JPH1160868A - 発泡押出し成形用塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の化学発泡剤、中空フィラー等の使用で
は困難であった、押出し成形時に独立な発泡セルが均一
に形成され分散する、軽量化された軟質塩化ビニル系樹
脂組成物の供給。 【解決手段】 軟質塩化ビニル系樹脂組成物に、熱膨張
性マイクロカプセルの未膨張品を配合し、これをマイク
ロカプセルの膨張開始温度以上で押出し成形する。 【効果】 従来にない軽量化された（比重０．４２〜
０．９２）押出し成形品が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来の化学発泡剤
の使用では不可能であった、微小な発泡セルが均一に分
散存在する、軽量化された発泡押出し成形用軟質塩化ビ
ニル系樹脂組成物、これを用いた成形品、及びこれを用
いた押出し成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩化ビニル樹脂（以下ＰＶＣと略す事が
ある）は、優れた物理的化学的性質をもち、かつ、他樹
脂に比べて安価な事から成形品の広い分野で利用されて
いる。しかしＰＶＣは比重(d )が１．４と大きく、こ
れに可塑剤(d＝０．９〜１．２)を加えて作られた軟質
ＰＶＣの比重も１．２〜１．４程度が一般的である。こ
れは他の樹脂に対し、例えばポリプロピレン（ｄ＝０．
９）の３０〜６０％増、発泡ポリウレタン（ｄ＝０．５
〜０．７）の２００〜２５０％増となり、重いという欠
点があり、軽量化の試みが種々なされている。

【０００３】一般に軟質塩化ビニル系樹脂には、化学発
泡剤を加え、成形時の熱により分解発生するガスにより
成形品内部に発泡セルを形成し軽量化する方法が取られ
る。

【０００４】また、アルミノシリケート系等の中空のマ
イクロカプセルを軟質塩化ビニル系樹脂に加えて軽量化
する方法も取られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】化学発泡剤を軟質ＰＶ
Ｃに配合し、これを成形することにより得られる成形品
は発泡倍率に制限があったり、わずかの条件の違いによ
り所期の発泡倍率が得られなかったりすることが有り、
また独立の発泡セルの他に相当割合で連続気泡を含むよ
うになる。また、成形品の部位により、発泡セルの不均
一が発生する。

【０００６】また、押出し成形においては、押出し機内
で溶融樹脂に加圧状態で微細に分散されたガスがダイス
を出ると同時に急膨張するために、セルの膜がこの膨張
圧に耐え切れずにガス抜けを起こし、成形品の形状、表
面性を著しく劣化させるという問題を有し、発泡倍率の
限界は精々２倍程度であり、良好な成形品外観を得るに
は、発泡倍率が１．５倍程度以下に制限される。

【０００７】更に、化学発泡剤の分解により発生するガ
スにより、成形機及び金型に腐食等のトラブルが発生す
る事があり、また成形品自体が劣化し易くなったりする
等の問題点がある。

【０００８】また、一方、アルミノシリケート系等の中
空のマイクロカプセルを添加したものは、均一な発泡セ
ルを有する成形品が得られるが、配合物をペレット化す
る段階で、マイクロカプセルの破壊が起こり、所期の軽
量化が確保されなかったり、造粒機のスクリュー、シリ
ンダーの摩耗を引き起こす事がある。また押出し成形に
おいては、成形機内での混練中のセルの破壊により所期
の軽量化が得られなかったり、成形機のシリンダー、ス
クリュー、ダイスの摩耗を引き起こす事がある。また、
ペレットの段階から材料の比重が軽く、梱包出荷時の容
量が通常の材料と比較して大きいという欠点を有する。
本発明者らは、上記組成物の欠点を克服すべく鋭意研究
の結果、軟質ＰＶＣに熱膨張性マイクロカプセルを配合
する事により、造粒時の機器の摩耗が無く、従来と同等
の比重値の成形用材とする事が出来、これを押出し成形
する事で成形時の熱により配合されたマイクロカプセル
が膨張し、比重値が軽く、従来に無い均一な発泡セルを
有する成形品が得られる事、また押出し成形時のガスの
発生によるトラブルや機器の摩耗も無く、従来に無い均
一な発泡セルを有する押出し成形品が得られる事を知
り、本発明を完成させるに至った。以上の説明から明ら
かなように本発明の目的は、上述の従来技術の問題点が
解消された、押出し成形用軟質塩化ビニル樹脂組成物を
提供することである。また、他の目的は、本発明の組成
物により押出し成形された物性の良好な成形品を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記（１）な
いし（４）の構成を有する。

【００１０】（１）平均重合度４００〜４０００の塩化
ビニル樹脂１００重量部、可塑剤２０〜２５０重量部、
その他の配合剤を配合した塩化ビニル系樹脂組成物１０
０重量部に対して、熱膨張性マイクロカプセルの充填剤
を０．１〜７０重量％配合した事を特徴とする発泡押出
し成形用軟質塩化ビニル系樹脂組成物。

【００１１】（２）前記（１）記載の軟質塩化ビニル系
樹脂組成物を用いた成形品。

【００１２】（３）前記（１）記載の軟質塩化ビニル系
樹脂組成物を用いた押出し成形品。

【００１３】（４）熱膨張性マイクロカプセルが、塩化
ビニリデン−アクリロニトリル共重合体からなる外殻成
分中に膨張剤としてのイソペンタンを内包してなる未膨
張品である前記（１）に記載の組成物。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる塩化ビニル樹
脂組成物には平均重合度が４００〜４０００のＰＶＣが
用いられる。ＰＶＣが平均重合度＜４００の場合は、機
械的物性が劣り、平均重合度＞４０００の場合には加工
性（流動性）の低下が著しくなる割りには機械的物性の
向上が少なくいずれも実用的でない。ここで、ＰＶＣと
は塩化ビニル単独重合体のみならず、塩化ビニルを主体
とする（塩化ビニルを５０％以上含有する）他のビニル
モノマーとの共重合体をも意味する。塩化ビニルを主体
とする共重合体に使用し得る他のビニルモノマーとして
は、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、アクリル酸及びその
エステル、メタクリル酸及びそのエステル、アクリロニ
トリル、マレイン酸及びそのエステル、無水マレイン
酸、フマル酸及びそのエステル、エチレン、プロピレン
等のα−オレフィン、ビニルエーテル、ジアリルフタレ
ート、トリアリルシアヌレート等が例示される。更に、
このＰＶＣは、 塩化ビニルを主成分とする限りにおい
て上記単独重合体もしくは共重合体と他の樹脂との混合
物であっても良い。そのような他の樹脂としては、ポリ
塩化ビニリデン、エチレン・酢酸ビニル共重合体，ＮＢ
Ｒ、ＳＢＲ、ＡＢＳ、ＭＢＳ、塩素化ポリエチレン、ポ
リウレタン等比較的ＰＶＣと相溶性の良い樹脂が例示さ
れる。

【００１５】本発明に用いられる発泡塩化ビニル系樹脂
組成物には、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合
体を外殻成分とし、膨張剤（発泡剤）としてイソペンタ
ンを内包した熱膨張性マイクロカプセルの未膨張品が配
合される。

【００１６】熱膨張性マイクロカプセルの未膨張品は、
平均粒子径が微小であれば広い範囲から選ばれるが、通
常は３〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍのものが
良い。これが加熱により、その最大膨張温度で直径が４
倍、体積で６０倍、セル外殻厚みが０．１μｍに膨張す
る。平均粒子径が極端に小さい場合は、膨張率及び膨張
力が低くなる傾向があり、一方極端に大きいときは、得
られる成形物の表面性が悪くなる傾向がある。

【００１７】熱膨張性マイクロカプセルは、膨張開始温
度が１１５℃以上（好ましくは１２０℃以上）、最大膨
張温度が１５０℃以上（好ましくは１６０℃以上）であ
ることが望ましい。上限は膨張開始温度が２００℃程度
まで、最大膨張温度が２５０℃程度までである。膨張開
始温度、最大膨張温度が余りに低いときは、ＰＶＣとの
予備混練による造粒の過程、及び押出し成形機に供給し
た際の初期の混練でマイクロカプセルが膨張を開始し、
これが破壊されてしまい、成形品において所期の発泡が
得られ難い。また、膨張開始温度、最大膨張温度が余り
に高いときには、通常のＰＶＣの成形温度範囲（１６０
〜２００℃）においてマイクロカプセルの発泡が起こり
難く、目的とする発泡成形品が得られない。

【００１８】ここでいう膨張開始温度、最大膨張温度と
は、熱膨張性微小球を空気中で２０℃／ｍｉｎの条件で
昇温していった時にそれぞれ膨張が開始する温度、最大
膨張する時の温度を言う。尚、最大膨張後も膨張を続け
ると、熱膨張性微小球の潰壊が進み、全体として膨張率
が低下していく。

【００１９】熱膨張性マイクロカプセル自体は以前から
幾つかの用途に使用されているが、従来のマイクロカプ
セルは、膨張開始温度が８０℃程度から１１５℃未満と
比較的低く、最大膨張温度も１２０℃程度から１５０℃
未満と比較的低いものであった。このような従来の熱膨
張性マイクロカプセルは、ＰＶＣとの予備混練における
造粒の過程、及び押出し成形機に供給した際の初期の混
練でマイクロカプセルが膨張を開始し、これが破壊され
てしまい、成形品において所期の発泡が得られず、押出
し成形には使用出来なかった。

【００２０】このような熱膨張性マイクロカプセルは、
ＰＶＣ１００重量部に可塑剤を２０〜２５０重量部配合
したＰＶＣ組成物に対して、０．１〜７０重量％配合す
る事ができるが、直接押出し成形機に供する場合は、
０．１〜２０重量％が好ましい。熱膨張性マイクロカプ
セルの配合量が０．１重量％より少ないと、軽量化への
寄与が少なく、２０重量％を超えると押出し成形品の外
観が損なわれる事があるので好ましくない。但し、製品
外観が重要視されないものであれば、２０重量％を超え
て配合されても問題は無い。

【００２１】また、熱膨張性マイクロカプセルが配合さ
れた材料を、熱膨張性マイクロカプセルを配合していな
い材料と任意の割合で混合し、押出し成形機に供給し、
成形する事により、当初から熱膨張性マイクロカプセル
を配合した材料と同じ軽量化された成形品を得る事もで
きる。その場合、混合後の熱膨張性マイクロカプセルの
配合量は、上記と同様に成形品の外観が重要視される場
合は０．１重量％以上、２０重量％以下が好ましく、成
形品の外観が重要視されない場合は２０重量％を超えて
も良い。

【００２２】本発明に用いられる塩化ビニル系組成物に
は、ＰＶＣ１００重量部に対して、２０〜２５０重量部
の可塑剤が配合される。使用する可塑剤には特別な制限
は無く、ＰＶＣに通常配合される可塑剤が、単独で、あ
るいは混合して使用できる。このような可塑剤の例とし
て、ジオクチルフタレート等のフタル酸エステル系可塑
剤、ジオクチルアジペート等のアジピン酸エステル系可
塑剤、トリオクチルトリメリテート等のトリメリット酸
系可塑剤、トリクレジルフォスフェート等のリン酸エス
テル系可塑剤、１，３−ブチレングリコールアジペート
等のポリエステル系可塑剤、更にはエポキシ化大豆油等
のエポキシ系可塑剤等が挙げられる。可塑剤の配合量が
２０重量部未満では造粒時の発熱により熱膨張性マイク
ロカプセルが膨張を開始し、更に押出し成形時のせん
断、及び発熱によりマイクロカプセルが破壊されてしま
い好ましくない。また２５０重量部を超すと可塑剤が成
形品の表面に滲み出るようになり好ましくない。

【００２３】本発明に用いられる塩化ビニル系樹脂組成
物には、ＰＶＣに通常配合される安定剤、充填剤、滑
剤、加工助剤、紫外線吸収剤、顔料等を本発明の目的を
阻害しない範囲で配合することができる。

【００２４】本発明に用いられる塩化ビニル系樹脂組成
物は、上記ＰＶＣ、熱膨張性マイクロカプセル、可塑
剤、安定剤、その他の添加剤を公知の混合装置を用いて
混合して得られる。混合装置としては、リボンブレンダ
ー、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー（商標）等が
使用できる。更には公知の造粒装置を用いて混練造粒し
てもよく、造粒装置としては、単軸あるいはニ軸の押出
し機を用いて混練造粒しても良く、ロール加工シートか
らペレット化しても良い。

【００２５】前記の混合装置を用いて、本発明の塩化ビ
ニル系樹脂組成物を得るにあたり、熱膨張性マイクロカ
プセルの添加時期は特に制限を受けないが、好ましくは
昇温終了後、冷却時に１１５℃以下となった時点で添加
攪拌後、排出するのが良い。可塑剤を配合した通常のＰ
ＶＣ組成物は、可塑剤をＰＶＣ樹脂に吸収（ドライアッ
プ）させる目的で攪拌と同時に昇温を行うが、この時の
温度が１１５℃を超えると添加した熱膨張性マイクロカ
プセルが膨張を開始し、成形前の組成物の比重が減少
し、組成物の容積が大きくなり好ましくない。また、既
膨張の熱膨張性マイクロカプセルを配合した組成物を押
出し成形により成形すると、既膨張のマイクロカプセル
が成形時の圧力で破壊され、所期の発泡が得られない事
があり好ましくない。

【００２６】前記の造粒装置を用いて、本発明の塩化ビ
ニル系樹脂組成物を得るにあたり、造粒条件には特に制
限を受けないが、好ましくは１１５℃以下の樹脂温度に
て造粒するのが良い。造粒時の樹脂温度が１１５℃を超
えると、添加した熱膨張性マイクロカプセルが膨張を開
始し、成形前のペレットの比重が減少し、容積が大きく
なり好ましくない。また、既膨張のマイクロカプセルを
配合したペレットを押出し成形により成形すると、既膨
張のマイクロカプセルが成形時の圧力で破壊され、所期
の発泡が得られない事があり好ましくない。

【００２７】本発明の押出し成形方法の対象となる成形
品は、通常のＰＶＣ組成物により得られる成形品であ
り、特に制限を受けない。但し、成形品の主な部分が１
ｍｍ以上の厚みを有する成形品が好ましい。成形品の厚
みが１ｍｍ未満では本発明の目的とする軽量化への寄与
が少なく好ましくない。このような成形品の例として
は、手摺り等の各種グリップ材、各種の家電建築部品、
防振材、パッキン、ガスケット類、各種の緩衝材、容
器、構造体等をはじめとする種々様々な用途に使用する
事ができる。

【００２８】前記のような成形品を得るための金型は、
大きさ、形状、構造に特別の制限はないが、ダイ内で急
激な圧の変動があると、この部分で急激なセルの膨張が
起こり、成形品の肉圧の不均一、密度の不均一等の現象
が生ずる事があり、ダイ内部での圧力の変化は、押出し
機先端よりダイ出口迄の間で均一に低下するようにする
のが好ましい。

【００２９】本発明の方法を実施するには、通常のＰＶ
Ｃ用押出し成形機、例えば単軸型、２軸型等の押出し成
形機、スクリューを用いる事ができる。

【００３０】前記の成形機と金型を用いて、前記の塩化
ビニル系樹脂組成物より成形品を得るにあたり、成形条
件としては、通常のＰＶＣ組成物の成形条件であれば、
特に制限を受けないが、好ましくは、シリンダー温度、
ダイスの形状、スクリュー回転数等を考慮して、樹脂温
度が熱膨張性マイクロカプセルの最大膨張温度である１
６０〜１８０℃程度となるように設定するのが良い。樹
脂温度が１６０℃より低いと熱膨張性マイクロカプセル
が最大膨張に達せず、所期の発泡が得られず、樹脂温度
が１８０℃を超えると押出し成形機に供給した際の初期
の混練で熱膨張性マイクロカプセルが膨張を開始し、こ
れが破壊されてしまい、成形品において所期の発泡が得
られ難い事がある。更に１９０℃を超えると、熱膨張性
マイクロカプセルの外郭成分が変色を起こす可能性があ
り好ましくない。

【００３１】

【実施例】以下、実施例及び比較例によって、本発明を
更に説明するが、本発明はこれらによって限定されるも
のではない。尚、各例で用いた機器及び物性の測定法は
以下の通りである。 （１）．押出し成形機：日本製鋼所製Ｐ４０−２２ＡＢ
Ｗ型（Ｌ／Ｄ＝２２） （２）．スクリュー：４０φｍｍ、Ｃ．Ｒ＝３．５、フ
ルフライト （３）．ダイス：３ｍｍ厚×４０ｍｍ幅平板プレート （４）．比重：成形した試料片から２０×３０ｍｍの試
験片（厚さは試験片自身の厚さ）を切り取り、ＪＩＳ
Ｋ ７１１２に依り測定。 （５）．外観：成形した試験片の表面を目視で観察し、
ブツ、波ムラ、膨れ、サメ肌、流れ模様、カスレ等の外
観異常の全く無いものを◎、わずかに異常が認められる
が殆ど問題の無いものを○、表面の一部に異常のあるも
のを△、表面の大部分に異常のあるものを×と判定し
た。

【００３２】実施例１〜６、比較例１〜５ 平均重合度１３００のＰＶＣ（チッソ（株）製、商標名
ニポリットＳＭ）、若しくは平均重合度２５００のＰＶ
Ｃ（チッソ（株）製、商標名ニポリットＣＬ）１００重
量部に、エポキシ化大豆油２重量部、重質炭酸カルシウ
ム充填剤１０重量部、Ｂａ−Ｚｎ系複合安定剤２重量
部、ＰＭＭＡ系加工助剤５重量部、及びカーボンブラッ
ク１重量部に対して、各々表１に示したようにＤＩＮ
Ｐ、アゾジカルボンアミド系化学発泡剤、及び熱膨張性
マイクロカプセル（外郭成分：耐熱性アクリロニトリル
共重合体、内包発泡剤：ｎ−ペンタン、膨張開始温度：
１２０℃、最大膨張温度：１９０℃、平均粒径３０±５
μｍ）の添加量を変更して配合し、ヘンシェルミキサー
（商品名）で混合し、塩化ビニル系樹脂組成物を得た。
尚、化学発泡剤、及び熱膨張性マイクロカプセルは、こ
れ以外の配合剤を攪拌、昇温し、 ドライアップさせた
後、冷却の時点で１１５℃以下の温度迄下がった時点で
投入し攪拌し、６０℃でミキサーより排出した。更に、
この塩化ビニル系樹脂組成物を６５ｍｍ単軸押出し機で
混練し、造粒したものを押出し成形機に供した。

【００３３】前記の押出し成形機、金型を使用し、スク
リュー回転数３０ｒｐｍ、樹脂温度１６０℃にて、得ら
れた成形品に関して配合と物性評価の結果を表１に示し
た。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】表１に示されたように、本発明によれ
ば、通常の押出し成形方法により、表面性が良好で、連
続気泡を有せず、成形品全体に均一な独立気泡を有し、
比重値が低い、これまでには無い軽量化された軟質塩化
ビニル成形品を得ることが出来る。

【００３６】押出し成形が可能となった事で、寸法精度
の高い製品の大量生産が可能となり、単純な形状から複
雑な形状に至る任意の形状の成形品が短時間で得る事が
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 27:06 105:04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均重合度４００〜４０００の塩化ビニ
   ル樹脂１００重量部、可塑剤２０〜２５０重量部、その
   他の配合剤を配合した塩化ビニル系樹脂組成物１００重
   量部に対して、熱膨張性マイクロカプセルの充填剤を
   ０．１〜７０重量％配合した事を特徴とする発泡押出し
   成形用軟質塩化ビニル系樹脂組成物。
2. 【請求項２】 請求項１の軟質塩化ビニル系樹脂組成物
   を用いた成形品。
3. 【請求項３】 請求項１の軟質塩化ビニル系樹脂組成物
   を用いた押出し成形品。
4. 【請求項４】 熱膨張性マイクロカプセルが、塩化ビニ
   リデン−アクリロニトリル共重合体からなる外殻成分中
   に膨張剤としてのイソペンタンを内包してなる未膨張品
   である請求項１に記載の組成物。