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JP6025827B2 - 樹脂発泡体の製造方法および樹脂発泡体 - Google Patents

樹脂発泡体の製造方法および樹脂発泡体 Download PDF

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JP6025827B2 JP2014512529A JP2014512529A JP6025827B2 JP 6025827 B2 JP6025827 B2 JP 6025827B2 JP 2014512529 A JP2014512529 A JP 2014512529A JP 2014512529 A JP2014512529 A JP 2014512529A JP 6025827 B2 JP6025827 B2 JP 6025827B2
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Description

本発明は、樹脂発泡体の製造方法および樹脂発泡体に関する。
従来から、樹脂発泡シートは、防塵防水材として広範囲な用途で用いられている。特に、当該防塵防水材をガスケットとして用いた際、基本性能として、高い防塵性及び防水性が求められる他、クッション性及び軽量化(使用材料の低減化)も求められている。
このような要求の下、防塵防水材としては、低発泡で且つ独立気泡構造を有する微細気泡(セル)ウレタン系発泡体や高発泡ウレタンを圧縮成形したものの他、独立気泡を有するポリオレフィン系(例えばポリエチレン系)発泡体等がある。
これらの内、現在最も良好な性能を有するものとして、発泡性ポリオレフィンシートを架橋させた後、発泡させ、得られた発泡シートを発泡時の半溶融状態を維持したままMD(Machine Direction)及び/又はTD(Transverse Direction)の方向に向かって延伸させて発泡シートの気泡を延伸させる工程を経て製造される発泡体からなる、MD方向の平均気泡径が110〜305μm及びTD方向の平均気泡径が100〜370μmである発泡シートが提案されている(特許文献1)。
なお、MDとは長尺シートに成形される発泡体の長手方向と平行する方向(マシーン・ダイレクション)をいい、TDとは長尺シート状に成形される発泡体の長手方向と直交する方向(トラバース・ダイレクション)をいう。
特許4578407号公報
ところで、近年は、タッチパネルを利用した携帯電話やスマートフォンにおいて、高い防塵性及び防水性並びに軽量化を担保しつつ、そのディスプレイ面積を大きくしたいという需要がある。このような需要下では、防塵防水材に求められる性質として、防塵防水材の厚さや幅を小さくした場合であっても当該材の空隙部分から塵や水が浸入しないことが求められる。ここで、本発明者らが引用文献1に係る発泡シートを検証したところ、1mm幅として使用した場合には十分な防塵性及び防水性が担保できるものの、幅を更に狭くして使用した場合(例えば0.75mm)には防塵性及び防水性が必ずしも十分ではないとの結果を得た。そこで、本発明は、幅や厚さを小さくした場合でも、高い防塵性及び防水性を担保できる樹脂発泡シートを提供することを課題とする。
本製造方法の一観点によれば、ポリオレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとを含む樹脂組成物を溶融させる溶融工程と、常温常圧で気体である物質の超臨界状態が維持される条件下にて溶融した前記樹脂組成物に前記物質を超臨界状態で含浸させる含浸工程と、前記物質を含浸した前記樹脂組成物を前記物質の超臨界状態が維持されない条件下に配することにより前記樹脂組成物を発泡させる発泡工程と、発泡した前記樹脂組成物を熱プレスする圧縮工程とを含むことを特徴とする樹脂発泡体の製造方法が提供される。
本製発泡体の一観点によれば、ポリオレフィン樹脂と、熱可塑性エラストマーと、前記熱可塑性エラストマーより結晶化度が高い結晶性エラストマーとを含むことを特徴とする、独立気泡を有する樹脂発泡体が提供される。
本発明によれば、気泡の平均長径及び平均短径が非常に小さいので、幅や厚さを小さくした場合でも、高い防塵性及び高い防水性を担保できる樹脂発泡シートを提供することができるという効果を奏する。
図1は、圧縮工程の一例を説明する工程断面図である。 図2は、実施例1〜6及び比較例1〜3に係る薄肉発泡体を評価した結果を示す表である。 図3は、実施例7〜9に係る薄肉発泡体を評価した結果を示す表である。 図4は、オレフィンブロック共重合体の構造の一例を説明する図である。
本発明の一形態を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は当該一形態に何ら限定されるものではない。以下、本形態に係る樹脂発泡体の製造方法、当該製造方法によって得られた樹脂発泡体、当該樹脂発泡体の性状、当該樹脂発泡体の用途を順に説明する。
本発明者らは、引用文献1に係る発泡シートにおいて気泡が大きくなってしまう原因を検討した。その結果、まず、引用文献1に係る樹脂発泡シートは、化学発泡剤(熱分解型発泡剤)を使用して製造される点に着目した。即ち、殆どの化学発泡剤は溶融樹脂との相溶性が悪く、溶融樹脂と混練した際に粒子状に分散した形で溶融樹脂中に存在する。したがって、当該化学発泡剤が発泡した際に出来る気泡自体大きいものとなってしまう。よって、この点をクリアすべく、化学発泡剤では無く、分子レベルで溶融樹脂に溶け込む、常温及び常圧で気体である物質を超臨界状態で溶融樹脂と混練する手法を採用した。更に、引用文献1に係る樹脂発泡シートは、発泡した後にシートを引き延ばして薄くする工程を有する点に着目した。具体的には、発泡した後にシートを引き延ばすと気泡の径が引き延ばした方向で大きくなってしまうことを踏まえ、引き延ばすのではなく熱プレスで圧縮することにより、気泡の径を維持又は更に小さくする手法を採用した。
(実施の形態1)
≪樹脂発泡体の製造方法≫
まず、本形態に係る樹脂発泡体の製造方法は、 ポリオレフィン樹脂100重量部と熱可塑性エラストマー5〜35重量部とを含む樹脂組成物を溶融させる溶融工程と、 常温常圧で気体である物質の超臨界状態が維持される条件下にて、溶融した前記樹脂組成物に前記物質を超臨界状態で含浸させる含浸工程と、 前記物質を含浸した前記樹脂組成物を、常温常圧で気体である物質の超臨界状態が維持されない条件下に配することにより、前記樹脂組成物を発泡させる発泡工程と、 発泡した前記樹脂組成物を熱プレスして樹脂発泡体を得る圧縮工程とを含む。ここで、樹脂組成物は、常温常圧で気体である物質が超臨界状態である際、混練や押出が可能なよう、更には、熱プレスの際に気泡を収縮させるのに均一に収縮させることができ気泡がいびつにならないよう、非架橋熱可塑性樹脂組成物であることが好適である。以下、原料、配合量及びプロセスを順に説明する。
<原料>
(ポリオレフィン樹脂)
本態様に係る熱可塑性ポリオレフィン樹脂は、特に限定されず、オレフィンの単独重合体でも共重合体(ランダムでもブロックでもよい)でもよく、更には一種であっても二種以上を組み合わせたものでもよい。例えば、ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、環状オレフィン樹脂、ポリオレフィンに極性基を導入したもの(例えば、エチレンビニルアセテート)の一種又は二種以上の組み合わせが挙げられる。これらの内、ポリエチレンとポリプロピレンとを混合したものが好適である(好適には、重量比で、PE:PP=1:1.5〜2.5)。
ポリエチレンは、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等のいずれでもよい。
ポリプロピレンは、結晶構造の分類では、アタクチック、イソタクチック(アイソタクチック)、シンジオタクチック、種類の分類では、ホモ、ブロック、ランダム等のいずれでもよい。またポリプロピレンは、発泡に適するとされる主鎖骨格中に長鎖分岐を有するポリプロピレン(HMS−PP)や高分子量成分を含んで分子量分布の広いポリプロピレン等の伸張粘度が高いポリプロピレンが好ましい。
尚、エラストマーに分類されるポリオレフィン樹脂は後述する熱可塑性エラストマー樹脂に含まれ、実施の形態1〜3の「ポリオレフィン樹脂」には含まれない。例えば、エチレン−αオレフィン共重合体には、ゴム状弾性体であるエチレン−プロピレン共重合体(EPR)があるが、EPRは後述する「熱可塑性エラストマー」に包含され、実施の形態1〜3に係るポリオレフィン樹脂には含まれない。エチレン−オクテン共重合体(EOM)も後述する「熱可塑性エラストマー」に包含され、実施の形態1〜3に係るポリオレフィン樹脂には含まれない。
同様に、エチレン−オクテン共重合体(EOM)とポリエチレンとのブロック共重合体は、実施の形態3の「結晶性エラストマー」に包含され、実施の形態1〜3に係るポリオレフィン樹脂には含まれない。更にエチレン−オクテン共重合体(EOM)とポリプロピレンとのブロック共重合体は、実施の形態3の「結晶性エラストマー」に包含され、実施の形態1〜3に係るポリオレフィン樹脂には含まれない。
これらのうち、得られる発泡体に耐熱性を付与でき、また得られる発泡体の柔軟性を維持できることから、ランダム系ポリプロピレンが好ましい。特に、5重量%以下のエチレンが付加された共重合体又はブテンー1が付加された共重合体のいずれでもよいが、柔軟性を得る上で、エチレンとの共重合体が好ましい。
また、性質面から捉えると、ガス抜けがなく且つ発泡が容易であることが好適であり、この観点からは、主たるポリオレフィン樹脂(全ポリオレフィン樹脂の50重量%以上のポリオレフィン樹脂)のメルトフローレート(JIS−K7210)は、230℃、2.16kgfにおいて0.1〜5g/10minが好ましく、0.3〜2g/10minが更に好ましい。
ポリオレフィン樹脂は、ポリプロピレン(所謂、汎用ポリプロピレン)と、200℃における溶融張力が5cN以上50cN以下であって更に当該溶融張力が上記ポリプロピレンの200℃における溶融張力より大きいポリプロピレン(以下、高溶融張力ポリプロピレンと呼ぶ)とを含む組成物であってもよい。
上記ポリプロピレン(汎用ポリプロピレン)は例えば、200℃における溶融張力が5cN以下のポリプロピレンが好ましい。高溶融張力ポリプロピレンは例えば、ホモポリプロピレンを改質して溶融張力を大きくした改質ポリプロピレンである。
ポリオレフィン樹脂が高溶融張力ポリプロピレンを含むことで、ポリオレフィン樹脂の発泡性が良くなる。すなわち、多数の気泡が安定的に形成される。
(熱可塑性エラストマー)
本態様に係る熱可塑性エラストマーは、特に限定されず、例えば、オレフィン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー等を挙げることができる。
ここで、オレフィン系エラストマーの一例として、エチレン−プロピレンゴムが挙げられる。エチレン−プロピレンゴムとしては、ゴム状弾性体であるエチレンとプロピレンの共重合体であるEPR(EPM);エチレン、プロピレン及び少量の非共役ジエン(例えば、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン)の共重合体であるEPDM;が包含される。また、プロセスオイル等で油展して用いてもよい。
オレフィン系エラストマーの他の例としては、メタロセン触媒を使用したエチレンとαオレフィンとのエチレン−αオレフィン共重合体(例えば、エチレン−1−ブテンゴムやエチレン−1−オクテンゴム)が挙げられる。ここでαオレフィンとは例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン,1−デセン、4−メチル−1−ペンテン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、ブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン1,4−ペンタジエンなどのオレフィン類、環状オレフィン類、ジエン類などである。
後述する発泡工程では樹脂組成物の環境(圧力、温度等)が急激に変化するが、樹脂組成物にエラストマーを加えることで、独立気泡の形成が容易になる。さらに、樹脂組成物にエラストマーを加えることで、樹脂発泡体の柔軟性が向上する。
また、スチレン系熱可塑性エラストマーの一例として、炭化水素鎖からなるポリマーの一端又は両端にポリスチレンが結合したブロックコポリマーを挙げることができる。このようなブロックコポリマーとしては、例えば、スチレンとブタジエン、イソプレン、イソブチレン等とのブロックコポリマー、或いは、それらのブロックコポリマーを更に水素添加したものが挙げられる。具体例としては、スチレンブタジエンスチレンブロックコポリマー(SBS)及びSBSを水素添加したスチレンエチレンブチレンスチレンブロックコポリマー(SEBS);スチレンイソプレンスチレンブロックコポリマー(SIS)及びSISを水素添加したスチレンエチレンプロピレンスチレンブロックコポリマー(SEPS);スチレンイソプレンブタジエンイソプレンスチレンブロックコポリマー及びそれを水素添加したスチレンエチレンエチレンプロピレンスチレンブロックコポリマー(SEEPS);スチレンビニルイソプレンスチレンブロックコポリマー及びその水素添加物;スチレンイソブチレンスチレンブロックコポリマー;スチレンブタジエンブロックコポリマー及びその水素添加物;スチレンイソブチレンブロックコポリマー及びその水素添加物;等が挙げられ、単独で用いても二種以上を混合して用いてもよい。また、プロセスオイル等で油展して用いてもよい。
(常温で気体である物質)
常温で気体である物質は、常温(JIS(Japanese Industrial Standards) Z 8703)で規定される常温、具体的には5℃以上35℃以下)、常圧(特別に減圧も加圧もしないときの圧力、具体的には例えば86kPa以上106kPa以下の圧力)下で気体である限り特に限定されないが、好適には、不活性ガス、例えば、二酸化炭素又は窒素であり、より好適には、ポリオレフィン系樹脂への含浸量を多くすることができる二酸化炭素である。
(発泡核剤)
本態様に係る樹脂組成物は、発泡核剤を含有することが好ましい。発泡核剤としては、例えば、タルク、シリカ、アルミナ、マイカ、チタニア、酸化亜鉛、ゼオライト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム等の酸化物、複合酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属水酸化物等を用いることができる。これらの発泡核剤を含有させることにより、気泡径を容易且つ任意に調整することができ、適度な柔軟性を有するとともに、切断加工性に優れた樹脂発泡体を得ることができる。
(他の成分)
本形態に係る樹脂発泡体の製造原料として、他の成分(例えば、他の熱可塑性ポリマー)を添加してもよい。尚、本形態に係る樹脂発泡体の製造の際、樹脂組成物を溶融させた状態(高温、高圧)にて超臨界状態の物質を添加して混練する工程があるため、硬化して混練できなくならないよう、高温にて架橋する成分を含まないことが好ましい。具体的には、原料組成物中に熱が架橋開始のトリガーとなる架橋剤を添加しないことが好適である。但し、樹脂組成物を溶融させた状態(高温、高圧)にて超臨界状態の物質を添加して混練する工程において架橋しないことが担保される場合(例えば、架橋剤が、当該混練時の温度よりも高い温度で架橋反応を生起する成分である場合)にはその限りではない。この場合には、押出にて発泡したシートを熱プレスする前、熱プレスと同時、熱プレスの後に、架橋反応が生起する条件下にシートを付する工程(例えば、シートを加熱、電子線、紫外線、湿気に付する工程)を含むことになる。
<配合量>
(熱可塑性エラストマーの配合量)
樹脂組成物における熱可塑性エラストマーの配合量は、ポリオレフィン樹脂100重量部に対し、5〜35重量部であることが好ましく、15〜25重量部であることがより好ましい。
(常温で気体である物質の配合量)
樹脂組成物における常温で気体である物質の配合量は、樹脂組成物の全量100重量部に対し、1〜10重量部であることが好ましく、3〜5重量部であることがより好ましい。
(他の成分の配合量)
樹脂組成物における他の成分の内、発泡核剤の配合量は、ポリオレフィン樹脂の全量100重量部に対し、1〜8重量部であることが好ましく、3〜6量部であることがより好ましい。尚、その他の任意成分(例えば顔料等)については、適宜使用してもよい。
<プロセス>
本形態に係る樹脂発泡体の製造方法は、前述のように、溶融工程と、含浸工程と、発泡工程と、圧縮工程とを含む。以下、各工程を順に説明する。
(溶融工程)
本形態に係る溶融工程は、ポリオレフィン樹脂100重量部と熱可塑性エラストマー5〜35重量部とを含む樹脂組成物を溶融させる工程である。ここで、当該溶融工程は、ポリオレフィン樹脂及び熱可塑性エラストマーのいずれもが溶融する条件で実施される。
また、当該溶融工程後に超臨界状態の物質を添加して混練するため、当該溶融工程においても、当該物質が超臨界状態であることが担保される温度及び圧力であることが好ましい。
尚、超臨界状態であることが担保される条件については後述する。
(含浸工程)
本形態に係る含浸工程は、常温常圧で気体である物質の超臨界状態が維持される条件下にて、溶融した前記樹脂組成物に前記物質を超臨界状態で含浸させる工程である。このような超臨界状態では、溶融樹脂への溶解度がより増大し、高濃度での前記物質の混入が可能となる。この結果、急激な圧力降下時には、前記物質が高濃度であるために気泡核の発生が多くなる。更には、分子レベルで溶け込んだ物質が気化するため、出来る気泡が微細である。その結果、その気泡核が成長してできる気泡の密度が、気孔率が同じであっても他の状態の場合より大きくなる。尚、常温常圧で気体である物質として二酸化炭素を選択した場合、二酸化炭素の臨界温度は31℃、臨界圧力は7.4MPaである。よって、二酸化炭素を選択した場合には、温度に関しては、50〜250℃の範囲内とすることが好適であり、90〜230℃の範囲内とすることがより好適であり、圧力に関しては、8〜40MPa程度の範囲内とすることが好適であり、10〜30MPaの範囲内とすることがより好適である。
(発泡工程)
本形態に係る発泡工程は、常温常圧で気体である物質を含浸した樹脂組成物を、当該物質の超臨界状態が維持されない条件下に配することにより、樹脂組成物を発泡させる工程である。例えば、内部が高温(例えば、155〜180℃程度)・高圧である押出成形機から、当該物質を含浸した樹脂組成物を口金を介して押し出す{例えば長尺シート(例えば1mm厚前後)に連続的に押し出す}ことにより実施する。すなわち、樹脂組成物をシート状に成形しながら発泡させる。
上記樹脂組成物に、常温常圧で気体である物質を高圧下で溶解させることで、分子レベルで均一に気泡核を分散させた後、常圧下で圧力が解放されると、内部から発泡し微細な気泡が形成される。すなわち、樹脂組成物の圧力下における溶解度差を利用することで微細な気泡が形成される。尚、当該発泡工程では、圧力を解放しさえすればよく、単に押出成形機から樹脂組成物を押し出すだけで当該樹脂組成物に印加される圧力が大気圧程度まで低下するため、減圧装置が不要である。
(圧縮工程)
圧縮工程は、発泡した樹脂組成物を熱プレスして樹脂発泡体を得る工程である。ここで、当該工程における温度、圧力(圧縮率)及び時間は、微細な気泡構造を得るために気泡の収縮を十分に行うこと、気泡が均一に潰れること、他方で潰れすぎて独立気泡が少なくなることを防止すること、シート表面の面粗度が高くなることを防止すること、を踏まえて適宜設定する。例えば、当該工程での温度は、80〜130℃が好ましく、85〜110℃がより好ましい。
圧縮工程時の温度範囲は、中間成形品(圧縮工程前の発泡した樹脂組成物)を可塑変形させ、圧縮後も形状が回復しない温度領域が好ましい。例えば圧縮工程時の温度範囲は、ポリオレフィン樹脂がポリプロピレンの場合、ポリプロピレンの融解温度(例えば、約150℃)より20℃以上70℃以下低い範囲(例えば、80〜130℃)が好ましい。更に好ましくは、圧縮工程時の温度範囲は、ポリオレフィン樹脂がポリプロピレンの場合、ポリプロピレンの融解温度より40℃以上65℃以下低い範囲(例えば、85〜110℃)である。
ポリプロピレンが、主たるポリプロピレンと融解温度が主たるポリプロピレンより低い高溶融張力ポリプロピレンとを含む組成物の場合、圧縮工程時の温度範囲は、主たるポリプロピレンの融解温度より20℃以上70℃以下低い範囲が好ましい。更に好ましくは、圧縮工程時の温度範囲は、主たるポリプロピレンの融解温度より40℃以上65℃以下低い範囲である。
更には、当該工程でのプレス時間は、0.1〜5秒が好ましく、0.5〜3秒がより好ましい。ここで、当該熱プレスとしては、公知の熱プレス装置、例えば、ポリッシングロール、熱間ロールを含むカレンダーを用いることができる。カレンダーロールは、公知のカレンダーロールであり、一般にゴムや樹脂コンパウンドを一定厚さのシート状に圧延する機械である。2本、3本及び4本のロールのいずれでもよい。ロールの配置も、垂直、逆L型、Z型配置のいずれでもよい。尚、ロールは、一般的には蒸気や油の循環により温度調整されている。
ここで、圧縮前後におけるシート厚を例示する。まず、シート厚に関しては、圧縮前においては、0.3〜2.5mmが好ましく、0.5〜1.0mmがより好ましく、圧縮後においては、0.070〜0.5mmが好ましく、0.1〜0.2mmがより好ましい。
また、気泡の細かさに関しては、圧縮前においては発泡体シート直交方向の断面(マシーン・ダイレクションに直交する断面、すなわちTD方向断面)における任意の1mm角あたりの気泡数が140〜500個が好ましく、更に好ましくは160〜300個がより好ましい。圧縮後においては発泡体シート直交方向の断面における任意の100μm角あたりの気泡数が15〜150個が好ましく、更に好ましくは20〜70個がより好ましい。尚、特許請求の範囲及び明細書における気泡数は、キーエンス株式会社製マイクロスコープVHX-D510を用いて気泡径の写真を撮り同測定機内で得られた像のコントラストを調整し、最も鮮明な画像における気泡数を算出した。
≪樹脂発泡体≫
本形態に係る樹脂発泡体{前述の製造方法により得られた樹脂発泡体(好適には非架橋樹脂発泡体)}は、ポリオレフィン樹脂の全重量を100重量部として、樹脂エラストマーを5〜35重量部の割合で含有する樹脂発泡体であって、樹脂発泡体における気泡数が発泡体シート直交方向の断面(マシーン・ダイレクションに直交する断面)における任意の100μm角あたりの気泡数が15〜150個が好ましく、更に好ましくは20〜70個の範囲である。非架橋樹脂発泡体が好ましいのは、熱プレスで気泡を収縮させるのに、均一に収縮させることができ、気泡がいびつにならないからである。また、架橋樹脂の場合は、架橋度が高いと熱プレスによって気泡の収縮が充分に行われない。ここで、気泡径は、押出し方向、マシン方向(MD)に横長の楕円形となる。よって、押し出し方向が長径となり、押し出し方向と垂直な方向が短径となる。
ここで、本形態に係る樹脂発泡体の典型的な形状は、シート状である。この場合、樹脂発泡体単独の形態であってもよく、或いは、樹脂発泡体の片面又は両面に他の層又は基材(例えば粘着層等)が設けられている形態であってもよい。
≪樹脂発泡体の性質≫
本形態に係る樹脂発泡体は、例えば、シート状である場合、外観平滑性のよい薄肉で防水防塵性に優れたものである。
≪樹脂発泡体の用途≫
本形態に係る樹脂発泡体(シート状)は、0.1mm未満の厚さでも高い防水性及び防塵性を有することから、広いディスプレイ画面の携帯電話やスマートフォンの防水ガスケットとして有用である。またその高い防水性や防塵性から、時計、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯音楽機器、テレビ等の精密機械の防水・防塵にも有用である。
(実施例)
≪実施例1≫
(ペレットの製造工程)
ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE;Low Density Polyethylene)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレンープロピレンージエン共重合体5重量部と、発泡核剤として湿式シリカ4.1重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:2.1とする。上記ランダムポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度(樹脂が溶ける温度)は152℃である。
(溶融・混練・含浸工程)
得られたペレットをタンデム式の単軸押出機に投入し1つ目の押出機で溶融させ、超臨界状態とした二酸化炭素を樹脂組成物100重量部に対して4重量部含浸させ、2つ目の押出機へ送り出した。具体的には1つ目の押出機のバレル温度を180℃としコンパウンドした材料のいずれもが溶融する条件で混練した。更に二酸化炭素を超臨界状態とし溶融樹脂に含浸させた。この時溶融樹脂の温度は205℃であった。2つ目の押出機のスクリュー回転速度、即ち送り量を1つ目の押出機の回転速度よりも遅くすることで、押出機の内部の圧力があがり二酸化炭素を超臨界状態に維持できる環境を整えた。二酸化炭素を含浸する際の樹脂圧力はおおよそ15MPaであった。
(発泡工程)
超臨界二酸化炭素が含浸した溶融樹脂組成物を押出機の口金から一気に圧力を解放する
ことで発泡体を得た。
(圧縮工程)
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例1に係る薄肉発泡体(樹脂発泡体)を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例1に係る薄肉発泡体を得た。
図1は、圧縮工程の一例を説明する工程断面図である。
まず、加熱された第1ロール2と、第1ロール2からの距離dが樹脂組成物4(具体的には、上記スキ加工されたシート)の厚さtより短くなるように第1ロール2に沿って配置され更に加熱された第2ロール6とを回転させる。この状態で、第1ロール2と第2ロール6の間に樹脂組成物4を供給して、樹脂組成物4を加熱しながらプレス(熱プレス)する。第1ロール2および第2ロール6は、好ましくはポリッシングロールである。
≪実施例2≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの比率を下記の通り変更した以外は実施例1と同じ方法で、実施例2に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレンープロピレンージエン共重合体10.3重量部と、発泡核剤として湿式シリカを4.4重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:2.1とする。上記ランダムポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は152℃である。
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例2に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例2に係る薄肉発泡体を得た。
≪実施例3≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの比率を下記の通り変更した以外は実施例1と同じ方法で、実施例3に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレンープロピレンージエン共重合体15.1重量部と、発泡核剤として湿式シリカを4.6重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:2.1とする。上述したランダムポリプロピレンの差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は152℃である。
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例3に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例3に係る薄肉発泡体を得た。
≪実施例4≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの比率を下記の通り変更した以外は実施例1と同じ方法で、実施例4に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレンープロピレンージエン共重合体21.3重量部と、発泡核剤として湿式シリカを5.0重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:2.1とする。上記ランダムポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は152℃である。
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例4に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例4に係る薄肉発泡体を得た。
≪実施例5≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの比率を下記の通り変更した以外は実施例1と同じ方法で、実施例5に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレンープロピレンージエン共重合体25.4重量部と、発泡核剤として湿式シリカを5.2重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:2.1とする。上記ランダムポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は152℃である。
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例5に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例5に係る薄肉発泡体を得た。
≪実施例6≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの比率を下記の通り変更した以外は実施例1と同じ方法で、実施例6に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレンープロピレンージエン共重合体34.9重量部と、発泡核剤として湿式シリカを5.7重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:1.9とする。上記ランダムポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は152℃である。
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例6に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例6に係る薄肉発泡体を得た。
≪比較例1≫
比較例として、積水化学工業社製、ボラーラXLIM(厚み0.1mm、化学発泡による架橋ポリエチレン発泡体)を評価した。
≪比較例2≫
比較例として、積水化学工業社製、ボラーラXLIM(厚み0.3mm、化学発泡による架橋ポリエチレン系発泡体)を評価した。
≪比較例3≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとの比率を下記の通り変更した以外は実施例1と同じ方法で、比較例3に係る薄肉発泡体を得た。
1)ポリプロピレンとしてJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)と
2)JIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ランダムポリプロピレンと、
3)ポリエチレンとしてJIS−K7210に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.15g/10分である低密度ポリエチレン(LDPE)と、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、発泡核剤として湿式シリカを3.8重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た(即ち、熱可塑性エラストマーは添加されない)。なお、コンパウンドしペレット化したオレフィン樹脂の比率は重量比でPP:PE=1:3.2とする。上記ランダムポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は152℃である。
すなわち、比較例3の樹脂組成物は熱可塑性エラストマーを含まない。
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの比較例3に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを100℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの比較例3に係る薄肉発泡体を得た。
≪評価試験≫
実施例1〜6及び比較例1〜3に係る薄肉発泡体に関し、下記評価試験を実施した。
(防水性評価)
得られた薄肉発泡体の両面にソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製のノンキャリア粘着テープ(製品名:NP203(粘着厚み50μm))を2kgのローラー1往復で圧着させ、外径36mm、内径34mmのドーナツ状に抜き加工し試験片を得た。その時試験片のシール巾は1mmとなっている。シール巾1mmのドーナツ状に抜き加工した試験片を厚み5mmのアクリル板2枚で挟み粘着固定する。内径100mmの塩ビ製パイプの一端を封止し作成した高さ150cmの水槽に水深にして100cmの水を張り、2枚のアクリル板で固定した試験片をゆっくり沈め30分静置する。30分後2枚のアクリル板で固定した試験片を取り出し、ドーナツ状の内部への漏水可否を目視で判断し、漏水していないものを○とし、漏水が認められたものを×とした。同様に、外径36mm、内径34.5mmのドーナツ状に抜き加工したシール巾0.75mmの試験片についても評価を実施し漏水していないものを○(漏水無し)とし、漏水が認められたものを×(漏水発生)と目視で判断した。試験n数は5とし、1つでも漏水が認められたものは×と評価した。
(防塵性評価)
得られた薄肉発泡体の両面にソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製のノンキャリア粘着テープ(製品名:NP203(粘着厚み50μm))を2kgのローラー1往復で圧着させ、外径36mm、内径34mmのドーナツ状に抜き加工し試験片を得た。その時試験片のシール巾は1mmとなっている。シール巾1mmのドーナツ状に抜き加工した試験片を厚み5mmのアクリル板2枚で挟み粘着固定する。口内径74mm、胴径174.5mmの5L容量の高密度ポリエチレン製広口容器(例えばアズワン株式会社が取り扱っている)の胴径内部の1点に高さに水平な40mmの撹拌を意図する邪魔板を1枚取り付けた容器の中に、平均粒子径5μmのタルク粉150gと2枚のアクリル板で固定した試験片を1セット入れて容器を閉める。容器を直立状態から横倒しにして、円周方向に一分当たりの回転数が34〜39になるような速度で1時間回転させる。回転装置に特別な限定はないが、本検討ではミックスローターを用いた。1時間後2枚のアクリル板で固定した試験片を取り出し、ドーナツ状の内部へのタルク粉侵入可否を目視で判断し、タルク粉の侵入が認められず防塵性が満足しているものを○とし、タルク粉の侵入が認められ防塵性を満足していないものを×とした。同様に、外径36mm、内径34.5mmのドーナツ状に抜き加工したシール巾0.75mmの試験片についても評価を実施しドーナツ状の内部へのタルク粉侵入可否を目視で判断し、タルク粉の侵入が認められず防塵性が満足しているものを○(粉塵混入なし)とし、タルク粉の侵入が認められ防塵性を満足していないものを×(粉塵混入)とした。試験n数は5とし、1つでも粉塵の混入が認められたものは×と評価した。
(融解温度測定)
融解温度測定は、JIS−K7121プラスチックの転移温度測定方法に基づいて測定される。具体的には、示差走査熱量測定(DSC; Differential Scanning Calorimetry)で標準状態の温度から昇温速度を10℃/分として200℃まで加熱した時に測定される吸熱ピークを融解温度とする。
図2は、実施例1〜6及び比較例1〜3に係る薄肉発泡体を評価した結果を示す表である。図2に示すように、実施の形態1によれば、高い防塵性と高い防水性とを担保する樹脂発泡シートが提供される。
(実施の形態2)
実施の形態2の製造方法は、実施の形態1の製造法に類似している。したがって、実施の形態1と共通する部分の説明は、省略または簡単にする。
実施の形態1に係る実施例1〜6のポリオレフィン樹脂は、ランダムポリプロピレン(主たるポリプロピレン)と高溶融張力ランダムポリプロピレンと低密度ポリエチレンとの組成物である。一方、実施の形態2のポリオレフィン樹脂は、ホモポリプロピレンだけを含む。
(実施例)
≪実施例7≫
(ペレットの製造工程)
JIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるホモポリプロピレン(主たるポリプロピレン)及びJIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ホモポリプロピレンと、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、熱可塑性エラストマーとしてオルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が、40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合体29重量部と、発泡核剤として湿式シリカ4.9重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。上記ホモポリプロピレンの示差走査熱量測定(DSC)で測定された融解温度は、172℃である。
(溶融・混練・含浸工程)
得られたペレットをタンデム式の単軸押出機に投入し1つ目の押出機で溶融させ、臨界状態とした二酸化炭素を樹脂組成物100重量部に対して4重量部含浸させ、2つ目の押出機へ送り出した。具体的には1つ目の押出機のバレル温度を180℃としコンパウンドした材料のいずれもが溶融する条件で混練した。更に二酸化炭素を超臨界状態とし溶融樹脂に含浸させた。この時溶融樹脂の温度は205℃であった。2つ目の押出機のスクリュー回転速度、即ち送り量を1つ目の押出機の回転速度よりも遅くすることで、押出機の内部の圧力があがり二酸化炭素を超臨界状態に維持できる環境を整えた。二酸化炭素を含浸する際の樹脂圧力はおおよそ20MPaであった。
(発泡工程)
超臨界二酸化炭素が含浸した溶融樹脂組成物を押出機の口金から一気に圧力を解放することで発泡体を得た。
(圧縮工程)
得られた発泡体の表面をスキ加工(skiving)しスキン層を除した1mm厚のシートを130℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例7に係る薄肉発泡体を得た。なお、圧縮温度であるポリッシングロールの温度は、主たるポリプロピレンの溶融温度より42℃低かった。同様にして、0.6mm厚のシートを130℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例7に係る薄肉発泡体を得た。
図3は、実施例7に係る薄肉発泡体を評価した結果を示す表である。評価方法は、実施の形態1と同じである。図3には、後述する実施例8及び9に係わる薄肉発泡体の評価結果も示されている。
図3に示すように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、高い防塵性と高い防水性を担保する樹脂発泡シートが提供される。
(実施の形態3)
実施の形態3の樹脂発泡体及びその製造方法は、実施の形態2の樹脂発泡体及びその製造方法に類似している。したがって、実施の形態2と共通する部分の説明は、省略または簡単にする。
≪樹脂発泡体の製造方法≫
実施の形態2の樹脂発泡体は、ポリオレフィン樹脂と熱可塑性エラストマーとを含む樹脂組成物から製造される。一方、実施の形態3の樹脂発泡体は、ポリオレフィン樹脂と、熱可塑性エラストマー(以下、非晶性エラストマーと呼ぶ)と、この非晶性エラストマーより結晶化度が高いエラストマー(以下、結晶性エラストマーと呼ぶ)とを含む樹脂組成物から製造される。結晶性エラストマーは、好ましくは熱可塑性である。
実施の形態3の溶融工程は、ポリオレフィン樹脂と非晶性エラストマーと結晶性エラストマーとが溶融する条件で実施される。
溶融状態の結晶性エラストマーの粘度は温度が減少すると、その結晶化温度(溶融した樹脂が硬化する温度)を含む狭い温度範囲(以下、遷移温度領域と呼び)で急激に増加する。この急激な粘度増加により、結晶性エラストマーの粘度は、非晶性エラストマーの粘度より高くなる。一方、遷移領域の高温側では、結晶性エラストマーの粘度は、非晶性エラストマーの粘度より低くなる。
溶融状態の樹脂組成物が押出成形機から押し出されると、樹脂組成物中に含浸されていた不活性ガスが気化して気泡が発生する。樹脂組成物の粘度が低いと発生した気泡は樹脂組成物に保持されずに、樹脂組成物から抜け出す。
しかし実施の形態3では、溶融した樹脂組成物の温度が結晶性エラストマーの結晶化温度近傍まで下がると結晶性エラストマーの粘度が急激に増加して、気泡の樹脂組成物からの抜け出しが抑制される。その結果、樹脂発泡体に含まれる気泡数が多くなる。
実施の形態3の非晶性エラストマーは、例えばエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−αオレフィン共重合体である。非晶性エラストマーは、プロセスオイル等で油展されてもよい。
実施の形態3の結晶性エラストマーは例えば、エチレン−αオレフィン共重合体と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE;linear low-density polyethylene)とのブロック共重合体(以下、オレフィンブロック共重合体と呼ぶ)である。エチレン−αオレフィン共重合体については、実施の形態1で詳しく説明した。結晶性エラストマーは、プロセスオイル等で油展されてもよい。
図4は、オレフィンブロック共重合体の構造の一例を説明する図である。
エチレン−αオレフィン共重合体は非晶性の柔らかい樹脂である。一方、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)は結晶性の高い樹脂である。
オレフィンブロック共重合体は、エチレン−αオレフィン共重合体が連続して結合したソフトセグメント8と直鎖状低密度ポリエチレンが連続して結合したハードセグメント10とを有する高分子である。
オレフィンブロック共重合体はソフトセグメント8を形成するエチレン−αオレフィン共重合体の柔軟性によりゴム弾性を示し、ハードセグメント10を形成する直鎖状低密度ポリエチレンの結晶性により部分的に結晶化する。オレフィンブロック共重合体はハードセグメントで架橋され、部分的に結晶化する。
溶融した樹脂組成物がオレフィンブロック共重合体の結晶化温度近傍まで冷却されると、オレフィンブロック共重合体の粘度が急激に増加しその結果、樹脂組成物の気泡保持力が増加する。その結果、樹脂発泡体(発泡した樹脂組成物)の気泡数が多くなる。
ところで、樹脂組成物が押出成形機から押出されてから結晶性エラストマーが結晶化温度近傍まで冷却される間の時間は、結晶性エラストマーの結晶化温度が高いほど短くなる。したがって、結晶性エラストマーの結晶化温度が高いほど、低粘度の樹脂組成物から気泡が抜け出す時間が短くなり樹脂発泡体の気泡数が多くなる。
実施の形態3の結晶性エラストマー(例えば、オレフィンブロック共重合体)の結晶化温度は、例えば90℃以上の高温である。したがって実施の形態3によれば、樹脂発泡体に含まれる気泡数は実施の形態1及び2より多くなる。ただし、結晶性エラストマーの結晶化温度は、樹脂組成物が押出成形機から押出される直前の温度より低いことが好ましい。したがって、結晶性エラストマーの結晶化温度は例えば、90℃以上150℃以下が好ましい。
実施の形態3の樹脂組成物は好ましくは、100重量部のポリオレフィン樹脂と、5〜55重量部の非晶性エラストマー(熱可塑性エラストマー)と、25〜75重量部の結晶性エラストマーとを含む。
なお樹脂組成物における他の成分の内、発泡核剤の配合量は、ポリオレフィン樹脂の全量100重量部に対し、1〜10重量部であることが好ましく、3〜8量部であることがより好ましい。尚、その他の任意成分(例えば顔料等)については、適宜使用してもよい。
≪樹脂発泡体≫
実施の形態3の樹脂発泡体(独立気泡を含む樹脂発泡体)は、熱可塑性ポリオレフィン樹脂(エラストマーは除く)と、熱可塑性エラストマーと、この熱可塑性エラストマーより結晶化度の高い結晶性エラストマーとを含む。
上記熱可塑性エラストマーは例えば、エチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−αオレフィン共重合体である。上記結晶性エラストマーは例えば、エチレン−αオレフィン共重合体とポリエチレンとのブロック共重合体である。上記結晶性エラストマーの結晶化温度は、好ましくは90℃以上150℃以下である。
上記ポリオレフィン樹脂の重量部は、好ましは100である。上記熱可塑性エラストマーの重量部は、好ましくは5〜55である。上記結晶性エラストマー重量部は、25〜75である。
気泡の細かさに関しては、圧縮前においては発泡体シートのマシーン・ダイレクションに直交する断面(TD方向断面)における任意の1mm角あたりの気泡数が300〜400個が好ましく、320〜380個がより好ましい。圧縮後においては発泡体シートのマシーン・ダイレクションに直交する断面における任意の100μm角あたりの気泡数が30〜80個が好ましく、更に好ましくは40〜70個がより好ましい。
≪実施例8≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマー(非晶性エラストマー)との比率を変更し樹脂組成物に非晶性エラストマーとともに結晶性エラストマーを加えること以外は実施例7と同じ方法で、実施例8に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、JIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるホモポリプロピレン(主たるポリプロピレン成分)と、JIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ホモポリプロピレンと、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、オルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合体(非晶性エラストマー)37重量部と、直鎖状低密度ポリエチレンをハードセグメントとし、エチレン−1−オクテン共重合体(エチレン−αオレフィン共重合体)をソフトセグメントとして構成されるJIS−K6922−2に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が0.5g/10分であるオレフィンブロック共重合体26重量部と、発泡核剤として湿式シリカ6.1重量部と、を添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。
ホモポリプロピレン(主たるポリプロピレン成分)の融解温度は172℃である。オレフィンブロック共重合体の融解温度および結晶化温度はそれぞれ、119℃および93℃である。融解温度および結晶化温度は、示差走査熱量測定(DSC)で測定した。
上記オレフィンブロック共重合体は例えば、Dow Chemical Companyにより商標名「InfuseTM」で販売されている高分子材料である。
実施例8の樹脂組成物は、ポリオレフィンマトリックス中に、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(非晶性エラストマー)に加え、ハードセグメントとして直鎖状低密度ポリエチレンを有しソフトセグメントとしてエチレン−1−オクテン共重合体を有するブロック共重合体(結晶性エラストマー)が添加された組成物である。
樹脂組成物が押出成形機から押し出されると、気泡が形成されるとともにオレフィンブロック共重合体(結晶性エラストマー)の粘度が急激に増加し、気泡の樹脂組成物からの抜け出しが抑制される。このため、微細な独立気泡が多数形成される。
得られた発泡体の表面をスキ加工しスキン層を除した1mm厚のシートを130℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例8に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを130℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例8に係る薄肉発泡体を得た。
≪実施例9≫
オレフィン樹脂と熱可塑性エラストマー(非晶性エラストマー)との比率を変更し樹脂組成物に非晶性エラストマーとともに結晶性エラストマーを加えること以外は実施例7と同じ方法で、実施例9に係る薄肉発泡体を得た。
具体的には、JIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が0.5g/10分であるホモポリプロピレン(主たるポリプロピレン成分)と、JIS−K7210に規定される230℃、2.16kg荷重でのメルトフローレイト(MFR)が2.4g/10分の高溶融張力ホモポリプロピレンと、を含有するオレフィン樹脂100重量部に、オルトジクロロベンゼンをキャリーとした高温ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定し標準ポリスチレン換算を用いた重量平均分子量が40万以上であって、エチレン含量が67wt%であって、ジエン含量が5wt%であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合体(非晶性エラストマー)50重量部と、直鎖状低密度ポリエチレンをハードセグメントとし、エチレン−1−オクテン共重合体(エチレン−αオレフィン共重合体)をソフトセグメントとして構成されるJIS−K6922−2に規定される190℃、2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が0.5g/10分であるオレフィンブロック共重合体(結晶性エラストマー)71重量部と、発泡核剤として湿式シリカ8.3重量部とを添加し、二軸押出機を用いてコンパウンドしペレットを得た。
上記ホモポリプロピレン(主たるポリプロピレン成分)の融解温度は172℃である。上記オレフィンブロック共重合体の融解温度は119℃である。上記オレフィンブロック共重合体の結晶化温度は93℃である。融解温度および結晶化温度は、示差走査熱量測定(DSC)で測定した。
上記オレフィンブロック共重合体は例えば、Dow Chemical Companyにより商標名「InfuseTM」で販売されている高分子材料である。
実施例9の樹脂組成物は、ポリオレフィンマトリックス(例えば、ホモポリプロピレンマトリックス)中に、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(非晶性エラストマー)に加え、ハードセグメントとして直鎖状低密度ポリエチレンを有しソフトセグメントとしてエチレン−1−オクテン共重合体を有するブロック共重合体(結晶性エラストマー)が添加された組成物である。
樹脂組成物が押出成形機から押し出されると、気泡が形成されるとともにブロック共重合体(結晶性エラストマー)の粘度が急激に増加し、気泡の樹脂組成物からの抜け出しが抑制される。このため、微細な独立気泡が多数形成される。
得られた発泡体の表面を漉き加工しスキン層を除した1mm厚のシートを130℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.3mmの実施例9に係る薄肉発泡体を得た。同様にして、0.6mm厚のシートを130℃に温調されたポリッシングロールを用いて1秒間、圧縮プレスさせ発泡体厚み0.1mm及び0.2mmの実施例9に係る薄肉発泡体を得た。
実施例8及び9に係わる薄肉発泡体を、実施の形態1に示す方法で評価した。評価結果は、図3の表に示されている。
図3に示すように、実施例8及び9によれば実施例1〜7と同様に、高い防塵性及び高い防水性を担保できる樹脂発泡シートが提供される。
図3に示すように、実施例8及び9の薄肉発泡体の密度は、57〜60kg/cm3である。結晶性エラストマーを含まない実施の形態1〜7の薄肉発泡体のうち実施例8及び9の薄肉発泡体と同程度の密度(57〜60kg/cm3)を持つ薄肉発泡体は、実施の形態5及び7の薄肉発泡体である。
実施例8及び9のセル数(気泡数)と実施例5及び7のセル数(気泡数)を比較すれば明らかなように、結晶性エラストマーを含む薄肉発泡体の気泡数は、略同じ密度(重量密度)を有し結晶性エラストマーを含まない実施例5及び7の薄肉発泡体の気泡数より多い。
薄肉発泡体の密度が一定の場合、気泡数が多いほど個々の気泡サイズは小さくなる。気泡サイズは小さほど、薄肉発泡体の防水性および防塵性は向上する。したがって、実施の形態3によれば、薄肉発泡体の防水性および防塵性が実施の形態1及び2より向上する。
ところで、実施例8及び9における非晶性エラストマーの配合量は、ポリオレフィン樹脂100重量部に対して35〜55重量部である。しかし、非晶性エラストマーの配合量が35〜55重量部の場合でも、樹脂発泡体の気泡数は多くなり防水性および防塵性は向上する。
2・・・第1ロール
4・・・樹脂組成物
6・・・第2ロール
8・・・ソフトブロック
10・・・ハードブロック

Claims (15)

  1. ポリプロピレンと前記ポリプロピレンの200℃における溶融張力より大きい溶融張力を有しかつ200℃における溶融張力が5cN以上50cN以下である高溶融張力ポリプロピレンとを含むポリオレフィン樹脂と、熱可塑性エラストマーとを含む樹脂組成物を溶融させる溶融工程と、
    常温常圧で気体である物質の超臨界状態が維持される条件下にて、溶融した前記樹脂組成物に前記物質を超臨界状態で含浸させる含浸工程と、
    前記物質を含浸した前記樹脂組成物を、前記物質の超臨界状態が維持されない条件下に配することにより、前記樹脂組成物を発泡させる発泡工程と、
    発泡した前記樹脂組成物を熱プレスする圧縮工程と
    を含むことを特徴とする、樹脂発泡体の製造方法。
  2. 前記発泡工程が、前記樹脂組成物をシート状、長手方向に成形しながら発泡させる工程であることを特徴とする、請求項1に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  3. 前記樹脂組成物は、100重量部の前記ポリオレフィン樹脂と、5〜35重量部の前記熱可塑性エラストマーとを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  4. 前記樹脂組成物は更に、前記熱可塑性エラストマーより結晶化度が高い結晶性エラストマーを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  5. 前記結晶性エラストマーの結晶化温度は、90℃以上であることを特徴とする、請求項4に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  6. 前記樹脂組成物は、100重量部の前記ポリオレフィン樹脂と、5〜55重量部の前記熱可塑性エラストマーと、25〜75重量部の前記結晶性エラストマーとを含むことを特徴とする、請求項4又は5に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  7. 前記発泡工程が、押出成形機内にて前記物質の超臨界状態が維持される条件下に配された、前記物質を含浸した前記樹脂組成物を、口金を介して押出成形機外に押し出す工程であることを特徴する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  8. 前記樹脂発泡体の前記長手方向と平行なマシーン・ダイレクションに直交する断面における100μm角内の気泡数が20個以上であることを特徴する、請求項2〜7のいずれか1項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  9. 前記圧縮工程は、第1ロールと前記第1ロールからの距離が前記樹脂組成物の厚さより短くなるように前記第1ロールに沿って配置された第2ロールとを回転させながら、前記第1ロールと前記第2ロールの間に前記樹脂組成物を供給して、前記樹脂組成物を熱プレスする工程であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  10. 前記ポリオレフィン樹脂は、エラストマー以外の熱可塑性ポリオレフィン樹脂であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
  11. ポリプロピレンと、前記ポリプロピレンの200℃における溶融張力より大きい溶融張力を有しかつ200℃における溶融張力が5cN以上50cN以下である高溶融張力ポリプロピレンとを含むポリオレフィン樹脂と、
    熱可塑性エラストマーと、
    前記熱可塑性エラストマーより結晶化度が高い結晶性エラストマーとを含み、化学発泡剤を含まないことを特徴とする、独立気泡を有する樹脂発泡体。
  12. 前記ポリオレフィン樹脂は、エラストマー以外の熱可塑性ポリオレフィン樹脂であり、
    前記結晶性エラストマーの結晶化温度は、90℃以上であることを特徴とする、請求項11に記載の樹脂発泡体。
  13. ポリプロピレンと、前記ポリプロピレンの200℃における溶融張力より大きい溶融張力を有しかつ200℃における溶融張力が5cN以上50cN以下である高溶融張力ポリプロピレンとを含むポリオレフィン樹脂と、
    熱可塑性エラストマーと、
    前記熱可塑性エラストマーより結晶化度が高い結晶性エラストマーとを含み、
    前記ポリオレフィン樹脂は、エラストマー以外の熱可塑性ポリオレフィン樹脂であり、
    前記結晶性エラストマーの結晶化温度は、90℃以上であることを特徴とする、独立気泡を有する樹脂発泡体
  14. 前記ポリオレフィン樹脂の重量部は100であり、
    前記熱可塑性エラストマーの重量部は5〜55であり、
    前記結晶性エラストマーの重量部は25〜75であることを特徴とする、請求項11〜13のいずれか一項に記載の樹脂発泡体。
  15. 前記第1ロール及び前記第2ロールは、加熱されていることを特徴とする、請求項9に記載の樹脂発泡体の製造方法。
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