JP2008255243A - 樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに発泡剤を配合することなく樹脂発泡体が得られる製造方法を提供する。
【解決手段】（１）ポリエチレン１０〜８５質量％、ポリプロピレン４〜８５質量％およびポリスチレン５〜６０質量％を含有するベース樹脂１００質量部に対し、
（２）樹脂改質剤１〜１００質量部と、
（３）化学発泡剤を含有する樹脂組成物を発泡に先立ってもしくはほぼ同時に架橋することにより製造されたポリオレフィン系樹脂架橋発泡体１〜１００質量部を配合した樹脂組成物を溶融混練することにより新たに発泡剤を配合することなく製造する樹脂発泡体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は樹脂発泡体の製造方法に関し、詳しくは、新たに発泡剤を配合することなく製造することができる樹脂発泡体の製造方法に関する。

各種雑貨や土木、建設資材で大量に使用されている架橋ポリオレフィン発泡体は、三次元の架橋構造を有しているために加熱溶融が簡単にできないため、再成形・再利用が難しく、大部分が焼却や埋立処理されており、有効なリサイクル方法がない。最近になって、架橋ポリオレフィン発泡体の再利用方法として、例えば特許文献1（特開２００３−９６２３１号公報）では、架橋された発泡ポリエチレン発泡体をポリエチレンと混合、熱可塑性ポリエチレンに変性し発泡成形可能な発泡体用成形材料を製造している。しかし、この方法は発泡成形体を得るために発泡用成形材料に発泡剤を添加しており、コストや製造効率がよくない。特許文献2（特開平１０−８６１５２号公報）では、熱可塑性ポリエチレンに特定の架橋結合を有するポリオレフィン発泡体に架橋切断材と発泡剤の分解促進材を添加し、残存発泡剤の分解を行いつつ再生する方法が提案されている。しかし、この方法は、対象材料に対し架橋切断剤が多い、架橋切断剤が液体である、などにより、コスト、製造効率の面で問題を有している。

また、鉄道の線路脇などに布設されているトラフは、高い強度が要求されることから、通常コンクリート製のものが使用されている。しかし、コンクリート製のものは、質量が大きく、取り扱い性の悪いものであった。そこで近年、コンクリートに代えて、樹脂製のトラフの使用が検討されている（例えば、特許文献３：特開平１１−２１５６７３号公報）。特許文献３のトラフでは、廃棄プラスチック単独で成形しているが、耐衝撃性や曲げ弾性率、難燃性に問題がある。難燃性を得るためには、例えば難燃剤などの無機物を配合することになるが、その場合、比重が大きくなるため、コンクリートよりは軽量ではあるものの成形品としてはかなりの質量になる。

特開２００３−９６２３１号公報 特開平１０−８６１５２号公報 特開平１１−２１５６７３号公報

本発明者らは、前記問題を解決するために鋭意検討した結果、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリスチレンを特定量含有するベース樹脂に、特定量の樹脂改質剤と、化学発泡剤を含有する樹脂組成物を発泡に先立ってもしくはほぼ同時に架橋することにより製造されたポリオレフィン系樹脂架橋発泡体を所定量含有させることにより、新たに発泡剤を配合することなく樹脂発泡体が得られる製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下に示す樹脂発泡体の製造方法を提供する。
１．（１）ポリエチレン１０〜８５質量％、ポリプロピレン４〜８５質量％およびポリスチレン５〜６０質量％を含有するベース樹脂１００質量部に対し、
（２）樹脂改質剤１〜１００質量部と、
（３）化学発泡剤を含有する樹脂組成物を発泡に先立ってもしくはほぼ同時に架橋することにより製造されたポリオレフィン系樹脂架橋発泡体１〜１００質量部を配合した樹脂組成物を溶融混練することにより新たに発泡剤を配合することなく製造することを特徴とする樹脂発泡体の製造方法。
２．前記ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）が、有機系化学発泡剤を含有する樹脂組成物を発泡に先立ってもしくはほぼ同時に架橋することにより製造されたポリオレフィン系樹脂架橋発泡体である前記１に記載の樹脂発泡体の製造方法。
３．前記ベース樹脂（１）が廃棄プラスチックである前記１又は２のいずれか１項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
４．前記１〜３のいずれかに記載の方法で製造された樹脂発泡体。

本発明の方法によれば、樹脂発泡体を製造する際に必要な発泡剤を不要とし、安価で製造効率の良い樹脂発泡体を製造することができる。

本発明のベース樹脂（１）は、ポリエチレン１０〜８５質量％、ポリプロピレン４〜８５質量％およびポリスチレン５〜６０質量％を含有する樹脂である。

以下、各成分について説明する。
［ポリエチレン］
本発明で使用するポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレンとαオレフィンとの共重合体などが挙げられる。具体的には例えば、ＮＵＣポリエチレン（商品名、日本ユニカー（株）製）、ＵＢＥポリエチレン（商品名、宇部興産（株）製）などが挙げられる。また、本発明におけるポリエチレンの含有量は、ベース樹脂中１０〜８５質量％である。

［ポリプロピレン］
本発明で使用するポリプロピレンとしては、プロピレンの単独重合体やポリプロピレンとα-オレフィンとのブロック、ランダム、グラフト共重合体、またはこれらの混合物などが挙げられる。α-オレフィンとしては、エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、4-メチルペンテンなどが挙げられる。具体的には、例えば、ＢＣ４Ｌ（商品名、日本ポリケム（株）製）などが挙げられる。また、本発明におけるポリプロピレンの含有量は、ベース樹脂中４〜８５質量％である。

［ポリスチレン］
本発明で使用するポリスチレンとしては、スチレンの重合体が使用でき、ポリスチレン、ポリ（ｐ−メチルスチレン）、ポリ（ｍ−メチルスチレン）、ポリ（エチルスチレン）、ポリ（ジビニルベンゼン）などが挙げられる。具体的には、例えば、HF77（商品名、ＰＳジャパン（株）社製）などが挙げられる。また、本発明におけるポリスチレンの含有量は、ベース樹脂中５〜６０質量％である。

また、本発明においては、樹脂として廃棄プラスチックを使用してもよい。廃棄プラスチックとしては、前記ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンの少なくとも１種であっても、すべてが廃棄プラスチックでもよい。また、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンのそれぞれ単体を回収してなる廃棄プラスチックを配合して使用してもよいし、すでに廃棄物の回収段階でポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンが混合されており、そのまま減容、ペレット化されている廃棄プラスチックを使用してもよい。すでに廃棄物の回収段階で各樹脂成分が混合されているものとしては、例えば、容器包装リサイクル法に基づいて、一般家庭からでる容器等を回収した廃棄プラスチックなどが挙げられる。

本発明で使用する樹脂改質剤（２）としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン（メタ）アクリル酸アルキル共重合体や、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン−エチレン／エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）などのスチレン系熱可塑性エラストマーが挙げられる。本発明の樹脂改質材（２）の含有量は、前記ベース樹脂（１）１００質量部に対し、１〜１００質量部であり、配合量が少なすぎると衝撃強度などの物性が著しく低下し、配合量が多いとコストが高くなり好ましくない。

本発明に適用されるポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）の例としては、ポリオレフィン系樹脂に化学発泡剤および有機過酸化物と、必要に応じて配合される各種添加材を加熱して架橋発泡したものや、ポリオレフィン系樹脂に化学発泡剤と各種添加材を配合し、電離性放射線で架橋処理を施した後に加熱して発泡させたものが挙げられる。

本発明に使用されるポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）は、通常、製造時、加工時などに発生するミミ屑や不良品、その他、製品として使用済みのものが使用される。混練機に投入できるようにそれらの形状は破砕や粉砕、減容された物であることが好ましい。また、本発明におけるポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）含有量は、前記ベース樹脂（１）１００質量部に対し、好ましくは１〜１００質量％であり、より好ましくは１０〜１００質量％である。含有量が少なすぎると十分な発泡が得られない。

本発明におけるポリオレフィン系樹脂としては、エチレン単独もしくはα−オレフィンあるいは他の誘導体と共重合したもの、ポリプロピレン、およびこれらの混合物などが挙げられ、例えば、低密度ポリオレフィン、高密度ポリオレフィン、線状低密度ポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ポリブテン等やこれらの混合物が用いられる。

また、化学発泡剤とは、一般に、軟化温度付近でプラスチックに混入し、その後、外部からの加熱でプラスチックの軟化・溶融と同時に分解させ、発生するガスでプラスチック中の気泡を形成させるものであり、公知の有機系、無機系発泡剤であればよい。例えば、無機系発泡剤としては炭酸水素ナトリウムなどがあり、有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−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等があり、中でもアゾジカルボンアミドが好適に用いられる。

有機過酸化物としては、公知の有機過酸化物を使用でき、特に限定しないが、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド等を使用することができる。

これらポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）には、用途に応じて各種添加剤、例えば、難燃剤や充填材、酸化防止剤や着色剤等を配合してもかまわない。ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）のゲル分率は、その架橋方法や発泡倍率によって異なるが、通常３０〜６０％である。また発泡体に配合された化学発泡剤は完全に分解しているわけではなく、通常０．５〜数％が未分解のまま残存しており、更には分解副生成物も存在している状態であるのが普通である。本発明で得られる樹脂発泡成形体は、この未分解の発泡剤や、分解副生成物を利用したものである。

前記（１）、（２）、および（３）を配合した本発明の樹脂組成物には、通常樹脂に添加される難燃剤や充填剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤などの添加剤を本発明の特性を損なわない範囲で適宜配合してもよい。これらの例として、例えば、難燃剤としては樹脂に一般的に使用されている臭素系難燃剤や水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどが挙げられる。また、充填材としては炭酸カルシウムやタルク、クレーなどが挙げられる。着色剤としては酸化チタンや酸化亜鉛などが挙げられる。

本発明の樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば混練ロール、ニーダー、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー等の混練装置を単独でもしくは組み合わせて使用することが出来る。単軸押出機や二軸押出機などの連続運転可能な混練り装置を使用する場合、押出機の後半部分に真空装置を設置するとより均一に発泡させることができる。

本発明の成形体は、その形状は制限されるものではないが、例えば、トラフ、ケーブルダクト、排水溝等が挙げられる。本発明の成形体の成形方法は、成形する物品の種類、形状、サイズ等により適宜選択することができ、例えば、プレス成形、射出成形、圧縮成形および押出成形等が挙げられる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、これらの例によって本発明の範囲が制限されるものではない。なお、使用した材料および混練設備を併せて下記に示す。
〔樹脂〕
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンを含有する廃棄プラスチックス
容器包装リサイクル法で回収された一般廃棄プラスチック
（ポリエチレン３５質量％、ポリプロピレン４５質量％、ポリスチレン２０質量％）
〔改質剤(i)：エチレン−酢酸ビニル共重合体〕
エバフレックス ＥＶ４６０（商品名、三井デュポンポリケミカル（株）製）
〔改質剤(ii)：スチレン系熱可塑性エラストマー〕
スチレン−エチレン／エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）
セプトン４０３３（商品名、クラレ（株）製）

〔ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体(i)〕
低密度ポリエチレンにアゾジカルボンアミド、とジクミルパーオキサイドを配合し加熱架橋発泡させた架橋ポリエチレン発泡体を減容処理し、更に１０ｍｍ以下に粉砕したもの
〔ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体(ii)〕
ポリプロピレンを炭酸ガスにより発泡させたポリプロピレン発泡体を減容処理し、更に10mm以下に粉砕したもの

〔混練装置〕
同方向噛み合い型二軸押出機（５８ｍｍφ）、スクリュー回転数２００ｒｐｍ
実施例、比較例
表１に示す条件で配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製した。また得られた各実施例、比較例について、下記の評価を行った。

〔衝撃強度：アイゾット衝撃試験〕
ＪＩＳ Ｋ７１１０に準拠しサンプル厚さ４ｍｍ、ノッチ２ｍｍの試験片にて測定を行った。

〔発泡状態〕
目視により均一な発泡体があるかを確認した。

実施例１
ベース樹脂（１）として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンを含有する廃棄プラスチックス（容器包装リサイクル法で回収された一般廃棄プラスチック，ポリエチレン３５質量％、ポリプロピレン４５質量％、ポリスチレン２０質量％）１００質量部、樹脂改質剤（２）として、改質剤(i)（エチレン−酢酸ビニル共重合体，エバフレックス ＥＶ４６０（商品名、三井デュポンポリケミカル（株）製））３３質量部、ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）として、ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体(i)（低密度ポリエチレンにアゾジカルボンアミド、とジクミルパーオキサイドを配合し加熱架橋発泡させた架橋ポリエチレン発泡体を減容処理し、更に１０ｍｍ以下に粉砕したもの）５０質量部を配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製し、下記の評価を行った。結果を表１に示す。
〔衝撃強度：アイゾット衝撃試験〕
ＪＩＳ Ｋ７１１０に準拠しサンプル厚さ４ｍｍ、ノッチ２ｍｍの試験片にて測定を行った。
〔発泡状態〕
目視により均一な発泡体があるかを下記の基準で確認した。
○：均一な発泡体が確認された。
×：均一な発泡体は確認されなかった。

実施例２
樹脂改質剤（２）として改質剤(ii)（スチレン系熱可塑性エラストマー；スチレン−エチレン／エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ），セプトン４０３３（商品名、クラレ（株）製））６質量部を用いたこと、およびポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）としてポリオレフィン系樹脂架橋発泡体(i)２４質量部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

実施例３
樹脂改質剤（２）として改質剤(i)７０質量部を用いたこと、およびポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）としてポリオレフィン系樹脂架橋発泡体(i)７０質量部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

比較例１
樹脂改質剤（２）を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

比較例２
ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

比較例３
ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）として、ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体(ii)（ポリプロピレンを炭酸ガスにより発泡させたポリプロピレン発泡体を減容処理し、更に１０mm以下に粉砕したもの）５０質量部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして配合した混合物を同方向噛み合い型二軸押出機にて混練りし、各熱可塑性樹脂組成物を得た。その後プレス成形を行い、各試験片を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

Claims (4)

1. （１）ポリエチレン１０〜８５質量％、ポリプロピレン４〜８５質量％およびポリスチレン５〜６０質量％を含有するベース樹脂１００質量部に対し、
   （２）樹脂改質剤１〜１００質量部と、
   （３）化学発泡剤を含有する樹脂組成物を発泡に先立ってもしくはほぼ同時に架橋することにより製造されたポリオレフィン系樹脂架橋発泡体１〜１００質量部を配合した樹脂組成物を溶融混練することにより新たに発泡剤を配合することなく製造することを特徴とする樹脂発泡体の製造方法。
2. 前記ポリオレフィン系樹脂架橋発泡体（３）が、有機系化学発泡剤を含有する樹脂組成物を発泡に先立ってもしくはほぼ同時に架橋することにより製造されたポリオレフィン系樹脂架橋発泡体である請求項１に記載の樹脂発泡体の製造方法。
3. 前記ベース樹脂（１）が廃棄プラスチックである請求項１又は２のいずれか１項に記載の樹脂発泡体の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の方法で製造された樹脂発泡体。