JP3615848B2

JP3615848B2 - 切削可能な通函用素材及びその製造方法

Info

Publication number: JP3615848B2
Application number: JP28653695A
Authority: JP
Inventors: 達雄松原
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2015-10-06
Also published as: JPH09124824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐薬品性、耐油性、耐水性等が良好なポリエチレンを使用して得られ、圧縮硬度、圧縮永久歪等に優れ、特にその切削加工性が良好な樹脂発泡体からなる切削可能な通函用素材及びその製造方法に関する。本発明の通函用素材は、自動車の部品等の輸送、保管に用いられる収納ケース（以下、通凾という。）などを構成する素材として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレン発泡体は、その耐薬品性、耐油性及び耐水性等の優れた性質のため、自動車部品等の輸送、保管などに利用される通凾用の素材として多く使用されている。その発泡倍率は、１０〜２０倍程度のものが適度な強度と緩衝性とを併せ有するため好ましい。この通凾は、一般に、ポリエチレンに発泡剤、架橋剤等を配合した混和物を金型に充填し、加熱、加圧した後、除圧し、脱型して得られる発泡体を利用して製造されている。
【０００３】
上記の方法によって得られる発泡体は、除圧、脱型時、膨張するため、金型中で所望形状の発泡体とすることは難しく、通常は直方体形状の発泡体であって、その厚さは高々１００ｍｍ程度である。上記通凾は、この直方体形状の発泡体を切削加工することにより得られ、例えば、その部品収納部分には、一般的に削り出しによる溝切り加工が施される。そのため、優れた切削加工性を有するポリエチレン発泡体が必要とされている。
【０００４】
上記の切削加工性を向上させるためには、ある程度の硬さと機械加工に対する脆弱性とを備える発泡体とする必要がある。そのため、従来より、発泡体の密度を上げる（発泡倍率を下げる）、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等の充填剤を多量に配合する、或いは高結晶性のポリエチレンを使用するといった方法が採られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発泡体の密度を上げた場合は、硬度は大きくなるものの、密度が高くなっただけ、ポリエチレン自体の可塑性（粘り）が発現し易くなり、却って切削加工性は低下する傾向にある。また、大量の充填剤を配合した場合は、ピンホール等の品質上のトラブルが多発する問題がある。更に、高結晶性のポリエチレンを使用した場合は、その分子構造に起因する非ニュートン流体としての特性が強く表れ、ロール練りが困難となる。また、高結晶性のポリエチレンは一般に分岐が少ないため架橋性が低く、発泡が困難であり、発泡体を製造することができないか、或いは発泡条件を調整して発泡体を得たとしても、その生産性が低く実用的ではない。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、低密度ポリエチレンと、特定量のスチレン−ブタジエン共重合体とを混合したものをベースとする発泡体とすることにより、耐薬品性等のポリエチレン発泡体の本来有する特性を何ら損なうことなく、且つ優れた切削加工性をも併せ備える樹脂発泡体からなる切削可能な通函用素材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の切削可能な通函用素材は、密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ ^３の低密度ポリエチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、発泡剤及び架橋剤を含む発泡性組成物を発泡させて得られ、上記低密度ポリエチレンと上記スチレン−ブタジエン共重合体との合計量を１００重量部とした場合に、該スチレン−ブタジエン共重合体は５〜４０重量部であり、且つそのブタジエン成分の含有量が５〜４０重量％であり、発泡倍率が１０倍以上の樹脂発泡体からなり、上記樹脂発泡体の２５％圧縮硬度が１．０２〜１．２３ｋｇ／ｃｍ ^２、且つ２５％圧縮永久歪が２．３〜３．９％であることを特徴とする。
本発明の切削可能な通函用素材の製造方法は、本発明の切削可能な通函用素材の製造方法であって、密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ ^３の低密度ポリエチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、発泡剤及び架橋剤を含み、上記低密度ポリエチレンと上記スチレン−ブタジエン共重合体との合計量を１００重量部とした場合に、該スチレン−ブタジエン共重合体は５〜４０重量部であり、且つそのブタジエン成分の含有量が５〜４０重量％である発泡性組成物を１次金型に充填し、加圧下に加熱して１次発泡させ、その後、得られる中間発泡体を加熱し、２次発泡させて、発泡倍率が１０倍以上の樹脂発泡体を得ることを特徴とする。
【０００８】
上記「低密度ポリエチレン」は、密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ ^３であり、高圧法によって製造され、短鎖分岐等を有するものを使用することができる。この低密度ポリエチレンの分子間、或いはこの分子とスチレン−ブタジエン共重合体の分子との間の架橋反応は、優れた特性の発泡体を得るための一つの重要な要因であり、この架橋反応を容易とするためには、より密度の低いポリエチレンが好ましい。一方、密度の低下とともに、得られる発泡体の硬度が低下するため、上記密度は０．９１５〜０．９３５ｇ／ｃｍ^３、特に０．９２０〜０．９３０ｇ／ｃｍ^３程度がより好ましい。
【０００９】
また、低密度ポリエチレンとしては、エチレンのホモポリマーばかりではなく、発泡反応及び得られる発泡体の特性が損なわれることのない限り、エチレンと他のコモノマーとの共重合体を使用することもできる。そのような共重合体としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンとメチル、エチル、プロピル若しくはブチルの各アクリル酸エステルとの共重合体等が挙げられる。これら共重合体中のコモノマーの量比は、高々２０重量％、特に１〜１５重量％程度のものであれば、通常、何ら問題なく使用することができる。
【００１０】
また、上記「スチレン−ブタジエン共重合体」（以下、Ｓ−Ｂ共重合体という。）としては、スチレンとブタジエンとのランダム共重合体、或いはポリブタジエンからなる中間ブロックと、その両側のポリスチレンブロックにより構成されるブロック共重合体を使用することができる。
【００１１】
このＳ−Ｂ共重合体が５重量部未満では、得られる発泡体の硬度を上げ、切削性能を向上させる効果が十分ではない。一方、４０重量部を越えて多量である場合は、ポリスチレンの特性が強く表れ、発泡体の圧縮永久歪が大きくなる。このＳ−Ｂ共重合体の量比は、１５〜３０重量部程度が好ましく、この範囲であれば、圧縮硬度、圧縮永久歪及び切削加工性等、いずれもより優れた性能の発泡体を得ることができる。
【００１２】
上記のＳ−Ｂ共重合体中の、ブタジエン成分の含有量が５重量％未満では、ブタジエン成分の作用によるポリエチレンとポリスチレン成分との共架橋効果が不十分になる。そのため、低密度ポリエチレンとＳ−Ｂ共重合体との相溶性が低下し、得られる発泡体のセル荒れ等の原因ともなる。一方、この含有量が４０重量％を越える場合は、上記「発泡性組成物」の粘度が増大し、ロール練り等が困難となって、両樹脂のブレンド不良を引き起こすことになる。
【００１３】
上記「発泡剤」としては、無機又は有機発泡剤を特に制限することなく使用することができる。具体的には、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、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、ジニトロソテレフタルアミド、アゾビスイソブチロニトリル及びスルホニルヒドラジド類等が挙げられる。これらの中では、アゾジカルボンアミド、アゾイソブチロニトリル、スルホニルヒドラジド類が好ましい。
【００１４】
上記発泡剤の配合量は、目的とする発泡体の発泡倍率に応じて任意に設定することができるが、通常、低密度ポリエチレンとＳ−Ｂ共重合体の合計量１００重量部に対して、１〜２０重量部程度配合することができる。しかし、一般的に発泡倍率が２５倍以上と高い場合は、改質ポリマー、即ちＳ−Ｂ共重合体の添加効果が低下するため、この発泡剤の配合量は１〜１０重量部程度が好ましいといえる。また、上記の発泡剤には、尿素及びその誘導体、金属酸化物などの常用される発泡助剤を少量併用することもできる。
【００１５】
また、上記「架橋剤」としては、少なくとも低密度ポリエチレンの流動開始温度以上の分解温度を有するものであって、加熱により分解され、遊離ラジカルを発生して、低密度ポリエチレンの分子間、及び該分子とＳ−Ｂ共重合体の分子との間に架橋結合を生ぜしめるラジカル発生剤である有機過酸化物等を使用することができる。
【００１６】
上記の有機過酸化物としては、例えば、ジクミルパーオキサイド（以下、ＤＣＰと略す。）、２，５−ジメチル−２，５−ビス−ターシャリーブチルパーオキシヘキセン、１，３−ビス−ターシャリーパーオキシイソプロピルベンゼン等を挙げることができる。この架橋剤の配合量は、樹脂成分１００重量部に対して０．１〜３重量部、特に０．３〜１．５重量部程度が好ましい。また、本発明においては、物性改善を目的として、カーボンブラック、酸化チタン、その他、通常この種の発泡体の原料に配合して使用される添加剤を用いることもできる。
【００１７】
本発明において、上記「発泡性組成物」を調製する方法は特に制限されず、バンバリー型ミキサー、加圧ニーダー及び二軸ロールなど、一般に樹脂、エラストマー等の配合、混練に使用される装置によって調製することができる。混練温度は、発泡剤が実質的に分解しない範囲で、且つ低密度ポリエチレンの軟化点を数℃程度上回る範囲であればよい。
【００１８】
本発明の通函用素材を構成する上記「樹脂発泡体」は、上記のようにして得られた発泡性組成物を金型中に供給し、加圧下に上記混練温度を上回り、且つ発泡剤及び架橋剤の分解温度以上の温度に加熱して、組成物の架橋並びに発泡剤の分解を行うことによって得られる。金型の型締圧は発泡剤の分解によって発生するガスの膨張を実質的に抑制する圧力が必要で、通常は８０ｋｇ／ｃｍ^２以上の加圧下で行う。
【００１９】
上記のようにして得られる本発明の通函用素材の発泡倍率は特に制限されないが、通凾等の用途に適した１０倍以上、若しくは１０〜２０倍程度或いはそれ以上の高発泡倍率とすることができる。前記の特定の樹脂の組み合わせによって得られる発泡体は、切削加工などに適した硬度等を維持しながら、高倍率の発泡体とすることができるため、より軽量な発泡体とすることができる。また、低密度ポリエチレン、Ｓ−Ｂ共重合体ともに汎用樹脂であって、価格もそれほど高くはなく、従って原料コストも低く、本発明の通函用素材は経済的な面でも有利である。
【００２０】
尚、ポリエチレンのブロック発泡体の製造方法としては、一般に、ポリエチレン、発泡剤、架橋剤及びその他成分の混和物を金型に充填し、加圧、加熱状態でその発泡剤、架橋剤を完全に分解し、その後除圧することにより該混和物を一度に所望の密度に膨張させる１段発泡法、及びこの混和物を１次金型に充填し、加圧下に加熱して１次発泡させ、その後、得られる中間発泡体を常圧で加熱し、２次発泡させて、所望の密度の最終発泡体を得る２段発泡法が知られている。
【００２１】
上記１段発泡法では、装置及び操作、手順は簡易、容易で好ましいが、本発明の発泡体は前述の如く切削性の改良のため、硬度が比較的高く、物理的変形によって破断し易いという特性を有しており、発泡倍率が１０倍以上と高い製品を得ようとする場合、一度に所望の高倍率の最終発泡体に膨張させるため、得られる発泡体の割れ等、トラブルを生ずる恐れもある。一方、２段発泡法では、発泡倍率の高い製品であっても、一度に発泡膨張させず、２段階に分けて順次発泡膨張させるため、割れ等を生ずることがなく、品質のよい発泡体が得られる。本発明では、これらいずれの方法によっても製品を得ることができ、所望の発泡倍率と品質によって適宜選択すればよいが、特に発泡倍率１０倍以上の発泡体を製造する場合は、２段発泡法を採用することが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明する。
実施例１〜４及び比較例１〜２
表１に示す量比の、低密度ポリエチレン（密度；０．９２０ｇ／ｃｍ^３、メルトインデックス；１．５ｇ／１０分）と、Ｓ−Ｂ共重合体（ブタジエン成分の含有量；１５重量％）に、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを５重量部及び架橋剤としてＤＣＰを１．２重量部配合し、表面温度１００℃に調温された二軸ロール間に供給し、５分間混練して発泡性組成物を調製した。その後、この発泡性組成物６ｋｇを一次発泡金型（内寸；４１０×４１０×４０ｍｍ）内に充填し、加熱、加圧し、次いで、除圧し、８５０×８５０×８０ｃｍの直方体形状であって、発泡倍率約９倍の発泡体を得た。この中間発泡体を高温時に更に二次型（内寸；１０００×１０００×１００ｍｍ）に入れて加熱し、二次膨張させた後冷却し、１５倍に発泡した最終発泡体を得た。
【００２３】
実施例５〜７及び比較例３〜４
表１に示す、ブタジエン成分の含有量の異なる各種Ｓ−Ｂ共重合体を３０重量部使用した以外は、実施例１と同様にして発泡性組成物を調製し、実施例１と同様にして、同形状及び同発泡倍率の発泡体を得た。但し、比較例４では、二軸ロールによる混練ができず、従って、発泡体を得ることができなかった。
【００２４】
比較例４を除き、上記のようにして得られた各発泡体について、そのロール練り性、セルの均一性、２５％圧縮硬度、２５％圧縮永久歪及び切削加工性を評価した。各特性の評価方法は以下の通りである。
ロール練り性；発泡性組成物のロール練り時、ロールへの粘着等のトラブルの有無にて評価した。
セルの均一性；発泡体断面２０ヶ所についてセルサイズを測定し、その変動率〔δ_ｎ−１／ｘ（平均値）〕によって評価した。
２５％圧縮硬度及び２５％圧縮永久歪；ＪＩＳＫ６７６７
切削加工性；加工された後の表面状態を目視で観察した。
【００２５】
尚、表１中、結果が記号で表されている各特性の評価基準は以下の通りである。
ロール練り性：◎；ロールへの粘着なく極めて練り易い、○；ロールへの粘着はないが、ロール表面がべとつき気味でポリマー屑の付着がやや認められる、△；ややロールへの粘着があり、ロール温度が高い場合は練ることができない。
セルの均一性：○；変動率０．５未満、△；変動率０．５以上、１．０未満、×；変動率１．０以上
切削加工性：◎；加工表面は平滑美麗、○；やや毛羽立ちあり、×；毛羽立ちが目立つ。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１の結果によれば、ブタジエン成分の含有量が１５重量％のＳ−Ｂ共重合体を使用し、その配合量をそれぞれ５、１５、３０及び４０重量部と変化させた実施例１〜４では、配合量が５重量部の実施例１において、圧縮硬度がやや低く、切削加工性もやや不十分であるが、十分に実用できる範囲内であり、また、実施例２〜４では、各特性ともにまったく問題なく、優れた性能の発泡体が得られていることが分かる。
【００２８】
一方、Ｓ−Ｂ共重合体が３重量部と下限未満である比較例１では、圧縮硬度が大きく低下し、発泡体は柔らかく、また切削加工性も悪化していることが分かる。また、Ｓ−Ｂ共重合体が４５重量部と上限を越える比較例２では、切削加工性は良好であるが、圧縮永久歪が非常に大きくなり、通函等の実用に供し得るものではないことが分かる。
【００２９】
更に、Ｓ−Ｂ共重合体中のブタジエン成分の含有量が下限の実施例５及び上限の実施例７では、それぞれ、樹脂の相溶性の低下によるセル荒れ、或いは発泡性組成物の粘性の増大によるロール練り不良及びそれに伴うセル荒れを起こす傾向がある。しかし、ブタジエン成分の含有量が中間値である実施例６も含め、いずれも圧縮硬度、圧縮永久歪は良好であり、特に切削加工性に優れており、十分実用に供し得るものであることが分かる。
【００３０】
これに対し、ブタジエン成分の含有量が３重量％と下限未満である比較例３では、ロール練り性は良好であるが、樹脂の相溶性が大きく低下して、相当な程度のセル荒れを生ずる。そのため、圧縮硬度が著しく低下し、また、圧縮永久歪が非常に大きくなり、切削加工性も非常に悪化する。尚、ブタジエン成分の含有量が４５重量％と上限を越える比較例４では、発泡性組成物の粘性が増大してブレンド不良となり、発泡させることができなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の低密度ポリエチレンとＳ−Ｂ共重合体とを、特定の量比で混合することにより、例えばロール等により十分に相溶させることができ、セルの均一な良好な性状の発泡体を得ることができる。この発泡体は、適度な硬さと粘りとを有し、優れた切削加工性を有するものである。特にＳ−Ｂ共重合体の配合量が上記範囲であれば、より優れた特性の発泡体とすることができる。

Claims

密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ ^３の低密度ポリエチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、発泡剤及び架橋剤を含む発泡性組成物を発泡させて得られ、上記低密度ポリエチレンと上記スチレン−ブタジエン共重合体との合計量を１００重量部とした場合に、該スチレン−ブタジエン共重合体は５〜４０重量部であり、且つそのブタジエン成分の含有量が５〜４０重量％であり、発泡倍率が１０倍以上の樹脂発泡体からなり、上記樹脂発泡体の２５％圧縮硬度が１．０２〜１．２３ｋｇ／ｃｍ ^２、且つ２５％圧縮永久歪が２．３〜３．９％であることを特徴とする切削可能な通函用素材。
上記スチレン−ブタジエン共重合体は、１５〜３０重量部である請求項１記載の切削可能な通函用素材。
請求項１又は２記載の切削可能な通函用素材の製造方法であって、
密度が０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ ^３の低密度ポリエチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、発泡剤及び架橋剤を含み、上記低密度ポリエチレンと上記スチレン−ブタジエン共重合体との合計量を１００重量部とした場合に、該スチレン−ブタジエン共重合体は５〜４０重量部であり、且つそのブタジエン成分の含有量が５〜４０重量％である発泡性組成物を１次金型に充填し、加圧下に加熱して１次発泡させ、その後、得られる中間発泡体を加熱し、２次発泡させて、発泡倍率が１０倍以上の樹脂発泡体を得ることを特徴とする切削可能な通函用素材の製造方法。