本發明涉及聚丙烯系發泡成型體和聚丙烯系發泡成型體的制造方法。
背景技術:
近年來,從環境問題、提高燃料效率的觀點出發,汽車的內部裝飾部件被要求輕量化。
現在,作為使汽車的內部裝飾部件兼具輕量化和剛性的方法,開始使用發泡成型體。
作為與發泡成型體相關的技術,能夠列舉例如專利文獻1中記載的技術。專利文獻1(日本特開2001-088235號公報)中記載了將表層部、發泡內層部、表層部的三層成型為一體而得到的熱塑性樹脂多孔體。
在專利文獻1中,記載了這樣的熱塑性樹脂多孔體在厚度方向的壓縮剛度和抗彎剛度高,為輕量的。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2001-088235號公報
技術實現要素:
發明所要解決的課題
然而,根據本發明的發明人的研究得以明確,如專利文獻1中所記載的發泡成型體由于氣泡孔的壁薄,在施加載荷使之變形時氣泡孔的壁容易縱向彎曲,不能作為汽車的內部裝飾部件使用。
這里,汽車的室內熱能因向內部裝飾部件儲熱、進而通過內部裝飾部件的熱移動而導致損失,這樣的情況也被認為是汽車的燃料效率惡化的一個原因。因此,為了降低熱能的損失,需求儲熱量低且熱阻高、而且為輕量的內部裝飾部件。
根據本發明的發明人的研究得以明確,如專利文獻1中所記載的發泡成型體由于在氣泡孔的壁內部中容易進行氣體的對流和熱輻射,因此絕熱性的效果也低。
本發明就是鑒于上述情況而進行的發明,提供一種能夠實現輕量性、剛性、外觀的平衡優異,并且儲熱量低且熱阻高的汽車的內部裝飾部件的聚丙烯系發泡成型體。
用于解決課題的方法
本發明的發明人為了實現輕量性、剛性、外觀的平衡優異,并且儲熱量低且熱阻高的汽車的內部裝飾部件而進行了深入研究。其結果發現,當使厚度方向的熱阻(r)和每單位面積的熱容量(q)在特定的范圍內且顯示特定的關系時,才會使上述性能的平衡優異,從而完成了本發明。
根據本發明,提供以下所示的聚丙烯系發泡成型體和聚丙烯系發泡成型體的制造方法。
[1]
一種聚丙烯系發泡成型體,其中,
依照iso1183測定的密度為0.15g/cm3以上、0.54g/cm3以下,
依照astme1530測定的在30℃中的厚度方向的熱阻(r)為0.020m2·k/w以上、0.125m2·k/w以下,
在30℃中的每單位面積的熱容量(q)為1.0kj/m2·k以上、2.5kj/m2·k以下,
滿足下述式1:
q>1/(4×r1/2)···(式1)。
[2]
如上述[1]所述的聚丙烯系發泡成型體,其中,
由下式2定義的該聚丙烯系發泡成型體的實質厚度(t0)為0.7mm以上且不足1.5mm。
t0(mm)=10×w/(d0×s)···(式2)
(在上述式2中,w表示通過將從該聚丙烯系發泡成型體切出的四邊形板狀的試驗片以200℃、減壓下進行脫泡,接著進行加壓緩慢冷卻處理得到的被脫泡的板狀的無泡試驗片的質量(g)。d0表示得到的上述無泡試驗片的密度(g/cm3)。s表示從該聚丙烯系發泡成型體切出的四邊形板狀的試驗片的一個面的面積(cm2)。)
[3]
如上述[1]或[2]所述的聚丙烯系發泡成型體,其中,
在該聚丙烯系發泡成型體的至少一部分具有平面部,
上述平面部的每單位寬度的抗彎剛度為0.40n·m2/m以上。
[4]
如上述[1]~[3]中任一項所述的聚丙烯系發泡成型體,其為以第一實體表皮層、發泡層、第二實體表皮層的順序疊層的狀態。
[5]
如上述[4]所述的聚丙烯系發泡成型體,其中,
該聚丙烯系發泡成型體的厚度為2.0mm以上、7.0mm以下,
上述第一實體表皮層和上述第二實體表皮層的厚度分別為0.1mm以上、0.5mm以下。
[6]
如上述[1]~[5]中任一項所述的聚丙烯系發泡成型體,其中,該聚丙烯系發泡成型體包含丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)和乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)。
[7]
如上述[6]所述的聚丙烯系發泡成型體,其中,
將上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、上述乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的合計作為100質量份時,
上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的含量為65質量份以上、90質量份以下,
上述乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的含量為10質量份以上、30質量份以下,
上述無機填料(c)的含量為0質量份以上、5質量份以下。
[8]
一種聚丙烯系發泡成型體的制造方法,用于制造上述[1]~[7]中任一項所述的聚丙烯系發泡成型體,該制造方法的特征在于,包括:
將含有丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的丙烯系樹脂組合物進行發泡成型的工序;和
在上述發泡成型前或上述發泡成型時,向上述聚丙烯系樹脂組合物中進一步添加發泡劑(d)的工序,
將上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、上述乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和上述無機填料(c)的合計作為100質量份時,
上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的配合量為65質量份以上、90質量份以下,
上述乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的配合量為10質量份以上、30質量份以下,
上述無機填料(c)的配合量為0質量份以上、5質量份以下,
上述發泡劑(d)的配合量為0.8質量份以上、4.0質量份以下。
[9]
如上述[8]所述的聚丙烯系發泡成型體的制造方法,其中,
依照astmd-1238測定的上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的熔體流動速率(mfr)(230℃,載荷2160g)為50g/10分鐘以上、140g/10分鐘以下。
[10]
如上述[8]或[9]所述的聚丙烯系發泡成型體的制造方法,其中,構成上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的乙烯-丙烯無規共聚物部分在135℃、十氫化萘中測定的特性粘度大于5dl/g且為9dl/g以下。
[11]
如上述[8]~[10]中任一項所述的聚丙烯系發泡成型體的制造方法,其中,上述發泡劑(d)為包含選自碳酸鹽和碳酸氫鹽中的至少一種的熱分解型發泡劑。
[12]
如上述[8]~[11]中任一項所述的聚丙烯系發泡成型體的制造方法,其中,
在將上述丙烯系樹脂組合物發泡成型的工序中,
使用注射成型機將上述聚丙烯系樹脂組合物進行注射發泡成型,
將注射開始時的模具的模腔間隙設為t0、將上述模具的動模后退后的模腔的剖面的擴開方向長度設為t1時,
將上述t0設定為0.7mm以上且不足1.5mm,并且將t1/t0設定為1.8以上、6.0以下。
[13]
如上述[12]所述的聚丙烯系發泡成型體的制造方法,其中,
將上述聚丙烯系樹脂組合物進行注射時的上述聚丙烯系樹脂組合物的溫度為170℃以上、250℃以下,
進行上述注射時的上述模具的定模和上述動模的溫度為25℃以上、80℃以下,
上述注射成型機的注射速率為100cm3/秒以上、2000cm3/秒以下,
上述注射成型機的注射壓力為70mpa以上、200mpa以下,
從注射填充完成至上述動模開始后退為止的時間大于0秒且為5秒以下,
發泡倍率為1.8倍以上、6.0倍以下。
[14]
如上述[12]或[13]所述的聚丙烯系發泡成型體的制造方法,其中,在上述模具的模腔的一個面或兩個面上,以0.01mm以上、0.5mm以下的厚度形成有導熱系數為0.18w/m·k以上、40w/m·k以下的絕熱層。
[15]
如上述[1]~[7]中任一項所述的聚丙烯系發泡成型體,其為汽車的內部裝飾部件。
[16]
如上述[15]所述的聚丙烯系發泡成型體,其為汽車的車門內飾。發明效果
根據本發明,能夠提供能夠實現輕量性、剛性、外觀的平衡優異,并且儲熱量低且熱阻高的汽車的內部裝飾部件的聚丙烯系發泡成型體。
附圖說明
上述目的以及其他目的、特征和優點通過以下所述的適宜的實施方式以及與其附隨的以下附圖而進一步明確。
圖1是標繪了各實施例和各比較例中所得到的聚丙烯系發泡成型體的每單位面積的熱容量(q)和熱阻(r)的圖。
具體實施方式
以下對于本發明的實施方式進行說明。需要說明的是,文中的數字之間的“~”若無特別說明,表示從以上至以下。
[聚丙烯系發泡成型體]
首先,對于本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體進行說明。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體是由聚丙烯系樹脂組合物形成的成型體,優選為使用注射成型機將上述聚丙烯系樹脂組合物注射發泡成型而得到的成型體。
在本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體中,依照iso1183測定的密度為0.15g/cm3以上、0.54g/cm3以下,優選為0.20g/cm3以上、0.50g/cm3以下,較優選為0.20g/cm3以上、0.40g/cm3以下,特別優選為0.20g/cm3以上、0.30g/cm3以下。
若上述密度在上述上限值以下,就能夠發揮聚丙烯系發泡成型體的輕量的優點。若上述密度在上述下限值以上,就能夠提高聚丙烯系發泡成型體的壓縮強度、耐沖擊性等力學特性。
另外,在本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體中,依照astme1530測定的在30℃中的厚度方向的熱阻(r)為0.020m2·k/w以上、0.125m2·k/w以下,優選為0.020m2·k/w以上且不足0.110m2·k/w,較優選為0.050m2·k/w以上、0.100m2·k/w以下。
另外,在本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體中,在30℃中的每單位面積的熱容量(q)為1.0kj/m2·k以上、2.5kj/m2·k以下,優選為1.0kj/m2·k以上、2.0kj/m2·k以下。
進一步而言,本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體滿足下述式1,優選滿足下述式1'。
q>1/(4×r1/2)···(式1)
q>1/(3×r1/2)···(式1')
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體特別優選依照astme1530測定的在30℃中的厚度方向的熱阻(r)為0.050m2·k/w以上、0.120m2·k/w以下,且在30℃中的每單位面積的熱容量(q)為1.15kj/m2·k以上、2.5kj/m2·k以下。在該范圍中的聚丙烯系發泡成型體能夠在維持機械特性的同時進一步降低密度,故而優選。需要說明的是,在本實施方式中,有時候將每單位面積的熱容量(單位:kj/m2·k)表述為每單位面積的儲熱量(單位:kj/m2·k)。
作為滿足這樣的特性的本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體,如根據后述的實施例也能夠容易地理解的那樣,使用本實施方式所涉及的丙烯系樹脂組合物,對注射開始時的模具的模腔間隙、發泡時的發泡倍率、模具的模腔材質等進行適宜選擇,由此,不進行過多的試錯實驗就能夠制造。
圖1是標繪了后述的各實施例和各比較例中所得到的聚丙烯系發泡成型體的每單位面積的熱容量(q)和熱阻(r)的圖。本發明的發明人新發現,當每單位面積的熱容量(q)和熱阻(r)在圖1所示的區域內時,能夠實現輕量性、剛性、外觀的平衡優異,并且儲熱量低且熱阻高的聚丙烯系發泡成型體。
即,根據本實施方式,在使厚度方向的熱阻(r)和每單位面積的熱容量(q)在特定的范圍內且顯示特定的關系時,能夠實現上述性能的平衡優異的聚丙烯系發泡成型體。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體優選由下式2所定義的成型體的實質厚度(t0)在0.7mm以上且不足1.5mm。
t0(mm)=10×w/(d0×s)···(式2)
(在上述式2中,w表示將從聚丙烯系發泡成型體切出的規定量的四邊形板狀的試驗片在200℃、減壓下進行脫泡,接著進行加壓緩慢冷卻處理而得到的被脫泡的板狀的無泡試驗片的質量(g)。d0表示得到的上述無泡試驗片的密度(g/cm3)。s表示從該聚丙烯系發泡成型體切出的四邊形板狀的試驗片的一個面的面積(cm2)。)
具有這樣的實質厚度(t0)的聚丙烯系發泡成型體由于能夠進一步降低儲熱量,因此從能夠降低熱能損失量的觀點出發而優選。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體通常在至少一部分具有平面部或三維曲面部。
此處的三維曲面部定義為,曲面的總投影面積相對于將該曲面攤成平面時的總面積的最大值為0.8以上、優選為0.7以上的曲面。
而且,在本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體的至少一部分具有平面部的情況下,上述平面部的每單位寬度的抗彎剛度優選為0.40n·m2/m以上,較優選為0.50n·m2/m以上。若上述抗彎剛度在上述下限值以上,就能夠使本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體更好地適用于汽車的內部裝飾部件。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體優選為以第一實體表皮層、發泡層、第二實體表皮層的順序疊層的狀態,較優選為以第一實體表皮層、發泡層、第二實體表皮層的順序疊層的狀態且為使該三層成型為一體而成的成型體。
由此,由于在表面具有未發泡的實體表皮層,因此能夠得到高剛性的聚丙烯系發泡成型體。
在本實施方式中,第一實體表皮層和第二實體表皮層是不具有氣泡孔的層,即,是由聚丙烯系樹脂組合物形成的層之中未發泡的部分。發泡層是指利用顯微鏡對其剖面進行觀察時具有通常為5μm以上、優選為20μm以上的氣泡孔部分的層。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體中,聚丙烯系發泡成型體的整體的厚度沒有特別限定,但優選為2.0mm以上、7.0mm以下。另外,上述第一實體表皮層和上述第二實體表皮層的厚度沒有特別限定,但優選分別為0.1mm以上、0.5mm以下。
聚丙烯系發泡成型體中,認為通過由其剖面形狀的彎曲或在面上受到的力所導致的變形,最大的拉伸或壓縮的力加載于表層的表皮層處。從耐受在面上受力導致的彎曲或面沖擊的觀點出發,上述第一實體表皮層和上述第二實體表皮層的厚度優選分別為0.1mm以上,另一方面,從降低發泡成型體的熱容量的觀點出發,第一實體表皮層和上述第二實體表皮層的厚度優選分別為0.5mm以下。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體能夠適用于汽車的內外裝飾用部件、瓦楞紙板等的替代品、電器產品、建材等各種用途。特別是由于輕量性、剛性、外觀的平衡優異,并且絕熱性優異,因此能夠適用于汽車的內部裝飾部件,特別能夠適用于汽車的車門內飾。
[聚丙烯系樹脂組合物]
下面,對于本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物進行說明。
本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物優選含有丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)、根據需要的無機填料(c),希望在發泡成型體的發泡成型前或發泡成型時,將發泡劑(d)從料斗或料筒的中部添加到該聚丙烯系樹脂組合物中。
而且,將丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的合計作為100質量份時,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的配合量優選為65質量份以上、90質量份以下,乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的配合量優選為10質量份以上、30質量份以下,無機填料(c)的配合量優選為0質量份以上、5質量份以下,發泡劑(d)的配合量優選為0.8質量份以上、4.0質量份以下。
另外,在本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體中,關于上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、上述乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和上述無機填料(c)的合計的含量,在將聚丙烯系發泡成型體的整體作為100質量%時,優選為50質量%以上,較優選為70質量%以上,更優選為90質量%以上,特別優選為95質量%以上。
這樣的本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物在注射成型時的流動性優異,而且發泡性也是良好的。而且,根據這樣的本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物,能夠成型外觀良好、每單位面積的熱容量低且熱阻大的聚丙烯系發泡成型體。
本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物從適用于注射發泡成型的觀點出發,在不含發泡劑的狀態下,依照astmd-1238(230℃,載荷2.16kg)測定的熔體流動速率(mfr)通常為30g/10分鐘以上、120g/10分鐘以下,優選為35g/10分鐘以上、110g/10分鐘以下,較優選為40g/10分鐘以上、100g/10分鐘以下。若上述mfr在上述范圍內,則成型性優異,即使在使用薄型模腔的注射發泡成型時也能夠適用,故而優選。
本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物能夠適用于添加發泡劑而進行發泡成型的用途,特別是能夠適用于注射發泡成型用途。發泡劑的種類和添加量能夠根據樹脂組合物的組成和發泡成型體的要求物性,考慮由發泡劑產生的氣體量和期望的發泡倍率等而選擇。
以下,對于構成本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物的各個成分進行說明。
(丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a))
丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)是含有丙烯和乙烯作為結構單元的嵌段共聚物,例如,包含丙烯均聚物部分和乙烯-丙烯無規共聚物部分。另外,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)通常為結晶性。
丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)中的丙烯均聚物部分利用13c-nmr測定的全同立構五單元組分率(mmmm)優選為97%以上,較優選為97.5%以上。這里,全同立構五單元組分率(mmmm分率)是指使用13c-nmr測定的結晶性聚丙烯分子鏈中的五單元組單元的全同立構鏈的比例。具體而言,作為以丙烯單體單元5個連續而內消旋鍵合而成的鏈的中心處的丙烯單體單元的13c-nmr譜的吸收峰相對于甲基碳區域的總吸收峰的比例而求得。
作為上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a),適宜使用乙烯-丙烯無規共聚物部分的含量優選為5質量%以上、30質量%以下,較優選為5質量%以上、25質量%以下,更優選為8質量%以上、18質量%以下,丙烯均聚物部分的含量優選為70質量%以上、95質量%以下,較優選為75質量%以上、95質量%以下,更優選為82質量%以上、92質量%以下的聚合物。這里,乙烯-丙烯無規共聚物部分與丙烯均聚物部分的合計量為100質量%。
關于上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)中的乙烯-丙烯無規共聚物部分的含量,能夠對丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)使用對二甲苯溶劑在室溫下進行分離,根據其可溶部分的存在量而測定。
這里,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)含有不溶于對二甲苯溶劑的成分和可溶于對二甲苯溶劑的成分。這里,不溶于對二甲苯溶劑的成分是丙烯均聚物部分,可溶于對二甲苯溶劑的成分是乙烯-丙烯無規共聚物部分。
作為上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)中的乙烯-丙烯無規共聚物部分的含量的測定方法的一例,能夠列舉以下的方法。首先,將丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)5g完全溶解于沸騰的對二甲苯中,之后降溫至20℃,靜置一晝夜后,通過過濾分離將不溶部分分離。接下來,向濾液中加入甲醇1500ml進行攪拌。接下來,將可溶部分作為析出物分離,通過對其進行過濾分離、干燥而得到對二甲苯可溶部分。通過稱量該可溶部分,能夠求得乙烯-丙烯無規共聚物部分的含量。
另外,上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)中的乙烯-丙烯無規共聚物部分的含量,如后述的實施例中所記載的那樣,也能夠通過對丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)使用正癸烷進行分離的方法,根據其可溶部分的存在量而測定。
這里,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)含有不溶于正癸烷的成分和可溶于正癸烷的成分。這里,不溶于正癸烷的成分是丙烯均聚物部分,可溶于正癸烷的成分是乙烯-丙烯無規共聚物部分。
上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)中的乙烯單元的含量優選為1質量%以上、10質量%以下,較優選為3質量%以上、8質量%以下的范圍。丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)中的乙烯單元的含量能夠通過對丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的壓制膜進行紅外線吸收光譜分析而求得。即,能夠測定基于甲基的1155cm-1的吸光度和基于亞甲基的吸光度,利用gardner的標準曲線而測定(i.j.gardneretal,rubberchem.andtech.,44,1015,1971)。
作為上述丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a),能夠適宜使用依照astmd-1238測定的熔體流動速率(mfr)(230℃,載荷2160g)優選為20g/10分鐘以上、150g/10分鐘以下,較優選為50g/10分鐘以上、140g/10分鐘以下,更優選為70g/10分鐘以上、120g/10分鐘以下的聚合物。若mfr在上述下限值以上,就能夠抑制在得到的聚丙烯系發泡成型體的表面產生波浪痕或熔接痕或者得到的聚丙烯系發泡成型體的熱收縮率變大。
這里,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)能夠單獨使用1種,也能夠將2種以上組合使用。另外,在該材料中,為了調整流動性,也能夠組合使用高流動性的丙烯-乙烯系嵌段共聚物、高流動性的丙烯均聚物。
一般來說,聚合物不是具有同一分子量的同一分子集合而成的,而是分子量不同的分子集合,構成作為整體具有某種物性的聚合物。本實施方式中使用的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)也是分子量不同的分子集合而成的聚合物,作為聚合物整體具有上述特定的丙烯均聚物部分和乙烯-丙烯無規共聚物部分的含量以及mfr。本實施方式中,作為該丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a),進一步優選使用丙烯均聚物部分和乙烯-丙烯無規共聚物部分具有如下分子量或組成的聚合物。
即,作為丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a),優選使用丙烯均聚物部分的mfr(230℃,載荷2.16kg)優選為2g/10分鐘以上、1000g/10分鐘以下,較優選為50g/10分鐘以上、500g/10分鐘以下,更優選為150g/10分鐘以上、350g/10分鐘以下的聚合物。
另外,乙烯-丙烯無規共聚物部分在135℃、十氫化萘中測定的特性粘度[η]為4dl/g以上、10dl/g以下,優選為5dl/g以上、9dl/g以下,特別優選大于5dl/g且為9dl/g以下。另外,乙烯-丙烯無規共聚物部分中的來自乙烯的結構單元的含有率通常為20摩爾%以上、60摩爾%以下,優選為30摩爾%以上、50摩爾%以下。
本實施方式所涉及的乙烯-丙烯無規共聚物部分中,在不損害本實施方式的目的的范圍內,也可以含有來自1-丁烯、1-己烯等公知的烯烴、1,7-辛二烯等二烯、苯乙烯等乙烯系化合物的結構單元。
這些之中,優選1-丁烯。上述的根據需要使用的來自烯烴等化合物的結構單元的含有率優選為0摩爾%以上、5摩爾%以下,較優選為0摩爾%以上、2摩爾%以下。另外,上述的丙烯均聚物部分中除了來自乙烯的結構單元以外,有時也含有來自上述化合物的結構單元。這些結構單元的含有率優選為0摩爾%以上、2摩爾%以下,較優選為0摩爾%以上、1摩爾%以下。
關于聚丙烯系樹脂組合物中的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的配合量,將丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的合計作為100質量份時,優選為65質量份以上、90質量份以下,較優選為72質量份以上、85質量份以下。
丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)能夠通過各種方法制造。例如能夠使用齊格勒-納塔系催化劑或者茂金屬系催化劑等公知的烯烴有規立構性催化劑制造。作為丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的制造例,能夠列舉例如在由固態催化劑成分、有機金屬化合物催化劑成分、進而根據需要的供電子體形成的催化劑的存在下,使丙烯聚合后,繼續使丙烯和乙烯進行共聚的方法。
更具體而言,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)能夠使用公知的鈦催化劑制造。作為鈦催化劑的優選例,可以列舉含有鈦、鎂、鹵素的各原子的固態鈦催化劑成分和以鋁化合物為主成分的聚合用固體催化劑。
作為制造丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的方法,可以列舉例如依照日本特開平11-107975號公報或日本特開2004-262993號公報所記載的方法,在高度有規立構性聚丙烯制造用催化劑的存在下,通過多段聚合而制造的方法。即,丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)能夠在由(i)含有鎂、鈦、鹵素和供電子體的固態鈦催化劑成分、(ii)有機金屬化合物催化劑成分和(iii)供體成分形成的高度有規立構性聚丙烯制造用的聚合催化劑的存在下,通過包含下述階段的2段以上的多段聚合而制造,即,在第一階段中,在實質上存在或不存在氫的情況下將丙烯聚合,制造丙烯均聚物部分,使其占最終得到的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)整體的70~95質量%的階段;和使乙烯和丙烯聚合,制造乙烯-丙烯無規共聚物部分,使其占最終得到的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)整體的5~30質量%的階段。
丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的mfr和特性粘度[η]能夠通過調整聚合條件等而適當調整,沒有特別限制,但優選使用氫作為分子量調整劑的方法。
多段的聚合能夠連續進行,也能夠間歇式或者半連續式進行,但優選連續進行。另外,聚合能夠通過氣相聚合法或者溶液聚合、漿料聚合、本體聚合等液相聚合法等公知的方法進行。第2段以后的聚合優選接續前段的聚合連續地進行,在以間歇式進行的情況下,也能夠使用1臺聚合器進行多段聚合。
作為聚合介質,可以使用非活性烴類,另外也可以將液態的丙烯作為聚合介質。另外,就多段的聚合條件而言,聚合溫度在大約-50~+200℃、優選在大約20~100℃的范圍內適當地選擇,另外,聚合壓力在常壓~9.8mpa(表壓)、優選在大約0.2~4.9mpa(表壓)的范圍內適當地選擇。
(乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b))
作為乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b),只要是與丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)的相容性優異的物質,就能夠沒有限制地使用,但在本實施方式中,作為乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b),優選使用乙烯與碳原子數為3以上、10以下的α-烯烴的共聚物。
作為上述α-烯烴,可以列舉丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等。α-烯烴可以單獨使用1種,也可以將2種以上混合使用。這些之中,特別優選1-丁烯和1-辛烯。
乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)依照astmd-1238在190℃、載荷2.16kg下測定的mfr優選為1g/10分鐘以上、50g/10分鐘以下,較優選為10g/10分鐘以上、40g/10分鐘以下。另外,乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的密度優選為0.84g/cm3以上、0.94g/cm3以下,較優選為0.86g/cm3以上、0.92g/cm3以下。
乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用,但作為乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)整體優選滿足上述的mfr和密度。
關于聚丙烯系樹脂組合物中的乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的配合量,將丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的合計作為100質量份時,優選為10質量份以上、30質量份以下,較優選為15質量份以上、28質量份以下。
乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)也能夠通過現有公知的方法制造,但也能夠使用各種市售品。作為市售品,能夠優選使用三井化學株式會社制的tafmera系列和h系列、陶氏公司制engage系列、exxon公司制exact系列等。
(無機填料(c))
作為無機填料(c),沒有特別限定,但可以列舉例如重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、滑石、玻璃纖維、碳酸鎂、云母、高嶺土、硫酸鈣、硫酸鋇、鈦白、白炭黑、炭黑、氫氧化鋁、氫氧化鎂、粘土、氧化鎂、硅酸鹽類、碳酸鹽類、石膏、硅灰石、氧化鋁、二氧化硅、亞硫酸鈣、碳纖維、金屬纖維、硅砂、沸石、鉬、硅藻土、絹云母、白砂、氫氧化鈣硫酸鈉、膨潤土、石墨等。這些可以單獨使用1種,也可以將2種以上混合使用。這些之中,最優選滑石。
無機填料(c)的平均粒徑d50沒有特別限定,但優選為0.5μm以上、20μm以下,較優選為1.0μm以上、15μm以下。
需要說明的是,平均粒徑d50是體積基準的累積分布中累積50%時的粒徑,是使用市售的激光式粒度分析儀測定時的平均粒徑。
關于聚丙烯系樹脂組合物中的無機填料(c)的配合量,將丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的合計作為100質量份時,優選為0質量份以上、5質量份以下,較優選為0質量份以上、3質量份以下。
(發泡劑(d))
作為發泡劑(d),沒有特別限定,但可以列舉例如化學發泡劑、物理發泡劑、溶劑型發泡劑、分解型發泡劑等。作為物理發泡劑,可以列舉氣態的物理發泡劑、超臨界狀態的物理發泡劑等。
上述溶劑型發泡劑是從注射成型機的料筒部分注入而使之吸收或溶解于熔融狀態的丙烯系樹脂組合物中,之后在注射成型模具中蒸發而作為發泡劑發揮功能的物質。作為溶劑型發泡劑,可以列舉例如丙烷、丁烷、新戊烷、庚烷、異己烷、己烷、異庚烷、庚烷等低沸點脂肪族烴、以氟隆氣為代表的低沸點的含氟烴等。
上述分解型發泡劑是以粉體或母料形式等預先配合在原料樹脂組合物中后供給至注射成型機中,在注射成型機的料筒溫度條件下分解產生二氧化碳氣體、氮氣等氣體而作為發泡劑發揮功能的物質。作為分解型發泡劑,可以是無機系的發泡劑也可以是有機系的發泡劑。另外,上述分解型發泡劑可以同時使用促進氣體產生的檸檬酸這樣的有機酸或檸檬酸鈉這樣的有機酸金屬鹽等作為發泡助劑。
作為上述分解型發泡劑的具體例,能夠列舉以下的化合物。
(1)無機系發泡劑:碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、亞硝酸銨
(2)有機系發泡劑:(a)n-亞硝基化合物:n,n'-二亞硝基對苯二甲酰胺、n,n'-二亞硝基五亞甲基四胺;(b)偶氮化合物:偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、偶氮環己腈、偶氮二氨基苯、偶氮二羧酸鋇;(c)磺酰肼化合物:苯磺酰肼、甲苯磺酰肼、p,p'-氧雙(苯亞磺酰肼)、二苯基砜-3,3'-二磺酰肼;(d)疊氮化合物:疊氮化鈣、4,4'-二苯基二磺酰基疊氮、對甲苯磺酰基疊氮
作為氣態或超臨界狀態的物理發泡劑,只要是通常的物理發泡劑就沒有特別限定,可以列舉二氧化碳、氮、氬、氦、氖、砹等不活潑氣體。這些之中,不需要制成蒸汽、廉價且環境污染、火災的危險性極少的二氧化碳、氮、氬是優選的。
發泡劑(d)可以單獨使用1種,也可以將2種以上混合使用。而且,發泡劑(d)既可以在成型前以粉體或母料形式等預先配合在原料樹脂組合物中,也可以在注射發泡成型時從料筒的中部注入。
這些發泡劑(d)之中,優選包含選自碳酸氫鈉等的碳酸鹽和碳酸氫鹽中的至少一種的熱分解型發泡劑,此時,期望將有機羧酸作為發泡助劑一同使用。碳酸鹽或碳酸氫鹽與有機羧酸的配合比優選碳酸鹽或碳酸氫鹽為30質量份以上、65質量份以下,有機羧酸為35質量份以上、70質量份以下的范圍。這里,兩者的合計量為100質量份。
需要說明的是,在使用發泡劑(d)和發泡助劑時,預先制作含有這些的母料,將其摻混至聚丙烯系樹脂組合物中而供給至成型機的方式在生產率上是好的。
就發泡劑(d)的配合量而言,能夠根據所制造的聚丙烯系發泡成型體的要求性狀,考慮從發泡劑(d)產生的氣體量和期望的發泡倍率等進行選擇,但相對于丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a)、乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)和無機填料(c)的合計100質量份,通常為0.8質量份以上、4.0質量份以下,優選為0.9質量份以上、3.5質量份以下。若發泡劑(d)的添加量在這樣的范圍內,就能夠得到氣泡孔的直徑整齊且氣泡孔均勻分散的聚丙烯系發泡成型體。需要說明的是,該發泡劑的配合量是指產生氣體的發泡劑的實際成分的量,而不是發泡劑母料的量。
(其他的添加劑)
本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物在不損害其目的的范圍內,可以根據需要含有各種添加劑。作為上述添加劑,能夠列舉成核劑、抗氧化劑、鹽酸吸收劑、耐熱穩定劑、耐候穩定劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、顏料、染料、分散劑、銅抑制劑、中和劑、增塑劑、交聯劑、過氧化物、熔接強度改良劑、天然油、合成油、蠟等。
(聚丙烯系樹脂組合物的制備方法)
本實施方式所涉及的聚丙烯系樹脂組合物能夠通過例如將各成分利用班伯里混合機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、高速雙螺桿擠出機等混合裝置進行混合或熔融混練來制備。各成分的混合順序是任意的,可以同時進行混合,也能夠采用將一部分成分混合后再混合其他成分這樣的多階段的混合方法。
[聚丙烯系發泡成型體的制造方法]
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體能夠通過將上述的聚丙烯系樹脂組合物進行發泡成型而得到。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體優選例如使用注射成型機將上述的聚丙烯系樹脂組合物進行注射發泡成型而得到。
需要說明的是,向聚丙烯系樹脂組合物中添加發泡劑(d)可以在向注射成型機供給前進行,也可以通過在對聚丙烯系樹脂組合物進行熔融混練的注射成型機中供給發泡劑(d)而進行。
注射發泡成型通過將聚丙烯系樹脂組合物從注射成型機向模具的模腔注射填充,之后使模腔的容積增大使聚丙烯系樹脂組合物發泡,制造發泡成型體而進行。
用于注射發泡成型的成型模具由定模和動模構成,它們優選在聚丙烯系樹脂組合物的注射填充時為合模狀態。另外,模腔的容積一般使動模后退(型芯后退)而將模腔擴開,但也能夠通過使模具的一部分移動來增大。特別優選在注射填充后,間隔適當的時間再使動模移動來增大模腔容積。
動模的初始位置是定模與動模最接近的、被施加了合模力的合模狀態時的位置。是成為與在1次的成型中所使用的聚丙烯系樹脂組合物的熔融體以未發泡的狀態填充的容積幾乎相等的容積的場所,形成了接近產品形狀的模腔。
本實施方式中,形成在定模與動模之間的注射開始時的擴開方向長度,即注射開始時的模具的模腔間隙(t0)優選設定為通常為0.7mm以上且不足1.5mm,優選為0.7mm以上、1.4mm以下,較優選為0.9mm以上、1.4mm以下的范圍。
若模腔間隙(t0)在上述下限值以上,就能夠充分確保注射填充的模腔,能夠抑制由于聚丙烯系樹脂組合物的粘度上升、固化等導致的不能將聚丙烯系樹脂組合物向模腔充分供給、填充的情況。因此,能夠減少為了向模腔中充分填充聚丙烯系樹脂組合物而在高壓下進行強制注射填充的情況,能夠抑制由于注射填充壓的高壓化導致的毛刺的產生、由于模具而樹脂組合物被迅速冷卻、即使進行型芯后退也不充分發泡而導致的發泡不良的情況等。
向模具的模腔注射聚丙烯系樹脂組合物的時間沒有特別限定,但希望優選為0.5~5.0秒,較優選為0.7~4.0秒左右,注射完成后設置優選為0~5秒、較優選為0~3秒的延遲時間,然后,希望使構成模腔的隔壁以優選為1~50mm/秒、較優選為1~40mm/秒的速度移動,使模腔容積擴大。通過設置該延遲時間,能夠控制實體表皮層的厚度,若延長延遲時間,則能夠使實體表皮層變厚,其結果能夠提高剛性等機械物性。這里,模腔容積的擴大率希望通常為1.8~6.0倍,優選為1.9~5.0倍。
另外,t0與動模后退后的模腔的剖面的擴開方向長度(t1)之比(t1/t0)優選為1.8以上、6.0以下,較優選為1.9以上、6.0以下。若t1/t0在上述下限值以上,就能夠有效地得到所期望的剛性和熱阻。
型芯后退時的型芯移動速度因成型體的厚度、樹脂的種類、發泡劑的種類、模具溫度、樹脂溫度而有所不同,但優選例如1.0~50mm/秒左右。若型芯移動速度在上述下限值以上,就能夠抑制在型芯后退的途中樹脂固化而得不到充分的發泡倍率的情況。若型芯移動速度在上述上限值以下,就能夠抑制孔的產生和成長不追隨型芯的移動而導致孔破壞,從而不能得到外觀良好的成型體的情況。
注射的丙烯系樹脂組合物的溫度和模具溫度根據成型體的厚度、樹脂的種類、發泡劑的種類和添加量等而有所不同,但只要設定為通常用于聚丙烯系樹脂組合物的成型的溫度就是充分的,在獲得產品厚度薄的成型體、發泡倍率高的成型體的情況下,設定為高于通常的模具溫度即可。
具體而言,注射的聚丙烯系樹脂組合物的溫度優選為170℃以上、250℃以下,較優選為180℃以上、230℃以下。
另外,進行注射時的定模和動模的模具溫度優選為25℃以上、80℃以下,較優選為30℃以上、70℃以下。
另外,向模具內填充聚丙烯系樹脂組合物時的注射成型機的注射速率優選為100cm3/秒以上、2,000cm3/秒以下,較優選為200cm3/秒以上、1,500cm3/秒以下。另外,此時的注射成型機的注射壓力優選為70mpa以上、200mpa以下,較優選為80mpa以上、160mpa以下。
如本實施方式這樣,通過向模腔中一次性填充聚丙烯系樹脂組合物后再使其發泡,能夠使與模具接觸部分的樹脂比內部的樹脂更早固化,在聚丙烯系發泡成型體的表面形成未發泡的表皮層(實體表皮層)。由此,能夠得到具有外觀上堅固的產品形狀,但內部是發泡狀態的、雖然為高剛性,但是為輕量的、每單位面積的熱容量少的、抑制了從成型體的表面向里面的熱傳導的熱阻高的聚丙烯系發泡成型體。
另外,即使聚丙烯系發泡成型體內部的孔形狀、孔密度、發泡倍率產生或多或少的分布,也由于實體表皮層的平滑性和剛性而能夠得到外觀良好的成型體。該實體表皮層的厚度沒有特別限定,但期望優選為0.1mm以上、0.5mm以下,較優選為0.2mm以上、0.45mm以下。
在用于形成上述厚度的實體表皮層的型芯后退中,實際開始打開模具的時間點因樹脂的種類、發泡劑的種類、模具溫度、樹脂溫度而有所不同,但在使用通常的聚丙烯系樹脂組合物的情況下,優選為從注射填充結束起算大于0秒且為5秒以下,較優選大于0秒且為3秒以下。
若從注射填充結束至型芯后退為止的時間在上述下限值以上,就能夠生成充分厚度的表皮層,若在上述上限值以下,就能夠抑制聚丙烯系樹脂組合物的固化的進行,得到充分的發泡倍率。
發泡倍率能夠通過樹脂溫度、注射速度、從注射填充結束至型芯后退開始的等待時間、型芯后退量、型芯后退速度、型芯后退結束后的冷卻時間等而適當地控制,優選為1.8倍以上、6.0倍以下。另外,型芯后退也能夠分成數階段進行,由此得到孔構造或端部形狀受控制的聚丙烯系發泡成型體。
另外,本實施方式中,也能夠利用在通常的注射成型中所使用的熱流道、截流噴嘴或閥門澆口等。閥門澆口、熱流道不僅有抑制產生流道等廢樹脂的效果,還有防止由于丙烯系樹脂組合物從模具內向模腔中漏出而導致在下一個循環中發泡成型體的次品發生的效果。
另外,在本實施方式中,在模具的模腔的一個面或兩個面優選配置導熱系數低于一般構造用軋制鋼材ss400或碳素鋼鋼材s45c的材料,優選配置導熱系數為0.18w/m·k以上、40w/m·k以下,優選為0.18w/m·k以上、36w/m·k以下,更優選為0.18w/m·k以上、33w/m·k以下的絕熱層。該絕熱層希望使用具有耐熱性的各種樹脂或二氧化鋯、氧化鋁、氮化硅等陶瓷等。但是,只要是導熱系數在上述范圍內,使用包含不同元素的金屬等也是希望的方式之一。該絕熱層的板厚本身并不嚴格要求,但如果為0.01mm以上、0.5mm以下左右的薄膜狀,就能夠對填充的丙烯系樹脂組合物進行瞬時的冷卻延遲,能夠更加提高聚丙烯系發泡成型體的外觀。另外,即使在模腔表面使用導熱系數在上述以上的材料,疊層部件、使用使從模腔表層向5mm深度的平均導熱系數降低的部件也是希望的方法之一。
發泡結束后,既能夠原樣冷卻后將聚丙烯系發泡成型體取出,也能夠通過略微合模來控制聚丙烯系發泡成型體與模具的接觸狀態,促進冷卻以縮短成型周期,并且得到凹陷或孔形狀良好的聚丙烯系發泡成型體。
本實施方式所涉及的聚丙烯系發泡成型體的制造方法中,例如,能夠適宜地得到厚度為1.2~8mm左右的聚丙烯系發泡成型體。在該聚丙烯系發泡成型體具有獨立氣泡的情況下,其平均孔直徑為0.1~1.0mm左右,但根據成型體形狀或用途,可以是數mm的孔直徑,也可以存在其孔的一部分連通的孔。特別是當發泡倍率變高時,多個孔就會會合成一起而連通,聚丙烯系發泡成型體的內部成為中空狀態,但由于該空洞中形成有樹脂的支柱,所以聚丙烯系發泡成型體是高度輕量化的,具有堅固的剛性。
以上,對于本發明的實施方式進行了描述,這些僅是本發明的例示,也能夠采用上述以外的各種構成。
實施例
以下,參照實施例和比較例詳細說明本實施方式。需要說明的是,本實施方式不受這些實施例的記載的任何限定。
1.注射發泡成型方法
在以下的實施例和比較例中,注射發泡成型通過以下的條件進行。〔注射成型機〕使用了850t注射成型機(宇部興產機械株式會社制,md850s-iii型)或350t注射成型機(宇部興產機械株式會社制,md350s-iii型)。
〔模具〕
(850t注射成型機用)
模腔尺寸:長800mm,寬500mm,厚度可變
澆口:本次的成型使用2點直接澆口(每1個澆口填充400×500mm的區域)
帶有熱流道、閥門澆口
(350t注射成型機用)
模腔尺寸:長400mm,寬200mm,厚度可變
澆口:1點直接澆口
2.測定-評價方法
在以下的實施例和比較例中,各物性的測定和評價通過以下方法進行。
〔流動性(熔體流動速率:mfr)〕
就mfr而言,若無特別說明,都是在不含發泡劑的狀態下,基于astmd-1238法在230℃、載荷2.16kg的條件下測定,在為橡膠成分的情況下,基于astmd-1238法在190℃、載荷2.16kg的條件下測定。〔丙烯-乙烯系嵌段共聚物中的不溶于正癸烷的成分(a1)和可溶于正癸烷的成分(a2)的含量〕
在玻璃制的測定容器中,加入丙烯-乙烯系嵌段共聚物約3g(測定至10-4g的單位。另外,在下述的式中將該質量表示為b(g)。)、正癸烷500ml和少量的可溶于正癸烷的耐熱穩定劑,在氮氣氣氛下,利用攪拌器一邊攪拌一邊以2小時升溫至150℃,使丙烯-乙烯系嵌段共聚物溶解于正癸烷。接下來,在150℃保持2小時后,歷時8小時緩緩冷卻至23℃。
將得到的包含丙烯-乙烯系嵌段共聚物的析出物的液體使用盤田玻璃株式會社制25g-4規格的玻璃過濾器減壓過濾。收集100ml的濾液,將其減壓干燥,得到上述成分(a2)的一部分。將該質量測定至10-4g的單位(在下述的式中將該質量表示為a(g))。接下來,通過以下的式求得丙烯-乙烯系嵌段共聚物中的成分(a1)和(a2)的含量。
成分(a2)的含量[質量%]=100×5a/b
成分(a1)的含量[質量%]=100-成分(a2)的含量
〔特性粘度〕
將樣品約20mg溶解于十氫化萘15ml中,在135℃的油浴中測定了比粘度ηsp。向該十氫化萘溶液追加十氫化萘溶劑5ml進行稀釋后,同樣地測定了比粘度ηsp。再重復2次該稀釋操作,將把濃度(c)外推至0時的ηsp/c的值作為特性粘度[η]求得。
[η]=lim(ηsp/c)(c→0)
〔密度〕
依照iso1183(jisk7112)測定。
〔發泡倍率〕
將沒有氣泡的成型體的板厚(實質厚度)設為t0,將聚丙烯系發泡成型體的板厚設為t1時,將板厚比t1/t0作為發泡倍率。
〔發泡層的孔狀態〕
對得到的聚丙烯系發泡成型體的剖面基于以下基準進行評價。
○:發泡層中存在沒有破泡的獨立氣泡或不足板厚的長度的連續氣泡,不存在板厚以上的長度的大的連續氣泡
×:由于破泡導致在發泡層存在板厚以上的長度的大的連續氣泡
〔聚丙烯系發泡成型體的實質厚度(t0)〕
聚丙烯系發泡成型體的實質厚度(t0)是指將具有特定表面積的發泡成型體內部所存在的氣泡完全去除的情況下的厚度,通常是與注射成型時的注射開始時的注射成型模具的模腔間隙(t0)相等的值。在本實施方式中,實質厚度(t0)的測定法如下。
首先,從聚丙烯系發泡成型體的一部分切出四邊形板狀(一個面的面積通常為1或4cm2),準確測定其試驗片的一個面的面積,設為scm2。接下來,對該試驗片在200℃、50mmhg以下的減壓下進行脫泡處理,接下來,在大約1個大氣壓左右的氮氣中通過加壓緩慢冷卻處理得到被脫泡的無泡試驗片。在將其質量設為w(g)、將其密度設為d0(g/cm3)的情況下,將利用下式2算出的值(mm)作為實質厚度(t0)。在同一平面部內任意改變試驗片的取樣部位,重復該操作總計5次測定實質厚度,將其平均值作為聚丙烯系發泡成型體的實質厚度(t0)。
t0(mm)=10×w/(d0×s)···(式2)
〔表皮層厚度的測定〕
表皮層厚度通過以下的方法測定。首先,以不破壞孔的方式將發泡成型體剖面利用銳利的刀切斷,拍攝其剖面照片。根據其剖面照片以mm為單位測量相對于整體的板厚的表層部的實體狀的表皮層(第一實體表皮層和第二實體表皮層)的厚度,將其平均值作為表皮層厚度。〔聚丙烯系發泡成型體的外觀〕
聚丙烯系發泡成型體的外觀是根據渦旋痕的量和聚丙烯系發泡成型體表面產生的麻點進行評價。
◎:在成型體整個面完全不能觀察到渦旋痕或麻點的成型體
○:在成型體整個面沒有渦旋痕或麻點,或者觀察到有淺的渦旋痕或微小的麻點,但幾乎不能確認由紋理導致的外觀不良的成型體
×:在成型體整個面有大量的渦旋痕和/或麻點產生,由紋理導致的外觀不良不能掩蓋的成型體
〔每單位面積的熱容量(q)〕
利用perkinelmer公司制的差示掃描熱量測定裝置測定發泡成型體的比熱容量,求得由聚丙烯系樹脂組合物注射發泡成型而得到的發泡成型體在30℃中的每單位面積的熱容量(單位:kj/m2·k)。需要說明的是,在本實施方式中,有時將每單位面積的熱容量(單位:kj/m2·k)表述為每單位面積的儲熱量(單位:kj/m2·k)。
〔熱阻(r)〕
利用advanceriko,inc.制的穩態法導熱系數測定裝置,利用穩態法熱流計法、astme1530法(30℃)測定了板厚方向的熱阻值(單位:m2·k/w)。
〔抗彎剛度〕
從實施例和比較例得到的注射發泡成型體確認為按照第一實體表皮層、發泡層、第二實體表皮層的順序疊層的狀態。該構造根據剖面二次力矩的效果,雖然為輕量,但表現出高剛性。另外,認為這樣的將發泡層用2片未發泡的強度高的表皮層板(實體表皮層)夾住的構造體通常而言能夠適用夾心板的剛性理論。因此,由注射發泡成型得到的三層構造體中實體部分的彈性模量能夠比較容易地類推。但是,中心的發泡層的彈性模量伴隨成型條件或發泡倍率的變化,會成為由于發泡層內部的深度方向和孔狀態的不均勻而導致物性差異顯著的結果。
因此在本實施方式中,將發泡成型體假定為均勻的材料,通過進行彎曲試驗測定該成型體的彎曲彈性模量(e),進而利用作為形狀因子的板厚算出剖面二次力矩(i),由此計算抗彎剛度(e·i)。
就評價方法而言,將聚丙烯系發泡成型體切出寬度50mm和長度150mm的大小而得到樣品,使用支點部和載荷部的直徑為3.2mmr的彎曲試驗裝置,對得到的樣品以支點間100mm和載荷速度50mm/分鐘的條件(astmd790法,23℃)進行3點彎曲試驗,求得彎曲彈性模量,另外,利用事先測定的該試驗片的板厚算出該聚丙烯系發泡成型體的抗彎剛度。此時,在計算抗彎剛度時,寬度以每單位寬度(1m)進行計算,并實施了評價。
〔面沖擊能量〕
依照iso6603-2,如下測定了高速面沖擊試驗(hrit)中的面沖擊能量(23℃)。作為測定裝置,使用了rheometricscientific,inc.(美國)制的highrateimpacttester(rit-8000型)。首先,將從注射發泡成型而成的板切出的120×130(mm)的平板試驗片(板厚因成型體而異)利用3英寸的圓形固定器固定。接下來,使用直徑1/2英寸(前端球面的半徑為1/4英寸)的撞擊探測器,將該撞擊探測器以速度5m/秒撞擊試驗片,檢出試驗片的變形量和應力,通過算出面積積分值求得面沖擊能量。另外,測量作為直至材料被破壞所需要的能量值的總能量(te),將其作為面沖擊能量(j)。狀態調整利用裝置附屬的恒溫槽進行。具體而言,將試驗片放入預先調節為規定溫度(23℃)的恒溫槽中,進行2小時狀態調整后進行上述試驗。
3.原料的制備
〔制備例〕〔丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)的制造〕
(1)固態鈦催化劑成分的制備
將無水氯化鎂95.2g、癸烷442ml和2-乙基己醇390.6g在130℃進行2小時的加熱反應,制成均勻溶液。接下來,向該溶液中添加鄰苯二甲酸酐21.3g,再在130℃進行1小時的攪拌混合,使鄰苯二甲酸酐溶解。
將這樣得到的均勻溶液冷卻至室溫后,向保持在-20℃的四氯化鈦200ml中歷時1小時滴入75ml的該均勻溶液。加入結束后,將該混合液的溫度歷時4小時升溫至110℃,在到達110℃后添加鄰苯二甲酸二異丁酯(dibp)5.22g,從此刻起在相同溫度下攪拌保持2小時。
2小時的反應結束后,利用熱過濾收集固體部分,將該固體部分在275ml的四氯化鈦中再次懸濁后,再次在110℃加熱2小時。反應結束后,再次利用熱過濾收集固體部分,使用110℃的癸烷和己烷進行充分清洗,直至溶液中不再檢出游離的鈦化合物。
這里,該游離鈦化合物的檢出通過以下的方法確認。用注射器收集上述固體催化劑成分的上清液10ml,加入預先氮置換的100ml的帶分枝的施蘭克瓶中。接著,利用氮氣流將溶劑己烷干燥,再進行真空干燥30分鐘。向其中加入離子交換水40ml、(1+1)硫酸10ml,攪拌30分鐘。將該水溶液通過濾紙移至100ml的容量瓶中,接著添加作為鐵(ii)離子的掩蔽劑的濃磷酸1ml和作為鈦的顯色試劑的3%過氧化氫水5ml,再用離子交換水配成100ml,將該容量瓶搖動混合,在20分鐘后利用uv觀測420nm的吸光度,進行游離鈦的洗滌去除直至不能再觀測到該吸收。如上述制備的固態鈦催化劑成分是以癸烷漿料的形式保存的,但出于研究催化劑組成的目的而將其中的一部分進行了干燥。這樣得到的固態鈦催化劑成分(a)的組成為鈦2.3質量%、氯61質量%、鎂19質量%、dibp12.5質量%。
(2)預聚合催化劑的制造
將由上述方法(1)得到的固態鈦催化劑成分100g、三乙基鋁131ml、二乙基氨基三乙氧基硅烷37.3ml、庚烷14.3l加入至內容量20l的帶攪拌機的高壓釜中,保持內溫15~20℃加入丙烯1000g,以120分鐘一邊攪拌一邊使其反應。聚合結束后,使固體成分沉降,進行2次上清液的去除和利用庚烷的清洗。將得到的預聚合催化劑再次懸濁于精制庚烷中,利用庚烷進行調整,使固體催化劑成分濃度為1.0g/l。
(3)主聚合
向內容量58l的帶有套管的循環式管狀聚合器中連續地以43kg/小時供給丙烯,以256nl/小時供給氫,按照以固體催化劑成分計為0.49g/小時供給上述方法(2)得到的催化劑漿料,以4.5ml/小時供給三乙基鋁,以1.8ml/小時供給二乙基氨基三乙氧基硅烷,以不存在氣相的滿液的狀態進行聚合。管狀聚合器的溫度為70℃,壓力為3.57mpa/g。
將得到的漿料送至內容量100l的帶攪拌機的容器聚合器,再次進行聚合。向聚合器中以45kg/小時供給丙烯,并供給氫,使得氣相部的氫濃度為8.8mol%。以聚合溫度68℃、壓力3.36mpa/g進行聚合。
將得到的漿料移送至內容量2.4l的移液管中,使該漿料氣化,進行氣固分離后,向內容量480l的氣相聚合器中送入聚丙烯均聚物粉末,進行乙烯/丙烯嵌段共聚。連續供給丙烯、乙烯、氫,使得氣相聚合器內的氣體組成為乙烯/(乙烯+丙烯)=0.20(摩爾比),氫/乙烯=0.0031(摩爾比)。以聚合溫度70℃、壓力1.40mpa/g進行聚合。
將這樣得到的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)在80℃進行真空干燥。得到的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)的熔體流動速率(mfr)為90g/10分鐘,該共聚物中的癸烷可溶成分(a2)的含量為11質量%,癸烷不溶成分(a1)的含量為89質量%,癸烷不溶成分(a1)的熔體流動速率(mfr)為250g/10分鐘,癸烷可溶成分(a2)的特性粘度[η]為7.5(dl/g)。需要說明的是,對于丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)的試驗片(寬度10mm,厚度1mm)使用antonpaar制流變儀mcr301測定了拉伸粘度(170℃,拉伸速度:1、10、20、30/s),結果發現,不能確認到有相對于拉伸時間的拉伸粘度的明顯上升,可以確認不顯示應變固化性。
〔實施例1〕
將由上述的制備例中得到的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)76質量%、作為乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的由單活性中心催化劑制造的mfr(190℃,載荷2.16kg)為35g/10分鐘、密度為0.86g/cm3的乙烯-1-丁烯共聚物(ebr)(三井化學株式會社制,a35070s)20質量%、作為無機填料(c)的微粉末滑石(利用激光式粒度分布計測定的平均粒徑d50為4.0μm)4質量%進行造粒,得到了丙烯系樹脂組合物。接下來,對于得到的丙烯系樹脂組合物100質量份,干混50%濃度的碳酸氫鈉系無機系發泡劑母料(永和化成工業株式會社制polythleneee515),使發泡劑成分達到2.5質量份。接下來,將得到的組合物投入注射成型機的料斗中,以如下所示條件進行注射發泡成型,得到發泡成型體。
·裝置
注射成型機:350t注射成型機
模具:400×200方板模具(中心1點直接澆口)
模腔初始厚度:0.7mm,(初始厚度為樹脂組合物填充前的固定模具與可動模具的模腔面間隔)
模腔材質:scm鋼
·發泡成型條件
注射溫度:210℃
模具溫度:40℃
注射速率:239cm3/秒
初始填充厚度:0.7mm
發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔:3.0mm
〔實施例2〕
在實施例1中,增加了型芯后退量,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為3.9mm,實施成型并進行了評價。
〔實施例3〕
在實施例2中,將模具的一部分交換成在表面貼附了導熱系數0.24w/m·k、厚度0.025mm的pet膜而處理的模具鑲塊(200×100),實施成型并進行了評價。
〔實施例4〕
在實施例2中,將模具的一部分交換成在表面進行了導熱系數32w/m·k、厚度0.3mm的氧化鋁陶瓷的涂覆的模具鑲塊(200×100),實施成型并進行了評價。
〔實施例5〕
在實施例2中,將初始的模腔間隔變更為1.0mm,且將樹脂組合物的填充量增加相當于1.0mm的量,實施成型并進行了評價。
〔實施例6〕
在實施例5中,增加了型芯后退量,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為5.0mm,實施成型并進行了評價。
〔實施例7〕
將由上述的制備例中得到的丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)74質量%、作為乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的由單活性中心催化劑制造的mfr(190℃,載荷2.16kg)為30g/10分鐘、密度為0.87g/cm3的乙烯-1-辛烯共聚物(eor)(thedowchemicalcompany制,engage8407)24質量%、作為無機填料(c)的微粉末滑石(利用激光式粒度分布計測定的平均粒徑d50為4.0μm)2質量%進行造粒,得到了丙烯系樹脂組合物。接下來,對于得到的丙烯系樹脂組合物100質量份,干混40%濃度的碳酸氫鈉系無機系發泡劑母料(永和化成工業公司制polythleneee65c),使發泡劑成分達到2.0質量份。接下來,將得到的組合物投入注射成型機的料斗中,以如下所示條件進行注射發泡成型,得到發泡成型體。
·裝置
注射成型機:850t注射成型機
模具:800×500方板模具(附帶熱流道和閥門澆口)
澆口:使用2點澆口(使每1個澆口填充500×400的區域)
模腔初始厚度設為1.2mm(初始厚度為樹脂組合物填充前的固定模具與可動模具的模腔面間隔),閥門澆口的開閉設定為在注射開始時打開,在注射結束時關閉。
·發泡成型條件
注射溫度:195℃
模具溫度:40℃
注射速率:1380cm3/秒
初始填充厚度:1.2mm
發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔:2.5mm
〔實施例8〕
在實施例7中,增加了型芯后退量,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為3.0mm,實施成型并進行了評價。
〔實施例9〕
在實施例7中,增加了型芯后退量,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為5.0mm,實施成型并進行了評價。
〔實施例10〕
在實施例7中,使初始厚度為1.4mm,且使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為3.0mm,實施成型并進行了評價。
〔實施例11〕
在實施例10中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為6.0mm,實施成型并進行了評價。
[實施例12]
將丙烯-乙烯系嵌段共聚物(a1)76質量%、作為乙烯-α-烯烴共聚物橡膠(b)的由單活性中心催化劑制造的mfr(190℃,載荷2.16kg)為30g/10分鐘、密度為0.87g/cm3的乙烯-1-辛烯共聚物(eor)(thedowchemicalcompany制,engage8407)24質量%進行造粒,得到了丙烯系樹脂組合物,使用該丙烯系樹脂組合物,將初始厚度設為1.4mm,且使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為3.5mm,除此以外,與實施例7同樣地實施成型并進行了評價。
〔比較例1〕
在實施例1中,使初始厚度為0.6mm,實施成型并進行了評價。雖然在成型體的澆口附近有發泡,但由于成型體的板厚不充分,所以成型體的抗彎剛度低,除此之外,末端附近以未發泡部分或發泡不足等為原因在表面產生了凹陷或板厚不均。
〔比較例2〕
在實施例1中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為2.5mm,實施成型并進行了評價。雖然成型體中沒有產生發泡不均,但由于板厚不充分而使成型體的抗彎剛度低。
〔比較例3〕
在實施例5中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為2mm,實施成型并進行了評價。雖然成型體中沒有產生發泡不均,但由于板厚不充分而使成型體的抗彎剛度低。
〔比較例4〕
在實施例5中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為6.5mm,實施成型并進行了評價。成型體的發泡部的孔狀態是一部分孔壁被破壞的連通泡狀態。其結果在成型體的表面產生了部分凹陷。
〔比較例5〕
在實施例7中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為2mm,實施成型并進行了評價。雖然成型體中沒有產生發泡不均,但由于板厚不充分而使成型體的抗彎剛度低,且熱阻值也低。
〔比較例6〕
在實施例7中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為6.5mm,實施成型并進行了評價。成型體的發泡部的孔狀態是一部分孔壁被破壞的連通泡狀態。其結果在成型體的表面產生了部分凹陷。
〔比較例7〕
在實施例10中,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為2.2mm,實施成型并進行了評價。雖然成型體中沒有產生發泡不均,成型體的剛性也是充分的,但熱阻值低。
〔比較例8〕
在實施例11中,使初始厚度為1.5mm,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為7.0mm,實施成型并進行了評價。成型體的剛性也是充分的,熱阻值也是充分,但成型體開始出現發泡不均,一部分孔的狀態也傾向成為連通泡而粗大化。另外,每單位面積的熱容量也偏高。
〔比較例9〕
在實施例11中,使初始厚度為1.8mm,使發泡工序結束后的固定模具與可動模具的模腔面間隔為3.0mm,實施成型并進行了評價。成型體沒有發生發泡不均,成型體的剛性也是充分的,熱阻值也是充分的,但成型體表面的渦旋痕較多。由于表皮層厚度也為0.6mm而比較厚,所以面沖擊能量充分高,但每單位面積的熱容量也顯示大于2.5kj/m2·k這樣的高值。
[表1]
表1
[表2]
表2
[表3]
表3
本申請以2014年10月30日提交的日本申請特愿2014-221651號作為基礎主張優先權,將其公開的全部內容引入本申請。