WO2026004743A1 - Polypropylene resin foam particles and polypropylene resin foam particle molded body - Google Patents
Polypropylene resin foam particles and polypropylene resin foam particle molded bodyInfo
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Abstract
Description
本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体に関する。 The present invention relates to expanded polypropylene resin beads and expanded polypropylene resin bead molded articles.
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、強度や緩衝性に優れるため、たとえば、梱包材、自動車用部材、建築用部材など種々の用途に用いられている。 Polypropylene resin foam bead moldings have excellent strength and cushioning properties, and are used in a variety of applications, including packaging materials, automotive components, and building materials.
ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、例えば、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子を成形型内に充填した後、成形型内にスチーム等の加熱媒体を供給して加熱する、型内成形法と呼ばれる方法により製造される。型内成形法においては、成形型内に加熱媒体を供給すると発泡粒子が二次発泡するとともにその表面が溶融する。これにより、成形型内の発泡粒子が相互に融着し、成形型のキャビティの形状に対応する形状を備えた成形体を得ることができる。成形直後の成形体は、二次発泡により膨らみやすいため、成形型内で水等により所定時間冷却された後に成形型から離型される。 Polypropylene resin foam bead molded articles are manufactured, for example, by a method known as in-mold molding, in which a mold is filled with polypropylene resin foam beads and then heated by supplying a heating medium such as steam into the mold. In this in-mold molding method, when a heating medium is supplied into the mold, the foam beads undergo secondary expansion and their surfaces melt. This causes the foam beads in the mold to fuse together, resulting in a molded article with a shape that corresponds to the shape of the mold cavity. Immediately after molding, the molded article is prone to expanding due to secondary expansion, so it is cooled in the mold with water or the like for a predetermined period of time before being released from the mold.
ところで、近年、大気中の二酸化炭素濃度の増大や、化石燃料資源の消費といった環境負荷に対する意識が高まっており、環境負荷の低減のために、バイオマス由来の原料を用いて樹脂発泡粒子を製造することが検討されている。例えばポリエチレン系樹脂発泡粒子においては、植物度の高い植物由来ポリエチレン系樹脂を使用する技術が提案されている(たとえば特許文献1)。 In recent years, there has been growing awareness of environmental impacts such as rising atmospheric carbon dioxide concentrations and the consumption of fossil fuel resources. To reduce this environmental impact, efforts are being made to produce expanded resin beads using raw materials derived from biomass. For example, in the case of expanded polyethylene resin beads, a technology has been proposed that uses plant-derived polyethylene resins with a high plant content (see, for example, Patent Document 1).
一方、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子に関しては、これまでバイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を用いた発泡粒子に関する技術は提案されていなかった。そのため、バイオマス由来の原料を使用し、環境負荷の低減に貢献できるポリプロピレン系樹脂発泡粒子およびポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体に関する技術の提案が望まれている。 On the other hand, with regard to expanded polypropylene resin beads, no technology has been proposed to date for expanded beads using biomass-derived polypropylene resin. Therefore, there is a need to propose technology for expanded polypropylene resin beads and polypropylene resin expanded bead molded articles that use biomass-derived raw materials and can contribute to reducing the environmental burden.
しかしながら、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を原料として含む発泡粒子は、型内成形性が劣っていることがあり、型内成形の条件によっては成形体が得られない場合があった。また、成形体が得られる場合であっても、成形体が得られる成形圧の範囲が狭く、これらの点の改善が強く望まれていた。 However, expanded beads containing biomass-derived polypropylene resin as a raw material can have poor moldability in molds, and depending on the molding conditions, molded articles may not be obtained. Furthermore, even when molded articles can be obtained, the range of molding pressures at which they can be obtained is narrow, and improvements in these areas have been strongly desired.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を含み、環境負荷の低減に貢献するとともに、型内成形性に優れ、かつ幅広い成形圧の範囲において良好なポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びこのポリプロピレン系樹脂発泡粒子からなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を提供しようとするものである。 The present invention was made in light of this background, and aims to provide expanded polypropylene resin beads that contain biomass-derived polypropylene resin, contribute to reducing environmental impact, have excellent in-mold moldability, and can produce good expanded polypropylene resin bead moldings over a wide range of molding pressures, as well as expanded polypropylene resin bead moldings made from these expanded polypropylene resin beads.
本発明の一態様は、以下の〔1〕~〔7〕に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子にある。 One aspect of the present invention is the expanded polypropylene resin particles according to the following [1] to [7].
〔1〕ポリプロピレン系樹脂発泡粒子であって、
前記発泡粒子を構成する基材樹脂が、バイオマス由来のモノマー成分を含むポリプロピレン系樹脂Aと、化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bと、を含み、
前記ポリプロピレン系樹脂Bがエチレン及びブテンからなる群から選択される1種以上のモノマーに由来するコモノマー成分を3質量%以上10質量%以下含むプロピレン系ランダム共重合体であり、
前記ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBが900MPa以下であり、
前記基材樹脂中の前記ポリプロピレン系樹脂Aと前記ポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合が、前記ポリプロピレン系樹脂A:前記ポリプロピレン系樹脂B=3:97~90:10(ただし、前記ポリプロピレン系樹脂Aと前記ポリプロピレン系樹脂Bとの合計を100質量%とする。)である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[1] Polypropylene-based resin expanded particles,
the base resin constituting the expanded beads comprises a polypropylene-based resin A containing a biomass-derived monomer component and a fossil fuel-derived polypropylene-based resin B;
the polypropylene-based resin B is a propylene-based random copolymer containing 3% by mass or more and 10% by mass or less of a comonomer component derived from one or more monomers selected from the group consisting of ethylene and butene,
The flexural modulus M of the polypropylene-based resin B is 900 MPa or less,
The expanded polypropylene resin particles have a mass ratio of the polypropylene resin A to the polypropylene resin B in the base resin of 3:97 to 90:10 (wherein the total of the polypropylene resin A and the polypropylene resin B is 100 mass%).
〔2〕ASTM D6866-21により測定される、前記発泡粒子のバイオマス度が1%以上50%以下である、〔1〕に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
〔3〕前記ポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAが155℃以上170℃以下であり、前記ポリプロピレン系樹脂Bの融点TmBが130℃以上145℃以下である、〔1〕又は〔2〕に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[2] The expanded polypropylene resin beads according to [1], wherein the expanded beads have a biomass ratio of 1% or more and 50% or less as measured by ASTM D6866-21.
[3] The polypropylene resin A has a melting point Tm A of 155°C or more and 170°C or less, and the polypropylene resin B has a melting point Tm B of 130°C or more and 145°C or less. [1] Expanded polypropylene resin particles according to [2].
〔4〕前記ポリプロピレン系樹脂Aの曲げ弾性率MAに対する前記ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBの比MB/MAが0.60以下である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
〔5〕温度230℃、荷重2.16kgにおける前記ポリプロピレン系樹脂BのメルトマスフローレイトMFRBに対する温度230℃、荷重2.16kgにおける前記ポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAの比MFRA/MFRBが0.2以上0.6以下である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[4] The expanded polypropylene resin particles according to any one of [1] to [3], wherein the ratio M B /M A of the flexural modulus M B of the polypropylene resin B to the flexural modulus M A of the polypropylene resin A is 0.60 or less.
[5] The expanded polypropylene resin particles according to any one of [1] to [4], wherein the ratio MFR A /MFR B of the melt mass-flow rate MFR A of the polypropylene resin A at a temperature of 230° C and a load of 2.16 kg to the melt mass-flow rate MFR B of the polypropylene resin B at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg is 0.2 or more and 0.6 or less.
〔6〕温度230℃、荷重2.16kgにおける前記ポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAが5g/10分以下である、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
〔7〕前記発泡粒子の嵩密度が10kg/m3以上200kg/m3以下である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子。
[6] The expanded polypropylene resin particles according to any one of [1] to [5], wherein the melt mass-flow rate MFR A of the polypropylene resin A at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg is 5 g/10 min or less.
[7] The expanded polypropylene resin beads according to any one of [1] to [6], wherein the expanded beads have a bulk density of 10 kg/m 3 or more and 200 kg/m 3 or less.
本発明の他の態様は、以下の〔8〕~〔9〕に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体にある。
〔8〕〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を型内成形してなるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
〔9〕前記発泡粒子成形体が直径55mmの球を切り出し得る大きさを有する、〔8〕に記載のポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体。
Another aspect of the present invention is a polypropylene resin expanded bead molded article according to the following items [8] and [9].
[8] A polypropylene resin expanded bead molding obtained by molding the polypropylene resin expanded bead according to any one of [1] to [7] in a mold.
[9] The expanded polypropylene resin bead molding according to [8], wherein the expanded bead molding has a size that allows a sphere having a diameter of 55 mm to be cut out.
前記の態様によれば、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を含み、環境負荷の低減に貢献するとともに、型内成形性に優れ、かつ幅広い成形圧の範囲において良好なポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を提供することができる。 According to the above aspect, it is possible to provide expanded polypropylene resin beads that contain biomass-derived polypropylene resin, contribute to reducing environmental impact, have excellent in-mold moldability, and can produce excellent expanded polypropylene resin bead molded articles over a wide range of molding pressures.
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子)
前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子(以下、「発泡粒子」ともいう。)は、分子鎖中にバイオマス由来のモノマー成分を含むポリプロピレン系樹脂Aと、化石燃料由来のモノマー成分から構成されるポリプロピレン系樹脂Bとを含む基材樹脂から構成されている。なお、本明細書において、「モノマー成分」とは、高分子鎖を構成する構成単位をいう。ポリプロピレン系樹脂Bは、前記特定のプロピレン系ランダム共重合体であるとともに、前記特定の範囲内の曲げ弾性率MBを有している。そして、基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合が、ポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの合計を100質量%とした場合に、ポリプロピレン系樹脂A:ポリプロピレン系樹脂B=3:97~90:10である。
(Polypropylene resin foam particles)
The expanded polypropylene resin beads (hereinafter also referred to as "expanded beads") are composed of a base resin containing a polypropylene resin A containing a biomass-derived monomer component in the molecular chain and a polypropylene resin B composed of a fossil fuel-derived monomer component. In this specification, "monomer component" refers to a structural unit constituting a polymer chain. The polypropylene resin B is the specific propylene random copolymer and has a flexural modulus M B within the specific range. The mass ratio of the polypropylene resin A to the polypropylene resin B in the base resin is 3:97 to 90:10, where the total of the polypropylene resin A and the polypropylene resin B is taken as 100% by mass.
かかる構成を有する発泡粒子は、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を含んでいるため、環境負荷の低減に貢献することができる。また、前記発泡粒子は、前記ポリプロピレン系樹脂Aと前記ポリプロピレン系樹脂Bとを前記特定の質量割合で含む基材樹脂から構成されているため、優れた型内成形性を有している。それ故、前記発泡粒子は、良好なポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体(以下、「発泡粒子成形体」又は「成形体」ともいう。)が得られる成形圧の範囲を広くすることができる。 Expanded beads having this configuration contain a biomass-derived polypropylene resin, which can contribute to reducing environmental impact. Furthermore, because the expanded beads are made from a base resin containing the polypropylene resin A and the polypropylene resin B in the specified mass ratio, they have excellent moldability within a mold. Therefore, the expanded beads can broaden the range of molding pressures at which a good expanded polypropylene resin bead molded article (hereinafter also referred to as "expanded bead molded article" or "molded article") can be obtained.
本発明者は、鋭意検討を行った結果、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を原料として含む発泡粒子は、厚みの厚い成形体や、厚みの厚い部分と薄い部分とを有する成形体などの、成形が比較的難しい形状を有する成形体を作製する場合において、良好な成形体が得られる成形圧の範囲が顕著に狭くなるという問題があることを見出した。これに対し、本発明の発泡粒子は、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aとともに、前記特定の構成を有する化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bを用いることにより、かかる問題を容易に回避し、厚みの厚い成形体や、厚みの厚い部分と薄い部分とを有する成形体などを作製する場合においても良好な成形体が得られる成形圧の範囲を容易に広くすることができる。また、本発明の発泡粒子にはバイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aが含まれているため、環境負荷の低減にも貢献することができる。以下、前記発泡粒子の詳細な構成を説明する。 After extensive research, the inventors discovered that expanded beads containing a biomass-derived polypropylene resin as a raw material have the problem of significantly narrowing the molding pressure range at which satisfactory molded bodies can be obtained when producing bodies with shapes that are relatively difficult to mold, such as thick bodies or bodies with thick and thin portions. In contrast, the expanded beads of the present invention easily avoid this problem by using a fossil fuel-derived polypropylene resin B having the specific configuration described above in addition to a biomass-derived polypropylene resin A, thereby easily widening the molding pressure range at which satisfactory molded bodies can be obtained, even when producing thick bodies or bodies with thick and thin portions. Furthermore, because the expanded beads of the present invention contain a biomass-derived polypropylene resin A, they can also contribute to reducing environmental impact. The detailed configuration of the expanded beads is described below.
〔基材樹脂〕
前記発泡粒子を構成する基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとを含んでいる。本明細書において、ポリプロピレン系樹脂とは、プロピレンの単独重合体及びプロピレン成分(つまり、プロピレンに由来するモノマー成分)の含有量が50質量%以上であるプロピレン系共重合体をいう。
[Base resin]
The base resin constituting the expanded beads contains a polypropylene-based resin A and a polypropylene-based resin B. In this specification, the polypropylene-based resin refers to a propylene homopolymer and a propylene-based copolymer having a propylene component (i.e., a monomer component derived from propylene) content of 50 mass% or more.
プロピレンの単独重合体としては、例えば、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン及びアタクチックポリプロピレン等が挙げられる。プロピレン系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体などのプロピレンとエチレン及び/又は炭素数4以上8以下のα-オレフィンとの共重合体や、プロピレン-アクリル酸共重合体、プロピレン-無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。プロピレン系共重合体における共重合の態様は特に限定されることはない。例えば、プロピレン系共重合体は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよく、グラフト共重合体であってもよい。 Examples of propylene homopolymers include isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and atactic polypropylene. Examples of propylene-based copolymers include copolymers of propylene with ethylene and/or α-olefins having 4 to 8 carbon atoms, such as propylene-ethylene copolymer, propylene-butene copolymer, and propylene-ethylene-butene copolymer, as well as propylene-acrylic acid copolymer and propylene-maleic anhydride copolymer. The copolymerization mode in propylene-based copolymers is not particularly limited. For example, propylene-based copolymers may be block copolymers, random copolymers, or graft copolymers.
また、ポリプロピレン系樹脂は、架橋されていてもよく、無架橋であってもよい。環境負荷の低減により貢献する観点からは、ポリプロピレン系樹脂は無架橋であることが好ましい。なお、ポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂Bの詳細な構成については後述する。 Furthermore, the polypropylene-based resin may be crosslinked or non-crosslinked. From the perspective of contributing to reducing the environmental impact, it is preferable that the polypropylene-based resin be non-crosslinked. The detailed structures of polypropylene-based resin A and polypropylene-based resin B will be described later.
・ポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合
基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合は、ポリプロピレン系樹脂A:ポリプロピレン系樹脂B=3:97~90:10である。すなわち、ポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの合計100質量%に対するポリプロピレン系樹脂Aの割合は3質量%以上90質量%以下であり、ポリプロピレン系樹脂Bの割合は10質量%以上97質量%以下である。前記発泡粒子は、基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合を前記特定の範囲内とすることにより、発泡粒子の型内成形性を向上させるとともに、環境負荷の低減に貢献することができる。
Mass ratio of polypropylene resin A to polypropylene resin B The mass ratio of polypropylene resin A to polypropylene resin B in the base resin is polypropylene resin A:polypropylene resin B = 3:97 to 90:10. That is, the proportion of polypropylene resin A relative to 100% by mass of the total of polypropylene resin A and polypropylene resin B is 3% by mass or more and 90% by mass or less, and the proportion of polypropylene resin B is 10% by mass or more and 97% by mass or less. By setting the mass ratio of polypropylene resin A to polypropylene resin B in the base resin within the above-mentioned specific range, the expanded beads can improve in-mold moldability and contribute to reducing environmental impact.
基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aの含有量が少なすぎる場合には、基材樹脂中のバイオマス由来のモノマー成分の比率が低くなり、環境負荷の低減に貢献することが難しくなるおそれがある。基材樹脂中のバイオマス由来のモノマー成分の比率を高め、環境負荷を低減する効果をより高める観点からは、基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aの含有量は、ポリプロピレン系樹脂Aの含有量とポリプロピレン系樹脂Bの含有量との合計100質量%に対して5質量%以上であることが好ましく、7質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましく、15質量%以上であることが特に好ましく、20質量%以上であることが最も好ましい。 If the content of polypropylene-based resin A in the base resin is too low, the proportion of biomass-derived monomer components in the base resin will be low, which may make it difficult to contribute to reducing environmental impact. From the perspective of increasing the proportion of biomass-derived monomer components in the base resin and further enhancing the effect of reducing environmental impact, the content of polypropylene-based resin A in the base resin is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 15% by mass or more, and most preferably 20% by mass or more, relative to 100% by mass of the total content of polypropylene-based resin A and polypropylene-based resin B.
基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aの含有量が多すぎる場合には、発泡粒子の型内成形性の低下を招き、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲が狭くなるおそれがある。また、場合によっては、良好な成形体を成形することができなくなるおそれもある。発泡粒子の型内成形性をより向上させ、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより広くする観点からは、基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aの含有量は、ポリプロピレン系樹脂Aの含有量とポリプロピレン系樹脂Bの含有量との合計100質量%に対して70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましく、45質量%以下であることが特に好ましく、40質量%以下であることが最も好ましい。 If the content of polypropylene-based resin A in the base resin is too high, it may result in a decrease in the in-mold moldability of the expanded beads, narrowing the range of molding pressures at which good molded articles can be formed. In some cases, it may even be impossible to mold good molded articles. From the perspective of further improving the in-mold moldability of the expanded beads and broadening the range of molding pressures at which good molded articles can be formed, the content of polypropylene-based resin A in the base resin is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, even more preferably 50% by mass or less, particularly preferably 45% by mass or less, and most preferably 40% by mass or less, relative to 100% by mass of the total content of polypropylene-based resin A and polypropylene-based resin B.
基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述したポリプロピレン系樹脂Aの含有量の上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、基材樹脂中のポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合の好ましい範囲は、ポリプロピレン系樹脂A:ポリプロピレン系樹脂B=5:95~70:30であってもよく、7:93~60:40であってもよく、10:90~50:50であってもよく、15:85~45:55であってもよく、20:80~40:60であってもよい。 When determining the preferred range of the mass ratio of polypropylene-based resin A to polypropylene-based resin B in the base resin, the upper and lower limits of the polypropylene-based resin A content described above can be combined in any way. For example, the preferred range of the mass ratio of polypropylene-based resin A to polypropylene-based resin B in the base resin may be polypropylene-based resin A:polypropylene-based resin B = 5:95 to 70:30, 7:93 to 60:40, 10:90 to 50:50, 15:85 to 45:55, or 20:80 to 40:60.
・その他の重合体
基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂Bの他に、必要に応じて、これらのポリプロピレン系樹脂とは異なるその他の重合体を含んでいてもよい。基材樹脂に含まれ得るポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂B以外の重合体としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂Bのいずれにも該当しないポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリエステル系樹脂等のポリプロピレン系樹脂以外の熱可塑性樹脂や、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びスチレン系熱可塑性エラストマー等のエラストマーが挙げられる。
Other Polymers The base resin may contain, as necessary, other polymers different from these polypropylene-based resins, in addition to the polypropylene-based resin A and the polypropylene-based resin B. Examples of polymers other than the polypropylene-based resin A and the polypropylene-based resin B that may be contained in the base resin include polypropylene-based resins that do not fall under either the polypropylene-based resin A or the polypropylene-based resin B, thermoplastic resins other than polypropylene-based resins, such as polyethylene-based resins, polystyrene-based resins, polyamide-based resins, and polyester-based resins, and elastomers such as olefin-based thermoplastic elastomers and styrene-based thermoplastic elastomers.
基材樹脂には、ポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂B以外の重合体のうち1種類の重合体が含まれていてもよく、2種類以上の重合体が含まれていてもよい。また、これらの重合体は、ポリプロピレン系樹脂Aに含まれていてもよく、ポリプロピレン系樹脂Bに含まれていてもよい。さらに、前記発泡粒子の製造過程において、ポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂B以外の重合体を必要に応じて基材樹脂に添加することもできる。 The base resin may contain one or more types of polymers other than polypropylene-based resin A and polypropylene-based resin B. These polymers may be contained in polypropylene-based resin A or polypropylene-based resin B. Furthermore, during the manufacturing process of the expanded beads, polymers other than polypropylene-based resin A and polypropylene-based resin B may be added to the base resin as needed.
基材樹脂中におけるポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂B以外の重合体の含有量は、基材樹脂100質量%に対して20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましく、3質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることが特に好ましく、0質量%、つまり、基材樹脂が重合体としてポリプロピレン系樹脂A及びポリプロピレン系樹脂Bのみを含有していることが最も好ましい。 The content of polymers other than polypropylene resin A and polypropylene resin B in the base resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, even more preferably 3% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less, and most preferably 0% by mass, i.e., the base resin contains only polypropylene resin A and polypropylene resin B as polymers, relative to 100% by mass of the base resin.
・添加剤
基材樹脂は、必要に応じて、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、界面活性剤、光安定剤、紫外線吸収剤及び難燃剤などの添加剤を含んでいてもよい。基材樹脂には、これらの添加剤のうち1種類の添加剤が含まれていてもよく、2種類以上の添加剤が含まれていてもよい。また、これらの添加剤は、ポリプロピレン系樹脂Aに含まれていてもよく、ポリプロピレン系樹脂Bに含まれていてもよい。さらに、前記発泡粒子の製造過程において、これらの添加剤を必要に応じて基材樹脂に添加することもできる。
Additives The base resin may contain additives such as colorants, antioxidants, antistatic agents, surfactants, light stabilizers, UV absorbers, and flame retardants, as needed. The base resin may contain one or more of these additives. These additives may be contained in either the polypropylene-based resin A or the polypropylene-based resin B. Furthermore, these additives may be added to the base resin as needed during the production process of the expanded beads.
基材樹脂中における添加剤の配合量は、基材樹脂100質量%に対して20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of additives in the base resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, relative to 100% by mass of the base resin.
〔ポリプロピレン系樹脂A〕
ポリプロピレン系樹脂Aは、その分子鎖中にバイオマス由来のモノマー成分を含んでいる。本明細書において、バイオマス由来のモノマー成分とは、バイオマス原料から製造されるモノマーに由来する構成単位をいう。バイオマス由来のモノマー成分は、バイオマス原料から製造されるモノマー(以下、「バイオマス由来モノマー」ともいう。)が重合することにより、ポリプロピレン系樹脂Aの分子鎖に組み込まれる。なお、本明細書において、バイオマス由来のモノマー成分を含むポリプロピレン系樹脂を、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂ということもある。
[Polypropylene Resin A]
Polypropylene-based resin A contains a biomass-derived monomer component in its molecular chain. In this specification, the biomass-derived monomer component refers to a structural unit derived from a monomer produced from a biomass raw material. The biomass-derived monomer component is incorporated into the molecular chain of polypropylene-based resin A by polymerization of a monomer produced from a biomass raw material (hereinafter also referred to as a "biomass-derived monomer"). In this specification, a polypropylene-based resin containing a biomass-derived monomer component may also be referred to as a biomass-derived polypropylene-based resin.
ポリプロピレン系樹脂Aは、バイオマス由来のモノマー成分のみから構成されてもよいし、バイオマス由来のモノマー成分と化石燃料由来のモノマー成分(つまり、化石燃料から製造されるモノマーに由来する構成単位)とから構成されてもよい。バイオマス原料から製造されるモノマーは、例えば、プロピレンであってもよく、エチレンや炭素数4以上8以下のα-オレフィン等の、プロピレンと共重合されるコモノマーであってもよい。 Polypropylene-based resin A may be composed solely of biomass-derived monomer components, or may be composed of biomass-derived monomer components and fossil fuel-derived monomer components (i.e., structural units derived from monomers produced from fossil fuels). The monomer produced from biomass raw materials may be, for example, propylene, or a comonomer copolymerizable with propylene, such as ethylene or an α-olefin having 4 to 8 carbon atoms.
本明細書においてバイオマスとは、再生可能な、生物由来の有機性資源(ただし、石油石炭等の化石燃料由来の有機性資源を除く)を指す。より具体的には、バイオマスには、例えば農畜産物、林産物及び藻類等が含まれる。また、バイオマス原料とは、バイオマスから生成される、モノマーの原料となる物質をいう。バイオマス原料としては、例えば、バイオマスから得られる単糖類、多糖類、植物性油脂及び動物性油脂等を使用することができる。バイオマス原料からモノマーを製造する方法は特に限定されることはなく、種々の態様を取り得る。バイオマス由来モノマーの製造方法としては、例えば、バイオマス原料から製造したアルコールを脱水する方法、バイオマス原料から製造したナフサを分解する方法等が挙げられる。 In this specification, biomass refers to renewable, biologically derived organic resources (excluding organic resources derived from fossil fuels such as petroleum and coal). More specifically, biomass includes, for example, agricultural and livestock products, forestry products, and algae. Furthermore, biomass raw materials refer to substances produced from biomass that serve as raw materials for monomers. Examples of biomass raw materials that can be used include monosaccharides, polysaccharides, vegetable oils and animal fats obtained from biomass. The method for producing monomers from biomass raw materials is not particularly limited and can take various forms. Examples of methods for producing biomass-derived monomers include a method of dehydrating alcohol produced from biomass raw materials and a method of decomposing naphtha produced from biomass raw materials.
食料との非競合性や、副産物及び廃棄物系バイオマスの利用による循環型社会への貢献の観点から、バイオマス原料としては、廃食油、黒液、トール油、パーム油製造時の廃液(palm oil mill effluent)及び微細藻類が含有する油脂等から製造されるバイオナフサを使用することが好ましい。同様の観点から、バイオマス由来モノマーとしては、バイオナフサの分解によって得られるバイオマス由来のプロピレンを使用することが好ましい。 From the perspective of non-competition with food and contribution to a recycling-oriented society through the use of by-products and waste biomass, it is preferable to use bionaphtha produced from waste cooking oil, black liquor, tall oil, palm oil mill effluent, and oils contained in microalgae as the biomass raw material. From a similar perspective, it is preferable to use biomass-derived propylene obtained by decomposing bionaphtha as the biomass-derived monomer.
ポリプロピレン系樹脂Aとしては、バイオマス由来のモノマー成分を含むプロピレンの単独重合体や、バイオマス由来のモノマー成分を含むプロピレン系共重合体を使用することができる。また、ポリプロピレン系樹脂Aとして用いられるプロピレン系共重合体は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよく、グラフト共重合体であってもよい。基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂Aとして、これらのポリプロピレン系樹脂のうち1種類のポリプロピレン系樹脂を含んでいてもよく、2種類以上のポリプロピレン系樹脂を含んでいてもよい。 As polypropylene-based resin A, a propylene homopolymer containing a biomass-derived monomer component or a propylene-based copolymer containing a biomass-derived monomer component can be used. Furthermore, the propylene-based copolymer used as polypropylene-based resin A may be a random copolymer, a block copolymer, or a graft copolymer. The base resin may contain one of these polypropylene-based resins as polypropylene-based resin A, or two or more polypropylene-based resins.
発泡粒子の型内成形性をより向上させる観点からは、ポリプロピレン系樹脂Aは、プロピレンの単独重合体またはプロピレン-エチレンブロック共重合体であることが好ましく、プロピレンの単独重合体であることがより好ましい。かかるポリプロピレン系樹脂Aを用いることにより、良好な成形体を得られる成形圧の範囲をより広くすることができる。 From the perspective of further improving the moldability of the expanded beads in the mold, polypropylene-based resin A is preferably a propylene homopolymer or a propylene-ethylene block copolymer, and more preferably a propylene homopolymer. By using such polypropylene-based resin A, the range of molding pressures over which good molded articles can be obtained can be broadened.
なお、上記バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aとしては、バイオマス由来の樹脂として市販されているポリプロピレン系樹脂を使用することができる。具体的には、Lyondellbasell社製の品番「HP456J」、「HP640J」、「EP348U」等を例示することができる。 As the biomass-derived polypropylene resin A, commercially available biomass-derived polypropylene resins can be used. Specific examples include Lyondellbasell's product numbers "HP456J," "HP640J," and "EP348U."
ASTM D6866-21に基づいて測定されるポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度(biobased carbon content)は、1%以上であることが好ましい。1%以上のバイオマス度を有するポリプロピレン系樹脂Aを用いて発泡粒子を作製することにより、発泡粒子中に含まれるバイオマス由来のモノマー成分の比率をより高め、環境負荷を低減する効果をより高めることができる。かかる観点からは、ポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度は、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましく、30%以上であることが特に好ましい。ポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度の上限は、定義上100%である。より具体的なバイオマス度の測定方法については、実施例において詳説する。 The biomass content (biobased carbon content) of polypropylene-based resin A, measured according to ASTM D6866-21, is preferably 1% or more. By producing expanded beads using polypropylene-based resin A with a biomass content of 1% or more, the proportion of biomass-derived monomer components contained in the expanded beads can be increased, further enhancing the effect of reducing environmental impact. From this perspective, the biomass content of polypropylene-based resin A is more preferably 10% or more, even more preferably 20% or more, and particularly preferably 30% or more. The upper limit of the biomass content of polypropylene-based resin A is, by definition, 100%. More specific methods for measuring the biomass content are described in detail in the Examples.
発泡粒子の型内成形性をより高める観点からは、ポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度は80%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、45%以下であることがさらに好ましい。 From the perspective of further improving the moldability of the expanded beads in the mold, the biomass content of polypropylene resin A is preferably 80% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 45% or less.
ポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述したポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度の上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、ポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度の好ましい範囲は、1%以上100%以下であってもよく、10%以上80%以下であってもよく、20%以上50%以下であってもよく、30%以上45%以下であってもよい。 When determining the preferred range of the biomass degree of polypropylene-based resin A, the upper and lower limits of the biomass degree of polypropylene-based resin A described above can be combined in any way. For example, the preferred range of the biomass degree of polypropylene-based resin A may be 1% or more and 100% or less, 10% or more and 80% or less, 20% or more and 50% or less, or 30% or more and 45% or less.
ポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAは、155℃以上170℃以下の範囲内であることが好ましく、158℃以上168℃以下の範囲内であることがより好ましく、160℃以上165℃以下の範囲内であることがさらに好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性と得られる成形体の剛性とをよりバランスよく向上させることができる。同様の観点から、ポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAが155℃以上170℃以下であり、かつ、後述するポリプロピレン系樹脂Bの融点TmBが130℃以上145℃以下であることが好ましい。 The melting point Tm A of polypropylene resin A is preferably in the range of 155°C or higher and 170°C or lower, more preferably in the range of 158°C or higher and 168°C or lower, and even more preferably in the range of 160°C or higher and 165°C or lower. In this case, the moldability of the expanded beads in the mold and the rigidity of the resulting molded article can be improved in a well-balanced manner. From the same viewpoint, it is preferable that the melting point Tm A of polypropylene resin A is in the range of 155°C or higher and 170°C or lower, and that the melting point Tm B of polypropylene resin B described below is in the range of 130°C or higher and 145°C or lower.
ポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAは、JIS K7121-1987に基づき求められる。具体的には、まず、ポリプロピレン系樹脂Aからなる試験片を準備し、JIS K7121-1987における「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいて試験片の状態調節を行う。状態調節における加熱速度及び冷却速度はいずれも10℃/分とする。状態調節された試験片を10℃/分の加熱速度で30℃から200℃まで昇温することによりDSC曲線を取得し、DSC曲線に現れた融解ピークの頂点温度をポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAとする。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとする。また、DSC曲線に複数の融解ピークが現れる場合は、最も面積の大きな融解ピークの頂点温度をポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAとする。 The melting point Tm A of polypropylene-based resin A is determined in accordance with JIS K7121-1987. Specifically, a test specimen made of polypropylene-based resin A is first prepared, and the test specimen is conditioned in accordance with "(2) Measuring the melting temperature after a certain heat treatment" in "3. Conditioning of test specimen" in JIS K7121-1987. The heating rate and cooling rate during conditioning are both 10°C/min. The conditioned test specimen is heated from 30°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min to obtain a DSC curve, and the apex temperature of the melting peak appearing on the DSC curve is taken as the melting point Tm A of polypropylene-based resin A. The flow rate of nitrogen gas in the measurement environment is 30 mL per minute. If multiple melting peaks appear on the DSC curve, the apex temperature of the melting peak with the largest area is taken as the melting point Tm A of polypropylene-based resin A.
ポリプロピレン系樹脂Aの結晶化温度TcAは、発泡粒子の成形時における水冷時間をより短縮する観点から、110℃以上130℃以下であることが好ましく、113℃以上128℃以下であることがより好ましく、115℃以上123℃以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of further shortening the water cooling time during molding of the expanded beads, the crystallization temperature Tc A of the polypropylene resin A is preferably 110°C or higher and 130°C or lower, more preferably 113°C or higher and 128°C or lower, and even more preferably 115°C or higher and 123°C or lower.
ポリプロピレン系樹脂Aの結晶化温度TcAはJIS K7121:2012に基づき、熱流束示差走査熱量測定により求められる結晶化ピークの頂点の温度を意味する。なお、結晶化ピークが2つ以上現れる場合には、最も面積の大きな結晶化ピークの頂点の温度を結晶化温度TcAとする。 The crystallization temperature Tc A of polypropylene resin A means the temperature at the apex of the crystallization peak determined by heat flux differential scanning calorimetry based on JIS K7121: 2012. When two or more crystallization peaks appear, the temperature at the apex of the crystallization peak with the largest area is taken as the crystallization temperature Tc A.
温度230℃、荷重2.16kgにおけるポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAは0.5g/10分以上10g/10分以下であることが好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより向上させ、良好な成形体を得られる成形圧の範囲をより広くすることができる。かかる観点から、ポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAは1g/10分以上8g/10分以下であることがより好ましく、2g/10分以上5g/10分以下であることがさらに好ましい。前述したポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAは、JIS K7210-1:2014に基づき、試験温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される値である。 The melt mass-flow rate MFR A of polypropylene-based resin A at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg is preferably 0.5 g/10 min or more and 10 g/10 min or less. In this case, the in-mold moldability of the expanded beads can be further improved, and the range of molding pressures under which a good molded article can be obtained can be broadened. From this viewpoint, the melt mass-flow rate MFR A of polypropylene-based resin A is more preferably 1 g/10 min or more and 8 g/10 min or less, and even more preferably 2 g/10 min or more and 5 g/10 min or less. The melt mass-flow rate MFR A of polypropylene-based resin A described above is a value measured in accordance with JIS K7210-1:2014 under conditions of a test temperature of 230°C and a load of 2.16 kg.
ポリプロピレン系樹脂Aの融解熱量ΔHAは、75J/g以上130J/g以下であることが好ましく、85J/g以上120J/g以下であることがより好ましく、95J/g以上110J/g以下であることがさらに好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより向上させ、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより広くすることができる。 The heat of fusion ΔH of the polypropylene resin A is preferably 75 J/g or more and 130 J/g or less, more preferably 85 J/g or more and 120 J/g or less, and even more preferably 95 J/g or more and 110 J/g or less, which further improves the moldability of the expanded beads in the mold and broadens the range of molding pressures under which a good molded article can be formed.
ポリプロピレン系樹脂Aの融解熱量ΔHAは、JIS K7122-1987に準拠した示差走査熱量測定(DSC)を行うことにより得られるDSC曲線に基づいて求めることができる。具体的には、まず、ポリプロピレン系樹脂Aを試験片として用い、JIS K7122-1987における「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいて試験片の状態調節を行う。状態調節における加熱速度及び冷却速度はいずれも10℃/分とし、温度範囲は23℃から200℃までとする。その後、状態調節された試験片を、再度23℃から200℃まで10℃/分の速度で加熱することによりDSC曲線(2回目加熱時のDSC曲線)を取得する。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとする。このDSC曲線において、80℃に相当する点と、最も頂点温度が高い融解ピークにおける高温側の端点とを結ぶ直線を引く。ポリプロピレン系樹脂Aの融解熱量ΔHAは、このようにして決定した直線とDSC曲線の融解ピークとにより囲まれる領域の面積に基づいて算出することができる。 The heat of fusion ΔH A of polypropylene-based resin A can be determined based on a DSC curve obtained by performing differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with JIS K7122-1987. Specifically, first, polypropylene-based resin A is used as a test piece, and the test piece is conditioned based on "(2) Measuring the melting temperature after a certain heat treatment" in "3. Conditioning of test piece" in JIS K7122-1987. The heating rate and cooling rate in the conditioning are both 10°C/min, and the temperature range is 23°C to 200°C. The conditioned test piece is then heated again from 23°C to 200°C at a rate of 10°C/min to obtain a DSC curve (DSC curve during second heating). The flow rate of nitrogen gas in the measurement environment is 30 mL per minute. On this DSC curve, a straight line is drawn connecting the point corresponding to 80°C and the high-temperature end point of the melting peak with the highest apex temperature. The heat of fusion ΔH A of the polypropylene resin A can be calculated based on the area of the region surrounded by the straight line determined in this manner and the melting peak of the DSC curve.
ポリプロピレン系樹脂Aの曲げ弾性率MAは、1000MPa以上2000MPa以下であることが好ましく、1200MPa以上1800MPa以下であることがより好ましく、1300MPa以上1700MPa以下であることがさらに好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより向上させることができる。 The flexural modulus M of the polypropylene resin A is preferably 1000 MPa or more and 2000 MPa or less, more preferably 1200 MPa or more and 1800 MPa or less, and even more preferably 1300 MPa or more and 1700 MPa or less, in which case the moldability of the expanded beads in the mold can be further improved.
ポリプロピレン系樹脂Aの曲げ弾性率MAは、JIS K7171:2008に基づき、求めることができる。 The flexural modulus M A of the polypropylene resin A can be determined based on JIS K7171:2008.
なお、発泡粒子の製造に当たり、2種類以上のポリプロピレン系樹脂Aを使用する場合には、発泡粒子の製造過程における配合比と同一の比率となるように複数種類のポリプロピレン系樹脂Aを溶融混合することによりポリプロピレン系樹脂Aの溶融混合物からなる試験片を作製した後、この試験片を用いて前記の方法により測定されるバイオマス度、融点、結晶化温度、メルトマスフローレイト、融解熱量、及び曲げ弾性率を、それぞれポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度、融点TmA、結晶化温度TcA、メルトマスフローレイトMFRA、融解熱量ΔHA、及び曲げ弾性率MAとする。 When two or more types of polypropylene resin A are used in producing the expanded beads, a test piece made of a molten mixture of polypropylene resin A is prepared by melt-mixing the multiple types of polypropylene resin A in the same ratio as the compounding ratio in the expanded bead production process, and the biomass ratio, melting point, crystallization temperature, melt mass-flow rate, heat of fusion, and flexural modulus measured using this test piece by the above-mentioned methods are defined as the biomass ratio, melting point Tm A , crystallization temperature Tc A , melt mass-flow rate MFR A , heat of fusion ΔH A , and flexural modulus M A of the polypropylene resin A, respectively.
・ポリプロピレン系樹脂B
前記発泡粒子の基材樹脂には、化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bが含まれている。本明細書において、化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂とは、化石燃料由来のモノマーが重合してなり、化石燃料由来のモノマー成分のみを分子鎖中に含むポリプロピレン系樹脂を指す。換言すれば、ポリプロピレン系樹脂Bは、化石燃料由来のモノマー成分のみから構成されている。従って、ASTM D6866-21に基づいて測定されるポリプロピレン系樹脂Bのバイオマス度(biobased carbon content)は0%である。
・Polypropylene resin B
The base resin of the expanded beads contains a fossil fuel-derived polypropylene resin B. In this specification, a fossil fuel-derived polypropylene resin refers to a polypropylene resin obtained by polymerizing fossil fuel-derived monomers and containing only fossil fuel-derived monomer components in its molecular chain. In other words, the polypropylene resin B is composed only of fossil fuel-derived monomer components. Therefore, the biomass content (biobased carbon content) of the polypropylene resin B measured in accordance with ASTM D6866-21 is 0%.
本明細書において、化石燃料由来のモノマー成分とは、化石燃料から製造されるモノマーに由来する構成単位をいう。化石燃料から製造されるモノマー(以下、「化石燃料由来モノマー」ともいう。)は、例えば、プロピレンであってもよく、エチレンや炭素数4以上8以下のα-オレフィン等の、プロピレンと共重合されるコモノマーであってもよい。化石燃料からモノマーを製造する方法は特に限定されることはなく、種々の態様を取り得る。化石燃料由来モノマーの製造方法としては、例えば、石油精製の過程で得られたナフサの熱分解及び分留を行う方法が挙げられる。 In this specification, a fossil fuel-derived monomer component refers to a structural unit derived from a monomer produced from a fossil fuel. The monomer produced from a fossil fuel (hereinafter also referred to as a "fossil fuel-derived monomer") may be, for example, propylene, or a comonomer copolymerizable with propylene, such as ethylene or an α-olefin having 4 to 8 carbon atoms. The method for producing a monomer from a fossil fuel is not particularly limited and can take various forms. One example of a method for producing a fossil fuel-derived monomer is the thermal cracking and fractional distillation of naphtha obtained during petroleum refining.
ポリプロピレン系樹脂Bは、エチレン及びブテンからなる群から選択される1種以上のモノマーに由来するコモノマー成分(以下、コモノマーに由来する構成単位ともいう。)を3質量%以上10質量%以下含むプロピレン系ランダム共重合体である。また、ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBは900MPa以下である。基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂Bとして、前記特定の範囲内の曲げ弾性率MBを有し、かつ前記特定のコモノマー成分を含むプロピレン系共重合体のうち1種類のプロピレン系共重合体を含んでいてもよく、2種類以上のプロピレン系共重合体を含んでいてもよい。前記発泡粒子は、前記特定のポリプロピレン系樹脂Bをバイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aとともに用いることにより、環境負荷の低減に貢献するとともに型内成形性を向上させることができる。また、前記発泡粒子は、例えば、厚みの厚い成形体や、厚みの厚い部分と薄い部分とを有する成形体を型内成形する場合であっても、幅広い成形圧の範囲で良好な成形体を成形可能である。 The polypropylene-based resin B is a propylene-based random copolymer containing 3% to 10% by mass of a comonomer component (hereinafter also referred to as a comonomer-derived structural unit) derived from one or more monomers selected from the group consisting of ethylene and butene. The flexural modulus M of the polypropylene-based resin B is 900 MPa or less. The base resin may contain one or more propylene-based copolymers having a flexural modulus M within the specific range and containing the specific comonomer component as the polypropylene-based resin B. The expanded beads can contribute to reducing environmental impact and improving moldability in a mold by using the specific polypropylene-based resin B together with the biomass-derived polypropylene-based resin A. Furthermore, the expanded beads can be molded into good molded articles over a wide range of molding pressures, even when molding thick articles or articles having both thick and thin portions in a mold.
ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBは900MPa以下である。ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBが高すぎる場合には、特に、厚みの厚い成形体や、厚みの厚い部分と薄い部分とを有する成形体を型内成形により得ようとした際に、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲が過度に狭くなるおそれがある。ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBを900MPa以下とすることにより、前述した問題を容易に回避し、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲を広くすることができる。かかる観点から、ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBは、900MPa未満であることが好ましく、880MPa以下であることがより好ましい。 The flexural modulus M of polypropylene-based resin B is 900 MPa or less. If the flexural modulus M of polypropylene-based resin B is too high, the range of molding pressures at which a good molded product can be formed may be excessively narrow, particularly when attempting to obtain a thick molded product or a molded product having thick and thin portions by in-mold molding. By setting the flexural modulus M of polypropylene-based resin B to 900 MPa or less, the above-mentioned problems can be easily avoided and the range of molding pressures at which a good molded product can be formed can be widened. From this viewpoint, the flexural modulus M of polypropylene-based resin B is preferably less than 900 MPa, and more preferably 880 MPa or less.
一方、成形体の回復性を向上させ、良好な成形体を成形可能な型内成形圧の範囲の上限をより拡大させる観点、成形体の物性を向上させる観点からは、ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBは、500MPa以上であることが好ましく、600MPa以上であることがより好ましく、610MPa以上であることがさらに好ましく、650MPa以上であることが特に好ましく、700MPa以上であることが最も好ましい。 On the other hand, from the viewpoint of improving the recovery of the molded body, further expanding the upper limit of the range of in-mold molding pressure at which a good molded body can be molded, and improving the physical properties of the molded body, the flexural modulus M of the polypropylene-based resin B is preferably 500 MPa or more, more preferably 600 MPa or more, even more preferably 610 MPa or more, particularly preferably 650 MPa or more, and most preferably 700 MPa or more.
ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBの好ましい範囲を構成するに当たっては、前述したポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBの上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBの好ましい範囲は、500MPa以上900MPa以下であってもよく、600MPa以上900MPa以下であってもよく、610MPa以上900MPa以下であってもよく、650MPa以上900MPa未満であってもよく、700MPa以上880MPa以下であってもよい。 In determining a preferred range of the flexural modulus M of the polypropylene-based resin B, any combination of the above-mentioned upper and lower limits of the flexural modulus M of the polypropylene-based resin B can be used. For example, the preferred range of the flexural modulus M of the polypropylene-based resin B may be 500 MPa or more and 900 MPa or less, 600 MPa or more and 900 MPa or less, 610 MPa or more and 900 MPa or less, 650 MPa or more and less than 900 MPa, or 700 MPa or more and 880 MPa or less.
良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより広くすることができる観点からは、ポリプロピレン系樹脂Aの曲げ弾性率MAに対するポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBの比MB/MAが0.60以下であることが好ましく、0.30以上0.60以下であることがより好ましく、0.35以上0.60未満であることがさらに好ましく、0.40以上0.60未満であることが特に好ましく、0.45以上0.58以下であることが最も好ましい。また、同様の観点からは、ポリプロピレン系樹脂Aの曲げ弾性率MAとポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBとの差MA-MBが580MPa以上1000MPa以下であることが好ましく、600MPa以上900MPa以下であることがより好ましく、620MPa以上890MPa以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of broadening the range of molding pressures at which good molded articles can be formed, the ratio M B /M A of the flexural modulus M B of polypropylene resin B to the flexural modulus M A of polypropylene resin A is preferably 0.60 or less, more preferably 0.30 or more and 0.60 or less, even more preferably 0.35 or more but less than 0.60, particularly preferably 0.40 or more but less than 0.60, and most preferably 0.45 or more and 0.58 or less. From the same viewpoint, the difference M A -M B between the flexural modulus M A of polypropylene resin A and the flexural modulus M B of polypropylene resin B is preferably 580 MPa or more and 1000 MPa or less, more preferably 600 MPa or more and 900 MPa or less, and even more preferably 620 MPa or more and 890 MPa or less.
また、ポリプロピレン系樹脂Bは、前記特定のコモノマー成分を3質量%以上10質量%以下含むプロピレン系ランダム共重合体である。なお、ポリプロピレン系樹脂Bがエチレン及びブテンの両方を含む場合、その合計量が3質量%以上10質量%以下である。ポリプロピレン系樹脂Bが前記コモノマー成分を含まない場合、または前記コモノマー成分の含有量が少なすぎる場合には、二次発泡性が不足して型内成形性が過度に低下し、良好な成形体を得ることができないおそれがある。また、成形体を得られる場合であっても、成形圧が過度に高くなったり、成形可能な成形圧の範囲が狭くなったりするおそれがある。ポリプロピレン系樹脂B中の前記コモノマー成分の含有量を3質量%以上とすることにより、これらの問題を容易に回避することができる。前述した問題をより確実に回避する観点から、前記ポリプロピレン系樹脂Bは、前記コモノマー成分を3.2質量%以上含むことが好ましく、3.3質量%以上含むことがより好ましく、3.4質量%以上含むことがさらに好ましい。 Furthermore, polypropylene-based resin B is a propylene-based random copolymer containing 3% by mass or more and 10% by mass or less of the specific comonomer component. When polypropylene-based resin B contains both ethylene and butene, the total amount is 3% by mass or more and 10% by mass or less. If polypropylene-based resin B does not contain the comonomer component, or if the content of the comonomer component is too low, secondary foaming properties may be insufficient, resulting in excessively poor in-mold moldability and making it impossible to obtain a satisfactory molded product. Even if a molded product can be obtained, the molding pressure may be excessively high or the range of possible molding pressures may be narrow. These problems can be easily avoided by setting the content of the comonomer component in polypropylene-based resin B to 3% by mass or more. To more reliably avoid the above-mentioned problems, polypropylene-based resin B preferably contains 3.2% by mass or more of the comonomer component, more preferably 3.3% by mass or more, and even more preferably 3.4% by mass or more.
一方、ポリプロピレン系樹脂B中の前記コモノマー成分の含有量を10質量%以下とすることにより、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲の上限を拡大するとともに、成形体の物性を向上させることができる。かかる効果をより確実に得る観点からは、ポリプロピレン系樹脂Bは、前記コモノマー成分を8質量%以下含むことが好ましく、5質量%以下含むことがより好ましく、4.5質量%以下含むことがさらに好ましく、4質量%以下含むことが特に好ましい。 On the other hand, by setting the content of the comonomer component in polypropylene-based resin B to 10% by mass or less, the upper limit of the range of molding pressures at which a good molded article can be produced can be expanded, and the physical properties of the molded article can be improved. To more reliably achieve this effect, polypropylene-based resin B preferably contains 8% by mass or less of the comonomer component, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 4.5% by mass or less, and particularly preferably 4% by mass or less.
ポリプロピレン系樹脂B中の前記コモノマー成分の含有量の好ましい範囲を構成するに当たっては、前述したポリプロピレン系樹脂B中の前記コモノマー成分の含有量の上限と下限とを任意に組み合わせることができる。例えば、ポリプロピレン系樹脂B中の前記特定のコモノマーに由来する構成単位の含有量の好ましい範囲は、3質量%以上8質量%以下であってもよく、3.2質量%以上5質量%以下であってもよく、3.3質量%以上4.5質量%以下であってもよく、3.4質量%以上4質量%以下であってもよい。 When determining the preferred range of the content of the comonomer component in polypropylene-based resin B, the above-mentioned upper and lower limits of the content of the comonomer component in polypropylene-based resin B can be combined in any manner. For example, the preferred range of the content of the structural unit derived from the specific comonomer in polypropylene-based resin B may be 3% by mass or more and 8% by mass or less, 3.2% by mass or more and 5% by mass or less, 3.3% by mass or more and 4.5% by mass or less, or 3.4% by mass or more and 4% by mass or less.
ポリプロピレン系樹脂B中における前記コモノマー成分の含有量は、例えば、IRスペクトルに基づいて求めることができる。ポリプロピレン系樹脂B中におけるコモノマー成分の含有量の測定方法については、実施例において詳説する。 The content of the comonomer component in polypropylene-based resin B can be determined, for example, based on IR spectroscopy. The method for measuring the content of the comonomer component in polypropylene-based resin B will be explained in detail in the Examples.
ポリプロピレン系樹脂Bの融点TmBは130℃以上145℃以下であることが好ましく、133℃以上142℃以下であることがより好ましく、135℃以上140℃以下であることがさらに好ましい。この場合には、成形体を成形可能な成形圧の下限をより低くすることができ、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより確実に拡大することができる。 The melting point Tm B of the polypropylene resin B is preferably 130° C. or higher and 145° C. or lower, more preferably 133° C. or higher and 142° C. or lower, and even more preferably 135° C. or higher and 140° C. or lower. In this case, the lower limit of the molding pressure at which a molded article can be formed can be further lowered, and the range of molding pressure at which a good molded article can be formed can be more reliably expanded.
ポリプロピレン系樹脂Bの結晶化温度TcBは、85℃以上110℃以下であることが好ましく、90℃以上105℃以下であることがより好ましく、92℃以上104℃以下であることがさらに好ましく、95℃以上102℃以下であることが特に好ましい。この場合には、発泡粒子の成形加熱時の熱加工性と冷却時の結晶固化の速度とが適度に調節され、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより確実に拡大することができる。 The crystallization temperature Tc B of the polypropylene resin B is preferably 85° C. or higher and 110° C. or lower, more preferably 90° C. or higher and 105° C. or lower, even more preferably 92° C. or higher and 104° C. or lower, and particularly preferably 95° C. or higher and 102° C. or lower. In this case, the thermal processability of the expanded beads during heating for molding and the rate of crystallization and solidification during cooling can be appropriately adjusted, and the range of molding pressures under which a good molded article can be molded can be more reliably expanded.
また、同様の観点から、ポリプロピレン系樹脂Aの結晶化温度TcAとポリプロピレン系樹脂Bの結晶化温度TcBとの差[TcA-TcB]は、15℃以上35℃以下であることが好ましく、16℃以上28℃以下であることがより好ましく、16℃以上25℃以下であることがさらに好ましく、18℃以上23℃以下であることが特に好ましい。 From the same viewpoint, the difference [Tc A - Tc B ] between the crystallization temperature Tc A of polypropylene resin A and the crystallization temperature Tc B of polypropylene resin B is preferably 15°C or more and 35°C or less, more preferably 16°C or more and 28°C or less, even more preferably 16°C or more and 25°C or less, and particularly preferably 18°C or more and 23°C or less.
温度230℃、荷重2.16kgにおけるポリプロピレン系樹脂BのメルトマスフローレイトMFRBは1g/10分以上20g/10分以下であることが好ましく、3g/10分以上15g/10分以下であることがより好ましく、4g/10分以上12g/10分以下であることがさらに好ましく、5g/10分以上10g/10分以下であることが特に好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより向上させ、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより広くすることができる。 The melt mass-flow rate MFR B of polypropylene resin B at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg is preferably 1 g/10 min or more and 20 g/10 min or less, more preferably 3 g/10 min or more and 15 g/10 min or less, even more preferably 4 g/10 min or more and 12 g/10 min or less, and particularly preferably 5 g/10 min or more and 10 g/10 min or less. In this case, the moldability of the expanded beads in the mold can be further improved, and the range of molding pressures under which a good molded article can be formed can be wider.
同様の観点から、温度230℃、荷重2.16kgにおける前記ポリプロピレン系樹脂BのメルトマスフローレイトMFRBに対する温度230℃、荷重2.16kgにおける前記ポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAの比MFRA/MFRBが0.2以上0.6以下であることが好ましく、0.3以上0.5以下であることがより好ましい。 From the same viewpoint, the ratio MFR A /MFR B of the melt mass-flow rate MFR A of the polypropylene resin A at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg to the melt mass-flow rate MFR B of the polypropylene resin B at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg is preferably 0.2 or more and 0.6 or less, more preferably 0.3 or more and 0.5 or less.
ポリプロピレン系樹脂Bの融解熱量ΔHBは、30J/g以上100J/g以下であることが好ましく、40J/g以上90J/g以下であることがより好ましく、50J/g以上80J/g以下であることがさらに好ましく、60J/g以上75J/g以下であることが特に好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより向上させ、良好な成形体を成形可能な成形圧の範囲をより広くすることができる。 The heat of fusion ΔH of polypropylene resin B is preferably 30 J/g or more and 100 J/g or less, more preferably 40 J/g or more and 90 J/g or less, even more preferably 50 J/g or more and 80 J/g or less, and particularly preferably 60 J/g or more and 75 J/g or less. In this case, the moldability of the expanded beads in the mold can be further improved, and the range of molding pressures under which a good molded article can be formed can be wider.
なお、前述したポリプロピレン系樹脂Bのバイオマス度、曲げ弾性率MB、融点TmB、結晶化温度TcB、メルトマスフローレイトMFRB及び融解熱量ΔHBの測定方法は、ポリプロピレン系樹脂Aに替えてポリプロピレン系樹脂Bを使用する以外は、それぞれ、前述したポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度、曲げ弾性率MA、融点TmA、結晶化温度TcA、メルトマスフローレイトMFRA及び融解熱量ΔHAの測定方法と同様である。 The methods for measuring the biomass degree, flexural modulus M B , melting point Tm B , crystallization temperature Tc B , melt mass-flow rate MFR B and heat of fusion ΔH B of polypropylene-based resin B are the same as the methods for measuring the biomass degree, flexural modulus M A , melting point Tm A , crystallization temperature Tc A , melt mass-flow rate MFR A and heat of fusion ΔH A of polypropylene-based resin A, respectively, except that polypropylene-based resin B is used instead of polypropylene-based resin A.
また、発泡粒子の製造に当たり、2種類以上のポリプロピレン系樹脂Bを使用する場合には、発泡粒子の製造過程における配合比と同一の比率となるように複数種類のポリプロピレン系樹脂Bを溶融混合することによりポリプロピレン系樹脂Bの溶融混合物からなる試験片を作製した後、この試験片を用いて前記の方法により測定されるバイオマス度、融点、結晶化温度、メルトマスフローレイト、融解熱量、及び曲げ弾性率を、それぞれポリプロピレン系樹脂Bのバイオマス度、融点TmB、結晶化温度TcB、メルトマスフローレイトMFRB、融解熱量ΔHB、及び曲げ弾性率MBとする。 Furthermore, when two or more types of polypropylene-based resin B are used in the production of expanded beads, a test piece made of a molten mixture of polypropylene-based resin B is prepared by melt-mixing the multiple types of polypropylene-based resin B in the same ratio as the compounding ratio in the production process of the expanded beads, and the biomass degree, melting point, crystallization temperature, melt mass-flow rate, heat of fusion, and flexural modulus measured using this test piece by the above-mentioned methods are defined as the biomass degree, melting point Tm B , crystallization temperature Tc B , melt mass-flow rate MFR B , heat of fusion ΔH B , and flexural modulus M B of polypropylene-based resin B, respectively.
〔発泡粒子の独立気泡率〕
前記発泡粒子の独立気泡率は80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましく、92%以上であることが特に好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより向上させるとともに、発泡粒子を型内成形してなる成形体の物性をより容易に向上させることができる。前記発泡粒子の独立気泡率の上限は、特に制限されないが、例えば99%であってもよい。
[Closed cell ratio of expanded beads]
The closed cell ratio of the expanded beads is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, even more preferably 90% or more, and particularly preferably 92% or more. In this case, the moldability of the expanded beads in a mold can be further improved, and the physical properties of the molded article obtained by molding the expanded beads in a mold can be more easily improved. The upper limit of the closed cell ratio of the expanded beads is not particularly limited, but may be, for example, 99%.
発泡粒子の独立気泡率は、ASTM-D2856-70の手順Cに基づき空気比較式比重計を用いて測定される値である。発泡粒子の独立気泡率の測定方法は、具体的には以下の通りである。状態調節後の嵩体積約20cm3の発泡粒子を測定用サンプルとし、測定用サンプルをエタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇分から測定用サンプルの見掛けの体積Vaを測定する。見掛けの体積Vaを測定した測定用サンプルを十分に乾燥させた後、ASTM-D2856-70に記載されている手順Cに準じ、空気比較式比重計(東京サイエンス株式会社製「Beckman Model1000 Air Comparison Pycnometer」)を用いて測定用サンプルの真の体積の値Vxを測定する。そして、これらの体積の値Va及びVxを用い、下記の式(1)に基づいて測定用サンプルの独立気泡率(単位:%)を計算する。以上の操作を測定用サンプルを変更して5回行い、5つの測定用サンプルにおける独立気泡率の算術平均値(N=5)を発泡粒子の独立気泡率(単位:%)とする。
独立気泡率=(Vx-W/ρ)×100/(Va-W/ρ)・・・(1)
The closed cell ratio of expanded beads is a value measured using an air comparison hydrometer in accordance with Procedure C of ASTM-D2856-70. The specific method for measuring the closed cell ratio of expanded beads is as follows. After conditioning, expanded beads with a bulk volume of approximately 20 cm3 are used as a measurement sample. The measurement sample is submerged in a graduated cylinder containing ethanol, and the apparent volume Va of the measurement sample is measured from the rise in the liquid level. After measuring the apparent volume Va, the measurement sample is thoroughly dried, and the true volume Vx of the measurement sample is measured using an air comparison hydrometer ("Beckman Model 1000 Air Comparison Pycnometer" manufactured by Tokyo Science Co., Ltd.) in accordance with Procedure C described in ASTM-D2856-70. These volume values Va and Vx are then used to calculate the closed cell ratio (unit: %) of the measurement sample according to the following formula (1): The above operation is repeated five times using different measurement samples, and the arithmetic mean value (N=5) of the closed cell ratios of the five measurement samples is taken as the closed cell ratio (unit: %) of the expanded beads.
Closed cell ratio = (Vx-W/ρ) x 100/(Va-W/ρ)...(1)
ただし、上記式(1)における記号の意味は以下の通りである。
Vx:上記方法で測定される測定用サンプルの真の体積、即ち、発泡粒子を構成する樹脂の容積と、発泡粒子内の独立気泡部分の気泡全容積との和(単位:cm3)
Va:測定用サンプルを、エタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇量から測定される測定用サンプルの見掛けの体積(単位:cm3)
W:測定用サンプルの質量(単位:g)
ρ:発泡粒子を構成する樹脂の密度(単位:g/cm3)
However, the meanings of the symbols in the above formula (1) are as follows:
Vx: the true volume of the measurement sample measured by the above method, i.e., the sum of the volume of the resin constituting the expanded beads and the total volume of the closed cells in the expanded beads (unit: cm 3 ).
Va: Apparent volume of the measurement sample measured from the rise in the liquid level when the measurement sample is submerged in a measuring cylinder containing ethanol (unit: cm 3 )
W: Mass of the measurement sample (unit: g)
ρ: density of the resin constituting the expanded beads (unit: g/cm 3 )
〔発泡粒子のバイオマス度〕
ASTM D6866-21により測定される、発泡粒子のバイオマス度は1%以上50%以下であることが好ましく、2%以上40%以下であることがより好ましく、3%以上35%以下であることがさらに好ましく、5%以上30%以下であることが特に好ましい。発泡粒子のバイオマス度を前記特定の範囲内とすることにより、環境負荷の低減の効果をより高めるとともに、発泡粒子の型内成形性向上の効果をより確実に得ることができる。
[Biomass content of expanded beads]
The biomass degree of the expanded beads, as measured by ASTM D6866-21, is preferably 1% or more and 50% or less, more preferably 2% or more and 40% or less, even more preferably 3% or more and 35% or less, and particularly preferably 5% or more and 30% or less. By setting the biomass degree of the expanded beads within the above-mentioned specific range, the effect of reducing the environmental load can be further enhanced, and the effect of improving the in-mold moldability of the expanded beads can be more reliably obtained.
前述した発泡粒子のバイオマス度は、発泡粒子を測定試料としてASTM D6866-21に規定されている放射性炭素14Cの濃度測定を実施することにより求めることができる。なお、発泡粒子を製造するために用いたバイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度と、当該発泡粒子中のバイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aの含有割合とが既知である場合には、これらの値を用いて計算を行うことにより発泡粒子のバイオマス度を算出することもできる。 The biomass degree of the expanded beads can be determined by measuring the concentration of radioactive carbon 14 C as specified in ASTM D6866-21 using the expanded beads as a measurement sample. When the biomass degree of the biomass-derived polypropylene resin A used to produce the expanded beads and the content of the biomass-derived polypropylene resin A in the expanded beads are known, the biomass degree of the expanded beads can also be calculated using these values.
〔発泡粒子の嵩密度〕
前記発泡粒子の嵩密度は10kg/m3以上200kg/m3以下であることが好ましく、15kg/m3以上150kg/m3以下であることがより好ましく、20kg/m3以上120kg/m3以下であることがさらに好ましく、25kg/m3以上100kg/m3以下であることが特に好ましく、30kg/m3以上80kg/m3以下であることが最も好ましい。発泡粒子の嵩密度を前記特定の範囲内とすることにより、軽量かつ良好な物性を有する成形体をより容易に得ることができる。
[Bulk density of expanded particles]
The expanded beads preferably have a bulk density of 10 kg/m or more and 200 kg/m or less , more preferably 15 kg/m or more and 150 kg/m or less, even more preferably 20 kg/m or more and 120 kg/m or less , particularly preferably 25 kg/m or more and 100 kg/m or less , and most preferably 30 kg/m or more and 80 kg/m or less . By setting the bulk density of the expanded beads within the above-mentioned specific range, a molded article that is lightweight and has good physical properties can be more easily obtained.
発泡粒子の嵩密度の算出方法は以下の通りである。まず、相対湿度50%、温度23℃、気圧1atmの環境下で発泡粒子を24時間以上静置し、発泡粒子の状態を調節する。状態調節後の発泡粒子をメスシリンダー内に充填し、メスシリンダー底面で床面を数度、軽く叩くことにより、メスシリンダー内の発泡粒子群の充填高さを安定させる。メスシリンダーの目盛から発泡粒子群の嵩体積(単位:L)を読み取る。そして、メスシリンダー内の発泡粒子群の質量(単位:g)を前述した嵩体積で除した後、単位を換算することにより発泡粒子の嵩密度(単位:kg/m3)を得ることができる。 The bulk density of expanded beads is calculated as follows. First, the expanded beads are left to stand for 24 hours or more in an environment of 50% relative humidity, 23°C temperature, and 1 atm atmospheric pressure to condition the expanded beads. The conditioned expanded beads are filled into a measuring cylinder, and the bottom of the measuring cylinder is lightly tapped against the floor several times to stabilize the filling height of the expanded beads in the measuring cylinder. The bulk volume (unit: L) of the expanded beads is read from the measuring cylinder scale. The mass (unit: g) of the expanded beads in the measuring cylinder is then divided by the aforementioned bulk volume, and the units are converted to obtain the bulk density (unit: kg/ m3 ) of the expanded beads.
〔融着層〕
発泡粒子は、前記ポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとを含む基材樹脂から構成されている発泡層を有している。発泡粒子は、前記発泡層のみからなる単層構造を有していてもよく、前記発泡層と、発泡層を被覆する融着層とを備えた多層構造を有していてもよい。融着層は、型内成形時の発泡粒子同士の融着性を高めるために設けられる。融着層は、発泡粒子の表面全体に存在していてもよく、表面の一部に存在していてもよい。また、融着層は、発泡状態であってもよく、非発泡状態であってもよいが、実質的に非発泡状態であることが好ましい。なお、前述した「非発泡状態」とは、融着層が発泡せず、気泡が含まれない状態と、発泡後に気泡が消失した状態とを含み、融着層内にほとんど気泡構造がないことを意味する。また、発泡粒子が発泡層と融着層とを有する場合には、融着層によって被覆された発泡層を「発泡芯層」ということがある。
[Fusing layer]
The expanded beads have a foam layer composed of a base resin containing the polypropylene-based resin A and the polypropylene-based resin B. The expanded beads may have a single-layer structure consisting of only the foam layer, or a multilayer structure comprising the foam layer and a fusion layer covering the foam layer. The fusion layer is provided to enhance fusion between the expanded beads during in-mold molding. The fusion layer may be present on the entire surface of the expanded beads or on a portion of the surface. The fusion layer may be in a foamed or non-foamed state, but is preferably in a substantially non-foamed state. The aforementioned "non-foamed state" includes a state in which the fusion layer is not foamed and does not contain bubbles, and a state in which the bubbles have disappeared after foaming, meaning that there is almost no bubble structure in the fusion layer. When the expanded beads have a foam layer and a fusion layer, the foam layer covered by the fusion layer is sometimes referred to as the "foamed core layer."
融着層を有する発泡粒子を製造する方法は特に限定されず、例えば、非発泡状態の芯層と、芯層を被覆する融着層とを有する樹脂粒子を発泡させる方法や、非発泡状態の芯層を発泡させることにより発泡芯層を得た後、発泡芯層の表面に融着層を付着させる方法等を例示できる。表面に融着層を有する樹脂粒子を発泡させて発泡粒子を得る場合には、樹脂粒子を製造する際に、共押出が可能な押出装置を用いて、芯層を形成するための樹脂溶融物と融着層を形成するための樹脂溶融物とを共押出することで、芯層の表面に融着層を積層する方法を採用することが好ましい。 The method for producing expanded beads having a fusion layer is not particularly limited, and examples include a method of foaming resin beads having an unfoamed core layer and a fusion layer covering the core layer, or a method of foaming an unfoamed core layer to obtain an expanded core layer and then attaching a fusion layer to the surface of the expanded core layer. When foaming resin beads having a fusion layer on their surface to obtain expanded beads, it is preferable to use an extrusion device capable of co-extrusion to co-extrude the resin melt for forming the core layer and the resin melt for forming the fusion layer when producing the resin beads, thereby laminating the fusion layer on the surface of the core layer.
発泡粒子が融着層を備える場合、発泡粒子中の融着層の割合は、概ね0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上12質量%以下であることがより好ましい。 If the expanded beads have a fusion layer, the proportion of the fusion layer in the expanded beads is preferably approximately 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 12% by mass or less.
融着層を構成する基材樹脂としては、発泡芯層を構成している基材樹脂の融点よりも低い融点を有する結晶性ポリオレフィン系樹脂や、発泡芯層を構成している基材樹脂の融点よりも低い軟化点を有する非晶性ポリオレフィン系樹脂などが例示される。融着層を構成する基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂及び/又はポリエチレン系樹脂であることが好ましい。 Examples of the base resin that makes up the fusion layer include crystalline polyolefin resins with a melting point lower than that of the base resin that makes up the foam core layer, and amorphous polyolefin resins with a softening point lower than that of the base resin that makes up the foam core layer. The base resin that makes up the fusion layer is preferably a polypropylene resin and/or a polyethylene resin.
融着層が融点を有する結晶性ポリオレフィン系樹脂から構成されている場合、結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点は、110℃以上150℃以下であることが好ましく、120℃以上145℃以下であることがより好ましく、125℃以上142℃以下であることがさらに好ましい。 If the adhesive layer is made of a crystalline polyolefin resin having a melting point, the melting point of the crystalline polyolefin resin is preferably 110°C or higher and 150°C or lower, more preferably 120°C or higher and 145°C or lower, and even more preferably 125°C or higher and 142°C or lower.
また、発泡芯層を構成している基材樹脂の融点と、融着層を構成している結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点との差(つまり、発泡芯層を構成している基材樹脂の融点の値から融着層を構成している結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点の値を引いた値)は、概ね1℃以上40℃以下であることが好ましく、2℃以上35℃以下であることがより好ましく、5℃以上30℃以下であることがさらに好ましい。この場合には、成形圧が比較的低い場合においても発泡粒子の型内成形性を高めることができる。 Furthermore, the difference between the melting point of the base resin constituting the foamed core layer and the melting point of the crystalline polyolefin resin constituting the fusion layer (i.e., the melting point of the base resin constituting the foamed core layer minus the melting point of the crystalline polyolefin resin constituting the fusion layer) is preferably approximately 1°C or higher and 40°C or lower, more preferably 2°C or higher and 35°C or lower, and even more preferably 5°C or higher and 30°C or lower. In this case, the in-mold moldability of the foamed beads can be improved even when the molding pressure is relatively low.
〔発泡粒子の融点〕
発泡粒子の融点は、135℃以上165℃以下であることが好ましく、140℃以上162℃以下であることがより好ましく、145℃以上160℃以下であることがさらに好ましく、150℃以上158℃以下であることが特に好ましい。この場合には、発泡粒子の型内成形性をより容易に向上させるとともに、得られる成形体の圧縮物性をより向上させることができる。なお、発泡粒子の融点の測定方法は、ポリプロピレン系樹脂Aに替えて発泡粒子または発泡粒子を構成する基材樹脂を用いる点を除き、前述したポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAの測定方法と同様である。
[Melting point of expanded particles]
The melting point of the expanded beads is preferably 135°C or higher and 165°C or lower, more preferably 140°C or higher and 162°C or lower, even more preferably 145°C or higher and 160°C or lower, and particularly preferably 150°C or higher and 158°C or lower. In this case, the in-mold moldability of the expanded beads can be more easily improved, and the compression properties of the resulting molded article can be further improved. The method for measuring the melting point of the expanded beads is the same as the method for measuring the melting point Tm A of the polypropylene-based resin A described above, except that expanded beads or the base resin constituting the expanded beads are used instead of the polypropylene-based resin A.
〔高温ピーク、高温ピークの融解熱量及び発泡粒子の全融解熱量〕
前記発泡粒子は、加熱速度10℃/分で23℃から200℃まで加熱した際に得られるDSC曲線に、発泡粒子に含まれる樹脂成分固有の結晶の融解による融解ピークと、この融解ピークよりも高温側に位置する1以上の融解ピークとが現れる結晶構造を有することが好ましい。このような結晶構造を備えた発泡粒子は、優れた型内成形性を有している。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、圧縮物性に優れる成形体をより容易に得ることができる。なお、以下において、前記DSC曲線に現れる樹脂成分固有の結晶の融解による融解ピークを「樹脂固有ピーク」といい、樹脂固有ピークよりも高温側に現れる融解ピークを「高温ピーク」という。樹脂固有ピークは、発泡粒子に含まれる樹脂成分が通常有する結晶の融解によって現れる。一方、高温ピークは、発泡粒子の製造過程で樹脂成分中に形成された二次結晶の融解によって現れると推定される。すなわち、DSC曲線に高温ピークが現れた場合、樹脂成分中に二次結晶が形成されていると推定される。
[High-temperature peak, heat of fusion at the high-temperature peak, and total heat of fusion of the expanded particles]
The expanded beads preferably have a crystalline structure in which a DSC curve obtained when heated from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min exhibits a melting peak due to the melting of crystals inherent to the resin component contained in the expanded beads and one or more melting peaks located at higher temperatures than the melting peak. Expanded beads with such a crystalline structure exhibit excellent moldability in a mold. Furthermore, by molding such expanded beads in a mold, molded articles with excellent compression properties can be more easily obtained. Hereinafter, the melting peak due to the melting of crystals inherent to the resin component appearing in the DSC curve is referred to as the "resin-specific peak," and the melting peak appearing at a higher temperature than the resin-specific peak is referred to as the "high-temperature peak." The resin-specific peak appears due to the melting of crystals normally possessed by the resin component contained in the expanded beads. On the other hand, the high-temperature peak is presumed to appear due to the melting of secondary crystals formed in the resin component during the manufacturing process of the expanded beads. In other words, when a high-temperature peak appears in a DSC curve, it is presumed that secondary crystals are formed in the resin component.
発泡粒子が前述した結晶構造を有するか否かは、JIS K7122-1987に準拠し、前述した条件により示差走査熱量測定(DSC)を行うことにより得られるDSC曲線に基づいて判断すればよい。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとする。また、DSCを行うにあたっては、発泡粒子1~3mgを試料として用いればよい。 Whether or not the expanded beads have the aforementioned crystalline structure can be determined based on the DSC curve obtained by performing differential scanning calorimetry (DSC) under the conditions described above in accordance with JIS K7122-1987. The flow rate of nitrogen gas in the measurement environment is 30 mL per minute. When performing DSC, 1 to 3 mg of expanded beads can be used as the sample.
具体的には、上記のように10℃/分の加熱速度で23℃から200℃までの加熱(つまり、第1回目の加熱)を行ったときに得られるDSC曲線には、発泡粒子に含まれる樹脂成分の樹脂固有ピークと、高温ピークとの両方のピークが現れる。これに対し、第1回目の加熱を行った後、10℃/分の冷却速度で200℃から23℃まで冷却し、その後再び10℃/分の加熱速度で23℃から200℃までの加熱(つまり、第2回目の加熱)を行ったときに得られるDSC曲線においては、発泡粒子に含まれる樹脂成分の樹脂固有ピークのみが見られる。従って、第1回目の加熱時に得られるDSC曲線と第2回目の加熱時に得られるDSC曲線とを比較することにより、樹脂固有ピークと高温ピークとを見分けることができる。 Specifically, the DSC curve obtained when heating from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min (i.e., the first heating) as described above shows both the resin peak characteristic of the resin component contained in the expanded beads and a high-temperature peak. In contrast, the DSC curve obtained when the first heating is followed by cooling from 200°C to 23°C at a cooling rate of 10°C/min, and then heating again from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min (i.e., the second heating) shows only the resin peak characteristic of the resin component contained in the expanded beads. Therefore, by comparing the DSC curve obtained during the first heating with the DSC curve obtained during the second heating, it is possible to distinguish between the resin peak characteristic of the resin component and the high-temperature peak.
発泡粒子の型内成形性及び成形体の圧縮物性をさらに向上させる観点からは、発泡粒子の高温ピークの頂点温度は、155℃以上178℃以下であることが好ましく、160℃以上175℃以下であることがより好ましい。同様の観点から、高温ピークの融解熱量は、10J/g以上50J/g以下であることが好ましく、12J/g以上40J/g以下であることがより好ましく、15J/g以上35J/g以下であることがさらに好ましく、20J/g以上30J/g以下であることが特に好ましい。 From the viewpoint of further improving the in-mold moldability of the expanded beads and the compression properties of the molded body, the apex temperature of the high-temperature peak of the expanded beads is preferably 155°C or higher and 178°C or lower, and more preferably 160°C or higher and 175°C or lower. From the same viewpoint, the heat of fusion of the high-temperature peak is preferably 10 J/g or higher and 50 J/g or lower, more preferably 12 J/g or higher and 40 J/g or lower, even more preferably 15 J/g or higher and 35 J/g or lower, and particularly preferably 20 J/g or higher and 30 J/g or lower.
また、発泡粒子の全融解熱量は、60J/g以上120J/g以下であることが好ましく、70J/g以上110J/g以下であることがより好ましく、75J/g以上105J/g以下であることがさらに好ましく、80J/g以上100J/g以下であることが特に好ましい。この場合には、前記発泡粒子の型内成形性をより容易に高めることができる。また、かかる発泡粒子を型内成形することにより、圧縮物性に優れる成形体をより容易に得ることができる。 Furthermore, the total heat of fusion of the expanded beads is preferably 60 J/g or more and 120 J/g or less, more preferably 70 J/g or more and 110 J/g or less, even more preferably 75 J/g or more and 105 J/g or less, and particularly preferably 80 J/g or more and 100 J/g or less. In this case, the moldability of the expanded beads in a mold can be more easily improved. Furthermore, by molding such expanded beads in a mold, a molded product with excellent compression properties can be more easily obtained.
発泡粒子の型内成形性及び成形体の圧縮物性をさらに向上させる観点からは、発泡粒子の全融解熱量に対する高温ピークの融解熱量の比は、0.15以上0.35以下であることが好ましく、0.20以上0.30以下であることがより好ましい。 From the perspective of further improving the in-mold moldability of the expanded beads and the compression properties of the molded body, the ratio of the heat of fusion of the high-temperature peak to the total heat of fusion of the expanded beads is preferably 0.15 or more and 0.35 or less, and more preferably 0.20 or more and 0.30 or less.
前述した高温ピークの頂点温度、高温ピークの融解熱量及び全融解熱量の測定方法は以下の通りである。まず、発泡粒子1~3mgを試料として用い、加熱速度10℃/分で23℃から200℃まで加熱するという条件で示差走査熱量測定を行うことによりDSC曲線を得る。図1にDSC曲線の一例を示す。発泡粒子が高温ピークを有する場合、DSC曲線には、図1に示すように、樹脂固有ピークΔH1と、樹脂固有ピークΔH1の頂点よりも高温側に頂点を有する高温ピークΔH2とが現れる。この高温ピークΔH2の頂点に対応する温度を高温ピークの頂点温度とする。 The methods for measuring the apex temperature of the high-temperature peak, the heat of fusion of the high-temperature peak, and the total heat of fusion are as follows. First, a DSC curve is obtained by performing differential scanning calorimetry using 1 to 3 mg of expanded beads as a sample, heating from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min. Figure 1 shows an example of a DSC curve. When the expanded beads have a high-temperature peak, the DSC curve will show a resin-specific peak ΔH1 and a high-temperature peak ΔH2, which has a peak higher than the peak of the resin-specific peak ΔH1, as shown in Figure 1. The temperature corresponding to the peak of this high-temperature peak ΔH2 is the apex temperature of the high-temperature peak.
次に、DSC曲線上における80℃に相当する点αと、発泡粒子の融解終了温度Tに相当する点βとを結ぶ直線L1を引く。なお、融解終了温度Tは、高温ピークΔH2における高温側の端点、つまり、DSC曲線における、高温ピークΔH2と、高温ピークΔH2よりも高温側のベースラインとの交点である。 Next, draw a line L1 connecting point α, which corresponds to 80°C on the DSC curve, and point β, which corresponds to the melting end temperature T of the expanded beads. Note that the melting end temperature T is the high-temperature end point of the high-temperature peak ΔH2, i.e., the intersection of the high-temperature peak ΔH2 and the baseline on the higher temperature side of the high-temperature peak ΔH2 on the DSC curve.
直線L1を引いた後、樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2との間に存在する極大点γを通り、グラフの縦軸に平行な直線L2を引く。この直線L2により樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2とが分割される。高温ピークΔH2の融解熱量は、DSC曲線における高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1と、直線L2とによって囲まれた部分の面積に基づいて算出することができる。また、発泡粒子の全融解熱量は、DSC曲線における樹脂固有ピークΔH1を構成する部分と、高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1とによって囲まれた部分の面積に基づいて算出することができる。すなわち、発泡粒子の全融解熱量は、樹脂固有ピークΔH1の融解熱量と高温ピークΔH2の融解熱量との合計である。 After drawing line L1, draw line L2, parallel to the vertical axis of the graph, through the maximum point γ that exists between the resin-specific peak ΔH1 and the high-temperature peak ΔH2. This line L2 separates the resin-specific peak ΔH1 from the high-temperature peak ΔH2. The heat of fusion of the high-temperature peak ΔH2 can be calculated based on the area of the part of the DSC curve that constitutes the high-temperature peak ΔH2 and the area surrounded by lines L1 and L2. The total heat of fusion of the expanded beads can be calculated based on the area of the part of the DSC curve that constitutes the resin-specific peak ΔH1, the part of the high-temperature peak ΔH2, and the area surrounded by line L1. In other words, the total heat of fusion of the expanded beads is the sum of the heat of fusion of the resin-specific peak ΔH1 and the high-temperature peak ΔH2.
(発泡粒子の製造方法)
前記発泡粒子の製造方法は特に限定されることはなく、例えば従来のポリプロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法を前記発泡粒子の製造方法として採用することができる。より具体的には前記発泡粒子の製造方法としては、例えば、前記基材樹脂から構成される樹脂粒子を作製した後、発泡剤を用いて前記樹脂粒子を発泡させる方法や、前記基材樹脂の溶融物に発泡剤を供給しつつ押し出して発泡させた後、押出物を所望の大きさに切断する方法等が挙げられる。
(Method for producing expanded beads)
The method for producing the expanded beads is not particularly limited, and for example, a conventional method for producing expanded polypropylene resin beads can be used as the method for producing the expanded beads. More specifically, examples of the method for producing the expanded beads include a method of producing resin beads composed of the base resin and then expanding the resin beads using a foaming agent, and a method of extruding a molten base resin while supplying a foaming agent to foam it, and then cutting the extrudate to a desired size.
樹脂粒子の作製方法は特に限定されることはない。例えば、ストランドカット法により樹脂粒子を作製する場合には、前記ポリプロピレン系樹脂Aと、前記ポリプロピレン系樹脂Bと、必要に応じて用いられる添加剤等とを押出機に供給し、押出機内で樹脂原料を加熱しつつ混練することにより、溶融混合物を得る。この溶融混合物を押出機の下流側に付設されたダイの小孔からストランド状に押し出す。このストランド状の押出物を引き取りつつ所望の長さに切断することにより、樹脂粒子を得ることができる。 There are no particular limitations on the method for producing resin particles. For example, when producing resin particles by the strand cutting method, the polypropylene resin A, the polypropylene resin B, and any additives used as needed are supplied to an extruder, and the resin raw materials are heated and kneaded inside the extruder to obtain a molten mixture. This molten mixture is extruded in the form of strands through small holes in a die attached downstream of the extruder. Resin particles can be obtained by collecting and cutting this strand-like extrudate to the desired length.
樹脂粒子を発泡させるに当たっては、例えば、容器内において水性媒体中に分散させた、発泡剤を含む樹脂粒子を、水性媒体とともに容器内の圧力よりも低い圧力の雰囲気下に放出する、「ダイレクト発泡法」と呼ばれる方法や、樹脂粒子に気相中で発泡剤を含浸させた後に樹脂粒子を加熱して発泡させる、「含浸発泡法」と呼ばれる方法等を採用することもできる。 When foaming resin particles, methods such as the "direct foaming method" can be used, in which resin particles containing a foaming agent dispersed in an aqueous medium in a container are released together with the aqueous medium into an atmosphere with a lower pressure than the pressure inside the container, or the "impregnation foaming method," in which resin particles are impregnated with a foaming agent in the gas phase and then heated to foam them.
ダイレクト発泡法においては、まず、樹脂粒子を容器内の水性媒体中に分散させる。水性媒体としては、例えば水等を使用することができる。この際、必要に応じて、容器内の水性媒体に樹脂粒子を分散させるための分散剤や分散助剤等を添加してもよい。 In the direct foaming method, resin particles are first dispersed in an aqueous medium in a container. The aqueous medium can be, for example, water. If necessary, a dispersant or dispersion aid may be added to disperse the resin particles in the aqueous medium in the container.
分散剤としては、例えば、酸化アルミニウム、第三リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、酸化亜鉛、カオリン、マイカ等の無機微粒子を使用することができる。これらの無機微粒子は、単独で使用されてもよいし、2種類以上の無機微粒子が併用されてもよい。分散助剤としては、例えば、硫酸アルミニウム等の無機塩や、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルカンスルホン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤を使用することができる。これらの分散助剤は、単独で使用されてもよいし、2種類以上の分散助剤が併用されてもよい。 As dispersants, inorganic fine particles such as aluminum oxide, tricalcium phosphate, magnesium pyrophosphate, zinc oxide, kaolin, and mica can be used. These inorganic fine particles may be used alone, or two or more types of inorganic fine particles may be used in combination. As dispersing aids, inorganic salts such as aluminum sulfate, and anionic surfactants such as sodium alkylbenzenesulfonate, sodium dodecylbenzenesulfonate, and sodium alkanesulfonate can be used. These dispersing aids may be used alone, or two or more types of dispersing aids may be used in combination.
次に、容器内に発泡剤を供給し、容器内の圧力を上昇させることにより樹脂粒子に発泡剤を含浸させる。これにより、発泡剤を含む樹脂粒子を得ることができる。この際、容器内の樹脂粒子を水性媒体とともに加熱することにより、樹脂粒子への発泡剤の含浸を促進することができる。 Next, a blowing agent is supplied into the container, and the pressure inside the container is increased to impregnate the resin particles with the blowing agent. This produces resin particles containing the blowing agent. At this time, the resin particles in the container can be heated together with the aqueous medium to promote the impregnation of the resin particles with the blowing agent.
発泡工程において使用される発泡剤としては、例えば、二酸化炭素、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の無機物理発泡剤や、プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の炭化水素、エチルクロライド、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン、トランス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、トランス-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン等のハロゲン化炭化水素等の有機物理発泡剤を使用することができる。環境に対する負荷や取扱い性の観点から、発泡剤としては、好ましくは二酸化炭素が用いられる。発泡剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上15質量部以下であることが好ましい。 The blowing agent used in the foaming process can be, for example, inorganic physical blowing agents such as carbon dioxide, air, nitrogen, helium, or argon; or organic physical blowing agents such as hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, or hexane; or halogenated hydrocarbons such as ethyl chloride, 2,3,3,3-tetrafluoropropene, trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene, or trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene. From the perspective of environmental impact and ease of handling, carbon dioxide is preferably used as the blowing agent. The amount of blowing agent added is preferably 0.1 to 30 parts by weight, and more preferably 0.5 to 15 parts by weight, per 100 parts by weight of resin particles.
発泡直前の容器内の圧力はゲージ圧において0.5MPa(G)以上であることが好ましい。一方、容器内の圧力はゲージ圧において4.0MPa(G)以下であることが好ましい。上記範囲内であれば、容器の破損や爆発等のおそれがなく安全に発泡粒子を製造することができる。 The pressure inside the container immediately before foaming is preferably 0.5 MPa (G) or higher in gauge pressure. On the other hand, the pressure inside the container is preferably 4.0 MPa (G) or lower in gauge pressure. Within the above range, expanded beads can be produced safely without risk of the container breaking or exploding.
樹脂粒子に発泡剤を含浸させた後に、容器の内容物を容器よりも低い圧力の雰囲気下へ放出する。これにより、樹脂粒子が発泡して気泡構造が形成されるとともに、外気(つまり、雰囲気)によって冷却されて気泡構造が安定化し、発泡粒子が得られる。 After the resin particles have been impregnated with the blowing agent, the contents of the container are released into an atmosphere with a lower pressure than the container. This causes the resin particles to expand and form a cellular structure, which is then cooled by the outside air (i.e., the atmosphere), stabilizing the cellular structure and resulting in expanded particles.
前記製造方法においては、樹脂粒子を水性媒体中に分散させてから樹脂粒子を発泡させるまでの間に、樹脂粒子に含まれる樹脂成分の結晶構造を調整する工程を行ってもよい。樹脂成分の結晶構造を調整した後に発泡させることにより、優れた型内成形性を有する発泡粒子を容易に得ることができる。 In the above-described manufacturing method, a step of adjusting the crystalline structure of the resin component contained in the resin particles may be carried out between dispersing the resin particles in the aqueous medium and expanding the resin particles. By expanding the resin particles after adjusting the crystalline structure of the resin component, expanded beads with excellent in-mold moldability can be easily obtained.
樹脂成分の結晶構造を調整する方法は、例えば以下の通りである。まず、樹脂粒子の温度を、(基材樹脂の融点-20℃)以上、(基材樹脂の融解終了温度)以下の温度範囲内に十分な時間、好ましくは10~60分程度保持する保持工程を行う。その後、圧力容器内の温度を(基材樹脂の融点-15℃)以上、(基材樹脂の融解終了温度)未満の温度に調節する。そして、必要に応じてその温度でさらに10分~60分程度保持する二段保持工程を行う。この保持工程が行われた樹脂粒子を発泡させることで、DSC曲線に前述した高温ピークが現れる結晶構造を有する発泡粒子を容易に得ることができる。 The crystal structure of the resin component can be adjusted, for example, as follows. First, a holding step is performed in which the temperature of the resin particles is maintained within a temperature range of (the melting point of the base resin - 20°C) or more and (the temperature at which the base resin finishes melting) for a sufficient period of time, preferably 10 to 60 minutes. The temperature inside the pressure vessel is then adjusted to a temperature between (the melting point of the base resin - 15°C) or more and (the temperature at which the base resin finishes melting). If necessary, a two-stage holding step is then performed in which the temperature is maintained for an additional 10 to 60 minutes. By expanding the resin particles that have undergone this holding step, expanded particles with a crystal structure that exhibits the aforementioned high-temperature peak on the DSC curve can be easily obtained.
前記製造方法においては、前記保持工程が行われた樹脂粒子を予め準備し、この樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡させることで、発泡粒子を得てもよい。発泡粒子の生産性を高める観点からは、発泡剤の存在下で、容器内の水性媒体中に分散させた樹脂粒子を加熱して上記保持工程を行った後、密閉された容器の内容物を容器内から容器内の圧力よりも低い圧力の雰囲気下に放出して、樹脂粒子を発泡させることにより、前述した高温ピークが現れる結晶構造を有する発泡粒子を得ることが好ましい。 In the above-mentioned manufacturing method, expanded beads may be obtained by preparing resin particles that have undergone the holding step in advance, and then impregnating these resin particles with a blowing agent to cause expansion. From the perspective of increasing productivity of expanded beads, it is preferable to carry out the above-mentioned holding step by heating resin particles dispersed in an aqueous medium in a container in the presence of a blowing agent, and then releasing the contents of the sealed container from the container into an atmosphere with a pressure lower than the pressure inside the container to expand the resin particles, thereby obtaining expanded beads having a crystalline structure that exhibits the above-mentioned high-temperature peak.
前述した条件での加熱及び発泡によって発泡粒子の型内成形性及び圧縮物性を向上させることができる理由としては、発泡粒子を構成している基材樹脂中にポリプロピレン系樹脂の二次結晶が形成されること等が考えられる。基材樹脂中にポリプロピレン系樹脂の二次結晶が形成されているか否かは、DSC曲線における高温ピークの有無によって判断することができる。 The reason why heating and foaming under the conditions described above can improve the in-mold moldability and compression properties of the expanded beads is thought to be due to the formation of secondary crystals of polypropylene resin in the base resin that makes up the expanded beads. Whether or not secondary crystals of polypropylene resin have formed in the base resin can be determined by the presence or absence of a high-temperature peak in the DSC curve.
また、前記製造方法においては、樹脂粒子を発泡させる際に、前述したように一段階で樹脂粒子を発泡させてもよく、2段階以上の複数の段階に分けて樹脂粒子を発泡させてもよい。樹脂粒子を2段階で発泡させる場合には、まず、一段階目の発泡工程において、ダイレクト発泡法等により樹脂粒子を発泡させ、一段発泡粒子を得る。二段階目の発泡工程は、例えば、一段発泡粒子を空気等により加圧処理して一段発泡粒子の気泡内の圧力(内圧)を高めた後、一段発泡粒子をスチーム等で加熱してさらに発泡させればよい。このようにして樹脂粒子を複数段階で発泡させることにより、より発泡倍率の高い(つまり、嵩密度の低い)発泡粒子を容易に得ることができる。 Furthermore, in the above-mentioned manufacturing method, when expanding the resin particles, the resin particles may be expanded in a single stage as described above, or the resin particles may be expanded in two or more stages. When expanding the resin particles in two stages, first, in the first expansion stage, the resin particles are expanded by a direct expansion method or the like to obtain first-stage expanded particles. In the second expansion stage, for example, the first-stage expanded particles may be pressurized with air or the like to increase the pressure (internal pressure) within the cells of the first-stage expanded particles, and then the first-stage expanded particles may be heated with steam or the like to further expand them. By expanding the resin particles in multiple stages in this way, expanded beads with a higher expansion ratio (i.e., a lower bulk density) can be easily obtained.
(ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体)
前記発泡粒子を成形型に充填した後、成形型内にスチームなどの加熱媒体を供給して型内成形することにより、成形体を得ることができる。前記成形体を構成する発泡粒子の基材樹脂は、バイオマス由来のモノマー成分を含むポリプロピレン系樹脂Aと、化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bとを含んでいる。また、ポリプロピレン系樹脂Bは、前記特定のランダム共重合体から構成されているとともに、前記特定の範囲内の曲げ弾性率MBを有している。そのため、前記発泡粒子を用いることにより、幅広い成形圧の範囲で良好な成形体を得ることができる。また、前記発泡粒子から構成される成形体は、環境負荷の低減に貢献することができる。前記成形体は、化石燃料に由来するポリプロピレン系樹脂のみから構成された従来の発泡粒子成形体と同様に、梱包材や自動車用部材、建築材料などの種々の用途に好適に使用可能である。
(Polypropylene resin foamed particle molding)
After the expanded beads are filled into a mold, a molded body can be obtained by in-mold molding using a heating medium such as steam. The base resin of the expanded beads constituting the molded body contains a polypropylene-based resin A containing a biomass-derived monomer component and a fossil-fuel-derived polypropylene-based resin B. Furthermore, the polypropylene-based resin B is composed of the specific random copolymer and has a flexural modulus M B within the specific range. Therefore, by using the expanded beads, good molded bodies can be obtained over a wide range of molding pressures. Furthermore, molded bodies composed of the expanded beads can contribute to reducing environmental impact. The molded bodies, like conventional expanded bead molded bodies composed solely of fossil-fuel-derived polypropylene-based resins, can be suitably used for various applications such as packaging materials, automotive components, and building materials.
〔成形体の密度〕
前記成形体の密度は、10kg/m3以上200kg/m3以下であることが好ましく、15kg/m3以上150kg/m3以下であることがより好ましく、20kg/m3以上120kg/m3以下であることがさらに好ましく、30kg/m3以上90kg/m3以下であることが特に好ましい。この場合には、成形体の軽量性と物性とのバランスがより良好となる。成形体の密度は、成形体の質量(単位:g)を成形体の外形寸法から求められる体積(単位:L)で除し、単位換算することにより算出される。
[Density of Molded Product]
The density of the molded body is preferably 10 kg/m or more and 200 kg/m or less, more preferably 15 kg/m or more and 150 kg/m or less, even more preferably 20 kg/m or more and 120 kg/m or less , and particularly preferably 30 kg/m or more and 90 kg/m or less . In this case, the balance between the light weight and physical properties of the molded body is better. The density of the molded body is calculated by dividing the mass (unit: g) of the molded body by the volume (unit: L) calculated from the external dimensions of the molded body and converting the result into units.
前記発泡粒子の実施例を以下に説明する。 Examples of the expanded beads are described below.
(ポリプロピレン系樹脂A)
表1に、発泡粒子の製造に使用した2種類のバイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aの性状等を示す。なお、本例において使用したポリプロピレン系樹脂A(表1、PP-A1及びPP-A2)は、いずれもバイオマス由来のモノマー成分を含むプロピレンの単独重合体である。具体的には、PP-A1は、Lyondellbasell社製の「HP456J」であり、PP-A2は、Lyondellbasell社製の「HP640J」である。表1においては、プロピレンの単独重合体を「h-PP」と記載した。
(Polypropylene Resin A)
Table 1 shows the properties of two types of biomass-derived polypropylene resin A used in the production of expanded beads. The polypropylene resins A used in this example (Table 1, PP-A1 and PP-A2) are both propylene homopolymers containing a biomass-derived monomer component. Specifically, PP-A1 is "HP456J" manufactured by Lyondellbasell, and PP-A2 is "HP640J" manufactured by Lyondellbasell. In Table 1, propylene homopolymers are referred to as "h-PP."
表1に示したポリプロピレン系樹脂Aの物性値の測定方法は以下の通りである。 The physical properties of Polypropylene Resin A shown in Table 1 were measured as follows:
〔バイオマス度〕
ASTM D6866-21に準拠してポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度を測定した。より具体的には、まず、ポリプロピレン系樹脂Aを燃焼させて二酸化炭素(CO2)を含む燃焼ガスを発生させた。この燃焼ガスを真空ラインに導き、真空ライン中で二酸化炭素(CO2)を精製した。水素を用いてこの二酸化炭素を還元することによりグラファイト(C)を生成した。なお、二酸化炭素の還元には鉄を触媒として使用した。
[Biomass ratio]
The biomass content of polypropylene resin A was measured in accordance with ASTM D6866-21. More specifically, polypropylene resin A was first combusted to generate combustion gas containing carbon dioxide (CO 2 ). This combustion gas was introduced into a vacuum line, and the carbon dioxide (CO 2 ) was purified in the vacuum line. Graphite (C) was produced by reducing this carbon dioxide using hydrogen. Iron was used as a catalyst for the reduction of carbon dioxide.
次に、加速器質量分析計(AMS)を用いてグラファイト、バックグラウンド試料及び標準試料の測定を行い、各試料中の14C原子の数、12C原子の数を基準としたときの13C原子の濃度(13C/12C)及び12C原子の数を基準としたときの14C原子の濃度(14C/12C)を算出した。なお、同位体比の測定には、NEC社製タンデム加速器をベースとした14C-AMS専用装置を使用した。測定に際しては、グラファイトを内径1mmのカソードにハンドプレス機で詰め、それをホイールにはめ込み、14C-AMS専用装置に装着した。また、標準試料としては、米国国立標準局(NIST)から提供されたシュウ酸(HOxII)を使用した。 Next, the graphite, background sample, and standard sample were measured using an accelerator mass spectrometer (AMS). The number of 14 C atoms in each sample, the concentration of 13 C atoms relative to the number of 12 C atoms ( 13 C/ 12 C), and the concentration of 14 C atoms relative to the number of 12 C atoms ( 14 C/ 12 C) were calculated. The isotope ratios were measured using a dedicated 14 C-AMS instrument based on an NEC tandem accelerator. For the measurements, graphite was packed into a 1 mm inner diameter cathode using a hand press, which was then fitted into a wheel and installed in the dedicated 14 C-AMS instrument. Oxalic acid (HOx II), provided by the National Bureau of Standards (NIST), was used as the standard sample.
これらの測定結果に基づいて、標準試料の測定結果に基づいて得られる現代の14C原子の濃度に対するグラファイト中の14C原子の濃度のずれを千分偏差(‰)で表したδ14C及び標準試料の測定結果に基づいて得られる現代の13C原子の濃度に対するグラファイト中の13C原子の濃度のずれを千分偏差(‰)で表したδ13Cを算出した。そして、13Cによる同位体効果を補正するために、前述した方法により得られたδ14Cを、δ13Cの値を用いて補正した。以上により補正されたδ14Cの値(Δ14C)に基づいてpMC(percent Modern Carbon)値を得た。そして、このpMC値に大気補正を行うことにより、バイオマス度を算出した。 Based on these measurement results, δ 14 C, which represents the deviation in the concentration of 14 C atoms in graphite from the concentration of modern 14 C atoms obtained based on the measurement results of the standard sample, expressed in parts per thousand (‰), and δ 13 C, which represents the deviation in the concentration of 13 C atoms in graphite from the concentration of modern 13 C atoms obtained based on the measurement results of the standard sample, expressed in parts per thousand (‰), were calculated. To correct for the isotope effect due to 13 C, the δ 14 C obtained by the above-mentioned method was corrected using the δ 13 C value. The pMC (percent modern carbon) value was then obtained based on the corrected δ 14 C value (Δ 14 C). The biomass content was then calculated by applying atmospheric correction to this pMC value.
なお、大気補正を行う際の補正係数としては、ASTM D6866-21に記載された2019年-2021年の大気補正係数を用いた(100.0pMC)。より具体的には、ASTM D6866に記載された大気補正係数のうち、ポリプロピレン系樹脂が製造された年の大気補正係数を用いてバイオマス度を決定した。 The atmospheric correction factor used for atmospheric correction was the atmospheric correction factor for 2019-2021 specified in ASTM D6866-21 (100.0 pMC). More specifically, the atmospheric correction factor specified in ASTM D6866 for the year the polypropylene resin was manufactured was used to determine the biomass content.
〔融点TmA〕
JIS K7121-1987に基づいてポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAを測定した。具体的には、まず、JIS K7121-1987に記載の「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいてポリプロピレン系樹脂Aからなる試験片の状態を調節した。状態調節においては、加熱速度及び冷却速度を10℃/分とした。状態調節後の試験片を10℃/分の加熱速度で23℃から200℃まで昇温することによりDSC曲線を取得した。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。そして、DSC曲線に現れた融解ピークの頂点温度をポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAとした。なお、測定装置としては、熱流束示差走査熱量測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)社製、型番:DSC7020)を用いた。また、DSC曲線に複数の融解ピークが現れた場合は、最も面積の大きな融解ピークの頂点温度をポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAとした。
[Melting point Tm A ]
The melting point Tm A of polypropylene-based resin A was measured in accordance with JIS K7121-1987. Specifically, first, the condition of a test specimen made of polypropylene-based resin A was adjusted in accordance with "(2) Measurement of melting temperature after a certain heat treatment" in "3. Conditioning of test specimen" described in JIS K7121-1987. In the conditioning, the heating rate and cooling rate were 10°C/min. A DSC curve was obtained by heating the conditioned test specimen from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min. The flow rate of nitrogen gas in the measurement environment was 30 mL per minute. The apex temperature of the melting peak that appeared in the DSC curve was taken as the melting point Tm A of polypropylene-based resin A. The measurement device used was a heat flux differential scanning calorimeter (manufactured by SII Nanotechnology Inc., model number: DSC7020). When a plurality of melting peaks appeared in the DSC curve, the apex temperature of the melting peak with the largest area was taken as the melting point Tm A of the polypropylene resin A.
〔結晶化温度TcA〕
JIS K7121-1987に基づいてポリプロピレン系樹脂Aの結晶化温度TcAを測定した。具体的には、熱流束示差走査熱量測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)社製、型番:DSC7020)を用いて、ポリプロピレン系樹脂Aからなる試験片を10℃/minの加熱速度で23℃から200℃まで昇温した後、10℃/minの冷却速度で200℃から30℃まで冷却することによりDSC曲線を得た。このDSC曲線における結晶化ピークのピーク温度を結晶化温度とした。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。DSC曲線に複数の結晶化ピークが現れた場合は、最も面積の大きな結晶化ピークの頂点温度をポリプロピレン系樹脂Aの結晶化温度TcAとした。
[Crystallization temperature Tc A ]
The crystallization temperature Tc A of polypropylene-based resin A was measured based on JIS K7121-1987. Specifically, using a heat flux differential scanning calorimeter (manufactured by SII Nanotechnology Inc., model number: DSC7020), a test piece made of polypropylene-based resin A was heated from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min, and then cooled from 200°C to 30°C at a cooling rate of 10°C/min to obtain a DSC curve. The peak temperature of the crystallization peak in this DSC curve was taken as the crystallization temperature. The flow rate of nitrogen gas under the measurement environment was 30 mL per minute. When multiple crystallization peaks appeared in the DSC curve, the apex temperature of the crystallization peak with the largest area was taken as the crystallization temperature Tc A of polypropylene-based resin A.
〔融解熱量ΔHA〕
JIS K7122-1987に準拠した示差走査熱量測定を行うことにより得られたDSC曲線から、ポリプロピレン系樹脂Aの融解熱量ΔHAを求めた。具体的には、まず、ポリプロピレン系樹脂Aを試験片として用い、JIS K7122-1987における「3.試験片の状態調節」の「(2)一定の熱処理を行なった後、融解温度を測定する場合」に基づいて試験片の状態を調節した。状態調節においては、加熱速度及び冷却速度を10℃/分とした。その後、状態調節された試験片を、再度23℃から200℃まで10℃/分の速度で加熱することによりDSC曲線(2回目加熱時のDSC曲線)を取得した。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。
[Heat of fusion ΔH A ]
The heat of fusion ΔH A of polypropylene resin A was determined from a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry in accordance with JIS K7122-1987. Specifically, first, polypropylene resin A was used as a test specimen, and the condition of the test specimen was adjusted based on "(2) Measurement of melting temperature after a certain heat treatment" in "3. Conditioning of test specimen" in JIS K7122-1987. In the conditioning, the heating rate and cooling rate were 10°C/min. Thereafter, the conditioned test specimen was again heated from 23°C to 200°C at a rate of 10°C/min to obtain a DSC curve (DSC curve at the time of the second heating). The flow rate of nitrogen gas in the measurement environment was 30 mL per minute.
このようにして得られたDSC曲線上に、DSC曲線における80℃に相当する点と、最も頂点温度が高い融解ピークにおける高温側の端点とを結ぶ直線を引いた。そして、このようにして決定した直線とDSC曲線の融解ピークとにより囲まれる領域の面積に基づいてポリプロピレン系樹脂Aの融解熱量ΔHAを算出した。 On the DSC curve thus obtained, a straight line was drawn connecting the point corresponding to 80°C on the DSC curve and the high-temperature end point of the melting peak with the highest apex temperature. Then, the heat of fusion ΔH of polypropylene resin A was calculated based on the area enclosed by the straight line thus determined and the melting peak of the DSC curve.
〔メルトマスフローレイトMFRA〕
JIS K7210-1:2014に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgの条件でポリプロピレン系樹脂AのメルトマスフローレイトMFRAを測定した。
[Melt mass-flow rate MFR A ]
The melt mass-flow rate MFR A of polypropylene resin A was measured in accordance with JIS K7210-1:2014 under conditions of a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg.
〔曲げ弾性率MA〕
ポリプロピレン系樹脂Aを180℃でヒートプレスして厚さ4mmのシートを作製し、このシートから長さ80mm×幅10mm×厚さ4mmの試験片を切り出した。JIS K7171:2008に準拠して求めた試験片の曲げ弾性率を、ポリプロピレン系樹脂Aの曲げ弾性率MAとした。なお、圧子の半径R1及び支持台の半径R2は共に5mmとし、支点間距離は64mmとし、試験速度は2mm/分とした。
[Flexural modulus M A ]
Polypropylene resin A was heat-pressed at 180°C to prepare a 4 mm thick sheet, and a test piece measuring 80 mm long x 10 mm wide x 4 mm thick was cut out from this sheet. The flexural modulus of the test piece determined in accordance with JIS K7171:2008 was taken as the flexural modulus M A of polypropylene resin A. The radius R1 of the indenter and the radius R2 of the support table were both 5 mm, the distance between supports was 64 mm, and the test speed was 2 mm/min.
(ポリプロピレン系樹脂B)
表2に、発泡粒子の製造に使用した4種類の化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bの性状等を示す。なお、本例において使用した4種類のポリプロピレン系樹脂Bのうち、PP-B1及びPP-B2は化石燃料由来のモノマー成分からなるプロピレン-エチレンランダム共重合体である。また、4種類のポリプロピレン系樹脂BのうちPP-B3は、化石燃料由来のモノマー成分からなるプロピレン-エチレン-ブテンランダム共重合体である。そして、4種類のポリプロピレン系樹脂BのうちPP-B4は、化石燃料由来のモノマー成分からなるプロピレンの単独重合体である。表2においては、プロピレン-エチレンランダム共重合体を「r-PP」と記載し、プロピレン-エチレン-ブテンランダム共重合体を「ter-PP」と記載し、プロピレンの単独重合体を「h-PP」と記載した。
(Polypropylene Resin B)
Table 2 shows the properties of the four types of fossil fuel-derived polypropylene resins B used in the production of the expanded beads. Of the four types of polypropylene resins B used in this example, PP-B1 and PP-B2 are propylene-ethylene random copolymers composed of fossil fuel-derived monomer components. Of the four types of polypropylene resins B, PP-B3 is a propylene-ethylene-butene random copolymer composed of fossil fuel-derived monomer components. Of the four types of polypropylene resins B, PP-B4 is a propylene homopolymer composed of fossil fuel-derived monomer components. In Table 2, propylene-ethylene random copolymer is referred to as "r-PP," propylene-ethylene-butene random copolymer is referred to as "ter-PP," and propylene homopolymer is referred to as "h-PP."
表2に示した物性値の測定方法は、前述したポリプロピレン系樹脂Aにおける対応する物性値の測定方法と同様である。なお、表2におけるポリプロピレン系樹脂Bの「エチレン成分の含有量」及び「ブテン成分の含有量」の算出方法は以下の通りである。 The methods for measuring the physical properties shown in Table 2 are the same as those for measuring the corresponding physical properties of Polypropylene Resin A described above. The "ethylene component content" and "butene component content" of Polypropylene Resin B in Table 2 were calculated as follows:
ポリプロピレン系樹脂Bにおけるエチレン成分及びブテン成分の含有量は、IRスペクトルにより決定する公知の方法により求めた。具体的には、高分子分析ハンドブック(日本分析化学会高分子分析研究懇談会編、出版年月:1995年1月、出版社:紀伊国屋書店、ページ番号と項目名:615~616「II.2.3 2.3.4 プロピレン/エチレン共重合体」、618~619「II.2.3 2.3.5 プロピレン/ブテン共重合体」)に記載されている方法、つまり、エチレン及びブテンの吸光度を所定の係数で補正した値とフィルム状の試験片の厚み等との関係から定量する方法により求めた。 The ethylene and butene content in polypropylene resin B was determined by a known method using IR spectroscopy. Specifically, it was determined using the method described in the Polymer Analysis Handbook (edited by the Polymer Analysis Research Forum of the Japan Society for Analytical Chemistry, published January 1995, published by Kinokuniya Shoten, page numbers and section names: 615-616 "II.2.3 2.3.4 Propylene/ethylene copolymer", 618-619 "II.2.3 2.3.5 Propylene/butene copolymer"), which quantifies the absorbance of ethylene and butene based on the relationship between the absorbance corrected by a predetermined coefficient and the thickness of the film test piece, etc.
より具体的には、まず、ポリプロピレン系樹脂Bを180℃の環境下でヒートプレスしてフィルム状に成形し、厚み0.1~0.3mmの厚みの異なる複数の試験片を作製した。次いで、各試験片のIRスペクトルを測定することにより、エチレン由来の722cm-1及び733cm-1における吸光度(A722、A733)と、ブテン由来の766cm-1における吸光度(A766)とを読み取った。次いで、各試験片について、以下の式(2)~(4)を用いてポリプロピレン系樹脂B中のエチレン成分含有量(単位:質量%)を算出した。各試験片について得られたエチレン成分含有量を算術平均した値をポリプロピレン系樹脂B中のエチレン成分含有量(単位:質量%)とした。 More specifically, polypropylene-based resin B was first heat-pressed at 180°C to form a film, and a plurality of test specimens with thicknesses ranging from 0.1 to 0.3 mm were prepared. Next, the IR spectrum of each test specimen was measured to determine the absorbances at 722 cm and 733 cm (A 722 , A 733 ) attributable to ethylene and the absorbance at 766 cm (A 766 ) attributable to butene. The ethylene content (unit: mass%) in polypropylene-based resin B was then calculated for each test specimen using the following formulas (2) to (4). The arithmetic mean of the ethylene content values obtained for each test specimen was taken as the ethylene content (unit: mass%) in polypropylene-based resin B.
(K´733)c=1/0.96{(K´733)a-0.268(K´722)a}・・・(2)
(K´722)c=1/0.96{(K´722)a-0.150(K´733)a}・・・(3)
エチレン成分含有量=0.575{(K´722)c+(K´733)c}・・・(4)
(K' 733 ) c = 1/0.96 {(K ' 733 ) a -0.268 (K' 722 ) a }...(2)
(K' 722 ) c = 1/0.96 {(K ' 722 ) a -0.150 (K' 733 ) a }...(3)
Ethylene content = 0.575 {(K ' 722 ) c + (K' 733 ) c } (4)
ただし、式(2)~(4)におけるK´aは各波数における見かけの吸光係数(K´a=A/ρt)であり、K´cは補正後の吸光係数であり、Aは吸光度であり、ρは樹脂の密度(単位:g/cm3)であり、tはフィルム状の試験片の厚み(単位:cm)である。なお、上記式(2)~(4)はランダム共重合体に適用することができる。 where K'a in equations (2) to (4) is the apparent absorption coefficient at each wave number ( K'a = A/ρt), K'c is the corrected absorption coefficient, A is the absorbance, ρ is the density of the resin (unit: g/ cm3 ), and t is the thickness of the film-like test piece (unit: cm). Note that the above equations (2) to (4) can be applied to random copolymers.
また、各試験片について、以下の式(5)を用いてポリプロピレン系樹脂中のブテン成分含有量(単位:質量%)を算出した。各試験片について得られたブテン成分含有量を算術平均した値をポリプロピレン系樹脂中のブテン成分含有量(単位:質量%)とした。
ブテン成分含有量=12.3(A766/L)・・・(5)
ただし、式(5)におけるAは吸光度であり、Lはフィルム状の試験片の厚み(単位:mm)である。
Furthermore, for each test piece, the butene component content (unit: mass%) in the polypropylene-based resin was calculated using the following formula (5): The arithmetic mean of the butene component contents obtained for each test piece was taken as the butene component content (unit: mass%) in the polypropylene-based resin.
Butene component content=12.3(A 766 /L) (5)
In the formula (5), A is the absorbance, and L is the thickness (unit: mm) of the film-like test piece.
次に、本例の発泡粒子の構成及び製造方法を説明する。 Next, we will explain the structure and manufacturing method of the expanded beads in this example.
(実施例1)
ポリプロピレン系樹脂AとしてのPP-A1と、ポリプロピレン系樹脂BとしてのPP-B1と、気泡調整剤とを押出機に投入し、押出機内でこれらの樹脂の溶融混合物を形成した。なお、PP-A1とPP-B1との質量割合は表3に示す値とした。また、気泡調整剤としてはホウ酸亜鉛を使用した。ホウ酸亜鉛の添加量は、PP-A1とPP-B1との合計100質量%に対して0.1質量%とした。なお、表3~表5においては、ポリプロピレン系樹脂Aを「PP(A)」、ポリプロピレン系樹脂Bを「PP(B)」と省略して記載した。
Example 1
PP-A1 as polypropylene resin A, PP-B1 as polypropylene resin B, and a cell control agent were fed into an extruder, and a molten mixture of these resins was formed in the extruder. The mass ratios of PP-A1 and PP-B1 were as shown in Table 3. Zinc borate was used as the cell control agent. The amount of zinc borate added was 0.1% by mass relative to 100% by mass of the total of PP-A1 and PP-B1. In Tables 3 to 5, polypropylene resin A is abbreviated as "PP(A)" and polypropylene resin B is abbreviated as "PP(B)."
その後、押出機の下流側に設けられたダイの小孔から前記溶融状態の混合物をストランド状に押し出した。このストランド状の押出物を引き取り、冷却した後にペレタイザーを用いて適当な長さに切断することにより樹脂粒子を得た。なお、樹脂粒子1個当たりの平均質量は約1.0mgとした。 The molten mixture was then extruded in the form of strands through small holes in a die located downstream of the extruder. The strand-like extrudate was collected, cooled, and then cut to an appropriate length using a pelletizer to obtain resin particles. The average mass of each resin particle was approximately 1.0 mg.
このようにして得られた樹脂粒子をダイレクト発泡法により発泡させた。具体的には、まず、樹脂粒子1kgを、水性媒体としての3Lの水とともに内容積5Lの容器内に投入した。次いで、容器内に、樹脂粒子100質量部に対して0.3質量部の分散剤と、0.004質量部の分散助剤とを添加し、樹脂粒子を水性媒体中に分散させた。分散剤としてはカオリンを使用した。また、分散助剤としてはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用した。前述した分散助剤の添加量は、分散助剤中の有効成分の量である。 The resin particles obtained in this manner were expanded using the direct foaming method. Specifically, 1 kg of resin particles was first placed in a 5 L container along with 3 L of water as an aqueous medium. Next, 0.3 parts by mass of dispersant and 0.004 parts by mass of dispersion aid were added to the container per 100 parts by mass of resin particles, and the resin particles were dispersed in the aqueous medium. Kaolin was used as the dispersant. Sodium dodecylbenzenesulfonate was also used as the dispersion aid. The amount of dispersion aid added mentioned above is the amount of active ingredient in the dispersion aid.
その後、容器内を攪拌しながら2℃/分の昇温速度で容器内を加熱し、容器内の温度を表3に示す発泡温度まで上昇させた。容器内の温度が発泡温度に到達した後、容器内に発泡剤としての二酸化炭素を供給し、容器内の圧力を表3に示す発泡圧力まで上昇させた。この温度及び圧力を15分保持することにより、樹脂粒子に発泡剤を含浸させるとともに、樹脂粒子を構成する基材樹脂の結晶構造を調整した。その後、容器を開放し、内容物を大気圧雰囲気下に放出することにより樹脂粒子を発泡させた。以上により、実施例1の発泡粒子を得た。 Then, while stirring the contents of the container, the container was heated at a temperature increase rate of 2°C/min, and the temperature inside the container was raised to the foaming temperature shown in Table 3. After the temperature inside the container reached the foaming temperature, carbon dioxide was supplied into the container as a foaming agent, and the pressure inside the container was raised to the foaming pressure shown in Table 3. By maintaining this temperature and pressure for 15 minutes, the resin particles were impregnated with the foaming agent and the crystalline structure of the base resin that makes up the resin particles was adjusted. The container was then opened, and the contents were released into an atmospheric pressure atmosphere, causing the resin particles to foam. In this way, the expanded beads of Example 1 were obtained.
(実施例2~3)
実施例2~3の発泡粒子は、PP-A1とPP-B1との質量割合を表3に示すように変更した点以外は実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。また、実施例2~3の発泡粒子の製造方法は、PP-A1とPP-B1との質量割合を表3に示すように変更した点以外は実施例1の発泡粒子の製造方法と概ね同様である。
(Examples 2 and 3)
The expanded beads of Examples 2 and 3 have the same structure as the expanded beads of Example 1, except that the mass ratio between PP-A1 and PP-B1 was changed as shown in Table 3. The manufacturing method of the expanded beads of Examples 2 and 3 is generally the same as the manufacturing method of the expanded beads of Example 1, except that the mass ratio between PP-A1 and PP-B1 was changed as shown in Table 3.
(実施例4~5)
実施例4~5の発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂Bとして、PP-B1に替えてPP-B2またはPP-B3を使用した点以外は実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。また、実施例4~5の発泡粒子の製造方法は、ポリプロピレン系樹脂Bを前述したように変更した点以外は実施例1の発泡粒子の製造方法と概ね同様である。
(Examples 4 and 5)
The expanded beads of Examples 4 and 5 have the same structure as the expanded beads of Example 1, except that PP-B2 or PP-B3 was used instead of PP-B1 as the polypropylene-based resin B. The manufacturing method of the expanded beads of Examples 4 and 5 is generally the same as the manufacturing method of the expanded beads of Example 1, except that the polypropylene-based resin B was changed as described above.
(実施例6)
実施例6の発泡粒子は、ポリプロピレン系樹脂Aとして、PP-A1に替えてPP-A2を使用した点以外は実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。また、実施例6の発泡粒子の製造方法は、ポリプロピレン系樹脂Aを前述したように変更した点以外は実施例1の発泡粒子の製造方法と概ね同様である。
Example 6
The expanded beads of Example 6 have the same structure as the expanded beads of Example 1, except that PP-A2 was used instead of PP-A1 as the polypropylene-based resin A. The manufacturing method of the expanded beads of Example 6 is generally the same as the manufacturing method of the expanded beads of Example 1, except that the polypropylene-based resin A was changed as described above.
(比較例1)
比較例1の発泡粒子は、表5に示すようにポリプロピレン系樹脂Bを含まず、ポリプロピレン系樹脂Aから構成されている点以外は実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。また、比較例1の発泡粒子の製造方法は、ポリプロピレン系樹脂Bを配合しなかった点以外は実施例1の発泡粒子の製造方法と概ね同様である。
(Comparative Example 1)
The expanded beads of Comparative Example 1 have the same structure as the expanded beads of Example 1, except that they do not contain polypropylene-based resin B and are composed of polypropylene-based resin A, as shown in Table 5. The manufacturing method of the expanded beads of Comparative Example 1 is generally the same as the manufacturing method of the expanded beads of Example 1, except that polypropylene-based resin B is not blended.
(比較例2及び参考例1)
比較例2及び参考例1の発泡粒子は、表5に示すように、ポリプロピレン系樹脂BとしてPP-B1に替えてPP-B4を使用した点以外は実施例1の発泡粒子と同様の構成を有している。また、比較例2及び参考例1の発泡粒子の製造方法は、ポリプロピレン系樹脂Bを前述したように変更した点以外は実施例1の発泡粒子の製造方法と概ね同様である。
(Comparative Example 2 and Reference Example 1)
As shown in Table 5, the expanded beads of Comparative Example 2 and Reference Example 1 have the same structure as the expanded beads of Example 1, except that PP-B4 was used instead of PP-B1 as the polypropylene-based resin B. The manufacturing methods of the expanded beads of Comparative Example 2 and Reference Example 1 are generally the same as the manufacturing method of the expanded beads of Example 1, except that the polypropylene-based resin B was changed as described above.
表3~表5に、実施例1~6、比較例1~2及び参考例1の発泡粒子及びこれらの発泡粒子を用いて得られる成形体の諸物性を示す。表3~表5に示した諸物性の測定方法及び評価方法は以下の通りである。 Tables 3 to 5 show the physical properties of the expanded beads of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example 1, as well as the molded articles obtained using these expanded beads. The methods for measuring and evaluating the physical properties shown in Tables 3 to 5 are as follows.
(発泡粒子のバイオマス度)
発泡粒子のバイオマス度は、発泡粒子を製造するために用いたポリプロピレン系樹脂Aのバイオマス度と、発泡粒子中のポリプロピレン系樹脂Aの含有割合とから算出した。
(Biomass content of expanded beads)
The biomass degree of the expanded beads was calculated from the biomass degree of the polypropylene resin A used to produce the expanded beads and the content of the polypropylene resin A in the expanded beads.
(発泡粒子の嵩密度)
相対湿度50%、温度23℃、気圧1atmの環境下で発泡粒子群を1日間静置し、発泡粒子の状態を調節した。状態調節後の発泡粒子群をメスシリンダー内に充填し、メスシリンダー底面で床面を数度、軽く叩くことにより、メスシリンダー内の発泡粒子群の充填高さを安定させた。次に、メスシリンダーの目盛から発泡粒子群の嵩体積(単位:L)を読み取った。その後、メスシリンダー内の発泡粒子群の質量(単位:g)を前述した嵩体積で除した値を単位換算することにより、発泡粒子の嵩密度(単位:kg/m3)を算出した。
(Bulk density of expanded particles)
The expanded beads were left to stand for one day in an environment of 50% relative humidity, 23°C, and 1 atm atmospheric pressure to condition the expanded beads. The condition-conditioned expanded beads were filled into a measuring cylinder, and the bottom of the measuring cylinder was lightly tapped against the floor several times to stabilize the filling height of the expanded beads in the measuring cylinder. Next, the bulk volume (unit: L) of the expanded beads was read from the scale on the measuring cylinder. The mass (unit: g) of the expanded beads in the measuring cylinder was then divided by the aforementioned bulk volume, and the value was converted into units to calculate the bulk density (unit: kg/ m3 ) of the expanded beads.
(発泡粒子の独立気泡率)
ASTM-D2856-70手順Cに基づき、空気比較式比重計を用いて発泡粒子の独立気泡率を測定した。具体的には、まず、相対湿度50%、温度23℃、気圧1atmの環境下で発泡粒子群を1日間静置し、発泡粒子の状態を調節した。状態調節後の嵩体積約20cm3の発泡粒子を測定用サンプルとし、測定用サンプルをエタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇分から測定用サンプルの見掛けの体積Vaを測定した。見掛けの体積Vaを測定した測定用サンプルを十分に乾燥させた後、ASTM-D2856-70に記載されている手順Cに準じ、空気比較式比重計(東京サイエンス株式会社製「Beckman Model1000 Air Comparison Pycnometer」)を用いて測定用サンプルの真の体積の値Vxを測定した。そして、これらの体積の値Va及びVxを用い、下記の式(1)に基づいて測定用サンプルの独立気泡率(単位:%)を計算した。以上の操作を測定用サンプルを変更して5回行い、5つの測定用サンプルにおける独立気泡率の算術平均値(N=5)を発泡粒子の独立気泡率(単位:%)とした。
独立気泡率=(Vx-W/ρ)×100/(Va-W/ρ)・・・(1)
(Closed cell ratio of expanded beads)
The closed cell content of the expanded beads was measured using an air comparison hydrometer according to ASTM-D2856-70 Procedure C. Specifically, the expanded beads were first left to stand for one day under an environment of 50% relative humidity, 23°C temperature, and 1 atm atmospheric pressure to condition the expanded beads. After conditioning, the expanded beads with a bulk volume of approximately 20 cm 3 were used as a measurement sample. The measurement sample was submerged in a measuring cylinder containing ethanol, and the apparent volume Va of the measurement sample was measured from the rise in the liquid level. After measuring the apparent volume Va, the measurement sample was thoroughly dried, and the true volume Vx of the measurement sample was measured using an air comparison hydrometer ("Beckman Model 1000 Air Comparison Pycnometer" manufactured by Tokyo Science Co., Ltd.) according to Procedure C described in ASTM-D2856-70. Using these volume values Va and Vx, the closed cell ratio (unit: %) of the measurement sample was calculated based on the following formula (1): The above operation was repeated five times using different measurement samples, and the arithmetic mean value (N=5) of the closed cell ratios of the five measurement samples was taken as the closed cell ratio (unit: %) of the expanded beads.
Closed cell ratio = (Vx-W/ρ) x 100/(Va-W/ρ)...(1)
ただし、上記式(1)における記号の意味は以下の通りである。
Vx:上記方法で測定される測定用サンプルの真の体積、即ち、発泡粒子を構成する樹脂の容積と、発泡粒子内の独立気泡部分の気泡全容積との和(単位:cm3)
Va:測定用サンプルを、エタノールの入ったメスシリンダーに沈めた際の液面の上昇量から測定される測定用サンプルの見掛けの体積(単位:cm3)
W:測定用サンプルの質量(単位:g)
ρ:発泡粒子を構成する樹脂の密度(単位:g/cm3)
However, the meanings of the symbols in the above formula (1) are as follows:
Vx: the true volume of the measurement sample measured by the above method, i.e., the sum of the volume of the resin constituting the expanded beads and the total volume of the closed cells in the expanded beads (unit: cm 3 ).
Va: Apparent volume of the measurement sample measured from the rise in the liquid level when the measurement sample is submerged in a measuring cylinder containing ethanol (unit: cm 3 )
W: Mass of the measurement sample (unit: g)
ρ: density of the resin constituting the expanded beads (unit: g/cm 3 )
(発泡粒子の融点)
発泡粒子の融点の測定方法は、ポリプロピレン系樹脂Aに替えて発泡粒子を使用した点以外は、前述したポリプロピレン系樹脂Aの融点TmAの測定方法と同様である。
(Melting point of expanded particles)
The method for measuring the melting point of the expanded beads is the same as the method for measuring the melting point Tm A of the polypropylene resin A described above, except that expanded beads are used instead of the polypropylene resin A.
(高温ピークの頂点温度、高温ピークの融解熱量及び発泡粒子の全融解熱量)
発泡粒子約3mgを試料として用い、加熱速度10℃/分で23℃から200℃まで加熱するという条件で示差走査熱量測定を行うことによりDSC曲線を得た。なお、測定環境下における窒素ガスの流量は、毎分30mLとした。このDSC曲線に基づいて、高温ピークΔH2の頂点温度を求めた。
(Top temperature of high-temperature peak, heat of fusion of high-temperature peak, and total heat of fusion of expanded particles)
A DSC curve was obtained by differential scanning calorimetry using approximately 3 mg of expanded beads as a sample, heated from 23°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min. The flow rate of nitrogen gas in the measurement environment was 30 mL/min. Based on this DSC curve, the apex temperature of the high-temperature peak ΔH2 was determined.
次に、DSC曲線上における80℃に相当する点αと、発泡粒子の融解終了温度Tに相当する点βとを結ぶ直線L1(図1参照)を引いた。さらに、樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2との間に存在する極大点γを通り、グラフの縦軸に平行な直線L2を引き、直線L2により樹脂固有ピークΔH1と高温ピークΔH2とを分割した。 Next, a line L1 (see Figure 1) was drawn connecting point α, which corresponds to 80°C on the DSC curve, and point β, which corresponds to the melting end temperature T of the expanded beads. Furthermore, a line L2 was drawn parallel to the vertical axis of the graph, passing through the maximum point γ, which exists between the resin-specific peak ΔH1 and the high-temperature peak ΔH2, to separate the resin-specific peak ΔH1 and the high-temperature peak ΔH2.
そして、DSC曲線における高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1と、直線L2とによって囲まれた部分の面積に基づいて、試料の高温ピークΔH2の融解熱量を算出した。また、DSC曲線における樹脂固有ピークΔH1を構成する部分と、高温ピークΔH2を構成する部分と、直線L1とによって囲まれた部分の面積に基づいて、試料の全融解熱量を算出した。 The heat of fusion of the sample's high-temperature peak ΔH2 was then calculated based on the area of the portion of the DSC curve that is surrounded by the line L1 and the line L2 and the portion that constitutes the high-temperature peak ΔH2. The total heat of fusion of the sample was also calculated based on the area of the portion of the DSC curve that is surrounded by the line L1 and the portion that constitutes the resin-specific peak ΔH1 and the portion that constitutes the high-temperature peak ΔH2.
以上の操作を異なる試料を用いて3回行い、各回の測定において得られた高温ピークΔH2の融解熱量の算術平均値を発泡粒子の高温ピークΔH2の融解熱量とした。また、各回の測定において得られた全融解熱量の算術平均値を発泡粒子の全融解熱量とした。 The above procedure was performed three times using different samples, and the arithmetic mean value of the heat of fusion of the high-temperature peak ΔH2 obtained in each measurement was used as the heat of fusion of the high-temperature peak ΔH2 of the expanded beads. In addition, the arithmetic mean value of the total heat of fusion obtained in each measurement was used as the total heat of fusion of the expanded beads.
(成形可能範囲)
成形可能範囲の評価においては、本加熱時の成形圧を0.26MPa(G)から0.45MPa(G)までの間で0.01MPaずつ変化させて型内成形を行うことにより成形体を作製し、得られた成形体の表面性、融着性及び回復性に基づいて下限成形圧及び成形可能範囲を決定した。
(Moldable range)
In evaluating the moldable range, molded bodies were produced by in-mold molding while changing the molding pressure during main heating from 0.26 MPa (G) to 0.45 MPa (G) in increments of 0.01 MPa, and the lower limit molding pressure and moldable range were determined based on the surface properties, fusion properties, and recovery properties of the obtained molded bodies.
実施例1~6及び比較例1~2の発泡粒子を用いた成形体の製造方法は以下の通りである。まず、十分に乾燥させた発泡粒子をクラッキング充填法により成形型に充填した。本例においては、縦250mm、横200mm、厚み60mmの平板状の成形体を成形可能なキャビティを有する成形型を使用した。クラッキング充填においては、成形体の厚み方向に12mmのクラッキング隙間(つまり、20%のクラッキング量)を開けた状態で発泡粒子を成形型内に充填した後、成形型を完全に閉じることにより成形型内の発泡粒子を機械的に圧縮した。 The manufacturing method for molded articles using the expanded beads of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-2 is as follows. First, thoroughly dried expanded beads were filled into a mold by the cracking filling method. In this example, a mold was used with a cavity capable of molding a flat-plate-shaped molded article measuring 250 mm in length, 200 mm in width, and 60 mm in thickness. In the cracking filling method, the expanded beads were filled into the mold with a cracking gap of 12 mm in the thickness direction of the molded article (i.e., a 20% cracking amount), and then the mold was completely closed to mechanically compress the expanded beads in the mold.
次に、成形型内にスチームを供給して型内成形を行った。型内成形においては、まず、成形型のドレン弁を開放した状態で成形型内にスチームを5秒間供給して予備加熱を行った。次いで、ドレン弁を閉鎖し、本加熱時の成形圧より0.08MPa(G)低い圧力に達するまで、成形型の一方の面側からスチームを供給して第1の一方加熱を行った。次に、本加熱時の成形圧より0.04MPa(G)低い圧力に達するまで成形型の他方の面側よりスチームを供給して第2の一方加熱を行った。その後、本加熱時の成形圧に達するまで成形型の両面からスチームを供給して本加熱を行った。本加熱が完了した後、成形型内の圧力を解放し、成形体の発泡力によって成形型の内表面に生じる表面圧力が0.04MPa(G)になるまで水を用いて成形型内の成形体を冷却した。 Next, steam was supplied into the mold to perform in-mold molding. For in-mold molding, steam was first supplied into the mold for 5 seconds with the mold's drain valve open to perform preheating. The drain valve was then closed, and steam was supplied from one side of the mold to perform a first one-sided heating until a pressure 0.08 MPa (G) lower than the molding pressure during main heating was reached. Next, steam was supplied from the other side of the mold to perform a second one-sided heating until a pressure 0.04 MPa (G) lower than the molding pressure during main heating was reached. After that, steam was supplied from both sides of the mold to perform main heating until the molding pressure during main heating was reached. After main heating was completed, the pressure inside the mold was released, and the molded body inside the mold was cooled with water until the surface pressure generated on the inner surface of the mold by the foaming force of the molded body reached 0.04 MPa (G).
その後、成形型から取り出した成形体を80℃のオーブン中で12時間静置して養生工程を行った。養生工程後、成形体を相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて24時間静置することにより、成形体の状態調節を行った。成形体は、直径55mmの球を切り出し得る大きさであった。 The molded body was then removed from the mold and placed in an oven at 80°C for 12 hours for a curing process. After the curing process, the molded body was left to stand for 24 hours under conditions of 50% relative humidity, 23°C, and 1 atm to condition the molded body. The molded body was large enough to cut out a sphere with a diameter of 55 mm.
参考例1の発泡粒子を用いた成形体の製造方法は、縦250mm、横200mm、厚み20mmの平板状の成形体を成形可能なキャビティを有する成形型を使用した点以外は、比較例2の発泡粒子を用いた成形体の製造方法と同様である。 The method for producing a molded product using the expanded beads of Reference Example 1 is the same as the method for producing a molded product using the expanded beads of Comparative Example 2, except that a mold was used that had a cavity capable of molding a flat plate-shaped molded product measuring 250 mm in length, 200 mm in width, and 20 mm in thickness.
このようにして得られた成形体の表面性、融着性及び回復性を評価し、後述する評価基準でいずれの項目でも合格となった成形圧(つまり、合格品が取得可能であった成形圧)の範囲を成形可能範囲とし、成形可能範囲のうち最も低い成形圧を下限成形圧とした。また、表3~表5の「下限成形圧での水冷時間」欄には、下限成形圧で型内成形を行った際の、冷却を開始した時点から表面圧力が0.04MPa(G)に到達するまでの所要時間を記載した。また、表3~表5の「成形可能条件の数」には、合格品が取得可能であった成形圧の数を記載した。成形可能条件の数が大きいほど、良好な成形体を型内成形可能な成形圧の範囲が広いことを意味している。成形可能範囲の評価における表面性、融着性及び回復性の評価方法は以下の通りである。なお、上記合格品のことを良好な成形体と称することがある。 The surface roughness, fusion, and recovery of the molded bodies obtained in this manner were evaluated. The range of molding pressures that met all criteria (i.e., molding pressures at which acceptable products could be obtained) according to the evaluation criteria described below was defined as the moldable range, and the lowest molding pressure within the moldable range was defined as the lower limit molding pressure. The "Water cooling time at lower limit molding pressure" column in Tables 3 to 5 lists the time required from the start of cooling until the surface pressure reached 0.04 MPa (G) when molding in a mold at the lower limit molding pressure. The "Number of moldable conditions" column in Tables 3 to 5 lists the number of molding pressures at which acceptable products could be obtained. The larger the number of moldable conditions, the wider the range of molding pressures at which acceptable products could be molded in a mold. The evaluation methods for surface roughness, fusion, and recovery in the moldable range were as follows. The above-mentioned acceptable products are sometimes referred to as "good molded bodies."
〔表面性(二次発泡性)〕
成形体の厚み方向における一方のスキン面、つまり型内成形時に成形型の内表面に接触していた面の中央部に100mm×100mmの正方形を描き、次いでこの正方形のいずれか1の角から対角線を引いた。そして、対角線上に存在するボイド、つまり、発泡粒子同士の間に形成される隙間のうち、1mm×1mm以上の大きさを有する隙間の数を数えた。そして、ボイドの数が2個以下の場合に合格と判断し、3個以上である場合に不合格と判断した。
[Surface properties (secondary foaming properties)]
A 100 mm x 100 mm square was drawn in the center of one skin surface in the thickness direction of the molded article, i.e., the surface that had been in contact with the inner surface of the mold during in-mold molding. A diagonal line was then drawn from one corner of the square. The number of voids present on the diagonal line, i.e., gaps formed between the expanded beads, and gaps measuring 1 mm x 1 mm or more were counted. A sample with two or fewer voids was judged to pass, and a sample with three or more voids was judged to fail.
〔融着性〕
成形体の中央部から、縦100mm、横100mm、厚み20mmの寸法を有する試験片を切り出した。試験片の厚み方向における一方の表面に、試験片を概ね2等分するようにして深さ約5mmの切り込みを入れた後、試験片を曲げて切り込みから破断させた。破断面に露出した発泡粒子のうち無作為に選択した100個以上の発泡粒子を目視により観察し、粒子内部で破断した発泡粒子(つまり、材料破壊した発泡粒子)であるか、発泡粒子同士の界面で破断した発泡粒子であるかを判別した。そして、観察した発泡粒子の総数に対する粒子内部で破断した発泡粒子の数の比率を百分率で表した値(つまり、材料破壊率)を算出し、この値を融着率とした。そして、融着率が80%以上である場合を合格と判断し、80%未満である場合を不合格と判断した。
[Weldability]
A test piece measuring 100 mm long, 100 mm wide, and 20 mm thick was cut from the center of the molded body. A 5 mm deep incision was made on one surface of the test piece in the thickness direction, roughly dividing the test piece in half, and then the test piece was bent to fracture along the incision. One hundred or more randomly selected expanded beads exposed on the fracture surface were visually observed to determine whether they had fractured internally (i.e., expanded beads with material fracture) or at the interface between the expanded beads. The ratio of the number of expanded beads with internal fracture to the total number of observed expanded beads was calculated as a percentage (i.e., material fracture rate), and this value was taken as the fusion rate. A fusion rate of 80% or more was judged to be acceptable, and a fusion rate of less than 80% was judged to be unacceptable.
〔回復性〕
成形体を厚み方向から見た平面視において、縦250mmの辺と横200mmの辺とで囲まれた面の各頂点から、当該面の中心方向に10mm内側となる4か所の位置における成形体の角部の厚みと、当該面の中央部における成形体の厚みとをそれぞれ計測した。次いで、4か所の角部のうち最も厚みの厚い角部の厚みに対する中央部の厚みの比(単位:%)を算出した。このようにして得られた厚みの比が90%以上である場合に合格と判断し、90%未満である場合に不合格と判断した。
[Recovery]
In a plan view of the molded body from the thickness direction, the thickness of the corners of the molded body at four positions 10 mm inward from each vertex of the surface bounded by the 250 mm vertical side and the 200 mm horizontal side toward the center of the surface was measured, as well as the thickness of the molded body at the center of the surface. Next, the ratio (unit: %) of the thickness of the center to the thickness of the thickest corner among the four corners was calculated. If the thickness ratio obtained in this way was 90% or more, it was judged to be acceptable, and if it was less than 90%, it was judged to be unacceptable.
(成形体の密度)
前述した成形体の作製方法において、下限成形圧で型内成形を行うことにより成形体を得た。この成形体の質量(単位:g)を成形体の外形寸法から求められる体積(単位:L)で除し、単位換算することにより成形体の密度(単位:kg/m3)を算出した。
(Density of Molded Body)
A compact was obtained by molding in a mold at the minimum molding pressure in the above-described method for producing a compact. The mass (unit: g) of this compact was divided by the volume (unit: L) calculated from the outer dimensions of the compact, and the density (unit: kg/ m3 ) of the compact was calculated by converting the unit.
(50%歪時圧縮応力)
前述した成形体の作製方法において、下限成形圧で型内成形を行うことにより成形体を得た。実施例1~6及び比較例2においては、成形体の中心部から、縦50mm、横50mm、厚み25mmの直方体状の試験片を採取した。また、参考例1においては、成形体の中心部から、縦50mm、横50mm、厚み12.5mmの直方体状の小片を2個採取し、これらの小片を重ね合わせて縦50mm、横50mm、厚み25mmの試験片を作製した。そして、JIS K7220:2006に規定された方法に基づいて10mm/minの圧縮速度で上記試験片の圧縮試験を行い、応力-ひずみ曲線を取得した。なお、圧縮試験は23℃の実験室において行った。この応力-ひずみ曲線における、歪みが50%であったときの圧縮応力を成形体の50%歪時圧縮応力とした。
(Compressive stress at 50% strain)
In the above-described method for producing a molded body, a molded body was obtained by performing in-mold molding at the minimum molding pressure. In Examples 1 to 6 and Comparative Example 2, a rectangular parallelepiped test piece measuring 50 mm in length, 50 mm in width, and 25 mm in thickness was taken from the center of the molded body. In Reference Example 1, two rectangular parallelepiped pieces measuring 50 mm in length, 50 mm in width, and 12.5 mm in thickness were taken from the center of the molded body, and these pieces were stacked to prepare a test piece measuring 50 mm in length, 50 mm in width, and 25 mm in thickness. Then, a compression test was performed on the above test piece at a compression rate of 10 mm/min based on the method specified in JIS K7220:2006, and a stress-strain curve was obtained. The compression test was performed in a laboratory at 23 °C. The compressive stress at 50% strain in this stress-strain curve was defined as the compressive stress at 50% strain of the molded body.
表3及び表4に示すように、実施例1~6の発泡粒子を構成する基材樹脂は、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂Aと、化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bとを前記特定の質量割合で含んでいる。また、ポリプロピレン系樹脂Bは前記特定のランダム共重合体であり、ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBが前記特定の範囲内である。そのため、実施例1~6の発泡粒子は、優れた型内成形性を有しており、広い範囲の成形圧において良好な成形体を成形することができる。また、これらの発泡粒子は、基材樹脂中にバイオマス由来のモノマー成分が含まれているため、環境負荷の低減に貢献することができる。 As shown in Tables 3 and 4, the base resin constituting the expanded beads of Examples 1 to 6 contains biomass-derived polypropylene-based resin A and fossil fuel-derived polypropylene-based resin B in the specific mass ratios described above. Furthermore, polypropylene-based resin B is the specific random copolymer described above, and the flexural modulus M of polypropylene-based resin B falls within the specific range described above. Therefore, the expanded beads of Examples 1 to 6 have excellent moldability within a mold, and can be molded into good molded articles over a wide range of molding pressures. Furthermore, because these expanded beads contain a biomass-derived monomer component in the base resin, they can contribute to reducing environmental impact.
これに対し、表5に示すように、比較例1の発泡粒子を構成する基材樹脂には、ポリプロピレン系樹脂Bが含まれていない。そのため、比較例1の発泡粒子は二次発泡性が過度に低く、型内成形性に劣り、いずれの成形圧においても表面性が合格となる成形体を得ることができなかった。 In contrast, as shown in Table 5, the base resin constituting the expanded beads of Comparative Example 1 did not contain polypropylene-based resin B. As a result, the expanded beads of Comparative Example 1 had excessively low secondary expandability and poor in-mold moldability, and it was not possible to obtain a molded article with acceptable surface properties at any molding pressure.
比較例2の発泡粒子に用いられたポリプロピレン系樹脂Bは、前記特定の範囲よりも高い曲げ弾性率MBを有している。そのため、比較例2の発泡粒子は、型内成形性に劣り、厚み60mmと厚みの厚い成形体を型内成形しようとした場合に成形可能範囲が狭くなった。 The polypropylene resin B used in the expanded beads of Comparative Example 2 has a flexural modulus M higher than the specific range. Therefore, the expanded beads of Comparative Example 2 have poor moldability in a mold, and when attempting to mold a thick molded article of 60 mm in a mold, the moldable range was narrowed.
参考例1は、比較例2と同一の発泡粒子を用いてより厚みの薄い成形体を作製した例である。表5に示すように、参考例1における成形可能条件の数は5であるのに対し、比較例2における成形可能条件の数は1であった。従って、比較例2と参考例1との比較から、厚みが厚い成形体や、厚みの厚い部分と薄い部分とを有する成形体等を成形する場合には、厚みの薄い成形体を成形する場合に比べて成形可能範囲が過度に狭くなりやすいことが理解できる。化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂から構成された発泡粒子においても、厚みの厚い成形体の成形可能範囲が厚みの薄い成形体の成形可能範囲よりも狭くなる場合があるが、上記のように過度に狭くなることはない。すなわち、上記の課題は、バイオマス由来のポリプロピレン系樹脂を含む発泡粒子に特有の課題であるといえる。 Reference Example 1 is an example in which a thinner molded body was produced using the same expanded beads as in Comparative Example 2. As shown in Table 5, there were five possible moldable conditions in Reference Example 1, while there was only one possible moldable condition in Comparative Example 2. Therefore, a comparison of Comparative Example 2 and Reference Example 1 shows that when molding a thick molded body or a molded body having both thick and thin portions, the moldable range is likely to be excessively narrow compared to when molding a thin molded body. Even with expanded beads made from fossil fuel-derived polypropylene-based resin, the moldable range for a thick molded body may be narrower than the moldable range for a thin molded body, but it is not excessively narrow as described above. In other words, the above issue can be said to be unique to expanded beads containing biomass-derived polypropylene-based resin.
これに対し、実施例1~6に示したように、ポリプロピレン系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂Bとを前記特定の範囲内の質量割合で含む発泡粒子を用いることにより、厚みが厚い成形体や、厚みの厚い部分と薄い部分とを有する成形体等を成形する場合であっても成形可能範囲を大きく拡大し、容易に良好な成形体を得られることが理解できる。 In contrast, as shown in Examples 1 to 6, by using expanded beads containing polypropylene resin A and polypropylene resin B in mass ratios within the above-mentioned specific range, it is clear that the moldable range can be greatly expanded, even when molding a thick molded product or a molded product having thick and thin parts, and that good molded products can be easily obtained.
以上、実施例に基づいて本発明に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の態様を説明したが、本発明に係るポリプロピレン系樹脂発泡粒子及びポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の具体的な態様は実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。 The above describes the embodiments of the expanded polypropylene resin beads and expanded polypropylene resin bead molded articles according to the present invention based on the examples, but the specific embodiments of the expanded polypropylene resin beads and expanded polypropylene resin bead molded articles according to the present invention are not limited to those in the examples, and the configurations can be modified as appropriate within the scope of the spirit of the present invention.
Claims (9)
前記発泡粒子を構成する基材樹脂が、バイオマス由来のモノマー成分を含むポリプロピレン系樹脂Aと、化石燃料由来のポリプロピレン系樹脂Bと、を含み、
前記ポリプロピレン系樹脂Bがエチレン及びブテンからなる群から選択される1種以上のモノマーに由来するコモノマー成分を3質量%以上10質量%以下含むプロピレン系ランダム共重合体であり、
前記ポリプロピレン系樹脂Bの曲げ弾性率MBが900MPa以下であり、
前記基材樹脂中の前記ポリプロピレン系樹脂Aと前記ポリプロピレン系樹脂Bとの質量割合が、前記ポリプロピレン系樹脂A:前記ポリプロピレン系樹脂B=3:97~90:10(ただし、前記ポリプロピレン系樹脂Aと前記ポリプロピレン系樹脂Bとの合計を100質量%とする。)である、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子。 Polypropylene-based resin foam particles,
the base resin constituting the expanded beads comprises a polypropylene-based resin A containing a biomass-derived monomer component and a fossil fuel-derived polypropylene-based resin B;
the polypropylene-based resin B is a propylene-based random copolymer containing 3% by mass or more and 10% by mass or less of a comonomer component derived from one or more monomers selected from the group consisting of ethylene and butene,
The flexural modulus M of the polypropylene-based resin B is 900 MPa or less,
The expanded polypropylene resin particles have a mass ratio of the polypropylene resin A to the polypropylene resin B in the base resin of 3:97 to 90:10 (wherein the total of the polypropylene resin A and the polypropylene resin B is 100 mass%).
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