JP2000501122A - 再生一般廃ポリスチレンを含有する薄いポリスチレンフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 再生一般廃ポリスチレンを含有し、かつ、再生一般廃ポリスチレンを含有しないポリスチレンフィルムの物理的性質と実質的に同様の物理的性質を有する、薄く、実質的に透明な、延伸ポリスチレンフィルム。本発明のフィルムは、１００％までの再生一般廃ポリスチレンを有することができ、また窓付き封筒用のフィルムとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 再生一般廃ポリスチレンを含有する薄いポリスチレンフィルム 本発明は、再生一般廃ポリスチレン（post-consumer recycled polystyrene） を含有する、薄く、実質的に透明な、延伸ポリスチレンフィルムに関する。より 明確には本発明は、窓付き封筒用のフィルムとして有用なフィルムに関する。 窓付き封筒とは、どのような形状でもよいが通常は矩型の一つ以上の開口部が あり、封筒内の物の限定された領域に印刷された情報、一般には名前と住所であ るが、を見ることができるような封筒である。封筒の一つまたは複数の開口部は 、実質的に透明なフィルム、一般にはポリスチレンで構成される窓パッチ（wind ow patch）で封をされ、塞がれる。パッチング（patching）とは、窓付き封筒用 のフィルムを所望の長さと幅のパッチに切って、窓付き封筒に貼り付ける工程で ある。 窓付き封筒用のフィルムは一般には、主に押出ポリスチレンで構成され、また 、任意で耐衝撃性ポリスチレン（“ＨＩＰＳ”）のようなゴム改質ポリマー（ru bber-modified polymer）を低い割合で含有し、フィルムに装飾上望ましい程度 の曇り（haze）すなわち半透明性を加える。窓付き封筒用のフィルムは二軸延伸 または一軸延伸で製造できる。二軸延伸の方が概して好まれるが、これは横機械 加工方向におけるフィルムの優れた切断性（cutability）が理由である。 環境上の理由から、埋め立てされるプラスチックの量を減らすことがますます 重要になっている。この埋め立てされるプラスチックの量を減らすために、再生 一般廃プラスチックを様々な製品に利用しようとして多くの努力が払われてきた 。しかしながら、再生一般廃ポリスチレンを、薄く、実質的に透明な、延伸ポリ スチレンフィルムに利用しようという努力は困難であることが判明している。従 って産業界においては、再生一般廃ポリスチレンを、窓付き封筒用のフィルムを 始めとする薄く、実質的に透明な、延伸ポリスチレンフィルムに利用する必要が 依然として存在する。 本発明は、再生一般廃ポリスチレンを含有し、かつ、再生一般廃ポリスチレン を含有しないポリスチレンフィルムの物理的性質と実質的に同様の物理的性質を 有する、薄く、実質的に透明な、延伸ポリスチレンフィルムを提供する。本発明 のフィルムは、１００％までの再生一般廃ポリスチレンを有することができる。 本発明のフィルムは、厚さが概して少なくとも約０．２５ｍｉｌ（６．３５ミ クロン）であり、好ましくは少なくとも約０．７５ｍｉｌ（１９．０５ミクロン ）である。本発明のフィルムは、厚さが概して約７ｍｉｌ（１７７．８ミクロン ）以下であり、好ましくは約４ｍｉｌ（１０１．６ミクロン）以下であり、より 好ましくは約２．５ｍｉｌ（６３．５ミクロン）以下である。 本発明のフィルムは、一軸延伸または二軸延伸される。好ましくは、本発明の フィルムは二軸延伸される。 本発明のフィルムは概して、主に押出ポリスチレンで構成される。このフィル ムは、例えば米国特許第5,009,953号及び第5,190,814号で教示されるように、少 量の斑点防止剤（antiflecking agent）及び酸捕捉剤（acid scavenger）を含有 することができる。またこのフィルムは、例えば耐衝撃性ポリスチレン（“ＨＩ ＰＳ”）のような曇り付与剤（hazing agent）を低い割合で含有でき、フィルム に装飾上望ましい程度の曇りすなわち半透明性を加える。曇り付与剤として有用 な好適なＨＩＰＳは、ＳＴＹＲＯＮ４０４（The Dow Chemical Companyから入手 可能）である。 本発明のフィルム製造に有用な押出ポリスチレンは、１００重量％までの再生 一般廃ポリスチレンを含有できる。この再生一般廃ポリスチレンは、ＡＳＴＭＤ ５０３３−９０で与えられる一般廃プラスチックの定義を満たす。本発明におけ る有用な押出ポリスチレンはまた、一般用ポリスチレンを含有できる。特定の一 般用ポリスチレンが特に重要なわけではない。しかしながら、一つの好適な一般 用ポリスチレンは、ＳＴＹＲＯＮ６６５（The Dow Chemical Companyから入手可 能）である。本発明における有用な押出ポリスチレンはまた、本発明のフィルム の工場内スクラップを含有できる。一般にはこの押出ポリスチレンは、一般用ポ リスチレンと、本発明のフィルムのスクラップと、再生一般廃ポリスチレンとの 混合物である。 本発明における有用な再生一般廃ポリスチレンには、紙の繊維、輪ゴム、架橋 ゲルのような粒子状物質を実質的に無くして、延伸時のフィルム内の凝集粒子ま たは穴を防がなければならない。ソックスレー抽出法を使用して、再生一般廃ポ リスチレンの様々な試料中の粒子状物質の量を試験した。このソックスレー抽出 法では、トルエンを溶媒とした１０ミクロンろ過処理を使用した。このソックス レー抽出を使用して、再生一般廃ポリスチレンの各試料の重量を測定し、次にト ルエンに溶解させた。溶解させた試料を１０ミクロンろ過処理を使用してろ過し 、このろ過処理で回収された全ての不溶性固体粒子の重量を測定した。ろ過され た粒子状物質の重量を元試料の重量で割り、元試料中の粒子状物質の重量百分率 を決定した。概して、本発明における有用な再生一般廃ポリスチレンが有する粒 子状物質は、このソックスレー抽出法で測定して約０．１重量％未満となるはず である。好ましくは、再生一般廃ポリスチレンは、このソックスレー抽出法で測 定して検出可能な量の粒子状物質を含有しない。 また再生一般廃ポリスチレンには、ポリプロピレンやポリエチレンのような他 の種類のポリマーによる汚染を実質的に無くして、溶融不親和性（melt incompa tibility）を避けなければならない。溶融不親和性により、フィルム表面がまだ らになることがある。好ましくは、再生一般廃ポリスチレン材料は、ＡＳＴＭＤ −３４１８に引用されている方法を使用してデジタル走査型熱量測定法（digita l scanning calorimetry）で分析した時に、約１００℃でただ一つのガラス転移 温度を示すとよい。 再生一般廃ポリスチレンは実質的に透明で、それにより、結果として生じるフ ィルムに良好な光学的透明度を生じるはずである。再生一般廃ポリスチレンには 、インク、食用油（food oils）、他の着色汚染物質を実質的に無くさなければ ならない。再生一般廃ポリスチレンを４００°F（２０４．４℃）でプラテンプ レスでプレスして厚さ約０．１０インチ（０．２５４ｃｍ）にして作ったプラー ク（plaques）は、ＡＳＴＭ Ｄ−１００３で測定して２０％未満の曇りを有す るはずである。 好ましくは、本発明における有用な再生一般廃ポリスチレンは、透明な、射出 成形または熱成形したポリスチレン部品から再生されるとよい。より好ましくは 、再生ポリスチレン材料は、コンパクトディスクの外箱（compact disc jewel b oxes）、コンパクトディスクの外箱の透明なインサート、録音用テープの箱、ク ッキー用トレイ（cookie trays）、漿果の箱（berry boxes）のいずれかから供 給 されるとよい。 炭酸カルシウムは、再生一般廃ポリスチレンに時々見られる望ましくない汚染 物質である。炭酸カルシウムの含有量がより少ない再生一般廃ポリスチレン供給 源が、本発明において使用するには好ましい。本発明において使用される再生一 般廃ポリスチレンで受け入れられる炭酸カルシウムの上限は正確には知られてい ないが、５７５ｐｐｍもの量の炭酸カルシウムを有する再生一般廃ポリスチレン は、本発明のフィルムにうまく混合することができた。受け入れられる炭酸カル シウムの量は、使用される一般廃ポリスチレンのパーセント及び製造されるフィ ルムの特定の最終使用によって変えることができる。この量は、必要以上の実験 をせずに決定できるはずである。 本発明のフィルムは、どのような周知の手法ででも作ることができる。より明 確には、本発明のフィルムは、どのような周知の手法ででも延伸できる。しかし ながら、再生一般廃ポリスチレンを含有する樹脂を加工して、本発明のフィルム を製造する際には、融点に小さな調整を行うことで、再生一般廃ポリスチレンを 含有しない樹脂を同様に加工する時に得られると思われる延伸レベルを維持する 必要があるかもしれない。こうした調整により、概して融点は約１０℃まで低下 する。所定の延伸レベルを維持するために必要な融点の調整レベルは、再生一般 廃ポリスチレンの供給源と量とによって変えることができる。しかしながら、こ の調整レベルは、必要以上の実験をせずに決定できる。 数多くの再生一般廃ポリスチレン供給源が、薄い、延伸フィルムに加工するの は困難であるかまたは不可能であることが判明している。例えば、再生発泡カッ プ及び発泡シート給食容器（foam sheet food-service container）（ＳＰ−０ １２、Dart Container Corporationから入手可能）から得られる樹脂は、肉眼で はっきりと見える多くの大きなゲルを含有していた。ＳＰ−０１２の加工中に、 押出機のかなりの脈動が観察され、これは明らかに樹脂ペレットの大きさが不規 則なせいであった。 試験対象となった別の再生一般廃ポリスチレン供給源は、ＰＣ−１０００（Na tional Polystyrene Recycling Companyから入手可能）であった。ＰＣ−１００ ０は、給食容器及び給食用品（serviceware）（盆及び皿）から製造されている 。 ソックスレー抽出試験では、ＰＣ−１０００は約１．７重量％の粒子状物質を含 有していた。 ６５．７５重量％の一般用ポリスチレン（ＳＴＹＲＯＮ−６６５）と、２５重 量％のＰＣ−１０００と、８重量％の耐衝撃性ポリスチレン（ＳＴＹＲＯＮ４０ ４）と、１．２５％のＣＮ−２０１（Polycom Huntsmanから入手可能）とを含有 する樹脂を加工して、．２ｍｉｌ（１３０．４８ミクロン）の二軸延伸フィルム にする試みがなされた。しかしながら、フィルムウェブは約２０〜４５分毎に切 れ、試料を集めるのが困難だった。ＣＮ−２０１は、２０重量％のポリテトラフ ルオロエチレンと、１重量％のステアリン酸カルシウムと、７９重量％のＳＴＹ ＲＯＮ６６５との予備配合混合物（pre-compounded blend）である。 National Polystyrene Recycling Companyでは、別の再生一般廃ポリスチレン 供給源を製造しており、これはＰＣ−１０００Ｄである。ＰＣ−１０００Ｄは、 ロサンゼルスの学校組織から生じる再生給食廃棄物である。この再生一般廃ポリ スチレン供給源はＰＣ−１０００よりも汚染物質が少なく、これは供給源の管理 がよりしっかりしているためである。ＰＣ−１０００Ｄの分析対象ロットは、ソ ックスレー抽出で０．１〜１．６％の不溶性物質を示した。 上記の樹脂で、ただし２５重量％のＰＣ−１０００を２５重量％のＰＣ−１０ ００Ｄに交換したものから、二軸延伸フィルムを製造する試みがなされた。しか しながら、フィルムウェブは約３０分毎に切れた。これは、汚染レベルが０．１ ％（ソックスレー抽出で測定して）ほども低くても、かなりの加工上の問題を生 じることを、明白に示している。実施例 五つの別個の二軸延伸フィルムを製造した。すなわち一つの対照試料と、二つ の比較試料と、二つの本発明の実施例である。各フィルムの厚さは、１．２ｍｉ ｌ（３０．４８ミクロン）だった。 対照フィルムは、９５重量％の一般用ポリスチレン（ＳＴＹＲＯＮ６６５）と 、５重量％の耐衝撃性ポリスチレン（ＳＴＹＲＯＮ４０４）とを含有した。他の 四つのフィルムは各々、十分な一般用ポリスチレンを再生一般廃ポリスチレンに 変更していたので、他の四つのフィルムは各々、２５重量％の再生一般廃ポリス チ レンを含有した。 比較試料＃１と＃２とは、各々２５重量％のＰＣ−１０００とＰＣ−１０００ Ｄを含有した。実施例＃１は、２５重量％のＰＣ−４０００（National Polysty rene Recycling Companyから入手可能）を含有した。実施例＃２は、２５重量％ のＰＣＲ−１００（Plastic Recycling，Inc.から入手可能）を含有した。 ＰＣ−１０００とＰＣ−１０００Ｄの再生一般廃ポリスチレン供給源について は既に検討している。ＰＣ−４０００の再生一般廃ポリスチレンの供給源は、再 生コンパクトディスク外箱と熱成形ポリスチレンのクッキー用トレイとである。 ＰＣＲ−１００の再生一般廃ポリスチレンの供給源は、再生コンパクトディスク 外箱である。ＰＣ−４０００とＰＣＲ−１００の両方に関して、ソックスレー抽 出試験で測定して存在する粒子状物質の量は、少量なので検出できなかった。 五つのフィルムは各々、ＡＳＴＭ Ｄ−１００３で曇りを、ＡＳＴＭ Ｄ−２ ４５７で６０°光沢、外側、機械加工方向を、ＡＳＴＭ Ｄ−８８２で最大抗張 力（ultimate tensile）、機械加工方向を、ＡＳＴＭ Ｄ−８８２で極限伸び、 機械加工方向を試験した。この試験の結果を表Ｉに示す。 本発明のフィルムを、窓付き封筒用のフィルムとして使用して好結果を得た。 そのような窓付き封筒用のフィルムの一つは、４９重量％のＳＴＹＲＯＮ６６５ と、３５重量％のＰＣＲ−１００と、５重量％のＳＴＹＲＯＮ４０４と、１重量 ％のＣＮ−２０１とを含有した。このフィルムの厚さは、１．２ｍｉｌ（３０． ４８ミクロン）だった。このフィルムを、F.L．Smithe高速パッチャー（F.L．Sm ithe High Speed Patcher）で、８００パッチ／分、４０００フィートにつき７ インチ（１７．７８ｃｍ）水銀の真空で試験して、好結果を得た。 他に試験して好結果を得た窓付き封筒用のフィルムは、３５重量％のＰＣＲ− １００と、３４重量％のＳＴＹＲＯＮ６６５と、１５重量％の工場内再生フィル ムと、１５％のＳＴＹＲＯＮ４０４と、０．８％のステアリン酸カルシウムと、 ０．２％のポリテトラフルオロエチレン（ＭＰ１１００、DuPontから入手可能） とを含有した。このフィルムの厚さは、１．２ｍｉｌ（３０．４８ミクロン）だ った。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年８月７日（１９９７．８．７） 【補正内容】 請求の範囲 １． 主としてポリスチレンからなるフィルムにおいて、フィルム厚は約７ｍｉ ｌ（１７７．８ミクロン）未満であることと、フィルムは一軸延伸または二軸延 伸されていることと、前記ポリスチレンはＡＳＴＭ Ｄ５０３３−９０で定義さ れる再生一般廃ポリスチレンを含むことを特徴とするフィルム。 ２． 再生一般廃ポリスチレンは再生コンパクトディスク外箱または再生ポリス チレンのクッキー用トレイを含む請求項１記載のフィルム。 ３． フィルム厚は４ｍｉｌ（１０１．６ミクロン）未満である請求項１記載の フィルム。 ４． フィルム厚は２．５ｍｉｌ（６３．５ミクロン）未満である請求項１記載 のフィルム。 ５． フィルム厚は１．２ｍｉｌ（３０．４８ミクロン）である請求項１記載の フィルム。 ６． ａ）主にポリスチレンを含む樹脂を押出してフィルムにするステップにお いて、ポリスチレンは１００重量％までの量の一般廃ポリスチレンを含有するこ とを特徴とするステップと、 ｂ）フィルムを延伸するステップと、 からなる実質的に透明なフィルムを作る方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 本質的にポリスチレンからなるフィルムにおいて、フィルム厚は約７ｍｉ ｌ（１７７．８ミクロン）未満であることと、フィルムは一軸延伸または二軸延 伸されていることと、前記ポリスチレンはＡＳＴＭ ５０３３−９０で定義され る再生一般廃ポリスチレンを含むことを特徴とするフィルム。 ２． 再生一般廃ポリスチレンは再生コンパクトディスク外箱または再生ポリス チレンのクッキー用トレイを含む請求項１記載のフィルム。 ３． フィルム厚は約４ｍｉｌ（１０１．６ミクロン）未満である請求項１記載 のフィルム。 ４． フィルム厚は約２．５ｍｉｌ（６３．５ミクロン）未満である請求項１記 載のフィルム。 ５． フィルム厚は約１．２ｍｉｌ（３０．４８ミクロン）である請求項１記載 のフィルム。