説明

スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子及びその発泡性樹脂粒子、それらの製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体

【課題】剛性、耐衝撃性及び耐薬品性を良好に保持しつつ、遅燃性の優れたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体の提供。
【解決手段】ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、100〜400質量部のポリスチレン系樹脂が含まれたポリスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子であって、前記樹脂粒子にトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤が前記樹脂粒子100質量部に対して1.5〜8.0質量部含まれることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子及びその発泡性樹脂粒子、それらの製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体に関する。更に詳しくは、本発明は、遅燃性の優れたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子及びその発泡性樹脂粒子、それらの製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体に関する。本発明の発泡成形体は、自動車バンパー用芯材、自動車内部に装着される緩衝材等の車両衝突時のエネルギー吸収材、自動車室内の構造部材として有用である。
【背景技術】
【0002】
一般に、ポリオレフィン系樹脂の発泡成形体は、弾性が高く、耐油性及び耐衝撃性に優れているので、包装資材として使用されている。しかし、剛性が低く、圧縮強度が弱いという短所を有している。一方、ポリスチレン系樹脂の発泡体は、剛性には優れているが、脆いという短所を有している。
【0003】
このような欠点を改良する方法として、例えば、特許文献1〜4には、ポリエチレン系樹脂にスチレン系モノマーを含浸させて重合を行い、その後、発泡剤の含浸及び発泡工程を経て、スチレン改質ポリエチレン系樹脂発泡粒子を得る方法が開示されている。
【0004】
また、特許文献5及び特許文献6には、ポリプロピレン系樹脂にスチレン系モノマーを含浸させて重合を行い、スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子、或いは予備発泡粒子を得る方法が開示されている。
【0005】
加えて、発泡成形体には、用途によっては、黒色で着色されることが望まれる場合がある。特に、自動車室内の部材には黒色で着色されることが強く望まれる。黒色の着色剤としては、カーボンが知られている(例えば、特許文献7,8参照。)。
【0006】
更に、自動車室内の部材に用いる場合、遅燃性は不可欠であるがこの発泡成形体は燃えやすいといった欠点がある。この問題を解決すべく、これまでに数々の試みがなされてきた(例えば、特許文献9〜12参照。)。
【特許文献1】特公昭51−46138号公報
【特許文献2】特公昭52−10150号公報
【特許文献3】特公昭58−53003号公報
【特許文献4】特開昭62−59642号公報
【特許文献5】特開昭61−9432号公報
【特許文献6】特開平9−194623号公報
【特許文献7】特公平5−54854号公報
【特許文献8】特開2006−111862号公報
【特許文献9】特開平6−57027号公報
【特許文献10】特開平7−179646号公報
【特許文献11】特開平7−179647号公報
【特許文献12】特開2004−211042号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1〜12に記載された従来技術、特に特許文献9〜12に開示された手段を試みても、カーボン含有発泡成形体の遅燃性が十分ではなく、自動車室内部材等の遅燃性が要求される用途に使用するためには、更なる改善が望まれている。
【0008】
本発明は、剛性、耐衝撃性及び耐薬品性を良好に保持しつつ、遅燃性の優れたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するため、本発明は、ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、100〜400質量部のポリスチレン系樹脂が含まれたポリスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子であって、前記樹脂粒子にトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤が前記樹脂粒子100質量部に対して1.5〜8.0質量部含まれることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子を提供する。
【0010】
本発明のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子において、樹脂粒子中にカーボン粒子が0.5〜8.0質量%含まれることが好ましい。
【0011】
本発明のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子において、樹脂粒子に、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの群から選択された1種又は2種以上の難燃助剤が樹脂粒子100質量部に対し0.1〜3.0質量部含まれることが好ましい。
【0012】
また本発明は、前述した本発明に係るスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤が含まれてなることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を提供する。
【0013】
また本発明は、前述した本発明に係るスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を予備発泡させて得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を提供する。
【0014】
また本発明は、前述した本発明に係るスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形して得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体を提供する。
【0015】
本発明のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体において、米国自動車安全基準FMVSS 302に準拠した燃焼速度が80mm/min以下であり、かつJIS K 6767に準拠した80℃の条件下での収縮率が1.0%以下であり、嵩倍数20〜40倍及び嵩密度0.025〜0.05g/cmの範囲であることが好ましい。
【0016】
また本発明は、分散剤を含む水性懸濁液中に、ポリプロピレン系樹脂粒子を分散させ、次いで得られた分散液に前記ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して、100〜400質量部のスチレン系モノマーと重合開始剤とを供給し、スチレン系モノマーを懸濁重合させる工程と、該重合中もしくは重合終了後の樹脂粒子にトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤を含浸させる工程とからなるスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子の製造方法を提供する。
【0017】
本発明のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子の製造方法において、樹脂粒子中にカーボン粒子が0.5〜8.0質量%含まれることが好ましい。
【0018】
本発明のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子の製造方法において、樹脂粒子に、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの群から選択された1種又は2種以上の難燃助剤が樹脂粒子100質量部に対し0.1〜3.0質量部含まれることが好ましい。
【0019】
また本発明は、前述した本発明に係る製造方法のいずれかの工程において、又は得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、スチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を得ることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、剛性、耐衝撃性及び耐薬品性を良好に保持しつつ、かつ遅燃性に優れた発泡成形体を与えうるスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子、その発泡性樹脂粒子及び予備発泡粒子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明者らは、特許文献9〜12に開示されている遅燃化手段(難燃剤種、難燃剤量、難燃剤含浸条件等)を、カーボンを存在させること以外は同様にして追試したところ、スチレン改質ポリオレフィン系樹脂発泡成形体中にカーボンが存在すると非常に遅燃性が低下することがわかった。例えば、嵩倍数30倍(密度0.033g/cm)の発泡成形体に対して、米国自動車安全基準FMVSS 302に準拠した水平燃焼試験を実施したところ、80mm/min以下にすることはできなかった。
【0022】
加えて、一般的に発泡ポリスチレンに使用されている難燃剤を増加しても遅燃性効果が頭打ちになることがわかった。
【0023】
そこで、本発明者らは、難燃剤の種類とポリオレフィン系樹脂に関して鋭意研究を重ねた結果、ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン系樹脂を採用し、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤を採用することにより、カーボンが存在するスチレン改質ポリオレフィン系樹脂発泡成形体であっても、十分な遅燃性を付与できることを意外にも見出し、本発明を完成させた。
【0024】
本発明において、十分な遅燃性とは、米国自動車安全基準FMVSS 302水平燃焼試験において嵩倍数20〜30倍の発泡成形体で燃焼速度80mm/min以下であることを意味する。
【0025】
(スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子)
本発明のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子(以下、改質樹脂粒子ともいう)は、ポリプロピレン系樹脂にポリスチレン系樹脂が含まれた粒子である。
【0026】
(カーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子)
本発明のカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子(以下、カーボン含有改質樹脂粒子ともいう)は、カーボン含有ポリプロピレン系樹脂にポリスチレン系樹脂が含まれた粒子である。
【0027】
カーボン含有ポリプロピレン系樹脂中のカーボンは、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、黒鉛、炭素繊維等が挙げられる。ポリプロピレン系樹脂に含有前のカーボン(原料カーボン)は、粒子状であることが好ましく、原料カーボンの粒子径は、通常、5〜100nmが好適であり、更に好ましくは、10〜80nmである。尚、原料カーボンの粒子径は、平均粒子径を意味し、平均粒子径は、電子顕微鏡による算術平均である。
【0028】
カーボンは、カーボン含有改質樹脂粒子中に0.5〜8.0質量%含まれることが好ましい。カーボン含有改質樹脂粒子中のカーボンの配合量が0.5質量%未満であると、得られる発泡成形体が十分な黒色を呈することができない場合がある為好ましくない。また、8.0質量%を超えると、カーボン含有改質樹脂粒子から得られる発泡成形体の遅燃性が低下するだけでなく、機械的強度も低下する場合がある為好ましくない。
【0029】
本発明におけるポリプロピレン系樹脂としては、特に限定しないが、ポリプロピレン系樹脂の融点が120〜140℃であるものが好ましい。ポリプロピレン系樹脂の融点が120℃より低いと、耐熱性が乏しく、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子から得られる発泡成形体の耐熱性が低くなってしまう。また融点が140℃より高いと重合温度を高くする必要がある等の改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子の製造条件が厳しくなり、従来設備の改造等を必要とし、コスト的に不利である。また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレイトが0.1〜10g/10分であるものが好ましい。ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレイトが0.1g/10分より低いと、ポリプロピレン系樹脂を所望の粒子径に造粒ペレット化することが困難となる。またメルトフローレイトが10g/10分より高いとポリプロピレン系樹脂の造粒ペレット化が困難となると共に、発泡剤を含有させた改質樹脂粒子の予備発泡粒子化が困難となる。本発明の好適な実施形態において、ポリプロピレン系樹脂として、120〜140℃の範囲の融点を有し、かつ0.1〜10g/10分の範囲のメルトフローレイトを有するプロピレン−エチレン共重合体が用いられる。このプロピレン−エチレン共重合体は、エチレンとプロピレンの共重合体を主成分とするものであるが、エチレンまたはプロピレンと共重合し得る他の単量体を分子内に含有するものであっても良い。そのような単量体としてα−オレフィン、環状オレフィン、ジエン系単量体から選ばれる1種または2種以上のものが挙げられる。このエチレン−プロピレン共重合体は、融点が120〜140℃かつメルトフローレイトが0.1〜10g/10分であることを特徴とし、ランダム、ブロック及び三元共重合の何れであっても良い。また、融点が複数存在する場合は、最も低い方の温度を融点とする。
【0030】
本発明のポリプロピレン系樹脂粒子中には、カーボン粒子以外に他の添加物が配合されていても良い。具体的には、ポリプロピレン系樹脂に慣用されている、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、エチレンビスステアリン酸アマイド等の核剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤等が挙げられる。この内、難燃剤としては、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤である。
【0031】
ポリスチレン系樹脂としては、スチレン、側鎖置換スチレン(置換基は、低級アルキル、ハロゲン原子(特に塩素原子)等)等のスチレン系モノマーに由来する樹脂が挙げられる。スチレンと側鎖置換スチレンとの混合モノマーに由来する樹脂の場合、スチレンに由来する樹脂の量が多いことが好ましい。また、スチレンと他の共重合可能な少量のスチレン系でない他のモノマーとの混合物に由来する樹脂でも良い。他のモノマーとしては、例えばアクリロニトリル、メタクリル酸アルキルエステル(アルキル部分炭素数1〜8程度)、マレイン酸モノないしジアルキル(アルキル部分炭素数1〜4程度)、ジビニルベンゼン、エチレングリコールのモノないしジアクリル酸ないしメタクリル酸エステル、無水マレイン酸、N−フェニルマレイド等が挙げられる。他のモノマーの含有量は、スチレン系モノマー100質量部に対して30質量部以下が好ましい。この内、スチレンのみに由来する樹脂が好ましい。
【0032】
ポリスチレン系樹脂は、ポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して100〜400質量部含まれている。このポリスチレン系樹脂量が100質量部未満になると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子に発泡剤を含浸して得られるスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子、或いはカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子(以下、発泡性樹脂粒子ともいう)の発泡性、成形性が悪くなる。一方、400質量部を越えると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子から得られるスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体、或いはカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体(以下、発泡成形体ともいう)の強度が悪くなる。ポリスチレン系樹脂量は、ポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して、120〜250質量部の範囲内とすることがより好ましい。
【0033】
本発明において用いる難燃剤は、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤である。
【0034】
この難燃剤の使用量は、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子100質量部に対して1.5〜8.0質量部、好ましくは2〜5質量部である。難燃剤量が1.5質量部より少ないと、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子を用いて製造された発泡成形体の遅燃性が悪くなる為好ましくない。また、難燃剤量が8.0質量部より多いと、多量の使用に見合う効果が得られないだけでなく、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有樹脂粒子から製造される発泡成形体が脆くなる為好ましくない。
【0035】
本発明の改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子には、前記難燃剤と共に、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの群から選択された1種又は2種以上の難燃助剤が樹脂粒子100質量部に対し0.1〜3.0質量部添加することが好ましい。
【0036】
難燃助剤を樹脂粒子100質量部に対し0.1〜3.0質量部の範囲で添加することで、得られる樹脂の難燃性をより高めることができる。難燃助剤の添加量が前記範囲未満であると、難燃助剤の添加効果が十分に得られず、難燃助剤の添加量が前記範囲を超えると、難燃助剤の添加効果が頭打ちとなり、コスト増加を招くため好ましくない。
【0037】
本発明の改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子の大きさに格別の制限はないが、粒子の長さをL、平均粒子径をDとした場合のL/Dの値が0.6〜1.6の範囲である円筒状、略球状ないし球状であるものが好ましい。また、平均粒子径が0.3〜3.0mmの範囲であるものが好ましい。L/Dの値が0.6未満か又は1.6を超えるような扁平度の大きいものは、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の予備発泡粒子を成形型に充填して発泡成形体を製造する際に、予備発泡粒子の成形型への充填性が悪くなることがある為好ましくない。また、平均粒子径が0.3mm未満であると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の予備発泡粒子の粒子径も小さくなる為発泡剤の保持性が低くなり、低密度化が困難になる可能性がある為好ましくない。平均粒子径が3.0mmを超えると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子から得られる発泡性樹脂粒子の粒子径が大きくなり、充填性が悪くなるだけでなく、発泡成形体の薄肉化も困難となる為好ましくない。尚、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子の平均粒子径の測定方法は、後述する実施例において詳述する。
【0038】
(改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子の製造方法)
本発明の製造方法によって改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子を製造するには、まず、ポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子を用意し、分散剤を含む水性懸濁液中に、ポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子を分散させる。
【0039】
本製造方法において用いるポリプロピレン系樹脂粒子の大きさに格別の制限はないが、製造する改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子の粒子径がこれによって制限されることを考えれば、通常10〜500mg/100個程度の大きさが好ましい。また、粒子の長さをL、平均径をDとした場合のL/Dの値が0.6〜1.6の範囲である円筒状ないしは略球状であることが好ましい。また、平均粒子径が0.2〜1.5mmの範囲であるものが好ましい。L/Dの値が0.6未満か又は1.6を超えるような扁平度の大きいものは、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の予備発泡粒子を成形型に充填して発泡成形体を得る際に、成形型への充填性が悪くなる為好ましくない。また、平均粒子径が0.2mm未満であると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の発泡性樹脂粒子の粒子径も小さくなる為発泡剤の保持性が低くなり、低密度化が困難となることがある為好ましくない。平均粒子径が1.5mmを超えると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の発泡性樹脂粒子の粒子径が大きくなり、充填性が悪くなるだけでなく発泡成形体の薄肉化も困難となる為好ましくない。尚、ポリプロピレン系樹脂粒子の平均粒子径の測定方法は、後述する実施例において詳述する。
【0040】
ポリプロピレン系樹脂粒子は、例えば、ポリプロピレン系樹脂に、所定量のカーボン粒子及び必要に応じて適宜添加剤(前記樹脂粒子の欄に記載した他の添加剤)を配合し、押出機中で十分に加熱混合し、所望の粒子径となるように、ストランドカット、水中カット、ホットカット等により造粒ペレット化することにより得られる。カーボンは、ポリプロピレン系樹脂への分散性が良好な粒子状のカーボンを使用することが好ましい。
【0041】
カーボンは、ポリプロピレン系樹脂中に1〜40質量%含まれることが好ましく、3〜20質量%含まれることがより好ましい。この量は、最終的に製造される樹脂粒子に対するカーボン含有量0.5〜8.0質量%の範囲の量に対応して決定される。
【0042】
本発明の製造方法において、スチレン系モノマーの重合反応は、水性媒体中で行わせる。水性媒体中には分散剤(分散安定剤)を添加しておく。本発明の製造方法において好適な分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水性高分子分散剤、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の水難溶性の無機分散剤等が挙げられる。ここで、無機分散剤を添加するときには、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使用するのが望ましい。分散剤の使用量は、水性媒体に対して0.1質量%以上が好ましい。しかし、4質量%より多量の使用は、不都合ではないが、多量の使用に見合う効果が望めないので、経済的にはむしろ不利となる為好ましくない。
【0043】
水性媒体は、水、水と水に可溶な有機溶媒(例えば、低級アルコール)との混合媒体等が挙げられる。
【0044】
次に、得られた分散液に、ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して、100〜400質量部のスチレン系モノマーと重合開始剤とを供給し、スチレン系モノマーを懸濁重合させる。この懸濁重合により改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子が得られる。
【0045】
スチレン系モノマーの添加量は、ポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して、100〜400質量部の範囲であり、120〜250質量部がより好ましい。スチレン系モノマーの添加量が100質量部未満になると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の発泡性樹脂粒子の発泡性、成形性が悪くなる為好ましくない。一方、400質量部を越えると、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の発泡成形体の強度が悪くなる為好ましくない。
【0046】
尚、スチレン系モノマーには、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、酢酸エチル、フタル酸ジオクチル、テトラクロルエチレン等の可塑剤、少量の油溶性重合禁止剤、水溶性重合禁止剤、気泡調整剤、メルカプタン、α-メチルスチレン単量体等の連鎖移動剤、難燃剤、難燃助剤等を必要に応じて適宜添加し得る。
【0047】
重合開始剤としては、特に限定されないが、3級アルコキシラジカルを発生するものを用いることができる。例えば、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシル−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、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等である。これらの重合開始剤は単独もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0048】
重合開始剤は、スチレン系モノマーの添加前に分散液に添加しておいても良いし、スチレン系モノマーに溶解させて分散液に添加しても良いが、所定の重合温度に昇温した後、重合開始剤を溶解したスチレン系モノマーを所定の時間をかけて滴下することが望ましい。
【0049】
重合開始剤の使用量(合計量)は、スチレン系モノマー100質量%に対して0.1〜5質量%程度が好ましく、より好ましくは0.3〜3質量%である。重合開始剤の使用量が0.1質量%未満の場合、重合が完結しづらく未反応スチレン系モノマーの量が多くなることがあるので好ましくない。また、重合を完結させようとすると重合時間を大幅に延長する必要があり、経済的に不利である為好ましくない。一方、5質量%より多すぎると改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子由来の発泡成形体が脆くなる為好ましくない。また、経済的に不利である。
【0050】
スチレン系モノマー及び重合開始剤は、分散液に添加されることによりポリプロピレン系樹脂粒子内に吸収される。スチレン系モノマー及び重合開始剤のポリプロピレン系樹脂粒子内への吸収は、重合前に行っても良く、重合と同時に行っても良い。
【0051】
重合温度は、70〜140℃の範囲が好ましく、より好ましくは90〜130℃の範囲である。重合温度への昇温は、一定あるいは段階的に漸次昇温して行うことが好ましい。この場合の昇温速度は0.1〜2℃/分であることが好ましい。
【0052】
次いで、懸濁重合中のポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子もしくは重合終了後の改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子に、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子100質量部に対し1.5〜8.0質量部含まれるようにトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートを主成分とする難燃剤を含浸させることにより、遅燃性を備えた改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子を製造できる。
【0053】
難燃剤は、スチレン系モノマーに溶解させて分散液に添加しても良く、スチレン系モノマーの重合が完結した後に難燃剤を添加しても良く、重合前又は重合後の分散液に添加しても良い。難燃剤がスチレン系モノマーに連鎖移動反応を生じさせ、不都合な場合は、スチレン系モノマーの重合後の分散剤を含む水性媒体に添加することが好ましい。
【0054】
難燃剤を重合後に添加する場合、難燃剤の改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子への含浸温度は、60〜150℃であることが好ましく、より好ましくは80〜140℃の範囲である。
【0055】
なお、本発明の製造方法において、必要に応じてポリプロピレン系樹脂に架橋を施しても良い。架橋剤としては、代表的なものとしては、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、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等の有機過酸化物が挙げられる。これらの架橋剤は単独もしくは2種類以上を混合して用いることができる。通常、架橋剤の使用量は、ポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して0.05〜1.5質量部であることが好ましい。
【0056】
この架橋反応は、120〜160℃で行うことが好ましく、より好ましくは130〜150℃である。また、架橋のタイミングは、スチレン系モノマーを重合させる前に予めポリプロピレン系樹脂粒子、或いはカーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子を架橋させる場合や、重合が終了してから架橋させる場合がある。架橋剤は、架橋剤を単独で重合系へ添加しても良いが、安全性を考慮して溶剤、可塑剤又はスチレン系モノマーに予め溶解又は水に分散させてから重合系に添加するのが好ましい。また、必要に応じて気泡調整剤、難燃剤、難燃助剤等を上記架橋反応の際に反応系内に添加しても良い。
【0057】
(発泡性樹脂粒子)
本発明の発泡性樹脂粒子は、前述した改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子に発泡剤を含有させてなるものである。
【0058】
この発泡剤としては、特に限定されず、公知の発泡剤を何れも使用できる。特に、ポリスチレン系樹脂の軟化点よりも低い沸点を有するもの、例えば、ヘキサン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ノルマルブタン、イソブタン、プロパン、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等の揮発性有機発泡剤の単独又は混合物を使用できる。発泡剤の含浸量は、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子100質量部に対して5〜25質量部であることが好ましい。
【0059】
(発泡性樹脂粒子の製造方法)
発泡性樹脂粒子の製造方法は、発泡剤の含浸工程が更に付与されること以外は、前述した改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子の製造方法と同じである。
【0060】
発泡剤の含浸方法は、特に限定されず、公知の方法を何れも使用できる。改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子を発泡性樹脂粒子にする場合は、添加するスチレン系モノマーの重合の前後を問わず、慣用技術に従って発泡剤を添加して、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子に揮発性有機発泡剤を含浸させることができる。
【0061】
使用できる発泡剤は、前記発泡性樹脂粒子の欄に記載した発泡剤を使用できる。発泡剤が揮発性有機発泡剤の場合、含浸温度は、通常50〜140℃であることが好ましい。
【0062】
また、発泡剤の含浸と共に発泡助剤を添加しても良い。発泡助剤としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、シクロヘキサン等の溶剤やジイソブチルアジペート、ジアセチル化モノラウレート、やし油等の可塑剤(高沸点溶剤)等が挙げられる。発泡助剤の添加量は、改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子100質量部に対して0.2〜2.5質量部の割合であることが好ましい。
【0063】
さらに、必要に応じて表面処理剤(例えば、結合防止剤、融着促進剤、帯電防止剤、展着剤等)を発泡剤の含浸の際に含浸系内に添加しても良い。
【0064】
結合防止剤は、以下で説明する予備発泡粒子製造時の加熱による発泡性粒子同士の結合を防止する役割を果たす。結合防止剤としては、タルク、炭酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、水酸化アルミニウム、エチレンビスステアリン酸アミド、第三リン酸カルシウム、ジメチルシロキサン等が挙げられる。
【0065】
融着促進剤は、型内成形時の予備発泡粒子の融着を促進させる役割を果たす。融着促進剤としては、ステアリン酸、ステアリン酸トリグリセリド、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸ソルビタンエステル等が挙げられる。
【0066】
帯電防止剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ステアリン酸ソルビタンエステル等が挙げられる。
【0067】
展着剤としては、ポリブテン、ポリエチレングリコール、シリコンオイル等が挙げられる。
【0068】
これらの表面処理剤の添加量(合計量)は、前記改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子100質量部に対して0.01〜2.0質量部であることが好ましい。
【0069】
発泡剤は、重合工程中に添加する場合にはスチレン系モノマーの70質量%が重合してから添加して含浸させるのが望ましい。また重合が99%以上進行した時点で添加して、発泡剤の含浸を継続させても良い。更に、得られた改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子を新たに水性媒体中に分散させ、これに発泡剤を添加して含浸させても良い。
【0070】
前記方法によって改質樹脂粒子、或いはカーボン含有改質樹脂粒子から発泡性樹脂粒子を製造する。
【0071】
(予備発泡粒子)
本発明の予備発泡粒子は、前記発泡性樹脂粒子に水蒸気を接触させて所定の嵩倍数(嵩密度)まで発泡させることにより得られる。予備発泡の加熱条件や予備発泡に用いる装置は、従来のポリスチレン系樹脂予備発泡粒子の製造の場合と同等とすることができる。例えば、予備発泡装置内で、水蒸気圧0.05〜0.4MPa程度の雰囲気下で発泡性樹脂粒子を加熱することによって得ることができる。加熱時間は、一般に20〜90秒程度である。好ましい予備発泡粒子の嵩倍数は、自動車室内の構造部材に使用することを考慮すると20〜40倍程度である。この予備発泡粒子は、通常24時間程度保存して熟成させることが好ましい。
【0072】
予備発泡粒子は、通常、嵩密度0.0166〜0.2g/cm(嵩倍数5〜60倍)を有する。好ましくは、嵩密度0.02〜0.1g/cm(嵩倍数10〜50倍)である。より好ましくは、嵩密度0.025〜0.05g/cm(嵩倍数20〜40倍)である。嵩密度が0.0166g/cmより小さいと、予備発泡粒子を発泡させて得られる発泡成形体の強度が低下する為好ましくない。一方、0.2g/cmより大きいと、予備発泡粒子を発泡させて得られる発泡成形体の質量が増加するので好ましくない。
【0073】
(発泡成形体)
本発明の発泡成形体は、前記予備発泡粒子を成形型内に充填し、成形型内に加圧水蒸気を導入して、発泡粒子を加熱し、発泡させると共に互いに融着させた後、成形型を冷却してから取り出して得ることができる。ここで使用させる成形型、成形条件等は、特に限定されず、公知の成形型及び成形条件を採用できる。例えば、蒸気圧0.05〜0.5MPa程度の水蒸気を成形型内に導入することによって行うことができる。
【0074】
本発明の発泡成形体は、自動車バンパー用芯材、自動車内部に装着される緩衝剤等の車両衝突時のエネルギー吸収材、自動車室内の構造部材として有用である。また、自動車分野以外に、住宅建材、電子部品等の搬送容器、各種工業資材の用途でも使用できる。
【実施例】
【0075】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
先ず、本実施例において実施した各種試験の測定方法や評価基準を記す。
【0076】
<ポリプロピレン系樹脂粒子、カーボン含有ポリプロピレン系樹脂粒子、改質樹脂粒子、カーボン含有改質樹脂粒子の平均粒子径>
試料約50gをロータップ型篩振とう機(飯田製作所社製)を用いて、篩目開き3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm、0.180mmのJIS標準篩で5分間分級し、篩網上の試料質量を測定し、その結果から得られた累積質量分布曲線を元にして累積質量が50%となる粒子径(メディアン径)を平均粒子径として求める。
【0077】
<ポリプロピレン系樹脂の融点>
JIS K 7122:1987「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 DSC220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/minのもと、室温から220℃の間で10℃/minの昇温、冷却速度により昇温、冷却、昇温を繰り返し、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。
<ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレイト>
JIS K 7210:1999「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」B法記載の方法により測定した。測定方法は、測定装置(セミオートメルトインデクサー((株)東洋精機製作所製)のシリンダーに試料を3〜8gを充てんし、充てん棒を用いて材料を圧縮する。試験温度は230℃(PP)、190℃(PE)で、試験荷重は、規定荷重(21.18N(PP,PE))による。予熱時間4分。試験数は3個以上。
【0078】
<予備発泡粒子の嵩密度及び嵩倍数>
約5gの予備発泡粒子の質量(a)を小数以下2位で秤量する。次に、最小メモリ単位が5cmである500cmメスシリンダーに秤量した予備発泡粒子を入れ、これにメスシリンダーの口径よりやや小さい円形の樹脂板であって、その中心に巾約1.5cm、長さ約30cmの棒状の樹脂板が直立して固定された押圧具をあてて、予備発泡粒子の体積(b)を読み取り、式(a)/(b)により予備発泡粒子の嵩密度(g/cm)を求めた。尚、嵩倍数は嵩密度の逆数、すなわち式(b)/(a)とした。
【0079】
<発泡成形体の融着率>
縦400mm×横300mm×高さ50mmの直方体形状の発泡成形体の表面にカッターで横方向に長さ300mm、深さ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二分割する。そして、発泡成形体の分割面において、発泡粒子内で破断している発泡粒子数(a)と、発泡粒子間の界面で破断している発泡粒子数(b)を測定し、下記式に基づいて融着率を算出した。
融着率(%)=100×(a)/[(a)+(b)]
【0080】
<発泡成形体の燃焼速度>
FMVSS 302(米国自動車安全基準)に準拠し、燃焼速度を測定した。尚、試験片は、嵩倍数30倍、350mm×100mm×12mm(厚さ)で少なくとも350mm×100mmの2面は表皮が有るものとした。
嵩倍数30倍の発泡成形体において燃焼速度80mm/min以下であれば自動車室内の構造部材として良好に用いることができる。そこで、以下の基準を設けた。
評価基準:燃焼速度80mm/min以下である場合は良好であり、○とし、燃焼速度80mm/minより大きい場合は不良であり、×とした。
【0081】
<発泡成形体の加熱寸法変化率>
JIS K 6767:1999K「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載のB法により測定した。尚、試験片は、嵩倍数30倍、150mm×150mm×30mm(厚さ)としてその中央部に縦及び横方向にそれぞれ互いに平行に3本の直線を50mm間隔になるよう記入し、80℃の熱風循環式乾燥機の中に168時間置いた後に取り出し、標準状態の場所に1時間放置後、縦及び横線の寸法を下記式によって測定した。
S=(L1−L0)/L0×100
式中、Sは加熱寸法変化率(%)、L1は加熱後の平均寸法(mm)、L0は初めの平均寸法(mm)をそれぞれ表す。
嵩倍数30倍の発泡成形体において加熱寸法変化率1.0%以下であれば自動車室内の構造部材として良好に用いることができる。そこで、以下の基準を設けた。
評価基準:加熱寸法変化率1.0%以下である場合は良好であり、○とし、加熱寸法変化率1.0%より大きい場合は不良であり、×とした。
【0082】
<発泡成形体の耐薬品性評価>
試験片は、嵩倍数30倍、100mm×100mm×50mm(厚さ)とし、23℃、湿度50%の条件下で24時間放置する。尚、試験片の上下面全体が発泡成形体の表面から形成されるように試験片を発泡成形体から切り出す。
次に、薬品としてガソリン1gを均一に塗布し、23℃、湿度50%の条件で60分放置する。その後、試験片の上面から薬品を拭き取り、試験片の上面を目視観察する。試験片表面に変化が無ければ、自動車用の構造部材として良好に用いることができる。そこで、以下の基準を設けた。
評価基準:試験片表面に変化が無い場合を○とし、試験片表面が軟化した場合を△とし、試験片表面が陥没、或いは収縮した場合を×とした。
【0083】
[実施例1]
ポリプロピレン系樹脂(以下、PPと称する)粒子は、PP粒子(サンアロマー社製、PC540R)20kgを押出機にて加熱混合してストランドカットにより造粒ペレット化して作製した。PP粒子は100粒あたり80mgに調整し、平均粒子径は約1mmであった。
【0084】
このPP粒子12kgを撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中にPP粒子を懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0085】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド12gを溶解させたスチレンモノマー6kgを30分にわたり滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0086】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド84gを溶解したスチレンモノマー22kgを5時間30分にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後に140℃に昇温し3時間保持して重合を完結した。
【0087】
その後、難燃剤含浸工程として60℃に温度を下げ、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート800gを投入し、140℃に昇温し、この温度で3.5時間撹拌を続けた。
【0088】
その後、常温まで冷却し、取り出した。取り出し後のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子2kgと水2Lを耐圧撹拌機付5Lオートクレーブに投入し、発泡剤としてブタン300gを耐圧撹拌機付5Lオートクレーブに注入した。注入後、70℃に昇温し、3時間撹拌を続けた。
【0089】
その後、常温まで冷却して取り出し、脱水乾燥した後にスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を得た。
【0090】
その後、このスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を嵩倍数30倍に予備発泡させ、スチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。
【0091】
得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を1日間室温に放置した後、400×300×50mmの大きさの成形型内に入れ、0.2MPaの水蒸気を50秒間導入して加熱し、その後、発泡成形体の最高面圧が0.001MPaに低下するまで冷却して、発泡成形体を取り出した。この成形条件により外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0092】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、3.5mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.3%、耐薬品性評価は○であった。
【0093】
[実施例2]
実施例1と同じPP粒子20kgを用い、該PP粒子を撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中に懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0094】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド20gを溶解させたスチレンモノマー10kgを30分にわたり滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0095】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド60gを溶解したスチレンモノマー10kgを2時間30分にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後に140℃に昇温し3時間保持して重合を完結した。
【0096】
その後、難燃剤含浸工程として60℃に温度を下げ、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート800gを投入し、140℃に昇温し、この温度で3.5時間撹拌を続けた。
【0097】
この後の工程は、実施例1と同様に行った。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0098】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、63.1mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.5%、耐薬品性評価は○であった。
【0099】
[実施例3]
ファーネスブラック6質量%含有PP粒子は、PP粒子(サンアロマー社製、PC540R)18.8kgとファーネスブラック(三菱化学社製、♯650B)1200gを混合し、これを押出機にて加熱混合してストランドカットにより造粒ペレット化して作製した。ファーネスブラック6質量%含有PP粒子は100粒あたり80mgに調整し、平均粒子径は約1mmであった。
【0100】
このファーネスブラック6質量%含有PP粒子12kgを撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中にファーネスブラック6質量%含有PP粒子を懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0101】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド12gを溶解させたスチレンモノマー6kgを30分にわたり滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0102】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド84gを溶解したスチレンモノマー22kgを5時間30分にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後に140℃に昇温し3時間保持して重合を完結した。
【0103】
その後、難燃剤含浸工程として60℃に温度を下げ、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート800gを投入し、140℃に昇温し、この温度で3.5時間撹拌を続けた。
【0104】
その後、常温まで冷却し、取り出した。取り出し後のカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子2kgと水2Lを耐圧撹拌機付5Lオートクレーブに投入し、発泡剤としてブタン300gを耐圧撹拌機付5Lオートクレーブに注入した。注入後、70℃に昇温し、3時間撹拌を続けた。
【0105】
その後、常温まで冷却して取り出し、脱水乾燥した後にカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を得た。
【0106】
その後、このカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を嵩倍数30倍に予備発泡させ、カーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を得た。
【0107】
得られたカーボン含有スチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を1日間室温に放置した後、400×300×50mmの大きさの成形型内に入れ、0.2MPaの水蒸気を50秒間導入して加熱し、その後、発泡成形体の最高面圧が0.001MPaに低下するまで冷却して、発泡成形体を取り出した。この成形条件により外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0108】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、8.1mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.5%、耐薬品性評価は○であった。
【0109】
[実施例4]
ファーネスブラック3質量%含有PP粒子は、PP粒子(プライムポリマー社製、F−794NV)19.4kgとファーネスブラック(三菱化学社製、♯650B)600gを混合し、これを押出機にて加熱混合してストランドカットにより造粒ペレット化して作製した。ファーネスブラック3質量%含有PP粒子は100粒あたり80mgに調整し、平均粒子径は約1mmであった。
【0110】
このファーネスブラック3質量%含有PP粒子16kgを撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中にファーネスブラック3質量%含有PP粒子を懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0111】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド16gを溶解させたスチレンモノマー8kgを30分にわたり滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0112】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド72gを溶解したスチレンモノマー16kgを4時間にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後、140℃に昇温し、3時間保持して重合を完結した。
【0113】
この後の工程は、実施例3と同様に行った。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0114】

嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、40.2mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.4%、耐薬品性評価は○であった。
【0115】
[実施例5]
ファーネスブラック3質量%含有ポリプロピレン系樹脂粒子は、PPをサンアロマー社製PC540Rに変更した以外は、実施例4と同様にして製造した。
【0116】
このファーネスブラック3質量%含有PP粒子20kgを撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中に懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0117】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド20gを溶解させたスチレンモノマー10kgを30分にわたり滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0118】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド60gを溶解したスチレンモノマー10kgを2時間30分にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後に140℃に昇温し、3時間保持して重合を完結した。
【0119】
その後、難燃剤含浸工程として60℃に温度を下げ、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート1200gを投入し、140℃に昇温し、この温度で3.5時間撹拌を続けた。
【0120】
この後の工程は、実施例3と同様にして発泡成形体の製造を行った。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0121】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、69.7mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.5%、耐薬品性評価は○であった。
【0122】
[実施例6]
実施例4のファーネスブラックを黒鉛に変更した以外は、実施例4と同様にして発泡成形体を製造した。
黒鉛3質量%含有PP粒子は、PP粒子(プライムポリマー社製、F−794NV)19.4kgと黒鉛(日本黒鉛工業社製、土状黒鉛粉末)600gを混合し、これを押出機にて加熱混合してストランドカットにより造粒ペレット化して作製した。黒鉛3質量%含有PP粒子は100粒あたり80mgに調整し、平均粒子径は約1mmであった。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0123】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、38.4mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.4%、耐薬品性評価は○であった。
【0124】
[実施例7]
PP粒子のファーネスブラック含有量を10質量%とし、更に難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート2000gとしたこと以外は、実施例3と同様にして発泡成形体を製造した。
【0125】
ファーネスブラック10質量%含有PP粒子は、PP粒子18kgとファーネスブラック(三菱化学社製、♯650B)2.0kgを混合し、これを押出機にて加熱混合してストランドカットにより造粒ペレット化して作製した。ファーネスブラック10質量%含有PP粒子は100粒あたり80mgに調整し、平均粒子径は約1mmであった。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0126】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、79.7mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.8%、耐薬品性評価は○であった。
【0127】
[比較例1]
難燃剤を添加しない以外は、実施例1と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0128】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、135.8mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.1%、耐薬品性評価は○であった。難燃剤であるトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートを添加していない為に嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。
【0129】
[比較例2]
実施例1で用いたものと同じPP粒子24kgを撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中に懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0130】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド24gを溶解させたスチレンモノマー12kgを30分にわたり滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0131】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド48gを溶解したスチレンモノマー4kgを1時間にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後に140℃に昇温し、3時間保持して重合を完結した。
この後の工程は、実施例1と同様に行って発泡成形体を製造した。
【0132】
改質樹脂粒子中のポリスチレン成分が少ない為に、改質発泡性樹脂粒子は嵩倍数30倍まで発泡しなかった。
【0133】
[比較例3]
実施例1で用いたものと同じPP粒子4kgを撹拌機付100Lオートクレーブに入れ、水性媒体として純水40kg、ピロリン酸マグネシウム400g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ4gを加え、撹拌して水性媒体中に懸濁させ、10分間保持し、その後60℃に昇温した。
【0134】
次いで、この懸濁液中にジクミルパーオキサイド4gを溶解させたスチレンモノマー2kgを30分滴下した。滴下後30分間保持し、140℃に昇温し、この温度で2時間撹拌を続けた。
【0135】
その後、125℃に温度を下げ、この懸濁液中に、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ160gを加え10分間保持した後、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド108gを溶解したスチレンモノマー34kgを8時間30分にわたり滴下した。この滴下終了後、125℃で1時間保持した後に140℃に昇温し、3時間保持して重合を完結した。
この後の工程は、実施例1と同様に行って発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0136】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、43.0mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、1.2%、耐薬品性評価は×であった。嵩倍数30倍の発泡成形体の加熱寸法変化率は、1%以下とはならなかった。耐薬品性評価においては、試験片表面にやや陥没が発生していた。
【0137】
[比較例4]
実施例4において、難燃剤を添加しない以外は実施例4と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0138】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、154.5mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.1%、耐薬品性評価は○であった。難燃剤であるトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートを添加していない為に嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。
【0139】
[比較例5]
実施例4において、難燃剤であるトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートをテトラブロモシクロオクタンに変更したこと以外は、実施例4と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0140】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、77.3mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、1.2%、耐薬品性評価は○であった。嵩倍数30倍の発泡成形体の加熱寸法変化率は、1%以下とはならなかった。
【0141】
[比較例6]
実施例4において、難燃剤であるトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート800gを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)2000gに変更したこと以外は、実施例4と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0142】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、90.1mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.5%、耐薬品性評価は○であった。難燃剤が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)である為に、カーボン含有改質樹脂粒子に対して5質量%もの多量の使用にも関わらず、嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。
【0143】
[比較例7]
比較例3におけるPP粒子を、実施例7で用いたファーネスブラック10質量%含有PP粒子に変更したこと以外は、比較例3と同様にして発泡成形体を製造した。本品は、ポリスチレン成分が多量である為、ポリプロピレン系樹脂内部でスチレンモノマーが全て重合しないでポリプロピレン系樹脂の最表面近傍、或いは表面にポリスチレン成分が存在した。この為、外観に関しては、色ムラが発生すると共に黒色度が低下し、外観が不良な発泡成形体となった。
【0144】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、62.7mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、1.2%、耐薬品性評価は×であった。嵩倍数30倍の発泡成形体の加熱寸法変化率は、1%以下とはならなかった。耐薬品性評価においては、試験表面にやや陥没が発生していた。
【0145】
[比較例8]
比較例2におけるPP粒子を、実施例5で用いたファーネスブラック3質量%含有PP粒子に変更したこと以外は、比較例2と同様にして発泡成形体を製造した。本品は、カーボン含有改質樹脂粒子中のポリスチレン成分が少ない為に、カーボン含有改質発泡性樹脂粒子は嵩倍数30倍まで発泡しなかった。
【0146】
[比較例9]
実施例4におけるファーネスブラック3質量%含有PP粒子を、ファーネスブラック3質量%含有ポリエチレン系樹脂粒子に変更したこと以外は、実施例4と同様にして発泡成形体を製造した。ポリエチレン系樹脂粒子としては、直鎖状低密度ポリエチレン(日本ユニカー社製、TUF−2032)を用いた。
【0147】
得られたカーボン含有スチレン改質ポリエチレン系樹脂発泡粒子を1日間室温に放置した後、400×300×50mmの大きさの成形型内に入れ、0.1MPaの水蒸気を50秒間導入して加熱し、その後、発泡成形体の最高面圧が0.001MPaに低下するまで冷却して、発泡成形体を取り出した。この成形条件により外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0148】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、126.1mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.9%、耐薬品性評価は○であった。本品は直鎖状低密度ポリエチレンを使用している為に、嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。
【0149】
[比較例10]
実施例4におけるファーネスブラック3質量%含有PP粒子を、ファーネスブラック3質量%含有ポリエチレン系樹脂粒子に変更したこと以外は、実施例4と同様にして発泡成形体を製造した。ポリエチレン系樹脂粒子としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(日本ポリエチレン社製、LV−121)を用いた。
【0150】
得られたカーボン含有スチレン改質ポリエチレン系樹脂発泡粒子を1日間室温に放置した後、400×300×50mmの大きさの成形型内に入れ、0.06MPaの水蒸気を50秒間導入して加熱し、その後、発泡成形体の最高面圧が0.001MPaに低下するまで冷却して、発泡成形体を取り出した。この成形条件により外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0151】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、90.5mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、1.6%、耐薬品性評価は○であった。本品はエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用している為に、比較例9の直鎖状低密度ポリエチレンの場合よりも嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は遅かったが、80mm/min以下にはならなかった。また加熱寸法変化率も1%以下とはならなかった。
【0152】
[比較例11]
比較例9において、難燃剤であるトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート800gを2000gに変更したこと以外は、比較例9と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0153】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、119.8mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、2.4%、耐薬品性評価は○であった。本品は直鎖状低密度ポリエチレンを使用している為に、カーボン含有改質樹脂粒子に対して難燃剤を5質量%もの多量の使用にも関わらず、嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。また加熱寸法変化率も1%以下とはならなかった。
【0154】
[比較例12]
比較例10において、難燃剤であるトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート800gを2000gに変更したこと以外は、比較例10と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0155】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、85.3mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、3.5%、耐薬品性評価は○であった。本品はエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用している為に、カーボン含有改質樹脂粒子に対して難燃剤を5質量%もの多量の使用にも関わらず、嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。また加熱寸法変化率も1%以下とはならなかった。
【0156】
[比較例13]
比較例9において、ファーネスブラックをポリエチレン系樹脂に添加しなかったこと以外は、比較例9と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0157】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、95.3mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、0.9%、耐薬品性評価は○であった。本品は直鎖状低密度ポリエチレンを使用している為に、嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、80mm/min以下にはならなかった。
【0158】
[比較例14]
比較例10において、ファーネスブラックをポリエチレン系樹脂に添加しなかったこと以外は、比較例10と同様にして発泡成形体を製造した。その結果、外観、融着とも良好な発泡成形体が得られた。
【0159】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、60.3mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、1.6%、耐薬品性評価は○であった。本品はエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用している為に、加熱寸法変化率は1%以下とはならなかった。
【0160】
[比較例15]
撹拌機を具備した内容積100リットルの反応器に、脱イオン水36リットル、ピロリン酸マグネシウム75g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム6gを入れた後に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド120gとt−ブチルパーオキシベンゾエート29gを溶解したスチレン46kgを反応器に入れて撹拌し、90℃に昇温してから6時間保持した後、125℃に昇温し3時間保持して重合を行った。重合終了時における重合転化率は99.98%であった。その後、冷却して内容物を取り出し、洗浄及び脱水乾燥した後に、篩い機に掛け、粒子径0.9〜1.2mmのポリスチレン樹脂粒子を得た。このポリスチレン樹脂粒子の重量平均分子量は280000であった。
【0161】
内容積5リットルの撹拌機付き圧力容器に、水2リットルにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5gと、ピロリン酸マグネシウム6gと、トルエン20gを懸濁させた懸濁液を入れ、撹拌しながら前記ポリスチレン樹脂粒子2kgと、難燃剤としてトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートを60g入れて容器を密閉し、引き続き撹拌しながら100℃まで昇温した後に、100℃の含浸温度でノルマルブタン98gとイソブタン42gを圧入し3時間保持した。次いで、25℃まで冷却し、圧力容器から樹脂粒子を取り出した後、樹脂粒子の洗浄及び脱水乾燥を行い発泡性ポリスチレン樹脂粒子を得た。
【0162】
この発泡性樹脂粒子を20℃の恒温室で5日間保持した後に、嵩倍数30倍に予備発泡させ、ポリスチレン樹脂発泡粒子を得た。得られたポリスチレン樹脂発泡粒子を1日間室温に放置した後、400×300×50mmの大きさの成形型内に入れ、水蒸気を導入して加熱し、その後、発泡成形体を冷却して、発泡成形体を取り出した。
【0163】
嵩倍数30倍の発泡成形体の燃焼速度は、31.8mm/min、嵩倍数30倍の発泡成形体の80℃、168hrにおける加熱寸法変化率は、1.5%、耐薬品性評価は×であった。本品はポリスチレン樹脂を使用している為に、加熱寸法変化率は1%以下とはならなかった。耐薬品性評価においても、ポリスチレン樹脂を使用している為、ガソリンを塗布すると直ぐに試験片表面が溶け出し、60分後には試験片表面に多量の陥没が発生した。
【0164】
前述した実施例1〜7及び比較例1〜15の結果をまとめて表1に記す。
【0165】
【表1】

【0166】
表1中に記した略語の意味は、次の通りである。
PP(A):ポリプロピレン系樹脂(サンアロマー社製,商品名PC540R)、
PP(B):ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製,商品名F-794NV)、
LLDPE:直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(日本ユニカー社製,商品名TUF-2032)、
EVA:エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂(日本ポリエチレン社製,商品名LV-121)、
ポリマー:改質樹脂粒子,或いはカーボン含有改質樹脂粒子、
QP:PP粒子,或いはカーボンを含有したPP粒子、LLDPE粒子、或いはカーボンを含有したLLDPE粒子,EVA粒子,或いはカーボンを含有したEVA粒子、
SM:スチレンモノマー、
難燃剤(A):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,商品名TAIC-6B)、
難燃剤(B):テトラブロモシクロオクタン(第一工業製薬社製,商品名FR-200)、
難燃剤(C):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)(第一工業製薬社製,商品名SR-720)。
【0167】
次に、難燃助剤をさらに添加した実施例8〜12について記す。難燃助剤としては、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(D)、又はジクミルパーオキサイド(E)を用いた。
【0168】
[実施例8]
実施例1の難燃剤含浸工程時に、難燃剤と共に2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(D)400gを添加し、それ以外は実施例1と同様に行った。
【0169】
[実施例9]
実施例4の難燃剤含浸工程時に、難燃剤と共に2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(D)400gを添加し、それ以外は実施例4と同様に行った。
【0170】
[実施例10]
実施例4の難燃剤含浸工程時に、難燃剤と共に2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(D)120gを添加し、それ以外は実施例4と同様に行った。
【0171】
[実施例11]
実施例4の難燃剤含浸工程時に、難燃剤と共に2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(D)800gを添加し、それ以外は実施例4と同様に行った。
【0172】
[実施例12]
実施例9において添加した難燃助剤2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(D)に代えてジクミルパーオキサイド(E)400gを添加し、それ以外は実施例9と同様に行った。
【0173】
前述した実施例8〜12について、前述した実施例1〜7の場合と同様の試験を行った。結果を表2にまとめて記す。
【0174】
【表2】

【0175】
試験の結果、難燃助剤をさらに添加することで、対応する各実施例よりも良好な難燃性が得られた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、100〜400質量部のポリスチレン系樹脂が含まれたポリスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子であって、
前記樹脂粒子にトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤が前記樹脂粒子100質量部に対して1.5〜8.0質量部含まれることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子。
【請求項2】
樹脂粒子中にカーボン粒子が0.5〜8.0質量%含まれることを特徴とする請求項1に記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子。
【請求項3】
樹脂粒子に、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの群から選択された1種又は2種以上の難燃助剤が樹脂粒子100質量部に対し0.1〜3.0質量部含まれることを特徴とする請求項1又は2に記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤が含まれてなることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子。
【請求項5】
請求項4に記載のスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を予備発泡させて得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子。
【請求項6】
請求項5に記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形して得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体。
【請求項7】
米国自動車安全基準FMVSS 302に準拠した燃焼速度が80mm/min以下であり、かつJIS K 6767に準拠した80℃の条件下での収縮率が1.0%以下であり、嵩倍数20〜40倍及び嵩密度0.025〜0.05g/cmの範囲であることを特徴とする請求項6に記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂発泡成形体。
【請求項8】
分散剤を含む水性懸濁液中に、ポリプロピレン系樹脂粒子を分散させ、次いで得られた分散液に前記ポリプロピレン系樹脂粒子100質量部に対して、100〜400質量部のスチレン系モノマーと重合開始剤とを供給し、スチレン系モノマーを懸濁重合させる工程と、該重合中もしくは重合終了後の樹脂粒子にトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートが主成分である難燃剤を含浸させる工程とからなるスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項9】
樹脂粒子中にカーボン粒子が0.5〜8.0質量%含まれることを特徴とする請求項8記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項10】
樹脂粒子に、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの群から選択された1種又は2種以上の難燃助剤が樹脂粒子100質量部に対し0.1〜3.0質量部含まれることを特徴とする請求項8又は9記載のスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子の製造方法。
【請求項11】
請求項8〜10のいずれかに記載の製造方法のいずれかの工程において、又は得られたスチレン改質ポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、スチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子を得ることを特徴とするスチレン改質ポリプロピレン系発泡性樹脂粒子の製造方法。

【公開番号】特開2008−75076(P2008−75076A)
【公開日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−212749(P2007−212749)
【出願日】平成19年8月17日(2007.8.17)
【出願人】(000002440)積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Fターム(参考)】