説明

熱可塑性重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法、および架橋発泡成形体

【課題】架橋密度が高く、圧縮永久歪性能に優れるエチレン系重合体製架橋発泡成形体を提供すること。
【解決手段】エチレン系重合体製架橋発泡成形体であって、該架橋発泡成形体を、測定温度60℃、圧縮歪量50%、測定時間1800秒の条件で圧縮変形させて該架橋発泡成形体の応力緩和を測定し、応力緩和測定から得られた緩和弾性率を用いて求めた架橋密度が0.30mol/kg以上である、エチレン系重合体製架橋発泡成形体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱可塑性重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法、および該測定方法により算出される架橋密度が一定の値以上の架橋発泡成形体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性重合体製架橋発泡成形体は、日用雑貨、床材、遮音材、断熱材等に幅広く用いられている。中でもエチレン系重合体からなる架橋発泡成形体は、履き物用部材(アウターソール(下部底)、ミッドソール(上部底)、インソール(中敷)など)に使用されている。エチレン系重合体製架橋発泡成形体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体を架橋発泡してなる架橋発泡成形体(例えば、特許文献1参照。)や、エチレン−α−オレフィン共重合体を架橋発泡してなる架橋発泡成形体(例えば、特許文献2参照。)が知られている。
【0003】
ところで架橋発泡成形体の各種物性に多大な影響を与える要素の一つとして、架橋密度が知られている。架橋密度は、有効網目鎖濃度ともいわれ、発泡成形体の単位重量に含まれる架橋発泡成形体を構成している重合体同士の架橋結合点の数を表すものである。加硫ゴム製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法としては、例えば特許文献3に記載されているような方法が知られている。該方法では、架橋密度を測定すべき発泡成形体と同種類のポリマーであり、架橋密度の夫々異なるソリッド体、すなわち非発泡成形体を2つ以上使用する。各ソリッド体の架橋密度を予め平衡膨潤の利用によって算出し、架橋密度算出済みのソリッド体の緩和時間をパルス核磁気共鳴(NMR)装置により夫々測定し、得られた各緩和時間と前記架橋密度とから、前記同種類のポリマーの検量線を作成する。次いで前記発泡成形体における緩和時間を前記パルス核磁気共鳴(NMR)装置により測定し、前記検量線に基づき発泡成形体の架橋密度を算出する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公平3−2657号公報
【特許文献2】特開2005−314638号公報
【特許文献3】特開2007−238783号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら特許文献3に記載された方法によって、エチレン系重合体製架橋発泡成形体の架橋密度を測定することは困難であった。これは、エチレン系重合体製架橋発泡成形体の架橋密度が、加硫ゴム製架橋発泡成形体のそれと比べると大幅に低いために、当該測定方法では十分な精度が得られないと推測される。
【0006】
また、架橋発泡成形体の有効網目鎖構造の多寡を簡便に知る方法として、ゲル分率を測定する方法が知られている。これは、有効網目鎖構造が一般にあらゆる溶媒に不溶である性質を利用するもので、架橋発泡成形体を有機溶媒に浸潤させ、一定の条件で加熱することで、溶媒に可溶な成分を抽出し、残った有効網目鎖構造を有する部分の量を判定するものである。しかしこの方法では、有効網目鎖構造を有する部分の大まかな量は判定できるものの、その大きさだけで選別されるため、小さい有効網目鎖構造は有効網目鎖構造として認識されないという問題があり、架橋密度のより正確な測定方法が求められていた。
【0007】
前記課題を克服すべく、鋭意検討した結果、本発明者は測定すべき架橋発泡成形体を圧縮変形することで得られた応力緩和挙動を用いることで、熱可塑性重合体からなる架橋発泡成形体の架橋密度を精度よく測定する方法を見出した。加えて、上記測定方法による算出された架橋密度が一定の値を超える架橋発泡成形体が、靴用部材として好適であることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち本発明の第一は、エチレン系重合体製架橋発泡成形体であって、該架橋発泡成形体を、測定温度60℃、圧縮歪量50%、測定時間1800秒の条件で圧縮変形させて該架橋発泡成形体の応力緩和を測定し、応力緩和測定から得られた緩和弾性率を用いて求めた架橋密度が0.30mol/kg以上である、エチレン系重合体製架橋発泡成形体に係るものである。
【0009】
本発明の第二は、上記架橋発泡成形体からなる靴用部材である。
【0010】
本発明の第三は、熱可塑性重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法であって、
熱可塑性重合体製架橋発泡成形体を所定の温度まで加熱する工程と、
所定の温度に保たれた熱可塑性重合体製架橋発泡成形体に圧力を付加して架橋発泡成形体を圧縮変形させ、架橋発泡成形体の圧縮歪量を一定に保ちながら、架橋発泡成形体の応力緩和を測定する工程と、
応力緩和から緩和弾性率Gcを求める工程と、ここでGcは架橋発泡成形体の応力が一定となったとき弾性率であり、
前記Gcから以下の式によって前記熱可塑性重合体製架橋発泡体の架橋密度を算出する工程と、を有する方法である。
n=Gc/RT
n:架橋密度
R:気体定数
T:測定温度
【発明の効果】
【0011】
本発明により、熱可塑性重合体からなる架橋発泡成形体の架橋密度を精度よく測定することができる。とりわけ本発明の測定方法は、従来架橋密度を精度よく測定する方法が困難であった、エチレン系重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定に好適である。
また、本発明のエチレン系重合体製架橋発泡成形体は、架橋密度が高く、圧縮永久歪性能に優れるものであり、靴用部材として好適である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】架橋発泡成形体の圧縮永久歪みとゲル分率との相関を示す図
【図2】架橋発泡成形体の圧縮永久歪みと、本発明の方法で測定される架橋密度との相関を示す図
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法は、架橋発泡成形体を圧縮変形させた際の架橋発泡成形体の緩和弾性率より算出する方法である。具体的には、圧縮機能を有する引張試験機、圧縮機能を有する回転式粘度計などのように圧縮できる機構を有し、応力データが得られる装置を用いて架橋発泡成形体の圧縮時の応力緩和を測定する。
例えば、圧縮応力が測定できる応力センサー、試料を挟む平行平板形状の治具、試料を加熱するオーブン、圧縮歪量が計測できる位置センサーを装備した装置を用いる。架橋発泡成形体を加熱して測定する場合には、圧縮機能を有する回転式粘度計を用いることが温度制御しやすいため好ましい。
【0014】
試料の形状は治具表面に均一に接触できる平行な平面をもつ板状が好ましい。
試料の厚みは治具に挟み込むことが出来る範囲で、自由に設定することができるが、好ましくは0.1mm〜50mm、より好ましくは1mm〜20mmである。
治具に接する面の試料の形状は円形、正方形、正三角形などのような点対称の形状が好ましい。治具に接する面の試料の面積は、治具の面積と同等か、少し大きいことが好ましい。
【0015】
試料が治具に接する面の中心と治具の中心が一致するように、試料を治具で挟む。治具で挟んだ試料をオーブンにいれ、試料を測定温度まで加熱する。
測定温度は、試料の形状が維持できる範囲で自由に設定できる。測定温度は、サンプルに1%〜100%の圧縮歪を加えることが可能な温度が好ましい。試料を構成する重合体の融点又はガラス転移点以上で形状を維持できる試料の場合、重合体の融点又はガラス転移点以上の温度で測定を行うことが好ましい。
【0016】
次に、試料の温度を保ちながら、上部の治具を試料に押し付けて試料を圧縮する。試料に与える圧縮歪量は、試料の材質、形状、測定温度により決定する。圧縮歪量は、下記式で定義される。試料に与える圧縮歪量は、非線形領域、すなわち試料に与える圧縮歪量を変化させたとき、試料の粘度が圧縮歪量に応じて変化する領域であればよい。試料に与える圧縮歪量は、好ましくは1%〜100%、更に好ましくは10〜100%である。

【0017】
試料に与える圧縮歪量を一定に保ちながら、試料の応力緩和を測定する。測定時間は、架橋発泡成形体の応力減衰がなくなり、架橋発泡成形体の応力がほぼ一定になるまでの時間、又は、それより長い時間であればよい。
【0018】
本発明で用いられる架橋密度の算出方法は、下記の通りである。
架橋発泡成形体の応力が減衰して、架橋発泡成形体の応力がほぼ一定になったときの緩和弾性率Gcを求め、下記式を用いて、架橋発泡成形体の架橋密度nを算出する。
n=Gc/RT
n:架橋密度
R:気体定数
T:測定温度
【0019】
本発明の測定方法は、従来架橋密度の正確な測定が困難であった、エチレン系重合体製架橋発泡成形体にも適用可能である。とりわけ、高圧法低密度ポリエチレンおよび/またはエチレン−α−オレフィン共重合体を用いて形成される架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法として、好適である。
【0020】
本発明の方法で架橋密度を測定することができる架橋発泡成形体は、どのような方法で架橋された架橋発泡成形体であってもよい。架橋方法としては、電子線架橋や、有機過酸化物により重合体を架橋する方法が挙げられる。本発明の測定方法は、有機過酸化物により重合体が架橋された架橋発泡成形体の架橋密度の測定に好適である。
【0021】
本発明の架橋発泡成形体は、エチレン系重合体を主成分とし、架橋密度が0.30mol/kg以上の架橋発泡成形体である。なお、該架橋発泡成形体の架橋密度とは、測定温度60℃、圧縮歪量50%、測定時間1800秒の条件で、架橋発泡成形体を圧縮変形させ、得られた緩和弾性率Gcを用いて算出される値である。架橋密度は、0.30mol/kg以上であることが好ましい。
本発明におけるエチレン系重合体とは、エチレン−α−オレフィン共重合体、高圧法低密度ポリエチレン、またはこれらの混合物である。
【0022】
エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位とを含む共重合体である。該α−オレフィンとしては、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−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等があげられ、これらは単独で用いられていてもよく、2種以上を併用されていてもよい。α−オレフィンとしては、好ましくは、炭素原子数3〜20のα−オレフィンであり、より好ましくは、炭素原子数4〜8のα−オレフィンであり、更に好ましくは、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンである。
【0023】
エチレン−α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられる。架橋発泡成形体の強度を高める観点から、好ましくは、エチレンに基づく単量体単位および炭素原子数6〜8のα−オレフィンに基づく単量体単位を有する共重合体であり、具体的には、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられる。
【0024】
エチレン−α−オレフィン共重合体において、エチレンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量を100重量%とするとき、通常、80〜98重量%であり、α−オレフィンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン系重合体の全重量を100重量%とするとき、通常、2〜20重量%である。
【0025】
エチレン系重合体の密度は、通常、860〜945kg/m3である。該密度は、架橋発泡成形体の剛性を高める観点から、好ましくは865kg/m3以上であり、より好ましくは870kg/m3以上であり、更に好ましくは900kg/m3以上である。また、架橋発泡成形体の軽量性を高める観点から、好ましくは940kg/m3以下である。該密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112−1980に規定された水中置換法に従って測定される。
【0026】
エチレン系重合体のメルトフローレート(MFR;単位はg/10分である。)は、0.01〜3.0g/10分である。高い発泡倍率の発泡成形体が得られ、また発泡成形性も向上することから、MFRは好ましくは0.01g/10分以上である。また、強度に優れる架橋発泡成形体が得られることから、MFRは好ましくは3.0g/10分以下であり、より好ましくは2.5g/10分以下である。なお、該MFRは、JIS K7210−1995に従い、温度190℃および荷重21.18Nの条件でA法により測定される。なお、該メルトフローレートの測定では、通常、エチレン系重合体に予め酸化防止剤を1000ppm程度配合したものを用いる。
【0027】
本発明で用いられるエチレン系共重合体は、架橋発泡成形体中の気泡性状を均一にし、外観を良好にする観点から、流動の活性化エネルギー(Ea)が40kJ/mol以上であることが好ましい。Eaとしては、好ましくは50kJ/mol以上であり、より好ましくは55kJ/mol以上である。また、該Eaは、架橋発泡成形体の表面をより滑らかにする観点から、好ましくは100kJ/mol以下であり、より好ましくは90kJ/mol以下である。
【0028】
流動の活性化エネルギー(Ea)は、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、190℃での溶融複素粘度(単位:Pa・sec)の角周波数(単位:rad/sec)依存性を示すマスターカーブを作成する際のシフトファクター(aT)からアレニウス型方程式により算出される数値であって、以下に示す方法で求められる値である。すなわち、130℃、150℃、170℃および190℃夫々の温度(T、単位:℃)におけるエチレン−α−オレフィン共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線(溶融複素粘度の単位はPa・sec、角周波数の単位はrad/secである。)を、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、各温度(T)での溶融複素粘度−角周波数曲線毎に、190℃でのエチレン系共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際に得られる各温度(T)でのシフトファクター(aT)を求め、夫々の温度(T)と、各温度(T)でのシフトファクター(aT)とから、最小自乗法により[ln(aT)]と[1/(T+273.16)]との一次近似式(下記(I)式)を算出する。次に、該一次式の傾きmと下記式(II)とからEaを求める。
ln(aT) = m(1/(T+273.16))+n (I)
Ea = |0.008314×m| (II)
T :シフトファクター
Ea:流動の活性化エネルギー(単位:kJ/mol)
T :温度(単位:℃)
上記計算は、市販の計算ソフトウェアを用いてもよく、該計算ソフトウェアとしては、Rheometrics社製 Rhios V.4.4.4などがあげられる。
なお、シフトファクター(aT)は、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線を、log(Y)=−log(X)軸方向に移動させて(但し、Y軸を溶融複素粘度、X軸を角周波数とする。)、190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際の移動量であり、該重ね合わせでは、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線は、各曲線ごとに、角周波数をaT倍に、溶融複素粘度を1/aT倍に移動させる。また、130℃、150℃、170℃および190℃の4点の値から(I)式を最小自乗法で求めるときの相関係数は、通常、0.99以上である。
【0029】
溶融複素粘度−角周波数曲線の測定は、粘弾性測定装置(例えば、Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800など。)を用い、通常、ジオメトリー:パラレルプレート、プレート直径:25mm、プレート間隔:1.5〜2mm、ストレイン:5%、角周波数:0.1〜100rad/秒の条件で行われる。なお、測定は窒素雰囲気下で行われ、また、測定試料には予め酸化防止剤を適量(例えば1000ppm。)を配合することが好ましい。
【0030】
エチレン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、成形加工性を高める観点から、好ましくは3以上であり、より好ましくは5以上である。また、衝撃強度を高める観点から、好ましくは25以下であり、より好ましくは20以下であり、更に好ましくは15以下である。該分子量分布(Mw/Mn)は、重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn)であり、MwとMnは、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定される。また、GPC法の測定条件としては、例えば、次の条件をあげることができる。
(1)装置:Waters製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH6−HT
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)検出器:示差屈折
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン
【0031】
分子鎖間の架橋反応は、分子量の高い成分から優先的に進行していくことが一般に知られている。そのため、架橋密度の高い架橋発泡成形体を得るためには、分子量の高い成分を多く含むエチレン系重合体を用いて架橋発泡成形体を製造することが好ましい。エチレン系重合体は、上記GPC法にて算出されるHMw-Index(High Molecular Index)が8.0%を上回ることが好ましい。なおHMw-Indexは、GPC法から得られる重量平均分子鎖長(Aw)のプロファイルから、下式に従い算出することができる。
HMw−Index(%)
=(LogAw>4.5以上の成分割合)/(LogAw>4.0以上の成分割合)×100
HMw−Indexが高いほど、高分子量を有する分子鎖成分量の割合が高いことを意味し、架橋密度の高い架橋発泡成形体を得ることができる。
【0032】
架橋密度が0.30mol/kg以上である本発明のエチレン系重合体製架橋発泡成形体を得るために用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、アルキレン基やシリレン基等の架橋基で2つの(置換)インデニル基が結合された配位子を有するメタロセン錯体、例えば、エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドを触媒成分として用いたメタロセン系触媒で、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法をあげることができる。
【0033】
メタロセン系触媒では、メタロセン錯体を活性化させる助触媒成分を使用する。該助触媒成分としては、有機アルミニウムオキシ化合物、ホウ素化合物、有機亜鉛化合物などをあげることができる。これらの助触媒成分は、微粒子状担体に担持して用いることが好ましい。
【0034】
微粒子状担体としては、多孔性の物質が好ましく、SiO2、Al23、MgO、ZrO2、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2等の無機酸化物;スメクタイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、ラポナイト、サポナイト等の粘土や粘土鉱物;ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などの有機ポリマーなどが使用される。該微粒子状担体の50%体積平均粒子径は、通常、10〜500μmであり、該50%体積平均粒子径は、光散乱式レーザー回折法などで測定される。また、該微粒子状担体の細孔容量は、通常0.3〜10ml/gであり、該細孔容量は、主にガス吸着法(BET法)で測定される。該微粒子状担体の比表面積は、通常、10〜1000m2/gであり、該比表面積は、主にガス吸着法(BET法)で測定される。
【0035】
本発明の架橋発泡成形体を靴用部材として使用する際には、圧縮永久歪性能に優れる架橋発泡成形体が望ましい。圧縮永久歪に優れる架橋発泡成形体を得るために用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法として、特に好適には、下記の助触媒担体(A)と、アルキレン基やシリレン基等の架橋基で2つの(置換)インデニル基が結合された配位子を有するメタロセン錯体(B)と、有機アルミニウム化合物(C)とを接触させてなる重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法があげられる。
【0036】
上記の助触媒担体(A)は、成分(a)ジエチル亜鉛、成分(b)2種類のフッ素化フェノール、成分(c)水、成分(d)無機微粒子状担体および成分(e)1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン(((CH33Si)2NH)を接触させて得られる担体である。
【0037】
成分(b)のフッ素化フェノールとしては、ペンタフルオロフェノール、3,5−ジフルオロフェノール、3,4,5−トリフルオロフェノール、2,4,6−トリフルオロフェノール等をあげることができる。エチレン−α−オレフィン共重合体の流動の活性化エネルギー(Ea)を高め、HMw−Indexを増大させ、架橋密度を高める観点から、3,4,5−トリフルオロフェノールを単独で用いるか、もしくはフッ素数の異なる2種類のフッ素化フェノールを用いることが好ましい。異なる2種類のフッ素化フェノールを用いる場合は例えば、ペンタフルオロフェノール/3,4,5−トリフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール/2,4,6−トリフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール/3,5−ジフルオロフェノールなどの組み合せがあげられ、好ましくはペンタフルオロフェノール/3,4,5−トリフルオロフェノールの組み合せである。フッ素数が多いフッ素化フェノールとフッ素数が少ないフッ素化フェノールとのモル比としては、通常、20/80〜80/20である。
【0038】
成分(d)の無機化合物粒子としては、好ましくはシリカゲルである。
【0039】
成分(a)ジエチル亜鉛、成分(b)2種類のフッ素化フェノール、成分(c)水の各成分の使用量は特に制限はないが、各成分の使用量のモル比率を成分(a)ジエチル亜鉛:成分(b)2種類のフッ素化フェノール:成分(c)水=1:x:yのモル比率とすると、xおよびyが下記式を満足することが好ましい。
|2−x−2y|≦1
上記式のxとしては、好ましくは0.01〜1.99の数であり、より好ましくは0.10〜1.80の数であり、さらに好ましくは0.20〜1.50の数であり、最も好ましくは0.30〜1.00の数である。
【0040】
また、成分(a)ジエチル亜鉛に対して使用する成分(d)無機微粒子状担体の量としては、成分(a)ジエチル亜鉛と成分(d)無機微粒子状担体との接触により得られる粒子に含まれる成分(a)ジエチル亜鉛に由来する亜鉛原子が、得られる粒子1gに含まれる亜鉛原子のモル数にして、0.1mmol以上となる量であることが好ましく、0.5〜20mmolとなる量であることがより好ましい。成分(d)無機微粒子状担体に対して使用する成分(e)トリメチルジシラザンの量としては、成分(d)無機微粒子状担体1gにつき成分(e)トリメチルジシラザン0.1mmol以上となる量であることが好ましく、0.5〜20mmolとなる量であることがより好ましい。
【0041】
アルキレン基やシリレン基等の架橋基で2つの(置換)インデニル基が結合された配位子を有するメタロセン錯体(B)として好ましくは、エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシドをあげることができる。
【0042】
有機アルミニウム化合物(C)として、好ましくはトリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウムである。
【0043】
メタロセン錯体(B)の使用量は、助触媒担体(A)1gに対し、好ましくは5×10-6〜5×10-4molである。また有機アルミニウム化合物(C)の使用量として、好ま
しくは、メタロセン錯体(B)の金属原子モル数に対する有機アルミニウム化合物(C)のアルミニウム原子のモル数の比(Al/M)で表して、1〜2000である。
【0044】
上記の助触媒担体(A)とメタロセン錯体(B)と有機アルミニウム化合物(C)とを接触させてなる重合触媒においては、必要に応じて、助触媒担体(A)とメタロセン系錯体(B)と有機アルミニウム化合物(C)とに、電子供与性化合物(D)を接触させてなる重合触媒としてもよい。
【0045】
成分(A)のエチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、微粒子状担体に助触媒成分が担持されてなる固体触媒成分を用いて、少量のオレフィンを重合(以下、予備重合と称する。)して得られた予備重合固体成分、例えば、助触媒担体とメタロセン錯体と助触媒成分(有機アルミニウム化合物などのアルキル化剤など)とを用いて少量のオレフィンを重合して得られた予備重合固体成分を、触媒成分または触媒として用いて、エチレンとα−オレフィンとを共重合する方法が好ましい。本発明の架橋発泡成形体を靴用部材として使用する際には、HMw−Indexを増大させ、圧縮永久歪性能を更に改良するために、助触媒成分としてトリエチルアルミを添加することが好ましい。
【0046】
予備重合で用いられるオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、シクロペンテン、シクロヘキセンなどをあげることができる。これらは1種または2種以上組み合わせて用いることができる。また、予備重合固体成分中の予備重合された重合体の含有量は、固体触媒成分1g当たり、通常0.1〜500gであり、好ましくは1〜200gである。
【0047】
予備重合方法としては、連続重合法でもバッチ重合法でもよく、例えば、バッチ式スラリー重合法、連続式スラリー重合法、連続気相重合法である。予備重合を行う重合反応槽に、助触媒担体、メタロセン系錯体、他の助触媒成分(有機アルミニウム化合物などのアルキル化剤など)などの各触媒成分を投入する方法としては、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、エチレン等を用いて、水分のない状態で投入する方法、各成分を溶媒に溶解または稀釈して、溶液またはスラリー状態で投入する方法が用いられる。また、予備重合での重合温度は、通常、予備重合された重合体の融点よりも低い温度であり、好ましくは0〜100℃であり、より好ましくは10〜70℃である。
【0048】
予備重合をスラリー重合法で行う場合、溶媒としては、炭素原子数20以下の炭化水素があげられる。例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の飽和脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素があげられ、これらは単独あるいは2種以上組み合わせて用いられる。
【0049】
エチレン−α−オレフィン共重合体の製造方法としては、エチレン−α−オレフィン共重合体の粒子の形成を伴う連続重合方法が好ましく、例えば、連続気相重合法、連続スラリー重合法、連続バルク重合法であり、好ましくは、連続気相重合法である。該重合法に用いられる気相重合反応装置としては、通常、流動層型反応槽を有する装置であり、好ましくは、拡大部を有する流動層型反応槽を有する装置である。反応槽内に攪拌翼が設置されていてもよい。
【0050】
予備重合された予備重合固体成分をエチレン−α−オレフィン共重合体の粒子の形成を伴う連続重合反応槽に供給する方法としては、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、エチレン等を用いて、水分のない状態で供給する方法、各成分を溶媒に溶解または稀釈して、溶液またはスラリー状態で供給する方法が用いられる。
【0051】
エチレン系重合体として高圧法低密度ポリエチレンを用いる場合、該高圧法低密度ポリエチレンとしては、一般に槽型反応器または管型反応器を用いて、有機化酸化物または酸素等の遊離基発生剤を重合開始剤とし、通常、重合圧力100〜300MPa、重合温度130〜300℃の条件下でエチレンを重合させることによって製造される樹脂を使用できる。分子量調整剤として水素やメタン、エタンなどの炭化水素を用いることによってMFRを調整することもできる。
【0052】
本発明の架橋発泡成形体を製造する方法としては、従来のエチレン-酢酸ビニル共重合体や高圧法低密度ポリエチレンの架橋発泡成形体を製造する方法と同様の方法が使用できる。
例えば、(1)エチレン系重合体に発泡剤を配合し、これをリボンブレンダー等を使用して均一に混合し、得られた混合物を、押出機又はカレンダーロールによって、発泡剤が実質的に分解しない温度、圧力で溶融混練してシート状に成形し、該シート状成形体に電離性放射線を照射することによって架橋し、その後発泡剤の分解温度以上に加熱することにより架橋発泡成形体を得る方法、或は(2)エチレン系重合体に発泡剤、架橋剤を配合し、発泡剤および架橋剤が実質的に分解しない温度で、ミキシングロール、ニーダー、押出機等によって溶融混合して得られた組成物を、射出成形機等によって金型に充填し、加圧(保圧)・加熱状態で発泡させ、次いで冷却して架橋発泡成形体を取り出す方法、或は(3)エチレン系重合体に発泡剤を配合し、これをリボンブレンダー等を使用して均一に混合した混合物を、押出機又はカレンダーロールによって、発泡剤が実質的に分解しない温度、圧力で溶融混練してシート状に成形し、該シート状成形体を金型に入れ、加圧プレス機等により加圧(保圧)・加熱状態で発泡させ、次いで冷却して架橋発泡成形体を取り出す方法等があげられる。
また、例えば(4)エチレン系重合体に発泡剤と架橋剤とを配合し、発泡剤および架橋剤が実質的に分解しない温度で、ミキシングロール、ニーダー、押出機等によって溶融混合して得られた組成物を、更に発泡剤および架橋剤が実質的に分解しない条件で金型内に射出して、金型内で発泡剤および架橋剤が分解する温度、例えば130度〜200度程度の温度に保って架橋発泡させる方法(射出発泡法)も挙げることができる。
【0053】
本発明で使用し得る発泡剤としては、エチレン系重合体の溶融温度以上の分解温度を有する熱分解型発泡剤をあげることができる。例えば、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸バリウム、アゾビスブチルニトリル、ニトロジグァニジン、N,N−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロソテレフタルアミド、P−トルエンスルホニルヒドラジド、P,P’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)アゾビスイソブチロニトリル、P,P’−オキシビスベンゼンスルホニルセミカルバジッド、5−フェニルテトラゾール、トリヒドラジノトリアジン、ヒドラゾジカルボンアミド等をあげることができ、これは1種類あるいは2種類以上を組み合わせて用いられる。これらの中でもアゾジカルボンアミドまたは炭酸水素ナトリウムが好ましい。また、本発明の架橋発泡成形体の製造には、樹脂成分100重量部と、該樹脂成分100重量部に対し発泡剤を0.5〜50重量部含むことが好ましく、1〜20重量部含むことがより好ましく、1〜15重量部含むことがさらに好ましい。
【0054】
架橋発泡成形体を製造する際には、必要に応じて、発泡助剤を配合してもよい。該発泡助剤としては、尿素を主成分とした化合物;酸化亜鉛、酸化鉛等の金属酸化物;サリチル酸、ステアリン酸等などの高級脂肪酸;該高級脂肪酸の金属化合物などがあげられる。発泡助剤の使用量は、発泡剤と発泡助剤との合計を100重量%として、好ましくは0.1〜30重量%であり、より好ましくは1〜20重量%である。
【0055】
エチレン系重合体を架橋する方法として電離性放射線を使用する場合は、β線、γ線、ニュートロン、電子線等を使用することができる。照射量は、5〜20Mradの範囲が好ましい。
【0056】
エチレン系重合体を架橋する方法として架橋剤を用いる場合は、エチレン系重合体の流動開始温度以上の分解温度を有する有機過酸化物が好適である。例えば、ジクミルパーオキサイド、1,1−ジターシャリーブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジターシャリーブチルパーオキシヘキシン、α,α−ジターシャリーブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、ターシャリーブチルパーオキシケトン、ターシャリーブチルパーオキシベンゾエートなどをあげることができる。架橋剤の配合割合は、架橋密度を高める観点から、樹脂成分の総量を100重量部として、通常、0.02〜3重量部、好ましくは0.05〜1.5重量部である。なお、架橋剤が実質的に分解しない温度とは、架橋剤の1時間半減期温度以下の温度である。通常、架橋剤の1時間半減期温度は、該架橋剤のMSDS等に記載されている。
【0057】
本発明の架橋発泡成形体は、耐熱安定剤、耐候剤、滑剤、帯電防止剤、充填材や顔料(酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩;パルプ等の繊維物質など)などの各種添加剤を含んでいてもよい。また、樹脂成分として、エチレン−不飽和エステル系共重合体、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の樹脂やゴムを含んでいてもよい。特に本発明の架橋発泡成形体や、後述する圧縮架橋発泡成形体を靴底や靴底部材に用いる場合、ゴムや塩ビシート等他部材との接着が必要となることが多いため、エチレン・酢酸ビニル共重合体などのエチレン−不飽和エステル系共重合体を、エチレン系重合体と併用することが好ましい。エチレン系重合体とエチレン−不飽和エステル系共重合体とを併用する場合、その割合は、エチレン系重合体100重量部と、該重合体100重量部に対し、エチレン−不飽和エステル系共重合体が25〜900重量部であることが好ましく、40〜400重量部であることがより好ましい。
【0058】
架橋発泡成形体を製造する方法の一つである、加圧架橋発泡法について説明する。エチレン系重合体、架橋剤、発泡剤などを、架橋剤と発泡剤の両成分が実質的に分解しない温度で溶融混練し、発泡用樹脂組成物を製造する。該発泡用樹脂組成物を成形型に充填し、50kg/cm以上で加圧しながら、発泡剤の分解温度以上であって、かつ架橋剤の分解温度以上の温度で加熱して架橋発泡せしめることにより、架橋発泡成形体を得ることができる。成形型の型締め圧力は50〜300kgf/cmであることが好ましく、保圧時間は10〜60分程度が好ましい。
【0059】
また本発明の架橋発泡成形体は、架橋発泡成形体を更に圧縮成形して得られる圧縮架橋発泡成形体であってもよい。圧縮成形は通常130〜200℃で、30〜200kg/cmの荷重を印加しながら5〜60分の条件で行われる。なお、履物用部材の一種であるミッドソールには、圧縮架橋発泡成形体がより好適である。
【0060】
本発明の架橋発泡成形体は、所望の形状に裁断して使用してもよく、バフかけ加工して使用してもよい。
【0061】
本発明の架橋発泡成形体は、発泡倍率が4倍〜20倍であることが好ましい。また、表面硬度がShoreC法硬度で30-80の範囲であることが好ましい。
【0062】
本発明の架橋発泡成形体は、他の層と積層して多層積層体としてもよい。他の層を構成する材料としては、塩化ビニル樹脂材料、スチレン系共重合体ゴム材料、オレフィン系共重合体ゴム材料(エチレン系共重合体ゴム材料、プロピレン系共重合体ゴム材料など)、天然皮革材料、人工皮革材料、布材料などがあげられ、これらの材料は、少なくとも1種の材料が用いられる。
【0063】
これら多層積層体の製造方法としては、例えば、本発明の架橋発泡成形体と、別途成形した他の層とを、熱貼合あるいは化学接着剤などによる貼合する方法などがあげられる。
該化学接着剤としては公知のものが使用できる。その中でも特にウレタン系化学接着剤やクロロプレン系化学接着剤などが好ましい。またこれら化学接着剤による貼合の際に、プライマーと呼ばれる下塗り剤を事前に塗布してもよい。
【0064】
架橋発泡成形体において、架橋密度は、圧縮永久歪と密接な関係があることが知られている。一般に、架橋密度の高い架橋発泡成形体ほど、圧縮永久歪が小さい。
本発明の架橋発泡成形体は、架橋密度が高いため、良好な圧縮永久歪を示す。圧縮永久歪は、特定の条件下で発泡成形体を一定時間圧縮し、圧縮から開放し一定時間放置した後、圧縮からどれだけ回復したかを表す指標であり、発泡成形体の持つ耐久性・耐疲労性の指標として重視されている。本発明の架橋発泡成形体は、架橋発泡成形体の硬度がShoreC法で50のときの圧縮永久歪が30〜65%であることが好ましい。そのため、例えば、本発明の架橋発泡成形体は、単層または多層の形態で、靴、サンダルなどの履き物の部材などとして好適に用いることができる。履き物用部材としては、ミッドソール、アウターソール、インソールなどがあげられる。また本発明の架橋発泡成形体は、履き物用部材以外に、断熱材、緩衝材などの建築資材などにも用いられる。
【実施例】
【0065】
以下、実施例および比較例によって、本発明をより詳細に説明する。
(1)メルトフローレート(MFR、単位:g/10分)
JIS K7210−1995に従い、温度190℃、荷重21.18Nでの条件でA法により測定した。
【0066】
(2)密度(単位:kg/m3
JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112−1980に記載の水中置換法により測定した。
【0067】
(3)流動の活性化エネルギー(Ea、単位:kJ/mol)
粘弾性測定装置(Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800)を用いて、下記測定条件で130℃、150℃、170℃および190℃での動的粘度−角周波数曲線を測定し、次に、得られた動的粘度−角速度曲線から、Rheometrics社製計算ソフトウェア Rhios V.4.4.4を用いて、活性化エネルギー(Ea)を求めた。
<測定条件>
ジオメトリー:パラレルプレート
プレート直径:25mm
プレート間隔:1.5〜2mm
ストレイン :5%
角周波数 :0.1〜100rad/秒
測定雰囲気 :窒素下
【0068】
(4)分子量分布(Mw/Mn)
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法を用いて、下記の条件(1)〜(8)により、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。クロマトグラム上のベースラインは、試料溶出ピークが出現するよりも十分に保持時間が短い安定した水平な領域の点と、溶媒溶出ピークが観測されたよりも十分に保持時間が長い安定した水平な領域の点とを結んでできる直線とした。
(1)装置:Waters製Waters150C
(2)分離カラム:TOSOH TSKgelGMH6−HT
(3)測定温度:140℃
(4)キャリア:オルトジクロロベンゼン
(5)流量:1.0mL/分
(6)注入量:500μL
(7)検出器:示差屈折
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン
【0069】
(5)HMw-Index(単位:%)
(4)のGPC法で得られたAw(重量平均分子鎖長)のクロマトグラムより、下式に従い算出した。
HMw−Index(%)
=(LogAw>4.5以上の成分割合)/(LogAw>4.0以上の成分割合)×100
HMw−Indexが高いほど、高分子量を有する分子鎖成分量の割合が高いことを意味する。
【0070】
(6)架橋発泡成形体の密度(単位:kg/m3
ASTM−D297に従って測定した。この値が小さいほど、軽量性に優れる。
【0071】
(7)架橋発泡成形体の外観(単位:なし)
得られた架橋発泡成形体の外観の美しさを目視で判定した。判定は下記の3段階で行った。
○: 架橋発泡成形体に割れ・裂けなどは見られず、成形体表面も平滑であった。
△: 架橋発泡成形体に割れ・裂けなどは見られなかったものの、成形体表面に皺などが発生した。
×: 架橋発泡成形体に割れ・裂けなどが発生し、美麗な発泡成形体が得られなかった。
【0072】
(8)架橋発泡成形体の硬度(単位:なし)
得られた架橋発泡成形体の表面(金型設置面)に関して、ASTM−D2240に従って、C法硬度計にて測定した。
【0073】
(9)架橋発泡成形体の圧縮永久歪(単位:%)
JIS K6301−1995に従って、50℃/6時間、50%圧縮の条件で圧縮永久歪試験を行い、圧縮永久歪を求めた。圧縮前後の試験片厚みはノギスを用いて測定した。この値が小さいほど、耐疲労性に優れる。
【0074】
(10)架橋発泡成形体のゲル分率測定(単位:%)
架橋発泡成形体1gを400メッシュの粗さのステンレス製金網に封入した後、沸騰キシレン110ml中で24時間抽出した。所定時間後、金網に残った残渣の重量を測定し、(残渣重量,g)÷(抽出前重量、=1g)×100[%]の式に従い、ゲル分率を測定した。この値が小さいほど、網目構造を持つ不溶成分がより多く存在することを表す。
【0075】
(11)架橋発泡成形体中の架橋密度(単位:mol/kg)
粘弾性測定装置(TA Instruments社製ARES)を用いて、下記測定条件で測定を行い、架橋密度を求めた。
<測定条件>
治具:上部φ8mm、下部φ25mmパラレルプレート
試験片サイズ:10mm×10mm t3mm
測定温度:60℃
予熱:3分〜5分
歪速度:0.1mm/秒
圧縮歪量:50%
測定時間:1800秒
測定雰囲気:窒素下
<算出方法>
Gc=G1800 (G1800:測定時間1800秒のときの緩和弾性率)
Gc=nRT
R:気体定数 T:測定温度(絶対温度)
R=8.31J/K・mol T=333K
n=Gc/RT
n:架橋密度 (mol/m
得られた架橋密度を、発泡成形体密度を用いて、単位重量あたりの架橋密度(単位: mol/kg)に変換した。
【0076】
実施例1
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した撹拌機を備えた反応器に、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;50%体積平均粒子径=59μm;細孔容量=1.68ml/g;比表面積=313m2/g)0.36kgとトルエン3.5リットルとを入れて、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン0.15リットルとトルエン0.2リットルとの混合溶液を反応器内の温度を5℃に保ちながら30分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に95℃に昇温し、95℃で3時間撹拌し、ろ過した。得られた固体成分をトルエン2リットルで6回、洗浄を行った。その後、トルエン2リットルを加えスラリーとし、一晩静置した。
【0077】
上記で得られたスラリーに、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:2モル/リットル)0.27リットルを投入し、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、ペンタフルオロフェノール0.05kgとトルエン0.09リットルとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O 7gを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に55℃に昇温し、55℃で2時間攪拌した。その後、室温に冷却し、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:2モル/リットル)0.63リットルを投入した。5℃に冷却し、3,4,5−トリフルオロフェノール94gとトルエン0.2リットルとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O 17gを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で2時間撹拌し、更に、80℃に昇温し、80℃で2時間撹拌した。その後、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除き、次いで残りの液成分をフィルターにて除去した後、トルエン3リットルを加え、95℃で2時間撹拌した。静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除いた。次に、95℃でトルエン3リットルにて4回、室温でヘキサン3リットルにて2回、溶媒を加えて撹拌後、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除いた。次いで残りの液成分をフィルターにて除去した。その後、減圧下、室温で1時間乾燥することにより、固体成分(以下、助触媒担体(a)と称する。)を得た。
【0078】
(2)予備重合触媒成分(1)の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブに、ブタン80リットルを投入した後、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド50mmolを投入し、オートクレーブを50℃まで昇温して撹拌を2時間行った。
次にオートクレーブを30℃まで降温して系内が安定した後、エチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.03MPa分仕込み、上記助触媒担体(a)0.7kgを投入し、続いてトリエチルアルミニウム210mmolを投入して重合を開始した。エチレンを0.7kg/Hrで連続供給しながら30分経過した後、50℃へ昇温するとともに、エチレンと水素をそれぞれ2.2kg/Hrと6.5リットル(常温常圧体積)/Hrで連続供給することによって合計7.5時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素ガスなどをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、上記助触媒担体(a)1g当り23.6gのポリエチレンが予備重合された予備重合触媒成分(1)を得た。
【0079】
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分(1)を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、重合体パウダーを得た。重合条件としては、重合温度を84℃、重合圧力を2MPa、エチレンに対する水素モル比を0.318%、エチレンと1−ヘキセンとの合計に対する1−ヘキセンモル比を2.1%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合触媒成分とトリイソブチルアルミニウムを連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持した。平均重合時間4hrであった。得られた重合体パウダーを押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)を用いて、フィード速度50kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度50%、サクション圧力0.1MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体(以下PE(1))を得た。PE(1)の分子量分布(Mw/Mn)は6.9、HMw−Indexは11.4%であった。PE(1)の物性を表1に示す。
【0080】
(4)加圧架橋発泡成形
PE(1)60重量部とエチレン-酢酸ビニル共重合体(ザ・ポリオレフィン・カンパニー製「H2181」; メルトフローレイト: 2.0[g/10分]、密度: 940[kg/m3]、酢酸ビニル含量: 18[wt%] 以下EVAとする)40重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤(三協化成(株)製「セルマイクCE」ADCA型化学発泡剤)4.2重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(1)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表3に示す。
【0081】
実施例2
(1)加圧架橋発泡成形
化学発泡剤量を2.2重量部に変更した以外は、全て実施例1同様の条件で混練、加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(2)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表3に示す。
【0082】
実施例3
(1)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
実施例1で得た予備重合触媒成分(1)を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、重合体パウダーを得た。重合条件としては、重合温度を84℃、重合圧力を2MPa、エチレンに対する水素モル比を0.38%、エチレンと1−ヘキセンとの合計に対する1−ヘキセンモル比を2.0%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合触媒成分とトリイソブチルアルミニウムを連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持した。平均重合時間4hrであった。得られた重合体パウダーを押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)を用いて、フィード速度50kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度50%、サクション圧力0.1MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体(以下PE(2))を得た。PE(2)の分子量分布(Mw/Mn)は6.8、HMw−Indexは11.4%であった。PE(2)の物性を表1に示す。
(2)加圧架橋発泡成形
PE(2)60重量部とEVA40重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤4.7重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(3)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表3に示す。
【0083】
実施例4
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した撹拌機を備えた50リットルの反応器に、溶媒としてトルエン24.3リットル、粒子(d)として窒素流通下で300℃にて加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;平均粒子径=58μm;細孔容量=1.60ml/g;比表面積=316m2/g)2.545kgを入れて、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン823gとトルエン1.49リットルの混合溶液を反応器の温度を5±3℃に保ちながら30分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間、95℃で3時間攪拌した。その後、得られた固体生成物を95℃にて、トルエン30リットで6回洗浄を行った。次いで、5.4リットルのトルエンを投入しスラリーとした。
【0084】
上記実施例1(1)で得られたトルエンスラリーへ、化合物(a)として32.0wt%のジエチル亜鉛のヘキサン溶液4.98kgを投入し、攪拌した。その後、5℃に冷却した後、化合物(b)として濃度を35.4wt%に調製した3,4,5−トリフルオロフェノールのトルエン溶液2.66kgを、反応器内容物の温度を5±3℃に保ちながら60分間で滴下した。化合物(a)に対する化合物(b)のモル比率yは、0.49に相当する。滴下終了後、5℃で1時間、40℃で1時間攪拌した。その後、化合物(c)として水0.172リットルを反応器内容物の温度を5±3℃に保ちながら90分で滴下した。化合物(a)に対する化合物(c)のモル比率zは、0.74に相当する。滴下終了後、5℃で1.5時間、40℃で2時間、80℃で2時間攪拌した。その後、静置し、固体成分を沈降させた上層部分を取り除いた。次いで、トルエン13リットルを加えた。その後、95℃に昇温し、4時間攪拌した。その後、95℃でトルエン30リットルにて4回、室温でヘキサン30リットルにて3回、静置し、固体成分を沈降させ、上層部分を取り除いた。固体成分を減圧下、40℃で6時間乾燥を行うことにより固体成分(以下、助触媒担体(b)と称する。)4.10kgを得た。元素分析の結果、亜鉛原子=2.6mmol/g、フッ素原子=3.7mmol/gであった。
【0085】
(2)予備重合触媒成分(2)の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブに、ブタン80リットルを投入した後、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド90mmolを投入し、オートクレーブを50℃まで昇温して撹拌を2時間行った。
次にオートクレーブを30℃まで降温して系内が安定した後、エチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.03MPa分仕込み、上記助触媒担体(b)0.7kgを投入し、続いてトリイソブチルアルミニウム263mmolを投入して重合を開始した。エチレンを0.7kg/Hrで連続供給しながら30分経過した後、50℃へ昇温するとともに、エチレンと水素をそれぞれ3.2kg/Hrと9.5リットル(常温常圧体積)/Hrで連続供給することによって合計6時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素ガスなどをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、上記助触媒担体(b)1g当り24gのポリエチレンが予備重合された予備重合触媒成分(2)を得た。
【0086】
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分(2)を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、重合体パウダーを得た。重合条件としては、重合温度を80℃、重合圧力を2MPa、エチレンに対する水素モル比を0.19%、エチレンと1−ヘキセンとの合計に対する1−ヘキセンモル比を1.7%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合触媒成分とトリイソブチルアルミニウムを連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持した。平均重合時間4hrであった。得られた重合体パウダーを押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)を用いて、フィード速度50kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度50%、サクション圧力0.1MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体(以下PE(3))を得た。PE(3)の分子量分布(Mw/Mn)は4.8、HMw−Indexは17.9%であった。PE(3)の物性を表1に示す。
【0087】
(4)加圧架橋発泡成形
PE(3)60重量部とEVA40重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤2.2重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(4)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表4に示す。
【0088】
比較例1
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した撹拌機を備えた反応器に、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;50%体積平均粒子径=59μm;細孔容量=1.68ml/g;比表面積=313m2/g)0.36kgとトルエン3.5リットルとを入れて、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン0.15リットルとトルエン0.2リットルとの混合溶液を反応器内の温度を5℃に保ちながら30分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に95℃に昇温し、95℃で3時間撹拌し、ろ過した。得られた固体成分をトルエン2リットルで6回、洗浄を行った。その後、トルエン2リットルを加えスラリーとし、一晩静置した。
【0089】
上記で得られたスラリーに、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:2モル/リットル)0.27リットルを投入し、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、ペンタフルオロフェノール0.05kgとトルエン0.09リットルとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O 7gを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に55℃に昇温し、55℃で2時間攪拌した。その後、室温に冷却し、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:2モル/リットル)0.63リットルを投入した。5℃に冷却し、3,4,5−トリフルオロフェノール94gとトルエン0.2リットルとの混合溶液を、反応器内の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O 17gを反応器内の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で2時間撹拌し、更に、80℃に昇温し、80℃で2時間撹拌した。その後、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除き、次いで残りの液成分をフィルターにて除去した後、トルエン3リットルを加え、95℃で2時間撹拌した。静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除いた。次に、95℃でトルエン3リットルにて4回、室温でヘキサン3リットルにて2回、溶媒を加えて撹拌後、静置し、固体成分を沈降させ、沈降した固体成分の層と上層のスラリー部分との界面が見えた時点で上層のスラリー部分を取り除いた。次いで残りの液成分をフィルターにて除去した。その後、減圧下、室温で1時間乾燥することにより、固体成分(以下、助触媒担体(c)と称する。)を得た。
【0090】
(2)予備重合触媒成分(3)の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブに、ブタン80リットルを投入した後、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド101mmolを投入し、オートクレーブを50℃まで昇温して撹拌を2時間行った。次にオートクレーブを30℃まで降温して系内が安定した後、エチレンをオートクレーブ内のガス相圧力で0.03MPa分仕込み、上記助触媒担体(c)0.7kgを投入し、続いてトリイソブチルアルミニウム158mmolを投入して重合を開始した。エチレンを0.7kg/Hrで連続供給しながら30分経過した後、50℃へ昇温するとともに、エチレンと水素をそれぞれ3.5kg/Hrと5.5リットル(常温常圧体積)/Hrで連続供給することによって合計4時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素ガスなどをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、上記助触媒担体(c)1g当り15gのポリエチレンが予備重合された予備重合触媒成分(3)を得た。
【0091】
(3)エチレン−α−オレフィン共重合体の製造
上記で得た予備重合触媒成分(3)を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンの共重合を実施し、重合体パウダーを得た。重合条件としては、重合温度を80℃、重合圧力を2MPa、エチレンに対する水素モル比を1.6%、エチレンと1−ヘキセンとの合計に対する1−ヘキセンモル比を1.5%とした。重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。また、上記予備重合触媒成分とトリイソブチルアルミニウムを連続的に供給し、流動床の総パウダー重量80kgを一定に維持した。平均重合時間4hrであった。得られた重合体パウダーを押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)を用いて、フィード速度50kg/hr、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度50%、サクション圧力0.1MPa、樹脂温度200〜230℃の条件で造粒することによりエチレン−1−ヘキセン共重合体(以下PE(4))を得た。得られた共重合体の物性評価の結果を表1に示した。PE(4)の分子量分布(Mw/Mn)は8.8、HMw−Indexは5.4%であった。PE(4)の物性を表2に示す。
(4)加圧架橋発泡成形
PE(4)60重量部とEVA40重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤2.6重量部と、ジクミルパーオキサイド0.9重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(5)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表4に示す。
【0092】
比較例2
(1)加圧架橋発泡成形
エチレン−1−ヘキセン共重合体(住友化学(株)製スミカセンE FV401、以下PE(5)、物性を表2に示す)40重量部とEVA60重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤2.6重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(6)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表4に示す。
【0093】
比較例3
(1)加圧架橋発泡成形
PE(5)20重量部とEVA80重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤3.0重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(7)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表5に示す。
【0094】
比較例4
(1)加圧架橋発泡成形
エチレン−1−ヘキセン共重合体(住友化学(株)製スミカセンE FV403、以下PE(6)、物性を表2に示す)60重量部とEVA40重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤2.6重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(8)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表5に示す。
【0095】
比較例5
(1)加圧架橋発泡成形
EVA100重量部、重質炭酸カルシウム10重量部と、ステアリン酸1.0重量部と、酸化亜鉛1.0重量部と、化学発泡剤2.6重量部と、ジクミルパーオキサイド0.7重量部とを、ロール混練機を用いて、ロール温度120℃、混練時間5分間の条件で混練を行い、樹脂組成物を得た。該樹脂組成物を13cm×13cm×2.0cmの金型に充填し、温度165℃、時間30分間、圧力200kg/cm2の条件で加圧架橋発泡させることにより架橋発泡成形体(9)を得た。得られた架橋発泡成形体の物性評価結果、ならびに架橋密度、ゲル分率評価結果を表5に示す。
【0096】
【表1】

【0097】
【表2】

【0098】
【表3】

【0099】
【表4】

【0100】
【表5】

【0101】
本発明の測定方法を用いることにより、ポリエチレン系重合体からなる架橋発泡成形体の架橋密度を簡便に、かつ精度よく算出することができる。本発明の方法で測定される架橋密度の精度が優れることは、図1および図2に示すように、発泡成形体の圧縮永久歪との相関が、既知の有効網目鎖構造の同定方法の一つであるゲル分率よりも、本発明の方法で測定される架橋密度のほうが良好であることから明らかである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレン系重合体製架橋発泡成形体であって、該架橋発泡成形体を、測定温度60℃、圧縮歪量50%、測定時間1800秒の条件で圧縮変形させて該架橋発泡成形体の応力緩和を測定し、応力緩和測定から得られた緩和弾性率を用いて求めた架橋密度が0.30mol/kg以上である、エチレン系重合体製架橋発泡成形体。
【請求項2】
エチレン系重合体製架橋発泡成形体を製造するために用いられるエチレン系重合体が、高圧法低密度ポリエチレンおよび/またはエチレン−α−オレフィン共重合体である請求項1に記載のエチレン系重合体製架橋発泡成形体。
【請求項3】
エチレン−α−オレフィン共重合体が、エチレンに基づく単量体単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位とを有し、かつ、
該エチレン−α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR)が0.01〜3.0g/10分であり、流動の活性化エネルギーが40kJ/mol以上であり、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定されるHMw-Index(High Molecular Index)が8.0%以上である請求項2に記載のエチレン系重合体製架橋発泡成形体。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載のエチレン系重合体製架橋発泡成形体からなる靴用部材。
【請求項5】
熱可塑性重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法であって、
熱可塑性重合体製架橋発泡成形体を所定の温度まで加熱する工程と、
所定の温度に保たれた熱可塑性重合体製架橋発泡成形体に圧力を付加して架橋発泡成形体を圧縮変形させ、架橋発泡成形体の圧縮歪量を一定に保ちながら、架橋発泡成形体の応力緩和を測定する工程と、
応力緩和から緩和弾性率Gcを求める工程と、ここでGcは架橋発泡成形体の応力が一定となったとき弾性率であり、
前記Gcから以下の式によって前記熱可塑性重合体製架橋発泡体の架橋密度を算出する工程と、を有する方法。
n=Gc/RT
n:架橋密度
R:気体定数
T:測定温度
【請求項6】
熱可塑性重合体製架橋発泡成形体を製造するために用いられる熱可塑性重合体が、エチレン系重合体である請求項5に記載の熱可塑性重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法。
【請求項7】
エチレン系重合体が、高圧法低密度ポリエチレンおよび/またはエチレン−α−オレフィン共重合体である請求項6に記載の熱可塑性重合体製架橋発泡成形体の架橋密度の測定方法。
【請求項8】
熱可塑性重合体製架橋発泡体が、有機過酸化物により架橋された熱可塑性重合体から形成された発泡体である請求項5に記載の熱可塑性重合体製架橋発泡体の架橋密度の測定方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−52106(P2012−52106A)
【公開日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−169889(P2011−169889)
【出願日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】