれる。
【0036】
より具体的には、ポストコンシューマ材料には、例えば、自動車用部材に由来するポストコンシューマ材料や家電製品に由来するポストコンシューマ材料などが包含される。自動車用部材に由来するポストコンシューマ材料としては、例えば、使用済みの自動車から取り外された、バンパー等の外装材やインストルメントパネル等の内装材、自動車の廃棄の過程で生じるASR(つまり、自動車破砕残さ)等が挙げられる。このようなポストコンシューマ材料から、エチレンプロピレン系ラバーを含むポリプロピレンAが回収される。ポリプロピレンAの主成分は、融点が160℃以上であるポリプロピレン系樹脂中にエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体が分散したインパクトポリプロピレンであることが好ましい。
【0037】
また、資源の有効利用及びマテリアルリサイクルの観点から、ポリプロピレンAの主成分は、自動車用部材に由来するポリプロピレン系樹脂組成物a(以下、「樹脂組成物a」という。)であることが好ましい。より具体的には、ポリプロピレンA中の自動車用部材に由来する樹脂組成物aの質量比率が50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましい。また、ポリプロピレンAの主成分は、ASRから回収されたポリプロピレン系樹脂組成物a1(以下、「樹脂組成物a1」という。)であることがより好ましい。より具体的には、ポリプロピレンA中のASRから回収された樹脂組成物a1の質量比率が50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましい。
【0038】
ASRから回収された樹脂組成物a1には、自動車用部材を成形するための成形加工による熱履歴を受けたポリプロピレン系樹脂が主成分として含まれている。また、ASRから回収された樹脂組成物a1には、通常、多数の自動車用部材や多数の使用済自動車から回収されたポリプロピレン系樹脂が含まれている。これらの理由により、従来、ASRから回収された樹脂組成物a1を発泡粒子の製造に用いることは難しいと考えられてきた。これに対し、前記発泡粒子は、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量、融点Tm及び融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm-Tcをそれぞれ前記特定の範囲内とすることにより、ASRから回収された樹脂組成物a1を原料として用いる場合においても、発泡粒子の型内成形性を向上させることができる。また、かかる発泡粒子を用いて型内成形を行うことにより、圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が低い成形体を容易に得ることができる。
【0039】
なお、ポリプロピレン系樹脂組成物aの主成分はポリプロピレン系樹脂である。ポリプロピレン系樹脂組成物a中におけるポリプロピレン系樹脂の質量比率は50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。
【0040】
また、本明細書において、ASRとは、平成14年法律第87号「使用済自動車の再資源化等に関する法律」の第二条の5で定義されている「自動車破砕残さ」をいう。より具体的には、使用済自動車からエンジンやバッテリー等の再生可能な部品等を取り外した後の解体自動車を破砕し、破砕物から金属その他有用なものを分別し、これらを回収した後に残存する物をASRという。ASRには、通常、自動車用部材に由来するポリプロピレン系樹脂の他に、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(ABS)などのポリプロピレン系樹脂以外の他のプラスチックやゴム、種々の金属などが含まれている。ASRから樹脂組成物a1を回収する方法は特に限定されることはなく、公知の選別方法を適宜組み合わせてASRから樹脂組成物a1を回収することができる。
【0041】
ASRを得るための方法の一例として、使用済自動車から再利用できる部品と再利用できない部品とを取り外す解体工程と、解体工程を経た解体自動車から自動車付属部品を取り外す付属品分離工程と、分離工程を経た解体自動車及び/又は自動車付属部品を破砕し、得られる破砕物から金属類を分別してASRを回収する破砕選別工程とを備える方法が挙げられる。より具体的には、特許第6609877号、特許第6627142号、特許第6762071号等に記載された方法により、ASRを得ることができる。
【0042】
また、樹脂組成物a1の回収には、例えば、以下の(α)~(δ)に示す選別工程を単独で、または2種以上組み合わせて実施する方法を採用することができる。
(α)磁力により金属類と非金属類とを選別する磁力選別工程
(β)風力により軽量物と重量物とを選別する風力選別工程
(γ)溶媒により軽比重物と重比重物とを選別する湿式比重選別工程
(δ)帯電のしやすさにより樹脂を選別する静電選別工程
【0043】
例えば、湿式比重選別工程(γ)では、特許第3711472号に記載されているように、水流分級と沈降速度とを利用する方法や、特開2004-58032号公報に記載されているように、気泡を間欠的に排出させる脈動バブリング槽と沈降槽とを備え、水より軽い物質と重い物質とを分離するための浮遊物分離槽を有する装置を用いる方法等により、ASR中に含まれる樹脂組成物a1を選別することができる。また、特開2008-178846号公報や、特許第6762071号に記載されているように、これらの選別工程は組み合わせて行うことができる。例えば、風力選別工程と湿式比重選別工程とを組み合わせ、風力によりASR中に含まれる軽量物と重量物とを分離した後、それぞれを別個に選別液に浸漬して比重選別することでASR中に含まれる樹脂組成物a1を選別することができる。
【0044】
ポリプロピレンAの融点TmAは、160℃以上であることが好ましく、161℃以上であることがより好ましく、162℃以上であることがさらに好ましい。この場合には、成形体に圧縮ひずみを加えた際の、比較的小さい圧縮ひずみ量における圧縮応力が高くなりやすい。また、圧縮ひずみの増加に伴う応力の変化をより容易に小さくすることができる。発泡粒子の型内成形性をより高め、良好な成形体が得られる成形圧の範囲をより広くする観点からは、ポリプロピレンAの融点TmAは、168℃以下であることが好ましく、165℃以下であることがより好ましい。
【0045】
ポリプロピレンAの融点TmAの測定方法は、発泡粒子に替えてポリプロピレンAからなる試験片を使用する以外は、前述した発泡粒子の融点Tmの測定方法と同様である。
【0046】
ポリプロピレンAの曲げ弾性率MAは800MPa以上1200MPa以下であることが好ましく、900MPa以上1100MPa以下であることがより好ましく、950MPa以上1050MPa以下であることがさらに好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより容易に向上させることができる。ポリプロピレンAの曲げ弾性率MAは、JIS K7171:2008に基づき、求めることができる。
【0047】
温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定した場合におけるポリプロピレンAのメルトマスフローレイトMFRAは10g/10分以上40g/10分以下であることが好ましく、14g/10分以上35g/10分以下であることがより好ましく、20g/10分以上30g/10分以下であることがさらに好ましい。この場合には、ポストコンシューマ材料に由来する樹脂成分を含有させつつ、発泡粒子の型内成形性をより高め、良好な成形体が得られる成形圧の範囲をより広くすることができる。
【0048】
前述したポリプロピレンAのメルトマスフローレイトMFRAは、JIS K7210-1:2014に基づき、試験温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される値である。
【0049】
前記ポリプロピレンAの灰分量は1質量%以上25質量%以下であることが好ましい。この場合には、ポリプロピレンAのMFRAが比較的高い場合においても、発泡粒子の型内成形性をより高め、良好な成形体が得られる成形圧の範囲をより広くすることができる。
【0050】
灰分量が前記特定の範囲内であるポリプロピレンAを用いることにより、発泡粒子の気泡径を比較的小さくするとともに、気泡膜を薄くすることができる。また、このような発泡粒子は、加熱による軟化が生じやすい一方、樹脂が過度に伸びにくくなると考えられる。それ故、灰分量が前記特定の範囲内であるポリプロピレンAを用いることにより、高い成形圧で型内成形を行った場合においても成形体の収縮が抑制されやすくなると考えられる。
【0051】
前記ポリプロピレンAの灰分量は、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましい。この場合には、例えばASRに由来する樹脂組成物a1等の、比較的灰分量が多いポリプロピレン系樹脂組成物をより容易に配合することができ、ポストコンシューマ材料に由来する樹脂成分をより有効に利用することができる。
【0052】
また、発泡粒子の型内成形性をより高める観点からは、ポリプロピレンAの灰分量は、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることが一層好ましく、8質量%以下であることが特に好ましく、6質量%以下であることが最も好ましい。
【0053】
ポリプロピレンAの灰分量の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述した灰分量の上限の値と下限の値とを任意に組み合わせることができる。例えば、ポリプロピレンAの灰分量の好ましい範囲は、1質量%以上20質量%以下であってもよく、2質量%以上15質量%以下であってもよく、2質量%以上10質量%以下であってもよく、3質量%以上8質量%以下であってもよく、3質量%以上6質量%以下であってもよい。
【0054】
前述したポリプロピレンAの灰分量は、JIS K7250-1:2006の直接灰化法(A法)に準拠して測定することができる。より具体的には、ポリプロピレンAの灰分量は、ポリプロピレンAを燃焼させた後に残る残渣の質量から算出することができる。なお、ポリプロピレンAの燃焼残渣に含まれる灰分は、主に、無機充填材等のポリプロピレンA中に含まれていた無機物に由来する成分である。
【0055】
前記ポリプロピレンAは、ポリプロピレン系樹脂をマトリックス(つまり、連続相)とし、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体をドメイン(つまり、分散相)とするモルフォロジーを示すことが好ましい。この場合には、型内成形性が良好な発泡粒子をより安定して得ることができる。また、前記発泡粒子を用いて型内成形を行うことにより、圧縮強度等の機械的物性が良好な成形体をより容易に得ることができる。同様の観点から、前記ポリプロピレンAにおける、マトリックスを構成しているポリプロピレン系樹脂の融点は160℃以上であることがより好ましい。なお、ポリプロピレンA中のゴム状体のドメインには、前記エチレンプロピレン系ラバーの他にポリエチレン系樹脂が含まれていてもよい。
【0056】
前記ポリプロピレンAのモルフォロジーの観察方法は、以下の通りである。まず、前記ポリプロピレンAから観察用サンプルを切り出す。観察用サンプルの切り出し方は特に限定されることはないが、例えば、ポリプロピレンAの形状が円柱状のペレットである場合には、ペレットの中心部を通るように、ペレットをペレットの高さ方向に対して垂直に切断すればよい。このようにして、前記ポリプロピレンAからなるペレットの中心部の断面が露出した観察用サンプルを得ることができる。次いで、この観察用サンプルをエポキシ樹脂に包埋し、四酸化ルテニウムにより電子染色を行った後、ウルトラミクロトーム等を用いてサンプルから切片を作製する。この切片を透過型電子顕微鏡(例えば、日本電子社製「JEM-1040Flash」)のグリッドに載せ、所定の倍率(例えば、5000倍)で観察すると共に、ポリプロピレンAの断面写真(すなわち、TEM写真)を撮影する。断面写真から、ポリプロピレンAにおけるポリプロピレン系樹脂の相とエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の相とのモルフォロジーを目視にて観察する。
【0057】
発泡粒子の型内成形性を安定して高めることができる観点からは、ポリプロピレンAにおけるエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径は0.5μm以上5μm以下であることが好ましく、0.8μm以上3μm以下であることがより好ましく、1μm以上2μm以下であることがさらに好ましい。ポリプロピレンAにおける前記ゴム状体の平均径は、前記TEM写真に基づいて算出される。具体的には、TEM写真に現れたドメイン(つまり、ゴム状体の相)の中から無作為に選択した50個以上のドメインの最長径及び最短径をそれぞれ計測した後、これらの相加平均を算出する。このようにして得られた最長径と最短径との相加平均値を、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径とする。
【0058】
ポリプロピレンAのn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分(つまり、ポリプロピレンA中のDsol-Ainsol)の量は、ポリプロピレンA 1gあたり0.05g以上0.30g以下であることがより好ましく、0.06g以上0.25g以下であることがさらに好ましく、0.08g以上0.20g以下であることが特に好ましい。この場合には、前記発泡粒子をより容易に得ることができる。なお、ポリプロピレンA中のDsol-Ainsolは、主にエチレンプロピレン系ラバーに由来する成分である。ポリプロピレンA中のDsol-Ainsolの量の測定方法は、発泡粒子に替えてポリプロピレンAを使用し、ポリプロピレンA 1gあたりのDsol-Ainsolの量を算出すること以外は、前述した発泡粒子中のDsol-Ainsolの量の測定方法と同様である。
【0059】
前記ポリプロピレンAには、前述した作用効果を損なわない範囲で、ポリプロピレン系樹脂以外の樹脂やエチレンプロピレン系ラバー以外のエラストマー等が含まれていてもよい。ポリプロピレンAに含まれ得る樹脂としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂及びアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂などが挙げられ、エラストマーとしては、エチレンブテンラバー、エチレンオクテンラバーなどが挙げられる。なお、これらの樹脂やエラストマーは、ポストコンシューマ材料に由来するものであってもよい。
【0060】
前記ポリプロピレンAには、前述した作用効果を損なわない範囲で、タルクやシリカ、ガラス繊維などの無機物が含まれていてもよい。前記ポリプロピレンA中に含まれる無機物の主成分はタルクであることが好ましい。この場合には、比較的高い融点を有するポリプロピレンAを用いる場合においても発泡粒子の融着性をより向上させることができる。その結果、発泡粒子の型内成形性をより向上させることができる。この理由としては、発泡粒子の平均気泡径が小さくなりやすいことなどが考えられる。
【0061】
前記ポリプロピレンAには、前述した作用効果を損なわない範囲で、気泡調整剤、結晶核剤、難燃剤、難燃助剤、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、抗菌剤、着色剤等の添加剤が含まれていてもよい。また、ポリプロピレンAは、着色剤としてカーボンブラックを含むことが好ましい。この場合、例えば、ポリプロピレンA中のカーボンブラックの含有量は、0.1質量%以上2質量%以下であってもよく、0.2質量%以上1質量%以下であってもよい。ポリプロピレンA中のカーボンブラックの含有量を前記特定の範囲内とすることにより、比較的淡い黒色(灰色)と白色とによるまだら模様が付与された、意匠性に優れる成形体を得ることができる。
【0062】
前述した作用効果をより確実に得る観点からは、前記発泡粒子の発泡層は、前記リサイクルポリプロピレンAと、ポリプロピレン系樹脂B(以下、「樹脂B」という。)との溶融混合物から構成されていることが好ましい。すなわち、前記発泡層を構成している樹脂組成物は、ポリプロピレンAと樹脂Bとの溶融混合物であることが好ましい。
【0063】
前記発泡粒子に用いられる樹脂Bは、成形品を成形するための成形加工等による熱履歴を受けていないポリプロピレン系樹脂(つまり、非再生ポリプロピレン系樹脂)であってもよく、熱履歴を受けたポリプロピレン系樹脂(より具体的には、マテリアルリサイクルされた再生ポリプロピレン系樹脂)であってもよい。発泡粒子の型内成形性をより安定して向上させることができる観点からは、樹脂Bは、非再生ポリプロピレン系樹脂であることが好ましい。
【0064】
樹脂Bの融点TmBは130℃以上160℃未満であることが好ましく、135℃以上158℃以下であることがより好ましく、140℃以上156℃以下であることがさらに好ましく、142℃以上155℃以下であることが特に好ましい。この場合には、発泡粒子の製造過程における発泡性をより高めるとともに、発泡粒子の型内成形性をより高めることができる。
【0065】
樹脂Bの融点TmBの測定方法は、発泡粒子に替えて樹脂Bからなる試験片を使用する点以外は、前述した発泡粒子の融点Tmの測定方法と同様である。なお、発泡粒子の製造に当たり、樹脂Bとして2種類以上のポリプロピレン系樹脂を使用する場合には、発泡粒子の製造過程における配合比と同一の比率となるように複数種類のポリプロピレン系樹脂を溶融混合し、これらのポリプロピレン系樹脂の溶融混合物からなる試験片を使用すればよい。
【0066】
樹脂Bの曲げ弾性率MBは800MPa以上1400MPa以下であることが好ましく、850MPa以上1350MPa以下であることがより好ましく、900MPa以上1300MPa以下であることがさらに好ましい。なお、樹脂Bの曲げ弾性率MBは、JIS K7171:2008に基づき、求めることができる。発泡粒子の製造に当たり、樹脂Bとして2種類以上のポリプロピレン系樹脂を使用する場合には、発泡粒子の製造過程における配合比と同一の比率となるように複数種類のポリプロピレン系樹脂を溶融混合し、これらのポリプロピレン系樹脂の溶融混合物からなる試験片の曲げ弾性率を樹脂Bの曲げ弾性率MBとする。
【0067】
樹脂Bの灰分量は1質量%未満であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。この場合には、発泡粒子の製造過程において良好な発泡性を維持しつつ発泡粒子の型内成形性をより高め、良好な成形体が得られる成形圧の範囲をより広くすることができる。
【0068】
前述したBの灰分量は、JIS K7250-1:2006の直接灰化法(A法)に準拠して測定することができる。より具体的には、樹脂Bの灰分量は、樹脂Bを燃焼させた後に残る残渣の質量から算出することができる。
【0069】
温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定した場合における樹脂BのメルトマスフローレイトMFRBは6g/10分以上9g/10分以下であることが好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより安定して高めることができる。なお、樹脂Bとして2種類以上のポリプロピレン系樹脂を使用する場合、発泡粒子の製造過程における配合比と同一の比率でこれらのポリプロピレン系樹脂を溶融混合した試料のメルトマスフローレイトを、樹脂BのメルトマスフローレイトMFRBとする。
【0070】
樹脂Bの融解熱量HBは50J/g以上100J/g以下であることが好ましい。この場合、発泡粒子の型内成形性をより安定して高めることができる。同様の観点から、前記ポリプロピレン系樹脂Bの融解熱量HBは60J/g以上98J/g以下であることがより好ましく、65J/g以上96J/g以下であることがさらに好ましい。なお、樹脂Bとして2種類以上のポリプロピレン系樹脂を使用する場合、樹脂粒子を製造する際の質量比と同一の質量比でこれらのポリプロピレン系樹脂を溶融混合した試料の融解熱量を、樹脂Bの融解熱量HBとする。
【0071】
樹脂Bの融解熱量は、JIS K 7122-1987に準拠した示差走査熱量測定(DSC)を行うことにより得られるDSC曲線に基づいて求めることができる。具体的には、まず、樹脂Bを試験片として用い、JIS K 7122-1987における「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいて試験片の状態調節を行う。状態調節における加熱速度及び冷却速度はいずれも10℃/minとし、温度範囲は23℃から230℃までとする。その後、状態調節された試験片を、再度23℃から230℃まで10℃/分の速度で加熱をすることによりDSC曲線(2回目加熱時のDSC曲線)を取得する。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとする。このDSC曲線において、80℃に相当する点と、最も頂点温度が高い融解ピークにおける高温側の端点とを結ぶ直線を引く。樹脂Bの融解熱量HBは、このようにして決定した直線とDSC曲線の融解ピークとにより囲まれる領域の面積に基づいて算出することができる。
【0072】
樹脂Bは、プロピレンに由来する構成単位を70質量%以上含むプロピレン系共重合体であることが好ましく、プロピレンに由来する構成単位を80質量%以上含むプロピレン系共重合体であることがより好ましい。かかる樹脂Bを用いることにより、前記発泡粒子をより容易に得ることができる。なお、樹脂Bには、2種類以上のプロピレン系共重合体が含まれていてもよい。
【0073】
同様の観点から、樹脂Bは、プロピレンと、エチレン及び/又は炭素数4以上のα-オレフィンとの共重合体であることが好ましい。また、前記共重合体は、ランダム共重合体(つまり、プロピレン系ランダム共重合体)であることがより好ましい。
【0074】
前記プロピレン系共重合体に用いられるα-オレフィンとしては、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、4-メチル-1-ブテン等が挙げられる。前記プロピレン系共重合体における、エチレンに由来する構成単位の含有量と炭素数4以上のα-オレフィンに由来する構成単位の含有量との合計(つまり、コモノマー成分の含有量)は、1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、2質量%以上12質量%以下であることがより好ましい。
【0075】
なお、樹脂Bとして2種類以上のポリプロピレン系樹脂を使用する場合には、これらのポリプロピレン系樹脂の合計質量(つまり、樹脂Bの合計質量)に対するコモノマー成分の質量の比率を前述したコモノマー成分の含有量とする。すなわち、樹脂Bとして2種類以上のポリプロピレン系樹脂を使用する場合のコモノマー成分の含有量は、発泡粒子の製造過程における配合比と同一の比率で複数種類のポリプロピレン系樹脂を溶融混合した試料における、エチレンに由来する構成単位の含有量と炭素数4以上のα-オレフィンに由来する構成単位の含有量との合計である。
【0076】
樹脂Bの主成分は、共重合成分としてエチレンに由来する構成単位(つまり、エチレン成分)を含有するプロピレン系共重合体b1及び/又は共重合成分としてエチレン及び1-ブテンに由来する構成単位(つまり、エチレン成分及びブテン成分)を含有するプロピレン系共重合体b2であることが好ましい。このようなプロピレン系共重合体b1(以下、「共重合体b1」という。)としては、プロピレン-エチレンランダム共重合体などが挙げられる。また、プロピレン系共重合体b2(以下、「共重合体b2」という。)としては、プロピレン-エチレン-ブテンランダム共重合体等が挙げられる。前記発泡粒子中に含まれる樹脂Bの合計質量に対する共重合体b1の割合と共重合体b2の割合との合計は60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。
【0077】
樹脂Bが共重合体b1を主成分として含む場合、共重合体b1中のエチレン成分の含有量は1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましい。この場合には、低い成形圧で型内成形を行う場合における発泡粒子の型内成形性をより高めることができる。
【0078】
また、共重合体b1中のエチレン成分の含有量は、6質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、4質量%以下であることがさらに好ましく、3質量%以下であることが特に好ましい。この場合には、圧縮強度等が良好な成形体をより容易に得ることができる。
【0079】
樹脂Bが共重合体b2を主成分として含む場合、共重合体b2中のエチレン成分の含有量とブテン成分の含有量との合計は2質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、6質量%以上であることがさらに好ましい。この場合には、低い成形圧で型内成形を行う場合における発泡粒子の型内成形性をより高めることができる。
【0080】
また、共重合体b2中のエチレン成分の含有量とブテン成分の含有量との合計は、15質量%以下であることが好ましく、12質量%以下であることがより好ましい。この場合には、圧縮強度等が良好な成形体をより容易に得ることができる。
【0081】
また、比較的低い成形圧力での成形が可能であると共に、圧縮強度等が良好な成形体をより容易に得ることができる観点から、共重合体b2における、エチレン成分の含有量に対するブテン成分の含有量の比は、7以上25以下であることが好ましく、8以上20以下であることがより好ましく、10以上18以下であることがさらに好ましい。
【0082】
樹脂B中におけるエチレンに由来する成分及びブテンに由来する成分の含有量は、例えば、IRスペクトルに基づいて求めることができる。樹脂B中におけるエチレンに由来する成分及びブテンに由来する成分の含有量の測定方法については、実施例において詳説する。
【0083】
樹脂Bのコモノマー成分の含有量等の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述した上限の値と下限の値とを任意に組み合わせることができる。
【0084】
前記樹脂Bには、前述した作用効果を損なわない範囲で、気泡調整剤、結晶核剤、難燃剤、難燃助剤、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、抗菌剤、着色剤等の添加剤が含まれていてもよい。
【0085】
前述した作用効果をより確実に得る観点からは、前記発泡粒子の発泡層を構成している樹脂組成物は、融点TmAが160℃以上の前記リサイクルポリプロピレンAと、融点TmBが130℃以上160℃未満のポリプロピレン系樹脂Bとの溶融混合物であることがより好ましい。このような溶融混合物から構成された発泡層を有する発泡粒子は、優れた型内成形性を有している。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、圧縮ひずみの増加に伴う応力の変化が小さい成形体をより安定して得ることができる。
【0086】
前記発泡層を構成している樹脂組成物における、ポリプロピレンAと樹脂Bとの配合比(ただし、ポリプロピレンAの質量と樹脂Bの質量との合計を100質量%とする)は、ポリプロピレンA:樹脂B=3:97~70:30であることが好ましい。すなわち、前記樹脂組成物に配合される、ポリプロピレンAと樹脂Bとの合計に対するポリプロピレンAの質量比率は3質量%以上70質量%以下であることが好ましい。
【0087】
ポリプロピレンAの質量比率を3質量%以上とすることにより、成形体に圧縮ひずみが加わった際の、比較的小さい圧縮ひずみ量における圧縮応力を高めやすくなる。また、この場合には、ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率をより低くし、成形体の衝撃吸収性能をより向上させることができる。また、この場合には、樹脂粒子中に配合可能なポストコンシューマ材料に由来するポリプロピレンAの量を多くし、ポストコンシューマ材料由来の樹脂成分をより有効に活用することができる。
【0088】
成形体の衝撃吸収性能をより向上させる観点からは、ポリプロピレンAと樹脂Bとの合計に対するポリプロピレンAの質量比率は、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。
【0089】
また、ポリプロピレンAの質量比率を70質量%以下とすることにより、発泡粒子の型内成形性をより容易に向上させることができる。発泡粒子の型内成形性をより安定して高めることができる観点からは、ポリプロピレンAと樹脂Bとの合計に対するポリプロピレンAの質量比率は、65質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましい。
【0090】
ポリプロピレンAの質量比率の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述したポリプロピレンAの質量比率の上限の値と下限の値とを任意に組み合わせることができる。例えば、ポリプロピレンAと樹脂Bとの質量比の好ましい範囲は、ポリプロピレンA:樹脂B=3:97~65:35であってもよく、8:92~60:40であってもよく、10:90~50:50であってもよい。
【0091】
ポリプロピレンAの融点TmAと樹脂Bの融点TmBとの差TmA-TmBは5℃以上30℃以下であることが好ましく、8℃以上28℃以下であることがより好ましく、10℃以上25℃以下であることがさらに好ましい。この場合には、ポストコンシューマ材料に由来する樹脂成分を含有させつつ、発泡粒子の型内成形性をより高め、良好な成形体が得られる成形圧の範囲をより広くすることができる。
【0092】
ポリプロピレンAのメルトマスフローレイトMFRAと樹脂BのメルトマスフローレイトMFRBとの差MFRA-MFRBは5g/10分以上35g/10分以下であることが好ましく、8g/10分以上30g/10分以下であることがより好ましく、12g/10分以上25g/10分以下であることがより好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性のばらつきをより低減することができる。
【0093】
ポリプロピレンAの曲げ弾性率MAに対する樹脂Bの曲げ弾性率MBの比MB/MAは0.8以上2以下であることが好ましく、0.9以上1.6以下であることがより好ましく、1以上1.5以下であることがさらに好ましい。ポリプロピレンAと組み合わせる樹脂Bの曲げ弾性率MBを前記特定の範囲内とすることにより、ポストコンシューマ材料に由来する樹脂成分を含有させつつ、発泡粒子の型内成形性をより向上させることができる。さらに、かかる発泡粒子を用いて型内成形を行うことにより、成形体の圧縮強度をより容易に高めることができる。
【0094】
なお、融点が特定の温度以上であるポリプロピレンAを用いることで、得られる成形体の比較的小さい圧縮ひずみ量における圧縮応力を高めやすくなる。その一方で、リサイクルポリプロピレンAは、融点TmAに対する曲げ弾性率MAの比が比較的低い傾向にあり、発泡粒子の型内成形性が低下する傾向にある。発泡層を構成している樹脂組成物が、このようなポリプロピレンAと、ポリプロピレンAの融点TmAよりも低い融点TmBを有する一方で、比較的高い曲げ弾性率を有する樹脂Bとを含むことで、樹脂組成物における融点と曲げ弾性率とのバランスが良化するためか、型内成形性に優れ、圧縮強度に優れる成形体を成形可能な発泡粒子を安定して得やすくなる。
【0095】
前記ポリプロピレンAの融解熱量HAは60J/g以上100J/g以下であり、前記樹脂Bの融解熱量HBは60J/g以上100J/g以下であり、前記融解熱量HAと前記融解熱量HBとの和HA+HBは140J/g以上175J/g以下であることが好ましい。ポストコンシューマ材料に由来するポリプロピレンAは、異なるロット間で物性を比較した場合に物性のばらつきが大きくなりやすい。これに対し、ポリプロピレンAの融解熱量HAと、樹脂Bの融解熱量HBとをそれぞれ前記特定の範囲内とした上で、さらに、融解熱量の和HA+HBを前記特定の範囲内とすることにより、物性のばらつきが大きいポリプロピレンAを使用する場合であっても、発泡粒子の型内成形性をより安定して向上させることができる。同様の観点から、ポリプロピレンAの融解熱量HAに対する樹脂Bの融解熱量HBの比HB/HAは0.7以上1.2以下であることが好ましく、0.8以上1.1以下であることがより好ましい。
【0096】
なお、ポリプロピレンAの融解熱量HAの測定方法は、樹脂Bに替えてポリプロピレンAを試験片として用いる点以外は、前述した樹脂Bの融解熱量HBの測定方法と同様である。
【0097】
〔融着層〕
前記発泡粒子は、前記樹脂組成物から構成されている発泡層のみからなる単層構造を有していてもよく、前記ポリプロピレン系樹脂組成物から構成されている発泡層と、型内成形時の発泡粒子同士の融着性を高めるために設けられ、発泡芯層を被覆する融着層とを備えた多層構造を有していてもよい。融着層は、発泡粒子の表面全体に存在していてもよく、表面の一部に存在していてもよい。また、融着層は、発泡状態であってもよく、非発泡状態であってもよいが、実質的に非発泡状態であることが好ましい。なお、前述した「非発泡状態」とは、融着層が発泡せず、気泡が含まれない状態と、発泡後に気泡が消失した状態とを含み、融着層内にほとんど気泡構造がないことを意味する。また、発泡粒子が発泡層と融着層とを有する場合には、融着層によって被覆された発泡層を「発泡芯層」ということがある。
【0098】
融着層を有する発泡粒子を製造する方法は特に限定されず、例えば、非発泡状態の芯層と、芯層を被覆する融着層とを有する樹脂粒子を発泡させる方法や、非発泡状態の芯層を発泡させることにより発泡芯層を得た後、発泡芯層の表面に融着層を付着させる方法等を例示できる。表面に融着層を有する樹脂粒子を発泡させて発泡粒子を得る場合には、樹脂粒子を製造する際に、共押出が可能な押出装置を用いて、芯層を形成するための溶融混合物と融着層を形成するための樹脂溶融物とを共押出することで、芯層の表面に融着層を積層する方法を採用することが好ましい。
【0099】
発泡粒子中の融着層の割合は、概ね0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
【0100】
融着層を構成する基材樹脂としては、発泡芯層を構成している樹脂組成物の融点よりも低い融点を有する結晶性ポリオレフィン系樹脂や、発泡芯層を構成している樹脂組成物の融点よりも低い軟化点を有する非晶性ポリオレフィン系樹脂などが例示される。融着層を構成する基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂及び/又はポリエチレン系樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン系樹脂であることがより好ましい。
【0101】
融着層が融点を有する結晶性ポリオレフィン系樹脂から構成されている場合、結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点は、100℃以上160℃未満であることが好ましく、110℃以上158℃以下であることがより好ましく、120℃以上155℃以下であることがさらに好ましい。
【0102】
また、発泡芯層を構成している樹脂組成物の融点と、融着層を構成している樹脂組成物樹脂の融点との差は、概ね1℃以上40℃以下であることが好ましく、2℃以上35℃以下であることがより好ましく、5℃以上30℃以下であることがさらに好ましい。この場合には、成形圧が比較的低い場合においても発泡粒子の型内成形性を高めることができる。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、良好な圧縮物性を有する成形体をより容易に得ることができる。
【0103】
また、前記発泡粒子は、その内部を軸方向に貫通する貫通孔を備えた筒形状を有していてもよい。例えば、発泡粒子は、底面と、底面の上方に配置され、底面と概ね同一の形状を備えた頂面と、底面の端縁と頂面の端縁とを接続する側周面とを有すると共に、発泡粒子の内部を軸方向に貫通し、底面及び頂面に開口する貫通孔を有していてもよい。なお、筒状の形状には、円筒や角筒などが含まれる。また、貫通孔の数は2つ以上であってもよい。
【0104】
貫通孔の平均孔径は1mm未満であることが好ましく、0.95mm以下であることがより好ましく、0.90mm以下であることがさらに好ましく、0.85mm以下であることが特に好ましい。この場合には、成形体の圧縮物性を確保しつつ、型内成形時の冷却時間を短縮しやすくすることができる。また、かかる発泡粒子を用いることにより、発泡粒子の養生工程を短縮あるいは省略しても、表面性が良好な成形体を容易に得ることができる。なお、製造容易性の観点からは、発泡粒子の平均孔径は、概ね0.2mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましい。
【0105】
また、発泡粒子の平均外径に対する貫通孔の平均孔径の比が0.4以下であることが好ましく、0.3以下であることがより好ましく、0.25以下であることがさらに好ましい。この場合には、成形体の圧縮物性を確保しつつ、型内成形時の冷却時間を短縮しやすくすることができる。また、かかる発泡粒子を用いることにより、発泡粒子の養生工程を短縮あるいは省略しても、表面性が良好な成形体を容易に得ることができる。なお、製造容易性の観点からは、発泡粒子の平均外径に対する貫通孔の平均孔径の比は0.1以上であることが好ましい。
【0106】
〔曲げ弾性率〕
前記発泡粒子の発泡層を構成している樹脂組成物の曲げ弾性率は800MPa以上1300MPa以下であることが好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより容易に向上させることができる。また、かかる発泡粒子を用いて成形体を作製することにより、圧縮ひずみを加えた際に圧縮応力が上昇しにくい成形体を容易に得ることができる。
【0107】
前記発泡層を構成している樹脂組成物の曲げ弾性率は、JIS K7171:2008に基づいて測定を行うことにより得られる。曲げ弾性率の測定に用いる試験片は、例えば、発泡粒子をヒートプレスして作製された非発泡状態のシートから採取すればよい。
【0108】
前記発泡層を構成している樹脂組成物の、温度230℃、荷重2.16kgで測定した場合におけるメルトマスフローレイトは8g/10分以上20g/10分以下であることが好ましく、10g/10分以上15g/10分以下であることがより好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより容易に向上させることができる。また、かかる発泡粒子を用いて型内成形を行うことにより、圧縮強度が良好な成形体を製造可能な発泡粒子をより容易に得ることができる。発泡層を構成している樹脂組成物のメルトマスフローレイトの測定方法は、試料として発泡粒子または樹脂組成物を用いること以外は、前述したリサイクルポリプロピレンAのメルトマスフローレイトMFRAの測定方法と同様である。より具体的には、発泡層を構成している樹脂組成物のメルトマスフローレイトは、JIS K7210-1:2014に基づき、試験温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される値である。なお、試料として用いられる発泡粒子には、予め脱泡処理が施されていてもよい。
【0109】
〔発泡粒子の嵩密度〕
前記発泡粒子の嵩密度は、10kg/m3以上200kg/m3以下であることが好ましく、12kg/m3以上100kg/m3以下であることがより好ましく、15kg/m3以上80kg/m3以下であることがさらに好ましく、20kg/m3以上70kg/m3以下であることが特に好ましい。この場合には、軽量であるとともに、圧縮強度が良好な成形体を容易に得ることができる。
【0110】
発泡粒子の嵩密度の算出方法は以下の通りである。まず、相対湿度50%、温度23℃、気圧1atmの環境下で発泡粒子を24時間以上静置し、発泡粒子の状態を調節する。このようにして得られる発泡粒子をメスシリンダー内に充填し、メスシリンダー底面で床面を数度、軽く叩くことにより、メスシリンダー内の発泡粒子群の充填高さを安定させる。メスシリンダーの目盛から発泡粒子群の嵩体積(単位:L)を読み取る。そして、メスシリンダー内の発泡粒子群の質量(単位:g)を前述した嵩体積で除した値を単位換算することにより、発泡粒子の嵩密度(単位:kg/m3)を得ることができる。
【0111】
〔発泡粒子の平均気泡径〕
前記発泡粒子の平均気泡径は40μm以上100μm以下であることが好ましく、45μm以上90μm以下であることがより好ましく、50μm以上80μm以下であることがさらに好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより高め、幅広い成形圧の範囲において良好な成形体を容易に得ることができる。
【0112】
発泡粒子の平均気泡径は、以下の方法により算出される値である。まず、発泡粒子を概ね2等分となるように切断する。次に、露出した切断面が視野内に全て納まるように拡大写真を取得する。得られた拡大写真上に、発泡粒子の最表面から中央部を通って反対側の最表面に至る線分を、隣り合う線分のなす角度が等しくなるようにして(つまり、隣り合う線分のなす角度が45°となるようにして)4本引く。このようにして得られた4本の線分の合計長さを線分と交差する気泡の総数で除した値を、個々の発泡粒子の気泡径とする。
【0113】
以上の操作を無作為に抽出した10個以上の発泡粒子に対して行い、それぞれの発泡粒子について得られた発泡粒子の気泡径を算術平均した値を、発泡粒子の平均気泡径とする。
【0114】
〔発泡粒子の独立気泡率〕
発泡粒子の独立気泡率は、80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより高め、幅広い成形圧の範囲において良好な成形体を容易に得ることができる。
【0115】
発泡粒子の独立気泡率は、ASTM-D2856-70手順Cに基づき空気比較式比重計を用いて測定される値である。発泡粒子の独立気泡率の測定方法は、具体的には以下の通りである。状態調節後の嵩体積約20cm3の発泡粒子を測定用サンプルとし、測定用サンプルをエタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇分から測定用サンプルの見掛けの体積Vaを測定する。見掛けの体積Vaを測定した測定用サンプルを十分に乾燥させた後、ASTM-D2856-70に記載されている手順Cに準じ、空気比較式比重計(東京サイエンス株式会社製「Beckman Model1000 Air Comparison Pycnometer」)により測定される測定用サンプルの真の体積の値Vxを測定する。そして、これらの体積の値Va及びVxを用い、下記の式(1)に基づいて測定用サンプルの独立気泡率(単位:%)を計算する。以上の操作を測定用サンプルを変更して5回行い、5つの測定用サンプルにおける独立気泡率の算術平均値(N=5)を発泡粒子の独立気泡率(単位:%)とする。
【0116】
独立気泡率=(Vx-W/ρ)×100/(Va-W/ρ)・・・(1)
ただし、上記式(1)における記号の意味は以下の通りである。
Vx:上記方法で測定される測定用サンプルの真の体積、即ち、発泡粒子を構成する樹脂の容積と、発泡粒子内の独立気泡部分の気泡全容積との和(単位:cm3
Va:測定用サンプルを、エタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇量から測定される測定用サンプルの見掛けの体積(単位:cm3
W:測定用サンプルの質量(単位:g)
ρ:発泡粒子を構成する樹脂の密度(単位:g/cm3
【0117】
〔発泡粒子の灰分量〕
前記発泡粒子の灰分量は、0.1質量%以上4質量%以下であることが好ましい。この場合には、発泡粒子の良好な型内成形性を確保しつつ、ポストコンシューマ材料に由来する成分の配合量を高めることができ、ポストコンシューマ材料をより活用しやすくなる。
【0118】
ポストコンシューマ材料に由来するポリプロピレン系樹脂組成物をより有効に利用する観点からは、前記発泡粒子の灰分量は0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましい。一方、発泡粒子の良好な型内成形性をより安定して実現する観点からは、前記発泡粒子の灰分量は3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
【0119】
なお、発泡粒子の灰分量の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述した発泡粒子の灰分量の上限の値と下限の値とを任意に組み合わせることができる。例えば、発泡粒子の灰分量の好ましい範囲は、0.1質量%以上3質量%以下であってもよく、0.2質量%以上3質量%以下であってもよく、0.5質量%以上2質量%以下であってもよい。
【0120】
前述した発泡粒子の灰分量は、JIS K7250-1:2006の直接灰化法(A法)に準拠して測定することができる。より具体的には、発泡粒子の灰分量は、発泡粒子を燃焼させた後に残る残渣の質量から算出することができる。
【0121】
〔高温ピーク〕
前記発泡粒子は、加熱速度10℃/分で23℃から230℃まで加熱した際に得られるDSC曲線に、発泡粒子に含まれる樹脂成分固有の融解による融解ピークと、この融解ピークよりも高温側に位置する1以上の融解ピークとが現れる結晶構造を有することが好ましい。このような結晶構造を備えた発泡粒子は、優れた型内成形性を有している。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、圧縮物性に優れる成形体をより容易に得ることができる。なお、以下において、前記DSC曲線に現れる樹脂成分固有の融解による融解ピークを「樹脂固有ピーク」といい、樹脂固有ピークよりも高温側に現れる融解ピークを「高温ピーク」という。樹脂固有ピークは、発泡粒子に含まれる樹脂成分が通常有する結晶の融解によって現れる。一方、高温ピークは、発泡粒子の製造過程で樹脂成分中に形成された二次結晶の融解によって現れると推定される。すなわち、DSC曲線に高温ピークが現れた場合、樹脂成分中に二次結晶が形成されていると推定される。
【0122】
発泡粒子が前述した結晶構造を有するか否かは、JIS K7122-1987に準拠し、前述した条件により示差走査熱量測定(DSC)を行うことにより得られるDSC曲線に基づいて判断すればよい。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとするとよい。また、DSCを行うにあたっては、発泡粒子1~3mgを試料として用いればよい。
【0123】
具体的には、上記のように10℃/分の加熱速度で23℃から230℃までの加熱(つまり、第1回目の加熱)を行ったときに得られるDSC曲線には、発泡粒子に含まれる樹脂成分の樹脂固有ピークと、高温ピークとの両方のピークが現れる。これに対し、第1回目の加熱を行った後、10℃/分の冷却速度で230℃から23℃まで冷却し、その後再び10℃/分の加熱速度で23℃から230℃までの加熱(つまり、第2回目の加熱)を行ったときに得られるDSC曲線においては、発泡粒子に含まれる樹脂成分の樹脂固有ピークのみが見られる。従って、第1回目の加熱時に得られるDSC曲線と第2回目の加熱時に得られるDSC曲線とを比較することにより、樹脂固有ピークと高温ピークとを見分けることができる。
【0124】
発泡粒子の型内成形性及び圧縮物性をさらに向上させる観点からは、発泡粒子の高温ピークの頂点温度は、155℃以上170℃以下であることが好ましく、160℃以上170℃以下であることがより好ましい。同様の観点から、高温ピークの融解熱量は、10J/g以上45J/g以下であることが好ましく、12J/g以上35J/g以下であることがより好ましく、15J/g以上32J/g以下であることがさらに好ましい。
【0125】
また、発泡粒子の全融解熱量は、60J/g以上100J/g以下であることが好ましく、65J/g以上90J/g以下であることがより好ましく、70J/g以上85J/g以下であることがさらに好ましい。この場合には、前記発泡粒子の型内成形性をより容易に高めることができる。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、圧縮物性に優れる成形体をより容易に得ることができる。
【0126】
前述した高温ピークの頂点温度、高温ピークの融解熱量及び全融解熱量は、次のようにして求められる値である。まず、発泡粒子1~3mgを試料として用い、加熱速度10℃/分で23℃から230℃まで加熱するという条件で示差走査熱量測定を行うことによりDSC曲線を得る。図1にDSC曲線の一例を示す。発泡粒子が高温ピークを有する場合、DSC曲線には、図1に示すように、樹脂固有ピークΔH1と、樹脂固有ピークΔH1の頂点よりも高温側に頂点を有する高温ピークΔH2とが現れる。この高温ピークΔH2の頂点に対応する温度を高温ピークの頂点温度とする。
【0127】
次に、DSC曲線上における80℃に相当する点αと、発泡粒子の融解終了温度Tに相当する点βとを結ぶ直線L1を引く。なお、融解終了温度Tは、高温ピークΔH2における高温側の端点、つまり、DSC曲線における、高温ピークΔH2と、高温ピークΔH2よりも高温側のベースラインとの交点である。
【0128】
直線L1を引いた後、樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2との間に存在する極大点γを通り、グラフの縦軸に平行な直線L2を引く。この直線L2により樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2とが分割される。高温ピークΔH2の融解熱量は、DSC曲線における高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1と、直線L2とによって囲まれた部分の面積に基づいて算出することができる。また、発泡粒子の全融解熱量は、DSC曲線における樹脂固有ピークΔH1を構成する部分と、高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1とによって囲まれた部分の面積に基づいて算出することができる。すなわち、発泡粒子の全融解熱量は、樹脂固有ピークΔH1の融解熱量と高温ピークΔH2の融解熱量との合計である。
【0129】
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法)
前記発泡粒子の製造方法は特に限定されることはなく、例えば従来のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法を前記発泡粒子の製造方法として採用することができる。
【0130】
前記発泡粒子の製造方法は、ポリプロピレン系樹脂粒子を発泡させてポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得る発泡工程を含み、
前記樹脂粒子はポリプロピレン系樹脂組成物から構成されている芯層を有し、
前記芯層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含み、
前記ゴム状体がポリプロピレン系樹脂中に分散しており、
前記樹脂粒子のn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分の量が、樹脂粒子1gあたり0.02g以上0.10g以下であり、
前記樹脂粒子の融点Tmrが140℃以上162℃以下であり、
前記樹脂粒子の融点Tmrと、前記樹脂粒子の結晶化温度Tcrとの差Tmr-Tcrが38℃以下であることが好ましい。
【0131】
〔樹脂粒子の作製〕
前記製造方法においては、まず、前記樹脂組成物から構成されている芯層を備えた樹脂粒子を準備する。樹脂粒子を準備する方法は特に限定されることはない。例えば、ストランドカット法により単層構造の樹脂粒子を作製する場合には、前記ポリプロピレン系樹脂とゴム状体とを含む樹脂原料及び必要に応じて用いられる添加剤を押出機に供給し、押出機内で樹脂原料を加熱しつつ混練することにより、溶融混合物を得る。この溶融混合物を押出機の下流側に付設されたダイの小孔からストランド状に押し出す。このストランド状の押出物を引き取りつつ所望の長さに切断することにより、樹脂粒子を得ることができる。
【0132】
前記樹脂粒子のn-デカン抽出液に含まれるアセトン不溶分(つまり、樹脂粒子中のDsol-Ainsol)の量は、樹脂粒子1gあたり0.02g以上0.10g以下であることが好ましい。樹脂粒子中のDsol-Ainsolは、主にエチレンプロピレン系ラバーから構成されている。樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量を前記特定の範囲内とすることにより、前記発泡粒子をより容易に得ることができる。成形体の衝撃吸収性能をより高める観点からは、樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量は、樹脂粒子1gあたり、0.03g以上であることがより好ましく、0.04g以上であることがさらに好ましい。また、発泡粒子の型内成形性の低下をより確実に回避する観点からは、樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量は、樹脂粒子1gあたり、0.09g以下であることがより好ましく、0.08g以下であることがさらに好ましく、0.07g以下であることが特に好ましい。
【0133】
樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述した樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量の上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量の好ましい範囲は、樹脂粒子1gあたり、0.03g以上0.09g以下であってもよく、0.04g以上0.08g以下であってもよく、0.04g以上0.07g以下であってもよい。樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量の測定方法は、発泡粒子に替えて樹脂粒子を用い、樹脂粒子1g当たりの量を算出する点以外は、前述した発泡粒子中のDsol-Ainsolの量の測定方法と同様である。
【0134】
樹脂粒子の融点Tmrは140℃以上162℃以下であることが好ましい。樹脂粒子の融点Tmrを前記特定の範囲内とすることにより、前記発泡粒子をより容易に得ることができる。成形体の圧縮物性をより容易に向上させる観点からは、樹脂粒子の融点Tmrは143℃以上であることが好ましく、145℃以上であることがより好ましく、146℃以上であることがさらに好ましい。また、成形性が良好な発泡粒子をより容易に得る観点からは、樹脂粒子の融点Tmrは、160℃以下であることが好ましく、158℃以下であることがより好ましい。
【0135】
樹脂粒子の融点Tmrの好ましい範囲を構成するに当たっては、前述した樹脂粒子の融点Tmrの上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、樹脂粒子の融点Tmrの好ましい範囲は、143℃以上160℃以下であってもよく、145℃以上158℃以下であってもよく、146℃以上158℃以下であってもよい。樹脂粒子の融点Tmrの測定方法は、発泡粒子からなる試験片に替えて樹脂粒子からなる試験片を用いる点以外は、前述した発泡粒子の融点Tmの測定方法と同様である。
【0136】
前記樹脂粒子の融点Tmrと、前記樹脂粒子の結晶化温度Tcrとの差Tmr-Tcrは38℃以下であることが好ましい。この場合には、前記発泡粒子をより容易に得ることができる。なお、前記樹脂粒子における前記差Tmr-Tcrの下限は、通常30℃である。前記差Tmr-Tcrの下限は32℃であることが好ましい。樹脂粒子の結晶化温度Tcrの測定方法は、発泡粒子からなる試験片に替えて樹脂粒子からなる試験片を用いる点以外は、前述した発泡粒子の結晶化温度Tcrの測定方法と同様である。
【0137】
樹脂粒子は、ポリプロピレン系樹脂をマトリックスとし、ゴム状体をドメインとするモルフォロジーを有することが好ましい。この場合、発泡粒子の型内成形性を安定して高めることができる観点からは、樹脂粒子におけるエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径は0.1μm以上2μm以下であることが好ましく、0.3μm以上1.5μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上1μm以下であることがさらに好ましい。樹脂粒子のモルフォロジーの観察方法及びゴム状体の平均径の測定方法は、発泡粒子に替えて樹脂粒子を用いる以外は、前述した発泡粒子のモルフォロジーの観察方法及びゴム状体の平均径の測定方法と同様である。
【0138】
樹脂粒子の製造に用いられる樹脂原料としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂や、エチレンプロピレン系ラバー、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含有するポリプロピレン系樹脂組成物などを用いることができる。樹脂原料として複数種類の樹脂成分を用いる場合、これらの樹脂成分の溶融混合物を製造する作業と、溶融混合物から樹脂粒子を製造する作業とは、上記したように同一の押出機で行ってもよい。また、例えば、前述した2つの作業を別々の押出機等を用いて行ってもよい。
【0139】
前記発泡粒子をより容易に得る観点からは、樹脂粒子の芯層を構成する樹脂組成物は、リサイクルポリプロピレンに由来するポリプロピレン系樹脂及びエチレンプロピレン系ラバーを含むことが好ましい。すなわち、芯層を構成する樹脂組成物には、ポリプロピレン系樹脂及びエチレンプロピレン系ラバーを含むリサイクルポリプロピレンが配合されていることが好ましい。
【0140】
同様の観点から、前記リサイクルポリプロピレンが、ポストコンシューマ材料に由来するポリプロピレンAであることが好ましい。また、樹脂粒子の芯層を構成する樹脂組成物は、前述したリサイクルポリプロピレンAと、ポリプロピレン系樹脂Bとの溶融混合物であることが好ましい。また、この場合、リサイクルポリプロピレンAの融点TmAが160℃以上であり、ポリプロピレン系樹脂Bの融点TmBが130℃以上160℃未満であることがさらに好ましい。
【0141】
〔発泡〕
次に、前記樹脂粒子を発泡させる。樹脂粒子を発泡させる方法は特に限定されることはないが、容器内において水性媒体中に分散させた、発泡剤を含む樹脂粒子を、水性媒体とともに容器内の圧力よりも低い圧力の雰囲気下に放出する、「ダイレクト発泡法」と呼ばれる方法により樹脂粒子を発泡させることが好ましい。以下に、発泡方法の好ましい態様を説明する。
【0142】
ダイレクト発泡法により樹脂粒子を発泡させるに当たっては、まず、樹脂粒子を圧力容器等の容器内に入れ、水性媒体中に分散させる。この際、必要に応じて、容器内の水性媒体に樹脂粒子を分散させるための分散剤や分散助剤、界面活性剤等を添加してもよい。
【0143】
分散剤としては、例えば、酸化アルミニウム、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、酸化亜鉛、カオリン、マイカ等の無機微粒子を使用することができる。これらの無機微粒子は、単独で使用されてもよいし、2種類以上の無機微粒子が併用されてもよい。分散助剤としては、例えば、硫酸アルミニウム等を使用することができる。また、界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルカンスルホン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤を使用することができる。これらの界面活性剤は、単独で使用されてもよいし、2種類以上の界面活性剤が併用されてもよい。
【0144】
次に、容器内に発泡剤を供給し、容器内の圧力を上昇させることにより樹脂粒子に発泡剤を含浸させる。これにより、発泡剤を含む樹脂粒子を得ることができる。この際、容器内の樹脂粒子を水性媒体とともに加熱することにより、樹脂粒子への発泡剤の含浸を促進することができる。
【0145】
発泡工程において使用される発泡剤としては、例えば、二酸化炭素、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の無機物理発泡剤や、プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の炭化水素、エチルクロライド、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン、トランス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、トランス-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン等のハロゲン化炭化水素等の有機物理発泡剤を使用することができる。環境に対する負荷や取扱い性の観点から、発泡剤としては、好ましくは二酸化炭素が用いられる。発泡剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上15質量部以下であることが好ましい。
【0146】
発泡直前の容器内の圧力はゲージ圧において0.5MPa(G)以上であることが好ましい。一方、容器内の圧力はゲージ圧において4.0MPa(G)以下であることが好ましい。上記範囲内であれば、容器の破損や爆発等のおそれがなく安全に発泡粒子を製造することができる。
【0147】
樹脂粒子に発泡剤を含浸させた後に、容器の内容物を容器よりも低い圧力の雰囲気下へ放出する。これにより、樹脂粒子が発泡して気泡構造が形成されるとともに、外気(つまり、雰囲気)によって冷却されて気泡構造が安定化し、発泡粒子が得られる。
【0148】
前記製造方法においては、樹脂粒子を水性媒体中に分散させてから樹脂粒子を発泡させるまでの間に、樹脂粒子に含まれる樹脂成分の結晶構造を調整する工程を行ってもよい。樹脂成分の結晶構造を調整した後に発泡させることにより、優れた型内成形性を有するとともに圧縮強度にも優れる発泡粒子を容易に得ることができる。
【0149】
樹脂成分の結晶構造を調整する方法は、例えば以下の通りである。まず、樹脂粒子の温度を、(樹脂粒子の芯層を構成している樹脂組成物の融点-15℃)以上、(樹脂組成物の融点+15℃)以下の温度範囲内に十分な時間、好ましくは10~60分程度保持する保持工程を行う。この保持工程が行われた樹脂粒子を発泡させることで、DSC曲線に前述した高温ピークが現れる結晶構造を有する発泡粒子を得ることができる。なお、発泡時における容器内の温度は、(樹脂組成物の融点-5℃)以上(樹脂組成物の融点+10℃)以下であることが好ましい。
【0150】
前記製造方法においては、前記保持工程が行われた樹脂粒子を予め準備し、この樹脂粒子を発泡させることで、発泡粒子を得てもよい。発泡粒子の生産性を高める観点からは、発泡剤の存在下で、容器内の分散媒中に分散させた樹脂粒子を加熱して上記保持工程を行った後、密閉された容器の内容物を容器内から容器内の圧力よりも低い圧力の雰囲気下に放出して、樹脂粒子を発泡させることにより、前述した高温ピークが現れる結晶構造を有する発泡粒子を得ることが好ましい。
【0151】
前述した条件での加熱及び発泡によって発泡粒子の機械的強度及び成形性を向上させることができる理由としては、発泡粒子を構成している樹脂組成物中にポリプロピレン系樹脂の二次結晶が形成されること等が考えられる。ポリプロピレン系樹脂の二次結晶が形成されているか否かは、DSC曲線における高温ピークの有無によって判断することができる。
【0152】
前記製造方法においては、樹脂粒子を発泡させる際に、前述したように一段階で樹脂粒子を発泡させてもよく、2段階以上の複数の段階に分けて樹脂粒子を発泡させてもよい。樹脂粒子を2段階で発泡させる場合には、まず、一段回目の発泡工程において、ダイレクト発泡法等により樹脂粒子を発泡させ、一段発泡粒子を得る。二段階目の発泡工程は、例えば、一段発泡粒子を空気等により加圧処理して一段発泡粒子の気泡内の圧力(内圧)を高めた後、一段発泡粒子をスチーム等で加熱してさらに発泡させればよい。このようにして樹脂粒子を複数段階で発泡させることにより、より発泡倍率の高い(つまり、嵩密度の低い)発泡粒子を容易に得ることができる。
【0153】
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体)
前記発泡粒子を成形型に充填した後、成形型内にスチームなどの加熱媒体を供給して型内成形することにより、成形体を得ることができる。成形体の密度は10kg/m3以上200kg/m3以下であることが好ましい。この場合には、成形体の軽量性と圧縮強度とのバランスがより良好となる。
【0154】
成形体の圧縮強度をより高める観点からは、成形体の密度は、12kg/m3以上であることがより好ましく、15kg/m3以上であることがさらに好ましく、20kg/m3以上であることが特に好ましい。成形体の軽量性をより高める観点からは、成形体の密度は、100kg/m3以下であることがより好ましく、80kg/m3以下であることがさらに好ましく、70kg/m3以下であることが特に好ましく、60kg/m3以下であることが最も好ましい。成形体の密度は、成形体の質量(単位:g)を成形体の外形寸法から求められる体積(単位:L)で除し、単位換算することにより算出される。
【0155】
また、成形体の機械的物性をより向上させる観点からは、成形体の独立気泡率は70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。
【0156】
成形体の独立気泡率は、ASTM2865-70手順Cに準じて測定される。具体的には、まず、成形体の中心部から縦25mm×横25mm×高さ30mmの試験体を切り出し、試験体の幾何学的体積Va(単位:cm3)、つまり、縦寸法(単位:cm)と横寸法(単位:cm)と高さ寸法(単位:cm)との積を算出する。次に、ASTM-D2856-70に記載されている手順Cに準じ、空気比較式比重計(具体的には、東京サイエンス株式会社製「Beckman Model1000 Air Comparison Pycnometer」)により、試験体の真の体積の値Vxを測定する。なお、空気比較式比重計により得られる真の体積の値Vxは、測定用サンプルを構成する樹脂の容積と、測定用サンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和(単位:cm3)である。
【0157】
試験体の独立気泡率(単位:%)は、試験体の質量W(単位:g)と、発泡粒子を構成する樹脂の密度ρ(単位:g/cm3)と、前述した方法により得られる試験体の幾何学的体積Va及び試験体の真の体積Vxとを用い、下記式(2)により表される。
独立気泡率=(Vx-W/ρ)×100/(Va-W/ρ)・・・(2)
【0158】
以上の操作を5個の試験体について行い、各試験体の独立気泡率を算出する。そして、これら5個の試験体における独立気泡率の算術平均値を成形体の独立気泡率とする。
【0159】
〔成形体の圧縮物性〕
前記成形体における、50%圧縮強度に対する5%圧縮強度の比は0.50以上であることが好ましく、0.52以上であることがより好ましく、0.55以上であることがさらに好ましい。成形体のエネルギー吸収特性は、種々のひずみ量における圧縮応力の大きさに基づいて評価することができる。より具体的には、横軸を成形体に加えたひずみ量とし、縦軸をひずみ量に対応する圧縮応力とした応力-ひずみ曲線において、圧縮開始からひずみ量εまでの応力-ひずみ曲線の形状が矩形に近い形状であるほど、成形体が望ましいエネルギー吸収特性を有することを意味する。換言すれば、ひずみ量εにおける圧縮応力σと、ひずみ量εよりも小さいひずみ量εにおける圧縮応力σとの差が小さいほど、応力-ひずみ曲線の形状が矩形に近くなり、ひずみ量εまでの領域における成形体のエネルギー吸収特性が良好であるといえる。なお、前記成形体における、50%圧縮強度に対する5%圧縮強度の比の上限は、本発明の所期の目的を達成できる範囲であれば特に限定されないが、通常、1.0であり、0.8であってもよく、0.7であってもよい。
【0160】
前記圧縮強度比が前記特定の範囲内である成形体は、応力-ひずみ曲線がより矩形に近い形状を有しているため、良好な圧縮物性を有するとともに、広い範囲のひずみ量においてエネルギー吸収特性をより良化させることができる。
【0161】
成形体の5%圧縮強度及び50%圧縮強度は、JIS K7220:2006に規定された方法に基づいて得られる値である。なお、成形体の5%圧縮強度及び50%圧縮強度の測定方法については、実施例においてより詳細に説明する。
【実施例0162】
前記発泡粒子の製造方法の実施例を説明する。
【0163】
(リサイクルポリプロピレンA)
表1に、発泡粒子の製造に使用したリサイクルポリプロピレンAの性状等を示す。なお、本例において使用したポリプロピレンA1は株式会社プラニックにより製造されている「PLC-A02」であり、ポリプロピレンA2はいその株式会社により製造されている「ELVBP-10」である。ポリプロピレンA1及びA2は、いずれもポストコンシューマ材料に由来し、エチレンプロピレン系ラバーを含有するリサイクルポリプロピレンである。より具体的には、ポリプロピレンA1の主成分は、ASRから回収されたポリプロピレン系樹脂組成物a1であり、ポリプロピレンA2は、使用済自動車の部品(より具体的にはバンパー)から回収されたポリプロピレン系樹脂組成物aである。
【0164】
ポリプロピレンA1及びポリプロピレンA2は円柱状のペレットであり、ペレットの高さ方向における平均長さ(ペレット製造時の押出方向における平均長さ)は3mm、ペレットの直径は3mm、ペレットの平均質量は16mgである。また、ポリプロピレンA1及びポリプロピレンA2には、タルクを主成分とする無機物が含まれている。後述する方法により、本例において使用したポリプロピレンA1及びポリプロピレンA2のモルフォロジーを観察したところ、ポリプロピレンA1及びポリプロピレンA2は、いずれも、ポリプロピレン系樹脂をマトリックスとし、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体をドメインとするモルフォロジーを示した。
【0165】
【表1】
【0166】
表1に示したポリプロピレンAの物性値の測定方法は以下の通りである。
【0167】
〔ポリプロピレンA中のDsol-Ainsol
ポリプロピレンA中のDsol-Ainsol、つまり、n-デカン中に可溶で、かつアセトンに不溶な成分の量は、以下の方法により求めた。具体的には、まず、試料として、約5gのポリプロピレンAを精秤した。n-デカン200ml中に試料を加え、145℃で30分間加熱溶解を行った。次に、得られたn-デカン溶液を2時間かけて23℃まで冷却し、23℃で30分間放置した。これにより、n-デカン溶液中に含まれるn-デカンに不溶な成分を析出させた。その後、n-デカン溶液をろ過して析出物をろ別し、n-デカン可溶分を含むn-デカン抽出液を得た。このn-デカン抽出液を、n-デカン抽出液に対して約3倍量のアセトン中に加え、23℃で18時間放置し、n-デカン抽出液中のアセトン不溶分(つまり、ポリプロピレンA中のDsol-Ainsol)を析出させた。この析出物をろ取して乾燥させた後、析出物の質量を測定した。このようにして測定された析出物の質量(単位:g)を試料の質量(単位:g)で除した値を、ポリプロピレンA中に含まれる、ポリプロピレンA 1gあたりのDsol-Ainsolの量(単位:g)として算出した。
【0168】
〔ポリプロピレンA1のモルフォロジー〕
以下の方法によりポリプロピレンA1のモルフォロジーを観察した。まず、ポリプロピレンA1からなる円柱状のペレットを、その中心部を通るように、ペレットの高さ方向に対して垂直に切断し、ペレットの中心部の断面が露出した観察用サンプルを準備した。次いで、この観察用サンプルをエポキシ樹脂に包埋し、四酸化ルテニウムにて電子染色を行った後、ウルトラミクロトーム等を用いてサンプルからペレットの中心部を含む切片を作製した。この切片を透過型電子顕微鏡(例えば、日本電子社製「JEM-1040Flash」)のグリッドに載せ、倍率5000倍で観察すると共に、ポリプロピレンA1の断面写真(すなわち、TEM写真)を撮影した。
【0169】
断面写真から、ポリプロピレンA1におけるポリプロピレン系樹脂の相とエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の相のモルフォロジーを目視にて観察した。図2にポリプロピレンA1の断面写真を示す。図2において、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体のドメインDは比較的暗い色調で示されており、ポリプロピレン系樹脂のマトリックスMはドメインDに対して明るい色調で示されている。
【0170】
また、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径を、前記TEM写真に基づいて算出した。より具体的には、前記TEM写真に現れたドメイン(具体的には前記ゴム状体)の中から無作為に選択した50個のドメインの最長径及び最短径をそれぞれ計測した。このようにして得られた最長径及び最短径の相加平均値を、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径とした。その結果、ポリプロピレンA1におけるエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の平均径は1.2μmであった。
【0171】
〔灰分量〕
JIS K7250-1:2006の直接灰化法(A法)に準拠して、ポリプロピレンAの灰分量を測定した。具体的には、まず、約5gのポリプロピレンAを精秤した後、ポリプロピレンAをるつぼに入れた。雰囲気温度を600℃に設定した電気炉内でるつぼ内のポリプロピレンAを1時間加熱することにより、ポリプロピレンAを燃焼させた。加熱が完了した後、るつぼ内に残った残渣の質量を測定した。そして、加熱前のポリプロピレンAの質量に対する残渣の質量の比率を百分率で表した値を、ポリプロピレンAの灰分量(単位:質量%)とした。
【0172】
〔融点TmA及び融解熱量HA
ポリプロピレンAの融点TmAは、JIS K7121-1987に基づき求めた。具体的には、まず、JIS K7121-1987に記載の「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいてポリプロピレンAからなる試験片の状態を調節した。状態調節後の試験片を10℃/分の加熱速度で23℃から230℃まで昇温することによりDSC曲線を取得した。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。そして、DSC曲線に現れた融解ピークの頂点温度を融点TmAとした。なお、測定装置としては、熱流束示差走査熱量測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)社製、型番:DSC7020)を用いた。
【0173】
また、JIS K 7122-1987に準拠した示差走査熱量測定を行うことにより得られたDSC曲線から、ポリプロピレンAの融解熱量HAを求めた。具体的には、前述した融点TmAの測定において得られたDSC曲線上に、DSC曲線における80℃に相当する点と、最も頂点温度が高い融解ピークにおける高温側の端点とを結ぶ直線を引いた。そして、このようにして決定した直線とDSC曲線の融解ピークとにより囲まれる領域の面積に基づいてポリプロピレンAの融解熱量HAを算出した。
【0174】
〔メルトマスフローレイトMFRA
JIS K7210-1:2014に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgの条件でポリプロピレンAのメルトマスフローレイトMFRAを測定した。
【0175】
〔曲げ弾性率MA
ポリプロピレンAを180℃でヒートプレスして厚さ4mmのシートを作製し、このシートから長さ80mm×幅10mm×厚さ4mmの試験片を切り出した。この試験片の曲げ弾性率MAを、JIS K7171:2008に準拠して求めた。なお、圧子の半径R1及び支持台の半径R2は共に5mmであり、支点間距離は64mmであり、試験速度は2mm/分である。
【0176】
(ポリプロピレン系樹脂B)
表2に、発泡粒子の製造に使用したポリプロピレン系樹脂Bの性状等を示す。なお、本例において使用した樹脂Bは、いずれも、非再生ポリプロピレン系樹脂から構成されている。また、本例において使用した樹脂Bは、プロピレン-エチレンランダム共重合体(B1~B4)またはホモプロピレン(B5)のいずれかである。なお、表2においては、プロピレン系ランダム共重合体を「rPP」と記載し、ホモプロピレンを「hPP」と記載した。
【0177】
表2に示した物性値の測定方法は、前述したポリプロピレンAにおける物性値の測定方法と同様である。なお、表2における樹脂Bの「エチレン成分の含有量」の算出方法は以下の通りである。
【0178】
樹脂Bにおけるエチレン成分の含有量は、IRスペクトルにより決定する公知の方法により求めた。具体的には、高分子分析ハンドブック(日本分析化学会高分子分析研究懇談会編、出版年月:1995年1月、出版社:紀伊国屋書店、ページ番号と項目名:615~616「II.2.3 2.3.4 プロピレン/エチレン共重合体」、618~619「II.2.3 2.3.5 プロピレン/ブテン共重合体」)に記載されている方法、つまり、エチレン及びブテンの吸光度を所定の係数で補正した値とフィルム状の試験片の厚み等との関係から定量する方法により求めた。
【0179】
より具体的には、まず、樹脂Bを180℃の環境下でヒートプレスしてフィルム状に成形し、厚み0.1~0.3mmの厚みの異なる複数の試験片を作製した。次いで、各試験片のIRスペクトルを測定することにより、エチレン由来の722cm-1及び733cm-1における吸光度(A722、A733)と、ブテン由来の766cm-1における吸光度(A766)とを読み取った。次いで、各試験片について、以下の式(3)~(5)を用いて樹脂B中のエチレン成分含有量(単位:質量%)を算出した。各試験片について得られたエチレン成分含有量を算術平均した値を樹脂B中のエチレン成分含有量(単位:質量%)とした。
【0180】
(K´733c=1/0.96{(K´733a-0.268(K´722a}・・・(3)
(K´722c=1/0.96{(K´722a-0.150(K´733a}・・・(4)
エチレン成分含有量=0.575{(K´722c+(K´733c}・・・(5)
【0181】
ただし、式(3)~(5)におけるK´aは各波数における見かけの吸光係数(K´a=A/ρt)であり、K´cは補正後の吸光係数であり、Aは吸光度であり、ρは樹脂の密度(単位:g/cm3)であり、tはフィルム状の試験片の厚み(単位:cm)である。
【0182】
また、各試験片について、以下の式(6)を用いて樹脂B中のブテン成分含有量(単位:質量%)を算出した。各試験片について得られたブテン成分含有量を算術平均した値を樹脂B中のブテン成分含有量(単位:質量%)とした。
ブテン成分含有量=12.3(A766/L)・・・(8)
ただし、式(8)におけるAは吸光度であり、Lはフィルム状の試験片の厚み(単位:mm)である。
【0183】
【表2】
【0184】
次に、本例の発泡粒子の構成及び製造方法を説明する。
【0185】
(実施例1)
実施例1の発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂組成物から構成された発泡層を有している。発泡層を構成する樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体Gと、を含んでおり、ゴム状体Gがポリプロピレン系樹脂中に分散している。実施例1の発泡粒子を作製するに当たっては、まず、ポリプロピレンA1と、樹脂B1と、気泡調整剤とを押出機に投入し、押出機内でポリプロピレンAと樹脂Bとの溶融混合物を形成した。なお、ポリプロピレンA1と樹脂B1との質量比率は表3に示す値とした。また、気泡調整剤としてはホウ酸亜鉛を使用した。ホウ酸亜鉛の添加量は、ポリプロピレンA1と樹脂B1との合計100質量%に対して0.05質量%とした。その後、押出機の下流側に設けられたダイの小孔から前記溶融状態の混合物をストランド状に押し出した。このストランド状の押出物を引き取り、冷却した後にペレタイザーを用いて適当な長さに切断することにより樹脂粒子を得た。
【0186】
このようにして得られた樹脂粒子をダイレクト発泡法により発泡させた。具体的には、まず、樹脂粒子1kgを、水性媒体としての3Lの水とともに内容積5Lの容器内に投入した。次いで、容器内に、樹脂粒子100質量部に対して0.3質量部の分散剤と、分散助剤として0.02質量部のアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムと0.01質量部の硫酸アルミニウムとを添加し、樹脂粒子を水性媒体中に分散させた。分散剤としてはカオリンを使用した。
【0187】
その後、容器内を攪拌しながら密閉された容器内に発泡剤としての二酸化炭素を供給し、容器内の温度を155.5℃まで上昇させた。このときの容器内圧力は2.1MPa(G)であった。その後、容器内の温度を156℃に調整した後、この温度を15分保持することにより、樹脂粒子に発泡剤を含浸させた。その後、容器を開放し、内容物を大気圧雰囲気下に放出することにより樹脂粒子を発泡させた。以上により、実施例1の発泡粒子を得た。
【0188】
(実施例2~4)
実施例2~4の発泡粒子は、ポリプロピレンA1と樹脂B1との質量比率を表3に示すように変更したこと以外は、概ね実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。これらの実施例における発泡粒子の製造方法は、押出機に供給するポリプロピレンA1と樹脂B1との質量比率を変更した点、及び発泡時の容器内の温度を、実施例2では152.5℃に、実施例3では161℃に、実施例4では158.5℃にそれぞれ変更した点以外は、概ね実施例1の発泡粒子の製造方法と同様である。なお、表3~表7においては、ポリプロピレンを「PP」と省略して記載した。
【0189】
(実施例5~7)
実施例5~7の発泡粒子は、表4に示すように、樹脂Bとして、ポリプロピレン系樹脂B1に替えてポリプロピレン系樹脂B2~B4のうちいずれかの樹脂を使用した点以外は、概ね実施例4の発泡粒子と同様の構成を有している。これらの実施例における発泡粒子の製造方法は、押出機に供給する樹脂Bをポリプロピレン系樹脂B1から表4に示すポリプロピレン系樹脂Bに変更した点以外は、概ね実施例4の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0190】
(比較例1)
比較例1の発泡粒子の発泡層は、樹脂Bを含まず、ポリプロピレンAから構成されている。比較例1の発泡粒子の製造方法は、表5に示すように、ポリプロピレンAと樹脂Bとを含む樹脂組成物に替えて、ポリプロピレンA1を使用して樹脂粒子を作製した点、及び発泡時の容器内の温度を164℃に変更した点以外は、概ね実施例1の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0191】
(比較例2)
比較例2の発泡粒子は、表5に示すように、樹脂Bとして、ポリプロピレン系樹脂B1に替えてポリプロピレン系樹脂B5を使用した点以外は、概ね実施例4の発泡粒子と同様の構成を有している。比較例2における発泡粒子の製造方法は、押出機に供給する樹脂Bをポリプロピレン系樹脂B1からポリプロピレン系樹脂B5に変更した点、及び発泡時の容器内の温度を164℃に変更した点以外は、概ね実施例4の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0192】
(比較例3)
比較例3の発泡粒子の発泡層は、表5に示すように、ポリプロピレンAを含まず、樹脂B1と樹脂B5とから構成されている。比較例3の発泡粒子の製造方法は、表5に示すように、ポリプロピレンAと樹脂Bとを含む樹脂組成物に替えて、樹脂B1と樹脂B5とから構成される樹脂組成物を使用して樹脂粒子を作製した点以外は、概ね実施例1の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0193】
(実施例8)
実施例8の発泡粒子は、表6に示すように、嵩密度が27kg/m3である点以外は概ね実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。実施例8の発泡粒子の製造方法は、発泡時の容器内の温度を155.5℃に変更した点、及び発泡時の容器内圧力を2.8MPa(G)に変更した点以外は概ね実施例1の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0194】
(実施例9)
実施例9の発泡粒子は、表7に示すように、ポリプロピレンAとして、ポリプロピレンA1に替えてポリプロピレンA2を使用した点以外は、概ね実施例4の発泡粒子と同様の構成を有している。実施例9における発泡粒子の製造方法は、押出機に供給するポリプロピレンAをポリプロピレンA1からポリプロピレンA2に変更した点以外は、概ね実施例4の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0195】
(参考例1)
参考例1の発泡粒子の発泡層は、ポリプロピレンAを含まず、樹脂Bから構成されている。参考例1の発泡粒子の製造方法は、ポリプロピレンAと樹脂Bとを含む樹脂組成物に替えて、樹脂B1を使用して樹脂粒子を作製したこと、及び発泡時の容器内の温度を149.5℃に変更したこと以外は、概ね実施例1の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0196】
(参考例2)
参考例2の発泡粒子の発泡層は、ポリプロピレンAを含まず、樹脂Bから構成されている。参考例2の発泡粒子の製造方法は、発泡時の容器内の温度を147℃に変更した点、及び容器内圧力を4.0MPa(G)に変更した点以外は、概ね参考例1の発泡粒子の製造方法と同様である。
【0197】
(実施例10)
実施例10の発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂組成物から構成された発泡芯層と、発泡芯層を被覆する融着層とを有している。発泡芯層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体Gとを含んでおり、ゴム状体Gがポリプロピレン系樹脂中に分散している。実施例10の発泡粒子を作製するに当たっては、まず、芯層形成用押出機と、融着層形成用押出機と、これら2台の押出機に接続された共押出ダイとを備えた共押出装置を用い、共押出装置から押し出された複合体をストランドカット方式により切断して融着層を有する多層樹脂粒子を作製した。
【0198】
具体的には、ポリプロピレンA1、樹脂B1、気泡調整剤及びカーボンブラックを芯層形成用押出機に供給し、押出機内でポリプロピレンAと樹脂Bとの芯層形成用溶融混合物を形成した。なお、芯層形成用溶融混合物におけるポリプロピレンA1と樹脂B1との配合比はポリプロピレンA1:樹脂B1=15:85とした。気泡調整剤としてはホウ酸亜鉛を使用した。ホウ酸亜鉛の添加量はポリプロピレンA1と樹脂B1との合計100質量%に対して0.05質量%とした。カーボンブラックの添加量はポリプロピレンA1と樹脂B1との合計100質量%に対して2.8質量%とした。
【0199】
また、融着層形成用押出機にポリプロピレン系樹脂(具体的には、プロピレン-エチレン-ブテンランダム共重合体、融点122℃、メルトマスフローレイト6g/10分)及びカーボンブラックを供給し、押出機内で融着層形成用溶融混合物を形成した。なお、融着層形成用溶融混合物におけるカーボンブラックの添加量はポリプロピレン系樹脂100質量%に対して2.8質量%とした。
【0200】
これらの溶融混合物をダイ内で合流させることにより、非発泡状態の円柱状の芯層と、芯層の側周面を被覆する非発泡状態の融着層とからなる複合体を形成した後、ダイからストランド状に共押出した。このストランド状の複合体を引き取り、冷却した後にペレタイザーを用いて適当な長さに切断することにより、芯層と、芯層の外側面を被覆する融着層とを有する柱状の樹脂粒子(つまり、多層樹脂粒子)を得た。多層樹脂粒子における融着層の割合は3質量%であった。
【0201】
次に、多層樹脂粒子をダイレクト発泡法により発泡させた。具体的には、まず、多層樹脂粒子100kgを、水性媒体としての220Lの水とともに内容積400Lの容器内に投入した。次いで、容器内に、多層樹脂粒子100質量部に対して0.3質量部の分散剤と、分散助剤として0.004質量部のアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムと0.01質量部の硫酸アルミニウムとを添加し、多層樹脂粒子を水性媒体中に分散させた。分散剤としてはカオリンを使用した。
【0202】
その後、容器内を攪拌しながら密閉された容器内に発泡剤としての二酸化炭素を供給し、容器内の温度を158.2℃まで上昇させた。このときの容器内圧力は1.6MPa(G)であった。その後、この温度を15分保持することにより、多層樹脂粒子に発泡剤を含浸させた。その後、容器を開放し、内容物を大気圧雰囲気下に放出することにより多層樹脂粒子を発泡させた。このようにして得られた発泡粒子を温度23℃、相対湿度50%の雰囲気中で24時間乾燥させた。以上により、芯層が発泡してなる発泡芯層と、発泡芯層を被覆する非発泡状態の融着層とを備えた一段発泡粒子を得た。
【0203】
次に、一段発泡粒子を耐圧容器としての加圧タンク内に入れ、加圧タンクを密閉した。この状態で加圧タンク内を無機ガスとしての空気で加圧し、一段発泡粒子の気泡内の圧力が0.35MPa(G)となるように、気泡内に空気を含浸させた。一段発泡粒子への内圧の付与が完了した後、一段発泡粒子を加圧タンクから取り出し、金属製のドラムに入れた。その後、一段発泡粒子にスチームを供給し、大気圧下で加熱した。以上により、一段発泡粒子をさらに発泡させて発泡粒子(つまり、二段発泡粒子)を得た。以上により、実施例10の発泡粒子を得た。なお、発泡粒子における融着層の割合は3質量%であった。
【0204】
(実施例11)
実施例11の発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂組成物から構成された発泡芯層と、発泡芯層を被覆する融着層とを有している。発泡芯層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体Gとを含んでおり、ゴム状体Gがポリプロピレン系樹脂中に分散している。また、実施例11の発泡粒子は、内部を軸方向に貫通する貫通孔を有する筒形状の発泡粒子である。実施例11の発泡粒子を作製するに当たっては、まず、芯層形成用押出機と、融着層形成用押出機と、これら2台の押出機に接続された共押出ダイとを備えた共押出装置を用い、共押出装置から押し出された複合体をストランドカット方式により切断して融着層を有する多層樹脂粒子を作製した。なお、実施例11で使用した共押出用ダイには、多層樹脂粒子の芯層に貫通孔を形成可能な機構が備えられている。
【0205】
具体的には、ポリプロピレンA1と、樹脂B1と、気泡調整剤と、カーボンブラックとを芯層形成用押出機に供給し、押出機内でポリプロピレンAと樹脂Bとの芯層形成用溶融混合物を形成した。なお、芯層形成用溶融混合物におけるポリプロピレンA1と樹脂B1との質量比率はポリプロピレンA1:樹脂B1=17:83とした。気泡調整剤としてはホウ酸亜鉛を使用した。ホウ酸亜鉛の添加量はポリプロピレンA1と樹脂B1との合計100質量%に対して0.05質量%とした。カーボンブラックの添加量はポリプロピレンA1と樹脂B1との合計100質量%に対して2.8質量%とした。
【0206】
また、融着層形成用押出機にポリプロピレン系樹脂(具体的には、プロピレン-エチレンランダム共重合体、融点133℃、メルトマスフローレイト24g/10分)及びカーボンブラックを供給し、押出機内で融着層形成用溶融混合物を形成した。なお、融着層形成用溶融混合物におけるカーボンブラックの添加量はポリプロピレン系樹脂100質量%に対して2.8質量%とした。
【0207】
これらの溶融混合物をダイ内で合流させることにより、非発泡状態の円柱状の芯層と、芯層の側周面を被覆する非発泡状態の融着層とからなる複合体を形成した後、ダイからストランド状に共押出した。このストランド状の複合体を引き取り、冷却した後にペレタイザーを用いて適当な長さに切断することにより、内部を軸方向に貫通する貫通孔を備えた芯層と、芯層の外側面を被覆する融着層とを有する筒形状の多層樹脂粒子を得た。多層樹脂粒子における融着層の割合は5質量%であった。
【0208】
次に、多層樹脂粒子をダイレクト発泡法により発泡させた。具体的には、まず、多層樹脂粒子100kgを、水性媒体としての220Lの水とともに内容積400Lの容器内に投入した。次いで、容器内に、多層樹脂粒子100質量部に対して0.3質量部の分散剤と、分散助剤として0.004質量部のアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムと0.01質量部の硫酸アルミニウムとを添加し、多層樹脂粒子を水性媒体中に分散させた。分散剤としてはカオリンを使用した。
【0209】
その後、容器内を攪拌しながら密閉された容器内に発泡剤としての二酸化炭素を供給し、容器内の温度を159.3℃まで上昇させた。このときの容器内圧力は1.5MPa(G)であった。この温度を15分保持することにより、多層樹脂粒子に発泡剤を含浸させた。その後、容器を開放し、内容物を大気圧雰囲気下に放出することにより多層樹脂粒子を発泡させた。このようにして得られた発泡粒子を温度23℃、相対湿度50%の雰囲気中で24時間乾燥させた。以上により、芯層が発泡してなり、貫通孔を有する発泡芯層と、発泡芯層を被覆する非発泡状態の融着層とを備えた筒形状の一段発泡粒子を得た。
【0210】
次に、一段発泡粒子を耐圧容器としての加圧タンク内に入れ、加圧タンクを密閉した。この状態で加圧タンク内を無機ガスとしての空気で加圧し、一段発泡粒子の気泡内の圧力が0.35MPa(G)となるように、気泡内に空気を含浸させた。一段発泡粒子への内圧の付与が完了した後、一段発泡粒子を加圧タンクから取り出し、金属製のドラムに入れた。その後、一段発泡粒子にスチームを供給し、大気圧下で加熱した。以上により、一段発泡粒子をさらに発泡させて発泡粒子(つまり、二段発泡粒子)を得た。以上により、実施例11の発泡粒子を得た。なお、発泡粒子における融着層の割合は5質量%であった。また、発泡粒子は、内部を軸方向に貫通する貫通孔を有しており、貫通孔の平均孔径が0.69mm、発泡粒子の平均外径に対する貫通孔の平均孔径の比が0.20であった。
【0211】
なお、貫通孔の平均孔径は、以下のように求めた。まず、無作為に100個の発泡粒子を選択し、これらの発泡粒子を、その断面積が最大となる位置において軸方向に垂直な面で切断して発泡粒子の切断面を露出させた。次に、発泡粒子の切断面の写真を撮影し、画像解析を行うことにより、切断面における貫通孔の断面積(つまり、開口面積)を計測した。そして、貫通孔の断面積と同じ面積を有する仮想真円の直径を算出し、この値を個々の発泡粒子における貫通孔の孔径とした。以上の操作を100個の発泡粒子について行い、得られた貫通孔の孔径の算術平均値を、発泡粒子の貫通孔の平均孔径とした。
【0212】
また、発泡粒子の平均外径は以下のように求めた。まず、無作為に100個の発泡粒子を選択し、これらの発泡粒子を、その断面積が最大となる位置において軸方向に垂直な面で切断して発泡粒子の切断面を露出させた。次に、発泡粒子の切断面の写真を撮影し、画像解析を行うことにより、貫通孔を含めた発泡粒子の断面積(つまり、切断面における発泡粒子の外周端縁により囲まれた領域の面積)を計測した。そして、発泡粒子の断面積と同じ面積を有する仮想真円の直径を算出し、この値を個々の発泡粒子の外径とした。以上の操作を100個の発泡粒子について行い、得られた発泡粒子の外径の算術平均値を、発泡粒子の平均外径とした。
【0213】
表3~表7に、以上により得られた実施例1~9、比較例1~3の樹脂粒子、発泡粒子及び発泡粒子を型内成形してなる成形体の諸特性を示す。
【0214】
なお、実施例10の発泡粒子の嵩密度は27kg/m3であり、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量は発泡粒子1gあたり0.03gであり、融点Tmは148℃であり、融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm―Tcは35℃であり、高温ピークの融解熱量は20J/gであった。実施例10の発泡粒子の成形可能範囲は0.27-0.31MPa(G)であった。実施例10の成形体の密度は30kg/m3であり、5%圧縮強度は220kPaであり、50%圧縮強度は420kPaであり、圧縮強度比は0.52であった。
【0215】
実施例11の発泡粒子の嵩密度は33kg/m3であり、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量は発泡粒子1gあたり0.03gであり、融点Tmは148℃であり、融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm―Tcは35℃であり、高温ピークの融解熱量は22J/gであった。実施例11の発泡粒子の成形可能範囲は0.30-0.34MPa(G)であった。実施例11の成形体の密度は35kg/m3であり、5%圧縮強度は140kPaであり、50%圧縮強度は270kPaであり、圧縮強度比は0.52であった。
【0216】
参考例1の発泡粒子は、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含有していなかった。参考例1の発泡粒子の嵩密度は45kg/m3であり、平均気泡径は110μmであり、独立気泡率は96%であり、融点Tmは143℃であり、前記差Tm―Tcは40℃であり、灰分量は0質量%であり、メルトマスフローレイトは9g/10分であり、曲げ弾性率は950MPaであり、高温ピークの頂点温度Thは156℃であり、高温ピークの融解熱量は16J/gであった。参考例1の発泡粒子の成形可能範囲は0.28-0.32MPa(G)であった。参考例1の成形体の密度は50kg/m3であり、独立気泡率は86%であり、5%圧縮強度は210kPaであり、50%圧縮強度は425kPaであり、圧縮強度比は0.49であった。
【0217】
参考例2の発泡粒子は、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含有していなかった。参考例2の発泡粒子の嵩密度は27kg/m3であり、平均気泡径は150μmであり、独立気泡率は96%であり、融点Tmは143℃であり、前記差Tm―Tcは40℃であり、灰分量は0質量%であり、メルトマスフローレイトは9g/10分であり、曲げ弾性率は950MPaであり、高温ピークの頂点温度Thは156℃であり、高温ピークの融解熱量は16J/gであった。参考例2の発泡粒子の成形可能範囲は0.28-0.32MPa(G)であった。参考例2の成形体の密度は30kg/m3であり、独立気泡率は85%であり、5%圧縮強度は95kPaであり、50%圧縮強度は240kPaであり、圧縮強度比は0.40であった。
【0218】
〔発泡粒子の融点Tm及び樹脂粒子の融点Tmr〕
発泡粒子の融点Tm及び樹脂粒子の融点Tmrの測定方法は、ポリプロピレンAに替えて発泡粒子または樹脂粒子を使用したこと以外は、前述したポリプロピレンAの融点TmAの測定方法と同様である。
【0219】
〔発泡粒子の結晶化温度Tc及び樹脂粒子の結晶化温度Tcr〕
JIS K7121-1987に基づき、熱流束示差走査熱量計を用いて発泡粒子の結晶化温度Tcの測定を行った。より具体的には、まず、発泡粒子を10℃/分の加熱速度で23℃から230℃まで昇温させた後、230℃の温度を10分間保持した。その後、10℃/分の冷却速度で230℃から30℃まで冷却させることによりDSC曲線を得た。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。このDSC曲線における結晶化ピークの頂点温度を発泡粒子の結晶化温度Tcとした。なお、DSC曲線に複数の結晶化ピークが表れる場合は、ピーク高さの最も高い結晶化ピークの頂点温度を発泡粒子の結晶化温度Tcとした。
【0220】
樹脂粒子の結晶化温度Tcrの測定方法は、発泡粒子に替えて樹脂粒子を用いた点以外は、前述した発泡粒子の結晶化温度Tcの測定方法と同様である。
【0221】
〔発泡粒子の嵩密度〕
相対湿度50%、温度23℃、気圧1atmの環境下で発泡粒子を24時間以上静置し、発泡粒子の状態を調節した。このようにして得られた嵩体積約500cm3の発泡粒子をメスシリンダー内に充填し、メスシリンダー底面で床面を数度、軽く叩くことにより、メスシリンダー内の発泡粒子群の充填高さを安定させた。その後、メスシリンダーの目盛から発泡粒子群の正確な嵩体積(単位:L)を読み取った。そして、メスシリンダー内の発泡粒子群の質量(単位:g)を前述した嵩体積で除した値を単位換算することにより、発泡粒子の嵩密度(単位:kg/m3)を算出した。
【0222】
〔発泡粒子の平均気泡径〕
発泡粒子を概ね2等分となるように切断した。次に、露出した切断面が視野内に全て納まるように拡大写真を取得した。得られた拡大写真上に、発泡粒子の最表面から中央部を通って反対側の最表面に至る線分を、隣り合う線分のなす角度が等しくなるようにして(つまり、隣り合う線分のなす角度が45°となるようにして)4本引いた。このようにして得られた4本の線分の合計長さを線分と交差する気泡の総数で除した値を、個々の発泡粒子の気泡径とした。
【0223】
以上の操作を無作為に抽出した10個以上の発泡粒子に対して行い、それぞれの発泡粒子について得られた発泡粒子の気泡径を算術平均した値を、発泡粒子の平均気泡径とした。
【0224】
〔発泡粒子の独立気泡率〕
ASTM-D2856-70手順Cに基づき空気比較式比重計を用いて発泡粒子の独立気泡率を測定した。具体的には、まず、状態調節後の嵩体積約20cm3の発泡粒子を測定用サンプルとし、測定用サンプルをエタノールの入ったメスシリンダーに沈めた。この時の液面の上昇量から測定用サンプルの見掛けの体積Vaを測定した。見掛けの体積Vaを測定した測定用サンプルを十分に乾燥させた後、ASTM-D2856-70に記載されている手順Cに準じ、空気比較式比重計(東京サイエンス株式会社製「Beckman Model1000 Air Comparison Pycnometer」)により測定される測定用サンプルの真の体積の値Vxを測定した。そして、これらの体積の値Va及びVxを用い、下記の式(1)に基づいて測定用サンプルの独立気泡率(単位:%)を計算した。以上の操作を測定用サンプルを変更して5回行い、5つの測定用サンプルにおける独立気泡率の算術平均値(N=5)を発泡粒子の独立気泡率(単位:%)とした。
【0225】
独立気泡率=(Vx-W/ρ)×100/(Va-W/ρ)・・・(1)
【0226】
ただし、上記式(1)における記号の意味は以下の通りである。
Vx:上記方法で測定される測定用サンプルの真の体積、即ち、発泡粒子を構成する樹脂の容積と、発泡粒子内の独立気泡部分の気泡全容積との和(単位:cm3
Va:測定用サンプルを、エタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇量から測定される測定用サンプルの見掛けの体積(単位:cm3
W:測定用サンプルの質量(単位:g)
ρ:発泡粒子を構成する樹脂の密度(単位:g/cm3
【0227】
〔発泡粒子中のDsol-Ainsol及び樹脂粒子中のDsol-Ainsol
発泡粒子中のDsol-Ainsol、つまり、n-デカン中に可溶で、かつアセトンに不溶な成分の量は、以下の方法により求めた。具体的には、まず、試料として、約5gの発泡粒子を精秤した。n-デカン200ml中に試料を加え、145℃で30分間加熱溶解を行った。次に、得られたn-デカン溶液を2時間かけて23℃まで冷却し、23℃で30分間放置した。これにより、n-デカン溶液中のn-デカンに不溶な成分を析出させた。その後、n-デカン溶液をろ過して析出物をろ別し、n-デカン可溶分を含むn-デカン抽出液を得た。このn-デカン抽出液を、n-デカン抽出液に対して約3倍量のアセトン中に加え、23℃で18時間放置し、n-デカン抽出液中のアセトン不溶分(つまり、発泡粒子中のDsol-Ainsol)を析出させた。この析出物をろ取して乾燥させた後、析出物の質量を測定した。このようにして測定された析出物の質量(単位:g)を試料の質量(単位:g)で除することにより、発泡粒子中に含まれる発泡粒子1gあたりのDsol-Ainsolの量(単位:g)を算出した。
【0228】
また、樹脂粒子中のDsol-Ainsolの量の測定方法は、発泡粒子に替えて樹脂粒子を用い、樹脂粒子1gあたりの量を算出した点以外は、前述した発泡粒子中のDsol-Ainsolの量の測定方法と同様である。
【0229】
〔発泡粒子のモルフォロジー及び樹脂粒子のモルフォロジー〕
以下の方法により発泡粒子のモルフォロジーを観察した。まず、前記発泡粒子を、その中心部を通るように切断して、発泡粒子の中心部の断面が露出した観察用サンプルを準備した。次いで、この観察用サンプルをエポキシ樹脂に包埋し、四酸化ルテニウムにて電子染色を行った後、ウルトラミクロトーム等を用いてサンプルから発泡粒子の中心部を含む切片を作製した。この切片を透過型電子顕微鏡(日本電子社製「JEM-1040Flash」)のグリッドに載せ、倍率5000倍で観察すると共に、発泡粒子の断面写真(すなわち、TEM写真)を撮影した。
【0230】
断面写真から、発泡層の気泡膜におけるポリプロピレン系樹脂の相とエチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体の相とのモルフォロジーを目視にて観察した。一例として、図3に実施例4の発泡粒子の断面写真を示す。図3に示すように、発泡粒子1の気泡膜11は、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体GのドメインDがポリプロピレン系樹脂のマトリックスMに分散しているモルフォロジーを有していることが確認された。また、このようにして得られた断面写真に基づき、ポリプロピレンAのモルフォロジーにおけるゴム状体の平均径の算出方法と同様の方法により、発泡粒子のモルフォロジーにおけるゴム状体の平均径を算出した。
【0231】
樹脂粒子のモルフォロジーの観察方法は、発泡粒子に替えて樹脂粒子を用いた点以外は、前述した発泡粒子のモルフォロジーの観察方法と同様である。一例として、図4に実施例4の樹脂粒子の断面写真を示す。図4に示すように、樹脂粒子10は、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体GのドメインDがポリプロピレン系樹脂のマトリックスMに分散しているモルフォロジーを有していることが確認された。また、このようにして得られた断面写真に基づき、ポリプロピレンAのモルフォロジーにおけるゴム状体の平均径の算出方法と同様の方法により、樹脂粒子のモルフォロジーにおけるゴム状体の平均径を算出した。
【0232】
〔樹脂粒子及び発泡粒子の灰分量〕
樹脂粒子の灰分量及び発泡粒子の灰分量の測定方法は、ポリプロピレンAに替えて樹脂粒子または発泡粒子を用いたこと以外は、前述したポリプロピレンAの灰分量の測定方法と同様である。
【0233】
〔発泡粒子を構成している樹脂組成物のメルトマスフローレイト〕
発泡粒子を180℃の温度で3分間ヒートプレスすることにより、発泡粒子の脱泡処理を行い、発泡粒子を構成している樹脂組成物から構成されるシートを作製した。このシートを切断することで得られたペレット状の試料を用い、JIS K7210-1:2014に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgの条件でメルトマスフローレイトの測定を行った。
【0234】
〔発泡粒子を構成している樹脂組成物の曲げ弾性率〕
発泡粒子を180℃でヒートプレスして厚さ4mmのシートを作製し、このシートから長さ80mm×幅10mm×厚さ4mmの試験片を切り出した。この試験片の曲げ弾性率を、JIS K7171:2008に準拠して求めた。なお、圧子の半径R1及び支持台の半径R2は共に5mmであり、支点間距離は64mmであり、試験速度は2mm/分である。
【0235】
〔樹脂固有ピーク及び高温ピーク〕
高温ピークの頂点温度及び融解熱量は、JIS K7122-1987に準拠して示差走査熱量測定(DSC)を行うことで得られるDSC曲線から求めた。具体的には、まず、発泡粒子約3mgを試料として用い、加熱速度10℃/分で23℃から230℃まで試料を加熱して示差走査熱量測定を行うことによりDSC曲線を得た。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。このDSC曲線に基づいて、樹脂固有ピークΔH1の頂点温度Tl及び高温ピークΔH2の頂点温度Thを求めた。また、表3~表7の「頂点温度の差Th-Tl」欄には、高温ピークΔH2の頂点温度Thから樹脂固有ピークΔH1の頂点温度Tlを差し引いた値を記載した。
【0236】
次に、DSC曲線上における80℃に相当する点αと、発泡粒子の融解終了温度Tに相当する点βとを結ぶ直線L1を引いた。さらに、樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2との間に存在する極大点γを通り、グラフの縦軸に平行な直線L2を引き、直線L2により樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2とを分割した。
【0237】
そして、DSC曲線における樹脂固有ピークΔH1を構成する部分と、直線L1と、直線L2とによって囲まれた部分の面積に基づいて、樹脂固有ピークΔH1の融解熱量を算出した。また、DSC曲線における高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1と、直線L2とによって囲まれた部分の面積に基づいて、高温ピークΔH2の融解熱量を算出した。
【0238】
以上の操作を異なる試料を用いて3回行い、各回の測定において得られた樹脂固有ピークΔH1の融解熱量の算術平均値を発泡粒子の樹脂固有ピークΔH1の融解熱量とし、高温ピークΔH2の融解熱量の算術平均値を発泡粒子の高温ピークΔH2の融解熱量とした。
【0239】
〔成形体の密度〕
前述した成形可能範囲のうち、最も低い成形圧で型内成形を行い、発泡粒子成形体を得た。この発泡粒子成形体の質量(単位:g)を当該成形体の外形寸法から求められる体積(単位:L)で除した後、単位換算することにより成形体の密度(単位:kg/m3)を算出した。
【0240】
〔成形可能範囲〕
成形可能範囲の評価においては、本加熱時の成形圧を0.26MPa(G)から0.42MPa(G)までの間で0.01MPaずつ変化させて型内成形を行うことにより成形体を作製し、得られた成形体の表面性、融着性及び回復性に基づいて成形下限圧力及び成形可能範囲を決定した。
【0241】
成形体の製造方法は以下の通りである。まず、発泡粒子を耐圧容器内に入れ、耐圧容器内を空気で加圧して発泡粒子に空気を含浸させ、発泡粒子に0.10MPa(G)の内圧を付与した。次に、内圧が付与された発泡粒子を、クラッキング充填法により成形型に充填した。本例においては、縦250mm、横200mm、厚み50mmの平板状の成形体を成形可能なキャビティを有する成形型を使用した。クラッキング充填においては、成形体の厚み方向に5mmのクラッキング隙間(つまり、10%のクラッキング量)を開けた状態で発泡粒子を成形型内に充填した後、成形型を完全に閉じることにより成形型内の発泡粒子を機械的に圧縮した。
【0242】
次に、成形型内にスチームを供給して型内成形を行った。型内成形においては、まず、成形型のドレン弁を開放した状態で成形型内にスチームを5秒間供給して予備加熱を行った。次いで、ドレン弁を閉鎖し、本加熱時の成形圧より0.08MPa(G)低い圧力に達するまで、成形型の一方の面側からスチームを供給して第1の一方加熱を行った。次に、本加熱時の成形圧より0.04MPa(G)低い圧力に達するまで成形型の他方の面側よりスチームを供給して第2の一方加熱を行った。その後、本加熱時の成形圧に達するまで成形型の両面からスチームを供給して本加熱を行った。本加熱が完了した後、成形型内の圧力を解放し、成形体の発泡力による表面圧力が0.04MPa(G)になるまで成形型内において成形体を冷却した。
【0243】
その後、成形型から取り出した成形体を80℃のオーブン中で12時間静置して養生工程を行った。養生工程後、成形体を相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて24時間静置することにより、成形体の状態調節を行った。状態調節後の成形体の表面性、融着性及び回復性を評価し、後述する評価基準でいずれの項目でも合格となった成形圧(つまり、合格品が取得可能であった成形圧)の範囲を成形可能範囲とした。成形可能範囲が広いほど、成形性に優れていると判断することができる。また、成形可能な成形圧が低いほど、少ないスチーム量での型内成形が可能となるため、生産性に優れていると判断することができる。
【0244】
成形可能範囲の評価における表面性、融着性及び回復性の評価方法は以下の通りである。
【0245】
・表面性
成形体の厚み方向における一方のスキン面の中央部に100mm×100mmの正方形を描き、次いでこの正方形のいずれか1の角から対角線を引いた。そして、対角線上に存在するボイド、つまり、発泡粒子同士の間に形成される隙間のうち、1mm×1mm以上の大きさを有するボイドの数を数えた。そして、ボイドの数が2個以下の場合に合格と判断し、3個以上である場合に不合格と判断した。
【0246】
・融着性
成形体を長手方向に概ね等分となるように破断させた。破断面に露出した発泡粒子のうち無作為に選択した100個以上の発泡粒子を目視により観察し、粒子内部で破断した発泡粒子(つまり、材料破壊した発泡粒子)であるか、発泡粒子同士の界面で破断した発泡粒子であるかを判別した。そして、観察した発泡粒子の総数に対する粒子内部で破断した発泡粒子の数の比率を百分率で表した値(つまり、材料破壊率)を算出し、この値を融着率とした。そして、融着率が80%以上である場合を合格と判断し、80%未満である場合を不合格と判断した。
【0247】
・回復性
成形体を厚み方向から見た平面視において、縦250mmの辺と横200mmの辺とで囲まれた面の各頂点から、当該面の中心方向に10mm内側となる4か所の位置における成形体の厚みと、当該面の中央部における成形体の厚みとをそれぞれ計測した。次いで、計測した箇所のうち最も厚みの厚い箇所の厚みに対する最も厚みの薄い箇所の厚みの比(単位:%)を算出した。このようにして得られた厚みの比が95%以上である場合に合格と判断し、95%未満である場合に不合格と判断した。
【0248】
〔成形体の独立気泡率〕
前述した成形可能範囲のうち、最も低い成形圧で型内成形を行い、成形体を得た。この成形体の中心部から縦25mm×横25mm×高さ30mmの試験体を切り出し、試験体の幾何学的体積Va(単位:cm3)、つまり、縦寸法(単位:cm)と横寸法(単位:cm)と高さ寸法(単位:cm)との積を算出した。次に、ASTM-D2856-70に記載されている手順Cに準じ、空気比較式比重計(具体的には、東京サイエンス株式会社製「Beckman Model1000 Air Comparison Pycnometer」)により、試験体の真の体積の値Vxを測定した。なお、空気比較式比重計により得られる真の体積の値Vxは、測定用サンプルを構成する樹脂の容積と、測定用サンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和(単位:cm3)である。
【0249】
以上により得られた試験体の質量W(単位:g)と、発泡粒子を構成する樹脂の密度ρ(単位:g/cm3)と、前述した方法により得られる試験体の幾何学的体積Va及び試験体の真の体積Vxとを用い、下記式(2)により試験体の独立気泡率(単位:%)を算出した。
独立気泡率=(Vx-W/ρ)×100/(Va-W/ρ)・・・(2)
【0250】
以上の操作を5個の試験体について行い、各試験体の独立気泡率を算出した。そして、これら5個の試験体における独立気泡率の算術平均値を成形体の独立気泡率とした。
【0251】
〔成形体の5%圧縮強度及び50%圧縮強度〕
前述した成形可能範囲のうち、最も低い成形圧で型内成形を行い、成形体を得た。この成形体の中心部から、縦50mm、横50mm、厚み25mmの直方体状の試験片を採取した。JIS K7220:2006に規定された方法に基づいて10mm/minの圧縮速度で試験片の圧縮試験を行い、応力-ひずみ曲線を取得した。なお、圧縮試験は23℃の実験室において行った。この応力-ひずみ曲線に基づいて試験片の5%変形圧縮応力及び50%変形圧縮応力を算出し、この値を成形体の5%圧縮強度及び50%圧縮強度とした。また、表3~表7の「50%圧縮強度/密度」欄には、50%圧縮強度の値を成形体の密度で除した値(単位:kPa/(kg/m))を記載し、「圧縮強度比」欄には、50%圧縮強度に対する5%圧縮強度の比、つまり、5%圧縮強度を50%圧縮強度で除した値を記載した。
【0252】
【表3】
【0253】
【表4】
【0254】
【表5】
【0255】
【表6】
【0256】
【表7】
【0257】
表3及び表4に示すように、実施例1~7の発泡粒子における発泡層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン系樹脂と、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体とを含んでおり、ゴム状体がポリプロピレン系樹脂中に分散している。また、これらの発泡粒子中のDsol-Ainsolの量、融点Tm及び融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm-Tcはいずれも前記特定の範囲内である。そのため実施例1~7の発泡粒子は、良好な型内成形性を有すると共に、圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が低い成形体を形成することができる。
【0258】
一方、表5に示すように、比較例1の発泡粒子は、発泡粒子中のDsol-Ainsolの量が多すぎる。また、比較例1の発泡粒子の融点Tm及び融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm-Tcは、いずれも前記特定の範囲から外れている。そのため、比較例1の発泡粒子は、良好な成形体を形成することができなかった。
【0259】
比較例2の発泡粒子の融点Tm及び融点Tmと結晶化温度Tcとの差Tm-Tcは、いずれも前記特定の範囲から外れている。そのため、比較例2の発泡粒子は、良好な成形体を形成することができなかった。
【0260】
比較例3の発泡粒子は、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含有していない。そのため、比較例3の発泡粒子からなる成形体の圧縮強度比は実施例の発泡粒子からなる成形体の圧縮強度比に比べて低く、圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率が高い。また、比較例3の発泡粒子は、実施例の発泡粒子に比べて、良好な成形体を得ることができる成形圧力の範囲が狭かった。
【0261】
また、実施例1~7と参考例1との比較、及び実施例8と参考例2との比較からも、エチレンプロピレン系ラバーを含むゴム状体を含有する発泡粒子は、ゴム状体を含まない発泡粒子に比べて成形体の圧縮ひずみの増加に伴う圧縮応力の上昇率を低減できることが理解できる。
【0262】
また、表7に示すように、かかる効果は、自動車用部材に由来し、エチレンプロピレン系ラバーを含むリサイクルポリプロピレンAが樹脂組成物中に含まれている実施例9の発泡粒子においても得られることが理解できる。
【0263】
また、実施例10及び実施例11に示すように、かかる効果は、融着層を有する発泡粒子や、貫通孔を有する発泡粒子においても得られることが理解できる。
【0264】
以上、実施例に基づいて本発明に係る発泡粒子及び成形体の具体的な態様を説明したが、本発明に係る発泡粒子及びこの発泡粒子からなる成形体の具体的な態様は実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。
【符号の説明】
【0265】
1 ポリプロピレン系樹脂発泡粒子
G ゴム状体
図1
図2
図3
図4