複合発泡成形体
【課題】 強い圧縮強度を有し、更に広い周波数領域において常に高い吸音率を有する複合発泡成形体を提供すること。
【解決手段】 吸音層と中間層と吸音層が積層された複合発泡成形体であって、吸音層は空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなり、中間層は開孔率が５％を越えて１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムであることを特徴とする複合発泡成形体。
【解決手段】 吸音層と中間層と吸音層が積層された複合発泡成形体であって、吸音層は空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなり、中間層は開孔率が５％を越えて１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムであることを特徴とする複合発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に吸音性を有する緩衝材として利用可能な複合発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィン系樹脂発泡成形体の用途として、緩衝包装材、バンパーコア材、自動車部材などがある。近年、自動車産業では車内居住快適性を追求する傾向にあり、吸音性を有する部材を多く採用されている。自動車部材に用いられるポリオレフィン系樹脂発泡成形体に吸音性能が求められるようになってきている。
【０００３】
例えば、ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を成形してなるポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体において、吸音性能を付与する技術としては、吸音材として利用可能な連通した空隙を有するポリオレフィン系樹脂発泡成形体があり、例えば特許文献１に、示差走査熱量測定により観察される特定の結晶構造を有し、Ｌ／Ｄが２〜１０の柱状ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を、金型内に充填率が４０〜５５％となり且つ粒子相互が不規則な方向を向くように充填させた後、蒸気で加熱する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に特定形状のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を加熱成形する方法が開示されている。ここで開示されている技術は、中空円筒ないし中空異形状、あるいは断面形状が十字形のような凹凸を有するポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を使用することを特徴としている。
【０００５】
これら特許文献１、特許文献２などで得られるポリオレフィン系樹脂発泡成形体は、特定の周波数でピークの高い吸音率をもつことを特徴としている。具体的には、ピークにおける吸音率は０．７以上と高いが、ピーク以外の周波数領域の吸音率は０．３程度と低い場合が殆どである。そのため広い周波数領域に亘って高い吸音率を有するポリオレフィン系樹脂発泡成形体が求められている。
【０００６】
また、開孔率が０．０５〜５％になるように小孔が均一に開設されたフィルムからなる中間層を、多孔質合成樹脂からなる吸音層で挟み込んだ積層構造の吸音材が特許文献３に開示されている。ここで開示されている技術は、広い周波数領域において吸音性が良好である吸音材の全面を均一な通気性にして、局所的な吸音率ばらつきを低減するものである。また、広い周波数領域において吸音性が良好であるフェルト、グラスウール、ウレタンフォームなどは、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体と比べて圧縮強度が弱いため、緩衝材として使用するには問題がある。
【特許文献１】特開平３−２２４７２７号公報
【特許文献２】特開平１０−３２９２２０号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は強い圧縮強度を有し、かつ、広い周波数領域に亘って常に高い吸音率を有する複合発泡成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなる吸音層と吸音層の間に開孔率が５％を越え１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムからなる中間層を設けてなる複合発泡成形体とすることで、強い圧縮強度を有し、更に広い周波数領域において常に高い吸音率を付与できることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の第１は、吸音層と中間層と吸音層が積層された複合発泡成形体であって、吸音層は空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなり、中間層は開孔率が５％を越えて１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムであることを特徴とする複合発泡成形体に関する。
【００１０】
好ましい態様としては、
（１）前記フィルムが熱可塑性樹脂からなることを特徴とする、
（２）前記ポリオレフィン系樹脂発泡成形体が、ポリオレフィン系予備発泡粒子を金型内で加熱して粒子相互に融着して得られることを特徴とする、
（３）前記ポリオレフィン系予備発泡粒子が、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に二つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたとき、β／（α＋β）が０．３５以上０．７５以下である、
前記記載の複合発泡成形体に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明において、空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなる吸音層と吸音層の間に開孔率が５％を越え１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムからなる中間層を設けてなる複合発泡成形体とすることで、意外にも、元来特定の周波数領域でしか高い吸音性能を発現しなかった空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体に、広い周波数領域に亘って高い吸音率を示すという吸音性能を付与することが出来た。
【００１２】
その結果、強い圧縮強度を有し、更に１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲内の全ての周波数領域において０．４以上の吸音率を有する複合発泡成形体を安定的に提供することができる。本発明の複合発泡成形体は、自動車部材、土木・建築資材、産業用資材等において吸音材として好適に使用し得る。特に、嵩上げ材、ティビアパッド、ラゲージボックス、側突材等の自動車部材に吸音性能を付与する場合に好適に使用し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂とは、オレフィン単位を５０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上含む樹脂のことである。ここで、オレフィン単位としては、エチレン、１−ブテン、イソブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３，４−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、３−メチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセンなどの炭素数２〜１２のα−オレフィンが挙げられる。が挙げられる。これらオレフィン単位を含む樹脂の具体例としては、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）、低分子量ポリエチレンなどのポリエチレン類、プロピレンホモポリマー、α−オレフィン−プロピレンランダム共重合体、α−オレフィン−プロピレンブロック共重合体などのポリプロピレン類、ポリブテンなどのその他のポリオレフィンホモポリマー類などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。中でも、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−１−ブテンランダム共重合体、プロピレン−１−ブテンランダム共重合体が良好な発泡性を示し、好適に使用し得る。
【００１４】
機械的強度、耐熱性に優れた発泡成形体を得るには、ポリオレフィン系樹脂の融点は、１１０℃以上１６５℃以下であることが好ましく、更に好ましくは１１５℃以上１６０℃以下であり、メルトインデックス（以下、ＭＩ値）は、０．５ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下であることが好ましく、更に好ましくは０．５ｇ／１０分以上１５ｇ／１０分である。
【００１５】
前記融点が１１０℃以上１６５℃以下のポリオレフィン系樹脂を用いた場合、十分な、耐熱性、機械的強度を確保することできる。前記ＭＩ値が０．５ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下のポリオレフィン系樹脂を用いた場合、型内発泡成形を行う場合に、用いるポリオレフィン系予備発泡粒子の発泡セルが破泡しにくく、高発泡倍率のポリオレフィン系予備発泡粒子が得られる傾向にある。
【００１６】
ここで、融点とは、示差走査熱量計によってポリオレフィン系樹脂１〜１０ｍｇを４０℃から２２０℃まで１０℃／分の速度で昇温し、その後４０℃まで１０℃／分の速度で冷却し、再度２２０℃まで１０℃／分の速度で昇温した時に得られるＤＳＣ曲線における吸熱曲線のピーク温度をいう。また、ＭＩ値とはＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６Ｋｇで測定した値である。
【００１７】
本発明に用いる吸音層のポリオレフィン系樹脂発泡成形体の空隙率は１０％以上５０％以下であり、好ましくは２０％以上４５％以下である。空隙率が１０％未満となると、吸音率が低下し、十分な吸音特性が得られない。空隙率が５０％を超えると、発泡粒子間の接触面積が低下して発泡成形体の割れが生じ易くなるばかりか、機械強度が低下して実用上の使用に耐えない。
【００１８】
本発明の吸音層に用いる空隙率が１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体を得る方法として、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に２つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたときのポリオレフィン系樹脂発泡粒子の融解熱量β／（α＋β）を０．３５以上０．７５以下に調整することで、型内成形の際に空隙を持たせながらポリオレフィン系樹脂発泡粒子同士を融着させる方法、特開平１０−３２９２２０号公報に開示されているように中空円筒ないし中空異形状のポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を型内成形する方法、ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を型内成形する際に予め針状、棒状の突起物を有する発泡成形型内で発泡成形を行う方法、または空隙率の低いポリオレフィン系樹脂発泡成形体に針状、棒状物を刺すことで後加工により空隙を持たせる方法などが挙げられる。これらの中のどの方法を用いても差し支えないが、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の融解熱量β／（α＋β）を０．３５以上０．７５以下に調整することで、型内成形の際に空隙を持たせながらポリオレフィン系樹脂発泡粒子同士を融着させる方法が製造の容易性の面から好ましい。
【００１９】
ここで、発泡粒子の示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線とは、発泡粒子１〜１０ｍｇを示差走査熱量計によって１０℃／分の昇温速度で４０℃から２２０℃まで昇温したときに得られるＤＳＣ曲線のことである。図１に示す通り、得られたＤＳＣ曲線の極大点Ａを通る直線とＤＳＣ曲線との低温側の接点をＢ、高温側の接点をＣとする。線分ＡＢとＤＳＣ曲線で囲まれた面積から低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、線分ＡＣとＤＳＣ曲線で囲まれた面積から高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）が算出される。
【００２０】
また本発明の複合発泡成形体の中間層を構成するフィルムの材質は特に限定はなく、またフィルム自体の吸音性能の有無は問わない。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂からなるフィルムを使用することが小孔を開設するときの加工の容易性やフィルムのコストの面から好ましい。
【００２１】
本発明で用いるフィルムには、５％を越え１５％以下の開孔率で小孔が開設されていることが必要である。開孔率は５％以下であると複合発泡成形体に入射した音波がフィルムで反射することで吸音性が発現できない。開孔率が１５％を超えるとフィルムを積層した効果が発現されにくくなる。なおここで言う小孔とは直径０．５〜５ｍｍの大きさの孔をいい、開孔率とは、フィルム面積に対する小孔の面積の総和の割合を言う。
【００２２】
またフィルムに開設する小孔は、３〜３０ｍｍのピッチで、開設していることが好ましい。小孔を開設する方法としては、針状物の先端を必要に応じて加熱した後、フィルムに刺して開設する方法など、どの方法を用いても差し支えない。
【００２３】
フィルムの厚みは特に限定はないが、一般的なフィルムの厚みである０．０１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２４】
次に、ポリオレフィン系樹脂発泡成形体をポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子から製造する方法について述べる。
【００２５】
ポリオレフィン系樹脂を、既知の方法を用いて、例えば、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー（商標）、ロール等を用いて溶融して、柱状形状で、１粒の重量が０．２〜１０ｍｇ、好ましくは０．５〜６ｍｇの樹脂粒子に加工する。例えば、円形ダイスからストランド状に押出されたポリオレフィン系樹脂を水、空気等で冷却、固化させたものを切断して、所望の形状の樹脂粒子を得る。
【００２６】
樹脂粒子製造の際、セル造核剤を添加することにより、予備発泡粒子のセル径を所望の値に調整することが出来る。セル造核剤としては、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、酸化チタン、ベントナイト、硫酸バリウム等の無機系造核剤が一般に使用される。セル造核剤の添加量は、使用するポリオレフィン系樹脂の種類、セル造核剤の種類により異なり一概には規定できないが、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、概ね０．００１〜２重量部である。
【００２７】
更に、樹脂粒子製造の際、必要により種々の添加剤を、ポリオレフィン系樹脂の特性を損なわない範囲内で添加することができる。添加剤としては、例えば、カーボンブラック、有機顔料などの着色剤；アルキルジエタノールアミド、アルキルジエタノールアミン、ヒドロキシアルキルエタノールアミン、脂肪酸モノグリセライド、脂肪酸ジグリセライドなどの帯電防止剤；ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ１３３０（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ１４２５ＷＬ（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ３１１４（商標）、ＵＬＴＲＡＮＯＸ６２６（商標）等のヒンダードフェノール系酸化防止剤；ＩＲＧＡＦＯＳ１６８（商標）、ＩＲＧＡＦＯＳ Ｐ−ＥＰＱ（商標）、ＩＲＧＡＦＯＳ１２６（商標）、ＷＥＳＴＯＮ６１９（商標）等のリン系加工安定剤；ＨＰ−１３６（商標）等のラクトン系加工安定剤；ＦＳ０４２（商標）等のヒドロキシルアミン系加工安定剤、ＩＲＧＡＮＯＸ ＭＤ１０２４（商標）等の金属不活性剤；ＴＩＮＵＶＩＮ３２６（商標）、ＴＩＮＵＶＩＮ３２７（商標）等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；ＴＩＮＵＶＩＮ１２０（商標）等のベンゾエート系光安定剤；ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ１１９（商標）、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ９４４（商標）、ＴＩＮＵＶＩＮ６２２（商標）、ＴＩＮＵＶＩＮ７７０（商標）等のヒンダードアミン系光安定剤；ハロゲン系難燃剤および三酸化アンチモン等の難燃助剤；ＦＬＡＭＥＳＴＡＢ ＮＯＲ１１６（商標）、ＭＥＬＡＰＵＲ ＭＣ２５（商標）等の非ハロゲン系難燃剤；ハイドロタルサイト、ステアリン酸カルシウム等の酸中和剤；ＩＲＧＡＳＴＡＢ ＮＡ１１（商標）等の結晶核剤；エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等の滑剤などが例示される。
【００２８】
本発明における発泡粒子の製造には、従来から知られている方法を利用できる。例えば、密閉容器内に、上記樹脂粒子、発泡剤、分散剤および分散助剤を含む水系分散媒を仕込み、攪拌しながら昇温して一定温度（以下、発泡温度という場合がある）とし、一定時間、通常５〜１８０分間、好ましくは１０〜６０分間保持されるとともに樹脂粒子に発泡剤を含浸させる。必要に応じて発泡剤を追加添加して、密閉容器内を一定圧力（以下、発泡圧力という場合がある）に一定時間、通常５〜１８０分間、好ましくは１０〜６０分間保持した後、密閉容器下部から内容物を密閉容器内圧より低圧雰囲気下に放出する方法によりポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子が製造される。使用する密閉容器には特に限定はなく、予備発泡粒子製造時における容器内圧力、容器内温度に耐えられるものであればよいが、例えばオートクレーブ型の耐圧容器が挙げられる。
【００２９】
前記発泡剤としては、プロパン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン等の脂肪族炭化水素およびそれらの混合物；空気、窒素、二酸化炭素等の無機ガス；水などが挙げられる。
【００３０】
発泡剤の使用量は、使用するポリオレフィン系樹脂の種類、発泡剤の種類、目的とする発泡倍率等により異なり、一概には規定できないが、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、概ね２〜６０重量部の範囲である。
【００３１】
前記分散剤として、例えば、塩基性第三リン酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム等の難水溶性無機化合物、分散助剤としては例えばドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、直鎖アルキルフィンスルホン酸ソーダ等のアニオン系界面活性剤が使用される。これらの中でも塩基性第三リン酸カルシウムと直鎖アルキルフィンスルホン酸ソーダの使用が良好な分散性を得る上で好ましい。これら分散剤及び分散助剤の使用量は、その種類や用いるポリオレフィン系樹脂の種類・量、発泡剤の種類などによって異なるが、通常、水１００重量部に対して、分散剤０．１〜３重量部、分散助剤０．０００１〜０．１重量部であることが好ましい。
【００３２】
また、上記樹脂粒子の水中での分散性を良好なものにするために、通常、水１００重量部に対して樹脂粒子２０〜１００重量部使用するのが好ましい。
【００３３】
樹脂粒子の水系分散物を低圧雰囲気に放出する際、流量調整、倍率バラツキ低減などの目的で２〜１０ｍｍφの開口オリフィスを通して放出することもできる。また、発泡倍率を高くする目的で、上記低圧雰囲気を飽和水蒸気で満たす場合もある。
【００３４】
発泡温度は、用いるポリオレフィン系樹脂の融点[Ｔｍ（℃）]、発泡剤の種類等により異なり、一概には規定できないが、概ねＴｍ−３０（℃）〜Ｔｍ＋１０（℃）の範囲から決定される。また、発泡圧力は、用いるポリオレフィン系樹脂の種類、発泡剤の種類、所望の発泡粒子の発泡倍率によって異なり、一概には規定できないが、概ね１〜８ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲から決定される。
【００３５】
上記のようにして得たポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子は、従来から知られている成形方法により、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体にすることができる。例えば、イ）発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、ロ）発泡粒子をガス圧力で圧縮して金型に充填し、発泡粒子の回復力を利用して、水蒸気で加熱融着させる方法、ハ）特に前処理することなく発泡粒子を金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、などの方法が利用し得る。
【００３６】
上記の成形方法の中でも、発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法がより好ましい。また、予備発泡粒子内圧を０．０２ＭＰａ・Ｇ以上０．１２ＭＰａ・Ｇ以下とすることでポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体を得ることが出来るが、とりわけ、予備発泡粒子内圧を０．０２ＭＰａ・Ｇ以上０．０７ＭＰａ・Ｇ以下とすることにより、予備発泡粒子同士の融着を緩やかにすることが出来、その結果空隙率の調整が行いやすいため好ましい。
【００３７】
前記無機ガスとしては、空気、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭酸ガスなどが使用できる。これらは単独で用いても、２種以上混合使用してもよい。これらの中でも、汎用性の高い空気、窒素が好ましい。
【００３８】
型内発泡成形の際に予備発泡粒子を水蒸気により加熱、融着させる。この際の水蒸気温度が低すぎると融着が不十分となり、発泡成形体としての形状を保持できない。逆に、水蒸気温度が高すぎると発泡成形体の空隙率が低くなる傾向にある。予備発泡粒子の融着を調整することによって発泡成形体に吸音性を付与させる場合、基材樹脂として用いるポリオレフィン系樹脂の融点をＴｍ（℃）とすると、温度がＴｍ−２５（℃）〜Ｔｍ（℃）の水蒸気で成形することが好ましく、更には温度がＴｍ−２０（℃）〜Ｔｍ−５（℃）の水蒸気で成形することがより好ましい。
【００３９】
ポリオレフィン系樹脂発泡成形体とフィルムの積層方法については、後加工にてポリオレフィン系樹脂発泡成形体の上にフィルムを乗せて、更にその上にポリオレフィン系樹脂発泡成形体を乗せて圧着させる方法やポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を成形する際に成形機の中にフィルムをセットして、一体成形する方法等が挙げられる。後加工にて、吸音層と中間層を積層する方法の場合、接着剤を用いて積層させても良いが、接着剤を用いる場合はフィルムを全面接着せずに、部分的に接着するなどして通気性を確保することが好ましい。
【００４０】
以上のようにして得られた、本発明の複合発泡成形体は、強い圧縮強度を有し、更に１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲内の全ての周波数領域において０．４以上の吸音率を有する。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の複合発泡成形体の製造方法を実施例および比較例を挙げて、詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
まず、特性、評価方法を述べる。
【００４３】
〈空隙率〉
直方体形状のポリオレフィン系樹脂発泡成形体の外形寸法より見掛け体積Ｖ（ｃｍ3）を求めた。更に、直方体形状の発泡成形体を一定量のエタノールを入れたメスシリンダー中に浸漬し、その時の増加容積Ｖ2（ｃｍ3）を測定し、次式により求めた。
空隙率（％）＝（Ｖ−Ｖ2）／Ｖ×１００
【００４４】
〈圧縮強度〉
複合発泡成形体から、中間層が中央になるように、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み２５ｍｍのテストピースを切り出し、ＮＤＺ−Ｚ０５０４に準拠し、１０ｍｍ／分の速度で圧縮した際の５０％圧縮時の圧縮応力（ＭＰａ）。
【００４５】
〈吸音率〉
試料を直径２９ｍｍ、厚み４０ｍｍの円筒状に切り出した後、小野測器製ＳＲ−４１００を用いＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して、垂直入射吸音率を測定した。複合発泡成形体については、中間層が厚み方向の中央になるように前記形状に切り出した。
【００４６】
（実施例１）
吸音層の基材樹脂としてＭＩ＝７／１０分、融点１４６℃のランダムポリプロピレンを用い、セル造核剤としてタルク３０００ｐｐｍを添加して押出機内で溶融混練した後、円形ダイよりストランド状に押出し、水冷後、カッターで切断し、一粒の重量が１．８ｍｇ／粒の樹脂粒子を得た。
【００４７】
得られた樹脂粒子１００重量部（５０ｋｇ）、水３００重量部、塩基性第三リン酸カルシウム１．６重量部、アルキルスルフォン酸ソーダ０．０３重量部を容量０．３５ｍ3の耐圧オートクレーブ中に仕込み、攪拌下、発泡剤としてイソブタンを２０部添加した後、オートクレーブ内容物を昇温し、１３２℃の発泡温度まで加熱した。その後、イソブタンを追加圧入して２．２ＭＰａの発泡圧力まで昇圧し、該発泡温度、発泡圧力で３０分間保持した後、オートクレーブ下部のバルブを開き、４．０ｍｍφの開口オリフィスを通して、オートクレーブ内容物を大気圧下に放出して予備発泡粒子を得た。得られたβ／（α＋β）は０．６であった。得られた予備発泡粒子のその他の特性を表１に示す。
【表１】
【００４８】
得られた予備発泡粒子に空気加圧処理により空気を含浸させて０．０４〜０．０６ＭＰａ・Ｇの内圧を付与した後、３２０×３２０×２０ｍｍの金型内に充填し、０．２０ＭＰａ・Ｇの成形温度の蒸気で加熱、融着させて空隙率４０％の発泡成形体とした。得られた発泡成形体の特性を表１に示す。
【００４９】
中間層としてポリエチレン製フィルム（厚み：０．０４ｍｍ）を用い、６ｍｍのピッチで直径２．５ｍｍの小孔を均一に開孔した。開孔率は、６．７％であった。厚み方向の中心に中間層があるように、吸音層と中間層と吸音層を積層して厚み４０ｍｍの複合発泡成形体とした。
【００５０】
複合発泡成形体を直径２９ｍｍ、厚み４０ｍｍの円筒状に切り出した後、小野測器製ＳＲ−４１００を用いＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して、垂直入射吸音率を測定した。得られた垂直入射吸音率を図２に示す。１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数範囲の全ての周波数において、０．５以上の吸音率が得られた。
【００５１】
（実施例２）
発泡温度を１３４℃とすることによりβ／（α＋β）を０．４としたこと以外は実施例１と同様の方法で予備発泡粒粒子、発泡成形体、複合発泡成形体を得た。表１に特性を、図２に垂直入射吸音率を示す。
【００５２】
１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数範囲の全ての周波数において、０．４以上の吸音率が得られた。
【００５３】
（実施例３）
基材樹脂としＭＩ＝２／１０分、コモノマー成分として４−メチルペンテン５重量％含む、融点１２２℃の直鎖状低密度ポリエチレンを用い、発泡温度を１１０℃としたこと以外は実施例１と同様の方法で予備発泡粒粒子を得た。また０．１０ＭＰａＧの成形温度の蒸気で加熱、融着させたこと以外は実施例１と同様の方法で発泡成形体、複合発泡成形体を得た。表１に特性を、図２に垂直入射吸音率を示す。
【００５４】
１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数範囲の全ての周波数において、０．５以上の吸音率が得られた。
【００５５】
（比較例１）
３２０×３２０×４０ｍｍの金型を用いて成形して発泡成形体とし、フィルムを積層させなかったこと以外は実施例１と同様の方法で、予備発泡粒子と発泡成形体を得た。表１に特性を、図３に垂直入射吸音率を示す。
【００５６】
１０００〜２０００Ｈｚと３６００〜５２００Ｈｚで吸音率が０．４以上であったものの、それ以外の周波数領域においては吸音率は０．４未満であり、とりわけ２５００Ｈｚにおいては吸音率は０．３を下回っていた。
【００５７】
（比較例２）
中間層のフィルムは６ｍｍのピッチで直径１．５ｍｍの小孔を均一に開孔したもの（開孔率３．５％）を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で予備発泡粒粒子、発泡成形体、複合発泡成形体を得た。表１に特性を、図３に垂直入射吸音率を示す。
【００５８】
周波数３０００Ｈｚで吸音率が０．９以上であったが、２０００Ｈｚ以下や４２００Ｈｚ以上の周波数域では、吸音率は０．４を下回った。
【００５９】
（比較例３）
吸音層として厚み２０ｍｍのポリウレタンフォームを用いた。中間層としてポリエチレン製フィルム（厚み：０．０４ｍｍ）を用い、６ｍｍのピッチで直径２．５ｍｍの小孔を均一に開孔した。開孔率は、６．７％であった。厚み方向の中心に中間層があるように、吸音層と中間層と吸音層を積層して厚み４０ｍｍの複合発泡成形体とした。表１に特性を、図４に垂直入射吸音率を示す。１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの広い周波数範囲の全ての周波数において、０．７以上の吸音率を示したが、圧縮強度が０．０１ＭＰａと、ポリオレフィン系樹脂発泡成形体を用いたときと比べて極端に弱い。
【００６０】
（比較例４）
吸音層として厚み４０ｍｍのポリウレタンフォームを用い、フィルムを積層させなかった。表１に特性を、図４に垂直入射吸音率を示す。
【００６１】
比較例３と同様に１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの広い周波数範囲の全ての周波数において、０．７以上の吸音率を示したが、圧縮強度が０．０１ＭＰａと、ポリオレフィン系樹脂発泡成形体を用いたときと比べて極端に弱い。
【００６２】
また、吸音層としてポリウレタンフォームを用いた比較例３と比較例４を比べた結果、両方とも吸音率は高いが、フィルムを積層することによる顕著な改善効果は見られなかった。しかしながら、吸音層としてポリオレフィン系樹脂発泡成形体を用いた実施例１と比較例１と比較例２を比べた結果、開孔率５％を超えるフィルムを積層することで吸音率特性が大きく改善され、実施例１では１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの広い周波数範囲の全ての周波数において０．５以上の高い吸音率が得られた。ポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなる吸音層と開孔率５％以上１５％以下のフィルムを積層することで吸音性能の改善効果は明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】示差走査熱量測定によって得られるポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子のＤＳＣ曲線の一例である。
【図２】実施例１〜３についてＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して垂直入射吸音率を測定した結果を示したグラフである。縦軸は吸音率であり、横軸は周波数である。
【図３】比較例１〜２についてＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して垂直入射吸音率を測定した結果を示したグラフである。縦軸は吸音率であり、横軸は周波数である。
【図４】比較例３〜４についてＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して垂直入射吸音率を測定した結果を示したグラフである。縦軸は吸音率であり、横軸は周波数である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に吸音性を有する緩衝材として利用可能な複合発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィン系樹脂発泡成形体の用途として、緩衝包装材、バンパーコア材、自動車部材などがある。近年、自動車産業では車内居住快適性を追求する傾向にあり、吸音性を有する部材を多く採用されている。自動車部材に用いられるポリオレフィン系樹脂発泡成形体に吸音性能が求められるようになってきている。
【０００３】
例えば、ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を成形してなるポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体において、吸音性能を付与する技術としては、吸音材として利用可能な連通した空隙を有するポリオレフィン系樹脂発泡成形体があり、例えば特許文献１に、示差走査熱量測定により観察される特定の結晶構造を有し、Ｌ／Ｄが２〜１０の柱状ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を、金型内に充填率が４０〜５５％となり且つ粒子相互が不規則な方向を向くように充填させた後、蒸気で加熱する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に特定形状のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を加熱成形する方法が開示されている。ここで開示されている技術は、中空円筒ないし中空異形状、あるいは断面形状が十字形のような凹凸を有するポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を使用することを特徴としている。
【０００５】
これら特許文献１、特許文献２などで得られるポリオレフィン系樹脂発泡成形体は、特定の周波数でピークの高い吸音率をもつことを特徴としている。具体的には、ピークにおける吸音率は０．７以上と高いが、ピーク以外の周波数領域の吸音率は０．３程度と低い場合が殆どである。そのため広い周波数領域に亘って高い吸音率を有するポリオレフィン系樹脂発泡成形体が求められている。
【０００６】
また、開孔率が０．０５〜５％になるように小孔が均一に開設されたフィルムからなる中間層を、多孔質合成樹脂からなる吸音層で挟み込んだ積層構造の吸音材が特許文献３に開示されている。ここで開示されている技術は、広い周波数領域において吸音性が良好である吸音材の全面を均一な通気性にして、局所的な吸音率ばらつきを低減するものである。また、広い周波数領域において吸音性が良好であるフェルト、グラスウール、ウレタンフォームなどは、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体と比べて圧縮強度が弱いため、緩衝材として使用するには問題がある。
【特許文献１】特開平３−２２４７２７号公報
【特許文献２】特開平１０−３２９２２０号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は強い圧縮強度を有し、かつ、広い周波数領域に亘って常に高い吸音率を有する複合発泡成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなる吸音層と吸音層の間に開孔率が５％を越え１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムからなる中間層を設けてなる複合発泡成形体とすることで、強い圧縮強度を有し、更に広い周波数領域において常に高い吸音率を付与できることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の第１は、吸音層と中間層と吸音層が積層された複合発泡成形体であって、吸音層は空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなり、中間層は開孔率が５％を越えて１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムであることを特徴とする複合発泡成形体に関する。
【００１０】
好ましい態様としては、
（１）前記フィルムが熱可塑性樹脂からなることを特徴とする、
（２）前記ポリオレフィン系樹脂発泡成形体が、ポリオレフィン系予備発泡粒子を金型内で加熱して粒子相互に融着して得られることを特徴とする、
（３）前記ポリオレフィン系予備発泡粒子が、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に二つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたとき、β／（α＋β）が０．３５以上０．７５以下である、
前記記載の複合発泡成形体に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明において、空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなる吸音層と吸音層の間に開孔率が５％を越え１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムからなる中間層を設けてなる複合発泡成形体とすることで、意外にも、元来特定の周波数領域でしか高い吸音性能を発現しなかった空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体に、広い周波数領域に亘って高い吸音率を示すという吸音性能を付与することが出来た。
【００１２】
その結果、強い圧縮強度を有し、更に１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲内の全ての周波数領域において０．４以上の吸音率を有する複合発泡成形体を安定的に提供することができる。本発明の複合発泡成形体は、自動車部材、土木・建築資材、産業用資材等において吸音材として好適に使用し得る。特に、嵩上げ材、ティビアパッド、ラゲージボックス、側突材等の自動車部材に吸音性能を付与する場合に好適に使用し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂とは、オレフィン単位を５０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上含む樹脂のことである。ここで、オレフィン単位としては、エチレン、１−ブテン、イソブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３，４−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、３−メチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセンなどの炭素数２〜１２のα−オレフィンが挙げられる。が挙げられる。これらオレフィン単位を含む樹脂の具体例としては、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）、低分子量ポリエチレンなどのポリエチレン類、プロピレンホモポリマー、α−オレフィン−プロピレンランダム共重合体、α−オレフィン−プロピレンブロック共重合体などのポリプロピレン類、ポリブテンなどのその他のポリオレフィンホモポリマー類などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。中でも、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−１−ブテンランダム共重合体、プロピレン−１−ブテンランダム共重合体が良好な発泡性を示し、好適に使用し得る。
【００１４】
機械的強度、耐熱性に優れた発泡成形体を得るには、ポリオレフィン系樹脂の融点は、１１０℃以上１６５℃以下であることが好ましく、更に好ましくは１１５℃以上１６０℃以下であり、メルトインデックス（以下、ＭＩ値）は、０．５ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下であることが好ましく、更に好ましくは０．５ｇ／１０分以上１５ｇ／１０分である。
【００１５】
前記融点が１１０℃以上１６５℃以下のポリオレフィン系樹脂を用いた場合、十分な、耐熱性、機械的強度を確保することできる。前記ＭＩ値が０．５ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下のポリオレフィン系樹脂を用いた場合、型内発泡成形を行う場合に、用いるポリオレフィン系予備発泡粒子の発泡セルが破泡しにくく、高発泡倍率のポリオレフィン系予備発泡粒子が得られる傾向にある。
【００１６】
ここで、融点とは、示差走査熱量計によってポリオレフィン系樹脂１〜１０ｍｇを４０℃から２２０℃まで１０℃／分の速度で昇温し、その後４０℃まで１０℃／分の速度で冷却し、再度２２０℃まで１０℃／分の速度で昇温した時に得られるＤＳＣ曲線における吸熱曲線のピーク温度をいう。また、ＭＩ値とはＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６Ｋｇで測定した値である。
【００１７】
本発明に用いる吸音層のポリオレフィン系樹脂発泡成形体の空隙率は１０％以上５０％以下であり、好ましくは２０％以上４５％以下である。空隙率が１０％未満となると、吸音率が低下し、十分な吸音特性が得られない。空隙率が５０％を超えると、発泡粒子間の接触面積が低下して発泡成形体の割れが生じ易くなるばかりか、機械強度が低下して実用上の使用に耐えない。
【００１８】
本発明の吸音層に用いる空隙率が１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体を得る方法として、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に２つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたときのポリオレフィン系樹脂発泡粒子の融解熱量β／（α＋β）を０．３５以上０．７５以下に調整することで、型内成形の際に空隙を持たせながらポリオレフィン系樹脂発泡粒子同士を融着させる方法、特開平１０−３２９２２０号公報に開示されているように中空円筒ないし中空異形状のポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を型内成形する方法、ポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を型内成形する際に予め針状、棒状の突起物を有する発泡成形型内で発泡成形を行う方法、または空隙率の低いポリオレフィン系樹脂発泡成形体に針状、棒状物を刺すことで後加工により空隙を持たせる方法などが挙げられる。これらの中のどの方法を用いても差し支えないが、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の融解熱量β／（α＋β）を０．３５以上０．７５以下に調整することで、型内成形の際に空隙を持たせながらポリオレフィン系樹脂発泡粒子同士を融着させる方法が製造の容易性の面から好ましい。
【００１９】
ここで、発泡粒子の示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線とは、発泡粒子１〜１０ｍｇを示差走査熱量計によって１０℃／分の昇温速度で４０℃から２２０℃まで昇温したときに得られるＤＳＣ曲線のことである。図１に示す通り、得られたＤＳＣ曲線の極大点Ａを通る直線とＤＳＣ曲線との低温側の接点をＢ、高温側の接点をＣとする。線分ＡＢとＤＳＣ曲線で囲まれた面積から低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、線分ＡＣとＤＳＣ曲線で囲まれた面積から高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）が算出される。
【００２０】
また本発明の複合発泡成形体の中間層を構成するフィルムの材質は特に限定はなく、またフィルム自体の吸音性能の有無は問わない。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂からなるフィルムを使用することが小孔を開設するときの加工の容易性やフィルムのコストの面から好ましい。
【００２１】
本発明で用いるフィルムには、５％を越え１５％以下の開孔率で小孔が開設されていることが必要である。開孔率は５％以下であると複合発泡成形体に入射した音波がフィルムで反射することで吸音性が発現できない。開孔率が１５％を超えるとフィルムを積層した効果が発現されにくくなる。なおここで言う小孔とは直径０．５〜５ｍｍの大きさの孔をいい、開孔率とは、フィルム面積に対する小孔の面積の総和の割合を言う。
【００２２】
またフィルムに開設する小孔は、３〜３０ｍｍのピッチで、開設していることが好ましい。小孔を開設する方法としては、針状物の先端を必要に応じて加熱した後、フィルムに刺して開設する方法など、どの方法を用いても差し支えない。
【００２３】
フィルムの厚みは特に限定はないが、一般的なフィルムの厚みである０．０１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２４】
次に、ポリオレフィン系樹脂発泡成形体をポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子から製造する方法について述べる。
【００２５】
ポリオレフィン系樹脂を、既知の方法を用いて、例えば、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー（商標）、ロール等を用いて溶融して、柱状形状で、１粒の重量が０．２〜１０ｍｇ、好ましくは０．５〜６ｍｇの樹脂粒子に加工する。例えば、円形ダイスからストランド状に押出されたポリオレフィン系樹脂を水、空気等で冷却、固化させたものを切断して、所望の形状の樹脂粒子を得る。
【００２６】
樹脂粒子製造の際、セル造核剤を添加することにより、予備発泡粒子のセル径を所望の値に調整することが出来る。セル造核剤としては、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、酸化チタン、ベントナイト、硫酸バリウム等の無機系造核剤が一般に使用される。セル造核剤の添加量は、使用するポリオレフィン系樹脂の種類、セル造核剤の種類により異なり一概には規定できないが、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、概ね０．００１〜２重量部である。
【００２７】
更に、樹脂粒子製造の際、必要により種々の添加剤を、ポリオレフィン系樹脂の特性を損なわない範囲内で添加することができる。添加剤としては、例えば、カーボンブラック、有機顔料などの着色剤；アルキルジエタノールアミド、アルキルジエタノールアミン、ヒドロキシアルキルエタノールアミン、脂肪酸モノグリセライド、脂肪酸ジグリセライドなどの帯電防止剤；ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ１３３０（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ１４２５ＷＬ（商標）、ＩＲＧＡＮＯＸ３１１４（商標）、ＵＬＴＲＡＮＯＸ６２６（商標）等のヒンダードフェノール系酸化防止剤；ＩＲＧＡＦＯＳ１６８（商標）、ＩＲＧＡＦＯＳ Ｐ−ＥＰＱ（商標）、ＩＲＧＡＦＯＳ１２６（商標）、ＷＥＳＴＯＮ６１９（商標）等のリン系加工安定剤；ＨＰ−１３６（商標）等のラクトン系加工安定剤；ＦＳ０４２（商標）等のヒドロキシルアミン系加工安定剤、ＩＲＧＡＮＯＸ ＭＤ１０２４（商標）等の金属不活性剤；ＴＩＮＵＶＩＮ３２６（商標）、ＴＩＮＵＶＩＮ３２７（商標）等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；ＴＩＮＵＶＩＮ１２０（商標）等のベンゾエート系光安定剤；ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ１１９（商標）、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ９４４（商標）、ＴＩＮＵＶＩＮ６２２（商標）、ＴＩＮＵＶＩＮ７７０（商標）等のヒンダードアミン系光安定剤；ハロゲン系難燃剤および三酸化アンチモン等の難燃助剤；ＦＬＡＭＥＳＴＡＢ ＮＯＲ１１６（商標）、ＭＥＬＡＰＵＲ ＭＣ２５（商標）等の非ハロゲン系難燃剤；ハイドロタルサイト、ステアリン酸カルシウム等の酸中和剤；ＩＲＧＡＳＴＡＢ ＮＡ１１（商標）等の結晶核剤；エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等の滑剤などが例示される。
【００２８】
本発明における発泡粒子の製造には、従来から知られている方法を利用できる。例えば、密閉容器内に、上記樹脂粒子、発泡剤、分散剤および分散助剤を含む水系分散媒を仕込み、攪拌しながら昇温して一定温度（以下、発泡温度という場合がある）とし、一定時間、通常５〜１８０分間、好ましくは１０〜６０分間保持されるとともに樹脂粒子に発泡剤を含浸させる。必要に応じて発泡剤を追加添加して、密閉容器内を一定圧力（以下、発泡圧力という場合がある）に一定時間、通常５〜１８０分間、好ましくは１０〜６０分間保持した後、密閉容器下部から内容物を密閉容器内圧より低圧雰囲気下に放出する方法によりポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子が製造される。使用する密閉容器には特に限定はなく、予備発泡粒子製造時における容器内圧力、容器内温度に耐えられるものであればよいが、例えばオートクレーブ型の耐圧容器が挙げられる。
【００２９】
前記発泡剤としては、プロパン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン等の脂肪族炭化水素およびそれらの混合物；空気、窒素、二酸化炭素等の無機ガス；水などが挙げられる。
【００３０】
発泡剤の使用量は、使用するポリオレフィン系樹脂の種類、発泡剤の種類、目的とする発泡倍率等により異なり、一概には規定できないが、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、概ね２〜６０重量部の範囲である。
【００３１】
前記分散剤として、例えば、塩基性第三リン酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム等の難水溶性無機化合物、分散助剤としては例えばドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、直鎖アルキルフィンスルホン酸ソーダ等のアニオン系界面活性剤が使用される。これらの中でも塩基性第三リン酸カルシウムと直鎖アルキルフィンスルホン酸ソーダの使用が良好な分散性を得る上で好ましい。これら分散剤及び分散助剤の使用量は、その種類や用いるポリオレフィン系樹脂の種類・量、発泡剤の種類などによって異なるが、通常、水１００重量部に対して、分散剤０．１〜３重量部、分散助剤０．０００１〜０．１重量部であることが好ましい。
【００３２】
また、上記樹脂粒子の水中での分散性を良好なものにするために、通常、水１００重量部に対して樹脂粒子２０〜１００重量部使用するのが好ましい。
【００３３】
樹脂粒子の水系分散物を低圧雰囲気に放出する際、流量調整、倍率バラツキ低減などの目的で２〜１０ｍｍφの開口オリフィスを通して放出することもできる。また、発泡倍率を高くする目的で、上記低圧雰囲気を飽和水蒸気で満たす場合もある。
【００３４】
発泡温度は、用いるポリオレフィン系樹脂の融点[Ｔｍ（℃）]、発泡剤の種類等により異なり、一概には規定できないが、概ねＴｍ−３０（℃）〜Ｔｍ＋１０（℃）の範囲から決定される。また、発泡圧力は、用いるポリオレフィン系樹脂の種類、発泡剤の種類、所望の発泡粒子の発泡倍率によって異なり、一概には規定できないが、概ね１〜８ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲から決定される。
【００３５】
上記のようにして得たポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子は、従来から知られている成形方法により、ポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体にすることができる。例えば、イ）発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、ロ）発泡粒子をガス圧力で圧縮して金型に充填し、発泡粒子の回復力を利用して、水蒸気で加熱融着させる方法、ハ）特に前処理することなく発泡粒子を金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法、などの方法が利用し得る。
【００３６】
上記の成形方法の中でも、発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与した後、金型に充填し、水蒸気で加熱融着させる方法がより好ましい。また、予備発泡粒子内圧を０．０２ＭＰａ・Ｇ以上０．１２ＭＰａ・Ｇ以下とすることでポリオレフィン系樹脂型内発泡成形体を得ることが出来るが、とりわけ、予備発泡粒子内圧を０．０２ＭＰａ・Ｇ以上０．０７ＭＰａ・Ｇ以下とすることにより、予備発泡粒子同士の融着を緩やかにすることが出来、その結果空隙率の調整が行いやすいため好ましい。
【００３７】
前記無機ガスとしては、空気、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭酸ガスなどが使用できる。これらは単独で用いても、２種以上混合使用してもよい。これらの中でも、汎用性の高い空気、窒素が好ましい。
【００３８】
型内発泡成形の際に予備発泡粒子を水蒸気により加熱、融着させる。この際の水蒸気温度が低すぎると融着が不十分となり、発泡成形体としての形状を保持できない。逆に、水蒸気温度が高すぎると発泡成形体の空隙率が低くなる傾向にある。予備発泡粒子の融着を調整することによって発泡成形体に吸音性を付与させる場合、基材樹脂として用いるポリオレフィン系樹脂の融点をＴｍ（℃）とすると、温度がＴｍ−２５（℃）〜Ｔｍ（℃）の水蒸気で成形することが好ましく、更には温度がＴｍ−２０（℃）〜Ｔｍ−５（℃）の水蒸気で成形することがより好ましい。
【００３９】
ポリオレフィン系樹脂発泡成形体とフィルムの積層方法については、後加工にてポリオレフィン系樹脂発泡成形体の上にフィルムを乗せて、更にその上にポリオレフィン系樹脂発泡成形体を乗せて圧着させる方法やポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子を成形する際に成形機の中にフィルムをセットして、一体成形する方法等が挙げられる。後加工にて、吸音層と中間層を積層する方法の場合、接着剤を用いて積層させても良いが、接着剤を用いる場合はフィルムを全面接着せずに、部分的に接着するなどして通気性を確保することが好ましい。
【００４０】
以上のようにして得られた、本発明の複合発泡成形体は、強い圧縮強度を有し、更に１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲内の全ての周波数領域において０．４以上の吸音率を有する。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の複合発泡成形体の製造方法を実施例および比較例を挙げて、詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
まず、特性、評価方法を述べる。
【００４３】
〈空隙率〉
直方体形状のポリオレフィン系樹脂発泡成形体の外形寸法より見掛け体積Ｖ（ｃｍ3）を求めた。更に、直方体形状の発泡成形体を一定量のエタノールを入れたメスシリンダー中に浸漬し、その時の増加容積Ｖ2（ｃｍ3）を測定し、次式により求めた。
空隙率（％）＝（Ｖ−Ｖ2）／Ｖ×１００
【００４４】
〈圧縮強度〉
複合発泡成形体から、中間層が中央になるように、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み２５ｍｍのテストピースを切り出し、ＮＤＺ−Ｚ０５０４に準拠し、１０ｍｍ／分の速度で圧縮した際の５０％圧縮時の圧縮応力（ＭＰａ）。
【００４５】
〈吸音率〉
試料を直径２９ｍｍ、厚み４０ｍｍの円筒状に切り出した後、小野測器製ＳＲ−４１００を用いＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して、垂直入射吸音率を測定した。複合発泡成形体については、中間層が厚み方向の中央になるように前記形状に切り出した。
【００４６】
（実施例１）
吸音層の基材樹脂としてＭＩ＝７／１０分、融点１４６℃のランダムポリプロピレンを用い、セル造核剤としてタルク３０００ｐｐｍを添加して押出機内で溶融混練した後、円形ダイよりストランド状に押出し、水冷後、カッターで切断し、一粒の重量が１．８ｍｇ／粒の樹脂粒子を得た。
【００４７】
得られた樹脂粒子１００重量部（５０ｋｇ）、水３００重量部、塩基性第三リン酸カルシウム１．６重量部、アルキルスルフォン酸ソーダ０．０３重量部を容量０．３５ｍ3の耐圧オートクレーブ中に仕込み、攪拌下、発泡剤としてイソブタンを２０部添加した後、オートクレーブ内容物を昇温し、１３２℃の発泡温度まで加熱した。その後、イソブタンを追加圧入して２．２ＭＰａの発泡圧力まで昇圧し、該発泡温度、発泡圧力で３０分間保持した後、オートクレーブ下部のバルブを開き、４．０ｍｍφの開口オリフィスを通して、オートクレーブ内容物を大気圧下に放出して予備発泡粒子を得た。得られたβ／（α＋β）は０．６であった。得られた予備発泡粒子のその他の特性を表１に示す。
【表１】
【００４８】
得られた予備発泡粒子に空気加圧処理により空気を含浸させて０．０４〜０．０６ＭＰａ・Ｇの内圧を付与した後、３２０×３２０×２０ｍｍの金型内に充填し、０．２０ＭＰａ・Ｇの成形温度の蒸気で加熱、融着させて空隙率４０％の発泡成形体とした。得られた発泡成形体の特性を表１に示す。
【００４９】
中間層としてポリエチレン製フィルム（厚み：０．０４ｍｍ）を用い、６ｍｍのピッチで直径２．５ｍｍの小孔を均一に開孔した。開孔率は、６．７％であった。厚み方向の中心に中間層があるように、吸音層と中間層と吸音層を積層して厚み４０ｍｍの複合発泡成形体とした。
【００５０】
複合発泡成形体を直径２９ｍｍ、厚み４０ｍｍの円筒状に切り出した後、小野測器製ＳＲ−４１００を用いＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して、垂直入射吸音率を測定した。得られた垂直入射吸音率を図２に示す。１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数範囲の全ての周波数において、０．５以上の吸音率が得られた。
【００５１】
（実施例２）
発泡温度を１３４℃とすることによりβ／（α＋β）を０．４としたこと以外は実施例１と同様の方法で予備発泡粒粒子、発泡成形体、複合発泡成形体を得た。表１に特性を、図２に垂直入射吸音率を示す。
【００５２】
１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数範囲の全ての周波数において、０．４以上の吸音率が得られた。
【００５３】
（実施例３）
基材樹脂としＭＩ＝２／１０分、コモノマー成分として４−メチルペンテン５重量％含む、融点１２２℃の直鎖状低密度ポリエチレンを用い、発泡温度を１１０℃としたこと以外は実施例１と同様の方法で予備発泡粒粒子を得た。また０．１０ＭＰａＧの成形温度の蒸気で加熱、融着させたこと以外は実施例１と同様の方法で発泡成形体、複合発泡成形体を得た。表１に特性を、図２に垂直入射吸音率を示す。
【００５４】
１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数範囲の全ての周波数において、０．５以上の吸音率が得られた。
【００５５】
（比較例１）
３２０×３２０×４０ｍｍの金型を用いて成形して発泡成形体とし、フィルムを積層させなかったこと以外は実施例１と同様の方法で、予備発泡粒子と発泡成形体を得た。表１に特性を、図３に垂直入射吸音率を示す。
【００５６】
１０００〜２０００Ｈｚと３６００〜５２００Ｈｚで吸音率が０．４以上であったものの、それ以外の周波数領域においては吸音率は０．４未満であり、とりわけ２５００Ｈｚにおいては吸音率は０．３を下回っていた。
【００５７】
（比較例２）
中間層のフィルムは６ｍｍのピッチで直径１．５ｍｍの小孔を均一に開孔したもの（開孔率３．５％）を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で予備発泡粒粒子、発泡成形体、複合発泡成形体を得た。表１に特性を、図３に垂直入射吸音率を示す。
【００５８】
周波数３０００Ｈｚで吸音率が０．９以上であったが、２０００Ｈｚ以下や４２００Ｈｚ以上の周波数域では、吸音率は０．４を下回った。
【００５９】
（比較例３）
吸音層として厚み２０ｍｍのポリウレタンフォームを用いた。中間層としてポリエチレン製フィルム（厚み：０．０４ｍｍ）を用い、６ｍｍのピッチで直径２．５ｍｍの小孔を均一に開孔した。開孔率は、６．７％であった。厚み方向の中心に中間層があるように、吸音層と中間層と吸音層を積層して厚み４０ｍｍの複合発泡成形体とした。表１に特性を、図４に垂直入射吸音率を示す。１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの広い周波数範囲の全ての周波数において、０．７以上の吸音率を示したが、圧縮強度が０．０１ＭＰａと、ポリオレフィン系樹脂発泡成形体を用いたときと比べて極端に弱い。
【００６０】
（比較例４）
吸音層として厚み４０ｍｍのポリウレタンフォームを用い、フィルムを積層させなかった。表１に特性を、図４に垂直入射吸音率を示す。
【００６１】
比較例３と同様に１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの広い周波数範囲の全ての周波数において、０．７以上の吸音率を示したが、圧縮強度が０．０１ＭＰａと、ポリオレフィン系樹脂発泡成形体を用いたときと比べて極端に弱い。
【００６２】
また、吸音層としてポリウレタンフォームを用いた比較例３と比較例４を比べた結果、両方とも吸音率は高いが、フィルムを積層することによる顕著な改善効果は見られなかった。しかしながら、吸音層としてポリオレフィン系樹脂発泡成形体を用いた実施例１と比較例１と比較例２を比べた結果、開孔率５％を超えるフィルムを積層することで吸音率特性が大きく改善され、実施例１では１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの広い周波数範囲の全ての周波数において０．５以上の高い吸音率が得られた。ポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなる吸音層と開孔率５％以上１５％以下のフィルムを積層することで吸音性能の改善効果は明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】示差走査熱量測定によって得られるポリオレフィン系樹脂予備発泡粒子のＤＳＣ曲線の一例である。
【図２】実施例１〜３についてＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して垂直入射吸音率を測定した結果を示したグラフである。縦軸は吸音率であり、横軸は周波数である。
【図３】比較例１〜２についてＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して垂直入射吸音率を測定した結果を示したグラフである。縦軸は吸音率であり、横軸は周波数である。
【図４】比較例３〜４についてＡＳＴＭＥ１０５０に準拠して垂直入射吸音率を測定した結果を示したグラフである。縦軸は吸音率であり、横軸は周波数である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸音層と中間層と吸音層が積層された複合発泡成形体であって、吸音層は空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなり、中間層は開孔率が５％を越えて１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムであることを特徴とする複合発泡成形体。
【請求項２】
前記フィルムが熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１の複合発泡成形体。
【請求項３】
前記ポリオレフィン系樹脂発泡成形体が、ポリオレフィン系予備発泡粒子を金型内で加熱して粒子相互に融着して得られることを特徴とする請求項１または２に記載の複合発泡成形体。
【請求項４】
前記ポリオレフィン系予備発泡粒子が、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に二つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたとき、β／（α＋β）が０．３５以上０．７５以下である請求項１〜３何れか一項に記載の複合発泡成形体。
【請求項１】
吸音層と中間層と吸音層が積層された複合発泡成形体であって、吸音層は空隙率１０％以上５０％以下のポリオレフィン系樹脂発泡成形体からなり、中間層は開孔率が５％を越えて１５％以下となるように小孔が開設されたフィルムであることを特徴とする複合発泡成形体。
【請求項２】
前記フィルムが熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１の複合発泡成形体。
【請求項３】
前記ポリオレフィン系樹脂発泡成形体が、ポリオレフィン系予備発泡粒子を金型内で加熱して粒子相互に融着して得られることを特徴とする請求項１または２に記載の複合発泡成形体。
【請求項４】
前記ポリオレフィン系予備発泡粒子が、示差走査熱量測定によって得られるＤＳＣ曲線に二つの融解ピークを有し、該低温側ピークの融解熱量α（Ｊ／ｇ）、該高温側ピークの融解熱量β（Ｊ／ｇ）としたとき、β／（α＋β）が０．３５以上０．７５以下である請求項１〜３何れか一項に記載の複合発泡成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１１９９８１（Ｐ２００８−１１９９８１Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０７４８０（Ｐ２００６−３０７４８０）
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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